JPH0588088A - Reflective and refractive reduction projection optical system - Google Patents

Reflective and refractive reduction projection optical system

Info

Publication number
JPH0588088A
JPH0588088A JP3276593A JP27659391A JPH0588088A JP H0588088 A JPH0588088 A JP H0588088A JP 3276593 A JP3276593 A JP 3276593A JP 27659391 A JP27659391 A JP 27659391A JP H0588088 A JPH0588088 A JP H0588088A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
half mirror
mirror
optical system
lens group
concave reflecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3276593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Hashimoto
純夫 橋本
Yutaka Ichihara
裕 市原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3276593A priority Critical patent/JPH0588088A/en
Priority to US07/948,428 priority patent/US5251070A/en
Publication of JPH0588088A publication Critical patent/JPH0588088A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To employ constitution wherein a reflection and refraction system uses luminous flux on an optical axis and to eliminate deterioration in resolving power. CONSTITUTION:This optical system has a 1st lens group G1 which has negative refracting power and diffuses luminous flux from a reticle 1, a half-mirror 5 which transmits luminous flux from this 1st lens group G1, three parallel plane plates 2, 3, and 4 which are arranged between the 1st lens group G1 and half-mirror 5 slantingly to the optical axis and compensate aberration due to the half-mirror 5, a concave surface reflecting mirror 7 which returns luminous flux projected by the half-mirror 5 to the half-mirror 5 while converting it, and a 2nd lens group G3 which has positive refracting power and converges luminous flux returned to the half-mirror 5 and reflected by the half-mirror 5 to form a reduced image of a pattern on its reticle 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置に用いられる、実素子のパターンよりも拡
大されたパターンを縮小投影するための光学系に適用し
て好適な反射屈折縮小投影光学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for catadioptric reduction when applied to an optical system used for, for example, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for reducing and projecting a pattern which is larger than the pattern of an actual device. Projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路はますます微細化し、そ
のパターンを焼き付ける露光装置はより解像力の高いも
のが要求されている。この要求を満たすためには光源の
波長を短波長化し且つ光学系の開口数(N.A.)を大
きくしなければならない。しかしながら、波長が短くな
ると光の吸収のために実用に耐える硝材が限られて来
る。波長が300nm以下になると実用上使えるのは合
成石英と蛍石(弗化カルシウム)だけとなる。また、蛍
石は温度特性が悪く多量に使うことはできない。そのた
め屈折系だけで投影レンズを作ることはきわめて困難で
ある。更に、収差補正の困難性のために、反射系だけで
開口数の大きい投影光学系を作ることも困難である。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits are becoming finer and finer, and an exposure apparatus for printing a pattern thereof is required to have a higher resolution. In order to satisfy this requirement, it is necessary to shorten the wavelength of the light source and increase the numerical aperture (NA) of the optical system. However, as the wavelength becomes shorter, the glass materials that can be used practically are limited due to the absorption of light. When the wavelength is 300 nm or less, only synthetic quartz and fluorite (calcium fluoride) can be practically used. In addition, fluorspar has poor temperature characteristics and cannot be used in large quantities. Therefore, it is extremely difficult to make a projection lens using only the refraction system. Further, it is difficult to make a projection optical system having a large numerical aperture only with a reflective system because of the difficulty of aberration correction.

【0003】そこで、反射系と屈折系とを組み合わせて
投影光学系を構成する技術が種々提案されている。その
一例が、特開昭63−163319号公報に開示される
如きリング視野光学系である。この光学系では入射光と
反射光とが互いに干渉しないように軸外の光束が用いら
れ、且つ軸外の輪帯部のみを露光するように構成されて
いる。
Therefore, various techniques for forming a projection optical system by combining a reflective system and a refraction system have been proposed. One example thereof is a ring-field optical system as disclosed in JP-A-63-163319. This optical system uses an off-axis light beam so that the incident light and the reflected light do not interfere with each other, and is configured to expose only the off-axis ring zone.

【0004】また、他の例として、投影光学系中にビー
ムスプリッターを配置することによって、軸上の光束に
より一括でレチクル(マスク)の像を投影する反射屈折
系からなる投影露光装置が、例えば特公昭51−271
16号公報及び特開平2−66510号公報で開示され
ている。
As another example, a projection exposure apparatus including a catadioptric system that projects an image of a reticle (mask) at once by arranging a beam splitter in the projection optical system, for example, is used. Japanese Patent Publication 51-271
No. 16 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-66510.

【0005】図8は特開平2−66510号公報に開示
された光学系を模式的に示したものである。この図8に
おいて、縮小転写しようとするパターンが描かれたレチ
クル21からの光束は、正の屈折力を有するレンズ群2
2により略々平行光束に変換されてプリズム型のビーム
スプリッター(ビームスプリッターキューブ)23に照
射される。このビームスプリッター23の接合面23a
を透過した光束は負の屈折力を有する補正レンズ群24
により拡散されて凹面反射鏡25で反射される。凹面反
射鏡25で反射された光束は、再度補正レンズ群24を
通り、ビームスプリッター23の接合面23aで反射さ
れた後、正の屈折力を有するレンズ群26によってウェ
ハ27上に集束され、そのウェハ27上にレチクルパタ
ーンの縮小像が結像される。プリズム型のビームスプリ
ッター23の代わりに平行平面板よりなるハーフミラー
を用いた例も開示されている。
FIG. 8 schematically shows the optical system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-66510. In FIG. 8, the light flux from the reticle 21 on which the pattern to be reduced and transferred is drawn is the lens group 2 having a positive refractive power.
It is converted into a substantially parallel light beam by 2 and is irradiated on a prism type beam splitter (beam splitter cube) 23. Bonding surface 23a of this beam splitter 23
The light flux that has passed through is a correction lens group 24 having a negative refractive power.
Is reflected by the concave reflecting mirror 25. The light flux reflected by the concave reflecting mirror 25 passes through the correction lens group 24 again, is reflected by the cemented surface 23a of the beam splitter 23, and then is focused on the wafer 27 by the lens group 26 having a positive refractive power. A reduced image of the reticle pattern is formed on the wafer 27. An example in which a half mirror made of a plane parallel plate is used instead of the prism type beam splitter 23 is also disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の内でリング視野光学系では開口数を大きくすることが
困難である。しかも一括で露光することもできないので
レチクルとウェハとを光学系の縮小比に対応して互いに
異なる速度で移動しながら露光する必要があり、このた
め機械系の構成が複雑になるという不都合があった。
However, it is difficult to increase the numerical aperture in the ring-field optical system among the conventional examples. Moreover, since it is not possible to perform exposure in a lump, it is necessary to perform exposure while moving the reticle and the wafer at different speeds according to the reduction ratio of the optical system, which causes the inconvenience that the configuration of the mechanical system becomes complicated. It was

【0007】また、上記の特公昭51−27116号公
報に開示された構成では、ビームスプリッター以降の光
学系の屈折面での反射によるフレアが多い不都合があ
る。更に、ビームスプリッターの反射率むら、吸収及び
位相変化等の特性が何ら考慮されていないため解像力が
低いと共に全系の倍率が等倍であり、より高解像力が要
求される次世代の半導体製造用露光装置としては到底使
用に耐えるものではない。
Further, in the structure disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-27116, there is a problem that there is a large amount of flare due to reflection on the refracting surface of the optical system after the beam splitter. Furthermore, because the characteristics of the beam splitter such as uneven reflectance, absorption and phase change are not taken into consideration, the resolution is low and the magnification of the entire system is the same. For the next-generation semiconductor manufacturing that requires higher resolution. It cannot be used as an exposure apparatus at all.

