JP2024097677A - Projection optical system, exposure device, and method for manufacturing article - Google Patents
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Landscapes
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、投影光学系、露光装置、および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and a method for manufacturing an article.
半導体デバイスや、液晶または有機EL表示装置等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造工程であるリソグラフィ工程では、投影光学系を有する露光装置が用いられうる。露光装置では、投影光学系を介して感光性(レジスト)が塗布された基板(ウエハ、ガラスプレート等)上に原版(レチクル、マスク)のパターンを投影光学系を介して投影することにより、原版のパターンを基板上に転写することができる。 In the lithography process, which is a manufacturing process for semiconductor devices and flat panel displays (FPDs) such as liquid crystal or organic EL display devices, an exposure apparatus having a projection optical system can be used. In the exposure apparatus, the pattern of an original (reticle, mask) is projected via the projection optical system onto a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with photosensitive material (resist), thereby transferring the pattern of the original onto the substrate.
露光装置の投影光学系としては、例えば、基本的なパワー配置を凹反射面と凸反射面とで構成し、凹反射面および凸反射面で計3回反射させるテレセントリックな反射屈折型の光学系が知られている。このような投影光学系では、それを構成するレンズおよび/またはミラーに非球面を用い、軸外物点のみを利用した円弧形状の有効領域(照明領域)で照明された原版のパターン像を等倍で基板上に投影する。特許文献1には、波面収差のツェルニケ多項式C17項成分の影響を低減するため有利な投影光学系が提案されている。また、特許文献2には、高性能、高スループットおよび低コストを両立した露光装置を提供するための投影光学系が提案されている。 As a projection optical system for an exposure apparatus, for example, a telecentric catadioptric optical system is known in which the basic power arrangement is composed of concave and convex reflecting surfaces, and the concave and convex reflecting surfaces reflect light a total of three times. In such a projection optical system, aspheric surfaces are used for the lenses and/or mirrors that compose it, and an image of the pattern of the original illuminated in an arc-shaped effective area (illumination area) using only off-axis object points is projected onto the substrate at 1:1 magnification. Patent Document 1 proposes an advantageous projection optical system for reducing the effect of the C17 term component of the Zernike polynomial of the wavefront aberration. Patent Document 2 also proposes a projection optical system for providing an exposure apparatus that combines high performance, high throughput, and low cost.
例えばFPD用の露光装置には更なる高精細化が要求されており、それに応えるためには、露光装置に搭載される投影光学系の高NA化および光学性能の向上が必要である。特許文献1には、等倍でNA0.1~NA0.135と高NA化された投影光学系において、走査露光に注目して波面収差のツェルニケ多項式C17項成分の各像高の平均値を低減することが開示されている。しかしながら、特許文献1に記載された構成では、各像高のC17項成分の絶対値が100mλ~300mλ程度と大きく残存しているため、投影像のコントラストが低下して所定の投影性能が得られないといった問題がある。加えて、C17項成分の各像高の平均値を低減する思想では、走査露光に使用される像高範囲が円弧状の有効領域における中央部と端部とで異なるため、当該有効領域の全域についてC17項成分を低減することが困難になるといった問題もある。例えば、特許文献1の図10に示される円弧状の有効領域(円弧状良像域)を均一に照明して投影像の線幅均一性を確保するためには、有効領域内でスリット幅SDを等しく設定する必要がある。この場合、円弧状の有効領域を規定する内側の辺と外側の辺とで曲率半径が同じになるため、有効領域の中央部では像高F3~F10が使用されるが、有効領域の端部では像高F5~F10が使用されることとなりうる。また、特許文献2には、NA0.08と低NAである投影光学系が開示されているだけであり、波面収差のツェルニケ多項式C17項成分を低減するといった思想も開示されていない。 For example, exposure devices for FPDs are required to have even higher resolution, and in order to meet this demand, it is necessary to increase the NA and improve the optical performance of the projection optical system mounted on the exposure device. Patent Document 1 discloses that in a projection optical system with a high NA of 0.1 to 0.135 at unity magnification, focusing on scanning exposure, the average value of each image height of the Zernike polynomial C17 term component of the wavefront aberration is reduced. However, in the configuration described in Patent Document 1, the absolute value of the C17 term component of each image height remains large at about 100 mλ to 300 mλ, so there is a problem that the contrast of the projected image is reduced and the specified projection performance cannot be obtained. In addition, in the idea of reducing the average value of each image height of the C17 term component, there is also a problem that it is difficult to reduce the C17 term component over the entire effective area because the image height range used for scanning exposure differs between the center and the ends of the arc-shaped effective area. For example, in order to uniformly illuminate the arc-shaped effective area (arc-shaped good image area) shown in FIG. 10 of Patent Document 1 and ensure uniformity in the line width of the projected image, it is necessary to set the slit width SD equal within the effective area. In this case, the inner and outer sides that define the arc-shaped effective area have the same radius of curvature, so image heights F3 to F10 are used in the center of the effective area, but image heights F5 to F10 may be used at the edges of the effective area. Furthermore, Patent Document 2 only discloses a projection optical system with a low NA of 0.08, and does not disclose any idea of reducing the C17 term component of the Zernike polynomial of the wavefront aberration.
そこで、本発明は、高NA化と良好な光学性能とを両立可能な投影光学系を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a projection optical system that can achieve both a high NA and good optical performance.
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、 物体面における光軸外に位置する照明領域からの光束を、第1屈折光学系、凹反射面、第2屈折光学系、凸反射面、前記第2屈折光学系、前記凹反射面、第3屈折光学系を順に経由させて像面に投影する投影光学系であって、前記投影光学系の開口数が0.11以上であり、前記凹反射面、前記第1屈折光学系、前記第2屈折光学系および前記第3屈折光学系の各々が非球面を有し、前記凹反射面は、前記光軸を含むように前記照明領域を二等分する平面と前記照明領域とが交わる線における端点から射出されて前記凹反射面に入射する光束について所定条件を満たすように構成され、前記所定条件は、前記凹反射面の近軸曲率半径を正と規定したとき、メリディオナル方向の前記凹反射面の位置を変数として前記凹反射面の局所曲率半径を表す関数における、前記光束の主光線が入射する位置での微分値Tpと、前記光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmとが、Tm-Tp>0を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a projection optical system according to one aspect of the present invention is a projection optical system that projects a light beam from an illumination area located off the optical axis on an object plane onto an image plane by passing it through a first refractive optical system, a concave reflecting surface, a second refractive optical system, a convex reflecting surface, the second refractive optical system, the concave reflecting surface, and a third refractive optical system in this order, wherein the numerical aperture of the projection optical system is 0.11 or more, the concave reflecting surface, the first refractive optical system, the second refractive optical system, and the third refractive optical system each have an aspheric surface, and the concave reflecting surface is a plane that bisects the illumination area so as to include the optical axis and intersects with the illumination area. It is configured to satisfy a predetermined condition for the light beam emitted from the end point of the line and incident on the concave reflecting surface, and the predetermined condition includes a condition that, when the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface is defined as positive, a differential value Tp at the position where the principal ray of the light beam is incident in a function expressing the local radius of curvature of the concave reflecting surface with the position of the concave reflecting surface in the meridional direction as a variable, and a maximum value Tm of the differential value in the position range where the meridional upper line of the light beam is incident, satisfy Tm-Tp>0.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、高NA化と良好な光学性能とを両立可能な投影光学系を提供することができる。 The present invention can provide, for example, a projection optical system that can achieve both a high NA and good optical performance.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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い。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.
まず始めに、本発明の目的の1つである高NA化を図る際に波面収差のツェルニケ多項式C17項成分が増大してしまう理由について、上記の非特許文献1を用いて説明する。非特許文献1によれば、例えば非特許文献1の式(21)から、横収差は、θの4乗、NA(φ)の3乗に比例し、「6.まとめ」にて「2.残留する波面収差は、h/Fe7に比例する」と記載されている。Fe=1/(2×NA)であるので、残留する波面収差はh×NA7に比例することになる。そして、非特許文献1では、最適化された系におけるサジタルの収差はメリディオナルより1桁小さいこと(非特許文献1の図8(b))、および、±45°方向の収差が顕著となっていること(非特許文献1の図9(d))が示されている。±45°方向の収差はツェルニケ多項式のC17項成分に相当しており、改めて、本願の図19に、ツェルニケ多項式のC17項成分を明度分布によって模式的に示している。 First, the reason why the Zernike polynomial C17 term component of the wavefront aberration increases when increasing the NA, which is one of the objects of the present invention, will be explained using the above-mentioned non-patent document 1. According to non-patent document 1, for example, from equation (21) in non-patent document 1, the transverse aberration is proportional to the fourth power of θ and the third power of NA (φ), and in "6. Summary", it is described that "2. The remaining wavefront aberration is proportional to h/Fe 7 ". Since Fe = 1/(2 x NA), the remaining wavefront aberration is proportional to h x NA 7. And, non-patent document 1 shows that the sagittal aberration in the optimized system is one order of magnitude smaller than the meridional aberration (Figure 8 (b) in non-patent document 1), and that the aberration in the ±45° direction is significant (Figure 9 (d) in non-patent document 1). The aberration in the ±45° direction corresponds to the C17 term component of the Zernike polynomial, and FIG. 19 of the present application again shows the C17 term component of the Zernike polynomial diagrammatically by a brightness distribution.
このように、ツェルニケ多項式C17項成分は、投影光学系POの瞳面内で±45°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。h、φ、θは、本願の図18(非特許文献の図1に相当)に示されるように、物体高、NA(開口数)、主光線角に関するパラメータをそれぞれ表している。つまり、高NA化を実現するためには、φを大きくしつつ、凸面鏡とその上下の光線との距離を確保するためh、θも大きくすることが必要である。しかしながら、波面収差のツェルニケ多項式C17項成分がNA7に比例して増大するため、高NA化が困難となってしまう。支配的要因のNA7で換算すると、例えばNA0.1にてC17項50mλを想定した場合、NA0.11、NA0.12、NA0.13、NA0.14では、それぞれ97mλ、179mλ、313mλ、527mλと増大してしまう。 Thus, the Zernike polynomial C17 term component is an aberration occurring in the ±45° direction in the pupil plane of the projection optical system PO. This aberration distribution is called the 4θ component or the Tetrafoil component. As shown in FIG. 18 of the present application (corresponding to FIG. 1 of the non-patent document), h, φ, and θ represent parameters related to the object height, NA (numerical aperture), and chief ray angle, respectively. That is, in order to realize a high NA, it is necessary to increase φ while also increasing h and θ to ensure the distance between the convex mirror and the light rays above and below it. However, since the Zernike polynomial C17 term component of the wavefront aberration increases in proportion to NA 7 , it becomes difficult to increase the NA. When converted to the dominant factor NA 7 , for example, assuming a C17 term of 50 mλ at NA 0.1, this increases to 97 mλ, 179 mλ, 313 mλ, and 527 mλ at NA 0.11, NA 0.12, NA 0.13, and NA 0.14, respectively.
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とに飛ぶため、物体面上の±45°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°方向に発生し、C17項成分の影響を受ける。一方、物体面上の縦方向の線および横方向のパターン(縦/横方向の線)からの回折光は、殆どC17項成分の影響を受けない。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(即ち、露光された基板上)での線幅均一性が低下してしまう。 Since the diffracted light from a pattern (lines and spaces) on the object plane travels in the longitudinal direction of the pattern and in a direction perpendicular to the longitudinal direction, the diffracted light from a pattern in the ±45° direction (diagonal lines) on the object plane occurs in the ±45° direction on the pupil plane and is affected by the C17 term component. On the other hand, the diffracted light from vertical lines and horizontal patterns (vertical/horizontal lines) on the object plane is hardly affected by the C17 term component. As a result, during exposure, focus differences and line width differences are caused between the diagonal lines and the vertical/horizontal lines, reducing the line width uniformity within the screen (i.e., on the exposed substrate).
