JP2008191693A - Refractive projection objective lens - Google Patents

Refractive projection objective lens Download PDF

Info

Publication number
JP2008191693A
JP2008191693A JP2008124570A JP2008124570A JP2008191693A JP 2008191693 A JP2008191693 A JP 2008191693A JP 2008124570 A JP2008124570 A JP 2008124570A JP 2008124570 A JP2008124570 A JP 2008124570A JP 2008191693 A JP2008191693 A JP 2008191693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
projection objective
lens group
refractive power
meniscus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008124570A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4907596B2 (en
Inventor
Hans-Juergen Rostalski
ロスタルスキ ハンス・ユルゲン
Aurelian Dodoc
ドドック アウレリアン
Alexander Epple
エップル アレキサンダー
Helmut Beierl
バイエル ヘルムート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/734,623 external-priority patent/US6995930B2/en
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of JP2008191693A publication Critical patent/JP2008191693A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4907596B2 publication Critical patent/JP4907596B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an entirely small-sized refractive projection objective lens to be produced with a tolerable material use amount, having a preferable compensation state in terms of the chromatic aberration, in particular, the horizontal chromatic aberration. <P>SOLUTION: A purely refractive projection objective lens is designed as a single waist type system having 5 lens groups including a first lens group with a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, a fourth lens group having a positive refractive power, and a fifth lens group having a positive refractive power. The contracted part to have a beam flux contracted most narrowly is disposed in the region of the waist part. The waist distance AT is formed between an object plane and the contracted part X. A condition AT/L ≤ 0.4 is satisfied in the distance ratio AT/L between the waist distance AT and the object image distance L of the projection objective lens. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、投影対物レンズの物体平面に配置されるパターンを投影対物レンズの像面に投影する屈折性投影対物レンズに関する。   The present invention relates to a refractive projection objective that projects a pattern arranged on the object plane of the projection objective onto the image plane of the projection objective.

フォトリソグラフィー用投影対物レンズは、数十年にわたって、半導体構造素子およびその他の微細構造素子の製造に用いられてきた。これらのレンズは、以下ではマスクまたはレチクルとも呼ばれるフォトマスクまたはレチクルのパターンを、感光層により被覆された物体上に非常に高い解像度で縮小投影するという目的に供せられる。   Projection objectives for photolithography have been used for the manufacture of semiconductor structural elements and other microstructured elements for decades. These lenses serve the purpose of reducing and projecting a photomask or reticle pattern, also referred to below as a mask or reticle, onto an object covered by a photosensitive layer with very high resolution.

並行して進められている3つの開発は、主として約100nm以下の大きさのさらに一層微細な構造を製造するのに寄与する。第1に、投影対物レンズの像側の開口数(NA)を現在通例の値より大きくしてNA=0.8以上の範囲にする試みがなされている。第2に、さらに一層短い波長、好ましくは260nm未満、たとえば248nm、193nmまたは157nm未満の波長の紫外光が用いられている。最後に、さらに他の方策、たとえば位相シフトマスクおよび/または斜め照明を用いて解像度が高められている。   The three developments being carried out in parallel contribute to the manufacture of even finer structures, mainly of the order of about 100 nm or less. First, an attempt is made to make the numerical aperture (NA) on the image side of the projection objective larger than the usual value so that NA = 0.8 or more. Secondly, ultraviolet light with even shorter wavelengths, preferably less than 260 nm, for example less than 248 nm, 193 nm or 157 nm, is used. Finally, the resolution is increased using still other measures such as phase shift masks and / or oblique illumination.

加えて、高い屈折率の浸液媒体を投影対物レンズの最後の光学素子と基板との間における空間内に導入することによって達成可能な解像度を高める手法がすでに存在する。この技術は、本明細書において、液浸リソグラフィーとして示される。この目的に適する投影対物レンズは、液浸対物レンズまたは液浸系として示される。浸液媒体を導入することによって、λeff=λ/nの有効波長が得られ、ここで、λは、真空動作波長であり、nは、浸液媒体の屈折率である。これによって、R=k(λeff/NA)の解像度と、DOF=±k(λeff/NA )の焦点深度(DOF)とが得られ、ここで、NA=sinθは、「乾燥系」開口数であり、θは、対物レンズの開口半角である。経験的定数kおよびkは、工程に依存する。 In addition, there already exist ways to increase the achievable resolution by introducing a high refractive index immersion medium into the space between the last optical element of the projection objective and the substrate. This technique is referred to herein as immersion lithography. A projection objective suitable for this purpose is shown as an immersion objective or immersion system. By introducing the immersion medium, an effective wavelength of λ eff = λ 0 / n is obtained, where λ 0 is the vacuum operating wavelength and n is the refractive index of the immersion medium. This gives a resolution of R = k 1eff / NA 0 ) and a DOF = ± k 2eff / NA 0 2 ) depth of focus (DOF), where NA 0 = sin θ 0. Is the “dry system” numerical aperture and θ 0 is the aperture half-angle of the objective lens. The empirical constants k 1 and k 2 depend on the process.

液浸リソグラフィーの理論上の利点は、有効動作波長が減じられることと、以って解像度が向上することとにある。これは、変化しない真空波長と併せて達成され得、したがって光の生成、光学材料の選択、被覆技術等の確立された技術が、大体において、適切な波長に関して変更なしに採用されうる。しかしながら、NA=1以上の領域の非常に高い開口数を有する投影対物レンズを得る方策が必要とされる。さらにまた、適切な浸液媒体が入手可能でなければならない。   The theoretical advantage of immersion lithography is that the effective operating wavelength is reduced and resolution is thereby improved. This can be achieved in conjunction with a vacuum wavelength that does not change, so established techniques such as light generation, optical material selection, coating techniques, etc., can be employed largely without change for the appropriate wavelength. However, a strategy is needed to obtain a projection objective with a very high numerical aperture in the region of NA = 1 or higher. Furthermore, a suitable immersion medium must be available.

n1≒1.43の超純水は、193nm用の適切な浸液媒体であることが明らかになっている。   Ultrapure water with n1≈1.43 has been found to be a suitable immersion medium for 193 nm.

M.スウィッケス(M. Switkes)およびM.ロスチャイルド(M. Rothschild)の「157nmでの液浸リソグラフィー(Immersion Lithography at 157 nm)」と題する論文、J. Vac. Sci. Technol. 第19巻(6)、2001年11月/12月、p.1以降に、157nmの動作波長に関して十分な透明度を有するとともに、マイクロリソグラフィーにおいて現在用いられているいくつかのフォトレジスト材料との適合性を有するパーフルオロポリエーテル(PFPE)を基剤とする浸液が示されている。試験されたひとつの浸液は、157nmにおいてn=1.37の屈折率を有する。前記出版物において、さらにまた、NA=0.86の開口数とともに60nm以下の構造の投影を可能にすることを意図される、フッ化カルシウム素子とシリコン鏡とを用いて動作する液浸干渉リソグラフィー用のレンズを含まない光学系が説明されている。この光学系は、半導体等の連続生産に使用するのには適さない。 M.M. M. Switkes and M. Switkes. Rothschild's paper entitled “Immersion Lithography at 157 nm”, J. Vac. Sci. Technol. Volume 19 (6), November / December 2001, p. 1 and later immersion liquids based on perfluoropolyether (PFPE) which have sufficient transparency for an operating wavelength of 157 nm and are compatible with some photoresist materials currently used in microlithography It is shown. One immersion liquid tested has a refractive index of n 1 = 1.37 at 157 nm. In said publication, furthermore, immersion interference lithography operating with a calcium fluoride element and a silicon mirror intended to allow projection of structures below 60 nm with a numerical aperture of NA = 0.86. An optical system that does not include a special lens is described. This optical system is not suitable for use in continuous production of semiconductors and the like.

米国特許第4,480,910号および米国特許第5,610,683号(欧州特許第0 605 103号に対応)には、液浸リソグラフィー用に提供される、浸液を投影対物レンズと基板との間に導入する装置を有する投影露光装置が説明されている。投影光学系に関してはいかなる設計も特定されていない。   U.S. Pat. No. 4,480,910 and U.S. Pat. No. 5,610,683 (corresponding to EP 0 605 103) provide an immersion liquid projection objective and substrate provided for immersion lithography. A projection exposure apparatus having an apparatus introduced between the two is described. No design is specified for the projection optics.

液浸リソグラフィーに適するいくつかの投影対物レンズが、最近、知られるようになった。本出願人の国際特許出願第03/077036A1号および第03/077037A1号(米国特許出願第2003/0174408号に対応)により周知の純粋に屈折性の投影対物レンズは、物体側胴部と像側胴部と前記胴部間に位置するウェスト部、すなわち光束直径の収縮部とを有するいわゆる単一ウェスト形システムまたは2胴形システムとして設計される。この場合は、NA=1.1までの像側開口数が達成された。   Several projection objectives suitable for immersion lithography have recently become known. A purely refractive projection objective known from the applicant's international patent applications 03 / 077036A1 and 03 / 077037A1 (corresponding to US patent application 2003/0174408) comprises an object side barrel and an image side It is designed as a so-called single-waist system or a two-cylinder system having a body part and a waist part located between the body parts, that is, a contraction part of the beam diameter. In this case, an image-side numerical aperture up to NA = 1.1 was achieved.

開口数が大きくなると最大レンズ直径が劇的に増加し、そのために投影対物レンズの製作が複雑化して該レンズがより高価になってしまうため、さらに一層高い開口数を達成しようとする試みは困難になる。加えて、色収差、ここでは特に横色収差が憂慮すべき値をとる。横色収差(CHV)は、色倍率収差とも呼ばれ、部分的な像が異なる波長において異なる大きさで結像せしめられる効果を有する。その結果として、横色収差は、光軸上において起こるのではなしに、像フィールドのエッジの方向により一層強さを増して認められる(フィールド依存性)。   Attempts to achieve even higher numerical apertures are difficult because the maximum lens diameter increases dramatically as the numerical aperture increases, which complicates the production of the projection objective and makes it more expensive. become. In addition, chromatic aberration, here in particular lateral chromatic aberration, takes on alarming values. Lateral chromatic aberration (CHV), also called chromatic magnification aberration, has the effect that partial images are imaged at different sizes at different wavelengths. As a result, lateral chromatic aberration does not occur on the optical axis, but is observed with increasing intensity in the direction of the edge of the image field (field dependence).

