JPH06349699A

JPH06349699A - 走査型反射屈折投影露光装置

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Publication number: JPH06349699A
Application number: JP5137641A
Authority: JP
Inventors: Tomowaki Takahashi; 友刀高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP3455992B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ビームスプリッターを用いること無く、反射
系と屈折系とを用いて構成され、且つ光束のケラレの少
ない高い開口数の反射屈折投影光学系を使用した、結像
性能の優れたスリットスキャン露光方式の投影露光装置
を提供する。【構成】照明領域２３内のパターン２４からの光が、
第１収斂群Ｇ₁を経て、中央に細長い開口Ｓ₁が形成さ
れた平面ミラーＭ₁に達し、平面ミラーＭ₁で反射され
た後、第２収斂群Ｇ₂により反射された光束Ａが、平面
ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁内に、パターン２４の中間
像２４Ａを結像する。その中間像２４Ａからの光束が、
第３収斂群Ｇ₃を介して、ウエハ２５上に中間像２４Ａ
の像２４Ｂを結像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用される所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置に関し、特に反射屈折光学系よりなる投影光学系を
用いることにより、紫外線波長域でサブミクロン単位の
解像度を有する走査型反射屈折投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン像
を投影光学系を介して例えば１／５程度に縮小して、感
光材（フォトレジスト等）が塗布された基板（ウエハ、
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。半導体素子等の集積度が益々向上するにつれ
て、これらのパターンを焼き付ける投影露光装置はより
解像力の高いものが要求されてきている。

【０００３】この要求を満足するためには、露光光の波
長（露光波長）を短波長化するか、又は投影光学系の開
口数（ＮＡ）を大きくしなければならない。しかしなが
ら、露光波長が短くなると、露光光の吸収のため実用に
耐える光学ガラスが限られてくる。特に露光波長が３０
０ｎｍ以下となると、実用上使用できる硝材は合成石英
及び蛍石だけとなる。両者のアッベ数は色収差を補正す
るのに十分なほど離れていないので、色収差補正が極め
て困難となる。また、蛍石は温度変化による屈折率の変
化、所謂温度特性が悪い上に、レンズ研磨の加工上多く
の問題を持っているので、投影光学系内の多くの部分に
使用することは出来ない。従って、屈折系のみで光学系
を構成して投影光学系を作製することは非常に難しいも
のとなる。

【０００４】そこで、反射系で光学系を構成することも
試みられているが、この場合、光学系の大型化、非球面
化が必要となり、この試みも極めて困難である。このた
め、反射系と露光波長での使用に耐える光学ガラスから
なる屈折系とを組み合わせた所謂反射屈折光学系で縮小
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
することにより、軸上付近の光束を使って一括してレチ
クルの像を投影する反射屈折光学系を備えた縮小投影露
光装置が、例えば特公昭51-27116号公報や特開平 2-665
10号公報において開示されている。

【０００５】これに関して、半導体素子を例にとると、
最近は１つのチップパターンの面積が大型化する傾向に
あるため、投影光学系では解像度を向上する他に、１回
で露光できる露光フィールドの面積を大きくすることも
要求されている。しかしながら、解像度を大きくした投
影光学系で更に露光フィールドを大型化するのは設計上
及び製造上で困難である。また、反射屈折系を使用した
場合には、良好な結像が行われる領域が細長い矩形又は
円弧状の領域になる傾向がある。そこで、最近は所謂ス
リットスキャン露光方式の投影露光装置が注目されてい
る。このスリットスキャン露光方式では、投影光学系の
投影倍率をβとして、矩形、円弧状又は正六角形状等の
照明領域（スリット状の照明領域）に対してレチクルを
所定の速度Ｖで走査するのと同期して、ウエハをその照
明領域と共役な露光領域に対して速度β・Ｖで走査する
ことにより、レチクルのパターンを逐次ウエハの各露光
フィールド（ショット領域）上に露光するものである。

【０００６】このようなスリットスキャン露光方式の投
影露光装置用の投影光学系の例として、特開昭63-16331
9 号公報に開示されているようなリング視野光学系があ
る。この光学系では一括で露光することなく、軸外の輪
帯部のみを露光するように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、投影光学系中にビームスプリッターを配置し
た例では、ビームスプリッター以降の光学系の屈折面で
の反射光や、ウエハに照射された結像光が、ウエハによ
り反射されて元の光路を戻り、凹面の反射ミラーで再反
射され、再びウエハ面に到達する場合がある。従って、
これらの迷光によるフレアーが多く、且つビームスプリ
ッターの反射特性の不均一性、ビームスプリッターによ
る吸収、及びビームスプリッターでの位相変化などがあ
り、これらに起因する結像特性の劣化を改善しなければ
ならない。しかし、一般には改善しきれないため、総合
的な解像力が劣化し、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かった。

【０００８】また、フレアーを避けるため、同じくビー
ムスプリッターを配置した投影光学系を使用して、スリ
ットスキャン露光方式で露光を行う例では、ビームスプ
リッターによる光量損失のため、光の利用効率は25％〜
10％程度の低いものである。例えば、透過光と反射光と
の比が50％対50％のビームスプリッターを用いて、露光
光がそのビームスプリッターを２回通過する場合、得ら
れる光量は25％になってしまう。そこで、そのような光
の低い利用効率による露光エネルギーの低下を改善する
ために光量を上げると、熱変動が激しくなり、実用化の
ためには多くの課題を有するものであった。つまり、そ
のような光量の低下を入射光の光量増加で補おうとする
と、ビームスプリッターへの入射前の屈折光学系を通る
光量と、ビームスプリッター通過後の屈折光学系を通る
光量との間に非常に大きな差が生じるために、屈折レン
ズの熱変動による差が大きく影響して、到底一定の良好
な結像特性を実現することは困難であった。

