JP2004205698A - Projection optical system, exposure device and exposing method - Google Patents

Projection optical system, exposure device and exposing method Download PDF

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株式会社ニコン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system which can secure a large and substantial image-side numerical aperture by excellently suppressing reflection loss on an optical surface by interposing a medium with a high refractive index in an optical path to an image plane. <P>SOLUTION: The projection optical system forms an image of a 1st surface (R) on a 2nd surface (W). The projection optical system has a boundary lens (L211; Lb) whose 1st surface has positive refracting power, the optical path between the boundary lens and the 2nd surface is filled with a medium having a refractive index larger than 1.1, and a condition ¾Ns-Nm¾<0.08 is met, where Nm is the refractive index of the medium and Ns the refractive index of an optical material forming the boundary lens. In the optical path between the boundary lens and 2nd surface, at least one optical member (Lp) having nearly no refracting power is arranged to be freely insertably and extractably. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
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適した高解像の投影光学系に関する。 The present invention is a projection optical system, relates to an exposure apparatus and an exposure method, a projection optical system for high resolution suitable for the exposure apparatus used in particular to produce the semiconductor devices and liquid crystal display element in a photolithography process.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクル)のパターン像を、投影光学系を介して、フォトレジスト等が塗布されたウェハ(またはガラスプレート等)上に露光する投影露光装置が使用されている。 In a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, a pattern image of a mask (or reticle) through a projection optical system, a projection exposure the photoresist or the like is exposed on the wafer coated (or glass plate) device has been used. そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置の投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。 Then, as the integration degree of semiconductor devices is improved, the resolution required of the projection optical system of the projection exposure apparatus or resolution is increasing more and more.
【0003】 [0003]
その結果、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光(露光光)の波長λを短くするとともに投影光学系の像側開口数NAを大きくする必要がある。 As a result, in order to satisfy the requirements for the resolving power of the projection optical system, it is necessary to increase the image-side numerical aperture NA of the projection optical system with a shorter wavelength λ of the illumination light (exposure light). 具体的には、投影光学系の解像度は、k・λ/NA(kはプロセス係数)で表される。 Specifically, the resolution of the projection optical system, k · λ / NA (k is a process coefficient) is represented by. また、像側開口数NAは、投影光学系と像面との間の媒質(通常は空気などの気体)の屈折率をnとし、像面への最大入射角をθとすると、n・sinθで表される。 Further, image-side numerical aperture NA, the (usually a gas such as air) medium between the projection optical system and the image plane refractive index of the n, and the maximum incident angle to the image plane theta, n · sin [theta in represented.
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、最大入射角θを大きくすることにより開口数NAの増大を図ろうとすると、像面への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、光学面での反射損失が増大して、大きな実効的な像側開口数を確保することはできない。 However, when it is intended to increase the numerical aperture NA by increasing the maximum incident angle theta, the injection angle is increased from the incident angle and the projection optical system to the image plane, the reflection loss at the optical surface is increased, it is not possible to secure a large effective image-side numerical aperture. そこで、投影光学系と像面との間の光路中に屈折率の高い液体のような媒質を満たすことにより開口数NAの増大を図る技術が知られている。 A technique to reduce the increase in the numerical aperture NA is known by satisfying the medium such as a high refractive index liquid in the optical path between the projection optical system and the image plane. しかしながら、従来技術では、光学面での反射損失を良好に抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することが困難であった。 However, in the prior art, it is difficult to secure a large effective image-side numerical aperture by well suppressing the reflection loss on the optical surfaces.
【0005】 [0005]
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させ、光学面での反射損失を良好に抑えて、大きな実効的な像側開口数を確保することのできる投影光学系を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-is interposed medium having a high refractive index in the optical path between the image surface, is suppressed satisfactorily reflection loss at optical surfaces, large an effective and to provide a projection optical system capable of ensuring the image side numerical aperture. また、大きな実効的な像側開口数を有し、ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光する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。 Also, having a large effective image-side numerical aperture, aims through a projection optical system having a thus a higher resolution, to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of transferring exposing a fine pattern with high precision to.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、第1面の像を第2面上に形成する投影光学系において、 In order to solve the above problems, in the first aspect of the invention a projection optical system for forming an image of a first surface on a second surface,
前記投影光学系は、第1面側の面が正の屈折力を有する境界レンズを有し、 It said projection optical system has a boundary lens surface on the first surface side has a positive refractive power,
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記境界レンズと前記第2面との間の光路は1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、前記媒質の屈折率をNmとし、前記境界レンズを形成する光学材料の屈折率をNsとするとき、 When the refractive index of the atmosphere in the optical path of the projection optical system 1, an optical path between the boundary lens and the second surface is filled with a medium having a refractive index greater than 1.1, the medium when the refractive index and Nm, the refractive index of the optical material forming the boundary lens and Ns,
|Ns−Nm|<0.08 | Ns-Nm | <0.08
の条件を満足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 that satisfies the condition. なお、前記媒質は流体であることが好ましい。 Incidentally, it is preferable that the medium is a fluid. そして、前記媒体が液体であることがさらに好ましい。 Then, it is more preferable that the medium is a liquid.
【0007】 [0007]
第1形態の好ましい態様によれば、前記境界レンズと前記第2面との間の光路中には、少なくとも1つのほぼ無屈折力の光学部材が配置され、前記境界レンズと前記光学部材との間の光路および前記光学部材と前記第2面との間の光路は前記媒質で満たされ、前記媒質の屈折率をNmとし、前記光学部材を形成する光学材料の屈折率をNpとするとき、|Np−Nm|<0.08の条件を満足する。 According to a preferred embodiment of the first aspect, wherein the optical path between the boundary lens and the second surface, is arranged an optical member at least one substantially no refractive power, and the optical member and the boundary lens light path between the light path and the optical member and the second surface between is filled with said medium, the refractive index of the medium and Nm, the refractive index of the optical material forming the optical member when the Np, | to satisfy the conditions of <0.08 | Np-Nm. この場合、前記光学部材は挿脱自在に配置されていることが好ましい。 In this case, the optical member which is preferably removably arranged.
【0008】 [0008]
また、第1形態の好ましい態様によれば、前記媒質に接するすべての光学要素の表面には光学薄膜が付加されていない。 According to a preferred embodiment of the first aspect, the surface of all optical elements in contact with the medium is not added optical thin film. また、170nm以上で250nm以下の波長を有する光に基づいて前記第1面の像を前記第2面上に形成し、前記媒質に接するすべての光学要素は蛍石で形成されていることが好ましい。 Also, the image of the first surface is formed on the second surface based on light having a wavelength of 250nm or less than 170 nm, all of the optical elements in contact with the medium is preferably formed by fluorite . また、蛍石で形成された一対の蛍石光学部材を有し、前記一対の蛍石光学部材の結晶軸が所定の方位関係を満たすことが好ましい。 Further, a pair of fluorite optical member formed of a fluorite crystal axes of the pair of fluorite optical members preferably satisfies the predetermined orientation relationship.
【0009】 [0009]
さらに、第1形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系は、少なくとも1つの凹面反射鏡と屈折光学部材とから構成される反射屈折光学系である。 Furthermore, according to a preferred embodiment of the first aspect, the projection optical system is a catadioptric optical system comprised of at least one concave reflector and the refractive optical element. この場合、光軸に対して偏心した有効結像領域を有し、前記投影光学系の光路中に少なくとも1つの中間像を形成することが好ましい。 In this case, it has an effective imaging area which is eccentric with respect to the optical axis, it is preferable to form at least one intermediate image in the optical path of the projection optical system. また、第1形態では、第2面側の開口数は1以上であることが好ましい。 In the first embodiment, it is preferable numerical aperture of the second surface side is 1 or more.
【0010】 [0010]
本発明の第2形態では、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形態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。 In the second embodiment of the present invention, formed on the illumination system for illuminating a mask set on the first surface, the image of a pattern formed on the mask is set on the second surface a photosensitive substrate it is provided an exposure apparatus characterized by that a first embodiment of a projection optical system for.
【0011】 [0011]
本発明の第3形態では、前記第1面に設定されたマスクを照明し、第1形態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を提供する。 In a third embodiment of the present invention, the mask that is set on the first surface illuminated, it sets an image of a pattern formed on the mask via a projection optical system of the first embodiment the second surface sensitive to provide an exposure method which is characterized in that the projection exposure onto sex substrate.
