JP2013250556A - マイクロリソグラフィーのための等倍率大型反射屈折レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】ｉ線ＬＥＤ波長で動作し、４個から６個のダイを取り扱うことが可能な領域サイズを有する、フォトリソグラフィー装置のための、頑丈で単純な１倍光学投影システムを提供する。
【解決手段】光学軸に沿って、非球面の凹型ミラーと、前記凹型ミラーから離間された収斂レンズグループと、前記収斂レンズグループの前記凹型ミラーと反対側の近傍に、光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射プリズムとを備え、前記第１のプリズムは前記対物面に近い第１の表面を有し、前記第２のプリズムは前記画像面に近い第２の表面を有し、前記収斂レンズグループは、３つまたは４つのレンズエレメントから構成され、レンズエレメントの１つは正メニスカス形状を有し、前記レンズは名目上の開口数が０．３２で、実質的に等倍となり、前記レンズは少なくとも画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい。
【選択図】図２Ａ

Description

（優先権の主張）
この出願は、２０１２年５月３０日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／６５３，０２０に基づく合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）項の優先権主張を伴う。また、同仮出願は参考として本明細書に組み込まれる。

本発明は、マイクロリソグラフィーのためのレンズに関し、特に、複数のダイを含む大きな領域を有する、マイクロリソグラフィーのための等倍率の反射屈折レンズに関する。

フォトリソグラフィー装置は、集積回路（ＩＣ）の製造において、半導体（たとえば、シリコン）ウエハ上に小さな図柄を印刷することに用いられる。フォトリソグラフィー装置は、たとえば、レイヤーの相互連結を定義するためのパターンを形成することを含む、最終プロセスにも用いられる。レイヤーの相互連結は、ＩＣを駆動するための電力を供給する。フォトリソグラフィー装置は、制御ロジックやＩＣのデータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）を伝送するために利用される高速通信バスの金属経路のパターンを形成するための最終プロセスにおいても利用される。

この２０年間ほど、製造に用いられるシリコンウエハのサイズは、（２００ｍｍ）８”から（３００ｍｍ）１２”まで増大し、今や（４５０ｍｍ）１６”まで考えられている。ＩＣの製造コストは、２つの重要な要因に起因する。すなわち、生産量とスループット（たとえば、ウエハ数／時間）である。イールドの推測は、容易に１００％に到達するので、ＩＣのコストは、製造プロセスのスループットに大きく依存する。

スループットを増やすための１つの方法は、ウエハのダイのサイズを大きくすることである。他の方法は、一度にイメージを形成することができるダイの数を増やすことである。どちらをするにしても、ウエハごとに必要な処理（スキャン）時間を減らすために、フォトリソグラフィー装置は、大きなダイを形成する複数のダイの形式をサポートする必要がある。このことは、等倍率（1倍）のフォトリソグラフィー装置によって処理され得る粗い最後の方のレイヤーにおいて、より容易に達成できる。

Ｊ．Ｄｙｓｏｎ、「ザイデル収差のない等倍光学システム」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、１９５９年７月 Ｚｈａｎｇ Ｙｕｄｏｎｇ他、「１：１反射屈折広帯域深紫外線高開口数のリソグラフィーレンズ」、ＳＰＩＥ１４６３、１９９１年、６６８−６９４ Ｒ．Ｍ．Ｎ．Ｎｅｗ他、「Ｄｙｓｏｎ光学の分析の最適化」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ３１ 「応用光学」、ｎｏ．１０、１４４４−１４４９ Ｚｈａｎｇ他、「等倍光学システムのための開発」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ３４ 「応用光学」、１９９５年３月１日、ｎｏ．７ 米国特許第１，４０１，３４５号明細書 米国特許第１，７８３，９９８号明細書 米国特許第２，７４２，８１７号明細書 米国特許第７，１４８，５９３号明細書 米国特許第７，５７３，６５５号明細書

ｉ線ＬＥＤ波長で動作し、４個から６個のダイを取り扱うことが可能な領域サイズを有する、フォトリソグラフィー装置のための、頑丈で単純な１倍光学投影システムが必要とされている。

本発明の一局面は、画像面における画像領域に、対物面に複数のダイを定義するためのフォトマスク（レチクル）の画像を形成するためのマイクロリソグラフィーレンズである。マイクロリソグラフィーレンズは、光学軸に沿って、非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、凹型ミラーの凹型表面から離間された収斂レンズのグループと、収斂レンズのグループの近傍であって凹型ミラーの反対側に光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムとを含む。第１のプリズムは対物面に近い第１の表面を有し、第２のプリズムは画像面に近い第２の表面を有する。収斂レンズのグループは、３つか４つの互いに空隙が設けられたレンズエレメントから構成される。レンズエレメントの１つは、正メニスカス形状を有し、プリズムワイズな凹型の非球面の表面を含む最もミラーワイズなレンズエレメントである。画像領域は、４つから６つのダイを含むサイズである。各ダイは、２６ｍｍ×３４ｍｍの公称サイズを有する。レンズは、名目上の開口数が０．３２のところで、実質的に等倍となる。レンズは、少なくとも光のｉ線波長に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、波長が３６５ｎｍの場合に、解像度が約１ミクロンである。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、ｇ線波長とｈ線波長とｉ線波長とを有する光に対して、解像度が約２ミクロンである。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、画像領域上での歪みの量が１００ｎｍより小さい。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、画像領域上での歪みの量が５０ｎｍより小さい。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、画像領域上での歪みの量が１０ｎｍより小さい。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、焦点深度が、画像領域上において３ミクロン以上である。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、ｉ線ＬＥＤスペクトルの光で結像する。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、対物面と第１のＴＩＲプリズム表面との間に配置される第１の保護ウインドウと、画像面と第２のＴＩＲプリズム表面との間に配置される第２の保護ウインドウとをさらに備える。

好ましくは、保護ウインドウの各々は石英ガラスから作成され、その厚さは約１ｍｍである。

好ましくは、レンズは、等倍にするために、最大で約１００万分の５刻みで調整できるだけの非テレセントリシティを有する。

好ましくは、レンズエレメントの１つは、第１および第２のプリズムの直近に位置する凹型表面または平らな表面を含む。

好ましくは、画像領域のサイズは、公称で６８ｍｍ×５２ｍｍであり、４つのダイを収容可能である。

好ましくは、画像領域のサイズは、公称で１０２ｍｍ×５２ｍｍであり、６つのダイを収容可能である。

本発明の他の局面は、画像面における画像領域に、対物面に複数のダイを定義するためのフォトマスクを結像するためのマイクロリソグラフィーレンズである。マイクロリソグラフィーレンズは、光学軸に沿って、非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、凹型ミラーの凹型表面から離間され、互いに３つの離れたレンズエレメントから構成されており、正メニスカス形状を有しプリズムワイズな凹型の非球面の表面を含む最もミラーワイズなレンズエレメントを含む収斂レンズのグループと、凹型ミラーの反対側の収斂レンズのグループの近傍であり、かつ、光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムとを含む。第１のプリズムは対物面に近い第１の表面を有し、第２のプリズムは画像面に近い第２の表面を有する。画像領域は、６つのダイを含むサイズである。各ダイは、２６ｍｍ×３４ｍｍの公称サイズを有する。レンズは、名目上の開口数が０．３２のところで、実質的に等倍となる。レンズは、ｉ線ＬＥＤ波長スペクトルまたはｇ線とｈ線とｉ線の光に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい。