【０００９】また、上述のリング視野光学系を用いた例
では、一括で露光しないで軸外の輪帯部のみを用いてス
リットスキャン露光方式で露光するように構成されてい
る。この例では、反射光学系の部分で入射光と反射光と
が互いに干渉しないように軸外光束を用いている。この
場合、お互いの光束がケラレないようにする必要がある
が、そのために開口数を大きくすることが困難である。
更に、光学部材が光軸に対して非対称の構成となるた
め、光学部材の加工、検査、調整が困難で、精度出しや
精度の維持が難しかった。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ビームスプリッ
ターを用いること無く、反射系と屈折系とを用いて構成
され、且つ軸外光束を用いて輪帯部のみを露光するリン
グ視野光学系とは異なり光束のケラレの無い高い開口数
の反射屈折投影光学系を使用した、結像性能の優れた走
査型反射屈折投影露光装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の走査
型反射屈折投影露光装置は、例えば図１及び図２に示す
ように、マスク（２１）に形成されたパターン中のスリ
ット状の照明領域（２３）内のパターンの像を基板（２
５）側に投影する投影光学系を有し、スリット状の照明
領域（２３）に対して所定方向にマスク（２１）を走査
し、スリット状の照明領域（２３）と共役な露光領域
（２７）に対してマスク（２１）と同期して基板（２
５）を走査することにより、マスク（２５）のパターン
の像を逐次基板（２５）上に投影露光する投影露光装置
において、その投影光学系を、マスク（２１）のパター
ンの中間像（２４Ａ）を結像する第１部分結像光学系
と、中間像（２４Ａ）の像（２４Ｂ）を基板（２５）上
に結像する第２部分結像光学系（Ｇ₃)とより構成し、そ
の第１部分結像光学系を、スリット状の照明領域（２
３）内のマスク（２１）のパターンからの光束を収斂す
る正の屈折力を有する第１収斂群（Ｇ₁)と、光軸に対し
て斜めに配置され、第１の領域の光を通過させ該第１の
領域とは異なる第２の領域の光を反射することにより、
第１収斂群（Ｇ₁)からの光束を後続の光学系に導く選択
光学系（Ｍ₁)と、凹面反射鏡を含み、選択光学系（Ｍ₁)
からの光束を反射して選択光学系（Ｍ₁)の第１の領域又
は第２の領域内のスリット状の領域（Ｓ₁)にそのパター
ンの中間像（２４Ａ）を結像する正の屈折力を持つ第２
収斂群Ｇ₂と、より構成したものである。

【００１２】また、本発明の第２の走査型反射屈折投影
露光装置は、例えば図５に示すように、その第２部分結
像光学系を、選択光学系（Ｍ₁)の裏面に配置され、選択
光学系（Ｍ₁)のその第１の領域に対応する第１の領域の
光を通過させその第２の領域の裏面の第２の領域の光を
反射する第２選択光学系（Ｍ₄)と、凹面反射鏡を含み、
選択光学系（Ｍ₁)からの光束を反射して第２選択光学系
（Ｍ₄)の第１の領域又は第２の領域に光を戻す正の屈折
力を持つ第３収斂群（Ｇ₃)と、第２選択光学系（Ｍ₄)か
らの光束を収斂してそのパターンの像を基板（２５）上
に結像する正の屈折力を持つ第４収斂群（Ｇ₄)と、より
構成したものである。

【００１３】また、本発明の第３の走査型反射屈折投影
露光装置は、例えば図６に示すように、その第２部分結
像光学系を、その中間像からの光束を収斂してそのパタ
ーンの第２中間像を結像する正の屈折力を持つ第３収斂
群（Ｇ₃)と、光軸に対して斜めに配置され、第１の領域
の光を通過させ該第１の領域とは異なる第２の領域の光
を反射することにより、その第２中間像の光束を後続の
光学系に導く第２選択光学系（Ｍ₄)と、凹面反射鏡を含
み、第２選択光学系（Ｍ₄)からの光束を反射して第２選
択光学系（Ｍ₄)の第１の領域又は第２の領域に光を戻す
正の屈折力を持つ第４収斂群（Ｇ₄)と、第２選択光学系
（Ｍ₄)からの光束を収斂してそのパターンの像を基板
（２５）上に結像する正の屈折力を持つ第５収斂群（Ｇ
₅)と、より構成したものである。

【００１４】また、本発明の第４の走査型反射屈折投影
露光装置は、例えば図３に示すように、マスク（２１）
に形成されたパターン中のスリット状の照明領域（２
３）内のパターンの像を基板（２５）側に投影する投影
光学系を有し、スリット状の照明領域（２３）に対して
所定方向にマスク（２１）を走査し、スリット状の照明
領域（２３）と共役な露光領域（２７）に対してマスク
（２１）と同期して基板（２５）を走査することによ
り、マスク（２１）のパターンの像を逐次基板（２５）
上に投影露光する投影露光装置において、その投影光学
系を、マスク（２１）のパターンの中間像を結像する第
１部分結像光学系（Ｇ₃)と、その中間像の像を基板（２
５）上に結像する第２部分結像光学系とより構成し、そ
の第２部分結像光学系を、光軸に対して斜めに配置さ
れ、第１の領域の光を通過させ該第１の領域とは異なる
第２の領域の光を反射すると共に、それら第１の領域又
は第２の領域内のスリット状の領域（Ｓ₂)にその中間像
が結像され、その中間像の光束を後続の光学系に導く選
択光学系（Ｍ₄)と、凹面反射鏡を含み、選択光学系（Ｍ
₄)からの光束を反射して選択光学系（Ｍ₄)の第１の領域
又は第２の領域に光を戻す正の屈折力を持つ第１収斂群
（Ｇ₄)と、選択光学系（Ｍ₄)からの光束を収斂してその
パターンの像を基板（２５）上に結像する正の屈折力を
持つ第２収斂群（Ｇ ₅)と、より構成したものである。

【００１５】この場合、第１の走査型反射屈折投影露光
装置（図２）において、第１収斂群（Ｇ₁)、第２収斂群
（Ｇ₂)及び第２部分結像光学系（Ｇ₃)の個別のペッツバ
ール和をそれぞれｐ₁、ｐ₂及びｐ₃として、マスクか
ら中間像への倍率をβ₁₂とする。また、第２の走査型反
射屈折投影露光装置（図５）において、第１収斂群（Ｇ
₁)、第２収斂群（Ｇ₂)、第３収斂群（Ｇ₃)及び第４収斂
群（Ｇ₄)の個別のペッツバール和をそれぞれｐ₁、
ｐ₂、ｐ₄及びｐ₅として、マスクから中間像への第１
次結像の倍率をβ₁₂、中間像から基板への倍率をβ₃と
する。

【００１６】同様に、第３の走査型反射屈折投影露光装
置（図６）において、第１収斂群（Ｇ₁)、第２収斂群
（Ｇ₂)、第３収斂群（Ｇ₃)、第４収斂群（Ｇ₄)及び第５
収斂群（Ｇ₅)の個別のペッツバール和をそれぞれｐ₁、
ｐ₂、ｐ₃、ｐ₄及びｐ₅として、第１次結像の倍率を
β₁₂、中間像から第２中間像への第２次結像の倍率をβ
₃、第２中間像から基板上への第３次結像の倍率をβ₄₅
とする。また、第４の走査型反射屈折投影露光装置（図
３）において、第１部分結像光学系（Ｇ₃)、第１収斂群
（Ｇ₄)及び第２収斂群（Ｇ₅)の個別のペッツバール和を
それぞれｐ₃、ｐ ₄及びｐ₅として、第１次結像の倍率
をβ₃、中間像から基板上への第２次結像の倍率をβ₄₅
とする。この場合、次の関係を満足することが望まし
い。但し、含まれていない収斂群又は部分結像光学系に
関するペッツバール和は０とみなして以下の式を適用す
る。

【００１７】ｐ₁＋ｐ₃＋ｐ₅＞０（１）ｐ₂＋ｐ₄ ＜０（２）｜ｐ₁＋ｐ₂＋ｐ₃＋ｐ₄＋ｐ₅｜＜0.1 （３） 0.1≦｜β₁₂｜≦２（４） 0.1≦｜β₃｜≦２（５） 0.1≦｜β₄₅｜≦２（６）

