JP3085481B2 - 反射屈折縮小投影光学系、及び該光学系を備えた露光装置 - Google Patents
反射屈折縮小投影光学系、及び該光学系を備えた露光装置Info
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- G02B17/0892—Catadioptric systems specially adapted for the UV
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置に用いられる、実素子のパターンよりも拡
大されたパターンを縮小投影するための光学系に適用し
て好適な反射屈折縮小投影光学系に関する。
用の露光装置に用いられる、実素子のパターンよりも拡
大されたパターンを縮小投影するための光学系に適用し
て好適な反射屈折縮小投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路はますます微細化し、そ
のパターンを焼き付ける露光装置はより解像力の高いも
のが要求されている。この要求を満たすためには光源の
波長を短波長化し且つ光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大
きくしなければならない。しかしながら、波長が短くな
ると光の吸収のために実用に耐える硝材が限られて来
る。波長が３００ｎｍ以下になると実用上使えるのは合
成石英と蛍石（弗化カルシウム）だけとなる。また、蛍
石は温度特性が悪く多量に使うことはできない。そのた
め屈折系だけで投影レンズを作ることはきわめて困難で
ある。更に、収差補正の困難性のために、反射系だけで
開口数の大きい投影光学系を作ることも困難である。
のパターンを焼き付ける露光装置はより解像力の高いも
のが要求されている。この要求を満たすためには光源の
波長を短波長化し且つ光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大
きくしなければならない。しかしながら、波長が短くな
ると光の吸収のために実用に耐える硝材が限られて来
る。波長が３００ｎｍ以下になると実用上使えるのは合
成石英と蛍石（弗化カルシウム）だけとなる。また、蛍
石は温度特性が悪く多量に使うことはできない。そのた
め屈折系だけで投影レンズを作ることはきわめて困難で
ある。更に、収差補正の困難性のために、反射系だけで
開口数の大きい投影光学系を作ることも困難である。
【０００３】そこで、反射系と屈折系とを組み合わせて
投影光学系を構成する技術が種々提案されている。その
一例が、特開昭６３−１６３３１９号公報に開示される
如きリング視野光学系である。この光学系では入射光と
反射光とが互いに干渉しないように軸外の光束が用いら
れ、且つ軸外の輪帯部のみを露光するように構成されて
いる。
投影光学系を構成する技術が種々提案されている。その
一例が、特開昭６３−１６３３１９号公報に開示される
如きリング視野光学系である。この光学系では入射光と
反射光とが互いに干渉しないように軸外の光束が用いら
れ、且つ軸外の輪帯部のみを露光するように構成されて
いる。
【０００４】また、他の例として、投影光学系中にビー
ムスプリッターを配置することによって、軸上の光束に
より一括でレチクル（マスク）の像を投影する反射屈折
系からなる投影露光装置が、例えば特公昭５１−２７１
１６号公報及び特開平２−６６５１０号公報で開示され
ている。
ムスプリッターを配置することによって、軸上の光束に
より一括でレチクル（マスク）の像を投影する反射屈折
系からなる投影露光装置が、例えば特公昭５１−２７１
１６号公報及び特開平２−６６５１０号公報で開示され
ている。
【０００５】図５は特開平２−６６５１０号公報に開示
された光学系を模式的に示したものである。この図５に
おいて、縮小転写しようとするパターンが描かれたレチ
クル２１からの光束は、正の屈折力を有するレンズ群２
２により略々平行光束に変換されてプリズム型のビーム
スプリッター（ビームスプリッターキューブ）２３に照
射される。このビームスプリッター２３の接合面２３ａ
を透過した光束は負の屈折力を有する補正レンズ群２４
により拡散されて凹面反射鏡２５で反射される。凹面反
射鏡２５で反射された光束は、再度補正レンズ群２４を
通り、ビームスプリッター２３の接合面２３ａで反射さ
れた後、正の屈折力を有するレンズ群２６によってウェ
ハ２７上に集束され、そのウェハ２７上にレチクルパタ
ーンの縮小像が結像される。プリズム型のビームスプリ
ッター２３の代わりに平行平面板よりなるハーフミラー
を用いた例も開示されている。
された光学系を模式的に示したものである。この図５に
おいて、縮小転写しようとするパターンが描かれたレチ
クル２１からの光束は、正の屈折力を有するレンズ群２
２により略々平行光束に変換されてプリズム型のビーム
スプリッター（ビームスプリッターキューブ）２３に照
射される。このビームスプリッター２３の接合面２３ａ
を透過した光束は負の屈折力を有する補正レンズ群２４
により拡散されて凹面反射鏡２５で反射される。凹面反
射鏡２５で反射された光束は、再度補正レンズ群２４を
通り、ビームスプリッター２３の接合面２３ａで反射さ
れた後、正の屈折力を有するレンズ群２６によってウェ
ハ２７上に集束され、そのウェハ２７上にレチクルパタ
ーンの縮小像が結像される。プリズム型のビームスプリ
ッター２３の代わりに平行平面板よりなるハーフミラー
を用いた例も開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の内でリング視野光学系では開口数を大きくすることが
困難である。しかも一括で露光することもできないので
レチクルとウェハとを光学系の縮小比に対応して互いに
異なる速度で移動しながら露光する必要があり、このた
め機械系の構成が複雑になるという不都合があった。
の内でリング視野光学系では開口数を大きくすることが
困難である。しかも一括で露光することもできないので
レチクルとウェハとを光学系の縮小比に対応して互いに
異なる速度で移動しながら露光する必要があり、このた
め機械系の構成が複雑になるという不都合があった。
【０００７】また、上記の特公昭５１−２７１１６号公
報に開示された構成では、ビームスプリッター以降の光
学系の屈折面での反射によるフレアが多い不都合があ
る。更に、ビームスプリッターの反射率むら、吸収及び
位相変化等の特性が何ら考慮されていないため解像力が
低いと共に全系の倍率が等倍であり、より高解像力が要
求される次世代の半導体製造用露光装置としては到底使
用に耐えるものではない。
報に開示された構成では、ビームスプリッター以降の光
学系の屈折面での反射によるフレアが多い不都合があ
