JP2001027727A - 反射屈折光学系及び該光学系を備える投影露光装置 - Google Patents

反射屈折光学系及び該光学系を備える投影露光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】極紫外領域であっても良好に色収差補正され、
高解像に必要なＮＡ（０．６以上）を有し、反射部材及
び屈折部材が極力少ない反射屈折光学系等を提供するこ
と。 【解決手段】 反射屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第
１面３の最終像を第２面９上にテレセントリックに形成
する屈折型の第２結像光学系Ｇ２とを備え、光学系Ｇ１
は、少なくとも１つの正レンズ成分を含むレンズ群Ｌ１
と、前記レンズ群を透過した光を反射する第１反射面Ｍ
１と、面Ｍ１で反射した光を光学系Ｇ２へ導くための第
２反射面Ｍ２とを有し、面Ｍ１、Ｍ２の少なくともいず
れか一方は凹面反射面であり、光学系Ｇ２は開口絞りＡ
Ｓを有し、前記反射屈折光学系が有する全ての光学素子
成分は単一の直線状の光軸ＡＸ上に設けられ、第１面と
第２面とは相互にほぼ平行な平面であり、反射屈折光学
系の射出瞳はほぼ円形である。

Description

【発明の詳細な説明】
【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反射屈折光学系及
び該反射屈折光学系を備えた投影露光装置に関し、特
に、走査型投影露光装置に適した反射屈折光学系に関す
る。
【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「レチクル」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。特
に、照明光の波長は、ｇ線（λ＝４３６ｎｍ）からｉ線
（λ＝３６５ｎｍ）、さらにはＫｒＦレーザ（λ＝２４
８ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。そして、将来は、
ＡｒＦレーザ（λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７
ｎｍ）へと移行する可能性が大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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。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望ましい。レンズ成分か
ら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（例えば、特開平５−１７３０６５号公報）１８
枚以上と多くの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困難である。また、
２００ｎｍ以下の極紫外領域の光を使用した場合、硝材
内部の吸収やレンズ表面の反射防止膜の吸収等が原因で
光学性能が劣化するおそれがある。
【０００４】さらに、発振波長が２００ｎｍ以下のレー
ザ光源は発振波長域の狭帯化が進んでいても波長にある
程度の幅を有している。このため、良好なコントラスト
を保ったままパターンの投影露光を行うためには、ｐｍ
（ピコメートル）オーダーの色消し収差補正が必要とな
る。上記特開平５−１７３０６５号公報に開示された光
学系は単一の硝材のみで構成されている屈折型レンズ系
であるため、色収差が大きく、波長幅を有する光源には
使用できないという問題がある。
【０００５】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。
【０００６】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、レチクル側からこの凹面反
射鏡に入射した光が反射されて再び元のレチクル側へ逆
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。
【０００７】しかし、例えば特開平５−２８１４６９号
公報に開示された光学系のようにビームスプリッタを用
いると、光学系を製造するための大型硝材を確保するこ
とが困難である。また、特開平５−５１７１８号公報に
開示された光学系では、光路折り曲げミラー（フォール
ディングミラー）又はビームスプリッタが必要となり、
光学系を製造するために複数の鏡筒を要し、製造が困難
であること、又は光学部品の調整が困難であること等の
問題を生じている。このように、反射屈折型の光学系で
必要に応じて設けられている光路偏向用の平面反射鏡
（折り曲げミラー）に対しては光線が斜め方向から入射
する。このため、極めて高い面精度が必要とされるの
で、製造することが困難である。さらに、該平面反射鏡
は振動に弱いという問題も有している。
【０００８】また、米国特許第５，７１７，５１８号公
報に開示された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。しかし、光軸上を進行
してくる光を遮光するために中心遮蔽が必要なことから
特定の周波数のパターンでコントラストの低下が起きて
しまうという問題がある。
【０００９】加えて、極紫外領域では十分な光学性能を
有する反射防止膜を製造することが困難であるので、光
学系を構成する光学部材の数をできるだけ減らしたいと
