JP4159936B2 - リソグラフィシステムの照明システムで使用されるリレーレンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光中にレチクルの所定の領域をシャープに照明するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リレー対物レンズ（例えばレンズ）またはレチクルエッジマスキングアセンブリ（ＲＥＭＡ）対物レンズ（例えばレンズ）は、中間面をレチクルの面上に結像する対物レンズである。レチクルはリソグラフィ用のマスクをサポートする。リレーレンズを用いることで、レチクル上の被照明領域はシャープに定められる。通例、レチクルマスキング装置は調整可能なエッジ（edges）とともに構成される。従来ではリレーレンズはマイクロリソグラフィ露光システム、ステッパーまたはスキャナー内で使用される。しかしリレーレンズは他の光学システム内でも使用可能である。リレーレンズの対象面内に位置する絞りエッジは、レチクル面上に正確に結像されなければならない。露光されて補正された瞳中間像（pupillary intermediate image）がしばしば望まれる。なぜなら中間像の位置でさらに絞り等を、例えばアライメントシステムの部分をマスキングするために取り付けることができるからである。
【０００３】
典型的にリレーレンズシステムは非常に複雑な構造（例えば約７〜１０のレンズエレメント）を有する。このような光学系は高い開口数（ＮＡ）（例えば約０. ６〜０. ７）を有している。基本的にこのようなシステムは３つの部分を有する。すなわち前面部分（この部分はＮＡを低減させる）と、中間部分（瞳収差および瞳形状補正）と、視野（field）部分（レチクル上の本質的な視野サイズを形成する）である。リソグラフィツール内でリレーレンズシステムに続くのは投影対物レンズである。これは通常は縮小させるように作用し、非テレセントリックな入力に対する内部の瞳面を有する。ウェハが像面内で続く。リレーレンズシステムの付加的なタスクは、レチクル上のテレセントリック性を補正することである。
【０００４】
従来のシステムは上述した各前面部分、中間部分および視野部分内で複数の光学エレメントを有する。前面部分は３〜４つのレンズを有し、中間部分は２〜４つのレンズを有し、視野部分は２〜４つのレンズを有する。従来、リレーレンズシステムは各部分における複数の光学エレメントが原因で幾つかの欠点を有する。すなわち（１）１５７ｎｍリソグラフィシステムに対して大量のＣａＦ_２が必要とされること。これは非常にコストがかかる。（２）ガラス吸収だけではなく、各レンズ表面上の反射率が原因で透過度が低いこと。（３）アライメントさせる必要のあるレンズが多すぎてアライメントが難しいこと。（４）必要とされる大量のＣａＦ_２に部分的に支払うべき高いコストが生じる。このような高いコストはこのシステムの購入者に回り、付加的なまたは新たなシステムを購入する値段を非常に高くしてしまう。
【０００５】
より単純で、設計がより複雑でない、製造に含まれるコストひいては顧客のコストを低減させるリレーレンズが所望されている。これら全てはリレーレンズ内の光学エレメントを減らすことによって実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
より単純で、設計がより複雑でない、製造に含まれるコストひいては顧客のコストを低減させるリレーレンズを提供すること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題は、複数のレンズを有する第１のレンズ群と、アパーチャストップと、１つのレンズを有する第２のレンズ群と、フォールドミラーと、１つのレンズを有する第３のレンズ群とを有する、ことを特徴とするリレーレンズによって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
リソグラフィ内で使用される場合、リレーレンズは照明システム内に設けられる。リレーレンズは、様々なアパーチャサイズを有するテレセントリックな光ビームによってレチクルでの視野を均一に照明するために使用される。リレーレンズは第１のレンズ群と、第２のレンズ群と、第３のレンズ群を有する。第２のレンズ群と第３のレンズ群のうちの少なくとも１つは単レンズを含む。従来のシステムと比較して少ない光学エレメントが使用されているので必要とされるＣａＦ_２が少ないことによって、これはコストを削減させ透過度を上昇させる。
【０００９】
従来のシステムに勝る本発明の実施形態のある利点は、設計および製造の単純さと、必要とされるＣａＦ_２の量を低減させる光学材料量の減少（例えば少ない光学エレメント、従ってより少ない光学的表面）に基づく、低減された製造コストである。これは照明システムまたはリレーレンズの光学的なアウトプットに影響を与えず行われる。従来のシステムよりも（例えば約３０〜５０％少ない）少ない量のＣａＦ_２が使用される。従来のシステムよりも（例えば約３０％高い）高い透過度が得られる。アライメントの困難さはほぼ除去される。なぜなら特定の部分でレンズが１つしか使用されないからである。このリレーレンズシステムは同じ質の像を生じさせるが、従来のシステムより高価でない。