好ましくは、レンズは、等倍にするために、最大で約１００万分の５刻みで調整できるだけの非テレセントリシティを有する。

好ましくは、画像領域のサイズは、公称で１０２ｍｍ×５２ｍｍである。

本発明の他の局面は、画像面における画像領域に、対物面に複数のダイを定義するフォトマスクを結像するためのマイクロリソグラフィーレンズである。マイクロリソグラフィーレンズは、光学軸に沿って、非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムを含む。第１のプリズムは対物面に近い第１の表面を有し、第２のプリズムは画像面に近い第２の表面を有する。マイクロリソグラフィーレンズは、凹型ミラーの凹型表面から離間されプリズムと凹型ミラーとの間にある収斂レンズのグループをさらに含む。収斂レンズのグループは、４つの空隙が設けられたレンズエレメントから構成され、正メニスカス形状とプリズムワイズな凹型の非球面の表面とを有する最もミラーワイズなレンズエレメントと、プリズムに隣接するプリズムワイズな凹型表面を有する最もプリズムワイズなレンズエレメントとを含む。画像領域は、４つのダイを含むサイズである。各ダイは、公称で２６ｍｍ×３４ｍｍのサイズを有する。レンズは、名目上の開口数が０．３２のところで、実質的に等倍となる。レンズは、ｉ線ＬＥＤ波長スペクトルまたはｇ線とｈ線とｉ線の光に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい。

好ましくは、画像領域のサイズは、公称で６８ｍｍ×５２ｍｍである。

好ましくは、マイクロリソグラフィーレンズは、画像領域上での歪みの量が１０ｎｍより小さい。

本明細書で開示される光学システムの実施例は、以下の設計上の特徴を有する。

開口数が約０．３２のときに等倍である。スペクトルの範囲が、水銀アークの約２〜３倍のｉ線ＵＶ−ＬＥＤ（３６５ｎｍ）スペクトルバンド幅を有するｉ線だけの露光に関するバンド幅と、同じときに（たとえば、ＧＨＩスペクトルを使用する。）同時に「ｇ，ｈ，ｉ線」を形成する（つまり、露光する）能力と、を有する「ｇ，ｈ，ｉ」（４３６，４０５，３６５ｎｍ）の「化学線の水銀アーク」スペクトル線を包含する。

領域サイズは、公称で２６×３６ｍｍの「ダイサイズ」の４つまたは６つのダイを収容できる。ダイの方向は、最もコンパクトまたは最も効率の良い光学システムのための光学形式に最もよく適応できる。

ある実施例としては、歪みは５０ｎｍ未満である。別の実施例としては、歪みは１０ｎｍ未満である。

対物面（すなわち、フォトマスクまたはレチクル）や画像面（すなわち、ウエハ）では、テレセントリック線の束が求められる。これは、制約なしに、４つのダイの実施例における最適化の通常の成り行きで実現される。６つのダイの実施例は実質的にテレセントリックであり、すなわち焦点の変化を伴う画像サイズの変更に対して取るに足りないと考えられる程度の微量の非テレセントリック量を含む。

微量の非テレセントリック量の１つの効能は、対物面と画像面とにおける光学軸に沿った同じ方向の同量の焦点のシフトによって、システムの倍率が極め少ない量だけ変化することである。このことは、パターン重複エラーを最小化させることができるため、有用である。完全なテレセントリック光学システムでは、焦点および／または画像の品質を劣化させることなく、光学を調整することによって倍率を変更することはできない。

システムの非テレセントリックを原因とする倍率の変化量の例は、最大で約１００万分の５（５ｐｐｍ）である。

ＮＡ値が０．２４、０．３２、０．４０、０．５０である場合に対する、プリズムの厚さＴＨｐ（ｍｍ）と屈折率ｎとの関係を示し、ＮＡが増えるにつれてプリズムの厚さが増す様子を示すグラフである。 ＮＡが０．３〜０．５５の範囲であり、ｉ線光学ガラスの範囲である、ｉ線波長における、最少のプリズム屈折角度θ_ＦＭ（度）と屈折率ｎとの関係を示すグラフである。 本発明に係る１倍修正ウィン−ダイソン反射屈折光学システムの第１の実施の形態を示す図である。 第１の実施の形態におけるプリズムおよび第１のレンズエレメントの拡大図であり、各プリズムと画像面および対物面との間の保護ガラスを示し、屈折角度θ_Ｆも示す。 図２Ｂと同様の拡大図であり、ウエハとレチクルとがそれぞれ配置される画像面および対物面で収束する光線の束に沿った、第１の実施の形態の２つのプリズムと空隙が設けられたレンズエレメントとを示す。 第１の実施の形態に係る、プリズムの一例を示す拡大図であって、画像面と、画像領域と、画像面の画像領域に配置される４つのダイとを示す。 第１の実施の形態に係る、プリズムと第１のレンズエレメントの両者の拡大図であって、画像面と対物面の４つのダイのサイズを示す。 図３Ａと同様の図であって、第１の実施の形態に係る、画像領域の４つのダイの角に収束する光線束を示す。 第１の実施の形態に係る、画像領域または対物領域の４つのダイを示す図であり、４つのダイの角に関する光線の束の収束（あるいは分岐）部分を示す。 第１の実施の形態に係る、格子の歪みを示す図である。 第１の実施の形態に係る、異なる波長（３５５ｎｍから３７５ｎｍまで５ｎｍ間隔）における、正接の光線Ｔとサジタル光線Ｓとの領域の曲率／非点収差を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る、領域の高さ（最大７９ｍｍ）の関数としての歪み（ｍｍ）を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る、多色性のＭＴＦグラフである。 第１の実施の形態に係る、領域毎の、多色性のＲＭＳのスポットサイズ（μｍ）と波長λ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る、フーリエ多色性ｉ線ＬＥＤ線拡がり関数であって、０．５５μｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す。 第１の実施の形態に係る、ｉ線（３６５ｎｍ）波長におけるスルーフォーカス法のストレールレシオと領域の位置との関係である。 図５Ａと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、ＧＨＩスペクトル帯の領域曲率を示す。 図５Ｂと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、ＧＨＩスペクトル帯の歪みを示す。 図６Ａと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、波長が３５５ｎｍから４５０ｎｍまでの範囲における、多色性のＭＴＦグラフを示す。 図６Ｂと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、水銀アーク波長（点線）とＬＥＤ波長（１点鎖線）とに関する、多色性のＲＭＳスポット半径（μｍ）と波長（μｍ）と領域の位置の関係を示す。 図７Ａと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、フーリエ線拡がり関数であって、約６μｍのＦＷＨＭを示す。 図７Ｂと同様のグラフであって、第１の実施の形態に係る、目標が０．９５またはそれ以上の焦点深度幅の、４０５ｎｍのｈ線のスルーフォーカス法のストレールレシオを示すグラフである。 本発明に係る１倍修正ウィン−ダイソン反射屈折光学システムの第２の実施の形態を示す図である。 図２Ｃと同様であって、プリズムＰＡおよびＰＢ、空隙が設けられた３つのレンズエレメントＬ１からＬ３、対物面ＯＰのレチクル１１０、画像面ＩＰのウエハ１００を示す。 第２の実施の形態に係る、画像領域ＩＦまたは対物領域ＯＦの６つのダイの各々の角における入射光の束を示す。 図４と同様であって、第２の実施の形態に係る、格子の歪みを示す図である。 第２の実施の形態に係る、３５５ｎｍから３７５ｎｍまでの範囲の波長についての多色性のＭＴＦグラフである。 第２の実施の形態に係る、ＬＥＤ波長（１点鎖線）に関する多色ＲＭＳスポット半径（μｍ）と波長（μｍ）および領域の位置の関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る、フーリエ多色ｉ線ＬＥＤ線拡がり関数であって、０．４８μｍのＦＷＨＭ線幅を示す。

