JP2003202494A - 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法Info
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Abstract
る硝材の露光光の吸収による結像性能の悪化を抑え、か
つ十分大きな開口数と広い露光領域とを確保しつつ、諸
収差良好に補正し得る投影光学系を提供する。 【解決手段】 第1物体Rのパターンを第2物体W上に
投影する投影光学系において、前記投影光学系は、屈折
率1.57以上の硝材を含む複数種類の硝材を有し、前
記投影光学系を構成する最像側の負レンズL511が、
該最像側の負レンズの焦点距離をf、前記第1物体から
前記第2物体までの距離をL、前記最像側の負レンズの
屈折率をnとするとき、|f/L|< 0.25、n≦1.55の条件式
を満たし、前記投影光学系内に少なくとも1面の非球面
(ASP1〜ASP4)を有することを特徴とする。
Description
ンの像を第2物体上に投影するための投影光学系、この
投影光学系を備え、半導体素子、液晶表示素子等を製造
するためのリソグラフィ工程中でマスクのパターンを基
板上に転写する際に使用される露光装置、及びこの露光
装置を用いたデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表
示素子、薄膜磁気ヘッド等)の製造方法に関するもので
ある。
してのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、
レジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)
上に転写する一括露光型(ステッパー等)、ステップ・
アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装
置が使用されている。半導体集積回路等のパターンの微
細化が進むに従って、その種の露光装置に備えられてい
る投影光学系に対しては特に解像力の向上が望まれてい
る。投影光学系の解像力を向上させるには、露光波長を
より短くするか、あるいは開口数(N.A.)を大きく
することが考えられる。
プのg線(436nm)から、i線(365nm)が主に用いられ
るようになってきており、更に最近ではより短波長へ露
光光は移行してきており、短波長の露光光のもとで使用
できる投影光学系が開発されている。また、投影光学系
においては、解像力の向上と共に、像歪の低減要求も一
段と厳しくなってきている。ここで、像歪とは、投影光
学系に起因するディストーション(歪曲収差)によるも
のの他、投影光学系の像側で焼き付けられるウエハの反
り等によるものと、投影光学系の物体側で回路パターン
等が描かれているレチクルの反りによるものがある。
歪の低減要求も一段と厳しくなってきている。そこで、
ウエハの反りによる像歪への影響を少なくするために、
投影光学系の像側での射出瞳位置を遠くに位置させる、
所謂像側テレセントリック光学系が従来より用いられて
きた。一方、レチクルの反りによる像歪の軽減について
も、投影光学系の入射瞳位置を物体面から遠くに位置さ
せる、所謂物体側テレセントリック光学系にすることが
考えられ、またそのように投影光学系の入射瞳位置を物
体面から比較的遠くに位置させる提案がなされている。
めに短波長の露光光を用いる場合には、投影光学系を構
成する硝材の透過率の低下が問題となり、高透過率を確
保するために使用できる硝材も限られたものになってき
ている。更に、透過率の低下は光量の損失になるばかり
でなく、損失の一部は硝材に吸収され、熱に変ることで
内部の屈折率の変化やレンズ面の変形となり、結果的に
は結像性能を低下させる要因となっていた。また、広フ
ィールドで高い解像力を得るには色収差の補正が必要で
あるが、限られた硝材において色収差を低減することは
極めて困難であった。
としながらも、使用する硝材の露光光の吸収による結像
性能の悪化を抑え、かつ十分大きな開口数と広い露光領
域とを確保しつつ、諸収差を極めて良好に補正し得る投
影光学系、それを備えた露光装置及びデバイス製造方法
を提供することである。
系は、第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影
光学系において、前記投影光学系は、屈折率1.57以
上の硝材を含む複数種類の硝材を有し、前記投影光学系
を構成する最像側の負レンズが、該最像側の負レンズの
焦点距離をf、前記第1物体から前記第2物体までの距
離をL、前記最像側の負レンズの屈折率をnとすると
き、 |f/L|< 0.25、n≦1.55 の条件式を満たし、前記投影光学系内に少なくとも1面
の非球面を有することを特徴とする。ここで像側のレン
ズは、露光光のエネルギー密度が高い所に位置するレン
ズである。また硝材(光学硝子)においては、一般的に
低屈折率のものほど、短波長での透過率が高く、アッベ
数も大きい。
投影光学系が屈折率1.57以上の屈折率の高い硝材を
含んでいることから諸収差の補正を良好に行うことがで
きる。また最像側の負レンズ、即ち露光光のエネルギー
密度が高いところに位置する負レンズが、|f/L|< 0.2
5、n≦1.55の条件式を満たす。即ち最像側の負レンズが
適切な負のパワーを有し、かつ屈折率が低いため、露光
