KR20020005966A - Image formation system, exposure apparatus having the same, method for manufacturing a microdevice using the apparatus, and exposure method using the image formation optical system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: To provide a cata-dioptric type image-formation optical system having nearly unmagnified magnification where chromatic aberration is excellently compensated to a wide wavelength range including a g-line, an h-line and an i-line though the optical system is constituted of a comparatively small number of power optical members. CONSTITUTION: The image-formation optical systems (K1 and K2) form the image of an object surface (M) on an image surface (P) at the substantially unmagnified magnification. The image-formation optical systems are equipped with dioptric systems (S1 and S2) and concave reflection mirrors (M1 and M2), and constituted so that the light from the object surface may form the image of the object surface on the image surface through the dioptric system after it is reflected by the concave reflection mirror through the dioptric system. The dioptric system has a negative lens, at least either refractive surface of which is formed to be aspherical.

Description

결상 광학계 및 그 결상 광학계를 구비한 노광 장치와 그를 이용한 마이크로디바이스 제조 방법 및 노광 방법{IMAGE FORMATION SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS HAVING THE SAME, METHOD FOR MANUFACTURING A MICRODEVICE USING THE APPARATUS, AND EXPOSURE METHOD USING THE IMAGE FORMATION OPTICAL SYSTEM}IMAGE FORMATION SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS HAVING THE SAME, METHOD FOR MANUFACTURING A MICRODEVICE USING THE APPARATUS, AND EXPOSURE METHOD USING THE IMAGE FORMATION OPTICAL SYSTEM }

본 발명은 결상 광학계 및 그 결상 광학계를 구비한 노광 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 반사 굴절형 투영 광학 유닛으로 이루어지는 투영 광학계에 대하여 마스크와 감광성 기판을 이동시키면서 마스크의 패턴을 감광성 기판상에 투영 노광하는 멀티주사형 투영 노광 장치에 바람직한 투영 광학 유닛에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging optical system and an exposure apparatus including the imaging optical system. In particular, a pattern of a mask is projected and exposed on a photosensitive substrate while the mask and the photosensitive substrate are moved with respect to a projection optical system composed of a plurality of reflective refractive projection optical units. The present invention relates to a projection optical unit suitable for a multi-scan type projection exposure apparatus.

최근, 워드 프로세서나 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 표시 소자로서, 액정 표시 패널이 다용(多用)되도록 되어 있다. 액정 표시 패널은 플레이트상에 투명 박막 전극을 포토리소그래피의 방법에 의해 소망하는 형상으로 패터닝함으로써 제조된다. 이 포토리소그래피 공정을 위한 장치로서, 마스크상에 형성된 원화(原畵) 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 플레이트상의 포토 레지스트층에 투영 노광하는 투영 노광 장치가 이용되고 있다.In recent years, as a display element such as a word processor, a personal computer or a television, a liquid crystal display panel is used for a variety of purposes. A liquid crystal display panel is manufactured by patterning a transparent thin film electrode on a plate in a desired shape by the method of photolithography. As an apparatus for this photolithography process, the projection exposure apparatus which projects and exposes the original pattern formed on the mask to the photoresist layer on a plate via a projection optical system is used.

또 최근에는, 액정 표시 패널의 대면적화의 요구가 높아지고 있으며, 그 요구에 따라 이러한 종류의 투영 노광 장치에 있어서도 노광 영역의 확대가 요구되고 있다. 그래서, 노광 영역을 확대하기 위해서, 소위 멀티주사형 투영 노광 장치가 제안되어 있다. 멀티주사형 투영 노광 장치에서는 복수의 투영 광학 유닛(결상 광학계)으로 이루어지는 투영 광학계에 대하여 마스크와 플레이트를 이동시키면서 마스크의 패턴을 플레이트상에 투영 노광한다. 일본 특허 공개 제 2000-39557 호 공보에는 이러한 종류의 투영 광학 유닛으로서, g선, h선 및 i선과 대하여 양호하게 색이 제거된 반사 굴절형 등배 광학계가 개시되어 있다.Moreover, in recent years, the demand of the large area of a liquid crystal display panel is increasing, and according to the request, the expansion of an exposure area is calculated | required also in this kind of projection exposure apparatus. In order to enlarge the exposure area, a so-called multi-scan type projection exposure apparatus has been proposed. In a multi-scan type projection exposure apparatus, the pattern of a mask is projected and exposed on a plate, moving a mask and a plate with respect to the projection optical system which consists of several projection optical units (imaging optical system). Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-39557 discloses a reflective refractive equalization optical system in which color is well removed with respect to g line, h line and i line as this type of projection optical unit.

상술한 공보에 개시된 반사 굴절형 투영 광학 유닛은, 한 쌍의 반사 굴절 광학계를 갖고, 각 반사 굴절 광학계가 하나의 오목면 반사 미러와 6개의 렌즈 성분을 갖기 때문에, 전체로서 14개의 파워 광학 부재로 구성되어 있다. 여기서, 파워광학 부재란 오목면 반사 미러나 렌즈 성분과 같이 곡면 형상으로 가공된 광학면을 갖는 광학 부재를 가리키고 있다. 따라서, 예를 들면 투영 광학계가 5개의 투영 광학 유닛으로 구성된 멀티주사형 투영 노광 장치에 상술한 종래 기술에 따른 투영 광학 유닛을 적용하면, 투영 광학계가 합계 70개의 파워 광학 부재를 포함하게 된다.The reflective refractive projection optical unit disclosed in the above publication has a pair of reflective refractive optical systems, and since each reflective refractive optical system has one concave reflective mirror and six lens components, it has 14 power optical members as a whole. Consists of. Here, the power optical member refers to an optical member having an optical surface processed into a curved shape such as a concave reflecting mirror or a lens component. Therefore, for example, when the projection optical system applies the projection optical unit according to the prior art described above to the multi-scan type projection exposure apparatus composed of five projection optical units, the projection optical system includes 70 power optical members in total.

그런데, 최근, 멀티주사형 투영 노광 장치에는 광학 성능의 향상이 요구되고 있으며, 투영 광학계를 구성하는 오목면 반사 미러나 렌즈 성분에 요구되는 가공 정밀도도 높아지고 있다. 그 결과, 상술한 종래 기술에 따른 투영 광학 유닛과 같이 파워 광학 부재가 많은 구성에서는 투영 광학계의 고비용화를, 나아가서는 노광 장치의 고비용화를 초래한다고 하는 문제점이 있었다.By the way, in recent years, the improvement of optical performance is calculated | required by the multi-scan type projection exposure apparatus, and the processing precision calculated | required by the concave reflection mirror and lens component which comprise a projection optical system is also increasing. As a result, in the configuration with many power optical members such as the projection optical unit according to the prior art described above, there is a problem that high cost of the projection optical system and further high cost of the exposure apparatus.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 비교적 적은 수의 파워 광학 부재로 구성되어 있음에도 불구하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위에 대하여 색 수차가 양호하게 보정된, 거의 등배의 배율을 갖는 반사 굴절형 결상 광학계(투영 광학 유닛)를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, and although chromatic aberration is favorable with respect to the wide wavelength range containing g line | wire, h line | wire, and i line | wire, for example, although it consists of a comparatively small number of power optical members. It is an object of the present invention to provide a reflective refractive imaging optical system (projection optical unit) having a substantially correct magnification.

또한, 본 발명은, 상술한 양호한 광학 성능을 갖는 결상 광학계를 구비하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위의 노광광을 이용하여 스루풋(throughput)이 높은 양호한 노광을 실행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention includes a imaging optical system having the above-described good optical performance, and has a high throughput, using a wide range of exposure light including g-rays, h-rays, and i-rays, for example. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing the above.

또한, 본 발명은 상술한 노광 장치를 이용한 양호한 노광에 의해 큰 면적으로 양호한 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있는 마이크로 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, this invention provides the microdevice manufacturing method which can manufacture favorable microdevices (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) with a large area by favorable exposure using the above-mentioned exposure apparatus. The purpose.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 사시도,1 is a perspective view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 노광 장치에 있어서 투영 광학계를 구성하는 각 투영 광학 유닛의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of each projection optical unit constituting the projection optical system in the exposure apparatus of FIG. 1;

도 3은 본 실시예의 실시예 1에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면,3 is a diagram showing a lens configuration of a first imaging optical system (or a second imaging optical system K2) of a projection optical unit according to Embodiment 1 of the present embodiment;

도 4는 본 실시예의 실시예 2에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면,4 is a diagram showing a lens configuration of a first imaging optical system (or a second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the second embodiment of the present embodiment;

도 5는 본 실시예의 실시예 3에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면,5 is a diagram showing a lens configuration of a first imaging optical system (or a second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the third embodiment of the present embodiment;

도 6은 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 장치를 얻을때의 방법의 흐름도,6 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment;

도 7은 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 플레이트상에 소정의 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 방법의 흐름도.Fig. 7 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of this embodiment.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 광원 2 : 타원 미러1: light source 2: elliptical mirror

3 : 반사 미러 4 : 릴레이 렌즈계3: reflection mirror 4: relay lens system

5 : 광 가이드 6 : 플라이 아이 적분기5: light guide 6: fly-eye integrator

7 : 콘덴서 렌즈계 M : 마스크7: condenser lens system M: mask

PL : 투영 광학계 PL1∼PL5 : 투영 광학 유닛PL: Projection optical system PL1-PL5: Projection optical unit

P : 플레이트 FS : 시야 조리개P: plate FS: field of view aperture

HK1 : 제 1 반사 굴절 광학계 HK2 : 제 2 반사 굴절 광학계HK1: first reflective refractive optical system HK2: second reflective refractive optical system

S1 : 제 1 굴절 광학계 S2 : 제 2 굴절 광학계S1: first refractive optical system S2: second refractive optical system

M1 : 제 1 오목면 반사 미러 M2 : 제 2 오목면 반사 미러M1: first concave reflection mirror M2: second concave reflection mirror

K1 : 제 1 결상 광학계 K2 : 제 2 결상 광학계K1: First imaging optical system K2: Second imaging optical system

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 발명에서는 물체면의 상(像)을 실질적으로 등배의 배율로 상면(像面)에 형성하는 결상 광학계에 있어서, 상기 결상 광학계는, 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 구비하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체면의 상을 형성하도록 구성되며, 상기 굴절 광학계는 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 부(負)렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 결상 광학계를 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, in the imaging optical system which forms the image of an object plane in the image surface with the magnification of substantially equal magnification, the said imaging optical system is a refractive optical system and a concave. And a surface reflecting mirror, configured to form an image of the object surface on the upper surface via the refractive optical system after the light from the object surface is reflected by the concave reflecting mirror via the refractive optical system, and the refractive The optical system provides an imaging optical system, characterized in that at least one refractive surface has a negative lens formed in an aspherical shape.

본 발명의 제 2 발명에서는, 물체면의 상을 실질적으로 등배의 배율로 상면에 형성하는 결상 광학계에 있어서, 상기 결상 광학계는, 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 구비하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체면의 상을 형성하도록 구성되며, 상기 굴절 광학계는 상기 물체면측으로부터 순서대로 정(正)의 굴절력을 갖는 정(正)렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 부렌즈군을 가지며, 상기 부렌즈군은 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 결상 광학계를 제공한다.In the second aspect of the present invention, in the imaging optical system in which an image of an object surface is formed on the image surface at substantially the same magnification, the imaging optical system includes a refractive optical system and a concave reflecting mirror, and the light from the object surface. And after reflecting by the concave reflecting mirror through the refractive optical system, form an image of the object surface on the image surface via the refractive optical system, the refractive optical system being positive in order from the object surface side. It has a positive lens group having a refractive power, and a negative lens group having a negative refractive power, the negative lens group provides an imaging optical system characterized in that at least one refractive surface has a lens formed in an aspheric shape.

제 2 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈는 상기 정렌즈군측으로 오목면이 향하는 제 1 굴절면과, 상기 오목면 반사 미러측으로 볼록면이 향하는 제 2 굴절면을 갖는다. 또한, 상기 정렌즈군은 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 갖는 것이 바람직하다.According to a preferred aspect of the second invention, the lens having the at least one refracting surface formed in an aspherical shape has a first refracting surface facing the concave surface toward the positive lens group side and a second refracting surface facing the convex surface toward the concave reflecting mirror side. . The positive lens group preferably has a lens in which at least one refractive surface is formed in an aspheric shape.