本発明は、マイクロリソグラフィーのレンズに関し、特に、複数のダイを収容できる大きな領域を有するマイクロリソグラフィーのための等倍反射屈折レンズに関する。

特許請求の範囲に記載された内容は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。

本明細書では、「フォトマスク」という用語と「レチクル」という用語とは、同様の意味を有する。

半導体製造の分野で使用される「ダイ」という用語は、実用的な集積回路が組み立てられる半導体ウエハの一部を意味する。明細書で使用される「ダイ」という用語は、ウエハ上にダイを形成する目的のために、ウエハ上に画像を形成するのに用いられるパターンを含むレチクルの一部も意味する。このように、図示および説明を簡単にするために、また、明細書で開示される光学システムが名目上単一倍率を有することから、「ダイ」という用語は、レチクルのダイのパターンまたはウエアに形成されるダイのいずれかを意味する。レチクルの一例は、後述するように、４つか６つのダイを有する。これは、４つから６つのダイをウエハ上に描くためであって、言い換えれば、光学システムの画像領域および対物領域は、異なる実施例においては、４つのダイか６つのダイを収容するサイズを有するということである。これは、「４ダイ形式」または「６ダイ形式」と表現される。たとえば、各ダイは、２６ｍｍ×３６ｍｍの公称サイズを有する。

「ミラーワイズ」という用語は、「ミラーに向かい合っていること」を意味し、「プリズムワイズ」という用語は、「プリズムに向かい合っていること」を意味する。このように、プリズムワイズな凹面を有するレンズは、プリズムに面した凹面を有する。

下記の技術文献および特許公報は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。

Ｊ．Ｄｙｓｏｎ、「ザイデル収差のない等倍光学システム」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、１９５９年７月

Ｚｈａｎｇ Ｙｕｄｏｎｇ他、「１：１反射屈折広帯域深紫外線高開口数のリソグラフィーレンズ」、ＳＰＩＥ１４６３、１９９１年、６６８−６９４

Ｒ．Ｍ．Ｎ．Ｎｅｗ他、「Ｄｙｓｏｎ光学の分析の最適化」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ３１ 「応用光学」、ｎｏ．１０、１４４４−１４４９

Ｚｈａｎｇ他、「等倍光学システムのための開発」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ３４ 「応用光学」、１９９５年３月１日、ｎｏ．７

米国特許第１，４０１，３４５号；１，７８３，９９８号；２，７４２，８１７号；７，１４８，５９３号；７，５７３，６５５号。
＜光学設計について＞

１例としての1倍フォトリソグラフィー装置は、反射屈折光学システムを含む。反射屈折光学システムは、シリコンウエハ上で０．７５μｍから２μｍの限界寸法特性を実現するために、水銀アーク波長（ｇ線＝４３６ｎｍ；ｈ線＝４０５ｎｍ；ｉ線＝３６５ｎｍ）で画像を形成する。つい最近になって、ＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤｓ）の能力によって、水銀アークアンプから、ｉ線波長画像形成のためのＬＥＤｓのような、より信頼性の高い個体状態のソースへと移行されてきている。ｉ線ＬＥＤスペクトルの一例は、約９ｎｍの幅（ＦＷＨＭ）を有し、約３５７ｎｍから３７４ｎｍの範囲であって、３６５ｎｍにピークを有する。わずかに広いｉ線ＬＥＤスペクトルは、画像品質を決定づけたり、より複雑な光学設計を必要とするために追加的に無色化することが要求される。特に、複数のダイの形式のサイズが大きくなれば、高いウエハスループット率が要求される。

本明細書で開示される光学システムは、ウィン−ダイソンの設計に基づくものである。光学軸の中央に配置される主要な凹型ミラーと、光学軸の両側に分かれて配置される屈曲プリズムとを有する。分かれて配置される屈曲プリズムは、対物面と画像面を分けるために用いられ、あるいは光学軸で重なっている。

中間紫外線の化学線のスペクトル領域（３６５ｎｍから４３５ｎｍ）におけるウィン−ダイソン光学システムの光学設計は、後述する表１に表示されているように、おおよそ、複数の高い透明度の光学ガラスに加えて、１つのアモルファス透明セラミックと１つの透明クリスタルに限られる。表１は、化学線のスペクトル帯のための、１６の候補の材料の光学および熱特性を例示する。

材料は、世界中の限られた数の製造業者から調達可能である。すなわち、ｉ線ガラスタイプのおはらガラス（日本）、様々なタイプおよび品位のアモルファスや透明セラミックの溶融シリカのＨｅｒａｅｕｓ（ドイツ）およびＣｏｒｎｉｎｇ（米国）、立方の単結晶のフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）のＣｏｒｎｉｎｇ（米国）およびＨｅｌｍａ（ドイツ）である。各材料の製造は、溶解、化学蒸着または火炎加水分解、あるいは、適切な結晶成長方法などの組み合わせることによって可能である。光学的な厚さは、このタイプのシステムに合わせると極めて大きなものとなる傾向にあるため、高い内部屈折率の安定性（〜１ｐｐｍ）を有する材料が適している。

表１では、高い光の透過率（＞０．９９／２５ｍｍ）を有する材料は、最初の４つの欄で太字で表示されており、厚いレンズエレメントに最も適している。特に、リング領域の反射屈折光学システムでは、ウエハにおける対物（主要なミラーへ、および、主張なミラーから）と画像との間で、光線が２倍の距離を通過するために、有効厚さが２倍される。「ｎｎｎｖｖ」と命名された欄は、ＭＩＬコードを意味し、ヘリウムｄ線（５８７．６ｎｍ）の屈折率の最初の３つの小数と、アッベ数Ｖｄとを組み合わせる。アッベ数は、可視スペクトルにおける各材料の相対スペクトル分散を示す。分散は、波長が短いと増加する。特に、ＵＶではそうである。可視帯である４５０ｎｍから６５０ｎｍと比較して、３６５ｎｍから４３５ｎｍの狭いスペクトル帯であるにもかかわらず、無色化はより難しい。「τ、ｉ（２５ｍｍ）」の値は、２５ｍｍの厚みの内部透過率を与え、「ｎ、ｉ」の値は、水銀のｉ線（３６５ｎｍ） の屈折率を与える。

