JP2003241099A - Catadioptric projection optical system, and projection exposure method and apparatus - Google Patents
Catadioptric projection optical system, and projection exposure method and apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用されるステッパー等の投影露光装置の、等倍又は
縮小投影用の投影光学系に適用して好適な反射屈折投影
光学系に関し、特に、光学系の要素として反射系を用い
ることにより、紫外線波長域でサブミクロン単位の解像
度を有する1/4倍〜1/5倍の反射屈折投影光学系に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system for equal-magnification or reduction projection of a projection exposure apparatus such as a stepper used when manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device in a photolithography process. The present invention relates to a catadioptric projection optical system suitable for application, and particularly, by using a catoptric system as an element of an optical system, a catadioptric projection of 1/4 to 1/5 times having a resolution of a submicron unit in an ultraviolet wavelength range Regarding optics.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、レチクル(又はフォ
トマスク等)のパターン像を投影光学系を介して例えば
1/4〜1/5程度に縮小して、フォトレジスト等が塗
布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に露光する
投影露光装置が使用されている。投影露光装置として
は、従来は主にステッパーのような一括露光方式が使用
されていた。2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like by a photolithography process, a pattern image of a reticle (or a photomask or the like) is reduced to, for example, about 1/4 to 1/5 through a projection optical system. Then, a projection exposure apparatus for exposing a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist or the like is used. As a projection exposure apparatus, conventionally, a batch exposure method such as a stepper has been mainly used.
【0003】最近、半導体素子等の集積度が一層向上す
るにつれて、投影露光装置に使用されている投影光学系
に要求される解像力も益々高まっている。この要求に応
えるためには、露光用の照明光の波長(露光波長)を短
波長化するか、又は投影光学系の開口数NAを大きくし
なければならない。しかしながら、露光波長が短くなる
と照明光の吸収のため実用に耐える光学ガラスが限られ
てくる。特に露光波長が300nm以下となると実用上
使える硝材は合成石英と蛍石だけとなる。Recently, as the degree of integration of semiconductor elements and the like has further improved, the resolving power required for a projection optical system used in a projection exposure apparatus has also increased. In order to meet this demand, it is necessary to shorten the wavelength of the illumination light for exposure (exposure wavelength) or increase the numerical aperture NA of the projection optical system. However, as the exposure wavelength becomes shorter, the optical glass that can be used practically is limited due to absorption of illumination light. Especially, when the exposure wavelength is 300 nm or less, the only practical glass materials are synthetic quartz and fluorite.
【0004】両者のアッベ数は色収差を補正するのに充
分なほど離れていないので、露光波長が300nm以下
になった場合、屈折光学系だけで投影光学系を構成した
のでは色収差補正が極めて困難となる。また、蛍石は温
度変化による屈折率の変化、いわゆる温度特性が悪く、
またレンズ研磨の加工上多くの問題を持っているので、
多くの部分に使用することはできない。従って、要求さ
れる解像力を有する投影光学系を屈折系のみで構成する
ことには非常な困難が伴う。Since the Abbe numbers of the two are not far enough from each other to correct chromatic aberration, it is extremely difficult to correct chromatic aberration if the projection optical system is composed of only the refracting optical system when the exposure wavelength is 300 nm or less. Becomes Further, fluorite has a poor refractive index change due to temperature change, so-called temperature characteristics,
Also, because it has many problems in lens polishing,
It cannot be used for many parts. Therefore, it is extremely difficult to construct a projection optical system having a required resolving power with only a refracting system.
【0005】これに対して、反射系のみで投影光学系を
構成することも試みられているが、この場合、投影光学
系が大型化し、且つ反射面の非球面化が必要となる。と
ころが、大型の高精度の非球面を製作するのは極めて困
難である。そこで、反射系と使用される露光波長に耐え
る光学ガラスからなる屈折系とを組み合わせたいわゆる
反射屈折光学系で縮小投影光学系を構成する技術が種々
提案されている。その一例として、立方体状のプリズム
よりなるビームスプリッターを備え、軸上付近の光束を
使って一括してレチクルの像を投影する反射屈折投影光
学系を有する縮小投影露光装置が、例えば特開平2−6
6510号公報、特開平3−282527号公報、米国
特許(USP)−5089913号、又は特開平5−7
2478号公報に開示されている。On the other hand, it has been attempted to configure the projection optical system with only the reflection system, but in this case, the projection optical system becomes large and it is necessary to make the reflecting surface aspheric. However, it is extremely difficult to manufacture a large, highly accurate aspherical surface. Therefore, various techniques have been proposed for constructing a reduction projection optical system by a so-called catadioptric optical system in which a reflective system and a refractive system made of optical glass that withstands the exposure wavelength used are combined. As an example thereof, there is a reduction projection exposure apparatus having a beam splitter made of a cubic prism and having a catadioptric projection optical system that collectively projects an image of a reticle by using a light beam in the vicinity of an axis. 6
No. 6510, Japanese Patent Laid-Open No. 3-282527, US Pat. No. 5,089,913, or Japanese Patent Laid-Open No. 5-7.
It is disclosed in Japanese Patent No. 2478.
【0006】図10はそのような従来の反射屈折投影光
学系を示し、この図10において、物体面1のパターン
が不図示の照明光学系からの照明光により照明されてい
る。そして、物体面1のパターンからの光束が、焦点距
離f1 の第1収斂群G1 を経て立方体状の偏光ビームス
プリッター(PBS)2に入射し、偏光ビームスプリッ
ター2のビームスプリッター面2aで反射されたS偏光
成分が、1/4波長板3を介して円偏光として凹面反射
鏡M2 に入射する。この凹面反射鏡M2 により反射され
た光束が、逆の円偏光として1/4波長板3に戻り、1
/4波長板3を透過してP偏光となった光束が、偏光ビ
ームスプリッター2を透過した後、焦点距離f3 の第3
収斂群G3 を介して像面5上に物体面1上のパターンの
像を結像する。この場合、偏光ビームスプリッター2、
1/4波長板3、及び凹面反射鏡M2 が焦点距離f2 の
第2収斂群G2 を構成している。また、凹面反射鏡M2
と像面5との間で光束の反射が繰り返されてフレアーが
発生するのを防止するため、偏光ビームスプリッター2
及び1/4波長板3を用いて、不要な反射光の偏光角の
変動を利用してその不要な反射光を遮断している。FIG. 10 shows such a conventional catadioptric projection optical system. In FIG. 10, the pattern of the object plane 1 is illuminated by illumination light from an illumination optical system (not shown). Then, the light beam from the pattern on the object plane 1 enters the cubic polarization beam splitter (PBS) 2 through the first convergence group G 1 having the focal length f 1 and is reflected by the beam splitter surface 2 a of the polarization beam splitter 2. The generated S-polarized component is incident on the concave reflecting mirror M 2 as circularly polarized light via the quarter-wave plate 3. The light flux reflected by the concave reflecting mirror M 2 returns to the quarter-wave plate 3 as the opposite circularly polarized light, and 1
The light flux that has passed through the quarter-wave plate 3 and becomes P-polarized light passes through the polarization beam splitter 2 and then has the third focal length f 3 .
An image of the pattern on the object plane 1 is formed on the image plane 5 via the convergence group G 3 . In this case, the polarization beam splitter 2,
The quarter-wave plate 3 and the concave reflecting mirror M 2 constitute the second convergent group G 2 having the focal length f 2 . In addition, the concave reflecting mirror M 2
In order to prevent flare from occurring due to repeated reflection of the light flux between the image plane 5 and the image plane 5, the polarization beam splitter 2
And the quarter-wave plate 3 are used to block the unnecessary reflected light by utilizing the fluctuation of the polarization angle of the unnecessary reflected light.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の反
射屈折投影光学系は、偏光ビームスプリッター2を使用
することにより、凹面反射鏡M2 に入射する光束とその
凹面反射鏡M2 に反射される光束とを分離していた。し
かしながら、従来は凹面反射鏡M2 で反射された光束が
直接像面5上に物体面1上のパターンの像を形成してい
たため、凹面反射鏡M2 から偏光ビームスプリッター2
に向かう光束径が大きく、その偏光ビームスプリッター
2が大型であった。[SUMMARY OF THE INVENTION A conventional catadioptric projection optical system as described above, by using the polarization beam splitter 2, the reflected light beam incident on the concave reflecting mirror M 2 and its concave reflecting mirror M 2 It was separated from the luminous flux. However, conventionally, since the light flux reflected by the concave reflecting mirror M 2 directly forms an image of the pattern on the object plane 1 on the image surface 5, the concave reflecting mirror M 2 causes the polarization beam splitter 2 to move.
The diameter of the light beam going to was large, and the polarization beam splitter 2 was large.
【0008】そのため、偏光ビームスプリッター2内の
ビームスプリッター面2aにおける反射率分布の不均一
性、照明光の位相変化、又はビームスプリッター内での
照明光の吸収等により、結像特性が劣化するという不都
合があった。また、偏光ビームスプリッター2を構成す
る立方体状のプリズムが大型であるため、ビームスプリ
ッター用の硝材の製造やその光学特性の均一性の保持が
非常に困難なものであった。Therefore, the image forming characteristics are deteriorated due to non-uniformity of the reflectance distribution on the beam splitter surface 2a in the polarization beam splitter 2, phase change of illumination light, absorption of illumination light in the beam splitter, and the like. There was an inconvenience. Further, since the cube-shaped prism forming the polarization beam splitter 2 is large, it is very difficult to manufacture a glass material for the beam splitter and maintain the uniformity of its optical characteristics.
【0009】また、従来、焦点深度を深くして且つ解像
力を上げる一つの手法として、レチクルのパターン中の
所定部分の位相を他の部分からずらす位相シフト法が提
案されている(特公昭62−50811号公報参照)。
この位相シフト法の効果を更に上げるためには、照明光
学系の開口数と結像光学系の開口数との比であるコヒー
レンスファクタ(σ値)を可変にすることが望ましい。
このようにσ値を可変にするためには、照明光学系若し
くは投影光学系(又は両方)に可変開口絞りを設置する
必要があるが、従来の偏光ビームスプリッター2を用い
た反射屈折投影光学系では、有効な絞り設置部分が何処
にもとれず、σ値の可変が困難であるか、又はその可変
範囲が狭いという不都合があった。Further, conventionally, as one method for increasing the depth of focus and increasing the resolution, there has been proposed a phase shift method for shifting the phase of a predetermined portion in a reticle pattern from other portions (Japanese Patent Publication No. 62-62-62). 50811).
