JP2010232242A - 反射型投影光学系及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高ＮＡを達成しやすい反射型投影光学系及び露光装置を提供する。
【解決手段】物体面側が非テレセントリックに構成され、物体面ＭＳの像を像面Ｗに投影する反射型投影光学系は、複数の反射鏡Ｍ１〜Ｍ６と、光軸ＡＸに垂直な面に対して傾いている絞り部材ＡＳと、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】物体面側が非テレセントリックに構成され、物体面ＭＳの像を像面Ｗに投影する反射型投影光学系は、複数の反射鏡Ｍ１〜Ｍ６と、光軸ＡＸに垂直な面に対して傾いている絞り部材ＡＳと、を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、反射型投影光学系及び露光装置に関する。
特許文献１は、極紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を使用する露光装置において６枚の反射鏡から構成される反射型投影光学系を開示している。特許文献２は、像側の開口数（ＮＡ）が比較的大きく第１の反射面と第２の反射面の間に開口絞りを配置した、６枚の反射鏡から構成される反射型投影光学系を開示している。
高ＮＡは高解像度を達成する上で効果的であるが、従来は高ＮＡ化を図ろうとしても開口絞り付近で光束がケラレるため、十分にＮＡを高めることができなかった。
本発明は、高ＮＡを達成しやすい反射型投影光学系及び露光装置を提供することを例示的な目的とする。
本発明の一側面としての反射型投影光学系は、物体面側が非テレセントリックに構成され、物体面の像を像面に投影する反射型投影光学系であって、複数の反射鏡と、光軸に垂直な面に対して傾いている絞り部材と、を有することを特徴とする。
本発明は、高ＮＡを達成しやすい反射型投影光学系及び露光装置を提供することができる。
図１は、本実施例の露光装置の反射型投影光学系近傍の光路図である。露光装置は、ＥＵＶ光を利用して原版（マスク又はレチクル）のパターンの像を基板（ウエハ又は液晶基板）に露光する露光装置である。露光装置は、光源、照明光学系、原版ステージ、反射型投影光学系、基板ステージを有する。
光源は、ＥＵＶ光を射出し、レーザープラズマ光源や放電プラズマ光源を使用することができる。照明光学系は、原版を均一に照明し、集光反射鏡やオプティカルインテグレータを有する。原版は転写されるパターンを有し、物体面ＭＳに配置される反射型原版である。原版ステージは原版を支持及び駆動する。基板は像面Ｗに配置されて、フォトレジストが塗布されている。基板ステージは基板を支持及び駆動する。
反射型投影光学系は、物体面ＭＳと像面Ｗを共役な関係に維持し、原版（マスク又はレチクル）のパターンの像を基板（ウエハ又は液晶基板）に縮小投影する。物体面上の照明領域と像面上の露光領域は光軸ＡＸ上にはない。これは、光束が反射型光学素子や絞り部材によってケラレないようにするためである。また、反射型原版を使用するために反射型投影光学系は物体面側では非テレセントリックである。
反射型投影光学系は、複数の反射鏡を有する。各反射鏡にはＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されている。複数の反射鏡は、本実施例では６枚の反射鏡であるが、本発明は４枚から８枚など６枚に限定されない。
本実施例では、複数の反射鏡は、物体面ＭＳから光路に沿って光を反射する順に、第１の反射鏡Ｍ１、第２の反射鏡Ｍ２、第３の反射鏡Ｍ３、第４の反射鏡Ｍ４、第５の反射鏡Ｍ５、第６の反射鏡Ｍ６から構成される。光路に沿って第四の反射鏡Ｍ４と第五の反射鏡Ｍ５の間で中間像ＩＭが形成される。反射型投影光学系は、共軸系をなすように配置されているが、反射鏡を偏心させたり、回転させたりしてもよい。
各反射鏡の曲率半径をｒｉとすると、次式で示すペッツバール項の和がゼロかほぼゼロになることが必要である。
複数の反射鏡は、少なくとも１枚以上が非球面を含む。非球面形状は次式で規定される。収差補正の観点からは、できるだけ非球面の枚数が多い方がよい。
数式３においてＺは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
第１の反射鏡Ｍ１と第２の反射鏡Ｍ２の間には、絞り部材（開口絞り）ＡＳが配置される。絞り部材ＡＳは光軸ＡＸに垂直な面に対して傾いている（即ち、光軸ＡＸに垂直ではない）。第１の反射鏡Ｍ１から第２の反射鏡Ｍ２に向かう光線は、図１の右上から左下に（像面側から物体面側に）向かっているので、この場合には絞り部材ＡＳを後述する図２に示す点Ｏ周りに反時計回りに傾斜する。この方向に絞り部材ＡＳを傾斜させることによって光線のケラレを少なくして高ＮＡ化を図ることができる。これについては、後で更に詳しく説明する。
絞り部材ＡＳの径は固定でも可変でもよく、可変の場合には、絞り部材の径を変化させることによって反射型投影光学系のＮＡを変化させることができる。絞り部材ＡＳの形状は円形でも楕円形でもよい。