いう要求もある。
【００１０】以上述べたことから例えば０．１８μｍ以
下の線幅を有するパターンを焼き付けるためには、Ａｒ
Ｆ又はＦ2レーザ等の波長が２００ｎｍ以下の光源を使
用した場合でも色収差補正能力に優れ、中心遮蔽を行わ
ず、ＮＡが０．６以上の高開口数を確保でき、屈折部
材、反射部材が極力少ない光学系が望ましい。
【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、極紫外領域、特に波長が２００ｎｍ以下であって
も良好に色収差補正され、高解像に必要なＮＡ（０．６
以上）を有し、反射部材及び屈折部材が極力少ない反射
屈折光学系及び該光学系を備える投影露光装置を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【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面の中間像を形成するための反射屈
折型の第１結像光学系と、前記中間像からの光に基づい
て前記第１面の最終像を第２面上にテレセントリックに
形成するための屈折型の第２結像光学系とを備えた反射
屈折光学系であって、前記第１結像光学系は、少なくと
も１つの正レンズ成分を含むレンズ群と、前記レンズ群
を透過した光を反射する第１の反射面と、前記第１の反
射面で反射した光を前記第２結像光学系へ導くための第
２の反射面とを有し、前記第１及び第２の反射面の少な
くともいずれか一方は凹面反射面であり、前記第２結像
光学系は開口絞りを有し、前記反射屈折光学系が有する
全ての光学素子成分は単一の直線状の光軸上に設けら
れ、前記第１面と前記第２面とは相互にほぼ平行な平面
であり、前記反射屈折光学系の射出瞳はほぼ円形である
ことを特徴とする反射屈折光学系を提供する。ここで、
第２の反射面は第１面からの光を第１の反射面の方向へ
通過又は透過させるために軸外に開口部（孔）を有し、
第１の反射面も前記第２の反射面で反射した光を第２結
像光学系の方向へ通過又は透過させるための開口部
（孔）を有している。射出瞳はほぼ円形であるとは、光
軸の中心近傍に遮蔽物が存在しないことを意味してい
る。
【００１３】また、本発明は、前記第１及び第２の反射
面のうちの前記凹面反射面の焦点距離をｆＭ１、前記第
１面から前記第２面までの光軸に沿った距離をＬとそれ
ぞれしたとき、 ０．０４＜｜ｆＭ１｜＜／Ｌ＜０．４ の条件を満足することが望ましい。
【００１４】また、本発明は、前記第１及び第２の反射
面のうちの前記凹面反射面の倍率をβＭ１としたとき、 ０．６＜｜βＭ１｜＜２０ の条件を満足することが望ましい。
【００１５】また、本発明は、前記第１結像光学系の倍
率をβ１としたとき、 ０．３＜｜β１｜＜１．８ の条件を満足することが望ましい。
【００１６】また、本発明は、所定のパターンが形成さ
れたマスクを照明する照明光学系と、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４のいずれか１項に記載の反射屈折光学系とを
備えていることを特徴とする投影露光装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面の符号を用いて本
発明にかかる反射屈折光学系について説明する。第１面
３の中間像Ｉ１を形成するための反射屈折型の第１結像
光学系Ｇ１と、中間像からの光に基づいて第１面３の最
終像を第２面９（ウエハ面、即ち最終像面）上にテレセ
ントリックに形成するための屈折型の第２結像光学系Ｇ
２とを備えた反射屈折光学系である。第１結像光学系Ｇ
１は、少なくとも１つの正レンズ成分を含むレンズ群
と、前記レンズ群を透過し、ほぼコリメートされた光を
反射する第１の反射面Ｍ１と、前記第１の反射面Ｍ１で
反射した光を前記第２結像光学系Ｇ２へ導くための第２
の反射面Ｍ２とを有し、前記第１及び第２の反射面の少
なくともいずれか一方は凹面反射面である。また、前記
第２結像光学系Ｇ２は開口絞りＡＳを有し、前記反射屈
折光学系が有する全ての光学素子成分は単一の直線状の
光軸ＡＸ上に設けられ、前記第１面３と前記第２面８と
は相互にほぼ平行な平面であり、前記反射屈折光学系の
射出瞳はほぼ円形である。本発明では、投影される有効
領域を輪帯形状とすること、及び反射面Ｍ１，Ｍ２を適
切な位置に設けることで光学素子どうしの物理的干渉を
避け、構成的に無理の無い反射屈折光学系を達成してい
る。
【００１８】また、本発明では、以下の条件式（１）を
満足することが望ましい。 （１） ０．０４＜｜ｆＭ１｜＜／Ｌ＜０．４ ここで、ｆＭ１は第１及び第２の反射面のうちの凹面反
射面の焦点距離、Ｌは第１面３から第２面９までの光軸
ＡＸに沿った距離をそれぞれ表している。条件式（１）
は凹面反射面の適切なパワーの範囲を規定している。本
発明の光学系では屈折レンズで生じる正のペッツバール
和を凹面鏡の負のペッツバール和で補正している。条件
式（１）の上限値を上回ると屈折レンズによるペッツバ
ール和を補正しきれず、像の平坦性が悪化する。逆に、
条件式（１）の下限値を下回ると、ペッツバール和が補
正過剰となり同様に像の平坦性が悪化する。
【００１９】また、本発明では、以下の条件式（２）を
満足することが望ましい。 （２） ０．６＜｜βＭ１｜＜２０ ここで、βＭ１は前記第１及び第２の反射面のうちの前
記凹面反射面の倍率を表している。条件式（２）は凹面
反射鏡の適切な倍率の範囲を規定している。条件式