【0012】 [0012]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明の投影光学系では、最も像側(第2面側)に配置された境界レンズと像面との間の光路中に1.1よりも大きい屈折率を有する媒質を介在させることにより、像側開口数NAの増大を図っている。 The projection optical system of the present invention, by interposing a medium having a refractive index greater than 1.1 in the optical path between the most image side (second surface side) disposed boundary lens and the image plane, thereby achieving an increase in the image-side numerical aperture NA. ちなみに、M.Switkes氏およびM.Rothschild氏が「SPIE2002 Microlithography」において「Massachusetts Institute of Technology」に発表した「Resolution Enhancement of 157-nm Lithography by Liquid Immersion」には、波長λが200nm以下の光に対して所要の透過率を有する媒質として、フロリナート(Perfluoropolyethers:米国スリーエム社の商品名)や脱イオン水(Deionized Water)などが候補として挙げられている。 By the way, Mr. M.Switkes and Mr. M.Rothschild is in the "SPIE2002 Microlithography" to announced in the "Massachusetts Institute of Technology," "Resolution Enhancement of 157-nm Lithography by Liquid Immersion", the wavelength λ is with respect to the following light 200nm as a medium having a required transmittance Te, Fluorinert: etc. (Perfluoropolyethers the brand name of 3M United States) and deionized water (deionized water) is mentioned as a candidate.
【0013】 [0013]
また、本発明の投影光学系では、境界レンズの物体側(第1面側)の光学面に正の屈折力を付与することにより、この光学面での反射損失を低減させ、ひいては大きな実効的な像側開口数を確保することができる。 The projection optical system of the present invention, by imparting a positive refractive power on the optical surface on the object side of the boundary lens (first surface side), to reduce the reflection loss at the optical surface, thus large effective image side numerical aperture can be secured such. さらに、本発明の投影光学系では、境界レンズが媒質と接する光学面(すなわち境界レンズの像側の光学面)での反射損失を低減させるために、以下の条件式(1)を満足する。 Furthermore, in the projection optical system of the present invention, in order to reduce the reflection loss at the optical surfaces (i.e. the optical surface on the image side of the boundary lens) the boundary lens is in contact with the medium, satisfies the following conditional expression (1).
|Ns−Nm|<0.08 (1) | Ns-Nm | <0.08 (1)
【0014】 [0014]
条件式(1)において、Nmは媒質の屈折率であり、Nsは境界レンズを形成する光学材料の屈折率である。 In Condition (1), Nm is the refractive index of the medium, Ns is the refractive index of the optical material forming the boundary lens. 条件式(1)を満足するように、媒質に接する境界レンズと媒質との屈折率差を十分に小さく設定することにより、光学薄膜を付加しなくても、境界レンズの像側の光学面での反射損失を低減することができる。 So as to satisfy the conditional expression (1), by setting a sufficiently small difference in refractive index between the boundary lens and the medium in contact with the medium, even without adding an optical thin film, an optical surface on the image side of the boundary lens it is possible to reduce the reflection loss. その結果、フレア等の迷光の発生を抑えて、大きな実効的な像側開口数を確保することができる。 As a result, it is possible to suppress the generation of stray light such as flare, to secure a large effective image-side numerical aperture. しかも、光学薄膜による光の吸収に起因する光学面での発熱を回避することができるので、露光装置の場合には露光中の結像性能の低下を回避することができる。 Moreover, it is possible to avoid heat generation in the optical surface due to the absorption of light by the optical thin film, in the case of the exposure apparatus can be prevented from lowering the imaging performance during exposure.
【0015】 [0015]
なお、境界レンズの像側の光学面での反射損失をさらに低減するには、条件式(1)の上限値を0.05に設定することが好ましい。 Note that further reduce the reflection loss of an optical surface on the image side of the boundary lens, it is preferable to set the upper limit of conditional expression (1) to 0.05. こうして、本発明では、像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させ、光学面での反射損失を良好に抑えて、大きな実効的な像側開口数を確保することのできる投影光学系を実現することができる。 Thus, in the present invention, can be interposed a high refractive index of the medium in the optical path between the image surface, it is suppressed satisfactorily reflection loss at the optical surface, to secure a large effective image-side numerical aperture it is possible to realize a projection optical system. したがって、本発明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、大きな実効的な像側開口数を有し、ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光することができる。 Therefore, in the exposure apparatus and an exposure method using a projection optical system of the present invention, a large effective image-side has a numerical aperture, through a projection optical system having a thus a higher resolution, transfer exposure a fine pattern with high precision can do.
【0016】 [0016]
ところで、上述したように、境界レンズと像面との間に介在させる高屈折率の媒質として、所要の透過率を確保する(光量損失を抑える)ことができるように、たとえば脱イオン水のような液体を用いることになる。 Incidentally, as described above, as a medium of high refractive index is interposed between the boundary lens and the image plane, to ensure the required transmittance (reduce the light amount loss) so that it can, for example, as deionized water things become using a liquid. 露光装置の場合、液体がウェハのような基板に塗布されたフォトレジスト等による汚染を受け、汚染された液体により境界レンズの像側の光学面も汚染され、境界レンズおよび液体の透過率が低下する恐れがある。 If the exposure device, the liquid is subjected to contamination by photoresist or the like which is applied, such a substrate as a wafer, the optical surface on the image side of the boundary lens by contaminated liquids also be contaminated, reduced boundary lens and the transmittance of the liquid there is a risk of.
【0017】 [0017]
そこで、本発明では、境界レンズの像側の光学面への汚染を防ぐために、境界レンズと像面との間の光路中に、たとえば平行平面板のような光学部材(一般的には、ほぼ無屈折力の光学部材)を挿脱自在に配置することが好ましい。 Therefore, in the present invention, in order to prevent contamination of the optical surface on the image side of the boundary lens, the optical path between the boundary lens and the image plane, for example the optical element (typically such as plane-parallel plate, almost it is preferable that the optical member) of no refractive power for removably arranged. なお、投影光学系の製造工程においては、屈折力が僅かに異なる複数の光学部材を用意し、境界レンズと像面との間に介在させる光学部材を選択的に交換することにより、ペッツバール和を調整し、像面湾曲を補正することができる。 In the manufacturing process of the projection optical system, the refractive power by preparing a plurality of optical members slightly different, by selectively exchanging the optical member interposed between the boundary lens and the image surface, the Petzval sum adjusted, it is possible to correct field curvature.
【0018】 [0018]
さらに、ほぼ無屈折力の光学部材の姿勢を調整することができるように構成することが好ましい。 Furthermore, it is preferably configured to be able to adjust the attitude of substantially no refractive power of the optical member. この場合、上記光学部材を光軸に対して傾ける(チルトさせる)ことにより、レンズの偏芯等によって生じる非対称収差を補正することができる。 In this case, by inclining the optical member with respect to the optical axis (tilting) can be corrected asymmetric aberrations caused by the eccentricity of the lens. また、本発明では、ほぼ無屈折力の光学部材が媒質と接する光学面(すなわち光学部材の物体側および像側の光学面)での反射損失を低減させるために、次の条件式(2)を満足することが望ましい。 In the present invention, in order to reduce the reflection loss at the optical surfaces (i.e. the optical surface of the object side and the image side of the optical member) in contact with the optical member substantially no refractive power as a medium, the following conditional expression (2) it is desirable to satisfy the.
|Np−Nm|<0.08 (2) | Np-Nm | <0.08 (2)
【0019】 [0019]
条件式(2)において、Nmは媒質の屈折率であり、Npはほぼ無屈折力の光学部材を形成する光学材料の屈折率である。 In Condition (2), Nm is the refractive index of the medium, Np is the refractive index of the optical material forming the optical member substantially no refractive power. 条件式(2)を満足するように、媒質に接する上記光学部材と媒質との屈折率差を十分に小さく設定することにより、光学薄膜を付加しなくても、ほぼ無屈折力の光学部材の物体側および像側の光学面での反射損失を低減することができる。 So as to satisfy the conditional expression (2), by setting a sufficiently small refractive index difference between the optical member and the medium in contact with the medium, even without adding an optical thin film, almost no refractive power of the optical member it is possible to reduce the reflection loss at the optical surface on the object side and the image side. なお、上記光学部材の物体側および像側の光学面での反射損失をさらに低減するには、条件式(2)の上限値を0.05に設定することが好ましい。 Note that further reduce the reflection loss of an optical surface on the object side and the image side of the optical member, it is preferable to set the upper limit of conditional expression (2) to 0.05.
