JP5249179B2 - マイクロリソグラフィ投影光学系、ある機器を製造するための方法、光学面を設計する方法 - Google Patents
マイクロリソグラフィ投影光学系、ある機器を製造するための方法、光学面を設計する方法 Download PDFInfo
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Description
請求項14に記載の主光線角度を使用すると、光学コンポーネント点数の少ない投影対物鏡の正面にある照明光学系における強度分布を制御することにより像平面内の照明角度の分布を制御することが可能になる。これは、収束する一連の主光線角度を持つ光学系を使用したのでは可能ではない、というのも、その結果、操作平面に接近し、この操作平面内の強度分布を介して照明角度の分布を制御するためにコンポーネントを追加することが必要になるからである。請求項13に記載の分散主光線を使用する光学系では、物体平面は、複数の素子と光学系の入射瞳との間に位置する。
低オーバースキャンは、例えば、像視野が矩形の投影対物鏡を使用することにより実現することができる。このような実施態様では、矩形の視野の縁がダイ部位の前縁と平行になるように像の位置を揃えることができ、これにより、部位の四隅をスキャンするために像視野の縁を越えてダイ部位の前縁をスキャンする必要がなくなるが、典型的には、矩形又は正方形のダイ部位がアーチ形視野に関してスキャンされる場合と同様である。
NA=n0sinθmax
と表すことができ、n0は、基板150の表面に隣接する浸漬媒体(例えば、空気、窒素、水、又は真空環境)の屈折率をいい、θmaxは、投影対物鏡101からの像形成光線からなる最大円錐形の半角である。
例えば、像は、ガウス光学系に関連する理想化された条件から像の測定又は計算により求められたずれに基づいて特徴付けることができる。これらのずれは、一般に、収差と呼ばれる。理想的又は所望の形状からの波面のずれを定量化するために使用される計量の1つは、自乗平均波面誤差の平方根(Wrms)である。Wrmsは、参照により本明細書に組み込まれている「Handbook of Optics」、第1巻、第2版、Michael Bass編集(McGraw−Hill,Inc.、1995年)の35.3頁で定義されている。一般に、対物鏡のWrms値が低いほど、波面の所望の、又は理想的な形状からのずれは小さく、像の質はよい。いくつかの実施形態では、投影対物鏡101は、像平面102における像について比較的小さいWrmsを取りうる。例えば、投影対物鏡101は約0.1λ又はそれ以下(例えば、約0.07λ又はそれ以下、約0.06λ又はそれ以下、約0.05λ又はそれ以下、約0.045λ又はそれ以下、約0.04λ又はそれ以下、約0.035λ又はそれ以下、約0.03λ又はそれ以下、約0.025λ又はそれ以下、約0.02λ又はそれ以下、約0.015λ又はそれ以下、約0.01λ又はそれ以下、約0.005λなど)のWrmsを持つことができる。
z’=(R2−(x’−xc)2−(y’−yc)2)1/2−zc
に基づいて局所距離diが最小値となるように最適化される。
2次元スプライン曲面の実施例は、ベジェ・スプライン又は非一様有理ベジェ・スプライン(NURBS)である。2次元スプライン曲面は、例えば、xy平面内の点のグリッド及び対応するz値又は勾配及びそれらの点により記述することができる。特定のタイプのスプライン曲面に応じて、例えば、多項式又は連続性及び微分可能性に関する特定の特性を有する関数(例えば、解析関数)を使用してグリッド点の間の特定の補間を行うことで完全な表面が得られる。
実施形態は2つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡を備える投影対物鏡を含む(例えば、3つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、4つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、5つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、6つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡)。
投影対物鏡300に対するデータは、以下の表1Aと表1Bに示されている。表1Aは、光学データを示しているが、表1Bは、鏡面のそれぞれに対する自由形式曲面定数を示している。表1Aと表1Bの目的に関して、鏡1(M1)は鏡310に対応し、鏡2(M2)は鏡320に対応し、鏡3(M3)は鏡330に対応し、鏡4(M4)は鏡340に対応し、鏡5(M5)は鏡350に対応し、鏡6(M6)は鏡360に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。表1Aとそれ以降の表における「厚さ」は、放射光路内の隣接する素子間の距離を意味する。自由形式曲面鏡に対する単項式係数Cjは、鏡が初期投影対物鏡設計から偏心され、回転され(又は傾けられ)る量とともに表1Bに示されている。半径Rは、頂点曲率cの逆数である。偏心度は、単位mmで示され、回転は、度で示されている。単項式係数の単位は、mm-j+iである。Nradiusは、無次元倍率である(例えば、CODE V(登録商標)の取扱説明書を参照)。
投影対物鏡300の追加の特性は、以下の投影対物鏡101の説明で取りあげる。
dois=h0(1−M)
を使用して計算することができるが、ただし、h0は、光軸からの物体視野内の中心視野点のx−y平面内の距離であり、Mは、投影対物鏡拡大率である。例えば、投影対物鏡では、縮小率は4×(つまり、M=0.25)であり、中心視野点が光軸から120mmのところにあれば、doisは、90mmである。