色収差は、一般に、投影対物レンズの内部において異なって分散する少なくとも2個の光学材料を用いることにより減じられる。しかしながら、200nm未満の動作波長における遠紫外(DUV)の波長領域においては、十分に低い吸収性を有する少数の透明な光学材料のみが利用可能である。193nmでの用途においては、主に主要な材料として合成石英ガラス(溶融石英)(SiO)が、そして第2の種類の材料としてフッ化カルシウム(CaF)またはフッ化バリウム(BaF)等のフッ化物結晶材料が利用される。通常的に、157nmにおいては、主要な材料としてフッ化カルシウムが、第2の材料としてフッ化バリウムが用いられる。しかしながら、前記フッ化物結晶材料は、限られた程度しか入手することができず、しかも高価かつ加工困難である。したがって、1種類の材料、特に合成石英ガラスのみで済む光学設計を得ることが望ましい。いかなる場合も、色収差を最小限に抑えて、色収差によって引き起こされるコントラスト損失が、適切な狭帯域の放射線源を利用すると、許容範囲内に維持されるようにしなければならない。ここで、横色収差は、フィールドの関数であるコントラスト損失を生じしめるため、横色収差の補正が特に重要である。
M.スウィッケス(M. Switkes)およびM.ロスチャイルド(M. Rothschild)の「157nmでの液浸リソグラフィー(Immersion Lithography at 157 nm)」と題する論文、J. Vac. Sci. Technol. 第19巻(6)、2001年11月/12月、p.1以降 米国特許第4,480,910号 米国特許第5,610,683号 欧州特許第0 605 103号 国際特許出願第03/077036A1号 国際特許出願第03/077037A1号 米国特許出願第2003/0174408号
Chromatic aberrations are generally reduced by using at least two optical materials that are dispersed differently within the projection objective. However, in the deep ultraviolet (DUV) wavelength region at operating wavelengths below 200 nm, only a few transparent optical materials with sufficiently low absorption are available. In applications at 193 nm, synthetic quartz glass (fused quartz) (SiO 2 ) is mainly used as the main material, and calcium fluoride (CaF 2 ) or barium fluoride (BaF 2 ) is used as the second type of material. The fluoride crystal material is used. Usually, at 157 nm, calcium fluoride is used as the main material and barium fluoride is used as the second material. However, the fluoride crystal material is available only to a limited extent, and is expensive and difficult to process. It is therefore desirable to have an optical design that requires only one type of material, especially synthetic quartz glass. In any case, chromatic aberration must be minimized so that the contrast loss caused by chromatic aberration is maintained within an acceptable range using an appropriate narrow band radiation source. Here, since lateral chromatic aberration causes contrast loss as a function of the field, correction of lateral chromatic aberration is particularly important.
M.M. M. Switkes and M. Switkes. Rothschild's paper entitled “Immersion Lithography at 157 nm”, J. Vac. Sci. Technol. Volume 19 (6), November / December 2001, p. 1 or later U.S. Pat. No. 4,480,910 US Pat. No. 5,610,683 European Patent 0 605 103 International Patent Application No. 03 / 077036A1 International Patent Application No. 03 / 077037A1 US Patent Application 2003/0174408

本発明の目的は、全体としての大きさが小型であることから特に液浸リソグラフィーに適するとともに、許容可能な材料使用量により製造され得、かつ色収差、特に横色収差に関して良好な補正状態を有する屈折性投影対物レンズを提供することにある。   The object of the present invention is a refraction that is particularly suitable for immersion lithography due to its small size as a whole, can be manufactured with acceptable material usage, and has a good correction for chromatic aberration, especially lateral chromatic aberration. It is to provide a projection objective lens.

この目的は、請求項1に記載の特徴を有する投影対物レンズによって達成される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。全ての請求項の語句表現は、参照により本明細書に含まれる。   This object is achieved by a projection objective having the features of claim 1. Advantageous embodiments are described in the dependent claims. The wording of all claims is included herein by reference.

発明を実施する形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明の1つの態様によれば、投影対物レンズの物体平面に配置されるパターンを投影対物レンズの像面に投影する屈折性の投影対物レンズであって:
物体平面に続く、負の屈折力を有する第1のレンズ群(LG1)と;
第1のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第2のレンズ群(LG2)と;
第2のレンズ群に続く、負の屈折力を有する第3のレンズ群(LG3)と;
第3のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第4のレンズ群(LG4)と;
第4のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第5のレンズ群(LG5)と;
第4のレンズ群から第5のレンズ群への遷移領域内において配置されるシステム開口(5)とを有し、
物体側胴部(6)と像側胴部(8)と、物体側胴部と像側胴部との間において配置されるとともにビームが最も狭く収縮する収縮部(X)を持つウェスト部(7)とを有する単一ウェスト形システムを形成するようになっており、
ウェスト距離ATが、物体平面と収縮部との間において形成され、条件AT/L≦0.4が、ウェスト距離ATと投影対物レンズの物像距離Lとの間における距離比AT/Lに関して成り立っており、
第5のレンズ群(LG5)が、平凸レンズ(29)として形成された最後の光学素子を有し、この平凸レンズ(29)が(球面状に又は球面状である)湾曲した入射面と実質的に平面状の出射面とを有する。
According to one aspect of the present invention, there is provided a refractive projection objective that projects a pattern placed on the object plane of the projection objective onto the image plane of the projection objective:
A first lens group (LG1) having negative refractive power following the object plane;
A second lens group (LG2) having a positive refractive power following the first lens group;
A third lens group (LG3) having negative refractive power following the second lens group;
A fourth lens group (LG4) having positive refractive power following the third lens group;
A fifth lens group (LG5) having a positive refractive power, following the fourth lens group;
A system aperture (5) arranged in the transition region from the fourth lens group to the fifth lens group,
A waist portion (X) that is disposed between the object side barrel (6) and the image side barrel (8), and is disposed between the object side barrel and the image side barrel and contracts the beam most narrowly (X). 7) with a single waist-shaped system,
A waist distance AT is formed between the object plane and the contraction, and the condition AT / L ≦ 0.4 holds for the distance ratio AT / L between the waist distance AT and the object image distance L of the projection objective. And
The fifth lens group (LG5) has the last optical element formed as a plano-convex lens (29), and this plano-convex lens (29) substantially has a curved entrance surface (either spherical or spherical). And a flat emission surface.

個別のレンズ群全体にわたる前記屈折力の分布により、2個の胴部と該胴部間のウェスト部とを有する投影対物レンズが得られ、その結果としてフィールド湾曲の良好な補正(ペッツヴァルの補正)がもたらされる。この場合は、物体側胴部は、全長(物像距離)Lに対して、周知の2胴形システムの場合より実質的に短い。距離比AT/Lは、特に0.38未満または0.36未満または0.34未満となりうる。したがって、ウェスト部が投影対物レンズの物体付近の前側領域内において非常に遠くに配置されることが好ましい。   The distribution of refractive power over the individual lens groups gives a projection objective having two barrels and a waist between the barrels, resulting in good correction of field curvature (Pezval correction). Is brought about. In this case, the object-side body is substantially shorter than the known two-body system with respect to the total length (object image distance) L. The distance ratio AT / L can in particular be less than 0.38 or less than 0.36 or less than 0.34. Therefore, it is preferable that the waist portion be disposed very far in the front region near the object of the projection objective lens.

横色収差は、各レンズにおける周縁ビーム高さと主ビーム高さと屈折力との関数である。ここで、周縁ビーム高さは、光軸からの周縁ビームの垂直距離であり、周縁ビームは、物体フィールドの中央から、使用される開口数を決定するシステム開口の開口エッジへと至る。主ビーム高さは、光軸からの主ビームの垂直距離である一方で、本出願の意味の範囲内においては、主ビームは、光軸に対して平行または鋭角をなす物体フィールドの外縁点から進むとともに、システム開口の領域において光軸と交差するビームである。   Lateral chromatic aberration is a function of the peripheral beam height, main beam height and refractive power at each lens. Here, the peripheral beam height is the vertical distance of the peripheral beam from the optical axis, and the peripheral beam leads from the center of the object field to the aperture edge of the system aperture that determines the numerical aperture used. While the main beam height is the vertical distance of the main beam from the optical axis, within the meaning of this application, the main beam is from the outer edge of the object field that is parallel or acute to the optical axis. A beam that travels and intersects the optical axis in the region of the system aperture.

2胴形システム(単一ウェスト形システム)において、主ビーム高さは、物体側胴部において最大となる。周縁ビーム高さもまた、ここでは相当な値を有する。主ビームの高さは、屈折力を適切に選択することによって、物体側胴部において小さく維持されなければならない。同時に満たされなければならない要件の良好な折衷は、ウェスト部がシステムの物体平面付近の前側領域において遠く離れて配置される場合に達成されうる。代案または追加として、特に、システムの胴部の直径の好適な比を設定することは、横色収差の補正に有利である。ひとつの開発形態において、物体側胴部は、第1の直径D1を有し、像側胴部は、第2の直径D3を有し、胴部直径比D3/D1に関してD3/D1>1.5が成り立つ。胴部直径比が1.6を超える場合または1.7を超える場合が、特に有利である。物体側胴部における小さい胴部直径は、横色収差の主な誘因がもたらされる物体側胴部における小さい周縁ビーム高さとさらにまた小さい主ビーム高さとに対応する。   In a two-cylinder system (single waist system), the main beam height is maximized in the object side barrel. The peripheral beam height also has a considerable value here. The height of the main beam must be kept small in the object-side body by appropriately selecting the refractive power. A good compromise of the requirements that must be met at the same time can be achieved if the waist is located far away in the front region near the object plane of the system. As an alternative or addition, it is particularly advantageous to correct lateral chromatic aberrations to set a suitable ratio of the system body diameter. In one development, the object-side barrel has a first diameter D1, the image-side barrel has a second diameter D3, and D3 / D1> 1. 5 holds. It is particularly advantageous if the barrel diameter ratio exceeds 1.6 or exceeds 1.7. A small barrel diameter at the object side barrel corresponds to a small peripheral beam height at the object side barrel and also a small main beam height, which is the main contributor to lateral chromatic aberration.

ひとつの開発形態によれば、ウェスト部は、収縮部においてウェスト直径D2を有し、像側胴部の直径とウェスト直径との間における直径比D3/D2に関してD3/D2≧3が成り立つ。したがって、ウェスト部は、像側の第2の胴部に比べて非常に細く、かつ適度の周縁ビーム高さを有する。これにより、とりわけフィールド湾曲の効果的な補正が達成される。   According to one development form, the waist portion has a waist diameter D2 at the contraction portion, and D3 / D2 ≧ 3 holds for a diameter ratio D3 / D2 between the diameter of the image side barrel portion and the waist diameter. Therefore, the waist part is very thin compared with the second barrel part on the image side, and has an appropriate peripheral beam height. This in particular achieves an effective correction of field curvature.

