JP2003045782A - 反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置 - Google Patents
反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ＥＵＶリソグラフィーに適用可能
な高ＮＡと結像性能のバランスに優れた６枚ミラー系の
反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置を提供
する。 【解決手段】 本発明の一側面としての反射型縮小投影
光学系は、波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体面上の
パターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光学系
であって、物体側から像側にかけて順次光を反射すると
ともに基本的に共軸系をなすように配置された６枚の鏡
を有し、当該６枚の鏡のうち３番目に前記光を反射する
鏡は当該光学系の瞳位置にある。
な高ＮＡと結像性能のバランスに優れた６枚ミラー系の
反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置を提供
する。 【解決手段】 本発明の一側面としての反射型縮小投影
光学系は、波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体面上の
パターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光学系
であって、物体側から像側にかけて順次光を反射すると
ともに基本的に共軸系をなすように配置された６枚の鏡
を有し、当該６枚の鏡のうち３番目に前記光を反射する
鏡は当該光学系の瞳位置にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、露光装
置に関し、特に、極端紫外（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ
ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用した半導体ウェハ用
の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス
基板などの被処理体を投影露光する反射型縮小投影光学
系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
置に関し、特に、極端紫外（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ
ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用した半導体ウェハ用
の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス
基板などの被処理体を投影露光する反射型縮小投影光学
系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び薄型化の要
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】半導体製造用の代表的な露光装置である投
影露光装置は、（本出願では交換可能に使用する）マス
ク又はレチクル上に描画されたパターンをウェハ上に投
影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解
像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λ
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられ
る。
影露光装置は、（本出願では交換可能に使用する）マス
ク又はレチクル上に描画されたパターンをウェハ上に投
影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解
像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λ
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられ
る。
【０００４】
【数１】
【０００５】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近
年では解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げるだ
けではこの要求を満足するには限界となっており、短波
長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露
光光源はＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）及
びＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）からＦ２
エキシマレーザ（波長約１５７ｎｍ）に移行しており、
更にはＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅ
ｔ）光の実用化も進んでいる。
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近
年では解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げるだ
けではこの要求を満足するには限界となっており、短波
長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露
光光源はＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）及
びＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）からＦ２
エキシマレーザ（波長約１５７ｎｍ）に移行しており、
更にはＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅ
ｔ）光の実用化も進んでいる。
【０００６】しかし、光の短波長化が進むと光が透過す
る硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズ
を多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即
ち、ミラーを含めることが有利になる。さらに、露光光
がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、
投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこ
で、投影光学系をミラーのみで構成する反射型縮小投影
光学系が提案されている。
る硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズ
を多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即
ち、ミラーを含めることが有利になる。さらに、露光光
がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、
投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこ
で、投影光学系をミラーのみで構成する反射型縮小投影
光学系が提案されている。
【０００７】反射型縮小投影光学系においては、ミラー
における反射率を高めるために反射した光が強め合うよ
うミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体で
の反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成す
ることが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干
渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側
に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶
数枚であることが望ましい。更に、ＥＵＶ露光装置に要
求される線幅（解像度）が従来より小さくなってきたた
めＮＡをあげる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎ
ｍにおいてＮＡ０．２）、従来の３乃至４枚のミラーで
は波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収
差補正の自由度を増やすためにもミラーを非球面にする
と共にミラーの枚数を増やす必要があり、これに伴い投
影光学系を構成するミラーの数を６枚程度にする必要が
生じてきた（なお、本明細書では、かかる光学系を６枚
ミラー系と称する）。
における反射率を高めるために反射した光が強め合うよ
うミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体で
の反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成す
ることが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干
渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側
に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶
数枚であることが望ましい。更に、ＥＵＶ露光装置に要
求される線幅（解像度）が従来より小さくなってきたた
めＮＡをあげる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎ
ｍにおいてＮＡ０．２）、従来の３乃至４枚のミラーで
は波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収
差補正の自由度を増やすためにもミラーを非球面にする
と共にミラーの枚数を増やす必要があり、これに伴い投
影光学系を構成するミラーの数を６枚程度にする必要が
生じてきた（なお、本明細書では、かかる光学系を６枚
