JPH11176741A - 走査型投影光学系及び投影露光装置 - Google Patents
走査型投影光学系及び投影露光装置Info
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- JPH11176741A JPH11176741A JP9362741A JP36274197A JPH11176741A JP H11176741 A JPH11176741 A JP H11176741A JP 9362741 A JP9362741 A JP 9362741A JP 36274197 A JP36274197 A JP 36274197A JP H11176741 A JPH11176741 A JP H11176741A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い解像度を有し、実用的な大きさの走査型
投影光学系及びそのような投影光学系を備える投影露光
装置を提供する。 【解決手段】 第１面１０１と第２面１２２を走査する
走査型投影光学系１０において、第１面１０１の中間像
ＩＭを形成する第１結像光学系１００と、中間像ＩＭを
第２面１２２上に形成する第２結像光学系１２０と、中
間像ＩＭの近傍に配置され、第１結像光学系１００から
の光を第２結像光学系１２０へ導く光路偏向部材１１１
と、光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の光路中
に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備え、第
１結像光学系１００は、屈折光学系Ｇ１、Ｇ２と凹面鏡
１０２とを含み、第１結像光学系１００は、前記結像に
該第１結像光学系１００の光軸からはずれた露光領域の
光を用いるように構成されている走査型投影光学系。第
２面１２２への光を円偏光にすることができる。また凹
面鏡１０２を含むので収差を抑えることができる。
投影光学系及びそのような投影光学系を備える投影露光
装置を提供する。 【解決手段】 第１面１０１と第２面１２２を走査する
走査型投影光学系１０において、第１面１０１の中間像
ＩＭを形成する第１結像光学系１００と、中間像ＩＭを
第２面１２２上に形成する第２結像光学系１２０と、中
間像ＩＭの近傍に配置され、第１結像光学系１００から
の光を第２結像光学系１２０へ導く光路偏向部材１１１
と、光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の光路中
に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備え、第
１結像光学系１００は、屈折光学系Ｇ１、Ｇ２と凹面鏡
１０２とを含み、第１結像光学系１００は、前記結像に
該第１結像光学系１００の光軸からはずれた露光領域の
光を用いるように構成されている走査型投影光学系。第
２面１２２への光を円偏光にすることができる。また凹
面鏡１０２を含むので収差を抑えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型投影光学系
及び投影露光装置に関し、特に短波長域で使用される、
反射屈折光学系を含む走査型投影光学系及び投影露光装
置に関するものである。
及び投影露光装置に関し、特に短波長域で使用される、
反射屈折光学系を含む走査型投影光学系及び投影露光装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来開示されている反射屈折光学系のう
ち比較的大きな開口数を実現し、実用的な大きさの光学
系の従来技術としては特公平７−１１１５１２号公報と
ＵＳＰ−４，７７９，９６６が挙げられる。これらに開
示された反射屈折光学系は、光軸を含まないスリット状
もしくは円弧状の視野を用い、物体面と結像面を同時に
走査して大きな露光領域を得る、所謂ステップ・アンド
・スキャン方式を採用し、中間像を作ってその付近に光
路偏向部材を配置することで、ビームスプリッターを用
いることなく光路分割を実現している。
ち比較的大きな開口数を実現し、実用的な大きさの光学
系の従来技術としては特公平７−１１１５１２号公報と
ＵＳＰ−４，７７９，９６６が挙げられる。これらに開
示された反射屈折光学系は、光軸を含まないスリット状
もしくは円弧状の視野を用い、物体面と結像面を同時に
走査して大きな露光領域を得る、所謂ステップ・アンド
・スキャン方式を採用し、中間像を作ってその付近に光
路偏向部材を配置することで、ビームスプリッターを用
いることなく光路分割を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光学系では光路偏向部材として反射膜のコーティン
グされた１つまたは複数の平面反射鏡を用いる。このよ
うな場合、平面反射鏡はＰ偏光とＳ偏光で反射率が違
い、特に露光波長が短くなると膜材料の減少等で反射膜
によるＰ偏光とＳ偏光で反射率の違いをなくすことがで
きなくなり、方向性をもった偏光光が生じてしまう。投
影露光に方向性をもった偏光光を用いるとレチクルパタ
ーンの方向性により結像性能が変化してしまう。特に結
像側で大きな開口数をもつ場合、この結像性能の変化が
顕著で大きな問題となる。
うな光学系では光路偏向部材として反射膜のコーティン
グされた１つまたは複数の平面反射鏡を用いる。このよ
うな場合、平面反射鏡はＰ偏光とＳ偏光で反射率が違
い、特に露光波長が短くなると膜材料の減少等で反射膜
によるＰ偏光とＳ偏光で反射率の違いをなくすことがで
きなくなり、方向性をもった偏光光が生じてしまう。投
