JP2005504337A - Catadioptric reduction lens - Google Patents

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Abstract

【課題】非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しを可能にする。
【解決手段】物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするための反射屈折投影レンズが、好ましくは実中間像を形成しながら、凹面鏡を有する反射屈折第1レンズセクションとビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタを、好ましくは屈折力がありビームスプリッタに続く第2レンズセクションともに、その物平面と像面の間に含む。正の屈折力が、物平面の光学的近視野に配置され、これは投影レンズの第1光学表面から作動距離を置いて配置されている。ビームスプリッタは低い外縁光線高さにあり、これは、少量の材料、特にそのビームスプリッタの製造に必要とされる材料を採用しながら、縦色収差のために十分に補正される投影レンズを構成することを可能にしている。
【選択図】図1
A combination of a very high image edge numerical aperture and a useful configuration allows for full achromaticity.
A catadioptric projection lens for imaging a pattern disposed on an object plane onto an image plane preferably includes a catadioptric first lens section having a concave mirror and a beam splitting surface while forming a real intermediate image. A physical beam splitter is preferably included between the object plane and the image plane, together with a second lens section that is preferably refractive and follows the beam splitter. A positive refractive power is placed in the optical near field of the object plane, which is placed at a working distance from the first optical surface of the projection lens. The beam splitter is at a low outer edge ray height, which constitutes a projection lens that is well corrected for longitudinal chromatic aberration while employing a small amount of material, especially the material needed to manufacture the beam splitter. Making it possible.
[Selection] Figure 1

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするための反射屈折投影レンズに関する。
【背景技術】
【0002】
この種の投影レンズは、投影露光系、特にウェーハスキャナやウェーハステッパに使用され、半導体装置及び他のタイプの微小装置のために使用され、フォトマスクやレチクル上のパターンを、これは以後“マスク”又は“レチクル”として参照されるが、感光性コーティングを有する物体上に、超高分解能で縮小されたスケールで投影する機能を果たす。
【0003】
より微細な構造を生成する目的で、投影レンズの像端部開口数(NA)を増加させるとともにより短い波長、好ましくは約260nmより短い波長を有する紫外光を使用することが望まれる。
【0004】
しかしながら、必要とされる光学エレメントを製造するために利用可能な波長領域で十分に透過する材料、特に合成石英ガラスや、フッ化カルシウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムのような結晶性フッ化物がほとんどない。利用可能なこれらの材料のアッベ数が互いにかなり近接しているため、十分よく色補正される(色収差が補正される)純粋に屈折する系を提供するのは困難である。この問題は純粋に屈折する系を用いることで解決され得るが、このようなミラー系を製造することはかなりの費用と努力を伴う。
【0005】
前述の問題に関して、屈折及び反射エレメント、特にレンズ及びミラーを結合する反射屈折系は、通常前述のタイプの高分解能投影レンズを構成するために用いられる。
【0006】
反射表面のイメージングを伴うときはいつでも、もしオブスキュレーションと口径食のない像が達成されるべきなら、ビーム偏向装置を用いることが有益である。幾何学的ビームスプリッタを有する系と物理ビームスプリッタを有する系の両方が公知である。1対のビーム偏向ミラーの助けにより達成される幾何学的ビームスプリッティングを有する系は、米国特許出願09/364382号に対応する欧州特許0989434号に開示されている。幾何学的ビームスプリッティングを有する系は、幾何学的ビームスプリッティングのため、それらは必然的に軸外れの系であるという不利益を有する一方で、物理ビームスプリッタを用いることは、軸上の系を構成可能にする。
【0007】
物理ビームスプリッタを有する系は、米国特許第5,052,763号に対応する欧州特許0475020号から公知である。この系は、少なくとも1つの反射屈折入射系と屈折出口系を有する。イメージされるべきマスクは、ビームスプリッタキューブ(BSC)の形で構成されるビームスプリッタ上に直接置かれ、反射屈折系により反射される光の一部を屈折系に偏向する。しかしながら、ビームスプリッタに直接イメージされるべき物体を配置することは、全系を補正する機会を制限する。さらに、この系の物体端部は、非テレセントリックである。
【0008】
物理ビームスプリッタと中間像を有するもう1つの反射屈折系が米国特許第5,694,241号から公知であり、そこでは正の屈折力を有するレンズ群が物平面とビームスプリッタの間に配置されていて、これは物平面から離れている。
【0009】
中間像を有さない反射屈折レンズは、その中で第1レンズ群は物平面と物理ビームスプリッタの間に設けられ、第2レンズ群は物理ビームスプリッタと凹面鏡の間に設けられ、第3レンズ群は物理ビームスプリッタと像面の間に設けられることが、米国特許出願4,953,960号に対応する欧州特許出願0350955号から公知である。ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されるレンズ群は、凹面鏡の低次のコマ収差と球面収差を、ガウスエラーとともに補正することを意図しており、そこでは低い負の屈折力が屈折群の縦色収差を補償するのに十分である。
【0010】
反射屈折投影レンズは、物理ビームスプリッタを有し、中間像を有さず、少なくとも0.5の像端部高開口数を可能にし、有利な構成とアライメントエラーに低い感度を併せ持ち、独国特許出願4203464号から公知であり、これは米国特許出願5,402,267号に対応している。この系は、凹面鏡とビームスプリッタの間にレンズ群が配置されておらず、凹面鏡が強度の縮小効果、すなわち強度の像縮小倍率を有することにより大きく特徴付けられている。縦色収差(CHL)は、ビームスプリッタの高収束ビームを用いることによりまず補正され、縦色収差の全色消しの結果となってもよい。凹面鏡の前の、すなわちビームスプリッタのその第1パスを経るビームは、ほぼ又は実質的にコリメートされ、一方で凹面鏡に続く、すなわちビームスプリッタのその第2パスを経るビームは、通常高度に収束している。系ストップは、好ましくは凹面鏡のところに位置付けられ、そのペリメータにより定義される。このストップは、凹面鏡に面するビームスプリッタの表面で、又は凹面鏡とビームスプリッタの間にストップを挿入することにより定義される。凹面鏡での反射に続く高度に収束したビームにより提供される他の利点は、わずかな屈折力がビームスプリッタに続いて設けられなければならず、比較的小さいビーム高さがその近傍で生じ、これはその近傍での大きなビーム高さによる色収差への反対の効果が避けられることを意味している。
【0011】
このタイプのレンズにより提供される利点は、不利な点により反対に作用され、すなわちビームスプリット表面への入射光が特に凹面鏡のところでの反射に続く第2パスで収束し、これはその表面で生じる入射角度の範囲が非常に広く、これはそのビームスプリットコーティングの品質に厳格な要求を課している。凹面鏡での反射に続くビームの鋭い収束は、ビームスプリッタに続くレンズのために利用可能なスペースが殆ど無いことを意味し、利用可能のままの収差を補正するための手段が殆ど無いことを意味している。像端部開口数をさらに増大させることは、より大きなビームスプリッタキューブを用いることを必要とし、像面をビームスプリッタにシフトさせることになる。このような投影レンズも“開口制限”として認識される。これらの不利な点のうちのもう1つは、それらが比較的大きなビームスプリッタを用いることを要求し、これはその製造に合った材料の限定的な利用可能性のため高価である。
【0012】
基本的に同様の問題が、同様に構成され、同様なビームパスを有する投影レンズの場合にも生じ、これは独国特許出願4203464号に描かれている。以下、例えば、米国特許出願6,118,596号、6,108,140号、及び6,101,047号に描かれたそれらの投影レンズが含まれている。ビームスプリッタ表面への大きな入射角度は、米国特許5,808,805号、5,999,333号、又は5,861,997号に描かれたような系の場合に生じ、そこでは中間像がそれらのビームスプリット表面の近傍で形成される。
【0013】
反射屈折投影レンズは、物理ビームスプリッタを有し、中間像を有さず、ビームがビームスプリッティングコーティングのその第1通路で僅かに発散していて、そのコーティングの第2通路で、すなわち凹面鏡での反射に続いてコリメートされ、これは、ビームスプリッティングコーティングの反射が入射角度に依存するため、像の品質悪化を避けることを可能にすることを意図したものであり、米国特許出願5,771,125号から公知である。このコーティングにより反射された光は、凹面鏡を比較的低く含むレンズ群の屈折力を保持することによりコリメートされる。しかしながら、米国特許出願5,715,084号に対応する欧州特許出願0602923号に描かれた系の場合、ビームスプリッティングコーティングの第1通路でそのコーティングに入射するビームの光をコリメートする目的で、正レンズが物理ビームスプリッタの前に配置される。ビームは凹面鏡での反射に続いて収束している。このような系は、大きなビームスプリッタの使用を要求する。
【0014】
物理ビームスプリッタを有し中間像がない反射屈折投影系の場合、米国特許出願5,742,436号に対応する独国特許出願4417489号は、少なくとも1つのコンデンサレンズ、すなわち物体端部でのビームスプリッティングコーティングに入射するビームをコリメートするための正の屈折力を備えたレンズを、物理ビームスプリッタの前に、ビームスプリッティングコーティングへの入射角度を最小にする目的で、及び負レンズを有する散乱レンズ群を、その反射屈折レンズセクションで物理ビームスプリッタに続いて、すなわちビームスプリッタと凹面鏡の間に、ビームスプリッタの前のコンデンサレンズの効果を補償して縦色収差を補正する目的で、配置することを提案している。この設計のもと、ビームは、ビームスプリッタキューブを通じて、両方の伝播方向に実質的にコリメートされる。系ストップは、通常光列内でビームスプリッタキューブに続いている。ビームはビームスプリッタキューブを通じて両方の伝播方向に実質的にコリメートされるので、入射角度が広範なため生じる問題が避けられる。この凹面鏡での反射に続く第2パスでコリメートされたビームのもう1つの利点は、収差を補正する手段を含むビームスプリッタの像の側に利用可能な十分なスペースが残っていることである。独国特許出願4417489に関する配置の不利益は、そのオーバーコレクトされた反射屈折レンズセクションが縦色収差(CHL)を十分に補正することができないことである。この配置は、比較的大きなビームスプリッタの使用を必要とし、これはその製造に適した材料利用可能性が制限されるため不利である。
【0015】
欧州特許1102100号は、米国特許出願09/711256号に対応するが、独国特許4417489号に描かれた構成と異なる反射屈折縮小レンズを記載しており、とりわけ、それは縦色収差を十分に補正することを可能にしている。この系は、正の屈折力を有する第1レンズセクションと、ビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタと、物理ビームスプリッタと凹面レンズの間に配置される第2レンズセクションと、ビームスプリッタとその像面の間に配置される第3レンズセクションを、その物平面とその像面との間に、その順で配置されている。負の屈折力を有する少なくとも2つのレンズは、その第2レンズセクション内に再配置される。高い負の屈折力のコンセントレーションは、特に、凹面鏡の近傍で、縦色収差を十分に補正する利点を与え、物平面と第1レンズセクションの間と第3レンズセクションと像面の間の両方の作動距離を有する系の構成を可能にし、これはそのマイクロリソグラフへの応用を可能にする。この系は、大きくコリメートされたビームをビームスプリット表面の近傍で両方の伝播方向にビームスプリット表面を通じてビームスプリット表面への入射角度が狭い範囲に制限されることを目的で提供することを可能にし、これは入射角度が広く変化する先述の不利益を大幅に避けることを可能にする。この特許は、中間像を有する実施例を記載しており、約NA=0.7まで上昇する開口数NAと結びついている。そこに伴う不利益は、比較的大量の材料が、適当な量で不足しており、ビームスプリッタを製造するのに必要とされることである。
【0016】
とりわけ、米国特許6,377,338号は、結晶系フッ化物原料からせ遺贈される物理ビームスプリッタを有する系を示している。
【0017】
前述の物理ビームスプリッタを有する系の場合、そのそれぞれのビームスプリット表面は、像面に直交する光軸のセグメントに関して45°の角度で傾斜されている。どの偏向又は折れ曲がりミラーも、特に第2レンズセクションに存在可能であるが光軸に関して、45°の角度で傾斜されている。正しい角度で光軸を折り曲げる目的で、これは物平面と像面の直交又は平行配置を達成することを可能にし、どちらも好ましいが、後者の配置は特にスキャナ操作に有利である。
【特許文献1】
米国特許出願09/364382号
【特許文献2】
欧州特許0989434号
【特許文献3】
米国特許第5,052,763号
【特許文献4】
欧州特許0475020号
【特許文献5】
米国特許第5,694,241号
【特許文献6】
米国特許出願4,953,960号
【特許文献7】
欧州特許出願0350955号
【特許文献8】
独国特許出願4203464号
【特許文献9】
米国特許出願5,402,267号
【特許文献10】
米国特許出願6,118,596号
【特許文献11】
米国特許出願6,108,140号
【特許文献12】
米国特許出願6,101,047号
【特許文献13】
米国特許5,808,805号
【特許文献14】
米国特許5,999,333号
【特許文献15】
米国特許5,861,997号
【特許文献16】
米国特許出願5,771,125号
【特許文献17】
米国特許出願5,715,084号
【特許文献18】
欧州特許出願0602923号
【特許文献19】
米国特許出願5,742,436号
【特許文献20】
独国特許出願4417489号
【特許文献21】
欧州特許1102100号
【特許文献22】
米国特許出願09/711256号
【特許文献23】
独国特許4417489号
【特許文献24】
米国特許6,377,338号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明の課題の一つは、従来技術の不利益を避ける物理ビームスプリッタを有する反射屈折レンズを提供することである。特にそれは、非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しが可能である。この物体は、少量の材料を使用して、特にビームスプリッタとそのビームスプリッタの近傍に位置付けられるコンポーネントを製造するために達成されるべきである。有利な構成が、特に物平面の近傍で好ましく得られるべきである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
これらの及び他の物体の解決として、本発明は請求項1に記載されている特徴を有する反射屈折投影レンズを提供する。その有利な実施例は、従属請求項に述べられている。全請求項の表現は、本明細書の一部を構成し、本明細書の内容を参照することにより具体化されている。
【発明の効果】
【0020】
非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しが可能である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明による反射屈折投影レンズは、物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするために構成され、凹面鏡からなる反射屈折第1レンズセクションと物平面と像面の間でビームスプリットコーティングを有する物理ビームスプリッタを有する。第2レンズセクションは好ましくは屈折系であるように構成され、ビームスプリッタに続いて配置される。
【0022】
本発明の1面によれば、物平面は投影レンズの第1光学表面から作動距離をもって配置される。正の屈折力は、物平面の光学的近視野内に配置される。ビームスプリッタは、外縁光線高さの低いゾーンに配置される。少なくとも1つの実中間像が好ましくは形成される。
【0023】
投影レンズの物平面、又はレチクル面と第1光学コンポーネントの間の妨害しない(自由な)作動距離は、好ましくは30mmを超えるべきであり、特に35mmを超えても良く、投影レンズを損傷するおそれなくレチクルを取り扱うとともに、投影レンズのレチクル領域と入射表面をガスアシストされた洗浄又は清潔を保持することが単純な方式で可能である。
【0024】
物平面の光学的近視野に存在する正の屈折力は、投影レンズの物体端部のテレセントリック構成を可能にし、これは特にデフォーカスエラーに関して有益である。ここで“物平面の光学的近視野”は、特にビーム外縁光線高さが凹面鏡の近傍での外縁光線高さの約30%より小さいゾーンである。
【0025】
ビームスプリッタを低い外縁光線高さの近傍に配置することは、従来と比較して非常に小さいビームスプリッタを有する本発明にあわせて投影レンズを構成することを可能にする。これは特に約260nmより短い操作波長、特に193nm又は157nm又はそれより短い操作波長での使用のために意図された投影レンズの場合に便利である。透過物質、特にフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウム、又はフッ化バリウムのような結晶質フッ化物は、この範囲の操作波長で使用するための光学コンポーネントを製造するために利用可能であり、いずれも大きな固体のブロックで要求される高純度及び均一性で製造されることはできず、現在利用可能な技術を用いてのみ、やっとのことでこのようなブロックに製造されることが可能であり、これはこの材料を使用する光学的構成を実行することが、実際には材料の十分に大きなチャンクの利用可能性により制限される。これは、特に物理ビームスプリッタを製造するために用いられる材料に適用され、これはしばしばビームスプリッタキューブ(BSC)や他の材料の固体ブロックの形状で構成される。小さなビームスプリッタを使用する手段が提供される構成がこうしておおいに実用的となる。
【0026】
ビームスプリッタを配置するための低い外縁光線高さの望ましい領域又はゾーンは、凹面鏡での外縁光線高さの約20%から約70%で変動する光軸とビームスプリット表面が直交する領域で、光軸と直交する光軸に直交する平面への投影により好ましくは特徴付けられる。光軸と直行する方向に沿ったビームスプリッタの寸法は、こうして凹面鏡の直径の70%より小さく又は50%より小さく保持され得る。
【0027】
もしビームスプリッタが、低い光線高さの生じる中間像の近傍に配置されるなら特に有利である。ビームスプリッタは、物平面よりも好ましくは中間像のより近くにある。もし、高い放射エネルギー密度のためビームスプリッタ材料の過熱を避ける目的で中間像がビームスプリッタの外側にあるなら有益である。この方式で、ビームスプリッタは外縁光線高さが低い領域内に配置されることが可能であり、そこでは外縁光線高さは好ましくはビームスプリッタの両方の通過のための凹面鏡での外縁光線高さの約70%より小さくするべきである。
【0028】
本発明の他の面によれば、ビームスプリット表面は、45°とは異なる物平面に直交して走る光軸のセグメントに関して傾斜角度をもって配置され、そこでは傾斜角度と45°との間の差異は、好ましくは機械の許容誤差によりどうしても生じる最大差異を超えるべきである。特に、傾斜角度と45°との間の差異の絶対値は、約1°から約10°の範囲でも良い。そのような角度で傾斜されるビームスプリット表面において光軸が折り曲げられる角度は、このように、実質的に直角と異なっていて、これは上記したタイプの投影レンズを設計するときに新たな自由度を提供し、特にその物平面の近傍で保持し、及びもし必要なら移送するためのレチクルステージのところで、物平面に配置されるマスクが適合されなければならない。ビームスプリット表面をその方式で傾斜させることは、ビームスプリット表面への入射角度をそれがすぐに製造され、光学的に有効なビームスプリッタコーティングが利用可能である範囲にシフトさせることを可能にする。
【0029】
ビームスプリッタ表面のこの特定の傾斜された配向は、本発明の他の特性に関わらず、この特許出願に明確に記載されたもの以外のビームスプリッタ、例えば中間像を有する又は欠く系、物体端部の作動距離を有する又は欠く系、及び/又は屈折力分布を有する系、を有する全ての投影レンズの場合に有益である。
【0030】
