(57)【要約】投影フォトリソグラフィのための光学系を開示する。光学系は、狭いスペクトル範囲及び広いスペクトル範囲の両方で大きなフィールドに結像することができる変形ダイソン系である。光学系は、少なくとも平凸エレメントを含む正のサブグループと、少なくとも負のメニスカスエレメントを含む負のサブグループとを有する。レンズサブグループは小さなエアスペースによって分離されている。正と負のサブグループは、ミラー軸に沿って凹面ミラーと間隔を空けて隣接して配置されたメインレンズグループを構成する。光学系は可変開口絞りをさらに含み、光学系は可変ＮＡを有する。この光学系を採用した投影フォトリソグラフィ装置も開示する。
2006512777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って、
凹球面ミラーと、
前記ミラーに位置し、系の開口数（ＮＡ）を決定する可変開口絞りと、
前記ミラーに向かって順に、
正の屈折力を有する第１のサブグループと、
負の屈折力を有し、エアスペースによって前記第１のサブグループと間隔を置いて配置された第２のサブグループと、
を含み、
正の屈折力を有し、前記ミラーと間隔を置いて配置されたメインレンズグループと、
第１及び第２の平面をそれぞれ有する第１及び第２のプリズムと、
を含む光学系であって、
前記第２の平面は、前記光軸の両側で前記正のサブグループに隣接して配置され、
前記第１の平面は、対物面及び像面にそれぞれ隣接して配置され、
前記光学系は、前記可変開口絞りを調整することによって調節可能な前記像面における露光フィールドサイズを有し、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像することを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求項１において、
前記調節可能な露光フィールドは、
０．３６５のＮＡでは少なくとも２つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．３４のＮＡでは少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．２６のＮＡでは少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下のＮＡでは少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項３】
請求項１において、
前記調節可能な露光フィールドは、
０．３４のＮＡでは少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．２６のＮＡでは少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下のＮＡでは少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求項１において、
前記光学系はｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を含むスペクトル範囲で収差補正され、
前記調節可能な露光フィールドは、
０．２６のＮＡでは少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下のＮＡでは少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求項１において、
前記調節可能な露光フィールドは、
０．２６のＮＡでは少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下のＮＡでは少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項６】
請求項１において、
前記光学系はｉ線（３６５ｎｍ）を含む狭いスペクトル範囲で収差補正され、前記調節可能な露光フィールドは、少なくとも０．３６のＮＡで少なくとも２つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドを含むことを特徴とする光学系。
【請求項７】
請求項１において、
０．３４〜０．１６の調節可能なＮＡを有することを特徴とする光学系。
【請求項８】
請求項１において、
０．３６５〜０．１６の調節可能なＮＡを有することを特徴とする光学系。
【請求項９】
請求項１において、
前記可変開口絞りに動作的に結合され、前記可変開口絞りを自動的に調整するコントローラーをさらに含むことを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求項１において、
前記メインレンズグループの少なくとも１つのレンズエレメントが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項１１】
請求項１において、
前記ミラーが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項１２】
請求項１において、
