JP2014167660A - Method for manufacturing projection objective appliance and projection objective appliance manufactured by this method - Google Patents

Method for manufacturing projection objective appliance and projection objective appliance manufactured by this method Download PDF

Info

Publication number
JP2014167660A
JP2014167660A JP2014117797A JP2014117797A JP2014167660A JP 2014167660 A JP2014167660 A JP 2014167660A JP 2014117797 A JP2014117797 A JP 2014117797A JP 2014117797 A JP2014117797 A JP 2014117797A JP 2014167660 A JP2014167660 A JP 2014167660A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
projection objective
image
optical
pupil
objective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014117797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5959021B2 (en
Inventor
Feldmann Heiko
ハイコ フェルトマン
Gruner Toralf
トラルフ グルナー
Alexander Epple
アレクサンダー エプレ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP06024789A external-priority patent/EP1927890A1/en
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of JP2014167660A publication Critical patent/JP2014167660A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5959021B2 publication Critical patent/JP5959021B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70275Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70316Details of optical elements, e.g. of Bragg reflectors, extreme ultraviolet [EUV] multilayer or bilayer mirrors or diffractive optical elements
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70325Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274Photolithographic processes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a projection objective appliance and the projection objective appliance manufactured by this method.SOLUTION: A method for manufacturing a projection objective appliance includes a step of defining an initial design for a projection objective appliance and a step of optimizing the design using a merit function having a plurality of merit function components AB, IRRAD EFP, each of which reflects a specific quality parameter. One of that merit function components defines a maximum irradiance requirement requiring that a normalized effective irradiance value representing an effective irradiance AB, IRRAD EFF normalized to an effective irradiance in an image surface of the projection objective appliance does not exceed a predefined irradiance threshold value IRR TV on each optical surface of the projection objective appliance except for a last optical surface directly adjacent to an image surface of the projection objective appliance. Optical surfaces positioned within caustic regions and/or critically small effective sub-apertures on optical surfaces are thereby systematically avoided.

Description

本発明は、投影対物器械のための初期設計を定める段階、及びメリット関数を用いてこの設計を最適化する段階を含む投影対物器械を製造する方法に関する。本方法は、小型デバイスを製造するマイクロリソグラフィ工程において用いることができる投影対物器械の製造に用いられる。同じく本発明は、本方法によって製造される投影対物器械に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a projection objective comprising the steps of defining an initial design for the projection objective and optimizing this design using a merit function. The method is used in the manufacture of projection objectives that can be used in microlithographic processes for manufacturing miniaturized devices. The invention also relates to a projection objective produced by the method.

マイクロリソグラフィ工程は、集積回路、液晶要素、マイクロパターン構造体、及びマイクロ機械構成要素のような小型デバイスの製造において一般的に用いられる。この工程では、投影対物器械は、パターン構造体(通常は、フォトマスク(マスク、レチクル))のパターンを基板(通常は、半導体ウェーハ)上に投影する役割を達成する。基板は、投影放射線を用いてパターン化する構造体の像によって露光される感光層(レジスト)で被覆される。   Microlithography processes are commonly used in the manufacture of small devices such as integrated circuits, liquid crystal elements, micropatterned structures, and micromechanical components. In this step, the projection objective achieves the role of projecting the pattern of a pattern structure (usually a photomask (mask, reticle)) onto a substrate (usually a semiconductor wafer). The substrate is coated with a photosensitive layer (resist) that is exposed by an image of the structure to be patterned using projection radiation.

更に微細な構造体を作り出すために、投影対物器械の像側開口数(NA)を高めること、及びより短い波長、好ましくは、260nmよりも短い波長を有する紫外放射線を用いることの両方が求められる。その結果、投影対物器械の複雑性に対して益々高い要求が課せられる。通常、投影対物器械は、レンズ及び曲面ミラーなどのような少なくとも10個、又は20個、又は更に25個又はそれよりも多くの複数の光学要素を有する。各単一の光学要素のみならず、ある一定の方式で配列された複数の光学要素を収容する構造体全体は、大きい像視野内への低レベルの収差での基板上へのパターン構造体の結像をもたらすように高精度に設計及び製造すべきである。   In order to create even finer structures, it is both necessary to increase the image side numerical aperture (NA) of the projection objective and to use ultraviolet radiation with shorter wavelengths, preferably shorter than 260 nm. . As a result, higher and higher requirements are imposed on the complexity of the projection objective. Projection objectives typically have at least 10, or 20, or even 25 or more multiple optical elements such as lenses and curved mirrors. The entire structure containing not only each single optical element, but also a plurality of optical elements arranged in a certain way, is the pattern structure on the substrate with a low level of aberrations into a large image field. It should be designed and manufactured with high precision so as to provide imaging.

投影対物器械の新しい設計を作成することは、投影対物器械の構造パラメータ及び品質パラメータの最適化を伴う複雑な作業である。構造パラメータは、レンズを形成する材料の屈折率、レンズ及びミラー(適用可能な場合)の表面形状パラメータ、各レンズの第1の表面と第2の表面の間の距離、異なる光学要素の表面の間の距離、投影対物器械の対物面と投影対物器械の物体側の前部要素の入射表面との間の距離、投影対物器械の像側の前部要素の出射表面と像平面の間の距離、隣接する光学要素の間、対物面と物体側の前部要素との間、及び像平面と像側の前部要素との間に配置された媒体の屈折率を含む。
品質パラメータは、例えば、投影対物器械の選択された収差、像側開口数、及び倍率などによって投影対物器械の光学性能を表すパラメータを含む。
Creating a new design of a projection objective is a complex task involving optimization of the structural and quality parameters of the projection objective. The structural parameters include the refractive index of the material forming the lens, the surface shape parameters of the lens and mirror (if applicable), the distance between the first and second surfaces of each lens, the surface of the different optical elements The distance between the object plane of the projection objective and the entrance surface of the front element on the object side of the projection objective, the distance between the exit surface of the front element on the image side of the projection objective and the image plane The refractive index of the medium disposed between adjacent optical elements, between the object plane and the object-side front element, and between the image plane and the image-side front element.
Quality parameters include, for example, parameters that represent the optical performance of the projection objective, such as by the selected aberration, image-side numerical aperture, and magnification of the projection objective.

今日、投影対物器械の光学性能及び他の品質特徴の望ましい仕様に準拠させる設計の最適化は、ある一定の境界条件を満たしながら投影対物器械のパラメータを最適化する光線追跡のようなコンピュータ式方法を伴っている。「Optical Research Associates、 Inc.」から販売されているレンズ解析及び設計プログラムである「CODE V」は、この目的のために用いられる汎用ソフトウエアツールである。この最適化は、適切に選択されたメリット関数を設計パラメータに基づいて最小又は最大にする段階を含む。一般的に、メリット関数の構成は、特定の設計の最適化目標を説明する光学態様、製造可能性態様、及び他の態様を表すことができるいくつかのメリット関数成分を利用して行われる。   Today, optimization of designs to comply with the desired specifications of projection objective optical performance and other quality characteristics is a computerized method such as ray tracing that optimizes projection objective parameters while meeting certain boundary conditions. Is accompanied. “CODE V”, a lens analysis and design program sold by “Optical Research Associates, Inc.”, is a general-purpose software tool used for this purpose. This optimization includes minimizing or maximizing an appropriately selected merit function based on design parameters. In general, the merit function is constructed utilizing several merit function components that can represent optical aspects, manufacturability aspects, and other aspects that describe a particular design optimization goal.

設計パラメータの数の多さに起因して、最適化工程の解空間は高い次元を有し、この解空間内には、計算法が罠にはまって要求仕様を満たす設計からかけ離れた結果をもたらすかもしれない多くの極小値及び極大値が存在する。従って、マイクロリソグラフィのための投影対物器械を設計する光学器械設計者は、ある一定の用途に適し、及び/又は設計者の直感に基づいて所定の境界条件を満たす新しい設計の原則を判断するという高度な作業を充足すべきである。従って、設計者は、コンピュータベースの最適化に対して成功が可能な「開始点」として機能する「初期設計」を特定し、次に、それに基づいてコンピュータ式最適化によって設計を改善することになる。一般的に、1つ又はそれよりも多くの結果は、依然として望ましい全体的仕様に対して不十分であることになり、従って、満足な解が見つかるまで多くの労力をかけることが必要であることになる。従って、コンピュータ式製造の段における新しい設計のコストは高くなるであろう。   Due to the large number of design parameters, the solution space of the optimization process has a high dimension, and within this solution space, the calculation method is trapped and results far away from the design that meets the required specifications. There are many local minima and maxima that may be present. Thus, an optical instrument designer designing a projection objective for microlithography may determine a new design principle suitable for certain applications and / or based on the designer's intuition to meet predetermined boundary conditions. Sophisticated work should be satisfied. Therefore, the designer identifies an “initial design” that serves as a “starting point” that can be successful for computer-based optimization, and then based on that, improves the design through computerized optimization. Become. In general, one or more results will still be inadequate for the desired overall specification, and therefore it will be necessary to work a great deal until a satisfactory solution is found. become. Thus, the cost of a new design in the computer manufacturing stage will be high.

適切な設計が見つかった状態で、製造工程の実際の製品を得るために、投影対物器械の光学要素を製造して組み立てなければならない。これらの製造段階中は、光学面のスクラッチ及び汚染のような起こり得る表面欠陥をできる限り回避するために注意を払わなければならない。低及び中程度の開口のシステムは、そのような歪みに関して比較的許容性を有する場合があるが、通常、像側の開口数NAが>1.0である開口数範囲での液浸作動に向けて設計された投影対物器械のような非常に高開口数のリソグラフィ投影対物器械の製造工程においては、表面欠陥に関して非常に厳しい仕様が適用される。   With the proper design found, the optical elements of the projection objective must be manufactured and assembled in order to obtain the actual product of the manufacturing process. During these manufacturing steps, care must be taken to avoid as much as possible surface defects such as scratches and contamination of the optical surfaces. Low and medium aperture systems may be relatively tolerant with respect to such distortions, but typically for immersion operation in numerical aperture ranges where the image side numerical aperture NA is> 1.0. In the manufacturing process of lithographic projection objectives with very high numerical apertures, such as those designed for projection objectives, very strict specifications regarding surface defects are applied.

少なくとも1つの中間像、少なくとも1つの凹ミラー、及び物体表面から到来する放射線を凹ミラーに向けて偏向するように配列された又は凹ミラーから到来する放射線を像表面に向けて偏向するように配列された少なくとも1つの平面折り畳みミラーを有する反射屈折投影対物器械は、これらの用途に頻繁に適用される。代表的な例は、例えば、WO2004/019128A2又はJP2005−003982Aに示されている。   At least one intermediate image, at least one concave mirror, and arranged to deflect radiation coming from the object surface towards the concave mirror or arranged to deflect radiation coming from the concave mirror towards the image surface Catadioptric projection objectives having at least one planar folding mirror that are applied frequently in these applications. Representative examples are shown, for example, in WO2004 / 019128A2 or JP2005-003982A.

光学面上の表面欠陥は、基本的に異なる損失機構に起因する光損失を引き起こすことにより、投影対物器械の光学性能に致命的な影響を及ぼす場合がある。例えば、理想的に平滑な表面上の比較的粗い表面区域は、典型的に迷光を引き起こすことになり、光学性能に悪影響を及ぼす。また透過表面の欠陥は、位相物体として作用する場合があり、それによって干渉に起因する光損失が発生する。不透明な汚染は、投影ビームの区域を遮蔽する可能性があり、それによって像視野内の強度分布の不均一性が生じる。光学面上の表面欠陥によって引き起こされる性能劣化に比較的鈍感な投影対物器械を有することが望ましい。   Surface defects on the optical surface can have a fatal effect on the optical performance of the projection objective by causing light loss due to essentially different loss mechanisms. For example, a relatively rough surface area on an ideally smooth surface will typically cause stray light, adversely affecting optical performance. Also, defects on the transmissive surface can act as phase objects, thereby causing light loss due to interference. Opaque contamination can occlude areas of the projection beam, which results in non-uniform intensity distribution within the image field. It is desirable to have a projection objective that is relatively insensitive to performance degradation caused by surface defects on the optical surface.

WO2004/019128A2WO2004 / 019128A2 JP2005−003982AJP2005-003982A

本発明の1つの目的は、マイクロリソグラフィのための複合投影対物器械を光学性能に関して高い基準を維持しながら費用効率的に製造することを可能にする投影対物器械を製造する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、投影対物器械内の光学面上に存在する表面欠陥に関して比較的鈍感な光学性能を有するマイクロリソグラフィのための投影対物器械を製造することを可能にする投影対物器械を製造する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、強度の低レベルの視野変化を有する投影対物器械を製造する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、投影対物器械内の光学面上の汚染によって引き起こされる表面欠陥及び他の影響に対して比較的鈍感な投影対物器械を提供することである。
One object of the present invention is to provide a method of manufacturing a projection objective that allows a compound projection objective for microlithography to be manufactured cost-effectively while maintaining a high standard in terms of optical performance. is there.
Another object of the invention is a projection objective that makes it possible to produce a projection objective for microlithography that has a relatively insensitive optical performance with respect to surface defects present on optical surfaces in the projection objective. It is to provide a method of manufacturing.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a projection objective having a low level of field change of intensity.
Another object of the present invention is to provide a projection objective that is relatively insensitive to surface defects and other effects caused by contamination on optical surfaces within the projection objective.