（２）の上限値を上回る、又は下限値を下回ると第１結
像系Ｇ１の対称性が著しく損なわれ、コマ収差が大きく
発生し像の悪化を招いてしまう。
【００２０】また、本発明では、以下の条件式（３）を
満足することが望ましい。 （３） ０．３＜｜β１｜＜１．８ ここで、β１は第１結像光学系Ｇ１の倍率である。条件
式（３）は第１結像光学系Ｇ１の適切な倍率の範囲を規
定している。条件式（３）の上限値を上回る、又は下限
値を下回るとパワーのバランスが崩れ歪曲収差（ディス
トーション）、コマ収差の原因となり、結像性能を悪化
させる。
【００２１】また、本発明では、第１結像光学系Ｇ１は
光軸ＡＸに垂直な平面Ｐ１内において、当該平面を少な
くとも３回横切る光線が存在することが望ましい。第１
面３からの光はレンズ群Ｌ１で屈折された後平面Ｐ１を
透過（１回目）して反射面Ｍ１に入射・反射し再び平面
Ｐ１を透過（２回目）して反射面Ｍ２に入射する。そし
て、反射面Ｍ２で反射された後再び平面Ｐ１を通過（３
回目）後、中間像Ｉ１を形成する。そして、像の有効領
域を輪帯形状にしたことで光線と反射面Ｍ１，Ｍ２等と
の光学素子とが物理的に干渉すること無しに配置するこ
とができる。
【００２２】また、本発明の反射屈折光学系は、上述の
ように第２面（ウエハ面）９側にテレセントリックであ
るが、さらに加えて第１面（レチクル面）３側に対して
もテレセントリックであることが望ましい。
【００２３】以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は、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。なお、図１において、投影光学系を構成する投
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１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。また、投影光学系８の物体面に
は所定の回路パターンが形成された投影原版としてレチ
クル３が配置され、投影光学系８の像面には、基板とし
てのフォトレジストが塗布されたウエハ９が配置されて
いる。
【００２４】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レチクル３を均
一に照明する。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変更するための１つ又は複数の
折り曲げミラーが配置される。
【００２５】また、照明光学系２は、例えば露光光の照
度分布を均一化するための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、レチクル３
上での照明領域のサイズ・形状を規定するための可変視
野絞り（レチクルブラインド）、この視野絞りの像をレ
チクル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。なお、光源１から視野絞りまでの光学系とし
て、例えば米国特許第5,345,292号に開示された照明光
学系を適用することができる。
【００２６】レチクル３は、レチクルホルダ４を介し
て、レチクルステージ５上においてＸＹ平面に平行に保
持されている。レチクル３には転写すべきパターンが形
成されており、パターン領域全体が照明光学系２からの
光で照明される。レチクルステージ５は、図示を省略し
た駆動系の作用により、レチクル面（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
はレチクル移動鏡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。
【００２７】レチクル３に形成されたパターンからの光
は、投影光学系８を介して、感光性基板であるウエハ９
上にマスクパターン像を形成する。投影光学系８は、そ
の瞳位置近傍に口径が可変の開口絞りＡＳ（図２参照）
を有すると共に、レチクル３側及びウエハ９側におい
て、実質的にテレセントリックとなっている。
【００２８】ウエハ９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、レチクル３上での照明領域と実質的
に相似形状の露光領域にパターン像が形成される。
【００２９】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。
【００３０】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３上の視野領域（照明領域）及びウエハ
９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３及びウエハ９の位置合わせ
を行い、図示無きオートフォーカス／オートレベリング
系を用いてウエハ９を投影光学系の結像面に位置決めす
る。そして、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３とウエハ９とを同期的
に移動（走査）させることにより、ウエハ９上には露光
領域の長辺に等しい幅を有し且つウエハ９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。
【００３１】なお、光源１からウエハ９までの光路の全
体にわたって露光光がほとんど吸収されることのない窒
素やヘリウムガスなどの不活性ガスの雰囲気が形成され
