JP2002107630A - Micro-lithographic projection optical system using six reflection mirrors - Google Patents

Micro-lithographic projection optical system using six reflection mirrors

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JP2002107630A
JP2002107630A JP2001232558A JP2001232558A JP2002107630A JP 2002107630 A JP2002107630 A JP 2002107630A JP 2001232558 A JP2001232558 A JP 2001232558A JP 2001232558 A JP2001232558 A JP 2001232558A JP 2002107630 A JP2002107630 A JP 2002107630A
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optical system
projection optical
reflecting mirror
microlithography
reflecting
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JP2001232558A
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Japanese (ja)
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Hans-Juergen Mann
ハンス−ユルゲン・マン
Udo Dinger
ウド・ディンガー
Michael Muehlbeyer
ミヒャエル・ミュールバイヤー
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Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss AG
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-lithographic projection optical system which is small-sized, which is constituted so as to easily come close to every service area of reflection mirrors, and equipped with an aperture which is formed as large as possible, and also, equipped with a means for correcting aberration. SOLUTION: As for the micro-lithographic projection optical system for image-forming an object field in an image field, the 1st reflection mirror (S1), the 2nd reflection mirror (S2), the 3rd reflection mirror (S3), the 4th reflection mirror (S4), the 5th reflection mirror (S5) and the 6th reflection mirror (S6) are arranged with an optical axis as a center, and the reflection mirrors are individually provided with the service area on which light guided inside the projection optical system is made incident. And, the system is constituted so that a relation; the diameter of the service area <=1200 mm×NA may be established between the diameter of the service area of each of 1st, 2nd, 3rd, 4th, 5th and 6th reflection mirrors and the numerical aperture of the exit pupil of the projection optical system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に係るマイクロリソグラフィ用の投影光学系、及び請
求項２３に係る投影露光装置、及び請求項２４に係るチ
ップの製造方法に関する。The present invention relates to a projection optical system for microlithography according to the general concept of claim 1, a projection exposure apparatus according to claim 23, and a chip manufacturing method according to claim 24.

【０００２】[0002]

【従来の技術】１９３ｎｍより短い波長を用いたリソグ
ラフィ、とりわけ、使用する波長λが、λ＝１１ｎｍ、
ないしはλ＝１３ｎｍとされた極短紫外線（ＥＵＶ）リ
ソグラフィ（以後、ＥＵＶ−リソグラフィ、もしくはＥ
ＵＶ−マイクロリソグラフィ、あるいは単にマイクロリ
ソグラフィと称する）が、１３０ｎｍ未満、とくに１０
０ｎｍ未満の構造を結像するための有望な手法として論
じられるようになってきている。リソグラフィ用の光学
系の解像度（ＲＥＳ）は、下記の式で記述される；2. Description of the Related Art Lithography using a wavelength shorter than 193 nm, in particular, when the wavelength λ used is λ = 11 nm,
Or ultra-short ultraviolet (EUV) lithography with λ = 13 nm (hereinafter EUV-lithography or E
UV-microlithography, or simply microlithography), is less than 130 nm, especially 10
It is being discussed as a promising technique for imaging structures below 0 nm. The resolution (RES) of an optical system for lithography is described by the following equation:

【数４】 ここで、ｋ1はリソグラフィ工程における固有の係数で
あり、λは入射する光の波長、ＮＡは光学系の像側の開
口数を表すものである。(Equation 4) Here, k 1 is a coefficient inherent in the lithography process, λ is the wavelength of incident light, and NA represents the numerical aperture on the image side of the optical system.

【０００３】極短紫外線領域における結像光学系には、
光学素子として、主に、多層膜を用いた反射型光学系が
用いられる。多層膜系としては、波長λ＝１１ｎｍでは
特にＭｏ／Ｂｅ系が、波長λ＝１３ｎｍではＭｏ／Ｓｉ
系が好適に用いられている。[0003] An imaging optical system in an extremely short ultraviolet region includes:
As the optical element, a reflection type optical system using a multilayer film is mainly used. As a multilayer film system, a Mo / Be system is particularly used at a wavelength λ = 11 nm, and a Mo / Si system is used at a wavelength λ = 13 nm.
The system is preferably used.

【０００４】開口数を０．２とする場合、１３ｎｍの波
長の光を用いて５０ｎｍの構造を結像させるためには、
ｋ1＝０．７７とする比較的簡易な工程が必要となる。
ｋ1＝０．６４とすると、１１ｎｍの波長の光で３５ｎ
ｍの構造を結像させることが可能となる。When the numerical aperture is 0.2, in order to form an image of a 50 nm structure using light having a wavelength of 13 nm,
A relatively simple process for setting k 1 = 0.77 is required.
Assuming that k 1 = 0.64, 35 n with light having a wavelength of 11 nm
m can be imaged.

【０００５】使用される多層膜の反射率は、およそ７０
％程度の値であるため、ＥＵＶ−投影光学系内の光学素
子をできるだけ少なくすることが、ＥＵＶ−マイクロリ
ソグラフィに用いられる投影光学系において十分な光の
強度を得るために極めて重要である。[0005] The reflectivity of the multilayer film used is about 70.
%, It is extremely important to minimize the number of optical elements in the EUV-projection optical system in order to obtain sufficient light intensity in the projection optical system used for EUV-microlithography.

【０００６】光の強度を大きくし、収差を十分補正でき
るようにすることを考慮すると、ＮＡ＝０．２０の際に
は、６枚の反射鏡を用いた光学系（以後、６枚反射鏡光
学系あるいは６枚反射鏡投影光学系と称することもあ
る。）がことに望ましいものであることが判明した。Considering that the intensity of light is increased and aberrations can be sufficiently corrected, when NA = 0.20, an optical system using six reflecting mirrors (hereinafter, six reflecting mirrors) is used. An optical system or a six-reflection mirror projection optical system is sometimes found to be particularly desirable.

【０００７】米国特許第5 153 898号明細書、 欧州特
許第0 252 734号公開公報、 欧州特許第0 947 882号公
開公報、 米国特許第5 686 728号明細書、 欧州特許
第0 779 528号公開公報、 米国特許第5 815 310号明細
書、 国際公開第99/57606号パンフレット、及び米国特
許第6 033 079号明細書より、マイクロリソグラフィの
ための６枚反射鏡光学系が知られている。[0007] US Pat. No. 5,153,988, EP 0 252 734, EP 0 947 882, US Pat. No. 5,686,728, EP 0 779 528 From the publication, U.S. Pat. No. 5,815,310, WO 99/57606, and U.S. Pat. No. 6,033,079, a six-reflector mirror optical system for microlithography is known. .

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】米国特許第5 686 728
号明細書には、投影リソグラフィ光学系として、６枚の
反射鏡を備えた投影光学系が記載されている。この投影
光学系に用いられる反射鏡のそれぞれの表面は、非球面
状に形成されている。そして、これらの反射鏡は、共通
の光軸に沿って配置され、遮蔽が生じないような光路が
実現されるように構成されている。SUMMARY OF THE INVENTION US Pat. No. 5,686,728
The specification describes a projection optical system including six reflecting mirrors as a projection lithography optical system. Each surface of the reflecting mirror used in the projection optical system is formed in an aspherical shape. These reflecting mirrors are arranged along a common optical axis, and are configured to realize an optical path that does not cause shielding.

【０００９】ところで、米国特許第5 686 728号明細書
に開示された投影光学系は、１００〜３００ｎｍの波長
を有する紫外線のためだけに用いられるものであり、こ
のため、この投影光学系の反射鏡は、およそ＋／−５０
μｍもの大きな非球面度、及び約３８°もの非常に大き
な入射角を有している。開口数をＮＡ＝０．２に絞って
もなお、入射角が低下することなく、頂点から頂点まで
２５μｍの非球面度が残る。このような非球面度や入射
角は、極短紫外線領域においては、反射鏡に高度な表面
性状及び反射特性が求められるため実用的ではない。The projection optical system disclosed in US Pat. No. 5,686,728 is used only for ultraviolet light having a wavelength of 100 to 300 nm. The mirror is approximately +/- 50
It has an asphericity as large as μm and a very large angle of incidence as much as about 38 °. Even when the numerical aperture is reduced to NA = 0.2, the asphericity of 25 μm remains from apex to apex without decreasing the incident angle. Such an asphericity and an incident angle are not practical in an extremely short ultraviolet region because a high degree of surface properties and reflection characteristics are required for the reflector.

【００１０】波長λ＜１００ｎｍの領域、とりわけ１１
ｎｍ及び１３ｎｍの波長で米国特許第5 686 728号明細
書に開示された光学系を使用できなくしているさらなる
短所は、ウェハと、ウェハに隣接する反射鏡との間の極
めて短い距離である。米国特許第5 686 728号明細書に
開示されているように、ウェハと、ウェハに隣接する反
射鏡との間の距離を設けると、反射鏡は非常に薄く形成
されざるを得ない。このように薄い反射鏡は、前記の１
１ｎｍ及び１３ｎｍの波長に対応する多層膜構造の内部
に生じる極めて強い膜張力のために、非常に不安定なも
のになってしまう。In the region of wavelength λ <100 nm, especially 11
A further disadvantage that renders the use of the optics disclosed in US Pat. No. 5,686,728 at wavelengths of nm and 13 nm is the very short distance between the wafer and the reflector adjacent to the wafer. As disclosed in U.S. Pat. No. 5,686,728, providing a distance between the wafer and the reflector adjacent to the wafer forces the reflector to be very thin. Such a thin reflecting mirror is the same as the one described in the above.
Due to the extremely high film tension occurring inside the multilayer structure corresponding to wavelengths of 1 nm and 13 nm, it becomes very unstable.

【００１１】また、欧州特許第0 779 528号公開公報に
より、ＥＵＶ−リソグラフィ、とりわけ、１１ｎｍ及び
１３ｎｍの波長にも使用される６枚の反射鏡を備えた投
影光学系が公知とされている。EP-A-0 779 528 discloses a projection optical system with EUV lithography, in particular with six reflectors, which is also used for wavelengths of 11 nm and 13 nm.

【００１２】ここに記載された投影光学系もまた、全部
で６枚になる反射鏡のうち、少なくとも２枚の反射鏡の
非球面度が２６μｍもしくは１８．５μｍになるという
欠点を有している。とくに、欧州特許第0 779 528号公
開公報に記載された構成では、ウェハと、ウェハに隣接
する反射鏡との間の光学的な自由作動距離が小さく、こ
の結果、不安定になるか、または、負の値を有するよう
な機械的な自由作動距離をもたらしてしまう。The projection optical system described here also has the disadvantage that, out of a total of six reflecting mirrors, at least two of the reflecting mirrors have an asphericity of 26 μm or 18.5 μm. . In particular, in the arrangement described in EP 0 779 528, the optical free working distance between the wafer and the reflector adjacent to the wafer is small, resulting in instability or , Resulting in a mechanical free working distance having a negative value.