図２は、図１の部分拡大図であり、絞り部材ＡＳの近傍のメリディオナル面の拡大図である。図２は、開口絞りＡＳの開口の上端を通る外縁光線（又は周縁光線：Ｍａｒｇｉｎａｌ Ｒａｙ）Ｒ１、主光線ＰＲ、開口絞りＡＳの開口の下端を通る外縁光線（又は周縁光線：Ｍａｒｇｉｎａｌ Ｒａｙ）Ｒ２を示している。また、ＡＳ１は、従来のように、光軸ＡＸに対して垂直に配置された絞り部材である。点Ｏは、主光線ＰＲと光軸ＡＸの交点である。絞り部材ＡＳと絞り部材ＡＳ１の一対の太線が遮光部であり、その間は開口である。
図２において、一対の外縁光線Ｒ１及びＲ２が絞り部材ＡＳ１に入射する角度をそれぞれα（°）及びβ（°）とする。即ち、外縁光線Ｒ１が絞り部材ＡＳ１に入射する角度をα（°）とする。また、外縁光線Ｒ２が絞り部材ＡＳ１に入射する角度をβ（°）とする。また、外縁光線Ｒ１の像側の開口数をＮＡa（＝ｎ・ｓｉｎαimg）、外縁光線Ｒ１の像側の開口数をＮＡb（＝ｎ・ｓｉｎβimg）とする。但し、ｎは屈折率、αimg（°）は外縁光線Ｒ１が像面Ｗに入射する角度、βimg（°）は外縁光線Ｒ２が像面Ｗに入射する角度である。更に、Ａ、Ｂ、Ｓを下式のように規定する。
絞り部材ＡＳと光軸ＡＸに垂直な面（又は絞り部材ＡＳ１）に対する傾き角度をθ（°）とすると、θは次式を満足する。
数式８は絞り部材ＡＳと物体面ＭＳとの角度関係を表している。上限又は下限を超えると像側で上線と下線のＮＡ差が大きくなる。上述したように、反射型原版を使用するために反射型投影光学系は物体面側では非テレセントリックであるため、像高ごとに光束の開口数が方向性をもつことになる。異方性は解像力に方向性をもつことになり、基板に形成されるパターンに不均一性が生じる。数式８はパターンの不均一性を実用的な範囲内に低減するための条件である。
露光において、ＥＵＶ光は原版を照明し、原版パターンを基板に結像する。像面は円弧状の像面となり、原版と基板を縮小倍率比の速度比で走査することにより、原版全面を露光する。
表Ａ及び表Ｂは、反射型投影光学系の仕様（曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、非球面係数）を示す。
（表Ａ）
ミラー番号 曲率半径(mm) 面間隔(mm)
M（マスク） 0 694.84276
M1 -716.2476 -219.13081
開口絞り 0 -114.33524
M2 -1550 241.59945
M3 721.61644 -261.49378
M4 586.31403 817.09236
M5 296.69119 -353.73198
M6 430.1551 401.2495
W(ウエハ) 0 0
（表Ｂ）
非球面係数 K Ａ Ｂ Ｃ
M1 -1.92463E+00 8.59913E-10 -2.03466E-14 4.62151E-19
M2 -2.88259E-01 -2.29465E-09 8.45007E-14 -1.61951E-17
M3 1.17791E+00 -1.85904E-09 -8.39806E-14 1.11840E-17
M4 -3.00880E-02 2.80737Ｅ-11 -1.37915E-15 2.11145E-20
M5 3.12023E-01 -1.03445E-09 1.58463E-12 -8.00021E-17
M6 3.02209E-02 4.87630E-11 3.48587E-16 5.93966E-22
非球面係数 Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ
M1 -8.54869E-24 -2.76473E-28 3.16917E-32 -7.82844E-37
M2 7.60003E-21 -1.92909E-24 2.47481E-28 -1.19995E-32
M3 -8.47167E-22 3.85393E-26 -9.68293E-31 1.03379E-35
M4 -9.66767E-26 -1.37500E-30 1.93512E-35 -6.99842E-41
M5 2.19921E-21 8.72805E-24 -3.83620E-27 5.39287E-31
M6 1.37823E-25 -5.78066E-30 1.46588E-34 -1.55827E-39
実施例１では、絞り部材ＡＳは光軸ＡＳに垂直な面に対して２０度傾いている。表Ｃは、図２におけるａ〜ｄの長さを示している。絞り部材ＡＳを傾けることで光線の干渉に余裕ができ、高ＮＡ化に有利である。また、装置の配置にも余裕ができる。
（表Ｃ）
クリアランス(mm)
a 9.642
b 4.034
c 17.55
d 12.44
実施例１において、光軸上における物体面ＭＳと像面Ｗとの距離（全長）は１２０６．０９２ｍｍである。像側の開口数は０．２７で、倍率は１／４倍、物体高は１２６〜１３４ ｍｍ（像側で幅２ ｍｍの円弧状視野）である。波面収差のＲＭＳは１４．４ｍλ、スタティックディストーションはレンジで２．３ｎｍである。
（表Ａ）
ミラー番号 曲率半径(mm) 面間隔(mm)
M（マスク） 0 694.84276
M1 -716.2476 -219.13081
開口絞り 0 -114.33524
M2 -1550 241.59945
M3 721.61644 -261.49378
M4 586.31403 817.09236
M5 296.69119 -353.73198
M6 430.1551 401.2495
W(ウエハ) 0 0
（表Ｂ）
非球面係数 K Ａ Ｂ Ｃ