In order to further enhance the effect of this phase shift method, it is desirable to make the coherence factor (σ value), which is the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the imaging optical system, variable.
As described above, in order to make the σ value variable, it is necessary to install a variable aperture stop in the illumination optical system or the projection optical system (or both). However, the catadioptric projection optical system using the conventional polarization beam splitter 2 is required. However, there is an inconvenience that it is difficult to change the σ value or the variable range is narrow because an effective diaphragm installation portion cannot be taken anywhere.
【0010】更に、従来の反射屈折投影光学系では、縮
小倍率の関係から凹面反射鏡M2 で反射された照明光の
ウエハ(像面5)までの光路が長く取れないため、この
光路中に配置される屈折レンズのレンズ枚数を多くする
ことができず、十分な結像性能が得られにくいという不
都合があった。また、このため、ウエハ側の屈折レンズ
端面とウエハとの距離、即ち作動距離(ワーキングディ
スタンス)が長く取れないという不都合があった。Further, in the conventional catadioptric projection optical system, since the optical path of the illumination light reflected by the concave reflecting mirror M 2 to the wafer (image surface 5) cannot be taken long due to the relation of the reduction magnification, this optical path is not provided. There is a disadvantage in that the number of refracting lenses to be arranged cannot be increased and it is difficult to obtain sufficient imaging performance. Therefore, there is a disadvantage that the distance between the end surface of the refraction lens on the wafer side and the wafer, that is, the working distance (working distance) cannot be long.
【0011】また、最近、一括露光方式の投影露光装置
とは別に、レチクルとウエハとを投影光学系に対して相
対的に走査して露光を行うスリットスキャン方式、又は
ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光方式も使
用されている。しかしながら、これらの方式を使用する
場合においても従来の反射屈折投影光学系では、上述の
問題点を有していることには変わりはなかった。Recently, apart from the projection exposure apparatus of the batch exposure system, a slit scan system or a step-and-scan system in which a reticle and a wafer are relatively scanned with respect to a projection optical system to perform exposure. The scanning exposure method of is also used. However, even when these methods are used, the conventional catadioptric projection optical system still has the above-mentioned problems.
【0012】本発明は斯かる点に鑑み、従来の偏光ビー
ムスプリッターより小型の光束分離光学系を使用でき、
且つ凹面反射鏡から像面までの光路を長く取れる結像性
能の優れた反射屈折投影光学系を提供することを目的と
する。また、本発明は偏光ビームスプリッター等の光束
分離光学系を小型化した上で、開口絞りが配置できる空
間を有する反射屈折投影光学系を提供することを目的と
する。In view of the above point, the present invention can use a light beam splitting optical system which is smaller than the conventional polarization beam splitter,
Another object of the present invention is to provide a catadioptric projection optical system that has a long optical path from the concave reflecting mirror to the image plane and has excellent imaging performance. It is another object of the present invention to provide a catadioptric projection optical system having a space in which an aperture stop can be arranged after miniaturizing a light beam splitting optical system such as a polarization beam splitter.
【0013】更に、本発明は、小型の光束分離光学系を
使用した上で、走査露光方式の投影露光装置に適用でき
る反射屈折投影光学系を提供することをも目的とする。
また、本発明は、それらの反射屈折投影光学系を用いた
投影露光方法及び装置を提供することを目的とする。A further object of the present invention is to provide a catadioptric projection optical system which can be applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus while using a small light beam separation optical system.
Another object of the present invention is to provide a projection exposure method and apparatus using those catadioptric projection optical systems.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る発
明(以下、「本発明による第1の反射屈折投影光学系」
と言う。)は、例えば図1に示す如く、第1面(1)の
パターンの像を第2面(5)上に投影する光学系におい
て、その第1面のパターンの中間像(6)を形成する第
1結像光学系(G1 ,G2 )と、その中間像の像をその
第2面上に形成する第2結像光学系(G3 )とを有す
る。The invention according to claim 1 of the present application (hereinafter, "first catadioptric projection optical system according to the present invention")
Say ) Forms an intermediate image (6) of the pattern of the first surface in an optical system that projects the image of the pattern of the first surface (1) onto the second surface (5) as shown in FIG. 1, for example. It has a first imaging optical system (G 1 , G 2 ) and a second imaging optical system (G 3 ) for forming an image of an intermediate image on the second surface thereof.
【0015】そして、その第1結像光学系は、屈折レン
ズ成分を含みその第1面のパターンからの光束を収斂す
る正屈折力の第1群(G1 )と、この第1群の光軸に対
して斜めに配置されたビームスプリッター面(6a)に
よりその第1群からの光束の一部を分離するプリズム型
ビームスプリッター(6)と、このプリズム型ビームス
プリッターにより分離された光束を反射する凹面反射鏡
(M2 )を含み、プリズム型ビームスプリッター(6)
付近にそのパターンの中間像(7)を形成する正の屈折
力を持つ第2群(G2 )とより構成され、この第2群
(G2 )により収斂された光束の一部が、プリズム型ビ
ームスプリッター(6)により分離されて第2結像光学
系(G3 )へ導かれるものである。The first image forming optical system includes a first group (G 1 ) having a positive refracting power, which contains a refracting lens component and converges a light beam from the pattern on the first surface, and the light of the first group. A prism type beam splitter (6) for separating a part of the light beam from the first group by a beam splitter surface (6a) arranged obliquely to the axis, and a light beam separated by this prism type beam splitter A prism type beam splitter (6) including a concave reflecting mirror (M 2 )
It is composed of a second group (G 2 ) having a positive refractive power that forms an intermediate image (7) of the pattern in the vicinity, and a part of the light flux converged by the second group (G 2 ) is a prism. The beam is split by the beam splitter (6) and guided to the second imaging optical system (G 3 ).
【0016】この場合、そのパターンの中間像(7)
は、プリズム型ビームスプリッター(7)の内部に形成
されることが望ましい。また、図1に示すように、凹面
反射鏡(M2 )と第2面(5)との間の繰り返し反射に
よるフレアの発生を防止するため、ビームスプリッター
(6)として偏光ビームスプリッターを使用し、この偏
光ビームスプリッターと凹面反射鏡(M 2 )との間に1
/4波長板(3)を配置することが望ましい。In this case, the intermediate image (7) of the pattern
Formed inside the prismatic beam splitter (7)
It is desirable to be done. In addition, as shown in FIG.
Reflector (M2) And the second surface (5)
Beam splitter to prevent flare
A polarization beam splitter is used as (6) and
Optical beam splitter and concave reflector (M 2) And 1
It is desirable to dispose a quarter wave plate (3).
【0017】更に、少なくとも像面(5)側ではテレセ
ントリックであることが望ましい。次に、本願明細書の
実施例に記載された別の発明(以下、「本発明による第
2の反射屈折投影光学系」と言う。)は、例えば図6に
示す如く、第1面(10)のパターンの像を第2面(1
1)上に投影する光学系において、その第1面のパター
ンの中間像を形成する第1結像光学系(G1 ,G2 )
と、その中間像の像をその第2面上に形成する第2結像
光学系(G3 )とを有する。Further, it is desirable that at least the image plane (5) side is telecentric. Next, another invention (hereinafter, referred to as a “second catadioptric projection optical system according to the present invention”) described in the embodiments of the present specification, for example, as shown in FIG. ) Pattern image on the second surface (1
1) A first imaging optical system (G 1 , G 2 ) for forming an intermediate image of the pattern on the first surface of the optical system projecting onto the first optical system
And a second imaging optical system (G 3 ) for forming an image of the intermediate image on the second surface thereof.
【0018】そして、その第1結像光学系は、屈折レン
ズ成分を含みその第1面のパターンからの光束を収斂す
る正屈折力の第1群(G1 )と、この第1群の光軸に対
して斜めに配置された反射面によりその第1群からの光
束の一部を分離する部分ミラー(8)と、この部分ミラ
ーにより分離された光束を反射する凹面反射鏡(M2)
を含み、部分ミラー(8)の反射面付近にそのパターン
の中間像を形成する正屈折力の第2群(G2 )とより構
成され、この第2群により収斂された光束の一部が、部
分ミラー(8)により分離されて第2結像光学系
(G3 )へ導かれるものである。The first imaging optical system includes a first group (G 1 ) having a positive refracting power, which contains a refracting lens component and converges a light beam from the pattern on the first surface, and the light of the first group. A partial mirror (8) for separating a part of the light beam from the first group by a reflecting surface arranged obliquely to the axis, and a concave reflecting mirror (M 2 ) for reflecting the light beam separated by this partial mirror.
And a second group (G 2 ) of positive refractive power that forms an intermediate image of the pattern near the reflecting surface of the partial mirror (8), and a part of the light flux converged by the second group is , And is guided by the partial mirror (8) to the second imaging optical system (G 3 ).
【0019】この場合、部分ミラー(8)により反射さ
れた光束を使用しているため、結像範囲はスリット状又
は円弧状等が望ましい。即ち、この第2の反射屈折投影
光学系は走査露光方式の投影露光装置に好適である。こ
の場合、部分ミラー(8)が使用され、繰り返し反射の
影響が小さいため、1/4波長板を使用する必要はな
い。In this case, since the light beam reflected by the partial mirror (8) is used, it is desirable that the image forming range is slit-shaped or arc-shaped. That is, this second catadioptric projection optical system is suitable for a scanning exposure type projection exposure apparatus. In this case, since the partial mirror (8) is used and the influence of repeated reflection is small, it is not necessary to use the quarter wave plate.
