JP2009532724A5 - - Google Patents
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Description
本発明の開示は、マイクロリソグラフィ投影光学システムに関し、具体的には、投影対物系、そのような光学システムを含むマイクロリソグラフィツール、そのようなマイクロリソグラフィツールを用いた微細構造構成要素のマイクロリソグラフィ生産の方法、及びそのような方法によって生成される微細構造構成要素に関する。
投影対物系は、レチクル像を基板上に位置決めされた感光材料層上に形成することによってレチクルからのパターンを基板に転写するのにマイクロリソグラフィにおいて幅広く用いられている。一般的に、投影対物系は、屈折対物系、反射対物系、及び反射屈折対物系という3つの異なる部類に分かれる。屈折対物系は、対物面からの光を像平面に結像するために屈折要素(例えば、レンズ要素)を用いる。反射対物系は、対物面からの光を像平面に結像するために反射要素(例えば、ミラー要素)を用いる。反射屈折対物系は、対物面からの光を像平面に結像するために屈折要素及び反射要素の両方を用いる。
特に投影システムにおける使用に向けた対物系は、T.Jewell著「EUVリソグラフィに向けた投影カメラ開発における光学システムの設計問題」、SPIE会報、第2437巻(1995年)から公知である。他の対物系は、EP0、730、169A、EP0、730、179A、EP0、730、180A、EP0、790、513A、US5、063、586A、US6、577、443A、US6、660、552A、及びUS6、710、917Aから公知である。
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置における対物系として用いることができる光学システムを投影対物系の測定及び試験に対するアクセス容易性に関して改善することが本発明の目的である。
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置における対物系として用いることができる光学システムを投影対物系の測定及び試験に対するアクセス容易性に関して改善することが本発明の目的である。
この目的は、請求項1に記載の特徴を有する光学システムによって満たされる。
本発明による光学システムでは、回転軸回りの光学システムの回転に関わらず、測定及び試験を容易に実施することができる。例えば、光学システム(例えば、高NA光学システム)の実施形態は、光学システムが回転軸回りに回転する際に中心物体視野点の平行移動が僅かであるか又は全く生じない比較的小さいか又はゼロの物体−像シフトを有することができる。従って、光学システムが回転を受ける時に、同じ視野位置で、その視野位置を再定位する必要なく測定及び試験を繰返し実施することができる。物体−像シフトは、特に50mm、25mm、又はそれ未満とすることができる。有利な態様では、光学システムは、物体−像シフトがゼロである。これは、物体−像回転軸周りの光学システムの回転が、軸上の視野点の平行移動を全く引き起こさないことを意味する。少なくとも1mm×1mmの像視野サイズは、投影光学システムを通じて照らす基板に関して高い処理機能を可能にする。
本発明による光学システムでは、回転軸回りの光学システムの回転に関わらず、測定及び試験を容易に実施することができる。例えば、光学システム(例えば、高NA光学システム)の実施形態は、光学システムが回転軸回りに回転する際に中心物体視野点の平行移動が僅かであるか又は全く生じない比較的小さいか又はゼロの物体−像シフトを有することができる。従って、光学システムが回転を受ける時に、同じ視野位置で、その視野位置を再定位する必要なく測定及び試験を繰返し実施することができる。物体−像シフトは、特に50mm、25mm、又はそれ未満とすることができる。有利な態様では、光学システムは、物体−像シフトがゼロである。これは、物体−像回転軸周りの光学システムの回転が、軸上の視野点の平行移動を全く引き起こさないことを意味する。少なくとも1mm×1mmの像視野サイズは、投影光学システムを通じて照らす基板に関して高い処理機能を可能にする。
光学系の複数の要素は、4つ又はそれよりも多くの反射要素を含むことができる。特にこの光学システムは、6つ又はそれよりも多くの反射要素を含むことができる。本発明による投影対物系は、反射投影対物系である。光学システムの像平面は、対物面と平行にすることができる。光学システムは、300mmの最小曲率半径を有する像平面での視野を有することができる。光学システムは、対物面から2.8mよりも遠くに、特に10mよりも遠くに定位した入射瞳を有することができる。一般的に、自由形状表面を有する光学システムでは、正確に定められた瞳面は存在しない。自由形状表面を有する光学システムに言及する場合には、瞳面という用語は、強度分布が対物面内の照明角度分布に対応する光学システム内で導かれる光に対して直角な領域を特徴付けるために用いられる。光学システムの対物面は、複数の要素と光学システムの入射瞳との間に位置決めすることができる。代替的に、光学システムは、無限遠に定位した入射瞳を有することができる。結像した放射光は、対物面に位置決めされた物体から反射させることができる。対物面に位置決めされた物体は、複数の要素によって像平面に結像するレチクルとすることができる。光学システムは、4Xの縮小を有することができる。複数の要素は、対物面と像平面の間の中間像平面に放射光を結像するように配列することができる。この場合には、視野絞りを中間像平面又はその近くに位置決めすることができる。特に、これらの複数の要素は、5つの要素を含むことができ、中間像平面は、対物面から像平面への放射光の経路に沿って第4の要素と第5の要素の間に定位することができる。対物面と像平面は、1m又はそれよりも大きい距離Lによって分離することができる。対物面から像平面への放射光の光路長は、約2L、3L、4L又はそれよりも大きいとすることができる。
複数の要素は、放射光経路内に少なくとも1対の隣接要素を含むことができ、この1対の隣接要素は、0.5L又はそれよりも大きく分離される。有利な態様では、複数の要素のうちのいずれも、像平面における出射瞳の掩蔽を引き起こさない。複数の要素は、約25mm又はそれよりも小さいフリーボード、及び/又は約5mm又はそれよりも大きいフリーボードを有する4つ又はそれよりも多くの要素を含むことができる。複数の要素は、第1のミラー及び第2のミラーを含むことができ、第1及び第2のミラーは、それぞれ対物面からの最小距離d1及びd2を有し、d1/d2は、約2又はそれよりも大きい。複数の要素は、対物面から像平面への放射光経路内に第1の要素を含むことができ、第1の要素は、正の屈折力を有する。光学システムは、対物面と像平面の間に位置決めされた開口絞りを含むことができる。複数の要素は、3つの要素を含むことができ、開口絞りは、対物面から像平面への放射光経路内の第2の要素と第3の要素の間に位置決めすることができる。代替的に、開口絞りは、第2の要素に、又は第3の要素に、又は投影レンズ内の何らかの他の位置、例えば、第1の要素と第2の要素の間に位置決めすることができる。放射光は、開口絞りを1回又は2回通過することができる。本発明による光学システムと共に用いる放射光源は、約300nm又はそれ未満、200nm又はそれ未満、100nm又はそれよりも小さい波長を有するレーザ放射光源とすることができる。
複数の要素は、放射光経路内に少なくとも1対の隣接要素を含むことができ、この1対の隣接要素は、0.5L又はそれよりも大きく分離される。有利な態様では、複数の要素のうちのいずれも、像平面における出射瞳の掩蔽を引き起こさない。複数の要素は、約25mm又はそれよりも小さいフリーボード、及び/又は約5mm又はそれよりも大きいフリーボードを有する4つ又はそれよりも多くの要素を含むことができる。複数の要素は、第1のミラー及び第2のミラーを含むことができ、第1及び第2のミラーは、それぞれ対物面からの最小距離d1及びd2を有し、d1/d2は、約2又はそれよりも大きい。複数の要素は、対物面から像平面への放射光経路内に第1の要素を含むことができ、第1の要素は、正の屈折力を有する。光学システムは、対物面と像平面の間に位置決めされた開口絞りを含むことができる。複数の要素は、3つの要素を含むことができ、開口絞りは、対物面から像平面への放射光経路内の第2の要素と第3の要素の間に位置決めすることができる。代替的に、開口絞りは、第2の要素に、又は第3の要素に、又は投影レンズ内の何らかの他の位置、例えば、第1の要素と第2の要素の間に位置決めすることができる。放射光は、開口絞りを1回又は2回通過することができる。本発明による光学システムと共に用いる放射光源は、約300nm又はそれ未満、200nm又はそれ未満、100nm又はそれよりも小さい波長を有するレーザ放射光源とすることができる。
以下の明細書では、請求項2に記載の回転非対称表面を自由形状表面とも呼ぶ。球面又は非球面ミラーとは異なり、自由形状表面は、回転対称軸を持たない。本発明による自由形状表面は、EUV投影対物系に向けた公知の非球面回転対称ミラー表面が、数学的テイラー展開によって説明され、すなわち、サグがn次の回転対称多項式によって与えられるという点で、そのような公知の非球面ミラー表面から異なっている。全てのこれらの多項式項におけるテイラー展開の中心点は、共通の光軸によって定められる。テイラー展開は、計算が容易であり、最適化が容易であるから、公知のミラー表面はそのような展開によって説明され、従って、そのようなミラー表面を製造する豊富な経験が存在する。しかし、本発明者は、共通の中心を有する公知のテイラー展開は、ある一定のレベルよりも下に低下させることができない望ましくない歪曲収差を引き起こすことを認識した。本発明によると、回転対称光学面に固有のこの歪曲収差限界は、本発明によって光学面のうちの1つが自由形状又は回転非対称表面として実施された場合に回避される。特殊な実施形態では、自由形状表面は、光学システムの子午面に鏡面対称な表面とすることができる。
請求項3に記載の自由形状表面の数学的展開は、良好で再現可能な反射面の製造を可能にする。この展開では、αは、66とすることができる。更に、mは、偶数整数を構成することができる。更に、m+nは、10に等しいか又はそれよりも大きいものとすることができる。
請求項3に記載の自由形状表面の数学的展開は、良好で再現可能な反射面の製造を可能にする。この展開では、αは、66とすることができる。更に、mは、偶数整数を構成することができる。更に、m+nは、10に等しいか又はそれよりも大きいものとすることができる。
請求項4又は5に記載の偏差は、回転対称光学面を用いて達することができる限界未満への対物系の歪曲収差の適正な低減をもたらす。回転非対称表面は、1つ又はそれよりも多くの位置において最良適合回転対称表面から約100λ又はそれよりも大きく偏位することができる。回転非対称表面は、1つ又はそれよりも多くの位置において最良適合回転対称表面から約50nm又はそれよりも大きく、約100nm又はそれよりも大きく、約500nm又はそれよりも大きく、又は約1000nm又はそれよりも大きく偏位することができる。
請求項6に記載の鏡面対称自由形状光学面は、自由形状光学面の生成に対する要件を低くする。
請求項7に記載の自由形状光学面を有する2つの反射要素は、一方では良好な収差の最小化の可能性を導き、製造された自由形状に対してより複雑でない、ある一定の収差最小化要件を満たす可能性を与える。また、光学システムは、3つ、4つ、5つ、又は6つの自由形状要素を有することができる。
請求項7に記載の自由形状光学面を有する2つの反射要素は、一方では良好な収差の最小化の可能性を導き、製造された自由形状に対してより複雑でない、ある一定の収差最小化要件を満たす可能性を与える。また、光学システムは、3つ、4つ、5つ、又は6つの自由形状要素を有することができる。
請求項8により主光線角度の正の拡大を有する反射要素を2つよりも多く持たない光学システムは、ミラー上で比較的小さい入射光線角度を示し、従って、最初から小さい収差しか引き起こさない。これは、請求項9により主光線角度の正の拡大を有する反射要素を1つのみ含む光学システムを用いる場合に特に当て嵌まる。これは、更に対物面において発散する主光線と少なくとも1つの中間像とを有する請求項9に記載の光学システムにおいて特に有利である。本発明によると、像視野中心軸に向う主光線の再方向付けの役割を達成する主光線角度の正の拡大を有する反射要素を1つのみ有することが十分である光学システムが設計される。
請求項10に記載の光学システムの開口数は、高解像度を可能にする。像側開口数は、0.25、0.28、0.3、0.35、0.4、又はそれよりも大きい高さにすることができる。
請求項11に記載の像視野寸法は、マイクロリソグラフィ投影装置における光学システムの効率的使用を可能にする。矩形の視野は、約2mmの最小寸法を有することができ、約1mm又はそれよりも大きい第1の寸法、並びに約1mm又はそれよりも大きい第2の寸法を有することができ、第1の寸法と第2の寸法は直交する。この第2の寸法は、約10mm又は約20mm又はそれよりも大きいとすることができる。
請求項11に記載の像視野寸法は、マイクロリソグラフィ投影装置における光学システムの効率的使用を可能にする。矩形の視野は、約2mmの最小寸法を有することができ、約1mm又はそれよりも大きい第1の寸法、並びに約1mm又はそれよりも大きい第2の寸法を有することができ、第1の寸法と第2の寸法は直交する。この第2の寸法は、約10mm又は約20mm又はそれよりも大きいとすることができる。
請求項12に記載の歪曲収差、及び請求項13に記載の波面誤差は、回折により、すなわち、投影光の波長によってのみ制限することができる投影品質をもたらす。そのような小さい歪曲収差しか持たない光学システムは、特に、10nmと30nmの間の範囲にあるEUV光源を用いた使用のための最適化される。
請求項14に記載の非平行の主光線は、光学システム及び隣接する構成要素の設計に対して高度の柔軟性を与える。主光線は、対物面での対物面法線に対して約3°又はそれよりも大きく、5°又はそれよりも大きく、又は7°又はそれよりも大きい角度にあると考えられる。
請求項14に記載の非平行の主光線は、光学システム及び隣接する構成要素の設計に対して高度の柔軟性を与える。主光線は、対物面での対物面法線に対して約3°又はそれよりも大きく、5°又はそれよりも大きく、又は7°又はそれよりも大きい角度にあると考えられる。
請求項15及び16に記載の主光線の関係は、特定の設計及び/又は収差最小化の利点をもたらす。
請求項16に記載の主光線を発散させることは、少数の光学構成要素による投影対物系の前にある照明光学系内の強度分布の制御により、対物面における照明角度の分布を制御する可能性を与える。発散する主光線を有する光学システムでは、対物面は、複数の要素と光学システムの入射瞳との間に位置決めされる。これは、収斂性(負の)主光線角度を有する光学システムを用いては不可能であり、それは、これが、操作面への接近を可能にし、この操作面における強度分布を通じて照明角度分布を制御する付加的な構成要素の要件をもたらすと考えられるからである。一方、収斂性主光線は、良好な収差制御が可能であること、及び必要とされる低収差量を達成するのにより小さいミラーサイズを利用することができることである利点を有する。
請求項16に記載の主光線を発散させることは、少数の光学構成要素による投影対物系の前にある照明光学系内の強度分布の制御により、対物面における照明角度の分布を制御する可能性を与える。発散する主光線を有する光学システムでは、対物面は、複数の要素と光学システムの入射瞳との間に位置決めされる。これは、収斂性(負の)主光線角度を有する光学システムを用いては不可能であり、それは、これが、操作面への接近を可能にし、この操作面における強度分布を通じて照明角度分布を制御する付加的な構成要素の要件をもたらすと考えられるからである。一方、収斂性主光線は、良好な収差制御が可能であること、及び必要とされる低収差量を達成するのにより小さいミラーサイズを利用することができることである利点を有する。
請求項17に記載の主光線の最大入射角は、最初からの高収差を回避するのに役立つ。
要素の各々の表面上の最大入射角は、18°よりも小さく又は15°よりも小さいものとすることができる。
請求項18に記載のテレセントリック光学システムは、高さ変化を有する対物面内の結像される物体の使用可能性を与える。特に、そのような物体は、位相シフトマスクである。
要素の各々の表面上の最大入射角は、18°よりも小さく又は15°よりも小さいものとすることができる。
請求項18に記載のテレセントリック光学システムは、高さ変化を有する対物面内の結像される物体の使用可能性を与える。特に、そのような物体は、位相シフトマスクである。
請求項19に記載のテレセントリック光学システムは、像平面に配置された基板の高さ変化を許容する。
請求項20に記載の光学システムは、非常に高い解像度をもたらす。比率θ/NAは、約60又はそれ未満、又は50又はそれ未満とすることができる。
請求項21に記載の放射光源と請求項22に記載の照明システムとを有する光学システムは、そのような放射光源の波長範囲での収差及び歪曲収差が起こり得るので、測定及び試験の使用による収差の最小化を有利に利用する。好ましくは、波長は、約10nmから約15nmの範囲にある。
請求項20に記載の光学システムは、非常に高い解像度をもたらす。比率θ/NAは、約60又はそれ未満、又は50又はそれ未満とすることができる。
請求項21に記載の放射光源と請求項22に記載の照明システムとを有する光学システムは、そのような放射光源の波長範囲での収差及び歪曲収差が起こり得るので、測定及び試験の使用による収差の最小化を有利に利用する。好ましくは、波長は、約10nmから約15nmの範囲にある。
請求項23に記載の光学システムは、照明角度格差のない像視野内の照明の可能性を与える。
請求項24に記載のマイクロリソグラフィツールの利点は、請求項1から23による光学システムに関して上述したものに対応する。同じことは、請求項25に記載の製造法に関して、更に請求項26に記載の構成要素に関しても成り立つ。
更に、実施形態は、以下の利点のうちの1つ又はそれよりも多くを含むことができる。
例えば、実施形態は、像平面においてテレセントリックである反射投影対物系を含む。
それにより、像側作業距離の範囲にわたって一定又はほぼ一定の像拡大を達成することができる。
請求項24に記載のマイクロリソグラフィツールの利点は、請求項1から23による光学システムに関して上述したものに対応する。同じことは、請求項25に記載の製造法に関して、更に請求項26に記載の構成要素に関しても成り立つ。
更に、実施形態は、以下の利点のうちの1つ又はそれよりも多くを含むことができる。
例えば、実施形態は、像平面においてテレセントリックである反射投影対物系を含む。
それにより、像側作業距離の範囲にわたって一定又はほぼ一定の像拡大を達成することができる。
ある一定の実施形態では、反射投影対物系は、極めて高い解像度を有する。例えば、投影対物系は、約50nmよりも小さい構造を解像する機能を有することができる。高解像度は、短い波長(例えば、約10nmから約30nm)での作動に対して設計された高い像側開口数を有する投影対物系において達成することができる。
投影対物系は、低い収差で像を供給することができる。ある一定の実施形態では、投影対物系は、約30mλ又はそれよりも小さい波面誤差に対して補正される。ある一定の実施形態では、投影対物系は、約2nm又はそれよりも小さい値よりも低い歪曲収差に対して補正される。
投影対物系は、低い収差で像を供給することができる。ある一定の実施形態では、投影対物系は、約30mλ又はそれよりも小さい波面誤差に対して補正される。ある一定の実施形態では、投影対物系は、約2nm又はそれよりも小さい値よりも低い歪曲収差に対して補正される。
実施形態は、反射対物系を含み、これは、高い開口数を有し、比較的大きい像視野にわたって低い像歪曲収差、低い波面誤差、及び像平面でのテレセントリック性を有する結像を提供する。これらの特徴は、1つ又はそれよりも多くの自由形状ミラーの使用によって達成することができる。