【0008】更に、特開平2−66510号公報に開示
された投影光学系の内で図8の光学系では、ビームスプ
リッター23用の大型のプリズム材料の不均一により解
像力が劣化する不都合がある。また、300nm程度以
下の波長域では使用に耐える接着剤が無く、2個のブロ
ックを貼り合わせてビームスプリッターを構成すること
が困難であるという不都合がある。また、図8の光学系
のビームスプリッター23の代わりにハーフミラーを用
いた例では、ハーフミラーに起因する収差により全体と
して解像力が劣化する不都合があった。本発明は斯かる
点に鑑み、反射屈折系で軸上の光束を用いる構成であっ
て、解像力が劣化することがない縮小投影光学系を提供
することを目的とする。
Further, among the projection optical systems disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-66510, the optical system shown in FIG. 8 has a disadvantage that the resolution is deteriorated due to nonuniformity of a large-sized prism material for the beam splitter 23. In addition, there is no adhesive that can withstand use in a wavelength range of about 300 nm or less, and it is difficult to construct a beam splitter by bonding two blocks together. Further, in the example in which the half mirror is used instead of the beam splitter 23 of the optical system in FIG. 8, there is a disadvantage that the resolution is deteriorated as a whole due to the aberration caused by the half mirror. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reduction projection optical system that uses an axial light beam in a catadioptric system and does not deteriorate resolution.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による反射屈折縮
小投影光学系は、例えば図1に示す如く、第1面(1)
のパターンを第2面(8)上に縮小投影するための光学
系であって、負又は正の屈折力を持ちその第1面(1)
からの光束を拡散又は集束する第1レンズ群G1 と、こ
の第1レンズ群G1 からの光束を透過するハーフミラー
(5)と、その第1レンズ群G1 とそのハーフミラー
(5)との間に光軸に対して斜めに配置されそのハーフ
ミラー(5)に起因する収差を補正する3枚の平行平面
板(2,3,4)と、そのハーフミラー(5)から射出
される光束を集束しつつそのハーフミラー(3)に戻す
凹面反射鏡(7)と、正の屈折力を持ちそのハーフミラ
ー(5)に戻されてそのハーフミラー(5)で反射され
た光束を集束してその第2面(8)上にその第1面
(1)のパターンの縮小像を形成する第2レンズ群G3
とを有するものである。
A catadioptric reduction projection optical system according to the present invention has a first surface (1) as shown in FIG. 1, for example.
Is an optical system for reducing and projecting the pattern of No. 2 on the second surface (8), and has a negative or positive refractive power, and its first surface (1)
First lens group G 1 for diffusing or converging the light flux from the first lens group, a half mirror (5) for transmitting the light flux from the first lens group G 1 , the first lens group G 1 and the half mirror (5) thereof And three parallel plane plates (2, 3, 4) that are arranged obliquely with respect to the optical axis and correct the aberration caused by the half mirror (5), and are emitted from the half mirror (5). The concave reflecting mirror (7) that focuses the light flux that returns to the half mirror (3) and the light flux that has a positive refractive power and that is returned to the half mirror (5) and that is reflected by the half mirror (5) The second lens group G 3 which focuses and forms a reduced image of the pattern of the first surface (1) on the second surface (8)
And have.

【0010】この場合、その凹面反射鏡(7)の曲率半
径は、その第2面(8)上の露光領域(イメージサーク
ル)の直径の17倍から25倍の範囲内に設定する事が
好ましい。更に、その凹面反射鏡(7)に入射する軸外
主光線の光軸に対する傾きは6度以下である事が好まし
い。
In this case, the radius of curvature of the concave reflecting mirror (7) is preferably set within the range of 17 to 25 times the diameter of the exposure area (image circle) on the second surface (8). .. Further, the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror (7) with respect to the optical axis is preferably 6 degrees or less.

【0011】また、本発明では、そのハーフミラー
(5)とその凹面反射鏡(7)との間に4分の1波長板
(6)を配置することが好ましい。その4分の1波長板
(6)は、厚さが100μm以下の1軸性結晶(例えば
水晶)より形成するとよい。
Further, in the present invention, it is preferable to dispose a quarter-wave plate (6) between the half mirror (5) and the concave reflecting mirror (7). The quarter-wave plate (6) is preferably formed of a uniaxial crystal (eg, quartz) having a thickness of 100 μm or less.

【0012】[0012]

【作用】斯かる本発明によれば、反射系と屈折系とを組
み合わせた構成で、一括で広い領域を露光するために軸
上の光束が使用される。また、反射系には色収差がない
ため、全系の屈折力の大部分を凹面反射鏡(7)に持た
せて色収差の発生を抑える。そして、入射光と反射光と
の分離はハーフミラー(5)で行う。ハーフミラーを用
いるのは、プリズム型ビームスプリッターに比較して大
きな硝材が不要であること、単体であり接着剤が不要で
あること及び面精度が屈折率分だけ悪くてもよいことに
よる。
According to the present invention, the on-axis light flux is used to collectively expose a large area in a structure in which the reflection system and the refraction system are combined. Further, since the reflective system has no chromatic aberration, most of the refracting power of the entire system is given to the concave reflecting mirror (7) to suppress the occurrence of chromatic aberration. The half mirror (5) separates the incident light and the reflected light. The half mirror is used because it does not require a large glass material as compared with the prism type beam splitter, it does not require an adhesive as it is a single body, and the surface accuracy may be poor by the refractive index.

【0013】しかしながら、ハーフミラー(5)を用い
ることにより非点収差とコマ収差とが発生する。それを
防ぐためには、ハーフミラー(5)を透過する光束を完
全に平行光にする必要がある。しかし、完全な平行光束
を全ての像高に対して実現することは不可能である。そ
こでハーフミラー(5)による収差を除くため、ハーフ
ミラー(5)と第1レンズ群G1 との間に3枚の平行平
面板(2,3,4)を光軸に斜めに配置する。この場
合、平行平面板(2,3,4)の厚さをそれぞれハーフ
ミラー(5)の厚さと等しくして、光軸に対して45度
傾斜させる。更に、図1に示すように、平行平面板
(4)、(3)及び(2)の方位をそれぞれハーフミラ
ー(5)の方位から90度、180度及び270度回転
させることにより、ハーフミラー(5)による非点収差
及びコマ収差が完全に補正される。
However, astigmatism and coma are generated by using the half mirror (5). In order to prevent this, it is necessary to completely collimate the light flux passing through the half mirror (5). However, it is impossible to realize a perfect parallel light flux for all image heights. Therefore, in order to eliminate the aberration caused by the half mirror (5), three parallel plane plates (2, 3, 4) are obliquely arranged on the optical axis between the half mirror (5) and the first lens group G 1 . In this case, the plane parallel plates (2, 3, 4) are made equal in thickness to the half mirror (5) and are inclined by 45 degrees with respect to the optical axis. Further, as shown in FIG. 1, the planes of parallel plane plates (4), (3), and (2) are rotated by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees from the direction of the half mirror (5), respectively. Astigmatism and coma due to (5) are completely corrected.

