JP2008287249A - マイクロリソグラフィ用投影対物レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体平面に配置されるパターンを、画像平面に配置される基板上に撮像するためのマイクロリソグラフィ用投影対物レンズ10。物体平面と画像平面との間に光学素子の構成12を有し、前記構成12は、レティクル側に配置される第1瞳孔平面P1および少なくとも第2瞳孔平面P2、ならびにその絞り開口部が可変であり、かつ撮像光が一度だけ通過する少なくとも一つの開口絞りAPを有する。前記開口絞りAPは、レティクル側に配置される第1瞳孔平面に少なくとも光学的に近い光学素子の構成内に配置され、瞳孔フィルターPFは、開口絞りAPのすぐ近傍に位置する。
【選択図】図4
Description
上で述べた種類の投影対物レンズは、レティクルとも呼ばれるパターンが設けられる物体を、ウエハと呼ばれる基板上に該投影対物レンズを用いて撮像する、半導体のマイクロリソグラフィ製造の一部として用いられる。レティクルは、投影対物レンズの物体平面に配置され、かつウエハは、投影対物レンズの画像平面に配置される。ウエハには感光層が設けられ、その露光中、光を用いて、レティクルのパターンが投影対物レンズを通して感光層上に転写される。感光層の現像の後、所望のパターンがウエハ上に作成され、露光工程は、必要に応じて、数回繰り返される。
投影対物レンズの第2種は、例えば下記特許文献2に示されるような、屈折素子からのみ構成されるカトプトリック(catoptric:光反射)投影対物レンズである。
本発明は、特に、ジオプトリック投影対物レンズおよびカタジオプトリック投影対物レンズに関する。
現在の投影対物レンズにおいては、その瞳孔平面に特別な重要性が与えられている。定常場撮像誤差を、瞳孔平面内での、またはその近くでの補正対策によって、例えば補正非球面を持つ補正素子を挿入することによって、補正することができることが一般に公知である。
用途の必要よっては、ある回折次数を画像光線から除去するために用いられる瞳孔フィルターを瞳孔平面に配置するのも望ましい。例えば、ゼロ次回折を、画像光線の経路からフェードアウトすることができる。
さらに高屈折材料の最後のウエハ側レンズを有する、開口数が非常に大きい投影対物レンズの場合、対物レンズの一部の開口絞りをウエハの近くに配置することは困難である。特に、その最後のレンズ素子が、LuAGまたはセラミックスピネルからなり、かつ193nmの波長で十分な透過性を有することができる設計が考えられる。248nmの波長では、最後のレンズが、合成的に製造されるダイヤモンドから作られることがさらに考えられる。概して、最後のレンズは、高屈折力を有し、かつ光入射側のその前部は、本質的にウエハの周りで同心状に湾曲される。これによって、強い絞り曲率がもたらされ、絞り領域は、ウエハに向かって凹んでいる。結果として、開口絞りは、非常に大きく湾曲されなければならない。開口絞りが十分開いた状態で、絞り抜き勾配が、光学ビーム経路外に移動されると、下方に配置されるレンズの取り着けとの構成空間での衝突が生じる。開口絞りの配置がウエハ側の瞳孔平面にある状態での強い絞り曲率は、ペッツヴァルの和がそこで大きく過補正されることが原因である。この文脈において、開口絞り曲率は、対称が原因で瞳孔撮像において非点収差がないので、本質的に最後のレンズ素子のペッツヴァルの和によって与えられる。
下記特許文献3から、開口絞りが、投影対物レンズのレティクルに近い対物レンズ部に配置されるカタジオプトリック投影対物レンズが公知である。この構成では、開口絞りは、凹面鏡のすぐ前に配置され、よって光が2度通過する。開口絞りは、投影対物レンズを通過する光の横断面を限定するために、可変絞り開口部を有する。瞳孔フィルターを開口絞りのキャビティに導入することは、開口絞りが凹面鏡のすぐ近傍にあるため、設置空間の理由でなお重大である。
本発明の意味では、「少なくとも光学的に近い」はまた、瞳孔平面で直接に絞り位置を選択することを含む。瞳孔平面内にまたはその近くに開口絞りを配置することには、瞳孔フィルターを、画像光線の経路からゼロ次回折を除去するために、中央瞳孔を最大開口数で遮る絞り位置に、またはそのすぐ近傍に、配置することができるという利点がある。さらに、瞳孔平面内またはその近くに絞り位置を選択することは、例えば実用寿命効果(レンズ加熱、小型化)によって生じることがあり、かつ典型的に一定視野変動を有する収差を、例えば非球面化によって補正することができるさらなる補正素子を瞳孔のすぐ近傍に取り付ける可能性を開く。
