JPH04234722A - 補償型光学システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平らな画像領域を有す
る１つの光学システムに関する。さらに詳しくは、本発
明は、１つの入力サブシステムを有し、この入力サブシ
ステムは第２サブシステムへの入力対象であり、この第
２サブシステムの出力は平らな画像領域であり、第１サ
ブシステムは第２サブシステムの画像領域湾曲を補償し
て平らな画像領域にするように設計された、１つの光学
システムに関する。またさらに詳しくは、本発明は、入
力サブシステムが１×システムであり、出力サブシステ
ムがＮ×システムである、１つの光学システムに関する
。またさらに詳しくは、本発明は、平面半導体チップま
たは半導体チップ実装基板の上に実質的に無収差の平面
マスク画像を投影露光するための、超小形電子リソグラ
フィ・レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】超小形電子構成部品の製造では、典型的
にはレジスト被覆の半導体チップまたはレジスト被覆の
半導体チップ実装基板である基板の上に、マスク像を投
影露光するために、光学システムが使用されている。ま
た、これらの光学システムを、基板の上にマスクの像を
直接に融除させるために使用することもできる。

【０００３】光学システムの画像領域は一般に湾曲して
いる。湾曲の度合いはペッツヴァルの和で決定される。 リソグラフィ・ツールによる処理量を増すためには、大
きな対象領域を投影して、超小形電子基板の上にパター
ンを形成するために必要な露光をより少なくすることが
望ましい。大きな対象領域を通常入手可能な高分解能光
学システムで使用する場合には、投影される画像は限ら
れた画像領域の上でしかうまく焦点が合わない。これは
、半導体チップや半導体チップ実装基板などの超小形電
子基板は平面である一方、前記の画像領域は一般に湾曲
面であるから、分解能または開口数が向上するにつれて
ペッツヴァルの和の修正がより困難になるためである。

【０００４】この問題の１つの解決法は、光学システム
の画像領域湾曲に相当する曲率をもつ湾曲基板を使用す
ることである。超小形電子構成部品は平面を呈している
ので、超小形電子構成部品の製造には、この湾曲基板の
使用は現実的な解決法ではない。代わりに、光学システ
ムの湾曲とは逆の湾曲を有するマスクを使用して、実質
的に平面の出力画像領域にすることができる。この解決
法も、湾曲マスクを作るには費用がかかり特別の製作用
具が必要になるので、やはり現実的ではない。

【０００５】本発明によって、縮小されたマスク像を投
影するための所望の縮小比１×をもつ光学システムが提
供される。この光学システムには、実質的に平面のマス
クの像を投影する１×投影光学サブシステムが提供され
ることが好ましく、この像は縮小Ｎ×サブシステムと逆
の湾曲を有し、縮小サブシステムの画像領域は実質的に
平面である。

【０００６】マツモトに対する米国特許第４８１２０２
８号は、光学リソグラフィ用の反射式縮小投影光学シス
テムを記載した。マツモトのシステムは、複数のモノセ
ントリックな反射面と屈折面、および少なくとも１つの
アプラナート屈折面から成る。アプラナート屈折面全部
と残りの反射面と屈折面のペッツヴァルの和は、互いに
個別に修正される。逆に、本発明によるペッツヴァルの
和は、入力サブシステムの画像領域湾曲の出力サブシス
テムによる補償によって修正され、こうして画像領域補
償型の設計となる。また、入力サブシステムと出力サブ
システムは、コマ収差やゆがみなどの奇収差について、
本質的に個別に補正される。しかし、球面収差や非点収
差や画像湾曲などの偶収差は、サブシステム間の補償に
よって実質的に補正される。

【０００７】マツモトのシステムでは、すべての屈折面
と反射面は、アプラナート面を除いて、本発明のシステ
ムでは真ではない１×モノセントリック・モードで実質
的に動作する。本発明のシステムとマツモトのシステム
の両方とも、中間画像を有する。本発明のシステムは、
好ましくは１×入力サブシステムによって形成された湾
曲中間画像を示し、出力Ｎ×サブシステムへの湾曲入力
として使用される。この方法は、屈折器に補償曲面領域
を提供することによって、屈折器における画像領域修正
の負担を減らす。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的は
、実質的に平らで実質的に無収差の画像領域が実質的に
平らな平面の上に投影される、光学システムを提供する
ことである。

【０００９】本発明の他の１つの目的は、平らな画像領
域を有し、１×サブシステムを有する光学システムであ
って、１×サブシステムは第２Ｎ×サブシステムの対象
領域である湾曲画面を提供する、前記の光学システムを
提供することである。結合システムの出力は、実質的に
無収差で平らな非常に高い分解能をもつ画像領域である
。

