JP2020535482A - 投影対物レンズ - Google Patents
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Abstract
オブジェクト空間を像空間に投影するために使用される投影対物レンズ。対物レンズは、光軸に沿ってオブジェクト空間から順に、正の焦点力を持つ第１レンズセット（Ｇ１）、負の焦点力を持つ第２レンズセット（Ｇ２）、正の焦点力を持つ第３レンズセット（Ｇ３）、負の焦点力を有する第４レンズセット（Ｇ４）、および正の焦点力を有する第５レンズセット（Ｇ５）を含む。非球面レンズは、第１レンズセット（Ｇ１）、第２レンズセット（Ｇ２）、第３レンズセット（Ｇ３）、第４レンズセット（Ｇ４）、および第５レンズセット（Ｇ５）に提供される。この設計によれば、レンズの数が減り、対物レンズの構造がよりコンパクトになり、対物レンズの透過率が向上し、非球面レンズの構造設計が最適化され、非球面レンズの非球面性が減少し、非球面レンズの加工困難性及びコストが削減され、上記の状況を除いて、対物レンズはバイテレセントリック構造であり、マスク表面の微小な不規則性欠陥に対する対物レンズの感度が低下する。【選択図】図１
Description
本願は、光学技術の分野に関し、特に、投影対物レンズに関する。
投影フォトリソグラフィは、投影イメージングの原理を使用して、ステップアンドリピート方式またはステップアンドスキャン方式でマスク上のＩＣパターンをフォトレジストコーティングされたウェハに転写する光学露光プロセスである。一般に、フォトリソグラフィプロセスの解像度は、波長を短くするか、開口数を大きくするか、プロセス係数を減らすか、その他の方法で実現できる。集積回路デバイスの集積が絶えず増加しているため、対物レンズの解像度に対する要求が高くなっている。さらに、機械全体のサイズのスペース制限に制限されて、リソグラフィ技術は、投影対物レンズの露光性能が影響を受けないことが保証される条件下で、投影対物レンズの体積要件に対して厳しくなっている。したがって、リソグラフィ投影対物レンズの小型化、コンパクトな構造、優れた性能、および妥当なコストは、トレンドになり、技術開発の必要性が高まっている。
従来技術では、一方で、投影フォトリソグラフィの対物レンズ系は多数のレンズを組み込んでおり、これは、システムでのエネルギー吸収をもたらし、したがって、対物レンズの全体的な透過率を低下させる。一方、対物レンズ系は物体側のテレセントリック性が大きいため、製造によって引き起こされるマスク表面の粗さに非常に敏感であり、特に歪曲収差に対して非常に敏感であるため、マスク表面の小さな凸状または凹状の欠陥でも対物レンズによって拡大されるため、ウェハ表面の露光品質に影響する。
本願の目的は、既存の対物レンズ群における多数のレンズおよび大きな物体側テレセントリック性の問題を解決する投影対物レンズを提供することであり、レンズの数および対物レンズ系のマスク欠陥に対する感度を低減することである。
この目的を達成するために、本願は、物体側から像側に像を投影するための投影対物レンズを提供する。投影対物レンズは、光軸に沿って物体側から順に配置された、正の焦点力を有する第１のレンズ群であって、負の焦点力を有する第１のレンズサブ群を含み、前記第１のレンズサブ群の１つのレンズは、物体側に近い側に非球面を有する、第１のレンズ群と、負の焦点力を有する第２のレンズ群であって、第１の両凹レンズサブ群を含み、最も像側にある前記第１の両凹レンズサブ群のレンズが物体側に近い側に非球面を有する、第２のレンズ群と、正の焦点力を持つ第３のレンズ群と、負の焦点力を有する第４のレンズ群であって、第２の両凹レンズサブ群を含み、最も物体側にある第２の両凹レンズサブ群のレンズが像側に近い側に非球面を有する、第４のレンズ群と、正の焦点力を有する第５のレンズ群であって、第３の両凹レンズサブ群を含み、最も像側にある第３の両凹レンズサブ群のレンズが像側に近い側に非球面を有する、第５のレンズ群と、を備える。
オプションで、前記第１のレンズ群が正の焦点力を有する第２のレンズサブ群をさらに含む。前記第１のレンズサブ群は負の焦点力を有する１つのレンズを少なくとも含み、前記第２のレンズサブ群は正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第２のレンズ群は、負の焦点力を有する４つのレンズを少なくとも含む。前記第１の両凹レンズサブ群は負の焦点力を有し、また、２つの両凹レンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第２のレンズ群はＮ個のレンズを含み、Ｎは４以上の偶数であり、前記第１の両凹レンズサブ群はＭ個のレンズを含み、Ｍは２以上の偶数である。
オプションで、前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記第２のレンズ群を通過する光軸によって規定される光路の中間点の両側に分布されている。前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記光路の前記中間点に対して対称となるように配置される。