る。更に、ビームスプリッターの反射率むら、吸収及び
位相変化等の特性が何ら考慮されていないため解像力が
低いと共に全系の倍率が等倍であり、より高解像力が要
求される次世代の半導体製造用露光装置としては到底使
用に耐えるものではない。
【０００８】更に、特開平２−６６５１０号公報に開示
された投影光学系の内で図５の光学系では、ビームスプ
リッター２３用の大型のプリズム材料の不均一により解
像力が劣化する不都合がある。また、３００ｎｍ程度以
下の波長域では使用に耐える接着剤が無く、２個のブロ
ックを貼り合わせてビームスプリッターを構成すること
が困難であるという不都合がある。また、その投影光学
系では絞りの位置がビームスプリッター２３又はハーフ
ミラーと重なる位置にあり、物理的に絞りを置くことが
できない不都合があった。これにより、解像力が劣化
し、光量のむらの補正ができず、更にはウェハ２７側の
テレセントリック性を確保することができず、半導体露
光装置としては実用的ではなかった。
された投影光学系の内で図５の光学系では、ビームスプ
リッター２３用の大型のプリズム材料の不均一により解
像力が劣化する不都合がある。また、３００ｎｍ程度以
下の波長域では使用に耐える接着剤が無く、２個のブロ
ックを貼り合わせてビームスプリッターを構成すること
が困難であるという不都合がある。また、その投影光学
系では絞りの位置がビームスプリッター２３又はハーフ
ミラーと重なる位置にあり、物理的に絞りを置くことが
できない不都合があった。これにより、解像力が劣化
し、光量のむらの補正ができず、更にはウェハ２７側の
テレセントリック性を確保することができず、半導体露
光装置としては実用的ではなかった。
【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、反射屈折系で軸
上の光束を用いる構成であって、解像力が劣化しないと
共に絞りを配置できる縮小投影光学系を提供することを
目的とする。更に本発明は、そのような縮小投影光学系
を備えた露光装置を提供することをも目的とする。
上の光束を用いる構成であって、解像力が劣化しないと
共に絞りを配置できる縮小投影光学系を提供することを
目的とする。更に本発明は、そのような縮小投影光学系
を備えた露光装置を提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による反射屈折縮
小投影光学系は、例えば図１に示す如く、第１面（１）
のパターンを第２面（５）上に縮小投影するための光学
系であって、負又は正の屈折力を持ちその第１面（１）
からの光束を拡散又は集束する第１レンズ群Ｇ1 と、こ
の第１レンズ群Ｇ1 からの光束を透過又は反射するハー
フミラー（２）と、負の屈折力を持ちそのハーフミラー
（２）から反射された光束を広げる第２レンズ群Ｇ2
と、この第２レンズ群Ｇ2 からの光束を集束しつつこの
第２レンズ群Ｇ2 を介してそのハーフミラー（２）に戻
す凹面反射鏡（４）と、正の屈折力を持ちそのハーフミ
ラー（２）に戻されてそのハーフミラー（２）を透過し
た光束を集束してその第２面（５）上にその第１面
（１）のパターンの縮小像を形成する第３レンズ群Ｇ3
と、そのハーフミラー（２）とその第２面（５）との間
に配置された絞り（６）とを有するものである。
小投影光学系は、例えば図１に示す如く、第１面（１）
のパターンを第２面（５）上に縮小投影するための光学
系であって、負又は正の屈折力を持ちその第１面（１）
からの光束を拡散又は集束する第１レンズ群Ｇ1 と、こ
の第１レンズ群Ｇ1 からの光束を透過又は反射するハー
フミラー（２）と、負の屈折力を持ちそのハーフミラー
（２）から反射された光束を広げる第２レンズ群Ｇ2
と、この第２レンズ群Ｇ2 からの光束を集束しつつこの
第２レンズ群Ｇ2 を介してそのハーフミラー（２）に戻
す凹面反射鏡（４）と、正の屈折力を持ちそのハーフミ
ラー（２）に戻されてそのハーフミラー（２）を透過し
た光束を集束してその第２面（５）上にその第１面
（１）のパターンの縮小像を形成する第３レンズ群Ｇ3
と、そのハーフミラー（２）とその第２面（５）との間
に配置された絞り（６）とを有するものである。
【００１１】更に、そのハーフミラー（２）とその第３
レンズ群Ｇ3 との間に光軸に対して斜めにそのハーフミ
ラー（２）に起因する収差を補正するための１枚又は複
数枚の平行平面板を配置することも考えられる。
レンズ群Ｇ3 との間に光軸に対して斜めにそのハーフミ
ラー（２）に起因する収差を補正するための１枚又は複
数枚の平行平面板を配置することも考えられる。
【００１２】これらの場合、その凹面反射鏡（４）の曲
率半径は、その第２面（５）上の露光領域（イメージサ
ークル）の直径の１７倍から２５倍の範囲内に設定する
事が好ましい。また、そのハーフミラー（２）を透過す
る軸上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きは０．１
度以下であることが好ましい。更に、その凹面反射鏡
（４）に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きは４度
以下である事が好ましい。
率半径は、その第２面（５）上の露光領域（イメージサ
ークル）の直径の１７倍から２５倍の範囲内に設定する
事が好ましい。また、そのハーフミラー（２）を透過す
る軸上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きは０．１
度以下であることが好ましい。更に、その凹面反射鏡
（４）に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きは４度
以下である事が好ましい。
【００１３】また、本発明では、そのハーフミラー
（２）とその凹面反射鏡（４）との間に４分の１波長板
（３）を配置することが好ましい。その４分の１波長板
（３）は、厚さが１００μｍ以下の１軸性結晶（例えば
水晶）より形成するとよい。次に、本発明による露光装
置は、本発明による反射屈折縮小投影光学系を備えた露
光装置であって、その第１面に配置されるレチクル
（１）を照明する照明光学系を備え、そのレチクルのパ
ターンの縮小像をその反射屈折縮小投影光学系を介して
その第２面に配置されるウェハ（５）上に転写するもの
である。
（２）とその凹面反射鏡（４）との間に４分の１波長板
（３）を配置することが好ましい。その４分の１波長板
（３）は、厚さが１００μｍ以下の１軸性結晶（例えば
水晶）より形成するとよい。次に、本発明による露光装
置は、本発明による反射屈折縮小投影光学系を備えた露
光装置であって、その第１面に配置されるレチクル
（１）を照明する照明光学系を備え、そのレチクルのパ
