JPH05281469A - 異なる屈折率の材質からなる適合された複数の要素を用いた広帯域光学縮小系 - Google Patents
異なる屈折率の材質からなる適合された複数の要素を用いた広帯域光学縮小系Info
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Abstract
補正され殆ど歪みのない光学縮小系を与える。 【構成】いずれも2つの異なる材質、石英ガラスとクラ
ウンガラス、から成る第1、第2および第4のレンズ群
LG1,LG2およびLG4と、第3のレンズLG3、
非球面の縮小ミラー30、フォールディングミラー1
8、ビームスピリッタ24、4分の1波長板26とから
成り、360〜372nmの範囲内の波長、即ちI線の
帯域幅、で殆ど歪みのない状態で色補正されたレチクル
10の光学縮小パターンをウエハー42上に投影する。
Description
において使用される光学系に関連し、より詳細には、I
線(I−Iine)に使用するための補正された反射屈折光
学縮小系に関連する。
は、通常は種々のホトリソグラフイ技術を使って製造さ
れる。半導体の中で使用される回路は、レチクルを通し
て半導体チップ上に複写される。この複写は、しばしば
光学系を用いて行われる。かかる光学系の設計はしばし
ば複雑なものとなり、寸法がどんどん小さくなりつつあ
る部品を半導体チップ上に配置するために行われる複写
に必要な解像度を得ることは困難である。このため、
0.35ミクロン〜0.5ミクロン位のオーダーの非常
に微細な部品の形状を複写することのできる光学縮小系
を開発するために多大な努力が払われてきた。これを達
成するには、光学系が、しばしばスペクトルの紫外線領
域の深いところの短い波長において使用できるものであ
ることが必要となる。
ンに対して1990年9月4日に付与された「光学縮小
系」という米国特許No.4953960において示され
ている。ここではこれを参考文献として含む。上記の特
許で開示された光学系は、そこで意図した目的に対して
はうまく機能するが、他の半導体製造での応用において
使用されるようなより長い波長を用いての使用にはうま
く適合しない。このため、水銀スペクトルのI線を含む
より広い帯域の波長を用いた製造のためにホトリソグラ
フイにおいて使用したときに、良好な補正作用(crrect
ion )を持った光学系が必要となっている。
体から縮小された画像の端部まで、少なくとも二つの異
なる材質からなる第1のレンズ群と、少なくとも二つの
異なる材質からなる第2のレンズ群と、ビームスプリッ
タと、第3のレンズと、非球面の縮小ミラーと、少なく
とも二つの異なる材質からなる第4のレンズ群とを備え
た反射屈折光学縮小系を具備している。各レンズ群に
は、石英ガラス又はクラウンガラスからなるレンズ要素
が含まれている。異なる材質のガラスを結合させること
により、360ナノメートルから372ナノメートルま
での間の波長、即ち、I線の帯域幅で、殆ど歪みがない
状態で機能する色補正された光学縮小系が与えられる。
トルから372ナノメートルまでの間の波長で使うため
の光学縮小系を与えることである。これが色補正された
ものであること及び殆ど歪みがないことは、本発明の利
点である。レンズ群が少なくとも二つの異なる材質から
なっていることが、本発明の特徴となっている。
徴は、以下の詳細な説明から直ちに明らかとなるだろ
う。
学縮小系を例示している。長い共役端には、物体もしく
はレチクル10が配置されている。このレチクルには望
ましくは図の紙面に対して垂直な方向において直線偏向
された輻射光(radiation)を照射する。ウエハー42は
画像端に配置されている。レチクル10からウエハー4
2までのうちの最初の部分は、弱い正のレンズ12、負
のレンズ14、正のレンズ16からなる第1のレンズ群
である。弱い正のレンズ12は、光学ガラスの製造業者
として周知であるショット(Schott) から入手すること
のできるFK5ガラスなどのようなクラウンガラスから
なる。そのレンズ14及び正のレンズ16は、両方とも
石英ガラスからなる。第1のレンズ群と第2のレンズ群
との間には、フォールディングミラー(foIding mirro
r:光を曲げるためのミラー)18が配置されている。
第2のレンズ群は、負のレンズ20及び正のレンズ22
からなる。負のレンズ20は石英ガラスからできてい
る。一方、正のレンズ22はクラウンガラスからできて
いる。フォールディングミラー18は、この光学縮小系
を通過する輻射光の方向を90度だけ曲げる。これによ