【0014】なお、ハーフミラー(5)と凹面反射鏡
(7)との間に負の屈折力を持つ付加レンズ群G2 を配
置してもよい。これにより、正の屈折力の第2レンズ群
3 の色収差をより良好に補正できると共に、凹面反射
鏡(7)の球面収差をより良好に補正することができ
る。
An additional lens group G 2 having a negative refractive power may be arranged between the half mirror (5) and the concave reflecting mirror (7). As a result, the chromatic aberration of the second lens group G 3 having a positive refractive power can be better corrected, and the spherical aberration of the concave reflecting mirror (7) can be better corrected.

【0015】次に、凹面反射鏡(7)の曲率半径は第2
面(8)上の露光領域(イメージサークル)の直径の1
7倍から25倍が好ましい理由について説明する。凹面
反射鏡においては、その収斂作用によってある程度の縮
小倍率を達成できると共に、ペッツバール和、非点収差
及び歪曲収差に影響を与えるので、第1レンズ群G1
び第2レンズ群G3 からなる屈折系との収差バランスを
良好に維持することが可能となる。即ち、凹面反射鏡
(7)の曲率半径が、第2面(8)のイメージサークル
の直径の17倍を下回る場合には、色収差の補正には有
利となるが、ペッツバール和が正方向に増大して非点収
差及び歪曲収差も増加する。
Next, the radius of curvature of the concave reflecting mirror (7) is the second
1 of the diameter of the exposure area (image circle) on the surface (8)
The reason why 7 to 25 times is preferable will be described. In the concave reflecting mirror, it is possible to achieve a certain reduction magnification due to its converging action, and since it affects Petzval sum, astigmatism, and distortion, refraction consisting of the first lens group G 1 and the second lens group G 3 It is possible to maintain a good aberration balance with the system. That is, when the radius of curvature of the concave reflecting mirror (7) is less than 17 times the diameter of the image circle of the second surface (8), it is advantageous for the correction of chromatic aberration, but the Petzval sum increases in the positive direction. Astigmatism and distortion also increase.

【0016】その理由は、凹面反射鏡の曲率半径が小さ
くなり屈折力が大きくなると、凹面反射鏡(7)による
球面収差が大きくなるが、球面収差の補正のためには第
2レンズ群G3 の正の屈折力を大きくすることが必要と
なる。しかしながら、第2レンズ群G3 は像面としての
第2面(8)に近い位置に配置されるため、収差補正の
ためには大きな屈折力が必要となり、ペッツバール和が
著しく増大することとなってしまう。従って、諸収差を
更に良好に補正するためには、凹面反射鏡(7)の曲率
半径は縮小像のイメージサークルの直径の19倍程度以
上であることが望ましい。
The reason is that when the radius of curvature of the concave reflecting mirror becomes small and the refracting power becomes large, the spherical aberration due to the concave reflecting mirror (7) becomes large, but in order to correct the spherical aberration, the second lens group G 3 It is necessary to increase the positive refractive power of. However, since the second lens group G 3 is arranged at a position close to the second surface (8) as an image surface, a large refracting power is required for aberration correction and the Petzval sum remarkably increases. Will end up. Therefore, in order to satisfactorily correct various aberrations, the radius of curvature of the concave reflecting mirror (7) is preferably about 19 times or more the diameter of the image circle of the reduced image.

【0017】逆に、凹面反射鏡(7)の曲率半径が縮小
像のイメージサークルの直径の25倍を超えて大きくな
る場合には、非点収差及び歪曲収差の補正には有利とな
るが、所望の縮小倍率を得ることが困難になり、色収差
の補正が不十分となるため余り実用的ではない。
On the contrary, if the radius of curvature of the concave reflecting mirror (7) exceeds 25 times the diameter of the image circle of the reduced image and becomes large, it is advantageous for correction of astigmatism and distortion, It becomes difficult to obtain a desired reduction magnification, and correction of chromatic aberration becomes insufficient, which is not very practical.

【0018】次に、その凹面反射鏡(7)に入射する軸
外主光線の光軸に対する傾きが6度以下であることが好
ましい理由について説明するに、このように軸外主光線
の傾きを制限しないと、その凹面反射鏡(7)での非点
収差等が大きくなり過ぎる。また、ハーフミラー(5)
に入射する軸外主光線の傾きも制限されるので、そのハ
ーフミラー(5)における透過率及び反射率が安定す
る。そこで、軸外主光線の光軸に対する傾きを制限する
ことにより、全体として結像性能を向上させている。
Next, the reason why the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror (7) with respect to the optical axis is preferably 6 degrees or less will be explained. If not limited, the astigmatism and the like at the concave reflecting mirror (7) will become too large. Also, half mirror (5)
Since the inclination of the off-axis chief ray incident on is also limited, the transmittance and reflectance of the half mirror (5) are stable. Therefore, by limiting the inclination of the off-axis chief ray with respect to the optical axis, the imaging performance is improved as a whole.

【0019】また、4分の1波長板(6)をハーフミラ
ー(5)と凹面反射鏡(7)との間に配置した場合の作
用効果につき説明する。一般にハーフミラーの半透面と
して用いられる例えば誘電体膜には強い偏光特性があ
り、ハーフミラー(5)の半透面(5a)では例えば図
1の紙面に平行に偏光した光束(p偏光)が透過し易
く、図1の紙面に垂直に偏光した光束(s偏光)が反射
され易いとする。この場合、その半透面(5a)を透過
したp偏光成分は4分の1波長板(6)を透過して円偏
光となり、この円偏光の光束は凹面反射鏡(7)で反射
されて逆回りの円偏光となる。逆回りの円偏光の反射光
は、1/4波長板(6)を透過することによりs偏光と
なり、このs偏光の光束は大部分がハーフミラー(5)
の半透面(5a)で反射されて第2面(8)に向かう。
従って、その4分の1波長板(6)によりハーフミラー
(5)における光量の損失を減らすことができるのみな
らず、余分な反射光が第2面(8)に戻りにくくなるの
で、フレアーを減らすことができる。
The effect of the quarter wave plate (6) disposed between the half mirror (5) and the concave reflecting mirror (7) will be described. A dielectric film, which is generally used as a semi-transparent surface of a half mirror, has a strong polarization characteristic, and a semi-transparent surface (5a) of a half mirror (5) has a light beam (p-polarized light) polarized parallel to the plane of FIG. Is easily transmitted, and a light beam (s-polarized light) polarized perpendicularly to the paper surface of FIG. 1 is easily reflected. In this case, the p-polarized light component transmitted through the semi-transparent surface (5a) is transmitted through the quarter-wave plate (6) to become circularly polarized light, and this circularly polarized light beam is reflected by the concave reflecting mirror (7). It becomes circularly polarized light in the opposite direction. The reverse circularly polarized reflected light becomes s-polarized light by passing through the quarter-wave plate (6), and most of the s-polarized light flux is the half mirror (5).
It is reflected by the semi-transparent surface (5a) and goes toward the second surface (8).
Therefore, not only the quarter-wave plate (6) can reduce the loss of the amount of light in the half mirror (5), but also it becomes difficult for excess reflected light to return to the second surface (8), and flare is prevented. Can be reduced.