一部の実施形態では、回転軸回りの投影対物系の回転にも関わらず、投影対物系の測定を容易に実施することができる。例えば、投影対物系(例えば、高NA投影対物系)の実施形態は、投影対物系が軸回りに回転する際に中心物体視野点の平行移動が僅かであるか又は全く生じない比較的小さいか又はゼロの物体−像シフトを有することができる。従って、投影対物系が回転を受ける時に、視野位置を再定位する必要なく同じ視野位置で測定を繰返し実施することができる。
一部の実施形態では、回転軸回りの投影対物系の回転にも関わらず、投影対物系の測定を容易に実施することができる。例えば、投影対物系(例えば、高NA投影対物系)の実施形態は、投影対物系が軸回りに回転する際に中心物体視野点の平行移動が僅かであるか又は全く生じない比較的小さいか又はゼロの物体−像シフトを有することができる。従って、投影対物系が回転を受ける時に、視野位置を再定位する必要なく同じ視野位置で測定を繰返し実施することができる。
実施形態はまた、視野依存の瞳掩蔽又は中心瞳掩蔽を全く持たない反射投影対物系を含む。
投影対物系の実施形態は、可視及び紫外(UV)波長を含む様々な異なる波長における作動に適応させることができる。実施形態は、極UV(EUV)波長における作動に適応させることができる。更に、実施形態は、1つよりも多い波長における使用又はある一定の波長範囲にわたる使用に適応させることができる。
投影対物系の実施形態は、可視及び紫外(UV)波長を含む様々な異なる波長における作動に適応させることができる。実施形態は、極UV(EUV)波長における作動に適応させることができる。更に、実施形態は、1つよりも多い波長における使用又はある一定の波長範囲にわたる使用に適応させることができる。
反射投影対物系の実施形態は、リソグラフィツール(例えば、リソグラフィスキャナ)において用いることができ、比較的低い過走査を提供することができる。低い過走査は、例えば、矩形の像視野を有する投影対物系を用いることによって達成される。そのような実施形態では、矩形の視野の縁部がダイ部位の前縁と平行になり、弓形の視野に対して矩形又は正方形のダイ部位を走査する場合に典型的であるダイ部位のコーナを走査するために像視野の縁部を超えてダイ部位の前縁を走査する必要性を回避するように、像を整列させることができる。
実施形態は、比較的高い処理機能のリソグラフィツールを含む。例えば、比較的低い過走査を有する実施形態は、より大きい過走査を有する同等のシステムよりも効率的である。従って、これらの低過走査システムは、同等のシステムよりも高いウェーハ処理機能を提供することができる。
一部の実施形態では、陰影効果の視野依存性が低いか又は全くない反射投影対物系を提供する。例えば、反射投影対物系は、物体視野上で主光線の均一な照明角度をもたらす、対物面から遠くに(例えば、無限遠に)定位したそれらの入射瞳を有することがでる。それにより、主光線角度が物体視野にわたって変化する場合に生じる視野依存の陰影効果を低減又は回避することができる。代替的又は追加的に、投影対物系は、投影対物系内の各ミラーに対する子午断面の光線に対して、比較的小さい値の主光線入射角及び/又は小さい入射角変化を有することができ、その結果、各ミラーに対する平均反射率が上昇する。
一部の実施形態では、陰影効果の視野依存性が低いか又は全くない反射投影対物系を提供する。例えば、反射投影対物系は、物体視野上で主光線の均一な照明角度をもたらす、対物面から遠くに(例えば、無限遠に)定位したそれらの入射瞳を有することがでる。それにより、主光線角度が物体視野にわたって変化する場合に生じる視野依存の陰影効果を低減又は回避することができる。代替的又は追加的に、投影対物系は、投影対物系内の各ミラーに対する子午断面の光線に対して、比較的小さい値の主光線入射角及び/又は小さい入射角変化を有することができ、その結果、各ミラーに対する平均反射率が上昇する。
ある一定の実施形態では、投影対物系は、照明システムの複雑さの低減を可能にする特徴を含むことができる。例えば、投影対物系の入射瞳の位置は、対物面の前とすることができる。言い換えれば、異なる視野点で始まる主光線は、互いに対して発散する。
これは、投影対物系の入射瞳/照明システムの出射瞳を照明システム内でテレスコープを用いることなくアクセス可能にし、照明システムの出射瞳を投影対物系の入射瞳の位置に中継することを可能にすることができる。
他の特徴及び利点は、本説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかであろう。
下位請求項からの全ての又は選択された特徴は、特に有利な実施形態を形成するために組み合わせることができる。
これは、投影対物系の入射瞳/照明システムの出射瞳を照明システム内でテレスコープを用いることなくアクセス可能にし、照明システムの出射瞳を投影対物系の入射瞳の位置に中継することを可能にすることができる。
他の特徴及び利点は、本説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかであろう。
下位請求項からの全ての又は選択された特徴は、特に有利な実施形態を形成するために組み合わせることができる。
一態様において、本発明の開示は、自由形状ミラー表面を有する1つ又はそれよりも多くのミラー(自由形状ミラーと呼ぶ)を有する反射投影対物系に関する。自由形状ミラーを有する反射投影対物系は、マイクロリソグラフィツールにおいて用いることができる。図1を参照すると、マイクロリソグラフィ100は、一般的に、光源110、照明システム120、投影対物系101、及び台130を含む。参照のために直交座標系を示している。光源110は、波長λで光を生成し、光ビーム112を照明システム120に導く。照明システム120は、光と相互作用し(例えば、拡大及び均質化)、光ビーム122を対物面103に位置決めされたレチクル140に導く。投影対物系101は、レチクル140から反射した光142を像平面102に位置決めされた基板150の表面上に結像する。投影対物系101の像側の光を光線152として示している。図1に示すように、光線は単に例示的であり、例えば、レチクル140に対する放射光経路を正確に示すことを意図していない。基板150は、台130によって支持され、台130は、投影対物系101がレチクル140を基板150の異なる部分に結像するように、基板150を投影対物系101に対して移動する。
投影対物系101は、基準軸105を含む。投影対物系が子午断面に対して対称である実施形態では、基準軸105は、対物面103に対して直角であり、子午断面内に横たわる。
光源110は、ツール100の望ましい作動波長λで光を供給するように選択される。
一部の実施形態では、光源110は、KrFレーザ(例えば、約248nmの波長を有する)、又はArFレーザ(例えば、約193nmの波長を有する)のようなレーザ光源である。用いることができる非レーザ光源は、電磁スペクトルの青色又はUV部分、例えば、約365nm、約280nm、又は約227nmにおいて光を発するLEDのような発光ダイオード(LED)を含む。
光源110は、ツール100の望ましい作動波長λで光を供給するように選択される。
一部の実施形態では、光源110は、KrFレーザ(例えば、約248nmの波長を有する)、又はArFレーザ(例えば、約193nmの波長を有する)のようなレーザ光源である。用いることができる非レーザ光源は、電磁スペクトルの青色又はUV部分、例えば、約365nm、約280nm、又は約227nmにおいて光を発するLEDのような発光ダイオード(LED)を含む。
一般的に、リソグラフィツール内の作動に対して設計された投影対物系では、波長λは、電磁スペクトルの紫外線部分、深紫外線部分、又は極紫外線部分内のものである。例えば、λは、約400nm又はそれ未満(例えば、約300nm又はそれ未満、約200nm又はそれ未満、約100nm又はそれ未満、約50nm又はそれ未満、約30nm又はそれ未満)とすることができ、λは、約2nmよりも大きく(例えば、約5nm又はそれよりも大きく、約10nm又はそれよりも大きく)することができる。実施形態では、λは、約193nm、約157nm、約13nm、又は約11nmとすることができる。
一般的に、投影対物系の解像度は、波長にほぼ比例するので、比較的短い波長を用いることが望ましいであろう。従って、より短い波長は、投影対物系が、より長い波長を用いる同等の投影対物系よりも像内のより小さい特徴部を解像することを可能にする。しかし、ある一定の実施形態では、λは、電磁スペクトルの非UV部分(例えば、可視部分)内のものとすることができる。
一般的に、投影対物系の解像度は、波長にほぼ比例するので、比較的短い波長を用いることが望ましいであろう。従って、より短い波長は、投影対物系が、より長い波長を用いる同等の投影対物系よりも像内のより小さい特徴部を解像することを可能にする。しかし、ある一定の実施形態では、λは、電磁スペクトルの非UV部分(例えば、可視部分)内のものとすることができる。
照明システム120は、均質な強度分布を有する平行光を形成するように配列した光学構成要素を含む。また一般的に照明システム120は、ビーム122をレチクル140に導くためにビーム誘導光学系を含む。一部の実施形態では、照明システム120は、光ビームにおいて望ましい偏光分布をもたらす構成要素を含む。
対物面103は、投影対物系101の長手寸法又はトラック長とも呼ばれる距離Lだけ像平面102から分離する。一般的にこの距離は、投影対物系101の特定の設計及びツール100の作動波長に依存する。EUVリソグラフィのための設計されたツール等における一部の実施形態では、Lは、約1mから約3mの範囲内(例えば、約1.5mから約2.5mの範囲内)にある。ある一定の実施形態では、Lは、約1.9m又はそれ未満(例えば、約1.8m又はそれ未満、約1.7m又はそれ未満、約1.6m又はそれ未満、約1.5m又はそれ未満)のように2mよりも短い。Lは、約0.2m又はそれよりも大きい(例えば、約0.3m又はそれよりも大きく、約0.4m又はそれよりも大きく、約0.5m又はそれよりも大きく、約0.6m又はそれよりも大きく、約0.7m又はそれよりも大きく、約0.8m又はそれよりも大きく、約0.9m又はそれよりも大きく、約1m又はそれよりも大きい)ものとすることができる。
対物面103は、投影対物系101の長手寸法又はトラック長とも呼ばれる距離Lだけ像平面102から分離する。一般的にこの距離は、投影対物系101の特定の設計及びツール100の作動波長に依存する。EUVリソグラフィのための設計されたツール等における一部の実施形態では、Lは、約1mから約3mの範囲内(例えば、約1.5mから約2.5mの範囲内)にある。ある一定の実施形態では、Lは、約1.9m又はそれ未満(例えば、約1.8m又はそれ未満、約1.7m又はそれ未満、約1.6m又はそれ未満、約1.5m又はそれ未満)のように2mよりも短い。Lは、約0.2m又はそれよりも大きい(例えば、約0.3m又はそれよりも大きく、約0.4m又はそれよりも大きく、約0.5m又はそれよりも大きく、約0.6m又はそれよりも大きく、約0.7m又はそれよりも大きく、約0.8m又はそれよりも大きく、約0.9m又はそれよりも大きく、約1m又はそれよりも大きい)ものとすることができる。
トラック長に対する結像放射光の光路長の比率は、投影対物系101の特定の設計に依存して変化する。一部の実施形態では、トラック長に対するこの光路長の比率を、比較的高くすることができる。例えば、トラック長に対するこの光路長の比率は、約2又はそれよりも大きい(例えば、約2.5又はそれよりも大きく、約3又はそれよりも大きく、約3.5又はそれよりも大きく、約4又はそれよりも大きく、約4.5又はそれよりも大きく、約5又はそれよりも大きい)とすることができる。
投影対物系101は、対物面103における視野寸法の像平面102における対応する視野寸法に対する比率を意味する拡大倍率を有する。一般的に、リソグラフィツールに用いられる投影対物系は、縮小投影対物系である、すなわち、これらは、像を減寸又は縮小する。従って、一部の実施形態では、投影対物系101は、像平面102において、対物面103における寸法と比較して約2X又はそれよりも大きい(例えば、約3X又はそれよりも大きく、約4X又はそれよりも大きく、約5X又はそれよりも大きく、約6X又はそれよりも大きく、約7X又はそれよりも大きく、約8X又はそれよりも大きく、約9X又はそれよりも大きく、約10X又はそれよりも大きい)だけ減寸された視野を生成することができる。言い換えれば、投影対物系101は、約2X又はそれよりも大きい(例えば、約3X又はそれよりも大きく、約4X又はそれよりも大きく、約5X又はそれよりも大きく、約6X又はそれよりも大きく、約7X又はそれよりも大きく、約8X又はそれよりも大きく、約9X又はそれよりも大きく、約10X又はそれよりも大きい)縮小を有することができる。しかし、より一般的には、投影対物系は、拡大像又は物体と同じサイズの像を供給するように設計することができる。
同様に図2Aを参照すると、光線152は、像平面102においてレチクル像を形成する光路の円錐体を定めている。光線円錐体の角度は、投影対物系101の像側開口数(NA)に関連する。像側NAは、次式で表すことができる。
ここで、noは、基板150の表面に隣接する液浸媒体(例えば、空気、窒素、水、又は排気環境)の屈折率であり、θmaxは、投影対物系101からの像形成光線の最大円錐体の半角である。
ここで、noは、基板150の表面に隣接する液浸媒体(例えば、空気、窒素、水、又は排気環境)の屈折率であり、θmaxは、投影対物系101からの像形成光線の最大円錐体の半角である。
一般的に投影対物系101は、約0.1又はそれよりも大きい(例えば、約0.15又はそれよりも大きく、約0.2又はそれよりも大きく、約0.25又はそれよりも大きく、約0.28又はそれよりも大きく、約0.3又はそれよりも大きく、約0.35又はそれよりも大きい)像側NAを有することができる。一部の実施形態では、投影対物系101は、比較的高い像側NAを有する。例えば、一部の実施形態では、投影対物系101は、0.4よりも大きい(例えば、約0.45又はそれよりも大きく、約0.5又はそれよりも大きく、約0.55又はそれよりも大きく、約0.6又はそれよりも大きい)像側NAを有する。一般的に、投影対物系101の解像度は、波長λ及び像側NAに依存して変化する。理論によって拘束されることは意図しないが、投影対物系の解像度は、次式に基づく波長及び像側NAに基づいて特定することができる。
ここで、Rは、印刷することができる最小寸法であり、kは、プロセス因子と呼ばれる無次元定数である。kは、放射光(例えば、偏光特性)、照明特性(例えば、部分干渉、環状照明、双極設定、四重極設定)、及びレジスト材料に関連する様々な因子に依存して変化する。一般的に、kは、約0.4から約0.8の範囲にあるが、ある一定の用途では0.4よりも低くし、0.8よりも高くすることができる。
ここで、Rは、印刷することができる最小寸法であり、kは、プロセス因子と呼ばれる無次元定数である。kは、放射光(例えば、偏光特性)、照明特性(例えば、部分干渉、環状照明、双極設定、四重極設定)、及びレジスト材料に関連する様々な因子に依存して変化する。一般的に、kは、約0.4から約0.8の範囲にあるが、ある一定の用途では0.4よりも低くし、0.8よりも高くすることができる。
また投影対物系101は、像平面において名目上テレセントリックでもある。例えば、主光線は、像平面における露出視野にわたって互いに平行である状態から約0.5°又はそれ未満(例えば、約0.4°又はそれ未満、約0.3°又はそれ未満、約0.2°又はそれ未満、約0.1°又はそれ未満、約0.05°又はそれ未満、約0.01°又はそれ未満、約0.001°又はそれ未満)だけ偏位することができる。従って、投影対物系101は、像サイズの作業距離範囲にわたって実質的に一定の拡大をもたらすことができる。一部の実施形態では、主光線は、像平面102に対して名目上直交する。従って、ウェーハ表面の非平坦トポグラフィー又は像平面の合焦ずれは、必ずしも像平面内の歪曲収差又は陰影効果をもたらすわけではない。
ある一定の実施形態では、投影対物系101は、比較的高い解像度を有する(すなわち、R値を比較的小さいものとすることができる)。例えば、Rは、約150nm又はそれ未満(例えば、約130nm又はそれ未満、約100nm又はそれ未満、約75nm又はそれ未満、約50nm又はそれ未満、約40nm又はそれ未満、約35nm又はそれ未満、約32nm又はそれ未満、約30nm又はそれ未満、約28nm又はそれ未満、約25nm又はそれ未満、約22nm又はそれ未満、約20nm又はそれ未満、約18nm又はそれ未満、約17nm又はそれ未満、約16nm又はそれ未満、約15nm又はそれ未満、約14nm又はそれ未満、約13nm又はそれ未満、約12nm又はそれ未満、約10nmのような約11nm又はそれ未満)とすることができる。
投影対物系101によって形成される像の品質は、様々な異なる方式で定量化することができる。例えば、像は、ガウス分布光学系に関連する理想的な条件からの測定した又は計算した像の逸脱に基づいて特徴付けることができる。これらの逸脱は、一般的に収差として公知である。理想的な又は望ましい形状からの波面の偏差を定量化するために用いられる1つの計量値は、二乗平均平方根波面誤差(Wrms)である。Wrmsは、本明細書において引用により組み込まれている「光学系ハンドブック」、第I巻、第2版、Michael Bass編集(McGraw−Hill、Inc.、1995年)、35.3ページに定められている。一般的に、対物系におけるWrmsの値が低い程、波面は、望ましい又は理想的な形状から僅かしか偏位せず、像の品質は良好である。ある一定の実施形態では、投影対物系101は、像平面102における像において比較的小さいWrmsを有することができる。例えば、投影対物系101は、約0.1λ又はそれ未満(例えば、約0.07λ又はそれ未満、約0.06λ又はそれ未満、約0.05λ又はそれ未満、約0.045λ又はそれ未満、約0.04λ又はそれ未満、約0.035λ又はそれ未満、約0.03λ又はそれ未満、約0.025λ又はそれ未満、約0.02λ又はそれ未満、約0.015λ又はそれ未満、約0.005λのような約0.01λ又はそれ未満)のWrmsを有することができる。
像の品質を評価するために用いることができる別の計量値は、視野曲率と呼ばれる。視野曲率は、視野点依存の焦点面位置に対する山から谷までの距離を意味する。一部の実施形態では、投影対物系101は、像平面102における像に対して比較的小さい視野曲率を有することができる。例えば、投影対物系101は、約50nm又はそれ未満(例えば、約30nm又はそれ未満、約20nm又はそれ未満、約15nm又はそれ未満、約12nm又はそれ未満、10nm又はそれ未満)の像側視野曲率を有することができる。
光学性能を評価するために用いることができる更に別の計量値は、歪曲収差と呼ばれる。歪曲収差は、像平面内の理想的な像点位置からの視野点依存の偏差の最大絶対値を意味する。一部の実施形態では、投影対物系101は、比較的小さい最大歪曲収差を有することができる。例えば、投影対物系101は、約50nm又はそれ未満(例えば、約40nm又はそれ未満、約30nm又はそれ未満、約20nm又はそれ未満、約15nm又はそれ未満、約12nm又はそれ未満、10nm又はそれ未満、9nm又はそれ未満、8nm又はそれ未満、7nm又はそれ未満、6nm又はそれ未満、5nm又はそれ未満、4nm又はそれ未満、3nm又はそれ未満、1nmのような2nm又はそれ未満)の最大歪曲収差を有することができる。
更に、ある一定の実施形態では、歪曲収差は、像視野にわたって比較的小量だけ異なるものとすることができる。例えば、歪曲収差は、像視野にわたって約5nm又はそれ未満(例えば、約4nm又はそれ未満、約3nm又はそれ未満、約2nm又はそれ未満、約1nm又はそれ未満)だけ異なるものとすることができる。
更に、ある一定の実施形態では、歪曲収差は、像視野にわたって比較的小量だけ異なるものとすることができる。例えば、歪曲収差は、像視野にわたって約5nm又はそれ未満(例えば、約4nm又はそれ未満、約3nm又はそれ未満、約2nm又はそれ未満、約1nm又はそれ未満)だけ異なるものとすることができる。
反射システムとして、投影対物系101は、レチクル140の像を基板150の表面上に形成する方法で光をレチクル140から基板150へと反射して導くように配列したいくつかのミラーを含む。投影対物系の特定の設計を下記に説明する。しかし、より一般的には、ミラーの個数、サイズ、及び構造は、投影対物系101の望ましい光学的性質及びツール100の物理的拘束条件に一般的に依存する。