【００１８】

【作用】斯かる本発明の第１の走査型反射屈折投影露光
装置（図１、図２）によれば、投影光学系の倍率をβと
した場合、スリット状の照明領域（２３）に対してマス
ク（２１）をＳＲ方向に速度Ｖで走査し、スリット状の
照明領域（２３）と共役な露光領域（２７）に対して基
板（２５）をＳＷ方向に速度β・Ｖで走査することによ
り、マスク（２１）のパターン領域（２２）内のパター
ンの像が逐次基板（２５）の露光フィールド（２６）内
に露光される。

【００１９】また、投影光学系では選択光学系（Ｍ₁)に
より照明光の光路を折り曲げているため、ビームスプリ
ッターは使用されていない。選択光学系としては、スリ
ット状の開口が形成されたミラー、又はスリット状のミ
ラー等が使用できる。従って、ビームスプリッターに起
因するフレアー、並びにビームスプリッターにおける反
射特性の不均一性、吸収、及び位相変化などに起因する
結像特性の劣化が無くなり、総合的な解像力が向上す
る。また、選択光学系（Ｍ₁)における光束の損失が少な
いため、照明光の利用効率が高い。

【００２０】また、軸外光束のみを用いて輪帯部のみを
露光するリング視野光学系とは異なり、本発明では、ス
リット状の露光領域（２７）内の全体を露光するように
しているため、光束のケラレが無い。従って、光学部材
の加工、検査、調整が容易で、精度出しや精度の維持が
行い易く、且つ高い開口数が可能となる。また、以上の
作用効果は、本発明の第２〜第４の走査型反射屈折投影
露光装置についても共通である。

【００２１】更に本発明において、投影光学系の性能を
上げるためには、先ず投影光学系全体のペッツバール和
を０付近にしなければならない。仮にペッツバール和が
０付近にないと投影像面は平坦なものとならず、湾曲し
たものとなる。そのようにペッツバール和を０付近にす
るための条件が上述の（１）式〜（３）式の条件であ
り、（１）式〜（３）式の条件を満足させることによ
り、光学性能、特に像面の曲がりを防いで平坦性が良好
になる。

【００２２】（３）式の上限を外れると像面は基板（２
５）側に凹面に湾曲し、（３）式の下限を越えると像面
は基板（２５）側に凸面に湾曲し、共に結像性能が著し
く劣化する。また、第１次結像の倍率β₁₂、第２次結像
の倍率β₃ 、第３次結像の倍率β₄₅について、（４）式
〜（６）式の条件を満足する場合には、無理なく投影光
学系を構成することができる。（４）式〜（６）式の下
限を外れると、縮小倍率がかかり過ぎて、広範囲の露光
が困難となる。また、（４）式〜（６）式の上限を外れ
ると、倍率が拡大され過ぎて、本来の使用目的に反する
ことになる。

【００２３】また、選択光学系（例えば図１のＭ₁)の位
置と、投影光学系の入射瞳及び射出瞳の位置とをほぼ一
致させると、物体高の変化に対して瞳上の遮蔽部分が変
化しないので、像面全面に亘って、結像性能の変化はな
くなる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の種々の実施例につき図面を参
照して説明する。以下の実施例は、レチクルのパターン
の像を投影光学系を介して、スリットスキャン露光方式
でフォトレジストが塗布されたウエハ上に所定倍率（等
倍を含む）で投影する投影露光装置に本発明を適用した
ものである。

【００２５】以下の実施例では投影光学系のレンズ配置
を例えば図８に示すように、展開光路図で表す。展開光
路図においては、反射面は透過面として表され、レチク
ル２１からの光が通過する順に各光学要素が配列され
る。また、凹面反射鏡の部分（例えばＭ₂₁）では、平面
の仮想面（例えば第１２面ｒ₁₂）が使用される。そし
て、レンズの形状及び間隔を表すために、例えば図８に
示すように、レチクル２１のパターン面を第０面とし
て、レチクル２１から射出された光がウエハ２５に達す
るまでに通過する面を順次第ｉ面（ｉ＝１，２，‥‥）
として、第ｉ面の曲率半径ｒ_i の符号は、展開光路図の
中でレチクル２１に対して凸の場合を正にとる。また、
第ｉ面と第（ｉ＋１）面との面間隔をｄ_i とする。

【００２６】また、硝材として、ＣａＦ₂ は蛍石、Ｓｉ
Ｏ₂ 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（２４８ｎｍ）に対する屈折率は次のと
おりである。石英ガラス：１．５０８３２７、蛍石：１．４６７８４５但し、使用基準波長が１９３ｎｍの場合には、石英ガラ
スの屈折率は次のようになる。石英ガラス：１．５６１００

【００２７】［第１実施例］第１実施例の投影露光装置
の概略構成を図１及び図２に示す。図１において、図示
省略された照明光学系からの露光光ＩＬが、レチクル２
１のパターン領域２２上の細長い矩形の照明領域２３に
照射されている。照明領域２３内のパターン２４からの
光が、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₁の第１収斂群
Ｇ₁を経て、光軸に対して４５°で斜設され中央に細長
い開口Ｓ₁が形成された平面ミラーＭ ₁に達する。平面
ミラーＭ₁に形成された細長い開口Ｓ₁の方向は、照明
領域２３の長手方向と平行である。その細長い開口Ｓ₁
の幅は、入射する光束の平面ミラーＭ₁上での幅の１０
％〜２０％より狭くなる程度に設定する。また、結像特
性の方向性をなくすために、平面ミラーＭ₁上に細長い
開口Ｓ₁に直交する方向に細長い遮光域２８及び２９を
形成しても良い。

【００２８】平面ミラーＭ₁で反射された後、反射屈折
レンズ群よりなる焦点距離ｆ₂の第２収斂群Ｇ₂により
反射された光束Ａが、平面ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁
内に、パターン２４の中間像２４Ａを結像する。その中
間像２４Ａからの光束が、細長い開口Ｓ₁を通過した
後、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₃の第３収斂群Ｇ
₃を介して、ウエハ２５の露光フィールド（ショット領
域）２６上に中間像２４Ａの像２４Ｂを結像する。投影
光学系全体の投影倍率をβとして、照明領域２３の長手
方向に垂直なＳＲ方向に速度Ｖでレチクル２１を走査す
るのと同期して、照明領域２３と共役なスリット状の露
光領域２７に対してウエハ２５をＳＲ方向と共役なＳＷ
方向に速度β・Ｖで走査することにより、レチクル２１
のパターン領域２２のパターンの像が、逐次ウエハ２５
の露光フィールド２６内に投影露光される。この第１実
施例の投影光学系の投影倍率βは１／４である。

