WO2004097911A1 - 投影光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents

投影光学系、露光装置、および露光方法 Download PDF

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Hironori Ikezawa
Kumiko Ishida
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    • G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to a high-resolution projection optical system suitable for an exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like in a photolithography process. Things. Background art
  • a pattern image of a mask (or reticle) is transferred via a projection optical system onto a wafer (or glass plate, etc.) coated with a photoresist or the like.
  • a projection exposure apparatus that exposes light to the surface is used.
  • the resolving power (resolution) required of a projection optical system of a projection exposure apparatus has been increasing.
  • the resolution of the projection optical system is represented by k ⁇ ⁇ / ⁇ ⁇ (k is a process coefficient).
  • the image-side numerical aperture NA is defined as the refractive index of a medium (usually, gas such as air) between a projection optical system and a photosensitive substrate (such as a wafer), and the maximum incident angle on the photosensitive substrate as n. If it is set to 0, it is expressed as ⁇ ⁇ sin0.
  • the difficulty of manufacturing an optical system is higher than that of a catadioptric projection
  • a refraction-type projection optical system composed of only a refraction member is lower, and a refraction-type projection optical system is suitable for supplying a large amount of exposure apparatuses.
  • a lens group having a positive refractive power and a lens group having a negative refractive power are arranged at an interval. There is a need. Also, as described above, if an attempt is made to realize a large image-side numerical aperture of 1 or more, the object-side numerical aperture also increases accordingly.
  • the projection magnification of the projection optical system is set smaller than usual, the illumination area on the mask side that optically corresponds to the shot area having the required size becomes large, and this large illumination area is currently the mainstream. It cannot be covered with a 6-inch reticle.
  • a mask pattern is scanned over one shot area on the wafer while moving the mask and the wafer relative to the projection optical system.
  • An exposure step-and-scan method is used.
  • a medium is filled in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate in order to obtain a large image-side numerical aperture, rapid scanning exposure is not possible due to the presence of a medium such as a liquid. Therefore, there is a possibility that the throughput will be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and uses a refraction-type projection optical system that is easy to manufacture and a normal-size mask, and has a high refractive index in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing high-throughput, high-resolution projection exposure while securing a large effective image-side numerical aperture with a medium having a high efficiency. Disclosure of the invention
  • an exposure method is directed to an exposure method for projecting and exposing a reduced image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system.
  • the exposure of the partial exposure region is repeated a plurality of times.
  • the exposure method according to a second aspect of the present invention is an exposure method, wherein a reduced image of a pattern formed on a mask is projected and exposed on a photosensitive substrate via a projection optical system.
  • the refractive index of the atmosphere in the optical path is 1, filling the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate with a medium having a refractive index greater than 1.1,
  • an exposure apparatus is an exposure apparatus that projects and exposes a reduced image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein the projection optical system When the refractive index of the atmosphere in the optical path is 1, the projection optical system is An optical path between the photosensitive substrate and the photosensitive substrate is filled with a medium having a refractive index greater than 1.1;
  • the projection optical system has a static exposure area substantially smaller than one shot area to be formed on the photosensitive substrate;
  • the projection exposure on the shot area is repeated a plurality of times.
  • An exposure apparatus is an exposure apparatus that projects and exposes a reduced image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate through a projection optical system.
  • a substrate stage that movably holds the
  • a projection optical system according to a fifth aspect of the present invention is a projection optical system that forms a reduced image of a first surface on a second surface
  • the optical path between the projection optical system and the second surface is filled with a medium having a refractive index greater than 1.1, and
  • the optical members having power in the optical system are all transmissive optical members, and the magnitude of the magnification of the projection optical system is 1/8 or less,
  • Both the first surface side and the second surface side are substantially telecentric. It is characterized by having.
  • the exposure method according to a sixth aspect of the present invention is an exposure method for projecting and exposing a reduced image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system.
  • the exposure step includes a plurality of partial exposure steps for projecting and exposing to the partial exposure region.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration between a boundary lens and a wafer in each embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 1 of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing lateral aberration in the first example.
  • FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 2 of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing lateral aberration in the second example.
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 3 of the present embodiment. It is.
  • FIG. 10 is a diagram showing the lateral aberration in the third example.
  • FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 4 of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration in the fourth example.
  • FIG. 14 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 5 of the present embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing the lateral aberration in the fifth example.
  • FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the fourth and fifth embodiments.
  • FIG. 178 to FIG. 17D are diagrams showing the manner in which the partial exposure step is repeated for a plurality of shot regions on one wafer in the fourth and fifth embodiments.
  • FIG. 18 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
  • FIG. 19 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
  • an image-side numerical aperture NA of the projection optical system is increased by interposing a medium having a refractive index greater than 1.1 in an optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate.
  • a medium having a refractive index greater than 1.1 in an optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate.
  • a large effective image-side numerical aperture is secured by interposing a medium having a high refractive index such as a liquid (or fluid) in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate. While performing high-resolution projection exposure.
  • a medium having a high refractive index such as a liquid (or fluid)
  • a projection optical system having a projection magnification of 1Z5 or less is used, and a partial exposure area having a size of about 1/2 of one shot area is used.
  • the second static projection exposure is performed on the remaining partial exposure area having a size of about 1 Z 2.
  • the projection magnification of the projection optical system is set to be smaller than the normal projection magnification (that is, 1Z4).
  • the object-side numerical aperture does not substantially increase.
  • a refraction-type projection optical system that is easy to manufacture and a normal-size mask are used, and a high-refractive-index high-refractive-index optical path is provided between the projection optical system and the photosensitive substrate.
  • High-throughput, high-resolution projection exposure can be performed while a large effective image-side numerical aperture is ensured by interposing a medium.
  • the current shot area is a rectangular area of 3 311! 1111 2 6 111111 or 3 3111111 2 2 mm.
  • This is a shot area that can be obtained by batch projection exposure using a 6-inch reticle and a projection optical system having a projection magnification of 14.
  • the size of the partial exposure area is 26 mm x 16.5 mm or 22 mm x 16.5 mm. mm.
  • the size of the partial exposure area is 26 mm x 16.5 mm If so, batch projection exposure using a 6-inch reticle and a projection optical system having a projection magnification of 1/5 is possible.
  • the size of the partial exposure area is 22 mm x 16.5 mm
  • batch projection exposure using a 6-inch reticle and a projection optical system having a projection magnification of 1/6 is possible.
  • the size of the partial exposure area is, for example, 13 mm X l 6.5 mm.
  • the static exposure area may be relatively small, a blanket projection zero light using a projection optical system having a normal projection magnification of 1Z4 and a 6-inch reticle is possible.
  • the projection magnification (imaging magnification) of the projection optical system can be smaller than usual, the object-side numerical aperture can be kept small, and off-axis aberrations can be satisfactorily corrected and a large lens can be avoided. Can also be considered.
  • the projection magnification of the projection optical system is set smaller than usual, the illumination area on the mask side that optically corresponds to the shot area having the required size becomes large, and this large illumination area is now the mainstream 6-inch. It cannot be covered with a reticle.
  • IC devices and the like consist of multiple layers, and not all layers are exposed using the same exposure device. Therefore, it is important to share the shot area with existing exposure equipment. Since the required size of the shot area is determined by the image side of the projection optical system, if the projection magnification of the projection optical system is made smaller than the current value of 14, the required area of the mask will be larger than the current mask area. Become. In other words, if the projection magnification of the projection optical system is simply made smaller than the current 1/4, it is possible to cover the required shot area with the current mainstream 6-inch reticle. Disappears.
  • the object-side numerical aperture can be kept small even if a large image-side numerical aperture is secured.
  • off-axis aberrations such as coma can be satisfactorily corrected without increasing the size of the lens, and a relatively large effective imaging area can be secured. be able to.
  • a relatively large effective image forming area is provided while a large effective image-side numerical aperture is secured by interposing a medium having a high refractive index in an optical path between the image forming surface and the image plane.
  • a refraction-type projection optical system that can be secured can be realized.
  • projection exposure is performed on one shot area including four partial exposure areas using four separate 6-inch reticles. At this time, static projection exposure to each partial exposure area is repeated four times. In this case, the maximum image height required for the projection optical system can be reduced, and the size of the projection optical system can be reduced.
  • a configuration in which a medium is filled in the optical path between the photosensitive substrate and the photosensitive substrate is adopted.However, by performing static projection exposure through a refraction type projection optical system, Unlike the case of scanning exposure, there is no reduction in throughput due to the presence of a medium.
  • a refraction-type projection optical system that is easy to manufacture and a mask of a normal size are used, and a high refractive index is provided in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate. With high media-side numerical aperture on the image side, high-resolution projection exposure with high throughput can be performed with the medium.
  • the distance from the pupil position on the image side to the image plane is L 2
  • the distance from the object plane (first plane) to the image plane, that is, the object-image distance is When LA is used, it is desirable to satisfy the following conditional expression (1).
  • conditional expression (1) When the value goes below the lower limit of conditional expression (1), it becomes difficult to correct coma and astigmatism, and it becomes difficult to obtain an effective imaging region. On the other hand, if the value exceeds the upper limit of conditional expression (1), the size of the optical system increases, which is not preferable. That is, conditional expression By satisfying (1), it is possible to obtain a reduced projection optical system of a feasible size while securing a necessary and sufficient effective imaging area. In order to further exert the effect of the present invention, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (1) to 0.2 and the upper limit to 0.24.
  • the projection optical system include at least one variable aperture stop arranged at or near the pupil position on the image side.
  • the two variable aperture stops are arranged at an interval in the optical axis direction, it is possible to make the pupil shape uniform over the entire effective imaging area at various numerical apertures.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-118053 and the corresponding Japanese Patent Application No. W02 / 31870. Can be.
  • a projection optical system includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power.
  • the zoom lens include a fifth lens unit having a positive refractive power, an aperture stop, and a sixth lens unit having a positive refractive power, and satisfy the following conditional expression (2).
  • conditional expression (2) when the size of the area occupied on each optical surface by a light beam from one point on the optical axis of the object plane is defined as the partial diameter, PX is the maximum of the partial diameter in the projection optical system. Where P 2 is the minimum value of the partial diameter in the second lens group.
  • the general definition of the partial diameter (the partial diameter: the partial luminous flux diameter) is described in paragraph [0032] and FIG. 3 of JP-A-2002-151397 and JP-A-2002-258131. Reference may be made to paragraphs [0084] to [0089] and FIG. 14 (and corresponding paragraphs [0114;] to [0119] of EP 1359608 and FIG. 14).
  • conditional expression (2) it is possible to efficiently satisfy the Petz-Pearl condition and to realize good imaging performance with excellent flatness. That is, if the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the working distance on the mask side cannot be sufficiently secured. When applied to an exposure apparatus, mechanical interference of the mask stage is likely to occur. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of conditional expression (2), it is difficult to avoid an increase in lens diameter or deterioration of aberration performance (Petzval condition), which is not preferable. In order to further exert the effects of the present invention, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (2) to 0.06 and the upper limit to 0.15.
  • conditional expression (3) D4 is the minimum effective diameter of the lens in the fourth lens group, and DO is the effective diameter of the object plane (mask in the case of using the exposure apparatus).
  • conditional expression (3) If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, a sufficiently large image-side numerical aperture cannot be realized, which is not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of conditional expression (3), it is difficult to avoid increasing the lens diameter or deteriorating the aberration performance (Petzval condition), which is not preferable. In order to further exert the effect of the present invention, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (3) to 0.5 and the upper limit to 0.87.
  • a projection optical system includes a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power. It is desirable that the zoom lens include a fifth lens unit having an aperture stop and a positive refractive power, and satisfy the following conditional expression (4).
  • conditional expression (4) PX is the maximum value of the partial diameter in the projection optical system as described above, and P3 is the minimum value of the partial diameter in the third lens group.
  • conditional expression (4) By satisfying conditional expression (4), the Petzval condition can be satisfied efficiently, and good imaging performance with excellent flatness can be realized. In other words, if the lower limit of conditional expression (4) is not reached, a sufficient working distance on the mask side cannot be ensured, so that when applied to an exposure apparatus, mechanical interference of the mask stage is likely to occur. Absent. On the other hand, if the value exceeds the upper limit of conditional expression (4), it becomes difficult to avoid an increase in the lens diameter or deterioration of the aberration performance (Petzpearl condition), which is not preferable. No. In order to further exert the effect of the present invention, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (4) to 0.1 and the upper limit to 0.21.
  • conditional expression (5) is satisfied in addition to the above conditional expression (4).
  • D 3 is the minimum effective diameter of the lens in the third lens group
  • D O is the effective diameter of the object plane (mask when applied to an exposure apparatus).
  • conditional expression (5) If the lower limit of conditional expression (5) is not reached, it is not preferable because a sufficiently large image-side numerical aperture cannot be realized. On the other hand, if the value exceeds the upper limit of conditional expression (5), it is difficult to avoid increasing the lens diameter or deteriorating the aberration performance (Petzbar condition), which is not preferable. In order to further exert the effect of the present invention, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (5) to 0.4 and the upper limit to 0.8.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the Z-axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL
  • the Y-axis is parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the optical axis AX
  • the Z-axis is perpendicular to the plane of FIG.
  • the X axis is set respectively.
  • the illustrated exposure apparatus includes an ArF excimer laser light source as a light source 100 for supplying illumination light in an ultraviolet region.
  • the light emitted from the light source 100 illuminates the reticle R on which the predetermined pattern is formed in a superimposed manner via the illumination optical system IL.
  • the optical path between the light source 100 and the illumination optical system IL is sealed by a casing (not shown), and the space from the light source 100 to the optical member closest to the reticle in the illumination optical system IL is a space for the exposure light. It has been replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a gas with low absorption, or is maintained in a vacuum state.
  • the reticle is held on a reticle stage RS via a reticle holder RH in parallel with the XY plane. Pattern to be transferred is formed on reticle R The rectangular pattern area is illuminated.
  • the reticle stage RS can be moved two-dimensionally along the reticle plane (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are transmitted to the interferometer RIF using the reticle moving mirror RM. It is configured to be measured and controlled in position.
  • the wafer W is held in parallel with the XY plane on a wafer stage WS via a wafer holder table WT. Then, a pattern image is formed in the rectangular stationary exposure area on the wafer W so as to correspond optically to the rectangular illumination area on the reticle R.
  • the wafer stage WS can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the X ⁇ ⁇ ⁇ plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are determined by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM. It is configured to be measured and controlled in position.
  • the optical member (the lens L1 or the parallel plane plate P1 in each example) which is arranged closest to the reticle among the optical members constituting the projection optical system PL is closest to the wafer side. It is configured so that the inside of the projection optical system PL is kept airtight with the placed boundary lens Lb, and the gas inside the projection optical system PL is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen. , Or almost in a vacuum.
  • a reticle R and a reticle stage RS are arranged, but a reticle scale and a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle stage RS and the like. ) Is filled with an inert gas such as nitrogen or helium gas, or is kept almost in a vacuum.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration between a boundary lens and a wafer in each embodiment.
  • the boundary lens Lb disposed closest to the wafer side of the projection optical system PL has a convex surface toward the reticle side.
  • the surface S b on the reticle side of the boundary lens L b has a positive refractive power.
  • the optical path between the boundary lens Lb and the wafer W has a refractive index greater than 0.1
  • the medium is filled with Lm.
  • deionized water is used as the medium Lm.
  • pure water is used as the medium Lm.
  • the wafer holder table WT is formed in a container shape so that a liquid (medium Lm) can be accommodated. At the center of the inner bottom (in the liquid), the wafer W is positioned and held by vacuum suction. Further, the projection optical system PL is configured such that the tip of the lens barrel reaches the liquid, and furthermore, the optical surface on the wafer side of the boundary lens Lb reaches the liquid.
  • the wafer W is controlled two-dimensionally in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL while being controlled collectively.
  • the pattern of the reticle R is sequentially exposed on the shot area of the wafer W according to a so-called step-and-repeat method.
  • the lens components constituting the projection optical system PL, quartz (S i 0 2) or other are formed by fluorite (C aF 2).
  • the center wavelength of oscillation of the ArF excimer laser beam, which is the exposure light, is 193.306 nm.
  • the refractive index of quartz relative to this center wavelength is 1.5603261, and the refractive index of fluorite is 1 501454 eight.
  • the distance between the boundary lens Lb and the wafer W is As the intervening medium Lm, deionized water having a refractive index of 1.47 to exposure light is used.
  • the projection optical system PL is almost telecentric on both the object side and the image side.
  • the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y
  • the distance along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspheric surface to the position on the aspheric surface at height y the (sag amount) is z
  • a vertex radius of curvature is r
  • a conical coefficient is kappa
  • when the n-th order aspherical coefficient was C n is expressed by the following equation (a).
  • an asterisk (*) is attached to the right side of the surface number for the lens surface formed into an aspherical shape.
  • FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 1 of the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the first embodiment includes, in order from the reticle side, a biconcave lens L1 having an aspherical concave surface facing the wafer side, and a negative meniscus having a concave surface facing the reticle side.
  • Lens L2 positive meniscus lens L3 with an aspherical concave surface facing the reticle side, biconvex lens L4, biconvex lens L5 with an aspherical convex surface facing the reticle side, and non-convex lens L5
  • an optical path between the plano-convex lens L23 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of deionized water.
  • the lenses L22 and L23 (Lb) are made of fluorite, and the other lens components are made of quartz.
  • Table (1) lists values of the specifications of the projection optical system PL according to the first example.
  • ⁇ represents the center wavelength of the exposure light
  • / 3 represents the magnitude of the projection magnification (the imaging magnification of the entire system)
  • ⁇ represents the image-side (wafer-side) numerical aperture.
  • the surface number is the order of the surface from the reticle side
  • r is the radius of curvature of each surface (vertical radius of curvature: mm for an aspheric surface)
  • d is the axial spacing of each surface, that is, the surface spacing (mm).
  • n indicates the refractive index with respect to the center wavelength.
  • Table (1) is the same in the following Tables (2) and (3).
  • FIG. 4 is a diagram showing lateral aberration in the first embodiment
  • Y is represents an image height
  • Fifth IE1 is a diagram illustrating a relationship between a shot area and a partial exposure area in the first example.
  • a 33 mm ⁇ 26 mm shot area 51 is divided into two partial exposure areas 51 a and 51 b having a size of 26 mm ⁇ 16.5 mm.
  • each of the partial exposure areas 51a and 51b is set to a size that is included in an image cycle having a radius of 15.5 mm.
  • the shot area 51 has a size not included in the image circle having a radius of 15.5 mm.
  • the magnitude of the projection magnification of the projection optical system PL is set to 15 which is smaller than the normal 1/4, so that a very large image-side numerical aperture is secured. To reduce off-axis aberrations favorably in the static exposure area of the projection optical system PL, which is set to about 1/2 the shot area, without reducing the object-side numerical aperture and increasing the size of the lens Can be done.
  • the refraction-type projection optical system PL which is easy to manufacture, and the reticle (mask) of a normal size are used, and the height of the optical path between the projection optical system PL and the wafer (photosensitive substrate) W is high.
  • FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 2 of the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the second embodiment includes, in order from the reticle side, a biconcave lens L1 having an aspherical concave surface facing the wafer side, and a negative lens L1 having a concave surface facing the reticle side.
  • a meniscus lens L2 a negative meniscus lens L3 with a concave concave surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L4 with a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L5, and a biconvex lens L6;
  • Positive meniscus lens L7 with the convex surface facing the reticle side
  • positive meniscus lens L8 with the convex surface facing the reticle side
  • biconcave lens L9 and biconcave lens L1 with the aspheric concave surface facing the reticle side
  • a negative meniscus lens L 11 with an aspherical concave surface facing the wafer side
  • a negative meniscus lens L 12 with an aspherical convex surface facing the wafer side
  • Lens L 1 3 and biconvex lens L 1 4 biconvex lens L15, positive meniscus lens L16 with convex surface facing reticle side, negative meniscus lens L17
  • a meniscus lens L21, a positive meniscus lens L22 with an aspherical concave surface facing the wafer side, a positive meniscus lens L23 with a convex surface facing the reticle side, and a flat surface facing the wafer side It is composed of a plano-convex lens L 24 (boundary lens L b).
  • the optical path between the plano-convex lens L24 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of deionized water. ing.
  • the lenses L23 and L24 (Lb) are made of fluorite, and the other lens components are made of quartz. Table 2 below summarizes the data values of the projection optical system PL according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing lateral aberration in the second embodiment.
  • Y indicates the image height.
  • a very large image side numerical aperture ArF excimer laser light
  • NA 1.04
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the second embodiment.
  • a shot area 52 of 33 mm ⁇ 22 mm is divided into two partial exposure areas 52 a and 52 b having a size of 22 mm ⁇ 16.5 mm.
  • each of the partial exposure areas 52a and 52b is set to a size that is included in an image circle having a radius of 13.9 mm.
  • the shot area 52 has a size not included in the image circle having a radius of 13.9 mm.
  • still projection exposure is performed on the first partial exposure area 52a having a size of 1Z2 of the shot area 52 using the first reticle R1 having a size of 6 inches.
  • the first reticle R1 is replaced with a second reticle R2 having a 6-inch size.
  • static projection exposure is performed on the second partial exposure area 52b having a half size of the shot area 52.
  • the size of the projection magnification of the projection optical system PL is set to 1/6, which is smaller than the normal value of 14, so that a very large image-side numerical aperture is secured.
  • the object-side numerical aperture is kept small, and off-axis aberrations are satisfactorily corrected in the static exposure area of the projection optical system PL set to about 1/2 the shot area without increasing the size of the lens. be able to.
  • the medium (deionized water) Lm is filled in the optical path between the projection optical system PL and the wafer W.
  • the throughput does not decrease due to the interposition of the medium Lm.
  • the refraction-type projection optical system PL and the normal-size reticle (mask), which are easy to manufacture, are used, and the projection optical system PL and the photoreceptor (photosensitive) are used.
  • FIG. 9 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 3 of the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the third embodiment includes, in order from the reticle side, a biconcave lens L1 having an aspherical concave surface facing the wafer side, and a negative meniscus having a concave surface facing the reticle side.
  • Lens L2 positive meniscus lens L3 with a concave concave surface facing the reticle side, positive meniscus lens L4 with a concave surface facing the reticle side, biconvex lens L5, and convex surface facing the reticle side
  • a positive meniscus lens L6 a positive meniscus lens L7 with a convex surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L8 with a convex surface facing the reticle side, and a negative meniscus lens L9 with a convex surface facing the reticle side;
  • the optical path between the plano-convex lens L24 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of deionized water.
  • the lenses L 23 and L 24 (L b) are formed of fluorite, and the other lens components are formed of quartz.
  • Table (3) shows the values of the specifications of the projection optical system PL according to the third example.
  • FIG. 10 is a diagram showing lateral aberration in the third embodiment.
  • Y indicates the image height.
  • a very large image-side numerical aperture ArF excimer laser light
  • FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the third embodiment.
  • a 33 mm ⁇ 26 mm shot area 53 is divided into four partial exposure areas 53 a, 53 b, 53 c and 16.5 mm ⁇ 13 mm.
  • Divided into 53 d each of the partial exposure regions 53 a to 53 d is set to a size that is included in an image circle having a radius of 10.7 mm.
  • the shot area 53 has a radius of 10.7 mm. It has a size not included in the dicircle.
  • still projection exposure is performed on a first partial exposure area 53 a having a size 1 of the shot area 53 using a first reticle R 1 having a size of 6 inches.
  • the first reticle R1 is replaced with a second reticle R2 having a size of 6 inches, and the second reticle R2 is used to form a second partial exposure area 5 having a size of 1/4 of the shot area 53.
  • the second reticle R2 is replaced with a third reticle R3 having a size of 6 inches, and the third reticle R3 is used to form a third partial exposure region 5 having a size of 1 to 4 of the shot region 53.
  • 3 Perform still projection exposure on c.
  • the third reticle R3 is replaced with a fourth reticle R4 having a size of 6 inches, and the fourth reticle R4 is used to form a fourth partial exposure area having a size of 1/4 of the shot area 53. Perform static projection exposure on region 5 3d.
  • the size of the projection magnification of the projection optical system PL is set to the normal 1Z4, but the static exposure area of the projection optical system PL is set to about 1/4 of the shot area.
  • the medium (deionized water) L m is filled in the optical path between the projection optical system PL and the wafer W. Therefore, unlike the case of scanning exposure, the decrease in throughput due to the presence of the medium Lm does not occur.
  • the projection optical system PL and the projection optical system PL which are easy to manufacture and use a reticle (mask) of normal size, are used.
  • one shot area is equally divided into two or four partial exposure areas. However, two adjacent partial exposure areas are partially overlapped to form a so-called partial exposure area. Overlapping exposure can also be performed. In each of the above embodiments, one shot area is divided into two or four partial exposure areas, and Although the projection exposure is performed once, double exposure can be performed on at least one partial exposure area.
  • the projection exposure is performed on each partial exposure area using a refraction projection optical system.
  • a catadioptric projection optical system may be used. It can also be used to perform projection exposure on each partial exposure area.
  • the medium Lm interposed between the boundary lens Lb and the wafer W has a refractive index of 1.43664 with respect to the exposure light in the fourth embodiment.
  • pure water having a refractive index of 1.4360 with respect to exposure light is used.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 4 of the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the fourth embodiment includes, in order from the reticle side, a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G having a negative refractive power. 2, a third lens group G3 having a positive refractive power, a fourth lens group G4 having a negative refractive power, a fifth lens group G5 having a positive refractive power, an aperture stop AS, A sixth lens group G6 having a positive refractive power.
  • the first lens group G 1 includes, in order from the reticle side, a parallel plane plate P 1, a plano-concave lens L 11 having a flat surface facing the reticle side, a biconvex lens L 12, and a biconvex lens L 13. Have been.
  • the second lens group G2 includes, in order from the reticle side, a negative meniscus lens L21, a biconcave lens L22, a biconcave lens L23, and a concave surface on the reticle side, each having an aspheric concave surface facing the wafer side. And a negative meniscus lens L 24 facing the lens.
  • the third lens group G3 has an aspheric concave surface on the reticle side in order from the reticle side.
  • Positive meniscus lens L 3 1 positive meniscus lens L 3 2 with concave surface facing reticle side, biconvex lens L 3 3, positive meniscus lens L 3 4 with convex surface facing reticle side, and reticle side It is composed of a positive meniscus lens L35 having a convex surface and a positive meniscus lens L36 having an aspherical concave surface facing the wafer side.
  • the fourth lens group G 4 includes, in order from the reticle side, a negative meniscus lens L 41 having a convex surface facing the reticle side, a biconcave lens L 42 having an aspherical concave surface facing the wafer side, and a non-concave lens L 42 having a non-spherical surface facing the wafer side. It is composed of a biconcave lens L43 having a spherical concave surface and a biconcave lens L44 having an aspheric concave surface facing the wafer.
  • the fifth lens group G5 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L51 having a concave surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L52 having a concave surface facing the reticle side, and a biconvex lens L53. It is configured.
  • the sixth lens group G6 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L61 having a convex surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L62 having a convex surface facing the reticle side, and an aspherical shape on the wafer side.
  • an optical path between the plano-convex lens L65 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of pure water. Further, only the plano-convex lens L65 is formed of fluorite, and the other lens components are formed of quartz.
  • Table (4) lists values of the specifications of the projection optical system PL according to the fourth example. In Table (4), ⁇ is the center wavelength of the exposure light, 3 is the magnitude of the projection magnification (image magnification of the whole system), ⁇ is the numerical aperture of the image side (wafer side), and Ym is the maximum image height. Respectively.
  • the surface number indicates the order of the surface from the reticle side
  • r indicates the radius of curvature of each surface (vertical radius of curvature: mm in the case of a non-spherical surface: mm)
  • d indicates the on-axis spacing of each surface, that is, )
  • n indicates the refractive index with respect to the center wavelength.
  • Table (4) (Main specifications)
  • FIG. 13 is a diagram showing the lateral aberration in the fourth example.
  • Y. indicates the image height.
  • a very large image-side numerical aperture is obtained by using an ArF excimer laser beam in a refractive projection optical system having a projection magnification of 1Z8.
  • NA 1.2
  • FIG. 14 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to Example 5 of the present embodiment.
  • the projection optical system PL of the fifth embodiment includes, in order from the reticle side, a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power.
  • the first lens group G 1 includes, in order from the reticle side, a parallel plane plate P 1 and a non-parallel plate on the wafer side. It is composed of a biconcave lens L11 having a spherical concave surface and a negative meniscus lens L12 having an aspheric concave surface facing the reticle side.
  • the second lens group G 2 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L 21 having a concave surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L 22 having a concave surface facing the reticle side, and an aspherical surface facing the wafer side.
  • It is composed of a biconvex lens L23 with a convex surface facing, a positive meniscus lens L24 with a convex surface facing the reticle side, and a positive meniscus lens L25 with a convex surface facing the reticle side.
  • the third lens group G3 includes, in order from the reticle side, a biconcave lens L31, a negative meniscus lens L32 having a concave surface facing the reticle side, and a biconcave lens L3 having an aspheric concave surface facing the wafer side.
  • the fourth lens group G 4 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L 4 1 having an aspheric concave surface facing the reticle side, and a positive meniscus lens L 4 2 having an aspheric concave surface facing the wafer side.
  • a positive meniscus lens L 43 having a convex surface facing the reticle side
  • a negative meniscus lens L 44 having a convex surface facing the reticle side.
  • the fifth lens group G5 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L51 having a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L52, and a positive meniscus lens L53 having a convex surface facing the reticle side.
  • Positive meniscus lens L54 with convex surface facing the reticle side positive meniscus lens L55 with aspheric concave surface facing wafer side
  • an optical path between the plano-convex lens L57 as the boundary lens Lb and the wafer W is filled with a medium Lm made of pure water. Further, only the negative meniscus lens L56 and the plano-convex lens L57 are formed of fluorite, and the other lens components are formed of quartz. Table (5) below shows values of the specifications of the projection optical system PL according to the fifth embodiment. Table (5)
  • FIG. 15 is a diagram showing the lateral aberration in the fifth example.
  • Y indicates the image height.
  • NA 1.1
  • FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a shot area and a partial exposure area in the fourth and fifth embodiments.
  • a shot area of 33 mm ⁇ 26 rtim (corresponding to one chip) has a size of 16.5 mm ⁇ 13 mm. It is divided into four partial exposure areas 7a, 7b, 7c and 7d.
  • each of the partial exposure areas 7a to 7d is substantially included in an image circle having a radius of 10.5 mm.
  • still projection exposure is performed on the first partial exposure area 7a having a size of 1Z4 of the shot area 7 using the first reticle R1 having a size of 6 inches.
  • the first reticle R 1 is replaced with a second reticle R 2 having a size of 6 inches, and the second reticle R 2 is used to form a second partial exposure area 7 b having a size of 1 Z 4 of the shot area 7.
  • Perform static projection exposure Further, the second reticle R 2 is replaced with a third reticle R 3 having a size of 6 inches, and the third reticle R 3 is used to move to a third partial exposure area 7 c having a size of 1 to 4 of the shot area 7. Perform static projection exposure.
  • the third reticle R 3 is replaced with a fourth reticle R 4 having a size of 6 inches, and the fourth reticle R 4 is used to form a fourth partial exposure area 7 d having a size of 1 to 4 of the shot area 7.
  • a fourth partial exposure area 7 d having a size of 1 to 4 of the shot area 7.
  • the projection magnification of the projection optical system PL is set to 1/8, which is smaller than the normal 1/4, and the static exposure area of the projection optical system PL is set to about the shot area. Since the size is set to 1/4, the object-side numerical aperture can be kept small despite securing a very large image-side numerical aperture. As a result, off-axis aberrations such as coma can be satisfactorily corrected without increasing the size of the lens, and a relatively large effective imaging area can be secured.
  • the medium (pure water) L m is filled in the optical path between the projection optical system PL and the wafer W, but still projection exposure is performed. Unlike the case of scanning exposure, the throughput due to the interposition of the medium L m There is no drop.
  • the partial exposure process of performing still projection exposure on the partial exposure regions 7a to 7d while focusing on one shot region 7 is repeated.
  • the partial exposure process is repeated for the shot area. That is, as shown in FIGS. 17A to 17D, the first partial exposure region (hatched portion in FIG. 17A) in the plurality of shot regions on the wafer W is sequentially exposed and the mask is exposed. After the replacement, the second partial exposure area (hatched area in FIG. 17B) among the plurality of shot areas is sequentially exposed. Next, after exchanging the mask, the third partial exposure area (the eight-tipped portion in FIG. 17C) in the plurality of shot areas is sequentially exposed, and after exchanging the mask, the third partial exposure area in the plurality of shot areas is exchanged. Expose the four partial exposure areas (eight-tipped part in Fig. 17D) sequentially.
  • the third or fourth partial exposure region is located between the multiple first partial exposure regions in the multiple shot regions, that is, in the multiple shot regions. Are formed at an interval (the plurality of first partial exposure regions are not adjacent to each other). As described above, since the exposure region formed by the immediately preceding exposure is separated from the exposure region formed by the immediately following exposure, it is possible to avoid the influence of heat or the like due to the immediately preceding exposure in the immediately subsequent exposure. .
  • one shot area is equally divided into four partial exposure areas, but two adjacent partial exposure areas are partially overlapped to form a so-called partial exposure area. Overlapping exposure can also be performed.
  • one shot area is divided into four partial exposure areas, and projection exposure is performed once for each partial exposure area. However, at least one partial exposure area is used. Areas can be double exposed.
  • still projection exposure is performed on each partial exposure area. The reticle pattern can be scanned and exposed on each partial exposure area while moving relative to the scientific system.
  • the plano-convex lens L65 is formed of fluorite.
  • the plano-convex lens L65 may be divided into two lenses, or a positive meniscus lens may be formed of fluorite.
  • the optical system includes a pair of fluorite lenses.
  • the influence of the intrinsic birefringence of the fluorite can be reduced by appropriately setting the orientation relationship between the crystal axes of the pair of fluorite lenses.
  • a method for reducing the influence of the intrinsic birefringence of fluorite by appropriately setting the orientation relationship between the crystal axes of the pair of fluorite lenses is described in, for example, W02003 Z070745 (or U.S. Patent Publication US 2003/05053 A A).
  • the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure step).
  • microdevices semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, etc.
  • FIG. 18 an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 18. This will be described with reference to FIG.
  • a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • a photoresist is applied on the metal film on the wafer of the I-lot.
  • an image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system.
  • the photoresist on the one lot of wafers is developed, and then in step 304, etching is performed on the one lot of wafers using the resist pattern as a mask.
  • a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot area on each wafer.
  • a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of a further upper layer.
  • a semiconductor device manufacturing method a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • steps 301 to 305 a metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and the respective steps of exposure, development, and etching are performed.
  • a resist may be applied on the silicon oxide film, and each step of exposure, development, and etching may be performed.
  • a liquid crystal display element as a microdepth can be obtained.
  • a so-called optical lidar is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (eg, a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment.
  • the fuel process is performed.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate.
  • the exposed substrate is subjected to various processes such as an imaging process, an etching process, a resist stripping process, etc., whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402 I do.
  • various processes such as an imaging process, an etching process, a resist stripping process, etc., whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402 I do.
  • the color filter forming step 402 a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or R, A color filter is formed by arranging a set of three stripe filters of G and B in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembling step 403, the liquid crystal is formed using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, the color filter obtained in the color filter forming step 402, and the like. Assemble the panel (liquid crystal cell).
  • the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter A liquid crystal is injected between the color filter obtained in one forming step 402 and the liquid crystal panel to manufacture a liquid crystal panel (liquid crystal cell).
  • a module assembling step 404 components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element.
  • components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element.
  • pure water is supplied as the liquid for immersion exposure.
  • Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at semiconductor manufacturing plants, etc., and that it has no adverse effect on the photoresist on the substrate (wafer) or the optical element (lens).
  • pure water has no adverse effect on the environment and has a very low impurity content, so it can be expected to have the effect of cleaning the surface of the substrate and the surface of the optical element provided on the tip end of the projection optical system. .
  • the refractive index n of pure water (water) with respect to exposure light having a wavelength of about 193 nm is approximately 1.44.
  • ArF excimer laser light wavelength 1933 ⁇ m
  • the wavelength is shortened to lZn, ie, about 134 nm on the substrate, and high resolution is obtained.
  • the depth of focus is increased by about n times, ie, about 1.44 times compared to that in the air.
  • liquid it is also possible to use a liquid that is transparent to the exposure light, has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the projection optical system and the photoresist applied to the substrate surface. .
  • the F 2 laser beam When using the F 2 laser beam as the exposure light, it may be used a fluorine-based liquid such as permeable as fluorine-based oil and perfluoropolyether an F 2 laser beam (PFPE) as a liquid.
  • PFPE F 2 laser beam
  • a configuration in which the liquid is locally filled between the projection optical system PL and the substrate P, or a configuration in which a liquid tank having a predetermined depth is formed on the stage and the substrate is held therein is employed.
  • the present invention is also applicable to an immersion exposure apparatus that moves a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank.
  • the structure and exposure operation of a liquid immersion exposure apparatus for moving a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank are disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-124873.
  • the present invention is also applicable to a twin-stage type exposure apparatus.
  • the structure and exposure operation of a twin-stage type exposure apparatus are described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163909 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-214784 (corresponding US Pat. No. 07, 6, 440, 414, 6, 549, 269 and 6, 590, 634), Special Table 2 0 0—5 0 5 9 No. 58 (corresponding U.S. Pat. No. 5,969,441) or U.S. Pat. No. 6,208,407.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9 to 1.3.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system is increased as described above, the imaging performance may be deteriorated by the polarization effect with the random polarized light conventionally used as the exposure light. Is desirable.
