DD215179A1 - CATADIOPRIC MICRORE PRODUCTION LENS FOR APPLICATION IN DEEP UV - Google Patents
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Abstract
Katadioptrisches verzeichnungsfreies Mikroreproduktionsobjektiv hoher Aufloesung zur Herstellung von hochintegrierten Schaltkreisen mit Strukturbreiten im Submikronbereich, das bei einer Wellenlaenge von 265 nm im Abbildungsmassstab -0,5 < gleich beta < gleich -0,1 arbeitet und eine maximale numerische Apertur von 0,35 besitzt. Durch zwei dioptrische Baugruppen und zwei Spiegel wird das Licht aus der Objektebene so durch die dioptrischen Baugruppen und ueber die Spiegel gefuehrt, dass nach Strahlenteilung in einem Teilungswuerfel 50 % des eingestrahlten Lichtes zur Bilderzeugung beitragen.A catadioptric distortion-free, high resolution microresuction objective for the fabrication of submicron scale integrated circuits operating at a wavelength of 265 nm in the scale -0.5 <equal to beta <equal to -0.1 and having a maximum numerical aperture of 0.35. Through two dioptric assemblies and two mirrors, the light from the object plane is guided through the dioptric assemblies and over the mirrors so that, after beam splitting in a graduation cube, 50% of the incident light contributes to image formation.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Katadioptrisches Mikroreproduktionsobjektiv für die · . Anwendung im tiefen UVCatadioptric Microreproduction Lens for ·. Application in deep UV
Die Erfindung betrifft ein verzeichnungsfreies katadioptrisches Mikroreproduktionsobjektiv hoher Auflösung für die Anwendung im tiefen UY, welches, in der Mikroreproduktionstechnik insbesondere zur Herstellung hochintegrierter Schaltkreise mit Strukturen im Submikronbereich in der Mikroelektronik einge-' setzt 'wird. .The invention relates to a distortion-free catadioptric microreaction lens of high resolution for use in the deep UY, which, in the micro-production technology in particular for the production of highly integrated circuits with structures in the submicron range in microelectronics is 'sets'. ,
Zwei Prinziplösungen zur Strukturübertragung von der Schablone auf den Wafer auf der Basis der optischen Projektion sind be«-· kannt: die scanning- und die schrittweise Pro jektionslithografie.Two principle solutions for the transfer of structure from the stencil to the wafer on the basis of the optical projection are known: the scanning and the progressive projection lithography.
Ais optische Projektionssysteme für die Scanning-Pro jektionslithografie werden Zwei-Spiegel-Systeme (US-Patent 37 4B-015) undZwei-Spiegel-Systeme mit dioptrischen Bauelementen (US-Patent 42 93 136) eingesetzt. Diese Systeme gestatten auf Grund der Tatsache,;-'daß- nur Spiegel oder Spiegel in Verbindung mit dioptrischen Bauelementen aus synthetischem Quarz eingesetzt werden, eine Strukturübertragung mit einer Strahlung im Bereich des tiefen UV bei ca* 250 mn. Alle bekannten optischen Anordnungen für die Scanning-Pro,jektionsIithografie besitzen numerische Aperturen unter nf. sin u! = 0,19, Höhere numerische Aperturen sind nicht erreichbar, da die bekannten optischen Anordnungen bei höheren numerischen Aperturen nicht behebbare .Resüaberrationen haben, die eine beugungsbegrenzte Abbildung,As optical projection systems for scanning projection lithography, two-mirror systems (US Pat. No. 37 4B-015) and two-mirror systems with dioptric components (US Pat. No. 4,293,136) are used. These systems allow, due to the fact that only mirrors or mirrors are used in conjunction with synthetic quartz dioptric components, a structure transmission with a radiation in the range of deep UV at ca * 250 nm. All known optical arrangements for scanning pro jection lithography have numerical apertures below n f . sin u ! = 0.19, higher numerical apertures are not achievable, since the known optical arrangements at higher numerical apertures have non-recoverable .Resüaberrationen that a diffraction-limited imaging,
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wie sie für die Po to lithografie 'erforderlich-· ist, nicht zulassen. -..·..·as is required for photolithography. - .. .. · ·