前記第１及び第２のプリズムが６０３６０６ガラス及び５８９６１２ガラスの一方でそれぞれ形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１３】
光軸に沿って、
凹球面ミラーと、
前記ミラーに位置し、系の開口数（ＮＡ）を決定する可変開口絞りと、
前記ミラーに向かって順に、
前記ミラーに面する凸面を有する平凸レンズからなる第１のサブグループと、
前記ミラーに面する凸面を有する負のメニスカスレンズからなり、凹面がエアスペースによって前記平凸レンズの前記凸面から間隔を置いて配置された第２のサブグループと、
を含み、
正の屈折力を有し、前記ミラーから間隔を置いて配置されたメインレンズグループと、
第１及び第２の平面をそれぞれ有する第１及び第２のプリズムと、
を含む光学系であって、
前記第２の平面は、前記光軸の両側で前記平凸レンズの平面に隣接して配置され、
前記第１の平面は、対物面及び像面にそれぞれ隣接して配置され、
前記光学系は、前記可変開口絞りを調整することによって調節可能な前記像面における露光フィールドサイズを有し、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像することを特徴とする光学系。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記平凸レンズは４５８６７８ガラス及び５１６６４３ガラスの一方からなることを特徴とする光学系。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記プリズムは６０３６０６ガラス及び５８９６１２ガラスの一方でそれぞれ形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１６】
請求項１３において、
前記調節可能な露光フィールドは、
０．３４の開口数では少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．２６の開口数では少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下の開口数では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項１７】
請求項１３において、
０．３４〜０．１６の間で調節可能な開口数を有することを特徴とする光学系。
【請求項１８】
請求項１３において、
前記メインレンズグループの少なくとも１つのレンズエレメントが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項１９】
請求項１３において、
前記ミラーが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項２０】
請求項１３において、
前記第１及び第２のプリズムが６０３６０６ガラスで形成され、
前記平凸レンズが４５８６７８ガラスで形成され、
前記メニスカスレンズエレメントが５４８４５８ガラス，５６７４２８ガラス，５８１４０８ガラス，５９６３９３ガラス，５９６３８７ガラスの１つで形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項２１】
光軸に沿って、
凹球面ミラーと、
前記ミラーに位置し、系の開口数（ＮＡ）を決定する可変開口絞りと、
前記ミラーに向かって順に、
前記ミラーに面する凸面を有する平凸レンズからなる第１のサブグループと、
前記ミラーに面する凸面をそれぞれ有する第１及び第２の負のメニスカスレンズからなり、前記第１の負のメニスカスレンズの凹面がエアスペースによって前記平凸レンズの前記凸面から分離された第２のサブグループと、
を含み、
正の屈折力を有し、前記ミラーに間隔を置いて隣接して配置されたメインレンズグループと、
第１及び第２の平面をそれぞれ有する第１及び第２のプリズムと、
を含む光学系であって、
前記第２の平面は、前記光軸の両側で前記平凸レンズの平面に隣接して配置され、
前記第１の平面は、対物面及び像面にそれぞれ隣接して配置され、
前記光学系は、前記可変開口絞りを調整することによって調節可能な前記像面における露光フィールドサイズを有し、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像することを特徴とする光学系。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記平凸レンズと前記メニスカスレンズは、第１及び第２のプリズムとともに、ＮＡ＜０．２６ではｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を含む広いスペクトルバンドにわたって色収差を補正し、ＮＡ＞０．２６ではｉ線（３６５ｎｍ）を含む狭いスペクトルバンドにわたって色収差を補正する異なる種類のガラスで形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項２３】
請求項２１において、
前記調整可能な露光フィールドは、
