特開 2015-43083 可変倍率を有するウィン−ダイソン光学システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-43083(P2015-43083A)

(43)【公開日】2015年3月5日

(54)【発明の名称】可変倍率を有するウィン−ダイソン光学システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/26 20060101AFI20150206BHJP

   G02B 17/08 20060101ALI20150206BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20150206BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20150206BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/26

   G02B17/08 A

   H01L21/30 515D

   G03F7/20 521

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】48

(21)【出願番号】特願2014-164915(P2014-164915)

(22)【出願日】2014年8月13日

(31)【優先権主張番号】61/867,671

(32)【優先日】2013年8月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/341,777

(32)【優先日】2014年7月26日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】502400304

【氏名又は名称】ウルトラテック インク

(74)【代理人】

【識別番号】100136319

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 宏修

(74)【代理人】

【識別番号】100147706

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(72)【発明者】

【氏名】スタイツ、ジー、デビッド

(57)【要約】      （修正有）

【課題】可変倍率を有するマイクロリソグラフィー用の１×倍率ウィン−ダイソン光学システムを提供する。
【解決手段】第１及び第２のプリズムＰＡ、ＰＢと、正レンズ群１２とを備える。正レンズ群１２は、第１及び第２の分割レンズ要素２０Ａ、２０Ｂを有する分割レンズ２０を含む。第１及び第２の分割レンズ要素２０Ａ、２０Ｂは、第１及び第２のプリズムＰＡ、ＰＢにそれぞれ隣接している。第１及び第２の分割レンズ要素２０Ａ、２０Ｂは、軸方向に可動であり、１×ウィン−ダイソン光学システム１０の倍率を、約５００部／ミリオンまで変化させる。１×ウィン−ダイソン光学システム用の調整可能な正レンズ群も開示され、正レンズ群は、光学システム倍率の軽微な変化を許容する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変の公称１×倍率を有するウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、光学軸に沿って、：
凹表面を有する凹面鏡と、；
前記凹面鏡の前記凹表面から軸方向に離間している正レンズ群と、；
光軸のそれぞれの側に、前記正レンズ群と隣接して前記凹面鏡の反対側に配置される第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムとを備え、；
前記正レンズ群は、第１及び第２の分割レンズ要素を規定する分割レンズを含み、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、光軸のそれぞれの側に位置し、前記第１及び第２のＴＩＲプリズムとそれぞれ隣接し、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸方向に可動であり、倍率を、前記公称１×倍率から約５００部／ミリオンまで変化させる
ウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項2】

マイクロリソグラフィーレンズは、ｉ線ＬＥＤスペクトルより高い光を結像する、請求項１に記載のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項3】

公称１０６ｍｍ×３６ｍｍの画像領域寸法を有する、請求項１または２に記載のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項4】

可変の公称１×倍率を有するマイクロリソグラフィー光学システムであって、光学軸に沿って、：
ウィン−ダイソン構造で配置される、凹面鏡、正レンズ群、並びに、第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムを備え、
前記正レンズ群は、前記第１及び第２のＴＩＲプリズムとそれぞれ隣接している第１及び第２の分割レンズ要素を含み、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸方向に可動であり、倍率を、前記公称１×倍率から変化させる
マイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項5】

倍率を、約５００部／ミリオンまで変化させる、請求項４に記載のマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項6】

前記第１及び第２の分割レンズ要素は、Δｚ＝±５ｍｍの移動範囲を有している、請求項４または５に記載のマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項7】

光軸に対して配置された、第１及び第２のプリズムと正レンズ群とを有する１×倍率ウィン−ダイソン光学システムにおいて倍率を変化させる方法であって、
前記正レンズ群の第１及び第２の分割レンズ要素を、前記１×倍率を規定する中立位置から軸に沿って反対方向に動かすことを含み、前記１×倍率を、５００部／ミリオンまで変化させる方法。

【請求項8】

前記第１及び第２の分割レンズ要素を軸に沿って動かすことが、前記第１及び第２の分割レンズ要素を、前記中立位置に対して±５ｍｍまで動かすことを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

