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Title:
IMAGE FORMING OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE EQUIPMENT AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/087827
Kind Code:
A1
Abstract:
It is an object to provide an image forming optical system that has an effective image forming region with a shape suitable for a collective type exposure device, for example, and that is a reflective refracting type with a small absolute value of an image forming magnification and a high numerical aperture. The image forming optical system forms an image of a first surface (R) on a second surface (W) and is provided with a first image forming system (G1) disposed between the first surface and a first conjugate position optically conjugate with the first surface, a second image forming system (G2) disposed between a second conjugate position optically conjugate with the first conjugate position and the first conjugate position, and a third image forming system (G3) disposed between the second conjugate position and the second surface. If the image forming magnifications of the first, second and third image forming systems are M1, M2 and M3, respectively, the following conditions are satisfied: 0.8<|M1|<2, 0.8<|M2|<2 and 0.03<|M3|<0.2.

Inventors:
FUJISHIMA, Youhei (2-3 Marunouchi 3-chome, Chiyoda-k, Tokyo 31, 1008331, JP)
Application Number:
JP2007/074376
Publication Date:
July 24, 2008
Filing Date:
December 19, 2007
Export Citation:
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Assignee:
NIKON CORPORATION (2-3 Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 31, 1008331, JP)
株式会社ニコン (〒31 東京都千代田区丸の内三丁目2番3号 Tokyo, 1008331, JP)
International Classes:
G02B13/24; G02B13/14; G02B13/18; G02B17/08; G03F7/20; H01L21/027
Domestic Patent References:
2006-01-19
2005-06-30
Foreign References:
JP2002277742A2002-09-25
JP2007298984A2007-11-15
JP2008046641A2008-02-28
Attorney, Agent or Firm:
YAMAGUCHI, Takao (Daiichi Bldg, 10 Kanda-tsukasacho 2-chom, Chiyoda-ku Tokyo, 101-0048, JP)
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Claims:
第1面の像を第2面に形成する結像光学系において、
 前記第1面と光学的に共役な第1共役位置と前記第1面との間に配置された第1結像系と、
 前記第1共役位置と光学的に共役な第2共役位置と前記第1共役位置との間に配置された第2結像系と、
 前記第2共役位置と前記第2面との間に配置された第3結像系とを備え、
 前記第1結像系の結像倍率をM1とし、前記第2結像系の結像倍率をM2とし、前記第3結像系の結像倍率をM3とするとき、
0.8<|M1|<2
0.8<|M2|<2
0.03<|M3|<0.2
の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
前記第1結像系および前記第3結像系は、屈折型の光学系であり、
 前記第2結像系は、反射面を備える光学系であることを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
前記第2結像系は、2つの反射鏡を有することを特徴とする請求項1または2に記載の結像光学系。
前記2つの反射鏡は、互いに対向するように配置された一対の凹面反射鏡であることを特徴とする請求項3に記載の結像光学系。
前記結像光学系と前記第2面との間の光路は、液体で満たすことが可能であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記第1面の縮小像を前記第2面に形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記第1結像系、前記第2結像系および前記第3結像系は、互いに共軸であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M1|<2に代えて、
0.8<|M1|<1.7
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M1|<2に代えて、
0.9<|M1|<2
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M1|<2に代えて、
0.9<|M1|<1.7
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M2|<2に代えて、
0.8<|M2|<1.7
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M2|<2に代えて、
0.9<|M2|<2
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.8<|M1|<2に代えて、
0.9<|M2|<1.7
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記条件0.03<|M3|<0.2に代えて、
0.04<|M3|<0.16
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の結像光学系。
前記第1面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記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するための請求項1乃至14のいずれか1項に記載の結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
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に一括的に投影露光することを特徴とする請求項15に記載の露光装置。
請求項15または16に記載の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
 前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
 前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
Description:
結像光学系、露光装置、および バイス製造方法

 本発明は、結像光学系、露光装置、およ デバイス製造方法に関し、特に半導体素子 液晶表示素子などのデバイスをフォトリソ ラフィ工程で製造する際に使用される露光 置に好適な投影光学系に関するものである

 半導体素子等を製造するためのフォトリ グラフィ工程において、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 感光性基板(フォトレジストが塗布されたウ ハ、ガラスプレート等)上に投影露光する露 光装置が使用されている。露光装置では、半 導体素子等の集積度が向上するにつれて、投 影光学系に要求される解像力(解像度)が益々 まっている。投影光学系の解像力に対する 求を満足するには、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NAを大きくする必要がある。そこで、投影 学系と感光性基板との間の光路中に屈折率 高い液体のような媒質を満たすことにより 側開口数の増大を図る液浸技術が知られて る。