０．３６５のＮＡでは少なくとも２つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．３４のＮＡでは少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．２６のＮＡでは少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下のＮＡでは少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項２４】
請求項２１において、
前記メインレンズグループの少なくとも１つのレンズエレメントが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項２５】
請求項２１において、
前記ミラーが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項２６】
請求項２１において、
前記平凸レンズ及び前記メニスカスレンズの一方は同じ種類のガラスからなることを特徴とする光学系。
【請求項２７】
光軸に沿って、
凹球面ミラーと、
前記ミラーに位置し、系の開口数（ＮＡ）を決定する可変開口絞りと、
前記ミラーに向かって順に、
前記ミラーに面する凸面を有する平凸レンズと前記ミラーに面する凸面を有する第１の負のメニスカスレンズとを前記ミラーに向かって順に有する第１のサブグループと、
前記ミラーに面する凸面を有する第２の負のメニスカスレンズからなり、前記第２の負のメニスカスレンズの凹面がエアスペースによって前記第１の負のメニスカスレンズの前記凸面から分離された第２のサブグループと、
を含み、
正の屈折力を有し、前記ミラーに間隔を置いて隣接して配置されたメインレンズグループと、
第１及び第２の平面をそれぞれ有する第１及び第２のプリズムと、
を含む光学系であって、
前記第２の平面は、前記光軸の両側で前記平凸レンズの平面に隣接して配置され、
前記第１の平面は、対物面及び像面にそれぞれ隣接して配置され、
前記光学系は、前記可変開口絞りを調整することによって調節可能な前記像面における露光フィールドサイズを有し、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像することを特徴とする光学系。
【請求項２８】
請求項２７において、
前記調整可能な露光フィールドは、
０．３６５の開口数では少なくとも２つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．３４の開口数では少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．２６の開口数では少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
０．１６以下の開口数では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項２９】
請求項２７において、
前記メインレンズグループの少なくとも１つのレンズエレメントが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項３０】
請求項２７において、
前記ミラーが非球面を有することを特徴とする光学系。
【請求項３１】
請求項２７において、
前記第１及び第２のプリズムの双方は６０３６０６ガラス及び５８９６１２ガラスの一方で形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項３２】
請求項３１において、
前記平凸レンズは４５８６７８ガラス及び５１６６４３ガラスの一方で形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項３３】
請求項３２において、
前記メニスカスレンズエレメントの一方が５４８４５８ガラス，５６７４２８ガラス，５８１４０８ガラス，５９６３９３ガラス，５３２４９０ガラス，５９６３８７ガラスからなる群から選択されるガラス種で形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項３４】
光軸に沿って、
凹球面ミラーと、
前記ミラーに位置し、系の開口数（ＮＡ）を決定する可変開口絞りと、
前記ミラーに向かって順に、
正の屈折力を有する第１のサブグループと、
負の屈折力を有し、エアスペースによって前記第１のサブグループから間隔を空けて配置された第２のサブグループと、
を含み、
前記ミラーに空間を置いて隣接して配置された正の屈折力を有するメインレンズグループと、
第１及び第２の平面をそれぞれ有する第１及び第２のプリズムと、
を含む光学系であって、
前記第２の平面は、前記光軸の両側で前記正のサブグループに隣接して配置され、
前記第１の平面は、対物面及び像面にそれぞれ隣接して配置され、
前記光学系は、前記可変開口絞りを調整することによって調整可能な前記像面における露光フィールドサイズを有し、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像する光学系と、
前記対物面でマスクを支持することができるマスクステージと、
ｇ線、ｈ線、ｉ線の波長の少なくとも１つでマスクを照明するように構成された照明系と、