オプションで、前記第３のレンズ群は、正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．６未満の屈折率を有する材料から成る。
オプションで、前記第４のレンズ群は、それぞれが負の焦点力を有する３つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第４のレンズ群は、負の焦点力を有する１つのメニスカスレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第５のレンズ群は、第３のレンズサブ群、第４のレンズサブ群、及び、第５のレンズサブ群を含み、前記第３のレンズサブ群は、少なくとも２つのレンズを含み、前記第４のレンズサブ群は、少なくとも３つのレンズを含み、前記第５のレンズサブ群は、少なくとも５つのレンズを含む。
オプションで、前記第４のレンズサブ群は、前記第３の両凹レンズサブ群を含む。前記第３の両凹レンズサブ群のレンズは、像側に近い側に非球面を有し、前記第３の両凹レンズサブ群は、少なくとも１つの両凹レンズを含む。
オプションで、前記第５のレンズサブ群は、少なくとも４つのメニスカスレンズを含む。
オプションで、前記投影対物レンズの光学絞りが、前記第３のレンズサブ群と前記第４のレンズサブ群の間に位置している。
オプションで、前記第３のレンズサブ群及び前記第４のレンズサブ群のそれぞれは、正の焦点力を有するレンズサブ群である。
オプションで、前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．４７の屈折率を有するシリカから成る。
オプションで、前記投影対物レンズは、物体側平行板及び像側平行板を備える。前記物体側平行板は、前記光軸上で物体側に近い側に配置され、前記像側平行板は、前記光軸上で像側に近い側に配置される。
オプションで、前記投影対物レンズは、３２ｍｍより大きい物体側動作距離、及び、８ｍｍより大きい像側動作距離を有する。
オプションで、各非球面の最大非球面度は３００μｍ未満である。
オプションで、前記投影対物レンズは、６ｍｒａｄ未満の物体側テレセントリック性、及び、３ｍｒａｄ未満の像側テレセントリック性を有する。
オプションで、前記投影対物レンズが、６０ｎｍ未満の像面湾曲、５０ｎｍ未満の非点収差、及び、４ｎｍ未満の歪曲収差を有する。
オプションで、前記投影対物レンズが、−０．２５の倍率、０．６５の像側開口数、及び、２６ｍｍ×１６ｍｍより大きい像側視野サイズを有する。
本願発明は、更に、露光装置であって、マスクを支持するマスクステージと、露光されるワークピースを支持するワークピースステージ、露光ビームを放射する光源を含む。前記露光ビームは、前記マスクステージ及び前記投影対物レンズを通過した後、前記マスクのパターンを前記ワークピースに投影する露光装置を提供する。
前記投影対物レンズの非球面の式は以下の通りである、
ここで、Ｚは非球面の曲線の式であり、Ｙは半径寸法であり、ＣＵＲＶは曲率であり、Ａは４次の定数係数であり、Ｂは６次の定数係数であり、Ｃは８次の定数係数であり、Ｄは１０次の定数係数であり、Ｅは１２次の定数係数であり、Ｆは１４次の定数係数であり、Ｇは１６次の定数係数であり、Ｈは１８次の定数係数であり、Ｊは２０次の定数係数であり、Ｋはテーパ係数である。
オプションで、前記第１のレンズ群が正の焦点力を有する第２のレンズサブ群をさらに含む。前記第１のレンズサブ群は負の焦点力を有する１つのレンズを少なくとも含み、前記第２のレンズサブ群は正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第２のレンズ群は、負の焦点力を有する４つのレンズを少なくとも含む。前記第１の両凹レンズサブ群は負の焦点力を有し、また、２つの両凹レンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第２のレンズ群はＮ個のレンズを含み、Ｎは４以上の偶数であり、前記第１の両凹レンズサブ群はＭ個のレンズを含み、Ｍは２以上の偶数である。
オプションで、前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記第２のレンズ群を通過する光軸によって規定される光路の中間点の両側に分布されている。前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記光路の前記中間点に対して対称となるように配置される。
オプションで、前記第３のレンズ群は、正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．６未満の屈折率を有する材料から成る。
