JP2013526022A - 結像光学系及びそのような結像光学系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置 - Google Patents

結像光学系及びそのような結像光学系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置 Download PDF

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Abstract

物体平面(5)の物体視野(3)を像平面(9)の像視野(7)に結像する複数のミラー(M1〜M6)を有し、物体視野を中間像(15)に結像する第1の部分対物系(11)と、中間像を像視野に結像し、かつ物体視野と像視野の間の結像光(17)のビーム経路内の最後から2番目のミラー(M5)及びビーム経路内の最後のミラー(M6)を含む第2の部分対物系(13)とを含む結像光学系(1)。ここで、最後から2番目のミラー(M5)は、中間像を更に別の中間像(19)に結像し、最後のミラーは、更に別の中間像を像視野に結像する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、物体平面の物体視野を像平面の像視野に結像する複数のミラーを備えた結像光学系に関する。更に、本発明は、そのような光学系を有する投影露光装置、及びそのような投影露光装置を用いて微細構造化構成要素を生成する方法に関する。
冒頭に示した種類の結像光学系は、US 2006/0232867 A1及びUS 2008/0170310 A1から公知である。これらの結像光学系は、物体視野を中間像に結像する第1の部分対物系と、中間像を像視野に結像する第2の部分対物系とを含む。この場合、第2の部分対物系は、物体視野と像視野の間の結像光のビーム経路内の最後から2番目のミラーと、ビーム経路内の最後のミラーとを含む。
US 2006/0232867 A1 US 2008/0170310 A1 US 2007/0058269 A1
本発明の目的は、最後のミラーの直径を縮小することである。
この目的は、物体平面の物体視野を像平面の像視野に結像する複数のミラーを備えた結像光学系によって達成される。結像光学系は、物体視野を中間像に結像する第1の部分対物系と、中間像を像視野に結像する第2の部分対物系とを含む。第2の部分対物系は、物体視野と像視野の間の結像光のビーム経路内の最後から2番目のミラーと、ビーム経路内の最後のミラーとを含む。最後から2番目のミラー及び最後のミラーは、この場合、最後から2番目のミラーが、中間像を更に別の中間像に結像し、最後のミラーがこの更に別の中間像を像視野に結像するように設計される。
更に別の中間像が最後から2番目のミラーと最後のミラーの間のビーム経路に位置するように結像光学系が設計されることに起因して、最後のミラーの直径を縮小することができる。更に別の中間像の理由から、最後のミラーを用いて中間像を像視野に結像するためには、最後から2番目のミラーと最後のミラーの間に中間像を持たない結像光学系と比較して最後のミラーの光学屈折力及び従って曲率を高めなければならない。最後のミラーのより強い曲率は、特に、ミラーの縁部におけるサジッタの拡大をもたらす。従って、最後のミラーの直径が縮小する。
結像光学系の場合には、物体平面と像平面の両方が、結像光学系からの有限距離に位置する。この距離は、物体平面と物体平面の最も近くに置かれた光学構成要素の間の距離、又は像平面と像平面の最も近くに置かれた光学構成要素の間の距離が5mよりも小さい場合は常に有限と見なすべきである。
本出願の意味における中間像は、像視野ではないが、更に別の結像によって像視野に最初に結像される物体視野の実像として理解される。
本出願の意味における部分対物系は、結像光学系の物体視野を実中間像に結像するか、実中間像を更に別の実中間像に結像するか、又は実中間像を結像光学系の像視野に結像するかのいずれかである1つ又はそれよりも多くの光学構成要素の配列として理解される。従って、部分対物系の場合には、結像光学系の中間像は、部分対物系の物体視野であるか、部分対物系の像視野であるか、又は部分対物系の物体視野と像視野の両方であるかのいずれかである。この場合、部分対物系は、次に、2つ又はそれよりも多くの部分対物系を含むことができる。第2の部分対物系は、第2の部分対物系の2つのミラーの間に中間像を含むので、第2の部分対物系は、次に、2つの部分対物系を含む。一方の部分対物系は、最後から2番目のミラーを含み、それに対して他方の部分対物系は、最後のミラーを含む。
この場合、最後のミラーは、像平面の直ぐ上流のビーム経路に配置され、それに対して最後から2番目のミラーは、最後のミラーの直ぐ上流のビーム経路に配置される。
最後から2番目のミラーは、中間像を更に別の中間像に結像するために正の光学屈折力を有する。一実施形態では、最後から2番目のミラーは、凹ミラーとして設計される。
最後のミラーもまた、更に別の中間像を像視野に結像するために正の光学屈折力を有する。一実施形態では、最後のミラーは、凹ミラーとして設計される。
一実施形態では、最後のミラーは、結像光の通過のための貫通開口部を有する。その結果、貫通開口部を持たない最後のミラーを備えた結像光学系と比較して、像視野内の開口数を高めることができる。特に、最後のミラーが結像光に対するいずれの貫通開口部も持たないとすると、ビーム経路を最後のミラーのそばを通過するように誘導しなければならなくなる。開口数が高い場合には、この誘導は、最後から2番目のミラー及び最後のミラー上への光線の大きい入射角をもたらすことになる。最後のミラーの光学的使用区域の内側の貫通開口部は、最後のミラーが結像光束全体を反射しないという効果を有する。貫通開口部のサイズに従って瞳照明の掩蔽、いわゆる瞳掩蔽がもたらされる。この場合、光学的使用区域は、結像光が当たるミラーの区域である。
一実施形態では、最後から2番目のミラーは、その光学的使用区域の内側に結像光の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。これは、光学的使用区域の外側に結像光の通過のための貫通開口部を有する最後から2番目のミラーを除外しない。特に、機械的な理由から、最後から2番目のミラーの物理的な広がりは、光学的使用区域を超えて拡大することが有利である可能性がある。この拡大により、結像光の通過のための貫通開口部を最後から2番目のミラー内で光学的使用区域の外側にする必要性がもたらされる可能性がある。