【００１０】本発明の他の１つの目的は、各サブシステ
ムにおいて個別に奇収差を実質的に補正することである
。

【００１１】本発明の他の１つの目的は、１方のサブシ
ステムの偶収差を他方のサブシステムの偶収差で補償す
ることによって、偶収差を実質的に補正することである
。

【００１２】

【課題を解決するための手段】最も広い見地から見ると
、本発明は、実質的に平らな対象領域と実質的に平らな
画像領域を有する光学システムである。

【００１３】本発明のさらに詳しい見地から見ると、１
つの光学サブシステムが第２光学サブシステムの画像領
域湾曲を補償して、実質的に平らな画像領域を形成する
。

【００１４】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、１つの光学サブシステムが１つの画像面の上の対象の
焦点の合った画像を提供し、前記の画像面は第２光学サ
ブシステムの画像領域湾曲と実質的に逆である湾曲を有
し、これによって第２光学サブシステムの出力は実質的
に平らな画像領域となる。

【００１５】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、各サブシステムは、コマ収差やゆがみなどの奇収差に
ついて個別に補正される。

【００１６】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、球面収差、非点収差、及び画像領域湾曲などの、サブ
システムの偶収差が各サブシステムによって補償される
。

【００１７】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、光学サブシステムの一方は１×入力光学システムであ
り、他の１つの光学サブシステムはＮ×出力光学サブシ
ステムである。

【００１８】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、入力光学サブシステムは反射屈折光学サブシステムで
あり、出力光学サブシステムは屈折光学サブシステムで
ある。

【００１９】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、入力光学サブシステムと出力光学サブシステムとの間
に、一次絞りの再写像を行う１群のエア離間レンズがあ
る。

【００２０】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、屈折光学システムに一次絞りの再写像を行うために使
用されるエア離間レンズは、像空間テレセントリシティ
を提供する効果を有する。

【００２１】本発明のさらに詳しい他の見地から見ると
、システムをよりコンパクトにするために、１つまたは
複数の折りたたみミラーを使用することができる。

【００２２】

【実施例】図１と図２は、全領域システムと比較したと
きの環状領域システムの画像領域出力の比較を示す。図
１の陰影区域２は、軸６を有する全領域システムの円形
画像領域に相当する。全領域システムの画像領域は、円
形領域に制限されるものではないが、円形領域内にどの
ような幾何学的形状をもつこともできる。図２の陰影区
域４は、軸８を有する環状領域システムの画像領域に相
当する。環状領域システムが全領域システムと寸法上同
じ有用画像区域を、走査することなしに達成するには、
環状領域画像サイズは実質的により大きなものでなくて
はならない。したがって、非走査環状領域システムが全
領域システムと同じ有用画像区域を達成するには、環状
領域システムの光学機構は実質的により大きなものにな
る。

【００２３】マツモトの米国特許第４８１２０２８号に
記載されたシステムの最も実用的な使用は、マツモトの
特許における図１の対象Ｏと画像Ｉの位置から明らかな
ように、環状領域型システムとしてである。マツモト・
システムが本発明の全領域システムの有用画像区域に匹
敵する有用画像区域を達成するためには、マツモトの図
１に示されるマツモトの光学システムは、実質的により
大きなものでなければならない。さらに、マツモトの図
１の中間画像Ｉは平面画像に見え、これは図１のマツモ
ト・システムのサブシステムＳ２の対象Ｏ’である。さ
らに図１のマツモト・システムでは、入力対象Ｏは実質
的に出力画像Ｉ’と同じ位置にある。したがって、マツ
モトの図１の光学システムは、縮小写真製版レンズとし
ての制限されたユーティリティである。入力対象Ｏと出
力画像Ｉが実質的に同じ位置になくて、より実用的に有
用なシステムを達成するために、マツモトは、例として
マツモトの図７と図８に示すような実質上より複雑なも
のを紹介している。さらに、マツモトの図１のミラーＭ
２は、軸の領域点にとっては障害物であり、マツモト・
システムが軸上モードで使用されることを妨げ、したが
って、これらのシステムが高開口数を達成することを妨
げる。

【００２４】本発明によるシステムは、サブシステム間
のペッツヴァルの和を補償する。ペッツヴァルの和は、
特に照射にエクサイマ・レーザが使用されるときに、色
収差補正の問題を少なくする。

【００２５】図３は、本発明による光学サブシステムの
概略図である。対象６は、湾曲画像１０を投影する光学
サブシステム８を通じて写像される。前記の湾曲画像１
０は、実質的に平面であり実質的に無収差の実像１４を
投影する光学サブシステム１２への入力である。好まし
い実施例では、対象６は写真製版マスクであり、画像１
４は、半導体チップすなわち半導体チップ実装基板であ
る基板１６の上に投影される。このマスクは、電磁放射
線、好ましくは紫外線放射線を不透明な部域と透明な部
域とを通してマスク６の上に伝える照明システム１８に
よって、照射されることが好ましい。