ターンの縮小像をその反射屈折縮小投影光学系を介して
その第２面に配置されるウェハ（５）上に転写するもの
である。
【００１４】
【作用】斯かる本発明によれば、反射系と屈折系とを組
み合わせた構成で、一括で広い領域を露光するために軸
上の光束が使用される。また、反射系には色収差がない
ため、全系の屈折力の大部分を凹面反射鏡（４）に持た
せて色収差の発生を抑える。そして、入射光と反射光と
の分離はハーフミラー（２）で行う。ハーフミラーを用
いるのは、プリズム型ビームスプリッターに比較して大
きな硝材が不要であること、単体であり接着剤が不要で
あること及び面精度が屈折率分だけ悪くてもよいことに
よる。
み合わせた構成で、一括で広い領域を露光するために軸
上の光束が使用される。また、反射系には色収差がない
ため、全系の屈折力の大部分を凹面反射鏡（４）に持た
せて色収差の発生を抑える。そして、入射光と反射光と
の分離はハーフミラー（２）で行う。ハーフミラーを用
いるのは、プリズム型ビームスプリッターに比較して大
きな硝材が不要であること、単体であり接着剤が不要で
あること及び面精度が屈折率分だけ悪くてもよいことに
よる。
【００１５】しかしながら、ハーフミラー（５）を用い
ることにより非点収差とコマ収差とが発生する。それを
防ぐためには、ハーフミラー（５）を透過する光束を完
全に平行光にする必要がある。しかし、完全な平行光束
を全ての像高に対して実現することは不可能である。そ
こで、本発明では、第１レンズ群Ｇ1 により拡散又は集
束された光束をハーフミラー（２）で反射させてハーフ
ミラー（２）の影響を除いている。そして、凹面反射鏡
（４）から反射された集束光を負の屈折力の第２レンズ
群Ｇ2 により平行光束に近づけて、この平行光束に近づ
いた光がハーフミラー（２）を透過するようにしてい
る。従って、ハーフミラー（２）における非点収差及び
コマ収差の発生が抑制されている。
ることにより非点収差とコマ収差とが発生する。それを
防ぐためには、ハーフミラー（５）を透過する光束を完
全に平行光にする必要がある。しかし、完全な平行光束
を全ての像高に対して実現することは不可能である。そ
こで、本発明では、第１レンズ群Ｇ1 により拡散又は集
束された光束をハーフミラー（２）で反射させてハーフ
ミラー（２）の影響を除いている。そして、凹面反射鏡
（４）から反射された集束光を負の屈折力の第２レンズ
群Ｇ2 により平行光束に近づけて、この平行光束に近づ
いた光がハーフミラー（２）を透過するようにしてい
る。従って、ハーフミラー（２）における非点収差及び
コマ収差の発生が抑制されている。
【００１６】また、そのハーフミラー（２）を透過する
光束は略々平行光束であるが、一般に開口絞りは物点か
ら射出された光が略々平行光束になった位置に置かれ
る。従って、本発明の構成によればそのハーフミラー
（２）と第２面（５）との間に有効な絞り（５）を配置
することができる。
光束は略々平行光束であるが、一般に開口絞りは物点か
ら射出された光が略々平行光束になった位置に置かれ
る。従って、本発明の構成によればそのハーフミラー
（２）と第２面（５）との間に有効な絞り（５）を配置
することができる。
【００１７】更に本発明では、ハーフミラー（２）と凹
面反射鏡（４）との間に負の屈折力を持つ第２レンズ群
Ｇ2 が配置されているが、この第２レンズ群Ｇ2 により
正の屈折力の第３レンズ群Ｇ3 の色収差を補正できると
共に、凹面反射鏡（４）の球面収差をより良好に補正す
ることができる。また、上記したように、この負屈折力
の第２レンズ群Ｇ2 はハーフミラー（２）を透過する光
束を平行光に近づけるという重要な役割を有している。
面反射鏡（４）との間に負の屈折力を持つ第２レンズ群
Ｇ2 が配置されているが、この第２レンズ群Ｇ2 により
正の屈折力の第３レンズ群Ｇ3 の色収差を補正できると
共に、凹面反射鏡（４）の球面収差をより良好に補正す
ることができる。また、上記したように、この負屈折力
の第２レンズ群Ｇ2 はハーフミラー（２）を透過する光
束を平行光に近づけるという重要な役割を有している。
【００１８】次に、そのハーフミラー（２）に起因する
非点収差及びコマ収差をより有効に抑制するためには、
できるだけ平行光束に近づけてコマ収差を十分に小さく
した上で、１枚の平行平面板をハーフミラー（２）と第
３レンズ群Ｇ3 との間に光軸に対して傾けて挿入すると
よい。特に、ハーフミラー（２）と等しい厚さの平行平
面板を光軸に対して４５゜傾け、且つその平行平面板の
方位をハーフミラー（２）の方位に対して９０゜回転さ
せることにより、非点収差も補正される。更に、ハーフ
ミラー（２）と等しい厚さの３枚の平行平面板を用いる
と、ハーフミラー（２）を透過する光束が略々平行光束
でない場合でも非点収差及びコマ収差を補正することが
できる。即ち、３枚の平行平面板をそれぞれ光軸に対し
て４５゜傾けると共に、ハーフミラー（２）の方位に対
してそれぞれ９０゜、１８０゜及び２７０゜の角度をな
すように設定することにより、それら非点収差及びコマ
収差が完全に補正される。
非点収差及びコマ収差をより有効に抑制するためには、
できるだけ平行光束に近づけてコマ収差を十分に小さく
した上で、１枚の平行平面板をハーフミラー（２）と第
３レンズ群Ｇ3 との間に光軸に対して傾けて挿入すると
よい。特に、ハーフミラー（２）と等しい厚さの平行平
面板を光軸に対して４５゜傾け、且つその平行平面板の
方位をハーフミラー（２）の方位に対して９０゜回転さ
せることにより、非点収差も補正される。更に、ハーフ
ミラー（２）と等しい厚さの３枚の平行平面板を用いる
と、ハーフミラー（２）を透過する光束が略々平行光束
でない場合でも非点収差及びコマ収差を補正することが
できる。即ち、３枚の平行平面板をそれぞれ光軸に対し
て４５゜傾けると共に、ハーフミラー（２）の方位に対
してそれぞれ９０゜、１８０゜及び２７０゜の角度をな
すように設定することにより、それら非点収差及びコマ
収差が完全に補正される。
【００１９】次に、凹面反射鏡（４）の曲率半径は第２
面（５）上の露光領域（イメージサークル）の直径の１
７倍から２５倍が好ましい理由について説明する。凹面
反射鏡においては、その収斂作用によってある程度の縮
小倍率を達成できると共に、ペッツバール和、非点収差
及び歪曲収差に影響を与えるので、第１レンズ群Ｇ1、
第２レンズ群Ｇ2 及び第３レンズ群Ｇ3からなる屈折系
との収差バランスを良好に維持することが可能となる。
即ち、凹面反射鏡（４）の曲率半径が、第２面（５）の
イメージサークルの直径の１７倍を下回る場合には、色
収差の補正には有利となるが、ペッツバール和が正方向
に増大して非点収差及び歪曲収差も増加する。
面（５）上の露光領域（イメージサークル）の直径の１
７倍から２５倍が好ましい理由について説明する。凹面