横色収差に対する主要な寄与は、物体側胴部に源を発するが、該物体側胴部の小さい直径によって小さく維持される。横色収差は、さらにまた、ウェスト部における屈折力の巧みな分散によって補正されうる。特に第3のレンズ群の出力側レンズまたはレンズ群が非常に強い補正作用を有することが明らかになった。前記出力側レンズまたはレンズ群は、第3のレンズ群の少なくとも1個の入力側負レンズより実質的に強い負の屈折力を有するべきである。特に、第3のレンズ群において、大きさVBKの前側の負の屈折力が前記収縮部の上流に配置されるとともに、大きさHBKの後側の負の屈折力が前記収縮部の下流に配置され、前記屈折力の大きさの比に関してHBK/VBK≧3が成り立つ場合が、有利でありうる。   The main contribution to lateral chromatic aberration originates in the object side barrel, but is kept small by the small diameter of the object side barrel. Lateral chromatic aberration can also be corrected by skillful dispersion of refractive power at the waist. In particular, it has been found that the output lens or the lens group of the third lens group has a very strong correction action. The output lens or lens group should have a negative refractive power that is substantially stronger than at least one input negative lens of the third lens group. In particular, in the third lens group, the negative refractive power on the front side of the size VBK is disposed upstream of the contraction portion, and the negative refractive power on the rear side of the size HBK is disposed downstream of the contraction portion. It can be advantageous if HBK / VBK ≧ 3 holds for the ratio of the magnitudes of the refractive powers.

前記第3のレンズ群が、後側の負レンズと該後側の負レンズの上流に配置される少なくとも1個の前側の負レンズとからなり、前記後側の負レンズの負の屈折力の大きさが前記第3のレンズ群の前記少なくとも1個の前側の負レンズの負の屈折力の大きさより少なくとも20%大きい場合が、特に有利である。したがって、第3のレンズ群の後側(最後)の負レンズは、このレンズ群のレンズの中でずば抜けて高い負の屈折力を有するべきである。いくつかの実施例において、第3のレンズ群の後側の負レンズの負の屈折力の大きさは、投影対物レンズの全屈折力の大きさより少なくとも20%大きい。ウェスト部の領域における負の屈折力は、これらの条件が遵守されると、横色収差に対して特に強い補正作用を発揮しうる。   The third lens group includes a rear negative lens and at least one front negative lens arranged upstream of the rear negative lens, and has a negative refractive power of the rear negative lens. It is particularly advantageous if the size is at least 20% greater than the negative refractive power of the at least one front negative lens of the third lens group. Therefore, the rear (final) negative lens of the third lens group should be far out of the lenses of this lens group and have a high negative refractive power. In some embodiments, the negative power of the negative lens behind the third lens group is at least 20% greater than the total power of the projection objective. The negative refracting power in the region of the waist portion can exert a particularly strong correction action on lateral chromatic aberration when these conditions are observed.

単色収差の補正は、最小限の材料使用量という境界条件の下で非球面を用いることによって最適化されうる。   Monochromatic aberration correction can be optimized by using an aspheric surface under the boundary condition of minimal material usage.

1つの実施例において、第1のレンズ群は、少なくとも1個の非球面を含み、好ましくは少なくとも2個の非球面が第1のレンズ群に設けられる。フィールド付近に位置するとともに、主ビーム高さが周縁ビーム高さより実質的に大きくなる領域における非球面構成を用いて、効果的に歪みを補正することができる。さらにまた、物体側におけるテレセントリックビーム路が少なくとも近似的に達成されうる。第1のレンズ群は、好ましくは、いずれの場合も1個の非球面を有する2個のレンズを含む。非球面を多数のレンズに分配することにより、大きい表面変形を防ぐことができるため、製造が簡単になる。   In one embodiment, the first lens group includes at least one aspheric surface, and preferably at least two aspheric surfaces are provided in the first lens group. Distortion can be effectively corrected using an aspherical configuration in a region located near the field and where the main beam height is substantially greater than the peripheral beam height. Furthermore, a telecentric beam path on the object side can be achieved at least approximately. The first lens group preferably includes two lenses each having one aspheric surface. Distributing the aspherical surface to a large number of lenses can prevent large surface deformations, thus simplifying manufacturing.

第2のレンズ群において、特に接線シェルおよびコマを効果的に補正するのに用いられうる少なくとも1個の非球面を配置することが好ましい。第2のレンズ群の最大主ビーム高さを有する表面に非球面を配置することが有利である。いくつかの実施例においては、この補正作用は、少なくとも1個の非球面を前記非球面の上流に、かつ少なくとも1個の非球面を前記非球面の下流に配置することによって支持される。   In the second lens group, it is preferable to dispose at least one aspherical surface that can be used to effectively correct the tangential shell and the coma in particular. It is advantageous to place an aspherical surface on the surface having the maximum main beam height of the second lens group. In some embodiments, this corrective action is supported by placing at least one aspheric surface upstream of the aspheric surface and at least one aspheric surface downstream of the aspheric surface.

コマの補正は、少なくとも1個の凹面がそれぞれ第3のレンズ群および/または第4のレンズ群において非球面として構成される場合に高められうることが明らかになった。   It has been found that coma correction can be enhanced if at least one concave surface is configured as an aspheric surface in the third and / or fourth lens group, respectively.

少なくとも1個の非球面は、好ましくは、第4のレンズ群および第5のレンズ群にも設けられる。第4のレンズ群および第5のレンズ群における前記非球面は、主として、非球面収差の補正に寄与するとともに、コマ補正への実質的な寄与を示す。   At least one aspheric surface is preferably also provided in the fourth lens group and the fifth lens group. The aspheric surfaces in the fourth lens group and the fifth lens group mainly contribute to correction of aspherical aberrations and exhibit substantial contribution to coma correction.

したがって、少なくとも1個の非球面が各レンズ群において配置される場合が、特に有利である。   Therefore, it is particularly advantageous if at least one aspheric surface is arranged in each lens group.

1つの開発形態において、物体平面の方へと凹状をなす少なくとも1個のメニスカスレンズが、第4のレンズ群において配置される。このレンズは、好ましくは、負のメニスカスレンズとして設計される。前記レンズは、システム開口のすぐ上流において、非常に大きい周縁ビーム高さの領域内に配置されうる。特に負の屈折力を有するこのようなメニスカスレンズは、具体的には強い過補正の効果により、球面収差の補正に実質的に寄与しうる。以って、システム開口の下流のレンズ、すなわち第5のレンズ群のレンズの補正を受ける球面収差の大部分が相殺されうる。   In one development, at least one meniscus lens that is concave toward the object plane is arranged in the fourth lens group. This lens is preferably designed as a negative meniscus lens. The lens can be placed in a region of very high peripheral beam height, just upstream of the system aperture. In particular, such a meniscus lens having a negative refractive power can substantially contribute to the correction of spherical aberration due to the effect of strong overcorrection. Thus, most of the spherical aberration subject to correction of the lens downstream of the system aperture, i.e. the lens of the fifth lens group, can be canceled out.

この補正作用のためには、前記メニスカスレンズの凹面側において大きい入射角の入射光を有することが有利である。システム全体における最大入射角が、この凹面において生じることが好ましい。好適な実施例において、大きい入射角は、一方では、少なくとも弱い発散性のビームが入射する表面の凹面形状によって支持される。強い正の屈折力を有する少なくとも1個のレンズ、特に両凸レンズが、好ましくは、前記メニスカスレンズのすぐ上流に設けられる。このレンズによって、後続の凹面における入射角は、さらに増大せしめられうる。したがって、好適な実施例においては、少なくとも1個の好ましくは両凸の正レンズと物体平面に対して凹状をなす1個のすぐ下流の負メニスカスレンズとを有する少なくとも1個のダブレットが、第4のレンズ群において配置される。   For this correction action, it is advantageous to have incident light with a large incident angle on the concave surface side of the meniscus lens. It is preferred that the maximum incident angle in the entire system occurs at this concave surface. In a preferred embodiment, the large incident angle is supported on the one hand by at least the concave shape of the surface on which the weakly divergent beam is incident. At least one lens having a strong positive refractive power, in particular a biconvex lens, is preferably provided immediately upstream of the meniscus lens. With this lens, the angle of incidence at the subsequent concave surface can be further increased. Thus, in a preferred embodiment, at least one doublet having at least one preferably biconvex positive lens and one immediately downstream negative meniscus lens that is concave with respect to the object plane comprises a fourth In the lens group.

システム開口は、平面状のシステム開口とされ得、その場合、エッジは、光軸に対して垂直な平面内において設定される口径とは無関係に保たれる。開口誤差を有するシステムにおいては、システム開口が、口径を決定するとともに、投影対物レンズの光軸に対する軸方向位置が口径の関数として変動しうる開口エッジを有すると有利である。これにより、ビーム路に対して有効開口位置を口径の関数として最適に調節することが可能になる。システム開口は、たとえば、口径調節時に開口エッジを球面に沿って移動させることができる球面状開口として設計されうる。さらにまた、システム開口を、口径調節時に開口エッジを円錐の側面上において移動させることができる円錐状開口として設計することも可能である。これは、たとえば、軸方向に変位可能な平面開口によって達成されうる。   The system aperture can be a planar system aperture, in which case the edge is kept independent of the aperture set in a plane perpendicular to the optical axis. In systems with aperture errors, it is advantageous if the system aperture has an aperture edge that determines the aperture and whose axial position relative to the optical axis of the projection objective can vary as a function of aperture. This makes it possible to optimally adjust the effective aperture position as a function of the aperture with respect to the beam path. The system aperture can be designed as a spherical aperture that can move the aperture edge along the spherical surface when adjusting the aperture, for example. Furthermore, it is also possible to design the system opening as a conical opening in which the opening edge can be moved on the side of the cone during aperture adjustment. This can be achieved, for example, by a planar opening that is axially displaceable.

本発明にしたがった投影系は、幅広い範囲の適切な作動距離において用いられうる。この場合は、物体側の作動距離または物体空間における作動距離は、物体平面と対物レンズの入射面との間における(最小)軸方向距離となる一方で、像側の作動距離または像空間における作動距離は、対物レンズの出射面と像面との間における(最小)軸方向距離となる。乾燥系として用いられる場合にガスにより満たされる像空間における作動距離は、液浸系として用いられる場合には、動作時において浸液媒体によって満たされる。   The projection system according to the invention can be used in a wide range of suitable working distances. In this case, the working distance on the object side or the working distance in the object space is the (minimum) axial distance between the object plane and the entrance surface of the objective lens, while the working distance on the image side or the working distance in the image space. The distance is the (minimum) axial distance between the exit surface of the objective lens and the image plane. The working distance in the image space that is filled with gas when used as a drying system is filled with an immersion medium in operation when used as an immersion system.