【００２９】図２は、第１実施例のステージ機構を示
し、この図２に示すように、レチクル２１はレチクルス
テージ３０により照明領域２３に対してＳＲ方向に走査
され、主制御系３１がレチクルステージ制御系３２を介
して、レチクルステージ３０の走査速度及び走査のタイ
ミング等を設定する。また、ウエハ２５はウエハステー
ジ３３により露光領域２７に対してＳＷ方向に走査さ
れ、主制御系３１がウエハウテージ制御系３４を介し
て、ウエハステージ３３の走査速度及び走査のタイミン
グを設定する。主制御系３１が、レチクル２１及びウエ
ハ２５の走査の同期を取ると共に、レチクル２１とウエ
ハ２５との相対速度の調整を行う。また、投影光学系の
光軸は図２の紙面に平行であり、照明領域２３の長手方
向及び平面ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁の長手方向は共
に図２の紙面に垂直な方向であり、平面ミラーＭ₁は、
図２の紙面に垂直な軸を中心として投影光学系の光軸に
対して４５°回転している。

【００３０】図８は、第１実施例の投影光学系の展開光
路図を示し、この図８に示すように、レチクル２１上の
パターンからの光が、屈折レンズ４枚からなる第１収斂
群Ｇ ₁ を経て、中央に細長い開口を持ち光軸に対して４
５°で斜設された平面ミラーＭ₁ の周辺部で反射された
後、凹面反射鏡Ｍ₂₁とその前に配置された負メニスカス
レンズＬ₂₁とからなる第２収斂群Ｇ₂ に至り、第２収斂
群Ｇ₂ で反射された光が平面ミラーＭ₁ の開口内にその
パターンの中間像を結像する。そして、この中間像から
の光が、屈折レンズ１４枚からなる第３収斂群Ｇ₃ を経
て、ウエハ２５の表面にそのパターンの像を結像する。

【００３１】また、第１収斂群Ｇ₁ はレチクル２１側か
ら順に、レチクル２１に凸面を向けた正メニスカスレン
ズＬ₁₁、レチクル２１に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ ₁₂、両凸レンズ（以下、単に「凸レンズ」という）
Ｌ₁₃及び両凹レンズ（以下、単に「凹レンズ」という）
Ｌ₁₄より構成され、第２収斂群Ｇ₃ は、レチクル２１に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₁及び凹面反射鏡Ｍ
₂ よりなる。また、第３収斂群Ｇ₃ は、レチクル２１に
凹面を向けた正メニスカスレンズＬ₃₁、レチクル２１に
凹面を向けた正メニスカスレンズＬ₃₂、凸レンズＬ₃₃、
レチクル２１に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₄、
凸レンズＬ₃₅、凸レンズＬ₃₆、レチクル２１に凹面を向
けた負メニスカスレンズＬ₃₇、凸レンズＬ₃₈、レチクル
２１に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₃₉、レチクル
２１に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_3A、凸レンズ
Ｌ_3B、レチクル２１に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ _3C、レチクル２１に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ_3D及びレチクル２１に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ_3Eより構成されている。

【００３２】即ち、本例の結像倍率は１／４倍、開口数
は０．４、物体高は２０ｍｍである。また、屈折レンズ
は溶融石英を使用し、紫外線エキシマレーザの１９３ｎ
ｍの波長における、１ｎｍの波長幅に対して軸上及び倍
率の色収差が補正されている。また、球面収差、コマ収
差、非点収差、ディストーションともほぼ無収差に近い
状態まで良好に補正された優れた性能の投影光学系を提
供しているため、光学系を２〜３倍に比例拡大して使用
しても、良好な性能を保持できるものである。

【００３３】第１実施例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 及び硝材を次の表１に示す。以下の表において、第
１２面は凹面反射鏡を展開光路図で表すための仮想面で
ある。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、図９（ａ）〜（ｃ）は第１実施例の
縦収差図、図９（ｃ）は第１実施例の倍率色収差図、図
９（ｅ）は第１実施例の横収差図を示す。これら収差図
より、本例においても開口数が０．４と大きいにも拘ら
ず、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、色収差も良好に補正
されている。

【００３６】上述のように本実施例によれば、図１に示
すように、これまでのビームスプリッターの代わりに、
入射光束と反射光束を分離するためにほぼ中央部分に細
長い開口が設けられた平面ミラーＭ₁を用い、凹面反射
鏡を主とする第２収斂群Ｇ₂による第１次結像が、平面
ミラーＭ₁の開口Ｓ₁にくるように配置している。そし
て、その平面ミラーＭ₁の開口Ｓ₁を通過した光束に、
第３収斂群Ｇ₃ により、第２次結像をさせている。従っ
て、フレアー等の原因になるビームスプリッターを用い
ることなく、光束の大部分を結像に使うことができる。

【００３７】また、スリット状の照明領域２３内のパタ
ーンの像を平面ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁内に結像さ
せているため、第１次結像による光束のケラレは、走査
方向に対して直角方向に細長いスリット状の遮蔽部分と
なるので、結像性能への影響は少ない。

【００３８】［第２実施例］図４及び図５はこの第２実
施例の投影露光装置の概略構成を示し、この図４及び図
５において図１及び図２に対応する部分には同一符号を
付してその詳細説明を省略する。図４において、図示省
略された照明光学系からの露光光ＩＬが、レチクル２１
上の細長い矩形の照明領域２３に照射され、照明領域２
３内のパターン２４からの光が、屈折レンズ群よりなる
焦点距離ｆ₁の第１収斂群Ｇ₁を経て、光軸に対して４
５°で斜設され中央に細長い開口Ｓ₁が形成された平面
ミラーＭ₁に達する。平面ミラーＭ₁の裏面には平面ミ
ラーＭ₄が接合され、平面ミラーＭ₁の開口Ｓ₁がその
まま平面ミラーＭ₄の開口Ｓ₂となっている。

【００３９】平面ミラーＭ₁で反射された後、反射屈折
レンズ群よりなる焦点距離ｆ₂の第２収斂群Ｇ₂により
反射された光束Ａが、平面ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁
内に、パターン２４の中間像２４Ａを結像する。その中
間像２４Ａから射出され、開口Ｓ₁及び平面ミラーＭ₄
の開口Ｓ₂を通過した後、反射屈折レンズ群よりなる焦
点距離ｆ₃の第３収斂群Ｇ₃により反射された光束Ｂ
が、平面ミラーＭ₄に戻る。そして、平面ミラーＭ₄で
反射された光束が、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₄
の第４収斂群Ｇ₄を介して、ウエハ２５上に中間像２４
Ａの像２４Ｂを結像する。

【００４０】投影光学系全体の投影倍率をβとして、照
明領域２３に対してＳＲ方向に速度Ｖでレチクル２１を
走査するのと同期して、スリット状の露光領域２７に対
してウエハ２５をＳＷ方向に速度β・Ｖで走査すること
により、レチクル２１のパターンの像が、逐次ウエハ２
５の露光フィールド２６内に投影露光される。この第２
実施例の投影光学系の投影倍率βは１／５である。