上記及び他の目的に対する解決法として、本発明は、1つの形式化に従って、投影対物器械のための初期設計を定める段階、及びこの設計をメリット関数を用いて最適化する段階を含む投影対物器械を製造する方法を提供し、本方法は、各々が特定の品質パラメータを反映する複数のメリット関数成分を定める段階を含み、このメリット関数成分のうちの1つは、投影対物器械の像表面内の有効照度に対して正規化された有効照度を表す正規化有効照度値が、投影対物器械の像表面の直近の最終光学面を除き、投影対物器械の各光学面上の所定の照度閾値を超えないことを要求する最大照度要件を定め、本方法は、投影対物器械の予備設計の対応する特徴に基づいてメリット関数成分の各々に対して数値を計算する段階と、このメリット関数成分から、品質パラメータを反映する数値で表すことができる全体メリット関数を計算する段階と、投影対物器械の少なくとも1つの構造パラメータを連続的に変更し、得られる全体メリット関数が所定の許容値に達するまで各連続的変更を用いて生じた全体メリット関数値を再計算する段階と、得られた全体メリット関数に対して所定の許容値を有する最適化された投影対物器械の構造パラメータを取得する段階と、パラメータを実装して投影対物器械を製造する段階とを更に含む。   As a solution to these and other objectives, the present invention includes a projection objective comprising the steps of defining an initial design for a projection objective according to one formalization and optimizing the design with a merit function. The method includes the step of defining a plurality of merit function components, each of which reflects a particular quality parameter, one of the merit function components being within the image surface of the projection objective The normalized effective illuminance value, which represents the effective illuminance normalized with respect to the effective illuminance, is a predetermined illuminance threshold on each optical surface of the projection objective except for the last optical surface closest to the image surface of the projection objective. Defining a maximum illumination requirement that does not exceed, the method calculates a numerical value for each of the merit function components based on corresponding features of the projection objective preliminary design, and the merit function And calculating the overall merit function, which can be expressed as a numerical value reflecting the quality parameter, and continuously changing at least one structural parameter of the projection objective so that the resulting overall merit function reaches a predetermined tolerance Recalculate the total merit function value that occurred using each successive change up to, and obtain the optimized projection objective structural parameters that have a predetermined tolerance for the resulting total merit function And manufacturing the projection objective by implementing the parameters.

一般的には、「照度」という用語は、表面での単位面積当たりの電磁放射線の仕事率を表している。具体的には、「照度」という用語は、表面上に入射する電磁放射線の仕事率を表している。本明細書に用いる「有効照度」は、光学面上に入射する全体照度に対する寄与を説明し、この寄与は、単一の物体視野点から出射する放射線に由来するものである。有効照度は、本出願では、代替的に「ピンホール照度」として表す。
光学面上の大きい値の有効照度が回避される場合には、投影対物器械の光学性能は、投影対物器械内の光学面上に存在する表面欠陥に関して比較的鈍感なものにすることができる。
In general, the term “illuminance” represents the power of electromagnetic radiation per unit area on the surface. Specifically, the term “illuminance” represents the power of electromagnetic radiation incident on the surface. As used herein, “effective illuminance” describes the contribution to the overall illuminance incident on the optical surface, and this contribution is derived from radiation emanating from a single object field point. Effective illuminance is alternatively referred to as “pinhole illuminance” in this application.
If a large value of effective illumination on the optical surface is avoided, the optical performance of the projection objective can be relatively insensitive with respect to surface defects present on the optical surface in the projection objective.

多くの場合に、「最終光学面」、すなわち、投影対物器械の像表面に最も近い光学面には、最終光学面を最適化工程から除外することを要求する特定の条件が課せられる。最終光学面にわたる放射光線の入射点の空間分布は、関わっている投影工程の概念(乾式投影又は液浸投影)、及び像側作業空間(最終光学面と基板表面を配置すべき像表面の間の空間)内の幾何学的条件によって大幅に影響を受ける。例えば、液浸露光のための液浸液を導入するために最終光学面と像表面の間に幅狭な間隙(典型的に1ミリメートル又はそれよりも長い幅)を設けることが有用である場合がある。像空間内での液浸媒体の流入及び流出という観点から、多くの場合に、実質的に平面の最終光学面を有することが望ましい。これらの条件下では、最終光学面の強度負荷(例えば、有効照度によって表される)は、基本的に、像側作業距離、有効像視野サイズ、最後の光学要素の後の媒体の屈折率、及び像側開口数NAによって判断される。従って、最終光学面の位置と表面形状とを表す構造パラメータは、自由パラメータではなく、最適化手順から除外すべきである。   In many cases, the “final optical surface”, ie the optical surface closest to the image surface of the projection objective, is subject to certain conditions that require the final optical surface to be excluded from the optimization process. The spatial distribution of the incident points of the radiation rays over the final optical surface is related to the concept of the involved projection process (dry projection or immersion projection) and the image side work space (between the final optical surface and the image surface on which the substrate surface is to be placed). Are greatly affected by the geometric conditions in the space. For example, if it is useful to provide a narrow gap (typically 1 millimeter or longer) between the final optical surface and the image surface to introduce immersion liquid for immersion exposure There is. In many cases, it is desirable to have a substantially planar final optical surface in terms of inflow and outflow of the immersion medium in the image space. Under these conditions, the intensity load of the final optical surface (e.g. expressed by effective illumination) is basically the image side working distance, the effective image field size, the refractive index of the medium after the last optical element, And the image-side numerical aperture NA. Therefore, the structural parameters representing the position of the final optical surface and the surface shape should not be free parameters and should be excluded from the optimization procedure.

様々な条件が、光学面上の有効照度の極大値を引き起こすか又はそれに寄与すると考えられる。例えば、光学面が火面領域内に位置する場合には、大きい有効照度値が発生するであろう。実施形態では、これらの条件は、投影対物器械内の潜在的な火面領域の位置及び範囲を計算し、かつ光学面が火面領域の内側に位置決めされないように投影対物器械の構造パラメータを最適化することによって系統的に回避される。   Various conditions are thought to cause or contribute to the maximum value of effective illumination on the optical surface. For example, if the optical surface is located within the fire surface area, a large effective illuminance value will occur. In an embodiment, these conditions calculate the position and extent of potential fire surface areas in the projection objective and optimize the structural parameters of the projection objective so that the optical surface is not positioned inside the fire area. Systematically avoiding it.

代替的又は追加的に、光線束の実部分開口サイズが極度に小さくなる場合には、光学面は決定的であると考えられる。従って、方法の実施形態は、いくつかの代表的視野点を定める段階と、視野点から発する光線束及び光線束の光学面との交差ゾーンを計算し、光線束の光学面との交差ゾーンが、交差ゾーンの面積によって定められる部分開口サイズを有する実部分開口を定める段階と、部分開口サイズ閾値を定める段階と、選択された視野点に対する実部分開口サイズが、投影対物器械の像表面に直近の最終光学面を除き、投影対物器械の全ての光学面に対する部分開口サイズ閾値を下回らないように、投影対物器械の構造パラメータを最適化する段階とを含む。   Alternatively or additionally, the optical surface is considered critical if the actual partial aperture size of the beam bundle is extremely small. Thus, an embodiment of the method calculates several representative field points, calculates a ray bundle emanating from the field point and an intersection zone of the ray bundle optical surface, and the intersection zone of the ray bundle with the optical surface is Determining an actual partial aperture having a partial aperture size defined by the area of the intersection zone, determining a partial aperture size threshold, and determining the actual partial aperture size for the selected field point to be closest to the image surface of the projection objective. Optimizing the structural parameters of the projection objective so that it does not fall below the partial aperture size threshold for all optical surfaces of the projection objective except for the last optical surface of the projection objective.

方法の実施形態は、極度に高い有効照度集中の1つよりも多くの原因を考慮するルーチンを含むことができる。例えば、1つのメリット関数成分は、上述のように最大照度要件を定めることができ、別のメリット関数成分は、全ての光学面(最終光学面を除く)上の実部分開口サイズが所定の実部分開口サイズ閾値を超える光学面のみを得られる光学設計が自動的に有することになるような最小の実部分開口要件を定めることができる。   Method embodiments may include routines that consider more than one cause of extremely high effective illumination concentrations. For example, one merit function component can define the maximum illuminance requirement as described above, and another merit function component can have an actual partial aperture size on all optical surfaces (excluding the final optical surface) having a predetermined actual size. The minimum actual partial aperture requirement can be defined such that an optical design that can only obtain optical surfaces that exceed the partial aperture size threshold will automatically have.

本方法は、様々な種類の光学システム、特に、NA>1を得ることができる液浸リソグラフィのための投影対物器械に頻繁に見られる比較的高い像側開口数を有するマイクロリソグラフィに用いられる投影対物器械の設計に適用することができる。多くの従来技術の投影対物器械の詳細な解析は、小さい有効及び/又は実際の部分開口及び/又は火面条件が、特に、少なくとも1つの凹ミラー及び少なくとも1つの中間像、並びに凹ミラーに向って延びるビーム束を凹ミラーから反射されたビーム束から分離する少なくとも1つの平面偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械において発生する場合があることを示している。この種類の投影対物器械は、それらが、火面条件が発生する及び/又は極度に小さい有効及び/又は実際の部分開口が発生する光学面(像表面に近い最終光学面を除く)を持たないように本発明の実施形態に従って設計することができる。   The method is used in various types of optical systems, in particular for projections used in microlithography with relatively high image side numerical apertures frequently found in projection objectives for immersion lithography capable of obtaining NA> 1. It can be applied to the design of objective instruments. Detailed analysis of many prior art projection objectives has shown that small effective and / or actual partial apertures and / or fire surface conditions are particularly suitable for at least one concave mirror and at least one intermediate image and concave mirror. It is shown that this may occur in a catadioptric projection objective having at least one planar deflecting mirror that separates the extending beam bundle from the beam bundle reflected from the concave mirror. These types of projection objectives do not have optical surfaces (except for final optical surfaces close to the image surface) where fire surface conditions occur and / or extremely small effective and / or actual partial apertures occur. Can be designed according to embodiments of the present invention.

一部の実施形態では、投影対物器械は、物体表面に配列された軸外物体視野を投影対物器械の像表面に配列された軸外像視野上に結像するように配列された複数の光学要素を含み、この光学要素は、物体表面から到来する放射線から第1の中間像を生成し、かつ第1の瞳表面を含む第1の屈折対物器械部分と、第1の中間像を第2の中間像内に結像する少なくとも1つの凹ミラーを含み、かつ第1の瞳表面と光学的に共役な第2の瞳表面を含む第2の対物器械部分と、第2の中間像を像表面上に結像し、かつ第1及び第2の瞳表面と光学的に共役な第3の瞳表面を含む第3の屈折対物器械部分とを形成する。   In some embodiments, the projection objective includes a plurality of optical elements arranged to image an off-axis object field arranged on the object surface onto an off-axis image field arranged on the image surface of the projection objective. An optical element that generates a first intermediate image from radiation coming from the object surface and includes a first refractive objective portion that includes the first pupil surface, and a second intermediate image. A second objective portion including a second pupil surface that is optically conjugate with the first pupil surface and includes at least one concave mirror that forms an image in the intermediate image; Forming a third refractive objective portion including a third pupil surface imaged on the surface and optically conjugate with the first and second pupil surfaces;

実施形態は、厳密に2つの中間像を有する場合がある。
第2の対物器械部分は、厳密に1つの凹ミラーを有することができ、投影対物器械は、物体表面から到来する放射線を凹ミラーの方向に偏向する第1の折り畳みミラーと、凹ミラーから到来する放射線を像表面の方向に偏向するための第2の折り畳みミラーとを有することができる。偏向ミラーは、両方ともに平面とすることができる。投影対物器械は、NA>1で液浸リソグラフィに向けて設計することができる。
Embodiments may have exactly two intermediate images.
The second objective part can have exactly one concave mirror, the projection objective coming from the concave mirror and the first folding mirror for deflecting radiation coming from the object surface in the direction of the concave mirror And a second folding mirror for deflecting the radiation to be directed in the direction of the image surface. Both deflection mirrors can be planar. Projection objectives can be designed for immersion lithography with NA> 1.

厳密に2つの中間像及び単一の凹ミラーを有し、中間像に近い光学面において光線束の比較的小さい実部分開口が発生する従来技術の反射屈折投影対物器械の詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of a prior art catadioptric projection objective having exactly two intermediate images and a single concave mirror, with a relatively small real part aperture of the beam bundle at an optical surface close to the intermediate image. 厳密に2つの中間像及び単一の凹ミラーを有し、折り畳みミラーが火面領域内に位置決めされた従来技術の反射屈折投影対物器械の詳細図である。1 is a detailed view of a prior art catadioptric projection objective having exactly two intermediate images and a single concave mirror, with a folding mirror positioned in the fire surface area. FIG. 瞳表面に位置決めされ、双極照明によって照らされ、極の一方の領域内に汚染が存在するレンズ表面の概略的な軸線方向投影図である。FIG. 3 is a schematic axial projection of a lens surface positioned on the pupil surface, illuminated by dipole illumination, and contaminated in one region of the pole. 極度に高い照度の集中を有する光学面を回避する製造法の好ましい実施形態を示す略流れ図である。2 is a schematic flow diagram illustrating a preferred embodiment of a manufacturing method that avoids optical surfaces having extremely high illuminance concentrations. 本発明の実施形態に従って瞳表面を実質的に同じラスタ視野面積を有するラスタ視野に分割する瞳点の瞳ラスタを示す図である。FIG. 6 illustrates a pupil raster of pupil points that divides the pupil surface into raster fields having substantially the same raster field area in accordance with an embodiment of the present invention. 図4に示す瞳ラスタの光線の瞳表面から分離したある選択された光学面上の交差点を示し、比較的高い有効照度(又はピンホール照度)の領域を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an intersection on a selected optical surface separated from the pupil surface of a ray of the pupil raster shown in FIG. 4 and showing a region of relatively high effective illuminance (or pinhole illuminance). 図4に示す瞳ラスタの光線の瞳表面から分離したある選択された光学面上の交差点を示し、火面条件を有する領域を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an intersection on a selected optical surface separated from the pupil surface of a ray of the pupil raster shown in FIG. 4 and showing a region having a fire surface condition. 2つの中間像、1つの凹ミラー、及び2つの平面偏向ミラーを有し、中間像に近い光学面上で火面条件が系統的に回避された反射屈折投影対物器械の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows an embodiment of a catadioptric projection objective having two intermediate images, one concave mirror, and two planar deflecting mirrors, with a fire surface condition systematically avoided on an optical surface close to the intermediate image. is there. 図7の実施形態の第1及び第2の折り畳みミラー上の矩形視野の縁部の周囲で選択された視野点の受光域を示す図である。FIG. 8 is a view showing a light receiving area of a field point selected around an edge of a rectangular field on the first and second folding mirrors of the embodiment of FIG. 7.