一実施形態では、最後から2番目のミラーは、最後のミラーと像視野の間の結像光束の外側に配置される。結像光束は、物体視野全体から発して結像光学系の開口絞りを完全に埋め尽くす全ての光線を含む。
最後から2番目のミラーが、その光学的使用区域の内側に結像光の通過のためのいずれの貫通開口部も持たず、最後のミラーと像視野の間の結像光束の外側に配置される場合には、最後から2番目のミラーは、瞳掩蔽に対していずれの影響も作用しない。
更に、それによって最後から2番目のミラーと像平面の間に十分に大きい作動距離を得ることができる。一実施形態では、最後から2番目のミラーと像平面の間の作動距離に対する最後から2番目のミラーの外径の比は5よりも小さい。ミラーの外径は、一方でミラー上の光学的使用区域を取り囲み、他方で最小半径を有する円の直径と定義される。光学的使用区域は、ミラー上の結像光束の全ての光線の入射点を含む。ミラーの作動距離は、像平面と垂直に測定され、像平面からのミラー面上の点の最短距離と定義される。最後から2番目のミラーと像平面の間の作動距離に対する最後から2番目のミラーの外径の比が5よりも大きい値を有する場合には、過度に小さいミラー厚に起因して、最後から2番目のミラーが不安定になる危険性がある。
一実施形態では、最後から2番目のミラーと像平面の間の作動距離に対する最後から2番目のミラーの外径の比は2よりも小さい。
一実施形態では、最後から2番目のミラーの外径は、最後のミラーの外径よりも小さい。この場合、第2の部分対物系は、中間像と像視野の間の開口数の増大をもたらす。それによって第1の部分対物系及び第2の部分対物系における開口数を2段階で高めることが可能になる。
別の実施形態では、最後から2番目のミラーは、最後から2番目のミラーの光学的使用区域の内側に結像光の通過のための貫通開口部を有する。この構成は、例えば、最後から2番目のミラーと最後のミラーがこれらの2つのミラーの面の数学的面表現が回転対称である共通の対称軸を有する場合にもたらされる。最後のミラーにおいて反射された結像光は、像平面への光路上で最後から2番目のミラー内の貫通開口部を通過する。
ミラー又は結像光学系のうちの少なくとも1つは、回転対称関数によって記述することができない自由曲面として設計される反射面を有することができる。
マイクロリソグラフィのための投影露光装置の投影対物系のミラーの反射面に対するそのような自由曲面は、US 2007/0058269 A1から公知である。これらの自由曲面は、例えば、回転対称基準面から生成することができる。
自由曲面は、次式によって数学的に表すことができる。
Figure 2013526022
上式において次式が成り立つ。
Figure 2013526022
zは、点X、Y(X2+Y2=r2)における自由曲面のサジッタである。rは、局所面座標系のラジアル距離である。cは、頂点曲率に対応する定数である。kは、円錐定数に対応する。Cjは、単項式Xmnの係数である。Rnormは、係数に対する正規化係数である。c、k、及びCjの値は、一般的に結像光学系の内部のミラーの望ましい光学特性に基づいて判断される。単項式の次数m+nは、任意に変更することができる。高次の単項式は、良好な収差補正を備えた結像光学系の設計をもたらすことができるが、計算することが複雑であり、m+nは、3と20超の間の値を取ることができる。
自由曲面は、例えば、光学設計プログラム「CODE V(登録商標)」のマニュアルに説明されているゼルニケ多項式によって数学的に表すことができる。代替的に、自由曲面は、2次元スプライン面を用いて表すことができる。2次元スプライン面の例は、ベジェ曲面又は不均一有理基底スプライン(NURBS)である。2次元スプライン面は、例えば、xy平面内の点網とそれに付随するz値とにより、又はこれらの点とそれに付随する勾配とによって表すことができる。スプライン面のそれぞれの種類に基づいて、完全な面は、例えば、連続性及び微分可能性に関して特定の特性を有する多項式又は関数の使用による網点の間の内挿によって得られる。解析関数がこの例である。
好ましくは、自由曲面は、この自由曲面に最良に適合されて設計基準面に対応する必要のない回転対称面からの少なくとも結像光の波長の絶対値の最大偏位を有する。EUV波長、すなわち、5nmから30nmまでの波長による照明の場合には、この偏位は、少なくとも数10nm、例えば、50nmである。100nm、500nm、1pmという大きい偏位、又はミリメートル領域内の更に大きい偏位も可能である。より高い波長の結像光を使用するシステムを使用する場合には、更に高い偏位が可能である。
この場合、結像光学系の単一のミラーを自由曲面として設計するか、又は結像光学系の複数のミラー又はそうでなければ全てのミラーを自由曲面として設計することができる。
回転対称軸を有する反射面の代わりに自由曲面を使用することにより、新しい設計自由度が生じ、それによって回転対称反射面を用いては実施することができない特性の組合せを備えた結像光学系がもたらされる。自由曲面の使用が、小さい収差、特に、高い光収量を有する小型の結像光学系を実施する可能性をもたらすことは、最後のミラー内に貫通開口部を備えた結像光学系にまさに対応する。自由曲面の使用に起因して、最後から2番目のミラーは、最後から2番目のミラーが偏心して配置されるので、光学的使用区域の内側の結像光の通過のための貫通開口部を用いずに実施することができる。
一実施形態では、中間像は、最後のミラーの貫通開口部の領域に配置され、このことは、貫通開口部が小さい広がりのものであることを意味する。それによって最終的には、結像光束が最後のミラーに当たる時に、結像光束の小さい掩蔽がもたらされる。最後のミラーが貫通開口部を有する唯一のミラーである限り、最後のミラーの広がりに対する貫通開口部の広がりの比は、瞳掩蔽のサイズをほぼ決める。
一実施形態では、第1の部分対物系は、4つのミラーを含む。
