JP2010107596A - 反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明系ミラーの配置の自由度を高め、全ての有効画面領域にわたって良好なＣＤ均一性を達成可能であり、オーバーレイ性能の劣化を低減させる反射型投影光学系を提供する。
【解決手段】 本発明は、物体面に配置されたパターンを反射鏡を介して像面に投影する反射型投影光学系であって、前記物体面側と前記像面側との両方でテレセントリックであり、かつ、前記物体面と前記像面とを、シャインプルーフの条件を満たすように、前記反射型投影光学系の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾けて配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。特に、紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を用いて半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、マスク（レチクル）上に形成されたパターンをウエハに投影する投影光学系を備えている。投影露光装置の解像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次に数式１で与えられる。

Ｒ＝ｋ_１×（λ／ＮＡ）・・・（１）
従って、波長を短くすればするほど、又は、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。近年では、解像度はより小さい値を要求され、ＮＡを上げるだけではかかる要求を満足するには限界となっており、短波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が主流であるが、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用した露光装置の実用化も進行中である。

露光光がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能となるため、投影光学系をミラーのみで構成する反射型縮小投影光学系が種々提案されている。同様な理由により、ＥＵＶ光を透過する透過型レチクルは存在しないため、多層膜からなる反射膜パターンを施した反射型レチクルを使用することになる。

従来から反射型レチクルを使用する上では、照明系からの反射光を取り込むために投影光学系の入射瞳を例えば物体面から有限距離に設定した非テレセントリック系としなければならなかった。この場合、走査露光時において、物体面位置の光軸方向の相対位置にずれが生じた場合、像面での倍率や歪曲収差の変化を起こし易く結像性能を劣化させてしまうという問題があった。この影響を軽減するべく物体面側でテレセントリックを確保した従来技術が、特許文献１乃至４に示されている。
特開２０００−１００７０３号公報 特開２００１―３３２４８９号公報 特開２００３−０４５７８２号公報 特開２００３−２３３００１号公報

反射型レチクルを使う従来技術の構成では、物体側でのテレセントリックが十分でなかったり、照明系ミラーの配置自由度や結像領域の確保、高ＮＡ化の達成が不十分であったりした。例えば、特許文献１では、第一凹面鏡が物体面に接近しているため照明系のミラーを配置する為のスペースが狭い。また、物体側でのテレセントリックも完全ではなく、０．１程度のＮＡを達成しているがこれ以上の高ＮＡ化を達成しようとすると光束が大きくなるために、物体側でのテレセントリックがさらに悪化してしまう。

特許文献２の図６には、反射型レチクルを使用した実施例が示されている。その実施例では、オフナー型の投影系を使用し物体側と像側の両方でテレセントリックとしつつ、レチクルとウエハを光軸に対し傾けながら対称に配置している。しかしながら、物体面と像面とがシャインプルーフの条件を満たさない特許文献２記載の前記レチクルとウエハの配置では、物像面の光学的共役関係上は結像像面が悪化するため、十分な有効像面幅が確保できず、高ＮＡ化の達成も困難となってしまう。

特許文献３は、本件特許出願の発明者による提案であり、物体側でテレセントリックを確保しやすい構成としている。しかし、物体面からの光束高が増加又は光軸と平行になっているため、反射型レチクルを照明するための照明系ミラーの配置が困難になっている。反射型レチクルを使用するには、実質的にもう少し物体側でのテレセントリックを悪化させる必要がある。特許文献４も、本件特許出願の発明者による提案であるが、前記特許文献３同様、物体面からの光束高が増加しており、ほぼ物体側でテレセントリックを達成している。したがって反射型レチクルを照明するための照明系ミラー配置が困難になっている。また、特許文献３及び特許文献４に記載の反射型投影光学系では、物体面と像面とが光軸に垂直な面に対して傾斜して配置させることが示されていない。