材料の選別の際には、製造時と同様に使用時における温度安定性の観点から、熱特性も考慮されるべきである。太字の値は、ＣＴＥおよびｄｎ／ｄＴ（屈折率の温度変化）の平均から離れている材料を示し、特にＣＴＥ（溶融シリカ）「ゼロ」とゼロから負のｄｎ／ｄＴの値のものがあげられる。

厚い光学部品は、小さな温度勾配に反応し易い。温度勾配は、表面の配置構造や屈折率（屈折率勾配）に変化をもたらす。溶融シリカは、膨張性が低い材料であると考えられるが、１６個の候補の材料の中で、最も高いｄｎ／ｄＴを有している。ＣａＦ_２は、同様に高い、負数であるｄｎ／ｄＴと、非常に高い熱膨張係数（ＣＴＥ）とを有する。これは、製造時または使用時における突然の温度変化（特に、冷却）にさらされたときに、割れの影響を非常に受け易くする。

図１Ａは、光学システムの異なるＮＡごとの、すなわちＮＡ値が０．２４、０．３２、０．４０、０．５０である場合の、プリズムの厚さＴＨｐ（ｍｍ）と屈折率ｎとの関係を示すグラフである。なお、プリズムの高さが５２ｍｍであり、２つのダイのシステムの形式の場合である。

離れた屈折プリズムの材料の選択には、各プリズムの内部の反射面の光学的な振る舞いを考慮にいれる。内部の反射面は、表面誤差に対して屈折面よりも５から６倍良く反応する。通常の入射光に対する内部反射の波面に関する波面誤差（ＷＦＥ）は、下記の式から与えられる。
ＷＦＥ，ｒｆｌ＝２・ｎ・ｅ
一方、一般的な表面における通常の入射光の屈折は、下記のように与えられる。
ＷＦＥ，ｒｆｌ＝（ｎ−１）・ｅ
ここで、ｅは（波の）表面誤差であり、ｎは波長の屈折率である。

他の各々の相対感度はσ＝２・ｎ／（ｎ−１）である。
なお、１．４４という低い値の場合はσ＝６．５４Ｘとなり、ｎ＝１．６１という高い値の場合はσ＝５．３Ｘとなる。

材料の選択に影響を与える他の要因は、反射コーティングを使用することなく、全部の光線に対して、プリズムの反射面からの内部全反射（ＴＩＲ）を実行するように全ての光線の屈折率が十分に高いか、である。入射光の角度が臨界角以下になると、ＴＩＲにはならない。そこで、光線の反射面での屈折を防ぐために、反射コーティングが必要となり、画像のいくつかの描写が発生する。

ＴＩＲが確実に生じる程度以上の臨界角φ_ｃは以下のように与えられる。
φ_ｃ≧ａｓｉｎ（１／ｎ）
φは、面法線との関係で測定される。

図１Ｂは、ｉ線材料（後述するように、図２Ｂはどのように屈折角度θ_Ｆが測定されるかを示す。）に関する最少のＴＩＲ屈折角度θ_ＦＭ（逆転スケール）を示すグラフである。ＴＩＲをサポートする最小の屈折角度θ_ＦＭは、以下のようにして与えられる。
θ_ＦＭ＝２＊［ａｓｉｎ（１／ｎ）＋ａｓｉｎ（ＮＡ／ｎ）＋Ｋ］
ここで、ｎはサポートされている最も長い波長における屈折率であり、ＮＡはシステムの開口数であり、Ｋはテレセントリシティおよび他の許容範囲からの逸脱に対する設計マージンを設けるための追加的な許容量である。図１Ｂは、ＮＡが０．３〜０．５５の範囲である、多くのｉ線光学材料に対する、最少のＴＩＲ屈折角度θ_ＦＭ（度）と、（ｉ線波長の）屈折率ｎとの関係をプロットの説明とともに示すグラフである。

屈折角度θ_Ｆが大きくなればなるほど、プリズムが厚くなる。これは、屈折率の値が減少することによって生じる。極端なＮＡの光線は、プリズムの入り口表面と比べて、内部的に平行ではないため、プリズムの形状は非最適である。これは、プリズムの高さとプリズムの厚みを増すことになり、全体的な設計に不利に働く虞がある。

最適なプリズム屈折角度θ_Ｆは、θ_ＦＯと表され、ＮＡに対して低い屈折光線は、屈折したプリズムの入り口表面と平行である。解空間は、最小屈折角度θ_ＦＭおよび最適な屈折角度θ_ＦＯの関係から定義されうる。
（θ_ＦＯ−θ_ＦＭ）＝２＊｛［４５°＋（１／２）＊ａｓｉｎ（ＮＡ’）］−φ_ｃ｝（角度）
ここで、ＮＡ’は、プリズム内で屈折された物（光線）の開口数、たとえばａｓｉｎ（１／ｎ）、であり、ｎは屈折率である。最適な臨界角度φ_ＣＯは、解空間の制限された範囲、たとえば＞ＮＡ＞＞０．２４においてφ_Ｃよりも大きく、１．５４よりも高い屈折率値とを有する。厚くて小さくないプリズムは、低い屈折率または高いＮＡのために、ＴＩＲをサポートすることが求められ、最終的に高いＮＡは全体的に失敗に終わり、プリズム表面の反射コーティングを追加することが必要になる。

おはらガラスのタイプは、０．２４ＮＡにおける最適な臨界角度φ_ＣＯを満たしており、下記の表２における１２のガラスに限定される。さらに小さな値（下線を付している。）が、０．３２ＮＡにおける最適な臨界角度φ_ＣＯを満たしており、０．３７よりも大きいＮＡでは満たせるものがない。

前述の記載は、溶融シリカまたはＣａＦ_２（最も透過率の高い材料）の使用はプリズムとしては必ずしも最高の選択ではない、ということを示唆している。特に、ＴＩＲが求められる場合において、低い率のプリズムは、大きな屈折角を必要とし、プリズムの形状は最適な形状からは異なるものであって、厚みが増せば増すほど、高い率の材料が必要とされる。プリズムの材料は、材料やレンズの他の組み合わせ、ミラーの組み合わせ、表面の形状などに連動して、最適な全体設計の実現を阻害するかもしれない。

通常のプリズムの形状が、好適な材料に基づいて設立されたときは、その時に、レンズ設計パラメータ（半径、厚み、空隙、）を維持しながら、厚みが最適化される。プリズムの厚みは、他のザイデル収差のように、球面収差とペッツヴァル和に重要な影響を与える。従って、材料タイプの様々な組み合わせに関して、レンズの設計を十分に最適化させるため通常の配列に対する調整が可能になっている。

最適化プロセスは、徐々に、最も適した性質、主要なスペクトルの透過率、の慎重な選択に基づいた全ての最も適したガラスのタイプの置き換えを可能にしていく。（溶融シリカまたはＣａＦ_２に関する）コスト、熱、製造条件のような他の要因が同様に対処される。

