CN1324342C - 投影光学系统、曝光装置及曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有较大的像侧数值孔径及投影视野且面对振动时的机械安定性等优良的投影光学系统。包括形成第1面(R)的第1中间像的第1成像光学系统(G1)、有凹面反射镜(CM)，基于第1中间像发出的光束形成第2中间像的第2成像光学系统(G2)、基于第2中间像发出的光束，在第2面(W)上形成最终像的第3成像光学系统(G3)。而且关于凹面反射镜的有效直径(Ec)、第1面和第2面的距离(L)、凹面反射镜和基准光轴(AX)的距离(H)，满足所定的条件式。

Description

投影光学系统、曝光装置及曝光方法
技术领域
本发明是有关于一种投影光学系统、曝光装置及曝光方法，尤其是有关于一种高析像的反射折射型的投影光学系统，适用于在利用光刻法工艺制造半导体元件和液晶显示元件等时使用的投影曝光装置。
背景技术
在用于制造半导体元件等的光刻法工程中，使用一种将光掩膜或光栅(以下统称“光栅”)上的图案的成像，通过投影光学系统，曝光于涂敷有光刻胶等的晶圆(或玻璃片)上的投影曝光装置。而随着半导体元件等的集成度的提高，要求投影曝光装置的投影光学系统所具有的析像力(析像度)也日益提高。结果，为了满足对投影光学系统的析像力的要求，需要在缩短照明光(曝光光)的波长的同时增大投影光学系统的数值孔径(Na)。
例如，当使用波长为180nm以下的曝光光时，达成0.1以下的高析像是可能的。但是，一旦照明光的波长变短，光的吸收就变得显著，能够用于实用的玻璃材料的种类就受到了限制。尤其是当照明光的波长变为180nm以下时，可用于实用的玻璃材料就只限于硝材或萤石。结果，在折射型的投影光学系统中，色相差的补正变得不可能。在此，所谓折射型的光学系统，并不是含带功率的反射镜(凹面反射镜或凸面反射镜)，而是只包含如透镜成分的透射光学构件的光学系统。
如上述，在由单一玻璃材料构成的折射型投影光学系统中，容许色相差有限制，激光源必须为极窄带化。此时，激光源的成本增大及输出的低下是不可避免的。而且在折射光学系统中，由于决定像面弯曲量的珀兹伐和(Petzval Summation)接近于0，需要配置多个正透镜及负透镜。与此相对，凹面反射镜作为聚光的光学元件与正透镜相对应，但在不产生色相差，以及珀兹伐和取负值(顺便说一下，正透镜取正值)这两点上，与正透镜不同。
在凹面反射镜和透镜组合构成的所谓的反射折射光学系统中，于光学设计上最大限度的活用凹面反射镜的上述特征，尽管是单纯的构成，色相差的良好补正和以像面弯曲为代表的各象差的良好补正仍是可能的。有鉴于此，本发明人在例如国际公开WO01/65296号公报中，提出了作为适用于投影曝光装置的高析像的投影光学系统的，由折射型的第1成像光学系统、反射折射型的第2成像光学系统和折射型的第3成像光学系统构成的3次成像型的反射折射光学系统。
但是，在国际公开WO01/65285号公报中说明的先前的投影光学系统中，位于构成其突起部的反射折射型第2成像光学系统中的凹面反射镜的有效径比较大，所以面对振动时机械安定性容易损坏。而且，邻接凹面反射镜配置的透镜的有效径也变得比较大，所以利用萤石形成所述透镜时，具有所定特性的材料的取得及其加工就不太容易。
而且，在先前的投影光学系统中，物体面和像面的距离(几何学的距离)比较大，所以面对振动时的机械安定性容易损坏。而当装配于曝光装置中时，光栅和晶圆的距离变得比较大，因此操作性容易损坏，容易受到净化室的高度限制。还有，当装配于利用例如200nm以下的曝光光的曝光装置中时，比较长的投影光路会变得充满不活性气体，对不活性气体的清除是不利的。
另外，在先前的投影光学系统中，从构成其突起部的反射折射型第2成像光学系统中的凹面反射镜，到基准光轴(第1成像光学系统及第3成像的光轴)的距离比较大。结果，面对振动时机械安定性容易损坏，在第2成像光学系统的组装之时容易发生制造误差。且当装配于利用例如200nm以下的曝光光的曝光装置中时，比较长的投影光路会变得充满不活性气体，对不活性气体的清除是不利的。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题形成的，一种具有比较大的像侧数值孔径及投影视野的3次成像型反射折射光学系统，其目的是提供一种具有如下构成的投影光学系统：凹面反射镜的有效径较小，面对振动时的机械安定性良好，邻接凹面反射镜配置的萤石制造容易。
而且，是一种具有比较大的像侧数值孔径及投影视野的3次成像型反射折射光学系统，其目的是提供一种具有如下构成的投影光学系统：物体面与像面的距离较小，面对振动时的机械安定性良好，装配于曝光装置时操作性良好且对不活性气体的清除有利。
另外，是一种3次成像型的反射折射光学系统，其目的是提供一种具有如下构成的投影光学系统：从有比较大的像侧数值孔径及投影视野的凹面反射镜到基准光轴的距离比较小，面对振动时的机械安定性良好且不易发生组装误差，装配于曝光装置时操作性良好且对不活性气体的清除有利。
还有一个目的就是利用具有比较大的像侧数值孔径及投影视野、且面对振动时机械安定性等优良的本发明的投影光学系统，提供一种可进行高析像高精度的投影曝光的曝光装置及曝光方法。
为了解决上述课题，本发明提供一种投影光学系统，属于第1面的图像形成于第2面上的投影光学系统，包括所述1面的第1中间图像形成用的第1成像光学系统、至少有1个凹面反射镜，基于来自所述第1中间图像的光束形成第2中间图像用的第2成像光学系统、基于来自所述第2中间图像的光束，在所述第2面上形成最终图像用的第3成像光学系统，其特征在于：当所述凹面反射镜的有效直径为Ec，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足Ec/(Na×Ic)＜10的条件。
本发明的更提供一种投影光学系统，属于第1面的图像形成于第2面上的投影光学系统，包括所述1面的第1中间图像形成用的第1成像光学系统、至少有1个凹面反射镜，基于来自所述第1中间图像的光束形成第2中间图像用的第2成像光学系统、基于来自所述第2中间图像的光束，在所述第2面上形成最终图像用的第3成像光学系统，其特征在于：当所述第1面与所述第2面的距离为L，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足L/(Na×Ic)＜63的条件。
在上述投影光学系统中，所述第1成像光学系统的光轴和所述第3成像光学系统的光轴被设定为基本一致，另外还包括配置于所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中的第1光路曲折镜、配置于所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中的第2光路曲折镜。
本发明亦提供一种投影光学系统，属于第1面的图像形成于第2面上的投影光学系统，包括所述1面的第1中间图像形成用的第1成像光学系统、至少有1个凹面反射镜，基于来自所述第1中间图像的光束形成第2中间图像用的第2成像光学系统、基于来自所述第2中间图像的光束，在所述第2面上形成最终图像用的第3成像光学系统、配置于所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中的第1光路曲折镜、配置于所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中的第2光路曲折镜，其特征在于：所述第1成像光学系统的光轴和所述第3成像光学系统的光轴被设定为基本一致，当所述凹面反射镜的反射面中心和所述第1成像光学系统的光轴之间的距离为H，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足H/(Na×Ic)＜15.5的条件。
且本发明投影光学系统，是一种使第1面和第2面在光学上共轭的投影光学系统，包括配置于所述第1面和所述第2面之间光路中的第1成像光学系统、配置于所述第1成像光学系统和所述第2面之间光路中，至少有1个凹面反射镜的第2成像光学系统、配置于所述第2成像光学系统和所述第2面之间光路中的第3成像光学系统；在所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面的同时，在所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面；当所述凹面反射镜的有效直径为Ec，所述第2面上的视野或投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的所述第2面侧的数值孔径为Na时，满足Ec/(Na×Ic)＜10。