液浸系の場合には、像空間における作動距離を固定するときに、特別な基準を考慮しなければならない。一方では、大きい作動距離は、浸液の透過率が一般により低い(ガスと比較して)ために放射損失を増大させるとともに、像面に当接する面により収差、特に球面収差を招きやすい。液浸系としての使用が考えられる場合は、像側の作動距離は、浸液の層流化を可能にする程度の大きさとされるべきである。さらにまた、それが適切である場合は、計器およびセンサのための余地を設けるべきである。液浸リソグラフィー用の好適な実施例において、像側の作動距離は、約1mm〜約15mmの範囲内、特に約1.5mm〜約5mmの範囲内である。   In the case of immersion systems, special criteria must be taken into account when fixing the working distance in image space. On the other hand, a large working distance increases the radiation loss due to the generally lower immersion liquid transmission (compared to gas) and tends to cause aberrations, especially spherical aberration, due to the surface in contact with the image plane. When considered for use as an immersion system, the working distance on the image side should be large enough to allow laminar flow of the immersion liquid. Furthermore, there should be room for instruments and sensors where appropriate. In a preferred embodiment for immersion lithography, the image side working distance is in the range of about 1 mm to about 15 mm, in particular in the range of about 1.5 mm to about 5 mm.

第1の胴部において周縁ビーム高さを小さく維持するひとつの手段は、物体側に関して可能な限り小さい開口数を選択することである。その結果として、物体側胴部における周縁ビーム高さが過大な値をとることはなくなる。小さい物体側開口数は、大きい像側開口数とともに適切な倍率βを選択することによって制御されうる。好適な実施例は、縮小対物レンズとして設計される。倍率の大きさ|β|は、好ましくは、特に5:1および4:1の縮小が可能になるように、1/6〜1/3の範囲内、特に1/5.5〜1/3.5の範囲内とされる。   One means of keeping the peripheral beam height small in the first barrel is to select the smallest possible numerical aperture on the object side. As a result, the peripheral beam height at the object side body portion does not take an excessive value. A small object-side numerical aperture can be controlled by selecting an appropriate magnification β along with a large image-side numerical aperture. The preferred embodiment is designed as a reduction objective. The magnitude of the magnification | β | is preferably in the range of 1/6 to 1/3, in particular 1 / 5.5 to 1/3, so that in particular reductions of 5: 1 and 4: 1 are possible. Within the range of .5.

いくつかの実施例において、投影対物レンズの全てのレンズは、同じ材料によって構成される。使用される材料は、たとえば193nmの動作波長用の合成石英ガラスおよび157nmの動作波長用のフッ化カルシウムでありうる。1種類のみの材料を使用することにより、製造がより容易になるとともに、対物レンズの設計をその他の波長に簡単に適合させることが可能になる。さらにまた、多数の種類の材料を組み合わせて、たとえば色収差の補正を助けることも可能である。BaF、NaF、LiF、SrFまたはMgF等のその他のUV透明材料を使用することも可能である。 In some embodiments, all the lenses of the projection objective are composed of the same material. The materials used can be, for example, synthetic quartz glass for an operating wavelength of 193 nm and calcium fluoride for an operating wavelength of 157 nm. By using only one type of material, manufacturing becomes easier and the objective lens design can be easily adapted to other wavelengths. It is also possible to combine many types of materials to help correct chromatic aberration, for example. Other UV transparent materials such as BaF 2 , NaF, LiF, SrF or MgF 2 can also be used.

本発明は、適切な浸液媒体を使用した場合に像側開口数がNA≧1.0となり、いくつかの実施例においては、さらにまた、NA>1.1、特にNA=1.2またはNA=1.3以上になりうる投影対物レンズの設計を可能にする。この投影対物レンズは、動作波長においてn>1.3の屈折率を有する浸液に適合せしめられうる。その結果として、有効動作波長は、浸液を用いないシステムと比較して約30%以上減じられうる。 The present invention has an image-side numerical aperture NA ≧ 1.0 when using a suitable immersion medium, and in some embodiments, NA> 1.1, especially NA = 1.2 or Enables the design of a projection objective that can have NA = 1.3 or higher. This projection objective can be adapted to an immersion liquid having a refractive index of n 1 > 1.3 at the operating wavelength. As a result, the effective operating wavelength can be reduced by about 30% or more compared to a system that does not use immersion liquid.

好適な実施例の構造上の特徴により、前記投影対物レンズは、液浸対物レンズとして使用されうる。しかしながら、本発明によれば、投影対物レンズは、この用途に制限されるわけではない。光学的構造により、前記投影対物レンズは、非接触近接場投影リソグラフィーにも用いられうる。ここで、十分な光エネルギーは、十分に小さい像側作動距離が平均して経時的に維持されると、ガス充填間隙を介して露光対象の基板に結合されうる。この距離は、使用される動作波長の4倍未満、特に動作波長未満とされるべきである。作動距離が動作波長の2分の1未満、たとえば動作波長の3分の1、4分の1または5分の1未満である場合が、特に有利である。こうした短い作動距離を用いると、光学的近接場において投影が可能になり、その場合、投影系の最後の光学面のすぐ近傍に存在するエバネッセント場が投影に用いられる。   Due to the structural features of the preferred embodiment, the projection objective can be used as an immersion objective. However, according to the present invention, the projection objective is not limited to this application. Due to the optical structure, the projection objective can also be used for non-contact near-field projection lithography. Here, sufficient light energy can be coupled to the substrate to be exposed through the gas filled gap if a sufficiently small image-side working distance is maintained over time on average. This distance should be less than 4 times the operating wavelength used, in particular less than the operating wavelength. It is particularly advantageous if the working distance is less than one half of the operating wavelength, for example less than one third, one fourth or one fifth of the operating wavelength. Using such a short working distance allows projection in the optical near field, in which case the evanescent field that is in the immediate vicinity of the last optical surface of the projection system is used for the projection.

投影対物レンズを液浸リソグラフィーではなしに非接触近接場リソグラフィーに用いることが望まれる場合は、これは、若干の改変によって容易に行なわれうる。光学設計が適合せしめられる浸液媒体が対物レンズの最後の光学素子と本質的に同じ屈折率を有する場合は、固形体がより厚くなるように構成して、小さい像側作動距離が達成されるようにする。たとえば20〜50nmの範囲内の作動距離は、このようにして達成されうる。それが適切である場合には、たとえば1個以上のレンズ素子において該レンズ素子の空気間隔を調節するために適切なマニピュレータを利用して実施されうるその後の光学的補正が有利でありうる。   If it is desired to use the projection objective for non-contact near field lithography rather than immersion lithography, this can be easily done with some modifications. If the immersion medium to which the optical design is adapted has essentially the same refractive index as the last optical element of the objective lens, the solid body can be configured to be thicker to achieve a small image-side working distance. Like that. For example, working distances in the range of 20-50 nm can be achieved in this way. Where appropriate, subsequent optical corrections may be advantageous, which may be performed using an appropriate manipulator, for example to adjust the air spacing of the lens elements in one or more lens elements.

したがって、本発明は、出射面のすぐ近傍に位置する露出光のエバネッセント場がリソグラフィー工程に用いられるようにする非接触投影露光方法も含む。ここで、十分に小さい(有限)作動距離を仮定すると、投影対物レンズの最後の光学面における全反射の幾何学的条件にかかわりなく、リソグラフィーに用いられる光成分は、対物レンズの出射面から出力結合されるとともに、ある距離をおいて直接隣接する入力結合面に入力結合されうる。   Accordingly, the present invention also includes a non-contact projection exposure method in which an evanescent field of exposure light located in the immediate vicinity of the exit surface is used in the lithography process. Here, assuming a sufficiently small (finite) working distance, the light component used for lithography is output from the exit surface of the objective lens, regardless of the geometrical conditions of total reflection at the last optical surface of the projection objective lens. In addition to being coupled, it can be coupled to an input coupling surface that is directly adjacent at a distance.

非接触近接場投影リソグラフィー用の実施例は、好ましくは、動作波長以下の範囲内、たとえば約3nm〜約200nm、特に約5nm〜約100nmの範囲内の一般的な作動距離を有する。この作動距離は、平均して経時的に少なくとも10%の入力結合効率が達成されるように、投影系のその他の特性(出射面付近における投影対物レンズの特性、入力結合面付近における基板の特性)に適合せしめられるべきである。   Embodiments for non-contact near-field projection lithography preferably have a general working distance in the sub-operational wavelength range, for example in the range of about 3 nm to about 200 nm, especially about 5 nm to about 100 nm. This working distance is such that, on average, an input coupling efficiency of at least 10% is achieved over time, other characteristics of the projection system (projection objective characteristics near the exit surface, substrate characteristics near the input coupling surface) ).

このように、本発明の枠内において、半導体構造素子等を製造する方法が可能であり、その場合、有限作動距離が、投影対物レンズに設けられる露出光用出射面と基板に設けられる露出光用入力結合面との間において設定され、この作動距離は、露光時間間隔内において、少なくとも一時的に、前記出射面から出射する光の光学的近接場の最大範囲より小さい値に設定される。   Thus, within the frame of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor structural element or the like is possible, in which case a finite working distance is provided between the exposure light exit surface provided on the projection objective lens and the exposure light provided on the substrate. The working distance is set to a value smaller than the maximum range of the optical near field of light emitted from the exit surface at least temporarily within the exposure time interval.

また他の態様において、本発明にしたがった投影対物レンズは、従来式の投影リソグラフィー用の乾燥系としても用いられうる。この目的のためには、像側作動距離は、液浸系または近接場投影系として用いられる場合より明確に大きくされうる。よって、いくつかの状況においては、非常に高い像側開口数の全潜在力を使い切ることは不可能であるため、システム開口をより小さい口径に設定して、たとえば使用される開口数をNA=0.9またはNA=0.8以下程度の大きさに設定することができる。   In yet another aspect, the projection objective according to the invention can also be used as a drying system for conventional projection lithography. For this purpose, the image-side working distance can be clearly larger than when used as an immersion system or a near-field projection system. Thus, in some situations it is not possible to use up the full potential of a very high image-side numerical aperture, so the system aperture is set to a smaller aperture, eg the numerical aperture used is NA = The size can be set to about 0.9 or NA = 0.8 or less.

前記およびその他の特徴は、特許請求の範囲から明らかになるだけでなく、詳細な説明と図面とからも明らかになり、個別の特徴は、単独で、または複数の特徴を部分的に組み合わせた形態で本発明の実施例およびその他の分野において実施されうるとともに、それら自体の真価に基づいて特許保護を受けうる有利な設計を構成しうる。   These and other features will be apparent not only from the claims but also from the detailed description and the drawings, and individual features may be singularly or a partial combination of features. Can be implemented in embodiments of the present invention and in other fields, and can constitute advantageous designs that can be patent protected based on their own value.