可変の公称１×倍率を有するウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、光学軸に沿って、：
凹表面を有する凹面鏡と、
前記凹面鏡の凹表面から離間する正レンズ群と、
光軸のそれぞれの側に、前記凹面鏡の反対側に前記正レンズ群と隣接して配置される第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムとを備え、；
前記正レンズ群は、第１及び第２の分割レンズ要素を規定する分割レンズを含み、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、光軸のそれぞれの側に位置し、前記第１及び第２のＴＩＲプリズムとそれぞれ隣接し、前記第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つは、軸方向に可動であり、倍率を変化させる
ウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項10】

前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸に沿って反対方向に移動可能である、請求項９に記載のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項11】

倍率が、公称１×倍率から５００部／ミリオンまで変化可能である、請求項９または１０に記載のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項12】

前記第１及び第２の分割レンズ要素は、前記１×倍率と関連して、中立位置に対して±５ｍｍまで軸方向に動くことができる、請求項９から１１の何れか１項に記載のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム。

【請求項13】

倍率を有し、光軸の反対側に操作可能に配置された第１及び第２のプリズムを含むウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム用の調整可能な正レンズ群であって、
少なくとも一つの正レンズ要素と、
第１及び第２の分割レンズ要素からなる分割レンズであって、該第１及び第２の分割レンズ要素は、前記光軸のそれぞれの側に位置し、前記第１及び第２のプリズムに間近に隣接して、それぞれが操作可能に配置されている分割レンズとを備え、
前記第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つは、軸方向に可動であり、倍率を変化させる
調整可能な正レンズ群。

【請求項14】

前記少なくとも一つの正レンズ要素は、一つの複レンズと、２つの単レンズ要素とを含む、請求項１３に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項15】

前記第１及び第２の分割レンズ要素のそれぞれが軸方向に移動可能である、請求項１３または１４に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項16】

前記第１及び第２の分割レンズ要素は、平凸レンズの部分で形成されている、請求項１３から１５の何れか１項に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項17】

前記第１及び第２の分割レンズ要素は、それぞれＳ−ＦＰＬ５１Ｙガラスで形成されている、請求項１３から１６の何れか１項に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項18】

前記ウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムは、光線経路交点を有し、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、前記光線経路交点のプリズムのように存在している、請求項１３から１７の何れか１項に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項19】

前記第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つの軸上の動きは、倍率を、５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化させる、請求項１３から１８の何れか１項に記載の調整可能な正レンズ群。

【請求項20】

前記第１及び第２の分割レンズ要素のそれぞれが、中立位置に対して±５ｍｍまで軸方向に動くことができる、請求項１３から１９の何れか１項に記載の調整可能な正レンズ群。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願の相互参照〕
この出願は、米国特許法（３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条（ｅ）の下で、２０１３年８月２０日に出願された米国仮出願第６１／８６７，６７１号の優先権の利益を主張する。また、当該米国仮出願第６１／８６７，６７１号は、参照により本明細書中に組み込まれる。

【0002】

本開示は、マイクロリソグラフィー用の光学システムに関し、より具体的には、ウィン−ダイソン（Ｗｙｎｅ−Ｄｙｓｏｎ）構造を有する単位倍率反射屈折光学システムに関する。ここで、当該光学システムは、公称単位倍率からの可変倍率を有する。

【0003】

「マイクロリソグラフィー用の単位倍率の大型反射屈折レンズ」という名称で、２０１３年５月２０日に出願された米国特許出願第１３／８９７，５１４号を含む、本明細書中で引用されるあらゆる特許、特許出願、及び、公報は、参照により本明細書中に組み込まれる。

【背景技術】

【0004】

フォトリソグラフィー機器は、集積回路（ＩＣ）の製造において、半導体（例えば、シリコン）ウエハ上に微小な特徴をプリントするために使用される。フォトリソグラフィー機器は、例えば、層の相互接続を規定するパターンを形成することを含む後（バックエンド）処理のためにも使用される。層の相互接続により、ＩＣを駆動するための電力が供給される。フォトリソグラフィー機器は、高速通信バスの金属経路のパターンを形成するための後処理においても使用される。高速通信バスは、ＩＣの制御論理及びデータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）を伝送するために用いられる。

