KR20080103507A

KR20080103507A - 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20080103507A
Application number: KR1020087015057A
Authority: KR
Inventors: 도모와키 다카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-11-27
Also published as: JP5067674B2; EP2000840A2; TWI413852B; EP2000840A4; JPWO2007111104A1; WO2007111104A1; EP2000840A9; US7470033B2; TW200741325A; US20070223119A1

Abstract

예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수를 가지며, 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사할 수 있는 투영 광학계. 제1 면(4)으로부터의 빛에 기초하여 제1 면의 중간 이미지를 형성하는 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 중간 이미지로부터의 빛에 기초하여 축소 이미지를 제2 면(7) 상에 형성하는 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구비하고 있다. 제1 반사 결상 광학계(G1)는, 제1 오목면 반사경(M1)과, 제2 볼록면 반사경(M2)과, 제3 반사경(M3)과, 제4 오목면 반사경(M4)을 갖는다. 제2 반사 결상 광학계(G2)는, 제5 오목면 반사경(M5)과, 제6 반사경(M6)과, 제7 볼록면 반사경(M7)과, 제8 오목면 반사경(M8)을 갖는다. 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM2로 하고, 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때, 1<RM2/H0<6의 조건을 만족한다.

Description

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

본 발명은, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들어 X선을 사용하여 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 사용한 노광 장치가 주목받고 있다. 노광광으로서 X선을 사용하는 경우, 사용가능한 투과 광학 재료 및 굴절 광학 재료가 없어지기 때문에, 반사형 마스크를 사용하고, 반사형 투영 광학계를 사용하게 된다. 종래, 노광광으로서 X선을 사용하는 노광 장치에 적용가능한 투영 광학계로서, 예를 들어 미국특허 제 6,710,917 호 명세서(일본 특허공개 2002-139672 호 공보에 대응)에는, 8장의 반사경으로 이루어진 8장 미러 반사형 광학계가 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 미국특허 제 6,710,917 호 명세서

특허문헌 1에 개시된 종래의 투영 광학계에서는, 이미지측 개구수 NA가 0.4이지만, 고해상도의 달성을 위해 이미지측 개구수 NA를 더욱 증대시키는 것이 요망되고 있다. 또, 종래의 투영 광학계는, 중심 곡률 반경의 절대값이 매우 큰 비구면 형상의 반사면을 갖는 반사경을 포함하고 있고, 이 반사면의 면형상 오차를 검사하기 위한 유효한 검사 수단이 존재하지 않는다. 현재, 가장 유효한 검사 수단에서는, 핀홀을 통과한 빛을 비구면형의 반사면에서 반사시키는 구성을 채택하고 있지만, 이 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이 어느 정도 작지 않으면, 소요의 정밀도로 면형상 오차를 검사할 수 없다.

본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수를 가지며, 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사할 수 있는 투영 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 예를 들어 노광광으로서 X선을 사용하여 큰 해상력을 확보하여, 고해상도로 투영 노광을 할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태에서는, 8개의 반사경을 구비하고, 제1 면의 축소 이미지를 제2 면 상에 형성하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제1 면으로부터의 빛에 기초하여 상기 제1 면의 중간 이미지를 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 상기 중간 이미지로부터의 빛에 기초하여 상기 축소 이미지를 상기 제2 면 상에 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구비하고,

상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는, 상기 제1 면으로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제1 반사경(M1)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제2 반사경(M2)과, 제3 반사경(M3)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제4 반사경(M4)을 가지며,

상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는, 상기 중간 이미지로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제5 반사경(M5)과, 제6 반사경(M6)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제7 반사경(M7)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제8 반사경(M8)을 가지며,

상기 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM2로 하고, 상기 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM3으로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

1<RM2/H0<6

4<RM3/H0<13

의 조건을 만족하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제2 형태에서는, 상기 제1 면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명계와, 상기 마스크의 패턴을 상기 제2 면에 설정된 감광성 기판 상에 투영하기 위한 제1 형태의 투영 광학계를 구비하고 있는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 형태에서는, 제2 형태의 노광 장치를 사용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.

(발명의 효과)

본 발명의 실시예에서는, 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 투영 광학계에 있어서, 제1 면(물체면)으로부터의 빛의 입사순으로 2번째로 배치되는 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경에 관한 소요의 조건식을 만족함으로써, 예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수(제2 면측의 개구수)를 확보하여, 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 노광광으로서 X선을 사용할 수 있다.

이 경우, 투영 광학계에 대해 마스크 및 감광성 기판을 상대 이동시켜, 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 고해상도로 투영 노광하게 된다. 그 결과, 큰 해상력을 갖는 주사형 노광 장치를 사용하여, 양호한 노광 조건하에 고정밀도의 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 웨이퍼 상에 형성되는 원호형의 유효 결상 영역과 광축의 위치 관계를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 실시형태의 제1 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 제1 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 실시형태의 제2 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 6은 제2 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 실시형태의 제3 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 8은 제3 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다.

