JP5600377B2 - リソグラフィ用投影対物レンズ - Google Patents
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Description
上記の種類の投影対物レンズは、リソグラフィ、特に半導体のマイクロリソグラフィ製造の分野で用いられ、その際、レティクルとも呼ばれる構造が設けられる対象物は、ウエハと呼ばれる基板上に投影対物レンズを用いて結像される。この構造が設けられる対象物は、投影対物レンズの物体平面に配置され、かつ基板(ウエハ)は、投影対物レンズの像平面に配置される。基板には、感光層が設けられ、それが露光されると、投影対物レンズを通る光によって、対象物の構造が感光層上に転写される。所望の構造は、感光層の現像の後、基板上に生じ、露光動作は、状況によっては多数回繰り返される。
投影対物レンズの第2種は、反射素子からのみ構成されるカトプトリック(catoptric:光反射)投影対物レンズによって形成される。
投影対物レンズの、上に挙げた3種類のうちのどれに該当するかにかかわらず、本発明は、特に、物体平面と像平面との間に少なくとも1つの中間像平面を有する投影対物レンズに関する。結像され、かつ物体平面に配置される対象物の中間像は、中間像平面に作成される。
投影対物レンズが製造に起因して有することがある固有の収差に加えて、収差は、主として投影対物レンズの動作中に生じることがあり、かつ投影対物レンズを通過する結像光が原因で主に光学素子の変更によって生じる。投影対物レンズの光学素子の加熱によって、例えば、光学素子の形状および/または材料特性(屈折率等)が変わるという事実により、短期の可逆的収差がもたらされる。または光学素子の寿命効果は、永久的な光学作用が、光学素子、例えば、それらの材料密度、すなわちそれらの光学特性(小型化、薄型化)を不可逆的に変更するという事実により生じることがある。
本発明の目的は、収差を補正する対策として、設計が簡単で視野一定プロファイルおよび視野依存性プロファイルのどちらを用いても可能である投影対物レンズを提供することである。
「光学的に近い」という用語は、第1または第2補正素子の位置が、瞳孔平面または視野平面に対する空間位置の問題ではなくて、該位置の光学作用のことを意味していると理解されたい。したがって、「光学的に近い」位置は、該位置の瞳孔平面または視野平面からの空間距離によって画定されず、要点は、むしろ、該位置に配置される光学素子によって、瞳孔平面内への結像に及ぼされる光学作用である。
主光線の高さは、最大絶対値の視野高さを持つ物体平面の視野点の主光線の光線高さとして理解される。周辺光線高さは、物体平面の視野の中心から発する最大口径のビームの光線高さとして理解される。投影対物レンズのビーム経路における特定の位置での主光線の高さと周辺光線の高さとの比は、該位置が、瞳孔平面の近傍に光学的に配置されるか、視野平面の近傍に光学的に配置されるかを判定するために用いることができる基準である。この比は、直接に瞳孔平面ではゼロであり、かつ視野平面では1よりはるかに大きく、少なくとも10より大きい。本発明による補正対策が提供される投影対物レンズの本来の設計により、第1補正素子を瞳孔平面に直接配置することができない範囲内で、本改良形態の場合には、主光線の高さと周辺光線の高さとの比が1/5未満である位置を探す。
第2補正素子の位置のそのような選択は、好都合なことには、第2補正素子が、瞳孔平面に対しても視野平面に対しても光学的に近くに配置されないことを保証する。
投影対物レンズのさらなる好ましい改良形態では、光伝搬方向において見ると、光学素子の構成が、物体平面を第1瞳孔平面を経て第1中間像平面内に結像する第1サブアセンブリと、第1中間像平面を第2瞳孔平面を経て第2中間像平面内に結像する第2サブアセンブリと、第2中間像平面を第3瞳孔平面を経て像平面内に結像する第3サブアセンブリとを備える場合には、第1補正素子は、第3瞳孔平面の光学的に少なくとも近傍に配置され、かつ第2補正素子は、物体平面と第1瞳孔平面との間に配置され、かつ物体平面にも第1瞳孔平面にも光学的に近くない。