一実施形態では、物体視野から中間像までのビーム経路内の最初のミラーは、正の光学屈折力を有し、ビーム経路内の3番目のミラーは、負の光学屈折力を有し、ビーム経路内の4番目のミラーは、正の光学屈折力を有する。
一実施形態では、結像光学系は、厳密に6つのミラーを有する。
ミラーの数は、結像光学系の伝達率に影響を及ぼす。ミラーの数が少ない程、結像光学系の伝達率は大きい。光が垂直に入射するか又は事実上そうである場合には、EUVミラーの反射率は最大でほぼ70%であるので、上述のことは、EUV波長の場合の結像光学系における特定の範囲に適用される。
一実施形態では、結像光学系は、反射光学対物系である。その結果、専ら使用されるのは、結像光学要素として使用されるミラーである。反射光学対物系は、いずれの透過光学材料も利用可能ではない波長を有する結像光に特に適している。
一実施形態では、全てのミラー上の全ての光線は、光線の入射点の場所における表面法線に対して45°よりも小さい入射角を有する。
像平面内で少なくとも0.3という開口数は、結像光学系の高い分解能を可能にする。
一実施形態では、開口数は、少なくとも0.4である。
一実施形態では、開口数は、少なくとも0.5である。
ミラー数を増加するか又は非球面又は自由曲面を使用することで設計自由度を高めることにより、0.8までの開口数を実施することができる。
一実施形態では、物体視野は矩形である。これは、結像光学系が、特に、投影露光装置における投影対物系として使用される場合に、工程管理を容易にする。そのような矩形視野は、特に、結像光学系のミラーの反射面としての非回転対称自由曲面の使用によって達成することができる。像視野は、短手側で2mmと6mmの間の広がりを有し、長手側で12mmと26mmの間の広がりを有することができる。
別の実施形態では、物体視野は、環状視野セグメントの形状を有することができる。これは、全ての光学構成要素の光学面が、貫通する光軸に対して回転対称である数学関数によって記述することができる時には常に有利である。
結像光学系が、マイクロリソグラフィのための投影対物系として使用される場合には、それらの利点は、特に十分に発揮される。
投影対物系として本発明の結像光学系を有する本発明の投影露光装置の利点は、結像光学系を参照して上述したものに対応する。
投影露光装置の光源は、5nmと30nmの間の波長を有するEUV照明光を発生させるように設計することができる。
対応する利点は、本発明の製造方法及びそれによって生成される微細構造化構成要素に適用される。
以下に図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
貫通開口部を持たない最後から2番目のミラーを備えた結像光学系の実施形態を子午断面内に示す図である。 図1の実施形態をサジタル断面内に示す図である。 図1の子午断面からの詳細を示す図である。 図1の実施形態の最後から2番目のミラー上の照明区域、及び最後から2番目のミラーの外径を判断するための補助円を示す図である。 貫通開口部を持たない最後から2番目のミラーを備えた結像光学系の更に別の実施形態を子午断面に示す図である。 貫通開口部を有する最後から2番目のミラーを備えた結像光学系の実施形態を子午断面内に示す図である。 貫通開口部を有する最後から2番目のミラーを備えた結像光学系の更に別の実施形態を子午断面内に示す図である。 貫通開口部を有する最後から2番目のミラーを備えた結像光学系の更に別の実施形態を子午断面内に示す図である。 EUVマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。
図1は、結像光学系1の実施形態を子午断面内に示している。本出願の意味では、子午断面は、結像光学系の対称平面内で結像光学系を通る断面として理解される。この点に関して、図2は、同じ実施形態をサジタル断面内に示している。本出願の意味では、サジタル断面は、結像光学系の対称平面に対して垂直な平面内の断面として理解される。この図では、ミラーをこの平面内の断面線として示しており、光線をこの平面内への投影として示している。結像光学系1は、物体平面5の物体視野3を像平面9の像視野7に結像する。結像光学系1は、物体視野3から始まるビーム経路の順にM1からM6と列記した6つのミラーを有する。結像光学系1は反射光学対物系である。
物体視野3は矩形であり、y方向に8mmの広がりを有し、x方向に104mmの広がりを有する。結像光学系1の結像スケールは0.25であり、従って、像視野7は、y方向に2mmの広がりを有し、x方向に26mmの広がりを有する。
像側開口数NAは、0.5である。
結像光学系1は、物体視野3を中間像15に結像する第1の部分対物系11と、中間像15を像視野7に結像する第2の部分対物系13とを含む。第1の部分対物系は、4つのミラーM1からM4を含む。第2の部分対物系13は、物体視野3と像視野7の間の結像光17のビーム経路内の最後から2番目のミラーM5と、ビーム経路内の最後のミラーM6とを含む。最後から2番目のミラーM5は、凹ミラーとして設計され、中間像15を更に別の中間像19に結像する。最後のミラーM6も同様に凹ミラーとして設計され、更に別の中間像19を像視野7に結像する。
結像光学系1に関する光学データを表1a、表1b、及び表1cに集約している。表1aは、ミラーM1からM6それぞれの光学面に対して、頂点曲率cの逆数(半径)、及び物体平面から始まるビーム経路内で隣接する要素のz距離に対応する距離値を指定している。この場合、z距離は、原点、並びにx軸及びy軸が物体平面内に位置する広域基準座標系に関連している。表1bは、ミラーM1からM6に対して、上記に指定した自由曲面式(1)における単項式Xmnの係数Cjを指定している。この場合、Rnormは、正規化係数を表している。更に、表1cは、広域基準座標系から始めてそれぞれのミラーが偏心された(Y偏心)絶対値及び回転された(X回転)絶対値を適宜ミリメートル及び度で有する。これらの値は、自由曲面設計法の場合の平行変位及び傾斜に対応する。この表の場合、y方向の変位及びx軸の回りの回転が存在する。
6つ全てのミラーM1からM6の反射面は、上記に指定した式(1)及び(2)に従って回転非対称関数を用いて表すことができる自由曲面として設計される。
