JP6358242B2 - Exposure apparatus, exposure method, device manufacturing method, and pattern forming method - Google Patents

Exposure apparatus, exposure method, device manufacturing method, and pattern forming method Download PDF

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本発明は、反射屈折型の投影光学系、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に適した高解像の反射屈折型の投影光学系に関する。   The present invention relates to a catadioptric projection optical system, an exposure apparatus, and an exposure method, and in particular, high-resolution reflection suitable for an exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process. The present invention relates to a refractive projection optical system.

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクル)のパターン像を、投影光学系を介して、フォトレジスト等が塗布されたウェハ(またはガラスプレート等)上に露光する投影露光装置が使用されている。そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置の投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。   Projection exposure that exposes a mask (or reticle) pattern image onto a wafer (or glass plate or the like) coated with a photoresist or the like via a projection optical system in a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like. The device is in use. As the degree of integration of semiconductor elements and the like improves, the resolving power (resolution) required for the projection optical system of the projection exposure apparatus is increasing.

その結果、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光(露光光)の波長λを短くするとともに投影光学系の像側開口数NAを大きくする必要がある。具体的には、投影光学系の解像度は、k・λ/NA(kはプロセス係数)で表される。また、像側開口数NAは、投影光学系と像面との間の媒質(通常は空気などの気体)の屈折率をnとし、像面への最大入射角をθとすると、n・sinθで表される。   As a result, in order to satisfy the demand for the resolution of the projection optical system, it is necessary to shorten the wavelength λ of the illumination light (exposure light) and increase the image-side numerical aperture NA of the projection optical system. Specifically, the resolution of the projection optical system is represented by k · λ / NA (k is a process coefficient). The image-side numerical aperture NA is n · sin θ, where n is the refractive index of a medium (usually gas such as air) between the projection optical system and the image plane, and θ is the maximum incident angle to the image plane. It is represented by

この場合、最大入射角θを大きくすることにより開口数NAの増大を図ろうとすると、像面への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、光学面での反射損失が増大して、大きな実効的な像側開口数を確保することはできない。そこで、投影光学系と像面との間の光路中に屈折率の高い液体のような媒質を満たすことにより開口数NAの増大を図る技術が知られている。   In this case, if the numerical aperture NA is increased by increasing the maximum incident angle θ, the incident angle on the image plane and the exit angle from the projection optical system increase, and the reflection loss on the optical surface increases. A large effective image-side numerical aperture cannot be ensured. Therefore, a technique for increasing the numerical aperture NA by filling a medium such as a liquid having a high refractive index in the optical path between the projection optical system and the image plane is known.

しかしながら、この技術を通常の屈折型投影光学系に適用すると、色収差を良好に補正することやペッツバール条件を満足して像面湾曲を良好に補正することが難しく、光学系の大型化も避けられないという不都合があった。また、光学面での反射損失を良好に抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することが困難であるという不都合があった。   However, when this technology is applied to a normal refractive projection optical system, it is difficult to correct chromatic aberration well or to correct field curvature satisfactorily while satisfying Petzval conditions, and an increase in the size of the optical system can be avoided. There was no inconvenience. Further, there is a disadvantage that it is difficult to secure a large effective image-side numerical aperture by satisfactorily suppressing reflection loss on the optical surface.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、色収差や像面湾曲などの諸収差が良好に補正されて優れた結像性能を有し、光学面での反射損失を良好に抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することのできる比較的小型の投影光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた結像性能を有し且つ大きな実効的な像側開口数ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光することのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and has excellent imaging performance by satisfactorily correcting various aberrations such as chromatic aberration and curvature of field and suppressing reflection loss on an optical surface. It is an object of the present invention to provide a relatively small projection optical system capable of securing a large effective image-side numerical aperture. The present invention also provides an exposure apparatus capable of transferring and exposing a fine pattern with high accuracy through a projection optical system having excellent imaging performance and having a large effective image-side numerical aperture and thus high resolution. And an exposure method.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、第1面の縮小像を第2面上に形成する反射屈折型の投影光学系において、
前記投影光学系は、少なくとも2枚の反射鏡と、第1面側の面が正の屈折力を有する境
界レンズとを含み、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記境界レンズと前記第2
面との間の光路は1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、
前記投影光学系を構成するすべての透過部材および屈折力を有するすべての反射部材は
単一の光軸に沿って配置され、
前記投影光学系は、前記光軸を含まない所定形状の有効結像領域を有することを特徴と
する投影光学系を提供する。なお、前記媒質は流体であることが好ましい。そして、前記媒質が液体であることがさらに好ましい。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in a catadioptric projection optical system that forms a reduced image of the first surface on the second surface,
The projection optical system includes at least two reflecting mirrors, and a boundary lens whose first surface side has a positive refractive power,
When the refractive index of the atmosphere in the optical path of the projection optical system is 1, the boundary lens and the second lens
The optical path between the surfaces is filled with a medium having a refractive index greater than 1.1,
All the transmissive members constituting the projection optical system and all the reflective members having refractive power are arranged along a single optical axis,
The projection optical system includes a projection optical system having an effective imaging region having a predetermined shape that does not include the optical axis. The medium is preferably a fluid. More preferably, the medium is a liquid.

第1形態の好ましい態様によれば、前記少なくとも2枚の反射鏡は、少なくとも1つの凹面反射鏡を有する。また、前記投影光学系は偶数個の反射鏡を有することが好ましい。また、前記投影光学系の射出瞳は遮蔽領域を有しないことが好ましい。また、前記投影光学系が有するすべての有効結像領域は前記光軸から外れた領域に存在することが好ましい。   According to a preferred aspect of the first aspect, the at least two reflecting mirrors include at least one concave reflecting mirror. The projection optical system preferably has an even number of reflecting mirrors. The exit pupil of the projection optical system preferably has no shielding area. In addition, it is preferable that all effective image forming regions of the projection optical system exist in regions outside the optical axis.

また、第1形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系は、少なくとも2つの反射鏡を含み前記第1面の中間像を形成するための第1結像光学系と、前記中間像からの光束に基づいて最終像を前記第2面上に形成するための第2結像光学系とを備えている。この場合、前記第1結像光学系は、正の屈折力を有する第1レンズ群と、該第1レンズ群と前記中間像との間の光路中に配置された第1反射鏡と、該第1反射鏡と前記中間像との間の光路中に配置された第2反射鏡とを備えていることが好ましい。   According to a preferred aspect of the first aspect, the projection optical system includes at least two reflecting mirrors, a first imaging optical system for forming an intermediate image of the first surface, and the intermediate image from the intermediate image. And a second imaging optical system for forming a final image on the second surface based on the light beam. In this case, the first imaging optical system includes a first lens group having a positive refractive power, a first reflecting mirror disposed in an optical path between the first lens group and the intermediate image, It is preferable that a second reflecting mirror disposed in an optical path between the first reflecting mirror and the intermediate image is provided.

また、この場合、前記第1反射鏡は、前記第1結像光学系の瞳面の近傍に配置された凹面反射鏡であり、前記凹面反射鏡が形成する往復光路中には少なくとも1つの負レンズが配置されていることが好ましい。さらに、この場合、前記往復光路中に配置された前記少なくとも1つの負レンズおよび前記境界レンズは蛍石により形成されていることが好ましい。   In this case, the first reflecting mirror is a concave reflecting mirror disposed in the vicinity of the pupil plane of the first imaging optical system, and at least one negative reflecting path is formed in the reciprocating optical path formed by the concave reflecting mirror. It is preferable that a lens is disposed. Furthermore, in this case, it is preferable that the at least one negative lens and the boundary lens arranged in the reciprocating optical path are made of fluorite.

また、第1形態の好ましい態様によれば、前記第1レンズ群の焦点距離をF1とし、前記第2面上における最大像高をY0とするとき、5<F1/Y0<15の条件を満足する。また、前記第1レンズ群は、少なくとも2つの正レンズを有することが好ましい。また、前記第2結像光学系は、複数の透過部材のみにより構成された屈折光学系であることが好ましい。この場合、前記第2結像光学系を構成する透過部材の数の70%以上の数の透過部材は石英により形成されていることが好ましい。   Further, according to a preferred aspect of the first embodiment, when the focal length of the first lens group is F1 and the maximum image height on the second surface is Y0, the condition of 5 <F1 / Y0 <15 is satisfied. To do. The first lens group preferably includes at least two positive lenses. In addition, it is preferable that the second imaging optical system is a refractive optical system that includes only a plurality of transmission members. In this case, it is preferable that 70% or more of the transmissive members constituting the second imaging optical system are made of quartz.

また、第1形態の好ましい態様によれば、前記有効結像領域は円弧形状を有し、前記有効結像領域を規定する円弧の曲率半径の大きさをRとし、前記第2面上における最大像高をY0とするとき、1.05<R/Y0<12の条件を満足する。   According to a preferred aspect of the first aspect, the effective imaging region has an arc shape, the radius of curvature of the arc defining the effective imaging region is R, and the maximum on the second surface is When the image height is Y0, the condition of 1.05 <R / Y0 <12 is satisfied.

本発明の第2形態では、第1面の縮小像を第2面上に形成する反射屈折型の投影光学系において、
少なくとも2枚の反射鏡と透過部材とを備え、且つ前記投影光学系の光軸を含まない円
弧形状の有効結像領域を備え、
前記有効結像領域を規定する円弧の曲率半径の大きさをRとし、前記第2面上における
最大像高をY0とするとき、
1.05<R/Y0<12
の条件を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in a catadioptric projection optical system that forms a reduced image of the first surface on the second surface,
An effective imaging region having an arc shape that includes at least two reflecting mirrors and a transmitting member, and does not include the optical axis of the projection optical system;
When the radius of curvature of the arc that defines the effective imaging region is R, and the maximum image height on the second surface is Y0,
1.05 <R / Y0 <12
A projection optical system characterized by satisfying the above conditions is provided.

本発明の第3形態では、前記第1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に形成するための第1形態または第2形態の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。   In the third aspect of the present invention, an illumination system for illuminating the mask set on the first surface and an image of a pattern formed on the mask are formed on the photosensitive substrate set on the second surface. There is provided an exposure apparatus comprising the projection optical system of the first form or the second form.

第3形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投
影露光する。
According to a preferred aspect of the third aspect, the mask and the photosensitive substrate are moved relative to the projection optical system along a predetermined direction to project and expose the mask pattern onto the photosensitive substrate.

本発明の第4形態では、前記第1面に設定されたマスクを照明し、第1形態または第2形態の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記第2面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。   In the fourth embodiment of the present invention, the mask set on the first surface is illuminated, and the pattern formed on the mask via the projection optical system of the first or second embodiment is set on the second surface. There is provided an exposure method characterized by performing projection exposure on a photosensitive substrate.

本発明の投影光学系では、少なくとも2枚の反射鏡と第1面側の面が正の屈折力を有する境界レンズとを含み、すべての透過部材および反射部材が単一光軸に沿って配置され、光軸を含まない有効結像領域を有する構成において、境界レンズと第2面との間の光路が1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされている。その結果、本発明では、色収差や像面湾曲などの諸収差が良好に補正されて優れた結像性能を有し、光学面での反射損失を良好に抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することのできる比較的小型の投影光学系を実現することができる。   The projection optical system of the present invention includes at least two reflecting mirrors and a boundary lens having a positive refractive power on the first surface side, and all the transmitting members and reflecting members are arranged along a single optical axis. In the configuration having an effective imaging region that does not include the optical axis, the optical path between the boundary lens and the second surface is filled with a medium having a refractive index larger than 1.1. As a result, in the present invention, various aberrations such as chromatic aberration and curvature of field are satisfactorily corrected to have excellent imaging performance, and a large effective image-side numerical aperture with excellent reflection loss on the optical surface. It is possible to realize a relatively small projection optical system capable of ensuring the above.