【0020】更に、4分の1波長板(6)としては、厚
さの薄い1軸性結晶(例えば水晶)を用いることが望ま
しい。その理由は、4分の1波長板を透過する光束が平
行光束からずれると、異常光線に対して非点収差が生じ
るためである。この非点収差は、通常波長板で行われて
いるように、2枚の結晶を互いに90度光学軸を回転さ
せて張り合わせる方法では補正できない。即ち、常光
線、異常光線とも非点収差が生じてしまう。
Further, it is desirable to use a thin uniaxial crystal (quartz, for example) as the quarter-wave plate (6). The reason is that if the light beam that passes through the quarter-wave plate deviates from the parallel light beam, astigmatism occurs for the extraordinary light beam. This astigmatism cannot be corrected by a method of laminating two crystals by rotating their optical axes 90 degrees with respect to each other, as is usually done with a wave plate. That is, astigmatism occurs in both ordinary rays and extraordinary rays.

【0021】この非点収差量を波面収差Wで表すものと
して、(no−ne)を常光線と異常光線との屈折率の
差、dを結晶の厚さ、θを平行光からのずれ、即ち光束
の発散(又は集束)角とすると、波面収差Wは次式で表
される。 W=(no−ne)dθ2/2 例えば4分の1波長板を水晶で構成する場合には、(n
o−ne)=0.01であり、光束の発散(集束)状態を
θ=14度とする。使用波長をλとすると、十分良好な
結像性能を維持するためには波面収差Wを4分の1波
長、即ちλ/4以下に維持することが好ましい。そのた
めには、波長λを例えば248nmとして、上記の式よ
り、 d<100μm でなければならない。
[0021] as represented by the astigmatism amount wavefront aberration W, the difference in refractive index between the (n o -n e) between the ordinary ray and the extraordinary ray, the thickness of d of the crystals, theta and from collimated light If the deviation, that is, the divergence (or focusing) angle of the light beam, the wavefront aberration W is expressed by the following equation. W = (n o -n e) the d [theta] 2/2 for example a quarter-wave plate when configuring in crystal, (n
o −n e ) = 0.01, and the divergent (focused) state of the light beam is θ = 14 degrees. When the wavelength used is λ, it is preferable to maintain the wavefront aberration W at a quarter wavelength, that is, λ / 4 or less, in order to maintain sufficiently good imaging performance. For that purpose, the wavelength λ should be set to, for example, 248 nm, and d <100 μm must be satisfied from the above equation.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明による反射屈折縮小投影光学系
の実施例につき図1〜図7を参照して説明しよう。本例
は、半導体製造用の使用波長が248nmで縮小倍率が
1/5の露光装置の光学系に本発明を適用したものであ
る。図1は本例の光学系の概略の構成を示し、この図1
において、1は集積回路用のパターンが形成されたレチ
クルである。このレチクル1に垂直な光軸上に順に、負
又は正の屈折力を持つ第1レンズ群G1 、第1の平行平
面板2、第2の平行平面板3、第3の平行平面板4、ハ
ーフミラー5、1/4波長板6、負の屈折力を持つ付加
レンズ群G2 及び凹面反射鏡7を配置し、凹面反射鏡7
による反射光をハーフミラー5の半透面5aで反射した
方向に順に、正の屈折力を持つ第2レンズ群G3 及びウ
ェハ8を配置する。
Embodiments of the catadioptric reduction projection optical system according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to an optical system of an exposure apparatus having a wavelength of 248 nm and a reduction ratio of 1/5 for semiconductor manufacturing. FIG. 1 shows a schematic configuration of the optical system of this example.
In the figure, 1 is a reticle on which a pattern for an integrated circuit is formed. A first lens group G 1 having a negative or positive refractive power, a first parallel plane plate 2, a second parallel plane plate 3, and a third parallel plane plate 4 are arranged in this order on an optical axis perpendicular to the reticle 1. , The half mirror 5, the quarter-wave plate 6, the additional lens group G 2 having a negative refractive power, and the concave reflecting mirror 7 are arranged.
The second lens group G 3 having a positive refracting power and the wafer 8 are arranged in order in the direction in which the light reflected by the semi-transparent surface 5a of the half mirror 5 is reflected.

【0023】平行平面板2〜4及びハーフミラー5はそ
れぞれ光軸に対して45゜傾け、平行平面板2〜4の厚
さはそれぞれハーフミラー3の厚さと等しくする。更
に、平行平面板4,3及び2の方位をそれぞれハーフミ
ラー5の方位から90゜,180゜及び270゜だけ回
転させる。これら平行平面板2〜4により、ハーフミラ
ー5による非点収差及びコマ収差は完全に補正される。
なお、図1において、付加レンズ群G2 は省略すること
ができる。
The plane-parallel plates 2 to 4 and the half mirror 5 are inclined at 45 ° with respect to the optical axis, and the thickness of the plane-parallel plates 2 to 4 is made equal to the thickness of the half mirror 3, respectively. Further, the orientations of the plane-parallel plates 4, 3 and 2 are rotated by 90 °, 180 ° and 270 ° from the orientation of the half mirror 5, respectively. Astigmatism and coma due to the half mirror 5 are completely corrected by these plane parallel plates 2 to 4.
Incidentally, in FIG. 1, the additional lens group G 2 can be omitted.

【0024】そして、レチクル1を図示省略した照明光
学系により照明し、レチクル1から射出される光束を、
第1レンズ群G1 により拡散又は集束して平行平面板2
〜4を介してハーフミラー5に入射させる。このハーフ
ミラー5の半透面5aを透過した光束を1/4波長板6
及び付加レンズ群G2 を介して凹面反射鏡7に入射させ
る。凹面反射鏡7の曲率半径は約400mmである。凹
面反射鏡7により反射された光束は、集束しつつ付加レ
ンズ群G2及び1/4波長板6を通って再度ハーフミラ
ー5に向い、このハーフミラー5の半透面5aで反射さ
れた光束を正屈折力の第2レンズ群G3 によりウェハ8
上に集束する。これによりウェハ8上にレチクル1上の
パターンの縮小像が結像される。
Then, the reticle 1 is illuminated by an illumination optical system (not shown), and the luminous flux emitted from the reticle 1 is
The plane parallel plate 2 diffused or focused by the first lens group G1
The light is made incident on the half mirror 5 through. The light flux transmitted through the semi-transparent surface 5a of the half mirror 5 is converted into a quarter wave plate 6
Then, the light is made incident on the concave reflecting mirror 7 via the additional lens group G 2 . The radius of curvature of the concave reflecting mirror 7 is about 400 mm. The light flux reflected by the concave reflecting mirror 7 passes through the additional lens group G 2 and the quarter-wave plate 6 while converging, and again faces the half mirror 5, and is reflected by the semi-transparent surface 5 a of the half mirror 5. To the wafer 8 by the second lens group G 3 having a positive refractive power.
Focus on top. As a result, a reduced image of the pattern on the reticle 1 is formed on the wafer 8.