【0005】

過去２０年程度の間、製造に用いられるシリコンウエハの寸法は、８”（２００ｍｍ）から１２”（３００ｍｍ）へと拡大しており、今や、１６”（４５０ｍｍ）のものが検討されている。ＩＣの製造コストは、２つの主要な要因：収率とスループット（すなわち、ウエハ／時間）に関連している。収率が１００％に近付くと、ＩＣのコストは製造工程のスループットによって大部分が規定される。

【0006】

スループットを増大させる一つの方法は、ウエハ上のダイ（ｄｉｅ）の寸法を大きくすることである。もう一つの方法は、１回に撮像できるダイの数を増加させることである。この両方を実行するために、フォトリソグラフィー機器は、大きなダイ用の複合ダイ構成を支持する必要があり、これにより、ウエハあたりの工程時間（走査時間）が短くなる。これは、単位倍率（１×）のフォトリソグラフィー機器によって処理することのできる粗い後層において、より容易に実現される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許第１，４０１，３４５号明細書

【特許文献2】米国特許第１，７８３，９９８号明細書

【特許文献3】米国特許第２，７４２，８１７号明細書

【特許文献4】米国特許第７，１４８，５９３号明細書

【特許文献5】米国特許第７，５７３，６５５号明細書

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ｊ．Ｄｙｓｏｎ著、「サイデル収差のない単位倍率光学システム」、米国光学学会誌、１９５９年７月

【非特許文献2】Ｚｈａｎｇ Ｙｕｄｏｎｇら著、「１：１反射屈折の広帯域深紫外線（ＵＶ）の高ＮＡリソグラフィーレンズの新しい群」、ＳＰＩＥ１４６３（１９９１）：６８８−６９４頁

【非特許文献3】Ｒ．Ｍ．Ｈ．Ｎｅｗら著、「ダイソン光学の分析的最適化」、米国光学会３１「応用光学」、第１０号：１４４４−１４４９頁

【非特許文献4】Ｚｈａｎｇら著、「単位倍率光学システムにおける発展」、米国光学会により発行、応用光学３４、第７号、１９９５年３月１日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

強固であるが単純なフォトリソグラフィー機器用の１倍（１×）投影光学システムが必要とされている。この１倍（１×）投影光学システムは、ｉ線ＬＥＤ波長で動作し、４から６個のダイを処理可能な領域寸法を有し、可変倍率も有する。可変倍率は、リソグラフィーパターンオーバーレイにおいて起こり得る登録誤差を少なくとも部分的に補償することができる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一局面は、可変倍率を有するマイクロリソグラフィー用の１倍（１×）ウィン−ダイソン（Ｗｙｎｅ−Ｄｙｓｏｎ）光学システムである。この１倍ウィン−ダイソン光学システムは、第１及び第２のプリズム、並びに、正レンズ（凸レンズ）群を備えている。正レンズ群は、第１のミラーから軸方向に離間している。前記正レンズ群は、第１及び第２の分割レンズ要素を有する分割レンズを含む。第１及び第２の分割レンズ要素は、それぞれ前記第１及び第２のプリズムに隣接して位置する。前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸方向に可動であり、前記１倍ウィン−ダイソン光学システムの倍率を、約５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化させる。

【0011】

本開示の別の局面は、可変の公称１×倍率を有するウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムである。このウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムは、光学軸に沿って、：凹面鏡、正レンズ群、並びに、第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムを備えている。前記凹面鏡は、凹表面（くぼんだ表面）を有する。前記正レンズ群は、前記凹面鏡の前記凹表面から軸方向に離間している。前記第１及び第２のＴＩＲプリズムは、光軸のそれぞれの側に、前記正レンズ群と隣接して前記凹面鏡の反対側に配置されている。さらに、前記正レンズ群は、第１及び第２の分割レンズ要素を規定する分割レンズを含む。前記第１及び第２の分割レンズ要素は、光軸のそれぞれの側に位置し、それぞれ前記第１及び第２のＴＩＲプリズムと隣接する。前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸方向に可動であり、倍率を、前記公称１×倍率から約５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化させる。

