JPWO2004097911A1 - 投影光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents
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Abstract
Description
その結果、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光(露光光)の波長λを短くするとともに投影光学系の像側開口数NAを大きくする必要がある。具体的には、投影光学系の解像度は、k・λ/NA(kはプロセス係数)で表される。また、像側開口数NAは、投影光学系と感光性基板(ウェハなど)との間の媒質(通常は空気などの気体)の屈折率をnとし、感光性基板への最大入射角をθとすると、n・sinθで表される。
この場合、最大入射角θを大きくすることにより像側開口数の増大を図ろうとすると、感光性基板への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、光学面での反射損失が増大して、大きな実効的な像側開口数を確保することはできない。そこで、後述するように、投影光学系と感光性基板との間の光路中に屈折率の高い液体のような媒質を満たすことにより像側開口数の増大を図る技術が知られている。
一方、光学系の製造難易度は、反射部材を含む反射屈折型の投影光学系よりも屈折部材のみで構成される屈折型の投影光学系の方が低く、露光装置の大量供給には屈折型の投影光学系が好適である。しかしながら、屈折型の投影光学系では、その瞳よりも物体側(マスク側)においてペッツバール条件を満足させるために、正屈折力のレンズ群と負屈折力のレンズ群とを間隔を隔てて配置する必要がある。また、上述のように1以上の大きな像側開口数を実現しようとすると、それに伴って物体側開口数も大きくなる。
その結果、屈折型の投影光学系では、物体側開口数の増大により、コマ収差等の軸外収差を良好に補正すること、ひいては大きな静止露光領域(実効露光領域:有効結像領域)を確保することができなくなり、レンズの大型化も回避することができなくなる。そこで、投影光学系の投影倍率(結像倍率)を通常よりもさらに小さく設定することにより物体側開口数を小さく抑えて、軸外収差を良好に補正するとともにレンズの大型化も回避する方法も考えられる。しかしながら、投影光学系の投影倍率を通常よりも小さく設定すると、所要の大きさを有するショット領域に光学的に対応するマスク側の照明領域が大きくなり、この大きな照明領域を現在主流である6インチレチクルでカバーすることができなくなる。
また、現在、比較的大きな像側開口数を有する投影光学系を搭載した露光装置では、投影光学系に対してマスクおよびウェハを相対移動させつつ、ウェハ上の1つのショット領域にマスクパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式が用いられている。しかしながら、大きな像側開口数を得るために投影光学系と感光性基板との間の光路中に媒質を満たす構成を採用すると、たとえば液体のような媒質の介在により素早い走査露光が不可能であり、スループットの低下を招いてしまう恐れがある。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記感光性基板上の1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、
前記1つのショット領域は複数の部分露光領域を含み、
前記露光工程は、前記部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする。
また、本発明の第2の態様にかかる露光方法は、マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法であって、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の第1の静止露光領域へ投影露光する第1露光工程と、
前記第1露光工程の直後に実行されて、前記第1露光工程で投影露光された前記第1の静止露光領域とは隣接していない第2の静止露光領域へ投影露光を行うために、前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させる移動工程と、
前記移動工程の直後に実行されて、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の前記第2の静止露光領域へ投影露光する第2露光工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の第3の態様にかかる露光装置は、マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置であって、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路が1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、
前記投影光学系は、前記感光性基板上に形成すべき1つのショット領域よりも実質的に小さい静止露光領域を有し、
前記ショット領域への投影露光に際して、前記ショット領域の一部への投影露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする。
また、本発明の第4の態様にかかる露光装置は、マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置であって、
前記感光性基板を移動可能に保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たすための手段と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の第1の静止露光領域へ投影露光し、該第1の静止露光領域への投影露光に引き続いて、前記第1露光工程で投影露光された前記第1の静止露光領域とは隣接していない第2の静止露光領域へ投影露光を行うために、前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ、前記感光性基板の相対的な移動に引き続いて、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の前記第2の静止露光領域へ投影露光するように、少なくとも前記基板ステージを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の第5の態様にかかる投影光学系は、第1面の縮小像を第2面上に形成する投影光学系であって、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記第2面との間の光路は1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、
前記投影光学系中のパワーを有する光学部材はすべて透過性の光学部材であり、
前記投影光学系の倍率の大きさは1/8以下であり、
前記第1面側および前記第2面側の双方にほぼテレセントリックに構成されていることを特徴とする。
また、本発明の第6の態様にかかる露光方法は、マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法であって、
倍率の大きさが1/8以下の投影光学系を準備する準備工程と、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きな屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記感光性基板上の1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、
前記露光工程では、複数の部分露光領域を含む1つのショット領域へ投影露光を行い、
前記露光工程は、前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えていることを特徴とする。
第2図は、各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。
第3図は、本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
第4図は、第1実施例における横収差を示す図である。
第5図は、第1実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。
第6図は、本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
第7図は、第2実施例における横収差を示す図である。
第8図は、第2実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。
第9図は、本実施形態の第3実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
第10図は、第3実施例における横収差を示す図である。
第11図は、第3実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。
第12図は、本実施形態の第4実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
第13図は、第4実施例における横収差を示す図である。
第14図は、本実施形態の第5実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
第15図は、第5実施例における横収差を示す図である。
第16図は、第4実施例および第5実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。
第17A図〜第17D図は、第4実施例および第5実施例において1つのウェハ上の複数のショット領域に対して部分露光工程を繰り返す様子を示す図である。
第18図は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
第19図は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
こうして、本発明では、投影光学系と感光性基板との間の光路中に、たとえば液体(あるいは流体)のような高屈折率の媒質を介在させて、大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高解像な投影露光を行うことができる。
また、本発明の典型的な形態によれば、たとえば1/5以下の大きさの投影倍率を有する投影光学系を用いて、1つのショット領域の約1/2の大きさの部分露光領域へ第1回目の静止投影露光を行い、マスクを交換した後に、残りの約1/2の大きさの部分露光領域へ第2回目の静止投影露光を行う。この構成では、投影光学系の投影倍率が通常の投影倍率(すなわち1/4)よりも小さく設定されているので、高屈折率媒質の介在により像側開口数が通常値よりも増大しても物体側開口数は実質的に増大することがない。
