JPH08334695A - 反射屈折光学系 - Google Patents

反射屈折光学系

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JPH08334695A
JPH08334695A JP8030978A JP3097896A JPH08334695A JP H08334695 A JPH08334695 A JP H08334695A JP 8030978 A JP8030978 A JP 8030978A JP 3097896 A JP3097896 A JP 3097896A JP H08334695 A JPH08334695 A JP H08334695A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光学系の性能を劣化させることなく、凹面鏡の
口径の小径化を達成する。 【解決手段】第１面の中間像を形成する第１結像光学系
の中の正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を、少なく
とも、前記第１面側から順に、正の屈折力を有する第１
０レンズ群Ｇ１０と、負の屈折力を有する第１１レンズ
群Ｇ１１と、正の屈折力を有する第１２レンズ群Ｇ１２
と、を含むように構成し、また第４レンズ群Ｇ４を、凹
面鏡と前記第１面側に凹面を向けた負レンズ成分とを有
するように構成し、前記第１面からの光を、前記第１０
レンズ群Ｇ１０、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１
２レンズ群Ｇ１２、前記第４レンズ群Ｇ４、前記第１２
レンズ群Ｇ１２、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１
０レンズ群Ｇ１０の順に導き、前記第１結像光学系と前
記第２結像光学系との合成倍率は縮小倍率である反射屈
折光学系を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造す
る際に使用されるステッパー等の投影露光装置の投影光
学系に関する。特に、本発明は、光学系の要素として反
射系を用いた反射屈折投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、レチクル（又はフォ
トマスク等）のパターン像を投影光学系を介して例えば
１／４〜１／５程度に縮小して、フォトレジスト等が塗
布されたウェハ（又はガラスプレート等）上に露光する
投影露光装置が使用されている。投影露光装置として
は、従来は主にステッパーのような一括露光方式が使用
されていた。
【０００３】近年、半導体の製造や半導体チップ実装基
板の製造ではますます微細化しており、これらのパター
ンを焼き付ける露光装置は、より解像力の高いものが要
求されている。この要求を満足するためには、露光用の
光源の波長（露光波長）を短波長化するか、又は投影光
学系の開口数ＮＡを大きくしなければならない。しかし
ながら、露光波長が短くなると照明光の吸収のため実用
に耐える光学ガラスが限られており、屈折系のみで投影
光学系を構成することは困難である。特に、波長が３０
０ｎｍ以下となると、実用上使用できる硝材は、合成石
英と螢石とのみになってしまう。
【０００４】一方、反射系のみで投影光学系を構成する
ことも試みられているが、この場合、投影光学系が大型
化し、且つ反射面の非球面化が必要となる。ところが、
大型の高精度の非球面を製作するのは極めて困難であ
る。そこで、反射系と使用される露光波長に耐える光学
ガラスからなる屈折系とを組み合わせたいわゆる反射屈
折光学系で投影光学系を構成する技術が種々提案されて
いる。
【０００５】その一例として、凹面鏡を１枚含む光学系
と屈折光学系とを組み合わせて所定の縮小倍率のもとで
レチクルの像を投影する反射屈折光学系が、例えば米国
特許第４，７７９，９６６号公報、特開平４−２３４７
２２号公報に開示されている。上記米国特許第４，７７
９，９６６号公報に開示される反射屈折光学系は、物体
側から順に、屈折光学系と、この屈折光学系による中間
像を再結像させる反射屈折光学系とから構成されてい
る。
【０００６】また、特開平４−２３４７２２号公報に開
示される光学系は、物体側から順に、完全対称型の反射
屈折光学系と、この反射屈折光学系による中間像を縮小
倍率のもとで再結像させる屈折光学系とから構成されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記米国特許第４，７
７９，９６６号公報及び特開平４−２３４７２２号公報
に開示される反射屈折光学系では、凹面鏡を含む反射屈
折光学系中の屈折光学部材として、負屈折力のレンズ成
分のみを用いていた。従って、物体（中間像）から凹面
鏡へ達する光束の光束径は拡大される一方であるため、
凹面鏡自体の口径の小型化を図ることが困難であった。
【０００８】上述の問題点に加えて、特に上記米国特許
第４，７７９，９６６号公報に開示される反射屈折光学
系において、像側の開口数を上げることを考えると、像
側に近い光学系の開口数を上げざるを得ない。このとき
には、像側に配置される反射屈折光学系中の凹面鏡に入
射させる光束の径を拡大させる必要があるため、この凹
面鏡の口径が大型化する問題点がある。さらに、米国特
許第４，７７９，９６６号公報に開示される反射屈折光
学系では、縮小倍率の関係から凹面反射鏡Ｍ2からウェ
ハに到る光路が長く取れないため、この光路中に配置さ
れる屈折レンズのレンズ枚数を多くすることができず、
十分な結像性能が得られにくいという不都合があった。
また、このため、最もウェハ側の光学素子の端面とウェ
ハとの距離、即ちウェハ側の作動距離（ワーキングディ
スタンス）が長く取れないという不都合があった。
【０００９】また、特開平４−２３４７２２号公報に開
示された反射屈折光学系では、往路と復路とが兼用とな
る光学系が完全対称型の光学系を構成しており、そこの
光学系での収差発生を極力抑え、後に続く屈折光学系の
収差補正負担を軽くしているものであるが、対称型光学