本明細書での利点は、補正対策費全体を低く保つことができ、しかも視野一定収差または視野依存収差を補正することに関連して高い補正潜在力があるという事実にある。
さらに好ましい改良形態では、補正素子の少なくとも1つを、投影対物レンズの動作中に交換することができる。
さらなる好ましい改良形態によれば、補正素子の少なくとも1つは、平面板である。補正素子がどちらも平面板であるのが好ましい。
補正素子の少なくとも1つを、好ましくは能動変形することができ、この場合、1つ以上の収差は、投影対物レンズの動作中に補正素子を変形することによって補正される。
またさらなる好ましい改良形態では、補正素子の少なくとも1つを、熱操作することができる。
さらなる好ましい改良形態では、補正素子の少なくとも1つを、位置調整することができる。
さらなる利点および特徴は、以下の説明および添付の図面から明らかとなろう。
上述の特徴、および以下でなお説明すべき特徴を、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ特定の組合せでのみならず、他の組合せまたは単独で用いることができるのは言うまでもない。
投影対物レンズ10は、物体平面Oと像平面Bとの間に複数の光学素子の光学的構成12を備える。光学的構成12は、中間像平面Zをさらに有する。
物体平面Oから像平面Bへの光伝搬方向において見ると、投影対物レンズ10の光学的構成12を、二つのサブアセンブリ、具体的には第1サブアセンブリG1および第2サブアセンブリG2に分割することができる。
第2サブアセンブリG2はジオプトリック(屈折)であり、かつ中間像Zを第2瞳孔平面P2を経て像平面B内に結像する。第2サブアセンブリは、複数のレンズを有する。
配置12は、収差を補正するための2つの補正素子K1およびK2を備える。
第1補正素子K1は、光学的に第2瞳孔平面P2の近くに配置される。この場合、第1補正素子K1は、事実上瞳孔平面P2に配置される。主光線の高さと周辺光線の高さとの比は、補正素子K1の位置ではほとんどゼロである。
投影対物レンズ10の光学データを、表1に要約する。さらに、補正素子のない投影対物レンズの基本設計は、上記特許文献3に記載されており、さらなる詳細のために参照する。
投影対物レンズ20は、複数の光学素子が物体平面Oと像平面Bとの間にある光学的構成22を有する。投影対物レンズ20は、中間像平面Zを有する。
図1の例示的な実施形態の場合におけるように、構成22を2つのサブアセンブリに分割することができる。カタジオプトリックである第1サブアセンブリG1は、物体平面Oを第1瞳孔平面P1を経て中間像平面Z内に結像する。第1サブアセンブリG1は、2つの鏡M1およびM2を備える。
収差を補正するために、構成22は、2つの補正素子、具体的には第2瞳孔平面P2の光学的に近くに、具体的には2つの隣接するレンズ間に十分な空間がある位置に配置される第1補正素子K1を有する。
補正素子K1の位置での主光線の高さと周辺光線の高さとの比がゼロに近い一方、補正素子K2の位置での該比は、ほぼ0.5と2との間である。
投影対物レンズ20の光学データを、表2に要約する。補正素子のない投影対物レンズ20の基本設計は、さらに、上記特許文献3に記載され、それをさらなる詳細のために参照する。
投影対物レンズ30は、物体平面Oと像平面Bとの間に複数の光学素子からなる光学的構成32を備える。光学素子は、レンズおよび鏡を備える。
投影対物レンズ30は、合計2つの中間像平面Z1およびZ2を有する。
光学的構成32を、全体として3つのサブアセンブリG1,G2およびG3に分けることができる。
第2サブアセンブリG2は、カトプトリックであり、すなわち鏡のみから、具体的には鏡M1およびM2からなる。第2サブアセンブリG2は、中間像平面Z1を第2瞳孔平面P2を経て第2中間像平面Z2内に結像する。
投影対物レンズ30は、対応して4つの視野平面F1〜F4を有する。
構成32は、第1補正素子K1および第2補正素子K2をさらに備える。