一方、投影光学系の入射瞳を物体面から有限距離に設定した非テレセントリック系である反射型投影光学系を用いる場合に、有効領域内での像高毎のＮＡ差が問題になることがわかってきた。有効領域内での像高毎のＮＡ差は、光束中心である主光線が入射瞳に張る角度が像高毎に異なるために発生する。図４に示すように物高１と物高２からの主光線と物体側ＮＡの角度を各々、２点鎖線とθ１、点線とθ２としたときθ１＜θ２となっているためである。加えて、投影光学系の入射瞳に適合するように照明系の射出瞳も物体面から有限距離に設定されるため、物体面の照明領域内でも物体高毎に主光線の角度が異なってしまう。すなわち、反射型レチクル上の３次元構造パターンを照射する際に物高毎に吸収層の影になる部分の影響が物体高によって異なってしまう。そのため、像高による反射光量差を引き起こし、有効画面内のＣＤ（Critical Dimension）の均一性が悪化してしまうことがわかってきた。これは、図５に示すように吸収層の高さによって、反射型レチクルへの入射角が異なる２本の光束の幅が異なることからわかる。この影響を低減するためには吸収層の厚さや透明度を電磁場解析等から最適化してレチクルを設計しなければならなかった。ＥＵＶ用の投影光学系では、３２ｎｍ以下という微細化ターゲットの厳しさや全光学素子がミラーから構成されＣＤ均一性に対する敏感度が厳しい。そのため、前述したようなＮＡの像高差やパターンの物体高による反射光量差を抑制させることが重要になってくる。更にレチクル平坦度が像面上で像シフトとなり、オーバーレイ性能を劣化させる要因となっている。

本発明は、照明系ミラーの配置の自由度を高め、全ての有効画面領域にわたって良好なＣＤ均一性を達成可能であり、オーバーレイ性能の劣化を低減させる反射型投影光学系を提供することを目的とする。

本発明は、物体面に配置されたパターンを反射鏡を介して像面に投影する反射型投影光学系であって、前記物体面側と前記像面側との両方でテレセントリックであり、かつ、前記物体面と前記像面とを、シャインプルーフの条件を満たすように、前記反射型投影光学系の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾けて配置したことを特徴とする。

本発明によれば、照明系ミラーの配置の自由度を高め、全ての有効画面領域にわたって良好なＣＤ均一性を達成可能であり、オーバーレイ性能の劣化を低減させる反射型投影光学系を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る反射型投影光学系１００及び露光装置２００について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。なお、各図において同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る反射型投影光学系１００の例示的一形態及びその光路を示した概略断面図である。また、図６は、従来技術による物体側で非テレセントリックである反射型投影光学系３００及びその光路を示す概略断面図である。

図１を参照するに、本発明に係る反射型投影光学系１００（以下単に、「投影光学系１００」と呼ぶ。）は、物体面ＭＳ（例えば、反射レチクル面）上のパターンを像面Ｗ（例えば、基板等の被処理体）上に縮小投影する反射型縮小投影光学系である。特に、ＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）に好適な投影光学系であり、開口数（ＮＡ）０．２５を達成している。

投影光学系１００は、６枚の反射鏡１１０〜１６０を有している。物体面ＭＳは、図３に示されるように、基本的に、光軸外のリング状である。物体面ＭＳ（図５）からの光を反射する順番に、第１〜第６の反射鏡が順次配置されている。第１、第３及び第６の反射鏡１１０，１３０，１６０は凹面鏡である。第２、第４及び第５の反射鏡１２０，１４０，１５０は凸面鏡である。そして第１の反射鏡１１０乃至第４の反射鏡１４０までの４枚の反射鏡が実像の中間像ＭＩを結像させ、かかる中間像ＭＩを第５の反射鏡１５０及び第６の反射鏡１６０の２枚の反射鏡で像面Ｗ上に再結像する。本発明の投影光学系１００は、基本的には、共軸系をなすように配置されており、１本の光軸ＯＡの回りに軸対称な共軸光学系となっており、開口絞りＳＴは、第２の反射鏡１２０の位置に配置される。開口絞りＳＴの径は、固定であっても可変であってもよい。可変の場合には、開口絞りＳＴの径を変化させることにより、光学系のＮＡを変化させることができる。開口絞りＳＴを可変とすることで、深い焦点深度を得られ、像を安定させることができる。

図３は、軸外のリング状の物体面ＭＳを示している。投影像を形成可能な有効画面領域ＣＲは、平行な直線からなる２つの辺ＣＲ１と、曲率と中心角が等しい２つの円弧ＣＲ２とから囲まれた形状を有しており、光軸ＯＡを含んではいない。