【００１０】
本発明の実施形態のさらなる他の利点は、従来のシステムより単純な構造を有していることである。なぜなら中間群および視野群が、複数のレンズエレメントの代わりに単レンズエレメントを有することができるからである。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態、特徴および利点を本発明の様々な実施形態の構造および作動と並んで、添付した図面を参照に以下で詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】
本願に組み込まれて明細書の一部を成す添付の図面は、本発明を図示しており、明細書とともに本発明の基本を説明し、関連技術の技術者が本発明を作製および使用することを可能にする。
【００１３】
ここで添付した図面を参照にして本発明を説明する。図では同じ参照番号は同一または機能的に類似した素子を指す。さらに参照番号の最も左の数字は、この参照番号がはじめてあらわれた図を示している。
【００１４】
図１には本発明の実施例に相応する、サブストレート１１６（例えばウェハ）の露光中に光１０２と相互作用するシステム１００が示されている。光源１０４（例えばレーザ）は例えばエキシマレーザまたは深ＵＶエキシマレーザである。ある実施形態ではビーム調節器１０８内のマルチプレクサ１０６は光１０２を受光する。ビーム調節器１０８は照明光学系１１０に光を出力する。この照明光学系によって順に光はマスクまたはレチクル１１２を通って、投影光学系１１４を介してサブストレート（例えばウェハ）１１６上に透過される。このシステムに対する一つの実施形態は、リソグラフィシステムまたはそれと同様のものである。他の実施形態はホログラフィシステムである。
【００１５】
図２には本発明の実施形態に相応する、照明光学系１１０内のリレーレンズ２００が示されている。リレーレンズ２００は境界面２０２と、第１のレンズ群２０４（例えば前面部分）と、アパーチャストップ（例えば可変アパーチャストップ）２０６と、第２のレンズ群２０８（例えば中間部分）と、フォールドミラー（fold mirror）２１０と、第３のレンズ群２１２（例えば視野部分）と、レチクル面２１６を有するレチクル２１４とを有する。第１のレンズ群２０４はメニスカスレンズと、非球面を備えるレンズとを有することができる。図２に示された実施形態では、第２のレンズ群２０８および第３のレンズ群２１２のそれぞれが単レンズエレメントのみを有している。第２のレンズ群２０８は、１つの非球面（これは凸面でもよい）を備える単レンズを有する。第３のレンズ群２１２は球面を備える単レンズを有する。
【００１６】
さらに図２を参照すると、第１のレンズ群２０４（例えばリレーレンズ２００の前面部分）は３つのレンズを有する。すなわちペッツバルの和の補正に使用される、対象軸点と同軸の第１の面を有する前面の厚いメニスカスレンズと、ＮＡの低減に使用される他の２つのレンズである。第２のレンズ群２０８（例えばリレーレンズ２００の中間部分）は非球面を有する１つのレンズ（または以下で扱う図３〜４に示された実施形態における２〜３つのレンズ）を有する。第２のレンズ群２０８内のこの１つのレンズは、アパーチャストップ２０６の後に配置されており、以下の機能のうちの１つまたはそれ以上を実行することができる。すなわち瞳収差補正、瞳形状補正（楕円性）およびレチクルスペースにおけるテレセントリック性の補正である。第３のレンズ群２１２（例えばリレーレンズ２００の視野部分）は１つのレンズを有することができる。第３のレンズ群２１２のこの１つのレンズは、以下の機能のうちの１つまたはそれ以上を実行することができる。すなわちレチクル面での本質的な視野サイズの形成および、このレンズが非球面を有しているのならばテレセントリック性の補正である。
【００１７】
再び図２を参照すると運転中に光ビームは境界面２０２によって受光され、第１のレンズ群２０４によって拡大されてかつ視準される。拡大されて視準されたビームのサイズはアパーチャストップ２０６によってコントロールされる。拡大されて視準されたビームの、レチクル２１４上のフォーカスポジションは第２のレンズ群２０８、第３のレンズ群２１２によって、または第２のレンズ群２０８および第３のレンズ群２１２の両方によってコントロールされる。
【００１８】
リレーレンズ２００をよりコンパクトにかつ経済的な方法で製造するために、フォールディングミラー２１０を使用することができる。ある実施形態ではこれはオプショナルである。リレーレンズ２００は、境界面２０２をレチクル面２１６上に所定の倍率で結像する。境界面２０２からのテレセントリックビームは、レチクル２１４上のテレセントリックビームに変換される。リレーレンズ２００は、レチクル面の照明の均一性および瞳形状の非楕円性を提供する。
【００１９】
一つの実施例では、リレーレンズ２００は以下のデータに従って構成される。
【００２０】
【表３】

