JP2021056461A

JP2021056461A - 投影光学系、走査露光装置および物品製造方法

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Abstract

【課題】２つの非球面の間の偏心精度に対する要求が厳しくない投影光学系を提供する。【解決手段】投影光学系は、物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の光学系である。前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、２つのレンズを含み、前記２つのレンズは、非球面を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、投影光学系、走査露光装置および物品製造方法に関する。

露光装置は、半導体素子等が集積された物品を製造するためのリソグラフィ工程において、基板に塗布されたフォトレジスト膜に対して原版のパターンを転写するために使用されうる。露光装置は、原版のパターンをフォトレジスト膜に投影する投影光学系を有する。特許文献１には、物体面からの光を凹面鏡、凸面鏡、該凹面鏡の順に反射させて該物体の像を等倍で像面に結像させる光学系が記載されている。該光学系は、該物体面と該凹面鏡との間に配置された第１のレンズと、該凹面鏡と該像面との間に配置された第２のレンズとを更に有する。該第１のレンズは、その１つの面または２つの面に非球面を有し、該第２のレンズは、その１つの面または２つの面に非球面を有する。

特公平５−３３３６９号公報

特許文献１に記載された光学系のように、物体面と凹面鏡との間に配置されたレンズがその２つの面に非球面を有し、該凹面鏡と像面との間に配置されたレンズがその２つの面に非球面を有する光学系は、収差の補正に有利である。しかしながら、ある観点において、１つのレンズの２つの面に非球面を形成する構成では、２つの非球面の間の偏心精度に対する要求が厳しく、そのためレンズの加工が難しいという課題がある。

また、他の観点において、特許文献１では、走査露光に注目して、転写結果においてツェルニケ多項式のＣ１７項の成分の影響を低減しようとする思想はない。

本発明は、２つの非球面の間の偏心精度に対する要求が厳しくない投影光学系、または、ツェルニケ多項式のＣ１７項の成分の影響を低減するため有利な投影光学系を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系に係り、前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、２つのレンズを含み、前記２つのレンズは、非球面を有する。

本発明の第２の側面は、物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系に係り、前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、複数の非球面を有し、前記像面における前記円弧状良像域において像高を一方向に変化させたときに前記投影光学系の収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の符号が反転する。

本発明の第３の側面は、物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系に係り、前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、複数の非球面を有し、前記複数の非球面のうち第１非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、前記複数の非球面のうち前記第１非球面以外の非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、の差分が０である像高が、前記像面の前記円弧状良像域の中にある。

