CN101216600B - 投影光学系统、曝光装置及曝光方法 - Google Patents

投影光学系统、曝光装置及曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种使色象差和像面弯曲等诸象差被良好地修正,并具有优良的成像性能,且可良好地抑制光学面上的反射损失并确保大的有效的像侧数值孔径的比较小型的投影光学系统,且为将第1面(R)的缩小像形成在第2面(W)上的反射折射型的投影光学系统。该投影光学系统包括至少2片反射镜(CM1、CM2)、第1侧的面具有正的折射力的边界透镜(Lb),且边界透镜和第2面间的光路由具有较1.1大的折射率的媒质(Lm)进行填充。构成投影光学系统的所有透射构件及具有折射力的所有反射构件都沿单一的光轴(AX)进行配置,并具有不包含光轴的预定形状的有效成像区域。

Description

投影光学系统、曝光装置及曝光方法

[0001] 本申请是申请号为200480012069.0,申请日为2004年5月6日,名称为“投影光 学系统、曝光装置及曝光方法”的分案申请。

[0002] 技术领域

[0003] 本发明是关于一种反射折射型的投影光学系统、曝光装置及曝光方法,特别是关 于一种适用于利用光刻蚀工序制造半导体元件和液晶显示元件等时所使用的曝光装置的 高析像的反射折射型的投影光学系统。

[0004] 背景技术

[0005] 在用于制造半导体元件等的光刻蚀工序中,使用一种将掩膜(或光栅)的图案像 通过投影光学系统,在涂敷有光刻胶等的晶圆(或玻璃板等)上进行曝光的投影曝光装置。 而且,随着半导体元件等的集成度的提高,投影曝光装置的投影光学系统所要求的析像能 力(析像度)日益提高。

[0006] 结果,为了满足对投影光学系统的析像能力的要求,需要使照明光(曝光光)的波 长λ缩短,且使投影光学系统的像侧数值孔径NA增大。具体地说,投影光学系统的析像度 以k· λ/NA(k为处理系数)表示。而且,像侧数值孔径NA在使投影光学系统和像面间的 媒质(通常为空气等气体)的折射率为n,对像面的最大入射角为θ时,以η·ίΰηθ表示。

[0007] 在这种情况下,当要藉由增大最大入射角θ而谋求数值孔径NA的增大时,对像面 的入射角及从投影光学系统的射出角增大,在光学面上的反射损失增大,无法确保大的有 效的像侧数值孔径。因此,已知有一种藉由在投影光学系统和像面间的光路中充满折射率 高的液体那样的媒质,而谋求数值孔径NA的增大的技术。

[0008] 但是,当将该技术应用在通常的折射型投影光学系统中时,存在难以良好地修正 色象差和满足珀兹伐(Petzval)条件并良好地修正像面弯曲,且光学系统的大型化也无法 避免的问题。而且,存在难以良好地抑制光学面上的反射损失,并确保大的有效的像侧数值 孔径的问题。

[0009] 发明内容

[0010] 本发明的第1目的是提供一种使色象差和像面弯曲等诸象差被良好地修正,并具 有优良的成像性能,且可良好地抑制光学面上的反射损失并确保大的有效的像侧数值孔径 的比较小型的投影光学系统。

[0011] 而且,只由反射光学构件构成的投影光学系统及使折射光学构件和反射光学构件 组合所构成的投影光学系统,在增大数值孔径的情况下,入射反射光学构件的光束和由反 射光学构件被反射的光束的光路分离变得困难,无法避免反射光学构件的大型化即投影光 学系统的大型化。

[0012] 为了谋求制造的简易化及光学构件的相互调整的简易化,最好以单一光轴构成反 射折射投影光学系统,但即使在这种情况下,当使数值孔径增大时,入射反射光学构件的光 束和由反射光学构件被反射的光束的光路分离也变得困难,使投影光学系统大型化。

[0013] 本发明的第2目的是不使构成反射折射型的投影光学系统的光学构件大型化,而 得到大的数值孔径。[0014] 而且,本发明的第3目的是提供一种通过具有优良的成像性能且具有大的有效的 像侧数值孔径进而为高析像度的投影光学系统,可将微细的图案高精度地进行转印曝光的 曝光装置及曝光方法。

[0015] 为了达成上述第1目的,关于本发明的第1形态的投影光学系统,为一种将第1面 的缩小像形成在第2面上的反射折射型的投影光学系统,

[0016] 其特征在于:

[0017] 前述投影光学系统包括至少2片反射镜、第1面侧的面具有正的折射力的边界透 镜;

[0018] 当使前述投影光学系统的光路中的环境的折射率为1时,前述边界透镜和前述第 2面间的光路由具有较1. 1大的折射率的媒质充满;

[0019] 构成前述投影光学系统的所有的透射构件及具有折射力的所有的反射构件沿单 一的光轴进行配置;

[0020] 前述投影光学系统具有不含有前述光轴的预定形状的有效成像区域。

[0021] 而且,为了达成上述的第2目的,关于本发明的第2形态的投影光学系统为一种将 第1面的像形成在第2面上的反射折射型的投影光学系统,

[0022] 其特征在于,包括:

[0023] 包含2个反射镜,并形成前述第1面的中间像的第1成像光学系统,

[0024] 将前述中间像形成在前述第2面上的第2成像光学系统;

[0025]其中,

[0026] 前述第2成像光学系统从前述中间像侧沿光线通过的顺序,具有

[0027] 凹面形状的第1场反射镜、

[0028] 第2场反射镜、

[0029] 含有至少2个负透镜,并具有负的折射力的第1透镜群、

[0030] 具有正的折射力的第2透镜群、

[0031] 孔径光阑、

[0032] 具有正的折射力的第3透镜。

[0033] 而且,为了达成上述的第2目的,关于本发明的第3形态的投影光学系统为一种将 第1面的像形成在第2面上的反射折射型的投影光学系统,

[0034] 其特征在于,包括:

[0035] 配置在前述第1面和前述第2面间的光路中并具有正的折射力的第1群、

[0036] 配置在前述第1面和前述第2面间的光路中并至少具有4个反射镜的第2群、

[0037] 配置在前述第2群和前述第2面间的光路中,并含有至少2个负透镜,且具有负的 折射力的第3群、

[0038] 配置在前述第3群和前述第2面间的光路中,并含有至少3个正透镜,且具有正的 折射力的第4群;

[0039]其中,

[0040] 在前述第2群中形成1个中间像,且在前述第4群中具有孔径光阑。

[0041] 而且,为了达成上述的第2目的,关于本发明的第4形态的投影光学系统,为一种 将第1面的像形成在第2面上的反射折射型的投影光学系统,其特征在于,包括:[0042] 含有至少6个反射镜,并形成前述第1面的第1中间像及第2中间像的第1成像 光学系统;

[0043] 将前述第2中间像在前述第2面上进行中继的第2成像光学系统。

[0044] 而且,为了达成上述第3目的,关于本发明的第5形态的曝光装置为一种将掩膜上 所形成的图案在感光性基片上进行曝光的曝光装置,

[0045] 其特征在于,包括:

[0046] 用于对前述第1面上所设定的前述掩膜进行照明的照明系统;

[0047] 用于将在前述掩膜上所形成的前述图案像,形成在前述第2面上所设定的感光性 基片上的关于上述某一形态的投影光学系统。

[0048] 而且,为了达成上述第3目的,关于本发明的第6形态的曝光方法,为一种将掩膜 上所形成的图案在感光性基片上进行曝光的曝光方法,

[0049] 其特征在于,包括:

[0050] 对形成有预定图案的掩膜进行照明的照明工序,

[0051] 利用权利要求范围第1项至第44项中的任一项所述的投影光学系统,将前述第1 面上所配置的前述掩膜的图案,在前述第2面上所配置的感光性基片上进行曝光的曝光工序。

[0052] 附图说明

[0053] 图1所示为关于本发明的实施形态的曝光装置的构成的概略图。

[0054] 图2所示为在本实施形态中形成于晶圆上的圆弧形状的有效曝光区域和光轴的 位置关系图。

[0055] 图3所示为本实施形态的第1实施例的边界透镜和晶圆间的构成的概略图。

[0056] 图4所示为本实施形态的第2实施例的边界透镜和晶圆间的构成的概略图。

[0057] 图5所示为关于本发明的第1实施例的投影光学系统的透镜构成。

[0058] 图6所示为第1实施例中的横象差。

[0059] 图7所示为关于本实施形态的第2实施例的投影光学系统的透镜构成

[0060] 图8所示为关于第2实施例中的横象差。

[0061] 图9所示为关于第3实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。

[0062] 图10所示为关于第4实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。

[0063] 图11所示为关于第3及第4实施例的晶圆上的曝光区域。

[0064] 图12所示为关于第3实施例的反射折射投影光学系统的子午线方向及径向方向 的横象差的横象差图。

[0065] 图13所示为关于第4实施例的反射折射投影光学系统的子午线方向及径向方向 的横象差的横象差图。

[0066] 图14所示为关于第5实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。

[0067] 图15所示为关于第6实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。

[0068] 图16所示为关于第7实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。

[0069] 图17所示为关于第5实施例的反射折射投影光学系统的子午线方向及径向方向 的横象差的横象差图。

[0070] 图18所示为关于第6实施例的反射折射投影光学系统的子午线方向及径向方向的横象差的横象差图。

[0071] 图19所示为关于第7实施例的反射折射投影光学系统的子午线方向及径向方向 的横象差的横象差图。

[0072] 图20所示为得到作为微型元件的半导体元件时的方法的流程图。

[0073] 图21所示为得到作为微型元件的液晶显示元件时的方法的流程图。

[0074] 符号的说明

[0075] 1 :液体供给装置

[0076] 2 :液体回收装置

[0077] 3 :供给管

[0078] 4 :供给喷嘴

[0079] 7 :透镜的顶端面

[0080] 20:回收装置

[0081] 50 :液体

[0082] 51:Z 载台

[0083] 52 =XY 载台

[0084] 53 :基座

[0085] 54 :移动镜

[0086] 55 :激光干涉仪

[0087] 56 :空间

[0088] 60 :透镜

[0089] 100 :光源

[0090] 110: S偏光转换元件

[0091] a、b:位置

[0092] AR :象差修正区域

[0093] AS、AS1、AS2 :孔径光阑

[0094] AX、AX1、AX2 :光轴

[0095] CONT :控制装置

[0096] CMl :第1凹面反射镜

[0097] CM2 :第2凹面反射镜

[0098] EL:曝光光

[0099] ER :有效曝光区域

[0100] EX:曝光装置

[0101] G1、G3、G5 :第1成像光学系统

[0102] G2、G4、G6 :第2成像光学系统

[0103] G11、G21、G22、G23、G31、G41、G42、G43 :透镜群

[0104] IL:照明光学系统

[0105] Ll :平行平面板

[0106] L3、L7、L9、Lll、L12、L22、L23、L27、L29、L210、L213 :双凸透镜

[0107] L2、L5、L6、L13、L24、L25、L28、L30 :负凹凸透镜[0108] L4、L8、L10、L13、L14、L15、L16、L17、L21、L22、L23、L27、L29、L31、L32、L33、L34、 L35、L211、L212、L214、L215、L216 :正凹凸透镜

[0109] L25、L26:双凹透镜

[0110] L18、L36、L217 :平凸透镜

[0111] Lb:边界透镜

[0112] Lp、L21:平行平面板

[0113] Lm:媒质

[0114] M1、M2、M3、M4 :反射镜

[0115] M22、M24 :凸面反射镜

[0116] M21、M23 :凹面反射镜

[0117] PK:镜筒

[0118] PL、PL1、PL2、PL3 :投影光学系统

[0119] R、R1、R2、R3 :光栅

[0120] Ro :夕卜径

[0121] Ri:内径

[0122] RST:光栅载台

[0123] RSTD :光栅载台驱动装置

[0124] Sb :边界透镜的光栅侧的面

[0125] W:晶圆

[0126] WST:晶圆载台

[0127] WSTD :晶圆载台驱动装置

[0128] WT:晶圆支持器载台

具体实施方式

[0129] 关于本发明的第1形态的投影光学系统藉由使边界透镜和像面(第2面)之 间的光路中介入具有较1. 1大的折射率的媒质,而谋求像侧数值孔径NA的增大顺便说 一下,在 M. Switkes 先生及 M. Rothschild 先生于 “SPIE2002 Micro lithography” 上的 "Massachusetts Institute ofTechnology"中发表的"Resolution Enhancement of 157-nm lithographyby liquid Immersion”中,作为对波长λ 200nm以下的光具有所要的 透过率的媒质,举出perfluoropolyethers(perfluoropolyethers :美国3M公司的商品名) 和脱离子水(Deionized Water)等作为候补。

[0130] 而且,在关于本发明的第1形态的投影光学系统中,藉由对边界透镜的物体侧(第 1面侧)的光学面付与正的折射力,可使该光学面上的反射损失减少,进而确保大的有效的 像侧数值孔径。这样,在像侧具有液体等高折射率物质作为媒质的光学系统中,可将有效的 像侧数值孔径提高到1.0以上,进而可提高析像度。但是,在投影倍率一定的情况下,伴随 像侧数值孔径的增大,物体侧数值孔径也增大,所以如只由折射构件构成投影光学系统,则 难以满足珀兹伐条件,无法避免光学系统的大型化。

[0131] 因此,在关于本发明的第1形态的投影光学系统中,采用一种至少具有2片反射 镜,且所有的透射构件及具有折射力(功率)的所有的反射构件沿单一光轴进行配置,并具有不含有光轴的预定形状的有效成像区域的类型的反射折射型光学系统。在该类型的投影 光学系统中,利用例如凹面反射镜的作用,可良好地修正色象差,并轻松地满足珀兹伐条件 而良好地修正象面弯曲,而且可使光学系统小型化。

[0132] 而且,在该类型的投影光学系统中,由于所有的透射构件(透镜等)及具有功率的 所有的反射构件(凹面反射镜等)沿单一光轴进行配置,所以与光学构件沿多个光轴分别 配置的多轴构成相比,制造上的难易度格外变低,较为适当。但是,在光学构件沿单一光轴 配置的单一轴构成的情况下,存在对色象差良好地进行修正变得困难的倾向,但藉由利用 例如ArF激光光那样,使频谱宽窄带化的激光光,可克服该色象差修正的问题。

[0133] 这样,在本发明的第1形态中,能够实现一种可使色象差和像面弯曲等诸象差被 良好地修正而具有优良的成像性能,并可良好地抑制光学面上的反射损失而确保大的有效 的像侧数值孔径的比较小型的投影光学系统。因此,利用关于本发明的第1形态的投影光 学系统的曝光装置及曝光方法,可通过具有优良的成像性能且具有大的有效的像侧数值孔 径进而为高析像度的投影光学系统,将微细的图案高精度地进行转印曝光。

[0134] 另外,在本发明的第1形态中,采用投影光学系统具有偶数个反射镜的构成,即经 过偶数次的反射而使第1面的像形成在第2面上的构成为佳。藉由该构成,当在例如曝光 装置和曝光方法中进行应用时,在晶圆上形成的不是掩膜图案的背面像而是表面像(正立 像或倒立像),所以可与搭载折射型投影光学系统的曝光装置同样地利用通常的掩膜(光 栅)。

[0135] 而且,在本发明的第1形态中,采用一种包括含有2个反射镜并形成前述第1面的 中间像的第1成像光学系统、将前述中间像形成在前述第2面上的第2成像光学系统的构 成为佳,且前述第2成像光学系统从前述中间像侧按照光线通过的顺序,具有凹面形状的 第1场反射镜、第2场反射镜、具有至少2个负透镜并具有负的折射力的第1透镜群、具有 正的折射力的第2透镜群、孔径光阑、具有正的折射力的第3透镜群为佳。

[0136] 如利用该构成,则在第1成像光学系统中形成第1面的中间像,所以即使在增大反 射折射投影光学系统的数值孔径的情况下,也可轻松且确实地进行朝向第1面侧的光束和 朝向第2面侧的光束的光路分离。而且,因为在第2成像光学系统中包括具有负的折射力 的第1透镜群,所以可使反射折射投影光学系统的全长缩短,且可轻松地进行用于满足珀 兹伐条件的调整。另外,第1透镜群缓和因第1场反射镜所扩大的光束的画面视角不同所 造成的差异,抑制象差的产生。因此,即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统 的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0137] 而且,在上述的构成中,采用一种前述第1成像光学系统包括具有正的折射力的 第4透镜群、负透镜、凹面反射镜、光路分离反射镜,且在前述第1成像光学系统中行进的光 透过前述第4透镜群及前述负透镜后,由前述凹面反射镜被反射,并再次透过前述负透镜 被导向前述光路分离反射镜,且由前述光路分离反射镜被反射的光在由前述第1场反射镜 及前述第2场反射镜被反射后,直接入射前述第2成像光学系统中的前述第1透镜群的构 成为佳。