レンズ設計ソフトウェアを光学設計の様々な制約に動的に束縛させたり反応させたりするために、前述の式は、標準レンズ設計ソフトウェアのレンズ設計最適化メリット関数に記述される。このおかげで、設計ソフトウェアは、解析点広がり関数（ＰＳＦ）またはストレールレシオのように、単純最小化画像基準を超えて設計を導く最適なパラメータの配列に基づいて、最適な材料の組み合わせを世界的に探索することが可能になる。他の要因、たとえば歪みやテレセントリシティ、は必要に応じて観測および制約する。ＴＩＲに対する偏光の効果は、非偏光（ＬＥＤまたはアークランプ）の位相シフトの変化が画像の品質を低下させるのに十分な大きさを有する場合、プリズムの反射面上の位相維持膜を採用することによって与えられる。

上記の技術の適用は、１倍ウィン−ダイソンの光学システムに関する下記の２つの実施の形態に利用される。両者において、ＮＡは０．３２である。一方はｉ線ＬＥＤとＧＨＩ同時（ＧＨＩ−ｓ）スペクトルの４つのダイの形式に対するものであって、他方はｉ線ＬＥＤだけに適した６つのダイの形式に対するものである。
＜第１の実施の形態＞

図２Ａは、本発明に係る１倍修正ウィン−ダイソン反射屈折光学システム（システム）１０の第１の実施の形態を示す図である。システム１０は、光軸Ａ１の中央に配置される主凹型ミラーＭ１を含む。ミラーＭ１は、ミラー表面ＭＳを有する。開口絞りＡＳは、ミラー表面ＭＳに配置される。システム１０は、ミラーＭ１の凹部側に、光軸Ａ１に沿って、ミラー表面ＭＳから軸方向に離れて配置される４つの屈折レンズエレメントＬ１からＬ４を含む。システム１０は、２つの屈折プリズム（プリズム）ＰＡおよびＰＢを含み、これらは各々が光軸Ａ１の反対側にレンズＬ１に近接して配置される。プリズムＰＡおよびＰＢは、それぞれ、ＴＩＲ表面ＴＡおよびＴＢを有する。これらは、画像面ＩＰおよび対物面ＯＰが光軸Ａ１上で重ならないように、屈折システム１０を構成している。

図２Ｂは、プリズムＰＡおよびＰＢと対物面ＯＰと画像面ＩＰの拡大図である。プリズムＰＡは、レンズエレメントＬ１のレンズ表面ＬＳ１に近い、平らな表面ＰＡ１を含む。プリズムＰＡは、対物面ＯＰに近い平らな表面ＰＡ２を含む。同様に、プリズムＰＢは、レンズエレメントＬ１のレンズ表面ＬＳ１に近い、平らな表面ＰＢ１を含む。プリズムＰＢもまた画像面ＩＰに最も近い平らな表面ＰＢ２を含む。

一例として、システム１０は、プリズム表面ＰＡ２と対物面ＯＰとの間に配置される薄い（たとえば、公称１ｍｍの厚さ）保護ウインドウＷＡと、プリズム表面ＰＢ２と画像面ＩＰとの間に配置される薄い保護ウィンドウＷＢとを含む。ウインドウＷＡおよびＷＢの材料は、溶融シリカである。

一例としてのシステム１０は、ｉ線ＬＥＤ波長またはＧＨＩ−ｓスペクトル帯の４つのダイの形式を有する。ＮＡ＝０．３２である。４つのダイの形式は、対物領域と画像領域が、公称寸法としての２６ｍｍ×３６ｍｍを有する４つのダイを囲むことができることを意味するものである。領域のサイズ（画像面ＩＰまたは対物面ＯＰ）は、６６ｍｍ×５２ｍｍであり、７３％の透過率を有する。レンズエレメントＬ４の凹型表面は、非球面の表面である。同様に、ミラー表面ＭＳは、非球面である。なお、システム１０は１Ｘ倍システムであるため、対物領域と画像領域とが同じサイズである。

システム１０は、作動距離ＷＤが５ｍｍであり、焦点距離ＦＤが５ｍｍであり、屈折角度θ_Ｆが１０３．５であり、折り畳まれていない長さ（対物面ＯＰから主要なミラーの頂点まで）が１２１２．５ｍｍであり、開口部の開口絞りＡＳが５９６．２ｍｍであり、主要なミラーは直径が６２０ｍｍであり厚みが１５０ｍｍである。プリズムＰＡとＰＢは、経路長が１０５ｍｍである。２つの非球面は、レンズＬ４のレンズ表面ＬＳ４であり、主要なミラーＭ１のミラー表面ＭＳにある。非球面は、後述のたるみの非球面の方程式のところで述べるように１２次の非球面である。

下記の表３は、第１の例のシステム１０のための、レンズ設計規定の例を示す。寸法は、ミリメートルである。

プリズムＰＡおよびＰＢは、二等辺三角形のように配置され、頂点の角度は５１．７５°、７６．５°、５１．７５°である。高さは、８５．１２７４ｍｍである。ＴＩＲ表面ＴＡ，ＴＢは１３３．７０３９８ｍｍである。入り口／出口の面Ｐ１，Ｐ２は５２．７０１９ｍｍである。屈折角度θ_Ｆ＝１０３．５°である。画像面の傾きは約Ｘ、つまり５２ｍｍの画像高さを＋０．６０μｍ超える程度である。焦点深度は、領域の深さと同様であり、３μｍである。

非球面ＬＳ４とＭＳは、ｓａｇＺを利用して下記のように定義される。ここで、ｃ＝１／Ｒであり、Ｒは曲率の底面半径であり、ρはＺ軸の極半径であり、ｒは動径座標であり、ｋは円錐曲線定数であり、α_ｉはｉ次の非球面係数である。ｓａｇＺは、光軸Ａ１方向の変位であって、極接線平面から測定される。
Z=C²/((1+SQRT(1-(1+k)c²/r²)))+α₁r²+α₂r⁴+α₃r⁶+α₄r⁸+α₅r¹⁰+α₆r¹²
下記の表３は、２つの非球面ＬＳ４とＭＳのための非球面データを示す

図２Ｃは、図２Ｂと同様の拡大図であり、プリズムＰＡおよびＰＢとレンズエレメントＬ１からＬ４を示す。光線の束ＲＢは、画像面ＩＰと対物面ＯＰとで収束する。レンズエレメントＬ１からＬ４は空隙を有する。レンズエレメントＬ１のレンズの表面ＬＳ１は、プリズム表面ＰＡ１およびＰＢ１に近い。レンズ表面ＬＳ１は、わずかにくぼんでおり、一例として、くぼみの半径はシステム１０の最適な光学性能のために選択されている。レンズＬ１からＬ４は、底部が面取りされており（実線、ＴＲで示されている。）、３００ｍｍのウエハ１００が画像面ＩＰで利用される。レチクル（フォトマスク）１１０は、対物面ＯＰに配置される。一例としてのレチクル１１０は、０．２５”（６ｍｍ）の厚みを有する。焦点距離ＦＤは５ｍｍであって、３ｍｍの隙間を提供し、レチクル１１０上の薄膜（図示せず）を収容できる。ウインドウＷＡおよびＷＢは、揮発性有機化合物とガス放出によるダメージから光学システムを防御するのに利用される。