【００２６】好ましい実施例では、光学システムは、紫
外線放射線エクサイマ・レーザ源の全帯域幅にわたって
４分の１ミクロンまたはこれより高い分解能を有する、
縮小反射屈折光学レンズである。好ましい実施例では、
ペッツヴァルの和の補正は、低開口数の反射屈折光学１
×システムと、高開口数と広い画像領域の屈折Ｎ×レン
ズとを組み合わせることによって得られる。反射屈折光
学システムの凹球面ミラーは、複合システムの一次絞り
として働く。この一次絞りは、屈折光学縮小レンズに再
写像されて、最終画像空間にテレセントリシティを得る
。少数の光学要素によって奇収差のための屈折光学サブ
システムを独立に補正できるようにするために、一次絞
りを屈折光学システムに再写像して、再写像された一次
絞りの前後の部分の間における屈折光学システム内の光
力分布を、いくらか対称にすることが望ましい。

【００２７】設計された反射屈折光学システムは、光線
が絞りに入射する前と絞りから反射した後で同じレンズ
を通るので、絞りについては対称である。反射屈折光学
１×システムによって生成された中間画像領域は、縮小
レンズのための対象領域となる。適切な被覆をもつ溶融
シリカのビーム・スプリット立方体が、対象のアクセス
可能な画像を形成するために使用することがあり、この
画像は最も通常には、最終画像に位置するウェハをパタ
ーン化するために使用されるマスクとなる。代わりに、
軸外しリング、すなわちスロット画像領域は、ビーム・
スプリット立方体を下記のように領域スプリット反射プ
リズム組合せで置き換えることによって得られる。ビー
ム・スプリットまたは領域スプリットは、後で説明する
好ましい実施例に図示するように、反射屈折光学システ
ムのレンズで屈折光学レンズのペッツヴァルの和を補償
する、本発明の主要原理を展開する設計から得られる画
像空間開口数に関するすべての制約を排除して、低開口
ビームにおいて起こる。

【００２８】本発明は、微細設計ルールを有する集積電
子回路パターンの高品質画像を形成するための光学シス
テムに関する。好ましい実施例では、反射屈折光学１×
システムが、屈折光学縮小レンズに湾曲画像領域を供給
する。好ましい実施例の１×サブシステムと縮小光学サ
ブシステムの両方で所定の好ましい湾曲関係特徴を有す
る屈折修正装置が、協働して、拡張領域全体に微細特徴
を有する高度に修正されたＮ×画像を生成する。縮小率
Ｎは、ほぼ２と２０の間にあることが好ましく、約４ま
たは５が最も好ましい。

【００２９】本発明による光学システムは、実質的に平
面の、回折が制限された性能を有するテレセントリック
な縮小反射屈折光学リレー・レンズを提供し、この性能
は詳しくはエクサイマ・レーザの全紫外線帯域にわたり
、そして特に、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、
または３０８ｎｍなどの種々の紫外線エクサイマ・レー
ザのいずれかで動作するように、構成されている。

【００３０】本発明による光学システムは、非常に高感
度の深いＵＶレジストと、超小形電子集積回路の光学式
微細製版のための高強度エクサイマ・レーザ光線の使用
を可能にし、光学システムの実効透過度を犠牲にするこ
とを可能にするが、この実効透過度の犠牲は、ある実施
例で採用されたビーム・スプリット技術によって発生し
、アクセス可能で有用な画像を形成し、また光学システ
ムの優れた性能を得るために必要な大型全ガラス経路か
らも得られる。

【００３１】本発明による光学システムは、光学式微細
製版の限界をサブミクロン、より具体的には４分の１ミ
クロンの分解能まで拡張、または０．７またはそれ以上
の開口数を採用することによって、それ以上の拡張を可
能にする。

【００３２】図４は、本発明による光学システムのある
特定の実施例を示す。光学システム２０は１×反射屈折
光学サブシステムである。サブシステム２２は１つの屈
折光学サブシステムである。サブシステム２０は、ビー
ム・スプリット立方体２４と湾曲ミラー２６を含む。サ
ブシステム２０とサブシステム２２との間には、エア離
間レンズ群２８がある。エア離間レンズ２８とサブシス
テム２２との間には、折曲げミラー３０がある。折曲げ
ミラー３０はオプションであり、全体の光学システムの
寸法を小さくするためにのみ役立つ。