オプションで、前記第４のレンズ群は、それぞれが負の焦点力を有する３つのレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第４のレンズ群は、負の焦点力を有する１つのメニスカスレンズを少なくとも含む。
オプションで、前記第５のレンズ群は、第３のレンズサブ群、第４のレンズサブ群、及び、第５のレンズサブ群を含み、前記第３のレンズサブ群は、少なくとも２つのレンズを含み、前記第４のレンズサブ群は、少なくとも３つのレンズを含み、前記第５のレンズサブ群は、少なくとも５つのレンズを含む。
オプションで、前記第４のレンズサブ群は、前記第３の両凹レンズサブ群を含む。前記第３の両凹レンズサブ群のレンズは、像側に近い側に非球面を有し、前記第３の両凹レンズサブ群は、少なくとも１つの両凹レンズを含む。
オプションで、前記第５のレンズサブ群は、少なくとも４つのメニスカスレンズを含む。
オプションで、前記投影対物レンズの光学絞りが、前記第３のレンズサブ群と前記第４のレンズサブ群の間に位置している。
オプションで、前記第３のレンズサブ群及び前記第４のレンズサブ群のそれぞれは、正の焦点力を有するレンズサブ群である。
オプションで、前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．４７の屈折率を有するシリカから成る。
オプションで、前記投影対物レンズは、物体側平行板及び像側平行板を備える。前記物体側平行板は、前記光軸上で物体側に近い側に配置され、前記像側平行板は、前記光軸上で像側に近い側に配置される。
オプションで、前記投影対物レンズは、３２ｍｍより大きい物体側動作距離、及び、８ｍｍより大きい像側動作距離を有する。
オプションで、各非球面の最大非球面度は３００μｍ未満である。
オプションで、前記投影対物レンズは、６ｍｒａｄ未満の物体側テレセントリック性、及び、３ｍｒａｄ未満の像側テレセントリック性を有する。
オプションで、前記投影対物レンズが、６０ｎｍ未満の像面湾曲、５０ｎｍ未満の非点収差、及び、４ｎｍ未満の歪曲収差を有する。
オプションで、前記投影対物レンズが、−０．２５の倍率、０．６５の像側開口数、及び、２６ｍｍ×１６ｍｍより大きい像側視野サイズを有する。
本願発明は、更に、露光装置であって、マスクを支持するマスクステージと、露光されるワークピースを支持するワークピースステージ、露光ビームを放射する光源を含む。前記露光ビームは、前記マスクステージ及び前記投影対物レンズを通過した後、前記マスクのパターンを前記ワークピースに投影する露光装置を提供する。
前記投影対物レンズの非球面の式は以下の通りである、
従来技術と比較して、本願の投影対物レンズは、以下の有利な効果を提供する。
１．対物レンズのレンズの数を減らすことができ、光学構造がコンパクトになり、コストが削減される。
２．対物レンズ系の透過率を向上させる。
３．バイテレセントリック構造となり、マスク表面の極小さな凸状または凹状の欠陥に対する対物レンズの感度を下げることができる。
４．非球面レンズ表面の設計を最適化して非球面性を低減できるため、非球面製造の困難さとコストが削減される。
１．対物レンズのレンズの数を減らすことができ、光学構造がコンパクトになり、コストが削減される。
２．対物レンズ系の透過率を向上させる。
３．バイテレセントリック構造となり、マスク表面の極小さな凸状または凹状の欠陥に対する対物レンズの感度を下げることができる。
４．非球面レンズ表面の設計を最適化して非球面性を低減できるため、非球面製造の困難さとコストが削減される。
本願の具体的な実施形態は、概略図を参照して以下詳細に説明される。本願の特徴および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより明らかになるであろう。添付の図面は非常に単純化された形式で提示され、必ずしも縮尺通りに提示されるわけではなく、本願を説明する際の便宜および明確さを促進することのみを意図していることに留意されたい。
実施形態１
次に、本願の実施形態１に係る投影対物レンズの構造図である図１を参照する。この実施形態の投影対物レンズは、全長が１１００ｍｍを超えず、最大波長帯域が５ｎｍまでのＩ線紫外スペクトルに適している。この実施形態の投影対物レンズは、倍率が−０．２５、像側開口数が０．６５、像側ＦｏＶ（視野）サイズが２６ｍｍ×１６ｍｍである。
次に、本願の実施形態１に係る投影対物レンズの構造図である図１を参照する。この実施形態の投影対物レンズは、全長が１１００ｍｍを超えず、最大波長帯域が５ｎｍまでのＩ線紫外スペクトルに適している。この実施形態の投影対物レンズは、倍率が−０．２５、像側開口数が０．６５、像側ＦｏＶ（視野）サイズが２６ｍｍ×１６ｍｍである。
実施形態１に係る投影対物レンズは、２５個の光学素子を含む。１番目の光学素子と２５番目の光学素子は、焦点力のない平行板で、対物レンズの内部コンポーネントを保護するために使用される。２つの平行板を除いて、残りの２３個の光学素子のうち４つの素子はそれぞれ、比較的小さい非球面性を有する非球面を有する。実施形態１では、投影対物レンズは、ビーム入射方向から順に、物体側平行平板１、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、像側平行板２５を備えている。