본 발명의 제 3 발명에서는, 물체면의 상을 실질적으로 등배의 배율로 상면에 형성하는 결상 광학계에 있어서, 상기 결상 광학계는, 소정의 기준 광축을 따라 배치된 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 구비하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체면의 상을 형성하도록 구성되며, 상기 굴절 광학계는, 비구면 형상으로 형성된 비구면 형상 굴절면을 갖고, 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 상기 비구면 형상 굴절면까지의 상기 기준 광축에 따른 거리를 L1로 하고, 상기 오목면 반사 미러의 반사면의 중심으로 수직 입사하는 광선의 경로에 따른 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 물체면까지의 거리를 LT라고 할 때,In the third invention of the present invention, in the imaging optical system in which an image of an object plane is formed on the image surface at substantially the same magnification, the imaging optical system includes a refractive optical system and a concave reflecting mirror arranged along a predetermined reference optical axis. And after the light from the object plane is reflected by the concave reflecting mirror through the refractive optical system and forms an image of the object surface on the upper surface via the refractive optical system, the refractive optical system is aspheric in shape. An aspherical refracting surface formed of a light source, and having a distance along the reference optical axis from the reflecting surface of the concave reflecting mirror to the aspheric reflecting surface as L1, the light incident perpendicularly to the center of the reflecting surface of the concave reflecting mirror; When the distance from the reflective surface of the concave reflecting mirror along the path to the object surface is LT,

(수학식 1)(Equation 1)

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계를 제공한다.An imaging optical system is provided, which satisfies the condition of.

본 발명의 제 4 발명에서는, 제 1 발명∼제 3 발명의 결상 광학계와, 상기물체면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명 광학계를 구비하며, 상기 결상 광학계를 거쳐서 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 상면에 설정된 감광성 기판으로 투영 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.In the 4th invention of this invention, the imaging optical system of the 1st invention-the 3rd invention, and the illumination optical system for illuminating the mask set to the said object surface are provided, The pattern formed in the said mask through the said imaging optical system was carried out on the said upper surface. An exposure apparatus is characterized by projecting exposure to a set photosensitive substrate.

본 발명의 제 5 발명에서는, 소정 방향을 따라 배열된 제 1 발명∼제 3 발명의 복수의 결상 광학계를 갖는 투영 광학계와, 상기 물체면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명 광학계를 구비하며, 상기 복수의 결상 광학계의 한쪽은 상기 물체면에 설정된 마스크의 패턴 상(像)을 상면으로서의 중간 상면에 형성하고, 상기 복수의 결상 광학계의 다른 쪽은 상기 중간 상면을 물체면으로서 상기 마스크의 패턴 상을 상면으로서의 최종 상면에 재형성하며, 상기 투영 광학계에 대하여 상기 마스크 및 상기 최종 상면에 설정된 감광성 기판을 상기 소정 방향과 교차하는 방향을 따라 상대 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 투영 광학계를 거쳐서 상기 감광성 기판으로 투영 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.In the fifth invention of the present invention, there is provided a projection optical system having a plurality of imaging optical systems of the first to third inventions arranged along a predetermined direction, and an illumination optical system for illuminating a mask set on the object surface. One of the imaging optical systems of the image forming the pattern image of the mask set on the object surface on the intermediate upper surface as an image plane, and the other of the plurality of imaging optical systems the upper surface of the pattern image of the mask as the object surface And the pattern formed on the mask is moved through the projection optical system by relatively moving the mask and the photosensitive substrate set on the final image surface with respect to the projection optical system in a direction crossing the predetermined direction. It provides an exposure apparatus characterized by projecting exposure to a substrate.

본 발명의 제 6 발명에서는, 제 4 발명 또는 제 5 발명의 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법을 제공한다.In the 6th invention of this invention, the exposure process which exposes the pattern of the said mask to the said photosensitive substrate using the exposure apparatus of 4th invention or 5th invention, and the phenomenon which develops the said photosensitive substrate exposed through the said exposure process. It provides a method for manufacturing a micro device, comprising the step.

본 발명의 제 7 발명에서는, 소정의 패턴이 형성된 마스크를 조명하는 조명 공정과, 제 1 발명∼제 3 발명중 하나 또는 복수의 결상 광학계를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로하는 노광 방법을 제공한다.In the 7th invention of this invention, the illumination process of illuminating the mask in which the predetermined | prescribed pattern was formed, and the exposure process of exposing the pattern of the said mask to the photosensitive board | substrate using one or several imaging optical systems of 1st invention-3rd invention. It provides an exposure method comprising a.

상술한 바와 같이, 본 발명의 결상 광학계는 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 구비한 반사 굴절형 광학계이다. 그리고, 굴절 광학계는 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 부렌즈를 갖는다. 또는, 굴절 광학계는 물체면측으로부터 순서대로 정렌즈군과 부렌즈군을 갖고, 부렌즈군은 적어도 한쪽의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 갖는다.As described above, the imaging optical system of the present invention is a reflective refractive optical system including a refractive optical system and a concave reflecting mirror. The refractive optical system has a negative lens in which at least one refractive surface is formed in an aspheric shape. Alternatively, the refractive optical system has a positive lens group and a negative lens group in order from the object surface side, and the negative lens group has a lens in which at least one refractive surface is formed in an aspheric shape.

일반적으로, 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 구비한 반사 굴절형 결상 광학계에서는, 그 동공면에 배치된 오목면 반사 미러의 근방에 부렌즈군이 배치된다. 따라서, 결상 광학계의 동공면에 비교적 가까운 부렌즈 또는 부렌즈군중의 렌즈에 비구면을 도입하는 것에 의해, 비교적 적은 수의 파워 광학 부재(렌즈 성분)로 광학계를 구성하더라도, 구면 수차의 보정을 유리하게 실행하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위에 대하여 색 수차를 양호하게 보정하는 것이 가능해진다.In general, in the reflective refractive imaging system including the refractive optical system and the concave reflecting mirror, the negative lens group is disposed in the vicinity of the concave reflecting mirror disposed on the pupil plane. Therefore, the spherical aberration is advantageously corrected even when the optical system is composed of a relatively small number of power optical members (lens components) by introducing an aspherical surface into the negative lens or the lens in the negative lens group relatively close to the pupil plane of the imaging optical system. It is possible to correct chromatic aberration well over a wide wavelength range including, for example, g line, h line and i line.

또, 부렌즈군에서는 오목면 반사 미러로 볼록면이 향하는 미니스커스(meniscus) 렌즈가 오목면 반사 미러의 근방에 배치된다. 따라서, 부렌즈군중의 렌즈에 비구면을 도입하는 경우, 정렌즈군측으로 오목면이 향하는 제 1 굴절면과 오목면 반사 미러측으로 볼록면이 향하는 제 2 굴절면을 갖는 미니스커스 렌즈에 비구면을 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 비구면의 도입에 의한 수차 보정 효과를 충분히 얻기 위해서, 부렌즈군중의 렌즈에 대해서뿐만 아니라, 정렌즈군중의 렌즈에 대해서도 비구면을 도입하는 것이 바람직하다.In the negative lens group, a miniiscus lens having a convex surface facing the concave reflecting mirror is disposed in the vicinity of the concave reflecting mirror. Therefore, when introducing an aspherical surface into a lens of the negative lens group, it is desirable to introduce an aspherical surface into a mini-scus lens having a first refractive surface facing the concave surface toward the positive lens group side and a second refractive surface facing the convex surface toward the concave reflection mirror side. desirable. In addition, in order to sufficiently obtain the aberration correction effect by the introduction of the aspherical surface, it is preferable to introduce an aspherical surface not only for the lenses in the negative lens group but also for the lenses in the positive lens group.

더 구체적으로는, 본 발명에 있어서, 굴절 광학계는 비구면 형상으로 형성된 비구면 형상 굴절면을 갖고, 이 비구면 형상 굴절면은 다음 수학식 1을 만족한다.More specifically, in the present invention, the refractive optical system has an aspherical refractive surface formed in an aspherical shape, and this aspherical refractive surface satisfies the following expression (1).

여기서, L1은 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 비구면 형상 굴절면까지의 기준 광축에 따른 거리이다. 또한, LT는 오목면 반사 미러의 반사면의 중심으로 수직 입사하는 광선의 경로에 따른 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 물체면까지의 거리이다.Here, L1 is the distance along the reference optical axis from the reflecting surface of the concave reflecting mirror to the aspherical refractive surface. In addition, LT is the distance from the reflective surface of the concave reflection mirror to the object plane along the path of the ray which is incident perpendicularly to the center of the reflective surface of the concave reflection mirror.

수학식 1의 하한값을 하회(下回)하면, 오목면 반사 미러와 비구면 형상 굴절면이 지나치게 접근되어, 오목면 반사 미러와 렌즈 성분 사이에서 기계적인 간섭을 발생하기 쉽게 되고, 광학계의 제조가 곤란하게 되어 버린다. 한편, 수학식 1의 상한값을 상회하면, 워킹 거리(working distance)(가장 물체면측의 렌즈면과 물체면과의 거리)가 작게 되어, 물체면과 굴절 광학계 사이에 소요(所要)의 편향 부재를 개재시키는 것이 곤란하게 되어 버린다. 또, 결상 광학계의 동공면에 비교적 가까운 위치에 비구면을 도입하여 더 양호한 수차 보정 효과를 얻기 위해서는 수학식 1의 상한값을 0.6으로 설정하는 것이 바람직하다.If the lower limit of the formula (1) is lower, the concave reflection mirror and the aspherical refracting surface are excessively approached, and mechanical interference easily occurs between the concave reflection mirror and the lens component, making it difficult to manufacture the optical system. It becomes. On the other hand, if it exceeds the upper limit of Equation 1, the working distance (distance between the lens surface on the object surface side and the object surface) becomes small, and the deflective member required between the object surface and the refractive optical system is reduced. It becomes difficult to interpose. In addition, it is preferable to set the upper limit of Equation (1) to 0.6 to introduce an aspherical surface at a position relatively close to the pupil plane of the imaging optical system to obtain a better aberration correction effect.

그런데, 본 발명에 있어서, 굴절 광학계 S가 정렌즈군 GP과 부렌즈군 GN으로 구성되어 있다고 생각할 때, 정렌즈군 GP는 다음 수학식 2를 만족하는 것으로 한다.By the way, in the present invention, when the refractive optical system S is composed of the positive lens group GP and the negative lens group GN, the positive lens group GP satisfies the following expression (2).

여기서, Fs는 굴절 광학계 S의 초점 거리이다. 또한, fGP는 정렌즈군 GP의 초점 거리이다.Here, F s is the focal length of the refractive optical system S. In addition, f GP is the focal length of the positive lens group GP.

이렇게 해서, 거의 등배의 배율을 갖는 본 발명의 반사 굴절형 결상 광학계에서는, 비교적 적은 수의 파워 광학 부재로 구성되어 있음에도 불구하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위에 대하여 색 수차가 양호하게 보정되고 있다. 따라서, 본 발명의 결상 광학계를 투영 광학계 또는 투영 광학 유닛으로서 이용하는 노광 장치에서는, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위의 노광광을 이용하여 스루풋이 높은 양호한 노광을 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 구성된 노광 장치를 이용한 양호한 노광에 의해 큰 면적에서 양호한 마이크로 디바이스로서, 예를 들면 고정밀도의 액정 표시 소자 등을 제조할 수 있다.In this way, in the reflective refractive imaging optical system of the present invention having a magnification of approximately equal magnification, although it is composed of a relatively small number of power optical members, for example, a wide wavelength range including g line, h line and i line Chromatic aberration is well corrected with respect to. Therefore, in the exposure apparatus which uses the imaging optical system of this invention as a projection optical system or a projection optical unit, favorable exposure with a high throughput can be performed using exposure light of the wide wavelength range containing g line | wire, h line | wire, and i line | wire, for example. Can be. In addition, a high-precision liquid crystal display element or the like can be produced as a good micro device in a large area by good exposure using an exposure apparatus constructed in accordance with the present invention.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.The above and other objects, features, aspects, advantages, and the like of the present invention will become more apparent from the following detailed embodiments described with reference to the accompanying drawings.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 근거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described based on an accompanying drawing.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 노광 장치에 있어서 투영 광학계를 구성하는 각 투영 광학 유닛의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a perspective view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a figure which shows schematically the structure of each projection optical unit which comprises a projection optical system in the exposure apparatus of FIG.

