JP2000206410A

JP2000206410A - 投影光学系、投影露光装置、及び投影露光方法

Info

Publication number: JP2000206410A
Application number: JP11005708A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Ishiyama; 敏朗石山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な色収差補正能力を有しつつ、大きな開
口数を持つ投影露光光学系を提供することを目的とす
る。【解決手段】この投影光学系は、第１物体から第２物
体に向けて光の進行する順に、正のパワーを有する第１
レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有するとともに半透過な
エレメントを含む第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有
する第１反射鏡Ｍ１と、第２レンズ群Ｇ２の光学面に設
けた半透過面からなる正のパワーを有する第２反射鏡Ｍ
２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とを有して
いる。ここで、第２反射鏡Ｍ２のパワーにより、投影光
学系の色収差を少なくすることができるとともに、屈折
部材の数を少なくして、ＮＡを大きくすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ある物体上のパターン
を別の物体上に縮小投影するための投影露光装置並びに
投影露光装置及び方法に関するものであり、特に第１物
体としてのマスク上に形成されたパターンを第２物体と
しての基板上に投影露光するのに好適な投影光学系に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述の如き投影光学系として種々
の光学系が提案されている。例えば、特開平８−１６６
５４０号公報では、物体側および像側の双方が実質的に
テレセントリックとなっている光学系が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】投影光学系、特にマス
ク上に形成されたパターンを基板上に縮小投影する投影
光学系では、微細なパターンをさらに高解像度で投影す
ることが求められてきている。すなわち、製造されるデ
バイスの集積度をさらに増加させたいとの要求が高まっ
ており、より細かいパターンの転写を可能にする高解像
度の投影光学系が求められている。この要求を満たすた
めには、マスクを照明する照明光源を短波長化及び波長
狭帯化するとともに、投影光学系を照明光源の短波長化
に対応させ、より大きな開口数を有するものとすること
が不可欠である。

【０００４】この場合、単純に開口数を拡大すると高次
の色収差が無視できなくなり、さらなる波長狭帯化が必
要となってしまう。また、照明光源の短波長化にともな
って波長狭帯化が困難になることも予想される。

【０００５】そこで、本発明は、十分な色収差補正能力
を有しつつ、大きな開口数を持つ投影露光光学系並びに
投影露光装置及び方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１にかかる投影光学系は、像側テレ
セントリックな光束に基づいて第１物体の像を第２物体
上へ縮小投影する投影光学系において、第１物体を介し
た光の光路上に配置されて、少なくとも１つのレンズエ
レメントを含み、所定のパワーを有する第１群と、第１
群と第２物体との間に配置されて、所定のパワーを有す
る半透過なエレメントを含む第２群と、第２群と第２物
体との間に配置されて、所定のパワーを有するとともに
中心を含む所定領域に光透過部分を有する第１反射鏡
と、第２群と第２物体との間に配置されて、正のパワー
を有する第３群とを含み、第２群中の半反透過なエレメ
ントの光学面は、正のパワーを有する第２反射面であ
り、第１物体からの光が第１群及び第２群を順に通過
し、第１反射鏡にて反射されて第２反射鏡に向かい、第
２反射鏡にて反射された後に、第１反射鏡の光通過部分
及び第３群を順に通過することにより、第２物体上に第
１物体の一次像を形成することを特徴とする。

【０００７】上記投影光学系において、所定のパワーを
有する第１群は、第１物体からテレセントリックに出射
した光を第２群へと導く。次に、第２群の半透過なエレ
メントは、第１群から第２群を経て第１反射鏡に向かう
光を遮らないようにしている。さらに、半透過なエレメ
ントは、第２反射鏡の支持体であり、その光学面が第２
反射鏡となっている。この第２反射鏡は、投影光学系に
おいて、第１物体を第２物体上に結像させるためのパワ
ーを得る働きを有している。第２反射鏡のこのパワーに
より、投影光学系の色収差を少なくすることができると
ともに、屈折部材の数を少なくして、ＮＡを大きくする
ことができる。また、第１及び第２反射鏡がそれぞれ上
記のように配置されているので、光軸を折り曲げる必要
がなくなり、投影光学系を全体として小型化できる。な
お、本投影光学系では、中間像が形成されないので、投
影光学系の全長（つまり第１物体と第２物体との距離）
を短くすることができ、これにより結像状態が投影光学
系の周囲の環境変化（特に大気圧変化）の影響を受けに
くくなる。よって、照明光の吸収が問題となる場合（特
に極紫外域）であっても、高精度な縮小投影が可能にな
る。