本発明の好ましい実施形態によって解決される問題のいくつかへの序論として、液浸リソグラフィに適応した高開口反射屈折投影対物器械NA>1を考察する。多くの場合にそのような設計は、光学面上に比較的小さい実部分開口を提供する。本明細書に用いる「実部分開口」という用語は、特定の物体点(すなわち、物体表面内の視野点)から発する光線束の光学面上の「受光域」(交差ゾーン)を意味する。小さい実部分開口は、特に、少なくとも1つの凹ミラー及び少なくとも1つの中間像に加えて、凹ミラーに向って延びるビーム束を凹ミラーから反射されるビーム束から分離する少なくとも1つの平面偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械において発生する可能性がある。   As an introduction to some of the problems solved by the preferred embodiment of the present invention, consider a high aperture catadioptric projection objective NA> 1 adapted for immersion lithography. In many cases such designs provide a relatively small real partial aperture on the optical surface. As used herein, the term “real partial aperture” refers to a “light receiving area” (crossing zone) on the optical surface of a bundle of rays emanating from a specific object point (ie, a field point within the object surface). The small real part aperture in particular comprises at least one concave mirror and at least one intermediate image, in addition to at least one planar deflection mirror separating the beam bundle extending towards the concave mirror from the beam bundle reflected from the concave mirror. Can occur in catadioptric projection objectives.

図1Aは、例示目的でWO2004/019128A2の図2から引用した従来技術の反射屈折投影対物器械の詳細を示している。この投影対物器械は、平面物体表面OSからの物体視野を第1の中間像IMI1へと結像する第1の屈折対物器械部分OP1、第1の中間像IMI1を第2の中間像IMI2へと結像するための凹ミラーCMを含む反射屈折対物器械部分OP2、及び第2の中間像IMI2を物体表面OSに対して平行である平面の像表面上に結像する屈折対物器械部分OP3(部分的にのみ示している)を含む。第1の平面折り畳みミラーFM1は、物体表面から到来する放射線を凹ミラーCMに向って偏向させる。第1の折り畳みミラーに対して直角を成す第2の平面折り畳みミラーFM2は、凹ミラーから到来する放射線を像表面に向って偏向させる。   FIG. 1A shows details of a prior art catadioptric projection objective quoted from FIG. 2 of WO 2004/019128 A2 for illustrative purposes. This projection objective comprises a first refractive objective part OP1 that forms an object field from a planar object surface OS into a first intermediate image IMI1, and a first intermediate image IMI1 into a second intermediate image IMI2. A catadioptric objective part OP2 including a concave mirror CM for imaging and a refractive objective part OP3 (partial) for imaging the second intermediate image IMI2 on a planar image surface parallel to the object surface OS Only shown). The first plane folding mirror FM1 deflects the radiation coming from the object surface toward the concave mirror CM. A second plane folding mirror FM2 perpendicular to the first folding mirror deflects radiation coming from the concave mirror towards the image surface.

完全に光軸AXの外側に位置決めされた有効物体視野の軸外視野点FP1から発する光線束RBは、光学システム内での光学面の位置に依存してサイズが変化する交差ゾーン内で光学面と交差する。本出願ではこれらの交差ゾーンを「実部分開口」で表している。図1では、いくつかの代表的な交差ゾーンを太線で強調している。物体表面の直後の平行平面プレートの入射側にある第1の実部分開口SA1は、視野表面(物体表面)に比較的近くにあり、比較的小さい。メニスカスレンズの凹の入射側にある第1の瞳表面P1に近い第2の実部分開口SA2サイズは、基本的に、その位置にある瞳サイズに対応し、比較的大きい。全ての実部分開口は、この瞳表面において実質的に重なり合う。第1の折り畳みミラーFM1の直ぐ上流の正のメニスカスレンズの凹の出射側にある実部分開口SA3において、更に第1の中間像の直ぐ上流の第1の折り畳みミラーFM1上に形成された実部分開口SA4によって分るように、実部分開口は、光学面が第1の中間像IMI1の近くに位置決めされる時に次第に小さくなる。それとは対照的に、凹ミラーCMの直前の負のメニスカスレンズの凸表面上の第5の実部分開口SA5は、基本的に、凹ミラーCMが位置決めされた第2の瞳P2サイズに対応する大きいサイズを有する。   The ray bundle RB emanating from the off-axis field point FP1 of the effective object field, which is positioned completely outside the optical axis AX, is the optical surface in the crossing zone whose size varies depending on the position of the optical surface in the optical system. Intersect. In the present application, these intersecting zones are represented by “real partial openings”. In FIG. 1, some representative intersection zones are highlighted with bold lines. The first real partial aperture SA1 on the incident side of the plane parallel plate immediately after the object surface is relatively close to the field surface (object surface) and is relatively small. The size of the second real partial aperture SA2 close to the first pupil surface P1 on the concave entrance side of the meniscus lens basically corresponds to the pupil size at that position and is relatively large. All real partial apertures substantially overlap at the pupil surface. In the actual partial aperture SA3 on the concave exit side of the positive meniscus lens immediately upstream of the first folding mirror FM1, the actual portion formed on the first folding mirror FM1 immediately upstream of the first intermediate image. As can be seen by the aperture SA4, the actual partial aperture becomes progressively smaller when the optical surface is positioned near the first intermediate image IMI1. In contrast, the fifth real partial aperture SA5 on the convex surface of the negative meniscus lens just before the concave mirror CM basically corresponds to the second pupil P2 size where the concave mirror CM is positioned. Has a large size.

口径食及び瞳掩蔽のない像を得るために、これらの設計では軸外の物体視野及び像視野が用いられる。軸外視野が用いられる場合には、軸外物体視野と光軸の間の距離が増し、それによって「設計物体視野」が拡大する時に、結像収差を補正するために必要な労力は増加する。「設計物体視野」は、投影対物器械が、目標とするリソグラフィ工程において十分な結像忠実性を有しながら投影することができる物体表面の全ての視野点を含む。設計物体視野内では、全ての結像収差は、目標とする投影目的に対して十分に補正されるが、設計物体視野の外側の視野点では、収差のうちの少なくとも1つは望ましい閾値よりも高い。従って、補正を容易にするためには、設計物体視野サイズを小さく保つことが望ましい場合があり、これは、光軸と軸外物体視野の間のオフセットを最小にすることを必要とする。多くの場合にこのオフセットを最小にする手順は、視野表面に比較的近いミラー表面及び/又はレンズ表面を有する設計をもたらし、それによって視野表面に近いこれらの光学面上に存在する対応する実部分開口は小さくなる。例えば、第1の中間像IMI1の直ぐ上流のレンズ及びミラー上の実部分開口SA3及びSA4は比較的小さい。   To obtain images without vignetting and pupil obscuration, these designs use off-axis object and image fields. When off-axis fields are used, the distance between the off-axis object field and the optical axis increases, thereby increasing the effort required to correct imaging aberrations when the “design object field” is enlarged. . The “design object field” includes all field points on the object surface that the projection objective can project with sufficient imaging fidelity in the targeted lithography process. Within the design object field, all imaging aberrations are sufficiently corrected for the target projection purpose, but at field points outside the design object field, at least one of the aberrations is less than the desired threshold. high. Thus, to facilitate correction, it may be desirable to keep the design object field size small, which requires minimizing the offset between the optical axis and the off-axis object field. The procedure that often minimizes this offset results in designs with mirror and / or lens surfaces that are relatively close to the field surface, thereby corresponding real parts present on these optical surfaces close to the field surface. The opening becomes smaller. For example, the actual partial apertures SA3 and SA4 on the lens and mirror immediately upstream of the first intermediate image IMI1 are relatively small.

一般的に、光学面上の小さい実部分開口は、製造工程及び得られる光学面の除染度に対して厳しい要件を必要とし、基本的に光学面は、有意な表面欠陥のないものでなければならない。選択された視野点から放出されるエネルギは、小さい実部分開口の領域内の比較的小さい区域の上に集中するので、小さい部分開口のその領域内に存在する欠陥は、光線束内に存在する光強度の一部を遮蔽することになり、それによって光損失がもたらされる。対応する実部分開口が小さい場合には、単純に、摂動を引き起こす欠陥の面積と実部分開口の面積(受光面積)の間の比率がより好ましくないものになるので、所定サイズの表面欠陥は、大きい実部分開口を有する区域内よりも大きい光損失効果を引き起こす。欠陥によって引き起こされる局所光損失は、投影対物器械によって製造される構造体の限界寸法に関して直接的な問題を有する均一性誤差を引き起こす場合がある。特に、限界寸法の望ましくない変化(CD変化)は、基板上の感光コーティング(フォトレジスト)の感度レベルに関連して引き起こされる場合がある。   In general, small real partial apertures on the optical surface require strict requirements for the manufacturing process and the degree of decontamination of the resulting optical surface, and basically the optical surface must be free of significant surface defects. I must. Since the energy emitted from the selected field point is concentrated on a relatively small area in the region of the small real partial aperture, defects present in that region of the small partial aperture are present in the beam bundle. A portion of the light intensity will be shielded, thereby resulting in light loss. If the corresponding real part opening is small, simply the ratio between the area of the defect causing the perturbation and the area of the real part opening (light receiving area) becomes less favorable, so the surface defect of a given size is Causes a greater light loss effect than in an area with a large real part aperture. Local light loss caused by defects can cause uniformity errors that have direct problems with respect to the critical dimensions of structures produced by projection objectives. In particular, undesirable changes in critical dimensions (CD changes) may be caused in relation to the sensitivity level of the photosensitive coating (photoresist) on the substrate.

更に、局所光損失は、瞳のエネルギ重心の典型的に非擾乱区域方向のシフトから生じるテレセントリシティ誤差を引き起こす恐れもある。具体例として、図2は、投影対物器械内の円形瞳表面に位置決めされたレンズ表面LSの軸線方向投影図を概略的に示している。投影露光機は、例えば、高密に束ねられた単方向の線を印刷する時に焦点深度及び/又はコントラストを改善するために双極照明で作動される。この双極照明に対応する投影放射線の強度分布は、光軸AXに対して対向する側にあり、光エネルギが集中する2つの「極」、第1の極PO1及び第2の極PO2によって特徴付けられる。光強度は光軸上には存在しない。レンズ表面LS上の第1の極PO1の区域内には、表面汚染CONが存在する。汚染CONは、第1の極PO1内に存在する光エネルギのかなりの部分を遮蔽するので、瞳のエネルギ重心は、擾乱を受けない第2の極PO2に向ってシフトすることになる。瞳内のこの偏芯されたエネルギ重心は、ウェーハが位置決めされた像空間内を像の強度重心が伝播する伝播方向に対応する。汚染CONに起因して、伝播方向は光軸からシフトし、光軸に対して有限の角度に方向付けられる。例えば、高低のある基板表面及び/又はウェーハ台によって引き起こされる位置変化に起因して、基板表面の位置が局所的に変化する場合には、テレセントリシティによって誘起される歪曲を招く場合がある空中像の傾きが生じる。
実部分開口が実質的に均一に照らされ、それによって実部分開口内の異なる場所の間で局所放射線エネルギ流入の較差が全くないか又は極めて僅かしかないことが仮定される場合には、上述の実部分開口サイズは、表面欠陥に関してどの光学面が決定的であるかということを示す妥当な指標であると考えられる。
In addition, local light loss can cause telecentricity errors that typically result from a shift in the energy centroid of the pupil, typically towards a non-disturbed area. As a specific example, FIG. 2 schematically shows an axial projection of a lens surface LS positioned on a circular pupil surface in a projection objective. Projection exposure machines are operated with dipole illumination, for example, to improve depth of focus and / or contrast when printing densely bundled unidirectional lines. The intensity distribution of the projection radiation corresponding to this dipole illumination is on the side facing the optical axis AX and is characterized by two “poles” where the light energy is concentrated, the first pole PO1 and the second pole PO2. It is done. The light intensity does not exist on the optical axis. In the area of the first pole PO1 on the lens surface LS, there is a surface contamination CON. Since the contamination CON masks a significant portion of the light energy present in the first pole PO1, the energy centroid of the pupil will shift towards the second pole PO2, which is not disturbed. This eccentric energy centroid in the pupil corresponds to the propagation direction in which the intensity centroid of the image propagates in the image space where the wafer is positioned. Due to the contamination CON, the propagation direction is shifted from the optical axis and is directed at a finite angle with respect to the optical axis. For example, if the position of the substrate surface changes locally due to a position change caused by a high and low substrate surface and / or a wafer stage, it can lead to distortions induced by telecentricity. Image tilt occurs.
If it is assumed that the real part aperture is illuminated substantially uniformly so that there is no or very little difference in local radiation energy inflow between different locations within the real part aperture, The actual partial aperture size is considered to be a reasonable indicator of which optical surface is critical for surface defects.