도 9는 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 일례에 관해 그 플로우차트를 나타내는 도면이다.

(부호의 설명)

1 : 레이저 플라즈마 X선원 2 : 파장 선택 필터

3 : 조명 광학계 4 : 마스크

5 : 마스크 스테이지 6 : 투영 광학계

7 : 웨이퍼 8 : 웨이퍼 스테이지

G1, G2 : 반사 결상 광학계 M1∼M8 : 반사경

본 발명의 실시예에 의한 투영 광학계는, 8개의 반사경(M1∼M8)을 구비하고, 제1 면(물체면)으로부터의 빛이 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 제1 면의 중간 이미지를 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 중간 이미지로부터의 빛은, 제2 반사 결상 광학계(G2)를 통해 제1 면의 최종 축소 이미지(중간 이미지의 이미지)를 제2 면(이미지면) 상에 형성한다. 즉, 제1 면의 중간 이미지가 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2) 사이의 광로 중에 형성된다. 제1 반사 결상 광학계(G1)는, 제1 면으로부터의 빛의 입사순으로, 제1 오목면 반사경(M1)과, 제2 볼록면 반사경(M2)과, 제3 반사경(M3)과, 제4 오목면 반사경(M4)을 갖는 다. 한편, 제2 반사 결상 광학계(G2)는, 중간 이미지로부터의 빛의 입사순으로, 제5 오목면 반사경(M5)과, 제6 반사경(M6)과, 제7 볼록면 반사경(M7)과, 제8 오목면 반사경(M8)을 갖는다.

본 발명의 투영 광학계에서는, 상술한 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 기본 구성에 있어서, 다음 조건식 (1)을 만족한다. 조건식 (1)에서, RM2는 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경(정점 곡률 반경)의 절대값이고, H0은 제1 면에서의 최대 물체 높이이다.

1<RM2/H0<6 (1)

조건식 (1)의 상한치를 상회하면, 예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수(제2 면측의 개구수)를 확보하는 것이 어려워질 뿐만 아니라, 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM2가 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제2 반사경(M2)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어려워진다. 한편, 조건식 (1)의 하한치를 하회하면, 예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수 NA를 확보하는 것이 용이해지지만, 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM2가 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워진다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (1)의 상한치를 5로 설정하고, 하한치를 2로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에서는, 상술한 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 투영 광학계에서, 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경에 관한 조건식 (1)을 만족 함으로써, 예를 들어 0.45 이상의 비교적 큰 이미지측 개구수를 확보하여, 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 발명의 투영 광학계를 노광 장치에 적용함으로써, 예를 들어 노광광으로서 X선을 사용하여 큰 해상력을 확보하여, 고해상도로 투영 노광을 행할 수 있다.

특히, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제1 반사 결상 광학계(G1) 및 제2 반사 결상 광학계(G2)에 대해 상술한 파워 배치를 채택함으로써, 2회 결상형의 광학계를 구성하는 각 반사경의 중심 곡률 반경의 증대를 회피하여, 각 반사경으로의 광선의 입사각을 비교적 작게 억제하고, 각 반사경의 유효 직경을 작게 억제하여, 컴팩트하고 개구수가 높은 광학계를 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제1 반사 결상 광학계(G1) 중의 물체측(제1 면측)으로부터 2번째의 제2 반사경(M2)에 볼록면 반사경을 채택하고, 이 볼록면 반사경(M2)을 제1 오목면 반사경(M1)과 제4 오목면 반사경(M4)으로 둘러싸는 배치를 채택함으로써, 커지는 경향이 있는 반사경(예를 들어 제4 반사경(M4) 또는 제5 반사경(M5))의 유효 직경을 작게 억제하면서, 각 반사경으로의 광선의 입사각을 비교적 작게 억제하고, 각 반사경의 중심 곡률 반경의 절대값을 소요의 범위내로 할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제2 반사 결상 광학계(G2) 중의 물체측으로부터 7번째의 제7 반사경(M7)에 볼록면 반사경을 채택하고, 이 볼록면 반사경(M7)을 제5 오목면 반사경(M5)과 제8 오목면 반사경(M8)으로 둘러싸는 배치를 채택함으로써, 커지는 경향이 있는 반사경(예를 들어 제4 반사경(M4) 또는 제5 반사 경(M5))의 유효 직경을 작게 억제하면서, 각 반사경으로의 광선의 입사각을 비교적 작게 억제하고, 각 반사경의 중심 곡률 반경의 절대값을 소요의 범위 내로 할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제1 반사 결상 광학계(G1) 및 제2 반사 결상 광학계(G2) 중에 각각 1장의 볼록면 반사경(M2 및 M7)을 균형있게 배치함으로써, 페츠발 합을 양호한 값으로 억제하고, 각 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 그 결과, 고성능의 광학계를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 반사경으로의 광선의 입사각을 비교적 작게 억제하여, 적절한 중심 곡률 반경을 갖는 반사경의 유효 직경을 작게 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2)로 2회 결상형의 구성을 채택함으로써, 왜곡 수차(디스토션)를 양호하게 보정할 수 있다. 또, 투영 배율(결상 배율)의 크기를, 예를 들어 1/4로 유지하면서, 양호한 광학 성능을 갖는 소형의 광학계를 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (2)에서, RM1은 제1 반사경(M1)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