【００１３】また、国際公開第99/57606号パンフレット
には、６枚の反射鏡が凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面
鏡、凸面鏡、凹面鏡の順になるように配置された、ＥＵ
Ｖ−リソグラフィのための６枚反射鏡投影光学系が記載
されている。そして、光学系の物体側の開口数は、ＮＡ
Objekt＝０．２とされている。この国際公開第99/57606
号パンフレットに開示されている光学系の全ての反射鏡
は、非球面状に形成されている。[0013] Also, in the pamphlet of International Publication No. 99/57606, an EU in which six reflecting mirrors are arranged in the order of a concave mirror, a concave mirror, a convex mirror, a concave mirror, a convex mirror, and a concave mirror is described.
A six-mirror projection optics for V-lithography is described. The numerical aperture on the object side of the optical system is NA
Objekt = 0.2. This International Publication No. 99/57606
All reflecting mirrors of the optical system disclosed in the pamphlet are formed in an aspherical shape.

【００１４】この国際公開第99/57606号パンフレットに
開示されている６枚反射鏡光学系の短所は、とくに第2
及び第3の反射鏡において、例えばフレームに固定する
ため等の理由で、使用領域に容易にアクセスできないよ
うになっていることである。加えて、国際公開第99/576
06号パンフレットに示される光学系では、第４の反射鏡
の使用領域が光軸のかなり外側に配置されている。この
ため、反射光学系の安定性に関する問題や、反射鏡のセ
グメントを製造する際の問題を招来している。また、光
学系を容器内に収納するために、容積の大きな空間も必
要になる。光学系は、真空中に置かれるので、結局、比
較的大きな空間を真空引きしなければならないというこ
とになる。さらに、国際公開第99/57606号パンフレット
に記載されているように、第2の反射鏡と第3の反射鏡の
間に配置される複数の絞りは、第3の反射鏡への入射角
を大きくするという結果をもたらし、とくに、これらの
入射角が１８°以上にもなる。The disadvantages of the six-reflector optical system disclosed in WO 99/57606 are,
And the third reflector is such that the use area cannot be easily accessed, for example, for fixing to a frame. In addition, WO 99/576
In the optical system shown in the pamphlet No. 06, the use area of the fourth reflecting mirror is arranged considerably outside the optical axis. This has led to problems regarding the stability of the reflective optical system and problems when manufacturing the segments of the reflective mirror. In addition, a large space is required to accommodate the optical system in the container. Since the optical system is placed in a vacuum, a relatively large space must be evacuated after all. Further, as described in WO 99/57606, a plurality of diaphragms disposed between the second mirror and the third mirror reduce the angle of incidence on the third mirror. In particular, these angles of incidence can exceed 18 °.

【００１５】また、米国特許第6 033 079号明細書に
は、全ての反射鏡への入射角が１８°よりも小さくなる
６枚反射鏡光学系について記載されている。ただし、こ
の光学系も短所を有しており、第3の反射鏡の使用領域
に近づき難くなっていること、そして、例えば第4の反
射鏡（Ｍ４）といった個々の反射鏡の使用領域が非常に
大きく、国際公開第99/57606号パンフレットに示されて
いる光学系の場合と同じように、容積の大きな空間が必
要であり、比較的大きな空間を真空引きしなければなら
ない等の問題がある。さらに、比較的大きな反射鏡の欠
点は、安定性に欠けるということであり、また、反射鏡
の寸法に応じて、いくつもの大きな多層膜形成用のチャ
ンバや、これらを作成するためのいくつもの製造装置が
必要になってくるという事実である。Also, US Pat. No. 6,033,079 describes a six-reflector optical system in which the angle of incidence on all reflecting mirrors is smaller than 18 °. However, this optical system also has disadvantages, which makes it difficult to approach the use area of the third reflector, and that the use area of each reflector such as the fourth reflector (M4) is very small. As in the case of the optical system shown in WO 99/57606, there is a problem that a large space is required, and a relatively large space must be evacuated. . Further, the disadvantage of relatively large reflectors is their lack of stability and, depending on the dimensions of the reflector, several large chambers for the formation of multi-layer films and several fabrications to make them. The fact is that equipment is needed.

【００１６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、短波長、特に１００ｎｍより短い波長を用
いるリソグラフィに適し、先に述べた先行技術の欠点を
有さないマイクロリソグラフィ用の投影光学系を提供す
ることにある。とりわけ、できるだけ小形にすることに
よって、個々の反射鏡の使用領域に近づき易く、また、
できるだけ大きな開口を有し、現れる収差を補正する可
能性ができるだけ大きいマイクロリソグラフィ用の投影
光学系を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is suitable for lithography using a short wavelength, particularly a wavelength shorter than 100 nm, and is suitable for microlithography which does not have the above-mentioned disadvantages of the prior art. It is to provide a projection optical system. Above all, by making it as small as possible, it is easy to approach the area of use of each reflector,
It is an object of the present invention to provide a projection optical system for microlithography, which has an aperture as large as possible and has a large possibility of correcting an appearing aberration.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】この課題は、短波長、特
に１９３ｎｍ以下の波長領域で用いられる本発明による
マイクロリソグラフィ用の投影光学系によって解決され
る。すなわち、本発明によるマイクロリソグラフィ用の
投影光学系は、オブジェクトフィールドをイメージフィ
ールドに結像させるための入射瞳と射出瞳とを備え、前
記イメージフィールドは、リングフィールドのセグメン
トをなし、当該セグメントは、対称軸と、この対称軸に
垂直な方向への広がりとを有していて、その広がりは少
なくとも２０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍとされており、
また、光軸を中心として配置された第１の反射鏡、第２
の反射鏡、第３の反射鏡、第４の反射鏡、第５の反射
鏡、及び第６の反射鏡を備えるとともに、これらの反射
鏡のそれぞれは、前記投影光学系内を導かれる光線が入
射する使用領域を有し、前記第１、第２、第３、第４、
第５、及び第６の反射鏡の前記使用領域の直径と、射出
瞳における当該投影光学系の開口数とは、使用領域の直
径≦１２００ｍｍ×ＮＡの関係を満たしており、前記直
径は、望ましくは、３００ｍｍ以下とされ、本発明によ
る光学系の前記射出瞳における開口数は０．１より大き
く、望ましくは０．２より大きく、さらに好ましくは
０．２３より大きな値とされている。なお、この明細書
中、射出瞳における開口数とは、いわゆる像側の開口数
であって、結像面に入射する光束についての開口数を意
味するものとする。This object is achieved by a projection optical system for microlithography according to the invention, which is used in the short wavelength region, in particular in the wavelength range below 193 nm. That is, the projection optical system for microlithography according to the present invention includes an entrance pupil and an exit pupil for imaging an object field into an image field, and the image field forms a segment of a ring field. An axis of symmetry and a spread in a direction perpendicular to the axis of symmetry, the spread being at least 20 mm, preferably 25 mm,
In addition, a first reflecting mirror and a second
, A third reflecting mirror, a fourth reflecting mirror, a fifth reflecting mirror, and a sixth reflecting mirror, each of which reflects a light beam guided through the projection optical system. An incident use area, wherein the first, second, third, fourth,
The diameter of the use area of the fifth and sixth reflectors and the numerical aperture of the projection optical system at the exit pupil satisfy the relationship of diameter of use area ≦ 1200 mm × NA, and the diameter is preferably Is not more than 300 mm, and the numerical aperture at the exit pupil of the optical system according to the present invention is larger than 0.1, preferably larger than 0.2, and more preferably larger than 0.23. In this specification, the numerical aperture at the exit pupil is a so-called numerical aperture on the image side, and means a numerical aperture for a light beam incident on an image forming surface.

【００１８】マイクロリソグラフィにおいては、結像さ
れる光束を結像面にテレセントリックに入射させること
が有用である。そして、投影光学系の第6の反射鏡Ｓ６
が凹面状に形成されていることが好ましい。第5の反射
鏡は、第6の反射鏡と結像面の間に配置される。In microlithography, it is useful to make a light beam to be imaged telecentrically incident on an image forming surface. Then, the sixth reflecting mirror S6 of the projection optical system
Is preferably formed in a concave shape. The fifth reflecting mirror is arranged between the sixth reflecting mirror and the image plane.

【００１９】この種の光学系によって、いわゆる遮蔽の
ない光路を実現しようとすると、射出瞳における開口数
ＮＡが関係してくる。In order to realize a so-called light path without shielding by this type of optical system, the numerical aperture NA at the exit pupil is concerned.

【００２０】望ましい実施形態においては、光学系内で
の遮蔽のない光路は、射出瞳における開口数を増加させ
ることによって、結像されるリングフィールドの平均半
径も増大することで実現される。In a preferred embodiment, an unobstructed optical path in the optical system is achieved by increasing the numerical aperture at the exit pupil, thereby also increasing the average radius of the ring field to be imaged.

【００２１】本発明のさらなる一発展態様において、と
くに、反射鏡にフレームを設けるため、光学系の個々の
反射鏡に容易に近づくことが保証される。すなわち、前
記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
は、それぞれ背後方向に組立空間を有し、前記組立空間
は、反射鏡前面から光軸に平行に測って、使用領域にお
いて所定の奥行きを有していることによって保証され
る。ここで、前記第１、第２、第３、第４、及び第６の
反射鏡の組立空間の奥行きは、少なくとも５０ｍｍとさ
れ、前記第５の反射鏡の組立空間の奥行きは、前記第５
の反射鏡の直径の値の１／３よりも大きいものとされ、
かつ、それぞれの組立空間は、互いに干渉し合わないよ
うに構成されている。In a further development of the invention, in particular the provision of the frame on the reflector ensures that the individual reflectors of the optical system are easily accessible. That is, the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors each have an assembling space in a rearward direction, and the assembling space extends from the front surface of the reflecting mirror parallel to the optical axis. Measured by having a certain depth in the area of use. Here, the depth of the assembly space of the first, second, third, fourth, and sixth reflectors is at least 50 mm, and the depth of the assembly space of the fifth reflector is the fifth.
Greater than 1/3 of the value of the diameter of the reflector,
In addition, the respective assembly spaces are configured so as not to interfere with each other.

【００２２】近づき易くするという観点においてとりわ
け好ましいのは、全ての組立空間が、光学系内の光路や
他の反射鏡の組立空間を遮断することなく上記対称軸に
対して平行な方向に延在可能とされている場合である。Particularly preferred in terms of accessibility is that all the assembly spaces extend in a direction parallel to the axis of symmetry without blocking the optical path in the optical system or the assembly space for other reflectors. This is the case when it is possible.

【００２３】膜張力によって引き起こされる反射鏡周縁
部の変形を考慮すると、とりわけ安定な光学系は、光学
系内で光が遮蔽されないようにしながら、全ての反射鏡
の使用領域の外側に、周縁領域を４ｍｍより大きく設け
ることによって達成される。In view of the deformation of the peripheral edge of the mirror caused by the film tension, a particularly stable optical system is arranged so that the light is not blocked in the optical system and the peripheral area is outside the area of use of all the mirrors. Is greater than 4 mm.