光のエネルギー密度が高い所に位置するレンズでありな
がら高い透過率を確保することができ、かつ色による像
面湾曲収差(波長が変化したときの像面湾曲収差の変
化)の補正を良好に行うことができる。
最像側の負レンズが、該最像側の負レンズのアッベ数を
νgとするとき、 νg>50 の条件式を更に満たすことを特徴とする。この請求項2
記載の投影光学系によれば、最像側の負レンズがνg>50
の条件式を満たす。即ち、最像側の負レンズの硝材にア
ッベ数が高いものが用いられているため、色による像面
湾曲収差の補正を良好に行うことができる。
最像側の負レンズが、該最像側の負レンズのアッベ数を
νgとするとき、 νg>60 の条件式を更に満たすことを特徴とする。この請求項3
記載の投影光学系によれば、最像側の負レンズがνg>60
の条件式を満たす。即ち、最像側の負レンズの硝材にア
ッベ数が更に高いものが用いられているため、色による
像面湾曲収差の補正を更に良好に行うことができる。
物体のパターンを第2物体上に投影する投影光学系にお
いて、前記投影光学系は、屈折率1.57以上の硝材を
含む複数種類の硝材を有し、前記投影光学系を構成する
最像側の負レンズが、該最像側の負レンズの焦点距離を
f、前記第1物体から前記第2物体までの距離をL、前
記最像側の負レンズのアッベ数をνgとするとき、 |f/L|< 0.25、νg>60 の条件式を満たすことを特徴とする。
投影光学系が屈折率1.57以上の屈折率の高い硝材を
含んでいることから諸収差の補正を良好に行うことがで
きる。また最像側の負レンズ、即ち露光光のエネルギー
密度が高いところに位置する負レンズが、|f/L|< 0.2
5、νg>60の条件式を満たす。即ち最像側の負レンズが
適切な負のパワーを有し、かつアッベ数が高いため、露
光光のエネルギー密度が高い所に位置するレンズであり
ながら高い透過率を確保することができ、かつ色による
像面湾曲収差の補正を良好に行うことができる。
投影光学系内に少なくとも1面の非球面を有することを
特徴とする。この請求項5記載の投影光学系によれば、
投影光学系内に少なくとも1面の非球面を有するため、
色による像面湾曲収差の補正の自由度を高めることがで
きる。
第1物体側から、負レンズを1枚以上含む正レンズ群で
ある第1レンズ群と、負レンズを2枚以上含む負レンズ
群である第2レンズ群と、正レンズを3枚以上含む正レ
ンズ群である第3レンズ群と、負レンズを2枚以上含む
負レンズ群である第4レンズ群と、負レンズを2枚以上
含み、かつ正レンズを3枚以上含む正レンズ群である第
5レンズ群により構成されることを特徴とする。
ディストーション、高次の像面湾曲、高次の球面収差や
コマ収差の発生を抑えながら、コンパクトな投影光学系
を実現することができる。
第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、
前記第4レンズ群及び前記第5レンズ群の屈折力が、前
記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の
焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、
前記第4レンズ群の焦点距離をf4、前記第5レンズ群
の焦点距離をf5、前記第1物体から前記第2物体まで
の距離をLとするとき、 0.04<f1/L<0.4 0.015<-f2/L<0.15 0.02<f3/L<0.2 0.015<-f4/L<0.15 0.03<f5/L<0.3 の条件式を満たすことを特徴とする。
1レンズ群の最適な屈折力を規定するものである。この
第1レンズ群が0.04<f1/L<0.4の条件式を満たすこと
により、投影光学系のディストーションを良好に補正す
ることができる。また、0.015<-f2/L<0.15の条件式
は、第2レンズ群の最適な屈折力を規定するものであ
る。この第2レンズ群が0.015<-f2/L<0.15の条件式を
満たすことにより、投影光学系の高次の像面湾曲を良好
に補正することができる。また、0.02<f3/L<0.2の条
件式は、第3レンズ群の最適な屈折力を規定するもので
ある。この第3レンズ群が0.02<f3/L<0.2の条件式を
満たすことにより、投影光学系の長大化を招くことなく
投影光学系の高次の球面収差やディストーションを良好
に補正することができる。
4レンズ群の最適な屈折力を規定するものである。この
第4レンズ群が0.015<-f4/L<0.15の条件式を満たすこ
とにより、投影光学系に高次の球面収差やコマ収差を発
生させることなく、高次の像面湾曲を良好に補正するこ
とができる。更に、0.03<f5/L<0.3の条件式は、第5
レンズ群の最適な屈折力を規定するものである。この第
5レンズ群が0.03<f5/L<0.3の条件式を満たすことに
より、投影光学系に高次の球面収差を発生させることな
くコンパクトな投影光学系を実現することができる。
1〜請求項7の何れか一項に記載の投影光学系と、前記
第1物体としてのマスク及び前記第2物体としての基板
を位置決めするステージ系と、前記マスクを照明する照
明光学系とを備え、前記照明光学系からの露光光により
前記マスクのパターンの像を前記投影光学系を介して前
記基板上に投影することを特徴とする。
影光学系が大きい開口数で、かつ両側テレセントリック
に構成されているため、高い解像度が得られると共に、
マスクや基板に反りが生じても投影倍率が変化すること