以下の好適な実施例の説明において、「光軸」という用語は、光学素子の曲率中心を通る直線を示す。方向および距離は、像面または該像面に配置される露光対象の基板の方向に向かう場合は像側または像方向として、光軸に対して物体の方へと向かう場合は物体側または物体方向として記述される。例において、物体は、集積回路のパターンを有するマスク(レチクル)であるが、また他のパターン、たとえば格子と関わりがあってもよい。例において、像は、基板としての役割を果たすとともにフォトレジスト層が設けられるウェーハ上に形成されるが、その他の基板、たとえば液晶表示装置用の素子または光学格子用の基板であってもよい。特定される焦点距離は、空気に対する焦点距離である。   In the following description of the preferred embodiment, the term “optical axis” refers to a straight line passing through the center of curvature of the optical element. The direction and distance are the image side or image direction when going to the image plane or the direction of the substrate to be exposed arranged on the image plane, and the object side or object direction when going to the object with respect to the optical axis. Is described as In the example, the object is a mask (reticle) with an integrated circuit pattern, but may also be associated with other patterns, such as a grating. In the example, the image is formed on a wafer that serves as a substrate and is provided with a photoresist layer, but may be other substrates, such as elements for liquid crystal displays or substrates for optical gratings. The identified focal length is the focal length for air.

本発明の純粋に屈折性の縮小対物レンズ1の実施例の一般的な設計は、図1を利用して示される。実質的に均質な浸液を仮定すると、前記レンズは、物体平面2内に配置されるレチクル等のパターンを像面3に縮小倍率、たとえば5:1(倍率β=0.2)の縮尺で投影する目的に供せられる。このレンズは、物体平面および像面に対して垂直をなす光軸4に沿って配置される5個の連続レンズ群を有する回転対称の単一ウェスト形システムまたは2胴形システムである。物体平面2の直後の第1のレンズ群LG1は、負の屈折力を有する。前記第1のレンズ群の直後の第2のレンズ群LG2は、正の屈折力を有する。前記第2のレンズ群の直後の第3のレンズ群LG3は、負の屈折力を有する。前記第3のレンズ群の直後の第4のレンズ群は、正の屈折力を有する。前記第4のレンズ群の直後の第5のレンズ群LG5は、正の屈折力を有する。像面は、前記第5のレンズ群の直後に配置されて、投影対物レンズが、第1〜第5のレンズ群とは別にいかなるその他のレンズまたはレンズ群も有さないようになっている。屈折力をこのように分配することにより、物体側の第1の胴部6と、像側の第2の胴部8と、最小ビーム束直径を有する収縮部Xが位置する、前記胴部間に配置されるウェスト部7とを有する2胴形システムが得られる。第4のレンズ群から第5のレンズ群へと至る遷移領域内において、システム開口5は、相対的に大きいビーム直径の領域内に位置する。   A general design of an embodiment of a purely refractive reduction objective 1 of the present invention is shown using FIG. Assuming a substantially homogeneous immersion liquid, the lens has a pattern such as a reticle arranged in the object plane 2 on the image plane 3 with a reduction ratio, for example, 5: 1 (magnification β = 0.2). It is used for the purpose of projection. This lens is a rotationally symmetric single waist or two-cylinder system with five consecutive lens groups arranged along an optical axis 4 perpendicular to the object plane and the image plane. The first lens group LG1 immediately after the object plane 2 has a negative refractive power. The second lens group LG2 immediately after the first lens group has a positive refractive power. The third lens group LG3 immediately after the second lens group has a negative refractive power. The fourth lens group immediately after the third lens group has a positive refractive power. The fifth lens group LG5 immediately after the fourth lens group has a positive refractive power. The image plane is arranged immediately after the fifth lens group so that the projection objective does not have any other lens or lens group apart from the first to fifth lens groups. By distributing the refractive power in this way, the first barrel 6 on the object side, the second barrel 8 on the image side, and the contraction X having the minimum beam bundle diameter are located between the barrels. A two-cylinder system with a waist part 7 arranged on the top is obtained. In the transition region from the fourth lens group to the fifth lens group, the system aperture 5 is located in a region of relatively large beam diameter.

前記投影対物レンズを利用して行なうことができる投影は、その主ビームおよび周縁ビームの生じ方を特徴としうる。主ビームAとして、光軸に対して平行または鋭角をなす物体平面の外縁点から進むとともに、システム開口5の領域において光軸4と交差するビームが示されている。周縁ビームBは、物体フィールドの中央、すなわち軸方向のフィールド点から出て、一般にシステム開口5の位置または該開口のすぐ近傍に配置される開口絞りの開口エッジに至る。外縁点から出て開口絞りの反対側エッジに至るビームCは、ここではコマビームとして示される。これらのビームの光軸からの垂直距離により、対応するビーム高さh、hおよびhが与えられる。 Projection that can be performed using the projection objective can be characterized by the generation of its main beam and peripheral beam. As the main beam A, a beam is shown which travels from the outer edge of the object plane parallel or acute with the optical axis and intersects the optical axis 4 in the region of the system aperture 5. The peripheral beam B exits from the center of the object field, i.e. the axial field point, to the aperture edge of the aperture stop, which is generally located at or near the system aperture 5. The beam C that leaves the outer edge point and reaches the opposite edge of the aperture stop is shown here as a coma beam. The vertical distance of these beams from the optical axis gives the corresponding beam heights h A , h B and h C.

第1のレンズ領域LB1は、物体平面2を起点とするとともに、周縁ビームBおよびコマビームCが第1のレンズ領域LB1において条件|h/h|<1を満たすように交差する平面を終点とする。主ビーム光は、このレンズ領域LB1においては周縁ビーム高さと比べて大きい。ここに配置されるレンズ面は、近接場として示される。第2のレンズ領域LB2は、物体平面2から、主ビーム高さおよび周縁ビーム高さが大きさにおいて略等しくなる領域に至るまで延在し、この場合は、特に|h/h|<1.2が成り立つ。本発明の投影系の一般的な変形態様において、第2のレンズ領域LB2の長さは、物体平面2と像面3との間における距離Lの4分の1より大かつ2分の1より小である。この物像距離は、さらにまた、投影対物レンズの全長として示される。 The first lens region LB1 starts from the object plane 2 and ends at a plane where the peripheral beam B and the coma beam C intersect so as to satisfy the condition | h B / h C | <1 in the first lens region LB1. And The main beam light is larger than the peripheral beam height in the lens region LB1. The lens surface arranged here is shown as a near field. The second lens region LB2 extends from the object plane 2 to a region where the main beam height and the peripheral beam height are substantially equal in size. In this case, in particular, | h B / h A | < 1.2 holds. In a general variant of the projection system according to the invention, the length of the second lens region LB2 is greater than one quarter and less than one half of the distance L between the object plane 2 and the image plane 3. It is small. This object image distance is also indicated as the total length of the projection objective.

本発明の投影対物レンズの一般的な実施例において、第1のレンズ群LG1は、少なくとも2個の負レンズを、第2のレンズ群LG2は、少なくとも3個の正レンズを、第3のレンズ群LG3は、少なくとも2個の負レンズを、第4のレンズ群LG4は、少なくとも2個の正レンズを、第5のレンズ群LG5は、少なくとも3個の正レンズを有する。   In a general embodiment of the projection objective according to the invention, the first lens group LG1 comprises at least two negative lenses, the second lens group LG2 comprises at least three positive lenses and a third lens. The group LG3 has at least two negative lenses, the fourth lens group LG4 has at least two positive lenses, and the fifth lens group LG5 has at least three positive lenses.

物体平面2に続く第1のレンズ群LG1は、実質的に、光束を拡幅させて第1の物体側胴部6へと送り込む役割を果たす。前記レンズ群は、非球面状の入射面と球面状の出射面とを有する肉薄の両凹負レンズ11と、その後に配置される、非球面状の入射面と球面状の出射面とを有するさらに他の両凹負レンズ12とを有する。物体に最も近い前記レンズ11および12の入射面の、近接場に配置される前記非球面は、歪みと非点収差との良好な補正に効果的に寄与する。とりわけ、これらの非球面により、物体側において略テレセントリックなビーム路が確保される。本例のシステムの場合、単一のレンズ上に2個の非球面を設けることは、その他の実施例では可能であるが、製造上の理由により回避される。   The first lens group LG1 following the object plane 2 serves to substantially widen the light beam and send it to the first object-side body 6. The lens group includes a thin biconcave negative lens 11 having an aspherical entrance surface and a spherical exit surface, and an aspheric entrance surface and a spherical exit surface disposed thereafter. Furthermore, it has another biconcave negative lens 12. The aspheric surface arranged in the near field of the entrance surfaces of the lenses 11 and 12 closest to the object effectively contributes to good correction of distortion and astigmatism. In particular, these aspheric surfaces ensure a substantially telecentric beam path on the object side. In the case of the system of this example, it is possible to provide two aspheric surfaces on a single lens, but in other embodiments it is avoided for manufacturing reasons.

第2のレンズ群LG2は、3個のレンズ13、14、15によって構成される。前記レンズ群は、非球面状の物体側凹面と球面状の出射面とを有する肉厚の正メニスカスレンズ13で始まる。前記レンズの直後の正レンズ14は、若干凸状の湾曲を有する非球面状入射面と球面状出射面とを有する。該レンズに続く正メニスカスレンズ15は、球面状の入射面と両側において凹状をなす非球面状の出射面とを有する。レンズ14の非球面状の入射面は、第2のレンズ群の最大主ビーム高さの領域内において配置されて、以って接線シェルおよびコマの補正に特に効果的である。前記レンズの上流に配置されるレンズ13および前記レンズの下流に配置されるレンズ15の非球面は、この補正を助ける。   The second lens group LG2 is composed of three lenses 13, 14, and 15. The lens group begins with a thick positive meniscus lens 13 having an aspheric object-side concave surface and a spherical exit surface. The positive lens 14 immediately after the lens has an aspherical entrance surface and a spherical exit surface having a slightly convex curvature. The positive meniscus lens 15 following the lens has a spherical incident surface and an aspherical exit surface that is concave on both sides. The aspherical entrance surface of the lens 14 is arranged in the region of the maximum main beam height of the second lens group, and is particularly effective for correcting the tangential shell and the coma. The aspherical surfaces of the lens 13 arranged upstream of the lens and the lens 15 arranged downstream of the lens help this correction.