したがって、本発明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、優れた結像性能を有し且つ大きな実効的な像側開口数ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光することができる。また、本発明の投影光学系を搭載した露光装置を用いて、高解像な投影光学系を介した高精度な投影露光により、良好なマイクロデバイスを製造することができる。   Therefore, in the exposure apparatus and exposure method using the projection optical system of the present invention, a fine pattern can be formed through the projection optical system having excellent imaging performance and a large effective image-side numerical aperture and thus high resolution. Transfer exposure can be performed with high accuracy. In addition, a good microdevice can be manufactured by high-precision projection exposure through a high-resolution projection optical system using an exposure apparatus equipped with the projection optical system of the present invention.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 本実施形態においてウェハ上に形成される円弧形状の実効露光領域と光軸との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the arc-shaped effective exposure area | region formed on a wafer in this embodiment, and an optical axis. 本実施形態の第1実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure between the boundary lens and wafer in 1st Example of this embodiment. 本実施形態の第2実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure between the boundary lens and wafer in 2nd Example of this embodiment. 本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。It is a figure which shows the lens structure of the projection optical system concerning the 1st Example of this embodiment. 第1実施例における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in 1st Example. 本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。It is a figure which shows the lens structure of the projection optical system concerning 2nd Example of this embodiment. 第2実施例における横収差を示す図である。It is a figure which shows the lateral aberration in 2nd Example. マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice. マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.

本発明の投影光学系では、境界レンズと像面(第2面)との間の光路中に1.1よりも大きい屈折率を有する媒質を介在させることにより、像側開口数NAの増大を図っている。ちなみに、M.Switkes氏およびM.Rothschild氏が「SPIE2002 Microlithography」において「MassachusettsInstitute of Technology」に発表した「Resolution Enhancement of157-nm Lithography by Liquid Immersion」には、波長λが200nm以下の光に対して
所要の透過率を有する媒質として、フロリナート(Perfluoropolyethers:米国スリーエ
ム社の商品名)や脱イオン水(DeionizedWater)などが候補として挙げられている。
In the projection optical system of the present invention, an image-side numerical aperture NA is increased by interposing a medium having a refractive index larger than 1.1 in the optical path between the boundary lens and the image surface (second surface). I am trying. By the way, “Resolution Enhancement of 157-nm Lithography by Liquid Immersion” announced by M.Switkes and M.Rothschild at “Massachusetts Institute of Technology” at “SPIE2002 Microlithography” is required for light with a wavelength λ of 200 nm or less. Fluorinert (Perfluoropolyethers: trade name of 3M USA), deionized water, and the like are listed as candidates for a medium having such transmittance.

また、本発明の投影光学系では、境界レンズの物体側(第1面側)の光学面に正の屈折力を付与することにより、この光学面での反射損失を低減させ、ひいては大きな実効的な像側開口数を確保することができる。このように、像側に液体等の高屈折率物質を媒質と
して有する光学系では、実効的な像側開口数を1.0以上に高めることが可能であり、ひいては解像度を高めることができる。しかしながら、投影倍率が一定の場合、像側開口数の増大に伴って物体側開口数も大きくなるため、投影光学系を屈折部材だけで構成すると、ペッツバール条件を満足することが難しく、光学系の大型化も避けられない。
Further, in the projection optical system of the present invention, by imparting a positive refractive power to the object side (first surface side) optical surface of the boundary lens, the reflection loss on this optical surface is reduced, and as a result, it is highly effective. A large image-side numerical aperture can be ensured. As described above, in an optical system having a high refractive index substance such as a liquid as a medium on the image side, the effective image-side numerical aperture can be increased to 1.0 or more, and the resolution can be increased. However, when the projection magnification is constant, the object-side numerical aperture increases with an increase in the image-side numerical aperture. Therefore, if the projection optical system is configured with only a refractive member, it is difficult to satisfy the Petzval condition. Larger size is inevitable.

そこで、本発明の投影光学系では、少なくとも2枚の反射鏡を含み、すべての透過部材および屈折力(パワー)を有するすべての反射部材が単一光軸に沿って配置され、光軸を含まない所定形状の有効結像領域を有するタイプの反射屈折型光学系を採用している。このタイプの投影光学系では、たとえば凹面反射鏡の作用により、色収差を良好に補正するとともに、ペッツバール条件を容易に満足して像面湾曲を良好に補正することができ、しかも光学系の小型化が可能である。   Therefore, the projection optical system of the present invention includes at least two reflecting mirrors, all the transmitting members and all the reflecting members having refractive power (power) are arranged along a single optical axis, and include the optical axis. A catadioptric optical system of a type having an effective imaging area of a predetermined shape is employed. In this type of projection optical system, for example, the chromatic aberration can be corrected satisfactorily by the action of a concave reflecting mirror, the Petzval condition can be easily satisfied and the field curvature can be corrected well, and the optical system can be downsized. Is possible.

また、このタイプの投影光学系では、すべての透過部材(レンズなど)およびパワーを有するすべての反射部材(凹面反射鏡など)が単一光軸に沿って配置されているので、光学部材が複数の光軸に沿ってそれぞれ配置される複数軸構成に比して製造上の難易度が格段に低くなり好適である。ただし、光学部材が単一光軸に沿って配置される単一軸構成の場合、色収差を良好に補正することが困難な傾向にあるが、たとえばArFレーザ光のように、スペクトル幅を狭帯化したレーザ光を用いることにより、この色収差補正の課題を克服することができる。   Further, in this type of projection optical system, all the transmissive members (such as lenses) and all the reflecting members having power (such as concave reflecting mirrors) are arranged along a single optical axis. Compared with the multi-axis configuration respectively disposed along the optical axis, the manufacturing difficulty is remarkably lowered, which is preferable. However, in the case of a single-axis configuration in which the optical member is arranged along a single optical axis, it tends to be difficult to correct chromatic aberration well. For example, the spectral width is narrowed like ArF laser light. This problem of chromatic aberration correction can be overcome by using the laser beam.

こうして、本発明では、色収差や像面湾曲などの諸収差が良好に補正されて優れた結像性能を有し、光学面での反射損失を良好に抑えて大きな実効的な像側開口数を確保することのできる比較的小型の投影光学系を実現することができる。したがって、本発明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、優れた結像性能を有し且つ大きな実効的な像側開口数ひいては高い解像度を有する投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に転写露光することができる。   In this way, in the present invention, various aberrations such as chromatic aberration and curvature of field are corrected satisfactorily, and the imaging performance is excellent, and the reflection loss on the optical surface is suppressed satisfactorily and a large effective image-side numerical aperture is increased. A relatively small projection optical system that can be secured can be realized. Therefore, in the exposure apparatus and exposure method using the projection optical system of the present invention, a fine pattern can be formed through the projection optical system having excellent imaging performance and a large effective image-side numerical aperture and thus high resolution. Transfer exposure can be performed with high accuracy.

なお、本発明では、投影光学系が偶数個の反射鏡を有するように構成すること、すなわち偶数回の反射を経て第1面の像が第2面上に形成されるように構成することが好ましい。この構成により、たとえば露光装置や露光方法に適用する場合、ウェハ上にはマスクパターンの裏面像ではなく表面像(正立像または倒立像)が形成されることになるので、屈折型投影光学系を搭載する露光装置と同様に通常のマスク(レチクル)を用いることができる。   In the present invention, the projection optical system is configured to have an even number of reflecting mirrors, that is, the image of the first surface is formed on the second surface through an even number of reflections. preferable. With this configuration, when applied to, for example, an exposure apparatus or an exposure method, a surface image (an upright image or an inverted image) is formed on the wafer instead of the back image of the mask pattern. A normal mask (reticle) can be used in the same manner as the exposure apparatus to be mounted.

ところで、本発明の反射屈折型投影光学系を単一光軸で構成するには、瞳位置近傍に中間像を形成する必要があるため、投影光学系は再結像光学系であることが望ましい。また、第1結像の瞳位置近傍に中間像を形成して光路分離を行いつつ光学部材同士の機械的干渉を避けるには、物体側開口数が大きくなった場合でも第1結像の瞳径をできるだけ小さくする必要があるので、開口数の小さい第1結像光学系が反射屈折光学系であることが望ましい。   By the way, in order to construct the catadioptric projection optical system of the present invention with a single optical axis, it is necessary to form an intermediate image in the vicinity of the pupil position. Therefore, the projection optical system is preferably a re-imaging optical system. . In order to avoid the mechanical interference between optical members while forming an intermediate image near the pupil position of the first image formation and performing optical path separation, the pupil of the first image formation is used even when the object-side numerical aperture is increased. Since it is necessary to make the diameter as small as possible, it is desirable that the first imaging optical system having a small numerical aperture is a catadioptric optical system.

したがって、本発明では、少なくとも2つの反射鏡を含み第1面の中間像を形成するための第1結像光学系と、この中間像からの光束に基づいて最終像を第2面上に形成するための第2結像光学系とにより投影光学系を構成することが好ましい。この場合、具体的には、正屈折力の第1レンズ群と、この第1レンズ群と中間像との間の光路中に配置された第1反射鏡と、この第1反射鏡と中間像との間の光路中に配置された第2反射鏡とを用いて、第1結像光学系を構成することができる。   Therefore, in the present invention, the first image forming optical system for forming an intermediate image of the first surface including at least two reflecting mirrors and the final image is formed on the second surface based on the light flux from the intermediate image. It is preferable that the projection optical system is constituted by the second imaging optical system for this purpose. In this case, specifically, a first lens group having positive refractive power, a first reflecting mirror disposed in an optical path between the first lens group and the intermediate image, and the first reflecting mirror and the intermediate image. The first imaging optical system can be configured using the second reflecting mirror disposed in the optical path between the first and the second reflecting mirrors.

また、第1反射鏡は、第1結像光学系の瞳面の近傍に配置された凹面反射鏡であり、この凹面反射鏡が形成する往復光路中には少なくとも1つの負レンズが配置されていること
が好ましい。このように、第1結像光学系において凹面反射鏡が形成する往復光路中に負レンズを配置することにより、ペッツバール条件を容易に満足して像面湾曲を良好に補正することが可能になるとともに、色収差も良好に補正することが可能になる。
The first reflecting mirror is a concave reflecting mirror disposed in the vicinity of the pupil plane of the first imaging optical system, and at least one negative lens is disposed in a round-trip optical path formed by the concave reflecting mirror. Preferably it is. In this way, by disposing the negative lens in the reciprocating optical path formed by the concave reflecting mirror in the first imaging optical system, it becomes possible to satisfactorily satisfy the Petzval condition and correct the field curvature well. At the same time, chromatic aberration can be corrected well.

また、往復光路中の負レンズは瞳位置近傍に配置されることが望ましいが、第1結像の瞳径をできるだけ小さくする必要があるので負レンズの有効径も小さくなるため、当該負レンズではフルエンス(=単位面積・単位パルスあたりのエネルギー量)が高くなり易い。したがって、石英を用いて当該負レンズを形成すると、レーザ光の照射を受けて体積収縮による局所的屈折率変化すなわちコンパクションが起こり易く、ひいては投影光学系の結像性能が低下する。   In addition, it is desirable that the negative lens in the reciprocating optical path is disposed in the vicinity of the pupil position. However, since the pupil diameter of the first imaging needs to be made as small as possible, the effective diameter of the negative lens is also reduced. The fluence (= unit area / energy amount per unit pulse) tends to be high. Therefore, when the negative lens is formed using quartz, a local refractive index change due to volume contraction, that is, compaction is likely to occur due to the irradiation of the laser beam, and the imaging performance of the projection optical system is lowered.