本发明的投影光学系统，是一种使第1面和第2面在光学上共轭的投影光学系统，包括配置于所述第1面和所述第2面之间光路中的第1成像光学系统、配置于所述第1成像光学系统和所述第2面之间光路中，至少有1个凹面反射镜的第2成像光学系统、配置于所述第2成像光学系统和所述第2面之间光路中的第3成像光学系统；在所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面的同时，在所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面；当所述第1面与所述第2面的距离为L，所述第2面上的视野或投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的所述第2面侧的数值孔径为Na时，满足L/(Na×Ic)＜63。
本发明的的投影光学系统，是一种使第1面和第2面在光学上共轭的投影光学系统，包括配置于所述第1面和所述第2面之间光路中的第1成像光学系统、配置于所述第1成像光学系统和所述第2面之间的光路中，至少有1个凹面反射镜的第2成像光学系统、配置于所述第2成像光学系统和所述第2面之间光路中的第3成像光学系统、配置于所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间光路中的第1光路曲折镜、配置于所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间光路中的第2光路曲折镜；在所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面的同时，在所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中，形成有与所述1面的光学上的共轭面；所述第1成像光学系统的光轴和所述第3成像光学系统的光轴被设定为基本一致，当所述凹面反射镜的反射面中心和所述第1成像光学系统的光轴之间的距离为H，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足H/(Na×Ic)＜15.5。
而且，在有关上述的投影光学系统中，所述投影光学系统的第2面侧的数值孔径比第1面侧的数值孔径设定的更大为较佳。此时，所述投影光学系统的所述第1面的缩小图像形成于所述第2面上为较佳。
在上述的投影光学系统中，所述投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面。且所述第1成像光学系统、所述第2成像光学系统及所述第3成像光学系统，每个都至少有1个非球面形状的光学面。
本发明更提供一种曝光装置，其特征在于：包括设定于所述第1面上的掩膜的照明用的照明系统、将所述掩膜上形成图案的图像，形成于在所述2面上设定的感光性基板上所用的如第1发明～第6发明的投影光学系统。此时，位于所述感光性基板上的实效曝光区域，是有离开所述第3成像光学系统的光轴只有一定距离的中心的矩形区域为较佳。
本发明更提供一种曝光方法，其特征在于：照明所述第1面上设定的掩膜，通过如第1发明～第6发明的投影光学系统，将所述掩膜上形成图案的图像，投影曝光于所述第2面上设定的感光性基板上。
附图说明
图1用于说明依据本发明的典型样态的投影光学系统的基本构成的图示。
图2概略表示具有关系到本发明实施形态的投影光学系统的曝光装置的构成的图示。
图3表示形成于晶圆上的矩形曝光区域(即实效曝光区域)和基准光轴的位置关系的图示。
图4表示关系到本实施形态的第1实施例的投影光学系统的透镜构成的图示。
图5表示第1实施例中的横像差的图示。
图6表示关系到本实施形态的第2实施例的投影光学系统的透镜构成的图示。
图7表示第2实施例中的横像差的图示。
图8得到作为微型元件的半导体元件时的手法的操作流程图。
图9得到作为微型元件的液晶显示元件时的手法的操作流程图。
G1：第1成像光学系统
G2：第2成像光学系统
G3：第3成像光学系统
CM：凹面反射镜
M1：第1光路曲折镜
M2：第2光路曲折镜
100：激光源
IL：照明光学系统
R：光栅
RS：光栅载物台
PL：投影光学系统
W：晶圆
WS：晶圆载物台
具体实施方式
图1是说明按照本发明的典型样态的投影光学系统的基本构成图。而且，图1中的本发明的投影光学系统适用于曝光装置。如图1所示，本发明的投影光学系统包括用于形成作为配置于第1面的投影原版的光栅R的图案的第1中间像的折射型的第1成像光学系统G1。
在第1成像光学系统形成的第1中间像的形成位置附近，配置有第1光路曲折镜M1。第1光路曲折镜M1，将射向第1中间像的光束或来自第1中间像的光束偏转向第2成像光学系统G2。第2成像光学系统G2至少有1个凹面反射镜CM，基于来自第1中间像的光束，将第2中间像(是第1中间像的成像，光栅图案的2次像)形成于第1中间像的形成位置附近。
在第2成像光学系统形成的第2中间像的形成位置附近，配置有第2光路曲折镜M2。第2光路曲折镜M2，将射向第2中间像的光束或来自第2中间像的光束偏转向第3成像光学系统G3。这里的第1光路曲折镜M1和第2光路曲折镜M2，在决定位置时应避免空间上的重复。第3成像光学系统G3，基于来自第2中间像的光束，将光栅R的图案的成像(是第2中间像的成像，投影光学系统的最终像)，形成于作为配置于第2面的感光性基板的晶圆W上。
以下参照本发明的各条件式，对本发明的构成进行更加详细的说明。本发明的第1发明，在上述的基本构成中，满足下面的条件式(1)。而且在条件式(1)中，Ec为如图1中所示的凹面反射镜CM的有效直径。另外，Ic为晶圆W上(第2面上)的投影视野的有效直径，Na为投影光学系统的像侧(第2面侧的)数值孔径。
Ec/(Na×Ic)＜10      (1)
通过满足条件式(1)，在3次成像型的投影光学系统中，可将位于构成其突起部的第2成像光学系统G2的凹面反射镜CM的有效直径Ec抑制在较小的范围。结果，可实现具有如下构成的投影光学系统：面对振动时的机械安定性良好、邻接凹面反射镜CM配置的萤石透镜的制造容易。而且，通过将条件式(1)的上限值设定为9.7，其下限值设定为4，可在更加提高面对振动时的机械安定性的同时，使邻接凹面反射镜CM配置的萤石透镜的制造更加容易。
在上述的基本构成中，满足下面的条件式(2)。而且在条件式(2)中，L为如图1中所示的光栅R的图案面(第1面：物体面)和晶圆W的曝光面(第2面：像面)之间的距离。另外，如上所述，Ic为投影视野的有效直径，Na为像侧数值孔径。
L/(Na×Ic)＜63      (2)
通过满足条件式(2)，在3次成像型的投影光学系统中，可将物体面和像面间的距离L抑制在较小的范围。结果，可实现具有如下构成的投影光学系统：面对振动时的机械安定性良好、装配于曝光装置时操作性良好且对不活性气体的清除有利。而且，通过将条件式(2)的上限值设定为60，其下限值设定为25，可在更加提高面对振动时的机械安定性及操作性的同时，对不活性气体的清除更加有利。
在上述的基本构成中，第1成像光学系统G1的光轴AX1和第3成像光学系统G3的光轴AX3被设定为基本一致，满足下面的条件式(3)。而且在条件式(3)中，H为如图1中所示的凹面反射镜CM的反射面中心和第1成像光学系统G1的光轴AX1之间的距离。另外，如上所述，Ic为投影视野的有效直径，Na为像侧数值孔径。
H/(Na×Ic)＜15.5      (3)
通过满足条件式(3)，在3次成像型的投影光学系统中，可将从位于构成其突起部的第2成像光学系统G2的凹面反射镜CM到基准光轴(第1成像光学系统的光轴AX1)之间的距离H抑制在较小的范围。结果，可实现具有如下构成的投影光学系统：面对振动时的机械安定性良好且不易产生组装误差、装配于曝光装置时对不活性气体的清除有利。而且，通过将条件式(3)的上限值设定为15.2，其下限值设定为6.5，可在更加提高面对振动时的机械安定性及更加良好的抑制组装误差的同时，对不活性气体的清除更加有利。
然而，在本发明中要更加良好的进行象差补正，投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面为较佳。而且，要谋求构成投影光学系统的各成像光学系统的小型化，各成像光学系统每个至少有1个非球面形状的光学面为较佳。
另外，本发明中，第1成像光学系统G1的光轴AX1和第3成像光学系统G3的光轴AX3被设定为基本一致为较佳。通过这种构成，使构成第1成像光学系统G1的所有的透镜及构成第3成像光学系统G3的所有的透镜基本沿单一光轴配置，进而通过重力的透镜的挠曲可设定为回转对称，利用光学调整可将成像性能的恶化抑制在较小的范围。
基于所附图式说明本发明的实施形态。
图2是概略表示具备关于本发明实施形态的投影光学系统的曝光装置构成的图示。而且在图2中，分别设定Z轴与投影光学系统PL的基准光轴AX平行，Y轴在基准光轴AX的垂直面内与图2的纸面平行，X轴与图2的纸面垂直。
图示的曝光装置，作为用于供给紫外线区的照明光的光源100，包括例如F2激光源(振荡中心波长157.6244nm)。从光源100射出的光，通过照明光学系统IL，对形成有所定图案的光栅R进行均匀照明。而且，光源100和照明光学系统IL之间的光路用壳体(casing)(不图示)进行了密封，从光源100到照明光学系统IL中最接近光栅一侧的光学构件的空间，用曝光光的吸收率低的氦气和氮气等不活性气体进行置换，或保持基本真空状态。
