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

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JPH05281469A JP5017208A JP1720893A JPH05281469A JP H05281469 A JPH05281469 A JP H05281469A JP 5017208 A JP5017208 A JP 5017208A JP 1720893 A JP1720893 A JP 1720893A JP H05281469 A JPH05281469 A JP H05281469A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】３６０〜３７２ｎｍの範囲内の波長で使う、色
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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には半導体製造
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。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
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。
【０００３】このような光学系の一つが、ウイリアムソ
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。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段及び作用】本発明は、物
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。
【０００５】従って、本発明の目的は、３６０ナノメー
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。
【０００６】上記の、そして上記以外の目的、利点、特
徴は、以下の詳細な説明から直ちに明らかとなるだろ
う。
【０００７】
【実施例及び効果】図は、本発明に従って構成された光
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。
【０００８】第３のレンズ群は４分の１波長板２６及び
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。
【０００９】縮小ミラー３０は、第３のレンズ群の近傍
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。
【００１０】上記の光学系の作用は、直ちに理解するこ
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。
【００１１】本発明の構成のように二つの異なる材質の
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。
【００１２】表３は、本発明の内容に基づいた光学縮小
系に対する構成データの仕様（prescription) を示すも
のである。
【００１３】
【表3】
【００１４】表４は、ミラー３０の非球面係数を例示す
るものである。
【００１５】
【表４】
【００１６】これまで、好ましい具体例を例示し説明し
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学系を概略的に例示した図。
【符号の説明】
１０ レチクル １２ レンズ １４，２０，２８ 負のレンズ １６，２２，３２，３８，４０ 正のレンズ １８ フォールディングミラー ２４ ビームスプリッタ ２６ ４分の１波長板 ２８ 第３のレンズ ３０ ミラー ３４，３６ シェル ４２ ウエハー ４４ 表面

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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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