同様に、像面に近接して配置される境界レンズも有効径が小さく、フルエンスが高くなり易い。したがって、石英を用いて境界レンズを形成すると、コンパクションが起こり易く結像性能が低下する。本発明では、第1結像光学系において凹面反射鏡が形成する往復光路中に配置された負レンズ、および第2結像光学系において像面に近接して配置された境界レンズを蛍石で形成することにより、コンパクションに起因する結像性能の低下を回避することができる。   Similarly, the boundary lens arranged close to the image plane also has a small effective diameter and tends to have a high fluence. Therefore, when the boundary lens is formed using quartz, compaction is likely to occur, and the imaging performance is deteriorated. In the present invention, the negative lens arranged in the reciprocating optical path formed by the concave reflecting mirror in the first imaging optical system and the boundary lens arranged in the vicinity of the image plane in the second imaging optical system are made of fluorite. By forming, it is possible to avoid a reduction in imaging performance due to compaction.

また、本発明では、次の条件式(1)を満足することが望ましい。なお、条件式(1)において、F1は第1レンズ群の焦点距離であり、Y0は第2面上における最大像高である。
5<F1/Y0<15 (1)
In the present invention, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied. In conditional expression (1), F1 is the focal length of the first lens group, and Y0 is the maximum image height on the second surface.
5 <F1 / Y0 <15 (1)

条件式(1)の上限値を上回ると、第1結像の瞳径が大きくなりすぎて、上述したように光学部材同士の機械的干渉を避けることが困難になるので好ましくない。一方、条件式(1)の下限値を下回ると、反射鏡への入射光の角度の物体高による差(画角差)が大きく発生し、コマ収差や像面湾曲等の収差の補正が困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(1)の上限値を13に設定し、その下限値を7に設定することがさらに好ましい。   Exceeding the upper limit of conditional expression (1) is not preferable because the pupil diameter of the first image formation becomes too large and it becomes difficult to avoid mechanical interference between optical members as described above. On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (1) is not reached, a difference (angle of view angle) due to the object height of the angle of light incident on the reflecting mirror is greatly generated, and it is difficult to correct coma and aberrations such as field curvature. This is not preferable. In order to achieve the effect of the present invention more satisfactorily, it is more preferable to set the upper limit value of conditional expression (1) to 13 and the lower limit value to 7.

また、本発明では、第1レンズ群が少なくとも2つの正レンズを有することが好ましい。この構成により、第1レンズ群の正屈折力を大きく設定して条件式(1)を容易に満足することができ、ひいてはコマ収差、歪曲収差、非点収差等を良好に補正することができる。   In the present invention, it is preferable that the first lens group has at least two positive lenses. With this configuration, the positive refracting power of the first lens group can be set to be large and conditional expression (1) can be easily satisfied, and coma, distortion, astigmatism, etc. can be corrected well. .

また、反射率が高く且つ耐久性に富んだ反射鏡を製造することは難しく、数多くの反射面を設けることは光量損失につながる。このため、本発明では、たとえば露光装置や露光方法に投影光学系を適用する場合、スループット向上の観点から、第2結像光学系は複数の透過部材のみにより構成された屈折光学系であることが好ましい。   In addition, it is difficult to manufacture a reflecting mirror having high reflectivity and high durability, and providing a large number of reflecting surfaces leads to light loss. Therefore, in the present invention, for example, when the projection optical system is applied to an exposure apparatus or an exposure method, the second imaging optical system is a refractive optical system composed of only a plurality of transmission members from the viewpoint of improving the throughput. Is preferred.

また、蛍石は固有複屈折性を有する結晶材料であり、蛍石で形成された透過部材では特に200nm以下の波長の光に対する複屈折の影響が大きい。このため、蛍石透過部材を含む光学系では、結晶軸方位の異なる蛍石透過部材を組み合わせて複屈折による結像性能の低下を抑える必要があるが、このような対策を講じても、複屈折による性能低下を完全に抑えることはできない。   In addition, fluorite is a crystalline material having intrinsic birefringence, and a transmission member made of fluorite has a large influence of birefringence on light having a wavelength of 200 nm or less. For this reason, in an optical system including a fluorite transmissive member, it is necessary to combine a fluorite transmissive member having a different crystal axis orientation to suppress a decrease in imaging performance due to birefringence. The performance degradation due to refraction cannot be completely suppressed.

さらに、蛍石では内部の屈折率分布が高周波成分を有することが知られており、この高周波成分を含む屈折率のばらつきがフレアの発生を招いて投影光学系の結像性能を低下させ易いため、蛍石の使用を可能な限り減らすことが好ましい。そこで、本発明では、蛍石の使用を可能な限り減らすために、屈折光学系である第2結像光学系を構成する透過部材
のうち、70%以上の透過部材が石英により形成されていることが好ましい。
Furthermore, it is known that the internal refractive index distribution of fluorite has a high-frequency component, and variations in the refractive index including this high-frequency component tend to cause flare and easily deteriorate the imaging performance of the projection optical system. It is preferable to reduce the use of fluorite as much as possible. Therefore, in the present invention, in order to reduce the use of fluorite as much as possible, 70% or more of the transmissive members constituting the second imaging optical system, which is a refractive optical system, are formed of quartz. It is preferable.

また、本発明では、有効結像領域が円弧形状を有し、次の条件式(2)を満足することが望ましい。なお、条件式(2)において、Rは有効結像領域を規定する円弧の曲率半径の大きさであり、Y0は上述したように第2面上における最大像高である。
1.05<R/Y0<12 (2)
In the present invention, it is desirable that the effective imaging region has an arc shape and satisfies the following conditional expression (2). In conditional expression (2), R is the size of the radius of curvature of the arc that defines the effective imaging region, and Y0 is the maximum image height on the second surface as described above.
1.05 <R / Y0 <12 (2)

本発明では、光軸を含まない円弧形状の有効結像領域を有することにより、光学系の大型化を回避しつつ光路分離を容易に行うことができる。しかしながら、たとえば露光装置や露光方法に適用する場合、マスク上において円弧形状の照明領域を均一に照明することは難しい。したがって、円弧形状の領域を含む矩形状の領域に対応する矩形状の照明光束を、円弧形状の開口部(光透過部)を有する視野絞りにより制限する手法を採用することになる。この場合、視野絞りにおける光量損失を抑えるには、有効結像領域を規定する円弧の曲率半径の大きさRができるだけ大きいことが必要である。   In the present invention, by having an arc-shaped effective imaging region that does not include the optical axis, it is possible to easily perform optical path separation while avoiding an increase in the size of the optical system. However, for example, when applied to an exposure apparatus or an exposure method, it is difficult to uniformly illuminate the arc-shaped illumination area on the mask. Therefore, a technique is adopted in which a rectangular illumination light beam corresponding to a rectangular area including an arc-shaped area is limited by a field stop having an arc-shaped opening (light transmission part). In this case, in order to suppress the light amount loss at the field stop, it is necessary that the radius R of the radius of curvature of the arc that defines the effective imaging region is as large as possible.

すなわち、条件式(2)の下限値を下回ると、曲率半径の大きさRが小さくなりすぎて、視野絞りにおける光束損失が大きくなり、この照明効率の低下によりスループットが低下するので好ましくない。一方、条件式(2)の上限値を上回ると、曲率半径の大きさRが大きくなりすぎて、スキャン露光時のオーバーラン長の短縮化のために所要幅の有効結像領域を確保しようとすると必要な収差補正領域が大きくなるため、光学系が大型化するので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(2)の上限値を8に設定し、その下限値を1.07に設定することがさらに好ましい。   That is, if the lower limit value of the conditional expression (2) is not reached, the radius R of the curvature radius becomes too small, the luminous flux loss at the field stop becomes large, and this decreases the illumination efficiency, which is not preferable. On the other hand, when the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, the radius R of the curvature radius becomes too large, and an effective imaging region having a required width is to be secured in order to shorten the overrun length during scanning exposure. Then, since a necessary aberration correction area becomes large, the optical system becomes large, which is not preferable. In order to achieve the effect of the present invention more satisfactorily, it is more preferable to set the upper limit value of conditional expression (2) to 8 and the lower limit value to 1.07.

なお、上述タイプの反射屈折型の投影光学系では、像面(第2面)との間の光路を液体のような媒質で満たさない場合であっても、条件式(2)を満足することにより、照明効率の低下によるスループットの低下や必要な収差補正領域の増大による光学系の大型化を回避することができる。また、本発明の投影光学系を露光装置や露光方法に適用する場合、境界レンズと像面との間に満たされる媒質(液体など)の透過率や、レーザ光の狭帯化の程度などを考慮すると、たとえばArFレーザ光(波長193.306nm)を露光光として用いることが好ましい。   In the catadioptric projection optical system of the type described above, conditional expression (2) should be satisfied even when the optical path between the image plane (second surface) is not filled with a medium such as a liquid. Accordingly, it is possible to avoid a decrease in throughput due to a decrease in illumination efficiency and an increase in the size of the optical system due to an increase in a necessary aberration correction region. Further, when the projection optical system of the present invention is applied to an exposure apparatus or an exposure method, the transmittance of a medium (liquid etc.) filled between the boundary lens and the image plane, the degree of narrowing of the laser beam, etc. In consideration, for example, it is preferable to use ArF laser light (wavelength 193.306 nm) as exposure light.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図
1において、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を、光軸AXに垂直な面内において図1の紙面に平行にY軸を、図1の紙面に垂直にX軸をそれぞれ設定している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis AX, and the X axis is perpendicular to the paper surface of FIG. Are set respectively.

図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源100として、ArFエキシマレーザ光源を備えている。光源100から射出された光は、照明光学系ILを介して、所定のパターンが形成されたレチクルRを重畳的に照明する。なお、光源100と照明光学系ILとの間の光路はケーシング(不図示)で密封されており、光源100から照明光学系IL中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。   The illustrated exposure apparatus includes an ArF excimer laser light source as the light source 100 for supplying illumination light in the ultraviolet region. The light emitted from the light source 100 illuminates the reticle R on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner via the illumination optical system IL. The optical path between the light source 100 and the illumination optical system IL is sealed with a casing (not shown), and the space from the light source 100 to the optical member on the most reticle side in the illumination optical system IL absorbs exposure light. It is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a low-rate gas, or is kept in a substantially vacuum state.

レチクルRは、レチクルホルダRHを介して、レチクルステージRS上においてXY平面に平行に保持されている。レチクルRには転写すべきパターンが形成されており、光軸AXを含むことなくX方向に延びる円弧形状のパターン領域が照明される。レチクルステージRSは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡RMを用いた干渉計RIFによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。レチクルRに形成された
パターンからの光は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にレチクルパターン像を形成する。
The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RS via the reticle holder RH. A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and an arc-shaped pattern region extending in the X direction without including the optical axis AX is illuminated. Reticle stage RS can be moved two-dimensionally along the reticle plane (ie, XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by interferometer RIF using reticle moving mirror RM. And the position is controlled. Light from the pattern formed on the reticle R forms a reticle pattern image on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL.

ウェハWは、ウェハホルダテーブルWTを介して、ウェハステージWS上においてXY平面に平行に保持されている。そして、レチクルR上での円弧形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上においても光軸AXを含むことなくX方向に延びる円弧形状の静止露光領域(すなわち実効露光領域:投影光学系PLの有効結像領域)にパターン像が形成される。ウェハステージWSは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡WMを用いた干渉計WIFによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。   The wafer W is held parallel to the XY plane on the wafer stage WS via the wafer holder table WT. Further, an arc-shaped still exposure region (that is, effective exposure region: projection) extending in the X direction without including the optical axis AX also on the wafer W so as to optically correspond to the arc-shaped illumination region on the reticle R. A pattern image is formed in an effective imaging region) of the optical system PL. The wafer stage WS can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM. In addition, the position is controlled.