  • linearly polarized illumination is performed according to the longitudinal direction of the line pattern of the mask (reticle) line and space pattern, and the S-polarized light component (TE-polarized light component), It is preferable that a large amount of diffracted light having a polarization direction component along the longitudinal direction of the line pattern is emitted.
  • the space between the projection optical system PL and the resist applied to the surface of the substrate P is filled with liquid
  • the space between the projection optical system PL and the resist applied to the surface of the substrate P is filled with air (gas). Since the transmittance of the diffracted light of the S-polarized component (TE-polarized component), which contributes to the improvement of the contrast, on the resist surface is higher than that of the case where the numerical aperture NA of the projection optical system is 1.0. Even in such cases, high imaging performance can be obtained.
  • a phase shift mask is appropriately combined with an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-188169, which is adapted to the longitudinal direction of a line pattern. And more effective.
  • a fine line-and-space is formed by using an ArF excimer laser as exposure light and using a projection optical system PL having a reduction magnification of about 1/4.
  • a pattern for example, LZS of about 25 to 50 nm
  • the light guide (Wave guide) effect The mask M acts as a polarizing plate, and more S-polarized component (TE polarized component) diffracted light is emitted from the mask than P-polarized component (TM polarized component) diffracted light, which lowers contrast.
  • the P-polarized component (TM-polarized component) is converted to the S-polarized component (TE (Polarization component) may be larger, but for example, using an ArF excimer laser as the exposure light, and using a projection optical system with a reduction ratio of about 1Z4, a line-and-space pattern larger than 25 nm is used.
  • the S-polarized component (TE-polarized component) diffracted light is emitted from the mask more than the P-polarized component (TM-polarized component) diffracted light.
  • High resolution performance can be obtained even when the numerical aperture NA of the system is as large as 0.9 to 1.3.
  • the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium having a refractive index larger than 1.1, and includes a plurality of partial exposure regions.
  • a refraction-type projection optical system that is easy to manufacture and a normal-size mask are used, and a medium having a high refractive index is interposed in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate. It is possible to perform high-throughput, high-resolution projection exposure while securing an effective image-side numerical aperture, and as a result, a good microdevice can be manufactured.
  • a relatively large effective imaging area is provided while a large effective image-side numerical aperture is ensured by interposing a medium having a high refractive index in an optical path between the image plane and the image plane.
  • a refraction-type projection optical system that can be secured can be realized.
  • the exposure apparatus and the exposure method using the projection optical system of the present invention for example, when projecting exposure to one shot area including a plurality of partial exposure areas, exposure to the partial exposure area is repeated a plurality of times.
  • a high-refractive-index medium is interposed in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate. High-throughput, high-resolution projection exposure can be performed while maintaining a high numerical aperture, and as a result, a good microdevice can be manufactured.

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Abstract

製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、高スループットで高解像な投影露光を行うことのできる露光装置。マスク(R)に形成されたパターンの縮小像を、投影光学系(PL)を介して感光性基板(W)上に投影露光する露光装置。投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を1とするとき、投影光学系と感光性基板との間の光路が1.1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされている。投影光学系は、感光性基板上に形成すべき1つのショット領域よりも実質的に小さい静止露光領域を有し、ショット領域への投影露光に際して、ショット領域の一部への投影露光を複数回に亘って繰り返す。

Description

明 細 書 投影光学系、 露光装置、 および露光方法
技術分野
本発明は、' 投影光学系、 露光装置、 および露光方法に関し、 特に半導体素子や 液晶表示素子などをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置 に適した高解像の投影光学系に関するものである。 背景技術
半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフイエ程において、 マスク （ま たはレチクル) のパターン像を、 投影光学系を介して、 フォトレジスト等が塗布 されたゥェ八 （またはガラスプレート等） 上に露光する投影露光装置が使用され ている。 そして、 半導体素子等の集積度が向上するにつれて、 投影露光装置の投 影光学系に要求される解像力 （解像度） が益々高まっている。
その結果、 投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、 照明光 （露光 光） の波長 λを短くするとともに投影光学系の像側開口数 Ν Αを大きくする必要 がある。 具体的には、 投影光学系の解像度は、 k · λ /Ν Α ( kはプロセス係 数） で表される。 また、 像側開口数 N Aは、 投影光学系と感光性基板 （ウェハな ど） との間の媒質 （通常は空気などの気体） の屈折率を nとし、 感光性基板への 最大入射角を 0とすると、 η · s in 0で表される。
この場合、 最大入射角 0を大きくすることにより像側開口数の増大を図ろうと すると、 感光性基板への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、 光 学面での反射損失が増大して、 大きな実効的な像側開口数を確保することはでき ない。 そこで、 後述するように、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に屈折 率の高い液体のような媒質を満たすことにより像側開口数の増大を図る技術が知 られている。
一方、 光学系の製造難易度は、 反射部材を含む反射屈折型の投影光学系よりも 屈折部材のみで構成される屈折型の投影光学系の方が低く、 露光装置の大量供給 には屈折型の投影光学系が好適である。 しかしながら、 屈折型の投影光学系では、 その瞳よりも物体側 （マスク側） においてペッツバール条件を満足させるために、 正屈折力のレンズ群と負屈折力のレンズ群とを間隔を隔てて配置する必要がある。 また、 上述のように 1以上の大きな像側開口数を実現しょうとすると、 それに伴 つて物体側開口数も大きくなる。
その結果、 屈折型の投影光学系では、 物体側開口数の増大により、 コマ収差等 の軸外収差を良好に補正すること、 ひいては大きな静止露光領域 （実効露光領 域：有効結像領域） を確保することができなくなり、 レンズの大型化も回避する ことができなくなる。 そこで、 投影光学系の投影倍率 （結像倍率） を通常よりも さらに小さく設定することにより物体側開口数を小さく抑えて、 軸外収差を良好 に補正するとともにレンズの大型化も回避する方法も考えられる。 しかしながら、 投影光学系の投影倍率を通常よりも小さく設定すると、 所要の大きさを有するシ ョット領域に光学的に対応するマスク側の照明領域が大きくなり、 この大きな照 明領域を現在主流である 6ィンチレチクルでカバーすることができなくなる。 また、 現在、 比較的大きな像側開口数を有する投影光学系を搭載した露光装置 では、 投影光学系に対してマスクおよびウェハを相対移動させつつ、 ウェハ上の 1つのショット領域にマスクパターンを走査露光するステップ ·アンド 'スキヤ ン方式が用いられている。 しかしながら、 大きな像側開口数を得るために投影光 学系と感光性基板との間の光路中に媒質を満たす構成を採用すると、 たとえば液 体のような媒質の介在により素早い走査露光が不可能であり、 スループットの低 下を招いてしまう恐れがある。
本発明は、 前述の課題に鑑みてなされたものであり、 製造し易い屈折型の投影 光学系と通常サイズのマスクとを用い、 投影光学系と感光性基板との間の光路中 に高屈折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 高スル ープットで高解像な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供 することを目的とする。 発明の開示
上述の目的を達成するために、 本発明の第 1の態様にかかる露光方法は、 マス クに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板上に投影露 光する露光方法において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記感光性基板上の 1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、 前記 1つのショッ卜領域は複数の部分露光領域を含み、
前記露光工程は、 前記部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを 特徴とする。
また、 本発明の第 2の態様にかかる露光方法は、 マスクに形成されたパターン の縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法であって、 前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の第 1の静止露光領域へ投影露光する第 1露光工程と、
前記第 1露光工程の直後に実行されて、 前記第 1露光工程で投影露光された前 記第 1の静止露光領域とは隣接していない第 2の静止露光領域へ投影露光を行う ために、 前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ る移動工程と、
前記移動工程の直後に実行されて、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび 前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の前記第 2の静止露光領 域へ投影露光する第 2露光工程とを含むことを特徴とする。
また、 本発明の第 3の態様にかかる露光装置は、 マスクに形成されたパターン の縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置であって、 前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路が 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たさ れ、
前記投影光学系は、 前記感光性基板上に形成すべき 1つのショット領域よりも 実質的に小さい静止露光領域を有し、
前記ショット領域への投影露光に際して、 前記ショット領域の一部への投影露 光を複数回に亘つて繰り返すことを特徴とする。
また、 本発明の第 4の態様にかかる露光装置は、 マスクに形成されたパターン の縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光装置であって、 前記感光性基板を移動可能に保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす ための手段と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の第 1の静止露光領域へ投影露光し、 該第 1の静止露光領域へ の投影露光に引き続いて、 前記第 1露光工程で投影露光された前記第 1の静止露 光領域とは隣接していない第 2の静止露光領域へ投影露光を行うために、 前記投 影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ、 前記感光性基 板の相対的な移動に引き続いて、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記 感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の前記第 2の静止露光領域へ 投影露光するように、 少なくとも前記基板ステージを制御する制御手段とを備え ることを特徴とする。
また、 本発明の第 5の態様にかかる投影光学系は、 第 1面の縮小像を第 2面上 に形成する投影光学系であって、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記第 2面との間の光路は 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、 前記投影光学系中のパワーを有する光学部材はすべて透過性の光学部材であり、 前記投影光学系の倍率の大きさは 1 / 8以下であり、
前記第 1面側および前記第 2面側の双方にほぼテレセントリックに構成されて いることを特徴とする。
また、 本発明の第 6の態様にかかる露光方法は、 マスクに形成されたパターン の縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する露光方法であって、 倍率の大きさが 1 / 8以下の投影光学系を準備する準備工程と、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きな屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記感光性基板上の 1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、 前記零光工程では、 複数の部分露光領域を含む 1つのショット領域へ投影露光 を行い、
前記露光工程は、 前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えて いることを特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 第 2図は、 各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す 図である。
第 3図は、 本実施形態の第 1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。
第 4図は、 第 1実施例における横収差を示す図である。
第 5図は、 第 1実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図 である。
第 6図は、 本実施形態の第 2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。
第 7図は、 第 2実施例における横収差を示す図である。
第 8図は、 第 2実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図 である。
第 9図は、 本実施形態の第 3実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。
第 10図は、 第 3実施例における横収差を示す図である。
第 1 1図は、 第 3実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す 図である。
第 12図は、 本実施形態の第 4実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す 図である。
第 13図は、 第 4実施例における横収差を示す図である。
第 14図は、 本実施形態の第 5実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す 図である。
第 15図は、 第 5実施例における横収差を示す図である。
第 16図は、 第 4実施例および第 5実施例におけるショット領域と部分露光領 域との関係を示す図である。
第 17八図〜第17D図は、 第 4実施例および第 5実施例において 1つのゥェ ハ上の複数のショット領域に対して部分露光工程を繰り返す様子を示す図である。 第 18図は、 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフロ 一チヤ一卜である。
第 19図は、 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフロー チヤ一卜である。 発明を実施するための最良の形態
本発明では、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に 1. 1よりも大きい屈 折率を有する媒質を介在させることにより、 投影光学系の像側開口数 N Aの増大 を図っている。 ちなみに、 M.Switkes 氏および M.Rothschild 氏が 「SPIE2002 Microl ithographyj において 「Massachusetts Institute of Technologyj に発 表 し た 「 Resolution Enhancement of 157-nm Lithography by Liquid Immersion」 には、 波長 λが 200 nm以下の光に対して所要の透過率を有する 媒質として、 フロリナート （Perfluoropolyethers ：米国スリーェム社の商品 名） や脱イオン水 （Deionized Water) などが候補として挙げられている。 こうして、 本発明では、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に、 たとえば 液体 （あるいは流体） のような高屈折率の媒質を介在させて、 大きな実効的な像 側開口数を確保しつつ、 高解像な投影露光を行うことができる。
また、 本発明の典型的な形態によれば、 たとえば 1 Z 5以下の大きさの投影倍 率を有する投影光学系を用いて、 1つのショット領域の約 1 / 2の大きさの部分 露光領域へ第 1回目の静止投影露光を行い、 マスクを交換した後に、 残りの約 1 Z 2の大きさの部分露光領域へ第 2回目の静止投影露光を行う。 この構成では、 投影光学系の投影倍率が通常の投影倍率 （すなわち 1 Z 4 ) よりも小さく設定さ れているので、 高屈折率媒質の介在により像側開口数が通常値よりも増大しても 物体側開口数は実質的に増大することがない。
その結果、 製造し易い屈折型の投影光学系を用いても、 コマ収差等の軸外収差 を良好に補正することにより十分に大きな静止露光領域を確保することができ、 レンズの大型化も回避することができる。 また、 1つのショット領域の約 1 Z 2 の大きさの部分露光領域に対する 2回の静止投影露光の間にマスクを交換するの で、 マスクとして現在主流である 6インチレチクルを用いることができる。 さら に、 大きな像側開口数を得るために投影光学系と感光性基板との間の光路中に媒 質を満たす構成を採用しているが、 静止投影露光を行うことにより、 走査露光の 場合とは異なり、 媒質の介在に起因するスループットの低下を招くことはない。 以上のように、 本発明の 1つの態様では、 製造し易い屈折型の投影光学系と通 常サイズのマスクとを用い、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率 の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 高スループットで 高解像な投影露光を行うことができる。
ところで、 現行のショット領域は、 3 3 1!1111 2 6 111111または3 3 111111ズ 2 2 mmの矩形状の領域である。 これは、 6インチサイズのレチクルと 1 4の投影 倍率を有する投影光学系とを用いた一括投影露光により得ることのできるショッ ト領域である。 このショット領域を 2つの部分露光領域に等分して 2回の静止投 影露光を行う場合、 部分露光領域の大きさは 2 6 mm x 1 6 . 5 mmまたは 2 2 mm X 1 6 . 5 mmになる。 部分露光領域の大きさが 2 6 mm x 1 6 . 5 mmで あれば、 6ィンチサイズのレチクルと 1 / 5の投影倍率を有する投影光学系とを 用いた一括投影露光が可能である。
一方、 部分露光領域の大きさが 2 2 mm X 1 6 . 5 mmであれば、 6インチサ ィズのレチクルと 1 / 6の投影倍率 有する投影光学系とを用いた一括投影露光 が可能である。 ちなみに、 上述のショット領域を 4つの部分露光領域に等分して 4回の静止投影露光を行う場合、 部分露光領域の大きさはたとえば 1 3 mmX l 6 . 5 mmになる。 この場合、 静止露光領域が比較的小さくても良いので、 1 Z 4の通常投影倍率を有する投影光学系と 6ィンチサイズのレチクルとを用いた一 括投影零光が可能である。
さて、 現在主流である投影倍率の大きさが 1 / 4の投影光学系において 1以上 の大きな像側開口数を実現しょうとすると、 それに伴って物体側開口数もある程 度大きくなる。 その結果、 屈折型の投影光学系では、 物体側開口数の増大により、 コマ収差等の軸外収差を良好に補正すること、 ひいては大きな静止露光領域 （実 効露光領域：有効結像領域） を確保することができなくなる恐れがあり、 レンズ の大型化も回避することが困難になる。
そこで、 投影光学系の投影倍率 （結像倍率） を通常よりもさらに小さく設定す ることにより物体側開口数を小さく抑えて、 軸外収差を良好に補正するとともに レンズの大型化も回避する方法も考えられる。 しかしながら、 投影光学系の投影 倍率を通常よりも小さく設定すると、 所要の大きさを有するショット領域に光学 的に対応するマスク側の照明領域が大きくなり、 この大きな照明領域を現在主流 である 6インチレチクルでカバーすることができなくなる。
実際に、 I Cデバイス等は複数のレイヤから成り立ち、 全てのレイヤが同じ露 光装置を用いて露光されるわけではない。 したがって、 現行の露光装置とのショ ット領域の共有は重要である。 要求されるショット領域の大きさは投影光学系の 像側で決まるため、 投影光学系の投影倍率の大きさを現行の 1 4よりも小さく すると、 マスクの所要領域が現行のマスク領域よりも大きくなる。 換言すれば、 単に投影光学系の投影倍率の大きさを現行の 1ノ 4よりも小さくすると、 現在主 流である 6インチレチクルでは要求されるショット領域をカバ一することができ なくなる。
しかしながら、 本発明の別の態様にかかる投影光学系の倍率の大きさは 1 / 8 以下であるため、 像側開口数を大きく確保しても物体側開口数が小さく抑えられ る。 その結果、 屈折型の投影光学系であっても、 レンズの大型化を招くことなく、 コマ収差等の軸外収差を良好に補正することができ、 ひいては比較的大きな有効 結像領域を確保することができる。
すなわち、 本発明の別の態様では、 像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介 在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 比較的大きな有効結像領域を 確保することのできる屈折型の投影光学系を実現することができる。 そして、 本 発明の別の態様にかかる投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、 たと えば 4つの別々の 6インチレチクルを用いて、 4つの部分露光領域を含む 1つの ショット領域への投影露光に際して各部分露光領域への静止投影露光を 4回に亘 つて繰り返す。 この場合、 投影光学系に要求される最大像高を小さく抑えること ができ、 ひいては投影光学系の小型化を図ることができる。