【００２４】上述したＭｏ／Ｂｅ、又はＭｏ／Ｓｉによ
る多層膜構造を有する反射鏡の基層を形成する際には、
しばしば張力が生じて、とりわけ基層の周縁で変形を来
す可能性がある。十分に大きな周縁領域を設けることに
よって、変形が反射鏡の使用領域に及ぶことが回避され
る。When forming the base layer of the reflecting mirror having the multilayer structure of Mo / Be or Mo / Si described above,
Often tension occurs, which can cause deformation, especially at the periphery of the substrate. By providing a sufficiently large peripheral area, deformation is avoided from reaching the area of use of the reflector.

【００２５】望ましい本発明の一態様において、第４の
反射鏡の使用領域は、幾何学的に、第２の反射鏡と結像
面の間に位置している。In a preferred embodiment of the present invention, the area of use of the fourth mirror is geometrically located between the second mirror and the image plane.

【００２６】とくに、第４の反射鏡は、幾何学的に、第
３の反射鏡と第２の反射鏡の間、とりわけ、第１の反射
鏡と第２の反射鏡の間に配置されていることが好まし
い。この配置により、前記第１、第２、第３、及び第４
の反射鏡の使用領域の寸法がとくに小さくなる。In particular, the fourth mirror is geometrically arranged between the third mirror and the second mirror, especially between the first mirror and the second mirror. Is preferred. With this arrangement, the first, second, third, and fourth
In particular, the size of the use area of the reflecting mirror becomes smaller.

【００２７】光軸に沿った反射鏡の頂点間の距離におい
て、第４の反射鏡と第１の反射鏡の間の距離（Ｓ４ Ｓ
１）は、第２の反射鏡と第１の反射鏡の間の距離（Ｓ２
Ｓ１）に対して、In the distance between the vertices of the reflecting mirror along the optical axis, the distance between the fourth reflecting mirror and the first reflecting mirror (S4 S
1) is the distance (S2) between the second mirror and the first mirror.
For S1),

【数５】 を満たす範囲に存在し、また、第３の反射鏡と第２の反
射鏡の間の距離（Ｓ２Ｓ３）は、第４の反射鏡から第３
の反射鏡までの距離（Ｓ４ Ｓ３）に対して、(Equation 5) And the distance (S2S3) between the third mirror and the second mirror is the third distance from the fourth mirror.
For the distance to the reflecting mirror (S4 S3),

【数６】 を満たす範囲に存在していることが好ましい。(Equation 6) It is preferable that it exists in the range which satisfies.

【００２８】遮蔽の起こらない光路を実現する上で、と
くに、第５の反射鏡、及び第６の反射鏡を有する光学系
の部分に、クリティカルな領域が二つ存在している。In realizing an optical path free from shielding, there are two critical regions, especially in an optical system having a fifth reflecting mirror and a sixth reflecting mirror.

【００２９】一つの領域は、第５の反射鏡の上側の周縁
部に存在している。この部分で光は、下方の周辺光線が
この第５の反射鏡の使用領域の上方を通り過ぎて結像面
に到達するように導かれなければならない。もう一つの
領域は、第６の反射鏡の下側の周縁部に存在している。One region exists at the upper peripheral portion of the fifth reflecting mirror. At this point, the light must be guided such that the lower marginal rays pass above the area of use of this fifth mirror and reach the image plane. Another area exists on the lower peripheral edge of the sixth reflector.

【００３０】第５の反射鏡と第６の反射鏡の上述した領
域において、近軸近似により、射出瞳における開口数Ｎ
Ａと、第５の反射鏡の頂点と第６の反射鏡の頂点の間の
距離（Ｓ５ Ｓ６）と、第５の反射鏡と結像面の間の距
離（Ｓ５ Ｂ）と、第５、又は第６の反射鏡の曲率半径
ｒ5，ｒ6とに対して、平均したリングフィールドの半径
（この明細書中、単にリングフィールド半径と称する場
合もある）をIn the above-mentioned regions of the fifth reflecting mirror and the sixth reflecting mirror, the numerical aperture N at the exit pupil is determined by paraxial approximation.
A, the distance between the vertex of the fifth reflecting mirror and the vertex of the sixth reflecting mirror (S5 S6), the distance between the fifth reflecting mirror and the imaging plane (S5B), and the fifth, Alternatively, with respect to the curvature radii r 5 and r 6 of the sixth reflecting mirror, the average radius of the ring field (which may be simply referred to as the ring field radius in this specification) is used.

【数７】 の関係を満たすように選ぶと、光が遮蔽されずに通過す
る。光の遮蔽が起こらない条件を維持しながら、リング
フィールド半径をこの最低半径を下回る値にすると、反
射鏡の基本形状である球面からの非球面形状によるず
れ、すなわち、非球面度とも称されるずれが急激に大き
くなる。これは、とくに第５の反射鏡にあてはまる。こ
れにより、近軸近似、ならびに先に述べた関係式が有効
であるような上記領域が意味を失ってしまう。非球面度
の大きな反射鏡は、製造技術上、非常に手間をかけなけ
れば製作できない。(Equation 7) Is selected so as to satisfy the relationship, light passes without being shielded. If the ring field radius is set to a value smaller than the minimum radius while maintaining the condition that light is not blocked, a deviation from the basic spherical shape of the reflecting mirror due to the aspherical shape, that is, also referred to as asphericity. The deviation increases rapidly. This applies in particular to the fifth reflector. As a result, the paraxial approximation and the above-described region in which the relational expression described above is valid lose their meaning. A reflecting mirror having a large asphericity cannot be manufactured without much effort in terms of manufacturing technology.

【００３１】反射鏡への角度の負担を低く抑えるため
に、オブジェクトフィールドの中央の対称軸上に位置し
ている視野絞りの主光線が全ての反射鏡に対して１８°
未満の入射角を有するように構成することが望ましい。In order to keep the angle burden on the reflectors low, the principal ray of the field stop located on the central axis of symmetry of the object field is 18 ° to all the reflectors.
It is desirable to have an angle of incidence less than.

【００３２】本発明の一態様において、投影光学系は、
中間像を有するように構成されている。この中間像は、
好ましくは、投影光学系内において、光の進行方向に向
かって、第４の反射鏡の後方に形成される。In one embodiment of the present invention, the projection optical system comprises:
It is configured to have an intermediate image. This intermediate image is
Preferably, in the projection optical system, it is formed behind the fourth reflecting mirror in the light traveling direction.

【００３３】本発明の第１の実施形態において、第１の
反射鏡は、凸面状に形成され、かつ、全ての６枚の反射
鏡は、非球面状に形成されている。In the first embodiment of the present invention, the first reflecting mirror is formed in a convex shape, and all six reflecting mirrors are formed in an aspherical shape.

【００３４】本発明の他の実施形態において、第１の反
射鏡は、凹面状に形成され、かつ、全ての６枚の反射鏡
は、非球面状に形成されている。In another embodiment of the present invention, the first reflecting mirror is formed in a concave shape, and all six reflecting mirrors are formed in an aspherical shape.

【００３５】これ以外にも、第１の反射鏡は、平行平面
板として形成され、かつ、全ての６枚の反射鏡は、非球
面状に形成されていてもよい。Alternatively, the first reflecting mirror may be formed as a plane parallel plate, and all six reflecting mirrors may be formed in an aspherical shape.

【００３６】全ての反射鏡が非球面状に形成されるよう
な本発明の一実施形態と異なり、多くとも５枚の反射鏡
を非球面とすると、製造がとりわけ容易となる。Unlike one embodiment of the present invention in which all the reflecting mirrors are formed in an aspherical shape, manufacturing is particularly easy if at most five reflecting mirrors are aspherical.

【００３７】とくに、光軸から最も離れた位置に使用領
域を有するような反射鏡、これはたいていの場合、第４
の反射鏡であるが、この反射鏡を球面状に形成すること
が好ましい。In particular, a reflector having an area of use farthest from the optical axis.
The reflecting mirror is preferably formed in a spherical shape.

【００３８】投影光学系の他に、本発明は、投影露光装
置も提供する。投影露光装置は、リングフィールドを照
明するための照明装置、及び本発明の投影光学系を有し
ている。In addition to the projection optical system, the present invention also provides a projection exposure apparatus. The projection exposure apparatus has an illumination device for illuminating a ring field, and the projection optical system of the present invention.

【００３９】[0039]

【発明の実施の形態】以下、いくつかの実施形態に基づ
き、本発明について詳述する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on several embodiments.

【００４０】図１に、この明細書の中で使用領域、及び
使用領域の直径と称するものを示す。図１には、一例と
して、腎臓の形をしたフィールドが、投影光学系の反射
鏡上に照明されたフィールド１として示されている。本
発明に係る光学系（投影光学系）をマイクロリソグラフ
ィ用の投影露光装置に用いる場合、使用領域としてこの
類の形状が予想される。包絡円２は、この腎臓の形を完
全に取り囲み、２点６，８において、腎臓の形をした境
界線１０と重なり合っている。包絡円は、常に使用領域
を取り囲む最小の円である。この包絡円２の直径Ｄが使
用領域の直径Ｄとなる。FIG. 1 shows what is referred to in this specification as the area of use and the diameter of the area of use. FIG. 1 shows, as an example, a field in the form of a kidney as a field 1 illuminated on a reflector of the projection optics. When the optical system (projection optical system) according to the present invention is used in a projection exposure apparatus for microlithography, such a shape is expected as a use region. The envelope circle 2 completely surrounds the kidney shape and overlaps the kidney-shaped boundary line 10 at two points 6,8. The envelope circle is always the smallest circle surrounding the area of use. The diameter D of the envelope circle 2 is the diameter D of the use area.

【００４１】図２に、ある投影露光装置における投影光
学系の物体面上でのオブジェクトフィールド１１が示さ
れている。斯かるオブジェクトフィールドが、本発明に
よる投影光学系によって、例えばウェハ等の感光性のあ
る物体が設置された結像面に結像される。結像面におけ
るイメージフィールドは、オブジェクトフィールドと同
様の形状を有する。オブジェクトフィールド、換言すれ
ばイメージフィールド１１の双方は、リングフィールド
の一部のセグメントをなしている。このセグメントは、
一つの対称軸１２を有している。FIG. 2 shows an object field 11 on the object plane of a projection optical system in a certain projection exposure apparatus. Such an object field is imaged by the projection optical system according to the invention on an imaging plane on which a photosensitive object, for example a wafer, is placed. The image field on the image plane has the same shape as the object field. Both the object field, in other words, the image field 11, forms a segment of the ring field. This segment
It has one axis of symmetry 12.