って物体と画像の面は平行となり、光学系の全長を短く
している。第2のレンズ群の一方の側の近傍には、立方
体のビームスプリッタ24が配置されている。立方体の
ビームスプリッタ24が有する面44は、第2のレンズ
グループに近い側の面から入射された輻射光を90度だ
け曲げて第3のレンズ群を通過するようにする。立方体
のビームスプリッタ24はまた、面44上に偏向選択コ
ーティングを有しており、これは図の紙面に対して垂直
な方向において直線偏向している輻射光のみを、90度
だけ曲げる。
負のレンズ28からなる。4分の1波長板26の軸は入
射する輻射光の偏向の方向に対して45度の角度となっ
ている。その結果、立方体のビームスプリッタ24から
入射する輻射光は、4分の1波長板26を透過した後に
円偏向となる。ミラー30によって反射された後に再び
4分の1波長板を透過すると、輻射光は図の紙面と平行
な方向に直線偏向された状態となり、従って立方体のビ
ームスプリッタ24を透過できる。表面44上の偏向選
択コーティング及び4分の1波長板26を用いることに
よって、立方体のビームスプリッタ24を通過する輻射
光の減衰を有効に軽減している。従って、もし表面44
上の偏向選択コーティングを用いなければ、4分の1波
長板26は必要なく、又、第3のレンズ群は第3のレン
ズ28のみとなる。
に配置されている。縮小ミラー30として非球面ミラー
を使用すれば、球面ミラーを使用する場合よりも収差補
正が改善される。4分の1波長板26は、石英ガラスか
らできており、負のレンズ28はクラウンガラスからで
きている。第3のレンズ群とは反対側のビームスプリッ
タ24の近傍には、第4のレンズ群が配置されている。
この第4のレンズ群は、クラウンガラス製の正のレンズ
32、石英ガラス製のシェル34、石英ガラス製のシェ
ル36、石英ガラス製の弱い正のレンズ38、そしてク
ラウンガラス製の正のレンズ40からなる。シェル34
及び36は、実質的に正でも負でもないレンズ要素とさ
れている。ウエハー42は、レンズ40の近傍の画像面
内に配置される。
とができる。物点位置におけるレチクル10の画像は、
ウエハー42上の像点において縮小されて結像される。
輻射光は第1のレンズ群を通過するとミラー18によっ
て方向を変えられ、第2のレンズ群を通過する。その
後、輻射光は立方体のビームスプリッタ24に入射し、
この中の表面44によって上方へ向けて反射される。ビ
ームスプリッタ24へ入射する輻射光は平行にはならな
い(not coIIimated)。これによりゴースト(ghost im
ag)を回避できる。輻射光はその後第3のレンズ群を通
過し、ミラー30によって立方体のビームスプリッタ2
4に戻るように反射される。輻射光は、立方体のビーム
スプリッタ24から出ると第4のレンズ群に入射し、こ
れにより像点においてウエハー42上に結像される。
ガラスを使用することにより、画像端の22×5ミリメ
ートルの視野に対してほとんど歪みがない状態で、36
0ナノメートルから372ナノメートルまでの波長の間
の広い帯域において機能する色補正された光学縮小系が
提供される。殆どの正のレンズ要素はクラウンガラスか
らなる。石英ガラスよりも大きな屈折率(index of ref
raction)を有するクラウンガラスでは、像面のそり(fi
eId curvatur)が少ない。加えてクラウンガラスの分散
は石英ガラスの分散よりも小さい。このような小さい分
散の正のレンズ要素と大きい分散の負のレンズ要素との
結合によって、これまで可能であった以上に広いスペク
トル範囲にわたってより良い色補正が可能となる。従っ
て、本発明において使用されるレンズ要素と異なる材質
のガラスの結合により、広いスペクトルもしくは帯域に
わたって性能が改善される。特に本発明は、I線の帯域
即ち360ナノメートルから372ナノメートルの間の
波長にわたって良好な補正を与える。
系に対する構成データの仕様(prescription) を示すも
のである。
るものである。
てきたが、当業者にとってはこの発明の思想及び範囲か
ら逸脱することなく種々の変形を行うことが可能である
ことは明らかであろう。
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも二つの異なる材質からなる屈
折要素を含む第1のレンズ群と、少なくとも二つの異な
る材質からなる屈折要素を含む第2のレンズ群と、ビー
ムスプリッタと、第3のレンズ群と、縮小ミラーと、少
なくとも二つの異なる材質からなる屈折要素を含む第4