その結果、製造し易い屈折型の投影光学系を用いても、コマ収差等の軸外収差を良好に補正することにより十分に大きな静止露光領域を確保することができ、レンズの大型化も回避することができる。また、1つのショット領域の約1/2の大きさの部分露光領域に対する2回の静止投影露光の間にマスクを交換するので、マスクとして現在主流である6インチレチクルを用いることができる。さらに、大きな像側開口数を得るために投影光学系と感光性基板との間の光路中に媒質を満たす構成を採用しているが、静止投影露光を行うことにより、走査露光の場合とは異なり、媒質の介在に起因するスループットの低下を招くことはない。
以上のように、本発明の1つの態様では、製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
ところで、現行のショット領域は、33mm×26mmまたは33mm×22mmの矩形状の領域である。これは、6インチサイズのレチクルと1/4の投影倍率を有する投影光学系とを用いた一括投影露光により得ることのできるショット領域である。このショット領域を2つの部分露光領域に等分して2回の静止投影露光を行う場合、部分露光領域の大きさは26mm×16.5mmまたは22mm×16.5mmになる。部分露光領域の大きさが26mm×16.5mmであれば、6インチサイズのレチクルと1/5の投影倍率を有する投影光学系とを用いた一括投影露光が可能である。
一方、部分露光領域の大きさが22mm×16.5mmであれば、6インチサイズのレチクルと1/6の投影倍率を有する投影光学系とを用いた一括投影露光が可能である。ちなみに、上述のショット領域を4つの部分露光領域に等分して4回の静止投影露光を行う場合、部分露光領域の大きさはたとえば13mm×16.5mmになる。この場合、静止露光領域が比較的小さくても良いので、1/4の通常投影倍率を有する投影光学系と6インチサイズのレチクルとを用いた一括投影露光が可能である。
さて、現在主流である投影倍率の大きさが1/4の投影光学系において1以上の大きな像側開口数を実現しようとすると、それに伴って物体側開口数もある程度大きくなる。その結果、屈折型の投影光学系では、物体側開口数の増大により、コマ収差等の軸外収差を良好に補正すること、ひいては大きな静止露光領域(実効露光領域:有効結像領域)を確保することができなくなる恐れがあり、レンズの大型化も回避することが困難になる。
そこで、投影光学系の投影倍率(結像倍率)を通常よりもさらに小さく設定することにより物体側開口数を小さく抑えて、軸外収差を良好に補正するとともにレンズの大型化も回避する方法も考えられる。しかしながら、投影光学系の投影倍率を通常よりも小さく設定すると、所要の大きさを有するショット領域に光学的に対応するマスク側の照明領域が大きくなり、この大きな照明領域を現在主流である6インチレチクルでカバーすることができなくなる。
実際に、ICデバイス等は複数のレイヤから成り立ち、全てのレイヤが同じ露光装置を用いて露光されるわけではない。したがって、現行の露光装置とのショット領域の共有は重要である。要求されるショット領域の大きさは投影光学系の像側で決まるため、投影光学系の投影倍率の大きさを現行の1/4よりも小さくすると、マスクの所要領域が現行のマスク領域よりも大きくなる。換言すれば、単に投影光学系の投影倍率の大きさを現行の1/4よりも小さくすると、現在主流である6インチレチクルでは要求されるショット領域をカバーすることができなくなる。
しかしながら、本発明の別の態様にかかる投影光学系の倍率の大きさは1/8以下であるため、像側開口数を大きく確保しても物体側開口数が小さく抑えられる。その結果、屈折型の投影光学系であっても、レンズの大型化を招くことなく、コマ収差等の軸外収差を良好に補正することができ、ひいては比較的大きな有効結像領域を確保することができる。
すなわち、本発明の別の態様では、像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することのできる屈折型の投影光学系を実現することができる。そして、本発明の別の態様にかかる投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、たとえば4つの別々の6インチレチクルを用いて、4つの部分露光領域を含む1つのショット領域への投影露光に際して各部分露光領域への静止投影露光を4回に亘って繰り返す。この場合、投影光学系に要求される最大像高を小さく抑えることができ、ひいては投影光学系の小型化を図ることができる。
また、大きな像側開口数を得るために感光性基板との間の光路中に媒質を満たす構成を採用しているが、屈折型の投影光学系を介して静止投影露光を行うことにより、走査露光の場合とは異なり、媒質の介在に起因するスループットの低下を招くことはない。以上のように、本発明の露光装置および露光方法では、製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
また、本発明の別の態様にかかる投影光学系では、像側の瞳位置から像面までの距離をL2とし、物体面(第1面)から像面までの距離すなわち物像間距離をLAとするとき、次の条件式(1)を満足することが望ましい。
0.18<L2/LA<0.245 (1)
条件式(1)の下限値を下回ると、コマ収差や非点収差等の補正が難しくなり、有効な結像領域を得ることが困難になるので好ましくない。一方、条件式(1)の上限値を上回ると、光学系が大型化するので好ましくない。すなわち、条件式(1)を満足することにより、必要十分な有効結像領域を確保しつつ、実現可能な大きさの縮小投影光学系を得ることができる。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(1)の下限値を0.2に設定し、その上限値を0.24に設定することが好ましい。
また、本発明の別の態様にかかる投影光学系では、像側の瞳位置またはその近傍に配置された少なくとも1つの可変開口絞りを有することが好ましい。この構成により、様々なパターンを有するマスクに対して結像に最適な開口数を選ぶことが可能になる。さらに、2つの可変開口絞りを光軸方向に間隔を隔てて配置することにより、様々な開口数において有効結像領域の全体に亘って瞳形状の均一化が可能になる。なお、光軸方向に間隔を隔てて配置された2つの可変開口絞りの詳細な作用効果については、特開2002−118053号公報およびこれに対応するWO02/31870号公報を参照することができる。
また、本発明の別の態様にかかる投影光学系は、正屈折力の第1レンズ群と負屈折力の第2レンズ群と正屈折力の第3レンズ群と負屈折力の第4レンズ群と正屈折力の第5レンズ群と開口絞りと正屈折力の第6レンズ群とを備え、次の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.04<P2/PX<0.2 (2)
条件式(2)において、物体面の光軸上の1点からの光束が各光学面上で占める領域の大きさを部分径と定義するとき、PXは投影光学系中の部分径の最大値であり、P2は第2レンズ群中の部分径の最小値である。なお、部分径(パーシャル径:部分光束径)の一般的な定義については、特開2002−151397号公報の段落[0032]および図3、並びに特開2002−258131号公報の段落[0084]〜[0089]および図14(およびこれに対応する欧州特許公開EP1359608号公報の段落[0114]〜[0119]および図14)を参照することができる。
条件式(2)を満足することにより、ペッツバール条件を効率良く満足し、平坦性の優れた良好な結像性能を実現することができる。すなわち、条件式(2)の下限値を下回ると、マスク側の作動距離を十分に確保することができないため、露光装置に適用した場合にマスクステージの機械的干渉が起こり易くなるので好ましくない。一方、条件式(2)の上限値を上回ると、レンズ径の大型化または収差性能(ペッツバール条件)の劣化を避けることが困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(2)の下限値を0.06に設定し、その上限値を0.15に設定することが好ましい。
また、本発明の別の態様にかかる投影光学系では、上述の条件式(2)に加えて、次の条件式(3)を満足することが望ましい。条件式(3)において、D4は第4レンズ群中のレンズの最小有効径であり、D0は物体面(露光装置に適用した場合にはマスク)の有効径である。
0.4<D4/D0<0.9 (3)
条件式(3)の下限値を下回ると、十分に大きな像側開口数を実現することができなくなるので好ましくない。一方、条件式(3)の上限値を上回ると、レンズ径の大型化または収差性能(ペッツバール条件)の劣化を避けることが困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(3)の下限値を0.5に設定し、その上限値を0.87に設定することが好ましい。
あるいは、本発明の別の態様にかかる投影光学系は、負屈折力の第1レンズ群と正屈折力の第2レンズ群と負屈折力の第3レンズ群と正屈折力の第4レンズ群と開口絞りと正屈折力の第5レンズ群とを備え、次の条件式(4)を満足することが望ましい。条件式(4)において、PXは上述したように投影光学系中の部分径の最大値であり、P3は第3レンズ群中の部分径の最小値である。
0.07<P3/PX<0.23 (4)
条件式(4)を満足することにより、ペッツバール条件を効率良く満足し、平坦性の優れた良好な結像性能を実現することができる。すなわち、条件式(4)の下限値を下回ると、マスク側の作動距離を十分に確保することができないため、露光装置に適用した場合にマスクステージの機械的干渉が起こり易くなるので好ましくない。一方、条件式(4)の上限値を上回ると、レンズ径の大型化または収差性能(ペッツバール条件)の劣化を避けることが困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(4)の下限値を0.1に設定し、その上限値を0.21に設定することが好ましい。
また、本発明の別の態様にかかる投影光学系では、上述の条件式(4)に加えて、次の条件式(5)を満足することが望ましい。条件式(5)において、D3は第3レンズ群中のレンズの最小有効径であり、D0は物体面(露光装置に適用した場合にはマスク)の有効径である。
0.35<D3/D0<0.85 (5)
条件式(5)の下限値を下回ると、十分に大きな像側開口数を実現することができなくなるので好ましくない。一方、条件式(5)の上限値を上回ると、レンズ径の大型化または収差性能(ペッツバール条件)の劣化を避けることが困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式(5)の下限値を0.4に設定し、その上限値を0.8に設定することが好ましい。
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、第1図において、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を、光軸AXに垂直な面内において第1図の紙面に平行にY軸を、第1図の紙面に垂直にX軸をそれぞれ設定している。図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源100として、ArFエキシマレーザ光源を備えている。
光源100から射出された光は、照明光学系ILを介して、所定のパターンが形成されたレチクルRを重畳的に照明する。なお、光源100と照明光学系ILとの間の光路はケーシング(不図示)で密封されており、光源100から照明光学系IL中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