 一般に、像側開口数の大きな投影光学系 は、液浸系に限定されることなく乾燥系に いても、ペッツバール条件を成立させて像 平坦性を得るという観点から反射屈折型の 像光学系の採用が望ましく、あらゆる微細 ターンへの対応力の観点から有効視野(ひい ては有効結像領域)が光軸を含まない軸外視 型の結像光学系の採用が望ましい。従来、 光装置に好適な軸外視野型で反射屈折型の 像光学系が種々提案されている(たとえば特 文献1を参照)。

米国再発行特許発明第RE38438号明細書

 露光装置では、半導体回路の微細化に伴 て、マスクパターンも微細化を続けている しかしながら、マスクパターンの微細化は マスクの製造コストの増加を招き、1枚のマ スクを用いて大量に生産することのない多品 種少量生産の半導体においては、チップコス トの増加も招くことになる。そこで、マスク パターンの微細化を伴うことなく半導体回路 の微細化を実現するために、投影光学系の投 影倍率(結像倍率)の絶対値を小さく設定する とが考えられる。ただし、投影光学系に対 てマスクおよび感光性基板を相対移動させ つ1つのショット領域にパターンを走査露光 する走査型の露光装置において投影光学系の 倍率の絶対値を小さく設定すると、マスクを 走査するためのマスクステージのスピード律 束により、スループットの低下が避けられな くなる。

 一方、感光性基板上の1つのショット領域 にマスクパターンを一括露光する一括型の露 光装置の場合、投影光学系の投影倍率の絶対 値を小さく設定しても、スループットの低下 を避けることができる。ただし、特許文献1 どに開示された従来の軸外視野型で反射屈 型の結像光学系では、反射鏡で反射された の光路と当該反射鏡へ入射する光の光路と 分離する都合上、比較的細長い矩形形状ま は円弧状の有効結像領域(有効投影領域)しか 確保することができず、走査型の露光装置に 適用することはできても、一括型の露光装置 に適用することは実際上困難である。

 本発明は、前述の課題に鑑みてなされた のであり、たとえば一括型の露光装置に適 た形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率 絶対値の小さい高開口数で反射屈折型の結 光学系を提供することを目的とする。また 本発明は、一括型の露光装置に適した形状 有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値 小さい高開口数で反射屈折型の結像光学系 用いて、微細パターンを高精度に且つ高ス ープットで投影露光することのできる露光 置を提供することを目的とする。

 前記課題を解決するために、本発明の第1形 態では、第1面の像を第2面に形成する結像光 系において、前記第1面と光学的に共役な第 1共役位置と前記第1面との間に配置された第1 結像系と、前記第1共役位置と光学的に共役 第2共役位置と前記第1共役位置との間に配置 された第2結像系と、前記第2共役位置と前記 2面との間に配置された第3結像系とを備え 前記第1結像系の結像倍率をM1とし、前記第2 像系の結像倍率をM2とし、前記第3結像系の 像倍率をM3とするとき、
0.8<|M1|<2
0.8<|M2|<2
0.03<|M3|<0.2
の条件を満足することを特徴とする結像光学 系を提供する。

 本発明の第2形態では、前記第1面に設定 れた所定のパターンからの光に基づいて、 記パターンの像を前記第2面に設定された感 性基板上に投影するための第1形態の結像光 学系を備えていることを特徴とする露光装置 を提供する。

 本発明の第3形態では、第2形態の露光装置 用いて前記所定のパターンを前記感光性基 に露光する露光工程と、
 前記所定のパターンが転写された前記感光 基板を現像し、前記パターンに対応する形 のマスク層を前記感光性基板の表面に形成 る現像工程と、
 前記マスク層を介して前記感光性基板の表 を加工する加工工程とを含むことを特徴と るデバイス製造方法を提供する。

 本発明では、3回結像型で反射屈折型の結 像光学系において、屈折型の第1結像系の結 倍率、反射面を備える第2結像系の結像倍率 および屈折型の第3結像系の結像倍率が、そ れぞれ所要の条件式を満足している。その結 果、結像光学系全体の結像倍率の絶対値を例 えば1/8程度に小さく設定しても、比較的大き く且つ正方形に近い矩形形状(すなわち一括 の露光装置に適した形状)の有効結像領域を 保することができる。

 こうして、本発明では、たとえば一括型 露光装置に適した形状の有効結像領域を有 且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数で 射屈折型の結像光学系を実現することがで る。また、本発明の露光装置では、一括型 露光装置に適した形状の有効結像領域を有 且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数で 射屈折型の結像光学系を用いて、微細パタ ンを高精度に且つ高スループットで投影露 することができ、ひいては良好なデバイス 高精度に且つ高スループットで製造するこ ができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の 成を概略的に示す図である。 矩形形状の露光領域と光軸との位置関 を示す図である。 境界レンズとウェハとの間の構成を模 的に示す図である。 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1実施例における球面収差、像面湾曲 、歪曲収差を示す図である。 第1実施例の投影光学系における横収差 を示す図である。 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2実施例における球面収差、像面湾曲 、歪曲収差を示す図である。 第2実施例の投影光学系における横収差 を示す図である。 半導体デバイスを得る際の手法のフロ ーチャートである。 液晶表示素子を得る際の手法のフロー チャートである。