系を構成しているため、第１面付近での作動距離（ワー
キングディスタンス）が長く取れないという不都合があ
った。
【００１０】以上のことに鑑み、本発明は、光学系の性
能を劣化させることなく、凹面鏡の口径の小径化を達成
することを目的とする。更に、本発明は、凹面鏡の口径
の小径化を達成しつつ、作動距離を十分に確保し、高い
開口数を実現することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、第１面の中間像を形成する第１結像光
学系と、前記中間像の像を第２面上に形成する第２結像
光学系と、前記第１結像光学系から前記第２結像光学系
へ到る光路中に配置され、前記第１結像光学系からの光
を前記第２結像光学系へ導く光路偏向部材とを有し、前
記第１結像光学系は、少なくとも、全体として正の屈折
力を有する第３レンズ群Ｇ３と、凹面鏡と前記第１面側
に凹面を向けた負レンズ成分とを有する第４レンズ群Ｇ
４と、を有し、前記第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも、
前記第１面側から順に、正の屈折力を有する第１０レン
ズ群Ｇ１０と、負の屈折力を有する第１１レンズ群Ｇ１
１と、正の屈折力を有する第１２レンズ群Ｇ１２と、を
含み、かつ前記第１面からの光を、前記第１０レンズ群
Ｇ１０、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１２レンズ
群Ｇ１２、前記第４レンズ群Ｇ４、前記第１２レンズ群
Ｇ１２、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１０レンズ
群Ｇ１０の順に導き、前記第１結像光学系と前記第２結
像光学系との合成倍率は縮小倍率である反射屈折光学系
を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】上述の構成の如き本発明によれ
ば、凹面鏡の前側に配置される第３レンズ群Ｇ３が正の
屈折力を有しているため、第１面から発した光束に収束
作用を及ぼし、第４レンズ群Ｇ４に入射する光束が絞り
込まれる。これにより、第４レンズ群Ｇ４中の凹面鏡
は、小型化が達成される。また、第３レンズ群Ｇ３を正
の屈折力の第１０レンズ群Ｇ１０、負の屈折力の第１１
レンズ群Ｇ１１、正の屈折力の第１２レンズ群Ｇ１２と
構成することにより、諸収差を良好に補正することがで
きる。更に、この上述の構成により、第１結像光学系の
長さを短くすることも可能である。
【００１３】また、本発明では、上述の構成により、第
１面付近の作動距離を大きくすることができるため、光
路偏向部材が容易に挿入可能となる。ここで、光路偏向
部材は単に光路を折り曲げる機能のみを持つようにする
ことが、好ましい。このような光路偏向部材とすれば、
ビームスプリッタの如く光束を分離する光路偏向部材の
機能を持たせる必要がないため、光量損失をほぼ０％に
抑えることが可能となり、フレアーの発生も極めて少な
くできる利点が生じる。単に光路を折り曲げる機能のみ
を持つ光路偏向部材では、ビームスプリッタを用いる場
合において発生するビームスプリッタの光分割面の特性
の不均一性による収差の発生や、熱吸収により光分割面
の特性が変化することによる収差の発生は、生じない。
【００１４】ここでは、光路偏向部材を第１結像光学系
が形成する中間像の近傍に配置することがさらに好まし
い。この構成により、光路を折り曲げる際の偏心誤差の
影響を非常に少なくできる。例えば、光路偏向部材に角
度誤差が生じている場合には、第１結像光学系に対する
第２結像光学系の偏心を招くことになるが、この結果と
しては、第２面上に形成される像が第１面に対してシフ
トするだけになり、結像性能に対する影響はほとんど生
じない。
【００１５】本発明では、第２結像光学系中に凹面鏡を
持たない構成であるため、高い開口数のもとでも、像側
の作動距離を十分に確保することができる。また、本発
明においては、第２結像光学系は、正屈折力の第５レン
ズ群Ｇ５と、正屈折力の第６レンズ群Ｇ６とを有する構
成が好ましい。そして、本発明においては、これらの第
５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間の光路中に開
口絞りを配置する構成をとることが好ましい。この開口
絞りを可変開口絞りとすれば、コヒーレンスファクタ
（σ値）を調整できる。
【００１６】ここで、焦点深度を深くして且つ解像力を
上げる一つの手法として、例えば特公昭６２−５０８１
１号公報において、レチクルのパターン中の所定部分の
位相を他の部分からずらす位相シフト法が提案されてい
る。本発明においては、コヒーレンスファクタ（σ値）
を調整することが可能であるため、この位相シフト法の
効果をさらに向上できる利点がある。
【００１７】本発明では、前記第１結像光学系は縮小倍
率を有し、前記第２結像光学系は縮小倍率を有すること
が好ましい。この様な屈折力の配置によって、光学系を
無理なく構成することができる。また、本発明において
は、第１結像光学系は、第１面と第３レンズ群Ｇ３との
間の光路中に配置された第７レンズ群Ｇ７を有するよう
に構成されることが好ましい。この第７レンズ群Ｇ７
は、第１結像光学系及び第２結像光学系では補正しきれ
ない非対称収差、特に歪曲収差、倍率色収差を良好に補
正する機能を有する。そして、この第７レンズ群Ｇ７
は、第１面側から順に、正屈折力の前群と、負屈折力の
後群とを有するように構成されることが好ましい。この
構成により、第７レンズ群Ｇ７全体としては小径化を達
成しつつ、テレセントリック性を良好に維持できる。
【００１８】本発明において、第２結像光学系を構成す
る光学材料は、互いに分散値の異なる少なくとも二種類
の光学材料であることが好ましい。これにより、色収差
の補正効果を向上できる。また、本発明において、第２
結像光学系中の前記第５レンズ群Ｇ５は、高分散ガラス
から構成される負レンズ成分と、低分散ガラスから構成
される正レンズ成分とを含むように構成され、第２結像
光学系中の前記第６レンズ群Ｇ６は、低分散ガラスから