前記像面でウェハを可動的に支持することができるウェハステージと、
を含むことを特徴とする投影リソグラフィー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系、特に、可変開口数・大フィールド等倍投影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィは、解像度がサブミクロンの集積回路（ＩＣ）の製造だけではなく、最新のウエハレベルＩＣパッケージング、半導体、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、ナノテクノロジー（ナノスケール構造とデバイスの形成）、その他の用途にも盛んに採用されてきている。これらの用途は、焦点深度の大きな比較的低い（たとえば数ミクロン）解像度からサブミクロンの解像度及び高いスループットでの結像能力を必要とする。
【０００３】
「発明の詳細な説明」の部分で後述する本発明は、１９８３年７月５日にロナルド  Ｓ．ハーシェル（Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．  Ｈｅｒｓｈｅｌ）に付与され、ゼネラルシグナル社（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された米国特許第４，３９１，４９４号（以下、「４９４特許」という）に記載されている光学系に関連するものである。米国特許第４，３９１，４９４号の開示内容は、この参照によって本願の開示内容に組み込まれるものとする。
【０００４】
図１は、４９４特許に係る従来の光学系８の断面図である。４９４特許に記載され、図１に示す光学系は、等倍、カタディオプトリック、無色、アナスチグマチック投影光学系であり、反射・屈折エレメントを相補的に使用して大きなフィールドサイズと高い開口数（ＮＡ）を達成する。この系はミラーに位置する開口絞りに対して基本的に対称的であり、コマ、歪み、横収差などのオッドオーダー（ｏｄｄ−ｏｒｄｅｒ）収差がなくなる。全ての球面はほぼ同心であり、曲率中心は焦点面の近傍に位置する。したがって、得られる系はレンズ内の空気の屈折率に本質的に依存せず、圧力補償が不要となる。
【０００５】
光学系８は、凹球面ミラー１０と、ミラーに位置する開口絞りＡＳ１と、複合色消し平凸ダブレットレンズプリズムアセンブリ１２と、を含む。ミラー１０とアセンブリ１２は、光軸１４を中心として対称的に配置されている。光学系８は、ミラー１０に位置する開口絞りＡＳ１に対して本質的に対称的であり、系のコマ、歪み、横収差が最初に補正される。光学系８の全ての球面はほぼ同心である。
【０００６】
光学系８において、ダブレットプリズムアセンブリ１２は、メニスカスレンズ１３Ａと、平凸レンズ１３Ｂと、対称的なフォールドプリズム１５Ａ，１５Ｂと、を含む。アセンブリ１２は、ミラー１０とともに、軸色、非点収差、ペッツヴァル（ｐｅｔｚｖａｌ）収差、球面収差を含むその他の光学収差を補正する。対称的なフォールドプリズム１５Ａ，１５Ｂは、レチクル１６とウェハ１８の移動のための十分な作動空間を得るために使用される。
【０００７】
また、光学系８は対物面ＯＰ１と像面ＩＰ１とを含み、対物面ＯＰ１と像面ＩＰ１とはフォールドプリズム１５Ａ，１５Ｂを介して分離されている。このように作動空間を確保することによって、利用できるフィールドサイズは潜在的なフィールド全体の約２５〜３５％に減少する。従来は、最新の回路に必要とされるフィールドサイズと解像度を得ることが可能であったため、フィールドサイズの減少は問題とはならなかった。
【０００８】
しかし、現在（及び将来）のハイテク微細加工プロセス（ウエハレベルＩＣパッケージング、半導体製造、微小電気機械システム及びナノ構造の形成など）のほとんどは、２００ｍｍや３００ｍｍのウェハを使用して多くの露光工程を行うことを含む。また、製造プロセスを経済的に可能とするために、露光は高いスループットが得られるように行なわなければならない。
【０００９】
しかし、４９４特許の光学系は、０．７５〜１．４ミクロンの最低解像度で大きなフィールドサイズ（例えば、３〜６の３４×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド）にわたって高品質な結像を行うことはできない。そのような性能は、微小デバイスの製造プロセスで異なる解像度を必要とする異なるマスクを使用する（通常は異なるリソグラフィ装置を必要とする）「ミックスアンドマッチ」用途で特に必要とされる。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、可変ＮＡ等倍投影光学系である。一実施形態では、光学系は、低ＮＡ構成（０．１６以下のＮＡ）において少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、高ＮＡ構成（０．３４以上のＮＡ）において少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、中範囲ＮＡ構成（０．１６〜０．