一般的に、投影対物系101内のミラー個数は、異なるものとすることができる。一般的に、ミラー個数は、望ましい処理機能(例えば、像平面102において像を形成する物体からの光の強度)、望ましい像側NA及び関連の像解像度、並びに望ましい最大瞳掩蔽のような対物系の光学性能特性に関連する様々な性能相殺に関連する。
一般的な投影対物系101は、少なくとも4つのミラー(例えば、5つ又はそれよりも多くのミラー、6つ又はそれよりも多くのミラー、7つ又はそれよりも多くのミラー、8つ又はそれよりも多くのミラー、9つ又はそれよりも多くのミラー、10個又はそれよりも多くのミラー、11個又はそれよりも多くのミラー、12個又はそれよりも多くのミラー)を有する。対物系の全てのミラーが対物面と像平面の間に位置決めされることが望ましい実施形態では、対物系101は、一般的に偶数個のミラー(例えば、4つのミラー、6つのミラー、8つのミラー、10個のミラー)を有することになる。投影対物系の全てのミラーが対物面と像平面の間に位置決めされたある一定の実施形態では、奇数個のミラーを用いることができる。例えば、1つ又はそれよりも多くのミラーを比較的大きい角度で傾斜させる場合には、投影対物系は、奇数個のミラーを含むことができ、全てのミラーは、対物面と像平面の間に位置決めされる。
一般的な投影対物系101は、少なくとも4つのミラー(例えば、5つ又はそれよりも多くのミラー、6つ又はそれよりも多くのミラー、7つ又はそれよりも多くのミラー、8つ又はそれよりも多くのミラー、9つ又はそれよりも多くのミラー、10個又はそれよりも多くのミラー、11個又はそれよりも多くのミラー、12個又はそれよりも多くのミラー)を有する。対物系の全てのミラーが対物面と像平面の間に位置決めされることが望ましい実施形態では、対物系101は、一般的に偶数個のミラー(例えば、4つのミラー、6つのミラー、8つのミラー、10個のミラー)を有することになる。投影対物系の全てのミラーが対物面と像平面の間に位置決めされたある一定の実施形態では、奇数個のミラーを用いることができる。例えば、1つ又はそれよりも多くのミラーを比較的大きい角度で傾斜させる場合には、投影対物系は、奇数個のミラーを含むことができ、全てのミラーは、対物面と像平面の間に位置決めされる。
一般的に、投影対物系101内のミラーのうちの少なくとも1つは、自由形状表面を有する。球面又は非球面ミラーとは異なり、自由形状ミラー表面は、回転対称軸を持たない。一般的に、自由形状表面は、最良適合回転対称表面(例えば、球面又は非球面表面)から偏位する。回転対称基準表面は、自由形状ミラー表面に対して以下のようにして特定することができる。最初に、注目している自由形状ミラー表面を特徴付ける情報を取得する。ミラーの光学データが既知である実施形態では、これらの情報は、ミラーの基本半径(例えば、1/cであり、ここでcは、頂点の曲率である)、ミラーの円錐定数k、及びミラーを特徴付ける多項式係数を特定するものを含む。代替的に又は追加的に、ミラーを特徴付ける情報は、ミラー表面の表面形状測定から得ることができる(例えば、干渉計を用いて取得する)。表面形状測定は、ミラー表面を表す関数z’(x’、y’)を与えることができ、ここでz’は、2Bに例示するように、異なる(x’、y’)座標におけるz’軸に沿ったミラー表面のサグである。またこの最初の段階は、対物系において像形成光を反射するために実際に用いるミラー表面区域を意味するミラーにおける受光域を特定する段階を含む。この受光域は、光線追跡プログラムを用いて対物系を通じる光線を追跡し、光線が接触したミラー区域を抽出することによって特定することができる。
回転非対称表面を特徴付ける情報を得た後に、表面の偏心及び傾斜がゼロである表面に対する局所座標系を確立する。表面の傾斜及び偏心を設定することにより、基準表面を特定し、また、ミラー表面と基準表面の間のサグ差を特定することができる軸z’を定めるための最適化アルゴリズムにおいて適切に定められた開始点が与えられる。ミラー表面に関する光学データが既知である場合には、z’は、円錐定数k、及び基本半径1/cに基づいて特定される。光学データの回転対称な部分では、z’軸は、回転非対称表面の回転対称部分に対する対称軸である。ミラー表面が、表面形状測定から特徴付けられる実施形態では、z’軸は、測定軸(例えば、干渉計の光軸)に対応する。図2Bは、回転非対称ミラー201の2次元断面において上述のことを示しており、ここでは、局所座標系をx’、y’、及びz’軸で表している。回転非対称ミラー201の受光域における境界を図2Bに示す断面においてxmin及びxmaxと示している。
次に、最初の基準表面をこの座標系に対して確立する。最初の基準表面は、傾斜がゼロ及び偏心がゼロである。最初の基準表面は、球面表面又は回転対称非球面表面のいずれかである。最初の基準表面は、回転非対称ミラー表面を近似する回転対称表面を指定することによって確立される。最初の基準表面は、最適化アルゴリズムにおける開始点を表している。最初の基準表面を確立すると、最初の基準表面の複数の点と回転非対称表面受光域の表面上の複数の点との間で局所座標系のz’軸に沿って測定する局所距離bi(i=1…N)を特定する。次に、数値適合パラメータ、及び適合アルゴリズムを用いて局所距離(di)における最小値を特定することによって回転対称基準表面(図2Bの表面211)を確立する。回転対称基準表面が球面表面である場合には、これらのパラメータは、局所座標系内の球体中心の位置、基準表面の半径を含む。図2Bでは、座標系原点からの球体中心の偏心を座標xc及びzcによって示している(y’に沿った量ycの偏心は、図2Bには示していない)。球面表面の半径は、Rと定めている。局所距離diにおける最小値を得るために、次式に基づいてパラメータR、xc、yc、及びzcを、最適化する。
z’ = (R2 - (x’ - xc)2 - (y’ - yc)2)1/2 - zc
これは、座標(xc、yc、zc)を中心とする半径Rの球面表面に関する式である。
z’ = (R2 - (x’ - xc)2 - (y’ - yc)2)1/2 - zc
これは、座標(xc、yc、zc)を中心とする半径Rの球面表面に関する式である。
回転対称基準表面が非球面表面である場合には、パラメータは、基準表面の偏心及び傾斜、基本半径、円錐定数、及び非球面係数を含むことができる。これらのパラメータは、円錐及び非球面表面を表す式である次式に基づいて判断されることができる。
ここで、h2=x’2+y’2であり、A’jは、円錐表面からの回転対称基準表面の偏差を特徴付ける係数である。一般的に、基準表面をミラー表面に当て嵌めるために用いる非球面係数A’jの個数は、表面を計算するために用いるシステムのコンピュータパワー、利用可能時間、及び望ましい精度レベルに依存して異なるものとすることができる。一部の実施形態では、基準表面は、3次までの非球面係数を用いて計算することができる。ある一定の実施形態では、3次よりも高い(例えば、4次、6次)係数が用いられる。円錐及び非球面表面のパラメータ化に関する更に別の解説に対しては、例えば、「Optical Research Associates」(パサデナ、CA)より入手可能な「Code V」に関する製品マニュアルを参照されたい。
ここで、h2=x’2+y’2であり、A’jは、円錐表面からの回転対称基準表面の偏差を特徴付ける係数である。一般的に、基準表面をミラー表面に当て嵌めるために用いる非球面係数A’jの個数は、表面を計算するために用いるシステムのコンピュータパワー、利用可能時間、及び望ましい精度レベルに依存して異なるものとすることができる。一部の実施形態では、基準表面は、3次までの非球面係数を用いて計算することができる。ある一定の実施形態では、3次よりも高い(例えば、4次、6次)係数が用いられる。円錐及び非球面表面のパラメータ化に関する更に別の解説に対しては、例えば、「Optical Research Associates」(パサデナ、CA)より入手可能な「Code V」に関する製品マニュアルを参照されたい。
一般的に、当て嵌めは、様々な最適化アルゴリズムを用いて実施することができる。例えば、一部の実施形態では、減衰最小二乗適合アルゴリズムのような最小二乗適合アルゴリズムを用いることができる。減衰最小二乗適合アルゴリズムは、例えば、「Code V」又は「ZEMAX」(英国スタンステッド所在の「Optima Research、Ltd.」より入手可能)のような市販の光学設計ソフトウエアを用いて実行することができる。
回転対称基準表面を判断した後に、ミラー表面上の付加的な点の間の局所距離を特定し、可視化することができる。回転対称基準表面の付加的な特性を特定することができる。例えば、回転非対称ミラー表面からの回転対称基準表面の最大偏差を特定することができる。
回転対称基準表面を判断した後に、ミラー表面上の付加的な点の間の局所距離を特定し、可視化することができる。回転対称基準表面の付加的な特性を特定することができる。例えば、回転非対称ミラー表面からの回転対称基準表面の最大偏差を特定することができる。
自由形状表面は、例えば、約1λ又はそれよりも大きい(例えば、約10λ又はそれよりも大きく、約20λ又はそれよりも大きく、約50λ又はそれよりも大きく、約100λ又はそれよりも大きく、約150λ又はそれよりも大きく、約200λ又はそれよりも大きく、約500λ又はそれよりも大きく、約1、000λ又はそれよりも大きく、約10、000λ又はそれよりも大きく、約50、000λ又はそれよりも大きい)最良適合球体からの最大偏差を有する。自由形状表面は、約1λ又はそれよりも大きい(例えば、約5λ又はそれよりも大きく、約10λ又はそれよりも大きく、約20λ又はそれよりも大きく、約50λ又はそれよりも大きく、約100λ又はそれよりも大きく、約200λ又はそれよりも大きく、約500λ又はそれよりも大きく、約1、000λ又はそれよりも大きく、約10、000λ又はそれよりも大きい)最良適合回転対称非球面からの最大偏差を有することができる。一部の実施形態では、自由形状表面は、約1、000λ又はそれ未満(例えば、約900λ又はそれ未満、約800λ又はそれ未満、約700λ又はそれ未満、約600λ又はそれ未満、約500λ又はそれ未満)の最良適合回転対称非球面からの最大偏差を有することができる。
ある一定の実施形態では、自由形状表面は、10nm又はそれよりも大きい(例えば、約100nm又はそれよりも大きく、約500nm又はそれよりも大きく、約1μm又はそれよりも大きく、約5μm又はそれよりも大きく、約10μm又はそれよりも大きく、約50μm又はそれよりも大きく、約100μm又はそれよりも大きく、約200μm又はそれよりも大きく、約500μm又はそれよりも大きく、約1、000μm、約2、000μm又はそれよりも大きく、約3、000μm又はそれよりも大きい)最良適合球体からの最大偏差を有する。自由形状表面は、約10mm又はそれ未満(例えば、約5mm又はそれ未満、約3mm又はそれ未満、約2mm又はそれ未満、約1mm又はそれ未満、約500μm又はそれ未満)の最良適合球体からの最大偏差を有することができる。
自由形状表面は、10nm又はそれよりも大きい(例えば、約100nm又はそれよりも大きく、約500nm又はそれよりも大きく、約1μm又はそれよりも大きく、約5μm又はそれよりも大きく、約10μm又はそれよりも大きく、約50μm又はそれよりも大きく、約100μm又はそれよりも大きく、約200μm又はそれよりも大きく、約500μm又はそれよりも大きく、約1、000μm)最良適合回転対称非球面からの最大偏差を有することができる。自由形状表面は、約10mm又はそれ未満(例えば、約5mm又はそれ未満、約3mm又はそれ未満、約2mm又はそれ未満、約1mm又はそれ未満、約500μm又はそれ未満)の最良適合回転対称非球面からの最大偏差を有することができる。
ミラー表面の曲率は、視野中心点の主光線を反射する各ミラー表面上の点において特定される第1及び第2の平均主曲率によって特徴付けられる。第1及び第2の主曲率は、I.N.Bronstein他著「数学ハンドブック」、第4版Springer、2004年)、p.567に説明されているように計算される。一般的に、ミラーにおける第1の主曲率は、そのミラーにおける第2の主曲率と異なるものとすることができる。一部の実施形態では、第1の主曲率と第2の主曲率の間の差の絶対値は、約10-8又はそれよりも大きい(例えば、10-7又はそれよりも大きく、5×10-7又はそれよりも大きく、約10-6又はそれよりも大きく、約5×lO-6又はそれよりも大きく、約10-5又はそれよりも大きく、約5×10-5又はそれよりも大きく、約10-4又はそれよりも大きく、約5×10-4又はそれよりも大きく、約10-3又はそれよりも大きい)とすることができる。
一般的に、第1及び/又は第2の主曲率は、正又は負とすることができる。ミラー表面における第1及び/又は第2の主曲率は、比較的小さいものとすることができる。例えば、一部の実施形態では、投影対物系101内の1つ又はそれよりも多くのミラーにおける第1の主曲率の絶対値は、約10-2又はそれ未満(例えば、約5×10-3又はそれ未満、約3×10-3又はそれ未満、約2×10-3又はそれ未満、約10-3又はそれ未満)である。投影対物系101内のこれらのミラーにおける第1の主曲率の合計の絶対値は、約10-3又はそれ未満(例えば、約5×10-4又はそれ未満、約3×10-4、約2×10-4又はそれ未満、約10-4又はそれ未満、5×10-5又はそれ未満、10-5又はそれ未満)とすることができる。
ある一定の実施形態では、投影対物系101内の1つ又はそれよりも多くのミラーにおける第2の主曲率の絶対値は、約10-2又はそれ未満(例えば、約5×10-3又はそれ未満、約3×10-3又はそれ未満、約2×10-3又はそれ未満、約10-3又はそれ未満)である。投影対物系101内のこれらのミラーにおける第2の主曲率の合計の絶対値は、約10-3又はそれ未満(例えば、約5×10-4又はそれ未満、約3×10-4、約2×10-4又はそれ未満、約10-4又はそれ未満、5×10-5又はそれ未満、10-5又はそれ未満)とすることができる。
投影対物系101内のミラーの第1及び第2の主曲率の合計は、比較的小さいものとすることができる。例えば、ミラーの第1及び第2の主曲率の合計の絶対値は、約10-3又はそれ未満(例えば、約5×10-4又はそれ未満、約3×10-4、約2×10-4又はそれ未満、約10-4又はそれ未満、5×10-5又はそれ未満、10-5又はそれ未満)とすることができる。
投影対物系101内のミラーの第1及び第2の主曲率の合計は、比較的小さいものとすることができる。例えば、ミラーの第1及び第2の主曲率の合計の絶対値は、約10-3又はそれ未満(例えば、約5×10-4又はそれ未満、約3×10-4、約2×10-4又はそれ未満、約10-4又はそれ未満、5×10-5又はそれ未満、10-5又はそれ未満)とすることができる。
ある一定の実施形態では、自由形状ミラー表面は、次式で数学的に説明することができる。
ここで、次式が成り立つ。
Zは、Z軸に平行な表面のサグであり(Z軸は、投影対物系101内の基準軸105に対して平行であってもなくてもよく、すなわち、一般的に、投影対物系101内の基準軸105に対して偏心及び傾斜する)、cは、頂点の曲率に対応する定数、kは円錐定数、Cjは単項式XmTnである。一般的に、c、k、及びCjの値は、投影対物系101に対するミラーの望ましい光学的性質に基づいて特定される。更に、単項式の次数m+nは、必要に応じて異なるものとすることができる。高次の単項式は、一般的に投影対物系設計に高レベルの収差をもたらすことができるが、一般的に特定における計算負荷が高い。一部の実施形態では、m+nは、10又はそれよりも大きい(例えば、15又はそれよりも大きく、20又はそれよりも大きい)である。下記に解説するように、自由形状ミラーの式におけるパラメータは、市販の光学設計ソフトウエアを用いて特定することができる。一部の実施形態では、m+nは、10よりも小さい(例えば、9又はそれ未満、8又はそれ未満、7又はそれ未満、6又はそれ未満、5又はそれ未満、4又はそれ未満、3又はそれ未満)。
ここで、次式が成り立つ。
Zは、Z軸に平行な表面のサグであり(Z軸は、投影対物系101内の基準軸105に対して平行であってもなくてもよく、すなわち、一般的に、投影対物系101内の基準軸105に対して偏心及び傾斜する)、cは、頂点の曲率に対応する定数、kは円錐定数、Cjは単項式XmTnである。一般的に、c、k、及びCjの値は、投影対物系101に対するミラーの望ましい光学的性質に基づいて特定される。更に、単項式の次数m+nは、必要に応じて異なるものとすることができる。高次の単項式は、一般的に投影対物系設計に高レベルの収差をもたらすことができるが、一般的に特定における計算負荷が高い。一部の実施形態では、m+nは、10又はそれよりも大きい(例えば、15又はそれよりも大きく、20又はそれよりも大きい)である。下記に解説するように、自由形状ミラーの式におけるパラメータは、市販の光学設計ソフトウエアを用いて特定することができる。一部の実施形態では、m+nは、10よりも小さい(例えば、9又はそれ未満、8又はそれ未満、7又はそれ未満、6又はそれ未満、5又はそれ未満、4又はそれ未満、3又はそれ未満)。
一般的に自由形状表面は、上記に提供したもの以外の式を用いて説明することができる。例えば、一部の実施形態では、自由形状表面は、Zernike多項式(「Optical Research Associates」、パサデナ、CAより市販の「CODE V(登録商標)」のためのマニュアルに示すもの等)を用いて、又は2次元スプライン表面を用いて数学的に説明することができる。2次元スプライン表面の例は、ベジエプライン又は不均一有理ベジエスプライン(NURBS)である。2次元スプライン表面は、例えば、x−y平面内の点格子と対応するz値又は傾きとこれらの点によって説明することができる。スプライン表面の特定の種類に依存して、例えば、連続性又は微分可能性に関してある一定の性質を有する多項式又は関数(例えば、解析関数)を用いた格子点間の特定の内挿によって完全な表面が得られる。
一般的に、投影対物系101内の自由形状ミラーの個数及び位置は、異なるものとすることができる。実施形態は、2つ又はそれよりも多い自由形状ミラー(例えば、3つ又はそれよりも多い自由形状ミラー、4つ又はそれよりも多い自由形状ミラー、5つ又はそれよりも多い自由形状ミラー、6つ又はそれよりも多い自由形状ミラー)を有する投影対物系を含む。
一般的に、投影対物系101は、正の屈折力を有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含む。言い換えれば、ミラーの反射部分は凹表面を有し、凹面ミラーと呼ばれる。投影対物系101は、2つ又はそれよりも多く(例えば、3つ又はそれよりも多く、4つ又はそれよりも多く、5つ又はそれよりも多く、6つ又はそれよりも多い)の凹面ミラーを含むことができる。また投影対物系101は、負の屈折力を有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含むことができる。これは、ミラーのうちの1つ又はそれよりも多くが凸面表面を有する反射部分を有することを意味する(凸面ミラーと呼ばれる)。一部の実施形態では、投影対物系101は、2つ又はそれよりも多い(例えば、3つ又はそれよりも多く、4つ又はそれよりも多く、5つ又はそれよりも多く、6つ又はそれよりも多い)凸面ミラーを含む。
一般的に、投影対物系101は、正の屈折力を有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含む。言い換えれば、ミラーの反射部分は凹表面を有し、凹面ミラーと呼ばれる。投影対物系101は、2つ又はそれよりも多く(例えば、3つ又はそれよりも多く、4つ又はそれよりも多く、5つ又はそれよりも多く、6つ又はそれよりも多い)の凹面ミラーを含むことができる。また投影対物系101は、負の屈折力を有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含むことができる。これは、ミラーのうちの1つ又はそれよりも多くが凸面表面を有する反射部分を有することを意味する(凸面ミラーと呼ばれる)。一部の実施形態では、投影対物系101は、2つ又はそれよりも多い(例えば、3つ又はそれよりも多く、4つ又はそれよりも多く、5つ又はそれよりも多く、6つ又はそれよりも多い)凸面ミラーを含む。