【００３３】本発明によるレンズ・システムの製造に使
用される材料の種類に、ほとんど制限はない。ガラスは
、特定の適用に望まれる波長で良好に透過するのみでな
ければならない。図４の実施例についての製造パラメー
タを表で示す。図４と後出の表の実施例は、約２４８０
オングストロームの波長での、ＫｒＦエクサイマ・レー
ザ照射光線からの照度で使用されることが好ましい。 このシステムは、縮小率４で動作するように設計されて
いるが、性能を犠牲にせずに他の任意の縮小率にシステ
ムを変更することもできる。縮小率は、本質的に屈折光
学レンズによって達成される。像空間開口数０．７を縮
小率５で得たい場合、反射屈折光学１×システムは、開
口数０．１４で稼動していることになり、ここで縮小率
４については開口数０．１７５で稼動しなければならな
い。球面収差と非点収差の補償量は、屈折光学レンズに
基づく同じ型の収差を補正するために生成されなければ
ならず、これは、反射屈折光学１×システムのミラー２
６の前のネガティブ・メニスカス３８またはシェル３６
のパワーを変化させることによって得られ、ここで、凹
面ミラーを使用して多くの画像領域湾曲を処理する。図
４と表の実施例は単一要素としてのメニスカス３８とシ
ェル３６を示しているが、これらの要素をある環境の中
ではより複雑なレンズ要素群で置換することが好ましい
ことは、当業者には明らかになろう。

【００３４】図４と表の実施例では、すべてのレンズは
、約２４８０オングストロームのＫｒＦエクサイマ・レ
ーザ波長での優れた伝送を考慮して、溶融シリカで作ら
れる。より長い波長が適切である適用については、スコ
ット・グラス・テクノロジー社などのメーカーのカタロ
グには多様で有用な光学ガラスが存在する。細線エクサ
イマー・レーザが利用可能であるため、色収差をさらに
取り扱う必要はない。１×反射屈折光学レンズにおける
凹球面ミラー２６の前のネガティブ・メニスカス・レン
ズ、および薄シェル３８は、色収差を減らすために役立
つ。しかしながら設計は、色々な分散のガラスを組み合
わせて普通の方法で色消しにして、そのようなガラスが
ある場合の適用では、領域修正および球面収差修正モジ
ュールを作り、メニスカス３８とシェル３６のための代
用としてもよい。深い紫外線の中で使用するには、色消
しは、アルカリ・ハロゲン化物ならびに溶融シリカから
作られたレンズで実施される。同じ色消し法を、Ｎ×縮
小サブシステムに適用することができる。

【００３５】図５は、図４の光学サブシステム２０の拡
大図である。図６は、図４のサブシステム２２の画像側
３４における最後の２つのレンズの拡大図である。図９
は、図４の光学システムを示すもので、マスクからビー
ム・スプリット構造で動作するウエハへ通じる完全開口
光線があり、ビーム・スプリット構造は、縮小反射屈折
光学レンズのオブスキュレーションを除去するようにな
っている。屈折光学レンズの反射屈折光学システムによ
る補償の原理は、広い領域にわたって高開口数を必要と
するシステムでは一般的に適用されるものである。

【００３６】表は、本発明による出力開口数０．７及び
１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形区域を覆うのに十分な直径
２２ｍｍの出力画像３４上の円形領域を有する４×領域
補償型縮小反射屈折光学レンズのための、図４の実施例
の好ましい構造パラメータを表にしたものである。表に
指定されたパラメータを有する図４のシステムは、サブ
ミクロン、具体的には４分の１ミクロンより良い分解能
を有する。

【００３７】図９に示す１×反射屈折光学サブシステム
の実施例は、図４のビーム・スプリット光学要素２４で
ある。ビーム・スプリット面２７の設計についての詳細
は、Ａ・Ｅ・ローゼンブルートの米国特許出願第１８５
１８７号で見ることができ、この中の記載によれば、ビ
ーム・スプリット光学要素２４とその構造は、プリズム
２５のような第１の三角基体とプリズム２９のような第
２の三角基体を有する。第１の三角基体２５は、複数の
薄膜構造３１で被覆されたプリズムの斜辺に相当する実
質的に平らな面２７を持ち、その薄膜構造３１における
複数反射の結果として実効収差のないビームを与えるよ
うに、各光線を反射及び透過の部分に分割させる材質及
び厚さを有する。第２の三角基体２９は、第１プリズム
２５の斜辺の上に付着させた薄膜構造３１に光学的に接
着した斜辺に相当する、実質的に平らな面を持つ。前記
反射及び透過に分割された光線において位相分布及び振
幅分布を補償することによって、収差及び歪みをなくす
ことができる。前記薄膜被覆は、ハフニア、フッ化マグ
ネシウム、アルミナ及び酸化ケイ素から選択される。ロ
ーゼンブルートの教示を参照されたい。ローゼンブルー
トの教示によれば、当業者は、特定の波長と光学サブシ
ステムのためのビーム・スプリット面用被覆物を設計す
ることができる。