【０００８】なお、第１反射鏡の中心の上記光通過部分
を中空として第１反射鏡を輪帯状とすることもできる
が、第１反射鏡の中心の上記光通過部分を半透過とする
こともできる。ただし、光量損失を考慮すると、第１反
射鏡を高反射率にするとともに光通過部分を中空とする
ことが望ましい。その際、好ましくは、遮蔽率（第１反
射鏡側に向かう光束の全面積のうち光通過部分に入射す
る光束の面積の比）が１５％以下となることが望まし
い。

【０００９】また、請求項２にかかる投影光学系は、請
求項１の投影光学系において、第１反射鏡が、正のパワ
ーを有する。

【００１０】第１反射鏡にもパワーを分担させること
で、投影光学系の色収差をさらに少なくすることができ
るとともに、屈折部材の数を少なくして、さらにＮＡを
大きくすることができる。すなわち、第１反射鏡と第２
反射鏡とで投影光学系による結像に寄与するパワーのほ
とんどを分担することによって、ペッツバール和を含め
た収差を合理的に補正することが可能になる。また、第
１反射鏡と第２反射鏡とにパワーを分担させることによ
り、両反射鏡の口径を比較的小さく抑えることができ
る。

【００１１】また、請求項３にかかる投影光学系は、請
求項２の投影光学系において、第１反射鏡の横倍率をβ
M1とし、光学系全系の横倍率をβとするとき、１＜βM1／β＜４（１）の条件を満足する。

【００１２】条件式（１）は、第１反射鏡の適正なパワ
ーを規定する条件式である。条件式（１）の下限値を下
回ってβM1／βが１以下になると、第１反射鏡のパワー
が強くなってコマ収差の補正が困難となるとともに、ペ
ッツバール和が負となりすぎてこれを補正すること（湾
曲補正）が困難となる。逆に、条件式（１）の上限値を
上回ってβM1／βが４以上になると、第１反射鏡のパワ
ーが弱くなって収差補正上の負荷が他の群にかかる。例
えば、第１反射鏡で不足したパワーを第３群等で補うと
第３群等のパワーが上がりすぎるため、色収差補正が困
難となる。また、第１反射鏡で不足したパワーを第２反
射鏡で補うと、第２反射鏡のパワーが上がりすぎるた
め、やはりコマ収差等の補正に不利となる。

【００１３】また、請求項４にかかる投影光学系は、請
求項１ないし３のいずれかの投影光学系において、第２
反射鏡の横倍率をβM2とし、光学系全系の横倍率をβと
するとき、 −４＜βM2／β＜−１（２）の条件を満足する。

【００１４】条件式（２）は、第２反射鏡の適正なパワ
ーを規定する条件式である。条件式（２）の下限値を下
回ってβM2／βが−４以下になると、第２反射鏡のパワ
ーが弱くなって収差補正上の負荷が他の群にかかる。つ
まり、請求項２の場合と同様に、色収差補正が困難とな
ったり、コマ収差等の補正に不利となる。条件式（２）
の上限値を上回ってβM2／βが−１以上になると、第２
反射鏡のパワーが強くなって、コマ収差の補正が困難と
なるとともに、負のペッツバール和の補正（湾曲補正）
が困難となる。

【００１５】また、請求項５にかかる投影光学系は、請
求項３および４のいずれかの投影光学系において、像側
最大開口数をＮＡとするとき、ＮＡ＞０．６の条件を満足する。