第１レンズ群Ｇ１は正の焦点力を有し、次の４つのレンズで構成される。負の焦点力を持つ両凹レンズであって、物体側の面が非球面である第２レンズ２。正の焦点力を持つメニスカスレンズである第３レンズ３。正の焦点力を有する両凸レンズである第４レンズ４。
正の焦点力を有する両凸レンズである第５レンズ５。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
正の焦点力を有する両凸レンズである第５レンズ５。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第２レンズ群Ｇ２は負の焦点力を有し、以下の４つのレンズから構成される。負の焦点力を有するメニスカスレンズである第６レンズ６。負の焦点力を有する両凹レンズである第７レンズ７。負の焦点力を有する両凹レンズであって、物体側の面が非球面である第８レンズ８。負の焦点力を持つメニスカスレンズである第９レンズ９。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点力を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第３レンズ群Ｇ３は正の焦点力を有し、以下の２つのレンズから構成される。正の焦点力を有する両凸レンズである第１０レンズ１０。正の焦点力を有する両凸レンズである第１１レンズ１１。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、動作波長で１．６未満の屈折率を有する材料から成る。特に、第３レンズ群Ｇ３は、動作波長で１．４７未満の屈折率を有するシリカから成る。
第４レンズ群Ｇ４は負の焦点力を有し、以下の３つのレンズから構成される。負の焦点力を有するメニスカスレンズである第１２レンズ１２。負の焦点力を有する両凹レンズであり、像側に近い面が非球面である第１３レンズ１３。負の焦点力を有する両凹レンズである第１４レンズ１４。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。
第５レンズ群Ｇ５は正の焦点力を有し、以下の１０個のレンズから構成される。正の焦点力を有する両凸レンズである第１５レンズ１５。正の焦点力を有する両凸レンズである第１６レンズ１６。正の焦点力を有する両凸レンズである第１７レンズ１７。負の焦点力を有する両凹レンズであって、像側に近い面が非球面である第１８レンズ１８。正の焦点力を持つ両凸レンズである第１９レンズ１９。メニスカスレンズである第２０レンズ２０から第２４レンズ２４。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第１レンズ群Ｇ１は、負の焦点力を有する第１レンズサブ群ＳＧ１と、正の焦点力を有する第２レンズサブ群ＳＧ２とに分割し得る。
第５レンズ群Ｇ５は、第３レンズサブ群ＳＧ３、第４レンズサブ群ＳＧ４、及び、第５レンズサブ群ＳＧ５に分割し得る。投影対物レンズの光学絞りは、第３レンズサブ群ＳＧ３と第４レンズサブ群ＳＧ４の間にあり、光学絞りのすぐ上流と下流の各レンズ群は、正の焦点力を有する。
第２レンズ２の物体側の面、第８レンズ８の物体側の面、第１３レンズ１３の像側の面、第１８レンズ１８の像側の面は、非球面である。第１３レンズ１３の像側の面の非球面性が最大となり、その値は２５５μｍである。
投影対物レンズはバイテレセントリック構造であるため、物体側の各視野の主光線は第１平行板の前面にほぼ平行に入射し、像側の各視野の主光線はほぼ平行に放出され、像面に収束する。物体側の各視野の主光線は、光軸に対して６ｍｒａｄの角度を有し、像側の各視野の主光線は、光軸に対して３ｍｒａｄの角度を有する。投影対物レンズの物体側動作距離は３２ｍｍを超え、像側動作距離は８ｍｍを超える。
表１は、実施形態１に係る投影対物レンズの具体的なパラメータを要約している。半径値Ｒ（すなわち、光軸の方向に沿った曲率半径）が正であるとき、曲率中心が物体側に近い側にあることを示す。半径値Ｒが負であるとき、曲率中心が像側に近いことを示す。半径値Ｒ、厚さｄ、半径Ｙ（つまり、光軸に垂直な方向に沿ったレンズのサイズの半分）の値はすべてミリメートル単位で与えられる。シリアル番号「Ｏ」は物体側を表す。「Ｉ」は像側を表す。「ＳＴ」は光学絞りを表す。「ａ」は物体側に近いレンズ面を表す。「ｂ」は、像側に近いレンズ面を表す。例えば、「２２ａ」は、レンズ２２の物体側に近い表面を示す。
（表１）
実施形態１における投影対物レンズのパラメータ
実施形態１における投影対物レンズのパラメータ
表１から分かるように、２ａ、８ａ、１３ｂ、１８ｂはそれぞれ非球面であり、次のように表すことができる。