多くの純屈折光学システムでは、実部分開口内での照度の実質的に均一な分布は妥当な近似とすることができる。しかし、実部分開口内での局所照度には有意な変化が存在する可能性があり、それによって実部分開口内で有意な局所照度較差が発生する可能性がある。実部分開口内での局所照度に関して起こり得る不均一性に対処するには、実部分開口内で照度の局所変化に対処することを可能にする「有効部分開口」を定めることが有利であることが判明している。上記に示すように、光学面上の欠陥は、比較的大きい放射線エネルギが欠陥区域内に集中する場合に決定的であるとすることができる。従って、実部分開口内で、実部分開口の他の部分と比較した時に局所照度が比較的大きい値を有する領域は、特に決定的であると考えられる。放射線エネルギの局所集中に関連する問題を大幅に回避するためには、実部分開口区域を解析することにより、有効照度の最大値が発生する単一の領域(又は複数の領域)を識別することが有利であると考えられる。幾何学的側面では、局所照度は、対物面内の単一の視野点から発する光線の「幾何学的光線密度」の指定値によって特徴付けることができ、有効照度の最大値は、幾何学的光線密度の最大値が発生する場合に発生する。   In many purely refractive optical systems, a substantially uniform distribution of illuminance within the real partial aperture can be a reasonable approximation. However, there can be significant changes in local illuminance within the real partial aperture, which can result in significant local illuminance differences within the real partial aperture. To address possible non-uniformities in local illuminance within the real partial aperture, it is advantageous to define an “effective partial aperture” that allows for local variations in illuminance within the real partial aperture. Is known. As indicated above, defects on the optical surface can be critical when relatively large radiation energy is concentrated in the defect area. Therefore, it is considered that a region having a relatively large value of local illuminance when compared with other portions of the actual partial aperture in the actual partial aperture is particularly decisive. To greatly avoid the problems associated with local concentration of radiation energy, identify the single area (or areas) where the maximum effective illuminance occurs by analyzing the real aperture area. Is considered advantageous. In geometric aspects, local illuminance can be characterized by a specified value of “geometric ray density” of rays emanating from a single field point in the object plane, and the maximum effective illuminance is Occurs when the maximum density occurs.

ここで、幾何学的光線密度(又は有効照度)のこれらの極大値に対処するシステムの最適化を考察する。各実部分開口が均一に照らされると仮定すると、システムのレイアウトの公差は、ある一定の値を有することができる。しかし、実部分開口内で放射線エネルギの局所集中が発生する場合には、公差はより厳しいものとすべきである。この効果は、最大幾何学的光線密度(又は最大有効照度)を有する場所を表す部分開口に対応する「有効部分開口」を定めることによって対処することができる。この概念で実部分開口が均一に照らされるシステムでは、「有効部分開口」サイズは、「実部分開口」サイズに等しい。しかし、実部分開口内で放射線エネルギの局所集中が発生する場合には、この局所集中は、有効部分開口サイズによって表され、従って、実部分開口サイズよりも小さくなる。   Now consider the optimization of the system to deal with these local maxima of geometric ray density (or effective illuminance). Assuming that each real part aperture is illuminated uniformly, the system layout tolerance can have a certain value. However, the tolerance should be more stringent if a local concentration of radiation energy occurs within the real partial aperture. This effect can be addressed by defining an “effective partial aperture” that corresponds to the partial aperture that represents the location having the maximum geometrical light density (or maximum effective illuminance). In systems where the real partial aperture is illuminated uniformly with this concept, the “effective partial aperture” size is equal to the “real partial aperture” size. However, if a local concentration of radiation energy occurs within the real partial aperture, this local concentration is represented by the effective partial aperture size and is therefore smaller than the actual partial aperture size.

例示的に、図1Bは、WO2004/019128A2の実施形態5から引用した別の従来技術の反射屈折投影対物器械の詳細を示している。等しいか又は同様の特徴は、図1Aにおけるものに等しい参照番号で示している。1つの光線束RBが、物体表面OS内のある選択された視野点FP1から出射する。物体表面における光線束の開き角は、物体側開口数NAOBJによって判断される。光線R1及びR2を含む様々な選択された光線の軌道を示している。図面から明らかなように、光線束RBの光線によって定められる幾何学的光線密度は、第1の折り畳みミラーFM1の上流の大きい正のメニスカスレンズMLの領域までは光学面にわたって基本的に均一である。しかし、光線が折り畳みミラーFM1に接近する時に、光線の局所密度(すなわち、幾何学的光線密度)は、光軸に近い領域と比較した時に光線束の外側部分(光軸AXから最も離れた)で高まる。言い換えれば、幾何学的光線密度は、第1の中間像IMI1の上流の短い距離のところにある第1の折り畳みミラー領域内で不均一になる。特に、視野点FP1から異なる開口値で発する光線R1とR2とは、第1の折り畳みミラーFM1に近い領域、又は第1の折り畳みミラーFM1の領域内で交差する。(単一の光線のこれらの交差点は、特に、それぞれ中間像IMI1、IMI2に光学的に近い第1の折り畳みミラーFM1及び第2の折り畳みミラーFM2の領域内で発生することに注意されたい。)共通の視野点から異なる開口で発する光線の交差点は、「火面」条件の存在を示している。図1Bから、第1の折り畳みミラー及び第2の折り畳みミラーFM1、FM2が、光線束RBの光線が交差する領域内に位置決めされている、すなわち、「火面領域」内に位置決めされていることは明らかである。 Illustratively, FIG. 1B shows details of another prior art catadioptric projection objective cited from embodiment 5 of WO 2004/019128 A2. Equal or similar features are indicated with reference numerals equal to those in FIG. 1A. One ray bundle RB exits from a selected field point FP1 in the object surface OS. The opening angle of the light beam on the object surface is determined by the object-side numerical aperture NA OBJ . The trajectories of various selected rays including rays R1 and R2 are shown. As is apparent from the drawing, the geometric light density defined by the light rays of the light bundle RB is essentially uniform across the optical surface up to the region of the large positive meniscus lens ML upstream of the first folding mirror FM1. . However, when the light beam approaches the folding mirror FM1, the local density of the light beam (ie, the geometric light beam density) is the outer part of the light beam (the furthest away from the optical axis AX) when compared to the region close to the optical axis. It increases with. In other words, the geometric light density is non-uniform within the first folding mirror region at a short distance upstream of the first intermediate image IMI1. In particular, the light rays R1 and R2 emitted from the field point FP1 with different aperture values intersect in the area close to the first folding mirror FM1 or in the area of the first folding mirror FM1. (Note that these intersections of a single ray occur particularly in the region of the first and second folding mirrors FM1 and FM2 which are optically close to the intermediate images IMI1 and IMI2, respectively.) The intersection of rays emanating from a common field point at different apertures indicates the presence of a “fire surface” condition. From FIG. 1B, the first folding mirror and the second folding mirror FM1, FM2 are positioned in the region where the light beams of the light bundle RB intersect, that is, in the “fire surface region”. Is clear.

上述のように、特定の視野点に対応する幾何学的光線密度は、光学面上の全照度に対する特定の視野点の寄与に関する表現と考えることができる。
本出願では、この寄与を「有効照度」で表している。想像実験において、光学システムの対物面内で照らされるピンホール(単一の視野点を表す)を考えられたい。光線束は、この視野点から発する。この視野点に対応する「有効照度」は、この視野点から発する光線束のある選択された光学面上での照度寄与である。光学面上に入射する全照度に対するこの寄与は、光学面上の位置(又は場所)の関数であり、同じく物体表面内のピンホールの位置の関数でもある。有効照度(単一の物体視野点に対応する照度)の全ての値の最大値が、所定の「照度閾値」を超えてはならないことが想定されている。
As described above, the geometric ray density corresponding to a particular field point can be considered as an expression for the contribution of a particular field point to the total illuminance on the optical surface.
In the present application, this contribution is expressed as “effective illuminance”. In an imaginary experiment, consider a pinhole (representing a single field point) that is illuminated in the object plane of the optical system. The ray bundle originates from this field point. The “effective illuminance” corresponding to this field point is the illuminance contribution on the selected optical surface with the light flux emanating from this field point. This contribution to the total illumination incident on the optical surface is a function of the position (or location) on the optical surface and is also a function of the position of the pinhole in the object surface. It is assumed that the maximum value of all values of effective illuminance (illuminance corresponding to a single object field point) must not exceed a predetermined “illuminance threshold”.

火面領域内、すなわち、火面条件が存在する領域内では、有効照度(ピンホール照度)が発散し、実際に、比較的小さい表面区域上に光エネルギの重度の集中を招く場合がある。光線伝播の観点からは、物体点から異なる開口数で放出される異なる光線が、光学面上又はその近くで交差する場合には、光学面上に火面条件が与えられる。火面領域内に位置決めされた光学面上の表面欠陥は、対物面から異なる開口角で放出される光線に対して影響を有し、それによって火面領域の外側に位置する欠陥よりも実質的に大きく結像品質を潜在的に悪化させる。   Within the fire surface area, i.e., the area where the fire surface condition exists, the effective illuminance (pinhole illuminance) diverges and may actually cause a heavy concentration of light energy on a relatively small surface area. From the viewpoint of ray propagation, if different rays emitted from the object point with different numerical apertures intersect at or near the optical surface, a fire surface condition is given on the optical surface. A surface defect on an optical surface positioned in the fire surface area has an effect on rays emitted from the object plane at different aperture angles, thereby being substantially more than defects located outside the fire surface area Which greatly degrades imaging quality.

本発明による投影対物器械を製造する方法の実施形態では、光学面上の火面条件及び/又は光学面上の極度に小さい有効部分開口の発生は、コンピュータベースの光学設計に用いられる対応するサブルーチンによって系統的に回避され、投影対物器械の光学要素の典型的なレイアウトが誘導される。これらの限界条件が系統的に回避される場合には、得られる投影対物器械の光学性能を実質的に危うくすることなく、工程の除染度に対する要件を緩和することができる。
この実施形態では、計算処理に用いられるメリット関数成分のうちの1つが最大照度要件を定め、この要件は、各光学面(像表面に最も近い最終光学面を除く)上で発生する有効照度IRRDDEFFの最大値が、所定の照度閾値IRRTVを超えないことを要求する。
In an embodiment of the method of manufacturing a projection objective according to the invention, the fire surface conditions on the optical surface and / or the generation of extremely small effective partial apertures on the optical surface is a corresponding subroutine used in computer-based optical design. Systematically avoids and guides the typical layout of the optical elements of the projection objective. If these marginal conditions are systematically avoided, the process decontamination requirements can be relaxed without substantially compromising the optical performance of the resulting projection objective.
In this embodiment, one of the merit function components used in the calculation process defines a maximum illuminance requirement, which is the effective illuminance IRRDD that occurs on each optical surface (excluding the final optical surface closest to the image surface). It is requested that the maximum value of EFF does not exceed a predetermined illuminance threshold value IRRTV.

本明細書に用いる「照度」という用語は、単位面積当たりで表面での電磁放射線の仕事率を表している。特に「照度」という用語は、表面上に入射する電磁放射線の仕事率を表している。照度のSI単位は、ワット毎平方メートル(W/m2)である。照度は、場合によっては強度とも呼ばれるが、異なる単位を有する放射強度と混同しないようにすべきである。「有効照度」(同じく「ピンホール照度」とも表す)は、光学面上に入射する全照度に対する、単一の物体視野点から出射する放射線に由来する寄与を表している。光線伝播の観点からは、「有効照度」は、共通視野点から等距離開口間隔で発する異なる光線の「幾何学的光線密度」に対応する。有効照度は、表面上で均一である可能性がある。典型的には、有効照度は表面にわたって変化する可能性があり、それによって最大有効照度(大きい局所幾何学的光線密度に対応する)の領域、及び有効照度の小さい値(小さい幾何学的光線密度に対応する)の領域が形成される。
光学面上で有効照度の比較的大きい値が発生する場合には、これらの光学面は、スクラッチ及び汚染のような表面欠陥に関して決定的である場合がある。有効照度の比較的大きい値は、例えば、光学面上の火面条件及び/又は光学面上の極度に小さい有効部分開口によって引き起こされる可能性がある。
As used herein, the term “illuminance” represents the power of electromagnetic radiation at the surface per unit area. In particular, the term “illuminance” represents the power of electromagnetic radiation incident on the surface. The SI unit of illuminance is watts per square meter (W / m 2 ). Illuminance is sometimes called intensity, but should not be confused with radiation intensity having different units. “Effective illuminance” (also referred to as “pinhole illuminance”) represents the contribution from radiation emanating from a single object field point to the total illuminance incident on the optical surface. From the viewpoint of ray propagation, “effective illuminance” corresponds to the “geometric ray density” of different rays emanating from the common field point at equidistant aperture intervals. The effective illuminance can be uniform on the surface. Typically, the effective illuminance can vary across the surface, so that the region of maximum effective illuminance (corresponding to a large local geometric light density) and a small value of effective illuminance (small geometric light density) (Corresponding to) is formed.
If relatively large values of effective illuminance occur on the optical surfaces, these optical surfaces may be critical with respect to surface defects such as scratches and contamination. A relatively large value of effective illuminance can be caused, for example, by fire conditions on the optical surface and / or extremely small effective partial apertures on the optical surface.

ここで、図3に示す略流れ図の流れに沿って、投影対物器械の光学設計(レイアウト)を計算するのに用いられるソフトウエアプログラムに実施される最適化ルーチンの実施形態を説明する。第1段階S1(収差に関する最適化「OPT AB」)では、光学設計の基本レイアウトが収差に関して最適化され、最適化設計D1が得られる。この目的のために、投影対物器械の1つ又はそれよりも多くの構造パラメータを変更し、得られる設計の全収差を計算するのに適切な光学設計プログラムの従来のサブルーチンを用いることができる。得られる最適化設計D1は、1つ又はそれよりも多くの光学面上に有効照度の大きい集中が局所的に発生する光学面を有していても、そうでなくてもよい。   An embodiment of an optimization routine implemented in the software program used to calculate the optical design (layout) of the projection objective will now be described along the flow of the schematic flowchart shown in FIG. In the first stage S1 (optimization with respect to aberration “OPT AB”), the basic layout of the optical design is optimized with respect to aberration, and an optimized design D1 is obtained. For this purpose, a conventional subroutine of an appropriate optical design program can be used to change one or more structural parameters of the projection objective and to calculate the total aberrations of the resulting design. The resulting optimized design D1 may or may not have an optical surface where a large concentration of effective illuminance occurs locally on one or more optical surfaces.