【００４２】図２にはさらに、物体面に張られた軸とし
てｘ軸及びｙ軸が記されている。図２から分るように、
リングフィールド１１の対称軸１２は、ｙ軸方向に延び
ている。また、ｙ軸は、リングフィールド・スキャナー
として設けられたＥＵＶ−投影露光装置のリングフィー
ルドの走査方向にも一致させられている。ｘ軸の方向
は、物体面内で走査方向に直交する方向に向いている。
リングフィールドは、いわゆる平均リングフィールド半
径Ｒを有している。この平均リングフィールド半径Ｒ
は、投影光学系の光軸ＨＡからイメージフィールドの中
点１５までの距離によって定義されている。FIG. 2 further shows an x-axis and a y-axis as axes stretched on the object plane. As can be seen from FIG.
The axis of symmetry 12 of the ring field 11 extends in the y-axis direction. The y-axis is also set to coincide with the scanning direction of the ring field of the EUV-projection exposure apparatus provided as a ring field scanner. The direction of the x-axis points in a direction orthogonal to the scanning direction in the object plane.
The ring field has a so-called average ring field radius R. This average ring field radius R
Is defined by the distance from the optical axis HA of the projection optical system to the midpoint 15 of the image field.

【００４３】図３に、光学系全体に対して本発明による
投影光学系の二つの反射鏡のセグメント２０，２２を、
一例として示す。ここで、反射鏡のセグメント２０，２
２は、反射鏡の使用領域に対応する。そして、反射鏡の
セグメントは、光軸２４に沿って配置されている。図３
からさらに分かるように、投影光学系の反射鏡の使用領
域２０，２２のそれぞれに、組立空間２６，２８が割り
当てられている。組立空間の奥行きＴは、この明細書
中、それぞれの反射鏡の使用領域２０，２２の中点３
０，３２における光軸に対して平行な方向への組立空間
の広がりのことをいう。使用領域の中点は、この明細書
中、オブジェクトフィールドの中心にある視野絞りの主
光線ＣＲが、それぞれの反射鏡の使用領域に入射する点
のことである。図３に示すように、投影光学系における
反射鏡は、組立空間２６，２８が幾何学的に互いに干渉
しないように配置されている。FIG. 3 shows two projection mirror segments 20, 22 of the projection optical system according to the invention for the entire optical system.
This is shown as an example. Here, the segments 20, 2 of the reflecting mirror
Reference numeral 2 corresponds to a use area of the reflecting mirror. The segments of the reflecting mirror are arranged along the optical axis 24. FIG.
As can be further understood from the above, assembling spaces 26 and 28 are allocated to the respective use areas 20 and 22 of the reflecting mirrors of the projection optical system. In this specification, the depth T of the assembling space is defined as the midpoint 3 between the use areas 20 and 22 of the respective reflecting mirrors.
It means the expansion of the assembly space in the direction parallel to the optical axis at 0,32. The midpoint of the use area is the point at which the principal ray CR of the field stop located at the center of the object field enters the use area of each reflecting mirror in this specification. As shown in FIG. 3, the reflecting mirrors in the projection optical system are arranged so that the assembly spaces 26 and 28 do not geometrically interfere with each other.

【００４４】図４に、本発明による６枚の反射鏡を用い
た光学系（投影光学系）（以後、６枚反射鏡光学系と称
する場合もある）の第一の実施形態を示す。結像すべき
オブジェクト（物体）は、リングフィールドのセグメン
トの形状を呈するとともに、図２に示されるような対称
軸を有しており、その大きさは、対称軸に直交する方向
に、少なくとも２０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍとされて
いる。結像すべきオブジェクトは、図４に示される光学
系の物体面１００に位置している。この物体面１００
に、本実施形態におけるオブジェクトフィールドとし
て、リングフィールドのセグメントが形成される。さら
に、リソグラフィにおいてレチクルと称されるオブジェ
クトが、感光性のシートに結像すべきものとして物体面
に設置される。FIG. 4 shows a first embodiment of an optical system (projection optical system) using six reflecting mirrors according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as a six-reflecting mirror optical system). The object to be imaged has the shape of a segment of the ring field and has an axis of symmetry as shown in FIG. 2, the size of which is at least 20 mm in a direction perpendicular to the axis of symmetry. , Preferably 25 mm. The object to be imaged is located on the object plane 100 of the optical system shown in FIG. This object plane 100
Next, a segment of a ring field is formed as an object field in the present embodiment. In addition, an object, referred to in lithography as a reticle, is placed on the object plane to be imaged on a photosensitive sheet.

【００４５】結像面１０２は、本発明による投影光学系
によってオブジェクト１００が結像される平面である。
この結像面１０２に、例えばウェハ等が設置可能とされ
ている。本発明による投影光学系は、第１の反射鏡Ｓ
１、第２の反射鏡Ｓ２、第３の反射鏡Ｓ３、第４の反射
鏡Ｓ４、第５の反射鏡Ｓ５、及び第６の反射鏡Ｓ６を有
している。図４に示される本実施形態においては、６枚
全ての反射鏡Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６
は、非球面反射鏡として形成されている。また、第１の
反射鏡Ｓ１は、凸面鏡である。The image plane 102 is a plane on which the object 100 is imaged by the projection optical system according to the present invention.
For example, a wafer or the like can be set on the image forming plane 102. The projection optical system according to the present invention includes a first reflecting mirror S
1, a second reflecting mirror S2, a third reflecting mirror S3, a fourth reflecting mirror S4, a fifth reflecting mirror S5, and a sixth reflecting mirror S6. In the embodiment shown in FIG. 4, all six reflecting mirrors S1, S2, S3, S4, S5 and S6
Are formed as aspherical reflecting mirrors. The first reflecting mirror S1 is a convex mirror.

【００４６】絞りＢは、図４による本発明の第一の実施
形態においては、第２の反射鏡Ｓ２に設けられている。
光学系は、光軸ＨＡを中心として配置され、像側、つま
り、結像面１０２においてテレセントリックとされてい
る。像側にテレセントリックであるとは、すなわち、主
光線ＣＲが、９０°に近い角度、もしくは、約９０°の
角度を以って結像面１０２に入射するということであ
る。The stop B is provided in the second reflecting mirror S2 in the first embodiment of the present invention shown in FIG.
The optical system is arranged around the optical axis HA, and is telecentric on the image side, that is, on the image forming plane 102. To be telecentric on the image side means that the principal ray CR enters the image plane 102 at an angle close to 90 ° or at an angle of about 90 °.

【００４７】光量の損失、及び、反射鏡の構造の内部で
多層膜によって誘起される波面収差をできるだけ低く抑
えるため、中心の視野絞りの主光線ＣＲがそれぞれの反
射鏡表面へ入射する角度は、１８°より常に小さくなっ
ている。また、図４には、それぞれの反射鏡Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６の使用領域Ｎ１，Ｎ２，
Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５及びＮ６の組立空間Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３，Ｂ４，Ｂ５及びＢ６が示されている。In order to minimize the loss of light amount and the wavefront aberration induced by the multilayer film inside the structure of the reflector, the angle at which the principal ray CR of the central field stop enters each reflector surface is as follows: It is always smaller than 18 °. FIG. 4 shows respective reflecting mirrors S1, S
2, N3, S4, S5 and S6 use areas N1, N2
Assembly space B1, B2, B of N3, N4, N5 and N6
3, B4, B5 and B6 are shown.

【００４８】図４から明らかに見て取れるように、光学
系全体は、全ての組立空間Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ
５及びＢ６が、平面１００上にあるオブジェクトフィー
ルドの対称軸１２に対して平行な方向に延在可能に組み
立てられ、また、光学系内の光路や他の反射鏡の組立空
間を遮断することのないように構成されている。見やす
いように、図４には、座標系ｘ，ｙ，ｚが記入されてい
る。光学系の光軸はｚ軸方向に延び、オブジェクトフィ
ールドはｘ−ｙ−物体面上にあり、オブジェクトフィー
ルド１００の対称軸はｙ軸方向を向いている。As can be clearly seen from FIG. 4, the entire optical system is composed of all the assembly spaces B1, B2, B3, B4, B
5 and B6 are assembled so as to extend in a direction parallel to the symmetry axis 12 of the object field lying on the plane 100, and also to block the optical path in the optical system and the assembly space of other reflectors. Not configured. In FIG. 4, coordinate systems x, y, and z are entered for easy viewing. The optical axis of the optical system extends in the z-axis direction, the object field is on the xy-object plane, and the symmetry axis of the object field 100 is in the y-axis direction.

【００４９】図４から分かるように、全ての使用領域の
組立空間は、オブジェクトフィールドの対称軸１２の方
向に延在可能とされている。これにより、反射鏡が少な
くとも光学系の一方の側から容易に近づけるようになる
こと、しかも、例えば、フレームを設けたり、マウント
することが確実に行える。As can be seen from FIG. 4, the assembly space of all the use areas can be extended in the direction of the symmetry axis 12 of the object field. This ensures that the reflector can be easily approached from at least one side of the optical system, and that, for example, a frame can be provided or mounted reliably.

【００５０】さらに、図４に示される第一の実施形態の
場合、光学系が中間像Ｚを有する。中間像Ｚは、幾何学
的には、第１の反射鏡Ｓ１の後方、かつ、第４の反射鏡
Ｓ４と第５の反射鏡Ｓ５の間に形成されている。この中
間像Ｚによって、図４に示される光学系は、反射鏡Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を備える第１の部分光学系、及
び、反射鏡Ｓ５，Ｓ６を備える第２の部分光学系の二つ
の部分光学系に分けられる。Further, in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, the optical system has an intermediate image Z. The intermediate image Z is geometrically formed behind the first reflecting mirror S1 and between the fourth reflecting mirror S4 and the fifth reflecting mirror S5. With this intermediate image Z, the optical system shown in FIG.
It is divided into two partial optical systems: a first partial optical system having 1, S2, S3 and S4, and a second partial optical system having reflecting mirrors S5 and S6.

【００５１】反射鏡Ｓ１からＳ４、及びＳ６の組立空間
Ｂ１からＢ４、及びＢ６は、少なくとも５０ｍｍの奥行
きとされる一方、反射鏡Ｓ５の組立空間Ｂ５は、第５の
反射鏡の使用領域の直径の少なくとも３分の１とされ、
ウェハに隣接する第５の反射鏡Ｓ５と結像面１０２の間
に、少なくとも１２ｍｍの作動距離が確保されるように
なっている。The assembly spaces B1 to B4 and B6 of the reflecting mirrors S1 to S4 and S6 have a depth of at least 50 mm, while the assembling space B5 of the reflecting mirror S5 has a diameter of the area used by the fifth reflecting mirror. At least one third of
A working distance of at least 12 mm is secured between the fifth reflecting mirror S5 adjacent to the wafer and the image plane 102.

【００５２】図４に示される第一の実施形態の光学設計
ソフトCode-V（Swanson Analysis System社）に関する
データが表１ないし表２に与えられている。ここで、素
子番号１，２，３，４，５，６は、反射鏡Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６を表している。Tables 1 and 2 show data on the optical design software Code-V (Swanson Analysis System) of the first embodiment shown in FIG. Here, the element numbers 1, 2, 3, 4, 5, and 6 correspond to the reflecting mirrors S1, S2,
S3, S4, S5 and S6 are shown.

