(57)【要約】【課題】 特に価値の高いＲＥＭＡ対物レンズを提供すること。【解決手段】 有限の距離に位置する物体平面（１）を十字線平面（３３）に結像するＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）は、レチクルに近い対物レンズ半体の中に位置するレンズ群（３００）を有し、そのレンズ群における主ビームの高さはエッジビームの高さより大きく、面垂線に対する空気中での主ビームの入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜） の最大値が０．３５、好ましくは０．５より大きい発散面（２８）が配置されている。【選択図】  図１
2008033365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ビーム（Ｈ１）と光軸との交点の前方又は前後で、少なくとも１つの面（１１）は、この交点に対して湾曲し且つエッジビームの面垂線に対する空気中での入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）の最大値が物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい面であることを特徴とするＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項２】
絞り平面（１４）とレチクル平面（３３）との間に、コマビームの面垂線に対する空気中での入射角の正弦の最大値 （｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜）がＲＥＭＡ対物レンズ（１２３）の物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい面（２３）が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項１記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項３】
レチクル平面（３３）への物体平面（１）の明暗縁部の結像は、その５％と９５％の輝度値が互いに像視野直径の２％未満、好ましくは０．５％未満離れていることを特徴とする請求項２記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項４】
物体平面（１）と、主ビーム（Ｈ１）と光軸との交点を含む絞り平面（１４）との間に、物体平面（１）に対して湾曲した発散空隙（３，４）が配置されていることを特徴とするＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項５】
補正ひとみ平面（１４）を形成する部分対物レンズ（１００）を含むことを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項６】
物体平面（１）に対して湾曲し、面垂線に対するエッジビームの空気中での入射角の正弦の値（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）がＲＥＭＡ対物レンズの物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より小さく且つコマビームの入射角の正弦の最大値（｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜）はＲＥＭＡ対物レンズの物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい凹面（４）を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項４記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項７】
レチクルマスク（９０）がガラス棒（８０）の射出端に配置されているマイクロリソグラフィ用投影露光装置で使用することを特徴とする請求項１から６の少なくとも１項に記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【請求項８】
投影対物レンズ（４００）が縮小カタディオプトリック対物レンズであるマイクロリソグラフィ用投影露光装置で使用することを特徴とする請求項１から７の少なくとも１項に記載のＲＥＭＡ対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＲＥＭＡ対物レンズに関する。これは、レチクルマスキング手段（ＲＥＭＡ）をリソグラフィ用の構造規定マスクを支持するレチクルの平面に結像する対物レンズである。レチクル上で照明される領域は、これにより、鮮鋭に縁部を規定されることになる。通常、レチクルマスキング手段は調整自在の刃先によって構成されている。
結像は通常は拡大結像である。ＲＥＭＡ対物レンズはマイクロリソグラフィ用投影露光装置（ステッパ）に適用される。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ実用新案第９４０９７４４号からは、光源と、シャッタと、入射対物レンズ（ズームアクシコン）と、インテグレータとしてのガラス棒と、レチクルマスキングシステムと、レチクルマスキングシステムに位置する中間視野平面をレチクル上に結像するＲＥＭＡ対物レンズとがこの順序で設けられ、ＲＥＭＡ対物レンズは第１のレンズ群と、ひとみ中間平面と、第２のレンズ群と、方向転換ミラーと、第３のレンズ群と、レチクルを有するレチクル平面とを含むようなマイクロリソグラフィ用投影露光装置の照明手段が知られている。この後に、通常は縮小レンズであり、たとえば、テレセントリックではない入射端に内側に位置するひとみ平面を含む投影対物レンズが続き、さらに、像平面にウェハがある。