ミラーM1、M4、M5、及びM6は、凹ミラーとして設計される。ミラーM2は、凸ミラーとして設計される。ミラーM3は、反射面としてサドル面を有する。
ミラーM1とM6及びミラーM3とM6は、これらのミラーの反射面の向きに関して対向して配置される。
図1の子午断面内には、図1のy方向に互いから分離された3つの物体視野点から各場合に発する3つの個々の光線のビーム経路を示している。これらの3つの物体視野点のうちの1つに属する3つの個々の光線は、主光線23及び2つの開口光線を表している。同様に図2のサジタル断面内には、図2のx方向に互いから分離された3つの物体視野点から各場合に発する3つの個々の光線のビーム経路を示している。これらの3つの物体視野点のうちの1つに属する3つの個々の光線は、主光線23及び2つの開口光線を表している。主光線23は、像視野9内で像平面7と垂直に進む。開口光線は、それぞれの主光線に対して像側開口数に対応する角度にある。結像光学系1の瞳掩蔽に起因して、主光線23は、ここに関わっている結像光学系1の現実の光線ではなく、仮想のものであるので、図1では主光線23を単に例示目的に示している。これらの主光線23は、物体平面5から発して最初は互いに対して発散して進む。下記ではこれを結像光学系1の入射瞳の負の後部焦点とも表している。図1に記載の結像光学系1の入射瞳は、結像光学系1の内側には位置せず、物体平面5の上流のビーム経路に位置する。一例として、それにより、結像光学系1の上流のビーム経路内で結像光学系1の入射瞳内に照明光学系の瞳構成要素をこの瞳構成要素と物体平面5の間に更に別の結像光学系構成要素を存在させる必要なく配置することができる。
結像光学系1は、結像光束が個々のミラーの間で交差することなく結像光17が中間像15まで進むように設計される。
ミラーM1からM4の光学的使用区域は、光学的使用区域の内側に結像光17の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。ミラーM5、すなわち、物体視野3と像視野7の間の結像光17のビーム経路内の最後から2番目のミラーもまた、光学的使用区域の内側に結像光17の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。
ミラーM5は、最後のミラーM6と像視野7の間の結像光束の外側に配置される。
ミラーM6、すなわち、物体視野3と像視野7の間の結像光17のビーム経路内の最後のミラーは、結像光17の通過のための貫通開口部を有する。結像光17は、ミラーM4とM5の間のビーム経路内でミラーM6内の貫通開口部21を通過する。ミラーM6は、貫通開口部21の周囲に使用される。
図3は、最後から2番目のミラーM5と像平面5の間の作動距離が如何に判断されるかを説明するのに役立つ。図1に記載の結像光学系からの詳細、特に、結像光17のビーム経路を含むミラーM5及びM6を有する第2の部分対物系13が示されている。像平面5に対する最後から2番目のミラーM5の作動距離27を判断するために、像平面5と垂直に測定され、像平面5からのミラーM5のミラー面上の点の最短距離が判断される。最後から2番目のミラー5と像平面5の間の作動距離27は38mmである。
図4は、本出願の意味でのミラーの外径が如何に判断されるかを説明するのに役立つ。射出瞳の完全照明が与えられた場合に矩形の物体視野3に対してもたらされる最後から2番目のミラーM5上の光学的使用区域の縁部29が示されている。図4は、ミラーM5の外径を判断するための補助円31も示している。補助円31は、照明区域29を取り囲み、同時に最小半径を有すると判断される。外径は166mmである。
その結果、作動距離に対する外径の比は4.4であり、5よりも小さい。
最後のミラーM6は、605mmの外径を有する。その結果、最後から2番目のミラーM5の外径は、最後のミラーM6の外径よりも小さい。
図5は、結像光学系の更に別の実施形態501を子午断面内に示している。図5内で図1の要素に対応する要素は、図1と同じ参照符号を500という数だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては、図1の説明を参照されたい。
結像光学系501は、物体平面505の物体視野503を像平面509の像視野507に結像する。結像光学系501は、物体視野503から始まるビーム経路の順にM501からM506と列記した6つのミラーを有する。結像光学系501は反射光学対物系である。
結像光学系501の結像スケールは、0.25である。
像側開口数NAは、0.5である。
結像光学系501は、物体視野503を中間像515に結像する第1の部分対物系511と、中間像515を像視野507に結像する第2の部分対物系513とを含む。第1の部分対物系は、4つのミラーM501からM504を含む。第2の部分対物系513は、物体視野503と像視野507の間の結像光517のビーム経路内の最後から2番目のミラーM505と、ビーム経路内の最後のミラーM506とを含む。最後から2番目のミラーM505は、中間像515を更に別の中間像519に結像する。最後のミラーM506は、更に別の中間像519を像視野507に結像する。
結像光学系501に関する光学データを表5a、表5b、及び表5cに集約している。
6つ全てのミラーM501からM506の反射面は、回転非対称関数によって記述することができる自由曲面として設計される。
ミラーM501、M504、M505、及びM506は、凹ミラーとして設計される。ミラーM502及びM503は、反射面としてサドル面を有する。
ミラーM501とM506及びミラーM503とM506は、これらのミラーの反射面の向きに関して対向して配置される。
図5の子午断面内には、物体視野503の中心から発する3つの個々の光線のビーム経路を示している。3つの個々の光線は、主光線523及び2つの開口光線を表している。主光線523は、像視野509内で像平面507と垂直に進む。開口光線は、主光線523に対して像側開口数に対応する角度にある。上述の場合のように、結像光学系501の瞳掩蔽に起因して、主光線523は、ここに関わっている結像光学系501の現実の光線ではなく、仮想のものであるので、図5では主光線523を単に例示目的に示している。
結像光学系501は、結像光学系501の入射瞳の負の後部焦点を有する。