図３Ａは、プリズムＰＢの一例を示す拡大図であって、画像面ＩＰと、画像面ＩＰに形成される画像領域ＩＦに配置される４つのダイＤ１からＤ４とを示す。図３Ｂは、図３Ａと同様の拡大図であって、プリズムＰＡおよびＰＢとレンズ表面ＬＳ１を有する近接のレンズＬ１を示す。ダイＤ１からＤ４は、プリズムＰＡおよびプリズムＰＢの両者に関連して示される。レチクル１１０（図示しない）のダイは、ウエハ１００（図示しない）上に画像形成されるダイと同じサイズである。

図３Ｃは、図３Ａと同様の図であって、画像領域ＩＦ上の画像面ＩＰに集中される光線の束ＲＢを含む。図３Ｄは、画像面ＩＰの画像領域ＩＦ（または対物面ＯＰの対物領域ＯＦ）の４つのダイＤ１からＤ４を示し、また４つのダイＤ１からＤ４の隅での９つの光線の束ＲＢの収束を示す。４つのダイＤ１からＤ４は、画像領域ＩＦか対物領域ＯＰのいずれかに位置することが表されている。なお、「ダイ」という用語は、図示および説明の容易化のために、レチクル１１０またはウエハ１００上のダイのパターンを示すために用いられる。

図４は、格子ＧＤの歪みを示す図である。ここで、「×」は完全な格子に関する重要な光線の位置を示す。図４の格子ＧＤの歪みは、３４０，０００倍に拡大されている。図における小さな四角形は、１０ｎｍ（水平）×７．６ｎｍ（垂直）の実寸法を有する。

図５Ａは、接線の光線Ｔとサジタル光線Ｓの、領域の曲率／非点収差を示す画像である。最大の領域は７９ｍｍである。カーブは、３５５ｎｍから３７５ｎｍまで５ｎｍ間隔の異なる波長を表す。図５Ｂは、領域の高さ（最大７９ｍｍ）の関数としての歪み（ｍｍ）を示すグラフである。図５Ｂでは、異なる波長のカーブが重なる。

図６Ａは、波長３５５ｎｍから３７５ｎｍの波長に対する、異なる領域の位置における、多色性のＭＴＦ（光学変換関数あるいはＯＴＦのモジュール）と空間周波数ν（サイクル／ｍｍ）との関係を示すグラフである。異なる波長のカーブの近さは、異なる波長や異なる領域の位置に関するＭＴＦが高いことを示す。このグラフは、一例としてのシステム１０が、１８００サイクル／ｍｍのカットオフ周波数で制限された回折であることを示す。

図６Ｂは、下記の表４に示されるような、領域の位置Ｆ１からＦ９における、多色性のＲＭＳのスポットサイズＳＳ（μｍ）と波長λ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。領域のサイズは、７９ｍｍである。

点線は水銀アークのスペクトルを表し、１点鎖線はｉ線ＬＥＤスペクトルを示す。回折限界線はＤＬと表され、回折限界半径は０．６５μｍである。３６５ｎｍでは、設計ＲＭＳ半径は回折限界の約１／３である。

図７Ａは、相対放射照度Ｉ_Ｒとｘ（μｍ）との関係がプロットされたフーリエ多色ｉ線ＬＥＤ線拡がり関数であって、０．５５μｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す。

図７Ｂは、ｉ線（３６５ｎｍ）波長の異なる領域位置におけるストレールレシオＳＲと焦点Ｆ（μｍ）との関係を示すグラフである。設計の目標は、ストレールが０．９５または焦点深度よりも大きなものである。

図８Ａおよび図８Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂと同様であって、領域曲率とＧＨＩ−ｓスペクトル帯の歪みを示す。

図９Ａは図６Ａと同様であって、３５５ｎｍから４５０ｎｍの範囲の波長における、０から１８００サイクル／ｍｍの空間周波数の多色性のＭＴＦグラフである。

図９Ｂは図６Ｂと同様であって、水銀アーク波長（点線）とＬＥＤ波長（１点鎖線）に関する、様々な領域位置における、多色性のＲＭＳのスポット半径ＳＳ（μｍ）と波長λ（ｎｍ）の関係を示す。

図１０Ａは図７Ａと同様であって、約６μｍのＦＷＨＭを示すフーリエ線拡がり関数である。

図１０Ｂは図７Ｂと同様であって、０．９５または焦点深度範囲よりも大きい目標を有する、４０５ｎｍのｈ線で焦点を通ったストレールレシオＳＲの図である。
＜第１の実施の形態の特徴と利点＞

システム１０の第１の実施の形態は、以下にまとめられるように、複数の特徴と利点とを有する。

ＮＡの中央が０．３２であることにより、ｉ線波長における線の幅とスポットサイズは０．７５μｍよりも小さく、ＧＨＩ−ｓの広帯域の露出における線の幅とスポットサイズは２μｍよりも小さい。

サイズが６８ｍｍ×５２ｍｍである４つのダイの形式は、単一ダイと比較して露出ステップ毎に４つのダイを露出することによって、ウエハ／時間の露出率を４倍までに高める。

設計は、長い光学経路の分光透過率を最大にしながら、領域分離プリズムＰＡおよびＰＢのＴＩＲのサポートに基づくものである。

焦点深度は、真空平板化されたウエハ１００の残余の曲がりを３μｍまで許容する。

システム１０は、水銀アークスペクトルの帯域幅の倍を有する、ｉ線ＬＥＤスペクトルに対応する。

システム１０は、水銀アーク源または複数波長ＬＥＤ源のＧＨＩ−ｓ露出に対応する。

一例としての設計は、最大透過率と屈折率均一性とのために、高品質のｉ線ガラスを活用する。

システム１０は、ｉ線光学ガラスのタイプが、高い屈折率と十分な内部透過率と優れたｄｎ／ｄＴの振る舞い（たとえば、温度勾配に対する反応の鈍さ）、といった追加的な利点を供するときは、高コストの溶融シリカを避ける。

非球面は、使用される姿勢での光学（レンズおよびミラー）の自重による曲がりを考慮した、製造のテストを容易にするために、最も適合した球面からの違いを最小限にするため、２つのくぼんだ光学表面ＬＳ４およびＭＳに制限される。

屈折レンズエレメントＬ１からＬ４の空隙は、ＵＶのダメージを受けやすい光学粘着性テープの使用を防止し、これによってシステムの寿命を長くできる。

一例としてのシステム１０は、軸外領域のペツヴァル曲率の残余傾き部品を補償するために最適化された焦点面の傾きを有し、実際のシステムのアライメント処理をエミュレートする。

