JP2007311623A - 投影光学系、当該投影光学系を有する露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレアを効果的に除去して高い解像力を維持し、高品位な露光を実現可能な投影光学系を提供する。
【解決手段】第１の物体のパターンを第２の物体に投影する投影光学系であって、前記投影光学系の前記第２の物体に最も近い光学素子の最終面に配置され、前記第１の物体を通過した光を遮蔽する遮蔽体を有し、前記遮蔽体は、前記最終面において前記パターンが投影される領域の外部の領域の一部に配置されることを特徴とする投影光学系を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般には、投影光学系に係り、特に、少なくとも１つの反射鏡を利用してレチクルのパターンを被処理体に投影する反射屈折型の投影光学系に関する。本発明は、例えば、投影光学系の最終光学素子と被処理体との間を液体で満たし、かかる液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクルに描画された回路パターンを投影光学系によってウェハに投影して回路パターンを転写する。近年では、半導体素子の微細化が進むに従って、投影光学系に要求される解像力もますます高くなってきている。一般に、高い解像力を得るためには、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が有効である。なお、最近では、投影光学系の最もウェハ側の光学素子とウェハとの間を液体で満たすことで、投影光学系のＮＡ（開口数）を１以上とすることも提案されており、更なる高ＮＡ化が進行している。

一方、露光光の短波長化も進み、現在では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が使用されている。但し、かかる波長領域で高い透過率を有する硝材は石英と蛍石（フッ化カルシウム）の２種類しか存在しないため、色収差の補正が非常に難しくなる。また、高ＮＡ化に伴って硝材が大口径化し、装置の高コスト化の大きな一因となっている。そこで、光学系に反射鏡を含めることにより、色収差及び硝材の大口径化などの問題を回避する提案が種々なされており、例えば、反射系と屈折系とを組み合わせた反射屈折型光学系が開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

また、従来の屈折型光学系においては、高ＮＡ化に従ってフレアが大きくなり、線幅制御性の悪化の大きな一因となっている。そこで、ウェハ近傍（具体的には、投影光学系の最もウェハ側の光学素子とウェハとの間）に視野絞り（遮光部）を配置し、フレアを効果的に遮光することができる露光装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００１−２２８４０１号公報 特開２００２−２７７７４２号公報 国際公開第２００５／０６９０５５号パンフレット 特開２００３−１７３９６号公報

特許文献１乃至３の反射屈折型光学系は、第１の物体（レチクル）のパターンを第２の物体（ウェハ）に結像する光学系であり、凹面鏡と、かかる凹面鏡と第２の物体との間に中間像を形成する結像系を有することを特徴（以下、「特徴Ａ」という）とする。これらの反射屈折型光学系では、第１の物体からの光束が結像系を構成する任意の光学素子で反射され、凹面鏡で再び反射されて集光するため、光軸の近傍にフレア（以下、「反射屈折特有フレア」という）が発生してしまう。

例えば、特許文献１の図２４に開示された反射屈折型光学系を用いて第１の物体から露光スリット領域に光を照射した場合に、第２の物体に投影される光を図１８（ａ）に示す。なお、ＥＳＰが露光スリット（露光光）であり、ＦＬＰが反射屈折特有フレアである。図１８（ａ）を参照するに、反射屈折特有フレアＦＬＰは、投影された露光スリットＥＳＰから離れた光軸ＯＡの近傍に発生している。

また、特許文献２の図４に開示された反射屈折型光学系を用いて第１の物体から露光スリット領域に光を照射した場合に、第２の物体に投影される光を図１８（ｂ）に示す。図１８（ｂ）を参照するに、反射屈折特有フレアＦＬＰは、投影された露光スリットＥＳＰから離れた光軸ＯＡの近傍に発生している。

また、特許文献３の図３０に開示された反射屈折型光学系を用いて第１の物体から露光スリット領域に光を照射した場合に、第２の物体に投影される光を図１８（ｃ）に示す。図１８（ｃ）を参照するに、反射屈折特有フレアＦＬＰは、投影された露光スリットＥＳＰから離れた光軸ＯＡの近傍に発生している。

なお、特許文献１乃至３の反射屈折型光学系に限らず、特徴Ａを有する反射屈折型光学系は、光軸の近傍に反射屈折特有フレアを発生させてしまう。

一方、従来の屈折型光学系においては、高ＮＡ化に従って、第２の物体に入射する光線の入射角度が大きくなるため、光学系の大口径化を招くという問題がある。光学系の大口径化を防止するためには、第２の物体と第２の物体に最も近い光学系（光学素子）との距離を短くする必要がある。従って、特許文献４の露光装置は、第２の物体と第２の物体に最も近い光学系との間に視野絞りを配置するスペースが必要となるため、ＮＡが０．８以上、特に、ＮＡが０．９以上のような高ＮＡを有する光学系には適さない。