図5の子午断面は、ミラーM502とミラーM503の間の結像光束と、ミラーM504とミラーM505の間の結像光束とが交差することを明らかにしている。それによって取りわけ、図5の実施形態が図1の実施形態から区別される。
ミラーM501からM504の光学的使用区域は、光学的使用区域の内側に結像光517の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。ミラーM505、すなわち、物体視野503と像視野507の間の結像光517のビーム経路内の最後から2番目のミラーもまた、結像光517の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。
ミラーM505は、最後のミラーM506と像視野507の間の結像光束の外側に配置される。
ミラーM506、すなわち、物体視野503と像視野507の間の結像光517のビーム経路内の最後のミラーは、結像光517の通過のための貫通開口部を有する。結像光517は、ミラーM504とM505の間のビーム経路内でミラーM506内の貫通開口部521を通過する。
中間像515は、ミラーM506内の貫通開口部521に隣接して位置する。それによってこの貫通開口部521をミラーM506の使用反射面と比較して小さい構成のものとすることができる。瞳掩蔽、すなわち、結像光学系501の射出瞳の全面積に対するこの射出瞳の内側で貫通開口部521によって遮蔽される面の比は、結像光学系501の場合は5.2%である。射出瞳の直径に対する瞳掩蔽の比は23%である。
最後から2番目のミラーM505と像平面509の間の作動距離は、93mmである。
ミラーM505の外径は、135mmである。
その結果、作動距離に対する外径の比は1.45であり、5よりも小さく、特に、2よりも小さい。
最後のミラーM506は、906mmの外側ミラーを有する。その結果、最後から2番目のミラーM505の外径は、最後のミラーM506の外径よりも小さい。
図6は、結像光学系の更に別の実施形態601を子午断面内に示している。図6内で図1の要素に対応する要素は、図1と同じ参照符号を600という数だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては図1の説明を参照されたい。
結像光学系601は、物体平面605の物体視野603を像平面609の像視野607に結像する。結像光学系601は、物体視野603から始まるビーム経路の順にM601からM606と列記した6つのミラーを有する。結像光学系601は反射光学対物系である。
結像光学系601は、物体平面605及び像平面609に対して垂直であって物体平面605から像平面609まで連続的な直線として延びる光軸633を有する。光軸633は、同時に、6つのミラーM601からM606の反射面の数学的面表現が回転対称である対称軸である。
物体視野603は、光軸633を中心とする環状視野のセグメントを構成する。
像側開口数NAは、0.3である。
結像光学系601は、物体視野603を中間像615に結像する第1の部分対物系611と、中間像615を像視野607に結像する第2の部分対物系613とを含む。第1の部分対物系は、4つのミラーM601からM604を含む。第2の部分対物系613は、物体視野603と像視野607の間の結像光617のビーム経路内の最後から2番目のミラーM605と、ビーム経路内の最後のミラーM606とを含む。最後から2番目のミラーM605は、凹ミラーとして設計され、中間像615を更に別の中間像619に結像する。最後のミラーM606も同様に凹ミラーとして設計され、更に別の中間像619を像視野607に結像する。
ミラーM602、M604、M605、及びM606は、凹ミラーとして設計される。ミラーM601は、凸ミラーとして設計される。ミラーM603は、事実上平面の反射面を有する。
図6は、物体視野603の内側の物体視野点から発する複数の開口光線のビーム経路を示している。開口光線は、開口絞りとして作用するミラー縁部を有し、瞳平面625に配置されたミラーM603によって境界が定められる。結像光学系601の瞳掩蔽に起因して、開口光線のうちの一部は、ここに関わっている結像光学系601の現実の光線ではなく、仮想のものであるので、図6にはこれらの開口光線を単に図を用いて示している。
結像光学系601は、結像光束が個々のミラーの間で交差することなく結像光617が中間像615まで進むように設計される。
ミラーM601からM604の光学的使用区域は、光学的使用区域の内側に結像光617の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。
それとは対照的に、最後から2番目のミラーM605及び最後のミラーM606は、光学的使用区域の内側に結像光617の通過のための貫通開口部を有する。結像光617は、ミラーM604とM605の間のビーム経路内でミラーM606内の貫通開口部621を通過する。結像光617は、ミラーM606と像視野607の間のビーム経路内でミラーM605内の貫通開口部635を通過する。
最後から2番目のミラーM605は、貫通開口部635の周囲に使用され、最後のミラーM606は、貫通開口部621の周囲に使用される。
最後から2番目のミラーM605が貫通開口部635を有するとした場合、一方で、ミラーM605及びM606は、それぞれの数学的面表現が光軸633に関して回転対称である反射面を有することができ、他方で、もはや結像光617を最後から2番目のミラーM605の脇を通過するように誘導する必要がないので像側開口数を高めることができる。
瞳平面625に配置されたミラーM603上には、結像光学系601の瞳を遮蔽するための掩蔽絞りを配置することができる。この場合、掩蔽絞りは、瞳平面625内で、少なくとも、2つの貫通開口部621及び635に起因して物体視野603の結像にいずれの寄与もない結像光617の区域を遮蔽する。
図7は、結像光学系の更に別の実施形態701を子午断面内に示している。図7内で図6の要素に対応する要素は、図6と同じ参照符号を100という数だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては図6の説明を参照されたい。