符号の説明

R レチクル(マスク)
RST レチクルステージ
PL 投影光学系
Lb 境界レンズ
Lm 液体(純水)
W ウェハ
1 照明光学系
14 主制御系
21 給排水機構

 本発明の結像光学系は、第1面(物体面)か の光に基づいて第1中間像を形成する屈折型 の第1結像系と、反射面を備えて第1中間像か の光に基づいて第2中間像を形成する第2結 系と、第2中間像からの光に基づいて最終像 第2面(像面)上に形成する屈折型の第3結像系 とを備えている。すなわち、本発明の結像光 学系は、3回結像型で反射屈折型の結像光学 である。

 本発明では、上述の基本構成を有する3回結 像型で反射屈折型の結像光学系において、第 1結像系の結像倍率M1、第2結像系の結像倍率M2 、および第3結像系の結像倍率M3が、次の条件 式(1)~(3)をそれぞれ満足する。
0.8<|M1|<2  (1)
0.8<|M2|<2  (2)
0.03<|M3|<0.2  (3)

 条件式(1)の上限値を上回ると、第1結像系 の結像倍率の絶対値|M1|が大きくなり過ぎて 第2結像系において最初に光線が入射する第1 反射鏡への入射光の光線高さが大きくなる。 その結果、鏡筒のサイズが大きくなり、ひい ては光学系の製造が困難になる。また、歪曲 収差の補正が困難になるとともに、瞳の球面 収差の補正も困難になる。なお、本発明の効 果をさらに良好に発揮するために、条件式(1) の上限値を1.7に設定してもよい。

 条件式(1)の下限値を下回ると、第1結像系 の結像倍率の絶対値|M1|が小さくなり過ぎて 第1結像系を介して形成される第1中間像から の光束のNAが大きくなり、第2結像系において 最初に光線が入射する第1反射鏡での光線分 が困難になる。その結果、収差補正する光 の像高を大きくせざるを得なくなり、コマ 差、非点収差、歪曲収差などの補正が困難 なる。なお、本発明の効果をさらに良好に 揮するために、条件式(1)の下限値を0.9に設 してもよい。

 条件式(2)の上限値を上回ると、第2結像系 の結像倍率の絶対値|M2|が大きくなり過ぎて 第2結像系において2番目に光線が入射する第 2反射鏡への入射光の光線高さが大きくなる その結果、鏡筒のサイズが大きくなり、ひ ては光学系の製造が困難になる。また、歪 収差の補正が困難になるとともに、瞳の球 収差の補正も困難になる。なお、本発明の 果をさらに良好に発揮するために、条件式(2 )の上限値を1.7に設定してもよい。

 条件式(2)の下限値を下回ると、第2結像系 の結像倍率の絶対値|M2|が小さくなり過ぎて 第2結像系を介して形成される第2中間像から の光束のNAが大きくなり、第2結像系において 2番目に光線が入射する第2反射鏡での光線分 が困難になる。その結果、収差補正する光 の像高を大きくせざるを得なくなり、コマ 差、非点収差、歪曲収差などの補正が困難 なる。なお、本発明の効果をさらに良好に 揮するために、条件式(2)の下限値を0.9に設 してもよい。

 条件式(1)および(2)を満足する本発明の結 光学系において、所望の縮小倍率(例えば結 像光学系全体の結像倍率の絶対値β=1/8程度) 得るには、第3結像系の結像倍率の絶対値|M3| が条件式(3)を満足することが必要になる。第 3結像系の結像倍率の絶対値|M3|が条件式(3)を 足しない場合には、第1結像系の結像倍率の 絶対値|M1|および第2結像系の結像倍率の絶対 |M2|を条件式(1)および条件式(2)の範囲内に設 定することができなくなり、上述のような収 差補正上の不具合が生じる。なお、本発明の 効果をさらに良好に発揮するために、条件式 (3)の上限値を0.16に設定し、下限値を0.04に設 してもよい。

 こうして、本発明では、上述の基本構成 有する3回結像型で反射屈折型の結像光学系 において、結像光学系全体の結像倍率の絶対 値βを例えば1/8程度に小さく設定しても、比 的大きく且つ正方形に近い矩形形状(すなわ ち一括型の露光装置に適した形状)の有効結 領域を確保することができる。すなわち、 発明では、たとえば一括型の露光装置に適 た形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率 絶対値の小さい高開口数で反射屈折型の結 光学系を実現することができる。

 また、本発明の露光装置では、一括型の 光装置に適した形状の有効結像領域を有し つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数で反 屈折型の結像光学系を用いて、微細パター を高精度に且つ高スループットで投影露光 ることができる。なお、本発明の結像光学 では、像面との間の光路を液体で満たすこ が可能であってもよい。このように像側に 浸領域が形成された液浸型の光学系を採用 ることにより、大きな実効的な像側開口数 確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を 保することができる。