【0020】 [0020]
なお、極紫外域の光に対して、十分に大きな透過率を有し且つ条件式(1)および(2)を満足するような低い屈折率を有する光学材料は、実用的には蛍石(CaF 2 )のみである。 Incidentally, with respect to light in the extreme ultraviolet region, the optical material having a lower refractive index that satisfies an enough and condition has a large transmittance (1) and (2), is practically fluorite ( CaF 2) only. したがって、たとえば170nm以上で250nm以下の波長を有する光に基づいて物体像を形成する投影光学系では、媒質に接するすべての光学要素(上述の境界レンズ、ほぼ無屈折力の光学部材など)が蛍石で形成されていることが好ましい。 Thus, for example, in the projection optical system for forming an object image on the basis of the light having the wavelength 250nm or more 170 nm, all of the optical elements (the aforementioned boundary lens and substantially no refractive power of the optical member) in contact with the medium fireflies it is preferably made of a stone.
【0021】 [0021]
また、上述したように、極紫外域の光を用いる投影光学系では大きな透過率および低い屈折率を有する光学材料として蛍石を用いることになるが、蛍石には固有複屈折が存在し、この固有複屈折の影響により投影光学系の結像性能が低下し易い。 In addition, as described above, pole becomes to the use of fluorite as an optical material having a large transmittance and low refractive index in the projection optical system using light in the ultraviolet region, the fluorite is present intrinsic birefringence, easily reduced imaging performance of the projection optical system due to the influence of the intrinsic birefringence. そこで、一対の蛍石レンズ(一般には、蛍石で形成された透過光学部材すなわち蛍石光学部材)の結晶軸が所定の方位関係を満たすように設定することにより、蛍石の固有複屈折の結像性能への影響を低減することが好ましい。 Therefore, (in general, formed of fluorite transmissive optical member or fluorite optical member) a pair of fluorite lenses by crystal axis of is set to satisfy a predetermined orientation relationship, intrinsic birefringence of fluorite it is preferable to reduce the influence on the imaging performance. 以下、蛍石の固有複屈折の影響を受けにくいレンズ構成を実現する典型的な手法について簡単に説明する。 Hereinafter, it will be briefly described exemplary method for realizing less susceptible lenses constituting the effects of intrinsic birefringence of fluorite.
【0022】 [0022]
第1手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[111](または結晶軸[111]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60度だけ相対的に回転させる。 In the first approach, the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses [111] (or crystal axis [111] and optically equivalent to the crystal axis) and to match the, and a pair of fluorite around the optical axis lens by about 60 degrees relatively rotates. ここで、結晶軸[111]と光学的に等価な結晶軸とは、たとえば結晶軸[−111],[1−11],[11−1]である。 Here, the crystal axis [111] and an optically equivalent crystal axis, for example the crystal axis [-111], [1-11], a [11-1]. また、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[−111]、[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。 Moreover, the cause only relatively rotated by about 60 degrees and one of fluorite lenses and other fluorite lens around the optical axis, the direction different from the optical axis of one of the fluorite lenses and the other fluorite lens predetermined crystal axis directed to (e.g. crystal axis [-111], [11-1], or [1-11]) means that the relative angle around the optical axis between about 60 degrees to.
【0023】 [0023]
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. そして、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×120度)だけ相対的に回転させること、すなわち60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)。 The fact that the relatively rotating by approximately 60 degrees about the optical axis is about 60 degrees about the optical axis + (n × 120 °) only for relatively rotating, i.e. 60 degrees, 180 degrees, or the same meaning as that for only relatively rotated 300 degrees.. (here, n is an integer).
【0024】 [0024]
第2手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸[100](または結晶軸[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。 In the second approach, the optical axis and the crystal axes of the pair of fluorite lenses [100] (or crystal axis [100] and the optically equivalent to the crystal axis) and to match the, and a pair of fluorite around the optical axis lens by about 45 degrees relatively rotates. ここで、結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸とは、たとえば結晶軸[010],[001]である。 Here, the crystal axis [100] and an optically equivalent crystal axis, for example the crystal axis [010], a [001]. また、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],[001],[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。 Moreover, the cause only relatively rotated about 45 degrees and one of fluorite lenses and other fluorite lens around the optical axis, the direction different from the optical axis of one of the fluorite lenses and the other fluorite lens predetermined crystal axis directed to (e.g. crystal axis [010], [001], [011] or [01-1]) means that the relative angle of about 45 degrees around the optical axis between the to.
【0025】 [0025]
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度であることを意味する。 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] is about 45 degrees means. そして、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度)だけ相対的に回転させること、すなわち45度、135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)。 The fact that the relatively rotating by approximately 45 degrees about the optical axis is about 45 degrees about the optical axis + (n × 90 °) only for relatively rotating, i.e. 45 degrees, 135 degrees, 225 degrees, or only 315 degrees ... is the same meaning as is relatively rotated (here, n is an integer).
【0026】 [0026]
また、本発明では、少なくとも1つの凹面反射鏡と屈折光学部材(レンズ成分)とを有する反射屈折光学系として投影光学系を構成することが望ましい。 In the present invention, it is desirable to configure the projection optical system as a catadioptric system having at least one concave reflector and the refractive optical element (lens component). この構成により、大きな有効結像領域(実効露光領域)と大きな像側開口数NAとを有する投影光学系を達成することができる。 With this configuration, it is possible to achieve a projection optical system having a large effective imaging region (effective exposure region) and a large image-side numerical aperture NA. 一般に、屈折光学部材のみで構成される屈折型の投影光学系の場合、像面湾曲を補正するために、開口数の小さい物体側(物体面の近傍)に正レンズ群と負レンズ群とを交互に配置して、ペッツバール和を0に近づける必要がある。 In general, if the refractive type projection optical system constituted only by refractive optical element, in order to correct the field curvature, and a positive lens group and negative lens group to a small object side numerical aperture (the vicinity of a body surface) and arranged alternately, there is a need to bring the Petzval sum to zero.
【0027】 [0027]
しかしながら、本発明のように像側開口数の大きな光学系では、物体側の開口数も大きいため、ペッツバール和を0に補正しつつ有効結像領域(実効露光領域)の全体に亘って球面収差やコマ収差を良好に補正することが困難となる。 However, in a large optical system image side numerical aperture of as in the present invention, since the numerical aperture on the object side is large, the spherical aberration across the entire effective imaging area (effective exposure area) while correcting the Petzval sum to zero a and coma aberration to be well corrected becomes difficult. この場合、縮小倍率を1:4から1:5や1:6へさらに高倍率での縮小へ変更すれば、物体側の開口数が小さくなってペッツバール和の補正には有利となるが、露光装置において広い実効露光領域を確保しようとすると、マスクが大きくなりすぎるという不都合がある。 In this case, the reduction ratio 1: 4 to 1: 5 and 1: By changing 6 further to the reduction at a high magnification, but it is advantageous for the correction of the Petzval sum numerical aperture on the object side becomes smaller, exposure When you try to ensure a wide effective exposure area in the device, there is a disadvantage that the mask is too large.
【0028】 [0028]
これに対し、少なくとも1つの凹面反射鏡と屈折光学部材とを有する反射屈折型の投影光学系では、凹面反射鏡が正の屈折力を持ちつつペッツバール和への寄与は負レンズと同様であるため、凹面反射鏡と正レンズとの組み合わせによりペッツバール和の補正が容易に可能である。 In contrast, in the catadioptric projection optical system having a refraction optical element and the at least one concave reflecting mirror, since the concave reflector contribution to Petzval sum while maintaining a positive refractive power are the same as the negative lens , the combination of concave reflection mirror and a positive lens to correct Petzval sum can be easily. その結果、反射屈折光学系の構成と、像面との間の光路中に高屈折率の液体(媒質)を介在させる液浸光学系の構成とを組み合わせることにより、大きい像側開口数および広い有効結像領域(実効露光領域)を有する投影光学系を達成することができる。 As a result, the configuration of the catadioptric optical system, a wide by combining the configuration of an immersion optical system which is interposed a high refractive index of the liquid (medium) in the optical path, a large image-side numerical aperture and between the image plane it can be achieved a projection optical system having an effective imaging area (effective exposure region).
【0029】 [0029]
反射屈折光学系においては、凹面反射鏡に向かって進む光と凹面反射鏡で反射されて戻る光とを如何に分離するかが課題になる。 In catadioptric system, or a light reflected back by the light and the concave reflecting mirror proceeds toward concave reflection mirror to how separation is a challenge. また、像側開口数の大きい投影光学系では、光学素子の有効径が大きくなる(光学素子が大型化する)のを避けることはできない。 Further, in the image side numerical aperture of the large projection optical system, it is impossible to avoid the effective diameter of the optical element becomes large (optical element becomes large). したがって、透過反射面を有するプリズム型ビームスプリッタを利用する反射屈折光学系では、大型化したプリズム型ビームスプリッタの製造が困難になるという不都合がある。 Therefore, in the catadioptric optical system using a prism type beam splitter having a transmission reflecting surfaces, the manufacture of large-sized prism beam splitter is disadvantageously difficult.