例えば、投影対物鏡に生じる物体−像シフトはゼロである。比較的小さな物体像シフトを持つ投影対物鏡では、光学設計は比較的細いものとなりうる。さらに、物体−像シフトが0である実施形態では、投影対物鏡101は、例えばステージ130に対して中心視野点が平行移動することなく物体視野と像視野内の中心視野点と交差する軸を中心に回転させることができる。これは、例えば、投影対物鏡101に関してウェハを検査し、位置を揃えるための計測装置(例えば、米国特許第6,240,158B1号で開示されているものなどの検出光学系)が、中心視野点の公称位置に置かれる場合に有利なものとなりえるが、それは、中心視野点は、投影対物鏡が回転する場合にこの位置に関して平行移動されないからである。したがって、物体−像シフトがゼロであれば、動作の過程で投影対物鏡が回転の影響を受ける場合に投影対物鏡101の計測と検査を簡単に行うことができる。これは、図8に例示されており、像平面150内の検出面、例えば、2次元CCDアレイとともに配置されている検査及び計測装置150aを示している。検査及び計測装置150aは、軸105と一致する基準軸が、検出面の中心点と交差するように配列される。検査及び計測装置150aの検出面の横方向伸長は、物体−像シフトdoisよりも大きい。物体−像シフトdoisが小さいので、計測及び検査装置150aは、基準軸105を中心とする投影対物鏡101の回転に関係なく投影対物鏡101の投影品質を測定することができる。
いくつかの実施形態では、投影対物鏡101は、比較的大きい物体側自由作動距離を有する。例えば、投影対物鏡101の物体側自由作動距離は約50mm又はそれ以上(例えば、約100mm又はそれ以上、約150mm又はそれ以上、約200mm又はそれ以上、約250mm又はそれ以上、約300mm又はそれ以上、約350mm又はそれ以上、約400mm又はそれ以上、約450mm又はそれ以上、約500mm又はそれ以上、約550mm又はそれ以上、約600mm又はそれ以上、約650mm又はそれ以上、約700mm又はそれ以上、約750mm又はそれ以上、約800mm又はそれ以上、約850mm又はそれ以上、約900mm又はそれ以上、約950mm又はそれ以上、約1,000mm又はそれ以上)とすることができる。いくつかの実施形態では、物体側自由作動距離は約2,000mm以下(例えば、約1,500mm又はそれ以下、約1,200mm又はそれ以下、約1,000mm又はそれ以下)である。例えば、投影対物鏡300は約300mmの物体側自由作動距離を有する。比較的大きな物体側自由作動距離は、投影対物鏡101と物体平面103との間の空間への接近が望ましい実施形態において好都合である場合がある。例えば、レチクル140が反射レチクルである実施形態では、対物鏡101に面する側からレチクルを照らす必要がある。したがって、投影対物鏡101と物体平面103との間に、所望の照明角度で照明系120によりレチクルを十分に照らせる空間がなければならない。さらに、一般に、物体側自由作動距離が大きいほど、例えば、投影対物鏡101とレチクル140の支持構造物との間に他のコンポーネント(例えば、一様性フィルタ)を取り付けるのに十分な空間を設けることにより装置の残り部分を柔軟に設計できる。
投影対物鏡300では、物体平面103の中心視野点における主光線の入射角は7°であり、中心視野点主光線からの主光線角の最大変動量は、0.82°である。入射瞳は、像平面102から物体平面103の反対側にある物体平面103から1,000mmのところに配置される。
鏡1310、1320、1330、1340、1350、1360に対するΔθは、それぞれ3.25°、7.32°、1.57°、6.92°、21.18°、3.63°である。
鏡1410、1420、1430、1440、1450、1460に対するΔθは、それぞれ3.92°、5.69°、3.82°、1.79°、26.83°、3.20°である。
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2360mm
像平面の傾き: −3.084°
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2354mm
像平面の傾き: −3.798°
結像係数: 1:5
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 3030mm
像平面の傾き: 0°
結像係数: 1:5
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2273mm
像平面の傾き: 0°
結像係数: 1:5
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2332mm
像平面の傾き: −4.515°
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2084mm
像平面の傾き: +6.890°
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:6mm
長さ: 1610mm
像平面の傾き: −3.269°
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 矩形
物体側で視野をスキャンする幅: 48mm
物体側で視野をスキャンする高さ:6mm
長さ: 805mm
像平面の傾き: −3.254°
結像係数: 1:4
物体視野の形態: 半径が600mm、方位角が−4.8°<φ<+4.8°である環状弓形
物体側で視野をスキャンする幅: 100mm
物体側で視野をスキャンする高さ:8mm
長さ: 2418mm
像平面の傾き: −3.284°
鏡M3は正の主光線角度倍率を有するが、鏡M1、M2、M4、M5は負の主光線角度倍率を有する。
Claims (24)
- マイクロリソグラフィ投影光学系であって、
波長λの放射光を物体平面から像平面に結像するように配列されており、少なくとも1つは前記放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である複数の素子を備え、
前記回転非対称面は、少なくとも1つの位置において、該回転非対称面に最もよく一致する回転対称面である回転対称基準面からλ又はそれ以上のサグ方向の距離だけずれており、
前記像平面における前記光学系の視野は、リング弧状であってその内側境界に対する半径であるリング半径の最小半径が300mmであるか、又は矩形状であるマイクロリソグラフィ投影光学系。 - 前記λは、100nm以下である請求項1に記載の光学系。