反射鏡においては、その収斂作用によってある程度の縮
小倍率を達成できると共に、ペッツバール和、非点収差
及び歪曲収差に影響を与えるので、第１レンズ群Ｇ1、
第２レンズ群Ｇ2 及び第３レンズ群Ｇ3からなる屈折系
との収差バランスを良好に維持することが可能となる。
即ち、凹面反射鏡（４）の曲率半径が、第２面（５）の
イメージサークルの直径の１７倍を下回る場合には、色
収差の補正には有利となるが、ペッツバール和が正方向
に増大して非点収差及び歪曲収差も増加する。
【００２０】その理由は、凹面反射鏡の曲率半径が小さ
くなり屈折力が大きくなると、凹面反射鏡（４）による
球面収差が大きくなるが、ハーフミラー（２）を透過す
る光束を平行光束とするためには、負の第２レンズ群Ｇ
2 の屈折力が大きくなるため、球面収差の補正のために
は第３レンズ群Ｇ3 の正の屈折力を大きくすることが必
要となる。しかしながら、第３レンズ群Ｇ3 は像面とし
ての第２面（５）に近い位置に配置されるため、収差補
正のためには第２レンズ群Ｇ2 の負の屈折力以上に大き
な屈折力が必要となり、ペッツバール和が著しく増大す
ることとなってしまう。従って、諸収差を更に良好に補
正するためには、凹面反射鏡（４）の曲率半径は縮小像
のイメージサークルの直径の１７倍程度以上であること
が好ましい。
くなり屈折力が大きくなると、凹面反射鏡（４）による
球面収差が大きくなるが、ハーフミラー（２）を透過す
る光束を平行光束とするためには、負の第２レンズ群Ｇ
2 の屈折力が大きくなるため、球面収差の補正のために
は第３レンズ群Ｇ3 の正の屈折力を大きくすることが必
要となる。しかしながら、第３レンズ群Ｇ3 は像面とし
ての第２面（５）に近い位置に配置されるため、収差補
正のためには第２レンズ群Ｇ2 の負の屈折力以上に大き
な屈折力が必要となり、ペッツバール和が著しく増大す
ることとなってしまう。従って、諸収差を更に良好に補
正するためには、凹面反射鏡（４）の曲率半径は縮小像
のイメージサークルの直径の１７倍程度以上であること
が好ましい。
【００２１】逆に、凹面反射鏡（４）の曲率半径が縮小
像のイメージサークルの直径の２５倍を超えて大きくな
る場合には、非点収差及び歪曲収差の補正には有利とな
るが、所望の縮小倍率を得ることが困難になり、色収差
の補正が不十分となるため余り実用的ではない。
像のイメージサークルの直径の２５倍を超えて大きくな
る場合には、非点収差及び歪曲収差の補正には有利とな
るが、所望の縮小倍率を得ることが困難になり、色収差
の補正が不十分となるため余り実用的ではない。
【００２２】次に、ハーフミラー（２）を透過する軸上
物点からの周縁光線（所謂ランド光線）の光軸に対する
傾きが０．１度以下であることが好ましい理由について
説明する。上述のように、ハーフミラー（２）を透過す
る光束が平行光束に近いほどにハーフミラー（２）に起
因する収差の発生が抑制されると共に、絞りを配置し易
くなる。特に、その平行光束からのずれの最大値が０．
１度以下であるときには、収差量が少なく実用的であ
る。
物点からの周縁光線（所謂ランド光線）の光軸に対する
傾きが０．１度以下であることが好ましい理由について
説明する。上述のように、ハーフミラー（２）を透過す
る光束が平行光束に近いほどにハーフミラー（２）に起
因する収差の発生が抑制されると共に、絞りを配置し易
くなる。特に、その平行光束からのずれの最大値が０．
１度以下であるときには、収差量が少なく実用的であ
る。
【００２３】また、凹面反射鏡（４）に入射する軸外主
光線の光軸に対する傾きが４度以下であることが好まし
い理由について説明する。即ち、このように軸外主光線
の傾きを制限しないと、その凹面反射鏡（４）での非点
収差等が大きくなり過ぎる。そのため、光軸に対する傾
きを４度以下に制限して凹面反射鏡（４）に起因する収
差の発生を抑制し、全体として結像性能を向上させてい
る。
光線の光軸に対する傾きが４度以下であることが好まし
い理由について説明する。即ち、このように軸外主光線
の傾きを制限しないと、その凹面反射鏡（４）での非点
収差等が大きくなり過ぎる。そのため、光軸に対する傾
きを４度以下に制限して凹面反射鏡（４）に起因する収
差の発生を抑制し、全体として結像性能を向上させてい
る。
【００２４】また、４分の１波長板（３）をハーフミラ
ー（２）と凹面反射鏡（４）との間に配置した場合の作
用効果につき説明する。一般にハーフミラーの半透面と
して用いられる誘電体膜には強い偏光特性があり、ハー
フミラー（２）の半透面（２ａ）では例えば図１の紙面
に垂直に偏光した光束（ｓ偏光）が反射され易く図１の
紙面に平行に偏光した光束（ｐ偏光）が透過し易いとす
る。この場合、その半透面（２ａ）で反射されたｓ偏光
成分は４分の１波長板（３）を透過して円偏光となり、
この円偏光の光束は凹面反射鏡（４）で反射されて逆回
りの円偏光となる。逆回りの円偏光の反射光は、１／４
波長板（３）を透過することによりｐ偏光となり、この
ｐ偏光の光束は大部分がハーフミラー（２）の半透面
（２ａ）を透過して第２面（５）に向かう。従って、そ
の４分の１波長板（３）によりハーフミラー（２）にお
ける光量の損失を減らすことができるのみならず、余分
な反射光が第２面（５）に戻りにくくなるので、フレア
ーを減らすことができる。
ー（２）と凹面反射鏡（４）との間に配置した場合の作
用効果につき説明する。一般にハーフミラーの半透面と
して用いられる誘電体膜には強い偏光特性があり、ハー
フミラー（２）の半透面（２ａ）では例えば図１の紙面
に垂直に偏光した光束（ｓ偏光）が反射され易く図１の
紙面に平行に偏光した光束（ｐ偏光）が透過し易いとす
る。この場合、その半透面（２ａ）で反射されたｓ偏光
成分は４分の１波長板（３）を透過して円偏光となり、
この円偏光の光束は凹面反射鏡（４）で反射されて逆回
りの円偏光となる。逆回りの円偏光の反射光は、１／４
波長板（３）を透過することによりｐ偏光となり、この
ｐ偏光の光束は大部分がハーフミラー（２）の半透面
（２ａ）を透過して第２面（５）に向かう。従って、そ
の４分の１波長板（３）によりハーフミラー（２）にお
ける光量の損失を減らすことができるのみならず、余分
な反射光が第２面（５）に戻りにくくなるので、フレア
ーを減らすことができる。
【００２５】更に、４分の１波長板（３）としては、厚
さの薄い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることが望ま
しい。その理由は、４分の１波長板を透過する光束が平
行光束からずれると、異常光線に対して非点収差が生じ
るためである。この非点収差は、通常波長板で行われて
いるように、２枚の結晶を互いに９０゜光学軸を回転さ
せて張り合わせる方法では補正できない。即ち、常光