この傾斜角度は、好ましくは、物平面に直交する光軸のセグメントとビームスプリッタから第2レンズセクションに延在する光軸のセグメントの間に含まれた偏向角度が、90°を超えており、そこでその角度は、特に約92°から約110°に及んでも良い。これは物理ビームスプリッタを物平面のかなり近くに移動させ、それを比較的小さく保ち、さらに同時に凹面鏡を支持するレンズのサイドアームがマスクを扱うための装置を適合させるスペースに物理的に入り込むことを避けることを可能にしている。
【0031】
本発明による投影レンズは、それらのビームパスの様々な折り曲げを有するように設計され得るが、そこではそれが第2レンズセクションの第1透過光学コンポーネントの前又は後にある少なくとも1つの偏向ミラーが第2レンズセクションに割り当てられることが提供され得る。45°とは異なる角度で傾けられているビームスプリッタ表面の場合、偏向ミラーは45°とは異なる光軸に関する傾斜角度で傾斜されるべきであり、そこでは45°を超える傾斜角度、例えば46°から55°の範囲の傾斜角度と45°より小さい傾斜角度、例えば35°から44°の範囲の傾斜角度は、両方とも実行可能である。もし偏向ミラーの傾斜角度がビームスプリット表面の傾斜角度に合うように調節されて像面が物平面と平行又は直交するようにすれば、特に有益であり、そこでは平行配置がスキャナ操作のために好ましい。
【0032】
他のタイプの光学コンポーネントの少なくとも1つのレンズは、ビームスプリット表面と第2レンズセクションに配置される偏向ミラーの間に配置され得る。ビームスプリット表面とそれに光列で続く偏向ミラーの間のスペースは、光学コンポーネントの無いまま保持され得るが、これは偏向ミラーをビームスプリット表面のすぐ近くに移動させることを可能にし、これは像面に対して物平面の横オフセットを最小化するために利用され得る。さらに、多くの投影レンズに、ビームスプリット表面に続く光軸のセグメントが傾けられ、すなわち垂直でも水平でもない。そのセグメントに沿って載置されるレンズは、このように傾けられなければならず、すなわち、そのレンズ軸が傾けられて載置されなければならない。このような傾けられたレンズを避けることは、それらの載置の設計を容易にし、このような投影レンズのアライメントを単純化する。
【0033】
この発明の投影レンズの幾つかのタイプは、それらが物平面に配置されたパターンを、少なくとも1つの実中間像を形成しながら、像面上にイメージすることにより特徴付けられ、そこでは好ましくは正確に1つの実中間像が形成される。少なくとも1つの中間像を有する投影レンズは、その物平面と像面に加えて少なくとも1つの追加的な視野面と、その系ストップに加えて少なくとも1つの共役開口面を有しており、これはイメージングエラーを補正すること、例えば補正非球面をその光学コンポーネントで具体化することのために多くの自由度が利用可能であることを意味している。この中間像は、例えば、視野ストップがその近傍で具体化され得るため、好ましくは自由にアクセス可能である。自由にアクセス可能な中間像の場合、関連付けられた中間像の面に光学材料が無いため、高い放射エネルギーによる材料の問題は大幅に排除される。
【0034】
多くの実施例の場合、その中間像は屈折光学第2レンズセクション内にあり、第2レンズセクションの少なくとも1つのレンズ、特に少なくとも1つの正レンズが、ビームスプリット表面とその中間像の間に配置される。これはその中間像の補正状態に有益な効果を有する。
【0035】
本発明のもう1つの面によれば、物平面が投影レンズの第1光学表面から作動距離のところに配置される。物平面とビームスプリッタの間のスペースには、正の屈折力が実質的に無い。投影レンズは少なくとも1つの中間像を形成する。正の屈折力は、物平面及び/又は中間像の光学的近視野内に配置され、ビームスプリッタは外縁光線高さの低い領域内に配置される。
【0036】
自由にアクセス可能な作動領域の利点と有益な寸法は、上述されている。正の屈折力を物平面の光学的近視野内にすることは、低い外縁光線高さでその中間像の近傍に配置されるビームスプリッタの近傍に到達することを支持する。
【0037】
物体端部が非テレセントリックである実施例も実行可能である。これは、例えば、それらを出口端部が非テレセントリックである照射系に合うように適合させることを可能にする。これは、その結果、最小の軸調整をすることにより物平面の近傍に位置付けられるマスクの像の倍率を変化させることを可能にする。
【0038】
正の屈折力は、物平面とビームスプリッタの間のスペース内に設けられる必要が無いので、物平面とビームスプリッタの間に配置される独立したレンズを有さない投影レンズが実行可能であり、これはこの特定のセクションの設計を非常にコンパクトに保持し、小さな体積を有するビームスプリッタを物平面の近くに配置することを可能にし、そこでは外縁光線高さが低い。正の屈折力は、例えば、ビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースに、好ましくは物平面の光学的近視野内に設けられることが可能であり、特に少なくとも1つの正レンズでの外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さく、これは物体端部テレセントリシティを達成することを支持する。単に単一の正レンズが好ましくはそこに設けられるべきである。
【0039】
そこへの代替として、又はそこへの追加として、正の屈折力がビームスプリッタに続いて配置され得るが、その領域内で外縁光線高さが低い。ここで外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さくすることができる。中間像がそのビームスプリッタの十分後方に配置される実施例において、正の屈折力は、好ましくは単一の正レンズの形式で、そのビームスプリッタと中間像の間に配置され得る。
【0040】
1つの実施例の場合、物平面とビームスプリッタの間のスペースやビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースのいずれにも正レンズは配置されない。これは、その反射屈折レンズセクションの単純な設計を採用することを可能とし、これは正レンズを採用することなく構成されうる。
【0041】
ここで述べられたタイプの投影レンズのイメージング可能性は、それらの光学コンポーネント、すなわちその光源、その製造のために採用される光学材料、そのコーティングの薄いフィルム、及びその開口数、の偏光特性を駆使することに大きく依存している。フッ化カルシウム結晶体は、一方で利用可能になったが、そのより良い均一性とより良い透過率に加えて、1nm/cmより小さくなるまで下がるより便利な応力複屈折係数(SBC)を有する。短波長、例えば157nmでのその応力複屈折係数の値は、結果の像の質がそこで制限されないという目的で、その値を大きく超えるべきではない。応力複屈折に関して、それも有益であり、固有の複屈折による妨害の寄与を耐えられる限界内のままにする目的で、もしビームスプリッタブロックの体積が出来るだけ小さく保持されるなら、それもまた有効である。本発明による投影レンズの幾つかのバージョンがこの点で最適化される。例えば、もし球面又は非球面レンズのような屈折コンポーネントが、物平面とそのビームスプリッタの間の最小距離を保持することを可能にする目的で、物平面又はレチクルとビームスプリッタの間に全く配置されないなら、有益である。必要とされてその中に配置される平面平行λ/4板は、無視できる厚さを有し、例えば、ビームスプリッタの入射面上に光学的に接触されることもできる。物平面への接近性は、小さなビームスプリッタ体積を支持する。もし照射系がテレセントリック光を供給せず、代わりに、例えば共心入射開口の場合のように、その主光線が像視野の端部からビームスプリッタの中心に集中するなら、それもまた有益である。これは、ビームスプリッタブロックのプリズム上端部の長さを短くすることと、物平面と像面の中心の軸オフセットを減少させることの両方を可能にする。
【0042】
特に上記手段と共同して、もしビームスプリッタの製造に採用される材料がフッ化リチウム、又はもし必要なら、混合されたフッ化リチウムベースの結晶体であるなら、有益である。その高い透過性に加えて、フッ化リチウム又は同様な材料を採用する利点は、UV光の吸収端が例えばフッ化カルシウムより短い波長で生じることである。その固有の複屈折係数は、例えばフッ化カルシウムの約半分であるため、全光学系の偏光特性が改善される。先述の手段の各々はそれだけで採用されるとき便利であるが、その全てを結合することは、例えば、固有の複屈折の寄与を既知の構成のそれの約1/3まで減少させることを可能にする。
【0043】
ビームスプリッタを外縁光線高さの低い領域に配置する利点と好ましい低い外縁光線高さは、上に述べられている。もしビームスプリッタが中間像の近傍に配置されそこで低い外縁光線高さが生じるなら特に有益である。好ましくは、ビームスプリッタは物平面と中間像の間のほぼ中ほどにあり、必要な場合物平面により近くに移動されうる。もし、高い放射エネルギー密度によるビームスプリッタ材料の過熱を避ける目的で、中間像がビームスプリッタの外側にあるなら有益である。外縁光線高さの低い領域内にビームスプリッタを配置することが提供されてもよく、そこでは外縁光線高さが、ビームスプリッタの両方の通過のための凹面鏡での外縁光線高さの好ましくは約70%より小さくするべきである。
【0044】
ビームスプリッタの近傍の設計構成に関わらず、強い負の屈折力を反射屈折レンズセクション内の、ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置することが、有益であることが発見された。これは1以上の負レンズをその領域に配置することにより達成され得るが、そこではもし少なくとも2つの負レンズが設けられるなら好ましい。多くの実施例の場合に、その領域で強い負の屈折力を集中させることは、ビームスプリッタと凹面鏡の間に負の屈折力を有するレンズだけを、すなわち正レンズ無く設けることにより可能である。そうすることは、その領域で採用されるレンズの数を減少させることを可能にする。4より少ないレンズ、特に3より少ないレンズが、レンズ材料を節約し、投影レンズの製造を単純化することを可能にする目的で、設けられ得る。
【0045】
幾つかの実施例において、正の屈折力を有するレンズが凹面レンズの近傍に全く設けられていないことが提供されており、この近傍内での外縁光線高さは、凹面レンズでの外縁光線高さの好ましくは70%より小さい。これは、その領域で負の屈折力を提供する負レンズのより“ゆるい”設計を可能にするが、これはそれらが正レンズにより導入されるアンダーコレクションをも補正しなければならないためである。
【0046】
ビームスプリッタと凹面鏡の間で集中される負の屈折力の強度は、ビームスプリッタの両方のパスの間に作用するが、好ましくは他のレンズセクションの屈折力に合うように選択されるべきであり、ビームスプリッタと凹面鏡の間に位置付けられたレンズセクションが縦色収差のためにオーバーコレクトされて、他のレンズセクションによる色のアンダーコレクションが実質的に補償される。少なくとも70%の補償が、好ましくは85%を超えて、幾つかの実施例の場合に実行可能である。
【0047】
正の屈折力が、物平面の光学的近視野内に、種々の方式で提供され得る。正の屈折力は、物平面とビームスプリッタの間に、例えば正レンズを配置することにより提供され得るが、これは、物平面へのその接近性のため、その領域内で小さな直径を有しうる。多くて一つの正レンズが、しばしばその領域内に設けられる。ビームスプリッタの入射面の前に正の屈折力を配置することは、物平面から来る光線の発散をある程度減少させることに利用され得るが、そこでは、入射光の入射角度での変化がビームスプリット表面の近傍で比較的小さくなるために、良くコリメートされたビームとなっている。好ましい実施例の場合に、外縁光線と光軸の間のビームスプリット表面での角度が、ビームスプリット表面を通じた少なくとも1つの伝播方向のため、約8°より小さい、好ましくは5°より小さい地点へ、その光線はビームスプリット表面を通じた少なくとも1つの伝播方向のためコリメートされても良い。
【0048】
幾つかの実施例において、孤立したレンズは物平面とビームスプリッタの間に配置されていない。これは、その特定のセクションにおいて、設計を非常にコンパクトに保ち、ビームスプリッタをその物平面の近くに配置することを可能にし、そこでは外縁光線高さが低い。正の屈折力は、ビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースに、より詳細には、物平面の光学的近視野内に、特に少なくとも1つの正レンズでの外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さい位置に、配置され得る。ここで好ましくはただ1つの正レンズが設けられる。
【0049】
交替的に、又は追加的に、正の屈折力が中間像の近傍に配置されうるが、そこでは外縁光線高さは低い。その近傍内で、外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さくしてもよい。中間像がビームスプリッタの後方に十分大きな距離を置いて配置されている実施例の場合、正の屈折力は、好ましくは単一の正レンズの形式で、そのビームスプリッタとその中間像の間に配置されうる。
【0050】
幾つかの実施例において、1以上の非球面が設けられ、これは良好な単色光補正、又は高いイメージング精度を、低い収差と組み合わせて、非常に大きな開口数で、材料の使用を低く保ちながら、到達する目的である。多くの非球面が通常設けられているが、わずか8つが好ましくは設けられるべきである。もし少なくとも3つの非球面が、ビームスプリッタに続いて、第2レンズセクションに配置されるなら、有益である。もし、球面収差及びコマ収差の補正を必要とする観点から、少なくとも1つの非球面がストップの面の近傍に配置されるなら、特に便利である。この場合、もしその表面での外縁光線高さとストップでの開口の半径との比が約0.8から約1.2の範囲にある場合、すなわち非球面での外縁光線高さが、ストップの近傍で生じる最大の外縁光線高さにほぼ等しい場合、特に有効な補正が得られる。
【0051】
歪曲や他の視野収差を効果的に補正することを可能にする目的で、視野ゾーンに少なくとも1つの非球面を提供することが有益である。中間像を有する設計の場合に、視野ゾーンの近傍の地点は、物平面の近傍、像面の近傍、及び少なくとも1つの中間像の近傍にある。視野面の近くに位置付けられたこれらの視野表面は、好ましくはその上の外縁光線高さとそれに関連付けられた系ストップの半径との比が、約0.8より小さく、好ましくは0.6より小さいことから特徴付けられる。
【0052】
もし少なくとも1つの非球面が視野面の近傍に配置され、少なくとも1つの非球面が計ストップの近傍に配置され、これが全ての上記したイメージングエラーを十分に補正することを可能にするのが有益である。
【0053】
少なくとも1つの中間像を有する実施例は、物平面と像面に加えて、系ストップに加えて、少なくとも1つの共役ストップ面とともに、少なくとも1つの他の視野面を有し、これは、効果的な非球面を具体化するための追加的な自由度が存在することを意味する。
【0054】
幾つかの実施例の場合、有利な構成、特に投影レンズの全体の長さの減少は1以上の偏向ミラーを設けることにより容易にされる。好ましいのは、偏向ミラーを第2レンズセクションの物理ビームスプリッタに続いて配置することである。偏向ミラーを具体化することは、レチクル(物平面に位置付けられる)とウェーハ(像面に位置付けられる)を互いに平行に配向させることを可能にし、これは特にスキャナ操作のため望ましい。多くの実施例は、レンズの一部をコンパクトに設計することを可能にする目的で偏向ミラーがビームスプリッタの近くにもたらされ得るために物理ビームスプリッタとそれに光列で続く偏向ミラーの間にレンズを有さない。これはまた、垂直に載置される(まっすぐに載置される)べきレンズの数を減少もさせ、これは好ましい実施例の場合、4より少なく、及び特に3より少なくすることもできる。
【0055】
先述の及び他の構成は、特許請求の範囲、明細書及び図面から明らかであり、関連する独立した構成の各々は、本発明や他の領域の実施例やそれ自身で特許可能な実施例において、単独で又はその部分集合の組み合わせの形式で実行可能である。本発明の実施例は、図面に関連して説明されている。
【0056】
以下の本発明の好ましい実施例の説明において、“光軸”の用語は、関連する光学エレメントの曲率中心を通る直線または直線セグメントのシーケンスをいい、光軸は偏向ミラーや他の反射表面により折り曲げられる。もし方向と距離が像面に向かってまたはそこに位置する照射されるべき基板に向かって方向付けられるなら、それらは“像端部”の方向または距離として、及びもしそれらが物体に向かって延在する光軸のそのセグメントに沿って方向付けられるなら、“物体端部”として、指定されるべきである。ここで示される例の場合、物体は集積回路や他のパターン、例えばグレーティングを支えるマスク(レチクル)であってよい。ここで表現される例の場合、物体の像は基板として機能するフォトレジストの層で覆われたウェーハ上に投影される。もっとも、液晶ディスプレイのコンポーネント又は光学グレーティングのための基板のような他のタイプの基板も実行可能である。
【0057】
次に、同一のまたは対応する種々の実施例の構成が、全ての場合に、より明確にするため、通常同じ参照符号を付与されている。種々の実施例の表面の番号は、関連付けられた表に現れる表面番号に対応している。
【実施例】
【0058】
本発明による反射屈折縮小レンズ100の構成は、その第1実施例に基づいて図1に描かれていて、物平面101に配置されたレチクルまたは同様なもの上のパターン像を像面103上に、縮小されたスケール、例えば、4:1のスケールで投影する役割を果たし、その間正確に1つの実中間像102を生成する。レンズ100は、反射屈折第1レンズセクション104を有していて、これに物平面と像平面の間に配置された純粋に屈折系の第2レンズセクション105が続いている。反射屈折レンズセクション104は、光軸に関して傾斜されている平板ビームスプリッタ表面107と、イメージング凹面鏡109を含むミラー群108を有する物理ビームスプリッタ106からなる。
【0059】
縮小第2レンズセクション105は、光軸に関して角度45°傾いた平板偏向ミラー110を有し、ビームスプリット表面107での反射と共同して、像面103に配置されるウェーハと平行な物平面101に配置されるマスクを傾けることを可能にし、これはマスクとウェーハをスキャニングモードで操作するのを単純化し、中間像102に続いている。この角度レイアウトの代わりに、第2レンズセクションは、偏向ミラーがない直線レイアウトを有しても良いし、1以上の偏向ミラーを有するそのバージョンに基づいてもよい。
【0060】
図1から理解できるように、照射系(図示せず)からの光は、像平から離れた物平面101のその側から投影レンズに入射し、そのコース内でそれは、投影レンズの第1光学エレメントを形成する平面平行板111の前30mmを超える物体端部作動距離に配置される物平面に配置されたマスクを通過する。この系は、光が投影レンズに入射する前に、それが好ましい偏光軸を有するように構成され、これは特に投影レンズの前の照射装置が予め決められた偏光度を有する部分偏光を放出するように構成されることによって達成され得る。もし必要な場合、レチクルの近傍で減偏光を有する目的で、物平面101の近傍が2つの光学エレメントの間に配置されても良く、この一つ目は入射する部分偏光を円偏光へと変換し、つづいてレチクルが円偏光を主として直線偏光へと変換する。これらの光学エレメントは、レチクルに関してサンドイッチ配置にレイアウトしてよく、例えば、4分の1波長板から形成され得る。
【0061】
入射板111を通過した後、この光は、ビームスプリッタ106に入射する直前に主として直線的に偏光されているが、ビームスプリッタ106の直ぐ前に配置された正レンズ112上に投射し、そのなかで、物体からくる発散光線を集光してコリメートし、ビームスプリッタの近傍で入射の角度(また入射角とも呼ばれる)内でのバリエーションが、第1パス上で大きくなり過ぎないようにする。その入射角度は、ビームスプリッタ表面と光軸との間のほぼ45°の角度から約±10°だけ変化する。ビームスプリッタ内で、光はその平板ビームスプリット表面107を通過するが、これは約45°の角度光軸に関して傾けられており、この実施例の場合は、それが入射面に関してp偏光である入射光を透過するように構成され、凹面鏡109に向けてそれを通過させる。ビームスプリッタを通過した後、それは4分の1波長板(図示せず)を通過し、凹面鏡109のすぐ近傍に配置された1対の大径の負レンズ113、114を通過して、凹面鏡109の表面にあたる。凹面鏡によるその反射に続いて、凹面鏡の近傍で円形に偏光された光は、4分の1波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して90°回転されている。ビームスプリット表面107は、このs偏光をその後反射し、凹面鏡により反射された光が、ビームスプリッタに続く屈折系第2レンズセクションに向けて偏向される。ここで、光は最初にビームスプリッタの直ぐ近傍に配置された正レンズ115を通過し、これはビームスプリッタと中間像102の間に配置されていて、その中間像から距離をおいている。偏向ミラー110は、中間像から来る光を、屈折レンズセクションの他の光学コンポーネント116−130に向けて偏向し、これは像面103上に中間像102をイメージする。
【0062】
この実施例のレンズや他のエレメントの光学データは、表1にまとめられていて、その最も左の欄は、屈折、反射、又は他の関与する指定された表面の番号を示し、第2欄はその表面の半径r[mm]を示し、第3欄は関与する表面が非球面(AS)かどうかを示し、第4欄は関与する表面と次の表面との間の距離d[mm]を示し、パラメータは当該表面に続く光学エレメントの“厚さ”として参照されており、第5欄は光学エレメントを製造するために利用される材料を示し、第6欄は材料の屈折率を示し、第7欄は当該表面の有効(使用可能)半径を示している。第8欄は幾つかの表面の名称を示している。
【0063】
図1に描かれた実施例の場合に、8つの表面、すなわち表面4、11又は13、28、31、42、47、49、及び51が非球面である。表2は、これらの非球面に関連付けられたデータを示しており、これによりそれらの形状は次の式を利用して計算され得る。
【0064】
p(h)=[((1/r)h2)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)2h2))]+C1・h4-C2・h6+....,
ここでrは当該表面の局所的な曲率半径であり、hは光軸からその上の点の距離である。p(h)は、z方向、すなわち光軸に沿って計測された、当該表面の頂点からその点の距離を現す。定数K、C1、C2、等は、表2に示されている。
【0065】
光学系100は、このデータを用いて再現され得るが、約157nmの作動波長での使用のために設計されていて、このためにフッ化カルシウムを用いて製造された全てのレンズが、1.55841の屈折率nを有する。この系は、26mm×7mmの物体の視野寸法を有する。その像の端部の開口数NAは、0.85である。