ている。
【００３２】（第１実施例）図２は、第１実施例にかか
る反射屈折光学系のレンズ構成を示す図である。レチク
ル（第１面）３の中間像Ｉ１を形成するための反射屈折
型の第１結像光学系Ｇ１と、中間像Ｉ１からの光に基づ
いてレチクル面３の最終像をウエハ（第２面）９上にテ
レセントリックに形成するための屈折型の第２結像光学
系Ｇ２とを備えた反射屈折光学系である。
【００３３】第１結像光学系Ｇ１は、少なくとも１つの
正レンズ成分を含むレンズ群Ｌ１と、レンズ群Ｌ１を透
過した光を反射する第１の反射面Ｍ１と、第１の反射面
Ｍ１で反射した光を第２結像光学系Ｇ２へ導くための第
２の反射面Ｍ２とを有し、第１及び第２の反射面の少な
くともいずれか一方は凹面反射面であり、第２結像光学
系Ｇ２は開口絞りＡＳを有している。そして、反射屈折
光学系が有する全ての光学素子成分は単一の直線状の光
軸ＡＸ上に設けられ、レチクル面３とウエハ面９とは相
互にほぼ平行な平面であり、反射屈折光学系の射出瞳は
ほぼ円形である。
【００３４】第１実施例にかかる投影光学系の諸元値を
表１に掲げる。表１において、左端の番号はレチクル３
（第1物体面）側からのレンズ面の順序、rは該当レンズ
面の曲率半径、dは該当レンズ面から次のレンズ面まで
の光軸上の間隔、βは反射屈折光学系全体の倍率、ＮＡ
はウエハ側（第２面側）の開口数、λは基準波長をそれ
ぞれ示している。また、第１実施例における硝材の屈折
率は第２実施例でも同様である。
【００３５】さらに、レンズデータ中のＡＳＰは非球面
を示している。各実施例において、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〜Ｆとしたとき、
以下の数式で表される。
【００３６】
【数１】Ｚ＝（ｙ2／ｒ）／[１＋｛１−（１＋κ）・ｙ
2／ｒ2｝1/2]＋Ａ・ｙ4＋Ｂ・ｙ6＋Ｃ・ｙ8＋Ｄ・ｙ10
＋Ｅ・ｙ12＋Ｆ・ｙ14
【００３７】なお、以下全ての実施例の諸元値におい
て、本実施例と同様の符号を用いる。ここで、各実施例
の諸元値における曲率半径ｒ、光軸上間隔ｄの単位の一
例としてｍｍを用いることができる。
【００３８】
【表１】 ｜β｜＝１／４ ＮＡ＝０．７５ λ＝１９３．３ｎｍ 番号 r d 硝材 1: -211.97583 30.000000 SiO2 2: -354.80161 35.347349 3: -8888.21083 38.000000 SiO2 4: -227.79960 0.944905 5: 303.84978 27.415767 SiO2 ASP: κ=0.000000 A=+0.743561×10-8 B=-0.230589×10-12 C=-0.115168×10-17 D=-0.753145×10-22 6: 237634.15996 30.000000 7: ∞（平面） 214.776416 8: -348.87932 12.000000 SiO2 9: 4267.07121 5.579827 10: -362.24910 -5.579827 (反射面） ASP: κ=3.260270 A=+0.859110×10-8 B=+0.351935×10-12 C=-0.100064×10-15 D=+0.318170×10-19 E=-0.489883×10-23 11: 4267.07087 -12.000000 SiO2 12: -348.87932 -214.776416 13: 642.80918 246.776416 (反射面） ASP: κ=1.840470 A=0.198825×10-8 B=0.556479×10-13 C=0.597091×10-18 D=0.492729×10-22 E=-0.103460×10-26 14: 208.71115 33.000000 SiO2 15: -2529.72930 257.546203 16: -1810.41832 14.500000 SiO2 ASP: κ=0.000000 A=-0.885983×10-7 B=-0.200044×10-11 C=-0.570861×10-16 D=+0.456578×10-22 E=-0.493085×10-25 17: 851.98207 220.408225 18: 15200.59096 30.000000 SiO2 19: -268.76515 0.200000 20: 434.96005 36.013163 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.161380×10-7 B=+0.153066×10-12 C=+0.108604×10-17 D=+0.319975×10-21 E=-0.101080×10-25 21: -345.83883 10.489902 22: -215.91874 20.000000 SiO2 23: -619.95152 0.200000 24: 415.08345 40.000000 SiO2 25: -1275.90912 26.288090 26: 324.91386 35.000000 SiO2 27: -740.00769 5.214992 ASP: κ=0.000000 A=+0.138330×10-7 B=+0.194125×10-12 C=-0.258860×10-18 D=-0.196062×10-22 E=+0.363539×10-26 28: 140.91060 34.000000 SiO2 29: 1406.88948 0.500000 30: 355.40083 17.506069 SiO2 31: 98.27403 1.561573 32: 105.27944 75.940555 SiO2 33: 1597.37798 12.920542 （硝材の屈折率） λ=193.3nm+0.48pm λ=193.3nm λ=193.3nm-0.48pm SiO2 1.56032536 1.5603261 1.56032685 CaF2 1.50145434 1.5014548 1.50145526 （条件式対応値） （１）｜ｆＭ１｜＝181.1246/1350=0.13417 （２）｜βＭ１｜＝|-1.21007|=1.21007 （３）｜β１｜=|-1.1454|=1.1454