第2段階S2では、最適化設計が解析され、投影対物器械の像表面内の有効照度に対して正規化された有効照度を表す正規化有効照度値IRRADEFFが、投影対物器械の各光学面(投影対物器械の像表面の直近の最終光学面を除く)上の所定の照度閾値IRRTVを超えるか否かが判断される。
正規化有効照度値IRRADEFFが、いかなる光学面(最終光学面を可能な例外として)上の照度閾値IRRTVをも超えない場合には、最適化設計D1を表すパラメータが判断段階S3内に入力され、収差レベルABが、所定の収差閾値ATVよりも上に位置するか又は下に位置するかが判断される。収差レベルが収差閾値よりも低い場合には、最適化設計D2が、最適化手順の結果として出力される。最終設計D2は、段階S2における照度判断への入力として機能する最適化設計D1に等しいものとすることができる。
In the second stage S2, the optimized design is analyzed and a normalized effective illuminance value IRRAD EFF representing the effective illuminance normalized to the effective illuminance in the image surface of the projection objective is obtained for each optical surface of the projection objective. It is determined whether a predetermined illuminance threshold IRRTV is exceeded (excluding the final optical surface closest to the image surface of the projection objective).
If the normalized effective illuminance value IRRAD EFF does not exceed the illuminance threshold IRRTV on any optical surface (with the possible exception of the final optical surface), a parameter representing the optimization design D1 is entered in the decision step S3. It is determined whether the aberration level AB is located above or below the predetermined aberration threshold ATV. If the aberration level is lower than the aberration threshold, the optimization design D2 is output as a result of the optimization procedure. The final design D2 can be equal to the optimized design D1 that functions as an input to the illumination determination in step S2.

段階S2における照度判断が、少なくとも1つの光学面(最終光学面を除く)において、最適化設計D1の正規化有効照度値IRRADが照射閾値IRRTVを超えているように判断した場合には、計算ルーチンは照度最適化段階S4(OPT IRRAD)へと進み、ここで最適化設計D1は、有効照度に関して決定的な光学面上の局所照度集中を低減するように再度最適化される。この目的のために、投影対物器械の少なくとも1つの構造パラメータが変更され、最大照度要件を定めるメリット関数成分を含む全メリット関数が用いられる。得られる再最適化設計D1’は、次に、段階S1を通じて照度判断段階S2内に入力され、正規化照度値が、注目している光学面の各々における照度閾値IRRTVよりも低くなっているか否かが判断される。この目的で2回又はそれよりも多くの再最適化段階を含む反復を用いることができる。   When the illuminance determination in step S2 determines that the normalized effective illuminance value IRRAD of the optimization design D1 exceeds the irradiation threshold IRRTV on at least one optical surface (excluding the final optical surface), the calculation routine Goes to the illuminance optimization stage S4 (OPT IRRAD), where the optimization design D1 is re-optimized to reduce local illuminance concentration on the optical surface that is decisive for effective illuminance. For this purpose, at least one structural parameter of the projection objective is changed and the full merit function is used, including the merit function component that defines the maximum illumination requirement. The resulting re-optimized design D1 ′ is then input into the illuminance determination step S2 through step S1, and whether the normalized illuminance value is lower than the illuminance threshold IRRTV for each of the optical surfaces of interest. Is determined. For this purpose, iterations involving two or more reoptimization steps can be used.

照度判断段階S2が、得られる再最適化設計D1’が照度の極大値の発生に関して最適化されたように判断した場合には、この最適化された構造は収差判断段階S3内に入力され、照度に関する再最適化によって1つ又はそれよりも多くの決定的な収差がそれぞれの収差閾値よりも上がったか否かが判断される。再最適化設計が収差に関して依然として許容範囲内である場合には、段階S5において最終設計D2’が得られ、かつ出力される。   If the illuminance determination step S2 determines that the resulting reoptimized design D1 ′ has been optimized with respect to the occurrence of the maximal value of illuminance, this optimized structure is input into the aberration determination step S3, It is determined whether re-optimization for illuminance has raised one or more critical aberrations above their respective aberration thresholds. If the reoptimized design is still acceptable with respect to aberrations, a final design D2 'is obtained and output in step S5.

収差に関して設計を最適化する必要がある場合には、段階S2から受け取られる構造パラメータは、段階S1内に入力され、光学設計(既に照度に関して最適化されている)は、収差に関しても修正される。収差に関して設計を再度最適化し、依然として全ての決定的な光学面における限界照度閾値IRRTVよりも低い正規化照度値を得るために、1つ又はそれよりも多くの反復が必要である可能性がある。最終設計D2’は、再最適化手順の結果である。
一部の実施形態では、照度を判断する判断段階S2におけるサブルーチンは、像表面の直近の最終光学面を除く全ての光学面上の火面条件の発生、及び/又は全ての光学面上の極度に小さい部分開口を回避することを可能にする。
If the design needs to be optimized with respect to aberrations, the structural parameters received from step S2 are input into step S1, and the optical design (already optimized for illumination) is also corrected for aberrations. . One or more iterations may be required to reoptimize the design with respect to aberrations and still obtain a normalized illuminance value that is lower than the critical illuminance threshold IRRTV on all critical optical surfaces . The final design D2 ′ is the result of the reoptimization procedure.
In some embodiments, the subroutine in the decision step S2 for determining illuminance involves the occurrence of fire conditions on all optical surfaces except the last optical surface closest to the image surface, and / or extremes on all optical surfaces. Makes it possible to avoid small partial openings.

ここで、図4から6に関連して、光学面上の火面条件の発生を系統的に回避する計算ルーチンに対して説明する。
製造の計算部分の第1段階では、いくつかの代表的視野点が定められる。これらの代表的視野点から発する光線束の光線に対して光線追跡が実施される。
第2段階では、投影対物器械の瞳表面内で、2次元アレイにおいて所定の距離で互いに分離するラスタ点アレイを表す瞳ラスタが定められる。
第3段階では、代表的視野点から発し、瞳ラスタのラスタ点を通過する光線の光線軌道が、代表的視野点の各々に対して計算される。この目的のために、「CODE V」、OSLO、又はZEMAXのような市販の設計プログラムを用いることができる。
A calculation routine for systematically avoiding the occurrence of fire surface conditions on the optical surface will now be described with reference to FIGS.
In the first stage of the manufacturing calculation part, several representative field points are defined. Ray tracing is performed on the rays of the bundle of rays emanating from these representative field points.
In the second stage, a pupil raster is defined in the pupil surface of the projection objective that represents an array of raster points that are separated from each other by a predetermined distance in a two-dimensional array.
In the third stage, ray trajectories of rays originating from the representative field points and passing through the raster points of the pupil raster are calculated for each representative field point. Commercially available design programs such as “CODE V”, OSLO, or ZEMAX can be used for this purpose.

典型的に瞳ラスタは、投影対物器械の利用される開口全体を網羅し、開口は、各代表的視野点から発する光線束の開き角を決める。図4に概略的に例示している瞳ラスタの実施形態では、瞳表面内のラスタ点の座標は、極座標で与えられ、隣接するラスタ点(すなわち、間に所定の距離を有する互いに直近のラスタ点)は、方位角方向に同じ距離を有する。この実施形態では、円周(方位角)方向に隣接するラスタ点の間の角間隔幅は10/3度である。半径方向(動径座標)のラスタ点の座標は、それぞれの光線と光軸の間に含まれる開口角に対応する。本出願ではこれらの角度を「瞳角」とも表している。瞳角の正弦の絶対値は、角度0と最大角であるkmax=NA・βとの間で、

Figure 2014167660
に従う平方根関数に従って段階的に増大し、ここでi=0、1、・・・、nであり、NAは、投影対物器械の像側開口数であり、βは、物体視野と像視野の間の拡大係数である。そうすることにより、瞳表面は、実質的に同じラスタ視野面積を有するラスタ視野(ラスタセル)に細分化される。 Typically, the pupil raster covers the entire utilized aperture of the projection objective, and the aperture determines the opening angle of the beam bundle emanating from each representative field point. In the pupil raster embodiment schematically illustrated in FIG. 4, the coordinates of the raster points in the pupil surface are given in polar coordinates and are adjacent raster points (ie, nearest rasters having a predetermined distance between them). Point) have the same distance in the azimuth direction. In this embodiment, the angular interval width between raster points adjacent in the circumferential (azimuth) direction is 10/3 degrees. The coordinates of the raster point in the radial direction (radial coordinate) correspond to the aperture angle included between each light beam and the optical axis. In the present application, these angles are also referred to as “pupil angles”. The absolute value of the sine of the pupil angle is between the angle 0 and the maximum angle k max = NA · β,
Figure 2014167660
, Where i = 0, 1,..., N, NA is the image-side numerical aperture of the projection objective, and β is between the object field and the image field. Is an enlargement factor. By doing so, the pupil surface is subdivided into raster fields (raster cells) having substantially the same raster field area.

第4段階では、各光学面に対して、これらの選択された光線の投影対物器械内の光学面との交差点が計算される(一部の場合には、像表面の直近の最終光学面を可能性として除外する)。   In the fourth stage, for each optical surface, the intersection of these selected rays with the optical surface in the projection objective is calculated (in some cases the final optical surface closest to the image surface is Excluded as a possibility).

その後の段階では、瞳表面内で直接に隣接するラスタ点の対が考察される。直接に隣接するラスタ点は、対の両方のラスタ点が、同じ方位角座標又は同じ瞳角座標のいずれかを有するが、それぞれの他方の座標は、予め選択された間隔幅に従ってそれぞれの座標方向に1つの座標間隔だけ異なることを特徴とする。隣接するラスタ点の各対において、次式の差分商が計算される。

Figure 2014167660
ここで、fは、それぞれの光学面の番号を表し、i、jは、隣接する瞳ラスタ点のインデックスを表している。式(1)では、変数x及びkはベクトルである。ベクトルxの成分は、光学面上の点の実空間での座標を表している。ベクトルkの成分は、光学システムの入射瞳内(すなわち、瞳空間内)で光線の伝播方向を向く単位ベクトルのx、y、及びz座標を表す方向正弦値である。従って、(1)における差分商は、瞳空間内で所定の間隔幅を有する間隔(変数k)と光学面上の実空間内で対応する間隔幅(変数x)の間の関係を示す基準値である。言い換えれば、式(1)の差分商によって定められる勾配パラメータgf ijは、瞳座標における所定の差分に対するそれぞれの表面上の交差点の変化程度を表している。(式(1)の差分商は、微分商の近似値であり、典型的に数値計算において有限間隔幅が用いられることを示している。式(1)の差分商は、間隔幅がゼロに近づく時に微分商になる。) At a later stage, pairs of raster points that are directly adjacent in the pupil surface are considered. Immediately adjacent raster points, both raster points in a pair have either the same azimuth coordinates or the same pupil angle coordinates, but each other coordinate has its own coordinate direction according to a preselected interval width It is characterized by being different by one coordinate interval. For each pair of adjacent raster points, the difference quotient of:
Figure 2014167660
Here, f represents the number of each optical surface, and i and j represent the indices of adjacent pupil raster points. In equation (1), variables x and k are vectors. The component of the vector x represents the coordinates of a point on the optical surface in real space. The component of vector k is a directional sine value representing the x, y, and z coordinates of a unit vector that points in the direction of propagation of the ray within the entrance pupil of the optical system (ie, in pupil space). Accordingly, the difference quotient in (1) is a reference value indicating the relationship between an interval (variable k) having a predetermined interval width in the pupil space and a corresponding interval width (variable x) in the real space on the optical surface. It is. In other words, the gradient parameter g f ij determined by the difference quotient of Equation (1) represents the degree of change of the intersection on each surface with respect to a predetermined difference in pupil coordinates. (The difference quotient in equation (1) is an approximation of the differential quotient, and typically indicates that a finite interval width is used in numerical calculations. The difference quotient in equation (1) has an interval width of zero. (It becomes a differential quotient when approaching.)

上述の式(1)で与えられる数値基準は、線形勾配を用いて定められることに注意されたい。より精密には、方向空間内の1つの格子メッシュ要素に対応する表面上の関連格子メッシュ要素の面積の間の比率を制御することができる。しかし、実際には、殆どの場合、光線密度の局所ピークを回避するのにほぼ直交方向に線形勾配を制御することで十分である。
更に別の段階では、光学面上の隣接する交差点の間の最小許容勾配を表す勾配閾値が定められる。例えば、勾配閾値gf ij(最小)=10mmを定めることができる。
Note that the numerical criteria given by equation (1) above is determined using a linear gradient. More precisely, the ratio between the areas of the associated grid mesh elements on the surface corresponding to one grid mesh element in the direction space can be controlled. In practice, however, in most cases it is sufficient to control the linear gradient in a substantially orthogonal direction to avoid local peaks of light density.
In yet another step, a gradient threshold is defined that represents the minimum allowable gradient between adjacent intersections on the optical surface. For example, the gradient threshold value g f ij (minimum) = 10 mm can be determined.

勾配パラメータの意味の更に別の具体例として、図5は、ある選択された代表的視野点に対する図4に示す瞳ラスタの光線のある選択された光学面f上の交差点を示している。交差点の局所密度は、光学面の右下部分における高照度領域HIRADにおいて、この高照度領域に直径方向に対向する左上部分のような光学面の他の部分よりも有意に高いので、光学面にわたる交差点の分布及びその得られる照度の分布は一様ではないことは明らかである。しかし、方位角及び半径方向の交差点の順序は、瞳表面内のものと同じであることから(それぞれの区域内の照度の量を示す隣接する交差点の間の間隔幅は、光学面にわたって有意に変化するが)、光学面上に火面条件は与えられていない。図5に示している状況は、勾配パラメータgf ijにおける4.7mmの値に対応する。 As yet another example of the meaning of the gradient parameter, FIG. 5 shows the intersection on a selected optical surface f of the pupil raster rays shown in FIG. 4 for a selected representative field point. The local density at the intersection is significantly higher in the high illumination area HIRAD in the lower right part of the optical surface than in other parts of the optical surface, such as the upper left part that is diametrically opposed to this high illumination area, so Obviously, the distribution of intersections and the resulting distribution of illuminance are not uniform. However, since the order of azimuth and radial intersections is the same as that in the pupil surface (the spacing between adjacent intersections indicating the amount of illuminance in each area is significantly different across the optical surface. However, there is no fire surface condition on the optical surface. The situation shown in FIG. 5 corresponds to a value of 4.7 mm in the gradient parameter g f ij .