6つのミラーを含む投影対物系の実施形態を図3に示している。具体的には、投影対物系300は、6つの自由形状ミラー310、320、330、340、350、及び360を含む。投影対物系300に関するデータを下記の表1A及び表1Bに示している。表1Aは、光学データを示しており、一方、表1Bは、ミラー表面の各々における自由形状定数を示している。表1A及び表1Bに対して、ミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー310に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー320に対応する。ミラー3(M3)は、ミラー330に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー340に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー350に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー310に対応する。表1A及びその後の表における「厚み」は、放射光経路内の隣接要素間の距離を意味する。自由形状ミラーにおける単項式係数Cjを、これらのミラーが最初の投影対物系設計から偏心又は回転(又は傾斜)した量と共に表1Bに提供する。半径Rは、頂点曲率cの逆数である。偏心は、mmで与えられ、回転は、度で与えられる。単項式係数の単位は、mm-j+1である。Nradiusは、単位なしの倍率である(例えば、「CODE V(登録商標)」のためのマニュアルを参照されたい)。
図3では、投影対物系300を子午断面で示している。子午面は、投影対物系300に対して対称な面である。子午面に関する対称性は、ミラーがy軸に対してのみ偏心し、x軸に関して傾斜するということである。更に、x座標において奇数次数(例えば、x、x3、x5等)を有する自由形状ミラーに対する係数はゼロである。
投影対物系300は、13.5nmの光による作動に対して構成され、0.35の像側NA、及び1、500mmのトラック長を有する。結像放射光の光路長は3.833mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ2.56である。投影対物系は、4Xの縮小、100nmよりも小さい最大歪曲収差、0.035λのWrms、及び28nmの視野曲率を有する。投影対物系300の付加的な特性を以下の投影対物系101の解説において示している。
例えば、対物面103からの放射光経路内の第1のミラーであるミラー310は、正の屈折力を有する。ミラー320、340、及び360も同様にPミラーである。ミラー330及び350は、(N)負の屈折力を有する。従って、投影対物系300における放射光経路内のミラーシーケンスは、PPNPNPである。
投影対物系300は、13.5nmの光による作動に対して構成され、0.35の像側NA、及び1、500mmのトラック長を有する。結像放射光の光路長は3.833mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ2.56である。投影対物系は、4Xの縮小、100nmよりも小さい最大歪曲収差、0.035λのWrms、及び28nmの視野曲率を有する。投影対物系300の付加的な特性を以下の投影対物系101の解説において示している。
例えば、対物面103からの放射光経路内の第1のミラーであるミラー310は、正の屈折力を有する。ミラー320、340、及び360も同様にPミラーである。ミラー330及び350は、(N)負の屈折力を有する。従って、投影対物系300における放射光経路内のミラーシーケンスは、PPNPNPである。
投影対物系300内のミラーでは、各ミラーにおける最良適合球体からの自由形状表面の最大偏差は、ミラー310において154μmであり、ミラー320において43μmであり、ミラー330において240μmであり、ミラー340において1、110μmであり、ミラー350において440μmであり、ミラー360において712μmである。最良適合回転対称非球面からの自由形状表面の最大偏差は、ミラー310において47μmであり、ミラー320において33μmであり、ミラー330において96μmであり、ミラー340において35μmであり、ミラー350において152μmであり、ミラー360において180μmである。
ミラー310における第1及び第2の主曲率は、それぞれ、9.51×10-4及び9.30×10-4である。投影対物系300内の他のミラーにおけるそれぞれの第1及び第2の主曲率は、ミラー320において、2.76×10-5及び1.56×10-5であり、ミラー330において、−2.38×10-3及び−2.17×10-3であり、ミラー340において、1.79×10-3及び1.75×10-3であり、ミラー350において、−2.64×10-3及び−2.10×10-3であり、ミラー360において、1.93×10-3及び1.91×10-3である。投影対物系300における第1の主曲率の合計は、−3.19×10-4である。第2の主曲率の合計は、3.29×10-4である。第1及び第2の主曲率の合計は、9.97×10-6であり、第1及び第2の主曲率の合計の逆数は、1.00×105である。
ある一定の実施形態では、投影対物系101におけるミラー配列は、対物面103からの放射光を1つ又はそれよりも大きい中間像平面に結像する。例えば、投影対物系300は、対物面103からの放射光をミラー360の近くの位置305における中間像に結像する。1つ又はそれよりも大きい中間像を有する実施形態は、同様に2つ又はそれよりも多い瞳面を含む。一部の実施形態では、これらの瞳面のうちの少なくとも1つは、実質的にその瞳面のところに開口絞りを置くために物理的にアクセス可能である。開口絞りは、投影対物系の開口サイズを定めるために用いられる。
投影対物系101内の中間像におけるコマ収差は、比較的大きいものとすることができる。コマ収差は、上光線と下光線が交差する点における主光線と上下光線の間の距離によって定量化することができる。一部の実施形態では、この距離は、約1mm又はそれよりも大きい(例えば、約2mm又はそれよりも大きく、約3mm又はそれよりも大きく、約4mm又はそれよりも大きく、約5mm又はそれよりも大きく、約7mmのような約6mm又はそれよりも大きい)とすることができる。投影対物系内の中間像におけるコマ収差は、比較的小さいものとすることができる。一部の実施形態では、この距離は、約1mm又はそれ未満(例えば、約0.1mm又はそれ未満、0.01mm又はそれ未満)とすることができる。
一般的に、投影対物系101内のミラーは、これらのミラーが、ミラー上に法線に沿って入射するか又はある一定の範囲の入射角にわたって入射する波長λの光の実質的な量を反射するように形成される。ミラーは、例えば、法線に沿って入射するλの光のうちの約50%又はそれよりも多く(例えば、約60%又はそれよりも多く、約70%又はそれよりも多く、約80%又はそれよりも多く、約90%又はそれよりも多く、約95%又はそれよりも多く、98%又はそれよりも多く)を反射するように形成することができる。
一部の実施形態では、ミラーは、法線に沿って入射するλの放射光を実質的に反射するように構成された異なる材料の膜の多層スタックを含む。スタック内の各膜は、約λ/4の光学厚みを有することができる。多層スタックは、約20層又はそれよりも多い(例えば、約30層又はそれよりも多く、約40層又はそれよりも多く、約50層又はそれよりも多い)膜を含むことができる。一般的に、多層スタックを形成するために用いる材料は、作動波長λに基づいて選択される。例えば、10nmから30nmの範囲の光(例えば、それぞれ、約13nm又は約11nmのλ)を反射するためのミラーを形成するために、モリブデンとシリコン又はモリブデンとベリリウムの多層交互膜を用いることができる。一般的に、λ=11nmに対してはモリブデンとシリコンの多層交互膜が好ましく、λ=13nmに対してはモリブデンとベリリウムの多層交互膜が好ましい。
ある一定の実施形態では、ミラーは、アルミニウムの単層で被覆され、MgF2、LaF2、又はAl2O3から形成された層のような誘電体の1つ又はそれよりも多くの層で外側を更に被覆した石英ガラスで作られる。アルミニウムで形成され、誘電体コーティングを有するミラーは、例えば、約193nmの波長を有する光に対して用いることができる。
一般的に、ミラーによって反射したλの光の百分率は、ミラー表面上の光の入射角の関数として変化する。結像放射光は、いくつかの異なる経路に沿って反射投影対物系を通じて伝播するので、各ミラー上の光の入射角は異なるものとすることができる。凹面反射面401を含むミラー400の一部分を子午断面で示している図4を参照して、この効果を示す。結像放射光は、光線410、420、及び430で示しているいくつかの異なる経路に沿って、表面401上へと入射する。光線410、420、及び430は、表面法線が異なる表面401の一部分の上に入射する。これらの部分における表面法線の方向をそれぞれ光線410、420、及び430に対応する線411、421、及び431で示している。光線410、420、及び430は、それぞれ角度θ410、θ420、及びθ430で表面401上に入射する。一般的に、角度θ410、θ420、及びθ430は、異なるものとすることができる。
投影対物系101内の各ミラーにおいて、結像放射光の入射角は、様々な種類で特徴付けることができる。1つの特徴付けは、投影対物系101の子午断面における各ミラー上の子午光線の最大入射角である。子午光線は、子午断面内で延びる光線を意味する。
一般的に、θは、投影対物系101内の異なるミラーにおいて異なるものとすることができる。
一般的に、ミラーによって反射したλの光の百分率は、ミラー表面上の光の入射角の関数として変化する。結像放射光は、いくつかの異なる経路に沿って反射投影対物系を通じて伝播するので、各ミラー上の光の入射角は異なるものとすることができる。凹面反射面401を含むミラー400の一部分を子午断面で示している図4を参照して、この効果を示す。結像放射光は、光線410、420、及び430で示しているいくつかの異なる経路に沿って、表面401上へと入射する。光線410、420、及び430は、表面法線が異なる表面401の一部分の上に入射する。これらの部分における表面法線の方向をそれぞれ光線410、420、及び430に対応する線411、421、及び431で示している。光線410、420、及び430は、それぞれ角度θ410、θ420、及びθ430で表面401上に入射する。一般的に、角度θ410、θ420、及びθ430は、異なるものとすることができる。
投影対物系101内の各ミラーにおいて、結像放射光の入射角は、様々な種類で特徴付けることができる。1つの特徴付けは、投影対物系101の子午断面における各ミラー上の子午光線の最大入射角である。子午光線は、子午断面内で延びる光線を意味する。
一般的に、θは、投影対物系101内の異なるミラーにおいて異なるものとすることができる。
一部の実施形態では、投影対物系101内の全てのミラーにおける最大値θmaxは、約75°又はそれ未満(例えば、約70°又はそれ未満、約65°又はそれ未満、約60°又はそれ未満、約55°又はそれ未満、約50°又はそれ未満、約45°又はそれ未満)である。θmaxは、約5°よりも大きい(例えば、約10°又はそれよりも大きく、約20°又はそれよりも大きい)。一部の実施形態では、最大値θmaxは、比較的小さいものとすることができる。例えば、最大値θmaxは、約40°又はそれ未満(例えば、約35°又はそれ未満、約30°又はそれ未満、約25°又はそれ未満、約20°又はそれ未満、約15°又はそれ未満、約13°又はそれ未満、約10°又はそれ未満)とすることができる。
一例として、投影対物系300では、ミラー310におけるθmaxは8.22°であり、ミラー320におけるθmaxは10.38°であり、ミラー330におけるθmaxは22.35°であり、ミラー340におけるθmaxは7.49°であり、ミラー350におけるθmaxは24.58°であり、ミラー360におけるθmaxは6.15°である。
一部の実施形態では、像側NAに対する最大値θmax(度における)の比率は、約100又はそれ未満(例えば、約80又はそれ未満、約70又はそれ未満、68又はそれ未満、約60又はそれ未満、約50又はそれ未満、約40又はそれ未満、約30又はそれ未満)とすることができる。
一部の実施形態では、像側NAに対する最大値θmax(度における)の比率は、約100又はそれ未満(例えば、約80又はそれ未満、約70又はそれ未満、68又はそれ未満、約60又はそれ未満、約50又はそれ未満、約40又はそれ未満、約30又はそれ未満)とすることができる。
別の特徴付けは、投影対物系101の子午断面における各ミラー上の視野中心点に対応する主光線の入射角である。この角度を、θCRと呼ぶ。一般的に、θCRは、異なるものとすることができる。投影対物系300では、例えば、ミラー310は6.59°のθCRを有し、ミラー320は7.93°のθCRを有し、ミラー330は20.00°のθCRを有し、ミラー340は7.13°のθCRを有し、ミラー350は13.06°のθCRを有し、ミラー360は5.02°のθCRを有する。一部の実施形態では、投影対物系101におけるθCRの最大値θCR(max)は、比較的小さいものとすることができる。例えば、最大値θCR(max)は、約35°又はそれ未満(例えば、約30°又はそれ未満、約25°又はそれ未満、約20°又はそれ未満、約15°又はそれ未満、約13°又はそれ未満、約10°又はそれ未満、約8°又はそれ未満、約5°又はそれ未満)とすることができる。投影対物系300では、ミラー330におけるθCRである最大値θCR(max)は、20.00°である。
一部の実施形態では、像側NAに対する最大値θCR(max)(度における)の比率は、約100又はそれ未満(例えば、約80又はそれ未満、約70又はそれ未満、68又はそれ未満、約60又はそれ未満、約50又はそれ未満、約40又はそれ未満、約30又はそれ未満)とすることができる。
一部の実施形態では、像側NAに対する最大値θCR(max)(度における)の比率は、約100又はそれ未満(例えば、約80又はそれ未満、約70又はそれ未満、68又はそれ未満、約60又はそれ未満、約50又はそれ未満、約40又はそれ未満、約30又はそれ未満)とすることができる。
また、投影対物系101内の各ミラーは、投影対物系101の子午断面における光線の入射角度範囲Δθによって特徴付けることができる。各ミラーでは、Δθは、θmaxとθminの間の差に対応し、ここでθminは、投影対物系101の子午断面における各ミラー上の光線の最小入射角である。一般的にΔθは、投影対物系101内の各ミラーにおいて異なるものとすることができる。いくつかのミラーでは、Δθは、比較的小さいものとすることができる。例えば、Δθは、約20°又はそれ未満(例えば、約15°又はそれ未満、約12°又はそれ未満、約10°又はそれ未満、約8°又はそれ未満、約5°又はそれ未満、約3°又はそれ未満、2°又はそれ未満)とすることができる。代替的に、投影対物系101内のいくつかのミラーでは、Δθは、比較的大きいものとすることができる。例えば、Δθは、約20°又はそれよりも大きい(例えば、約25°又はそれよりも大きく、約30°又はそれよりも大きく、約35°又はそれよりも大きく、約40°又はそれよりも大きい)とすることができる。投影対物系300では、ミラー310におけるΔθmaxは、3.34°であり、ミラー320におけるΔθmaxは、4.92°であり、ミラー330におけるΔθmaxは、5.18°であり、ミラー340におけるΔθmaxは、0.98°であり、ミラー350におけるΔθmaxは、24.07°であり、ミラー360におけるΔθmaxは、2.77°である。
一部の実施形態では、投影対物系101内の全てのミラーにおいて、Δθにおける最大値Δθmaxは、比較的小さいものとすることができる。例えば、Δθmaxは、約25°又はそれ未満(例えば、約20°又はそれ未満、約15°又はそれ未満、約12°又はそれ未満、約10°又はそれ未満、約9°又はそれ未満、約8°又はそれ未満、約7°又はそれ未満、約6°又はそれ未満、3°のような約5°又はそれ未満、)とすることができる。投影対物系300では、最大値Δθmaxは、24.07°である。
投影対物系101内の放射光経路を特徴付ける別の方法は、各ミラーからの反射の前後での主光線(例えば、子午断面における)と基準軸105の間の角度の正接の比率を意味する各ミラーにおける主光線の拡大によるものである。例えば、ミラー510からの反射の前に主光線501が基準軸105から逸れており、ミラー510から基準軸105に向って反射して戻る図5Aを参照すると、ミラー510は、主光線角度の正の拡大を有する。ミラー520からの反射の前後両方において、主光線502が基準軸105から逸れている図5Bを参照すると、ミラー520は、主光線角度の負の拡大を有する。両方の場合に、主光線の拡大は、tan(α)/tan(β)で与えられる。ある一定の実施形態では、主光線角度の正の拡大を有する複数のミラーを有することは、投影対物系内の1つ又はそれよりも多くのミラー上の比較的大きい入射角に対応するものとすることができる。従って、主光線角度の正の拡大を有するミラーを1つだけ有する投影対物系は、ミラー上の比較的小さい入射光線角度を示すことができる。投影対物系300では、ミラー310、320、330、及び350は、主光線角度の負の拡大を有し、一方でミラー340は、主光線角度の正の拡大を有する。
投影対物系101内のミラーの相対間隔は、投影対物系の特定の設計に依存して異なるものとすることができる。隣接ミラー間の比較的大きい(放射光経路に比較して)距離は、ミラー上の比較的小さい入射光線角度に対応するものとすることができる。ある一定の実施形態では、投影対物系101は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離した少なくとも1対の隣接ミラーを含むことができる。例えば、投影対物系300では、ミラー340とミラー350は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離する。
ある一定の実施形態では、対物面と放射光経路内の第2のミラーとの間の距離dop-2に比較して、対物面と放射光経路内の第1のミラーとの間に大きい相対距離dop-1を有することは、同様にミラー上の比較的小さい入射光線角度に対応するものとすることができる。例えば、dop-1/dop-2が約2又はそれよりも大きい(例えば、約2.5又はそれよりも大きく、約3又はそれよりも大きく、約3.5又はそれよりも大きく、約4又はそれよりも大きく、約4.5又はそれよりも大きく、約5又はそれよりも大きい)実施形態は、同様に比較的小さい入射光線角度を有することができる。投影対物系300では、dop-1/dop-2は2.38である。
一般的に、投影対物系101内のミラーの受光域サイズ及び形状は、異なるものとすることができる。受光域形状は、表面の局所座標系のx−y平面上に投影されたミラーの形状を意味する。ミラーの受光域は、円形、楕円形、多角形(例えば、矩形、正方形、六角形)、又は不規則形状とすることができる。実施形態においては、受光域は、投影対物系101の子午面に対して対称である。
ある一定の実施形態では、ミラーは、約1、500mm又はそれ未満(例えば、約1、400nm又はそれ未満、約1、300mm又はそれ未満、約1、200mm又はそれ未満、約1、100mm又はそれ未満、約1、000mm又はそれ未満、約900mm又はそれ未満、約800mm又はそれ未満、約700mm又はそれ未満、約600mm又はそれ未満、約500mm又はそれ未満、約400mm又はそれ未満、約300mm又はそれ未満、約200mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満)の最大寸法を有する受光域を有することができる。ミラーは、約10mmよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きい)最大寸法を有する受光域を有することができる。