表２は、レンズ表面２ａ、８ａ、１３ｂおよび１８ｂのパラメータを提供する。ここで、Ｚは非球面の曲線の式であり、Ｙは半径寸法であり、ＣＵＲＶは曲率であり、Ａは４次の定数係数であり、Ｂは６次の定数係数であり、Ｃは８次の定数係数であり、Ｄは１０次の定数係数であり、Ｅは１２次の定数係数であり、Ｆは１４次の定数係数であり、Ｇは１６次の定数係数であり、Ｈは１８次の定数係数であり、Ｊは２０次の定数係数であり、Ｋはテーパ係数である。
（表２）
実施形態１における非球面のパラメータ
実施形態１における非球面のパラメータ
本願の実施形態１に係る投影対物レンズの波面収差プロファイルを示す図である図２を参照されたい。このプロファイルから、対物レンズの全視野の波面が補正され、色収差が適切に補正されることがわかる。
本願の実施形態１に係る投影対物レンズの像面湾曲、非点収差および歪曲収差を示す図である図３を参照されたい。図から分かるように、メリディオナル像面湾曲プロファイルＴと矢状面曲率プロファイルＳはそれぞれ４０ｎｍ未満であり、非点収差は２０ｎｍ未満であり、歪曲収差は約３ｎｍである。
本願の実施形態１に係る投影対物レンズのテレセントリックプロファイルを示す図４を参照されたい。図から分かるように、投影対物レンズは、物体側のテレセントリック性の最大値が６ｍｒａｄ未満であり、画像側のテレセントリック性の最大値が３ｍｒａｄ未満である。
本願の実施形態１に係る投影対物レンズにおける最大非球面の非球面プロファイルを示す図５を参照されたい。図から分かるように、非球面の半値径が４２ｍｍであるときに非球面性が最大となり、その最大値は２５５μｍである。
実施形態２
次に、本願の実施形態２に係る投影対物レンズの構造図である図６を参照する。この実施形態の投影対物レンズは、全長が１１００ｍｍを超えず、最大波長帯域が５ｎｍまでのＩ線紫外スペクトルに適している。この実施形態の投影対物レンズは、倍率が−０．２５、像側開口数が０．６５、像側ＦｏＶサイズが２６ｍｍ×１９．２ｍｍである。
次に、本願の実施形態２に係る投影対物レンズの構造図である図６を参照する。この実施形態の投影対物レンズは、全長が１１００ｍｍを超えず、最大波長帯域が５ｎｍまでのＩ線紫外スペクトルに適している。この実施形態の投影対物レンズは、倍率が−０．２５、像側開口数が０．６５、像側ＦｏＶサイズが２６ｍｍ×１９．２ｍｍである。
実施形態２に係る投影対物レンズは、２５個の光学素子を含む。１番目の光学素子と２５番目の光学素子は、焦点力のない平行板で、対物レンズの内部コンポーネントを保護するために使用される。２つの平行板を除いて、残りの２３個の光学素子のうち４つの素子はそれぞれ、比較的小さい非球面性を有する非球面を有する。実施形態２では、投影対物レンズは、ビーム入射方向から順に、物体側平行平板１、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、像側平行板２５を備えている。
第１レンズ群Ｇ１は正の焦点力を有し、次の４つのレンズで構成される。負の焦点力を持つ両凹レンズであって、物体側の面が非球面である第２レンズ２。正の焦点力を持つメニスカスレンズである第３レンズ３。正の焦点力を有する両凸レンズである第４レンズ４。正の焦点力を有する両凸レンズである第５レンズ５。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第２レンズ群Ｇ２は負の焦点力を有し、以下の４つのレンズから構成される。負の焦点力を有するメニスカスレンズである第６レンズ６。負の焦点力を有する両凹レンズである第７レンズ７。負の焦点力を有する両凹レンズであって、物体側の面が非球面である第８レンズ８。負の焦点力を持つメニスカスレンズである第９レンズ９。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点力を有し、光を発散させるように構成される。
第３レンズ群Ｇ３は正の焦点力を有し、以下の２つのレンズから構成される。正の焦点力を有する両凸レンズである第１０レンズ１０。正の焦点力を有する両凸レンズである第１１レンズ１１。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、動作波長で１．６未満の屈折率を有する材料から成る。特に、第３レンズ群Ｇ３は、動作波長で１．４７未満の屈折率を有するシリカから成る。
第４レンズ群Ｇ４は負の焦点力を有し、以下の３つのレンズから構成される。負の焦点力を有するメニスカスレンズである第１２レンズ１２。負の焦点力を有する両凹レンズであり、像側に近い面が非球面である第１３レンズ１３。負の焦点力を有する両凹レンズである第１４レンズ１４。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。