【0012】

本開示の別の局面は、上述のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、マイクロリソグラフィーレンズは、ｉ線ＬＥＤスペクトルより高い（ｉ線ＬＥＤスペクトルを超える）光を結像する。

【0013】

本開示の別の局面は、上述のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、公称１０６ｍｍ×３６ｍｍの画像領域寸法を有する。

【0014】

本開示の別の局面は、可変の公称１×倍率を有するマイクロリソグラフィー光学システムである。この光学システムは、光学軸に沿って、ウィン−ダイソン構造で配置された：凹面鏡、正レンズ群、並びに、第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムを備えている。；ここで、前記正レンズ群は、第１及び第２の分割レンズ要素を含む。第１及び第２の分割レンズ要素は、前記第１及び第２のＴＩＲプリズムとそれぞれ隣接して位置する。前記第１及び第２の分割レンズ要素は、軸方向に可動であり、倍率を、前記公称１×倍率から変化させる。

【0015】

本開示の別の局面は、上述のマイクロリソグラフィー光学システムであって、倍率を、約５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化させる。

【0016】

本開示の別の局面は、上述のマイクロリソグラフィー光学システムであって、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、Δｚ＝±５ｍｍの移動範囲を有している。

【0017】

本開示の別の局面は、１×倍率ウィン−ダイソン光学システムにおいて倍率を変化させる方法である。この光学システムは、光軸に対して配置された、第１及び第２のプリズムと正レンズ群とを有する。本方法は、前記正レンズ群の第１及び第２の分割レンズ要素を、前記１×倍率を規定する中立位置から軸に沿って反対方向に動かすことを含み、前記１×倍率を、５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化させる。

【0018】

本開示の別の局面は、上述の方法であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素を軸に沿って動かすことが、前記第１及び第２の分割レンズ要素を、前記中立位置に対して±５ｍｍまで動かすことを含む。

【0019】

本開示の別の局面は、可変の公称１×倍率を有するウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムである。本ウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムは、光学軸に沿って、：凹表面を有する凹面鏡と、前記凹面鏡の凹表面から離間する正レンズ群と、光軸のそれぞれの側に、前記凹面鏡の反対側に前記正レンズ群と隣接して配置される第１及び第２の全内部反射（ＴＩＲ）プリズムとを備えている。；ここで、前記正レンズ群は、分割レンズを含む。分割レンズは、第１及び第２の分割レンズ要素を規定する。前記第１及び第２の分割レンズ要素は、光軸のそれぞれの側に位置し、それぞれ前記第１及び第２のＴＩＲプリズムと隣接する。ここで、前記第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つは、軸方向に可動であり、倍率を変化させる。

【0020】

本開示の別の局面は、上述のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、第１及び第２の分割レンズ要素は、軸に沿って反対方向に移動可能である。

【0021】

本開示の別の局面は、上述のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、倍率が、公称１×倍率から５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化可能である。

【0022】

本開示の別の局面は、上述のウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムであって、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、前記１×倍率と関連して、中立位置に対して±５ｍｍまで軸方向に動くことができる。

【0023】

本開示の別の局面は、倍率を有するウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システム用の調整可能な正レンズ群であり、この正レンズ群は、第１及び第２のプリズムを含む。第１及び第２のプリズムは、光軸の反対側に操作可能に配置される。前記調整可能な正レンズ群は、少なくとも一つの正レンズ要素と、分割レンズとを備える。分割レンズは、第１及び第２の分割レンズ要素からなる。該第１及び第２の分割レンズ要素は、前記光軸のそれぞれの側に位置し、それぞれ前記第１及び第２のプリズムに間近に隣接して、それぞれが操作可能に配置されている。第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つは、軸方向に可動であり、倍率を変化させる。

【0024】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記少なくとも一つの正レンズ要素は、１つの複レンズと、２つの単レンズ要素とを含む。

【0025】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素のそれぞれが軸方向に移動可能である。

【0026】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、平凸レンズの部分で形成されている。

【0027】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、それぞれＳ−ＦＰＬ５１Ｙガラスで形成されている。