を防止できる。また、広い露光領域が得られるため、大
きなチップパターンを一度に露光することができる。更
にエネルギー密度の高い所に位置するレンズに、低屈折
率で透過率の高い硝材を使用することで、硝材の吸収に
よって生じる結像性能の悪化を抑制し高い結像性能を得
ることができる。また像側の負レンズに、低屈折率硝材
を使用することで、広フィールドの投影光学系に発生し
がちな色による像面湾曲収差を補正でき高い結像性能を
得ることができる。
は、基板上に感光材料を塗布する第1工程と、請求項8
記載の露光装置の前記前記投影光学系を介して、前記基
板上に前記マスクのパターンの像を投影する第2工程
と、前記基板上の前記感光材料を現像する第3工程と、
該現像後の感光材料をマスクとして前記基板上に所定の
回路パターンを形成する第4工程とを有することを特徴
とする。この請求項9記載のデバイスの製造方法によれ
ば、基板上において高い解像度でデバイス用の回路パタ
ーンを形成することができる。
実施の形態について説明する。図1は、投影光学系を備
えた投影露光装置の構成を示す図である。
面には所定の回路パターンが形成された投影原版として
レチクルRが配置され、投影光学系PLの像面には、基
板としてのフォトレジストが塗布されたウエハWが配置
されている。レチクルRはレチクルステージRS上に保
持され、ウエハWはウエハステージWS上に保持されて
いる。レチクルRの上方には、レチクルRを均一照明す
るための照明光学装置ISが配置されている。
口絞りASを有すると共に、レチクルR側及びウエハW
側において、実質的にテレセントリックとなっている。
照明光学装置ISは、露光光の照度分布を均一化するた
めのフライアイレンズ、照明系開口絞り、可変視野絞り
(レチクルブラインド)、及びコンデンサレンズ系等か
ら構成されている。照明光学装置ISから供給される露
光光は、レチクルRを照明し、投影光学系PLの瞳位置
には照明光学装置IS中の光源の像が形成され、所謂ケ
ーラー照明が行われる。そして、ケーラー照明されたレ
チクルRのパターンの像が、投影光学系PLを介して投
影倍率で縮小されてウエハW上に露光(転写)される。
のレンズ断面図である。この投影光学系PLは、第1物
体としてのレチクルR側から、負レンズL101及び正
レンズL102,L103,L104により構成される
正レンズ群(第1レンズ群)G1、負レンズL201,
L202,L203,L204により構成される負レン
ズ群(第2レンズ群)G2、正レンズL301,L30
2,L303,L304,L305,L306により構
成される正レンズ群(第3レンズ群)G3、負レンズL
401,L402,L403により構成される負レンズ
群(第4レンズ群)G4、負レンズL505,L50
9,L511及び正レンズL501,L502,L50
3,L504,L506,L507,L508,L51
0,L512により構成される正レンズ群(第5レンズ
群)G5の5群によって構成されている。そして、レチ
クル(物体面)R側及び第2物体としてのウエハ(像
面)W側の両方でテレセントリックとなっている。
〜ASP4を有するように構成されている。即ち第1レ
ンズ群G1の正レンズL104のウエハW側のレンズ面
が非球面ASP1として構成されており、第2レンズ群
G2の負レンズL203のウエハW側のレンズ面が非球
面ASP2として構成されており、第4レンズ群G4の
負レンズL402のレチクルR側のレンズ面が非球面A
SP3として構成されており、第5レンズ群G5の正レ
ンズL508のウエハW側のレンズ面が非球面ASP4
として構成されている。
上の硝材を含む複数種類の硝材を有しており、最像側の
負レンズL511が、この最像側の負レンズL511の
焦点距離をf、レチクルRからウエハWまでの距離を
L、最像側の負レンズL511の屈折率をnとすると
き、 |f/L|< 0.25 …(1) n≦1.55 …(2) の条件式を満たす。この条件式(1)、(2)を満たす
最像側の負レンズL511は適切な負のパワーを有して
いる。ここで硝材(光学硝子)においては、一般的に低
屈折率のものほど、短波長での透過率が高い。また最像
側のレンズ付近は、露光光のエネルギー密度が高くなっ
ている。更に硝材(光学硝子)においては、一般的に低
屈折率のものほど、アッベ数が大きい。従って、条件式
(1)、(2)を満たす最像側の負レンズL511によ
って、露光光のエネルギー密度が高い所に位置するレン
ズでありながら、高い透過率を確保することができ、か
つ色による像面湾曲収差の補正を良好に行うことができ
る。即ち、色の像面湾曲の曲がり又は色に関する高次収
差の補正を良好に行うことができる。
>50 …(3)の条件式を満たすように、更に好まし
くは、νg>60 …(4)の条件式を満たすように構
成されている。ここで、νgは最像側の負レンズのアッ
ベ数であり、アッベ数は、以下の数式で定義される。
(4)を満たすため、色による像面湾曲収差の補正を更
に良好に行うことができる。
1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の5群により構成さ
れており、各レンズ群(第1レンズ群G1〜第5レンズ
群G5)の屈折力が以下の条件式を満たすように構成さ
れている。
離、f2は第2レンズ群G2の焦点距離、f3は第3レ
ンズ群G3の焦点距離、f4は第4レンズ群G4の焦点
距離、f5は第5レンズ群G5の焦点距離、Lはレチク
