JPH10308344A - 反射屈折投影光学系 - Google Patents

反射屈折投影光学系

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JPH10308344A JP9127926A JP12792697A JPH10308344A JP H10308344 A JPH10308344 A JP H10308344A JP 9127926 A JP9127926 A JP 9127926A JP 12792697 A JP12792697 A JP 12792697A JP H10308344 A JPH10308344 A JP H10308344A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】紫外線波長域で大きな開口数を達成し、重力等
によるレンズの非対称な変形を生じず、クオーターミク
ロン単位の解像度を有する反射屈折投影光学系を提供す
る。 【解決手段】複数のレンズと少なくとも1つの凹面鏡と
を含み、第1面Rの縮小像を第2面Wに結像させる反射
屈折投影光学系において、すべてのレンズの光軸が互い
に平行となるように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、または液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で
製造する際に使用される投影光学系に関し、特に光学系
の要素として屈折系のほかに反射系を用いることによ
り、紫外線波長域でクオーターミクロン単位の解像度を
有する反射屈折投影光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトグ
ラフィ工程において、フォトマスクまたはレチクル(以
下、まとめて「レチクル」という)のパターン像を投影
光学系を介して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ
(またはガラスプレート等)上に露光する投影露光装置
が使用されている。半導体素子等の集積度が向上するに
つれて、投影露光装置に使用されている投影光学系に要
求される解像力は益々高まっている。この要求を満足す
るために、照明光の波長を短く且つ投影光学系の開口数
(N.A.)を大きくする必要が生じた。しかし、照明
光の波長が短くなると、光の吸収によって実用に耐える
硝材の種類は限られ、波長が300nm以下になると実
用上使える硝材は合成石英と蛍石だけとなる。両者のア
ッベ数は、色収差を補正するのに十分な程は離れていな
いので、波長が300nm以下になった場合には、屈折
系だけで投影光学系を構成すると、色収差をはじめとす
る諸収差の補正が困難となる。
【0003】これに対して反射系は色収差がないため、
反射系と屈折系とを組み合わせたいわゆる反射屈折光学
系によって投影光学系を構成した種々の技術が提案され
ている。反射系に対する光束の入出力を行うための光路
変換用ビームスプリッターを有する反射屈折縮小光学系
としては、特公平7−117648号公報、特開平6−
300973号公報、特開平5−88089号公報、特
開平3−282527号公報及びPCT/EP95/0
1719等に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
は、ビームスプリッターに入射する前の光路に配置した
レンズと、ビームスプリッターから射出した後の光路に
配置したレンズとは、光軸の方向が互いに平行ではなか
った。近時、光学系の開口数及び露光領域の増加にとも
ない、光学系を構成する各レンズや凹面反射鏡は大型化
し、投影露光装置搭載時の重力による変形は、要求され
る解像力を考慮すると、無視することはできない大きな
問題となった。このような状況の中、光軸の方向が同一
でないレンズの採用は、光軸に対して非対称な変形を生
じ、製造時に補正することのできない非対称収差を発生
するため、十分な解像力を得ることは不可能である。
【0005】本発明はかかる点に鑑み、紫外線波長域で
大きな開口数を達成し、重力等によるレンズの非対称な
変形を生じず、クオーターミクロン単位の解像度を有す
る反射屈折投影光学系を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を達成するた
めに、本発明による投影光学系は、複数のレンズと少な