図2は、本実施形態においてウェハ上に形成される円弧形状の実効露光領域と光軸との位置関係を示す図である。本実施形態では、図2に示すように、収差が良好に補正された領域すなわち収差補正領域ARが、光軸AXを中心とした外径(半径)Roの円と、内径(半径)Riの円と、距離Hだけ間隔を隔てたY方向に平行な2つの線分とにより円弧形状に規定されている。そして、実効露光領域(有効結像領域)ERは、円弧形状の収差補正領域ARにほぼ内接するように、曲率半径の大きさがRでY方向に間隔を隔てた2つの円弧と、距離Hだけ間隔を隔てたY方向に平行な長さDの2つの線分とにより円弧形状に設定されている。   FIG. 2 is a view showing the positional relationship between the arc-shaped effective exposure region formed on the wafer and the optical axis in the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the region in which the aberration is favorably corrected, that is, the aberration correction region AR has a circle having an outer diameter (radius) Ro and an inner diameter (radius) Ri centered on the optical axis AX. An arc shape is defined by a circle and two line segments parallel to the Y direction that are separated by a distance H. The effective exposure region (effective image formation region) ER has a radius of curvature R of two arcs spaced in the Y direction and a distance H so as to be substantially inscribed in the arc-shaped aberration correction region AR. An arc shape is defined by two line segments having a length D parallel to the Y direction and spaced apart from each other.

こうして、投影光学系PLが有するすべての有効結像領域ERは、光軸AXから外れた領域に存在している。そして、円弧形状の実効露光領域ERのX方向に沿った寸法はHであり、Y方向に沿った寸法はDである。したがって、図示を省略したが、レチクルR上には、円弧形状の実効露光領域ERに光学的に対応した大きさおよび形状を有する円弧形状の照明領域(すなわち実効照明領域)が、光軸AXを含むことなく形成されていることになる。   Thus, all effective imaging regions ER of the projection optical system PL exist in regions outside the optical axis AX. The dimension along the X direction of the arc-shaped effective exposure region ER is H, and the dimension along the Y direction is D. Therefore, although not shown, an arc-shaped illumination area (that is, an effective illumination area) having a size and shape optically corresponding to the arc-shaped effective exposure area ER is provided on the reticle R with the optical axis AX. It is formed without including.

また、本実施形態の露光装置では、投影光学系PLを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材(各実施例ではレンズL11)と境界レンズLb(各実施例ではレンズL217)との間で投影光学系PLの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系PLの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、照明光学系ILと投影光学系PLとの間の狭い光路には、レチクルRおよびレチクルステージRSなどが配置されているが、レチクルRおよびレチクルステージRSなどを密封包囲するケーシング(不図示)の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。   In the exposure apparatus of the present embodiment, the optical member (lens L11 in each example) and the boundary lens Lb (lens L217 in each example) arranged on the most reticle side among the optical members constituting the projection optical system PL. The interior of the projection optical system PL is kept in an airtight state, and the gas inside the projection optical system PL is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, or is kept in a substantially vacuum state. Has been. Further, a reticle R and a reticle stage RS are arranged in a narrow optical path between the illumination optical system IL and the projection optical system PL, but a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle R and the reticle stage RS. Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas, or is kept in a vacuum state.

図3は、本実施形態の第1実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。図3を参照すると、第1実施例では、境界レンズLbは、レチクル側(第1面側)に向かって凸面を有する。換言すれば、境界レンズLbのレチクル側の面Sbは、正の屈折力を有する。そして、境界レンズLbとウェハWとの間の光路は、1.1よりも大きい屈折率を有する媒質Lmで満たされている。第1実施例では、媒質Lmとして、脱イオン水を用いている。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration between the boundary lens and the wafer in the first example of the present embodiment. Referring to FIG. 3, in the first example, the boundary lens Lb has a convex surface toward the reticle side (first surface side). In other words, the reticle-side surface Sb of the boundary lens Lb has a positive refractive power. The optical path between the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm having a refractive index larger than 1.1. In the first embodiment, deionized water is used as the medium Lm.

図4は、本実施形態の第2実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。図4を参照すると、第2実施例においても第1実施例と同様に、境界レンズLbはレチクル側に向かって凸面を有し、そのレチクル側の面Sbは正の屈折力を有する。しかしながら、第2実施例では、第1実施例とは異なり、境界レンズLbとウェハWとの間の光路中に平行平面板Lpが挿脱自在に配置され、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路および平行平面板LpとウェハWとの間の光路は、1.1よりも大きい屈
折率を有する媒質Lmで満たされている。第2実施例においても第1実施例と同様に、媒質Lmとして脱イオン水を用いている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration between the boundary lens and the wafer in the second example of the present embodiment. Referring to FIG. 4, in the second embodiment, as in the first embodiment, the boundary lens Lb has a convex surface toward the reticle side, and the reticle-side surface Sb has a positive refractive power. However, in the second embodiment, unlike the first embodiment, a parallel plane plate Lp is detachably disposed in the optical path between the boundary lens Lb and the wafer W, and the boundary lens Lb and the parallel plane plate Lp are arranged. And the optical path between the plane parallel plate Lp and the wafer W are filled with a medium Lm having a refractive index greater than 1.1. In the second embodiment, as in the first embodiment, deionized water is used as the medium Lm.

なお、投影光学系PLに対してウェハWを相対移動させつつ走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系PLの境界レンズLbとウェハWとの間の光路中に液体媒質Lmを満たし続けるには、たとえば国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術や、特開平10−303114号公報に開示された技術などを用いることができる。   In the step-and-scan type exposure apparatus that performs scanning exposure while moving the wafer W relative to the projection optical system PL, the boundary lens Lb of the projection optical system PL and the wafer W For example, the technique disclosed in International Publication No. WO99 / 49504 or the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114 can be used to keep the liquid medium Lm in the optical path between the two.

国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術では、液体供給装置から供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体(媒質Lm)を境界レンズLbとウェハWとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノズルを介してウェハW上から液体を回収する。液体の供給量および回収量は、投影光学系PLに対するウェハWの相対移動速度に応じて調整されることになる。   In the technique disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, the liquid (medium Lm) adjusted to a predetermined temperature is supplied between the boundary lens Lb and the wafer W through the supply pipe and the discharge nozzle from the liquid supply device. The liquid is supplied so as to fill the optical path, and the liquid is recovered from the wafer W via the recovery pipe and the inflow nozzle by the liquid supply device. The liquid supply amount and the recovery amount are adjusted according to the relative movement speed of the wafer W with respect to the projection optical system PL.

一方、特開平10−303114号公報に開示された技術では、液体(媒質Lm)を収容することができるようにウェハホルダテーブルWTを容器状に構成し、その内底部の中央において(液体中において)ウェハWを真空吸着により位置決め保持する。また、投影光学系PLの鏡筒先端部が液体中に達し、ひいては境界レンズLbのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。   On the other hand, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114, the wafer holder table WT is configured in a container shape so as to accommodate the liquid (medium Lm), and at the center of its inner bottom (in the liquid ) The wafer W is positioned and held by vacuum suction. Further, the lens barrel tip of the projection optical system PL reaches the liquid, and the optical surface on the wafer side of the boundary lens Lb reaches the liquid.

このように、光源100からウェハWまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。また、上述したように、レチクルR上の照明領域およびウェハW上の露光領域(すなわち実効露光領域ER)は、X方向に延びる円弧形状である。したがって、駆動系および干渉計(RIF、WIF)などを用いてレチクルRおよびウェハWの位置制御を行いながら、Y方向に沿ってレチクルステージRSとウェハステージWSとを、ひいてはレチクルRとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には実効露光領域ERのX方向寸法Hに等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有する露光領域に対してレチクルパターンが走査露光される。   Thus, an atmosphere in which exposure light is hardly absorbed is formed over the entire optical path from the light source 100 to the wafer W. Further, as described above, the illumination area on the reticle R and the exposure area on the wafer W (that is, the effective exposure area ER) have an arc shape extending in the X direction. Accordingly, the reticle stage RS and the wafer stage WS are moved along the Y direction while the position of the reticle R and the wafer W is controlled using a drive system and an interferometer (RIF, WIF). Are moved (scanned) synchronously to expose the wafer W having a width equal to the dimension H in the X direction of the effective exposure region ER and a length corresponding to the scanning amount (moving amount) of the wafer W. A reticle pattern is scanned and exposed to the area.

各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をzとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCnとしたとき、以下
の数式(a)で表される。各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に*印を付している。
In each embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the distance (sag amount) along the optical axis from the tangential plane at the apex of the aspheric surface to the position on the aspheric surface at height y. ) Is z, the apex radius of curvature is r, the conic coefficient is κ, and the nth-order aspheric coefficient is Cn, it is expressed by the following formula (a). In each embodiment, the lens surface formed in an aspherical shape is marked with * on the right side of the surface number.

z=(y2/r)/[1+{1−(1+κ)・y2/r21/2
+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10
+C12・y12+C14・y14 (a)
z = (y 2 / r) / [1+ {1− (1 + κ) · y 2 / r 2 } 1/2 ]
+ C 4 · y 4 + C 6 · y 6 + C 8 · y 8 + C 10 · y 10
+ C 12 · y 12 + C 14 · y 14 (a)

また、各実施例において、投影光学系PLは、物体面(第1面)に配置されたレチクルRのパターンの中間像を形成するための第1結像光学系G1と、中間像からの光に基づいて像面(第2面)に配置されたウェハW上にレチクルパターンの縮小像を形成するための第2結像光学系G2とにより構成されている。ここで、第1結像光学系G1は第1凹面反射鏡CM1と第2凹面反射鏡CM2とを含む反射屈折光学系であり、第2結像光学系G2は屈折光学系である。   In each embodiment, the projection optical system PL includes a first imaging optical system G1 for forming an intermediate image of the pattern of the reticle R disposed on the object surface (first surface), and light from the intermediate image. And a second imaging optical system G2 for forming a reduced image of the reticle pattern on the wafer W arranged on the image surface (second surface). Here, the first imaging optical system G1 is a catadioptric optical system including a first concave reflecting mirror CM1 and a second concave reflecting mirror CM2, and the second imaging optical system G2 is a refractive optical system.

(第1実施例)
図5は、本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図
5を参照すると、第1実施例にかかる投影光学系PLにおいて、第1結像光学系G1は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズL11と、両凸レンズL12と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL13と、第1凹面反射鏡CM1とを備えている。また、第1結像光学系G1では、第1凹面反射鏡CM1で反射され且つ負メニスカスレンズL13を介した光を第2結像光学系G2に向かって反射するための第2凹面反射鏡CM2の反射面が、両凸レンズL12と負メニスカスレンズL13との間において光軸AXを含まない領域に配置されている。したがって、両凸レンズL11および両凸レンズL12が、正の屈折力を有する第1レンズ群を構成している。また、第1凹面反射鏡CM1が、第1結像光学系G1の瞳面の近傍に配置された凹面反射鏡を構成している。
(First embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of the projection optical system according to the first example of the present embodiment. Referring to FIG. 5, in the projection optical system PL according to the first example, the first imaging optical system G1 has aspherical convex surfaces directed toward the wafer side in order from the reticle side along the light traveling direction. A biconvex lens L11, a biconvex lens L12, a negative meniscus lens L13 having an aspheric concave surface facing the reticle side, and a first concave reflecting mirror CM1 are provided. In the first imaging optical system G1, the second concave reflecting mirror CM2 for reflecting the light reflected by the first concave reflecting mirror CM1 and passing through the negative meniscus lens L13 toward the second imaging optical system G2. Is disposed in a region not including the optical axis AX between the biconvex lens L12 and the negative meniscus lens L13. Therefore, the biconvex lens L11 and the biconvex lens L12 constitute a first lens group having a positive refractive power. Further, the first concave reflecting mirror CM1 constitutes a concave reflecting mirror disposed in the vicinity of the pupil plane of the first imaging optical system G1.

