KR101332494B1

KR101332494B1 - 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법

Info

Publication number: KR101332494B1
Application number: KR1020077021025A
Authority: KR
Inventors: 도모와키 다카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2013-11-26
Also published as: EP1860477A1; US20060262277A1; WO2006087978A1; TW200632373A; EP1860477A4; TWI399569B; JP5201526B2; US7283206B2; KR20070107126A; EP1860477B1; JPWO2006087978A1

Abstract

적어도 8장의 반사경을 구비한 반사형 광학계로서, 직경 방향으로 소형화된 투영 광학계, 예컨대, 8개의 반사경(M1∼M8)을 구비하여, 제1면(4)의 축소상을 제2면(7) 상에 형성하는 투영 광학계, 제1 면으로부터 광에 기초하여 제1면의 제1 중간상(IMI1)을 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 제1 중간상으로부터 광에 기초하여 제1면의 제2 중간상(IMI2)을 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)와, 제2 중간상으로부터 광에 기초하여 축소상을 제2면 상에 형성하기 위한 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구비하고 있다. 제3 반사 결상 광학계를 구성하는 반사경(M5∼M8)의 수는 제1 반사 결상 광학계를 구성하는 반사경(M1, M2)의 수보다도 많다.

Description

투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법{PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE EQUIPMENT AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이며, 예컨대 X선을 이용하여 미러 프로젝션 방식에 의해 마스크 상의 회로 패턴을 감광성 기판 상에 전사하는 X선 투영 노광 장치에 적합한 반사형 투영 광학계에 관한 것이다.

종래, 반도체 소자 등의 제조에 사용되는 노광 장치로서, X선을 이용한 노광 장치가 주목되고 있다. 노광광으로서 X선을 이용하는 경우, 사용 가능한 투과 광학 재료 및 굴절 광학 재료가 없어지기 때문에, 반사형 마스크를 이용하는 동시에, 반사형 투영 광학계를 이용하게 된다. 종래, 노광광으로서 X선을 이용하는 노광 장치에 적용 가능한 투영 광학계로서, 예컨대 미국 특허 제6,710,917호 명세서(특허 공개 2002-139672호 공보에 대응)에는 8장의 반사경으로 이루어지는 8장 미러 반사형 광학계가 제안되어 있다.

[특허 문헌 1] 미국 특허 제6,710,917호 명세서

특허 문헌 1의 제2 실시예에 개시된 종래의 반사형 투영 광학계는 제2 반사경과 제3 반사경 사이 및 제6 반사경과 제7 반사경 사이에 각각 중간상을 형성하는 3회 결상형 광학계이다. 이 예에서는 제6 반사경이 광축으로부터 가장 떨어진 위치에 반사 영역(사용 영역)을 갖는 반사경, 즉 유효 반경이 가장 큰 반사경이다. 이 가장 큰 제6 반사경의 반사면은 구면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 반사 영역이 광축으로부터 비교적 크게 떨어진 위치에 있음에도 불구하고, 간섭계를 이용하여 제6 반사경 반사면의 면 형상을 검사하는 것이 비교적 용이하다. 이것에 대하여, 광축으로부터 비교적 크게 떨어진 위치에 있는 비구면 형상의 반사면의 면 형상을 간섭계를 이용하여 검사하는 것은 용이하지 않다.

그러나, 전술한 종래의 반사형 투영 광학계에서는 최대 물체 높이(H0)가 110 mm이면서 가장 큰 제6 반사경의 유효 반경(MΦ)이 약 400 mm나 되기 때문에, 최대 물체 높이(H0)에 대한 최대 유효 반경(MΦ)의 비(MΦ/H0)가 약 3.66이며, 직경 방향으로 매우 대형화된 광학계로 되어 있다. 또한, 광학계의 전체 길이(물상(物像)간 거리)(TT)가 약 1956 mm나 되기 때문에, 최대 물체 높이(H0)에 대한 전체 길이(TT)의 비(TT/H0)가 약 17.8이며, 축 방향으로 매우 대형화된 광학계로 되어 있다. 또한, 전술한 종래의 반사형 투영 광학계에서는 상측 개구수(NA)가 0.4이지만, 고해상도의 달성을 위해 상측 개구수(NA)를 더욱 증대시키는 것이 요망되고 있다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 적어도 8장의 반사경을 구비한 3회 결상형의 반사형 광학계로서, 직경 방향으로 소형화된 투영 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 비교적 큰 상측 개구수를 갖는 투영 광학계를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 예컨대 노광광으로서 X선을 이용하여 큰 해상력을 확보하고, 고해상도이며, 또한, 높은 작업 처리량인 투영 노광을 행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태에서는 적어도 8개의 반사경을 구비하고, 제1면의 축소상을 제2면 상에 형성하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제1면으로부터 광에 기초하여 상기 제1면의 제1 중간상을 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 상기 제1 중간상으로부터의 광에 기초하여 상기 제1면의 제2 중간상을 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)와, 상기 제2 중간상으로부터의 광에 기초하여 상기 축소상을 상기 제2면 상에 형성하기 위한 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구비하고,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수는 상기 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 또한, 상기 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수 이상인 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제2 형태에서는 상기 제1면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명계와, 상기 마스크의 패턴을 상기 제2면에 설정된 감광성 기판 상에 투영하기 위한 제1 형태의 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 형태에서는 제2 형태의 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법을 제공한다.

[발명의 효과]

본 발명의 투영 광학계에서는 적어도 8장의 반사경으로 이루어지는 3회 결상형 광학계에 있어서, 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 또한, 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수 이상이 되도록 제3 반사 결상 광학계(G3)가, 예컨대 4개의 반사경(M7∼M10)에 의해 구성되어 있다. 그 결과, 제3 반사 결상 광학계를 2개의 반사경에 의해 구성하는 종래 기술과는 다르며, 가장 큰 반사경의 유효 반경을 비교적 작게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 직경 방향으로 소형화되고, 또한, 비교적 큰 상측 개구 수를 갖는 투영 광학계를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 노광광으로서 X선을 사용할 수 있다. 이 경우, 투영 광학계에 대하여 마스크 및 감광성 기판을 상대 이동시켜 마스크 패턴을 감광성 기판 상으로 고해상도이며, 또한, 높은 작업 처리량으로 투영 노광하게 된다. 그 결과, 큰 해상력을 갖는 주사형 노광 장치를 이용하여, 양호한 노광 조건을 기초로 고정밀도인 디바이스를 높은 작업 처리량으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 웨이퍼 상에 형성되는 원호형 유효 결상 영역과 광축과의 위치 관계를 도시한 도면이다.

도 3은 본 실시형태의 제1 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 제1 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 도시한 도면이다.

도 5는 본 실시형태의 제2 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 6은 제2 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 도시한 도면이다.

도 7은 본 실시형태의 제3 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 8은 제3 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 도시한 도면이다.

도 9는 본 실시형태의 제4 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 10은 제4 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 도시한 도면이다.

도 11은 본 실시형태의 제5 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시한 도면이다.

도 12는 제5 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 도시한 도면이다.

도 13은 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 일례에 대해서 그 흐름도를 도시한 도면이다.

제1 발명의 투영 광학계는, 예컨대 10개의 반사경(M1∼M10)에 의해 구성되어 있으며, 제1면(물체면)으로부터의 광이 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 제1면의 제1 중간상을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상으로부터의 광은 제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 제1면의 제2 중간상(제1 중간상의 상)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제2 중간상으로부터의 광은 제3 반사 결상 광학계(G3)를 통해 제1면의 최종 축소상(제2 중간상의 상)을 제2면(상면) 상에 형성한다.

즉, 제1면의 제1 중간상은 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2) 사이의 광로 중에 형성되고, 제1면의 제2 중간상은 제2 반사 결상 광학계(G2)와 제3 반사 결상 광학계(G3) 사이의 광로 중에 형성된다. 제1 발명의 투영 광학계에서는 전술한 바와 같이, 예컨대 10장 미러 반사형으로 3회 결상형 기본 구성에 있어서, 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 또한, 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수 이상이다.

구체적으로는 제3 반사 결상 광학계(G3)는, 예컨대 4개 이상의 반사경을 갖는다. 또한, 제1 발명의 구체적인 일례로서, 제1 반사 결상 광학계(G1)는 2개의 반사경, 즉 제1 반사경(M1) 및 제2 반사경(M2)을 갖고, 제2 반사 결상 광학계(G2)는 4개의 반사경, 즉 제3 반사경(M3)∼제6 반사경(M6)을 가지며, 제3 반사 결상 광학계(G3)는 4개의 반사경, 즉 제7 반사경(M7)∼제10 반사경(M10)을 갖는다.