【0030】 [0030]
本発明では、光軸に対して偏心した有効結像領域を有し、光路中に少なくとも1つの中間像を形成するように投影光学系を構成することが好ましい。 In the present invention, have an effective imaging area which is eccentric with respect to the optical axis, it is preferable that the projection optical system so as to form at least one intermediate image in the optical path. この構成により、中間像の形成位置の付近に光路分離用の平面反射鏡を配置して、凹面反射鏡に向かって進む光と凹面反射鏡で反射されて戻る光とを容易に分離することができる。 This configuration is possible by arranging the plane reflecting mirror for optical path separation in the vicinity of the forming position of the intermediate image is reflected by the light and the concave reflecting mirror proceeds toward concave reflection mirror to easily separate the light to return to it can. また、本発明では、高い解像力を得るために、像側の開口数が1以上であることが好ましい。 In the present invention, in order to obtain high resolution, it is preferable image-side numerical aperture is 1 or more.
【0031】 [0031]
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. なお、図1において、投影光学系PLの基準光軸AXに平行にZ軸を、基準光軸AXに垂直な面内において図1の紙面に平行にY軸を、図1の紙面に垂直にX軸をそれぞれ設定している。 In FIG. 1, a Z-axis parallel to the reference optical axis AX of the projection optical system PL, in parallel to Y-axis in the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the reference optical axis AX, perpendicular to the plane of FIG. 1 and the X-axis.
【0032】 [0032]
図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源100として、ArFエキシマレーザ光源を備えている。 Exposing the illustrated apparatus, as a light source 100 for supplying illumination light in the ultraviolet region, it is provided with an ArF excimer laser light source. 光源100から射出された光は、照明光学系ILを介して、所定のパターンが形成されたレチクルRを重畳的に照明する。 Light emitted from the light source 100 via the illumination optical system IL, for example, superimposed illuminate the reticle R on which a predetermined pattern is formed. なお、光源100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100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 100 and the illumination optical system IL is sealed with the casing (not shown), space from the light source 100 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.
【0033】 [0033]
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。 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、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(スリット状)のパターン領域が照明される。 The reticle R is formed with a pattern to be transferred, the illumination pattern region of a rectangular shape (slit shape) having and short sides along the Y direction has the long side along the X direction of the entire pattern area It is. 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.
【0034】 [0034]
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。 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、ウェハホルダテーブル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 holder table WT, which 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。 Wafer stage WS 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 It is configured to and are position control.
【0035】 [0035]
図2は、本実施形態の第1実施例においてウェハ上に形成される矩形状の実効露光領域と基準光軸との位置関係を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing the positional relationship between the rectangular effective exposure region and the reference light axis formed on the wafer in the first embodiment of the present embodiment. 本実施形態の第1実施例では、図2に示すように、基準光軸AXを中心とした半径Bを有する円形状の領域(イメージサークル)IF内において、基準光軸AXから−Y方向に軸外し量Aだけ離れた位置に所望の大きさを有する矩形状の実効露光領域ERが設定されている。 In the first embodiment of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the circular region (image circle) in IF having a radius B around the reference optical axis AX, the reference optical axis AX in the -Y direction rectangular effective exposure region ER where the position spaced off-axis amount a having a desired size is set. ここで、実効露光領域ERのX方向の長さはLXであり、そのY方向の長さはLYである。 Here, the length in the X direction of the effective exposure region ER is LX, and the length of the Y direction is LY.
【0036】 [0036]
換言すると、第1実施例では、基準光軸AXから−Y方向に軸外し量Aだけ離れた位置に所望の大きさを有する矩形状の実効露光領域ERが設定され、基準光軸AXを中心として実効露光領域ERを包括するように円形状のイメージサークルIFの半径Bが規定されている。 Central In other words, in the first embodiment, the rectangular effective exposure region ER is set to have a desired size from the reference optical axis AX in a position spaced off-axis amount A in the -Y direction, the reference optical axis AX radius B of the circular image circle IF is defined to encompass the effective exposure region ER as. したがって、図示を省略したが、これに対応して、レチクルR上では、基準光軸AXから+Y方向に軸外し量Aに対応する距離だけ離れた位置に実効露光領域ERに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域(すなわち実効照明領域)が形成されていることになる。 Therefore, although not shown, in response to this, on the reticle R, the magnitude corresponding to the effective exposure region ER in the distance away position corresponding to the off-axis distance A from the reference optical axis AX in the + Y direction and so that the rectangular illumination area having a shape (i.e. the effective illumination region) is formed.
【0037】 [0037]
図3は、本実施形態の第2実施例においてウェハ上に形成される矩形状の実効露光領域と基準光軸との位置関係を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing the positional relationship between the rectangular effective exposure region and the reference light axis is formed on the wafer in the second example of the present embodiment. 本実施形態の第2実施例では、図3に示すように、基準光軸AXを中心とした半径Bを有する円形状の領域(イメージサークル)IF内において、基準光軸AXを中心としてX方向に沿って細長く延びた矩形状の実効露光領域ERが設定されている。 In the second example of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the circular region (image circle) in IF having a radius B around the reference optical axis AX, X direction about the reference optical axis AX are set rectangular effective exposure region ER extending elongated along. ここで、実効露光領域ERのX方向の長さはLXであり、そのY方向の長さはLYである。 Here, the length in the X direction of the effective exposure region ER is LX, and the length of the Y direction is LY. したがって、図示を省略したが、これに対応して、レチクルR上では、基準光軸AXを中心として実効露光領域ERに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域(すなわち実効照明領域)が形成されていることになる。 Therefore, although not shown, in response to this, on the reticle R, a rectangular illumination area having a size and shape corresponding to the effective exposure region ER around the reference optical axis AX (i.e. effective illumination area) will be but are formed.
【0038】 [0038]
また、本実施形態の露光装置では、投影光学系PL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境界レンズLb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。 Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, the projection optical system PL with the most wafer arranged on the side boundary lens Lb and most reticle side arranged an optical member of the optical members constituting the projection optical system PL internal is configured so as to maintain the airtight state, the gas inside the projection optical system PL is held or substituted with an inert gas such as helium gas or nitrogen, or a substantially vacuum state. さらに、照明光学系ILと投影光学系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。 Further, in a narrow optical path between the illumination optical system IL and the projection optical system PL, but like the reticle R and the reticle stage RS is arranged to seal surrounds the like reticle R, the reticle stage RS and the casing (not shown) if an inert gas such as nitrogen or helium gas therein is filled, or is held substantially in a vacuum state.
【0039】 [0039]
図4は、各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。 Figure 4 is a diagram schematically showing a configuration between a boundary lens and a wafer in each example. 図4を参照すると、各実施例において、投影光学系PLの最もウェハ側に配置された境界レンズLbは、レチクル側(第1面側)に向かって凸面を有する。 Referring to Figure 4, in each embodiment, the boundary lens Lb most disposed on the wafer side of the projection optical system PL has a convex surface toward the reticle side (first surface side). 換言すれば、境界レンズLbのレチクル側の面Sbは、正の屈折力を有する。 In other words, the surface Sb of the reticle side of the boundary lens Lb has a positive refractive power. そして、境界レンズLbとウェハWとの間の光路中には、平行平面板Lpが挿脱自在に配置されている。 Then, the optical path between the boundary lens Lb and the wafer W, and plane-parallel plate Lp is arranged detachably. さらに、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路および平行平面板LpとウェハWとの間の光路は、1.1よりも大きい屈折率を有する媒質Lmで満たされている。 Further, the optical path between the optical path and the plane-parallel plate Lp and the wafer W between the boundary lens Lb and the plane-parallel plate Lp are filled with a medium Lm having a refractive index greater than 1.1. 各実施例では、媒質Lmとして、脱イオン水を用いている。 In each embodiment, as the medium Lm, and with deionized water.
