JPH11329963A - レンズの摺動を伴う照明光学系及びｒｅｍａ対物レンズと、その動作方法 - Google Patents

レンズの摺動を伴う照明光学系及びｒｅｍａ対物レンズと、その動作方法

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JPH11329963A
JPH11329963A JP11058033A JP5803399A JPH11329963A JP H11329963 A JPH11329963 A JP H11329963A JP 11058033 A JP11058033 A JP 11058033A JP 5803399 A JP5803399 A JP 5803399A JP H11329963 A JPH11329963 A JP H11329963A
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illumination
objective lens
illumination optical
rema objective
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イェルク・シュルツ
Johannes Wangler
ヨハネス・ヴァングラー
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Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハの全面にわたって照明輝度の最適の均
一性、すなわち、一様さが得られるように、ＲＥＭＡ対
物レンズに対して照明光学系を改良すること 【解決手段】 二次光源（１）をレチクル（３３）上に
結像するマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学
系において、結像のゆがみは少なくとも光学要素（１
５，１６；１７，１８）の間の可変光路により調整自在
であり、且つゆがみの変化の結果、照明の均一性は変化
する。特に、均一性は縁部に向かって上昇する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次光源をレチク
ル上に結像するマイクロリソグラフィ投影露光装置の照
明光学系又は光学要素、特にレンズを含むレンズＲＥＭ
Ａ対物レンズ及び可変開口を有し且つマイクロリソグラ
フィ投影露光装置のＲＥＭＡ対物レンズを有する照明光
学系を動作させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，８５１，８８２号から
は、視野絞り、すなわち、レチクルマスク（ＲＥＭＡ）
をパターニングされたリソグラフィマスクによりレチク
ル上に結像する単純なＲＥＭＡ対物レンズを有するマイ
クロリソグラフィ投影露光装置が知られている。マスク
の寸法が異なり、それに対応してＲＥＭＡ絞りの開口の
寸法も様々に異なるレチクルに対して、ＲＥＭＡ絞りの
全面を少ない光損失で確実に最適照明するために、ズー
ム光学系があらかじめ装備されている。具体的な実施例
は提示されていない。
【０００３】ハイレベルに進展させたＲＥＭＡ対物レン
ズはドイツ特許公告公報第１９５４８８０５号及び出願
人のドイツ特許出願第１９６５３９８３．８号に記載さ
れている。これらのレンズは、出願人の欧州特許公告公
報第０６８７９５６号に従ったズーム・アキシコン照明
光学系や、米国特許第５，６４６，７１５号に従ってガ
ラス棒の射出側にＲＥＭＡ絞りを配置した構造と組み合
わせて動作させるのに適している。ここで引用した出願
人の出願は、本出願の開示を構成する一要素として提示
されたものである。本出願を含めて全ての出願には、共
同発明者として、Ｗａｎｇｌｅｒが共通している。
【０００４】欧州特許第０５００３９３Ｂ１号は、可変
四重極照明を伴い、ハニカムコンデンサとレチクルマス
クとの間に、照明の均一性の適応のために調整能力を有
する光学系が設けられているマイクロリソグラフィ用投
影露光光学系を説明している。この特許には、専門家に
対しブロック線図のような機能光学素子群のみが提示さ
れているにすぎず、具体的な実施例は示されていないの
で、この開示はむしろ課題を設定する性質のものであ
る。
【０００５】米国特許第５，３１１，３６２号に記載さ
れるマイクロリソグラフィ用投影露光光学系において
は、照明光学系の開口数は可変であり、投影対物レンズ
の開口数も可変であり、これら２つの開口数に従って、
投影対物レンズのレンズの間の光路長を変化させること
ができ、それにより、収差、主に垂直球面収差が補正さ