Als optische Projektionssysteme für die -schrittweise Projektionslithografie sind Linsenobjektive bekannt, bei denen grundsätzlich der Forderung nach möglichst kurzer Wellenlänge zur Strukturübertragung die Forderung nach'möglichst hoher Trans-mission gegenübersteht· Der 'optimale'.Kompromiß liegt bei 436 nm Schwerpunkteellenlange♦ Bei dieser' Wellenlänge arbeiten die meisten fotolithografiechen Objektive. Vereinzelt erfolgt die Strukturübertragung mit einer.Schwerpunktwellenlänge- von 405 nm und bei Beschränkung auf sehr kleine Bildfelder mit 365 nm. Für noch kürzere Wellenlängen sind keine Linsenobjektive bekannt. " .-..'.·'..Lens lenses are known as optical projection systems for step-by-step projection lithography, in which the demand for the shortest possible wavelength for structure transmission is matched by the requirement for the highest possible trans mission. The 'optimal' compromise is 436 nm focal length ♦ At this wavelength Most photolithography lenses work. Occasionally, the structure transfer takes place with a centroid wavelength of 405 nm and, when restricted to very small image fields, 365 nm. For even shorter wavelengths, no lens objectives are known. '.- ..'. '' ..
Neben den dioptrischen Systemen hoher Apertur sind auch EinSpiegel-Systeme in Verbindung'.'mit dioptrischen Bauelementen hoher numerischer Apertur bekannt. Diese Systeme besitzen alle; einen;Abbildungsmaßstab ß' = -1 oder 13' .= -1..,-0,D. Bei der übertragung kleinster Strukturen "im^Sübmikronbereich ist die geringe Vergrößerung ,nachteilig, weil damit extrem;.hohe: Anforderungen an die 'Qualität der Schablonen gestellt werden müssen. Für die dioptrischen Baugruppen der' bekannten Systeme werden grundsätzlich konventionelle Gläser eingesetzt,- Damit liegt der Spektralbereich.für die Strukturübertragung über 400 mn. Darüber hinaus besitzen die Systeme mit einem Teilungswürfel nach "DB-GEiI 6. 944 528 den Nachteil,- daß durch die Verwendung ' von nur einem Spiegel,maximal 25 % der von der'Schablone ausgehenden Strahlung zur Struktur über tragung genutzt ,,werden könne; und daß durch die 1:1 Abbildung:am Spiegel bei' praktisch unvermeidbaren Restfehlern in der Zentrierung- der .·:einzelnen Baugruppen durch Reflexion an der Schablone Doppe!strukturen in. der Bildebene entstehen, die das System für die praktische Strukturübertragung unbrauchbar machen,In addition to high-aperture dioptric systems, single-mirror systems are also known in combination with high numerical aperture dioptric devices. These systems have all; a magnification β '= -1 or 13'. = -1 .., - 0, D. The low magnification is disadvantageous in the transmission of very small structures in the submicron range, because it requires extremely high demands on the quality of the stencils. Conventional glasses are generally used for the dioptric assemblies of the known systems In addition, the systems with a division cube according to "DB-GEI 6,944,528 have the disadvantage that - by using only one mirror, at most 25 % of that of the template outgoing radiation can be used to structure over transmission; and that by the 1: 1 image : at the mirror with 'practically unavoidable residual errors in the centering of the: • individual assemblies by reflection on the stencil doubling structures in the image plane arise which make the system unusable for the practical structure transfer,
Die im US-Pat. 3 917 399 vorgeschlagene; Unterdrückung des Falschlichtes durch 'polarisationsoptische Bauelemente erfordert bei einem System mit hoher Apertur solche BauelementeThe in US Pat. 3,917,399 proposed; Suppression of the stray light by polarization-optical components requires such devices in a high-aperture system
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mit hoher Konstanz des Polarisationseffektes über einen großen Einfallswinke!bereich, deren technische Beherrschung extreme Schwierigkeiten bereitet. with high constancy of the polarization effect over a large range of incidence, whose technical control causes extreme difficulties.