光栅R通过光栅座RH，在光栅载物台RS上与XY平面保持平行。光栅R上形成有应转印的图案，在整个图案区中，有沿X方向的长边且有沿Y方向的短边的矩形(狭缝状)图案区域被照明。光栅载物台RS通过省略图示的驱动系统的作用，可沿光栅面(即XY平面)做二维移动，其位置座标采用通过用光栅移动镜RM的干涉仪RIF进行计测且控制位置的构成。
来自光栅R上形成的图案的光，通过反射折射型的投影光学系统PL，在感光性基板的晶圆W上形成光栅图案的成像。晶圆W通过晶圆台(晶圆座)WT，在晶圆载物台WS上与XY平面保持平行。而且，为了在光学上对应光栅R上的矩形的照明区域，晶圆W上，在带有沿X方向的长边且带有沿Y方面的短边的矩形的曝光区域内形成有图案的成像。晶圆载物台WS通过省略图示的驱动系统的作用，可沿晶圆面(即XY平面)做二维移动，其位置座标采用通过用晶圆移动镜WM的干涉仪WIF进行计测且控制位置的构成。
图3是表示形成于晶圆上的矩形曝光区域(即实效曝光区域)和基准光轴的位置关系的图示。本实施形态的各实施例，如图3所示，在以基准光轴AX为中心的半径为B的圆形区域IF内，设定有在从基准光轴AX向-Y方向只离开轴外量A的位置上具有所希望尺寸的矩形实效曝光区域ER。这里的实效曝光区域ER的X方向的长度为LX，其Y方向的长度为LY。
换言之，各实施例都设定有在从基准光轴AX向-Y方向只离开轴外量A的位置上具有所希望尺寸的矩形实效曝光区域ER，为了包括以基准光轴AX为中心的实效曝光区域ER，圆形的图像圈IF的半径B要有所规定。因此，虽然省略了图示，但与此对应，在光栅R上，会形成具有与在从基准光轴AX向-Y方向对应离开轴外量A的位置上的实效曝光区域ER相对应的尺寸及形态的矩形状照明区域。
而且，图示的曝光装置，采用构成光学系统PL的光学构件中的最靠近光栅一侧配置的光学构件(各实施例都为透镜L11)和最靠近晶圆一侧配置的光学构件(各实施例都为透镜L313)之间的投影光学系统PL的内部保持气密状态的构成，投影光学系统PL的内部的气体用氦气和氮气等不活性气体进行置换，或保持基本真空状态。
另外，在照明光学系统IL和投影光学系统PL之间的狭窄光路中，配置有光栅R及光栅载物台RS等，但在密封包围光栅R及光栅载物台RS等的壳体(casing)(不图示)的内部填充有氮气和氦气等不活性气体，或保持基本真空状态。
在投影光学系统PL和晶圆W之间的狭窄光路中，配置有晶圆W及晶圆载物台WS等，但在密封包围晶圆W及晶圆载物台WS等的壳体(casing)(不图示)的内部填充有氮气和氦气等不活性气体，或保持基本真空状态。这样，在从光源100到晶圆W的整个光路上，形成一种曝光光几乎不被吸收的氛围。
如上所述，利用投影光学系统PL规定的光栅R上的照明区域及晶圆W上的曝光区域(即实效曝光区域ER)，为沿Y方向有短边的矩形。因此，通过一边用驱动系统及干涉仪(RIF、WIF)等进行光栅R及晶圆W的位置控制，一边沿矩形曝光区域及照明区域的短边方向即Y方向，使光栅载物台RS和晶圆载物台WS，进而使光栅R和晶圆W向相同方向(即朝同一趋向)作同步移动(扫描)，在晶圆W上对有与曝光区域的长边相等的宽度且有晶圆W的扫描量(移动量)对应的长度的区域，光栅图案被扫描曝光。
在本实施形态的各实施例中，投影光学系统PL包括用于形成配置于第1面的光栅图案的第1中间像的折射型的第1成像光学系统G1、由凹面反射镜CM和2个负透镜构成，形成与第1中间像大致等倍的第2中间像(是第1中间像的大致等倍像，光栅图案的2次像)的第2成像光学系统G2、基于第2中间像的光，在配置于第2面的晶圆W上形成光栅图案的最终像(光栅图案的缩小像)的折射型的第3成像光学系统G3。
另外，在各实施例中，在第1成像光学系统G1和第2成像光学系统G2间的光路中的第1中间像的形成位置附近，配置有用于将来自第1成像光学系统G1的光偏转向第2成像光学系统G2的第1光路曲折镜M1。而且，在第2成像光学系统G2和第3成像光学系统G3间的光路中的第2中间像的形成位置附近，配置有用于将来自第2成像光学系统G2的光偏转向第3成像光学系统G3的第2光路曲折镜M2。
在各实施例中，第1成像光学系统G1有直线延长的光轴AX1，第3成像光学系统G3有直线延长的光轴AX3，光轴AX1和光轴AX3被设定为与共同的单一光轴即基准光轴AX一致。基准光轴AX的位置被确定为沿重力方向(即垂直方向)。结果，光栅R及晶圆W，沿与重力方向的直交面即水平面，相互平行配置。包括构成第1成像光学系统G1的所有透镜及构成第3成像光学系统G3的所有透镜，也都在基准光轴AX上沿水平面配置。
另一方面，第2成像光学系统G2也有直线延长的光轴X2，所述光轴X2被设定为与基准光轴AX直交。而且，而且第1光路曲折镜M1及第2光路曲折镜M2都有平面状的反射面，作为1个有2个反射面的光学构件(1个光路曲折镜)成一体的构成。所述2个反射面的交线(严密的说是其假想延长面的交线)被设定为与第1成像光学系统G1的AX1、第2成像光学系统G2的AX2及第3成像光学系统G3的AX3相交于一点。在各实施例中第1光路曲折镜M1及第2光路曲折镜M2都作为表面反射镜构成。
在各实施例中，构成投影光学系统PL的全部的折射光学构件(透镜成分)都使用萤石(CaF2结晶)。而且，曝光光即F2激光的振动中心波长为157.6244nm，在157.6244nm附近的CaF2的折射率，以每+1pm的波长变化产生-2.6×10-6的分散比例变化，以每-1pm的波长变化产生+2.6×10-6的分散的比例变化。换言之，在157.6244nm附近，CaF2的折射率的分散(dn/dλ)为2.6×10-6/pm。
因此，在各实施例中，对中心波长157.6244nm的CaF2的折射率为1.55930666，对157.6244nm+1pm＝157.6254的CaF2的折射率为1.55930406，对157.6244nm-1pm＝157.6234的CaF2的折射率为1.55930926。
另外，在各实施例中的非球面，当光轴的垂直方向的高度为y，从位于非球面顶点的切平面到位于高度y的非球面上的位置的沿光轴的距离(下降量)为z，圆锥系数为k，n次的非球面系数为Cn时，用以下的数式(a)表示。在各实施例中，在形成为非球面形状的透镜面的面号码的右侧附有*标记。
数式1
z＝(y2/r)/[1+{1-(1+k)·y2/r2}1/2]
   +C4·y4+C6·Y6+C8·y8+C10·y10+C12·y12+C14·y14    (a)
第1实施例
图4是表示关系到本实施形态的第1实施例的投影光学系统的透镜构成的图示。参照图4，在关系到第1实施例的投影光学系统PL中，第1成像光学系统G1从光栅侧开始依次由双凸透镜L11、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L12、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L13、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L14、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L15、凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L16、非球面形状的凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L17、凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L18、双凸透镜L19、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L110构成。
第2成像光学系统G2沿光的行波去路从光栅侧(即入射侧)开始依次由非球面形状的凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L21、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L22、凹面反射镜CM构成。
第3成像光学系统G3沿光的行波方向从光栅侧开始依次由凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L31、双凸透镜L32、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L33、双凹透镜L34、非球面形状的凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L35、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L36、孔径光阑AS、双凸透镜L37、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L38、双凸透镜L39、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L310、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L311、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L312、平面朝向晶圆侧的平凸透镜L313构成。