影露光に方向性をもった偏光光を用いるとレチクルパタ
ーンの方向性により結像性能が変化してしまう。特に結
像側で大きな開口数をもつ場合、この結像性能の変化が
顕著で大きな問題となる。
【０００４】本発明は斯かる点に鑑み、紫外線波長域で
大きな開口数を達成し、光学系が実用的な大きさで、レ
チクルパターンの方向性に依存しない、クオーターミク
ロン単位の解像度を有する反射屈折光学系及び該光学系
を備える投影露光装置を提供することを目的とする。
大きな開口数を達成し、光学系が実用的な大きさで、レ
チクルパターンの方向性に依存しない、クオーターミク
ロン単位の解像度を有する反射屈折光学系及び該光学系
を備える投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による走査型投影光学系は、図
１に示すように、第１面１０１と第２面１２２を相対的
に走査して、第１面１０１の像を第２面１２２に結像さ
せる走査型投影光学系１０において；第１面１０１の中
間像ＩＭを形成する第１結像光学系１００と；中間像Ｉ
Ｍを第２面１２２上に形成する第２結像光学系１２０
と；中間像ＩＭの近傍に配置され、第１結像光学系１０
０からの光を第２結像光学系１２０へ導く光路偏向部材
１１１と；光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の
光路中に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備
え； 第１結像光学系１００は、屈折光学系Ｇ１、Ｇ２
と凹面鏡１０２とを含み；第１結像光学系１００は、前
記結像に該第１結像光学系１００の光軸からはずれた露
光領域の光を用いるように構成されている。
に、請求項１に係る発明による走査型投影光学系は、図
１に示すように、第１面１０１と第２面１２２を相対的
に走査して、第１面１０１の像を第２面１２２に結像さ
せる走査型投影光学系１０において；第１面１０１の中
間像ＩＭを形成する第１結像光学系１００と；中間像Ｉ
Ｍを第２面１２２上に形成する第２結像光学系１２０
と；中間像ＩＭの近傍に配置され、第１結像光学系１０
０からの光を第２結像光学系１２０へ導く光路偏向部材
１１１と；光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の
光路中に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備
え； 第１結像光学系１００は、屈折光学系Ｇ１、Ｇ２
と凹面鏡１０２とを含み；第１結像光学系１００は、前
記結像に該第１結像光学系１００の光軸からはずれた露
光領域の光を用いるように構成されている。
【０００６】光軸からはずれた露光領域とは、光軸を含
まない例えばスリット状や円弧状の露光領域である。ま
た第１面１０１と第２面１２２との相対的な走査は同期
して行われる。
まない例えばスリット状や円弧状の露光領域である。ま
た第１面１０１と第２面１２２との相対的な走査は同期
して行われる。
【０００７】このように構成すると、中間像ＩＭの近傍
に配置された光路偏向部材１１１を備えるので、第１結
像光学系１００からの光が第２結像光学系１２０へ導か
れ、光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の光路中
に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備えるの
で、第１偏光手段１２１までの光路でその光が非円偏光
になっていたとしても、それを円偏光にすることができ
る。また、第１結像光学系１００は凹面鏡１０２を含む
ので、収差を抑えることができ、第１結像光学系１００
は、前記結像に該第１結像光学系１００の光軸からはず
れた露光領域の光を用いるように構成されているので、
光路偏向部材１１１は第１結像光学系１００の光軸から
はずれた位置に置くことができ、透過反射面を用いない
構成が可能である。
に配置された光路偏向部材１１１を備えるので、第１結
像光学系１００からの光が第２結像光学系１２０へ導か
れ、光路偏向部材１１１と第２面１２２との間の光路中
に偏光面を変化させる第１偏光手段１２１とを備えるの
で、第１偏光手段１２１までの光路でその光が非円偏光
になっていたとしても、それを円偏光にすることができ
る。また、第１結像光学系１００は凹面鏡１０２を含む
ので、収差を抑えることができ、第１結像光学系１００
は、前記結像に該第１結像光学系１００の光軸からはず
れた露光領域の光を用いるように構成されているので、
光路偏向部材１１１は第１結像光学系１００の光軸から
はずれた位置に置くことができ、透過反射面を用いない
構成が可能である。
【０００８】この走査型投影光学系では、請求項２に記
載のように、前記第１面１０１を円偏光で照明する円偏
光供給手段を備え；第１偏光手段１２１は２分の１波長
板としてもよい。
載のように、前記第１面１０１を円偏光で照明する円偏
光供給手段を備え；第１偏光手段１２１は２分の１波長
板としてもよい。
【０００９】請求項１に記載の走査型投影光学系では、
請求項３に記載のように、第１面１０１を直線偏光で照
明する直線偏光供給手段を備え；前記第１偏光手段は４
分の１波長板としてもよい。
請求項３に記載のように、第１面１０１を直線偏光で照
明する直線偏光供給手段を備え；前記第１偏光手段は４
分の１波長板としてもよい。
【００１０】このように構成すると、光路偏向部材１１
１等で生じる方向性を予めコントロールすることができ
る。
１等で生じる方向性を予めコントロールすることができ
る。