【0020】また、これらの場合、第1群(G1 )、第
2群(G2 )、及び第2結像光学系(G3 )のペッツバ
ール和をそれぞれp1 ,p2 ,p3 とすると、次の条件
を満足することが望ましい。
p1 +p3 >0 (1)
p2 <0 (2)
|p1 +p2 +p3 |<0.1 (3)
更に、第1面上のパターンから中間像への第1次結像の
倍率をβ12とし、その中間像から第2面上の像への第2
次結像の倍率をβ3 とし、第1面から第2面への倍率を
βとしたとき、次の条件を満足することが望ましい。In these cases, the Petzval sums of the first group (G 1 ), the second group (G 2 ), and the second imaging optical system (G 3 ) are p 1 , p 2 , and p 3 , respectively. Then, it is desirable to satisfy the following conditions. p 1 + p 3 > 0 (1) p 2 <0 (2) | p 1 + p 2 + p 3 | <0.1 (3) Furthermore, the primary image formation from the pattern on the first surface to the intermediate image The second magnification from the intermediate image to the image on the second surface is β 12
When the magnification of the next image formation is β 3 and the magnification from the first surface to the second surface is β, it is desirable to satisfy the following conditions.
【0021】0.1≦|β12|≦0.5 (4)
0.25≦|β3 |≦2 (5)
0.1≦|β|≦0.5 (6)
次に、本発明による第1の投影露光装置は、レチクルの
パターンからの光に基づいてそのパターンの像をウエハ
上に投影する投影露光装置において、本発明の反射屈折
投影光学系を備えるものである。また、本発明による第
2の投影露光装置は、レチクルとウエハとを走査しつつ
露光を行う走査露光方式の投影露光装置であって、本発
明の反射屈折投影光学系を備え、そのレチクルからその
ウエハヘの投影倍率をβとし、そのレチクルの走査速度
をVR とするとき、そのウエハを速度β・VR で走査す
るものである。また、本発明による第1の投影露光方法
は、レチクルのパターンからの光に基づいてそのパター
ンの像をウエハ上に投影する投影露光方法において、本
発明の反射屈折投影光学系を用いてそのパターンの像を
そのウエハ上に投影するものである。また、本発明によ
る第2の投影露光方法は、レチクルとウエハとを走査し
つつ露光を行う走査露光方式の投影露光方法であって、
本発明の反射屈折投影光学系を用いてそのレチクルのパ
ターンの像をそのウエハ上に投影し、そのレチクルから
そのウエハヘの投影倍率をβとし、そのレチクルの走査
速度をVR とするとき、そのウエハを速度β・VR で走
査するものである。0.1 ≦ | β 12 | ≦ 0.5 (4) 0.25 ≦ | β 3 | ≦ 2 (5) 0.1 ≦ | β | ≦ 0.5 (6) Next, the present invention The first projection exposure apparatus according to the above is a projection exposure apparatus that projects an image of a pattern of a reticle on a wafer based on light from the pattern of the reticle, and includes the catadioptric projection optical system of the present invention. A second projection exposure apparatus according to the present invention is a scanning exposure type projection exposure apparatus that performs exposure while scanning a reticle and a wafer, and is provided with the catadioptric projection optical system of the present invention, and the reticle When the projection magnification on the wafer is β and the scanning speed of the reticle is V R , the wafer is scanned at the speed β · V R. The first projection exposure method according to the present invention is a projection exposure method for projecting an image of a pattern on a wafer based on light from a pattern of a reticle, and the pattern is formed using the catadioptric projection optical system of the present invention. Is projected onto the wafer. A second projection exposure method according to the present invention is a scanning exposure type projection exposure method in which exposure is performed while scanning a reticle and a wafer.
When an image of the pattern of the reticle is projected onto the wafer using the catadioptric projection optical system of the present invention, the projection magnification from the reticle to the wafer is β, and the scanning speed of the reticle is V R , The wafer is scanned at a speed β · V R.
【0022】[0022]
【作用】斯かる本発明の第1の反射屈折投影光学系は一
括露光方式の投影露光装置に好適である。この場合、凹
面反射鏡(M2 )に入射する光束と凹面反射鏡(M2 )
からの光束とをプリズム型のビームスプリッター(6)
により分離すると共に、凹面反射鏡(M2 )からの光束
を一旦集光して結像させている部分の近傍にビームスプ
リッター(6)を配置していることから、そのプリズム
型のビームスプリッター(6)が小型化できる。The first catadioptric projection optical system according to the present invention is suitable for a projection exposure apparatus of a batch exposure type. In this case, the light beam and concave reflecting mirror incident on the concave reflecting mirror (M 2) (M 2)
The beam from and the prism type beam splitter (6)
And the beam splitter (6) is disposed in the vicinity of the portion where the light flux from the concave reflecting mirror (M 2 ) is once condensed and imaged, and thus the prism type beam splitter ( 6) can be miniaturized.
【0023】また、凹面反射鏡(M2 )と像面(5)と
の間で一度結像を行っているため、第2結像光学系(G
3 )中に開口絞り(4)を置くことができる。従って、
コヒーレンスファクタ(σ値)を容易に調節できる。こ
れに関して、第1次結像後、第2結像光学系(G3 )で
再結像させているために、第2結像光学系(G3 )の先
端のレンズから像面(5)までの作動距離(ワーキング
ディスタンス)を充分長く取ることができる。Further, since the image is once formed between the concave reflecting mirror (M 2 ) and the image surface (5), the second image forming optical system (G
An aperture stop (4) can be placed inside 3 ). Therefore,
The coherence factor (σ value) can be easily adjusted. In this regard, since the second imaging optical system (G 3 ) is re-imaging after the primary imaging, the lens from the tip of the second imaging optical system (G 3 ) is moved to the image plane (5). It is possible to secure a sufficiently long working distance (working distance).
【0024】特に、一括露光方式の投影露光装置では、
使用するビームスプリッター(6)を第1次結像面付近
に配置させるため、そのビームスプリッター(6)を極
力小さくすることができる。次に、本発明の第2の反射
屈折投影光学系は、図6に示すように、部分ミラー
(8)を使用していることから、像面(11)での良像
範囲はスリット状又は円弧状等となり、走査露光方式の
投影露光装置に好適である。この場合、その部分ミラー
(8)付近で一度結像を行っているため、部分ミラー
(8)は小型なものでよく、且つ部分ミラー(8)の反
射膜の特性は安定である。Particularly, in the projection exposure apparatus of the batch exposure system,
Since the beam splitter (6) to be used is arranged near the primary image plane, the beam splitter (6) can be made as small as possible. Next, since the second catadioptric projection optical system of the present invention uses the partial mirror (8) as shown in FIG. 6, the good image range on the image plane (11) is slit-shaped or It has an arc shape and is suitable for a scanning exposure type projection exposure apparatus. In this case, since the image is formed once near the partial mirror (8), the partial mirror (8) may be small, and the characteristics of the reflective film of the partial mirror (8) are stable.
【0025】また、部分ミラー(8)において、僅かの
画角を持たせるだけで光路を分離できる。即ち、光路分
離のために大きな画角を必要としないために、結像性能
にも余裕を持つことができる。これに関して、通常の反
射屈折投影光学系では、光路分離のために最大で約20
°以上の画角が必要であるが、部分ミラー(8)に入射
する光束の画角は約10°程度になっており、収差補正
上無理をする必要がない。In the partial mirror (8), the optical path can be separated by giving a slight angle of view. That is, since a large angle of view is not required for optical path separation, it is possible to have a margin in image forming performance. In this regard, typical catadioptric projection optics have a maximum of about 20 due to optical path separation.
Although an angle of view of not less than ° is required, the angle of view of the light beam incident on the partial mirror (8) is about 10 °, and it is not necessary to make an aberration correction.
【0026】また、走査露光方式用の投影光学系として
所謂リング視野光学系が知られているが、このリング視
野光学系では、軸外の輪帯部のみが照明するように構成
されている。しかしながら、リング視野光学系では、軸
外光束を用いることにより、開口数を大きくすることが
困難であり、また光学部材が光軸に関して非対称の構成
となるため、光学部材の加工、検査、調整が困難で、精
度出しや精度の維持が難しいという不都合がある。これ
に対して、本発明の場合は画角を大きく取らないので、
光束のケラレが少ない構造になっている。A so-called ring-field optical system is known as a projection optical system for the scanning exposure system, and this ring-field optical system is configured to illuminate only the off-axis ring zone. However, in the ring-field optical system, it is difficult to increase the numerical aperture by using the off-axis light beam, and since the optical member has an asymmetric structure with respect to the optical axis, it is possible to process, inspect, and adjust the optical member. It is difficult, and there is an inconvenience that it is difficult to obtain and maintain accuracy. On the other hand, in the case of the present invention, since the angle of view is not set large,
The structure is such that there is little vignetting of the light flux.
【0027】また、第1結像光学系(G1 ,G2 )と第
2結像光学系(G3 )とが独立の構造になっているの
で、光学部材の加工、検査、調整が容易で、精度出しや
精度の維持が容易であり、高い開口数を可能とする優れ
た結像特性を有する。次に、第1の反射屈折投影光学
系、又は第2の反射屈折投影光学系において、光学系の
性能を更に向上させるためには、先ず光学系全体のペッ
ツバール和を0付近にしなければならない。このため、
条件式(1)〜(3)を満たすことが望ましい。Further, since the first image-forming optical system (G 1 , G 2 ) and the second image-forming optical system (G 3 ) are independent structures, it is easy to process, inspect and adjust the optical members. Therefore, it is easy to obtain accuracy and maintain accuracy, and it has excellent imaging characteristics that enable a high numerical aperture. Next, in the first catadioptric projection optical system or the second catadioptric projection optical system, in order to further improve the performance of the optical system, first, the Petzval sum of the entire optical system must be near zero. For this reason,
It is desirable to satisfy the conditional expressions (1) to (3).
【0028】条件式(1)〜(3)を満足することによ
り、光学性能中の像面の曲がりが防止され、像面の平坦
性が良好になっている。また、条件式(3)の上限を外
れると(p1 +p2 +p3 ≧0.1)、像面は物体面側
に凹に湾曲し、条件式(3)の下限を越えると(p1 +
p2 +p3 ≦−0.1)、像面は物体側に凸に湾曲し結
像性能が著しく劣化する。By satisfying the conditional expressions (1) to (3), the curvature of the image plane during the optical performance is prevented and the flatness of the image plane is improved. If the upper limit of conditional expression (3) is deviated (p 1 + p 2 + p 3 ≧ 0.1), the image surface is concavely curved toward the object side, and if the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, (p 1 +
p 2 + p 3 ≦ −0.1), the image plane is convexly curved toward the object side, and the imaging performance is significantly deteriorated.