線、異常光線とも非点収差が生じてしまう。
さの薄い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることが望ま
しい。その理由は、４分の１波長板を透過する光束が平
行光束からずれると、異常光線に対して非点収差が生じ
るためである。この非点収差は、通常波長板で行われて
いるように、２枚の結晶を互いに９０゜光学軸を回転さ
せて張り合わせる方法では補正できない。即ち、常光
線、異常光線とも非点収差が生じてしまう。
【００２６】この非点収差量を波面収差Ｗで表すものと
して、（ｎo−ｎe）を常光線と異常光線との屈折率の
差、ｄを結晶の厚さ、θを平行光からのずれ、即ち光束
の発散（又は集束）角とすると、波面収差Ｗは次式で表
される。 Ｗ＝（ｎo−ｎe）ｄθ2／２ 例えば４分の１波長板を水晶で構成する場合には、（ｎ
o−ｎe）＝０．０１であり、光束の発散（集束）状態を
θ＝１５゜とする。使用波長をλとすると、十分良好な
結像性能を維持するためには波面収差Ｗを４分の１波
長、即ちλ／４以下に維持することが好ましい。そのた
めには、波長λを例えば２４８ｎｍとして、上記の式よ
り、 ｄ＜１００μｍ でなければならない。
して、（ｎo−ｎe）を常光線と異常光線との屈折率の
差、ｄを結晶の厚さ、θを平行光からのずれ、即ち光束
の発散（又は集束）角とすると、波面収差Ｗは次式で表
される。 Ｗ＝（ｎo−ｎe）ｄθ2／２ 例えば４分の１波長板を水晶で構成する場合には、（ｎ
o−ｎe）＝０．０１であり、光束の発散（集束）状態を
θ＝１５゜とする。使用波長をλとすると、十分良好な
結像性能を維持するためには波面収差Ｗを４分の１波
長、即ちλ／４以下に維持することが好ましい。そのた
めには、波長λを例えば２４８ｎｍとして、上記の式よ
り、 ｄ＜１００μｍ でなければならない。
【００２７】
【実施例】以下、本発明による反射屈折縮小投影光学系
の実施例につき図１〜図４を参照して説明しよう。本例
は、半導体製造用の使用波長が２４８ｎｍで縮小倍率が
１／５の露光装置の光学系に本発明を適用したものであ
る。図１は本例の光学系の概略の構成を示し、この図１
において、１は集積回路用のパターンが形成されたレチ
クルである。このレチクル１に垂直な光軸上に順に、負
又は正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 及び光軸に対し
て４５゜傾斜したハーフミラー２を配置する。そして、
第１レンズ群Ｇ1 からの光をハーフミラー２の半透面２
ａで反射させた方向に順に、１／４波長板３、負の屈折
力を持つ第２レンズ群Ｇ2 及び凹面反射鏡４を配置し、
凹面反射鏡４による反射光をハーフミラー２の半透面２
ａで透過した方向に順に、絞り６、正の屈折力を持つ第
３レンズ群Ｇ3 及びウェハ５を配置する。なお、絞り６
は例えば第３レンズ群Ｇ3 の中に入れることもできる。
の実施例につき図１〜図４を参照して説明しよう。本例
は、半導体製造用の使用波長が２４８ｎｍで縮小倍率が
１／５の露光装置の光学系に本発明を適用したものであ
る。図１は本例の光学系の概略の構成を示し、この図１
において、１は集積回路用のパターンが形成されたレチ
クルである。このレチクル１に垂直な光軸上に順に、負
又は正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 及び光軸に対し
て４５゜傾斜したハーフミラー２を配置する。そして、
第１レンズ群Ｇ1 からの光をハーフミラー２の半透面２
ａで反射させた方向に順に、１／４波長板３、負の屈折
力を持つ第２レンズ群Ｇ2 及び凹面反射鏡４を配置し、
凹面反射鏡４による反射光をハーフミラー２の半透面２
ａで透過した方向に順に、絞り６、正の屈折力を持つ第
３レンズ群Ｇ3 及びウェハ５を配置する。なお、絞り６
は例えば第３レンズ群Ｇ3 の中に入れることもできる。
【００２８】この場合、ハーフミラー２を透過する光束
がわずかでも平行光束からずれていると非点収差等の収
差を生じる。そこで、収差に対する要求が厳しい場合に
は、先ずハーフミラー２を透過する光束を平行光束に近
づけてコマ収差を十分小さくする。そして、ハーフミラ
ー２と第３レンズ群Ｇ3 との間に、ハーフミラー２と等
しい厚さの平行平面板を光軸に対して４５゜傾けて配置
し、その方位をハーフミラー２の方位に対して９０゜回
転させる。これにより非点収差が補正される。また、３
枚の平行平面板を用いた場合には、ハーフミラー２を透
過する光束が平行光束から外れている場合でも、非点収
差及びコマ収差を補正することができる。
がわずかでも平行光束からずれていると非点収差等の収
差を生じる。そこで、収差に対する要求が厳しい場合に
は、先ずハーフミラー２を透過する光束を平行光束に近
づけてコマ収差を十分小さくする。そして、ハーフミラ
ー２と第３レンズ群Ｇ3 との間に、ハーフミラー２と等
しい厚さの平行平面板を光軸に対して４５゜傾けて配置
し、その方位をハーフミラー２の方位に対して９０゜回
転させる。これにより非点収差が補正される。また、３
枚の平行平面板を用いた場合には、ハーフミラー２を透
過する光束が平行光束から外れている場合でも、非点収
差及びコマ収差を補正することができる。
【００２９】そして、レチクル１を図示省略した照明光
学系により照明し、レチクル１から射出される光束を、
第１レンズ群Ｇ1 により拡散又は集束してハーフミラー
２に入射させる。このハーフミラー２の半透面２ａで反
射された光束を１／４波長板３及び負屈折力の第２レン
ズ群Ｇ2 を介して凹面反射鏡４に入射させる。凹面反射
鏡４の曲率半径は約４００ｍｍである。凹面反射鏡４に
より反射された光束は、集束しつつ第２レンズ群Ｇ2 及
び１／４波長板３を通って再度ハーフミラー２に入射
し、このハーフミラー２の半透面２ａを透過した光束を
正屈折力の第３レンズ群Ｇ3 によりウェハ５上に集束す
る。これによりウェハ５上にレチクル１上のパターンの
縮小像が結像される。
学系により照明し、レチクル１から射出される光束を、
第１レンズ群Ｇ1 により拡散又は集束してハーフミラー
２に入射させる。このハーフミラー２の半透面２ａで反
射された光束を１／４波長板３及び負屈折力の第２レン
ズ群Ｇ2 を介して凹面反射鏡４に入射させる。凹面反射
鏡４の曲率半径は約４００ｍｍである。凹面反射鏡４に
より反射された光束は、集束しつつ第２レンズ群Ｇ2 及
び１／４波長板３を通って再度ハーフミラー２に入射
し、このハーフミラー２の半透面２ａを透過した光束を
正屈折力の第３レンズ群Ｇ3 によりウェハ５上に集束す
る。これによりウェハ５上にレチクル１上のパターンの
縮小像が結像される。
【００３０】本例ではハーフミラー２と第３レンズ群Ｇ