また、液浸露光装置は、通常、ステップ・アンド・スキャン方式を採用しており、投影光学系の最終面とウェハは相対的に液体中を移動するため、ウェハの近傍に視野絞りを配置した場合、かかる視野絞りが気泡を混入させる原因となる。液体中に混入した気泡は、露光光を遮光して転写精度や歩留まりの低下を招いてしまう。

なお、第２の物体に最も近い光学素子の内部に遮光部を配置することも考えられるが、この場合、遮光部がフレアを吸収することによって、光学素子の温度が上昇してしまう。光学素子に温度変化を与えると熱膨張によって形状が変化するため、結像性能が劣化してしまう。

そこで、本発明は、フレアを効果的に除去して高い解像力を維持し、高品位な露光を実現可能な投影光学系を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての投影光学系は、第１の物体のパターンを第２の物体に投影する投影光学系であって、前記投影光学系の前記第２の物体に最も近い光学素子の最終面に配置され、前記第１の物体を通過した光を遮蔽する遮蔽体を有し、前記遮蔽体は、前記最終面において前記パターンが投影される領域の外部の領域の一部に配置されることを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、上述の投影光学系を有し、前記第１の物体としてのレチクルのパターンを前記投影光学系を介して前記第２の物体としての被処理体に露光することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、フレアを効果的に除去して高い解像力を維持し、高品位な露光を実現可能な投影光学系を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての投影光学系について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の投影光学系１の構成の一例を示す概略断面図である。

投影光学系１は、第１の物体１０１のパターンを第２の物体１０２に投影（結像）する光学系である。投影光学系１は、レンズ群ＬＧと、鏡ＭＲと、凹面鏡Ｍ１と、凹面鏡Ｍ１と第２の物体１０２との間に実像である中間像ＩＭを形成する結像系Ｇ１とを有する。換言すれば、投影光学系１は、上述した特徴Ａを有する反射屈折型光学系である。

投影光学系１は、鏡ＭＲと凹面鏡Ｍ１との間に往復光学系を有してもよい。かかる往復光学系は、例えば、少なくとも負の屈折力を有するレンズを１つ以上有する往復光学系である。なお、レンズ群ＬＧは、鏡を含んでいてもよい。

投影光学系１において、第１の物体１０１からの光束は、レンズ群ＬＧを通過し、鏡ＭＲ及び凹面鏡Ｍ１で反射されて中間像ＩＭを形成し、結像系Ｇ１を介して第２の物体１０２に到達する。

ここで、図２（ａ）を参照して、投影光学系１における反射屈折特有フレアについて詳しく説明する。図２（ａ）は、投影光学系１の凹面鏡Ｍ１及び結像系Ｇ１の近傍を示す拡大断面図である。

まず、第１の物体１０１の一点からの光が凹面鏡Ｍ１で反射され、結像系Ｇ１に入射する光ＩＬとなる。光ＩＬの一部は、結像系Ｇ１を構成する任意の光学素子１０４の表面又は裏面で反射し、再び凹面鏡Ｍ１に向かう光ＦＬ１となる。光ＦＬ１は凹面鏡Ｍ１で再び反射され、結像系Ｇ１を通り第２の物体１０２を照らすフレアＦＬ２となる。換言すれば、フレアＦＬ２が反射屈折特有フレアである。なお、図２（ａ）では、光学素子１０４は、平面レンズとして図示されているが、光学素子１０４は結像系Ｇ１を構成する任意の光学素子であり、その表面又は裏面は平面であっても曲面であってもよい。

一方、光学素子１０４を透過した光ＩＬは、光ＥＬとなり、第２の物体１０２に到達する。換言すれば、光ＥＬが第１の物体１０１のパターンを第２の物体に投影する露光光である。

図２（ｂ）は、投影光学系１の第２の物体１０２に最も近い光学素子（最終レンズ）１２０を示す概略拡大断面図である。図２（ｂ）に示すように、光学素子１２０の第２の物体１０２に最も近い面（最終面）１２０ａには、遮蔽体１３０が配置されている。詳細には、遮蔽体１３０は、最終面１２０ａにおいて、光軸ＯＡの近傍の領域、且つ、第１の物体１０１のパターンを第２の物体１０２に転写するための露光光（光ＥＬ）を遮蔽しない領域に配置される。遮蔽体１３０は、図２（ａ）に示したフレアＦＬ２などの反射屈折特有フレアＦＬを遮蔽し、反射屈折特有フレアＦＬが第２の物体１０２に到達することを防止する。また、本実施形態では、最終面１２０ａは平面であるが、図２（ｃ）に示すように、最終面１２０ａは曲面であってもよい。

図２（ｂ）において、幅Ｗ１で規定される範囲は、第２の物体１０２上での露光スリット範囲である。幅Ｗ２で規定される範囲は、露光スリット範囲を照射する露光光ＥＬの最終面１２０ａ上での透過範囲（最終面１２０ａにおいて第１の物体１０１のパターンが投影される領域、所謂、最終面上露光スリット範囲）である。