また、 大きな像側開口数を得るために感光性基板との間の光路中に媒質を満た す構成を採用しているが、 屈折型の投影光学系を介して静止投影露光を行うこと により、 走査露光の場合とは異なり、 媒質の介在に起因するスループットの低下 を招くことはない。 以上のように、 本発明の露光装置および露光方法では、 製造 し易い屈折型の投影光学系と通常サイズのマスクとを用い、 投影光学系と感光性 基板との間の光路中に高屈折率の媒質を介在させて大きな実タ的な像側開口数を 確保しつつ、 高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
また、 本発明の別の態様にかかる投影光学系では、 像側の瞳位置から像面まで の距離を L 2とし、 物体面 （第 1面） から像面までの距離すなわち物像間距離を L Aとするとき、 次の条件式 （1 ) を満足することが望ましい。
0 . 1 8 < L 2 / L A< 0 . 2 4 5 ( 1 )
条件式 （1 ) の下限値を下回ると、 コマ収差や非点収差等の補正が難しくなり、 有効な結像領域を得ることが困難になるので好ましくない。 一方、 条件式 （1 ) の上限値を上回ると、 光学系が大型化するので好ましくない。 すなわち、 条件式 (1) を満足することにより、 必要十分な有効結像領域を確保しつつ、 実現可能 な大きさの縮小投影光学系を得ることができる。 なお、 本発明の効果をさらに良 好に発揮するには、 条件式 （1) の下限値を 0. 2に設定し、 その上限値を 0. 24に設定することが好ましい。
また、 本発明の別の態様にかかる投影光学系では、 像側の瞳位置またはその近 傍に配置された少なくとも 1つの可変開口絞りを有することが好ましい。 この構 成により、 様々なパターンを有するマスクに対して結像に最適な開口数を選ぶこ とが可能になる。 さらに、 2つの可変開口絞りを光軸方向に間隔を隔てて配置す ることにより、 様々な開口数において有効結像領域の全体に亘って瞳形状の均一 化が可能になる。 なお、 光軸方向に間隔を隔てて配置された 2つの可変開口絞り の詳細な作用効果については、 特開 2002— 1 18053号公報およびこれに 対応する W〇02/31870号公報を参照することができる。
また、 本発明の別の態様にかかる投影光学系は、 正屈折力の第 1レンズ群と負 屈折力の第 2レンズ群と正屈折力の第 3レンズ群と負屈折力の第 4レンズ群と正 屈折力の第 5レンズ群と開口絞りと正屈折力の第 6レンズ群とを備え、 次の条件 式 （2) を満足することが望ましい。
0. 04<P 2/PX<0. 2 (2)
条件式 （2) において、 物体面の光軸上の 1点からの光束が各光学面上で占め る領域の大きさを部分径と定義するとき、 P Xは投影光学系中の部分径の最大値 であり、 P 2は第 2レンズ群中の部分径の最小値である。 なお、 部分径 （パ一シ ャル径：部分光束径） の一般的な定義については、 特開 2002— 151397 号公報の段落 [0032] および図 3、 並びに特開 2002— 258131号公 報の段落 [0084] 〜 [0089] および図 14 (およびこれに対応する欧州 特許公開 EP 1359608号公報の段落 [ 01 14；] 〜 [ 01 19 ] および図 14) を参照することができる。
条件式 （2) を満足することにより、 ペッツパール条件を効率良く満足し、 平 坦性の優れた良好な結像性能を実現することができる。 すなわち、 条件式 （2) の下限値を下回ると、 マスク側の作動距離を十分に確保することができないため、 露光装置に適用した場合にマスクステージの機械的干渉が起こり易くなるので好 ましくない。 一方、 条件式 （2) の上限値を上回ると、 レンズ径の大型化または 収差性能 （ペッツバール条件） の劣化を避けることが困難になるので好ましくな い。 なお、 本発明の効果をさらに良好に発揮するには、 条件式 （2) の下限値を 0. 06に設定し、 その上限値を 0. 15に設定することが好ましい。
また、 本発明の別の態様にかかる投影光学系では、 上述の条件式 （2) に加え て、 次の条件式 （·3) を満足することが望ましい。 条件式 （3) において、 D4 は第 4レンズ群中のレンズの最小有効径であり、 DOは物体面 （露光装置に適用 した塲合にはマスク） の有効径である。
0. 4<D4/D 0<0. 9 (3)
条件式 （3) の下限値を下回ると、 十分に大きな像側開口数を実現することが できなくなるので好ましくない。 一方、 条件式 （3) の上限値を上回ると、 レン ズ径の大型化または収差性能 （ペッツバール条件） の劣化を避けることが困難に なるので好ましくない。 なお、 本発明の効果をさらに良好に発揮するには、 条件 式 （3) の下限値を 0. 5に設定し、 その上限値を 0. 87に設定することが好 ましい。
あるいは、 本発明の別の態様にかかる投影光学系は、 負屈折力の第 1レンズ群 と正屈折力の第 2レンズ群と負屈折力の第 3レンズ群と正屈折力の第 4レンズ群 と開口絞りと正屈折力の第 5レンズ群とを備え、 次の条件式 （4) を満足するこ とが望ましい。 条件式 （4) において、 PXは上述したように投影光学系中の部 分径の最大値であり、 P 3は第 3レンズ群中の部分径の最小値である。
0. 07<P 3/PX<0. 23 (4)
条件式 （4) を満足することにより、 ペッツバール条件を効率良く満足し、 平 坦性の優れた良好な結像性能を実現することができる。 すなわち、 条件式 （4) の下限値を下回ると、 マスク側の作動距離を十分に確保することができないため、 露光装置に適用した場合にマスクステージの機械的干渉が起こり易くなるので好 ましくない。 一方、 条件式 （4) の上限値を上回ると、 レンズ径の大型化または 収差性能 （ペッツパール条件） の劣化を避けることが困難になるので好ましくな い。 なお、 本発明の効果をさらに良好に発揮するには、 条件式 （4) の下限値を 0. 1に設定し、 その上限値を 0. 21に設定することが好ましい。
また、 本発明の別の態様にかかる投影光学系では、 上述の条件式 （4) に加え て、 次の条件式 （5) を満足することが望ましい。 条件式 （5) において、 D 3 は第 3レンズ群中のレンズの最小有効径であり、 D Oは物体面 （露光装置に適用 した場合にはマスク） の有効径である。
0. 35<D 3ZD 0く 0. 85 (5)
条件式 （5) の下限値を下回ると、 十分に大きな像側開口数を実現することが できなくなるので好ましくない。 一方、 条件式 （5) の上限値を上回ると、 レン ズ径の大型化または収差性能 （ペッツバール条件） の劣化を避けることが困難に なるので好ましくない。 なお、 本発明の効果をさらに良好に発揮するには、 条件 式 （5) の下限値を 0. 4に設定し、 その上限値を 0. 8に設定することが好ま しい。 本発明の実施形態を、 添付図面に基づいて説明する。
第 1図は、 本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 なお、 第 1図において、 投影光学系 PLの光軸 AXに平行に Z軸を、 光軸 AXに 垂直な面内において第 1図の紙面に平行に Y軸を、 第 1図の紙面に垂直に X軸を それぞれ設定している。 図示の露光装置は、 紫外領域の照明光を供給するための 光源 100として、 A r Fエキシマレーザ光源を備えている。
光源 100から射出された光は、 照明光学系 I Lを介して、 所定のパターンが 形成されたレチクル Rを重畳的に照明する。 なお、 光源 100と照明光学系 I L との間の光路はケーシング （不図示） で密封されており、 光源 100から照明光 学系 I L中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、 露光光の吸収率が低い気 体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、 あるいはほ ぼ真空状態に保持されている。
レチクル は、 レチクルホルダ RHを介して、 レチクルステージ RS上におい て XY平面に平行に保持されている。 レチクル Rには転写すべきパターンが形成 されており、 矩形状のパターン領域が照明される。 レチクルステージ R Sは、 図 示を省略した駆動系の作用により、 レチクル面 （すなわち X Y平面） に沿って二 次元的に移動可能であり、 その位置座標はレチクル移動鏡 R Mを用いた干渉計 R I Fによつて計測され且つ位置制御されるように構成されている。
レチクル Rに形成されたパターンからの光は、 投影光学系 P Lを介して、 感光 性基板であるウェハ W上にレチクルパターン像を形成する。 ウェハ Wは、 ウェハ ホルダテ一ブル WTを介して、 ウェハステージ W S上において X Y平面に平行に 保持されている。 そして、 レチクル R上での矩形状の照明領域に光学的に対応す るよう ίこ、 ウェハ W上では矩形状の静止露光領域にパターン像が形成される。 ゥ ェ八ステージ W Sは、 図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面 （すなわち X Υ平面） に沿って二次元的に移動可能であり、 その位置座標はウェハ移動鏡 WM を用いた干渉計 W I Fによって計測され且つ位置制御されるように構成されてい る。
また、 本実施形態の露光装置では、 投影光学系 P Lを構成する光学部材のうち 最もレチクル側に配置された光学部材 （各実施例ではレンズ L 1または平行平面 板 P 1 ) と最もウェハ側に配置された境界レンズ L bとの間で投影光学系 P Lの 内部が気密状態を保つように構成され、 投影光学系 P Lの内部の気体はヘリゥム ガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、 あるいはほぼ真空状態に保持 されている。 さらに、 照明光学系 I Lと投影光学系 P Lとの間の狭い光路には、 レチクル Rおよびレチクルステージ R Sなどが配置されているが、 レチクル尺お よびレチクルステージ R Sなどを密封包囲するケーシング （不図示） の内部に窒 素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、 あるいはほぼ真空状態 に保持されている。
第 2図は、 各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す 図である。 第 2図を参照すると、 各実施例において、 投影光学系 P Lの最もゥェ ハ側に配置された境界レンズ L bは、 レチクル側に向かって凸面を有する。 換言 すれば、 境界レンズ L bのレチクル側の面 S bは、 正の屈折力を有する。 そして、 境界レンズ L bとウェハ Wとの間の光路は、 . 1よりも大きい屈折率を有する 媒質 Lmで満たされている。 第 1〜第 3実施例では、 媒質 Lmとして、 脱イオン 水を用いている。 第 4および第 5実施例では、 媒質 Lmとして、 純水を用いてい る。
なお、 投影光学系 P Lの境界レンズ L bとウェハ Wとの間の光路中に液体媒質 Lmを満たし続けるには、 たとえば国際公開番号 WO 99/49504号公報に 開示された技術や、 特開平 10— 3031 14号公報や米国特許第 5， 825, 043号に開示された技術などを用いることができる。 国際公開番号 WO 99Z 49504号公報に開示された技術では、 液体供給装置から供給管および排出ノ ズルを介して所定の温度に調整された液体 （媒質 Lm) を境界レンズ Lbとゥェ ハ Wとの間の光路を満たすように供給し、 液体供給装置により回収管および流入 ノズルを介してウェハ W上から液体を回収する。
一方、 特開平 10— 3031 14号公報や米国特許第 5, 825, 043号に 開示された技術では、 液体 （媒質 Lm) を収容することができるようにウェハホ ルダテーブル WTを容器状に構成し、 その内底部の中央において （液体中におい て） ウェハ Wを真空吸着により位置決め保持する。 また、 投影光学系 PLの鏡筒 先端部が液体中に達し、 ひいては境界レンズ L bのウェハ側の光学面が液体中に 達するように構成する。
上述のように、 光源 100からウェハ Wまでの光路の全体に亘つて、 露光光が ほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。 したがって、 駆動系お よび干渉計 （R I F、 WI F) などを用いて、 投影光学系 PLの光軸 AXと直交 する平面'（ X Y平面） 内においてゥェハ Wを二次元的に駆動制御しながら一括露 光を行うことにより、 いわゆるステップ ·アンド · リピート方式にしたがって、 ウェハ Wのショット領域にはレチクル Rのパターンが逐次露光される。
各実施例では、 投影光学系 PLを構成するレンズ成分は、 石英 （S i 02) ま たは蛍石 （C aF2) により形成されている。 また、 露光光である A r Fエキシ マレーザ光の発振中心波長は、 193. 306 nmであり、 この中心波長に対す る石英の屈折率は 1. 560326 1であり、 蛍石の屈折率は 1. 501454 8である。 さらに、 第 1〜第 3実施例では、 境界レンズ Lbとウェハ Wとの間に 介在する媒質 Lmとして、 露光光に対して 1. 47の屈折率を有する脱イオン水 を用いている。 また、 各実施例において、 投影光学系 PLは、 物体側および像側 の双方にほぼテレセントリックに構成されている。
また、 各実施例において、 非球面は、 光軸に垂直な方向の高さを yとし、 非球 面の頂点における接平面から高さ yにおける非球面上の位置までの光軸に沿った 距離 （サグ量） を zとし、 頂点曲率半径を rとし、 円錐係数を κとし、 n次の非 球面係数を Cnとしたとき、 以下の数式 （a) で表される。 各実施例において、 非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に *印を付している。
z = (y2/r) / [1 + { 1 - (1 + κ) · y2/r 2} 1/2]
+ C4 - y4 + C6 - y6 + C8 - y8 + C10 - y10
+ C12 · y 12 + C14 · y 14 (a)
[第 1実施例]
第 3図は、 本実施形態の第 1実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。 第 3図を参照すると、 第 1実施例の投影光学系 PLは、 レチクル側から 順に、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1と、 レチクル側に凹 面を向けた負メニスカスレンズ L 2と、 レチクル側に非球面形状の凹面を向けた 正メニスカスレンズ L 3と、 両凸レンズ L 4と、 レチクル側に非球面形状の凸面 を向けた両凸レンズ L 5と、 レチクル側に非球面形状の凸面を向けた正メニスカ スレンズ L 6と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 7 と、 レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 8と、 レチクル側に非球面 形状の凹面を向けた両凹レンズ L 9と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負 メニスカスレンズ L 10と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1 1と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 12と、 両 凸レンズ L 13と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 14と、 レ チクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 15と、 ウェハ側に非球面形状の 凹面を向けた負メニスカスレンズ L 16と、 開口絞り ASと、 レチクル側に凹面 を向けた正メニスカスレンズ L 17と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカス レンズ L 18と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 19と、 レチ クル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 20と、 ウェハ側に非球面形状の凹 面を向けた正メニスカスレンズ L 21と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカ スレンズ L 22と、 ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ L 23 (境界レンズ L b) とにより構成されている。 .
第 1実施例では、 境界レンズ L bとしての平凸レンズ L 23とウェハ Wとの間 の光路には、 脱イオン水からなる媒質 Lmが満たされている。'また、 レンズ L 2 2および L 23 (Lb) が蛍石により形成され、 その他のレンズ成分は石英によ り形成されている。
次の表 （1) に、 第 1実施例にかかる投影光学系 PLの諸元の値を掲げる。 表 (1) において、 λは露光光の中心波長を、 /3は投影倍率 （全系の結像倍率） の 大きさを、 ΝΑは像側 （ウェハ側） 開口数をそれぞれ表している。 また、 面番号 はレチクル側からの面の順序を、 rは各面の曲率半径 （非球面の場合には頂点曲 率半径： mm) を、 dは各面の軸上間隔すなわち面間隔 （mm) を、 nは中心波 長に対する屈折率をそれぞれ示している。 なお、 表 （1) における表記は、 以降 の表 （2) および （3) においても同様である。
(表 1)
(主要諸元）
λ = 193. 306 nm
]3 = 1/5
NA= 1. 04
(光学部材諸元）
面番号 r . d n 光学部材
(レチクル面） 35.85155
1 -2116.15637 29.98465 1.5603261 (L 1)
2* 228.85023 79.18317 Ί
(M LO CD 05
Ί
卜 >
o
c— CO OO
∞ Ί
oo t oo
CO CO oo oo D to ti
oo oo → o c t u
oo oo oo
I 1 1 1
(0 ΐ Ί
(9
∞
Figure imgf000020_0001
οο
ο
Figure imgf000020_0002
οΐ卜χ ι 9098 o · ε一 = " ζ τ
8 g-0 T X 0 - 0 T X 6 9 0 0 ^ - 9 0 02-0 Τ Χ 80260 · 一 = 0 ΐ〇 5 ΐ-Ο Τ Χ 99 ε ΐ Ζ · Τ - =s0
0 Τ X 926 09 ·8=9〇 ,_0 Ι Χ Ζ 62 Τ 3 ·Τ一 0
0 =
Figure imgf000021_0001
οε-0 Τ X 62 S 26 '9 - = f lD 9 Z-0 T X 9 I S 8 T ' = Z JD ζ- 0 I X I I- Ζ I ^ - = 0ΐο 8 τ-0 τ x g 6 ε 9 β 'z - = so
Ε ΐ- 0 1 X 6 9 ε 0 8-0 T X X 0 ^ 9 S - T = 0
0 = 厘 τ ιε-0 Ι Χ ^ 885 ·Τ _ 8 O I X S T S '6 =Ζ Ι0 ε2-0 Τ Χ 0096 Τ ' — = ο τ0 8 Τ-0 Ι Χ Ζ 6866 'ε - = 80
Figure imgf000021_0002
0 = 厘！： Τ
£S-0 T X 6 ^ 086 ·£ - = τ0 0 I X 9 S Z 99 -Ζ ~ = ζ χ0 S2-0 T X S T 08 T ζ = ο ιο 6 Τ ο χ χ ε
9 τ-θ τ.χτ 3 ε ·ε = 9ο ττ-Ο Τ Χ Τ Ζ ^-90 · L - = PD ο =
S6 τε-0 Τ Χ Ζ 3 ^ Τ 6 - Τ =^τ0 2-0 T X Z 0 S T 9 · Τ =ζ τΌ 22-0 I X 9 ^ 8 Ζ 2 · 9 - = 0 ΐΟ Λト 0 1 X 08 00 ' Ζ =80 ετ-0 Τ X 9 ^ 9 Τ 6 — =9 8-0 1 X 2 1 9 80 · 1=^3
-6Χ -.S6S00/1-00Zdf/X3d 116ん60請 Ζ OAV 2 0面
κ = 0
C4二 ' 2 7 2 2 8 X 1 0 - 7
C6= 2. 3 0 5 34 X 1 0 -13
C 2. 424 9 3 X 1 0 16
C 10 = - 7. 0 1 9 2 0 X 1 0 -20
C12= 6. 4 5 6 2 3 X 1 0 24
C14 = - 2. 48 8 3 3 X 1 0一28
2 2面
κ = 0
C4 = - 3. 6 8 6 8 6 X 1 0一8 C 2. 4 1 84 5 X 1 0 - 12 C8 = - 8. 3 643 7 X 1 0一17 C 10 = 4. 7 9 8 9 5 X 1 0— 21 C 12= 1. 9 8 8 3 5 X 1 0—26 C 14 =一 2. 1 0 246 X 1 0一29
24面
κ = 0
C4=4. 9 5 5 64 X 1 0 -8 . Ce =— 1. 9 9 8 0 1 X 1 0 -12 C8 = - 4. 3 3 8 5 9 X 1 0一 1 ; c 10 2. 9 6 3 3 5 X 1 0一 2 C 12= 1. 8 9 6 3 2 X 1 0一26 C14 =— 1. 6 0 0 7 6 X 1 0 .30
3 2面
κ = 0
C4= 2. 8 2 5 6 3 X 1 0一11 C6 = - 2. 0 5 8 7 7 X 1 0一15 C8 = - 7. 9 2 8 8 1 X 1 0一19 C10= 3. 7 5 43 7 X 1 0"23 C12 = - 7. 1 1 3 5 1 X 1 0一28 C14= 5. 4 7 6 1 4 X 1 0一33
43面
κ = 0
C4 = - 1. 1 8 0 0 2 X 1 0 -9 C6= 5. 442 8 1 X 1 0一13
C8= 3. 7 4 1 94 X 1 0一18 C10= 4. 0 3 0 5 5 X 1 0 "22 C 12 = - 1. 76801 X 10 - 26 C14= 1. 60457 X 10"30 第 4図は、 第 1実施例における横収差を示す図である。 収差図において、 Yは 像高を示している。 第 4図の収差図から明らかなように、 第 1実施例では、 投影 倍率の大きさが 1Z 5の屈折型投影光学系において、 A r Fエキシマレ一ザ光を 用いて非常に大きな像側開口数 （NA= 1. 04) を確保しているにもかかわら ず、 半径が 15..5 mmのイメージサークル内において収差が良好に補正されて いることがわかる。
第 5IE1は、 第 1実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図 である。 第 5図に示すように、 第 1実施例では、 33 mmx 26 mmのショット 領域 51を 26mmX 16. 5 mmの大きさを有する 2つの部分露光領域 51 a および 51 bに分割している。 ここで、 各部分露光領域 51 aおよび 51 bは、 半径が 15. 5 mmのイメージサ一クルに包含される大きさに設定されている。 ちなみに、 ショット領域 51は、 半径が 1 5. 5mmのイメージサークルには包 含されない大きさを有する。
第 1実施例では、 6インチサイズの第 1レチクル R 1を用いて、 ショット領域 51'の 1/2の大きさを有する第 1部分露光領域 5 1 aへ静止投影露光を行う。 次いで、 第 1レチクル R 1を、 6インチサイズの第 2レチクル R 2に交換する。 最後に、 第 2レチクル R 2を用いて、 ショット領域 51の 1/2の大きさを有す る第 2部分露光領域 51 bへ静止投影露光を行う。 第 1実施例では、 投影光学系 P Lの投影倍率の大きさを通常の 1/4よりも小さく 1 5に設定しているので、 非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず物体側開口数を小さく抑 えて、 レンズの大型化を招くことなく、 ショット領域の約 1/2の大きさに設定 された投影光学系 P Lの静止露光領域において軸外収差を良好に補正することが できる。
また、 大きな像側開口数を得るために投影光学系 P Lとゥヱハ Wとの間の光路 中に媒質 （脱イオン水） Lmを満たす構成を採用しているが、 静止投影露光を行 つているので、 走査露光の場合とは異なり、 媒質 Lmの介在に起因するスループ ットの低下を招くことはない。 こうして、 第 1実施例では、 製造し易い屈折型の 投影光学系 P Lと通常サイズのレチクル （マスク） とを用い、 投影光学系 P Lと ウェハ （感光性基板） Wとの間の光路中に高屈折率の媒質 L mを介在させて大き な実効的な像側開口数 （NA = 1 . 0 4 ) を確保しつつ、 高スル一プットで高解 像な投影露光を行うことができる。
[第 2実施例]
第 6図は、 本実施形態の第 2実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。，第 6図を参照すると、 第 2実施例の投影光学系 P Lは、 レチクル側から 順に、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1と、 レチクル側に凹 面を向けた負メニスカスレンズ L 2と、 レチクル側に非球面形状の凹面を向けた 負メニスカスレンズ L 3と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 4 と、 両凸レンズ L 5と、 両凸レンズ L 6と、 レチクル側に凸面を向けた正メニス カスレンズ L 7と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 8と、 両凹 レンズ L 9と、 レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1 0と、 ゥ ェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズ L 1 1と、 ウェハ側に非 球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズ L 1 2と、 ウェハ側に非球面を向け たレンズ L 1 3と、 両凸レンズ L 1 4と、 両凸レンズ L 1 5と、 レチクル側に凸 面を向けた正メニスカスレンズ L 1 6と、 レチクル側に凸面を向けた負メニスカ スレンズ L 1 7と、 開口絞り A Sと、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレ ンズ L 1 8と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 1 9と、 レチク ル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 2 0と、 レチクル側に凸面を向けた正 メニスカスレンズ L 2 1と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカス レンズ L 2 2と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 2 3と、 ゥェ ハ側に平面を向けた平凸レンズ L 2 4 (境界レンズ L b ) とにより構成されてい る。
第 2実施例においても第 1実施例と同様に、 境界レンズ L bとしての平凸レン ズ L 2 4とウェハ Wとの間の光路には、 脱イオン水からなる媒質 L mが満たされ ている。 また、 レンズ L 23および L 24 (Lb) が蛍石により形成され、 その 他のレンズ成分は石英により形成されている。 次の表 （2) に、 第 2実施例にか かる投影光学系 PLの諸元の値を掲げる。
(表 2)
(主要諸元）
λ = 1 93. 306 nm
1/6
ΝΑ = 1. 04
(光学部材諸元）
面番号 r d n 光学部材
(レチクル面） 47.2707
1 -2113.36467 13.0000 1.5603261 (L 1)
2* 453.80493 34.2999
3 -183.05458 13.5596 1.5603261 (L 2)
4 -498.57068 19.1820
5* -224.47445 40.1102 1.5603261 (L 3)
6 -252.37377 1.3804
7 -2482.25164 46.0049 1.5603261 (L4).