このような配置において、本発明の投影光学系１００は、物体面側と像面側の両方でほぼ完全なテレセントリックを形成している。反射型レチクルを物体面ＭＳに配置するために物体面ＭＳを光軸ＯＡに垂直な面に対し傾ける。そのことによって、照明系からの反射型レチクルへの照明光と、反射型レチクルからの投影光学系への反射光を分離することに成功している。このため、反射型レチクルの傾き角の設定に応じて照明系のミラーの配置の自由度を増加させることができる。またこのとき像面Ｗは、物体面ＭＳの傾きに応じていわゆるシャインプルーフの条件を満足するように光軸ＯＡに垂直な面に対して傾いている。したがって、本発明の投影光学系１００では、有効画面領域ＣＲ内で十分な像面幅を確保することができている。

本実施例の投影光学系１００では、１つの実像の中間像ＭＩを有し、投影光学系１００全体では２回結像するため、物体面ＭＳと像面Ｗは共に、光軸ＯＡに垂直な面に対して紙面内で反時計回りに傾いている。すなわちシャインプルーフの条件に従って、投影光学系１００が全体で偶数回結像する場合には物体面ＭＳと像面Ｗは共に同方向へ、全体で奇数回結像する場合には物体面ＭＳと像面Ｗは互いに逆方向へ傾くことになる。

また、本発明の投影光学系１００は、物体面側と像面側の両方でほぼ完全なテレセントリックを形成している。そのため、レチクルと基板とを走査露光するときに、物体面の位置や像面の位置の光軸方向における相対位置にずれが生じた場合でも、像面での倍率や歪曲収差の変化を抑制して結像性能を良好に維持することができる。加えて、非テレセントリックの場合の課題であったレチクル平坦度がオーバーレイ性能の劣化を低減させることができる。

物体側でテレセントリックであることは、従来の非テレセントリック系に比較し有効画面領域内での像高毎のＮＡ差を小さくする。また、テレセントリックであれば反射型レチクルに入射する照明光の主光線も照明範囲に依らず一定角度で入射するため、３次元パターンの吸収層の影になる部分に物体高による差が発生しないことは自明である。総じて、像高毎のＮＡ差やレチクル反射光量差を抑制することができるので有効画面内のＣＤ均一性の悪化要因を従来の投影光学系も減少させることが可能となる。

以上により、本発明の投影光学系１００では、照明系ミラーの配置の自由度を高め、全ての有効画面領域にわたって良好なＣＤ均一性を達成可能であり、オーバーレイ性能の劣化を低減させることができる。

物体面ＭＳの光軸ＯＡに垂直な面に対する傾きの角度をθ（°）、投影光学系１００の前記物体面側の開口数をNAOとしたとき次の数式２を満足することが好ましい。
Ｓｉｎ^−１（NAO）＜θ＜Ｓｉｎ^−１（NAO）＋５．０・・・（２）
数式２は、物体面ＭＳの傾き角θと投影光学系１００の物体側のＮＡとの関係を規定している。傾き角θが下限のＳｉｎ^−１（NAO）を下回ると、反射型レチクルへの入射光と反射型レチクルにおける反射光とを分離することが困難となったり、また実質的に照明系ミラーを配置することが困難になったりする。傾き角θが上限の［Ｓｉｎ^−１（NAO）＋５．０］を超えると、照明光の反射型レチクルへの入射角が大きくなりすぎるために、パターンの吸収層の影が投影像に悪影響を及ぼす。またレチクルの設計上で吸収層の厚さや透過性を最適化することが困難になってくるため好ましくない。照明系ミラーの配置を考慮しつつ、最小の傾き角とすることが投影像の忠実性、レチクルの設計上からなお良い。したがって次の数式３を満足することがより好ましい。
Ｓｉｎ^−１（NAO）＜θ＜Ｓｉｎ^−１（NAO）＋３．０・・・（３）
本実施例において、第１の反射鏡１１０乃至第６の反射鏡１６０は、上述したように、それぞれ凹面鏡又は凸面鏡より構成され、その反射面が非球面形状を有している。しかし、第１の反射鏡１１０乃至第６の反射鏡１６０は、その少なくとも１枚以上が非球面であればよい。反射鏡を非球面で構成することは収差を補正する上で好ましいので、反射鏡の構成枚数に限らず本発明の投影光学系１００では、できるだけ多くの反射鏡を非球面で構成するとよい。非球面の形状は、数式４に示す一般的な非球面の式で表される。