第1補正素子K1は、光学的に第1瞳孔平面P1の近くに配置される。第2補正素子K2は、第1瞳孔平面P1と第1中間像平面Z1との間に配置されるが、第1瞳孔平面P1にも第1中間像平面Z1にも光学的に近くない。このことは、補正素子K2の位置では主光線の高さと周辺光線の高さとの比が1未満であるが、それは0より明らかに大きく、約0.5であるという事実から生じる。
投影対物レンズ30の設計のために、第3瞳孔平面P3または瞳孔平面P3の周りの領域は、該領域の隣接レンズ間の空間が小さすぎるので、補正素子を配置するにはよくない。
投影対物レンズ30と同様、投影対物レンズ40は、2つの中間像平面Z1およびZ2を有する。投影対物レンズ40は、4つの視野平面F1〜F4も有する。
光伝搬方向において見ると、光学的構成42を、サブアセンブリG1,G2およびG3に分けることができる。
第2サブアセンブリG2は、第1中間像平面Z1を、鏡M2の位置に配置される第2瞳孔平面P2を経て、第2中間像平面Z2内に結像する。第2サブアセンブリG2は、同様にカタジオプトリックである。第3サブアセンブリG3は、第2中間像平面Z2を第3瞳孔平面P3を経て像平面B内に結像する。第3サブアセンブリG3は、鏡M3および複数のレンズを有し、それゆえにカタジオプトリックである。
第2補正素子K2は、物体平面Oと第1瞳孔平面P1との間に配置されるが、物体平面Oにも第1瞳孔平面P1にも光学的に近くない。主光線の高さと周辺光線の高さとの比は、第2補正素子K2の位置では1に近い。
図4に従う投影対物レンズ40の光学データを、表4に要約し、一方、第1補正素子K1の対応する他の位置について図5に従う投影対物レンズ40の光学データを、表5に要約する。
図6は、前述した投影対物レンズと区別され、全体としてジオプトリックである、すなわち屈折素子のみからなる投影対物レンズ50のさらなる例示的な実施形態を示す。
投影対物レンズ50は、物体平面Oと像平面Bとの間に配置されるレンズの形態の複数の光学素子からなる光学的構成52を有する。
対応してジオプトリックである第1サブアセンブリG1は、像平面Oを第1瞳孔平面P1を経て中間像平面Z内に結像する。同様にジオプトリックである第2サブアセンブリG2は、中間像平面Zを第2瞳孔平面P2を経て中間像平面B内に結像する。
第1補正素子K1は、光学的に第2瞳孔平面P2の近くに配置される。第1補正素子K1は、3つのレンズによって瞳孔平面P2から空間的に分離されているが、補正素子K1は、該補正素子K1の位置での主光線の高さと周辺光線の高さとの比が、ゼロとわずかに異なるのみであり、具体的には1/10よりやや小さいので、瞳孔平面P2に光学的に近い。
投影対物レンズ50の光学データを、表6に要約する。補正素子のない投影対物レンズ50は、上記特許文献5にも記載されており、それを補足的に参照する。
図4および図5の例示的な実施形態と異なり、光学的構成42’は、合計3つの補正素子K1,K2およびK3を有する。第1補正素子K1は、第1瞳孔平面P1に配置されるか、またはそれに少なくとも光学的に近く、かつ第2補正素子K2は、物体平面Oにも瞳孔平面P1にも光学的に近くない位置で、物体平面Oと瞳孔平面P1との間に配置される。
投影対物レンズ40’の光学データを、表7に要約する。補正素子のない投影対物レンズ40’の基本設計は、上記特許文献6に記載されており、それを補足的に参照する。
次のさらなる対策は、全ての前述の例示的な実施形態の場合に提供される。
第1補正素子K1および/または第2補正素子K2および/または第3補正素子K3を,投影対物レンズ10,20,30,40または50の動作中に交換することができる。この意味での「交換可能な」という語は、補正素子K1および/またはK2および/またはK3を、好ましくはクイックチェンジ機構を介して、光経路からすばやく除去し、または光経路内にすばやく導入することができることを意味する。次に、それぞれ検出された収差を最も有効に補正することができるように他の光学特性を用いて構成される複数の交換補正素子を、第1補正素子K1および/または第2補正素子K2(および/または第3補正素子K3)に対して準備ができた状態にしておくことも可能である。