３４のＮＡ）において少なくとも４〜５の３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドに結像することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様は、光軸に沿って凹球面ミラーを有する光学系である。ミラーに位置する可変開口絞りが光学系のＮＡを決定する。正の屈折力を有するメインレンズグループは、ミラーに間隔を空けて隣接して配置されている。メインレンズグループは、ミラーに向かって順に、正の屈折力を有する第１のサブグループと負の屈折力を有する第２のサブグループとを有する。第２のサブグループは、エアスペースによって第１のサブグループから間隔を空けて設けられている。光学系は、それぞれが第１及び第２の平面を有する第１及び第２の平面プリズムをさらに含む。第２の平面は、光軸の両側で正のサブグループに隣接して配置されている。第１の平面は、物体面及び像面にそれぞれ隣接して配置されている。また、光学系は、可変開口絞りを調整することによって調節可能な像面におけるフィールドサイズを有する。調節可能なフィールドサイズによって、３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドの２以上に結像することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、本発明の投影光学系を含むフォトリソグラフィ装置である。
【００１３】
各図面に示す各要素は説明のみのためのものであり、縮尺に必ずしも制限されるものではない。ある要素の縮尺は誇張され、その他の要素は最小となっている場合もある。各図面は、当業者が理解し、適切に実施することができる本発明の様々な実施態様を例示することを意図するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、レチクルに形成されたパターンの像を基板（ウェハ）に実質的に等倍で投影する、大フィールド、広スペクトルバンドまたは狭スペクトルバンド、色補正、アナスチグマチック投影光学系である。
【００１５】
本発明の等倍投影光学系は、一実施形態を簡単に上述した図１に示す４９４特許の従来の光学系８の改良である。
【００１６】
ここで、「大フィールド」という用語は、３４ｍｍ×２６ｍｍのサイズを有するステップアンドスキャンフィールドｎ個（ｎ＝２の場合は「ｎ−ｔｕｐｌｅｓ」）の長方形のサイズを有する露光フィールドを意味する。したがって、本明細書で使用する「露光フィールド」という用語は、ステップアンドリピート動作モードで使用される場合にステッパー装置が結像することができるフィールドサイズを意味する。また、「広スペクトルバンド」という用語は、水銀のｇ，ｈ，ｉスペクトル線（それぞれ４３６ｎｍ，４０５ｎｍ，３６５ｎｍ）を含むスペクトルバンドを意味する。また、「狭スペクトルバンド」という用語は、ｉ線（例えば３６５ｎｍ）±１０ｎｍを含むスペクトルバンドを意味する。
【００１７】
以下に詳細に説明する本発明の投影光学系は、大きなフィールド及び広いスペクトルバンドまたは狭いスペクトルバンドにわたって非常に優れた像質（０．９６を超える多色ストレール比）を有する。
【００１８】
本発明の投影光学系は、広いスペクトルバンド及び低いＮＡの構成と、狭いスペクトルバンド及び高いＮＡの構成という２つの好ましい構成を有する。広いスペクトルバンド及び低いＮＡの構成は、高い解像度を必要とせず、比較的高いイラディアンス結像が有利なバンプリソグラフィなどのウエハレベルＩＣパッケージング用途に特に有用である。一方、狭いスペクトルバンド及び高いＮＡの構成はサブミクロンの解像度を必要とする用途に有用である。
【００１９】
３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドｎ個でのＮＡ可変能力によって、ミックスアンドマッチリソグラフィを行うための多様性が与えられる。例えば、本発明の光学系の可変性によって、多くの異なる固定パラメータの装置で露光を行わずに、選択された解像度とイラディアンスレべルで異なるサイズの形状を有する異なるマスクレべルを結像することができる。
【００２０】
図２，３，４は、本発明の等倍投影光学系１００の実施形態の図である。投影光学系１００は、軸Ａ１に沿って凹球面ミラーＭを含む。一実施形態では、ミラーＭは光軸上に開口ＡＰを含む。開口ＡＰは、例えば物体（例えば、マスク）と像を位置合わせしたり、物体を検査するなど、光学系１００による直接描画を除く機能を行うために光を光学系に導入するために使用することができる。
【００２１】
光学系１００は、ミラーＭに位置する可変開口絞りＡＳ２をさらに含む。可変開口絞りＡＳ２は、調節可能なアイリスなどの光学系における開口のサイズを変化させるあらゆる形態を含むことができる。一実施形態では、可変開口絞りＡＳ２のサイズは手動で設定される。別の実施形態では、可変開口絞りＡＳ２は、開口絞りのサイズを自動的に設定するためのコントローラー１０２にライン１０１（ワイヤなど）を介して作動的に接続される。光学系１００は、軸Ａ１に沿ってミラーＭに隣接するとともに間隔を置いて配置された、正の屈折力を有するフィールド補正（例えばメイン）レンズグループＧをさらに含む。メインレンズグループＧは、ミラーＭから最も離れた正のサブグループＧＰと、ミラーに近く、比較的小さなエアスペース１０４によって正のサブグループと分離された負のサブグループＧＮと、を有する。エアスペース１０４は、広いスペクトルバンド及び狭いスペクトルバンドの可変ＮＡ構成で広いフィールドにわたって高品質な結像性能を維持しながら、残留収差、特に色ばらつきをさらに減少させる。