【0028】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記ウィン−ダイソンマイクロリソグラフィー光学システムは、光線経路交点を有し、前記第１及び第２の分割レンズ要素は、前記光線経路交点のプリズムのように（ｐｒｉｚｍ−ｗｉｓｅ）存在している。

【0029】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素の少なくとも一つの軸上の動きにより、倍率が、５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで変化する。

【0030】

本開示の別の局面は、上述の調整可能な正レンズ群であって、前記第１及び第２の分割レンズ要素のそれぞれが、中立位置に対して±５ｍｍまで軸方向に動くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、半導体リソグラフィー（すなわち、フォトリソグラフィー）用途の、本開示による改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムの光学的な図である。ここで、改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムは、倍率調整に用いられる一対の分割レンズ要素を有する正レンズ群を含む。

【図2】図２は、図１の改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムの改良版の詳細図であり、倍率調整に用いられる分割レンズ要素を示す。

【図3】図３は、一対の分割レンズ要素のさらに詳細な図である。

【図4A】図４Ａは、図３と同様の詳細図であり、各分割レンズ要素を軸に沿って反対方向に動かすことで、改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムの倍率がどのように変化するかを示す。

【図4B】図４Ｂは、図３と同様の詳細図であり、各分割レンズ要素を軸に沿って反対方向に動かすことで、改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムの倍率がどのように変化するかを示す。

【図4C】図４Ｃは、図３と同様の詳細図であり、各分割レンズ要素を軸に沿って反対方向に動かすことで、改良型ウィン−ダイソン単位倍率光学システムの倍率がどのように変化するかを示す。

【図5】図５は、一例において、公称幅１０６ｍｍ及び高さ３６ｍｍの長方形状をそれぞれ有する、対物表現、及び、画像領域を示す。

【図6】図６は、両方が理想的な１×倍率の画像領域座標、及び、１．０００４１×に変更された倍率の画像領域座標の表である。

【図7A】図７Ａ及び図７Ｂは、格子収差プロット（ｇｒｉｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐｌｏｔ）である。図７Ａは、領域の左側半分を拡大して示すものである。

【図7B】図７Ａ及び図７Ｂは、格子収差プロット（ｇｒｉｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐｌｏｔ）である。図７Ｂは、全領域を示すものである。

【図8】図８は、分割レンズ要素の軸方向のシフト量Δｚ（ｍｍ）に対する倍率変化ΔＭ（ｐｐｍ）をプロットした図である。

【図9】図９は、光学システムの種々の開口数値について、分割レンズ要素の軸方向のシフト量Δｚ（ｍｍ）に対する多色のストレール（Ｓｔｒｅｈｌ）比（ＰＳＲ）のプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

〔詳細な説明〕
下記の特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明に組み込まれると共にその一部を構成する。

【0033】

本開示は、マイクロリソグラフィー用のレンズに関し、より具体的には、マイクロリソグラフィーに用いられるウィン−ダイソン構造の単位倍率反射屈折レンズ（光学システム）に関する。本光学システムは、多数のダイを収容するための広い領域を有し、リソグラフィーパターンオーバーレイにおいて起こり得る登録誤差を少なくとも部分的に補償するのに適した可変倍率を有する。