본 실시예에서는 복수의 반사 굴절형 투영 광학 유닛으로 이루어지는 투영 광학계에 대하여 마스크와 플레이트를 이동시키면서 마스크의 패턴을 플레이트상에 투영 노광하는 멀티주사형 투영 노광 장치에 본 발명을 적용하고 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시예에서는 멀티주사형 투영 노광 장치의 각 투영 광학 유닛에 본 발명의 결상 광학계를 적용하고 있다. 또, 도 1 및 도 2에서는 소정의 회로 패턴이 형성된 마스크 및 레지스트가 도포된 플레이트를 이동시키는 방향(주사 방향)을 따라 X축을 설정하고 있다. 또한, 마스크의 평면내에서 X축과 직교하는 방향을 따라 Y축을, 플레이트의 법선 방향을 따라 Z축을 설정하고 있다.In the present embodiment, the present invention is applied to a multi-scan type projection exposure apparatus which projects and exposes a pattern of a mask on a plate while moving a mask and a plate with respect to a projection optical system composed of a plurality of reflective refractive projection optical units. In other words, in this embodiment, the imaging optical system of the present invention is applied to each projection optical unit of the multi-scan type projection exposure apparatus. In addition, in FIG. 1 and FIG. 2, the X-axis is set along the direction (scanning direction) which moves the plate in which the mask and resist to which the predetermined circuit pattern was formed were apply | coated. In addition, the Y axis is set along the direction orthogonal to the X axis in the plane of the mask, and the Z axis is set along the normal direction of the plate.

본 실시예의 노광 장치는, 마스크 스테이지(도 1에는 도시하지 않음) MS상에 있어서 마스크 홀더(도시하지 않음)를 거쳐서 XY 평면에 평행하게 지지된 마스크 M을 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계 IL을 구비하고 있다. 도 1을 참조하면, 조명 광학계 IL은, 예를 들면 초고압 수은 램프로 이루어지는 광원(1)을 구비하고 있다. 광원(1)은 회전 타원면으로 이루어지는 반사면을 갖는 타원 미러(2)의 제 1 초점 위치에 위치 결정되어 있다. 따라서, 광원(1)으로부터 사출(射出)된 조명 광속(光束)은 반사 미러(평면 미러)(3)를 거쳐서 타원 미러(2)의 제 2 초점 위치에 광원 상(像)을 형성한다. 이 제 2 초점 위치에는 셔터(도시하지 않음)가 배치되어 있다.The exposure apparatus of this embodiment is provided with an illumination optical system IL for uniformly illuminating the mask M supported in parallel with the XY plane via a mask holder (not shown) on the mask stage MS (not shown in FIG. 1). Doing. 1, the illumination optical system IL is equipped with the light source 1 which consists of an ultrahigh pressure mercury lamp, for example. The light source 1 is positioned at the first focal position of the elliptical mirror 2 having a reflecting surface made of a rotating ellipsoidal surface. Therefore, the illumination light beam emitted from the light source 1 forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the reflection mirror (planar mirror) 3. A shutter (not shown) is arranged at this second focus position.

타원 미러(2)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원 상으로부터의 발산 광속은 릴레이 렌즈계(4)를 거쳐서 재결상된다. 릴레이 렌즈계(4)의 동공면의 근방에는 소망하는 파장 대역의 광속만을 투과시키는 파장 선택 필터(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 파장 선택 필터에서는 g선(436㎚)의 광과 h선(405㎚) 및 i선(365㎚)의 광이 노광광으로서 동시에 선택된다. 또, 파장 선택 필터에서는, 예를 들면 g선의 광과 h선의 광을 동시에 선택할 수도 있고, h선의 광과 i선의 광을 동시에 선택할 수도 있으며, 또한 i선의 광만을 선택할 수도 있다.The divergent light flux from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 2 is reimaged through the relay lens system 4. In the vicinity of the pupil plane of the relay lens system 4, a wavelength selection filter (not shown) for transmitting only a light flux of a desired wavelength band is disposed. In the wavelength selective filter, light of g line (436 nm) and light of h line (405 nm) and i line (365 nm) are simultaneously selected as exposure light. In the wavelength selection filter, for example, light of g line and light of h line may be selected simultaneously, light of h line and light of i line may be simultaneously selected, and only light of i line may be selected.

릴레이 렌즈계(4)에 의한 광원 상의 형성 위치의 근방에 광 가이드(5)의 입사단(5a)이 배치되어 있다. 광 가이드(5)는, 다수의 화이버 소선(素線)을 랜덤하게 묶어서 구성된 랜덤 광 가이드 화이버로서, 광원(1)의 수(도 1에서는 1개)와 동일한 수의 입사단(5a)과, 투영 광학계 PL을 구성하는 투영 광학 유닛의 수(도 1에서는 5개)와 동일한 수의 사출단(5b∼5f)을 구비하고 있다. 이렇게 해서, 광 가이드(5)의 입사단(5a)으로 입사한 광은, 그 내부를 전파한 후, 5개의 사출단(5b∼5f)으로부터 사출된다.The incidence end 5a of the light guide 5 is arranged near the formation position on the light source by the relay lens system 4. The light guide 5 is a random light guide fiber configured by randomly tying a plurality of fiber wires, and has the same number of incidence ends 5a as the number of light sources 1 (one in FIG. 1), The same number of exit stages 5b to 5f as the number of projection optical units constituting the projection optical system PL (five in Fig. 1) are provided. In this way, the light incident on the incidence end 5a of the light guide 5 propagates therein, and is then emitted from the five ejection ends 5b to 5f.

광 가이드(5)의 사출단(5b)으로부터 사출된 발산 광속은, 콜리메이트 렌즈(도시하지 않음)에 의해 거의 평행한 광속으로 변환된 후, 플라이 아이 적분기(광학 적분기)(6b)에 입사된다. 플라이 아이 적분기(6b)는 다수의 정렌즈 소자를 그 중심축선이 광축 AX을 따라 연장되도록 종횡으로 또한 조밀하게 배열함으로써 구성되어 있다. 따라서, 플라이 아이 적분기(6b)에 입사한 광속은 다수의 렌즈 소자에 의해 파면 분할되고, 그 후측 초점면(즉, 사출면 근방)에 렌즈 소자의 수와 동수(同數)의 광원 상으로 이루어지는 2차 광원을 형성한다.The divergent luminous flux emitted from the exit stage 5b of the light guide 5 is converted into a nearly parallel luminous flux by a collimating lens (not shown), and is then incident on the fly's eye integrator (optical integrator) 6b. . The fly's eye integrator 6b is constituted by arranging a plurality of positive lens elements vertically and horizontally so that their central axis extends along the optical axis AX. Therefore, the light beam incident on the fly's eye integrator 6b is divided into wavefronts by a plurality of lens elements, and is formed on the rear focal plane (i.e., near the exit plane) on the light source having the same number of lens elements as the number of lens elements. A secondary light source is formed.

즉, 플라이 아이 적분기(6b)의 후측 초점면에는 실질적인 면 광원이 형성된다. 또, 광학 적분기(6b∼6f)는 플라이 아이 적분기에 한정되지 않고, 회절 광학 소자, 미소 렌즈 요소의 집합체로 구성되는 마이크로 플라이 아이 렌즈 혹은 내면 반사형의 로드 형상 적분기(공중 파이프 또는 광 파이프, 프레임 형상 유리 로드 등)를 포함하는 구성으로 해도 된다.That is, a substantial surface light source is formed on the rear focal plane of the fly's eye integrator 6b. The optical integrators 6b to 6f are not limited to fly-eye integrators, but are also micro fly-eye lenses or internal reflection rod-shaped integrators (air pipes or light pipes, frames) composed of diffractive optical elements and aggregates of micro lens elements. It is good also as a structure containing the shape glass rod etc.).

2차 광원으로부터의 광속은, 플라이 아이 적분기(6b)의 후측 초점면 근방에 배치된 개구 조리개(도시하지 않음)에 의해 제한된 후, 콘덴서 렌즈계(7b)에 입사된다. 또, 개구 조리개는, 대응하는 투영 광학 유닛 PL1의 동공면과 광학적으로 거의 공역인 위치에 배치되고, 조명에 기여하는 2차 광원의 범위를 규정하기 위한 가변 개구부를 갖는다. 개구 조리개는, 이 가변 개구부의 개구 직경을 변화시키는 것에 의해, 조명 조건을 결정하는 σ값(투영 광학계 PL을 구성하는 각 투영 광학 유닛 PL1∼PL5의 동공면의 개구 직경에 대한 그 동공면상에서의 2차 광원 상의 구경의 비)을 소망하는 값으로 설정한다.The light beam from the secondary light source enters the condenser lens system 7b after being limited by an aperture stop (not shown) disposed near the rear focal plane of the fly's eye integrator 6b. The aperture stop is arranged at a position that is optically substantially conjugate with the pupil plane of the corresponding projection optical unit PL1, and has a variable opening for defining a range of secondary light sources that contribute to illumination. By changing the aperture diameter of the variable aperture, the aperture stop is formed on the pupil plane with respect to the aperture value of the pupil plane of the pupil plane of each projection optical unit PL1 to PL5 constituting the projection optical system PL to determine the illumination condition. The ratio of the aperture on the secondary light source) is set to a desired value.

콘덴서 렌즈계(7b)를 거친 광속은 소정의 전사 패턴이 형성된 마스크 M을 중첩적으로 조명한다. 마찬가지로, 광 가이드(5)의 다른 사출단(5c∼5f)으로부터 사출된 발산 광속도 각 콜리메이트 렌즈, 플라이 아이 적분기(6c∼6f), 각 개구 조리개 및 콘덴서 렌즈계(7c∼7f)(도시하지 않음)를 거쳐서 마스크 M을 중첩적으로 각각 조명한다. 즉, 조명 광학계 IL은 마스크 M상에 있어서 Y 방향에 나란한 복수(도 1에서는 합계 5개)의 사다리꼴 형상의 영역을 조명한다.The light beam passing through the condenser lens system 7b illuminates the mask M on which the predetermined transfer pattern is formed. Similarly, divergent light velocity collimated lenses, fly-eye integrators 6c to 6f, and aperture apertures and condenser lens systems 7c to 7f (not shown) emitted from the other exit stages 5c to 5f of the light guide 5 (not shown). Each mask M is overlaid through). In other words, the illumination optical system IL illuminates a plurality of trapezoidal regions arranged in the Y direction along the Y direction (five in Fig. 1 in total).

또, 상술한 예에서는, 조명 광학계 IL에 있어서, 하나의 광원(1)으로부터의조명광을 광 가이드(5)를 거쳐서 5개의 조명광으로 등분할하고 있지만, 광원의 수 및 투영 광학 유닛의 수에 한정되는 일없이, 여러 가지 변형예가 가능하다. 즉, 필요에 따라 2개 이상의 광원을 마련하고, 이들 2개 이상의 광원으로부터의 조명광을 랜덤성이 양호한 광 가이드를 거쳐서 소요(所要) 수(투영 광학 유닛의 수)의 조명광으로 등분할 수도 있다. 이 경우, 광 가이드는 광원의 수와 동수의 입사단을 갖고 투영 광학 유닛의 수와 동수의 사출단을 갖게 된다.In the above-described example, in the illumination optical system IL, the illumination light from one light source 1 is divided into five illumination light via the light guide 5, but is limited to the number of light sources and the number of projection optical units. Without departing from this, various modifications are possible. That is, two or more light sources can be provided as needed, and the illumination light from these two or more light sources can be equally divided into illumination light of the required number (number of projection optical units) through the light guide with a good randomness. In this case, the light guide has the same number of incident ends as the number of light sources and the same number of exit stages as the number of projection optical units.