【００３９】図３は本実施例の反射屈折光学系の子午方
向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方
向）における横収差（コマ収差）を示している。図にお
いて、Ｙは像高を表し、実線は基準波長（λ＝193.3n
m)、点線はλ＝193.3nm+0.48pm、一点鎖線はλ＝193.3n
m-0.48pmをそれぞれ示している（第２実施例も同様）。
なお、以下全ての実施例の諸収差図において本実施例と
同様の符号を用いる。収差図より明らかなように、本実
施例の反射屈折光学系は、使用する硝材の吸収による結
像性能の低下を抑えた上、両側テレセントリックである
にもかかわらず露光領域の全てにおいて、収差がバラン
ス良く補正されていることがわかる。
【００４０】（第２実施例）図４は、第２実施例にかか
る反射屈折光学系のレンズ構成を示す図である。レチク
ル（第１面）３の中間像Ｉ１を形成するための反射屈折
型の第１結像光学系Ｇ１と、中間像Ｉ１からの光に基づ
いて第１面３の最終像をウエハ（第２面）９上にテレセ
ントリックに形成するための屈折型の第２結像光学系Ｇ
２とを備えた反射屈折光学系である。
【００４１】第１結像光学系Ｇ１は、少なくとも１つの
正レンズ成分を含むレンズ群Ｌ１と、レンズ群Ｌ１を透
過した光を反射する第１の反射面Ｍ１と、第１の反射面
Ｍ１で反射した光を第２結像光学系Ｇ２へ導くための第
２の反射面Ｍ２とを有し、第１及び第２の反射面の少な
くともいずれか一方は凹面反射面であり、第２結像光学
系Ｇ２は開口絞りＡＳを有している。そして、反射屈折
光学系が有する全ての光学素子成分は単一の直線状の光
軸ＡＸ上に設けられ、ウエハ面３とレチクル面９とは相
互にほぼ平行な平面であり、反射屈折光学系の射出瞳は
ほぼ円形である。
【００４２】第２実施例にかかる反射屈折光学系の諸元
値を表２に掲げる。なお、表２中の符号は表１と同様の
定義であり、非球面ＡＳＰは前述の式で表される。
【００４３】
【表２】 ｜β｜＝１／６ ＮＡ＝０．７５ λ＝１９３．３ｎｍ 番号 r d 硝材 1: 521.54601 23.000000 SiO2 2: -191794.5079 0.944905 3: 194.28987 30.000000 SiO2 ASP: κ=0.000000 A=-0.155326×10-8 B=-0.140791×10-12 C=+0.176234×10-17 D=-0.155625×10-21 4: 452.66236 300.000000 5: -589.38426 12.000000 SiO2 6: 1106.79674 5.000000 7: -482.64964 -5.000000 （反射面） ASP: κ=7.430564 A=+0.199000×10-8 B=-0.957889×10-12 C=-0.122172×10-15 D=+0.305937×10-19 E=-0.126279×10-22 8: 1106.79671 -12.000000 SiO2 9: -589.38426 -273.707398 10: 455.39924 477.535323 （反射面） ASP: κ=0.000000 A=+0.434199×10-9 B=+0.327908×10-14 C=+0.360429×10-19 D=-0.622589×10-24 > 11: 300.69546 29.000000 SiO2 12: -3836.44237 191.527911 13: -4996.75666 15.000000 SiO2 ASP: κ=0.000000 A=-0.601871E-07 B=-0.111865×10-11 C=-0.177478×10-16 D=+0.104425×10-23 E=-0.236872×10-25 14: 1631.22452 164.229823 15: 761.43970 32.000000 SiO2 16: -416.24467 7.787594 17: 385.90210 43.198650 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.127289×10-7 B=+0.112712×10-12 C=-0.237720×10-18 D=+0.283035×10-21 E=-0.177785×10-25 18: -325.55463 16.575364 19: -220.30976 20.000000 SiO2 20: -755.61144 9.063759 21: 359.10784 37.871908 SiO2 22: -1575.91947 1.464560 23: 235.63612 32.000000 SiO2 24: -2200.62013 