Bei vorgegebener Schwerpunktwellenlänge kann die Forderung nach einer Übertragung immer kleinerer Strukturen nur durch eine Erhöhung der numerischen Apertur der Objektive realisiert werden. Auf Grund der damit verbundenen Verringerung der Schärfentiefe existiert eine Grenzapertur, über die hinaus keine .Steigerung der nutzbaren kleinsten Strukturbreite unter realen. Bedingungen erzielt werden kann. Als obere Grenze wird bei X= 436 n.m eine numerische Apertur von η' sin u'= 0,40*..0,45 angesehen. Als kleinste nutzbare Strukturbreite werden 0,3 pn For a given center of gravity wavelength, the requirement for transmission of ever smaller structures can only be realized by increasing the numerical aperture of the objectives. Due to the associated reduction in the depth of field exists a Grenzapertur beyond which no .Steigerung the usable smallest feature width under real. Conditions can be achieved. As the upper limit, a numerical aperture of η 'sin u' = 0.40 *. 0.45 is considered at X = 436 nm. The smallest usable feature width is 0.3 pn
-unter Laborbedingungen.realisiert. '-realized under laboratory conditions. '
Ziel der Erfindung ' Object of the invention
Ziel der Erfindung ist ein verzeichnungsfre.ies, .katadioptrisohes Mikroreproduktionsobjektiv hoher Auflösung für die Anwendung im tiefen UV, das eine Übertragung von Strukturen bis zu 0,6 um ermöglicht,- ' · ·The aim of the invention is a distortion-free, catadioptric high resolution micro-reproduction objective for use in deep UV, which allows a transmission of structures up to 0.6 μm, - '· ·
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verzeichnungsfreies, katadioptrisches Mikroreproduktionsobjektiv mit höherer fotolithografischer Auflösung als bisher bekannte Reprcduktionsob,jektive zu schaffen, wobei die fotolithografische Schärfentiefe und die Bildfeldgröße etwa denen der bekannten Projektionsobjektive für eine Belichtung bei 436 nm.mit einer Grenze für die kleinste nutzbare Struktur um O,3yum entsprechen* . .The invention has for its object to provide a distortion-free, catadioptric microreacessing lens with higher photolithographic resolution than hitherto known Reprcduktionsob jektive, the photolithographic depth of field and the image field size about those of the known projection lenses for exposure at 436 nm.mit a limit for the smallest usable structure around O, 3yum *. ,
Die Aufgabe löst ein katadioptrisches Mikroreproduktionsobjektiv für die Anwendung im tiefen L7V, das einen Abbildungsmaßstab -0, 5 $ ß^r- -0,1 hat, bei einer Schwerpunktwellenlänge 265 nm arbeitet und eine maximale numerische Apertur von 0,35 besitzt, erfindungsgemäß dadurch,, daß es folgende charakteristische Merkmale' aufweist,'The object is achieved by a catadioptric micro-reproduction objective for use in the low L 7 V, which has a magnification -0.5 $ β r -0,1, operates at a centroid wavelength of 265 nm and has a maximum numerical aperture of 0.35, according to the invention in that it has the following characteristic features,
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Es besteht aus 2 ·άΐορtris eheη Baugruppen und zwei identischen Spiegeln, die so an'vier Seiten eines teildurchlässigen Würfels angeordnet sind, daß ihre vier optischen Achsen in einer Ebene liegen und die vier Außenflächen des Würfels im Flächenmittelpunkt durchstoßen, wobei die. teildurchlässige Schicht eine Ebene darstellt, die von einer Kante des Würfels zur. diagonal gegenüberliegenden so verläuft, daß sich oberhalb und unterhalb dieser Ebene je ein.Spiegel und eine dioptrische Baugruppe befinden, sich