【0029】また、第1次結像の倍率β12、第2次結像
の倍率β3 、全体の結像の倍率βについて条件式(4)
〜(6)を満足することにより、無理なく光学系を構成
することができる。条件式(4)〜(6)の下限をそれ
ぞれ外れると、縮小倍率がかかり過ぎて、広範囲の露光
が困難となる。また、上限を外れると拡大倍率の方にな
り過ぎ、投影露光装置に適用した場合には本来の縮小投
影という使用目的に反することになる。Conditional expression (4) is used for the primary imaging magnification β 12 , the secondary imaging magnification β 3 , and the overall imaging magnification β.
By satisfying (6) to (6), the optical system can be configured without difficulty. If the lower limits of the conditional expressions (4) to (6) are not satisfied, the reduction ratio is too high and it becomes difficult to expose a wide range. Further, if the upper limit is exceeded, the enlargement magnification becomes too large, and when it is applied to the projection exposure apparatus, it is against the original intended use of reduced projection.
【0030】このとき、条件式(4)が満たされている
ため、全体の光学系の縮小倍率のほとんどを第1結像光
学系(G1 )でかせいでいることになる。従って、特に
ビームスプリッター(6)又は部分ミラー(8)を小型
化できる。また、光束分離手段としての図1のビームス
プリッター(6)又は図6の部分ミラー8の位置と、光
学系の入射瞳、及び射出瞳の位置とをほぼ一致させる
と、物体高の変化に対して瞳上の遮蔽部分が変化しない
ので、像面全面にわたって、結像性能の変化はなくな
る。At this time, since the conditional expression (4) is satisfied, most of the reduction magnification of the entire optical system is occupied by the first imaging optical system (G 1 ). Therefore, especially the beam splitter (6) or the partial mirror (8) can be miniaturized. Further, when the positions of the beam splitter (6) of FIG. 1 or the partial mirror 8 of FIG. 6 as the light beam separating means and the positions of the entrance pupil and the exit pupil of the optical system are made to substantially coincide with each other, the change in the object height is suppressed. Since the occluded portion on the pupil does not change, the image forming performance does not change over the entire image plane.
【0031】また、このような露光用光学系において
は、ウエハ等が位置ずる像面の光軸方向の変動に対して
倍率の変化がないようにするために、少なくとも像面側
でテレセントリックであることが望ましい。Further, in such an exposure optical system, at least the image plane side is telecentric so that the magnification does not change with respect to the variation in the optical axis direction of the image plane on which the wafer or the like is positioned. Is desirable.
【0032】[0032]
【実施例】以下、本発明による反射屈折投影光学系の種
々の実施例につき図面を参照して説明する。本例は、レ
チクルのパターンの像をフォトレジストが塗布されたウ
エハ上に所定倍率で投影する投影露光装置の投影光学系
に本発明を適用したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the catadioptric projection optical system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied to a projection optical system of a projection exposure apparatus that projects an image of a reticle pattern onto a wafer coated with a photoresist at a predetermined magnification.
【0033】以下の実施例ではレンズ配置を例えば図2
に示すように、展開光路図で表す。展開光路図において
は、反射面は透過面として表され、レチクル10からの
光が通過する順に各光学要素が配列される。また、凹面
反射鏡の反射面(例えばr14)では、平面の仮想面(例
えばr15)が使用される。そして、レンズの形状及び間
隔を表すために、例えば図2に示すように、レチクル1
0のパターン面を第0面として、レチクル10から射出
された光がウエハ11に達するまでに通過する面を順次
第i面(i=1,2,‥‥)として、第i面の曲率半径
ri の符号は、展開光路図の中でレチクル10に対して
凸の場合を正にとる。また、第i面と第(i+1)面と
の面間隔をdi とする。また、硝材として、SiO2 は
石英ガラスを表す。石英ガラスの使用基準波長(193
nm)に対する屈折率は次のとおりである。
石英ガラス: 1.56100In the following embodiments, the lens arrangement is shown in FIG.
As shown in FIG. In the developed optical path diagram, the reflecting surface is shown as a transmitting surface, and the optical elements are arranged in the order in which the light from the reticle 10 passes. Further, for the reflecting surface (eg, r 14 ) of the concave reflecting mirror, a virtual plane surface (eg, r 15 ) is used. Then, in order to represent the shape and the interval of the lens, for example, as shown in FIG.
The pattern surface of 0 is the 0th surface, and the surface through which the light emitted from the reticle 10 passes until it reaches the wafer 11 is sequentially defined as the i-th surface (i = 1, 2, ...) And the radius of curvature of the i-th surface. The sign of r i is positive when it is convex with respect to the reticle 10 in the expanded optical path diagram. Further, the surface distance between the i-th surface and the (i + 1) th surface is d i . Further, as a glass material, SiO 2 represents quartz glass. Reference wavelength of quartz glass (193
(nm) is as follows. Quartz glass: 1.56100
【0034】[第1実施例]この第1実施例は倍率が1
/4倍で、一括露光方式の投影露光装置(ステッパー
等)に好適な投影光学系である。この第1実施例は、図
1の光学系に対応する実施例でもある。図2は第1実施
例の投影光学系の展開光路図であり、この図2に示すよ
うに、レチクル10上のパターンからの光が、4枚の屈
折レンズからなる第1収斂群G1 を経て、立方体状の偏
光ビームスプリッター6Aのビームスプリッター面(r
10)で反射される。この反射光は、1/4波長板(不図
示)を経て、負メニスカスレンズL20及び凹面反射鏡M
2 よりなる第2収斂群G2 に至り、第2収斂群G2 で反
射された光が1/4波長板(不図示)を経て、偏光ビー
ムスプリッター6A内にそのパターンの中間像を結像す
る。[First Embodiment] In the first embodiment, the magnification is 1.
It is a projection optical system suitable for a batch exposure type projection exposure apparatus (stepper or the like) at / 4 times. The first embodiment is also an embodiment corresponding to the optical system of FIG. FIG. 2 is a development optical path diagram of the projection optical system of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the light from the pattern on the reticle 10 causes the first converging group G 1 composed of four refracting lenses. After that, the beam splitter surface (r
10 ) is reflected. This reflected light passes through a quarter-wave plate (not shown), and then the negative meniscus lens L 20 and the concave reflecting mirror M.
Reaches the second converging group G 2 consisting of 2, light is a quarter wavelength plate, reflected by the second converging group G 2 via (not shown), forms an intermediate image of the pattern into the polarization beam splitter 6A To do.
【0035】そして、この中間像からの光、即ち偏光ビ
ームスプリッター6Aを透過した光束が、屈折レンズ1
4枚からなる第3収斂群G3 を経て、ウエハ11の表面
にそのパターンの第2中間像を結像する。この場合、第
3収斂群G3 内のフーリエ変換面、即ち正メニスカスレ
ンズL36と凹レンズL37との間に開口絞り4が配置され
ている。Then, the light from this intermediate image, that is, the light flux transmitted through the polarization beam splitter 6A, is reflected by the refraction lens 1.
A second intermediate image of the pattern is formed on the surface of the wafer 11 through the third convergent group G 3 consisting of four sheets. In this case, the aperture stop 4 is arranged between the Fourier transform surface in the third convergent group G 3 , that is, between the positive meniscus lens L 36 and the concave lens L 37 .
【0036】また、図2に示すように、第1収斂群G1
はレチクル10側から順に、レチクル10に凸面を向け
た正メニスカスレンズL11、レチクル10に凸面を向け
た負メニスカスレンズL12、両凸レンズ(以下、単に
「凸レンズ」という)L13及び両凹レンズ(以下、単に
「凹レンズ」という)L14より構成され、第2収斂群G
2 は、レチクル10に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L20及び凹面反射鏡M2よりなる。更に、第3収斂群G
3 は、レチクル10に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L31、凸レンズL32、レチクル10に凹面を向けた正メ
ニスカスレンズL 33、凸レンズL34、凸レンズL35、レ
チクル10に凸面を向けた正メニスカスレンズL36、凹
レンズL37、凸レンズL38、凸レンズL39、レチクル1
0に凹面を向けた負メニスカスレンズL3A、凸レンズL
3B、レチクル10に凸面を向けた負メニスカスレンズL
3C、レチクル10に凸面を向けた正メニスカスレンズL
3D、及びレチクル10に凸面を向けた負メニスカスレン
ズL3Eより構成されている。As shown in FIG. 2, the first convergence group G1
The convex surface toward the reticle 10 in order from the reticle 10 side.
Positive meniscus lens L11, With the convex surface facing the reticle 10.
Negative negative meniscus lens L12, Biconvex lens (hereinafter, simply
"Convex lens") L13And a biconcave lens (hereinafter, simply
"Concave lens" L142nd convergence group G
2Is a negative meniscus lens with a concave surface facing the reticle 10.
L20And concave reflector M2Consists of. Furthermore, the third convergence group G
3Is a positive meniscus lens with a concave surface facing the reticle 10.
L31, Convex lens L32, With the reticle 10 facing the concave side
Varnish lens L 33, Convex lens L34, Convex lens L35,
Positive meniscus lens L with convex surface facing the chicle 1036, Concave
Lens L37, Convex lens L38, Convex lens L39, Reticle 1
Negative meniscus lens L with concave surface facing 03A, Convex lens L
3B, Negative meniscus lens L with convex surface facing reticle 10
3C, A positive meniscus lens L with a convex surface facing the reticle 10.
3D, And a negative meniscus lens with its convex surface facing the reticle 10.