一方、第2結像光学系G2は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸レンズL22と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL23と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL24と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL25と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL26と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL27と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL28と、両凸レンズL29と、両凸レンズL210と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL211と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL212と、両凸レンズL213と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL214と、レチクルに凸面を向けた正メニスカスレンズL215と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL216と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL217(境界レンズLb)とにより構成されている。   On the other hand, the second imaging optical system G2 has, in order from the reticle side along the light traveling direction, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L22, and an aspheric concave surface on the wafer side. Both a positive meniscus lens L23 directed to the surface, a negative meniscus lens L24 having an aspherical convex surface facing the reticle side, a negative meniscus lens L25 having a convex surface facing the reticle side, and an aspherical concave surface facing the reticle side. Concave lens L26, positive meniscus lens L27 having a concave surface facing the reticle, negative meniscus lens L28 having an aspheric convex surface facing the reticle, biconvex lens L29, biconvex lens L210, and convex surface facing the reticle Positive meniscus lens L211, aperture stop AS, positive meniscus lens L212 having a concave surface facing the reticle, and biconvex lens 213, a positive meniscus lens L214 having an aspheric concave surface facing the wafer, a positive meniscus lens L215 having a convex surface facing the reticle, a positive meniscus lens L216 having an aspheric concave surface facing the wafer, and the wafer And a plano-convex lens L217 (boundary lens Lb) having a flat surface facing the side.

第1実施例では、投影光学系PLを構成するすべての透過部材(レンズ)およびパワーを有するすべての反射部材(第1凹面反射鏡CM1,第2凹面反射鏡CM2)は単一の光軸AXに沿って配置されている。すなわち、第2結像光学系G2を構成する透過部材のうち、100%の透過部材が石英により形成されている。そして、境界レンズLbとしての平凸レンズL217とウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。第1実施例では、レチクルRからの光が、レンズL11〜L13を介して、第1凹面反射鏡CM1に入射する。第1凹面反射鏡CM1で反射された光は、レンズL13および第2凹面反射鏡CM2を介して、第1凹面反射鏡CM1の近傍にレチクルRの中間像を形成する。第2凹面反射鏡CM2で反射された光は、レンズL21〜L217(Lb)を介して、ウェハW上にレチクルRの縮小像を形成する。   In the first embodiment, all the transmitting members (lenses) constituting the projection optical system PL and all the reflecting members having power (the first concave reflecting mirror CM1 and the second concave reflecting mirror CM2) have a single optical axis AX. Are arranged along. That is, 100% of the transmissive members constituting the second imaging optical system G2 are made of quartz. The optical path between the plano-convex lens L217 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of deionized water. In the first embodiment, the light from the reticle R enters the first concave reflecting mirror CM1 through the lenses L11 to L13. The light reflected by the first concave reflecting mirror CM1 forms an intermediate image of the reticle R in the vicinity of the first concave reflecting mirror CM1 via the lens L13 and the second concave reflecting mirror CM2. The light reflected by the second concave reflecting mirror CM2 forms a reduced image of the reticle R on the wafer W via the lenses L21 to L217 (Lb).

第1実施例では、投影光学系PLを構成するすべての透過部材(レンズ)が、石英(SiO2)により形成されている。露光光であるArFエキシマレーザ光の発振中心波長は
、193.306nmであり、193.306nm付近において石英の屈折率は、+1pmの波長変化あたり−1.591×10-6の割合で変化し、−1pmの波長変化あたり+1.591×10-6の割合で変化する。換言すると、193.306nm付近において、石英の屈折率の分散(dn/dλ)は、−1.591×10-6/pmである。また、193.306nm付近において脱イオン水の屈折率は、+1pmの波長変化あたり−2.6×10-6の割合で変化し、−1pmの波長変化あたり+2.6×10-6の割合で変化する。換言すると、193.306nm付近において、脱イオン水の屈折率の分散(dn/dλ)は、−2.6×10-6/pmである。
In the first example, all the transmissive members (lenses) constituting the projection optical system PL are made of quartz (SiO 2 ). The oscillation center wavelength of ArF excimer laser light as exposure light is 193.306 nm, and the refractive index of quartz changes at a rate of −1.591 × 10 −6 per +1 pm wavelength change in the vicinity of 193.306 nm, It changes at a rate of + 1.591 × 10 −6 per wavelength change of −1 pm. In other words, in the vicinity of 193.306 nm, the refractive index dispersion (dn / dλ) of quartz is −1.591 × 10 −6 / pm. In addition, the refractive index of deionized water near 193.306 nm changes at a rate of −2.6 × 10 −6 per +1 pm wavelength change, and at a rate of + 2.6 × 10 −6 per −1 pm wavelength change. Change. In other words, in the vicinity of 193.306 nm, the refractive index dispersion (dn / dλ) of deionized water is −2.6 × 10 −6 / pm.

こうして、第1実施例において、中心波長193.306nmに対する石英の屈折率は1.5603261であり、193.306nm+0.1pm=193.3061nmに対する石英の屈折率は1.560325941であり、193.306nm−0.1pm=193.3059nmに対する石英の屈折率は1.560326259である。また、中心波長193.306nmに対する脱イオン水の屈折率は1.47であり、193.306nm+0.1pm=193.3061nmに対する脱イオン水の屈折率は1.46999974であり、193.306nm−0.1pm=193.3059nmに対する脱イオン水の屈折率は1.47000026である。   Thus, in the first example, the refractive index of quartz with respect to the center wavelength of 193.306 nm is 1.5603261, and the refractive index of quartz with respect to 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm is 1.560362591, and 193.306 nm− The refractive index of quartz for 0.1 pm = 193.3059 nm is 1.560332659. Further, the refractive index of deionized water with respect to the central wavelength of 193.306 nm is 1.47, the refractive index of deionized water with respect to 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm is 1.46999974, and 193.306 nm-0. The refractive index of deionized water for 1 pm = 193.3059 nm is 1.47000026.

次の表(1)に、第1実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。表(1)において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率(全系の結像倍率)を、NAは像側(ウェハ側)開口数を、RoおよびRiは収差補正領域ARの外半径および内半径を、HおよびDは実効露光領域ERのX方向寸法およびY方向寸法を、Rは円弧形状の実効露光領域ER(有効結像領域)を規定する円弧の曲率半径の大きさを、Y0は最大像高をそれぞれ表している。また、面番号は物体面(第1面)であるレチクル面から像面(第2面)であるウェハ面への光線の進行する方向に沿ったレチクル側からの面の順序を、rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半径:mm)を、dは各面の軸上間隔すなわち面間隔(mm)を、nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。   In the following table (1), values of specifications of the projection optical system PL according to the first example are listed. In Table (1), λ is the center wavelength of the exposure light, β is the projection magnification (imaging magnification of the entire system), NA is the image side (wafer side) numerical aperture, and Ro and Ri are the aberration correction area AR. The outer radius and the inner radius, H and D are the X-direction and Y-direction dimensions of the effective exposure region ER, and R is the radius of curvature of the arc that defines the arc-shaped effective exposure region ER (effective imaging region). Y0 represents the maximum image height. The surface number is the order of the surfaces from the reticle side along the direction in which the light beam travels from the reticle surface, which is the object surface (first surface), to the wafer surface, which is the image surface (second surface). The radius of curvature of the surface (vertex radius of curvature: mm in the case of an aspherical surface), d represents the on-axis interval of each surface, that is, the surface interval (mm), and n represents the refractive index with respect to the center wavelength.

なお、面間隔dは、反射される度にその符号を変えるものとする。したがって、面間隔dの符号は、第1凹面反射鏡CM1から第2凹面反射鏡CM2までの光路中では負とし、その他の光路中では正としている。そして、光の入射方向にかかわらず、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率半径を負としている。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)においても同様である。   Note that the surface distance d changes its sign each time it is reflected. Therefore, the sign of the surface interval d is negative in the optical path from the first concave reflecting mirror CM1 to the second concave reflecting mirror CM2, and positive in the other optical paths. Regardless of the incident direction of light, the curvature radius of the convex surface toward the reticle side is positive, and the curvature radius of the concave surface is negative. The notation in Table (1) is the same in the following Table (2).

表(1)
(主要諸元)
λ=193.306nm
β=+1/4
NA=1.04
Ro=17.0mm
Ri=11.5mm
H=26.0mm
D=4.0mm
R=20.86mm
Y0=17.0mm

(光学部材諸元)
面番号 r d n 光学部材
(レチクル面) 70.25543
1 444.28100 45.45677 1.5603261 (L11)
2* -192.24078 1.00000
3 471.20391 35.53423 1.5603261 (L12)
4 -254.24538 122.19951
5* -159.65514 13.00000 1.5603261 (L13)
6 -562.86259 9.00564
7 -206.23868 -9.00564 (CM1)
8 -562.86259 -13.00000 1.5603261 (L13)
9* -159.65514 -107.19951
10 3162.83419 144.20515 (CM2)
11 -389.01215 43.15699 1.5603261 (L21)
12 -198.92113 1.00000
13 3915.27567 42.01089 1.5603261 (L22)
14 -432.52137 1.00000
15 203.16777 62.58039 1.5603261 (L23)
16* 515.92133 18.52516
17* 356.67027 20.00000 1.5603261 (L24)
18 269.51733 285.26014
19 665.61079 35.16606 1.5603261 (L25)
20 240.55938 32.43496
21* -307.83344 15.00000 1.5603261 (L26)
22 258.17867 58.24284
23 -1143.34122 51.43638 1.5603261 (L27)
24 -236.25969 6.67292
25* 1067.55487 15.00000 1.5603261 (L28)
26 504.02619 18.88857
27 4056.97655 54.00381 1.5603261 (L29)
28 -283.04360 1.00000
29 772.31002 28.96307 1.5603261 (L210)
30 -8599.87899 1.00000
31 667.92225 52.94747 1.5603261 (L211)
32 36408.68946 2.30202
33 ∞ 42.27703 (AS)
34 -2053.34123 30.00000 1.5603261 (L212)
35 -514.67146 1.00000
36 1530.45141 39.99974 1.5603261 (L213)
37 -540.23726 1.00000
38 370.56341 36.15464 1.5603261 (L214)
39* 12719.40982 1.00000
40 118.92655 41.83608 1.5603261 (L215)
41 190.40194 1.00000
42 151.52892 52.42553 1.5603261 (L216)
43* 108.67474 1.12668
44 91.54078 35.50067 1.5603261 (L217:Lb)
45 ∞ 6.00000 1.47 (Lm)
(ウェハ面)

(非球面データ)
2面
κ=0
C4=−8.63025×10-9 C6=2.90424×10-13
C8=5.43348×10-17 C10=1.65523×10-21
C12=8.78237×10-26 C14=6.53360×10-30

5面および9面(同一面)
κ=0
C4=7.66590×10-9 C6=6.09920×10-13
C8=−6.53660×10-17 C10=2.44925×10-20
C12=−3.14967×10-24 C14=2.21672×10-28

16面
κ=0
C4=−3.79715×10-8 C6=2.19518×10-12
C8=−9.40364×10-17 C10=3.33573×10-21
C12=−7.42012×10-26 C14=1.05652×10-30

17面
κ=0
C4=−6.69596×10-8 C6=1.67561×10-12
C8=−6.18763×10-17 C10=2.65428×10-21
C12=−4.09555×10-26 C14=3.25841×10-31