反射屈折特有フレアＦＬは、第１の物体１０１のパターンを照射する露光スリット領域の位置に関わらず、第２の物体１０２において光軸ＯＡの近傍に到達する。従って、最終面上露光スリット範囲（第２の物体１０２上での露光スリット範囲）は、露光光ＥＬが遮蔽体１３０で遮光されることを防止するため、光軸ＯＡ外の領域を使用することが好ましい。

また、最終面１２０ａと第２の物体１０２との距離Ｐ１が長くなると、反射屈折特有フレアＦＬが照射する第２の物体１０２上の領域が変化する。従って、遮蔽体１３０を配置する領域は、最終面１２０ａと第２の物体１０２との距離Ｐ１によって制限される。

図３は、最終面１２０ａにおける遮蔽体１３０の範囲及び最終面上露光スリット範囲を示す概略平面図である。図３（ａ）において、１３０Ａは遮蔽体１３０の範囲（形状）の一例を示し、１２２Ａは最終面上露光スリット範囲（形状）の一例を示している。遮蔽体１３０は、反射屈折特有フレアＦＬの照射領域及び製造難易度の観点から任意の形状を選択することができる。例えば、遮蔽体１３０は、図３（ｂ）の１３０Ｂに示すような形状、図３（ｃ）の１３０Ｃに示すような形状、図３（ｄ）の１３０Ｄに示すような形状、図３（ｅ）の１３０Ｅに示すような形状であってもよい。なお、図３（ｃ）の１３０Ｃに示すような最終面１２０ａに対して同心円の円形状の遮蔽体１３０は、容易に製造することができる。また、図３（ａ）乃至図３（ｅ）に示す遮蔽体１３０の形状は、図３（ｆ）乃至図３（ｊ）に示すように、最終面上露光スリット範囲１２２Ｂ乃至１２２Ｄ（第２の物体１０２における露光スリット範囲）の形状に応じて選択するとよい。

遮蔽体１３０の材質は、例えば、酸化チタン、５酸化タンタル、酸化ジルコニアなどを使用することができる。但し、液浸露光装置に投影光学系１を適用する場合、遮蔽体１３０の材質は、最終面１２０ａと第２の物体１０２との間に供給される液体（液浸用液体）を汚染しない材質を選択する。なお、液浸用液体と接触することを防止するために遮蔽体１３０にコーティングが施されている場合には、コーティングの材質が液浸用液体を汚染しない材質であればよい。例えば、液浸用液体は、純水やフッ素化合物などが考えられるが、液浸用液体が純水である場合、金属膜で構成された遮蔽体１３０が純水に接触することは好ましくなく、遮蔽体１３０にコーティングを施す必要がある。

また、液浸露光装置におけるステップ・アンド・スキャン方式の露光方式を考慮した場合、最終面１２０ａに配置する遮蔽体１３０の範囲を必要最小限にすることが好ましい。遮蔽体１３０又は遮蔽体１３０をコーティングする部材は、流動可能な液体中に存在するため、気体中や真空中に存在する場合と比較して劣化又は摩耗しやすいからである。例えば、遮蔽体１３０又は遮蔽体１３０をコーティングする部材が破損し、液体中に混入してしまうと、転写精度や歩留まりの低下を招き、高品位な露光ができなくなる。従って、最終面１２０ａに配置する遮蔽体１３０の範囲を必要最小限にすることで、かかるリスクを低減することができる。

そこで、液浸露光装置に投影光学系１を適用する場合、遮蔽体１３０は、図４及び図５を参照して説明する領域（即ち、遮蔽体１３０を配置する最大領域）内に配置することが好ましい。図４は、第２の物体１０２における任意の露光スリット範囲ＥＳと光軸ＯＡとを示す図である。図４を参照するに、光軸ＯＡから露光スリット範囲ＥＳに向かって線を引いた場合に、光軸ＯＡと露光スリット範囲ＥＳとの間の距離が最小をなす線の方向をω軸（第１の軸）とし、ω軸及び光軸ＯＡに垂直な方向をξ軸（第２の軸）とする。なお、αは、任意の露光スリット範囲ＥＳのξ軸方向の最大幅である。

図５は、最終面１２０ａにおいて、図４に示す露光スリット範囲ＥＳを照射する露光光ＥＬ（即ち、最終面上露光スリット範囲）を示す図である。なお、図５に示すように、最終面１２０ａ上でも第２の物体１０２上と同じ座標軸（ω軸及びξ軸）を定義してある。また、１２２が最終面上露光スリット範囲であり、最終面上露光スリット範囲１２２のξ軸方向の最大幅をα２とする。ここで、領域１２２’は、ξ軸を基準として最終面上露光スリット範囲１２２と対称となる領域（最終面上露光スリット対称領域）である。遮蔽体１３０を配置する最大領域は、最終面上露光スリット範囲１２２と最終面上露光スリット対称領域１２２’との間の領域で定義される領域１３５である。換言すれば、領域１３５は、最終面１２２上における露光スリット範囲ＥＳと干渉しない光軸ＯＡ側の領域である。