【００１１】請求項４に記載のように、請求項３に記載
の走査型投影光学系では、凹面鏡１０２と光路偏向手段
１１１との間の光路中に、光路偏向手段１１１に入射す
る光を直線偏光にする第２偏光手段１３１を備えてもよ
い。
の走査型投影光学系では、凹面鏡１０２と光路偏向手段
１１１との間の光路中に、光路偏向手段１１１に入射す
る光を直線偏光にする第２偏光手段１３１を備えてもよ
い。
【００１２】このように構成すると、第２偏光手段１３
１が光を光路偏向手段１１１に入射する前に直線偏光に
する。このことにより、偏向面における光量損失を少な
くできる。
１が光を光路偏向手段１１１に入射する前に直線偏光に
する。このことにより、偏向面における光量損失を少な
くできる。
【００１３】以上の走査型投影光学系では、請求項５に
記載のように、第２結像光学系１２０が屈折光学系から
成るようにしてもよい。
記載のように、第２結像光学系１２０が屈折光学系から
成るようにしてもよい。
【００１４】以上の走査型投影光学系は、請求項６に記
載のように、前記屈折光学系は、石英と蛍石を含む硝材
で作られたレンズを有してもよい。
載のように、前記屈折光学系は、石英と蛍石を含む硝材
で作られたレンズを有してもよい。
【００１５】このように構成すると、硝材が石英を含む
レンズと蛍石を含むレンズを有するので、短波長例えば
３００ｎｍ以下の光に対しても使用することができ、し
かも凹面鏡を備えるので、アッベ数がお互いに近い石英
と蛍石であっても、色収差の補正が容易である。
レンズと蛍石を含むレンズを有するので、短波長例えば
３００ｎｍ以下の光に対しても使用することができ、し
かも凹面鏡を備えるので、アッベ数がお互いに近い石英
と蛍石であっても、色収差の補正が容易である。
【００１６】請求項７に記載の投影露光装置は、請求項
１乃至請求項６のいずれかに記載の走査型投影光学系１
０と；第１面１０１を有するレチクルＲを保持するレチ
クルステージと；第２面１２２を有する基板Ｗを保持す
る基板ステージとを備える。
１乃至請求項６のいずれかに記載の走査型投影光学系１
０と；第１面１０１を有するレチクルＲを保持するレチ
クルステージと；第２面１２２を有する基板Ｗを保持す
る基板ステージとを備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。
【００１８】図１は、本発明による第１の実施の形態で
ある走査型投影光学系１０の概略構成図である。図中、
第１面であるパターンの形成された面１０１を下側に向
けてレチクルステージ１５１（図３参照）上に保持され
たレチクルＲの下方に、第１結像光学系１００が配置さ
れている。
ある走査型投影光学系１０の概略構成図である。図中、
第１面であるパターンの形成された面１０１を下側に向
けてレチクルステージ１５１（図３参照）上に保持され
たレチクルＲの下方に、第１結像光学系１００が配置さ
れている。
【００１９】第１結像光学系１００は、レチクルＲ側か
ら、屈折光学系である正の屈折力を有する第１レンズ群
Ｇ１、屈折光学系である負の屈折力を有する第２レンズ
群Ｇ２、そして凹面鏡１０２がこの順に配列されてい
る。
ら、屈折光学系である正の屈折力を有する第１レンズ群
Ｇ１、屈折光学系である負の屈折力を有する第２レンズ
群Ｇ２、そして凹面鏡１０２がこの順に配列されてい
る。
【００２０】さらに第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２との間の、第１結像光学系１００によって中間像ＩＭ
が結像される位置とほぼ一致する位置で、かつ両レンズ
群の光軸からはずれた位置に、光路偏向部材である反射
鏡１１１が配置されている。反射鏡１１１は、その反射
面が第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸に対し
てほぼ４５度をなすように置かれている。
２との間の、第１結像光学系１００によって中間像ＩＭ
が結像される位置とほぼ一致する位置で、かつ両レンズ
群の光軸からはずれた位置に、光路偏向部材である反射
鏡１１１が配置されている。反射鏡１１１は、その反射
面が第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸に対し
てほぼ４５度をなすように置かれている。
【００２１】さらに、反射鏡１１１により偏向された光
路に沿って第２結像光学系１２０が配置されている。
路に沿って第２結像光学系１２０が配置されている。
【００２２】第２結像光学系１２０は、反射鏡１１１の
側から、屈折光学系である正の屈折力を有する第３レン
ズ群Ｇ３、やはり屈折光学系である正の屈折力を有する
第４レンズ群Ｇ４がこの順に配列されて構成されてお
り、第２結像光学系１２０に関して中間像ＩＭと共役な
位置に、第２面である基板の被露光面１２２を第４レン
ズ群Ｇ４の方に向けて、基板であるウエハＷが置かれる
ようになっている。ウエハＷはウエハステージ１５２
（図３参照）上に保持されるように構成されている。
側から、屈折光学系である正の屈折力を有する第３レン
ズ群Ｇ３、やはり屈折光学系である正の屈折力を有する
第４レンズ群Ｇ４がこの順に配列されて構成されてお
り、第２結像光学系１２０に関して中間像ＩＭと共役な
位置に、第２面である基板の被露光面１２２を第４レン
ズ群Ｇ４の方に向けて、基板であるウエハＷが置かれる
ようになっている。ウエハＷはウエハステージ１５２
（図３参照）上に保持されるように構成されている。
【００２３】第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との