M1 -1.92463E+00 8.59913E-10 -2.03466E-14 4.62151E-19
M2 -2.88259E-01 -2.29465E-09 8.45007E-14 -1.61951E-17
M3 1.17791E+00 -1.85904E-09 -8.39806E-14 1.11840E-17
M4 -3.00880E-02 2.80737Ｅ-11 -1.37915E-15 2.11145E-20
M5 3.12023E-01 -1.03445E-09 1.58463E-12 -8.00021E-17
M6 3.02209E-02 4.87630E-11 3.48587E-16 5.93966E-22
非球面係数 Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ
M1 -8.54869E-24 -2.76473E-28 3.16917E-32 -7.82844E-37
M2 7.60003E-21 -1.92909E-24 2.47481E-28 -1.19995E-32
M3 -8.47167E-22 3.85393E-26 -9.68293E-31 1.03379E-35
M4 -9.66767E-26 -1.37500E-30 1.93512E-35 -6.99842E-41
M5 2.19921E-21 8.72805E-24 -3.83620E-27 5.39287E-31
M6 1.37823E-25 -5.78066E-30 1.46588E-34 -1.55827E-39
実施例１では、絞り部材ＡＳは光軸ＡＳに垂直な面に対して２０度傾いている。表Ｃは、図２におけるａ〜ｄの長さを示している。絞り部材ＡＳを傾けることで光線の干渉に余裕ができ、高ＮＡ化に有利である。また、装置の配置にも余裕ができる。
（表Ｃ）
クリアランス(mm)
a 9.642
b 4.034
c 17.55
d 12.44
実施例１において、光軸上における物体面ＭＳと像面Ｗとの距離（全長）は１２０６．０９２ｍｍである。像側の開口数は０．２７で、倍率は１／４倍、物体高は１２６〜１３４ ｍｍ（像側で幅２ ｍｍの円弧状視野）である。波面収差のＲＭＳは１４．４ｍλ、スタティックディストーションはレンジで２．３ｎｍである。
一方、図２の開口絞りＡＳ１を使用した場合、ＮＡaは０．２６４２、ＮＡbは０．２７５８でＮＡ差が生じる。ＮＡaは外縁光線Ｒ１の像側の開口数であるので、絞り部材ＡＳ１の上側の径を絞り部材ＡＳ１の下側の径よりも大きくすることでＮＡaとＮＡbの差を小さくすることができる。
この補正を行うにはα＞βにおいては、図２に示すように、光線のケラレを回避する方向に絞り部材ＡＳ１を絞り部材ＡＳのように傾けることで絞り部材の上側の径を絞り部材の下側の径より大きくすることができる。図２では、α＝１８．２７°、β＝１１．３１°であるので条件を満たし、数式７からθｏｐｔ＝１９．６４°となる。−５°＜０．３６°＜５°となり、数式７を満足している。
絞り部材ＡＳ１を使用した場合の各像高に対するＮＡを表Ｄに示す。絞り部材ＡＳを使用した場合の各像高に対するＮＡを表Ｅに示す。表Ｄ及び表Ｅにおいて、「ＮＡ上線」は、上側の外縁光線Ｒ１が像面Ｗに入射する角度から算出されるＮＡである。「ＮＡ下線」は、下側の外縁光線Ｒ２が像面Ｗに入射する角度から算出されるＮＡである。
（表Ｄ）
物体高(mm) NA上線 NA下線 NA上線−NA下線 NAメリ NAサジ
126 0.265176 -0.27629 -0.011114 0.270733 0.278261
130 0.264197 -0.2758 -0.011606 0.27 0.277993
134 0.263187 -0.27531 -0.012123 0.2692485 0.277718
（表Ｅ）
物体高(mm) NA上線 NA下線 NA上線−NA下線 NAメリ NAサジ
126 0.270213 -0.26976 0.000454 0.269986 0.270474
130 0.269949 -0.27005 -0.000102 0.27 0.270215
134 0.269652 -0.27034 -0.000688 0.269996 0.26995
上記の表からわかるように、絞り部材を光軸ＡＸに垂直な面から傾けたことにより外縁光線Ｒ１及びＲ２のＮＡ差が全像高で低減される。また、メリディオナル方向とサジタル方向のＮＡ差も小さくなり、ＮＡの異方性が低減される。
（表Ｄ）
物体高(mm) NA上線 NA下線 NA上線−NA下線 NAメリ NAサジ
126 0.265176 -0.27629 -0.011114 0.270733 0.278261
130 0.264197 -0.2758 -0.011606 0.27 0.277993
134 0.263187 -0.27531 -0.012123 0.2692485 0.277718
（表Ｅ）
物体高(mm) NA上線 NA下線 NA上線−NA下線 NAメリ NAサジ
126 0.270213 -0.26976 0.000454 0.269986 0.270474
130 0.269949 -0.27005 -0.000102 0.27 0.270215
134 0.269652 -0.27034 -0.000688 0.269996 0.26995