【0040】 [0040]
なお、投影光学系PLに対してウェハWを相対移動させつつ走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系PLの境界レンズLbとウェハWとの間の光路中に液体媒質Lmを満たし続けるには、たとえば国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術や、特開平10−303114号公報に開示された技術などを用いることができる。 Incidentally, in the exposure apparatus of the step-and-scan method which performs scanning exposure while relatively moving the wafer W relative to the projection optical system PL, and the boundary lens Lb and the wafer W of the projection optical system PL from the start to the end of the scanning exposure to continue to meet the liquid medium Lm in the optical path between the, for example, International Publication No. WO99 / ​​99/49504 discloses disclosed techniques and the like can be used techniques disclosed in JP-a-10-303114.
【0041】 [0041]
国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術では、液体供給装置から供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体(媒質Lm)を境界レンズLbとウェハWとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノズルを介してウェハW上から液体を回収する。 International In Publication No. WO99 / ​​99/49504 discloses the technique disclosed in, between the boundary lens Lb and the wafer W to the liquid (medium Lm) which is adjusted to a predetermined temperature through the supply tube and the discharge nozzle from the liquid supply device It was supplied so as to fill the optical path, to collect the liquid from the wafer W via the recovery pipe and the inflow nozzles by the liquid supply device. 液体の供給量および回収量は、投影光学系PLに対するウェハWの相対移動速度に応じて調整されることになる。 The feed rate and the recovery amount of the liquid will be adjusted according to the relative moving speed of the wafer W relative to the projection optical system PL.
【0042】 [0042]
一方、特開平10−303114号公報に開示された技術では、液体(媒質Lm)を収容することができるようにウェハホルダテーブルWTを容器状に構成し、その内底部の中央において(液体中において)ウェハWを真空吸着により位置決め保持する。 On the other hand, the disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114 technique, a wafer holder table WT so as to be able to accommodate a liquid (medium Lm) configured to container shape, in (the liquid at the center of the inner bottom portion ) is positioned and held by vacuum suction of the wafer W. また、投影光学系PLの鏡筒先端部が液体中に達し、ひいては境界レンズLbのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。 Further, the barrel end portion of the projection optical system PL reaches the liquid, configured to turn the wafer side optical surface of the boundary lens Lb reaches the liquid.
【0043】 [0043]
このように、光源100からウェハWまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。 Thus, over the entire optical path from the light source 100 to the wafer W, the atmosphere without exposure light is little absorbed are formed. 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ER)は、Y方向に沿って短辺を有する矩形状である。 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 ER) 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).
【0044】 [0044]
各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をzとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をC nとしたとき、以下の数式(a)で表される。 In each example, 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 ) was is z, a vertex radius of curvature is r, a conical coefficient is kappa, when the n-th order aspherical coefficient was C n, is expressed by the following equation (a). 各実施例において、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 each embodiment, the lens surface formed in an aspherical shape is provided with mark * on the right side of the surface number.
【0045】 [0045]
【数1】 [Number 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) 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)
【0046】 [0046]
[第1実施例] First Embodiment
図5は、本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a first embodiment of the present embodiment. 第1実施例において、投影光学系PLは、物体面(第1面)に配置されたレチクルRのパターンの中間像を形成するための第1結像光学系G1と、中間像からの光に基づいて像面(第2面)に配置されたウェハW上にレチクルパターンの縮小像を形成するための第2結像光学系G2とにより構成されている。 In a first embodiment, the projection optical system PL includes a first imaging optical system G1 for forming an intermediate image of the pattern of the reticle R arranged in the object plane (first surface), the light from the intermediate image is constituted by a second imaging optical system G2 for forming a reduced image of the reticle pattern on the wafer W disposed on the image plane (second surface) based. ここで、第1結像光学系G1は凹面反射鏡CMを含む反射屈折光学系であり、第2結像光学系G2は屈折光学系である。 Here, the first imaging optical system G1 is catadioptric optical system including a concave mirror CM, the second imaging optical system G2 is a refractive optical system.
【0047】 [0047]
第1結像光学系G1と第2結像光学系G2との間の光路中において中間像の形成位置の近傍には、第1結像光学系G1からの光を偏向するための第1光路折り曲げ鏡M1が配置されている。 In the vicinity of the forming position of the intermediate image in the optical path between the first imaging optical system G1 and the second imaging optical system G2, a first optical path for deflecting the light from the first imaging optical system G1 folding mirror M1 is disposed. また、第1光路折り曲げ鏡M1と第2結像光学系G2との間の光路中には、第1光路折り曲げ鏡M1を介した第1結像光学系G1からの光を第2結像光学系G2に向かって偏向するための第2光路折り曲げ鏡M2が配置されている。 Further, the first optical path folding mirror M1 in the optical path between the second imaging optical system G2, the light from the first imaging optical system G1 through a first optical path folding mirror M1 and the second imaging optical the second optical path bending mirror M2 for deflecting toward the system G2 is disposed.
【0048】 [0048]
また、第1結像光学系G1および第2結像光学系G2は、重力方向(すなわち鉛直方向)に沿って直線状に延びた光軸をそれぞれ有する。 Further, the first imaging optical system G1 and the second imaging optical system G2, having an optical axis extending linearly along the direction of gravity (i.e., vertical direction), respectively. その結果、レチクルRおよびウェハWは、重力方向と直交する面すなわち水平面に沿って互いに平行に配置されている。 As a result, the reticle R and the wafer W along the face or horizontal plane perpendicular to the direction of gravity are arranged in parallel with each other. 加えて、第1結像光学系G1を構成するすべてのレンズおよび第2結像光学系G2を構成するすべてのレンズも、各光軸上において水平面に沿って配置されている。 In addition, all the lenses constituting all of the lens and the second imaging optical system G2 constituting the first imaging optical system G1 is also arranged along a horizontal plane on the optical axis.
【0049】 [0049]
第1実施例にかかる投影光学系PLにおいて、第1結像光学系G1は、レチクル側から順に、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL13と、両凸レンズL14と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL16と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL17と、両凸レンズL18と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL19と、凹面反射鏡CMとにより構成されている。 In the projection optical system PL according to the first embodiment, the first imaging optical system G1 is directed in order from the reticle side, a negative meniscus lens L11 having a convex surface directed toward the aspherical shape facing the reticle side, a concave surface facing the reticle side a negative meniscus lens L12, a positive meniscus lens L13 with a concave surface of aspherical shape facing the reticle side, biconvex lens L14, a positive meniscus lens L15 with a convex surface facing the reticle side, a concave surface of aspherical shape facing the reticle side structure a negative meniscus lens L16 toward, a negative meniscus lens L17 with a concave surface of aspherical shape facing the reticle side, biconvex lens L18, a negative meniscus lens L19 with a concave surface facing the reticle side, by a concave reflecting mirror CM It is.
【0050】 [0050]
一方、第2結像光学系G2は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、両凸レンズL21と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL22と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL23と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25と、両凸レンズL26と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL27と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL28と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL29と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL210と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL211(境界レンズLb)とにより構成されている。 On the other hand, the second imaging optical system G2, in order from the reticle side along the traveling direction of light, a biconvex lens L21, a negative meniscus lens L22 with a concave surface of aspherical shape facing the reticle side, an aspherical facing the wafer side a negative meniscus lens L23 with a concave surface shape, a negative meniscus lens L24 with a concave surface facing the reticle side, aperture stop aS, a positive meniscus lens L25 with a concave surface facing the reticle side, biconvex lens L26, the reticle-side a positive meniscus lens L27 with a convex surface, and a positive meniscus lens L28 with a concave surface of aspherical shape facing the wafer side, a positive meniscus lens L29 with a concave surface of aspherical shape facing the wafer side, a convex surface facing the reticle side a negative meniscus lens L210 towards, is constituted by a plano-convex lens L211 with its flat surface on the wafer side (a boundary lens Lb).
【0051】 [0051]
そして、境界レンズLbとしての平凸レンズL211とウェハWとの間の光路中には、平行平面板Lpが配置されている。 Then, the optical path between the plano-convex lens L211 and the wafer W as a boundary lens Lb, a plane-parallel plate Lp. また、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路および平行平面板LpとウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。 Further, in the optical path between the optical path and the plane-parallel plate Lp and the wafer W between the boundary lens Lb and the plane-parallel plate Lp, medium Lm consisting of deionized water are met. 第1実施例では、レチクルRからの光が、レンズL11〜L19を介して、凹面反射鏡CMに入射する。 In the first embodiment, light from the reticle R, via the lens L11~L19, is incident on the concave mirror CM. 凹面反射鏡CMで反射された光は、レンズL19〜L14を介して、第1光路折り曲げ鏡M1の近傍にレチクルRの中間像を形成する。 The light reflected by the concave mirror CM through the lens L19~L14, to form an intermediate image of the reticle R in the vicinity of the first optical path folding mirror M1. 第1光路折り曲げ鏡M1で反射された光は、第2光路折り曲げ鏡M2で反射された後、レンズL21〜L211(Lb)および平行平面板Lpを介して、ウェハW上にレチクルRの縮小像を形成する。 The light reflected by the first optical path folding mirror M1 is reflected by the second optical path bending mirror M2, via the lens L21~L211 (Lb) and the plane-parallel plate Lp, reduced image of the reticle R on the wafer W to form.