在下面的表(1)中，列举了关系到第1实施例的投影光学系统PL的要素因子的值。在表(1)中分别用λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，Na表示像侧(晶圆侧)数值孔径，B表示晶圆上的图像圈IF的半径，A表示实效曝光区域ER的轴外量，LX表示实效曝光区域ER的沿X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示实效曝光区域ER的沿Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
另外，分别用面号码表示沿从物体面(第1面)即光栅面向像面(第2面)即晶圆面的光线的行波方向，从光栅侧开始的面的顺序，r表示各面的曲率半径(在非球面的情况下顶点曲率半径：mm)，d表示各面的轴上间隔即面间隔(mm)，ED表示各面的有效直径(mm)，n表示对中心波长的折射率。
面间隔d是将其符号变为被反射度。因此，面间隔d的符号在从第1光路曲折镜M1的反射面到凹面反射镜CM的光路中及从第2光路曲折镜M2的反射面到像面的光路中为负，在其它光路中为正。而且，在第1成像光学系统G1中，朝向光栅侧的凸面的曲率半径为正，凹面的曲率半径为负。另一方面，在第3成像光学系统G3中，朝向光栅侧的凹面的曲率半径为正，凸面的曲率半径为负。另外，在第2成像光学系统G2中，沿光的行波去路朝向光栅侧(即入射侧)的凹面的曲率半径为正，凸面的曲率半径为负。表(1)中的表记在以后的表(2)中也是同样的。
表1
(主要要素因子)
λ＝157.6244nm
β＝-0.25
Na＝0.85
B＝14.4mm
A＝3mm
LX＝25mm
LY＝4mm
(光学构件要素因子)
  面号码   r   d   ED   n
1234*56   (光栅面)374.9539-511.3218129.8511611.882893.6033121.8341   103.353327.75552.000041.092420.191729.740516.0140 163.8165.0164.3154.3128.2110.2 1.559307(L11)1.559307(L12)1.559307(L13)
  78910111213*14151617181920*2122*2324252627282930*31323334353637*383940*414243*44454647484950   83.673986.7924-112.0225-183.1783-103.9725-79.4102-166.4447-112.7568-230.1701-132.8952268.5193-678.1883155.2435454.2151∞140.0521760.9298109.3587269.5002159.8269269.5002109.3587760.9298140.0521∞2064.4076264.1465-236.9696548.0272-261.5738-844.5946192.9421-139.04231250.0000185.8787-206.0962-429.3688∞-1246.9477229.5046153.1781200.0000-1605.7826497.7325   21.706442.914615.43819.727824.616026.304635.10251.000728.47231.000029.49271.000026.599361.5885-238.9300-22.7399-44.1777-16.0831-22.799522.799516.083144.177722.7399238.9300-67.1481-20.4539-1.1114-36.6315-14.7708-23.7365-108.7700-16.1495-71.8678-43.1622-1.0000-27.6761-30.3562-4.0000-40.5346-19.2328-18.0000-1.0000-25.8430-1.0000   92.373.871.186.892.2108.7137.8154.4161.5168.4167.1164.3150.3139.9124.5146.1159.6207.8213.7209.4168.2162.0143.2154.9160.0174.4174.4167.9162.5127.7128.7165.7180.1195.0191.8196.8199.6202.5201.4213.1215.0214.9   1.559307(L14)1.559307(L15)1.559307(L16)1.559307(L17)1.559307(L18)1.559307(L19)1.559307(L110)(M1)1.559307(L21)1.559307(L22)(CM)1.559307(L22)1.559307(L21)(M2)1.559307(L31)1.559307(L32)1.559307(L33)1.559307(L34)1.559307(L35)1.559307(L36)(AS)1.559307(L37)1.559307(L38)1.559307(L39)
  51525354*55565758   -232.1186-993.7015-142.9632-3039.5137-139.2455-553.1425-1957.7823∞(晶圆面)   -31.8757-1.0000-44.5398-3.0947-27.2564-4.2798-37.0461-11.0000   204.9198.1178.7162.7134.5116.2110.363.6   1.559307(L310)1.559307(L311)1.559307(L312)1.559307(L313)
(非球面数据)
4面
k＝0
C4＝4.21666×10-8      C6＝-1.01888×10-12
C8＝5.29072×10-17     C10＝-3.39570×10-21
C12＝1.32134×10-26    C14＝7.93780×10-30
13面
k＝0
C4＝4.18420×10-8      C6＝-4.00795×10-12
C8＝-2.47055×10-16    C10＝4.90976×10-20
C12＝-3.51046×10-24   C14＝1.02968×10-28
20面
k＝0
C4＝6.37212×10-8      C6＝-1.22343×10-12
C8＝3.90077×10-17     C10＝2.04618×10-21
C12＝-5.11335×10-25    C14＝3.76884×10-29
22面及30面(同一面)
k＝0
C4＝-6.69423×10-8      C6＝-1.77134×10-14
C8＝2.85906×10-17      C10＝8.86068×10-21
C12＝1.42191×10-26     C14＝6.35242×10-29
37面
k＝0
C4＝-2.34854×10-8      C6＝-3.60542×10-13
C8＝-1.45752×10-17     C10＝-1.33699×10-21
C12＝1.94350×10-26     C14＝-1.21690×10-29
40面
k＝0
C4＝5.39302×10-8       C6＝-7.58468×10-13
C8＝-1.47196×10-17     C10＝-1.32017×10-21
C12＝0    C14＝0
43面
k＝0
C4＝-2.36659×10-8      C6＝-4.34705×10-13
C8＝2.16318×10-18      C10＝9.11326×10-22
C12＝-1.95020×10-26    C14＝0
54面
k＝0
C4＝-3.78066×10-8      C6＝-3.03038×10-13
C8＝3.38936×10-17      C10＝-6.41494×10-21
C12＝4.14101×10-25     C14＝-1.40129×10-29
(条件式对应值)
Na＝0.85
Ic＝28.8mm
Ec＝213.7mm
L＝1300mm
H＝344.7mm
(1)Ec/(Na×Ic)＝8.73
(2)L/(Na×Ic)＝53.1
(3)H/(Na×Ic)＝14.1
图5是表示第1实施例中横像差的图示。在像差图中，分别用Y表示像高，实施表示中心波长157.6244，虚线表示157.6244nm+1pm＝157.6254nm，点划线表示157.6244nm-1pm＝157.6234nm。且图5中的表记在以后的图7中也是同样的。如由图5的像差图明示的那样，可知在第1实施例中，虽然确保了比较大的像侧数值孔径(Na＝0.85)及投影视野(有效直径＝28.8nm)，可是对波长宽157.6244nm±1pm的曝光光的色相差还是良好的得到了补正。