ルR(第1物体)からウエハW(第2物体)までの距離
を示す。
の最適な屈折力を規定するものである。この第1レンズ
群G1が条件式(5)を満たすことにより、投影光学系
PLのディストーションを良好に補正することができ
る。即ち、f1/Lの値が条件式(5)の上限を超えると、
第1レンズ群G1で発生する正のディストーションが、
第2レンズ群G2、第4レンズ群G4及び第5レンズ群
G5で発生する負のディストーションを補正しきれなく
なるため好ましくない。一方、f1/Lの値が条件式(5)
の下限を超えると、高次の正のディストーションが発生
する要因となるため好ましくない。なお、第1レンズ群
G1に含まれる非球面(正レンズL104のウエハW側
のレンズ面)ASP1は、投影光学系PLのディストー
ションの良好な補正に寄与している。
群G2の最適な屈折力を規定するものである。この第2
レンズ群G2が条件式(6)を満たすことにより、投影
光学系PLの高次の像面湾曲を良好に補正することがで
きる。即ち、-f2/Lの値が条件式(6)の上限を超える
と、高次の像面湾曲の補正が不十分となり、像面の平坦
化の達成が困難となるため好ましくない。一方、-f2/L
の値が条件式(6)の下限を超えると、負のディストー
ションの発生が大きくなり、第1レンズ群G1、第3レ
ンズ群G3だけでは、この大きな負のディストーション
の良好な補正が困難となるため好ましくない。なお、第
2レンズ群G2に含まれる非球面(負レンズL203の
ウエハW側のレンズ面)ASP2は、投影光学系PLの
高次の像面湾曲の良好な補正に寄与している。
群G3の最適な屈折力を規定するものである。この第3
レンズ群G3が条件式(7)を満たすことにより、投影
光学系PLの長大化を招くことなく投影光学系PLの高
次の球面収差やディストーションを良好に補正すること
ができる。即ち、f3/Lの値が条件式(7)の上限を超え
ると、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とで形成す
る望遠系の望遠比(telehoto ratio)が大きくなり、投
影光学系PLの長大化を招くと共に、第3レンズ群G3
で発生する正のディストーションの発生量が小さくな
り、第2レンズ群G2、第4レンズ群G4及び第5レン
ズ群G5で発生する負のディストーションを良好に補正
できなくなるため好ましくない。一方、f3/Lの値が条件
式(7)の下限を超えると、高次の球面収差が発生し良
好な結像性能をレチクルR(第2物体)上で得ることが
できなくなるため好ましくない。
群G4の最適な屈折力を規定するものである。この第4
レンズ群G4が条件式(8)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差やコマ収差を発生させるこ
となく、高次の像面湾曲を良好に補正することができ
る。即ち、-f4/Lの値が条件式(8)の上限を超える
と、高次の像面湾曲の補正が不十分となり、像面の平坦
化の悪化を招くため好ましくない。一方、-f4/Lの値が
条件式(8)の下限を超えると、高次の球面収差やコマ
収差の発生する要因となるため好ましくない。なお、第
4レンズ群G4に含まれる非球面(負レンズL402の
レチクルR側のレンズ面)ASP3は、投影光学系PL
の高次の像面湾曲の良好な補正に寄与している。
群G5の最適な屈折力を規定するものである。この第5
レンズ群G5が条件式(9)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差を発生させることなくコン
パクトな投影光学系PLを実現することができる。即
ち、f5/Lの値が条件式(9)の上限を超えると、第5レ
ンズ群G5全体の屈折力が弱くなり過ぎ、結果的に投影
光学系PLの長大化を招くため好ましくない。一方、f5
/Lの値が条件式(9)の下限を超えると、高次の球面収
差が発生し、レチクルR上の像のコントラストの悪化を
招くため好ましくない。なお、第5レンズ群G5に含ま
れる非球面(負レンズL508のウエハW側のレンズ
面)ASP4は、投影光学系PLの高次の球面収差の発
生の抑制に寄与している。
諸元値を表1、表2、表3に示す。ただし、表1におい
て、D0はレチクルR(第1物体)から第1レンズ群G
1の最もレチクルR側のレンズ面までの光軸上の距離、
WDは第5レンズ群G5の最もウエハW(第2物体)側
のレンズ面からウエハWまでの光軸上の距離(作動距
離)、βは投影光学系の投影倍率、N.A.は投影光学
系のウエハW側の開口数、Φexpは投影光学系のウエ
ハW面における円形の露光領域(投影領域)の直径、L
は物像間(レチクルRとウエハWとの間)の光軸上の距
離である。
側からのレンズ面の順序、rは該当レンズ面の曲率半
径、dは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の
間隔、nはi線(λ=365.015nm)における硝材屈折率、
νgはアッベ数をそれぞれ示している。
こで非球面形状を以下に示す数式1にて定義する。
点の曲率半径、kは円錐係数(k=0の時は球面)であ
る。
(1)〜(9)に対応する値(条件対応値)を示す。
ディストーション(歪曲収差)を示し、図4は、その子
午方向(タンジェンシャル方向)及び球欠方向(サジタ
ル方向)における横収差(コマ収差)を示している。各
収差図において、N.A.は投影光学系PLのウエハW