更に、ＮＡが１．０以上の光学系、特に、ＮＡが１．１以上の光学系においては、遮蔽体１３０を配置する最大領域を狭く定義することができる。図６は、第２の物体１０２上での露光スリット領域ＥＳのξ軸方向の最大幅αと最終面１２０ａ上でのξ軸方向の最大幅α２との関係を示す図である。図６に示すように、最終面１２０ａ上において、第２の物体１０２上での最大幅αより外側の領域、且つ、最終面１２０ａ上での最大幅α２より内側の領域を通過して光軸ＯＡの近傍に集光し、反射屈折特有フレアとなる光束をＦＬα２とする。

光学系のＮＡが大きくなるに従って、最大幅αと最大幅α２との差が広がり、反射屈折特有フレアＦＬα２の存在確率は増加する。しかしながら、ＮＡが１．０以上の光学系、特に、ＮＡが１．１以上の光学系において、光束ＦＬα２は、最終面１２０ａに入射する入射角が増大し、透過率が極端に下がるため、反射屈折特有フレアに対する寄与は低い。従って、ＮＡが１．０以上の光学系、特に、ＮＡが１．１以上の光学系では、遮蔽体１３０を配置する最大領域を更に小さくすることが可能であり、図７に示すように、ξ軸方向の最大幅はα程度で十分である。図７を参照するに、図５に示す領域１３５のξ軸方向の最大幅がαに変更されていることがわかる。ここで、図７は、最終面１２０ａにおいて、図４に示す露光スリット範囲ＥＳを照射する露光光ＥＬ（即ち、最終面上露光スリット範囲）を示す図である。

ここまでは、最終面１２０ａを平面又は曲面に限定せずに説明してきたが、以下、最終面１２０ａが平面である場合の遮蔽体１３０を配置する最大領域について説明する。図８は、第２の物体１０２における任意の露光スリット範囲ＥＳと光軸ＯＡとを示す図である。任意の露光スリット範囲ＥＳのξ軸側の境界線ＢＬを構成する各点（例えば、ＢＬＰ）からξ軸に下ろした垂線（例えば、ＰＬ）の長さをＨとし、かかる垂線とξ軸との交点座標をＱとする。

図９は、最終面１２０ａにおける光軸ＯＡと遮蔽体１３０を配置する最大領域（即ち、領域１３５）を示している。なお、図９に示すように、最終面１２０ａ上でも第２の物体１０２上と同じ座標軸（ω軸及びξ軸）を定義してある。

図９を参照して、遮蔽体１３０を配置する最大領域１３５のω軸方向の範囲について考える。例えば、最終面１２０ａ上に定義した第２の物体１０２上の座標Ｑと同じ位置に存在する最終面１２０ａ上の座標Ｑ１に着目すると、座標Ｑ１におけるω方向の範囲は、ξ軸を中心として±ｙの範囲である。但し、ｙは、以下の数式１で定義される。なお、数式１において、Ｐ１は最終面１２０ａと第２の物体１０２との距離、ｎは最終面１２０ａと第２の物体１０２との間を満たす液体（物質）の露光波長に対する屈折率、ＮＡは光学系の有効径で規定される第２の物体側の開口数である。

同様に、第２の物体１０２の境界線ＢＬを構成する全ての点に着目すると、最終面１２０ａ上には、境界線ＢＬ’と境界線ＢＬ’’が描かれる。従って、境界線ＢＬ’と境界線ＢＬ’’との間の領域１３５が、最終面１２０ａを平面とした場合の遮蔽体１３０を配置する最大領域となる。

一方、最終面１２０ａに遮蔽体１３０を配置することによって、第２の物体１０２における露光スリット領域ＥＳが縮小してしまうと、スループットを低下させる原因となる。従って、最終面１２０ａに遮蔽体１３０を配置しながらも第２の物体１０２における露光スリット領域ＥＳを拡大させることが好ましい。図１０は、第２の物体１０２における露光スリット範囲ＥＳと光軸ＯＡとの関係を示す概略平面図である。

図１０（ａ）において、ＥＳＡは、第２の物体１０２における露光スリット範囲ＥＳの一例を示している。また、αは露光スリット範囲の長手方向の長さ、βは露光スリット範囲と光軸ＯＡとの最短距離、γは露光スリット範囲と光軸ＯＡとの最長距離を示している。