れる。一般に知られているのは、可変結像誤差を修正す
るための調整手段を有する投影対物レンズの様々な構成
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ウェ
ハの全面にわたって照明輝度の最適の均一性、すなわ
ち、一様さが得られるように、ＲＥＭＡ対物レンズに対
して照明光学系を改良することである。これは、開口数
や、円形、環形、四重極などの開口形状に関して照明の
可変開口に対しても起こりうる様々な妨害の影響に有効
であると考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、結像のゆ
がみが少なくとも光学要素の間の可変光路により調整自
在であることを特徴とする照明光学系、２つの光学要素
の間の光路が特に摺動によって調整自在であることを特
徴とするＲＥＭＡ対物レンズ及び、ＲＥＭＡ対物レンズ
の２つの光学要素の間の少なくとも１つの光路を照明光
学系の開口に従って変化させることを特徴とする方法に
より解決される。有利な実施態様は、請求項２，３，４
から９及び１２から１４の対象である。これにより、初
めて照明のゆがみが調整可能に構成され、そこから、照
明の均一性の制御及び調整の可能性が導き出される。同
様に、ＲＥＭＡ対物レンズについても初めて調整が可能
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、実施形態及び図面に基づい
て本発明をさらに詳細に説明する。図１の実施形態は、
摺動自在のレンズ群３０１を含む３つのレンズ群１０
０，２００，３００を有する本発明のＲＥＭＡ対物レン
ズ１２３が一体に組み込まれている投影露光装置（ウェ
ハスキャナ）全体の光学部分の概略図を示す。この実施
形態では、波長２４８nmのエキシマレーザー５０を光源
として利用する。手段６０はビームの整形及びコヒーレ
ンス低減のために使用される。ズームアキシコン対物レ
ンズ７０は、必要に応じて様々な照明モードを調整す
る。この目的のために、調整自在のズーム７１と、調整
自在のアキシコンペア７２が設けられている。これは出
願人のドイツ特許第１９６５３９８３号から全体構造の
ように知られている。
【０００９】光はガラス棒８０に入射し、そこで混合、
均質化される。そのすぐ後に続くレチクルマスキング光
学系は、ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の物体平面１に位置
している。これは第１のレンズ群１００と、瞳平面（絞
り平面）１４と、第２のレンズ群２００と、偏向ミラー
２４０と、第３のレンズ群３００と、像平面１９とから
構成されている。適切なＲＥＭＡ対物レンズはドイツ特
許第１９５４８８０５号及びドイツ特許第１９６５３９
８３号から知られている。ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の
像平面１９には、交換・調整要素３３１により精密に位
置決めされるレチクル３３０が配置されている。その後
に続く投影対物レンズ４００は、この実施形態では、世
界特許第９５／３２４４６号に従った瞳平面４１０を有
するカタジオプトリック対物レンズである。投影対物レ
ンズ４００の像平面には付随する調整・移動装置５０１
を伴うウェハ５００が配置されている。
【００１０】以下の説明では、装置がスキャナとして構
成されていること、すなわち、レチクル３３とウェハ５
００が投影対物レンズ４００の結像倍率の速度比に同期
して移動し、照明光学系５０から対物レンズ１２３は移
動方向に対し横方向に向いた細いスリットを形成するこ
とを前提としている。ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の第３
のレンズ群３００には、本発明に従って調整自在である
レンズ群３０１が設けられている。このレンズ群３０１
は空隙の変化によって光路長に影響を及ぼす。制御装置
６００は調整自在の部材７１，７２，３０１と結合し、
それらの部材を互いに従属する関係で制御する。
【００１１】図２のレンズ断面図に示すＲＥＭＡ対物レ
ンズは、ドイツ特許第１９６５３９８３号の図１に従っ
た対物レンズの変形である。表１に示す値は、面１から
１９についてこの引例の表１から取り上げたものであ
る。ただし、面１６と面１７との間の空隙はミリメート
ル単位で増加（又は減少）できるようにアクチュエータ
１６１により軸方向に調整自在である。レンズ１７，１
８と、グレイフィルタ２１は一体に摺動し、その結果と
して、ＲＥＭＡ対物レンズのゆがみは増加（減少）し且