本発明の第１の側面によれば、２つの非球面の間の偏心精度に対する要求が厳しくない投影光学系が提供される。

本発明の第２の側面によれば、ツェルニケ多項式のＣ１７項の成分の影響を低減するため有利な投影光学系が提供される。

本発明の第３の側面によれば、ツェルニケ多項式のＣ１７項の成分の影響を低減するため有利な投影光学系が提供される。

第１実施例の投影光学系を構成する各光学部材の仕様を示す図。第１実施例の投影光学系における非球面の形状を示す図。第２実施例の投影光学系を構成する各光学部材の仕様を示す図。第２実施例の投影光学系における非球面の形状を示す図。第３実施例の投影光学系を構成する各光学部材の仕様を示す図。第３実施例の投影光学系における非球面の形状を示す図。第４実施例の投影光学系を構成する各光学部材の仕様を示す図。第４実施例の投影光学系における非球面の形状を示す図。一実施形態の走査露光装置の構成を模式的に示す図。一実施形態の投影光学系の像面における円弧状良像域を示す図。第１実施形態の投影光学系の構成を示す図。第１実施形態の投影光学系の横収差を示す図。第１実施形態の投影光学系のＣ１７項の円弧状良像域内の分布を示す図。第２実施形態の投影光学系の構成を示す図。第２実施形態の投影光学系の横収差を示す図。第２実施形態の投影光学系のＣ１７項の円弧状良像域内の分布を示す図。第３実施形態の投影光学系の構成を示す図。第３実施形態の投影光学系の横収差を示す図。第３実施形態の投影光学系のＣ１７項の円弧状良像域内の分布を示す図。第３実施形態の投影光学系における凹反射面上での有効光束分布を示す図。第４実施形態の投影光学系の構成を示す図。第４実施形態の投影光学系の横収差を示す図。第４実施形態の投影光学系のＣ１７項の円弧状良像域内の分布を示す図。第４実施形態の投影光学系における凹反射面上での有効光束分布を示す図。ツェルニケ多項式のＣ１７項を明度分布によって模式的に示す図。比較例の投影光学系の構成を示す図。比較例の投影光学系の横収差を示す図。比較例の投影光学系のＣ１７項の円弧状良像域内の分布を示す図。第１実施形態の投影光学系におけるＣ１７項の非球面の分担度を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図９には、一実施形態の走査露光装置ＥＸの構成が模式的に示されている。走査露光装置ＥＸは、物体面に配置された原版Ｍを照明する照明光学系ＩＬＯと、原版Ｍのパターンを像面に配置された基板（プレート）Ｐに投影する投影光学系ＰＯとを備えている。走査露光装置ＥＸは、原版Ｍおよび基板Ｐを走査しながら照明光学系ＩＬＯによって照明された原版Ｍのパターンを投影光学系ＰＯによって基板Ｐに投影し、これにより基板Ｐを走査露光するように構成される。照明光学系ＩＬＯは、物体面（原版Ｍ）における円弧状良像域を照明領域として照明し、これにより、図１０に例示されるように、像面（基板Ｐ）における円弧状良像域ＩＲを露光領域として露光光が照射される。

本明細書および図面では、複数の像高を例示的に示すために、図１０に示されるように、像高Ｆ３〜Ｆ１０を考える。走査露光において、原版Ｍおよび基板Ｐは、走査方向ＳＤに平行な方向に、互いに同期して走査され、これにより基板Ｐの露光領域の全域が走査露光される。また、以下の説明において、物体面とそこに配置される原版Ｍとは等価であり、像面とそこに配置される基板Ｐとは等価である。

図１１には、第１実施形態の投影光学系ＰＯの構成が示されている。投影光学系ＰＯは、物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系Ｄ１、凹反射面（凹面鏡）Ｍｏ１、凸反射面（凸面鏡）Ｍｔ、凹反射面Ｍｏ１、第２屈折光学系Ｄ２を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる。投影光学系ＰＯは、等倍の投影光学系である。投影光学系ＰＯは、物体面および像面においてテレセントリックでありうる。１つの観点において、第１屈折光学系Ｄ１は２つのレンズＧ１、Ｇｍを含む。ここで、２つのレンズＧ１、Ｇｍは非球面（例えば、回転対称非球面）を有し、第２屈折光学系Ｄ２は２つのレンズＧｐ、Ｇ３を含み、２つのレンズＧｐ、Ｇ３は非球面（例えば、回転対称非球面）を有する。他の観点において、第１屈折光学系Ｄ１は複数の非球面（例えば、回転対称非球面）を有し、第２屈折光学系Ｄ２は複数の非球面（例えば、回転対称非球面）を有する。

投影光学系ＰＯは、第１反射面（第１平面鏡）Ｔ１と、第２反射面（第２平面鏡）Ｔ２と、を更に備えうる。第１反射面（第１平面鏡）Ｔ１は、第１屈折光学系Ｄ１と凹反射面Ｍｏ１との間に配置され、光路（光軸）を折り曲げる。第２反射面（第２平面鏡）Ｔ２は、凹反射面Ｍｏ１と第２屈折光学系Ｄ２との間に配置され、光路（光軸）を折り曲げる。また、投影光学系ＰＯは、凸反射面Ｍｔと凹反射面Ｍｏ１との間であって、凹反射面Ｍｏ１よりも凸反射面Ｍｔに近い位置に配置された屈折光学部材Ｇ２を更に備えてもよい。屈折光学部材Ｇ２は、球面または非球面を含みうる。