ある一定の実施形態では、ミラーは、約1、500mm又はそれ未満(例えば、約1、400nm又はそれ未満、約1、300mm又はそれ未満、約1、200mm又はそれ未満、約1、100mm又はそれ未満、約1、000mm又はそれ未満、約900mm又はそれ未満、約800mm又はそれ未満、約700mm又はそれ未満、約600mm又はそれ未満、約500mm又はそれ未満、約400mm又はそれ未満、約300mm又はそれ未満、約200mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満)の最大寸法を有する受光域を有することができる。ミラーは、約10mmよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きい)最大寸法を有する受光域を有することができる。
楕円形受光域を有するミラー600の例を図6Aに示している。ミラー600は、Mxによって与えられるx方向に最大寸法を有する。実施形態では、Mxは、約1、500mm又はそれ未満(例えば、約1、400nm又はそれ未満、約1、300mm又はそれ未満、約1、200mm又はそれ未満、約1、100mm又はそれ未満、約1、000mm又はそれ未満、約900mm又はそれ未満、約800mm又はそれ未満、約700mm又はそれ未満、約600mm又はそれ未満、約500mm又はそれ未満、約400mm又はそれ未満、約300mm又はそれ未満、約200mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満)とすることができる。Mxは、約10mmよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きい)ものとすることができる。
ミラー600は、子午線601に対して対称である。ミラー600は、子午線601に沿って寸法Myを有する。ミラー600では、MyはMxよりも小さいが、より一般的には、Myは、Mxよりも小さいか、Mxと同じサイズか、又はMxよりも大きいものとすることができる。一部の実施形態では、Myは、約0.1Mxから約1Mxの範囲にある(例えば、約0.2Mx又はそれよりも大きく、約0.3Mx又はそれよりも大きく、約0.4Mx又はそれよりも大きく、約0.5Mx又はそれよりも大きく、約0.6Mx又はそれよりも大きく、約0.7Mx又はそれよりも大きく、約0.8Mx又はそれよりも大きく、約0.9Mx又はそれよりも大きい)。代替的に、ある一定の実施形態では、Myは、約2Mxから約10Mxまでの範囲内のような約1.1Mx又はそれよりも大きい(例えば、約1.5Mx又はそれよりも大きい)とすることができる。Myは、約1、000mm又はそれ未満(例えば、約900mm又はそれ未満、約800mm又はそれ未満、約700mm又はそれ未満、約600mm又はそれ未満、約500mm又はそれ未満、約400mm又はそれ未満、約300mm又はそれ未満、約200mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満)とすることができる。Myは、約10mmよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きい)ものとすることができる。
投影対物系300では、ミラー310におけるMx及びMyは、それぞれ、303mm及び139mmであり、ミラー320におけるMx及びMyは、それぞれ、187mm及び105mmであり、ミラー330におけるMx及びMyは、それぞれ、114mm及び62mmであり、ミラー340におけるMx及びMyは、それぞれ、299mm及び118mmであり、ミラー350におけるMx及びMyは、それぞれ、99mm及び71mmであり、ミラー360におけるMx及びMyは、それぞれ、358mm及び332mmである。
一部の実施形態では、ミラー基部を1つ又はそれよりも多くの方向にミラー表面(すなわち、結像放射光を反射するミラー部分)を超えて拡張することができる。例えば、ミラー基部は、x及び/又はy方向に約10mm又はそれよりも大きく(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約30mm又はそれよりも大きく、約40mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく)拡張することができる。ミラー基部の拡張は、装着装置に取り付けることができる光学的に活性ではない表面を設けることにより、投影対物系101内にミラーを装着することを容易にすることができる。
好ましくは、ミラー基部の拡張は、投影対物系101内の放射光経路を遮蔽する方向に行うべきではない。ミラー縁部とミラーを通過する放射光経路との間の距離は、ミラー縁部に最も近い光線と、ミラーが反射するミラー縁部に最も近い光線との間の最小距離である「フリーボード」と呼ばれるパラメータに関連する。一部の実施形態では、投影対物系101は、約20mm又はそれよりも大きい(例えば、約25mm又はそれよりも大きく、約30mm又はそれよりも大きく、約35mm又はそれよりも大きく、約40mm又はそれよりも大きく、約45mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きい)フリーボードを有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含む。この投影対物系は、結像放射光の遮蔽なしに拡張ミラー基部を収容することができるので、大きいフリーボードは、ミラー加工に柔軟性をもたらす。しかし、比較的小さいフリーボードは、投影対物系内のミラー上の小さい入射光線角度に対応するものとすることができる。一部の実施形態では、投影対物系101は、約15mm又はそれ未満(例えば、約12mm又はそれ未満、約10mm又はそれ未満、約8mm又はそれ未満、約5mm又はそれ未満)のフリーボードを有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含むことができる。ある一定の実施形態では、投影対物系101は、5mmと25mmの間のフリーボードを有する1つ又はそれよりも多くのミラーを含む。例えば、投影対物系300では、ミラー310、320、330、350、及び360は、5mmと25mmの間のフリーボードを有する。
一般的に、投影対物系101内のミラーの厚みは、異なるものとすることができる。
ミラー厚は、z軸に沿ったミラーの寸法を意味する。一般的にミラーは、投影対物系内での装着を容易にするために十分な厚みを有するべきである。図6Bを参照すると、ミラー600の厚みは、最大厚Tmax及び最小厚Tminによって特徴付けることができる。一般的に、TmaxとTminの間の差は、ミラー表面の曲率及びミラー基部の構造に依存することになる。一部の実施形態では、Tmaxは、約200mm又はそれ未満(例えば、約150mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満、約80mm又はそれ未満、約60mm又はそれ未満、約50mm又はそれ未満、約40mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満、約20mm又はそれ未満)である。ある一定の実施形態では、Tminは、約1mm又はそれよりも大きい(例えば、約2mm又はそれよりも大きく、約5mm又はそれよりも大きく、約10mm又はそれよりも大きく、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく、約100mm又はそれよりも大きい)。
ミラー厚は、z軸に沿ったミラーの寸法を意味する。一般的にミラーは、投影対物系内での装着を容易にするために十分な厚みを有するべきである。図6Bを参照すると、ミラー600の厚みは、最大厚Tmax及び最小厚Tminによって特徴付けることができる。一般的に、TmaxとTminの間の差は、ミラー表面の曲率及びミラー基部の構造に依存することになる。一部の実施形態では、Tmaxは、約200mm又はそれ未満(例えば、約150mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満、約80mm又はそれ未満、約60mm又はそれ未満、約50mm又はそれ未満、約40mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満、約20mm又はそれ未満)である。ある一定の実施形態では、Tminは、約1mm又はそれよりも大きい(例えば、約2mm又はそれよりも大きく、約5mm又はそれよりも大きく、約10mm又はそれよりも大きく、約20mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく、約100mm又はそれよりも大きい)。
一部の実施形態では、投影対物系内のあらゆるミラーの最大寸法は、約1、500mm又はそれ未満(例えば、約1、400nm又はそれ未満、約1、300mm又はそれ未満、約1、200mm又はそれ未満、約1、100mm又はそれ未満、約1、000mm又はそれ未満、約900mm又はそれ未満、約800mm又はそれ未満、約700mm又はそれ未満、約600mm又はそれ未満、約300mmのように約500mm又はそれ未満)である。ある一定の実施形態では、投影対物系内のあらゆるミラーの最大寸法は、約10mm又はそれよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約30mm又はそれよりも大きく、約40mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく、約75mm又はそれよりも大きく、約100mm又はそれよりも大きい)。
一般的に、投影対物系の視野の形状は、異なるものとすることができる。ある一定の実施形態では、視野は、リングセグメントの形状のような弓形形状を有する。図7Aを参照すると、リングセグメント視野700は、x寸法dx、y寸法dy、及び半径寸法drによって特徴付けることができる。dx及びdyは、それぞれx方向及びy方向に沿った視野の寸法に対応する。drは、軸705から視野700の内側境界まで測定したリング半径に対応する。リングセグメント視野700は、y−z平面に対して対称であり、これを線710によって示している。一般的に、dx、dy、及びdrのサイズは、投影対物系101の設計に依存して異なる。一般的に、dyはdxよりも小さい。対物面103及び像平面102における視野寸法dx、dy、及びdrの相対サイズは、投影対物系101の拡大又は縮小に依存して異なる。
一部の実施形態では、dxは、像平面102において比較的大きい。例えば、像平面102におけるdxは、1mmよりも大きい(例えば、約3mm又はそれよりも大きく、約4mm又はそれよりも大きく、約5mm又はそれよりも大きく、約6mm又はそれよりも大きく、約7mm又はそれよりも大きく、約8mm又はそれよりも大きく、約9mm又はそれよりも大きく、約10mm又はそれよりも大きく、約11mm又はそれよりも大きく、約12mm又はそれよりも大きく、約13mm又はそれよりも大きく、約14mm又はそれよりも大きく、約15mm又はそれよりも大きく、約18mm又はそれよりも大きく、約20mm又はそれよりも大きく、約25mm又はそれよりも大きい)ものとすることができる。dxは、約100mm又はそれ未満(例えば、約50mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満)とすることができる。像平面102におけるdyは、約0.5mmから約5mmまでの範囲内(例えば、約1mm、約2mm、約3mm、約4mm)とすることができる。
典型的には、像平面102におけるdrは、約10mm又はそれよりも大きい。drは、例えば、像平面102において約15mm又はそれよりも大きい(例えば、約20mm又はそれよりも大きく、約25mm又はそれよりも大きく、約30mm又はそれよりも大きい)とすることができる。一部の実施形態では、drは、極めて大きい(例えば、約1m又はそれよりも大きく、約5m又はそれよりも大きく、約10m又はそれよりも大きい)ものとすることができる。ある一定の実施形態では、視野は矩形の形状であり、drは無限である。投影対物系300は、例えば、矩形の視野を有する。具体的には、投影対物系300は、y寸法が2mm、x寸法が26mmの矩形の視野を有する。
より一般的に、他の視野形状では、投影対物系101は、像平面102において1mmよりも大きい(例えば、約3mm又はそれよりも大きく、約4mm又はそれよりも大きく、約5mm又はそれよりも大きく、約6mm又はそれよりも大きく、約7mm又はそれよりも大きく、約8mm又はそれよりも大きく、約9mm又はそれよりも大きく、約10mm又はそれよりも大きく、約11mm又はそれよりも大きく、約12mm又はそれよりも大きく、約13mm又はそれよりも大きく、約14mm又はそれよりも大きく、約15mm又はそれよりも大きく、約18mm又はそれよりも大きく、約20mm又はそれよりも大きく、約25mm又はそれよりも大きい)最大視野寸法を有することができる。ある一定の実施形態では、投影対物系は、約100mmを超えない(例えば、約50mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満)最大視野寸法を有する。
一部の実施形態では、像視野の形状は、投影対物系101を用いて露光するウェーハ上のダイ部位の形状に対応するものとすることができる(例えば、1つ又はそれよりも大きい寸法において)。例えば、像視野は、ウェーハを露光する際の過走査を低減するように成形することができる。過走査は、ダイ部位全体を露光するためにその部位の縁部を超えて像視野を走査する必要性を意味する。一般的に、過走査は、像視野の形状がダイ部位の形状に一致しない場合に生じる。
過走査は、ダイ部位の後尾縁部のコーナが露光される位置における像視野の前縁とダイ部位の後尾縁部との最大距離の比率(例えば、百分率で表した)によって特徴付けることができる。図7Bを参照すると、過走査は、dyに対するdosの比率に対応し、dosは、コーナ721及び722が露光される位置における像視野700の前縁とダイ部位720の後尾縁部との間の距離である。ある一定の実施形態では、投影対物系は、比較的低い過走査を有することができる。例えば、投影対物系は、約5%又はそれ未満(例えば、約4%又はそれ未満、約3%又はそれ未満、約2%又はそれ未満、約1%又はそれ未満、約0.5%又はそれ未満、0.1%又はそれ未満)の過走査を有することができる。
ある一定の実施形態では、投影対物系101は、過走査ゼロで用いることができる。
例えば、図7Cを参照すると、正方形のダイ部位740を露光させるために像視野730を用いる実施形態では、過走査ゼロで走査を達成することができる。
ある一定の実施形態では、投影対物系101は、過走査ゼロで用いることができる。
例えば、図7Cを参照すると、正方形のダイ部位740を露光させるために像視野730を用いる実施形態では、過走査ゼロで走査を達成することができる。
図8を参照すると、一般的に、投影対物系101は、投影対物系の特定の設計に依存して異なる物体−像シフトdoisを提供している。物体−像シフトは、像視野内のある点の物体視野内の対応点からのx−y平面内の距離を意味する。光軸(投影対物系内の各ミラーに対して回転対称性を有する共通軸)を有する投影対物系では、物体−像シフトは、次式を用いて計算することができる。
ここで、hoは、物体視野内の視野中心点の光軸からのx−y平面内の距離を意味し、Mは、投影対物系の拡大倍率である。例えば、4Xの縮小(すなわち、M=0.25)を有し、視野中心点が光軸から120mmである投影対物系では、doisは90mmである。
ここで、hoは、物体視野内の視野中心点の光軸からのx−y平面内の距離を意味し、Mは、投影対物系の拡大倍率である。例えば、4Xの縮小(すなわち、M=0.25)を有し、視野中心点が光軸から120mmである投影対物系では、doisは90mmである。
投影対物系101は、比較的小さい物体−像シフトを有する。例えば、投影対物系は、物体−像シフトがゼロである。比較的小さい物体−像シフトを有する投影対物系は、比較的細身の光学設計を有することができる。更に、物体−像シフトがゼロである実施形態では、例えば、台130に対して視野中心点を平行移動させることなく、投影対物系101を、物体視野及び像視野内の視野中心点と交差する軸の回りに回転させることができる。これは、投影対物系が回転する際に、視野中心点が視野中心点の公称位置に対して平行移動されないことがら、例えば、ウェーハを検査し、投影対物系101に対して整列させるための測定ツール(例えば、US6、240、158B1に開示されているもののような検出光学システム)をこの位置に置く場合に有利である可能性がある。従って、物体−像シフトがゼロであることにより、作動期間中に投影対物系101が回転を受ける場合に、この投影対物系の測定及び試験を容易にすることができる。
これを図8A、8B、8C、及び8Dに関連して例示する。図8Aは、大きい物体−像シフトdoisを有する対物系の投影の物体視野及び像視野の図を示している。基準軸105に一致する回転軸回りの投影対物系101の回転の後に、対物面103内の物体視野103Aは、物体視野位置103B内へとピボット回転する。それに応じて、像平面102内のそれぞれの像視野102Aは、像視野位置102Bへとピボット回転する。物体視野103Aの中心物体視野点C0は、回転軸105回りのこのピボット回転により、位置COAから位置COBへと移動する。それに応じて、像視野中心点C1は、位置C1Aから位置C1Bへと移動する。従って、大きい物体−像シフトdoisを有する図8Aの光学システムでは、視野中心点C0、C1は、回転軸105回りの回転によって検出領域から逸脱し、従って、測定から外れる。これは望ましくない。
図8Bは、投影対物系101の物体−像シフトdoisがゼロである場合を示している。この場合には、回転軸105は、視野中心点C0、C1で対物面103及び像平面102と交差する。投影対物系101の回転軸105回りの回転中は、視野中心点C0、C1は、測定領域内に留まる。この場合には、試験及び測定は容易である。
図8C及び8Dは、異なる種類の投影対物系を比較する際に多くの場合に見られる物体−像シフトの光学システムの開口数への依存性を示している。図8Cは、比較的小さい開口数を有する投影対物系101を概略的に示している。この場合には、投影対物系の殆どの設計は、視野中心点C0を通じる軸と光軸OAとの間に比較的小さい距離hoを呈している。従って、hoに直接比例するdoisも小さく保つことができる。図8Dは、高い開口数を有する投影対物系101における場合を示している。この場合には、投影対物系は、視野中心点C0を通じる軸と光軸OAの間に多くの場合に大きい距離hoを呈している。従って、同様にdoisも、図8Cの投影対物系におけるものよりも大きい。
図8C及び8Dは、異なる種類の投影対物系を比較する際に多くの場合に見られる物体−像シフトの光学システムの開口数への依存性を示している。図8Cは、比較的小さい開口数を有する投影対物系101を概略的に示している。この場合には、投影対物系の殆どの設計は、視野中心点C0を通じる軸と光軸OAとの間に比較的小さい距離hoを呈している。従って、hoに直接比例するdoisも小さく保つことができる。図8Dは、高い開口数を有する投影対物系101における場合を示している。この場合には、投影対物系は、視野中心点C0を通じる軸と光軸OAの間に多くの場合に大きい距離hoを呈している。従って、同様にdoisも、図8Cの投影対物系におけるものよりも大きい。
本発明による投影対物系では、小さい距離hoしか持たないか又はho=0でさえある高開口数の光学システムを提供する。この場合には、高開口数の投影対物系により、小さい物体−像シフト又は物体−像シフトゼロを達成することができる。
一部の実施形態では、投影対物系101は、約80mm又はそれ未満(例えば、約60mm又はそれ未満、約50mm又はそれ未満、約40mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満、約20mm又はそれ未満、約15mm又はそれ未満、約12mm又はそれ未満、約10mm又はそれ未満、約8mm又はそれ未満、約5mm又はそれ未満、約4mm又はそれ未満、約3mm又はそれ未満、約2mm又はそれ未満、約1mm又はそれ未満)のdoisを有する。投影対物系300は、例えば、57mmのdoisを有する。