結像光学系701は、物体平面705の物体視野703を像平面709の像視野707に結像する。結像光学系701は、物体視野703から始まるビーム経路の順にM701からM706と列記した6つのミラーを有する。結像光学系501は反射光学対物系である。
結像光学系701は、物体平面705及び像平面709に対して垂直であって物体平面705から像平面709まで連続的な直線として延びる光軸733を有する。光軸733は、同時に、6つのミラーM701からM706の反射面の数学的面表現が回転対称である対称軸である。
物体視野703は、光軸733を中心とする環状視野のセグメントを構成する。
像側開口数NAは、0.45である。
結像光学系701は、物体視野703を中間像715に結像する第1の部分対物系711と、中間像715を像視野707に結像する第2の部分対物系713とを含む。第1の部分対物系は、4つのミラーM701からM704を含む。第2の部分対物系713は、物体視野703と像視野707の間の結像光717のビーム経路内の最後から2番目のミラーM705と、ビーム経路内の最後のミラーM706とを含む。最後から2番目のミラーM705は、凹ミラーとして設計され、中間像715を更に別の中間像719に結像する。最後のミラーM706も同様に凹ミラーとして設計され、更に別の中間像719を像視野707に結像する。
結像光学系701は、合計で4つの中間像及び5つの部分対物系を有する。ミラーM701は、部分対物系として第1の中間像739を生成する。中間像739は、更に別の部分対物系としてのミラーM702によって更に別の中間像741に結像される。中間像741は、更に別の部分対物系としてのミラーM703及びM704によって更に別の中間像715に結像される。中間像715は、更に別の部分対物系としてのミラーM705によって更に別の中間像719に結像される。中間像719は、更に別の部分対物系としてのミラーM706によって像視野707に結像される。従って、部分対物系711は、3つの部分対物系を含み、それに対して部分対物系713は、2つの部分対物系を含む。
ミラーM701、M702、M704、M705、及びM706は、凹ミラーとして設計される。ミラーM703だけが凸ミラーとして設計される。
図7は、物体視野703の内側の物体視野点から発する複数の開口光線のビーム経路を示している。開口光線は、開口絞りとして作用するミラー縁部を有し、瞳平面725に配置されたミラーM703によって境界が定められる。結像光学系701の瞳掩蔽に起因して、開口光線のうちの一部は、ここに関わっている結像光学系701の現実の光線ではなく、仮想のものであるので、図7にはこれらの開口光線を単に例示目的に示している。
ミラーM701からM703の光学的使用区域は、光学的使用区域の内側に結像光717の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。
ミラーM703は、ミラーM704と中間像715の間の結像光束の完全に内側に配置され、従って、ミラーM703が結像光717の通過のためのいずれの貫通開口部も持たなくても、瞳照明の掩蔽をもたらす。
ミラーM704は、光学的使用区域の内側に結像光717の通過のための貫通開口部を有する。結像光717は、ミラーM702とM703の間のビーム経路内でミラーM704内の貫通開口部737を通過する。
ミラーM704は、貫通開口部737の周囲に使用される。
ミラーM704が貫通開口部737を有するとした場合、一方で、ミラーM703及びM704は、それぞれの数学的面表現が光軸733に関して回転対称である反射面を有することができ、他方で、もはや結像光717をミラーM704の脇を通過するように誘導する必要がないので、中間像715内の開口数を高めることができる。
図7の実施形態にあるように、最後から2番目のミラーM705及び最後のミラーM706は、光学的使用区域の内側に結像光717の通過のための貫通開口部を有する。結像光717は、ミラーM704とM705の間のビーム経路内でミラーM706内の貫通開口部721を通過する。結像光717は、ミラーM706と像視野707の間のビーム経路内でミラーM705内の貫通開口部735を通過する。
最後から2番目のミラーM705は、貫通開口部735の周囲に使用され、最後のミラーM706は、貫通開口部721の周囲に使用される。
瞳平面725に配置されたミラーM703上には、結像光学系701の瞳を遮蔽するための掩蔽絞りを配置することができる。この場合、掩蔽絞りは、瞳平面725内で、少なくとも、3つの貫通開口部721、735、及び737、並びに結像光束の内側に配置されたM703に起因して物体視野703の結像にいずれの寄与もない結像光717の区域を遮蔽する。
図8は、結像光学系の更に別の実施形態801を子午断面内に示している。図8内で図7の要素に対応する要素は、図7と同じ参照符号を100という数だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては図7の説明を参照されたい。
結像光学系801は、物体平面805の物体視野803を像平面809の像視野807に結像する。結像光学系801は、物体視野803から始まるビーム経路の順にM801からM808と列記した8つのミラーを有する。結像光学系801は反射光学対物系である。
結像光学系801は、物体平面805及び像平面809に対して垂直であって物体平面805から像平面809まで連続的な直線として延びる光軸833を有する。光軸833は、同時に、8つのミラーM801からM808の反射面の数学的面表現が回転対称である対称軸である。
物体視野803は、光軸833を中心とする環状視野のセグメントを構成する。
結像光学系801の結像スケールは、0.25である。
開口数NAの結像スケールは、0.5である。
結像光学系801は、物体視野803を中間像815に結像する第1の部分対物系811と、中間像815を像視野807に結像する第2の部分対物系813とを含む。第1の部分対物系は、6つのミラーM801からM806を含む。第2の部分対物系813は、物体視野803と像視野807の間の結像光817のビーム経路内の最後から2番目のミラーM807と、ビーム経路内の最後のミラーM808とを含む。最後から2番目のミラーM807は、凹ミラーとして設計され、中間像815を更に別の中間像819に結像する。最後のミラーM806も同様に凹ミラーとして設計され、更に別の中間像819を像視野807に結像する。
