JPH1138323A

JPH1138323A - 反射光学系及び露光装置

Info

Publication number: JPH1138323A
Application number: JP9208612A
Authority: JP
Inventors: Sumio Hashimoto; 純夫橋本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】コマ収差変動を低減した反射光学系及び露光装
置を提供する。【解決手段】スプリット膜Ｓを有するビームスプリッタ
ーＢＳと、ビームスプリッターＢＳに入射する光束の透
過光路又は反射光路に配置されてビームスプリッターＢ
Ｓに反射光が戻るように配置された反射鏡Ｍとを有する
反射光学系において、反射光学系は光線吸収膜Ａを有
し、光軸ａに対するスプリット膜Ｓの傾斜方向と光軸ａ
に対する光線吸収膜Ａの傾斜方向とが互いに反対方向と
なるように光線吸収膜Ａを配置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビームスプ
リッターを用いた反射屈折型の投影レンズのように、ビ
ームスプリッターから射出した光束を反射鏡によってビ
ームスプリッターに戻すように構成した反射光学系及び
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、撮像素子
（例えばＣＣＤ）、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのフォトリソグラフィ工程では、マスク上のパターン
を投影光学系を介して感光性の基板上に露光するため
に、投影露光装置が使用されている。従来、半導体素子
を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、マスク
上のパターンを感光性の基板上に露光するための投影光
学系として、屈折光学素子のみによって構成されたもの
が使用されてきた。しかし、投影光学系の使用波長が、
２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー）や、１９３ｎｍ
（ＡｒＦエキシマレーザー）になると、透過率の観点か
ら、使用できる屈折光学素子の硝材の種類は、石英と蛍
石のみに限られる。しかも蛍石については、屈折率均一
性の観点から、大型の硝材を使用することが困難であ
る。従って、補正できる色収差の範囲が限られる。そこ
で、凹面鏡などの反射光学素子を、屈折光学素子と併用
する投影光学系が使用されつつある。このような反射屈
折光学系を用いて、一括露光を行うためには、凹面鏡に
入射する光線と、凹面鏡から出射する光線を分離するビ
ームスプリッターが必要不可欠であり、ビームスプリッ
ターから出る迷光によるフレアを抑えるためには、プリ
ズム型の偏光ビームスプリッターが最も良いことが知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＫｒＦ
エキシマレーザーや、ＡｒＦエキシマレーザーの使用波
長領域では、偏光ビームスプリッターのスプリット膜に
おいて、光線が吸収されて発熱することにより、周りの
プリズムの温度が上昇し、そのことによって、プリズム
の屈折率が上昇したり、プリズムが変形するという現象
によって、感光性の基板（ウエハ）上での光線の収差が
悪化するという収差変動問題が出てきた。従来の収差変
動問題の対策としては、例えば投影レンズを３つのブロ
ックにわけ、それぞれのブロックを密閉して各ブロック
内のレンズに接する気体の圧力を制御することで対処し
てきた。この方法により、屈折光学素子のみを用いる回
転対称な投影光学系の収差変動は充分に補正されてき
た。

【０００４】しかし、反射光学系のように、ビームスプ
リッターのスプリット膜が光軸に関して垂直でなく傾斜
していて、しかもスプリット膜が光線を吸収する場合に
は、次の問題を生じる。すなわち通常、凹面鏡に入射す
る光線は拡散されており、凹面鏡から出射する光線は集
光しているので、スプリット膜のうち、凹面鏡に近づく
方向に傾斜している部分の方が、遠ざかる方向に傾斜し
ている部分よりも、照射される面積が多く、スプリット
膜での発熱の重心位置は、凹面鏡に近づく方向に傾斜し
ている部分にある。したがってビームスプリッターを構
成するプリズムは、光軸に関して回転非対称な温度上昇
をする。それ故、ウエハ上での収差変動は、光軸中心に
おいても回転非対称であるというような、いわゆるコマ
収差変動が発生する。

【０００５】これを図１１によって更に詳しく説明す
る。同図は、従来のビームスプリッターを用いた反射屈
折型の投影光学系を示しており、レチクルＲ上の各点か
ら出射した光線は、第１レンズ群ＬＢ₁によって光軸ａ
の中心付近に集光され、第２レンズ群ＬＢ₂によって発
散されて、ビームスプリッターＢＳのスプリット膜Ｓを
透過して、凹面鏡Ｍに入射する。凹面鏡Ｍから出射して
集光された光線は、再びビームスプリッターＢＳのスプ
リット膜Ｓに入射した後、スプリット膜Ｓによって反射
されて、第３レンズ群ＬＢ₃によってウエハＷ上に結像
される。