本発明者は、鋭意検討により、波面収差のツェルニケ多項式C17項成分の発生原因である凹反射面に適切に非球面形状を設定することで、NA0.11以上の高NA化を行っても当該C17項成分の絶対値を低減可能な投影光学系の構成を見出した。また、各屈折光学系の非球面も適切に機能させることで、当該C17項成分の絶対値を更に低減することができることも見出した。以下に、本発明に係る投影光学系の実施例について説明する。 Through extensive research, the inventors have discovered a projection optical system configuration that can reduce the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial of wavefront aberration, even when the NA is increased to 0.11 or higher, by setting an appropriate aspheric shape on the concave reflecting surface that is the cause of the generation of the C17 term component of the Zernike polynomial. The inventors have also discovered that the absolute value of the C17 term component can be further reduced by making the aspheric surfaces of each refractive optical system function appropriately. Below, an embodiment of the projection optical system according to the present invention is described.
[実施例1]
本発明に係る投影光学系の実施例1について説明する。図1は、実施例1の投影光学系POの構成例を示す概略図であり、メリディオナル断面を表している。投影光学系POは、凹反射面M1および凸反射面M2を有し、物体面上における光軸外に位置する照明領域の像を凹反射面M1および凸反射面M2で反射させて像面に投影する。図1において、OAは光軸、OPは物体面、IPは像面、L1は第1屈折光学系(レンズ)、SG1は屈折光学部材、DMは台形鏡または平面鏡を表している。また、L2は第2屈折光学系(メニスカスレンズ)、SG2は屈折光学部材、L3は第3屈折光学系(レンズ)を表している。投影光学系POが露光装置に適用される場合、投影光学系POの物体面OPに原版が配置され、投影光学系POの像面IPに基板が配置されうる。物体面OPからNA0.12で射出された光束は、物体面OPからの光路順にL1→SG1→DM→M1→L2→M2→L2→M1→DM→SG2→L3で各光学素子を経由(通過または反射)して像面IPに等倍で結像される。即ち、本実施例1の投影光学系POは、物体面OPにおける照明領域IRの像(具体的には、照明領域IRに設けられたパターンの像)を像面IPに等倍で投影する等倍系である。なお、図1では、物体面OPから凹反射面M1に至る途中に平面の反射面DMがあるので、その前後で光軸OAの座標系を分けて記載している。以下では、照明領域IR内における1つの物点から射出された光束のうち主光線よりも+Y方向のメリディオナル方向側の全ての光線(主光線を除く)を上線と定義して説明する。収差図も同様である。メリディオナル方向は、光軸OAから主光線に向かう方向として定義され、物体面OPの物点から射出された直後の光束についてのメリディオナル方向は+Y方向である。
[Example 1]
A first embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the projection optical system PO of the first embodiment, and shows a meridional section. The projection optical system PO has a concave reflecting surface M1 and a convex reflecting surface M2, and projects an image of an illumination area located off the optical axis on an object surface onto an image surface by reflecting the image on the concave reflecting surface M1 and the convex reflecting surface M2. In FIG. 1, OA represents the optical axis, OP represents the object surface, IP represents the image surface, L1 represents the first refractive optical system (lens), SG1 represents a refractive optical element, and DM represents a trapezoidal mirror or a plane mirror. In addition, L2 represents the second refractive optical system (meniscus lens), SG2 represents a refractive optical element, and L3 represents the third refractive optical system (lens). When the projection optical system PO is applied to an exposure apparatus, an original may be placed on the object surface OP of the projection optical system PO, and a substrate may be placed on the image surface IP of the projection optical system PO. The light beam emitted from the object plane OP with NA 0.12 passes through (or is reflected by) each optical element in the order of the optical path from the object plane OP, L1→SG1→DM→M1→L2→M2→L2→M1→DM→SG2→L3, and is imaged at the image plane IP at the same magnification. That is, the projection optical system PO of the present embodiment 1 is a unity magnification system that projects the image of the illumination area IR on the object plane OP (specifically, the image of the pattern provided in the illumination area IR) at the same magnification onto the image plane IP. In FIG. 1, since there is a flat reflecting surface DM on the way from the object plane OP to the concave reflecting surface M1, the coordinate system of the optical axis OA is described separately before and after the plane DM. In the following, all light rays (excluding the principal ray) on the meridional direction side in the +Y direction of the principal ray among the light beams emitted from one object point in the illumination area IR are defined as the upper line. The same is true for the aberration diagram. The meridional direction is defined as the direction from the optical axis OA toward the principal ray, and the meridional direction for a light beam immediately after emerging from an object point on the object plane OP is the +Y direction.
ここで、図1に示される構成例において、投影光学系POの瞳位置(瞳面)は凸反射面M2であり、凸反射面M2の近傍に開口絞りを配置してもよい。また、凹反射面M1、第1屈折光学系L1、第2屈折光学系L2、および第3屈折光学系L3は非球面を有している。屈折光学部材SG1、SG2は、結像倍率または歪曲収差を調整するために使用されうる。 Here, in the configuration example shown in FIG. 1, the pupil position (pupil surface) of the projection optical system PO is the convex reflecting surface M2, and an aperture stop may be arranged near the convex reflecting surface M2. In addition, the concave reflecting surface M1, the first refractive optical system L1, the second refractive optical system L2, and the third refractive optical system L3 have aspheric surfaces. The refractive optical elements SG1 and SG2 can be used to adjust the imaging magnification or distortion aberration.
図2Aは、図1において物体面OPを上から見たときの物体面OPの照明領域IRを示している。照明領域IRは、物体面OPに配置された原版がスリット光で照明される領域として理解されてもよく、有効領域と呼ばれることがある。照明領域IRは、光軸OAを含まないように物体面OP上における光軸外(光軸OAの外側)に位置している。本実施例1では、照明領域IRを円弧状としているが、これに限られるものではなく、矩形形状であってもよい。また、本実施例1では、図2Aに示されるように、照明領域IRの短手方向であるY軸方向の長さをスリット幅Sw、長手方向であるX軸方向の長さを照明幅W、照明領域IRにおけるメリディオナル面内の上限を最大物高Ya、下限を最小物高Yiと表している。 Figure 2A shows the illumination area IR of the object plane OP when the object plane OP is viewed from above in Figure 1. The illumination area IR may be understood as an area where an original placed on the object plane OP is illuminated by slit light, and may be called an effective area. The illumination area IR is located outside the optical axis (outside the optical axis OA) on the object plane OP so as not to include the optical axis OA. In this embodiment 1, the illumination area IR is arc-shaped, but is not limited to this and may be rectangular. Also, in this embodiment 1, as shown in Figure 2A, the length in the Y-axis direction, which is the short side direction of the illumination area IR, is represented as the slit width Sw, the length in the X-axis direction, which is the long side direction, is represented as the illumination width W, the upper limit in the meridional plane of the illumination area IR is represented as the maximum object height Ya, and the lower limit is represented as the minimum object height Yi.
ここで、物高(最大物高Ya、最小物高Yi)は、物体面上での光軸OAからの高さ(距離)として定義され、物体高と呼ばれることがある。また、メリディオナル面は、照明領域IRの重心を物点として通過する主光線と光軸OPとを含む平面(子午平面)として、即ち、光軸OPを含むように照明領域IRを二等分する平面として定義されうる。つまり、最大物高Yaは、照明領域IRとメリディオナル面とが交わる線における2つの端点のうち光軸OAから遠い一方の端点であり、最小物高Yiは、当該2つの端点のうち光軸OAに近い他方の端点である。 Here, the object height (maximum object height Ya, minimum object height Yi) is defined as the height (distance) from the optical axis OA on the object plane, and is sometimes called the object height. The meridional plane can be defined as a plane (meridional plane) that includes the optical axis OP and the chief ray that passes through the center of gravity of the illumination area IR as an object point, that is, as a plane that bisects the illumination area IR so as to include the optical axis OP. In other words, the maximum object height Ya is the one of the two end points of the line where the illumination area IR and the meridional plane intersect, which is farther from the optical axis OA, and the minimum object height Yi is the other of the two end points that is closer to the optical axis OA.
図2Bは、図1において凸反射面M2から見た凹反射面M1の光軸方向射影を示している。図2Bでは、最小物高Yiおよび最大物高Yaをそれぞれ物点として射出された光束の入射範囲が示されている。点線で示される範囲が、最大物高Yaから射出された光束LBa(第1光束)の入射範囲であり、二点鎖線で示される範囲が、最小物高Yiから射出された光束LBi(第2光束)の入射範囲である。 Figure 2B shows the optical axis direction projection of concave reflecting surface M1 as viewed from convex reflecting surface M2 in Figure 1. Figure 2B shows the incidence ranges of the light beams emitted with minimum object height Yi and maximum object height Ya as object points. The range shown by the dotted line is the incidence range of light beam LBa (first light beam) emitted from maximum object height Ya, and the range shown by the two-dot chain line is the incidence range of light beam LBi (second light beam) emitted from minimum object height Yi.
図2Bでは、最大物高Yaから射出された光束LBaについて、主光線rpの入射位置を×印、サジタルのマージナル光線rs(周辺光線)の入射位置を▲印、アジムス45°方向のマージナル光線r45(周辺光線)の入射位置を■印によって示している。光軸OAから各光線rp、rs、r45の入射位置までの距離は、それぞれRp、Rs、R45である。光軸OAからメリディオナルのマージナル光線(周辺光線)の入射位置までの距離はRmである。なお、最小物高Yiから射出された光束LBiの主光線、サジタルのマージナル光線、アジムス45°方向のマージナル光線の入射位置についても、最大物高Yaから射出された光束LBaと同様であるが、図2Bでは図示を省略している。 In FIG. 2B, for the light beam LBa emitted from the maximum object height Ya, the incident position of the principal ray rp is indicated by an x mark, the incident position of the sagittal marginal ray rs (peripheral ray) is indicated by an ▲ mark, and the incident position of the azimuth 45° direction marginal ray r45 (peripheral ray) is indicated by a ■ mark. The distances from the optical axis OA to the incident positions of the rays rp, rs, and r45 are Rp, Rs, and R45, respectively. The distance from the optical axis OA to the incident position of the meridional marginal ray (peripheral ray) is Rm. Note that the incident positions of the principal ray, sagittal marginal ray, and azimuth 45° direction marginal ray of the light beam LBi emitted from the minimum object height Yi are similar to those of the light beam LBa emitted from the maximum object height Ya, but are not shown in FIG. 2B.
また、図2Bには、光軸OAを中心とし半径をRs、R45、Rmとする円が、点線a、一点鎖線b、実線cでそれぞれ示されている。非球面が作用する長さとしての主光線rpの入射位置から各光線の入射位置までの差分は、大きい順に(Rm-Rp)、(R45-Rp)、(Rs-Rp)である。さらに、凹反射面M1の非球面は光軸対称の同心円形状であるため、非球面の変化方向とメリディオナル方向とが一致している。従って、非球面による収差補正効果はメリディオナル方向が最も大きいことから、メリディオナル方向の上線の収差を制御することにより、アジムス45°方向の収差との差を低減することが可能となる。なお、前述したように、メリディオナル方向は、光軸OAから主光線(具体的には、主光線の入射位置)に向かう方向として定義される。メリディオナル方向の上線は、照明領域IR内における1つの物点(最大物高Ya、最小物高Yi)から射出されて凹反射面M1に入射する光束のうち主光線よりもメリディオナル方向(Y方向)プラス側の全ての光線(上側光線)を含むものとして定義される。以下では、メリディオナル方向の上線を「メリディオナル上線」と表記することがある。 In addition, in FIG. 2B, circles with radii Rs, R45, and Rm centered on the optical axis OA are shown by dotted line a, dashed line b, and solid line c, respectively. The differences from the incident position of the principal ray rp to the incident positions of each ray as the length over which the aspheric surface acts are (Rm-Rp), (R45-Rp), and (Rs-Rp) in descending order. Furthermore, since the aspheric surface of the concave reflecting surface M1 has a concentric shape symmetrical with respect to the optical axis, the change direction of the aspheric surface coincides with the meridional direction. Therefore, since the aberration correction effect of the aspheric surface is greatest in the meridional direction, it is possible to reduce the difference with the aberration in the azimuth 45° direction by controlling the aberration of the upper line in the meridional direction. As mentioned above, the meridional direction is defined as the direction from the optical axis OA toward the principal ray (specifically, the incident position of the principal ray). The upper line in the meridional direction is defined as including all light rays (upper rays) that are on the positive side of the meridional direction (Y direction) from the principal ray among the light beams that are emitted from one object point (maximum object height Ya, minimum object height Yi) in the illumination area IR and enter the concave reflecting surface M1. Hereinafter, the upper line in the meridional direction may be referred to as the "upper meridional line."