第2实施例
图6是表示关系到本实施形态的第2实施例的投影光学系统的透镜构成的图示。参照图6，在关系到第2实施例的投影光学系统PL中，第1成像光学系统G1从光栅侧开始依次由双凸透镜L11、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L12、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L13、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L14、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L15、凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L16、非球面形状的凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L17、凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L18、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L19、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L110构成。
第2成像光学系统G2沿光的行波去路从光栅侧(即入射侧)开始依次由非球面形状的凸面朝向晶圆侧的负弯月面透镜L21、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L22、凹面反射镜CM构成。
第3成像光学系统G3沿光的行波方向从光栅侧开始依次由凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L31、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L32、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L33、双凹透镜L34、非球面形状的凹面朝向光栅侧的正弯月面透镜L35、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L36、孔径光阑AS、双凸透镜L37、凹面朝向光栅侧的负弯月面透镜L38、平面朝向光栅侧的平凸透镜L39、双凸透镜L310、非球面形状的凹面朝向晶圆侧的正弯月面透镜L311、凸面朝向光栅侧的正弯月面透镜L312、平面朝向晶圆侧的平凸透镜L313构成。
在下面的表(2)中，列举了关系到第2实施例的投影光学系统PL之要素因子的值。
表2
(主要要素因子)
λ＝157.6244nm
β＝-0.25
Na＝0.85
B＝14.4mm
A＝3mm
LX＝25mm
LY＝4mm
(光学构件诸元)
  面号码   r   d   ED   n
1234*5678910   (光栅面)183.9939-3090.3604168.6161630.676178.6721104.615461.928971.5027-62.9418-108.5396   64.842826.494774.310821.284841.220617.82016.321728.147331.330814.13004.2959 150.2149.6138.4134.6104.996.286.064.260.674.5 1.559307(L11)1.559307(L12)1.559307(L13)1.559307(L14)1.559307(L15)
  111213*14151617181920*212223*242526272829*3031323334353637*383940*414243*4445464748495051525354*   -87.0095-74.4464-187.4766-108.3982-377.3605-140.1956160.9494331.3044201.20091155.1346∞116.6324765.4623116.0112208.8611159.0966208.8611116.0112765.4623116.6324∞15952.4351221.6147-170.0000-2153.8066-160.8559-834.72451304.0831-93.4135175.1344145.1494-232.7162-962.4639∞-293.0118344.3350162.4390206.7120∞394.6389-364.59311695.8753-151.9499-800.0000   32.758151.325324.06511.000023.54131.016418.03551.026017.313961.5885-240.7562-19.2385-38.0668-16.0000-16.287516.287516.000038.066819.2385240.7562-73.9823-21.9279-1.6265-28.2387-1.1124-28.5266-45.2078-14.2927-146.1958-22.0000-1.0000-21.0326-32.8327-4.0000-42.6744-21.8736-17.9036-1.0000-23.2771-1.0000-25.4575-1.0000-29.0060-1.0000   76.699.3136.3142.6145.7148.0135.5130.4127.3121.3137.5169.7174.7217.3221.6218.2178.5176.3146.6141.9146.7160.5159.1155.6148.5128.0117.0165.4174.1186.2184.5192.0202.2202.3201.6210.1207.3206.7195.0190.6166.5157.0   1.559307(L16)1.559307(L17)1.559307(L18)1.559307(L19)1.559307(L110)(M1)1.559307(L21)1.559307(L22)(CM)1.559307(L22)1.559307(L21)(M2)1.559307(L31)1.559307(L32)1.559307(L33)1.559307(L34)1.559307(L35)1.559307(L36)(AS)1.559307(L37)1.559307(L38)1.559307(L39)1.559307(L310)1.559307(L311)
  55565758   -101.8836-220.0926-637.4367∞(晶圆面)   -29.0009-6.7987-33.9854-11.0000   129.3109.7104.663.6   1.559307(L312)1.559307(L313)
(非球面数据)
4面
k＝0
C4＝-5.82127×10-8     C6＝7.43324×10-12
C8＝1.66683×10-16     C10＝-6.92313×10-20
C12＝7.59553×10-24    C14＝-2.90130×10-28
13面
k＝0
C4＝4.61119×10-8      C6＝-2.94123×10-12
C8＝-3.08971×10-16    C10＝3.40062×10-20
C12＝-7.92879×10-25   C14＝-3.73655×10-29
20面
k＝0
C4＝7.74732×10-8      C6＝-1.87264×10-12
C8＝5.25870×10-18     C10＝7.64495×10-21
C12＝-1.54608×10-24   C14＝1.16429×10-28
23面及29面(同一面)
k＝0
C4＝1.71787×10-8      C6＝-1.00831×10-12
C8＝6.81668×10-17     C10＝-4.54274×10-21
C12＝2.14951×10-25    C14＝-5.27655×10-30
37面
k＝0
C4＝-8.55990×10-8     C6＝2.031642×10-12
C8＝-1.01068×10-16    C10＝4.37342×10-21
C12＝-5.20851×10-25   C14＝3.52294×10-29
40面
k＝0
C4＝-2.65087×10-8     C6＝3.08588×10-12
C8＝-1.60002×10-16    C10＝4.28442×10-21
C12＝-1.49471×10-25   C14＝1.52838×10-29
43面
k＝0
C4＝-8.13827×10-8     C6＝2.93566×10-12
C8＝-1.87648×10-16    C10＝1.16989×10-20