【0052】 [0052]
第1実施例では、投影光学系PLを構成する光学要素は、石英(SiO 2 )または蛍石(CaF 2 )により形成されている。 In the first embodiment, the optical elements constituting the projection optical system PL are made of silica (SiO 2) or fluorite (CaF 2). 具体的には、レンズL210、L211(Lb)および平行平面板Lpは蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。 Specifically, lens L210, L211 (Lb) and the plane-parallel plate Lp is formed by fluorite, and the other lens components are formed of quartz. そして、一対の蛍石レンズL210およびL211(Lb)の結晶軸が所定の方位関係を満たすように設定されている。 Then, the crystal axes of the pair of fluorite lenses L210 and L211 (Lb) is set so as to satisfy a predetermined orientation relationship. 露光光であるArFエキシマレーザ光の発振中心波長は、193.306nmであり、この中心波長に対する石英の屈折率は1.5603261、蛍石の屈折率は1.5014548である。 Oscillation center wavelength of the ArF excimer laser light as the exposure light is 193.306 nm, the refractive index of silica for the center wavelength 1.5603261, the refractive index of fluorite is 1.5014548. さらに、境界レンズLbとウェハWとの間に介在する媒質Lmとして、露光光に対して1.47の屈折率を有する脱イオン水を用いている。 Moreover, as a medium Lm interposed between the boundary lens Lb and the wafer W, and with deionized water having a refractive index of 1.47 with respect to the exposure light.
【0053】 [0053]
次の表(1)に、第1実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。 The following table (1) below presents values ​​of specifications of the projection optical system PL according to the first embodiment. 表(1)において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率(全系の結像倍率)を、NAは像側(ウェハ側)開口数を、BはウェハW上でのイメージサークルIFの半径を、Aは実効露光領域ERの軸外し量を、LXは実効露光領域ERのX方向に沿った寸法(長辺の寸法)を、LYは実効露光領域ERのY方向に沿った寸法(短辺の寸法)をそれぞれ表している。 In Table (1), lambda is the image circle of the central wavelength of the exposure light, the β is projection magnification (imaging magnification of the entire system), NA the image-side number (wafer side) opening, B is on the wafer W the IF radius, a is the off-axis amount of the effective exposure region ER, LX is the dimension along the X direction of the effective exposure region ER (the dimension of the long side), LY is along the Y-direction of the effective exposure region ER it represents the size (the size of the short side), respectively. また、面番号は物体面(第1面)であるレチクル面から像面(第2面)であるウェハ面への光線の進行する方向に沿った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(mm)を、nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。 Further, the order of a surface from the surface numbers object plane reticle side along the traveling direction of rays from the reticle plane is (first surface) to the wafer surface which is an image plane (second surface), r is the radius of curvature of each surface (in the case of an aspherical surface, the vertex curvature radius: mm), d an on-axis spacing or surface separation of each surface (mm), n is the refractive index for the center wavelength, respectively.
【0054】 [0054]
なお、面間隔dは、反射される度にその符号を変えるものとする。 The surface interval d shall change its sign each time it is reflected. したがって、面間隔dの符号は、凹面反射鏡CMから第1光路折り曲げ鏡M1の反射面までの光路中および第2光路折り曲げ鏡M2の反射面から像面までの光路中では負とし、その他の光路中では正としている。 Therefore, the spacing d code, from the concave reflective mirror CM reflecting surface in the optical path and second optical path bending mirror M2 to the reflecting surface of the first optical path folding mirror M1 and negative in the optical path to the image plane, other in the optical path is a positive. そして、第1結像光学系G1では、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率半径を負としている。 Then, in the first imaging optical system G1, cities positive radius of curvature of the convex surface toward the reticle side, and a radius of curvature of the concave surface negative. 一方、第2結像光学系G2では、レチクル側に向かって凹面の曲率半径を正とし、凸面の曲率半径を負としている。 On the other hand, the second imaging optical system G2, as positive a radius of curvature of the concave surface toward the reticle side, and a negative radius of curvature of the convex surface.
【0055】 [0055]
【表1】 [Table 1]
【0056】 [0056]
図6は、第1実施例における横収差を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing lateral aberration in the first embodiment. 収差図において、Yは像高を示している。 In the aberration diagrams, Y represents the image height. 図6の収差図から明らかなように、第1実施例では、反射屈折型の投影光学系においてArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.05)を確保しているにもかかわらず、実効露光領域の全体に亘って収差が良好に補正されていることがわかる。 As is apparent from the aberration diagram of FIG. 6, in the first embodiment, to ensure a very large image-side numerical aperture by using the ArF excimer laser light in the catadioptric projection optical system (NA = 1.05) Despite there, it can be seen that the aberration over the entire effective exposure region is satisfactorily corrected.
【0057】 [0057]
[第2実施例] Second Embodiment
図7は、本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a second embodiment of the present embodiment. 第2実施例の投影光学系PLは、第1実施例とは異なり屈折型の光学系である。 Projection optical system PL of the second embodiment, a refractive optical system different from the first embodiment. すなわち、第2実施例にかかる投影光学系PLは、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL1と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3と、レチクル側に非球面形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と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL10と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL11と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL12と、ウェ That is, the projection optical system PL according to the second embodiment includes, in order from the reticle side, biconcave lens L1 having a concave surface of aspherical shape facing the wafer side, a negative meniscus lens L2 with a concave surface facing the reticle side, a reticle-side convex and a negative meniscus lens L3 having a concave surface facing a positive meniscus lens L4 with a concave surface of aspherical shape facing the reticle side, biconvex lens L5, positive meniscus lens L6 having a convex surface facing the reticle side, a reticle side a positive meniscus lens L7 with its, a positive meniscus lens L8 having a convex surface facing the reticle side, a negative meniscus lens L9 having a convex surface facing the reticle side, biconcave lens L10 with a concave surface of aspherical shape facing the reticle side , a biconcave lens L11 with a concave surface of aspherical shape facing the wafer side, a biconcave lens L12 with a concave surface of aspherical shape facing the wafer side, web 側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL13と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14と、両凸レンズL15と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL16と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL17と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL18と、両凸レンズL19と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL20と、ウェハ側に非球面形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、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23(境界レンズLb)とにより構成されている。 A positive meniscus lens L13 with a concave surface of aspherical shape on the side, a positive meniscus lens L14 with a concave surface facing the reticle side, biconvex lens L15, a negative meniscus lens L16 with a convex surface facing the reticle side, aperture stop AS When, a positive meniscus lens L17 with a concave surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L18 with a concave surface facing the reticle side, biconvex lens L19, a positive meniscus lens L20 with a convex surface facing the reticle side, a non-wafer side a positive meniscus lens L21 with a concave surface of the spherical shape, and a positive meniscus lens L22 with a convex surface facing the reticle side, and a negative meniscus lens with a convex surface facing the reticle side L23 (boundary lens Lb).
【0058】 [0058]
そして、境界レンズLbとしての負メニスカスレンズL23とウェハWとの間の光路中には、平行平面板Lpが配置されている。 Then, in the optical path between the negative meniscus lens L23 and the wafer W as a boundary lens Lb, a plane-parallel plate Lp. また、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路および平行平面板LpとウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。 Further, in the optical path between the optical path and the plane-parallel plate Lp and the wafer W between the boundary lens Lb and the plane-parallel plate Lp, medium Lm consisting of deionized water are met. 第2実施例においても第1実施例と同様に、投影光学系PLを構成する光学要素は、石英(SiO 2 )または蛍石(CaF 2 )により形成されている。 Similarly to the first embodiment in the second embodiment, the optical elements constituting the projection optical system PL are made of silica (SiO 2) or fluorite (CaF 2). 具体的には、レンズL22、L23(Lb)および平行平面板Lpは蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。 Specifically, the lens L22, L23 (Lb) and the plane-parallel plate Lp is formed by fluorite, and the other lens components are formed of quartz. そして、一対の蛍石レンズL22およびL23(Lb)の結晶軸が前述した所定の方位関係を満たすように設定されている。 Then, the crystal axes of the pair of fluorite lenses L22 and L23 (Lb) is set so as to satisfy a predetermined orientation relationship described above. また、第2実施例においても第1実施例と同様に、露光光であるArFエキシマレーザ光の発振中心波長は、193.306nmであり、この中心波長に対する石英の屈折率は1.5603261、蛍石の屈折率は1.5014548である。 Similarly, the first embodiment in the second embodiment, the oscillation center wavelength of the ArF excimer laser light as the exposure light is 193.306 nm, the refractive index of silica for the center wavelength 1.5603261, firefly the refractive index of the stone is 1.5014548. さらに、境界レンズLbとウェハWとの間に介在する媒質Lmとして、露光光に対して1.47の屈折率を有する脱イオン水を用いている。 Moreover, as a medium Lm interposed between the boundary lens Lb and the wafer W, and with deionized water having a refractive index of 1.47 with respect to the exposure light.
