投影光学系统、其制造方法、曝光装置及曝光方法制造方法及图纸

一种投影光学系统，将第一面（Ｒ）的影像形成在第二面（Ｗ）上。投影光学系统具备以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材。至少两个结晶穿透部材的结晶轴［１１１］、结晶轴［１００］以及结晶轴［１１０］中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏差设定在１度以下。萤石透镜的光轴与预定结晶轴之间的角度偏差抑止在预定的容许范围内，投影光学系统在实质上便不会受到萤石双折射的影响，并且可以确保良好的光学性能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种。且特别是有关于一种以微影工艺，制造半导体元件等的微电子元件时使用的曝光装置所适用的反射折射型投影光学系统。例如，波长在200nm以下的真空紫外线区域，特别是以F2激光作为曝光光的情形，构成投影光学系统的光穿透性光学材料必须多半使用氟化钙(萤石CaF2)或氟化钡(BaF2)等的氟化物结晶。实际上，在使用F2激光作为曝光光的曝光装置中，基本上是假定仅以萤石来形成投影光学系统。萤石是属于立方晶系(等轴晶系)的结晶，在光学上是等方性的，因此实质上并无双折射。此外，在从前的可见光范围的实验中，萤石只观察到很小的双折射(起因于内部应力的随机产物)。然而，在2001年5月15日所招开的关于微影技术(lithography)的研讨会(2nd International Symposium on 157nm Lithography)中，美国NIST的John H.Burnett发表的论文中，从实验与理论两方面可以确认萤石具备固有的双折射(intrinsic birefringence)。根据此发表论文的话，萤石的双折射在结晶轴[111]方向和与此等价的结晶轴[-111]、结晶轴[1-11]、结晶轴[11-1]方向，以及在结晶轴[100]方向和与此等价的结晶轴、结晶轴方向，几乎为零。但是实质上，在其它方向上，双折射具有不是零的值。特别是，在结晶轴[110]、[-110]、[101]、[-101]、、的六个方向，相对于波长157nm，双折射有最大的11.2nm，而相对于波长193nm，双折射有最大的3.4nm。如上所述，在投影光学系统中使用具有固有双折射的萤石所形成的透镜(一般，穿透部材)的情形下，萤石的双折射对成像性能的影响很大，特别是显著地表现在表面线宽误差(ΔCDcritical dimension)。在此，Burnett在上述的发表中，提出降低双折射效应的影响，其利用使萤石透镜对(以萤石所形成的透镜对)的光轴与结晶轴[111]一致，并且以光轴为中心，使萤石透镜对相对地旋转60度。一般而言，让萤石透镜的光轴与结晶轴[111]精确地且优良地一致，组装到投影光学系统中并不容易。此外，要在一对萤石透镜相对于光轴旋转预定角度的状态下，组装到投影光学系统中也很不容易。但是，在投影光学系统中，为了在实质上不受到双折射的影响且确保良好的光学性能，将萤石透镜的光轴与结晶轴[111]的角度偏差以及萤石透镜对的相对于光轴的旋转角度偏差控制在预定的容许量之下是非常重要的。此外，在萤石结晶中，具有异端结晶轴方位的偏移的区域明显地有局部存在的可能性(所谓的粒界(grain boundary))。为确保期望的光学性能，最好是使用存在有结晶轴方位偏移区域的萤石结晶(以下称为异端萤石结晶)。从生产性或成本的观点来看，也必须使用异端萤石结晶来实施。在此情形之投影光学系统中，为了在实质上不受到双折射的影响且确保良好的光学性能，将结晶轴方位的相对角度偏移控制在预定的容许量以下是很重要的。本专利技术的另一目的是提出一种投影光学系统，其例如将使用于形成萤石透镜的异端萤石结晶的结晶轴方位的相对角度偏移控制在预定的容许量以下，故可以在实质上不受到萤石双折射的影响且确保良好的光学性能。本专利技术的另一目的是提出一种曝光装置与曝光方法，其使用在实质上不受到萤石双折射的影响且确保良好的光学性能的投影光学系统，来进行高分辨率且高精确度的投影曝光。为达成上述与其它目的，本专利技术的第一专利技术为提出一种投影光学系统，用以将第一面的像形成于第二面上。投影光学系统包括以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材，该至少两个结晶穿透部材之结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，以及该至少两个结晶穿透部材的预定结晶轴的光轴旋转的相对旋转角度的预定值的角度偏移，两者中的任何一个设定在1度以下。以据上述第一专利技术的话，该至少两个结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。在此情形下，更具备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材，此备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，最好设定在1度以下。依据上述第一专利技术的话，更包括凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，该配置在凹面镜附近的结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。前述投影光学系统为将前述第一面的中间像形成于前述第一面与前述第二面间的光路的反射折射型再成像光学系统。再者，依据上述第一专利技术的话，投影光学系统更包括第一成像光学系统，用以形成前述第一面的一第一中间像；第二成像光学系统，至少包括凹反反射镜与结晶穿透部材，用以依据来自第一中间像的光束，形成第二中间像；第三成像光学系统，用以依据自第二中间像的光束，形成最终像；第一偏向镜，配置在第一成像光学系统与第二成像光学系统之间的光路；以及第二偏向镜，配置在第二成像光学系统与第三成像光学系统之间的光路。第一成像光学系统的光轴与第三成像光学系统的光轴设定成大致一致，并且配置在该第二成像光学系统的光路的前述结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。依据上述第一专利技术的话，该投影光学系统所包含的所有结晶穿透部材中的15％以上的结晶穿透部材中，结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。此外，投影光学系统所包含的所有结晶穿透部材中，结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在2度以下。本专利技术的第二专利技术提供一种投影光学系统，用以将第一面的像形成于第二面上。投影光学系统包括以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材，在该至少两个结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。