物体面（原版Ｍ）の円弧状良像域からの光束は、第１屈折光学系Ｄ１を通過した後、第１反射面Ｔ１で光路を直角に曲げられ、凹反射面Ｍｏ１に入射し、凹反射面Ｍｏ１で反射される。反射面Ｍｏ１で反射された光束は、凹反射面Ｍｏ１と凸反射面Ｍｔとの間における投影光学系ＰＯの光軸Ｏ−Ｏ'近傍にある屈折光学部材Ｇ２を通過した後、凸反射面Ｍｔに入射する。凸反射面Ｍｔは、投影光学系ＰＯの絞り面である。凸反射面Ｍｔで反射された光束は、再び屈折光学部材Ｇ２を通過した後、再び凹反射面Ｍｏ１に入射し、凹反射面Ｍｏ１で反射される。凹反射面Ｍｏ１で反射された光束は、第２反射面Ｔ２で光路を直角に曲げられ、第２屈折光学系Ｄ２を通過して、像面（基板Ｐ面Ｐ）の円弧状良像域ＩＲに入射する。これにより、物体面に配置された原版Ｍのパターンの像が像面に配置された基板Ｓ上に形成される。物体面における円弧状良像域は、物体面における光軸から外れた位置に配置され、像面における円弧状良像域は、像面における光軸から外れた位置に配置される。走査露光において、原版Ｍおよび基板Ｓは、図１１における横方向に走査される。

前述のように、１つの観点において、第１屈折光学系Ｄ１は２つのレンズＧ１、Ｇｍを含み、２つのレンズＧ１、Ｇｍは非球面を有し、第２屈折光学系Ｄ２は２つのレンズＧｐ、Ｇ３を含み、２つのレンズＧｐ、Ｇ３は非球面を有する。このような構成は、２つのレンズの相互の偏心位置を調整することで高精度に収差を補正することを可能にするので、収差補正のための自由度を向上するために有利である。一方、１つのレンズの２つ面を非球面とすることも可能であるが、その場合、２つの面の間の偏心精度に対する要求が厳しく、そのため、レンズの加工が難しいという課題がある。

図２５には、ツェルニケ多項式のＣ１７項が明度分布によって模式的に示されている。Ｃ１７項は、図２５に示されるように、投影光学系ＰＯの瞳面内で±４５度方向に発生する収差である。この収差分布は、４θ成分、あるいは、Ｔｅｔｒａｆｏｉｌ成分と呼ばれている。物体面上のパターン（ライン・アンド・スペース）からの回折光はそのパターンの長手方向と直交方向に飛ぶので、物体面上の±４５度方向のパターン（斜め方向の線）からの回折光は瞳面上で±４５度方向に発生し、Ｃ１７項の影響を受ける。一方、縦方向の線および横方向の線は、殆どＣ１７項の影響を受けない。その結果、露光時に、斜め方向の線と縦／横方向の線との間で、フォーカス差および線幅差が引き起こされ、画面内の線幅均一性が劣化しうる。

図２６には、比較例の投影光学系の構成が示されている。図２６に示された比較例は、レンズＧｍ、Ｇｐを有しない点で図１１に示された第１実施形態と異なる。以下、図１１に示された第１実施形態と図２６に示された比較例とを対比しながら第１実施形態の有利な点を説明する。

図１２には、図１１に示された第１実施形態の投影光学系ＰＯの横収差が示され、図２７には、図２６に示された比較例の投影光学系の横収差が示されている。両者は、横収差が適切に補正されていることを示している。図１３には、図１１に示された第１実施形態の投影光学系ＰＯの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の像面（基板Ｐ）の円弧状良像域ＩＲにおける分布が示されている。図２８には、図２６に示された比較例の投影光学系ＰＯの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の像面（基板Ｐ）の円弧状良像域ＩＲにおける分布が示されている。図１３、図２８において、横軸の＠Ｚ１７＿Ｆ３〜＠Ｚ１７＿Ｆ１０は、円弧状良像域ＩＲ内の８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０であり、縦軸はＣ１７項の値である。また、図１３、図２８において、＠Ｚ１７＿ＡＶＥは、円弧状良像域ＩＲ内の８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０におけるＣ１７項の値の平均値である。