【０００６】図１１において、レチクルＲの光軸中心Ｒ
₀から出射した光線のうち、図１１で最上の光路を通過
する光線ｂ、光軸ａ上を通過する中心の光線および、最
下の光路を通過する光線ｃと、ビームスプリッターＢＳ
のスプリット膜Ｓとの交点をそれぞれＳ₁，Ｓ₀，Ｓ₂と
すると、光線は凹面鏡Ｍに向かって発散しているので、
明らかにＳ₁とＳ₀の距離は、Ｓ₀とＳ₂との距離よりも大
きい。従って、吸収エネルギー密度の重心位置は、Ｓ₁
Ｓ₀の間にある。また、Ｓ₁，Ｓ₀，Ｓ₂を通過した光線
が、凹面鏡Ｍに入射した後、反射して再びスプリット膜
Ｓで反射される点を、それぞれＴ₁，Ｓ₀，Ｔ₂とする
と、凹面鏡Ｍによって反射された光線は集光しているの
で、吸収エネルギー密度の重心位置は、Ｔ₁Ｓ₀の間にあ
る。

【０００７】従って、図１１のビームスプリッターＢＳ
を構成するプリズムにおいて、光軸ａよりも下方の部分
よりも、上方の部分の方が、温度上昇の程度が高い。従
って、プリズムを通過する往復の光路が外回りとなる光
線ｂと内回りとなる光線ｃの、収差変動の程度が異な
り、結果として、ウエハＷ上の中心Ｗ₀においても、コ
マ収差変動が発生する。このようなコマ収差変動は、気
圧制御を行っても補正不可能であるというような不都合
が生ずる。本発明は斯かる点に鑑み、ビームスプリッタ
ーから射出した光束を反射鏡によってビームスプリッタ
ーに戻すように構成した反射光学系及び露光装置におい
て、このようなコマ収差変動を低減した反射光学系及び
露光装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による反射光学系
及び露光装置では、ビームスプリッターのスプリット膜
の光軸に対する傾斜方向とは反対方向に傾斜した光線吸
収膜を設けることにより、上記課題を解決している。そ
の際光線吸収膜は、スプリット膜を設けたビームスプリ
ッターの内部に配置することもできるし、ビームスプリ
ッターの外部に配置することもできる。このような構成
にすると、スプリット膜による光線の吸収と、光線吸収
膜による光線の吸収によるビームスプリッター等の温度
上昇は、従来の方法よりも光軸に関して回転対称に近く
することができ、光軸中心でのコマ収差変動が低減され
るという効果が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、投影露光装置を構成する投
影光学系に本発明を適用した実施の形態について説明す
る。図１は、本発明の第１実施例による反射屈折型の投
影光学系を示している。図１において、レチクルＲ上の
各点から出射した光線は、第１レンズ群ＬＢ₁によって
光軸ａの中心付近に集光され、第２レンズ群ＬＢ₂によ
って発散されて、ビームスプリッターＢＳのスプリット
膜Ｓを透過して、凹面鏡Ｍに入射する。凹面鏡Ｍから出
射して集光された光線は、再びビームスプリッターＢＳ
のスプリット膜Ｓに入射した後、スプリット膜Ｓによっ
て反射されて、第３レンズ群ＬＢ₃によってウエハＷ上
に結像される。

【００１０】なお、ビームスプリッターＢＳを偏光ビー
ムスプリッターとすれば、スプリット膜Ｓに入射する光
線がＰ偏光であれば、ほとんどの光線がスプリット膜Ｓ
を透過する。したがって、ビームスプリッターＢＳと凹
面鏡Ｍとの間に配置された４分の１波長板ＱＰを往復透
過することにより、ビームスプリッターＢＳに戻ってく
る光線はＳ偏光となり、スプリット膜Ｓによって、ほと
んど反射される。従って、ビームスプリッターＢＳに入
射する光線のほとんどがウエハＷに結像するので、エネ
ルギー効率がよく、フレアも少なくて良い。以下の実施
例では、ビームスプリッターＢＳは、主に偏光ビームス
プリッターである場合を取り扱う。