構成される正レンズ成分を含むように構成されることが
好ましい。この構成により、色収差の補正効果をさらに
向上できる利点がある。
【００１９】更に、本発明では、以下の条件を満足する
ことが好ましい。 ０．４＜｜Ｙ０／Ｙ１｜＜１．２ （１） ここで、Ｙ０は第１面上の物体の高さであり、Ｙ１は前
記第１結像光学系によって結像される前記中間像の高さ
である。以上の様な条件範囲とすることにより、無理な
く光学系を構成することが可能となる。下限を超える
と、第１結像光学系の縮小倍率が大きくなり、広範囲の
露光が困難になる。また、上限を超えると、第１群の縮
小倍率が小さくなり、凹面鏡を小型化するという本発明
の目的から外れることになる。尚、下限を０．６、上限
を１．０とすると、更に良い結果が得られる。
【００２０】また更に、本発明では、以下の条件を満足
することが好ましい。 １／１０＜｜β｜＜１／２ （２） ここで、βは、全体の倍率である。以上の様な条件範囲
とすることにより、前記条件（１）同様に、無理なく光
学系を構成することが可能となる。下限を超えると、縮
小倍率が大きくなり、広範囲の露光が困難になる。ま
た、上限を超えると、光学系の縮小倍率が小さくなり、
縮小投影露光装置とは言えなくなってしまう。ここで、
下限を１／８とすると、更に良い結果が得られる。
【００２１】また、本発明は、以下の条件を満たすこと
が望ましい。 Ｐ４＜０ （３） ここで、Ｐ４は、第４レンズ群Ｇ４のペッツバール和で
ある。もし、条件（３）を満足しないと、第４レンズ群
Ｇ４に入射する光束に対し射出する光束が大きくなるた
め、第３レンズ群Ｇ３の各レンズが大型化するようにな
るので、好ましくない。また更に、反射屈折光学系自体
のペッツバール和が大きくなり、像面が平坦でなくなる
ので、好ましくない。
【００２２】更に、本発明は、以下の条件を満たすこと
が望ましい。 Ｐ３＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７＜０ （４） ここで、Ｐ３は第３レンズ群Ｇ３のペッツバール和であ
り、Ｐ５は第５レンズ群Ｇ５のペッツバール和であり、
Ｐ６は第６レンズ群Ｇ６のペッツバール和であり、Ｐ７
は第７レンズ群Ｇ７のペッツバール和である。もし、条
件（４）を満足しないと、反射屈折光学系全体の倍率が
大きくなり、好適な縮小倍率が得られなくなるので、好
ましくない。
【００２３】また更に、本発明は、以下の条件を満たす
ことが望ましい。 ｜Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７｜＜０ （５） 上記条件は、光学系の全構成要素のペッツバール和に関
するものである。もし、条件（５）を満足しないと、像
面がプラス側に湾曲するようになり、像面での平坦性が
なくなるので、好ましくない。
【００２４】そして、本発明は、以下の条件を満たすこ
とが望ましい。 ｜Ｐ１＋Ｐ２｜＜０ （６） ここで、Ｐ１は第１結像光学系を光線が透過する際の各
要素のペッツバール和であり、Ｐ２は第２結像光学系の
ペッツバール和である。Ｐ１及びＰ２は、 Ｐ１＝（２×Ｐ３）＋Ｐ４＋Ｐ７ Ｐ２＝Ｐ５＋Ｐ６ と表すことができる。もし、条件（６）を満足しない
と、像面の平坦性がなくなるので、好ましくない。
【００２５】
【実施例】以下、本発明による反射屈折光学系の実施例
を図面を参照して説明する。以下に説明する各実施例
は、レチクル上に形成されたパターンの像をレジストが
塗布されたウェハ上に転写する露光装置の投影光学系に
本発明を適用したものである。
【００２６】まず、図１を参照して、本発明による反射
屈折光学系の概略的な構成を説明する。図１において、
光軸からの高さがＹ０で第１面上のレチクルＲからの光
束は、正の屈折力を有する第１０レンズ群Ｇ１０と負の
屈折力を有する第１１レンズ群Ｇ１１と正の屈折力を有
する第１２レンズ群Ｇ１２とを含む第３レンズ群Ｇ３を
通過した後に、凹面鏡Ｍ１と前記第１面側に凹面を向け
たメニスカス成分とを有する第４レンズ群Ｇ４に達す
る。第２実施例中では上述の第３レンズ群Ｇ３と第４レ
ンズ群Ｇ４とで第１結像光学系Ｇ１を構成しているが、
第１実施例中では、第１面上のレチクルＲと第３レンズ
群Ｇ３との間に、正の屈折力を有する第８レンズ群Ｇ８
と負の屈折力を有する第９レンズ群Ｇ９とから構成され
る第７レンズ群Ｇ７が存在する。
【００２７】ここで、第３レンズ群Ｇ３を通過した光束
は、第４レンズ群Ｇ４に達する。この第４レンズ群Ｇ４
に達した光束は、第４レンズ群Ｇ４中の凹面鏡Ｍ1 によ
って反射され、再び第３レンズ群Ｇ３を通過して、光路
偏向部材としての光路折曲げミラーＭ2 へ向かう。この
光路折曲げミラーＭ2 は、第１結像光学系Ｇ１、第２結
像光学系Ｇ２の光軸に対して４５°で斜設されている。
そして、第１結像光学系Ｇ１からの光束は、収斂光束と
なり、光路折曲げミラーＭ2 の近傍にレチクルＲの中間
像をＹ１の高さで形成する。次に、光路折曲げミラーＭ
2 にて反射された光束は、第２結像光学系Ｇ２を構成す
る第５レンズ群Ｇ５及び第６レンズ群Ｇ６を順に介し
て、第２面上のウェハーＷ上にレチクルＲの２次像（中
間像の像）を形成する。ここで、第５レンズ群Ｇ５と第
６レンズ群Ｇ６との間には、開口絞りａが配置されてい
る。
【００２８】また、図２は、本発明による反射屈折光学
系の別の配置を示す図である。尚、図２においては、図
１と同様の機能を有する部材には同一の符号を付してあ
る。図２において、図１の例とは異なる点は、第１面と
第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に、光路偏向部材とし
ての光路折曲げミラーＭ0 を配置した点である。ここ
で、光路折曲げミラーＭ0 は第３レンズ群Ｇ３の光軸に
対して４５°で斜設されており、光路折曲げミラーＭ2
に対して直交して設けられている。この構成により、第
１結像光学系Ｇ1 及び光路折曲げミラーＭ2 を介した光
束が第１面からの光束の進行方向と同方向となるため、
第１面と第２面とを平行な配置とすることができる。こ
の構成により、第１面及び第２面をそれぞれ保持し、か