本実施例1の投影光学系POでは、非球面を有する凹反射面M1が、照明領域IRとメリディオナル面とが交わる線における端点から射出されて凹反射面M1に入射する光束について所定条件を満たすように構成される。所定条件は、以下の式(1)を満たすとの条件を含む。これにより、投影光学系POにおいて、高NA化と同時に、全像高にてツェルニケ多項式のC17項成分を良好に補正することができる。
Tm-Tp>0 ・・・(1)
In the projection optical system PO of the first embodiment, the aspheric concave reflecting surface M1 is configured to satisfy a predetermined condition for a light beam emitted from an end point of a line where the illumination region IR and the meridional plane intersect and incident on the concave reflecting surface M1. The predetermined condition includes a condition that the following formula (1) is satisfied. This makes it possible to satisfactorily correct the C17 term component of the Zernike polynomial at all image heights while increasing the NA in the projection optical system PO.
Tm-Tp>0...(1)
上記の式(1)は、凹反射面M1の近軸曲率半径を正(具体的には、正のデータ設定)と規定することを前提としている。式(1)では、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置を変数として凹反射面M1の局所的な曲率半径を表す関数における、光束の主光線が入射する位置での微分値をTp、光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値をTmとしている。当該光束は、最大物高Yaから射出された光束LBa(第1光束)、および、最小物高Yiから射出された光束LBi(第2光束)の各々でありうる。つまり、本実施例1では、光束LBaおよび光束LBiの双方において上記の式(1)を満たすように凹反射面M1が構成される。なお、以下では、凹反射面M1の局所的な曲率半径(局所曲率半径)を「局所R」、主光線が入射する位置での微分値Tpを「傾きTp」、メリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmを「最大傾きTm」と表記することがある。 The above formula (1) is based on the premise that the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface M1 is defined as positive (specifically, positive data setting). In formula (1), in a function that expresses the local radius of curvature of the concave reflecting surface M1 with the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction as a variable, the differential value at the position where the principal ray of the light beam is incident is Tp, and the maximum value of the differential value in the position range where the meridional upper line of the light beam is incident is Tm. The light beam can be each of the light beam LBa (first light beam) emitted from the maximum object height Ya and the light beam LBi (second light beam) emitted from the minimum object height Yi. In other words, in this embodiment 1, the concave reflecting surface M1 is configured so that the above formula (1) is satisfied for both the light beam LBa and the light beam LBi. In the following, the local radius of curvature (local radius of curvature) of the concave reflecting surface M1 may be referred to as "local R", the differential value Tp at the position where the principal ray is incident may be referred to as "slope Tp", and the maximum value Tm of the differential value in the range of positions where the meridional upper line is incident may be referred to as "maximum slope Tm".
ここで、上記の式(1)の条件について、図2Cを参照しながら説明する。図2Cは、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係、即ち、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置を変数として凹反射面M1の局所Rを表す関数の一例を示している。本実施例1の凹反射面M1は、最大物高Yaからの光束LBaと、最小物高Yiからの光束LBiとの双方について上記の式(1)の条件を満たすように構成される。具体的には、凹反射面M1は、最大物高Yaからの光束LBaについて、主光線が入射する位置での関数の微分値Tpaと、メリディオナル上線が入射する位置範囲での関数の微分値の最大値Tmaとが、(Tma-Tpa>0)を満たすように構成される。さらに、凹反射面M1は、最小物高Yiからの光束LBiについて、主光線が入射する位置での関数の微分値Tpiと、メリディオナル上線が入射する位置範囲での関数の微分値の最大値Tmiとが、(Tmi-Tpi>0)を満たすように構成される。 Here, the condition of the above formula (1) will be explained with reference to FIG. 2C. FIG. 2C shows an example of a function that expresses the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1, that is, the local R of the concave reflecting surface M1 with the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction as a variable. The concave reflecting surface M1 of this embodiment 1 is configured to satisfy the condition of the above formula (1) for both the light beam LBa from the maximum object height Ya and the light beam LBi from the minimum object height Yi. Specifically, the concave reflecting surface M1 is configured such that, for the light beam LBa from the maximum object height Ya, the differential value Tpa of the function at the position where the principal ray is incident and the maximum value Tma of the differential value of the function in the position range where the meridional upper line is incident satisfy (Tma-Tpa>0). Furthermore, the concave reflecting surface M1 is configured so that for the light beam LBi from the minimum object height Yi, the differential value Tpi of the function at the position where the principal ray is incident and the maximum value Tmi of the differential value of the function in the range of positions where the meridional upper line is incident satisfy (Tmi-Tpi>0).
図3Aは、本実施例1において、最小物高Yi=470、最大物高Ya=520としたときの、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を示している。図3Aにおいて、横軸は、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置h(即ち、径方向の高さ)を示しており、縦軸は、凹反射面M1の局所R(即ち、局所的な曲率半径)を示している。図3Aには、最小物高Yiおよび最小物高Yaの各々から射出された光束のうち主光線およびメリディオナル上線が入射する位置範囲が示されている。当該位置範囲の左端が主光線の入射位置であり、当該位置範囲内における傾きの最大値は、主光線の入射位置での傾きよりもプラス方向に大きい値を示している。図3Bは、図3Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示しており、図3Aの例では上記の式(1)の条件を満たしている。 3A shows the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 when the minimum object height Yi = 470 and the maximum object height Ya = 520 in this embodiment 1. In FIG. 3A, the horizontal axis shows the position h of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction (i.e., the height in the radial direction), and the vertical axis shows the local R of the concave reflecting surface M1 (i.e., the local radius of curvature). FIG. 3A shows the position ranges where the chief ray and the meridional upper line of the light beam emitted from each of the minimum object height Yi and the minimum object height Ya are incident. The left end of the position range is the incident position of the chief ray, and the maximum value of the inclination within the position range shows a value larger in the positive direction than the inclination at the incident position of the chief ray. FIG. 3B shows the numerical values for the inclination Tp and the maximum inclination Tm in the example of FIG. 3A, and the example of FIG. 3A satisfies the condition of the above formula (1).
従来構成の投影光学系の収差については後述するが、アジムス45°方向の特にハロ成分がオーバーに残存することが、ツェルニケ多項式のC17項成分の絶対値が増大する原因である。上記の式(1)によれば、メリディオナル上線の収差をオーバーに制御することになるので、アジムス45°方向に対する収差の差を低減し、ツェルニケ多項式のC17項成分の絶対値を低減することができる。 The aberration of the conventional projection optical system will be described later, but the halo component, especially in the 45° azimuth direction, remains over, which is the reason for the increase in the absolute value of the C17 component of the Zernike polynomial. According to the above formula (1), the aberration of the meridional upper line is controlled to be over, so the difference in aberration in the 45° azimuth direction can be reduced, and the absolute value of the C17 component of the Zernike polynomial can be reduced.
また、本実施例1の投影光学系POは等倍対称系の光学系であるため、照明領域IR内の物点(最大物高Ya、最小物高Yi)から射出された光束は凹反射面M1で2回反射される。上記では、凹反射面M1の上部における1回目の反射について説明したが、凹反射面M1の下部における2回目の反射では、1回目の反射と同様の非球面作用を受けることになる。これにより、メリディオナル方向とアジムス45°方向の波面収差の差を低減することができるので、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を更に低減することができる。そして、対称に配置された第1屈折光学系L1および第3屈折光学系L3の非球面は、主に像面湾曲を補正し、瞳に近い第2屈折光学系L2の非球面は、凹反射面M1の非球面の作用を補償するように、全像高の横収差のバランスを補正している。具体的には、第2屈折光学系L2は、凹反射面M1のうち光束(LBa、LBi)の主光線が入射する位置から当該光束のメリディオナルマージナル光線が入射する位置までの範囲における上記関数の微分値(傾き)の変化を補償(低減)するための領域を有する。主光線が入射する位置からメリディオナルマージナル光線が入射する位置までの範囲とは、図2Cにおいて、メリディオナル上線の入射位置範囲に主光線の入射位置を加えた範囲と理解されてもよい。加えて、凸反射面M2を瞳とした等倍対称系である本実施例1の投影光学系POでは、コマ収差および歪曲収差が発生しない構成となっている。 In addition, since the projection optical system PO of this embodiment 1 is an equal-magnification symmetric optical system, the light beam emitted from the object point (maximum object height Ya, minimum object height Yi) in the illumination area IR is reflected twice by the concave reflecting surface M1. The above describes the first reflection at the upper part of the concave reflecting surface M1, but the second reflection at the lower part of the concave reflecting surface M1 is subjected to the same aspheric action as the first reflection. This reduces the difference in wavefront aberration in the meridional direction and the azimuth 45° direction, so that the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial can be further reduced. The aspheric surfaces of the first and third refractive optical systems L1 and L3, which are symmetrically arranged, mainly correct the field curvature, and the aspheric surface of the second refractive optical system L2, which is close to the pupil, corrects the balance of lateral aberration at all image heights so as to compensate for the action of the aspheric surface of the concave reflecting surface M1. Specifically, the second refractive optical system L2 has an area for compensating (reducing) the change in the differential value (slope) of the above function in the range from the position where the principal ray of the light beam (LBa, LBi) is incident on the concave reflecting surface M1 to the position where the meridional marginal ray of the light beam is incident. The range from the position where the principal ray is incident to the position where the meridional marginal ray is incident may be understood as the range of the incidence position of the meridional upper ray plus the incidence position of the principal ray in FIG. 2C. In addition, the projection optical system PO of this embodiment 1, which is an equal-magnification symmetric system with the convex reflecting surface M2 as the pupil, is configured so that coma aberration and distortion aberration do not occur.
次に、従来構成の投影光学系POcに対する本実施例1の投影光学系POの構成の効果(補正メカニズム)を明確にするため、従来構成の投影光学系POcの設計を試みた結果について説明する。従来構成の投影光学系POcでは、凹反射面M1が球面であること以外は、図1に示される本実施例1の投影光学系POと同様の光学仕様を有する。 Next, to clarify the effect (correction mechanism) of the configuration of the projection optical system PO of this embodiment 1 on the projection optical system POc of the conventional configuration, the results of an attempt to design a projection optical system POc of the conventional configuration will be described. The projection optical system POc of the conventional configuration has the same optical specifications as the projection optical system PO of this embodiment 1 shown in FIG. 1, except that the concave reflecting surface M1 is a spherical surface.
従来構成の投影光学系POcの光学仕様は、以下の表1に示されるように、主波長はi線であり、NA0.12、照明幅W=800mm、スリット幅Sw=50mm(物高470~520mm)である。以下の表2~表3は、従来構成の投影光学系POcの設計に使用した各種パラメータの数値例を示している。また、従来構成の投影光学系POcの概略図を図20に示し、従来構成の投影光学系POcにおける収差図を図21に示している。図21では、i線の波面収差RMSおよびツェルニケ多項式C17項成分の数値も併せて示している。図22は、i線波長における各像高(各物高)の波面収差の瞳マップであり、図中における右側のスケールは-400~+400mλである。 As shown in Table 1 below, the optical specifications of the conventional projection optical system POc are i-line dominant wavelength, NA 0.12, illumination width W = 800 mm, and slit width Sw = 50 mm (object height 470-520 mm). Tables 2 and 3 below show examples of the values of various parameters used in the design of the conventional projection optical system POc. FIG. 20 shows a schematic diagram of the conventional projection optical system POc, and FIG. 21 shows an aberration diagram of the conventional projection optical system POc. FIG. 21 also shows the wavefront aberration RMS of the i-line and the numerical value of the C17 term component of the Zernike polynomial. FIG. 22 is a pupil map of the wavefront aberration at each image height (each object height) at the i-line wavelength, and the scale on the right side of the figure is -400 to +400 mλ.