間の瞳の位置には、開口絞りＡＳが配置され、第３レン
ズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間には、偏光面を変化させ
る第１偏光手段である波長板１２１が、第３レンズ群Ｇ
３と第４レンズ群Ｇ４の光軸に直角に置かれている。な
お、第１偏光手段である波長板１２１を置く位置は、第
３レンズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間に限らず、光路偏
向部材である反射鏡１１１と第２面１２２との間ならど
こでもよい。
間の瞳の位置には、開口絞りＡＳが配置され、第３レン
ズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間には、偏光面を変化させ
る第１偏光手段である波長板１２１が、第３レンズ群Ｇ
３と第４レンズ群Ｇ４の光軸に直角に置かれている。な
お、第１偏光手段である波長板１２１を置く位置は、第
３レンズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間に限らず、光路偏
向部材である反射鏡１１１と第２面１２２との間ならど
こでもよい。
【００２４】波長板１２１は、４分の１波長（λ／４）
板や２分の１波長（λ／２）板である。この波長板１２
１により、ウエハＷの被露光面１２２に入射する光を円
偏光にする。４分の１波長板と２分の１波長板は、次の
ように使い分ける。
板や２分の１波長（λ／２）板である。この波長板１２
１により、ウエハＷの被露光面１２２に入射する光を円
偏光にする。４分の１波長板と２分の１波長板は、次の
ように使い分ける。
【００２５】第１面であるレチクル面１０１で直線偏光
であるときは、偏向鏡１１１の後の状態はやはり直線偏
光であり、第１偏向手段１２１を４分の１波長板とすれ
ば、直線偏光が円偏光に変化され、第２面であるウエハ
面１２２に入射する光は円偏光となる。
であるときは、偏向鏡１１１の後の状態はやはり直線偏
光であり、第１偏向手段１２１を４分の１波長板とすれ
ば、直線偏光が円偏光に変化され、第２面であるウエハ
面１２２に入射する光は円偏光となる。
【００２６】次に、第１面であるレチクル面１０１で円
偏光であるときは、偏向鏡１１１の後の状態は一般には
楕円偏光となり、第１偏向手段１２１を２分の１波長板
とすれば、楕円偏光が円偏光に変化され、第２面である
ウエハ面１２２に入射する光は円偏光となる。
偏光であるときは、偏向鏡１１１の後の状態は一般には
楕円偏光となり、第１偏向手段１２１を２分の１波長板
とすれば、楕円偏光が円偏光に変化され、第２面である
ウエハ面１２２に入射する光は円偏光となる。
【００２７】本実施の形態では、第１レンズ群Ｇ１、第
２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４
は、硝材として合成石英あるいは蛍石、または合成石英
と蛍石とを併せて用いている。合成石英と蛍石を用いた
場合の作用については後述する。
２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４
は、硝材として合成石英あるいは蛍石、または合成石英
と蛍石とを併せて用いている。合成石英と蛍石を用いた
場合の作用については後述する。
【００２８】レチクルステージ１５１とウエハステージ
１５２とは、相対的に同期して走査される。即ち図３に
おいて、投影光学系１００の光軸方向をＺ、Ｚ軸に直交
する平面内の直交座標系であるＸＹ座標を、図中紙面に
直角な方向にＸ軸、紙面内右方向にＹ軸をとると、レチ
クルステージ１５１がＹの正の方向に移動するとき、ウ
エハステージ１５２はＹの負方向に移動する。
１５２とは、相対的に同期して走査される。即ち図３に
おいて、投影光学系１００の光軸方向をＺ、Ｚ軸に直交
する平面内の直交座標系であるＸＹ座標を、図中紙面に
直角な方向にＸ軸、紙面内右方向にＹ軸をとると、レチ
クルステージ１５１がＹの正の方向に移動するとき、ウ
エハステージ１５２はＹの負方向に移動する。
【００２９】レチクルステージ１５１の移動は、レチク
ルステージ駆動装置１５３により行われ、レチクルステ
ージ１５１の位置はレチクルステージ干渉計１５４によ
り検出される。
ルステージ駆動装置１５３により行われ、レチクルステ
ージ１５１の位置はレチクルステージ干渉計１５４によ
り検出される。
【００３０】ウエハステージ１５２の移動は、ウエハス
テージ駆動装置１５５により行われ、ウエハステージ１
５２の位置はウエハステージ干渉計１５６により検出さ
れる。
テージ駆動装置１５５により行われ、ウエハステージ１
５２の位置はウエハステージ干渉計１５６により検出さ
れる。
【００３１】レチクルステージ干渉計１５４とウエハス
テージ干渉計１５６の出力は、制御装置１５７に入力さ
れ、制御装置１５７から出力される制御信号が、レチク
ルステージ駆動装置１５３とウエハステージ駆動装置１
５５に入力され、所定の同期速度でお互いに相対的に走
査される。
テージ干渉計１５６の出力は、制御装置１５７に入力さ
れ、制御装置１５７から出力される制御信号が、レチク
ルステージ駆動装置１５３とウエハステージ駆動装置１
５５に入力され、所定の同期速度でお互いに相対的に走
査される。
【００３２】レチクルステージ１５１の上方には、照明
光学系１５８が設けられている。
光学系１５８が設けられている。
【００３３】このように構成された走査型投影光学系の
作用を説明する。照明光学系１５８により均一に照明さ
れたレチクルＲの面１０１上のパターンからの光は、第
１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を透過して凹面鏡１