さらに、絞り開口部が、好ましくは物体平面の方に凹んでいる湾曲面上で可変であるのが好ましい。
このことは、絞り関数の補正が、レティクルと開口絞りとの間の第1光学素子群を通る入射瞳孔の自然に生じるペッツヴァル曲率を満たすので、容易にされるという利点がある。
開口絞りのそのような配置により、隣接する鏡についてよりむしろ、隣接する屈折光学素子の構成に関する設計の点でより大きい自由度があるので、該絞りを、有利なことに、少ない費用で投影対物レンズの光学設計において考えることができる。
本実施形態の利点は、瞳孔平面内にまたはそれに近い絞り位置の利点とともに、本発明による投影対物レンズの利点から得られる。
そのような瞳孔フィルターは、すべての用途で必要とされるわけではないので、瞳孔フィルターは、さらなる好ましい実施形態によれば取り外し可能である。
したがって、瞳孔フィルターは、好ましくは、湾曲面が延びているキャビティ内に配置される。
好ましくは、0.5<|h/r|<0.1という関係が、湾曲面に当てはまり、hは、全開口数を持つ開口絞りの直径の半分であり、rは、湾曲面の半径である。上方限界が破られる場合には、絞り面は、瞳孔フィルターおよび開口絞りを十分機械的な距離で取り着けるにはあまりにも弱く湾曲される。下方限界が破られる場合には、絞り曲率が強すぎて、大きさが可変である開口絞りの使用に悪い影響を与える。
しかしながら、本発明による投影対物レンズはまた、投影対物レンズの本発明による実施形態の利点を利用することもできるジオプトリック投影対物レンズであってもよい。
本発明による投影対物レンズが、少なくとも一つの中間画像を有することが有利である。
当然ながら、上述の特徴および以下の本文でなお説明すべき特徴を、個々の場合に特定される組合せでのみならず、本発明の文脈から逸脱することなく他の組合せでまたは単独で用いることができる。
図1は、全体を参照符号10で表すマイクロリソグラフィ用の投影対物レンズを示す。投影対物レンズ10は、物体平面Oに配置されるレティクルRを、画像平面Bに配置されるウエハ上に撮像するために用いられる。
光学経路の方向に見ると、凹面鏡M2の後に、さらなるレンズ群L13〜L23が続く。
全体として、投影対物レンズ10は、屈折光学素子(特にレンズ)および反射光学素子(この場合鏡M1およびM2)の両方を有するという事実によってカタジオプトリックである。
ウエハ側の対物レンズ部では、さらなる瞳孔平面P2が、素子L19と素子L20との間に配置される。
最初に、図2は、開口絞りAPが瞳孔平面P2のすぐ近傍に配置される場合を示す。開口絞りAPについてのそのような絞り位置は、次の理由で不利であることが分かる。
投影対物レンズ10は、非常に高い開口数を有し、さらに、最後の光学素子L23は、非常に高い屈折力を有する。最後の光学素子L23は、凸平面レンズであり、その凸前面は、本質的には、画像平面Bに配置されるウエハの周りで同心状に湾曲される。しかしながら、これによって、開口絞りAPの強い絞り曲率がもたらされ、それぞれ画像平面Bに向かう、またはウエハに向かう絞り面は、図2から分かるように中空である。
図4は、次に、開口絞りAPがウエハ側の対物レンズ部に配置されないで、光学素子L7と光学素子L8との間の瞳孔平面P1内の、またはそのすぐ近傍のレティクル側の対物レンズ部に配置される投影対物レンズ10の本発明による実施形態を示す。図4は、投影対物レンズ10のレティクル側の対物レンズ部において、開口絞りAPと隣接する光学素子との間で設置空間衝突がないことをすでに示している。
開口絞りAPは、明瞭な曲げを持つ球面絞りとして設計される。開口絞りAPが十分開いていると、瞳孔フィルターPFを、開口絞りAPの絞り抜き匂配から十分な距離で押し込むことができる。図4は、投影対物レンズの全開口数の約70%での瞳孔フィルターPFについての例示的な平面を示す。原則として、瞳孔フィルターの他の開口数を、瞳孔フィルターPFの位置を、光学軸OAの方向にずらすことによって、かつ瞳孔フィルターの大きさを変化させることによって、実現することもできる。