側の開口数、field heightはウエハW側の像高を示して
おり、非点収差図中において、点線は子午像面(タンジ
ェンシャル像面)、実線は球欠像面(サジタル像面)を
示している。なお、球面収差は実線が基準波長のi線(3
65.015nm)、破線が基準波長に対し+3nm(368.015nm)、一
点鎖線が基準波長に対し-3nm(362.015nm)の収差を示し
ている。横収差(コマ収差)についても同様に、実線が
基準波長のi線(365.015nm)、破線が基準波長に対し+3n
m(368.015nm)、一点鎖線が基準波長に対し-3nm(362.015
nm)の収差を示している。
両側テレセントリックであるにも拘わらず、広い露光領
域の全てにおいて、特にディストーションが良好に補正
されていると共に、色も含めた収差もバランス良く補正
されていることが理解できる。
構成を説明する。図5は、第2の実施例にかかる投影光
学系のレンズ断面図である。この投影光学系PLは、第
1物体としてのレチクルR側から、負レンズL101及
び正レンズL102,L103,L104により構成さ
れる正レンズ群(第1レンズ群)G1、負レンズL20
1,L202,L203,L204により構成される負
レンズ群(第2レンズ群)G2、正レンズL301,L
302,L303,L304,L305,L306によ
り構成される正レンズ群(第3レンズ群)G3、負レン
ズL401,L402,L403により構成される負レ
ンズ群(第4レンズ群)G4、負レンズL504,L5
08,L510及び正レンズL501,L502,L5
03,L505,L506,L507,L509,L5
11により構成される正レンズ群(第5レンズ群)G5
の5群によって構成されている。
〜ASP4を有するように構成されている。即ち第1レ
ンズ群G1の正レンズL104のウエハW側のレンズ面
が非球面ASP1として構成されており、第2レンズ群
G2の負レンズL203のウエハW側のレンズ面が非球
面ASP2として構成されており、第4レンズ群G4の
負レンズL402のレチクルR側のレンズ面が非球面A
SP3として構成されており、第5レンズ群G5の正レ
ンズL508のウエハW側のレンズ面が非球面ASP4
として構成されている。
上の硝材を含む複数種類の硝材を有し、最像側の負レン
ズL510が、上述の条件式(1)、(2)を満たして
いる。従って、この条件式(1)、(2)を満たす最像
側の負レンズL510によって、露光光のエネルギー密
度が高い所に位置するレンズでありながら高い透過率を
確保し、かつ良好に色収差の補正を行うことができる。
の条件式(3)、好ましくは(4)を満たすように構成
されている。この条件式(3)、更には(4)を満たす
最像側の負レンズL510において、色による像面湾曲
収差の補正を良好に行うことができる。
1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の5群により構成さ
れており、各レンズ群(第1レンズ群G1〜第5レンズ
群G5)の屈折力が、上述の条件式(5)〜(9)を満
たすように構成されている。
の最適な屈折力を規定するものである。この第1レンズ
群G1が条件式(5)を満たすことにより、投影光学系
PLのディストーションを良好に補正することができ
る。なお、第1レンズ群G1に含まれる非球面(正レン
ズL104のウエハW側レンズ面)ASP1はディスト
ーションの良好な補正に寄与している。また、上述の条
件式(6)は、第2レンズ群G2の最適な屈折力を規定
するものである。この第2レンズ群G2が条件式(6)
を満たすことにより、投影光学系PLの高次の像面湾曲
を良好に補正することができる。なお、第2レンズ群G
2に含まれる非球面(負レンズL203のウエハW側レ
ンズ面)ASP2は投影光学系PLの高次の像面湾曲の
良好な補正に寄与している。また、上述の条件式(7)
は、第3レンズ群G3の最適な屈折力を規定するもので
ある。この第3レンズ群G3が条件式(7)を満たすこ
とにより、投影光学系PLの長大化を招くことなく投影
光学系PLの高次の球面収差やディストーションを良好
に補正することができる。
群G4の最適な屈折力を規定するものである。この第4
レンズ群G4が条件式(8)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差やコマ収差を発生させるこ
となく、高次の像面湾曲を良好に補正することができ
る。なお、第4レンズ群G4に含まれる非球面(負レン
ズL402のレチクルR側レンズ面)ASP3は、投影
光学系PLの高次の像面湾曲の良好な補正に寄与してい
る。
群G5の最適な屈折力を規定するものである。この第5
レンズ群G5が条件式(9)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差を発生させることなくコン
パクトな投影光学系PLを実現することができる。な
お、第5レンズ群G5に含まれる非球面(正レンズL5
06のウエハW側レンズ面)ASP4は、投影光学系P
Lの高次の球面収差の発生の抑制に寄与している。
諸元値を表5、表6、表7に示す。ただし、表5におい
て、D0はレチクルR(第1物体)から第1レンズ群の
最もレチクルR側のレンズ面までの光軸上の距離、WD
は第5レンズ群の最もウエハW(第2物体)側のレンズ
面からウエハWまでの光軸上の距離(作動距離)、βは
