JP2000284178A - Projection optical system and projection exposure device equipped with the projection optical system - Google Patents

Projection optical system and projection exposure device equipped with the projection optical system

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JP2000284178A
JP2000284178A JP11086435A JP8643599A JP2000284178A JP 2000284178 A JP2000284178 A JP 2000284178A JP 11086435 A JP11086435 A JP 11086435A JP 8643599 A JP8643599 A JP 8643599A JP 2000284178 A JP2000284178 A JP 2000284178A
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徳雄 村山
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70225Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system, etc., which uses a small number of lenses and by which a desired image-side NA(numerical aperture) and a desired image circle are obtained without making a reflector large-sized. SOLUTION: The projection optical system includes 1st and 2nd optical systems G1 and G2 in order from a 1st surface and the 2nd optical system has a partial reflecting surface M1 which transmits and reflects light, a 1st meniscus optical element L21 which is concave to the 1st surface side, a 2nd meniscus optical element L22 which is concave to the 1st surface side, and a reflecting surface M4 which has a specific aperture part AP; and the light passed through the 1st optical system is passed through the partial reflecting surface and the 1st and 2nd optical elements and reflected by the reflecting surface, the light reflected by the reflecting surface is passed through the 2nd and 1st optical elements and reflected by the partial reflecting surface, and the light reflected by the partial reflecting surface is passed through the 1st and 2nd optical elements and aperture part and imaged on a 2nd surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
や液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する
際に使用される投影露光装置に好適な投影光学系及び該
投影光学系を備えた投影露光装置に関し、特に投影光学
系内の結像光学系の一要素として反射系を用いることに
より、紫外線波長域で高解像度を有する投影光学系等に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system suitable for a projection exposure apparatus used for manufacturing, for example, a semiconductor device or a liquid crystal display device in a photolithography process, and a projection exposure system having the projection optical system. More particularly, the present invention relates to a projection optical system having a high resolution in an ultraviolet wavelength region by using a reflection system as one element of an imaging optical system in the projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程において、フォトマスク又はレチクル
(以下、総称して「マスク」という)上に形成されたパ
ターン像を投影光学系を介して、フォトレジスト等が塗
布されたウエハ又はガラスプレート上などに投影露光す
る投影露光装置が使用されている。そして、半導体素子
等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置に使用さ
れている投影光学系に要求される解像力は益々高まって
いる。この要求を満足するためには、照明光(露光光)
の波長を短くすること及び投影光学系の開口数(以下
「NA」という。)を大きくすることが必要となる。例
えば、照明光の波長が170nm以下の場合は、0.1
μm以下の高解像を達成できる。
2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device or the like, a pattern image formed on a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "mask") is exposed to a photoresist through a projection optical system. There is used a projection exposure apparatus that performs projection exposure on a wafer or a glass plate coated with a film or the like. As the degree of integration of semiconductor elements and the like increases, the resolution required for a projection optical system used in a projection exposure apparatus has been increasing. In order to satisfy this requirement, illumination light (exposure light)
Must be shortened and the numerical aperture (hereinafter referred to as “NA”) of the projection optical system needs to be increased. For example, if the wavelength of the illumination light is 170 nm or less, 0.1
High resolution of μm or less can be achieved.

【0003】しかし、照明光の波長が短くなると、光の
吸収が大きくなり、実用に耐える硝材の種類は限られて
しまう。例えば、波長が300nm以下になると使用で
きる硝材は合成石英または蛍石に限定されてしまう。さ
らに波長が短くなり、170nm以下になると実用上使
える硝材は蛍石だけに限定される。このため、屈折レン
ズ系のみ、即ち屈折力を有する反射鏡(凹面反射鏡又は
凸面反射鏡)を含まないレンズ成分のみで構成された投
影光学系では、色収差の補正が不可能となる。また、投
影光学系に求められる光学性能は極めて高いため、諸収
差をほぼ無収差にまで補正することが必要となる。屈折
型投影光学系で所望の光学性能を達成するためには多数
レンズ成分が必要となり、透過率の低減や製造コストの
増大を避けることはできない。
However, as the wavelength of the illumination light becomes shorter, the light absorption increases, and the types of glass materials that can be used practically are limited. For example, when the wavelength is 300 nm or less, usable glass materials are limited to synthetic quartz or fluorite. When the wavelength is further reduced, and when the wavelength is 170 nm or less, practically usable glass materials are limited to only fluorite. For this reason, it is impossible to correct chromatic aberration in a projection optical system composed only of a refractive lens system, that is, only a lens component that does not include a reflecting mirror having a refractive power (a concave reflecting mirror or a convex reflecting mirror). Further, since the optical performance required of the projection optical system is extremely high, it is necessary to correct various aberrations to almost no aberration. In order to achieve desired optical performance in a refraction type projection optical system, a large number of lens components are required, and it is inevitable to reduce the transmittance and increase the manufacturing cost.

【0004】これに対して、凹面反射鏡等のパワー(屈
折力)を利用する反射型の光学系は色収差を生じること
がなく、ペッツバール和に関してレンズ成分とは符号が
逆の寄与を示す。このため、反射光学系と屈折光学系と
を組み合わせた光学系、いわゆる反射屈折型の光学系
(以下、「反射屈折光学系」という)は、レンズ枚数の
増加を招くことなく、色収差をはじめ各諸収差をほぼ無
収差にまで良好に補正することができる。従って、反射
屈折光学系とは、少なくとも1つレンズ成分と、屈折力
を有する少なくとも1つの反射鏡とを含む光学系であ
る。なお、屈折型の光学系や反射型の光学系において、
必要に応じて平行平面板や光路偏向用の平面反射鏡など
が設けられることは言うまでもない。
On the other hand, a reflection type optical system using power (refractive power) of a concave reflecting mirror or the like does not cause chromatic aberration, and the sign of the Petzval sum is opposite to that of the lens component. For this reason, an optical system combining a reflective optical system and a refractive optical system, a so-called catadioptric optical system (hereinafter, referred to as a “catadioptric optical system”) does not cause an increase in the number of lenses, and causes chromatic aberration and other factors. Various aberrations can be satisfactorily corrected to almost no aberration. Therefore, a catadioptric optical system is an optical system that includes at least one lens component and at least one reflecting mirror having a refractive power. In the refractive optical system and the reflective optical system,
It goes without saying that a parallel plane plate and a plane reflecting mirror for deflecting the optical path are provided as necessary.

【0005】しかし、投影露光装置の投影光学系の光路
中に凹面反射鏡を用いると、マスク側からこの凹面反射
鏡に入射した光が反射されて再び元のマスク側へ逆進し
てしまう。このため、凹面鏡に入射する光の光路と凹面
反射鏡で反射される光の光路とを分離するとともに凹面
反射鏡からの反射光をウエハ方向へ導くための技術が、
すなわち反射屈折光学系により投影光学系を構成する種
々の技術が、従来より多く提案されている。
However, if a concave reflecting mirror is used in the optical path of the projection optical system of the projection exposure apparatus, light incident on the concave reflecting mirror from the mask side is reflected and travels back to the original mask side. For this reason, a technique for separating the optical path of the light incident on the concave mirror and the optical path of the light reflected by the concave reflector and guiding the reflected light from the concave mirror toward the wafer,
That is, various techniques for configuring a projection optical system using a catadioptric optical system have been proposed in many cases.

【0006】代表的な光路分離の方法として、米国特許
第5,717,518号公報には、中央に開口部を有す
る2枚の反射鏡を用い、光学系の瞳の近くで光束断面の
大きいときに光束が反射され、且つ像面の近くで光束断
面の小さいときに光束が中央開口部を通過するように2
枚の反射鏡を配置することにより光路分離を行なう方法
が提案されている。この光路分離方法を用いると、光学
系を構成するすべての光学要素を単一の光軸に沿って配
置することができる。その結果、投影光学系において従
来から用いられている光学部品の調整方法に従って高精
度に光学系を製造することが可能である。この光路分離
方法を用いた光学系が、米国特許第5,717,518
号公報の他にも、特開昭63−14112号公報等に開
示されている。
As a typical optical path separation method, US Pat. No. 5,717,518 uses two reflecting mirrors having an opening at the center, and has a large light beam cross section near the pupil of the optical system. 2 so that the light beam is reflected and the light beam passes through the central opening when the light beam cross section is small near the image plane.
There has been proposed a method of performing optical path separation by arranging two reflecting mirrors. When this optical path separation method is used, all the optical elements constituting the optical system can be arranged along a single optical axis. As a result, it is possible to manufacture the optical system with high precision in accordance with the conventional method of adjusting optical components in the projection optical system. An optical system using this optical path separation method is disclosed in US Pat. No. 5,717,518.
JP-A-63-14112 and the like in addition to the above-mentioned publication.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、米国特許第
5,717,518号公報に開示された光学系では、中
間像を形成しているので、光学系の全長がかなり長くな
ってしまっている。また、反射光が空気中を長い距離に
わたって通過するため、光学系の有効径が大きくなるの
で光学部品が大型化し、製造が困難になるだけでなく、
製造コストが飛躍的に増大してしまうという問題があ
る。
However, in the optical system disclosed in U.S. Pat. No. 5,717,518, since an intermediate image is formed, the entire length of the optical system is considerably long. . In addition, since the reflected light passes through the air over a long distance, the effective diameter of the optical system increases, so that the optical components become large, making not only difficult to manufacture, but also
There is a problem that the manufacturing cost increases dramatically.