【0066】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ106は、1対の直角プリズムを有し、これはともにビームスプリッタキューブ(BSC)を形成するビームスプリット表面107の近傍で結合されている。他の実施例において、このキューブ形状とは別の形状が設けられ得る。薄い光学コーティングが、第1パス上に、入射光例えば入射面に関してp偏光される光を通過させ、凹面鏡から来るs偏光を反射し、この偏光軸は90°まで回転されており、偏向ミラーにビームスプリット表面の近傍で設けられている。このビームスプリッタは、このように偏光ビームスプリッタであり、この光損失は、ビームスプリット表面の近傍で部分的に透過する反射膜を用いる場合と比較して最小化されており、これも実行可能である。
【0067】
他の実施例の場合、ビームスプリット表面に設けられたビームスプリットコーティングは、物平面から来る光がビームスプリッタキューブと反対側の第2レンズセクションの端部に配置されうる凹面鏡に向かって最初に反射されるように構成される。凹面鏡によりビームスプリットコーティングに反射される光は、その後第2レンズセクションに通過され、その偏光軸の回転となる。図2と表3及び4は、そのタイプの投射レンズ100’の1例(第2実施例)を示し、その光学表面のタイプと配置に関する限り、他の点では図1に描かれた実施例と全く異ならない。
【0068】
このタイプの上記ビームスプリッタの代わりに、同様な効果を有する平行平面板又は他の光学エレメントを、そこから所定角度傾いたビームパスに挿入することにより、物理ビームスプリッタも実行され得る。例えば、軸コマ収差や軸非点収差のようなイメージングエラーを補正する自由形状補正表面を有するビームスプリッタプレートも、実行可能である。
【0069】
多くの一般の構成と比較して、ビームスプリッタ106は小さく、これは少量の材料がその製造に必要とされることを意味している。これは、この特定の実施例の場合、外縁光線高さが低い領域内にビームスプリッタが配置されることに起因するものであり、そこではそれが物平面と中間像の両方に近接して配置されることから直ちに明らかである。描かれた例の場合、ビームスプリット表面107が光軸と交差する地点における光軸に直交する平面上に投影する、ビームスプリッタでの外縁光線高さは、凹面鏡での外縁光線高さの70%より小さく、特に、約40%より小さい。小さなビームスプリッタ体積は、比較的強い屈折力が物平面101の光学的近視野内に配置されることによっても好ましく影響を受ける。この屈折力は、物体から来る発散光線をコリメートするビームスプリッタの前に配置された正レンズ112により部分的に設けられ、低い外縁光線高さとビームスプリッタの第1パス上への僅かに発散したビームの両方を提供する。この正レンズ112もまた、投影レンズの物体端部のテレセントリシティに好ましく影響を与える。もう1つの正レンズ115は、中間像の近傍に配置され、そこでは外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さい。この正レンズは、屈折レンズセクション内の低い外縁光線高さを好み、これが材料を節約するこのセクションの構成の採用を可能にする。これらの正レンズ112、115もまた、中間像102の補正状態に好ましく影響を与え、そこでそれらは、例えば歪曲を補正する。
【0070】
光学系が中間像102を含むため、2つの共役ストップ平面があり、その1つは凹面鏡109の近傍に位置していて、第2のストップ平面(表面41)が自由にアクセス可能であり、それを光列内に導く第2レンズセクション内の正メニスカスレンズ124と負レンズ125の間に位置している。そのアクセス可能性のため、後者のレンズは、好ましくは系ストップとして用いられるべきである。非球面(表面42)は、正確には凹面鏡の近傍に配置された非球面(表面11又は13)の場合に、好ましくは、球面収差及びコマを補正するために利用されてよいが、系ストップのすぐ近傍にも配置される。この特定の実施例は、歪曲と他の視野収差を効果的に補正する。それは近視野非球面(視野平面の近くに配置される非球面)、例えば、投影レンズの第1正レンズ112の入射表面4も設けられる。
【0071】
投影レンズの収色は、凹面鏡109の直ぐ前にある大きな外縁光線高さを有する1対の負レンズ113、114により好ましく影響を受け、大量の負の屈折力をビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されたレンズセクション内に提供する。描かれた例の場合、これらの負レンズ113、114の結合された負の屈折力の絶対値は、物平面と凹面鏡の間の距離の逆数の2倍を超えている。このレンズセクション内に正レンズは設けられておらず、これはその屈折表面が望ましい比較的低い曲率を有するようなこれらの負レンズの設計を可能にする。機械的安定性と投影レンズの望ましい設計の点に関する更なる利点が、2つのレンズが凹面鏡109を支える投影レンズのアームに含まれるということから生じる。
【0072】
ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されるレンズセクションがオーバーコレクトされることが色収差のため有益であり、そこでは、描かれた例の場合、オーバーコレクションが、他のレンズセクション、すなわちビームスプリッタの前の正レンズ112とビームスプリッタに続く全レンズ配置のアンダーコレクションの70%も、及び80%から90%さえ補償され得るように、構成される。
【0073】
図3に描かれた第3実施例の投影レンズ100”の仕様が表5及び6に記載されていて、そこではそこに現れる光学エレメントと光学表面の番号付けが図1及び2に描かれた実施例の場合に使用されるものに対応している。図3に描かれた実施例と先述の実施例の間の主要な差異の1つは、物平面101に続く第1正レンズ112と光列でレンズが続くビームスプリッタとの間の軸方向距離が、先述の実施例のそれらを大きく超えていることであり、これは物平面101とミラー群108を含む水平側(投影レンズが全て組み立てられたとき)のアーム入力軸に沿って測定された距離を増大させることを可能にしている。これはスペースをより利用可能にしており、その領域で、レチクルステージのコンポーネントを具体化しており、より単純な交替的構成が可能である。この利益は、ビームスプリッタ106の体積の僅かな増大という犠牲を払うだけで得られる。もっとも、この実施例の場合も同様に、ビームスプリッタの体積は小さいままであり、そこでは、特に光軸に直交する方向に沿って測定されたビームスプリッタの半径が凹面鏡109の半径の70%又は60%よりずっと少なく出来る。
【0074】
種々の構成はまた、中間像102をビームスプリッタから離れて、すなわち偏向ミラーのそばにシフトさせ、ビームスプリッタから長い距離をおいてこれらのコンポーネントの間に配置された正レンズ115を配置することを可能にする。
【0075】
図4と表7及び8に示された第4実施例は、本発明による二重テレセントリック投影レンズのもう1つの実施例を表しており、これは4倍の像縮小倍率ための26mm×7mmを測定する像端部の像視野と、像端部のNA=0.85の開口数NAを全収色のために有する。その光学エレメントと光学表面の番号付けは、先の実施例のそれと対応している。この実施例と先の実施例の間の主要な差異は、ビームスプリッタ106に続く第1正レンズ115が、偏向ミラー110の前ではなく後方に配置され、このため水平方向に載置されることができ、これはビームスプリッタと偏向ミラーの間の干渉スペースをレンズ無しで保持する。この実施例は、より単純なレンズ載置という利点を提供し、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置(垂直な光軸の場合)で載置されるなら、長期にわたり安定な配置を保証する方式でレンズを機械的に載置することが通常より簡単だからである。
【0076】
図5と表9及び10に示された第5実施例から、本発明に関して物平面101とビームスプリッタの入射表面の間のスペースに光学エレメントがなく、特に孤立したレンズがなく保たれ得ることが分かる。この特定の実施例において、物平面の光学的近視野内に設けられる全ての正の屈折力は、とりわけ、物体端部のテレセントリシティに有利であるが、単一の正レンズ112により提供され、これはビームスプリッタとミラー群の間の凹面鏡に面するビームスプリッタの出射表面に続いて配置される。このレンズは、2回通過されるが、凹面鏡109と屈折第2レンズセクションの間の光学軸に沿った主光線高さがそのセクション内で比較的低くなることを提供し、これが、結果的に比較的小さなレンズ半径となるため、レンズ材料を節約することを可能にする。正レンズ112もまた比較的小さくても良いが、これは、それが外縁光線高さの低い(凹面鏡での外縁光線高さの30%より小さい)ところの近傍に位置するためである。加えて、この正レンズ112の屈折力を調節することで中間像102の位置に影響を与えることが可能であり、これは、描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ106内のビームスプリット表面107の近傍にある。
【0077】
図6と表11及び12に描かれた縮小レンズ200の第6実施例は、ビームスプリット表面への入射角度の範囲を少なくとも1つの伝播方向のため狭く保持することが可能な設計が本発明に関しても可能であることを表現している。弱い光学効果のみを有する入射エレメント211に、正の屈折力を有するメニスカスレンズ212が続いており、その屈曲表面3、4は像面に向けて屈曲されている。そのレンズはビームスプリッタ206の入射表面の短い距離前に位置付けられており、これはその第1パスのビームスプリッタ表面207に入射する光線を大幅にコリメートすることに主に寄与し、そこでは、空気中で、その第1パスの物理ビームスプリッタにおける外縁光線と光軸の間の角度が、約10°より小さく、特に約5°より小さい。ビームスプリッタを通過して凹面鏡209に向かうほぼ平行なビームは、3つの負レンズ215、213、214によって拡大され、その1つ(215)がビームスプリッタ近くに配置され、他の二つ(213、214)は凹面鏡209の直ぐ前に位置するミラー群208内に配置される。このレンズ215は、凹面鏡209によって反射された収束ビームの拡大という利点を与えるが、それがビームスプリット表面207に戻る途中に、ビームスプリッタ表面への入射角度の比較的小さい変化が起る目的である。中間像202の直ぐ前に配置される正レンズ216とメニスカスレンズ217−219を有するレンズ群は、ビームスプリッタ206とビーム偏向ミラー210の間に配置され、三次及び高次の歪曲を大幅に修正する。偏向ミラーにより反射された光線は、マルチレンズ最終レンズセクションによりウェーハの平面上にフォーカスされる。この構成もまた自由にアクセス可能なストップ面49をその反射レンズセクション内に提供し、これはウェーハの近傍に位置する。
【0078】
この特定の構成の場合、ビームスプリット表面は、もちろん、系に入射する光の偏光状態に合うように適合され、ビームスプリッタが第1パス上で反射し、第2パス上で透過して採用されるようになっている。
【0079】
本発明に関する反射屈折縮小レンズ100のもう1つのレイアウトが図7に、第7実施例に基づいて描かれていて、正確に1つの実中間像102を作成しながら、物平面101に配置されたレチクル又は同様なもののパターンを像面103上に、縮小スケール、例えば4:1のスケールでイメージする。レンズ100は、反射屈折第1レンズセクション104を有し、これに物平面と像面の間に配置された純粋に屈折系の第2レンズセクション105が続いている。反射屈折レンズセクション104は、光軸に関して傾斜された扁平ビームスプリッタ表面107とイメージング凹面鏡109を含むミラー群108を有する物理ビームスプリッタ106からなる。
【0080】
縮小第2レンズセクション105は、光軸に関して傾斜された扁平偏向ミラー110を有し、これは、ビームスプリッタ表面107のところでの反射に関して、像面103に配置されたウェーハと平行な物平面101に配置されたマスクを傾斜させることを可能にし、これは中間像102の前に配置されたマスクとウェーハをスキャンモードで取り扱うことを単純化する。偏向ミラーがない構成又は1以上の偏向ミラーを有する場合も実行可能である。
【0081】
物平面101とビームスプリッタ106の間のレイアウトは、図1〜4に描かれたものと同様であり、これは平面平行入射板111と正レンズ112を有し、そこでは後者は屈曲された表面が物平面に向かって屈曲されているメニスカスレンズである。
【0082】
入射板111を通過した後、この光は、それがビームスプリッタ106に入射する直前に主として直線的に偏光されるが、ビームスプリッタ106の直前に配置された正レンズ112に入射し、これは、とりわけ、物体から来る発散光線を集光しコリメートするが、ビームスプリッタ近傍での入射角度の変化は、その第1パス上で大きすぎない。入射角度は、物平面に直角の光軸のセグメント15に関して、ビームスプリット表面107に対する法線の傾斜角度18の周りで±10°の範囲内である。傾斜角度18は約49°である(図8を参照)。ビームスプリッタ内で、光はその扁平ビームスプリット表面107を通過し、これは、この特定の例の場合、それが例えば入射面に対してs偏光である入射光を、凹面鏡109に向かう約98°の偏向角度19によって反射するように構成される。光軸は、ビームスプリット表面107と凹面鏡109の間を通るそのセグメント16が物平面から離れて像面に向かってこのように傾斜されているが、その角度で折り曲げられている。ビームスプリット表面により反射される光は、4分の1波長板(図示せず)を通過し、凹面鏡109の直ぐ近傍に配置された1対の大径の負レンズ113、114を通過し、凹面鏡109の反射表面に当たる。凹面鏡によるその反射に続いて、光は、凹面鏡の近傍において、円形に偏光され、4分の1波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して90°まで回転されたものとなっている。ビームスプリット表面107はその後このp偏光を伝えるが、これは凹面鏡で反射される光がビームスプリッタに続く屈折第2レンズセクションに向けて送られるためである。
【0083】
それがビームスプリッタを出るとすぐに、光は、ビームスプリッタに続く偏向ミラー110に当たり、そこでは、その2つの間のスペースに光学コンポーネントはない。この偏向ミラーはビームパスに関して傾斜されていて、偏向角度20は、それを通じて偏向ミラー110のところで光軸が折り曲げられているが、180°から光軸の第1セグメント15と第2セグメント16の間の偏向角度19のサイズを引いたものである。この特定の場合において、角度20は約92°であり、これは光軸のセグメント15を配向させているが、これは像面103に垂直な光軸のセグメント17に平行な物平面に垂直である。偏向ミラー110には、偏向ミラーのところで収束光線を更に集光する正レンズ115がすぐ続いていて、光列でそのレンズに続く中間像102を生成することを目的としている。図7から分かるように、そのレンズは、ビームスプリッタの近くにそれを配置することを単純化する目的で、接頭円錐形、すなわちセミレンズ又は部分レンズであってよい。中間像は外側にあり、従って正レンズ115が屈折第2レンズセクション105内にこのように配置される。これらの光学コンポーネント116−130が光列内で中間像に続いており、中間像を像面103上にイメージする役割を果たし、中間像102の近傍に現れるあらゆるイメージングエラーを補正する。
【0084】
この実施例のレンズ及び他のエレメントの光学データは、表13にまとめられている。図7に描かれた実施例の場合、8つの表面、すなわち表面4、11又は13、30、33、44、49、51、及び53、が非球面である。表14は、これらの非球面の関連データを示している。
【0085】
光学系100は、このデータを採用して再現され得るが、約157nmの作動波長での使用のために設計され、このためにフッ化カルシウムを用いて製造された全ての伝播光学コンポーネントが1.55841の屈折率nを有する。この系は、26mm×7mmの物体の視野寸法を有する。その像の端部の開口数NAは、0.85である。
【0086】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。ビームスプリット表面は、45°よりかなり大きい角度物平面と垂直な光軸のセグメント15に関して傾けられているので、従来のビームスプリッタとは異なり、ビームスプリッタ106は90°から大きなマージンだけ異なり、特に90°を越えて異なるビーム偏向を可能とし、これは、凹面鏡群108が物理的にレチクルステージ(図示せず)の近傍に介入することなく、ビームスプリッタブロック106を物平面の比較的そばに配置することを可能にし、これは物平面101内に配置されるべきレチクルを保持して物平面に渡ってそれをスキャンする目的で物平面内に延在している。物平面へのその近接もまた、外縁光線高さの低い領域にビームスプリッタを配置することも可能にし、これは小さな体積を有するビームスプリッタを用いることを可能にする。それらのビームスプリット表面での結果的な反射角度は、従来のビームスプリッタのそれとは異なっており、これはビームスプリッタ表面への平均入射角度がより大きな入射角度へとシフトするためであり、これはコーティング設計の領域で新しい自由度を作る。入射角度の分布に関して、ビームスプリッタにすぐ続く偏向ミラー110のところの関係が反対にされているが、これはそれが入射光線を90°よりずっと少なく、すなわち、約82°で、偏向するためである。偏向ミラーは、このように反射コーティングで覆われていても良く、これは約41°の平均入射角度で設計され、これは、おそらくより望ましいコーティング設計で、そして恐らく従来の45°ミラーが用いられる場合より高い反射率への到達を可能にする。望ましい傾斜角度は、例えば約35°から約42°−44°の範囲にある。
【0087】
描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ106は1対の射角プリズムを有し、これはともに連結されてビームスプリット表面107を形成し、かつ、そのキューブ形状からの逸脱にも関わらず、“ビームスプリッタキューブ”(BSC)と称する台形ビームスプリッタキューブを形成する。他の実施例の場合、他の形状を有するビームスプリッタも設けられ得るが、材料を節約する目的で、全体積が最大照射体積を僅かだけ超えるようにその体積が最適化される形状が好ましい。ここで記載されたタイプの偏光ビームスプリッタは、ビームスプリット表面の近傍における光損失が反射コーティングを部分的に透過する場合に比較して最小化されているが、これも実行可能であり、好ましい。
【0088】
ビームスプリッタ106と偏向ミラー110の間のスペースには、レンズが無く、これは単純なレンズ設備という利点を与える。これは、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置(垂直光軸の場合)で載置されるなら、長期にわたる安定な配置を保証する方式で機械的に設置するレンズが、通常、より簡単だからである。さらに、光軸の第2セグメント16の傾斜のため、軸外れで傾けられたレンズを載置することを可能にする目的で、特別な載置がここで必要とされる。しかしながら、描かれた実施例の場合にそれは避けられる。
【0089】
他の実施例において、ビームスプリット表面の近傍に設けられたビームスプリットコーティングは、物平面から来る光が物平面と反対のビームスプリッタの側に配置される光軸の第1セグメント15の延長上に配置された凹面鏡に向けて最初に送られるように、構成される。反射されてビームスプリッタに戻る光は、その後第2レンズセクションに向けて反射され、続いてその偏光軸の回転となる。ビームスプリット表面は、45°と異なる角度光軸に関して傾斜され得るが、このタイプの実施例の場合も、ビームパスを横断する光軸のセグメント15は、物平面から離れて傾斜され、物平面と平行に走るかわりに、ビームスプリッタキューブのところで開始するようになっている。
【0090】
ビームスプリッタのサイズに関しては、低い外縁光線高さの近傍でのその配置、中間像、非球面、及び収色、第1実施例のために成されたそれらの説明は、この第7実施例に例外なく又は類似の概念で適用される。
【0091】
本発明による反射屈折縮小レンズ100の交替的な構成が、図9に描かれていて、物平面101に配置されたレチクル又は同様なもの上のパターンの像を像面103に縮小されたスケール、例えば4:1のスケールで投影する役割を果たし、その間正確に1つの実中間像102を生成する。レンズは反射屈折第1レンズセクション104を有していて、これに純粋に屈折系の第2レンズセクション105が続いている。
【0092】
この投影レンズは、光軸に関して角度45°傾いた平板偏向ミラー110を有し、ビームスプリット表面107での反射と共同して、像面103に配置されるウェーハと平行な物平面101に配置されるマスクを傾けることを可能にする。この角度レイアウトの代わりに、第2レンズセクションは、偏向ミラーが無い直線レイアウトを有しても良いし、1以上の偏向ミラーを有するそのバージョンに基づいても良い。ビームスプリット表面の入射角度は、45°よりかなり大きいか又はかなり小さく、例えば、約1°から約10°の範囲の量だけそこから異なり、これも実行可能であり、これは例えば凹面鏡を支えるサイドアームを傾けることを可能にし、これはレチクル面の近傍で利用可能なより多くの空きスペースを残す。
【0093】
図9から理解できるように、照光系(図示せず)からの光は、像面から離れた物平面101のその側から投影レンズに入射し、そのコース内でそれは、投影レンズの第1光学エレメントを形成する平面平行板111の前30mmを超える物体端部作動距離に配置される物平面に配置されたマスクを通過する。この系は、光が投影レンズに入射する前に、それが好ましい偏光軸を有するように構成され、これは特に投影レンズの前の照射装置が予め決められた偏光度を有する部分偏光を放出するように構成されることによって達成され得る。レチクル(図1参照)についてλ/4板のサンドイッチ配置を有する円形に偏光された入射光を使用するバージョンもまた実行可能である。
【0094】