【００２１】
システム１００の特徴に応じて、本発明の選択的な実施形態で第２のレンズ群２０８’または２０８’’および第３のレンズ群２１２のうちの１つだけが、レンズを１つだけ有してもよい。しかし有利には第２のレンズ群２０８も第３のレンズ群２１２もそれぞれレンズを１つだけ有する。設計書が第２のレンズ群２０８または第３のレンズ群２１２どちらかが１つより多いレンズを有することを指図する場合、有利には第３のレンズ群２１２がレンズを１つだけ持ち続ける。図３および図４には、択一的な２つの可能な構成が例として示されている。
【００２２】
図３では第２のレンズ群２０８’が２つのレンズを有する。これらのレンズは少なくとも１つの非球面を各レンズ上に有している。
【００２３】
図４では第２のレンズ群２０８’’が３つのレンズを有する。第２のレンズ群２０８’’内の３つのレンズのうちの少なくとも２つは、少なくとも１つの非球面を有する。
【００２４】
システム１００の所望の特徴によって指図されたこのような択一的な実施形態においても、リレーレンズ２００は従来のシステムに比べて少数の光学エレメントを持ち続ける。これによってコストダウンが維持される。他の所望の特徴に基づいたさらなる他の構成が可能であり、それら全ては本発明の範囲内で考えられることを理解されたい。
【００２５】
本発明の様々な実施形態を上で示したが、これらの実施形態は例として示しただけであって、これに制限されないことを理解されたい。上述した実施形態の形態および詳細における様々な変化が、本発明の概念及び範囲を逸脱せずに行われるであろうことは関連技術の当業者に理解されるであろう。従って本発明の幅および範囲は、上述のいかなる実施形態にも制限されるものではなく、特許請求の範囲およびそれらと等価なものに従ってのみ規定されるべきである。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従ったリソグラフィシステムの例をあらわす概略図である。
【図２】図１のリソグラフィシステム内のリレーレンズシステムまたはＲＥＭＡ対物レンズシステムの例をあらわす概略図である。
【図３】図１のリソグラフィシステム内のリレーレンズシステムまたはＲＥＭＡ対物レンズシステムの例をあらわす概略図である。
【図４】図１のリソグラフィシステム内のリレーレンズシステムまたはＲＥＭＡ対物レンズシステムの例をあらわす概略図である。
【符号の説明】
１０２ 光
１０４ レーザ
１０６ マルチプレクサ
１０８ ビーム調節器
１１０ 照明光学系
１１２ レチクル
１１４ 投影光学系
１１６ ウェハ
２００ リレーレンズ
２０２ 境界面
２０４ 第１のレンズ群
２０６ アパーチャストップ
２０８ 第２のレンズ群
２１０ フォールドミラー
２１２ 第３のレンズ群
２１４ レチクル
２１６ レチクル面

Claims (1)

1. リソグラフィシステムの境界面とレチクル面との間に配置されたリレーレンズシステムであって、
   ３つのレンズを有し、受光した放射ビームのＮＡを低減させる第１のレンズ群と、
   少なくとも１つのレンズを有し、前記第１のレンズ群からの放射ビームを受光し、瞳面における放射ビームの特性を制御する第２レンズ群と、
   単レンズからなり、前記第２のレンズ群からの放射ビームを受光し、前記レチクル面における放射ビームの視野特性を制御する第３のレンズ群と、
   前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に配置されたアパーチャストップと、
   前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に配置されたフォールドミラーと、
   を有し、
   以下のデータ
   

   

   に従って構成されている、リレーレンズシステム。

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