図4から分かるように、開口絞りAPは、物体平面Oおよびレティクルの方に凹んでいる。このことは、絞り関数の補正が、第1レンズ群L1〜L7による入射瞳孔の自然に生じるペッツヴァル曲率を受容するので、該補正を容易にする。開口絞りAPの曲率の大きさを、投影対物レンズ10のレティクル側の対物レンズ部内の比較的大きい範囲内で変化させることができる。より大きな曲率が、開口絞りAPと瞳孔フィルターPFとの機械的分離に対して好ましい影響を及ぼす一方、より大きな曲率は、球面絞りの設計に対する要求を増加させ、かつ開口絞りAPの取り着けとそれを取り囲む光学素子との間に、より迅速に設置空間衝突を生じる。
図示した例示的な実施形態では、開口絞りAPの曲率は、1/r=1/250mmの値に設定された。開口絞りAPの直径hの半分は、78.1mmであろう。瞳孔フィルターPFが、1.1の開口数で開口部全体をちょうど埋めると仮定すると、瞳孔フィルターPFを、十分開いた開口絞りAPの光制限端縁Kより7.2mmの軸距離後ろに水平面として挿入することができる。このことにより、ビーム経路に両方の素子を機械的に取り着けることができる。
図5は、主光線角が開口数に関連している図面を示す。図5は、理想的な球面絞り関数によってレンズを絞ることで生じる主光線角を示す。図5は、ずれはほんのわずかであり、かつ本例では0.90と1.55との間の開口数の範囲内では1mrad未満であることを示す。この状況を、次の表1にも示す。
図6は、上記特許文献5に開示されかつ記載されているような、カタジオプトリック投影対物レンズを示す。投影対物レンズ20を完全に説明するために、上記特許文献5を参照する。
図7は、上記特許文献6に開示されかつ記載されているような、投影対物レンズ30を示す。
図4を参照して説明したように、開口絞りAPについての絞り位置として、第1瞳孔平面P1を有するレティクル側の対物レンズ部を、本明細書で用いることもできる。
Claims (11)
- 物体平面(O)に配置されるパターンを、画像平面(B)に配置される基板上に撮像するためのマイクロリソグラフィ用投影対物レンズであって、
前記物体平面(O)と前記画像平面(B)との間に光学素子の構成(12)を備え、前記構成(12)は、レティクル側に配置される第1瞳孔平面(P1)および少なくとも第2瞳孔平面(P2)、ならびにその絞り開口部が可変であり、かつ撮像光が一度だけ通過する少なくとも一つの開口絞り(AP)を有し、前記少なくとも一つの開口絞り(AP)は、前記レティクル側に配置される前記第1瞳孔平面に少なくとも光学的に近い前記光学素子の構成(12)内に配置され、瞳孔フィルターは、前記開口絞りのすぐ近傍に位置する、投影対物レンズ。 - 前記物体平面と開口絞り平面との間のペッツヴァルの和が、不足補正される、請求項1に記載の投影対物レンズ。
- 前記絞り開口部は、湾曲面上で可変である、請求項1または2に記載の投影対物レンズ。
- 前記湾曲面は、前記物体平面(O)に向かって凹んでいる、請求項3に記載の投影対物レンズ。
- 前記開口絞り(AP)は、前記光学素子のうち2つの屈折素子のすぐ間に配置される、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 前記レティクル側の前記瞳孔平面(P1)は、レティクルに最も近い前記瞳孔平面である、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 前記瞳孔フィルター(PF)を、取り外すことができる、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 前記瞳孔フィルター(PF)は、前記湾曲面が延びているキャビティ内に配置される、請求項3ないし7のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 0.5<|h/r|<0.1という関係が、前記湾曲面に当てはまり、hは、全開口数を持つ前記開口絞りの直径の半分であり、rは前記湾曲面の半径である、請求項3ないし8のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 前記光学素子の構成は、カタジオプトリックであり、かつ少なくとも一つの凹面鏡(M1,M2)を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
- 前記光学素子の構成は、ジオプトリックである、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の投影対物レンズ。
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