【００２２】
図２，３，４に示すように、正のサブグループＧＰに隣接して、表面Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａを有する第１のプリズムＰＡと、表面Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂを有する第２のプリズムＰＢが設けられている。表面Ｓ１Ａは対物面ＯＰ２に面しており、表面Ｓ１Ｂは像面ＩＰ２に面している。対物面ＯＰ２と像面ＩＰ２は、作動距離を示すギャップＷＤＡ，ＷＤＢによって平面Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂと間隔を置かれている。可変開口絞りＡＳ２に対して完全な対称性を有する実施形態では、ＷＤＡ＝ＷＤＢである。ギャップＷＤＡ，ＷＤＢは互いに等しいため、表１〜９ではこれらの距離をＷＤとしている。
【００２３】
プリズムＰＡ，ＰＢはメインレンズグループＧには含まれていないが、これらのプリズムは色収差補正を含む収差補正でその役割を果たす。
【００２４】
一実施形態では、ミラーＭは非球面であり、大フィールド・高ＮＡ用途のための設計性能が向上する。本発明の系の実施形態の全ては、本質的に可変開口絞りＡＳ２に対する系の対称性を維持しており、コマ、歪み、横収差などのオッドオーダー（ｏｄｄ−ｏｒｄｅｒ）収差が本質的になくなる。光学系１００は、メインレンズグループＧに同心レンズエレメントを含まないか、凹面ミラーＭと同心のレンズ面を含まない。
【００２５】
４９４特許の従来の光学系に対する光学系１００の主要な設計の違いは、選択的にエアスペース１０４を追加し、メニスカスレンズエレメントを追加し、メインレンズグループＧに少なくとも１つの非球面を任意に使用することである。主要な設計変更は、フィールド補正レンズ（図２のレンズＬ１，Ｌ２または図３，４のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３）とプリズムＰＡ，ＰＢの光学ガラスの種類を適切に選択して、大きなフィールドサイズ及び異なるＮＡで広いスペクトル領域または狭いスペクトル領域にわたってフィールド収差（特に非点収差）、球面収差、ペッツヴァル（ｐｅｔｚｖａｌ）収差、これらの収差の軸色及び色ばらつきを補正することをさらに含む。
【００２６】
（２エレメントメイングループ）
図２に示すように、一実施形態では、正のサブグループＧＰは平凸レンズＬ１を含み、負のサブグループＧＮは負のメニスカスレンズＬ２を含む。この実施形態では、レンズエレメントＬ１，Ｌ２は異なる種類のガラスで形成され、第１及び第２のプリズムＰＡ，ＰＢとともに、ｇ，ｈ，ｉ線を含む広いスペクトルバンドにわたって色収差を補正する。この実施形態に基づく設計を表３に示す。
【００２７】
表１，２はこの実施形態に基づく設計を示し、大きなフィールド及び０．３４＜ＮＡ＜０．１６の範囲の可変ＮＡでｉ線を含む狭いバンドにわたって色収差が補正される。
【００２８】
（３エレメントメイングループ）
一実施形態では、メインレンズグループＧは３つのレンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ３からなる。この実施形態を例示する設計を表４〜９に示し、図３，４に図示する。
【００２９】
表４，５に示す設計のように、レンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、第１及び第２のプリズムとともに、大きなフィールド及び可変ＮＡ系（０．３４＜ＮＡ＜０．１６）でｉ線を含む狭いバンドにわたって色収差を補正する。
【００３０】
一実施形態では、レンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ異なる種類のガラスである。レンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、第１及び第２のプリズムとともに、狭いスペクトルバンドにわたって色収差を補正する。この実施形態は表８，９に示す設計に例示されている。
【００３１】
別の実施形態では、表６，７の設計に示すように、レンズエレメントＬ１，Ｌ３のガラスの種類は同一である。
【００３２】
（シングルエレメントＧＰ、ダブルエレメントＧＮ）
図３に示すように、一実施形態では、正のサブグループＧＰは平凸レンズＬ１を含み、負のサブグループＧＮは、光学的に接触あるいは接合された２つの負のメニスカスレンズエレメントＬ２，Ｌ３からなる負のダブレットを含む。
【００３３】
（シングルエレメントＧＮ、ダブルエレメントＧＰ）