【表１】 [Table 1]

【表２】 [Table 2]

【００５３】第一の実施形態による光学系の像側の開口
数は、０．２５である。The numerical aperture on the image side of the optical system according to the first embodiment is 0.25.

【００５４】図５に、本発明の第二の実施形態を示す。
ここで、図４にそれぞれ対応する部材には同一の符号を
付す。本実施形態においても、６枚全ての反射鏡の表面
は非球面状とされている。ただし、図４に示される実施
形態と異なり、第１の反射鏡Ｓ１は、凸面鏡ではなく凹
面鏡である。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
Here, members corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. Also in the present embodiment, the surfaces of all six reflecting mirrors are aspherical. However, unlike the embodiment shown in FIG. 4, the first reflecting mirror S1 is not a convex mirror but a concave mirror.

【００５５】この光学系のデータは、表３ないし表４に
Code-Vの表として示されている。図５に示された投影光
学系の開口数は、図４に示される第一の実施形態の場合
と同様、ＮＡ＝０．２５である。The data of this optical system is shown in Tables 3 and 4.
It is shown as a Code-V table. The numerical aperture of the projection optical system shown in FIG. 5 is NA = 0.25 as in the case of the first embodiment shown in FIG.

【表３】 [Table 3]

【表４】 [Table 4]

【００５６】図５に示される実施形態では、本発明によ
り、光学系内に配置された全ての反射鏡の使用領域の直
径Ｄは、３００ｍｍよりも小さいものとされている。な
お、結像すべきオブジェクトは、図２に示されるよう
に、リングフィールドのセグメントである。In the embodiment shown in FIG. 5, according to the present invention, the diameter D of the use area of all the reflectors arranged in the optical system is smaller than 300 mm. The object to be imaged is a segment of a ring field as shown in FIG.

【００５７】図６（ａ）から図６（ｆ）には、図５に示
される第二の実施形態において、それぞれの反射鏡のｘ
−ｙ平面内における使用領域が示されている。全ての像
には、物体面で定義されたものと同じｘ−ｙ座標系が記
されている。ここで、ｙ軸方向は、リングフィールド・
スキャナーの走査方向の方向を示し、また、ｘ軸方向
は、走査方向と直交する方向を示している。FIGS. 6A to 6F show x of each reflecting mirror in the second embodiment shown in FIG.
The area of use in the -y plane is shown. All images have the same xy coordinate system as defined in the object plane. Here, the y-axis direction is a ring field
The direction of the scanning direction of the scanner is shown, and the x-axis direction is a direction orthogonal to the scanning direction.

【００５８】図６（ａ）から分かるように、反射鏡Ｓ１
上の使用領域Ｎ１は、大体において腎臓の形をなしてお
り、図１に定義された如く直径Ｄを有し、その値は１４
５．０４２ｍｍとされている。反射鏡Ｓ２上の使用領域
Ｎ２の直径は、略円形で、その直径は、図６（ｂ）より
１５７．１６８ｍｍである。As can be seen from FIG. 6A, the reflecting mirror S1
The upper use area N1 is roughly in the shape of a kidney and has a diameter D as defined in FIG.
It is 5.042 mm. The diameter of the use area N2 on the reflecting mirror S2 is substantially circular, and the diameter is 157.168 mm from FIG. 6B.

【００５９】反射鏡Ｓ３では、使用領域Ｎ３は再び腎臓
の形を呈する。そして、その直径Ｄは、図６（ｃ）より
１０２．３６７ｍｍとされている。また、反射鏡Ｓ４で
は、使用領域Ｎ４は、図６（ｄ）より２２２．４９７ｍ
ｍの直径を有している。In the reflector S3, the used area N3 again takes the shape of a kidney. The diameter D is 102.367 mm from FIG. 6 (c). In the reflecting mirror S4, the use area N4 is 222.497 m from FIG.
m.

【００６０】図６（ｅ）及び図６（ｆ）より分るよう
に、反射鏡Ｓ５及びＳ６上の使用領域Ｎ５及びＮ６は、
略円形となり、使用領域Ｎ５の直径Ｄは８３．５４８ｍ
ｍ、使用領域Ｎ６の直径Ｄは２７０．０５４ｍｍとな
る。As can be seen from FIGS. 6E and 6F, the use areas N5 and N6 on the reflecting mirrors S5 and S6 are:
It becomes substantially circular, and the diameter D of the use area N5 is 83.548 m.
m, the diameter D of the use area N6 is 270.54 mm.

【００６１】こうして、本発明により、図５に示される
投影光学系の実施形態における全ての使用領域Ｎ１から
Ｎ６までの直径は、３００ｍｍより小さいものとされて
いる。Thus, according to the present invention, the diameters of all the use areas N1 to N6 in the embodiment of the projection optical system shown in FIG. 5 are smaller than 300 mm.

【００６２】図７に、６枚の非球面鏡を用いた、本発明
による投影光学系の第三の実施形態を示す。ここで、図
４及び図６にそれぞれ対応する部材には同一の符号を付
す。図７に示される第三の実施形態のデータは、表５な
いし表６にCode-Vの形式で与えられている。図７に示さ
れる光学系の開口数は、ＮＡ＝０．２５である。図７に
示される実施形態の第１の反射鏡Ｓ１は、平行平面板の
形状とされている。反射鏡Ｓ１が平行平面板であると
は、すなわち、この明細書中、光軸ＨＡ付近での反射鏡
Ｓ１の基本となる曲率が０に一致するということであ
る。FIG. 7 shows a third embodiment of the projection optical system according to the present invention using six aspherical mirrors. Here, members corresponding to FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals. The data of the third embodiment shown in FIG. 7 is given in Tables 5 and 6 in the form of Code-V. The numerical aperture of the optical system shown in FIG. 7 is NA = 0.25. The first reflecting mirror S1 of the embodiment shown in FIG. 7 has a shape of a plane parallel plate. That the reflecting mirror S1 is a plane-parallel plate means that, in this specification, the basic curvature of the reflecting mirror S1 near the optical axis HA coincides with zero.

【表５】 [Table 5]

【表６】 [Table 6]

【００６３】製造の見地からみてとりわけ好ましい６枚
反射鏡光学系が図８に示されている。図８に示される光
学系において、開口数は０．２３とされ、また、第４の
反射鏡は球面鏡とされている。第４の反射鏡が球面鏡で
あるというのは、製造の観点からは非常に好ましい。と
いうのも、球面状の表面は、非球面状の表面より容易に
仕上げることができ、しかも、第４の反射鏡は、光軸か
ら最も離れた位置に使用領域を有する反射鏡であるから
である。A particularly preferred six-reflector optical system from a manufacturing point of view is shown in FIG. In the optical system shown in FIG. 8, the numerical aperture is 0.23, and the fourth reflecting mirror is a spherical mirror. It is highly preferred from a manufacturing point of view that the fourth reflecting mirror is a spherical mirror. This is because a spherical surface can be finished more easily than an aspherical surface, and the fourth reflecting mirror is a reflecting mirror having an area of use farthest from the optical axis. is there.

【００６４】図８に示される光学系のデータは、Code-V
の形式で表７ないし表８に与えられている。The data of the optical system shown in FIG.
In the form of Tables 7 and 8.

【表７】 [Table 7]

【表８】 [Table 8]

【００６５】反射鏡、とりわけ第４の反射鏡の使用領域
の寸法を比較的小さくするためには、第４の反射鏡の位
置は、幾何学的には、投影光学系内の第３の反射鏡と第
２の反射鏡の間、又は、第１の反射鏡と第２の反射鏡の
間に設けなければならない。In order to make the dimensions of the area of use of the reflector, in particular the fourth reflector, relatively small, the position of the fourth reflector is geometrically the third reflection in the projection optical system. It must be provided between the mirror and the second mirror or between the first and second mirrors.

【００６６】第２の反射鏡と第１の反射鏡に対する第４
の反射鏡の位置、又は、第２の反射鏡と第３の反射鏡に
対する第４の反射鏡の位置についての詳細は、以下の条
件によって記述される；The fourth mirror with respect to the second mirror and the first mirror
The details of the position of the fourth mirror or the position of the fourth mirror with respect to the second mirror and the third mirror are described by the following conditions:

【数８】 (Equation 8)

【数９】 (Equation 9)

【００６７】とくに、条件（２）に対しては、In particular, for the condition (2),

【数１０】 であることが好ましい。(Equation 10) It is preferable that

【００６８】以下の表には、上記第一から第四の実施形
態に関するこれらの条件が与えられている。The following table gives these conditions for the first to fourth embodiments.

【００６９】[0069]

【表９】 [Table 9]

【００７０】[0070]

【表１０】 [Table 10]

【００７１】使用領域の直径がとりわけ重要なパラメー
ターとなるのは、この値が光学系の容器の寸法を決定す
るからである。使用領域が大きくなり、また、それに伴
って反射鏡が大きくなると、非常に大きな空間が光学系
の組立のために必要になる。これは、相当大きな超高真
空系の真空引きが必要になることを考慮すれば、望まし
いことではない。反射鏡が大きい場合に、さらに問題に
なる点は、機械的な振動に対して、反射鏡がより敏感に
反応してしまうということである。というのも、大きな
反射鏡の固有振動数は、小さな反射鏡の固有振動数より
も小さくなるからである。反射鏡が小さな寸法を有する
と、さらなる利点として、より小さな超高真空チャンバ
を用いて、多層膜の基層を非球面形状に形成し、被覆す
ることが可能になる。The diameter of the area of use is a particularly important parameter because it determines the dimensions of the container of the optical system. As the area of use increases and the size of the reflecting mirrors increases, a very large space is required for assembling the optical system. This is not desirable considering that a very large ultrahigh vacuum system must be evacuated. A further problem with large reflectors is that they are more sensitive to mechanical vibrations. This is because the natural frequency of the large reflector is lower than the natural frequency of the small mirror. A further advantage of the smaller dimensions of the reflector is that it is possible to use a smaller ultra-high vacuum chamber to form and coat the base layer of the multilayer film in an aspherical shape.

【００７２】幾重もの層からなる系を有した反射鏡の基
層の形成によって膜張力が生じるので、特に基層の縁の
部分に変形を来たす可能性がある。この変形が反射鏡の
使用領域に及ばないようにするために、使用領域の外側
に最低限の遊びを設けて、この遊びの範囲内で変形が治
まるようにすることが肝要である。この周縁領域につい
て、第一から第四の実施形態における個々の反射鏡にお
ける値が表１１に与えられている。The formation of a base layer of a reflector having a system composed of multiple layers causes a film tension, which may cause a deformation particularly at the edge of the base layer. In order to prevent this deformation from reaching the area of use of the reflector, it is important to provide a minimum play outside the area of use so that the deformation subsides within this play. For this peripheral area, Table 11 gives values of the individual reflecting mirrors in the first to fourth embodiments.