【００１６】上記条件式が満たされＮＡが０．６より大
きいと、第１反射鏡の中心側で遮蔽される量が比較的少
なくなって第１反射鏡による光量損失が小さくなる。

【００１７】また、請求項６にかかる投影光学系は、請
求項１ないし４のいずれかの投影光学系において、少な
くとも１面の非球面を有する。

【００１８】このように非球面を設けることにより、投
影光学系を構成する光学要素を減少させることができ、
小型で損失の少ない投影光学系を実現できる。

【００１９】また、請求項７にかかる投影光学系は、請
求項１および６のいずれかの投影光学系において、第１
ないし第３群を構成する屈折部材は、単一硝材からな
る。

【００２０】このように単一硝材で投影光学系を構成す
ることにより、材料の入手の容易性や製造コストの削減
を図ることができる。

【００２１】また、請求項８にかかる投影光学系は、請
求項１ないし７のいずれかの投影光学系において、投影
光学系を構成する全ての光学部材が、実質的に共通の光
軸に沿って配置され、光通過部分が占める領域が光軸を
含んでいる。

【００２２】投影光学系を構成する全ての光学部材（各
レンズ及び反射鏡）を共通の光軸に沿って配置すること
により、各光学部材を保持するための鏡筒の構造を簡単
にすることができ、かつ製造時の調整作業も容易とする
ことができる。なお、本投影光学系においては、第１群
において最も第１物体側に位置するパワーを持つ光学部
材から第３群において最も第２物体側に位置するパワー
をもつ光学部材までが共軸な配置であることを規定して
おり、例えば第１群よりも第１物体側の光路や第３群よ
りも第２物体側の光路に光路折り曲げのための平面鏡を
配置することを妨げるものではない。

【００２３】また、請求項９にかかる投影露光装置は、
第１物体を支持する第１支持部材と、第２物体を支持す
る第２支持部材と、第１物体を照明する照明光学系と、
請求項１ないし８のいずれか投影光学系とを備える。

【００２４】上記投影露光装置では、請求項１ないし請
求項８のいずれかの投影光学系を用いているので、投影
露光際して、結像特性の劣化を防止しつつＮＡを大きく
できるとともに、小型化によって周囲の環境変化の影響
を受けにくくできる。よって、照明光の吸収が問題とな
る場合（特に極紫外域）であっても、高精度な縮小投影
露光が可能になる。

【００２５】なお、上記請求項９の投影露光装置におい
て、前記照明光学系が供給する光は２００ｎｍ以下であ
ることが好ましい。

【００２６】また、請求項１０にかかる投影露光方法
は、所定の回路パターンが描かれた第１物体である原板
を紫外域の露光光で照明する工程と、請求項１ないし８
のいずれかの投影光学系を用いて照明された原板の像を
第２物体である基板上に形成する工程とを含む。

【００２７】上記投影露光方法では、請求項１ないし請
求項８のいずれかの投影光学系を用いているので、照明
光の吸収が問題となる場合（特に極紫外域）であって
も、高精度な縮小投影露光が可能になる。

【００２８】なお、正のパワーを有する第３群は、像側
テレセントリックを達成するとともに、大きな開口数で
結像するための働きを有している。第３群の焦点距離ｆ
3は、第１物体と第２物体と距離をＬ0としたときに、以
下の関係を満たしていることが望ましい。

【００２９】０．１＜ｆ3／Ｌ0＜０．２（３）この条件式（３）の下限を超えると、第３群のパワーが
強くなりすぎて、コマ収差の補正が困難になり、それと
同時に色収差の発生も大きくなる。逆に、この条件式
（３）の上限を超えると、テレセントリック性を確保す
ることが難しくなるとともに、第２反射鏡の口径が大き
くなってしまう。

【００３０】

【実施例】次に、本発明による実施例について詳述す
る。本実施例における投影光学系は、図１に示す投影露
光装置に応用したものである。

【００３１】図示のように、投影光学系ＰＬの物体面に
は、所定の回路パターンが形成された投影原版としての
レチクルＲ（第１物体）が配置されており、投影光学系
ＰＬの像面には、基板としてのウェハＷ（第２物体）が
配置されている。レチクルＲは、レチクルステージＲＳ
に保持され、ウェハＷはウェハステージＷＳに保持され
ている。また、レチクルの上方には、レチクルＲを均一
に照明するための照明光学装置ＩＳが配置されている。