1.000000 ASP: κ=0.000000 A=+0.198616×10-7 B=-0.109623×10-12 C=0.106669×10-16 D=-0.466071×10-21 E=+0.853932×10-26 25: 159.89570 33.600000 SiO2 26: 2158.79385 0.000000 27: 406.09986 9.500000 SiO2 28: 68.76384 4.196119 29: 70.58705 75.473363 SiO2 30: 2340.17874 9.379567 （条件式対応値） （１）｜ｆＭ１｜=241.3248/1339.26=0.18019 （２）｜βＭ１｜=|-12.51|=12.51 （３）｜β１｜=|-0.6135|=0.6135
【００４４】図５は第２実施例にかかる光学系の横収差
図である。図からも明らかなように露光領域の全てにお
いて、収差がバランス良く補正されていることがわか
る。
【００４５】（第３実施例）図６は、第３実施例にかか
る反射屈折光学系のレンズ構成を示す図である。レチク
ル（第１面）３の中間像Ｉ１を形成するための反射屈折
型の第１結像光学系Ｇ１と、中間像Ｉ１からの光に基づ
いて第１面３の最終像をウエハ（第２面）９上にテレセ
ントリックに形成するための屈折型の第２結像光学系Ｇ
２とを備えた反射屈折光学系である。
【００４６】第１結像光学系Ｇ１は、少なくとも１つの
正レンズ成分を含むレンズ群Ｌ１と、レンズ群Ｌ１を透
過した光を反射する第１の反射面Ｍ１と、第１の反射面
Ｍ１で反射した光を第２結像光学系Ｇ２へ導くための第
２の反射面Ｍ２とを有し、第１及び第２の反射面の少な
くともいずれか一方は凹面反射面であり、第２結像光学
系Ｇ２は開口絞りＡＳを有している。そして、反射屈折
光学系が有する全ての光学素子成分は単一の直線状の光
軸ＡＸ上に設けられ、ウエハ面３とレチクル面９とは相
互にほぼ平行な平面であり、反射屈折光学系の射出瞳は
ほぼ円形である。
【００４７】第３実施例にかかる反射屈折光学系の諸元
値を表３に掲げる。なお、表３中の符号は表１と同様の
定義であり、非球面ＡＳＰは前述の式で表される。
【００４８】
【表３】 ｜β｜＝１／４ ＮＡ＝０．７５ λ＝１５７．６ｎｍ 番号 r d 硝材 1: 314.69351 28.000000 CaF2 2: -934.65900 37.000000 ASP: κ=0.000000 A=-0.229218×10-7 B=+0.947150×10-12 C=-0.128922×10-16 D=-0.190103×10-20 E=-0.386976×10-25 3: -639.17871 23.000000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.108326×10-7 B=+0.924937×10-12 C=-0.326453×10-16 D=-0.342966×10-20 E=+0.132323×10-25 4: -318.93314 245.763430 5: -108.60441 10.000000 CaF2 ASP: κ=0.495309 A=0.486675×10-7 B=0.492347×10-11 C=-0.606490×10-16 D=0.180500×10-18 E=-0.766603×10-23 F=0.138880×10-26 6: -2160.76276 14.249561 7: -165.34978 -14.249561 （反射面） ASP: κ=1.132286 A=+0.201000×10-7 B=+0.102160×10-11 C=-0.209696×10-16 D=+0.126536×10-19 E=+0.429651×10-24 F=-0.160033×10-29 8: -2160.76276 -10.000000 CaF2 9: -108.60441 -245.763430 ASP: κ=0.495309 A=+0.486675×10-7 B=+0.492347×10-11 C=-0.606490×10-16 D=+0.180500×10-18 E=-0.766603×10-23 F=+0.138880×10-26 10: -318.93314 -23.000000 CaF2 11: -639.17869 -4.391997 ASP: κ=0.000000 A=-0.108326×10-7 B=+0.924936×10-12 C=-0.326453×10-16 D=-0.342966×10-20 E=+0.132323×10-25 12: -1183.44883 4.391997 （反射面） ASP: κ=0.000000 A=-0.183262×10-10 B=-0.246349×10-12 C=+0.147599×10-16 D=+0.182045×10-20 E=-0.115790×10-25 13: -639.17869 23.000000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.108326×10-7 B=+0.924936×10-12 C=-0.326453×10-16 D=-0.342966×10-20 E=+0.132323×10-25 14: -318.93314 300.763420 15: 756.86009 41.000000 CaF2 16: -412.30872 15.942705 ASP: κ=0.000000 