つそれぞれ走査させるための機構の構成が容易となる利
点がある。
【００２９】なお、図２において、光路折曲げミラーＭ
0 と光路折曲げミラーＭ2 とを一体の部材で構成しても
良い。この構成の場合には、互いに直交する光路折曲げ
ミラーＭ0 の反射面と光路折曲げミラーＭ2 の反射面と
の加工が容易となり、この角度の維持が容易となる利点
がある。また、一体に構成する場合には、光路折曲げミ
ラーＭ0 ，Ｍ2 の小型化を図ることができ、レンズの配
置の自由度を向上させることができる利点がある。
【００３０】また、図３は、本発明による反射屈折光学
系のさらに別の配置を示す図である。なお、図３におい
ては、図１と同様の機能を有する部材には同一の符号を
付してある。図３において、図１の例とは異なる点は、
第２結像光学系中の第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ
６との間に、第５レンズ群Ｇ５の光軸に対して（第６レ
ンズ群Ｇ６の光軸に対して）４５°で斜設された光路偏
向部材としての光路折曲げミラーＭ3 を配置した点であ
る。この構成により、レンズ群Ｇ22から射出されて第２
面に到る光束の進行方向が、第１面から第１結像光学系
へ入射する光束の進行方向と同方向となるため、第１面
と第２面とを互いに平行な配置とすることができる。こ
の構成により、第１面及び第２面をそれぞれ保持し、か
つそれぞれ走査させるための機構の構成が容易となる利
点がある。
【００３１】また、図３の例では、第１結像光学系Ｇ１
の第１０レンズ群Ｇ１０から光路折曲げミラーＭ2 へ向
かう光束の進行方向と、第２結像光学系Ｇ２中の光路折
曲げミラーＭ3 から第６レンズ群Ｇ６へ向かう光束の進
行方向とを互いに逆方向とするように、光路折曲げミラ
ーＭ2 ，Ｍ3 を配置しているため、反射屈折光学系自体
をコンパクトに構成することができる。特に、この構成
によれば、第１面と第２面との間隔を短くすることがで
きる利点があり、露光装置全体のコンパクト化を図るこ
とができる。さらに、図３の例では、光路折曲げミラー
Ｍ2 を第１結像光学系が形成する中間像の近傍に配置す
ることができるため、光路折曲げミラーＭ2 の小型化を
実現でき、光学系の配置の自由度を増すことができる。
【００３２】更に、図２に示す実施例においては、第１
面の法線と第２面の法線とが重力方向に対して直角をな
すように配置することが好ましい。この様に配置する
と、第１面、第２面及び最も精度が要求される凹面鏡Ｍ
1 が重力による非対称な変形を受けなくなるので、大型
のフォトマスクやガラスプレートを用いて投影露光する
際に有利になる。
【００３３】また、図３に示す実施例においては、第１
面及び第２面が水平方向となるように光学系を配置する
と、重力によって非対称な変形を受ける光学素子が少な
くなる。それ故、第１面及び第２面が水平方向で、第１
面を第２面よりも上方となるように配置することが好ま
しい。特に、第２結像光学系中の第５レンズ群Ｇ５以外
は非対称な変形を受けないため、この様な配置とする
と、光学性能上非常に有利である。ここで、凹面鏡Ｍ1
が水平に配置されているということは、殊更有効であ
る。
【００３４】また、上記各実施例では、凹面鏡Ｍ1 付近
又は第２結像光学系中（特に、第５レンズ群Ｇ５と第６
レンズ群Ｇ６との間）に開口絞りを配置することが可能
である。また、このとき、照明光学系の開口数ＮＡと投
影光学系の開口数ＮＡとの比であるシグマ（σ）値を、
可変にすることも可能である。本実施例中では、機械的
干渉が起こりにくい第２光学系に配置することが特に好
ましい。
【００３５】また、開口絞りを配置する代わりに、様々
な特殊フィルターを配置することによって、焦点深度を
深くすることが可能である。特殊フィルターの一例の図
を示した図８を参照しながら説明する。下記の各数値実
施例は、物体側及び像側がテレンセントリックな光学系
となっていて、物体側の各点からの主光線はある光軸の
一点で交わるようになっている。この様な状況で主光線
が光軸と交わる一点を含む平面を、フーリエ変換面と呼
び、特殊フィルターは、このフーリエ変換面に配置す
る。以下に示す各数値実施例では、凹面鏡Ｍ1 付近又は
第２結像光学系中にフーリエ変換面を設けることが可能
である。フーリエ変換面では、光軸から放れた特定の位
置によって回折光の次数が決まる。光軸から離れるほど
次数は高くなる。一般的な投影露光光学系は、０次及び
１次の回折光を取り入れている。これより、図８（ａ）
及び（ｂ）に示す様に、０次光の成分が存在する半径ｒ
1 の光軸付近の領域ＦＡと、半径ｒ1から半径ｒ2 まで
の１次光（及びそれ以上の次数の回折光）が存在する開
口部周辺付近の領域ＦＢとに、フィルターの領域を分割
する。
【００３６】図８（ｃ）に示す通り、同心円状に分割し
たフィルターは、中心部領域ＦＡがＳ偏光のみを透過
し、周辺部領域ＦＢがＰ偏光のみを透過するように偏光
膜を形成する。当然のことながら、中心部領域ＦＡがＰ
偏光、周辺部領域ＦＢがＳ偏光のみを透過するようにし
ても構わない。また、このとき、中心部領域ＦＡの屈折
率が、周辺部領域ＦＢの屈折率より低くなるようにす
る。
【００３７】上記に示した構成により、特殊フィルター
の周辺部領域ＦＢを透過した光束は、焦点面で通常の結
像を行う。一方、特殊フィルターの中心部領域ＦＡを透
過した光束は、屈折率が低いために、通常の焦点面より
レンズから遠ざかる位置に焦点を結ぶ。ここで、周辺部
領域ＦＢを透過した光束と中心部領域ＦＡを透過した光
束とは偏光状態が違うため、それぞれの光束が干渉する
ことは無い。これにより、焦点深度を深くすることが可
能となる。また、焦点深度を深くする技術としては、特
開昭６１−９１６６２号公報、特開平５−２３４８５０
号公報、特開平６−１２０１１０号公報、特開平６−１
２４８７０号公報、特開平７−５７９９２号公報及び特
開平７−５７９９３号公報等に開示された技術があり、
それぞれ本発明に適用可能である。特に、この様な技術
は、孤立パターンを形成するときに有効である。
【００３８】ここで、凹面鏡Ｍ1 付近に特殊フィルター
を配置した場合、第２結像光学系の方に開口絞りを配置