【００３２】以上の構成により、照明光学装置ＩＳから
供給される照明光は、レチクルを照明し、投影光学系Ｐ
Ｌの瞳位置には照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成さ
れ、いわゆるケーラー照明がなされる。そして、投影光
学系ＰＬによって、ケーラー照明されたレチクルのパタ
ーン像が、投影光学系ＰＬによりウェハＷ上に露光転写
される。

【００３３】本実施例は、照明光学装置ＩＳ内部に配置
される光源として、２００ｎｍ以下の露光波長λを持つ
光を供給するＦ₂レーザー等を用いたときの投影光学系
ＰＬの例を示しており、図２及び図３には、本発明によ
る第１及び第２実施例の投影光学系のレンズ構成を示し
ている。

【００３４】図２及び図３において、各実施例の投影光
学系は、光学要素として、第１物体から第２物体に向け
て光の進行する順に、正のパワーを有する第１レンズ群
Ｇ１と、負のパワーを有するとともに半透過なエレメン
トを含む第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第１
反射鏡Ｍ１と、第２レンズ群Ｇ２の光学面に設けた半透
過面からなる正のパワーを有する第２反射鏡Ｍ２と、正
のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とを有している。ま
た、両実施例の投影光学系は、物体側（レチクルＲ側）
及び像側（ウェハＷ側）においてほぼテレセントリック
となっており、縮小倍率を有するものである。〔第１実施例〕図２に示す第１実施例の具体的な構成に
ついて説明すると、第１レンズ群Ｇ１は、第２物体側に
凸の正のメニスカスレンズＬ１１１と、第１物体側に凸
の負のメニスカスレンズＬ１２１とを有している。第２
レンズ群Ｇ２は、第１物体側に凸の正のメニスカスレン
ズＬ２１１からなり、このメニスカスレンズＬ２１１の
第２物体側の光学面は、半透過で、光の後の進路上に配
置される第２反射鏡Ｍ２を兼ねている。つまり、この第
２反射鏡Ｍ２は、第２物体側に凹の正のパワーを有す
る。第１反射鏡Ｍ１は、第１物体側に凹の正のパワーを
有する反射凹面鏡からなる。第３レンズ群Ｇ３は、第１
物体側に凸の正のメニスカスレンズＬ３１１からなる。
第１実施例の投影光学系の瞳位置は、第１反射鏡Ｍ１で
反射された後に第２反射鏡Ｍ２で反射されて第３レンズ
群Ｇ３へ向かう光路における第２反射鏡Ｍ２の近傍とな
る。なお、本実施例においては、第２物体側の開口数が
０．７０であり、最大像高は１３．２である。

【００３５】以下、表１及び表２において、それぞれ本
実施例の諸元の値及び条件対応数値を掲げる。以下の表
中、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、Ｇは
硝材等を示す。なお、面番号は、第１物体側からの光の
進路に沿った順序を示し、ｉ面（ｉ＝１，２，３，…）
の曲率半径をｒｉとし、ｉ面と（ｉ＋１）面との間の光
軸上の距離をｄｉとしている。以下の各表においてEnは
１０ⁿを表している。ここで、屈折面及び反射面には、
非球面が適用されており、その面形状は以下の式で表現
される。Ｚ：光軸方向のサグ量ｃ：面の頂点での曲率Ｋ：円錐定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：４次、６次、８次、１０次の係数