第3のレンズ群LG3は、4個の負レンズ16、17、18、19によって構成される。像側の凹面を有する入射側の肉厚の両球面メニスカスレンズ16は、弱い負の屈折力を有する。弱い湾曲の球面状入射面と像側の凹状の非球面状出射面とを有する後続のメニスカスレンズ17は、ビーム束がウェスト領域において最小直径を有する収縮部Xの上流において光路内に配置される。レンズ16、17は、前側の負の屈折力VBKを提供する。前記レンズに続いて収縮部Xの下流に、両側において球面状であるとともに、物体側の凹面を有する負のメニスカスレンズ18が配置される。第3のレンズ群の最後の負レンズ19は、物体側において凹状をなす強い湾曲の球面状入射面と、弱い湾曲の非球面状出射面とを有する。これらの2個の後側の負レンズ18、19は共同で強い後側の負の屈折力HBKを提供する。レンズ17の凹状の非球面状出射面は、コマの補正に効果的に寄与することが明らかになった。   The third lens group LG3 includes four negative lenses 16, 17, 18, and 19. The incident-side thick double-sided meniscus lens 16 having an image-side concave surface has a weak negative refractive power. The subsequent meniscus lens 17 having a weakly curved spherical entrance surface and a concave aspherical exit surface on the image side is arranged in the optical path upstream of the contraction X where the beam bundle has the smallest diameter in the waist region. . The lenses 16 and 17 provide the front negative refractive power VBK. A negative meniscus lens 18 that is spherical on both sides and has a concave surface on the object side is disposed downstream of the contraction portion X following the lens. The last negative lens 19 in the third lens group has a strongly curved spherical entrance surface that is concave on the object side, and a weakly curved aspherical exit surface. These two rear negative lenses 18, 19 jointly provide a strong rear negative refractive power HBK. It has been found that the concave aspherical exit surface of the lens 17 effectively contributes to the correction of coma.

第4のレンズ群LG4は、6個のレンズによって構成される。入射側において、前記レンズ群は、物体平面に対して凹状をなすとともに、最初の2個のレンズが両球面である3個の正メニスカスレンズ20、21、22からなり、最大の直径を有する正メニスカスレンズ22は、物体平面に対して凹状をなす非球面状入射面を有する。これらの3個の正メニスカスレンズに続いて、弱い湾曲のレンズ面を有する両凸両球面正レンズ23が配置される。システム開口5のすぐ上流の大きいビーム直径の領域内において、強い正の屈折力を有する入射側両凸レンズ24と、システム開口のすぐ上流に配置されるとともに物体側の非球面状凹面を有する負メニスカスレンズ25とを有するダブレット24、25が配置される。互いに向かい合う非球面は、物体平面に対して凹状をなすとともに、正レンズの形状を有する空気レンズを外囲する。このダブレットは、球面収差に対して強い過補正の効果を有する。   The fourth lens group LG4 is composed of six lenses. On the incident side, the lens group is concave with respect to the object plane, and the first two lenses are composed of three positive meniscus lenses 20, 21, 22 having both spherical surfaces, and the positive lens having the maximum diameter. The meniscus lens 22 has an aspherical incident surface that is concave with respect to the object plane. Following these three positive meniscus lenses, a biconvex bispherical positive lens 23 having a weakly curved lens surface is arranged. In the region of a large beam diameter just upstream of the system aperture 5, an incident-side biconvex lens 24 having a strong positive refractive power, and a negative meniscus disposed immediately upstream of the system aperture and having an aspheric concave surface on the object side Doublets 24, 25 having a lens 25 are arranged. The aspheric surfaces facing each other form a concave shape with respect to the object plane and surround an air lens having a positive lens shape. This doublet has a strong overcorrection effect on spherical aberration.

システム開口5の下流に位置する第5のレンズ群LG5は、実質的に、高い開口数をもたらす役割を果たす。この目的のために、もっぱら集光レンズ、具体的には、いずれの場合も球面状の入射面と像面に対して凹状をなす非球面状の出射面とを有する3個の直接連続する正メニスカスレンズ26、27、28と、球面状の入射面と平面状の出射面とを有する最終の非半球状平凸レンズ29とが配設される。これらの正レンズは、球面状の強い不足補正作用と、コマに関しては、過補正作用とを発揮する。   The fifth lens group LG5 located downstream of the system aperture 5 substantially serves to provide a high numerical aperture. For this purpose, it is exclusively a condensing lens, specifically three direct successive positives each having a spherical entrance surface and an aspheric exit surface which is concave with respect to the image plane. Meniscus lenses 26, 27, and 28 and a final non-hemispherical plano-convex lens 29 having a spherical incident surface and a flat output surface are disposed. These positive lenses exhibit a strong spherical spherical undercorrection effect and an overcorrection effect with respect to coma.

この設計において、球面収差およびコマの補正は、大体において、システム開口のすぐ上流のダブレット24、25と第5レンズのレンズ26、27、28、29との間における均衡によって担われる。   In this design, spherical aberration and coma correction are largely borne by the balance between the doublets 24, 25 immediately upstream of the system aperture and the lenses 26, 27, 28, 29 of the fifth lens.

前記システムは、32mmの物体側作動距離と、約36.6mmの物体後側焦点距離と、浸液10によって満たされうる約2mmの像側作動距離とを有する。このシステムは、脱イオン水(屈折率n≒1.435)または同等の屈折率を有するその他の適切な透明な液体が1.93nmにおいて浸液として用いられうるように設計される。   The system has an object side working distance of 32 mm, an object back focal length of about 36.6 mm, and an image side working distance of about 2 mm that can be filled by immersion liquid 10. The system is designed such that deionized water (refractive index n≈1.435) or other suitable transparent liquid with an equivalent refractive index can be used as an immersion liquid at 1.93 nm.

この設計の仕様は、表1において周知の方法で表形式にまとめられている。ここで、第1列には、屈折面の番号またはその他の方法による区別が明示され、第2列には、表面の半径r(mmを単位とする)が示され、第4列には、その表面の厚さとして示される、後続の表面からの距離d(mmを単位とする)が示され、第5列には、光学素子の材料が示されている。第6列には、材料の屈折率が示され、レンズの有効自由半径または自由直径の2分の1(mmを単位とする)が第7列に示されている。非球面は、第3列において、「AS」により示されている。   The design specifications are summarized in tabular form in Table 1 in a well-known manner. Here, the first column clearly indicates the refractive surface number or other distinction, the second column shows the surface radius r (in mm), and the fourth column The distance d (in mm) from the subsequent surface, shown as the thickness of the surface, is shown, and the fifth column shows the material of the optical element. In the sixth column, the refractive index of the material is shown, and in half the effective free radius or free diameter of the lens (in mm) is shown in the seventh column. Aspheric surfaces are indicated by “AS” in the third column.

本実施例の場合は、13個の表面、具体的には表面1、3、5、7、10、14、18、23、28、29、33、35および37は、非球面である。表2に、対応する非球面データが示されており、非球面は、下式を用いて計算されている:

Figure 2008191693
In the case of the present embodiment, 13 surfaces, specifically, the surfaces 1, 3, 5, 7, 10, 14, 18, 23, 28, 29, 33, 35, and 37 are aspherical surfaces. Table 2 shows the corresponding aspheric data, which is calculated using the following equation:
Figure 2008191693

ここで、半径の逆数(1/r)は、面の曲率を表し、hは、光軸から面点までの距離(すなわち、ビーム高さ)を表す。したがって、p(h)は、いわゆる矢、すなわち面頂点から面点までのz方向、すなわち光軸の方向における距離を表す。定数K、C1、C2、・・・は、表2において再現されている。   Here, the reciprocal of the radius (1 / r) represents the curvature of the surface, and h represents the distance from the optical axis to the surface point (that is, the beam height). Therefore, p (h) represents the distance in the z direction, that is, the direction of the optical axis from the so-called arrow, that is, the surface vertex to the surface point. Constants K, C1, C2,... Are reproduced in Table 2.

これらのデータを利用して再現されうる光学系1は、全てのレンズに用いられる合成石英ガラスが屈折率n=1.5603を有する約193nmの動作波長用に設計されている。像側開口数NAは、1.3である。物体側および像側テレセントリック系は、n=1.435の浸液の屈折率に適合せしめられる。この対物レンズは、約1078mmの全長L(像面と物体平面との間における距離)を有する。約29mmの光伝導性LLW(開口数と像寸法との積)が、22.4mmの像寸法において達成される。全体としてのシステムの焦点距離Fgは、約211mmである。 The optical system 1 that can be reproduced using these data is designed for an operating wavelength of about 193 nm where the synthetic quartz glass used for all lenses has a refractive index n = 1.5603. The image-side numerical aperture NA is 1.3. The object side and image side telecentric systems are matched to the refractive index of the immersion liquid, n 1 = 1.435. This objective lens has a total length L (distance between the image plane and the object plane) of about 1078 mm. A photoconductive LLW (product of numerical aperture and image size) of about 29 mm is achieved at an image size of 22.4 mm. The focal length Fg of the system as a whole is about 211 mm.

物体側の第1の胴部の最大直径D1は、232mmであり、ウェスト部の領域における最小ビーム直径の収縮部Xでの直径D2は、126mmであり、第2の像側胴部の最大直径D3は、400mmである。   The maximum diameter D1 of the first barrel on the object side is 232 mm, the diameter D2 at the contraction portion X of the minimum beam diameter in the waist region is 126 mm, and the maximum diameter of the second image side barrel. D3 is 400 mm.

さまざまなレンズ群および全体としてのシステムに関して、焦点距離f’の値と、屈折力F’と、パラメーターF’/Fg(対物レンズの全体としての屈折力Fgに対して正規化された屈折力)およびF’・LLWと軸方向長さとの値とが、表3に示されている。   For various lens groups and the overall system, the value of the focal length f ′, the refractive power F ′, and the parameter F ′ / Fg (the refractive power normalized with respect to the overall refractive power Fg of the objective lens). The values of F ′ · LLW and axial length are shown in Table 3.

さまざまなパラメーターの値は、第1列に示された、前記システムの個別のレンズに関して表4に示されている。ここで、f’は、焦点距離であり、F’は、屈折力(焦点距離の逆数)であり、LLWは、幾何学的光誘導値(エタンデュ)であり、CHVは、横色収差に対するレンズの寄与に関する値(CHV寄与度)であり、CHV/CHVmは、最大値CHVmに対して正規化された、個別のレンズの相対的なCHV寄与度である。   The values of the various parameters are shown in Table 4 for the individual lenses of the system shown in the first column. Here, f ′ is a focal length, F ′ is a refractive power (reciprocal of the focal length), LLW is a geometric light induction value (etendue), and CHV is a lens with respect to lateral chromatic aberration. It is a value related to contribution (CHV contribution), and CHV / CHVm is the relative CHV contribution of individual lenses normalized to the maximum value CHVm.