Z L3EIt is composed of
【0037】全系の倍率は1/4倍(縮小)であり、ウ
エハ11側(像側)の開口数NAは0.4、物体高は3
0mmである。屈折レンズは全て溶融石英よりなる一種
類の光学ガラスを使っているが、紫外線エキシマレーザ
ー光の193nmの波長における、1nmの波長幅に対
して、軸上及び倍率の色収差が補正されている。また、
球面収差、コマ収差、非点収差、及び歪曲収差もそれぞ
れ無収差に近い状態まで良好に補正された優れた結像性
能の光学系であり、図2の光学系を2〜3倍に比例拡大
して使用しても、良好な結像性能を保持できる。The magnification of the entire system is 1/4 (reduction), the numerical aperture NA on the wafer 11 side (image side) is 0.4, and the object height is 3.
It is 0 mm. Although the refraction lens uses one type of optical glass made of fused silica, axial and lateral chromatic aberrations are corrected for a wavelength width of 1 nm at a wavelength of 193 nm of the ultraviolet excimer laser light. Also,
It is an optical system with excellent imaging performance in which spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and distortion are well corrected to near aberration-free states, and the optical system of FIG. Even if it is used, good imaging performance can be maintained.
【0038】図2の第1実施例における曲率半径ri 、
面間隔di 及び硝材を次の表1に示す。以下の表におい
て、第15面は凹面反射鏡を展開光路図で表すための仮
想面である。The radius of curvature r i in the first embodiment of FIG.
The surface spacing d i and the glass material are shown in Table 1 below. In the table below, the fifteenth surface is a virtual surface for expressing the concave reflecting mirror in a developed optical path diagram.
【0039】[0039]
【表1】 [Table 1]
【0040】また、図3(a)〜(c)は第1実施例の
縦収差図、図3(d)は第1実施例の倍率色収差図、図
3(e)は第1実施例の横収差図を示す。これらの収差
図において、符号J、P及びQは使用波長を基準波長に
対して所定範囲で変えた場合の特性を示す。これら収差
図より、本例においては開口数が0.4と大きいにも拘
らず、広いイメージサークルの領域内で諸収差が良好に
補正されていることが分かる。また、色収差も良好に補
正されている。3A to 3C are longitudinal aberration diagrams of the first embodiment, FIG. 3D is a lateral chromatic aberration diagram of the first embodiment, and FIG. 3E is a diagram of the first embodiment. The lateral-aberration figure is shown. In these aberration charts, symbols J, P and Q indicate characteristics when the used wavelength is changed within a predetermined range with respect to the reference wavelength. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, although the numerical aperture is as large as 0.4, various aberrations are well corrected in the wide image circle region. Also, chromatic aberration is well corrected.
【0041】[第2実施例]この第2実施例は倍率が1
/4倍の、走査露光方式の投影露光装置に好適な投影光
学系である。この第2実施例は、図1の光学系を変形し
た実施例でもある。図4(a)は第2実施例の投影光学
系の展開光路図であり、図4(b)はレチクル10上の
照明領域を示す。この図4(b)に示すように、レチク
ル10上の円弧状の照明領域12が不図示の照明光学系
により照明されている。そして、図4(a)において、
レチクル10上の照明領域12内のパターンからの光
が、4枚の屈折レンズよりなる第1収斂群G1 を経て、
立方体状の部分反射ビームスプリッター6Bの接合面の
透過部を透過する。この部分反射ビームスプリッター6
Bの接合面の周辺部に反射率がほぼ100%の反射膜6
Baが形成され、この反射膜6Ba以外の部分は透過率
がほぼ100%の透過面となっている。[Second Embodiment] In the second embodiment, the magnification is 1.
It is a projection optical system suitable for a scanning exposure type projection exposure apparatus of / 4 times. The second embodiment is also a modification of the optical system shown in FIG. FIG. 4A is a developed optical path diagram of the projection optical system of the second embodiment, and FIG. 4B shows an illumination area on the reticle 10. As shown in FIG. 4B, the arcuate illumination area 12 on the reticle 10 is illuminated by an illumination optical system (not shown). Then, in FIG.
Light from the pattern in the illumination area 12 on the reticle 10 passes through the first converging group G 1 including four refracting lenses,
The light is transmitted through the transmission part of the joint surface of the cubic partial reflection beam splitter 6B. This partially reflective beam splitter 6
A reflective film 6 having a reflectance of almost 100% around the bonding surface of B
Ba is formed, and the portion other than the reflective film 6Ba is a transmissive surface having a transmittance of almost 100%.
【0042】この反射光は、負メニスカスレンズL20及
び凹面反射鏡M2 よりなる第2収斂群G2 に至り、第2
収斂群G2 で反射された光が部分反射ビームスプリッタ
ー6B内の反射膜6Baの近傍に照明領域12内のパタ
ーンの中間像を結像する。そして、この中間像からの光
が、反射膜6Baで反射され、屈折レンズ14枚からな
る第3収斂群G3 を経て、ウエハ11の表面にそのパタ
ーンの第2中間像を結像する。レチクル10からウエハ
11への投影倍率をβとして、レチクル12を上方向に
所定速度VR で走査するのと同期して、ウエハ11を上
方向に速度β・VR で走査することにより、走査露光方
式で露光が行われる。This reflected light reaches the second converging group G 2 including the negative meniscus lens L 20 and the concave reflecting mirror M 2 , and the second converging group G 2 is formed.
The light reflected by the converging group G 2 forms an intermediate image of the pattern in the illumination area 12 in the vicinity of the reflective film 6Ba in the partially reflective beam splitter 6B. Then, the light from this intermediate image is reflected by the reflection film 6Ba, passes through the third convergence group G 3 consisting of 14 refracting lenses, and forms the second intermediate image of the pattern on the surface of the wafer 11. When the projection magnification from the reticle 10 to the wafer 11 is β, the reticle 12 is scanned upward at a predetermined speed V R in synchronization with the upward scanning of the wafer 11 at a speed β · V R. Exposure is performed by the exposure method.
【0043】また、図4(a)に示すように、第1収斂
群G1 はレチクル10側から順に、凸レンズL11、凹レ
ンズL12、レチクル10に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズL13及び凹レンズL14より構成され、第2収斂群G
2 は、レチクル10に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L20及び凹面反射鏡M2 よりなる。更に、第3収斂群G
3 は、レチクル10に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L31、凸レンズL32、レチクル10に凹面を向けた正メ
ニスカスレンズL33、凸レンズL34、凸レンズL35、レ
チクル10に凸面を向けた正メニスカスレンズL36、凹
レンズL37、レチクル10に凹面を向けた正メニスカス
レンズL38、凸レンズL39、レチクル10に凹面を向け
た負メニスカスレンズL3A、凸レンズL3B、レチクル1
0に凸面を向けた負メニスカスレンズL3C、レチクル1
0に凸面を向けた正メニスカスレンズL3D、及びレチク
ル10に凸面を向けた負メニスカスレンズL3Eより構成
されている。As shown in FIG. 4A, the first convergent group G 1 includes, in order from the reticle 10 side, a convex lens L 11 , a concave lens L 12 , a positive meniscus lens L 13 having a concave surface facing the reticle 10 and a concave lens. L 14 composed of the second convergent group G
Reference numeral 2 is composed of a negative meniscus lens L 20 having a concave surface facing the reticle 10 and a concave reflecting mirror M 2 . Furthermore, the third convergence group G
Reference numeral 3 denotes a positive meniscus lens L 31 having a concave surface facing the reticle 10, a convex lens L 32 , a positive meniscus lens L 33 having a concave surface facing the reticle 10, a convex lens L 34 , a convex lens L 35 , and a positive meniscus having a convex surface facing the reticle 10. Lens L 36 , concave lens L 37 , positive meniscus lens L 38 with concave surface facing reticle 10, convex lens L 39 , negative meniscus lens L 3A with concave surface facing reticle 10, convex lens L 3B , reticle 1
Negative meniscus lens L 3C with convex surface facing 0, reticle 1
The positive meniscus lens L 3D has a convex surface facing 0, and the negative meniscus lens L 3E has a convex surface facing the reticle 10.
【0044】全系の倍率は1/4倍(縮小)であり、ウ
エハ11側(像側)の開口数NAは0.5、物体高は2
2mmである。なお、一括露光方式で使用することもで
きる。また、屈折レンズは全て溶融石英よりなる一種類
の光学ガラスを使っているが、紫外線エキシマレーザー
光の193nmの波長における、1nmの波長幅に対し
て、軸上及び倍率の色収差が補正されている。また、球
面収差、コマ収差、非点収差、及び歪曲収差もそれぞれ
無収差に近い状態まで良好に補正された優れた結像性能
の光学系である。The magnification of the entire system is 1/4 (reduction), the numerical aperture NA on the wafer 11 side (image side) is 0.5, and the object height is 2.
It is 2 mm. It is also possible to use the one-shot exposure method. Although the refraction lens uses one type of optical glass made of fused silica, the axial and lateral chromatic aberrations are corrected with respect to the wavelength width of 1 nm at the wavelength of 193 nm of the ultraviolet excimer laser light. . Further, the optical system has excellent imaging performance in which spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and distortion are well corrected to a state close to no aberration.
【0045】図4(a)の第2実施例における曲率半径
ri 、面間隔di 及び硝材を次の表2に示す。以下の表
において、第14面は凹面反射鏡を展開光路図で表すた
めの仮想面である。Table 2 below shows the radius of curvature r i , the surface distance d i and the glass material in the second embodiment of FIG. 4 (a). In the table below, the 14th surface is a virtual surface for expressing the concave reflecting mirror in a developed optical path diagram.
【0046】[0046]
【表2】 [Table 2]
【0047】また、図5(a)〜(c)は第2実施例の
縦収差図、図5(d)は第2実施例の倍率色収差図、図
5(e)は第2実施例の横収差図を示す。これら収差図
より、本例においては開口数が0.5と大きいにも拘ら
ず、広いイメージサークルの領域内で諸収差が良好に補
正されていることが分かる。また、色収差も良好に補正
されている。5 (a) to 5 (c) are longitudinal aberration diagrams of the second embodiment, FIG. 5 (d) is a lateral chromatic aberration diagram of the second embodiment, and FIG. 5 (e) is the second embodiment. The lateral-aberration figure is shown. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, although the numerical aperture is as large as 0.5, the various aberrations are well corrected in the wide image circle region. Also, chromatic aberration is well corrected.