1<RM1/H0<6 (2)

조건식 (2)의 상한치를 상회하면, 제1 반사경(M1)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM1이 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제1 반사경(M1)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어 려워지므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (2)의 하한치를 하회하면, 제1 반사경(M1)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM1이 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (2)의 상한치를 5로 설정하고, 하한치를 2로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (3)에서, RM4는 제4 반사경(M4)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

4<RM4/H0<12 (3)

조건식 (3)의 상한치를 상회하면, 제4 반사경(M4)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM4가 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제4 반사경(M4)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어려워지므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (3)의 하한치를 하회하면, 제4 반사경(M4)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM4가 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (3)의 상한치를 10으로 설정하고, 하한치를 6으로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (4)를 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (4)에서, RM8은 제8 반사경(M8)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

0.1<RM8/H0<4 (4)

조건식 (4)의 상한치를 상회하면, 제8 반사경(M8)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM8이 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제8 반사경(M8)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어려워지므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (4)의 하한치를 하회하면, 제8 반사경(M8)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM8이 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (4)의 상한치를 3으로 설정하고, 하한치를 1로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (5)를 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (5)에서, RM3은 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

4<RM3/H0<13 (5)

조건식 (5)의 상한치를 상회하면, 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM3이 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제3 반사경(M3)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어려워지므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (5)의 하한치를 하회하면, 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM3이 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (5)의 상한치를 12로 설정하고, 하한치를 5로 설 정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (6)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (6)에서, RM7은 제7 반사경(M7)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

0.1<RM7/H0<3 (6)

조건식 (6)의 상한치를 상회하면, 제7 반사경(M7)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM7이 너무 커져, 이 반사면의 면형상 오차를 소요의 정밀도로 검사하는 것이 어려워지고, 나아가 제7 반사경(M7)을 소요의 정밀도로 제조하는 것이 어려워지므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (6)의 하한치를 하회하면, 제7 반사경(M7)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM7이 너무 작아져, 이 반사면에 기인하여 제수차가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (6)의 상한치를 2로 설정하고, 하한치를 0.5로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 8개의 반사경(M1∼M8) 중의 7개의 반사경에서, 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM₁ _-8은, 최대 물체 높이를 H0으로 할 때, 다음 조건식 (7)을 만족하는 것이 바람직하다.

RM₁ _-8/H0≤12 (7)

조건식 (7)을 만족하면, 종래 기술에 비해 각 반사경의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM₁ _-8이 작아져, 이미지측 개구수 NA가 0.45를 넘는 광학계에서도, 각 반사면에서 광속을 분리하는 것이 용이해지므로 바람직하다. 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식 (7)의 상한치를 10으로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (8)을 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (8)에서, TT는 제1 면과 제2 면 사이의 축상 간격(즉 물체 이미지간 거리)이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다.

4<TT/H0<8 (8)

조건식 (8)의 상한치를 상회하면, 광학계의 전체 길이로서의 축상 간격 TT가 너무 커져, 광학계가 축방향(광축에 따른 방향)으로 대형화되므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (8)의 하한치를 하회하면, 상술한 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 광학계를 설계하는 것이 현실적으로 현저하게 어려워지므로 바람직하지 않다. 광학계의 축방향에 따른 대형화를 더욱 양호하게 억제하기 위해서는, 조건식 (8)의 상한치를 7로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제2 반사경(M2)의 반사면의 위치 또는 그 근방의 위치에 개구 조리개가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성은, 상술한 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 투영 광학계에서 큰 이미지측 개구수 NA를 확보하는 데 유리하다. 또, 이 개구 조리개에 의해, 광속(光束)을 임의의 크기로 제한할 수 있기 때문에, 광량의 조절 또는 제2 면(이미지면)에서의 촛점 심도 및 피사계 심도의 조절을 행할 수 있다. 개구 조리개를 제2 반사경(M2)의 반사면 위치 또는 실질적으로 반사면 위치가 되는 근방 위치에 배치함으로써, 광속이 개구 조리개 에 의해 차단되는 것을 회피할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 더욱 높은 해상도를 달성하기 위해, 이미지측 개구수 NA가 0.48보다 큰 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 이미지면 상의 원호형의 유효 결상 영역에 축소 이미지를 형성하고, 원호형의 유효 결상 영역의 폭치수는 0.5㎜보다 큰 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 예를 들어 노광 장치에 적용되는 경우, 더욱 높은 스루풋의 투영 노광을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 다음 조건식 (9)를 만족하는 것이 바람직하다. 조건식 (9)에서, φM은 각 반사경(M1∼M8)의 유효 직경(직경)의 최대값이고, H0은 상술한 바와 같이 최대 물체 높이이다. 즉, φM은, 광축으로부터 가장 떨어진 반사 영역(사용 영역)을 갖는 반사경(가장 큰 반사경)에서 광축을 중심으로 하여 해당 반사 영역에 외접하는 원의 직경이다.