【0059】 [0059]
次の表(2)に、第2実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。 The following table (2) below presents values ​​of specifications of the projection optical system PL according to the second embodiment. 表(2)において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率を、NAは像側(ウェハ側)開口数を、BはウェハW上でのイメージサークルIFの半径を、LXは実効露光領域ERのX方向に沿った寸法(長辺の寸法)を、LYは実効露光領域ERのY方向に沿った寸法(短辺の寸法)をそれぞれ表している。 In Table 2, the center wavelength of λ is the exposure light, the β is the projection magnification, NA is the image side (wafer side) numerical aperture, B is the radius of the image circle IF on the wafer W, LX is effective dimension along the X direction of the exposure region ER (the dimension of the long side), LY represents dimension along the Y direction of the effective exposure region ER (the length of the short side), respectively.
【0060】 [0060]
また、面番号は物体面(第1面)であるレチクル面から像面(第2面)であるウェハ面への光線の進行する方向に沿った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(mm)を、nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。 Further, the order of a surface from the surface numbers object plane reticle side along the traveling direction of rays from the reticle plane is (first surface) to the wafer surface which is an image plane (second surface), r is the radius of curvature of each surface (in the case of an aspherical surface, the vertex curvature radius: mm), d an on-axis spacing or surface separation of each surface (mm), n is the refractive index for the center wavelength, respectively. そして、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率半径を負としている。 Then, the city positive radius of curvature of the convex surface toward the reticle side, and a radius of curvature of the concave surface negative.
【0061】 [0061]
【表2】 [Table 2]
【0062】 [0062]
図8は、第2実施例における横収差を示す図である。 Figure 8 is a diagram showing lateral aberration in the second embodiment. 収差図において、Yは像高を示している。 In the aberration diagrams, Y represents the image height. 図8の収差図から明らかなように、第2実施例では、屈折型の投影光学系においてArFエキシマレーザ光を用いて比較的大きな像側開口数(NA=1.04)を確保しているにもかかわらず、実効露光領域の全体に亘って収差が良好に補正されていることがわかる。 As is apparent from the aberration diagram of Figure 8, in the second embodiment, has secured ArF using an excimer laser beam relatively large image-side numerical aperture (NA = 1.04) at a refractive type projection optical system Nevertheless, it can be seen that the aberrations over the entire effective exposure region is satisfactorily corrected.
【0063】 [0063]
こうして、第1実施例では、波長が193.306nmのArFエキシマレーザ光に対して、1.05の高い像側開口数を確保するとともに、ウェハW上において半径が17.1mmのイメージサークル内に諸収差が十分に補正された領域として、26mm×4.5mmの矩形状の実効露光領域(静止露光領域)を確保することができ、たとえば26mm×33mmの矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。 Thus, in the first embodiment, the ArF excimer laser beam having a wavelength of 193.306 nm, while ensuring high image-side numerical aperture of 1.05, the radius of the image circle of 17.1mm on the wafer W as an area where various aberrations are well corrected, it is possible to secure a rectangular effective exposure region of 26 mm × 4.5 mm (still exposure region), for example, a circuit pattern on the rectangular exposure region of 26 mm × 33 mm it can be scanned and exposed with high resolution.
【0064】 [0064]
また、第2実施例では、波長が193.306nmのArFエキシマレーザ光に対して、1.04の高い像側開口数を確保するとともに、ウェハW上において半径が12mmのイメージサークル内に諸収差が十分に補正された領域として、22mm×9mmの矩形状の実効露光領域(静止露光領域)を確保することができ、たとえば22mm×33mmの矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。 In the second embodiment, with respect to ArF excimer laser light having a wavelength of 193.306 nm, while ensuring high image-side numerical aperture of 1.04, various aberrations in radius within 12mm image circle of on the wafer W as has been sufficiently corrected region, the scanning can be secured a rectangular effective exposure region of 22 mm × 9 mm (still exposure region), the circuit pattern, for example a rectangular exposure region of 22 mm × 33 mm at a high resolution it can be exposed.
【0065】 [0065]
図9は、媒質に接する光学要素と媒質との屈折率差を各実施例と同じに設定した場合の光学面における反射損失の角度特性を示す図である。 Figure 9 is a diagram showing the angular characteristics of reflection loss on the optical surface when the refractive index difference between the optical element and the medium in contact with the medium was set to be the same as each embodiment. なお、図9において、横軸は光学面への光線の入射角(度)を示し、縦軸は反射率(%)を示している。 In FIG. 9, the horizontal axis represents the incident angle of the light beam to the optical surface (degrees), the vertical axis represents the reflectance (%). また、図9において、線RpはP偏光に対する反射率を示し、線RsはS偏光に対する反射率を示している。 Further, in FIG. 9, lines Rp represents the reflectance for P-polarized light, the line Rs denotes reflectance for S-polarized light. 図9を参照すると、各実施例では、媒質Lmに接する光学要素(Lb,Lp)と媒質Lmとの屈折率差が条件式(1)および(2)を満足するように設定しているので、光学薄膜を付加しなくても、媒質Lmに接する光学面での反射損失を低減することができることがわかる。 Referring to FIG. 9, in each embodiment, the optical element (Lb, Lp) in contact with the medium Lm since the refractive index difference between the medium Lm is set so as to satisfy the conditional expression (1) and (2) , even without adding an optical thin film, it can be seen that it is possible to reduce the reflection loss at the optical surface in contact with the medium Lm.
【0066】 [0066]
その結果、各実施例では、フレア等の迷光の発生を抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することができ、しかも光学薄膜による光の吸収に起因する光学面での発熱を回避することができるので、露光装置の場合には露光中の結像性能の低下を回避することができる。 As a result, in each embodiment, it is possible to secure a large effective image-side numerical aperture by suppressing the generation of stray light such as flare, yet avoids the heat generated in the optical surface due to the absorption of light by the optical thin film it is possible, in the case of the exposure apparatus is able to avoid a decrease in imaging performance during exposure. また、各実施例では、媒質Lmに接する光学要素(Lb,Lp)に蛍石を用いているが、一対の蛍石レンズの結晶軸が所定の方位関係を満たすように設定しているので、蛍石の固有複屈折の結像性能への影響を低減して、良好な結像性能を確保することができる。 In each embodiment, the optical element (Lb, Lp) in contact with the medium Lm is used to fluorite, the crystal axes of the pair of fluorite lenses are set so as to satisfy a predetermined orientation relationship, by reducing the influence of the imaging performance of the intrinsic birefringence of fluorite, it is possible to ensure excellent imaging performance.
【0067】 [0067]
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、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。 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 (exposure step) it is thus possible to manufacture microdevices (semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, 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.
【0068】 [0068]
先ず、図10のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。 First, in step 301 of FIG. 10, the 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303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。 Thereafter, in step 303, 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305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。 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on the one lot of wafers is performed, in step 305, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, the pattern on the mask corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer.
【0069】 [0069]
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。 Then, 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、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。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, it is possible to obtain the semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at high throughput. なお、ステップ301〜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。 In steps 301 305, a 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 wafer after forming the oxide film of silicon, a resist onto the oxide film of the silicon coating, and exposing, developing, may of course be carried out each step of etching.
【0070】 [0070]
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、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。 Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, by forming the plate predetermined pattern on a (glass substrate) (circuit pattern, 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、レジスト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 step by passing through an etching process, the steps such as a resist stripping step, a predetermined pattern is formed on the substrate, followed by the next color filter forming step 402.