21面
κ=0
C4=−8.68772×10-8 C6=−1.30306×10-12
C8=−2.65902×10-17 C10=−6.56830×10-21
C12=3.66980×10-25 C14=−5.05595×10-29

25面
κ=0
C4=−1.54049×10-8 C6=7.71505×10-14
C8=1.75760×10-18 C10=1.71383×10-23
C12=5.04584×10-29 C14=2.08622×10-32

39面
κ=0
C4=−3.91974×10-11 C6=5.90682×10-14
C8=2.85949×10-18 C10=−1.01828×10-22
C12=2.26543×10-27 C14=−1.90645×10-32

43面
κ=0
C4=8.33324×10-8 C6=1.42277×10-11
C8=−1.13452×10-15 C10=1.18459×10-18
C12=−2.83937×10-22 C14=5.01735×10-26

(条件式対応値)
F1=164.15mm
Y0=17.0mm
R=20.86mm
(1)F1/Y0=9.66
(2)R/Y0=1.227
Table (1)
(Main specifications)
λ = 193.306 nm
β = + 1/4
NA = 1.04
Ro = 17.0mm
Ri = 11.5mm
H = 26.0mm
D = 4.0mm
R = 20.86mm
Y0 = 17.0mm

(Optical member specifications)
Surface number r dn Optical member (reticle surface) 70.25543
1 444.28100 45.45677 1.5603261 (L11)
2 * -192.24078 1.00000
3 471.20391 35.53423 1.5603261 (L12)
4 -254.24538 122.19951
5 * -159.65514 13.00000 1.5603261 (L13)
6 -562.86259 9.00564
7 -206.23868 -9.00564 (CM1)
8 -562.86259 -13.00000 1.5603261 (L13)
9 * -159.65514 -107.19951
10 3162.83419 144.20515 (CM2)
11 -389.01215 43.15699 1.5603261 (L21)
12 -198.92113 1.00000
13 3915.27567 42.01089 1.5603261 (L22)
14 -432.52137 1.00000
15 203.16777 62.58039 1.5603261 (L23)
16 * 515.92133 18.52516
17 * 356.67027 20.00000 1.5603261 (L24)
18 269.51733 285.26014
19 665.61079 35.16606 1.5603261 (L25)
20 240.55938 32.43496
21 * -307.83344 15.00000 1.5603261 (L26)
22 258.17867 58.24284
23 -1143.34122 51.43638 1.5603261 (L27)
24 -236.25969 6.67292
25 * 1067.55487 15.00000 1.5603261 (L28)
26 504.02619 18.88857
27 4056.97655 54.00381 1.5603261 (L29)
28 -283.04360 1.00000
29 772.31002 28.96307 1.5603261 (L210)
30 -8599.87899 1.00000
31 667.92225 52.94747 1.5603261 (L211)
32 36408.68946 2.30202
33 ∞ 42.27703 (AS)
34 -2053.34123 30.00000 1.5603261 (L212)
35 -514.67146 1.00000
36 1530.45141 39.99974 1.5603261 (L213)
37 -540.23726 1.00000
38 370.56341 36.15464 1.5603261 (L214)
39 * 12719.40982 1.00000
40 118.92655 41.83608 1.5603261 (L215)
41 190.40194 1.00000
42 151.52892 52.42553 1.5603261 (L216)
43 * 108.67474 1.12668
44 91.54078 35.50067 1.5603261 (L217: Lb)
45 ∞ 6.00000 1.47 (Lm)
(Wafer surface)

(Aspheric data)
2 sides κ = 0
C4 = −8.63025 × 10 −9 C6 = 2.90424 × 10 −13
C8 = 5.443348 × 10 −17 C10 = 1.65523 × 10 −21
C12 = 8.778237 × 10 −26 C14 = 6.553360 × 10 −30

5 and 9 (same surface)
κ = 0
C4 = 7.666590 × 10 −9 C6 = 6.09920 × 10 −13
C8 = −6.53660 × 10 −17 C10 = 2.44925 × 10 −20
C12 = −3.14967 × 10 −24 C14 = 2.16772 × 10 −28

16 faces κ = 0
C4 = -3.79715 × 10 −8 C6 = 2.19518 × 10 −12
C8 = −9.4364 × 10 −17 C10 = 3.333573 × 10 −21
C12 = −7.442012 × 10 −26 C14 = 1.05652 × 10 −30

17 faces κ = 0
C4 = −6.66956 × 10 −8 C6 = 1.75761 × 10 −12
C8 = −6.18763 × 10 −17 C10 = 2.65428 × 10 −21
C12 = −4.095555 × 10 −26 C14 = 3.25841 × 10 −31

21 surface κ = 0
C4 = −8.68772 × 10 −8 C6 = −1.30306 × 10 −12
C8 = −2.665902 × 10 −17 C10 = −6.556830 × 10 −21
C12 = 3.669980 × 10 −25 C14 = −5.05555 × 10 −29

25 faces κ = 0
C4 = -1.54049 × 10 −8 C6 = 7.71505 × 10 −14
C8 = 1.75760 × 10 −18 C10 = 1.713383 × 10 −23
C12 = 5.04584 × 10 −29 C14 = 2.86622 × 10 −32

39 surfaces κ = 0
C4 = −3.91974 × 10 −11 C6 = 5.99062 × 10 −14
C8 = 2.85949 × 10 −18 C10 = −1.01828 × 10 −22
C12 = 2.26543 × 10 −27 C14 = −1.906645 × 10 −32

43 planes κ = 0
C4 = 8.333324 × 10 −8 C6 = 1.42277 × 10 −11
C8 = −1.13452 × 10 −15 C10 = 1.18459 × 10 −18
C12 = −2.83937 × 10 −22 C14 = 5.01735 × 10 −26

(Values for conditional expressions)
F1 = 164.15mm
Y0 = 17.0mm
R = 20.86mm
(1) F1 / Y0 = 9.66
(2) R / Y0 = 1.227

図6は、第1実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を、実線は中心波長193.3060nmを、破線は193.306nm+0.1pm=193.3061nmを、一点鎖線は193.306nm−0.1pm=193.3059nmをそれぞれ示している。なお、図6における表記は、以降の図8においても同様である。図6の収差図から明らかなように、第1実施例では、非常に大きな像側開口数(NA=1.04)および比較的大きな実効露光領域ERを確保しているにもかかわらず、波長幅が193.306nm±0.1pmの露光光に対して色収差が良好に補正されていることがわかる。   FIG. 6 is a diagram showing transverse aberration in the first example. In the aberration diagrams, Y indicates the image height, the solid line indicates the center wavelength of 193.3060 nm, the broken line indicates 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm, and the alternate long and short dash line indicates 193.306 nm−0.1 pm = 193.3059 nm. Yes. The notation in FIG. 6 is the same in FIG. 8 below. As is apparent from the aberration diagram of FIG. 6, in the first example, although a very large image-side numerical aperture (NA = 1.04) and a relatively large effective exposure area ER are secured, the wavelength It can be seen that chromatic aberration is well corrected for exposure light having a width of 193.306 nm ± 0.1 pm.

(第2実施例)
図7は、本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図
7を参照すると、第2実施例にかかる投影光学系PLにおいて、第1結像光学系G1は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズL11と、両凸レンズL12と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL13と、第1凹面反射鏡CM1とを備えている。また、第1結像光学系G1では、第1凹面反射鏡CM1で反射され且つ負メニスカスレンズL13を介した光を第2結像光学系G2に向かって反射するための第2凹面反射鏡CM2の反射面が、両凸レンズL12と負メニスカスレンズL13との間において光軸AXを含まない領域に配置されている。したがって、両凸レンズL11および両凸レンズL12が、正の屈折力を有する第1レンズ群を構成している。また、第1凹面反射鏡CM1が、第1結像光学系G1の瞳面の近傍に配置された凹面反射鏡を構成している。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a lens configuration of the projection optical system according to the second example of the present embodiment. Referring to FIG. 7, in the projection optical system PL according to the second example, the first imaging optical system G1 has the aspherical convex surface directed toward the wafer side in order from the reticle side along the light traveling direction. A biconvex lens L11, a biconvex lens L12, a negative meniscus lens L13 having an aspheric concave surface facing the reticle side, and a first concave reflecting mirror CM1 are provided. In the first imaging optical system G1, the second concave reflecting mirror CM2 for reflecting the light reflected by the first concave reflecting mirror CM1 and passing through the negative meniscus lens L13 toward the second imaging optical system G2. Is disposed in a region not including the optical axis AX between the biconvex lens L12 and the negative meniscus lens L13. Therefore, the biconvex lens L11 and the biconvex lens L12 constitute a first lens group having a positive refractive power. Further, the first concave reflecting mirror CM1 constitutes a concave reflecting mirror disposed in the vicinity of the pupil plane of the first imaging optical system G1.

一方、第2結像光学系G2は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸レンズL22と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL23と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL24と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL25と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL26と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL27と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL28と、両凸レンズL29と、両凸レンズL210と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL211と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL212と、両凸レンズL213と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL214と、レチクルに凸面を向けた正メニスカスレンズL215と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL216と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL217(境界レンズLb)とにより構成されている。   On the other hand, the second imaging optical system G2 has, in order from the reticle side along the light traveling direction, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L22, and an aspheric concave surface on the wafer side. Both a positive meniscus lens L23 directed to the surface, a negative meniscus lens L24 having an aspherical convex surface facing the reticle side, a negative meniscus lens L25 having a convex surface facing the reticle side, and an aspherical concave surface facing the reticle side. Concave lens L26, positive meniscus lens L27 having a concave surface facing the reticle, negative meniscus lens L28 having an aspheric convex surface facing the reticle, biconvex lens L29, biconvex lens L210, and convex surface facing the reticle Positive meniscus lens L211, aperture stop AS, positive meniscus lens L212 having a concave surface facing the reticle, and biconvex lens 213, a positive meniscus lens L214 having an aspheric concave surface facing the wafer, a positive meniscus lens L215 having a convex surface facing the reticle, a positive meniscus lens L216 having an aspheric concave surface facing the wafer, and the wafer And a plano-convex lens L217 (boundary lens Lb) having a flat surface facing the side.

第2実施例では、境界レンズLbとしての平凸レンズL217とウェハWとの間の光路中に、平行平面板Lpが配置されている。そして、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路および平行平面板LpとウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。また、第2実施例では、投影光学系PLを構成する透過部材(レンズ)が、石英または蛍石(CaF2)により形成されている。具体的には、レンズL13
、レンズL216およびレンズL217(Lb)が蛍石により形成され、その他のレンズおよび平行平面板Lpが石英により形成されている。すなわち、第2結像光学系G2を構成する透過部材のうち、約88%の透過部材が石英により形成されている。
In the second embodiment, a parallel plane plate Lp is disposed in the optical path between the plano-convex lens L217 as the boundary lens Lb and the wafer W. The optical path between the boundary lens Lb and the plane parallel plate Lp and the optical path between the plane parallel plate Lp and the wafer W are filled with a medium Lm made of deionized water. In the second embodiment, the transmitting member (lens) constituting the projection optical system PL is made of quartz or fluorite (CaF2). Specifically, the lens L13
The lens L216 and the lens L217 (Lb) are made of fluorite, and the other lenses and the plane parallel plate Lp are made of quartz. That is, about 88% of the transmissive members constituting the second imaging optical system G2 are made of quartz.