レチクルRは、レチクルホルダRHを介して、レチクルステージRS上においてXY平面に平行に保持されている。レチクルRには転写すべきパターンが形成されており、矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージRSは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡RMを用いた干渉計RIFによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
レチクルRに形成されたパターンからの光は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にレチクルパターン像を形成する。ウェハWは、ウェハホルダテーブルWTを介して、ウェハステージWS上においてXY平面に平行に保持されている。そして、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上では矩形状の静止露光領域にパターン像が形成される。ウェハステージWSは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡WMを用いた干渉計WIFによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
また、本実施形態の露光装置では、投影光学系PLを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材(各実施例ではレンズL1または平行平面板P1)と最もウェハ側に配置された境界レンズLbとの間で投影光学系PLの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系PLの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、照明光学系ILと投影光学系PLとの間の狭い光路には、レチクルRおよびレチクルステージRSなどが配置されているが、レチクルRおよびレチクルステージRSなどを密封包囲するケーシング(不図示)の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
第2図は、各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。第2図を参照すると、各実施例において、投影光学系PLの最もウェハ側に配置された境界レンズLbは、レチクル側に向かって凸面を有する。換言すれば、境界レンズLbのレチクル側の面Sbは、正の屈折力を有する。そして、境界レンズLbとウェハWとの間の光路は、1.1よりも大きい屈折率を有する媒質Lmで満たされている。第1〜第3実施例では、媒質Lmとして、脱イオン水を用いている。第4および第5実施例では、媒質Lmとして、純水を用いている。
なお、投影光学系PLの境界レンズLbとウェハWとの間の光路中に液体媒質Lmを満たし続けるには、たとえば国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術や、特開平10−303114号公報や米国特許第5,825,043号に開示された技術などを用いることができる。国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術では、液体供給装置から供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体(媒質Lm)を境界レンズLbとウェハWとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノズルを介してウェハW上から液体を回収する。
一方、特開平10−303114号公報や米国特許第5,825,043号に開示された技術では、液体(媒質Lm)を収容することができるようにウェハホルダテーブルWTを容器状に構成し、その内底部の中央において(液体中において)ウェハWを真空吸着により位置決め保持する。また、投影光学系PLの鏡筒先端部が液体中に達し、ひいては境界レンズLbのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。
上述のように、光源100からウェハWまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。したがって、駆動系および干渉計(RIF、WIF)などを用いて、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハWのショット領域にはレチクルRのパターンが逐次露光される。
各実施例では、投影光学系PLを構成するレンズ成分は、石英(SiO2)または蛍石(CaF2)により形成されている。また、露光光であるArFエキシマレーザ光の発振中心波長は、193.306nmであり、この中心波長に対する石英の屈折率は1.5603261であり、蛍石の屈折率は1.5014548である。さらに、第1〜第3実施例では、境界レンズLbとウェハWとの間に介在する媒質Lmとして、露光光に対して1.47の屈折率を有する脱イオン水を用いている。また、各実施例において、投影光学系PLは、物体側および像側の双方にほぼテレセントリックに構成されている。
また、各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をzとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCnとしたとき、以下の数式(a)で表される。各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に*印を付している。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+κ)・y2/r2}1/2]
+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10
+C12・y12+C14・y14 (a)
[第1実施例]
第3図は、本実施形態の第1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第3図を参照すると、第1実施例の投影光学系PLは、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL1と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL3と、両凸レンズL4と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズL5と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた正メニスカスレンズL6と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL7と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL9と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL10と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL11と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL12と、両凸レンズL13と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL15と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL16と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL17と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL18と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL19と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL20と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL23(境界レンズLb)とにより構成されている。
第1実施例では、境界レンズLbとしての平凸レンズL23とウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。また、レンズL22およびL23(Lb)が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。
次の表(1)に、第1実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。表(1)において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率(全系の結像倍率)の大きさを、NAは像側(ウェハ側)開口数をそれぞれ表している。また、面番号はレチクル側からの面の順序を、rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半径:mm)を、dは各面の軸上間隔すなわち面間隔(mm)を、nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)および(3)においても同様である。
第4図は、第1実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を示している。第4図の収差図から明らかなように、第1実施例では、投影倍率の大きさが1/5の屈折型投影光学系において、ArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.04)を確保しているにもかかわらず、半径が15.5mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
第5図は、第1実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。第5図に示すように、第1実施例では、33mm×26mmのショット領域51を26mm×16.5mmの大きさを有する2つの部分露光領域51aおよび51bに分割している。ここで、各部分露光領域51aおよび51bは、半径が15.5mmのイメージサークルに包含される大きさに設定されている。ちなみに、ショット領域51は、半径が15.5mmのイメージサークルには包含されない大きさを有する。
第1実施例では、6インチサイズの第1レチクルR1を用いて、ショット領域51の1/2の大きさを有する第1部分露光領域51aへ静止投影露光を行う。次いで、第1レチクルR1を、6インチサイズの第2レチクルR2に交換する。最後に、第2レチクルR2を用いて、ショット領域51の1/2の大きさを有する第2部分露光領域51bへ静止投影露光を行う。第1実施例では、投影光学系PLの投影倍率の大きさを通常の1/4よりも小さく1/5に設定しているので、非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず物体側開口数を小さく抑えて、レンズの大型化を招くことなく、ショット領域の約1/2の大きさに設定された投影光学系PLの静止露光領域において軸外収差を良好に補正することができる。