 本発明の実施形態を、添付図面に基づい 説明する。図1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。 図1では、X軸およびY軸がウェハWに対して平 な方向に設定され、Z軸がウェハWに対して直 交する方向に設定されている。さらに具体的 には、XY平面が水平面に平行に設定され、+Z が鉛直方向に沿って上向きに設定されてい 。

 本実施形態の露光装置は、図1に示すよう に、たとえば露光光源であるArFエキシマレー ザ光源を含み、オプティカル・インテグレー タ(ホモジナイザー)、視野絞り、コンデンサ ンズ等から構成される照明光学系1を備えて いる。光源から射出された波長193nmの紫外パ ス光からなる露光光(露光ビーム)ILは、照明 光学系1を通過し、レチクル(マスク)Rを照明 る。レチクルRには転写すべきパターンが形 されており、X方向に沿って長辺を有し且つ Y方向に沿って短辺を有する矩形形状のパタ ン領域が照明される。

 レチクルRを通過した光は、3回結像型で 射屈折型の結像光学系である液浸型の投影 学系PLを介して、フォトレジストが塗布され たウェハ(感光性基板)W上の露光領域(ショッ 領域)に所定の縮小投影倍率でレチクルパタ ンを形成する。すなわち、レチクルR上での 矩形形状の照明領域に光学的に対応するよう に、ウェハW上ではX方向に沿って長辺を有し つY方向に沿って短辺を有する矩形形状の露 光領域にパターン像が形成される。

 図2は、本実施形態においてウェハ上に形 成される矩形形状の露光領域と光軸との位置 関係を示す図である。本実施形態では、図2 示すように、光軸AXを中心とした半径Bを有 る円形状の領域(イメージサークル)IF内にお て、光軸AXからY方向に軸外し量Aだけ離れた 位置に所望の大きさを有する矩形形状の露光 領域ERが設定される。露光領域ERのX方向の長 はLXであり、そのY方向の長さはLYである。 示を省略したが、レチクルR上では、矩形形 の露光領域ERに対応して、光軸AXからY方向 軸外し量Aに対応する距離だけ離れた位置に 光領域ERに対応した大きさおよび形状を有 る矩形形状の照明領域が形成される。

 レチクルRはレチクルステージRST上におい てXY平面に平行に保持され、レチクルステー RSTにはレチクルRをX方向、Y方向および回転 向に微動させる機構が組み込まれている。 チクルステージRSTは、レチクルレーザ干渉 (不図示)によってX方向、Y方向および回転方 向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制 御される。ウェハWは、ウェハホルダ(不図示) を介してZステージ9上においてXY平面に平行 固定されている。

 また、Zステージ9は、投影光学系PLの像面 と実質的に平行なXY平面に沿って移動するXY テージ10上に固定されており、ウェハWのフ ーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角を制 する。Zステージ9は、Zステージ9上に設けら た移動鏡12を用いるウェハレーザ干渉計13に よってX方向、Y方向および回転方向の位置が アルタイムに計測され、且つ制御される。 た、XYステージ10は、ベース11上に載置され おり、ウェハWのX方向、Y方向および回転方 を制御する。

 一方、本実施形態の露光装置に設けられ 主制御系14は、レチクルレーザ干渉計によ 計測された計測値に基づいてレチクルRのX方 向、Y方向および回転方向の位置の調整を行 。即ち、主制御系14は、レチクルステージRST に組み込まれている機構に制御信号を送信し 、レチクルステージRSTを微動させることによ りレチクルRの位置調整を行う。また、主制 系14は、オートフォーカス方式及びオートレ ベリング方式によりウェハW上の表面を投影 学系PLの像面に合わせ込むため、ウェハWの ォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角の 整を行う。

 即ち、主制御系14は、ウェハステージ駆 系15に制御信号を送信し、ウェハステージ駆 動系15によりZステージ9を駆動させることに りウェハWのフォーカス位置および傾斜角の 整を行う。更に、主制御系14は、ウェハレ ザ干渉計13により計測された計測値に基づい てウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位 置の調整を行う。即ち、主制御系14は、ウェ ステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウ ハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆 させることによりウェハWのX方向、Y方向お び回転方向の位置調整を行う。

 露光時には、レチクルRのパターン像が、 ウェハW上の所定のショット領域内に一括的 投影露光される。その後、主制御系14は、ウ ェハステージ駆動系15に制御信号を送信し、 ェハステージ駆動系15によりXYステージ10を 動させることによりウェハW上の別のショッ ト領域を露光位置にステップ移動させる。こ のように、ステップ・アンド・リピート方式 により、レチクルRのパターン像をウェハW上 一括露光する動作を繰り返す。