dioptrische Baugruppe und -Spiegel' gegenüberstehen, und sich Objekt- und Bildebene jeweils auf der dem Teilungswürfel-gegenüberliegenden Seite einer.,.dioptrischen Baugruppe befinden* ' 'It consists of 2 ········· groups and two identical mirrors arranged on four sides of a semitransparent cube, with their four optical axes lying in one plane and piercing the four outer faces of the cube in the centroidal area. partially transparent layer represents a plane that extends from one edge of the cube to the other. diagonally opposite so runs that above and below this level each ein.Spiegel and a dioptric assembly are, dioptric assembly and mirrors' face each other, and object and image plane respectively on the side of the division cubes opposite a.,. Dioptric Assembly are located * ''
Alle dioptrischen Bauelemente.:'und der teildürchlässige Würfel bestehen aus optischen Medien mit' einer Transmission ~C pep >-0,8 für 100 mm Glasweg, Beide dioptrischen Baugruppen, sind so ausgeführt,-, daß die Petzvalsumme von beiden Systemen die des Spiegels weitestgehend kompensiert«All dioptric components. And the partly elliptical cube are made of optical media with a transmission of ~ C pep> -0.8 for 100 mm glass path. Both dioptric assemblies are designed in such a way that the Petzval sum of both systems is that of the mirror largely compensated «
Die. vom Objekt ausgehende Strahlung :tritt durch die objekt- . seitige dioptrische Baugruppe .hindurch, ;vvlrd -im' 'Teilerwürfel an- der teilaurchlässigen Schicht aufgespalten,"die beiden: Lichtanteile werden ; an je einem Spiegel reflektiert-und die Hälfte der Strahlung,trägt nach Durchgang durch die bild_ seitige-dioptrische Baugruppe zur Bilderzeugung bei« Die gesamte Anordnung ist derart ausgeführt., . daß das an der ·. teildurchlässigen Schicht über die Schablone reflektierte FaIschlicht sich nur- über Y5 des BiIdfelddurchmessers er- , streckt» Damit wird unabhängig, vom Reflexionsvermögen der Schablone erreicht, daß-mindestens ein Feld entsprechend Fig, 3 für die Strukturübertragung genutzt werden kann. Bei der 3trukturübertragung auf den 'Wafer kann durch eine schrittweise Belichtung entsprechend Fig, 4 der gesamte Wafer genutzt werden. . ' " .- ·' Diese Eigenschaft des optischen Systems wird insbesondere durch Einhaltung der BedingungThe. radiation emitted by the object: passes through the object. the two: light components, each reflected by a mirror, and half of the radiation, transmits, after passing through the image-sided-dioptric assembly Image Formulation "The entire assembly is made such that the light reflection reflected on the partially transmissive layer over the stencil extends only beyond Y5 of the field diameter." Thus, independent of the reflectivity of the template, at least 3 can be used for the structure transfer, in the case of the structure transfer to the wafer, the entire wafer can be used by a stepwise exposure according to FIG Compliance with the condition
S „S "
^^^^ erreicht, 7/0bei S die Objekt-^^^^ reached, 7/0 at S the object
eingangsschnittweite, S' die Objektausgangsschnituweite und der Radius des Spiegels ist,input cut-off, S 'is the object output cutoff and the radius of the mirror,
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Ausf iihrungsbeispielExemplary embodiment
Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it
Fig. 1 den schematischen optischen Aufbau des Objektives Fig. 2 die maximale Ausdehnung des reflektierten Palschlichtes . Fig. 1 shows the schematic optical structure of the lens Fig. 2, the maximum extent of the reflected Palschlichtes.