入射板111を通過した後、この光は、ビームスプリッタ106に入射する直前に主として直線的に偏光されており、ビームスプリッタと物平面の間にレンズが配置されていないため、ビームスプリッタ106にすぐ当たる。ビームスプリッタ内で、光はその扁平ビームスプリット表面107に当たり、これは約45°の角度光軸に関して傾けられており、この実施例の場合は、それが入射光を反射するように構成され、これは、例えば、入射面に関してs偏光であり、それを凹面鏡109に向けて偏向する。ビームスプリッタを通過した後、それは4分の1波長板(図示せず)を通過し、凹面鏡109のすぐ近傍に配置された1対の大径の負レンズ113、114を通過して、凹面鏡109の反射表面に当たる。凹面鏡によるその反射に続いて、凹面鏡の近傍で円形に偏光された光は、4分の1波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して90°回転されている。ビームスプリット表面107は、このp偏光をその後反射し、凹面鏡により反射された光が、ビームスプリッタに続く屈折系第2レンズセクションに向けて通過される。ビームスプリッタから来る光は、偏向ミラー110により屈折レンズセクションの他の光学コンポーネント115−129に向けて偏向されていて、そこで第2レンズセクションの第1レンズ155は、正の屈折力を有するが、中間像の前にあり、これはレンズの無い第2レンズセクションのセグメント内で自由にアクセス可能な位置にある。
【0095】
この実施例のこれらのレンズと他のエレメントのための光学データは、表15にまとめられている。図9に示された実施例の場合、8つの表面、すなわち9又は11、19、27、30、39、44、46、46、及び48は非球面である。表16はこれらの非球面のための関連データを示している。
【0096】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ106は、ビームスプリッタキューブ(BSC)を形成するビームスプリット表面107の近傍で連結された1対の直角プリズムを有する。他の実施例の場合、このキューブ状以外の形状が設けられ得る。他の実施例の場合、ビームスプリッタ表面107の近傍に設けられたビームスプリッタコーティングは、物平面から来る光が物平面から離れて面するビームスプリッタキューブの側に配置される凹面鏡に向けて最初に送られるように構成される。凹面鏡で反射されてビームスプリッタキューブに戻る光は、第2レンズセクションに向けて反射され、その偏光軸の回転となる。
【0097】
このタイプの上記ビームスプリッタの代わりに、同様な効果を有する平行平面板又は他の光学エレメントを、そこから所定角度傾いたビームパスに挿入することにより、物理ビームスプリッタも実行され得る。例えば、軸コマ収差や軸非点収差のようなイメージングエラーを補正する自由形状補正表面を有するビームスプリッタプレートも、実行可能である。
【0098】
多くの一般の構成と比較して、ビームスプリッタ106は小さく、これは少量の材料がその製造に必要とされることを意味している。これは、この特定の実施例の場合、外縁光線高さが低い領域内にビームスプリッタが配置されることに起因するものであり、そこではそれが物平面と中間像の両方に近接して配置されることから直ちに明らかである。この特定の例の場合、ビームスプリット表面107が光軸と交差する地点における光軸に直交する平面上に投影する、ビームスプリッタでの外縁光線高さは、凹面鏡での外縁光線高さの70%より小さく、特に、約40%より小さい。これは、物平面と像面の間に配置されるレンズが無いということによって好ましく影響を受け、ビームスプリッタは像面の比較的近く、すなわち外縁光線高さが低いところの近傍内に移動され得る。反射屈折セクション104は、正レンズを全く含まず、負レンズ、すなわち2つのレンズ113、114だけがビームスプリッタと凹面鏡109の間に配置される。このセクションの全正の屈折力は、凹面鏡109によって設けられる。反射屈折セクション104は、こうして調度2つのレンズを有し、これは投影レンズの組み立て、機械的安定性、材料要求、アライメント、及び透過率に特に有益である。
【0099】
物平面に続く第1正レンズ115は、第2レンズセクション内に位置していて、中間像の近視野内で、そこでは外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さい。この正レンズは、屈折レンズセクション内の低い外縁光線高さを好み、これは材料を節約するセクションの構成を用いることを可能にする。この正レンズ115は、中間像102の補正状態にも好ましく影響し、そこでそれは例えば歪曲を補正する。
【0100】
ビームスプリッタ106に続く第1正レンズ115は、偏向ミラー110に続けて配置され、こうして水平に載置され得るが、これはビームスプリッタと偏向ミラーの間の介在スペースをレンズ無く保持する。この実施例は、より単純なレンズ載置という利点を提供し、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置(垂直な光軸の場合)で載置されるなら、長期にわたり安全な配置を保証する方式でレンズを機械的に載置することが通常より簡単である。
【0101】
投影レンズは、その物体端部で非テレセントリックであり、そこで物平面での光軸に平行でない主光線の角度は、正レンズ115の屈折力の適当な選択により有利に影響されることが可能であり、これはそれを非テレセントリック出射を有する照射系に合うように適合することを可能にする。物体端部のテレセントリシティからの離散は、反射マスクが用いられるところの場合に有益となり得る。
【0102】
非テレセントリック物体端部ビームパスは、そのために主光線が像視野端部からビームスプリッタの中心に集光するが、特にコンパクトで、低体積のビームスプリッタ構成を可能にする。物平面とビームスプリッタの間には屈折コンポーネントが配置されていないので、ビームスプリッタは物平面のそばに移動され得るが、これは小さなビームスプリッタ体積に有利である。図9に描かれた実施例と同一又は類似のそれの場合、ビームスプリッタはフッ化リチウムから製造され、これは、もし必要なら、混合されたフッ化リチウムベースの結晶体によって置き換えられ得る。フッ化リチウムは、フッ化カルシウムよりもかなり小さい固有の応力複屈折係数を有し、これもまた使用され得るが、これはビームスプリッタ構成の偏光特性を最適化することができ、これはここで使用される小さなビームスプリッタ体積と共同して特に有利であり、これは光学パスの長さを僅かに複屈折の材料内で短く保持し、こうして関連付けられたレタデーションを小さく保持することを可能にする。更に、ビームスプリッタにすぐに続いて配置される偏向ミラーと共同して小さなビームスプリッタ体積を用いることは、物平面の中心を通過する光軸のセグメントと像面の中心を通過する光軸のセグメントの間の短い軸方向距離を維持することに有利であり、これはこのような投影レンズをウェーハステッパ内に単純に結合することを容易にする。
【0103】
光学系は中間像102を含むため、2つの共役ストップ面があり、その1つは凹面鏡109の近傍に位置していて、第2のストップ面(表面38)が自由にアクセス可能であり、光列でそれに続く第2レンズセクション内の正メニスカスレンズ123と負レンズ124の間に位置している。そのアクセスし易さのため、後者のレンズは、系ストップとして好ましく用いられるべきである。非球面(表面39)は、正確には凹面鏡の近傍に配置される非球面(表面9又は11)の場合のように、好ましくは球面収差及びコマ収差を補正するのに利用され得るが、系ストップのすぐ近傍にも配置される。この特定の実施例も、歪曲と他の視野収差を効果的に補正することをも可能にする。これは近視野非球面、例えば投影レンズの第1正レンズ115の入射表面19も設けられるためである。
【0104】
投影レンズの収色性は、1対の負レンズ113、114により特に好ましく影響され、これらは凹面鏡109をすぐに超えてビームスプリッタと凹面鏡の間に位置するレンズセクション内に大きな負の屈折力を与える大きな外縁光線高さを有する。この特定の例の場合、これらの結合された負レンズ113、114の負の屈折力の絶対値は、物平面と凹面鏡の間の2倍の相互の距離を超えている。このレンズセクションに正レンズは設けられておらす、これはこれらの負レンズの屈折表面が望ましい比較的低い曲率を有するようにこれらを構成することを可能にしている。投影レンズのより大きな機械的安定性と望ましい構成に関する更なる利点は、凹面鏡109を支える投影レンズのそのアームに2つのレンズだけが含まれなければならないことから生じるものである。
【0105】
もしビームスプリッタと凹面鏡の間に位置するそのレンズセクションが、色収差のためにオーバーコレクトされるなら有益であり、この特定の例の場合、そのオーバーコレクションが、ビームスプリッタに続く全レンズセクションのオーバーコレクションの70%も、さらに80%から90%さえも、保証されることができ、又はそのオーバーコレクションがオーバーコレクトされることができるように構成される。
【0106】
図10と表17及び18に示された第9実施例は、本発明による2重テレセントリック投影レンズのもう1つの実施例を表現し、これは4回像縮小倍率のための寸法が26mm×7mmのウェーハ端部像視野と全色消しのための像端開口数NAがNA=0.85を有する。その光学エレメントと光学表面の番号付けは、上記実施例のそれらに対応している。
【0107】
もう一度、物平面101とビームスプリッタの入射表面の間のスペースは、光学エレメント無く、特に孤立したレンズが無く保たれていることが分かる。この特定の実施例の場合、物平面の光学的近視野内に設けられる全ての正の屈折力は、単一の正レンズ112によって提供され、これはビームスプリッタとミラー群の凹面鏡に向いたビームスプリッタの出射表面に続いて配置される。この正レンズは、投影レンズの物体端テレセントリシティを提供し、ビームスプリット表面107上への入射角度の全視野依存を排除する。種々の視野からの光線は、こうしてビームスプリットコーティングに本質的に同一角度で入射し、これはその構成を単純化しそれにより均一な光学的効果を与える助けをする。ビームスプリッタの第1通路上への最大入射角度は、ほぼ±15°の範囲内に減少する。第2正レンズ112は、2回通過されるが、凹面鏡109と第2レンズセクションの間の光学パスに沿った主光線高さが第2レンズセクション内で比較的低く、これは結果的に比較的小さいレンズのためレンズ材料を節約することを可能にする。
【0108】
この特定の構成の場合、ビームスプリット表面は、もちろん、系に入射する光の偏光状態に合うように適合され得るが、ビームスプリッタは第1パス上での伝播と、第2パス上での反射に用いられるようになっている。
【0109】
全ての実施例は多数の特徴を有し、その2、3だけが以下に記載される。これらの系は、レチクル端部とウェーハ端部上のデフォーカスエラーが避けられるように、通常2重テレセントリックである。非テレセントリック入射は、反射マスク又は物体が使用されるところで有益であり、本発明と共同して実行され得るが、これは適合する物平面に近い第1レンズ又はレンズ群の屈折力を適合させることにより行われ、そこでは本発明の基礎をなす設計原則が変わらないままある。NA=0.85の開口数は、すべての場合に26mm×7mmの視野寸法で達成される。
【0110】
どの実施例も平面平行又はほぼ平面平行板、すなわち、殆ど又は全く光学的効果の無い光学エレメントを、その第1光学エレメントが光学平面にすぐ続くように及び/又はその最終光学エレメントが像面のすぐ前に来るように有することが可能であり、これは投影レンズを圧力変動によるフラッシングガスの屈折率の変化や、もし必要なら物理的損傷に対して比較的強くすることを可能にする。
【0111】
反射屈折セクションは、約1の倍率を有する。これら全ての投影レンズのための全減力(4:1)に対する主な寄与は、それらの縮小倍率と純粋に屈折の、第2レンズセクションにより生成され、負レンズよりも正レンズが開口ストップの面に続いて位置している。他の全像拡大倍率/縮小倍率、例えば大きな縮小倍率が、特に第2レンズセクションへの変化を形成することにより、変更されうる。
【0112】
入射角度の変化は、全ての偏向ミラーにとって僅かであり、そこではそれらの変更の範囲は好ましくは30°より小さくするべきである。特に、それらの入射角度は、全ての場合約30°から約60°の範囲に制限され、これは単純で、高度に均一な、反射コーティングを有するミラーの使用をも可能にする。90°より大きい又は小さいビーム偏向の実施例の場合、これがビームスプリッタのところで生じるビーム偏向のため、これが1以上のビーム偏向ミラーのところのその構造又はビーム偏向のため、有効であることがわかり、これは本発明とあわせてすぐに可能である。もっとも、述べられた入射角度の範囲は、対応させて調整されるべきである。
【0113】
もしビームスプリッタブロックの最大横方向寸法が凹面鏡の直径の70%より小さく、多くの場合、約50%より小さいなら特に有効である。全ての実施例は、キューブ形状以外のバルク物質の例えば正又は不正最小形状を有するビームスプリッタブロックを用いることを可能にする。特に、それらビームスプリッタブロックの形状は、ビームスプリッタ内でビームパスに合わせて適合されることが可能であり、本質的に照射されないゾーンが無いようになっている。体積が最適化されたブロックは、例えば、キューブ形状を有しても良い。
【0114】
本発明は、幾つかの選択された見本となる実施例に基づいて記載されたが、テレセントリック物体端及び像端ビームパス、マイクログラフィに十分な作動距離、及び縦色収差(CHL)を提供する軸上光学系を提供することを可能にするとともに、ビームスプリッタ表面への合理的な入射角度の範囲を維持することを可能にし、それらの物理ビームスプリッタを製造するための材料の少量体積にする。これらの利点は、高像端開口数のために達成され得るが、ここで0.7を又は0.8さえ上回る開口数NAが実行可能である。これらの像端も、一般の設計のそれと比較して拡大されうる。
【表1】

Figure 2005504337
【表2】
Figure 2005504337
【表3】
Figure 2005504337
【表4】
Figure 2005504337
【表5】
Figure 2005504337
【表6】
Figure 2005504337
【表7】
Figure 2005504337
【表8】
Figure 2005504337
【表9】
Figure 2005504337
【表10】
Figure 2005504337
【表11】
Figure 2005504337
【表12】
Figure 2005504337
【表13】
Figure 2005504337
【表14】
Figure 2005504337
【表15】
Figure 2005504337
【表16】
Figure 2005504337
【表17】
Figure 2005504337
【表18】
Figure 2005504337

【図面の簡単な説明】
【0115】
【図1】本発明の第1実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図2】本発明の第2実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図3】本発明の第3実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図4】本発明の第4実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図5】本発明の第5実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図6】本発明の第6実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図7】本発明の第7実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図8】図7に描かれたビームディフレクタの近傍を示す詳細概念図。
【図9】本発明の第8実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図10】本発明の第9実施例による複数のレンズを示す断面図。
【符号の説明】
【0116】
15 第1セグメント
16 第2セグメント
19 偏向角度
100 反射屈折縮小レンズ
101 物平面
102 中間像
103 像面
104 反射屈折第1レンズセクション
105 縮小第2レンズセクション
106 ビームスプリッタ
107 ビームスプリット表面
108 ミラー群
109 イメージング凹面鏡
110 平板偏向ミラー
111 入射板
113、114 負レンズ
112、115 正レンズ
123 正メニスカスレンズ
124 負レンズ
200 縮小レンズ
206 ビームスプリッタ
207 ビームスプリット表面
208 ミラー群
209 凹面鏡
210 ビーム偏向ミラー
211 入射エレメント
212 メニスカスレンズ【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a catadioptric projection lens for imaging a pattern arranged on an object plane on an image plane.
[Background]
[0002]
This type of projection lens is used in projection exposure systems, particularly wafer scanners and wafer steppers, and is used for semiconductor devices and other types of microdevices, which can be used for patterning on photomasks and reticles. "Or" reticle ", but serves to project on a scaled scale with ultra-high resolution onto an object having a photosensitive coating.
[0003]
In order to produce a finer structure, it is desirable to increase the image edge numerical aperture (NA) of the projection lens and to use ultraviolet light having a shorter wavelength, preferably shorter than about 260 nm.
[0004]
However, materials that are sufficiently transparent in the wavelength range that can be used to produce the required optical elements, particularly crystalline quartz such as synthetic quartz glass, calcium fluoride, lithium strontium aluminum fluoride, and lithium fluoride. There is almost no monster. Because the Abbe numbers of these materials available are quite close to each other, it is difficult to provide a purely refractive system that is sufficiently well color corrected (corrected for chromatic aberration). This problem can be solved by using a purely refractive system, but producing such a mirror system involves considerable expense and effort.
[0005]
With respect to the aforementioned problems, catadioptric systems that combine refractive and reflective elements, particularly lenses and mirrors, are typically used to construct high resolution projection lenses of the aforementioned type.
[0006]
Whenever it involves imaging a reflective surface, it is beneficial to use a beam deflector if an image without obscuration and vignetting is to be achieved. Both systems with geometric beam splitters and systems with physical beam splitters are known. A system with geometric beam splitting achieved with the help of a pair of beam deflecting mirrors is disclosed in European Patent 0 898 434 corresponding to US patent application 09/364382. While systems with geometric beam splitting have the disadvantage that they are necessarily off-axis systems due to geometric beam splitting, using physical beam splitters can reduce the on-axis system. Make it configurable.
[0007]
A system with a physical beam splitter is known from EP 0475020 corresponding to US Pat. No. 5,052,763. The system has at least one catadioptric entrance system and a refractive exit system. The mask to be imaged is placed directly on a beam splitter configured in the form of a beam splitter cube (BSC) and deflects part of the light reflected by the catadioptric system into the refractive system. However, placing the object to be imaged directly on the beam splitter limits the opportunity to correct the entire system. Furthermore, the object end of this system is non-telecentric.