【０００３】
欧州特許第０５２６２４２Ａ１号に従ったシステムにおいては、ここではハニカムコンデンサであるインテグレータの後に、レチクルマスキングシステムの前に、まず、投影対物レンズが設けられている。２つのレンズ群と、ミラーとを介して、レチクルマスキングシステムはレチクル平面に対して光学的に共役されており、そこで結像される。同時に、インテグレータの射出側の絞り（二次光源）は、投影対物レンズの２つのレンズ群及び各部分によって、投影対物レンズのひとみに結像される。像誤差についての記述はない。
【０００４】
本出願人のＰＣＴ／ＥＰ９５／０１７１９には、マイクロリソグラフィ用の最大開口カタディオプトリック縮小対物レンズが記載されており、この対物レンズの図３及び表２による実施例に、ここで示すＲＥＭＡ対物レンズの実施例は厳密に適合している。従って、このＰＣＴ出願並びにドイツ実用新案は明らかに本特許出願の開示の一部を成している。表２はＰＣＴ出願の表２そのままである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、特に価値の高いＲＥＭＡ対物レンズを提供することである。その場合、主ビームの位置は投影対物レンズの入射ひとみと一致しているか又は典型的な投影対物レンズに適合しているべきである。ＲＥＭＡ対物レンズの物体平面に位置する絞りの縁部はレチクル平面に十分適切に結像されなければならず、たとえば、アライメントシステムの各部分をマスキングするための別の絞りやそれに類似する素子を配置できる場所であるため、妨害なく位置する補正ひとみ中間像が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、請求項１又は４に記載のＲＥＭＡ対物レンズによって解決される。これら全ての目的を達成するために、本発明によれば、大きな角度が光路の中に導入される。
【０００７】
請求項１によれば、主ビームと光軸との交点（これは絞り平面に位置している）の前方又は前後で、少なくとも１つ、好ましくは隣接する面の中の１つの光学面は、この交点に対して湾曲し、空気中でのエッジビームの入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）の最大値が物体側開口数の０．８倍より大きい面である。
【０００８】
請求項２によれば、絞り平面とレチクル（ＲＥＭＡ対物レンズの像平面）との間に、面垂線に対する空気中でのコマビームの入射角の正弦の最大値（｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜）が入射側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい少なくとも１つのレンズ面が位置している。
【０００９】
請求項３によれば、さらに、レチクルマスキングシステムによる物体平面のレチクル平面への結像は、明暗縁部の像の中に５％と９５％の輝度値が像視野直径の２％未満、好ましくは０．５％未満がたいに離れているような良好な結像である。従って、これらの方法は、物体の縁部、特にレチクルマスキングの切断縁部を非常に精密に結像するのに適している。
【００１０】
請求項４によれば、物体平面と、主ビームと光軸との交点を含む像平面との間に、物体平面に対して湾曲した発散空隙が配置されている。これにより、中間像の十分な補正が保証される。
【００１１】
請求項５によれば、ＲＥＭＡ対物レンズの絞り平面に補正ひとみ平面を形成する部分対物レンズの構成が示されている。
【００１２】
請求項６の特徴によって、この部分対物レンズの特に適切なコマ収差補正が得られる。このために、物体平面に対して湾曲し、空気中でのエッジビームの入射角の正弦の値（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）がＲＥＭＡ対物レンズの物体側開口数の０．８倍より小さく且つコマビームの入射角の正弦の最大値（｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜）はＲＥＭＡ対物レンズの物体側開口数の０．８倍より大きい凹面が少なくとも１つ設けられている。
【００１３】
上記の請求項のいずれか１項又は複数項に従ったＲＥＭＡ対物レンズは、レチクルマスクがガラス棒の射出側に配置されているマイクロリソグラフィ投影露光装置において使用されるのが好ましい。この場合、絞り平面までの対物レンズ部分が必要である。レチクルマスキングシステムをもたないハニカムコンデンサを含む装置では、後部が視野レンズを成す後続の部分のみが必要である。本発明による解決方法の特に大きな利点は、ガラス棒の端部にレチクルマスク、多くの場合は精密な切断縁部から成る調整自在の絞りが配置されることと、この絞りがレチクル平面に非常に精密に結像されることである。
【００１４】
請求項第８項によれば、ここで説明する実施例に相応して、カタディオプトリック投影対物レンズを伴って使用される。
【００１５】