A=+0.361860×10-8 B=+0.893121×10-14 C=+0.135118×10-18 D=-0.735265×10-23 E=+0.151108×10-27 17: 382.45831 36.000000 CaF2 18: 2411.92028 120.195566 19: 203.57233 23.670903 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.666118×10-8 B=-0.225767×10-12 C=-0.790187×10-19 D=-0.460596×10-21 E=0.210563×10-25 F=-0.570908×10-30 20: 174.15615 417.834922 21: 164.52297 20.000000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=+0.153241×10-7 B=+0.610531×10-12 C=+0.252256×10-15 D=-0.150451×10-20 E=+0.326670×10-23 F=-0.132886×10-27 22: 746.82563 20.284156 23: 93.58470 23.000000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.267761×10-7 B=+0.970828×10-12 C=+0.117557×10-15 D=+0.718106×10-19 E=-0.162733×10-22 F=+0.586684×10-26 24: 256.99945 21.338588 25: -129.21983 16.000000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.588690×10-8 B=0.461959×10-12 C=0.130813×10-14 D=-0.849445×10-19 E=-0.123125×10-22 F=+0.290566×10-26 26: -219.48522 1.000000 27: 102.75126 19.500000 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=-0.862905×10-7 B=-0.119006×10-10 C=-0.124879×10-14 D=-0.367913×10-18 E=-0.451018×10-22 F=+0.119726×10-26 28: 593.36680 1.000000 29: 83.17946 18.815833 CaF2 ASP: κ=0.111409 A=-0.393239×10-7 B=-0.723984×10-11 C=-0.679503×10-14 D=-0.115217×10-17 E=-0.763652×10-22 F=+0.381047×10-25 30: 197.09247 1.000000 31: 110.23581 43.599536 CaF2 ASP: κ=0.000000 A=+0.850436×10-9 B=+0.126341×10-10 C=+0.168625×10-13 D=+0.782396×10-17 E=-0.233726×10-20 F=+0.333624×10-24 32: ∞（平面） 9.100000 （硝材の屈折率） λ=157.6nm+1.29pm 157.6nm 157.6nm-1.29pm CaF2 1.55999383 1.56 1.56000617 （条件式対応値） （１）｜ｆＭ１｜=82.6749/1350=0.06124 （２）｜βＭ１｜=|-0.96128|=0.96128 （３）｜β１｜=|-1.4453|=1.4453
【００４９】図６は第３実施例にかかる光学系の横収差
図である。図において、Ｙは像高を表し、実線は基準波
長（λ＝157.6nm)、点線はλ＝157.6nm+1.29pm、一点鎖
線はλ＝157.6nm-1.29pmをそれぞれ示している。図から
も明らかなように露光領域の全てにおいて、収差がバラ
ンス良く補正されていることがわかる。
【００５０】さて、上記実施例は、円弧形状（輪帯形状
を部分的に切り出した形状）の露光領域を用いてウエハ
の各ショット領域へ露光を行う際に、マスクとウエハと
を投影倍率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）の走査型投影露光
装置に適用している。しかし、露光フィールドが例えば
５ｍｍ×５ｍｍ程度の小フィールドであれば、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）の投影露光装
置にも適用できる。なお、ステップ・アンド・スキャン
方式では、スリット状（所定の方向に延びた形状、例え
ば細長い矩形状、台形状、細長い六角形状、円弧形状な
ど）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。
【００５１】ところで、上記実施例では、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。
【００５２】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。
【００５３】また、本発明は以下の（Ａ）又は（Ｂ）に