【００３８】表における表面の順序は、オブジェクト３
２から、ビーム・スプリット立方体２４を通過し、レン
ズ３６、３８を通過して湾曲反射面２６に達し、レンズ
３８、３６を通過して戻り、ビーム・スプリット立方体
斜辺２７で反射して、エア離間レンズ群２８のレンズ要
素４０、４２を通過し、光学サブシステム２２のレンズ
４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、及
び６０を通過する光線について並べたものである。折曲
げミラー３０は、この機能はエア離間レンズ群２８と光
学サブシステム２２の間で光線を折り曲げることだけで
あるから、表には示されていない。表では、表面におけ
る湾曲の中心が表面の左または表面の上にある場合には
、曲率半径の符号は正である。たとえば、マスク３２か
ら凹面ミラー２６に向かって伝播する光線については、
凹面ミラー２６の表面１０８は正の曲率半径である。好
ましい実施例では、折曲げミラー３０の表面１３４は表
面１１３から６０ｍｍ、表面１１４から６５０ｍｍであ
る。折曲げミラー３０の表面１３４は、ＫｒＦまたは他
のエクサイマー波長で反射させるための標準的な技術に
よって被覆され保護された、Ｚｅｒｏｄｕｒ　プレート
上の前面であることが好ましい。

【００３９】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　表　　　　　　　　　　　　　　
　　　　表面　　　　曲率半径　　　　次の表面　　　
　　　次の表面　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　ｍｍ　　　　　　　までの距離
　　　　への屈折率　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ｍｍ　　　　　　　　ｎ＝１．５０８５５０７　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ａ＝　１．０マスク　　　　　　　　　　　　１００　
　　　　平面　　　　　　　　５　　　　　　　　　　
　　　　　　ａ六面体の面　　　　　　　　１０１　　
　　　平面　　　　　　　　６７．９２５　　　　　　
　　　　　ｎ六面体の対角面　　　　１０２　　　　　
平面　　　　　　　　６７．９２５　　　　　　　　　
　　ｎ六面体の面　　　　　　　　１０３　　　　　平
面　　　　　　　　２９３．０６９　　　　　　　　　
　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０４　　
　　　２０１．３５４　　　　　２９．９９６　　　　
　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１０５　　　　　２１１．０６８　　　　　５１０．
２２２　　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１０６　　　　　２４２．５２０　　　
　　２８．８１６　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１０７　　　　　５２２．
８７８　　　　　２５．０　　　　　　　　　　　　　
ａミラー　　　　　　　　　　　　１０８　　　　　５
１６．８２３　　　　　２５．０　　　　　　　　　　
　　　ａ六面体の面　　　　　　　　１０３　　　　　
平面　　　　　　　　６７．９２５　　　　　　　　　
　　ｎ六面体の対角面　　　　１０２　　　　　平面　
　　　　　　　６７．９２５　　　　　　　　　　　ｎ
六面体の面　　　　　　　　１０９　　　　　平面　　
　　　　　　３５９．２３３　　　　　　　　　　ａ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１１０　　　　　
１３２９．０６０　　　　３０．００５　　　　　　　
　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１
１　　　　　５８７．４９８　　　　　２５．０　　　
　　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１１２　　　　　２５８２０．８　　　　　６
０．０　　　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１１３　　　　　１０６４．０７
０　　　　１２５０　　　　　　　　　　　　　ａ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１１４　　　　　５
４９．３３６　　　　　１１０．０　　　　　　　　　
　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１５
　　　　　８９５．４０４　　　　　２．２１４　　　
　　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１１６　　　　　−２８５９．９３１　　　１２
５．０　　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１１７　　　　　１０６７．４４６
　　　　５．０　　　　　　　　　　　　　　ａ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１１８　　　　　−２
００７．１４８　　　１００．０　　　　　　　　　　
　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１９　
　　　　３５０５．１７７　　　　１５．０　　　　　
　　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１２０　　　　　−１０３２．３５３　　　１００
．００　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１２１　　　　　−５３６．８８９　
　　　８３８．３４１　　　　　　　　　　ａ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１２２　　　　　−７０
７．８７８　　　　１５０．０　　　　　　　　　　　
　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２３　　
　　　−４４４０．９７８　　　１１８．４３８　　　
　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１２４　　　　　−３８３．６７０　　　　１００．
００　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１２５　　　　　−１１９６．５４５　
　　１．０　　　　　　　　　　　　　　ａ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１２６　　　　　−２１４
．１６８　　　　１７５．０　　　　　　　　　　　　
ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２７　　　
　　−１１８．４９４　　　　７５．０　　　　　　　
　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１２８　　　　　−１２０．０９５　　　　７５．０　
　　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１２９　　　　　−２３３．３３１　　　
　５．０　　　　　　　　　　　　　　ａ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１３０　　　　　−１０６．
８０９　　　　５５．０　　　　　　　　　　　　　ｎ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１３１　　　　
　６９９．９４６　　　　　０．５　　　　　　　　　
　　　　　ａターゲット　　　　　　　　１３２　　　
　　平面