このため、総じて、光源とガラス棒との間に配置された対物レンズにおいて発生する特別の照度特性、従って、可変開口による通常の照度、すなわち、コヒーレンス度σ、リング開口照度、対称傾斜照度、四重極照度（たとえば、欧州特許第Ａ−０６８７９５６号（９４０３８ＰＥＰ）及びその引例の中で説明されている）は、レチクルのあらゆる点について、投影対物レンズの入射ひとみに確実に伝達される結果となる。
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
【発明の実施の形態】
【００１６】
図１のレンズ断面図に示されているＲＥＭＡ対物レンズは３つのレンズ群１００，２００，３００を有する。ひとみ平面１４は平坦な板１２／１３の背後に位置している。
面２３には方向転換ミラーを組込むためのスペースがあり、これは露光装置の中にコンパクトな構成で配置するためには重要な構成要素である。レチクルを固定し且つ操作するために十分なスペースが残るように、第３のレンズ群３００と像平面３３との間に自由作業空間がある。図には主ビームＨ１と、エッジビームＲＤと、上方コマビームＯ１と、下方コマビームＵ１とが記入されている。表１は、物体平面１及び像平面３３に対して、全てが石英ガラスから製造されている面２から３２を有するレンズの半径と間隔を示す。
【００１７】
表２は、それに厳密に適合する、ＰＣＴ／ＥＰ９５／０１７１９の図３及び表２に従ったカタディオプトリック縮小対物レンズのデータを示す。
表１には、さらに、エッジビームＲＤ、主ビームＨ１、上方コマビームＯ１及び下方コマビームＵ１に対して、面への入射角の正弦であるｓｉｎ（ｉRand），ｓｉｎ（ｉHaupt），ｓｉｎ（ｉKoma oben），ｓｉｎ（ｉKoma unten）を挙げてある。
【００１８】
図２は、投影露光装置（ウェハステッパ）全体の光学系部分を示す概略図である。波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー５０が光源として使用される。６０はビーム整形及びコヒーレンス減少のための手段である。ズームレンズである対物レンズ７０は、様々な照明モードを必要に応じて調整することができる。構造全体（本発明によるＲＥＭＡ対物レンズ１２３の特徴を除く）は、たとえば、欧州特許第０６８７９５６号又はドイツ実用新案第９４０９７４４号（共に出願人による）から知られている。光はガラス棒８０に入射し、そこで混合され、均質化される。
【００１９】
そのすぐ後に、ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の物体平面１に位置するレチクルマスキングシステム９０が続いている。このＲＥＭＡ対物レンズは第１のレンズ群１００と、ひとみ平面（絞り平面）１４と、第２のレンズ群２００と、方向転換ミラー２４０と、第３のレンズ群３００と、像平面３３とから構成されている。ここに、交換・調整装置３３１によって精密に位置決めされるレチクル３３０が配置されている。この後に、ひとみ平面４１０を有するＰＣＴ／ＥＰ９５／０１７１９に従ったカタディオプトリック投影対物レンズ４００が続いている。表１及び表２の実施形態においては、入射ひとみはほぼ投影対物レンズの前方の無限遠に位置している。像平面には、ウェハ５００が配置されている。
【００２０】
主ビームはＲＥＭＡ対物レンズ１２３の物体平面１からほぼ垂直に射出する。レンズ面３とレンズ面４との間には、物体平面１に対して湾曲した発散空間が存在している（請求項４）。ひとみ平面１４の隣には、この場合に使用可能な絞り、フィルタなどの保持手段として、薄く平坦な板１２／１３が配置されている。ひとみは、そのような絞りなどのその後の順調な処理のために、十分適正に補正されている。それに応じて、ひとみ１４に至るまでの対物レンズ部分は部分対物レンズとして補正されるのであるが、この部分対物レンズの物体は無限遠に位置し、絞りはＲＥＭＡ対物レンズ１２３の物体平面１の場所に位置し、像平面はＲＥＭＡ対物レンズ１２３全体の絞り平面の場所に位置し、コマ収差は横偏差としてこの部分結像の像視野直径の１％未満、好ましくは０．２％未満である。
【００２１】
面１１及び１６はひとみ平面１４に対して湾曲しており、面１１については｜ｓｉｎ（ｉRand）｜＝０．６２であり且つ面１６については｜ｓｉｎ（ｉRand）｜＝０．６６であるので、これらの面は、主ビーム（Ｈ１）と光軸との交点の前方又は前後で、少なくとも１つの面１１は、この交点に対して湾曲し且つエッジビームの面垂線に対する空気中での入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）の最大値が物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい面であるという請求項３の条件を満たす。物体側開口数はＮＡＯ＝０．６０である（物体平面１の｜ｓｉｎ（ｉRand）｜に等しい）。変形例では、この値は０．３５から０．７５であるのが好ましい。
従って、｜ｓｉｎ（ｉRand）｜：ＮＡＯの商は２つの面に対して１より大きく、０．８よりは十分に大きい。
【００２２】