なお、通常、収差図は物体面基準の入射瞳位置の符号により、メリディオナル上線、メリディオナル下線、サジタル光線の表示が入れ替わる。但し、ここでは、全ての収差図において、光路図上で定義済みのメリディオナル上線、メリディオナル下線が収差図と対応するように修正してある。メリディオナル下線は、照明領域IR内における1つの物点から射出された光束のうち主光線よりもメリディオナル方向マイナス側の全ての光線(下側光線)を含むものと定義される。また、表2に示される数値例では、像界が正の間隔、正の屈折率になるように、像面直前にダミーの反射面を挿入してトータルの反射面数を偶数としている。上記の設定は、本明細書で説明する全ての実施例において共通に用いられる。 Note that in aberration diagrams, the indication of the meridional upper line, meridional lower line, and sagittal ray is usually switched depending on the sign of the entrance pupil position based on the object plane. However, in all aberration diagrams, the meridional upper line and meridional lower line defined on the light path diagram are corrected so that they correspond to the aberration diagram. The meridional lower line is defined as including all rays (lower rays) on the negative side of the meridional direction from the principal ray among the light beams emitted from one object point in the illumination region IR. In addition, in the numerical example shown in Table 2, a dummy reflecting surface is inserted just before the image plane so that the image field has a positive interval and a positive refractive index, making the total number of reflecting surfaces an even number. The above settings are used in common in all embodiments described in this specification.
従来構成の投影光学系POcでは、主波長は365.5nm(i線とする)である。図21は、従来構成の投影光学系POcについて、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。光線比率50%~100%の挙動(ハロ成分)が、メリディオナルおよびサジタル対アジムス45°で異なっている。前者のメリディオナルおよびサジタルでは全体としてアンダー傾向であるが、後者のアジムス45°ではオーバーとなっている。結果としてツェルニケ多項式C17項は、162.7~207.7mλと大きく残存し、波面収差RMSも62.1~74.0mλと大きく、投影像コントラストの低下を招いている。図22では、図19で示したようなツェルニケ多項式C17項成分が大きく残存していることがわかる。非特許文献1を用いて前述したように、NA7で換算した数値と同レベルとなっていることが分かる。 In the conventional projection optical system POc, the dominant wavelength is 365.5 nm (i-line). FIG. 21 shows, from the left, the transverse aberrations of meridional, sagittal, and 45° azimuth, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the Zernike polynomial C17 term component for the conventional projection optical system POc. The behavior (halo component) of the light beam ratio of 50% to 100% is different between meridional and sagittal versus 45° azimuth. The former meridional and sagittal tend to be under-corrected overall, while the latter 45° azimuth is over-corrected. As a result, the Zernike polynomial C17 term remains large at 162.7 to 207.7 mλ, and the wavefront aberration RMS is also large at 62.1 to 74.0 mλ, resulting in a decrease in the contrast of the projected image. It can be seen from Fig. 22 that the C17 term component of the Zernike polynomial as shown in Fig. 19 remains large. As described above using Non-Patent Document 1, it can be seen that it is at the same level as the numerical value converted at NA 7 .
これに対し、本実施例1では、上記の式(1)が満たされるように凹反射面M1(非球面)が構成される。図4は、本実施例1の投影光学系POについて、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図4に示すように、本実施例1の投影光学系PO(凹反射面M1)の構成では、ツェルニケ多項式C17項成分が-8.7~6.3mλと非常に小さく、波面収差RMSも6.1~14.0mλと小さく、これらの収差が良好に補正されている。図5は、i線波長における各像高(各物高)の波面収差の瞳マップであり、図中における右側のスケールは-400~+400mλである。図5に示すように、本実施例1の投影光学系POでは、従来構成の投影光学系POc(図22)に比べて波面が良好に補正されている。図6に、本実施例1の投影光学系POと従来構成の投影光学系POcとでツェルニケ多項式C17項成分を像高ごとに比較した結果を示す。本実施例1の投影光学系POと従来構成の投影光学系POcとでは、凹反射面M1が上記式(1)の条件を満たす非球面であるか否かの違いであるが、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値が、本実施例1では非常に良好に補正されていることが分かる。 In contrast, in this embodiment 1, the concave reflecting surface M1 (aspheric surface) is configured so that the above formula (1) is satisfied. FIG. 4 shows, from the left, the meridional, sagittal, and azimuth 45° transverse aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the Zernike polynomial C17 term component for the projection optical system PO of this embodiment 1. As shown in FIG. 4, in the configuration of the projection optical system PO (concave reflecting surface M1) of this embodiment 1, the Zernike polynomial C17 term component is very small at -8.7 to 6.3 mλ, and the wavefront aberration RMS is also small at 6.1 to 14.0 mλ, and these aberrations are well corrected. FIG. 5 is a pupil map of the wavefront aberration at each image height (each object height) at the i-line wavelength, and the scale on the right side of the figure is -400 to +400 mλ. As shown in Fig. 5, the wavefront is corrected better in the projection optical system PO of this embodiment 1 than in the projection optical system POc of the conventional configuration (Fig. 22). Fig. 6 shows the results of comparing the Zernike polynomial C17 term component for each image height in the projection optical system PO of this embodiment 1 and the projection optical system POc of the conventional configuration. The difference between the projection optical system PO of this embodiment 1 and the projection optical system POc of the conventional configuration is whether or not the concave reflecting surface M1 is an aspheric surface that satisfies the condition of the above formula (1), but it can be seen that the absolute value of the Zernike polynomial C17 term component is corrected very well in this embodiment 1.
ここで、特許文献1~2には、投影光学系の凹反射面に非球面を用いている例が記載されている。特許文献1において凹反射面に非球面を用いている例は、第3実施形態および第4実施形態であり、特許文献2において凹反射面に非球面を用いている例は、数値実施例1~3である。但し、特許文献1~2には、本実施例1のようにツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を低減するために、凹反射面の非球面形状を規定する思想は記載されていない。以下、検証のため、特許文献1~2の構成を再現した結果を示す。 Here, Patent Documents 1 and 2 describe examples in which an aspheric surface is used on the concave reflecting surface of a projection optical system. In Patent Document 1, the examples in which an aspheric surface is used on the concave reflecting surface are the third and fourth embodiments, and in Patent Document 2, the examples in which an aspheric surface is used on the concave reflecting surface are Numerical Examples 1 to 3. However, Patent Documents 1 and 2 do not describe the idea of defining the aspheric shape of the concave reflecting surface in order to reduce the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial as in this Example 1. Below, for verification, the results of reproducing the configurations of Patent Documents 1 and 2 are shown.
まず、特許文献1の第3実施形態および第4実施形態における非球面局所Rの変化を再現した結果を図23A~23B、図24A~24Bにそれぞれ示す。図23A、図24Aの非球面局所Rは、軸上から周辺にかけての差分が各々38mm、25mm程度と単調に増加している。これは、本実施例1における非球面局所Rの変化(3mm以内)と比較すると桁違いに大きくなっている。従って、特許文献1の構成では、図23B、図24Bを参照すると、メリディオナル収差が過剰にオーバーへ制御することになるため、ツェルニケ多項式C17項成分を像高一律的に補正する域を超え、逆に像高差が増大していると推量される。 First, the results of reproducing the change in aspherical local R in the third and fourth embodiments of Patent Document 1 are shown in Figures 23A to 23B and Figures 24A to 24B, respectively. The difference in aspherical local R in Figures 23A and 24A from the axis to the periphery increases monotonically to about 38 mm and 25 mm, respectively. This is an order of magnitude larger than the change in aspherical local R in this Example 1 (within 3 mm). Therefore, with the configuration of Patent Document 1, referring to Figures 23B and 24B, it is presumed that the meridional aberration is excessively controlled over, exceeding the range in which the C17 term component of the Zernike polynomial is uniformly corrected for image height, and instead the image height difference increases.
また、特許文献1の構成では、第2屈折光学系に非球面を有しないことが本実施例1の構成と異なっており、そのため、凹反射面の非球面作用を適切に補償(低減)することが困難である。特許文献1の構成では、第2屈折光学系の近傍にある凸反射面を非球面としているが、当該凸反射面は瞳面であるが故に、全像高で一括して収差を制御することしかできない。さらに、等倍2枚鏡系のペッツバール和補正の原理上、凸反射面の曲率半径を変える自由度も限定されてしまう。結果として、特許文献1の図19、図18のように、走査露光で得られるツェルニケ多項式C17項成分の平均値は小さいが、各像高のツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を低減することができない。一方、本発明では、本実施例1のように、瞳面から離れた第2屈折光学系L2に非球面を使用する。これにより、各物高(各物点)からの光線通過位置が分散されるため、その結果、各物高からの光線通過位置が分散された凹反射面M1の非球面作用を補償する効果が大きくなる。また、第2屈折光学系L2としてのレンズの両面でベンディングが可能であるため、収差補正を行うため適切な曲率半径を設定する自由度も向上しうる。 In addition, the configuration of Patent Document 1 differs from the configuration of this Example 1 in that the second refractive optical system does not have an aspheric surface, and therefore it is difficult to appropriately compensate (reduce) the aspheric action of the concave reflecting surface. In the configuration of Patent Document 1, the convex reflecting surface near the second refractive optical system is aspheric, but since the convex reflecting surface is the pupil surface, it is only possible to control aberrations collectively at all image heights. Furthermore, due to the principle of Petzval sum correction of an equal-magnification two-mirror system, the degree of freedom to change the radius of curvature of the convex reflecting surface is also limited. As a result, as shown in Figures 19 and 18 of Patent Document 1, the average value of the Zernike polynomial C17 term component obtained by scanning exposure is small, but the absolute value of the Zernike polynomial C17 term component at each image height cannot be reduced. On the other hand, in the present invention, as in this Example 1, an aspheric surface is used for the second refractive optical system L2 away from the pupil surface. This distributes the positions at which light rays pass from each object height (each object point), which results in a greater effect of compensating for the aspheric action of the concave reflecting surface M1, where the positions at which light rays pass from each object height are distributed. In addition, because bending is possible on both sides of the lens as the second refractive optical system L2, the degree of freedom in setting an appropriate radius of curvature for aberration correction can also be improved.
次に、特許文献2の数値実施例1~3における非球面局所Rの変化を再現した結果を図25A~25B、図26A~26B、図27A~27Bにそれぞれ示す。図25B、図26B、図27Bを参照すると、特許文献2の数値実施例では、上記の式(1)を満たしていない。即ち、最小物高からの光線および最大物高からの光線のどちらか、または両方とも、メリディオナル上線の入射位置範囲において、主光線の入射位置での傾きTpより最大傾きTmが大きくなる位置が存在しない。従って、高NA化の際にツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を低減することは困難である。 Next, the results of reproducing the change in local R of the aspheric surface in numerical examples 1 to 3 of Patent Document 2 are shown in Figures 25A to 25B, 26A to 26B, and 27A to 27B, respectively. With reference to Figures 25B, 26B, and 27B, the numerical examples of Patent Document 2 do not satisfy the above formula (1). That is, for either or both of the light rays from the minimum object height and the maximum object height, there is no position within the range of incidence positions of the meridional upper line where the maximum slope Tm is greater than the slope Tp at the incidence position of the principal ray. Therefore, it is difficult to reduce the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial when increasing the NA.
以下、本実施例1の投影光学系POにおいて、高NA化とツェルニケ多項式CN17項成分の絶対値の低減に関するより好ましい構成条件について説明する。 Below, we will explain more preferable configuration conditions for increasing the NA and reducing the absolute value of the CN17 term component of the Zernike polynomial in the projection optical system PO of this embodiment 1.