【００７３】[0073]

【表１１】 [Table 11]

【００７４】この表より分かるように、周縁領域は、図
４、図５、及び図７に示される実施形態で、いずれの反
射鏡に対しても４ｍｍより大きくなっている。これは、
反射鏡をフレームで固定する場合に、膜張力を考慮する
と非常に好ましい。As can be seen from this table, the peripheral area is greater than 4 mm for any of the reflectors in the embodiments shown in FIGS. 4, 5 and 7. this is,
When fixing the reflecting mirror with a frame, it is very preferable in consideration of the film tension.

【００７５】図９は、本発明による投影光学系の望まし
い一実施形態において、第５及び第６の反射鏡Ｓ５，Ｓ
６の配置を示す図である。FIG. 9 shows a fifth embodiment of the projection optical system according to the present invention.
6 is a diagram showing an arrangement of No. 6; FIG.

【００７６】図９に示すように、結像する光束２００
は、例えばウェハ等が設置される結像面１０２にテレセ
ントリックに入射する。第６の反射鏡Ｓ６は、凹面状に
形成されている。第５の反射鏡Ｓ５は、第６の反射鏡Ｓ
６と結像面１０２の間に位置している。本発明による投
影光学系では、全ての反射鏡Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，
Ｓ５，Ｓ６は、物体面１００と結像面１０２の間に配置
されている。本発明による投影光学系において、遮蔽の
ない光路を要求する場合、反射鏡Ｓ５及びＳ６を有する
図９に示された像側の光学系の部分に、遮蔽されないよ
うに光を導く上でクリティカルな領域が二個所存在して
いる。As shown in FIG. 9, the light beam 200
Is telecentrically incident on an image plane 102 on which, for example, a wafer or the like is installed. The sixth reflecting mirror S6 is formed in a concave shape. The fifth reflecting mirror S5 is the sixth reflecting mirror S
6 and the imaging plane 102. In the projection optical system according to the present invention, all the reflecting mirrors S1, S2, S3, S4
S5 and S6 are arranged between the object plane 100 and the imaging plane 102. In the case where the projection optical system according to the present invention requires an unshielded optical path, it is critical to guide light so as not to be shielded to the image side optical system shown in FIG. 9 having the reflecting mirrors S5 and S6. There are two areas.

【００７７】一つの領域は、第５の反射鏡Ｓ５の使用領
域の上側の周縁部２０２に存在している。遮蔽されない
ように光を導くためには、光束２００の下側の周辺光線
２０４が、使用領域Ｎ５の上方を通り過ぎて結像面１０
２に到達するように光学系を構成しなければならない。
リングフィールド半径をＲとし、Ｓ５と結像面１０２の
間の距離を（Ｓ５ Ｂ）とすると、下側の周辺光線２０
４の光軸ＨＡからの距離は、関係式One area exists on the upper peripheral portion 202 of the area where the fifth reflecting mirror S5 is used. In order to guide the light so as not to be blocked, the lower peripheral light beam 204 of the light beam 200 passes over the use area N5, and
The optical system must be configured to reach 2.
Assuming that the ring field radius is R and the distance between S5 and the image plane 102 is (S5B), the lower peripheral ray 20
4 from the optical axis HA is a relational expression

【数１１】 によって与えられる。ここで、ＮＡは射出瞳における開
口数である。[Equation 11] Given by Here, NA is the numerical aperture at the exit pupil.

【００７８】使用領域Ｎ５の上限は、光束２００の上側
の周辺光線２０６が第５の反射鏡Ｓ５に入射する位置に
よって決定される。以下の変数 ｒ6：Ｓ６の曲率半径 （Ｓ５ Ｓ６）：Ｓ５及びＳ６の間の（正に取った）距
離 を用い、光線が反射した反射鏡の頂点から当該光線が光
軸を横切る位置までの距離を求める式を第６の反射鏡に
対して適用すると、第５の反射鏡の使用領域Ｎ％の上側
の周縁部２０２の光軸ＨＡから測った距離ｙ’は以下の
ように与えられる；The upper limit of the use area N5 is determined by the position where the upper peripheral ray 206 of the light beam 200 enters the fifth reflecting mirror S5. The following variable r 6 : radius of curvature of S6 (S5 S6): using the (positive) distance between S5 and S6, the distance from the vertex of the reflecting mirror from which the ray reflected to the position where the ray crosses the optical axis When the formula for calculating the distance is applied to the sixth reflector, the distance y ′ measured from the optical axis HA of the upper peripheral portion 202 of the use area N% of the fifth reflector is given as follows:

【数１２】 (Equation 12)

【００７９】光線が第５の反射鏡Ｓ５で遮蔽されること
なく通過するためには、以下の条件が必要である；In order for a light ray to pass without being blocked by the fifth reflecting mirror S5, the following conditions are required;

【数１３】 (Equation 13)

【００８０】光線が遮蔽されるおそれのあるもう一つの
領域は、Ｓ６の下側の周縁部に存在している。この位置
で遮蔽が起こらないことを近軸近似で保証するため、光
線が反射した反射鏡の頂点から当該光線が光軸を横切る
位置までの距離を求める式を第５の反射鏡と第６の反射
鏡に対して二度適用することにより、結像面１０２上の
イメージフィールドのリングフィールド半径Ｒに対して
以下の式が求められる；Another area where light rays may be blocked exists on the lower peripheral portion of S6. In order to guarantee by paraxial approximation that occlusion does not occur at this position, a formula for calculating the distance from the vertex of the reflecting mirror from which the light ray is reflected to the position where the light ray crosses the optical axis is expressed by the fifth reflecting mirror and the sixth reflecting mirror. By applying it twice to the reflector, the following formula is obtained for the ring field radius R of the image field on the image plane 102;

【数１４】 [Equation 14]

【００８１】ｒ6，ｒ5，（Ｓ５ Ｂ）及び（Ｓ５ Ｓ６）
に関して、それぞれ ｒ6＝５３５．２１５ｍｍ； ｒ5＝５９４．２１５ｍ
ｍ； （Ｓ５ Ｂ）＝４４．０８３ｍｍ； （Ｓ５ Ｓ６）＝４
３７．１８６ｍｍ の値に固定する場合、ｙ’とΔｙに関する上記の式に従
うように第５の反射鏡で光が遮蔽されないための境界条
件を課し、開口に依存するリングフィールド半径Ｒに対
する上述の式から、以下の表１２の結果が得られる。R 6 , r 5 , (S5 B) and (S5 S6)
R 6 = 535.215 mm; r 5 = 594.215 m respectively
m; (S5 B) = 44.083 mm; (S5 S6) = 4
For a fixed value of 37.186 mm, we impose boundary conditions for the light not to be blocked by the fifth mirror, according to the above equations for y 'and Δy, and apply the above mentioned for the aperture dependent ring field radius R. The formula gives the results in Table 12 below.

【００８２】[0082]

【表１２】 [Table 12]

【００８３】表１２から分かるように、射出瞳で開口数
ＮＡが大きな値を有すると、リングフィールド半径も大
きくなるという結果が得られる。As can be seen from Table 12, when the numerical aperture NA has a large value at the exit pupil, the result is that the ring field radius becomes large.

【００８４】同軸の６枚の反射鏡を用いた光学系の場
合、あらかじめリングフィールド半径の値が与えられる
と、ある決まった値までしか開口を大きくできない。こ
の値を超えると、第５の反射鏡において非球面度の急激
ともいえる増加が見られ、非球面の形成や非球面の測定
技術における問題に加え、光学系の補正を行う際の問題
を招来することになる。In the case of an optical system using six coaxial reflecting mirrors, if the value of the ring field radius is given in advance, the aperture can be enlarged only up to a certain value. When the value exceeds this value, the degree of asphericity of the fifth reflecting mirror can be said to be sharply increased, which causes a problem in the correction of the optical system in addition to the problem in the formation of the aspheric surface and the measurement technology of the aspheric surface. Will do.

【００８５】（Ｓ５ Ｂ）は、ウェハに臨む光学系のい
わゆる作動領域と呼ばれるものと同じもので、最低限の
大きさを下回ってはならないものである。したがって、
（Ｓ５ Ｂ）を小さくすることによって、リングフィー
ルド半径を小さくすることは、単に（Ｓ５ Ｂ）が最低
限の距離に達するまでの間に限って、可能であるにすぎ
ない。(S5B) is the same as the so-called operating area of the optical system facing the wafer, and must not be smaller than the minimum size. Therefore,
Reducing the ring field radius by reducing (S5B) is only possible until (S5B) reaches a minimum distance.

【００８６】距離（Ｓ５ Ｓ６）を小さくすることは、
確かにリングフィールド半径を小さくすることにはな
る。しかしその一方で、第５の反射鏡Ｓ５への入射角が
大きくなってしまう。このようにＳ５への入射角が大き
いと、最適な反射特性を備えた多層膜系は非常に手間を
かけないと製作できない。ｒ5を小さくすることもま
た、距離（Ｓ５ Ｓ６）を小さくすることと同じ問題に
行き着いてしまう。というのも、このような距離の縮小
も、Ｓ５への入射角の増大を伴うからである。Reducing the distance (S5 S6)
Certainly, the ring field radius will be reduced. However, on the other hand, the angle of incidence on the fifth reflecting mirror S5 increases. When the angle of incidence on S5 is large as described above, a multilayer film system having optimum reflection characteristics cannot be manufactured without much trouble. Reducing r 5 also leads to the same problem as reducing the distance (S5 S6). This is because such a reduction in the distance involves an increase in the angle of incidence on S5.

【００８７】ｒ6を大きくすると、確かにリングフィー
ルド半径は小さくなる。ただし、第５の反射鏡での遮蔽
のない状態はもはや保たれない。When r 6 is increased, the ring field radius certainly decreases. However, the state without the shielding by the fifth reflector is no longer maintained.

【００８８】図１０には、本発明に係る６枚の反射鏡を
用いた投影光学系２００を備えたマイクロリソグラフィ
のための投影露光装置が示されている。照明光学系２０
２（照明装置）は、例えば、ＥＰ９９１０６３４８．８
「特にＥＵＶ−リソグラフィのための照明光学系」、あ
るいは、ＵＳ−Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ ０９／３０５，０
１７「特にＥＵＶ−リソグラフィのための露光装置」と
いった、開示内容がこの明細書に包括的に取り込まれて
いる先行技術文献に記載されているように形成されるも
のであってもよい。このような類の照明光学系は、ＥＵ
Ｖ−光源２０４を備えている。ＥＵＶ−光源の光は、集
光反射鏡２０６によって集光される。そして、いわゆる
フィールド・ハニカムである網目状素子を備えた一番目
の反射鏡２０７と、いわゆるピューピル・ハニカムであ
る網目状素子を備えた二番目の反射鏡２０８と、反射鏡
２１０とによってレチクル２１２が照明される。レチク
ル２１２から反射された光は、本発明に係る投影光学系
によって、感光性の層を有するホルダー２１４に結像さ
れる。FIG. 10 shows a projection exposure apparatus for microlithography provided with a projection optical system 200 using six reflecting mirrors according to the present invention. Illumination optical system 20
2 (illumination device) is, for example, EP99106348.8.
"Illumination optics especially for EUV-lithography" or US-Serial No 09 / 305,0
17 "Exposure apparatus for EUV-lithography in particular" may be formed as described in the prior art, the disclosure of which is hereby incorporated in its entirety. Illumination optics of this kind are in EU
A V-light source 204 is provided. The light of the EUV-light source is collected by the collecting mirror 206. A reticle 212 is formed by a first reflecting mirror 207 having a mesh element which is a so-called field honeycomb, a second reflecting mirror 208 having a mesh element which is a so-called pupil honeycomb, and a reflecting mirror 210. Illuminated. The light reflected from the reticle 212 is imaged on the holder 214 having a photosensitive layer by the projection optical system according to the present invention.