第５レンズ群Ｇ５は正の焦点力を有し、以下の１０個のレンズから構成される。正の焦点力を有する両凸レンズである第１５レンズ１５。正の焦点力を有する両凸レンズである第１６レンズ１６。正の焦点力を有する両凸レンズである第１７レンズ１７。負の焦点力を有する両凹レンズであって、像側に近い面が非球面である第１８レンズ１８。正の焦点力を持つ両凸レンズである第１９レンズ１９。メニスカスレンズである第２０レンズ２０から第２４レンズ２４。メニスカスレンズは曲率半径が小さいため、色収差の除去効果がある。両凹レンズは負の焦点距離を有し、光を発散させるように構成される。両凸レンズは正の焦点力を有し、光を収束するように構成される。
第１レンズ群Ｇ１は、負の焦点力を有する第１レンズサブ群ＳＧ１と、正の焦点力を有する第２レンズサブ群ＳＧ２とに分割し得る。
第５レンズ群Ｇ５は、第３レンズサブ群ＳＧ３、第４レンズサブ群ＳＧ４、及び、第５レンズサブ群ＳＧ５に分割し得る。投影対物レンズの光学絞りは、第３レンズサブ群ＳＧ３と第４レンズサブ群ＳＧ４の間にあり、光学絞りのすぐ上流と下流の各レンズ群は、正の焦点力を有する。
第２レンズ２の物体側の面、第８レンズ８の物体側の面、第１３レンズ１３の像側の面、第１８レンズ１８の像側の面は、非球面である。第１３レンズ１３の像側の面の非球面性が最大となり、その非球面値は２９１μｍである。
投影対物レンズはバイテレセントリック構造であるため、物体側の各視野の主光線は第１平行板の前面にほぼ平行に入射し、像側の各視野の主光線はほぼ平行に放出され、像面に収束する。物体側の各視野の主光線は、光軸に対して６ｍｒａｄの角度を有し、像側の各視野の主光線は、光軸に対して３ｍｒａｄの角度を有する。投影対物レンズの物体側動作距離は３２ｍｍを超え、像側動作距離は８ｍｍを超える。
表３は、実施形態１に係る投影対物レンズの具体的なパラメータを要約している。半径値Ｒ（すなわち、光軸の方向に沿った曲率半径）が正であるとき、曲率中心が物体側に近い側にあることを示す。半径値Ｒが負であるとき、曲率中心が像側に近いことを示す。半径値Ｒ、厚さｄ、半径Ｙ（つまり、光軸に垂直な方向に沿ったレンズのサイズの半分）の値はすべてミリメートル単位で与えられる。シリアル番号「Ｏ」は物体側を表す。「Ｉ」は像側を表す。「ＳＴ」は光学絞りを表す。「ａ」は物体側に近いレンズ面を表す。「ｂ」は、像側に近いレンズ面を表す。例えば、「２２ａ」は、レンズ２２の物体側に近い表面を示す。
（表３）
実施形態２に係る投影対物レンズのパラメータ
実施形態２に係る投影対物レンズのパラメータ
表３から分かるように、２ａ、８ａ、１３ｂ、１８ｂはそれぞれ非球面であり、次のように表すことができる。
表４は、レンズ表面２ａ、８ａ、１３ｂおよび１８ｂのパラメータを提供する。ここで、Ｚは非球面の曲線の式であり、Ｙは半径寸法であり、ＣＵＲＶは曲率であり、Ａは４次の定数係数であり、Ｂは６次の定数係数であり、Ｃは８次の定数係数であり、Ｄは１０次の定数係数であり、Ｅは１２次の定数係数であり、Ｆは１４次の定数係数であり、Ｇは１６次の定数係数であり、Ｈは１８次の定数係数であり、Ｊは２０次の定数係数であり、Ｋはテーパ係数である。
（表４）
実施形態２における非球面のパラメータ
実施形態２における非球面のパラメータ
本願の実施形態２に係る投影対物レンズの波面収差プロファイルを示す図である図７を参照されたい。このプロファイルから、対物レンズの全視野の波面が補正され、色収差が適切に補正されることがわかる。
本願の実施形態２に係る投影対物レンズの像面湾曲、非点収差および歪曲収差を示す図である図８を参照されたい。図から分かるように、メリディオナル像面湾曲プロファイルＴと矢状面曲率プロファイルＳはそれぞれ６０ｎｍ未満であり、非点収差は５０ｎｍ未満であり、歪曲収差は約４ｎｍである。
本願の実施形態２に係る投影対物レンズのテレセントリックプロファイルを示す図９を参照されたい。図から分かるように、投影対物レンズは、物体側のテレセントリック性の最大値が６ｍｒａｄ未満であり、画像側のテレセントリック性の最大値が３ｍｒａｄ未満である。
本願の実施形態２に係る投影対物レンズにおける最大非球面の非球面プロファイルを示す図１０を参照されたい。図から分かるように、非球面の半値径が４５ｍｍであるときに非球面性が最大となり、その最大値は２９１μｍである。
上述の発明の投影対物レンズは露光装置に適用可能であり、露光装置は以下を含む、マスクを支持するマスクステージ、露光されるワークピースを支持するワークステージ、露光ビームを発する光源。露光ビームは、マスクステージと投影対物レンズを通過した後、マスク上のパターンをワークピースに投影する。投影対物レンズでの非球面は、次式で表現される。
ここで、Ｚは非球面の曲線の式であり、Ｙは半径寸法であり、ＣＵＲＶは曲率であり、Ａは４次の定数係数であり、Ｂは６次の定数係数であり、Ｃは８次の定数係数であり、Ｄは１０次の定数係数であり、Ｅは１２次の定数係数であり、Ｆは１４次の定数係数であり、Ｇは１６次の定数係数であり、Ｈは１８次の定数係数であり、Ｊは２０次の定数係数であり、Ｋはテーパ係数である。