ミラー系と称する）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の６枚ミ
ラー系の反射型投影光学系はＥＵＶ光において高ＮＡと
結像性能とをバランスよく両立させることができず、こ
れにより解像力などの露光性能よく高品位なデバイスを
提供できないという問題があった。
ラー系の反射型投影光学系はＥＵＶ光において高ＮＡと
結像性能とをバランスよく両立させることができず、こ
れにより解像力などの露光性能よく高品位なデバイスを
提供できないという問題があった。
【０００９】例えば、ＵＳＰ５６８６７２８においては
非球面ミラーを６枚使った実施例が開示されている。こ
の発明はＥＵＶ投影系のもつ波長が短いことによる欠点
を挙げて、ＥＵＶ光よりも波長の長い１２６ｎｍ、１４
６ｎｍ、１５７ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍといった
１００ｎｍ乃至３００ｎｍの波長範囲で有効な光学系に
ついて記述している。しかし、この光学系は使用波長が
ＥＵＶ光よりも一桁大きいため、もしこの光学系をＥＵ
Ｖで使用するならば波長を単位とした波面収差が１桁程
度大きくなってしまう。よって、かかる発明そのままで
は良好な結像性能を得ることができず、ＥＵＶ光に適用
することは困難である。また、ＵＳＰ５８１５３１０や
特開２０００−２３５１４４号公報等にはＥＵＶ光にも
使える高ＮＡ（例えば、ＮＡ０．１５乃至０．２５）の
６枚ミラー系も開示されているが、６枚ミラー系のうち
いずれかのミラーと光線とが干渉（ケラレ）してしまう
恐れがあり、必ずしも結像性能が良いとはいえない。
非球面ミラーを６枚使った実施例が開示されている。こ
の発明はＥＵＶ投影系のもつ波長が短いことによる欠点
を挙げて、ＥＵＶ光よりも波長の長い１２６ｎｍ、１４
６ｎｍ、１５７ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍといった
１００ｎｍ乃至３００ｎｍの波長範囲で有効な光学系に
ついて記述している。しかし、この光学系は使用波長が
ＥＵＶ光よりも一桁大きいため、もしこの光学系をＥＵ
Ｖで使用するならば波長を単位とした波面収差が１桁程
度大きくなってしまう。よって、かかる発明そのままで
は良好な結像性能を得ることができず、ＥＵＶ光に適用
することは困難である。また、ＵＳＰ５８１５３１０や
特開２０００−２３５１４４号公報等にはＥＵＶ光にも
使える高ＮＡ（例えば、ＮＡ０．１５乃至０．２５）の
６枚ミラー系も開示されているが、６枚ミラー系のうち
いずれかのミラーと光線とが干渉（ケラレ）してしまう
恐れがあり、必ずしも結像性能が良いとはいえない。
【００１０】更に、従来のミラーより構成される投影光
学系は、物体側が非テレセントリックであり、マスク又
はレチクル（物体面）に入出射する光束の主光線の物体
面の法線に対する傾きが大きく、走査露光動作において
マスク又はレチクル（物体面）とウェハ（像面）との光
軸方向の相対位置にずれが生じた場合、ウェハでの結像
倍率が変化してしまい結像性能を劣化させてしまうとい
う問題を有している。
学系は、物体側が非テレセントリックであり、マスク又
はレチクル（物体面）に入出射する光束の主光線の物体
面の法線に対する傾きが大きく、走査露光動作において
マスク又はレチクル（物体面）とウェハ（像面）との光
軸方向の相対位置にずれが生じた場合、ウェハでの結像
倍率が変化してしまい結像性能を劣化させてしまうとい
う問題を有している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、ＥＵ
Ｖリソグラフィーに適用可能な高ＮＡと結像性能のバラ
ンスに優れた６枚ミラー系の反射型縮小投影光学系及び
それを用いた露光装置を提供することを例示的目的とす
る。
Ｖリソグラフィーに適用可能な高ＮＡと結像性能のバラ
ンスに優れた６枚ミラー系の反射型縮小投影光学系及び
それを用いた露光装置を提供することを例示的目的とす
る。
【００１２】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての反射型縮小投影光学系は、波長２００ｎｍ以
下の光を用いて物体面上のパターンを像面上に縮小投影
する反射型縮小投影光学系であって、物体側から像側に
かけて順次光を反射するとともに基本的に共軸系をなす
ように配置された６枚の鏡を有し、当該６枚の鏡のうち
３番目に前記光を反射する鏡は当該光学系の瞳位置にあ
る。かかる反射型縮小投影光学系によれば、６枚ミラー
系とすることでＮＡを大きくすることができ、３番目の
鏡が瞳位置にあるのでケラレが起こりにくくすることが
できる。また、本発明の光学系は３番面の鏡が瞳位置に
あるため、物体面からの主光線の傾きを小さくすること
ができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学系
は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化が
小さく、また光線と鏡との干渉を防止することができる
ので結像性能に優れた高ＮＡの光学系を達成することが
できる。
面としての反射型縮小投影光学系は、波長２００ｎｍ以
下の光を用いて物体面上のパターンを像面上に縮小投影
する反射型縮小投影光学系であって、物体側から像側に
かけて順次光を反射するとともに基本的に共軸系をなす
ように配置された６枚の鏡を有し、当該６枚の鏡のうち
３番目に前記光を反射する鏡は当該光学系の瞳位置にあ
る。かかる反射型縮小投影光学系によれば、６枚ミラー
系とすることでＮＡを大きくすることができ、３番目の
鏡が瞳位置にあるのでケラレが起こりにくくすることが
できる。また、本発明の光学系は３番面の鏡が瞳位置に
あるため、物体面からの主光線の傾きを小さくすること
ができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学系
は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化が
小さく、また光線と鏡との干渉を防止することができる
ので結像性能に優れた高ＮＡの光学系を達成することが
できる。
【００１３】更に、本発明の別の側面としての反射型縮
小投影光学系は、波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体
面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影
光学系であって、物体側から像側にかけて順次光を反射
するとともに基本的に共軸系をなすように配置された６
枚の鏡を有し、前記物体面からの主光線の当該物体面に
垂直な方向に対する傾きが７．３度未満である。かかる
反射型縮小投影光学系によれば、物体面からの主光線の
傾きが７．３度未満、即ち、物体側で略テレセントリッ
クな光学系であり、物体面が光軸方向に移動しても像の
大きさの変化が小さい。また、かかる光学系は６枚ミラ
ー系であり、上述の反射型縮小投影光学系と同様、高Ｎ
Ａを達成可能である。これにより、本発明の反射型投影
縮小光学系は、結像倍率の変化が少ないので結像性能に
優れた高ＮＡの光学系を達成することができる。なお、
かかる光学系において前記傾きは好ましくは６度以下、
さらに言うのであれば３度以下であることが好ましい。
前記６枚の鏡のうち３番目に前記光を反射する鏡は光学
系の瞳位置にあり、上述した反射型縮小投影光学系と同
様の作用を奏する。
小投影光学系は、波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体
面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影
光学系であって、物体側から像側にかけて順次光を反射
するとともに基本的に共軸系をなすように配置された６
枚の鏡を有し、前記物体面からの主光線の当該物体面に
垂直な方向に対する傾きが７．３度未満である。かかる
反射型縮小投影光学系によれば、物体面からの主光線の
傾きが７．３度未満、即ち、物体側で略テレセントリッ
クな光学系であり、物体面が光軸方向に移動しても像の
大きさの変化が小さい。また、かかる光学系は６枚ミラ
ー系であり、上述の反射型縮小投影光学系と同様、高Ｎ
Ａを達成可能である。これにより、本発明の反射型投影
縮小光学系は、結像倍率の変化が少ないので結像性能に
優れた高ＮＡの光学系を達成することができる。なお、
かかる光学系において前記傾きは好ましくは６度以下、
さらに言うのであれば３度以下であることが好ましい。
前記６枚の鏡のうち３番目に前記光を反射する鏡は光学
系の瞳位置にあり、上述した反射型縮小投影光学系と同
様の作用を奏する。
【００１４】なお、上述した反射型縮小投影光学系にお
いて、前記瞳は開口絞り部分に位置する。また、上述し
た反射型縮小投影光学系において、前記６枚の鏡は、物
体側から像側にかけて順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹
面鏡、凸面鏡、凹面鏡である。かかるパワー配置は上述
の光学系において好ましいという長所を有する。前記反
射型縮小投影光学系は前記６枚の鏡のうち４番目と５番
目に前記光を反射する鏡の間で中間像を結像する。これ
により、かかる光学系はバランスのとれた良好な収差補
正を可能とする。また、前記６枚の鏡のうち少なくとも
一枚は多層膜を有する非球面ミラーであり、収差補正を
するうえで好ましいという長所を有する。なお、前記６
枚の鏡は全て多層膜を有する非球面ミラーであることが
好ましい。また、前記光源からの光は波長２０ｎｍ以下
の極紫外線であり、短波長において好適な光学系であ
る。更に、前記反射型縮小投影光学系は前記物体面に供
給した反射型マスク又は反射型レチクル、又は、透過型
マスク又は透過型レチクルのパターンを投影する。本発
明の反射型縮小投影光学系は、反射型又は透過型どちら
のマスク又はレチクルであっても適用することができ
る。
いて、前記瞳は開口絞り部分に位置する。また、上述し
た反射型縮小投影光学系において、前記６枚の鏡は、物
体側から像側にかけて順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹
面鏡、凸面鏡、凹面鏡である。かかるパワー配置は上述
の光学系において好ましいという長所を有する。前記反
射型縮小投影光学系は前記６枚の鏡のうち４番目と５番
目に前記光を反射する鏡の間で中間像を結像する。これ
により、かかる光学系はバランスのとれた良好な収差補
正を可能とする。また、前記６枚の鏡のうち少なくとも
一枚は多層膜を有する非球面ミラーであり、収差補正を
するうえで好ましいという長所を有する。なお、前記６
枚の鏡は全て多層膜を有する非球面ミラーであることが
好ましい。また、前記光源からの光は波長２０ｎｍ以下
の極紫外線であり、短波長において好適な光学系であ
る。更に、前記反射型縮小投影光学系は前記物体面に供
給した反射型マスク又は反射型レチクル、又は、透過型
マスク又は透過型レチクルのパターンを投影する。本発
明の反射型縮小投影光学系は、反射型又は透過型どちら
のマスク又はレチクルであっても適用することができ
る。
【００１５】更に、本発明の別の側面としての露光装置
は、上述したいずれか記載の投影光学系と、前記投影光
学系の円弧状の視野に対応する円弧状の極紫外線により
マスク又はレチクルを照明する照明光学系とを有する。
かかる露光装置によれば、上述した投影光学系を有し、
解像度などの露光性能がよい。
は、上述したいずれか記載の投影光学系と、前記投影光
学系の円弧状の視野に対応する円弧状の極紫外線により
マスク又はレチクルを照明する照明光学系とを有する。
かかる露光装置によれば、上述した投影光学系を有し、
解像度などの露光性能がよい。
【００１６】更に、本発明の別の側面としてのデバイス
製造方法は、かかる露光装置を用いて基板を露光する工
程と、前記露光された基板に所定のプロセスを行う工程
とを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏す
るデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物で
あるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデ
バイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドな
どを含む。
製造方法は、かかる露光装置を用いて基板を露光する工
程と、前記露光された基板に所定のプロセスを行う工程
とを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏す
るデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物で
あるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデ
バイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドな
どを含む。
【００１７】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一側面としての反射型縮小投影光学系１００及び露
光装置２００について説明する。なお、各図において同
一の参照符号は同一部材を表している。ここで、図１
は、本発明の一側面としての反射型縮小投影光学系１０
０の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図であ
る。また、図２は、図１に示す反射型縮小投影光学系１
００の別の形態を示した反射型縮小投影光学系１００ａ
及びその光路を示す概略断面図である。図３は、図１に
示す反射型縮小投影光学系１００を有する露光装置２０
０を示す概略構成図である。なお、以下の説明において
特に断らない限り、反射型投影縮小光学系１００は、反
射型縮小投影光学系１００ａを総括するものとする。
明の一側面としての反射型縮小投影光学系１００及び露
光装置２００について説明する。なお、各図において同
一の参照符号は同一部材を表している。ここで、図１
は、本発明の一側面としての反射型縮小投影光学系１０
０の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図であ
る。また、図２は、図１に示す反射型縮小投影光学系１
００の別の形態を示した反射型縮小投影光学系１００ａ
及びその光路を示す概略断面図である。図３は、図１に
示す反射型縮小投影光学系１００を有する露光装置２０
０を示す概略構成図である。なお、以下の説明において
特に断らない限り、反射型投影縮小光学系１００は、反
射型縮小投影光学系１００ａを総括するものとする。
【００１９】図１を参照するに、本発明の反射型縮小投
影光学系１００（以下、単に投影光学系１００）は物体
面（ＭＳ）上のパターンを像面（Ｗ）上に縮小投影する
反射型縮小投影光学系であって、特に、ＥＵＶ光（例え
ば、波長１３．４ｎｍ）に好適な光学系である。投影光
学系１００は６枚のミラーを有し、基本的に、物体面
（ＭＳ）側から光を反射する順番に、第１のミラー１１
０（凹面鏡）と、第２のミラー１２０（凸面鏡）と、第
３のミラー１３０（凸面鏡）と、第４のミラー１４０
（凹面鏡）と、第５のミラー１５０（凸面鏡）と、第６
のミラー１６０（凹面鏡）をと有し、第３のミラー１３
０が開口絞り部分に位置することを特徴としている。本
発明の投影光学系１００は基本的には共軸系をなすよう
に配置されており、１本の光軸の回りに軸対称な共軸光
学系となっている。但し、収差補正上又は調整上、投影
光学系１００の各ミラー１１０乃至１６０が完全に共軸
系となるように配置される必要は無く、若干の偏心をさ
せて収差を改善してもよい。投影光学系１００は第１の
ミラー１１０乃至第４のミラー１４０までの４枚のミラ
ーで中間像を結像し、その中間像を第５のミラー１５０
乃至第６のミラー１６０の２枚のミラーで像面上に再結
像するようにミラー１１０乃至１６０が構成されてい
る。
影光学系１００（以下、単に投影光学系１００）は物体
面（ＭＳ）上のパターンを像面（Ｗ）上に縮小投影する
反射型縮小投影光学系であって、特に、ＥＵＶ光（例え
ば、波長１３．４ｎｍ）に好適な光学系である。投影光
学系１００は６枚のミラーを有し、基本的に、物体面
（ＭＳ）側から光を反射する順番に、第１のミラー１１
０（凹面鏡）と、第２のミラー１２０（凸面鏡）と、第
３のミラー１３０（凸面鏡）と、第４のミラー１４０
（凹面鏡）と、第５のミラー１５０（凸面鏡）と、第６
のミラー１６０（凹面鏡）をと有し、第３のミラー１３
０が開口絞り部分に位置することを特徴としている。本
発明の投影光学系１００は基本的には共軸系をなすよう
に配置されており、１本の光軸の回りに軸対称な共軸光
学系となっている。但し、収差補正上又は調整上、投影
光学系１００の各ミラー１１０乃至１６０が完全に共軸
系となるように配置される必要は無く、若干の偏心をさ
せて収差を改善してもよい。投影光学系１００は第１の
ミラー１１０乃至第４のミラー１４０までの４枚のミラ
ーで中間像を結像し、その中間像を第５のミラー１５０
乃至第６のミラー１６０の２枚のミラーで像面上に再結
像するようにミラー１１０乃至１６０が構成されてい
る。
【００２０】このような構成において、本発明の投影光
学系１００は６枚ミラー系であり、ＮＡを大きくする上
で好ましいという長所を有する。また、投影光学系１０
０は第３のミラーが開口絞り部分に位置するので、物体
面（ＭＳ）からの主光線の傾きを小さくすることができ
る。本発明においては、物体面（ＭＳ）からの主光線の
当該物体面に垂直な方向に対する傾きθは７．３度未満
となり、更に言うのであれば６度以下、更に言うのであ
れば３度以下であることが好ましい。これにより、投影
光学系は物体面（ＭＳ）からの主光線の傾きが７．３度
未満、即ち、物体側で略テレセントリックな光学系であ
り、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動しても像の大き
さの変化が小さいので、良好な結像を得ることができ
る。更に、本発明の投影光学系１００は像（Ｗ）側の射
出光線はテレセントリックになっており、像（Ｗ）面が
光軸方向に移動しても倍率の変化が少ない。即ち、本発
明の投影光学系１００は両側テレセントリックな光学系
であり、結像性能の安定に寄与する。また、本発明の投
影光学系１００は従来例で問題であった光線とミラーの
干渉を生じさせず（また、干渉が起こりにくい配置を可
能としているため）、従来例の問題を解決している。
学系１００は６枚ミラー系であり、ＮＡを大きくする上
で好ましいという長所を有する。また、投影光学系１０
０は第３のミラーが開口絞り部分に位置するので、物体
面（ＭＳ）からの主光線の傾きを小さくすることができ
る。本発明においては、物体面（ＭＳ）からの主光線の
当該物体面に垂直な方向に対する傾きθは７．３度未満
となり、更に言うのであれば６度以下、更に言うのであ
れば３度以下であることが好ましい。これにより、投影
光学系は物体面（ＭＳ）からの主光線の傾きが７．３度
未満、即ち、物体側で略テレセントリックな光学系であ
り、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動しても像の大き
さの変化が小さいので、良好な結像を得ることができ
る。更に、本発明の投影光学系１００は像（Ｗ）側の射
出光線はテレセントリックになっており、像（Ｗ）面が
光軸方向に移動しても倍率の変化が少ない。即ち、本発
明の投影光学系１００は両側テレセントリックな光学系
であり、結像性能の安定に寄与する。また、本発明の投
影光学系１００は従来例で問題であった光線とミラーの
干渉を生じさせず（また、干渉が起こりにくい配置を可
能としているため）、従来例の問題を解決している。
【００２１】更に、投影光学系１００は共軸系をなすよ
うに配置されているため、光軸を中心としたリング状の
像面で収差が補正されるため好ましいという長所を有し
ている。投影光学系１００は中間像を結像する光学系で
あり、よりバランスのとれた良好な収差補正を可能にし
ている。投影光学系１００のミラータイプは、物体面
（ＭＳ）からの主光線の傾きを小さくすることができる
ので、透過型マスク（型抜きマスク）及び反射型マスク
の両方に対応可能な光学系となっている。
うに配置されているため、光軸を中心としたリング状の
像面で収差が補正されるため好ましいという長所を有し
ている。投影光学系１００は中間像を結像する光学系で
あり、よりバランスのとれた良好な収差補正を可能にし
ている。投影光学系１００のミラータイプは、物体面
（ＭＳ）からの主光線の傾きを小さくすることができる
ので、透過型マスク（型抜きマスク）及び反射型マスク
の両方に対応可能な光学系となっている。
【００２２】ミラー１１０乃至１６０は上述したような
凸面鏡又は凹面鏡より構成される。なお、本発明におい
て、ミラー１１０乃至１６０は上述した凹面鏡と凸面鏡
の組み合わせに限定されるものではない。但し、本発明
のように第１乃至第４のミラー１１０乃至１４０で中間
結像し、第５乃至第６のミラー１５０乃至１６０で再結
像するためには、いくつかのミラーにおいてその形状が
定まるものである。まず、第５のミラー１５０と第６の
ミラー１６０は高ＮＡで所定のバックフォーカスを保っ
て結像することが困難になってしまうため、それぞれ凸
面鏡と凹面鏡であることが好ましい。また、第１のミラ
ー１１０は物体面（ＭＳ）から出た主光線を反射させ光
軸方向に近づけるために凹面鏡であることが好ましい。
また、第４のミラー１４０は第３のミラー１３０で反射
したＥＵＶ光を反射させて光軸方向に上げる必要があ
り、凹面鏡であることが好ましい。よって、第２のミラ
ー１２０及び第３のミラー１３０において凹面鏡又は凸
面鏡の自由度が考えられるが、後述するようにペッツバ
ール項の和がゼロ又はゼロ近傍となるようにそのミラー
形状を決定する必要がある。
凸面鏡又は凹面鏡より構成される。なお、本発明におい
て、ミラー１１０乃至１６０は上述した凹面鏡と凸面鏡
の組み合わせに限定されるものではない。但し、本発明
のように第１乃至第４のミラー１１０乃至１４０で中間
結像し、第５乃至第６のミラー１５０乃至１６０で再結
像するためには、いくつかのミラーにおいてその形状が
定まるものである。まず、第５のミラー１５０と第６の
ミラー１６０は高ＮＡで所定のバックフォーカスを保っ
て結像することが困難になってしまうため、それぞれ凸
面鏡と凹面鏡であることが好ましい。また、第１のミラ
ー１１０は物体面（ＭＳ）から出た主光線を反射させ光
軸方向に近づけるために凹面鏡であることが好ましい。
また、第４のミラー１４０は第３のミラー１３０で反射
したＥＵＶ光を反射させて光軸方向に上げる必要があ
り、凹面鏡であることが好ましい。よって、第２のミラ
ー１２０及び第３のミラー１３０において凹面鏡又は凸
面鏡の自由度が考えられるが、後述するようにペッツバ
ール項の和がゼロ又はゼロ近傍となるようにそのミラー
形状を決定する必要がある。
【００２３】本発明において、ミラー１１０乃至１６０
は上述した様のそれぞれ凹面鏡又は凸面鏡より構成さ
れ、その反射面が非球面形状を有している。但し、本発
明において、ミラー１１０乃至１６０は少なくとも一枚
以上が非球面であればよい。しかし、ミラーを非球面で
構成することは収差を補正する上で好ましいという長所
を有しており、できるだけ多くのミラー（好ましくは、
６枚）を非球面で構成することがよい。かかるミラー１
１０乃至１６０において、非球面の形状は数式２に示す
一般的な非球面の式で現される。
は上述した様のそれぞれ凹面鏡又は凸面鏡より構成さ
れ、その反射面が非球面形状を有している。但し、本発
明において、ミラー１１０乃至１６０は少なくとも一枚
以上が非球面であればよい。しかし、ミラーを非球面で
構成することは収差を補正する上で好ましいという長所
を有しており、できるだけ多くのミラー（好ましくは、
６枚）を非球面で構成することがよい。かかるミラー１
１０乃至１６０において、非球面の形状は数式２に示す
一般的な非球面の式で現される。
【００２４】
【数２】
【００２５】数式２において、Ｚは光軸方向の座標、ｃ
は曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ・・
・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４
次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数であ
る。
は曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ・・
・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４
次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数であ
る。
【００２６】また、６枚のミラー１１０乃至１６０は、
光学系の像（Ｗ）面を平坦にするためにペッツバール項
の和がゼロ近傍、好ましくはゼロになっている。即ち、
ミラーの各面の屈折力の和をゼロ近傍にしている。換言
すれば、各ミラーの曲率半径をｒ１１０乃至ｒ
１６０（添え字はミラーの参照番号に対応）とすると、
本発明のミラー１１０乃至１６０は数式３又は数式４を
満たす。
光学系の像（Ｗ）面を平坦にするためにペッツバール項
の和がゼロ近傍、好ましくはゼロになっている。即ち、
ミラーの各面の屈折力の和をゼロ近傍にしている。換言
すれば、各ミラーの曲率半径をｒ１１０乃至ｒ
１６０（添え字はミラーの参照番号に対応）とすると、
本発明のミラー１１０乃至１６０は数式３又は数式４を
満たす。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】更に、各ミラー１１０乃至１６０の表面に
はＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、かかる
多層膜により光を強めあう作用を奏する。本発明のミラ
ー１１０乃至１６０に適用可能な多層膜は、例えば、モ
リブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層をミラー反射
面に交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、又はＭｏ層とベ
リリウム（Ｂｅ）層をミラー反射面に交互に積層したＭ
ｏ／Ｂｅ多層膜などが考えられる。波長１３．４ｎｍ付
近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜からなるミ
ラーは６７．５％の反射率を得ることができ、また、波
長１１．３ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｂｅ
多層膜からなるミラーでは７０．２％の反射率を得るこ
とが出来る。但し、本発明の多層膜は上記した材料に限
定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜の
使用を妨げるものではない。
はＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、かかる
多層膜により光を強めあう作用を奏する。本発明のミラ
ー１１０乃至１６０に適用可能な多層膜は、例えば、モ
リブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層をミラー反射
面に交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、又はＭｏ層とベ
リリウム（Ｂｅ）層をミラー反射面に交互に積層したＭ
ｏ／Ｂｅ多層膜などが考えられる。波長１３．４ｎｍ付
近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜からなるミ
ラーは６７．５％の反射率を得ることができ、また、波
長１１．３ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｂｅ
多層膜からなるミラーでは７０．２％の反射率を得るこ
とが出来る。但し、本発明の多層膜は上記した材料に限
定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜の
使用を妨げるものではない。
【００３０】なお、上述したように第３のミラー１３０
は開口絞り部分に位置している。従って、この第３のミ
ラー１３０近傍に開口絞りまたは可変開口絞りを配置し
てＮＡを制限または可変にしてもよい。絞りを可変とす
ることで深い焦点深度を得られるなどの長所が得られ、
これにより更に像を安定させることができる。
は開口絞り部分に位置している。従って、この第３のミ
ラー１３０近傍に開口絞りまたは可変開口絞りを配置し
てＮＡを制限または可変にしてもよい。絞りを可変とす
ることで深い焦点深度を得られるなどの長所が得られ、
これにより更に像を安定させることができる。
【００３１】ここで、本発明の反射型縮小投影光学系１
００乃至１００ａ用い照明実験した結果について説明す
る。図１乃至図２において、ＭＳは物体面位置に置かれ
た反射型マスク、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示し
ている。反射型縮小投影光学系１００乃至１００ａにお
いて、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する不図
示の照明系によりマスクＭＳが照明され、マスクＭＳか
らの反射ＥＵＶ光が、第１のミラー１１０（凹面鏡）、
第２のミラー１２０（凸面鏡）、第３のミラー１３０
（凸面鏡）、第４のミラー１４０（凹面鏡）、第５のミ
ラー１５０（凸面鏡）、第６のミラー１６０（凹面鏡）
の順に反射し、像面位置に置かれたウェハＷ上に、マス
クパターンの縮小像を形成している。なお、図１に示す
反射型縮小投影光学系１００において、ＮＡ＝０．１
６、縮小倍率は１／５倍、物高＝７５乃至８７．５ｍ
ｍ、像高１５乃至１７．５ｍｍの２．５ｍｍ幅の円弧状
像面である。ここで、図１の反射型縮小投影光学系１０
０の数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表１
に示す。
００乃至１００ａ用い照明実験した結果について説明す
る。図１乃至図２において、ＭＳは物体面位置に置かれ
た反射型マスク、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示し
ている。反射型縮小投影光学系１００乃至１００ａにお
いて、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する不図
示の照明系によりマスクＭＳが照明され、マスクＭＳか
らの反射ＥＵＶ光が、第１のミラー１１０（凹面鏡）、
第２のミラー１２０（凸面鏡）、第３のミラー１３０
（凸面鏡）、第４のミラー１４０（凹面鏡）、第５のミ
ラー１５０（凸面鏡）、第６のミラー１６０（凹面鏡）
の順に反射し、像面位置に置かれたウェハＷ上に、マス
クパターンの縮小像を形成している。なお、図１に示す
反射型縮小投影光学系１００において、ＮＡ＝０．１
６、縮小倍率は１／５倍、物高＝７５乃至８７．５ｍ
ｍ、像高１５乃至１７．５ｍｍの２．５ｍｍ幅の円弧状
像面である。ここで、図１の反射型縮小投影光学系１０
０の数値（曲率半径、面間隔、非球面係数など）を表１
に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】図１に示す反射型縮小投影光学系１００
の、製造誤差を含まない収差（像高の数点で計算）は、
波面収差＝０．００５λｒｍｓ、歪曲＝±２ｎｍであ
り、これは波長１３．４ｎｍでのｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ ｌｉｍｉｔｅｄ（回折限界）な光学系である。
の、製造誤差を含まない収差（像高の数点で計算）は、
波面収差＝０．００５λｒｍｓ、歪曲＝±２ｎｍであ
り、これは波長１３．４ｎｍでのｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ ｌｉｍｉｔｅｄ（回折限界）な光学系である。
【００３４】なお、上述したように本発明の反射型縮小
投影光学系１００は物体面（ＭＳ）からの主光線の傾き
θは小さくなっており、以下に示す表２のような値を示
す。
投影光学系１００は物体面（ＭＳ）からの主光線の傾き
θは小さくなっており、以下に示す表２のような値を示
す。
【００３５】
【表２】
【００３６】これにより、本発明の反射型縮小投影光学
系１００は、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動しても
像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得ること
が理解される。
系１００は、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動しても
像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得ること
が理解される。
【００３７】一方、図２に示す反射型縮小投影光学系１
００ａにおいて、ＮＡ＝０．２５、縮小倍率は１／５
倍、物高＝１０８乃至１１６ｍｍ、像高２１．６乃至２
３．２ｍｍの１．６ｍｍ幅の円弧状像面である。ここ
で、図２の反射型縮小投影光学系１００ａの数値（曲率
半径、面間隔、非球面係数など）を表３に示す。
００ａにおいて、ＮＡ＝０．２５、縮小倍率は１／５
倍、物高＝１０８乃至１１６ｍｍ、像高２１．６乃至２
３．２ｍｍの１．６ｍｍ幅の円弧状像面である。ここ
で、図２の反射型縮小投影光学系１００ａの数値（曲率
半径、面間隔、非球面係数など）を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】図２に示す反射型縮小投影光学系１００ａ
の製造誤差を含まない収差（像高の数点で計算）は、波
面収差＝０．０５６λｒｍｓ、歪曲＝±４ｎｍであり、
波長１３．４ｎｍでのｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｌｉｍ
ｉｔｅｄ（回折限界）な光学系となっている。
の製造誤差を含まない収差（像高の数点で計算）は、波
面収差＝０．０５６λｒｍｓ、歪曲＝±４ｎｍであり、
波長１３．４ｎｍでのｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｌｉｍ
ｉｔｅｄ（回折限界）な光学系となっている。
【００４０】また、反射型縮小投影光学系１００ａは、
反射型縮小投影光学系１００と同様物体面（ＭＳ）から
の主光線の傾きθは小さくなっており、以下に示す表４
のような値を示す。
反射型縮小投影光学系１００と同様物体面（ＭＳ）から
の主光線の傾きθは小さくなっており、以下に示す表４
のような値を示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】これにより、本発明の反射型縮小投影光学
系１００ａは、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動して
も像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得るこ
とが理解される。
系１００ａは、物体面（ＭＳ）面が光軸方向に移動して
も像の大きさの変化が小さいので、良好な結像を得るこ
とが理解される。
【００４３】以上のように、本発明の反射型縮小投影光
学系１００は、ＥＵＶの波長で比較的高ＮＡで回折限界
の性能を達成し、かつ、ミラーと光線の干渉の恐れの少
ない反射光学系である。また、物体側からの主光線の傾
きが小さいので良好な結像性能を得ることができる。
学系１００は、ＥＵＶの波長で比較的高ＮＡで回折限界
の性能を達成し、かつ、ミラーと光線の干渉の恐れの少
ない反射光学系である。また、物体側からの主光線の傾
きが小さいので良好な結像性能を得ることができる。
【００４４】以下、本発明の反射型縮小投影光学系１０
０を適用した露光装置２００を説明する。本発明の露光
装置２００は露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、
波長１３．４ｎｍ）を用いる。また、露光装置２００の
像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスクとウェ
ハを縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、マ
スクの全面を露光する方式をとる。図３を参照するに、
露光装置２００は、ＥＵＶ光源２１０、照明光学系２２
０、反射型レチクル２３０、アライメント光学系２４
０、投影光学系１００、レチクルステージ２５０、ウェ
ハステージ２６０、ウェハ２７０を有する。なお、ＥＵ
Ｖ光は大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵ
Ｖ光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましく、照
明光学系２２０からウェハステージ２６０までを真空容
器２８０に収納している。
０を適用した露光装置２００を説明する。本発明の露光
装置２００は露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、
波長１３．４ｎｍ）を用いる。また、露光装置２００の
像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスクとウェ
ハを縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、マ
スクの全面を露光する方式をとる。図３を参照するに、
露光装置２００は、ＥＵＶ光源２１０、照明光学系２２
０、反射型レチクル２３０、アライメント光学系２４
０、投影光学系１００、レチクルステージ２５０、ウェ
ハステージ２６０、ウェハ２７０を有する。なお、ＥＵ
Ｖ光は大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵ
Ｖ光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましく、照
明光学系２２０からウェハステージ２６０までを真空容
器２８０に収納している。
【００４５】本実施形態のＥＵＶ光源２１０は、例え
ば、レーザープラズマ光源を使用する。レーザープラズ
マ光源２１０はターゲット供給装置２１１によって供給
され真空容器２８０中に置かれたターゲット材２１３に
高強度のパルスレーザー光をパルスレーザー２１１から
集光レンズ２１４を介して照射し、高温のプラズマ２１
５を発生させる。そして、これから放射される波長１
３.４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ター
ゲット材２１３は、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが
用いられ、ガスジェット等のターゲット供給装置２１２
により真空容器内２８０に供給される。放射されるＥＵ
Ｖ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザー２１
１の繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰
り返し周波数で運転される。あるいは、放電プラズマ光
源が用いられる。これは真空容器中２８０に置かれた電
極周辺にガスを放出し、電極にパルス電圧を印加し放電
を起こし高温のプラズマを発生させ、これから放射され
る例えば波長１３.４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するも
のである。
ば、レーザープラズマ光源を使用する。レーザープラズ
マ光源２１０はターゲット供給装置２１１によって供給
され真空容器２８０中に置かれたターゲット材２１３に
高強度のパルスレーザー光をパルスレーザー２１１から
集光レンズ２１４を介して照射し、高温のプラズマ２１
５を発生させる。そして、これから放射される波長１
３.４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ター
ゲット材２１３は、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが
用いられ、ガスジェット等のターゲット供給装置２１２
により真空容器内２８０に供給される。放射されるＥＵ
Ｖ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザー２１
１の繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰
り返し周波数で運転される。あるいは、放電プラズマ光
源が用いられる。これは真空容器中２８０に置かれた電
極周辺にガスを放出し、電極にパルス電圧を印加し放電
を起こし高温のプラズマを発生させ、これから放射され
る例えば波長１３.４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するも
のである。
【００４６】照明光学系２２０はＥＵＶ光を伝播してマ
スク又はレチクル（本出願では両者を交換可能に使用す
る。）２３０を照明する。図３において、照明光学系２
２０は、第１乃至第３ミラー２２１、２２２及び２２３
と、オプティカルインテグレータ２２４と、アパーチャ
２２５とを有する。第１ミラー２２１はプラズマ２１５
からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める。オプテ
ィカルインテグレータ２２４はレチクル２３０を均一に
所定の開口数で照明する。また、それらのＥＵＶ光は第
２乃至第３ミラー２２２乃至２２３によってレチクル２
３０へリレーされる。アパーチャ２２５は照明光学系２
２０のレチクル２３０と共役な位置に配置され、レチク
ル２３０面で照明される領域を円弧状に限定する。
スク又はレチクル（本出願では両者を交換可能に使用す
る。）２３０を照明する。図３において、照明光学系２
２０は、第１乃至第３ミラー２２１、２２２及び２２３
と、オプティカルインテグレータ２２４と、アパーチャ
２２５とを有する。第１ミラー２２１はプラズマ２１５
からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める。オプテ
ィカルインテグレータ２２４はレチクル２３０を均一に
所定の開口数で照明する。また、それらのＥＵＶ光は第
２乃至第３ミラー２２２乃至２２３によってレチクル２
３０へリレーされる。アパーチャ２２５は照明光学系２
２０のレチクル２３０と共役な位置に配置され、レチク
ル２３０面で照明される領域を円弧状に限定する。
【００４７】なお、発光点と光学系の間には図示しない
デブリ除去装置を配置しても良く、ＥＵＶ光が発生する
際に同時に生じるデブリはデブリ除去装置によって除去
される。
デブリ除去装置を配置しても良く、ＥＵＶ光が発生する
際に同時に生じるデブリはデブリ除去装置によって除去
される。
【００４８】投影光学系１００は、レチクル２３０側か
ら光を反射する順番に、第１のミラー１１０（凹面鏡）
と、第２のミラー１２０（凸面鏡）と、第３のミラー１
３０（凸面鏡）と、第４のミラー１４０（凹面鏡）と、
第５のミラー１５０（凸面鏡）と、第６のミラー１６０
（凹面鏡）をと有し、第３のミラー１３０が開口絞り部
分に位置することを特徴としている。なお、反射型縮小
投影光学系１００は上述した構成であり、ここでの詳細
な説明は省略する。
ら光を反射する順番に、第１のミラー１１０（凹面鏡）
と、第２のミラー１２０（凸面鏡）と、第３のミラー１
３０（凸面鏡）と、第４のミラー１４０（凹面鏡）と、
第５のミラー１５０（凸面鏡）と、第６のミラー１６０
（凹面鏡）をと有し、第３のミラー１３０が開口絞り部
分に位置することを特徴としている。なお、反射型縮小
投影光学系１００は上述した構成であり、ここでの詳細
な説明は省略する。
【００４９】レチクルステージ２５０とウェハステージ
２６０は、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査す
る機構をもつ。ここで、レチクル２３０又はウェハ２７
０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチク
ル２３０又はウェハ２７０面に垂直な方向をＺとする。
２６０は、縮小倍率に比例した速度比で同期して走査す
る機構をもつ。ここで、レチクル２３０又はウェハ２７
０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチク
ル２３０又はウェハ２７０面に垂直な方向をＺとする。
【００５０】レチクル２３０には所望のパターンが形成
され、レチクルステージ２５０上の図示しないレチクル
チャックに保持される。レチクルステージ２５０はＸ方
向に移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方
向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチ
クル２３０の位置決めができるようになっている。レチ
クルステージ２５０の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。なお、本実施形態ではレチクル２３０は反射型レチ
クルとして実現されているが、投影光学系１００はレチ
クル２３０からの主光線の傾きを小さくすることがで
き、透過型レチクル又は反射型レチクルのどちらでも適
用可能である。
され、レチクルステージ２５０上の図示しないレチクル
チャックに保持される。レチクルステージ２５０はＸ方
向に移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方
向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチ
クル２３０の位置決めができるようになっている。レチ
クルステージ２５０の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。なお、本実施形態ではレチクル２３０は反射型レチ
クルとして実現されているが、投影光学系１００はレチ
クル２３０からの主光線の傾きを小さくすることがで
き、透過型レチクル又は反射型レチクルのどちらでも適
用可能である。
【００５１】ウェハ２７０は、図示しないウェハチャッ
クによってウェハステージ２６０に保持される。ウェハ
ステージ２６０はレチクルステージ２５０と同様にＸ方
向に移動する移動機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、
Ｚ方向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、
ウェハ２７０の位置決めができるようになっている。ウ
ェハステージ２６０の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。
クによってウェハステージ２６０に保持される。ウェハ
ステージ２６０はレチクルステージ２５０と同様にＸ方
向に移動する移動機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、
Ｚ方向、及び各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、
ウェハ２７０の位置決めができるようになっている。ウ
ェハステージ２６０の位置と姿勢はレーザ干渉計によっ
て計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御され
る。
【００５２】アライメント検出光学系２４０によってレ
チクル２３０の位置と投影光学系１００の光軸との位置
関係、及びウェハ２７０の位置と投影光学系１００の光
軸との位置関係が計測され、レチクル２３０の投影像が
ウェハ２７０の所定の位置に一致するようにレチクルス
テージ２５０及びウェハステージ２６０の位置と角度が
設定される。また、図示しないフォーカス検出光学系に
よってウェハ２７０面でＺ方向のフォーカス位置が計測
され、ウェハステージ２６０の位置及び角度を制御する
ことによって、露光中は常時ウェハ面を投影光学系１０
０による結像位置に保つ。
チクル２３０の位置と投影光学系１００の光軸との位置
関係、及びウェハ２７０の位置と投影光学系１００の光
軸との位置関係が計測され、レチクル２３０の投影像が
ウェハ２７０の所定の位置に一致するようにレチクルス
テージ２５０及びウェハステージ２６０の位置と角度が
設定される。また、図示しないフォーカス検出光学系に
よってウェハ２７０面でＺ方向のフォーカス位置が計測
され、ウェハステージ２６０の位置及び角度を制御する
ことによって、露光中は常時ウェハ面を投影光学系１０
０による結像位置に保つ。
【００５３】ウェハ２７０上で１回のスキャン露光が終
わると、ウェハステージ２６０はＸ、Ｙ方向にステップ
移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクル
ステージ２５０及びウェハステージ２６０が投影光学系
の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。
わると、ウェハステージ２６０はＸ、Ｙ方向にステップ
移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクル
ステージ２５０及びウェハステージ２６０が投影光学系
の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。
【００５４】このようにして、レチクル２３０の縮小投
影像がウェハ２７０上に結像した状態でそれらを同期走
査するという動作が繰り返される。（ステップ・アンド
・スキャン）。こうしてウェハ２７０全面にレチクル２
３０の転写パターンが転写される。
影像がウェハ２７０上に結像した状態でそれらを同期走
査するという動作が繰り返される。（ステップ・アンド
・スキャン）。こうしてウェハ２７０全面にレチクル２
３０の転写パターンが転写される。
【００５５】また、ＥＵＶ光がガスにより吸収されるの
を防止するため、ＥＵＶ光が照射される光学素子が置か
れた空間に残留していた炭素を含む分子を付着させない
ために、ＥＵＶ光が伝播する空間や光学素子が置かれた
空間は、一定の圧力以下に保たれている必要がある。よ
って、光源や照明光学系２２０や投影光学系１００の光
学素子、レチクル２３０、ウェハ２７０などは真空容器
２８０に入れられ真空度を満たすように排気される。
を防止するため、ＥＵＶ光が照射される光学素子が置か
れた空間に残留していた炭素を含む分子を付着させない
ために、ＥＵＶ光が伝播する空間や光学素子が置かれた
空間は、一定の圧力以下に保たれている必要がある。よ
って、光源や照明光学系２２０や投影光学系１００の光
学素子、レチクル２３０、ウェハ２７０などは真空容器
２８０に入れられ真空度を満たすように排気される。
【００５６】露光において、照明装置２２０から射出さ
れたＥＵＶ光はマスクＭＳを照明し、マスクＭＳ面上の
パターンをレジストを塗布したウエハ等の被処理体Ｗ面
上に結像する。本実施例において、像面は円弧状（リン
グ状）の像面となり、マスクとウェハを縮小倍率比の速
度比でスキャンすることにより、マスクの全面を露光す
ることができる。
れたＥＵＶ光はマスクＭＳを照明し、マスクＭＳ面上の
パターンをレジストを塗布したウエハ等の被処理体Ｗ面
上に結像する。本実施例において、像面は円弧状（リン
グ状）の像面となり、マスクとウェハを縮小倍率比の速
度比でスキャンすることにより、マスクの全面を露光す
ることができる。
【００５７】露光装置の光源部は、本実施例のみに限定
されない。例えば、光源部はディスチャージ方式の一つ
であるＺピンチ方式、プラズマ・フォーカス、キャピラ
リー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガードＺ
ピンチ等を使用しても良い。
されない。例えば、光源部はディスチャージ方式の一つ
であるＺピンチ方式、プラズマ・フォーカス、キャピラ
リー・ディスチャージ、ホロウカソード・トリガードＺ
ピンチ等を使用しても良い。
【００５８】次に、図４及び図５を参照して、上述の露
光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に
説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路
設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した
回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３
（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハ
を製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と
呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によ
ってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組
み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成さ
れたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケ
ージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ
６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイ
スの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出
荷（ステップ７）される。
光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に
説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路
設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した
回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３
（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハ
を製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と
呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によ
ってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組
み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成さ
れたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケ
ージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ
６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイ
スの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出
荷（ステップ７）される。
【００５９】図５は、図４に示すステップ４のウェハプ
ロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１
（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２
（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ス
テップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着な
どによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）
ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジス
ト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６
（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パ
ターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）で
は、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチ
ング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが
済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステ
ップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路
パターンが形成される。
ロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１
（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２
（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ス
テップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着な
どによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）
ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジス
ト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６
（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パ
ターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）で
は、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチ
ング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが
済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステ
ップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路
パターンが形成される。
【００６０】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。また、本発明は、例えばＡｒＦエキ
シマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどＥＵＶ以外の
波長２００ｎｍ以下の紫外線用の反射型縮小光学系とし
て用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装
置にもスキャンしない露光をする露光装置適用可能であ
る。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。また、本発明は、例えばＡｒＦエキ
シマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどＥＵＶ以外の
波長２００ｎｍ以下の紫外線用の反射型縮小光学系とし
て用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装
置にもスキャンしない露光をする露光装置適用可能であ
る。
【００６１】
【発明の効果】本発明の反射型縮小投影光学系及び露光
装置によれば、６枚ミラー系とすることでＮＡを大きく
することができ、３番目の鏡が瞳位置（開口絞り部分に
位置）にあるので物体面からの主光線の傾きを小さくす
ることができる。また、かかる光学系によれば、光線と
鏡との干渉、即ち、ケラレが起こりにくい配置とするこ
とができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学
系は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化
が小さいとともに、また光線と鏡との干渉を防止するこ
とができるので結像性能に優れた高ＮＡの光学系を達成
することができる。よって、かかる反射型縮小投影光学
系を適用した露光装置は、高品位なデバイスをスループ
ットなどの露光性能良く提供することができる。
装置によれば、６枚ミラー系とすることでＮＡを大きく
することができ、３番目の鏡が瞳位置（開口絞り部分に
位置）にあるので物体面からの主光線の傾きを小さくす
ることができる。また、かかる光学系によれば、光線と
鏡との干渉、即ち、ケラレが起こりにくい配置とするこ
とができる。これにより、本発明の反射型投影縮小光学
系は、物体面が光軸方向に移動しても像の大きさの変化
が小さいとともに、また光線と鏡との干渉を防止するこ
とができるので結像性能に優れた高ＮＡの光学系を達成
することができる。よって、かかる反射型縮小投影光学
系を適用した露光装置は、高品位なデバイスをスループ
ットなどの露光性能良く提供することができる。
【図１】 本発明の一側面としての反射型縮小投影光学
系の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図であ
る。
系の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図であ
る。
【図２】 図１に示す反射型縮小投影光学系の別の形態
を示した反射型縮小投影光学系及びその光路を示す概略
断面図である。
を示した反射型縮小投影光学系及びその光路を示す概略
断面図である。
【図３】 図１に示す反射型縮小投影光学系を有する露
光装置を示す概略構成図である。
光装置を示す概略構成図である。
【図４】 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。
【図５】 図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。
細なフローチャートである。
１００ 反射型縮小投影光学系
１１０ 第１のミラー
１２０ 第２のミラー
１３０ 第３のミラー
１４０ 第４のミラー
１５０ 第５のミラー
１６０ 第６のミラー
２００ 露光装置
２１０ ＥＵＶ光源
２２０ 照明光学系
２３０ レチクル（マスク）
２４０ アライメント光学系
２５０ レチクルステージ
２６０ ウェハステージ
２７０ ウェハ
２８０ 真空容器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 19/00 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０３
Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０３ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ
５１７
５３１Ａ
Ｆターム(参考） 2H042 DA01 DB02 DD09 DE00
2H052 BA03 BA09 BA12
2H087 KA21 NA04 RA05 RA32 TA01
TA02 TA06
2H097 CA15 GB01 LA10 LA12
5F046 BA05 CB02 CB25
Claims (15)
- 【請求項１】 波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体面
上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光
学系であって、 物体側から像側にかけて順次光を反射するとともに基本
的に共軸系をなすように配置された６枚の鏡を有し、 当該６枚の鏡のうち３番目に前記光を反射する鏡は当該
光学系の瞳位置にある反射型縮小投影光学系。 - 【請求項２】 波長２００ｎｍ以下の光を用いて物体面
上のパターンを像面上に縮小投影する反射型縮小投影光
学系であって、 物体側から像側にかけて順次光を反射するとともに基本
的に共軸系をなすように配置された６枚の鏡を有し、 前記物体面からの主光線の当該物体面に垂直な方向に対
する傾きが７．３度未満である反射型縮小投影光学系。 - 【請求項３】 前記傾きが６度以下である請求項２記載
の反射型縮小投影光学系。 - 【請求項４】 前記傾きが３度以下である請求項３記載
の反射型縮小投影光学系。 - 【請求項５】 前記６枚の鏡のうち３番目に前記光を反
射する鏡は光学系の瞳位置にある請求項２記載の反射型
縮小投影光学系。 - 【請求項６】 前記瞳は開口絞り部分に位置する請求項
１又は５記載の反射型縮小投影光学系。 - 【請求項７】 前記６枚の鏡は、物体側から像側にかけ
て順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面
鏡である請求項１又は２記載の反射型縮小投影光学系。 - 【請求項８】 前記反射型縮小投影光学系は前記６枚の
鏡のうち４番目と５番目に前記光を反射する鏡の間で中
間像を結像する請求項１又は２記載の反射型縮小投影光
学系。 - 【請求項９】 前記６枚の鏡のうち少なくとも一枚は多
層膜を有する非球面ミラーである請求項１又は２記載の
反射縮小投影光学系。 - 【請求項１０】 前記６枚の鏡は全て多層膜を有する非
球面ミラーである請求項１又は２記載の反射縮小投影光
学系。 - 【請求項１１】 前記光源からの光は波長２０ｎｍ以下
の極紫外線である請求項１又は２記載の反射縮小投影光
学系。 - 【請求項１２】 前記反射型縮小投影光学系は前記物体
面に供給した反射型マスク又は反射型レチクルのパター
ンを投影する請求項１又は２記載の反射型縮小投影光学
系。 - 【請求項１３】 前記反射型縮小投影光学系は前記物体
面に供給した透過型マスク又は透過型レチクルのパター
ンを投影する請求項１又は２記載の反射型縮小投影光学
系。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１３のうちいずれか一項
記載の投影光学系と、 前記投影光学系の円弧状の視野に対応する円弧状の極紫
外線によりマスク又はレチクルを照明する照明光学系と
を有する露光装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の露光装置を用いて基
板を露光する工程と、 前記露光された基板に所定のプロセスを行う工程とを有
するデバイス製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230957A JP2003045782A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置 |
| US10/207,938 US7232233B2 (en) | 2001-07-31 | 2002-07-29 | Catoptric reduction projection optical system and exposure apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230957A JP2003045782A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003045782A true JP2003045782A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19063082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001230957A Pending JP2003045782A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 反射型縮小投影光学系及びそれを用いた露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7232233B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003045782A (ja) |
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| JP2010539717A (ja) * | 2007-09-21 | 2010-12-16 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ用の掩蔽瞳を有する投影対物系 |
| JP2012502490A (ja) * | 2008-09-10 | 2012-01-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 結像光学系 |
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| US8629972B2 (en) | 2008-03-20 | 2014-01-14 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection objective for microlithography |
| CN104081284A (zh) * | 2012-01-25 | 2014-10-01 | 卡尔蔡司Smt有限责任公司 | Euv光刻的光学布置 |
| US8934085B2 (en) | 2007-09-21 | 2015-01-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Bundle-guiding optical collector for collecting the emission of a radiation source |
| US9164394B2 (en) | 2009-03-06 | 2015-10-20 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Illumination optical system and optical systems for microlithography |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7554649B2 (en) * | 2003-09-02 | 2009-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system, exposure apparatus and device fabricating method |
| IL166267A0 (en) | 2005-01-13 | 2006-01-15 | Oleg Lliich Epshtein | Three mirror anastigmatic telescope |
| GB0602897D0 (en) * | 2006-02-13 | 2006-03-22 | Jagotec Ag | Improvements In Or Relating To Dry Powder Inhaler Devices |
| DE102007033967A1 (de) * | 2007-07-19 | 2009-01-29 | Carl Zeiss Smt Ag | Projektionsobjektiv |
| DE102008049588B4 (de) * | 2008-09-30 | 2018-04-05 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Optische Abbildungseinrichtung, Mikroskop und Abbildungsverfahren für die Mikroskopie |
| JP2010107596A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Canon Inc | 反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
| WO2017117566A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Industrial Dynamics Company, Ltd. | System and method for inspecting containers using multiple images of the containers |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5815310A (en) * | 1995-12-12 | 1998-09-29 | Svg Lithography Systems, Inc. | High numerical aperture ring field optical reduction system |
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