投影光学系の投影倍率、N.A.は投影光学系のウエハ
W側の開口数、Φexpは投影光学系のウエハW面におけ
る円形の露光領域(投影領域)の直径、Lは物像間(レ
チクルRとウエハWとの間)の光軸上の距離である。
側からのレンズ面の順序、rは該当レンズ面の曲率半
径、dは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の
間隔、nはi線(λ=365.015nm)における硝材屈折率、
νgをそれぞれ示している。
る。非球面形状を定義する数式は上記第1の実施例にか
かる非球面形状定義する数式1と同一である。
(1)〜(9)に対応する値(条件対応値)を示す。
ディストーション(歪曲収差)を示し、図7は、その子
午方向(タンジェンシャル方向)及び球欠方向(サジタ
ル方向)における横収差(コマ収差)を示している。各
収差図において、N.A.は投影光学系のウエハW側の
開口数、field heightはウエハW側の像高を示してお
り、非点収差図中において、点線は子午像面(タンジェ
ンシャル像面)、実線は球欠像面(サジタル像面)を示
している。なお、球面収差は実線が基準波長のi線(36
5.015nm)、破線が基準波長に対し+3nm(368.015nm)、一
点鎖線が基準波長に対し-3nm(362.015nm)の収差を示し
ている。横収差(コマ収差)についても同様に、実線が
基準波長のi線(365.015nm)、破線が基準波長に対し+3n
m(368.015nm)、一点鎖線が基準波長に対し-3nm(362.015
nm)の収差を示している。
いても、両側テレセントリックであるにも拘わらず、広
い露光領域の全てにおいて、特にディストーションが良
好に補正されていると共に、色も含めた収差もバランス
良く補正されていることが理解できる。
構成を説明する。図8は、第3の実施例にかかる投影光
学系のレンズ断面図である。この投影光学系PLは、第
1物体としてのレチクルR側から、負レンズL101及
び正レンズL102,L103,L104により構成さ
れる正レンズ群(第1レンズ群)G1、負レンズL20
1,L202,L203,L204により構成される負
レンズ群(第2レンズ群)G2、正レンズL301,L
302,L303,L304,L305により構成され
る正レンズ群(第3レンズ群)G3、負レンズL40
1,L402,L403により構成される負レンズ群
(第4レンズ群)G4、負レンズL504,L508,
L510及び正レンズL501,L502,L503,
L505,L506,L507,L509,L511に
より構成される正レンズ群(第5レンズ群)G5の5群
によって構成されている。そして、レチクル(物体面)
R側及び第2物体としてのウエハ(像面)W側の両方で
テレセントリックとなっている。
〜ASP5を有するように構成されている。即ち第1レ
ンズ群G1の正レンズL104のウエハW側のレンズ面
が非球面ASP1として構成されており、第2レンズ群
G2の負レンズL203のウエハW側のレンズ面が非球
面ASP2として構成されており、第3レンズ群G3の
正レンズL305のウエハW側のレンズ面が非球面AS
P3として構成されており、第4レンズ群G4の負レン
ズL402のレチクルR側のレンズ面が非球面ASP4
として構成されており、第5レンズ群G5の正レンズL
507のウエハW側のレンズ面が非球面ASP5として
構成されている。
上の硝材を含む複数種類の硝材を有し、最像側の負レン
ズL510が、上述の条件式(1)、(2)を満たして
いる。従って、この条件式(1)、(2)を満たす最像
側の負レンズL510によって、露光光のエネルギー密
度が高い所に位置するレンズでありながら高い透過率を
確保し、かつ色による像面湾曲収差の補正を良好に行う
ことができる。
の条件式(3)、好ましくは(4)を満たすように構成
されている。この条件式(3)、更には(4)を満たす
最像側の負レンズL510において、色による像面湾曲
収差の補正を更に良好に行うことができる。
1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の5群により構成さ
れており、各レンズ群(第1レンズ群G1〜第5レンズ
群G5)の屈折力が、上述の条件式(5)〜(9)を満
たすように構成されている。
の最適な屈折力を規定するものである。この第1レンズ
群G1が条件式(5)を満たすことにより、投影光学系
のディストーションを良好に補正することができる。な
お、第1レンズ群G1に含まれる非球面(正レンズL1
04のウエハW側レンズ面)ASP1はディストーショ
ンの良好な補正に寄与している。また、上述の条件式
(6)は、第2レンズ群G2の最適な屈折力を規定する
ものである。この第2レンズ群G2が条件式(6)を満
たすことにより、投影光学系PLの高次の像面湾曲を良
好に補正することができる。なお、第2レンズ群G2に
含まれる非球面(負レンズL203のウエハW側レンズ
面)ASP2は投影光学系PLの高次の像面湾曲の良好
な補正に寄与している。
群G3の最適な屈折力を規定するものである。この第3
レンズ群G3が条件式(7)を満たすことにより、投影
光学系PLの長大化を招くことなく投影光学系PLの高
次の球面収差やディストーションを良好に補正すること
ができる。なお、第3レンズ群G3に含まれる非球面
(正レンズL305のウエハW側レンズ面)ASP3
は、投影光学系PLの長大化を抑制しつつ投影光学系P