本実施例1の投影光学系POでは、凹反射面M1が、所定条件として以下の式(2)を満たすように構成されると更によい。原理的には、上記の式(1)を満たすことにより、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を低減する効果を有するが、より大きい補正効果を得るには(Tm-Ta)の下限値が「0.0004」より大きい値とするとよい。当該下限値は、NA0.11以上で、第1屈折光学系L1や第3屈折光学系L3の位置、および、凹反射面M1の非球面形状(非球面量)等をパラメータとして変化させて複数の実施例の設計を行い、それらの結果から得られた最小値に基づいて設定している。なお、上限値については、本実施例1を超える高NA化を行った場合や、加工/計測上の非球面形状(非球面量)の制約、スリット幅の変更等、光学仕様により変化するので特に設定していないが、一例として「0.028」が挙げられる。
Tm-Tp>0.0004 ・・・(2)
In the projection optical system PO of this embodiment 1, it is more preferable that the concave reflecting surface M1 is configured to satisfy the following formula (2) as a predetermined condition. In principle, by satisfying the above formula (1), the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is reduced, but in order to obtain a greater correction effect, the lower limit value of (Tm-Ta) should be set to a value greater than "0.0004". The lower limit value is set based on the minimum value obtained from the results of designing a plurality of embodiments by changing the positions of the first refractive optical system L1 and the third refractive optical system L3, and the aspheric shape (aspheric amount) of the concave reflecting surface M1 as parameters with an NA of 0.11 or more. Note that the upper limit value is not particularly set because it changes depending on the optical specifications, such as when the NA is increased beyond this embodiment 1, the constraints of the aspheric shape (aspheric amount) in processing/measurement, and changes in the slit width, but "0.028" is given as an example.
Tm-Tp>0.0004...(2)
また、本実施例1の投影光学系POでは、凹反射面M1が、所定条件として以下の式(3)を満たすように構成されると更によい。以下の式(3)において、「Tpa」は、最大物高Yaからの光束LBaの主光線が入射する位置での傾きTpであり、「Tpi」は、最小物高Yiからの光束LBiの主光線が入射する位置での傾きTpである。この条件は、従来構成のように全像高で一律的に発生するツェルニケ多項式C17項成分(図6参照)を、全像高で一律的に且つ効率よく補正(低減)するための条件であり、メリディオナル方向における凹反射面M1の局所Rの変化に対して特に有効である。この条件を満たさない場合、凹反射面M1の局所Rの変化が増大するため、凹反射面M1の非球面自体でツェルニケ多項式C17項成分の像高差が発生することになりうる。特許文献1の第3実施形態および第4実施形態では、図23B、図24Bに示されるように、式(3)の条件を大きく逸脱している。
|Tpa-Tpi|<0.001 ・・・(3)
In the projection optical system PO of the first embodiment, it is more preferable that the concave reflecting surface M1 is configured to satisfy the following formula (3) as a predetermined condition. In the following formula (3), "Tpa" is the inclination Tp at the position where the principal ray of the light beam LBa from the maximum object height Ya is incident, and "Tpi" is the inclination Tp at the position where the principal ray of the light beam LBi from the minimum object height Yi is incident. This condition is a condition for uniformly and efficiently correcting (reducing) the Zernike polynomial C17 term component (see FIG. 6) that occurs uniformly at all image heights as in the conventional configuration, and is particularly effective for the change in local R of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction. If this condition is not satisfied, the change in local R of the concave reflecting surface M1 increases, and the image height difference of the Zernike polynomial C17 term component may occur in the aspheric surface of the concave reflecting surface M1 itself. As shown in FIG. 23B and FIG. 24B, the third and fourth embodiments of Patent Document 1 largely deviate from the condition of formula (3).
|Tpa-Tpi|<0.001...(3)
また、本実施例1の投影光学系POでは、非球面を有する凹反射面M1が、光軸OAと有効径とで決定される近似球面に対し、以下の式(4)を満たすように構成されるとよい。これは、球面干渉計計測で計測可能な非球面形状(非球面量)とするための条件である。凹反射面M1の非球面サグ量(非球面sag量)が10μm以上である場合、被検面専用のヌル素子を用意したり、干渉計測器のシステムエラー校正のため被検面と同等形状を有するマスター原器を用意したりする必要がある。この場合、設備投資のコストが大きくなってしまう。そのため、以下の式(4)の条件のように、凹反射面M1の非球面サグ量を10μmより小さくするとよい。
非球面サグ量<10μm ・・・(4)
In addition, in the projection optical system PO of the first embodiment, the concave reflecting surface M1 having an aspheric surface may be configured to satisfy the following formula (4) with respect to the approximate spherical surface determined by the optical axis OA and the effective diameter. This is a condition for making the aspheric shape (aspheric amount) measurable by spherical interferometer measurement. If the aspheric sag amount (aspheric sag amount) of the concave reflecting surface M1 is 10 μm or more, it is necessary to prepare a null element dedicated to the test surface or to prepare a master prototype having a shape equivalent to the test surface for system error calibration of the interferometer. In this case, the cost of capital investment will be large. Therefore, it is preferable to make the aspheric sag amount of the concave reflecting surface M1 smaller than 10 μm, as in the condition of the following formula (4).
Aspheric surface sag amount < 10 μm ... (4)
次に、本実施例1の投影光学系POの具体的な仕様について説明する。実施例1の投影光学系POの構成については、図1を用いて前述したとおりである。以下の表4は、本実施例1の投影光学系POの光学仕様1を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例1の投影光学系POは、主波長がi線であり、NA0.12の高NA化、露光幅800mm、スリット幅50mmの仕様を実現している。また、以下の表5~表6は、本実施例1の投影光学系POにおける各種パラメータの数値例を示している。表5において、「面番号」は、投影光学系POに設けられた複数の面に対して物体面OPから光路順に付与された番号を示している。「非球面設定」は、各面が非球面か否かを示しており、「ASP」と記載されている面が非球面である。「R」は曲率半径(mm)を、「D」は面間隔(mm)を、「glass」は硝材をそれぞれ示している。但し、空気の屈折率を1とし、「glass」が“-1”となっている面は奇数回で反射された以降の面を表し、“SiO2”となっている面は、硝材が合成石英であることを示している。表5では波長ごとの屈折率も示している。また、表6に示される「asp_data」は非球面係数であり、本発明に係る実施例の投影光学系POにおける非球面は全て、以下の式(5)で表される非球面式によって定義されうる。このように構成された実施例1の投影光学系POは、図3Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。
z=(1/R)h2/(1+(1-(1+k)(1/R)2h2)1/2)
+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16+Hh18+Jh20
・・・(5)
ここで、非球面の局所Rは、上記の式(5)をf(h)=zとおいたとき、以下の式(6)で算出されうる。以下の式(6)において、「f”」は、f(h)の2回微分を表し、「f’」は、f(h)の1回微分を表している。
Next, the specific specifications of the projection optical system PO of the first embodiment will be described. The configuration of the projection optical system PO of the first embodiment has been described above with reference to FIG. 1. Table 4 below shows the optical specifications 1 of the projection optical system PO of the first embodiment, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO of the first embodiment has a dominant wavelength of the i-line, a high NA of 0.12, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 50 mm. Tables 5 to 6 below show examples of numerical values of various parameters in the projection optical system PO of the first embodiment. In Table 5, "surface number" indicates the number given to the multiple surfaces provided in the projection optical system PO in the order of the optical path from the object surface OP. "Aspheric setting" indicates whether each surface is aspheric or not, and the surface marked with "ASP" is aspheric. "R" indicates the radius of curvature (mm), "D" indicates the surface distance (mm), and "glass" indicates the glass material. However, the refractive index of air is 1, surfaces with "glass" set to "-1" indicate surfaces that have been reflected an odd number of times, and surfaces with "SiO2" indicate that the glass material is synthetic quartz. Table 5 also shows the refractive index for each wavelength. Furthermore, "asp_data" shown in Table 6 is an aspheric coefficient, and all aspheric surfaces in the projection optical system PO of the embodiment according to the present invention can be defined by the aspheric equation expressed by the following equation (5). The projection optical system PO of the embodiment 1 configured in this way satisfies all of the conditions of the above equations (1) to (4), as shown in FIG. 3B.
z=(1/R)h 2 /(1+(1-(1+k)(1/R) 2 h 2 ) 1/2 )
+Ah 4 +Bh 6 +Ch 8 +Dh 10 +Eh 12 +Fh 14 +Gh 16 +Hh 18 +Jh 20
...(5)
Here, when f(h)=z in the above formula (5), the local R of the aspheric surface can be calculated by the following formula (6). In the following formula (6), "f"" represents the second derivative of f(h), and "f'" represents the first derivative of f(h).
図3Cは、最小物高Yi=470、最大物高Ya=520としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号8)における非球面局所Rの変化を示している。図3Cにおいて、横軸は、メリディオナル方向の位置h(即ち、径方向の高さ)を示しており、縦軸は、凹反射面M1の局所R(即ち、局所的な曲率半径)を示している。図3Cには、最小物高Yiおよび最大物高Yaの各々から射出された光束のうち主光線およびメリディオナル上線が入射する位置範囲が示されている。当該位置範囲の左端が主光線の入射位置である。本実施例1の第2屈折光学系L2は、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図3A参照)を補償するように、当該位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもマイナス方向となる領域を有する。これにより、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系POの全体として良好な光学性能が得られる。これは、図4を用いて前述したとおりである。 Figure 3C shows the change in aspheric local R on the aspheric surface (surface number 8) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 470 and the maximum object height Ya = 520. In Figure 3C, the horizontal axis shows the position h in the meridional direction (i.e., the height in the radial direction), and the vertical axis shows the local R (i.e., the local radius of curvature) of the concave reflecting surface M1. Figure 3C shows the position ranges in which the chief ray and the meridional upper line of the light beam emitted from each of the minimum object height Yi and the maximum object height Ya are incident. The left end of the position range is the incident position of the chief ray. The second refractive optical system L2 of this embodiment 1 has a region in which the inclination within the position range is in the negative direction from the incident position of the chief ray so as to compensate for the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies the formula (1) (see Figure 3A). This allows for a balanced correction of lateral aberrations at all image heights, and mainly corrects the field curvature at the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, resulting in good overall optical performance of the projection optical system PO. This is as described above with reference to FIG. 4.
[実施例2]
本発明に係る投影光学系の実施例2について説明する。実施例2は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(4)で示した条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。また、本実施例2の投影光学系は、図1を用いて前述した実施例1の投影光学系POと同様の構成を有する。
[Example 2]
A projection optical system according to a second embodiment of the present invention will now be described. The second embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the conditions and various definitions shown in equations (1) to (4) are the same as those described in the first embodiment. The projection optical system according to the second embodiment has a similar configuration to the projection optical system PO of the first embodiment described above with reference to FIG. 1.
以下の表7は、本実施例2の投影光学系の光学仕様2を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例2の投影光学系は、主波長がi線であり、NA0.11の高NA化、露光幅800mm、スリット幅50mmの仕様を実現している。また、以下の表8~表9は、本実施例2の投影光学系における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された本実施例2の投影光学系における、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を図7Aに示す。また、図7Bは、図7Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示している。本実施例2の投影光学系は、図7Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。実施例2では、式(1)は満足しているが、非球面局所Rが減少しているといった特徴がある。この場合、メリディオナル上線に対する凹反射面M1の作用をアンダー補正することになるが、像面湾曲については第1屈折光学系L1および第3屈折光学系L3の非球面により、横収差については第2屈折光学系L2の非球面により、それぞれ補正可能である。ツェルニケ多項式C17項成分を補正するためには、メリディオナル上線のハロ成分の制御が重要であるため、凹反射面M1にて式(1)を満足することにより効果を発揮している。 The following Table 7 shows the optical specification 2 of the projection optical system of the present embodiment 2, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system of the present embodiment 2 has a dominant wavelength of the i-line, a high NA of 0.11, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 50 mm. The following Tables 8 and 9 show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system of the present embodiment 2. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the first embodiment. In the projection optical system of the present embodiment 2 configured in this way, the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 is shown in FIG. 7A. Also, FIG. 7B shows the numerical values for the tilt Tp and the maximum tilt Tm in the example of FIG. 7A. As shown in FIG. 7B, the projection optical system of the present embodiment 2 satisfies all the conditions of the above formulas (1) to (4). In the second embodiment, the formula (1) is satisfied, but the aspheric local R is reduced. In this case, the effect of the concave reflecting surface M1 on the meridional upper line is under-corrected, but the field curvature can be corrected by the aspheric surfaces of the first and third refractive optical systems L1 and L3, and the lateral aberration can be corrected by the aspheric surface of the second refractive optical system L2. Since it is important to control the halo component of the meridional upper line in order to correct the C17 term component of the Zernike polynomial, satisfying formula (1) with the concave reflecting surface M1 is effective.