【0008】また、この光学系では、2つの反射鏡で全
く反射されることなくその中央開口部を通過して像面に
達する迷光の発生を回避するために、結像光束のうち光
軸を中心とした一部の光束を遮る必要がある。その結
果、この結像光束の中心遮蔽に起因して、光学系の結像
特性が低下する。従って、米国特許第5,717,51
8号公報に開示された光路分離方法を投影光学系に適用
するには、十分な光学性能を得るために、結像光束の中
心遮蔽率(以下、単に「中心遮蔽率」という。)を小さ
く抑えることが重要である。ここで、中心遮蔽率とは、
図10に示すように片側開き角度がθ1の光束のうち、
片側開き角度θ2の部分(斜線部)が遮光されている場
合に、次式で定義される値をいう。
Further, in this optical system, in order to avoid generation of stray light which reaches the image plane through the central opening without being reflected at all by the two reflecting mirrors, the optical axis of the image forming light beam is changed. It is necessary to block a part of the luminous flux at the center. As a result, the imaging characteristics of the optical system are degraded due to the central shielding of the imaging light beam. Accordingly, US Pat. No. 5,717,51
In order to apply the optical path separation method disclosed in Japanese Patent Publication No. 8 to a projection optical system, in order to obtain sufficient optical performance, the central shielding ratio (hereinafter simply referred to as “central shielding ratio”) of an imaged light beam is reduced. It is important to control. Here, the central shielding factor is
As shown in FIG. 10, of the luminous flux whose one-side opening angle is θ1,
When the portion (hatched portion) of the one-sided opening angle θ2 is shaded, the value is defined by the following equation.

【0009】 中心遮蔽率=tanθ2/tanθ1=r/t 中心遮蔽を行う光学系において、この中心遮蔽率は一定
ではなく、例えば、特開昭63−14112号公報に開
示された光学系では、全光束のうち30%以上を遮蔽し
ているので、光学系の結像性能が低下してしまうという
問題を有している。
Center shielding ratio = tan θ2 / tan θ1 = r / t In an optical system that performs center shielding, the center shielding ratio is not constant. For example, in the optical system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-14112, Since 30% or more of the light beam is blocked, there is a problem that the imaging performance of the optical system is reduced.

【0010】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、例えば波長が170nm以下の紫外領域の照明光
を用いた場合でも、少ないレンズ枚数で、大型化を招く
ことなく、中心遮蔽率が低く、所望の大きさの像側NA
およびイメージサークルを確保することができる色収差
が良好に補正された投影光学系等を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems. For example, even when illumination light in an ultraviolet region having a wavelength of 170 nm or less is used, the number of lenses is small, the size of the center is not reduced, and the center shielding ratio is reduced. Low, desired size image side NA
It is another object of the present invention to provide a projection optical system or the like in which chromatic aberration capable of securing an image circle is satisfactorily corrected.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1面からの光を受ける第1光学系と、
第1光学系を介した光を第2面へ結像する第2光学系と
を含む投影光学系であって、前記第2光学系は、前記光
を透過及び反射させる部分反射面と、前記第1面側に凹
面を向けたメニスカス形状の第1光学素子と、前記第1
面側に凹面を向けたメニスカス形状の第2光学素子と、
所定の開口部を有する反射面とを有し、前記第1光学系
を介した光が前記部分反射面、前記第1光学素子および
前記第2光学素子を介して前記反射面にて反射され、前
記反射面にて反射された光が前記第2光学素子および前
記第1光学素子を介して前記部分反射面にて反射され、
前記部分反射面にて反射された光が前記第1光学素子、
前記第2光学素子および前記開口部を介して前記第2面
上に結像することを特徴とする投影光学系を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a first optical system for receiving light from a first surface,
A second optical system that forms an image of light passing through the first optical system onto a second surface, the second optical system comprising: a partial reflection surface that transmits and reflects the light; A first meniscus optical element having a concave surface facing the first surface side;
A second meniscus optical element having a concave surface facing the surface side;
A reflection surface having a predetermined opening, and light passing through the first optical system is reflected by the reflection surface via the partial reflection surface, the first optical element and the second optical element, Light reflected on the reflection surface is reflected on the partial reflection surface via the second optical element and the first optical element,
The light reflected on the partial reflection surface is the first optical element,
A projection optical system is provided, which forms an image on the second surface via the second optical element and the opening.

【0012】また、本発明の好ましい態様では、前記第
1光学素子の前記第2面側の面の曲率半径をR2,前記
第2光学素子の前記第1面側の面の曲率半径をR3とそ
れぞれしたとき、 (1) 0.5≦|R2/R3|≦2.0 の条件を満足することが望ましい。
In a preferred aspect of the present invention, the radius of curvature of the surface on the second surface side of the first optical element is R2, and the radius of curvature of the surface on the first surface side of the second optical element is R3. In each case, it is desirable to satisfy the following condition: (1) 0.5 ≦ | R2 / R3 | ≦ 2.0.

【0013】条件式(1)は、第1光学素子と第2光学
素子とで構成される空気レンズの適切な形状を規定して
いる。本発明の投影光学系では、第1光学素子および第
2光学素子をそれぞれ3回ずつ光線が透過するが、条件
式(1)は、第1光学素子および第2光学素子を光線が
透過する際に発生する球面収差、特に第1回目に透過す
るNAの大きい光線の高次球面収差を低減するための条
件である。条件式(1)の上限値を上回ると、3回透過
する光線のうち、特に第1回目の透過に際して膨大な量
の球面収差が発生してしまう。さらに好ましくは、条件
式(1)の下限値を0.8、上限値を1.2とすること
で、より効果的に高次球面収差の発生を低減できる。
Conditional expression (1) defines an appropriate shape of the air lens composed of the first optical element and the second optical element. In the projection optical system of the present invention, the light beam passes through the first optical element and the second optical element three times each. However, the conditional expression (1) indicates that the light beam passes through the first optical element and the second optical element. This is a condition for reducing the spherical aberration that occurs in the first stage, especially the higher-order spherical aberration of the light beam having a large NA transmitted through the first time. When the value exceeds the upper limit of conditional expression (1), an enormous amount of spherical aberration is generated particularly in the first transmission of the light transmitted three times. More preferably, by setting the lower limit of conditional expression (1) to 0.8 and the upper limit to 1.2, the occurrence of higher-order spherical aberration can be reduced more effectively.

【0014】また、本発明の好ましい態様では、第1光
学素子1と第2光学素子とが有する面の曲率半径のう
ち、最も大きい曲率半径をRmax、最も小さい曲率半
径をRminとそれぞれしたとき、 (2) |Rmax/Rmin|≦2.5 の条件を満足することが望ましい。
In a preferred aspect of the present invention, when the largest radius of curvature is Rmax and the smallest radius of curvature is Rmin among the radii of curvature of the surfaces of the first optical element 1 and the second optical element, (2) It is desirable to satisfy the condition of | Rmax / Rmin | ≦ 2.5.

【0015】条件式(2)は、第1光学素子1と第2光
学素子とが有する面の曲率半径のうち、最も大きい曲率
半径と最も小さい曲率半径との適切な比を規定してい
る。条件式(2)の上限値を上回ると、第1光学素子1
および第2光学素子を第1回目に透過する光線のうちN
Aの大きい光線の入射角が大きくなってしまい、第1回
目の透過に際して球面収差が膨大に発生してしまう。さ
らに好ましくは、条件式(2)の上限値を1.4とする
ことで、より効果的に上記球面収差を低減できる。
Conditional expression (2) defines an appropriate ratio between the largest radius of curvature and the smallest radius of curvature of the surfaces of the first optical element 1 and the second optical element. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the first optical element 1
And N of the light rays transmitted through the second optical element for the first time
The incident angle of a light beam having a large A becomes large, and a large amount of spherical aberration occurs during the first transmission. More preferably, by setting the upper limit of conditional expression (2) to 1.4, the spherical aberration can be more effectively reduced.

【0016】また、本発明では、前記第1光学系G1は
絞りSを有し、第1面(物体面)の軸上中心から射出
し、該絞りSを通過する最もNAの大きい光線と光軸と
のなす角度をθとしたとき、 (3) sinθ>0.05 の条件を満足することが望ましい。
Further, in the present invention, the first optical system G1 has the stop S, emits light from the axial center of the first surface (object surface), passes through the stop S and has the largest NA. Assuming that the angle between the axis and the axis is θ, it is desirable to satisfy the following condition: (3) sin θ> 0.05.

【0017】条件式(3)は、物体中心から射出して絞
りを通過する光線の最大NAを規定している。条件式
(3)の下限値を下回ると、光束を十分に広げられない
ばかりか、中心遮蔽率も小さくすることができなくなっ
てしまう。
Conditional expression (3) defines the maximum NA of the light beam that exits from the center of the object and passes through the stop. If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, not only the luminous flux cannot be sufficiently widened, but also the center blocking ratio cannot be reduced.

【0018】また、本発明では、正屈折力または負屈折
力を有する補助光学系を第1面と第1レンズ群との間に
設けることが望ましい。正屈折力を有する補助光学系を
設けた場合には、第1面から射出した高NAの光束を該
補助光学系で収束させて、その後のレンズ系による球面
収差を補正することができる。また、負屈折力の補助光
学系を用いた場合は、投影光学系を第2面(像面)側か
ら第1面(物体面)側に結像するというように逆向きに
考えたときに、第1面に収束する光線の角倍率を小さく
して、結果として全体の倍率を大きくすることができ
る。
In the present invention, it is desirable that an auxiliary optical system having a positive refractive power or a negative refractive power is provided between the first surface and the first lens group. When an auxiliary optical system having a positive refracting power is provided, a light beam having a high NA emitted from the first surface can be converged by the auxiliary optical system, and spherical aberration caused by the subsequent lens system can be corrected. Further, when an auxiliary optical system having a negative refractive power is used, when the projection optical system is considered to form an image from the second surface (image surface) side to the first surface (object surface) side, it is considered in the opposite direction. , The angular magnification of the light beam converging on the first surface can be reduced, and as a result, the overall magnification can be increased.