・・・（４）
数式４において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊは各々４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次の非球面係数である。

また、本実施例では６枚の第１の反射鏡１１０乃至第６反射鏡１６０は、投影光学系１００の像面Ｗを平坦にするためにペッツバール項の和がゼロ近傍、好ましくはゼロになっている。即ち、反射鏡の枚数に限らず、反射鏡各面の屈折力の和をゼロ近傍にすることが望ましい。換言すれば、物体面ＭＳから第ｉ番目のミラーの曲率半径をｒ_ｉとすると、数式５又は数式６を満たすことが好ましい。

・・・（５）

・・・（６）
更に、第１の反射鏡１１０乃至第６の反射鏡１６０の表面にはＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、かかる多層膜は光を強め合う作用を奏する。本実施例の第１〜第６の反射鏡１１０〜１６０に適用可能な多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を反射面に交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、又は、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を反射面に交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜等である。波長１３．４ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜からなる反射鏡は６７．５％の反射率を得ることができ、また、波長１１．３ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜からなる反射鏡は７０．２％の反射率を得ることができる。但し、本発明で使用可能な多層膜は、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜の使用を妨げるものではない。

本実施例の反射型投影光学系１００、及び比較対象としての反射型投影光学系３００を用いて照明実験した結果について説明する。反射型投影光学系3００は本実施例の反射型投影光学系１００とほぼ同じ仕様であるが、物体側で非テレセントリックである。

［実施例１］
図１において、ＭＳは物体面に配置された反射型のレチクル、Ｗは像面に配置された基板（ウエハ）を示している。反射型レチクルＭＳは光軸ＯＡに垂直な面（不図示）に対し紙面上反時計周りに６．０°傾いて配置されている。そしてシャインプルーフの条件を満足するように、ウエハＷは光軸ＯＡに垂直な面（不図示）に対し紙面上反時計周りに１．２°傾いて配置されている。反射型投影光学系１００において、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する図示しない照明系により反射型レチクルＭＳが照明される。このとき反射型レチクルＭＳに入射する照明光の主光線も照明範囲に依らず一定角度で入射し、反射型投影光学系１００の物体側でのテレセントリックに一致するように設定されている。反射型レチクルＭＳからの反射ＥＵＶ光は、第１〜第６の反射鏡１１０〜１６０の順で反射する。第１、第３及び第６の反射鏡１１０，１３０，１６０は凹面鏡である。第２、第３及び第４の反射鏡１２０，１４０，１５０は凸面鏡である。そして像面に配置されたウエハＷ上に、反射型レチクルＭＳのパターンの縮小像を形成し、光路に沿って第４の反射鏡１４０と第５の反射鏡１５０の間で実像の中間像ＭＩを形成している。なお、本実施例の反射型投影光学系１００の性能は以下のとおりである。
ＮＡ＝０．２５
縮小倍率＝１／５倍
物高＝１３０ｍｍ乃至１４０ｍｍ、像高＝２６ｍｍ乃至２８ｍｍの２．０ｍｍ幅の円弧状像面（図３における円弧スリットでＸ方向２６mm、Y方向２ｍｍ幅）
全長＝１３８６ｍｍ（物高＝１３５ｍｍでの光軸方向全長）
図１に示される本実施例の反射型投影光学系１００の数値（曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率Ｎ、傾き角θ、非球面係数）を表１に示す。ここでＤは光軸ＯＡ上の距離である。

表１に示される投影光学系１００において、θ＝６．０°、NAO＝０．０５、Ｓｉｎ^−１（NAO）＝２．８６６°である。２．８６６°＜６．０°＜２．８６６°+５．０°であるから、表１の投影光学系は数式２を満足している。

また、物体面ＭＳの傾き角θは照明系ミラーの配置を考慮して変更可能である。例えばθ＝３．０°とすると、２．８６６°＜３．０°＜２．８６６°+３．０°となるから、数式３をも満足する。このとき表１の物体面（ＭＳ）のＤは８０３．６１７９８０４ｍｍとなる。