C12＝-3.92008×10-25    C14＝1.10470×10-25
54面
k＝0
C4＝-3.31812×10-8      C6＝-1.41360×10-12
C8＝1.50076×10-16      C10＝-1.60509×10-20
C12＝8.20119×10-25     C14＝-2.18053×10-29
(条件式对应值)
Na＝0.85
Ic＝28.8mm
Ec＝221.6mm
L＝1250mm
H＝330.3mm
(1)Ec/(Na×Ic)＝9.05
(2)L/(Na×Ic)＝51.1
(3)H/(Na×Ic)＝13.5
图7是表示第2实施例中横像差的图示。可知在第2实施例中也与第1实施例同样，虽然确保了比较大的像侧数值孔径(Na＝0.85)及投影视野(有效直径＝28.8nm)，可是对波长宽157.6244nm±1pm的曝光光的色相差还是良好的得到了补正。
如上述，在各实施例中，对中心波长为157.6244nm的F2激光，确保0.85的像侧Na的同时，在晶圆上也能够确保以色相差为代表的诸像差被充分补正的有效直径为28.8mm的图像圈。因此，在确保25mm×4mm的足够大的矩形实效曝光区域之后，还能达成0.1μm以下的高析像。
而且，在各实施例中，因为位于构成投影光学系统PL的突起部的第2成像光学系统G2中的凹面反射镜CM的有效直径Ec被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，邻接凹面反射镜CM配置的萤石透镜的制造容易。因为物体面与像面间的距离L被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，操作性良好，对不活性气体的清除有利。另外，从凹面反射镜CM到基准光轴AX(与第1成像光学系统的光轴AX及第3成像光学系统的光轴AX3一致)的距离被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，不易产生组装误差，对不活性气体的清除有利。
上述实施形态的曝光装置，通过利用照明装置对光栅(掩膜)照明，并将用投影光学系统形成于掩膜上的转印用图案曝光(曝光工程)至感光性基板上，可制作微型元件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。下面参照图8的操作程序图，就通过利用本实施形态的曝光装置将所定的电路图案形成至作为感光性基板的晶圆等之上，得到作为微型元件的半导体元件时手法的一个例子进行说明。
首先在图8的步骤301中，将金属膜蒸镀于1批晶圆上。在下一步骤302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，用本实施形态的曝光装置，将掩膜上的图案的成像通过其投影光学系统，依次曝光转印至这1批晶圆上的各拍摄区域。然后，在步骤304中，这1批晶圆上的光刻胶进行显像之后，在步骤305中，通过在这1批晶圆上将光刻图案作为掩膜进行蚀刻，使对应掩膜上的图案的线路图形成于各晶圆上的各拍摄区域上。
然后，再通过上层的线路图的形成等，制造半导体元件等装置。如利用上述的半导体装置制造方法，可用较高的生产效率得到具有极微细线路图的半导体装置。另外，在步骤301～步骤305是在晶圆上蒸镀金属，再在所述金属膜上涂敷光刻胶，接着进行曝光、显像、蚀刻的各工程，但是在这些工程之前，先在晶圆上形成硅氧化膜后，在所述硅氧化膜上涂敷光刻胶，接着再进行曝光、显像、蚀刻等各工程也是可以的，无需赘述。
另外，本实施形态的曝光装置，通过在平板(玻璃基板)上形成所定的图案(线路图案、电极图案等)，也可得到作为微型元件的液晶显示元件。以下，参照图9的操作流程图，就这种情况下手法的一个例子进行说明。在图9中，图案形成工程401用本实施形态的曝光装置，将掩膜的图案转印曝光于感光性基板(涂敷有光刻胶的玻璃基板等)上，实行所谓的光刻蚀工程。利用所述光刻蚀工程，在感光性基板上形成含有多个电极等的所定图案。然后，被曝光的基板通过经过显像工程、蚀刻工程、光刻胶剥离工程等各工程，在基板上形成所定图案，转移至下一滤色器形成工程402。
接着，滤色器形成工程402形成使多个对应R(Red)、G(Green)、B(Blue)的3个光点的组呈矩阵状排列，或使多个R、G、B的3条带状滤色器的组沿水平扫描线方向排列的滤色器。在滤色器形成工程402之后，实行元件组装工程403。元件组装工程403用通过图案形成工程401得到的具有所定图案的基板，及通过滤色器形成工程402得到的滤色器等组装液晶面板(液晶元件)。胞(cell)组装工程403，例如在通过图案形成工程401得到的具有所定图案的基板和通过滤色器形成工程402得到的滤色器之间注入液晶，制造液晶面板(液晶元件)。
然后，通过模块组装工程404，安装让已组装的液晶面板(液晶元件)的显示动作进行的电器线路、背光模块(back light)等各构件，作为液晶显示元件即告完成。如利用上述的液晶显示元件的制造方法，可用较高的生产效率得到具有极微细的线路图案的液晶显示元件。
另外，在上述实施形态中，对装配于曝光装置的投影光学系统适用本发明，但并不局限于此，对其它一般性投影光学系统也可适用本发明。而且，在上述实施形态中，使用F2激光源，但并不局限于此，也可使用例如供给180nm以下的波长的其它适当的光源。
在上述实施形态中，对一边使掩膜及基板对投影光学系统作相对移动一边对基板的各曝光区域扫描曝光掩膜图案的步进扫描方式的曝光装置，适用本发明。但是，并不限定于此，对使掩膜和基板静止状态下，将掩膜图案统一向基板转印，并使基板依次分步移动，在各曝光区域逐次曝光掩膜图案的步进重复方式的曝光装置，也可适用本发明。
上述实施形态中是在第3成像光学系统中配置孔径光阑，但也可以在第1成像光学系统中配置孔径光阑。另外，也可以在第1成像光学系统和第2成像光学系统间的中间像位置及第2成像光学系统和第3成像光学系统间的中间像位置其中的任一处配置视野光阑。
上述实施形态是使投影光学系统的投影倍率为缩小倍率，但投影倍率并不限于缩小，也可为等倍或扩大倍率。例如，使投影倍率为扩大倍率时，采用使光从第3成像光学系统侧入射的配置，利用第3成像光学系统形成掩膜或光栅的1次像，利用第2成像光学系统形成2次像，利用第1成像光学系统将3次像(最终像)形成于晶圆等的基板上。
发明的效果
如以上说明，本发明的投影光学系统，因为位于构成其突起部的第2成像光学系统G2中的凹面反射镜的有效直径Ec被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，邻接凹面反射镜CM配置的萤石透镜的制造容易。因为物体面与像面间的距离L被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，操作性良好，对不活性气体的清除有利。另外，从凹面反射镜到基准光轴的距离被抑制的较小，所以面对振动时的机械安定性良好，不易产生组装误差，对不活性气体的清除有利。
因此，利用具有比较大的像侧数值孔径及投影视野且面对振动时机械安定性等优良的本发明的投影光学系统的曝光装置及曝光方法，可进行高析像高精度的投影曝光。而且使用装配本发明的投影光学系统的曝光装置，通过通过高析像的投影光学系统的高精度的投影曝光系统，可制造良好的微型元件。

Claims (15)

1.一种投影光学系统，包括：第1成像光学系统，位于把第1面的图像形成于第2面上的投影光学系统中，用以形成所述第1面的第1中间图像、第2成像光学系统，至少有1个凹面反射镜，以根据来自所述第1中间图像的光束形成第2中间图像、第3成像光学系统，根据来自所述第2中间图像的光束，在所述第2面上形成最终图像、第1光路曲折镜，配置于所述第1成像光学系统和所述第2成像光学系统之间的光路中、第2光路曲折镜，配置于所述第2成像光学系统和所述第3成像光学系统之间的光路中，其特征在于：
第1成像光学系统的光轴与第3成像光学系统的光轴一致，而第2成像光学系统的光轴X2与第1成像光学系统及第3成像光学系统的光轴直交，且
当所述凹面反射镜的反射面中心和所述第1成像光学系统的光轴之间的距离为H，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足H/(Na×Ic)＜15.5的条件。
2.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：所述投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面。
3.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：所述第1成像光学系统、所述第2成像光学系统及所述第3成像光学系统，每个都至少有1个非球面形状的光学面。
4.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：当所述第1面与所述第2面的距离为L，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足L/(Na×Ic)＜63的条件。