Lの高次の球面収差やディストーションの良好な補正に
寄与している。
群G4の最適な屈折力を規定するものである。この第4
レンズ群G4が条件式(8)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差やコマ収差を発生させるこ
となく、高次の像面湾曲を良好に補正することができ
る。なお、第4レンズ群G4に含まれる非球面(負レン
ズL402のレチクルR側レンズ面)ASP4は、投影
光学系の高次の像面湾曲の良好な補正に寄与している。
群G5の最適な屈折力を規定するものである。この第5
レンズ群G5が条件式(9)を満たすことにより、投影
光学系PLに高次の球面収差を発生させることなくコン
パクトな投影光学系PLを実現することができる。な
お、第5レンズ群G5に含まれる(正レンズL507の
ウエハW側レンズ面)非球面ASP5は、投影光学系P
Lの高次の球面収差の発生の抑制に寄与している。
元値を表9、表10、表11に示す。ただし、表9にお
いて、D0はレチクルR(第1物体)から第1レンズ群
の最もレチクルR側のレンズ面までの光軸上の距離、W
Dは第5レンズ群の最もウエハW(第2物体)側のレン
ズ面からウエハWまでの光軸上の距離(作動距離)、β
は投影光学系の投影倍率、N.A.は投影光学系のウエ
ハW側の開口数、Φexpは投影光学系のウエハW面に
おける円形の露光領域(投影領域)の直径、Lは物像間
(レチクルRとウエハWとの間)の光軸上の距離であ
る。
体)側からのレンズ面の順序、rは該当レンズ面の曲率
半径、dは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上
の間隔、nはi線(λ=365.015nm)における硝材屈折
率、νgをそれぞれ示している。
いる。非球面形状を定義する数式は第1の実施例にかか
る非球面形状を定義する数式1と同一である。
式(1)〜(9)に対応する値(条件対応値)を示す。
ディストーション(歪曲収差)を示し、図10は、その子
午方向(タンジェンシャル方向)及び球欠方向(サジタ
ル方向)における横収差(コマ収差)を示している。各
収差図において、N.A.は投影光学系のウエハW側の
開口数、field heightはウエハW側の像高を示してお
り、非点収差図中において、点線は子午像面(タンジェ
ンシャル像面)、実線は球欠像面(サジタル像面)を示
している。球面収差は実線が基準波長のi線(365.015n
m)、破線が基準波長に対し+3nm(368.015nm)、一点鎖線
が基準波長に対し-3nm(362.015nm)の収差を示してい
る。横収差(コマ収差)についても同様に、実線が基準
波長のi線(365.015nm)、破線が基準波長に対し+3nm(36
8.015nm)、一点鎖線が基準波長に対し-3nm(362.015nm)
の収差を示している。
いても、両側テレセントリックであるにも拘わらず、広
い露光領域の全てにおいて、特にディストーションが良
好に補正されていると共に、色も含めた収差もバランス
良く補正されていることが理解できる。
てi線(λ=365.015nm)の光を用いた例を示したが、本
発明はこれに限定されることなく、エキシマレーザ光等
の極紫外光や、水銀ランプのg線(波長435.8nm)等、
更にはそれ以外の紫外領域の光を使用する場合にも適用
できることは言うまでもない。
して、上述の各実施例にかかる投影光学系を有する投影
露光装置を用いてウエハW上に所定の回路パターンを形
成する際の動作の説明を行う。
ロットのウエハW上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プS2において、その1ロットのウエハW上の金属膜状
にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS3
において、上記実施例の投影光学系PL(図2,5又は
図8)を備えた図1の投影露光装置を用いて、レチクル
R上のパターンの像がその投影光学系PLを介して、そ
の1ロットのウエハW上の各ショット領域に順次露光転
写される。その後、ステップS4において、その1ロッ
トのウエハW上のフォトレジストの現像が行われた後、
ステップS5において、その1ロットのウエハW上でレ
ジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことに
よって、レチクルR上のパターンに対応する回路パター
ンが、各ウエハW上の各ショット領域に形成される。そ
の後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うこ
とによって、半導体素子等のデバイスが製造される。
ントリックであるが、使用する硝材の吸収による結像性
能の悪化を抑え、開口数N.A.が大きくできるため、
レチクルRの反りや露光対象の各ウエハWに反りがあっ
ても、各ウエハW上に微細な回路パターンを高い解像度
で安定して形成できる。また、投影光学系PLの露光領
域が広いため、大きなデバイスを高いスループットで製
造できる。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。
レセントリックとしながらも、使用する硝材の露光光の
吸収による結像性能の悪化を抑えることができ、大きな
開口数と広い露光領域とを確保しつつ、諸収差、特にデ