一般に、最長距離γが長くなると光学系の収差補正は困難になるため、図１０（ｂ）に示す露光スリット範囲ＥＳＢのように、最長距離γが長くなる方向に露光スリット範囲を拡げることは難しい。一方、図１０（ｃ）に示す露光スリット範囲ＥＳＣのように、最短距離βが短くなる方向に露光スリット範囲を拡げると、遮蔽体１３０（即ち、遮蔽体１３０を配置した領域）と露光スリット範囲が干渉してしまう問題がある。

そこで、露光スリット範囲ＥＳの形状を図１０（ａ）のような矩形形状と異なる形状にすることによって、最終面１２０ａの光軸ＯＡの近傍に遮蔽体１３０を配置しながらも、広域な露光スリット範囲ＥＳを確保することができる。

例えば、図１０（ｄ）に示す露光スリット範囲ＥＳＤや図１０（ｅ）に示す露光スリット範囲ＥＳＥのように、露光スリット範囲の少なくとも光軸側の境界が曲線を含むようにする。こうすることで、最長距離γを長くすることなく、また、最短距離βを短くすることなく、広域な露光スリット範囲を確保することができる。なお、図１０（ｄ）及び図１０（ｅ）に示す露光スリット領域ＥＳＤ及びＥＳＥは、図１０（ｈ）及び図１０（ｉ）に示すように、光軸側の形状を変えた露光スリット領域ＥＳＨ及びＥＳＩに置換することができる。また、図１０（ｆ）及び図１０（ｇ）に示すように、光軸側の境界が複数の線分を含む露光スリット範囲ＥＳＦ及びＥＳＧに置換してもよい。但し、露光スリット範囲が矩形の場合よりも、最長距離γを長くせず、且つ、最短距離βを短くせず第２の物体１０２における露光スリット範囲を拡げることができる形状は、図１０（ｄ）乃至図１０（ｉ）に示す形状に限定されない。また、露光スリット範囲の境界は、単数又は複数の曲線と単数又は複数の線分とで構成されていても構わないし、複数の曲線で構成されていても構わない。

このように、投影光学系１は、特徴Ａを有していながらも、最終面１２０ａに遮蔽体１３０を配置することによって反射屈折特有フレアを効果的に除去し、高い解像力を維持すると共に、高品位な露光を実現可能にすることができる。

なお、特徴Ａを有する投影光学系は、図１に示す投影光学系１に限定されない。例えば、図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示す投影光学系１Ａ乃至１Ｃも特徴Ａを有し、第２の物体１０２に最も近い光学素子の最終面に遮蔽体１３０を配置することで、上述した効果を得ることができる。図１１は、本発明の投影光学系１Ａ乃至１Ｃの構成を示す概略断面図である。

図１１（ａ）に示す投影光学系１Ａにおいて、第１の物体１０１からの光束は、少なくとも１つ以上の中間像を形成し、レンズ群ＬＧＡを通過し、鏡ＭＲ及び凹面鏡Ｍ１で反射されて中間像ＩＭを形成し、結像系Ｇ１を介して第２の物体１０２に到達する。なお、投影光学系１Ａは、鏡ＭＲと凹面鏡Ｍ１との間に往復光学系を有してもよい。かかる往復光学系は、例えば、少なくとも負の屈折力を有するレンズを１つ以上有する往復光学系である。

図１１（ｂ）に示す投影光学系１Ｂは、凹面鏡Ｍ１と結像系Ｇ１との間に屈折力を有さない（即ち、結像に寄与しない）鏡を少なくとも一つ以上有する。
投影光学系１Ｂにおいて、第１の物体１０１からの光束は、レンズ群ＬＧＢを通過し、屈折力を有さない鏡ＭＲＢ１で反射されて中間像ＩＭＢ１を形成する。中間像ＩＭＢ１を形成した光束は、凹面鏡Ｍ１で反射されて中間像ＩＭＢ２を形成し、屈折力を有さない鏡ＭＲＢ２で反射され、結像系Ｇ１を介して第２の物体１０２に到達する。

なお、図１１（ｂ）に示す投影光学系１Ｂでは、鏡ＭＲＢ１の後段（即ち、鏡ＭＲＢ１で反射された後）に中間像ＩＭＢ１が存在しているが、鏡ＭＲＢ１の前段（即ち、鏡ＭＲＢ１で反射される前）に中間像ＩＭＢ１が存在していてもよい。同様に、投影光学系１Ｂでは、鏡ＭＲＢ２の前段に中間像ＩＭＢ２が存在しているが、鏡ＭＲＢ２の後段に中間像ＩＭＢ２が存在していてもよい。また、投影光学系１Ｂは、鏡ＭＲＢ１と凹面鏡Ｍ１との間に往復光学系を有してもよい。かかる往復光学系は、例えば、少なくとも負の屈折力を有するレンズを１つ以上有する往復光学系である。