【0025】また、照明光として図1の紙面に平行に偏
光した光束(p偏光)を用いるのが効率的であるが、通
常のランダム偏光の照明光でもよい。何れの場合でも、
照明光中のp偏光成分の大部分はハーフミラー5の偏光
特性により半透面5aを透過し、この透過光は更に1/
4波長板4を透過することにより円偏光となる。この円
偏光の光束は凹面反射鏡7で反射されて逆回りの円偏光
となるが、逆回りの円偏光の光束が再び1/4波長板6
を透過すると、偏光状態は図1の紙面に垂直な直線偏光
となる。ハーフミラー5の偏光特性により、図1の紙面
に垂直な方向に偏光した光束は大部分が半透面5aで反
射されてウェハ8の方向に向かう。これによりハーフミ
ラー5における光の減少が防止され、レチクル1への戻
り光が減少するので、光束の有効利用及びフレアの減少
が達成される。
Further, it is efficient to use a luminous flux (p-polarized light) polarized in parallel to the paper surface of FIG. 1 as the illuminating light, but ordinary random polarized illuminating light may be used. In any case,
Most of the p-polarized component in the illumination light is transmitted through the semi-transparent surface 5a due to the polarization characteristics of the half mirror 5, and this transmitted light is further reduced to 1 /
Circularly polarized light is obtained by passing through the four-wave plate 4. This circularly polarized light beam is reflected by the concave reflecting mirror 7 to become counterclockwise circularly polarized light, but the counterclockwise circularly polarized light beam is again converted into the quarter-wave plate 6.
, The polarization state becomes linearly polarized light which is perpendicular to the paper surface of FIG. Due to the polarization characteristics of the half mirror 5, most of the light flux polarized in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is reflected by the semi-transparent surface 5 a and travels toward the wafer 8. As a result, the reduction of light in the half mirror 5 is prevented and the return light to the reticle 1 is reduced, so that the effective use of the light flux and the reduction of flare are achieved.

【0026】更に、1/4波長板6としては、厚さの薄
い1軸性結晶(例えば水晶)を用いることにより、非点
収差の発生を防止する。具体的に、水晶を用いるとし
て、使用波長λが248nmで、その1/4波長板6に
よる波面収差をλ/4以下に抑えるには、その1/4波
長板6の厚さは100μm以下にする必要がある。
Further, as the quarter-wave plate 6, a thin uniaxial crystal (for example, quartz) is used to prevent the generation of astigmatism. Specifically, if quartz is used and the wavelength λ used is 248 nm, and the wavefront aberration due to the quarter-wave plate 6 is suppressed to λ / 4 or less, the thickness of the quarter-wave plate 6 is 100 μm or less. There is a need to.

【0027】なお、ハーフミラー5の半透面5aに偏光
ビームスプリッターのような偏光特性を積極的に持たせ
ると、1/4波長板6との組合せにより、反射率及び透
過率を更に改善することができる。ただし、通常のハー
フミラーであっても、例えば誘電体膜は強い偏光特性を
有するため、1/4波長板6との組合せにより反射率及
び透過率を改善することができる。
If the semi-transmissive surface 5a of the half mirror 5 is positively provided with a polarization characteristic such as a polarization beam splitter, the reflectivity and the transmissivity are further improved in combination with the quarter wavelength plate 6. be able to. However, even with a normal half mirror, for example, since the dielectric film has a strong polarization characteristic, the reflectance and the transmittance can be improved by combining it with the quarter-wave plate 6.

【0028】以下、図1の光学系の具体的な構成例につ
き説明する。以下の実施例におけるレンズの形状及び間
隔を表すために、レチクル1を第1面として、レチクル
1から射出された光がウェハ8に達するまでに通過する
面を順次第i面(i=2,3,‥‥)とする。そして、
第i面の曲率半径ri の符号は、レチクル1と凹面反射
鏡7との間ではレチクル1に対して凸の場合を正にと
り、ハーフミラー5の半透面5aとウェハ8との間では
その半透面に対して凸の場合を正にとる。また、第i面
と第(i+1)面との面間隔di の符号は、凹面反射鏡
7からの反射光がハーフミラー5の半透面5aまで通過
する領域では負にとり、他の領域では正にとる。また、
硝材として、CaF2 は蛍石、SiO2 は石英ガラスを
それぞれ表す。石英ガラス及び蛍石の使用基準波長(2
48nm)に対する屈折率は次のとおりである。 石英ガラス: 1.50855 蛍 石 : 1.46799
A specific example of the configuration of the optical system shown in FIG. 1 will be described below. In order to represent the shapes and the intervals of the lenses in the following examples, the reticle 1 is used as a first surface, and the surface through which the light emitted from the reticle 1 passes until it reaches the wafer 8 is sequentially the i-th surface (i = 2. 3, ...) And
The sign of the curvature radius r i of the i-th surface is positive between the reticle 1 and the concave reflecting mirror 7 when it is convex with respect to the reticle 1, and between the semi-transparent surface 5 a of the half mirror 5 and the wafer 8. The case where the semi-transparent surface is convex is taken to be positive. The sign of the surface distance d i between the i-th surface and the (i + 1) -th surface is negative in the area where the reflected light from the concave reflecting mirror 7 passes to the semi-transparent surface 5a of the half mirror 5, and is negative in other areas. Take exactly. Also,
As the glass material, CaF 2 represents fluorite and SiO 2 represents quartz glass. Standard wavelength of quartz glass and fluorite (2
The refractive index for 48 nm) is as follows. Quartz glass: 1.50855 Fluorite: 1.46799

【0029】[第1実施例]図2は第1実施例のレンズ
構成図を示し、この図2に示すように、第1レンズ群G
1 はレチクル1の側から順に、両凹レンズL11、両凸レ
ンズL12、両凸レンズL13、レチクル1に凸面を向けた
負メニスカスレンズL14及び両凹レンズL15を配置して
構成する。また、本例では付加レンズ群G2 は使用しな
い。更に、第3レンズ群G3 はハーフミラー5の側から
順に、ハーフミラー5側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズL31、両凹レンズL32、両凸レンズL33、ハーフミ
ラー5側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34、両凸
レンズL35及びハーフミラー5側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズL36を配置して構成する。ただし、図1中
の1/4波長板6は厚さが薄く無視できるので、図2で
は省略してある。図2の第1実施例における曲率半径r
i 、面間隔di 及び硝材を次の表1に示す。
[First Embodiment] FIG. 2 is a lens configuration diagram of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the first lens group G is used.
1 includes a biconcave lens L 11 , a biconvex lens L 12 , a biconvex lens L 13 , a negative meniscus lens L 14 having a convex surface facing the reticle 1 and a biconcave lens L 15 in this order from the reticle 1 side. Further, in this example, the additional lens group G 2 is not used. Further, the third lens group G 3 has, in order from the half mirror 5 side, a positive meniscus lens L 31 having a convex surface facing the half mirror 5 side, a biconcave lens L 32 , a biconvex lens L 33 , and a convex surface facing the half mirror 5 side. The negative meniscus lens L 34 , the biconvex lens L 35, and the positive meniscus lens L 36 having a convex surface facing the half mirror 5 are arranged. However, since the quarter-wave plate 6 in FIG. 1 is thin and can be ignored, it is omitted in FIG. The radius of curvature r in the first embodiment of FIG.
Table 1 below shows i , the surface distance d i, and the glass material.