一部の実施形態では、投影対物系101は、約80mm又はそれ未満(例えば、約60mm又はそれ未満、約50mm又はそれ未満、約40mm又はそれ未満、約30mm又はそれ未満、約20mm又はそれ未満、約15mm又はそれ未満、約12mm又はそれ未満、約10mm又はそれ未満、約8mm又はそれ未満、約5mm又はそれ未満、約4mm又はそれ未満、約3mm又はそれ未満、約2mm又はそれ未満、約1mm又はそれ未満)のdoisを有する。投影対物系300は、例えば、57mmのdoisを有する。
投影対物系101の実施形態は、比較的大きい像側自由作業距離を有することができる。像側自由作業距離は、像平面102と、像平面102に最も近い結像放射光を反射するミラーのミラー表面との間の最短距離を意味する。これを像平面102に最も近いミラーとしてミラー810を示している図9に例示する。光は、ミラー810の表面811から反射される。像側自由作業距離をdwで表している。一部の実施形態では、dwは、約25mm又はそれよりも大きい(例えば、約30mm又はそれよりも大きく、約35mm又はそれよりも大きく、約40mm又はそれよりも大きく、約45mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく、約55mm又はそれよりも大きく、約60mm又はそれよりも大きく、約65mm又はそれよりも大きい)。ある一定の実施形態では、dwは、約200mm又はそれ未満(例えば、約150mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満、約50mm又はそれ未満)である。投影対物系300は、例えば、ほぼ45mmの像側自由作業距離を有する。比較的大きい作動距離は、ミラー810の像平面102に対面する側に接触することなしに基板150の表面を像平面102に位置決めすることを可能にするので望ましいものとすることができる。
同様に、物体側自由作業距離は、対物面103と、投影対物系101内で対物面103に最も近い結像放射光を反射するミラーの反射側のミラー表面との間の最短距離を意味する。一部の実施形態では、投影対物系101は、比較的大きい物体側自由作業距離を有する。例えば、投影対物系101は、約50mm又はそれよりも大きい(例えば、約100mm又はそれよりも大きく、約150mm又はそれよりも大きく、約200mm又はそれよりも大きく、約250mm又はそれよりも大きく、約300mm又はそれよりも大きく、約350mm又はそれよりも大きく、約400mm又はそれよりも大きく、約450mm又はそれよりも大きく、約500mm又はそれよりも大きく、約550mm又はそれよりも大きく、約600mm又はそれよりも大きく、約650mm又はそれよりも大きく、約700mm又はそれよりも大きく、約750mm又はそれよりも大きく、約800mm又はそれよりも大きく、約850mm又はそれよりも大きく、約900mm又はそれよりも大きく、約950mm又はそれよりも大きく、約1、000mm又はそれよりも大きい)物体側自由作業距離を有することができる。ある一定の実施形態では、物体側自由作業距離は、約2、000mmを超えない(例えば、約1、500mm又はそれ未満、約1、200mm又はそれ未満、約1、000mm又はそれ未満)。投影対物系300は、例えば、ほぼ300mmの物体側自由作業距離を有する。比較的大きい物体側自由作業距離は、投影対物系101と対物面103の間の空間への接近が望ましい実施形態において有利である可能性がある。例えば、レチクル140が反射レチクルである実施形態では、対物系101に対面する側からレチクルを照らすことが必要である。従って、望ましい照明角度で照明システム120がレチクルを照らすことを可能にするために、投影対物系101と対物面103の間に十分な空間が存在すべきである。更に、一般的に、大きい物体側自由作業距離により、投影対物系101とレチクル140のための支持構造体との間に他の構成要素(例えば、均一化フィルタ)を装着するための十分な空間が設けられ、ツールの残りの設計における柔軟性を可能にする。
一般的に、投影対物系101は、主光線が、レチクル140において集束、発散、又は互いに実質的に平行であるように設計することができる。相応して、投影対物系101の入射瞳の位置は、異なるものとすることができる。例えば、主光線がレチクル140で集束する場合には、入射瞳は、対物面103の像平面側に定位される。逆に主光線がレチクル140で発散する場合には、対物面は、入射瞳と像平面102の間に定位される。更に、対物面103と入射瞳の間の距離は、異なるものとすることができる。一部の実施形態では、入射瞳は、対物面103から約1m又はそれよりも大きい(例えば、約2m又はそれよりも大きく、約3m又はそれよりも大きく、約4m又はそれよりも大きく、約5m又はそれよりも大きく、約8m又はそれよりも大きく、約10m又はそれよりも大きい)ところに定位される(対物面103に対して直角の軸に沿って測定する)。
一部の実施形態では、入射瞳は、対物面103に対して無限遠に定位される。これは、主光線がレチクル140において互いに平行である場合に対応する。投影対物系300では、対物面103の視野中心点における主光線の入射角は7°であり、視野中心点の主光線からの主光線角度の最大変異は0.82°である。入射瞳は、対物面103の像平面102とは反対側の対物面103から1、000mmのところに定位される。
一部の実施形態では、入射瞳は、対物面103に対して無限遠に定位される。これは、主光線がレチクル140において互いに平行である場合に対応する。投影対物系300では、対物面103の視野中心点における主光線の入射角は7°であり、視野中心点の主光線からの主光線角度の最大変異は0.82°である。入射瞳は、対物面103の像平面102とは反対側の対物面103から1、000mmのところに定位される。
照明システム120は、照明システムの出射瞳を実質的に投影対物系101の入射瞳のところに位置決めされるように配列することができる。ある一定の実施形態では、照明システム120は、照明システムの出射瞳を投影対物系101の入射瞳の位置に投影するテレスコープサブシステムを含む。しかし、一部の実施形態では、照明システム120の出射瞳は、照明システム内でテレスコープを用いることなく、投影対物系101の入射瞳に位置決めされる。例えば、対物面103が、投影対物系101と該投影対物系の入射瞳との間に存在する場合には、照明システム120の出射瞳は、照明システム内でテレスコープを用いることなく、投影対物系の入射瞳に一致させることができる。
一般的に、投影対物系101は、ZEMAX、OSLO、又は「Code V」のような市販の光学設計ソフトウエアを用いて設計することができる。一般的に、設計は、最初の投影対物系設計(例えば、ミラー配列)と共に、例えば、放射光波長、視野サイズ、及び開口数のようなパラメータを指定することによって始まる。次に、コードは、例えば、波面誤差、歪曲収差、テレセントリック性、及び視野曲率のような指定した光学性能基準に対して設計を最適化する。
ある一定の実施形態では、最初の投影対物系は、光軸上に中心を定めた回転対称ミラー(例えば、球面又は非球面ミラー)によって指定される。次に、各ミラーは、光軸から、これらのミラーがいずれかの予め確立された判断基準を満たす位置へと偏心される。例えば、各ミラーは、特定の視野にわたって主光線入射角を最小にする量だけ光軸から偏心させることができる。実施形態では、ミラーは、約5mm又はそれよりも大きく(例えば、約10mm又はそれよりも大きく、約20mm又はそれよりも大きく、約30mm又はそれよりも大きく、約50mm又はそれよりも大きく)偏心させることができる。ある一定の実施形態では、ミラーは、約200mm又はそれ未満(例えば、約180mm又はそれ未満、約150mm又はそれ未満、約120mm又はそれ未満、約100mm又はそれ未満)だけ偏心される。
代替的又は追加的に、各ミラーがいずれかの予め確立された判断基準を満たすように、これらのミラーを傾斜させることができる。傾斜は、投影対物系の最初の構成の光軸に対する各ミラーの対称軸の向きを意味する。ミラーは、約1°又はそれよりも大きく(例えば、約2°又はそれよりも大きく、約3°又はそれよりも大きく、約4°又はそれよりも大きく、約5°又はそれよりも大きく)傾斜させることができる。一部の実施形態では、ミラーは、約20°又はそれ未満(例えば、約15°又はそれ未満、約12°又はそれ未満、約10°又はそれ未満)だけ傾斜される。
偏心及び/又は傾斜の後に、指定した光学性能基準に対して投影対物系設計を最適化するように、各ミラーにおける自由形状を特定することができる。
偏心及び/又は傾斜の後に、指定した光学性能基準に対して投影対物系設計を最適化するように、各ミラーにおける自由形状を特定することができる。
ミラーに加えて、投影対物系101は、1つ又はそれよりも多くの開口絞りのような1つ又はそれよりも多くの他の構成要素を含むことができる。一般的に、開口絞りの形状は、異なるものとすることができる。開口絞りの例は、円形開口絞り、楕円形開口絞り、及び/又は多角形開口絞りを含む。開口絞りは、結像放射光が開口絞りを通して2回通過又は1回通過を行うように位置決めすることができる。開口絞りは、投影対物系内で交換することができ、及び/又は可調節開口を有することができる。
一部の実施形態では、投影対物系101は、視野絞りを含む。例えば、投影対物系が中間像を含む実施形態では、視野絞りは、中間像に又はその近くに位置決めすることができる。
一部の実施形態では、投影対物系101は、視野絞りを含む。例えば、投影対物系が中間像を含む実施形態では、視野絞りは、中間像に又はその近くに位置決めすることができる。
実施形態は、隔壁を含むことができる(例えば、迷光からウェーハを遮蔽するために)。一部の実施形態では、投影対物系101は、投影対物系内でのミラー位置の変化をモニタするための構成要素(例えば、干渉計)を含むことができる。これらの情報は、ミラー間のあらゆる相対移動に対して補正を行うためにミラーを調節するのに用いることができる。ミラー調節は、自動化することができる。ミラー位置をモニタ/調節するためのシステムの例は、US6、549、270B1に開示されている。
図10を参照すると、投影対物系1000の実施形態は、6個のミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060を含み、0.35の像側開口数、及び13.5nmの作動波長を有する。ミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060は、全て自由形状ミラーである。投影対物系1000は、対物面103からの結像放射光を像平面102に4Xの縮小倍率で結像する。投影対物系1000のトラック長は、1497mmであり、結像放射光の光路長は、4760mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ3.18である。投影対物系1000は、ミラー1020の近くに位置決めされた開口絞りを有する。
投影対物系1000の入射瞳は、対物面103から1、000mmのところに定位され、対物面は、入射瞳とミラーの間に位置決めされる。対物面103に位置決めされた反射レチクルにより、照明光学系は、入射瞳に対応する位置1070に位置決めすることができる。対物面103における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面103における主光線角度の最大変異は0.82°である。
投影対物系1000は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1000は、13mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1000の性能には、0.021λの像側Wrmsが含まれる。歪曲収差は10nmよりも小さく、像側視野曲率は19nmである。投影対物系1000は、ミラー1040と1050の間に中間像を設ける。中間像におけるコマ収差は比較的大きい。
特に、上光線と下光線が交差する位置における主光線と上下光線の間の距離は7mmである。
投影対物系1000の性能には、0.021λの像側Wrmsが含まれる。歪曲収差は10nmよりも小さく、像側視野曲率は19nmである。投影対物系1000は、ミラー1040と1050の間に中間像を設ける。中間像におけるコマ収差は比較的大きい。
特に、上光線と下光線が交差する位置における主光線と上下光線の間の距離は7mmである。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1010は、正の屈折力を有する。ミラー1020は、負の屈折力を有する。ミラー1030は、正の屈折力を有する。ミラー1040は、正の屈折力を有する。
ミラー1050は、負の屈折力を有する。ミラー1060は、正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1010において323mm×152mm、ミラー1020において107mm×59mm、ミラー1030において297mm×261mm、ミラー1040において277mm×194mm、ミラー1050において99mm×72mm、及びミラー1060において268mm×243mmである。
ミラー1050は、負の屈折力を有する。ミラー1060は、正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1010において323mm×152mm、ミラー1020において107mm×59mm、ミラー1030において297mm×261mm、ミラー1040において277mm×194mm、ミラー1050において99mm×72mm、及びミラー1060において268mm×243mmである。
最良適合球体からのミラー1010の最大偏差は、475μmである。最良適合球体からのミラー1020、1030、1040、1050、及び1060の最大偏差は、それぞれ、1、234μm、995μm、1、414μm、170μm、及び416μmである。最良適合非球面からの各ミラーの最大偏差は、ミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060において、それぞれ、236μm、102μm、102μm、148μm、54μm、及び372μmである。
ミラー1010における第1及び第2の主曲率は、それぞれ、1.16×10-3及び1.05×10-3である。投影対物系1000内の他のミラーにおけるそれぞれの第1及び第2の主曲率は、ミラー1020において−3.02×10-3及び−1.13×10-3、ミラー1030において5.97×10-4及び4.96×10-4、ミラー1040において5.50×10-4及び3.63×10-4、ミラー1050において−2.24×10-3及び−2.04×10-3、及びミラー1060において2.57×10-3及び2.48
×10-3である。投影対物系1000における第1の主曲率の合計は、−3.78×10-4である。第2の主曲率の合計は、1.22×10-3である。第1及び第2の主曲率の合計は、8.45×10-4であり、第1及び第2の主曲率の合計の逆数は、1.18×103である。
×10-3である。投影対物系1000における第1の主曲率の合計は、−3.78×10-4である。第2の主曲率の合計は、1.22×10-3である。第1及び第2の主曲率の合計は、8.45×10-4であり、第1及び第2の主曲率の合計の逆数は、1.18×103である。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060において、それぞれ、3.40°、9.86°、6.48°、10.13°、13.66°、及び7.00°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060において、それぞれ、3.94°、10.42°、7.45°、14.34°、24.28°、及び8.61°である。ミラー1010、1020、1030、1040、1050、及び1060におけるΔθは、それぞれ、1.13°、2.74°、3.42°、9.96°、23.69°、及び3.95°である。
ミラー1010、1020、1030、1050、及び1060は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラー1030は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラー1040及び1050は、主光線角度の負の拡大を有する。
投影対物系1000の像側自由作業距離は、45mmである。物体側自由作業距離は、252mmである。
投影対物系1000では、dop-1/dop-2は3.14である。更に、隣接ミラー対1020と1030、1030と1040、及び1040と1050は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1010と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1000の像側自由作業距離は、45mmである。物体側自由作業距離は、252mmである。
投影対物系1000では、dop-1/dop-2は3.14である。更に、隣接ミラー対1020と1030、1030と1040、及び1040と1050は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1010と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1000に関するデータを下記の表2A及び表2Bに示している。表2A及び2B、並びにその後の表におけるパラメータ及び単位は、表1A及び1Bに示す対応パラメータ及び単位と同じである。表2Aは、光学データを示しており、一方、表2Bは、ミラー表面の各々における自由形状定数を示している。表2A及び表2Bのためのミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー1010に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー1020に対応する。ミラー3(M3)は、ミラー1030に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1040に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1050に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1060に対応する。
図11を参照すると、投影対物系1000の実施形態は、6個のミラー1110、1120、1130、1140、1150、及び1160を含み、0.35の像側開口数、及び13.5nmの作動波長を有する。ミラー1110、1120、1130、1140、1150、及び1160は、全て自由形状ミラーである。投影対物系1100は、対物面103からの結像放射光を像平面102に4Xの縮小倍率で結像する。投影対物系1100のトラック長は、2000mmであり、結像放射光の光路長は、5337mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ2.67である。投影対物系1100は、ミラー1120の近くに位置決めされた開口絞り1106を有する。
投影対物系1100の入射瞳は、無限遠に定位され、対物面は、入射瞳とミラーの間に位置決めされる。対物面103における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面103における主光線角度の最大変異は0.06°よりも小さい。
投影対物系1100は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1000は、31mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1100の性能には、0.025λの像側Wrmsが含まれる。像側視野曲率は10nmである。投影対物系1100は、ミラー1140と1150の間に中間像を設ける。