[0008]
Another catadioptric system with a physical beam splitter and an intermediate image is known from US Pat. No. 5,694,241, in which a lens group with positive refractive power is arranged between the object plane and the beam splitter. This is far from the object plane.
[0009]
In the catadioptric lens having no intermediate image, the first lens group is provided between the object plane and the physical beam splitter, the second lens group is provided between the physical beam splitter and the concave mirror, and the third lens. It is known from European patent application 0350955 corresponding to US patent application 4,953,960 that the group is provided between the physical beam splitter and the image plane. The lens group placed between the beam splitter and the concave mirror is intended to correct the low-order coma and spherical aberration of the concave mirror along with the Gaussian error, where a low negative refractive power is the longitudinal axis of the refractive group. It is sufficient to compensate for chromatic aberration.
[0010]
The catadioptric projection lens has a physical beam splitter, does not have an intermediate image, allows a high numerical aperture at the image end of at least 0.5, has both an advantageous configuration and low sensitivity to alignment errors, German patent No. 4203464, which corresponds to US patent application 5,402,267. This system is greatly characterized in that no lens group is disposed between the concave mirror and the beam splitter, and the concave mirror has an intensity reduction effect, that is, an image reduction magnification of intensity. Longitudinal chromatic aberration (CHL) may first be corrected by using a highly convergent beam of a beam splitter, resulting in a total achromaticity of longitudinal chromatic aberration. The beam in front of the concave mirror, ie through its first pass of the beam splitter, is almost or substantially collimated, while the beam following the concave mirror, ie through its second pass of the beam splitter, is usually highly focused. ing. The system stop is preferably located at the concave mirror and is defined by its perimeter. This stop is defined at the surface of the beam splitter facing the concave mirror or by inserting a stop between the concave mirror and the beam splitter. Another advantage provided by a highly focused beam following reflection at the concave mirror is that a slight refractive power must be provided following the beam splitter, resulting in a relatively small beam height in the vicinity. Means that the opposite effect on chromatic aberration due to the large beam height in the vicinity can be avoided.
[0011]
The advantage provided by this type of lens is counteracted by the disadvantages, i.e. the light incident on the beam splitting surface converges in a second pass, especially following reflection at the concave mirror, which occurs at that surface The range of incident angles is very wide, which places strict requirements on the quality of the beam split coating. The sharp convergence of the beam following reflection at the concave mirror means that there is little space available for the lens following the beam splitter, and there is little means to correct the aberrations that remain available. doing. Increasing the image edge numerical aperture further requires the use of a larger beam splitter cube and shifts the image plane to the beam splitter. Such a projection lens is also recognized as “aperture restriction”. Another of these disadvantages requires that they use relatively large beam splitters, which are expensive due to the limited availability of materials suitable for their manufacture.
[0012]
Basically the same problem arises in the case of projection lenses that are similarly configured and have similar beam paths, which are described in German patent application 4203464. In the following, for example, those projection lenses depicted in U.S. Patent Applications 6,118,596, 6,108,140, and 6,101,047 are included. A large angle of incidence on the beam splitter surface occurs in systems such as those depicted in US Pat. Nos. 5,808,805, 5,999,333, or 5,861,997, where the intermediate image is Formed in the vicinity of their beam splitting surfaces.
[0013]
A catadioptric projection lens has a physical beam splitter, does not have an intermediate image, the beam is slightly diverging in its first path of the beam splitting coating, and in the second path of its coating, i.e. at the concave mirror Following the reflection, it is collimated, which is intended to make it possible to avoid image quality degradation since the reflection of the beam splitting coating is dependent on the angle of incidence, and US patent application 5,771,125. Known from the issue. The light reflected by this coating is collimated by maintaining the refractive power of the lens group that includes the concave mirror relatively low. However, in the case of the system depicted in European patent application 0602923 corresponding to US patent application 5,715,084, the beam splitting coating in the first path is collimated with the aim of collimating the light incident on the coating. A lens is placed in front of the physical beam splitter. The beam converges following reflection by the concave mirror. Such a system requires the use of a large beam splitter.
[0014]
In the case of a catadioptric projection system with a physical beam splitter and no intermediate image, German patent application 4 417 489 corresponding to US patent application 5,742,436 describes at least one condenser lens, ie the beam at the object end. Scattering lens group having a positive refractive power for collimating the beam incident on the splitting coating, in order to minimize the angle of incidence on the beam splitting coating, in front of the physical beam splitter, and having a negative lens In the catadioptric lens section, following the physical beam splitter, ie between the beam splitter and the concave mirror, is proposed to compensate for the effect of the condenser lens in front of the beam splitter and to correct longitudinal chromatic aberration doing. Under this design, the beam is substantially collimated in both propagation directions through the beam splitter cube. The system stop usually follows the beam splitter cube in the light train. Since the beam is substantially collimated in both propagation directions through the beam splitter cube, problems due to the wide angle of incidence are avoided. Another advantage of the collimated beam in the second pass following reflection at this concave mirror is that there is sufficient space available on the side of the image of the beam splitter that includes means for correcting aberrations. The disadvantage of the arrangement with respect to German patent application 4174489 is that its overcorrected catadioptric lens section cannot adequately correct longitudinal chromatic aberration (CHL). This arrangement requires the use of a relatively large beam splitter, which is disadvantageous because of the limited availability of materials suitable for its manufacture.
[0015]
EP 1102100 describes a catadioptric reduction lens that corresponds to US patent application 09/711256, but differs from the configuration depicted in DE 4417489, in particular it sufficiently corrects longitudinal chromatic aberration. Making it possible. The system includes a first lens section having a positive refractive power, a physical beam splitter having a beam splitting surface, a second lens section disposed between the physical beam splitter and the concave lens, the beam splitter and its image plane. The third lens section is disposed between the object plane and the image plane in that order. At least two lenses having negative refractive power are repositioned in the second lens section. The high negative power concentration provides the advantage of sufficiently correcting longitudinal chromatic aberration, especially near the concave mirror, both between the object plane and the first lens section and between the third lens section and the image plane. Allows the construction of a system with working distance, which allows its application to microlithography. This system makes it possible to provide a highly collimated beam for the purpose of limiting the angle of incidence on the beam splitting surface through the beam splitting surface in both propagation directions in the vicinity of the beam splitting surface, and This makes it possible to largely avoid the aforementioned disadvantages in which the incident angle varies widely. This patent describes an embodiment with an intermediate image and is associated with a numerical aperture NA that rises to about NA = 0.7. The disadvantage associated therewith is that a relatively large amount of material is lacking in a suitable amount and is needed to produce a beam splitter.
[0016]
In particular, US Pat. No. 6,377,338 shows a system having a physical beam splitter that is inherited from a crystalline fluoride source.
[0017]
In the case of the system with the aforementioned physical beam splitter, its respective beam splitting surface is inclined at an angle of 45 ° with respect to the segment of the optical axis perpendicular to the image plane. Any deflection or bending mirror can be present, particularly in the second lens section, but is tilted at an angle of 45 ° with respect to the optical axis. For the purpose of folding the optical axis at the correct angle, this makes it possible to achieve an orthogonal or parallel arrangement of the object plane and the image plane, both preferred, but the latter arrangement is particularly advantageous for scanner operation.
[Patent Document 1]
US patent application 09/364382
[Patent Document 2]
European Patent 0989434
[Patent Document 3]
US Pat. No. 5,052,763
[Patent Document 4]
European Patent No. 0475020
[Patent Document 5]
US Pat. No. 5,694,241
[Patent Document 6]
US Patent Application No. 4,953,960
[Patent Document 7]
European Patent Application 0350955
[Patent Document 8]
German patent application 4203464
[Patent Document 9]
US Patent Application No. 5,402,267
[Patent Document 10]
US Patent Application No. 6,118,596
[Patent Document 11]
US Patent Application No. 6,108,140
[Patent Document 12]
US Patent Application No. 6,101,047
[Patent Document 13]
US Pat. No. 5,808,805
[Patent Document 14]
US Pat. No. 5,999,333
[Patent Document 15]
US Pat. No. 5,861,997
[Patent Document 16]
US Patent Application No. 5,771,125
[Patent Document 17]
US Patent Application No. 5,715,084
[Patent Document 18]
European Patent Application No. 0602923
[Patent Document 19]
US Patent Application No. 5,742,436
[Patent Document 20]
German patent application 4174489
[Patent Document 21]
European patent 1102100
[Patent Document 22]
US patent application 09/711256
[Patent Document 23]
German patent 4417489
[Patent Document 24]
US Pat. No. 6,377,338
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0018]
One object of the present invention is to provide a catadioptric lens having a physical beam splitter that avoids the disadvantages of the prior art. In particular, it can be fully achromatic in combination with a very high image edge numerical aperture and beneficial construction. This object should be achieved using a small amount of material, in particular to manufacture a beam splitter and components located in the vicinity of the beam splitter. An advantageous configuration should preferably be obtained, especially in the vicinity of the object plane.
[Means for Solving the Problems]
[0019]
As a solution to these and other objects, the present invention provides a catadioptric projection lens having the features set forth in claim 1. Advantageous embodiments thereof are set forth in the dependent claims. The wording of all claims forms part of this specification and is embodied by reference to the content of this specification.
【The invention's effect】
[0020]
All colors can be erased in combination with a very high image edge numerical aperture and useful construction.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0021]
The catadioptric projection lens according to the present invention is configured to image a pattern arranged in the object plane on the image plane, and includes a catadioptric first lens section comprising a concave mirror and a beam split coating between the object plane and the image plane. Having a physical beam splitter. The second lens section is preferably configured to be a refractive system and is placed following the beam splitter.
[0022]
According to one aspect of the invention, the object plane is located at a working distance from the first optical surface of the projection lens. The positive refractive power is placed in the optical near field of the object plane. The beam splitter is arranged in a zone where the outer edge ray height is low. At least one real intermediate image is preferably formed.
[0023]
The object plane of the projection lens or the unobstructed (free) working distance between the reticle surface and the first optical component should preferably exceed 30 mm, in particular it may exceed 35 mm and may damage the projection lens. It is possible in a simple manner to handle the reticle without any problems and to keep the reticle area and the entrance surface of the projection lens gas-assisted cleaning or cleanliness.
[0024]
The positive refractive power present in the optical near field of the object plane allows a telecentric configuration of the object end of the projection lens, which is particularly beneficial with respect to defocus errors. Here, the “object near-field optical near field” is a zone where the beam outer edge ray height is particularly less than about 30% of the outer edge ray height in the vicinity of the concave mirror.
[0025]
Placing the beam splitter in the vicinity of the lower outer edge ray height makes it possible to construct a projection lens in accordance with the present invention having a very small beam splitter compared to the prior art. This is particularly convenient for projection lenses intended for use at operating wavelengths shorter than about 260 nm, in particular operating wavelengths of 193 nm or 157 nm or shorter. Transparent materials, especially crystalline fluorides such as calcium fluoride, magnesium fluoride, lithium calcium aluminum fluoride, lithium strontium aluminum fluoride, lithium fluoride, or barium fluoride, are for use at operating wavelengths in this range. Can be used to manufacture the optical components of any of the above, none of which can be manufactured with the high purity and uniformity required by large solid blocks, but only with currently available technology Can be manufactured in such a block, which is limited in practice by the availability of a sufficiently large chunk of material to perform an optical configuration using this material. This applies in particular to materials used to manufacture physical beam splitters, which are often configured in the form of beam splitter cubes (BSC) or other solid blocks of material. A configuration in which means for using a small beam splitter is provided is thus very practical.
[0026]
The desired region or zone of low outer edge ray height for placing the beam splitter is the region where the beam split surface is orthogonal to the optical axis, which varies from about 20% to about 70% of the outer edge ray height at the concave mirror. Preferably characterized by projection onto a plane perpendicular to the optical axis perpendicular to the axis. The dimension of the beam splitter along the direction perpendicular to the optical axis can thus be kept below 70% or below 50% of the diameter of the concave mirror.
[0027]
It is particularly advantageous if the beam splitter is arranged in the vicinity of an intermediate image where a low beam height occurs. The beam splitter is preferably closer to the intermediate image than the object plane. It is beneficial if the intermediate image is outside the beam splitter in order to avoid overheating of the beam splitter material due to the high radiant energy density. In this manner, the beam splitter can be placed in a region where the outer edge ray height is low, where the outer edge ray height is preferably the outer edge ray height at the concave mirror for both passages of the beam splitter. Should be less than about 70%.
[0028]
According to another aspect of the invention, the beam splitting surface is arranged at an angle of inclination with respect to the segment of the optical axis that runs perpendicular to the object plane different from 45 °, where there is a difference between the angle of inclination and 45 °. Should preferably exceed the maximum difference that would otherwise occur due to machine tolerances. In particular, the absolute value of the difference between the tilt angle and 45 ° may range from about 1 ° to about 10 °. The angle at which the optical axis is bent at a beam split surface tilted at such an angle is thus substantially different from a right angle, which is a new degree of freedom when designing a projection lens of the type described above. In particular, the mask placed in the object plane must be adapted at the reticle stage for holding in the vicinity of the object plane and for transport if necessary. Tilting the beam splitting surface in that manner allows the angle of incidence on the beam splitting surface to be shifted to the extent that it is readily manufactured and an optically effective beam splitter coating is available.
[0029]
This particular tilted orientation of the beam splitter surface is independent of other properties of the invention, other beam splitters than those specifically described in this patent application, such as systems having or lacking intermediate images, object edges This is useful for all projection lenses that have a system with or without a working distance and / or a system with a refractive power distribution.
[0030]
This tilt angle is preferably such that the deflection angle included between the optical axis segment orthogonal to the object plane and the optical axis segment extending from the beam splitter to the second lens section is greater than 90 °, The angle may then range from about 92 ° to about 110 °. This moves the physical beam splitter much closer to the object plane and keeps it relatively small, while at the same time the lens side arm supporting the concave mirror physically enters the space that fits the device for handling the mask. Making it possible to avoid.
[0031]
Projection lenses according to the present invention may be designed to have various bends in their beam path, where at least one deflection mirror is present before or after the first transmission optical component of the second lens section. It may be provided that it is assigned to a lens section. In the case of a beam splitter surface that is tilted at an angle different from 45 °, the deflection mirror should be tilted at an inclination angle with respect to the optical axis different from 45 °, where an inclination angle greater than 45 °, for example 46 °. Both tilt angles in the range from 55 to 55 and tilt angles less than 45 °, for example in the range from 35 ° to 44 °, are feasible. It is particularly beneficial if the tilt angle of the deflecting mirror is adjusted to match the tilt angle of the beam splitting surface so that the image plane is parallel or perpendicular to the object plane, where parallel placement is used for scanner operation. preferable.
[0032]
At least one lens of another type of optical component may be disposed between the beam splitting surface and a deflection mirror disposed in the second lens section. The space between the beam splitting surface and the deflection mirror followed by the optical train can be kept without optical components, but this allows the deflection mirror to be moved in the immediate vicinity of the beam splitting surface, which Can be used to minimize the lateral offset of the object plane. Furthermore, many projection lenses have a tilted segment of the optical axis that follows the beam splitting surface, i.e. neither vertical nor horizontal. The lens placed along that segment must be tilted in this way, i.e. its lens axis must be tilted. Avoiding such tilted lenses facilitates the design of their mounting and simplifies the alignment of such projection lenses.
[0033]
Several types of projection lenses of the present invention are characterized by imaging a pattern in which they are arranged in the object plane onto an image plane, forming at least one real intermediate image, where preferably Exactly one real intermediate image is formed. A projection lens having at least one intermediate image has at least one additional field plane in addition to its object plane and image plane, and at least one conjugate aperture in addition to its system stop, It means that many degrees of freedom are available for correcting imaging errors, for example, embodying a corrected aspheric surface with its optical components. This intermediate image is preferably freely accessible, for example because the field stop can be embodied in its vicinity. In the case of a freely accessible intermediate image, there is no optical material in the associated intermediate image plane, so material problems due to high radiant energy are largely eliminated.
[0034]
In many embodiments, the intermediate image is in the refractive optical second lens section, and at least one lens of the second lens section, in particular at least one positive lens, is located between the beam splitting surface and the intermediate image. Is done. This has a beneficial effect on the correction state of the intermediate image.
[0035]
According to another aspect of the invention, the object plane is located at a working distance from the first optical surface of the projection lens. There is substantially no positive refractive power in the space between the object plane and the beam splitter. The projection lens forms at least one intermediate image. The positive refracting power is placed in the object plane and / or in the optical near field of the intermediate image, and the beam splitter is placed in the region of low outer edge ray height.
[0036]
The advantages and beneficial dimensions of the freely accessible working area are described above. Placing the positive refractive power in the optical near field of the object plane supports reaching the vicinity of the beam splitter located in the vicinity of the intermediate image at a low outer edge ray height.
[0037]
Embodiments where the object end is non-telecentric are also feasible. This makes it possible, for example, to adapt them to an illumination system whose exit end is non-telecentric. This, as a result, makes it possible to change the magnification of the image of the mask positioned in the vicinity of the object plane with minimal axial adjustment.
[0038]
Since positive refractive power does not need to be provided in the space between the object plane and the beam splitter, a projection lens without an independent lens arranged between the object plane and the beam splitter is feasible, This keeps the design of this particular section very compact and allows a beam splitter with a small volume to be placed close to the object plane, where the edge beam height is low. The positive refracting power can be provided, for example, in the space between the beam splitter and the concave mirror, preferably in the optical near field of the object plane, in particular the edge ray height at least at one positive lens. Less than about 30% of the outer edge ray height at the concave mirror, which supports achieving object end telecentricity. Only a single positive lens should preferably be provided there.
[0039]
As an alternative or in addition thereto, positive refractive power can be placed following the beam splitter, but the outer edge ray height is low in that region. Here, the outer edge ray height can be made smaller than about 30% of the outer edge ray height of the concave mirror. In embodiments where the intermediate image is located well behind the beam splitter, the positive refractive power can be placed between the beam splitter and the intermediate image, preferably in the form of a single positive lens.
[0040]
In one embodiment, no positive lens is placed in either the space between the object plane and the beam splitter or the space between the beam splitter and the concave mirror. This makes it possible to adopt a simple design of the catadioptric lens section, which can be constructed without employing a positive lens.
[0041]
The imaging possibilities of the types of projection lenses described here reflect the polarization properties of their optical components, i.e. their light source, the optical material employed for their manufacture, the thin film of their coating, and their numerical aperture. It depends heavily on making full use. Calcium fluoride crystals have become available on the one hand, but have a more convenient stress birefringence coefficient (SBC) that drops to less than 1 nm / cm in addition to its better uniformity and better transmission . The value of the stress birefringence coefficient at a short wavelength, for example 157 nm, should not greatly exceed that value for the purpose that the quality of the resulting image is not limited there. With respect to stress birefringence, it is also beneficial, and it is also effective if the beam splitter block volume is kept as small as possible in order to keep the inherent birefringence interference contribution within acceptable limits. It is. Several versions of the projection lens according to the invention are optimized in this respect. For example, no refractive component such as a spherical or aspheric lens is placed between the object plane or the reticle and the beam splitter at all in order to allow the minimum distance between the object plane and its beam splitter to be maintained. Then it is beneficial. The planar parallel λ / 4 plate required and disposed therein has a negligible thickness and can, for example, be optically contacted on the entrance surface of the beam splitter. Access to the object plane supports a small beam splitter volume. It is also beneficial if the illumination system does not supply telecentric light and instead its chief ray is concentrated from the edge of the image field to the center of the beam splitter, for example in the case of a concentric entrance aperture . This makes it possible to both reduce the length of the prism upper end of the beam splitter block and reduce the axial offset between the object plane and the center of the image plane.