要約すると、本願の実施形態で提供される投影対物レンズは、像を物体側から像側に投影するように構成される。投影対物レンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の焦点力を持つ第１レンズ群、負の焦点力を持つ第２レンズ群、正の焦点力を持つ第３レンズ群、負の焦点力を持つ第４レンズ群、正の焦点力を持つ第５レンズ群を含む。第１レンズ群、第２レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群のそれぞれに非球面レンズを配置することでレンズ枚数を減らし、構造のコンパクト化と投影対物レンズの透過率向上を実現した。一方、これは非球面の構造設計も最適化するため、非球面性を減らし、非球面の製造の困難さとコストを削減することができる。さらに、投影対物レンズはバイテレセントリック構造を備えているため、マスク表面の極小さな凸状または凹状の欠陥に対する対物レンズの感度を下げることができる。
上記の説明は、本願のいくつかの好ましい実施形態にすぎず、いかなる意味でも本願の範囲を限定することを意図するものではない。開示された技術的解決策に基づいて当業者によって行われた同等の代替物または変形は、添付の特許請求の範囲の保護範囲内にある。
Ｏ オブジェクト側
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
４ 第４レンズ
５ 第５レンズ
６ 第６レンズ
７ 第７レンズ
８ 第８レンズ
９ 第９レンズ
１２ 第１２レンズ
１３ 第１３レンズ
１４ 第１４レンズ
１０ 第１０レンズ
１１ 第１１レンズ
１５ 第１５レンズ
１６ 第１６レンズ
１７ 第１７レンズ
１８ 第１８レンズ
１９ 第１９レンズ
２０ 第２０レンズ
２４ 第２４レンズ
２５ 第２５レンズ
Ｉ 像側
ＳＴ 光学絞り
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
ＳＧ１ 第１レンズサブ群
ＳＧ２ 第２レンズサブ群
ＳＧ３ 第３レンズサブ群
ＳＧ４ 第４レンズサブ群
ＳＧ５ 第５レンズサブ群
Ｓ 矢状面湾曲プロファイル
Ｔ メリディオナル像面湾曲プロファイル
Ｆ 物体側テレセントリックプロファイル
Ｎ 像側テレセントリックプロファイル
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
４ 第４レンズ
５ 第５レンズ
６ 第６レンズ
７ 第７レンズ
８ 第８レンズ
９ 第９レンズ
１２ 第１２レンズ
１３ 第１３レンズ
１４ 第１４レンズ
１０ 第１０レンズ
１１ 第１１レンズ
１５ 第１５レンズ
１６ 第１６レンズ
１７ 第１７レンズ
１８ 第１８レンズ
１９ 第１９レンズ
２０ 第２０レンズ
２４ 第２４レンズ
２５ 第２５レンズ
Ｉ 像側
ＳＴ 光学絞り
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
ＳＧ１ 第１レンズサブ群
ＳＧ２ 第２レンズサブ群
ＳＧ３ 第３レンズサブ群
ＳＧ４ 第４レンズサブ群
ＳＧ５ 第５レンズサブ群
Ｓ 矢状面湾曲プロファイル
Ｔ メリディオナル像面湾曲プロファイル
Ｆ 物体側テレセントリックプロファイル
Ｎ 像側テレセントリックプロファイル
Claims (22)
- 物体側から像側に像を投影するための投影対物レンズであって、光軸に沿って物体側から順に配置された、
正の焦点力を有する第１のレンズ群であって、負の焦点力を有する第１のレンズサブ群を含み、前記第１のレンズサブ群の１つのレンズは、物体側に近い側に非球面を有する、第１のレンズ群と、
負の焦点力を有する第２のレンズ群であって、第１の両凹レンズサブ群を含み、最も像側にある前記第１の両凹レンズサブ群のレンズが物体側に近い側に非球面を有する、第２のレンズ群と、
正の焦点力を持つ第３のレンズ群と、
負の焦点力を有する第４のレンズ群であって、第２の両凹レンズサブ群を含み、最も物体側にある第２の両凹レンズサブ群のレンズが像側に近い側に非球面を有する、第４のレンズ群と、
正の焦点力を有する第５のレンズ群であって、第３の両凹レンズサブ群を含み、最も像側にある第３の両凹レンズサブ群のレンズが像側に近い側に非球面を有する、第５のレンズ群と、
を備える、投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第１のレンズ群が正の焦点力を有する第２のレンズサブ群をさらに含み、
前記第１のレンズサブ群は負の焦点力を有する１つのレンズを少なくとも含み、
前記第２のレンズサブ群は正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第２のレンズ群は、負の焦点力を有する４つのレンズを少なくとも含み、
前記第１の両凹レンズサブ群は負の焦点力を有し、また、２つの両凹レンズを少なくとも含む、
投影対物レンズ。 - 請求項３に記載の投影対物レンズであって、
前記第２のレンズ群はＮ個のレンズを含み、Ｎは４以上の偶数であり、前記第１の両凹レンズサブ群はＭ個のレンズを含み、Ｍは２以上の偶数である、
投影対物レンズ。 - 請求項４に記載の投影対物レンズであって、