ィストーションを極めて良好に補正することができる。
また、投影光学系をコンパクトで高性能なものとするこ
とができる。
テレセントリックとしながらも、使用する硝材の露光光
の吸収による結像性能の悪化を抑え、大きな開口数と広
い露光領域が得られる投影光学系を備えているため、マ
スクや基板に反りがあっても基板上に高い解像度でマス
クパターン像を転写できる。また、投影光学系の露光領
域が広いため、極めて微細な回路パターンを基板上の広
い露光領域に形成することができる。更に、この発明の
デバイスの製造方法によれば、マスクや基板に反りがあ
る場合でも高性能なデバイスをスループット良く製造す
ることができる。
えた投影露光装置の構成を示す図である。
レンズ構成を示す図である。
縦収差を示す図である。
横収差を示す図である。
レンズ構成を示す図である。
縦収差を示す図である。
横収差を示す図である。
レンズ構成を示す図である。
縦収差を示す図である。
の横収差を示す図である。
いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートで
ある。
テージ、PL…投影光学系、AS…開口絞り、W…ウエ
ハ、WS…ウエハステージ、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。
Claims (9)
- 【請求項1】 第1物体のパターンを第2物体上に投影
する投影光学系において、 前記投影光学系は、屈折率1.57以上の硝材を含む複
数種類の硝材を有し、 前記投影光学系を構成する最像側の負レンズが、該最像
側の負レンズの焦点距離をf、前記第1物体から前記第
2物体までの距離をL、前記最像側の負レンズの屈折率
をnとするとき、下記の条件式を満たし、 前記投影光学系内に少なくとも1面の非球面を有するこ
とを特徴とする投影光学系。 |f/L|< 0.25 n≦1.55 - 【請求項2】 前記最像側の負レンズが、該最像側の負
レンズのアッベ数をνgとするとき、下記の条件式を更
に満たすことを特徴とする請求項1記載の投影光学系。 νg>50 - 【請求項3】 前記最像側の負レンズが、該最像側の負
レンズのアッベ数をνgとするとき、下記の条件式を更
に満たすことを特徴とする請求項1記載の投影光学系。 νg>60 - 【請求項4】 第1物体のパターンを第2物体上に投影
する投影光学系において、 前記投影光学系は、屈折率1.57以上の硝材を含む複
数種類の硝材を有し、 前記投影光学系を構成する最像側の負レンズが、該最像
側の負レンズの焦点距離をf、前記第1物体から前記第
2物体までの距離をL、前記最像側の負レンズのアッベ
数をνgとするとき、下記の条件式を満たすことを特徴
とする投影光学系。 |f/L|< 0.25 νg>60 - 【請求項5】 前記投影光学系内に少なくとも1面の非
球面を有することを特徴とする請求項4記載の投影光学
系。 - 【請求項6】 前記第1物体側から、 負レンズを1枚以上含む正レンズ群である第1レンズ群
と、 負レンズを2枚以上含む負レンズ群である第2レンズ群
と、 正レンズを3枚以上含む正レンズ群である第3レンズ群
と、 負レンズを2枚以上含む負レンズ群である第4レンズ群
と、 負レンズを2枚以上含み、かつ正レンズを3枚以上含む
正レンズ群である第5レンズ群により構成されることを
特徴とする請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の投
影光学系。 - 【請求項7】 前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、
前記第3レンズ群、前記第4レンズ群及び前記第5レン
ズ群の屈折力が、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、
前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群
の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf
4、前記第5レンズ群の焦点距離をf5、前記第1物体
から前記第2物体までの距離をLとするとき、以下の条
件式を満たすことを特徴とする請求項6記載の投影光学
系。 0.04<f1/L<0.4 0.015<-f2/L<0.15 0.02<f3/L<0.2 0.015<-f4/L<0.15 0.03<f5/L<0.3 - 【請求項8】 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載
の投影光学系と、 前記第1物体としてのマスク及び前記第2物体としての
基板を位置決めするステージ系と、 前記マスクを照明する照明光学系とを備え、 前記照明光学系からの露光光により前記マスクのパター
ンの像を前記投影光学系を介して前記基板上に投影する
ことを特徴とする露光装置。 - 【請求項9】 基板上に感光材料を塗布する第1工程
と、 請求項8記載の露光装置の前記投影光学系を介して、前
記基板上に前記マスクのパターンの像を投影する第2工
程と、 前記基板上の前記感光材料を現像する第3工程と、 該現像後の感光材料をマスクとして前記基板上に所定の
回路パターンを形成する第4工程とを有することを特徴
とするデバイスの製造方法。
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