図7Cは、最小物高Yi=450、最大物高Ya=500としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号8)における非球面局所Rの変化を示している。図の説明は実施例1と同様である。本実施例2の第2屈折光学系L2は、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図7A参照)を補償するように、メリディオナル上線が入射する位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもマイナス方向となる領域を有する。これにより、図8に示されるように、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系の全体として良好な光学性能が得られる。図8は、本実施例2の投影光学系について、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図8に示すように、本実施例2の投影光学系の構成では、メリディオナル、サジタル、アジムス45°方向とも横収差が良好に補正されている。また、主波長であるi線の波面収差RMSが2.0~3.3mλと小さく、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値も-1.8~1.9mλと小さく、これらの収差も良好に補正されている。 Figure 7C shows the change in aspheric local R in the aspheric surface (surface number 8) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 450 and the maximum object height Ya = 500. The explanation of the figure is the same as in Example 1. The second refractive optical system L2 of this Example 2 has a region in which the inclination within the range of positions where the meridional upper line is incident is in the negative direction from the position of incidence of the principal ray so as to compensate for the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies the formula (1) (see Figure 7A). As a result, as shown in Figure 8, along with the balance correction of the lateral aberration of the entire image height, mainly the curvature of field is corrected in the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, and good optical performance is obtained as a whole of the projection optical system. FIG. 8 shows, from the left, the meridional, sagittal, and 45° azimuth lateral aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the C17 term component of the Zernike polynomial for the projection optical system of this embodiment. As shown in FIG. 8, in the configuration of the projection optical system of this embodiment, the lateral aberrations are well corrected in the meridional, sagittal, and 45° azimuth directions. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line, which is the dominant wavelength, is small at 2.0 to 3.3 mλ, and the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is also small at -1.8 to 1.9 mλ, and these aberrations are also well corrected.
[実施例3]
本発明に係る投影光学系の実施例3について説明する。実施例3は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(4)で示した条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。また、本実施例3の投影光学系は、図1を用いて前述した実施例1の投影光学系POと基本的に同様の構成を有するが、第2屈折光学系L2を構成するメニスカスレンズのR2面を非球面としている点で異なる。
[Example 3]
A projection optical system according to a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the conditions and various definitions shown in the expressions (1) to (4) are the same as those described in the first embodiment. The projection optical system according to the third embodiment has a basically similar configuration to the projection optical system PO according to the first embodiment described above with reference to FIG. 1, but differs in that the R2 surface of the meniscus lens constituting the second refractive optical system L2 is an aspheric surface.
以下の表10は、本実施例3の投影光学系の光学仕様3を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例3の投影光学系は、主波長がi線であり、NA0.13の高NA化、露光幅800mm、スリット幅50mmの仕様を実現している。また、以下の表11~表12は、本実施例3の投影光学系における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例3の投影光学系における、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を図9Aに示す。また、図9Bは、図9Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示している。本実施例3の投影光学系は、図9Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。 The following Table 10 shows the optical specification 3 of the projection optical system of this embodiment 3, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system of this embodiment 3 has a dominant wavelength of the i-line, a high NA of 0.13, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 50 mm. The following Tables 11 and 12 show examples of the values of various parameters in the projection optical system of this embodiment 3. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the first embodiment. In the projection optical system of this embodiment 3 configured in this way, the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 is shown in FIG. 9A. Also, FIG. 9B shows the values of the tilt Tp and the maximum tilt Tm in the example of FIG. 9A. As shown in FIG. 9B, the projection optical system of this embodiment 3 satisfies all of the conditions of the above formulas (1) to (4).
図9Cは、最小物高Yi=470、最大物高Ya=520としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号9)における非球面局所Rの変化を示している。図の説明は実施例1と同様である。本実施例3の第2屈折光学系L2は、メリディオナル上線が入射する位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもプラス方向となる領域を有する。本実施例3では、実施例1~2と異なり、面番号9がレンズのR2面の凹面を示すため、プラス方向に傾きを変化させることにより、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図9A参照)を補償することができる。これにより、図10に示されるように、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系の全体として良好な光学性能が得られる。図10は、本実施例3の投影光学系について、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図10に示すように、本実施例3の投影光学系の構成では、メリディオナル、サジタル、アジムス45°方向とも横収差が良好に補正されている。また、主波長であるi線の波面収差RMSが9.6~20.3mλと小さく、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値も-19.9~9.9mλと小さく、これらの収差も良好に補正されている。 Figure 9C shows the change in the aspheric local R in the aspheric surface (surface number 9) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 470 and the maximum object height Ya = 520. The explanation of the figure is the same as in Example 1. The second refractive optical system L2 of this Example 3 has a region in which the inclination within the range of the position where the meridional upper line is incident is in the positive direction from the position of incidence of the principal ray. In this Example 3, unlike Examples 1 and 2, since surface number 9 indicates the concave surface of the R2 surface of the lens, the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies formula (1) (see Figure 9A) can be compensated by changing the inclination in the positive direction. As a result, as shown in Figure 10, along with the balance correction of the lateral aberration at all image heights, mainly the field curvature is corrected in the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, and good optical performance is obtained as a whole of the projection optical system. Figure 10 shows, from left to right, the meridional, sagittal, and 45° azimuth lateral aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the C17 term component of the Zernike polynomial for the projection optical system of this embodiment 3. As shown in Figure 10, in the configuration of the projection optical system of this embodiment 3, the lateral aberrations are well corrected in the meridional, sagittal, and 45° azimuth directions. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line, which is the dominant wavelength, is small at 9.6 to 20.3 mλ, and the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is also small at -19.9 to 9.9 mλ, and these aberrations are also well corrected.
[実施例4]
本発明に係る投影光学系の実施例4について説明する。実施例4は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(4)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。また、本実施例4の投影光学系は、図1を用いて前述した実施例1の投影光学系POと同様の構成を有する。
[Example 4]
A fourth embodiment of the projection optical system according to the present invention will now be described. The fourth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in expressions (1) to (4) are the same as those described in the first embodiment. The projection optical system of the fourth embodiment has a similar configuration to the projection optical system PO of the first embodiment described above with reference to FIG. 1.
以下の表13は、本実施例4の投影光学系の光学仕様4を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例4の投影光学系は、主波長がi線であり、NA0.14の高NA化、露光幅800mm、スリット幅40mmの仕様を実現している。また、以下の表14~表15は、本実施例4の投影光学系における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例4の投影光学系における、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を図11Aに示す。また、図11Bは、図11Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示している。本実施例4の投影光学系は、図11Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。 The following Table 13 shows the optical specification 4 of the projection optical system of this embodiment 4, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system of this embodiment 4 has a dominant wavelength of the i-line, a high NA of 0.14, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 40 mm. The following Tables 14 and 15 show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system of this embodiment 4. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the first embodiment. In the projection optical system of this embodiment 4 configured in this way, the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 is shown in FIG. 11A. Also, FIG. 11B shows numerical values related to the tilt Tp and the maximum tilt Tm in the example of FIG. 11A. As shown in FIG. 11B, the projection optical system of this embodiment 4 satisfies all of the conditions of the above formulas (1) to (4).
図11Cは、最小物高Yi=474、最大物高Ya=514としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号8)における非球面局所Rの変化を示している。図の説明は実施例1と同様である。本実施例4の第2屈折光学系L2は、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図11A参照)を補償するように、メリディオナル上線が入射する位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもマイナス方向となる領域を有する。これにより、図12に示されるように、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系の全体として良好な光学性能が得られる。図12は、本実施例4の投影光学系について、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図12に示すように、本実施例4の投影光学系の構成では、メリディオナル、サジタル、アジムス45°方向とも横収差が良好に補正されている。また、主波長であるi線の波面収差RMSが9.7~19.8mλと小さく、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値も-10.7~7.4mλと小さく、これらの収差も良好に補正されている。 Figure 11C shows the change in the aspheric local R in the aspheric surface (surface number 8) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 474 and the maximum object height Ya = 514. The explanation of the figure is the same as in Example 1. The second refractive optical system L2 of this Example 4 has a region in which the inclination within the range of the position where the meridional upper line is incident is in the negative direction from the incident position of the chief ray so as to compensate for the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies the formula (1) (see Figure 11A). As a result, as shown in Figure 12, along with the balance correction of the lateral aberration of the entire image height, mainly the curvature of field is corrected in the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, and good optical performance is obtained as a whole of the projection optical system. Figure 12 shows, from left to right, the meridional, sagittal, and 45° azimuth lateral aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the C17 term component of the Zernike polynomial for the projection optical system of this embodiment 4. As shown in Figure 12, in the configuration of the projection optical system of this embodiment 4, the lateral aberrations are well corrected in the meridional, sagittal, and 45° azimuth directions. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line, which is the dominant wavelength, is small at 9.7 to 19.8 mλ, and the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is also small at -10.7 to 7.4 mλ, and these aberrations are also well corrected.
[実施例5]
本発明に係る投影光学系の実施例5について説明する。実施例5は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(4)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。また、本実施例5の投影光学系は、図1を用いて前述した実施例1の投影光学系POと同様の構成を有する。
[Example 5]
A projection optical system according to a fifth embodiment of the present invention will now be described. The fifth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in expressions (1) to (4) are the same as those described in the first embodiment. The projection optical system according to the fifth embodiment has a similar configuration to the projection optical system PO of the first embodiment described above with reference to FIG. 1.
以下の表16は、本実施例5の投影光学系の光学仕様5を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例5の投影光学系は、主波長がi線であり、NA0.14の高NA化、露光幅800mm、スリット幅40mmの仕様を実現している。また、以下の表17~表18は、本実施例5の投影光学系における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例5の投影光学系における、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を図13Aに示す。また、図13Bは、図13Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示している。本実施例5の投影光学系は、図13Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。実施例5では、実施例4と同様の光学仕様であるが、物体面OP(面番号1)から第1屈折光学系L1までの距離(等倍対称系なので第3屈折光学系L3から像面IP(面番号22)までの距離も同様)が実施例4と異なっている。そして、実施例5では、実施例4と比べて、式(4)で規定される非球面サグ量が大きくなっている。 The following Table 16 shows the optical specification 5 of the projection optical system of this embodiment 5, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system of this embodiment 5 has a dominant wavelength of i-line, a high NA of 0.14, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 40 mm. The following Tables 17 to 18 show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system of this embodiment 5. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the embodiment 1. In the projection optical system of this embodiment 5 configured in this way, the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 is shown in FIG. 13A. Also, FIG. 13B shows numerical values related to the tilt Tp and the maximum tilt Tm in the example of FIG. 13A. As shown in FIG. 13B, the projection optical system of this embodiment 5 satisfies all of the conditions of the above formulas (1) to (4). Example 5 has the same optical specifications as Example 4, but the distance from the object surface OP (surface number 1) to the first refractive optical system L1 (as well as the distance from the third refractive optical system L3 to the image surface IP (surface number 22) because it is an equal-magnification symmetric system) is different from Example 4. Also, in Example 5, the amount of aspheric sag defined by formula (4) is larger than in Example 4.