【００４０】図８は、図４に示すサブシステム
２０の代替実施例を示す。ここでは、ビーム・スプリッ
ト六面体２４が反射プリズムの組合せ６２によって置換
されていることだけが異なる。反射プリズムの組合せ６
２は、対角面６６を持つガラス製プリズム６４から形成
されている。対角面６６の半分６８は透過し、対角面６
６の半分７０は使用される照射波長で反射する。図１０
に示すように切られた第２プリズム７２は、プリズム６
４の対角面６６に対して配置された対角面７４を有する
。これは、表面７６に照射される対象から来る光の軸に
実質的に垂直なプリズム６２の表面７６をもたらす。プ
リズム６４と６２は、表面７４に沿って光学的に接触し
ている。図８の反射プリズムの組合せは、領域を分割し
、軸外走査またはスロット画像領域を生成する。反射プ
リズムの組合せについては、プリズム６４の斜辺６６の
半分が光を透過するために使用され、したがって、領域
はこの表面によって分割される。図８に示すように、表
面７６から現れる光線８０は軸外である。光線８０はレ
ンズ３６、３８を通過し、凹面ミラー２６で反射し、レ
ンズ３６、３８を通じて、軸外である斜辺６６の表面７
０へ戻り、軸外である光線８２として表面７０で反射す
る。 反射プリズムは、面４４の位置にある平面ミラーで置換
されることも可能である。２つの光線の分割を可能にす
る、好ましくは平らな表面である反射表面及び屈折面の
任意の組合せが、使用可能である。

【００４１】図８の実施例は軸外システムであるから、
これは反射プリズムの組合せなしで使用可能であり、し
たがって反射屈折光学サブシステムとエア離間レンズ群
の間の光学軸における曲げもない。光学軸を曲げる手段
を使用することによって、大きなマスクがシステム対象
として使用されることができるようになり、写真製版ス
テッパ装置での光学システムの使用を可能にする。図１
２は、反射プリズムの組合せ３６のない図８の実施例を
示す。光線８０はミラー２６に向かい、ミラー３６の軸
８４から偏向されることなく、光線８２として反射され
る。

【００４２】ビーム・スプリット六面体または反射プリ
ズムなどの組合せを使用しなければ、主としてシリコン
・ウエハに落ちる不均一の露光量に導く領域による、オ
ブスキュレーションの大きさの変化のために、光学微細
製版には好適ではない瞳孔における障害が、常に存在す
ることになる。さらに、障害が存在する中で得られる回
折が制限されたインパルス・レスポンスは、結果として
一層低品質の画像パターンとなることもある。４分の１
ミクロン、またはそれ以上の高分解能が、表に示した設
計で準備される開口数０．７、またはそれより高い開口
数で達成可能である。しかしながら、カバーされる領域
は、レンズ系が組み立てられる規模に依存する。表の設
計は、直径２２ｍｍの円形領域を有するレンズである。 表の設計で要求されるレンズ直径の計算は、当業者にと
っては簡単なことである。本発明で実施するレンズ製造
で使用される材料の種類には、ほとんど制限はないが、
特定の適用で所望される波長で良く透過するものでなけ
ればならない。

【００４３】要約すれば、本発明は、入力及び出力光学
サブシステムの、特に広い領域にわたって高開口数を必
要とするシステムで一般に適用可能な反射屈折光学シス
テムによる、屈折光学レンズの領域補償の原理を展開す
る光学システムである。奇収差は、屈折光学システムと
反射屈折光学システムにおいて個別に補正される。偶収
差と画像領域湾曲は、反射屈折光学システムと屈折光学
システムとの間で補償され、実質的に平らな出力画像と
なる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、実質的に平らで実質的に無収
差の画像領域が実質的に平らな平面の上に投影される、
光学システムを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】全領域画像を示す図である。