마스크 M상의 각 조명 영역으로부터의 광은 각 조명 영역에 대응하도록 Y 방향을 따라 배열된 복수(도 1에서는 합계 5개)의 투영 광학 유닛 PL1∼PL5로 이루어지는 투영 광학계 PL에 입사한다. 여기서, 각 투영 광학 유닛 PL1∼PL5의 구성은 서로 동일하다. 이하, 도 2를 참조하여 각 투영 광학 유닛의 구성에 대해서 설명한다.Light from each illumination region on the mask M enters the projection optical system PL composed of a plurality of projection optical units PL1 to PL5 arranged in the Y direction so as to correspond to each illumination region. Here, the configurations of the projection optical units PL1 to PL5 are the same. Hereinafter, the structure of each projection optical unit is demonstrated with reference to FIG.

도 2에 도시하는 투영 광학 유닛은, 마스크 M으로부터의 광에 근거하여 마스크 패턴의 1차 상을 형성하는 제 1 결상 광학계 K1과, 이 1차 상으로부터의 광에 근거하여 마스크 패턴의 정립(正立) 정상(正像)(2차 상)을 플레이트 P상에 형성하는 제 2 결상 광학계 K2를 갖는다. 또, 마스크 패턴의 1차 상의 형성 위치(중간 상면) 근방에는 마스크 M상에 있어서의 투영 광학 유닛의 시야 영역(조명 영역) 및 플레이트 P상에 있어서의 투영 광학 유닛의 투영 영역(노광 영역)을 규정하는 시야 조리개 FS가 마련되어 있다.The projection optical unit shown in FIG. 2 has the 1st imaging optical system K1 which forms the primary image of a mask pattern based on the light from the mask M, and the mask pattern is established based on the light from this primary image. A second imaging optical system K2 which forms a top (secondary image) on the plate P. Moreover, near the formation position (middle image surface) of the primary image of a mask pattern, the visual field area (lighting area) of the projection optical unit on the mask M, and the projection area (exposure area) of the projection optical unit on the plate P are placed. The prescribed field of view aperture FS is provided.

제 1 결상 광학계 K1은 마스크 M으로부터 -Z 방향을 따라 입사하는 광을 -X 방향으로 반사하도록 마스크면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 경사져 마련된 제1 반사면을 갖는 제 1 직각 프리즘 P1을 구비하고 있다. 또한, 제 1 결상 광학계 K1은 제 1 직각 프리즘 P1측으로부터 순서대로 정의 굴절력을 갖는 제 1 굴절 광학계 S1과, 제 1 직각 프리즘 P1측으로 오목면이 향하는 제 1 오목면 반사 미러 M1을 구비하고 있다. 제 1 굴절 광학계 S1 및 제 1 오목면 반사 미러 M1은 X 방향으로 연장되는 광축 AX1을 따라 배치되고, 전체로서 제 1 반사 굴절 광학계 HK1을 구성하고 있다. 제 1 반사 굴절 광학계 HK1로부터 +X 방향을 따라 제 1 직각 프리즘 P1에 입사한 광은 마스크면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 경사져 마련된 제 2 반사면에 의해 -Z 방향으로 반사된다.The first imaging optical system K1 has a first right angle prism P1 having a first reflection surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane) so as to reflect light incident from the mask M along the -Z direction in the -X direction. Equipped with. Moreover, the 1st imaging optical system K1 is equipped with the 1st refractive optical system S1 which has positive refractive power in order from the 1st rectangular prism P1 side, and the 1st concave reflecting mirror M1 which a concave surface faces to the 1st rectangular prism P1 side. The first refractive optical system S1 and the first concave reflecting mirror M1 are disposed along the optical axis AX1 extending in the X direction, and constitute the first reflective refractive optical system HK1 as a whole. Light incident on the first right angle prism P1 from the first reflective refractive optical system HK1 along the + X direction is reflected in the -Z direction by the second reflective surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane).

한편, 제 2 결상 광학계 K2는, 제 1 직각 프리즘 P1의 제 2 반사면으로부터 -Z 방향을 따라 입사하는 광을 -X 방향으로 반사하도록 플레이트면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 경사져 마련된 제 1 반사면을 갖는 제 2 직각 프리즘 P2를 구비하고 있다. 또한, 제 2 결상 광학계 K2는 제 2 직각 프리즘 P2측으로부터 순서대로 정의 굴절력을 갖는 제 2 굴절 광학계 S2와, 제 2 직각 프리즘 P2측으로 오목면이 향하는 제 2 오목면 반사 미러 M2를 구비하고 있다. 제 2 굴절 광학계 S2 및 제 2 오목면 반사 미러 M2는 X 방향으로 연장되는 광축 AX2를 따라 배치되고, 전체로서 제 2 반사 굴절 광학계 HK2를 구성하고 있다. 제 2 반사 굴절 광학계 HK2로부터 +X 방향을 따라 제 2 직각 프리즘 P2에 입사한 광은, 플레이트면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 경사져 마련된 제 2 반사면에 의해 -Z 방향으로 반사되고, 최종 상면에 설정된 플레이트 P에 도달한다.On the other hand, the second imaging optical system K2 is inclined at an angle of 45 ° with respect to the plate surface (XY plane) so as to reflect light incident in the -X direction from the second reflecting surface of the first rectangular prism P1 in the -Z direction. A second right angle prism P2 having a first reflective surface is provided. Moreover, the 2nd imaging optical system K2 is equipped with the 2nd refractive optical system S2 which has positive refractive power in order from the 2nd right angle prism P2 side, and the 2nd concave reflection mirror M2 which a concave surface faces to the 2nd right angle prism P2 side. The second refractive optical system S2 and the second concave reflective mirror M2 are disposed along the optical axis AX2 extending in the X direction, and constitute the second reflective refractive optical system HK2 as a whole. Light incident on the second right angle prism P2 from the second reflective refractive optical system HK2 along the + X direction is reflected in the -Z direction by the second reflective surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the plate surface (XY plane). , Reaches the plate P set on the final upper surface.

또, 본 실시예에서는, 마스크 M과 제 1 직각 프리즘 P1의 제 1 반사면 사이의 광로중, 제 1 직각 프리즘 P1의 제 2 반사면과 시야 조리개 FS 사이의 광로중, 시야 조리개 FS와 제 2 직각 프리즘 P2의 제 1 반사면 사이의 광로중 및 제 2 직각 프리즘 P2의 제 2 반사면과 플레이트 P 사이의 광로중에는 상(像) 시프터로서의 평행 평면판 H1∼H4가 마련되어 있다. 상 시프터로서의 평행 평면판 H1∼H4는, 기준 상태에 있어서 그 평행면이 XY 평면을 따라 설정되고, X축 및 Y축으로 미소량만큼 회전할 수 있게 구성되어 있다. 평행 평면판 H1∼H4를 X축으로 미소량만큼 회전시키면, 플레이트 P상에 형성되는 상이 XY 평면에 있어서 Y 방향으로 미동(微動)(상 시프트)한다. 또한, 평행 평면판 H1∼H4를 Y축으로 미소량만큼 회전시키면, 플레이트 P상에 형성되는 상이 XY 평면에 있어서 X 방향으로 미동(상 시프트)한다.In the present embodiment, among the optical paths between the mask M and the first reflective surface of the first right-angle prism P1, among the optical paths between the second reflective surface of the first right-angle prism P1 and the field stop FS, the field stop FS and the second Parallel flat plates H1 to H4 as image shifters are provided in the optical path between the first reflective surfaces of the rectangular prism P2 and in the optical path between the second reflective surfaces of the second rectangular prism P2 and the plate P. The parallel plane plates H1 to H4 as the image shifter are configured such that their parallel planes are set along the XY plane in the reference state, and can rotate by a small amount in the X and Y axes. When the parallel plane plates H1 to H4 are rotated by a small amount on the X axis, the image formed on the plate P is finely moved (phase shifted) in the Y direction in the XY plane. When the parallel plane plates H1 to H4 are rotated by a small amount on the Y axis, the image formed on the plate P is finely moved (phase shifted) in the X direction in the XY plane.

이하, 각 투영 광학 유닛의 기본적인 동작에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 마스크 M상에 형성된 패턴은 조명 광학계 IL로부터의 조명광(노광광)에 의해 거의 균일한 조도로 조명된다. 마스크 M상의 각 조명 영역에 형성된 마스크 패턴으로부터 -Z 방향을 따라 진행한 광은, 평행 평면판 H1을 거친 후, 제 1 직각 프리즘 P1의 제 1 반사면에 의해 90°만큼 편향되어, -X 방향을 따라 제 1 반사 굴절 광학계 HK1에 입사한다.Hereinafter, the basic operation of each projection optical unit will be described. As described above, the pattern formed on the mask M is illuminated with almost uniform illuminance by the illumination light (exposure light) from the illumination optical system IL. The light propagated along the -Z direction from the mask pattern formed in each illumination region on the mask M is deflected by 90 ° by the first reflective surface of the first right-angle prism P1 after passing through the parallel plane plate H1, and in the -X direction. Thus incident on the first reflective refractive optical system HK1.

제 1 반사 굴절 광학계 HK1에 입사한 광은 제 1 굴절 광학계 S1을 거쳐서 제 1 오목면 반사 미러 M1에 도달한다. 제 1 오목면 반사 미러 M1에 의해 반사된 광은 다시 제 1 굴절 광학계 S1을 거쳐서 +X 방향을 따라 제 1 직각 프리즘 P1의 제 2 반사면에 입사한다. 제 1 직각 프리즘 P1의 제 2 반사면에 의해 90°만큼 편향되어 -Z 방향을 따라 진행한 광은, 평행 평면판 H2를 거친 후, 시야 조리개 FS 근방에 마스크 패턴의 1차 상을 형성한다. 또, 1차 상의 X 방향에 있어서의 횡(橫) 배율은 +1배이며, Y 방향에 있어서의 횡 배율은 -1배이다.Light incident on the first reflective refractive optical system HK1 reaches the first concave reflective mirror M1 via the first refractive optical system S1. The light reflected by the first concave reflecting mirror M1 again enters the second reflecting surface of the first right angle prism P1 along the + X direction via the first refractive optical system S1. The light which is deflected by 90 degrees by the second reflective surface of the first right-angle prism P1 and travels along the -Z direction passes through the parallel plane plate H2 and forms a primary image of a mask pattern near the field stop FS. In addition, the lateral magnification in the X direction of the primary phase is +1 times, and the lateral magnification in the Y direction is -1 times.

마스크 패턴의 1차 상으로부터 -Z 방향을 따라 진행한 광은, 평행 평면판 H3을 거친 후, 제 2 직각 프리즘 P2의 제 1 반사면에 의해 90°만큼 편향되어, -X 방향을 따라 제 2 반사 굴절 광학계 HK2에 입사한다. 제 2 반사 굴절 광학계 HK2에 입사한 광은 제 2 굴절 광학계 S2를 거쳐서 제 2 오목면 반사 미러 M2에 도달한다. 제 2 오목면 반사 미러 M2에 의해 반사된 광은 다시 제 2 굴절 광학계 S2를 거쳐서 +X 방향을 따라 제 2 직각 프리즘 P2의 제 2 반사면에 입사한다.The light propagated along the -Z direction from the primary image of the mask pattern is deflected by 90 ° by the first reflective surface of the second right angle prism P2 after passing through the parallel plane plate H3, and the second along the -X direction. Incident on the reflection refractive optical system HK2. Light incident on the second reflective refractive optical system HK2 reaches the second concave reflective mirror M2 via the second refractive optical system S2. The light reflected by the second concave reflecting mirror M2 again enters the second reflecting surface of the second right angle prism P2 along the + X direction via the second refractive optical system S2.