[0042]
In particular, in conjunction with the above means, it is beneficial if the material employed in the manufacture of the beam splitter is lithium fluoride or, if necessary, mixed lithium fluoride based crystals. In addition to its high transparency, the advantage of adopting lithium fluoride or similar material is that the absorption edge of UV light occurs at shorter wavelengths than, for example, calcium fluoride. The intrinsic birefringence coefficient is, for example, about half that of calcium fluoride, so that the polarization characteristics of the entire optical system are improved. Each of the aforementioned means is convenient when employed by itself, but combining all of them can, for example, reduce the intrinsic birefringence contribution to about 1/3 that of the known configuration. To.
[0043]
The advantages of placing the beam splitter in the region of low outer edge ray height and the preferred lower edge ray height are discussed above. It is particularly beneficial if the beam splitter is placed in the vicinity of the intermediate image, where a low edge ray height occurs. Preferably, the beam splitter is approximately midway between the object plane and the intermediate image and can be moved closer to the object plane if necessary. It is beneficial if the intermediate image is outside the beam splitter in order to avoid overheating of the beam splitter material due to high radiant energy density. It may be provided to arrange the beam splitter in a region with a low outer edge ray height, wherein the outer edge ray height is preferably approximately about the outer edge ray height at the concave mirror for both passages of the beam splitter. Should be less than 70%.
[0044]
Regardless of the design configuration in the vicinity of the beam splitter, it has been found beneficial to place a strong negative refractive power in the catadioptric lens section between the beam splitter and the concave mirror. This can be achieved by placing one or more negative lenses in the area, but it is preferred if at least two negative lenses are provided. In many embodiments, it is possible to concentrate a strong negative refractive power in that region by providing only a lens having a negative refractive power between the beam splitter and the concave mirror, that is, without a positive lens. Doing so makes it possible to reduce the number of lenses employed in that area. Less than 4 lenses, in particular less than 3 lenses, can be provided in order to save lens material and to simplify the production of projection lenses.
[0045]
In some embodiments, it is provided that no lens having a positive refractive power is provided in the vicinity of the concave lens, and the outer edge ray height within this neighborhood is the outer edge ray height at the concave lens. Preferably less than 70%. This allows for a more “loose” design of negative lenses that provide negative refractive power in that region, since they must also correct for the undercorrection introduced by the positive lens.
[0046]
The intensity of the negative power concentrated between the beam splitter and the concave mirror acts during both paths of the beam splitter, but should preferably be chosen to match the power of the other lens sections. The lens section positioned between the beam splitter and the concave mirror is overcorrected due to longitudinal chromatic aberration to substantially compensate for color undercorrection by other lens sections. At least 70% compensation, preferably more than 85%, is feasible for some embodiments.
[0047]
Positive refractive power can be provided in various ways within the optical near field of the object plane. Positive refractive power can be provided, for example, by placing a positive lens between the object plane and the beam splitter, but it has a small diameter in the region due to its accessibility to the object plane. sell. At most one positive lens is often provided in that region. Placing a positive refractive power in front of the beam splitter entrance surface can be used to reduce the divergence of rays coming from the object plane to some extent, where changes in the incident angle of the incident light are beam splitting. Because it is relatively small near the surface, it is a well collimated beam. In the preferred embodiment, to the point where the angle at the beam splitting surface between the outer edge ray and the optical axis is less than about 8 °, preferably less than 5 ° due to at least one direction of propagation through the beam splitting surface. The beam may be collimated for at least one direction of propagation through the beam splitting surface.
[0048]
In some embodiments, the isolated lens is not located between the object plane and the beam splitter. This keeps the design very compact in that particular section and allows the beam splitter to be placed close to its object plane, where the outer edge ray height is low. Positive refracting power is in the space between the beam splitter and the concave mirror, more particularly in the optical near field of the object plane, especially when the edge ray height at the at least one positive lens is the edge ray height at the concave mirror. It can be placed at a position less than about 30% of the height. Here, preferably only one positive lens is provided.
[0049]
Alternately or additionally, positive refracting power can be placed in the vicinity of the intermediate image, where the edge beam height is low. Within that vicinity, the outer edge ray height may be less than about 30% of the outer edge ray height at the concave mirror. For embodiments in which the intermediate image is located a sufficiently large distance behind the beam splitter, the positive refractive power is preferably between the beam splitter and the intermediate image, preferably in the form of a single positive lens. Can be arranged.
[0050]
In some embodiments, one or more aspheric surfaces are provided, which combine good monochromatic light correction, or high imaging accuracy, with low aberrations, while keeping the use of materials at very high numerical apertures. Is the purpose of reaching. Many aspheric surfaces are usually provided, but only eight should preferably be provided. It is beneficial if at least three aspheric surfaces are arranged in the second lens section following the beam splitter. It is particularly convenient if at least one aspheric surface is arranged in the vicinity of the stop surface from the point of view of requiring correction of spherical aberration and coma. In this case, if the ratio of the outer edge ray height at the surface to the aperture radius at the stop is in the range of about 0.8 to about 1.2, ie the outer edge ray height at the aspheric surface is A particularly effective correction is obtained if it is approximately equal to the maximum outer edge ray height occurring in the vicinity.
[0051]
In order to be able to effectively correct distortions and other field aberrations, it is beneficial to provide at least one aspheric surface in the field zone. For designs with an intermediate image, the points in the vicinity of the viewing zone are in the vicinity of the object plane, in the vicinity of the image plane, and in the vicinity of at least one intermediate image. These field surfaces located close to the field plane preferably have a ratio of the outer edge ray height above them to the associated system stop radius of less than about 0.8, preferably less than 0.6. It is characterized from that.
[0052]
If at least one aspheric surface is located in the vicinity of the field plane and at least one aspheric surface is located in the vicinity of the metering stop, it is useful to be able to adequately correct all the above mentioned imaging errors. is there.
[0053]
Embodiments having at least one intermediate image have at least one other field plane in addition to the system stop and at least one conjugate stop plane in addition to the object plane and the image plane, which is effective. This means that there is an additional degree of freedom to embody a non-spherical surface.
[0054]
In some embodiments, an advantageous configuration, particularly a reduction in the overall length of the projection lens, is facilitated by providing one or more deflection mirrors. Preference is given to arranging the deflection mirror following the physical beam splitter of the second lens section. The implementation of the deflection mirror allows the reticle (positioned in the object plane) and the wafer (positioned in the image plane) to be oriented parallel to each other, which is particularly desirable for scanner operation. In many embodiments, a deflecting mirror can be provided close to the beam splitter in order to allow a part of the lens to be designed compactly, so that between the physical beam splitter and the deflecting mirror that follows in the optical column. Does not have a lens. This also reduces the number of lenses to be mounted vertically (placed straight), which in the preferred embodiment can be less than 4 and in particular less than 3.
[0055]
The foregoing and other arrangements will be apparent from the claims, specification and drawings, each of the related independent arrangements being embodied in the present invention, other areas of implementation and in its own patentable embodiments. , Alone or in the form of a subset combination. Embodiments of the invention have been described with reference to the drawings.
[0056]
In the following description of the preferred embodiment of the present invention, the term "optical axis" refers to a sequence of straight lines or straight line segments passing through the center of curvature of the associated optical element, where the optical axis is bent by a deflecting mirror or other reflective surface. It is done. If the direction and distance are directed towards the image plane or towards the substrate to be illuminated, they are referred to as the “image edge” direction or distance and if they extend towards the object. If it is directed along that segment of the existing optical axis, it should be designated as the “object end”. In the case of the example shown here, the object may be an integrated circuit or other pattern, for example a mask (reticle) that supports the grating. In the example represented here, the image of the object is projected onto a wafer covered with a layer of photoresist that functions as a substrate. However, other types of substrates such as liquid crystal display components or substrates for optical gratings are also feasible.
[0057]
Next, the configurations of the various embodiments which are identical or corresponding are usually given the same reference numerals in all cases for the sake of clarity. The surface numbers in the various embodiments correspond to the surface numbers appearing in the associated table.
【Example】
[0058]
The configuration of a catadioptric reduction lens 100 according to the present invention is depicted in FIG. 1 based on its first embodiment, and a pattern image on a reticle or the like placed on the object plane 101 is placed on the image plane 103. It serves to project on a reduced scale, for example a 4: 1 scale, during which exactly one real intermediate image 102 is generated. The lens 100 has a catadioptric first lens section 104 followed by a purely refractive second lens section 105 disposed between the object plane and the image plane. The catadioptric lens section 104 comprises a physical beam splitter 106 having a plate beam splitter surface 107 that is tilted with respect to the optical axis and a mirror group 108 that includes an imaging concave mirror 109.
[0059]
The second reduced lens section 105 has a flat plate deflecting mirror 110 inclined at an angle of 45 ° with respect to the optical axis, and in parallel with reflection at the beam splitting surface 107, an object plane 101 parallel to the wafer disposed on the image plane 103. Can be tilted, which simplifies the operation of the mask and wafer in scanning mode and follows the intermediate image 102. As an alternative to this angular layout, the second lens section may have a linear layout with no deflection mirrors, or may be based on that version with one or more deflection mirrors.
[0060]
As can be seen from FIG. 1, light from the illumination system (not shown) is incident on the projection lens from that side of the object plane 101 away from the image plane, and within that course it is It passes through a mask arranged on an object plane arranged at an object end working distance exceeding 30 mm in front of the plane parallel plate 111 forming the element. This system is configured so that it has a preferred polarization axis before the light is incident on the projection lens, which in particular emits partially polarized light whose illumination device in front of the projection lens has a predetermined degree of polarization. It can be achieved by configuring as follows. If necessary, for the purpose of having depolarization near the reticle, the vicinity of the object plane 101 may be placed between two optical elements, the first of which converts incident partially polarized light into circularly polarized light. Subsequently, the reticle converts circularly polarized light into mainly linearly polarized light. These optical elements may be laid out in a sandwich arrangement with respect to the reticle and may be formed, for example, from a quarter wave plate.
[0061]
After passing through the incident plate 111, this light is mainly linearly polarized immediately before entering the beam splitter 106, but is projected onto the positive lens 112 disposed immediately before the beam splitter 106. Thus, the divergent rays coming from the object are collected and collimated so that variations within the incident angle (also referred to as the incident angle) in the vicinity of the beam splitter do not become too large on the first pass. The incident angle varies by approximately ± 10 ° from an angle of approximately 45 ° between the beam splitter surface and the optical axis. Within the beam splitter, light passes through its flat beam splitting surface 107, which is tilted with respect to the optical axis at an angle of about 45 °, and in this example it is p-polarized with respect to the plane of incidence. It is configured to transmit light and pass it toward the concave mirror 109. After passing through the beam splitter, it passes through a quarter wave plate (not shown), passes through a pair of large diameter negative lenses 113, 114 placed in the immediate vicinity of the concave mirror 109, and enters the concave mirror 109. Hits the surface. Following its reflection by the concave mirror, the circularly polarized light in the vicinity of the concave mirror passes through the quarter wave plate, which reconverts it to linearly polarized light, and its polarization axis once again becomes And 90 ° with respect to the polarization axis. The beam splitting surface 107 then reflects this s-polarized light, and the light reflected by the concave mirror is deflected towards the refractive second lens section following the beam splitter. Here, the light first passes through a positive lens 115 disposed in the immediate vicinity of the beam splitter, which is disposed between the beam splitter and the intermediate image 102 and is spaced from the intermediate image. The deflection mirror 110 deflects light coming from the intermediate image toward the other optical components 116-130 of the refractive lens section, which images the intermediate image 102 on the image plane 103.
[0062]
The optical data for the lens and other elements of this example are summarized in Table 1, with the leftmost column indicating the number of the specified surface that is refraction, reflection, or other involved, and the second column. Indicates the radius r [mm] of the surface, the third column indicates whether the surface involved is an aspheric surface (AS), and the fourth column is the distance d [mm] between the surface involved and the next surface. The parameter is referred to as the “thickness” of the optical element following the surface, column 5 indicates the material used to manufacture the optical element, and column 6 indicates the refractive index of the material. Column 7 shows the effective (usable) radius of the surface. The eighth column shows the names of some surfaces.
[0063]
In the case of the embodiment depicted in FIG. 1, eight surfaces, namely surfaces 4, 11 or 13, 28, 31, 42, 47, 49 and 51, are aspheric. Table 2 shows the data associated with these aspheric surfaces so that their shape can be calculated using the following equation:
[0064]
p (h) = [((1 / r) h 2 ) / (1 + SQRT (1- (1 + K) (1 / r) 2 h 2 ))] + C1 ・ h Four -C2 ・ h 6 + ....,
Where r is the local radius of curvature of the surface and h is the distance from the optical axis to the point above it. p (h) represents the distance of the point from the vertex of the surface, measured along the z direction, that is, along the optical axis. The constants K, C1, C2, etc. are shown in Table 2.
[0065]
The optical system 100 can be reproduced using this data, but is designed for use at an operating wavelength of about 157 nm, so that all lenses made with calcium fluoride are 1. It has a refractive index n of 55841. This system has an object field size of 26 mm × 7 mm. The numerical aperture NA at the edge of the image is 0.85.
[0066]
Some advantageous configurations of this system are described in more detail below. In the depicted embodiment, the beam splitter 106 has a pair of right angle prisms that are coupled in the vicinity of the beam splitting surface 107 that together form a beam splitter cube (BSC). In other embodiments, shapes other than this cube shape may be provided. A thin optical coating passes on the first pass incident light, e.g. light that is p-polarized with respect to the entrance plane, and reflects s-polarized light coming from the concave mirror, whose polarization axis is rotated up to 90 °, It is provided in the vicinity of the beam split surface. This beam splitter is thus a polarizing beam splitter, and this light loss is minimized compared to the case of using a reflective film that partially transmits in the vicinity of the beam splitting surface. is there.
[0067]
In another embodiment, the beam split coating provided on the beam splitting surface is such that light coming from the object plane is first reflected towards a concave mirror that can be placed at the end of the second lens section opposite the beam splitter cube. Configured to be. The light reflected by the concave mirror to the beam split coating is then passed through the second lens section, which rotates its polarization axis. FIG. 2 and Tables 3 and 4 show an example (second example) of that type of projection lens 100 ′, as far as the optical surface type and arrangement are concerned, the example depicted in FIG. 1 otherwise. Not at all different.
[0068]
Instead of this type of beam splitter, a physical beam splitter can also be implemented by inserting a parallel plane plate or other optical element having a similar effect into the beam path inclined at a predetermined angle therefrom. For example, a beam splitter plate having a free-form correction surface that corrects imaging errors such as axial coma and axial astigmatism is also feasible.
[0069]
Compared to many common configurations, the beam splitter 106 is small, which means that a small amount of material is required for its manufacture. This is due to the fact that in this particular embodiment the beam splitter is placed in a region where the outer edge ray height is low, where it is placed close to both the object plane and the intermediate image. It is immediately obvious from what is done. In the depicted example, the outer edge ray height at the beam splitter that projects onto the plane orthogonal to the optical axis at the point where the beam split surface 107 intersects the optical axis is 70% of the outer edge ray height at the concave mirror. Smaller, especially less than about 40%. A small beam splitter volume is also favorably affected by the relatively strong refractive power being placed in the optical near field of the object plane 101. This refracting power is provided in part by a positive lens 112 placed in front of the beam splitter that collimates the diverging light beam coming from the object, and a slightly divergent beam onto the lower edge light beam height and the first pass of the beam splitter. Provide both. This positive lens 112 also preferably affects the telecentricity of the object end of the projection lens. Another positive lens 115 is located near the intermediate image, where the outer edge ray height is less than about 30% of the outer edge ray height at the concave mirror. This positive lens favors a low outer edge ray height within the refractive lens section, which allows the adoption of this section configuration to save material. These positive lenses 112, 115 also favorably affect the correction state of the intermediate image 102, where they correct, for example, distortion.
[0070]
Since the optical system includes the intermediate image 102, there are two conjugate stop planes, one of which is located near the concave mirror 109 and the second stop plane (surface 41) is freely accessible, Is located between the positive meniscus lens 124 and the negative lens 125 in the second lens section that guides the light into the optical column. Because of its accessibility, the latter lens should preferably be used as a system stop. The aspherical surface (surface 42) is preferably used to correct spherical aberration and coma in the case of an aspherical surface (surface 11 or 13) placed precisely in the vicinity of the concave mirror. It is also arranged in the immediate vicinity. This particular embodiment effectively corrects for distortion and other field aberrations. It is also provided with a near-field aspheric surface (aspheric surface arranged near the field plane), for example the entrance surface 4 of the first positive lens 112 of the projection lens.
[0071]
The color collection of the projection lens is preferably influenced by a pair of negative lenses 113, 114 having a large outer edge ray height just in front of the concave mirror 109, and a large amount of negative refractive power is placed between the beam splitter and the concave mirror. Provided in the lens section. In the case of the depicted example, the absolute value of the combined negative power of these negative lenses 113, 114 is more than twice the reciprocal of the distance between the object plane and the concave mirror. There is no positive lens in this lens section, which allows the design of these negative lenses such that their refractive surface has the desired relatively low curvature. A further advantage with regard to mechanical stability and the desired design of the projection lens arises from the fact that two lenses are included in the projection lens arm that supports the concave mirror 109.
[0072]
It is beneficial for chromatic aberration that the lens section located between the beam splitter and the concave mirror is overcorrected, where in the depicted example the overcorrection is in front of another lens section, ie the beam splitter. 70% of the under-collection of the entire lens arrangement following the positive lens 112 and the beam splitter, and even 80% to 90% can be compensated.
[0073]
The specifications of the projection lens 100 "of the third embodiment depicted in FIG. 3 are described in Tables 5 and 6, where the optical elements and optical surface numbering appearing there are depicted in FIGS. 3 corresponds to that used in the case of the embodiment, one of the main differences between the embodiment depicted in FIG. The axial distance between the beam splitter and the beam splitter followed by the lens in the optical train is much larger than those in the previous embodiment, which is the horizontal side including the object plane 101 and the mirror group 108 (all projection lenses are (When assembled) makes it possible to increase the measured distance along the arm input axis, which makes the space more available and in that area embodies the components of the reticle stage More simple This advantage can be obtained at the expense of a slight increase in the volume of the beam splitter 106. However, in this embodiment as well, the volume of the beam splitter remains small. There, in particular, the radius of the beam splitter, measured along the direction perpendicular to the optical axis, can be much less than 70% or 60% of the radius of the concave mirror 109.
[0074]
Various configurations also include shifting the intermediate image 102 away from the beam splitter, i.e., near the deflecting mirror, and placing a positive lens 115 positioned between these components at a long distance from the beam splitter. to enable.
[0075]
The fourth embodiment shown in FIG. 4 and Tables 7 and 8 represents another embodiment of a dual telecentric projection lens according to the present invention, which is 26 mm × 7 mm for a 4 × image reduction magnification. It has an image field at the image edge to be measured and a numerical aperture NA of NA = 0.85 at the image edge for total color collection. The numbering of the optical elements and optical surfaces corresponds to that of the previous embodiment. The main difference between this embodiment and the previous embodiment is that the first positive lens 115 following the beam splitter 106 is placed behind rather than in front of the deflecting mirror 110 and is therefore placed horizontally. This preserves the interference space between the beam splitter and the deflecting mirror without a lens. This embodiment provides the advantage of simpler lens placement, and a scheme that ensures a stable placement over time if they are placed in a horizontal arrangement (in the case of a vertical optical axis) rather than a vertical arrangement This is because it is easier than usual to place the lens mechanically.