【0019】なお、本発明は、上記請求項1乃至4に記
載したものに限られることはなく、例えば、以下の
(A)乃至(D)に示す構成としても良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described first to fourth aspects, and may have, for example, the following configurations (A) to (D).

【0020】(A) 前記部分反射面は、前記第1光学
素子の前記第1面側の表面に形成されていることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投影光学
系。
(A) The projection optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the partial reflection surface is formed on a surface on the first surface side of the first optical element. system.

【0021】(B) 前記反射面は、前記第2光学素子
の前記第2面側の表面に形成されていることを特徴とす
る請求項1,2,3又は上記(A)記載の投影光学系。
(B) The projection optical system according to claim 1, wherein the reflection surface is formed on the surface of the second optical element on the second surface side. system.

【0022】(C) マスクに形成された所定のパター
ンを感光性基板に露光するための露光方法において、前
記マスクを照明する照明工程と、請求項1,2,3又は
上記(A)に記載の投影光学系を用いて前記マスクのパ
ターン像を前記感光性基板へ投影する投影工程とを含む
ことを特徴とする露光方法。
(C) In an exposure method for exposing a predetermined pattern formed on a mask to a photosensitive substrate, an illumination step of illuminating the mask; And projecting the pattern image of the mask onto the photosensitive substrate using the projection optical system.

【0023】(D) 前記照明工程は、170nmより
も短い波長を持つ露光用の光で前記マスクを照明するこ
とを特徴とする上記(C)に記載の露光方法。
(D) The exposure method according to (C), wherein the illuminating step illuminates the mask with exposure light having a wavelength shorter than 170 nm.

【0024】ただし、本発明は、請求項1乃至4、上記
(A)乃至(D)に記載したものに限ることなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で様々な構成を取り得ること
ができることは言うまでもない。
However, the present invention is not limited to what is described in claims 1 to 4 and the above (A) to (D), and can take various configurations without departing from the gist of the present invention. Needless to say.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の数値実施例にかかる投影光学系等について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A projection optical system and the like according to numerical embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0026】(第1実施例)図1は第1実施例にかかる
投影光学系(反射屈折光学系)のレンズ構成を示し、図
2は第2面近傍を拡大して示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a lens configuration of a projection optical system (a catadioptric system) according to a first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the second surface.

【0027】本実施例の投影光学系は、第1面(物体面
又はマスク面)Rからの光を受ける第1光学系G1と、
該第1光学系G1を介した光を第2面(像面又はウエハ
面)Wへ結像する第2光学系G2とを含む投影光学系で
ある。そして、第1光学系G1は、第1面側から順に、
第1面側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分L
11、L12と、絞りSと、第2面側に凸面を向けた平
凸レンズ成分L13と、第2面側に凸面を向けたメニス
カス形状のレンズ成分L14とを有する。また、第2光
学系G2は、前記光を透過及び反射させる部分反射面M
1を備える第1面R側に凹面を向けたメニスカス形状の
第1光学素子L21と、所定の開口部APを有する反射
面M4を備える第1面R側に凹面を向けたメニスカス形
状の第2光学素子L22とを有する。なお、本実施例に
おいて、第1光学系G1は負の屈折力を有し、第2光学
系G2は正の屈折力を有している。また、第1光学系G
1は、開口絞りSの位置またはその近傍に配置されて光
軸AX近傍の光を遮光する中心遮蔽部材Bを有する。
The projection optical system of the present embodiment includes a first optical system G1 for receiving light from a first surface (object surface or mask surface) R;
And a second optical system G2 for forming an image of the light passing through the first optical system G1 on a second surface (image surface or wafer surface) W. Then, the first optical system G1 is sequentially arranged from the first surface side.
Meniscus-shaped lens component L with the convex surface facing the first surface side
11, L12, a stop S, a plano-convex lens component L13 having a convex surface facing the second surface, and a meniscus lens component L14 having a convex surface facing the second surface. Further, the second optical system G2 includes a partial reflection surface M that transmits and reflects the light.
1 and a meniscus-shaped first optical element L21 having a concave surface facing the first surface R side having the first surface R1, and a meniscus-shaped second optical element L21 having a concave surface facing the first surface R side having the reflective surface M4 having a predetermined opening AP. An optical element L22. In this embodiment, the first optical system G1 has a negative refractive power, and the second optical system G2 has a positive refractive power. Also, the first optical system G
1 has a central shielding member B that is disposed at or near the position of the aperture stop S and blocks light near the optical axis AX.

【0028】かかる構成において、第1光学系G1を介
した光が部分反射面M1、第1光学素子L21および第
2光学素子L22を介して反射面M4にて反射され、反
射面M4にて反射された光が第2光学素子L22および
第1光学素子L12を介して部分反射面M1にて反射さ
れ、部分反射面M1にて反射された光が第1光学素子L
21、第2光学素子L22および開口部APを介して第
2面W上に結像する。そして、本実施例にかかる投影光
学系を構成する硝材はすべて蛍石である。
In this configuration, light passing through the first optical system G1 is reflected by the reflecting surface M4 via the partial reflecting surface M1, the first optical element L21 and the second optical element L22, and is reflected by the reflecting surface M4. The reflected light is reflected on the partial reflection surface M1 via the second optical element L22 and the first optical element L12, and the light reflected on the partial reflection surface M1 is reflected on the first optical element L
21, an image is formed on the second surface W via the second optical element L22 and the opening AP. The glass materials constituting the projection optical system according to the present embodiment are all fluorite.

【0029】本実施例で、軸上物点から射出した最大N
Aの光線が開口絞りSを通過する時の光軸AXとなす角
度θは、sinθ=0.149であり、かなり外向き
(光軸から離れる向き)である。このように、該光を十
分に広げることによって、NA=0.70という高NA
化を達成できると共に中心遮蔽率を12.0%と小さく
できる。また、第1光学素子L21のM2面と第2光学
素子L21のM3面とで、高次の球面収差を補正してい
る。これにより、0.70という高NAを維持しつつ、
低収差の光学系を得ることができる。また、マスクRか
ら、ウエハWまでの距離は650mmと短いので、光学
系の組み立てが容易である。さらに、硝材の最大有効半
径が、52.079と小さいので、部分反射ミラーや裏
面反射鏡等でも容易に製造できる。
In this embodiment, the maximum N emitted from the on-axis object point
The angle θ formed by the light beam A and the optical axis AX when passing through the aperture stop S is sin θ = 0.149, which is considerably outward (direction away from the optical axis). In this way, by sufficiently spreading the light, a high NA of 0.70 is obtained.
And the center shielding ratio can be reduced to 12.0%. The M2 surface of the first optical element L21 and the M3 surface of the second optical element L21 correct high-order spherical aberration. As a result, while maintaining a high NA of 0.70,
An optical system with low aberration can be obtained. Further, since the distance from the mask R to the wafer W is as short as 650 mm, assembly of the optical system is easy. Further, since the maximum effective radius of the glass material is as small as 52.079, it can be easily manufactured even with a partial reflection mirror or a back reflection mirror.

【0030】表1に本実施例にかかる投影光学系の諸元
値を掲げる。表1において、λは露光光の中心波長、β
は投影倍率、NAは像側開口数、φはウエハ上でのイメ
ージサークルの半径をそれぞれ表している。また、面番
号は物体面であるマスク面から像面であるウエハ面への
光線の進行する方向に沿ったマスク側からの面の順序、
rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半径:
mm)、dは各面の軸上問隔すなわち面間隔(mm)、
nは中心波長(λ=157.6nm)に対する屈折率を
それぞれ示している。
Table 1 shows the specification values of the projection optical system according to the present embodiment. In Table 1, λ is the central wavelength of the exposure light, β
Represents the projection magnification, NA represents the image-side numerical aperture, and φ represents the radius of the image circle on the wafer. Also, the surface number is the order of the surface from the mask side along the direction in which the light beam travels from the mask surface as the object surface to the wafer surface as the image surface,
r is the radius of curvature of each surface (vertical radius of curvature for an aspheric surface):
mm), d is the axial spacing of each surface, that is, the surface spacing (mm),
n indicates the refractive index with respect to the center wavelength (λ = 157.6 nm).

【0031】また、面間隔dは、反射される度にその符
号を変えるものとする。従って、面間隔dの符号は、反
射面M4から部分反射面M1までの光路中では負とし、
その他の光路中では正としている。そして、光線の入射
方向にかかわらずマスクR側に向かって凸面の曲率半径
を正とし、凹面の曲率半径を負としている。
The sign of the surface distance d changes each time it is reflected. Therefore, the sign of the surface interval d is negative in the optical path from the reflecting surface M4 to the partial reflecting surface M1,
Positive in other optical paths. The radius of curvature of the convex surface toward the mask R is positive and the radius of curvature of the concave surface is negative regardless of the incident direction of the light beam.

【0032】また、非球面は、光軸に垂直な方向の高さ
をyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにお
ける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)
をZとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、
n次の非球面係数をA〜Dとしたとき、以下の数式で表
される。
The height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is defined as y, and the distance (sag amount) along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspheric surface to a position on the aspheric surface at the height y )
Is Z, the radius of curvature of the vertex is r, the cone coefficient is κ,
When the n-th order aspherical coefficient is A to D, it is expressed by the following equation.

【0033】Z=(y2/r)/[1+{1−(1+κ)
・y2/r21/2]+A・y4+B・y6+C・y8+D・
10 なお、以下すべての実施例において、第1実施例と同様
の符号、非球面式を用いる
Z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + κ)
・ Y 2 / r 21/2 ] + A ・ y 4 + B ・ y 6 + C ・ y 8 + D ・
y 10 In all the following embodiments, the same reference numerals and aspherical formulas as those in the first embodiment are used.