次の段階では、勾配パラメータの最小値が、光学面の各々(任意的に、最終光学面を除く)に対して計算される。特定の光学面に対して計算された最小値が勾配閾値よりも小さいことが判明した場合には、それぞれの光学面上の最小勾配をその値が勾配閾値に等しいか又はそれよりも大きくなるまで増加させるように、投影対物器械の構造パラメータが最適化される。例えば、最適化手順は、それぞれの光学面と隣接する視野表面(物体表面、中間像、又は像表面等)との間の距離を拡大する段階を含む。代替的又は追加的に、隣接する交差点に対して計算される勾配を増大するために、最小勾配領域内の物体表面の局所傾きを変更することができる。   In the next stage, the minimum value of the gradient parameter is calculated for each of the optical surfaces (optionally excluding the final optical surface). If the calculated minimum value for a particular optical surface is found to be less than the gradient threshold, the minimum gradient on each optical surface is reduced until the value is equal to or greater than the gradient threshold. In order to increase, the structural parameters of the projection objective are optimized. For example, the optimization procedure includes enlarging the distance between each optical surface and an adjacent field surface (such as an object surface, intermediate image, or image surface). Alternatively or additionally, the local tilt of the object surface within the minimum gradient region can be altered to increase the calculated gradient for adjacent intersections.

対応する「有効部分開口」の半径は、次式に従って計算することができる。

Figure 2014167660
ここで、Min(gf ij)は、式(1)の差分商の最小値であり、NAOBJは像側開口数である。勾配パラメータの最小値を有する領域は、最大幾何学的光線密度(及び最大有効照度)を有する領域に対応することに注意されたい。 The radius of the corresponding “effective partial opening” can be calculated according to the following equation:
Figure 2014167660
Here, Min (g f ij ) is the minimum value of the difference quotient of Equation (1), and NA OBJ is the image-side numerical aperture. Note that the region having the minimum value of the gradient parameter corresponds to the region having the maximum geometric ray density (and the maximum effective illuminance).

最適化手順の最終結果として、勾配パラメータが勾配閾値に等しいか又はそれよりも大きくなるように、投影対物器械の全ての光学面が位置決めされ、成形される。照度の観点からは、この要件は、投影対物器械の像表面内の照度に正規化された照度を表す正規化照度値IRRADが、投影対物器械の各光学面(投影対物器械の像表面に間近の最終光学面を除く)上の所定の照度閾値を超えない条件に対応する。照度が正規化照度の許容最大値を超えない場合には、上述のように、投影対物器械の光学性能は、光学面上の潜在的な欠陥に比較的鈍感になる。   As a final result of the optimization procedure, all optical surfaces of the projection objective are positioned and shaped such that the gradient parameter is equal to or greater than the gradient threshold. From an illuminance standpoint, this requirement is that the normalized illuminance value IRRAD, which represents the illuminance normalized to the illuminance in the image surface of the projection objective, is close to each optical surface of the projection objective (close to the image surface of the projection objective). Corresponds to a condition that does not exceed a predetermined illuminance threshold value on the optical surface (excluding the final optical surface). If the illuminance does not exceed the allowable maximum of normalized illuminance, as described above, the optical performance of the projection objective is relatively insensitive to potential defects on the optical surface.

比較のために、図6は、視野点に対する瞳ラスタの光線の火面条件が発生する領域内にある「仮想」システムの表面上の交差点を示している。仮想表面の左上部分では、瞳の外縁部の瞳座標に対応する交差点が、光軸と瞳の外縁部との間のいずれかの場所に位置決めされたラスタ点に対応する交差点よりも、軸上光線の交差点の近くに位置することは明らかである。言い換えれば、ある一定の視野点から異なる開口数(瞳ラスタ内の異なる動径座標で表される)で発する光線は、それぞれの光学面上又はその近くで交差し、それによって瞳表面内で大きい開口値に対応する光線は、小さい開口値に対応する光線よりも軸上光線の近くで光学面と交差する。この図では、勾配パラメータgf ijは、火面領域CAUSTIC(左上部分)内に位置する光学面領域内で最小値0mmに達する。
上述の方法を系統的に用いると、光学面のうちのいずれもが火面領域及び/又は非常に小さい有効部分開口を有する領域内に位置決めされない光学設計が誘導される。光学システム内でそのような光学面が回避される場合には、表面品質及び/又は汚染に関する仕様を緩和することができ、それによって光学システムの製造が容易になる。
For comparison, FIG. 6 shows the intersection on the surface of the “virtual” system that is in the region where the fire surface condition of the ray of the pupil raster relative to the field point occurs. In the upper left part of the virtual surface, the intersection corresponding to the pupil coordinates of the outer edge of the pupil is more on the axis than the intersection corresponding to the raster point located somewhere between the optical axis and the outer edge of the pupil. It is clear that it is located near the intersection of rays. In other words, rays emanating from a given field point with different numerical apertures (represented by different radial coordinates in the pupil raster) intersect at or near their respective optical surfaces and are thereby large in the pupil surface The ray corresponding to the aperture value intersects the optical surface closer to the on-axis ray than the ray corresponding to the small aperture value. In this figure, the gradient parameter g f ij reaches a minimum value of 0 mm in the optical surface area located in the fire surface area CAUSTIC (upper left part).
The systematic use of the above-described method leads to an optical design in which none of the optical surfaces is positioned in the fire surface region and / or in a region having a very small effective partial aperture. If such optical surfaces are avoided in the optical system, surface quality and / or contamination specifications can be relaxed, thereby facilitating the manufacture of the optical system.

図7は、これらの条件を満たす反射屈折投影対物器械100の実施形態を示している。この投影対物器械は、公称UV作動波長λ=193nmで設計される。仕様を表1、1Aに提供する。投影対物器械100は、平面の物体表面OS(対物面)に配列されたレチクル上のパターン像を平面の像表面IS(像平面)内に、例えば4:1の縮小スケールで厳密に2つの実中間像IMI1、IMI2を生成しながら投影するように設計される。矩形の有効物体視野OF及び像視野IFは軸外であり、すなわち、光軸AXの完全に外側である。第1の屈折対物器械部分OP1は、物体表面内のパターンを第1の中間像IMI1へと拡大スケールで結像するように設計される。第2の反射屈折(屈折/反射)対物器械部分OP2は、第1の中間像IMI1を第2の中間像IMI2内に1:(−1)に近い倍率で結像する。第3の屈折対物器械部分OP3は、第2の中間像IMI2を像表面IS上に大きい縮小比で結像する。   FIG. 7 shows an embodiment of a catadioptric projection objective 100 that satisfies these conditions. This projection objective is designed with a nominal UV operating wavelength λ = 193 nm. Specifications are provided in Tables 1 and 1A. The projection objective 100 divides a pattern image on a reticle arranged on a plane object surface OS (object plane) into a plane image surface IS (image plane) in exactly two real scales, for example with a reduction scale of 4: 1. It is designed to project while generating intermediate images IMI1, IMI2. The rectangular effective object field OF and image field IF are off-axis, i.e. completely outside the optical axis AX. The first refractive objective part OP1 is designed to image the pattern in the object surface to the first intermediate image IMI1 on an enlarged scale. The second catadioptric (refractive / reflective) objective instrument part OP2 forms the first intermediate image IMI1 in the second intermediate image IMI2 at a magnification close to 1: (− 1). The third refractive objective part OP3 images the second intermediate image IMI2 on the image surface IS with a large reduction ratio.

投影ビームのビーム経路を辿るのを容易にするために、図7では、軸外物体視野OFの外側視野点の主光線CRの経路を太線で示している。本出願の目的では、「主光線」という用語(1次光線としても公知である)は、有効使用物体視野OFの最外側視野点(光軸から最も遠い)から入射瞳の中心へと延びる光線を意味する。システムの回転対称性に起因して、主光線は、例証目的で図に示している子午平面内の対等な視野点から選択することができる。基本的に物体側でテレセントリックである投影対物器械では、主光線は、物体表面から平行に又は光軸に対して非常に小さい角度で発射する。更に、結像過程は、周辺光線の軌道によって特徴付けられる。本明細書に用いる「周辺光線」は、軸上物体視野点(光軸上の視野点)から開口絞りの縁部へと延びる光線である。軸外有効物体視野が用いられる場合には、口径食の理由から、この周辺光線は、像形成に寄与することができない。主光線及び周辺光線は、投影対物器械の光学性能を特徴付けるように選択される。所定の軸上位置で、そのような選択された光線と光軸の間に含まれる角度をそれぞれ「主光線角度」(CRA)及び「周辺光線角度」(MRA)で表している。所定の軸上位置でのそのような選択された光線と光軸の間の半径距離をそれぞれ「主光線高さ」(CRH)及び「周辺光線高さ」(MRH)で表している。   In order to facilitate following the beam path of the projection beam, the path of the principal ray CR at the outer field point of the off-axis object field OF is indicated by a bold line in FIG. For the purposes of this application, the term “chief ray” (also known as the primary ray) is a ray that extends from the outermost field point (farthest from the optical axis) of the effective use object field OF to the center of the entrance pupil. Means. Due to the rotational symmetry of the system, the chief rays can be selected from comparable field points in the meridional plane shown for illustration purposes. In projection objectives that are essentially telecentric on the object side, the chief rays are emitted parallel to the object surface or at a very small angle with respect to the optical axis. Furthermore, the imaging process is characterized by the trajectory of the peripheral rays. As used herein, a “marginal ray” is a ray that extends from an axial object field point (field point on the optical axis) to the edge of the aperture stop. If off-axis effective object fields are used, this marginal ray cannot contribute to image formation due to vignetting. The chief and ambient rays are selected to characterize the optical performance of the projection objective. The angles included between such a selected ray and the optical axis at a given on-axis position are represented by “principal ray angle” (CRA) and “marginal ray angle” (MRA), respectively. The radial distance between such a selected light beam and the optical axis at a given on-axis position is represented by “principal ray height” (CRH) and “marginal ray height” (MRH), respectively.

主光線CRが光軸と交差する位置において、互いに共役な瞳表面P1、P2、及びP3が形成される。第1の瞳表面P1は、物体表面と第1の中間像の間の第1の対物器械部分内に形成され、第2の瞳表面P2は、第1の中間像と第2の中間像の間の第2の対物器械部分内に形成され、第3の瞳表面P3は、第2の中間像と像表面ISの間の第3の対物器械部分内に形成される。
第2の対物器械部分OP2は、単一の凹ミラーCMを含む。第1の平面折り畳みミラーFM1は、物体表面から到来する放射線を凹ミラーCMの方向に反射するように、第1の中間像IMI1に光学的に近くに光軸に対して45°の角度で配列される。第1の折り畳みミラーの平面ミラー表面に対して直角に整列した平面ミラー表面を有する第2の折り畳みミラーFM2は、凹ミラーCMから到来する放射線を物体表面に対して平行な像表面の方向に反射する。
At positions where the principal ray CR intersects the optical axis, pupil surfaces P1, P2, and P3 that are conjugate to each other are formed. A first pupil surface P1 is formed in a first objective part between the object surface and the first intermediate image, and a second pupil surface P2 is formed between the first intermediate image and the second intermediate image. Formed in the second objective part in between, a third pupil surface P3 is formed in the third objective part between the second intermediate image and the image surface IS.
The second objective part OP2 includes a single concave mirror CM. The first plane folding mirror FM1 is optically close to the first intermediate image IMI1 and arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis so as to reflect the radiation coming from the object surface in the direction of the concave mirror CM. Is done. The second folding mirror FM2 having a plane mirror surface aligned perpendicular to the plane mirror surface of the first folding mirror reflects radiation coming from the concave mirror CM in the direction of the image surface parallel to the object surface. To do.

折り畳みミラーFM1、FM2の各々は、エタンデュ(幾何学的光束)が小さく保たれるように中間像の光学的に近くに位置する。中間像は、好ましくは、平面ミラー表面上に位置せず、それによって中間像と光学的に最も近いミラー表面の間に有限の最小距離が生じる。それによってスクラッチ又は不純物のようなミラー表面内のいかなる障害も像表面上に鮮明に結像されないことが確実になる。
第1の対物器械部分OP1は、各々第1の瞳表面P1のいずれかの側に正の屈折力を有する2つのレンズ群LG1、LG2を含む。第1のレンズ群LG1は、投影対物器械のテレセントリックな入射瞳を第1の瞳表面P1内に結像するように設計され、それによって1回のフーリエ変換を実施するフーリエレンズ群の方式で作用する。このフーリエ変換は、第1の瞳表面において17°程度の比較的小さい最大主光線角度CRAP1を生じる。その結果、ラグランジュの不変量に従って第1の瞳の光学的に使用可能な直径は比較的大きく、第1の瞳表面の放射線ビームの直径D1=145mmで示している。
Each of the folding mirrors FM1 and FM2 is positioned optically close to the intermediate image so that etendue (geometric light beam) is kept small. The intermediate image is preferably not located on the planar mirror surface, thereby creating a finite minimum distance between the intermediate image and the optically closest mirror surface. This ensures that any obstructions in the mirror surface, such as scratches or impurities, are not clearly imaged on the image surface.
The first objective part OP1 includes two lens groups LG1, LG2 each having a positive refractive power on either side of the first pupil surface P1. The first lens group LG1 is designed to image the telecentric entrance pupil of the projection objective into the first pupil surface P1, thereby acting in the manner of a Fourier lens group that performs a single Fourier transform. To do. This Fourier transform yields a relatively small maximum chief ray angle CRA P1 on the first pupil surface of the order of 17 °. As a result, the optically usable diameter of the first pupil is relatively large according to the Lagrangian invariant, and is indicated by the radiation beam diameter D 1 = 145 mm of the first pupil surface.