[0138] 如利用该构成,因为第1成像光学系统包括具有正的折射力的第4透镜群,所以可 使第1面侧形成远心。而且,因为第1成像光学系统具有负透镜和凹面反射镜,所以藉由对 该负透镜和凹面反射镜进行调整,可轻松地进行用于满足珀兹伐条件的调整。[0139] 而且,在本发明的第1形态中,包括至少具有6个反射镜并形成前述第1面的第1 中间像及第2中间像的第1成像光学系统、将前述第2中间像在前述第2面上进行中继的 第2成像光学系统为佳。

[0140] 如利用该构成,因为含有至少6个反射镜,所以即使在为了提高析像度而增大反 射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可不使反射折射投影光学系 统的全长增长,而形成第1中间像及第2中间像,且能够在曝光区域全域内得到良好的成像 性能。

[0141] 在上述的构成中,在前述第1成像光学系统所包含的前述至少6个反射镜中的,从 前述第1面所射出的光第2位入射的反射镜和从前述第1面所射出的光第4位入射的反射 镜之间,形成前述第1中间像为佳。

[0142] 如利用该构成,则在从前述第1面所射出的光第2位入射的反射镜和从前述第1 面所射出的光第4位入射的反射镜之间,形成前述第1中间像。因此,即使在为了提高析像 度而增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可轻松且确实地 进行朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离,且可在曝光区域全域内得到 良好的成像性能。

[0143] 然而,为了将关于本发明的第1形态的反射折射型投影光学系统以单一光轴构 成,需要在瞳位置附近形成中间像,所以投影光学系统最好为再成像光学系统。而且,为了 在第1成像的瞳位置附近形成中间像并进行光路分离且避免光学构件彼此间的机械干涉, 即使在物体侧数值孔径增大的情况下也需要尽可能缩小第1成像的瞳径,所以最好使数值 孔径小的第1成像光学系统为反射折射光学系统。

[0144] 因此,在本发明的第1形态中,利用至少含有2个反射镜并用于形成第1面的中间 像的第1成像光学系统、用于根据来自该中间像的光束而在第2面上形成最终像的第2成 像光学系统,构成投影光学系统为佳。在这种情况下,具体地说,可利用正折射力的第1透 镜群、在该第1透镜群和中间像间的光路中所配置的第1反射镜、在该第1反射镜和中间像 间的光路中所配置的第2反射镜,构成第1成像光学系统。

[0145] 而且,第1反射镜为在第1成像光学系统的瞳面附近所配置的凹面反射镜,且在该 凹面反射镜形成的往返光路中至少配置1个负透镜为佳。象这样藉由在第1成像光学系统 中于形成凹面反射镜的往返光路中配置负透镜,可轻松地满足珀兹伐条件,将像面弯曲良 好地进行修正,且使色象差也良好地进行修正。

[0146] 而且,虽然最好使往返光路中的负透镜配置在瞳位置附近,但由于需要使第1成 像的瞳径尽可能地缩小,所以负透镜的有效直径也变小,因此在该负透镜中,能量密度(= 每单位面积•单位脉冲的能量)容易增高。因此,当利用石英形成该负透镜时,受到激光光 的照射而容易产生因体积收缩所造成的局部折射率变化即压实,进而使投影光学系统的成 像性能低下。

[0147] 同样,与像面邻接配置的边界透镜也是有效径小而能量密度容易增高。因此,当利 用石英形成边界透镜时,容易产生压实而使成像性能下降。在本发明的第1形态中,藉由使 在第1成像光学系统中凹面反射镜所形成的往返光路中所配置的负透镜及在第2成像光学 系统中与像面邻接配置的边界透镜由萤石构成,可回避因压实所引起的成像性能的下降。

[0148] 而且,在本发明的第1形态中,最好满足以下的条件式(1)。另外,以条件式(1)中,Fl为第1透镜群的焦点距离,Y0为第2面上的最大像高。

[0149] 5 < Fl/Y0 < 15 (1)

[0150] 当超过条件式(1)的上限值时,第1成像的瞳径变得过大,难以象上面那样避开光 学构件彼此间的机械干涉,所以不佳。另一方面,当低于条件式(1)的下限值时,向反射镜 的入射光的角度因物体高所形成的差(画面视角差)较大得产生,使彗形象差和像面弯曲 等象差的修正变得困难,所以不佳。另外,为了更加良好地发挥本发明的效果,将条件式(1) 的上限值限定为13,并将其下限值限定为7更佳。

[0151] 而且,在本发明的第1形态中,第1透镜群具有至少2个正透镜为佳。利用该构成, 可将第1透镜群的正折射力设定得较大,轻松地满足条件式(1),进而能够良好地修正彗形

象差、歪曲象差、非点象差等。

[0152] 而且,难以制造反射率高且富于耐久性的反射镜,且设置数目较多的反射面会导 致光量损失。因此,在本发明的第1形态中,当例如在曝光装置和曝光方法中应用投影光学 系统时,从提高生产率的观点考虑,第2成像光学系统为只由多个透射构件构成的折射光 学系统较佳。

[0153] 而且,萤石为具有固有双折射性的结晶材料,由萤石形成的透射材料特别是对 200nm以下的波长的光的双折射的影响大。所以,在含有萤石透射构件的光学系统中,需要 使结晶轴方位不同的萤石透射构件进行组合而抑制因双折射所造成的成像性能的下降,但 即使采取这种措施,也不能完全抑制因双折射所造成的性能下降。

[0154] 另外,已知萤石的内部的折射率分布具有高频率成分,而含有该频率成分的折射 率的差异会招致光斑的产生,容易使投影光学系统的成像性能下降,所以尽可能地减少萤 石的使用为佳。因此,在本发明中,为了尽可能地减少萤石的使用,使构成作为折射光学系 统即第2成像光学系统的透射构件中的,70%以上的透射构件由石英形成为佳。

[0155] 而且,在本发明的第1形态中,最好使有效成像区域具有圆弧形状并满足以下的 条件式(2)。另外,在条件式(2)中,R为用于规定有效成像区域的圆弧的曲率半径的大小, Y0为上述那样在第2面上的最大像高。

[0156] 1. 05 < R/Y0 < 12 (12)

[0157] 在本发明的第1形态中,藉由具有不包 光轴的圆弧形状的有效成像区域,可回 避光学系统的大型化且轻松地进行光路分离。但是,当在例如曝光装置和曝光方法中进行 应用时,在掩膜上难以对圆弧形状的照明区域均勻地进行照明。因此,可采用对与含有圆弧 形状的区域的矩形状区域对应的矩形照明光束,利用具有圆弧形状的孔径部(光透射部) 的视野光阑进行限制的方法。在这种情况下,为了抑制视野光阑的光量损失,需要使规定有 效成像区域的圆弧的曲率半径的大小R尽可能地大。

[0158] 即,当低于条件式(2)的下限值时,曲率半径的大小R变得过小,使视野光阑的光 束损失增大,且因照明效率的低下而使生产率下降,所以不佳。另一方面,当超过条件式(2) 的上限值时,曲率半径的大小R变得过大,如为了缩短扫描曝光时的超出长而要确保所需 宽度的有效成像区域时,必要的象差修正区域增大,因此使光学系统大型化,所以不佳。另 外,为了更加良好地发挥本发明的效果,将条件式(2)的上限值设定为8,将其下限值设定 为1.07更佳。

[0159] 另外,在上述类型的反射折射型的投影光学系统中,即使在不将与像面(第2面)间的光路以液体这种媒质充满的情况下,也可藉由满足条件式(2),而回避因照明效率的下 降所引起的生产率下降和因必要的象差修正区域的增大所引起的光学系统的大型化。而 且,当将本发明的投影光学系统应用于曝光装置和曝光方法中时,考虑边界透镜和像面间 所充满的媒质(液体等)的透射率和激光光的窄带化的程度,将例如ArF激光光(波长 193. 306nm)作为曝光光使用为佳。

[0160] 关于本发明的第2形态的投影光学系统,为将第1面的像形成在第2面上的反射 折射投影光学系统,包括含有2个反射镜并形成前述第1面的中间像的第1成像光学系统、 将前述中间像形成在前述第2面上的第2成像光学系统,且前述第2成像光学系统从前述 中间像侧按照光线通过的顺序,具有凹面形状的第1场反射镜、第2场反射镜、具有至少2 个负透镜并具有负的折射力的第1透镜群、具有正的折射力的第2透镜群、孔径光阑、具有 正的折射力的第3透镜群。

[0161] 如利用该构成,则在第1成像光学系统中形成第1面的中间像,所以即使在增大反 射折射投影光学系统的数值孔径的情况下,也可轻松且确实地进行朝向第1面侧的光束和 朝向第2面侧的光束的光路分离。而且,因为在第2成像光学系统中包括具有负的折射力 的第1透镜群,所以可使反射折射投影光学系统的全长缩短,且可轻松地进行用于满足珀 兹伐条件的调整。另外,第1透镜群缓和因第1场反射镜所扩大的光束的画面视角不同所 造成的差异,抑制象差的产生。因此,即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统 的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0162] 而且,在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,采用一种前述第1成像光学系 统包括具有正的折射力的第4透镜群、负透镜、凹面反射镜、光路分离反射镜,且在前述第 1成像光学系统中行进的光透过前述第4透镜群及前述负透镜后,由前述凹面反射镜被反 射,并再次透过前述负透镜被导向前述光路分离反射镜,且由前述光路分离反射镜被反射 的光在由前述第1场反射镜及前述第2场反射镜被反射后,直接入射前述第2成像光学系 统中的前述第1透镜群的构成为佳。

[0163] 如利用该构成,因为第1成像光学系统包括具有正的折射力的第4透镜群,所以可 使第1面侧形成远心。而且,因为第1成像光学系统具有负透镜和凹面反射镜,所以藉由对 该负透镜和凹面反射镜进行调整,可轻松地进行用于满足珀兹伐条件的调整。

[0164] 而且,在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,前述第1场反射镜使入射该第 1场反射镜的光,沿朝向该反射折射投影光学系统的光轴的方向进行弯曲并射出为佳。

[0165] 而且,在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,前述第2场反射镜具有凸面形 状为佳。

[0166] 如利用这些构成,则入射第1场反射镜的光线沿朝向该反射折射投影光学系统的 光轴的方向进行弯曲并射出,所以即使在增大反射折射投影光学系统的孔径的情况下,也 可使第2场反射镜小型化。因此,即使在为了提高析像度而增大物体侧及像侧的数值孔径 的情况下,也可轻松地进行朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离。

[0167] 在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,前述第1成像光学系统中所包含的 前述2个反射镜按照来自前述第1面的光入射的顺序,为凹面形状的反射镜和凸面形状的 反射镜,且前述第2成像光学系统中所包含的前述第2场反射镜为凸面形状的反射镜。

[0168] 如利用该构成,则第1成像光学系统中所包含的2个反射镜为凹面形状及凸面形状,且该第2场反射镜具有凸面形状,所以从第1成像光学系统所射出的光束可轻松且确实 地导向第2成像光学系统。

[0169] 而且,在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,前述孔径光阑被配置在前述 第1场反射镜和前述第2面之间,当使前述第1场反射镜和前述第2面的光轴上距离为Ma, 前述第1面和前述第2面的距离为L时,满足

[0170] 0. 17 < Ma/L < 0. 6

[0171] 的条件较佳。

[0172] 如利用该构成,因为Ma/L较0. 17大,所以能够回避第1场反射镜和第1透镜群及 第2透镜群的机械性干涉。而且,因为Ma/L较0. 6小,所以能够回避反射折射投影光学系 统的全长的伸长化及大型化。

[0173] 而且,在关于本发明的第2形态的投影光学系统中,使前述第2成像光学系统所含 有的前述第1透镜至少具有1个非球面透镜为佳。

[0174] 如利用该构成,因为构成第1透镜群的光学元件的至少1片具有非球面形的透镜, 所以即使在增大物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成 像性能。

[0175] 而且,关于本发明的第3形态的投影光学系统,为一种将第1面的像形成在第2面 上的反射折射投影光学系统,包括配置在前述第1面和前述第2面间的光路中且具有正的 折射力的第1群、配置在前述第1群和前述第2面间的光路中且至少具有4个反射镜的第2 群、配置在前述第2群和前述第2面间的光路中且至少含有2个负透镜并具有负的折射力 的第3群配置在前述第3群和前述第2面间的光路中且至少含有3个正透镜并具有正的折 射力的第4群,而且,在前述第2群中形成1个中间像,在前述第4群中具有孔径光阑。

[0176] 如利用关于本发明的第3形态的投影光学系统,则在第2群中形成第1面的中间 像,所以即使在增大反射折射投影光学系统的数值孔径的情况下,也可轻松且确定地进行 朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离。而且,因为包括具有负的折射力 的第3群,所以可使反射折射投影光学系统的全长缩短,且可轻松地进行用于满足珀兹伐 条件的调整。因此,即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧 的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0177] 在关于本发明的第3形态的投影光学系 中,前述第2群按照来自前述第1面的 光入射的顺序,具有凹面形状的第1反射镜、凸面形状的第2反射镜、凹面形状的第3反射 镜、凸面形状的第4反射镜为佳。

[0178] 如利用该构成,因为按照从第1面使光入射的顺序,具有凹面反射镜、凸面反射 镜、凹面反射镜、凸面反射镜,所以能够轻松且准确地将从第1成像光学系统所射出的光束 导向第2成像光学系统。

[0179] 在关于本发明的第3形态的投影光学系统中,前述第2群至少含有1个负透镜,且 在前述第2群的光路中最靠近前述第3群侧的光学元件,为前述第4反射镜或光2次通过 的往返透镜较佳。

[0180] 如利用该构成,因为在第2群的光路中最靠近第3群侧的光学元件为第4反射镜 或光2次通过的往返透镜,所以可藉由对具有负的折射力的第3群所含有的透镜、第4反射 透镜或往返透镜进行调整,而轻松地进行用于使珀兹伐条件满足的调整。[0181] 而且,在关于本发明的第3形态的投影光学系统中,前述第3反射镜使入射第3反 射镜的光,沿朝向该反射折射投影光学系统的光轴的方向弯曲并射出为佳。

[0182] 如利用该构成,因为入射第3反射镜的光线沿朝向反射折射投影光学系统的光轴 的方向被弯曲并射出,所以可使第4反射镜小型化。因此,即使在为了提高析像度而增大物 体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可轻松且确实地进行朝向第1面侧的光束和朝向第2 面侧的光束的光路分离。

[0183] 而且,在关于本发明的第3形态的投影光学系统中,前述孔径光阑被配置在前述 第3反射镜和前述第2面之间,当使前述第3反射镜和前述第2面的光轴上距离为Ma,前述 第1面和前述第2面的距离为L时,满足

[0184] 0. 17 < Ma/L < 0. 6

[0185] 的条件较佳。

[0186] 如利用该构成,因为Ma/L较0. 17大,所以能够回避第3反射镜和第2群及第3群 的机械性干涉。而且,因为Ma/L较0. 6小,所以能够回避反射折射投影光学系统的全长的 伸长化及大型化。

[0187] 而且,在关于本发明的第3形态的投影光学系统中,其特征在于:使前述第3群至 少具有1个非球面透镜。如利用该构成,因为构成第3群的光学元件的至少1片具有非球 面形的透镜,所以即使在增大物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域 得到良好的成像性能。

[0188] 关于本发明的第4形态的投影光学系统,为一种将第1面的像形成在第2面上的 反射折射投影光学系统,包括具有至少6个反射镜并形成前述第1面的第1中间像及第2 中间像的第1成像光学系统、将前述第2中间像在前述第2面上进行中继的第2成像光学 系统。

[0189] 如利用关于本发明的第4形态的投影光学系统,因为含有至少6个反射镜,所以即 使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的情况下, 也可不使反射折射投影光学系统的全长增长,而形成第1中间像及第2中间像,且能够在曝 光区域全域内得到良好的成像性能。