【００１１】また、このような反射屈折型の光学系で
は、凹面鏡Ｍによって球面収差を補正させるのが良いの
で、凹面鏡Ｍ付近に開口絞り（不図示）を配置させるの
が良い。従って、凹面鏡Ｍに隣接しているビームスプリ
ッターＢＳのスプリット膜Ｓにおいては、レチクルＲの
全ての点から出射した光線による照射エネルギー密度分
布は、レチクルＲの光軸中心Ｒ₀のみから出射した光線
による照射エネルギー密度分布と、ほぼ同様な照射エネ
ギー密度分布になる。従って、以下において、光軸中心
Ｒ₀から出射した光線のみによる照射エネルギー密度分
布で、スプリット膜Ｓ上の照射エネルギー密度分布を近
似してよい。

【００１２】さて既述のように、レチクルＲの光軸中心
Ｒ₀から出射した光線のうち、図１で外回り側の光線
ｂ、中心の光線ａおよび、内回り側の光線ｃと、スプリ
ット膜Ｓとの交点をそれぞれＳ₁，Ｓ₀，Ｓ₂とすると、
光線は凹面鏡Ｍに向かって発散しているので、吸収エネ
ルギー密度の重心位置はＳ₁Ｓ₀の間にある。また、
Ｓ₁，Ｓ₀，Ｓ₂を通過した光線が、凹面鏡Ｍに入射した
後、反射して再びスプリット膜Ｓで反射される点を、そ
れぞれＴ₁，Ｓ₀，Ｔ₂とすると、凹面鏡Ｍによって反射
された光線は集光しているので、吸収エネルギー密度の
重心位置はＴ₁Ｓ₀の間にある。

【００１３】そこで本実施例では、光軸ａに関してスプ
リット膜Ｓとは反対方向に傾斜した光線吸収膜Ａを配置
している。Ｓ₁，Ｓ₀，Ｓ₂を通過する光線ｂ，ａ，ｃ
と、光線吸収膜Ａとの交点をそれぞれＵ₁，Ｓ₀，Ｕ₂と
すると、Ｓ₁Ｓ₀＝Ｕ₂Ｓ₀、および、Ｓ₀Ｓ₂＝Ｓ₀Ｕ₁であ
るので、スプリット膜Ｓによる吸収率と、光線吸収膜Ａ
による吸収率が等しければ、凹面鏡Ｍに入射する光線の
膜Ｓ，Ａによる吸収による温度上昇の程度は、プリズム
状のビームスプリッターＢＳの上方部分と下方部分で等
しくなる。

【００１４】しかし、図１において、スプリット膜Ｓの
吸収率と等しい吸収率の光線吸収膜Ａを、光軸ａに関し
てスプリット膜Ｓと反対方向に傾斜させて配置しても、
Ｔ₂で反射される光線ｃは、光線吸収膜Ａと点Ｖ₂で交差
するが、Ｔ₁で反射される光線ｂは、光線吸収膜Ａと交
差しない。従って、スプリット膜Ｓによる吸収率と光線
吸収膜Ａによる吸収率が等しくても、凹面鏡Ｍから反射
される光線の膜Ｓ，Ａによる吸収による温度上昇の程度
は、プリズムの上方部分と下方部分で等しくはならな
い。

【００１５】従って、凹面鏡Ｍに入射する光線の吸収
（Ｓ₁，Ｓ₀，Ｓ₂における吸収とＵ₁，Ｓ₀，Ｕ₂における
吸収）によるプリズムの温度上昇と、凹面鏡Ｍから出射
する光線の吸収（Ｔ₁，Ｓ₀，Ｔ₂における吸収と、Ｓ₀，
Ｖ₂における吸収）によるプリズムの温度上昇を合計す
ると、プリズムの上方部分と下方部分の温度上昇は等し
くはならない。従って、光線吸収膜Ａとスプリット膜Ｓ
の吸収率を等しくしても、ウエハＷ上の光軸中心Ｗ₀で
のコマ収差変動は、あまり軽減しない。コマ収差変動を
充分に軽減するために、光線吸収膜Ａによる吸収率を非
一様に形成して、吸収率分布を与えることも考えられる
が、光線吸収膜Ａの吸収率を非一様に形成することは、
製造上非常に困難である。

【００１６】光線吸収膜Ａにどの程度の吸収率を与えれ
ば、ウエハ上の中心Ｗ₀でのコマ収差変動を軽減できる
かを見積もるためには、ビームスプリッターＢＳでの温
度上昇の程度を、熱伝導方程式を解いて計算する必要が
ある。以下では簡単のために、ビームスプリッターＢＳ
は立方体状のプリズムであるとし、プリズムはほんのわ
ずかな部分で金物によって支持されているとし、近似的
には、空中に静止しているものとする。（プリズムに光
線が入射していない２面全体を、金物で接触させて、プ
リズム全体の温度上昇を低減させる方法もあるが、第２
レンズ群ＬＢ₂から入射する面と、凹面鏡Ｍに向かって
出射する面と、第３レンズ群ＬＢ₃に向かって出射する
面と、少なくとも３面は、金物全体で覆うことはできな
いので、著しく回転非対称な温度上昇分布になり、ウエ
ハ上の光軸中心Ｗ₀で、非点収差変動が発生する。）

【００１７】先ず、ｘ軸方向を第２レンズ群ＬＢ₂から
プリズムを通過して、凹面鏡Ｍへ向かう光線の光軸方向
とし、ｙ軸方向をプリズムから第３レンズ群ＬＢ₃を通
過してウエハＷに向かう光軸上の光線の進行方向の逆方
向とし、ｚ軸方向をｘ軸およびｙ軸に垂直な方向とす
る。またプリズムの一辺の長さをｄとし、プリズムの範
囲を、０≦ｘ≦ｄ，０≦ｙ≦ｄ，０≦ｚ≦ｄとする。プ
リズムからプリズムに接する空気に向かって熱伝達率α
で熱が流出するとし、プリズムを構成する媒質の熱伝導
率をλ、プリズムの単位体積当たりの熱吸収量をω
（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、プリズムの温度上昇分布θ
（ｘ，ｙ，ｚ）は、以下の熱伝導方程式を満足する。

【００１８】この熱伝導方程式を解くと、として、以下のようになる。

【００１９】ただし、ここで固有関数Ｈ_i（ｘ），Ｈ
_j（ｙ），Ｈ_k（ｚ）を以下のように定義する。

【００２０】固有値ｐ_iおよび、固有関数Ｈ_i（ｘ）など
は、熱伝達率αの空気と接するために、プリズムの両端
ｘ＝０，ｘ＝ｄにおいて、次のような境界条件を満足す
る。したがって、のような条件を満足する。また、プリズムの両端ｙ＝
０，ｙ＝ｄ，ｚ＝０，ｚ＝ｄにおいても同様の境界条件
を満足する。

【００２１】ここで係数Ｃ_ijkは以下のようになる。

【００２２】また、積分は、以下のようになる。すなわち先ず、光軸はｙ＝ｄ／
２、ｚ＝ｄ／２と表される。図２はｚ＝ｄ／２でプリズ
ムを切断した断面を示し、このｘｙ平面において、光線
がプリズムに入射する面をＰ₁面とし、プリズムから出
射する面をＰ₂面とし、入射面Ｐ₁における最大開口数の
光線ｂ，ｃの光軸ａからの光線高をｈ₁とし、出射面Ｐ₂
における光線高をｈ₂とする。図２に示すｚ＝ｄ／２で
切断したｘｙ平面において、最大開口数で内回り側の光
線ｃは下記の（１１）式で表され、外回り側の光線ｂは
下記の（１２）式で表される。

【００２３】他方、スプリット膜Ｓは、平面ｙ＝ｘ …（１３）で表される。したがって図２に示すｚ＝ｄ／２で切断し
たｘｙ平面において、最大開口数で内回り側の光線ｃと
スプリット膜Ｓとの交点のｘ座標ｘ₁は下記の（１４）
式で表され、外回り側の光線ｂとスプリット膜Ｓとの交
点のｘ座標ｘ₂は下記の（１５）式で表される。となる。すなわち前記の積分（１０）は、ｘ₁≦ｘ≦ｘ₂
の範囲内で行えば良い。

【００２４】また、光軸に関してスプリット膜Ｓとは反
対方向に傾斜した光線吸収膜Ａが、平面ｙ＝ｄ−ｘ …（１６）と表わされるとすると、図２に示すｚ＝ｄ／２で切断し
たｘｙ平面において、最大開口数で外回り側の光線ｂと
光線吸収膜Ａとの交点のｘ座標は上記の（１４）式で表
され、内回り側の光線ｃと光線吸収膜Ａとの交点のｘ座
標は上記の（１５）式で表される。またここで、最大開
口数の光線の光軸ａからの光線高をｈ（ｘ）とする。ｚ
＝ｄ／２で切断したｘｙ平面では、ｈ（ｘ）は、（１
１）又は（１２）式で与えられる。

【００２５】次に図３は、プリズムのｘ断面（ｘ₁≦ｘ
≦ｘ₂）である。この（ｙ，ｚ）平面において、光軸
（ｄ／２，ｄ／２）を中心とした半径ｈ（ｘ）の範囲内
を光線が通過する。そしてこの範囲内にあるスプリット
膜Ｓにおいて、光線が吸収される。光軸（ｄ／２，ｄ／
２）を中心とした半径ｈ（ｘ）の円と、ｙ＝ｘとの交点
のｚ座標をｚ₁、ｚ₂とすると、となる。また、（１６）式で表わされる光線吸収膜Ａ
（ｙ＝ｄ−ｘ）と、半径ｈ（ｘ）の円との交点ｚ₁、ｚ₂
も、（１７）、（１８）式のようになる。

【００２６】プリズムでの単位長さ当たりの全吸収量を
ω₀とすると、ｘでの単位体積当たりの吸収量は、となる。ゆえに積分（１０）は、但し、ｙ₁、及びｙ₂は、スプリット膜Ｓの場合：ｙ₁＝ｘ₁，ｙ₂＝ｘ₂ 光線吸収膜Ａの場合：ｙ₁＝ｄ−ｘ₁，ｙ₂＝ｄ−ｘ₂ となる。

【００２７】ＫｒＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシマ
レーザーの波長領域では、プリズムの硝材は通常石英を
用いるが、石英の熱伝導率は、０．０１３８Ｗ／（ｃｍ
・℃）であり、ビームスプリッターの吸収率を５％、空
気の熱伝達率を５Ｋｃａｌ／（ｍ²・ｈ・℃）、全照射
エネルギーを２Ｗとする。また、ビームスプリッターは
偏光ビームスプリッターであり、膜の設計や製造誤差に
よって異なるが、Ｐ偏光を９５％透過し、Ｓ偏光を９５
％反射するものとする。

【００２８】表１に本実施例の諸元を示し、図４に本実
施例の構成図を示す。但し表１及び図４では、４分の１
波長板ＱＰを省略してある。表１中、第１欄Ｎｏはレチ
クルＲ側からの各光学面の番号、第２欄ｒは各光学面の
曲率半径、第３欄ｄは各光学面から次の光学面までの光
軸上の間隔、第４欄は各光学面から次の光学面までの硝
材（空欄は空気）、第５欄は各光学面から次の光学面ま
での光学部材記号、又は各光学面の光学部材記号を表
す。本実施例の使用波長は２４８ｎｍ、結像倍率は１／
５倍、像側開口数ＮＡは０．４５、ウエハ上での像高は
１０．６ｍｍである。

【００２９】この光学系の場合、ビームスプリッターＢ
Ｓの一辺の長さｄは、ｄ＝145ｍｍであり、凹面鏡Ｍに入射する往路におけるビームスプリ
ッターＢＳの入射面Ｐ₁での光線高ｈ₁と出射面Ｐ₂での
光線高ｈ₂は、ｈ₁＝48.420、ｈ₂＝61.394ｍｍであり、凹面鏡Ｍで反射した復路におけるビームスプリ
ッターＢＳの出射面Ｐ₁での光線高ｈ₁と入射面Ｐ₂での
光線高ｈ₂は、ｈ₁＝42.479、ｈ₂＝60.582ｍｍである。これらの数値を、前記（３）〜（２０）の式に
代入することにより、温度上昇分布θが求められる。

【００３０】

【表１】

【００３１】図５〜図７は、光軸ａを含むｘｙ面内での
プリズム内部での温度上昇分布θ（ｘ，ｙ）を表し、
０．０５℃毎の等温線で表わしている。先ず図５は、図
１１に示す従来例と同様に光線吸収膜Ａを設けない場合
であり、すなわちスプリット膜Ｓのみによる温度上昇分
布を表わし、最高温度上昇は、０．７１５℃である。図
６は、スプリット膜Ｓと、吸収率１．３％の光線吸収膜
Ａとによる温度上昇分布を表し、最高温度上昇は、０．
８１０℃である。図７は、光線吸収膜Ａの吸収率をスプ
リット膜Ｓと同じ５％とした場合であり、最高温度上昇
は、１．０７８℃となる。

【００３２】なお、吸収エネルギー密度の重心位置のｙ
座標の位置をＹ_Gとすると、点（ｘ，ｙ）での吸収エネ
ルギー密度Ｅ（ｘ，ｙ）によって、と定義できるが、上記のようなスプリット膜Ｓのみによ
る吸収の場合、Ｙ_G＝７．５３７５６４となり、プリズムの中心位置（７．２５，７．２５）よ
りも上方にあり、従って、プリズムの上方の方が、下方
よりも温度上昇の程度が大きくなる事が分かる。また、
スプリット膜Ｓと吸収率１．３％の光線吸収膜Ａとによ
る吸収の場合、Ｙ_G＝７．３２３９７５となり、吸収エネルギーの重心位置は、光線吸収膜Ａの
吸収が無い場合よりも、ややプリズムの中心位置に近づ
く。

【００３３】温度上昇分布が求められると、温度上昇に
よる光路差、すなわち、波面収差の変動量ΔＷが、温度
による屈折率の変化率によって、以下のように表される。ここでｓは、図５や図６のような温度上昇分布を計算す
る際に、それぞれ、図１や、図１１のような、光線の経
路にそった積分をとる。なお、石英のは０．１５×１０^-4である。

【００３４】先ず図５と図１１に示す従来例の場合に
は、Ｓ₁，Ｔ₁を通過する最大開口数で外回り側の光線ｂ
の光路における波面収差の変動量をΔＷ_bとし、Ｓ₂，Ｔ
₂を通過する内回り側の光線ｃの光路における波面収差
の変動量をΔＷ_cとし、また、光線ｂの光線高の７割の
開口数の光線の光路における波面収差の変動を量をΔＷ
_b7とし、光線ｃの光線高の７割の開口数の光線の光路に
おける波面収差の変動を量をΔＷ_c7とすると、（２１）
式により、波面収差変動によるコマ収差変動は、 ΔＷ_c−ΔＷ_b＝0.2008−0.2080＝0.0071μｍ ΔＷ_c7−ΔＷ_b7＝0.2271−0.2211＝0.0061μｍとなる。

【００３５】同様に、図６に示す場合、すなわち吸収率
１．３％の光線吸収膜Ａを用いた場合には、 ΔＷ_c−ΔＷ_b＝0.2359−0.2348＝0.0011μｍ ΔＷ_c7−ΔＷ_b7＝0.2571−0.2580＝−0.0009μｍとなり、図５の場合よりも、かなりコマ収差変動が軽減
されることが分かる。ところが、図７に示す場合、すな
わち吸収率５％の光線吸収膜Ａを用いた場合には、 ΔＷ_c−ΔＷ_b＝0.3154−0.3315＝−0.0160μｍ ΔＷ_c7−ΔＷ_b7＝0.3424−0.3632＝−0.0208μｍとなり、かえってコマ収差の変動が増加することがわか
る。

【００３６】次に本発明の第２実施例を図８によって説
明する。この実施例は照明光学系を輪帯開口としたもの
であり、光源１から発せられた光束は、ビーム整形光学
系２によってフライアイレンズ３の入射面形状に対応し
た形に整形された後、フライアイレンズ３により分割さ
れ、フライアイレンズ３の射出面近傍に複数の２次光源
を形成する。複数の２次光源からの光束は、開口絞り４
にて形状を制限された後、集光レンズ５によって視野絞
り６上に重ね合わせられ、均一な照明光を形成する。視
野絞り６上に形成された均一な照明光は、コンデンサレ
ンズ７によって所望の倍率に変換された後にレチクルＲ
を照明する。ここで開口絞り４は輪帯状に形成されてお
り、したがってレチクルＲを照明する光束は輪帯開口状
となっている。

【００３７】いま、投影光学系の開口数に対する照明光
学系の開口数をσとし、０．７５≦σ≦１までの間を透
過する照明系により投影光学系が照明されているとす
る。σ＝１に相当する光線の高さは、上記第１実施例と
同じである。またσ＝０．７５に相当する光線の高さ
は、次の通りである。すなわち凹面鏡Ｍに入射する往路
におけるビームスプリッターＢＳの入射面Ｐ₁での光線
高ｈ₁と出射面Ｐ₂での光線高ｈ₂は、ｈ₁＝36.139、ｈ₂＝45.807ｍｍであり、凹面鏡Ｍで反射した復路におけるビームスプリ
ッターＢＳの出射面Ｐ₁での光線高ｈ₁と入射面Ｐ₂での
光線高ｈ₂は、ｈ₁＝45.104、ｈ₂＝31.534ｍｍである。これらを前述の式に代入することにより、輪帯
開口の場合の温度上昇分布が計算できる。

【００３８】その結果が図９、および、図１０であり、
０．０５℃毎の等温線で表わす。先ず図９は、図１１の
ように、スプリット膜Ｓのみの吸収による温度上昇分布
であり、最高温度上昇は０．６９８℃である。図１０
は、図１のように、スプリット膜Ｓと光線吸収膜Ａとの
両方による吸収による温度上昇分布であり、光線吸収膜
Ａの吸収率は１．４５％であり、最高温度上昇は、０．
７５１℃である。次いで温度上昇分布が求められると、
第１実施例と同様にして波面収差の変動量ΔＷを求める
ことができる。先ず図９と図１１に示す従来例の場合に
は、最大開口数で外回り側の光線ｂの光路における波面
収差の変動量をΔＷ_bとし、内回り側の光線ｃの光路に
おける波面収差の変動量をΔＷ_cとし、また、光線ｂの
光線高の７割の開口数の光線の光路における波面収差の
変動を量をΔＷ_b7とし、光線ｃの光線高の７割の開口数
の光線の光路における波面収差の変動を量をΔＷ_c7とす
ると、（２１）式により、波面収差変動によるコマ収差
変動は、 ΔＷ_c−ΔＷ_b＝0.2101−0.1990＝0.0016μｍ ΔＷ_c7−ΔＷ_b7＝0.2170−0.2089＝0.0081μｍとなり、輪帯照明の方が、通常の照明の場合よりも、コ
マ収差変動が大きくなる。

【００３９】また図１０に示す場合、すなわち吸収率
１．４５％の光線吸収膜Ａを用いた場合には、 ΔＷ_c−ΔＷ_b＝0.2411−0.2395＝0.0016μｍ ΔＷ_c7−ΔＷ_b7＝0.2482−0.2496＝−0.0014μｍとなり、輪帯照明の場合においても、コマ収差変動が低
減されることがわかる。

【００４０】なお、ビームスプリッターのスプリット膜
Ｓの吸収率が５％の場合には、通常の照明では、光線吸
収膜Ａの吸収率が１．３％のときに、コマ収差変動が最
小になるのに対し、輪帯照明では、光線吸収膜Ａの吸収
率が１．４５％のときに、コマ収差変動が最小になる。
このように照明の状態によって、光線吸収膜Ａの最適の
吸収率は異なる。また以上の実施例では、ＮＡ＝０．４
５の光学系であったが、もっとＮＡの大きな光学系で
は、プリズム内での光線の集光の程度も大きいので、も
っとコマ収差変動が大きいと予想される。従って、ピー
ムスプリッターの膜と光軸に関して反対方向に傾斜させ
た光線吸収膜によるコマ収差変動低減の効果は大きいと
考えられる。

【００４１】なお、実施例では、ビームスピリッターＢ
Ｓと光軸のなす角度と、光線吸収膜Ａと光軸のなす角度
は、符号が反対で絶対値が同じ４５°であるとしたが、
光線吸収膜Ａの傾斜角は、所要の目的を達成するためな
らば、必ずしも、絶対値を同じにする必要はない。ま
た、ビームスプリッターはプリズム型でなくても、平行
平面を光軸に関して傾斜させて、半透膜をつけたビーム
スプリッターであっても、本発明を適用することができ
る。すなわちこの場合には、光軸に関し反対方向に傾斜
させた平行平面板に、光線吸収膜をつけたものを用いる
ことにより、コマ収差変動低減の効果を得ることができ
る。また、本実施例では、前記の光線吸収膜は、使用波
長の光線を吸収する膜であるとしたが、使用波長以外の
波長の光線を吸収する膜、特にウエハ上の感光剤に感光
しない波長の光線を用いると、光線吸収膜の特定の位置
に、感光しない波長の光線を照射することができるの
で、更にコマ収差変動の幅を低減することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の反射光学系及び露光装置によれ
ば、ビームスプリッターのスプリット膜の光軸に対する
傾斜方向と反対方向に傾斜させた光線吸収膜を用いてい
るから、スプリット膜による光線吸収によるコマ収差変
動を低減させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射光学系の第１実施例を示す概
略断面図である。

【図２】プリズム型のビームスプリッターを示すｚ断面
図である。

【図３】図２中のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】第１実施例を示す光路図である。

【図５】光線吸収膜を用いないとしたときのプリズム内
部での温度上昇分布である。

【図６】吸収率１．３％の光線吸収膜を用いたときのプ
リズム内部での温度上昇分布である。

【図７】吸収率５％の光線吸収膜を用いたときのプリズ
ム内部での温度上昇分布である。

【図８】第２実施例の照明光学系を示す断面図である。

【図９】光線吸収膜を用いないとしたときのプリズム内
部での温度上昇分布である。

【図１０】吸収率１．４５％の光線吸収膜を用いたとき
のプリズム内部での温度上昇分布である。

【図１１】従来例の反射光学系を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｒ…レチクルＬＢ₁、ＬＢ₂、ＬＢ
₃…レンズ群ＢＳ…ビームスプリッターＳ…スプリット膜Ａ…光線吸収膜ＱＰ…４分の１波長
板Ｍ…凹面鏡Ｗ…ウエハａ…光軸ｂ…最大開口数外回
り側光線ｃ…最大開口数内回り側光線１…光源２…ビーム整形光学
系３…フライアイレンズ４…開口絞り５…集光レンズ６…視野絞り７…コンデンサレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スプリット膜を有するビームスプリッター
と、該ビームスプリッターに入射する光束の透過光路又
は反射光路に配置されて前記ビームスプリッターに反射
光が戻るように配置された反射鏡とを有する反射光学系
において、該反射光学系は光線吸収膜を有し、光軸に対する前記ス
プリット膜の傾斜方向と光軸に対する前記光線吸収膜の
傾斜方向とが互いに反対方向となるように前記光線吸収
膜を配置したことを特徴とする反射光学系。
【請求項２】前記光線吸収膜は前記ビームスプリッター
の内部に設けられている、請求項１記載の反射光学系。
【請求項３】ビームスプリッターの前記スプリット膜と
前記光線吸収膜は、共に前記光軸に対して４５°傾斜し
ている、請求項１又は２記載の反射光学系。
【請求項４】前記反射鏡は凹面鏡である、請求項１、２
又は３記載の反射光学系。
【請求項５】レチクル上のパターンを照明光学系によっ
て照明し、前記パターンを透過した光束をレンズ群を介
してビームスプリッターに導き、該ビームスプリッター
のスプリット膜を透過し又は反射した光束を凹面鏡によ
って前記ビームスプリッターに戻し、該ビームスプリッ
ターの前記スプリット膜で反射し又は透過した光束を前
記レンズ群とは異なるレンズ群を介してウエハ上に結像
させる露光装置において、該露光装置は光線吸収膜を有し、光軸に対する前記スプ
リット膜の傾斜方向と光軸に対する前記光線吸収膜の傾
斜方向とが互いに反対方向となるように前記光線吸収膜
を配置したことを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記照明光学系は、半径方向または、円周
方向の少なくともいずれか一方の方向に不均一な光強度
分布を有する面光源からの照明光をレチクル上の前記パ
ターンへ導くことを特徴とする請求項５記載の露光装
置。
【請求項７】レチクル上のパターンを照明する照明光学
系と、ビームスプリッターを有し該レチクル上のパター
ンの像を感光性基板上に形成する反射光学系とを備える
露光装置において、前記反射光学系は、前記ビームスプリッターのスプリッ
ト膜を照明光が通過することにより発生する収差変動を
補正するための補正手段を有することを特徴とする露光
装置。
【請求項８】前記補正手段は、前記スプリット膜と所定
の傾きで配置される光線吸収膜を有することを特徴とす
る請求項７記載の露光装置。