つ像平面１９（レチクル３３）における輝度分布は縁部
に向かって増加（減少）する。同じ効果はウェハで起こ
る。対物レンズ１２３の焦点距離は変わらないままであ
る。
【００１２】この実施形態及び数多くの類似する実施形
態においては、ＲＥＭＡ光学系９０がレチクル３３に結
像するときに、エッジ勾配の悪化が起こる。しかし、ア
クチュエータ９１によりＲＥＭＡ光学系９０を摺動させ
ることによりオブジェクト距離をわずかに広げるか、又
はＲＥＭＡ対物レンズ１２３の別の空隙をわずかに変化
させることによって、この悪化を補償できる。本実施形
態では、この空隙は面３と面４との間の空隙であり、ア
クチュエータ３１により軸方向に変化される。
【００１３】本実施形態では、空隙１６／１７を２．２
mm広げると、像視野の縁部の輝度は０．５％上昇する。
これに伴って、エッジは０．１mm広がり、テレセントク
ック特性は０．１mrad劣化する。相互間隔１／２を０．
０２mm短縮すると、広がりは同じテレセントリー品質に
対しわずか０．０１mmに減少する。その代わりに又はそ
れを補足して、空隙３／４を狭めることもできる。表１
は、摺動自在の要素の基本位置に関するこのＲＥＭＡ対
物レンズの設計データを示す。
【００１４】空隙を変化させても、搬送される光の量は
一定のままである。これに代わる方法として、中央に向
かって濃くなって行くグレイフィルタを使用することが
考えられる。この場合、それぞれのケースによって光の
一部は吸収によってなくなる。ここで提案する方法は、
レチクル平面１９又は３３における輝度分布はわずかな
限界（デルタＩ＝±０．５％から２．０％）で損失なく
連続し、外部から制御自在に分布を変化させるべき場合
に適用される。これにより、ウェハの均一性も対応して
制御自在である。均一性の修正を、たとえば、ズーム・
アキシコン機能をも制御する制御装置６００に結合する
ことができる。空隙の変化経路を広げると、均一性の向
上と比較してテレセントリック特性の悪化は受容しうる
程度のものである。
【００１５】均一性の偏差が小さな開口から大きな開口
を経て環状開口へ変化する場合、修正手段としてのレン
ズ群３０１の摺動を平均値に対応する半径方向透過率推
移を有するグレイ値推移フィルタ（図２の２１）と組み
合わせることは意義深い。さらに、投影露光装置全体を
考慮して、ウェハ５００上の露光分布を範例として評価
することができる。本発明による摺動は、照明開口に対
応して可変分を平均値だけ補正するにすぎない。
【００１６】 表１ 倍率：４．４４４：１ 波長：２４８．３３nm 半 径 厚 さ 材料 ────────────────────────────────── １ ５５．２４０ 石英 ２ −３８．２５８ ４６．４２４ 石英 ３ −６６．５５１ ．６３３ ４ ８８１．６９６ ４５．３４１ 石英 ５ −１９０．７９１ ．９２４ ６ ３７４．１１１ ４７．９５８ 石英 ７ −２８７．５１８ ２２２．２２１ ８ 絞り １７．９００ ９ ∞ ７９．９０３ １０ １６４．９０８ ５２．３５０ 石英 １１ −１２４６．１４１ ２７．５８６ １２ ２８０．２２６ １９．５８０ 石英 １３ １１４．４９５ １３３．９４１ １４ ∞ ３６５．２５３ １５ −２１６．４８０ １２．５５１ 石英 １６ −１１３．４４６ １．３９９ １７ −３２９．０５６ １０．７９７ 石英 １８ −５５２．６８７ ６０．０００ １９ ∞ ．０００ 面 非球面定数 ７ K = -.00640071 C1 = .347156E-07 C2 = .802432E-13 C3 = -.769512E-17 C4 = .157667E-21 １１ K = +.00104108 C1 = .431697E-07 C2 = -.564977E-13 C3 = -.125201E-16 C4 = .486357E-21 １７ K = +.00121471 C1 = -.991033E-07 C2 = -.130790E-11 C3 = -.414621E-14 C4 = .200482E-17 C5 = -.392671E-21
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＲＥＭＡ対物レンズに摺動自在のレンズ群を
含む投影露光装置を概略的に示す図。
【図２】 摺動自在のレンズ群を含むＲＥＭＡ対物レン
ズのレンズ断面を示す図。
【符号の説明】
１…物体平面、３３…レチクル、７１…ズーム、７２…
アキシコンペア、１２３…ＲＥＭＡ対物レンズ、３０１
…摺動自在のレンズ群、５００…ウェハ。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次光源（１）をレチクル（３３）上に