主ビーム（Ｈ１）と光軸との交点の前方又は前後で、少なくとも１つの面１１は、この交点に対して湾曲し且つエッジビームの面垂線に対する空気中での入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉRand）｜）の最大値が物体側開口数（ＮＡＯ）の０．８倍より大きい面であるという請求項１の特性を有するこれらの面のうち一方と、ひとみ平面との間にはできる限り、２つ以上のレンズを設けるべきではないであろう。さらに、絞り平面１４とレチクル平面３３との間には、入射側開口数ＮＡＯの０．８倍より大きい面垂線に対するコマビームの空気中での射出角の正弦の最大値｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜を有する面２３が位置している。これらの面はベッツヴァルの和と球面収差に影響を及ぼすと有利である。
【００２３】
第３のレンズ群３００においては、主ビームの高さはエッジビームの高さより大きく、面２８は発散面であり、｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜は０．５４である。従って、レチクルに近い対物レンズ半体の中に位置するレンズ群３００を有し、このレンズ群における主ビームの高さはエッジビームの高さより大きく、面垂線に対する空気中での主ビームの入射角の正弦（｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜）の最大値が０．３５より大きく、好ましくは０．５より大きい。それに相応して、第３のレンズ群３００はレチクル平面３３の付近に位置している。
【００２４】
この第３のレンズ群３００は正の焦点距離を有し、ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の主ビームを投影対物レンズ４００の主ビームに適合させる働きをする。レチクル平面３３で照明される各々の点において、入射する光の円錐の強ビームは後続する投影対物レンズ４００の所定の主ビームとはごくわずかしか異ならない。角偏差は３ミリ度未満となっている。表１に従った図示実施形態を表２に従った投影対物レンズ４００と組合わせた場合、この偏差は１ミリ度未満である。
【００２５】
このような主ビーム適合に際しては、｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜＝０．５４が成立する強力発散面２８を設けることが特に有効である。このように大きいｉ角度によって、投影対物レンズ４００の入射ひとみ４２０に主ビームＨ１を適合させることが可能になる。
【００２６】
ＲＥＭＡ対物レンズ１２３のゆがみは０．５％未満に補正されている。一般には、３％未満、あるいは０．５％未満となるよう努めるべきである。このためには、｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜≧０．３５が成立する湾曲した収束面を第３のレンズ群３００の中に設けると有利である。この場合、これは｜ｓｉｎ（ｉHaupt）｜＝０．４７の面２５である。
【００２７】
本発明によるＲＥＭＡ対物レンズ、特にこの実施形態によるＲＥＭＡ対物レンズは、物体平面及び像平面並びにひとみの領域の自由スペースの形成という点に関しても、実施するのに非常に適している。１〜３３の構造の全長は１２００mmであるが、構成によっては約５００〜２０００mmであっても良い。物体平面１と第１の対物レンズ面２との自由間隔は約３０mmである。物体平面１に可変レチクルマスキング絞り９０を適切に装着できるように、一般に少なくとも約５mmであることが求められる。
【００２８】
ひとみ平面１４の次に配置された平坦な板１２／１３の後に、６０mmを越える自由スペースが形成されているので、その場所に、様々に異なるフィルタ作用や絞り作用をもつ平坦な板１２／１３の交換手段を配置することができる。第２のレンズ群２００と第３のレンズ群３００との間には、光チューブの横断面より明らかに長い自由スペースが存在しており、図示されている平面２４の領域（その場所からずれている場合もある）に方向転換ミラー２４０を配置できる（図２を参照）。
【００２９】
対物レンズからレチクル平面に至るまでの自由間隔３２〜３３も、９０mm（全長の７．５％）を越えるように十分にとられている。この場合、交換・調整手段３３１を含めてレチクル３３０を保持するために十分なスペースを確保するには、あらゆる実施形態において全長の３％を越えることが求められる。物体側主ビームは例であり、物体平面１に対して垂直であるのが好ましい。物体平面１をガラス棒８０の射出面と一致させることができる。しかし、可変物体視野絞り（レチクルマスキング９０）を装着するためには、ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の全長の０．８％より小さい短い距離をガラス棒８０に対してとることが必要である。
【００３０】
ＲＥＭＡ対物レンズ１２３は物体平面１を、たとえば、β＝−４．４４４の縮尺で、一般には２倍を越えて、原則として３倍から８倍に拡大して結像する。これは、第１に、レチクル平面３３の像視野直径が投影対物レンズ４００の物体視野直径と同じ大きさでなければならないという条件によって可能になる。ウェハ５００上の像視野直径が３０mmであるとき、４倍又は５倍の縮小投影対物レンズ４００では、ＲＥＭＡ対物レンズの像視野直径は１２０mm又は１３０mmでなければならない。
【００３１】