【0034】[0034]

【表1】(主要諸元) λ=157.6nm±12.9pm β=1/10 NA=0.7 φ(半径)=1.06mm Δn/Δλ=2.4×10-6(Δλ=1pm) 全長=650mm 中心遮蔽率=12% 第1レンズ群G1の焦点距離=-1729.9174 第2レンズ群G2の焦点距離=51.38921 面番号 r d n 1 115.6154 10.0000 1.5600 2 229.2920 0.4000 3 68.3185 10.0000 1.5600 4 47.3899 53.6060 5 0.0000 8.2456 (開口絞り) 6 0.0000 12.0000 1.5600 7 -312.9935 4.5163 8 -196.2857 11.9086 1.5600 9 -833.7364 10.6014 10 -109.2635 17.8296 1.5600 11 -112.2434 1.2250 12 -137.7119 15.9581 1.5600 13 -99.4390 -15.9581 14 -137.7119 -1.2250 15 -112.2434 -17.8296 1.5600 16 -109.2635 17.8296 17 -112.2434 1.2250 18 -137.7119 15.9581 1.5600 19 -99.4390 5.0000 (非球面データ) 第7面 κ= 0.00000 A=+3.1551×10-7 B=+1.4597×10-11 C=0.0 D=-8.0489×10-19 (条件式対応値) (1) |R2/R3|=0.815 (2) |Rmax/Rmin|=1.385 (3) sinθ=0.149[Table 1] (Main specifications) λ = 157.6 nm ± 12.9 pm β = 1/10 NA = 0.7 φ (radius) = 1.06 mm Δn / Δλ = 2.4 × 10 −6 (Δλ = 1 pm) Overall length = 650 mm Center shielding ratio = 12% Focal length of the first lens group G1 = -1729.9174 Focal length of the second lens group G = 51.38921 Surface number rdn 1 115.6154 10.0000 1.5600 2 229.2920 0.4000 3 68.3185 10.0000 1.5600 4 47.3899 53.6060 5 0.0000 8.2456 (Aperture stop) 6 0.0000 12.0000 1.5600 7 -312.9935 4.5163 8 -196.2857 11.9086 1.5600 9 -833.7364 10.6014 10 -109.2635 17.8296 1.5600 11 -112.2434 1.2250 12 -137.7119 15.9581 1.5600 13 -99.4390 -15.9581 14 -137.7119 -1.2250 15 -112.2434 -17.8296 1.5600 16 -109.2635 17.8296 17 -112.2434 1.2250 18 -137.7119 15.9581 1.5600 19 -99.4390 5.0000 (Aspherical surface) Surface 7 κ = 0.00000 A = + 3.1551 × 10 -7 B = + 1.4597 × 10 -11 C = 0.0 D = -8.0489 × 10 -19 (values for conditional expressions) (1) | R2 / R3 | = 0.815 ( ) | Rmax / Rmin | = 1.385 (3) sinθ = 0.149

【0035】図3は、第1実施例における横収差を示す
図である。収差図において、Yは像高を、実線は中心波
長157.6nmを、破線は157.6nm+12.9
pm=157.6129nmを、一点鎖線は157.6
nm−12.9pm=157.5871nmをそれぞれ
示している。収差図から明らかなように、第1実施例で
は、波長幅が157.6nm±12.9pmの露光光に
対して色収差が良好に補正されていることがわかる。ま
た、図示を省略したが、球面収差、非点収差、歪曲収差
などの諸収差も良好に補正されていることが確認されて
いる。
FIG. 3 is a diagram showing the lateral aberration in the first embodiment. In the aberration diagrams, Y represents the image height, the solid line represents the central wavelength of 157.6 nm, and the broken line represents 157.6 nm + 12.9.
pm = 157.6129 nm, and the dot-dash line is 157.6.
nm-12.9 pm = 157.5871 nm. As is clear from the aberration diagrams, in the first example, the chromatic aberration is favorably corrected for the exposure light having a wavelength width of 157.6 nm ± 12.9 pm. Although not shown, it has been confirmed that various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, distortion, and the like are also satisfactorily corrected.

【0036】なお、本実施例においては、複数の面また
は全ての面に非球面を採用しても良い。
In this embodiment, an aspherical surface may be employed on a plurality of surfaces or on all surfaces.

【0037】(第2実施例)図4は第2実施例にかかる
投影光学系のレンズ構成を示し、図5は第2面近傍を拡
大して示す図である。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a lens configuration of a projection optical system according to a second embodiment, and FIG. 5 is an enlarged view showing the vicinity of the second surface.

【0038】本実施例の投影光学系は、第1面Rから順
に、第1面側に凹面を向けたメニスカス形状の正屈折力
を有する補助光学系AOと、第1光学系G1と、該第1
光学系G1を介した光を第2面Wへ結像する第2光学系
G2とを含む投影光学系である。そして、第1光学系G
1は、第1面側から順に、両凸レンズ成分L11と、第
1面側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分L1
2と、絞りSと、第2面側に凸面を向けた平凸レンズ成
分L13と、第2面側に凸面を向けたメニスカス形状の
レンズ成分L14とを有する。また、第2光学系G2
は、前記光を透過及び反射させる部分反射面M1を備え
る第1面R側に凹面を向けたメニスカス形状の第1光学
素子L21と、所定の開口部APを有する反射面M4を
備える第1面R側に凹面を向けたメニスカス形状の第2
光学素子L22とを有する。なお、本実施例において、
第1光学系G1及び第2光学系G2は共に正の屈折力を
有している。また、第1光学系G1は、開口絞りSの位
置またはその近傍に配置されて光軸AX近傍の光を遮光
する中心遮蔽部材Bを有する。
The projection optical system of this embodiment includes, in order from the first surface R, an auxiliary optical system AO having a positive refractive power in a meniscus shape having a concave surface facing the first surface side, a first optical system G1, First
The projection optical system includes a second optical system G2 that forms an image of the light passing through the optical system G1 on the second surface W. Then, the first optical system G
Reference numeral 1 denotes a biconvex lens component L11 and a meniscus-shaped lens component L1 having a convex surface facing the first surface in order from the first surface.
2, a stop S, a plano-convex lens component L13 having a convex surface facing the second surface, and a meniscus lens component L14 having a convex surface facing the second surface. Further, the second optical system G2
Is a first surface having a meniscus-shaped first optical element L21 having a concave surface facing the first surface R having a partial reflection surface M1 for transmitting and reflecting the light, and a reflection surface M4 having a predetermined opening AP. The second meniscus shape with the concave surface facing the R side
An optical element L22. In this embodiment,
Both the first optical system G1 and the second optical system G2 have a positive refractive power. Further, the first optical system G1 has a center shielding member B which is arranged at or near the position of the aperture stop S and blocks light near the optical axis AX.

【0039】かかる構成において、第1面Rからの光
は、補助光学系AOと第1光学系G1とを透過する。そ
して、第1光学系G1を介した光が部分反射面M1、第
1光学素子L21および第2光学素子L22を介して反
射面M4にて反射され、反射面M4にて反射された光が
第2光学素子L22および第1光学素子L12を介して
部分反射面M1にて反射され、部分反射面M1にて反射
された光が第1光学素子L21、第2光学素子L22お
よび開口部APを介して第2面W上に結像する。そし
て、本実施例にかかる投影光学系を構成する硝材はすべ
て蛍石である。
In this configuration, light from the first surface R passes through the auxiliary optical system AO and the first optical system G1. The light passing through the first optical system G1 is reflected by the reflecting surface M4 via the partial reflecting surface M1, the first optical element L21 and the second optical element L22, and the light reflected by the reflecting surface M4 is reflected by the first reflecting surface M4. The light reflected on the partial reflection surface M1 via the second optical element L22 and the first optical element L12, and the light reflected on the partial reflection surface M1 passes through the first optical element L21, the second optical element L22, and the opening AP. To form an image on the second surface W. The glass materials constituting the projection optical system according to the present embodiment are all fluorite.

【0040】本実施例の結像倍率は1/15倍と高倍率
であり、低倍率の光学系に比較してマスクRの大きさを
小さくせずに済むので、マスクRの製造が容易になる。
また、軸上物点から射出した最大NAの光線が開口絞り
Sを通過する時の光軸AXとなす角度θは、sinθ=
0.1077であり、かなり外向き(光軸から離れる向
き)である。このように、該光を十分に広げることによ
って、NA=0.70という高NA化を達成できると共
に中心遮蔽率を12.4%と小さくできる。また、第1
光学素子L21のM2面と第2光学素子L21のM3面
とで、高次の球面収差を補正している。これにより、
0.70という高NAを維持しつつ、低収差の光学系を
得ることができる。また、硝材の最大有効半径が51.
279と小さいので、部分反射ミラーや裏面反射鏡等で
も容易に製造できる。
The image forming magnification of this embodiment is as high as 1/15 times, and the size of the mask R does not need to be reduced as compared with an optical system of low magnification. Become.
The angle θ formed by the optical axis AX when the light beam having the maximum NA emitted from the on-axis object point passes through the aperture stop S is sin θ =
0.1077, which is quite outward (direction away from the optical axis). In this way, by sufficiently spreading the light, it is possible to achieve a high NA of NA = 0.70 and to reduce the central shielding ratio to 12.4%. Also, the first
Higher order spherical aberration is corrected by the M2 surface of the optical element L21 and the M3 surface of the second optical element L21. This allows
An optical system with low aberration can be obtained while maintaining a high NA of 0.70. The maximum effective radius of the glass material is 51.
Since it is as small as 279, it can be easily manufactured even with a partial reflection mirror or a back reflection mirror.