[0076]
From the fifth embodiment shown in FIG. 5 and Tables 9 and 10, it can be seen that in the present invention there is no optical element in the space between the object plane 101 and the entrance surface of the beam splitter, especially without an isolated lens. I understand. In this particular embodiment, all the positive refractive power provided in the optical near field of the object plane is provided by a single positive lens 112, which is advantageous, inter alia, for telecentricity at the object end. This is arranged following the exit surface of the beam splitter facing the concave mirror between the beam splitter and the mirror group. This lens is passed twice, but provides that the chief ray height along the optical axis between the concave mirror 109 and the refractive second lens section is relatively low within that section, which results in A relatively small lens radius makes it possible to save lens material. The positive lens 112 may also be relatively small because it is located in the vicinity where the outer edge ray height is low (less than 30% of the outer edge ray height at the concave mirror). In addition, adjusting the refractive power of the positive lens 112 can affect the position of the intermediate image 102, which in the illustrated embodiment is a beam splitting surface 107 in the beam splitter 106. In the vicinity.
[0077]
The sixth embodiment of the reduction lens 200 depicted in FIG. 6 and Tables 11 and 12 is designed with respect to the present invention to be able to keep the range of angles of incidence on the beam splitting surface narrow for at least one propagation direction. It also expresses that it is possible. An incident element 211 having only a weak optical effect is followed by a meniscus lens 212 having a positive refractive power, and its bent surfaces 3 and 4 are bent toward the image plane. The lens is positioned a short distance before the entrance surface of the beam splitter 206, which mainly contributes to greatly collimating the light incident on the beam splitter surface 207 of the first pass, where air In the first pass physical beam splitter, the angle between the outer edge ray and the optical axis is less than about 10 °, in particular less than about 5 °. The nearly parallel beam that passes through the beam splitter and goes to the concave mirror 209 is expanded by three negative lenses 215, 213, 214, one of which (215) is placed near the beam splitter and the other two (213, 214) is arranged in the mirror group 208 located immediately before the concave mirror 209. This lens 215 provides the advantage of expanding the convergent beam reflected by the concave mirror 209, but is intended to cause a relatively small change in the angle of incidence on the beam splitter surface as it returns to the beam splitting surface 207. . A lens group having a positive lens 216 and a meniscus lens 217-219 disposed immediately before the intermediate image 202 is disposed between the beam splitter 206 and the beam deflection mirror 210, and greatly corrects third-order and higher-order distortions. . The light beam reflected by the deflecting mirror is focused on the plane of the wafer by the multi-lens final lens section. This arrangement also provides a freely accessible stop surface 49 in the reflective lens section, which is located near the wafer.
[0078]
For this particular configuration, the beam splitting surface is, of course, adapted to match the polarization state of the light incident on the system, and the beam splitter is employed reflecting on the first pass and transmitting on the second pass. It has become so.
[0079]
Another layout of the catadioptric reduction lens 100 in accordance with the present invention is depicted in FIG. 7 based on the seventh embodiment and placed on the object plane 101 while creating exactly one real intermediate image 102. A pattern of a reticle or the like is imaged on the image plane 103 on a reduced scale, for example a 4: 1 scale. The lens 100 has a catadioptric first lens section 104 followed by a purely refractive second lens section 105 disposed between the object plane and the image plane. The catadioptric lens section 104 comprises a physical beam splitter 106 having a mirror group 108 including a flat beam splitter surface 107 and an imaging concave mirror 109 tilted with respect to the optical axis.
[0080]
The demagnifying second lens section 105 has a flat deflecting mirror 110 that is tilted with respect to the optical axis, which, with respect to reflection at the beam splitter surface 107, is in an object plane 101 parallel to the wafer located in the image plane 103. It is possible to tilt the placed mask, which simplifies handling the mask and wafer placed in front of the intermediate image 102 in scan mode. It is also feasible to have a configuration without a deflection mirror or one or more deflection mirrors.
[0081]
The layout between the object plane 101 and the beam splitter 106 is similar to that depicted in FIGS. 1-4, which has a plane parallel entrance plate 111 and a positive lens 112, where the latter is a curved surface. Is a meniscus lens bent toward the object plane.
[0082]
After passing through the incident plate 111, this light is mainly linearly polarized just before it enters the beam splitter 106, but is incident on a positive lens 112 placed just before the beam splitter 106, which In particular, divergent rays coming from an object are collected and collimated, but the change in incident angle near the beam splitter is not too great on the first pass. The angle of incidence is in the range of ± 10 ° around a tilt angle 18 normal to the beam splitting surface 107 with respect to the segment 15 of the optical axis perpendicular to the object plane. The inclination angle 18 is about 49 ° (see FIG. 8). Within the beam splitter, the light passes through its flat beam splitting surface 107, which in this particular example is about 98 ° toward the concave mirror 109 for incident light, for example s-polarized with respect to the incident surface. The reflection angle 19 is configured to reflect. The optical axis is bent at this angle, although its segment 16 passing between the beam splitting surface 107 and the concave mirror 109 is inclined in this way towards the image plane away from the object plane. The light reflected by the beam splitting surface passes through a quarter-wave plate (not shown), passes through a pair of large-diameter negative lenses 113 and 114 disposed in the immediate vicinity of the concave mirror 109, and enters the concave mirror. It hits 109 reflective surfaces. Following its reflection by the concave mirror, the light is circularly polarized in the vicinity of the concave mirror and passes through a quarter wave plate, which reconverts it to linearly polarized light, whose polarization axis once again becomes its It is rotated up to 90 ° with respect to the original polarization axis. The beam splitting surface 107 then transmits this p-polarized light because the light reflected by the concave mirror is directed towards the refractive second lens section following the beam splitter.
[0083]
As soon as it exits the beam splitter, the light hits the deflecting mirror 110 following the beam splitter, where there are no optical components in the space between the two. This deflection mirror is tilted with respect to the beam path, and the deflection angle 20 is through which the optical axis is bent at the deflection mirror 110 but between 180 ° between the first segment 15 and the second segment 16 of the optical axis. The size of the deflection angle 19 is subtracted. In this particular case, the angle 20 is about 92 °, which orients the optical axis segment 15, which is perpendicular to the object plane parallel to the optical axis segment 17 perpendicular to the image plane 103. is there. The deflection mirror 110 is immediately followed by a positive lens 115 that further collects the convergent light at the deflection mirror, and is intended to produce an intermediate image 102 following the lens in the optical train. As can be seen from FIG. 7, the lens can be a prefix cone, ie a semi-lens or a partial lens, for the purpose of simplifying placing it near the beam splitter. The intermediate image is on the outside, so that the positive lens 115 is thus arranged in the refractive second lens section 105. These optical components 116-130 follow the intermediate image in the light train and serve to image the intermediate image on the image plane 103 and correct any imaging errors that appear in the vicinity of the intermediate image 102.
[0084]
The optical data for this example lens and other elements are summarized in Table 13. In the embodiment depicted in FIG. 7, eight surfaces, namely surfaces 4, 11 or 13, 30, 33, 44, 49, 51, and 53, are aspheric. Table 14 shows the relevant data for these aspheric surfaces.
[0085]
The optical system 100 can be reproduced using this data, but all propagation optical components designed for use at an operating wavelength of about 157 nm and thus manufactured using calcium fluoride are 1. It has a refractive index n of 55841. This system has an object field size of 26 mm × 7 mm. The numerical aperture NA at the edge of the image is 0.85.
[0086]
Some advantageous configurations of this system are described in more detail below. Unlike the conventional beam splitter, the beam splitter 106 differs from 90 ° by a large margin, in particular 90 °, because the beam splitting surface is tilted with respect to the segment 15 of the optical axis perpendicular to the object plane which is significantly greater than 45 °. Allows different beam deflections beyond 0 °, which places the beam splitter block 106 relatively close to the object plane without the concave mirror group 108 physically intervening near the reticle stage (not shown). Which extends into the object plane for the purpose of holding the reticle to be placed in the object plane 101 and scanning it across the object plane. Its proximity to the object plane also allows the beam splitter to be placed in a region with a low outer edge ray height, which makes it possible to use a beam splitter with a small volume. The resulting reflection angle at their beam splitting surfaces is different from that of conventional beam splitters because the average angle of incidence on the beam splitter surface shifts to a larger angle of incidence, which is Create new degrees of freedom in the area of coating design. With respect to the distribution of the incident angles, the relationship at the deflecting mirror 110 immediately following the beam splitter is reversed because it deflects the incident light much less than 90 °, ie about 82 °. is there. The deflecting mirror may thus be covered with a reflective coating, which is designed with an average incident angle of about 41 °, which is probably a more desirable coating design, and perhaps a conventional 45 ° mirror is used. Allows higher reflectivity to be reached. A desirable tilt angle is, for example, in the range of about 35 ° to about 42 ° -44 °.
[0087]
In the depicted embodiment, the beam splitter 106 has a pair of angle prisms that are coupled together to form the beam splitting surface 107 and, despite its deviation from the cube shape, “ A trapezoidal beam splitter cube, referred to as a beam splitter cube "(BSC), is formed. In other embodiments, beam splitters having other shapes may also be provided, but for the purpose of saving material, a shape whose volume is optimized so that the total volume slightly exceeds the maximum irradiation volume is preferred. Polarizing beam splitters of the type described here are preferred, since light loss in the vicinity of the beam splitting surface is minimized compared to the case of partial transmission through the reflective coating.
[0088]
There is no lens in the space between the beam splitter 106 and the deflecting mirror 110, which gives the advantage of simple lens equipment. This is because if they are mounted in a horizontal arrangement (in the case of a vertical optical axis) rather than a vertical arrangement, lenses that are mechanically installed in a manner that guarantees a stable arrangement over time is usually easier. is there. Furthermore, due to the inclination of the second segment 16 of the optical axis, special placement is required here, in order to be able to place a lens tilted off-axis. However, it is avoided in the case of the depicted embodiment.
[0089]
In another embodiment, the beam split coating provided in the vicinity of the beam splitting surface is on the extension of the first segment 15 of the optical axis where the light coming from the object plane is located on the side of the beam splitter opposite the object plane. It is configured to be sent first towards the concave mirror placed. The light that is reflected back to the beam splitter is then reflected towards the second lens section, followed by rotation of its polarization axis. The beam splitting surface can be tilted with respect to the optical axis at an angle different from 45 °, but also in this type of embodiment, the segment 15 of the optical axis that traverses the beam path is tilted away from and parallel to the object plane. Instead of running, it starts at the beam splitter cube.
[0090]
Regarding the size of the beam splitter, its arrangement in the vicinity of the low outer edge ray height, intermediate image, aspheric surface, and color collection, those descriptions made for the first embodiment are described in this seventh embodiment. Applied with no exceptions or similar concepts.
[0091]
An alternative configuration of a catadioptric reduction lens 100 according to the present invention is depicted in FIG. 9, wherein a scaled image of a pattern on a reticle or the like placed on the object plane 101 is reduced to the image plane 103; For example, it plays the role of projecting on a 4: 1 scale, during which exactly one real intermediate image 102 is generated. The lens has a catadioptric first lens section 104 followed by a purely refractive second lens section 105.
[0092]
This projection lens has a flat plate deflecting mirror 110 inclined at an angle of 45 ° with respect to the optical axis, and is arranged on an object plane 101 parallel to the wafer arranged on the image plane 103 in cooperation with reflection on the beam splitting surface 107. It is possible to tilt the mask. As an alternative to this angular layout, the second lens section may have a linear layout with no deflection mirrors, or may be based on that version with one or more deflection mirrors. The angle of incidence of the beam splitting surface is much larger or much smaller than 45 °, for example, differing therefrom by an amount in the range of about 1 ° to about 10 °, which is also feasible, for example the side supporting the concave mirror The arm can be tilted, which leaves more free space available in the vicinity of the reticle surface.
[0093]
As can be seen from FIG. 9, light from an illumination system (not shown) is incident on the projection lens from that side of the object plane 101 away from the image plane, and within that course it is the first optical of the projection lens. It passes through a mask arranged on an object plane arranged at an object end working distance exceeding 30 mm in front of the plane parallel plate 111 forming the element. This system is configured so that it has a preferred polarization axis before the light is incident on the projection lens, which in particular emits partially polarized light whose illumination device in front of the projection lens has a predetermined degree of polarization. It can be achieved by configuring as follows. A version using circularly polarized incident light with a λ / 4 plate sandwich arrangement for the reticle (see FIG. 1) is also feasible.
[0094]
After passing through the incident plate 111, this light is polarized mainly linearly just before entering the beam splitter 106, and since no lens is disposed between the beam splitter and the object plane, the light is immediately applied to the beam splitter 106. Hit it. Within the beam splitter, the light strikes its flat beam split surface 107, which is tilted with respect to an optical axis at an angle of about 45 °, which in this embodiment is configured to reflect incident light, which Is, for example, s-polarized with respect to the entrance surface and deflects it towards the concave mirror 109. After passing through the beam splitter, it passes through a quarter wave plate (not shown), passes through a pair of large diameter negative lenses 113, 114 placed in the immediate vicinity of the concave mirror 109, and enters the concave mirror 109. Hits the reflective surface. Following its reflection by the concave mirror, the circularly polarized light in the vicinity of the concave mirror passes through the quarter wave plate, which reconverts it to linearly polarized light, and its polarization axis once again becomes its And 90 ° with respect to the polarization axis. The beam splitting surface 107 then reflects this p-polarized light, and the light reflected by the concave mirror is passed towards the refractive second lens section following the beam splitter. The light coming from the beam splitter is deflected by the deflecting mirror 110 towards the other optical components 115-129 of the refractive lens section, where the first lens 155 of the second lens section has a positive refractive power, In front of the intermediate image, which is in a freely accessible position within the segment of the second lens section without the lens.
[0095]
The optical data for these lenses and other elements of this example are summarized in Table 15. In the embodiment shown in FIG. 9, eight surfaces, ie 9 or 11, 19, 27, 30, 39, 44, 46, 46 and 48, are aspheric. Table 16 shows the relevant data for these aspheric surfaces.
[0096]
Some advantageous configurations of this system are described in more detail below. In the depicted embodiment, the beam splitter 106 has a pair of right angle prisms connected in the vicinity of the beam splitting surface 107 forming a beam splitter cube (BSC). In other embodiments, shapes other than this cube shape may be provided. In another embodiment, the beam splitter coating provided in the vicinity of the beam splitter surface 107 is initially directed toward a concave mirror placed on the side of the beam splitter cube where the light coming from the object plane faces away from the object plane. Configured to be sent. The light reflected by the concave mirror and returning to the beam splitter cube is reflected toward the second lens section and rotates its polarization axis.
[0097]
Instead of this type of beam splitter, a physical beam splitter can also be implemented by inserting a parallel plane plate or other optical element having a similar effect into the beam path inclined at a predetermined angle therefrom. For example, a beam splitter plate having a free-form correction surface that corrects imaging errors such as axial coma and axial astigmatism is also feasible.
[0098]
Compared to many common configurations, the beam splitter 106 is small, which means that a small amount of material is required for its manufacture. This is due to the fact that in this particular embodiment the beam splitter is placed in a region where the outer edge ray height is low, where it is placed close to both the object plane and the intermediate image. It is immediately obvious from what is done. In this particular example, the outer edge ray height at the beam splitter that projects onto the plane orthogonal to the optical axis at the point where the beam split surface 107 intersects the optical axis is 70% of the outer edge ray height at the concave mirror. Smaller, especially less than about 40%. This is favorably influenced by the absence of a lens placed between the object plane and the image plane, and the beam splitter can be moved relatively close to the image plane, i.e. in the vicinity where the outer edge ray height is low. . The catadioptric section 104 does not include any positive lens, only the negative lens, ie the two lenses 113, 114 are arranged between the beam splitter and the concave mirror 109. The total positive power of this section is provided by the concave mirror 109. The catadioptric section 104 thus has a two lens arrangement, which is particularly beneficial for projection lens assembly, mechanical stability, material requirements, alignment, and transmission.
[0099]
The first positive lens 115 following the object plane is located in the second lens section and in the near field of the intermediate image, where the outer edge ray height is less than about 30% of the outer edge ray height at the concave mirror. . This positive lens prefers a low outer edge ray height in the refractive lens section, which allows the use of a section configuration that saves material. This positive lens 115 also preferably influences the correction state of the intermediate image 102, where it corrects, for example, distortion.
[0100]
The first positive lens 115 following the beam splitter 106 is arranged following the deflecting mirror 110 and thus can be placed horizontally, but this maintains the intervening space between the beam splitter and the deflecting mirror without a lens. This embodiment offers the advantage of simpler lens placement, a scheme that ensures a safe placement over the long term if they are placed in a horizontal arrangement (in the case of a vertical optical axis) rather than a vertical arrangement It is easier than usual to place the lens mechanically.
[0101]
The projection lens is non-telecentric at its object end, where the angle of the chief ray that is not parallel to the optical axis at the object plane can be advantageously influenced by a suitable choice of the refractive power of the positive lens 115. Yes, this makes it possible to adapt it to illumination systems with non-telecentric emission. Discrete from the telecentricity of the object edge can be beneficial where a reflective mask is used.
[0102]
The non-telecentric object end beam path therefore focuses the chief ray from the image field end to the center of the beam splitter, but allows for a particularly compact and low volume beam splitter configuration. Since no refractive component is placed between the object plane and the beam splitter, the beam splitter can be moved by the object plane, which is advantageous for small beam splitter volumes. In that case, which is the same as or similar to the embodiment depicted in FIG. 9, the beam splitter is manufactured from lithium fluoride, which can be replaced by mixed lithium fluoride based crystals if necessary. Lithium fluoride has a much lower intrinsic stress birefringence coefficient than calcium fluoride, which can also be used, but this can optimize the polarization properties of the beam splitter configuration, where It is particularly advantageous in conjunction with the small beam splitter volume used, which makes it possible to keep the length of the optical path short in the slightly birefringent material and thus keep the associated retardation small. . In addition, using a small beam splitter volume in conjunction with a deflecting mirror placed immediately following the beam splitter allows the segment of the optical axis to pass through the center of the object plane and the segment of the optical axis to pass through the center of the image plane. It is advantageous to maintain a short axial distance between the two, which facilitates simple coupling of such a projection lens into a wafer stepper.
[0103]
Since the optical system includes the intermediate image 102, there are two conjugate stop surfaces, one of which is located in the vicinity of the concave mirror 109, the second stop surface (surface 38) is freely accessible, and the light Located between the positive meniscus lens 123 and the negative lens 124 in the second lens section that follows in the row. Because of its accessibility, the latter lens should preferably be used as a system stop. The aspheric surface (surface 39) can be used to correct spherical and coma aberrations, preferably as in the case of an aspheric surface (surface 9 or 11) placed precisely in the vicinity of the concave mirror. It is also placed in the immediate vicinity of the stop. This particular embodiment also makes it possible to effectively correct distortions and other field aberrations. This is because a near-field aspheric surface, for example, the incident surface 19 of the first positive lens 115 of the projection lens is also provided.