【００４１】図５は、第２実施例のステージ機構を示
し、この図５に示すように、投影光学系の光軸は図５の
紙面に平行であり、照明領域２３の長手方向及び平面ミ
ラーＭ ₁，Ｍ₄の細長い開口Ｓ₁，Ｓ₂の長手方向は共
に図５の紙面に垂直な方向であり、平面ミラーＭ₁，Ｍ
₅は、図５の紙面に垂直な軸を中心として投影光学系の
光軸に対して４５°回転している。ステージの構成は第
１実施例と同様である。

【００４２】図１０は、第２実施例の投影光学系の展開
光路図を示し、この図１０に示すように、レチクル２１
上のパターンからの光が、屈折レンズ９枚からなる第１
収斂群Ｇ₁ を経て、中央に細長い開口を持ち光軸に対し
て４５°で斜設された平面ミラーＭ₁ の周辺部で反射さ
れた後、凹面反射鏡Ｍ₂₁とその前に配置された負メニス
カスレンズＬ₂₁とからなる第２収斂群Ｇ₂ に至り、第２
収斂群Ｇ₂ で反射された光が平面ミラーＭ₁ の開口内に
そのパターンの中間像を結像する。そして、この中間像
からの光が、凹面反射鏡Ｍ₃₁とその前に配置された負メ
ニスカスレンズＬ₃₁とからなる第３収斂群Ｇ₃に至り、
第３収斂群Ｇ₃で反射された光が平面ミラーＭ₄で反射
された後、屈折レンズ９枚からなる第４収斂群Ｇ₄を経
て、ウエハ２５の表面にそのパターンの像を結像する。

【００４３】また、第１収斂群Ｇ₁ はレチクル２１側か
ら順に、レチクル２１に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ₁₁、凸レンズＬ₁₂、レチクル２１に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁₃、レチクル２１に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁₄、レチクル２１に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁₅、レチクル２１に凹面を向けた正
メニスカスレンズＬ₁₆、凸レンズＬ₁₇、レチクル２１に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₈及びレチクル２１
に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₁₉より構成され、
第２収斂群Ｇ₂は、レチクル２１に凹面を向けた負メニ
スカスレンズＬ ₂₁及び凹面反射鏡Ｍ₂₁よりなる。

【００４４】また、第３収斂群Ｇ₃ は、レチクル２１に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ ₃₁及び凹面反射鏡Ｍ
₃₁よりなり、第４収斂群Ｇ₄は、凸レンズＬ₄₁、レチク
ル２１に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₂、レチク
ル２１に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₃、レチク
ル２１に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₄、レチク
ル２１に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₅、凸レン
ズＬ₄₆、凹レンズＬ₄₇、凸レンズＬ₄₈及び凹レンズＬ₄₉
より構成されている。

【００４５】また、投影光学系の投影倍率は１／５倍、
像側の開口数ＮＡは０．４、物体高は１００ｍｍであ
る。そして、屈折レンズは溶融石英及び蛍石を使用し、
紫外線エキシマレーザの２４８ｎｍの波長における、１
ｎｍの波長幅に対して軸上及び倍率の色収差が補正され
ている。また、球面収差、コマ収差、非点収差、ディス
トーションも良好に補正された優れた性能の投影光学系
を提供している。

【００４６】第２実施例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 及び硝材を次の表２に示す。以下の表において、第
２１面及び第２７面はそれぞれ凹面反射鏡を展開光路図
で表すための仮想面である。

【００４７】

【表２】

【００４８】また、図１１（ａ）〜（ｃ）は第２実施例
の縦収差図、図１１（ｃ）は第２実施例の倍率色収差
図、図１１（ｅ）は第２実施例の横収差図を示す。これ
ら収差図より、本例においても開口数が０．４と大きい
にも拘らず、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、色収差も良
好に補正されている。

【００４９】［第３実施例］図６はこの第３実施例の投
影露光装置の概略構成を示し、この図６において図１及
び図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。図６において、図示省略された照明光学
系からの露光光ＩＬが、レチクル２１上の細長い矩形の
照明領域２３に照射され、照明領域２３内のパターンか
らの光が、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₁の第１収
斂群Ｇ₁を経て、光軸に対して４５°で斜設され中央に
細長い開口Ｓ₁が形成された平面ミラーＭ₁に達する。

【００５０】平面ミラーＭ₁で反射された後、反射屈折
レンズ群よりなる焦点距離ｆ₂の第２収斂群Ｇ₂により
反射された光束が、平面ミラーＭ₁の細長い開口Ｓ₁内
に、パターン２４の第１中間像を結像する。その第１中
間像から射出され、開口Ｓ₁を通過した光束が、屈折レ
ンズ群よりなる焦点距離ｆ₃の収斂群Ｇ₃を経て、平面
ミラーＭ₁に平行に設置された平面ミラーＭ₄の中央の
細長い開口Ｓ₂内に第２中間像を結像する。この第２中
間像からの光束が、反射屈折レンズ群よりなる焦点距離
ｆ₄の第４収斂群Ｇ₄により反射されて、平面ミラーＭ
₄に戻る。そして、平面ミラーＭ₄で反射された光束
が、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₅の第５収斂群Ｇ
₅を介して、ウエハ２５上に第２中間像の像を結像す
る。

【００５１】照明領域２３に対してＳＲ方向に速度Ｖで
レチクル２１を走査するのと同期して、スリット状の露
光領域２７に対してウエハ２５をＳＷ方向に速度β・Ｖ
で走査することにより、レチクル２１のパターンの像
が、逐次ウエハ２５の露光フィールド内に投影露光され
る。この第３実施例の投影光学系の投影倍率βは１／４
である。

【００５２】図１２は第３実施例の投影光学系の展開光
路図であり、この図１２に示すように、レチクル２１上
のパターンからの光が、４枚の屈折レンズよりなる第１
収斂群Ｇ₁ を経て、中央に開口を持ち光軸に対して４５
°で斜設された平面ミラーＭ ₁ の周辺部で反射された
後、第１凹面反射鏡Ｍ₂₁と負メニスカスレンズとよりな
る第２収斂群Ｇ₂ に至り、第２収斂群Ｇ₂ で反射された
光が平面ミラーＭ₁ の開口内にそのパターンの第１中間
像を結像する。そして、この第１中間像からの光が、１
６枚の屈折レンズよりなる第３収斂群Ｇ₃ を経て、中央
に開口を持ち光軸に対して４５°で斜設された平面ミラ
ーＭ₄の開口内にそのパターンの第２中間像を結像し、
この第２中間像からの光が第２凹面反射鏡Ｍ₄₁と負メニ
スカスレンズとよりなる第４収斂群Ｇ₄ に至り、第４収
斂群Ｇ₄ で反射された光が平面ミラーＭ₄の周辺で反射
される。このように反射された光が、５枚の屈折レンズ
よりなる第５収斂群Ｇ₅ を経てウエハ２５の表面にその
パターンの像を結像する。