 図3は、本実施形態の各実施例における境 界レンズとウェハとの間の構成を模式的に示 す図である。本実施形態では、図3に示すよ に、境界レンズLbとウェハWとの間の光路が 体Lmで満たされている。境界レンズLbは、レ クルR側に凸面を向け且つウェハW側に平面 向けた正レンズである。本実施形態では、 1に示すように、給排水機構21を用いて、境 レンズLbとウェハWとの間の光路中において 体Lmを循環させている。本実施形態では、液 体Lmとして、半導体製造工場等で容易に大量 入手できる純水(脱イオン水)を用いている

 投影光学系PLの境界レンズLbとウェハWと 間の光路中に液体Lmを満たし続けるには、た とえば国際公開番号WO99/49504号公報に開示さ た技術や、特開平10-303114号公報に開示され 技術などを用いることができる。国際公開 号WO99/49504号公報に開示された技術では、液 供給装置から供給管および排出ノズルを介 て所定の温度に調整された液体を境界レン LbとウェハWとの間の光路を満たすように供 し、液体供給装置により回収管および流入 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10-303114号公報に開示された 術では、液体を収容することができるよう ウェハホルダテーブルを容器状に構成し、 の内底部の中央において(液体中において) ェハWを真空吸着により位置決め保持する。 た、投影光学系PLの鏡筒先端部が液体中に し、ひいては境界レンズLbのウェハ側の光学 面が液体中に達するように構成する。このよ うに、浸液としての液体を微小流量で循環さ せることにより、防腐、防カビ等の効果によ り液体の変質を防ぐことができる。また、露 光光の熱吸収による収差変動を防ぐことがで きる。

 本実施形態の各実施例において、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 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 し、n次の非球面係数をC n としたとき、以下の数式(a)で表される。後述 の表(1)および(2)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 ている。
z=(y 2 /r)/[1+{1-(1+κ)・y 2 /r 2 } 1/2 ]+C 4 ・y 4
  +C 6 ・y 6 +C 8 ・y 8 +C 10 ・y 10 +C 12 ・y 12 +C 14 ・y 14
  +C 16 ・y 16   (a)

 また、本実施形態の各実施例において、 影光学系PLは、物体面(第1面)に配置された チクルRのパターンの第1中間像を形成するた めの第1結像系G1と、第1中間像からの光に基 いてレチクルパターンの第2中間像(第1中間 の像であってレチクルパターンの二次像)を 成するための第2結像系G2と、第2中間像から の光に基づいて像面(第2面)に配置されたウェ ハW上にレチクルパターンの最終像(レチクル ターンの縮小像)を形成するための第3結像 G3とを備えている。第1結像系G1および第3結 系G3はともに屈折型の光学系であり、第2結 系G2は互いに対向するように配置された一対 の凹面反射鏡CM1およびCM2からなる反射型の光 学系である。

 また、各実施例の投影光学系PLでは、第1 像系G1、第2結像系G2および第3結像系G3が、 えば鉛直方向に沿って直線状に延びる共通 光軸AXを有する。換言すれば、第1結像系G1、 第2結像系G2および第3結像系G3は、互いに共軸 である。こうして、レチクルR、ウェハW、第1 結像系G1を構成するすべての光透過部材およ 第3結像系G3を構成するすべての光透過部材 、重力方向と直交する面すなわち水平面に って互いに平行に配置されている。また、 実施例において、投影光学系PLは、物体側 よび像側の双方にほぼテレセントリックに 成されている。

[第1実施例]
 図4は、本実施形態の第1実施例にかかる投 光学系のレンズ構成を示す図である。図4を 照すると、第1実施例にかかる投影光学系PL おいて第1結像系G1は、レチクル側から順に 平行平面板P1と、ウェハ側に非球面を向け 正レンズL11と、レチクル側に凸面を向けた メニスカスレンズL12と、レチクル側に凸面 向けた正メニスカスレンズL13と、レチクル に凸面を向けた正メニスカスレンズL14と、 凸レンズL15と、レチクル側に凸面を向けた メニスカスレンズL16と、レチクル側に凹面 向けた負メニスカスレンズL17と、ウェハ側 非球面を向けたレンズL18と、レチクル側に 面を向けた正メニスカスレンズL19と、レチ ル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL110 、レチクル側に非球面を向けた正レンズL111 とにより構成されている。

 第2結像系G2は、光の進行往路に沿って光 入射側から順に、入射側に非球面形状の凹 を向けた第1凹面反射鏡CM1と、入射側に非球 面形状の凹面を向けた第2凹面反射鏡CM2とに り構成されている。換言すると、第2結像系G 2は、互いに対向するように配置された一対 凹面反射鏡CM1とCM2とにより構成されている