일반적으로, 3회 결상형의 반사 광학계에 있어서, 전술한 특허 문헌 1과 같이 제3 반사 결상 광학계를 2개의 반사경에 의해 구성하는 종래 기술의 경우, 광학계의 상측 개구수(NA)에 직접적으로 의존하여 제2 반사 결상 광학계 중 가장 큰 반사경(나아가서는 광학계 중 가장 큰 반사경)의 유효 반경이 결정된다. 제1 발명에서는, 예컨대 10장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계에 있어서, 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 또한, 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수 이상이 되도록 제3 반사 결상 광학계(G3)가, 예컨대 4개의 반사경(M7∼M10)에 의해 구성되어 있다.

그 결과, 가장 큰 반사경의 유효 반경이 상측 개구수(NA)에 직접적으로 의존하지 않고, 광학계의 상측 개구수(NA)를 비교적 크게 설정하여도 가장 큰 반사경의 유효 반경을 비교적 작게 억제할 수 있다. 즉, 제1 발명에서는, 예컨대 10장의 반사경을 구비한 3회 결상형의 10장 미러 반사형 광학계로서, 직경 방향으로 소형화되고, 또한, 비교적 큰 상측 개구수를 갖는 투영 광학계를 실현할 수 있다.

또한, 제1 발명의 투영 광학계에서는 가장 물체측에 배치된 제1 반사 결상 광학계(G1)를 2개의 반사경(M1 및 M2)에 의해 구성함으로써, 제1 반사 결상 광학계(G1) 중 반사경(M1 및 M2)의 유효 반경의 대형화를 회피할 수 있다. 만일 제1 반사 결상 광학계(G1)를 4개의 반사경에 의해 구성하면, 제1 반사 결상 광학계(G1) 중의 광로에서 광속(光束)이 밀집되고, 반사경에 의해 결상 광속이 차단되지(비네팅(vignetting)) 않도록 설계하는 것이 현저히 곤란해진다. 또한, 반사경 자체도 상호 접근하여, 각 반사경의 이면에 필요한 공간을 확보하는 것이 현저히 곤란해진다.

제1 발명의 투영 광학계에서는 다음 조건식(1)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(1)에 있어서, H0은 제1면에서의 최대 물체 높이이며, MΦ는 반사경(M1∼M10)의 유효 반경의 최대값이다. 즉, MΦ는 광축으로부터 가장 떨어진 반사 영역(사용 영역)을 갖는 반사경(가장 큰 반사경)에 있어서 광축을 중심으로 하여 이 반사 영역에 외접하는 원의 반경이다.

0.5＜MΦ/H0＜2.5 (1)

조건식(1)의 상한값을 상회하면, 가장 큰 반사경의 유효 반경(MΦ)이 너무 커져 광학계가 직경 방향으로 대형화되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 조건식(1)의 하한값을 하회하면, 예컨대 10장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계를 설계하는 것이 현실적으로 현저히 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 광학계의 직경 방향을 따른 대형화를 더욱 양호하게 억제하기 위해서는 조건식(1)의 상한값을 2.0으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 발명의 투영 광학계에서는 다음 조건식(2)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(2)에 있어서, H0은 전술한 바와 같이 제1면에서의 최대 물체 높이이며, TT는 제1면과 제2면 사이의 축 상 간격(즉, 물상간 거리)이다.

10＜TT/H0＜15 (2)

조건식(2)의 상한값을 상회하면, 광학계의 전체 길이로서의 축 상 간격(TT)이 너무 커져 광학계가 축 방향(광축에 따른 방향)으로 대형화되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 조건식(2)의 하한값을 하회하면, 예컨대 10장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계를 설계하는 것이 현실적으로 현저히 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 광학계의 축 방향에 따른 대형화를 더욱 양호하게 억제하기 위해서는 조건식(2)의 상한값을 13으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 발명의 투영 광학계에서는 제4 반사경(M4)의 반사면 위치 또는 그 근방 위치에 혹은 제5 반사경(M5)의 반사면 위치 또는 그 근방 위치에 구경 조리개(aperture stop)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 구성은, 예컨대 10장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계에 있어서 큰 상측 개구수(NA)를 확보하는 데 유리하다. 이 구경 조리개에 의해, 광속을 임의의 크기로 제한할 수 있기 때문에, 광량의 조절이나 제2면(상면)에서의 초점 심도 및 피사계 심도 조절을 행할 수 있다. 또한, 제1 발명의 투영 광학계에서는 고해상도를 달성하기 위해 상측(제2면측)의 개구수(NA)가 0.45 이상인 것이 바람직하다.

한편, 제2 발명의 투영 광학계는, 예컨대 8개의 반사경(M1∼M8)에 의해 구성되어 있으며, 제1면(물체면)으로부터의 광이 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 제1면의 제1 중간상을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상으로부터의 광은 제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 제1면의 제2 중간상(제1 중간상의 상)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제2 중간상으로부터의 광은 제3 반사 결상 광학계(G3)를 통해 제1면의 최종 축소상(제2 중간상의 상) 을 제2면(상면) 상에 형성한다.

즉, 제1면의 제1 중간상은 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2) 사이의 광로 중에 형성되고, 제1면의 제2 중간상은 제2 반사 결상 광학계(G2)와 제3 반사 결상 광학계(G3) 사이의 광로 중에 형성된다. 제2 발명의 투영 광학계에서는 전술한 바와 같이, 예컨대 8장 미러 반사형으로 3회 결상형의 기본 구성에 있어서, 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 또한, 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수보다도 많다.

바꾸어 말하면, 제2 발명의 투영 광학계에서는 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 가장 많다. 또한, 제2 발명의 구체적인 일례로서, 제1 반사 결상 광학계(G1)는 2개의 반사경, 즉 제1 반사경(M1) 및 제2 반사경(M2)을 갖고, 제2 반사 결상 광학계(G2)는 2개의 반사경, 즉 제3 반사경(M3) 및 제4 반사경(M4)을 가지며, 제3 반사 결상 광학계(G3)는 4개의 반사경, 즉 제5 반사경(M5)∼제8 반사경(M8)을 갖는다.

제2 발명의 투영 광학계에서는, 예컨대 8장 미러 반사형으로 3회 결상형의 기본 구성에 있어서 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수가 가장 많은 구성을 채용하고 있기 때문에, 제3 반사 결상 광학계(G3)에 입사하는 광속의 방향을 광축으로부터 떨어진 방향에 설정할 수 있다. 제3 반사 결상 광학계(G3)에 입사하는 광속의 방향을 광축으로부터 떨어진 방향에 설정함으로써, 제2 반사 결상 광학계(G2)에 있어서의 반사경의 유효경의 대형화를 피할 수 있다. 즉, 제2 발명에 서는, 예컨대 8장의 반사경을 구비한 3회 결상형의 8장 미러 반사형 광학계로서, 직경 방향으로 소형화된 투영 광학계를 실현할 수 있다.

또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 제1 반사 결상 광학계(G1) 및 제2 반사 결상 광학계(G2)를 각각 2장의 반사경으로 구성함으로써, 주광선의 경사 각도를 가능한 한 작게 억제할 수 있고, 나아가서는 제2 반사 결상 광학계(G2)에 있어서 광속을 받는 반사경 유효경의 대형화를 피할 수 있다.

제2 발명의 투영 광학계에서는 다음 조건식(3)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(3)에 있어서, H0은 제1면에서의 최대 물체 높이이며, MΦ는 반사경(M1∼M8)의 유효 반경의 최대값이다. 즉, MΦ는 광축으로부터 가장 떨어진 반사 영역(사용 영역)을 갖는 반사경(가장 큰 반사경)에 있어서 광축을 중심으로 하여 이 반사 영역에 외접하는 원의 반경이다.

0.7＜MΦ/H0＜2.5 (3)

조건식(3)의 상한값을 상회하면, 가장 큰 반사경의 유효 반경(MΦ)이 너무 커져 광학계가 직경 방향으로 대형화되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 조건식(3)의 하한값을 하회하면, 예컨대 8장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계를 설계하는 것이 현실적으로 현저히 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다. 즉, 제2발명에서는 조건식(3)을 만족함으로써, 가장 큰 반사경의 유효 반경(MΦ)을 작게 억제할 수 있고, 나아가서는 투영 광학계의 직경 방향의 대형화를 방지할 수 있다.

또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 가장 큰 반사경의 유효 반경(MΦ)이 다음 조건식(4)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(4)을 만족함으로써, 가장 큰 반 사경의 유효 반경(MΦ)을 작게 억제할 수 있고, 나아가서는 투영 광학계의 직경 방향의 대형화를 방지할 수 있다.

200 mm＜MΦ＜350 mm (4)

또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 다음 조건식(5)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(5)에 있어서, d4는 제4 반사경(M4)으로부터 제5 반사경(M5)까지의 광축에 따른 거리이며, d5는 제5 반사경(M5)으로부터 제6 반사경(M6)까지의 광축에 따른 거리이다.