さらに、第2実施例では、投影光学系PLを構成するすべての透過部材(レンズ,平行平面板)およびパワーを有するすべての反射部材(第1凹面反射鏡CM1,第2凹面反射鏡CM2)は単一の光軸AXに沿って配置されている。こうして、第2実施例では、レチクルRからの光が、レンズL11〜L13を介して、第1凹面反射鏡CM1に入射する。第1凹面反射鏡CM1で反射された光は、レンズL13および第2凹面反射鏡CM2を介して、第1凹面反射鏡CM1の近傍にレチクルRの中間像を形成する。第2凹面反射鏡CM2で反射された光は、レンズL21〜L217(Lb)および平行平面板Lpを介して、ウェハW上にレチクルRの縮小像を形成する。   Furthermore, in the second embodiment, all the transmissive members (lenses, parallel plane plates) and all the reflective members (first concave reflector CM1, second concave reflector CM2) having power are included in the projection optical system PL. Arranged along a single optical axis AX. Thus, in the second embodiment, the light from the reticle R enters the first concave reflecting mirror CM1 via the lenses L11 to L13. The light reflected by the first concave reflecting mirror CM1 forms an intermediate image of the reticle R in the vicinity of the first concave reflecting mirror CM1 via the lens L13 and the second concave reflecting mirror CM2. The light reflected by the second concave reflecting mirror CM2 forms a reduced image of the reticle R on the wafer W via the lenses L21 to L217 (Lb) and the parallel flat plate Lp.

第2実施例では、露光光であるArFエキシマレーザ光の発振中心波長は、193.306nmであり、193.306nm付近において石英の屈折率は、+1pmの波長変化あたり−1.591×10-6の割合で変化し、−1pmの波長変化あたり+1.591×10-6の割合で変化する。換言すると、193.306nm付近において、石英の屈折率の分散(dn/dλ)は、−1.591×10-6/pmである。また、193.306nm付近において蛍石の屈折率は、+1pmの波長変化あたり−0.980×10-6の割合で変化し、−1pmの波長変化あたり+0.980×10-6の割合で変化する。換言すると、193.306nm付近において、蛍石の屈折率の分散(dn/dλ)は、−0.980×10-6/pmである。 In the second embodiment, the oscillation center wavelength of the ArF excimer laser light that is the exposure light is 193.306 nm, and the refractive index of quartz is about −1.591 × 10 −6 per wavelength change of +1 pm near 193.306 nm. At a rate of + 1.591 × 10 −6 per wavelength change of −1 pm. In other words, in the vicinity of 193.306 nm, the refractive index dispersion (dn / dλ) of quartz is −1.591 × 10 −6 / pm. Further, the refractive index of fluorite changes at a rate of −0.980 × 10 −6 per +1 pm wavelength change and changes at a rate of + 0.980 × 10 −6 per −1 pm wavelength change near 193.306 nm. To do. In other words, the refractive index dispersion (dn / dλ) of fluorite is −0.980 × 10 −6 / pm in the vicinity of 193.306 nm.

さらに、193.306nm付近において脱イオン水の屈折率は、+1pmの波長変化あたり−2.6×10-6の割合で変化し、−1pmの波長変化あたり+2.6×10-6の割合で変化する。換言すると、193.306nm付近において、脱イオン水の屈折率の分散(dn/dλ)は、−2.6×10-6/pmである。こうして、第2実施例において、中心波長193.306nmに対する石英の屈折率は1.5603261であり、193.306nm+0.1pm=193.3061nmに対する石英の屈折率は1.560325941であり、193.306nm−0.1pm=193.3059nmに対する石英の屈折率は1.560326259である。 Further, near 193.306 nm, the refractive index of deionized water changes at a rate of −2.6 × 10 −6 per +1 pm wavelength change, and at a rate of + 2.6 × 10 −6 per −1 pm wavelength change. Change. In other words, in the vicinity of 193.306 nm, the refractive index dispersion (dn / dλ) of deionized water is −2.6 × 10 −6 / pm. Thus, in the second embodiment, the refractive index of quartz with respect to the center wavelength of 193.306 nm is 1.5603261, and the refractive index of quartz with respect to 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm is 1.560362591, and 193.306 nm− The refractive index of quartz for 0.1 pm = 193.3059 nm is 1.560332659.

また、中心波長193.306nmに対する蛍石の屈折率は1.5014548であり、193.306nm+0.1pm=193.3061nmに対する蛍石の屈折率は1.501454702であり、193.306nm−0.1pm=193.3059nmに対する蛍石の屈折率は1.501454898である。さらに、中心波長193.306nmに対する脱イオン水の屈折率は1.47であり、193.306nm+0.1pm=193.3061nmに対する脱イオン水の屈折率は1.46999974であり、193.306nm−0.1pm=193.3059nmに対する脱イオン水の屈折率は1.47000026である。次の表(2)に、第2実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。   The refractive index of fluorite with respect to the center wavelength of 193.306 nm is 1.5014548, the refractive index of fluorite with respect to 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm is 1.501445402, and 193.306 nm−0.1 pm = The refractive index of fluorite for 193.3059 nm is 1.5014454898. Further, the refractive index of deionized water with respect to the center wavelength of 193.306 nm is 1.47, the refractive index of deionized water with respect to 193.306 nm + 0.1 pm = 193.3061 nm is 1.46999974, and 193.306 nm−0.3. The refractive index of deionized water for 1 pm = 193.3059 nm is 1.47000026. The following table (2) lists the values of the specifications of the projection optical system PL according to the second example.

表(2)
(主要諸元)
λ=193.306nm
β=+1/4
NA=1.04
Ro=17.0mm
Ri=11.5mm
H=26.0mm
D=4.0mm
R=20.86mm
Y0=17.0mm

(光学部材諸元)
面番号 r d n 光学部材
(レチクル面) 72.14497
1 295.66131 46.03088 1.5603261 (L11)
2* -228.07826 1.02581
3 847.63618 40.34103 1.5603261 (L12)
4 -207.90948 124.65407
5* -154.57886 13.00000 1.5014548 (L13)
6 -667.19164 9.58580
7 -209.52775 -9.58580 (CM1)
8 -667.19164 -13.00000 1.5014548 (L13)
9* -154.57886 -109.65407
10 2517.52751 147.23986 (CM2)
11 -357.71318 41.75496 1.5603261 (L21)
12 -196.81705 1.00000
13 8379.53651 40.00000 1.5603261 (L22)
14 -454.81020 8.23083
15 206.30063 58.07852 1.5603261 (L23)
16* 367.14898 24.95516
17* 258.66863 20.00000 1.5603261 (L24)
18 272.27694 274.16477
19 671.42370 49.62123 1.5603261 (L25)
20 225.79907 35.51978
21* -283.63484 15.10751 1.5603261 (L26)
22 261.37852 56.71822
23 -1947.68869 54.63076 1.5603261 (L27)
24 -227.05849 5.77639
25* 788.97953 15.54026 1.5603261 (L28)
26 460.12935 18.83954
27 1925.75038 56.54051 1.5603261 (L29)
28 -295.06884 1.00000
29 861.21046 52.50515 1.5603261 (L210)
30 -34592.86759 1.00000
31 614.86639 37.34179 1.5603261 (L211)
32 39181.66426 1.00000
33 ∞ 46.27520 (AS)
34 -11881.91854 30.00000 1.5603261 (L212)
35 -631.95129 1.00000
36 1465.88641 39.89113 1.5603261 (L213)
37 -542.10144 1.00000
38 336.45791 34.80369 1.5603261 (L214)
39* 2692.15238 1.00000
40 112.42843 43.53915 1.5603261 (L215)
41 189.75478 1.00000
42 149.91358 42.41577 1.5014548 (L216)
43* 107.28888 1.06533
44 90.28791 31.06087 1.5014548 (L217:Lb)
45 ∞ 1.00000 1.47 (Lm)
46 ∞ 3.00000 1.5603261 (Lp)
47 ∞ 5.00000 1.47 (Lm)
(ウェハ面)

(非球面データ)
2面
κ=0
C4=9.57585×10-9 C6=7.09690×10-13
C8=1.30845×10-16 C10=−5.52152×10-22
C12=4.46914×10-25 C14=−2.07483×10-29

5面および9面(同一面)
κ=0
C4=1.16631×10-8 C6=6.70616×10-13
C8=−1.87976×10-17 C10=1.71587×10-20
C12=−2.34827×10-24 C14=1.90285×10-28

16面
κ=0
C4=−4.06017×10-8 C6=2.22513×10-12
C8=−9.05000×10-17 C10=3.29839×10-21
C12=−7.46596×10-26 C14=1.06948×10-30

17面
κ=0
C4=−6.69592×10-8 C6=1.42455×10-12
C8=−5.65516×10-17 C10=2.48078×10-21
C12=−2.91653×10-26 C14=1.53981×10-31

21面
κ=0
C4=−7.97186×10-8 C6=−1.32969×10-12
C8=−1.98377×10-17 C10=−4.95016×10-21
C12=2.53886×10-25 C14=−4.16817×10-29

25面
κ=0
C4=−1.55844×10-8 C6=7.27672×10-14
C8=1.90600×10-18 C10=1.21465×10-23
C12=−7.56829×10-29 C14=1.86889×10-32

39面
κ=0
C4=−6.91993×10-11 C6=7.80595×10-14
C8=3.31216×10-18 C10=−1.39159×10-22
C12=3.69991×10-27 C14=−4.01347×10-32

43面
κ=0
C4=8.30019×10-8 C6=1.24781×10-11
C8=−9.26768×10-16 C10=1.08933×10-18
C12=−3.01514×10-22 C14=5.41882×10-26

(条件式対応値)
F1=178.98mm
Y0=17.0mm
R=20.86mm
(1)F1/Y0=10.53
(2)R/Y0=1.227
Table (2)
(Main specifications)
λ = 193.306 nm
β = + 1/4
NA = 1.04
Ro = 17.0mm
Ri = 11.5mm
H = 26.0mm
D = 4.0mm
R = 20.86mm
Y0 = 17.0mm

(Optical member specifications)
Surface number r dn Optical member (reticle surface) 72.14497
1 295.66131 46.03088 1.5603261 (L11)
2 * -228.07826 1.02581
3 847.63618 40.34103 1.5603261 (L12)
4 -207.90948 124.65407
5 * -154.57886 13.00000 1.5014548 (L13)
6 -667.19164 9.58580
7 -209.52775 -9.58580 (CM1)
8 -667.19164 -13.00000 1.5014548 (L13)
9 * -154.57886 -109.65407
10 2517.52751 147.23986 (CM2)
11 -357.71318 41.75496 1.5603261 (L21)
12 -196.81705 1.00000
13 8379.53651 40.00000 1.5603261 (L22)
14 -454.81020 8.23083
15 206.30063 58.07852 1.5603261 (L23)
16 * 367.14898 24.95516
17 * 258.66863 20.00000 1.5603261 (L24)
18 272.27694 274.16477
19 671.42370 49.62123 1.5603261 (L25)
20 225.79907 35.51978
21 * -283.63484 15.10751 1.5603261 (L26)
22 261.37852 56.71822
23 -1947.68869 54.63076 1.5603261 (L27)
24 -227.05849 5.77639
25 * 788.97953 15.54026 1.5603261 (L28)
26 460.12935 18.83954
27 1925.75038 56.54051 1.5603261 (L29)
28 -295.06884 1.00000
29 861.21046 52.50515 1.5603261 (L210)
30 -34592.86759 1.00000
31 614.86639 37.34179 1.5603261 (L211)
32 39181.66426 1.00000
33 ∞ 46.27520 (AS)
34 -11881.91854 30.00000 1.5603261 (L212)
35 -631.95129 1.00000
36 1465.88641 39.89113 1.5603261 (L213)
37 -542.10144 1.00000
38 336.45791 34.80369 1.5603261 (L214)
39 * 2692.15238 1.00000
40 112.42843 43.53915 1.5603261 (L215)
41 189.75478 1.00000
42 149.91358 42.41577 1.5014548 (L216)
43 * 107.28888 1.06533
44 90.28791 31.06087 1.5014548 (L217: Lb)
45 ∞ 1.00000 1.47 (Lm)
46 ∞ 3.00000 1.5603261 (Lp)
47 ∞ 5.00000 1.47 (Lm)
(Wafer surface)