前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記第２のレンズ群を通過する光軸によって規定される光路の中間点の両側に分布されており、
前記第１の両凹レンズサブ群のレンズは、前記光路の前記中間点に対して対称となるように配置される、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第３のレンズ群は、正の焦点力を有する２つのレンズを少なくとも含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．６未満の屈折率を有する材料から成る、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第４のレンズ群は、それぞれが負の焦点力を有する３つのレンズを少なくとも含む、
投影対物レンズ。 - 請求項８に記載の投影対物レンズであって、
前記第４のレンズ群は、負の焦点力を有する１つのメニスカスレンズを少なくとも含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記第５のレンズ群は、第３のレンズサブ群、第４のレンズサブ群、及び、第５のレンズサブ群を含み、
前記第３のレンズサブ群は、少なくとも２つのレンズを含み、
前記第４のレンズサブ群は、少なくとも３つのレンズを含み、
前記第５のレンズサブ群は、少なくとも５つのレンズを含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１０に記載の投影対物レンズであって、
前記第４のレンズサブ群は、前記第３の両凹レンズサブ群を含み、
前記第３の両凹レンズサブ群のレンズは、像側に近い側に非球面を有し、
前記第３の両凹レンズサブ群は、少なくとも１つの両凹レンズを含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１０に記載の投影対物レンズであって、
前記第５のレンズサブ群は、少なくとも４つのメニスカスレンズを含む、
投影対物レンズ。 - 請求項１０に記載の投影対物レンズであって、
前記投影対物レンズの光学絞りが、前記第３のレンズサブ群と前記第４のレンズサブ群の間に位置している、
投影対物レンズ。 - 請求項１０に記載の投影対物レンズであって、
前記第３のレンズサブ群及び前記第４のレンズサブ群のそれぞれは、正の焦点力を有するレンズサブ群である、
投影対物レンズ。 - 請求項７に記載の投影対物レンズであって、
前記第３のレンズ群の各レンズは、動作波長で１．４７の屈折率を有するシリカから成る、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
物体側平行板及び像側平行板を備え、
前記物体側平行板は、前記光軸上で物体側に近い側に配置され、
前記像側平行板は、前記光軸上で像側に近い側に配置される、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記投影対物レンズは、３２ｍｍより大きい物体側動作距離、及び、８ｍｍより大きい像側動作距離を有する、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
各非球面の最大非球面度は３００μｍ未満である、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記投影対物レンズは、６ｍｒａｄ未満の物体側テレセントリック性、及び、３ｍｒａｄ未満の像側テレセントリック性を有する、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記投影対物レンズが、６０ｎｍ未満の像面湾曲、５０ｎｍ未満の非点収差、及び、４ｎｍ未満の歪曲収差を有する、
投影対物レンズ。 - 請求項１に記載の投影対物レンズであって、
前記投影対物レンズが、−０．２５の倍率、０．６５の像側開口数、及び、２６ｍｍ×１６ｍｍより大きい像側視野サイズを有する、
投影対物レンズ。 - 請求項１から２１の何れか１項に記載の投影対物レンズを用いた露光装置であって、
マスクを支持するマスクステージと、露光されるワークピースを支持するワークピースステージ、露光ビームを放射する光源を含み、
前記露光ビームは、前記マスクステージ及び前記投影対物レンズを通過した後、前記マスクのパターンを前記ワークピースに投影し、
前記投影対物レンズの非球面の式は以下の通りである、
ここで、Ｚは非球面の曲線の式であり、Ｙは半径寸法であり、ＣＵＲＶは曲率であり、Ａは４次の定数係数であり、Ｂは６次の定数係数であり、Ｃは８次の定数係数であり、Ｄは１０次の定数係数であり、Ｅは１２次の定数係数であり、Ｆは１４次の定数係数であり、Ｇは１６次の定数係数であり、Ｈは１８次の定数係数であり、Ｊは２０次の定数係数であり、Ｋはテーパ係数である、
露光装置。
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