【0030】[0030]

【表1】 第1実施例の諸元 i rii 硝材 i rii 硝材 1 ∞ 51.910 21 ∞ 64.691 2 -223.371 20.000 CaF2 22 72.100 17.000 CaF2 3 232.874 6.000 23 329.873 9.000 4 257.055 32.000 SiO2 24 -239.781 11.000 SiO2 5 -146.386 16.818 25 91.969 5.300 6 376.776 20.000 SiO2 26 166.797 13.800 CaF2 7 -188.260 1.000 27 -374.866 0.200 8 131.915 16.000 CaF2 28 93.741 11.096 SiO2 9 100.367 30.000 29 40.662 1.000 10 -122.526 18.000 SiO2 30 40.807 19.000 CaF2 11 182.282 50.000 31 -181.965 1.200 12 ∞ 20.000 SiO2 32 104.781 12.800 CaF2 13 ∞ 70.000 33 148.726 17.381 14 ∞ 20.000 SiO2 15 ∞ 90.000 16 ∞ 20.000 SiO2 17 ∞ 94.000 18 ∞ 20.000 SiO2 19 ∞ 75.435 20 -392.660 -75.435[Table 1] Specifications of the first embodiment i r i d i glass material i r i d i glass material 1 ∞ 51.910 21 ∞ 64.691 2 -223.371 20.000 CaF 2 22 72.100 17.000 CaF 2 3 232.874 6.000 23 329.873 9.000 4 257.055 32.000 SiO 2 24 -239.781 11.000 SiO 2 5 -146.386 16.818 25 91.969 5.300 6 376.776 20.000 SiO 2 26 166.797 13.800 CaF 2 7 -188.260 1.000 27 -374.866 0.200 8 131.915 16.000 CaF 2 28 93.741 11.096 SiO 2 9 100.367 30.000 29 40.662 1.000 10- 122.526 18.000 SiO 2 30 40.807 19.000 CaF 2 11 182.282 50.000 31 -181.965 1.200 12 ∞ 20.000 SiO 2 32 104.781 12.800 CaF 2 13 ∞ 70.000 33 148.726 17.381 14 ∞ 20.000 SiO 2 15 ∞ 90.000 16 ∞ 20.000 SiO 2 17 ∞ 94.000 18 ∞ 20.000 SiO 2 19 ∞ 75.435 20 -392.660 -75.435

【0031】図2の実施例では、縮小倍率は1/5、開
口数は0.4、ウェハ8上の有効な露光領域(イメージ
サークル)の直径dは20mmである。また、凹面反射
鏡5の曲率半径rは392.66mmであり、曲率半径
rはその直径dの約19.6倍である。更に、凹面反射
鏡7に入射する軸上物点からの周縁光線(ランド光線)
の光軸に対する傾きの最大値は6.18゜、凹面反射鏡
7に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大値は
3.44゜である。因に、凹面反射鏡7から射出される
ランド光線の光軸に対する傾きの最大値は10.70゜
である。
In the embodiment of FIG. 2, the reduction ratio is ⅕, the numerical aperture is 0.4, and the diameter d of the effective exposure area (image circle) on the wafer 8 is 20 mm. The radius of curvature r of the concave reflecting mirror 5 is 392.66 mm, and the radius of curvature r is about 19.6 times the diameter d thereof. Further, marginal rays (land rays) from the on-axis object point incident on the concave reflecting mirror 7
The maximum value of the inclination with respect to the optical axis is 6.18 °, and the maximum value of the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror 7 with respect to the optical axis is 3.44 °. Incidentally, the maximum value of the inclination of the land ray emitted from the concave reflecting mirror 7 with respect to the optical axis is 10.70 °.

【0032】図2の第1実施例の縦収差図を図3に示
し、横収差図を図4に示す。これらの収差図において、
曲線J、曲線P及び曲線Qは使用波長がそれぞれ24
8.4nm、247.9nm及び248.9nmである
ことを示す。これら収差図より、本例においては開口数
が0.40であり、広いイメージサークルの領域内で諸
収差が良好に補正されていることが分かる。また、色収
差も波長λが248nm〜249nmの間で良好に補正
されている。
A longitudinal aberration diagram of the first embodiment of FIG. 2 is shown in FIG. 3, and a lateral aberration diagram is shown in FIG. In these aberration diagrams,
The curve J, the curve P and the curve Q each have a wavelength of 24.
It is 8.4 nm, 247.9 nm and 248.9 nm. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, the numerical aperture is 0.40, and that various aberrations are well corrected in the wide image circle area. Also, the chromatic aberration is well corrected when the wavelength λ is between 248 nm and 249 nm.

【0033】[第2実施例]図5は第2実施例のレンズ
構成図を示し、この図5に示すように、第1レンズ群G
1 はレチクル1の側から順に、両凹レンズL11、両凸レ
ンズL12、両凸レンズL13、レチクル1に凸面を向けた
負メニスカスレンズL14及び両凹レンズL15を配置して
構成する。また、本例では付加レンズ群G2 はレチクル
1側に凹面を向けた負メニスカスレンズL20のみより構
成する。更に、第3レンズ群G3 はハーフミラー5の側
から順に、ハーフミラー5側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズL31、両凹レンズL32、両凸レンズL33、ハー
フミラー5側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34
ハーフミラー5側に凸面を向けた正メニスカスレンズL
35及びハーフミラー5側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズL36を配置して構成する。ただし、図1中の1/4
波長板6は厚さが薄く無視できるので、図5では省略し
てある。図5の第2実施例における曲率半径ri 、面間
隔di 及び硝材を次の表2に示す。
[Second Embodiment] FIG. 5 is a lens configuration diagram of the second embodiment. As shown in FIG. 5, the first lens group G is used.
1 includes a biconcave lens L 11 , a biconvex lens L 12 , a biconvex lens L 13 , a negative meniscus lens L 14 having a convex surface facing the reticle 1 and a biconcave lens L 15 in this order from the reticle 1 side. Further, in this example, the additional lens group G 2 is composed of only the negative meniscus lens L 20 having a concave surface facing the reticle 1. Further, the third lens group G 3 has, in order from the half mirror 5 side, a positive meniscus lens L 31 having a convex surface facing the half mirror 5 side, a biconcave lens L 32 , a biconvex lens L 33 , and a convex surface facing the half mirror 5 side. Negative negative meniscus lens L 34 ,
Positive meniscus lens L with convex surface facing the half mirror 5 side
35 and a positive meniscus lens L 36 having a convex surface facing the half mirror 5 side. However, 1/4 in FIG.
Since the wave plate 6 has a small thickness and can be ignored, it is omitted in FIG. Table 2 below shows the radius of curvature r i , the surface distance d i and the glass material in the second embodiment of FIG.