【００５３】また、図１２に示すように、第１収斂群Ｇ
₁ はレチクル２１側から順に、レチクル２１に凹面を向
けた正メニスカスレンズＬ₁₁、レチクル２１に凸面を向
けた負メニスカスレンズＬ₁₂、凸レンズＬ₁₃及びレチク
ル２１に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₄より構成
され、第２収斂群Ｇ₃ は、レチクル２１に凹面を向けた
負メニスカスレンズＬ₂₁及び凹面反射鏡Ｍ₂₁よりなる。
また、第３収斂群Ｇ₃は、レチクル２１に凹面を向けた
負メニスカスレンズＬ₃₁、レチクル２１に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ₃₂、レチクル２１に凹面を向けた
負メニスカスレンズＬ₃₃、レチクル２１に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ₃₄、レチクル２１に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ₃₅、レチクル２１に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ₃₆、レチクル２１に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ₃₇、凸レンズＬ₃₈、凸レンズ
Ｌ₃₉、凸レンズＬ_3A、レチクル２１に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズＬ_3B、レチクル２１に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ_3C、レチクル２１に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズＬ_3D、凹レンズＬ_3E、凸レンズＬ_3F及び
レチクル２１に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ_3Gよ
り構成されている。

【００５４】そして、第４収斂群Ｇ₄ は、レチクル２１
に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₁及び第２凹面反
射鏡Ｍ₄₁よりなり、第５収斂群Ｇ₅ は、レチクル２１に
凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅₁、レチクル２１に
凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₂、レチクル２１に
凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅₃、レチクル２１に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₄及びレチクル２１
に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅₅より構成されて
いる。

【００５５】本実施型では、投影光学系の投影倍率は１
／４倍、像側の開口数ＮＡは０．５、物体高は２０ｍｍ
である。また、屈折レンズは溶融石英を使用し、紫外線
エキシマレーザの１９３ｎｍの波長における１ｎｍの波
長幅に対して、軸上及び倍率の色収差が補正されてい
る。また、球面収差、コマ収差、非点収差、ディストー
ションともほぼ無収差に近い状態まで良好に補正された
優れた性能の投影光学系を提供しているため、光学系を
２〜３倍に比例拡大して使用しても、良好な性能を保持
できるものである。

【００５６】第３実施例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 及び硝材を次の表３に示す。以下の表において、第
１２面及び第４９面はそれぞれ凹面反射鏡を展開光路図
で表すための仮想面である。

【００５７】

【表３】

【００５８】また、図１３（ａ）〜（ｃ）は第３実施例
の縦収差図、図１３（ｃ）は第３実施例の倍率色収差
図、図１３（ｅ）は第３実施例の横収差図を示す。これ
ら収差図より、本例においても開口数が０．５と大きい
にも拘らず、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、色収差も良
好に補正されている。

【００５９】なお、この第３実施例で中央に細長い開口
を有する平面ミラーＭ₁及びＭ₄はそれぞれ細長い平面
ミラーで置き換えることができる。図７は、図６に示す
第３実施例の投影露光装置の変形例であり、この図７に
おいて、図６の平面ミラーＭ₁及びＭ₄がそれぞれ細長
い平面ミラーＭ₁′及びＭ ₄′で置き換えてある。図７
において、照明領域２３内のパターンからの光が、第１
収斂群Ｇ₁を経て、光軸に対して４５°で斜設された細
長い平面ミラーＭ₁′に達する。平面ミラーＭ₁′の側
面を通過した後、第２収斂群Ｇ₂により反射された光束
が、平面ミラーＭ₁′内に、パターン２４の第１中間像
を結像する。その平面ミラーＭ₁′内の第１中間像から
反射された光束が、収斂群Ｇ₃を経て、平面ミラー
Ｍ₁′に平行に設置された細長い平面ミラーＭ₄′内に
第２中間像を結像する。この第２中間像から反射された
光束が、第４収斂群Ｇ₄により反射されて、平面ミラー
Ｍ₄′に戻る。そして、平面ミラーＭ₄′の側面を通過
した光束が、第５収斂群Ｇ₅を介して、ウエハ２５上に
第２中間像の像を結像する。この図７の例によれば、選
択光学系として細長い平面ミラーＭ₁′及びＭ₄′が使
用されているため、選択光学系の製造が容易である。

【００６０】［第４実施例］図３はこの第４実施例の投
影露光装置の概略構成を示し、この図３において図１及
び図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。図３において、図示省略された照明光学
系からの露光光ＩＬが、レチクル２１上の細長い矩形の
照明領域２３に照射され、照明領域２３内のパターンか
らの光が、屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₃の第３収
斂群Ｇ₃を経て、平面ミラーＭ₄の中央の細長い開口Ｓ
₂内に中間像を結像する。この中間像からの光束が、反
射屈折レンズ群よりなる焦点距離ｆ₄の第４収斂群Ｇ₄
により反射されて、平面ミラーＭ₄に戻る。そして、平
面ミラーＭ₄で反射された光束が、屈折レンズ群よりな
る焦点距離ｆ₅の第５収斂群Ｇ₅を介して、ウエハ２５
上に中間像の像を結像する。

【００６１】照明領域２３に対してＳＲ方向に速度Ｖで
レチクル２１を走査するのと同期して、スリット状の露
光領域２７に対してウエハ２５をＳＷ方向に速度β・Ｖ
で走査することにより、レチクル２１のパターンの像
が、逐次ウエハ２５の露光フィールド内に投影露光され
る。この第４実施例の投影光学系の投影倍率βは１／４
である。

【００６２】図１４は第４実施例の投影光学系の展開光
路図であり、この図１４に示すように、レチクル２１上
のパターンからの光が、１６枚の屈折レンズよりなる第
３収斂群Ｇ₃ を経て、中央に開口を持ち光軸に対して４
５°で斜設された平面ミラーＭ₄の開口内にそのパター
ンの中間像を結像し、この中間像からの光が凹面反射鏡
Ｍ₄₁と負メニスカスレンズとよりなる第４収斂群Ｇ₄ に
至り、第４収斂群Ｇ₄で反射された光が平面ミラーＭ₄
の周辺で反射される。このように反射された光が、５枚
の屈折レンズよりなる第５収斂群Ｇ₅ を経てウエハ２５
の表面にそのパターンの像を結像する。

【００６３】また、図１４に示すように、第３収斂群Ｇ
₃ はレチクル２１から順に、レチクル２１に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ₃₁、レチクル２１に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ₃₂、レチクル２１に凹面を向け
た負メニスカスレンズＬ₃₃、レチクル２１に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ₃₄、レチクル２１に凹面を向け
た正メニスカスレンズＬ₃₅、凸レンズＬ₃₆、レチクル２
１に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ₃₇、凸レンズＬ
₃₈、レチクル２１に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ
₃₉、凸レンズＬ_3A、凸レンズＬ_3B、レチクル２１に凹面
を向けた負メニスカスレンズＬ_3C、レチクル２１に凸面
を向けた負メニスカスレンズＬ_3D、凹レンズＬ_3E、凸レ
ンズＬ_3F及び凸レンズＬ_3Gより構成されている。