図４に示すように、一実施形態では、正のサブグループＧＰは負のメニスカスレンズエレメントＬ１，Ｌ２からなる負のダブレットを含み、負のサブグループＧＮはレンズエレメントＬ３を含む。この実施形態では、レンズエレメントＬ１は、負のメニスカスレンズエレメントＬ２に光学的に接触または接合された平凸レンズエレメントであり、レンズエレメントＬ３は負のメニスカスレンズエレメントである。
【００３４】
（設計例）
光学系１００のさらなる実施形態は表１〜９に示す設計から明らかであり、以下にさらに詳しく述べる。
【００３５】
光学系１００は対称性を有するため、表１〜９に示す仕様は、対物面ＯＰ２から凹面ミラーＭまでの値のみを含む。これらの表では、正の半径は表面の右の曲率中心を示し、負の半径は左の曲率中心を示す。エレメントの厚みあるいはエレメント間の距離は隣接する表面への軸上の距離であり、全ての寸法はミリメートルで示している。また、「Ｓ＃」は例えば図２〜４に示すような表面番号を表し、「ＴまたはＳ」は「厚みまたは距離」を表し、「ＳＴＯＰ」は「開口絞りＡＳ２」を表している。「ＣＣ」は「凹面」を表し、「ＣＸ」は「凸面」を表す。
【００３６】
「表面形状（ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｈａｐｅ）」の項目では、非球面を「ＡＳＰ」と示し、平面を「ＦＬＴ」と示し、球面を「ＳＰＨ」と示している。
【００３７】
非球面を表す非球面式は以下のように与えられる。
【００３８】
【数１】
2006512777.tif 000003
【００３９】
式中、「ＣＵＲＶ」は表面の球面曲率（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）であり、Ｋは円錐定数であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。表において、「ｅ」は指数表記（１０の冪乗）を示す。
【００４０】
表１〜９に示すように、一実施形態では、光学系１００は３エレメントメインレンズグループＧを有し、第１及び第２のプリズムＰＡ，ＰＢは、Ｏｈａｒａ  ＢＳＭ５１Ｙなどの６０３６０６ガラスで形成されている（表８を参照）。この実施形態では、平凸レンズＬ１は融解石英または石英ガラスなどの４５８６７８ガラスで形成され、メニスカスレンズエレメントＬ２，Ｌ３はＯｈａｒａ  ＰＢＬ２５Ｙなどの５８１４０８ガラス及びＯｈａｒａ  ＰＢＬ６Ｙなどの５３２４９０ガラスでそれぞれ形成されている。
【００４１】
同様な設計構成の別の実施形態では、レンズＬ１はＯｈａｒａ  ＢＳＬ７ＹやＳｃｈｏｔｔ  ＢＫ７ＨＴ、ＢＫ７、ＵＢＫ７などの５１６６４３ガラスで形成され、レンズＬ２はＯｈａｒａ  ＰＢＭ８Ｙなどの５９６３９３ガラスで形成されている（表９を参照）。表９におけるレンズＬ３とプリズムのガラスの種類は、表８の実施形態のガラスの種類と同一である。
【００４２】
別の実施形態では、光学系１００は３エレメントメインレンズグループＧを有し、第１及び第２のプリズムＰＡ，ＰＢは、Ｏｈａｒａ  ＢＡ１３５Ｙなどの５８９６１２ガラスで形成されている（表５を参照）。この実施形態では、平凸レンズＬ１はＯｈａｒａ  ＢＳＬ７ＹやＳｃｈｏｔｔ  ＢＫ７ＨＴ、ＢＫ７、ＵＢＫ７などの５１６６４３ガラスで形成され、メニスカスレンズエレメントＬ２，Ｌ３はＯｈａｒａ  ＰＢＭ８Ｙなどの５９６３９３ガラス及び融解石英または石英ガラスなどの４５８６７８ガラスでそれぞれ形成されている。
【００４３】
別の実施形態では、表８，９の設計に示すように、光学系１００は３エレメントメインレンズグループＧを有し、レンズＬ３は凹面Ｓ７に非球面を有する。関連する実施形態では、表５，６に示すように、レンズＬ３は凹面Ｓ７及び凸面Ｓ８に球面を有する。
【００４４】
別の実施形態では、表４，５，６の設計に示すように、光学系１００は３エレメントメインレンズグループＧを有し、レンズＬ２は表面Ｓ５に非球面を有する。同様な実施形態では、表１，２，３の設計に示すように、レンズエレメントＬ１は非球面を有する。
【００４５】
別の実施形態では、光学系１００は、２エレメントまたは３エレメントメインレンズグループＧと、ＮＡが０．３４では少なくとも３つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．２６では少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．１６以下では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドを含むフィールドサイズを有する。このような設計の実施形態は表１，４，５，６，７に示されている。
【００４６】
別の実施形態では、光学系１００は、２エレメントメインレンズグループＧと、ＮＡが０．２６では少なくとも５つの３４ｍｍ×２６ｍｍステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．１６以下では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドを含むフィールドサイズを有する（表２を参照）。
【００４７】