θ＝７．０°とすると、２．８６６°＜７．０°＜２．８６６°+５．０°となるから、数式２を満足し、このとき表１の物体面（ＭＳ）のＤは７９４．１３２２６４５ｍｍとなる。

像面側で完全テレセントリックとしたときの物体側でのテレセントリックは、最大値が物高１３０ｍｍのタンジェント値で０．０００３４２、最小値が物高１４０ｍｍのタンジェント値で０．００００２２でありほぼ完全テレセントリックとなっている。

レチクルＭＳの平坦度の悪化が１００nmとすれば、物高１３０ｍｍの投影像はタンジェント値０．０００３４２ であり、また縮小倍率＝１／５倍であるから、像面上のズレは０．００６８４nmであり、オーバーレイ性能に与える影響は無視できる。

ＮＡ可変絞りＳＴは、第２の反射鏡１２０上に配置されており、全ての光束はこのＮＡ可変絞りＳＴで規定されている。このときの各物高に対応する像面上のＮＡを表２に示す。

NA(meri) はmeridionalでのＮＡ、NA(sagi) はsagitalでのＮＡ、ΔNA像高差はすべての像高での最大ＮＡ差、ΔNA(m-s)は各像高毎のmeridionalとsagitalのNA差を示す。表2に示すように、ＮＡの像高差が小さいことが確認される。

図６は、従来技術による物体側で非テレセントリックである反射型投影光学系３００及びその光路を示す概略断面図である。物体面に配置された反射型レチクルＭＳは光軸ＯＡに垂直な面となっている。したがって、像面に配置されたウエハＷも光軸ＯＡに垂直な面となっている。反射型投影光学系３００において、波長１３．４ｎｍ付近のＥＵＶ光を放射する図示しない照明系により反射型レチクルＭＳが照明される。このとき反射型レチクルＭＳに入射する照明光の主光線は、反射型投影光学系３００の物体側での非テレセントリックに一致するように設定されている。反射型レチクルＭＳで反射されたＥＵＶ光は、第１〜第６の反射鏡３１０〜３６０の順に反射する。第１及び第４の反射鏡３１０，３４０は凹面鏡である。第２、第３、第５及び第６の反射鏡３２０，３３０，３５０，３６０は凸面鏡である。そして像面に配置されたウエハＷ上に、レチクルＭＳのパターンの縮小像を形成し、光路に沿って第４の反射鏡３４０と第５の反射鏡３５０の間で実像の中間像ＭＩを形成している。

図６に示す反射型投影光学系３００の性能は以下のとおりであり、図1に示す本実施例の反射型投影光学系１００とほぼ同仕様となっている。。
ＮＡ＝０．２５
縮小倍率＝１／５倍
物高＝１３０ｍｍ乃至１４０ｍｍ、像高＝２６ｍｍ乃至２８ｍｍの２．０ｍｍ幅の円弧状像面（図３における円弧スリットでＸ方向２６mm、Y方向２ｍｍ幅）
全長＝１４００ｍｍ
ここで、図６の反射型投影光学系３００の数値（曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率Ｎ、傾き角θ、非球面係数）を表３に示す。ここでＤは光軸ＯＡ上の距離である。

像面側を完全テレセントリックとしたときの物体側でのテレセントリック性は、最小値が物高１３０ｍｍのタンジェント値で０．０９９５５８、最大値が物高１４０ｍｍのタンジェント値で０．１０７１０１の非テレセントリックとなっている。反射型レチクルＭＳに対する主光線角度はほぼ６°であり、比較する上で本実施例の反射型投影光学系１００と同等としている。

レチクルＭＳの平坦度の悪化が１００nmとすれば、物高１４０ｍｍの投影像はタンジェント値０．１０７１０１ であり、縮小倍率＝１／５倍であるから、像面上のズレは２．１４nmであり、オーバーレイ性能に与える影響は大きく無視できない。