Claims (11)
- リソグラフィ用投影対物レンズであって、物体平面(O)と像平面(B)との間に光学素子の光学的構成(32)を備え、
前記構成(32)は、収差を補正するための、平面板である2つの補正素子(K1,K2)をさらに有し、
光伝搬方向において見ると、光学素子の前記構成(32)は、
前記物体平面(O)を第1瞳孔平面(P1)を経て第1中間像平面(Z1)内に結像する第1サブアセンブリ(G1)と、
前記第1中間像平面(Z1)を第2瞳孔平面(P2)を経て第2中間像平面(Z2)内に結像する第2サブアセンブリ(G2)と、
前記第2中間像平面(Z2)を第3瞳孔平面(P3)を経て前記像平面(B)内に結像する第3サブアセンブリ(G3)とを備え、
前記第1補正素子(K1)は、光学的に少なくとも前記第1瞳孔平面(P1)の近傍に配置され、かつ前記第2補正素子(K2)は、前記第1瞳孔平面(P1)と前記第1中間像平面(Z1)との間に配置され、かつ前記第1瞳孔平面(P1)にも前記第1中間像平面(Z1)にも光学的に近くなく、
ここで、瞳孔平面の近傍とは、該位置での、最大絶対値の視野高さを持つ物体平面の視野点から発され、瞳面で高さをゼロとする主光線の高さと、物体平面の視野の中心から発する最大口径のビームの光線である周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/n未満であり、n=5であることを意味し、
瞳孔平面にも像平面にも光学的に近くなく、とは、該位置での前記主光線の高さと前記周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/mより大きいが、p/10未満であり、m=5およびp=17であるように選択されることを意味する、
投影対物レンズ。 - リソグラフィ用投影対物レンズであって、物体平面(O)と像平面(B)との間に光学素子の光学的構成(42)を備え、
前記構成(42)は、収差を補正するための、平面板である2つの補正素子(K1,K2)をさらに有し、
光伝搬方向において見ると、光学素子の前記構成(42)は、
前記物体平面(O)を第1瞳孔平面(P1)を経て第1中間像平面(Z1)内に結像する第1サブアセンブリ(G1)と、
前記第1中間像平面(Z1)を第2瞳孔平面(P2)を経て第2中間像平面(Z2)内に結像する第2サブアセンブリ(G2)と、
前記第2中間像平面(Z2)を第3瞳孔平面(P3)を経て前記像平面内に結像する第3サブアセンブリ(G3)とを備え、
前記第1補正素子(K1)は、光学的に少なくとも前記第1瞳孔平面(P1)の近傍に配置され、かつ前記第2補正素子(K2)は、前記物体平面(O)と前記第1瞳孔平面(P1)との間に配置され、かつ前記物体平面(O)にも前記第1瞳孔平面(P1)にも光学的に近くなく、
ここで、瞳孔平面の近傍とは、該位置での、最大絶対値の視野高さを持つ物体平面の視野点から発され、瞳面で高さを0とする主光線の高さと、物体平面の視野の中心から発する最大口径のビームの光線である周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/n未満であり、n=5であることを意味し、
瞳孔平面にも像平面にも光学的に近くなく、とは、該位置での前記主光線の高さと前記周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/mより大きいが、p/10未満であり、m=5およびp=17であるように選択されることを意味する、
投影対物レンズ。 - 第3補正素子(K3)が、光学的に少なくとも前記第3瞳孔平面(P3)の近傍に配置される、請求項2に記載の投影対物レンズ。
- リソグラフィ用投影対物レンズであって、物体平面(O)と像平面(B)との間に光学素子の光学的構成(42)を備え、
前記構成(42)は、収差を補正するための平面板である2つの補正素子(K1,K2)をさらに有し、