別の実施形態では、光学系１００は、２エレメントメインレンズグループＧと、ＮＡが０．２６では少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．１６以下では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドを含むフィールドサイズを有し、水銀光源のｇ，ｈ，ｉスペクトル線を含む波長を有する広スペクトルバンド用途の場合である（表３を参照）。
【００４８】
別の実施形態では、光学系１００は、３エレメントメインレンズグループＧと、ＮＡが０．３６５では少なくとも２つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．２６では少なくとも４つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールド、ＮＡが０．１６以下では少なくとも６つの３４ｍｍ×２６ｍｍのステップアンドスキャンフィールドを含むフィールドサイズを有する。
【００４９】
【表１】
2006512777.tif 000004
【００５０】
【表２】
2006512777.tif 000005
【００５１】
【表３】
2006512777.tif 000006
【００５２】
【表４】
2006512777.tif 000007
【００５３】
【表５】
2006512777.tif 000008
【００５４】
【表６】
2006512777.tif 000009
【００５５】
【表７】
2006512777.tif 000010
【００５６】
【表８】
2006512777.tif 000011
【００５７】
【表９】
2006512777.tif 000012
【００５８】
（フォトリソグラフィ装置）
図５は、本発明の等倍投影光学系１００を採用したフォトリソグラフィ装置２００の概略図である。装置２００は光軸Ａ２を有し、光軸に沿って、対物面ＯＰ２でマスク２２０を支持するように構成されたマスクステージ２１０を含む。マスク２２０は、マスク表面２２６に形成されたパターン２２４を有する。照明系２３０が光学系１００の反対側でマスクステージ２１０に隣接して配置され、マスク２２０を照明するように構成されている。
【００５９】
また、装置２００は、像面ＩＰ２でウェハ２４６を可動的に支持するように構成されたウェハステージ２４０を含む。一実施形態では、ウェハ２４６は、照明系からの放射線の１以上の波長によって活性化される感光層２５０で被覆されている。このような放射線は当業界では「化学線（ａｃｔｉｎｉｃ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」と呼ばれている。一実施形態では、放射線の１以上の波長は水銀のｇ，ｈ，ｉ線を含む。
【００６０】
動作時には、照明系２３０は、ステージ２４０が（矢印２６０で示すように）走査される間にマスク２２０を照明し、光学系１００によってウェハ２４６にパターン２２４が描画され、フォトレジスト層２５０にパターンが形成される。その結果、ウェハの一部に露光フィールドＥＦが形成される。次に、ウェハステージ２４０は所与の増分（例えば露光フィールドＥＦのサイズ）で所与の方向（例えば、矢印２６４で示すｘ−方向）にウェハ２４６を移動（「ステップ」）させ、露光プロセスが繰り返される。このステップ−露光プロセスは、所望の数の走査された露光フィールドＥＦがウェハ２４６上に形成されるまで繰り返される（したがって「ステップアンドリピート」と呼ばれる）。
【００６１】
次に、ウェハは（例えばウェハハンドリング装置（図示せず）を使用して）装置２００から取り出され、  処理（例えば現像、ベーク、エッチング）され、各露光フィールドＥＦにおいてフォトレジストに形成されたパターンがウェハに転写される。異なるマスクを使用してこのフォトリソグラフィプロセスを繰り返すことによって、三次元構造がウェハに形成され、ＩＣなどの動作可能なデバイスが形成される。また、システム１００のＮＡを変化させることによって、異なるサイズ及び異なる解像度レべルを有する露光フィールドＥＦを、所与のマスクに対応して設けることができ、ミックスアンドマッチリソグラフィプロセスが容易となる。
【００６２】
以上の詳細な説明では、様々な特徴を容易に理解できるように各種実施形態に分類した。本発明の多くの特徴及び利点は詳細な明細書から明らかであり、添付した請求項によって本発明の精神と範囲に従う上述した装置の特徴と利点を全て網羅することを意図するものである。また、当業者は数多くの変形や変更に容易に想到するものと考えられるため、本発明をここで説明した構造や動作のみに限定することは望ましいものではない。したがって、その他の実施形態も添付した請求項の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】４９４特許に係る従来の等倍投影光学系の断面図である。
【図２】本発明の等倍投影光学系の第１の実施形態の断面図である。
【図３】本発明の等倍投影光学系の第２の実施形態の断面図である。
【図４】本発明の等倍投影光学系の第３の実施形態の断面図である。
【図５】本発明の等倍投影光学系を採用したフォトリソグラフィ装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2006512777.tif 000019