色倍率誤差CHVは、周縁ビーム高さと主ビーム高さと各レンズiの屈折力との関数である。各レンズの寄与度CHVは、周縁ビーム高さhと主ビーム高さhと屈折力F’とに比例するとともに、

Figure 2008191693
The color magnification error CHV is a function of the peripheral beam height, the main beam height, and the refractive power of each lens i. The contribution CHV i of each lens is proportional to the peripheral beam height h B , the main beam height h A, and the refractive power F ′,
Figure 2008191693

にしたがってアッベ数viに間接的に比例する。 Is indirectly proportional to the Abbe number vi.

関連値の分布の説明をわかりやすくするために、図2に、横色収差に対する個別のレンズの相対的な寄与度(レンズ4に関する最大値CHVmに対して正規化されたCHV寄与度)が図示され、図3に、レンズの全体としての屈折力に対して正規化された屈折力(F’/Fg)がレンズ番号の関数として図示されている。   In order to make the explanation of the distribution of related values easier to understand, FIG. 2 shows the relative contribution of individual lenses to lateral chromatic aberration (CHV contribution normalized to the maximum value CHVm for lens 4). FIG. 3 shows the refractive power (F ′ / Fg) normalized with respect to the overall refractive power of the lens as a function of the lens number.

表5には、第1列に示されたレンズ面に関して、入射角iの正弦値sin(i)と、度を単位とする対応する角度と、像側開口数NAに対するsin(i)値の比とが示されている。sin(i)値は、各面における入射角または反射角の正弦の最大値に対応する。したがって、これらの値は、常に空気中において特定される。   Table 5 shows the sine value sin (i) of the incident angle i, the corresponding angle in degrees, and the sin (i) value for the image-side numerical aperture NA for the lens surface shown in the first column. The ratio is shown. The sin (i) value corresponds to the maximum value of the sine of the incident angle or reflection angle on each surface. Therefore, these values are always specified in the air.

前記投影対物レンズの少数の際立った特徴を以下に説明する。前記対物レンズは、ビームの拡幅と歪みおよびテレセントリック性の補正との目的にかなう2個の非球面化された負レンズ11、12で始まる。NA=0.26という相対的に小さい像側開口数のために、前記投影対物レンズの入力領域における周縁ビーム高さは、適度に維持される。第1の胴部6内において、最大周縁ビーム高さは、正メニスカスレンズ15の領域内で達成されるとともに、前記領域内では、システム開口5の領域内で達成される最大周縁ビーム高さのわずか24.3%にすぎない。最大主ビーム高さは、周縁ビーム高さがまだその最大値に達していない第4のレンズ14の球面状の出射面の領域内において達成される。最大主ビーム高さは、最大開口半径に対応する最大周縁ビーム高さのわずか40.8%にすぎない。CHV寄与度は、周縁ビーム高さおよび主ビーム高さに比例するため、最大主ビーム高さを有する前記レンズ(レンズ14)の最大CHV寄与度が達成される(図2と比較)。 A few salient features of the projection objective are described below. The objective lens starts with two aspherical negative lenses 11, 12 which serve the purpose of beam widening and distortion and telecentricity correction. Due to the relatively small image-side numerical aperture of NA 0 = 0.26, the peripheral beam height in the input area of the projection objective is moderately maintained. Within the first body 6, the maximum peripheral beam height is achieved in the region of the positive meniscus lens 15, in which the maximum peripheral beam height achieved in the region of the system aperture 5. Only 24.3%. The maximum main beam height is achieved in the region of the spherical exit surface of the fourth lens 14 where the peripheral beam height has not yet reached its maximum value. The maximum main beam height is only 40.8% of the maximum peripheral beam height corresponding to the maximum aperture radius. Since the CHV contribution is proportional to the peripheral beam height and the main beam height, the maximum CHV contribution of the lens (lens 14) having the maximum main beam height is achieved (compare with FIG. 2).

主として第1の胴部に源を発する、色倍率誤差CHVに対する寄与は、後続のレンズ群によって補償される。この目的のためには、正の屈折力の第4のレンズ群で始まる物体側胴部への入口のすぐ上流において強い負の屈折力を集中させることが特に効果的である。第3のレンズ群の出力部の前記領域における負の屈折力の強い補正作用は、ここで、一方では、周縁ビーム高さがすでに再び実質的な値をとること、他方では、主ビーム高さもまた依然として非常に大きい値を有して、強い補正作用が主ビームに対して発揮されるようになることによって部分的に説明されうる。   The contribution to the color magnification error CHV originating primarily at the first barrel is compensated by the subsequent lens group. For this purpose, it is particularly effective to concentrate a strong negative refractive power just upstream of the entrance to the object side barrel starting with the fourth lens group of positive refractive power. The strong correction action of the negative refractive power in the region of the output part of the third lens group is here that, on the one hand, the peripheral beam height already takes a substantial value again, and on the other hand the main beam height is also It can also be explained in part by having a very large value and a strong corrective action being exerted on the main beam.

物体平面に対して凹状をなす3個の正メニスカスレンズ20、21、22は、負レンズ19の下流における最大拡大後におけるビーム束の再結合を誘導して、非常に低い入射角による緩やかなビーム誘導が達成される(表5)。下流の弱い正の両凸レンズ23とともに、球面状の不足補正が誘導される。システム開口のすぐ上流の負メニスカスレンズ25は、特に強い過補正という意味において、球面収差の補正に実質的に寄与する。これによって、システム開口5の下流における第5のレンズ群の正レンズ26〜29の球面状の不足補正の大部分が相殺される。さらにまた、メニスカスレンズ25の凹面状の入射面において入射角が非常に大きくなることも大きな意味を持つ。こうした入射角は、一方では前記凹面の強い湾曲により、他方では前記メニスカスレンズのすぐ上流にある両凸レンズの大きい正の屈折力により生じしめられる。全体としてのシステムにおける最大の入射角は、負メニスカスレンズ25の非球面状の入射面において生じる。入射角の最大正弦は、像側開口数NAの約99%である。   The three positive meniscus lenses 20, 21, 22 that are concave with respect to the object plane induce recombination of the beam bundle after maximum magnification downstream of the negative lens 19, so that a gentle beam with a very low incident angle is obtained. Induction is achieved (Table 5). With the downstream weak positive biconvex lens 23, spherical undercorrection is induced. The negative meniscus lens 25 immediately upstream of the system aperture contributes substantially to the correction of spherical aberration, particularly in the sense of strong overcorrection. As a result, most of the spherical shortage correction of the positive lenses 26 to 29 in the fifth lens group downstream of the system aperture 5 is canceled out. Furthermore, it is significant that the incident angle becomes very large on the concave incident surface of the meniscus lens 25. Such an incident angle is caused on the one hand by the strong curvature of the concave surface and on the other hand by the large positive refractive power of the biconvex lens immediately upstream of the meniscus lens. The maximum incident angle in the overall system occurs at the aspherical entrance surface of the negative meniscus lens 25. The maximum sine of the incident angle is about 99% of the image-side numerical aperture NA.

第5のレンズ群LG5の4個の連続する正レンズ26〜29は、高い像側開口数と併せて適度な入射角を生じしめるとともに、全体として球面状の強い不足補正を行なう態様およびコマに関して過補正を行なう態様に作用する。これにより、システム開口の上流にある第4のレンズ群のそれぞれの逆の寄与が補償されて、光束が薄い浸液層10を通過した後に像面3において優れた補正状態が得られるようになる。   The four consecutive positive lenses 26 to 29 of the fifth lens group LG5 generate an appropriate incident angle in combination with a high image-side numerical aperture, and also have a mode and a coma that perform a strong spherical shortage as a whole. This affects the mode of overcorrection. This compensates for the inverse contribution of each of the fourth lens groups upstream of the system aperture and provides an excellent correction state at the image plane 3 after the light beam has passed through the thin immersion layer 10. .

本発明は、さらにまた、本発明にしたがった屈折性投影対物レンズを含むことにより区別されるマイクロリソグラフィー用投影露光装置に関する。この投影露光装置は、好ましくは、さらにまた、浸液媒体、たとえば適切な屈折率の液体を投影対物レンズの最後の光学面と露光対象の基板との間において導入および保持する装置を有する。本発明は、さらにまた、半導体構造素子およびその他の微細構造素子を製造する方法において、投影対物レンズの物体平面内に配置されるパターンの像が像面の領域において投影され、浸液媒体は、投影対物レンズと露光対象の基板との間に配置されるとともに、照射される動作波長の光に対して透明である方法を含む。

Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
The invention furthermore relates to a projection exposure apparatus for microlithography which is distinguished by including a refractive projection objective according to the invention. The projection exposure apparatus preferably further comprises a device for introducing and holding an immersion medium, for example a liquid of appropriate refractive index, between the last optical surface of the projection objective and the substrate to be exposed. The present invention still further provides a method for manufacturing a semiconductor structural element and other fine structural elements, wherein an image of a pattern arranged in the object plane of the projection objective lens is projected in the region of the image plane, Including a method of being disposed between the projection objective and the substrate to be exposed and being transparent to the illuminating operating wavelength light.
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693
Figure 2008191693

193nmの動作波長用に設計される屈折性投影対物レンズの第1の実施例のレンズ断面図である。1 is a lens cross section of a first example of a refractive projection objective designed for an operating wavelength of 193 nm. FIG. 横色収差に対する個別のレンズの相対的な寄与度を示す線図である。It is a diagram which shows the relative contribution of each lens with respect to lateral chromatic aberration. 個別のレンズの正規化された屈折力を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing the normalized refractive power of individual lenses.