    結像するマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学
    系において、結像のゆがみは少なくとも光学要素（１
    ５，１６；１７，１８）の間の可変光路により調整自在
    であることを特徴とする照明光学系。
  2. 【請求項２】 ゆがみの変化の結果、照明の均一性が変
    化すること、特に、均一性が縁部に向かって上昇するこ
    とを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
  3. 【請求項３】 光学要素、特にレンズを含むＲＥＭＡ対
    物レンズにおいて、２つの光学要素（１５，１６；１
    ７，１８）の間の光路は特に摺動によって調整自在であ
    ることを特徴とするＲＥＭＡ対物レンズ。
  4. 【請求項４】 光学要素（７１，７２）の調整、変更又
    は交換により、モード及び／又は大きさに従って照明の
    開口を変化させることができることを特徴とする請求項
    １又は２記載の照明光学系。
  5. 【請求項５】 ゆがみは開口に従って２つの要素（１
    ５，１６；１７，１８）の間の光路を調整することによ
    り調整自在であることを特徴とする請求項４記載の照明
    光学系。
  6. 【請求項６】 照明光学系はＲＥＭＡ対物レンズ（１２
    ３）を含み、このＲＥＭＡ対物レンズの中に、光学要素
    （１５，１６；１７，１８）の間のゆがみを確定する可
    変光路が設けられていることを特徴とする請求項１，２
    及び４，５の少なくとも１項に記載の照明光学系。
  7. 【請求項７】 ＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）の中で、
    ２つの光学要素（２，３；４，５）の間の第２の光路が
    可変であることを特徴とする請求項６記載の照明光学
    系。
  8. 【請求項８】 ＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）の物体距
    離（１−２）は可変であることを特徴とする請求項６記
    載の照明光学系。
  9. 【請求項９】 スリット形の照明横断面を有するウェハ
    スキャナの照明光学系として構成されていることを特徴
    とする請求項１，２及び４から８の少なくとも１項に記
    載の照明光学系。
  10. 【請求項１０】 グレイ値推移フィルタ（２１）がさら
    に設けられていることを特徴とする請求項１，２及び４
    から９の少なくとも１項に記載の照明光学系。
  11. 【請求項１１】 可変開口を有し且つマイクロリソグラ
    フィ投影露光装置のＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）を有
    する照明光学系を動作させる方法において、ＲＥＭＡ対
    物レンズ（１２３）の２つの光学要素（１５，１６；１
    ７，１８）の間の少なくとも１つの光路を照明光学系の
    開口に従って変化させることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 光路を変化させることにより、ウェハ
    （５００）における照明の均一性が向上することを特徴
    とする請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 光学要素（１５，１６）を摺動するこ
    とにより光路を変化させることを特徴とする請求項１１
    又は１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）の少な
    くとも第２の光路又はＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）の
    物体距離を調整することを特徴とする請求項１１から１
    ３の少なくとも１項に記載の方法。
JP11058033A 1998-03-05 1999-03-05 レンズの摺動を伴う照明光学系及びｒｅｍａ対物レンズと、その動作方法 Pending JPH11329963A (ja)

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EP (1) EP0940722A3 (ja)
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