3 との間に絞り６が配置されているが、この絞り６によ
りウェハ５側のテレセントリック性が確保されている。
3 との間に絞り６が配置されているが、この絞り６によ
りウェハ５側のテレセントリック性が確保されている。
【００３１】また、照明光としては図１の紙面に垂直に
偏光した光束（ｓ偏光）を用いるのが効率的であるが、
通常のランダム偏光の照明光でもよい。何れの場合で
も、ハーフミラー２の偏光特性によりｓ偏光の大部分は
半透面２ａで反射され、この反射光は更に１／４波長板
３を透過することにより円偏光となる。この円偏光の光
束は凹面反射鏡４で反射されて逆回りの円偏光となる
が、逆回りの円偏光の光束が再び１／４波長板３を透過
すると、偏光状態は図１の紙面に平行な直線偏光とな
る。ハーフミラー２の偏光特性により、図１の紙面に平
行な方向に偏光した光束は大部分が半透面２ａを透過し
てウェハ５の方向に向かう。これによりハーフミラー２
における光の減少が防止され、レチクル１への戻り光が
減少するので、光束の有効利用及びフレアの減少が達成
される。
偏光した光束（ｓ偏光）を用いるのが効率的であるが、
通常のランダム偏光の照明光でもよい。何れの場合で
も、ハーフミラー２の偏光特性によりｓ偏光の大部分は
半透面２ａで反射され、この反射光は更に１／４波長板
３を透過することにより円偏光となる。この円偏光の光
束は凹面反射鏡４で反射されて逆回りの円偏光となる
が、逆回りの円偏光の光束が再び１／４波長板３を透過
すると、偏光状態は図１の紙面に平行な直線偏光とな
る。ハーフミラー２の偏光特性により、図１の紙面に平
行な方向に偏光した光束は大部分が半透面２ａを透過し
てウェハ５の方向に向かう。これによりハーフミラー２
における光の減少が防止され、レチクル１への戻り光が
減少するので、光束の有効利用及びフレアの減少が達成
される。
【００３２】更に、１／４波長板６としては、厚さの薄
い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることにより、非点
収差の発生を防止する。具体的に、水晶を用いるとし
て、使用波長λが２４８ｎｍで、その１／４波長板６に
よる波面収差をλ／４以下に抑えるには、その１／４波
長板６の厚さは１００μｍ以下にする必要がある。
い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることにより、非点
収差の発生を防止する。具体的に、水晶を用いるとし
て、使用波長λが２４８ｎｍで、その１／４波長板６に
よる波面収差をλ／４以下に抑えるには、その１／４波
長板６の厚さは１００μｍ以下にする必要がある。
【００３３】なお、ハーフミラー２の半透面２ａに偏光
ビームスプリッターのような偏光特性を積極的に持たせ
ると、１／４波長板６との組合せにより、反射率及び透
過率を更に改善することができる。ただし、通常のハー
フミラーであっても、例えば誘電膜は強い偏光特性を有
するため、１／４波長板３との組合せにより反射率及び
透過率を改善することができる。
ビームスプリッターのような偏光特性を積極的に持たせ
ると、１／４波長板６との組合せにより、反射率及び透
過率を更に改善することができる。ただし、通常のハー
フミラーであっても、例えば誘電膜は強い偏光特性を有
するため、１／４波長板３との組合せにより反射率及び
透過率を改善することができる。
【００３４】以下、図１の光学系の具体的な構成例につ
き説明する。以下の実施例におけるレンズの形状及び間
隔を表すために、レチクル１を第１面として、レチクル
１から射出された光がウェハ５に達するまでに通過する
面を順次第ｉ面（ｉ＝２，３，‥‥）とする。そして、
第ｉ面の曲率半径ｒi の符号は、レチクル１とハーフミ
ラー２との間ではレチクル１に対して凸の場合を正にと
り、凹面反射鏡４とウェハ５との間ではその凹面反射鏡
４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ｄi の符号は、ハーフミラー２の半
透面２ａからの反射光が凹面反射鏡４まで通過する領域
では負にとり、他の領域では正にとる。また、硝材とし
て、ＣａＦ2 は蛍石、ＳｉＯ2 は石英ガラスをそれぞれ
表す。石英ガラス及び蛍石の使用基準波長（２４８ｎ
ｍ）に対する屈折率は次のとおりである。 石英ガラス： １．５０８５５ 蛍 石 ： １．４６７９９
き説明する。以下の実施例におけるレンズの形状及び間
隔を表すために、レチクル１を第１面として、レチクル
１から射出された光がウェハ５に達するまでに通過する
面を順次第ｉ面（ｉ＝２，３，‥‥）とする。そして、
第ｉ面の曲率半径ｒi の符号は、レチクル１とハーフミ
ラー２との間ではレチクル１に対して凸の場合を正にと
り、凹面反射鏡４とウェハ５との間ではその凹面反射鏡
４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ｄi の符号は、ハーフミラー２の半
透面２ａからの反射光が凹面反射鏡４まで通過する領域
では負にとり、他の領域では正にとる。また、硝材とし
て、ＣａＦ2 は蛍石、ＳｉＯ2 は石英ガラスをそれぞれ
表す。石英ガラス及び蛍石の使用基準波長（２４８ｎ
ｍ）に対する屈折率は次のとおりである。 石英ガラス： １．５０８５５ 蛍 石 ： １．４６７９９
【００３５】図２は本例のレンズ構成図を示し、この図
２に示すように、第１レンズ群Ｇ1はレチクル１の側か
ら順に、レチクル１側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ11、両凸レンズＬ12、両凸レンズＬ13、両凹レンズ
Ｌ14及び両凹レンズＬ15を配置して構成する。また、本
例では第２レンズ群Ｇ2 は凹面反射鏡４側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ20のみより構成する。更に、第
３レンズ群Ｇ3 はハーフミラー２の側から順に、両凸レ
ンズＬ31、ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ32、ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ33、両凹レンズＬ34、両凸レンズＬ35、
ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
36、ハーフミラー２側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ37及びハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ38を配置して構成する。ただし、図１中の１
／４波長板３は厚さが薄く無視できるので、図２では省