無視できるほど小さい光学歪み（たとえば、＜１０ｎｍ）は、複数のダイの露出のための最大のオーバーレイの精密さを保証する。

（取り替え可能な）保護ウインドウの利用は、光学揮発性有機化合物へのダメージと、フォトリソグラフィー処理に関するガス抜け、たとえば様々なフォトレジストなどからの、とを防ぐことによって、寿命を長くしたり、高い頻度での光学部品の掃除や取り替えの必要性を取り除き、光学に関する前述の汚染を防ぐための光学システムの「シール」を容認する。

大きな作動および焦点距離（５ｍｍ）は、近接する保護ウインドウとウエハまたはレチクルの外皮との間の十分な物理的な隙間を提供する。これは、微粒子によって引き起こされる表面上の欠陥が、露出に影響を与えたり処理の欠陥を生じさせたりしないようにする。
＜第２の実施の形態＞

図１１Ａは、図２と同様であって、空隙を有した３つの屈折レンズエレメントＬ１、Ｌ２、Ｌ３を含むシステム１０の第２の実施形態を図示する。システム１０は、ｉ線ＬＥＤまたはＧＨＩ−ｓスペクトル帯における６つのダイの形式を提供するように構成されている。領域のサイズは、１０２ｍｍ×５２ｍｍであり、ｉ線波長における透過率は７５％である。作動距離ＷＤ＝６ｍｍである。システム１０は、一例として厚みが１ｍｍで溶融シリカで構成された上記のウインドウＷＡおよびＷＢを含む。屈折角度θ_Ｆは１０３°である。広げられた状態の長さが１４１７．５ｍｍである。開口絞りＡＳは、７４９．８ｍｍの開口部を有する。主要なミラーＭ１は、７８０ｍｍの開口部を有し、１７５ｍｍの厚みを有する。プリズムの経路長は１０７ｍｍである。レンズＬ３は、非球面のへこんだ表面ＬＳ３を有する。ミラー表面ＭＳも非球面である。ＮＡ＝０．３２である。後集束距離ＦＤは、システムの対称性のために、作動距離ＷＤ内と基本的に同様である。

表５は、第２の実施例のシステム１０のための、一例としてのレンズ設計の規定を示すものである。寸法は、ミリメートルである。

プリズムＰＡおよびＰＢは、二等辺三角形のように配置され、下記の設計パラメータを有する。頂角は、５１．５°、７７°、５１．５°である。高さは、８７．３５０４ｍｍである。長さは１７０．０ｍｍである。ＴＩＲの基準幅は１３６．７２２４ｍｍである。焦点面の傾きは、約Ｘ：対物および画像高さ６８ｍｍを超えて±０．４０μｍである。焦点深度＝２．５μｍである。

非球面は、上述したｓａｇ方程式と、追加の関係α_７ρ^１４およびα_８ρ^１６を用いて記述される。非球面データは、下記の表６に示される。

図１１Ｂは、図２Ｃと同様であって、プリズムＰＡおよびＰＢ、空隙が設けられた３つのレンズエレメントＬ１からＬ３、対物面ＯＰのレチクル１１０、画像面ＩＰのウエハ１００を示す。プリズムＰＡおよびＰＢに近いレンズＬ１のレンズ表面ＬＳ１は平らである。レンズ表面ＬＳ１の曲率は、当該特定例の設計に役立つものではない。レンズＬ１からＬ３は、３００ｍｍウエハ１００のクリアランスを許容するために、上述したように先端が切り取られている。対物面ＯＰのレチクル１１０は０．２５ｍｍの厚みを有する。対物面ＯＰのレチクル１１０は０．２５ｍｍの厚みを有する。６ｍｍの焦点距離ＦＤは、レチクルの外皮（図示せず。）からの４ｍｍのクリアランスを確保する。

図１２は、画像領域ＩＦまたは対物領域ＯＦにおけるダイＤ１からＤ６の各々の角に入射光線の束ＲＢを示す概略図である。大きな長方形の輪郭は、対物面ＯＰまたは画像面ＩＰにおける、プリズムの入り口／出口の表面ＰＡ２またはＰＢ２である。小さな長方形は、ウインドウＷＡかウインドウＷＢである。

図１３は、図４と同様であって、主要な光線の理想的な格子からのずれを示す「×」マークが記載された格子の歪みＧＤを示す図である。図４と同様に、見やすくするために、歪みのエラーは５１０，０００倍に拡大される。プロットの四角は、１０ｎｍ（水平）×５．１ｎｍ（垂直）である。

図１４Ａは、図９Ａと同様であって、様々な領域の位置における、３５５ｎｍから３７５ｎｍの範囲の波長における、多色性のＭＴＦグラフを示す。第２の実施例におけるシステム１０は、１８００サイクル／ｍｍのカットオフ周波数の回折限界を有する。また、異なるＭＴＦカーブの集合は、波長の範囲を超えて、また、画像領域ＩＦを超えて、上手く修正されていることが示されている。

図１４Ｂは、図９Ｂと同様であって、ＬＥＤ波長（１点鎖線）に関する、様々な領域の位置における、多色性のＲＭＳスポットサイズＳＳ（スポット半径）（μｍ）と波長λ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。回折限界の半径は０．６２μｍである。３６５ｎｍでは、設計半径は、回折限界の約１／３である。

図１５は、図１０Ａと同様であって、フーリエ多色ｉ線ＬＥＤ線拡がり関数を示す。グラフは、０．４８μｍのＦＷＨＭ線幅を示す。
＜第２の実施の形態の特徴と利点＞

システム１０の第２の実施の形態は、以下にまとめられるように、複数の特徴と利点とを有する。

ＮＡの中央が０．３２であることにより、ｉ線波長における線の幅とスポットサイズは０．５μｍよりも小さい。

簡略設計は、領域分離プリズムＰＡ、ＰＢと主要ミラーＭ１とに加えて、ただ３つのレンズエレメントＬ１からＬ３を要求する。

サイズが１０２ｍｍ×５２ｍｍである６つのダイの形式は、単一ダイと比較して露出ステップ毎に６つのダイを露出することによって、ウエハ／時間の露出率を６倍までに高める。

設計は、長い光学経路の分光透過率を最大にしながら、領域分離プリズムのＴＩＲをサポートするものである。

焦点深度は、真空平板化されたウエハ１００の残余の曲がりを３μｍまで許容する。

システム１０は、水銀アークのｉ線スペクトルの帯域幅のおおよそ倍を有する、ｉ線ＬＥＤスペクトルで動作する。

一例としてのシステム１０は、最大透過率と屈折率均一性とのために、高品質のｉ線ガラスの混合物を活用する。

システム１０は、単一の溶融シリカのレンズエレメントを要求する。２つのレンズエレメントは、水銀アークランプのものと比較して広いｉ線ＬＥＤのスペクトル帯の無色化を提供しながら、ｉ線光学ガラスのタイプ、たとえば、ｄｎ／ｄＴの感度が低減された、おはらのｉ線光学ガラスを利用する。

２つの非球面ＬＳ３とＭＳは、使用される姿勢の光学（レンズおよびミラー）の自重による曲がりを考慮した、製造のテストを容易にするために、最も適合した球面からの違いを最小限にするため、くぼんだ光学表面に制限される。