図１１（ｃ）に示す投影光学系１Ｃは、光軸を折り曲げる目的で屈折力を有さない鏡（鏡ＭＲＣ１及びＭＲＣ２）を使用し、第１の物体１０１における光軸ＯＡ１と第２の物体１０２における光軸ＯＡ２が一致しない光学系である。

投影光学系１Ｃにおいて、第１の物体１０１からの光束は、少なくとも１つ以上の中間像を形成し、レンズ群ＬＧＣを通過し、鏡ＭＲＣ１で反射されて中間像ＩＭを形成する。中間像ＩＭを形成した光束は、鏡ＭＲＣ２で反射され、結像系Ｇ１を介して第２の物体１０２に到達する。なお、投影光学系１Ｃは、鏡ＭＲＣ１と凹面鏡Ｍ１との間に往復光学系を有してもよい。かかる往復光学系は、例えば、少なくとも負の屈折力を有するレンズを１つ以上有する往復光学系である。

以下、特許文献３のＴａｂｅｌ３０及び３０Ａに開示された反射屈折型光学系に遮蔽体１３０を配置して本発明の投影光学系（以下、投影光学系１Ｄ）を構成した例について説明する。なお、特許文献３に開示された反射屈折型光学系を用いて第１の物体（レチクル）から露光スリット範囲（１０４ｍｍ×１５．６ｍｍ）に光を照射した場合に、第２の物体（ウェハ）に投影される光は、図１８（ｃ）に示したとおりである。

一方、投影光学系１Ｄを用いて第１の物体から露光スリット範囲に光を照射した場合の第２の物体に最も近い光学素子の最終面での光を図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）及び図１８（ｃ）を比較するに、投影光学系１Ｄの最終面での光１２３Ｄが第２の物体上で露光スリット（露光光）ＥＳＰに相当し、投影光学系１Ｄの最終面での光１２４Ｄが第２の物体上で反射屈折特有フレアＦＬＰに相当する。従って、投影光学系１Ｄの最終面において、光１２４Ｄの領域に遮蔽体１３０を配置すれば、第２の物体上に反射屈折特有フレアが到達することを防止することができる。

なお、投影光学系１Ｄは、最終面において遮蔽体１３０が光（露光光）１２３Ｄを遮光しないように、光（露光光）１２３Ｄと光（反射屈折特有フレア）１２４Ｄが干渉しない領域に露光スリット範囲を設定している。

更に、第１の物体において露光スリット範囲と光軸との最長距離を保ったまま円弧形状スリットを採用し、露光スリット範囲の短手方向の長さを２０ｍｍ確保した場合に第２の物体に投影される光を図１３に示す。なお、円弧形状スリットの長手方向の長さは１０４ｍｍとする。図１３において、１２３Ｄ１が露光スリット（露光光）であり、１２４Ｄ１が反射屈折特有フレアである。

投影光学系１Ｄにおいて、第１の物体から上述した円弧形状スリットに光を照射した場合の第２の物体に最も近い光学素子の最終面での光を図１２（ｂ）に示す。図１３において、１２３Ｄ’が露光スリット（露光光）であり、１２４Ｄ’が反射屈折特有フレアである。従って、投影光学系１Ｄの最終面において、反射屈折特有フレア１２４Ｄ’’の領域に遮蔽体１３０を配置すれば、第２の物体上に反射屈折特有フレアが到達することを防止することができる。

また、図１２（ｂ）を参照するに、反射屈折特有フレア１２４Ｄ’の領域と露光光１２３Ｄ’の領域が干渉していないことが分かる。これは、露光スリット範囲を円弧形状スリットにすることによって、露光スリット範囲と光軸との最大距離を固定したまま、遮蔽体１３０と干渉せずに、露光スリット範囲を拡大することが可能であることを意味する。また、本実施形態では、露光スリット範囲として円弧形状を採用したが、上述したように、露光スリット範囲は円弧形状に限らず、任意の形状でよい。

このように、本発明の投影光学系によれば、最終面に遮蔽体を配置することによって反射屈折特有フレアが第２の物体（像面）に到達することを防止できる。また、本発明の投影光学系が液浸露光装置に適用した場合には、走査における気泡の発生を防止し、遮蔽体による液体の汚染を最小限に抑え、高精度な線幅制御を実現することができる。

なお、本実施形態では、本発明の投影光学系として反射屈折型光学系を用いて説明したが、本発明の投影光学系は反射屈折型光学系に限定されない。例えば、図１４に示す投影光学系１Ｅは、特徴Ａに類似する特徴を有し、反射屈折特有フレアと同義のフレアを発生させてしまうが、かかるフレアは遮蔽体１３０によって第２の物体に到達することを防止することができる。ここで、図１４は、本発明の投影光学系１Ｅの構成を示す概略断面図である。投影光学系１Ｅにおいて、第１の物体１０１からの光束は、レンズ群ＬＧＥを通過して中間像ＩＭを形成し、結像系Ｇ１を介して第２の物体１０２に到達する。