略してある。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。
２に示すように、第１レンズ群Ｇ1はレチクル１の側か
ら順に、レチクル１側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ11、両凸レンズＬ12、両凸レンズＬ13、両凹レンズ
Ｌ14及び両凹レンズＬ15を配置して構成する。また、本
例では第２レンズ群Ｇ2 は凹面反射鏡４側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ20のみより構成する。更に、第
３レンズ群Ｇ3 はハーフミラー２の側から順に、両凸レ
ンズＬ31、ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ32、ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ33、両凹レンズＬ34、両凸レンズＬ35、
ハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
36、ハーフミラー２側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ37及びハーフミラー２側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ38を配置して構成する。ただし、図１中の１
／４波長板３は厚さが薄く無視できるので、図２では省
略してある。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。
【００３６】
【表１】 ｉ ｒi ｄi 硝材 ｉ ｒi ｄi 硝材 1 ∞ 160.328 21 -3775.726 8.500 2 226.290 20.000 ＣａＦ2 22 132.037 20.000 ＣａＦ2 3 112.740 12.000 23 386.661 80.662 4 186.919 28.000 ＳｉＯ2 24 90.751 16.727 ＣａＦ2 5 -267.368 48.845 25 1020.086 4.600 6 203.766 30.000 ＳｉＯ2 26 -378.373 11.000 ＳｉＯ2 7 -153.468 2.000 27 51.955 0.400 8 -235.200 15.000 ＣａＦ2 28 51.881 19.000 ＣａＦ2 9 105.304 45.805 29 -402.490 0.200 10 -154.442 18.000 ＣａＦ2 30 66.487 11.242 ＣａＦ2 11 661.852 128.795 31 383.884 1.000 12 ∞ -85.500 32 580.000 10.000 ＳｉＯ2 13 156.613 -24.000 ＳｉＯ2 33 39.378 1.600 14 303.843 -34.000 34 43.274 13.000 ＣａＦ2 15 425.644 34.000 35 514.049 14.381 16 303.843 24.000 ＳｉＯ2 17 156.613 85.500 18 ∞ 20.000 ＳｉＯ2 19 ∞ 60.000 20 296.017 20.000 ＣａＦ2
【００３７】この実施例では、縮小倍率は１／５、開口
数は０．４５、ウェハ５上の有効な露光領域（イメージ
サークル）の直径ｄは２０ｍｍである。また、凹面反射
鏡４の曲率半径ｒは４２５．６６４ｍｍであり、曲率半
径ｒはその直径ｄの約２１．３倍である。更に、凹面反
射鏡４に入射する軸上物点からの周縁光線（ランド光
線）の光軸に対する傾きの最大値は７．８５゜、凹面反
射鏡４に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大
値は２．４１゜である。因に、凹面反射鏡４から射出さ
れるランド光線の光軸に対する傾きの最大値は０．０１
４゜である。更に、ハーフミラー２を透過するランド光
線の光軸に対する傾きは０．００１゜以下であり、本例
ではハーフミラー２を透過した光束はほぼ平行光束とみ
なすことができる。
数は０．４５、ウェハ５上の有効な露光領域（イメージ
サークル）の直径ｄは２０ｍｍである。また、凹面反射
鏡４の曲率半径ｒは４２５．６６４ｍｍであり、曲率半
径ｒはその直径ｄの約２１．３倍である。更に、凹面反
射鏡４に入射する軸上物点からの周縁光線（ランド光
線）の光軸に対する傾きの最大値は７．８５゜、凹面反
射鏡４に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大
値は２．４１゜である。因に、凹面反射鏡４から射出さ
れるランド光線の光軸に対する傾きの最大値は０．０１
４゜である。更に、ハーフミラー２を透過するランド光
線の光軸に対する傾きは０．００１゜以下であり、本例
ではハーフミラー２を透過した光束はほぼ平行光束とみ
なすことができる。
【００３８】図２の実施例の使用波長が２４８．４ｎｍ
の場合の縦収差図を図３に示し、横収差図を図４に示
す。これら収差図より、本例においては開口数が０．４
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、
図示省略するも、色収差も波長λが２４８ｎｍ〜２４９
ｎｍの間で良好に補正されている。
の場合の縦収差図を図３に示し、横収差図を図４に示
す。これら収差図より、本例においては開口数が０．４
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、
図示省略するも、色収差も波長λが２４８ｎｍ〜２４９
ｎｍの間で良好に補正されている。
【００３９】なお、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こ
とは勿論である。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、ハーフミラーを使用し
ているため、大型のプリズム材料の不均一による解像力
の劣化は生じない。また、凹面反射鏡からの光束を負屈
折力の第２レンズ群で平行光束に近づけてからハーフミ
ラーを透過させるようにしているので、ハーフミラーに
よる収差の発生が少ない。従って、全体として、解像力
の劣化が少ないと共に、平行光束に近いので絞りを配置
できる利点がある。また、ハーフミラーと第３レンズ群
との間に１枚又は複数枚の平行平面板を配置した場合に
は、そのハーフミラーによる収差をより良好に補正する
ことができる。
ているため、大型のプリズム材料の不均一による解像力
の劣化は生じない。また、凹面反射鏡からの光束を負屈
折力の第２レンズ群で平行光束に近づけてからハーフミ