０２に到る。凹面鏡１０２で反射された光は、第２レン
ズ群Ｇ２を再度透過した後、反射鏡１１１の置かれた位
置付近に中間像ＩＭを結像する。
作用を説明する。照明光学系１５８により均一に照明さ
れたレチクルＲの面１０１上のパターンからの光は、第
１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を透過して凹面鏡１
０２に到る。凹面鏡１０２で反射された光は、第２レン
ズ群Ｇ２を再度透過した後、反射鏡１１１の置かれた位
置付近に中間像ＩＭを結像する。
【００３４】このようにして反射鏡１１１に入射した光
は偏向され、第３レンズ群Ｇ３を透過し、波長板１２１
で偏光面を変化され、開口絞りＡＳにより照明σ値が決
定され、さらに第４レンズ群Ｇ４を介してウエハＷの面
１２２に入射する。即ち、中間像ＩＭは面１２２に結像
する。このとき、波長板１２１の作用により、面１２２
に入射する光は円偏光にされる。したがって、レチクル
Ｒのパターンの方向性によるウエハ面１２２上への結像
性能の劣化を防ぐことができる。これが円偏光でないと
すると、レチクルＲのパターンの縦横ラインの太さの均
一性が崩れる。
は偏向され、第３レンズ群Ｇ３を透過し、波長板１２１
で偏光面を変化され、開口絞りＡＳにより照明σ値が決
定され、さらに第４レンズ群Ｇ４を介してウエハＷの面
１２２に入射する。即ち、中間像ＩＭは面１２２に結像
する。このとき、波長板１２１の作用により、面１２２
に入射する光は円偏光にされる。したがって、レチクル
Ｒのパターンの方向性によるウエハ面１２２上への結像
性能の劣化を防ぐことができる。これが円偏光でないと
すると、レチクルＲのパターンの縦横ラインの太さの均
一性が崩れる。
【００３５】また、屈折光学系の硝材として合成石英と
蛍石が選択されて用いられているので、３００ｎｍ以下
といった短い波長の照明光を使用しても光の吸収を抑え
ることができ、高い解像度の投影露光に適している。
蛍石が選択されて用いられているので、３００ｎｍ以下
といった短い波長の照明光を使用しても光の吸収を抑え
ることができ、高い解像度の投影露光に適している。
【００３６】石英と蛍石の硝材としての光の分散の違い
を利用して、これらを用いた屈折光学系の色収差を補正
するが、両者のアッベ数はあまり離れていないので、こ
れらを用いたレンズだけでは色収差の補正が難しい。即
ちあまりにも多くのレンズを必要とするため、光学系が
大きくなりすぎる。
を利用して、これらを用いた屈折光学系の色収差を補正
するが、両者のアッベ数はあまり離れていないので、こ
れらを用いたレンズだけでは色収差の補正が難しい。即
ちあまりにも多くのレンズを必要とするため、光学系が
大きくなりすぎる。
【００３７】しかしながら、本実施の形態の投影光学系
１０は反射光学系である凹面鏡１０２を含んでおり、反
射光学系は色収差がなく、レンズとは逆のペッツバール
和への寄与を示すため、反射光学系と屈折光学系とを組
み合わせた反射屈折光学系である本実施の形態の光学系
では、レンズ枚数の増加を招くことなく、色収差をはじ
め諸収差を補正し、全体としてほぼ無収差にすることが
できる。このようにして、実用的な大きさで、集積度の
高い半導体素子の製造に求められる極めて高い光学性能
を達成することができる。
１０は反射光学系である凹面鏡１０２を含んでおり、反
射光学系は色収差がなく、レンズとは逆のペッツバール
和への寄与を示すため、反射光学系と屈折光学系とを組
み合わせた反射屈折光学系である本実施の形態の光学系
では、レンズ枚数の増加を招くことなく、色収差をはじ
め諸収差を補正し、全体としてほぼ無収差にすることが
できる。このようにして、実用的な大きさで、集積度の
高い半導体素子の製造に求められる極めて高い光学性能
を達成することができる。
【００３８】このように本発明の実施の形態によれば、
紫外線波長等の短波長域で大きな開口数を達成し、光学
系が実用的な大きさで、レチクルパターンの方向性に依
存しない、クオーターミクロン単位の解像度を有する反
射屈折光学系を備える走査型投影光学系及びそのような
走査型投影光学系を備える投影露光装置を提供すること
ができる。
紫外線波長等の短波長域で大きな開口数を達成し、光学
系が実用的な大きさで、レチクルパターンの方向性に依
存しない、クオーターミクロン単位の解像度を有する反
射屈折光学系を備える走査型投影光学系及びそのような
走査型投影光学系を備える投影露光装置を提供すること
ができる。
【００３９】また、反射鏡１１１は第１結像光学系１０
０の光軸からはずれた位置に置かれているので、レチク
ルＲのパターンの投影には、光軸を含まないスリット状
もしくは円弧状の露光領域が用いられ、レチクルＲと結
像面にあるウエハＷとを同期走査して大きな露光領域を
得る走査型投影光学系で、偏光ビームスプリッタ等の透
過反射面を用いずに光路分割を実現することができる。
０の光軸からはずれた位置に置かれているので、レチク
ルＲのパターンの投影には、光軸を含まないスリット状
もしくは円弧状の露光領域が用いられ、レチクルＲと結
像面にあるウエハＷとを同期走査して大きな露光領域を
得る走査型投影光学系で、偏光ビームスプリッタ等の透
過反射面を用いずに光路分割を実現することができる。
【００４０】すなわち、リング視野光学系は、光軸を含
まないスリット状もしくは円弧状の視野を用い、物体面
と結像面を同時に走査して大きな露光領域を得る、所謂
ステップ・アンド・スキャン方式を採用し、中間像を作
ってその付近に光路偏向部材を配置することで、ビーム
スプリッターを用いなくとも光路分割が実現できる。