また、大きな像側開口数を得るために投影光学系PLとウェハWとの間の光路中に媒質(脱イオン水)Lmを満たす構成を採用しているが、静止投影露光を行っているので、走査露光の場合とは異なり、媒質Lmの介在に起因するスループットの低下を招くことはない。こうして、第1実施例では、製造し易い屈折型の投影光学系PLと通常サイズのレチクル(マスク)とを用い、投影光学系PLとウェハ(感光性基板)Wとの間の光路中に高屈折率の媒質Lmを介在させて大きな実効的な像側開口数(NA=1.04)を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
[第2実施例]
第6図は、本実施形態の第2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第6図を参照すると、第2実施例の投影光学系PLは、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL1と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL3と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸レンズL5と、両凸レンズL6と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、両凹レンズL9と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL10と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL11と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL12と、ウェハ側に非球面を向けたレンズL13と、両凸レンズL14と、両凸レンズL15と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL16と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL17と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL18と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL19と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL20と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL22と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL24(境界レンズLb)とにより構成されている。
第2実施例においても第1実施例と同様に、境界レンズLbとしての平凸レンズL24とウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。また、レンズL23およびL24(Lb)が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。次の表(2)に、第2実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。
第7図は、第2実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を示している。第7図の収差図から明らかなように、第2実施例では、投影倍率の大きさが1/6の屈折型投影光学系において、ArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.04)を確保しているにもかかわらず、半径が13.9mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
第8図は、第2実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。第8図に示すように、第2実施例では、33mm×22mmのショット領域52を22mm×16.5mmの大きさを有する2つの部分露光領域52aおよび52bに分割している。ここで、各部分露光領域52aおよび52bは、半径が13.9mmのイメージサークルに包含される大きさに設定されている。ちなみに、ショット領域52は、半径が13.9mmのイメージサークルには包含されない大きさを有する。
第2実施例では、6インチサイズの第1レチクルR1を用いて、ショット領域52の1/2の大きさを有する第1部分露光領域52aへ静止投影露光を行う。次いで、第1レチクルR1を、6インチサイズの第2レチクルR2に交換する。最後に、第2レチクルR2を用いて、ショット領域52の1/2の大きさを有する第2部分露光領域52bへ静止投影露光を行う。第2実施例では、投影光学系PLの投影倍率の大きさを通常の1/4よりも小さく1/6に設定しているので、非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず物体側開口数を小さく抑え、レンズの大型化を招くことなく、ショット領域の約1/2の大きさに設定された投影光学系PLの静止露光領域において軸外収差を良好に補正することができる。
また、大きな像側開口数を得るために投影光学系PLとウェハWとの間の光路中に媒質(脱イオン水)Lmを満たす構成を採用しているが、静止投影露光を行っているので、走査露光の場合とは異なり、媒質Lmの介在に起因するスループットの低下を招くことはない。こうして、第2実施例においても第1実施例と同様に、製造し易い屈折型の投影光学系PLと通常サイズのレチクル(マスク)とを用い、投影光学系PLとウェハ(感光性基板)Wとの間の光路中に高屈折率の媒質Lmを介在させて大きな実効的な像側開口数(NA=1.04)を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
[第3実施例]
第9図は、本実施形態の第3実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第9図を参照すると、第3実施例の投影光学系PLは、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL1と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL3と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸レンズL5と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL10と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL11と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズL12と、ウェハ側に非球面を向けたレンズL13と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14と、両凸レンズL15と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL16と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL17と、開口絞りASと、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL18と、両凸レンズL19と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL20と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL22と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL24(境界レンズLb)とにより構成されている。
第3実施例では第2実施例と同様に、境界レンズLbとしての平凸レンズL24とウェハWとの間の光路には、脱イオン水からなる媒質Lmが満たされている。また、レンズL23およびL24(Lb)が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。次の表(3)に、第3実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。
第10図は、第3実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を示している。第10図の収差図から明らかなように、第3実施例では、投影倍率の大きさが1/4の屈折型投影光学系において、ArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.1)を確保しているにもかかわらず、半径が10.7mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
第11図は、第3実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。第11図に示すように、第3実施例では、33mm×26mmのショット領域53を16.5mm×13mmの大きさを有する4つの部分露光領域53a,53b,53cおよび53dに分割している。ここで、各部分露光領域53a〜53dは、半径が10.7mmのイメージサークルに包含される大きさに設定されている。ちなみに、ショット領域53は、半径が10.7mmのイメージサークルには包含されない大きさを有する。
第3実施例では、6インチサイズの第1レチクルR1を用いて、ショット領域53の1/4の大きさを有する第1部分露光領域53aへ静止投影露光を行う。次いで、第1レチクルR1を6インチサイズの第2レチクルR2に交換し、第2レチクルR2を用いて、ショット領域53の1/4の大きさを有する第2部分露光領域53bへ静止投影露光を行う。さらに、第2レチクルR2を6インチサイズの第3レチクルR3に交換し、第3レチクルR3を用いて、ショット領域53の1/4の大きさを有する第3部分露光領域53cへ静止投影露光を行う。最後に、第3レチクルR3を6インチサイズの第4レチクルR4に交換し、第4レチクルR4を用いて、ショット領域53の1/4の大きさを有する第4部分露光領域53dへ静止投影露光を行う。
第3実施例では、投影光学系PLの投影倍率の大きさを通常の1/4に設定しているが、投影光学系PLの静止露光領域をショット領域の約1/4の大きさに設定しているので、非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず、レンズの大型化を招くことなく静止露光領域において軸外収差を良好に補正することができる。また、大きな像側開口数を得るために投影光学系PLとウェハWとの間の光路中に媒質(脱イオン水)Lmを満たす構成を採用しているが、静止投影露光を行っているので、走査露光の場合とは異なり、媒質Lmの介在に起因するスループットの低下を招くことはない。こうして、第3実施例においても第1実施例および第2実施例と同様に、製造し易い屈折型の投影光学系PLと通常サイズのレチクル(マスク)とを用い、投影光学系PLとウェハ(感光性基板)Wとの間の光路中に高屈折率の媒質Lmを介在させて大きな実効的な像側開口数(NA=1.1)を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
なお、上述の各実施例では、1つのショット領域を2つまたは4つの部分露光領域に等分しているが、隣接する2つの部分露光領域を部分的に重複させて、いわゆる一部重複露光を行うこともできる。また、上述の各実施例では、1つのショット領域を2つまたは4つの部分露光領域に分割し、各部分露光領域に対する投影露光を1回ずつ行っているが、少なくとも1つの部分露光領域に対して二重露光を行うこともできる。
また、上述の各実施例では、各部分露光領域に対して静止投影露光を行っているが、レチクルおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながら各部分露光領域にレチクルパターンをスキャン露光することもできる。また、上述の各実施例では、屈折型の投影光学系を用いて各部分露光領域に対する投影露光を行っているが、これに限定されることなく、たとえば反射屈折型の投影光学系を用いて各部分露光領域に対する投影露光を行うこともできる。
以下に示す実施例においては、境界レンズLbとウェハWとの間に介在する媒質Lmとして、第4実施例では露光光に対して1.43664の屈折率を有する純水を、第5実施例では露光光に対して1.43600の屈折率を有する純水をそれぞれ用いている。
[第4実施例]
第12図は、本実施形態の第4実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第12図を参照すると、第4実施例の投影光学系PLは、レチクル側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、開口絞りASと、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とにより構成されている。
第1レンズ群G1は、レチクル側から順に、平行平面板P1と、レチクル側に平面を向けた平凹レンズL11と、両凸レンズL12と、両凸レンズL13とにより構成されている。第2レンズ群G2は、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹レンズL22と、両凹レンズL23と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とにより構成されている。
第3レンズ群G3は、レチクル側から順に、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL31と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL32と、両凸レンズL33と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL34と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL35と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL36とにより構成されている。第4レンズ群G4は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL42と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL43と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL44とにより構成されている。
第5レンズ群G5は、レチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL52と、両凸レンズL53とにより構成されている。第6レンズ群G6は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL61と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL62と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL63と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL64と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL65(境界レンズLb)とにより構成されている。
第4実施例では、境界レンズLbとしての平凸レンズL65とウェハWとの間の光路には、純水からなる媒質Lmが満たされている。また、平凸レンズL65だけが蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。
次の表(4)に、第4実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。表(4)において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率(全系の結像倍率)の大きさを、NAは像側(ウェハ側)開口数を、Ymは最大像高をそれぞれ表している。また、面番号はレチクル側からの面の順序を、rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半径:mm)を、dは各面の軸上間隔すなわち面間隔(mm)を、nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表(4)における表記は、以降の表(5)においても同様である。
第13図は、第4実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を示している。第13図の収差図から明らかなように、第4実施例では、投影倍率の大きさが1/8の屈折型投影光学系において、ArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.2)を確保しているにもかかわらず、半径(最大像高)が10.5mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
[第5実施例]
第14図は、本実施形態の第5実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第14図を参照すると、第5実施例の投影光学系PLは、レチクル側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、開口絞りASと、正の屈折力を有する第5レンズ群G5とにより構成されている。
第1レンズ群G1は、レチクル側から順に、平行平面板P1と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL11と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL12とにより構成されている。第2レンズ群G2は、レチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズL23と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25とにより構成されている。
第3レンズ群G3は、レチクル側から順に、両凹レンズL31と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL33とにより構成されている。第4レンズ群G4は、レチクル側から順に、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL41と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL42と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL43と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL44とにより構成されている。
第5レンズ群G5は、レチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51と、両凸レンズL52と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL54と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズL55と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL56と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL57(境界レンズLb)とにより構成されている。
第5実施例では、境界レンズLbとしての平凸レンズL57とウェハWとの間の光路には、純水からなる媒質Lmが満たされている。また、負メニスカスレンズL56および平凸レンズL57だけが蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。次の表(5)に、第5実施例にかかる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。
第15図は、第5実施例における横収差を示す図である。収差図において、Yは像高を示している。第15図の収差図から明らかなように、第5実施例においても第4実施例と同様に、投影倍率の大きさが1/8の屈折型投影光学系において、ArFエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数(NA=1.1)を確保しているにもかかわらず、半径(最大像高)が10.5mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
第16図は、第4および第5実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図である。第16図に示すように、第4および第5実施例では、33mm×26mmのショット領域(1つのチップに対応)7を16.5mm×13mmの大きさを有する4つの部分露光領域7a,7b,7cおよび7dに分割している。ここで、各部分露光領域7a〜7dは、半径が10.5mmのイメージサークルにほぼ包含される。
第4および第5実施例では、6インチサイズの第1レチクルR1を用いて、ショット領域7の1/4の大きさを有する第1部分露光領域7aへ静止投影露光を行う。次いで、第1レチクルR1を6インチサイズの第2レチクルR2に交換し、第2レチクルR2を用いて、ショット領域7の1/4の大きさを有する第2部分露光領域7bへ静止投影露光を行う。さらに、第2レチクルR2を6インチサイズの第3レチクルR3に交換し、第3レチクルR3を用いて、ショット領域7の1/4の大きさを有する第3部分露光領域7cへ静止投影露光を行う。最後に、第3レチクルR3を6インチサイズの第4レチクルR4に交換し、第4レチクルR4を用いて、ショット領域7の1/4の大きさを有する第4部分露光領域7dへ静止投影露光を行う。
第4および第5実施例では、投影光学系PLの投影倍率の大きさを通常の1/4よりも小さい1/8に設定するとともに、投影光学系PLの静止露光領域をショット領域の約1/4の大きさに設定しているので、非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず物体側開口数は小さく抑えられる。その結果、レンズの大型化を招くことなく、コマ収差等の軸外収差を良好に補正することができ、ひいては比較的大きな有効結像領域を確保することができる。
また、大きな像側開口数を得るために投影光学系PLとウェハWとの間の光路中に媒質(純水)Lmを満たす構成を採用しているが、静止投影露光を行っているので、走査露光の場合とは異なり、媒質Lmの介在に起因するスループットの低下を招くことはない。こうして、第4および第5実施例では、製造し易い屈折型の投影光学系PLと通常サイズのレチクル(マスク)とを用い、投影光学系PLとウェハ(感光性基板)Wとの間の光路中に高屈折率の媒質Lmを介在させて大きな実効的な像側開口数(NA=1.2または1.1)を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
なお、上述の説明では、1つのショット領域7に着目してその部分露光領域7a〜7dへ静止投影露光する部分露光工程を繰り返しているが、実際には1つのウェハW上の複数のショット領域に対して部分露光工程を繰り返すことになる。すなわち、第17A図〜第17D図に示すように、ウェハW上の複数のショット領域中の第1部分露光領域(第17A図のハッチング部)を順次露光し、マスクを交換した後に、複数のショット領域中の第2部分露光領域(第17B図のハッチング部)を順次露光する。次いで、マスクを交換した後、複数のショット領域中の第3部分露光領域(第17C図のハッチング部)を順次露光し、さらにマスクを交換した後に、複数のショット領域中の第4部分露光領域(第17D図のハッチング部)を順次露光する。
第17A図〜第17D図の例では、複数のショット領域中の複数の第1部分露光領域の間に第3または第4部分露光領域が位置する、すなわち複数のショット領域中の複数の第1部分露光領域が間隔を隔てて形成されている(複数の第1部分露光領域の間同士が互いに隣接していない)。このように、直前の露光で形成される露光領域がその直後の露光で形成される露光領域から離されているため、直前の露光による熱等の影響を直後の露光では避けることが可能となる。
また、上述の第4および第5実施例では、1つのショット領域を4つの部分露光領域に等分しているが、隣接する2つの部分露光領域を部分的に重複させて、いわゆる一部重複露光を行うこともできる。また、上述の第4および第5実施例では、1つのショット領域を4つの部分露光領域に分割し、各部分露光領域に対する投影露光を1回ずつ行っているが、少なくとも1つの部分露光領域に対して二重露光を行うこともできる。また、上述の第4および第5実施例では、各部分露光領域に対して静止投影露光を行っているが、レチクルおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながら各部分露光領域にレチクルパターンをスキャン露光することもできる。
また、上述の第4実施例では、平凸レンズL65だけが蛍石により形成されているが、たとえば平凸レンズL65を2つのレンズに分割したり、正メニスカスレンズL64を蛍石により形成したりすることにより、光学系が一対の蛍石レンズを含むように構成することが好ましい。この構成では、一対の蛍石レンズの結晶軸の方位関係を適宜設定することにより、蛍石の固有複屈折の影響を低減することができる。なお、一対の蛍石レンズの結晶軸の方位関係を適宜設定することにより蛍石の固有複屈折の影響を低減する手法については、たとえばWO2003/007045号(または米国特許公開US2003/0053036A号)公報などを参照することができる。
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき第18図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第18図のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、本実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、第19図のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。第19図において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。
次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
なお、上述の実施形態では、ArFエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばF2レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。
上述したように、本実施形態においては露光光としてArFエキシマレーザ光を用いているため、液浸露光用の液体として純水が供給される。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板(ウェハ)上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板の表面、及び投影光学系の先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
波長が193nm程度の露光光に対する純水(水)の屈折率nはほぼ1.44といわれている。露光光の光源としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いた場合、基板上では1/n、すなわち約134nmに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、すなわち約1.44倍に拡大される。
また、液体としては、その他にも、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることも可能である。
露光光としてF2レーザ光を用いる場合は、液体としてはF2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル(PFPE)等のフッ素系の液体を用いればよい。
また、上述の実施形態では、投影光学系PLと基板Pとの間に局所的に液体を満たす構成、またはステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持する構成を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については、例えば特開平6−124873号公報に開示されている。
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号及び特開平10−214783号(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)あるいは米国特許6,208,407号に開示されている。
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数NAが0.9〜1.3になることもある。このように投影光学系の開口数NAが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク(レチクル)のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク(レチクル)のパターンからは、S偏光成分(TE偏光成分)、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系PLと基板Pの表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系PLと基板Pの表面に塗布されたレジストとの間が空気(気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するS偏光成分(TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数NAが1.0を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平6−188169号に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法(特にダイポール照明法)などを適宜組み合わせるとより効果的である。
また、例えば第1乃至第3実施例のように、ArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系PLを使って、微細なライン・アンド・スペース(L/S)パターン(例えば25〜50nm程度のL/S)を基板P上に露光するような場合、マスクMの構造(例えばパターンの微細度やクロムの厚み)によっては、光導波路(Wave guide)効果によりマスクMが偏光板として作用し、コントラストを低下させるP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりS偏光成分(TE偏光成分)の回折光が多くマスクから射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏光照明を用いるのが望ましいが、ランダム偏光光でマスクMを照明しても、開口数NAが0.9〜1.3のように大きい投影光学系を使って高い解像性能を得ることができる。
また、マスクM上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような場合には、ワイヤグリッド(Wire Grid)効果によりP偏光成分(TM偏光成分)がS偏光成分(TE偏光成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えばArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系を使って、25nmより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような条件であれば、S偏光成分(TE偏光成分)の回折光がP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりも多くマスクから射出されるので、投影光学系の開口数NAが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
なお、上述の第4および第5実施例では、1/8以下の大きさの投影倍率を有する投影光学系を使って露光するため、マスク上のライン・アンド・スペースパターンにおける光導波路(Wave guide)効果やワイヤグリッド(Wire Grid)効果の影響が少なくなる利点もある。
さらにマスク(レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明(S偏光照明)だけでなく、光軸を中心とした円の接線(周)方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク(レチクル)のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数NAが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
また、本発明の別の態様では、像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することのできる屈折型の投影光学系を実現することができる。その結果、本発明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、たとえば複数の部分露光領域を含む1つのショット領域への投影露光に際して部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことにより、製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
Claims (57)
- マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記感光性基板上の1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、
前記1つのショット領域は複数の部分露光領域を含み、
前記露光工程は、前記部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第1項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行う静止露光工程と、
静止投影露光が行われた前記部分露光領域とは異なる部分露光領域に静止投影露光を行うために、前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させる移動工程とを含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第2項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は約1/5以下の大きさの投影倍率を有し、
前記露光工程では、前記1つのショット領域の約1/2の大きさの部分露光領域への静止投影露光を少なくとも2回繰り返すことにより前記1つのショット領域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第3項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、前記1つのショット領域の約1/2の大きさの部分露光領域への静止投影露光を2回だけ繰り返すことにより前記1つのショット領域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第3項または第4項に記載の露光方法において、
前記露光工程における第1回目の静止投影露光と第2回目の静止投影露光との間に前記マスクを交換する交換工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第2項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は約1/4の大きさの投影倍率を有し、
前記露光工程では、前記1つのショット領域の約1/4の大きさの部分露光領域への静止投影露光を少なくとも4回繰り返すことにより前記1つのショット領域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第6項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、前記1つのショット領域の約1/4の大きさの部分露光領域への静止投影露光を4回だけ繰り返すことにより前記1つのショット領域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第1項又は第2項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は1/8以下の倍率の大きさを有することを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第8項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、複数のショット領域への投影露光を行い、且つ互いに隣接しない部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第9項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、前記複数のショット領域のそれぞれの部分露光領域における特定の部分露光領域への露光を終えた後に、前記複数のショット領域のそれぞれの部分露光領域における別の部分露光領域への露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第10項に記載の露光方法において、
前記露光工程における前記特定の部分露光領域への露光と前記別の部分露光領域への露光との間に前記マスクを交換する交換工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第8項乃至第11項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、前記1つのショット領域の約1/4の大きさの部分露光領域への投影露光を行い、
前記露光工程は、少なくとも4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第1項乃至第11項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記複数の部分露光領域のうちの少なくとも2つの部分露光領域は、互いに一部重複していることを特徴とする露光方法。 - マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の第1の静止露光領域へ投影露光する第1露光工程と、
前記第1露光工程の直後に実行されて、前記第1露光工程で投影露光された前記第1の静止露光領域とは隣接していない第2の静止露光領域へ投影露光を行うために、前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させる移動工程と、
前記移動工程の直後に実行されて、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の前記第2の静止露光領域へ投影露光する第2露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第14項に記載の露光方法において、
前記第1露光工程と前記第2露光工程との間において前記マスクは交換されないことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第14項又は第15項に記載の露光方法において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記第1および第2の静止露光領域とは異なる第3の静止露光領域へ投影露光する第3露光工程をさらに含み、
前記第3の静止露光領域は、前記第1の静止露光領域と前記第2の静止露光領域との間に位置することを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第16項に記載の露光方法において、
前記第2露光工程と前記第3露光工程との間に前記マスクを交換する交換工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第16項又は第17項に記載の露光方法において、
前記第3の静止露光領域は、前記第1の静止露光領域または前記第2の静止露光領域と一部重複していることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第1項乃至第18項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は、複数の光透過部材のみにより構成された屈折光学系であることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第1項乃至第19項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記媒質は水を有することを特徴とする露光方法。 - マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路が1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、
前記投影光学系は、前記感光性基板上に形成すべき1つのショット領域よりも実質的に小さい静止露光領域を有し、
前記ショット領域への投影露光に際して、前記ショット領域の一部への投影露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第21項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記ショット領域の一部に対して静止投影露光を行い、前記ショット領域の前記一部とは異なる一部に対して静止投影露光を行うために、少なくとも前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第22項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約1/2の大きさを有し、前記投影光学系は約1/5以下の大きさの投影倍率を有することを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第22項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約1/4の大きさを有し、前記投影光学系は約1/4の大きさの投影倍率を有することを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第22項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約1/4の大きさを有し、前記投影光学系は1/8以下の大きさの投影倍率を有することを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第21項乃至第25項の何れか一項に記載の露光装置において、
前記ショット領域の前記一部と、前記異なる一部とは、互いに一部重複していることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第21項乃至第26項の何れか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系は、複数の光透過部材のみにより構成された屈折光学系であることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第21項乃至第27項の何れか一項に記載の露光装置において、
前記媒質は水を有することを特徴とする露光装置。 - マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置において、
前記感光性基板を移動可能に保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たすための手段と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の第1の静止露光領域へ投影露光し、該第1の静止露光領域への投影露光に引き続いて、前記第1露光工程で投影露光された前記第1の静止露光領域とは隣接していない第2の静止露光領域へ投影露光を行うために、前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ、前記感光性基板の相対的な移動に引き続いて、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記感光性基板上の前記第2の静止露光領域へ投影露光するように、少なくとも前記基板ステージを制御する制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第29項に記載の露光装置において、
前記第1の静止露光領域への投影露光と前記第2の静止露光領域への投影露光との間において前記マスクは交換されないことを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第29項又は第30項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記第1および第2の静止露光領域とは異なる第3の静止露光領域へ投影露光し、
前記第3の静止露光領域は、前記第1の静止露光領域と前記第2の静止露光領域との間に位置することを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第31項に記載の露光装置において、
前記第2露光工程と前記第3露光工程との間に前記マスクを交換することを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第31項又は第32項に記載の露光装置において、
前記第3の静止露光領域は、前記第1の静止露光領域または前記第2の静止露光領域と隣接していることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第31項又は第32項に記載の露光装置において、
前記第3の静止露光領域は、前記第1の静止露光領域または前記第2の静止露光領域と一部重複していることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第29項乃至第34項の何れか一項に記載の露光装置において、
前記媒質は水を有することを特徴とする露光装置。 - 第1面の縮小像を第2面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記第2面との間の光路は1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、
前記投影光学系中のパワーを有する光学部材はすべて透過性の光学部材であり、
前記投影光学系の倍率の大きさは1/8以下であり、
前記第1面側および前記第2面側の双方にほぼテレセントリックに構成されていることを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第36項に記載の投影光学系において、
前記第2面側の瞳位置から前記第2面までの距離をL2とし、前記第1面から前記第2面までの距離をLAとするとき、
0.18<L2/LA<0.245 (1)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第36項又は第37項に記載の投影光学系において、
前記第2面側の瞳位置またはその近傍に配置された少なくとも1つの可変開口絞りを有することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第36項乃至第38項の何れか一項に記載の投影光学系において、
前記第1面側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第6レンズ群とを備え、
前記第1面の光軸上の1点からの光束が各光学面上で占める領域の大きさを部分径と定義するとき、前記投影光学系中の部分径の最大値をPXとし、前記第2レンズ群中の部分径の最小値をP2とするとき、
0.04<P2/PX<0.2 (2)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第39項に記載の投影光学系において、
前記第4レンズ群中のレンズの最小有効径をD4とし、前記第1面の有効径をD0とするとき、
0.4<D4/D0<0.9 (3)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第36項乃至第38項の何れか一項に記載の投影光学系において、
前記第1面側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第5レンズ群とを備え、
前記第1面の光軸上の1点からの光束が各光学面上で占める領域の大きさを部分径と定義するとき、前記投影光学系中の部分径の最大値をPXとし、前記第3レンズ群中の部分径の最小値をP3とするとき、
0.07<P3/PX<0.23 (4)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第41項に記載の投影光学系において、
前記第3レンズ群中のレンズの最小有効径をD3とし、前記第1面の有効径をD0とするとき、
0.35<D3/D0<0.85 (5)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。 - 請求の範囲第36項乃至第42項の何れか一項に記載の投影光学系において、
前記媒質は水を有することを特徴とする投影光学系。 - 前記第1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に形成するための請求の範囲第36項乃至第43項の何れか一項に記載の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
- 請求の範囲第44項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記パターンの像を前記感光性基板上の一部に形成し、前記一部とは異なる一部に対して前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、前記パターンの像を形成するために、少なくとも前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させることを特徴とする露光装置。 - 請求の範囲第45項に記載の露光装置において、
前記ショット領域の前記一部と、前記異なる一部とは、互いに一部重複していることを特徴とする露光装置。 - 前記第1面に設定されたマスクを照明する照明工程と、
請求の範囲第36項乃至第43項の何れか一項に記載の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第47項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、複数の部分露光領域を含む1つのショット領域へ投影露光を行い、
前記露光工程は、前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第48項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、前記1つのショット領域の約1/4の大きさの部分露光領域への投影露光を行い、
前記露光工程は、少なくとも4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第48項又は第49項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第48項乃至第50項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記露光工程における第1回目の部分露光工程と第2回目の部分露光工程との間に前記マスクを交換するマスク交換工程をさらに備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第51項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、複数のショット領域への投影露光を行い、
前記マスク交換工程は、前記複数のショット領域に対する前記第1回目の部分露光工程と前記複数のショット領域に対する前記第2回目の部分露光工程との間に実行されることを特徴とする露光方法。 - マスクに形成されたパターンの縮小像を、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法において、
倍率の大きさが1/8以下の投影光学系を準備する準備工程と、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を1.1よりも大きな屈折率を有する媒質で満たす充填工程と、
前記感光性基板上の1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、
前記露光工程では、複数の部分露光領域を含む1つのショット領域へ投影露光を行い、
前記露光工程は、前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第53項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、前記1つのショット領域の約1/4の大きさの部分露光領域への投影露光を行い、
前記露光工程は、少なくとも4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第53項又は第54項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第53項乃至第55項の何れか一項に記載の露光方法において、
前記露光工程における第1回目の部分露光工程と第2回目の部分露光工程との間に前記マスクを交換するマスク交換工程をさらに備えていることを特徴とする露光方法。 - 請求の範囲第56項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、複数のショット領域への投影露光を行い、
前記マスク交換工程は、前記複数のショット領域に対する前記第1回目の部分露光工程と前記複数のショット領域に対する前記第2回目の部分露光工程との間に実行されることを特徴とする露光方法。
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