[0104]
The color collecting properties of the projection lens are particularly preferably influenced by the pair of negative lenses 113, 114, which immediately exceed the concave mirror 109 and have a large negative refractive power in the lens section located between the beam splitter and the concave mirror. It has a large outer edge ray height. In this particular example, the absolute value of the negative refractive power of these coupled negative lenses 113, 114 exceeds twice the mutual distance between the object plane and the concave mirror. There are no positive lenses in this lens section, which makes it possible to configure them so that the refractive surfaces of these negative lenses have the desired relatively low curvature. A further advantage with respect to the greater mechanical stability and desirable configuration of the projection lens arises from the fact that only two lenses must be included in that arm of the projection lens that supports the concave mirror 109.
[0105]
It is useful if the lens section located between the beam splitter and the concave mirror is overcorrected due to chromatic aberration, and in this particular example, the overcorrection is the overcorrection of all lens sections following the beam splitter. 70% or even 80% to 90% can be guaranteed, or the overcorrection can be overcorrected.
[0106]
The ninth embodiment shown in FIG. 10 and Tables 17 and 18 represents another embodiment of a dual telecentric projection lens according to the present invention, which has dimensions of 26 mm × 7 mm for four times image reduction magnification. The wafer edge image field of view and the image edge numerical aperture NA for all achromatics have NA = 0.85. The numbering of the optical elements and optical surfaces corresponds to those in the above embodiment.
[0107]
Once again, it can be seen that the space between the object plane 101 and the entrance surface of the beam splitter is kept without optical elements, in particular without isolated lenses. In this particular embodiment, all the positive power provided in the optical near field of the object plane is provided by a single positive lens 112, which is a beam directed to the concave splitter of the beam splitter and mirror group. It is placed following the exit surface of the splitter. This positive lens provides the object-end telecentricity of the projection lens and eliminates the full field dependence of the angle of incidence on the beam splitting surface 107. Light rays from various fields thus enter the beam split coating at essentially the same angle, which simplifies its construction and thereby helps to provide a uniform optical effect. The maximum angle of incidence on the first path of the beam splitter decreases in the range of approximately ± 15 °. The second positive lens 112 is passed twice, but the chief ray height along the optical path between the concave mirror 109 and the second lens section is relatively low in the second lens section, which results in comparison This makes it possible to save lens material because of the small size of the lens.
[0108]
For this particular configuration, the beam splitting surface can, of course, be adapted to match the polarization state of the light incident on the system, but the beam splitter can propagate on the first path and reflect on the second path. To be used.
[0109]
All embodiments have a number of features, only a few of which are described below. These systems are typically double telecentric so that defocus errors on the reticle and wafer edges are avoided. Non-telecentric incidence is beneficial where a reflective mask or object is used and can be performed in conjunction with the present invention, but this will adapt the refractive power of the first lens or lens group close to the matching object plane. Where the design principles underlying the present invention remain unchanged. A numerical aperture of NA = 0.85 is achieved with a field size of 26 mm × 7 mm in all cases.
[0110]
Any embodiment is a plane-parallel or nearly plane-parallel plate, i.e. an optical element with little or no optical effect, so that its first optical element immediately follows the optical plane and / or its final optical element is of the image plane. It is possible to have it in front of it, which makes the projection lens relatively resistant to changes in the refractive index of the flushing gas due to pressure fluctuations and, if necessary, physical damage.
[0111]
The catadioptric section has a magnification of about 1. The main contribution to the total reduction (4: 1) for all these projection lenses is generated by the second lens section, which is purely refractive with their reduction magnification, and the positive lens is more aperture stop than the negative lens. Located following the face. Other full image magnification / reduction magnifications, eg, large reduction magnifications, can be changed, particularly by forming a change to the second lens section.
[0112]
The change in incident angle is small for all deflecting mirrors, where the range of their change should preferably be less than 30 °. In particular, their angle of incidence is in all cases limited to the range of about 30 ° to about 60 °, which also allows the use of simple, highly uniform mirrors with a reflective coating. In the case of beam deflection embodiments greater or less than 90 °, it can be seen that this is effective because of the beam deflection that occurs at the beam splitter, which is due to its structure or beam deflection at one or more beam deflection mirrors, This is immediately possible in conjunction with the present invention. However, the stated range of incident angles should be adjusted accordingly.
[0113]
It is particularly effective if the maximum lateral dimension of the beam splitter block is less than 70% of the concave mirror diameter, often less than about 50%. All embodiments make it possible to use a beam splitter block having a bulk material other than a cube shape, for example a positive or incorrect minimum shape. In particular, the shape of the beam splitter blocks can be adapted to the beam path within the beam splitter so that there are essentially no unirradiated zones. The block whose volume is optimized may have, for example, a cube shape.
[0114]
The present invention has been described based on several selected exemplary embodiments, but on-axis providing telecentric object end and image end beam paths, sufficient working distance for micrography, and longitudinal chromatic aberration (CHL). It makes it possible to provide optical systems and to maintain a reasonable range of angles of incidence on the beam splitter surface, resulting in a small volume of material for manufacturing those physical beam splitters. These advantages can be achieved for high image end numerical apertures, where numerical aperture NAs above 0.7 or even 0.8 are feasible. These image edges can also be enlarged compared to that of a general design.
[Table 1]
Figure 2005504337
[Table 2]
Figure 2005504337
[Table 3]
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[Table 4]
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[Table 5]
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[Table 6]
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[Table 7]
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[Table 8]
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[Table 9]
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[Table 10]
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[Table 11]
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[Table 12]
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[Table 13]
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[Table 14]
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[Table 15]
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[Table 16]
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[Table 17]
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[Table 18]
Figure 2005504337

[Brief description of the drawings]
[0115]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a plurality of lenses according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a detailed conceptual diagram showing the vicinity of the beam deflector depicted in FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view showing a plurality of lenses according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a plurality of lenses according to a ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0116]
15 First segment
16 Second segment
19 Deflection angle
100 catadioptric reduction lens
101 object plane
102 Intermediate image
103 Image plane
104 Catadioptric first lens section
105 Reduced second lens section
106 Beam splitter
107 Beam split surface
108 mirrors
109 Imaging concave mirror
110 Plate deflection mirror
111 Incident plate
113, 114 Negative lens
112, 115 positive lens
123 positive meniscus lens
124 negative lens
200 reduction lens
206 Beam splitter
207 Beam splitting surface
208 mirrors
209 concave mirror
210 Beam deflection mirror
211 Incident element
212 Meniscus lens

Claims (41)

物平面に位置付けられたパターンを像面上にイメージし、凹面鏡とビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタを有する反射屈折第1レンズセクションと、このビームスプリッタに続いて配置される第2レンズセクションが、物平面と像面の間に配置され、
物平面が投影レンズの第1光学表面からの作動距離に配置され、
正の屈折力が物平面の光学的近視野に配置され、
ビームスプリッタが外縁光線高さの低いゾーンに配置される、反射屈折投影レンズ。
A catadioptric first lens section having a physical beam splitter having a concave mirror and a beam splitting surface that images a pattern positioned in the object plane onto the image plane, and a second lens section disposed subsequent to the beam splitter, Placed between the object plane and the image plane,
The object plane is located at a working distance from the first optical surface of the projection lens;
Positive refractive power is placed in the optical near field of the object plane,
A catadioptric projection lens in which the beam splitter is placed in a zone with a lower outer edge ray height.
少なくとも1つの実中間像を作るように設計され、これが好ましくは自由にアクセス可能であることを特徴とする請求項1に記載の投影レンズ。Projection lens according to claim 1, characterized in that it is designed to produce at least one real intermediate image, which is preferably freely accessible. 物平面及び/又は中間像の光学的近視野内での外縁光線高さが、凹面鏡での外縁光線高さの約30%より小さいことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の投影レンズ。Projection according to claim 1 or 2, characterized in that the outer edge ray height in the optical near field of the object plane and / or intermediate image is less than about 30% of the outer edge ray height at the concave mirror. lens. ビームスプリッタに配置された低い外縁光線高さのゾーン内で、それが光軸と交差するところで光軸と直交する平面上への外縁光線高さの投影が、凹面鏡での外縁光線高さの約10%から約70%の範囲にあることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Within the zone of low outer edge ray height located in the beam splitter, the projection of the outer edge ray height onto a plane perpendicular to the optical axis where it intersects the optical axis is approximately equal to the outer edge ray height at the concave mirror. Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that it is in the range of 10% to about 70%. ビームスプリッタが、中間像の近傍に配置されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の投影レンズ。The projection lens according to claim 2, wherein the beam splitter is disposed in the vicinity of the intermediate image. ビームスプリッタが、両方向の伝播のための外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約70%より小さいゾーンに、配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。8. A beam splitter according to any one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter is arranged in a zone where the outer edge ray height for propagation in both directions is less than about 70% of the outer edge ray height at the concave mirror. Projection lens. ビームスプリッタが、キューブ形状から離れた形状を有するビームスプリッタブロックで構成され、その形状が好ましくは矩形であり、その体積が最小化されるように寸法が好ましくは最適化されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。The beam splitter is composed of a beam splitter block having a shape away from the cube shape, the shape is preferably rectangular and the dimensions are preferably optimized so that its volume is minimized. A projection lens according to any one of the preceding claims. 光軸を横断するビームスプリッタの最大延長部が、凹面鏡の直径の70%より小さいことを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。A projection lens according to any one of the preceding claims, wherein the maximum extension of the beam splitter across the optical axis is less than 70% of the diameter of the concave mirror. 正の屈折力が、物平面とビームスプリッタの間に配置され、好ましくは、正の屈折力を有する明確に1つのレンズが物平面とビームスプリッタの間に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。A positive refracting power is arranged between the object plane and the beam splitter, preferably a distinct one lens having a positive refracting power is arranged between the object plane and the beam splitter. The projection lens according to claim 1. 物平面とビームスプリッタの間のゾーンに本質的に正の屈折力がないことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の投影レンズ。9. Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the zone between the object plane and the beam splitter has essentially no positive refractive power. 物平面とビームスプリッタの間のゾーンに自由に起立したレンズが配置されないことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の投影レンズ。9. The projection lens according to claim 1, wherein a lens that stands up freely is not disposed in a zone between the object plane and the beam splitter. 正の屈折力が、ビームスプリッタに続いて、中間像及び/又は物平面の光学的近視野内に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the positive refractive power is arranged in the optical near field of the intermediate image and / or the object plane following the beam splitter. 中間像が、ビームスプリッタの背後に距離を置いて配置され、正の屈折力がビームスプリッタと中間像の間に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection according to any one of the preceding claims, characterized in that the intermediate image is arranged at a distance behind the beam splitter and the positive refractive power is arranged between the beam splitter and the intermediate image. lens. ビームスプリッタにおいて、外縁光線と光軸の間のエア内での角度が、少なくとも1つの伝播方向に沿って10°より小さく、好ましくは5°より小さいことを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Any of the preceding claims, characterized in that, in the beam splitter, the angle in air between the outer edge ray and the optical axis is less than 10 °, preferably less than 5 °, along at least one propagation direction. The projection lens according to Item 1. 反射屈折レンズセクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間に負の屈折力を有するレンズだけを含んでいることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the catadioptric lens section comprises only a lens having a negative refractive power between the beam splitter and the concave mirror. 反射屈折セクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間で負の屈折力を有する少なくとも2つのレンズを含むことを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the catadioptric section comprises at least two lenses having a negative refractive power between the beam splitter and the concave mirror. 反射屈折セクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間に4より少ない、特に3より少ないレンズを含むことを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the catadioptric section comprises less than 4, in particular less than 3, lenses between the beam splitter and the concave mirror. ビームスプリッタと凹面鏡の間の反射屈折レンズセクションの1部が、縦色収差のためにオーバーコレクトされ、他のレンズコンポーネントのオーバーコレクションの少なくとも70%、好ましくは85%を超えて補償されるようになっていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Part of the catadioptric lens section between the beam splitter and the concave mirror is overcorrected due to longitudinal chromatic aberration so that it is compensated for at least 70%, preferably more than 85% of the overcorrection of other lens components. A projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that 正の屈折力を有するレンズが、凹面鏡の近視野に位置付けられておらず、近視野内での外縁光線高さが、凹面鏡での外縁光線高さの好ましくは70%を超えていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。The lens having a positive refractive power is not positioned in the near field of the concave mirror, and the outer edge ray height in the near field is preferably more than 70% of the outer edge ray height in the concave mirror. A projection lens according to any one of the preceding claims. ビームスプリッタ表面が、45°と異なる物平面に直交する光軸のセグメントに関して傾斜角度をもって配置されており、傾斜角度と45°の間の差異が、好ましくは約1°から約10°の範囲にあることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。The beam splitter surface is arranged with an inclination angle with respect to the segment of the optical axis perpendicular to the object plane different from 45 °, and the difference between the inclination angle and 45 ° is preferably in the range of about 1 ° to about 10 °. The projection lens according to claim 1, wherein the projection lens is provided. 物平面に直交する光軸のセグメントとビームスプリット表面での折れ曲がりに続けて配置される光軸のセグメントの間に含められた偏向角度が90°を超えるように、傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項20に記載の投影レンズ。The tilt angle is set so that the deflection angle included between the segment of the optical axis perpendicular to the object plane and the segment of the optical axis arranged following the bending at the beam splitting surface exceeds 90 °. The projection lens according to claim 20. レンズ第2セクションに、光軸に関して45°とは異なる傾斜角度で配置される少なくとも1つの偏向ミラーが配置されていて、そこで好ましくは偏向ミラーの傾斜角度とビームスプリット表面の傾斜角度が互いに合うように適合されて、像面が物平面に対し平行又は直交のいずれかで並べられていることを特徴とする請求項20又は請求項21に記載の投影レンズ。The second lens section is provided with at least one deflection mirror arranged at an inclination angle different from 45 ° with respect to the optical axis, preferably so that the inclination angle of the deflection mirror and the inclination angle of the beam splitting surface match each other. The projection lens according to claim 20 or 21, wherein the image plane is arranged either parallel or orthogonal to the object plane. 第2レンズセクションの少なくとも1つのレンズが、ビームスプリット表面と中間像の間に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one lens of the second lens section is arranged between the beam splitting surface and the intermediate image. 正の屈折力が、ビームスプリット表面と中間像の間に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that a positive refractive power is arranged between the beam splitting surface and the intermediate image. 全ての透過光学コンポーネント、特に全てのレンズとビームスプリッタが、同じ材料から、特に結晶性フッ化物、好ましくはフッ化カルシウム、又は合成水晶ガラスから製造されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。All the transmission optical components, in particular all lenses and beam splitters, are manufactured from the same material, in particular from crystalline fluorides, preferably calcium fluoride, or synthetic quartz glass. The projection lens according to any one of the above. ビームスプリッタが、本質的にフッ化リチウムからなることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。The projection lens according to claim 1, wherein the beam splitter consists essentially of lithium fluoride. その像端部でテレセントリックであり、好ましくは物体端部と像端部の両方でテレセントリックであるように構成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that it is telecentric at its image end, preferably telecentric at both the object end and the image end. 約0.7を超える像端部開口数を有し、その像端部開口数が好ましくは少なくとも0.8であり、特に約0.85であることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Any of the preceding claims characterized by having an image edge numerical aperture greater than about 0.7, the image edge numerical aperture being preferably at least 0.8, in particular about 0.85. The projection lens according to Item 1. 約260nmより短い波長における、特に約157nm又は約193nmの波長における紫外光の使用のために設計されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that it is designed for the use of ultraviolet light at wavelengths shorter than about 260 nm, in particular at wavelengths of about 157 nm or about 193 nm. 少なくとも1つの光学コンポーネント、特に少なくとも1つのレンズが、少なくとも1つの非球面を有することを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one optical component, in particular at least one lens, has at least one aspheric surface. 少なくとも1つの非球面が、少なくとも1つのストップの平面の近傍に設けられていて、この非球面での外縁光線高さと系ストップの開口の半径との比が約0.8から約1.2の範囲にあるようにこの非球面が好ましくは構成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。At least one aspheric surface is provided in the vicinity of the plane of the at least one stop, and the ratio of the outer edge ray height at the aspheric surface to the radius of the aperture of the system stop is about 0.8 to about 1.2. Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the aspherical surface is preferably configured to be in range. 少なくとも1つの非球面が物平面の近傍、及び/又は像面の近傍、及び/又は少なくとも1つの中間像の近傍に設けられていて、この非球面での外縁光線高さと系ストップでの開口の半径の比が約0.8より小さいようにこの非球面が好ましくは配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。At least one aspheric surface is provided in the vicinity of the object plane and / or in the vicinity of the image plane, and / or in the vicinity of at least one intermediate image, the height of the outer edge ray on the aspheric surface and the aperture at the system stop. Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the aspheric surface is preferably arranged such that the ratio of radii is less than about 0.8. 少なくとも1つの非球面がストップの平面の近傍に配置され、少なくとも1つの非球面が物平面、及び/又は像面、及び/又は少なくとも1つの中間像の近傍に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。At least one aspheric surface is arranged in the vicinity of the plane of the stop and at least one aspheric surface is arranged in the vicinity of the object plane and / or the image plane and / or at least one intermediate image Projection lens according to any one of the preceding claims. 系ストップが、ビームスプリッタから距離をおいて、好ましくは縮小倍率第2レンズセクション内に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the system stop is arranged at a distance from the beam splitter, preferably in the second lens section of the reduction magnification. 自由にアクセス可能なストップ面が設けられていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。A projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that a freely accessible stop surface is provided. 物平面に最も近接して位置付けられた第1光学エレメント及び/又は像面に最も近接して位置付けられた最終光学エレメントが、実質的に平面平行板からそれぞれ形成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。The first optical element positioned closest to the object plane and / or the final optical element positioned closest to the image plane are each formed from a substantially plane parallel plate, respectively. The projection lens according to claim 1. 少なくとも1つの全反射偏向ミラーが設けられていて、特に、その第2レンズセクションが少なくとも1つの偏向ミラーを含んでいることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one total reflection deflection mirror is provided, in particular the second lens section comprises at least one deflection mirror. ビームスプリッタに続くその第2セクションの第1光学コンポーネントが偏向ミラーであることを特徴とする先述の請求項のいずれか1項に記載の投影レンズ。Projection lens according to any one of the preceding claims, characterized in that the first optical component of the second section following the beam splitter is a deflection mirror. 照射系と反射屈折投影レンズを有するマイクロリソグラフィでの使用のために、投影レンズが請求項1〜38のいずれか1項に合わせて構成されている投影露光系。40. A projection exposure system, wherein the projection lens is configured for any one of claims 1-38 for use in microlithography having an illumination system and a catadioptric projection lens. 照射系が、部分偏光を放射するために設計されていることを特徴とする請求項39に記載の投影露光系。40. Projection exposure system according to claim 39, characterized in that the illumination system is designed to emit partially polarized light. 指定されたパターンを有するマスクを設け、
このマスクを指定された波長を有する紫外光で照射し、
そのパターンの像を、請求項1〜38のいずれか1項に合わせた反射屈折投影レンズを使用する投影レンズの像面の近傍に配置された感光性基板上に投影する、半導体装置又は他のタイプの微小装置の製造方法。
Providing a mask having a specified pattern;
Irradiate this mask with ultraviolet light having a specified wavelength,
A semiconductor device or other device that projects an image of the pattern onto a photosensitive substrate disposed in the vicinity of the image plane of a projection lens that uses a catadioptric projection lens matched to any one of claims 1-38 Manufacturing method of type micro device.
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