【0034】[0034]

【表2】 第2実施例の諸元 i rii 硝材 i rii 硝材 1 ∞ 71.910 21 -184.047 2.000 2 -331.269 20.000 CaF2 22 -414.280 -2.000 3 247.759 4.000 23 -184.047 -22.000 SiO2 4 242.788 32.000 SiO2 24 -161.300 -75.435 5 -149.834 16.818 25 ∞ 64.691 6 381.244 20.000 SiO2 26 72.301 17.000 CaF2 7 -251.080 1.000 27 150.614 11.000 8 181.255 16.000 CaF2 28 -159.386 11.000 SiO2 9 111.725 30.000 29 7177.924 3.300 10 -116.618 18.000 SiO2 30 161.829 13.800 CaF2 11 374.749 50.000 31 -197.510 0.200 12 ∞ 20.000 SiO2 32 124.113 11.096 SiO2 13 ∞ 70.000 33 33.879 1.000 14 ∞ 20.000 SiO2 34 34.202 19.000 CaF2 15 ∞ 90.000 35 196.355 1.200 16 ∞ 20.000 SiO2 36 92.275 12.800 CaF2 17 ∞ 94.000 37 310.070 17.381 18 ∞ 20.000 SiO2 19 ∞ 75.435 20 -161.300 22.000 SiO2 [Table 2] Specifications of the second embodiment i r i d i glass material i r i d i glass material 1 ∞ 71.910 21 -184.047 2.000 2 -331.269 20.000 CaF 2 22 -414.280 -2.000 3 247.759 4.000 23 -184.047 -22.000 SiO 2 4 242.788 32.000 SiO 2 24 -161.300 -75.435 5 -149.834 16.818 25 ∞ 64.691 6 381.244 20.000 SiO 2 26 72.301 17.000 CaF 2 7 -251.080 1.000 27 150.614 11.000 8 181.255 16.000 CaF 2 28 -159.386 11.000 SiO 2 9 111.725 30.000 29 7177.924 3.300 10 -116.618 18.000 SiO 2 30 161.829 13.800 CaF 2 11 374.749 50.000 31 -197.510 0.200 12 ∞ 20.000 SiO 2 32 124.113 11.096 SiO 2 13 ∞ 70.000 33 33.879 1.000 14 ∞ 20.000 SiO 2 34 34.202 19.000 CaF 2 15 ∞ 90.000 196.355 1.200 16 ∞ 20.000 SiO 2 36 92.275 12.800 CaF 2 17 ∞ 94.000 37 310.070 17.381 18 ∞ 20.000 SiO 2 19 ∞ 75.435 20 -161.300 22.000 SiO 2

【0035】図5の実施例では、縮小倍率は1/5、開
口数は0.4、ウェハ8上の有効な露光領域(イメージ
サークル)の直径dは20mmである。また、凹面反射
鏡5の曲率半径rは414.28mmであり、曲率半径
rはその直径dの約20.7倍である。更に、凹面反射
鏡7に入射する軸上物点からの周縁光線(ランド光線)
の光軸に対する傾きの最大値は6.08゜、凹面反射鏡
7に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大値は
3.34゜である。因に、凹面反射鏡7から射出される
ランド光線の光軸に対する傾きの最大値は10.47゜
である。
In the embodiment of FIG. 5, the reduction ratio is 1/5, the numerical aperture is 0.4, and the diameter d of the effective exposure area (image circle) on the wafer 8 is 20 mm. The radius of curvature r of the concave reflecting mirror 5 is 414.28 mm, and the radius of curvature r is about 20.7 times the diameter d thereof. Further, marginal rays (land rays) from the on-axis object point incident on the concave reflecting mirror 7
The maximum value of the inclination with respect to the optical axis is 6.08 °, and the maximum value of the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror 7 with respect to the optical axis is 3.34 °. Incidentally, the maximum value of the inclination of the land ray emitted from the concave reflecting mirror 7 with respect to the optical axis is 10.47 °.

【0036】図5の第2実施例の縦収差図を図6に示
し、横収差図を図7に示す。これらの収差図において、
曲線J、曲線P及び曲線Qは使用波長がそれぞれ24
8.4nm、247.9nm及び248.9nmである
ことを示す。これら収差図より、本例においては開口数
が0.40であり、広いイメージサークルの領域内で諸
収差が良好に補正されていることが分かる。また、色収
差も波長λが248nm〜249nmの間で良好に補正
されている。なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
FIG. 6 shows a longitudinal aberration diagram of the second embodiment of FIG. 5, and FIG. 7 shows a lateral aberration diagram. In these aberration diagrams,
The curve J, the curve P and the curve Q each have a wavelength of 24.
It is 8.4 nm, 247.9 nm and 248.9 nm. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, the numerical aperture is 0.40, and that various aberrations are well corrected in the wide image circle region. Also, the chromatic aberration is well corrected when the wavelength λ is between 248 nm and 249 nm. It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、ハーフミラーを使用し
ているため、大型のプリズム材料の不均一による解像力
の劣化は生じない。また、3枚の平行平面板を第1レン
ズ群とハーフミラーとの間に配置しているので、そのハ
ーフミラーによる非点収差及びコマ収差を良好に補正で
きる。従って、全体として、解像力の劣化が少ない利点
がある。
According to the present invention, since the half mirror is used, the resolution is not deteriorated due to the nonuniformity of the large prism material. Further, since the three parallel plane plates are arranged between the first lens group and the half mirror, astigmatism and coma aberration due to the half mirror can be corrected well. Therefore, as a whole, there is an advantage that the deterioration of the resolution is small.

【0038】また、凹面反射鏡の曲率半径が第2面の露
光領域の直径の17倍から25倍であるときには、非点
収差及び歪曲収差を容易に補正できると共に、所定の縮
小倍率を得易い利点がある。更に、凹面反射鏡に入射す
る軸外主光線の光軸に対する傾きを6度以下に制限した
場合には、非点収差等の収差量を所定範囲内に抑えるこ
とができ、全体としての解像力をより高めることができ
ると共に、ハーフミラーにおける反射率及び透過率のば
らつきを少なくできる利点がある。
When the radius of curvature of the concave reflecting mirror is 17 to 25 times the diameter of the exposure area of the second surface, astigmatism and distortion can be easily corrected and a predetermined reduction magnification can be easily obtained. There are advantages. Further, when the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror with respect to the optical axis is limited to 6 degrees or less, the amount of aberration such as astigmatism can be suppressed within a predetermined range, and the overall resolving power can be reduced. There is an advantage that it can be further increased and the variations in reflectance and transmittance in the half mirror can be reduced.

【0039】また、ハーフミラーと凹面反射鏡との間に
4分の1波長板を配置した場合には、ハーフミラーにお
ける反射率を高めることができ、フレアを減少すること
ができる。特にその4分の1波長板を厚さが100μm
以下の1軸性結晶より形成すると、非点収差の劣化が無
視できる程度になる利点がある。
Further, when the quarter-wave plate is arranged between the half mirror and the concave reflecting mirror, the reflectance of the half mirror can be increased and flare can be reduced. Especially, the quarter wavelength plate has a thickness of 100 μm.
Forming from the following uniaxial crystal has an advantage that deterioration of astigmatism is negligible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による反射屈折縮小投影光学系の実施例
の基本的な構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of an embodiment of a catadioptric reduction projection optical system according to the present invention.