ラーを透過させるようにしているので、ハーフミラーに
よる収差の発生が少ない。従って、全体として、解像力
の劣化が少ないと共に、平行光束に近いので絞りを配置
できる利点がある。また、ハーフミラーと第３レンズ群
との間に１枚又は複数枚の平行平面板を配置した場合に
は、そのハーフミラーによる収差をより良好に補正する
ことができる。
【００４１】また、凹面反射鏡の曲率半径が第２面の露
光領域の直径の１７倍から２５倍であるときには、非点
収差及び歪曲収差を容易に補正できると共に、所定の縮
小倍率を得易い利点がある。また、ハーフミラーを透過
する軸上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きが０．
１゜以下であるときには、ハーフミラーによるコマ収差
及び非点収差が十分に小さくなる。更に、凹面反射鏡に
入射する軸外主光線の光軸に対する傾きを４゜以下に制
限した場合には、非点収差等の収差量を所定範囲内に抑
えることができると共に、ハーフミラーにおける反射率
及び透過率のばらつきを抑えることができる利点があ
る。
光領域の直径の１７倍から２５倍であるときには、非点
収差及び歪曲収差を容易に補正できると共に、所定の縮
小倍率を得易い利点がある。また、ハーフミラーを透過
する軸上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きが０．
１゜以下であるときには、ハーフミラーによるコマ収差
及び非点収差が十分に小さくなる。更に、凹面反射鏡に
入射する軸外主光線の光軸に対する傾きを４゜以下に制
限した場合には、非点収差等の収差量を所定範囲内に抑
えることができると共に、ハーフミラーにおける反射率
及び透過率のばらつきを抑えることができる利点があ
る。
【００４２】また、ハーフミラーと凹面反射鏡との間に
４分の１波長板を配置した場合には、ハーフミラーにお
ける透過率を高めることができ、フレアを減少すること
ができる。特にその４分の１波長板を厚さが１００μｍ
以下の１軸性結晶より形成すると、非点収差の劣化が無
視できる程度になる利点がある。また、本発明の露光装
置によれば、収差が低く抑えられる反射屈折縮小投影光
学系が使用されているため、レチクルのパターン像を高
い解像度でウェハ上に転写できる利点がある。
４分の１波長板を配置した場合には、ハーフミラーにお
ける透過率を高めることができ、フレアを減少すること
ができる。特にその４分の１波長板を厚さが１００μｍ
以下の１軸性結晶より形成すると、非点収差の劣化が無
視できる程度になる利点がある。また、本発明の露光装
置によれば、収差が低く抑えられる反射屈折縮小投影光
学系が使用されているため、レチクルのパターン像を高
い解像度でウェハ上に転写できる利点がある。
【図１】本発明による反射屈折縮小投影光学系の実施例
の基本的な構成を示す断面図である。
の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の光学系の具体的な構成を示すレンズ構成
図である。
図である。
【図３】図２の実施例の縦収差図である。
【図４】図２の実施例の横収差図である。
【図５】従来の反射屈折縮小投影光学系の基本的な構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ レチクル Ｇ1 第１レンズ群 ２ ハーフミラー ３ １／４波長板 Ｇ2 第２レンズ群 ４ 凹面反射鏡 Ｇ3 第３レンズ群 ５ ウェハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−66510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−163319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−4270（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−235516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−202339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 H01L 21/027
Claims (8)
- 【請求項１】 第１面のパターンを第２面上に縮小投影
するための光学系であって、 負又は正の屈折力を持ち前記第１面からの光束を拡散又
は集束する第１レンズ群と、該第１レンズ群からの光束
を透過又は反射するハーフミラーと、負の屈折力を持ち
前記ハーフミラーから反射された光束を広げる第２レン
ズ群と、該第２レンズ群からの光束を集束しつつ該第２
レンズ群を介して前記ハーフミラーに戻す凹面反射鏡
と、正の屈折力を持ち前記ハーフミラーに戻されて前記
ハーフミラーを透過した光束を集束して前記第２面上に
前記第１面のパターンの縮小像を形成する第３レンズ群
と、前記ハーフミラーと前記第２面との間に配置された
絞りとを有する事を特徴とする反射屈折縮小投影光学
系。 - 【請求項２】 前記ハーフミラーと前記第３レンズ群と
の間に光軸に対して斜めに前記ハーフミラーに起因する
収差を補正するための１枚又は複数枚の平行平面板を配
置した事を特徴とする請求項１記載の反射屈折縮小投影
光学系。 - 【請求項３】 前記凹面反射鏡の曲率半径は、前記第２
面上の露光領域の直径の１７倍から２５倍である事を特
徴とする請求項１、又は２記載の反射屈折縮小投影光学
系。 - 【請求項４】 前記ハーフミラーを透過する軸上物点か
らの周縁光線の光軸に対する傾きは０．１度以下である
事を特徴とする請求項１、又は２記載の反射屈折縮小投
影光学系。 - 【請求項５】 前記凹面反射鏡に入射する軸外主光線の
光軸に対する傾きは４度以下である事を特徴とする請求
項１、又は２記載の反射屈折縮小投影光学系。 - 【請求項６】 前記ハーフミラーと前記凹面反射鏡との
間に４分の１波長板を配置した事を特徴とする請求項
１、又は２記載の反射屈折縮小投影光学系。 - 【請求項７】 前記４分の１波長板を厚さが１００μｍ
以下の１軸性結晶より形成した事を特徴とする請求項６
記載の反射屈折縮小投影光学系。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れか一項記載の反射屈
折縮小投影光学系を備えた露光装置であって、 前記第１面に配置されるレチクルを照明する照明光学系
を備え、 前記レチクルのパターンの縮小像を前記反射屈折縮小投
影光学系を介して前記第２面に配置されるウェハ上に転
写することを特徴とする露光装置。
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