まないスリット状もしくは円弧状の視野を用い、物体面
と結像面を同時に走査して大きな露光領域を得る、所謂
ステップ・アンド・スキャン方式を採用し、中間像を作
ってその付近に光路偏向部材を配置することで、ビーム
スプリッターを用いなくとも光路分割が実現できる。
【００４１】また、大きな開口数を得る場合でも、光路
偏光部材として反射膜のコーティングされた平面鏡を用
いる必要がない。したがって、平面反射鏡におけるＰ偏
光とＳ偏光で反射率が違い、特に露光波長が短くなると
膜材料の減少等で反射膜によるＰ偏光とＳ偏光で反射率
が違ってくるが、それらの違いによる、方向性をもった
偏光光の心配もない。
偏光部材として反射膜のコーティングされた平面鏡を用
いる必要がない。したがって、平面反射鏡におけるＰ偏
光とＳ偏光で反射率が違い、特に露光波長が短くなると
膜材料の減少等で反射膜によるＰ偏光とＳ偏光で反射率
が違ってくるが、それらの違いによる、方向性をもった
偏光光の心配もない。
【００４２】投影露光に方向性をもった偏光光を用いる
とレチクルパターンの方向性により結像性能が変化して
しまい、特に結像側で大きな開口数をもつ場合に大きな
問題となるが、この結像性能の変化も防止できる。
とレチクルパターンの方向性により結像性能が変化して
しまい、特に結像側で大きな開口数をもつ場合に大きな
問題となるが、この結像性能の変化も防止できる。
【００４３】また、第１結像光学系１００に入射する光
を直線偏光等の偏光光にすれば、光路偏向部材１１１等
で生まれる方向性を予めコントロールし、光路偏向部材
１１１と第２面１０２の間の光路中に、前記のように第
１偏光手段１２１であるλ／４波長板等を配置すること
で容易に方向性の全くない円偏光で第２面１２２上に像
を結像させることができる。
を直線偏光等の偏光光にすれば、光路偏向部材１１１等
で生まれる方向性を予めコントロールし、光路偏向部材
１１１と第２面１０２の間の光路中に、前記のように第
１偏光手段１２１であるλ／４波長板等を配置すること
で容易に方向性の全くない円偏光で第２面１２２上に像
を結像させることができる。
【００４４】第１結像光学系１００に入射する光を直線
偏光等の偏光光にするには、照明光学系１５８の光源
（不図示）としてレーザーを用いる他、偏向子を通した
光を用いる方法がある。
偏光等の偏光光にするには、照明光学系１５８の光源
（不図示）としてレーザーを用いる他、偏向子を通した
光を用いる方法がある。
【００４５】図１では、第１偏光手段１２１は第３レン
ズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間に置かれているが、光路
偏向部材１１１と第２面１２２との間であればよく、例
えば開口絞りＡＳと第４レンズ群Ｇ４との間、あるいは
光路偏向部材１１１と第３レンズ群Ｇ３との間、さらに
は第４レンズ群と第２面１２２との間であっても同様な
効果が得られる。但し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ
群Ｇ４との間が好ましい。
ズ群Ｇ３と開口絞りＡＳとの間に置かれているが、光路
偏向部材１１１と第２面１２２との間であればよく、例
えば開口絞りＡＳと第４レンズ群Ｇ４との間、あるいは
光路偏向部材１１１と第３レンズ群Ｇ３との間、さらに
は第４レンズ群と第２面１２２との間であっても同様な
効果が得られる。但し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ
群Ｇ４との間が好ましい。
【００４６】図２を参照して、本発明による第２の実施
の形態である走査型投影光学系１１を説明する。図２は
その概略構成図である。図中、偏光面を変化させる第２
偏光手段１３１が第２レンズ群Ｇ２と光路偏向部材１１
１との間に設けられている。その他の構成は図１の実施
の形態と同様である。
の形態である走査型投影光学系１１を説明する。図２は
その概略構成図である。図中、偏光面を変化させる第２
偏光手段１３１が第２レンズ群Ｇ２と光路偏向部材１１
１との間に設けられている。その他の構成は図１の実施
の形態と同様である。
【００４７】第２偏光手段１３１の作用を説明する。光
路偏向部材１１１の反射面の光量損失を考えると、光は
反射面に対してＳ偏光で入射することが望ましい。第２
偏光手段１３１は偏光子であればよいが、典型的には偏
光板が用いられ、光路偏向部材１１１に入射する光をＳ
偏光の直線偏光に変化させる。あるいは４分の１波長板
または２分の１波長板を用いてもよい。このようにし
て、光路偏向部材１１１での光量損失を最小限に抑え
る。
路偏向部材１１１の反射面の光量損失を考えると、光は
反射面に対してＳ偏光で入射することが望ましい。第２
偏光手段１３１は偏光子であればよいが、典型的には偏
光板が用いられ、光路偏向部材１１１に入射する光をＳ
偏光の直線偏光に変化させる。あるいは４分の１波長板
または２分の１波長板を用いてもよい。このようにし
て、光路偏向部材１１１での光量損失を最小限に抑え
る。
【００４８】なお、本実施の形態では、第２偏光手段１
３１は、図２に示されるように光路偏向部材１１１の直
前に設けるられた偏光板であるが、これに限らず、第１
面１０１と光路偏向部材１１１の間の光路中に設けて、
要は光路偏向部材１１１に入射する光をほぼＳ偏光の直
線偏光にするように構成すればよい。また光量損失を抑
えるということは、反射面に貼り付けられる反射膜の損
傷を防止することにもつながる。
３１は、図２に示されるように光路偏向部材１１１の直
前に設けるられた偏光板であるが、これに限らず、第１
面１０１と光路偏向部材１１１の間の光路中に設けて、