(Aspheric data)
2 sides κ = 0
C4 = 9.55755 × 10 −9 C6 = 7.09690 × 10 −13
C8 = 1.30845 × 10 −16 C10 = −5.51522 × 10 −22
C12 = 4.46914 × 10 −25 C14 = −2.07483 × 10 −29

5 and 9 (same surface)
κ = 0
C4 = 1.16631 × 10 −8 C6 = 6.770616 × 10 −13
C8 = −1.87976 × 10 −17 C10 = 1.71587 × 10 −20
C12 = −2.33487 × 10 −24 C14 = 1.90285 × 10 −28

16 faces κ = 0
C4 = −4.006017 × 10 −8 C6 = 2.22513 × 10 −12
C8 = −9.05000 × 10 −17 C10 = 3.229839 × 10 −21
C12 = −7.46596 × 10 −26 C14 = 1.06948 × 10 −30

17 faces κ = 0
C4 = −6.69592 × 10 −8 C6 = 1.42455 × 10 −12
C8 = −5.665516 × 10 −17 C10 = 2.48078 × 10 −21
C12 = −2.99163 × 10 −26 C14 = 1.53981 × 10 −31

21 surface κ = 0
C4 = −7.997186 × 10 −8 C6 = −1.32969 × 10 −12
C8 = -1.98377 × 10 −17 C10 = −4.995016 × 10 −21
C12 = 2.53886 × 10 −25 C14 = −4.116817 × 10 −29

25 faces κ = 0
C4 = −1.55584 × 10 −8 C6 = 7.267672 × 10 −14
C8 = 1.90600 × 10 −18 C10 = 1.21465 × 10 −23
C12 = −7.556829 × 10 −29 C14 = 1.86889 × 10 −32

39 surfaces κ = 0
C4 = −6.91993 × 10 −11 C6 = 7.880595 × 10 −14
C8 = 3.3216 × 10 −18 C10 = −1.39159 × 10 −22
C12 = 3.69991 × 10 −27 C14 = −4.001347 × 10 −32

43 planes κ = 0
C4 = 8.30019 × 10 −8 C6 = 1.24781 × 10 −11
C8 = −9.26768 × 10 −16 C10 = 1.08933 × 10 −18
C12 = −3.01514 × 10 −22 C14 = 5.41882 × 10 −26

(Values for conditional expressions)
F1 = 178.98mm
Y0 = 17.0mm
R = 20.86mm
(1) F1 / Y0 = 10.53
(2) R / Y0 = 1.227

図8は、第2実施例における横収差を示す図である。図8の収差図から明らかなように、第2実施例においても第1実施例と同様に、非常に大きな像側開口数(NA=1.04)および比較的大きな実効露光領域ERを確保しているにもかかわらず、波長幅が193.306nm±0.1pmの露光光に対して色収差が良好に補正されていることがわかる。   FIG. 8 is a diagram showing transverse aberration in the second example. As is apparent from the aberration diagram of FIG. 8, in the second embodiment, as in the first embodiment, a very large image-side numerical aperture (NA = 1.04) and a relatively large effective exposure area ER are secured. Nevertheless, it can be seen that the chromatic aberration is well corrected for exposure light having a wavelength width of 193.306 nm ± 0.1 pm.

こうして、各実施例では、波長が193.306nmのArFエキシマレーザ光に対して、1.04の高い像側開口数を確保するとともに、26.0mm×4.0mmの円弧形状の実効露光領域(静止露光領域)を確保することができ、たとえば26mm×33mmの矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。   Thus, in each of the embodiments, a high image-side numerical aperture of 1.04 is secured for an ArF excimer laser beam having a wavelength of 193.306 nm, and an arc-shaped effective exposure region (26.0 mm × 4.0 mm) ( (Stationary exposure region) can be secured, and for example, a circuit pattern can be scanned and exposed at a high resolution in a rectangular exposure region of 26 mm × 33 mm.

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図9のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 9 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of this embodiment. I will explain.

先ず、図9のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、そのlロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。   First, in step 301 of FIG. 9, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer.

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。   Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.

また、本実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図10のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図10において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。   In the exposure apparatus of this embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 10, in a pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。   Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ).

その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)
の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
Then, in the module assembly step 404, the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell)
Each component such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation is attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、ArFエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばF2 レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。さらに、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, the ArF excimer laser light source is used. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources such as an F 2 laser light source can also be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this and is applied to other general projection optical systems. Can also be applied.

Lb 境界レンズ
Lp 平行平面板
Lm 媒質(脱イオン水)
G1 第1結像光学系
G2 第2結像光学系
CM1,CM2 凹面反射鏡
Li 各レンズ成分
100 レーザ光源
IL 照明光学系
R レチクル
RS レチクルステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
Lb Boundary lens Lp Parallel plane plate Lm Medium (deionized water)
G1 First imaging optical system G2 Second imaging optical system CM1, CM2 Concave reflector Li Each lens component 100 Laser light source IL Illumination optical system R Reticle RS Reticle stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (13)

物体からの光により液体を介して基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された前記基板上に前記液体を介して前記物体の縮小像を形成する投影光学系と、
前記投影光学系と前記基板との間の光路に前記液体を供給するための液体供給装置と、
を備え、
前記投影光学系は、前記物体からの光により前記物体の中間像を形成する第1結像光学系と、前記中間像からの光により前記縮小像を形成する第2結像光学系と、を含み、
前記第1結像光学系は、少なくとも一方が凹面反射鏡である第1及び第2反射鏡を含む偶数個の反射鏡を備えた反射屈折光学系であり、かつ、前記第1結像光学系は、前記物体からの光の光路に沿って前記偶数個の反射鏡のうち最も前記中間像側に配置された反射鏡と前記中間像との間にレンズを含まず、
前記第2結像光学系は、開口絞りと、前記開口絞りに対して前記物体側に配置された複数の負レンズと、前記複数の負レンズと前記開口絞りとの間に配置された複数の正レンズとにより構成された屈折光学系であり、
前記偶数個の反射鏡に含まれる各反射鏡の光軸と前記投影光学系に含まれる各レンズの光軸とは単一光軸上に配置され、
前記第2結像光学系は、前記光の入射側の面が正の屈折力を有し前記光の射出側の面が前記液体に接するように配置された第1の正レンズを含み、
前記複数の負レンズは、互いに隣り合わせに配置された第1及び第2負レンズを含み、
前記第2負レンズは、前記第1負レンズと前記開口絞りとの間に配置され、
前記第1負レンズと前記第2負レンズとの間の前記単一光軸上の間隔は、前記第2負レンズと前記開口絞りとの間の前記単一光軸上の間隔よりも短く、
前記投影光学系の射出瞳は、遮蔽領域を有さず、
前記縮小像が形成される像面上の結像領域は、前記単一光軸から外れた領域である、
露光装置。
An exposure apparatus that exposes a substrate through a liquid by light from an object,
A stage for holding the substrate;
A projection optical system that forms a reduced image of the object on the substrate held on the stage via the liquid;
A liquid supply device for supplying the liquid to an optical path between the projection optical system and the substrate;
With
The projection optical system includes: a first imaging optical system that forms an intermediate image of the object with light from the object; and a second imaging optical system that forms the reduced image with light from the intermediate image. Including
The first imaging optical system is a catadioptric optical system including an even number of reflecting mirrors including first and second reflecting mirrors, at least one of which is a concave reflecting mirror, and the first imaging optical system Does not include a lens between the intermediate image and the reflecting mirror disposed on the most intermediate image side among the even number of reflecting mirrors along the optical path of light from the object,
The second imaging optical system includes an aperture stop, a plurality of negative lenses disposed on the object side with respect to the aperture stop, and a plurality of negative lenses disposed between the plurality of negative lenses and the aperture stop. A refractive optical system constituted by a positive lens,
The optical axis of each reflecting mirror included in the even number of reflecting mirrors and the optical axis of each lens included in the projection optical system are arranged on a single optical axis,
The second imaging optical system includes a first positive lens disposed so that a surface on the light incident side has a positive refractive power and a surface on the light emission side is in contact with the liquid;
The plurality of negative lenses includes first and second negative lenses arranged next to each other,
The second negative lens is disposed between the first negative lens and the aperture stop,
The distance on the single optical axis between the first negative lens and the second negative lens is shorter than the distance on the single optical axis between the second negative lens and the aperture stop,
The exit pupil of the projection optical system does not have a shielding area,
The imaging region on the image plane where the reduced image is formed is a region off the single optical axis.
Exposure device.
請求項1に記載の露光装置において、
前記液体供給装置は、前記液体を供給するための供給管と前記供給管から供給された前記液体を回収するための回収管とを備える、露光装置。
The exposure apparatus according to claim 1,
The liquid supply apparatus includes an exposure apparatus including a supply pipe for supplying the liquid and a recovery pipe for recovering the liquid supplied from the supply pipe.
請求項1または2に記載の露光装置において、
前記第1及び第2反射鏡は凹面反射鏡である、露光装置。
In the exposure apparatus according to claim 1 or 2,
The exposure apparatus, wherein the first and second reflecting mirrors are concave reflecting mirrors.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第2結像光学系は、前記複数の透過部材のうち70%以上の数の透過部材が石英により形成されている、露光装置。
In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The second imaging optical system is an exposure apparatus in which 70% or more of the plurality of transmission members are made of quartz.
請求項4に記載の露光装置において、
前記第2結像光学系は、前記複数の透過部材のうち88%の数の透過部材が石英により形成されている、露光装置。
The exposure apparatus according to claim 4, wherein
The second imaging optical system is an exposure apparatus in which 88% of the plurality of transmission members are made of quartz.
請求項4に記載の露光装置において、
前記第2結像光学系は、前記複数の透過部材のすべてが石英により形成されている、露光装置。
The exposure apparatus according to claim 4, wherein
The second imaging optical system is an exposure apparatus in which all of the plurality of transmission members are made of quartz.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記光はArFエキシマレーザ光である、露光装置。
In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6,
An exposure apparatus, wherein the light is ArF excimer laser light.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記複数の負レンズは、両凹レンズを含むことを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The exposure apparatus, wherein the plurality of negative lenses includes a biconcave lens.
請求項に記載の露光装置において、
前記第負レンズは、両凹レンズであることを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 8 , wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second negative lens is a biconcave lens.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記屈折光学系のうち前記第1及び第2負レンズより前記物体側に配置されたレンズの数は、前記第1及び第2負レンズと前記開口絞りとの間に配置されたレンズの数より少ないことを特徴とする露光装置。
In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9 ,
In the refractive optical system, the number of lenses arranged on the object side from the first and second negative lenses is more than the number of lenses arranged between the first and second negative lenses and the aperture stop. An exposure apparatus characterized by a small amount.
マスクに設けられたパターンからの光により基板を露光する露光方法であって、
前記パターンの縮小像を請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置により液体を介して前記基板上に形成することを含む露光方法。
An exposure method for exposing a substrate with light from a pattern provided on a mask,
The exposure method comprising forming a reduced image of the pattern through a liquid onto the substrate by exposure apparatus according to any one of claims 1-10.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
Developing the exposed substrate;
A device manufacturing method including:
基板上に回路パターンを形成するパターン形成方法であって、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、
現像された前記基板をエッチングすることと、
を含むパターン形成方法。
A pattern forming method for forming a circuit pattern on a substrate,
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
Developing the exposed substrate;
Etching the developed substrate;
A pattern forming method including:
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