投影対物系1100は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1000は、31mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1100の性能には、0.025λの像側Wrmsが含まれる。像側視野曲率は10nmである。投影対物系1100は、ミラー1140と1150の間に中間像を設ける。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1110は、正の屈折力を有する。ミラー1120は、正の屈折力を有する。ミラー1130は、負の屈折力を有する。ミラー1140は、正の屈折力を有する。
ミラー1150は、負の屈折力を有する。ミラー1160は、正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1110において291mm×195mm、ミラー1120において159mm×152mm、ミラー1130において157mm×53mm、ミラー1140において295mm×66mm、ミラー1150において105mm×86mm、及びミラー1160において345mm×318mmである。
ミラー1150は、負の屈折力を有する。ミラー1160は、正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1110において291mm×195mm、ミラー1120において159mm×152mm、ミラー1130において157mm×53mm、ミラー1140において295mm×66mm、ミラー1150において105mm×86mm、及びミラー1160において345mm×318mmである。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1110、1120、1130、1140、1150、及び1160において、それぞれ、4.38°、4.03°、18.37°、7.74°、12.64°、及び5.17°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1110、1120、1130、1140、1150、及び1160において、それぞれ、6.48°、6.44°、20.05°、9.12°、21.76°、及び7.22°である。ミラー1110、1120、1130、1140、1150、及び1160におけるΔθは、それぞれ、4.27°、4.92°、4.09°、3.12°、19.37°、及び4.61°である。
ミラー1110、1150、及び1160は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラー1140は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラー1110、1120、1130、及び1150は、主光線角度の負の拡大を有する。
投影対物系1100の像側自由作業距離は25mmである。物体側自由作業距離は163mmである。
投影対物系1100では、dop-1/dop-2は6.57である。更に、隣接ミラー対1040と1050は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1110と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1100の像側自由作業距離は25mmである。物体側自由作業距離は163mmである。
投影対物系1100では、dop-1/dop-2は6.57である。更に、隣接ミラー対1040と1050は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1110と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1100に関するデータを下記の表3A及び表3Bに示している。表3Aは、光学データを示しており、一方、表3Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。表3A及び表3Bのためのミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー1110に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー1120に対応する。ミラー3(M3)は、ミラー1130に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1140に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1150に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1160に対応する。
図12を参照すると、投影対物系1200の実施形態は、6個のミラー1210、1220、1230、1240、1250、及び1260を含み、0.35の像側開口数、及び13.5nmの作動波長を有する。ミラー1210、1220、1230、1240、1250、及び1260は、全て自由形状ミラーである。投影対物系1200は、対物面103からの結像放射光を像平面102に4Xの縮小倍率で結像する。対物面103及び像平面102に対して直角な基準軸1205は、物体視野及び像視野内の対応視野点と交わる。投影対物系1200のトラック長は1385mmであり、結像放射光の光路長は4162mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ3.01である。投影対物系1200は、ミラー1220に位置決めされた開口絞りを有する。
投影対物系1200の入射瞳は無限遠に存在し、対物面は、入射瞳とミラーの間に位置決めされる。対物面103における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面103における主光線角度の最大変異は0.06°よりも小さい。
投影対物系1200は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1200の物体−像シフトはゼロである。
投影対物系1200は、ミラー1240と1250の間に中間像を設ける。
投影対物系1200は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1200の物体−像シフトはゼロである。
投影対物系1200は、ミラー1240と1250の間に中間像を設ける。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1210は正の屈折力を有する。ミラー1220は負の屈折力を有する。ミラー1230は正の屈折力を有する。ミラー1240は正の屈折力を有する。ミラー1250は負の屈折力を有する。ミラー1260は正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1210において250mm×153mm、ミラー1020において70mm×69mm、ミラー1230において328mm×153mm、ミラー1240において325mm×112mm、ミラー1250において87mm×75mm、及びミラー1260において269mm×238mmである。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1210において250mm×153mm、ミラー1020において70mm×69mm、ミラー1230において328mm×153mm、ミラー1240において325mm×112mm、ミラー1250において87mm×75mm、及びミラー1260において269mm×238mmである。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1210、1220、1230、1240、1250、及び1260において、それぞれ、6.13°、10.61°、8.65°、8.26°、14.22°、及び5.23°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1210、1220、1230、1240、1250、及び1260において、それぞれ、6.53°、11.63°、8.91°、11.39°、24.26°、及び7.44°である。ミラー1210、1220、1230、1240、1250、及び1260におけるΔθは、それぞれ、1.07°、3.64°、1.74°、7.44°、21.70°、及び4.51°である。
ミラー1210、1220、1250、及び1260は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラー1240は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラー1210、1220、1230、及び1250は、主光線角度の負の拡大を有する。
投影対物系1200の像側自由作業距離は40mmである。物体側自由作業距離は439mmである。
投影対物系1200では、dop-1/dop-2は1.91である。更に、隣接ミラー対1240と1250は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1210と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1200の像側自由作業距離は40mmである。物体側自由作業距離は439mmである。
投影対物系1200では、dop-1/dop-2は1.91である。更に、隣接ミラー対1240と1250は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1210と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1200に関するデータを下記の表4A及び表4Bに示している。表4Aは、光学データを示しており、一方、表4Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。表4A及び表4Bのためのミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー1210に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー1220に対応する。ミラー3(M3)は、ミラー1230に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1240に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1250に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1260に対応する。
図13を参照すると、投影対物系1400の実施形態は、6個のミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460を含み、0.40の像側開口数、及び13.5nmの作動波長を有する。ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460は、全て自由形状ミラーである。投影対物系1400は、対物面103からの結像放射光を像平面102に4Xの縮小倍率で結像する。投影対物系1400のトラック長は1498mmであり、結像放射光の光路長は3931mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ2.62である。投影対物系1400は、ミラー1420とミラー1430の間に位置決めされた開口絞りを有する。
投影対物系1400の入射瞳は、対物面103から1、000mmのところに定位され、対物面は、入射瞳とミラーの間に位置決めされる。対物面103における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面103における主光線角度の最大変異は0.82°である。
投影対物系1400は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1000は、38mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1400は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1000は、38mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1000の性能には、0.083λの像側Wrmsが含まれる。歪曲収差は、ほぼ100nmであり、像側視野曲率は36nmである。投影対物系1400は、ミラー1440と1450の間に中間像を設ける。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1410は正の屈折力を有する。ミラー1420は正の屈折力を有する。
ミラー1430は負の屈折力を有する。ミラー1440は正の屈折力を有する。ミラー1050は負の屈折力を有する。ミラー1460は正の屈折力を有する。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1410は正の屈折力を有する。ミラー1420は正の屈折力を有する。
ミラー1430は負の屈折力を有する。ミラー1440は正の屈折力を有する。ミラー1050は負の屈折力を有する。ミラー1460は正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1410において326mm×159mm、ミラー1420において210mm×123mm、ミラー1430において120mm×66mm、ミラー1440において312mm×119mm、ミラー1450において112mm×83mm、及びミラー1460において405mm×379mmである。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460において、それぞれ、6.70°、8.08°、20.41°、6.68°、14.52°、及び5.67°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460において、それぞれ、8.61°、10.91°、21.98°、7.41°、27.19°、及び6.86°である。ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460におけるΔθは、それぞれ、3.92°、5.69°、3.82°、1.79°、26.83°、及び3.20°である。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460において、それぞれ、6.70°、8.08°、20.41°、6.68°、14.52°、及び5.67°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460において、それぞれ、8.61°、10.91°、21.98°、7.41°、27.19°、及び6.86°である。ミラー1410、1420、1430、1440、1450、及び1460におけるΔθは、それぞれ、3.92°、5.69°、3.82°、1.79°、26.83°、及び3.20°である。
ミラー1410、1420、1430、1450、及び1460は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラー1440は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラー1410、1420、1430、及び1450は、主光線角度の負の拡大を有する。
投影対物系1400の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は291mmである。
投影対物系1400では、dop-1/dop-2は2.47である。更に、隣接ミラー対1440と1450は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
投影対物系1400の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は291mmである。
投影対物系1400では、dop-1/dop-2は2.47である。更に、隣接ミラー対1440と1450は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
投影対物系1400に関するデータを下記の表6A及び表6Bに示している。表6Aは光学データを示しており、一方、表6Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。表6A及び表6Bのためのミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー1010に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー1020に対応する。
ミラー3(M3)は、ミラー1030に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1040に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1050に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1060に対応する。
ミラー3(M3)は、ミラー1030に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1040に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1050に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1060に対応する。
図14を参照すると、光源1405、及び集光装置ユニット1415と、スペクトル純化フィルタ1425と、視野ファセットミラー1435と、瞳ファセットミラー1445とを含む照明光学系を含む投影対物系1400を光学システム1401において用いることができる。光源1405は、投影対物系に13.5nmの光を供給するように構成されたEUV光源である。集光装置ユニット1415は、光源1405からの光を集光し、この光を13.5nm以外の波長の入射光をフィルタリングするスペクトル純化フィルタ1415へと導き、更に、13.5nmの光を視野ファセットミラー1435へと導く。瞳ファセットミラー1445と共に、視野ファセットミラーは、対物面103に位置決めされた反射レチクルを13.5nmの光で照らす。光は、主光線がレチクルから発散するように供給される。このようにして、放射光は、かすめ入射ミラーのような付加的な構成要素の使用なしにレチクルに供給される。
図15を参照すると、投影対物系1500の実施形態は、6個のミラー1510、1520、1530、1540、1550、及び1560を含み、0.40の像側開口数、及び13.5nmの作動波長を有する。ミラー1510、1520、1530、1540、1550、及び1460は、全て自由形状ミラーである。投影対物系1500は、対物面103からの結像放射光を像平面102に4Xの縮小倍率で結像する。投影対物系1500のトラック長は1499mmであり、結像放射光の光路長は4762mmである。従って、トラック長に対する光路長の比率は、ほぼ3.18である。投影対物系1500は、ミラー1520の近くに位置決めされた開口絞りを有する。
投影対物系1500の入射瞳は、対物面103から1、000mmのところに定位され、対物面は、入射瞳とミラーの間に位置決めされる。対物面103に反射レチクルを位置決めすることにより、照明光学系は、入射瞳に対応する位置1501に位置決めすることができる。対物面103における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面103における主光線角度の最大変異は0.82°である。
投影対物系1500は、矩形の視野を有する。像側視野幅dxは26mmである。像側視野長dyは2mmである。投影対物系1500は、7mmの物体−像シフトを有する。