レンズ群ＬＧＥは、レンズの表面（又は裏面）と光軸ＯＡとの交点よりも第２の物体１０２側に曲率中心点を有する面（以下、屈折系凹面）を備えたレンズを少なくとも一つ以上有する。屈折系凹面は、例えば、レンズ群ＬＧＥを構成するレンズＬＥ１の面ＬＥ１Ｒ、又は、レンズ群ＬＧＥを構成するレンズＬＥ２の面ＬＥ２Ｒなどである。屈折系凹面とは、面の形状を限定するものであり、レンズの有する屈折力の符号には限定されない。

ここで、屈折系凹面において光の反射が起こることを考慮すれば、図１４に示す屈折型の投影光学系１Ｅは、第２の物体１０２側から順に、結像系Ｇ１、光を反射する凹面と配置されており、特徴Ａを有しているといえる。従って、このような系についても反射屈折特有フレアと同義のフレアが発生する。また、このような屈折光学系は、図１４に示す投影光学系ＩＥに限定されないことは言うまでもない。具体的には、第１の物体と第２の物体との間に中間像を有し、かかる中間像よりも第１の物体側に、屈折系凹面を備えたレンズを少なくとも一つ以上有する屈折光学系であれば、反射屈折特有フレアと同義のフレアが発生する。従って、このような屈折光学系の第２の物体に最も近い光学素子の最終面に、上述したような遮蔽体１３０を配置することで、反射屈折特有フレアと同義のフレアが第２の物体に到達することを防止することができる。

以下、図１５を参照して、本発明の投影光学系１を適用した露光装置２００について説明する。なお、本実施形態では、投影光学系１を露光装置２００に適用しているが、投影光学系１Ａ乃至１Ｅを露光装置２００に適用してもよい。ここで、図１５は、本発明の一側面としての露光装置２００の構成を示す概略断面図である。

露光装置２００は、投影光学系１の被処理体２４０側にある最終レンズ面と被処理体２４０との間の少なくとも一部に供給される液体ＷＴを介して、レチクル２２０に形成された回路パターンを露光する液浸型の投影露光装置である。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式の露光装置であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。

露光装置２００は、図１５に示すように、照明装置２１０と、レチクル２２０を載置するレチクルステージ２３０と、投影光学系１と、被処理体２４０を載置するウェハステージ２５０と、液体給排機構２６０と、図示しない制御部とを有する。

照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２２０を照明し、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。

光源部２１２は、例えば、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。

照明光学系２１４は、レチクル２２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、オプティカルインテグレーター、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。

レチクル２２０は、例えば、反射型又は透過型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ２３０に支持及び駆動される。レチクル２２０から発せられた回折光は、投影光学系１を介して、被処理体２４０上に投影される。レチクル２２０と被処理体２４０とは、光学的に共役の関係にある。露光装置２００は、スキャナーであるため、レチクル２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２２０のパターンを被処理体２４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２２０と被処理体２４０を静止させた状態で露光が行われる。

レチクルステージ２３０は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ２３０は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ２３０を駆動することでレチクル２２０を移動することができる。ここで、レチクル２２０又は被処理体２４０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、レチクル２２０又は被処理体２４０の面に垂直な方向をＺ軸とする。

投影光学系１は、レチクル２２０（第１の物体）のパターンを被処理体２４０（第２の物体）に投影する。反射屈折型投影光学系１は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。

被処理体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、ガラス基板、その他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ２５０は、図示しないウェハチャックによって被処理体２４０を支持する。ウェハステージ２５０は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。

液体給排機構２６０は、給排ノズル２６２を介して、投影光学系１と被処理体２４０との間、詳細には、投影光学系１の最も被処理体２４０の光学素子の最終面と被処理体２４０との間に液体ＷＴを供給すると共に、供給した液体ＷＴを回収する。即ち、投影光学系１と被処理体２４０の表面で形成される間隙は、液体給排機構２６０から供給される液体ＷＴで満たされている。液体ＷＴは、本実施形態では、純水であるが、特に純水に限定するものではない。液体ＷＴは、露光光の波長に対して高い透過特性及び高い屈折率特性を有し、投影光学系１や被処理体２４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的安定性の高い液体を使用することができる。

図示しない制御部は、露光装置２００の動作を制御する。制御部は、照明装置２１０、レチクルステージ２３０（即ち、レチクルステージ２３０の図示しない移動機構）、ウェハステージ２５０（即ち、ウェハステージの図示しない移動機構）、液体給排機構２６０と制御可能に接続される。

露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりレチクル２２０を照明する。レチクル２２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系１により、液体ＷＴを介して被処理体２４０に結像される。露光装置２００が用いる投影光学系１００は、フレアが被処理体２４０に到達することを防止し、優れた結像性能を有する。従って、露光装置２００は、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。なお、露光装置２００は、投影光学系１の最終面と被処理体２４０との間を満たす物質を液体としたが、物質の相を限定するものではなく、固体であってもよい。