要は光路偏向部材１１１に入射する光をほぼＳ偏光の直
線偏光にするように構成すればよい。また光量損失を抑
えるということは、反射面に貼り付けられる反射膜の損
傷を防止することにもつながる。
【００４９】以上のように、本発明の実施の形態では、
光学系の結像性能を考えると、第１結像光学系１００が
結像光学系であるレンズ群Ｇ１、Ｇ２と反射光学系であ
る１枚の凹面鏡１０２より構成され、光路偏向部材１１
１は平面反射鏡で、第２結像光学系１２０が（パワーを
有する光学系として）レンズ群Ｇ３、Ｇ４のみにより構
成されることが好ましく、近時の半導体製造装置になら
い、第１面１０１の１／４〜１／６倍程度の縮小像を第
２面１２２の上に結像させることが好ましい。また、屈
折光学系であるレンズの硝材としては、合成石英、蛍石
を用いるのが好ましい。
光学系の結像性能を考えると、第１結像光学系１００が
結像光学系であるレンズ群Ｇ１、Ｇ２と反射光学系であ
る１枚の凹面鏡１０２より構成され、光路偏向部材１１
１は平面反射鏡で、第２結像光学系１２０が（パワーを
有する光学系として）レンズ群Ｇ３、Ｇ４のみにより構
成されることが好ましく、近時の半導体製造装置になら
い、第１面１０１の１／４〜１／６倍程度の縮小像を第
２面１２２の上に結像させることが好ましい。また、屈
折光学系であるレンズの硝材としては、合成石英、蛍石
を用いるのが好ましい。
【００５０】なお、実際の走査型投影光学系としては、
特開平８−３３４６９５に開示された光学系等がある。
特開平８−３３４６９５に開示された光学系等がある。
【００５１】次に、第３の実施の形態である投影露光装
置は、図３に示されるように走査型投影光学系１０と、
第１面１０１を有するレチクルＲを保持するレチクルス
テージ１５１と、第２面１２２を有する基板Ｗを保持す
る基板ステージ１５２とを備える。図３は、投影光学系
１０が用いられる場合を示しているが、投影光学系１１
に置き換えてもよい。
置は、図３に示されるように走査型投影光学系１０と、
第１面１０１を有するレチクルＲを保持するレチクルス
テージ１５１と、第２面１２２を有する基板Ｗを保持す
る基板ステージ１５２とを備える。図３は、投影光学系
１０が用いられる場合を示しているが、投影光学系１１
に置き換えてもよい。
【００５２】図３に示される投影露光装置では、ウエハ
Ｗの面１２２とレチクルＲの面１０１とは平行に配置さ
れているが、このような配置は、図１あるいは図２の投
影光学系において、第２結像光学系１２０のいずれかの
位置に偏向ミラーを設置して、光軸を直角に下方に折り
曲げることにより実現できる。
Ｗの面１２２とレチクルＲの面１０１とは平行に配置さ
れているが、このような配置は、図１あるいは図２の投
影光学系において、第２結像光学系１２０のいずれかの
位置に偏向ミラーを設置して、光軸を直角に下方に折り
曲げることにより実現できる。
【００５３】図３に示されるような走査型投影露光装置
を用いることによって、第１と第２の実施の形態につい
て説明したように、レチクルＲ上の微細なパターンをウ
エハのような基板Ｗ上に転写し、あるいは大きいプレー
トのような基板Ｗ上に転写して集積度の高い素子を製造
することができる。
を用いることによって、第１と第２の実施の形態につい
て説明したように、レチクルＲ上の微細なパターンをウ
エハのような基板Ｗ上に転写し、あるいは大きいプレー
トのような基板Ｗ上に転写して集積度の高い素子を製造
することができる。
【００５４】以上のように、例えば半導体素子、または
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
に使用される投影露光装置の光学系に関し、特に光学系
の要素として反射系を用いることにより、紫外線波長域
でクオーターミクロン単位の解像度を有する反射屈折光
学系とそのような光学系を備える投影露光装置を実現す
ることができる。
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
に使用される投影露光装置の光学系に関し、特に光学系
の要素として反射系を用いることにより、紫外線波長域
でクオーターミクロン単位の解像度を有する反射屈折光
学系とそのような光学系を備える投影露光装置を実現す
ることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、屈折光学
系と凹面鏡とを含み、結像に第１結像光学系の光軸から
はずれた露光領域の光を用い、第１偏光手段を用いるよ
うに構成しているので、レチクルパターンの方向性に依
存せず、高い解像度を有し、しかも実用的な大きさの走
査型投影光学系及びそのような投影光学系を備える投影
露光装置が得られる。
系と凹面鏡とを含み、結像に第１結像光学系の光軸から
はずれた露光領域の光を用い、第１偏光手段を用いるよ
うに構成しているので、レチクルパターンの方向性に依
存せず、高い解像度を有し、しかも実用的な大きさの走
査型投影光学系及びそのような投影光学系を備える投影
露光装置が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である走査型投影光
学系の概略構成図である。
学系の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である走査型投影光
学系の概略構成図である。
学系の概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である投影露光装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