図２８に示されるように、図２６に示された比較例では、Ｃ１７項が像高Ｆ７において最大値８６ｍλを示し、像高Ｆ３において最小値４０ｍλを示し、平均値として７４ｍλを示している。走査露光においては、像面の各点に対する投影光学系ＰＯの収差の影響は、露光領域としての円弧状良像域ＩＲにおける収差を走査方向（像高の変化方向）に関して平均化した値（つまり、前述の平均値）で決まる。したがって、図２６に示された比較例では、基板Ｐの露光結果にＣ１７項の影響が大きく現れる。

一方、図１３に示されるように、図１１示された第１実施形態では、円弧状良像域ＩＲ内の８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０においてＣ１７項が相応の値を有するが、それらの値が正のものと負のものとを含む。したがって、第１実施形態では、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０におけるＣ１７項の平均値はほぼ０ｍλであり、そのため、第１実施形態では、基板Ｐの露光結果にＣ１７項の影響がほとんど現れない。このような効果は、追加されたレンズＧｍ、Ｇｐによって提供される。

図２９は、第１実施形態の投影光学系ＰＯにおけるＣ１７項の非球面の分担度を示している。図２９において、横軸は円弧状良像域ＩＲにおける像高である。図２９において、実線（Ｇｍによる発生量）は、レンズＧｍの非球面が投影光学系ＰＯの収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項に与える影響を示している。これは、レンズＧ１の非球面成分を取り去ったときの投影光学系ＰＯの収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項であると考えることもできる。図２９において、点線（Ｇ１による発生量）は、レンズＧ１の非球面が投影光学系ＰＯの収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項に与える影響を示している。これは、レンズＧｍの非球面成分を取り去ったときの投影光学系ＰＯの収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項であると考えることもできる。図２９において、実線（Ｇｍによる発生量）と点線（Ｇ１による発生量）との交点が存在する。また、図２９において、縦軸の絶対値は、投影光学系ＰＯの全体の収差の最適化によって上下させることができる。したがって、交点の位置は、図２９において移動させることができる。

実線（Ｇｍによる発生量）と点線（Ｇ１におｙる発生量）との差分の符号は、円弧状良像域ＩＲにおいて反転している。これは、円弧状良像域ＩＲにおけるＣ１７項の平均値を最小化することができることを示唆している。つまり、第１屈折光学系Ｄ１が２つのレンズＧ１、Ｇｍを含み、２つのレンズＧ１、Ｇｍが非球面を有する構成とし、円弧状良像域ＩＲの像高範囲におけるＣ１７項の平均値を小さくするように該非球面を規定すればよい。これにより、走査露光の結果におけるＣ１７項成分を低減することができる。あるいは、第１屈折光学系Ｄ１が複数の非球面を有する構成とし、円弧状良像域ＩＲの像高範囲におけるＣ１７項の平均値を小さくするように該複数の非球面を規定すればよい。これにより、走査露光の結果におけるＣ１７項成分を低減することができる。

ここまでは、第１屈折光学系Ｄ１について説明したが、第２屈折光学系Ｄ２も、第１屈折光学系Ｄ１と同一の構成を有するように設計されうる。これにより、走査露光の結果におけるＣ１７項成分を低減することができる。つまり、第２屈折光学系Ｄ２が２つのレンズＧ３、Ｇｐを含み、２つのレンズＧ３、Ｇｐが非球面を有する構成とし、円弧状良像域ＩＲの像高範囲におけるＣ１７項の平均値を小さくするように該非球面を規定すればよい。これにより、走査露光の結果におけるＣ１７項成分を低減することができる。あるいは、第２屈折光学系Ｄ２が複数の非球面を有する構成とし、円弧状良像域ＩＲの像高範囲におけるＣ１７項の平均値を小さくするように該複数の非球面を規定すればよい。これにより、走査露光の結果におけるＣ１７項成分を低減することができる。