【0041】表2に本実施例にかかる投影光学系の諸元
値を掲げる。
Table 2 shows the specification values of the projection optical system according to the present embodiment.

【0042】[0042]

【表2】(主要諸元) λ=157.6nm±12.9pm β=1/15 NA=0.7 φ(半径)=1.12mm Δn/Δλ=2.4×10-6(Δλ=1pm) 全長=850mm 中心遮蔽率=12.4% 補助レンズAOの焦点距離=686.26076 第1レンズ群G1の焦点距離=400.76007 補助レンズAOと第1レンズ群G1との合成焦点距離=
448.62198 第2レンズ群G2の焦点距離= 61.67570 面番号 r d n 1 -142.4514 16.5520 1.5600 2 -235.7960 217.9260 3 169.6890 10.7541 1.5600 4 -812.9002 0.4000 5 83.5799 10.0000 1.5600 6 53.0281 37.0270 7 0.0000 19.5341 (開口絞り) 8 0.0000 12.0000 1.5600 9 -475.9626 8.2344 10 -126.0091 14.7201 1.5600 11 -109.8183 2.6292 12 -104.2974 20.6176 1.5600 13 -122.1125 1.3015 14 -123.9323 11.5700 1.5600 15 -99.5540 -11.5700 16 -123.9323 -1.3015 17 -122.1125 -20.6176 1.5600 18 -104.2974 20.6176 19 -122.1125 1.3015 20 -123.9323 11.5700 1.5600 21 -99.5540 5.0001 (非球面データ) 第9面 κ= 0.00000 A=+1.6053×10-7 B=+3.4262×10-12 C=-1.3562×10-15 D=+4.7717×10-19 (条件式対応値) (1) |R2/R3|=0.985 (2) |Rmax/Rmin|=1.245 (3) sinθ=0.1008
(Main specifications) λ = 157.6 nm ± 12.9 pm β = 1/15 NA = 0.7 φ (radius) = 1.12 mm Δn / Δλ = 2.4 × 10 −6 (Δλ = 1 pm) Overall length = 850 mm Center shielding ratio = 12.4% Focal length of auxiliary lens AO = 686.26076 Focal length of first lens group G1 = 400.76007 Composite focal length of auxiliary lens AO and first lens group G1 =
448.62198 Focal length of the second lens group G2 = 61.67570 Surface number rdn 1 -142.4514 16.5520 1.5600 2 -235.7960 217.9260 3 169.6890 10.7541 1.5600 4 -812.9002 0.4000 5 83.5799 10.0000 1.5600 6 53.0281 37.0270 7 0.0000 19.5341 (Aperture stop) 8 0.0000 12.0000 1.5600 9 -475.9626 8.2344 10 -126.0091 14.7201 1.5600 11 -109.8183 2.6292 12 -104.2974 20.6176 1.5600 13 -122.1125 1.3015 14 -123.9323 11.5700 1.5600 15 -99.5540 -11.5700 16 -123.9323 -1.3015 17 -122.1125 -20.6176 1.5600 18 -104.2974 20.6176 19 -122.1125 1.3015 20 -123.9323 11.5700 1.5600 21 -99.5540 5.0001 (Aspherical surface data) 9th surface κ = 0.00000 A = + 1.6053 × 10 -7 B = + 3.4262 × 10 -12 C = -1.3562 × 10 -15 D = + 4.7717 × 10 -19 (Values corresponding to conditional expressions) (1) | R2 / R3 | = 0.885 (2) | Rmax / Rmin | = 1.245 (3) sin θ = 0.008

【0043】図6は、第2実施例における横収差を示す
図である。収差図から明らかなように、第2実施例で
は、波長幅が157.6nm±12.9pmの露光光に
対して色収差が良好に補正されていることがわかる。ま
た、図示を省略したが、球面収差、非点収差、歪曲収差
などの諸収差も良好に補正されていることが確認されて
いる。
FIG. 6 is a diagram showing the lateral aberration in the second embodiment. As is clear from the aberration diagrams, in the second example, the chromatic aberration is favorably corrected for exposure light having a wavelength width of 157.6 nm ± 12.9 pm. Although not shown, it has been confirmed that various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, distortion, and the like are also satisfactorily corrected.

【0044】なお、本実施例においては、複数の面また
は全ての面に非球面を採用しても良い。
In this embodiment, an aspherical surface may be used for a plurality of surfaces or all surfaces.

【0045】(第3実施例)図7は第3実施例にかかる
投影光学系のレンズ構成を示す図である。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a third embodiment.

【0046】本実施例の投影光学系は、第1面Rから順
に、第1面側に凹面を向けたメニスカス形状の正屈折力
を有する補助光学系AOと、第1光学系G1と、該第1
光学系G1を介した光を第2面Wへ結像する第2光学系
G2とを含む投影光学系である。そして、第1光学系G
1は、第1面側から順に、両凸レンズ成分L11と、両
凹レンズ成分L12と、開口絞りSと、第1面側に凸面
を向けたメニスカス形状のレンズ成分L13と、両凸レ
ンズ成分L14とを有する。また、第2光学系G2は、
前記光を透過及び反射させる部分反射面M1を備える第
1面R側に凹面を向けたメニスカス形状の第1光学素子
L21と、所定の開口部APを有する反射面M4を備え
る第1面R側に凹面を向けたメニスカス形状の第2光学
素子L22とを有する。なお、本実施例において、第1
光学系G1及び第2光学系G2は共に正の屈折力を有し
ている。また、第1レンズ群G1は、開口絞りSの位置
またはその近傍に配置されて光軸AX近傍の光を遮光す
る中心遮蔽部材Bを有する。
The projection optical system of this embodiment includes, in order from the first surface R, an auxiliary optical system AO having a positive refractive power in a meniscus shape having a concave surface facing the first surface side, a first optical system G1, First
The projection optical system includes a second optical system G2 that forms an image of the light passing through the optical system G1 on the second surface W. Then, the first optical system G
1 includes, in order from the first surface, a biconvex lens component L11, a biconcave lens component L12, an aperture stop S, a meniscus-shaped lens component L13 having a convex surface facing the first surface, and a biconvex lens component L14. Have. The second optical system G2 is
A first meniscus-shaped first optical element L21 having a concave surface facing the first surface R having a partial reflection surface M1 for transmitting and reflecting the light, and a first surface R having a reflection surface M4 having a predetermined opening AP. And a meniscus-shaped second optical element L22 having a concave surface facing the lens. In the present embodiment, the first
Both the optical system G1 and the second optical system G2 have a positive refractive power. Further, the first lens group G1 has a center shielding member B which is arranged at or near the position of the aperture stop S and blocks light near the optical axis AX.

【0047】かかる構成において、第1面Rからの光
は、補助光学系AOと第1光学系G1とを透過する。そ
して、第1光学系G1を介した光が部分反射面M1、第
1光学素子L21および第2光学素子L22を介して反
射面M4にて反射され、反射面M4にて反射された光が
第2光学素子L22および第1光学素子L12を介して
部分反射面M1にて反射され、部分反射面M1にて反射
された光が第1光学素子L21、第2光学素子L22お
よび開口部APを介して第2面W上に結像する。そし
て、本実施例にかかる投影光学系を構成する硝材はすべ
て蛍石である。
In this configuration, light from the first surface R passes through the auxiliary optical system AO and the first optical system G1. The light passing through the first optical system G1 is reflected by the reflecting surface M4 via the partial reflecting surface M1, the first optical element L21 and the second optical element L22, and the light reflected by the reflecting surface M4 is reflected by the first reflecting surface M4. The light reflected on the partial reflection surface M1 via the second optical element L22 and the first optical element L12, and the light reflected on the partial reflection surface M1 passes through the first optical element L21, the second optical element L22, and the opening AP. To form an image on the second surface W. The glass materials constituting the projection optical system according to the present embodiment are all fluorite.

【0048】本実施例の結像倍率は1/4倍であり、大
きなイメージサークル(半径=8.2mm)を確保でき
る。軸上物点から射出した最大NAの光線が開口絞りS
を通過する時の光軸AXとなす角度θは、sinθ=
0.2259であり、該光線を十分に広げることによっ
て、NA=0.75という高NA化を達成できると共に
中心遮蔽率を17.5%と小さくできる。また、第1光
学素子L21のM2面と第2光学素子L21のM3面と
で、高次の球面収差を補正している。これにより、0.
75という高NAを維持しつつ、低収差の光学系を得る
ことができる。
The image forming magnification of this embodiment is 1/4, and a large image circle (radius = 8.2 mm) can be secured. The maximum NA ray emitted from the on-axis object point is the aperture stop S
Is an angle θ with the optical axis AX when passing through
0.2259, and by sufficiently widening the light beam, it is possible to achieve a high NA of NA = 0.75 and to reduce the central shielding ratio to 17.5%. The M2 surface of the first optical element L21 and the M3 surface of the second optical element L21 correct high-order spherical aberration. Thereby, 0.
An optical system with low aberration can be obtained while maintaining a high NA of 75.

【0049】表3に本実施例にかかる投影光学系の諸元
値を掲げる。
Table 3 shows the specification values of the projection optical system according to the present embodiment.