依据上述第二专利技术的话，投影光学系统更具备配置在最靠近前述第二面之结晶穿透部材，在该备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。此外，投影光学系统也可更包括凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，在该配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。在此情形，投影光学系统为将前述第一面的中间像形成于前述第一面与前述第二面间的光路的反射折射型再成像光学系统。依据上述第二专利技术的话，投影光学系统更包括第一成像光学系统，用以形成前述第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少包括凹反反射镜与结晶穿透部材，用以依据来自第一中间像的光束，形成第二中间像；第三成像光学系统，用以依据自第二中间像的光束，形成最终像；第一偏向镜，配置在第一成像光学系统与第二成像光学系统之间的光路；以及第二偏向镜，配置在第二成像光学系统与第三成像光学系统之间的光路。第一成像光学系统的光轴与第三成像光学系统的光轴设定成大致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影光学系统，用以将第一面的像形成于第二面上，其特征是，该投影光学系统包括：以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材，该至少两个结晶穿透部材的结晶轴［１１１］、结晶轴［１００］与结晶轴［１１０］中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，以及该至少两个结晶穿透部材的预定结晶轴的光轴旋转的相对旋转角度的预定值的角度偏移，两者中的任何一个设定在１度以下。

【技术特征摘要】
JP 2002-4-17 2002-1142091.一种投影光学系统，用以将第一面的像形成于第二面上，其特征是，该投影光学系统包括以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材，该至少两个结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，以及该至少两个结晶穿透部材的预定结晶轴的光轴旋转的相对旋转角度的预定值的角度偏移，两者中的任何一个设定在1度以下。2.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征是，该至少两个结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。3.如权利要求2所述的投影光学系统，其特征是，更具备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材，该备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。4.如权利要求3所述的投影光学系统，其特征是，更包括一凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，该配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。5.如权利要求4所述的投影光学系统，其特征是，该投影光学系统为将前述第一面的中间像形成于前述第一面与前述第二面间的光路的反射折射型再成像光学系统。6.如权利要求2所述的投影光学系统，其特征是，更包括一凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，该配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。7.如权利要求2至6中任一所述的投影光学系统，其特征是，更包括一第一成像光学系统，用以形成前述第一面的一第一中间像；一第二成像光学系统，至少包括一凹反反射镜与结晶穿透部材，用以依据来自该第一中间像的光束，形成一第二中间像；一第三成像光学系统，用以依据自该第二中间像的光束，形成一最终像；一第一偏向镜，配置在该第一成像光学系统与该第二成像光学系统之间的光路；以及一第二偏向镜，配置在该第二成像光学系统与该第三成像光学系统之间的光路；其中该第一成像光学系统的光轴与该第三成像光学系统的光轴设定成大致一致，其中配置在该第二成像光学系统的光路的前述结晶穿透部材的结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。8.如权利要求2至6中任一所述的投影光学系统，其特征是，该投影光学系统所包含的所有结晶穿透部材中的15％以上的结晶穿透部材中，结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在1度以下。9.如权利要求2至6中任一所述的投影光学系统，其特征是，该投影光学系统所包含的所有结晶穿透部材中，结晶轴[111]、结晶轴[100]与结晶轴[110]中的任何一个结晶轴与光轴间的角度偏移，设定在2度以下。10.如权利要求至1至6中任一所述的投影光学系统，其特征是，前述立方晶系所属的结晶材料为氟化钙或氟化钡。11.一种投影光学系统，用以将第一面的像形成于第二面上，其特征是，该投影光学系统包括以属于立方晶系的结晶材料所形成的至少两个结晶穿透部材，在该至少两个结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。12.如权利要求11所述的投影光学系统，其特征是，更具备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材，在该备配置在最靠近前述第二面的结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。13.如权利要求12所述的投影光学系统，其特征是，更包括一凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，在该配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。14.如权利要求13所述的投影光学系统，其特征是，该投影光学系统为将前述第一面的中间像形成于前述第一面与前述第二面间的光路的反射折射型再成像光学系统。15.如权利要求11所述的投影光学系统，其特征是，更包括一凹面镜以及配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材，在该配置在该凹面镜附近的结晶穿透部材中，当具有结晶轴方位偏移的区域存在时，其相对角度偏移在2度以下。16.如权利要求11至15中任一所述的投影光学系统，其特征是，更包括一第一成像光学系统，其形成前述第一面的一第一中间像；一第二成像光学系统，至少包括一凹反反射镜与结晶穿透部材，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：大村泰弘，
申请(专利权)人：尼康株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]