【0034】

以下の技術刊行物及び特許文献は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0035】

Ｊ．Ｄｙｓｏｎ著、「サイデル収差のない単位倍率光学システム」、米国光学学会誌、１９５９年７月。

【0036】

Ｚｈａｎｇ Ｙｕｄｏｎｇら著、「１：１反射屈折の広帯域深紫外線（ＵＶ）の高ＮＡリソグラフィーレンズの新しい群」、ＳＰＩＥ１４６３（１９９１）：６８８−６９４頁。

【0037】

Ｒ．Ｍ．Ｈ．Ｎｅｗら著、「ダイソン光学の分析的最適化」、米国光学会３１「応用光学」、第１０号：１４４４−１４４９頁。

【0038】

Ｚｈａｎｇら著、「単位倍率光学システムにおける発展」、米国光学会により発行、応用光学３４、第７号、１９９５年３月１日。

【0039】

米国特許第１，４０１，３４５号、第１，７８３，９９８号、第２，７４２，８１７号、第７，１４８，５９３号、及び、第７，５７３，６５５号。

【0040】

図１は、半導体リソグラフィー（すなわち、フォトリソグラフィー）用途の、本開示による改良型ウィン−ダイソン単位倍率（１×）光学システム（「光学システム」）１０の光学的な図である。光学システム１０は、分割レンズ（または、レンズ対）２０を含む。分割レンズ（または、レンズ対）２０は、分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂを規定する。分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂは、１×の公称システム倍率から倍率調整を行うために用いられる。倍率の変化は、わずかであるため（例えば、約５００部／ミリオン（ｐｐｍ）まで）、光学システム１０の全体倍率は、名目上（公称）１×である。光学システム１０は、２つの焦点面、すなわち、以下で説明するように形成された対物面ＯＰ及び画像面ＩＰを含む。対物面ＯＰから画像面ＩＰに向かって光学システム１０を通過する光線ＬＲは、３つの領域点で示される。

【0041】

光学システム１０は、第１のミラーＰＭを含む。第１のミラーＰＭは、ｚ方向に延びる軸Ａ１に沿って配置される。光学システム１０は、正レンズ群１２も含む。正レンズ群１２は、第１のミラーから軸方向に離間し、対物面ＯＰと画像面ＩＰとの光学上の間に存在する。正レンズ群１２は、１つ以上の正レンズ要素Ｌを備えている（図２参照）。正レンズ群１２は、全体として正の光出力を有する。図１及び図２に示されるように、光学システム１０の例示的な正レンズ群１２は、分割レンズ２０とともに、４つのレンズ要素Ｌ１からＬ４を含む。種々の構成のレンズ要素が使用可能であり、一例として、レンズ要素Ｌ１及びＬ２で形成された複レンズと、２つの単レンズＬ３及びＬ３が示される。

【0042】

光学システム１０は、一対の折り返しプリズムＰＡ及びＰＢを含む。折り返しプリズムＰＡ及びＰＢは、第１のミラーの反対側で正レンズ群１２に隣接して存在する。折り返しプリズムＰＡ及びＰＢは、軸Ａ１の反対側に存在する。これらは、２つの焦点面、すなわち、レチクル又はフォトマスクＲが操作可能に配置される対物面ＯＰと、半導体ウエハＷの表面が配置される画像面ＩＰとを分離するために、このように構成されている。折り返しプリズムＰＡ及びＰＢがないと、２つの焦点面ＯＰ及びＩＰは、光学システム１０の折り返し特性のために、重なり合うであろう。一例では、折り返しプリズムＰＡ及びＰＢは、全内部反射（ＴＩＲ）面を規定する表面ＴＩＲ_Ａ及びＴＩＲ_Ｂをそれぞれ有している。

【0043】

上述した図２は、図１の光学システム１０の正レンズ群１２の詳細図であり、倍率調整を行うために操作可能に配置された分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂによって構成されるレンズ対２０を示す。図２は、正レンズ群１２の例示的なレンズ要素Ｌ１からＬ４も示す。対物面ＯＰからの光線ＬＲの外側への進路、及び、第１のミラーＰＭからの戻り光線は、分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂによって占有される領域を超えて、すなわち、第１のミラーにより近づいて、光路交差点ＲＰＩにおいて交差する。そのため、レンズ対２０の分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂは、光路交差点ＲＰＩのプリズムのように存在していると言うことができる。