【0050】[0050]

【表3】(主要諸元) λ=157.6nm±12.9pm β=1/4 NA=0.75 φ(半径)=8.2mm Δn/Δλ=2.4×10-6(Δλ=1pm) 全長=838.7mm 中心遮蔽率=17.5% 補助レンズAOの焦点距離=690.02507 第1レンズ群G1の焦点距離=1321.86989 補助レンズAOと第1レンズ群G1との合成焦点距離=
551.92081 第2レンズ群G2の焦点距離=119.08312 面番号 r d n 1 -993.8719 40.0000 1.5600 2 -282.2564 330.1612 3 217.9575 43.6730 1.5600 4 -264.4779 0.5000 5 -309.6151 25.0000 1.5600 6 189.8944 31.7290 7 0.0000 0.5000 (開口絞り) 8 675.5575 25.0000 1.5600 9 213.3482 25.1274 10 616.0815 46.8419 1.5600 11 -417.3740 9.5585 12 -276.7222 50.4668 1.5600 13 -249.0398 2.0087 14 -232.8244 26.2932 1.5600 15 -220.6788 -26.29323 16 -232.8244 -2.0087 17 -249.0398 -50.4668 1.5600 18 -276.7222 50.4668 19 -249.0398 2.0087 20 -232.8244 26.2932 1.5600 21 -220.6788 10.0000 (非球面データ) 第3面 κ= 0.00000 A=-3.6385×10-8 B=-6.6784×10-13 C=-1.0780×10-16 D=+1.1604×10-21 第6面 κ= 0.00000 A=-1.9907×10-8 B=+4.9134×10-12 C=-1.9860×10-16 D=+7.9218×10-21 第9面 κ= 0.00000 A=+7.9781×10-8 B=-6.6088×10-12 C=-8.7313×10-17 D=+7.8698×10-21 第10面 κ= 0.00000 A=+4.0045×10-8 B=-1.4281×10-12 C=+7.6350×10-18 D=-1.0045×10-21 第15面(=第21面) κ= 0.00000 A=-1.7120×10-9 B=-5.7602×10-14 C=-1.0876×10-18 D=-2.7175×10-23 (条件式対応値) (1) |R2/R3|=1.070 (2) |Rmax/Rmin|=1.254 (3) sinθ=0.2259
[Table 3] (Main specifications) λ = 157.6 nm ± 12.9 pm β = 1/4 NA = 0.75 φ (radius) = 8.2 mm Δn / Δλ = 2.4 × 10 −6 (Δλ = 1 pm ) Overall length = 838.7 mm Center shielding ratio = 17.5% Focal length of auxiliary lens AO = 690.02507 Focal length of first lens group G1 = 1321.86989 Composite focal length of auxiliary lens AO and first lens group G1 =
551.92081 Focal length of the second lens group G2 = 119.08312 Surface number rdn 1 -993.8719 40.0000 1.5600 2 -282.2564 330.1612 3 217.9575 43.6730 1.5600 4 -264.4779 0.5000 5 -309.6151 25.0000 1.5600 6 189.8944 31.7290 7 0.0000 0.5000 (Aperture stop) 8 675.5575 25.0000 1.5600 9 213.3482 25.1274 10 616.0815 46.8419 1.5600 11 -417.3740 9.5585 12 -276.7222 50.4668 1.5600 13 -249.0398 2.0087 14 -232.8244 26.2932 1.5600 15 -220.6788 -26.29323 16 -232.8244 -2.0087 17 -249.0398 -50.4668 1.5600 18 -276.7222 50.4668 19 -249.0398 2.0087 20 -232.8244 26.2932 1.5600 21 -220.6788 10.0000 (aspherical data) third surface κ = 0.00000 A = -3.6385 × 10 -8 B = -6.6784 × 10 -13 C = -1.0780 × 10 -16 D = + 1.1604 × 10 - 21 Surface 6 κ = 0.00000 A = -1.9907 × 10 -8 B = +4.9134 × 10 -12 C = -1.9860 × 10 -16 D = +7.9218 × 10 -21 Surface 9 κ = 0.00000 A = +7.9781 × 10 -8 B = -6.6088 × 10 -12 C = -8.7313 × 10 -17 D = + 7.8698 × 10 -21 Surface 10 κ = 0.00000 A = + 4.0045 × 10 -8 B = -1.4281 × 10 -12 C = + 7 .6350 × 10 -18 D = -1.0045 × 10 -21 Surface 15 (= 21st surface) κ = 0.00000 A = -1.7120 × 10 -9 B = -5.7602 × 10 -14 C = -1.0876 × 10 -18 D = −2.7175 × 10 −23 (Values corresponding to conditional expressions) (1) | R2 / R3 | = 1.070 (2) | Rmax / Rmin | = 1.254 (3) sin θ = 0.2259

【0051】図8は、第3実施例における横収差を示す
図である。収差図から明らかなように、第3実施例で
は、波長幅が157.6nm±12.9pmの露光光に
対して色収差が良好に補正されていることがわかる。ま
た、図示を省略したが、球面収差、非点収差、歪曲収差
などの諸収差も良好に補正されていることが確認されて
いる。
FIG. 8 is a diagram showing the lateral aberration in the third embodiment. As is clear from the aberration diagrams, in the third example, the chromatic aberration is favorably corrected for exposure light having a wavelength width of 157.6 nm ± 12.9 pm. Although not shown, it has been confirmed that various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, distortion, and the like are also satisfactorily corrected.

【0052】なお、本実施例においては、全ての面に非
球面を採用しても良い。
In this embodiment, aspherical surfaces may be used for all surfaces.

【0053】(第4実施例)図9は、上記各実施例にか
かる投影光学系を備えた投影露光装置の全体構成を概略
的に示す図である。なお、図9において、投影光学系8
の光軸AXに平行にZ軸を、光軸AXに垂直な面内にお
いて図9の紙面に平行にX軸を、紙面に垂直にY軸を設
定している。
(Fourth Embodiment) FIG. 9 is a diagram schematically showing an overall configuration of a projection exposure apparatus having a projection optical system according to each of the above embodiments. In FIG. 9, the projection optical system 8
9 is set in parallel with the optical axis AX, the X axis is set in a plane perpendicular to the optical axis AX, and the Y axis is set in parallel with the plane of FIG.

【0054】図示の投影露光装置は、紫外領域の照明光
を供給するための光源として、たとえばF2レーザ(発
振中心波長157.6nm)を備えている。光源1から
射出された光は、照明光学系2を介して、所定のパター
ンが形成されたマスクRを均一に照明する。
The projection exposure apparatus shown in the figure is provided with, for example, an F 2 laser (having an oscillation center wavelength of 157.6 nm) as a light source for supplying illumination light in the ultraviolet region. The light emitted from the light source 1 uniformly illuminates the mask R on which a predetermined pattern is formed via the illumination optical system 2.

【0055】なお、光源1から照明光学系2までの光路
には、必要に応じて光路を偏向するための1つ又は複数
の折り曲げミラーが配置される。また、光源1と投影露
光装置本体とが別体である場合には、光源1からのF2
レーザ光の向きを常に投影露光装置本体へ向ける自動追
尾ユニットや、光源1からのF2レーザ光の光束断面形
状を所定のサイズ・形状に整形するための整形光学系、
光量調整部などの光学系が配置される。また、照明光学
系2は、例えばフライアイレンズや内面反射型インテグ
レータからなり所定のサイズ・形状の面光源を形成する
オプティカルインテグレータや、マスクR上での照明領
域のサイズ・形状を規定するための視野絞り、この視野
絞りの像をマスク上へ投影する視野絞り結像光学系など
の光学系を有する。さらに、光源1と照明光学系2との
間の光路はケーシング(不図示)で密封されており、光
源1から照明光学系2中の最もマスク側の光学部材まで
の空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガ
スや窒素などの不活性ガスで置換されている。
In the optical path from the light source 1 to the illumination optical system 2, one or a plurality of bending mirrors for deflecting the optical path are arranged as necessary. When the light source 1 and the projection exposure apparatus main body are separate bodies, F 2
An automatic tracking unit for constantly directing the direction of the laser light toward the projection exposure apparatus main body, a shaping optical system for shaping the light beam cross-sectional shape of the F 2 laser light from the light source 1 into a predetermined size and shape,
An optical system such as a light amount adjustment unit is provided. The illumination optical system 2 includes, for example, a fly-eye lens or an internal reflection type integrator to form a surface light source having a predetermined size and shape, and an optical integrator for defining the size and shape of an illumination area on the mask R. It has an optical system such as a field stop and a field stop imaging optical system that projects an image of the field stop onto a mask. Further, an optical path between the light source 1 and the illumination optical system 2 is sealed by a casing (not shown), and a space from the light source 1 to the optical member closest to the mask in the illumination optical system 2 absorbs exposure light. The gas is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a gas having a low rate.

【0056】マスクRは、マスクホルダ4を介して、マ
スクステージ5上においてXY平面に平行に保持されて
いる。マスクRには転写すべきパターンが形成されてお
り、パターン領域全体のうちY方向に沿って長辺を有し
且つX方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)
のパターン領域が照明される。マスクステージ5は、図
示を省略した駆動系の作用により、マスク面(すなわち
XY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位
置座標はマスク移動鏡6を用いた干渉計7によって計測
され且つ位置制御されるように構成されている。
The mask R is held on the mask stage 5 via the mask holder 4 in parallel to the XY plane. A pattern to be transferred is formed on the mask R, and has a rectangular shape (slit shape) having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region.
Are illuminated. The mask stage 5 can be moved two-dimensionally along the mask plane (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer 7 using a mask moving mirror 6. And the position is controlled.

【0057】マスクRに形成されたパターンからの光
は、反射屈折型の投影光学系8を介して、感光性基板で
あるウエハW上にマスクパターン像を形成する。ウエハ
Wは、ウエハホルダ10を介して、ウエハステージ11
上においてXY平面に平行に保持されている。そして、
マスクR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するよ
うに、ウエハW上ではY方向に沿って長辺を有し且つX
方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン
像が形成される。
Light from the pattern formed on the mask R forms a mask pattern image on the wafer W as a photosensitive substrate via the catadioptric projection optical system 8. The wafer W is placed on the wafer stage 11 via the wafer holder 10.
Above, it is held parallel to the XY plane. And
In order to optically correspond to a rectangular illumination area on the mask R, the wafer W has a long side along the Y direction and X
A pattern image is formed in a rectangular exposure area having a short side along the direction.