して、開口数を変化させることが可能である。また、第
２結像光学系に特殊フィルターを配置し、凹面鏡Ｍ1 付
近に開口絞りを配置することも可能である。このよう
に、本実施例中における反射屈折光学系は、開口絞りと
特殊フィルターとを同一光学系中に分離して配置するこ
とができ、空間配置において有利である。
【００３９】また、中間像を形成する場所に絞りを置け
ば、この絞りは、視野絞りとすることができる。各実施
例の場合、第１結像光学系と第２結像光学系の間に、視
野絞りを設けることが可能である。上記実施例では、図
１から図３までに示すように、中間像のできる位置がミ
ラーの付近となっている。このため、ミラーの付近に絞
りを配置すればよい。絞りを配置する構成としては、例
えば、図９に示す例がある。
【００４０】視野絞りを設ける場合は、図９に示す例の
ごとく、光路折り曲げミラーＭ2 をなるべく第１結像光
学系Ｇ１の第１０レンズ群Ｇ１０の近傍となるように配
置する。これにより、中間像が形成される面が、光路折
り曲げミラーＭ2 近傍から第２結像光学系中の第５レン
ズ群Ｇ５よりとなる。この様な配置とすることにより、
光路折り曲げミラーＭ2 と第１結像光学系Ｇ１の第１０
レンズ群Ｇ１０と視野絞り機能とが機械的干渉が起こり
にくくなる。そして、中間像を形成する面に、視野絞り
Ｓを配置する。視野絞りＳが動くことにより、中間像の
できる範囲が変化する。これにより、最終的に第２面上
で像の形成される範囲が変化するとになる。
【００４１】また、視野の大きさを変化させるものとし
て、特開昭５７−１９２０２４号公報、特開昭６０−３
０１３２号公報、特開昭６０−４５２５２号公報、実開
昭６２−１２４８４５号公報、米国特許第４，４７３，
２９３号公報及び米国特許第４，４７４，４６３号公報
等に開示された技術があり、それぞれ応用可能である。
【００４２】上記のように、可動な遮光部材を場合に応
じて動かすことにより視野絞りを達成する方法以外に、
大きさの異なるミラー自体を交換することにより、視野
絞りの代わりとすることができる。なお、図９に示す開
口可変な視野絞りの形状は、四角形のみならず、円弧状
及び四角以上の多角形状にも適用できることは言うまも
ない。また、投影光学系中に視野絞りを配置することが
できるため、照明光学系に配置された所謂レチクルブラ
インドを無くすこと可能であることも言うまでもない。
【００４３】次に、本発明の反射屈折光学系の数値実施
例を説明する。以下の数値実施例においては、レンズ配
置を図２及び図４に示すように、展開光路図で表す。展
開光路図においては、反射面は透過面として表され、レ
チクルＲからの光が通過する順に各光学要素が配列され
る。また、凹面反射鏡の反射面では、平面の仮想面を使
用している。そして、レンズの形状及び間隔を表すため
に、例えば図２に示すように、レチクルＲのパターン面
を第０面として、レチクルＲから射出された光がウェハ
ーＷに達するまでに通過する面を順次第ｉ面（ｉ＝１，
２，‥‥）としている。ここで、第ｉ面の曲率半径ｒi
の符号は展開光路図の中でレチクルＲに対して凸面を向
ける場合を正にとる。また、第ｉ面と第（ｉ＋１）面と
の面間隔をｄi とする。また、硝材として、ＳｉＯ2 は
溶融石英を表し、ＣａＦ2 は蛍石を表す。溶融石英及び
蛍石の使用基準波長（１９３．０ｎｍ）に対する屈折率
は次のとおりである。 溶融石英： １．５６０１９ 蛍石 ： １．５０１３８ また、分散値１／νは、次の通りである。 合成石英： １７８０ 蛍石 ： ２５５０ 但し、実施例中での分散値は、使用基準波長（１９３．
０ｎｍ）に対する±０．１ｎｍの分散値である。 〔第１実施例〕図２を参照して本発明による第１実施例
を説明する。図２は第１実施例における反射屈折光学系
の展開光路図である。
【００４４】図２に示す各レンズ群のレンズ構成につい
て説明すると、第７レンズ群Ｇ７は、レチクルＲ側から
順に、第８レンズ群Ｇ８である両凸形状の正レンズＬ1
と第９レンズ群Ｇ９である両凹形状の負レンズＬ2 とか
ら構成される。第７レンズ群Ｇ７に続いて配置される第
３レンズ群Ｇ３は、第１０レンズ群Ｇ１０である両凸形
状の正レンズＬ3 と、第１１レンズ群Ｇ１１であるレチ
クルＲ側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ4
と、第１２レンズ群Ｇ１２である両凸形状の正レンズＬ
5 とから構成される。更に、第３レンズ群Ｇ３に続いて
配置される第４レンズ群Ｇ４は、レチクルＲ側に凹面を
向けたメニスカス形状の負レンズＬ6 と凹面鏡Ｍ1 とか
ら構成される。
【００４５】ここで、レチクルＲからの光束は、第８レ
ンズ群Ｇ８、第９レンズ群Ｇ９、第１０レンズ群Ｇ１
０、第１１レンズ群Ｇ１１、第１２レンズ群Ｇ１２、第
４レンズ群Ｇ４、第１２レンズ群Ｇ１２、第１１レンズ
群Ｇ１１、第１０レンズ群Ｇ１０を順に経由して、第３
レンズ群Ｇ３と第７レンズ群Ｇ７との間にレチクルＲの
中間像を形成する。
【００４６】第５レンズ群Ｇ５は、この中間像側から順
に、屈折力の弱い両凸形状の正レンズＬ7 と、両凸形状
の正レンズＬ8 と、両凹形状の負レンズＬ9 と、中間像
側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ10と、両
凹形状の負レンズＬ11と、中間像側に凹面を向けたメニ
スカス形状の負レンズＬ12と、両凸形状の正レンズＬ 13
と、両凸形状の正レンズＬ14とから構成される。
【００４７】また、この第５レンズ群Ｇ５に続いて配置
される第６レンズ群Ｇ６は、中間像側から順に、中間像
側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ15と、中
間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ
16と、中間像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レン
ズＬ17と、両凸形状の正レンズＬ18と、中間像側に凸面