【0044】

図３は、レンズ対２０の分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂのさらに詳細な図である。一例では、レンズ対２０の分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂは、（円形の）平凸レンズで形成される。一例では、レンズ対２０は、２５メートルの焦点距離を有している。レンズ対２０の焦点距離は、この場合には、ガラスの屈折率ｎ（例えば、ｎ＝１．４９７を有するオハラ（Ｏｈａｒａ）Ｓ−ＦＰＬ５１Ｙ、又は、ＭＩＬ−４９７８１１）、及び、凸面曲率半径１．２８×１０^４ｍｍ（１２．８メートル）によって決まる。レンズ対２０は、正レンズ群１２における他のレンズ要素Ｌと組み合わせて１×倍率で最適化され、主要な設計要件：ＮＡ、領域寸法、スペクトル範囲、収差、並びに、ＭＴＦ及び／又はストレール（Ｓｔｒｅｈｌ）比で測定される画質を満足する。光学システム１０は、本質的にテレセントリックであり、第１のミラーＰＭに対して対称である。したがって、対物の再焦点合わせ及び共役像は、倍率を変化させない。

【0045】

図４Ａ−４Ｃは、図３と同様の詳細図であり、レンズ対２０の各分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂを、軸に沿って軸シフト量Δｚだけ反対方向に動かすことで、光学システム１０の倍率がどのように変化するかを示す。図４Ａにおいて、分割レンズ要素２０Ａは、中立位置の左側へ移動し（図４Ｂ）、その一方、分割レンズ要素２０Ｂは、その反対方向に同じ量だけ移動する。図４Ｃでは、分割レンズ要素２０Ａは右側へ移動し、分割レンズ要素２０Ｂは左側へ移動する。第１のミラーＰＭからウエハＷまでの（ＧＦＬ_Ｗ）グループ焦点距離（ＧＦＬ）と、レチクルＲから第１のミラーＰＭまでの（ＧＦＬ_Ｒ）グループ焦点距離（ＧＦＬ）との比率は、倍率比：Ｍ＝ＧＦＬ_Ｗ／ＧＦＬ_Ｒを決定する。

【0046】

例として、分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂの両方は、中立位置に集中し（図４Ｂ）、倍率は、正確に１倍（１×）であり、グループ焦点距離（ＧＦＬ）は、ＧＦＬ_Ｗ＝ＧＦＬ_Ｒ＝９１５．５９４２ｍｍと等しくなる。分割レンズ要素２０Ａを右へ（レチクルＲから遠ざかるように）移動させることで、グループ焦点距離は、ＧＦＬ_Ｒ＝９１５．４０６９ｍｍに減少する、その一方、ウエハへのグループ焦点距離は、ＧＦＬ_Ｗ＝９１５．７８１６ｍｍとなる。

【0047】

比率ＧＦＬ_Ｗ／ＧＦＬ_Ｒ＝１．０００４０９４×となり、倍率ΔＭにおける変化が４０９部／ミリオン（ｐｐｍ）となる。したがって、画像寸法は、０．００４１％だけ増加する。これは、長方形画像の形式寸法１０６×２８ｍｍに、４３×１１ミクロン（μｍ）の増加を付与する。厳密な単位倍率からのわずかな変化により、リソグラフィー処理において発生し得る登録誤差を、少なくとも部分的に補償することができる。

【0048】

他の例では、分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂのうちの一つのみが、１倍（１×）倍率を規定する図４Ｂの（一列に並んだ）中立位置に対して移動する。

【0049】

図５は、対物領域ＯＦ及び画像領域ＩＦの表現であり、一例として、公称幅１０６ｍｍ×高さ３６ｍｍの長方形形式をそれぞれ有している。図６は、ともに理想的な１倍（１×）倍率の画像領域座標、及び、変更倍率Ｍ＝１．０００４１×の画像領域座標の表である。表６の数値は、４つの角の（ｘ，ｙ）座標、及び、中心（０，０）座標を加えた長方形境界周囲の４つの中心端座標を示す。列の左側の組は、光学システム１０の倍率が１倍（１×）になるように、分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂが一例に並んだ時を表す。列の右側の組は、分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂが、反対方向に等しくΔｚ＝±５ｍｍだけシフトし、Ｍ＝１．０００４１×の倍率の増加を生成した場合を表す。分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂの動作方向を反転させることにより、Ｍ＝０．９９９５９×の倍率低下となる。