[0190] 在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,在前述第1成像光学系统所包含的 前述至少6个反射镜中的,从前述第1面所射出的光第2位入射的反射镜和从前述第1面 所射出的光第4位入射的反射镜之间,形成前述第1中间像为佳。

[0191] 如利用该构成,则在从前述第1面所射出的光第2位入射的反射镜和从前述第1 面所射出的光第4位入射的反射镜之间,形成前述第1中间像。因此,即使在为了提高析像 度而增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可轻松且确实地 进行朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离,且可在曝光区域全域内得到 良好的成像性能。

[0192] 而且,在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,前述第1成像光学系统包括由 透射型光学元件构成的具有正的折射力的场透镜群,且前述至少6个反射镜以将通过了前 述场透镜群的光连续地反射的形态进行配置为佳。

[0193] 如利用该构成,因为第1成像光学系统包括由透射型光学元件构成的具有正的折 射力的场透镜群,所以利用该场透镜群可进行失真等的修正,而且可使第1面侧形成远心。而且,因为至少在6个反射镜间的光路中不配置透镜,所以能够确保用于保持各反射镜的 区域,且可轻松地进行各反射镜的保持。而且,因为光由各反射镜被连续地反射,所以藉由 对各反射镜进行调整,可轻松地使珀兹伐条件得以满足。

[0194] 而且,在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,前述第1成像光学系统包括由 透射型光学元件构成的具有正的折射力的场透镜群为佳,且在前述至少6个反射镜中的, 从前述第1面所射出的光第1位入射的反射镜和从前述第1面所射出的光第6位入射的反 射镜之间,包括至少1个负透镜为佳。

[0195] 如利用该构成,因为第1成像光学系统包括由透射型光学元件构成的具有正的折 射力的场透镜群,所以可使第1面侧形成远心。而且,因为在从第1面所射出的光第1位入 射的反射镜和第6位入射的反射镜之间,包括至少1个负透镜,所以藉由对该负透镜进行调 整,可轻松地进行色象差的修正,而且能够以满足珀兹伐条件的形态轻松地进行调整。

[0196] 而且,在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,构成前述第2成像光学系统的 光学元件都为透射型光学元件,且在前述第2面上形成前述第1面的缩小像为佳。

[0197] 如利用该构成,因为构成第2成像光学系统的光学元件都为透射型光学元件,所 以并不伴有光路分离的负载。因此,可使反射折射投影光学系统的像侧的数值孔径增大,并 可在第2面上形成高缩小倍率的缩小像。而且,能够轻松地进行彗形象差和球面象差的修 正。

[0198] 而且,在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,前述第2成像光学系统按照从 第1成像光学系统所射出的光通过的顺序,配置具有正的折射力的第1透镜群、具有负的折 射力的第2透镜群、具有正的折射力的第3透镜群、孔径光阑、具有正的折射力的第4透镜 群为佳。

[0199] 如利用该构成,构成第2成像光学系统的具有正的折射力的第1透镜群、具有负的 折射力的第2透镜群、具有正的折射力的第3透镜群、孔径光阑、具有正的折射力的第4透 镜群,为了满足珀兹伐条件而有利地进行作用。而且,可回避反射折射投影光学系统的全长 的大型化。

[0200] 而且,在关于本发明的第4形态的投影光学系统中,在前述至少6个反射镜中的, 配置在从前述第1面所射出的光与该反射折射投影光学系统的光轴离开最远的位置上的 反射镜为凹面形状的反射镜较佳,且前述孔径光阑配置在前述凹面形状的反射镜和前述第 2面之间为佳。这里,当使前述凹面形状的反射镜和前述第2面的光轴上距离为Mb,且前述 第1面和前述第2面的距离为L时,满足

[0201] 0. 2 < Mb/L < 0. 7

[0202] 的条件为佳。

[0203] 如利用该构成,因为Mb/L较0. 2大,所以可回避在与反射折射投影光学系统的光 轴离开最远的位置上所配置的凹面形状的反射镜,和第1透镜群、第2透镜群及第3透镜群 的机械性干涉。而且,因为Mb/L较0. 7小,所以可回避反射折射投影光学系统的全长的伸 长化及大型化。

[0204] 而且,关于本发明的第4形态的投影光学系统,其前述第2透镜群及前述第4透镜 群具有至少1个非球面透镜为佳。

[0205] 如利用该构成,因为构成第2透镜群及第4透镜群的光学元件的至少1个具有非球面形的透镜,所以能够轻松地进行象差修正,且可回避反射折射投影光学系统的全长的 大型化。因此,即使在增大物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域取得 良好的成像性能。

[0206] 而且,关于本发明的第4形态的投影光学系统,其前述反射折射投影光学系统为 将作为前述第1面的中间像的前述第1中间像、作为前述第1中间像的像的前述第2中间 像,形成在前述第1面和前述第2面之间的光路中的3次成像光学系统较佳。

[0207] 如利用该构成,因为为3次成像光学系统,所以第1中间像形成第1面的倒立像, 第2中间像形成第1面的正立像,在第2面上形成的像为倒立像。因此,在将反射折射投影 光学系统搭载在曝光装置上,并对第1面和第2面进行扫描曝光的情况下,可使第1面的扫 描方向和第2面的扫描方向形成相反方向,能够以曝光装置全体的重心变化小的形态轻松 地进行调整。而且,能够减轻因曝光装置全体的重心进行变化所产生的反射折射投影光学 系统的振动,并可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0208] 而且,关于本发明的第2形态至第4形态的投影光学系统,其特征在于:在前述反 射折射投影光学系统所包含的透镜中,最靠近前述第2面侧的透镜的前述第1面侧的透镜 面具有正的折射力,且在该最靠近前述第2面侧的透镜和前述第2面之间的光路中,当前述 反射折射投影光学系统中的环境的折射率为1时,介入具有较1. 1大的折射率的媒质。

[0209] 如利用该构成,因为在该最靠近前述第2面侧的透镜和前述第2面之间的光路中, 介入具有较1. 1大的折射率的媒质,所以在媒质中的曝光光的波长在使媒质的折射率为Π 时,形成空气中的1/η倍,因此可使析像度提高。

[0210] 而且,关于本发明的第2形态至第4形态的投影光学系统,其包含于前述反射折 射投影光学系统中并具有预定的折射力的所有的光学元件的光轴,实质上配置在单一直线 上,且利用前述反射折射投影光学系统在前述第2面上所形成的像的区域,为不包含前述 光轴的轴外区域较佳。

[0211] 如利用该构成,因为反射折射投影光学系统中所包含的全部光学元件的光轴实质 上配置在单一直线上,所以在制造反射折射投影光学系统时能够减轻制造难易度,且可轻 松地进行各光学构件的相对调整。

[0212] 而且,关于本发明的第5形态的曝光装置,为将在掩膜上所形成的图案在感光性 基片上进行曝光的曝光装置,包括:

[0213] 用于对前述第1面上所设定的前述掩膜进行照明的照明系统、

[0214] 用于将在前述掩膜上所形成的前述图案的像,形成在前述第2面上所设定的感光 性基片上的关于本发明的第1形态至第4形态的任一形态的投影光学系统。

[0215] 如利用该构成,因为具有简洁且数值孔径大的反射折射投影光学系统,所以可将 微细的图案在感光性基片上良好地进行曝光。

[0216] 而且,在关于本发明的第5形态的曝光装置中,前述照明系统对前述第2面供给形 成S偏光的照明光为佳。如利用该构成,可使在感光性基片上所形成之像的对比度提高,确 保广聚焦深度(DOF)。特别是在关于本发明的第1形态至第4形态的投影光学系统中,可 不使用具有使光轴偏转的机能的光路偏转镜(弯曲镜)而进行光路分离。这里,在由光路 偏转反射镜被反射的P偏光和S偏光之间,很有可能产生较大的相位差,当利用光路偏转镜 时,会因该反射相位差,而使对前述第2面供给形成S偏光的照明光变得困难。即,即使生成对照明光学装置的光轴形成周方向的偏光,也会产生在第2面上不能形成S偏光的问题。 与此相对,在关于本发明的第1形态至第4形态的投影光学系统中,这种问题难以产生。

[0217] 而且,在关于本发明的第5形态的曝光装置中,对前述投影光学系统使前述掩膜 及前述感光性基片沿预定方向进行相对移动,并将前述掩膜的图案向前述感光性基片上进 行投影曝光为佳。

[0218] 而且,关于本发明的第6形态的曝光方法,为一种将掩膜上所形成的图案在感光 性基片上进行曝光的曝光方法,包括:对形成有预定的图案的掩膜进行照明的照明工序、利 用关于本发明的第1形态至第4形态的任一个形态的投影光学系统,将前述第1面上所配 置的前述掩膜的图案在前述第2面上所配置的感光性基片上进行曝光的曝光工序。

[0219] 如利用该构成,因为利用包含简洁且数值孔径大的反射折射投影光学系统的曝光 装置进行曝光,所以可良好地对微细的图案进行曝光。

[0220] 下面,参照图示对本发明的实施形态进行说明。

[0221] 图1所示为关于本发明的曝光装置的一实施形态的概略构成图。

[0222] 在第1图中,曝光装置EX包括支持光栅R(掩膜)的光栅载台RST、支持作为基片 的晶圆W的晶圆载台WST、对光栅载台RST所支持的光栅R以曝光光EL进行照明的照明光 学系统IL、将曝光光EL所照明的光栅R的图案像在晶圆载台WST所支持的晶圆W上进行投 影曝光的投影光学系统PL、向晶圆W上供给液体50的液体供给装置1、将流出到晶圆W的 外侧的液体50进行回收的回收装置20、对曝光装置EX全体的动作进行统一控制的控制装 置 CONT。

[0223] 这里,在本实施形态中,是以使用将光栅R和晶圆W沿扫描方向进行同步移动且将 光栅R上所形成的图案在晶圆W上进行曝光的扫描型曝光装置(所谓逐次移动扫描式曝光 装置)作为曝光装置EX的情况,作为例子进行说明。在以下的说明中,将与投影光学系统 PL的光轴AX —致的方向作为Z轴方向,将在与Z轴方向垂直的平面内光栅R和晶圆W的同 步移动方向(扫描方向)作为X轴方向,将与Z轴方向及Y轴方向垂直的方向(非扫描方 向)作为Y轴方向。而且,将X轴、Y轴及Z轴周围的方向分别作为θχ、θ γ及θ Z方向。 另外,这里所说的[晶圆]包括在半导体晶圆上涂敷光刻胶的,[光栅]包括在晶圆W上形 成扩大·缩小·等倍投影的元件图案的掩膜。

[0224] 照明光学系统IL根据用于供给紫外区域的照明光的光源100所发出的曝光光,对 光栅载台RST上所支持的光栅R以曝光光EL进行照明。照明光学系统IL具有将从光源 100所射出的光束的照度均勻化的光积分仪、将来自光积分仪的曝光光EL进行聚光的聚光 镜、中继透镜系统、将利用曝光光EL的光栅R上的照明区域设定为缝隙状的可变视野光阑 等。这里,照明光学系统IL具有用于将来自光源100的直线偏光光,实质上不产生光量损 失的,转换为对光栅R(晶圆W)形成S偏光的偏光光的S偏光转换元件110。作为这种S偏 光转换元件,在例如日本专利的特许第3246615号中有所说明。

[0225] 光栅R上的预定照明区域,由照明光学系统IL以均勻的照度分布的曝光光EL进 行照明。作为从照明光学系统IL所射出的曝光光EL,可利用例如从水银灯所射出的紫外区 域的辉线(g线、h线、i线)及KrF激态复合物激光光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)、 ArF激态复合物激光光(波长193nm)及F2激光光(波长157nm)等真空紫外光(VUV光) 等。在本实施形态中是利用ArF激态复合物激光光。[0226] 光栅载台RST对光栅R进行支持,可在与投影光学系统PL的光轴AX垂直的平面 内,即在XY平面内进行2维移动,且可沿ΘΖ方向进行微小旋转。光栅载台RST由线性电 动机等光栅载台驱动装置RSTD被驱动。光栅载台驱动装置RSTD由控制装置CONT被控制。 光栅载台RST上的光栅R的2维方向位置及旋转角由激光干涉仪被实时计测,计测结果被 输出到控制装置C0NT。控制装置CONT藉由根据激光干涉仪的计测结果驱动光栅载台驱动 装置RSTD,而进行光栅载台RST所支持的光栅R的定位。

[0227] 投影光学系统PL将光栅R的图案以预定的投影倍率β在晶圆W上进行投影曝光, 由多个光学元件(透镜)构成,且这些光学元件由作为金属构件的镜筒PK进行支持。在本 实施形态中,投影光学系统PL为投影倍率β为例如1/4或1/5的缩小系统。另外,投影光 学系统PL也可为等倍系统及扩大系统的某一种。而且,在本实施形态的投影光学系统PL 的顶端侧(晶圆W侧),光学元件(透镜)60从镜筒PK露出。该光学元件60对镜筒PK可 装卸(更换)地进行设置。

[0228] 晶圆载台WST对晶圆W进行支持,包括通过晶圆支持器将晶圆W进行保持的Z载 台51、支持Z载台51的XY载台52、支持XY载台52的基座53。晶圆载台WST由线性电动 机等晶圆载台驱动装置WSTD进行驱动。晶圆载台驱动装置WSTD由控制装置CONT进行控 制。藉由驱动Z载台51,对Z载台51所保持的晶圆W的Z轴方向的位置(聚焦位置)及 ΘΧ、θ Y方向的位置进行控制。而且,藉由驱动XYZ载台52,可控制晶圆W的XY方向的位 置(与投影光学系统PL的像面实质上平行的方向的位置)。即,Z载台51控制晶圆W的聚 焦位置及倾斜角,将晶圆W的表面以自动聚焦方式及自动平衡方式合入投影光学系统PL的 像面中,且XY载台52进行晶圆W的X轴方向及Y轴方向的定位。另外,当然也可将Z载台 和XY载台一体设置。

[0229] 在晶圆载台WST(Z载台51)上设置有移动镜54。而且,在与移动镜54对向的位置 上设置有激光干涉仪55。晶圆载台WST上的晶圆W的2维方向位置及旋转角由激光干涉仪 55进行实时计测,并使计测结果被输出到控制装置C0NT。控制装置CONT藉由根据激光干 涉仪55的计测结果将晶圆载台驱动装置WSTD进行驱动,而进行晶圆载台WST所支持的晶 圆W的定位。

[0230] 在本实施形态中,为了将曝光波长实质上缩短并提高析像度且实质上增大聚焦深 度,应用浸液法。因此,至少在将光栅R的图案的像在晶圆W上进行转印期间,于晶圆W的 表面和投影光学系统PL的晶圆侧的光学元件(透镜)60的顶端面(下面)7间,充满预定 的液体50。如上所述,采用一种在投影光学系统PL的顶端侧,使透镜60露出,并使液体50 只接触透镜60的构成。藉此,可防止金属构成的镜筒PK的腐蚀等。而且,透镜60的顶端面 7与投影光学系统PL的镜筒PK及晶圆W相比足够小,且如上述那样采用液体50只接触透 镜60的构成,所以形成一种液体50在投影光学系统PL的像面侧被局部填充的构成。艮口, 投影光学系统PL和晶圆W之间的液浸部分与晶圆W相比足够小。在本实施形态中,液体50 使用纯水。纯水不只是ArF激态复合物激光光,在使曝光光EL为例如水银灯所射出的紫外 区的辉线(g线、h线、i线)及KrF激态复合物激光光(波长248nm)等远紫外光(DUV光) 的情况下,可透过该曝光光EL。

[0231] 曝光装置EX包括向投影光学系统PL的顶端面(透镜60的顶端面)7和晶圆W间 的空间56供给预定的液体50的液体供给装置1、作为回收空间56的液体50即晶圆W上的液体50的第2回收装置的液体回收装置2。液体供给装置1用于将投影光学系统PL的像 面侧局部以液体50进行填充,包括收纳液体50的容器、加压泵及对供给到空间56的液体 50的温度进行调整的温度调整装置等。在液体供给装置1上连接有供给管3的一末端,且 在供给管3的另一末端连接有供给喷嘴4。液体供给装置1通过供给管3及供给喷嘴4,向 空间56供给液体50。