ＮＡ可変絞りＳＴは、第２の反射鏡３２０上に配置してあり、全ての光束はこのＮＡ可変絞りＳＴで規定されている。このときの各物高に対応する像面上のＮＡを表４に示す。

ここで本実施例に係る表２と比較すると、ΔNA像高差のmeridionalが4．4倍、ΔNA像高差のsagitalが５．７倍、ΔNA(m-s)の最大値が１．５倍となっている。したがって本実施例の反射型投影光学系１００では、有効画面領域内でＮＡ差を小さくすることが可能である。

以上のように、本実施例の反射型投影光学系１００は、照明系ミラーの配置の自由度を高め、全ての有効画面領域にわたって良好なＣＤ均一性を達成可能であり、オーバーレイ性能劣化を低減させるＥＵＶ用結像システムとなっている。

［実施例２］
以下、図２を参照して、本発明に係る、反射型投影光学系１００を適用した露光装置２００について説明する。本実施例の露光装置２００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う投影露光装置である。

露光装置２００は、照明系２１０と、レチクルＭＳと、レチクルＭＳを載置するレチクルステージ２２０と、反射型投影光学系１００と、被処理体である基板（ウエハ）Ｗと、基板Ｗを載置する基板ステージ２３０と、制御部２４０とを有する。制御部２４０は、照明系２１０、レチクルステージ２２０及び基板ステージ２３０に制御可能に接続されている。

また、図２には図示しないが、ＥＵＶ光は大気に対する透過率が低いため、少なくともＥＵＶ光が通る光路は真空雰囲気であることが好ましい。なお、図２において、Ｘ、Ｙ、Ｚは３次元空間を示し、ＸＹ平面の法線方向をＺ方向としている。

照明系２１０は、反射型投影光学系１００の円弧状の有効画面領域に対応する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりレチクルＭＳを照明する照明系である。照明系２１０は、図示しない光源と、照明光学系より構成される。反射型投影光学系１００の光軸ＯＡに垂直な面（不図示）に対し紙面上反時計周りに６．０°傾いて配置されたレチクルＭＳの反射面の法線に対し、照明光の主光線が６．０°で入射している。なお、照明系２１０を構成する光源及び照明光学系は当業界で周知のいかなるものをも適用可能であり、本明細書での詳細な説明は省略する。例えば、照明光学系は、集光光学系、オプティカルインテグレーター、開口絞り、ブレード等を含み、当業者が想達し得るいかなる技術も適用可能である。

レチクルＭＳは、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ２２０に支持され、傾き角６．０°を維持したままＸＹ平面内で駆動される。レチクルＭＳから発せられた回折光は、反射型投影光学系１００で反射されて基板Ｗ上に投影される。レチクルＭＳと基板Ｗとは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクルＭＳと基板Ｗを走査することによりレチクルＭＳのパターンを基板Ｗ上に縮小投影する。

レチクルステージ２２０は、レチクルＭＳを支持して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２２０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。図示しない移動機構はリニアモーターなどで構成され、制御部２４０に制御されながら少なくともＹ方向にレチクルステージ２２０を駆動することでレチクルＭＳを移動することができる。露光装置２００は、レチクルＭＳと基板Ｗを制御部２４０によって同期した状態で走査する。

反射型投影光学系１００は、レチクルＭＳ面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型光学系である。反射型投影光学系１００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。なお、図２では、図１に示す反射型投影光学系１００を使用するが、かかる形態は例示的であり本発明はこれに限定されない。

基板Ｗは、本実施形態ではウエハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。基板Ｗには、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤を塗布する処理と、フォトレジストを塗布する処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤を塗布する処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質処理、即ち、界面活性剤の塗布による疎水性化処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

基板ステージ２３０は、基板Ｗを支持する。基板ステージ２３０は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体Ｗを移動する。レチクルＭＳと基板Ｗは、制御部２４０により制御され同期して走査される。また、レチクルステージ２２０と基板ステージ２３０の位置は、例えば、レーザ干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。図２では光軸ＯＡとＸ方向を平行としているが、光軸ＯＡを１．２°傾けた配置とし、基板Ｗの表面及び基板ステージ２３０の表面をＹＺ平面と平行になるように装置を構成してもよい。この方が、通常装置では重力方向がＸ方向なので、従来と同様のステージ技術を応用できるためより望ましい。