【００６４】そして、第４収斂群Ｇ₄ は、レチクル２１
に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₁及び凹面反射鏡
Ｍ₄₁よりなり、第５収斂群Ｇ₅ は、レチクル２１に凸面
を向けた正メニスカスレンズＬ₅₁、レチクル２１に凸面
を向けた負メニスカスレンズＬ₅₂、レチクル２１に凸面
を向けた正メニスカスレンズＬ₅₃、レチクル２１に凹面
を向けた正メニスカスレンズＬ₅₄及びレチクル２１に凸
面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₅より構成されてい
る。

【００６５】実施型では、投影光学系の投影倍率は１／
４倍、像側の開口数ＮＡは０．３、物体高は１２ｍｍで
ある。また、屈折レンズは溶融石英を使用し、紫外線エ
キシマレーザの１９３ｎｍの波長における１ｎｍの波長
幅に対して、軸上及び倍率の色収差が補正されている。
また、球面収差、コマ収差、非点収差、ディストーショ
ンともほぼ無収差に近い状態まで良好に補正された優れ
た性能の光学系を提供しているため、光学系を２〜３倍
に比例拡大して使用しても、良好な性能を保持できるも
のである。

【００６６】第４実施例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 及び硝材を次の表４に示す。以下の表において、第
３５面は凹面反射鏡を展開光路図で表すための仮想面で
ある。

【００６７】

【表４】

【００６８】また、図１５（ａ）〜（ｃ）は第４実施例
の縦収差図、図１５（ｃ）は第４実施例の倍率色収差
図、図１５（ｅ）は第４実施例の横収差図を示す。これ
ら収差図より、本例においても、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、色収差も良好に補正されている。次に、本発
明では（１）式〜（６）式の条件を満足することが望ま
しいとされているが、以下に、上述の各実施例とそれら
の条件との対応につき説明する。先ず、上述の各実施例
における第１収斂群Ｇ₁ 〜第５収斂群Ｇ₅ のそれぞれの
焦点距離をｆ_i(ｉ＝１〜５）、それぞれのペッツバール
和をｐ_i(ｉ＝１〜５）、それぞれの見かけの屈折率をｎ
_i(ｉ＝１〜５）、それぞれの結像倍率をβ_i(ｉ＝１〜
５）とする。また、第１収斂群Ｇ₁ 及び第２収斂群Ｇ₂
の合成の結像倍率をβ₁₂、第４収斂群Ｇ₄ 及び第５収斂
群Ｇ₅ の合成の結像倍率をβ₄₅として、これらの結像倍
率β₁₂及びβ₄₅をβ_ijで表す。上述の第１実施例〜第４
実施例の諸元をそれぞれ以下の表５〜表８にまとめる。
但し、全系をＧ_T で表し、全系Ｇ_T に対応するペッツバ
ール和ｐ_i 及び結像倍率をβ_i の欄にはそれぞれ全系の
ペッツバール和及び結像倍率を示す。

【００６９】

【表５】

【００７０】

【表６】

【００７１】

【表７】

【００７２】

【表８】

【００７３】そして、第１実施例〜第４実施例の（１）
式〜（６）式に対する対応値を表９に示す。

【００７４】

【表９】

【００７５】これらの各表より、上述の各実施例では何
れも（１）式〜（６）式の条件が満足されていることが
分かる。なお、上述の各実施例においては、屈折光学系
を構成する硝材として石英、蛍石等の光学ガラスが使用
されているが、石英、蛍石等の光学ガラスは紫外線を通
すことができるので、好都合である。

【００７６】また、屈折光学系を構成する材料として、
アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネートなどのプラ
スチック光学材を使用するようにしてもよい。これによ
り、量産性のある、低コストの光学系を実現できる。ま
た、上述実施例は、等倍又は縮小投影光学系の例である
が、レチクル２１とウエハ２５との関係を逆にすること
により拡大投影光学系としても使えることは明らかであ
る。このように、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。

【００７７】

【発明の効果】本発明の第１〜第４の走査型反射屈折投
影露光装置によれば、ビームスプリッターの代わりに選
択光学系を用いて、入射光束と反射光束とを分離するこ
とができるために、光量の減少を少なくすることがで
き、熱変動の影響を抑えることができる。また、従来の
ビームスプリッター使用時に問題となったビームスプリ
ッターの特性の不均一性による光量ムラをなくすことが
できるようになった。

【００７８】但し、選択光学系として例えば中央に細長
い開口を有する平面ミラーを使用した場合、その中央に
開口部分により光束の一部はけられて結像に寄与しない
ため、結像特性はいろいろと変化したものとなる。しか
し、最近では遮蔽のない通常の屈折光学系の縮小投影装
置においても、わざわざ照明系の瞳を部分的に遮蔽して
解像力を上げる場合もあり、結像特性の変化による像の
不均一性は基板上の感光材の特性やマスクパターンの設
計により補うことが出来るものである。

【００７９】例えば、現在行われている所謂変形照明法
では、照明光学系の瞳面で十字型の遮蔽を行うことによ
り、解像力を上げ、焦点深度を深くしている。このよう
な、十字型の遮蔽部の中に、平面ミラーの開口部分又は
細長い平面ミラーそのものを合わせるか、または、その
遮蔽部の形状より平面ミラーの開口部分又は細長い平面
ミラーを小さくして配置すれば、結像性能をあげなが
ら、光束を通過させることができる。このような構成を
とることにより、トータルの光量損失はビームスプリッ
ターを使用する場合に比べて僅かであり、照明光の利用
効率が高い。

【００８０】また１次結像倍率（更には２次結像倍率）
を自由に選ぶことができるので、良い光学性能の状態を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の投影露光装置の概略構成
を示す斜視図である。

【図２】第１実施例のステージ機構等を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の第４実施例の投影露光装置の概略を示
す構成図である。

【図４】本発明の第２実施例の投影露光装置の概略構成
を示す斜視図である。

【図５】第２実施例のステージ機構等を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の第３実施例の投影露光装置の概略を示
す構成図である。