結像光学系801は、合計で3つの中間像及び4つの部分対物系を有する。ミラーM801からM804は、部分対物系として第1の中間像843を生成する。中間像843は、更に別の部分対物系としてのミラーM805及びM806によって更に別の中間像815に結像される。中間像815は、更に別の部分対物系としてのミラーM807によって更に別の中間像819に結像される。中間像819は、更に別の部分対物系としてのミラーM808によって像視野807に結像される。従って、部分対物系811及び部分対物系813は、各場合に2つの部分対物系を含む。
ミラーM801、M804、M806、M807、及びM808は、凹ミラーとして設計される。ミラーM802、M803、及びM805は、凸ミラーとして設計される。
図8は、物体視野803の内側の物体視野点から発する複数の開口光線のビーム経路を示している。開口光線は、開口絞りとして作用するミラー縁部を有し、瞳平面825に配置されたミラーM805によって境界が定められる。結像光学系801の瞳掩蔽に起因して、開口光線のうちの一部は、ここに関わっている結像光学系801の現実の光線ではなく、仮想のものであるので、図8にはこれらの開口光線を単に例示目的に示している。
ミラーM801からM804の光学的使用区域は、光学的使用区域の内側に結像光817の通過のためのいずれの貫通開口部も持たない。
ミラーM805及びミラーM806は、光学的使用区域の内側に結像光817の通過のための貫通開口部を有する。結像光817は、ミラーM804とM805の間のビーム経路内でミラーM806内の貫通開口部845を通過する。結像光817は、ミラーM806と中間像815の間のビーム経路内でミラーM805内の貫通開口部847を通過する。
ミラーM805は、貫通開口部847の周囲に使用され、ミラーM806は、貫通開口部845の周囲に使用される。
図7の実施形態にあるものと同様に、最後から2番目のミラーM807及び最後のミラーM808は、光学的使用区域の内側に結像光817の通過のための貫通開口部を有する。結像光817は、ミラーM806とM807の間のビーム経路内でミラーM808内の貫通開口部821を通過する。結像光817は、ミラーM808と像視野807の間のビーム経路内でミラーM807内の貫通開口部835を通過する。
最後から2番目のミラーM807は、貫通開口部835の周囲に使用され、最後のミラーM808は、貫通開口部821の周囲に使用される。
図9は、これまでに説明した結像光学系における実施形態のうちの1つを投影対物系907として利用することができるマイクロリソグラフィのための投影露光装置901を示している。投影露光装置901は、照明光903を生成するための光源902を有する。光源902は、例えば、5nmと30nmの間、特に、5nmと15nmの間の波長領域内の光を発生させるEUV光源である。光源902は、特に、13.5nmの波長を有する光源又は6.9nmの波長を有する光源とすることができる。他のEUV波長も可能である。一般的に、照明光903では、任意の波長でさえも、例えば、マイクロリソグラフィに対して使用することができ、適切なレーザ光源及び/又はLED光源に対して利用可能な可視波長、又はそうでなければ他の波長(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm、129nm、109nm)でさえも可能である。図9には、照明光903のビーム経路を略示している。
照明光学系906は、照明光903を光源902から物体平面905の物体視野904に案内する目的に役立つ。投影対物系907を用いて、物体視野904は、像平面909の像視野908に規定の縮小スケールで結像される。図1から図8に示す結像光学系における実施形態のうちの1つを投影対物系907に対して使用することができる。像視野908は、x方向に13mmと26mmの間の広がり、及びy方向に2mmと6mmの間の広がりを有し、例えば、26mmのx広がり及び2mmのy広がりを有する。物体視野904及び像視野908は、図1又は図5の実施形態による結像光学系の投影対物系907として使用される場合は矩形である。物体視野904及び像視野908は、図6、図7、又は図8の実施形態による結像光学系の投影対物系907として使用される場合は環状セグメントの形状を有する。像平面909は、物体平面905と平行に配置される。それによって物体視野904と一致してレチクルとも表される反射マスク910の一区画が結像される。
投影対物系907は、基板ホルダ912によって支持されたウェーハの形態にある基板911の面上に結像を行う。図9には、投影対物系907内に入射する結像光の光線束913をレチクル910と投影対物系907の間に略示し、投影対物系907から射出する結像光の光線束914を投影対物系907と基板911の間に略示している。
投影露光装置901、並びに投影対物系907の様々な設計の説明を容易にするために、図面は、図に示す構成要素のそれぞれの空間関係を定義する直交xyz座標系を指定している。図9のx方向は、作図面から垂直に現れる。y方向は左に、z方向は下向きに延びている。
投影露光装置901はステップアンドスキャン型のものである。投影露光装置901の作動中には、レチクル910とウェーハ911の両方がy方向に走査される。マイクロ電子構成要素の露光の後に、ウェーハ911は、x方向又はy方向に段階的に変位される。同様に、ウェーハ911の個々の露光の合間にウェーハ911のx方向又はy方向の段階的変位のみが発生する投影露光装置901のステッパ作動だけを使用することができる。
投影露光装置901は、微細構造化構成要素を生成するために以下の手法によって使用され、最初に、反射マスク901又はレチクルと基板又はウェーハ911とが準備される。次に、投影露光装置901を用いて、レチクル910上の構造がウェーハ911の感光層上に投影される。その後に、ウェーハ911上に微細構造及び従って微細構造化構成要素を生成するために、感光層が現像される。