제 2 직각 프리즘 P2의 제 2 반사면에 의해 90°만큼 편향되어 -Z 방향을 따라 진행한 광은, 평행 평면판 H4를 거친 후, 플레이트 P상에 있어서 대응하는 노광 영역에 마스크 패턴의 2차 상을 형성한다. 여기서, 2차 상의 X 방향에 있어서의 횡 배율 및 Y 방향에 있어서의 횡 배율은 모두 +1배이다. 즉, 각 투영 광학 유닛을 거쳐서 플레이트 P상에 형성되는 마스크 패턴 상은 등배의 정립 정상이며, 각 투영 광학 유닛은 등배 정립계를 구성하고 있다.Light deflected by 90 ° by the second reflecting surface of the second right-angle prism P2 and traveling along the -Z direction passes through the parallel plane plate H4, and then the secondary of the mask pattern on the corresponding exposure area on the plate P. Form the phase. Here, the horizontal magnification in the X direction of the secondary phase and the horizontal magnification in the Y direction are both +1 times. That is, the mask pattern image formed on the plate P via each projection optical unit is an equal magnification normal, and each projection optical unit comprises the equal magnification system.

또한, 상술한 제 1 반사 굴절 광학계 HK1에서는 제 1 굴절 광학계 S1의 후 측 초점 위치 근방에 제 1 오목면 반사 미러 M1이 배치되어 있기 때문에, 마스크 M측 및 시야 조리개 FS측에 있어서 거의 텔레센트릭(telecentric)으로 된다. 또한, 제 2 반사 굴절 광학계 HK2에 있어서도 제 2 굴절 광학계 S2의 후측 초점 위치 근방에 제 2 오목면 반사 미러 M2가 배치되어 있기 때문에, 시야 조리개 FS측 및 플레이트 P측에 있어서 거의 텔레센트릭으로 된다. 그 결과, 각 투영 광학 유닛은거의 양측(마스크 M측 및 플레이트 P측)으로 텔레센트릭인 광학계이다.In addition, since the first concave reflecting mirror M1 is disposed in the vicinity of the rear focal position of the first refractive optical system S1 in the first reflective refractive optical system HK1 described above, it is almost telecentric on the mask M side and the field stop FS side. (telecentric). Moreover, also in the 2nd reflection refractive optical system HK2, since the 2nd concave reflection mirror M2 is arrange | positioned in the vicinity of the rear focal position of 2nd refractive optical system S2, it becomes almost telecentric on the field stop FS side and plate P side. . As a result, each projection optical unit is an optical system that is telecentric almost on both sides (mask M side and plate P side).

이렇게 해서, 복수의 투영 광학 유닛 PL1∼PL5로 구성된 투영 광학계 PL을 거친 광은, 플레이트 스테이지(도 1에서는 도시하지 않음) PS상에 있어서 플레이트 홀더(holder)를 거쳐서 XY 평면에 평행하게 지지된 플레이트 P상에 마스크 패턴 상을 형성한다. 즉, 상술한 바와 같이, 각 투영 광학 유닛 PL1∼PL5는 등배 정립계로서 구성되어 있기 때문에, 감광성 기판인 플레이트 P상에 있어서 각 조명 영역에 대응하도록 Y 방향에 나란한 복수의 사다리꼴 형상의 노광 영역에는 마스크 패턴의 등배 정립상(正立像)이 형성된다.In this way, the light which has passed through the projection optical system PL composed of the plurality of projection optical units PL1 to PL5 is supported in parallel to the XY plane via a plate holder on the plate stage (not shown in FIG. 1) PS. A mask pattern image is formed on P. That is, as described above, since each of the projection optical units PL1 to PL5 is configured as an equal magnification system, a plurality of trapezoidal exposure regions parallel to the Y-direction are provided on the plate P, which is a photosensitive substrate, to correspond to each illumination region. An equal magnification upright image of the mask pattern is formed.

그런데, 마스크 스테이지 MS에는 이 스테이지를 주사 방향인 X 방향을 따라 이동시키기 위한 긴 스트로크를 갖는 주사 구동계(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 마스크 스테이지 MS를 주사 직교 방향인 Y 방향을 따라 미소량만큼 이동시킴과 동시에 Z축으로 미소량만큼 회전시키기 위한 한 쌍의 정렬 구동계(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 그리고, 마스크 스테이지 MS의 위치 좌표가 이동 미러를 이용한 레이저 간섭계 MIF에 의해 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다.By the way, the mask stage MS is provided with the scanning drive system (not shown) which has a long stroke for moving this stage along the X direction which is a scanning direction. In addition, a pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving the mask stage MS by a minute amount along the Y direction, which is the scan orthogonal direction, and rotating the mask stage MS by a minute amount. And the position coordinate of the mask stage MS is comprised by the laser interferometer MIF using a moving mirror, and is comprised so that position control may be carried out.

마찬가지의 구동계가 플레이트 스테이지 PS에도 마련되어 있다. 즉, 플레이트 스테이지 PS를 주사 방향인 X 방향을 따라 이동시키기 위한 긴 스토로크를 갖는 주사 구동계(도시하지 않음), 플레이트 스테이지 PS를 주사 직교 방향인 Y 방향을 따라 미소량만큼 이동시킴과 동시에 Z축으로 미소량만큼 회전시키기 위한 한 쌍의 정렬 구동계(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 그리고, 플레이트 스테이지 PS의위치 좌표가 이동 미러를 이용한 레이저 간섭계 PIF에 의해서 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다.The same drive system is also provided in plate stage PS. That is, a scan drive system (not shown) having a long stroke for moving the plate stage PS along the X direction in the scanning direction, and the Z axis while moving the plate stage PS along the Y direction in the scanning orthogonal direction by a small amount. There is provided a pair of alignment drive systems (not shown) for rotating by a small amount. And the position coordinate of the plate stage PS is comprised by the laser interferometer PIF which used the moving mirror, and is comprised so that position control may be carried out.

또한, 마스크 M과 플레이트 P를 XY 평면을 따라 상대적으로 위치 정렬시키기 위한 수단으로서, 한 쌍의 정렬계 AL이 마스크 M의 윗쪽에 배치되어 있다. 정렬계 AL로서, 예를 들면 마스크 M상에 형성된 마스크 정렬 마크와 플레이트 P상에 형성된 플레이트 정렬 마크의 상대 위치를 화상 처리에 의해 구하는 방식의 정렬계를 이용할 수 있다.Further, as a means for aligning the mask M and the plate P relatively along the XY plane, a pair of alignment systems AL is disposed above the mask M. As the alignment system AL, for example, an alignment system in which the relative position of the mask alignment mark formed on the mask M and the plate alignment mark formed on the plate P can be obtained by image processing.

이렇게 해서, 마스크 스테이지 MS측의 주사 구동계 및 플레이트 스테이지 PS측의 주사 구동계의 작용에 의해, 복수의 투영 광학 유닛 PL1∼PL5로 이루어지는 투영 광학계 PL에 대하여 마스크 M과 플레이트 P를 일체적으로 동일 방향(X 방향)을 따라 이동시킴으로써, 마스크 P상의 패턴 영역 전체가 플레이트 P상의 노광 영역 전체에 전사(주사 노광)된다. 또, 복수의 사다리꼴 형상의 노광 영역의 형상 및 배치, 나아가서는 복수의 사다리꼴 형상의 조명 영역의 형상 및 배치에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 7-183212 호 공보 등에 상세한 설명이 기재되어 있고 중복하는 설명은 생략한다.In this manner, the mask M and the plate P are integrally formed in the same direction with respect to the projection optical system PL formed of the plurality of projection optical units PL1 to PL5 by the action of the scan driving system on the mask stage MS side and the scanning drive system on the plate stage PS side. By moving along the X direction), the entire pattern region on the mask P is transferred (scan exposure) to the entire exposure region on the plate P. FIG. In addition, about the shape and arrangement | positioning of several trapezoidal exposure area | region, and also the shape and arrangement | positioning of a some trapezoidal shape illumination area, detailed description is described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 7-183212, etc. Overlapping descriptions are omitted.

(실시예 1)(Example 1)

도 3은 본 실시예의 실시예 1에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다. 도 3에서는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)의 도시를 생략하고 있다. 실시예 1에 따른 투영 광학 유닛은 도 2에 도시하는 바와 같이 서로 완전히 동일한 구성을 갖는 한 쌍의 결상 광학계, 즉 제 1 결상 광학계 K1과 제 2 결상 광학계 K2로 구성되어 있다.3 is a diagram illustrating a lens configuration of a first imaging optical system (or a second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the first embodiment of the present embodiment. In FIG. 3, illustration of the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) is omitted. As shown in Fig. 2, the projection optical unit according to the first embodiment is composed of a pair of imaging optical systems having the same configuration as each other, that is, the first imaging optical system K1 and the second imaging optical system K2.

실시예 1에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)내의 제 1 반사 굴절 광학계 HK1(제 2 반사 굴절 광학계 HK2)은 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로부터 순서대로 양(兩)볼록 렌즈 L11(L21)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L12(L22)와, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L13(L23)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)로 구성되어 있다.The first reflection refractive optical system HK1 (second reflection refractive optical system HK2) in the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the first embodiment is the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side. Biconvex lens L11 (L21), buminiscus lens L12 (L22) whose concave surface faces toward 1st right angle prism P1 (2nd right angle prism P2), and 1st right angle prism P1 (first) Buminiscus lens L13 (L23) with a concave surface facing toward the second right prism P2), and a first concave reflecting mirror M1 (second concave surface facing toward the first right prism P1 (second right prism P2) side) Reflection mirror M2).

또, 부미니스커스 렌즈 L12(L22)의 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측의 오목면 및 부미니스커스 렌즈 L13(L23)의 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)측의 볼록면이 비구면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 양볼록 렌즈 L11(L21)과 부미니스커스 렌즈 L12(L22)가 정의 굴절력을 갖는 정렌즈군 G1P(G2P)를 구성하고, 부미니스커스 렌즈 L13(L23)이 부의 굴절력을 갖는 부렌즈군 G1N(G2N)을 구성하고 있다. 또한, 평행 평면판 H1(H3)과 H2(H4)는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)에 대해 대칭적으로 배치되어 있다.Further, the concave surface on the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side of the buminicus lens L12 (L22) and the first concave reflection mirror M1 (second concave) of the buminicus lens L13 (L23). The convex surface on the side of the surface reflection mirror M2 is formed in an aspheric shape. In addition, the biconvex lens L11 (L21) and the buminicus lens L12 (L22) constitute the positive lens group G1P (G2P) having positive refractive power, and the negative lens group L13 (L23) has negative refractive power. The lens group G1N (G2N) is constituted. In addition, the parallel plane plates H1 (H3) and H2 (H4) are symmetrically arranged with respect to the first right angle prism P1 (second right angle prism P2).

또, 각 실시예에 있어서, 비구면은 광축에 수직인 방향의 높이를 y로 하고, 비구면의 정점(頂点)에 있어서의 접평면으로부터 높이 y에 있어서의 비구면상의 위치까지의 광축에 따른 거리(사그(sag)량)를 x로 하고, 정점 곡률 반경을 r로 하고,원추 계수를 κ로 하며, n차 비구면 계수를 Cn으로 했을 때, 이하의 수학식 3으로 표현된다.In each embodiment, the aspherical surface has a height in the direction perpendicular to the optical axis y, and the distance along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspherical surface to the aspherical position at the height y (sag ( When sag) amount) is x, the vertex curvature radius is r, the cone coefficient is k, and the n-th aspherical coefficient is C n , it is expressed by the following expression (3).

각 실시예에 있어서, 비구면 형상으로 형성된 렌즈면에는 면번호의 우측에 * 표시를 부여하고 있다.In each embodiment, the * surface is given to the right side of the surface number on the lens surface formed in aspherical shape.