[0232] 液体回收装置2包括吸引泵、将回收了的液体50进行收纳的容器等。在液体回收 装置2上连接有回收管6的一末端,且在回收管6的另一末端连接有回收喷嘴5。液体回收 装置2通过回收喷嘴5及回收管6,将空间56的液体50进行回收。当在空间56中填充液 体50时,控制装置CONT驱动液体供给装置1,并通过供给管3及供给喷嘴4对空间56在每 单位时间供给预定量的液体50,且驱动液体回收装置2,通过回收喷嘴5及回收管6在每单 位时间由空间56回收预定量的液体50。藉此,在投影光学系统PL的顶端面7和晶圆W间 的空间56中配置液体50,形成浸液部分。这里,控制装置CONT藉由控制液体供给装置1, 可任意设定对空间56的每单位时间的液体供给量,且藉由控制液体回收装置2,可任意地 设定从晶圆W上的每单位时间的液体回收量。

[0233] 第2图所示为在本实施形态中于晶圆上所形成的圆弧形状的有效曝光区域与光 轴的位置关系。在本实施形态中,如第2图所示,象差得以良好修正的区域即象差修正区域 AR,由以光轴AX为中心的外径(半径)RO的圆、内径(半径)Ri的圆、只分隔距离H的间隔 的沿X方向平行的2个线段,被规定为圆弧形状。而且,有效曝光区域(有效成像区域)ER 以与圆弧形状的象差修正区域AR大致内接的形态,由曲率半径的大小为R且沿X方向空开 间隔的2个圆弧、只分开距离H的间隔的与X方向平行的长度D的2个线段,设定为圆弧形 状。

[0234] 这样,投影光学系统PL具有的所有的有效成像区域ER,存在于从光轴AX离开的区 域中。而且,沿圆弧形状的有效曝光区域ER的Y方向的尺寸为H,沿X方向的尺寸为D。因 此,虽然省略图示,但在光栅R上,可不包含光轴形成具有与圆弧形状的有效曝光区域ER光 学对应的大小及形状的圆弧形状的照明区域(即有效照明区域)。

[0235] 而且,在本实施形态的曝光装置中,采用一种在构成投影光学系统PL的光学构件 中于配置在最靠近光栅侧的光学构件(在第1及第2实施例为透镜Ll 1,在第3及第5实施 例为透镜Ll,在第4及第6实施例为透镜L21,在第7实施例为透镜L51)和边界透镜Lb (在 第1及第2实施例中为透镜L217,在第3实施例中为透镜L18,在第4实施例中为透镜L36, 在第5实施例中为透镜L20,在第6实施例中为透镜L41,在第7实施例中为透镜L70)之间 使投影光学系统PL的内部保持气密状态的构成,且投影光学系统PL的内部气体可由氦气 和氮等惰性气体进行置换或大致保持真空状态。另外,在照明光学系统IL和投影光学系统 PL间的狭窄光路中,配置有光栅R及光栅载台RS等,但在将光栅R及光栅载台RS等进行密 封包围的壳体(未图示)的内部,填充有氮或氦气等惰性气体,或大致保持真空状态。

[0236] 图3所示为本实施形态的第1实施例中的边界透镜和晶圆间的构成的概略图。参 照图3,在第1实施例中,边界透镜Lb朝光栅侧(第1面侧)具有凸面。换言之,边界透镜 Lb的光栅侧的面Sb具有正的折射力。而且,边界透镜Lb和晶圆W之间的光路以具有较1. 1 大的折射率的媒质Lm进行填充。在第1实施例中,使用脱离子水作用媒质Lm。

[0237] 图4所示为本实施形态的第2实施例的边界透镜和晶圆间的构成的概略图。参照图4,在第2实施例中也与第1实施例同样地,边界透镜Lb朝光栅侧具有凸面,且其光栅侧 的面Sb具有正的折射力。但是,在第2实施例中,与第1实施例不同,于边界透镜Lb和晶 圆W之间的光路中插拔自如地配置有平行平面板Lp,且边界透镜Lb和平行平面板Lp之间 的光路及平行平面板Lp和晶圆W之间的光路,由具有较1. 1大的折射率的媒质Lm进行填 充。在第2实施例中,与第1实施例同样地,作为媒质Lm而利用脱离子水。

[0238] 另外,在本实施形态中,采用一种当利用对投影光学系统PL使晶圆W相对移动且 进行扫描曝光的步进扫描方式进行曝光时,从扫描曝光的开始到结束,在投影光学系统PL 的边界透镜Lb和晶圆W间的光路中持续充满液体媒质Lm的构成。另外,也可为一种例如 日本专利早期公开的特开平10-303114号公报所揭示的技术那样,以可收纳液体(媒质Lm) 的形态将晶圆支持器载台WT构成为容器状,并在其内底部的中央(在液体中),将晶圆W利 用真空吸附进行定位保持的构成。此时,形成一种投影光学系统PL的镜筒顶端部达到液体 中,进而使边界透镜Lb的晶圆侧的光学面达到液体中的构成。

[0239] 这样,在从光源100到基板P的光路全体范围内,形成一种曝光光几乎不被吸收的 环境。而且,如上所述,光栅R上的照明区域及晶圆W上的曝光区域(即有效曝光区域ER), 为沿X方向延伸的圆弧形状。因此,藉由利用光栅载台控制装置RSTD和基片载台驱动装 置、激光干涉仪等进行光栅R及基片W的位置控制,并沿X方向使光栅载台RST和基片载台 WS,进而使光栅R和基片(晶圆)W进行同步移动(扫描),从而在基片W上,对具有与有效 曝光区域ER的Y方向尺寸H相等的宽度且具有与基片W的扫描量(移动量)对应的长度 的曝光区域,使光栅图案被扫描曝光。

[0240] 在各实施例中,非球面在将与光轴垂直的方向的高度作为y,将从非球面的顶点的 切平面到高度y的非球面上的位置的沿光轴的距离(下降量)作为z,将顶点曲率半径作 为r,将圆锥系数作为k,将η次的非球面系数作为Cn时,由以下的数式(a)表示。在各实 施例中,对形成非球面形状的透镜面在面号码的右侧加上*符号。

[0241] ζ = (y2/r)/[l+{l-(l+k) ·}y2/r2] 1/2+c4 .y4+c6 .y6+c8 -y8+c10 W12 -y12+c14 -y14+c16

16 丄 18 丄 20 / \

• y +C18 · y +C20 · y (a)

[0242] 另外,在第1及第2实施例中,因为非球面系数C16〜C20的值为0,所以省略其记 述。

[0243] 而且,在各实施例中,投影光学系统PL由用于形成在物体面(第1面)上所配置 的光栅R的图案的中间像的第1成像光学系统G1、用于根据来自中间像的光而在像面(第 2面)上所配置的晶圆W上形成光栅图案的缩小像的第2成像光学系统G2构成。这里,第 1成像光学系统Gl为包括第1凹面反射镜CMl和第2凹面反射镜CM2的反射折射光学系 统,第2成像光学系统G2为折射光学系统。

[0244](第1实施例)

[0245] 图5所示为关于本实施形态的第1实施例的投影光学系统的透镜构成。参照图 5,在关于第1实施例的投影光学系统PL中,第1成像光学系统Gl沿光的行进方向从光栅 侧依次配置使非球面形状的凸面朝向晶圆侧的双凸透镜L11,双凸透镜L12、将非球面形状 的凹面朝向光栅侧的负凹凸透镜L13、第1凹面反射镜CM1。而且,在第1成像光学系统Gl 中,用于将由第1凹面反射镜CMl被反射且通过负凹凸透镜L13的光,向第2成像光学系统 G2进行反射的第2凹面反射镜CM2的反射面,被配置在双凸透镜L12和负凹凸透镜L13间不包含光轴AX的区域上。因此,双凸透镜Lll及双凸透镜L12构成具有正的折射力的第1 透镜群。而且,第1凹面反射镜CMl构成在第1成像光学系统Gl的瞳面附近所配置的凹面 反射镜。

[0246] 另一方面,第2成像光学系统G2沿光的行进方向从光栅侧依次由非凹面朝向光栅 侧的正凹凸透镜L21、双凸透镜L22、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L23、将 非球面形状的凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L24、将凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L25、将 非球面形状的凹面朝向光栅侧的双凹透镜L26、将凹面朝向光栅侧的正凹凸透镜L27、将非 球面形状的凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L28、双凸透镜L29、双凸透镜L210、将凸面朝向 光栅侧的正凹凸透镜L211、孔径光阑AS、将凹面朝向光栅侧的正凹凸透镜L212、双凸透镜 L213、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L214、将凸面朝向光栅的正凹凸透镜 L215、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L216、使平面朝向晶圆侧的平凸透镜 L217(边界透镜Lb)构成。

[0247] 在第1实施例中,构成投影光学系统PL的所有的透射构件(透镜)及具有功率的 所有的反射构件(第1凹面反射镜CM1、第2凹面反射镜CM2)沿单一的光轴AX配置。艮口, 在构成第2成像光学系统G2的透射构件中,100%的透射构件由石英形成。而且,在作为边 界透镜Lb的平凸透镜L217和晶圆W之间的光路中,填充由脱离子水构成的媒质Lm。在第 1实施例中,来自光栅R的光通过透镜Lll〜L13,入射第1凹面反射镜CMl。由第1凹面反 射镜CMl被反射的光,通过透镜L13及第2凹面反射镜CM2,在第1凹面反射镜CMl的附近 形成光栅R的中间像。由第2凹面反射镜CM2被反射的光,通过透镜L21〜L217 (Lb),在晶 圆W上形成光栅R的缩小像。

[0248] 在第1实施例中,构成投影光学系统PL的所有透射构件(透镜)由石英(SiO2)形 成。作为曝光光的ArF激态复合物激光光的振荡中心波长为193. 306nm,在193. 306nm附 近,石英的折射率以每+Ipm的波长变化-1. 591 X 10_6的比例进行变化,并以每-Ipm的波长 变化+1. 591 X 10_6的比例进行变化。换言之,在193. 306nm附近,石英的折射率的分散(dn/ d λ )为-1. 591 X 10_7pm。而且,在193. 306nm附近,脱离子水的折射率以每+Ipm的波长变 化-2. 6 X 10_6的比例进行变化,并以每-Ipm的波长变化+2. 6 X 10_6的比例进行变化。换言 之,在193. 306nm附近,脱离子水的折射率的分散(dn/d λ )为_2· 6Χ 10_7pm。

[0249] 这样,在第1实施例中,对中心波长193. 306nm的石英的折射率为1. 5603261,对 193. 306nm+0. Ipm = 193. 3061nm 的石英的折射率为 1. 560325941,对 193. 306nm_0. Ipm = 193. 3059nm的石英的折射率为1. 560326259。而且,对中心波长193. 306nm的脱离子水的 折射率为1. 47,对193. 306nm+0. Ipm = 193. 306Inm的脱离子水的折射率为1. 46999974,对 193. 306nm-0. Ipm = 193. 3059nm 的脱离子水的折射率为 1. 47000026。

[0250] 在以下的表(1)中,揭示关于第1实施例的投影光学系统PL的诸元值。在表(1) 中,分别以λ表示曝光光的中心波长,β表示投影倍率(全系的成像倍率),NA表示像侧 (晶圆侧)数值孔径,Ro及Ri表示象差修正区域AR的外半径及内半径,H及D表示有效曝 光区域ER的Y方向尺寸及X方向尺寸,R表示用于规定圆弧形状的有效曝光区域ER(有效 成像区域)的圆弧的曲率半径的大小,Ytl表示最大像高。而且,分别以面号码表示沿从作为 物体面(第1面)的光栅面向作为像面(第2面)的晶圆面的光线行进方向的从光栅侧开 始的面的顺序,r表示各面的曲率半径(在非球面的情况下为顶点曲率半径:mm),d表示各面的轴上间隔即面间隔(mm),η表示对中心波长的折射率。

[0251] 另外,面间隔d按照所反射的度而变化其符号。因此,面间隔d的符号在从第1凹 面反射镜CMl到第2凹面反射镜CM2的光路中为负,在其它的光路中为正。而且,无论光的 入射方向如何,都使朝向光栅侧的凸面的曲率半径为正,凹面的曲率半径为负。另外,表⑴ 中的表述在以后的表(2)中也是相同的。

[0252][表 1]

[0253](主要诸元)

[0254] λ =193. 306nm[0255] β =+1/4[0256] NA =1. 04[0257] Ro =17. Omm[0258] Ri =11. 5mm[0259] H = =26. Omm[0260] D = =4. Omm[0261] R = =20.86mm[0262] Y0 =17. Omm

[0263](光学构件诸元)

[0264]

[0266] (晶圆面) [0267] (非球面数据) [0268] 2B 5 [0269] k = =0 [0270] C4 =-8. 63025 X IO-9 C6 = =2. 30424 X 10_13[0271] C8 =5. 43348 X 1(Γ17 ClO “ =1. 65523 X 10_21[0272] Cl2 =8. 78237 X 10_26 C14 - =6. 53360 X 1(T3CI [0273] 5面及9面(同一面) [0274] k = =0 [0275] C4 =7. 66590 X 10_9 C6 =6 09920 X 10_13[0276] C8 =-6. 53660 X 10_17 ClO =2 • 44925 X 1(T2CI[0277] Cl2 =-3. 14967 X 10_24 C14 =2. 21672 X 1(Γ28[0278] 16 面 [0279] k = =0 [0280] C4 =-3. 79715 X 10_8 C6 =2 19518 X 10_12[0281] C8 =-9. 40364 X 1(Γ17 ClO =3 • 33573 X 10_21[0282] Cl2 =-7. 42012 X 1(Γ26 C14 =1. 05652 X 1(T3CI[0283] 17 面[0284]

[0285]

[0286]

[0287]

[0288] 21

k = 0

[0309]

[0310]

[0311]

[0312]

C4 = -6. 69596 X 1(T8 C6 = 1. 67561 X 1(Γ12 C8 = -6. 18763 X 1(Γ17 C10 = 2. 65428 X 1(Γ21

C12 = -4. 09555X 10

-26

C14 = 3. 25841 X 10_

[0289]

[0290]

[0291]

[0292]

[0293] 25

k = 0

C4 = -8. 68772 X 10_8 C8 = -2. 65902 X 1(Γ17 C12 = 3. 66980 X 1(Γ25

C6 = -1. 30306 X 1(Γ12 C10 = -6. 56830 X 1(Γ21 C14 = -5. 05595 X 1(Γ29

[0294]

[0295]

[0296]

[0297]

[0298] 39

k = 0 C4 = "

Cs = 1. 75760X10—

C4 = -1. 54049X 10

C6 = 7. 71505 X 1(Γ14 C10 = 1. 71383 X 1(Γ23

-8 18

-29 η — ο Aor οο 1 Α-32

C12 = 5. 04584 X l(Ty C14 = 2. 08622 X 10

[0299]

[0300]

[0301]

[0302]

[0303] 43

k = 0

C4 = -3. 91974 X 1(Γη C6 = 5. 90682 X 1(Γ14 C8 = 2. 85949 X 10_18 C10 = -1. 01828 X 10_22 C12 = 2. 26543 X 10_37 C14 = -1. 90645 X 10_32

[0304]

[0305]

[0306]

[0307]

[0308](条件式对应值)

k = 0

C4 = 8. 33324 X 10_8 C6 = 1. 42277 X 10_η C8 = -1. 13452 X 10_15 C10 = 1. 18459 X 10_18 C12 = -2. 83937 X 10_22 C1, = 5. 01735 X 10_26

」14

Fl = 164.15mm Y0 = 17. Omm

(1)F1/Y0 = 9. 66

R = 20. 86mm

[0313] (2)R/Y0 = 1. 227

[0314] 图6所示为第1实施例的横象差。在象差图中,分别以Y表示像高,以实线表 示中心波长193. 3060nm,以虚线表示193. 306nm+0. Ipm = 193. 3059nm,以单点划线表示 193. 306nm-0. Ipm = 193. 3059nm。另外,图6中的表记在后面的图8中也是同样的。由图 6的象差图可知,在第1实施例中,尽管确保非常大的像侧数值孔径(NA = 1. 04)及比较大 的有效曝光区域ER,但对波长宽193. 306nm士0. Ipm的曝光光,色象差得以良好的修正。

[0315][第2实施例]