くとも1つの凹面鏡とを含み、第1面の縮小像を第2面
に結像させる反射屈折投影光学系において、すべてのレ
ンズの光軸が互いに平行となるように構成している。そ
の際、少なくとも偏向面を2面以上含むように構成する
ことが好ましい。上述の構成の如き本発明においては、
反射屈折投影光学系を構成する全てのレンズの光軸を同
一にし、重力等のレンズに変形を生じさせる力の作用す
る方向と一致させることにより非対称な変形を防ぐこと
ができ、したがってクオーターミクロン以下の解像力を
もつ投影光学系を実現できる。この際、反射屈折投影光
学系を構故するすべてのレンズの光軸と凹面鏡の光軸
を、いずれも重力方向と平行とすることにより、凹面鏡
の非対称変形も防ぐことができる。また、第1面を含む
平面と第2面を含む平面との間に、反射屈折投影光学系
を構成する光学要素がすべて存在することにより、レチ
クル及びウエハが第1面を含む平面及び第2面を含む平
面上を自由に走査できるため、大型ウエハの使用や走査
型露光が可能となる。
【0007】反射屈折投影光学系の構成としては、第1
面から光線が通る順に、第1光学系と、平面鏡と、ビー
ムスプリッターと、ビームスプリッターの透過光路と反
射光路とのうちのいずれか一方の光路に配置した第2光
学系と、ビームスプリッターの反射光路の反対側の光路
に配置した第3光学系とから構成し、且つ第2光学系が
凹面鏡を含むことにより、開口数が大きく、露光領域の
広い投影光学系を実現できる。またビームスプリッター
を、一対の直角3角プリズムの貼り合わせ面に形成する
ことで、板状のビームスプリッターを採用したときに発
生する非点収差及びコマ収差の発生を防ぐことができ
る。
【0008】また第1光学系は正の屈折力を有し、第1
光学系の結像倍率をβ1としたとき、 −1.0<1/β1<1.0 (1) なる条件式を満足することが望ましい。この条件式の上
限を越えると、光路折り曲げ用の平面鏡とビームスプリ
ッターとを続けて配置することが難しくなる。下限を越
えると、第1光学系の大型化を招くばかりでなく、軸外
収差の補正が困難となる。条件式(1)の下限は0とす
ることが望ましく、更に上限を0.7、下限を0.4と
することが一層望ましい。
【0009】更に、ビームスプリッターと第3光学系と
の間、又は第3光学系の内部に、可変開口絞りを有する
ことで、露光パターンに最適となるように解像力と焦点
深度を調節することができる。また第2面側にテレセン
トリックな光学系とすることで、第2面のたわみなどの
光軸方向のずれによる像歪みを無視できる量にすること
ができる。またフレアーの発生や光量損失を妨げるため
に、ビームスプリッターとして偏光状態によって光束を
透過または反射する透過反射面を有する偏光ビームスプ
リッターを用い、この偏光ビームスプリッターと凹面鏡
の間に1/4波長板を有することが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図1は本発明による反射屈折投影光学系の
第1実施例を示し、図3は第2実施例を示す。両実施例
の投影光学系は、レチクルR上のパターンのうちの露光
領域Aの像を縮小倍率にてウエハW上に結像させ、レチ
クルRとウエハWとを互いに縮小倍率に対応した速度比
にて同期して走査することにより、レチクルR上のパタ
ーンのすべての像をウエハWに投影する光学系である。
この光学系は、レチクルR側から順に、第1光学系G1
と、ビームスプリッターBSと、ビームスプリッターB
Sの反射光路に配置した第2光学系G2と、ビームスプ
リッターBSの反射光路の反対側の光路に配置した第3
光学系G3とから構成されている。第2光学系G2には、
1個の凹面鏡が含まれている。第1光学系G1とビーム
スプリッターBSとの間には、光路を90°折り曲げる
平面鏡Mが配置されており、ビームスプリッターBSも
光路を90°折り曲げるように配置されているから、第
1〜第3光学系G1〜G3中のすべてのレンズと凹面鏡の
光軸は、互いに平行となっている。本実施例では、この
平行な方向を重力方向と一致させている。また、ビーム
スプリッターBSと第3光学系G3との間には、可変開
口絞りASが配置されている。
【0011】上記両実施例の露光領域は、走査方向と直
交する方向に長辺aを有し、走査方向に短辺bを有する
長方形スリット状であり、この長方形スリット状露光領
域の中心位置は、投影光学系の光軸と一致している。ま