他の観点で説明すれば、像面における円弧状良像域ＩＲにおいて像高を一方向に変化させたときに投影光学系ＯＰの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の符号が反転するように第１屈折光学系Ｄ１および第２屈折光学系Ｄ２を規定することが好ましい。

更に他の観点では、第１屈折光学系Ｄ１および第２屈折光学系Ｄ２の各々が複数の非球面を有するように構成されうる。そして、複数の非球面のうち第１非球面が投影光学系ＰＯに与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、該複数の非球面のうち該第１非球面以外の非球面が投影光学系ＰＯに与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分との差分が定義されうる。該複数の非球面は、該差分が０である像高が像面の円弧状良像域ＩＲの中にあるように規定されうる。

以下に、第１実施形態をより具体化した第１実施例の投影光学系ＰＯの設計例を挙げる。第１実施例の投影光学系ＰＯは、等倍結像系であり、開口数（ＮＡ）が０．１１、使用波長がｉ、ｈ、ｇ線である。円弧状良像域ＩＲの最大半径は５７０ｍｍである。第１実施例の投影光学系ＰＯを構成する各光学部材の曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、光学屈折率Ｎが図１に示されている。光学部材の面は、面番号で特定される。屈折率として記載された「’ＳｉＯ２’」は、材料がＳｉＯ_２であることを示す。また、屈折率として記載された「反射」は、当該面が反射面であることを示す。投影光学系ＰＯを構成するいくつかの光学部材は、非球面を有し、非球面の形状は、以下の（１）式で定義される。（１）式における係数は、図２に示されている。（１）式におけるｒは、図１に記載された曲率半径Ｒの逆数である。すなわち、ｒ＝１／Ｒである。

ｚ＝ｒｈ^２／（１＋（１−（１＋ｋ）ｒ^２ｈ^２）^１／２）＋Ａｈ^４＋Ｂｈ^６＋Ｃｈ^８＋Ｄｈ^１０＋Ｅｈ^１２＋Ｆｈ^１４＋Ｇｈ^１６＋Ｈｈ^１８＋Ｊｈ^２０・・・（１）式
以下、図１４、図１５、図１６を参照しながら本発明の第２実施形態の露光装置ＥＸにおける投影光学系ＰＯについて説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従う。第１屈折光学系Ｄ１は、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束の主光線が凹反射面Ｍｏ１と凸反射面Ｍｔとの間の光軸Ｏ−Ｏ’に近づくように、正の屈折力を有する。他の観点では、第１屈折光学系Ｄ１は、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束の主光線が光軸Ｏ−Ｏ’に近づき、かつ、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束の主光線が光軸Ｏ−Ｏ’から遠ざかるように、正の屈折力を有する。

第２実施形態では、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束のテレセントリシティが３０ｍｒａｄであり、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束のテレセントリシティが３０ｍｒａｄである。しかし、これは一例であり、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束のテレセントリシティが１５ｍｒａｄ以上であり、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束のテレセントリシティが１５ｍｒａｄ以上でありうる。

図１５には、図１４に示された第２実施形態の投影光学系ＰＯの横収差が示され、図１６には、図１４に示された第２実施形態の投影光学系ＰＯの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の像面（基板Ｐ）の円弧状良像域における分布が示されている。第２実施形態においても、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０においてＣ１７項の値が相応の値を有するが、それらの値が正のものと負のものとを含むので、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０におけるＣ１７項の平均値は、ほぼ０ｍλである。したがって、第２実施形態においても、基板Ｐの露光結果にＣ１７項の影響がほとんど現れない。