次に、図１６及び図１７を参照して、露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、液浸型の露光装置でなくても適用することができる。

本発明の一側面としての投影光学系の構成の一例を示す概略断面図である。 図２（ａ）は、図１に示す投影光学系の凹面鏡及び結像系の近傍を示す拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、図１に示す投影光学系の第２の物体に最も近い光学素子（最終レンズ）を示す概略拡大断面図である。 図２に示す投影光学系の第２の物体に最も近い光学素子の最終面における遮蔽体の範囲及び最終面上露光スリット範囲を示す概略平面図である。 図１に示す投影光学系において、第２の物体上の任意の露光スリット範囲と光軸とを示す図である。 図２に示す投影光学系の第２の物体に最も近い光学素子の最終面において、図４に示す露光スリット範囲を照射する露光光（最終面上露光スリット範囲）を示す図である。 第２の物体上での露光スリット領域のξ軸方向の最大幅αと最終面１２０ａ上でのξ軸方向の最大幅α２との関係を示す図である。 図２に示す投影光学系の第２の物体に最も近い光学素子の最終面において、図４に示す露光スリット範囲を照射する露光光（最終面上露光スリット範囲）を示す図である。 図１に示す投影光学系において、第２の物体上の任意の露光スリット範囲と光軸とを示す図である。 図２に示す投影光学系の第２の物体に最も近い光学素子の最終面において、図８に示す露光スリット範囲を照射する露光光（最終面上露光スリット範囲）を示す図である。 図１に示す投影光学系において、第２の物体上の任意の露光スリット範囲と光軸とを示す図である。 本発明の一側面としての投影光学系の構成を示す概略断面図である。 図１１に示す投影光学系を用いて第１の物体から露光スリット範囲に光を照射した場合の第２の物体に最も近い光学素子の最終面での光を示す図である。 図１１に示す投影光学系において、露光スリット範囲と光軸との最長距離を保ったまま円弧形状のスリットを採用し、露光スリット範囲の短手方向の長さを２０ｍｍ確保した場合に第２の物体に投影される光を示す図である。 本発明の一側面としての投影光学系の構成を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 従来の反射屈折型光学系において、第２の物体（ウェハ）上での露光スリット（露光光）とフレアとの位置関係を示す平面図である。

符号の説明

１ 投影光学系
１０１ 第１の物体
１０２ 第２の物体
ＬＧ レンズ群
ＭＲ 鏡
Ｍ１ 凹面鏡
ＩＭ 中間像
Ｇ１ 結像系
ＯＡ 光軸
ＦＬ 反射屈折特有フレア
ＥＬ 露光光
１２０ 光学素子
１２０ａ 最終面
１３０ 遮蔽体
２００ 露光装置
２１０ 照明装置
２２０ レチクル
２３０ レチクルステージ
２４０ 被処理体
２５０ ウェハステージ
２６０ 液体給排機構

Claims (10)

1. 第１の物体のパターンを第２の物体に投影する投影光学系であって、
   前記投影光学系の前記第２の物体に最も近い光学素子の最終面に配置され、前記第１の物体を通過した光を遮蔽する遮蔽体を有し、
   前記遮蔽体は、前記最終面において前記パターンが投影される領域の外部の領域の一部に配置されることを特徴とする投影光学系。
2. 前記投影光学系は、前記第２の物体面において光軸を含まない露光スリット範囲を有し、
   前記遮蔽体は、前記最終面において前記パターンが投影される領域よりも前記光軸側に配置されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
3. 前記遮蔽体は、前記最終面において、光軸を中心として、前記最終面と前記光軸との交点から前記パターンが投影される領域に向かう線を定義し、前記光軸と前記パターンが投影される領域との間の距離が最小をなす線の方向を第１の軸（ω軸）とし、前記第１の軸及び前記光軸に垂直な方向を第２の軸（ξ軸）とすると、前記第２の軸を基準として前記パターンが投影される領域と対称となる領域と、前記パターンが投影される領域との間の領域に配置されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
4. 前記遮蔽体は、遮光性を有する遮光膜であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
5. 前記投影光学系は、レンズと、少なくとも１つ以上の凹面鏡とを有する反射屈折型光学系であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
6. 前記投影光学系は、前記パターンの中間像を形成することを特徴とする請求項５記載の投影光学系。
7. 前記露光スリット領域の前記光軸側の境界は、曲線又は複数の線分を含むことを特徴とする請求項２記載の投影光学系。
8. 少なくとも１つ以上の凹面鏡と、
   前記第２の物体と前記凹面鏡との間に、前記パターンの中間像を少なくとも１つ以上形成する結像系とを有することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の投影光学系を有し、
   前記第１の物体としてのレチクルのパターンを前記投影光学系を介して前記第２の物体としての被処理体に露光することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。