- 前記回転非対称面は、前記1つ又は複数の位置において、前記回転対称基準面から10λ又はそれ以上のサグ方向の距離だけずれる請求項1から3のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記回転非対称面は、前記1つ又は複数の位置において、前記回転対称基準面から20nm又はそれ以上のサグ方向の距離だけずれる請求項1から4のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記複数の素子は、前記物体平面の法線並びに前記光学系の光学コンポーネントの物体視野及び開口の中心点により定義される平面である前記光学系の子午面を定め、前記複数の要素は、前記子午面に関して鏡面対称である請求項1から5のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記複数の素子は、放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である2つの素子を備える請求項1から6のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する2つ以下の反射素子を含み、ここで前記主光線角度倍率は、それぞれの前記反射素子からの反射前と反射後の主光線と基準軸との間の角度の正接の商である、請求項1から7のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する1つ以下の反射素子を含む請求項8に記載の光学系。
- 前記マイクロリソグラフィ投影光学系は0.2又はそれ以上の像側開口数を有する請求項1から9のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記光学系は、像平面において矩形の視野を有し、直交する方向のそれぞれにおいて、前記矩形の視野は、互いに直交する両方向で1mm又はそれ以上の最小寸法を有する請求項1から10のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記像視野の歪曲は10mm又はそれ以下である請求項1から11のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記像視野の波面誤差はλ/14又はそれ以下である請求項1から12のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記主光線は、前記物体平面において互いから発散する請求項1から13のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記物体平面の法線並びに前記光学系の光学コンポーネントの物体視野及び開口の中心点により定義される平面である前記光学系の子午断面に対し、前記主光線は20°未満の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有する請求項14に記載の光学系。
- 前記像平面においてテレセントリックである請求項1から15のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記光学系を通る放射光の経路は主光線により特徴付けられ、前記物体平面の法線並びに前記光学系の光学コンポーネントの物体視野及び開口の中心点により定義される平面である前記光学系の子午断面について、中心視野点の前記主光線は、θ度の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有し、前記光学系は0.3よりも大きい像側開口数NAを有し、比θ/NAは68未満である請求項1から16のいずれか1項に記載の光学系。
- 75mm又はそれ以下の物体−像シフトを有し、ここで前記物体−像シフトは、x−y平面内で測定された、物体視野内の対応する点から像視野内の一点までの距離である請求項1から17のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記複数の素子は、25mm又はそれ以下のフリーボードを有する4つ又はそれ以上の素子を備え、ここで前記フリーボードは、鏡の縁に最も近い光線と鏡により反射される鏡の縁に最も近い位置にある光線との間の最小距離である請求項1から18のいずれか1項に記載の光学系。
- λの放射光を物体平面に与えるように構成された放射光源をさらに備える請求項1から19のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記放射光源から放射光を前記物体平面に位置する物体に向けるように配列された1つ又は複数の素子を備える照明系をさらに備え、前記照明系は、前記光学系の入射瞳に対応する場所に位置する素子を備える請求項20に記載の光学系。
- マイクロリソグラフィ装置であって、
請求項21に記載の前記光学系と、
前記光学系がレチクルを前記像平面に結像するように前記物体平面に前記レチクルの位置を決めるように構成された第1の可動ステージと、
前記レチクルの前記像が物品の表面に来るように前記像平面に物品の位置を決めるように構成された第2の可動ステージとを備えるマイクロリソグラフィ装置。 - 微細構造コンポーネントをマイクロリソグラフィにより生産するための方法であって、 少なくとも放射光感受性材料の層を有する基板を用意する工程と、
投影される構造を有するマスクを用意する工程と、
請求項22に記載のマイクロリソグラフィ装置を用意する工程と、
前記マイクロリソグラフィ装置を使用して前記層の一領域上に前記マスクの少なくとも一部を投影する工程とを含む方法。 - 基準軸と一致する回転対称軸に関して回転対称である設計から出発し、
前記基準軸に対して平行に前記回転対称軸を平行移動することにより前記回転対称設計を偏心させ、
前記基準軸に対して前記回転対称軸を傾けることにより前記回転対称設計を傾け、
前記偏心され、傾けられた設計からの自由形状のずれを行わせることにより光学収差を最小にすることを含む請求項1から19のいずれか1項に記載の光学系における回転非対称面を設計する方法。
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US60/793,387 | 2006-04-07 |
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