た上記両実施例では、一対の直角3角プリズムの貼り合
わせ面にビームスプリッターBSを形成しているが、ビ
ームスプリッターとしては、スプリット面の方向に広が
る平板状のものを用いることもできる。
【0012】第1実施例と第2実施例の諸元をそれぞれ
表1と表2に示す。各表の[主要諸元]中、露光領域は
レチクルR上での値を示す。また[光学部材諸元]中、
第1欄NoはレチクルR側からの各光学面の番号、第2
欄rは各光学面の曲率半径、第3欄dは各光学面の間
隔、第4欄は各光学部材の硝材、第5欄は各光学部材又
は光学面の属する群番号を表す。曲率半径rは光線の進
行方向側に曲率中心があるときを正とし、光線の進行方
向の反対側に曲率中心があるときを負としている。但
し、光線が反射面によって反射するたびに、正負を反転
して表示している。各光学面の間隔dも、光線が反射面
によって反射するたびに、正負を反転して表示してい
る。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】図2と図4にそれぞれ第1実施例と第2実
施例の横収差を示す。横収差図中、Yは像高を表す。各
収差図に示されるように、両実施例とも優れた結像性能
を有することが解る。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、紫外線波
長域で大きな開口数を達成し、重力等によるレンズの非
対称な変形を生じず、クオーターミクロン単位の解像度
を有する反射屈折投影光学系が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す構成図
【図2】第1実施例の横収差図
【図3】第2実施例を示す構成図
【図4】第2実施例の横収差図
【符号の説明】
1…第1光学系 G2…第2光学系 G3…第3光学系 AS…開口絞り M…平面鏡 BS…ビームスプリ
ッター R…レチクル W…ウエハ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のレンズと少なくとも1つの凹面鏡と
    を含み、第1面の縮小像を第2面に結像させる反射屈折
    投影光学系において、 すべてのレンズの光軸が互いに平行であることを特徴と
    する反射屈折投影光学系。
  2. 【請求項2】少なくとも偏向面を2面以上含むことを特
    徴とする請求項1記載の反射屈折投影光学系。
  3. 【請求項3】すべてのレンズの光軸と前記凹面鏡の光軸
    とがいずれも重力方向と平行であることを特徴とする請
    求項1又は2記載の反射屈折投影光学系。
  4. 【請求項4】前記第1面を含む平面と前記第2面を含む
    平面との間に、反射屈折投影光学系を構成する光学要素
    がすべて存在することを特徴とする請求項1、2又は3
    記載の反射屈折投影光学系。
  5. 【請求項5】前記第1面から光線が通る順に、第1光学
    系と、平面鏡と、ビームスプリッターと、該ビームスプ
    リッターの透過光路と反射光路とのうちのいずれか一方
    の光路に配置した第2光学系と、前記ビームスプリッタ
    ーの反射光路の反対側の光路に配置した第3光学系とか
    ら構成され、 前記第2光学系は前記凹面鏡を含むことを特徴とする請
    求項1、2、3又は4記載の反射屈折投影光学系。
  6. 【請求項6】前記ビームスプリッターは、一対の直角3
    角プリズムの貼り合わせ面に形成されていることを特徴
    とする請求項5記載の反射屈折投影光学系。
  7. 【請求項7】前記第1光学系は正の屈折力を有し、該第
    1光学系の結像倍率をβ1としたとき、 −1.0<1/β1<1.0 なる条件式を満足することを特徴とする請求項5又は6
    記載の反射屈折投影光学系。
  8. 【請求項8】前記ビームスプリッターと前記第3光学系
    との間、又は前記第3光学系の内部に、可変開口絞りを
    有し、 前記第2面側にテレセントリックであることを特徴とす
    る請求項5、6又は7記載の反射屈折投影光学系。
  9. 【請求項9】前記ビームスプリッターは偏光ビームスプ
    リッターであり、該偏光ビームスプリッターと前記凹面
    鏡の間に1/4波長板を有することを特徴とする請求項
    5、6、7又は8記載の反射屈折投影光学系。
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