8 -298.62907 1.1690
9 471.69491 44.6807 1.5603261 (L 5)
10 - 31743139.73000 91.3559
11 673.69002 51.1596 1.5603261 (L 6)
12 -629.89472 1.0000
13 258.97666 43.9714 1.5603261 (L 7)
14 1044.16957 1.0000
15 143.74217 49.9057 1.5603261 (L 8) 0000•ΐ 69Z 'I Z 8
( Ζ Ί.) I9Z209S 1 '\ ·99ΐ l
6000 'ΐ Ϊ8009 "962 If f\
(0 Ζ Ί.) S 刚 Ζ丄 98ΐ
0000 I ιιι\ 6b
(6 Τ Ί) 19Z809S 1 6f52 ΉΖ
0000 •i •8ZS- 11
(8 Τ Ί) Ϊ9Ζ8099 ΐ 09S8 •6, z •083- 92
• (S V) οο 98
00 •St 9Ϊ8ΪΖ '88Z
(111.) 899 'OS •S8S ss
08Ζ0 •821 οΐδζο ■ξ^ί 2S
(9 Τ Ί) Ϊ9Ζ2093 ΐ 88Ζ6 810ΖΖ ■OZ lb
0000 •ΐ z o 'QZL-
(S Τ Τ) 19Z209S I 986Ζ ·ι 19S86 • 6Z
0000 •\ m •681- l
( Τ Ί) I9ZS09S ΐ 8669 •09 00Si6 ■U9U 11
9188 •ε ΖΑ669 •6688-
(ε τ 1)
Figure imgf000026_0001
Π60 •6Z Ζ6000 •9888
0000 •I i m • i -
Figure imgf000026_0002
8ZS8 8 ·98ΐ
( I I Ί) Ϊ9Ζ2099 Ί 0000 •SI 89206 1
£8919 ·ε9ΐ 1)6
( 0 I Ί) Ϊ9Ζ9099Ί 0000 •ει 9Ζ509 ■\η-
9S S9 •6U 81
(6 Ί) ΐ9Ζ2099·ΐ 0000 '8ΐ 29800 LI
-n 9IU^ -m 91
LS6S00/t00Zd£/∑Jd 116ム60請 OAV mz z
I 2-0 T X 9 Z 9 T S ' Z - = 0 ε z . 0 T X S 3 S S T · 9 z x
0 6ト 0 Ϊ Χ 6 0 S 'S -
Figure imgf000027_0001
· ε 0 TT-0 T X 0 8 9 S - T - = 90 8-0 T X 9 8 Z ^ 9 '9 - = ^0 厘 6 T os- o ΐ x ε o 9 · ε = Xo 9S一 Ο Ι Χ S 8 - Τ - = 2 ΐ0 ε2-0 I χ τ s ε τ ζ 's - = οτο 81-θ τχζ ο ο ε ζ 'ε— = 8 s l-0 I Χ Ζ £ I · £ - 0 8-0 I X 06 S T ^ - T - = ^D
0 = as
2-0 T X Z 0828 -Z- = f TD S2-0 T X 9 0 9 9 0 · =Ζ Τ0 z-0 τ xz z 9 s ·ε 0 I
0 8 Τ— 0 1 X 2 ^ S "9 =80 ト ο τχε ε · τ =9ο 8-0 Τ Χ 86868 0
0 =
('厘、/ェ
L •ΐ 0000 '9 oo 6
Ί a - 8 mi Lf
(ε ζ Ί) Ί m ·60ΐ 9
0000 Ί
(Ζ Ζ Ί) Ϊ92809Β ,ΐ i "02 n .S6S00/l700Zdf/X3d 116ム60請 OAV κ = 0
Cd = -4. 44688 X 1 0一8 C6 =— 1. 4 6 9 6 3 X 1 0一11
C 2. 7 42 0 6 X 1 0一15 C 10 = - 3. 3 3 3 9 9 X 1 0 -19
C12= 2. 40 0 2 5 X 1 0一23 C14 = - 8. 47 47 2 X 1 0一28
24面
κ = 0
=— 6. 3 8 9 5 1 X 1 0一8 C6= 2. 40 1 46 X 1 0一12
Cs =— 9. 9 6 2 2 3 X 1 0 - 17
C10= 1. 9440 8 X 1 0一21
C 25
12 2. 46624X 10 C 14 = - 1. 1 7 8 3 1 X 1 0一29
2 6面
κ = 0
C4=4. 3 0 0 94 X 1 0-8 C6 = - 8. 9 0 7 0 6 X 1 0一13
C8 = - 5. 7 0 3 2 2 X 1 0 -17 C 10 = 4. 0 2 240 X 1 0 -21 C 12 =- 1. 0 6448 X 1 0— 25 C 14= 1. 2 1 4 94 X 1 0 "30
45面
κ = 0
C,= 3. 1 8 0 8 5 X 0 - 8
C6= 2. 2 5 2 64 X 1 0 - 13
C 5 0272 X 1 0— 17 C10= 9. 646 84 X 1 0一22
C！ , = - 4. 2 6 8 6 9 X 1 0 26 C14= 3. 7 2 942 X 1 0一30 第 7図は、 第 2実施例における横収差を示す図である。 収差図において、 Yは 像高を示している。 第 7図の収差図から明らかなように、 第 2実施例では、 投影 倍率の大きさが 1Z6の屈折型投影光学系において、 A r Fエキシマレーザ光を 用いて非常に大きな像側開口数 （NA= 1. 04) を確保しているにもかかわら ず、 半径が 1 3. 9mmのイメージサ一クル内において収差が良好に補正されて いることがわかる。
第 8図は、 第 2実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す図 である。 第 8図に示すように、 第 2実施例では、 33 mmX 22 mmのショット 領域 52を 22mmX 16. 5 mmの大きさを有する 2つの部分露光領域 52 a および 52 bに分割している。 ここで、 各部分露光領域 52 aおよび 52 bは、 半径が 13.' 9 mmのイメージサークルに包含される大きさに設定されている。 ちなみに、 ショット領域 52は、 半径が 13. 9mmのイメージサークルには包 含されない大きさを有する。
第 2実施例では、 6インチサイズの第 1レチクル R 1を用いて、 ショット領域 52の 1Z2の大きさを有する第 1部分露光領域 52 aへ静止投影露光を行う。 次いで、 第 1レチクル R 1を、 6インチサイズの第 2レチクル R 2に交換する。 最後に、 第 2レチクル R2を用いて、 ショット領域 52の 1/2の大きさを有す る第 2部分露光領域 52 bへ静止投影露光を行う。 第 2実施例では、 投影光学系 PLの投影倍率の大きさを通常の 1 4よりも小さく 1/6に設定しているので、 非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず物体側開口数を小さく抑 え、 レンズの大型化を招くことなく、 ショット領域の約 1/2の大きさに設定さ れた投影光学系 P Lの静止露光領域において軸外収差を良好に補正することがで きる。
また、 大きな像側開口数を得るために投影光学系 PLとウェハ Wとの間の光路 中に媒質 （脱イオン水） Lmを満たす構成を採用しているが、 静止投影露光を行 つているので、 走査露光の場合とは異なり、 媒質 Lmの介在に起因するスループ ットの低下を招くことはない。 こうして、 第 2実施例においても第 1実施例と同 様に、 製造し易い屈折型の投影光学系 PLと通常サイズのレチクル （マスク） と を用い、 投影光学系 PLとゥェ八 （感光性基板） Wとの間の光路中に高屈折率の 媒質 Lmを介在させて大きな実効的な像側開口数 （NA=1. 04) を確保しつ つ、 高スループットで高解像な投影露光を行うことができる。
[第 3実施例] 第 9図は、 本実施形態の第 3実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図 である。 第 9図を参照すると、 第 3実施例の投影光学系 P Lは、 レチクル側から 順に、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1と、 レチクル側に凹 面を向けた負メニスカスレンズ L 2と、 レチクル側に非球面形状の凹面を向けた 正メニスカスレンズ L 3と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 4 と、 両凸レンズ L 5と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 6と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 7と、 レチクル側に凸面を向け た正メニスカスレンズ L 8と、 レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 9と、 1/チクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1 0と、 ウェハ側に 非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズ L 1 1と、 ウェハ側に非球面形状 の凸面を向けた負メニスカスレンズ L 1 2と、 ウェハ側に非球面を向けたレンズ L 1 3と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 1 4と、 両凸レンズ L 1 5と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 1 6と、 レチクル側 に凸面を向けた負メニスカスレンズ; L 1 7と、 開口絞り A Sと、 レチクル側に凹 面を向けた正メニスカスレンズ L 1 8と、 両凸レンズ L 1 9と、 レチクル側に凸 面を向けた正メニスカスレンズ L 2 0と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカ スレンズ L 2 1と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 2 2と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 2 3と、 ウェハ側に平 面を向けた平凸レンズ L 2 4 (境界レンズ L b ) とにより構成されている。
第 3実施例では第 2実施例と同様に、 境界レンズ L bとしての平凸レンズ L 2 4とウェハ Wとの間の光路には、 脱イオン水からなる媒質 L mが満たされている。 また、 レンズ L 2 3および L 2 4 ( L b ) が蛍石により形成され、 その他のレン ズ成分は石英により形成されている。 次の表 （3 ) に、 第 3実施例にかかる投影 光学系 P Lの諸元の値を掲げる。
(表 3 )
(主要諸元）
λ = 1 9 3 . 3 0 6 n m ε 8· ζ 600S 1ST
( Τ Τ Ί) 1922099 ι OO l •oi 9 16
9ΖΪ 02
( 0 τ Τ Ί) 1 ί ΐ 00 I '01 Ζ9Ϊ0Ϊ - LZ-
099f 8t ZLLU '6 81
( 6 Τ) 1928093 I Ζ689 •81 L\
S， 9 mL 91
( 8 Ί) 1 96SI •u 20896 6Z n 91
•0 •662
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008Z •0 99Z86 21
( 9 Ί.) π 1 8206 0000, •6U ΐ I
008 •0 - 01
( 3 Ί.) ι m •268 0
008ΑΌ 89928 •892- 8 f\
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( ε Ί.) 1928099 I fl •19 i\m •8 9-
8190 '9 698 'lll- V
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(2 Τ ) T92S09S' Ί 00^1 ,01 '6 —
-οε'
.S6S00/l700Zdf/X3d 116ム60請 OAV (非球面データ）
2面
κ = 0
C4 = - 2. 8 743 4 X 1 0 -7 Cfi= 1. 7 7 8 6 2 X 1 0一 1 CP = - 1. 5 1 6 8 0 X 1 0一1 C 10= 1. 7 6 7 0 3 X 1 0 -19 一 1 2 1 84 X 1 0"23 C14- 5. 7 74 6 0 X 1 0_28
5面
κ = 0
CA = - 1. 7 3 3 1 4 X 1 0一8 C6=4. 42 9 7 1 X 1 0 -13
CR = - 8. 9 7 6 2 7 X 1 0 - 18
C 10= 4. 3 7 9 8 6 X 1 0 - 22 c - 7. 7 5 3 0 7 X 1 0 -27
C14= 5. 2 0 9 0 2 X 1 0一32
1 9面
κ = 0
C4 = - 2. 0 9 04 8 X 1 0一7 C6 = 5 2 6 7 7 X 1 0一1 1
C . 0 3 2 7 6 X 1 0-15 - 5. 3 6 2 7 2 X 1 0"22
C 1. 7 0 0 5 8 X 1 0一23 c 14' 2. 2 9 6 5 1 X 1 0 ~27
2 2面
κ = 0
C4 = 2 3 1 8 2 X 1 0一7 C6= 3 8 2 7 3 X 1 0一13
C8 = - 8. 9 8 34 2 X 1 0-16 C10 = - . 8 9 0 2 8 X 1 0一20
C 1. 2 5 40 8 X 1 0一23 C i 4— . 3 6 1 9 1 X 1 0一27
24面
κ = 0 C4 = -6. 70832 X 1 0 Cfi= 6. 27068 X 10 - 13
CR= 3. 2 2 2 1 0 X 1 0一17 C10 = - 2. 68397 X 10 20
C 12= 3. 03645 X 10— 24 C14 = - 2. 93312 X 10 ■ 28
26面
K = 0
C4=8 42 22 0 X 1 0 Cfi = -4. 47676 X 10 -12
C8 = - 2. 88784X 10-16 C 10= 3. 66491 X 10 -20 C 12 = - 1. 87557 X 10 "24 C14= 2. 37260 X 10一29
45面
κ = 0
71348 X 10 C 6= 1. 88759 X 10 -12
2 1807 X 1 0 rし 丄 o = 1 , 16571 X 10 - 2Q
C 12= 5. 85852 X 10 .25 C14 =— 1. 02599 X 10一30 第 10図は、 第 3実施例における横収差を示す図である。 収差図において、 Y は像高を示している。 第 10図の収差図から明らかなように、 第 3実施例では、 投影倍率の大きさが 1Z4の屈折型投影光学系において、 A r Fエキシマレーザ 光を用いて非常に大きな像側開口数 （NA=1. 1) を確保しているにもかかわ らず、 半径が 10. 7mmのイメージサークル内において収差が良好に補正され ていることがわかる。
第 1 1図は、 第 3実施例におけるショット領域と部分露光領域との関係を示す 図である。 第 11図に示すように、 第 3実施例では、 33 mmx 26 mmのショ ット領域 53を 16. 5mmX 13 mmの大きさを有する 4つの部分露光領域 5 3 a, 53 b, 53 cおよび 53 dに分割している。 ここで、 各部分露光領域 5 3 a〜53 dは、 半径が 10. 7 mmのイメージサークルに包含される大きさに 設定されている。 ちなみに、 ショット領域 53は、 半径が 10. 7 mmのィメー ジサークルには包含されない大きさを有する。
第 3実施例では、 6インチサイズの第 1レチクル R 1を用いて、 ショット領域 5 3の 1 / 4の大きさを有する第 1部分露光領域 5 3 aへ静止投影露光を行う。 次いで、 第 1レチクル R 1を 6インチサイズの第 2レチクル R 2に交換し、 第 2 レチクル R 2を用いて、 ショット領域 5 3の 1 / 4の大きさを有する第 2部分露 光領域 5 3 bへ静止投影露光を行う。 さらに、 第 2レチクル R 2を 6インチサイ ズの第 3レチクル R 3に交換し、 第 3レチクル R 3を用いて、' ショット領域 5 3 の 1ノ 4の大きさを有する第 3部分露光領域 5 3 cへ静止投影露光を行う。 最後 に、 第 3レチクル R 3を 6インチサイズの第 4レチクル R 4に交換し、 第 4レチ クル R 4を用いて、 ショット領域 5 3の 1 / 4の大きさを有する第 4部分露光領 域 5 3 dへ静止投影露光を行う。
第 3実施例では、 投影光学系 P Lの投影倍率の大きさを通常の 1 Z 4に設定し ているが、 投影光学系 P Lの静止露光領域をショット領域の約 1 / 4の大きさに 設定しているので、 非常に大きな像側開口数を確保しているにもかかわらず、 レ ンズの大型化を招くことなく諍止露光領域において軸外収差を良好に補正するこ とができる。 また、 大きな像側開口数を得るために投影光学系 P Lとウェハ Wと の間の光路中に媒質 （脱イオン水） L mを満たす構成を採用しているが、 静止投 影露光を行っているので、 走査露光の場合とは異なり、 媒質 L mの介在に起因す るスループットの低下を招くことはない。 こうして、 第 3実施例においても第 1 実施例および第 2実施例と同様に、 製造し易い屈折型の投影光学系 P Lと通常サ ィズのレチクル （マスク） とを用い、 投影光学系 P Lとウェハ （感光性基板） W との間の光路中に高屈折率の媒質 L mを介在させて大きな実効的な像側開口数 (NA = 1 . 1 ) を確保しつつ、 高スループットで高解像な投影露光を行うこと ができる。
なお、 上述の各実施例では、 1つのショット領域を 2つまたは 4つの部分露光 領域に等分しているが、 隣接する 2つの部分露光領域を部分的に重複させて、 い わゆる一部重複露光を行うこともできる。 また、 上述の各実施例では、 1つのシ ョット領域を 2つまたは 4つの部分露光領域に分割し、 各部分露光領域に対する 投影露光を 1回ずつ行っているが、 少なくとも 1つの部分露光領域に対して二重 露光を行うこともできる。
また、 上述の各実施例では、 各部分露光領域に対して静止投影露光を行ってい るが、 レチクルおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながら各部分露 光領域にレチクルパターンをスキャン露光することもできる。 また、 上述の各実 施例では、 屈折型の投影光学系を用いて各部分露光領域に対する投影露光を行つ ているが、 これに限定されることなく、 たとえば反射屈折型の投影光学系を用い て各部分露光領域に対する投影露光を行うこともできる。 以下に示す実施例においては、 境界レンズ L bとウェハ Wとの間に介在する媒 質 L mとして、 第 4実施例では露光光に対して 1 . 4 3 6 6 4の屈折率を有する 純水を、 第 5実施例では露光光に対して 1 . 4 3 6 0 0の屈折率を有する純水を それぞれ用いている。
[第 4実施例]
第 1 2図は、 本実施形態の第 4実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す 図である。 第 1 2図を参照すると、 第 4実施例の投影光学系 P Lは、 レチクル側 から順に、 正の屈折力を有する第 1レンズ群 G 1と、 負の屈折力を有する第 2レ ンズ群 G 2と、 正の屈折力を有する第 3レンズ群 G 3と、 負の屈折力を有する第 4レンズ群 G 4と、 正の屈折力を有する第 5レンズ群 G 5と、 開口絞り A Sと、 正の屈折力を有する第 6レンズ群 G 6とにより構成されている。
第 1レンズ群 G 1は、 レチクル側から順に、 平行平面板 P 1と、 レチクル側に 平面を向けた平凹レンズ L 1 1と、 両凸レンズ L 1 2と、 両凸レンズ L 1 3とに より構成されている。 第 2レンズ群 G 2は、 レチクル側から順に、 ウェハ側に非 球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズ L 2 1と、 両凹レンズ L 2 2と、 両 凹レンズ L 2 3と、 レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 2 4とによ り構成されている。
第 3レンズ群 G 3は、 レチクル側から順に、 レチクル側に非球面形状の凹面を 向けた正メニスカスレンズ L 3 1と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレ ンズ L 3 2と、 両凸レンズ L 3 3と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレ ンズ L 3 4と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3 5と、 ウェハ 側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 3 6とにより構成されてい る。 第 4レンズ群 G 4は、 レチクル側から順に、 レチクル側に凸面を向けた負メ ニスカスレンズ L 4 1と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 4 2と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 4 3と、 ウェハ側に非 球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 4 4とにより構成されている。
第 5レンズ群 G 5は、 レチクル側から順に、 レチクル側に凹面を向けた正メニ スカスレンズ L 5 1と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 5 2と、 両凸レンズ L 5 3とにより構成されている。 第 6レンズ群 G 6は、 レチクル側か ら順に、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 6 1と、 レチクル側に 凸面を向けた正メニスカスレンズ L 6 2と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向け た正メニスカスレンズ L 6 3と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニス カスレンズ L 6 4と、 ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ L 6 5 (境界レンズ L b ) とにより構成されている。
第 4実施例では、 境界レンズ L bとしての平凸レンズ L 6 5とウェハ Wとの間 の光路には、 純水からなる媒質 L mが満たされている。 また、 平凸レンズ L 6 5 だけが蛍石により形成され、 その他のレンズ成分は石英により形成されている。 次の表 （4 ) に、 第 4実施例にかかる投影光学系 P Lの諸元の値を掲げる。 表 ( 4 ) において、 λは露光光の中心波長を、 3は投影倍率 （全系の結像倍率） の 大きさを、 Ν Αは像側 （ウェハ側） 開口数を、 Ymは最大像高をそれぞれ表して いる。 また、 面番号はレチクル側からの面の順序を、 rは各面の曲率半径 （非球 面の場合には頂点曲率半径： mm) を、 dは各面の軸上間隔すなわち面間隔 （m m) を、 nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。 なお、 表 （4 ) に おける表記は、 以降の表 （5 ) においても同様である。 表 （4 ) (主要諸元）
λ = 193. 306 nm
]3 = 1/8
ΝΑ= 1. 2
Ym= 10. 5 mm
(光学部材諸元） ·
面番号 r d n 光学部材
(レチクル面） 50.0000
1 oo 8.0000 1.5603261 (P 1)
2 oo 1.0000
3 oo 14.0000 1.5603261 (L 11)
4 5801, .10144 1.0000
5 274.57869 39.8653 1.5603261 (L 12)
6 -459, .16446 1.0000
7 1390, .27385 20.0564 1.5603261 (L 13)
8 -868 .62766 1.0000
9 465 .65065 14.0000 1.5603261 (L 21)
10* 173 .96720 24.0693
11 -731 .07113 14.0000 1.5603261 (L 22)
12 235 .12498 39.4555
13 -141 14.0000 1.5603261 (L 23)
14 722 .38474 37.8810
15 -157 .78699 21.8588 1.5603261 (L 24)
16 -280 .56758 1.0000
17* -326 .76108 21.9918 1.5603261 (L 31)
18 -244.25456 1.0000
19 -449 .50039 56.4826 1.5603261 (L 32) 0000 Ί 1906 "6S9 Lf
(Z 9 ) I9ZS09S *ΐ LZ0 39 Ο^ΟΟΐ 9
0000 'ί 88886 -%L S
( T 9 T) 192S09S •ΐ A8 S 'St
(S V) Ζ968 οο
0808 081 • is-
( ε s Ί) I92S09S Ί 16 68 •\n
0000 "ί •602- 0
(Ζ 9 Ί) 192S09S 'ΐ S86S · '898- 68
0000 'ΐ omz • - 8S
(1 ST) T92209S •ΐ S Ζ8 89629 ^9it- AS
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( Ί.) 19Ζ8099 "ΐ 9Π8 0Ζ ZS12 -mz- 0 ' SU90 ε
(ε Ί) 192S099 •ΐ 0000 1 b 11-
61SZ ' 9 •n\
(2 Ί) I9Z809S •ΐ 0000 •8989- ιε
Ί 18818 •16 οε
( τ ^ Τ) 1928099 •ΐ 8Ζ66 91 '109 62 刚 ·ΐ 6
( 9 ε τ) 19Z809S •1 8289 19 SZ898
0000 Ί 92
( s ε Ί) Ϊ928099 •ΐ W06 68 29ΐΐΐ· • 8Z S2
0000 ΐ 6 998 •S0S6 2
( ε το I9Z209S Ί 918Z 8 9289 •US 82
0000 'I •u - U
(ε ε Ί) 1929099' 'ΐ U
0000 Ί ΐθΐΐΐ •881- ΟΖ ん ε-
LS6S00/t00Zd£/∑Jd 116ム60請 OAV ε一 0 1 X 96 866 -^= lD 9 s-0 T X 0909 S '9 - = z lD T Z-0 T X 9828 -Z=0 lD Ll-0 I X L 9 £ ζ ' l - = 80 i-0 I X 6 S £ I £ · T =90 8- 0 Τ Χ 0 ^ 9 8 ^ —二 っ
0 = MS Z
O T X 9 s
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= z x
2Z-0 I X S 86 s -z 0 8 T-0 X Z 99 ε ^
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0 =
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( 9 Ί) 19^099 •I 0000 OS 09
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0 ε-0 Χ Χ 2 0 ^ ε · I =^0 9 z-0 I X Z I Z L l ·^ - = 2 ΐ0
T X ^ 88 T 2 '6=0 ΐΟ zx-0 T X 90 Z 32 ·τ =8D S T-0 T X T 2 8 S 6 "8 - = 90 8- 0 T X 9 9 Z 6 T '^=^0
0 = 厘 6 ζ ε-Ο Τ Χ Ζ Ζ ^ Τ Τ " Z =f lD Λ2-0 Τ Χ Ι 8 0 6 9 '3 - = Ζ ΐ0 ε2-0 Τ Χ Ζ 80 ΐ ε ·9=0 ΐΟ 8 Τ-0 Τ Χ 2 9 0 0 8 =83 ε ΐ-0 Τ Χ 8 6 S S ·ε _ = 93 6- 0 ΐ Χ 8 8 ^ ^ '8 =^0
0 = ¾
S9 ε ο ε -0 Τ Χ 6 0 Τ Τ 2 - l =p xD ζ ι s ζ . 0 Τ Χ 8 Ζ 8 Τ 6 '9 - 0
0 ζ -ο τ χ ζ τ ε ο ο · τ =0 ΐο -0 T X 6 T S 9 9 ' 0
0 1 X 2 8 8 ^ 9 0 8-0 1 X 8 8 1 9 2 - 9 - = ^0
ζ ε-0 Τ Χ Τ Ζ 0 ΐ 3 D z2- 0 T X 9 2 T 8 2 - T — = "0 -0 T X 9 O Z 6 8 -Ζ=ζ ι0
Figure imgf000041_0002
2 τ-0 Τ Χ 9 Τ 9 ^ 9 - 8 8-0 T X 9 Z S S Z ·6 - = ^0
0 = ¾
-6£-.S6S00/1-00idf/X3d U6L60/t00Z ΟΛ\ C 12= 8. 0 1 029 X 1 0 2 3 C14= 5. 62960 X 1 0"27
(条件式対応値）
L 2 = 29 1. 4 mm
L A= 1 2 5 0mm
P 2 = 30.' 03 mm
PX= 326. mm
D 4= 141. 1 3 mm
D 0 = 1 68. 0 mm
(1) L 2/LA= 0. 233
(2) P 2ZPX=0. 092
(3) Ό4/Ό 0 = 0. 840 第 1 3図は、 第 4実施例における横収差を示す図である。 収差図において、 Y. は像高を示している。 第 1 3図の収差図から明らかなように、 第 4実施例では、 投影倍率の大きさが 1Z8の屈折型投影光学系において、 A r Fエキシマレーザ 光を用いて非常に大きな像側開口数 （NA= 1. 2) を確保しているにもかかわ らず、 半径 （最大像高） が 10. 5mmのイメージサ一クル内において収差が良 好に補正されていることがわかる。
[第 5実施例]
第 14図は、 本実施形態の第 5実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す 図である。 第 14図を参照すると、 第 5実施例の投影光学系 PLは、 レチクル側 から順に、 負の屈折力を有する第 1レンズ群 G 1と、 正の屈折力を有する第 2レ ンズ群 G 2と、 負の屈折力を有する第 3レンズ群 G 3と、 正の屈折力を有する第 4レンズ群 G4と、 開口絞り ASと、 正の屈折力を有する第 5レンズ群 G 5とに より構成されている。
第 1レンズ群 G 1は、 レチクル側から順に、 平行平面板 P 1と、 ウェハ側に非 球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L 1 1と、 レチクル側に非球面形状の凹面を 向けた負メニスカスレンズ L 1 2とにより構成されている。 第 2レンズ群 G 2は、 レチクル側から順に、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 2 1と、 レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 2 2と、 ウェハ側に非球面形状 の凸面を向けた両凸レンズ L 2 3と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレ ンズ L 2 4と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 2 5とにより構 成されている。
第 3レンズ群 G 3は、 レチクル側から順に、 両凹レンズ L 3 1と、 レチクル側 に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 3 2と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向 けた両凹レンズ L 3 3とにより構成されている。 第 4レンズ群 G 4は、 レチクル 側から順に、 レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 4 1 と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 4 2と、 レチク ル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 4 3と、 レチクル側に凸面を向けた負 メニスカスレンズ L 4 4とにより構成されている。
第 5レンズ群 G 5は、 レチクル側から順に、 レチクル側に凹面を向けた正メニ スカスレンズ L 5 1と、 両凸レンズ L 5 2と、 レチクル側に凸面を向けた正メニ スカスレンズ L 5 3と、 レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 5 4と、 ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ L 5 5と、 レチクル側 に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 5 6と、 ウェハ側に平面を向けた平凸レン ズ L 5 7 (境界レンズ L b ) とにより構成されている。
第 5実施例では、 境界レンズ L bとしての平凸レンズ L 5 7とウェハ Wとの間 の光路には、 純水からなる媒質 L mが満たされている。 また、 負メニスカスレン ズ L 5 6および平凸レンズ L 5 7だけが蛍石により形成され、 その他のレンズ成 分は石英により形成されている。 次の表 （5 ) に、 第 5実施例にかかる投影光学 系 P Lの諸元の値を掲げる。 表 （5 )
(主要諸元） a
お
CO 寸 LO r-H CO
M M CO co
Figure imgf000044_0001
Z3 C OO
CO ο Ο ο
LO OO
Z3
Figure imgf000044_0002
寸 ΐ Ί
CO C3 寸 LO
CO LO LO
寸 Ί
寸 Ί寸
V
ΐ ^ Ί to c— Ε o
Figure imgf000045_0001
Ί
^ Ί
(5 81 ΐ ζ - O T X S ^ S Z g · 9 =0 XD i-0 T X Z I 29 9 '6 =80
^x-0 X X Z T 6 Z S ■ 6 0 ト ο τχο ε 's -=
0 = 3/
τε-O T X Z ^ O T S -^= 0 9 S-0 T X T 829 6 ' =Ζ ΐ0 o2-O T X 2 ^ 890 ー = ο τ〇 9 Ι-0 Τ Χ 90809 ·ε=8ο
2ΐ-θ ΐχο 99 ΐ ε ·ε D 8-0 T X 2 S 929 - 8 - = ^0
0 = 3/ mz ζ
0 =f D Ο=ζ ι0
0 1 X^ 1 8 98 "9 =0ΐ0 β τ-0 J X 9 I 0 S · 6 =80 9 τ-0 Χ Χ 0 ^ Ζ 93 * Τ =90 8-0 ΐ Χ 6 0 Ζ 9 8 - Τ - = ^0
0 = mz τ ε-0 Τ X 89060 ' ="0 ss一 0 Τ Χ 9 ΐ Τ Ο 'Τ 0
Figure imgf000046_0001
0 =
9
0 T X 9 T 9 S 0 τ3 3ζ-0 Τ Χ 6 8 ε 88
Z - = 8D
21-0 Τ X Ζ 8886 · Ι =90 8_0 Ι Χ 89 0 Ζ 8 9 - = ^0
0 = ¾ ffl.S6S00/l700Zdf/X3d ΪΪ6 60請 OAV 80044X 10 25
C1 4= 3. 9 84 5 0 X 1 0 -29
2 5面
κ = 0
C4 = - 2. 2 8 5 3 8 X 1 0 -8 C 6= 2. 7 0 6 1 6 X 1 0 -14
C8 = - 4. '540 5 0 X 1 0- 18 C10 = - 7. 42 942 X 1 0一24 c12=- i 2 2 8 0 7 X 1 0— 27 C14 = - 2. 9 8 3 34 X 1 0一32
4 1面 ，
κ = 0
CA = - 4. 41623 X 10一8 C 6 = - 1. 3 542 9 X 1 0 -12
C 1. 59382 X 1 0 C10 = 1. 0 0 7 0 7 X 1 0"21
C 2. 48 3 1 8 X 1 0— 25 C14 = - 8. 6 543 6 X 1 0一30
(条件式対応値）
L 2 = 2 8 9. 5 mm
L A= 1 2 5 0mm
P 3 = 5 6. 9 1 mm
PX= 3 2 0. 7 mm
D 3 = 1 1 2. 2 5 mm
D 0 = 1 6 8. 0 mm
(1) L 2/LA= 0. 2 3 2
(2) P 3/PX= 0. 1 7 7
(3) D 3/D 0 = 0. 6 6 8 第 1 5図は、 第 5実施例における横収差を示す図である。 収差図において、 Y は像高を示している。 第 1 5図の収差図から明らかなように、 第 5実施例におい ても第 4実施例と同様に、 投影倍率の大きさが 1Z8の屈折型投影光学系におい て、 A r Fエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数 （NA= 1 . 1 ) を確保しているにもかかわらず、 半径 （最大像高） が 1 0 . 5 mmのイメージサ 一クル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
第 1 6図は、 第 4および第 5実施例におけるショット領域と部分露光領域との 関係を示す図である。 第 1 6図に示すように、 第 4および第 5実施例では、 3 3 mmX 2 6 rtimのショット領域 （1つのチップに対応） 7を 1 6 . 5 mm X 1 3 mmの大きさを有する 4つの部分露光領域 7 a， 7 b， 7 cおよび 7 dに分割し ている。 ここで、 各部分露光領域 7 a〜 7 dは、 半径が 1 0 . 5 mmのイメージ サークルにほぼ包含される。
第 4および第 5実施例では、 6インチサイズの第 1レチクル R 1を用いて、 シ ョット領域 7の 1 Z 4の大きさを有する第 1部分露光領域 7 aへ静止投影露光を 行う。 次いで、 第 1レチクル R 1を 6インチサイズの第 2レチクル R 2に交換し、 第 2レチクル R 2を用いて、 ショット領域 7の 1 Z 4の大きさを有する第 2部分 露光領域 7 bへ静止投影露光を行う。 さらに、 第 2レチクル R 2を 6インチサイ ズの第 3レチクル R 3に交換し、 第 3レチクル R 3を用いて、 ショット領域 7の 1ノ4の大きさを有する第 3部分露光領域 7 cへ静止投影露光を行う。 最後に、 第 3レチクル R 3を 6インチサイズの第 4レチクル R 4に交換し、 第 4レチクル R 4を用いて、 ショット領域 7の 1ノ4の大きさを有する第 4部分露光領域 7 d へ静止投影露光を行う。
第 4および第 5実施例では、 投影光学系 P Lの投影倍率の大きさを通常の 1 / 4よりも小さい 1 / 8に設定するとともに、 投影光学系 P Lの静止露光領域をシ ョット領域の約 1 / 4の大きさに設定しているので、 非常に大きな像側開口数を 確保しているにもかかわらず物体側開口数は小さく抑えられる。 その結果、 レン ズの大型化を招くことなく、 コマ収差等の軸外収差を良好に補正することができ、 ひいては比較的大きな有効結像領域を確保することができる。
また、 大きな像側開口数を得るために投影光学系 P Lとウェハ Wとの間の光路 中に媒質 （純水） L mを満たす構成を採用しているが、 静止投影露光を行ってい るので、 走査露光の場合とは異なり、 媒質 L mの介在に起因するスループットの 低下を招くことはない。 こうして、 第 4および第 5実施例では、 製造し易い屈折 型の投影光学系 P Lと通常サイズのレチクル （マスク） とを用い、 投影光学系 P Lとウェハ （感光性基板） Wとの間の光路中に高屈折率の媒質 Lmを介在させて 大きな実効的な像側開口数 （NA= 1 . 2または 1 . 1 ) を確保しつつ、 高スル ープットで高解像な投影露光を行うことができる。
なお、 上述の説明では、 1つのショット領域 7に着目してその部分露光領域 7 a〜 7 dへ静止投影露光する部分露光工程を繰り返しているが、 実際には 1つの ウェハ W上の複数のショット領域に対して部分露光工程を繰り返すことになる。 すなわ 、 第 1 7 A図〜第 1 7 D図に示すように、 ウェハ W上の複数のショット 領域中の第 1部分露光領域 （第 1 7 A図のハッチング部） を順次露光し、 マスク を交換した後に、 複数のショット領域中の第 2部分露光領域 （第 1 7 B図のハツ チング部） を順次露光する。 次いで、 マスクを交換した後、 複数のショット領域 中の第 3部分露光領域 （第 1 7 C図の八ツチング部） を順次露光し、 さらにマス クを交換した後に、 複数のショット領域中の第 4部分露光領域 （第 1 7 D図の八 ツチング部） を順次露光する。
第 1 7 A図〜第 1 7 D図の例では、 複数のショット領域中の複数の第 1部分露 光領域の間に第 3または第 4部分露光領域が位置する、 すなわち複数のショット 領域中の複数の第 1部分露光領域が間隔を隔てて形成されている （複数の第 1部 分露光領域の間同士が互いに隣接していない）。 このように、 直前の露光で形成 される露光領域がその直後の露光で形成される露光領域から離されているため、 直前の露光による熱等の影響を直後の露光では避けることが可能となる。
また、 上述の第 4および第 5実施例では、 1つのショット領域を 4つの部分露 光領域に等分しているが、 隣接する 2つの部分露光領域を部分的に重複させて、 いわゆる一部重複露光を行うこともできる。 また、 上述の第 4および第 5実施例 では、 1つのショット領域を 4つの部分露光領域に分割し、 各部分露光領域に対 する投影露光を 1回ずつ行っているが、 少なくとも 1つの部分露光領域に対して 二重露光を行うこともできる。 また、 上述の第 4および第 5実施例では、 各部分 露光領域に対して静止投影露光を行っているが、 レチクルおよびウェハを投影光 学系に対して相対移動させながら各部分露光領域にレチクルパターンをスキャン 露光することもできる。
また、 上述の第 4実施例では、 平凸レンズ L 6 5だけが蛍石により形成されて いるが、 たとえば平凸レンズ L 6 5を 2つのレンズに分割したり、 正メニスカス レンズし 6 4を蛍石により形成したりすることにより、 光学系が一対の蛍石レン ズを含むように構成することが好ましい。 この構成では、 一対の蛍石レンズの結 晶軸の方位関係を適宜設定することにより、 蛍石の固有複屈折の影響を低減する ことができる。 なお、 一対の蛍石レンズの結晶軸の方位関係を適宜設定すること により蛍石の固有複屈折の影響を低減する手法については、 たとえば W0 2 0 0 3 Z 0 0 7 0 4 5号 （または米国特許公開 U S 2 0 0 3 / 0 0 5 3 0 3 6 A号） 公報などを参照することができる。 上述の実施形態の露光装置では、 照明装置によってレチクル （マスク） を照明 し （照明工程）、 投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感 光性基板に露光する （露光工程） ことにより、 マイクロデバイス （半導体素子、 撮像素子、 液晶表示素子、 薄膜磁気ヘッド等） を製造することができる。 以下、 本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パター ンを形成することによって、 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際 の手法の一例につき第 1 8図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、 第 1 8図のステップ 3 0 1において、 1ロットのウェハ上に金属膜が蒸 着される。 次のステップ 3 0 2において、 その Iロッ卜のウェハ上の金属膜上に フォトレジス卜が塗布される。 その後、 ステップ 3 0 3において、 本実施形態の 露光装置を用いて、 マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、 その 1 ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 その後、 ステップ 3 0 4において、 その 1ロットのウェハ上のフォトレジス卜の現像が行われた後、 ステップ 3 0 5において、 その 1ロッ卜のウェハ上でレジストパターンをマスク としてエッチングを行うことによって、 マスク上のパターンに対応する回路パ夕 ーンが、 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。 その後、 更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、 半導体 素子等のデバイスが製造される。 上述の半導体デバイス製造方法によれば、 極め て微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることがで きる。 なお、 ステップ 3 0 1〜ステップ 3 0 5では、 ウェハ上に金属を蒸着し、 その金属膜上にレジストを塗布、 そして露光、 現像、 エッチングの各工程を行つ ているが、 これらの工程に先立って、 ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、 そ のシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、 そして露光、 現像、'エッチング等の各 工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、， 本実施形態の露光装置では、 プレート （ガラス基板） 上に所定のパター ン （回路パターン、 電極パターン等） を形成することによって、 マイクロデパイ スとしての液晶表示素子を得ることもできる。 以下、 第 1 9図のフローチャート を参照して、 このときの手法の一例につき説明する。 第 1 9図において、 パタ一 ン形成工程 4 0 1では、 本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光 性基板 （レジストが塗布されたガラス基板等） に転写露光する、 所謂光リソダラ フイエ程が実行される。 この光リソグラフィ一工程によって、 感光性基板上には 多数の電極等を含む所定パターンが形成される。 その後、 露光された基板は、 現 像工程、 エッチング工程、 レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、 基 板上に所定のパターンが形成され、 次のカラ一フィルター形成工程 4 0 2へ移行 する。
次に、 カラ一フィルタ一形成工程 4 0 2では、 R (Red) , G (Green) , B (Blue) に対応した 3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、 ま たは R、 G、 Bの 3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配 列されたりしたカラーフィルターを形成する。 そして、 カラーフィルター形成ェ 程 4 0 2の後に、 セル組み立て工程 4 0 3が実行される。 セル組み立て工程 4 0 3では、 パターン形成工程 4 0 1にて得られた所定パターンを有する基板、 およ びカラーフィルター形成工程 4 0 2にて得られたカラ一フィルタ一等を用いて液 晶パネル （液晶セル） を組み立てる。 セル組み立て工程 4 0 3では、 例えば、 パ ターン形成工程 4 0 1にて得られた所定パターンを有する基板とカラ一フィルタ 一形成工程 4 0 2にて得られたカラーフィル夕一との間に液晶を注入して、 液晶 パネル （液晶セル） を製造する。
その後、 モジュール組み立て工程 4 0 4にて、 組み立てられた液晶パネル （液 晶セル） の表示動作を行わせる電気回路、 バックライト等の各部品を取り付けて 液晶表示素子として完成させる。 上述の液晶表示素子の製造方法によれば、 極め て微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができ る。
なお、 上述の実施形態では、 A r Fエキシマレ一ザ光源を用いているが、 これ に限定 れることなく、 たとえば F 2 レーザ光源のような他の適当な光源を用い ることもできる。
上述したように、 本実施形態においては露光光として A r Fエキシマレ一ザ光 を用いているため、 液浸露光用の液体として純水が供給される。 純水は、 半導体 製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、 基板 （ウェハ） 上のフォトレジ ストや光学素子 （レンズ） 等に対する悪影響がない利点がある。 また、 純水は環 境に対する悪影響がないとともに、 不純物の含有量が極めて低いため、 基板の表 面、 及び投影光学系の先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も 期待できる。
波長が 1 9 3 n m程度の露光光に対する純水 （水） の屈折率 nはほぼ 1 . 4 4 といわれている。 露光光の光源として A r Fエキシマレーザ光 （波長 1 9 3 η m) を用いた場合、 基板上では l Z n、 すなわち約 1 3 4 n mに短波長化されて 高い解像度が得られる。 更に、 焦点深度は空気中に比べて約 n倍、 すなわち約 1 . 4 4倍に拡大される。
また、 液体としては、 その他にも、 露光光に対する透過性があってできるだけ 屈折率が高く、 投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して 安定なものを用いることも可能である。
露光光として F 2レーザ光を用いる場合は、 液体としては F 2レーザ光を透過 可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル （P F P E ) 等のフッ素系 の液体を用いればよい。 また、 上述の実施形態では、 投影光学系 P Lと基板 Pとの間に局所的に液体を 満たす構成、 またはステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持 する構成を採用しているが、 露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移 動させる液浸露光装置にも本発明を適用可能である。 露光対象の基板を保持した ステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については、 例えば特開平 6— 1 2 4 8 7 3号公報に開示されている。
また、 本発明は、 ツインステージ型の露光装置にも適用でぎる。 ツインステ一 ジ型の露光装置の構造及び露光動作は、 例えば特開平 1 0— 1 6 3 0 9 9号及び 特開平 1 0 _ 2 1 4 7 8 3号 （対応米国特許 6 , 3 4 1 , 0 0 7号、 6， 4 0 0 , 4 4 1号、 6， 5 4 9 , 2 6 9号及び 6， 5 9 0 , 6 3 4号）、 特表 2 0 0 0— 5 0 5 9 5 8号 （対応米国特許 5 , 9 6 9 , 4 4 1号） あるいは米国特許 6 , 2 0 8， 4 0 7号に開示されている。
なお、 上述したように液浸法を用いた場合には、 投影光学系の開口数 N Aが 0 . 9〜1 . 3になることもある。 このように投影光学系の開口数 N Aが大きくなる 場合には、 従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果に よって結像性能が悪化することもあるので、 偏光照明を用いるのが望ましい。 そ の場合、 マスク （レチクル） のライン 'アンド ·スペースパターンのラインパタ 一ンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、 マスク （レチクル） のパターン からは、 S偏光成分 （T E偏光成分）、 すなわちラインパターンの長手方向に沿 つた偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。 投影光学系 P L と基板 Pの表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、 投影 光学系 P Lと基板 Pの表面に塗布されたレジストとの間が空気 （気体） で満たさ れている場合に比べて、 コントラストの向上に寄与する S偏光成分 （T E偏光成 分） の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、 投影光学系の開口数 N Aが 1 . 0を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。 また、 位 相シフトマスクゃ特開平 6— 1 8 8 1 6 9号に開示されているようなラインパタ 一ンの長手方向に合わせた斜入射照明法 （特にダイポール照明法） などを適宜組 み合わせるとより効果的である。 また、 例えば第 1乃至第 3実施例のように、 A r Fエキシマレーザを露光光と し、 1/4程度の縮小倍率の投影光学系 PLを使って、 微細なライン ·アンド - スペース （LZS) パターン （例えば 25〜50 nm程度の LZS) を基板 P上 に露光するような場合、 マスク Mの構造 （例えばパターンの微細度やクロムの厚 み） によっては、 光導波路 (Wave guide)効果によりマスク Mが偏光板として作用 し、 コントラストを低下させる P偏光成分 （TM偏光成分） の回折光より S偏光 成分 （TE偏光成分） の回折光が多くマスクから射出されるようになる。 この場 合も、 上述したような直線偏光照明を用いるのが望ましいが、 ランダム偏光光で マスク Mを照明しても、 開口数 NAが 0. 9〜1. 3のように大きい投影光学系 を使って高い解像性能を得ることができる。
また、 マスク M上の極微細なライン 'アンド 'スペースパターンを基板 P上に 露光するような場合には、 ワイヤグリッド（Wire Grid)効果により P偏光成分 (TM偏光成分） が S偏光成分 （TE偏光成分） よりも大きくなる可能性もある が、 例えば A rFエキシマレ一ザを露光光とし、 1Z 4程度の縮小倍率の投影光 学系を使って、 25 nmより大きいライン ·アンド ·スペースパターンを基板 P 上に露光するような条件であれば、 S偏光成分 （TE偏光成分） の回折光が P偏 光成分 （TM偏光成分） の回折光よりも多くマスクから射出されるので、 投影光 学系の開口数 NAが 0. 9〜1. 3のように大きい場合でも高い解像性能を得る ことができる。
なお、 上述の第 4および第 5実施例では、 1 8以下の大きさの投影倍率を有 する投影光学系を使って露光するため、 マスク上のライン ·アンド 'スペースパ ターンにおける光導波路 (Wave guide)効果やワイヤグリッド（Wire Grid)効果の 影響が少なくなる利点もある。
さらにマスク （レチクル） のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照 明 （S偏光照明） だけでなく、 光軸を中心とした円の接線 （周） 方向に直線偏光 する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。 特に、 マスク (レチクル） のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、 複 数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、 光軸を中心とした 円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、 投影光学系の開口数 N Aが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。 産業上の利用の可能性
以上説明したように、 本発明の一つの態様では、 投影光学系と感光性基板との 間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たし、 複数の部分露光領 域を含む 1つのショット領域への投影露光に際して、 部分露光領域への露光を複 数回に亘つて繰り返す。 その結果、 本発明では、 製造し易い屈折型の投影光学系 と通常 イズのマスクとを用い、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈 折率の媒質を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 高スループッ トで高解像な投影露光を行うことができ、 ひいては良好なマイクロデバイスを製 造することができる。
また、 本発明の別の態様では、 像面との間の光路中に高屈折率の媒質を介在さ せて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 比較的大きな有効結像領域を確保 することのできる屈折型の投影光学系を実現することができる。 その結果、 本発 明の投影光学系を用いる露光装置および露光方法では、 たとえば複数の部分露光 領域を含む 1つのショット領域への投影露光に際して部分露光領域への露光を複 数回に亘って繰り返すことにより、 製造し易い屈折型の投影光学系と通常サイズ のマスクとを用い、 投影光学系と感光性基板との間の光路中に高屈折率の媒質を 介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、 高スループットで高解像な 投影露光を行うことができ、 ひいては良好なマイクロデバィスを製造することが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . マスクに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基板 上に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記感光性基板上の 1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、 前記 1つのショット領域は複数の部分露光領域を含み、
前記露光工程は、 前記部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを 特徴とする露光方法。
2 . 請求の範囲第 1項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板 を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行う静止露光工程と、 静止投影露光が行われた前記部分露光領域とは異なる部分露光領域に静止投影 露光を行うために、 前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的 に移動させる移動工程とを含むことを特徴とする露光方法。
3 . 請求の範囲第 2項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は約 1 / 5以下の大きさの投影倍率を有し、
前記露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 2の大きさの部分露光領 域への静止投影露光を少なくとも 2回繰り返すことにより前記 1つのショット領 域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。
4 . 請求の範囲第 3項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 2の大きさの部分露光領 域への静止投影露光を 2回だけ繰り返すことにより前記 1つのショット領域への 投影露光を行うことを特徴とする露光方法。
5 . 請求の範囲第 3項または第 4項に記載の露光方法において、
前記露光工程における第 1回目の静止投影露光と第 2回目の静止投影露光との 間に前記マスクを交換する交換工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。
6 . 請求の範囲第 2項に記載の露光方法において、 '
前記投影光学系は約 1 Z 4の大きさの投影倍率を有し、
前記寧光工程では、 前記 1つのショッ卜領域の約 1 4の大きさの部分露光領 域への静止投影露光を少なくとも 4回繰り返すことにより前記 1つのショット領 域への投影露光を行うことを特徴とする露光方法。
7 . 請求の範囲第 6項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 Z 4の大きさの部分露光領 域への静止投影露光を 4回だけ繰り返すことにより前記 1つのショット領域への 投影露光を行うことを特徴とする露光方法。
8 . 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の露光方法において、
前記投影光学系は 1 Z 8以下の倍率の大きさを有することを特徴とする露光方 法。
9 . 請求の範囲第 8項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 複数のショット領域への投影露光を行い、 且つ互いに隣接 しない部分露光領域への露光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする露光方 法。
1 0 . 請求の範囲第 9項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 前記複数のショット領域のそれぞれの部分露光領域におけ る特定の部分露光領域への露光を終えた後に、 前記複数のショット領域のそれぞ れの部分露光領域における別の部分露光領域への露光を行うことを特徴とする露 光方法。
1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載の露光方法において、
前記露光工程における前記特定の部分露光領域への露光と前記別の部分露光領 域への露光との間に前記マスクを交換する交換工程をさらに含むことを特徴とす る露光方法。
1 2 . 請求の範囲第 8項乃至第 1 1項の何れか一項に記載の露光方法において、 前記部分露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 Z 4の大きさの部分露 光領域への投影露光を行い、
前記露光工程は、 少なくとも 4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴 とする露光方法。
1 3 . 請求の範囲第 1項乃至第 1 1項の何れか一項に記載の露光方法において、 前記複数の部分露光領域のうちの少なくとも 2つの部分露光領域は、 互いに一 部重複していることを特徴とする露光方法。
1 4 . マスクに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基 板上に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の第 1の静止露光領域へ投影露光する第 1露光工程と、
前記第 1露光工程の直後に実行されて、 前記第 1露光工程で投影露光された前 記第 1の静止露光領域とは隣接していない第 2の静止露光領域へ投影露光を行う ために、 前記投影光学系に対して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ る移動工程と、
前記移動工程の直後に実行されて、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび 前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の前記第 2の静止露光領 域へ投影露光する第 2露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
1 5 . 請求の範囲第 1 4項に記載の露光方法において、
前記第 1露光工程と前記第 2露光工程との間において前記マスクは交換されな いこと 特徴とする露光方法。
1 6 . 請求の範囲第 1 4項又は第 1 5項に記載の露光方法において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記第 1および第 2の静止露光領域とは異なる第 3の静止露光領域へ投影露光す る第 3露光工程をさらに含み、
前記第 3の静止露光領域は、 前記第 1の静止露光領域と前記第 2の静止露光領 域との間に位置することを特徴とする露光方法。
1 7 . 請求の範囲第 1 6項に記載の露光方法において、
前記第 2露光工程と前記第 3露光工程との間に前記マスクを交換する交換工程 をさらに含むことを特徴とする露光方法。
1 8 . 請求の範囲第 1 6項又は第 1 7項に記載の露光方法において、
前記第 3の静止露光領域は、 前記第 1の静止露光領域または前記第 2の静止露 光領域と一部重複していることを特徴とする露光方法。
1 9 . 請求の範囲第 1項乃至第 1 8項の何れか一項に記載の露光方法において、 前記投影光学系は、 複数の光透過部材のみにより構成された屈折光学系である ことを特徴とする露光方法。
2 0 . 請求の範囲第 1項乃至第 1 9項の何れか一項に記載の露光方法において、 前記媒質は水を有することを特徴とする露光方法。
2 1 . マスクに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基 板上に投影露光する露光装置において、
前記投影光学系'の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 '前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路が 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たさ れ、
前記投影光学系は、 前記感光性基板上に形成すべき 1つのショット領域よりも 実質的に小さい静止露光領域を有し、
前記ショット領域への投影露光に際して、 前記ショッ卜領域の一部への投影露 光を複数回に亘って繰り返すことを特徴とする露光装置。
2 2 . 請求の範囲第 2 1項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記ショット領域の一部に対して静止投影露光を行い、 前記ショット領域の前記 一部とは異なる一部に対して静止投影露光を行うために、 少なくとも前記感光性 基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させることを特徴とする露光装置。
2 3 . 請求の範囲第 2 2項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約 1 Z 2の大きさを有し、 前記投影光 学系は約 1 / 5以下の大きさの投影倍率を有することを特徵とする露光装置。
2 4 . 請求の範囲第 2 2項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約 1 4の大きさを有し、 前記投影光 学系は約 1 / 4の大きさの投影倍率を有することを特徴とする露光装置。
2 5 . 請求の範囲第 2 2項に記載の露光装置において、
前記静止露光領域は前記ショット領域の約 1 / 4の大きさを有し、 前記投影光 学系は 1 Z 8以下の大きさの投影倍率を有することを特徴とする露光装置。
2 6 . 請求の範囲第 2 1項乃至第 2 5項の何れか一項に記載の露光装置におい て、
前記ショット領域の前記一部と、 前記異なる一部とは、 互いに一部重複してい ることを特徴とする露光装置。
2 7 . 請求の範囲第 2 1項乃至第 2 6項の何れか一項に記載の露光装置におい て、
前記投影光学系は、 複数の光透過部材のみにより構成された屈折光学系である ことを特徴とする露光装置。
2 8 . 請求の範囲第 2 1項乃至第 2 7項の何れか一項に記載の露光装置におい て、
前記媒質は水を有することを特徴とする露光装置。
2 9 . マスクに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基 板上に投影露光する露光装置において、
前記感光性基板を移動可能に保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす ための手段と、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の第 1の静止露光領域へ投影露光し、 該第 1の静止露光領域へ の投影露光に引き続いて、 前記第 1露光工程で投影露光された前記第 1の静止露 光領域とは隣接していない第 2の静止露光領域へ投影露光を行うために、 前記投 影光学系に^して少なくとも前記感光性基板を相対的に移動させ、 前記感光性基 板の相対的な移動に引き続いて、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記 感光性基板を静止させた状態で、 前記感光性基板上の前記第 2の静止露光領域へ 投影露光するように、 少なくとも前記基板ステージを制御する制御手段とを備え ることを特徴とする露光装置。
3 0 . 請求の範囲第 2 9項に記載の露光装置において、
前記第 1の静止露光領域への投影露光と前記第 2の静止露光領域への投影露光 との間において前記マスクは交換されないことを特徴とする露光装置。
3 1 . 請求の範囲第 2 9項又は第 3 0項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記第 1および第 2の静止露光領域とは異なる第 3の静止露光領域へ投影露光し、 前記第 3の静止露光領域は、 前記第 1の静止露光領域と前記第 2の静止露光領 域との間に位置することを特徴とする露光装置。
3 2 . 請求の範囲第 3 1項に記載の露光装置において、
前記第 2露光工程と前記第 3露光工程との間に前記マスクを交換することを特 徴とする露光装置。
3 3 . 請求の範囲第 3 1項又は第 3 2項に記載の露光装置において、
前記第 3の静止露光領域は、 前記第 1の静止露光領域または前記第 2の静止露 光領域と隣接していることを特徴とする露光装置。
3 4 . 請求の範囲第 3 1項又は第 3 2項に記載の露光装置において、
前記第 3の静止露光領域は、 前記第 1の静止露光領域または前記第 2の静止露 光領域と一部重複していることを特徴とする露光装置。
3 5 . 請求の範囲第 2 9項乃至第 3 4項の何れか一項に記載の露光装置におい て、 '
前記媒質は水を有することを特徴とする露光装置。
3 6 . 第 1面の縮小像を第 2面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記第 2面との間の光路は 1 . 1よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされ、 前記投影光学系中のパワーを有する光学部材はすべて透過性の光学部材であり、 前記投影光学系の倍率の大きさは 1 / 8以下であり、
前記第 1面側および前記第 2面側の双方にほぼテレセントリックに構成されて いることを特徴とする投影光学系。
3 7 . 請求の範囲第 3 6項に記載の投影光学系において、
前記第 2面側の瞳位置から前記第 2面までの距離を L 2とし、 前記第 1面から 前記第 2面までの距離を L Aとするとき、
0 . 1 8 < L 2 /L A< 0 . 2 4 5 ( 1 )
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
3 8 . 請求の範囲第 3 6項又は第 3 7項に記載の投影光学系において、
前記第 2面側の瞳位置またはその近傍に配置された少なくとも 1つの可変開口 絞りを有することを特徴とする投影光学系。
3 9 . 請求の範囲第 3 6項乃至第 3 8項の何れか一項に記載の投影光学系にお いて、
前記第 1面側から順に、 正の屈折力を有する第 1レンズ群と、 負の屈折力を有 する第 2レンズ群と、 正の屈折力を有する第 3レンズ群と、 負の屈折力を有する 第 4レンズ群と、 正の屈折力を有する第 5レンズ群と、 開口絞りと、 正の屈折力 を有する第 6レンズ群とを備え、 前記第 1面の光軸上の 1点からの光束が各光学面上で占める領域の大きさを部 分径と定義するとき、 前記投影光学系中の部分径の最大値を PXとし、 前記第 2 レンズ群中の部分径の最小値を P 2とするとき、
0. 04<P 2/PX<0. 2 (2)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
40. 請求の範囲第 39項に記載の投影光学系において、
前記第 4レンズ群中のレンズの最小有効径を D 4とし、 前記第 1面の有効径を D 0とするとき、
0. 4<D4/D 0<0. 9 (3)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
41. 請求の範囲第 36項乃至第 38項の何れか一項に記載の投影光学系にお いて、
前記第 1面側から順に、 負の屈折力を有する第 1レンズ群と、 正の屈折力を有 する第 2レンズ群と、 負の屈折力を有する第 3レンズ群と、 正の屈折力を有する 第 4レンズ群と、 開口絞りと、 正の屈折力を有する第 5レンズ群とを備え、 前記第 1面の光軸上の 1点からの光束が各光学面上で占める領域の大きさを部 分径と定義するとき、 前記投影光学系中の部分径の最大値を PXとし、 前記第 3 レンズ群中の部分径の最小値を P 3とするとき、
0. 07<P 3ZPXく 0. 23 (4)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
42. 請求の範囲第 41項に記載の投影光学系において、
前記第 3レンズ群中のレンズの最小有効径を D 3とし、 前記第 1面の有効径を D 0とするとき、
0. 35く D 3/D 0く 0. 85 (5)
の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
4 3 . 請求の範囲第 3 6項乃至第 4 2項の何れか一項に記載の投影光学系にお いて、
前記媒質は水を有ずることを特徴とする投影光学系。
4 4 . 前記第 1面に設定されたマスクを照明するための照明系と、 前記マスク に形成されたパターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に形成するた めの請求の範囲第 3 6項乃至第 4 3項の何れか一項に記載の投影光学系とを備え ていることを特徴とする露光装置。
4 5 . 請求の範囲第 4 4項に記載の露光装置において、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた状態で、 前記パターンの像を前記感光性基板上の一部に形成し、 前記一部とは異なる一部 に対して前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を静止させた 状態で、 前記パターンの像を形成するために、 少なくとも前記感光性基板を前記 投影光学系に対して相対的に移動させることを特徴とする露光装置。
4 6 . 請求の範囲第 4 5項に記載の露光装置において、
前記ショット領域の前記一部と、 前記異なる一部とは、 互いに一部重複してい ることを特徴とする露光装置。
4 7 . 前記第 1面に設定されたマスクを照明する照明工程と、
請求の範囲第 3 6項乃至第 4 3項の何れか一項に記載の投影光学系を介して前 記マスクに形成されたパターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投 影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
4 8 . 請求の範囲第 4 7項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 複数の部分露光領域を含む 1つのショット領域へ投影露光 を行い、
前記露光工程は、 前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えて いることを特徴とする露光方法。
4 9 . 請求の範囲第 4 8項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 Z 4の大きさの部分露 光領域への投影露光を行い、 '
前記露光工程は、 少なくとも 4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴 とする寧光方法。
5 0 . 請求の範囲第 4 8項又は第 4 9項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性 基板を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行うことを特徴と する露光方法。
5 1 . 請求の範囲第 4 8項乃至第 5 0項の何れか一項に記載の露光方法におい て、
前記露光工程における第 1回目の部分露光工程と第 2回目の部分露光工程との 間に前記マスクを交換するマスク交換工程をさらに備えていることを特徴とする 露光方法。
5 2 . 請求の範囲第 5 1項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 複数のショット領域への投影露光を行い、
前記マスク交換工程は、 前記複数のショット領域に対する前記第 1回目の部分 露光工程と前記複数のショット領域に対する前記第 2回目の部分露光工程との間 に実行されることを特徴とする露光方法。
5 3 . マスクに形成されたパターンの縮小像を、 投影光学系を介して感光性基 板上に投影露光する露光方法において、
倍率の大きさが 1 / 8以下の投影光学系を準備する準備工程と、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を 1とするとき、 前記投影光学系と 前記感光性基板との間の光路を 1 . 1よりも大きな屈折率を有する媒質で満たす 充填工程と、
前記感光性基板上の 1つのショット領域へ投影露光する露光工程とを含み、 前記露光工程では、 複数の部分露光領域を含む 1つのショット領域へ投影露光 を行い、
前記零光工程は、 前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を複数備えて いることを特徴とする露光方法。
5 4 . 請求の範囲第 5 3項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、 前記 1つのショット領域の約 1 Z 4の大きさの部分露 光領域への投影露光を行い、
前記露光工程は、 少なくとも 4つの前記部分露光工程を備えていることを特徴 とする露光方法。
5 5 . 請求の範囲第 5 3項又は第 5 4項に記載の露光方法において、
前記部分露光工程では、 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性 基板を静止させた状態で前記部分露光領域への静止投影露光を行うことを特徴と する露光方法。
5 6 . 請求の範囲第 5 3項乃至第 5 5項の何れか一項に記載の露光方法におい て、
前記露光工程における第 1回目の部分露光工程と第 2回目の部分露光工程との 間に前記マスクを交換するマスク交換工程をさらに備えていることを特徴とする 露光方法。
5 7 . 請求の範囲第 5 6項に記載の露光方法において、
前記露光工程では、 複数のショッ卜領域への投影露光を行い、
前記マスク交換工程は、 前記複数のショット領域に対する前記第 1回目の部分 露光工程と前記複数のショット領域に対する前記第 2回目の部分露光工程との間 に実行されることを特徴とする露光方法。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006069795A3 (en) * 2004-12-30 2006-08-17 Zeiss Carl Smt Ag Projection optical system
US7253879B2 (en) 2005-04-19 2007-08-07 Asml Holding N.V. Liquid immersion lithography system with tilted liquid flow
DE102007062894A1 (de) 2007-01-23 2008-07-24 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv für die Lithographie
US7411650B2 (en) 2003-06-19 2008-08-12 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using microchannel nozzles
EP1998223A2 (de) 2007-01-23 2008-12-03 Carl Zeiss SMT AG Projektionsobjektiv für die Lithographie
US7773195B2 (en) 2005-11-29 2010-08-10 Asml Holding N.V. System and method to increase surface tension and contact angle in immersion lithography
EP1850371A4 (en) * 2005-01-31 2011-01-19 Nikon Corp EXPOSURE METHOD, EXPOSURE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING COMPONENTS
US7898643B2 (en) 2003-06-27 2011-03-01 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using inverted wafer-projection optics interface
USRE42741E1 (en) 2003-06-27 2011-09-27 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8908269B2 (en) 2004-01-14 2014-12-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Immersion catadioptric projection objective having two intermediate images
US8913316B2 (en) 2004-05-17 2014-12-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9134622B2 (en) 2003-11-14 2015-09-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2015532980A (ja) * 2012-09-21 2015-11-16 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ方法及び装置
US9772478B2 (en) 2004-01-14 2017-09-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with parallel, offset optical axes
US10451973B2 (en) 2005-05-03 2019-10-22 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US10495980B2 (en) 2005-03-04 2019-12-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10380764B2 (en) * 2013-12-18 2019-08-13 Cognex Corporation System and method for performing vision system planar hand-eye calibration from straight line features
KR102002263B1 (ko) * 2015-08-10 2019-07-19 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지 보안 기능을 갖는 회로를 포함하는 반도체 디바이스

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303114A (ja) * 1997-04-23 1998-11-13 Nikon Corp 液浸型露光装置
JPH10340846A (ja) * 1997-06-10 1998-12-22 Nikon Corp 露光装置及びその製造方法並びに露光方法及びデバイス製造方法
WO1999031717A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-24 Nikon Corporation Projection exposure method and projection aligner
WO1999049504A1 (fr) * 1998-03-26 1999-09-30 Nikon Corporation Procede et systeme d'exposition par projection
JP2000277415A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Canon Inc 露光装置
JP2001319871A (ja) * 2000-02-29 2001-11-16 Nikon Corp 露光方法、濃度フィルタの製造方法、及び露光装置
JP2001318470A (ja) * 2000-02-29 2001-11-16 Nikon Corp 露光装置、マイクロデバイス、フォトマスク、及び露光方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2460914C2 (de) 1974-12-21 1983-08-18 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Photolithographische Projektionsvorrichtung
US4346164A (en) * 1980-10-06 1982-08-24 Werner Tabarelli Photolithographic method for the manufacture of integrated circuits
JPH06188169A (ja) 1992-08-24 1994-07-08 Canon Inc 結像方法及び該方法を用いる露光装置及び該方法を用いるデバイス製造方法
US5281996A (en) * 1992-09-04 1994-01-25 General Signal Corporation Photolithographic reduction imaging of extended field
JPH06124873A (ja) 1992-10-09 1994-05-06 Canon Inc 液浸式投影露光装置
US5825043A (en) * 1996-10-07 1998-10-20 Nikon Precision Inc. Focusing and tilting adjustment system for lithography aligner, manufacturing apparatus or inspection apparatus
EP1944654A3 (en) * 1996-11-28 2010-06-02 Nikon Corporation An exposure apparatus and an exposure method
WO1998028665A1 (en) * 1996-12-24 1998-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two-dimensionally balanced positioning device with two object holders, and lithographic device provided with such a positioning device
US6208407B1 (en) * 1997-12-22 2001-03-27 Asm Lithography B.V. Method and apparatus for repetitively projecting a mask pattern on a substrate, using a time-saving height measurement
US6867922B1 (en) * 1999-06-14 2005-03-15 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system and projection exposure apparatus using the same
WO2001023933A1 (en) * 1999-09-29 2001-04-05 Nikon Corporation Projection optical system
JP4296701B2 (ja) 2000-10-11 2009-07-15 株式会社ニコン 投影光学系，該投影光学系を備えた露光装置，及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法
JP2002151397A (ja) 2000-11-15 2002-05-24 Nikon Corp 投影光学系、露光装置及び露光方法
JP4552337B2 (ja) 2000-12-28 2010-09-29 株式会社ニコン 投影光学系の製造方法及び露光装置の製造方法
TW571344B (en) 2001-07-10 2004-01-11 Nikon Corp Manufacturing method for projection optic system
US6788389B2 (en) * 2001-07-10 2004-09-07 Nikon Corporation Production method of projection optical system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303114A (ja) * 1997-04-23 1998-11-13 Nikon Corp 液浸型露光装置
JPH10340846A (ja) * 1997-06-10 1998-12-22 Nikon Corp 露光装置及びその製造方法並びに露光方法及びデバイス製造方法
WO1999031717A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-24 Nikon Corporation Projection exposure method and projection aligner
WO1999049504A1 (fr) * 1998-03-26 1999-09-30 Nikon Corporation Procede et systeme d'exposition par projection
JP2000277415A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Canon Inc 露光装置
JP2001319871A (ja) * 2000-02-29 2001-11-16 Nikon Corp 露光方法、濃度フィルタの製造方法、及び露光装置
JP2001318470A (ja) * 2000-02-29 2001-11-16 Nikon Corp 露光装置、マイクロデバイス、フォトマスク、及び露光方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1622191A4 *

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8004649B2 (en) 2003-06-19 2011-08-23 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using microchannel nozzles
US9715178B2 (en) 2003-06-19 2017-07-25 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using microchannel nozzles
US9709899B2 (en) 2003-06-19 2017-07-18 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using microchannel nozzles
US7411650B2 (en) 2003-06-19 2008-08-12 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using microchannel nozzles
US7898643B2 (en) 2003-06-27 2011-03-01 Asml Holding N.V. Immersion photolithography system and method using inverted wafer-projection optics interface
USRE42741E1 (en) 2003-06-27 2011-09-27 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9134623B2 (en) 2003-11-14 2015-09-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9134622B2 (en) 2003-11-14 2015-09-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US10345712B2 (en) 2003-11-14 2019-07-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9952515B2 (en) 2003-11-14 2018-04-24 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9772478B2 (en) 2004-01-14 2017-09-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with parallel, offset optical axes
US8908269B2 (en) 2004-01-14 2014-12-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Immersion catadioptric projection objective having two intermediate images
US8913316B2 (en) 2004-05-17 2014-12-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9726979B2 (en) 2004-05-17 2017-08-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9134618B2 (en) 2004-05-17 2015-09-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9019596B2 (en) 2004-05-17 2015-04-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
WO2006069795A3 (en) * 2004-12-30 2006-08-17 Zeiss Carl Smt Ag Projection optical system
US7957069B2 (en) 2004-12-30 2011-06-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection optical system
JP2008527403A (ja) * 2004-12-30 2008-07-24 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー 投影光学系
EP1850371A4 (en) * 2005-01-31 2011-01-19 Nikon Corp EXPOSURE METHOD, EXPOSURE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING COMPONENTS
US10495980B2 (en) 2005-03-04 2019-12-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8203693B2 (en) 2005-04-19 2012-06-19 Asml Netherlands B.V. Liquid immersion lithography system comprising a tilted showerhead relative to a substrate
US7256864B2 (en) 2005-04-19 2007-08-14 Asml Holding N.V. Liquid immersion lithography system having a tilted showerhead relative to a substrate
US7253879B2 (en) 2005-04-19 2007-08-07 Asml Holding N.V. Liquid immersion lithography system with tilted liquid flow
US10451973B2 (en) 2005-05-03 2019-10-22 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US10488759B2 (en) 2005-05-03 2019-11-26 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8456611B2 (en) 2005-11-29 2013-06-04 Asml Holding N.V. System and method to increase surface tension and contact angle in immersion lithography
US7773195B2 (en) 2005-11-29 2010-08-10 Asml Holding N.V. System and method to increase surface tension and contact angle in immersion lithography
US8068276B2 (en) 2007-01-23 2011-11-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection objective for lithography
US7835073B2 (en) 2007-01-23 2010-11-16 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective for lithography
EP1998223A2 (de) 2007-01-23 2008-12-03 Carl Zeiss SMT AG Projektionsobjektiv für die Lithographie
DE102007062894A1 (de) 2007-01-23 2008-07-24 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv für die Lithographie
JP2015532980A (ja) * 2012-09-21 2015-11-16 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ方法及び装置

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