以下に、第２実施形態をより具体化した第２実施例の投影光学系ＰＯの設計例を挙げる。第２実施例の投影光学系ＰＯは、等倍結像系であり、開口数（ＮＡ）が０．１０、使用波長がｉ、ｈ、ｇ線である。円弧状良像域ＩＲの最大半径は５７０ｍｍである。第２実施例の投影光学系ＰＯを構成する各光学部材の曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、光学屈折率Ｎが図３に示されている。図３における非球面の形状は、上記の（１）式で定義される。（１）式における係数は、図４に示されている。

第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束および凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束を上記のように傾けることにより、凹反射面Ｍｏ１を小型化することができる。これは、第１屈折光学系Ｄ１（Ｇ１、Ｇｍ）および第２屈折光学系Ｄ２の屈折率を正の屈正率を強めることによって達成されうる。

露光装置ＥＸが大型表示パネルを製造するために用いられる場合、凹反射面Ｍｏ１の直径は、例えば１０００ｍｍ以上となりうる。その為、凹反射面Ｍｏ１を有するミラー部材を高い精度で支持する機構が複雑になるだけでなく、凹反射面Ｍｏ１が少なからず変形しうる。それに加えて、大口径で大重量のミラー部材は、その固有振動数が低く、露光中に床等の装置外部から、振幅が大きい低周波数の振動を拾いやすい傾向がある。その結果、光学コントラストが低下し、露光像がボケたり、像シフトが起きてしまうという問題がある。凹反射面Ｍｏ１の小径化は、このような問題の解決または低減に有利である。

以下、図１７、図１８、図１９、図２０を参照しながら本発明の第３実施形態の露光装置ＥＸにおける投影光学系ＰＯについて説明する。第３実施形態として言及しない事項は、第２実施形態に従う。第３実施形態は、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束のテレセントリシティ（傾き）、および、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束のテレセントリシティ（傾き）が第２実施形態と異なる。具体的には、第３実施形態では、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束のテレセントリシティが約５０ｍｒａｄであり、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束のテレセントリシティが約５０ｍｒａｄである。第３実施形態では、投影光学系ＰＯを第２実施形態よりも小型化することができる。

図１８には、図１７に示された第３実施形態の投影光学系ＰＯの横収差が示され、図１９には、図１７に示された第３実施形態の投影光学系ＰＯの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の像面（基板Ｐ）の円弧状良像域における分布が示されている。第３実施形態においても、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０においてＣ１７項の値が相応の値を有するが、それらの値が正のものと負のものとを含むので、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０におけるＣ１７項の平均値は、ほぼ−２０ｍλである。

以下に、第３実施形態をより具体化した第３実施例の投影光学系ＰＯの設計例を挙げる。第３実施例の投影光学系ＰＯは、等倍結像系であり、開口数（ＮＡ）が０．１１、使用波長がｉ、ｈ、ｇ線である。円弧状良像域ＩＲの最大半径は５７０ｍｍである。第３実施例の投影光学系ＰＯを構成する各光学部材の曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、光学屈折率Ｎが図５に示されている。図５における非球面の形状は、上記の（１）式で定義される。（１）式における係数は、図６に示されている。

図２０には、第３実施例における凹反射面Ｍｏ１上での有効光束分布が示されている。具体的には、図２０には、物体（原版Ｍ）の円弧状良像領域における、走査方向（図２０では、縦方向）に３つの位置、走査方向に直交する方向に７つの位置を設定し、それらによって特定される合計２１点から発して凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群が示されている。上側の光束群は、凹反射面Ｍｏ１に１回目に入射する光束群であり、下側の光束群は、凹反射面Ｍｏ１に２回目に入射する光束群を示している。１回目に凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群の入射領域と２回目に凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群の入射領域とが分離されていることが分かる。