【0048】[第3実施例]この第3実施例は倍率が1
/4倍の、走査露光方式の投影露光装置に好適な投影光
学系である。この第3実施例は、部分ミラーを用いる光
学系の実施例でもある。図6(a)は第3実施例の投影
光学系の展開光路図であり、図6(b)はレチクル10
上の照明領域を示す。この図6(b)に示すように、レ
チクル10上の円弧状の照明領域12が不図示の照明光
学系により照明されている。そして、図6(a)におい
て、レチクル10上の照明領域12内のパターンからの
光が、4枚の屈折レンズよりなる第1収斂群G1 を経
て、部分ミラー8の側面を通過する。[Third Embodiment] The third embodiment has a magnification of 1
It is a projection optical system suitable for a scanning exposure type projection exposure apparatus of / 4 times. The third embodiment is also an embodiment of an optical system using a partial mirror. FIG. 6A is a developed optical path diagram of the projection optical system of the third embodiment, and FIG. 6B is a reticle 10 thereof.
The upper illuminated area is shown. As shown in FIG. 6B, the arcuate illumination area 12 on the reticle 10 is illuminated by an illumination optical system (not shown). Then, in FIG. 6A, the light from the pattern in the illumination area 12 on the reticle 10 passes through the side surface of the partial mirror 8 via the first converging group G 1 composed of four refracting lenses.
【0049】この通過光は、負メニスカスレンズL20及
び凹面反射鏡M2 よりなる第2収斂群G2 に至り、第2
収斂群G2 で反射された光が部分ミラー8の近傍に照明
領域12内のパターンの中間像を結像する。そして、こ
の中間像からの光が、部分ミラー8で反射された後、屈
折レンズ14枚からなる第3収斂群G3 を経て、ウエハ
11の表面にそのパターンの第2中間像を結像する。ま
た、第3収斂群G3 内のフーリエ変換面、即ち凸レンズ
L34と凸レンズL35との間に開口絞り4が配置されてい
る。この場合、レチクル10からウエハ11への投影倍
率をβとして、レチクル12を上方向に所定速度VR で
走査するのと同期して、ウエハ11を上方向に速度β・
VR で走査することにより、走査露光方式で露光が行わ
れる。This passing light reaches the second converging group G 2 composed of the negative meniscus lens L 20 and the concave reflecting mirror M 2 , and the second converging group G 2 is formed.
The light reflected by the convergence group G 2 forms an intermediate image of the pattern in the illumination area 12 in the vicinity of the partial mirror 8. Then, after the light from this intermediate image is reflected by the partial mirror 8, the second intermediate image of the pattern is formed on the surface of the wafer 11 through the third convergence group G 3 including 14 refracting lenses. . Further, the aperture stop 4 is arranged between the Fourier transform surface in the third convergent group G 3 , that is, between the convex lens L 34 and the convex lens L 35 . In this case, assuming that the projection magnification from the reticle 10 to the wafer 11 is β, the wafer 11 is moved upward by a speed β · in synchronization with the upward scanning of the reticle 12 at a predetermined speed V R.
By scanning at V R , exposure is performed by the scanning exposure method.
【0050】また、図6(a)に示すように、第1収斂
群G1 はレチクル10側から順に、レチクル10に凸面
を向けた正メニスカスレンズL11、レチクル10に凸面
を向けた負メニスカスレンズL12、凸レンズL13及び凹
レンズL14より構成され、第2収斂群G2 は、レチクル
10に凹面を向けた負メニスカスレンズL20及び凹面反
射鏡M2 よりなる。更に、第3収斂群G3 は、レチクル
10に凹面を向けた負メニスカスレンズL31、レチクル
10に凹面を向けた正メニスカスレンズL32、レチクル
10に凹面を向けた正メニスカスレンズL33、凸レンズ
L34、凸レンズL35、レチクル10に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズL36、凹レンズL37、レチクル10に凹
面を向けた正メニスカスレンズL38、凸レンズL39、レ
チクル10に凹面を向けた負メニスカスレンズL3A、凸
レンズL3B、レチクル10に凸面を向けた負メニスカス
レンズL3C、レチクル10に凸面を向けた正メニスカス
レンズL3D、及びレチクル10に凸面を向けた負メニス
カスレンズL3Eより構成されている。As shown in FIG. 6A, the first convergent group G 1 includes, in order from the reticle 10 side, a positive meniscus lens L 11 having a convex surface facing the reticle 10 and a negative meniscus lens having a convex surface facing the reticle 10. The second convergent group G 2 is composed of a lens L 12 , a convex lens L 13 and a concave lens L 14, and a negative meniscus lens L 20 having a concave surface facing the reticle 10 and a concave reflecting mirror M 2 . Further, the third convergent group G 3 includes a negative meniscus lens L 31 having a concave surface facing the reticle 10, a positive meniscus lens L 32 having a concave surface facing the reticle 10, a positive meniscus lens L 33 having a concave surface facing the reticle 10, and a convex lens. L 34 , a convex lens L 35 , a positive meniscus lens L 36 with a convex surface facing the reticle 10, a concave lens L 37 , a positive meniscus lens L 38 with a concave surface facing the reticle 10, a convex lens L 39 , and a negative meniscus lens with a concave surface facing the reticle 10. A lens L 3A , a convex lens L 3B , a negative meniscus lens L 3C having a convex surface facing the reticle 10, a positive meniscus lens L 3D having a convex surface facing the reticle 10, and a negative meniscus lens L 3E having a convex surface facing the reticle 10. ing.
【0051】全系の倍率は1/4倍(縮小)であり、ウ
エハ11側(像側)の開口数NAは0.4、物体高は2
6mmである。なお、一括露光方式で使用することもで
きる。また、屈折レンズは全て溶融石英よりなる一種類
の光学ガラスを使っているが、紫外線エキシマレーザー
光の193nmの波長における、1nmの波長幅に対し
て、軸上及び倍率の色収差が補正されている。また、球
面収差、コマ収差、非点収差、及び歪曲収差もそれぞれ
無収差に近い状態まで良好に補正された優れた結像性能
の光学系であり、光学系を2〜3倍に比例拡大して使用
しても、良好な結像性能が保持できる。The magnification of the entire system is 1/4 (reduction), the numerical aperture NA on the wafer 11 side (image side) is 0.4, and the object height is 2.
It is 6 mm. It is also possible to use the one-shot exposure method. Although the refraction lens uses one type of optical glass made of fused silica, the axial and lateral chromatic aberrations are corrected with respect to the wavelength width of 1 nm at the wavelength of 193 nm of the ultraviolet excimer laser light. . In addition, spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and distortion are also excellently corrected to a nearly aberration-free state, and have an excellent imaging performance. Even if it is used, the good imaging performance can be maintained.
【0052】図6(a)の第3実施例における曲率半径
ri 、面間隔di 及び硝材を次の表3に示す。以下の表
において、第14面は凹面反射鏡を展開光路図で表すた
めの仮想面である。Table 3 below shows the radius of curvature r i , the surface distance d i, and the glass material in the third embodiment of FIG. 6 (a). In the table below, the 14th surface is a virtual surface for expressing the concave reflecting mirror in a developed optical path diagram.
【0053】[0053]
【表3】 [Table 3]
【0054】また、図7(a)〜(c)は第3実施例の
縦収差図、図7(d)は第3実施例の倍率色収差図、図
7(e)は第3実施例の横収差図を示す。これら収差図
より、本例においては開口数が0.4と大きいにも拘ら
ず、広いイメージサークルの領域内で諸収差が良好に補
正されていることが分かる。また、色収差も良好に補正
されている。7 (a) to 7 (c) are longitudinal aberration diagrams of the third embodiment, FIG. 7 (d) is a lateral chromatic aberration diagram of the third embodiment, and FIG. 7 (e) is the third embodiment. The lateral-aberration figure is shown. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, although the numerical aperture is as large as 0.4, various aberrations are well corrected in the wide image circle region. Also, chromatic aberration is well corrected.
【0055】[第4実施例]この第4実施例は倍率が1
/4倍で、一括露光方式の投影露光装置(ステッパー
等)に好適な投影光学系である。この第4実施例は、図
1の光学系を変形させた実施例でもある。図8は第4実
施例の投影光学系の展開光路図であり、この図8に示す
ように、レチクル10上のパターンからの光が、4枚の
屈折レンズからなる第1収斂群G1 を経て、直方体状の
偏光ビームスプリッター6Cのビームスプリッター面6
Caに入射する。本実施例の偏光ビームスプリッター6
Cは、直方体状であり、照明光の入射面(r9 )は、ビ
ームスプリッター面6Caの射影像よりも領域13だけ
広くなっている。これにより、この図8の偏光ビームス
プリッター6Cは図2の偏光ビームスプリッター6Aよ
りも薄くできる。[Fourth Embodiment] In the fourth embodiment, the magnification is 1.
It is a projection optical system suitable for a batch exposure type projection exposure apparatus (stepper or the like) at / 4 times. The fourth embodiment is also an embodiment in which the optical system of FIG. 1 is modified. FIG. 8 is a development optical path diagram of the projection optical system of the fourth embodiment. As shown in FIG. 8, the light from the pattern on the reticle 10 causes the first converging group G 1 composed of four refracting lenses. After that, the beam splitter surface 6 of the rectangular parallelepiped polarization beam splitter 6C
It is incident on Ca. Polarization beam splitter 6 of this embodiment
C is a rectangular parallelepiped, and the incident surface (r 9 ) of the illumination light is wider than the projected image of the beam splitter surface 6Ca by the area 13. As a result, the polarization beam splitter 6C of FIG. 8 can be made thinner than the polarization beam splitter 6A of FIG.
【0056】そのビームスプリッター面6Caを透過し
た光束は、1/4波長板(不図示)を経て、負メニスカ
スレンズL20及び凹面反射鏡M2 よりなる第2収斂群G
2 に至り、第2収斂群G2 で反射された光が1/4波長
板(不図示)を経て、偏光ビームスプリッター6A内の
ビームスプリッター面6Caで反射された後、その偏光
ビームスプリッター6Aに近接した位置にそのパターン
の中間像を結像する。The light beam that has passed through the beam splitter surface 6Ca passes through a quarter-wave plate (not shown) and then comes to a second convergent group G composed of a negative meniscus lens L 20 and a concave reflecting mirror M 2.