Fig. 3 ein reduziertes Bildfeld bei zu hohem Palschlichtanteil . Fig. 4 schematisch die Ausführung der schrittweisen Belichtung auf dem Wafer Fig. 3 shows a reduced image field with too high Palschlichtanteil. Fig. 4 shows schematically the execution of the stepwise exposure on the wafer
Das erfindungsgemäße Objektiv besitzt vier optische Achsen in einer Ebene, die aufeinander senkrecht stehen«The objective according to the invention has four optical axes in one plane, which are perpendicular to one another «
Ausgehend von einem Punkt der Objektebene OE breitet sich das Licht entlang der einen optischen Achse aus und durchläuft die einander nachgeordneten dioptrischen Bauelemente, ein Kittglied· L 1, L, 2, einen Doppelmeniskus L 3, 14, ein Kittglied L 5, Ij 6, ein zerstreuendes Element L 7- und ein Kittglied L S, L 9, die in .den Abständen D.3, D o, D 9 und D 1T angeordnet sind-, und tritt im· Abstand D 14 in den Teilungswurf el T mit den Kantenlängen; D 15 ein. An der teildurchlässigen Schicht des Teilungswürfels T wird der Strahlengang in zwei zueinander in einer Ebene senkrechte Anteile aufgespalten, diese werden an zwei in Richtung der optischen Achsen im Abstand D 16 angeordneten identischen. Spiegeln Sp 1 und Sp 2 reflektiert.Starting from a point of the object plane OE, the light propagates along the one optical axis and passes through the dioptric components, a cemented element · L 1, L, 2, a double meniscus L 3, 14, a cemented element L 5, Ij 6, a scattering element L 7- and a cemented element L S, L 9, which are arranged in. The distances D.3, D o, D 9 and D 1 T-, and occurs in the distance D 14 in the division throw el T with the edge lengths; D 15 on. At the partially transmissive layer of the division cube T, the beam path is split into two parts which are perpendicular to one another in a plane, these being identical to two arranged at a distance D 16 in the direction of the optical axes. Reflect Sp 1 and Sp 2 reflected.
Die reflektierten Anteile des von OE ausgegangenen Lichtes treten schließlich nach Vereinigung senkrecht zur Sinfallsrichtung aus dem Teilungswürfel T aus, durchlaufen zwei Kittgruppen L 10. LH im Abstand D 17 vom Teilungswürfel T, L 12, 1 13 im Abstand D 20 von L 10, L 11, ein zerstreuendes .Element L 14 im Abstand D 23 von L 10, L 11, ein Kittglied L 15, L 16 im Abstand D 23 von L 14 und erzeugen in BE das Bild des betreffenden Punktes der Objektebene.The reflected components of the light emitted by OE finally exit the division cube T after unification perpendicular to the sinusoidal direction, pass through two cement groups L 10. LH at a distance D 17 from the division cube T, L 12, 1 13 at a distance D 20 from L 10, L 11, a dissipative element L 14 at a distance D 23 from L 10, L 11, a cemented element L 15, L 16 at a distance D 23 from L 14 and generate in BE the image of the relevant point of the object plane.
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Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25044283A DD215179A1 (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | CATADIOPRIC MICRORE PRODUCTION LENS FOR APPLICATION IN DEEP UV |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25044283A DD215179A1 (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | CATADIOPRIC MICRORE PRODUCTION LENS FOR APPLICATION IN DEEP UV |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD215179A1 true DD215179A1 (en) | 1984-10-31 |
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ID=5546940
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| DD25044283A DD215179A1 (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | CATADIOPRIC MICRORE PRODUCTION LENS FOR APPLICATION IN DEEP UV |
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| DD (1) | DD215179A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4032443A1 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-23 | Deutsche System Technik | Optical system for camera - has reflecting prism installed between two groups of lenses |
| NL9200191A (en) * | 1991-02-08 | 1992-09-01 | Zeiss Carl Fa | CATADIOPTRIC REDUCTION LENS. |
-
1983
- 1983-05-02 DD DD25044283A patent/DD215179A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4032443A1 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-23 | Deutsche System Technik | Optical system for camera - has reflecting prism installed between two groups of lenses |
| NL9200191A (en) * | 1991-02-08 | 1992-09-01 | Zeiss Carl Fa | CATADIOPTRIC REDUCTION LENS. |
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Legal Events
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