【0058】ウエハステージ11は、図示を省略した駆
動系の作用によりウエハ面(すなわちXY平面)に沿っ
て二次元的に移動可能であり、その位置座標はウエハ移
動鏡12を用いた干渉計13によって計測され且つ位置
制御されるように構成されている。
The wafer stage 11 can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinate is the interferometer 13 using the wafer moving mirror 12. And the position is controlled.

【0059】また、図示の投影露光装置では、投影光学
系8を構成する光学部材のうち最もマスク側に配置され
た光学部材(第1実施例ではL11、第2,3実施例で
は補助光学系AO)と最もウエハ側に配置された光学部
材(各実施例ではL22)との間で投影光学系8の内部
が気密状態を保つように構成され、投影光学系8の内部
の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換さ
れている。
In the illustrated projection exposure apparatus, the optical member (L11 in the first embodiment, the auxiliary optical system in the second and third embodiments) disposed closest to the mask among the optical members constituting the projection optical system 8. AO) and the optical member (L22 in each embodiment) disposed closest to the wafer so that the inside of the projection optical system 8 is kept airtight, and the gas inside the projection optical system 8 is helium gas. And replaced by an inert gas such as nitrogen.

【0060】さらに、照明光学系2と投影光学系8との
間の狭い光路には、マスクR及びマスクステージ5など
が配置されているが、マスクR及びマスクステージ5な
どを密封包囲するケーシング(不図示)の内部に窒素や
ヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されている。
Further, a mask R and a mask stage 5 are disposed in a narrow optical path between the illumination optical system 2 and the projection optical system 8. (Not shown) is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas.

【0061】また、投影光学系8とウエハWとの間の狭
い光路には、ウエハW及びウエハステージ11などが配
置されているが、ウエハW及びウエハステージ11など
を密封包囲するケーシング(不図示)の内部に窒素やヘ
リウムガスなどの不活性ガスが充填されている。このよ
うに、光源1からウエハWまでの光路の全体に亘って、
露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成さ
れている。
The wafer W and the wafer stage 11 are arranged in a narrow optical path between the projection optical system 8 and the wafer W, but a casing (not shown) hermetically surrounds the wafer W and the wafer stage 11 and the like. ) Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas. Thus, over the entire optical path from the light source 1 to the wafer W,
An atmosphere in which the exposure light is hardly absorbed is formed.

【0062】上述したように、投影光学系8によって規
定されるマスクR上の視野領域(照明領域)及びウエハ
W上の投影領域(露光領域)は、X方向に沿って短辺を
有する矩形状である。従って、駆動系及び干渉計(7,
13)などを用いてマスクR及びウエハWの位置制御を
行いながら、矩形状の露光領域及び照明領域の短辺方向
すなわちX方向に沿ってマスクステージ5とウエハステ
ージ11とを、ひいてはマスクRとウエハWとを同期的
に移動(走査)させることにより、ウエハW上には露光
領域の長辺に等しい幅を有し且つウエハWの走査量(移
動量)に応じた長さを有する領域に対してマスクパター
ンが走査露光される。
As described above, the viewing area (illumination area) on the mask R and the projection area (exposure area) on the wafer W defined by the projection optical system 8 are rectangular in shape having short sides along the X direction. It is. Therefore, the driving system and the interferometer (7,
13) While controlling the position of the mask R and the wafer W using, for example, the mask stage 5 and the wafer stage 11 along the short side direction of the rectangular exposure region and the illumination region, that is, the X direction, and thus the mask R By moving (scanning) the wafer W synchronously, an area having a width equal to the long side of the exposure area on the wafer W and a length corresponding to the scanning amount (moving amount) of the wafer W is obtained. The mask pattern is scanned and exposed.

【0063】さて、上述の各実施例にしたがう投影露光
装置は、以下の手法により製造することができる。ま
ず、170nmよりも短い中心波長の照明光によってマ
スク上のパターンを照明するための照明光学系を準備す
る。具体的には、中心波長が157.6nmのF2レー
ザ光を用いてマスクパターンを照明する照明光学系を準
備する。このとき、照明光学系は、所定の半値全幅以内
のスペクトル幅の照明光を供給するように構成される。
The projection exposure apparatus according to each of the above embodiments can be manufactured by the following method. First, an illumination optical system for illuminating a pattern on a mask with illumination light having a center wavelength shorter than 170 nm is prepared. Specifically, the center wavelength is prepared an illumination optical system for illuminating the mask pattern by using a F 2 laser light 157.6 nm. At this time, the illumination optical system is configured to supply illumination light having a spectrum width within a predetermined full width at half maximum.

【0064】次いで、マスク上のパターンの像を感光性
基板上の感光面に結像するための投影光学系を準備す
る。投影光学系を準備することは、複数の屈折性光学素
子や反射鏡などを準備して、これら複数の屈折性光学素
子などを組上げることを含むものである。そして、これ
らの照明光学系および投影光学系を前述の機能を達成す
るように電気的、機械的または光学的に連結することに
より、各実施例にかかる投影露光装置を製造することが
できる。
Next, a projection optical system for forming an image of the pattern on the mask on the photosensitive surface on the photosensitive substrate is prepared. Preparing the projection optical system includes preparing a plurality of refractive optical elements and reflecting mirrors and assembling the plurality of refractive optical elements and the like. Then, by connecting these illumination optical system and projection optical system electrically, mechanically or optically so as to achieve the above-described functions, the projection exposure apparatus according to each embodiment can be manufactured.

【0065】また、上述の各実施例では、投影光学系を
構成する屈折性の光学部材の材料としてCaF2(フッ
化カルシウム)を使用しているが、このCaF2に加え
て、あるいはCaF2に代えて、例えばフッ化バリウ
ム、フッ化リチウム、およびフツ化マグネシウムなどの
フッ化物の結晶材料やフッ素がドープされた石英を使用
しても良い。但し、マスクを照明する照明光において十
分な狭帯化が可能であるならば、投影光学系は単一種類
の光学材料で構成することが好ましい。さらに、投影光
学系の製造のし易さや製造コストを考えると、投影光学
系はCaF2のみで構成されることが好ましい。
[0065] Further, in the above embodiments, the use of the CaF 2 (calcium fluoride) as the material of refractive optical members constituting the projection optical system, in addition to the CaF 2 or CaF 2, Alternatively, a crystal material of fluoride such as barium fluoride, lithium fluoride, and magnesium fluoride, or quartz doped with fluorine may be used. However, if it is possible to sufficiently narrow the band of the illumination light for illuminating the mask, it is preferable that the projection optical system be made of a single type of optical material. Furthermore, considering the ease of manufacturing and the manufacturing cost of the projection optical system, it is preferable that the projection optical system be composed of only CaF 2 .

【0066】なお、上述の各実施例では、光源からウエ
ハヘ至る光路をヘリウムガスで置換しているが、光路の
一部あるいは全部を窒素(N2)ガスで置換しても良
い。さらに、上述の各実施例では、光源としそF2レー
ザを用い、狭帯化装置によりそのスペクトル幅を狭帯化
しているが、その代わりに、157nmに発振スペクト
ルを持つYAGレーザなどの固体レーザの高調波を用い
るようにしても良い。また、DFB半導体レーザまたは
ファイバーレーザから発振される赤外域または可視域の
単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(またはエルビ
ウムとイットリビウムとの両方)がドープされたファイ
バーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に
波長変換した高調波を用いても良い。
In each of the above embodiments, the optical path from the light source to the wafer is replaced with helium gas, but a part or all of the optical path may be replaced with nitrogen (N 2 ) gas. Furthermore, in the above embodiments, using a light source and shiso F 2 lasers, although narrowing the spectral width by the narrowing device, solid-state lasers instead, a YAG laser having an oscillation spectrum in the 157nm May be used. In addition, a single-wavelength laser beam in the infrared or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) to form a nonlinear optical crystal. Alternatively, a harmonic converted to ultraviolet light may be used.

【0067】例えば、単一波長レーザ光の発振波長を
1.51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が
151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力
される。特に発振波長を1.57〜1.58μmの範囲
内とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の
10倍高調波、すなわちF2レーザ光とほぼ同一波長と
なる紫外光が得られる。また、発振波長を1.03〜
1.12μmの範囲内とすると、発生波長が147〜1
60nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発
振波長を1.099〜1.106μmの範囲内とする
と、発生波長が157〜158nmの範囲内の7倍高調
波、すなわちF2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光
が得られる。なお、単一波長発振レーザとしては、イッ
トリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いる。
For example, assuming that the oscillation wavelength of the single-wavelength laser light is in the range of 1.51 to 1.59 μm, a tenth harmonic whose output wavelength is in the range of 151 to 159 nm is output. In particular, when the oscillation wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, a 10th harmonic having a generation wavelength in the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light can be obtained. Further, the oscillation wavelength is set to 1.03 to
When the wavelength is within the range of 1.12 μm, the generated wavelength is 147 to 1
A 7th harmonic within a range of 60 nm is output. In particular, when the oscillation wavelength is in a range of 1.099 to 1.106 μm, a 7th harmonic whose generation wavelength is in a range of 157 to 158 nm, that is, an F 2 laser Ultraviolet light having substantially the same wavelength as light is obtained. Note that, as the single-wavelength oscillation laser, an ytterbium-doped fiber laser is used.