2 , the light reflected by the second convergent group G 2 passes through a quarter-wave plate (not shown), is reflected by the beam splitter surface 6Ca in the polarization beam splitter 6A, and then is reflected by the polarization beam splitter 6A. An intermediate image of the pattern is formed at a close position.
【0057】そして、この中間像からの光束が、屈折レ
ンズ14枚からなる第3収斂群G3を経て、ウエハ11
の表面にそのパターンの第2中間像を結像する。この場
合、第3収斂群G3 内のフーリエ変換面、即ち正メニス
カスレンズL38と凸レンズL 39との間に開口絞り4が配
置されている。また、図8に示すように、第1収斂群G
1 はレチクル10側から順に、レチクル10に凸面を向
けた正メニスカスレンズL11、凹レンズL12、凸レンズ
L13及び凹レンズL14より構成され、第2収斂群G
2 は、レチクル10に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L20及び凹面反射鏡M2 よりなる。更に、第3収斂群G
3 は、レチクル10に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L31、凸レンズL32、レチクル10に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズL33、凸レンズL34、凸レンズL35、レ
チクル10に凸面を向けた正メニスカスレンズL36、凹
レンズL37、レチクル10に凹面を向けた正メニスカス
レンズL38、凸レンズL39、レチクル10に凹面を向け
た負メニスカスレンズL3A、凸レンズL3B、レチクル1
0に凸面を向けた負メニスカスレンズL3C、レチクル1
0に凸面を向けた正メニスカスレンズL 3D、及びレチク
ル10に凸面を向けた負メニスカスレンズL3Eより構成
されている。Then, the light flux from this intermediate image is refracted
3rd convergent group G consisting of 14 sheets3Through the wafer 11
A second intermediate image of the pattern is formed on the surface of the. This place
If the third convergence group G3Fourier transform plane in, i.e. positive menis
Caslens L38And convex lens L 39Aperture stop 4 is placed between
It is placed. Further, as shown in FIG. 8, the first convergence group G
1 The convex surface toward the reticle 10 in order from the reticle 10 side.
Key positive meniscus lens L11, Concave lens L12,convex lens
L13And concave lens L142nd convergence group G
2Is a negative meniscus lens with a concave surface facing the reticle 10.
L20And concave reflector M2Consists of. Furthermore, the third convergence group G
3Is a positive meniscus lens with a concave surface facing the reticle 10.
L31, Convex lens L32, A negative lens with a concave surface facing the reticle 10.
Varnish lens L33, Convex lens L34, Convex lens L35,
Positive meniscus lens L with convex surface facing the chicle 1036, Concave
Lens L37, Positive meniscus with concave surface on reticle 10
Lens L38, Convex lens L39, Face the concave surface to the reticle 10.
Negative negative meniscus lens L3A, Convex lens L3B, Reticle 1
Negative meniscus lens L with convex surface facing 03C, Reticle 1
Positive meniscus lens L with convex surface facing 0 3D, And retik
Negative meniscus lens L with the convex surface facing the lens 103EConsists of
Has been done.
【0058】全系の倍率は1/4倍(縮小)であり、ウ
エハ11側(像側)の開口数NAは0.6、物体高は2
0mmである。屈折レンズは全て溶融石英よりなる一種
類の光学ガラスを使っているが、紫外線エキシマレーザ
ー光の193nmの波長における、1nmの波長幅に対
して、軸上及び倍率の色収差が補正されている。また、
球面収差、コマ収差、非点収差、及び歪曲収差もそれぞ
れ無収差に近い状態まで良好に補正された優れた結像性
能の光学系であり、図8の光学系を2〜3倍に比例拡大
して使用しても、良好な結像性能を保持できる。The magnification of the entire system is 1/4 (reduction), the numerical aperture NA on the wafer 11 side (image side) is 0.6, and the object height is 2.
It is 0 mm. Although the refraction lens uses one type of optical glass made of fused silica, axial and lateral chromatic aberrations are corrected for a wavelength width of 1 nm at a wavelength of 193 nm of the ultraviolet excimer laser light. Also,
It is an optical system with excellent imaging performance in which spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and distortion are well corrected to near aberration-free states, and the optical system of FIG. Even if it is used, good imaging performance can be maintained.
【0059】図8の第4実施例における曲率半径ri 、
面間隔di 及び硝材を次の表4に示す。以下の表におい
て、第14面は凹面反射鏡を展開光路図で表すための仮
想面である。The radius of curvature r i in the fourth embodiment of FIG.
The surface spacing d i and the glass material are shown in Table 4 below. In the table below, the 14th surface is a virtual surface for expressing the concave reflecting mirror in a developed optical path diagram.
【0060】[0060]
【表4】 [Table 4]
【0061】また、図9(a)〜(c)は第4実施例の
縦収差図、図9(d)は第4実施例の倍率色収差図、図
9(e)は第4実施例の横収差図を示す。これら収差図
より、本例においては開口数が0.6と大きいにも拘ら
ず、広いイメージサークルの領域内で諸収差が良好に補
正されていることが分かる。また、色収差も良好に補正
されている。9 (a) to 9 (c) are longitudinal aberration diagrams of the fourth embodiment, FIG. 9 (d) is a lateral chromatic aberration diagram of the fourth embodiment, and FIG. 9 (e) is the fourth embodiment. The lateral-aberration figure is shown. From these aberration diagrams, it can be seen that in this example, although the numerical aperture is as large as 0.6, various aberrations are well corrected in the wide image circle region. Also, chromatic aberration is well corrected.
【0062】次に、本発明では条件式(1)〜(6)を
満足することが望ましいとされているが、以下に、上述
の各実施例とそれらの条件式との対応につき説明する。
先ず、上述の各実施例における凹面反射鏡M2 の曲率半
径r、第i収斂群Gi(i=1〜3)の焦点距離fi 、ペ
ッツバール和pi 、見かけの屈折率ni 、結像倍率
β i 、第1収斂群G1 と第2収斂群G2 との合成系の倍
率β12、第3収斂群G3 の結像倍率β3 、全系のペッツ
バール和p、及び全系の倍率βは表5〜表8のようにな
っている。但し、全系をGT で表し、全系GT に対応す
るペッツバール和p i 及び結像倍率βi の欄にはそれぞ
れ全系のペッツバール和及び結像倍率を示している。Next, in the present invention, the conditional expressions (1) to (6) are
Although it is said that it is desirable to satisfy,
Correspondence between each of the embodiments and their conditional expressions will be described.
First, the concave reflecting mirror M in each of the above-described embodiments.2Half the curvature of
Diameter r, i-th convergent group GiFocal length f of (i = 1 to 3)i, Bae
Tsval sum pi, Apparent refractive index ni, Imaging magnification
β i, First convergence group G1And the second convergence group G2Double the synthetic system with
Rate β12, 3rd convergent group G3Imaging magnification β of3, Petz of the whole system
The Barr sum p and the magnification β of the whole system are as shown in Table 5 to Table 8.
ing. However, the whole system is GTExpressed by, the whole system GTCorresponds to
Ru Petzval sum p iAnd imaging magnification βiThat's the column
3 shows the Petzval sum and the imaging magnification of the entire system.
【0063】[0063]
【表5】 [Table 5]
【0064】[0064]
【表6】 [Table 6]
【0065】[0065]
【表7】 [Table 7]
【0066】[0066]
【表8】 [Table 8]
【0067】更に、表5〜表8に基づいて、各実施例に
おいて、(p1 +p3 )、p2 、|p1 +p2 +p
3 |、|β12|、|β3 |、及び|β|の値を求めると
次の表9のようになる。Further, based on Tables 5 to 8, in each embodiment, (p 1 + p 3 ), p 2 , | p 1 + p 2 + p
Table 9 below shows the values of 3 |, | β 12 |, | β 3 |, and | β |.
【0068】[0068]
【表9】 [Table 9]
【0069】この表より、上述の各実施例では何れも条
件式(1)〜(6)の条件が満足されていることが分か
る。なお、上述の各実施例においては、屈折光学系を構
成する硝材として石英が使用されているが、蛍石等の光
学ガラスを使用してもよい。このように、本発明は上述
実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の構成を取り得る。From this table, it can be seen that the conditions of the conditional expressions (1) to (6) are satisfied in each of the above-described embodiments. Although quartz is used as the glass material forming the refractive optical system in each of the above-described embodiments, optical glass such as fluorite may be used. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【0070】[0070]
【発明の効果】本願の請求項1に係る発明(本発明の第
1の反射屈折投影光学系)によれば、凹面反射鏡と第2
面(像面)との間で一度結像を行っているため、小型の
プリズム型ビームスプリッターを使用できると共に、凹
面反射鏡から像面までの光路を長く取れる利点がある。
従って、ビームスプリッターの半透過面における特性の
不均一性に起因する結像特性の悪化を小さくできると共
に、作動距離を長くできる。According to the invention of claim 1 of the present application (the first catadioptric projection optical system of the invention), a concave reflecting mirror and a second reflecting mirror are provided.
Since the image is formed once with the surface (image surface), there is an advantage that a small prism type beam splitter can be used and the optical path from the concave reflecting mirror to the image surface can be long.
Therefore, the deterioration of the imaging characteristics due to the non-uniformity of the characteristics on the semi-transmissive surface of the beam splitter can be reduced, and the working distance can be increased.