【0071】 [0071]
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つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、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。 Next, in the color filter forming step 402, R (Red), G (Green), B or sets of three dots corresponding to (Blue) are arrayed in a matrix, or R, G, 3 pieces of B forming a color filter of stripe filter sets were or are arranged in a plurality horizontal scanning line direction. そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。 After the color filter forming step 402, cell assembly 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401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。 In the cell assembly step 403, for example, by injecting liquid crystal between the color filter obtained in the substrate and the color filter forming step 402 with the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, a liquid crystal panel (liquid crystal cell ) to produce.
【0072】 [0072]
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。 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.
【0073】 [0073]
なお、上述の実施形態では、マスクおよび基板を投影光学系に対して相対移動させながら基板の各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。 In the above embodiment, the present invention relative to an exposure apparatus of step-and-scan system for performing the scanning exposure of the mask pattern for each exposure area of ​​the substrate while relatively moving the mask and the substrate relative to the projection optical system It has applied. しかしながら、これに限定されることなく、マスクと基板とを静止させた状態でマスクのパターンを基板へ一括的に転写し、基板を順次ステップ移動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。 However, without having to be limited to this, the step of the pattern of the mask collectively transferred to the substrate are kept stationary and the mask and the substrate, sequentially exposing a mask pattern on each exposure area of ​​the substrate by sequentially step move & repeat scheme it is also possible to apply the present invention to an exposure apparatus.
【0074】 [0074]
また、上述の実施形態では、ArFエキシマレーザ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F 2レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。 In the above-described embodiment, although an ArF excimer laser light source, without having to be limited to this, it is also possible to use other suitable light sources such as F 2 laser light source. さらに、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、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。 Furthermore, in the embodiment described above, although the present invention is applied to a projection optical system mounted on the exposure apparatus, without being limited thereto, the present invention to other general projection optical system It can also be applied.
【0075】 [0075]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明の投影光学系では、像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させ、境界レンズの物体側の面に正の屈折力を付与し、媒質に接する光学要素と媒質との屈折率差を小さく設定することにより、光学面での反射損失を良好に抑えて、大きな実効的な像側開口数を確保することができる。 As described above, in the projection optical system of the present invention, by interposing a high refractive index of the medium in the optical path between the image surface, the positive refractive power is given to the object-side surface of the boundary lens, a medium by setting a small refractive index difference between the optical element and the medium in contact, it can be suppressed satisfactorily reflected loss at the optical surface, to secure a large effective image-side numerical aperture.
【0076】 [0076]
したがって、本発明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、大きな実効的な像側開口数を有し、ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光することができる。 Therefore, in the exposure apparatus and an exposure method using a projection optical system of the present invention, a large effective image-side has a numerical aperture, through a projection optical system having a thus a higher resolution, transfer exposure a fine pattern with high precision can do. 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】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例においてウェハ上に形成される矩形状の実効露光領域と基準光軸との位置関係を示す図である。 2 is a diagram showing the positional relationship between the rectangular effective exposure region and the reference light axis formed on the wafer in the first embodiment.
【図3】第2実施例においてウェハ上に形成される矩形状の実効露光領域と基準光軸との位置関係を示す図である。 3 is a diagram showing the positional relationship between the rectangular effective exposure region and the reference light axis is formed on the wafer in the second embodiment.
【図4】各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。 4 is a diagram schematically showing a configuration between a boundary lens and a wafer in each example.
【図5】本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 5 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a first embodiment of the present embodiment.
【図6】第1実施例における横収差を示す図である。 6 is a diagram showing lateral aberration in the first embodiment.
【図7】本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 7 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a second embodiment of the present embodiment.
【図8】第2実施例における横収差を示す図である。 8 is a diagram showing lateral aberration in the second embodiment.
【図9】媒質に接する光学要素と媒質との屈折率差を各実施例と同じに設定した場合の光学面における反射損失の角度特性を示す図である。 9 is a diagram showing the angular characteristics of reflection loss on the optical surface when the refractive index difference between the optical element and the medium in contact with the medium was set to be the same as each 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】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
Lb 境界レンズLp 平行平面板Lm 媒体(脱イオン水) Lb boundary lens Lp parallel plate Lm medium (deionized water)
G1 第1結像光学系G2 第2結像光学系CM 凹面反射鏡M1 第1光路折り曲げ鏡M2 第2光路折り曲げ鏡Li 各レンズ成分100 レーザー光源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 G1 first imaging optical system G2 second imaging optical system CM concave reflection mirror M1 first optical path bending mirror M2 second optical path bending mirror Li the lens components 100 laser light source IL illumination optical system R reticle RS reticle stage PL projection optical system W wafer WS wafer stage

Claims (11)

  1. 第1面の像を第2面上に形成する投影光学系において、 In the projection optical system for forming an image of a first surface on a second surface,
    前記投影光学系は、第1面側の面が正の屈折力を有する境界レンズを有し、 It said projection optical system has a boundary lens surface on the first surface side has a positive refractive power,
    前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記境界レンズと前記第2面との間の光路は1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、 When the refractive index of the atmosphere in the optical path of the projection optical system 1, an optical path between the boundary lens and the second surface is filled with a medium having a refractive index greater than 1.1,
    前記媒質の屈折率をNmとし、前記境界レンズを形成する光学材料の屈折率をNsとするとき、 When the refractive index of the medium and Nm, the refractive index of the optical material forming the boundary lens and Ns,
    |Ns−Nm|<0.08 | Ns-Nm | <0.08
    の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 A projection optical system that satisfies the condition.
  2. 前記境界レンズと前記第2面との間の光路中には、少なくとも1つのほぼ無屈折力の光学部材が配置され、 Wherein the optical path between the boundary lens and the second surface, is arranged an optical member at least one substantially no refractive power,
    前記境界レンズと前記光学部材との間の光路および前記光学部材と前記第2面との間の光路は前記媒質で満たされ、 Light path between the light path and the optical member and the second surface between the optical member and the boundary lens is filled with said medium,
    前記媒質の屈折率をNmとし、前記光学部材を形成する光学材料の屈折率をNpとするとき、 When the refractive index of the medium and Nm, the refractive index of the optical material forming the optical member and Np,
    |Np−Nm|<0.08 | Np-Nm | <0.08
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。 The projection optical system according to claim 1, characterized by satisfying the condition.
  3. 前記光学部材は挿脱自在に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の投影光学系。 The optical member projection optical system according to claim 2, characterized in that it is removably arranged.
  4. 前記媒質に接するすべての光学要素の表面には光学薄膜が付加されていないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投影光学系。 The projection optical system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the surface of all optical elements in contact with the medium is not added optical thin film.
  5. 170nm以上で250nm以下の波長を有する光に基づいて前記第1面の像を前記第2面上に形成し、 The image of the first surface is formed on the second surface based on the light having the wavelength 250nm or more 170 nm,
    前記媒質に接するすべての光学要素は蛍石で形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の投影光学系。 Projection optical system according to any one of claims 1 to 4 all optical elements in contact with the medium is characterized in that it is formed of fluorite.
  6. 蛍石で形成された一対の蛍石光学部材を有し、 A pair of fluorite optical member formed of fluorite,
    前記一対の蛍石光学部材の結晶軸が所定の方位関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投影光学系。 Projection optical system according to any one of claims 1 to 5 crystal axes of the pair of fluorite optical member is characterized by satisfying the predetermined orientation relationship.
  7. 前記投影光学系は、少なくとも1つの凹面反射鏡と屈折光学部材とから構成される反射屈折光学系であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の投影光学系。 It said projection optical system, projection optical system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a catadioptric optical system comprised of at least one concave reflecting mirror and the refracting optical element.
  8. 光軸に対して偏心した有効結像領域を有し、 Has an effective imaging area which is eccentric with respect to the optical axis,
    前記投影光学系の光路中に少なくとも1つの中間像を形成することを特徴とする請求項7に記載の投影光学系。 The projection optical system according to claim 7, wherein forming at least one intermediate image in the optical path of the projection optical system.
  9. 第2面側の開口数は1以上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。 The projection optical system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the numerical aperture of the second surface side is 1 or more.
  10. 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9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。 Wherein a first surface illumination system for illuminating a mask set on, claims for forming an image of a pattern formed on the mask on the second surface of the set photosensitive substrate claim 1 to 9 exposure apparatus characterized by comprising a projection optical system according to any one of.
  11. 前記第1面に設定されたマスクを照明し、請求項1乃至9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。 The illuminating a mask set on the first surface, it is set a pattern image that is formed on the mask via a projection optical system according to any one of claims 1 to 9 to the second surface exposure method characterized by projection exposure onto a photosensitive substrate.
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