大きい瞳直径と共に、比較的小さい主光線角度は、瞳空間PSの比較的大きい軸線方向延長範囲に対応する。本出願の目的では、瞳空間は、周辺光線高さMRHが主光線高さCRHよりも実質的に大きく、光線高さ比RHR=CRH/MRHにおいてRHR<|B|≪1が満たされる領域として定められる。光線高さ比の上限Bは、例えば、0.4よりも小さく、又は0.3よりも小さく、又は0.2よりも小さいものとすることができる。この条件が満たされる場合には、瞳空間内で適用された補正は、基本的に視野一定効果を有することになる。瞳空間の軸線方向延長範囲は、それぞれの瞳における主光線角度が低減する時に増大する。この実施形態では、条件RHR<0.3が満たされる。   A relatively small chief ray angle with a large pupil diameter corresponds to a relatively large axial extent of the pupil space PS. For the purposes of this application, the pupil space is defined as a region where the marginal ray height MRH is substantially larger than the principal ray height CRH and RHR <| B | << 1 is satisfied at the ray height ratio RHR = CRH / MRH. Determined. The upper limit B of the beam height ratio can be, for example, smaller than 0.4, smaller than 0.3, or smaller than 0.2. If this condition is met, the correction applied in the pupil space will basically have a constant field of view effect. The axial extent of the pupil space increases when the chief ray angle at each pupil decreases. In this embodiment, the condition RHR <0.3 is satisfied.

この実施形態では、瞳空間PSは、瞳表面の直ぐ下流にLG2の第1のレンズL1−6(両凸レンズ)を含み、瞳表面の像側のその後のレンズL1−7まで、更に第1の瞳表面の直ぐ上流の正の両凸レンズL1−5まで延びている。各々少なくとも40mmの軸線方向延長範囲を有し、内部に1つ又はそれよりも多くの肉薄の補正要素を置くことを可能にする自由空間FS1(=41mm)及びFS2(=62mm)が、瞳表面P1のいずれかの側の瞳空間PS内、すなわち、瞳表面に光学的に近くに形成される。従って、この実施形態は、視野の全ての視野点に対して基本的に同じである補正効果(視野一定補正)を得るために、第1の瞳表面P1に光学的に近い1つ又はそれよりも多くの補正要素を導入することを可能にする。
瞳空間PS内の条件RHR≒0が満たされる第1の瞳表面P1には、平行プレートPPが位置決めされる。平行プレートは、投影対物器械の元の設計の一部であり、補正要素のためのプレースホルダとして機能することができ、この補正要素は、同様に基本的に同じ厚み及び材料を有し、少なくとも1つの表面が非球面形状を有する平行平面プレートとして形成することができる。
In this embodiment, the pupil space PS includes the first lens L1-6 (biconvex lens) of LG2 immediately downstream of the pupil surface, and further up to the subsequent lens L1-7 on the image side of the pupil surface. It extends to a positive biconvex lens L1-5 immediately upstream of the pupil surface. Free spaces FS1 (= 41 mm) and FS2 (= 62 mm), each having an axial extension range of at least 40 mm and allowing one or more thin correction elements to be placed inside, are pupil surfaces It is formed in the pupil space PS on either side of P1, that is, optically close to the pupil surface. Thus, this embodiment provides one or more optically close proximity to the first pupil surface P1 in order to obtain a correction effect (constant field of view correction) that is essentially the same for all field points of the field of view. It also makes it possible to introduce many correction elements.
The parallel plate PP is positioned on the first pupil surface P1 that satisfies the condition RHR≈0 in the pupil space PS. The parallel plate is part of the original design of the projection objective and can serve as a placeholder for the correction element, which also has essentially the same thickness and material, at least One surface can be formed as a plane-parallel plate having an aspherical shape.

上述のように、典型的にマイクロリソグラフィに用いられる高開口投影対物器械では、光線束の比較的小さい実部分開口及び/又は有効部分開口が、ある一定の物体表面、例えば、視野表面に近い物体表面において発生する可能性がある。例えば、図7の実施形態では、第1の折り畳みミラーFM1及び第2の折り畳みミラーFM2は、両方ともにそれぞれ隣接する中間像IMI1及びIMI2に光学的に近くに位置決めされ、それによって比較的小さい実部分開口がこれらの折り畳みミラー上で発生する。一般的に、光学面上の照度は、部分開口サイズが縮小する時に増大する。比較的大きい値の照度が光学面上で発生する場合には、これらの光学面は、スクラッチ及び汚染のような表面欠陥に関して決定的である場合がある。また、特に視野表面に近い光学システムのある一定の光学面上では、火面条件が発生する可能性がある。光学面が火面領域内に位置する場合には、照度は発散すると考えられる。
小さい部分開口の領域及び/又は火面条件が発生する領域に光学面を有する光学システムでは、これらの効果に起因して、表面品質及び汚染に関する仕様を特に厳しく保たなければならない。これに反して、光学システム内でそのような表面が回避される場合には、表面品質及び/又は汚染に関する仕様を緩和することができ、それによって光学システムの製造が容易になる。
As mentioned above, in high aperture projection objectives typically used in microlithography, a relatively small real and / or effective partial aperture of the light bundle has a certain object surface, for example an object close to the field of view. It can occur at the surface. For example, in the embodiment of FIG. 7, the first folding mirror FM1 and the second folding mirror FM2 are both positioned optically close to the adjacent intermediate images IMI1 and IMI2, respectively, thereby a relatively small real part. An opening occurs on these folding mirrors. In general, the illuminance on the optical surface increases as the partial aperture size decreases. If relatively large values of illuminance occur on the optical surfaces, these optical surfaces may be critical with respect to surface defects such as scratches and contamination. Also, fire conditions may occur, especially on certain optical surfaces with optical systems close to the field of view. When the optical surface is located in the fire surface area, the illuminance is considered to diverge.
In optical systems having optical surfaces in areas of small partial apertures and / or areas where fire conditions occur, due to these effects, specifications regarding surface quality and contamination must be kept particularly strict. On the other hand, if such surfaces are avoided in the optical system, specifications regarding surface quality and / or contamination can be relaxed, thereby facilitating the manufacture of the optical system.

図7の実施形態の製造では、比較的大きい部分開口を得るために第1及び第2の折り畳みミラーFM1、FM2が中間像から十分に分離して配置されるような、かつ火面条件の制御に関して折り畳みミラーFM1及びFM2のいずれの上にも火面条件が発生しないような光線経路の補正に特別の重点が置かれた。これを第1の折り畳みミラーFM1及び第2の折り畳みミラーFM2上の矩形視野の縁部の周囲の18個の選択された視野点の受光域を示している図8で定性的に例証する。各受光域では、光線束を10個の等距離開口間隔で示している。同じ視野点から発する異なる開口の光線束に対応する実質的に楕円形の線は交差しないが、折り畳みミラーの交差なしに交互に重なっていることが明らかである。これは、第1及び第2の折り畳みミラーの両方が、火面条件のない領域、すなわち、「無火面」領域内にあることを示している。同様に、幾何学的に折り畳みミラーFM1、FM2と凹ミラーの間の二重経路領域内で、第1及び第2の中間像に光学的に比較的近くに配列された正の両凸レンズは、無火面領域内にある。その結果、図7の実施形態は、中間像IMI1、IMI2に近い光学面上の表面欠陥及び/又は汚染に対して比較的耐性を有する。   In the manufacture of the embodiment of FIG. 7, the first and second folding mirrors FM1, FM2 are arranged sufficiently separated from the intermediate image to obtain a relatively large partial aperture and control of the fire surface conditions Special emphasis was placed on correcting the ray path so that no fire surface condition occurred on either of the folding mirrors FM1 and FM2. This is qualitatively illustrated in FIG. 8, which shows the light receiving areas of 18 selected field points around the edge of the rectangular field on the first and second folding mirrors FM1 and FM2. In each light receiving area, the light beam is indicated by 10 equidistant opening intervals. Obviously, the substantially elliptical lines corresponding to the beam bundles of different apertures emanating from the same field point do not intersect but overlap one another without intersecting the folding mirrors. This indicates that both the first and second folding mirrors are in a region without a fire surface condition, i.e., a "no fire surface" region. Similarly, a positive biconvex lens arranged geometrically relatively close to the first and second intermediate images in the geometrical folding mirror FM1, FM2 and the double path region between the concave mirrors, It is in an unfired area. As a result, the embodiment of FIG. 7 is relatively resistant to surface defects and / or contamination on the optical surface close to the intermediate images IMI1, IMI2.

好ましい実施形態の上述の説明は、一例として提供したものである。個々の特徴は、本発明の実施形態として単独又は組合せのいずれにおいても実施することができ、又は他の用途分野において実施することができる。更に、これらの特徴は、他に依存することなくそれ自体で保護可能な有利な実施形態を表すことができ、これらの実施形態に対して、出願時に本出願において保護が請求され、又は本出願の係属中に保護が請求されることになる。上記に提供した開示内容から、当業者は、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法に対する様々な変更及び修正が明らかであることを見出すであろう。従って、本出願人は、特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まる全てのそのような変更及び修正が保護されることを求めるものである。
全ての特許請求の範囲の内容は、引用によって本明細書の一部を構成するものである。
The above description of preferred embodiments has been provided by way of example. Individual features can be implemented either alone or in combination as embodiments of the invention, or in other fields of application. Furthermore, these features may represent advantageous embodiments that can be protected on their own without depending on the other, and these embodiments are claimed for protection in this application at the time of filing, You will be asked for protection while you are pending. From the disclosure provided above, those skilled in the art will not only understand the present invention and its attendant advantages, but will also find various changes and modifications to the disclosed structures and methods. Accordingly, Applicants desire that all such changes and modifications fall within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
The contents of all the claims are hereby incorporated by reference.

表1

Figure 2014167660
Figure 2014167660
Table 1
Figure 2014167660
Figure 2014167660

表1A

Figure 2014167660
Table 1A
Figure 2014167660

S1 収差に関する最適化「OPT AB」である第1段階
D1 最適化設計
IRRADEFF 正規化有効照度値
IRRTV 照度閾値
S1 First stage D1, which is optimization “OPT AB” for aberrations D1 Optimization design IRRAD EFF normalized effective illuminance value IRRTV illuminance threshold

Claims (14)