図13Cは、最小物高Yi=474、最大物高Ya=514としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号8)における非球面局所Rの変化を示している。図の説明は実施例1と同様である。本実施例5の第2屈折光学系L2は、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図13A参照)を補償するように、メリディオナル上線が入射する位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもマイナス方向となる領域を有する。これにより、図14に示されるように、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系の全体として良好な光学性能が得られる。図14は、本実施例5の投影光学系について、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図14に示すように、本実施例5の投影光学系の構成では、メリディオナル、サジタル、アジムス45°方向とも横収差が良好に補正されている。また、主波長であるi線の波面収差RMSが10.2~20.5mλと小さく、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値も-5.9~6.4mλと小さく、これらの収差も良好に補正されている。 Figure 13C shows the change in aspheric local R in the aspheric surface (surface number 8) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 474 and the maximum object height Ya = 514. The explanation of the figure is the same as in Example 1. The second refractive optical system L2 of this Example 5 has a region in which the inclination within the range of the position where the meridional upper line is incident is in the negative direction from the incident position of the chief ray so as to compensate for the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies the formula (1) (see Figure 13A). As a result, as shown in Figure 14, along with the balance correction of the lateral aberration of the entire image height, mainly the curvature of field is corrected in the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, and good optical performance is obtained as a whole of the projection optical system. Figure 14 shows, from the left, the meridional, sagittal, and 45° azimuth lateral aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the C17 term component of the Zernike polynomial for the projection optical system of this embodiment 5. As shown in Figure 14, in the configuration of the projection optical system of this embodiment 5, the lateral aberrations are well corrected in the meridional, sagittal, and 45° azimuth directions. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line, which is the dominant wavelength, is small at 10.2 to 20.5 mλ, and the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is also small at -5.9 to 6.4 mλ, and these aberrations are also well corrected.
[実施例6]
本発明に係る投影光学系の実施例6について説明する。実施例6は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(4)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。また、本実施例6の投影光学系は、図1を用いて前述した実施例1の投影光学系POと同様の構成を有する。
[Example 6]
A sixth embodiment of the projection optical system according to the present invention will now be described. The sixth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in expressions (1) to (4) are the same as those described in the first embodiment. The projection optical system of the sixth embodiment has a similar configuration to the projection optical system PO of the first embodiment described above with reference to FIG.
以下の表19は、本実施例6の投影光学系の光学仕様6を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例6の投影光学系は、主波長がi線であり、NA0.14の高NA化、露光幅800mm、スリット幅50mmの仕様を実現している。また、以下の表20~表21は、本実施例6の投影光学系における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例6の投影光学系における、メリディオナル方向の凹反射面M1の位置と凹反射面M1の局所Rとの関係を図15Aに示す。また、図15Bは、図15Aの例における傾きTp、最大傾きTmに関する数値を示している。本実施例6の投影光学系は、図15Bに示されるように、上記の式(1)~(4)の条件を全て満たしている。実施例6では、実施例4~5と同じNAであるがスリット幅が大きくなっており、実施例4~5と比べて、式(4)で規定されるの非球面サグ量が大きくなっている。そして、実施例6では、式(1)は満足しているが、非球面局所Rが大きく減少しているといった特徴がある。この場合、メリディオナル上線に対する凹反射面M1の作用をアンダー補正することになるが、像面湾曲については第1屈折光学系L1および第3屈折光学系L3の非球面により、横収差については第2屈折光学系L2の非球面によりそれぞれ補正可能である。ツェルニケ多項式C17項成分を補正するためには、メリディオナル上線のハロ成分の制御が重要であるため、凹反射面M1にて式(1)を満足することにより効果を発揮している。 The following Table 19 shows the optical specifications 6 of the projection optical system of this embodiment 6, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system of this embodiment 6 has a dominant wavelength of i-line, a high NA of 0.14, an exposure width of 800 mm, and a slit width of 50 mm. The following Tables 20 to 21 show examples of the values of various parameters in the projection optical system of this embodiment 6. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the first embodiment. In the projection optical system of this embodiment 6 configured in this way, the relationship between the position of the concave reflecting surface M1 in the meridional direction and the local R of the concave reflecting surface M1 is shown in FIG. 15A. Also, FIG. 15B shows the values of the tilt Tp and the maximum tilt Tm in the example of FIG. 15A. As shown in FIG. 15B, the projection optical system of this embodiment 6 satisfies all of the conditions of the above formulas (1) to (4). In Example 6, the NA is the same as in Examples 4 to 5, but the slit width is larger, and the amount of aspheric sag defined by formula (4) is larger than in Examples 4 to 5. In Example 6, formula (1) is satisfied, but the aspheric local R is significantly reduced. In this case, the effect of the concave reflecting surface M1 on the meridional upper line is under-corrected, but the field curvature can be corrected by the aspheric surfaces of the first and third refractive optical systems L1 and L3, and the lateral aberration can be corrected by the aspheric surface of the second refractive optical system L2. In order to correct the C17 term component of the Zernike polynomial, it is important to control the halo component of the meridional upper line, so by satisfying formula (1) with the concave reflecting surface M1, the effect is achieved.
図15Cは、最小物高Yi=470、最大物高Ya=520としたときの、第2屈折光学系L2の非球面(面番号8)における非球面局所Rの変化を示している。図の説明は実施例1と同様である。本実施例6の第2屈折光学系L2は、式(1)を満たす凹反射面M1の非球面局所Rの傾きの変化(図15A参照)を補償するように、メリディオナル上線が入射する位置範囲内における傾きが主光線の入射位置よりもマイナス方向となる領域を有する。これにより、図16に示されるように、全像高の横収差のバランス補正とともに、第1屈折光学系L1の非球面(面番号2)、および第3屈折光学系L3の非球面(面番号18)にて主に像面湾曲が補正され、投影光学系の全体として良好な光学性能が得られる。図16は、本実施例6の投影光学系について、左から順に、メリディオナル、サジタル、アジムス45°の横収差と、i線波長の波面収差RMSと、ツェルニケ多項式C17項成分とを示している。図16に示すように、本実施例6の投影光学系の構成では、メリディオナル、サジタル、アジムス45°方向とも横収差が良好に補正されている。また、主波長であるi線の波面収差RMSが11.2~21.3mλと小さく、ツェルニケ多項式C17項成分の絶対値も-22.0~14.0mλと小さく、これらの収差も良好に補正されている。 Figure 15C shows the change in the aspheric local R in the aspheric surface (surface number 8) of the second refractive optical system L2 when the minimum object height Yi = 470 and the maximum object height Ya = 520. The explanation of the figure is the same as in Example 1. The second refractive optical system L2 of this Example 6 has a region in which the inclination within the range of the position where the meridional upper line is incident is in the negative direction from the incident position of the chief ray so as to compensate for the change in the inclination of the aspheric local R of the concave reflecting surface M1 that satisfies the formula (1) (see Figure 15A). As a result, as shown in Figure 16, along with the balance correction of the lateral aberration of the entire image height, mainly the curvature of field is corrected in the aspheric surface (surface number 2) of the first refractive optical system L1 and the aspheric surface (surface number 18) of the third refractive optical system L3, and good optical performance is obtained as a whole of the projection optical system. Figure 16 shows, from left to right, the meridional, sagittal, and 45° azimuth lateral aberrations, the wavefront aberration RMS of the i-line wavelength, and the C17 term component of the Zernike polynomial for the projection optical system of this embodiment 6. As shown in Figure 16, in the configuration of the projection optical system of this embodiment 6, the lateral aberrations are well corrected in the meridional, sagittal, and 45° azimuth directions. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line, which is the dominant wavelength, is small at 11.2 to 21.3 mλ, and the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial is also small at -22.0 to 14.0 mλ, and these aberrations are also well corrected.
上述したように、投影光学系では、一般に、物体面上の縦/横方向のパターン(線)からの回折光は、ツェルニケ多項式C17項成分の影響を殆ど受けないが、物体面上の斜め方向のパターン(線)からの回折光は、当該C17項成分の影響を大きく受ける。その結果、斜め方向のパターンと縦/横方向のパターンとの間で、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低下しうる。本発明に係る上記実施例1~6の投影光学系によれば、式(1)を満たすように凹反射面M1を構成することにより、高NA化してもツェルニケ多項式C17項成分の絶対値を低減できるため、投影像コントラストの低下を低減することができる。また、斜め方向のパターンと縦/横方向のパターンとの間で生じるフォーカス差および線幅差も低減することができるため、画面内(即ち、露光された基板上)の線幅均一性の劣化も防ぐことができる。また、別の側面において、本発明に係る上記実施例1~6の投影光学系では、式(4)を満たすように凹反射面M1を構成することにより、凹反射面M1の非球面形状を球面干渉計で計測可能となる。そのため、凹反射面M1の非球面形状を計測するための大きな設備投資が不要となり、設備投資のコストの点でも有利になりうる。 As described above, in a projection optical system, generally, the diffracted light from a vertical/horizontal pattern (line) on the object plane is hardly affected by the C17 term component of the Zernike polynomial, but the diffracted light from a diagonal pattern (line) on the object plane is greatly affected by the C17 term component. As a result, focus differences and line width differences are caused between the diagonal pattern and the vertical/horizontal pattern, and the line width uniformity within the screen may decrease. According to the projection optical system of the above-mentioned Examples 1 to 6 of the present invention, by configuring the concave reflecting surface M1 to satisfy the formula (1), the absolute value of the C17 term component of the Zernike polynomial can be reduced even with a high NA, so that the decrease in the contrast of the projected image can be reduced. In addition, the focus differences and line width differences occurring between the diagonal pattern and the vertical/horizontal pattern can also be reduced, so that the deterioration of the line width uniformity within the screen (i.e., on the exposed substrate) can also be prevented. In another aspect, in the projection optical systems of the first to sixth embodiments of the present invention, by configuring the concave reflecting surface M1 to satisfy the formula (4), the aspheric shape of the concave reflecting surface M1 can be measured with a spherical interferometer. Therefore, a large capital investment for measuring the aspheric shape of the concave reflecting surface M1 is not required, which can be advantageous in terms of capital investment costs.
<露光装置の実施形態>
本発明に係る投影光学系を有する露光装置の実施形態について説明する。図17には、本実施形態の走査露光装置EXの構成例が模式的に示されている。本実施形態の走査露光装置EXは、原版Mを照明する照明光学系IOと、原版Mのパターンを基板P(プレート)Pに投影する投影光学系POと、制御部CNTとを備えている。原版Mは、投影光学系POの物体面に配置され、原版ステージMSによって保持されて駆動される。基板Pは、投影光学系POの像面に配置され、基板ステージPSによって保持されて駆動される。制御部CNTは、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサとメモリ等の記憶部とを有するコンピュータ(情報処理装置)によって構成され、走査露光装置EXの各部を制御して基板Pの走査露光を制御する。
<Embodiments of Exposure Apparatus>
An embodiment of an exposure apparatus having a projection optical system according to the present invention will be described. FIG. 17 shows a schematic configuration example of a scanning exposure apparatus EX of this embodiment. The scanning exposure apparatus EX of this embodiment includes an illumination optical system IO that illuminates an original M, a projection optical system PO that projects a pattern of the original M onto a substrate P (plate) P, and a controller CNT. The original M is placed on the object plane of the projection optical system PO, and is held and driven by an original stage MS. The substrate P is placed on the image plane of the projection optical system PO, and is held and driven by a substrate stage PS. The controller CNT is composed of a computer (information processing device) having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a memory, and controls each unit of the scanning exposure apparatus EX to control the scanning exposure of the substrate P.
走査露光装置EXは、原版Mおよび基板Pを相対的に走査しながら、照明光学系IO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IOは、物体面(原版M)における円弧状領域を照明領域として照明する。投影光学系POは、物体面(原版M)に設けられたパターンうち照明光学系IOによって照明された照明領域内の一部を像面(基板P)に投影する。走査露光装置EXの投影光学系POには、上記実施例1~6で説明した投影光学系が適用されうる。 The scanning exposure apparatus EX is configured to project the pattern of the original M illuminated by the illumination optical system IO onto the substrate P using the projection optical system PO while scanning the original M and the substrate P relatively, thereby scanning and exposing the substrate P. The illumination optical system IO illuminates an arc-shaped area on the object plane (original M) as an illumination area. The projection optical system PO projects a portion of the illumination area illuminated by the illumination optical system IO of the pattern provided on the object plane (original M) onto the image plane (substrate P). The projection optical systems described in the above embodiments 1 to 6 can be applied to the projection optical system PO of the scanning exposure apparatus EX.