上記の表からわかるように、絞り部材を光軸ＡＸに垂直な面から傾けたことにより外縁光線Ｒ１及びＲ２のＮＡ差が全像高で低減される。また、メリディオナル方向とサジタル方向のＮＡ差も小さくなり、ＮＡの異方性が低減される。
このように、本実施例の反射型投影光学系は、絞り部材付近の光線のクリアランスに余裕ができることでＮＡが拡大でき、像高ごとのＮＡの異方性を低減することができ、高解像度と良好な像性能を達成することができる。
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される（デバイス製造方法）。
反射型投影光学系は、露光装置に適用することができる。露光装置は、デバイスを製造する用途に適用することができる。
ＭＳ 物体面
Ｗ 像面
ＡＳ 絞り部材
Ｍ１〜Ｍ６ 反射鏡
ＡＸ 光軸
Ｗ 像面
ＡＳ 絞り部材
Ｍ１〜Ｍ６ 反射鏡
ＡＸ 光軸
Claims (4)
- 物体面側が非テレセントリックに構成され、物体面の像を像面に投影する反射型投影光学系であって、
複数の反射鏡と、
光軸に垂直な面に対して傾いている絞り部材と、
を有することを特徴とする反射型投影光学系。 - メリディオナル面において一対の外縁光線が前記光軸に垂直な面に入射する角度をそれぞれα及びβ、前記一対の外縁光線の像側の開口数をそれぞれＮＡa及びＮＡbとし、Ａ、Ｂ、Ｓを下式のように規定し、前記絞り部材と前記光軸に垂直な面に対する傾き角度をθとすると、θは次式を満足することを特徴とする請求項１に記載の反射型投影光学系。
- 請求項１又は２に記載の反射型投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
- 請求項３に記載の露光装置を使用して基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009075484A JP2010232242A (ja) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | 反射型投影光学系及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009075484A JP2010232242A (ja) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | 反射型投影光学系及び露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010232242A true JP2010232242A (ja) | 2010-10-14 |
Family
ID=43047833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009075484A Pending JP2010232242A (ja) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | 反射型投影光学系及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010232242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012522275A (ja) * | 2009-03-30 | 2012-09-20 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 結像光学系及びこの種の結像光学系を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 |
| CN121299896A (zh) * | 2025-12-12 | 2026-01-09 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种大视场紧凑型反射式投影物镜 |
-
2009
- 2009-03-26 JP JP2009075484A patent/JP2010232242A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012522275A (ja) * | 2009-03-30 | 2012-09-20 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 結像光学系及びこの種の結像光学系を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 |
| JP2015052797A (ja) * | 2009-03-30 | 2015-03-19 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 結像光学系及びこの種の結像光学系を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 |
| CN121299896A (zh) * | 2025-12-12 | 2026-01-09 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种大视场紧凑型反射式投影物镜 |
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