 第3結像系G3は、レチクル側(すなわち光の 入射側)から順に、レチクル側に凸面を向け 正メニスカスレンズL31と、ウェハ側に非球 形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL32 、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両 レンズL33と、ウェハ側に非球面形状の凸面 向けた正メニスカスレンズL34と、レチクル に非球面形状の凹面を向けた負メニスカス ンズL35と、レチクル側に非球面形状の凹面 向けた正メニスカスレンズL36と、レチクル に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズL37 、レチクル側に凹面を向けた正メニスカス ンズL38と、両凸レンズL39と、投影光学系PLの 開口数を変更するための可変開口絞りASと、 ェハ側に平面を向けた平凸レンズL310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L311と、ウェハ側に非球面形状の 面を向けた正メニスカスレンズL312と、ウェ 側に平面を向けた平凸レンズL313(境界レン Lb)とにより構成されている。

 第1実施例では、境界レンズLbとウェハWとの 間の光路に、使用光(露光光)であるArFエキシ レーザ光(中心波長λ=193.306nm)に対して1.435876 0の屈折率を有する純水(Lm)が満たされている また、境界レンズLbを含むすべての光透過 材が、使用光の中心波長に対して1.5603261の 折率を有する石英(SiO 2 )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)の主要諸元に いて、λは露光光の中心波長を、βは投影倍 率(全系の結像倍率)の大きさ(絶対値)を、NAは 像側(ウェハ側)開口数を、BはウェハW上での メージサークルIFの半径(最大像高)を、Aは露 光領域ERの軸外し量を、LXは露光領域ERのX方 に沿った寸法(長辺の寸法)を、LYは露光領域E RのY方向に沿った寸法(短辺の寸法)をそれぞ 表している。

 また、表(1)の光学部材諸元において、面 号は物体面(第1面)であるレチクル面から像 (第2面)であるウェハ面への光線の進行する 路に沿った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 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 れ示している。なお、表(1)における表記は 以降の表(2)においても同様である。

               表(1)
(主要諸元)
λ=193.306nm
β=1/8
NA=1.3
B=17.5mm
A=2mm
LX=16.5mm
LY=13mm

(光学部材諸元)
面番号   r      d      n     光学 材
   (レチクル面)  30.000
1      ∞     8.000   1.5603261   (P1)
2      ∞     3.000
3    281.524    44.425   1.5603261   (L11)
4*   6304.702    1.000
5    535.226    26.268   1.5603261   (L12)
6    2042.624    2.179
7    514.833    30.178   1.5603261   (L13)
8    8900.237    13.253
9    176.189    37.760   1.5603261   (L14)
10    316.462    18.609
11    820.595    21.568   1.5603261   (L15)
12   -1871.727    40.144
13    244.560    18.612   1.5603261   (L16)
14   2797.080    22.981
15   -317.081    12.000   1.5603261   (L17)
16   -599.622    1.000
17   -4345.651    15.000   1.5603261   (L18)
18*   -623.618    7.705
19   -247.522    20.625   1.5603261   (L19)
20   -172.529    14.886
21   -1200.542    20.000   1.5603261   (L110)
22   -399.728    1.000
23*  -3380.520    55.000   1.5603261   (L111)
24   -168.314    44.360
25*   282.356   336.278          (CM1)
26*   -257.961    20.000          (CM2)
27    177.263    39.207   1.5603261   (L31)
28    250.595   111.529
29   1627.882    25.000   1.5603261   (L32)
30*   105.608    50.419
31   -341.126    19.720   1.5603261   (L33)
32*   201.582    31.730
33   -487.394    15.000   1.5603261   (L34)
34*   -294.551    39.124
35*   -687.854    12.000   1.5603261   (L35)
36   -1352.245    17.149
37*   -448.801    60.392   1.5603261   (L36)
38   -178.544    27.466
39*   5491.140    40.434   1.5603261   (L37)
40   -614.606    1.000
41   -1456.883    49.774   1.5603261   (L38)
42   -432.005    3.782
43   1180.673    40.916   1.5603261   (L39)
44   -1052.283    5.745
45     ∞     5.746          (AS)
46    315.965    61.491   1.5603261   (L310)
47     ∞     17.205
48    186.588    50.220   1.5603261   (L311)
49*   472.768    1.000
50    120.926    47.947   1.5603261   (L312)
51*   341.002    1.000
52    84.288    56.172   1.5603261   (L313:Lb)
53     ∞     3.000   1.4358760   (Lm)
   (ウェハ面)

(非球面データ)
4面: κ=0
C 4 =1.773740×10 -8    C 6 =-2.712955×10 -13
C 8 =1.672971×10 -17   C 10 =-6.556591×10 -22
C 12 =2.646746×10 -26   C 14 =-6.172415×10 -31
C 16 =7.011000×10 -36

18面: κ=0
C 4 =1.797982×10 -7    C 6 =1.045443×10 -11
C 8 =-4.008106×10 -15   C 10 =6.521334×10 -19
C 12 =-9.961646×10 -23   C 14 =1.304304×10 -26
C 16 =-8.508240×10 -31