【0050】

列１及び列２における実軸（Ｒａａｌ）Ｘ及びＹの領域値と、列３及び列４における実軸のＸ及びＹの領域値との標準化された差は、Ｍ＝１．０００４１のＧＦＬ比に適合する。収差に起因する軽微な許容差は、分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂの中立位置において、光学システム１０をゼロ収差に最適化したことに由来する（図４Ｂ参照）。絶対的な寸法差は、Ｘにおいて±２１．３ミクロンであり、Ｙにおいて±７．２ミクロンであるか、あるいは、各形式寸法を通じて、幅４２．６ミクロン及び高さ１４．４ミクロンの全体的な変化である。これらは、軽微であるが重大な差であり、リソグラフィーパターンオーバーレイにおいて見られる登録誤差を少なくとも部分的に補償することができる。分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂの方向を反転することにより、Ｍ＝０．９９９６×の画像の縮小または倍率低下が引き起こされ、幅−４２．６ミクロン及び高さ−１４．４ミクロンのより小さな画像寸法がもたらされる。

【0051】

図７Ａ及び図７Ｂは、収差Ｄの格子状のプロットであり、図７Ａは、領域の左半分を拡大したものを示し、図７Ｂは、領域全体を示す。そのプロットは、倍数（倍率）５３，０００で拡大される局所的な収差誤差「Ｘ」を示し、これにより、小さな長方形ボックスのそれぞれが、水平（Ｘ方向）１００ｎｍ×垂直（Ｙ方向）１８ｎｍの範囲に及ぶ。最悪の場合の角部収差の値は、Ｘにおいて２０ｎｍ未満かつＹにおいて１０ｎｍ未満であり、許容される。収差に加えて、他の実施上の配慮は、本明細書で開示される光学システム１０及び方法を用いる倍率変化の可能性の範囲を限定する。

【0052】

図８は、分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂの軸シフト量Δｚ（ｍｍ）に対する倍率変化ΔＭ（ｐｐｍ）のプロットである。分割レンズ要素２０Ａ及び２０Ｂの両方が、最大でΔｚ＝±５ｍｍまで、反対方向に等しい距離だけ動き、倍率変化の範囲は、ΔＭ＝±４０９ｐｐｍ、又は、±０．０００４０９％である。

【0053】

図９は、種々の開口数値における分割レンズ要素２０Ａ，２０Ｂの軸シフト量Δｚ（ｍｍ）に対する多色のストレール（Ｓｔｒｅｈｌ）比（ＰＳＲ）のプロットである。ＰＳＲの縦軸は、０から１までの範囲である。０．８を超える値は、回折限界と見なされる（λ／４波長ＲＭＳ）。図示される３つの曲線は、開口数（ＮＡ）の値がそれぞれ０．１６、０．２４、及び、０．３２のものである。ＮＡが増加するに従って、ＰＳＲは、０．９の範囲で有用値を下回る。開口数０．１６ＮＡでは、±５ｍｍの全範囲を利用することができる。しかし、ＮＡが大きくなるに従って、範囲は厳しく制限され、開口数０．２４ＮＡでは±２ｍｍであり、開口数０．３２ＮＡでは±０．７ｍｍに制限される。これらのシフト量は、開口数０．１６ＮＡでΔＭ＝±４０９ｐｐｍ、開口数０．２４ＮＡでΔＭ＝±１７０ｐｐｍ、開口数０．３２ＮＡでΔＭ≒±７５ｐｐｍの倍率変化に相当する。

【0054】

より大きな開口数（ＮＡ）システムの領域寸法は、より小さな開口数（ＮＡ）システムの領域寸法よりも小さい。開口数０．３２ＮＡの倍率範囲±７５ｐｐｍにおいて７０ｍｍ×２８ｍｍの領域寸法を仮定すると、領域寸法の変化は、水平方向±５．２５μｍ及び垂直方向±２．１μｍに制限される。

【0055】

当業者には明白であるが、本開示の精神又は範囲を逸脱することなく、本開示に対して種々の修正及び変更を加えることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびその均等範囲内において行われる本開示の修正および変更を包含することが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】

1. Abstract

2. Representative Drawing
Fig.1

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4A

Fig.4B

Fig.4C

Fig.5

Fig.6

Fig.7A

Fig.7B

Fig.8

Fig.9