【0071】また、軸外光束を用いて輪帯部のみを投影
するリング視野光学系とは異なり、高い開口数で一括露
光方式を取ることができる利点がある。また、第2結像
光学系中に開口絞りを置くことができるので、コヒーレ
ンスファクタであるσ値を自由に制御できる利点があ
る。また、従来の反射屈折光学系においては、光軸が偏
心するために調整作業が困難で、なかなか設計通りの結
像性能を実現することができなかった。しかしながら、
本発明による反射屈折投影光学系では、第1結像光学系
と第2結像光学系とがそれぞれ独立に調整でき、その後
で2つの結像光学系を光軸をほぼ垂直にして配置すれば
よいため、偏心等の調整がし易くなっている。Further, unlike the ring-field optical system which projects only the annular zone by using the off-axis light beam, there is an advantage that the batch exposure method can be adopted with a high numerical aperture. Further, since an aperture stop can be placed in the second imaging optical system, there is an advantage that the σ value which is a coherence factor can be freely controlled. Further, in the conventional catadioptric optical system, the optical axis is decentered, so that the adjustment work is difficult, and it is difficult to realize the imaging performance as designed. However,
In the catadioptric projection optical system according to the present invention, if the first image forming optical system and the second image forming optical system can be adjusted independently, and then the two image forming optical systems are arranged with their optical axes substantially vertical. Since it is good, it is easy to adjust the eccentricity and the like.
【0072】また第1結像光学系による結像倍率を自由
に選ぶことができるので、優れた光学性能状態を実現で
きる。この場合、プリズム型ビームスプリッターの内部
に中間像を形成することにより、そのビームスプリッタ
ーをより小型化できる利点がある。次に、本発明の第2
の反射屈折投影光学系によれば、凹面反射鏡と第2面
(像面)との間で一度結像を行っているため、小型の部
分ミラーを使用できると共に、凹面反射鏡から像面まで
の光路を長く取れる利点がある。更に、部分ミラーを使
用した場合には、良好な結像範囲が例えば光軸から偏心
した円弧状又はスリット状となるが、このような結像範
囲は走査露光方式の投影露光装置に好適である。Since the image forming magnification of the first image forming optical system can be freely selected, an excellent optical performance state can be realized. In this case, there is an advantage that the beam splitter can be further downsized by forming an intermediate image inside the prism type beam splitter. Next, the second aspect of the present invention
According to the catadioptric projection optical system of, since the image is once formed between the concave reflecting mirror and the second surface (image surface), it is possible to use a small partial mirror, and from the concave reflecting mirror to the image surface. There is an advantage that the optical path of can be taken long. Further, when a partial mirror is used, a good image forming range is, for example, an arc shape or a slit shape decentered from the optical axis, and such an image forming range is suitable for a scanning exposure type projection exposure apparatus. .
【0073】次に、条件式(1)〜(3)を満足するよ
うにした場合には、容易に光学系全体のペッツバール和
がほぼ0となり、投影像面がほぼ平坦になる。更に、条
件式(4)及び(5)を満足することにより、倍率配分
に無理がなくなり、容易に光学系を構成できるようにな
る。Next, when the conditional expressions (1) to (3) are satisfied, the Petzval sum of the entire optical system easily becomes almost 0 and the projected image plane becomes substantially flat. Further, by satisfying the conditional expressions (4) and (5), it becomes possible to easily construct an optical system without overcommitting the magnification distribution.
【図1】本発明による反射屈折投影光学系の基本構成を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of a catadioptric projection optical system according to the present invention.
【図2】本発明の第1実施例の投影露光装置の展開光路
図である。FIG. 2 is a developed optical path diagram of the projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図3】第1実施例の収差図である。FIG. 3 is an aberration diagram of the first example.
【図4】第2実施例の投影光学系の展開光路図である。FIG. 4 is a developed optical path diagram of a projection optical system of a second example.
【図5】第2実施例の収差図である。FIG. 5 is an aberration diagram of the second example.
【図6】第3実施例の投影光学系の展開光路図である。FIG. 6 is a developed optical path diagram of a projection optical system of a third example.
【図7】第3実施例の収差図である。FIG. 7 is an aberration diagram for the third example.
【図8】第4実施例の投影光学系の展開光路図である。FIG. 8 is a developed optical path diagram of a projection optical system of a fourth example.
【図9】第4実施例の収差図である。FIG. 9 is an aberration diagram of the fourth example.
【図10】従来の反射屈折投影光学系の構成を示す概略
図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional catadioptric projection optical system.
1 物体面 2 像面 3 1/4波長板 4 開口絞り 10 レチクル 11 ウエハ G1 第1収斂群 G2 第2収斂群 G3 第3収斂群 M2 凹面反射鏡 6,6A,6C 偏光ビームスプリッター 6B 部分反射ビームスプリッター 8 部分ミラー1 Object Plane 2 Image Plane 3 1/4 Wave Plate 4 Aperture Stopper 10 Reticle 11 Wafer G 1 First Convergence Group G 2 Second Convergence Group G 3 Third Convergence Group M 2 Concave Reflecting Mirror 6, 6A, 6C Polarizing Beam Splitter 6B Partial reflection beam splitter 8 Partial mirror
Claims (10)
する光学系において、 前記第1面のパターンの中間像を形成する第1結像光学
系と、 前記中間像の像を前記第2面上に形成する第2結像光学
系と、を有し、 前記第1結像光学系は、屈折レンズ成分を含み前記第1
面のパターンからの光束を収斂する正屈折力の第1群
と;該第1群の光軸に対して斜めに配置されたビームス
プリッター面により前記第1群からの光束の一部を分離
するプリズム型ビームスプリッターと;該プリズム型ビ
ームスプリッターにより分離された光束を反射する凹面
反射鏡を含み、前記プリズム型ビームスプリッター付近
に前記パターンの中間像を形成する正の屈折力を持つ第
2群と;より構成され、 前記第2群により収斂された光束の一部は、前記プリズ
ム型ビームスプリッターにより分離されて前記第2結像
光学系へ導かれることを特徴とする反射屈折投影光学
系。1. An optical system for projecting an image of a pattern on a first surface onto a second surface, wherein a first imaging optical system that forms an intermediate image of the pattern on the first surface, and an image of the intermediate image are formed. A second imaging optical system formed on the second surface, wherein the first imaging optical system includes a refraction lens component.
A first group having a positive refracting power that converges a light beam from a surface pattern; and a part of the light beam from the first group is separated by a beam splitter surface obliquely arranged with respect to the optical axis of the first group. A prism type beam splitter; and a second group having a positive refracting power that includes a concave reflecting mirror that reflects the light beam separated by the prism type beam splitter and forms an intermediate image of the pattern near the prism type beam splitter. A part of the light flux converged by the second group is separated by the prism type beam splitter and guided to the second imaging optical system.
型ビームスプリッターの内部に形成されることを特徴と
する請求項1記載の反射屈折投影光学系。2. The catadioptric projection optical system according to claim 1, wherein an intermediate image of the pattern is formed inside the prism type beam splitter.
系の個別のペッツバール和をそれぞれp1 、p2 及びp
3 としたとき、 p1 +p3 >0、p2 <0、及び|p1 +p2 十p3 |
<0.1 の条件を満足すると共に、前記第1面上のパターンから
前記中間像への倍率をβ 12とし、前記中間像から前記第
2面上の像への倍率をβ3 としたとき、 0.1<|β12|<0.5、及び0.25<|β3 |<
2 の条件を満足することを特徴とする請求項1記載の反射
屈折投影光学系。3. The first group, the second group, and the second imaging optics
P for each individual Petzval sum of the system1 , P2 And p
3 And when p1 + P3 > 0, p2 <0, and | p1 + P2 Ten p3 |
<0.1 From the pattern on the first surface while satisfying the condition
The magnification to the intermediate image is β 12And from the intermediate image to the
Β to the image on the two surfaces3 And when 0.1 <| β12| <0.5, and 0.25 <| β3 | <
Two The reflection according to claim 1, which satisfies the condition of
Refractive projection optics.
ァクタを調節するための開口絞りを有していることを特
徴とする請求項1、2、又は3記載の反射屈折投影光学
系。4. The catadioptric projection optical system according to claim 1, wherein the second imaging optical system has an aperture stop for adjusting a coherence factor.
系とは独立の構造であることを特徴とする請求項1〜4
の何れか一項記載の反射屈折投影光学系。5. The first image forming optical system and the second image forming optical system are independent structures.
9. The catadioptric projection optical system according to any one of items 1.
面側でテレセントリックであることを特徴とする請求項
1〜5の何れか一項記載の反射屈折投影光学系。6. The catadioptric projection optical system according to claim 1, wherein the catadioptric projection optical system is telecentric at least on the image plane side.
前記パターンの像をウエハ上に投影する投影露光装置に
おいて、 請求項1〜6の何れか一項記載の反射屈折投影光学系を
備えることを特徴とする投影露光装置。7. A projection exposure apparatus for projecting an image of the pattern on a wafer based on light from a pattern of a reticle, comprising the catadioptric projection optical system according to claim 1. A characteristic projection exposure apparatus.
記ウエハとを走査しつつ露光を行う走査露光方式の投影
露光装置であり、 前記レチクルから前記ウエハヘの投影倍率をβとし、前
記レチクルの走査速度をVR とするとき、前記ウエハを
速度β・VR で走査することを特徴とする請求項7記載
の投影露光装置。8. The projection exposure apparatus is a scanning exposure type projection exposure apparatus that performs exposure while scanning the reticle and the wafer, wherein the projection magnification from the reticle to the wafer is β, and the reticle is scanned. 8. The projection exposure apparatus according to claim 7, wherein when the speed is V R , the wafer is scanned at a speed β · V R.
前記パターンの像をウエハ上に投影する投影露光方法に
おいて、 請求項1〜6の何れか一項記載の反射屈折投影光学系を
用いて前記パターンの像を前記ウエハ上に投影すること
を特徴とする投影露光方法。9. A projection exposure method for projecting an image of the pattern on a wafer based on light from a pattern of a reticle, wherein the catadioptric projection optical system according to claim 1 is used. A projection exposure method, which comprises projecting an image of a pattern onto the wafer.
つつ露光を行い、前記レチクルから前記ウエハヘの投影
倍率をβとし、前記レチクルの走査速度をV R とすると
き、前記ウエハを速度β・VR で走査することを特徴と
する請求項9記載の投影露光方法。10. Scanning the reticle and the wafer
While exposing, project from the reticle to the wafer
The magnification is β and the scanning speed of the reticle is V R And
The speed of the wafer is β · V.R Characterized by scanning with
The projection exposure method according to claim 9.
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