【００３６】なお、第１本実施例においては、第２物体
側の開口数が０．７０であり、最大像高は１３．２であ
る。

【００３７】

【表１】〔第１実施例の諸元〕面番号 r d Ｇ第１物体面 ∞ 368.708 1 -13532.086 26.622 CaF₂ L111 2 -386.875 362.532 K:-1.633565 A:-0.155804E-09, B:-0.548318E-14, C:-0.150652E-18, D: 0.314185E-23 3 3544.324 20.000 CaF₂ L121 K:-890.757469 A: 0.349886E-08, B: 0.400316E-12, C: 0.146054E-17, D:-0.109902E-21 4 529.126 139.173 K:-2.027024 A:-0.298245E-08, B: 0.545202E-12, C: 0.272539E-17, D:-0.381005E-22 5 1717.892 20.000 CaF₂ L211 K:-46.459457 A:-0.790213E-09, B:-0.703437E-13, C: 0.572193E-17, D:-0.122668E-21 6 2560.341 122.096 K:11.158260 A: 0.329528E-08, B:-0.793150E-13, C: 0.218650E-17, D:-0.125011E-21 7 -493.062 -122.096 Mirror M1 K:-0.469071 A: 0.690386E-10, B: 0.432558E-14, C: 0.224718E-18, D: 0.387568E-23 8 2560.341 122.196 Mirror M2 K:11.158259 A: 0.329528E-08, B:-0.793150E-13, C: 0.218650E-17, D:-0.125011E-21 9 80.854 52.489 CaF₂ L311 K: 0.779385 A:-0.860218E-07, B:-0.104045E-10, C:-0.211482E-14, D:-0.281200E-18 10 2342629.747 10.000 K:-0.307953E25 A: 0.454704E-06, B: 0.795942E-10, C:-0.118033E-13, D: 0.894680E-16 第２物体面 ∞

【００３８】

【表２】〔第１実施例の条件対応数値〕 βM1／β＝１．４８４ βM2／β＝−３．４２３ＮＡ＝０．７０ｆ3／Ｌ0＝１４４．３８７なお、上記実施例において、中心波長１５７．６ｎｍ、
半値全幅１０ｐｍの光源を用いるものとしている。この
際、硝材である螢石（ＣａＦ₂）の屈折率は、以下の表
に従う。

【００３９】〔第２実施例〕図３に示す第２実施例の具
体的な構成について説明すると、第１レンズ群Ｇ１は、
両凸レンズＬ１１２と、両凹レンズＬ１２２とを有して
いる。第２レンズ群Ｇ２は、第１物体側に凸の負のメニ
スカスレンズＬ２１２からなり、このメニスカスレンズ
Ｌ２１２の第２物体側の光学面は、半透過で、後の光路
上にある第２反射鏡Ｍ２を兼ねている。つまり、この第
２反射鏡Ｍ２は、第２物体側に凹の正のパワーを有す
る。第１反射鏡Ｍ１は、第１物体側に凹の正のパワーを
有する反射凹面鏡からなる。第３レンズ群Ｇ３は、第１
物体側に凸の正のメニスカスレンズＬ３１２からなる。
第２実施例の投影光学系の瞳位置は、第１反射鏡Ｍ１で
反射された後に第２反射鏡Ｍ２で反射されて第３レンズ
群Ｇ３へ向かう光路における第２反射鏡Ｍ２の近傍とな
る。