制御部２４０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置２００の動作を制御する。制御部２４０は、照明装置２１０、レチクルステージ２２０（即ち、レチクルステージ２２０の図示しない移動機構）、基板ステージ２３０（即ち、基板ステージ２３０の図示しない移動機構）と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置２００を動作するファームウェアを格納する。

露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はレチクルＭＳを照明し、レチクルＭＳ面上のパターンを基板Ｗ面上に結像する。本実施例において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクルＭＳと基板Ｗを縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、レチクルＭＳの全面を露光する。

次に、露光装置２００を利用した半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。 デバイスは、前述の露光方法を用いて、レチクルに形成されているパターンを基板に露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、現像された基板を加工するその他の工程とを経ることによって製造される。その他の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の工程である。 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、反射型投影光学系１００全体の結像回数が１回（図７参照）及び３回でも良い。また本実施例の反射型投影光学系１００は、共軸系の回転対称な非球面としているが、必ずしもこれに限定する必要はなく、回転非対称な非球面としてもよい。また、収差補正上又は収差調整上、反射型投影光学系１００の各反射鏡が完全に共軸系となるように配置される必要はなく、若干の偏芯をさせて収差を改善してもよい。更に、本発明は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ_２レーザー等、ＥＵＶ光以外の波長２００ｎｍ以下の紫外線用の反射型投影光学系として用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装置にもスキャンしない露光をする露光装置にも適用可能である。

本発明に係る反射型投影光学系の例示的一形態及びその光路を示す概略断面図である。 図１に示す反射型投影光学系を有する露光装置の一例を示す概略構成図である。 図１に示す投影光学系の物体面の投影像形成可能領域（良像領域）と光軸との別の関係を示す平面図である。 従来の物体側での非テレセントリックによるＮＡ差を説明する図である。 従来の物体側での非テレセントリックによる反射型レチクルでの吸収層の影の影響を説明する模式図である。 従来の物体側非テレセントリックの反射型投影光学系の例示的一形態及びその光路を示す概略断面図である。 本発明に係る反射型投影光学系の他の形態の概略断面図である。

符号の説明

１００：本発明に係る反射型投影光学系
１１０：第１の反射鏡
１２０：第２の反射鏡
１３０：第３の反射鏡
１４０：第４の反射鏡
１５０：第５の反射鏡
１６０：第６の反射鏡
２００：本発明に係る露光装置
２１０：照明系
２２０：レチクルステージ
２３０：基板ステージ
２４０：制御部
３００：従来技術による物体側での非テレセントリックの形態を示した反射型投影光学系
３１０：第１の反射鏡
３２０：第２の反射鏡
３３０：第３の反射鏡
３４０：第４の反射鏡
３５０：第５の反射鏡
３６０：第６の反射鏡
ＭＳ：レチクルク
Ｗ：基板
ＳＴ：開口絞り
ＭＩ：中間像
ＯＡ：光軸

Claims (5)

1. 物体面に配置されたパターンを反射鏡を介して像面に投影する反射型投影光学系であって、
   前記物体面側と前記像面側との両方でテレセントリックであり、かつ、
   前記物体面と前記像面とを、シャインプルーフの条件を満たすように、前記反射型投影光学系の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾けて配置したことを特徴とする反射型投影光学系。
2. 前記物体面の前記反射型投影光学系の前記光軸に垂直な面に対する傾きの角度をθ（°）、前記反射型投影光学系の前記物体面側の開口数をNAOとしたとき、θが
   Ｓｉｎ^−１（NAO）＜θ＜Ｓｉｎ^−１（NAO）＋５．０
   を満足するように、前記物体面を前記反射型投影光学系の前記光軸に垂直な面に対して傾けて配置したことを特徴とする請求項１に記載の反射型投影光学系。
3. 前記θが
   Ｓｉｎ^−１（NAO）＜θ＜Ｓｉｎ^−１（NAO）＋３．０
   を満足するように、前記物体面を前記反射型投影光学系の前記光軸に垂直な面に対して傾けて配置したことを特徴とする請求項２に記載の反射型投影光学系。
4. レチクルのパターンと投影光学系とを介して基板に露光する露光装置であって、
   前記投影光学系は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の反射型投影光学系を含むことを特徴とする露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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