【手続補正書】
【提出日】平成16年7月9日(2004.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】投影光学系の製造方法、該製造方法によって製造された投影光学系、投影露光装置および方法、並びに半導体装置の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光学系の製造方法において、
前記投影光学系を構成すべき複数の光学部材を製造する第１工程と、
該第１工程によって製造された複数の光学部材の光学面の面形状をそれぞれ計測する第２工程と、
前記第１工程にて製造された前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てる第３工程と、
該第３工程後にて前記投影光学系に残存する収差を計測するための第４工程と、
該第４工程によって計測された収差を補正するために前記投影光学系を調整すると共に、該調整中又は調整完了時での前記投影光学系を構成する前記複数の光学部材間の光学面の間隔を求める第５工程と、
前記第５工程後にて前記投影光学系に残存する高次の収差を計測する第６工程と、
前記第２工程にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前記第５工程にて得られた前記複数の光学部材間の光学面の間隔の情報と、前記投影光学系の光学設計情報とに基づいて、前記第６工程にて得られた残存する高次収差量を補正する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第７工程とを有することを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項２】
前記第７工程にて形成される前記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３】
前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項４】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項５】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項６】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項７】
前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項８】
前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣn とするとき、以下の式を満足する特徴とする請求項７に記載の投影光学系の製造方法。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）0.5 〕
＋Ｃ1 ｈ1 ＋Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ3 ｈ3 ＋Ｃ4 ｈ4 ＋・・・・・＋Ｃn ｈn
但し、Ａ＝ｈ2 ／ｒである。
【請求項９】
前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１０】
前記第５工程は、前記複数の光学部材間の光学面の間隔を調整する工程と、前記複数の光学部材を傾斜調整する工程と、前記複数の光学部材を偏心調整する工程とを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１１】
照明光学系からの露光光をマスク上に形成されたパターンに照明し、該パターンを投影光学系を介して感光性基板に露光する投影露光装置において、
前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板に形成するための複数の光学部材を有し、
前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、
前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１２】
前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項１１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
前記投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も感光性基板側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投影露光装置。
【請求項１６】
前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１７】
前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣn とするとき、以下の式を満足する特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）0.5 〕
＋Ｃ1 ｈ1 ＋Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ3 ｈ3 ＋Ｃ4 ｈ4 ＋・・・・・＋Ｃn ｈn
但し、Ａ＝ｈ2 ／ｒである。
【請求項１８】
前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１９】
前記投影光学系は、第１物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群とを備えていることを特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項２０】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ1 とし、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６レンズ群の焦点距離をｆ6 、前記第１物体面から前記第２物体面までの距離をＬとするとき、
０．１＜ｆ1 ／ｆ3 ＜１７
０．１＜ｆ2 ／ｆ4 ＜１４
０．０１＜ｆ5 ／Ｌ＜０．９
０．０２＜ｆ6 ／Ｌ＜１．６
の条件を満足することを特徴とする請求項１９に記載の投影露光装置。
【請求項２１】
半導体素子を製造する方法において、
露光光をマスク上に形成された所定のパターンに照明する工程と、
前記パターンを投影光学系を介して感光性基板に投影露光する工程とを有し、
前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板に形成するための複数の光学部材を有し、
前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、
前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も感光性基板側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項２１から請求項２５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣn とするとき、以下の式を満足する特徴とする請求項２６に記載の半導体装置の製造方法。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）0.5 〕
＋Ｃ1 ｈ1 ＋Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ3 ｈ3 ＋Ｃ4 ｈ4 ＋・・・・・＋Ｃn ｈn
但し、Ａ＝ｈ2 ／ｒである。
【請求項２８】
前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項２１から請求項２５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
複数の光学部材を用いて所定の順序で組み立てることにより、第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光学系を製造する方法において、
複数の光学部材を用いて前記投影光学系を組み立てるに先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測する第１工程と、
前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立て中又は組み立て後に前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る第２工程と、
前記第１工程にて得られた前記複数の光学部材の光学面の形状に関する情報と、前記第２工程にて得られた前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る工程とに基づいて、前記投影光学系に残存する収差を除去する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第３工程を有することを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項３０】
前記第３工程にて形成される前記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする請求項２９記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３１】
前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３２】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項２９から請求項３１のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３３】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項２９から請求項３１のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３４】
前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項２９から請求項３１のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３５】
前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項２９から請求項３４のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３６】
前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣn とするとき、以下の式を満足する特徴とする請求項３５に記載の投影光学系の製造方法。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）0.5 〕
＋Ｃ1 ｈ1 ＋Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ3 ｈ3 ＋Ｃ4 ｈ4 ＋・・・・・＋Ｃn ｈn
但し、Ａ＝ｈ2 ／ｒである。
【請求項３７】
前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項２９から請求項３４のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３８】
前記複数の光学部材の配置に関する情報は、前記複数の光学部材の間隔に関する情報を含んでいることを特徴とする請求項２９から３７のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３９】
請求項１から請求項１０、請求項２９から請求項３８のいずれかに記載の投影光学系の製造方法に従って製造された投影光学系。
【請求項４０】
照明光学系からの露光光をマスク上に形成されたパターンに照明し、該パターンを投影光学系を介して感光性基板に露光する投影露光装置において、
請求項３９に記載の投影光学系を備えていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４１】
請求項１１から請求項２０、請求項４０のいずれかに記載の投影露光装置を用いてマスク上に形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法であって、
前記照明光学系からの露光光を前記マスク上の前記パターンに照明する工程と、前記パターンを前記投影光学系を介して感光性基板に露光する工程とを備えていることを特徴とする露光方法。