[0316] 图7所示为关于本实施形态的第2实施例的投影光学系统的透镜构成。参照图 7,在关于第2实施例的投影光学系统PL中,第1成像光学系统Gl沿光的行进方向从光栅 侧依次配置使非球面形状的凸面朝向晶圆侧的双凸透镜L11,双凸透镜L12、将非球面形状的凹面朝向光栅侧的负凹凸透镜L13、第1凹面反射镜CM1。而且,在第1成像光学系统Gl 中,用于将由第1凹面反射镜CMl被反射且通过负凹凸透镜L13的光,向第2成像光学系统 G2进行反射的第2凹面反射镜CM2的反射面,被配置在双凸透镜L12和负凹凸透镜L13间 不包含光轴AX的区域上。因此,双凸透镜Lll及双凸透镜L12构成具有正的折射力的第1 透镜群。而且,第1凹面反射镜CMl构成在第1成像光学系统Gl的瞳面附近所配置的凹面 反射镜。另一方面,第2成像光学系统G2沿光的行进方向从光栅侧依次由使凹面朝向光 栅侧的正凹凸透镜L21、双凸透镜L22、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L23、 将非球面形状的凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L24、将凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L25、 将非球面形状的凹面朝向光栅侧的双凹透镜L26、将凹面朝向光栅侧的正凹凸透镜L27、将 非球面形状的凸面朝向光栅侧的负凹凸透镜L28、双凸透镜L29、双凸透镜L210、将凸面朝 向光栅侧的正凹凸透镜L211、孔径光阑AS、将凹面朝向光栅侧的正凹凸透镜L212、双凸透 镜L213、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L214、将凸面朝向光栅的正凹凸透 镜L215、将非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L216、使平面朝向晶圆侧的平凸透 镜L217 (边界透镜Lb)构成。

[0317] 在第2实施例中,在作为边界透镜Lb的平凸透镜L217和晶圆W之间的光路中,配 置平行平面板Lp。而且,在边界透镜Lb和平行平面板Lp间的光路及平行平面板Lp和晶圆 W间的光路中,填充由脱离子水构成的媒质Lm。而且,在第2实施例中,构成投影光学系统 PL的透射构件(透镜)由石英或萤石(CaF2)形成。具体地说,透镜L13、透镜L216及透镜 L217(Lb)由萤石形成,其它的透镜及平行平面板Lp由石英形成。即,在构成第2成像光学 系统G2的透射构件中,约88%的透射构件由石英形成。

[0318] 另外,在第2实施例中,构成投影光学系统PL的所有透射构件(透镜,平行平面 板)及具有功率的所有反射构件(第1凹面反射镜CM1,第2凹面反射镜CM2)沿单一的光 轴AX进行配置。这样,在第2实施例中,来自光栅R的光通过透镜Lll〜L13,入射第1凹 面反射镜CM1。由第1凹面反射镜CMl被反射的光,通过透镜L13及第2凹面反射镜CM2, 在第1凹面反射镜CMl的附近形成光栅R的中间像。由第2凹面反射镜CM2被反射的光, 通过透镜L21〜L217(Lb)及平行平面板Lp,在晶圆W上形成光栅R的缩小像。

[0319] 在第2实施例中,作为曝光光的ArF激态复合物激光光的振荡中心波长为 193. 306nm,在193. 306nm附近,石英的折射率以每+Ipm的波长变化-1. 591X10—的比例 进行变化,并以每-Ipm的波长变化+1. 591 ΧΙΟ"6的比例进行变化。换言之,在193. 306nm 附近,石英的折射率的分散(dn/cU)为-1.591X10_6/pm。而且,在193. 306nm附近,萤石 的折射率以每+Ipm的波长变化-0. 980X ΙΟ"6的比例进行变化,并以每-Ipm的波长变化 +0. 980 ΧΙΟ"6的比例进行变化。换言之,在193. 306nm附近,萤石的折射率的分散(dn/d λ ) 为-0. 980 X IO-Vpm0

[0320] 另外,在193. 306nm附近脱离子水的折射率以每+Ipm的波长变化_2. 6X 10_6的比 例进行变化,并以每-Ipm的波长变化+2. 6X 10_6的比例进行变化。换言之,在193. 306nm 附近,脱离子水的折射率的分散(dn/cU)为-2.6X10_6/pm。这样,在第2实施例中,对 中心波长 193. 306nm 的石英的折射率为 1. 5603261,对 193. 306nm+0. Ipm = 193. 306Inm 的石英的折射率为1. 560325941,对193. 306nm-0. Ipm = 193. 3059nm的石英的折射率为 1.560326259。[0321] 而且,对中心波长193. 306nm的萤石的折射率为1. 5014548,对193. 306nm+0. Ipm =193. 306Inm 的萤石的折射率为 1. 501454702,对 193. 306nm_0. Ipm = 193. 3059nm 的萤 石的折射率为1. 501454898。另外,对中心波长193. 306nm的脱离子水的折射率为1. 47,对 193. 306nm+0. Ipm = 193. 306Inm 的脱离子水的折射率为 1. 46999974,对 193. 306nm_0. Ipm =193. 3059nm的脱离子水的折射率为1.47000026。在以下的表(2)中,揭示关于第2实施 例的投影光学系统PL的诸元值。

[0322] [表 2]

[0323](主要诸元)

[0324] λ = 193. 306nm

[0325] β = +1/4

[0326] NA = 1. 04

[0327] Ro = 17. Omm

[0328] Ri = 11. 5mm

[0329] H = 26. Omm

[0330] D = 4. Omm

[0331] R = 20. 86mm

[0332] Y。= 17. Omm

[0333](光学构件诸元)

[0334]

[0335]

[0337](晶圆面)

[0338](非球面数据)

[0339] 2 面

[0340] k = =0 [0341] C4 =9. 57585 X 10_9 C6 = / 7. 09690 X 10_13 [0342] C8 =1. 30845 X 1(T16 Γ =- -5, .52152 X 10_22[0343] Cl2 =4. 46914 X 10_26 Γ =- ■2. 07483 X 10_29[0344] 5面及9面(同一面) [0345] k = =0 [0346] C4 =1. 16631 X1(T8 C6 = 6. 70616 X 10_13[0347] C8 =-1. 87976 X 10_17 ClO — 1, .71587X 10_2CI[0348] Cl2 =-2. 34827 X 1(T24 C14 — 1. 90285 X 10_28[0349] 16 面 [0350] k = =0 [0351] C4 =-4. 06017 X1(T8 C6 = 2. 22513 X 10_12[0352] C8 =-9. 05000 X 1(T17 ClO — 3, .29839 X 10_21[0353] Cl2 =-7. 46596 X 10_26 C14 — 1. 06948 X 1(T3CI[0354] 17 面 [0355] k = =0 [0356] C4 =-6. 69592 X 10_8 C6 = 1. 42455 X 1(Γ12[0357] C8 =-5. 65516 X 10_17 ClO — 2, .48078 X 10_21[0358] Cl2 =-2. 91653 X 10_26 C14 — 1. 53981 X 10_31[0359] 21 面 [0360] k = =0 [0361] C4 =-7. 97186 X IO-8 C6 = L. 32969 X 10_12[0362] C8 =-1. 98377 X 10_17 ClO — 4. 95016 X 10_21[0363] Cl2 =2. 53886 X 10_25 C14 — -L L 16817 X 1(Γ29[0364] 25 面 [0365] k = =0 [0366] C4 =-1. 55844 X IO-8 C6 = 7. 27672 X 10_14[0367] C8 =1. 90600 X 10_18 ClO — 1, .21465 X 1(Γ23[0368] Cl2 =-7. 56829 X 10_29 C14 — 1. 86889 X 10_32[0369] 39 面 [0370] k = =0 [0371] C4 =-6. 91993 Χ1(Γη C6 = 7 • 80595 X 10_14 [0372] C8 =3. 31216X10_18 Γ =- LlO -1, .39159 X 10_22[0373] Cl2 =3. 69991 X 10_27 Γ =- ^14 ■4. 01347 X 1(Γ32 28[0374] 43 面

[0375] k = 0

[0376] C4 = 8. 30019 XlCT8 C6 = 1. 24781 X ICT11

[0377] C8 = -9. 26768 X 1(T16 C10 = 1. 08933 X 1(Γ18

[0378] C12 = -3. 01514 X 1(Γ22 C14 = 5. 41882 X 1(Γ26

[0379](条件式对应值)

[0380] Fl = 178. 98mm

[0381] Y0 = 17. Omm

[0382] R = 20. 86mm

[0383] (1)F1/Y0 = 10. 53

[0384] (2)R/Y0 = 1. 227

[0385] 图8所示为第2实施例的横象差。由图8的象差图可知,在第2实施例中也与第 1实施例同样,尽管确保非常大的像侧数值孔径(NA = 1. 04)及比较大的有效曝光区域ER, 但对波长宽193. 306nm士0. Ipm的曝光光,色象差得以良好的修正。

[0386] 这样,在各实施例中,对波长193. 306nm的ArF激态复合物激光光,可确保1. 04的 高像侧数值孔径且可确保26. OmmX 4. Omm的圆弧形状的有效曝光区域(静止曝光区域),在 例如26mmX33mm的矩形曝光区域内,可对电路图案以高析像度进行扫描曝光。

[0387] 下面,对本发明的第3实施形态进行说明。图9所示为关于本发明的第3实施形 态的反射折射投影光学系统的透镜构成。关于第3实施形态的反射折射投影光学系统PLl 从物体侧(即光栅Rl侧)开始,依次由形成位于第1面的光栅Rl的中间像的第1成像光 学系统G1、将光栅Rl的中间像形成在位于第2面的晶圆(未图示)上的第2成像光学系统 G2构成。

[0388] 第1成像光学系统Gl由具有正的折射力的透镜群(第4透镜群或第1群)G11、 后述的透镜L5及2片反射镜M1,M2构成。透镜群Gll起到用于使光栅Rl侧形成远心的作 用。而且,第2成像光学系统G2由后述的2片反射镜M3,M4、具有负的折射力的透镜群(第 1透镜群或第3群)G21、具有正的折射力的透镜群(第2透镜群)G22、孔径光阑ASl、具有 正的折射力的透镜群(第3透镜群)G23构成。透镜群G21藉由进行倍率调整,且缓和由反 射镜43被扩大的光束的画面视角的不同所造成的差异,从而抑制象差的产生。而且,透镜 群G22使发散的光束进行收敛。而且,透镜群G23以晶圆侧具有大的数值孔径的形态进行 光束的聚光。

[0389] 这里,透镜群Gll按照来自物体侧(光栅Rl栅)的光线通过的顺序,由平行平面 板Li、将形成非球面状的凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L2、双凸透镜L3、将形成非球面状 的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L4构成。

[0390] 通过了正凹凸透镜L4的光束通过使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜(负透镜)15, 并由使凹面朝向物体侧的凹面反射镜(凹面镜或第1反射镜)M1被反射,再次通过负凹凸 透镜15,且由使凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜(光路分离镜或第2反射镜)M2被反射。负 凹凸透镜15起到使珀兹伐条件得以满足的机能。

[0391] 由凸面反射镜M2所反射的光束,为了确实地进行朝向光栅Rl侧的光束和朝向晶 圆侧的光束的光路分离,在图9所示的位置a形成光栅Rl的中间像。这里,位置a位置于将配置有凹面反射镜Ml的光轴AXl作为法线的平面上或其附近。

[0392] 接着,由凸面反射镜M2被反射的光束,入射使凹面朝向物体侧的凹面反射镜(第 1场反射镜或第3反射镜)M3,并沿朝向反射折射投影光学系统PLl的光轴AXl的方向被弯 曲,且由凹面反射镜3射出。由凹面反射镜3被射出的光束急速地进行收敛,并由使凸面朝 向晶圆侧的凸面反射镜(第2场反射镜或第4反射镜)M4被反射,直接入射构成透镜群G21 的负凹凸透镜L6。凸面反射镜M4藉由缓和由凹面反射镜M3被扩大的画面视角所造成的光 束的差异,而抑制象差的产生。另外,负凹凸透镜L5、凹面反射镜Ml、凸面反射镜M2、凹面反 射镜M3、凸面反射镜M4构成第2群。

[0393] 透镜群G21按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的凸面朝向物体侧的负凹凸 透镜L6、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的双凹透镜L7构成。因为负凹凸透镜L6及双 凹透镜L7具有非球面状的透镜面,所以可具有在反射折射投影光学系统PLl的像侧的大数 值孔径,且可在曝光区域全域得到良好的成像性能。

[0394] 而且,透镜群G22按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的凹面朝向物体侧的 正凹凸透镜L8、双凸透镜L9、使形成非球面状的凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L10、双凸透 镜L11、双凸透镜L12构成。而且,透镜群G23按照光线通过的顺序,由使凸面朝向物体侧 的正凹凸透镜L13、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L14、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜 L15、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L16、使凸面朝向物体侧并具有正的 折射力的平凸透镜L18构成。另外,透镜群G22、孔径光阑AS1、透镜群G23构成第4群。

[0395] 而且,反射折射投影光学系统PLl采用在使反射镜M3和孔径光阑ASl的光轴AXl 上的距离为Ma,使光栅Rl和晶圆的距离为Ll时,满足0. 17 < Ma/L < 0. 6的条件的构成。 藉由使Ma/L满足下限,可回避凹面反射镜M3与透镜群G21及透镜群G22的机械性干涉。 而且,藉由使Ma/L满足上限,可回避反射折射投影光学系统PLl的全长的伸长化及大型化。 为了确实地回避机械性干涉,并确实地回避投影光学系统的全长的伸长化及大型化,采用 满足0. 5 < Ma/L < 0. 2的条件的构成更佳。

[0396] 而且,关于该实施形态的反射折射投影光学系统PLl在使用于曝光装置中时,如 设反射折射投影光学系统PLl中的环境的折射率为1,则在透镜L18和晶圆之间的光路中介 入有折射率约为1. 4的纯水。因此,在纯水中的曝光光的波长形成约0. 71 (1/1. 4)倍,所以 可使析像度提高。

[0397] 而且,使包含于反射折射投影光学系统PLl中并具有预定的折射力的所有光学元 件的光轴AXl实质上配置在单一直线上,且利用反射折射投影光学系统PLl在晶圆上所形 成之像的区域为不包含光轴AXl的轴外区域。因此,在制造反射折射投影光学系统PLl时 可减轻制造难易度,并可轻松地进行各光学构件的相对调整。

[0398] 如利用关于该第3实施形态的反射折射投影光学系统PL1,则在第1成像光学系统 Gl形成光栅Rl的中间像,所以即使在增大反射折射投影光学系统PLl的数值孔径的情况 下,也可轻松且确实地进行朝向光栅Rl侧的光束和朝向晶圆侧的光束的光路分离。而且, 因为在第2成像光学系统G2中配置具有负的折射力的透镜群G21,所以可缩短反射折射投 影光学系统PLl的全长,且轻松地进行用于满足珀兹伐条件的调整。另外,透镜群G21缓和 利用凹面反射镜M3被扩大的光束的画面视角的不同所造成的差异,抑制象差的产生。因 此,即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统PLl的光栅Rl侧及晶圆侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0399] 下面,参照图示对本发明的第4实施形态进行说明。图10所示为关于本发明的第 4实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。关于第4实施形态的反射折射投影光学 系统PL2从物体侧(即光栅R2侧)开始,依次由形成位于第1面的光栅R2的中间像的第 1成像光学系统G3、将光栅R2的中间像形成在位于第2面的晶圆(未图示)上的第2成像 光学系统G4构成。

[0400] 第1成像光学系统G3由具有正的折射力的透镜群(第4透镜群或第1群)G31、后 述的透镜L24及2片反射镜M21,M22构成。透镜群G31起到用于使光栅R2侧形成远心的 作用。而且,第2成像光学系统G4由后述的2片反射镜M23,M24、具有负的折射力的透镜群 (第1透镜群或第3群)G41、具有正的折射力的透镜群(第2透镜群)G42、孔径光阑AS2、 具有正的折射力的透镜群(第3透镜群)G43构成。透镜群G41藉由进行倍率调整,且缓和 由反射镜M23被扩大的光束的画面视角的不同所造成的差异,从而抑制象差的产生。而且, 透镜群G42使发散的光束进行收敛。而且,透镜群G43以晶圆侧具有大的数值孔径的形态 进行光束的聚光。

[0401] 这里,透镜群G31按照来自物体侧(光栅R2栅)的光线通过的顺序,由平行平面 板L21、将形成非球面状的凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L22、双凸透镜L23构成。通过了 双凸透镜L23的光束通过使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜(负透镜)L24,并由使形成非球 面状的凹面朝向物体侧的凹面反射镜(凹面反射镜或第1反射镜)M21被反射,再次通过负 凹凸透镜L24,且由使形成非球面状的凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜(光路分离镜或第2反 射镜)M22被反射。这里,负凹凸透镜L24起到使珀兹伐条件得以满足的机能。