１０、１１ 走査型投影光学系 １００ 第１結像光学系 １０１ 第１面 １０２ 凹面鏡 １１１ 光路偏向部材 １２０ 第２結像光学系 １２１ 第１偏光手段 １２２ 第２面 １３１ 第２偏光手段 １５１ レチクルステージ １５２ ウエハステージ １５３ レチクルステージ駆動手段 １５４ レチクルステージ干渉計 １５５ ウエハステージ駆動手段 １５６ ウエハステージ干渉計 １５７ 制御装置 １５８ 照明光学系
Claims (7)
- 【請求項１】 第１面と第２面を相対的に走査して、前
記第１面の像を前記第２面に結像させる走査型投影光学
系において；第１面の中間像を形成する第１結像光学系
と；前記中間像を第２面上に形成する第２結像光学系
と；前記中間像の近傍に配置され、第１結像光学系から
の光を前記第２結像光学系へ導く光路偏向部材と；前記
光路偏向部材と前記第２面との間の光路中に偏光面を変
化させる第１偏光手段とを備え；前記第１結像光学系
は、屈折光学系と凹面鏡とを含み；前記第１結像光学系
は、前記結像に該第１結像光学系の光軸からはずれた露
光領域の光を用いるように構成されたことを特徴とす
る；走査型投影光学系。 - 【請求項２】 前記第１面を円偏光で照明する円偏光供
給手段を備え；前記第１偏光手段は２分の１波長板であ
ることを特徴とする、請求項１に記載の走査型投影光学
系。 - 【請求項３】 前記第１面を直線偏光で照明する直線偏
光供給手段を備え；前記第１偏光手段は４分の１波長板
であることを特徴とする、ることを特徴とする、請求項
１に記載の走査型投影光学系。 - 【請求項４】 前記凹面鏡と前記光路偏向手段との間の
光路中に、前記光路偏向手段に入射する光を直線偏光に
する第２偏光手段を備えることを特徴とする、請求項３
に記載の走査型投影光学系。 - 【請求項５】 前記第２結像光学系が屈折光学系から成
ることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載の走査型投影光学系。 - 【請求項６】 前記屈折光学系は、石英と蛍石を含む硝
材で作られたレンズを有することを特徴とする、請求項
１乃至請求項５のいずれかに記載の走査型投影光学系。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
の走査型投影光学系と；前記第１面を有するレチクルを
保持するレチクルステージと；前記第２面を有する基板
を保持する基板ステージとを備えることを特徴とする；
投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36274197A JP3852196B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 投影光学系、投影露光装置及び走査投影露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36274197A JP3852196B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 投影光学系、投影露光装置及び走査投影露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176741A true JPH11176741A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3852196B2 JP3852196B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=18477627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36274197A Expired - Lifetime JP3852196B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 投影光学系、投影露光装置及び走査投影露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852196B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173305A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Inc | 露光装置及び方法、並びに、デバイス製造方法 |
| JP2018097037A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | 投射光学系および投射装置および撮像装置 |
-
1997
- 1997-12-12 JP JP36274197A patent/JP3852196B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173305A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Inc | 露光装置及び方法、並びに、デバイス製造方法 |
| JP2018097037A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | 投射光学系および投射装置および撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3852196B2 (ja) | 2006-11-29 |
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