0.05＜d5/d4＜0.5 (5)

조건식(5)의 하한값을 하회하면, 제6 반사경(M6)이 제5 반사경(M5)에 너무 접근하여, 광속의 폭을 충분히 확보하는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 조건식(5)의 상한값을 상회하면, 제4 반사경(M4)과 제6 반사경(M6) 사이에 존재하는 제3 반사경(M3)과 제8 반사경(M8)이 서로 너무 접근하며, 또한, 제3 반사경(M3) 및 제8 반사경(M8)이 제4 반사경(M4)이나 제6 반사경(M6)에 너무 접근하여, 각 반사경의 이면측에 배치하여야 하는 냉각 장치 등을 위한 공간(스페이스)을 충분히 확보하는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 다음 조건식(6)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식(6)에 있어서, d4는 제4 반사경(M4)으로부터 제5 반사경(M5)까지의 광축에 따른 거리이며, d6은 제6 반사경(M6)으로부터 제7 반사경(M7)까지의 광축에 따른 거리이다.

0.1＜d6/d4＜1.0 (6)

조건식(6)의 하한값을 하회하면, 제7 반사경(M7)으로의 입사 광선 각도가 너무 커져 제7 반사경(M7)의 반사 특성의 열화나 불균일의 원인이 되기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 조건식(6)의 상한값을 상회하면, 제4 반사경(M4)과 제6 반사경(M6) 사이에 존재하는 제3 반사경(M3)과 제8 반사경(M8)이 서로 너무 접근하며, 또한, 제3 반사경(M3) 및 제8 반사경(M8)이 제4 반사경(M4)이나 제6 반사경(M6)에 너무 접근하여 각 반사경의 이면측에 배치하여야 하는 냉각 장치 등을 위한 공간(스페이스)을 충분히 확보하는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 제4 반사경(M4)의 반사면 위치에 구경 조리개를 설치하는 것이 바람직하다. 이 구성은, 예컨대 8장 미러 반사형으로 3회 결상형 광학계에 있어서 큰 상측 개구수(NA)를 확보하는데 유리하다. 이 구경 조리개에 의해 광속을 임의의 크기로 제한할 수 있기 때문에, 광량의 조절이나 제2면(상면)에서의 초점 심도 및 피사계 심도의 조절을 행할 수 있다. 또한, 제2 발명의 투영 광학계에서는 고해상도를 달성하기 위해 상측(제2면측)의 개구수(NA)가 0.3 이상인 것이 바람직하고, 상측 개구수(NA)가 0.4 이상인 것이 보다 바람직하다.

제2 발명의 반사형 투영 광학계에서는 상기한 각 조건식(3)∼(6)을 순조롭게 만족시키기 위해, 제1면(물체면)으로부터 제2 중간상까지 사용되는 반사경(즉 제1반사 결상 광학계(G1) 중 반사경 및 제2 반사 결상 광학계(G2) 중 반사경)의 매수를 4장으로 구성하고, 제2 중간상으로부터 제2면(상면)까지 사용되는 반사경[즉 제3 반사 결상 광학계(G3) 중 반사경]의 매수를 4장으로 구성하는 것이 바람직하다. 이 구성을 만족하지 않는 경우, 상기한 각 조건식(3)∼(6)을 전부 만족시키는 것이 곤란해지며, 각종 결점, 예컨대 반사경의 유효경이 커지는 결점이나 반사경으로의 광속의 입사각이 커지는 결점이나 각 반사경의 간격이 좁아지는 결점 등이 발생하기 쉽다.

또한, 본 발명(제1 발명 및 제2 발명)의 투영 광학계는 상측(제2 면측)에 대략 텔레센트릭 광학계인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 예컨대 노광 장치에 적용되는 경우, 투영 광학계의 초점 심도 내에서 웨이퍼에 요철이 있어도 양호한 결상이 가능해진다.

또한, 본 발명의 투영 광학계에서는 제1 반사 결상 광학계(G1)가 적어도 1장의 오목면 반사경을 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 제1면(물체면)의 물체로부터 발산 광속을 수렴시켜 제1 중간상을 결상시킬 수 있다. 만일 제1 결상 광학계(G1)에 오목면 반사경이 포함되어 있지 않으면, 제1면으로부터의 발산 광속을 수렴시킬 수 없고, 제1 중간상이 허상이 되며, 그 형성 위치도 광학계로부터 상당히 떨어지게 된다. 그 경우, 허상으로서의 제1 중간상으로부터의 광속이 제1 반사경(M1)의 옆을 통과할 때에 광속의 폭이 넓어진 상태가 되기 때문에, 광학계 전체가 커지게 된다.

또한, 본 발명의 투영 광학계에서는 제2 반사 결상 광학계(G2)가 적어도 1장의 오목면 반사경을 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 제1 반사 결상 광학계(G1)에 의해 형성된 제1 중간상으로부터의 발산 광속을 수렴시켜 제2 중간상을 결상시킬 수 있다. 만일 제2 결상 광학계(G2)에 오목면 반사경이 포함되어 있지 않으면, 제1 중간상으로부터의 발산 광속을 수렴시킬 수 없고, 제2 중간상이 허상이 되며, 그 형성 위치도 광학계로부터 상당히 떨어지게 된다. 그 경우, 제1 발명에서는 허상으로서의 제1 중간상으로부터의 광속이 제5 반사경(M5)의 옆을 통과할 때에 광속의 폭이 넓어진 상태가 되기 때문에, 광학계 전체가 커지게 된다. 제2 발명에서는 허상으로서의 제1 중간상으로부터의 광속이 제3 반사경(M3)의 옆을 통과할 때에 광속의 폭이 넓어진 상태가 되기 때문에, 광학계 전체가 커지게 된다.

또한, 본 발명의 투영 광학계에서는 제3 반사 결상 광학계(G3)가 적어도 1장의 오목면 반사경을 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 제2 반사 결상 광학계(G2)에 의해 형성된 제2 중간상으로부터의 발산 광속을 수렴시켜 제2면(상면)에 최종상으로서 결상시킬 수 있다. 만일 제3 결상 광학계(G3)에 오목면 반사경이 포함되어 있지 않으면, 제2 중간상으로부터의 발산 광속을 수렴시킬 수 없고, 최종상이 허상이 되며, 제2면 상에 제1면의 상을 형성할 수 없게 된다. 이상과 같이, 각 중간상의 결상 위치가 대형 반사경의 근변이 되도록 구성함으로써, 광속의 폭이 좁아진 상태에서 대형 반사경의 옆을 통과시켜 광학계의 대형화를 막고 있다.

또한, 본 발명의 투영 광학계에서는 모든 반사경이 비구면 형상으로 형성된 반사면을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 비구면을 도입함으로써, 수차를 양호하게 보정하여 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 반사경의 반사면은 광축에 관해서 회전 대칭인 비구면형으로 형성되고, 각 반사면을 규정하는 비구면의 최대 차수는 10차 이상인 것이 바람직하다.

본 발명(제1 발명 및 제2 발명)의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 노광광으로서 X선을 사용할 수 있다. 이 경우, 투영 광학계에 대하여 마스크 및 감 광성 기판을 상대 이동시켜 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 고해상도이며, 또한, 높은 작업 처리량으로 투영 노광하게 된다. 그 결과, 큰 해상력을 갖는 주사형 노광 장치를 이용하여, 양호한 노광 조건을 기초로 고정밀도인 디바이스를 높은 작업 처리량으로 제조할 수 있다.

본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 2는 웨이퍼 상에 형성되는 원호형의 유효 결상 영역과 광축과의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 투영 광학계의 광축 방향, 즉 감광성 기판인 웨이퍼의 법선 방향을 따라 Z축을, 웨이퍼면 내에서 도 1의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 웨이퍼면 내에서 도 1의 지면에 수직인 방향으로 X축을 각각 설정하고 있다.

도 1의 노광 장치는 노광광을 공급하기 위한 광원으로서, 예컨대 레이저 플라즈마 X 선원(1)을 구비하고 있다. X 선원(1)으로부터 사출된 광은 파장 선택 필터(2)를 통해 조명 광학계(3)에 입사된다. 여기서, 파장 선택 필터(2)는 X 선원(1)이 공급하는 광으로부터 소정 파장(13.5 nm)의 X선만을 선택적으로 투과시켜 다른 파장광의 투과를 차단하는 특성을 갖는다. 파장 선택 필터(2)를 투과한 X선은 복수의 반사경으로 구성된 조명 광학계(3)를 통해 전사하여야 하는 패턴이 형성된 반사형 마스크(4)를 조명한다.

마스크(4)는 그 패턴면이 XY 평면을 따라 연장되도록 Y 방향을 따라 이동 가능한 마스크 스테이지(5)에 의해 유지되고 있다. 그리고, 마스크 스테이지(5)의 이동은 도시를 생략한 레이저 간섭계에 의해 계측되도록 구성되어 있다. 마스크(4) 상에는 Y축에 관해서 대칭인 원호형의 조명 영역이 형성된다. 조명된 마스크(4)로부터의 광은 반사형 투영 광학계(6)를 통해 감광성 기판인 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 상을 형성한다.