【0068】このように、レーザ光源からの高調波を使
用する場合には、この高調波自体が十分に狭帯化された
スペクトル幅(例えば0.01pm程度)であるので、
上述の各実施例の光源1の代わりに用いることができ
る。さて、本発明は、ウエハ上の1つのショット領域ヘ
マスクパターン像を一括的に転写した後に、投影光学系
の光軸と直交する面内でウエハを逐次二次元的に移動さ
せて次のショット領域にマスクパターン像を一括的に転
写する工程を繰り返すステップ・アンド・リピート方式
(一括露光方式)や、ウエハの各ショット領域への露光
時にマスクとウエハとを投影光学系に対して投影倍率β
を速度比として同期走査するステップ・アンド・スキャ
ン方式(走査露光方式)の双方に適用することができ
る。なお、ステップ・アンド・スキャン方式では、スリ
ット状(細長い矩形状)の露光領域内で良好な結像特性
が得られればよいため、投影光学系を大型化することな
く、ウエハ上のより広いショット領域に露光を行うこと
ができる。
As described above, when using a harmonic from a laser light source, the harmonic itself has a sufficiently narrowed spectrum width (for example, about 0.01 pm).
It can be used in place of the light source 1 in each of the above embodiments. According to the present invention, after the mask pattern image is collectively transferred to one shot area on the wafer, the wafer is sequentially and two-dimensionally moved in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, and the next shot A step-and-repeat method (batch exposure method) for repeating a process of collectively transferring a mask pattern image to an area, or a projection magnification β for exposing a mask and a wafer to a projection optical system when exposing each shot area of the wafer.
Can be applied to both the step-and-scan method (scanning exposure method) in which synchronous scanning is performed using the speed ratio as a speed ratio. In the step-and-scan method, it is sufficient that good imaging characteristics can be obtained in a slit-shaped (elongated rectangular) exposure area. Therefore, a wider shot on a wafer can be obtained without increasing the size of the projection optical system. Areas can be exposed.

【0069】ところで、上述の各実施例では、半導体素
子の製造に用いられる投影露光装置に本発明を適用して
いる。しかしながら、半導体素子の製造に用いられる露
光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレ
イの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレ
ート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用
いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転
写する露光装置、撮像素子(CCDなど)の製造に用い
られる露光装置などにも本発明を適用することができ
る。また、レチクルまたはマスクを製造するためにガラ
ス基板またはシリコンウエハなどに回路パターンを転写
する露光装置にも、本発明を適用することができる。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device. However, not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also an exposure apparatus used for manufacturing a display including a liquid crystal display element and the like, an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, and a device used for manufacturing a thin film magnetic head The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an image pickup device (such as a CCD), and the like. Further, the present invention can be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate, a silicon wafer, or the like in order to manufacture a reticle or a mask.

【0070】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
構成を取り得ることはいうまでもない。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえば波長が170nm以下の光を用いた場合にも、
特に光学系の大型化を招くことなく、中心遮蔽率が低
く、所要の大きさの像側NAおよびイメージサークルを
確保することができ、たとえば0.1μm以下の高解像
を達成することのできる色収差が良好に補正された投影
光学系を少ないレンズ枚数で実現することができる。
As described above, according to the present invention,
For example, when using light having a wavelength of 170 nm or less,
Especially, without increasing the size of the optical system, the center shielding ratio is low, the image-side NA and the image circle of the required size can be secured, and a high resolution of, for example, 0.1 μm or less can be achieved. A projection optical system in which chromatic aberration is well corrected can be realized with a small number of lenses.

【0072】したがって、本発明の投影光学系を備えた
投影露光装置や本発明の投影光学系を用いた露光方法で
は、感光性基板上に極微細なパターンを高精度に投影露
光することができる。また、露光光源として比較的簡単
な狭帯域化を施したF2レーザを使用することができる
ので、大きな露光パワーを得ることができる。さらに、
レーザ光源のメンテナンスコストも安くなるので、レー
ザ光源にかかるコストが低く且つ高い生産性を有する投
影露光装置を実現することができる。
Therefore, in the projection exposure apparatus having the projection optical system of the present invention and the exposure method using the projection optical system of the present invention, an extremely fine pattern can be projected and exposed on a photosensitive substrate with high accuracy. . In addition, a relatively simple narrow-band F 2 laser can be used as an exposure light source, so that a large exposure power can be obtained. further,
Since the maintenance cost of the laser light source is also reduced, it is possible to realize a projection exposure apparatus having a low cost for the laser light source and high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a lens configuration of a projection optical system according to a first example.

【図2】第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す他の図である。
FIG. 2 is another diagram showing a lens configuration of the projection optical system according to the first example.

【図3】第1実施例における横収差を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing lateral aberration in the first example.

【図4】第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 2.

【図5】第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す他の図である。
FIG. 5 is another diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 2.

【図6】第2実施例における横収差を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating lateral aberration in a second example.

【図7】第3実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a lens configuration of a projection optical system according to a third example.

【図8】第3実施例における横収差を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing lateral aberration in the third example.

【図9】本発明の各実施例にかかる投影光学系を備えた
投影露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a projection exposure apparatus including a projection optical system according to each embodiment of the present invention.

【図10】中心遮蔽率を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a center shielding ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 2 照明光学系 R マスク 4 マスクホルダ 5 マスクステージ 6,12 移動鏡 7,13 干渉計 8 投影光学系 W ウエハ 10 ウェハホルダ 11 ウエハステージ AX 光軸 G1 第1光学系 G2 第2光学系 L11〜L14 各レンズ成分 L21 第1光学素子 L22 第2光学素子 S 開口絞り M1 部分反射面 M4 反射面 AP 開口部 B 中心遮蔽部材 AO 補助光学系 Reference Signs List 1 laser light source 2 illumination optical system R mask 4 mask holder 5 mask stage 6, 12 moving mirror 7, 13 interferometer 8 projection optical system W wafer 10 wafer holder 11 wafer stage AX optical axis G1 first optical system G2 second optical system L11 To L14 Each lens component L21 First optical element L22 Second optical element S Aperture stop M1 Partial reflection surface M4 Reflection surface AP Opening B Center shielding member AO Auxiliary optical system

フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA21 PA06 PA07 PA17 PB06 PB07 QA02 QA03 QA07 QA12 QA17 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA41 QA42 QA45 QA46 RA12 RA13 RA32 TA04 5F046 AA22 BA03 BA05 CA04 CA08 CB12 CB23 CB25 DA01 Continued on the front page F term (reference) 2H087 KA21 PA06 PA07 PA17 PB06 PB07 QA02 QA03 QA07 QA12 QA17 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA41 QA42 QA45 QA46 RA12 RA13 RA32 TA04 5F046 AA22 BA03 BA05 CA04 CB12 DA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面からの光を受ける第1光学系と、
該第1光学系を介した光を第2面へ結像する第2光学系
とを含む投影光学系であって、 前記第2光学系は、前記光を透過及び反射させる部分反
射面と、前記第1面側に凹面を向けたメニスカス形状の
第1光学素子と、前記第1面側に凹面を向けたメニスカ
ス形状の第2光学素子と、所定の開口部を有する反射面
とを有し、 前記第1光学系を介した光が前記部分反射面、前記第1
光学素子および前記第2光学素子を介して前記反射面に
て反射され、前記反射面にて反射された光が前記第2光
学素子および前記第1光学素子を介して前記部分反射面
にて反射され、前記部分反射面にて反射された光が前記
第1光学素子、前記第2光学素子および前記開口部を介
して前記第2面上に結像することを特徴とする投影光学
系。
A first optical system for receiving light from a first surface;
A second optical system that forms an image of light passing through the first optical system onto a second surface, wherein the second optical system has a partially reflecting surface that transmits and reflects the light; It has a meniscus-shaped first optical element having a concave surface facing the first surface side, a meniscus-shaped second optical element having a concave surface facing the first surface side, and a reflecting surface having a predetermined opening. The light passing through the first optical system is transmitted through the partial reflection surface and the first optical system.
The light reflected on the reflection surface via the optical element and the second optical element, and the light reflected on the reflection surface is reflected on the partial reflection surface via the second optical element and the first optical element. And a light reflected by the partial reflection surface forms an image on the second surface via the first optical element, the second optical element, and the opening.
【請求項2】 前記第1光学素子の前記第2面側の面の
曲率半径をR2,前記第2光学素子の前記第1面側の面
の曲率半径をR3とそれぞれしたとき、 0.5≦|R2/R3|≦2.0 の条件を満足することを特徴とする請求項1記載の投影
光学系。
2. When the radius of curvature of the surface on the second surface side of the first optical element is R2, and the radius of curvature of the surface on the first surface side of the second optical element is R3, 0.5 2. The projection optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied: .ltoreq. | R2 / R3 | .ltoreq.2.0.
【請求項3】 前記第1光学素子と前記第2光学素子と
が有する面の曲率半径のうち、最も大きい曲率半径をR
max、最も小さい曲率半径をRminとそれぞれした
とき、 |Rmax/Rmin|≦2.5 の条件を満足することを特徴とする請求項1又は2記載
の投影光学系。
3. The largest radius of curvature among the radii of curvature of the surfaces of the first optical element and the second optical element is R.
3. The projection optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied: | Rmax / Rmin | ≦ 2.5, where max and the smallest radius of curvature are Rmin.
【請求項4】 所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明光学系と、 前記第1面上に配置された前記マスクの前記所定のパタ
ーンの像を前記第2面上に配置された感光性基板上に投
影するための請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投
影光学系とを備えていることを特徴とする投影露光装
置。
4. An illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and an image of the predetermined pattern of the mask disposed on the first surface is disposed on the second surface. A projection exposure apparatus comprising: the projection optical system according to claim 1 for projecting on a photosensitive substrate.
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