다음 표 1에, 실시예 1에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 제원의 값을 나타낸다. 표 1의 주요 제원으로 있어서, NA는 물체측에서의 개구수(상측에서의 개구수도 동일)를, Y0은 최대 상 높이를 각각 나타내고 있다. 또한, 표 1의 광학 부재 제원에 있어서, 제 1 컬럼의 면번호는 물체면(제 1 결상 광학계 K1에서는 마스크면, 제 2 결상 광학계 K2에서는 시야 조리개면)으로부터의 광선 진행 방향에 따른 면의 순서를, 제 2 컬럼의 r은 각 면의 곡률 반경(비구면인 경우에는 정점 곡률 반경 : ㎜)을, 제 3 컬럼의 d는 각 면의 축상(軸上) 간격, 즉 면 간격(㎜)을, 제 4 컬럼의 ng는 g선(λ= 436㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 5 컬럼의 nh는 h선(λ= 406㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 6 컬럼의 ni는 i선(λ= 365㎚)의 광에 대한 굴절률을 각각 나타내고 있다. 또한, 표 1의 수학식 대응값에 있어서, Fs는 제 1 굴절 광학계 S1(제 2 굴절 광학계 S2)의 초점 거리를, fGP는 정렌즈군 G1P(G2P)의 초점 거리를 각각 나타내고 있다.In following Table 1, the value of the specification of the 1st imaging optical system K1 (2nd imaging optical system K2) of the projection optical unit which concerns on Example 1 is shown. In the main specifications of Table 1, NA represents the numerical aperture on the object side (the numerical aperture on the upper side is also the same), and Y0 represents the maximum image height, respectively. In addition, in the optical member specification of Table 1, the surface number of a 1st column is order of the surface according to the light propagation direction from an object surface (mask surface in 1st imaging optical system K1, and visual field aperture surface in 2nd imaging optical system K2). Where r in the second column is the radius of curvature of each face (vertical radius of curvature in the case of an aspherical surface: mm), and d in the third column is the axial spacing of each face, i.e. Ng in the fourth column is the refractive index for light at g line (λ = 436 nm), nh in the fifth column is the refractive index for light at h line (λ = 406 nm), and ni is i line in the sixth column. The refractive index with respect to ((lambda) = 365 nm) light is shown, respectively. In Table 1, F s denotes a focal length of the first refractive optical system S1 (second refractive optical system S2), and f GP denotes a focal length of the positive lens group G1P (G2P), respectively.

(표 1)Table 1

또한, 다음 표 2에, 실시예 1에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 상 높이마다의 파면 수차의 rms(root mean square)값을 나타낸다. 또, 표 2에 있어서, Wrms(g)는 g선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(h)는 h선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(i)는 i선에 대한 파면 수차의 rms값을 각각 나타내고 있다.In addition, in Table 2 below, the rms (root mean square) value of wavefront aberration for each image height of the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to Example 1 is shown. In Table 2, Wrms (g) is the rms value of the wavefront aberration for g line, Wrms (h) is the rms value of the wavefront aberration for h line, and Wrms (i) is the wavefront aberration for i line The rms value of is shown, respectively.

(표 2)Table 2

표 2를 참조하면, 실시예 1의 투영 광학 유닛에서는 g선의 광, h선의 광 및i선의 광에 대하여 양호하게 색 수차 보정되고 또한 상면 만곡도 양호하게 보정되어 있는 것, 즉 양호한 광학 성능이 확보되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to Table 2, in the projection optical unit of Example 1, the chromatic aberration is corrected with respect to the light of the g line, the light of the h line, and the light of the i line, and the image curvature is also corrected well, that is, good optical performance is ensured. I can see that there is.

(실시예 2)(Example 2)

도 4는 본 실시예의 실시예 2에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다. 도 4에서는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)의 도시를 생략하고 있다. 실시예 2에 따른 투영 광학 유닛도 실시예 1과 마찬가지로, 서로 완전히 동일한 구성을 갖는 한 쌍의 결상 광학계, 즉 제 1 결상 광학계 K1과 제 2 결상 광학계 K2로 구성되어 있다.4 is a diagram showing a lens configuration of the first imaging optical system (or the second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the second embodiment of the present embodiment. In FIG. 4, illustration of the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) is omitted. Like the first embodiment, the projection optical unit according to the second embodiment is also composed of a pair of imaging optical systems having the same configuration as each other, that is, the first imaging optical system K1 and the second imaging optical system K2.

실시예 2에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)내의 제 1 반사 굴절 광학계 HK1(제 2 반사 굴절 광학계 HK2)은 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로부터 순서대로 양볼록 렌즈 L11(L21)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L12(L22)와, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 정미니스커스 렌즈 L13(L23)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L14(L24)와, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)로 구성되어 있다.The first reflection refractive optical system HK1 (second reflection refractive optical system HK2) in the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the second embodiment has the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side Biconvex lens L11 (L21), buminicus lens L12 (L22) whose concave surface faces toward 1st right angle prism P1 (2nd right angle prism P2), and 1st right angle prism P1 (2nd right angle prism) P2), the normal miniature lens L13 (L23) with the concave surface facing, the buminicus lens L14 (L24) with the concave surface facing the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side, and the first right angle prism P1. It consists of the 1st concave reflection mirror M1 (2nd concave reflection mirror M2) which a concave surface faces to the (2nd right angle prism P2) side.

또, 부미니스커스 렌즈 L14(L24)의 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측의 오목면이 비구면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 양볼록 렌즈 L11(L21),부미니스커스 렌즈 L12(L22) 및 정미니스커스 렌즈 L13(L23)이 정의 굴절력을 갖는 정렌즈군 G1P(G2P)를 구성하고, 부미니스커스 렌즈 L14(L24)가 부의 굴절력을 갖는 부렌즈군 G1N(G2N)을 구성하고 있다. 또한, 평행 평면판 H1(H3)과 H2(H4)는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)에 대하여 대칭적으로 배치되어 있다.Moreover, the concave surface of the 1st rectangular prism P1 (2nd rectangular prism P2) side of buminicus lens L14 (L24) is formed in aspherical shape. In addition, biconvex lens L11 (L21), buminicus lens L12 (L22), and positive minicus lens L13 (L23) constitute positive lens group G1P (G2P) having positive refractive power, and the buminicus lens L14 (L24) constitutes negative lens group G1N (G2N) having negative refractive power. In addition, the parallel plane plates H1 (H3) and H2 (H4) are symmetrically arranged with respect to the first right angle prism P1 (second right angle prism P2).

다음 표 3에, 실시예 2에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 제원의 값을 나타낸다. 표 3의 주요 제원에 있어서, NA는 물체측에서의 개구수(상측에서의 개구수도 동일)를, Y0은 최대 상 높이를 각각 나타내고 있다. 또한, 표 3의 광학 부재 제원에 있어서, 제 1 컬럼의 면번호는 물체면(제 1 결상 광학계 K1에서는 마스크면, 제 2 결상 광학계 K2에서는 시야 조리개면)으로부터의 광선 진행 방향에 따른 면의 순서를, 제 2 컬럼의 r은 각 면의 곡률 반경(비구면인 경우에는 정점 곡률 반경 : ㎜)을, 제 3 컬럼의 d는 각 면의 축상 간격, 즉 면 간격(㎜)을, 제 4 컬럼의 ng는 g선(λ= 436㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 5 컬럼의 nh는 h선(λ= 406㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 6 컬럼의 ni는 i선(λ= 365㎚)의 광에 대한 굴절률을 각각 나타내고 있다. 또한, 표 3의 수학식 대응값에 있어서, Fs는 제 1 굴절 광학계 S1(제 2 굴절 광학계 S2)의 초점 거리를, fGP는 정렌즈군 G1P(G2P)의 초점 거리를 각각 나타내고 있다.In following Table 3, the value of the specification of the 1st imaging optical system K1 (2nd imaging optical system K2) of the projection optical unit which concerns on Example 2 is shown. In the main specifications of Table 3, NA represents the numerical aperture on the object side (the numerical aperture on the upper side is also the same), and Y0 represents the maximum image height, respectively. In addition, in the optical member specification of Table 3, the surface number of a 1st column is order of the surface according to the light propagation direction from an object surface (mask surface in 1st imaging optical system K1, and field of view aperture surface in 2nd imaging optical system K2). Where r in the second column is the radius of curvature of each face (vertical radius of curvature in the case of aspherical surface: mm), d in the third column is the axial spacing of each face, ie the face spacing (mm), ng is the refractive index for light of g line (λ = 436 nm), nh of the fifth column is the refractive index for light of h line (λ = 406 nm), and ni for the sixth column is i line (λ = 365 The refractive index with respect to light of (nm) is shown, respectively. In Table 3, F s represents the focal length of the first refractive optical system S1 (the second refractive optical system S2), and f GP represents the focal length of the positive lens group G1P (G2P), respectively.

(표 3)Table 3

또한, 다음 표 4에, 실시예 2에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 상 높이마다의 파면 수차의 rms(root mean square)값을 나타낸다. 또, 표 4에 있어서, Wrms(g)는 g선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(h)는 h선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(i)는 i선에 대한 파면 수차의 rms값을 각각 나타내고 있다.In addition, in Table 4 below, the rms (root mean square) value of wavefront aberration for each image height of the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to Example 2 is shown. In Table 4, Wrms (g) is the rms value of the wave front aberration for the g line, Wrms (h) is the rms value of the wave front aberration for the h line, and Wrms (i) is the wavefront aberration for the i line. The rms value of is shown, respectively.

(표 4)Table 4

표 4를 참조하면, 실시예 2의 투영 광학 유닛에서는 g선의 광, h선의 광 및 i선의 광에 대하여 양호하게 색 수차 보정되고 또한 상면 만곡도 양호하게 보정되어 있는 것, 즉 양호한 광학 성능이 확보되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to Table 4, in the projection optical unit of Example 2, the chromatic aberration is corrected with respect to the light of the g line, the light of the h line, and the light of the i line, and the image surface curvature is also corrected well, that is, good optical performance is ensured. I can see that there is.

(실시예 3)(Example 3)

도 5는 본 실시예의 실시예 3에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계(또는 제 2 결상 광학계 K2)의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다. 도 5에서는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)의 도시를 생략하고 있다. 실시예 3에 따른 투영 광학 유닛도 실시예 1 및 실시예 2와 마찬가지로, 서로 완전히 동일한 구성을 갖는 한 쌍의 결상 광학계, 즉 제 1 결상 광학계 K1과 제 2 결상 광학계 K2로 구성되어 있다.5 is a diagram illustrating a lens configuration of a first imaging optical system (or a second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the third embodiment of the present embodiment. In FIG. 5, illustration of the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) is omitted. Like the first and second embodiments, the projection optical unit according to the third embodiment is also composed of a pair of imaging optical systems having the same configuration as each other, that is, the first imaging optical system K1 and the second imaging optical system K2.

실시예 3에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)내의 제 1 반사 굴절 광학계 HK1(제 2 반사 굴절 광학계 HK2)은 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로부터 순서대로 양볼록 렌즈 L11(L21)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L12(L22)와, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 부미니스커스 렌즈 L13(L23)과, 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)측으로 오목면이 향하는 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)로 구성되어 있다.The first reflection refractive optical system HK1 (second reflection refractive optical system HK2) in the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to the third embodiment is the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side Biconvex lens L11 (L21), buminicus lens L12 (L22) whose concave surface faces toward 1st right angle prism P1 (2nd right angle prism P2), and 1st right angle prism P1 (2nd right angle prism) Buminicus lens L13 (L23) with a concave surface facing toward P2) and a first concave reflection mirror M1 (second concave reflecting mirror M2 with concave facing toward the first right angle prism P1 (second right angle prism P2) side) It consists of).

또, 양볼록 렌즈 L11(L21)의 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)측의 볼록면, 부미니스커스 렌즈 L12(L22)의 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)측의 볼록면 및 부미니스커스 렌즈 L13(L23)의 제 1 오목면 반사 미러 M1(제 2 오목면 반사 미러 M2)측의 볼록면이 비구면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 양볼록 렌즈 L11(L21)과 부미니스커스 렌즈 L12(L22)가 정의 굴절력을 갖는 정렌즈군 G1P(G2P)를 구성하고, 부미니스커스 렌즈 L13(L23)이 부의 굴절력을 갖는 부렌즈군 G1N(G2N)을 구성하고 있다. 또한, 평행 평면판 H1(H3)과H2(H4)는 제 1 직각 프리즘 P1(제 2 직각 프리즘 P2)에 대하여 대칭적으로 배치되어 있다.In addition, the convex surface on the first concave reflection mirror M1 (second concave reflection mirror M2) side of the biconvex lens L11 (L21) and the first concave reflection mirror M1 of the buminiscus lens L12 (L22) (made of 2 The convex surface on the concave reflection mirror M2 side and the convex surface on the first concave reflection mirror M1 (second concave reflection mirror M2) side of the buminicus lens L13 (L23) are formed in an aspheric shape. In addition, the biconvex lens L11 (L21) and the buminicus lens L12 (L22) constitute the positive lens group G1P (G2P) having positive refractive power, and the negative lens group L13 (L23) has negative refractive power. The lens group G1N (G2N) is constituted. In addition, the parallel plane plates H1 (H3) and H2 (H4) are symmetrically arranged with respect to the first right angle prism P1 (second right angle prism P2).