【００４０】なお、本第２実施例においては、第２物体
側の開口数が０．６５であり、最大像高は１３．２であ
る。

【００４１】以下、表３及び表４において、それぞれ本
実施例の諸元の値及び条件対応数値を掲げる。

【００４２】

【表３】面番号 r d Ｇ第１物体面 ∞ 373.925 1 377.49401 40.000 CaF₂ L112 2 -1037.99195 72.829 K:-15.089779 A: 0.157461E-08, B:-0.742747E-13, C: 0.721453E-19, D:-0.248569E-22 3 -10816.85392 30.000 CaF₂ L122 K:-3341.316396 A:-0.158618E-10, B:-0.732884E-13, C:-0.318084E-17, D:-0.610329E-23 4 455.01461 350.302 K: 0.079347 A:-0.374353E-09, B: 0.653693E-13, C:-0.314437E-17, D: 0.836155E-22 5 2442.05050 30.000 CaF₂ L212 K: 1.390486 A: 0.107586E-10, B:-0.123113E-14, C: 0.927729E-19, D: 0.246017E-24 6 1138.44569 149.198 K: 10.792246 A: 0.143244E-08, B:-0.227899E-13, C: 0.342359E-19, D: 0.129887E-22 7 -673.78431 -149.198 Mirror M1 K: -1.032553 A: 0.466606E-09, B: 0.864389E-14, C: 0.641885E-19, D: 0.101183E-23 8 1138.44569 152.997 Mirror M2 K: 10.792246 A: 0.143245E-08, B:-0.227900E-13, C:-0.342360E-19, D:-0.129887E-22 9 81.33390 65.680 CaF₂ L312 K: 0.098644 A: 0.816050E-08, B: 0.538284E-11, C: 0.259558E-15, D: 0.606279E-18 10 2550266.1709 10.000 K :-0.307953E25 A: 0.416458E-06, B:-0.122480E-09, C: 0.263862E-12, D:-0.252420E-15 第２物体面 ∞

【００４３】

【表４】〔第２実施例の条件対応数値〕 βM1／β＝２．４９８ βM2／β＝−２．３５４ＮＡ＝０．６５ｆ3／Ｌ0＝１４５．２４２参考のため、図４及び図５に、第１実施例の諸収差を示
し、図６及び図７に、第２実施例の諸収差を示す。以上
の実施例の諸元と諸収差とより明らかなように、各実施
例の投影光学系は、中心波長１５７．６ｎｍで、半値全
幅１０ｐｍの光源を利用した場合にも十分な色収差補正
能力を有しつつ、大きな開口数を持つことが理解され
る。

【００４４】以上、実施例に即してこの発明を説明した
が、この発明は上記実施例に限定されるものではない。

【００４５】例えば、上記実施例では、第２反射鏡Ｍ２
を表面反射鏡としたが、この第２反射鏡を裏面反射鏡と
しても良い。

【００４６】また、上記実施例では、第１反射鏡Ｍ１に
おける光通過部分を反射鏡の母材に孔空き部分を形成す
ることによって設けるが、第１反射鏡Ｍ１を、上記のよ
うな孔空き部分を有しない母材の表面又は裏面に設ける
こともできる。つまり、母材の表面又は裏面の中心部が
透過部となるように反射面を部分的に形成する（輪帯状
の反射面）。この場合、反射鏡自体の製造が容易とな
る。

【００４７】また、上記実施例では、露光用照明光とし
てＦ₂レーザ（波長１５７ｎｍ）を用いているが、その
代わりにＦ₂レーザと同じく真空紫外（ＶＵＶ）光であ
るＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）やｇ線、ｉ
線、及びＫｒＦエキシマレーザなどの遠紫外（ＤＵＶ）
光を用いることができる。

【００４８】上記実施形態のようなＦ₂レーザを光源と
する走査型露光装置では、照明光学系に使われる光学素
子（レンズエレメント）は全て蛍石となり、かつＦ₂レ
ーザ光源、照明光学系及び投影光学系内の空気は、ヘリ
ウムガスで置換されるとともに、照明光学系と投影光学
系との間、及び投影光学系とウエハとの問などもヘリウ
ムガスで満たされる。

【００４９】また、Ｆ₂レーザを用いる露光装置では、
蛍石、フッ素がドープされた合成石英、フッ化マグネシ
ウム、及び水晶等のいずれか１つで作られたレチクルが
使用される。

【００５０】なお、エキシマレーザの代わりに、例えば
波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ，１５７ｎｍのいずれかに
発振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの
高調波を用いるようにしてもよい。

【００５１】また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバー
レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レ
ーザを、例えばエルビウム（又はエルビゥムとイッテル
ビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅
し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変喚した高調
波を用いてもよい。

【００５２】例えば、上記の単一波長レーザの発振波長
を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長
が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は
発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高
調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１，５
５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲
内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほほ同一
波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．
５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲
内の１０倍高調波、即ちＦ₂レーザとほぼ同一波長とな
る紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．
１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０
ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波
長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発
生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即
ちＦ₂レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
なお、単一波長発振レーザとしてはイッテルビウム（Ｙ
ｂ）・ドープ・ファイバーレーザを用いる。