5.如权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于：所述投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面。
6.如权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于：所述第1成像光学系统、所述第2成像光学系统及所述第3成像光学系统，每个都至少有1个非球面形状的光学面。
7.如权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于：当所述凹面反射镜的有效直径为Ec，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足Ec/(Na×Ic)＜10的条件。
8.如权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于：所述投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面。
9.如权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于：所述第1成像光学系统、所述第2成像光学系统及所述第3成像光学系统，每个都至少有1个非球面形状的光学面。
10.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：当所述凹面反射镜的有效直径为Ec，所述第2面上的投影视野的有效直径为Ic，所述投影光学系统的像侧数值孔径为Na时，满足Ec/(Na×Ic)＜10的条件。
11.如权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于：所述投影光学系统至少有6个非球面形状的光学面。
12.如权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于：所述第1成像光学系统、所述第2成像光学系统及所述第3成像光学系统，每个都至少有1个非球面形状的光学面。
13.一种曝光装置，其特征在于：包括：
如权利要求1-12其中任一所述的投影光学系统；以及
设定于所述第1面上的掩膜的照明用的照明系统，以通过所述投影光学系统将所述掩膜上形成图案的图像，形成于在所述第2面上设定的感光性基板上。
14.如权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：位于所述感光性基板上的实效曝光区域，是具有只离开所述第3成像光学系统的光轴一定距离的中心的矩形区域。
15.一种曝光方法，其特征在于：包括：
提供如权利要求1-12其中任一所述的投影光学系统；
照明所述第1面上设定的掩膜；以及
通过所述投影光学系统将所述掩膜上所形成图案的图像，投影曝光于所述第2面上设定的感光性基板上。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6512631B2 (en) * 1996-07-22 2003-01-28 Kla-Tencor Corporation Broad-band deep ultraviolet/vacuum ultraviolet catadioptric imaging system
TW538256B (en) * 2000-01-14 2003-06-21 Zeiss Stiftung Microlithographic reduction projection catadioptric objective
US7301605B2 (en) * 2000-03-03 2007-11-27 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method, catadioptric optical system and manufacturing method of devices
US6995833B2 (en) * 2003-05-23 2006-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8208198B2 (en) 2004-01-14 2012-06-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective
US7466489B2 (en) 2003-12-15 2008-12-16 Susanne Beder Projection objective having a high aperture and a planar end surface
WO2005059645A2 (en) 2003-12-19 2005-06-30 Carl Zeiss Smt Ag Microlithography projection objective with crystal elements
US7463422B2 (en) * 2004-01-14 2008-12-09 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure apparatus
US20080151365A1 (en) * 2004-01-14 2008-06-26 Carl Zeiss Smt Ag Catadioptric projection objective
KR101179350B1 (ko) 2004-01-14 2012-09-11 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 반사굴절식 투영 대물렌즈
US7712905B2 (en) * 2004-04-08 2010-05-11 Carl Zeiss Smt Ag Imaging system with mirror group
WO2005111689A2 (en) 2004-05-17 2005-11-24 Carl Zeiss Smt Ag Catadioptric projection objective with intermediate images
JP5600128B2 (ja) * 2004-07-14 2014-10-01 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー カタディオプトリック投影対物系
JP2006119244A (ja) 2004-10-20 2006-05-11 Canon Inc 反射屈折型投影光学系及び当該反射屈折型投影光学系を有する露光装置、デバイス製造方法
JP2006138940A (ja) 2004-11-10 2006-06-01 Canon Inc 反射屈折型投影光学系及び投影反射屈折型投影光学系を有する露光装置、デバイス製造方法
DE102004058467A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-01 Carl Zeiss Smt Ag Wafer-Scanner und Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie
EP1844365A1 (en) * 2005-02-03 2007-10-17 Carl Zeiss SMT AG Catadioptric projection objective with intermediate image
US7324185B2 (en) 2005-03-04 2008-01-29 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8248577B2 (en) 2005-05-03 2012-08-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
EP2660854B1 (en) * 2005-05-12 2017-06-21 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus and exposure method
DE102005031084A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-04 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithografisches Belichtungsverfahren sowie Projektionsbelichtungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