【図７】第３実施例の変形例を示す構成図である。

【図８】第１実施例の投影光学系を示す展開光路図であ
る。

【図９】第１実施例の収差図である。

【図１０】第２実施例の投影光学系を示す展開光路図で
ある。

【図１１】第２実施例の収差図である。

【図１２】第３実施例の投影光学系を示す展開光路図で
ある。

【図１３】第３実施例の収差図である。

【図１４】第４実施例の投影光学系を示す展開光路図で
ある。

【図１５】第４実施例の収差図である。

【符号の説明】

２１レチクル２３細長い矩形の照明領域２５ウエハ３０レチクルステージ３３ウエハステージＧ₁ 第１収斂群Ｇ₂ 第２収斂群Ｇ₃ 第３収斂群Ｇ₄ 第４収斂群Ｇ₅ 第５収斂群Ｍ₁，Ｍ₄ 細長い開口を有する平面ミラーＳ₁，Ｓ₂ 細長い開口Ｍ₂₁，Ｍ₄₁ 凹面反射鏡Ｍ₁′，Ｍ₄′細長い平面ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターン中のスリッ
ト状の照明領域内のパターンの像を基板側に投影する投
影光学系を有し、前記スリット状の照明領域に対して所
定方向に前記マスクを走査し、前記スリット状の照明領
域と共役な露光領域に対して前記マスクと同期して前記
基板を走査することにより、前記マスクのパターンの像
を逐次前記基板上に投影露光する投影露光装置におい
て、前記投影光学系を、前記マスクのパターンの中間像を結
像する第１部分結像光学系と、前記中間像の像を前記基
板上に結像する第２部分結像光学系とより構成し、前記
第１部分結像光学系を、前記スリット状の照明領域内の前記マスクのパターンか
らの光束を収斂する正の屈折力を有する第１収斂群と；
光軸に対して斜めに配置され、第１の領域の光を通過さ
せ該第１の領域とは異なる第２の領域の光を反射するこ
とにより、前記第１収斂群からの光束を後続の光学系に
導く選択光学系と；凹面反射鏡を含み、前記選択光学系
からの光束を反射して前記選択光学系の前記第１の領域
又は前記第２の領域内のスリット状の領域に前記パター
ンの中間像を結像する正の屈折力を持つ第２収斂群と；
より構成したことを特徴とする走査型反射屈折投影露光
装置。
【請求項２】前記第２部分結像光学系を、前記選択光学系の裏面に配置され、前記選択光学系の前
記第１の領域に対応する第１の領域の光を通過させ前記
第２の領域の裏面の第２の領域の光を反射する第２選択
光学系と；凹面反射鏡を含み、前記選択光学系からの光
束を反射して前記第２選択光学系の第１の領域又は第２
の領域に光を戻す正の屈折力を持つ第３収斂群と；前記
第２選択光学系からの光束を収斂して前記パターンの像
を前記基板上に結像する正の屈折力を持つ第４収斂群
と；より構成したことを特徴とする請求項１記載の走査
型反射屈折投影露光装置。
【請求項３】前記第２部分結像光学系を、前記第１中間像からの光束を収斂して前記パターンの第
２中間像を結像する正の屈折力を持つ第３収斂群と；光
軸に対して斜めに配置され、第１の領域の光を通過させ
該第１の領域とは異なる第２の領域の光を反射すること
により、前記第２中間像の光束を後続の光学系に導く第
２選択光学系と；凹面反射鏡を含み、前記第２選択光学
系からの光束を反射して前記第２選択光学系の第１の領
域又は第２の領域に光を戻す正の屈折力を持つ第４収斂
群と；前記第２選択光学系からの光束を収斂して前記パ
ターンの像を前記基板上に結像する正の屈折力を持つ第
５収斂群と；より構成したことを特徴とする請求項１記
載の走査型反射屈折投影露光装置。
【請求項４】マスクに形成されたパターン中のスリッ
ト状の照明領域内のパターンの像を基板側に投影する投
影光学系を有し、前記スリット状の照明領域に対して所
定方向に前記マスクを走査し、前記スリット状の照明領
域と共役な露光領域に対して前記マスクと同期して前記
基板を走査することにより、前記マスクのパターンの像
を逐次前記基板上に投影露光する投影露光装置におい
て、前記投影光学系を、前記マスクのパターンの中間像を結
像する第１部分結像光学系と、前記中間像の像を前記基
板上に結像する第２部分結像光学系とより構成し、前記
第２部分結像光学系を、光軸に対して斜めに配置され、第１の領域の光を通過さ
せ該第１の領域とは異なる第２の領域の光を反射すると
共に、前記第１の領域又は前記第２の領域内のスリット
状の領域内に前記中間像が結像され、前記中間像の光束
を後続の光学系に導く選択光学系と；凹面反射鏡を含
み、前記選択光学系からの光束を反射して前記選択光学
系の第１の領域又は第２の領域に光を戻す正の屈折力を
持つ第１収斂群と；前記選択光学系からの光束を収斂し
て前記パターンの像を前記基板上に結像する正の屈折力
を持つ第２収斂群と；より構成したことを特徴とする走
査型反射屈折投影露光装置。
【請求項５】前記第１収斂群、前記第２収斂群及び前
記第２部分結像光学系の個別のペッツバール和をそれぞ
れｐ₁、ｐ₂及びｐ₃としたとき、ｐ₁+ｐ₃＞０、ｐ₂＜０、及び｜ｐ₁+ｐ₂+ｐ₃|＜０．１が成立すると共に、前記マスクのパターンから前記中間
像への倍率をβ₁₂とし、前記中間像から前記基板上への
倍率をβ₃としたとき、０．１≦｜β₁₂｜≦２、及び０．１≦｜β₃|≦２の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の走査
型反射屈折投影露光装置。
【請求項６】前記第１収斂群、前記第２収斂群、前記
第３収斂群及び前記第４収斂群の個別のペッツバール和
をそれぞれｐ₁、ｐ₂、ｐ₄及びｐ₅としたとき、ｐ₁+ｐ₅＞０、ｐ₂+ｐ₄＜０、及び｜ｐ₁+ｐ₂+ｐ₄+ｐ₅|
＜０．１が成立すると共に、前記マスクのパターンから前記中間
像への倍率をβ₁₂とし、前記中間像から前記基板上への
倍率をβ₄₅としたとき、０．１≦｜β₁₂｜≦２、及び０．１≦｜β₄₅｜≦２の条件を満足することを特徴とする請求項２記載の走査
型反射屈折投影露光装置。
【請求項７】前記第１収斂群〜前記第５収斂群の個別
のペッツバール和をそれぞれｐ₁〜ｐ₅としたとき、ｐ₁+ｐ₃+ｐ₅＞０、ｐ₂+ｐ₄＜０、及び｜ｐ₁+ｐ₂+ｐ₃+
ｐ₄+ｐ5|＜０．１が成立すると共に、前記マスクのパターンから前記中間
像への倍率をβ₁₂、前記中間像から前記第２中間像への
倍率をβ₃、前記第２中間像から前記基板上への倍率を
β₄₅としたとき、０．１≦｜β₁₂｜≦２、０．１≦｜β₃|≦２、及び０．
１≦｜β₄₅｜≦２の条件を満足することを特徴とする請求項３記載の走査
型反射屈折投影露光装置。
【請求項８】前記第１部分結像結像光学系、前記第１
収斂群及び前記第２収斂群の個別のペッツバール和をそ
れぞれｐ₃、ｐ₄及びｐ₅としたとき、ｐ₃+ｐ₅＞０、ｐ₄＜０、及び｜ｐ₃+ｐ₄+ｐ₅|＜０．１が成立すると共に、前記マスクのパターンから前記中間
像への倍率をβ₃とし、前記中間像から前記基板上への
倍率をβ₄₅としたとき、０．１≦｜β₃|≦２、及び０．１≦｜β₄₅｜≦２の条件を満足することを特徴とする請求項４記載の走査
型反射屈折投影露光装置。