【００８９】本発明により、このようにして、初めて、
全ての反射鏡上において小さな寸法の使用領域を有する
点において優れた、しかも、組立及び製造のための技術
的観点から見る限りとりわけ好ましい小形の投影光学系
を実現する６枚の反射鏡を備えた投影光学系が提供され
る。According to the present invention, for the first time,
Equipped with six reflecting mirrors, which are excellent in having a small-sized use area on all reflecting mirrors, and which realize a particularly small projection optical system which is particularly preferable from a technical viewpoint for assembly and manufacture. A projection optics is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】反射鏡の使用領域を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a use area of a reflecting mirror.

【図２】物体面におけるリングフィールドを示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating a ring field on an object plane.

【図３】光学系の任意の二枚の反射鏡に関して、組立空
間を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an assembling space for any two reflecting mirrors of the optical system;

【図４】本発明に係る第一の実施形態を示す図であっ
て、６枚の非球面反射鏡を有し、第１の反射鏡が凸面状
に形成されている投影光学系を示す図である。FIG. 4 is a view showing a first embodiment according to the present invention, and is a view showing a projection optical system having six aspherical reflecting mirrors and a first reflecting mirror formed in a convex shape; It is.

【図５】本発明に係る第二の実施形態を示す図であっ
て、６枚の非球面反射鏡を有し、第１の反射鏡が凹面状
に形成されている投影光学系を示す図である。FIG. 5 is a view showing a second embodiment according to the present invention, showing a projection optical system having six aspherical reflecting mirrors and a first reflecting mirror formed in a concave shape; It is.

【図６（ａ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第１の反射鏡上の使用領域を示す
図である。6 (a) is a diagram showing a use area of the reflecting mirror of the projection optical system shown in FIG. 4, and is a diagram showing a use area on the first reflecting mirror. FIG.

【図６（ｂ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第２の反射鏡上の使用領域を示す
図である。FIG. 6B is a diagram illustrating a use area of the reflecting mirror of the projection optical system illustrated in FIG. 4, and is a diagram illustrating a use area on the second reflecting mirror.

【図６（ｃ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第３の反射鏡上の使用領域を示す
図である。FIG. 6C is a diagram illustrating a use area of the reflecting mirror of the projection optical system illustrated in FIG. 4, and is a diagram illustrating a use area on a third reflecting mirror.

【図６（ｄ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第４の反射鏡上の使用領域を示す
図である。FIG. 6D is a diagram illustrating a use area of the reflecting mirror of the projection optical system illustrated in FIG. 4, and is a diagram illustrating a use area on the fourth reflecting mirror.

【図６（ｅ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第５の反射鏡上の使用領域を示す
図である。FIG. 6 (e) is a diagram illustrating a use area of a reflecting mirror of the projection optical system illustrated in FIG. 4, and is a diagram illustrating a use area on a fifth reflecting mirror.

【図６（ｆ）】図４に示す投影光学系の反射鏡の使用領
域を示す図であって、第６の反射鏡上の使用領域を示す
図である。FIG. 6 (f) is a diagram illustrating a use area of a reflecting mirror of the projection optical system illustrated in FIG. 4, and is a diagram illustrating a use area on a sixth reflecting mirror.

【図７】本発明に係る第三の実施形態を示す図であっ
て、６枚の非球面反射鏡を有し、第１の反射鏡が平行平
面板として形成されている投影光学系を示す図である。FIG. 7 is a view showing a third embodiment according to the present invention, showing a projection optical system having six aspherical reflecting mirrors and the first reflecting mirror formed as a parallel plane plate; FIG.

【図８】本発明に係る第四の実施形態を示す図であっ
て、５枚の非球面反射鏡、及び１枚の球面反射鏡を有
し、第４の反射鏡が球面状に形成されている投影光学系
を示す図である。FIG. 8 is a view showing a fourth embodiment according to the present invention, which has five aspherical reflecting mirrors and one spherical reflecting mirror, wherein the fourth reflecting mirror is formed in a spherical shape; FIG. 2 is a diagram illustrating a projection optical system in the first embodiment.

【図９】本発明に係る６枚の反射鏡を用いた投影光学系
の第５の反射鏡と第６の反射鏡の領域を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing regions of a fifth reflecting mirror and a sixth reflecting mirror of a projection optical system using six reflecting mirrors according to the present invention.

【図１０】本発明に係る光学系を備えた投影露光装置の
概略構成を示す図である。FIG. 10 is a view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus provided with an optical system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２・・・包絡円 ６，８・・・点（包絡円が腎臓の形に照明されるフィー
ルドと重なり合う点） １０・・・境界線（腎臓の形に照明されたフィールドの
境界線） １１・・・オブジェクトフィールド １２・・・リングフィールドの対称軸 １５・・・オブジェクトフィールドもしくはイメージフ
ィールドの中点 ２０，２２・・・反射鏡のセグメント ２６，２８・・・組立空間 ３０，３２・・・使用領域の中点 １００・・・物体面 １０２・・・結像面 ２００・・・結像される光束 ２０２・・・反射鏡Ｓ５上の使用領域Ｎ５の上側の周縁
部 ２０４・・・下側の周辺光線 ２０６・・・上側の周辺光線 Ｓ１・・・第１の反射鏡 Ｓ２・・・第２の反射鏡 Ｓ３・・・第３の反射鏡 Ｓ４・・・第４の反射鏡 Ｓ５・・・第５の反射鏡 Ｓ６・・・第６の反射鏡 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６・・・反射鏡に設
けられた組立空間 Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６・・・反射鏡に設
けられた使用領域 ｘ，ｙ，ｚ・・・物体面、及び結像面に設けられた座標
系の座標 ＨＡ・・・投影光学系の光軸 ＮＡ・・・射出瞳における開口数 Ｒ・・・リングフィールド半径 ＣＲ・・・主光線 Ｂ・・・絞り Ｚ・・・中間像 Ｄ・・・使用領域の直径2 ... Envelope circle 6,8 ... Point (point where the envelope circle overlaps the field illuminated in the form of a kidney) 10 ... Boundary line (Boundary line of the field illuminated in the form of a kidney) 11. ..Object field 12 ... Symmetry axis of ring field 15 ... Middle point of object field or image field 20,22 ... Reflector segment 26,28 ... Assembly space 30,32 ... Use Midpoint of area 100: Object plane 102: Image plane 200: Light flux to be imaged 202: Upper peripheral edge of use area N5 on reflecting mirror S5 204: Lower side Peripheral ray 206 ... Upper peripheral ray S1 ... First reflecting mirror S2 ... Second reflecting mirror S3 ... Third reflecting mirror S4 ... Fourth reflecting mirror S5 ... Fifth reflector S6 ... Sixth Projection mirror B1, B2, B3, B4, B5, B6 ... Assembly space provided in the reflection mirror N1, N2, N3, N4, N5, N6 ... Usage area provided in the reflection mirror x, y, z: coordinates of a coordinate system provided on the object plane and the image plane HA: optical axis of the projection optical system NA: numerical aperture at the exit pupil R: ring field radius CR: main Ray B: Stop Z: Intermediate image D: Diameter of use area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/22 Ｇ０２Ｂ 13/22 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０３ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０３ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ (72)発明者 ウド・ディンガー ドイツ・73447・オーバーコッヒェン・ハ インツ−キュッペンベンダー・シュトラー セ・４ (72)発明者 ミヒャエル・ミュールバイヤー ドイツ・73430・アーレン・シューマンシ ュトラーセ・39 Ｆターム(参考） 2H042 DA01 DB02 DD09 DE00 2H087 KA21 NA02 NA04 RA05 RA32 TA01 TA02 TA06 2H097 CA15 GB00 LA10 5F046 BA05 CA07 CB03 CB25 GB01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 13/22 G02B 13/22 G03F 7/20 503 G03F 7/20 503 H01L 21/027 H01L 21/30 515D (72) Inventor Ud Dinger Germany 734447 Oberkochen Heinz-Kuppenbender Straße 4 (72) Inventor Michael Mühlbayer Germany 73430 Aalen Schumann Shuttlese 39 F-term ( Reference) 2H042 DA01 DB02 DD09 DE00 2H087 KA21 NA02 NA04 RA05 RA32 TA01 TA02 TA06 2H097 CA15 GB00 LA10 5F046 BA05 CA07 CB03 CB25 GB01