다음 표 5에, 실시예 3에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 제원의 값을 나타낸다. 표 5의 주요 제원에 있어서, NA는 물체측에서의 개구수(상측에서의 개구수도 동일)를, Y0은 최대 상 높이를 각각 나타내고 있다. 또한, 표 5의 광학 부재 제원에 있어서, 제 1 컬럼의 면번호는 물체면(제 1 결상 광학계 K1에서는 마스크면, 제 2 결상 광학계 K2에서는 시야 조리개면)으로부터의 광선 진행 방향에 따른 면의 순서를, 제 2 컬럼의 r은 각 면의 곡률 반경(비구면인 경우에는 정점 곡률 반경 : ㎜)을, 제 3 컬럼의 d는 각 면의 축상 간격, 즉 면 간격(㎜)을, 제 4 컬럼의 ng는 g선(λ= 436㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 5 컬럼의 nh는 h선(λ= 406㎚)의 광에 대한 굴절률을, 제 6 컬럼의 ni는 i선(λ= 365㎚)의 광에 대한 굴절률을 각각 나타내고 있다. 또한, 표 5의 수학식 대응값에 있어서, Fs는 제 1 굴절 광학계 S1(제 2 굴절 광학계 S2)의 초점 거리를, fGP는 정렌즈군 G1P(G2P)의 초점 거리를 각각 나타내고 있다.In following Table 5, the value of the specification of the 1st imaging optical system K1 (2nd imaging optical system K2) of the projection optical unit which concerns on Example 3 is shown. In the main specifications of Table 5, NA represents the numerical aperture on the object side (the numerical aperture on the upper side is also the same), and Y0 represents the maximum image height, respectively. In addition, in the optical member specification of Table 5, the surface number of a 1st column is order of the surface according to the light propagation direction from an object surface (mask surface in 1st imaging optical system K1, and visual field aperture surface in 2nd imaging optical system K2). Where r in the second column is the radius of curvature of each face (vertical radius of curvature in the case of aspherical surface: mm), d in the third column is the axial spacing of each face, ie the face spacing (mm), ng is the refractive index for light of g line (λ = 436 nm), nh of the fifth column is the refractive index for light of h line (λ = 406 nm), and ni for the sixth column is i line (λ = 365 The refractive index with respect to light of (nm) is shown, respectively. In Table 5, F s denotes a focal length of the first refractive optical system S1 (second refractive optical system S2), and f GP denotes a focal length of the positive lens group G1P (G2P).

(표 5)Table 5

또한, 다음 표 6에, 실시예 3에 따른 투영 광학 유닛의 제 1 결상 광학계 K1(제 2 결상 광학계 K2)의 상 높이마다의 파면 수차의 rms(root mean square)값을 나타낸다. 또, 표 6에 있어서, Wrms(g)는 g선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(h)는 h선에 대한 파면 수차의 rms값을, Wrms(i)는 i선에 대한 파면 수차의 rms값을 각각 나타내고 있다.In addition, in Table 6 below, the rms (root mean square) value of wavefront aberration for each image height of the first imaging optical system K1 (second imaging optical system K2) of the projection optical unit according to Example 3 is shown. In Table 6, Wrms (g) is the rms value of the wavefront aberration for g line, Wrms (h) is the rms value of the wavefront aberration for h line, and Wrms (i) is the wavefront aberration for i line The rms value of is shown, respectively.

(표 6)Table 6

표 6을 참조하면, 실시예 3의 투영 광학 유닛에서는 g선의 광, h선의 광 및 i선의 광에 대하여 양호하게 색 수차 보정되고 또한 상면 만곡도 양호하게 보정되어 있는 것, 즉 양호한 광학 성능이 확보되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to Table 6, in the projection optical unit of Example 3, chromatic aberration correction and image curvature correction are satisfactorily corrected for light of g line, light of h line and light of i line, that is, good optical performance is ensured. I can see that there is.

도 1에 나타내는 본 실시예에 있어서의 각 광학 부재 및 각 스테이지 등을 전술한 바와 같은 기능을 달성하도록, 전기적, 기계적 또는 광학적으로 연결함으로써, 본 실시예에 따른 노광 장치를 제작할 수 있다. 그리고, 조명 광학계 IL에 의해서 마스크를 조명하고(조명 공정), 투영 광학 유닛 PL1∼PL5로 이루어지는 투영 광학계 PL을 이용하여 마스크에 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판에 주사 노광하는(노광 공정) 것에 의해, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 도 1에 도시하는 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 장치를 얻을 때의 방법의 일례에 대해서 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.The optical exposure apparatus according to the present embodiment can be manufactured by electrically, mechanically or optically connecting the optical members, the stages, and the like in the present embodiment shown in FIG. 1 to achieve the functions described above. Then, the mask is illuminated by the illumination optical system IL (lighting step), and the scanning pattern formed on the mask is subjected to scanning exposure (exposure step) on the photosensitive substrate using the projection optical system PL consisting of the projection optical units PL1 to PL5. Micro devices (semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 6. do.

우선, 도 6의 단계 301에 있어서, 1로트의 웨이퍼상에 금속막이 증착된다.다음 단계 302에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 금속막상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에 있어서, 도 1에 도시하는 노광 장치를 이용하여, 마스크상의 패턴 상이 그 투영 광학계(투영 광학 유닛)를 거쳐서, 그 1로트의 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다. 그 후, 단계 304에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토레지스트의 현상이 행해진 후, 단계 305에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 실행함으로써, 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 더 위의 레이어의 회로 패턴 형성 등을 실행함으로써, 반도체 소자 등의 장치가 제조된다. 상술한 반도체 장치 제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 장치를 스루풋이 좋게 얻을 수 있다.First, in step 301 of FIG. 6, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied onto the metal film on one lot of wafers. Then, in step 303, the pattern image on a mask is exposed and transferred sequentially to each shot region of the one lot of wafers via the projection optical system (projection optical unit) using the exposure apparatus shown in FIG. Thereafter, in step 304, the development of the photoresist on the one lot of wafers is performed, and then, in step 305, etching is performed on the one lot of wafers with the resist pattern as a mask to correspond to the pattern on the mask. Circuit patterns are formed in each shot region on each wafer. Thereafter, by forming a circuit pattern of the upper layer or the like, an apparatus such as a semiconductor element is manufactured. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having a very fine circuit pattern can be obtained with good throughput.

또한, 도 1에 도시하는 노광 장치에서는, 플레이트(유리 기판)상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수도 있다. 이하, 도 7의 흐름도를 참조하여, 이 때의 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 7에 있어서, 패턴 형성 공정(단계 401)에서는 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광하는, 소위 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서, 감광성 기판상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은, 현상 공정, 에칭 공정, 레티클 박리 공정 등의 각 공정을 거치는 것에 의해 기판상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음 컬러 필터 형성 공정(단계 402)으로 이행한다.Moreover, in the exposure apparatus shown in FIG. 1, the liquid crystal display element as a microdevice can also be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 7, an example of the method at this time is demonstrated. In Fig. 7, in the pattern formation step (step 401), a so-called photolithography step is performed in which a mask pattern is transferred to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. By this optical lithography process, a predetermined pattern including a plurality of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate is subjected to each step such as a developing step, an etching step, a reticle peeling step, or the like to form a predetermined pattern on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step (step 402).

다음에, 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에서는 R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(단계 402) 후에, 셀 조립 공정(단계 403)이 실행된다. 셀 조립 공정(단계 403)에서는 패턴 형성 공정(단계 401)에 의해 얻은 소정 패턴을 갖는 기판 및 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에 의해 얻은 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 셀 조립 공정(단계 403)에서는, 예컨대, 패턴 형성 공정(단계 401)에 의해 얻은 소정 패턴을 갖는 기판 및 컬러 필터 형성 공정(단계 402)에 의해 얻은 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여 액정 패널(액정 셀)을 제조한다.Next, in the color filter forming step (step 402), a plurality of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three of R, G, and B A color filter in which a set of three stripe filters is arranged in a plurality of horizontal scanning line directions is formed. Then, after the color filter forming step (step 402), the cell assembly step (step 403) is executed. In the cell assembly step (step 403), a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using a substrate having a predetermined pattern obtained by the pattern forming step (step 401) and a color filter obtained by the color filter forming step (step 402). . In the cell assembly process (step 403), for example, a liquid crystal is injected between a substrate having a predetermined pattern obtained by the pattern forming process (step 401) and the color filter obtained by the color filter forming process (step 402) to form a liquid crystal panel (liquid crystal Cell).

그 후, 모듈 조립 공정(단계 404)에 의해, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 실행시키는 전기 회로, 백라이트 등의 각 부품을 장착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 스루풋이 좋게 얻을 수 있다.Thereafter, by the module assembling process (step 404), components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are mounted and completed as a liquid crystal display element. According to the manufacturing method of the liquid crystal display element mentioned above, the throughput can be obtained with good liquid crystal display element which has a very fine circuit pattern.

또, 상술한 실시예에서는 각 투영 광학 유닛이 한 쌍의 결상 광학계를 갖는 멀티주사형 투영 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 각 투영 광학 유닛이 하나 또는 3개 이상의 결상 광학계를 갖는 형식의 멀티주사형 투영 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 특히, 각 투영 광학 유닛이 하나의 결상 광학계를 갖는 경우, 직각 프리즘의 제 1 반사면 또는 제 2 반사면을 다하(Dachkanto)면으로서 구성하는 것에 의해, 하나의 결상 광학계에서 등배의 정립 정상을 형성하는 것도 가능하다.Incidentally, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a multi-scan type projection exposure apparatus in which each projection optical unit has a pair of imaging optical systems, but each projection optical unit has a form of one or three or more imaging optical systems. The present invention can also be applied to a multi-scan type projection exposure apparatus. In particular, when each projection optical unit has one imaging optical system, by forming the first reflective surface or the second reflective surface of the rectangular prism as the Dachkanto surface, an equal magnification normalization is formed in one imaging optical system. It is also possible.

또한, 상술한 실시예에서는 광원으로서 초고압 수은 램프를 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 다른 적당한 광원을 이용할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 노광 파장은 g선, h선, i선 등에 특별히 한정되는 것은 아니다.In addition, although the ultra-high pressure mercury lamp is used as a light source in the Example mentioned above, other suitable light sources can be used without being limited to this. That is, in this invention, exposure wavelength is not specifically limited to g line | wire, h line | wire, i line | wire, etc ..

또한, 상술한 실시예에서는 복수의 투영 광학 유닛으로 구성된 투영 광학계에 대하여 마스크 및 감광성 기판을 이동시키면서 주사 노광을 행하는 멀티주사형 투영 노광 장치에 대하여 본 발명을 설명하고 있다. 그러나, 복수의 투영 광학 유닛으로 구성된 투영 광학계에 대하여 마스크 및 감광성 기판을 이동시키는 일없이 일괄적인 노광을 행하는 투영 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 단일 투영 광학 유닛으로 구성된 투영 광학계에 대하여 마스크 및 감광성 기판을 이동시키면서 주사 노광을 행하는 주사형 투영 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.In addition, in the above-described embodiment, the present invention has been described with respect to a multi-scan type projection exposure apparatus that performs scanning exposure while moving a mask and a photosensitive substrate with respect to a projection optical system composed of a plurality of projection optical units. However, the present invention can also be applied to a projection exposure apparatus that performs collective exposure without moving a mask and a photosensitive substrate with respect to a projection optical system composed of a plurality of projection optical units. The present invention can also be applied to a scanning projection exposure apparatus that performs scanning exposure while moving a mask and a photosensitive substrate with respect to a projection optical system composed of a single projection optical unit.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비교적 적은 파워 광학 부재로 구성되어 있음에도 불구하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은 파장 범위에 대하여 색 수차가 양호하게 보정된, 거의 등배의 배율을 갖는 반사 굴절형 결상 광학계(투영 광학 유닛)를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, despite being composed of a relatively small power optical member, for example, chromatic aberration is well corrected over a wide wavelength range including, for example, g-line, h-line, and i-line, almost equal multiples. A reflective refraction type imaging optical system (projection optical unit) having a magnification of can be realized.