23面: κ=0
C 4 =2.907195×10 -8    C 6 =5.489970×10 -13
C 8 =-1.843491×10 -16   C 10 =1.450339×10 -20
C 12 =-7.113591×10 -25   C 14 =2.188614×10 -29
C 16 =-3.236499×10 -34

25面: κ=-3.401919×10 -1
C 4 =-7.668009×10 -10    C 6 =-5.768256×10 -15
C 8 =-1.235234×10 -20   C 10 =-3.874191×10 -26
C 12 =-5.810164×10 -30   C 14 =1.060780×10 -34
C 16 =-7.218893×10 -40

26面: κ=-1.675903×10 -1
C 4 =4.715829×10 -10    C 6 =6.310549×10 -15
C 8 =7.059017×10 -20   C 10 =-3.235909×10 -25
C 12 =4.916326×10 -29   C 14 =-7.266564×10 -34
C 16 =8.422170×10 -39

30面: κ=0
C 4 =-1.232920×10 -7    C 6 =-8.987161×10 -14
C 8 =-1.970289×10 -16   C 10 =-7.867015×10 -21
C 12 =-3.622728×10 -25   C 14 =-2.129891×10 -29
C 16 =-1.902778×10 -33

32面: κ=0
C 4 =1.115835×10 -7    C 6 =-6.257146×10 -12
C 8 =-6.708189×10 -17   C 10 =3.414395×10 -20
C 12 =-1.719883×10 -24   C 14 =8.297704×10 -29
C 16 =-9.267285×10 -33

34面: κ=0
C 4 =-2.499642×10 -8    C 6 =5.647136×10 -12
C 8 =-4.663736×10 -17   C 10 =2.495244×10 -20
C 12 =-3.453021×10 -24   C 14 =4.123744×10 -28
C 16 =-2.691373×10 -32

35面: κ=0
C 4 =-9.311896×10 -8    C 6 =1.721970×10 -12
C 8 =-3.659506×10 -17   C 10 =8.942724×10 -21
C 12 =-6.654624×10 -25   C 14 =6.941057×10 -29
C 16 =-2.449999×10 -33

37面: κ=0
C 4 =4.886924×10 -9    C 6 =1.026475×10 -12
C 8 =-4.517936×10 -17   C 10 =-1.590462×10 -21
C 12 =-2.054763×10 -27   C 14 =6.198944×10 -30
C 16 =-2.142254×10 -34

39面: κ=0
C 4 =4.059477×10 -9    C 6 =-1.381500×10 -13
C 8 =-8.915583×10 -19   C 10 =1.397321×10 -22
C 12 =-2.183253×10 -27  C 14 =0
C 16 =1.435636×10 -37

49面: κ=0
C 4 =6.613743×10 -9    C 6 =3.893491×10 -15
C 8 =-3.733304×10 -17   C 10 =2.277028×10 -21
C 12 =-2.637163×10 -26   C 14 =-1.072989×10 -30
C 16 =2.825371×10 -35

51面: κ=0
C 4 =4.019193×10 -8    C 6 =3.323708×10 -12
C 8 =-3.129836×10 -16   C 10 =2.775896×10 -20
C 12 =-2.210986×10 -24   C 14 =1.064010×10 -28
C 16 =-2.558382×10 -33

(条件対応値)
(1)|M1|=1.347
(2)|M2|=1.133
(3)|M3|=0.082

 図5は、第1実施例の投影光学系における 面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す である。図6は、第1実施例の投影光学系にお ける横収差を示す図である。収差図において 、NAは投影光学系PLの像側(ウェハ側)開口数を 、Yは像高(mm)を示している。図5および図6の 差図から明らかなように、第1実施例では、 常に大きな像側開口数(NA=1.3)および比較的 きく且つ正方形に近い矩形形状の露光領域ER (16.5mm×13mm)を確保しているにもかかわらず、 長が193.306nmのエキシマレーザ光に対して諸 差が良好に補正されていることがわかる。

[第2実施例]
 図7は、本実施形態の第2実施例にかかる投 光学系のレンズ構成を示す図である。図7を 照すると、第2実施例にかかる投影光学系PL おいて、第1結像系G1は、レチクル側から順 、平行平面板P1と、ウェハ側に非球面形状 凹面を向けた正メニスカスレンズL11と、両 レンズL12と、両凸レンズL13と、両凸レンズL1 4と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカ レンズL15と、レチクル側に凸面を向けた正 ニスカスレンズL16と、レチクル側に非球面 向けた正レンズL17と、両凹レンズL18と、レ クル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1 9と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカ レンズL110と、レチクル側に非球面形状の凹 を向けたメニスカスレンズL111とにより構成 されている。

 第2結像系G2は、光の進行往路に沿って光 入射側から順に、入射側に非球面形状の凹 を向けた第1凹面反射鏡CM1と、入射側に非球 面形状の凹面を向けた第2凹面反射鏡CM2とに り構成されている。換言すると、第2結像系G 2は、互いに対向するように配置された一対 凹面反射鏡CM1とCM2とにより構成されている