[0402] 由凸面反射镜M22被反射的光束,为了确实地进行朝向光栅R2侧的光束和朝向晶 圆侧的光束的光路分离,在图10所示的位置b形成光栅R2的中间像。这里,位置b位置于 将配置有凹面反射镜M21的光轴AX2作为法线的平面上或其附近。

[0403] 接着,由凸面反射镜M22被反射的光束,入射使凹面朝向物体侧的凹面反射镜(第 1场反射镜或第3反射镜)M23,并沿朝向反射折射投影光学系统PL2的光轴AX2的方向被 弯曲,且由凹面反射镜23被反射。由凹面反射镜M23被射出的光束急速地进行收敛,并由 使形成非球面状的凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜(第2场反射镜或第4反射镜)M24被反 射,直接入射构成透镜群G41的双凹透镜L25。凸面反射镜M24藉由缓和由凹面反射镜M23 被扩大的画面视角所造成的光束的差异,而抑制象差的产生。另外,负凹凸透镜L24、凹面反 射镜M21、凸面反射镜M22、凹面反射镜M23、凸面反射镜M24构成第2群。

[0404] 透镜群G41按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的凹面朝向物体侧的双凹透 镜L25、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的双凹透镜L26构成。因为双凹透镜L25及双凹 透镜L26具有非球面状的透镜面,所以可具有在反射折射投影光学系统PL2的像侧的大数 值孔径,且可在曝光区域全域得到良好的成像性能。

[0405] 而且,透镜群G42按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的凸面朝向物体侧的 双凸透镜L27、使形成非球面状的凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L28、使凹面朝向物体侧的 正凹凸透镜L29、使形成非球面状的凸面朝向晶圆侧的负凹凸透镜L30构成。而且,透镜群 G43按照光线通过的顺序,由使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L31、使凸面朝向物体侧的正 凹凸透镜L32、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L33、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L34、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L35、使凸面朝向物体侧 的平凸透镜L36构成。另外,透镜群G42、孔径光阑AS2、透镜群G43构成第4群。

[0406] 而且,反射折射投影光学系统PL2采用在使反射镜M23和孔径光阑AS2的光轴AX2 上的距离为M2,使光栅R2和晶圆的距离为L2时,满足0. 17 < M2a/L2 < 0. 6的条件的构 成。藉由使M2a/L2满足下限,可回避凹面反射镜M23与透镜群G41及透镜群G42的机械性 干涉。而且,藉由使M2a/L2满足上限,可回避反射折射投影光学系统PL2的全长的伸长化 及大型化。为了确实地回避机械性干涉,并确实地回避投影光学系统的全长的伸长化及大 型化,采用满足0. 5 < M2a/L2 < 0. 2的条件的构成更佳。

[0407] 而且,关于该实施形态的反射折射投影光学系统PL2在使用于曝光装置中时,如 设反射折射投影光学系统PL2中的环境的折射率为1,则在透镜L36和晶圆之间的光路中介 入有折射率约为1. 4的纯水。因此,在纯水中的曝光光的波长形成约0. 71 (1/1. 4)倍,所以 可使析像度提高。

[0408] 而且,使包含于反射折射投影光学系统PL2中并具有预定的折射力的所有光学元 件的光轴AX2实质上配置在单一直线上,且利用反射折射投影光学系统PL2在晶圆上所形 成之像的区域,为不包含光轴AX2的轴外区域。因此,在制造反射折射投影光学系统PL2时 可减轻制造难易度,并可轻松地进行各光学构件的相对调整。

[0409] 如利用关于该第4实施形态的反射折射投影光学系统PL2,则在第1成像光学系统 G3形成光栅R2的中间像,所以即使在增大反射折射投影光学系统PL2的数值孔径的情况 下,也可轻松且确实地进行朝向光栅R2侧的光束和朝向晶圆侧的光束的光路分离。而且, 因为在第2成像光学系统G4中配置具有负的折射力的透镜群G41,所以可缩短反射折射投 影光学系统PLl的全长,且轻松地进行用于满足珀兹伐条件的调整。另外,透镜群G41缓和 利用凹面反射镜M23被扩大的光束的画面视角的不同所造成的差异,抑制象差的产生。因 此,即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统PL2的光栅R2侧及晶圆侧的数值 孔径的情况下,也可在曝光区域内全域得到良好的成像性能。

[0410] 另外,在上述的关于第3实施形态的反射折射投影光学系统PLl中,采用一种使利 用凸面反射镜M4所反射的光入射透镜群G21的构成,但也可在凸面反射镜M4和透镜群G21 间配置往返透镜。在这种情况下,由凹面反射镜M3被反射的光通过往返透镜,并由凸面反 射镜M4被反射,再次通过往返透镜,入射透镜群G21。而且,同样在关于第4实施形态的反 射折射光学系统PL2中,采用一种使利用凸面反射镜M24所反射的光入射透镜群G41的构 成,但也可在凸面反射镜M24和透镜群G41之间配置往返透镜。

[0411] 而且,在关于上述各实施形态的反射折射投影光学系统PL1、PL2中,于最靠近晶 圆侧的透镜和晶圆之间介入有纯水,但当使反射折射光学系统PL1、PL2中的环境的折射率 为1时,也可介入具有较1. 1大的折射率的其它的媒质。

[0412] 表示关于第3实施例的反射折射投影光学系统PLl的诸元的值。在该诸元中,如 图11所示,分别以A表示以利用构成反射折射投影光学系统PLl的光学元件而使曝光光被 遮光的部分的反射折射投影光学系统PLl的光轴AXl为中心的半径,B表示以最大像度的反 射折射投影光学系统PLl的光轴AXl为中心的半径,H表示沿有效曝光区域的X方向的长 度,C表示沿有效曝光区域的Y方向的长度。而且,在该诸元中,分别以NA表示数值孔径,d 表示面间隔,η表示折射率,λ表示中心波长。另外,在该诸元中,分别以M表示反射镜Μ3和未图示的晶圆的光轴AXl上距离,L表示光栅Rl和晶圆的距离。

[0413] 而且,表3所示为关于第3实施例的反射折射投影光学系统PLl的光学构件诸 元。在表3所示的光学构件诸元中,分别以第1列的面号码表示从物体侧开始的沿光线行 进方向之面的顺序,第2列表示各面的曲率半径(mm),第3列表示各面的轴上间隔即面间隔 (mm),第4列表示光学构件的玻璃材料。

[0414] 而且,表4所示为关于第3实施例的反射折射投影光学系统PLl所使用的具有非 球面状的透镜面的透镜及反射镜的非球面系数。在表4的非球面系数中,第1列的非球面号 码与表1中的光学构件诸元的面号码相对应。分别以第2列表示各非球面的曲率(1/mm), 第3列表示圆锥系数k和12次的非球面系数,第4列表示4次和14次的非球面系数,第5 列表示6次和16次的非球面系数,第6列表示8次和18次的非球面系数,第7列表示10 次和20次的非球面系数。

[0415] 另外,在第3及第4实施例中,非球面以上述(a)式表示。

[0416](第3实施例)

[0417](诸元)

[0433]

[0434] (表 4)

[0435](非球面系数)

[0436]

[0437]

[0438] 图12所示为关于本实施例的反射折射投影光学系统PLl的子午线方向及径向方 向的横象差的横象差图。在图12中,分别以Y表示像高,虚线表示波长193. 3063nm的横象差,实线表示波长193. 3060nm的横象差,单点划线表示波长193. 3057nm的横象差。如图12 的横象差图所示,关于本实施例的反射折射投影光学系统PL1,尽管具有大的数值孔径且不 具备大型的光学元件,但在曝光区域的全域,象差可平衡度良好地得以修正。 [0439] 表示关于第4实施例的反射折射投影光学系统PL2的诸元的值而且,表5所示为 关于第4实施例的反射折射投影光学系统PL2的光学构件诸元而且,表6所示为关于第4 实施例的反射折射投影光学系统PL2所使用的具有非球面形的透镜面的透镜及反射镜的 非球面系数。在该诸元、光学构件诸元及非球面系数中,利用在关于第3实施例的反射折射 投影光学系统PLl的诸元说明中所用的符号相同的符号,进行说明。

[0440] (第4实施例) [0441] (诸元) [0442] 像侧 NA :1. 20 [0443] 曝光区域:A = 13. 5mm B = 17. 5mm[0444] H = 26. Omm C = 4mm [0445] 成像倍率:1/5倍 [0446] 中心波长:193. 306nm [0447] 石英折射率:1. 5603261 [0448] 萤石折射率:1. 5014548 [0449] 液体1折射率:1. 43664 [0450] 石英分散(dn/cU) :-l. 591E-6; /pm[0451] 萤石分散(dn/cU) :-O. 980E-6; /pm[0452] 液体 1 分散(dn/cU) :-2. 6E-6; /pm[0453] 条件式的对应值Ma = 424. 85mm L = [0454] (表5) [0455] (光学构件诸元) [0456]

[0461]

[0462] 图13所示为关于本实施例的反射折射投影光学系统PL2的子午线方向及径向方 向的横象差的横象差图。在图13中,分别以Y表示像高,虚线表示波长193. 3063nm的横象 差,实线表示波长193. 3060nm的横象差,单点划线表示波长193. 3057nm的横象差。如图13的横象差图所示,关于本实施例的反射折射投影光学系统PL2,尽管具有大的数值孔径且不 具备大型的光学元件,但在曝光区域的全域,象差可平衡度良好地得以修正。

[0463] 下面,参照图示对本发明的第5实施形态进行说明。图14所示为关于本发明的第 5实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。关于第5实施形态的反射折射投影光学 系统PLl从物体侧(即光栅Rl侧)开始,依次由形成位于第1面的光栅Rl的第1中间像 及第2中间像的第1成像光学系统G1、将光栅Rl的第2中间像在位于第2面的晶圆(未图 示)上进行中继的第2成像光学系统G2构成。

[0464] 第1成像光学系统Gl由具有正的折射力的透镜群(场透镜群)G11、后述的6片反 射镜Ml〜M6构成。透镜群Gll起到用于对失真等进行修正,且使光栅Rl侧形成远心的机 能。而且,利用透镜群Gll的机能,即使在光栅Rl于光轴AXl方向上从所需的位置偏离配 置的情况下,光栅Rl的像的大小也不会发生变化,所以可较高的保持反射折射投影光学系 统PLl的性能。

[0465] 而且,第2成像光学系统G2全部由透射型光学元件构成,由具有正的折射力的透 镜群(第1透镜群)G21、具有负的折射力的透镜群(第2透镜群)G22、具有正的折射力的 透镜群(第3透镜群)G23、孔径光阑AS1、具有正的折射力的透镜群(第4透镜群)G24构 成。第2成像光学系统G2全部由透射型光学元件构成,所以并不伴有光路分离的负载,因 此,可使反射折射投影光学系统PLl的像侧的数值孔径增大,并可在第2面上形成高缩小倍 率的缩小像。透镜群G21〜G24为了满足珀兹伐条件而有利地发挥机能。而且,藉由透镜 群G21〜G24的机能,能够回避反射折射投影光学系统PLl的全长的大型化。而且,利用透 镜群G21〜G23,能够进行彗形象差等诸象差的修正。

[0466] 这里,透镜Gll按照来自物体侧(光栅Rl侧)的光线通过的顺序,由平行平面板 Ll、使形成非球面状的凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L2、双凸透镜L3、双凸透镜L4构成。通 过双凸透镜L4的光束由使形成非球面状的凹面朝向物体侧的凹面反射镜Ml、使形成非球 面状的凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜M2、使凹面朝向物体侧的凹面反射镜M3被反射,形成 第1中间像由反射镜M3被反射的光束,由使凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜M4、使形成非球 面状的凹面朝向物体侧的凹面反射镜M5、使凹面朝向晶圆侧的凹面反射镜M6被反射。

[0467] 这里,因为光束不通过透镜而由反射镜Ml〜M6被连续反射,所以藉由调整各反射 镜Ml〜M6,可使珀兹伐条件轻松地得到满足。而且,可确保用于保持各反射镜Ml〜M6的 区域,并可轻松地进行各反射镜Ml〜M6的保持。而且,藉由变更各反射镜Ml〜M6的曲率 半径,可轻松地进行像面弯曲的修正。而且,由反射镜M6被反射的光束形成第2中间像。

[0468] 在这种情况下,因为最远离光轴AXl的位置上配置有凹面反射镜M3,并可利用该 凹面反射镜M3使光束聚光,所以在各反射镜Ml〜M6间不介入透镜,可使光束与反射折射 投影光学系统PLl的光轴AXl较大得偏离,能够回避光束的干涉。而且,藉由使光束由4个 反射镜M3〜M6连续地进行反射,可回避反射折射投影光学系统PLl的全长的大型化。

[0469] 透镜群G21按照光线通过的顺序,由使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L5、使形成 非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L6、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L7、使凸面 朝向物体侧的负凹凸透镜L8、使形成非球面状的凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L9构成。而 且,透镜群G22由使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的双凹透镜LlO构成。而且,透镜群 G23按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的平面朝向物体侧的平凸透镜L11、使凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L12、双凸透镜L13、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L14、双凸透镜 L15构成。

[0470] 而且,透镜群G24由双凸透镜L16、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L17、使形成非 球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L18、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸 透镜L19、使凸面朝向物体侧的平凸透镜L20构成。

[0471] 而且,反射折射投影光学系统PLl采用在使反射镜M3和孔径光阑ASl的光轴AXl 的距离为M,光栅Rl和晶圆的距离为L时,满足0. 2 < Mb/L < 0. 7的条件的构成。当Mb/ L超过下限时,难以将构成用于修正各诸象差特别是彗形象差所必不可缺的透镜群G21〜 G23的各透镜L5〜L15,在正确的位置上进行配置保持。即,藉由使Mb/L满足下限,可回避 凹面反射镜M3、透镜群G21〜G23的机械性干涉。而且,藉由使Mb/L满足上限,可回避反射 折射投影光学系统PLl的全长的伸长化及大型化。为了将各透镜L5〜L15更加正确地进 行配置保持,确实地回避反射折射投影光学系统PLl的全长的大型化,采用满足0. 25 <Mb/ L <0.6的条件的构成更佳。

[0472] 另外,在该第5实施形态中,是在反射镜M3和反射镜M4之间形成第1中间像,但 也可在反射镜M2和反射镜M4之间的任一个光路中形成第1中间像。

[0473] 下面,参照图示,对本发明的第6实施形态进行说明。图15所示为关于本发明的 第6实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。关于第6实施形态的反射折射投影光 学系统PL2从物体侧(即光栅R2侧)开始,依次由形成位于第1面的光栅Rl的第1中间 像及第2中间像的第1成像光学系统G3、将光栅R2的第2中间像在位于第2面的晶圆(未 图示)上进行中继的第2成像光学系统G4构成。

[0474] 第1成像光学系统G3由具有正的折射力的透镜群(场透镜群)G31、后述的透镜 L25及6片反射镜Mll〜M16构成。透镜群G31起到用于对失真等进行修正,且使光栅R2 侧形成远心的机能。而且,利用透镜群G31的机能,即使在光栅R2于光轴方向上从所需的 位置偏离配置的情况下,光栅R2的像的大小也不会发生变化,所以可较高的保持反射折射 投影光学系统PL2的性能。

[0475] 而且,第2成像光学系统G4全部由透射型光学元件构成,由具有正的折射力的透 镜群(第1透镜群)G41、具有负的折射力的透镜群(第2透镜群)G42、具有正的折射力的 透镜群(第3透镜群)G43、孔径光阑AS2、具有正的折射力的透镜群(第4透镜群)G44构 成。第2成像光学系统G4全部由透射型光学元件构成,所以并不伴有光路分离的负载,因 此,可使反射折射投影光学系统PL2的像侧的数值孔径增大,并可在第2面上形成高缩小倍 率的缩小像。透镜群G41〜G44为了满足珀兹伐条件而有利地发挥机能。而且,藉由透镜 群G41〜G44的构成,能够回避反射折射投影光学系统PL2的全长的大型化。而且,利用透 镜群G41〜G43,能够进行彗形象差等诸象差的修正。