Figure 2013526022
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1 結像光学系
3 物体視野
5 物体平面
7 像視野
9 像平面
11 第1の部分対物系
13 第2の部分対物系
15 中間像
17 結像光
19 更に別の中間像
M1〜M6 ミラー
M5 最後から2番目のミラー
M6 最後のミラー

Claims (15)

  1. 物体平面(5、505、605、705、805)の物体視野(3、503、603、703、803)を像平面(9、509、609、709、809)の像視野(7、507、607、707、807)に結像する複数のミラー(M1〜M6、M501〜506、M601〜M606、M701〜M706、M801〜M808)を有する結像光学系(1、501、601、701、801)であって、
    前記物体視野を中間像(15、515、615、715、815)上に結像する第1の部分対物系(11、511、611、711、811)と、
    前記中間像を前記像視野上に結像し、かつ前記物体視野と該像視野の間の結像光(17、517、617、717、817)のビーム経路内の最後から2番目のミラー(M5、M505、M605、M705、M807)及び該ビーム経路内の最後のミラー(M6、M506、M606、M706、M808)を含む第2の部分対物系(13、513、613、713、813)と、
    を含み、
    前記最後から2番目のミラー(M5、M505、M605、M705、M807)が、中間像を更に別の中間像(19、519、619、719、819)上に結像し、
    最後のミラーが、前記更に別の中間像を像視野上に結像する、
    ことを特徴とする結像光学系(1、501、601、701、801)。
  2. 前記最後のミラー(M6、M506、M606、M706、M808)は、前記結像光の通過のための貫通開口部(21、521、621、721、821)を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
  3. 前記最後から2番目のミラーの光学的使用区域の内側の前記ビーム経路内の該最後から2番目のミラー(M5、M505)の反射面が、前記結像光(17、517)の前記通過のための貫通開口部を持たない、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の結像光学系(1、501)。
  4. 前記最後から2番目のミラー(M5、M505)は、前記最後のミラー(M6、M506)と前記像視野(7、507)の間の結像光束の外側に配置される、
    ことを特徴とする請求項3に記載の結像光学系。
  5. 前記最後から2番目のミラーは、外径と前記像平面(9、509)からの作動距離とを有し、
    前記作動距離に対する前記外径の比が、5よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の結像光学系。
  6. 前記最後から2番目のミラー(M5、M505)は外径を有し、前記最後のミラー(M6、M506)も外径を有し、
    前記最後から2番目のミラーの前記外径は、前記最後のミラーの前記外径よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の結像光学系。
  7. 前記最後から2番目のミラーの光学的使用区域の内側の前記ビーム経路内の該最後から2番目のミラー(M605、M705、M807)の反射面が、前記結像光(617、717、817)の前記通過のための貫通開口部(635、735、835)を有する、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の結像光学系(601、701、801)。
  8. 少なくとも1つのミラー(M1〜M6、M501〜M506)の反射面が、回転非対称関数によって記述することができる自由曲面として設計される、
    ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の結像光学系(1,501)。
  9. 前記第1の部分対物系(11、511、611、711)は、4つのミラー(M1〜M4、M501〜504、M601〜M604、M701〜M704)を含む、
    ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の結像光学系。
  10. 反射光学対物系である、
    ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の結像光学系。
  11. 前記像平面内の開口数が、少なくとも0.3である、
    ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の結像光学系。
  12. マイクロリソグラフィのための投影対物系(907)として設計される、
    ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の結像光学系。
  13. マイクロリソグラフィのための投影露光装置(901)であって、
    請求項12に記載の投影対物系(907)を有し、
    照明光(903)を発生させるための光源(902)を有し、かつ
    前記照明光を前記投影対物系の物体視野(904)まで遠くに案内するための照明光学系(906)を有する、
    ことを特徴とする投影露光装置(901)。
  14. 前記光源は、5と30nmの間の波長を有する照明光を発生させるように設計される、
    ことを特徴とする請求項13に記載の投影露光装置。
  15. 構造化構成要素を生成する方法であって、
    レチクル及びウェーハを準備する方法段階と、
    請求項13又は請求項14に記載の投影露光装置を用いて前記レチクル上の構造を前記ウェーハの感光層上に投影する方法段階と、
    前記ウェーハ上に微細構造を生成する方法段階と、
    を有することを特徴とする方法。
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