投影対物系1500の性能には、0.040λの像側Wrmsが含まれる。同様に図16Aを参照すると、歪曲収差は、像視野にわたって3nmよりも少ない。像側視野曲率は35nmである。投影対物系1500は、ミラー1540と1550の間に中間像を設ける。図16Bを参照すると、主光線は、像視野において約0.001rad(0.06°)以内で像平面102に対して直角である。
投影対物系1500の性能には、0.040λの像側Wrmsが含まれる。同様に図16Aを参照すると、歪曲収差は、像視野にわたって3nmよりも少ない。像側視野曲率は35nmである。投影対物系1500は、ミラー1540と1550の間に中間像を設ける。図16Bを参照すると、主光線は、像視野において約0.001rad(0.06°)以内で像平面102に対して直角である。
対物面103から像平面102までの放射光経路の順のミラーの屈折力は、以下の通りである。ミラー1510は正の屈折力を有する。ミラー1520は負の屈折力を有する。ミラー1530は正の屈折力を有する。ミラー1540は正の屈折力を有する。ミラー1550は負の屈折力を有する。ミラー1560は正の屈折力を有する。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1510において253mm×162mm、ミラー1520において105mm×66mm、ミラー1530において227mm×301mm、ミラー1540において182mm×220mm、ミラー1550において111mm×85mm、及びミラー1560において289mm×275mmである。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラー1510において253mm×162mm、ミラー1520において105mm×66mm、ミラー1530において227mm×301mm、ミラー1540において182mm×220mm、ミラー1550において111mm×85mm、及びミラー1560において289mm×275mmである。
視野中心点における主光線入射角は、ミラー1510、1520、1530、1540、1550、及び1560において、それぞれ、3.96°、12.21 °、7.51°、11.98°、15.82°、及び8.08°である。子午断面における各ミラー上の最大入射角は、ミラー1510、1520、1530、1540、1550、及び1560において、それぞれ、4.47°、12.81°、8.55°、16.91°、27.68°、及び9.96°である。ミラー1510、1520、1530、1540、1550、及び1560におけるΔθは、それぞれ、1.10°、3.61°、4.19°、12.12°、27.17°、及び4.79°である。
ミラー1510、1520、1540、1550、及び1560は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラー1530は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラー1510、1520、1540、及び1550は、主光線角度の負の拡大を有する。
投影対物系1500の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は260mmである。
投影対物系1500では、dop-1/dop-2は3.05である。更に、隣接ミラー対1520と1530、1530と1540、及び1540と1550は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1510と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1500の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は260mmである。
投影対物系1500では、dop-1/dop-2は3.05である。更に、隣接ミラー対1520と1530、1530と1540、及び1540と1550は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。また、ミラー1510と対物面103の間の距離は、投影対物系のトラック長の50%よりも大きい。
投影対物系1500に関するデータを下記の表7A及び表7Bに示している。表7Aは、光学データを示しており、一方、表7Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。表7A及び表7Bのためのミラー名称を次のように関連付ける。ミラー1(M1)は、ミラー1510に対応する。ミラー2(M2)は、ミラー1520に対応する。ミラー3(M3)は、ミラー1530に対応する。ミラー4(M4)は、ミラー1540に対応する。ミラー5(M5)は、ミラー1550に対応する。ミラー6(M6)は、ミラー1560に対応する。
図17は、全てを自由形状表面で設計した6個のミラーを有する本発明の別の実施形態を示している。図示のものは、対物面3000、像平面3002、第1のミラーM1、第2のミラーM2、第3のミラーM3、第4のミラーM4、第5のミラーM5、及び第6のミラーM6である。この投影対物系は、0.40の像側開口数を有する。視野の形状は、幅26mm、高さ2mmの矩形である。作動波長は13.5nmである。ミラーの屈折力シーケンスは、PNPNNPである。この光学システムは、ミラーM4とM5の間に1つの中間像を有する。対物面3000は、入射瞳とミラーの間に位置決めされ、この投影対物系の入射瞳は、対物面3000から1000mmのところに定位される。瞳面は、ミラーM2とミラーM3の間に位置決めされる。トラック長は1736mmである。物体−像シフトは65mmである。光路長は4827mmである。
この投影対物系の性能には、0.037λの像側Wrmsが含まれる。歪曲収差は12nmよりも小さい。像側視野曲率は25nmである。
物体における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面3000における主光線角度の最大変異は0.82である。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラーM1において323mm×215mm、ミラーM2において131mm×102mm、ミラーM3において267mm×183mm、ミラーM4において70mm×52mm、ミラーM5において124mm×109mm、ミラーM6において447mm×433mmである。
物体における視野中心点の主光線角度は7°である。対物面3000における主光線角度の最大変異は0.82である。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラーM1において323mm×215mm、ミラーM2において131mm×102mm、ミラーM3において267mm×183mm、ミラーM4において70mm×52mm、ミラーM5において124mm×109mm、ミラーM6において447mm×433mmである。
ミラーM1からM6において、視野中心点における主光線入射角は、4.06°、11.34°、12.20°、31.60°、12.27°及び7.64°である。ミラーM1からM6において、子午断面内の最大入射角は、4.96°、12.38°、16.54°、41.24°、29.42°及び9.25°である。ミラーM1からM6における子午断面内の入射角の域幅は、1.08°、2.71°、9.83°、22.72°、29.13°及び4.28°である。ミラーM2及びM4は、5mmよりも大きく、25mmよりも小さいフリーボードを有する。ミラーM3は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラーMl、M2、M4、及びM5は、主光線角度の負の拡大を有する。
この投影対物系の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は400mmである。
この投影対物系では、dop-1/dop-2は2.67である。更に、レチクルとミラーM1、並びにミラーM2とM3は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
この投影対物系の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は400mmである。
この投影対物系では、dop-1/dop-2は2.67である。更に、レチクルとミラーM1、並びにミラーM2とM3は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
図17の投影対物系に関するデータを下記の表8A及び表8Bに示している。表8Aは、光学データを示しており、一方、表8Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。
図17の投影対物系は、主にミラーM4の形状において、図3、10、11、12、13、及び14の実施形態とは異なる。上述のこれらの実施形態とは対照的に、図17の実施形態のミラーM4は凸面である。
図18は、全てを自由形状表面で設計した6個のミラーを有する本発明の別の実施形態を示している。図示のものは、対物面3000、像平面3002、第1のミラーM1、第2のミラーM2、第3のミラーM3、第4のミラーM4、第5のミラーM5、及び第6のミラーM6である。この投影対物系は、0.35の像側開口数を有する。視野の形状は、幅26mm、高さ2mmの矩形である。作動波長は13.5nmである。ミラーの屈折力シーケンスは、PPNPNPである。この光学システムは、ミラーM4とM5の間に1つの中間像を有する。この投影対物系の入射瞳は、対物面3000の像平面側の距離1749mmのところに定位される。開口絞りは、ミラーM2上に位置決めされる。トラック長は1700mmである。物体−像シフトは41nmである。光路長は4156mmである。
図18は、全てを自由形状表面で設計した6個のミラーを有する本発明の別の実施形態を示している。図示のものは、対物面3000、像平面3002、第1のミラーM1、第2のミラーM2、第3のミラーM3、第4のミラーM4、第5のミラーM5、及び第6のミラーM6である。この投影対物系は、0.35の像側開口数を有する。視野の形状は、幅26mm、高さ2mmの矩形である。作動波長は13.5nmである。ミラーの屈折力シーケンスは、PPNPNPである。この光学システムは、ミラーM4とM5の間に1つの中間像を有する。この投影対物系の入射瞳は、対物面3000の像平面側の距離1749mmのところに定位される。開口絞りは、ミラーM2上に位置決めされる。トラック長は1700mmである。物体−像シフトは41nmである。光路長は4156mmである。
この投影対物系の性能には、0.020λの像側Wrmsが含まれる。歪曲収差は1.1nmよりも小さい。像側視野曲率は17nmである。
物体における視野中心点の主光線角度は6°である。対物面3000における主光線角度の最大変異は0.58である。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラーM1において169mm×148mm、ミラーM2において159mm×136mm、ミラーM3において120mm×61mm、ミラーM4において265mm×118mm、ミラーM5において101mm×77mm、ミラーM6において345mm×329mmである。
物体における視野中心点の主光線角度は6°である。対物面3000における主光線角度の最大変異は0.58である。
Mx×Myで与えられる各ミラーの受光域の寸法は、ミラーM1において169mm×148mm、ミラーM2において159mm×136mm、ミラーM3において120mm×61mm、ミラーM4において265mm×118mm、ミラーM5において101mm×77mm、ミラーM6において345mm×329mmである。
ミラーM1からM6において、視野中心点における主光線入射角は、8.11°、9.49°、21.03°、8.01°、13.67°、5.03°である。ミラーM1からM6において、子午断面内の最大入射角は、10.31°、12.06°、21.56°、8.45°、24.59°、6.36°である。ミラーM1からM6における子午断面内の入射角の域幅は、4.56°、5.34°、1.85°、1.23°、22.98°、3.16°である。ミラーM4は、主光線角度の正の拡大を有し、一方、ミラーMl、M2、M3及びM5は、主光線角度の負の拡大を有する。
この投影対物系の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は441mmである。
この投影対物系では、dop-1/dop-2は1.89である。更に、ミラーM4とM5は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
この投影対物系の像側自由作業距離は45mmである。物体側自由作業距離は441mmである。
この投影対物系では、dop-1/dop-2は1.89である。更に、ミラーM4とM5は、投影対物系のトラック長の50%を超えて分離される。
図18の投影対物系に関するデータを下記の表9A及び表9Bに示している。表9Aは、光学データを示しており、一方、表9Bは、ミラー表面の各々における非球面定数を示している。
図18の投影対物系は、対物面3000から始まるが互いに集束する主光線を有する。
他の実施形態は、特許請求の範囲に説明している。
他の実施形態は、特許請求の範囲に説明している。
102 像平面
103 対物面
300 反射マイクロリソグラフィ投影光学システム
310、320、330、340、350、360 反射光学要素
OIS 物体−像シフト
103 対物面
300 反射マイクロリソグラフィ投影光学システム
310、320、330、340、350、360 反射光学要素
OIS 物体−像シフト
Claims (26)
- 反射マイクロリソグラフィ投影光学システムであって、
対物面内の物体視野から波長λを有する放射光を像平面内の像視野に結像するように配列された複数の反射要素、
を含み、
75mm又はそれよりも小さい物体−像シフトを有し、ここで前記物体−像シフトは、像視野内のある点の物体視野内の対応点からのx−y平面内の距離であり、
前記像視野は、少なくとも1mm×1mmのサイズを有し、
0.2又はそれよりも大きい像側開口数を有する、
ことを特徴とするシステム。 - 前記要素の少なくとも1つは、前記放射光の経路に位置決めされた回転非対称表面を有する反射要素であり、
前記回転非対称表面は、前記回転非対称表面の少なくとも1つの位置で、前記回転非対称表面に最もよく一致する回転対称表面である回転対称基準表面から少なくともλのサグ方向の距離だけ偏位する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。 - 回転非対称表面が、前記回転非対称表面の1つ又はそれよりも多くの位置で、前記回転対称基準表面から10λ又はそれよりも大きいサグ方向の距離だけ偏位することを特徴とする請求項2に記載の光学システム。
- 回転非対称表面が、前記回転非対称表面の1つ又はそれよりも多くの位置で、前記回転対称基準表面から20nm又はそれよりも大きいサグ方向の距離だけ偏位することを特徴とする請求項2に記載の光学システム。
- 前記複数の反射要素は、前記光学システムの子午面に対して鏡面対称であることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記複数の反射要素は、前記放射光の経路に位置決めされた回転非対称表面を有する反射要素である2つの要素を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記複数の要素は、主光線角度の正の拡大を有する反射要素を2つよりも多く含まないことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記複数の要素は、主光線角度の正の拡大を有する反射要素を1つよりも多く含まないことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 0.4又はそれよりも大きい像側開口数を有することを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記像平面において矩形視野を有し、
直交方向の各々における前記矩形視野は、1mm又はそれよりも大きい最小寸法を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。 - 前記像視野での静的歪曲収差が、10nm又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記像視野での波面誤差が、λ/14又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 光学システムを通る前記放射光の経路は、前記対物面での対物面法線と非平行である主光線によって特徴付けられることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 主光線が、前記対物面において0.05°以内で互いに平行であることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 主光線が、前記対物面において互いから発散することを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 光学システムの子午断面に対して、主光線が、前記要素の各々の表面上への20°よりも小さい最大入射角を有することを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記対物面においてテレセントリックであることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記像平面においてテレセントリックであることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 光学システムを通る前記放射光の経路は、主光線によって特徴付けられ、光学システムの子午断面に対して、視野中心点の該主光線は、前記要素の各々の表面上へのθ度の最大入射角を有し、光学システムが、0.3よりも大きい像側開口数NAを有し、比率θ/NAは、68よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 30nm又はそれよりも小さいλでの前記放射光を対物面に供給するように構成された放射光源を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記放射光源からの放射光を前記対物面に位置決めされた物体に向けるように配列された1つ又はそれよりも多くの要素を含む照明システムを更に含み、
前記照明システムは、光学システムの入射瞳に対応する位置に位置決めされた要素を含む、
ことを特徴とする請求項21に記載の光学システム。 - 瞳掩蔽がないことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 請求項22に記載の光学システムと、
レチクルを前記光学システムが該レチクルを像平面に結像するように対物面に位置決めするように構成された第1の可動台と、
物品を前記レチクルの像が該物品の表面にあるように前記像平面に位置決めするように構成された第2の可動台と、
を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィツール。 - 微細構造構成要素をマイクロリソグラフィ生産する方法であって、
−少なくとも放射光感応材料の層を有する基板を準備する段階、
−投影されることになる構造を有するマスクを準備する段階、
−請求項24に記載のマイクロリソグラフィツールを準備する段階、
−前記マイクロリソグラフィツールを用いて前記マスクの少なくとも一部を前記層の区域上に投影する段階、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項25に記載の方法によって生成される微細構造構成要素。
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