光伝搬方向において見ると、光学素子の前記構成(42)は、
前記物体平面(O)を第1瞳孔平面(P1)を経て第1中間像平面(Z1)内に結像する第1サブアセンブリ(G1)と、
前記第1中間像平面(Z1)を第2瞳孔平面(P2)を経て第2中間像平面(Z2)内に結像する第2サブアセンブリ(G2)と、
前記第2中間像平面(Z2)を第3瞳孔平面(P3)を経て前記像平面(B)内に結像する第3サブアセンブリ(G3)とを備え、
前記第1補正素子(K1)は、光学的に少なくとも前記第3瞳孔平面(P3)の近傍に配置され、かつ前記第2補正素子(K2)は、前記物体平面(O)と前記第1瞳孔平面(P1)との間に配置され、かつ前記物体平面(O)にも前記第1瞳孔平面(P1)にも光学的に近くなく、
ここで、瞳孔平面の近傍とは、該位置での、最大絶対値の視野高さを持つ物体平面の視野点から発され、瞳面で高さをゼロとする主光線の高さと、物体平面の視野の中心から発する最大口径のビームの光線である周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/n未満であり、n=5であることを意味し、
瞳孔平面にも像平面にも光学的に近くなく、とは、該位置での前記主光線の高さと前記周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/mより大きいが、p/10未満であり、m=5およびp=17であるように選択されることを意味する、
投影対物レンズ。 - リソグラフィ用投影対物レンズであって、物体平面(O)と像平面(B)との間に光学素子の光学的構成(52)を備え、
前記構成(52)は、収差を補正するための、平行平面板である2つの補正素子(K1,K2)をさらに有し、
光伝搬方向において見ると、光学素子の前記構成(52)は、
前記物体平面(O)を第1瞳孔平面(P1)を経て前記中間像平面(Z)内に結像する第1サブアセンブリ(G1)と、
前記中間像平面(Z)を前記像平面(B)内に結像する第2サブアセンブリ(G2)とを備え、
前記第1補正素子(K1)は、光学的に少なくとも第2瞳孔平面(P2)の近傍に配置され、かつ前記第2補正素子(K2)は、前記物体平面(O)と前記第1瞳孔平面(P1)との間に配置され、かつ前記物体平面(O)にも前記第1瞳孔平面(P1)にも光学的に近くなく、
ここで、瞳孔平面の近傍とは、該位置での、最大絶対値の視野高さを持つ物体平面の視野点から発され、瞳面で高さをゼロとする主光線の高さと、物体平面の視野の中心から発する最大口径のビームの光線である周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/n未満であり、n=5であることを意味し、
瞳孔平面にも像平面にも光学的に近くなく、とは、該位置での前記主光線の高さと前記周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/mより大きいが、p/10未満であり、m=5およびp=17であるように選択されることを意味する、
投影対物レンズ。 - 前記第1補正素子(K1)の位置は、該位置での主光線の高さと周辺光線の高さとの比の絶対値が、1/n未満であり、n=10であるように選択される、請求項1ないし5のいずれかに記載の投影対物レンズ。
- 前記補正素子の少なくとも1つを、前記投影対物レンズの動作中に交換することができる、請求項1ないし6のいずれかに記載の投影対物レンズ。
- 前記補正素子の少なくとも1つは、非球面を有する、請求項1ないし7のいずれかに記載の投影対物レンズ。
- 前記補正素子の少なくとも1つを、能動変形することができる、請求項1ないし8のいずれかに記載の投影対物レンズ。
- 前記補正素子の少なくとも1つを、熱操作することができる、請求項1ないし9のいずれかに記載の投影対物レンズ。
- 前記補正素子の少なくとも1つを、位置調整することができる、請求項1ないし10のいずれかに記載の投影対物レンズ。
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