【図２】環状領域画像を示す図である。

【図３】本発明による光学システムの概略図である。

【図４】本発明による光学システムのある特定の実施例
を示す図である。

【図５】図４の反射屈折光学１×システムの拡大図であ
る。

【図６】図４の実施例のＮ×縮小サブシステムにおける
最終の２つの光学構成要素の拡大図である。

【図７】図５の反射屈折光学１×システムのビーム・ス
プリット六面体がどのように使用されてマスクを画像化
するかを示す図である。

【図８】走査リングまたはスロット画像領域などの、軸
外画像領域を発生させるために、反射プリズムの組合せ
を使用して領域を分割する、図５の反射屈折光学１×シ
ステムの代替実施例を示す図である。

【図９】図４の光学システムおよび対象から画像への全
開口光線の概略図である。

【図１０】反射プリズムの組合せのない図８の実施例を
示す図である。

【符号の説明】

６　　対象 ８　　光学サブシステム １０　　湾曲画像 １２　　光学サブシステム １４　　実像 １６　　基板 １８　　照明システム ２０　　光学サブシステム ２４　　ビーム・スプリット六面体 ２６　　湾曲ミラー ２８　　エア離間レンズ群 ２９　　プリズム ３０　　折曲げミラー ３１　　薄膜構造 ３４　　画像側 ３６　　シェル ３８　　ネガティブ・メニスカス ６２　　プリズムの組合せ ６６　　対角面 ７４　　対角面 ８０、８２　　光線