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 短波長、特に１９３ｎｍ以下の波長領域
で用いられ、オブジェクトフィールドをイメージフィー
ルドに結像させるための入射瞳と射出瞳とを備えてなる
マイクロリソグラフィ用の投影光学系であって、 前記イメージフィールドは、リングフィールドのセグメ
ントをなし、当該セグメントは、対称軸と、この対称軸
に垂直な方向への広がりとを有していて、その広がりは
少なくとも２０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍとされてお
り、 光軸を中心として配置された第１の反射鏡（Ｓ１）、第
２の反射鏡（Ｓ２）、第３の反射鏡（Ｓ３）、第４の反
射鏡（Ｓ４）、第５の反射鏡（Ｓ５）、及び第６の反射
鏡（Ｓ６）を備え、 これらの反射鏡のそれぞれは、当該投影光学系内を導か
れる光線が入射する使用領域を有しているマイクロリソ
グラフィ用の投影光学系において、 前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
の前記使用領域の直径と、射出瞳における当該投影光学
系の開口数とは、使用領域の直径≦１２００ｍｍ×ＮＡ
の関係を満たしていることを特徴とするマイクロリソグ
ラフィ用の投影光学系。1. A projection optical system for microlithography, which is used in a short wavelength region, particularly in a wavelength region of 193 nm or less, and has an entrance pupil and an exit pupil for imaging an object field into an image field, Said image field is a segment of a ring field, said segment having an axis of symmetry and an extension in a direction perpendicular to said axis of symmetry, said extension being at least 20 mm, preferably 25 mm. A first reflecting mirror (S1), a second reflecting mirror (S2), a third reflecting mirror (S3), a fourth reflecting mirror (S4), and a fifth reflecting mirror arranged about the optical axis. (S5), and a sixth reflecting mirror (S6), wherein each of these reflecting mirrors has a use area where a light beam guided through the projection optical system is incident. In the projection optical system for luffy, the diameter of the use area of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors and the numerical aperture of the projection optical system at the exit pupil are: , Diameter of use area ≦ 1200 mm × NA
A projection optical system for microlithography, characterized by satisfying the following relationship: 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロリソグラフィ
用の投影光学系において、 前記射出瞳における開口数は０．１より大きく、好まし
くは０．２より大きく、さらに好ましくは０．２３より
大きな値とされるとともに、 前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
の前記使用領域の直径は、３００ｍｍ以下とされている
ことを特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学
系。2. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the numerical aperture at the exit pupil is larger than 0.1, preferably larger than 0.2, and more preferably larger than 0.23. And a diameter of the use area of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflectors is set to 300 mm or less. Projection optics. 【請求項３】 請求項１または２に記載のマイクロリソ
グラフィ用の投影光学系において、 前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
は、それぞれ背後方向に組立空間を有し、前記組立空間
は、前記反射鏡前面から光軸に平行に測って、前記使用
領域において所定の奥行きを有し、 前記第１、第２、第３、第４、及び第６の反射鏡の前記
組立空間の前記奥行きは、少なくとも５０ｍｍとされ、
前記第５の反射鏡の前記組立空間の前記奥行きは、前記
第５の反射鏡の直径の値の１／３よりも大きいものとさ
れ、かつ、それぞれの前記組立空間は、互いに干渉し合
わないように構成されていることを特徴とするマイクロ
リソグラフィー用の投影光学系。3. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors are respectively arranged in a rearward direction. An assembling space, wherein the assembling space has a predetermined depth in the use area as measured from the front of the reflector in parallel with the optical axis; and the first, second, third, fourth, and fourth 6, the depth of the assembly space of the reflector is at least 50 mm;
The depth of the assembly space of the fifth reflector is greater than one third of the value of the diameter of the fifth reflector, and the assembly spaces do not interfere with each other. A projection optical system for microlithography, which is configured as described above. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 全ての前記組立空間は、光学系内の光路や他の前記反射
鏡の前記組立空間を遮断することなく前記対称軸に対し
て平行な方向に延在可能とされていることを特徴とする
マイクロリソグラフィー用の投影光学系。4. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein all of the assembly spaces correspond to an optical path in the optical system or another assembly space of the reflection mirror. A projection optical system for microlithography, wherein the projection optical system can extend in a direction parallel to the axis of symmetry without interruption. 【請求項５】 請求項４に記載のマイクロリソグラフィ
用の投影光学系において、 前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
は、前記使用領域の外側に周縁領域を有するとともに、
前記周縁領域は、４ｍｍより大きく設けられ、光が光学
系内を遮蔽されることなく導かれるように構成されてい
ることを特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学
系。5. The projection optical system for microlithography according to claim 4, wherein the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors are located outside the use area. Having a peripheral area,
The projection optical system for microlithography, wherein the peripheral region is provided to be larger than 4 mm, and is configured so that light is guided without being shielded in the optical system. 【請求項６】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第４の反射鏡の前記使用領域は、幾何学的に、前記
第２の反射鏡と結像面の間に配置されていることを特徴
とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。6. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the use area of the fourth reflecting mirror is geometrically the second reflecting mirror. A projection optical system for microlithography, wherein the projection optical system is arranged between the projection optical system and an image plane. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第４の反射鏡は、幾何学的に、前記第２の反射鏡と
前記第３の反射鏡の間に配置されていることを特徴とす
るマイクロリソグラフィ用の投影光学系。7. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the fourth reflecting mirror is geometrically connected to the second reflecting mirror and the third reflecting mirror. A projection optical system for microlithography, which is disposed between reflecting mirrors. 【請求項８】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第４の反射鏡は、幾何学的に、前記第１の反射鏡と
前記第２の反射鏡の間に配置されていることを特徴とす
るマイクロリソグラフィ用の投影光学系。8. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the fourth reflecting mirror is geometrically connected to the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. A projection optical system for microlithography, which is disposed between reflecting mirrors. 【請求項９】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 光軸に沿って前記第４の反射鏡と前記第１の反射鏡の頂
点間の距離（Ｓ４ Ｓ１）は、前記第２の反射鏡と前記
第１の反射鏡の間の距離（Ｓ２ Ｓ１）に対して、 【数１】 を満たす範囲に存在していることを特徴とするマイクロ
リソグラフィ用の投影光学系。9. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein a distance between the fourth reflecting mirror and a vertex of the first reflecting mirror along an optical axis. (S4 S1) is given by the following formula with respect to the distance (S2 S1) between the second reflecting mirror and the first reflecting mirror. A projection optical system for microlithography, wherein the projection optical system exists in a range satisfying the following. 【請求項１０】 請求項１から８のいずれか１項に記載
のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 光軸に沿って前記第３の反射鏡と前記第２の反射鏡の頂
点間の距離（Ｓ２ Ｓ３）は、前記第４の反射鏡と前記
第３の反射鏡の間の距離（Ｓ４ Ｓ３）に対して、 【数２】 を満たす範囲に存在していることを特徴とするマイクロ
リソグラフィ用の投影光学系。10. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein a distance between the third reflecting mirror and the vertex of the second reflecting mirror along an optical axis. (S2 S3) is given by the following formula with respect to the distance (S4 S3) between the fourth reflecting mirror and the third reflecting mirror. A projection optical system for microlithography, wherein the projection optical system exists in a range satisfying the following. 【請求項１１】 請求項１から８のいずれか１項に記載
のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 射出瞳における開口数ＮＡと、光軸に沿って第５の反射
鏡と第６の反射鏡の頂点間の距離（Ｓ５ Ｓ６）と、第
５の反射鏡の頂点と結像面の間の距離（Ｓ５ Ｂ）と、
第５、及び第６の反射鏡の曲率半径ｒ5，ｒ6とに対し
て、平均したリングフィールドの半径は、 【数３】 の関係を満たしていることを特徴とするマイクロリソグ
ラフィー用の投影光学系。11. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein a numerical aperture NA at an exit pupil and a fifth reflecting mirror and a sixth reflecting mirror along an optical axis. The distance between the vertices of the mirror (S5 S6), the distance between the vertex of the fifth reflecting mirror and the image plane (S5 B),
The radius of the averaged ring field with respect to the radii of curvature r 5 and r 6 of the fifth and sixth reflecting mirrors is: A projection optical system for microlithography, characterized by satisfying the following relationship: 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 オブジェクトフィールドの中心の対称軸上に位置する視
野絞りの主光線は、全ての反射鏡への入射角が１８°未
満とされていることを特徴とするマイクロリソグラフィ
用の投影光学系。12. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the principal ray of the field stop located on the axis of symmetry at the center of the object field is transmitted to all the reflecting mirrors. A projection optical system for microlithography, wherein an incident angle of the projection optical system is less than 18 °. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記投影光学系内、かつ、光の進行方向に向かって前記
第４の反射鏡（Ｓ４）の後方で中間像が結像されること
を特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。13. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the fourth reflecting mirror (S4) is arranged inside the projection optical system and in a direction in which light travels. A) forming an intermediate image behind the projection optical system for microlithography. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 光路もしくは光跡上の絞り（Ｂ）が前記第２の反射鏡
（Ｓ２）に設けられていることを特徴とするマイクロリ
ソグラフィ用の投影光学系。14. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein a stop (B) on an optical path or a light trace is provided on the second reflecting mirror (S2). A projection optical system for microlithography. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第１の反射鏡は、凸曲面状に形成されるとともに、
前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
は、非球面状に形成されていることを特徴とするマイク
ロリソグラフィ用の投影光学系。15. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the first reflecting mirror is formed in a convex curved shape,
A projection optical system for microlithography, wherein the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors are formed in an aspherical shape. 【請求項１６】 請求項１から１４のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第１の反射鏡は、平行平面状に形成されるととも
に、前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反
射鏡は、非球面状に形成されていることを特徴とするマ
イクロリソグラフィ用の投影光学系。16. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the first reflecting mirror is formed in a parallel plane, and the first and second reflecting mirrors are formed in parallel. The projection optical system for microlithography, wherein the third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors are formed in an aspherical shape. 【請求項１７】 請求項１から１４のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第１の反射鏡は、凹曲面状に形成されるとともに、
前記第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の反射鏡
は、非球面状に形成されていることを特徴とするマイク
ロリソグラフィ用の投影光学系。17. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the first reflecting mirror is formed in a concave curved shape,
A projection optical system for microlithography, wherein the first, second, third, fourth, fifth, and sixth reflecting mirrors are formed in an aspherical shape. 【請求項１８】 請求項１から１７のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 全ての前記反射鏡は、非球面状に形成されていることを
特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。18. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein all the reflecting mirrors are formed in an aspherical shape. Projection optics. 【請求項１９】 請求項１から１７のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 最大で五つの前記反射鏡が非球面状に形成されているこ
とを特徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。19. The microlithography projection optical system according to claim 1, wherein a maximum of five of said reflecting mirrors are formed in an aspherical shape. Optical system for 【請求項２０】 請求項１９に記載のマイクロリソグラ
フィ用の投影光学系において、 前記第４の反射鏡は、球面状に形成されていることを特
徴とするマイクロリソグラフィ用の投影光学系。20. The projection optical system for microlithography according to claim 19, wherein the fourth reflecting mirror is formed in a spherical shape. 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれかに記載の
マイクロリソグラフィ用の投影光学系において、 前記第２の反射鏡から前記第６の反射鏡（Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）まで、それぞれの前記反射鏡が順
次、凹曲面状、凸曲面状、凹曲面状、凸曲面状、凹曲面
状に形成されていることを特徴とするマイクロリソグラ
フィ用の投影光学系。21. The projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the second reflecting mirror is connected to the sixth reflecting mirror (S2, S3, S3).
(S4, S5, S6) the projection for microlithography, wherein the respective reflecting mirrors are sequentially formed in a concave curved shape, a convex curved shape, a concave curved shape, a convex curved shape, a concave curved shape. Optical system. 【請求項２２】 請求項１から２１のいずれか１項に記
載のマイクロリソグラフィ用の投影光学系を備え、前記
投影光学系は、像側でテレセントリックとされているこ
とを特徴とするマイクロリソグラフィ投影光学装置。22. A microlithographic projection system comprising a projection optical system for microlithography according to claim 1, wherein the projection optical system is telecentric on the image side. Optical device. 【請求項２３】 リングフィールドの照明のための照明
装置、及び請求項１から２２のいずれか１項に記載の投
影光学系を有していることを特徴とする投影露光装置。23. A projection exposure apparatus comprising: an illumination device for illuminating a ring field; and a projection optical system according to claim 1. Description: 【請求項２４】 請求項２３に記載の投影露光装置を用
いてチップを製造するチップの製造方法。24. A chip manufacturing method for manufacturing a chip using the projection exposure apparatus according to claim 23.
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