のレンズ群とからなり、この系に入射する輻射光は、前
記第1のレンズ群、前記第2のレンズ群、前記ビームス
プリッタ、前記第3のレンズ群を通過し、前記ミラーに
よって反射され前記第3のレンズ、前記ビームスプリッ
タ、及び前記第4のレンズ群を通過するよう戻されると
いうように構成されていることを特徴とする、長い共役
端から短い共役端までの反射屈折光学縮小系。 - 【請求項2】 前記縮小ミラーは球面であることを特徴
とする請求項1記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項3】 前記縮小ミラーは非球面であることを特
徴とする請求項1記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項4】 更に、入射の面に対して垂直な方向に直
線偏向された輻射光のみを90度曲げるようにされたコ
ーティング手段が、前記ビームスプリッタ上に設けられ
たことを特徴とする請求項3記載の反射屈折光学縮小
系。 - 【請求項5】 更に、前記ビームスプリッタと前記第3
のレンズとの間に4分の1波長板が設けられたことを特
徴とする請求項4記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項6】 更に、前記第1のレンズ群と前記第2の
レンズ群との間にフォールディングミラーが設けられた
ことを特徴とする請求項1記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項7】 前記少なくとも二つの異なる材質は、ク
ラウンガラスと石英ガラスであることを特徴とする請求
項1記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項8】 前記第1のレンズ群は、クラウンガラス
製の第1の正のレンズと、石英ガラス製の負のレンズ
と、石英ガラス製の第2の正のレンズとを含んでいるこ
とを特徴とする請求項7記載の反射屈折光学縮小系。 - 【請求項9】 前記第2のレンズ群は石英ガラス製の負
のレンズと、クラウンガラス製の負のレンズとを含んで
いることを特徴とする請求項7記載の反射屈折光学縮小
系。 - 【請求項10】 前記第3のレンズは、クラウンガラス
製の負のレンズであることを特徴とする請求項7記載の
反射屈折光学縮小系。 - 【請求項11】 前記第4のレンズ群は、クラウンガラ
ス製の第1の正のレンズと、石英ガラス製の第1のシェ
ルと、石英ガラス製の第2のシェルと、石英ガラス製の
第2の正のレンズと、クラウンガラス製の第3の正のレ
ンズとを含んでいることを特徴とする請求項7記載の反
射屈折光学縮小系。 - 【請求項12】 クラウンガラス製の第1の正のレンズ
と、石英ガラス製の第1の負のレンズと、石英ガラス製
の第2の正のレンズと、フォールディングミラーと、石
英ガラス製の第2の負のレンズと、クラウンガラス製の
第3の正のレンズと、石英ガラス製のビームスプリッタ
と、石英ガラス製の4分の1波長板と、クラウンガラス
製の第3の負のレンズと、球面縮小ミラーと、クラウン
ガラス製の第4の正のレンズと、石英ガラス製の第1の
シェルと、石英ガラス製の第2のシェルと、石英ガラス
製の第5の正のレンズと、クラウンガラス製の第6の正
のレンズとを具備し、この系に入射する輻射光が前記第
1の正のレンズ、前記第1の負のレンズ、前記第2の正
のレンズを通過し、前記フォールディングミラーによっ
て進路を曲げられ、前記第2の負のレンズ及び前記第3
の正のレンズを通過し、前記ビームスプリッタによって
反射されて前記4分の1波長板及び前記第3の負のレン
ズを通過し、前記非球面縮小レンズによって反射されて
前記ビームスプリッタを通って戻され、前記第4の正の
レンズ、前記第1のシェル、前記第2のシェル、前記第
5の正のレンズ、前記第6の正のレンズを通過するとい
うように構成されていることを特徴とする半導体製造に
応用されるホトリソグラフイに使用するための、長い共
役端から短い共役端までの反射屈折光学縮小系。 - 【請求項13】 半導体製造に応用されるホトリソグラ
フイに使用するための反射屈折光学縮小系であって、以
下の仕様(prescription)を有し、 【表1】 ここで非球面は以下の非球面係数 【表2】 を有していることを特徴とする半導体製造に応用される
ホトリソグラフイに使用するための反射屈折光学縮小
系。
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