投影対物器械のための初期設計を定める段階とメリット関数を用いて該設計を最適化する段階とを含む投影対物器械を製造する方法であって、
各々が特定の品質パラメータを反映する複数のメリット関数成分を定める段階、
を含み、
前記メリット関数成分のうちの1つは、投影対物器械の像表面における有効照度に対して正規化された有効照度を表す正規化有効照度値が、該投影対物器械の像表面に直近の最終光学面を除く該投影対物器械の各光学面上の所定の照度閾値を超えないことを要求する最大照度要件を定め、
前記投影対物器械の予備設計の対応する特徴に基づいて前記メリット関数成分の各々に対する数値を計算する段階と、
前記メリット関数成分から、品質パラメータを反映する数値で表すことができる全体メリット関数を計算する段階と、
前記投影対物器械の少なくとも1つの構造パラメータを連続的に変更し、得られる全体メリット関数値を該得られる全体メリット関数が所定の許容値に達するまで各連続的変更を用いて再計算する段階と、
前記得られる全体メリット関数に対して前記所定の許容値を有する最適化された投影対物器械の前記構造パラメータを取得する段階と、
前記パラメータを実装して前記投影対物器械を製造する段階と、
を更に含むことを特徴とする方法。
A method of manufacturing a projection objective comprising the steps of determining an initial design for the projection objective and optimizing the design using a merit function,
Defining a plurality of merit function components each reflecting a specific quality parameter;
Including
One of the merit function components is that the normalized effective illuminance value representing the effective illuminance normalized with respect to the effective illuminance at the image surface of the projection objective has a final optical value closest to the image surface of the projection objective. Defining a maximum illuminance requirement that requires a predetermined illuminance threshold not to be exceeded on each optical surface of the projection objective excluding the surface;
Calculating a numerical value for each of the merit function components based on corresponding features of a preliminary design of the projection objective;
Calculating an overall merit function that can be represented by a numerical value reflecting a quality parameter from the merit function component;
Continuously changing at least one structural parameter of the projection objective and recalculating the resulting overall merit function value with each successive change until the resulting overall merit function value reaches a predetermined tolerance; ,
Obtaining the structural parameters of an optimized projection objective having the predetermined tolerance for the resulting overall merit function;
Implementing the parameters to produce the projection objective; and
The method of further comprising.
前記投影対物器械内の潜在的火面領域の位置及び範囲を計算する段階と、
光学面が火面領域内に位置決めされないように前記投影対物器械の前記構造パラメータを最適化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Calculating the position and extent of a potential fire surface area within the projection objective;
Optimizing the structural parameters of the projection objective such that an optical surface is not positioned within the fire surface area;
The method of claim 1, comprising:
いくつかの代表的視野点を定める段階と、
前記投影対物器械の瞳表面において互いに離間したラスタ点のアレイを表す瞳ラスタを定める段階と、
前記代表的視野点の各々に対して、該代表的視野点から発して前記瞳ラスタの前記ラスタ点を通過する光線の光線軌道を計算する段階と、
各光学面に対して、前記光線の該光学面との交差点を計算する段階と、
各光学面に対して、互いに直近に配列された隣接するラスタ点に対応する交差点の間のそれぞれの勾配を表す複数の勾配パラメータを計算する段階と、
隣接する交差点の間の最小許容勾配を表す勾配閾値を定める段階と、
前記勾配パラメータが、前記最終光学面を除く前記投影対物器械の各光学面に対する前記勾配閾値を下回らないように該投影対物器械の構造パラメータを最適化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。
Defining several representative field points;
Defining a pupil raster representing an array of raster points spaced from each other on the pupil surface of the projection objective;
For each of the representative field points, calculating a ray trajectory of rays emanating from the representative field point and passing through the raster point of the pupil raster;
For each optical surface, calculating the intersection of the ray with the optical surface;
Calculating, for each optical surface, a plurality of gradient parameters representing respective gradients between intersections corresponding to adjacent raster points arranged in close proximity to each other;
Determining a slope threshold representing a minimum allowable slope between adjacent intersections;
Optimizing the structural parameters of the projection objective so that the gradient parameters do not fall below the gradient threshold for each optical surface of the projection objective except the final optical surface;
The method according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記瞳ラスタは、前記瞳表面が、実質的に同じラスタ視野面積を有するラスタ視野に細分化されるように定められることを特徴とする請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the pupil raster is defined such that the pupil surface is subdivided into raster fields having substantially the same raster field area. 前記瞳ラスタは、隣接するラスタ点が、方位角方向に同じ距離を有し、かつ瞳角kが、
Figure 2014167660
に従って0とkmax=NA・βの間で段階的に変化するような極座標で定められ、ここで、i=0、1、・・・、nであり、NAは、前記投影対物器械の像側開口数であり、βは、物体視野と像視野の間の拡大係数であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の方法。
In the pupil raster, adjacent raster points have the same distance in the azimuth direction, and the pupil angle k is
Figure 2014167660
In accordance with a polar coordinate that changes stepwise between 0 and k max = NA · β, where i = 0, 1,..., N, where NA is the image of the projection objective 5. A method according to claim 3 or claim 4, characterized in that it is the side numerical aperture and [beta] is the magnification factor between the object field and the image field.
いくつかの代表的視野点を定める段階と、
前記視野点から発する光線束と、交差ゾーンの面積によって定められる実部分開口サイズを有する実部分開口を定める該光線束の光学面との交差ゾーンとを計算する段階と、
部分開口サイズ閾値を定める段階と、
選択された視野点に対する前記実部分開口サイズが、前記投影対物器械の像表面の直近の最終光学面を除く該投影対物器械の全ての光学面に対して前記部分開口サイズ閾値を下回らないように該投影対物器械の前記構造パラメータを最適化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。
Defining several representative field points;
Calculating a ray bundle emanating from the field point and an intersection zone with an optical surface of the ray bundle defining an actual partial aperture having an actual partial aperture size defined by an area of the intersection zone;
Determining a partial opening size threshold;
The actual partial aperture size for the selected field point is not less than the partial aperture size threshold for all optical surfaces of the projection objective except the final optical surface closest to the image surface of the projection objective Optimizing the structural parameters of the projection objective;
The method according to any one of claims 1 to 5, comprising:
投影対物器械の物体表面に設けられたパターンを投影対物器械の像表面上に結像するように構成された複数の光学要素、
を含み、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の方法に従って製造される、
ことを特徴とする投影対物器械。
A plurality of optical elements configured to image a pattern provided on the object surface of the projection objective onto the image surface of the projection objective;
Including
Manufactured according to the method of any one of claims 1 to 6,
A projection objective characterized by that.
前記物体表面に配列された軸外物体視野を前記像表面に配列された軸外像視野内に結像するように設計された反射屈折投影対物器械であり、かつ
少なくとも1つの凹ミラーと、
少なくとも1つの中間像と、
物体表面から到来する放射線を前記凹ミラーに向けて偏向するように配列され、又は該凹ミラーから到来する放射線を前記像表面に向けて偏向するように配列された少なくとも1つの折り畳みミラーと、
を含む、
ことを特徴とする請求項7に記載の投影対物器械。
A catadioptric projection objective designed to image an off-axis object field arranged on the object surface into an off-axis image field arranged on the image surface, and at least one concave mirror;
At least one intermediate image;
At least one folding mirror arranged to deflect radiation coming from the object surface towards the concave mirror or arranged to deflect radiation coming from the concave mirror towards the image surface;
including,
The projection objective according to claim 7.
前記光学要素は、
前記物体表面から到来する放射線から第1の中間像を生成し、かつ第1の瞳表面を含む第1の屈折対物器械部分と、
前記第1の中間像を第2の中間像内に結像する前記少なくとも1つの凹ミラーを含み、かつ前記第1の瞳表面と光学的に共役な第2の瞳表面を含む第2の対物器械部分と、
前記第2の中間像を前記像表面上に結像し、かつ前記第1及び第2の瞳表面と光学的に共役な第3の瞳表面を含む第3の屈折対物器械部分と、
を形成する、
ことを特徴とする請求項8に記載の投影対物器械。
The optical element is
A first refractive objective portion that generates a first intermediate image from radiation coming from the object surface and includes a first pupil surface;
A second objective including the at least one concave mirror for imaging the first intermediate image into a second intermediate image and including a second pupil surface optically conjugate with the first pupil surface; Instrument part,
A third refractive objective portion for imaging the second intermediate image on the image surface and including a third pupil surface optically conjugate with the first and second pupil surfaces;
Forming,
The projection objective according to claim 8.
投影対物器械が、厳密に2つの中間像を有し、及び/又は
前記第2の対物器械部分が、厳密に1つの凹ミラーを有し、投影対物器械が、前記物体表面から到来する放射線を該凹ミラーの方向に偏向するための第1の折り畳みミラーと、該凹ミラーから到来する放射線を前記像表面の方向に偏向するための第2の折り畳みミラーとを有し、及び/又は
投影対物器械が、NA>1での液浸リソグラフィに向けて設計される、
ことを特徴とする請求項9に記載の投影対物器械。
The projection objective has exactly two intermediate images, and / or the second objective part has exactly one concave mirror, and the projection objective emits radiation coming from the object surface A first folding mirror for deflecting in the direction of the concave mirror and a second folding mirror for deflecting radiation coming from the concave mirror in the direction of the image surface and / or a projection objective The instrument is designed for immersion lithography with NA>1;
A projection objective according to claim 9.
物体表面に配列された軸外物体視野を投影対物器械の像表面に配列された軸外像視野内に結像するように構成された光学面を有する複数の光学要素、
を含み、かつ
少なくとも1つの凹ミラーと、
少なくとも1つの中間像と、
前記物体表面から到来する放射線を前記凹ミラーに向けて偏向するように配列され、又は該凹ミラーから到来する放射線を前記像表面に向けて偏向するように配列された少なくとも1つの折り畳みミラーと、
を含み、
投影対物器械の構造パラメータが、光学面が火面領域内に位置決めされないように調節される、
ことを特徴とする反射屈折投影対物器械。
A plurality of optical elements having an optical surface configured to image an off-axis object field arranged on the object surface into an off-axis image field arranged on the image surface of the projection objective;
And at least one concave mirror;
At least one intermediate image;
At least one folding mirror arranged to deflect radiation coming from the object surface towards the concave mirror or arranged to deflect radiation coming from the concave mirror towards the image surface;
Including
The structural parameters of the projection objective are adjusted so that the optical surface is not positioned in the fire surface area,
A catadioptric projection objective characterized by that.
前記光学要素は、
前記物体表面から到来する放射線から第1の中間像を生成し、かつ第1の瞳表面を含む第1の屈折対物器械部分と、
前記第1の中間像を第2の中間像内に結像する前記少なくとも1つの凹ミラーを含み、かつ前記第1の瞳表面と光学的に共役な第2の瞳表面を含む第2の対物器械部分と、
前記第2の中間像を前記像表面上に結像し、かつ前記第1及び第2の瞳表面と光学的に共役な第3の瞳表面を含む第3の屈折対物器械部分と、
を形成する、
ことを特徴とする請求項11に記載の投影対物器械。
The optical element is
A first refractive objective portion that generates a first intermediate image from radiation coming from the object surface and includes a first pupil surface;
A second objective including the at least one concave mirror for imaging the first intermediate image into a second intermediate image and including a second pupil surface optically conjugate with the first pupil surface; Instrument part,
A third refractive objective portion for imaging the second intermediate image on the image surface and including a third pupil surface optically conjugate with the first and second pupil surfaces;
Forming,
The projection objective according to claim 11, wherein:
投影対物器械が、厳密に2つの中間像を有し、及び/又は
前記第2の対物器械部分が、厳密に1つの凹ミラーを有し、投影対物器械が、前記物体表面から到来する放射線を該凹ミラーの方向に偏向するための第1の折り畳みミラーと、該凹ミラーから到来する放射線を前記像表面の方向に偏向するための第2の折り畳みミラーとを有し、及び/又は
投影対物器械が、NA>1での液浸リソグラフィに向けて設計される、
ことを特徴とする請求項12に記載の投影対物器械。
The projection objective has exactly two intermediate images, and / or the second objective part has exactly one concave mirror, and the projection objective emits radiation coming from the object surface A first folding mirror for deflecting in the direction of the concave mirror and a second folding mirror for deflecting radiation coming from the concave mirror in the direction of the image surface and / or a projection objective The instrument is designed for immersion lithography with NA>1;
The projection objective according to claim 12, wherein:
前記少なくとも1つの折り畳みミラーは、平面ミラーであることを特徴とする請求項11、請求項12、又は請求項13に記載の投影対物器械。   14. Projection objective according to claim 11, 12, or 13, wherein the at least one folding mirror is a plane mirror.
JP2014117797A 2006-11-30 2014-06-06 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method Expired - Fee Related JP5959021B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US86171306P 2006-11-30 2006-11-30
US60/861,713 2006-11-30
EP06024789.7 2006-11-30
EP06024789A EP1927890A1 (en) 2006-11-30 2006-11-30 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009538628A Division JP5559543B2 (en) 2006-11-30 2007-11-26 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014167660A true JP2014167660A (en) 2014-09-11
JP5959021B2 JP5959021B2 (en) 2016-08-02

Family

ID=41302407

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009538628A Expired - Fee Related JP5559543B2 (en) 2006-11-30 2007-11-26 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method
JP2014117797A Expired - Fee Related JP5959021B2 (en) 2006-11-30 2014-06-06 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009538628A Expired - Fee Related JP5559543B2 (en) 2006-11-30 2007-11-26 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method

Country Status (2)

Country Link
JP (2) JP5559543B2 (en)
KR (1) KR101408483B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101408483B1 (en) * 2006-11-30 2014-06-17 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method
EP1927890A1 (en) 2006-11-30 2008-06-04 Carl Zeiss SMT AG Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method
DE102015206448B4 (en) 2015-04-10 2018-06-21 Carl Zeiss Smt Gmbh Control device for controlling at least one manipulator of a projection objective, adjusting device and method for controlling at least one manipulator
DE102018221565A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh A method for producing a holographic-optical component (HOE), which is provided for projection in a projection system, such a holographic-optical component, projection device, spectacle lens for a pair of data glasses and such data glasses

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0344609A (en) * 1989-07-05 1991-02-26 Eastman Kodak Co Method of evaluating and designing lens
JPH11223769A (en) * 1998-02-06 1999-08-17 Nikon Corp Method for designing zoom lens and recording medium for recording zoom lens design program
JP2005301054A (en) * 2004-04-14 2005-10-27 Canon Inc Illumination optical system and exposure apparatus using the same
WO2005111689A2 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Carl Zeiss Smt Ag Catadioptric projection objective with intermediate images
JP2006220914A (en) * 2005-02-10 2006-08-24 Nikon Corp Designing method for optical system, computer program and computer program recording medium
JP5559543B2 (en) * 2006-11-30 2014-07-23 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19653983A1 (en) * 1996-12-21 1998-06-25 Zeiss Carl Fa REMA lens for microlithography projection exposure systems
US6683728B2 (en) 2001-03-20 2004-01-27 Carl-Zeiss-Stiftung Illumination system with reduced energy loading
DE10143385C2 (en) * 2001-09-05 2003-07-17 Zeiss Carl Projection exposure system
US20060198018A1 (en) 2005-02-04 2006-09-07 Carl Zeiss Smt Ag Imaging system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0344609A (en) * 1989-07-05 1991-02-26 Eastman Kodak Co Method of evaluating and designing lens
JPH11223769A (en) * 1998-02-06 1999-08-17 Nikon Corp Method for designing zoom lens and recording medium for recording zoom lens design program
JP2005301054A (en) * 2004-04-14 2005-10-27 Canon Inc Illumination optical system and exposure apparatus using the same
WO2005111689A2 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Carl Zeiss Smt Ag Catadioptric projection objective with intermediate images
JP2006220914A (en) * 2005-02-10 2006-08-24 Nikon Corp Designing method for optical system, computer program and computer program recording medium
JP5559543B2 (en) * 2006-11-30 2014-07-23 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method

Also Published As

Publication number Publication date
KR101408483B1 (en) 2014-06-17
JP5559543B2 (en) 2014-07-23
JP2010511194A (en) 2010-04-08
JP5959021B2 (en) 2016-08-02
KR20090093960A (en) 2009-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100991049B1 (en) Projection exposure apparatus
US8310752B2 (en) Method of manufacturing a projection objective and projection objective
CN102317866B (en) Imaging optical system and there is the projection exposure apparatus for micro-lithography of imaging optical system of this type
EP2288963B1 (en) Fourier optical system, illumination system and microlithography exposure apparatus
JP2005500566A (en) Objective mirror with Hitomi obscuration
JP2008262223A (en) Reflective projection lens for euv-photolithography
JP2005519332A (en) Refractive projection objective
KR20040047703A (en) Device Manufacturing Method and Computer Programs
KR101526638B1 (en) Projection objective with diaphragms
JP5686901B2 (en) Projection exposure system and projection exposure method
US20080151211A1 (en) Multiple-use projection system
TWI759494B (en) Projection exposure method and projection exposure apparatus for microlithography
JP5959021B2 (en) Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by this method
JP5888585B2 (en) Reflective imaging optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
EP1031882A2 (en) Illumination system with field mirrors for producing uniform scanning energy
JP5165700B2 (en) Catadioptric projection objective with pupil correction
JP2002118053A (en) Projection optical system, projection aligner provided with the projection optical system, and manufacturing method of device using the projection aligner
EP1582931A1 (en) Lithograpic apparatus, illumination system, and optical element for rotating an intensity distribution
JP2019168728A (en) Illumination optical system, exposure equipment, and device manufacturing method
KR20230000964A (en) Projecting optical system, exposure apparatus, and article manufacturing method
JP5567098B2 (en) Catadioptric projection objective with pupil correction
Rui et al. A telecentricity matching design for non-critical lithography: Incorporating homogenization induced discreteness of pupil pattern
JP2009258461A (en) Imaging optical system, exposure device, and device manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140704

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150406

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151109

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160509

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5959021

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees