JP2002015979A

JP2002015979A - 投影光学系、露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JP2002015979A
Application number: JP2000197034A
Authority: JP
Inventors: Satoru Kumagai; 悟熊谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】反射面を少なくとも６面としながら各反射面
の温度上昇を抑え、良好な結像性能を有する投影光学
系、及び露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】投影光学系ＰＬは、凹面状の反射面を有
する第１反射鏡Ｍ１と、凹面状の反射面を有する第２反
射鏡Ｍ２と、凸面状の反射面を有する第３反射鏡Ｍ３
と、凹面状の反射面を有する第４反射鏡Ｍ４と、凸面状
の反射面を有する第５反射鏡Ｍ５と、凹面状の反射面を
有する第６反射鏡Ｍ６とを備えており、第４反射鏡Ｍ４
の頂点が第１反射鏡Ｍ１の頂点より第２面Ｗ側に配置さ
れ、第３反射鏡Ｍ３の頂点と第４反射鏡Ｍ４の頂点との
間に第６反射鏡Ｍ６の頂点が配置されている。これによ
り、第１面Ｒの物体の像は中間像を形成することなく第
２面Ｗ上に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば基板上にマ
スクのパターンの縮小像を形成する投影光学系、及びこ
の投影光学系を備えた露光装置及び露光方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスや液晶表示デ
バイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に、パタ
ーンが形成されたマスクに露光用照明光（露光光）を照
明し、このマスクのパターンの像を投影光学系を介して
フォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハや
ガラスプレート等の基板上に投影露光することが行われ
ているが、近年においては、パターンの微細化の要求が
ますます高まっているため、この投影露光を行う露光装
置は、より解像力の高いものが要求されている。

【０００３】この要求を満足するためには、光源から射
出される露光光の波長を短波長化し、且つ光学系の開口
数（ＮＡ）を大きくしなければならない。しかしなが
ら、露光光の波長が短くなると、光の吸収のために実用
に耐える光学ガラスは限られ、例えば、波長が１８０ｎ
ｍ以下となると、実用上使用できる硝材は蛍石だけとな
る。また、さらに短波長の紫外線やＸ線になると、使用
できる光学ガラスは存在しなくなる。このような場合、
屈折光学系だけか、または反射屈折光学系で縮小投影光
学系で構成することは、全く不可能となる。

【０００４】そのため、反射系のみで投影光学系を構成
する、いわゆる反射屈折縮小投影光学系が、例えば特開
平９−２１１３３２号公報や、特開平１０−９０６０２
号公報に提案されている。このうち、特開平９−２１１
３３２号公報に開示されている投影光学系は、凹凸凹の
構成の反射面からなる２組の縮小光学系により構成され
ており、この２組の縮小光学系の間に中間像が形成され
ている。また、特開平１０−９０６０２号公報に開示さ
れている投影光学系は、凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面
鏡の４枚のミラーを２組直列に配置したもので、全部で
８枚の反射鏡により構成されており、途中に中間像が形
成されるようになっている。これらの光学系の利点は、
反射面枚数が６面または８面となり、収差補正の自由度
が増えること、自然に反射面枚数が偶数になるので折り
返しのためだけの平面反射鏡が不用なこと、また、全体
の光学系の縮小倍率をそれぞれの部分光学系に分担でき
るので部分光学系の負担を軽減することが可能であるこ
となどである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においては、途中に中間像が形成されるため、
例えば中間像が反射面に近い位置に結像された場合、集
中した光によって反射面の温度が上昇して反射面が熱変
形し、この反射面の熱変形に伴って結像性能が劣化する
恐れが生じる。

【０００６】また、特開平１１−２４９３１３号公報に
は、４面の反射面によって中間像を形成せずに物体の像
を所定面上に形成する投影光学系が開示されているが、
４面の反射面では大きな開口数を得ることができず、高
い解像力を得ることができない。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、反射面を少なくとも６面としながら各反射面
の温度上昇を抑え、優れた結像性能を有する投影光学
系、及びこの投影光学系を備えた露光装置及び露光方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図３に対応付けし
た以下の構成を採用している。本発明の投影光学系（Ｐ
Ｌ）は、第１面（Ｒ）上の物体の縮小像を第２面（Ｗ）
上に形成する投影光学系において、第１面（Ｒ）と第２
面（Ｗ）との間に、それぞれ所定形状の反射面を有する
第１反射鏡（Ｍ１）及び第２反射鏡（Ｍ２）よりなる第
１ミラー対と、第３反射鏡（Ｍ３）及び第４反射鏡（Ｍ
４）よりなる第２ミラー対と、第５反射鏡（Ｍ５）及び
第６反射鏡（Ｍ６）よりなる第３ミラー対とが配置さ
れ、第１〜第６反射鏡（Ｍ１〜Ｍ６）は、所定の光軸
（ＡＸ）に対して同軸に配置されており、第１面（Ｒ）
からの光（ＥＬ）は、第１反射鏡（Ｍ１）及び第２反射
鏡（Ｍ２）の順で第１ミラー対を反射し、第１ミラー対
を反射した光（ＥＬ）は第３反射鏡（Ｍ３）及び第４反
射鏡（Ｍ４）の順で第２ミラー対を反射し、第２ミラー
対を反射した光（ＥＬ）は第５反射鏡（Ｍ５）及び第６
反射鏡（Ｍ６）の順で第３ミラー対を反射して第２面
（Ｗ）へ導かれ、中間像を形成することなく、第２面
（Ｗ）上で結像されることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、所定形状の反射面を有す
る６つの各反射鏡（Ｍ１〜Ｍ６）を、第１面（Ｒ）と第
２面（Ｗ）との間に所定の光軸（ＡＸ）に対して同軸に
配置し、第１面（Ｒ）からの光（ＥＬ）を各ミラー対で
反射させることにより、中間像を形成することなく、第
２面（Ｗ）上に結像することができる。これにより、各
反射面の温度上昇を抑えることができるので、熱変形の
発生を防止することができる。また、反射面を６面とし
たことにより、高い開口数を得ることができるので、高
い解像力を得ることができる。したがって、良好な結像
性能を得ることができる。また、各反射鏡（Ｍ１〜Ｍ
６）を同軸に配置したことにより、投影光学系（ＰＬ）
全体のコンパクト化を実現することができる。

【００１０】そして、第１反射鏡（Ｍ１）は凹面状の反
射面を有し、第２反射鏡（Ｍ２）は凹面状の反射面を有
し、第３反射鏡（Ｍ３）は凸面状の反射面を有し、第４
反射鏡（Ｍ４）は凹面状の反射面を有し、第５反射鏡
（Ｍ５）は凸面状の反射面を有し、第６反射鏡（Ｍ６）
は凹面状の反射面を有することによって、反射面を６面
としながら中間像が形成されない構成とすることができ
る。

【００１１】このとき、第４反射鏡（Ｍ４）の頂点が第
１反射鏡（Ｍ１）の頂点より第２面（Ｗ）側に配置さ
れ、第３反射鏡（Ｍ３）の頂点と第４反射鏡（Ｍ４）の
頂点との間に第６反射鏡（Ｍ６）の頂点が配置されてい
る構成とすることにより、第１面（Ｒ）からの光を中間
像を形成することなく第２面（Ｗ）上に結像することが
できる。また、このような構成とすることにより、反射
光の光束の拡がりを抑えることができる。したがって、
投影光学系（ＰＬ）全体のコンパクト化を実現すること
ができる。

【００１２】さらに、第５反射鏡（Ｍ５）の頂点と第６
反射鏡（Ｍ６）の頂点との間に、第３反射鏡（Ｍ３）の
頂点が配置されている構成とすることにより、反射光の
光束の拡がりを抑えつつ、中間像を形成しない構成とす
ることができる。

【００１３】第１、第３及び第５反射鏡（Ｍ１、Ｍ３、
Ｍ５）は、各反射面が第１面（Ｒ）側に向くようにそれ
ぞれ配置され、第２、第４及び第６反射鏡（Ｍ２、Ｍ
４、Ｍ６）は、各反射面が第２面（Ｗ）側に向くように
それぞれ配置されているので、第１面（Ｒ）からの光は
各反射鏡間で交互に反射を繰り返しながら第２面（Ｗ）
側に導かれる。そして、このような構成とすることによ
り、第１面（Ｒ）と第２面（Ｗ）との距離を短くするこ
とができるため、第１面（Ｒ）と第２面（Ｗ）との間に
配置される投影光学系（ＰＬ）全体のコンパクト化を実
現することができる。

【００１４】第１〜第６反射鏡（Ｍ１〜Ｍ６）の各反射
面のうちいずれか１つに開口絞り（ＡＳ）が配置されて
いるので、この開口絞り（ＡＳ）を調整することによっ
て収差補正の自由度を増加させることができる。すなわ
ち、６つの反射面の形状を調整する他に、この開口絞り
（ＡＳ）を調整することによっても収差補正を行うこと
ができる。

【００１５】このとき、各反射面のうち、入射する光束
が発散光束であり、反射する光束が収束光束となる反射
面に開口絞り（ＡＳ）が配置されているので、良好な結
像性能を維持しながら開口絞り（ＡＳ）を配置させるこ
とができる。

【００１６】本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク
（Ｒ）に露光光（ＥＬ）を照明し、このマスク（Ｒ）に
形成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板
（Ｗ）上に投影する露光装置において、投影光学系は、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の投影光学系
（ＰＬ）によって構成されていることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）
に露光光（ＥＬ）を照明し、この露光光（ＥＬ）に基づ
いてマスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を感光基板
（Ｗ）上に形成する露光方法において、請求項１〜請求
項７のいずれか一項に記載の投影光学系（ＰＬ）を用い
てパターンの像を感光基板（Ｗ）上に形成することを特
徴とする。

【００１８】本発明によれば、中間像を形成しないで、
集光に起因する熱変形を防止された投影光学系（ＰＬ）
を用いて露光処理が行われるので、マスク（Ｒ）に形成
されたパターンの像は良好な結像性能で感光基板上に形
成される。また、この投影光学系（ＰＬ）は６面の反射
面を有しているので、高い開口数を有している。したが
って、微細なパターンの像でも精度良く感光基板（Ｗ）
上に形成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投影光学系、露光
装置及び露光方法の一実施形態について図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る反射縮
小投影光学系の横断面の光路図であり、図１では光束の
幅は横断面のみを表している。

【００２０】図１において、投影光学系ＰＬは、第１面
Ｒと第２面Ｗとの間に配置されているものであって、第
１反射鏡Ｍ１及び第２反射鏡Ｍ２よりなる第１ミラー対
と、第３反射鏡Ｍ３及び第４反射鏡Ｍ４よりなる第２ミ
ラー対と、第５反射鏡Ｍ５及び第６反射鏡Ｍ６よりなる
第３ミラー対とを備えており、第１面Ｒ上の物体の縮小
像を第２面Ｗ上に形成する反射縮小投影光学系となって
いる。

【００２１】そして、第１反射鏡Ｍ１は凹面状の反射面
を有しており、第２反射鏡Ｍ２は凹面状の反射面を有し
ており、第３反射鏡Ｍ３は凸面状の反射面を有してお
り、第４反射鏡Ｍ４は凹面状の反射面を有しており、第
５反射鏡Ｍ５は凸面状の反射面を有しており、第６反射
鏡Ｍ６は凹面状の反射面を有している。これら各反射鏡
Ｍ１〜Ｍ６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して同軸
に配置されている。

【００２２】それぞれのミラー対のうち、第１反射鏡Ｍ
１、第３反射鏡Ｍ３、第５反射鏡Ｍ５は、それぞれの反
射面が第１面Ｒ側に向くように配置されており、第２反
射鏡Ｍ２、第４反射鏡Ｍ４、第６反射鏡Ｍ６は、それぞ
れの反射面が第２面Ｗ側に向くように配置されている。

【００２３】各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６は、光軸ＡＸに沿って
直列に配置されている。このとき、第４反射鏡Ｍ４の頂
点は第１反射鏡Ｍ１の頂点より第２面Ｗ側に配置され、
第３反射鏡Ｍ３の頂点と第４反射鏡Ｍ４の頂点との間に
第６反射鏡Ｍ４の頂点が配置されている。さらに、第５
反射鏡Ｍ５の頂点と第６反射鏡Ｍ６との頂点との間に、
第３反射鏡Ｍ３の頂点が配置されている。すなわち、各
反射鏡は、第１面Ｒ側から第２面Ｗ側に向かって、第２
反射鏡Ｍ２、第１反射鏡Ｍ１、第４反射鏡Ｍ４、第６反
射鏡Ｍ６、第３反射鏡Ｍ３、第５反射鏡Ｍ５の順で配置
されている。したがって、第５反射鏡Ｍ５の凹面状部分
と第２面Ｗとが対向した状態となっている。

【００２４】なお、反射鏡の頂点とは、反射面とその反
射面の基準軸とが交差する点であり、反射面の基準軸と
は、その反射面の頂点とその反射面の近軸曲率中心とを
結ぶ軸を意味する。

【００２５】そして、第１面Ｒからの光ＥＬは、第１反
射鏡Ｍ１及び第２反射鏡Ｍ２の順で第１ミラー対を反射
し、第１ミラー対を反射した光は第３反射鏡Ｍ３及び第
４反射鏡Ｍ４の順で第２ミラー対を反射し、第２ミラー
対を反射した光は第５反射鏡Ｍ５及び第６反射鏡Ｍ６の
順で第３ミラー対を反射して第２面Ｗへ導かれ、第２面
Ｗ上で結像される。

【００２６】第４反射鏡Ｍ４の反射面近傍には、開口絞
りＡＳが設けられている。この開口絞りＡＳは開口部の
口径を可変としている。なお、開口絞りＡＳが配置され
る位置は、第１〜第６反射鏡のうちいずれか１つの反射
面の近傍位置に設定することが可能であるが、反射面に
対して入射する光束が発散光束であり、この反射面から
反射する光束が収束光束となるような反射面の近傍に開
口絞りＡＳを配置することが好ましい。すなわち、各反
射面のうち、自身の反射面は凹面状であり、この反射面
の光路上流側に配置された反射面は凸面状であるような
反射面の近傍に開口絞りＡＳが配置される。したがっ
て、本実施形態においては、第４反射鏡Ｍ４あるいは第
６反射鏡Ｍ６のいずれか一方の反射面の近傍位置に開口
絞りＡＳを配置することが好ましい。つまり、本実施形
態においては、第３反射鏡Ｍ３から第４反射鏡Ｍ４に入
射する光束は発散光束、第４反射鏡Ｍ４から反射し第５
反射鏡Ｍ５に入射する光束は収束光束である。そして、
これら発散光束の発散の程度と収束光束の収束の程度と
がほぼ同じになるように、各反射面の形状が設定されて
いる。

【００２７】以上説明したような反射面をそれぞれ有す
る６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６を所定の位置に配置すること
によって、第１面Ｒからの光ＥＬは、中間像を形成する
ことなく、第２面Ｗ上に結像される。これにより、投影
光学系ＰＬ内では集光する部分が存在しなくなるので、
集光に伴う各反射面の温度上昇を抑えることができる。
したがって、反射面の熱変形を防止することができるの
で、良好な結像性能を得ることができる。また、反射面
を６面としたことにより、高い開口数を得ることができ
るので、高い解像力を得ることができる。

【００２８】また、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６を上述したよう
な配置構成とすることにより、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６から
の反射光の拡がりを抑えることができる。したがって、
投影光学系ＰＬ全体のコンパクト化を実現することがで
きる。また、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６を光軸ＡＸに対して同
軸に配置しているので、投影光学系ＰＬの更なるコンパ
クト化を実現することができる。

【００２９】第１反射鏡Ｍ１、第３反射鏡Ｍ３及び第５
反射鏡Ｍ５は、各反射面が第１面Ｒ側に向くようにそれ
ぞれ配置され、第２反射鏡Ｍ２、第４反射鏡Ｍ４及び第
６反射鏡Ｍ６は、各反射面が第２面Ｗ側に向くようにそ
れぞれ配置されているので、第１面Ｒからの光ＥＬは各
反射鏡間で交互に反射を繰り返しながら第２面Ｗ側に導
かれる。そして、このような構成とすることにより第１
面Ｒと第２面Ｗとの距離を短くすることができるととも
に、光路を折り返すための平面反射鏡が不用となるた
め、第１面Ｒと第２面Ｗとの間に配置される投影光学系
ＰＬ全体のコンパクト化を実現することができるととも
に、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の鏡筒組み込み・調整を容易に
することができる。

【００３０】開口部を可変とする開口絞りＡＳを設ける
とともにこの開口絞りＡＳを調整することによって収差
補正を行うことができるとともに、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６
の反射面の形状を非球面状とし、この形状を任意に設定
することによっても収差補正を行うことが可能となる。
したがって、本実施形態においては、収差補正は、各反
射鏡の反射面の形状の調整の他に、開口絞りＡＳの調整
によっても行うことができ、自由度の高い収差補正を行
うことができる。

【００３１】次に、図２を参照しながら、本発明に係る
投影光学系ＰＬを備えた露光装置ＥＸについて説明す
る。図２は本発明に係る投影光学系ＰＬを備えた露光装
置ＥＸの構成図である。この露光装置ＥＸは、反射型レ
チクル（マスク）Ｒに露光用照明光（露光光）ＥＬを照
射し、レチクルＲに形成されたパターンの一部の像を投
影光学系ＰＬを介して感光基板Ｗ上に投影しつつ、レチ
クルＲと感光基板Ｗとを投影光学系ＰＬに対して１次元
方向（Ｙ方向）に相対走査することによって、レチクル
Ｒのパターンの全体を感光基板Ｗ上の複数のショット領
域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写する
ものである。本実施形態では、露光光ＥＬとして波長５
〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）が用いら
れている。なお、図２においては、投影光学系ＰＬの光
軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方向であっ
てレチクルＲ及び感光基板Ｗの走査方向をＹ方向とし、
これらＹＺ方向と直交する紙面垂直方向をＸ方向とす
る。

【００３２】図２において、露光装置ＥＸは、光源３０
からの光束をレチクルステージＲＳに支持されるレチク
ルＲに照明する照明光学系３と、露光光ＥＬで照明され
たレチクルＲのパターンの像を感光基板Ｗ上に投影する
投影光学系ＰＬと、基板Ｗを支持する基板ステージＷＳ
とを備えている。本実施形態における露光光であるＥＵ
Ｖ光は、大気に対する透過率が低いため、ＥＵＶ光が通
過する光路は真空チャンバＶＣにより覆われて外気より
遮断されている。

【００３３】図２における照明光学系３について説明す
る。光源３０は、赤外域〜可視域の波長のレーザ光を供
給する機能を有し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡ
Ｇレーザやエキシマレーザ等を用いることができる。こ
のレーザ光は第１集光光学系３１により集光されて位置
３２に集光する。ノズル３３は気体状の物体を位置３２
に向けて噴出し、この噴出された物体は位置３２におい
て高照度のレーザ光を受ける。このとき、噴出された物
体がレーザ光のエネルギで高温になり、プラズマ状態に
励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＥＵＶ光
を放出する。

【００３４】この位置３２の周囲には、第２集光光学系
を構成する楕円鏡３４が配置されており、この楕円鏡３
４は、その第１焦点が位置３２とほぼ一致するように位
置決めされている。楕円鏡３４の内表面には、ＥＵＶ光
を反射するための多層膜が設けられており、ここで反射
されたＥＵＶ光は、楕円鏡３４の第２焦点で一度集光し
た後、第３集光光学系を構成するコリメート鏡としての
放物面鏡３５へ向かう。放物面鏡３５は、その焦点が楕
円鏡３４の第２焦点位置とほぼ一致するように位置決め
されており、その内表面には、ＥＵＶ光を反射するため
の多層膜が設けられている。

【００３５】放物面鏡３５から射出されるＥＵＶ光は、
ほぼコリメートされた状態でオプティカルインテグレー
タとしての反射型フライアイ光学系３６へ向かう。反射
型フライアイ光学系３６は、複数の反射面を集積した第
１の反射素子群３６ａと、第１の反射素子群３６ａの複
数の反射面と対応した複数の反射面を有する第２の反射
素子群３６ｂとで構成されている。これら第１及び第２
の反射素子群３６ａ、３６ｂを構成する複数の反射面上
にもＥＵＶ光を反射させるための多層膜が設けられてい
る。

【００３６】放物面鏡３５からのコリメートされたＥＵ
Ｖ光は、第１の反射素子群３６ａにより波面分割され、
各々の反射面からのＥＵＶ光が集光されて複数の光源像
が形成される。これら複数の光源像が形成される位置の
近傍のそれぞれには、第２の反射素子群３６ｂの複数の
反射面が位置決めされており、これら第２の反射素子群
３６ｂの複数の反射面は、実質的にフィールドミラーの
機能を果たす。このように、反射型フライアイ光学系３
６は、放物面鏡３５からの略平行光束に基づいて、２次
光源としての多数の光源像を形成する。尚、このような
反射型フライアイ光学系３６については、本願出願人に
よる特願平１０−４７４００号に提案されている。

【００３７】本実施形態では、２次光源の形状を制御す
るために、第２の反射素子群３６ｂ近傍には、第１開口
絞りとしてのσ絞りＡＳ１が設けられている。このσ絞
りＡＳ１は、例えば互いに形状が異なる複数の開口部を
ターレット状に設けたものからなる。そして、σ絞り制
御ユニットＡＳＣ１により、どの開口部を光路内に配置
するのかの制御が行われる。

【００３８】さて、反射型フライアイ光学系３６により
形成された２次光源からのＥＵＶ光は、この２次光源位
置の近傍が焦点位置となるように位置決めされたコンデ
ンサミラー３７へ向かい、このコンデンサミラー３７に
て反射集光された後に、光路折り曲げミラー３８を介し
て、レチクルＲに達する。これらコンデンサミラー３７
及び光路折り曲げミラー３８の表面には、ＥＵＶ光を反
射させる多層膜が設けられている。そして、コンデンサ
ミラー３７は、２次光源から発するＥＵＶ光を集光し
て、レチクルＲを均一照明する。

【００３９】なお、本実施形態では、レチクルＲへ向か
う照明光と、このレチクルＲにて反射されて投影光学系
ＰＬへ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うため
に、照明光学系３は非テレセントリック系であり、かつ
投影光学系ＰＬもレチクル側非テレセントリックな光学
系としている。

【００４０】さて、レチクルＲ上には、ＥＵＶ光を反射
する多層膜からなる反射膜が設けられており、この反射
膜は、感光基板Ｗ上へ転写すべきパターンの形状に応じ
たパターンとなっている。このレチクルＲにて反射され
て、レチクルＲのパターン情報を含むＥＵＶ光は、投影
光学系ＰＬに入射する。

【００４１】投影光学系ＰＬは、図１において説明した
通り、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の６枚構成となっており、第４
反射鏡Ｍ４の反射面近傍には、第２の開口絞りとしての
可変開口絞りＡＳが配置されている。この可変開口絞り
ＡＳは、その開口部の口径が可変となるように構成され
ており、その口径は可変開口絞り制御ユニットＡＳＣ２
により制御される。なお、投影光学系ＰＬを構成する反
射鏡Ｍ１〜Ｍ６は、基材上にＥＵＶ光を反射する多層膜
を設けたものからなる。

【００４２】レチクルＲにて反射されたＥＵＶ光は、投
影光学系ＰＬを通過して、感光基板Ｗ上の円弧形状の露
光領域内に、所定の縮小倍率β（例えば｜β｜＝１／
４、１／５、１／６）のもとでレチクルＲのパターンの
縮小像を形成する。

【００４３】レチクルＲは少なくともＹ方向に沿って移
動可能なレチクルステージＲＳにより支持されており、
感光基板ＷはＸＹＺ方向に沿って移動可能な基板ステー
ジＷＳにより支持されている。これらのレチクルステー
ジＲＳ及び基板ステージＷＳの移動は、それぞれレチク
ルステージ制御ユニットＲＳＣ及び基板ステージ制御ユ
ニットにより制御される。露光動作の際には、照明光学
系３によりレチクルＲに対してＥＵＶ光を照射しつつ、
投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ及び感光基板Ｗを、
投影光学系ＰＬの縮小倍率により定まる所定の速度比で
移動させる。これにより、感光基板Ｗ上の所定のショッ
ト領域内には、レチクルＲのパターンが走査露光され
る。

【００４４】なお、本実施形態において、σ絞りＡＳ
１、可変開口絞りＡＳは、ＥＵＶ光を十分に遮光するた
めにＡｕ、Ｔａ、Ｗなどの金属から構成されることが好
ましい。また、以上述べた各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の表面の
反射面は、ＥＵＶ光を反射するために反射膜としての多
層膜が形成されている。この多層膜は、モリブデン、ル
テニウム、ロジウム、珪素、珪素酸化物のうちの複数の
物質を積層させて形成されている。

【００４５】《実施例》以下、本発明に係る投影光学系
の数値実施例について説明する。図１は本数値実施例を
説明するための投影光学系ＰＬの横断面の光路図であっ
て、前述した通りの構成を有している。

【００４６】ところで、本実施例における各反射鏡Ｍ１
〜Ｍ６は光軸ＡＸに関して回転対称な非球面形状を有し
ており、この非球面形状は次式で表される。

【００４７】

【数１】

【００４８】ここで、Ｙ：中心接平面から非球面までの距離ｃ：中心曲率（近軸領域での中心曲率）ｒ：光軸からの距離ｋ：コニック係数Ａ：４次の非球面係数Ｂ：６次の非球面係数Ｃ：８次の非球面係数Ｄ：１０次の非球面係数Ｅ：１２次の非球面係数Ｆ：１４次の非球面係数Ｇ：１６次の非球面係数Ｈ：１８次の非球面係数Ｊ：２０次の非球面係数である。

【００４９】なお、本実施例の投影光学系ＰＬは、ＥＵ
Ｖ光の波長（露光波長）が１３．４ｎｍ、縮小倍率｜β
｜が１／４倍、像側の開口数ＮＡが０．１６５であり、
第２面（像面）Ｗへの光束はテレセントリックになって
いる。

【００５０】表１、表２に、投影光学系ＰＬの諸元の値
を示す。表１において、左端には各反射面の面番号が示
されている。また、ＲＤＹは各光学面の曲率半径を示し
ており、ＴＨＩは各反射面間の面間隔を示している。そ
して、ＲＤＹの列には各反射面の近似区曲率半径（単
位：ｍｍ）が示されており、ＴＨＩの列には各面間隔
（単位：ｍｍ）が示されている。また、表１中におい
て、Ｄ０は第１面Ｒ（レチクル面）から最も第１面Ｒ側
の光学面（この場合、第１反射鏡Ｍ１）までの距離、Ｗ
Ｄは最も第３面Ｗ側の光学面（この場合、第６反射鏡Ｍ
６）から第３面（最終像面）Ｗまでの距離、βは第１面
Ｒ側から投影光学系へ光が入射するときの投影光学系の
横倍率、ＮＡは第３面Ｗ側の開口数をそれぞれ示してい
る。なお、表１において、近軸曲率半径ＲＤＹの符号は
第１面Ｒ側に向けて凸となる場合を正とし、面間隔ＴＨ
Ｉは反射面の前後で符号が反転するものとする。

【００５１】また、表２に、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の非球
面データを示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】以上説明したような構成を有する投影光学
系ＰＬによって、中間像を形成することなく、第１面Ｒ
の物体の像を第２面Ｗ上に形成することができる。

【００５５】なお、上記実施例では、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ
６の反射面を光軸ＡＸに関して回転対称な高次非球面形
状としているため、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６にて発生する高
次収差を補正して良好な結像性能を達成している。ここ
で、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の反射面の面形状誤差や投影光
学系ＰＬの製造時における組み立て誤差等に起因する回
転非対称な収差成分を補正するために、回転対称非球面
を回転非対称な非球面としてもよい。

【００５６】本実施形態の露光装置として、マスク（レ
チクル）と基板とを静止した状態でマスクのパターンを
露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アン
ド・リピート型の露光装置にも適用することができる。

【００５７】露光装置の用途としては半導体製造用の露
光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも
広く適当できる。

【００５８】基板ステージやレチクルステージにリニア
モータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮
上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた
磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージ
は、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイド
を設けないガイドレスタイプでもよい。

【００５９】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【００６０】レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光
装置においても適用可能である。

【００６１】レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光
装置においても適用可能である。

【００６２】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００６３】半導体デバイスは、図３に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設
計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するス
テップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステ
ップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチク
ルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ２
０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボ
ンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査
ステップ２０６等を経て製造される。

【００６４】

【発明の効果】本発明の投影光学系によれば、第１面か
らの光は、中間像を形成することなく、第２面上に結像
される。これにより、投影光学系ＰＬ内では集光する部
分が存在しなくなるので、集光に伴う各反射面の温度上
昇を抑えることができる。したがって、温度上昇による
反射面の熱変形を防止することができるので、良好な結
像性能を得ることができる。また、反射面を６面とした
ことにより、高い開口数を得ることができるので、高い
解像力を得ることができる。また、各反射鏡からの反射
光の拡がりが抑えられた構成であるので、投影光学系全
体のコンパクト化を実現することができる。さらに、開
口絞りを設けたことにより、この開口絞りを調整するこ
とによって収差補正を行うことができるとともに、各反
射鏡の反射面の形状を任意に設定することによっても収
差補正を行うことができるので、自由度の高い収差補正
を行うことができる。

【００６５】本発明の露光装置及び露光方法によれば、
中間像を形成しないで、集光に起因する熱変形を防止さ
れた投影光学系を用いて露光処理が行われるので、マス
クに形成されたパターンの像は良好な結像性能で感光基
板上に形成される。また、この投影光学系は６面の反射
面を有しているので、高い開口数を有している。したが
って、微細なパターンでも精度良く感光基板上に形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投影光学系の一実施形態を説明するた
めの横断面の光路図である。

【図２】本発明の投影光学系を備えた露光装置を説明す
るための構成図である。

【図３】半導体デバイスの製造工程の一例を説明するた
めのフローチャート図である。

【符号の説明】

ＡＳ開口絞りＡＸ光軸ＥＬ光（露光光）ＥＸ露光装置Ｍ１第１反射鏡Ｍ２第２反射鏡Ｍ３第３反射鏡Ｍ４第４反射鏡Ｍ５第５反射鏡Ｍ６第６反射鏡ＰＬ投影光学系Ｒ第１面（マスク、レチクル）Ｗ第２面（感光基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面上の物体の縮小像を第２面上に形
成する投影光学系において、前記第１面と第２面との間に、それぞれ所定形状の反射
面を有する第１反射鏡及び第２反射鏡よりなる第１ミラ
ー対と、第３反射鏡及び第４反射鏡よりなる第２ミラー
対と、第５反射鏡及び第６反射鏡よりなる第３ミラー対
とが配置され、前記第１〜第６反射鏡は、所定の光軸に対して同軸に配
置されており、前記第１面からの光は、前記第１反射鏡及び前記第２反
射鏡の順で前記第１ミラー対を反射し、前記第１ミラー
対を反射した光は前記第３反射鏡及び前記第４反射鏡の
順で前記第２ミラー対を反射し、前記第２ミラー対を反
射した光は前記第５反射鏡及び前記第６反射鏡の順で前
記第３ミラー対を反射して前記第２面へ導かれ、中間像
を形成することなく、前記第２面上で結像されることを
特徴とする投影光学系。
【請求項２】請求項１に記載の投影光学系において、前記第１反射鏡は凹面状の反射面を有し、前記第２反射
鏡は凹面状の反射面を有し、前記第３反射鏡は凸面状の
反射面を有し、前記第４反射鏡は凹面状の反射面を有
し、前記第５反射鏡は凸面状の反射面を有し、前記第６
反射鏡は凹面状の反射面を有することを特徴とする投影
光学系。
【請求項３】請求項１又は２に記載の投影光学系にお
いて、前記第４反射鏡の頂点が前記第１反射鏡の頂点より前記
第２面側に配置され、前記第３反射鏡の頂点と前記第４反射鏡の頂点との間に
前記第６反射鏡の頂点が配置されていることを特徴とす
る投影光学系。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の投
影光学系において、前記第５反射鏡の頂点と第６反射鏡の頂点との間に、前
記第３反射鏡の頂点が配置されていることを特徴とする
投影光学系。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の投
影光学系において、前記第１、第３及び第５反射鏡は、各反射面が前記第１
面側に向くようにそれぞれ配置され、前記第２、第４及び第６反射鏡は、各反射面が前記第２
面側に向くようにそれぞれ配置されていることを特徴と
する投影光学系。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項に記載の投
影光学系において、前記第１〜第６反射鏡の各反射面のうちいずれか１つに
開口絞りが配置されていることを特徴とする投影光学
系。
【請求項７】請求項６に記載の投影光学系において、前記各反射面のうち、入射する光束が発散光束であり、
反射する光束が収束光束となる反射面に前記開口絞りが
配置されていることを特徴とする投影光学系。
【請求項８】マスクに露光光を照明し、該マスクに形
成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上
に投影する露光装置において、前記投影光学系は、請求項１〜請求項７のいずれか一項
に記載の投影光学系によって構成されていることを特徴
とする露光装置。
【請求項９】マスクに露光光を照明し、該露光光に基
づいて前記マスクに形成されたパターンの像を感光基板
上に形成する露光方法において、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の投影光学系
を用いて前記パターンの像を前記感光基板上に形成する
ことを特徴とする露光方法。