또한 본 발명에 의하면, 상술한 양호한 광학 성능을 갖는 복수의 결상 광학계를 갖는 투영 광학계를 구비하고, 예를 들면 g선, h선 및 i선을 포함하는 넓은파장 범위의 노광광을 이용하여 스루풋이 높은 양호한 노광을 실행할 수 있는 노광 장치를 실현할 수 있다.Further, according to the present invention, a projection optical system having a plurality of imaging optical systems having the above-described good optical performance is provided, and throughput is achieved by using exposure light having a wide wavelength range including, for example, g line, h line, and i line. An exposure apparatus capable of performing high favorable exposure can be realized.

또한, 본 발명에 따라 구성된 노광 장치를 이용한 양호한 노광에 의해, 큰 면적에서 양호한 마이크로 디바이스로서, 예를 들면 고정밀도인 액정 표시 소자 등을 제조할 수 있다.In addition, with good exposure using the exposure apparatus constructed in accordance with the present invention, a high-precision liquid crystal display element or the like can be produced as a good micro device in a large area.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

Claims (21)

물체면의 상(像)을 상면(像面)에 형성하는 결상 광학계에 있어서,In an imaging optical system in which an image of an object surface is formed on an image surface, 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 포함하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체의 상을 형성하도록 구성되며,A refractive optical system and a concave reflective mirror, and configured to form an image of the object on the upper surface via the refractive optical system after light from the object plane is reflected by the concave reflective mirror via the refractive optical system; , 상기 굴절 광학계는 적어도 하나의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 부(負)렌즈를 포함하는 것The refractive optical system includes a sub-lens in which at least one refractive surface is formed in an aspherical shape 을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized in that. 물체면의 상을 상면에 형성하는 결상 광학계에 있어서,In the imaging optical system which forms the image of the object surface on the image surface, 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 포함하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체의 상을 형성하도록 구성되며,A refractive optical system and a concave reflective mirror, and configured to form an image of the object on the upper surface via the refractive optical system after light from the object plane is reflected by the concave reflective mirror via the refractive optical system; , 상기 굴절 광학계는 상기 물체측으로부터 순서대로 정(正)의 굴절력을 갖는 정(正)렌즈군과, 부(負)의 굴절력을 갖는 부(負)렌즈군을 포함하고,The refractive optical system includes a positive lens group having positive refractive power in order from the object side, and a negative lens group having negative refractive power, 상기 부렌즈군은 적어도 하나의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 포함하는 것The negative lens group includes a lens in which at least one refractive surface is formed in an aspheric shape. 을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized in that. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈는The at least one refractive surface lens is formed in an aspherical shape 상기 정렌즈군측으로 오목면이 향하는 제 1 굴절면과,A first refracting surface of which the concave surface faces toward the positive lens group; 상기 오목면 반사 미러측으로 볼록면이 향하는 제 2 굴절면을 포함하는 것Comprising a second refracting surface that faces toward the concave reflecting mirror 을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized in that. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 정렌즈군은 적어도 하나의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.The positive lens group is an imaging optical system, characterized in that at least one refractive surface includes a lens formed in an aspheric shape. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 정렌즈군은 적어도 하나의 굴절면이 비구면 형상으로 형성된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.The positive lens group is an imaging optical system, characterized in that at least one refractive surface includes a lens formed in an aspheric shape. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 굴절 광학계의 초점 거리를 fs로 하고, 상기 정렌즈군의 초점 거리를 fGP라고 할 때,When the focal length of the refractive optical system is f s and the focal length of the positive lens group is f GP , (수학식 2)(Equation 2) 상기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized by satisfying the above expression (2). 물체면의 상을 상면에 형성하는 결상 광학계에 있어서,In the imaging optical system which forms the image of the object surface on the image surface, 소정의 기준 광축을 따라 배치된 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 포함하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체의 상을 형성하도록 구성되며,A refractive optical system and a concave reflecting mirror disposed along a predetermined reference optical axis, wherein light from the object plane is reflected by the concave reflecting mirror through the refractive optical system and then on the upper surface via the refractive optical system; Configured to form an image of an object, 상기 굴절 광학계는, 비구면 형상으로 형성된 비구면 형상의 굴절면을 포함하며, 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 상기 비구면 형상의 굴절면까지의 상기 기준 광축에 따른 거리를 L1로 하고, 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 상기 물체면까지의 거리를 LT라고 할 때,The refractive optical system includes an aspherical refractive surface formed in an aspherical shape, the distance along the reference optical axis from the reflective surface of the concave reflective mirror to the refractive surface of the aspherical surface is L1, and the When the distance from the reflecting surface to the object surface is LT, (수학식 1)(Equation 1) 상기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized by satisfying the above formula (1). 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 굴절 광학계의 초점 거리를 fs로 하고, 상기 정렌즈군의 초점 거리를 fGP라고 할 때,When the focal length of the refractive optical system is f s and the focal length of the positive lens group is f GP , (수학식 2)(Equation 2) 상기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system, characterized by satisfying the above expression (2). 물체면의 상을 상면에 형성하는 결상 광학계에 있어서,In the imaging optical system which forms the image of the object surface on the image surface, 소정의 기준 광축을 따라 배치된 굴절 광학계와 오목면 반사 미러를 포함하고, 상기 물체면으로부터의 광이 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 오목면 반사 미러에 의해 반사된 후에 상기 굴절 광학계를 거쳐서 상기 상면에 상기 물체의 상을 형성하도록 구성되며,A refractive optical system and a concave reflecting mirror disposed along a predetermined reference optical axis, wherein light from the object plane is reflected by the concave reflecting mirror through the refractive optical system and then on the upper surface via the refractive optical system; Configured to form an image of an object, 상기 굴절 광학계는, 비구면 형상으로 형성된 비구면 형상의 굴절면을 포함하고, 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 상기 비구면 형상의 굴절면까지의 상기 기준 광축에 따른 거리를 L1로 하고, 상기 오목면 반사 미러의 반사면으로부터 상기 물체면까지의 거리를 LT라고 할 때,The refractive optical system includes an aspherical refractive surface formed in an aspherical shape, the distance along the reference optical axis from the reflective surface of the concave reflective mirror to the refracting surface of the aspherical surface is L1, and the When the distance from the reflecting surface to the object surface is LT, 상기 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.An imaging optical system characterized by satisfying the above conditions. 청구항 1 내지 9중 어느 한 항에 기재된 결상 광학계와,The imaging optical system according to any one of claims 1 to 9, 상기 물체면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명 광학계Illumination optical system for illuminating the mask set on the object surface 를 포함하되,Including but not limited to: 상기 결상 광학계를 거쳐서 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 상면에 설정된 감광성 기판으로 투영 노광하는 것Projecting and exposing the pattern formed on the mask to the photosensitive substrate set on the upper surface via the imaging optical system 을 특징으로 하는 노광 장치.An exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 조명 광학계는 조명 조건을 변경하기 위해 상기 결상 광학계의 동공에서의 광 강도 분포를 변경하는 변경 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.And said illumination optical system includes changing means for changing the light intensity distribution in the pupil of said imaging optical system in order to change illumination conditions. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 조명 광학계는The illumination optical system 조명 조건을 변경하기 위해 상기 결상 광학계의 동공에서의 광 강도 분포를변경하는 변경 수단과,Changing means for changing the light intensity distribution in the pupil of the imaging optical system to change the illumination condition; 상기 감광성 기판을 균일하게 조명하기 위한 광학 적분기를 포함하는 것Comprising an optical integrator for uniformly illuminating the photosensitive substrate 을 특징으로 하는 노광 장치.An exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 소정 방향을 따라 배열된 복수의 투영 광학 유닛을 포함하는 투영 광학계와,A projection optical system including a plurality of projection optical units arranged along a predetermined direction, 상기 물체면에 설정된 마스크를 조명하기 위한 조명 광학계Illumination optical system for illuminating the mask set on the object surface 를 포함하되,Including but not limited to: 상기 투영 광학 유닛은 청구항 1 내지 9중 어느 한 항에 기재된 복수의 결상 광학계를 포함하고,The projection optical unit includes a plurality of imaging optical systems according to any one of claims 1 to 9, 상기 복수의 결상 광학계의 한쪽은 상기 물체면에 설정된 마스크의 패턴 상(像)을 상면으로서의 중간 상면에 형성하고, 상기 복수의 결상 광학계의 다른 쪽은 상기 중간 상면을 물체면으로서 상기 마스크의 패턴 상을 상면으로서의 최종 상면에 재형성하며,One of the plurality of imaging optical systems forms a pattern image of a mask set on the object surface on an intermediate upper surface as an image surface, and the other of the plurality of imaging optical systems uses the intermediate upper surface as an object surface to form a pattern image of the mask. Reform on the final top face as top face, 상기 투영 광학계에 대하여 상기 마스크 및 상기 최종 상면에 설정된 감광성 기판을 상기 소정 방향과 교차하는 방향을 따라 상대 이동시켜, 상기 마스크에 형성된 패턴을, 상기 투영 광학계를 거쳐서 상기 감광성 기판으로 투영 노광하는 것Moving the mask and the photosensitive substrate set on the final image surface relative to the projection optical system in a direction crossing the predetermined direction to project and expose the pattern formed on the mask to the photosensitive substrate via the projection optical system. 을 특징으로 하는 노광 장치.An exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 조명 광학계는 상기 복수의 투영 광학 유닛에 대응한 복수의 조명 광학 유닛을 포함하고,The illumination optical system includes a plurality of illumination optical units corresponding to the plurality of projection optical units, 상기 조명 광학 유닛은 조명 조건을 변경하기 위해서 대응하는 상기 투영 광학 유닛의 동공에서의 광 강도 분포를 변경하는 변경 수단을 포함하는 것Said illumination optical unit comprising altering means for changing the light intensity distribution in the pupil of the corresponding projection optical unit to change the illumination condition 을 특징으로 하는 노광 장치.An exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 조명 광학계는 상기 복수의 투영 광학 유닛에 대응한 복수의 조명 광학 유닛을 포함하고,The illumination optical system includes a plurality of illumination optical units corresponding to the plurality of projection optical units, 상기 조명 광학 유닛은The illumination optical unit 조명 조건을 변경하기 위해서 대응하는 상기 투영 광학 유닛의 동공에서의 광 강도 분포를 변경하는 변경 수단과,Changing means for changing the light intensity distribution in the pupil of the projection optical unit corresponding to changing the illumination condition; 상기 감광성 기판을 균일하게 조명하기 위한 광학 적분기를 포함하는 것Comprising an optical integrator for uniformly illuminating the photosensitive substrate 을 특징으로 하는 노광 장치.An exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 청구항 10에 기재된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정과,An exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 10; 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것And a developing step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step. 을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.Method for producing a micro device, characterized in that. 청구항 12에 기재된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정과,An exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 12; 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것And a developing step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step. 을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.Method for producing a micro device, characterized in that. 청구항 13에 기재된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정과,An exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 13, 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것And a developing step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step. 을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.Method for producing a micro device, characterized in that. 청구항 14에 기재된 노광 장치를 이용하여 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정과,An exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 14; 상기 노광 공정을 거쳐서 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것And a developing step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step. 을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.Method for producing a micro device, characterized in that. 소정의 패턴이 형성된 마스크를 조명하는 조명 공정과,An illumination process of illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, 청구항 1 내지 9중 어느 한 항에 기재된 하나 또는 복수의 결상 광학계를 이용하여, 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판으로 노광하는 노광 공정을 포함하는 것An exposure process which exposes the pattern of the said mask to the said photosensitive substrate using the one or some imaging optical system of any one of Claims 1-9. 을 특징으로 하는 노광 방법.An exposure method characterized by the above-mentioned. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 조명 공정은 상기 하나 또는 복수의 결상 광학계의 동공에 있어서의 광 강도 분포를 변경하는 변경 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.The said illuminating process further includes the changing process of changing the light intensity distribution in the pupil of the said one or some imaging optical system.
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