[0476] 这里,透镜G31按照来自物体侧(光栅R2侧)的光线通过的顺序,由平行平面板 L21、使形成非球面状的凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L22、双凸透镜L23、双凸透镜L24构 成。通过了双凸透镜L24的光束通过使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜(负透镜)L25,并由 使形成非球面状的凹面朝向物体侧的凹面反射镜Mll被反射,且再次通过负凹凸透镜L25。 通过了负凹凸透镜L25的光束,由使形成非球面状的凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜M12被 反射,形成第1中间像。由反射镜M12被反射的光束,由使凹面朝向物体侧的凹面反射镜M13、使凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜M14、使形成非球面状的凹面朝向物体侧的凹面反射 镜M15、使凹面朝向晶圆侧的凹面反射镜M16被反射。这里,藉由调整负凹凸透镜L25,可轻 松地进行色象差的修正,且使珀兹伐条件轻松地得到满足。而且,藉由变更各反射镜Mll〜 M16的曲率半径,可轻松地进行像面弯曲的修正。而且,由反射镜M16被反射的光束形成第 2中间像。

[0477] 在这种情况下,因为最远离光轴AX2的位置上配置有凹面反射镜M13,并可利用该 凹面反射镜M13使光束聚光,所以在4个反射镜M13〜M16间不介入透镜,可使光束与反射 折射投影光学系统PL2的光轴AX2较大得偏离,能够回避光束的干涉。而且,藉由使光束由 4个反射镜M13〜M16连续地进行反射,可回避反射折射投影光学系统PL2的全长的大型 化。

[0478] 透镜群G41按照光线通过的顺序,由使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L26、使形成 非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L27、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L28、使形 成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L29、使凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L30构 成。

[0479] 而且透镜群G42由使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的双凹透镜L31构成。而且, 透镜群G43按照光线通过的顺序,由使形成非球面状的凹面朝向物体侧的双凸透镜L32、使 凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L33、双凸透镜L34、双凸透镜L35、双凸透镜L 36构成。而 且,透镜群G44由双凸透镜L37、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L38、使形成非球面状的凹 面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L39、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L40、使 凸面朝向物体侧的平凸透镜L41构成。

[0480] 而且,反射折射投影光学系统PL2采用在使反射镜M13和孔径光阑AS2的光轴AX2 的距离为M2b,光栅R2和晶圆的距离为L2时,满足0. 2 < M2b/L2 < 0. 7的条件的构成。当 M2b/L2超过下限时,难以将构成用于修正各诸象差特别是彗形象差所必不可缺的透镜群 G41〜G43的各透镜L26〜L36,在正确的位置上进行配置保持。S卩,藉由使M2b/L2满足下 限,可回避凹面反射镜M13、透镜群G41〜G43的机械性干涉。而且,藉由使M2b/L2满足上 限,可回避反射折射投影光学系统PL2的全长的伸长化及大型化。为了将各透镜L26〜L36 在更加正确的位置上进行配置保持,确实地回避反射折射投影光学系统PL2的全长的大型 化,采用满足0. 25 < M2b/L2 <0.6的条件的构成更佳。

[0481] 另外,在该第6实施形态中,是在反射镜M12和反射镜M13之间形成第1中间像, 但也可在反射镜M12和反射镜M14之间的任一个光路中形成第1中间像。

[0482] 下面,参照图示对本发明的第7实施形态进行说明。图16所示为关于本发明的第 7实施形态的反射折射投影光学系统的透镜构成。关于第7实施形态的反射折射投影光学 系统PL3从物体侧(即光栅R3侧)开始,依次由形成位于第1面的光栅R3的第1中间像 及第2中间像的第1成像光学系统G5、将光栅R3的第2中间像在位于第2面的晶圆(未图 示)上进行中继的第2成像光学系统G6构成。

[0483] 第1成像光学系统G5由具有正的折射力的透镜群(场透镜群)G51、后述的6片反 射镜M21〜M26构成。透镜群G51起到用于对失真等进行修正,且使光栅R2侧形成远心的 机能。而且,利用透镜群G51的机能,即使在光栅R3于光轴AX3方向上从所需的位置偏离 配置的情况下,光栅R3的像的大小也不会发生变化,所以可较高的保持反射折射投影光学系统PL3的性能。

[0484] 而且,第2成像光学系统G6全部由透射型光学元件构成,由具有正的折射力的透 镜群(第1透镜群)G61、具有负的折射力的透镜群(第2透镜群)G62、具有正的折射力的透 镜群(第3透镜群)G63、孔径光阑AS3、具有正的折射力的透镜群(第4透镜群)G64构成。 第2成像光学系统G6全部由透射型光学元件构成,所以并不伴有光路分离的负载,因此,可 使反射折射投影光学系统PL3的像侧的数值孔径增大,并可在位于第2面的晶圆上形成高 缩小倍率的缩小像。透镜群G61〜G64为了满足珀兹伐条件而有利地发挥机能。而且,藉 由透镜群G61〜G64的构成,能够回避反射折射投影光学系统PL3的全长的大型化。而且, 利用透镜群G61〜G63,能够进行彗形象差等诸象差的修正。

[0485] 这里,透镜G51按照来自物体侧(光栅R3侧)的光线通过的顺序,由平行平面板 L51、使形成非球面状的凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L52、双凸透镜L53、双凸透镜L54构 成。通过了双凸透镜L54的光束,由使形成非球面状的凹面朝向物体侧的凹面反射镜M21、 使形成非球面状的凸面朝向晶圆侧的凸面反射镜M22、使凹面朝向物体侧的凹面反射镜 M23被反射,形成第1中间像。由反射镜M23被反射的光束,由使凸面朝向晶圆侧的凸面反 射镜M24、使形成非球面状的凸面朝向物体侧的凸面反射镜M25、使凹面朝向晶圆侧的凹面 反射镜M26被反射。

[0486] 这里,因为光束不通过透镜而由反射镜M21〜M26被连续反射,所以藉由调整各反 射镜M21〜M26,可使珀兹伐条件轻松地得到满足。而且,可确保用于保持各反射镜M21〜 M26的区域,且藉由变更各反射镜M21〜M26的曲率半径,可轻松地进行像面弯曲的修正。 而且,由反射镜M26被反射的光束形成第2中间像。

[0487] 在这种情况下,因为最远离光轴AX3的位置上配置有凹面反射镜M23,并可利用该 凹面反射镜M23使光束聚光,所以在各反射镜M21〜M26间不介入透镜,可使光束与反射折 射投影光学系统PL3的光轴AX3较大得偏离,能够回避光束的干涉。而且,藉由使光束由4 个反射镜M23〜M26连续地进行反射,可回避反射折射投影光学系统PL3的全长的大型化。

[0488] 透镜群G61按照光线通过的顺序,由双凸透镜L55、使形成非球面状的凹面朝向晶 圆侧的正凹凸透镜L56、使凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L57、使凸面朝向物体侧的负凹凸 透镜L58、使形成非球面状的凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L59构成。而且,透镜群G62由 使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的双凹透镜L60构成。而且,透镜群G63按照光线通过 的顺序,由使形成非球面状的凸面朝向物体侧的双凸透镜L61、使凸面朝向物体侧的负凹凸 透镜L62、双凸透镜L63、双凸透镜L64、使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L65构成。

[0489] 而且,透镜群G64按照光线通过的顺序,由双凸透镜L66、使凸面朝向物体侧的正 凹凸透镜L67、使形成非球面状的凹面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L68、使形成非球面状的凹 面朝向晶圆侧的正凹凸透镜L69、使凸面朝向物体侧的平凸透镜L70构成。

[0490] 而且,反射折射投影光学系统PL3采用在使反射镜M23和孔径光阑AS3的光轴AX3 的距离为M3,光栅R3和晶圆的距离为L3时,满足0. 2 < M3/L3 < 0. 7的条件的构成。当M3/ L3超过下限时,难以将构成用于修正各诸象差特别是彗形象差所必不可缺的透镜群G61〜 G63的各透镜L55〜L65,在正确的位置上进行配置保持。即,藉由使M3/L3满足下限,可回 避凹面反射镜M23、透镜群G61〜G63的机械性干涉。而且,藉由使M3/L3满足上限,可回避 反射折射投影光学系统PL3的全长的伸长化及大型化为了将各透镜L55〜L70在更加正确的位置上进行配置保持,确实地回避反射折射投影光学系统PL3的全长的大型化,采用满 足0. 25 < M3/L3 <0.6的条件的构成更佳。

[0491] 另外,在该第7实施形态中,是在反射镜M23和反射镜M24之间形成第1中间像, 但也可在反射镜M22和反射镜M24之间的任一个光路中形成第1中间像。

[0492] 而且,关于第5至第7实施形态的反射折射投影光学系统PLl〜PL3,在用于曝光 装置中时,如设反射折射投影光学系统PLl〜PL3中的环境的折射率为1,则在平凸透镜 L20、L41、L70和晶圆之间的光路中介入有折射率约为1. 4的纯水(脱离子水)。因此,在纯 水中的曝光光的波长形成约0. 71 (1/1. 4)倍,所以可使析像度提高。

[0493] 而且,使包含于反射折射投影光学系统PLl〜PL3中并具有预定的折射力的所有 光学元件的光轴AXl〜AX3实质上都配置在单一直线上,且利用反射折射投影光学系统 PLl〜PL3在晶圆上所形成之像的区域,为不包含光轴AXl〜AX3的轴外区域。因此,在制 造反射折射投影光学系统PLl〜PL3时可减轻制造难易度,并可轻松地进行各光学构件的 相对调整。

[0494] 如利用关于该第5至第7实施形态的反射折射投影光学系统PLl〜PL3,因为含 有6个反射镜Ml〜M6、Mll〜M16、M21〜M26,所以即使为了提高析像度而增大反射折射 投影光学系统PLl〜PL3的光栅Rl〜R3侧及晶圆侧的数值孔径的情况下,也可不使反射 折射投影光学系统PLl〜PL3的全长增长,并轻松且确实地进行向光栅Rl〜R3侧的光束 和向晶圆侧的光束的光路分离。

[0495] 而且,如利用关于第5至第7实施形态的反射折射投影光学系统PLl〜PL3,因为 为形成第1中间像及第2中间像的3次成像光学系统,所以第1中间像形成光栅Rl〜R3 的倒立像,第2中间像形成光栅Rl〜R3的正立像,在晶圆上所形成的像为倒立像。因此, 在将该反射折射投影光学系统PLl〜PL3搭载在曝光装置上,并对光栅Rl〜R3和晶圆进 行扫描曝光的情况下,光栅Rl〜R3的扫描方向和晶圆的扫描方向形成相反方向,能够以曝 光装置全体的重心变化小的形态轻松地进行调整。而且,能够减轻因曝光装置全体的重心 进行变化所产生的反射折射投影光学系统PLl〜PL3的振动,并可在曝光区域内全域得到 良好的成像性能。

[0496] 而且,在关于上述各实施形态的反射折射投影光学系统PLl〜PL3中,是在最靠近 晶圆侧的透镜和晶圆间介入纯水(脱离子水),但在使反射折射投影光学系统PLl〜PL3中 的环境的折射率为1的情况下,也可介入具有较1. 1大的折射率的其它的媒质。

[0497] 下面,表示关于图14所示的第5实施例的反射折射投影光学系统PLl的诸元的 值。在该诸元中,如上述的图11所示,分别以A表示以利用构成反射折射投影光学系统PLl 的光学元件而使曝光光被遮光的部分的反射折射投影光学系统PLl的光轴AXl为中心的半 径,B表示以最大像度的反射折射投影光学系统PLl的光轴AXl为中心的半径,H表示沿有 效曝光区域的X方向的长度,C表示沿有效曝光区域的Y方向的长度。而且,在该诸元中, 分别以NA表示数值孔径,d表示面间隔,η表示折射率,λ表示中心波长。另外,在该诸元 中,分别以M表示反射镜Μ3和未图示的晶圆的光轴AXl上距离,L表示光栅Rl和晶圆的距 罔。

[0498] 而且,表7所示为关于第5实施例的反射折射投影光学系统PLl的光学构件诸 元。在表7所示的光学构件诸元中,分别以第1列的面号码表示从物体侧开始的沿光线行进方向之面的顺序,第2列表示各面的曲率半径(mm),第3列表示各面的轴上间隔即面间隔 (mm),第4列表示光学构件的玻璃材料。

[0499] 而且,表8所示为关于第5实施例的反射折射投影光学系统PLl所使用的具有非 球面状的透镜面的透镜及反射镜的非球面系数。在表8的非球面系数中,第1列的非球面号 码与表1中的光学构件诸元的面号码相对应。分别以第2列表示各非球面的曲率(1/mm), 第3列表示圆锥系数k和12次的非球面系数,第4列表示4次和14次的非球面系数,第5 列表示6次和16次的非球面系数,第6列表示8次和18次的非球面系数,第7列表示10 次和20次的非球面系数。

[0500] 另外,在第5〜第7实施例中,非球面以上述(a)式表示。

[0501](第5实施例)

[0502](诸元)

[0503]像侧 NA: 1.20

[0504] 曝光区域:A = 14mm B = 18mm

[0505] H = 26. Omm C = 4mm

[0506] 成像倍率:1/4倍

[0507] 中心波长:193. 306nm

[0508]石英折射率:1. 5603261

[0509]萤石折射率:1. 5014548

[0510] 液体1折射率:1. 43664

[0511]石英分散(dn/cU) :-l. 591Xl(T6/pm

[0512]萤石分散(dn/d λ) :-O. 980 X l(T6/pm

[0513]纯水(脱离子)分散(dn/d λ ) :-2· 6Χ 10_7pm

[0514]条件式的对应值 Ma = 524. 49mm L = 1400mm

[0515] (表 7)

[0516](光学构件诸元)

[0520] (表 8)

[0521](非球面系数)

[0522]

[0523]

[0524] 图17所示为关于本实施例的反射折射投影光学系统PLl的子午线方向及径向方 向的横象差的横象差图。在图17中,分别以Y表示像高,虚线表示波长193. 3063nm的横象 差,实线表示波长193. 3060nm的横象差,单点划线表示波长193. 3057nm的横象差。如图17的横象差图所示,关于本实施例的反射折射投影光学系统PL1,尽管具有大的数值孔径且不 具备大型的光学元件,但在曝光区域的全域,象差可平衡度良好地得以修正。 [0525] 下面,表示关于图15所示的第6实施例的反射折射投影光学系统PL2的诸元。而 且,图9所示为关于第6实施例的反射折射投影光学系统PL2的光学构件诸元。而且,表10 所示为关于第6实施例的反射折射投影光学系统PL2所使用的具有非球面状的透镜面的透 镜及反射镜的非球面系数。在该诸元、光学构件诸元及非球面系数中,利用与关于第5实施 例的反射折射光学系统PLl的说明中所使用的符号相同的符号进行说明。

[0526] (第6实施例)[0527] (诸元)[0528] 像侧 NA :1. 20[0529] 曝光区域:A = 13mm B = 17mm[0530] H = 26. Omm C = 4mm[0531] 成像倍率:1/4倍[0532] 中心波长:193. 306nm[0533] 石英折射率:1. 5603261[0534] 萤石折射率:1. 5014548[0535] 液体1折射率:1. 43664[0536] 石英分散(dn/cU) :-l. 591X10_6/pm[0537] 萤石分散(dn/d λ ) :-O. 980 X l(T6/pm[0538] 纯水(脱离子)分散(dn/d λ) :-2.6X10-6/pm[0539] 条件式的对应值Mb = 482. 14mm L = 1400mm[0540] (表9)[0541] (光学构件诸元)[0542]

[0544](表 10)

[0545](非球面系数)

[0546]

[0548] 图18所示为关于本实] 向的横象差的横象差图。在图If差,实线表示波长193. 3060nm的横象差,单点划线表示波长193. 3057nm的横象差。如图18 的横象差图所示,关于本实施例的反射折射投影光学系统PL2,尽管具有大的数值孔径且不 具备大型的光学元件,但在曝光区域的全域,象差可平衡度良好地得以修正。 [0549] 下面,表示关于图16所示的第7实施例的反射折射投影光学系统PL3的诸元。而 且,图11所示为关于第7实施例的反射折射投影光学系统PL3的光学构件诸元。而且,表 12所示为关于第7实施例的反射折射投影光学系统PL3所使用的具有非球面状的透镜面的 透镜及反射镜的非球面系数。在该诸元、光学构件诸元及非球面系数中,利用与关于第5实 施例的反射折射光学系统PLl的说明中所使用的符号相同的符号进行说明。