즉, 웨이퍼(7) 상에는 도 2에 도시하는 바와 같이, Y축에 관해서 대칭인 원호형의 유효 결상 영역이 형성된다. 도 2를 참조하면, 광축(AX)을 중심으로 한 반경(Φ)을 갖는 원형상의 영역(이미지 서클)(IF) 내에서 이 이미지 서클(IF)에 접하도록 X 방향의 길이가 LX이며, Y 방향의 길이가 LY인 원호형 유효 결상 영역(ER)이 설정되어 있다. 이렇게 하여, 원호형 유효 결상 영역(ER)은 광축(AX)을 중심으로 하는 환형 영역의 일부이며, 길이(LY)는 원호형 유효 결상 영역(ER)의 중심과 광축을 연결하는 방향에 따른 유효 결상 영역(ER)의 폭 치수이다.

웨이퍼(7)는 그 노광면이 XY 평면을 따라 연장되도록 X 방향 및 Y 방향을 따라 2차원적으로 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(8)에 의해 유지되고 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(8)의 이동은 마스크 스테이지(5)와 마찬가지로 도시를 생략한 레이저 간섭계에 의해 계측되도록 구성되어 있다. 이렇게 해서, 마스크 스테이지(5) 및 웨이퍼 스테이지(8)를 Y 방향을 따라 이동시키면서, 즉 투영 광학계(6)에 대하여 마스크(4) 및 웨이퍼(7)를 Y 방향을 따라 상대 이동시키면서 스캔 노광(주사 노광)을 행함으로써, 웨이퍼(7) 중 하나의 노광 영역에 마스크(4) 패턴이 전사된다.

이 때, 투영 광학계(6)의 투영 배율(전사 배율)이 1/4인 경우, 웨이퍼 스테이지(8)의 이동 속도를 마스크 스테이지(5)의 이동 속도의 1/4로 설정하여 동기 주사를 행한다. 또한, 웨이퍼 스테이지(8)를 X 방향 및 Y 방향을 따라 2차원적으로 이동시키면서 주사 노광을 반복함으로써, 웨이퍼(7)의 각 노광 영역에 마스크(4) 패턴이 축차 전사된다. 이하, 제1 실시예 및 제2 실시예를 참조하여, 제1 발명에 관한 투영 광학계의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 또한, 제3 실시예∼제5 실시예를 참조하여, 제2 발명에 관한 투영 광학계의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.

각 실시예에 있어서, 투영 광학계(6)는 마스크(4) 패턴의 제1 중간상을 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 마스크(4) 패턴의 제2 중간상(제1 중간상의 상)을 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)와, 마스크(4) 패턴의 최종 축소상(제2 중간상의 상)을 웨이퍼(7) 상에 형성하기 위한 제3 반사 결상 광학계(G3)에 의해 구성되어 있다. 즉, 마스크 패턴의 제1 중간상은 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2) 사이의 광로 중에 형성되고, 마스크 패턴의 제2 중간상은 제2 반사 결상 광학계(G2)와 제3반사 결상 광학계(G3) 사이의 광로 중에 형성된다.

구체적으로, 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 제1 반사 결상 광학계(G1)는 2개의 반사경(M1 및 M2)에 의해 구성되고, 제2 반사 결상 광학계(G2)는 4개의 반사경(M3∼M6)에 의해 구성되며, 제3 반사 결상 광학계(G3)는 4개의 반사경(M7∼M10)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 모든 반사경(M1∼M10)의 반사면이 광축에 관해서 회전 대칭인 비구면형으로 형성되어 있다.

한편, 제3 실시예∼제5 실시예에서는 제1 반사 결상 광학계(G1)는 2개의 반사경(M1 및 M2)에 의해 구성되고, 제2 반사 결상 광학계(G2)는 2개의 반사경(M3 및 M4)에 의해 구성되며, 제3 반사 결상 광학계(G3)는 4개의 반사경(M5∼M8)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 모든 반사경(M1∼M8)의 반사면이 광축에 관해서 회전 대칭인 비구면형으로 형성되어 있다.

또한, 각 실시예에서는 반드시 선명한 중간상이 형성되지 않는 경우도 있지만, 가령 선명하지 않은 중간상(예컨대 제1 실시예의 제2 중간상 I2)이어도 그 형성 위치는 가장 양호한 중간상의 형성 위치로서 정의된다. 또한, 각 실시예에 있어서, 투영 광학계(6)는 웨이퍼측(상측)에 대략 텔리센트릭 광학계이다.

각 실시예에 있어서, 비구면은 광축에 수직인 방향의 높이를 y로 하고, 비구면의 정상점에서의 접평면으로부터 높이(y)에서의 비구면 상의 위치까지의 광축에 따른 거리(새그량)를 z로 하고, 정상점 곡률 반경을 r로 하며, 원추 계수를 κ로 하고, n차의 비구면 계수를 C_n으로 하였을 때, 이하의 수식(a)으로 표시된다.

z＝(y²/r)/{1＋{1－(1＋κ)·y²/r²}^1/2}

＋C₄·y⁴＋C₆·y⁶＋C₈·y⁸＋C₁₀·y¹⁰＋… (a)

[제1 실시예]

도 3은 본 실시형태의 제1 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 실시예의 투영 광학계에서는 마스크(4)로부터의 광은 제1 반사경(M1)의 오목면형 반사면 및 제2 반사경(M2)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제1 중간상(n)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상(n)으로부터의 광은 제3 반사경(M3)의 오목면형 반사면, 제4 반사경(M4)의 오목면형 반사면, 제5 반사경(M5)의 볼록면형 반사면 및 제6 반사경(M6)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제2 중간상(I2)을 형성한다.

제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 형성된 제2 중간상(I2)으로부터의 광은 제7 반사경(M7)의 오목면형 반사면, 제8 반사경(M8)의 오목면형 반사면, 제9 반사경(M9)의 볼록면형 반사면 및 제10 반사경(M10)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소상(3차상)을 형성한다. 제1 실시예에서는 제4 반사경(M4) 반사면의 근방 위치에 구경 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다.

다음 표(1)에, 제1 실시예에 관한 투영 광학계의 데이터 값을 게재한다. 표(1)의 주요 제원 란에 있어서, γ는 노광광의 파장을, β은 투영 배율을, NA는 상측(웨이퍼측) 개구수를, Φ는 웨이퍼(7) 상에서의 이미지 서클(IF)의 반경(최대상 높이)을, LX는 유효 결상 영역(ER)의 X 방향에 따른 치수를, LY는 유효 결상 영역(ER)의 Y 방향에 따른 치수를 각각 표시하고 있다. 또한, 표(1)의 조건식 대응값의 란에 있어서, H0은 마스크(4) 상에 있어서의 최대 물체 높이를, MΦ는 가장 큰 반사경의 유효 반경을, TT는 마스크(4)와 웨이퍼(7) 사이의 축 상 간격을 각각 표시하고 있다.

또한, 면 번호는 물체면인 마스크면으로부터 상면인 웨이퍼면으로 광선이 진행하는 방향을 따른 마스크측으로부터의 반사면 순서를, r은 각 반사면의 정상점 곡률 반경(mm)을, d는 각 반사면의 축 상 간격, 즉 면 간격(mm)을 각각 나타내고 있다. 또한, 면 간격(d)은 반사될 때마다 그 부호를 바꾸는 것으로 한다. 그리고, 광선의 입사 방향에 관계없이 마스크측을 향하여 볼록면의 곡률 반경을 정으로 하고, 오목면(오목 렌즈)의 곡률 반경을 부로 하고 있다. 전술한 표기는 이후의 표(2)에 있어서도 마찬가지이다.

표(1)

(주요 제원)

λ＝13.5 nm

β＝1/4

NA＝0.50

Φ＝43 mm

LX＝26 mm

LY＝2 mm

(광학 부재 제원)

면 번호 r d 광학 부재

(마스크면) 871.9

1 -2597.7 -751.9 (제1 반사경 M1)

2 1369.4 1436.6 (제2 반사경 M2)

3 -954.2 -564.7 (제3 반사경 M3)

4 1719.7 443.3 (제4 반사경 M4)

5 487.0 -139.1 (제5 반사경 M5)

6 573.9 639.0 (제6 반사경 M6)

7 -1525.7 -150.0 (제7 반사경 M7)

8 1296.0 250.0 (제8 반사경 M8)

9 160.5 -352.6 (제9 반사경 M9)

10 414.9 392.6 (제10 반사경 M10)

(웨이퍼 면)

(비구면 데이터)

1면

κ＝0.000000

C₄＝0.116001×10^-8 C₆＝0.240996×10^-14

C₈＝0.106659×10^-19 C₁₀＝-0.457864×10^-24

C₁₂＝-0.154517×10^-28 C₁₄＝0.331050×10^-34

C₁₆＝-0.232288×10^-39

2면

κ＝0.000000

C₄＝-0.195136×10^-9 C₆＝0.312496×10^-15

C₈＝0.191526×10^-20 C₁₀＝0.356571×10^-26

C₁₂＝0.201978×10^-30 C₁₄＝-0.273473×10^-35

C₁₆＝0.139857×10^-40

3면

κ＝0.000000

C₄＝0.113499×10^-9 C₆＝-0.267770×10^-14

C₈＝0.307287×10^-19 C₁₀＝-0.263486×10^-24

C₁₂＝0.322718×10^-29 C₁₄＝-0.282489×10^-34

C₁₆＝0.102818×10^-39

4면

κ＝0.000000

C₄＝-0.739871×10^-9 C₆＝-0.219194×10^-13

C₈＝-0.210581×10^-17 C₁₀＝0.394058×10^-22

C₁₂＝-0.136815×10^-25 C₁₄＝0.916312×10^-30

C₁₆＝-0.373612×10^-34

5면

κ＝0.000000

C₄＝-0.683812×10^-8 C₆＝-0.826523×10^-14

C₈＝0.124502×10^-17 C₁₀＝-0.569937×10^-22

C₁₂＝0.155970×10^-26 C₁₄＝-0.229023×10^-31

C₁₆＝0.141107×10^-36

6면

κ＝0.000000

C₄＝-0.608142×10^-9 C₆＝-0.197226×10^-23

C₈＝0.312227×10^-18 C₁₀＝-0.455408×10^-23

C₁₂＝0.363955×10^-28 C₁₄＝-0.169409×10^-33

C₁₆＝0.342780×10^-39

7면

κ＝0.000000

C₄＝0.340247×10^-9 C₆＝0.281829×10^-14

C₈＝-0.101932×10^-17 C₁₀＝0.269773×10^-22

C₁₂＝-0.351690×10^-27 C₁₄＝0.235824×10^-32

C₁₆＝-0.651102×10^-38

8면

κ＝0.000000

C₄＝0.112544×10^-8 C₆＝-0.988047×10^-13

C₈＝0.228419×10^-17 C₁₀＝-0.348634×10^-22

C₁₂＝0.279593×10^-27 C₁₄＝-0.661230×10^-33

C₁₆＝-0.281001×10^-38

9면

κ＝0.000000

C₄＝0.365602×10^-8 C₆＝0.782229×10^-12

C₈＝-0.151237×10^-15 C₁₀＝-0.137067×10^-20

C₁₂＝-0.568041×10^-23 C₁₄＝0.732647×10^-27

C₁₆＝-0.521007×10^-31

10면

κ＝0.000000

C₄＝0.204229×10^-9 C₆＝0.121726×10^-14

C₈＝0.720901×10^-20 C₁₀＝0.267646×10^-25

C₁₂＝0.501662×10^-30 C₁₄＝-0.328350×10^-35

C₁₆＝0.422058×10^-40

(조건식 대응값)

H0＝172 mm

MΦ＝256.5 mm[제6 반사경(M6)에 있어서 최대]

TT＝2075.12 mm

(1) MΦ/H0＝1.49

(2) TT/H0＝12.06

도 4는 제1 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 4에서는 상 높이비 100%, 상 높이비 98% 및 상 높이비 95%에 있어서의 메리디오날(Meridional) 코마 수차 및 사지탈(Sagital) 코마 수차를 나타내고 있다. 수차도로부터 명백한 바와 같이, 제1 실시예에서는 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차 이외의 다른 제(諸)수차, 예컨대 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

[제2 실시예]

도 5는 본 실시형태의 제2 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 투영 광학계에서는 마스크(4)로부터의 광은 제1 반사경(M1)의 오목면형 반사면 및 제2 반사경(M2)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제1 중간상(n)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상(I1)으로부터의 광은 제3 반사경(M3)의 오목면형 반사면, 제4 반사경(M4)의 볼록면형 반사면, 제5 반사경(M5)의 오목면형 반사 면 및 제6 반사경(M6)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제2 중간상(I2)을 형성한다.

제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 형성된 제2 중간상(I2)으로부터의 광은 제7 반사경(M7)의 오목면형 반사면, 제8 반사경(M8)의 볼록면형 반사면, 제9 반사경(M9)의 볼록면형 반사면 및 제10 반사경(M10)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소상(3차상)을 형성한다. 제2 실시예에서는 제5 반사경(M5)의 반사면 근방의 위치에 구경 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 다음 표(2)에 제2 실시예에 관한 투영 광학계 제원의 값을 게재한다.

표(2)

(주요 제원)

λ＝13.5 nm

β＝1/4

NA＝0.50

Φ＝53 mm

LX＝26 mm

LY＝2 mm

(광학 부재 제원)

면 번호 r d 광학 부재

(마스크면) 1015.3

1 -2168.8 -915.3 (제1 반사경 M1)

2 1685.3 1573.7 (제2 반사경 M2)

3 -576.8 -200.5 (제3 반사경 M3)

4 -349.8 429.8 (제4 반사경 M4)

5 -1300.3 664.3 (제5 반사경 M5)

6 3219.6 1184.3 (제6 반사경 M6)

7 -628.0 -150.0 (제7 반사경 M7)

8 -1230.3 282.4 (제8 반사경 M8)

9 260.1 452.4 (제9 반사경 M9)

10 528.5 497.0 (제10 반사경 M10)

(웨이퍼면)

(비구면 데이터)

1면

κ＝0.000000

C₄＝0.508128×10^-9 C₆＝0.137308×10^-14

C₈＝-0.779297×10^-20 C₁₀＝-0.180403×10^-24

C₁₂＝0.511420×10^-29 C₁₄＝-0.816526×10^-34

C₁₆＝0.461004×10^-39

2면

κ＝0.000000

C₄＝-0.264512×10^-9 C₆＝-0.845668×10^-15

C₈＝-0.687232×10^-20 C₁₀＝-0.946709×10^-26

C₁₂＝-0.127970×10^-30 C₁₄＝0.468930×10^-35

C₁₆＝-0.289182×10^-40

3면

κ＝0.000000

C₄＝0.364091×10^-9 C₆＝-0.115365×10^-14

C₈＝0.594384×10^-19 C₁₀＝-0.978649×10^-24

C₁₂＝0.104000×10^-28 C₁₄＝-0.631265×10^-34

C₁₆＝0.174791×10^-39

4면

κ＝0.000000

C₄＝0.844011×10^-8 C₆＝0.296619×10^-13

C₈＝-0.992554×10^-18 C₁₀＝0.346066×10^-22

C₁₂＝-0.904695×10^-27 C₁₄＝0.201765×10^-31

C₁₆＝-0.213067×10^-36

5면

κ＝0.000000

C₄＝0.993708×10^-10 C₆＝-0.690271×10^-14

C₈＝-0.104237×10^-18 C₁₀＝0.101592×10^-23

C₁₂＝-0.112016×10^-27 C₁₄＝0.402209×10^-32

C₁₆＝-0.564544×10^-37

6면

κ＝0.000000

C₄＝-0.147278×10^-9 C₆＝0.289847×10^-14

C₈＝-0.117536×10^-19 C₁₀＝0.904016×10^-25

C₁₂＝-0.126090×10^-29 C₁₄＝0.8917778×10^-35

C₁₆＝-0.246391×10^-40

7면

κ＝0.000000

C₄＝0.239911×10^-8 C₆＝-0.106622×10^-13

C₈＝-0.102213×10^-17 C₁₀＝0.293508×10^-22

C₁₂＝-0.338392×10^-27 C₁₄＝0.186988×10^-32

C₁₆＝-0.408415×10^-38

8면

κ＝0.000000

C₄＝0.509178×10^-8 C₆＝-0.802605×10^-13

C₈＝0.203590×10^-17 C₁₀＝-0.365572×10^-22

C₁₂＝0.398740×10^-27 C₁₄＝-0.235851×10^-32

C₁₆＝0.578475×10^-38

9면

κ＝0.000000

C₄＝0.292014×10^-7 C₆＝0.100877×10^-11

C₈＝0.550615×10^-16 C₁₀＝0.558854×10^-21

C₁₂＝0.113236×10^-23 C₁₄＝-0.164271×10^-27

C₁₆＝0.156404×10^-31

10면

κ＝0.000000

C₄＝0.992296×10^-10 C₆＝0.286731×10^-15

C₈＝0.106136×10^-20 C₁₀＝0.263325×10^-26

C₁₂＝0.337439×10^-31 C₁₄＝-0.137211×10^-36

C₁₆＝0.952444×10^-42

(조건식 대응값)

H0＝212 mm

MΦ＝308.4 mm(제7 반사경 M7에 있어서 최대)

TT＝2600.00 mm

(1) MΦ/H0＝1.45

(2) TT/H0＝12.26

도 6은 제2 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 6에서는 상 높이비 100%, 상 높이비 98% 및 상 높이비 96%에 있어서의 메리디오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면으로부터 명백한 바와 같이, 제2 실시예에 있어서도 제1 실시예와 마찬가지로 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에 있어서, 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예컨대 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

[제3 실시예]

도 7은 본 실시형태의 제3 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 제3 실시예의 투영 광학계에서는 마스크(4)로부터의 광은 제1 반사경(M1)의 오목면형 반사면 및 제2 반사경(M2)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제1 중간상(IMI1)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상(IMI1)으로부터의 광은 제3 반사경(M3)의 오목면형 반사면 및 제4 반사경(M4)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제2 중간상(IMI2)을 형성한다.

제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 형성된 제2 중간상(IMI2)으로부터의 광은 제5 반사경(M5)의 오목면형 반사면, 제6 반사경(M6)의 볼록면형 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소상(3차상)을 형성한다. 제3 실시예에서는 제4 반사경(M4)의 반사면 근방의 위치에, 구경 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다.

다음 표(3)에 제3 실시예에 관한 투영 광학계 제원의 값을 게재한다. 표(3)의 주요 제원의 란에 있어서, λ는 노광광의 파장을, β은 투영 배율을, NA는 상측(웨이퍼측) 개구수를, Φ는 웨이퍼(7) 상에서의 이미지 서클(IF)의 반경(최대상 높이)을, LX는 유효 결상 영역(ER)의 X 방향에 따른 치수를, LY는 유효 결상 영역(ER)의 Y 방향에 따른 치수를 각각 나타내고 있다. 또한, 표(3)의 조건식 대응값의 란에 있어서, H0은 마스크(4) 상에 있어서의 최대 물체 높이를, MΦ는 가장 큰 반사경의 유효 반경을, d4는 제4 반사경(M4)으로부터 제5 반사경(M5)까지의 광축에 따른 거리를, d5는 제5 반사경(M5)으로부터 제6 반사경(M6)까지의 광축에 따른 거리를, d6은 제6 반사경(M6)으로부터 제7 반사경(M7)까지의 광축에 따른 거리를 각각 나타내고 있다.

또한, 면 번호는 물체면인 마스크면으로부터 상면인 웨이퍼면으로 광선이 진행하는 방향에 따른 마스크측으로부터의 반사면 순서를, r은 각 반사면의 정상점 곡률 반경(mm)을, d는 각 반사면의 축 상 간격, 즉 면 간격(mm)을 각각 나타내고 있다. 또한, 면 간격(d)은 반사될 때마다 그 부호를 바꾸는 것으로 한다. 그리고, 광선의 입사 방향에 관계없이 마스크측을 향하여 볼록면의 곡률 반경을 정으로 하고, 오목면의 곡률 반경을 부로 하고 있다. 전술한 표기는 이후의 표(4) 및 (5)에 있어서도 마찬가지이다.

표(3)

(주요 제원)

λ＝13.5 nm

β＝1/4

NA＝0.40

Φ＝49 mm

LX＝26 mm

LY＝2 mm

(광학 부재 제원)

면 번호 r d 광학 부재

(마스크면) 1331.9

1 -2663.8 -1114.2(제1 반사경 M1)

2 1884.2 1832.6(제2 반사경 M2)

3 -1132.9 -618.4(제3 반사경 M3)

4 3701.1 1085.9(제4 반사경 M4)

5 -506.0 -137.8(제5 반사경 M5)

6 -969.4 251.4(제6 반사경 M6)

7 201.4 -431.2(제7 반사경 M7)

8 517.0 499.7(제8 반사경 M8)

(웨이퍼면)

(비구면 데이터)

1면

κ＝0.000000

C₄＝0.376005×10^-9 C₆＝0.182032×10^-14

C₈＝0.156853×10^-19 C₁₀＝-0.787066×10^-25

C₁₂＝0.128851×10^-28 C₁₄＝-0.337168×10^-33

C₁₆＝0.586262×10^-38

2면

κ＝0.000000

C₄＝-0.118394×10^-9 C₆＝0.102094×10^-15

C₈＝0.201683×10^-21 C₁₀＝0.211163×10^-26

C₁₂＝-0.584886×10^-31 C₁₄＝0.592388×10^-36

C₁₆＝-0.244248×10^-41

3면

κ＝0.000000

C₄＝0.250274×10^-9 C₆＝-0.121652×10^-14

C₈＝0.847867×10^-20 C₁₀＝-0.852992×10^-25

C₁₂＝0.694170×10^-30 C₁₄＝-0.519261×10^-35

C₁₆＝0.229762×10^-40

4면

κ＝0.000000

C₄＝0.706339×10^-9 C₆＝0.275097×10^-13

C₈＝0.271764×10^-18 C₁₀＝0.148411×10^-21

C₁₂＝-0.173338×10^-25 C₁₄＝0.143508×10^-29

C₁₆＝-0.360609×10^-34

5면

κ＝0.000000

C₄＝0.766574×10^-9 C₆＝0.101735×10^-13

C₈＝-0.803136×10^-18 C₁₀＝0.253815×10^-22

C₁₂＝-0.373640×10^-27 C₁₄＝0.272624×10^-32

C₁₆＝-0.794560×10^-38

6면

κ＝0.000000

C₄＝0.544604×10^-8 C₆＝-0.468971×10^-13

C₈＝0.118132×10^-17 C₁₀＝-0.467772×10^-22

C₁₂＝0.110567×10^-26 C₁₄＝-0.132363×10^-31

C₁₆＝0.636477×10^-37

7면

κ＝0.000000

C₄＝0.139822×10^-7 C₆＝0.115093×10^-11

C₈＝-0.727190×10^-16 C₁₀＝0.300816×10^-19

C₁₂＝-0.698916×10^-23 C₁₄＝0.124380×10^-26

C₁₆＝-0.106375×10^-30

8면

κ＝0.000000

C₄＝0.104978×10^-9 C₆＝0.410888×10^-15

C₈＝0.155889×10^-20 C₁₀＝0.569660×10^-26

C₁₂＝0.241797×10^-31 C₁₄＝-0.175669×10^-37

C₁₆＝0.938871×10^-42

(조건식 대응값)

H0＝196 mm

MΦ＝264.5 mm(제3 반사경 M3에 있어서 최대)

d4＝1085.9 mm

d5＝137.8 mm

d6＝251.4 mm

(3) MΦ/H0＝1.35

(5) d5/d4＝0.127

(6) d6/d4＝0.232

도 8은 제3 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 8에서는 상 높이비 100%, 상 높이비 98% 및 상 높이비 96%에 있어서의 메리디오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면으로부터 명백한 바와 같이, 제3 실시예에 있어서도 제1 실시예 및 제2 실시예와 마찬가지로 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서, 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예컨대 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

[제4 실시예]

도 9는 본 실시형태의 제4 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다. 도 9를 참조하면, 제4 실시예의 투영 광학계에서는 마스크(4)로부터의 광은 제1 반사경(M1)의 오목면형 반사면 및 제2 반사경(M2)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제1 중간상(IMI1)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상(IMI1)으로부터의 광은 제3 반사경(M3)의 오목면형 반사면 및 제4 반사경(M4)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제2 중간상(IMI2)을 형성한다.

제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 형성된 제2 중간상(IMI2)으로부터의 광은 제5 반사경(M5)의 오목면형 반사면, 제6 반사경(M6)의 볼록면형 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소상(3차상)을 형성한다. 이상과 마찬가지로 제4 실시예의 투영 광학계는 제3 실시예의 투영 광학계와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 제4 실시예에 있어서도 제3 실시예와 마찬가지로 제4 반사경(M4)의 반사면의 근방 위치에 구경 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 다음 표(4)에 제4 실시예에 관한 투영 광학계의 제원 값을 게재한다.

표(4)

(주요 제원)

λ＝13.5 nm

β＝1/4

NA＝0.40

Φ＝45 mm

LX＝26 mm

LY＝2 mm

(광학 부재 제원)

면 번호 r d 광학 부재

(마스크면) 938.0

1 -4500.3 -838.0 (제1 반사경 M1)

2 1492.0 1894.7 (제2 반사경 M2)

3 -1474.4 -926.6 (제3 반사경 M3)

4 3299.1 1457.8 (제4 반사경 M4)

5 -432.1 -137.4 (제5 반사경 M5)

6 -371.8 234.6 (제6 반사경 M6)

7 290.3 -447.0 (제7 반사경 M7)

8 517.5 487.0 (제8 반사경 M8)

(웨이퍼면)

(비구면 데이터)

1면

κ＝0.000000

C₄＝0.854996×10^-9 C₆＝-0.475389×10^-14

C₈＝-0.201483×10^-19 C₁₀＝0.114775×10^-23

C₁₂＝0.270326×10^-28 C₁₄＝-0.470048×10^-33

C₁₆＝-0.998173×10^-38

2면

κ＝0.000000

C₄＝-0.145803×10^-9 C₆＝0.167018×10^-18

C₈＝0.432608×10^-21 C₁₀＝0.694633×10^-26

C₁₂＝-0.206028×10^-30 C₁₄＝0.281403×10^-35

C₁₆＝-0.160816×10^-40

3면

κ＝0.000000

C₄＝-0.556168×10^-10 C₆＝-0.612263×10^-15

C₈＝0.551408×10^-20 C₁₀＝-0.240010×10^-25

C₁₂＝0.854573×10^-32 C₁₄＝0.923964×10^-36

C₁₆＝-0.545633×10^-41

4면

κ＝0.000000

C₄＝0.155488×10^-8 C₆＝0.924077×10^-14

C₈＝0.936845×10^-19 C₁₀＝-0.232354×10^-22

C₁₂＝0.313243×10^-26 C₁₄＝-0.214867×10^-30

C₁₆＝0.594030×10^-35

5면

κ＝0.000000

C₄＝0.461229×10^-9 C₆＝0.475149×10^-13

C₈＝-0.140154×10^-17 C₁₀＝0.254331×10^-22

C₁₂＝-0.270811×10^-27 C₁₄＝0.160432×10^-32

C₁₆＝-0.402361×10^-38

6면

κ＝0.000000

C₄＝0.155013×10^-7 C₆＝-0.190659×10^-12

C₈＝0.210945×10^-17 C₁₀＝0.510947×10^-22

C₁₂＝-0.299461×10^-26 C₁₄＝0.601177×10^-31

C₁₆＝-0.465302×10^-36

7면

κ＝0.000000

C₄＝0.346619×10^-7 C₆＝0.234019×10^-11

C₈＝0.222764×10^-16 C₁₀＝-0.105228×10^-19

C₁₂＝0.592445×10^-23 C₁₄＝-0.114659×10^-26

C₁₆＝0.865774×10^-31

8면

κ＝0.000000

C₄＝0.515678×10^-10 C₆＝0.218527×10^-15

C₈＝0.887551×10^-21 C₁₀＝-0.372574×10^-27

C₁₂＝0.959645×10^-31 C₁₄＝-0.111348×10^-35

C₁₆＝0.646376×10^-41

(조건식 대응값)

H0＝180 mm

MΦ＝280.9 mm(제5 반사경 M5에 있어서 최대)

d4＝1457.8 mm

d5＝137.4 mm

d6＝234.6 mm

(3) MΦ/H0＝1.56

(5) d5/d4＝0.094

(6) d6/d4＝ 0.161

도 10은 제4 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 10에서는 상 높이비 100%, 상 높이비 98% 및 상 높이비 96%에 있어서의 메리디오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면으로부터 명 백한 바와 같이, 제4 실시예에 있어서도 제1 실시예∼제3 실시예와 마찬가지로 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예컨대 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

[제4 실시예]

도 11은 본 실시형태의 제5 실시예에 관한 투영 광학계의 구성을 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하면, 제5 실시예의 투영 광학계에서는 마스크(4)로부터의 광은 제1 반사경(M1)의 오목면형 반사면 및 제2 반사경(M2)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제1 중간상(IMI1)을 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 제1 중간상(IMI1)으로부터의 광은 제3 반사경(M3)의 오목면형 반사면 및 제4 반사경(M4)의 볼록면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 마스크 패턴의 제2 중간상(IMI2)을 형성한다.

제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 형성된 제2 중간상(IMI2)부터의 광은 제5 반사경(M5)의 오목면형 반사면, 제6 반사경(M6)의 볼록면형 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형 반사면에서 순차적으로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소상(3차상)을 형성한다. 이상과 같이, 제5 실시예의 투영 광학계는 제3 실시예의 투영 광학계와 유사한 구성을 갖지만, 제4 반사경(M4)의 반사면이 볼록면형인 점이 제3 실시예와 다르다. 또한, 제5 실시예에 있어서도 제3 실시예와 마찬가지로 제4 반사경(M4)의 반사면 근방의 위치 에 구경 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 다음 표(5)에, 제5 실시예에 관한 투영 광학계 제원의 값을 게재한다.

표 (5)

(주요 제원)

λ＝13.5 nm

β＝1/4

NA＝0.40

Φ＝44 mm

LX＝26 mm

LY＝2 mm

(광학 부재 제원)

면 번호 r d 광학 부재

(마스크면) 1178.5

1 -1544.3 -1078.5 (제1 반사경 M1)

2 1718.7 1823.5 (제2 반사경 M2)

3 -1160.9 -591.6 (제3 반사경 M3)

4 -1901.3 1007.5 (제4 반사경 M4)

5 -403.5 -127.3 (제5 반사경 M5)

6 -487.6 224.3 (제6 반사경 M6)

7 234.4 -362.9 (제7 반사경 M7)

8 434.7 415.1 (제8 반사경 M8)

(웨이퍼 면)

(비구면 데이터)

1면

κ＝0.00000

C₄＝0.23157×10^-9 C₆＝0.121887×10^-14

C₈＝0.431280×10^-20 C₁₀＝0.244468×10^-24

C₁₂＝-0.494136×10^-29 C₁₄＝0.638817×10^-34

C₁₆＝-0.239065×10^-39

2면

κ＝0.000000

C₄＝-0.368731×10^-9 C₆＝0.792402×10^-17

C₈＝-0.743340×10^-20 C₁₀＝0.505399×10^-24

C₁₂＝-0.150979×10^-28 C₁₄＝0.239336×10^-33

C₁₆＝-0.151068×10^-38

3면

κ＝0.000000

C₄＝-0.436493×10^-11 C₆＝-0.112575×10^-15

C₈＝-0.234158×10^-21 C₁₀＝0.738850×10^-27

C₁₂＝-0.142461×10^-31 C₁₄＝0.549051×10^-37

C₁₆＝-0.177829×10^-42

4면

κ＝0.000000

C₄＝0.272542×10^-8 C₆＝-0.862336×10^-14

C₈＝-0.290743×10^-18 C₁₀＝0.328569×10^-21

C₁₂＝-0.731631×10^-25 C₁₄＝0.839298×10^-29

C₁₆＝-0.383443×10^-33

5면

κ＝0.000000

C₄＝0.114214×10^-8 C₆＝0.140842×10^-13

C₈＝-0.827726×10^-18 C₁₀＝0.251783×10^-22

C₁₂＝-0.394160×10^-27 C₁₄＝0.321773×10^-32

C₁₆＝-0.105868×10^-37

6면

κ＝0.000000

C₄＝0.106948×10^-7 C₆＝-0.197037×10^-12

C₈＝0.330423×10^-17 C₁₀＝0.186892×10^-22

C₁₂＝-0.235952×10^-26 C₁₄＝0.477465×10^-31

C₁₆＝-0.342664×10^-36

7면

κ＝0.000000

C₄＝0.389494×10^-7 C₆＝0.251770×10^-11

C₈＝0.832026×10^-16 C₁₀＝-0.142242×10^-20

C₁₂＝-0.179862×10^-24 C₁₄＝0.367202×10^-27

C₁₆＝-0.290292×10^-31

8면

κ＝0.000000

C₄＝0.793865×10^-10 C₆＝0.681225×10^-15

C₈＝0.403356×10^-20 C₁₀＝0.281988×10^-26

C₁₂＝0.474794×10^-30 C₁₄＝-0.404330×10^-35

C₁₆＝0.277730×10^-40

(조건식 대응값)

H0＝176 mm

MΦ＝300.6 mm(제3 반사경 M3에 있어서 최대)

d4＝1007.5 mm

d5＝127.3 mm

d6＝224.3 mm

(3) MΦ/H0＝1.71

(5) d5/d4＝0.126

(6) d6/d4＝0.223

도 12는 제5 실시예의 투영 광학계에 있어서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 12에서는 상 높이비 100%, 상 높이비 98% 및 상 높이비 95%에 있어서의 메리디오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면으로부터 명백한 바와 같이, 제5 실시예에 있어서도 제1 실시예∼제4 실시예와 마찬가지로 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예컨대 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

이상과 같이, 제1 발명에 관한 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 파장이 13.5 nm의 레이저 플라즈마 X선에 대하여, 0.5라는 매우 큰 상측 개구수를 확보하는 동시에, 웨이퍼(7) 상에 있어서 제수차가 양호하게 보정된 26 mm×2 mm의 원호형 유효 결상 영역을 확보할 수 있다. 또한, 제2 발명에 관한 제3 실시예∼제5 실시예에서는 파장이 13.5 nm인 레이저 플라즈마 X선에 대하여 0.4라는 비교적 큰 상측 개구수를 확보하는 동시에, 웨이퍼(7) 상에 있어서, 제수차가 양호하게 보정된 26 mm×2 mm의 원호형 유효 결상 영역을 확보할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(7)에 있어서, 예컨대 26 mm×66 mm의 크기를 갖는 각 노광 영역에 마스크(4)의 패턴을 주사 노광에 의해 0.1 ㎛ 이하의 고해상으로 전사할 수 있다.

또한, 제1 실시예에서는 가장 큰 제6 반사경(M6)의 유효 반경(MΦ)이 약 256 mm이고, 최대 물체 높이(H0)에 대한 최대 유효 반경(MΦ)의 비(MΦ/H0)가 약 1.49이며, 종래 기술에 비하여 충분히 작게 억제되어 있다. 또한, 물체(마스크)로부터 상(웨이퍼)까지의 거리(물상간 거리), 즉 광학계의 전체 길이(TT)가 약 2075 mm이고, 최대 물체 높이(H0)에 대한 전체 길이(TT)의 비(TT/H0)가 약 12.1이며, 종래 기술에 비하여 충분히 작게 억제되어 있다. 이렇게 해서, 제1 실시예에서는 직경 방향 및 축 방향으로 광학계의 소형화가 달성되고, 또한, 0.5라는 종래 기술에 비하여 비교적 큰 상측 개구수가 확보되어 있다.

한편, 제2 실시예에서는 가장 큰 제7 반사경(M7)의 유효 반경(MΦ)이 약 308 mm이며, 최대 물체 높이(H0)에 대한 최대 유효 반경(MΦ)의 비(MΦ/H0)가 약 1.45이며, 종래 기술에 비하여 충분히 작게 억제되어 있다. 또한, 광학계의 전체 길이(TT)가 약 2600 mm이며, 최대 물체 높이(H0)에 대한 전체 길이(TT)의 비(TT/H0)가 약 12.3이며, 종래 기술에 비하여 충분히 작게 억제되고 있다. 이렇게 해서, 제2 실시예에 있어서도 제1 실시예와 마찬가지로 직경 방향 및 축 방향으로 광학계의 소형화가 달성되고, 또한, 0.5라는 종래 기술에 비하여 비교적 큰 상측 개구수가 확보되어 있다.

또한, 제2 발명에 관한 제3 실시예∼제5 실시예에서는 가장 큰 반사경의 유효 반경(MΦ)이 약 265 mm∼약 301 mm 정도이며, 충분히 작게 억제되어 있다. 이와 같이, 제3 실시예∼제5 실시예에서는 반사경 직경 방향의 대형화가 억제되고, 나아가서는 광학계의 직경 방향의 소형화가 도모되고 있다. 또한, 제3 실시예∼제5 실 시예에서는 물체(마스크)로부터 상(웨이퍼)까지의 거리(물상간 거리)(TT)가 2489 mm∼2700 mm의 범위로 억제되고 있기 때문에, 광학계의 축 방향의 대형화를 억제하면서 광학 성능도 양호하게 유지하고 있다.

전술한 실시형태에 관한 노광 장치에서는 조명계에 의해 마스크를 조명하고 (조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판에 노광함으로써(노광 공정), 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 본 실시형태의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 일례에 관하여 도 13의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 도 13의 단계 301에 있어서, 1 로트의 웨이퍼 상에 금속막이 증착된다. 다음 단계 302에 있어서, 그 1 로트의 웨이퍼 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에 있어서, 본 실시형태의 노광 장치를 이용하여, 마스크(FP티클) 상의 패턴 상이 그 투영 광학계를 통해 그 1 로트의 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다.

그 후, 단계 304에 있어서, 그 1 로트의 웨이퍼 상의 포토레지스트 현상이 행하여진 후, 단계 305에 있어서, 그 1 로트의 웨이퍼 상에서 레지스트 패턴을 마스크로서 에칭을 행함으로써, 마스크 상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 더욱 위의 레이어 회로 패턴의 형성을 행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 전술한 반도체 디바이스 제조 방 법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 작업 처리량 좋게 얻을 수 있다.

또한, 전술한 본 실시형태에서는 X선을 공급하기 위한 광원으로서 레이저 플라즈마 X선원을 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, X선으로서, 예컨대 싱크로트론 방사(SOR)광을 이용할 수도 있다.

또한, 전술한 본 실시형태에서는 X선을 공급하기 위한 광원을 갖는 노광 장치에 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, X선 이외의 다른 파장광을 공급하는 광원을 갖는 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 전술한 본 실시형태에서는 노광 장치의 투영 광학계에 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 일반적인 투영 광학계에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims

적어도 8개의 반사경을 구비하고, 제1면의 축소상을 제2면 상에 형성하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제1면으로부터의 광에 기초하여 상기 제1면의 제1 중간상을 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 상기 제1 중간상으로부터의 광에 기초하여 상기 제1면의 제2 중간상을 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)와, 상기 제2 중간상으로부터의 광에 기초하여 상기 축소상을 상기 제2면 상에 형성하기 위한 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구비하고,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수는 상기 제1 반사 결상 광학계(G1)를 구성하는 반사경의 수보다도 많고, 상기 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수 이상이며,

모든 오목면 반사경이 1개의 직선형 광축을 따라 배치되어 있고,

상기 투영 광학계는 상기 제2면 측에 텔리센트릭 광학계인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항에 있어서, 10개의 반사경을 구비하고,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)는 4개 이상의 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제2항에 있어서, 상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는 상기 제1면으로부터의 광의 입사순으로 제1 반사경(M1)과 제2 반사경(M2)을 갖고,

상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는 상기 제1 중간상으로부터 광의 입사순으로 제3 반사경(M3)과 제4 반사경(M4)과 제5 반사경(M5)과 제6 반사경(M6)을 가지며,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)는 상기 제2 중간상으로부터 광의 입사순으로 제7 반사경(M7)과 제8 반사경(M8)과 제9 반사경(M9)과 제10 반사경(M10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 하고, 상기 10개의 반사경 유효 반경의 최대값을 MΦ로 할 때,

0.5＜MΦ/H0＜2.5의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 하고, 상기 제1면과 상기 제2면 사이의 축 상 간격을 TT로 할 때,

10＜TT/H0＜15의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제3항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)의 반사면 위치 또는 그 근방 위치에 구경 조리개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제3항에 있어서, 상기 제5 반사경(M5)의 반사면 위치 또는 그 근방 위치에 구경 조리개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2면측의 개구수(NA)는 0.45 이상인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항에 있어서, 8개의 반사경을 구비하고,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)를 구성하는 반사경의 수는 상기 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구성하는 반사경의 수보다도 많은 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제9항에 있어서, 상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는 상기 제1면으로부터 광의 입사순으로 제1 반사경(M1)과 제2 반사경(M2)을 갖고,

상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는 상기 제1 중간상으로부터 광의 입사순으로 제3 반사경(M3)과 제4 반사경(M4)을 가지며,

상기 제3 반사 결상 광학계(G3)는 상기 제2 중간상으로부터 광의 입사순으로 제5 반사경(M5)과 제6 반사경(M6)과 제7 반사경(M7)과 제8 반사경(M8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 하 고, 상기 8개의 반사경 유효 반경의 최대값을 MΦ로 할 때,

0.7＜MΦ/H0＜2.5의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제11항에 있어서, 상기 8개의 반사경 유효 반경의 최대값(MΦ)은

200 mm＜MΦ＜350 mm의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제10항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)으로부터 상기 제5 반사경(M5)까지의 광축에 따른 거리를 d4로 하고, 상기 제5 반사경(M5)으로부터 상기 제6 반사경(M6)까지의 광축에 따른 거리를 d5로 할 때,

0.05＜d5/d4＜0.5의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제10항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)으로부터 상기 제5 반사경(M5)까지의 광축에 따른 거리를 d4로 하고, 상기 제6 반사경(M6)으로부터 상기 제7 반사경(M7)까지의 광축에 따른 거리를 d6으로 할 때,

0.1＜d6/d4＜1.0의

조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제10항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)의 반사면 위치에 구경 조리개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제2면측의 개구수(NA)는 0.30 이상인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는 하나 이상의 오목면 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는 하나 이상의 오목면 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 반사 결상 광학계(G3)는 하나 이상의 오목면 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
마스크의 패턴을 상기 제2면에 설정된 감광성 기판 상에 투영하기 위한 제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계; 및

상기 마스크를 조명하기 위한 조명계;

를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제20항에 기재한 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,

상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학계를 구성하는 모든 반사경은 상기 제1면과 상기 제2면 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제22항에 있어서, 상기 제2 반사 결상 광학계는 상기 제1 반사 결상 광학계와 상기 제2면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제23항에 있어서, 상기 제3 반사 결상 광학계는 상기 제2 반사 결상 광학계와 상기 제2면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제3 반사 결상 광학계를 구성하는 반사경 중 광이 마지막으로 반사되는 반사경과 상기 제2면의 사이에, 상기 제3 반사 결상 광학계를 구성하는 반사경 중 상기 광이 마지막으로 반사되는 반사경을 제외한 반사경 모두가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 투영 광학계의 광축 방향에 대하여 상기 제1 반사 결상 광학계는 상기 제1면과 상기 제2 반사 결상 광학계의 사이에 배치되고,

상기 투영 광학계의 상기 광축 방향에 대하여 상기 제2 반사 결상 광학계는 상기 제1 반사 결상 광학계와 상기 제3 반사 결상 광학계의 사이에 배치되며,

상기 투영 광학계의 상기 광축 방향에 대하여 상기 제3 반사 결상 광학계는 상기 제2 반사 결상 광학계와 상기 제2면의 사이에 배치되고,

상기 제3 반사 결상 광학계는, 내부에 중간상을 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.