以下、図２１、図２２、図２３、図２４を参照しながら本発明の第４実施形態の露光装置ＥＸにおける投影光学系ＰＯについて説明する。第４実施形態として言及しない事項は、第３実施形態に従う。第４実施形態では、第３実施形態と同様に、第１反射面Ｔ１で反射され凹反射面Ｍｏ１に向かう光束のテレセントリシティが約５０ｍｒａｄであり、凹反射面Ｍｏ１で反射され第２反射面Ｔ２に向かう光束のテレセントリシティが約５０ｍｒａｄである。

図２２には、図２１に示された第４実施形態の投影光学系ＰＯの横収差が示され、図２３には、図２１に示された第４実施形態の投影光学系ＰＯの収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の像面（基板Ｐ）の円弧状良像域における分布が示されている。第４実施形態においても、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０においてＣ１７項の値が相応の値を有するが、それらの値が正のものと負のものとを含むので、８点の像高Ｆ３〜Ｆ１０におけるＣ１７項の平均値は、ほぼ０ｍλである。

以下に、第４実施形態をより具体化した第４実施例の投影光学系ＰＯの設計例を挙げる。第４実施例の投影光学系ＰＯは、等倍結像系であり、開口数（ＮＡ）が０．１３５、使用波長がｉ、ｈ、ｇ線である。円弧状良像域ＩＲの最大半径は４４０ｍｍである。第４実施例の投影光学系ＰＯを構成する各光学部材の曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、光学屈折率Ｎが図７に示されている。図７における非球面の形状は、上記の（１）式で定義される。（１）式における係数は、図８に示されている。

図２４には、第４実施例における凹反射面Ｍｏ１上での有効光束分布が示されている。具体的には、図２４には、物体（原版Ｍ）の円弧状良像領域における、走査方向（図２４では、縦方向）に３つの位置、走査方向に直交する方向に７つの位置を設定し、それらによって特定される合計２１点から発して凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群が示されている。上側の光束群は、凹反射面Ｍｏ１に１回目に入射する光束群であり、下側の光束群は、凹反射面Ｍｏ１に２回目に入射する光束群を示している。１回目に凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群の入射領域と２回目に凹反射面Ｍｏ１に入射する光束群の入射領域とが凹反射面Ｍｏ１において部分的に重なっていることが分かる。等倍結像系の投影光学系ＰＯでは、凹反射面Ｍｏ１において光束が２回にわたって反射されるので、このような構成を採用することができる。このような構成は、投影光学系ＰＯの更なる小型化に有利である。

以上の各実施形態において、物体面および像面における主光線のテレセントリシティが５０ｍｒａｄ以内であることが好ましい。このような範囲内であれば、大型の基板の面歪等によるフォーカス誤差の影響が回避されうる。

上記の各実施形態は、発明の適用範囲を制限するものではなく、本発明の趣旨の範囲で変更されうる。例えば、第１屈折光学系Ｄ１および第２屈折光学系Ｄ２の各々は、３以上の非球面を有してもよい。投影光学系ＰＯは、より多くの反射面を有してもよい。屈折光学部材Ｇ２は、非球面を有してもよい。凹反射面Ｍｏ１は、非球面を有してよい。凸反射面Ｍｔは、非球面でもよい。

上記の走査露光装置ＥＸは、物品製造方法において使用されうる。該物品製造方法は、露光工程、現像工程および処理工程を含みうる。該露光工程では、走査露光装置ＥＸによって、フォトレジスト膜が塗布された基板Ｐを露光する。これにより該フォトレジスト膜に原版Ｍのパターンが転写され潜像が形成される。該現像工程では、該露光工程の後に該フォトレジスト膜を現像して該潜像に対応するレジストパターンを形成する。該処理工程では、該現像工程の後に該レジストパターンを利用して基板Ｐを処理する。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Ｍ：原版（物体面）、Ｐ：基板（像面）、ＰＯ：投影光学系、Ｄ１：第１屈折光学系、Ｄ２：第２屈折光学系、Ｍｏ１：凹反射面、Ｍｔ：凸反射面、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３：レンズ、