US7920338B2 (en) * 2006-03-28 2011-04-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Reduction projection objective and projection exposure apparatus including the same
US7738188B2 (en) * 2006-03-28 2010-06-15 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective and projection exposure apparatus including the same
DE102006022958A1 (de) 2006-05-11 2007-11-22 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsbelichtungsanlage, Projektionsbelichtungsverfahren und Verwendung eines Projektionsobjektivs
KR101399768B1 (ko) 2006-12-28 2014-05-27 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 기울어진 편향 미러를 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈, 투영 노광 장치, 투영 노광 방법 및 미러
JP5165700B2 (ja) * 2007-02-28 2013-03-21 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 瞳補正を有する反射屈折投影対物系
US7760425B2 (en) * 2007-09-05 2010-07-20 Carl Zeiss Smt Ag Chromatically corrected catadioptric objective and projection exposure apparatus including the same
US8345350B2 (en) 2008-06-20 2013-01-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Chromatically corrected objective with specifically structured and arranged dioptric optical elements and projection exposure apparatus including the same
US20090316256A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 Carl Zeiss Smt Ag Chromatically corrected objective and projection exposure apparatus including the same
DE102009037077B3 (de) 2009-08-13 2011-02-17 Carl Zeiss Smt Ag Katadioptrisches Projektionsobjektiv
DE102012211256A1 (de) 2012-06-29 2014-01-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2288462Y (zh) * 1996-04-10 1998-08-19 中国科学院光电技术研究所 一种紫外(i线)投影光刻光学透镜系统
EP0989434A2 (en) * 1998-07-29 2000-03-29 Carl Zeiss Catadioptric optical system and exposure apparatus having the same
EP1091230A2 (en) * 1994-11-10 2001-04-11 Nikon Corporation Projection optical system that projects an image of a pattern formed on a reticle onto a substrate
EP1191378A1 (en) * 2000-03-03 2002-03-27 Nikon Corporation Reflection/refraction optical system and projection exposure apparatus comprising the optical system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6811955A (zh) * 1967-08-24 1969-01-27
JPS61177423A (ja) * 1985-02-01 1986-08-09 Ricoh Co Ltd 偏倍結像装置
US4736225A (en) * 1985-07-17 1988-04-05 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Slit exposure projection device
JP3635684B2 (ja) * 1994-08-23 2005-04-06 株式会社ニコン 反射屈折縮小投影光学系、反射屈折光学系、並びに投影露光方法及び装置
JP3395801B2 (ja) * 1994-04-28 2003-04-14 株式会社ニコン 反射屈折投影光学系、走査型投影露光装置、及び走査投影露光方法
US6512631B2 (en) * 1996-07-22 2003-01-28 Kla-Tencor Corporation Broad-band deep ultraviolet/vacuum ultraviolet catadioptric imaging system
EP1115019A3 (en) * 1999-12-29 2004-07-28 Carl Zeiss Projection exposure lens with aspheric elements
JP2002083766A (ja) * 2000-06-19 2002-03-22 Nikon Corp 投影光学系、該光学系の製造方法、及び前記光学系を備えた投影露光装置
US6831731B2 (en) * 2001-06-28 2004-12-14 Nikon Corporation Projection optical system and an exposure apparatus with the projection optical system
JP2003309059A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Nikon Corp 投影光学系、その製造方法、露光装置および露光方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1091230A2 (en) * 1994-11-10 2001-04-11 Nikon Corporation Projection optical system that projects an image of a pattern formed on a reticle onto a substrate
CN2288462Y (zh) * 1996-04-10 1998-08-19 中国科学院光电技术研究所 一种紫外(i线)投影光刻光学透镜系统
EP0989434A2 (en) * 1998-07-29 2000-03-29 Carl Zeiss Catadioptric optical system and exposure apparatus having the same
EP1191378A1 (en) * 2000-03-03 2002-03-27 Nikon Corporation Reflection/refraction optical system and projection exposure apparatus comprising the optical system

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Publication number Publication date
TW200305786A (en) 2003-11-01
CN1452015A (zh) 2003-10-29
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US20030234912A1 (en) 2003-12-25
US6909492B2 (en) 2005-06-21
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