φM/H0≤5 (9)

조건식 (9)의 상한치를 상회하면, 가장 큰 반사경의 유효 직경 φM이 너무 커져, 광학계가 직경 방향으로 대형화되므로 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (9)의 하한치를 하회하면, 8장 미러 반사형이며 2회 결상형인 광학계를 설계하는 것이 현실적으로 현저하게 어려워지므로 바람직하지 않다. 또, 현실적으로 소요의 정밀도로 반사경을 제조하고 광학계의 대형화를 회피하기 위해서는, 최대 물체 높이 H0의 크기에 관계없이, 가장 큰 반사경의 유효 직경 φM을 700㎜ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 광학계의 직경 방향에 따른 대형화를 더욱 양호하게 억제하기 위해서는, 조건식 (9)의 상한치를 4로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 제1 면으로부터 제1 반사경(M1)으로의 광속의 주광선의 광축에 대한 기울기 α가, 다음 조건식 (10)을 만족하는 것이 바람직하다.

5°<|α|<10° (10)

조건식 (10)의 상한치를 상회하면, 제1 면에 반사 마스크를 설치한 경우에, 반사된 광속이 흡수체의 패턴에 의해 차단되는 영향이 너무 커지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 조건식 (10)의 하한치를 하회하면, 제1 면에 반사 마스크를 설치한 경우에, 반사 마스크로의 입사광과 반사광을 분리할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.

또, 본 발명의 투영 광학계에서는, 각 반사경(M1∼M8)의 반사면이 광축에 관해 회전 대칭인 비구면형으로 형성되고, 각 반사면을 규정하는 비구면의 최대 차수는 18차 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 고차의 비구면을 도입함으로써, 수차를 양호하게 보정하여 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 최대 차수가 16차이어도 어느 정도 양호한 수차 보정이 가능하지만, 최대 차수를 18차 이상으로 설정함으로써, 더욱 복잡하고 세세한 비구면 형상을 표현할 수 있고, 나아가 충분한 수차 보정이 가능해진다.

또, 본 발명의 투영 광학계는, 이미지측(제2 면측)에 거의 텔레센트릭(telecentric)인 광학계인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 예를 들어 노광 장치에 적용되는 경우, 투영 광학계의 촛점 심도내에서 웨이퍼에 요철이 있더라도 양호한 결상이 가능해진다.

그런데, 본 발명의 투영 광학계에서는, 중간 이미지가 제4 반사경(M4)과 제5 반사경(M5) 사이의 광로 중에 형성되지만, 수차 등의 영향에 의해 선명한 중간 이미지가 형성되지는 않는다. 선명한 중간 이미지가 형성될 필요는 없고, 최종 이미지를 제2 면 상에 선명하게 결상시키는 것이 목적이다. 가령 중간 이미지의 형성 위치의 부근에 먼지가 존재하더라도, 중간 이미지가 선명하게 결상되지 않는 경우에는 제2 면 상의 먼지의 이미지도 크게 흐려지는 경향이 있기 때문에, 오히려 중간 이미지가 선명하게 결상되지 않는 편이 바람직하다. 단, 중간 이미지가 반사경의 반사면의 극 근방에 형성되는 경우에는, 그 반사경의 경면 상의 미세 구조나 부착 먼지 등의 이미지가 제2 면에서 투영 이미지와 중복될 우려가 있고, 그 반사경의 파셜(partial) 직경(반사경의 반사면 상에서의 광속의 유효 직경)이 너무 작아져 제조 공차의 점에서 문제가 되기 쉬워진다. 그 때문에, 각 반사경의 반사면으로부터 어느 정도 떨어진 위치에 중간 이미지가 형성되도록 구성해야 한다.

본 발명의 실시형태를, 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또, 도 2는, 웨이퍼 상에 형성되는 원호형의 유효 결상 영역과 광축의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 1에서, 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, 예를 들어 레이저 플라즈마 X선원(1)을 구비하고 있다. X선원으로서는, 방전 플라즈마 광원이나 다른 X선원을 사용하는 것이 가능하다. X선원(1)으로부터 출사된 빛은, 파장 선택 필터(2)를 통해 조명 광학계(3)에 입사한다. 여기서, 파장 선택 필터(2)는, X선원(1)이 공급하는 빛으로부터, 소정 파장(13.5㎚)의 X선만을 선택적으로 투과시키고, 다른 파장광의 투과를 차단하는 특성을 갖는다. 파장 선택 필터(2)를 투과한 X선은, 복수의 반사경으로 구성된 조명 광학계(3)를 통해, 전사해야 할 패턴이 형성된 반사형 마스크(4)를 조명한다. 파장 선택 필터(2)는 필수적인 것이 아니고, 반사경에 형성된 파장 선택막을 사용하는 등, 다른 형태의 파장 선택 수단을 사용해도 된다. 또, 파장 선택 필터(2) 및 파장 선택 수단 그 자체를 배치하지 않아도 된다.

마스크(4)는, 그 패턴면이 XY평면을 따라 연장되도록, Y방향을 따라 이동가능한 마스크 스테이지(5)에 의해 유지되어 있다. 그리고, 마스크 스테이지(5)의 이동은, 도시를 생략한 레이저 간섭계에 의해 계측되도록 구성되어 있다. 마스크(4) 상에는 Y축에 관해 대칭인 원호형의 조명 영역이 형성된다. 조명된 마스크(4)로부터의 빛은, 반사형 투영 광학계(6)를 통해 감광성 기판인 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 이미지를 형성한다.

즉, 웨이퍼(7) 상에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, Y축에 관해 대칭인 원호형의 유효 결상 영역이 형성된다. 도 2를 참조하면, 광축(AX)을 중심으로 한 반경 Φ을 갖는 원형의 영역(이미지 서클; IF)내에서, 이 이미지 서클(IF)에 접하도록 X방향의 길이가 LX이고 Y방향의 길이가 LY인 원호형의 유효 결상 영역(ER)이 설정되어 있다. 이렇게 하여, 원호형의 유효 결상 영역(ER)은 광축(AX)을 중심으로 하는 링형상 영역의 일부이고, 길이 LY는 원호형의 유효 결상 영역(ER)의 중심과 광축을 연결하는 방향에 따른 유효 결상 영역(ER)의 폭치수이다.

웨이퍼(7)는, 그 노광면이 XY평면을 따라 연장되도록, X방향 및 Y방향을 따라 2차원적으로 이동가능한 웨이퍼 스테이지(8)에 의해 유지되어 있다. 웨이퍼 스테이지(8)의 이동은, 마스크 스테이지(5)와 마찬가지로, 도시를 생략한 레이저 간섭계에 의해 계측되도록 구성되어 있다. 이렇게 하여, 마스크 스테이지(5) 및 웨이퍼 스테이지(8)를 Y방향을 따라 이동시키면서, 즉 투영 광학계(6)에 대해 마스크(4) 및 웨이퍼(7)를 Y방향을 따라 상대 이동시키면서 스캔 노광(주사 노광)을 행함으로써, 웨이퍼(7)의 하나의 노광 영역에 마스크(4)의 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. 또, 웨이퍼 스테이지(8)를 X방향 및 Y방향을 따라 2차원적으로 이동시키면서 주사 노광을 반복함으로써, 웨이퍼(7)의 각 노광 영역에 마스크(4)의 패턴이 순서대로 전사된다. 이하, 제1 실시예∼제3 실시예를 참조하여, 투영 광학계(6)의 구체적인 구성에 관해 설명한다.

각 실시예에서, 투영 광학계(6)는, 마스크(4)의 패턴의 중간 이미지를 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 마스크(4)의 패턴의 최종 축소 이미지(중간 이미지의 이미지)를 웨이퍼(7) 상에 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)로 구성되어 있다. 즉, 마스크 패턴의 중간 이미지는, 제1 반사 결상 광학계(G1)와 제2 반사 결상 광학계(G2) 사이의 광로 중에 형성된다.

제1 반사 결상 광학계(G1)는 4개의 반사경(M1∼M4)으로 구성되고, 제2 반사 결상 광학계(G2)는 4개의 반사경(M5∼M8)으로 구성되어 있다. 각 실시예에서, 모든 반사경(M1∼M8)의 반사면이, 광축에 관해 회전 대칭인 비구면형으로 형성되어 있다. 또, 각 실시예에서, 투영 광학계(6)는 웨이퍼측(이미지측)에 거의 텔레센트릭인 광학계이다.

각 실시예에서, 비구면은, 광축에 수직인 방향의 높이를 y로 하고, 비구면의 정점에서의 접평면으로부터 높이 y에서의 비구면 상의 위치까지의 광축에 따른 거리(새그(sag)량)을 z로 하고, 정점 곡률 반경을 r로 하고, 원추 계수를 κ로 하고, n차 비구면 계수를 C_n으로 했을 때, 이하의 수식 (a)로 나타낸다.

z=(y²/r)/{1+{1-(1+κ)ㆍy²/r²}^1/2}

+C₄ㆍy⁴+C₆ㆍy⁶+C₈ㆍy⁸+C₁₀ㆍy¹⁰+C₁₂ㆍy¹²

+C₁₄ㆍy¹⁴+C₁₆ㆍy¹⁶+C₁₈ㆍy¹⁸+C₂₀ㆍy²⁰ (a)

[제1 실시예]

도 3은, 본 실시형태의 제1 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 실시예의 투영 광학계에서는, 마스크(4)로부터의 빛은, 제1 반사경(M1)의 오목면형의 반사면, 제2 반사경(M2)의 볼록면형의 반사면, 제3 반사경(M3)의 오목면형의 반사면 및 제4 반사경(M4)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 마스크 패턴의 중간 이미지(I1)를 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 중간 이미지(I1)로부터의 빛은, 제5 반사경(M5)의 오목 면형의 반사면, 제6 반사경(M6)의 오목면형의 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형의 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소 이미지(2차 이미지)를 형성한다. 제1 실시예에서는, 제2 반사경(M2)의 반사면 근방의 위치에, 개구 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다.

다음 표 (1)에 제1 실시예에 따른 투영 광학계의 제원의 값을 게재한다. 표 (1)의 주요 제원의 란에서, λ는 노광광의 파장을, β는 투영 배율을, NA는 이미지 측(웨이퍼 측) 개구수를, φ는 웨이퍼(7) 상에서의 이미지 서클(IF)의 반경(최대 이미지 높이)을, LX는 유효 결상 영역(ER)의 X방향에 따른 치수를, LY는 유효 결상 영역(ER)의 Y방향에 따른 치수(원호형의 유효 결상 영역(ER)의 폭치수)를 각각 나타내고 있다. 또, 표 (1)의 조건식 대응값의 란에서, RMi(i=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)는 제i 반사경(Mi)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을, H0은 마스크(4) 상에서의 최대 물체 높이를, TT는 마스크(4)와 웨이퍼(7) 사이의 축상 간격을, φM은 가장 큰 반사경의 유효 직경을 각각 나타내고 있다.

또, 면번호는 물체면인 마스크면으로부터 이미지면인 웨이퍼면으로의 광선의 진행 방향에 따른 마스크 측으로부터의 반사면의 순서를, r은 각 반사면의 정점 곡률 반경(중심 곡률 반경 : ㎜)을, d는 각 반사면의 축상 간격, 즉 면간격(㎜)을 각각 나타내고 있다. 면간격 d는 반사될 때마다 그 부호를 바꾸는 것으로 한다. 그리고, 광선의 입사 방향에 관계없이 마스크 측을 향해 볼록면의 곡률 반경을 플러스로 하고, 오목면의 곡률 반경을 마이너스로 하고 있다. 상술한 표기는, 이후의 표 (2) 및 표 (3)에서도 마찬가지이다.

표 (1)

(주요제원)

λ = 13.5nm

도 4는, 제1 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 4에서는, 이미지 높이 100%, 이미지 높이 99% 및 이미지 높이 98%에서의 메리지오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면에서 분명한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 도시를 생략했지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서, 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예를 들어 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

[제2 실시예]

도 5는, 본 실시형태의 제2 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 투영 광학계에서는, 마스크(4)로부터의 빛은, 제1 반사경(M1)의 오목면형의 반사면, 제2 반사경(M2)의 볼록면형의 반사면, 제3 반사경(M3)의 오목면형의 반사면 및 제4 반사경(M4)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 마스크 패턴의 중간 이미지(I1)를 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 중간 이미지(I1)로부터의 빛은, 제5 반사경(M5)의 오목면형의 반사면, 제6 반사경(M6)의 볼록면형의 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형의 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소 이미지(2차 이미지)를 형성한다. 제2 실시예에서도 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 반사경(M2)의 반사면 근방의 위치에, 개구 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 다음 표 (2)에, 제2 실시예에 따른 투영 광학계의 제원의 값을 게재한다.

도 6은, 제2 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 6에서는, 이미지 높이 100%, 이미지 높이 99% 및 이미지 높이 98%에서의 메리지오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면에서 분명한 바와 같이, 제2 실시예에서도 제1 실시예와 마찬가지로, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 도시를 생략했지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서, 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예를 들어 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있 다.

[제3 실시예]

도 7은, 본 실시형태의 제3 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 제3 실시예의 투영 광학계에서는, 마스크(4)로부터의 빛은, 제1 반사경(M1)의 오목면형의 반사면, 제2 반사경(M2)의 볼록면형의 반사면, 제3 반사경(M3)의 오목면형의 반사면 및 제4 반사경(M4)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 마스크 패턴의 중간 이미지(I1)를 형성한다. 제1 반사 결상 광학계(G1)를 통해 형성된 중간 이미지(I1)로부터의 빛은, 제5 반사경(M5)의 오목면형의 반사면, 제6 반사경(M6)의 오목면형의 반사면, 제7 반사경(M7)의 볼록면형의 반사면 및 제8 반사경(M8)의 오목면형의 반사면에서 순서대로 반사된 후, 웨이퍼(7) 상에 마스크 패턴의 축소 이미지(2차 이미지)를 형성한다. 제3 실시예에서도 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 반사경(M2)의 반사면 근방의 위치에, 개구 조리개(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 다음 표 (3)에, 제3 실시예에 따른 투영 광학계의 제원의 값을 게재한다.

도 8은, 제3 실시예의 투영 광학계에서의 코마 수차를 나타내는 도면이다. 도 8에서는, 이미지 높이 100%, 이미지 높이 98% 및 이미지 높이 96%에서의 메리지오날 코마 수차 및 사지탈 코마 수차를 나타내고 있다. 수차 도면에서 분명한 바와 같이, 제3 실시예에서도 제1 실시예 및 제2 실시예와 마찬가지로, 유효 결상 영 역(ER)에 대응하는 영역에서 코마 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 도시를 생략했지만, 유효 결상 영역(ER)에 대응하는 영역에서, 코마 수차 이외의 다른 제수차, 예를 들어 구면 수차나 디스토션 등도 양호하게 보정되어 있는 것이 확인되고 있다.

이상과 같이, 상술한 각 실시예에서는, 파장이 13.5㎚인 X선에 대해, 0.5라는 비교적 큰 이미지측 개구수를 확보하고, 웨이퍼(7) 상에서 제수차가 양호하게 보정된 26㎜×2㎜ 또는 26㎜×1㎜의 원호형의 유효 결상 영역을 확보할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(7)에서, 예를 들어 26㎜×33㎜의 크기를 갖는 각 노광 영역에, 마스크(4)의 패턴을 주사 노광에 의해 0.1㎛ 이하의 고해상으로 전사할 수 있다.

또, 상술한 각 실시예에서는, 가장 큰 제5 오목면 반사경(M5)의 유효 직경이 약 510㎜∼약 570㎜ 정도이고, 종래 기술에 비해 충분히 작게 억제되어 있다. 이렇게 하여, 각 실시예에서는 반사경의 대형화가 억제되어, 광학계의 소형화가 달성되어 있다. 그 때문에, 각 반사경의 제조시의 측정 및 가공을 고정밀도로 행하는 것이 가능하다. 또, 상술한 각 실시예에서는, 원호형의 유효 결상 영역(ER)의 전체에 걸쳐 주광선의 기울기가 거의 0이고, 이미지 측에 거의 텔레센트릭인 광학계가 달성되어 있다.

또, 상술한 각 실시예에서는, 마스크(4)에 입사하는 광선군 및 마스크(4)에서 반사되는 광선군의 광축(AX)이 이루는 각도 α가 약 7.8°∼약 8.0° 정도로 작게 억제되어 있기 때문에, 반사형 마스크(4)를 사용하더라도, 입사광과 반사광을 분리할 수 있고, 반사된 광속이 흡수체의 패턴에 의해 차단되는 영향을 작게 하는 것이 가능해지고, 따라서 성능이 잘 악화되지 않는다. 또, 마스크(4)의 설정 위치에 대해 근소한 오차가 발생하더라도, 큰 배율 변화를 잘 초래하지 않는다는 이점이 있다.

상술한 실시형태에 따른 노광 장치에서는, 조명계에 의해 마스크를 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 사용하여 마스크에 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판에 노광(노광 공정)함으로써, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 본 실시형태의 노광 장치를 사용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 일례에 관해 도 9의 플로우차트를 참조하여 설명한다.

우선, 도 9의 단계 301에서 1로트의 웨이퍼 상에 금속막이 증착된다. 다음 단계 302에서 그 1로트의 웨이퍼 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에서, 본 실시형태의 노광 장치를 사용하여, 마스크(레티클) 상의 패턴의 이미지가 그 투영 광학계를 통해 그 1로트의 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 순서대로 노광 전사된다.

그 후, 단계 304에서 그 1로트의 웨이퍼 상의 포토레지스트의 현상이 행해진 후, 단계 305에서 그 1로트의 웨이퍼 상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행함으로써, 마스크 상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 양호한 스루풋으로 얻을 수 있다.

상술한 본 실시형태에서는, X선을 공급하기 위한 광원으로서 레이저 플라즈마 X선원을 사용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, X선으로서, 예를 들어 싱크로트론 방사(SOR)광을 사용할 수도 있다.

또, 상술한 본 실시형태에서는, X선을 공급하기 위한 광원을 갖는 노광 장치에 본 발명을 적용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, X선 이외의 다른 파장광을 공급하는 광원을 갖는 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상술한 본 실시형태에서는, 노광 장치의 투영 광학계에 본 발명을 적용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 다른 일반적인 투영 광학계에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 상술한 실시형태에서 나타낸 구성요소 모두가 필수적인 것은 아니고, 일부의 구성요소를 사용하지 않아도 되며, 임의의 구성 요소를 적절하게 조합하여 사용하는 것도 가능하다.

Claims

8개의 반사경을 구비하고, 제1 면의 축소 이미지를 제2 면 상에 형성하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제1 면으로부터의 빛에 기초하여 상기 제1 면의 중간 이미지를 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 상기 중간 이미지로부터의 빛에 기초하여 상기 축소 이미지를 상기 제2 면 상에 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구비하고,

상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는, 상기 제1 면으로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제1 반사경(M1)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제2 반사경(M2)과, 제3 반사경(M3)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제4 반사경(M4)을 가지며,

상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는, 상기 중간 이미지로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제5 반사경(M5)과, 제6 반사경(M6)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제7 반사경(M7)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제8 반사경(M8)을 가지며,

상기 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM2로 하고, 상기 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM3으로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

1<RM2/H0<6

4<RM3/H0<13

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항에 있어서, 상기 제1 반사경(M1)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM1로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

1<RM1/H0<6

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM4로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

4<RM4/H0<12

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제8 반사경(M8)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM8로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

0.1<RM8/H0<4

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 반사경(M3)은 오목면형의 반사면을 갖는 것인 투영 광학계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제7 반사경(M7)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM7로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

0.1<RM7/H0<3

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 축상 간격을 TT로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

4<TT/H0<8

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반사경(M2)의 반사면의 위치 또는 그 근방의 위치에 개구 조리개가 설치되어 있는 것인 투영 광학계.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 면측의 개구수 NA는 0.45보다 큰 것인 투영 광학계.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학계는 상기 제2 면상의 원호형의 유효 결상 영역에 상기 축소 이미지를 형성하고,

상기 원호형의 유효 결상 영역의 폭치수는 0.5㎜보다 큰 것인 투영 광학계.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 하고, 각 반사경(M1∼M8)의 유효 직경의 최대값을 φM으로 할 때,

φM/H0≤5

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면으로부터 상기 제1 반사경(M1)으로의 광속(光束)의 주광선의 광축에 대한 기울기 α는,

5°<|α|<10°

의 조건을 만족하는 것인 투영 광학계.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 8개의 반사경 중의 7개의 반사경에 있어서, 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM₁ _-8은, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

RM₁ _-8/H0≤12

의 조건을 만족하는 것인 투영 광학계.
8개의 반사경을 구비하고, 제1 면의 축소 이미지를 제2 면 상에 형성하는 투 영 광학계에 있어서,

상기 제1 면으로부터의 빛에 기초하여 상기 제1 면의 중간 이미지를 형성하기 위한 제1 반사 결상 광학계(G1)와, 상기 중간 이미지로부터의 빛에 기초하여 상기 축소 이미지를 상기 제2 면 상에 형성하기 위한 제2 반사 결상 광학계(G2)를 구비하고,

상기 제1 반사 결상 광학계(G1)는, 상기 제1 면으로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제1 반사경(M1)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제2 반사경(M2)과, 제3 반사경(M3)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제4 반사경(M4)을 가지며,

상기 제2 반사 결상 광학계(G2)는, 상기 중간 이미지로부터의 빛의 입사순으로, 오목면형의 반사면을 갖는 제5 반사경(M5)과, 제6 반사경(M6)과, 볼록면형의 반사면을 갖는 제7 반사경(M7)과, 오목면형의 반사면을 갖는 제8 반사경(M8)을 가지며,

상기 8개의 반사경의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값 RM₁ _-8은, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

RM₁ _-8/H0≤12

의 조건을 만족하는 것인 투영 광학계.
제14항에 있어서, 상기 제2 반사경(M2)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM2로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

1<RM2/H0<6

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제3 반사경(M3)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM3으로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

4<RM3/H0<13

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반사경(M1)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM1로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

1<RM1/H0<6

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 반사경(M4)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM4로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

4<RM4/H0<12

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제8 반사경(M8)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM8로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

0.1<RM8/H0<4

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 반사경(M3)은 오목면형의 반사면을 갖는 것인 투영 광학계.
제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제7 반사경(M7)의 반사면의 중심 곡률 반경의 절대값을 RM7로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

0.1<RM7/H0<3

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 축상 간격을 TT로 하고, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 할 때,

4<TT/H0<8

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반사경(M2)의 반사면의 위치 또는 그 근방의 위치에 개구 조리개가 설치되어 있는 것인 투영 광학계.
제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 면측의 개구수 NA는 0.45보다 큰 것인 투영 광학계.
제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학계는 상기 제2 면 상의 원호형의 유효 결상 영역에 상기 축소 이미지를 형성하고,

상기 원호형의 유효 결상 영역의 폭치수는 0.5㎜보다 큰 것인 투영 광학계.
제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면에서의 최대 물체 높이를 H0으로 하고, 각 반사경(M1∼M8)의 유효 직경의 최대값을 φM으로 할 때,

φM/H0≤5

의 조건을 만족하는 투영 광학계.
제14항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 면으로부터 상기 제1 반사경(M1)으로의 광속의 주광선의 광축에 대한 기울기 α는,

5°<|α|<10°

의 조건을 만족하는 것인 투영 광학계.
제1 면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명계와, 상기 마스크의 패턴을 제2 면에 설정된 감광성 기판 상에 투영하기 위한, 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계를 구비하고 있는 노광 장치.
제28항에 있어서, 상기 조명계는 노광광으로서 X선을 공급하기 위한 광원을 가지며,

상기 투영 광학계에 대해 상기 마스크 및 상기 감광성 기판을 상대 이동시켜, 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판 상에 투영 노광하는 노광 장치.
제28항 또는 제29항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,

상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정

을 포함하는 디바이스 제조 방법.