空隙を有した３つのレンズエレメントの使用は、ＵＶのダメージを受けやすい光学粘着性テープの使用を防止する。

焦点面の傾きは、軸外領域のペツヴァル曲率の残余傾き部品を補償し、実際のシステムのアライメント処理をエミュレートする。

無視できるほど小さい光学歪み（たとえば、＜１０ｎｍ）は、複数のダイの露出のための最大のオーバーレイの精密さを保証する。

（取り替え可能な）保護ウインドウＷＡ、ＷＢの利用は、光学揮発性有機化合物へのダメージと、フォトリソグラフィー処理に関する、たとえば様々なフォトレジストなどからの、ガス抜け、とを防ぐことによって、寿命を長くしたり、高い頻度での光学部品の掃除や取り替えの必要性を取り除き、光学に関する前述の汚染を防ぐための光学システムの「シール」を容認する。

当該設計は、近接する保護ウインドウとウエハ１００またはレチクルの外皮との間の十分な物理的な隙間を提供する。これによって、微粒子によって引き起こされる表面上の欠陥が、露出に影響を与えたり処理の欠陥を生じさせたりしないようにする。

複数のダイの形式をウエハの配置に「合わせて」、オーバーレイのエラーを最小化するために、共役焦点をシフトさせて＋／−１０マイクロに拡大率を調整することが、他の完全なテレセントリシティからの小さな乖離によって、可能になる。

当業者には明白であるが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明に対して様々な修正および変更を加えることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等範囲内において本発明の修正および変更を包含することが意図される。

Claims (20)

1. 画像面の画像領域に、対物面に複数のダイを定義するフォトマスクの画像を形成するためのマイクロリソグラフィーレンズであって、光学軸に沿って、
   非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、
   前記凹型ミラーの前記凹型表面から離間された収斂レンズのグループと、
   前記収斂レンズのグループの前記凹型ミラーの反対側の近傍であって、光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムとを備え、
   前記第１のプリズムは前記対物面に近い第１の表面を有し、前記第２のプリズムは前記画像面に近い第２の表面を有し、
   前記収斂レンズのグループは、間に空隙が設けられた３つまたは４つのレンズエレメントから構成され、レンズエレメントの１つは正メニスカス形状を有しプリズムワイズな凹型の非球面の表面を含む最もミラーワイズなレンズエレメントであり、
   画像領域は４つから６つのダイを含むサイズであり、各ダイは２６ｍｍ×３４ｍｍの公称サイズを有し、前記レンズは名目上の開口数が０．３２のところで、実質的に等倍となり、前記レンズは少なくとも光のｉ線波長に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい、マイクロリソグラフィーレンズ。
2. 波長が３６５ｎｍの場合に解像度が約１ミクロンである、請求項１に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
3. ｇ線波長とｈ線波長とｉ線波長とを有する光の場合の解像度が約２ミクロンである、請求項１に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
4. 画像領域上での歪みの量が１００ｎｍより小さい、請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
5. 画像領域上での歪みの量が５０ｎｍより小さい、請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
6. 画像領域上での歪みの量が１０ｎｍより小さい、請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
7. 画像領域上での焦点深度が約３ミクロン以上である、請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
8. ｉ線ＬＥＤスペクトル上で光を形成する、請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
9. 前記対物面と前記第１のＴＩＲプリズム表面との間に配置される第１の保護ウインドウと、
   前記画像面と前記第２のＴＩＲプリズム表面との間に配置される第２の保護ウインドウと、をさらに備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
10. 保護ウインドウの各々は石英ガラスから作成され、その厚さは約１ｍｍである、請求項９に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
11. 前記レンズは、最大で約１００万分の５刻みで等倍に調整可能な非テレセントリシティを有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
12. 前記レンズエレメントの１つは、前記第１および第２のプリズムの近傍に位置する凹型の表面または平らな表面を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
13. 画像領域のサイズは、公称で６８ｍｍ×５２ｍｍであり、４つのダイを収容可能である、請求項１から１２のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
14. 画像領域のサイズは、公称で１０２ｍｍ×５２ｍｍであり、６つのダイを収容可能である、請求項１から１３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
15. 画像面の画像領域に、対物面に複数のダイを定義するフォトマスクの画像を形成するためのマイクロリソグラフィーレンズであって、光学軸に沿って、
    非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、
    前記凹型ミラーの前記凹型表面から離間され、互いに離れた３つのレンズエレメントから構成され、正メニスカス形状を有しつつプリズムワイズな凹型非球面の表面を含む最もミラーワイズなレンズエレメントを含む、収斂レンズのグループと、
    前記収斂レンズのグループの凹型ミラーの反対側の近傍の、光学軸の両側に配置される、第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムとを備え、
    前記第１のプリズムは前記対物面に近い第１の表面を有し、前記第２のプリズムは前記画像面に近い第２の表面を有し、
    画像領域は６つのダイを含むサイズであって、各ダイは２６ｍｍ×３４ｍｍの公称サイズを有し、レンズは名目上の開口数が０．３２のところで実質的に等倍となり、レンズはｉ線ＬＥＤ波長スペクトルまたはｇ線とｈ線とｉ線の光に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい、マイクロリソグラフィーレンズ。
16. 前記レンズは、最大で約１００万分の５刻みで等倍に調整可能な非テレセントリシティを有する、請求項１５に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
17. 画像領域のサイズは、公称で１０２ｍｍ×５２ｍｍである、請求項１５または１６に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
18. 画像面の画像領域に、対物面に複数のダイを定義するフォトマスクの画像を形成するためのマイクロリソグラフィーレンズであって、光学軸に沿って、
    非球面の凹型表面を有する凹型ミラーと、
    前記光学軸の両側に配置される第１および第２の全反射（ＴＩＲ）プリズムと備え、第１のプリズムは前記対物面に近い第１の表面を有し、第２のプリズムは前記画像面に近い第２の表面を有し、
    前記凹型ミラーの前記凹型表面から離間され前記プリズムと前記凹型ミラーとの間にある収斂レンズのグループとをさらに備え、
    収斂レンズのグループは、間に空隙が設けられた４つのレンズエレメントから構成され、正メニスカス形状とプリズムワイズな凹型の非球面の表面とを有する最もミラーワイズなレンズエレメントと、プリズムに隣接するプリズムワイズな凹型表面を有する最もプリズムワイズなレンズエレメントとを含み、
    画像領域は４つのダイを含むサイズであり、各ダイは２６ｍｍ×３４ｍｍの公称サイズを有し、レンズは名目上の開口数が０．３２のところで実質的に等倍となり、レンズは、ｉ線ＬＥＤ波長スペクトルまたはｇ線とｈ線とｉ線の光に対する画像領域上でのストレールレシオが０．９５より大きい、マイクロリソグラフィーレンズ。
19. 画像領域のサイズは、公称で６８ｍｍ×５２ｍｍである、請求項１８に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。
20. 画像領域上での歪みの量が１０ｎｍより小さい、請求項１８または１９に記載のマイクロリソグラフィーレンズ。