【００５３】ところで、投影光学系は、半導体素子の製
造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子など
を含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパタ
ーンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気
ヘッドの製造に用いられる、デパイスパターンをセラミ
ックウェハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤな
ど）の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用
することができる。また、レチクル、又はマスクを製造
するために、ガラス基板、又はシリコンウェハなどに回
路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影光学系を露光装置に適用した
際の概略的な構成を示す図である。

【図２】本発明による第１実施例のレンズ構成図であ
る。

【図３】本発明による第２実施例のレンズ構成図であ
る。

【図４】本発明による第１実施例の諸収差図である。

【図５】本発明による第１実施例の諸収差図である。

【図６】本発明による第２実施例の諸収差図である。

【図７】本発明による第２実施例の諸収差図である。

【符号の説明】

Ｇ１第１レンズ群Ｇ２第２レンズ群Ｇ３第３レンズ群ＩＳ照明光学装置Ｌ１１１,Ｌ１２１,Ｌ２１１,Ｌ２１２メニスカスレ
ンズＬ１１２,Ｌ１２２両凸レンズＬ３１１,Ｌ３１２メニスカスレンズＭ１第１反射鏡Ｍ２第２反射鏡Ｍ２第２反射鏡ＰＬ投影光学系ＲレチクルＲＳレチクルステージＷウェハＷＳウェハステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像側テレセントリックな光束に基づいて
第１物体の像を第２物体上へ縮小投影する投影光学系に
おいて、前記第１物体を介した光の光路上に配置されて、少なく
とも１つのレンズエレメントを含み、所定のパワーを有
する第１群と；前記第１群と前記第２物体との間に配置
されて、所定のパワーを有する半透過なエレメントを含
む第２群と；前記第２群と前記第２物体との間に配置さ
れて、所定のパワーを有するとともに中心を含む所定領
域に光透過部分を有する第１反射鏡と；前記第２群と前
記第２物体との間に配置されて、正のパワーを有する第
３群と；を含み、前記第２群中の前記半反透過なエレメントの光学面は、
正のパワーを有する第２反射面であり、前記第１物体からの光が前記第１群及び前記第２群を順
に通過し、前記第１反射鏡にて反射されて前記第２反射
鏡に向かい、前記第２反射鏡にて反射された後に、前記
第１反射鏡の光通過部分及び前記第３群を順に通過する
ことにより、前記第２物体上に前記第１物体の一次像を
形成することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】前記第１反射鏡は、正のパワーを有する
ことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】前記第１反射鏡の横倍率をβM1とし、光
学系全系の横倍率をβとするとき、１＜βM1／β＜４（１）の条件を満足することを特徴とする請求項２記載の投影
光学系。
【請求項４】前記第２反射鏡の横倍率をβM２とし、
光学系全系の横倍率をβとするとき、 −４＜βM2／β＜−１（２）の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項
３の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項５】前記投影光学系の像側最大開口数をＮＡ
とするとき、ＮＡ＞０．６の条件を満足することを特徴とする請求項３及び請求項
４の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項６】少なくとも１面の非球面を有することを
特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の投
影光学系。
【請求項７】前記第１乃至第３群を構成する屈折部材
は、単一硝材からなることを特徴とする請求項１乃至請
求項６の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項８】前記投影光学系を構成する全ての光学部
材は、実質的に共通の光軸に沿って配置され、前記光通過部分が占める領域は前記光軸を含んでいるこ
とを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の投影
光学系。
【請求項９】前記第１物体を支持する第１支持部材
と、前記第２物体を支持する第２支持部材と、前記第１
物体を照明する照明光学系と、請求項１乃至請求項８の
何れか一項記載の投影光学系とを備えることを特徴とす
る投影露光装置。
【請求項１０】所定の回路パターンが描かれた前記第
１物体である原板を紫外域の露光光で照明する工程と、
請求項１乃至８の何れか一項記載の投影光学系を用いて
前記照明された原板の像を前記第２物体である基板上に
形成する工程とを含む投影露光方法。