[0550] (第7实施例)[0551] (诸元)[0552] 像侧 NA :1. 20[0553] 曝光区域:A = 13mm B = 17mm[0554] H = 26. Omm C = 4mm[0555] 成像倍率:1/5倍[0556] 中心波长:193. 306nm[0557] 石英折射率:1. 5603261[0558] 萤石折射率:1. 5014548[0559] 液体1折射率:1. 43664[0560] 石英分散(dn/cU) :-l. 591X10_6/pm[0561] 萤石分散(dn/d λ ) :-O. 980 X l(T6/pm[0562] 纯水(脱离子)分散(dn/d λ) :-2.6X10-6/pm[0563] 条件式的对应值Mb = 508. 86mm L = 1400mm[0564] (表 11)[0565] (光学构件诸元)[0566]

[0568] (表 12)

[0569](非球面系数)

[0570]

[0571]

向的横象差的横象差图。在图19中,分别以Y表示像高,虚线表示波长193. 3063nm的横象 差,实线表示波长193. 3060nm的横象差,单点划线表示波长193. 3057nm的横象差。如图19 的横象差图所示,关于本实施例的反射折射投影光学系统PL3,尽管具有大的数值孔径且不 具备大型的光学元件,但在曝光区域的全域,象差可平衡度良好地得以修正。

[0573] 关于上述的各实施例的投影光学系统,都可应用于图1所示的投影曝光装置中。 如览胜图1所示的投影曝光装置,因为在投影光学系统PL和晶圆W之间介入有对曝光光的 折射率约为1.4的纯水,所以可使晶圆W侧的有效数值孔径提高到1.0以上,能够提高析像 度。而且,如利用图1所示的投影曝光装置,因为具有利用关于上述各实施形态的反射折射 投影光学系统所构成的投影光学系统PL,所以即使在增大光栅侧及晶圆侧的数值孔径的情 况下,也可在投影光学系统PL内轻松且确实地进行朝向光栅侧的光束和朝向晶圆侧的光 束的光路分离。因此,能够在曝光区域内全域得到良好的成像性能,可将微细图案良好地进 行曝光。

[0574] 另外,在图1所示的投影曝光装置中,因为利用ArF激态复合物激光作为曝光光, 所以供给纯水作为浸液曝光用的液体。纯水具有在半导体制造工厂等可轻松得大量获取, 且对基片(晶圆)W上的光刻胶和光学元件(透镜)等没有不良影响的优点。而且,因为纯 水对环境没有不良影响,且杂质的含量极低,所以也可期待一种对晶圆W的表面及投影光 学系统PL的顶端面上所设置的光学元件的表面进行清洗的作用。

[0575] 对波长193nm左右的曝光光的纯水(水)的折射率η大致为1. 44。在利用ArF激 态复合物激光光(波长193nm)作为曝光光的光源的情况下,在基片上被短波长化为1/n即 约134nm,得到高析像度。另外,聚焦深度与空气中相比,约扩大为η倍即约1. 44倍。

[0576] 而且,作为液体,也可使用对曝光光的折射率较1. 1大的其它媒质。在这种情况 下,作为液体,可使用对曝光光具有透射性,并使折射率尽可能高,且对投影光学系统PL和 晶圆W表面上所涂敷的光刻胶保持稳定的液体。

[0577] 而且,在使用F2激光光作为曝光光的情况下,作为液体,可使用能够透射F2激光 光的例如氟系油和过氟化聚醚(PFPE)等氟系的液体。

[0578] 而且,本发明也可应用于如日本专利早期公开的特开平10-163099号公报、日本 专利早期公开的特开平10-214783号公报、日本专利的特表2000-505958号公报等所揭示 的那样,具有将晶圆等被处理基片分别载置且可沿XY方向独立移动的2个载台的双载台型 的曝光装置中。

[0579] 另外,在如上述那样利用浸液法的情况下,投影光学系统PL的数值孔径(NA)也有 可能变为0.9〜1.3。在象这样投影光学系统PL的数值孔径(NA)增大的情况下,习知以来 作为曝光光使用的随机偏光光也有可能因偏光效果而使成像性能恶化,所以最好利用偏光 照明。在这种情况下,可进行沿光栅(掩膜)R的线与空间图案的线图案的长边方向的直线 偏光照明,从光栅(掩膜)R的图案,使S偏光成分(沿线图案的长边方向的偏光方向成分) 的衍射光较多射出。当在投影光学系统PL和晶圆表面上所涂敷的光刻胶间填充有液体时, 与在投影光学系统PL和晶圆表面上所涂敷的光刻胶间填充有空气(气体)的情况相比,有 助于提高对比度的S偏光成分的衍射光在光栅表面的透射率增高,所以即使在投影光学系 统PL的数值孔径(NA)超过1. 0的情况下,也可得到高成像性能。而且,藉由将相位移位掩 膜,和日本专利早期公开的特开平6-188169号公报所揭示的那种沿线图案的长边方向的斜入射照明法(双极照明法)等进行组合,更为有效。

[0580] 在上述的实施形态的曝光装置中,可藉由利用照明装置对光栅(掩膜)进行照明 (照明工序),并利用投影光学系统将掩膜上所形成的转印用的图案在感光性基片上进行 曝光(曝光工序),可制造微型元件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。 下面,对藉由利用本实施形态的曝光装置,在作为感光性基片的晶圆等上形成预定的电路 图案,而得到作为微型元件的半导体元件时的方法的一个例子,参照图9的流程图进行说 明。

[0581] 首先,在图20的步骤301中,在1批晶圆上蒸镀金属膜。在下一步骤30 2中,在 这1批晶圆上的金属膜上涂敷光刻胶。然后,在步骤303中,利用本实施形态的曝光装置, 使掩膜上的图案的像通过该投影光学系统,在这1批晶圆上的各拍摄区域上依次被曝光转 印。然后,在步骤304中,进行了这1批晶圆上的光刻胶的显像后,在步骤305中,藉由在这 1批晶圆上将光刻胶图案作为掩膜进行刻蚀,而使与掩膜上的图案相对应的电路图案,形成 在各晶圆上的各拍摄区域中。

[0582] 然后,藉由进行更上层的电路图案的形成等,而制造半导体元件等元件。如利用上 述的半导体元件制造方法,可生产率良好地得到具有极其微细的电路图案的半导体元件。 另外,在步骤301〜步骤305中,是在晶圆上蒸镀金属,再在该金属膜上涂敷光刻胶,然后进 行曝光、显像、蚀刻的各工序,但当然也可在这些工序之前,于晶圆上形成硅氧化膜后,在该 硅氧化膜上涂敷光刻胶,然后进行曝光、显像、蚀刻等各工序。

[0583] 而且,在本实施形态的曝光装置中,藉由在板材(玻璃基片)上形成预定的图案 (电路图案、电极图案等),也可得到作为微型元件的液晶显示元件。下面,参照图21的流 程图,对该方法的一个例子进行说明。在图21中,图案形成工序401执行所说的光刻蚀工 序,即利用本实施形态的曝光装置,将掩膜的图案在感光性基片(涂敷有光刻胶的玻璃基 片等)上进行转印曝光。利用该光刻蚀工序,在感光性基片上形成含有多个电极等的预定 图案。然后,被曝光的基片藉由经过显像工序、蚀刻工序、光刻胶剥离工序等各工序,而在基 片上形成预定的图案,并向下一滤色器形成工序402转移。

[0584] 接着,滤色器形成工序402形成使多个对应于R (红)、G (绿)、B (蓝)的3个点 的组呈矩阵形排列,或使多个R、G、B的3根带形滤波器的组沿水平扫描线方向排列的滤色 器。接着,在滤色器形成工序402之后执行元件组装工序403。在元件组装工序403中,利 用由图案形成工序401所得到的具有预定图案的基片及由滤色器形成工序402所得到的滤 色器等,组装液晶面板(液晶元件)。在元件组装工序403中,在例如由图案形成工序401 所得到的具有预定图案的基片及由滤色器形成工序402所得到的滤色器之间液入液晶,制 造液晶面板(液晶元件)。

[0585] 然后,由模块组装工序404,安装使所组装的液晶面板(液晶元件)进行显示动作 的电气电路、背面照明灯等各构件,而完成液晶显示元件。如利用上述的液晶显示元件的制 造方法,可生产率良好地得到具有极微细电路图案的液晶显示元件。

[0586] 如以上所说明的,关于本发明的第1形态的投影光学系统,采用一种含有至少2片 反射镜和第1面侧的面具有正的折射力的边界透镜,且所有的透射构件及反射构件都沿单 一光轴配置,且具有不包含光轴的有效成像区域的构成,而边界透镜和第2面之间的光路 由具有较1. 1大的折射率的媒质填充。结果,本发明能够实现一种色象差和像面弯曲等诸象差得以良好地修正,具有优良的成像性能,并可良好地抑制在光学面上的反射损失,确保 大的有效的像侧数值孔径的比较小型的投影光学系统。

[0587] 而且,如利用关于本发明的第2形态的投影光学系统,因为在第1成像光学系统 中形成第1面的中间像,所以即使在增大投影光学系统的数值孔径的情况下,也可轻松且 确实地进行朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离。而且,因为具有在第 2成像光学系统具有负的折射力的第1透镜,所以能够缩短反射折射投影光学系统的全长, 且可轻松地进行用于满足珀兹伐条件的调整。另外,第1透镜群缓和由第1场透镜被扩大 的光束的画面视角的不同所造成的差异,抑制象差的产生。因此,即使在为了提高析像度而 增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的情况下,也可在曝光区域全域内 得到良好的成像性能。 [0588] 而且,如利用关于本发明的第3形态的投影光学系统,因为至少含有6个反射镜, 所以即使在为了提高析像度而增大反射折射投影光学系统的物体侧及像侧的数值孔径的 情况下,也可不增加反射折射投影光学系统的全长,而形成第1中间像及第2中间像。因此, 能够轻松且确实地进行朝向第1面侧的光束和朝向第2面侧的光束的光路分离。而且,因 为包括至少6个反射镜及具有负的折射力的第2透镜群,所以藉由调整各反射镜或构成第 2透镜群的透镜等,可使珀兹伐条件轻松地得以满足,且轻松地进行象差的修正。

[0589] 而且,如利用关于本发明的第3形态的投影光学系统,因为是3次成像系统,所以 第1中间像形成第1面的倒立像,第2中间像形成第1面的正立像,而在第2面上所形成的 像形成倒立像。因此,当将本发明的反射折射投影光学系统在曝光装置上进行搭载,并对第 1面和第2面进行扫描曝光时,可使第1面的扫描方向和第2面的扫描方向形成相反方向, 并可以使曝光装置全体的重心的变化缩小的形态而轻松地进行调整。而且,藉由减少曝光 装置全体的重心的变化,可减轻反射折射投影光学系统的振动,并可在曝光装置内全域得 到良好的成像性能。

[0590] 因此,利用本发明的投影光学系统的曝光装置及曝光方法,通过具有优良的成像 性能且具有大的有效的像侧数值孔径进而为高析像度的投影光学系统,可将微细的图案高 精度地进行转印曝光。而且,利用搭载有本发明的投影光学系统的曝光装置,并藉由通过高 析像的投影光学系统的高精度的投影曝光,可制造良好的微型元件。

Claims (22)

  1. 一种投影光学系统,为一种将第1面的缩小像形成在第2面上的反射折射型的投影光学系统,适用于液浸法,其特征在于:前述投影光学系统包括至少2片反射镜与边界透镜,其中前述边界透镜的朝向前述第1面的面具有正的折射力;在将前述第1面的缩小像形成在前述第2面上的期间,当使前述投影光学系统的光路中的环境的折射率为1时,前述边界透镜和前述第2面间的光路由具有较1.1大的折射率的液体充满;构成前述投影光学系统的所有的透射构件及具有折射力的所有的反射构件沿单一的光轴进行配置;前述投影光学系统具有有效成像区域,其中前述有效成像区域的形状为不含有前述光轴的预定形状,并且前述有效成像区域具有圆弧形状,当使规定前述有效成像区域的圆弧的曲率半径的大小为R,前述第2面上的最大像高为Y0时,满足:1.05<R/Y0<12的条件。
  2. 2.根据权利要求1所述的投影光学系统,其特征在于:前述至少2片反射镜具有至少1 个凹面反射镜。
  3. 3.根据权利要求2所述的投影光学系统,其特征在于:前述投影光学系统具有偶数个 反射镜。
  4. 4.根据权利要求3所述的投影光学系统,其特征在于:前述偶数个反射镜是由两个镜 所构成。
  5. 5.根据权利要求1所述的投影光学系统,其特征在于:前述投影光学系统的射出瞳不 具有遮蔽区域。
  6. 6.根据权利要求1所述的投影光学系统,其特征在于:前述投影光学系统具有的所有 的有效成像区域存在于与前述光轴间隔预定距离的区域中。
  7. 7.根据权利要求1所述的投影光学系统,其特征在于:前述投影光学系统包括具有至 少2个反射镜并用于形成前述第1面的中间像的第1成像光学系统、用于根据来自前述中 间像的光束而在前述第2面上形成最终像的第2成像光学系统。
  8. 8.根据权利要求7所述的投影光学系统,其特征在于:前述第1成像光学系统包括具 有正的折射力的第1透镜群、在该第1透镜群和前述中间像的光路中配置的第1反射镜以 及在该第1反射镜和前述中间像的光路中配置的第2反射镜。
  9. 9.根据权利要求8所述的投影光学系统,其特征在于:前述第1反射镜为配置于前述第1成像光学系统的瞳面附近的凹面反射镜;在前述凹面反射镜所形成的往返光路中至少配置有1个负透镜。
  10. 10.根据权利要求9所述的投影光学系统,其特征在于:在前述往返光路中所配置的前 述至少1个负透镜及前述边界透镜由萤石形成。
  11. 11.根据权利要求8所述的投影光学系统,其特征在于:在使前述第1透镜群的焦点距离为F1,前述第2面上的最大像高为YO时,满足5 < Fl/YO < 15 的条件。
  12. 12.根据权利要求9所述的投影光学系统,其特征在于:前述第1透镜群具有至少2个正透镜。
  13. 13.根据权利要求12所述的投影光学系统,其特征在于:前述第2成像光学系统为只 由多个透射构件构成的折射光学系统。
  14. 14.根据权利要求12所述的投影光学系统,其特征在于:构成前述第2成像光学系统 的透射构件的数目的70%以上的数目的透射构件由石英形成。
  15. 15.根据权利要求1所述的投影光学系统,其特征在于还包括配置在前述边界透镜与 前述第2面之间的光路中,大致上无折射力的光透射性光学构件。
  16. 16. 一种投影光学系统,为一种将第1面的缩小像形成在第2面上的反射折射型的投影 光学系统,其特征在于:具有至少2片的反射镜和透射构件,且具有不包含前述投影光学系统的光轴的圆弧形 状的有效成像区域,当使规定前述有效成像区域的圆弧的曲率半径的大小为R,前述第2面上的最大像高 为YO时,满足1. 05 < R/Y0 < 12 的条件。
  17. 17.根据权利要求16所述的投影光学系统,其特征在于:具有在前述边界透镜和前述 第2面间的光路中所配置的,大致无折射力的光透射性光学构件。
  18. 18. —种曝光装置,为一种将掩膜上所形成的图案在感光性基片上进行曝光的曝光装置,其特征在于,包括:用于对前述第1面上所设定的前述掩膜进行照明的照明系统; 用于将在前述掩膜上所形成的前述图案像,形成在前述第2面上所设定的感光性基片 上的权利要求1至17中的任一项所述的投影光学系统。
  19. 19.根据权利要求18所述的曝光装置,其特征在于:前述照明系统供给对前述第2面 形成S偏光的照明光。
  20. 20.根据权利要求19所述的曝光装置,其特征在于:对前述投影光学系统,使前述掩膜 及前述感光性基片沿预定方向进行相对移动,并将前述掩膜的图案向前述感光性基片上进 行投影曝光。
  21. 21. 一种曝光方法,为一种将掩膜上所形成的图案在感光性基片上进行曝光的曝光方法,其特征在于,包括:对形成有预定图案的掩膜进行照明的照明工序,利用权利要求1至17中的任一项所述的投影光学系统,将前述第1面上所配置的前述 掩膜的图案,在前述第2面上所配置的感光性基片上进行曝光的曝光工序。
  22. 22. 一种装置的制造方法,其特征在于,包括:利用权利要求1至17中的任一项所述的投影光学系统,将第1面上所设置的预定图 案,在第2面上所设置的感光性基片上进行曝光的曝光工序;以及 将前述感光性基片进行显像的工序。
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