を向けたメニスカス形状の負レンズＬ19と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ20と、屈
折力の弱い両凹形状の負レンズＬ21と、中間像側に凸面
を向けたメニスカス形状の負レンズＬ22と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ23とから構成
される。
【００４８】以下の表１に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷ側の開口数ＮＡは０．５７である。そ
して、図１に示す如く、本実施例の反射屈折光学系は、
レチクルＲ上における露光領域は、縦方向が光軸Axから
の物体高の範囲が５２から７６までの長さ２４で、横方
向が１２０の矩形状である。
【００４９】なお、表１に示す本実施例においては、光
路折曲げミラーＭ2 は、第７面と第２８面とに位置す
る。また、表１では、凹面鏡Ｍ1 は第１８面に相当す
る。本実施例中において第１７面（仮想面）と第１８面
とを反射面（屈折率＝−１）とすることで、図３に示す
展開光路図を作成可能とした。
【００５０】
【表１】 条件対応値を以下に示す。 （１）｜Ｙ０／Ｙ１｜＝ 0.97 （２）｜β｜＝ 0.25 （３）Ｐ４＝ -0.00689 （４）Ｐ３＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７＝ 0.00608 （５）｜Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７｜＝ -0.00081 （６）｜Ｐ１＋Ｐ２｜＝ 0.00000 図３(a) は第１実施例の縦収差図であり、図３(b) は第
１実施例の倍率色収差図、図３(c) は第１実施例の横収
差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数を表
し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、波長
がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１９
３．１ｎｍであることを示す。そして、図３(a) におい
て、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を表
し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像面、
実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図３(c) に示す横
収差図において、各コマ収差図中の上部に記載される数
字は、物体高を表し、特に、ＲＡＮＤは物体高０のとき
を表している。
【００５１】図３(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本実
施例では、０．５７という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図３(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。 〔第２実施例〕図４を参照して本発明による第２実施例
を説明する。図４は第２実施例による反射屈折光学系の
展開光路図である。
【００５２】図４に示す各レンズ群のレンズ構成につい
て説明すると、レチクルＲ側から順に、第１０レンズ群
Ｇ１０、第１１レンズ群Ｇ１１、第１２レンズ群Ｇ１２
から構成される。ここで、第１０レンズ群Ｇ１０は、両
凸形状の正レンズＬ1 と、両凹形状の負レンズＬ2 と、
両凸形状の正レンズＬ3 と、レチクルＲ側に凹面を向け
たメニスカス形状の負レンズＬ4 から構成される。ま
た、第１１レンズ群Ｇ１１は、レチクルＲ側に凸面を向
けたメニスカス形状の負レンズＬ5 である。第１２レン
ズ群Ｇ１２は、両凸形状の正レンズＬ6 と、レチクルＲ
側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ7 と、両
凸形状の正レンズＬ8 とから構成される。更に、第３レ
ンズ群Ｇ３に続いて配置される第４レンズ群Ｇ４は、レ
チクルＲ側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ
9 と凹面鏡Ｍ1 とから構成される。
【００５３】ここで、レチクルＲからの光束は、第１０
レンズ群Ｇ１０、第１１レンズ群Ｇ１１、第１２レンズ
群Ｇ１２、第４レンズ群Ｇ４、第１２レンズ群Ｇ１２、
第１１レンズ群Ｇ１１、第１０レンズ群Ｇ１０を順に経
由して、第３レンズ群Ｇ３とレチクルＲとの間にレチク
ルＲの中間像を形成する。第５レンズ群Ｇ５は、この中
間像側から順に、中間像に凹面を向けたメニスカス形状
の負レンズＬ10と、両凸形状の正レンズＬ11と、両凹形
状の負レンズＬ12と、両凸形状の正レンズＬ13と、中間
像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ14と、
両凸形状の正レンズＬ15と、両凸形状の正レンズＬ16と
とから構成される。
【００５４】また、この第５レンズ群Ｇ５に続いて配置
される第６レンズ群Ｇ６は、中間像側から順に、中間像
側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ17と、両
凸形状の正レンズＬ18と、両凹形状の負レンズＬ19と、
中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ20
と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ
Ｌ21と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レ
ンズ成分Ｌ22と、中間像側に凹面を向けたメニスカス形
状の負レンズＬ23と、両凸形状の正レンズＬ24と、中間
像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ25とか
ら構成される。また、このとき、開口絞りａは、第５レ
ンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間に配置される。
【００５５】以下の表２に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷー側の開口数ＮＡは０．５７である。
本実施例の反射屈折光学系は、レチクルＲ上における露
光領域は、縦方向が光軸Axからの物体高の範囲が４８か
ら７２までの長さ２４で、横方向が１２０の矩形状であ
る。
【００５６】なお、表２では、凹面鏡Ｍ1 は第２０面に
相当する。本実施例中において第１９面（仮想面）と第
２０面とを反射面（屈折率＝−１）とすることで、図５
に示す展開光路図を作成可能とした。
【００５７】
【表２】 条件対応値を以下に示す。 （１）｜Ｙ０／Ｙ１｜＝ 0.97 （２）｜β｜＝ 0.25 （３）Ｐ４＝ -0.01 （４）Ｐ３＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７＝ 0.00855 （５）｜Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７｜＝ -0.00145 （６）｜Ｐ１＋Ｐ２｜＝ 0.00001 図５(a) は第２実施例の縦収差図であり、図５(b) は第
２実施例の倍率色収差図、図５(c) は第２実施例の横収
差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数を表
し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、波長
がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１９
３．１ｎｍであることを示す。そして、図５(a) におい
て、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を表
し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像面、
実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図５(c) に示す横
収差図において、各コマ収差図中の上部に記載される数
字は物体高を表し、特に、ＲＡＮＤは物体高０のときを
表している。
【００５８】図５(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本実
施例では、０．５７という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図５(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。
【００５９】以上の通り、本発明による各実施例によれ
ば、非常に大きな開口数でありながら、凹面鏡Ｍ1 が小
さく、広い露光領域において諸収差が良好に補正された
反射屈折光学系を提供することが可能である。そして、
第１実施例中では、凹面鏡Ｍ 1 は、直径を３３０程度と
することができる。第２実施例中では、凹面鏡Ｍ1 は、
直径を２１０程度とすることができる。また、各実施例
の屈折レンズの直径についても、小型化することが可能
となっている。
【００６０】また、上述の各実施例では、光路偏向手段
としての光路折曲げミラーＭ2 が第１結像光学系Ｇ１が
形成する中間像の近傍に配置される構成であるため、光
路折曲げミラーＭ2 に対する第１及び第２結像光学系Ｇ
１，Ｇ２の偏心誤差の影響を少なくできる。また、上記
各実施例では、光路折曲げミラーＭ2 の反射面に達する
光束の径が小さくなるため、光路折曲げミラーＭ2 自体
の小型化を図ることができる。従って、光路折曲げミラ
ーＭ2 による光束の遮蔽を少なくできるため、露光領域
の拡大化を達成できる利点もある。
【００６１】さらに、各実施例では、光路折曲げミラー
Ｍ2 によって、第１結像光学系Ｇ１からの光束を９０°
偏向させた後に第２結像光学系Ｇ２へ導く構成としてい
るため、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との
偏心調整が容易に行なえる利点がある。また、各実施例
においては、第２結像光学系Ｇ２中の第５レンズ群Ｇ５
と第６レンズ群Ｇ６との間に開口絞りａを配置できるた
め、この開口絞りａを開口径可変となるように構成すれ
ば、ＮＡ可変（或いはσ可変）による露光をも達成でき
る。
【００６２】尚、上述の第１及び第２実施例の光路折曲
げミラーＭ1 の代わりに、ビームスプリッタを用いる構
成をとる場合には、レチクルＲ上の光軸Axからの物体高
が０〜７２の範囲内（第１実施例では〜７６の範囲内ま
で使用可能）を用いる一括露光を行うこともできる。
【００６３】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、凹面鏡の口
径の小型化をも達成することができ、なお且つ、作動距
離を十分に確保したうえで高い開口数を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な光学系の構成の概略を示す平
面図である。
【図２】本発明の別の態様の構成の概略を示す平面図で
ある。
【図３】本発明の別の態様の構成の概略を示す平面図で
ある。
【図４】本発明の第１実施例による反射屈折光学系の展
開光路図である。
【図５】第１実施例による反射屈折光学系の諸収差図で
ある。
【図６】本発明の第２実施例による反射屈折光学系の展
開光路図である。
【図７】第２実施例による反射屈折光学系の諸収差図で
ある。
【図８】実施例における特殊フィルターの一例を示した
図である。
【図９】実施例における視野絞りの一例を示した図であ
る。
【符号の説明】
Ｇ１ … 第１結像光学系、 Ｇ２ … 第２結像光学系、 Ｇ３ … 第３レンズ群、 Ｇ１０ … 第１０レンズ群、 Ｇ１１ … 第１１レンズ群、 Ｇ１２ … 第１２レンズ群、 Ｍ1 … 凹面鏡、 Ｍ2 … 光路折曲げミラー（光路偏向部材）、 Ｒ … レチクル（第１面）、 Ｗ … ウェハ（第２面）、

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１面の中間像を形成する第１結像光学系
    と、 前記中間像の像を第２面上に形成する第２結像光学系
    と、 前記第１結像光学系から前記第２結像光学系へ到る光路
    中に配置され、前記第１結像光学系からの光を前記第２
    結像光学系へ導く光路偏向部材とを有し、 前記第１結像光学系は、少なくとも、全体として正の屈
    折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、凹面鏡と前記第１面
    側に凹面を向けた負レンズ成分とを有する第４レンズ群
    Ｇ４と、を有し、 前記第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも、前記第１面側か
    ら順に、正の屈折力を有する第１０レンズ群Ｇ１０と、
    負の屈折力を有する第１１レンズ群Ｇ１１と、正の屈折
    力を有する第１２レンズ群Ｇ１２と、を含み、 かつ前記第１面からの光を、前記第１０レンズ群Ｇ１
    ０、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１２レンズ群Ｇ
    １２、前記第４レンズ群Ｇ４、前記第１２レンズ群Ｇ１
    ２、前記第１１レンズ群Ｇ１１、前記第１０レンズ群Ｇ
    １０の順に導き、 前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との合成倍率
    は縮小倍率であることを特徴とする反射屈折光学系。
  2. 【請求項２】前記第１結像光学系は縮小倍率を有し、前
    記第２結像光学系は縮小倍率を有することを特徴とした
    請求項１記載の反射屈折光学系。
  3. 【請求項３】前記第２結像光学系は、正屈折力の第５レ
    ンズ群Ｇ５と、正屈折力の第６レンズ群Ｇ６と、を有す
    ることを特徴とする請求項１又は２記載の反射屈折光学
    系。
  4. 【請求項４】前記第５レンズ群Ｇ５と前記第６レンズ群
    Ｇ６との間の光路中には、開口絞りが配置されることを
    特徴とする請求項３記載の反射屈折光学系。
  5. 【請求項５】前記第１結像光学系は、前記第１面と前記
    第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に配置された第７レン
    ズ群Ｇ７を有し、 該第７レンズ群Ｇ７は、前記第１面側から順に、正屈折
    力の前群と、負屈折力の後群とを有することを特徴とす
    る請求項１乃至４の何れか一項に記載の反射屈折光学
    系。
  6. 【請求項６】前記第１面上の物体の高さをＹ０とし、前
    記第１結像光学系によって結像される前記中間像の像高
    をＹ１とするとき、 ０．４＜｜Ｙ０／Ｙ１｜＜１．２ を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一
    項に記載の反射屈折光学系。
  7. 【請求項７】前記第２結像光学系を構成する光学材料
    は、互いに分散値の異なる少なくとも二種類の光学材料
    であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に
    記載の反射屈折光学系。
  8. 【請求項８】前記第２結像光学系中の前記第５レンズ群
    Ｇ５は、高分散ガラスから構成される負レンズ成分と、
    低分散ガラスから構成される正レンズ成分とを含み、前
    記第２結像光学系中の前記第６レンズ群Ｇ６は、低分散
    ガラスから構成される正レンズ成分を含むことを特徴と
    する請求項１乃至５の何れか一項又は請求項７記載の反
    射屈折光学系。
  9. 【請求項９】前記第１面と前記第２面とを平行にするた
    めに、前記第１面と前記第１結像光学系中の前記第３レ
    ンズ群Ｇ３との間には、前記第１面からの光を偏向させ
    る第２の光路偏向部材が配置されることを特徴とする請
    求項１乃至８の何れか一項記載の反射屈折光学系。
  10. 【請求項１０】前記第１面の法線と前記第２面の法線と
    が重力方向に対して直角をなすように配置したことを特
    徴とする請求項９記載の反射屈折光学系。
  11. 【請求項１１】前記第１面と前記第２面との配置を平行
    にするために、前記第２結像光学系中の前記第５レンズ
    群Ｇ５及び前記第６レンズ群Ｇ６の間には、光路偏向部
    材が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８
    の何れか一項記載の反射屈折光学系。
  12. 【請求項１２】前記第１面と前記第２面とを水平に配置
    し、且つ前記第１面を前記第２面よりも上方に配置した
    ことを特徴とする請求項１２記載の反射屈折光学系。
  13. 【請求項１３】前記第１結像光学系と前記第２結像光学
    系との間に形成される中間像の位置に、前記第２面上の
    像形成領域の大きさが可変となる視野絞りを設けたこと
    を特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の反
    射屈折光学系。
  14. 【請求項１４】前記第１結像光学系中の前記凹面鏡の付
    近、又は前記第２結像光学系の光路中に、特殊フィルタ
    ーを設けたことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか
    一項に記載の反射屈折光学系。
  15. 【請求項１５】前記第２結像光学系の光路中、又は前記
    第１結像光学系中の前記凹面鏡の付近に、開口絞りが配
    置されることを特徴とする請求項１４記載の反射屈折光
    学系。
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