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力サブシステムと、出力サブシステムと
   を含み、前記入力サブシステムと前記出力サブシステム
   は、各々が個別に奇収差について実質的に補正され、前
   記入力サブシステムの偶収差は前記出力サブシステムの
   偶収差を実質的に補償して、実質的に平らな画像領域を
   形成する、対象の実質的に平らな画像を投影するための
   光学システム。
2. 【請求項２】少なくとも前記入力光学システム及び前記
   出力光学システムの内の１つが反射屈折光学システムで
   ある、請求項１に記載の光学システム。
3. 【請求項３】前記入力光学システムが１×システムであ
   る、請求項１に記載の光学システム。
4. 【請求項４】前記反射屈折光学システムが１つの絞りを
   含む、請求項２に記載の光学システム。
5. 【請求項５】前記入力光学サブシステムが反射屈折光学
   式であり、反射凹表面を有し、そして前記光学システム
   が、前記入力光学システムと前記出力光学システムとの
   間に、さらに少なくとも１つの光学要素を含み、前記出
   力光学システム内に前記絞りを再写像する、請求項２に
   記載の光学システム。
6. 【請求項６】前記の少なくとも１つの光学要素がエア離
   間レンズ群である、請求項５に記載の光学システム。
7. 【請求項７】前記の反射屈折光学システムが、画像形成
   照射光線の伝播をサポートする能力のある材料から成り
   少なくとも１つの実質的に平らな表面を有する第１光学
   要素と、前記の実質的に平らな表面からの反射と該表面
   の透過に起因する実質的に収差及びゆがみがない該表面
   からの反射光線、及び該表面の透過光線を供給するため
   の、該表面上の複数の薄膜被覆と、前記の実質的に平ら
   な表面からの反射光線又は該表面の透過光線を受け取る
   ための反射凹表面と、を含む、請求項２に記載の光学シ
   ステム。
8. 【請求項８】前記出力光学サブシステムの残留偶収差を
   実質的に補償する偶収差を供給するための、レンズ群を
   さらに含む、請求項７に記載のシステム。
9. 【請求項９】前記入力レンズ群及び前記反射凹表面が、
   実質的に前記反射屈折光学システムの奇収差を補正し、
   所定の画像領域湾曲を有する中間画像を与える、請求項
   ７に記載のシステム。
10. 【請求項１０】前記入力光学サブシステムが中間画像を
    与え、前記光学要素が前記対象を前記中間画像から分離
    する、請求項９に記載のシステム。
11. 【請求項１１】前記システムがエクサイマー・レーザの
    全紫外線帯域にわたってサブミクロンの分解能を有する
    、請求項１に記載のシステム。
12. 【請求項１２】前記システムがＫｒＦレーザの約２４８
    ０オングストロームの波長でサブミクロンの分解能を有
    する、請求項１に記載のシステム。
13. 【請求項１３】前記薄膜被覆が前記の実質的に平らな表
    面にわたって実質的に均一な厚さの材料から成り、前記
    の実質的に平らな表面からの前記反射光線と、前記の実
    質的に平らな表面の前記透過光線における、補償位相分
    布と補償振幅分布を生成し、前記の実質的に平らな表面
    とその上の被覆面からの収差とゆがみを実質的に除去す
    る、請求項７に記載のシステム。
14. 【請求項１４】前記の画像形成照射光線の伝播をサポー
    トする能力のある材料からなる第２光学要素をさらに含
    み、該第２光学要素は少なくとも１つの実質的に平らな
    表面を有し、前記薄膜被覆が上に積層される前記第１光
    学要素とは反対側の該薄膜被覆上に接する請求項７に記
    載のシステム。
15. 【請求項１５】前記第１及び前記第２光学要素はプリズ
    ムであり、その前記平らな表面は前記プリズムの面であ
    り、前記第１及び第２光学要素の組合せはビーム・スプ
    リット構造を形成する、請求項１４に記載のシステム。
16. 【請求項１６】前記薄膜被覆が、ハフニア、フッ化マグ
    ネシウム、アルミナ、及び酸化ケイ素のグループ内の少
    なくとも１つから選択される、請求項７に記載のシステ
    ム。
17. 【請求項１７】前記入力光学サブシステムと前記出力光
    学サブシステムとの間に、１つの折曲げ反射要素をさら
    に含む、請求項１に記載の光学システム。
18. 【請求項１８】前記光学システムが回転対称形の光学シ
    ステムである、請求項７に記載の光学システム。
19. 【請求項１９】前記入力サブシステムが、前記出力光学
    システムの画像領域湾曲とは逆の画像領域湾曲を有する
    中間画像を供給する、請求項１に記載の光学システム。
20. 【請求項２０】前記反射屈折光学システムが、領域スプ
    リット・ビーム折曲げ要素、前記領域スプリット・ビー
    ム折曲げ要素からの光線を受け入れるための反射凹表面
    を含む、請求項２に記載の光学システム。
21. 【請求項２１】前記の出力光学サブシステムの偶収差を
    補償する実質的な偶収差を供給するための、レンズ群を
    さらに含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 【請求項２２】前記レンズ群と前記反射凹表面が、前記
    反射屈折光学システムの奇収差を実質的に補正し、所定
    の画像領域湾曲を有する中間画像を供給する、請求項２
    ０に記載のシステム。
23. 【請求項２３】前記領域スプリット・ビーム折曲げ要素
    が反射プリズムの組合せである、請求項２２に記載のシ
    ステム。
24. 【請求項２４】前記領域スプリット・ビーム折曲げ要素
    がミラーである、請求項２０に記載の光学システム。
25. 【請求項２５】前記領域スプリット・ビーム折曲げ要素
    が反射プリズムの組合せである、請求項２０に記載の光
    学システム。
26. 【請求項２６】前記光学システムがこの光学システムの
    軸外部分を使用する、請求項２４に記載の光学システム
    。
27. 【請求項２７】前記光学システムがこの光学システムの
    軸外部分を使用する、請求項２５に記載の光学システム
    。
28. 【請求項２８】前記光学システムが環状領域システムま
    たはスロット領域システムである、請求項２６に記載の
    光学システム。
29. 【請求項２９】前記光学システムが環状領域システムま
    たはスロット領域システムである、請求項２７に記載の
    光学システム。
30. 【請求項３０】前記光学システムが回転対称システムで
    ある、請求項１に記載の光学システム。
31. 【請求項３１】前記折曲げ手段がビーム・スプリット六
    面体である、請求項２９に記載の光学システム。
32. 【請求項３２】前記折曲げ手段がプリズム反射の組合せ
    である、請求項２９に記載の光学システム。
33. 【請求項３３】前記対象の中間画像を形成するための中
    間画像形成光学要素と、前記中間画像を前記出力画像形
    成光学要素のための中間対象として使用して、前記出力
    画像を形成するための、出力画像形成光学要素とを有し
    、前記の出力画像形成光学要素は画像領域湾曲を有し、
    前記の中間画像形成光学要素と前記の出力画像形成光学
    要素の各々は、個別に実質的に奇収差について補正され
    、前記の中間画像形成光学要素と前記の出力画像形成光
    学要素は、実質的に偶収差について共に補正され、前記
    の中間画像は、前記出力画像形成光学要素の前記画像領
    域湾曲と反対の画像領域湾曲を有しており、前記の出力
    画像領域は、実質的に平坦であり実質的に無収差である
    、前記対象の実質的に平らな出力画像を投影するための
    光学システム。
34. 【請求項３４】前記の中間画像形成光学要素は、前記光
    学システムのための一次絞りとして凹球面ミラーを含み
    、さらに、前記中間画像形成光学要素の間にエア離間レ
    ンズ群を含み、前記エア離間レンズ群は前記出力形成光
    学要素内で前記一次絞りを再写像する、請求項３３に記
    載の光学システム。
35. 【請求項３５】前記の中間画像形成光学要素が１×シス
    テムであり、前記の出力画像形成光学要素はＮ×縮小屈
    折光学システムであり、前記の光学システムはサブミク
    ロンの分解能を有する、請求項３４に記載の光学システ
    ム。