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像(加工)する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、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)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<Embodiments of a method for manufacturing an article>
The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The method for manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent applied to a substrate using the above-mentioned exposure apparatus (a step of exposing the substrate) and a step of developing (processing) the substrate on which the latent image pattern has been formed in the step. Furthermore, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article compared to conventional methods.
<実施形態のまとめ>
本明細書の開示は、少なくとも以下の投影光学系、露光装置、および物品の製造方法を含む。
(項目1)
物体面における光軸外に位置する照明領域からの光束を、第1屈折光学系、凹反射面、第2屈折光学系、凸反射面、前記第2屈折光学系、前記凹反射面、第3屈折光学系を順に経由させて像面に投影する投影光学系であって、
前記投影光学系の開口数が0.11以上であり、
前記凹反射面、前記第1屈折光学系、前記第2屈折光学系および前記第3屈折光学系の各々が非球面を有し、
前記凹反射面は、前記光軸を含むように前記照明領域を二等分する平面と前記照明領域とが交わる線における端点から射出されて前記凹反射面に入射する光束について所定条件を満たすように構成され、
前記所定条件は、前記凹反射面の近軸曲率半径を正と規定したとき、メリディオナル方向の前記凹反射面の位置を変数として前記凹反射面の局所曲率半径を表す関数における、前記光束の主光線が入射する位置での微分値Tpと、前記光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmとが、
Tm-Tp>0
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする投影光学系。
(項目2)
前記所定条件は、前記微分値Tpと前記最大値Tmとが、
Tm-Tp>0.0004
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする項目1に記載の投影光学系。
(項目3)
前記凹反射面は、前記線における2つの端点のうち一方から射出されて前記凹反射面に入射する第1光束と、当該2つの端点のうち他方から射出されて前記凹反射面に入射する第2光束との各々について、前記所定条件を満たすように構成されている、ことを特徴とする項目1又は2に記載の投影光学系。
(項目4)
前記所定条件は、前記凹反射面の近軸曲率半径を正と規定したとき、
前記関数における、前記第1光束の主光線が入射する位置での微分値Tpaと、前記第1光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmaとが、(Tma-Tpa>0)を満たすとの条件と、
前記関数における、前記第2光束の主光線が入射する位置での微分値Tpiと、前記第2光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmiとが、(Tmi-Tpi>0)を満たすとの条件と、
を含む、ことを特徴とする項目3に記載の投影光学系。
(項目5)
前記所定条件は、前記第1光束についての前記微分値Tpaと、前記第2光束についての前記微分値Tpiとが、
|Tpa-Tpi|<0.001
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする項目4に記載の投影光学系。
(項目6)
前記光軸と有効径とで決定される近似球面に対する前記凹反射面の非球面サグ量が、10μmより小さい、ことを特徴とする項目1乃至5のいずれか1項目に記載の投影光学系。
(項目7)
前記第2屈折光学系は、前記凹反射面のうち前記光束の主光線が入射する位置から前記光束のメリディオナルマージナル光線が入射する位置までの範囲における前記関数の微分値の変化を補償するための領域を有する、ことを特徴とする項目1乃至6のいずれか1項目に記載の投影光学系。
(項目8)
前記第2屈折光学系はメニスカスレンズである、ことを特徴とする項目1乃至7のいずれか1項目に記載の投影光学系。
(項目9)
前記投影光学系は等倍系である、ことを特徴とする項目1乃至8のいずれか1項目に記載の投影光学系。
(項目10)
前記照明領域は円弧状の領域である、ことを特徴とする項目1乃至9のいずれか1項目に記載の投影光学系。
(項目11)
基板を露光する露光装置であって、
原版を照明する照明光学系と、
項目1乃至10のいずれか1項目に記載の投影光学系と、
を備え、
前記投影光学系は、物体面に配置された前記原版のパターンを、像面に配置された前記基板上に投影する、ことを特徴とする露光装置。
(項目12)
項目11に記載の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
Summary of the embodiment
The disclosure of this specification includes at least the following projection optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing an article.
(Item 1)
1. A projection optical system that projects a light beam from an illumination area located off an optical axis on an object plane onto an image plane by passing the light beam through a first refractive optical system, a concave reflecting surface, a second refractive optical system, a convex reflecting surface, the second refractive optical system, the concave reflecting surface, and a third refractive optical system in this order,
the numerical aperture of the projection optical system is 0.11 or more;
each of the concave reflecting surface, the first refractive optical system, the second refractive optical system, and the third refractive optical system has an aspheric surface;
the concave reflective surface is configured to satisfy a predetermined condition for a light beam emitted from an end point of a line at which a plane that bisects the illumination area so as to include the optical axis intersects with the illumination area and enters the concave reflective surface,
The predetermined condition is that, when the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface is defined as positive, in a function expressing the local radius of curvature of the concave reflecting surface with the position of the concave reflecting surface in the meridional direction as a variable, a differential value Tp at the position where the principal ray of the light beam is incident, and a maximum value Tm of the differential value in the position range where the meridional upper ray of the light beam is incident are
Tm-Tp>0
A projection optical system comprising:
(Item 2)
The predetermined condition is that the differential value Tp and the maximum value Tm are
Tm-Tp>0.0004
2. The projection optical system according to claim 1, further comprising the condition:
(Item 3)
3. The projection optical system described in item 1 or 2, characterized in that the concave reflective surface is configured to satisfy the specified condition for each of a first light beam that is emitted from one of two end points of the line and enters the concave reflective surface, and a second light beam that is emitted from the other of the two end points and enters the concave reflective surface.
(Item 4)
When the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface is defined as positive, the predetermined condition is as follows:
a differential value Tpa at a position where a principal ray of the first light flux is incident in the function, and a maximum value Tma of the differential value in a position range where a meridional upper ray of the first light flux is incident satisfy a condition that (Tma-Tpa>0);
a differential value Tpi at a position where a principal ray of the second light flux is incident in the function, and a maximum value Tmi of a differential value in a position range where a meridional upper ray of the second light flux is incident satisfy a condition that (Tmi-Tpi>0);
4. The projection optical system according to item 3, comprising:
(Item 5)
The predetermined condition is that the differential value Tpa for the first light flux and the differential value Tpi for the second light flux are
|Tpa-Tpi|<0.001
5. The projection optical system according to item 4, further comprising the condition that:
(Item 6)
6. The projection optical system according to any one of items 1 to 5, wherein an aspheric sag of the concave reflecting surface with respect to an approximate spherical surface determined by the optical axis and an effective diameter is smaller than 10 μm.
(Item 7)
The projection optical system described in any one of items 1 to 6, characterized in that the second refractive optical system has a region on the concave reflecting surface for compensating for a change in the differential value of the function in a range from a position where the principal ray of the light beam is incident to a position where the meridional marginal ray of the light beam is incident.
(Item 8)
8. The projection optical system according to claim 1, wherein the second refractive optical system is a meniscus lens.
(Item 9)
9. The projection optical system according to any one of items 1 to 8, wherein the projection optical system is a unity magnification system.
(Item 10)
10. The projection optical system according to claim 1, wherein the illumination area is an arc-shaped area.
(Item 11)
An exposure apparatus for exposing a substrate, comprising:
an illumination optical system for illuminating the original;
A projection optical system according to any one of items 1 to 10,
Equipped with
an exposure apparatus, wherein the projection optical system projects a pattern of the original, which is arranged on an object plane, onto the substrate, which is arranged on an image plane;
(Item 12)
an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to item 11;
a processing step of processing the substrate exposed in the exposure step;
a manufacturing process for manufacturing an article from the substrate processed in the processing process;
A method for producing an article, comprising:
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.
PO:投影光学系、OP:物体面、IP:像面、M1:凹反射面、M2:凸反射面、L1:第1屈折光学系、L2:第2屈折光学系、L3:第3屈折光学系、DM:台形鏡(平面鏡) PO: projection optical system, OP: object plane, IP: image plane, M1: concave reflective surface, M2: convex reflective surface, L1: first refractive optical system, L2: second refractive optical system, L3: third refractive optical system System, DM: Trapezoidal mirror (plane mirror)
Claims (12)
前記投影光学系の開口数が0.11以上であり、
前記凹反射面、前記第1屈折光学系、前記第2屈折光学系および前記第3屈折光学系の各々が非球面を有し、
前記凹反射面は、前記光軸を含むように前記照明領域を二等分する平面と前記照明領域とが交わる線における端点から射出されて前記凹反射面に入射する光束について所定条件を満たすように構成され、
前記所定条件は、前記凹反射面の近軸曲率半径を正と規定したとき、メリディオナル方向の前記凹反射面の位置を変数として前記凹反射面の局所曲率半径を表す関数における、前記光束の主光線が入射する位置での微分値Tpと、前記光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmとが、
Tm-Tp>0
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする投影光学系。 1. A projection optical system that projects a light beam from an illumination area located off an optical axis on an object plane onto an image plane by passing the light beam through a first refractive optical system, a concave reflecting surface, a second refractive optical system, a convex reflecting surface, the second refractive optical system, the concave reflecting surface, and a third refractive optical system in this order,
the numerical aperture of the projection optical system is 0.11 or more;
each of the concave reflecting surface, the first refractive optical system, the second refractive optical system, and the third refractive optical system has an aspheric surface;
the concave reflective surface is configured to satisfy a predetermined condition for a light beam emitted from an end point of a line at which a plane that bisects the illumination area so as to include the optical axis intersects with the illumination area and enters the concave reflective surface,
The predetermined condition is that, when the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface is defined as positive, in a function expressing the local radius of curvature of the concave reflecting surface with the position of the concave reflecting surface in the meridional direction as a variable, a differential value Tp at the position where the principal ray of the light beam is incident, and a maximum value Tm of the differential value in the position range where the meridional upper ray of the light beam is incident are
Tm-Tp>0
A projection optical system comprising:
Tm-Tp>0.0004
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。 The predetermined condition is that the differential value Tp and the maximum value Tm are
Tm-Tp>0.0004
2. The projection optical system according to claim 1, further comprising the condition that:
前記関数における、前記第1光束の主光線が入射する位置での微分値Tpaと、前記第1光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmaとが、(Tma-Tpa>0)を満たすとの条件と、
前記関数における、前記第2光束の主光線が入射する位置での微分値Tpiと、前記第2光束のメリディオナル上線が入射する位置範囲での微分値の最大値Tmiとが、(Tmi-Tpi>0)を満たすとの条件と、
を含む、ことを特徴とする請求項3に記載の投影光学系。 When the paraxial radius of curvature of the concave reflecting surface is defined as positive, the predetermined condition is as follows:
a differential value Tpa at a position where a principal ray of the first light flux is incident in the function, and a maximum value Tma of the differential value in a position range where a meridional upper ray of the first light flux is incident satisfy a condition that (Tma-Tpa>0);
a differential value Tpi at a position where a principal ray of the second light flux is incident in the function, and a maximum value Tmi of a differential value in a position range where a meridional upper ray of the second light flux is incident satisfy a condition that (Tmi-Tpi>0);
4. The projection optical system according to claim 3, comprising:
|Tpa-Tpi|<0.001
を満たすとの条件を含む、ことを特徴とする請求項4に記載の投影光学系。 The predetermined condition is that the differential value Tpa for the first light flux and the differential value Tpi for the second light flux are
|Tpa-Tpi|<0.001
5. The projection optical system according to claim 4, further comprising the condition that the following is satisfied:
原版を照明する照明光学系と、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の投影光学系と、
を備え、
前記投影光学系は、物体面に配置された前記原版のパターンを、像面に配置された前記基板上に投影する、ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate, comprising:
an illumination optical system for illuminating the original;
A projection optical system according to any one of claims 1 to 10,
Equipped with
an exposure apparatus, wherein the projection optical system projects a pattern of the original, which is arranged on an object plane, onto the substrate, which is arranged on an image plane;
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 11;
a processing step of processing the substrate exposed in the exposure step;
a manufacturing process for manufacturing an article from the substrate processed in the processing process;
A method for producing an article, comprising:
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