【図2】図1の光学系の具体的な構成例である第1実施
例を示すレンズ構成図である。
FIG. 2 is a lens configuration diagram showing a first example which is a specific configuration example of the optical system of FIG.

【図3】図2の第1実施例の縦収差図である。FIG. 3 is a longitudinal aberration diagram for the first embodiment of FIG.

【図4】図2の第1実施例の横収差図である。FIG. 4 is a lateral aberration diagram for the first example of FIG.

【図5】図1の光学系の具体的な構成例である第2実施
例を示すレンズ構成図である。
5 is a lens configuration diagram showing a second example which is a specific configuration example of the optical system of FIG.

【図6】図5の第2実施例の縦収差図である。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram for the second example of FIG.

【図7】図5の第2実施例の横収差図である。FIG. 7 is a lateral aberration diagram for the second example of FIG.

【図8】従来の反射屈折縮小投影光学系の基本的な構成
を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a basic configuration of a conventional catadioptric reduction projection optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レチクル G1 第1レンズ群 2,3,4 平行平面板 5 ハーフミラー 6 1/4波長板 G2 付加レンズ群 7 凹面反射鏡 G3 第2レンズ群 8 ウェハ1 Reticle G 1 First lens group 2, 3, 4 Parallel plane plate 5 Half mirror 6 1/4 wave plate G 2 Additional lens group 7 Concave reflecting mirror G 3 Second lens group 8 Wafer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面のパターンを第2面上に縮小投影
するための光学系であって、 負又は正の屈折力を持ち前記第1面からの光束を拡散又
は集束する第1レンズ群と、該第1レンズ群からの光束
を透過するハーフミラーと、前記第1レンズ群と前記ハ
ーフミラーとの間に光軸に対して斜めに配置され前記ハ
ーフミラーに起因する収差を補正する3枚の平行平面板
と、前記ハーフミラーからから射出される光束を集束し
つつ前記ハーフミラーに戻す凹面反射鏡と、正の屈折力
を持ち前記ハーフミラーに戻されて前記ハーフミラーで
反射された光束を集束して前記第2面上に前記第1面の
パターンの縮小像を形成する第2レンズ群とを有する事
を特徴とする反射屈折縮小投影光学系。
1. An optical system for reducing and projecting a pattern of a first surface onto a second surface, the first lens having a negative or positive refractive power and diffusing or converging a light beam from the first surface. A group, a half mirror that transmits the light flux from the first lens group, and an oblique arrangement with respect to the optical axis between the first lens group and the half mirror, and correct aberrations caused by the half mirror. Three parallel plane plates, a concave reflecting mirror that converges the light flux emitted from the half mirror and returns it to the half mirror, and has a positive refractive power, is returned to the half mirror and is reflected by the half mirror. A catadioptric reduction projection optical system comprising: a second lens group that focuses the light flux to form a reduced image of the pattern of the first surface on the second surface.
【請求項2】 前記凹面反射鏡の曲率半径は、前記第2
面上の露光領域の直径の17倍から25倍である事を特
徴とする請求項1記載の反射屈折縮小投影光学系。
2. The radius of curvature of the concave reflecting mirror is the second radius.
2. The catadioptric reduction projection optical system according to claim 1, wherein the diameter is 17 to 25 times the diameter of the exposure area on the surface.
【請求項3】 前記凹面反射鏡に入射する軸外主光線の
光軸に対する傾きは6度以下である事を特徴とする請求
項1記載の反射屈折縮小投影光学系。
3. The catadioptric reduction projection optical system according to claim 1, wherein the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror with respect to the optical axis is 6 degrees or less.
【請求項4】 前記ハーフミラーと前記凹面反射鏡との
間に4分の1波長板を配置した事を特徴とする請求項1
記載の反射屈折縮小投影光学系。
4. A quarter-wave plate is arranged between the half mirror and the concave reflecting mirror.
The catadioptric reduction projection optical system described.
【請求項5】 前記4分の1波長板を厚さが100μm
以下の1軸性結晶より形成した事を特徴とする請求項4
記載の反射屈折縮小投影光学系。
5. The quarter wavelength plate has a thickness of 100 μm.
5. It is formed from the following uniaxial crystal.
The catadioptric reduction projection optical system described.
JP3276593A 1991-09-28 1991-09-28 Reflective and refractive reduction projection optical system Pending JPH0588088A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3276593A JPH0588088A (en) 1991-09-28 1991-09-28 Reflective and refractive reduction projection optical system
US07/948,428 US5251070A (en) 1991-09-28 1992-09-22 Catadioptric reduction projection optical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3276593A JPH0588088A (en) 1991-09-28 1991-09-28 Reflective and refractive reduction projection optical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0588088A true JPH0588088A (en) 1993-04-09

Family

ID=17571612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3276593A Pending JPH0588088A (en) 1991-09-28 1991-09-28 Reflective and refractive reduction projection optical system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0588088A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583696A (en) * 1992-12-14 1996-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Reflection and refraction optical system and projection exposure apparatus using the same
US5668672A (en) * 1994-12-16 1997-09-16 Nikon Corporation Catadioptric system and exposure apparatus having the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583696A (en) * 1992-12-14 1996-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Reflection and refraction optical system and projection exposure apparatus using the same
US5668672A (en) * 1994-12-16 1997-09-16 Nikon Corporation Catadioptric system and exposure apparatus having the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3085481B2 (en) Catadioptric reduction projection optical system, and exposure apparatus having the optical system
US5220454A (en) Cata-dioptric reduction projection optical system
JP3235077B2 (en) Exposure apparatus, exposure method using the apparatus, and method for manufacturing semiconductor device using the apparatus
JP2847883B2 (en) Catadioptric reduction projection optical system
JP3395801B2 (en) Catadioptric projection optical system, scanning projection exposure apparatus, and scanning projection exposure method
US5537260A (en) Catadioptric optical reduction system with high numerical aperture
US7092168B2 (en) Projection optical system and projection exposure apparatus
US7239446B2 (en) Optical reduction system with control of illumination polarization
US5805357A (en) Catadioptric system for photolithography
JPH103039A (en) Reflective/refractive optical system
US6424471B1 (en) Catadioptric objective with physical beam splitter
JP2000003852A (en) Projection aligner with reflection refraction projection optical system
US5251070A (en) Catadioptric reduction projection optical system
JPH08179216A (en) Cata-dioptric system
US6081382A (en) Catadioptric reduction projection optical system
JPH1010431A (en) Catadioptric system
JPH1184248A (en) Catadioptric reduction optical system
JP2002244046A (en) Catadioptric reduction lens
JPH0588088A (en) Reflective and refractive reduction projection optical system
USRE36740E (en) Cata-dioptric reduction projection optical system
JP2005512151A (en) Catadioptric reduction objective lens
JPH0588090A (en) Reflective and refractive reduction projection optical system
JPH11109244A (en) Cata-dioptric system
JP3027953B2 (en) Semiconductor device manufacturing method, projection exposure apparatus and projection exposure method
JPH10284365A (en) Cata-dioptric system

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010124