記載の構成とすることもできる。 （Ａ）前記反射屈折光学系を構成する全ての屈折部材は
単一の硝材又は蛍石を含む複数の硝材からなることを特
徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の反射屈折
光学系。 （Ｂ）所定のパターンが形成されたマスクを照明する照
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４の何れか一項
又は上記（Ａ）に記載の反射屈折光学系とを備え、前記
照明光学系は２５０ｎｍ以下の波長の光を供給すること
を特徴とする投影露光装置。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、極紫外
領域、特に波長が２００ｎｍ以下であっても良好に色収
差補正され、高解像に必要なＮＡ（０．６以上）を有
し、反射部材及び屈折部材が極力少ない反射屈折光学系
を提供できる。また、反射部材等が少ないため極紫外領
域においても吸収が少なく露光光を有効に使用できる。
さらに、本発明の投影露光装置によれば、上記反射屈折
光学系を備えているため、極紫外光を用いて微細なマス
クパターン像を正確に転写できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる反射屈折光学系を備え
る投影露光装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施例にかかる反射屈折光学系のレンズ構
成を示す図である。
【図３】第１実施例にかかる反射屈折光学系の横収差を
示す図である。
【図４】第２実施例にかかる反射屈折光学系のレンズ構
成を示す図である。
【図５】第２実施例にかかる反射屈折光学系の横収差を
示す図である。
【図６】第３実施例にかかる反射屈折光学系のレンズ構
成を示す図である。
【図７】第３実施例にかかる反射屈折光学系の横収差を
示す図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源 ２ 照明光学系 ３ 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（反射屈折光学系） ９ ウエハ １０ ウェハホルダ １１ ウエハステージ ＡＸ 光軸 Ｇ１ 第１結像光学系 Ｇ２ 第２結像光学系 ＡＳ 開口絞り Ｍ１ 第１の反射鏡 Ｍ２ 第２の反射鏡 Ｌｉ 各レンズ成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 弘太郎 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2H087 KA21 NA02 NA04 RA32 TA01 TA04 TA06 UA03 UA04 5F046 BA05 CA08 CB12 CB25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１面の中間像を形成するための反射屈
    折型の第１結像光学系と、前記中間像からの光に基づい
    て前記第１面の最終像を第２面上にテレセントリックに
    形成するための屈折型の第２結像光学系とを備えた反射
    屈折光学系であって、 前記第１結像光学系は、少なくとも１つの正レンズ成分
    を含むレンズ群と、前記レンズ群を透過した光を反射す
    る第１の反射面と、前記第１の反射面で反射した光を前
    記第２結像光学系へ導くための第２の反射面とを有し、
    前記第１及び第２の反射面の少なくともいずれか一方は
    凹面反射面であり、前記第２結像光学系は開口絞りを有
    し、 前記反射屈折光学系が有する全ての光学素子成分は単一
    の直線状の光軸上に設けられ、前記第１面と前記第２面
    とは相互にほぼ平行な平面であり、 前記反射屈折光学系の射出瞳はほぼ円形であることを特
    徴とする反射屈折光学系。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の反射面のうちの前記
    凹面反射面の焦点距離をｆＭ１、 前記第１面から前記第２面までの光軸に沿った距離をＬ
    とそれぞれしたとき、 ０．０４＜｜ｆＭ１｜＜／Ｌ＜０．４ の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の反射
    屈折光学系。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２の反射面のうちの前記
    凹面反射面の倍率をβＭ１としたとき、 ０．６＜｜βＭ１｜＜２０ 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
    の反射屈折光学系。
  4. 【請求項４】 前記第１結像光学系の倍率をβ１とした
    とき、 ０．３＜｜β１｜＜１．８ の条件を満足することを特徴とする請求項１，２又は３
    記載の反射屈折光学系。
  5. 【請求項５】 所定のパターンが形成されたマスクを照
    明する照明光学系と、 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４の何れか一項に記載の反射
    屈折光学系とを備えていることを特徴とする投影露光装
    置。
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