しかしながら、重要なガラス棒８０の直径は明らかに小さいので、高倍率の拡大が必要となる。一般に、ハニカムコンデンサの場合、直径はガラス棒の場合より明らかに大きいため、そのような拡大は不要になる。第１のレンズ群１００は部分対物レンズとして構成されている。その物体平面は無限遠に位置し、絞りはＲＥＭＡ対物レンズ１２３全体の物体平面１の場所にある。部分対物レンズのエッジビームはＲＥＭＡ対物レンズ１２３のテレセントリックな主ビームに対応し、部分対物レンズの主ビームはＲＥＭＡ対物レンズ１２３のエッジビームに対応する。そこで、部分対物レンズの像平面はＲＥＭＡ対物レンズ１２３の絞り平面１４の領域に位置している。この部分結像の結像品質は、横偏差としてのコマ収差の最大値がこの部分結像の像視野直径の１％より小さく、好ましくはその０．２％より小さくなるようなものである。この実施形態では、この値は０．２％より小さい。
【００３２】
このコマ収差補正のために、部分対物レンズ１００の中に、物体平面１に対して湾曲し、ランドビーム角度については｜ｓｉｎ（ｉRand）｜≦０．８・ＮＡＯ（ＲＥＭＡ対物レンズ１２３の物体側開口数）が成立し且つ部分対物レンズ１００において発生する最大コマビーム角度については｜ｓｉｎ（ｉKoma max.）｜≧０．８・ＮＡＯが成立する凹面が少なくとも１つ配置されている。この実施形態では、｜ｓｉｎ（ｉRand）｜＝０．４３及び｜ｓｉｎ（ｉKomamax.）｜＝０．６５（ＮＡＯは０．６である）の面４がこの条件を満たす。たとえば、絞り付近の湾曲したメニスカスレンズ１０、１１及び１６、１７を接合素子として構成することにより、ＲＥＭＡ対物レンズを色消しすることができる。
【００３３】
図示した実施形態は、波長２４８ｎｍのＤＵＶ光に関して提示されている。たとえば、１９３ｎｍのより短い波長や、たとえば、３６５ｎｍのｉ線などのより長い波長も、構造をわずかに適応させることによって可能である。
【００３４】
【表１】
2008033365.tif 000003
【００３５】
表  ２
波長ラムダ＝２４８，３８ｎｍ              開口数ＮＡ＝０，７０
結像倍率Ｂ＝−０，２５                    ガラス：石英ｎ＝１，５０８３４
番号        半径                      厚さ                  ガラス
─────────────────────────────────
４６，２５
１        −２０８，３０
１１，３８              石英
２        −４９８，４８
１，００
３          ３６８，２９
１６，３０              石英
４        −１７３，６４
５５，８２
５        Ｐｌａｎ
６６，００
６        −１２７，７８
９，７０              石英
７          ２５１，１５
７９，２８
８        １８９１，９５
３８，７３              石英
９        −１６０，５１
１，０３
１０      −２８１８，１８
１５，４９              石英
１１          ２６３，１３
１３，９６
１２          ９９７，９３
２９，３０              石英
１３        −２７３，９７
１，００
１４        Ｐｌａｎ
９５，５０              石英
１５        Ｐｌａｎ
９５，５０              石英
１６        Ｐｌａｎ
２１，１０
１７        −２４５，２７
１５，６３              石英
１８        ３２１６，７１
１５，１６
１９        −４３７，４２            ミラー
１５，１６
２０      −３２１６，７１
１５，６３              石英
２１          ２４５，２７
２１，１０
２２        Ｐｌａｎ
１９１，０                石英
２３        Ｐｌａｎ
１，００
２４          ２７８，０４
２４，５７              石英
２５        ４６１５，５８
６３，３９
２６          ２６２，２６
４０，８１              石英
２７        −６２０，９１
１，０８
２８          ２０８，５５
２４，７５              石英
２９      −２３３６，２１
６，６７
３０        −４４１，２８
１５，２９              石英
３１        １１４４，２８
１，０６
３２            ７１，９５
３６，０７              石英
３３            ５０，３６
１３，６４
３４            ６０，４７
５３，８５              石英
３５        ３６７２，４１
６，３４
３６                                                          像（ウェハ）
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＲＥＭＡ対物レンズのレンズ断面図。
【図２】マイクロリソグラフィ用投影露光装置の概略図。
【符号の説明】
【００３７】
１…物体平面、１４…ひとみ（絞り）平面、２８…発散面、３３…像平面、
８０…ガラス棒、９０…レチクルマスキング、１００…第１のレンズ群、
１２３…ＲＥＭＡ対物レンズ、２００…第２のレンズ群、３００…第３のレンズ群、
３３０…レチクル、４００…投影対物レンズ、４１０…ひとみ平面、Ｈ１…主ビーム。
【図１】
2008033365.tif 000004
【図２】
2008033365.tif 000005