符号の説明Explanation of symbols

1 縮小対物レンズ
2 物体平面
3 像面
4 光軸
5 システム開口
6 第1の胴部
7 ウェスト部
8 第2の胴部
11、12 両凹負レンズ
13、14、15 レンズ
16、17、18、19 負レンズ
20、21、22 正メニスカスレンズ
LG1 第1のレンズ群
LG2 第2のレンズ群
LG3 第3のレンズ群
LG4 第4のレンズ群
LG5 第5のレンズ群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reduction objective lens 2 Object plane 3 Image plane 4 Optical axis 5 System opening 6 1st trunk | drum 7 Waist part 8 2nd trunk | drum 11, 12 Biconcave negative lens 13, 14, 15 Lens 16, 17, 18, 19 Negative lens 20, 21, 22 Positive meniscus lens LG1 1st lens group LG2 2nd lens group LG3 3rd lens group LG4 4th lens group LG5 5th lens group

Claims (17)

投影対物レンズの物体平面に配置されるパターンを投影対物レンズの像面に投影するための屈折性投影対物レンズであって:
物体平面に続く、負の屈折力を有する第1のレンズ群(LG1)と;
第1のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第2のレンズ群(LG2)と;
第2のレンズ群に続く、負の屈折力を有する第3のレンズ群(LG3)と;
第3のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第4のレンズ群(LG4)と;
第4のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第5のレンズ群(LG5)と;
第4のレンズ群から第5のレンズ群への遷移領域内において配置されるシステム開口(5)とを有し、
物体側胴部(6)と像側胴部(8)と、物体側胴部と像側胴部との間において配置されるとともにビームが最も狭く収縮する収縮部(X)を持つウェスト部(7)とを有する単一ウェスト形システムを形成するようになっており、
ウェスト距離ATが、物体平面と収縮部との間に存在し、条件AT/L≦0.4が、ウェスト距離ATと投影対物レンズの物像距離Lとの間における距離比AT/Lに関して成り立っており、
第5のレンズ群(LG5)が、平凸レンズ(29)として形成された最後の光学素子を有し、この平凸レンズ(29)が、(球面状に又は球面状である)湾曲した入射面と実質的に平面状の出射面とを有する、屈折性投影対物レンズ。
A refractive projection objective for projecting a pattern placed on the object plane of a projection objective onto the image plane of the projection objective:
A first lens group (LG1) having negative refractive power following the object plane;
A second lens group (LG2) having a positive refractive power following the first lens group;
A third lens group (LG3) having negative refractive power following the second lens group;
A fourth lens group (LG4) having positive refractive power following the third lens group;
A fifth lens group (LG5) having a positive refractive power, following the fourth lens group;
A system aperture (5) arranged in the transition region from the fourth lens group to the fifth lens group,
A waist portion (X) that is disposed between the object side barrel (6) and the image side barrel (8), and is disposed between the object side barrel and the image side barrel and contracts the beam most narrowly (X). 7) with a single waist-shaped system,
The waist distance AT exists between the object plane and the contraction, and the condition AT / L ≦ 0.4 holds for the distance ratio AT / L between the waist distance AT and the object image distance L of the projection objective lens. And
The fifth lens group (LG5) has the last optical element formed as a plano-convex lens (29), and this plano-convex lens (29) has a curved entrance surface (either spherical or spherical) A refractive projection objective having a substantially planar exit surface.
平凸レンズ(29)が、非半球状の平凸レンズである、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 1, wherein the plano-convex lens (29) is a non-hemispheric plano-convex lens. 像面が、第5のレンズ群(LG5)の直後に配置されていて、屈折性投影対物レンズが第1レンズ群(LG1)、第2レンズ群(LG2)、第3レンズ群(LG3)、第4レンズ群(LG4)、及び第5レンズ群(LG5)以外のいかなるレンズも含まないようになっている、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The image plane is arranged immediately after the fifth lens group (LG5), and the refractive projection objective lenses are the first lens group (LG1), the second lens group (LG2), the third lens group (LG3), The refractive projection objective according to claim 1, which does not include any lens other than the fourth lens group (LG4) and the fifth lens group (LG5). NA≧1.0の像側開口数を有する、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The refractive projection objective according to claim 1, having an image side numerical aperture of NA ≧ 1.0. 投影対物レンズが、投影対物レンズの最後の光学素子と像面との間に配置される浸液媒体を利用して、投影対物レンズの物体平面に配置されるパターンを投影対物レンズの像面上に投影する浸液対物レンズである、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The projection objective uses an immersion medium placed between the last optical element of the projection objective and the image plane to create a pattern on the object plane of the projection objective on the image plane of the projection objective. The refractive projection objective according to claim 1, wherein the objective lens is an immersion immersion objective. 像側の作動距離が、約1mm及び15mmの間である、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The refractive projection objective according to claim 1, wherein the image-side working distance is between about 1 mm and 15 mm. 第4のレンズ群(LG4)が、少なくとも1個のメニスカスレンズを有し、この少なくとも1個のメニスカスレンズ、が物体平面(2)に対して凹状であり、かつ、正の屈折力を有し、かつ、第4のレンズ群(LG4)の物体側の入射領域に配置されている、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The fourth lens group (LG4) has at least one meniscus lens, and the at least one meniscus lens is concave with respect to the object plane (2) and has a positive refractive power. The refractive projection objective according to claim 1, which is disposed in an object-side incident region of the fourth lens group (LG4). 前述の少なくとも1個のメニスカスレンズが、少なくとも2個のメニスカスレンズで構成されている、請求項7に記載の屈折性投影対物レンズ。   The refractive projection objective according to claim 7, wherein the at least one meniscus lens is composed of at least two meniscus lenses. 第4レンズ群(LG4)が、物体平面(2)に対して凹状の少なくとも1個のメニスカスレンズ(25)を含む、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 1, wherein the fourth lens group (LG4) comprises at least one meniscus lens (25) concave to the object plane (2). 少なくとも1個のメニスカスレンズが、負のメニスカスレンズ(25)である、請求項9に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 9, wherein the at least one meniscus lens is a negative meniscus lens (25). メニスカスレンズ(25)が、大きい周縁ビーム高さの領域において、システム開口(5)のすぐ上流に配置されている、請求項9に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 9, wherein the meniscus lens (25) is arranged immediately upstream of the system aperture (5) in the region of a large peripheral beam height. 投影対物レンズの入射光の最大角度が、少なくとも1個のメニスカスレンズの凹面において生じる、請求項9に記載の屈折性投影対物レンズ。   The refractive projection objective according to claim 9, wherein the maximum angle of incident light of the projection objective occurs at the concave surface of the at least one meniscus lens. メニスカスレンズ(25)のすぐ上流に配置されていて正の屈折力を有する少なくとも1個のレンズ(24)を更に含む、請求項9に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 9, further comprising at least one lens (24) disposed immediately upstream of the meniscus lens (25) and having a positive refractive power. 正の屈折力を有する少なくとも1個のレンズ(24)が、両凸レンズである、請求項13に記載の屈折性投影対物レンズ。   Refractive projection objective according to claim 13, wherein the at least one lens (24) having a positive refractive power is a biconvex lens. 第5のレンズ群(LG5)が、少なくとも1個のメニスカスレンズを有し、この少なくとも1個のメニスカスレンズが、正の屈折力を有し、かつ、像面に対して凹状のレンズ表面を有する、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The fifth lens group (LG5) has at least one meniscus lens, and the at least one meniscus lens has a positive refractive power and a lens surface that is concave with respect to the image plane. A refractive projection objective according to claim 1. 第5のレンズ群(LG5)が、少なくとも2個のメニスカスレンズを有し、この少なくとも2個のメニスカスレンズが、正の屈折力を有し、かつ、像面に対して凹状のレンズ表面を有する、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。   The fifth lens group (LG5) has at least two meniscus lenses, and the at least two meniscus lenses have a positive refractive power and a concave lens surface with respect to the image plane. A refractive projection objective according to claim 1. 第5のレンズ群(LG5)が、3個の連続するメニスカスレンズ(26、27、28)の群を有し、その各々が、正の屈折力を有し、かつ、像面に対して凹状のレンズ表面を有する、請求項1に記載の屈折性投影対物レンズ。
The fifth lens group (LG5) has a group of three continuous meniscus lenses (26, 27, 28), each of which has a positive refractive power and is concave with respect to the image plane. The refractive projection objective according to claim 1, having a lens surface of:
JP2008124570A 2003-12-15 2008-05-12 Refractive projection objective Expired - Fee Related JP4907596B2 (en)

Applications Claiming Priority (18)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/734,623 US6995930B2 (en) 1999-12-29 2003-12-15 Catadioptric projection objective with geometric beam splitting
US10/734,623 2003-12-15
US53062303P 2003-12-19 2003-12-19
US60/530,623 2003-12-19
US53097803P 2003-12-22 2003-12-22
US60/530,978 2003-12-22
US54496704P 2004-02-13 2004-02-13
US60/544,967 2004-02-13
US56800604P 2004-05-04 2004-05-04
US60/568,006 2004-05-04
US59177504P 2004-07-27 2004-07-27
US60/591,775 2004-07-27
US59220804P 2004-07-29 2004-07-29
US60/592,208 2004-07-29
US61282304P 2004-09-24 2004-09-24
US60/612,823 2004-09-24
DE102004051730.4 2004-10-22
DE102004051730 2004-10-22

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004352297A Division JP2005189850A (en) 2003-12-15 2004-12-06 Refractive projection objective lens for immersion lithography

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008191693A true JP2008191693A (en) 2008-08-21
JP4907596B2 JP4907596B2 (en) 2012-03-28

Family

ID=39751778

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008124570A Expired - Fee Related JP4907596B2 (en) 2003-12-15 2008-05-12 Refractive projection objective
JP2011158439A Expired - Fee Related JP5490063B2 (en) 2003-12-15 2011-07-19 Projection objectives for immersion lithography

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011158439A Expired - Fee Related JP5490063B2 (en) 2003-12-15 2011-07-19 Projection objectives for immersion lithography

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP4907596B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003093904A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-13 Carl Zeiss Smt Ag Projection lens comprising an extremely high aperture

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5881501U (en) * 1981-11-27 1983-06-02 東京光学機械株式会社 Immersion tip lens
JP3747566B2 (en) * 1997-04-23 2006-02-22 株式会社ニコン Immersion exposure equipment
TW200513805A (en) * 2003-08-26 2005-04-16 Nippon Kogaku Kk Optical device and exposure apparatus
US6954256B2 (en) * 2003-08-29 2005-10-11 Asml Netherlands B.V. Gradient immersion lithography
JP4168880B2 (en) * 2003-08-29 2008-10-22 株式会社ニコン Immersion solution

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003093904A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-13 Carl Zeiss Smt Ag Projection lens comprising an extremely high aperture

Also Published As

Publication number Publication date
JP4907596B2 (en) 2012-03-28
JP2011238959A (en) 2011-11-24
JP5490063B2 (en) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005189850A (en) Refractive projection objective lens for immersion lithography
US7187503B2 (en) Refractive projection objective for immersion lithography
KR100991590B1 (en) Refractive projection objective for immersion lithography
JP5769356B2 (en) Catadioptric projection objective with intermediate image
US6259508B1 (en) Projection optical system and exposure apparatus and method
US7190527B2 (en) Refractive projection objective
JP3750123B2 (en) Projection optical system
JP5105743B2 (en) Refractive projection objective for immersion lithography
JP3819048B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus including the same, and exposure method
KR20040089688A (en) Refractive projection lens
JPH08179204A (en) Projection optical system and projection aligner
US6867922B1 (en) Projection optical system and projection exposure apparatus using the same
JP6159754B2 (en) Win-Dyson projection lens with reduced sensitivity to UV damage
KR100386870B1 (en) Projection Optics and Exposure Equipment
JP2005524866A (en) Ultra high aperture projection objective
JP4907596B2 (en) Refractive projection objective
US20090091728A1 (en) Compact High Aperture Folded Catadioptric Projection Objective

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080512

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090317

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20090317

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101122

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110222

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110225

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110322

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110325

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111212

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150120

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4907596

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees