JP2003161882A - Projection optical system, exposure apparatus and exposing method - Google Patents

Projection optical system, exposure apparatus and exposing method

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JP2003161882A JP2001363540A JP2001363540A JP2003161882A JP 2003161882 A JP2003161882 A JP 2003161882A JP 2001363540 A JP2001363540 A JP 2001363540A JP 2001363540 A JP2001363540 A JP 2001363540A JP 2003161882 A JP2003161882 A JP 2003161882A
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Yasuhiro Omura
Toshihiko Ozawa
泰弘 大村
稔彦 小澤
弘範 池沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system which is not substantially influenced by double refraction and has a fine optical property although a crystal material such as fluorite, etc., indicating inherent double refraction is used. <P>SOLUTION: The projection optical system is provided with a plurality of crystal transmission members made of the crystal material and an amorphous transmission member made of an amorphous material, and an image on a first face (R) is formed on a second face (W). A plurality of the crystal transmission members are provided with a first group of light transmission members (L22) having an optical axis approximately corresponding to a crystal axis [100] and a second group of crystal transmission members (L23) having an optical axis approximately corresponding to the crystal axis [100] and a position relationship for rotating on the optical axis at an angle of approximately 45° relative to the first group of the light transmission members. The amorphous transmission member (L19) has a predetermined double refraction distribution for correcting an influence by double refraction of a plurality of the crystal transmission members. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention provides a projection optical system, relates to an exposure apparatus and an exposure method, in particular production of microdevices such as semiconductor devices and liquid crystal display element in a photolithography process those of preferred projection optical system in an exposure apparatus used in. 【0002】 【従来の技術】半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の電子デバイス(マイクロデバイス)の微細パターンの形成に際して、形成すべきパターンを4〜5倍程度に比例拡大して描画したフォトマスク(レチクルとも呼ぶ)のパターンを、投影露光装置を用いてウェハ等の感光性基板(被露光基板)上に縮小露光転写する方法が用いられている。 [0002] Semiconductor integrated circuits, liquid crystal display and electronic devices (microdevices) of the formation of a fine pattern, a photomask (reticle to be formed patterns drawn in proportion expanded to about 4-5 times the the pattern also called) and, how to reduce exposure transferred onto a photosensitive substrate such as a wafer (substrate to be exposed) using a projection exposure apparatus is used. この種の投影露光装置では、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長が短波長側へシフトし続けている。 In this type of projection exposure apparatus, in order to cope with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, the exposure wavelength is continuously shifted to a shorter wavelength side. 【0003】現在、露光波長はKrFエキシマレーザーの248nmが主流となっているが、より短波長のAr [0003] Currently, the exposure wavelength is 248nm of KrF excimer laser has become the mainstream, of shorter wavelength Ar
Fエキシマレーザーの193nmも実用化段階に入りつつある。 193nm of F excimer laser also is entering the stage of practical use. さらに、波長157nmのF 2レーザーや波長146nmのKr 2レーザー、波長126nmのAr 2レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光を供給する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。 Furthermore, Kr 2 laser of F 2 laser and the wavelength 146nm wavelength 157 nm, the Ar 2 laser having a wavelength of 126 nm, also conducted proposed projection exposure apparatus using a light source for supplying light in a wavelength band so-called vacuum ultraviolet region ing. また、投影光学系の大開口数(NA)化によっても高解像度化が可能であるため、露光波長の短波長化のための開発だけでなく、より大きい開口数を有する投影光学系の開発もなされている。 Furthermore, since by the large numerical aperture (NA) of the projection optical system is capable of high resolution, not only development for shorter exposure wavelength, development of a projection optical system having a numerical aperture greater than It has been made. 【0004】このように波長の短い紫外域の露光光に対しては、透過率や均一性の良好な光学材料(レンズ材料)は限定される。 [0004] For the exposure light shorter ultraviolet having thus wavelength, good optical material (lens material) of the transmittance and uniformity is limited. ArFエキシマレーザーを光源とする投影光学系では、レンズ材料として合成石英ガラスも使用可能であるが、1種類のレンズ材料では色収差の補正を十分に行うことができないので、一部のレンズにフッ化カルシウム結晶(蛍石)が用いられる。 The projection optical system as a light source an ArF excimer laser, but a synthetic quartz glass can be used as a lens material, since the one of the lens material can not be carried out sufficiently correct chromatic aberration, fluoride in a part of the lens calcium crystals (fluorite) is used. 一方、F 2 On the other hand, F 2
レーザーを光源とする投影光学系では、使用可能なレンズ材料は実質上フッ化カルシウム結晶(蛍石)に限定される。 The projection optical system as a light source a laser, lens material available is limited to substantially calcium fluoride crystal (fluorite). 【0005】 【発明が解決しようとする課題】最近、このように波長の短い紫外線に対しては、立方晶系に属する結晶材料であるフッ化カルシウム結晶(蛍石)においても、固有複屈折が存在することが報告されている。 [0005] [INVENTION Problem to be Solved] Recently, for the short ultraviolet wavelengths Thus, even in a cubic system belonging calcium fluoride crystal is a crystalline material (fluorite), is intrinsic birefringence It has been reported to be present. 電子デバイスの製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は致命的であり、複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。 In ultra-precision optical systems such as projection optical systems used in the manufacture of electronic devices, aberrations caused by the birefringence of the lens material is fatal, the lens configuration in which substantially avoid the influence of birefringence and lens adopted design is essential. 【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石のような固有複屈折を示す結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を提供することを目的とする。 [0006] The present invention has been made in view of the problems described above, even if a crystal material showing intrinsic birefringence, such as fluorite, good without substantially receiving that the influence of birefringence and to provide a projection optical system having an optical performance. また、本発明では、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 In the present invention, by using a projection optical system having good optical performance without the influence of birefringence substantially the exposure apparatus and exposure method capable of performing high-precision projection exposure at high resolution an object of the present invention is to provide. 【0007】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、本発明の第1発明では、立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第1群の光透過部材と、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第1群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ45度だけ相対的に回転した位置関係を有する第2群の光透過部材とを備え、前記少なくとも1つの非結晶透過部材 [0007] In order to solve the above object, according to an aspect of, the first aspect of the present invention, a plurality of light-transmissive crystal members formed of crystalline material belonging to a cubic system, a predetermined non-crystalline and at least one non-crystalline transparent member formed of a material, in the projection optical system for forming an image of a first plane on a second plane, said plurality of light-transmissive crystal member, the crystal axis [100] or the crystal axis [100] and the light transmitting member of the first group of optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is formed so as to coincide substantially, optically equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis [100] light of the second group having a relatively rotated position relationship by approximately 45 degrees with respect to the light transmitting member Do crystal axis and the optical axis and is formed so as to substantially coincide and the first group about the optical axis and a transmission member, the at least one non-light-transmissive crystal member は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系を提供する。 Provides a projection optical system characterized by having a predetermined birefringence distribution to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member. この場合、前記所定の複屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布であることが好ましい。 In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably birefringence distribution which is fast axis in the circumferential direction. 【0008】第1発明の好ましい態様によれば、前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第3群の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第3群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ60 [0008] According to a preferred embodiment of the first invention, the plurality of light-transmissive crystal member, the crystal axis [111] or the crystal axis [111] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis coincides substantially a third group of light-transmitting member formed on the crystal axis [111] or the crystal axis [111] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is formed so as to substantially coincide and the third group almost 60 about the optical axis with respect to the light transmission member
度だけ相対的に回転した位置関係を有する第4群の光透過部材とをさらに備えている。 Further comprising a fourth group of light transmitting members having only a relatively rotated position relationship degrees. この場合、前記所定の複屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布または径方向に進相軸がある複屈折分布であることが好ましい。 In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably in the birefringence distribution or radial has a fast axis in the circumferential direction is birefringence distribution which has the fast axis. 【0009】本発明の第2発明では、立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100] [0009] In the second aspect of the present invention includes a plurality of light-transmissive crystal members formed of crystalline material belonging to a cubic system, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, the a projection optical system for forming an image of one surface to the second surface, the plurality of light-transmissive crystal member, the crystal axis [100]
または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第5群の光透過部材と、[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第6群の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第6群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した位置関係を有する第7群の光透過部材とを備え、前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系を提供する。 Or optical and fifth group of the light transmitting member in which the crystal axis [100] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is formed so as to coincide substantially, with the [111] or the crystal axis [111] the light transmissive member groups of six, the crystal axis [111] or the crystal axis [111] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis of the equivalent crystal axis and the optical axis is formed so as to approximately match DOO is a seventh group of the light transmitting member having the positional relationship which is relatively rotated by approximately 60 degrees about the optical axis with respect to the light transmitting member is formed and the sixth group to match approximately, wherein the at least one non-light-transmissive crystal member to provide a projection optical system characterized by having a predetermined birefringence distribution to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member. この場合、前記所定の複屈折分布は、径方向に進相軸がある複屈折分布であることが好ましい。 In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably birefringence distribution which is fast axis in the radial direction. 【0010】本発明の第3発明では、立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するために、 [0010] In the third aspect of the present invention includes a plurality of light-transmissive crystal members formed of crystalline material belonging to a cubic system, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, the a projection optical system for forming an image of one surface to the second surface, wherein at least one non-crystalline transparent member, in order to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member,
光軸に関して実質的に非回転対称な複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系を提供する。 To provide a projection optical system characterized by having a substantially non rotationally symmetric birefringence distribution with respect to the optical axis. 【0011】本発明の第4発明では、立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有し、前記第1面の光軸上の1点から出た光束が前記少なくとも1つの非結晶透過部材の各面に入射するときの光束の直径をPnとし、前記少なくとも1つの非結晶透過部材の有効直径をEnとするとき、 [0011] In the fourth aspect of the present invention includes a plurality of light-transmissive crystal members formed of crystalline material belonging to a cubic system, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, the a projection optical system for forming an image of one surface to the second surface, wherein at least one non-light-transmissive crystal member has a predetermined birefringence distribution to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member , the diameter of the light beam when the light beam emitted from one point on the optical axis of the first surface is incident on each surface of the at least one non-light-transmissive crystal member and Pn, effective of the at least one non-crystalline transparent member when the diameter and En,
Pn/En<0.7の条件を満たすことを特徴とする投影光学系を提供する。 To provide a projection optical system, wherein a satisfies the condition Pn / En <0.7. 【0012】第1発明〜第4発明の好ましい態様によれば、前記所定の非結晶材料は、石英またはフッ素がドープされた石英である。 [0012] According to a preferred embodiment of the first invention to the fourth invention, the predetermined amorphous material is a quartz quartz or fluorine doped. また、前記立方晶系に属する結晶材料は、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムであることが好ましい。 The crystal material belonging to the cubic system is preferably a calcium or barium fluoride fluoride. 【0013】本発明の第5発明では、前記第1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に形成するための第1発明〜第4発明の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 [0013] In the fifth aspect of the present invention, the illumination system for illuminating a mask set on the first surface, a photosensitive substrate that has been set to the image of the pattern formed on the mask on the second surface to provide an exposure apparatus characterized by comprising a first invention - the projection optical system of the fourth aspect of the present invention for forming the upper. 【0014】本発明の第6発明では、パターンが形成されたマスクを照明し、照明された前記パターンの像を第1発明〜第4発明の投影光学系を介して感光性基板上に形成することを特徴とする露光方法を提供する。 [0014] In the sixth aspect of the present invention illuminates a mask on which a pattern is formed, to form an image of the illuminated said pattern to the first invention to fourth photosensitive substrate through a projection optical system of the invention to provide an exposure method characterized by. 【0015】 【発明の実施の形態】図1は、蛍石の結晶軸方位について説明する図である。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figure 1 is a diagram illustrating the crystal axis orientation of the fluorite. 図1を参照すると、蛍石の結晶軸は、立方晶系のXYZ座標系に基づいて規定される。 Referring to FIG. 1, the crystal axes of the fluorite is defined on the basis of the XYZ coordinate system of the cubic system. すなわち、+X軸に沿って結晶軸[100]が、+Y軸に沿って結晶軸[010]が、+Z軸に沿って結晶軸[0 That, + X-axis crystal axes along the [100], + Y-crystal axis along the axis [010] is, the crystal axis along the + Z-axis [0
01]がそれぞれ規定される。 01] is defined, respectively. 【0016】また、XZ平面において結晶軸[100] Further, the crystal axis in the XZ plane [100]
および結晶軸[001]と45度をなす方向に結晶軸[101]が、XY平面において結晶軸[100]および結晶軸[010]と45度をなす方向に結晶軸[11 And the crystal axis [001] and crystal axis in the direction forming 45 degrees [101] is, the crystal axis in the XY plane [100] and the crystal axis [010] and crystal axis in the direction forming 45 degrees [11
0]が、YZ平面において結晶軸[010]および結晶軸[001]と45度をなす方向に結晶軸[011]がそれぞれ規定される。 0] crystal axis in the YZ plane [010] and the crystal axis [001] and crystal axis in the direction forming 45 degrees [011] are defined respectively. さらに、+X軸、+Y軸および+ Furthermore, + X-axis, + Y-axis and +
Z軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸[111] Crystal axis in a direction forming an acute angle equal to the Z-axis [111]
が規定される。 There are defined. 【0017】なお、図1では、+X軸、+Y軸および+ [0017] In FIG 1, + X-axis, + Y-axis and +
Z軸で規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。 Although illustrated only crystal axes in the space defined by the Z-axis, similarly crystal axes in other space is defined.
前述したように、蛍石では、図1中実線で示す結晶軸[111]方向、およびこれと等価な不図示の結晶軸[−111],[1−11],[11−1]方向では、 As described above, in the fluorite crystal axes indicated by a solid line in FIG. 1 [111] direction, and equivalent thereto (not shown) of the crystal axis [-111], [1-11], in [11-1] direction ,
複屈折がほぼ零(最小)である。 Birefringence is substantially zero (minimum). 【0018】同様に、図1中実線で示す結晶軸[10 [0018] Similarly, the crystal axes indicated by a solid line in FIG. 1 [10
0],[010],[001]方向においても、複屈折がほぼ零(最小)である。 0], [010], in [001] direction, birefringence is substantially zero (minimum). 一方、図1中破線で示す結晶軸[110],[101],[011],およびこれと等価な不図示の結晶軸[−110],[−101], On the other hand, the crystal axes indicated by a broken line in FIG. 1 [110], [101], [011], and equivalent thereto (not shown) of the crystal axis [110], [- 101],
[01−1]方向では、複屈折が最大である。 [01-1] The direction, birefringence is the largest. 【0019】前述したように、2001年5月15日に開かれたリソグラフィに関するシンポジュウム(2nd In [0019] As described above, the symposium relates to a lithographic which was held on May 15, 2001 (2nd In
ternational Symposium on 157nm Lithography)において、米国NISTのJohn H. Burnettらにより、蛍石には固有複屈折(intrinsic birefringence)が存在することを実験および理論の両面から確認したことが発表された。 In ternational Symposium on 157nm Lithography), by John H. Burnett et al., U.S. NIST, the fluorite was announced that was determined from both experimental and theoretical that intrinsic birefringence (intrinsic birefringence) is present. 【0020】この発表によれば、蛍石は、結晶軸[11 [0020] According to the announcement, fluorite, crystal axis [11
0],[−110],[101],[‐101],[0 0], [- 110], [101], [- 101], [0
11],[01−1]の6方向において、波長157n 11], in the six directions [01-1], wavelength 157n
mの光に対して最大で6.5nm/cm、波長193n Up to 6.5 nm / cm for light of m, the wavelength 193n
mの光に対して最大で3.6nm/cmの複屈折の値を有する。 It has a value of birefringence of 3.6 nm / cm with a maximum for light of m. これらの複屈折の値はランダムな複屈折の許容値とされる1nm/cmよりも実質的に大きい値であり、しかもランダムでない分だけ複数のレンズを通して複屈折の影響が蓄積する可能性がある。 The values ​​of these birefringence is substantially larger than 1 nm / cm, which is an allowable value of the random birefringence, yet the influence of birefringence can accumulate through a plurality of lenses by an amount not random . 【0021】Burnettらは、上述の発表において、複屈折の影響を低減する手法を開示している。 [0021] Burnett et al., In published above, discloses a technique for reducing the effect of birefringence. 図2は、Burn Figure 2, Burn
ettらの手法を説明する図であって、光線の入射角(光線と光軸とのなす角度)に対する複屈折率の分布を示している。 A diagram illustrating a ett's method shows the distribution of birefringence with respect to the incident angle of the light beam (the angle between the ray and the optical axis). 図2では、図中破線で示す5つの同心円が1目盛り10度を表している。 In Figure 2, the five concentric circles indicated by broken lines in the figure represents one notch 10 degrees. したがって、最も内側の円が光軸に対して入射角10度の領域を、最も外側の円が光軸に対して入射角50度の領域を表している。 Thus, the innermost circle area of ​​the incident angle 10 degrees to the optical axis, the outermost circle represents the area of ​​the incident angle of 50 degrees to the optical axis. 【0022】また、黒丸は比較的大きな屈折率を有する複屈折のない領域を、白丸は比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域を表している。 Further, black circle an area no birefringence having a relatively large refractive index, and the white circles represent the regions having no birefringence having a relatively small refractive index. 一方、太い円および長い両矢印は複屈折のある領域における比較的大きな屈折率の方向を、細い円および短い両矢印は複屈折のある領域における比較的小さな屈折率の方向を表している。 On the other hand, the thick circle and long double arrows the direction of relatively large refractive index in a region of the birefringent thin circles and short double arrow represents the direction of the relatively small refractive index in the region of the birefringence.
以降の図3においても、上述の表記は同様である。 Also in FIG. 3 and later, notation above is the same. 【0023】Burnettらの手法では、一対の蛍石レンズ(蛍石で形成されたレンズ)の光軸と結晶軸[111] [0023] In Burnett's method, the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses (fluorite in formed lens) [111]
とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを60度だけ相対的に回転させる。 Match the door causes and the optical axis is relatively rotated by 60 degrees the pair of fluorite lenses mainly. したがって、一方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図2(a)に示すようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図2(b)に示すようになる。 Therefore, the distribution of birefringence in one fluorite lens becomes as shown in FIG. 2 (a), the distribution of birefringence in the other fluorite lens becomes as shown in FIG. 2 (b). その結果、一対の蛍石レンズ全体における複屈折率の分布は、図2(c)に示すようになる。 As a result, the birefringence across the pair of fluorite lenses distribution is as shown in Figure 2 (c). 【0024】この場合、図2(a)および(b)を参照すると、光軸と一致している結晶軸[111]に対応する領域は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 [0024] In this case, referring to FIGS. 2 (a) and (b), the region corresponding to the crystal axes are aligned with the optical axis [111] is a region having no birefringence having a relatively small refractive index Become. また、結晶軸[100],[010],[0 In addition, the crystal axis [100], [010], [0
01]に対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 A region corresponding to 01] is a relatively free region birefringence having a large refractive index. さらに、結晶軸[110], Furthermore, the crystal axis [110],
[101],[011]に対応する領域は、周方向の偏光に対する屈折率が比較的小さく径方向の偏光に対する屈折率が比較的大きい複屈折領域となる。 [101], the region corresponding to the [011] has a refractive index to the refractive index is relatively small radial polarization with respect to the circumferential direction of polarization is relatively large birefringent region. このように、 in this way,
個々の蛍石レンズでは、光軸から35.26度(結晶軸[111]と結晶軸[110]とのなす角度)の領域において、複屈折の影響を最大に受けることがわかる。 Individual fluorite lens, in the area from the optical axis 35.26 degrees (angle of the crystal axis [111] and the crystal axis [110]), the influence of birefringence can be seen to undergo a maximum. 【0025】一方、図2(c)を参照すると、一対の蛍石レンズを60度だけ相対的に回転させることにより、 On the other hand, referring to FIG. 2 (c), by relatively rotating by 60 ° a pair of fluorite lenses,
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸[110],[101],[011]の影響が薄められることがわかる。 The entire pair of fluorite lenses, crystal axis birefringence is maximal [110], [101], it can be seen that is diluted the influence of [011]. そして、光軸から35.26度の領域において、径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の偏光に対する屈折率が小さい複屈折領域が残ることになる。 Then, in the region of 35.26 degrees from the optical axis, so that than the refractive index with respect to the radial direction of the polarized light leaving a birefringent region having a low refractive index with respect to the circumferential direction of the polarization. 換言すれば、Burnettらの手法を用いることにより、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影響をかなり低減することができる。 In other words, by using the Burnett et al method, but rotationally symmetric distribution with respect to the optical axis remains, it is possible to considerably reduce the influence of birefringence. 【0026】本発明において提案する手法では、一対の蛍石レンズ(一般には蛍石で形成された透過部材)の光軸と結晶軸[100](または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸)とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約45度だけ相対的に回転させる。 [0026] In the method proposed in the present invention, optically equivalent to the optical axis crystal axis [100] (or the crystal axis [100] of the pair of fluorite lenses (typically formed of fluorite the transmitting member) It is matched with the Do crystal axis), so and the optical axis is relatively rotated by about 45 degrees the pair of fluorite lenses mainly. ここで、結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸とは、結晶軸[010],[001]である。 Here, the crystal axis [100] and an optically equivalent crystal axis, the crystal axis [010], a [001]. 【0027】図3は、本発明の手法を説明する図であって、光線の入射角(光線と光軸とのなす角度)に対する複屈折率の分布を示している。 [0027] FIG. 3 is a diagram for explaining a method of the present invention, shows the distribution of birefringence with respect to the incident angle of the light beam (the angle between the ray and the optical axis). 本発明の手法では、一方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図3(a)に示すようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図3(b)に示すようになる。 In the method of the present invention, the distribution of birefringence in one fluorite lens is as shown in FIG. 3 (a), the distribution of birefringence in the other fluorite lens as shown in FIG. 3 (b) Become. その結果、一対の蛍石レンズ全体における複屈折率の分布は、図3(c)に示すようになる。 As a result, the birefringence across the pair of fluorite lenses distribution is as shown in Figure 3 (c). 【0028】図3(a)および(b)を参照すると、本発明の手法では、光軸と一致している結晶軸[100] Referring to FIG. 3 (a) and 3 (b), the technique of the present invention, the crystal axis match the optical axis [100]
に対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 Regions corresponding to the a relatively free region birefringence having a large refractive index. また、結晶軸[111],[1−1 Also, the crystal axis [111], [1-1
1],[−11−1],[11−1]に対応する領域は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 1], [- 11-1], the region corresponding to the [11-1] is a relatively free region birefringence with a refractive index. さらに、結晶軸[101],[10−1],[11 Furthermore, the crystal axis [101], [10-1], [11
0],[1−10]に対応する領域は、周方向の偏光に対する屈折率が比較的大きく径方向の偏光に対する屈折率が比較的小さい複屈折領域となる。 0], the region corresponding to the [1-10] has a refractive index to the refractive index is relatively large radial polarization with respect to the circumferential direction of polarization is relatively small birefringent areas. このように、個々の蛍石レンズでは、光軸から45度(結晶軸[100] Thus, in the individual fluorite lens, the optical axis 45 ° (crystal axis [100]
と結晶軸[101]とのなす角度)の領域において、複屈折率の影響を最大に受けることがわかる。 In the region of the angle) of the crystal axis [101] and the effect of birefringence seen that they receive the maximum. 【0029】一方、図3(c)を参照すると、一対の蛍石レンズを45度だけ相対的に回転させることにより、 Meanwhile, referring to FIG. 3 (c), the by relatively rotating by 45 degrees the pair of fluorite lenses,
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸[101],[10−1],[110],[1−10] The entire pair of fluorite lenses, crystal axis birefringence is maximal [101], [10-1], [110], [1-10]
の影響がかなり薄められ、光軸から45度の領域において径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の偏光に対する屈折率が大きい複屈折領域が残ることになる。 Effect of is considerably diluted, so that the birefringent region is large refractive index with respect to the circumferential direction of polarization than the refractive index with respect to polarized light in the radial direction in the region of 45 degrees from the optical axis remains. 換言すれば、本発明の手法を用いることにより、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影響をかなり低減することができる。 In other words, by using the method of the present invention, the rotationally symmetric distribution with respect to the optical axis remains, it is possible to considerably reduce the influence of birefringence. 【0030】なお、本発明の手法において、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約45 [0030] Incidentally, in the method of the present invention, about one of fluorite lenses and the other fluorite lens around the optical axis 45
度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶軸(たとえば結晶軸[010],[0 The causes only relative rotation time, predetermined crystal axis directed in a direction different from the optical axis of one of the fluorite lenses and the other fluorite lens (e.g. crystal axis [010], [0
01],[011]または[01−1])同士の光軸を中心とした相対的な角度が約45度であることを意味する。 01], which means that the [011] or [01-1]) relative angle of about 45 degrees around the optical axis of the other. 具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶軸[010]と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸[010]との光軸を中心とした相対的な角度が約45 Specifically, for example, the crystal axis [010] of one of the fluorite lens, the relative angle around the optical axis of the crystal axis in the other fluorite lens [010] 45
度であることを意味する。 Which means that every time the is. 【0031】また、図3(a)および図3(b)からも明らかな通り、結晶軸[100]を光軸とする場合には、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が9 Further, FIG. 3 (a) and As is clear from FIG. 3 (b), when the crystal axis [100] to the optical axis, the rotational asymmetry of the influence of birefringence around the optical axis There 9
0度の周期で現れる。 It appears in a cycle of 0 degrees. したがって、本発明の手法において、光軸を中心として約45度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約45度+(n×90 Accordingly, in the method of the present invention, that is relatively rotated by about 45 degrees about the optical axis is about 45 degrees about the optical axis + (n × 90
度)だけ相対的に回転させること、すなわち45度、1 Degrees) only for relatively rotating, i.e. 45 degrees, 1
35度、225度、または315度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である(ここで、nは整数である)。 35 degrees, 225 degrees, or only 315 degrees ... is the same meaning as is relatively rotated (Here, n is an integer). 【0032】一方、Burnettらの手法において、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約60度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶軸(たとえば結晶軸[−11 On the other hand, in Burnett's method, and the one of fluorite lenses and other fluorite lens is relatively rotated by approximately 60 degrees about the optical axis, one of the fluorite lenses and other firefly predetermined crystal axis directed in a direction different from the optical axis in the stone lens (e.g. crystal axis [-11
1]、[11−1]、または[1−11])同士の光軸を中心とした相対的な角度が約60度であることを意味する。 1], it means that [11-1] or [1-11]) of the relative angle around the optical axis between about 60 degrees. 具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶軸[−111]と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸[−111]との光軸を中心とした相対的な角度が約60度であることを意味する。 Specifically, for example, the crystal axes in one fluorite lens and [-111], which is a relative angle of about 60 degrees around the optical axis of the crystal axis in the other fluorite lens [-111] it means that. 【0033】また、図2(a)および図2(b)からも明らかな通り、結晶軸[111]を光軸とする場合には、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が1 Further, as apparent from FIGS. 2 (a) and 2 (b), when the crystal axis [111] to the optical axis, the rotational asymmetry of the influence of birefringence around the optical axis There 1
20度の周期で現れる。 It appears in a cycle of 20 degrees. したがって、Burnettらの手法において、光軸を中心として約60度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約60度+(n Accordingly, in Burnett et al approach, that is relatively rotated by about 60 degrees about the optical axis is about 60 degrees about the optical axis + (n
×120度)だけ相対的に回転させること、すなわち6 × 120 °) only for relatively rotating, i.e. 6
0度、180度、または300度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である(ここで、nは整数である)。 0 degrees is the same meaning as is relatively rotated by 180 degrees, or 300 degrees.. (Here, n is an integer). 【0034】上述の説明の通り、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[111]とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを60度だけ相対的に回転させることにより、あるいは一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[100]とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを45度だけ相対的に回転させることにより、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影響をかなり低減することができる。 [0034] As above described, the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses [111] and to match the, and the pair of fluorite lenses around the optical axis by relatively rotating by 60 degrees or the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses to match the [100] and, and by relatively rotating the pair of fluorite lenses by 45 degrees around the optical axis, rotationally symmetric about the optical axis distribution remains, but it is possible to considerably reduce the influence of birefringence. 【0035】ここで、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[111]とを一致させて60度相対回転させたときに残存する回転対称な分布と、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[100]とを一致させて45度相対回転させたときに残存する回転対称な分布とは逆向きである。 [0035] Here, the distribution of rotational symmetry remaining when the optical axis is 60 degrees rotated relative to match the crystal axis [111] and a pair of fluorite lenses, and the optical axis of the pair of fluorite lenses the rotationally symmetric distribution remaining when brought into 45-degree relative rotation is matched with the crystal axis [100] are opposite. 換言すれば、光軸と結晶軸[111]とを一致させて60度相対回転させた一対の蛍石レンズ(以下、「結晶軸[1 In other words, the optical axis and the crystal axis [111] and to match the 60-degree pair of fluorite lenses are relatively rotated (hereinafter, "crystal axes [1
11]のペアレンズ」という)における進相軸と、結晶軸[100]とを一致させて45度相対回転させた一対の蛍石レンズ(以下、「結晶軸[100]のペアレンズ」という)における進相軸とは直交する。 11] of the fast axis in the lens pair "hereinafter), the crystal axis [100] and a pair of fluorite lenses by 45 degrees relative rotation by matching (hereinafter, referred to as" lens pair of the crystal axis [100] ") orthogonal to the fast axis of. 【0036】さらに別の表現をすれば、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[100]とを一致させて45度相対回転させた結晶軸[100]のペアレンズでは径方向に進相軸がある複屈折分布が残り、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[111]とを一致させて60度相対回転させた結晶軸[111]のペアレンズでは周方向に進相軸がある複屈折分布が残る。 [0036] In more another way, the phase advance in the radial direction in pairs of the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses [100] and the crystal axes obtained by 45 degrees relative rotation to match the [100] the remaining birefringence distribution which have axes, the fast axis in the circumferential direction a pair of the optical axis of the lens and the crystal axes of the pair of fluorite lenses [111] and the crystal axes obtained by 60 degrees relative rotation to match the [111] there birefringence distribution remains. なお、試料に複屈折が存在する場合、屈折率の差により当該試料を通過する振動面(偏光面)の直交した2つの直線偏光の光の位相が変化する。 Incidentally, if there is birefringence to the sample, two orthogonal linearly polarized light in a phase of the vibration surface passing through the sample by the difference in refractive index (polarization plane) is changed. すなわち一方の偏光に対して他方の偏光の位相が進んだり遅れたりすることになるが、位相が進む方の偏光方向を進相軸と呼び、位相が遅れる方の偏光方向を遅相軸と呼ぶ。 I.e. so that the lead or lag the other polarization phase relative one polarization, is called a polarization direction of the direction in which the phase is advanced and fast axis is called the slow axis the polarization direction of the direction in which the phase is delayed . 【0037】ところで、たとえば石英またはフッ素がドープされた石英(以下、「改質石英」と称する)のような非結晶材料で形成された非結晶レンズ(一般には非結晶透過部材)の場合、その理想的な状態では複屈折性が発生しない。 [0037] Incidentally, for example, quartz or fluorine-doped silica (hereinafter, "modified silica" as referred) For non-crystal lens formed of non-crystalline material such as (generally amorphous transparent member), the birefringence does not occur in an ideal state. しかしながら、石英または改質石英では、 However, in the quartz or reforming quartz,
不純物が混入した場合や、高温で形成された石英を冷却する際に温度分布が生じた場合には、内部応力による複屈折性が現れる。 And if impurities are mixed, if the temperature distribution is generated when cooling the quartz formed at high temperature, it will appear birefringence due to internal stress. 【0038】したがって、インゴットに混入させる不純物の量や種類、または熱履歴を調整することにより、石英または改質石英に所望の複屈折分布を発生させることができる。 [0038] Therefore, by adjusting the amount and type or thermal history, the impurities to be mixed into an ingot, it is possible to generate a desired birefringence distribution quartz or modified silica. 換言すれば、製造時における不純物、熱履歴による密度分布のうちの少なくとも一方を調整することにより、光軸に関して回転対称な所望の複屈折分布または非回転対称な所望の複屈折分布を非結晶レンズに付与することができる。 In other words, the impurity at the time of manufacture, by adjusting at least one of the density distribution due to heat history, rotationally symmetric desired birefringence distribution or non-rotationally symmetric desired amorphous lens birefringence distribution with respect to the optical axis it can be applied to. 【0039】なお、不純物としては、OH、Cl、金属不純物、溶存ガスが挙げられ、ダイレクト法(Direct Me [0039] As the impurity, OH, Cl, metal impurities, dissolved gas and the like, a direct method (Direct Me
thod)の場合は、数百ppm以上含有されるOH、次いで数十ppm含有されるClが混入量から支配的であると考えられる。 For thod), considered OH contained several hundred ppm or more, then the Cl contained several tens ppm dominates the contaminating amount. この不純物がインゴットに混入した場合には材料の熱膨張率が変化するので、例えばアニール後に冷却する場合には、不純物が混入した部分の縮み方が大きくなり、この縮み方の差による内部応力が発生し、 Since impurities when mixed in ingot changes the thermal expansion coefficient of the material, for example in the case of cooling after annealing is, contraction how parts impurities are mixed is increased, the internal stress due to difference in shrinkage way It occurs,
応力複屈折が生じる。 Stress birefringence occurs. また、熱履歴に関しては、上記ダイレクト法、VAD(vapor axial deposition)法、ゾルゲル(sol-gel)法、プラズマバーナ(plasma burner)法などの製造方法によらずに存在する。 As for the thermal history, the direct method, VAD (vapor axial deposition) method, a sol-gel (sol-gel) method, present regardless of the production method such as a plasma burner (plasma burner) method. 【0040】本発明の投影光学系は、たとえば蛍石のような立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材(蛍石レンズなど)と、たとえば石英や改質石英のような非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材(石英レンズ、改質石英レンズなど)とを備え、第1面の像を第2面に形成する。 The projection optical system of the present invention, for example, a plurality of light-transmissive crystal members formed of belonging crystalline material such cubic as fluorite (such as fluorite lens), for example, such as quartz or modified silica at least one non-light-transmissive crystal member (quartz lens, such as modified silica lens) formed of a non-crystalline material and provided with a, to form an image of a first plane on a second plane. すなわち、本発明の投影光学系は、露光装置に適用された場合、第1面に設定されたマスク(レチクル)のパターン像を第2面に設定された感光性基板(ウェハなど)に形成する。 That is, the projection optical system of the present invention, when applied to an exposure apparatus, formed on the photosensitive substrate a pattern image is set on the second surface of the mask set on the first surface (reticle) (such as a wafer) . 【0041】第1発明では、複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]のペアレンズ(第1群の光透過部材および第2群の光透過部材)を備えている。 [0041] In the first invention, the plurality of light-transmissive crystal member, and a lens pair of the crystal axis [100] (the first group of the light transmitting member and the second group of light transmitting member). また、非結晶透過部材は、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有する。 The non-transmissive crystal member has a predetermined birefringence distribution to compensate for the influence of the birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member. 上述したように、 As mentioned above,
結晶軸[100]のペアレンズを導入すると、複屈折の影響をかなり低減することができるが、径方向に進相軸がある複屈折分布が残る。 The introduction of pairs lens of the crystal axis [100], although it is possible to considerably reduce the influence of birefringence, birefringence distribution which is fast axis in the radial direction remains. したがって、投影光学系において、結晶軸[100]のペアレンズの作用により径方向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合には、周方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与することによって、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 Therefore, in the projection optical system, the birefringence distribution in the case where the birefringence distribution is still left, there is a fast axis in the circumferential direction there is a fast axis in the radial direction by the action of the lens pair of the crystal axis [100] Non by imparting the light-transmissive crystal member, it is possible to ensure good optical performance without substantially affected by birefringence. 【0042】なお、第1発明では、複数の結晶透過部材に結晶軸[111]のペアレンズ(第3群の光透過部材および第4群の光透過部材)を追加すると、結晶軸[1 [0042] In the first invention, by adding a crystal axis in a plurality of light-transmissive crystal member pair lens [111] (the third group of the light transmitting member and the fourth group of light-transmitting member), the crystal axis [1
00]のペアレンズと結晶軸[111]のペアレンズとを組み合わせることにより、残存する回転対称な分布を小さく抑えることができる。 By combining 00 pairs lens and the lens pair of the crystal axis [111], it is possible to reduce the rotational symmetrical distribution remaining. 【0043】この場合、投影光学系において、結晶軸[100]のペアレンズの作用が支配的であって、径方向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合には、周方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与することによって、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 [0043] In this case, in the projection optical system, when the action of the lens pair of the crystal axis [100] is a dominant, there remains a birefringence distribution which is fast axis in the radial direction, the circumferential direction by applying a birefringence distribution which has the fast axis in the amorphous transparent member, it is possible to ensure good optical performance without substantially affected by birefringence. 逆に、結晶軸[111]のペアレンズの作用が支配的であって、 Conversely, the effect of lens pair of the crystal axis [111] is a dominant,
周方向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合には、径方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与することによって、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 If there remains birefringence distribution which is fast axis in the circumferential direction, by applying a birefringence distribution which is fast axis radially amorphous transparent member substantially affected by birefringence it is possible to secure excellent optical performance without. 【0044】第2発明では、複数の結晶透過部材は、結晶軸[100](または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸)と光軸とがほぼ一致するように形成された結晶軸[100]レンズ(第5群の光透過部材)と、 [0044] In the second invention, the plurality of light-transmissive crystal member, the crystal axis [100] (or the crystal axis [100] and the optically equivalent to the crystal axis) and the optical axis is formed so as to substantially coincide crystal axis [100] lens and (the fifth group of the light transmitting member)
結晶軸[111]のペアレンズ(第6群の光透過部材および第7群の光透過部材)とを備えている。 And a lens pair of the crystal axis [111] (light transmitting member and the seventh group of the light transmitting member of the group 6). また、非結晶透過部材は、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有する。 The non-transmissive crystal member has a predetermined birefringence distribution to compensate for the influence of the birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member. 【0045】上述したように、結晶軸[111]のペアレンズを導入すると、複屈折の影響をかなり低減することができるが、周方向に進相軸がある複屈折分布が残る。 [0045] As described above, the introduction of pairs lens of the crystal axis [111], although it is possible to considerably reduce the influence of birefringence, birefringence distribution which is fast axis in the circumferential direction remains. 一方、結晶軸[100]レンズ(ペアレンズではない)を導入すると、図3(a)および(b)に示すように、4回回転対称で且つ全体的に径方向に進相軸がある複屈折分布が残る。 On the other hand, the introduction of the crystal axis [100] lens (not paired lens), as shown in FIG. 3 (a) and (b), double that is fast axis to and generally radially in four rotational symmetry refraction distribution remains. その結果、第2発明の投影光学系には、結晶軸[111]のペアレンズの作用が支配的になって、周方向に進相軸がある複屈折分布が残ることになる。 As a result, the projection optical system of the second invention, the action of the lens pair of the crystal axis [111] becomes dominant, so that the birefringence distribution which is fast axis in the circumferential direction remains. 【0046】したがって、第2発明の投影光学系では、 [0046] Therefore, in the projection optical system of the second invention,
径方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与することによって、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 By applying a birefringence distribution which is fast axis radially amorphous transparent member, it is possible to ensure good optical performance without substantially affected by birefringence. なお、 It should be noted that,
結晶軸[100]レンズの作用により4回回転対称な4 By the action of the crystal axis [100] lens 4-fold rotational symmetry 4
θ成分が発生することになるが、リソグラフィでは奇数θ成分とは異なり偶数θ成分はレジスト像に悪影響を及ぼすことが実質的にない。 Although so that θ component is generated, even-θ component different from the odd θ component in lithography has not substantially adversely affect the resist image. 【0047】なお、後述の実施形態において具体的に示すように、像面(第2面)における複数の結晶透過部材の複屈折の影響は、必ずしも光軸に関して回転対称にはならない(図9(a)〜(c)を参照)。 [0047] Incidentally, as shown in detail in embodiments described later, the influence of the birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member at the image plane (second surface) is not necessarily rotationally symmetric with respect to the optical axis (FIG. 9 ( see a) ~ a (c)). 換言すれば、 In other words,
複数の結晶透過部材の複屈折による収差には、像高による面内分布が発生することがある。 The aberration due to the birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member, there is in-plane distribution on the image height occurs. 第3発明では、光軸に関して実質的に非回転対称な複屈折分布を非結晶透過部材に付与することによって、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償し、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 In the third invention, by providing a substantially non rotationally symmetric birefringence distribution in the amorphous transparent member with respect to the optical axis, to compensate for the effects of birefringence of the plurality of light-transmissive crystal members, substantial influence of birefringence it is possible to ensure a good optical performance without receiving the. 【0048】また、第4発明では、所定の複屈折分布が付与された非結晶透過部材が、その入射面および射出面の双方において次の条件式(1)を満足する。 [0048] In the fourth invention, the amorphous transparent member in which a predetermined birefringence distribution is granted, it satisfies the following conditional expression (1) in both the incident surface and the exit surface. Pn/En<0.7 (1) 【0049】ここで、Enは、非結晶透過部材の有効直径(すなわち露光装置の場合には露光エリア全体から出た光束が非結晶透過部材の各面に入射したときの光束に外接する円の直径)である。 Pn / En <0.7 (1) [0049] Here, En, the light beam emitted from the entire exposure area in the case of the effective diameter (i.e. an exposure apparatus amorphous transparent member on each side of the amorphous transparent member a circular diameter of) circumscribing the light flux having entered. また、Pnは、物体面(第1面)の光軸上の1点から出た光束が非結晶透過部材の各面に入射するときの光束の直径(以下、「部分径」という)である。 Moreover, Pn is the diameter of the light beam when the light beam emitted from one point on the optical axis of the object plane (first surface) is incident on each surface of the amorphous transparent member (hereinafter, referred to as "partial diameter") is . 【0050】複数の結晶透過部材の複屈折による収差の像面内分布を補正するには、所定の複屈折分布が付与された非結晶透過部材が投影光学系の瞳面から離れていること、すなわち非結晶透過部材が物体面または像面(第2面)の近傍に配置されていることが必要である。 [0050] To correct image plane distribution of the aberrations due to the birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member, the amorphous transparent member in which a predetermined birefringence distribution is imparted is away from the pupil plane of the projection optical system, that it is necessary to non-transmissive crystal member is disposed near the object plane or the image plane (second surface). 第4 4th
発明では、入射面および射出面の双方において条件式(1)を満足することにより、所定の複屈折分布が付与された非結晶透過部材が物体面または像面の近傍に配置されることになり、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償し、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することができる。 The invention, by satisfying the conditional expression (1) in both the entrance surface and the exit surface, will be non-crystalline transparent member in which a predetermined birefringence distribution is imparted is disposed near the object plane or the image plane , it is possible to compensate for the effects of birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member, to ensure good optical performance without substantially affected by birefringence. 【0051】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 [0051] The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 図4は、本発明の実施形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 4 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus with a projection optical system according to an embodiment of the present invention. なお、図4において、投影光学系PL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4の紙面に平行にY軸を、光軸AXに垂直な面内において図4の紙面に垂直にX軸を設定している。 In FIG. 4, a Z-axis parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, in parallel to Y-axis in the plane of FIG. 4 in a plane perpendicular to the optical axis AX, in a plane perpendicular to the optical axis AX and the X-axis perpendicular to the plane of FIG. 4. 【0052】図4に示す露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源LSとして、たとえばArFエキシマレーザー光源(波長193nm)を備えている。 The exposure apparatus shown in FIG. 4, as a light source LS for supplying illumination light in the ultraviolet region, for example, with an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm). 光源LSから射出された光は、照明光学系ILを介して、 Light emitted from the light source LS, via the illumination optical system IL, for example,
所定のパターンが形成されたレチクル(マスク)Rを照明する。 Reticle on which a predetermined pattern is formed (mask) to illuminate the R. なお、光源LSと照明光学系IL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LSから照明光学系IL中の最もレチクル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か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。 The optical path between the light source LS and the illumination optical system IL is sealed with the casing (not shown), space from the light source LS to the most reticle side of the optical member in the illumination optical system IL, the absorption of the exposure light or rate has been replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen is low gas, or is held substantially in a vacuum state. 【0053】レチクルRは、レチクルホルダRHを介して、レチクルステージRS上においてXY平面に平行に保持されている。 [0053] The reticle R via a reticle holder RH is held parallel to the XY plane on a reticle stage RS. レチクルRには転写すべきパターンが形成されており、たとえばパターン領域全体のうちX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。 The reticle R is formed with a pattern to be transferred, for example, a rectangular pattern area and having a short side along the Y direction has the long side along the X direction of the entire pattern area is illuminated. レチクルステージRS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RMを用いた干渉計RIF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 reticle stage RS is measured by the action of a driving system not shown, is along the reticle surface (i.e., the XY plane) two-dimensionally movable, its position coordinates by an interferometer RIF using a reticle moving mirror RM It is configured to be by and position control. 【0054】レチクルRに形成されたパターンからの光は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にレチクルパターン像を形成する。 [0054] Light from the pattern formed on the reticle R through the projection optical system PL, to form a reticle pattern image on a wafer W being a photosensitive substrate. ウェハWは、ウェハテーブル(ウェハホルダ)WTを介して、ウェハステージWS上においてXY平面に平行に保持されている。 Wafer W via a wafer table (wafer holder) WT, is held parallel to the XY plane on a wafer stage WS. そして、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上ではX方向に沿って長辺を有し且つY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。 As optically corresponding to the rectangular illumination region on the reticle R, a rectangular exposure area and having a short side along the Y direction has the long side along the X direction on the wafer W pattern image is formed. ウェハステージWS Wafer stage WS
は、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡WMを用いた干渉計WIF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。 Is movable wafer surface by the action of a driving system not shown (i.e., the XY plane) two-dimensionally along, the position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM and position control It is configured to be. 【0055】また、図示の露光装置では、投影光学系P [0055] Further, in the exposure apparatus shown, the projection optical system P
Lを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材と最もウェハ側に配置された光学部材との間で投影光学系PLの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系PL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か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。 Innermost of the projection optical system PL among the disposed reticle side the optical member and the most wafer side arranged optical member is configured so as to maintain the airtight state, the projection optical system of the optical members constituting the L the gas inside the PL is held or substituted with an inert gas such as helium gas or nitrogen, or a substantially vacuum state. 【0056】さらに、照明光学系ILと投影光学系PL [0056] Further, the illumination optical system IL and the projection optical system PL
との間の狭い光路には、レチクルRおよびレチクルステージRSなどが配置されているが、レチクルRおよびレチクルステージRS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か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。 The narrow optical path between the reticle such as R and the reticle stage RS is arranged, but an inert such as nitrogen or helium gas inside the casing (not shown) that seals surrounding the like reticle R and reticle stage RS or gas is filled, or is held substantially in a vacuum state. 【0057】また、投影光学系PLとウェハWとの間の狭い光路には、ウェハWおよびウェハステージWSなどが配置されているが、ウェハWおよびウェハステージW [0057] Further, in a narrow optical path between the projection optical system PL and the wafer W, but such wafers W and the wafer stage WS are positioned, the wafer W and the wafer stage W
S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か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。 Or inert gases such as internal nitrogen or helium gas casing to seal surrounds the like S (not shown) is filled, or is held substantially in a vacuum state. このように、光源LSからウェハWまでの光路の全体に亘って、 Thus, over the entire light path from the light source LS to the wafer W,
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。 Atmosphere without exposure light is little absorbed are formed. 【0058】上述したように、投影光学系PLによって規定されるレチクルR上の照明領域およびウェハW上の露光領域(すなわち実効露光領域)は、Y方向に沿って短辺を有する矩形状である。 [0058] As described above, the illumination area and exposure area on the wafer W on the reticle R defined by the projection optical system PL (i.e. the effective exposure region) is a rectangular shape having short sides along the Y-direction . したがって、駆動系および干渉計(RIF、WIF)などを用いてレチクルRおよびウェハWの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちY方向に沿ってレチクルステージRSとウェハステージWSとを、ひいてはレチクルRとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。 Thus, the drive system and the interferometer (RIF, WIF) while the position control of the reticle R and the wafer W by using a, a reticle stage RS along the short side direction, that is, the Y-direction of the rectangular exposure area and illumination area a wafer stage WS, by thus reticle R and the wafer W and synchronously moving (scanning), is on the wafer W scan of and the wafer W having a width equal to the long side of the exposure area (the movement amount reticle pattern is scanned and exposed to a region having a length corresponding to). あるいは、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面内においてウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはレチクルRのパターンが逐次露光される。 Alternatively, by performing batch exposure while driving and controlling the wafer W in two dimensions within a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, the pattern of reticle R are sequentially exposed in each exposure region of the wafer W that. 【0059】以下、具体的な数値例に基づいて、本実施形態の投影光学系PLを説明する。 [0059] Hereinafter, based on the specific numerical examples will be described projection optical system PL of the present embodiment. 本実施形態では、投影光学系PLを構成する透過部材(屈折光学部材:レンズ成分)は、蛍石(CaF 2結晶)または石英で形成されている。 In the present embodiment, the transmission member constituting the projection optical system PL (refractive optical element: lens component) is formed of fluorite (CaF 2 crystals) or quartz. また、ArFエキシマレーザー光の波長は1 The wavelength of the ArF excimer laser beam 1
93nmであり、この露光光に対する蛍石の屈折率は1.5014548であり、石英の屈折率は1.560 A 93 nm, the refractive index of fluorite for the exposure light is 1.5014548, the refractive index of the quartz 1.560
3261である。 It is 3261. 【0060】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) [0060] Further, the aspherical surface is a direction perpendicular to the optical axis height and y, the distance along the optical axis to a position on the aspherical surface at the height y from the tangential plane at the vertex of the aspherical surface (sag amount )
をzとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、 Was is z, a vertex radius of curvature is r, and the conical coefficient kappa,
n次の非球面係数をC nとしたとき、以下の数式(a) When the n-th order aspherical coefficient was C n, the following equation (a)
で表される。 In represented. 後述の表(1)において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に*印を付している。 In Table (1) below, the lens surface formed in an aspherical shape is provided with mark * on the right side of the surface number. 【0061】 【数1】 z=(y 2 /r)/[1+{1−(1+κ)・y 2 /r 21/2 ] +C 4・y 4 +C 6・y 6 +C 8・y 8 +C 10・y 10 +C 12・y 12 +C 14・y 14 (a) 【0062】図5は、本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 [0061] Equation 1] z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + κ) · y 2 / r 2} 1/2] + C 4 · y 4 + C 6 · y 6 + C 8 · y 8 + C 10 · y 10 + C 12 · y 12 + C 14 · y 14 (a) [0062] Figure 5 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to this embodiment. 本実施形態の投影光学系P The projection optical system P of the present embodiment
Lは、図5に示すように、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた平凹レンズL1と、ウェハ側に平面を向けた平凹レンズL2と、レチクル側に平面を向けた平凸レンズL3と、レチクル側に非球面状の凹面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸レンズL5 L, as shown in FIG. 5, in order from the reticle side, towards the plano-concave lens L1 having its non-spherical concave surface facing the wafer side, a plano-concave lens L2 with its plane facing the wafer side, a plane on the reticle side a plano-convex lens L3, and a positive meniscus lens L4 having an aspheric concave surface on the reticle side, biconvex lens L5
と、両凸レンズL6と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL8と、レチクル側に平面を向けた平凹レンズL9 When, a biconvex lens L6, a positive meniscus lens L7 having a convex surface directed toward the reticle side, a plano-convex lens L8 with its plane facing the wafer side, plano-concave lens is planar on the reticle side L9
と、両凹レンズL10と、ウェハ側に平面を向けた平凹レンズL11と、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた両凹レンズL12と、両凸レンズL13と、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた両凹レンズL14と、両凸レンズL15と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL16と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL17と、両凸レンズL18と、両凸レンズL19 Towards the, a biconcave lens L10, a plano-concave lens L11 with its plane facing the wafer side, a biconcave lens L12 with its aspheric concave surface facing the wafer side, a biconvex lens L13, a non-spherical concave surface facing the wafer side and a biconcave lens L14, a biconvex lens L15, a positive meniscus lens L16 with a convex surface facing the reticle side, a negative meniscus lens L17 with a convex surface facing the reticle side, biconvex lens L18, biconvex lens L19
と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2 When a positive meniscus lens with a convex surface facing the reticle side L2
0と、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL23とから構成されている。 0, and a positive meniscus lens L21 having an aspherical concave surface facing the wafer side, a positive meniscus lens L22 with a convex surface facing the reticle side, and a plano-convex lens L23 Metropolitan that is planar to the wafer side. 【0063】投影光学系PLを構成するレンズL1〜L [0063] lens constituting the projection optical system PL L1~L
23のうち、L3,L8,L13,L15,L22およびL23は蛍石で形成された蛍石レンズであり、レンズL1,L2,L4〜L7,L9〜L12,L14,L1 Among 23 is L3, L8, L13, L15, L22 and L23 are fluorite lens formed of fluorite lenses L1, L2, L4~L7, L9~L12, L14, L1
6〜L21は石英で形成された石英レンズである。 6~L21 is quartz lens made of quartz. そして、石英レンズL19は、所定の複屈折分布が付与されるべき非結晶透過部材を構成している。 The quartz lens L19 constitute a non-crystalline transparent member to a predetermined birefringence distribution is given. 【0064】次の表(1)に、本実施形態にかかる投影光学系の諸元の値を掲げる。 [0064] The following table (1) below presents values ​​of specifications of the projection optical system according to this embodiment. 表(1)の主要諸元において、λは露光光の波長を、βは投影倍率を、NAは像側(ウェハ側)開口数を、Yは像高(イメージフィールド半径)をそれぞれ表している。 In the main specifications of Table (1), lambda is the wavelength of exposure light, beta is the projection magnification, NA is the image side number (wafer side) opening, Y represents the image height (image field radius) respectively . また、表(1)の光学部材諸元において、面番号はレチクル側からの面の順序を、rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半径:mm)を、dは各面の軸上間隔すなわち面間隔(m In the optical members in Table (1), the order of a surface of the surface number from the reticle side, r is (vertex curvature if aspheric radius: mm) radius of curvature of each surface, d an individual axial spacing or spacing of the plane (m
m)を、nは露光光に対する屈折率を、Enは各面の有効直径(mm)を、Pnは各面の部分径(すなわち物体面の光軸上の1点から出た光束が各面に入射するときの光束の直径:mm)を、Pn/Enは有効直径に対する部分径の比をそれぞれ示している。 The m), n is the refractive index for exposure light, En effective for each surface diameter (mm) is, Pn is the light beam emitted from one point on the optical axis portion diameter (i.e. the object plane of each surface each surface the diameter of the light beam when incident on: a mm), Pn / En represents the ratio of the partial diameter to the effective diameter, respectively. 【0065】 【表1】 (主要諸元) λ=193nm β=−0.25 NA=0.85 Y=12.1mm (光学部材諸元) 面番号 r d n En Pn Pn/En (レチクル面) 51.239 1 ∞ 25.713 1.5603261 119.1 22.3 0.19 (L1) 2* 212.184 35.411 128.4 29.5 0.23 3 -103.137 37.006 1.5603261 131.2 46.3 0.35 (L2) 4 ∞ 1.500 192.4 66.1 0.34 5 ∞ 47.000 1.5014548 195.4 67.3 0.34 (L3) 6 -183.264 1.000 210.2 88.9 0.42 7* -1577.700 39.307 1.5603261 236.3 91.9 0.39 (L4) 8 -337.812 1.000 249.6 104.7 0.42 9 562.286 40.593 1.5603261 272.6 107.6 0.39 (L5) 10 -730.269 9.069 274.2 113.7 0.41 11 351.942 42.024 1.5603261 275.4 116.5 0.42 (L6) 12 -2955.500 1.000 272.4 116.2 0.43 13 364.373 39.329 1.5603261 258.2 116.0 0.45 (L7) 14 2256.734 1.000 246.9 111.1 0.45 15 193.967 48.000 1.5014548 218.5 109.6 0.50 (L8) 16 ∞ 2.000 203.4 96.7 0.48 17 ∞ 40.000 1.5603261 199.5 95.8 0.48 (L9 [0065] [Table 1] (Main Specifications) λ = 193nm β = -0.25 NA = 0.85 Y = 12.1mm (optical member specifications) Surface number r d n En Pn Pn / En (reticle plane ) 51.239 1 ∞ 25.713 1.5603261 119.1 22.3 0.19 (L1) 2 * 212.184 35.411 128.4 29.5 0.23 3 -103.137 37.006 1.5603261 131.2 46.3 0.35 (L2) 4 ∞ 1.500 192.4 66.1 0.34 5 ∞ 47.000 1.5014548 195.4 67.3 0.34 (L3) 6 -183.264 1.000 210.2 88.9 0.42 7 * -1577.700 39.307 1.5603261 236.3 91.9 0.39 (L4) 8 -337.812 1.000 249.6 104.7 0.42 9 562.286 40.593 1.5603261 272.6 107.6 0.39 (L5) 10 -730.269 9.069 274.2 113.7 0.41 11 351.942 42.024 1.5603261 275.4 116.5 0.42 (L6) 12 -2955.500 1.000 272.4 116.2 0.43 13 364.373 39.329 1.5603261 258.2 116.0 0.45 (L7) 14 2256.734 1.000 246.9 111.1 0.45 15 193.967 48.000 1.5014548 218.5 109.6 0.50 (L8) 16 ∞ 2.000 203.4 96.7 0.48 17 ∞ 40.000 1.5603261 199.5 95.8 0.48 (L9 ) 18 149.595 33.261 141.6 81.7 0.58 19 -234.916 14.000 1.5603261 136.5 77.7 0.57 (L10) 20 123.373 41.540 123.9 78.1 0.63 21 -298.867 43.000 1.5603261 126.7 91.4 0.72 (L11) 22 ∞ 22.620 139.3 109.2 0.78 23 -141.424 23.205 1.5603261 140.9 115.5 0.82 (L12) 24* 2999.500 3.103 169.9 141.7 0.83 25 2240.569 41.586 1.5014548 173.0 145.5 0.84 (L13) 26 -172.475 1.000 182.8 161.2 0.88 27 -1401.661 41.000 1.5603261 194.0 172.7 0.89 (L14) 28* 414.116 14.198 215.9 198.5 0.92 29 935.988 50.000 1.5014548 219.1 205.8 0.94 (L15) 30 -232.953 1.000 228.4 218.5 0.96 31 254.204 40.000 1.5603261 260.6 256.0 0.98 (L16) 32 330.964 47.394 256.2 253.4 0.99 33 655.780 30.000 1.5603261 266.1 266.1 1.00 (L17) 34 287.989 12.313 270.2 269.6 1.00 35 393.731 50.000 1.5603261 273.2 272.2 1.00 (L18) 36 -655.215 22.490 276.0 274.5 0.99 37 2633.133 50.000 1.5603261 284.0 278.0 0.98 (L19) 38 -339.998 3.810 285.3 278.2 0.98 ) 18 149.595 33.261 141.6 81.7 0.58 19 -234.916 14.000 1.5603261 136.5 77.7 0.57 (L10) 20 123.373 41.540 123.9 78.1 0.63 21 -298.867 43.000 1.5603261 126.7 91.4 0.72 (L11) 22 ∞ 22.620 139.3 109.2 0.78 23 -141.424 23.205 1.5603261 140.9 115.5 0.82 ( L12) 24 * 2999.500 3.103 169.9 141.7 0.83 25 2240.569 41.586 1.5014548 173.0 145.5 0.84 (L13) 26 -172.475 1.000 182.8 161.2 0.88 27 -1401.661 41.000 1.5603261 194.0 172.7 0.89 (L14) 28 * 414.116 14.198 215.9 198.5 0.92 29 935.988 50.000 1.5014548 219.1 205.8 0.94 (L15) 30 -232.953 1.000 228.4 218.5 0.96 31 254.204 40.000 1.5603261 260.6 256.0 0.98 (L16) 32 330.964 47.394 256.2 253.4 0.99 33 655.780 30.000 1.5603261 266.1 266.1 1.00 (L17) 34 287.989 12.313 270.2 269.6 1.00 35 393.731 50.000 1.5603261 273.2 272.2 1.00 (L18) 36 -655.215 22.490 276.0 274.5 0.99 37 2633.133 50.000 1.5603261 284.0 278.0 0.98 (L19) 38 -339.998 3.810 285.3 278.2 0.98 39 185.000 46.380 1.5603261 250.8 237.9 0.95 (L20) 40 483.174 1.000 240.0 223.5 0.93 41 148.000 52.000 1.5603261 208.7 194.9 0.93 (L21) 42* 196.741 5.000 171.3 153.8 0.90 43 136.419 47.655 1.5014548 153.4 137.8 0.90 (L22) 44 332.239 6.251 107.8 87.9 0.82 45 2734.387 35.000 1.5014548 100.7 76.7 0.76 (L23) 46 ∞ 9.000 53.2 29.0 0.55 (ウェハ面) (非球面データ) 2面κ=1.000000 C 4 =−1.33721×10 -76 =4.57102×10 -128 =−2.57741×10 -1610 =3.59697×10 -2012 =−5.61700×10 -2414 =4.42067×10 -28 7面κ=1.000000 C 4 =−4.11840×10 -96 =−2.19082×10 -148 =5.55237×10 -2110 =2.26811×10 -2312 =−1.71805×10 -2714 =2 39 185.000 46.380 1.5603261 250.8 237.9 0.95 (L20) 40 483.174 1.000 240.0 223.5 0.93 41 148.000 52.000 1.5603261 208.7 194.9 0.93 (L21) 42 * 196.741 5.000 171.3 153.8 0.90 43 136.419 47.655 1.5014548 153.4 137.8 0.90 (L22) 44 332.239 6.251 107.8 87.9 0.82 45 2734.387 35.000 1.5014548 100.7 76.7 0.76 (L23 ) 46 ∞ 9.000 53.2 29.0 0.55 ( wafer surface) (aspherical surface data) dihedral κ = 1.000000 C 4 = -1.33721 × 10 -7 C 6 = 4.57102 × 10 -12 C 8 = -2.57741 × 10 -16 C 10 = 3.59697 × 10 -20 C 12 = -5.61700 × 10 -24 C 14 = 4.42067 × 10 -28 7 surface kappa = 1. 000000 C 4 = -4.11840 × 10 -9 C 6 = -2.19082 × 10 -14 C 8 = 5.55237 × 10 -21 C 10 = 2.26811 × 10 -23 C 12 = -1.71805 × 10 -27 C 14 = 2 95229×10 -32 24面κ=1.000000 C 4 =3.17136×10 -86 =−1.19732×10 -128 =−7.05241×10 -1710 =3.49842×10 -2112 =4.62643×10 -2614 =−2.78134×10 -30 28面κ=1.000000 C 4 =3.16556×10 -86 =−2.55344×10 -138 =−1.69524×10 -1810 =6.45379×10 -2312 =1.11281×10 -2614 =−5.33626×10 -31 42面κ=1.000000 C 4 =−2.49318×10 -86 =1.14042×10 -138 =4.68142×10 -1810 =−8.53537×10 -2212 =−3.16562×10 -2614 =9.41438×10 -31 【0066】以下、本実施形態の 95229 × 10 -32 24 surface κ = 1.000000 C 4 = 3.17136 × 10 -8 C 6 = -1.19732 × 10 -12 C 8 = -7.05241 × 10 -17 C 10 = 3.49842 × 10 -21 C 12 = 4.62643 × 10 -26 C 14 = -2.78134 × 10 -30 28 surface κ = 1.000000 C 4 = 3.16556 × 10 -8 C 6 = -2.55344 × 10 -13 C 8 = -1.69524 × 10 -18 C 10 = 6.45379 × 10 -23 C 12 = 1.11281 × 10 -26 C 14 = -5.33626 × 10 -31 42 surface kappa = 1 .000000 C 4 = -2.49318 × 10 -8 C 6 = 1.14042 × 10 -13 C 8 = 4.68142 × 10 -18 C 10 = -8.53537 × 10 -22 C 12 = -3. 16562 × 10 -26 C 14 = 9.41438 × 10 -31 [0066] hereinafter, the present embodiment らに詳細な説明に先立って、第1比較例〜第3比較例を説明する。 Et al in Prior to detailed description, illustrating a first comparative example to the third comparative example. 次の表(2)に、第1比較例における各蛍石レンズの結晶軸の設定状態を示す。 The following table (2) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the first comparative example. 表(2)において、Aは各蛍石レンズを、Bは各蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸を、Cは結晶軸B以外の特定結晶軸の角度位置をそれぞれ示している。 In Table (2), A is each fluorite lens, B is a crystal axis which is coincident with the optical axis of each fluorite lens, C is respectively show the angular position of a specific crystal axis of the non-crystal axis B. 【0067】なお、角度位置Cは、結晶軸Bが結晶軸[111]であるとき、たとえば結晶軸[−111]の基準方位に対する角度であり、結晶軸Bが結晶軸[10 [0067] The angle position C, when the crystal axis B is the crystal axis [111] is an angle for example with respect to a reference orientation of the crystal axis [-111], the crystal axis B crystal axis [10
0]であるとき、たとえば結晶軸[010]の基準方位に対する角度である。 When 0] is an angle for example with respect to a reference orientation of the crystal axis [010]. ここで、基準方位とは、たとえばレチクル面において光軸AXを通るように任意に設定された方位である。 Here, reference orientation means, for example a bearing that has been arbitrarily set to pass through the optical axis AX in the reticle plane. 【0068】したがって、たとえば(B,C)=(10 [0068] Thus, for example (B, C) = (10
0,0)は、光軸と結晶軸[100]とが一致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[010]が基準方位に沿って配置されていることを意味する。 0,0), the fluorite lens optical axis and the crystal axis [100] and match, means that the crystal axis [010] is disposed along the reference direction. また、(B,C) In addition, (B, C)
=(100,45)は、光軸と結晶軸[100]とが一致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[010]が基準方位に対して45度をなすように配置されていることを意味する。 = (100,45), in the fluorite lens optical axis and the crystal axis [100] and match, it means that the crystal axis [010] is arranged to form a 45 degrees with respect to the reference azimuth to. すなわち、(B,C)=(100,0)の蛍石レンズと(B,C)=(100,45)の蛍石レンズとは、結晶軸[100]のレンズペアを構成していることになる。 That, (B, C) = (100, 0) of a fluorite lens (B, C) and fluorite lens = (100,45), that constitute a lens pair of the crystal axis [100] become. 【0069】また、たとえば(B,C)=(111, [0069] Also, for example (B, C) = (111,
0)は、光軸と結晶軸[111]とが一致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[−111]が基準方位に沿って配置されていることを意味する。 0), in the fluorite lens optical axis and the crystal axis [111] and match, it means that the crystal axis [-111] is disposed along the reference direction. また、(B,C)= Also, (B, C) =
(111,60)は、光軸と結晶軸[111]とが一致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[−111]が基準方位に対して60度をなすように配置されていることを意味する。 (111,60), in the fluorite lens optical axis and the crystal axis [111] and match, it means that the crystal axis [-111] is arranged to form a 60 degrees relative to the reference azimuth to. すなわち、(B,C)=(111,0)の蛍石レンズと(B,C)=(111,60)の蛍石レンズとは、結晶軸[111]のレンズペアを構成していることになる。 That, (B, C) = (111,0) of the fluorite lens (B, C) and fluorite lens = (111,60), that constitute a lens pair of the crystal axis [111] become. 【0070】なお、上述の角度位置Cの説明において、 [0070] Incidentally, in the above description of the angular position C,
基準方位の設定はすべてのレンズに対して共通である必要はなく、たとえば各レンズペアの単位で共通であればよい。 Setting of the reference direction need not be common to all the lenses, for example, may be a common unit of each lens pair. また、基準方位に対する角度計測の対象となる特定結晶軸は、結晶軸[100]のレンズペアの場合に結晶軸[010]に限定されることなく、結晶軸[11 Moreover, the specific crystal axis to be angle measurement with respect to the reference azimuth is not limited to the crystal axis [010] in the case of a lens pair of the crystal axis [100] crystal axes [11
1]のレンズペアの場合に結晶軸[−111]に限定されることなく、たとえば各レンズペアの単位で適当に設定可能である。 Without being limited to the crystal axis [-111] in the case of the lens pair 1], for example, suitably be set in units of each lens pair. 表(2)における表記は、以降の表(3)〜(5)においても同様である。 Notation in Table (2) is the same in the subsequent tables (3) to (5). 【0071】 【表2】 [0071] [Table 2] 【0072】表(2)を参照すると、第1比較例では、 [0072] With reference to Table (2), in the first comparative example,
すべての蛍石レンズL3,L8,L13,L15,L2 All of the fluorite lens L3, L8, L13, L15, L2
2およびL23において、結晶軸[111]が光軸と一致するように設定され、且つ光軸を中心として互いに同じ回転位置関係を有するように設定されている。 In 2 and L23, the crystal axis [111] is set to coincide with the optical axis, it is set and to have the same rotational position relative to each other about the optical axis. しかしながら、石英レンズL19には、複屈折分布が付与されていない。 However, the quartz lens L19 is birefringence distribution is not given. 【0073】図6は、第1比較例における点像強度分布(PSF:point spread function)を示す図である。 [0073] Figure 6 is a point spread in the first comparative example is a diagram showing a (PSF point spread function).
図6において、(a)は投影視野の中心(光軸AXの位置)に形成される点像における強度分布を、(b)は投影視野の周辺の一端(図5の紙面の下側)に形成される点像における強度分布を、(c)は投影視野の周辺の他端(図5の紙面の上側)に形成される点像における強度分布をそれぞれ示している。 In FIG. 6, (a) is an intensity distribution in the point image formed on the center of the projection field (position of the optical axis AX), (b) at one end of the periphery of the projection field (lower side of the sheet of FIG. 5) the intensity distribution in the point image formed shows (c) is an intensity distribution in the point image formed on the other end around the projection field (upper plane of FIG. 5), respectively. 【0074】なお、各点像強度分布では、理想結像における光強度を100%とし、1%〜9%までを1%ピッチで、10%〜90%までを10%ピッチで、点像の光強度分布が等高線状に表現されている。 [0074] In the point image intensity distribution, the light intensity is 100% in the ideal imaging, up to 1% to 9% 1% pitch, up to 10% to 90% at 10% pitch, the point image the light intensity distribution is represented in contour lines. したがって、最も外側の等高線は理想結像における光強度の1%の光強度に対応し、最も内側の等高線は理想結像における光強度の90%の光強度に対応している。 Accordingly, the outermost contour line corresponds to 1% of the light intensity of the light intensity in the ideal imaging, the innermost contour corresponds to 90% of the light intensity of the light intensity in an ideal imaging. なお、図6における表記は、以降の図7〜図9においても同様である。 Incidentally, notation in FIG. 6 is the same as in FIGS. 7-9 that follow. 【0075】第1比較例では、投影視野の中心に形成される点像における最大光強度が95.18%であり、投影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強度が95.19%であり、投影視野の周辺の他端に形成される点像における最大光強度が95.61%である。 [0075] In the first comparative example, the maximum light intensity in the point image formed on the center of the projection field is 95.18%, the maximum light intensity in the point image formed on one end of the periphery of the projection field of view 95. It was 19%, the maximum light intensity in the point image formed on the other end around the projection field is 95.61%.
すなわち、第1比較例では、すべての蛍石レンズにおいて結晶軸[111]が光軸と一致するように設定されているので、その複屈折の影響により投影光学系の結像性能が低下していることがわかる。 That is, in the first comparative example, all the crystal axes in the fluorite lens [111] is because it is set to coincide with the optical axis, the imaging performance of the projection optical system due to the influence of birefringence is lowered it can be seen that you are. 【0076】また、図6を参照すると、すべての蛍石レンズにおいて結晶軸[111]が光軸と一致するように設定されているので、図2(a)および(b)に示すように3回回転対称の複屈折分布が残り易く、投影視野の中心から周辺に亘って点像の光強度分布が全体的に三角形状になっている。 [0076] Referring also to FIG. 6, the crystal axis in all fluorite lens [111] is set to coincide with the optical axis, as shown in FIG. 2 (a) and (b) 3 tends to remain birefringence distribution times rotationally symmetric, the light intensity distribution of the point image over the periphery from the center of the projection field are generally become triangular. その結果、第1比較例の投影光学系を介して露光を行うと、感光性基板(ウェハ)上において直交する二方向に沿ってパターンの線幅が実質的に異なることになり、良好な線幅均一性を確保することができない。 As a result, when the exposure via the projection optical system of the first comparative example, the line width of the pattern along the two directions perpendicular on photosensitive substrate (wafer) becomes substantially different, good line It can not be ensured width uniformity. 【0077】次の表(3)に、第2比較例における各蛍石レンズの結晶軸の設定状態を示す。 [0077] The following table (3) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the second comparative example. また、図7は、第2比較例における点像強度分布を示す図である。 7 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the second comparative example. 【0078】 【表3】 [0078] [Table 3] 【0079】表(3)を参照すると、第2比較例では、 [0079] With reference to Table (3), in the second comparative example,
すべて蛍石レンズにおいて結晶軸[111]が光軸と一致するように設定され、蛍石レンズL3,L8,L13 All crystal axes in the fluorite lens [111] is set to coincide with the optical axis, fluorite lens L3, L8, L13
およびL22と蛍石レンズL15およびL23とは光軸を中心として60度だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定されている。 And L22 and the fluorite lens L15 and L23 are set to have a 60-degree only relatively rotated position relationship around the optical axis. すなわち、蛍石レンズL In other words, the fluorite lens L
3,L8,L13およびL22と、蛍石レンズL15およびL23とは、結晶軸[111]のレンズペアを構成している。 And 3, L8, L13 and L22, and the fluorite lens L15 and L23, constitute a lens pair of the crystal axis [111]. しかしながら、第1比較例と同様に、石英レンズL19には、複屈折分布が付与されていない。 However, as in the first comparative example, a quartz lens L19 is birefringence distribution is not given. 【0080】第2比較例では、投影視野の中心に形成される点像における最大光強度が96.24%であり、投影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強度が96.81%であり、投影視野の周辺の他端に形成される点像における最大光強度が96.82%である。 [0080] In the second comparative example, the maximum light intensity in the point image formed on the center of the projection field is 96.24%, the maximum light intensity in the point image formed on one end of the periphery of the projection field of view 96. It was 81%, the maximum light intensity in the point image formed on the other end around the projection field is 96.82%.
すなわち、第2比較例では、結晶軸[111]のレンズペアの作用により、複屈折の影響が低減され、第1比較例に比して投影光学系の結像性能が向上していることがわかる。 That is, in the second comparative example, by the action of the lens pair of the crystal axis [111], the influence of birefringence is reduced, that the imaging performance of the projection optical system as compared with the first comparative example is improved Understand. 【0081】また、図7を参照すると、結晶軸[11 [0081] Referring also to FIG. 7, the crystal axis [11
1]のレンズペアの作用により、3回回転対称の複屈折分布の傾向が低減され、投影視野の中心から周辺に亘って点像の光強度分布が第1比較例に比して全体的に円形状に近くなっている。 By the action of the lens pair 1], the tendency of the birefringence distribution of the 3-fold rotational symmetry is reduced, overall light intensity distribution of the point image over the periphery from the center of the projected field of view than the first comparative example It is close to a circular shape. その結果、第2比較例では、第1 As a result, in the second comparative example, the first
比較例に比して投影光学系の線幅均一性が向上していることがわかる。 It can be seen that the line width uniformity of the projection optical system as compared with the comparative example is improved. 【0082】次の表(4)に、第3比較例における各蛍石レンズの結晶軸の設定状態を示す。 [0082] The following table (4) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the third comparative example. また、図8は、第3比較例における点像強度分布を示す図である。 8 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the third comparative example. 【0083】 【表4】 [0083] [Table 4] 【0084】表(4)を参照すると、第3比較例では、 [0084] With reference to Table (4), in the third comparative example,
蛍石レンズL3,L8,L13およびL15において結晶軸[111]が光軸と一致するように設定され、蛍石レンズL3,L8およびL15と蛍石レンズL13とは光軸を中心として60度だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定されている。 Crystal axis in the fluorite lens L3, L8, L13 and L15 [111] is set to coincide with the optical axis, only 60 degrees about the optical axis and the fluorite lens L3, L8 and L15 and fluorite lens L13 It is set to have a relatively rotated position relationship. すなわち、蛍石レンズL3,L8およびL15と、蛍石レンズL13とは、結晶軸[111]のレンズペアを構成している。 That is, a fluorite lens L3, L8 and L15, the fluorite lens L13, constitute a lens pair of the crystal axis [111]. 【0085】また、蛍石レンズL22およびL23において結晶軸[100]が光軸と一致するように設定され、蛍石レンズL22とL23とは光軸を中心として4 [0085] The crystal axis in the fluorite lens L22 and L23 [100] is set to coincide with the optical axis, around the optical axis and the fluorite lens L22 and L23 4
5度だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定されている。 Is set so that only 5 degrees with a relatively rotated position relationship. すなわち、蛍石レンズL22と蛍石レンズL23とは、結晶軸[100]のレンズペアを構成している。 That is, a fluorite lens L22 and fluorite lens L23 constitute a lens pair of the crystal axis [100]. しかしながら、第1比較例および第2比較例と同様に、石英レンズL19には、複屈折分布が付与されていない。 However, as in the first and second comparative examples, the quartz lens L19 is birefringence distribution is not given. 【0086】第3比較例では、投影視野の中心に形成される点像における最大光強度が97.92%であり、投影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強度が97.29%であり、投影視野の周辺の他端に形成される点像における最大光強度が97.31%である。 [0086] In the third comparative example, the maximum light intensity in the point image formed on the center of the projection field is 97.92%, the maximum light intensity in the point image formed on one end of the periphery of the projection field of view 97. It was 29%, the maximum light intensity in the point image formed on the other end around the projection field is 97.31%.
すなわち、第3比較例では、結晶軸[111]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作用により、複屈折の影響がさらに低減され、第2比較例に比して投影光学系の結像性能が向上していることがわかる。 That is, in the third comparative example, the combined action of lens pairs of the crystal axis [111] and the lens pair of the crystal axis [100], the influence of birefringence is further reduced, the projection optical than the second comparative example it can be seen that imaging performance of the system is improved. 【0087】また、図8を参照すると、結晶軸[11 [0087] Referring also to FIG. 8, the crystal axis [11
1]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作用により、3回回転対称の複屈折分布の傾向が実質的に消え、投影視野の中心から周辺に亘って点像の光強度分布が第2比較例に比して全体的にさらに円形状に近くなっている。 The combined action of the lens pair 1] and lens pairs of the crystal axis [100], the tendency of the birefringence distribution of the 3-fold rotational symmetry disappears substantially, the light intensity of point image over the periphery from the center of the projection field distribution becomes closer to the generally more circular shape than the second comparative example. その結果、第3比較例では、第2比較例に比して投影光学系の線幅均一性が向上していることがわかる。 As a result, in the third comparative example, it can be seen that the line width uniformity of the projection optical system as compared with the second comparative example is improved. 【0088】次の表(5)に、本実施形態における各蛍石レンズの結晶軸の設定状態を示す。 [0088] The following table (5) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in this embodiment. また、図9は、本実施形態における点像強度分布を示す図である。 9 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the present embodiment. 【0089】 【表5】 [0089] [Table 5] 【0090】表(5)を参照すると、本実施形態では、 [0090] With reference to Table (5), in this embodiment,
第3比較例と同様に、蛍石レンズL3,L8およびL1 Similarly to the third comparison example, fluorite lens L3, L8 and L1
5と蛍石レンズL13とが結晶軸[111]のレンズペアを構成し、蛍石レンズL22と蛍石レンズL23とが結晶軸[100]のレンズペアを構成している。 5 and the fluorite lens L13 constitute a lens pair of the crystal axis [111], a fluorite lens L22 and fluorite lens L23 constitute a lens pair of the crystal axis [100]. しかしながら、第1比較例〜第3比較例とは異なり、石英レンズL19には、所定の複屈折分布が付与されている。 However, unlike the first comparative example to the third comparative example, a quartz lens L19, the predetermined birefringence distribution is given. 【0091】具体的には、露光光(193nm)に対して周辺で−3.8nm/cmの複屈折量(歪み量)を有し、中心で0nm/cmの複屈折量を有し、中心から周辺にかけて二次関数分布にしたがって変化するような複屈折分布、すなわち光軸に関して回転対称で周方向に進相軸がある複屈折分布を石英レンズL19に付与している。 [0091] Specifically, a birefringence of -3.8nm / cm (the distortion amount) around the exposure light (193 nm), has a birefringence amount of 0 nm / cm at the center, the center and birefringence distribution that varies according to a quadratic function distribution to the periphery, i.e. the birefringence distribution which has a fast axis in rotational symmetry in the peripheral direction with respect to the optical axis is given to a quartz lens L19 from. これは、第3比較例において結晶軸[100]のペアレンズの作用が支配的であって、径方向に進相軸がある複屈折分布が残っているので、石英レンズL19の周方向に進相軸がある複屈折分布によって相殺するためである。 This action of the lens pair of the crystal axis [100] is a dominant in the third comparative example, since there remains a birefringence distribution which is fast axis in the radial direction, the circumferential direction of the quartz lens L19 Susumu This is to offset by birefringence distribution which is phase axis. 【0092】本実施形態では、投影視野の中心に形成される点像における最大光強度が99.78%であり、投影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強度が99.57%であり、投影視野の周辺の他端に形成される点像における最大光強度が99.55%である。 [0092] In this embodiment, the maximum light intensity in the point image formed on the center of the projection field are is 99.78%, the maximum light intensity in the point image formed on one end of the periphery of the projection field is 99.57 a%, the maximum light intensity in the point image formed on the other end around the projection field is 99.55%.
すなわち、本実施形態では、結晶軸[111]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作用および石英レンズL19の複屈折分布による補償作用により、複屈折の影響が非常に良好に低減され、第3比較例に比して投影光学系の結像性能が著しく向上していることがわかる。 That is, in this embodiment, the compensation effect of the combined action and birefringence distribution of the quartz lens L19 of the lens pair of the crystallographic axis and a lens pair of the crystal axis [111] [100], is very good effect of birefringence reduced, it can be seen that the imaging performance of the projection optical system as compared with the third comparative example is remarkably improved. 【0093】また、図9を参照すると、結晶軸[11 [0093] Referring also to FIG. 9, the crystal axis [11
1]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作用および石英レンズL19の複屈折分布による補償作用により、投影視野の中心から周辺に亘って点像の光強度分布が全体的にほぼ円形状になっている。 The compensation effect of the combined action and birefringence distribution of the quartz lens L19 of the lens pair 1] and lens pairs of the crystal axis [100], from the center of the point image over the peripheral light intensity distribution generally the projection field It has almost become a circular shape.
その結果、本実施形態では、第3比較例に比して投影光学系の線幅均一性が著しく向上していることがわかる。 As a result, in the present embodiment, it can be seen that the line width uniformity of the projection optical system as compared with the third comparative example is remarkably improved. 【0094】なお、本実施形態では、石英の原料となるSi化合物ガス(Si化合物ガスを送り出すためにO 2 、H 2等のキャリアガスが用いられる)と、加熱のための燃焼ガス(O 2ガスとH 2ガス)とをバーナーから流出し、火炎内で石英を堆積させる火炎加水分解法を用いて石英の合成を行って、インゴットを得る。 [0094] In the present embodiment, an Si compound gas as a quartz material (O 2 to deliver the Si compound gas, a carrier gas of H 2 and the like are used), the combustion gas for heating (O 2 and H 2 gas) and a gas flows out of the burner, by performing the synthesis of quartz using a flame hydrolysis method for depositing a silica in a flame to obtain an ingot. その後、インゴットを切り出してディスク材を得て、このディスク材のアニール(又は徐冷)を行う。 Thereafter, with the disk material by cutting an ingot, annealing (or slow cooling) of the disc material. 【0095】そして、本実施形態では、石英からなる屈折部材(すなわち石英レンズL19)の複屈折分布が所望の複屈折分布となるように、石英の合成時の合成条件と、アニール時の熱履歴条件とを調整している。 [0095] In the present embodiment, as the birefringence distribution of the refraction element made of quartz (i.e. quartz lens L19) has a desired birefringence distribution, the synthesis conditions in the synthesis of quartz, heat history during annealing It is adjusted and conditions. このとき、合成条件のパラメータとしては、バーナー構造、ガス流量、排気流量、ターゲットの揺動パターン等が挙げられる。 At this time, the parameters of the synthesis conditions, the burner structure, the gas flow rate, exhaust flow rate, etc. oscillating pattern of the target can be cited. なお、このような合成条件やアニール条件は、 Such a synthesis conditions and the annealing conditions,
試行錯誤的に求めても良いし、経験則を用いて決定しても良い。 May be trial and error required, it may be determined by using the rule of thumb. なお、石英レンズL19に所望の複屈折分布を付与する方法の詳細については、たとえば特願2001 The details of how to provide the desired birefringence distribution in the quartz lens L19, for example, Japanese Patent Application No. 2001
−208837号明細書および図面を参照することができる。 It can refer to -208837 Patent specification and drawings. 【0096】なお、上述の本実施形態(および各比較例)では、蛍石の固有複屈折の値として、2001年7 [0096] In the present embodiment described above (and Comparative Examples), as the value of the intrinsic birefringence of fluorite, 2001 7
月18日に開かれたリソグラフィに関するシンポジュウム(International-SEMATECH Calcium Fluoride Birefri Symposium on lithography that is open to the month 18 days (International-SEMATECH Calcium Fluoride Birefri
ngence Workshop)において、米国NIST(National In In ngence Workshop), US NIST (National an In
stitute of Standards and Technology)の John H. Bur stitute of Standards and Technology) of John H. Bur
nett らによって発表された値を用いている。 And using the published value by nett et al. 【0097】また、上述の実施形態では、複屈折性の光学材料として蛍石を用いているが、これに限定されることなく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム(B [0097] Further, in the embodiment described above, but using fluorite as birefringent optical materials, without having to be limited to this, other uniaxial crystal, such as barium fluoride (B
aF aF 2 )、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化ストロンチウム(SrF 2 )などを用いることもできる。 2), lithium fluoride (LiF), sodium fluoride (NaF), may also be used as strontium fluoride (SrF 2). この場合、フッ化バリウム(B In this case, barium fluoride (B
aF 2 )などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。 aF 2) crystal axis orientation, such as is also preferably determined in accordance with the present invention. 【0098】上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、 [0098] In the exposure apparatus of the above embodiment illuminates the reticle (mask) by the illumination apparatus (illumination step), a pattern for transfer formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using a projection optical system ( the exposure step), microdevices (semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display elements,
薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。 It is possible to manufacture a thin-film magnetic heads, etc.). 以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図10のフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment, with reference to the flowchart of FIG. 10 per example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice It described Te. 【0099】先ず、図10のステップ301において、 [0099] First, in step 301 of FIG. 10,
1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。 A metal film is deposited on each wafer in one lot. 次のステップ302において、そのlロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。 In the next step 302, a photoresist is applied to the metal film on each wafer in the l lot. その後、ステップ30 Then, step 30
3において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 In 3, using the exposure apparatus of the present embodiment, an image of the pattern on the mask through the projection optical system, it is sequentially exposed and transferred to each shot area on each wafer in the lot.
その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ3 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on the one lot of wafers is performed, step 3
05において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。 In 05, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot area on each wafer. 【0100】その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。 [0100] Thereafter, by further performing the formation of circuit patterns in upper layers, devices such as semiconductor devices are manufactured. 上述の半導体デバイス製造方法によれば、 According to the semiconductor device manufacturing method described above,
極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 It is possible to obtain semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at high throughput. なお、ステップ30 In addition, step 30
1〜ステップ305では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。 At 1 step 305, metal is deposited on the wafer, the resist on the metal film coating and exposure, development, are performed the steps of etching, prior to these steps, the silicon on the wafer after forming the oxide film, applying a resist onto the oxide film of the silicon, and exposure, development, may of course be carried out each step of etching. 【0101】また、本実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、 [0102] Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, the plate a predetermined pattern on a (glass substrate) (circuit pattern,
電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。 By forming an electrode pattern, etc.), it is also possible to obtain a liquid crystal display device as a microdevice. 以下、図11のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。 Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 11, it will be described an example of a method in this case. 図11において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。 11, in the pattern forming step 401, to transfer the mask pattern is exposed onto a photosensitive substrate (resist glass substrate coated) using the exposure apparatus of the present embodiment, Tokoroiko lithography process is performed. この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。 This photolithography process, on the photosensitive substrate a predetermined pattern including a number of electrodes and others are formed. その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。 Thereafter, the exposed substrate is developed process, an etching process, by the respective steps such as the reticle stripping step, a predetermined pattern is formed on the substrate, followed by the next color filter forming step 402. 【0102】次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3 [0102] Next, in the color filter forming step 402, R (Red), 3 corresponding to G (Green), B (Blue)
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、 One of or a set of dots are arrayed in a matrix,
またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。 Or forms R, G, color filters or arrayed three stripes of the filter set into a plurality of lines along the horizontal scan line direction B. そして、カラーフィルター形成工程4 The color filter forming step 4
02の後に、セル組み立て工程403が実行される。 After 02, the cell assembling step 403 is executed. セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 In the cell assembly step 403 is to assemble a liquid crystal panel (liquid crystal cell), using the patterned substrate with the predetermined pattern obtained in step 401, and the color filter forming the color filter obtained in the 402. セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程4 In the cell assembly step 403, for example, pattern forming step 4
01にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。 Between the color filter obtained in the substrate and the color filter forming step 402 with the predetermined pattern obtained in 01 by injecting liquid crystal to produce a liquid crystal panel (liquid crystal cell). 【0103】その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。 [0103] subsequent module assembly step 404, an electric circuit for display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell), by attaching the respective components such as a backlight to complete the liquid-crystal display device. 上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 According to the manufacturing method of the liquid crystal display device described above, it is possible to obtain a liquid crystal display device with extremely fine circuit patterns at high throughput. 【0104】なお、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、 [0104] In the above embodiment, although the present invention is applied to a projection optical system mounted on the exposure apparatus,
これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。 Without being limited thereto, it is also possible to apply the present invention to other general projection optical systems. また、上述の実施形態では、193nmの波長光を供給するArFエキシマレーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば157nmの波長光を供給するF 2レーザー光源や、248nmの波長光を供給するKrFエキシマレーザー光源などを用いることもできる。 In the above-described embodiment, although an ArF excimer laser light source for supplying wavelength light 193 nm, without having to be limited to this, and F 2 laser light source which supplies for example light with a wavelength of 157 nm, a wavelength of 248nm etc. can also be used KrF excimer laser light source for supplying light. なお、 It should be noted that,
露光光としてたとえば157nmの波長光を供給するF F supplying wavelength light as the exposure light for example 157nm
2レーザー光源などの真空紫外光を用いる場合には、非結晶透過部材を形成する非結晶材料として、真空紫外光に対して透過性を有する改質石英(たとえばフッ素がドープされた石英)を用いることが好ましい。 In the case of using a vacuum ultraviolet light such as 2 laser light source, as a non-crystalline material to form the amorphous transparent member, using a modified silica having a permeability (for example, quartz doped with fluorine) against vacuum ultraviolet light it is preferable. 【0105】 【発明の効果】以上説明したように、本発明では、たとえば蛍石のような固有複屈折を持つ光学材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を実現することができる。 [0105] As described in the foregoing, in the present invention, for example, even by using an optical material having intrinsic birefringence, such as fluorite, good optical without substantial influence of birefringence it is possible to realize a projection optical system having a performance. したがって、本発明では、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する本発明の投影光学系を用いた露光装置および露光方法において、高解像で高精度な投影露光を行うことができる。 Therefore, in the present invention, an exposure apparatus and an exposure method using a projection optical system of the present invention, a high-precision projection exposure at high resolution performed with good optical performance without substantially affected by birefringence be able to. また、本発明の投影光学系を搭載した露光装置を用いて、高解像な投影光学系を介した高精度な投影露光により、良好なマイクロデバイスを製造することができる。 Further, using the equipped with an exposure apparatus a projection optical system of the present invention, the high-precision projection exposure through a high resolution projection optical system, it is possible to produce a good microdevice.

【図面の簡単な説明】 【図1】蛍石の結晶軸方位について説明する図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a crystal axis orientation of the fluorite. 【図2】Burnettらの手法を説明する図であって、光線の入射角に対する複屈折率の分布を示している。 [Figure 2] A diagram for explaining the Burnett's method shows the distribution of birefringence with respect to the incident angle of the light beam. 【図3】本発明の手法を説明する図であって、光線の入射角に対する複屈折率の分布を示している。 [Figure 3] A diagram for explaining the method of the present invention, it shows the distribution of birefringence with respect to the incident angle of the light beam. 【図4】本発明の実施形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 4 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus with a projection optical system according to an embodiment of the present invention. 【図5】本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 5 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to the present embodiment. 【図6】第1比較例における点像強度分布を示す図である。 6 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the first comparative example. 【図7】第2比較例における点像強度分布を示す図である。 7 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the second comparative example. 【図8】第3比較例における点像強度分布を示す図である。 8 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the third comparative example. 【図9】本実施形態における点像強度分布を示す図である。 9 is a diagram illustrating a point image intensity distribution in the present embodiment. 【図10】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 10 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice. 【図11】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。 11 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice. 【符号の説明】 LS 光源IL 照明光学系R レチクルRS レチクルステージPL 投影光学系W ウェハWS ウェハステージL1〜L23 レンズ成分 [EXPLANATION OF SYMBOLS] LS light source IL illumination optical system R reticle RS reticle stage PL projection optical system W wafer WS wafer stage L1~L23 lens component

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 稔彦 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 LA01 NA00 NA02 NA04 NA09 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA18 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 UA03 UA04 2H097 CA13 GB01 LA10 5F046 BA04 CB12 CB25 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Toshihiko Ozawa Marunouchi, Chiyoda-ku, tokyo 3-chome No. 2 No. 3 Co., Ltd. Nikon in the F-term (reference) 2H087 KA21 LA01 NA00 NA02 NA04 NA09 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA18 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 UA03 UA04 2H097 CA13 GB01 LA10 5F046 BA04 CB12 CB25

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、 前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第1群の光透過部材と、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第1群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ45度だけ相対的に回転した位置関係を有する第2群の光透過部材とを備え、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための Comprising a light-transmissive crystal member [Claims 1 cubic plurality of formed of a crystalline material belonging to the crystal system, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, the in an image of a first surface projection optical system to be formed on the second surface, the plurality of light-transmissive crystal member, the crystal axis [100] or the crystal axis [100] and the optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is substantially a first group of light transmitting member formed to match the crystal axis [100] or the crystal axis [100] and the optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is formed so as to substantially coincide and the and a light transmitting member of the second group having a positional relationship relative rotation by approximately 45 degrees about the optical axis with respect to the light transmitting member of the first group, said at least one non-light-transmissive crystal member, the to compensate for the effects of birefringence of the plurality of light-transmissive crystal member 所定の複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系。 A projection optical system characterized by having a predetermined birefringence distribution. 【請求項2】 前記所定の複屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布であることを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。 Wherein said predetermined birefringence distribution, the projection optical system according to claim 1, characterized in that the birefringence distribution in the circumferential direction is fast axis. 【請求項3】 前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[1 Wherein said plurality of light-transmissive crystal members, crystal axes [1
    11]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第3群の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[11 11], or a third group of light-transmitting member formed to the crystal axis [111] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis substantially coincide, the crystal axis [111] or the crystal axis [11
    1]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第3群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した位置関係を有する第4群の光透過部材とをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。 1] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is relatively rotated by approximately 60 degrees about the optical axis with respect to substantially match formed as and the third group of light-transmitting member position relationship the projection optical system according to claim 1, characterized by further comprising a light transmitting member of the fourth group having a. 【請求項4】 前記所定の複屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布または径方向に進相軸がある複屈折分布であることを特徴とする請求項3に記載の投影光学系。 Wherein said predetermined birefringence distribution is projected according to claim 3, characterized in that the birefringence distribution or radial has a fast axis in the circumferential direction is birefringence distribution which has a fast axis Optical system. 【請求項5】 立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、 前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第5群の光透過部材と、 5. A cubic multiple crystal formed by belonging crystal material in the transmissive member, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, an image of a first surface No. a projection optical system for forming the second surface, the plurality of light-transmissive crystal member is formed as the crystal axis [100] or the crystal axis [100] and the optically equivalent to the crystal axis and the optical axis coincides substantially and the light transmitting member of the fifth group was,
    [111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第6群の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[1 [111] or a Group 6 of the light transmitting member optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is formed so as to substantially coincide with the crystal axis [111] crystal axis [111] or the crystal axis [ 1
    11]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記第6群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した位置関係を有する第7群の光透過部材とを備え、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系。 11] and optically equivalent to the crystal axis and the optical axis is relatively rotated by approximately 60 degrees about the optical axis with respect to substantially match formed as and the sixth group of the light transmitting member position relationship and a light transmitting member of the seventh group having, at least one non-light-transmissive crystal member has the feature that it has a predetermined birefringence distribution to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member projection optical system. 【請求項6】 前記所定の複屈折分布は、径方向に進相軸がある複屈折分布であることを特徴とする請求項5に記載の投影光学系。 Wherein said predetermined birefringence distribution, the projection optical system according to claim 5, characterized in that in the radial direction is a birefringence distribution which has the fast axis. 【請求項7】 立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するために、光軸に関して実質的に非回転対称な複屈折分布を有することを特徴とする投影光学系。 7. A cubic multiple crystal formed by belonging crystal material in the transmissive member, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, an image of a first surface No. a projection optical system for forming the second surface, wherein at least one non-crystalline transparent member, in order to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member, a substantially non rotationally symmetric birefringence distribution with respect to the optical axis a projection optical system characterized by having a. 【請求項8】 立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系において、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布を有し、 前記第1面の光軸上の1点から出た光束が前記少なくとも1つの非結晶透過部材の各面に入射するときの光束の直径をPnとし、前記少なくとも1つの非結晶透過部材の有効直径をEnとするとき、 Pn/En<0.7 の条件を満たすことを特徴とする投影光学系。 8. A cubic multiple crystal formed by belonging crystal material in the transmissive member, and at least one non-light-transmissive crystal member is formed with a predetermined non-crystalline material, an image of a first surface No. a projection optical system for forming the second surface, wherein at least one non-light-transmissive crystal member has a predetermined birefringence distribution to compensate for the effects of birefringence of said plurality of light-transmissive crystal member, the first surface when the light beam emitted from one point on the optical axis diameter of the light beam when incident on each surface of the at least one non-light-transmissive crystal member and Pn, and En an effective diameter of said at least one non-light-transmissive crystal member , a projection optical system, wherein a satisfies the condition Pn / En <0.7. 【請求項9】 前記所定の非結晶材料は、石英またはフッ素がドープされた石英であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の投影光学系。 Wherein said predetermined non-crystalline material, the projection optical system according to any one of claims 1 to 8 quartz or fluorine, characterized in that a quartz doped. 【請求項10】 前記立方晶系に属する結晶材料は、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の投影光学系。 10. A crystalline material belonging to the cubic system, the projection optical system according to any one of claims 1 to 9, wherein the calcium or barium fluoride fluoride. 【請求項11】 前記第1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、 前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に形成するための請求項1乃至1 And wherein said illumination system for illuminating a mask set on the first surface, the image of the pattern formed on the mask for forming on a photosensitive substrate set on the second surface claim 1 1
    0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露光装置。 Exposure apparatus characterized by comprising a projection optical system according to any one of 0. 【請求項12】 前記第1面に設定されたマスクを照明し、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。 12. The method of claim 11, wherein a mask set on the first surface illuminates, claim 1 wherein the second pattern image that is formed on the mask via a projection optical system according to any one of 10 exposure method characterized by projection exposure onto a photosensitive substrate set on the surface.
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