Claims

物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系であって、
前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、２つのレンズを含み、前記２つのレンズは、非球面を有する、
ことを特徴とする投影光学系。
前記像面における前記円弧状良像域において像高を一方向に変化させたときに前記投影光学系の収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の符号が反転する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、前記２つのレンズが有する前記非球面を含む複数の非球面を有し、
前記複数の非球面のうち第１非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、前記複数の非球面のうち前記第１非球面以外の非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、の差分が０である像高が、前記像面の前記円弧状良像域の中にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系であって、
前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、複数の非球面を有し、
前記像面における前記円弧状良像域において像高を一方向に変化させたときに前記投影光学系の収差を表すツェルニケ多項式のＣ１７項の符号が反転する、
ことを特徴とする投影光学系。
物体面における光軸外の円弧状良像域からの光束を第１屈折光学系、凹反射面、凸反射面、前記凹反射面、第２屈折光学系を順に経由させて像面における円弧状良像域に結像させる等倍の投影光学系であって、
前記第１屈折光学系および前記第２屈折光学系の各々は、複数の非球面を有し、
前記複数の非球面のうち第１非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、前記複数の非球面のうち前記第１非球面以外の非球面が前記投影光学系に与える収差のうちツェルニケ多項式のＣ１７項の成分と、の差分が０である像高が、前記像面の前記円弧状良像域の中にある、
ことを特徴とする投影光学系。
前記非球面は、回転対称非球面である、
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。
前記第１屈折光学系と前記凹反射面との間に配置され光路を曲げる第１反射面と、
前記凹反射面と前記第２屈折光学系との間に配置され光路を曲げる第２反射面と、
を更に備え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。
前記投影光学系は、前記物体面および前記像面においてテレセントリックであり、
前記第１屈折光学系は、前記第１反射面で反射され前記凹反射面に向かう光束の主光線が前記凹反射面と前記凸反射面との間の光軸に近づくように、正の屈折力を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
前記投影光学系は、前記物体面および前記像面においてテレセントリックであり、
前記第１屈折光学系は、前記第１反射面で反射され前記凹反射面に向かう光束の主光線が前記凹反射面と前記凸反射面との間の光軸に近づき、かつ、前記凹反射面で反射され前記第２反射面に向かう光束の主光線が前記光軸から遠ざかるように、正の屈折力を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
前記第１反射面で反射された後に前記凹反射面に１回目に入射する光束と前記凹反射面に２回目に入射する光束とが前記凹反射面において部分的に重なる、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の投影光学系。
前記第１反射面で反射され前記凹反射面に向かう光束のテレセントリシティが１５ｍｒａｄ以上である、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の投影光学系。
前記第１反射面で反射され前記凹反射面に向かう光束のテレセントリシティが１５ｍｒａｄ以上であり、前記凹反射面で反射され前記第２反射面に向かう光束のテレセントリシティが１５ｍｒａｄ以上である、
ことを特徴とする請求項９に記載の投影光学系。
前記第１屈折光学系は、前記物体面の近傍に配置され、前記第２屈折光学系は、前記像面の近傍に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の投影光学系。
前記凹反射面および前記凸反射面の少なくとも一方が非球面である、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の投影光学系。
前記凸反射面と前記凹反射面との間であって、前記凹反射面よりも前記凸反射面に近い位置に配置された屈折光学部材を更に備え、
前記屈折光学部材は、非球面を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の投影光学系。
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の投影光学系を備え、
前記物体面に配置された原版および前記像面に配置された基板を走査しながら前記投影光学系によって前記原版のパターンを前記基板に投影し、これにより前記基板を走査露光する、
ことを特徴とする走査露光装置。
請求項１６に記載の走査露光装置によって、フォトレジスト膜が塗布された基板を露光する露光工程と、
前記露光工程の後に前記フォトレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、
前記現像工程の後に前記レジストパターンを利用して前記基板を処理する処理工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。