 第3結像系G3は、レチクル側(すなわち光の 入射側)から順に、レチクル側に凹面を向け 正メニスカスレンズL31と、ウェハ側に非球 形状の凹面を向けた両凹レンズL32と、ウェ 側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズL3 3と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた メニスカスレンズL34と、レチクル側に非球 形状の凹面を向けた負メニスカスレンズL35 、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた メニスカスレンズL36と、レチクル側に非球 を向けた正レンズL37と、両凸レンズL38と、 凸レンズL39と、投影光学系PLの開口数を変更 するための可変開口絞りASと、ウェハ側に平 を向けた平凸レンズL310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L31 1と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた メニスカスレンズL312と、ウェハ側に平面を けた平凸レンズL313(境界レンズLb)とにより 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LbとウェハWとの間の光路に、使 光であるArFエキシマレーザ光(中心波長λ=193. 306nm)に対して1.4358760の屈折率を有する純水(Lm )が満たされている。また、境界レンズLbを含 むすべての光透過部材が、使用光の中心波長 に対して1.5603261の屈折率を有する石英により 形成されている。次の表(2)に、第2実施例に かる投影光学系PLの諸元の値を掲げる。

               表(2)
(主要諸元)
λ=193.306nm
β=1/8
NA=1.3
B=17.5mm
A=2mm
LX=16.5mm
LY=13mm

(光学部材諸元)
面番号   r      d      n     光学 材
   (レチクル面)  30.000
1      ∞     8.000   1.5603261   (P1)
2      ∞     3.000
3    354.118    25.000   1.5603261   (L11)
4*    482.658    21.715
5    1539.378    39.910   1.5603261   (L12)
6    -512.239    1.000
7    1224.052    30.443   1.5603261   (L13)
8    -916.651    41.382
9    1444.324    30.983   1.5603261   (L14)
10   -532.385    72.845
11   -437.737    17.818   1.5603261   (L15)
12   -300.049    1.000
13    172.952    19.229   1.5603261   (L16)
14    627.068    6.458
15*   865.020    60.101   1.5603261   (L17)
16   -143.465    1.000
17   -213.025    15.000   1.5603261   (L18)
18   4814.255    4.756
19    867.139    18.000   1.5603261   (L19)
20   13190.353    6.620
21   -448.309    26.866   1.5603261   (L110)
22   -116.198    8.429
23*   -101.161    54.543   1.5603261   (L111)
24   -196.241    28.437
25*   290.405   371.980          (CM1)
26*   -269.122    77.166          (CM2)
27   -771.521    20.720   1.5603261   (L31)
28   -336.553    4.021
29   -303.297    25.000   1.5603261   (L32)
30*   297.950    84.529
31   -382.946    12.000   1.5603261   (L33)
32*   152.462    43.968
33   -606.760    17.628   1.5603261   (L34)
34*   -298.594    43.605
35*   -253.854    23.167   1.5603261   (L35)
36   -319.569    12.332
37*   -488.145    58.760   1.5603261   (L36)
38   -170.040    19.929
39*  -6353.318    25.000   1.5603261   (L37)
40   -940.511    1.000
41    709.837    49.046   1.5603261   (L38)
42   -777.441    1.000
43    464.646    49.037   1.5603261   (L39)
44   -1702.000    1.000
45     ∞     1.000          (AS)
46    440.106    38.516   1.5603261   (L310)
47     ∞     1.000
48    166.329    48.192   1.5603261   (L311)
49*   373.829    1.000
50    156.640    36.083   1.5603261   (L312)
51*   395.371    1.000
52    68.768    56.786   1.5603261   (L313:Lb)
53     ∞     3.000   1.4358760   (Lm)
   (ウェハ面)

(非球面データ)
4面: κ=0
C 4 =1.212210×10 -8    C 6 =-3.845009×10 -13
C 8 =5.119436×10 -18   C 10 =6.474790×10 -23
C 12 =-1.997456×10 -27  C 14 =1.323078×10 -32
C 16 =0

15面: κ=0
C 4 =-3.850630×10 -7    C 6 =-5.281084×10 -13
C 8 =-2.568295×10 -15   C 10 =1.930263×10 -18
C 12 =-3.406780×10 -22  C 14 =1.973551×10 -26
C 16 =0

23面: κ=0
C 4 =1.329704×10 -7    C 6 =1.216643×10 -11
C 8 =3.346355×10 -16   C 10 =4.147910×10 -21
C 12 =7.373225×10 -24   C 14 =-9.486592×10 -28
C 16 =9.606865×10 -32

25面: κ=-2.665106×10 -1
C 4 =-1.066975×10 -10    C 6 =-7.672457×10 -16
C 8 =-5.590667×10 -21   C 10 =6.905673×10 -27
C 12 =-6.239338×10 -31  C 14 =2.454988×10 -36
C 16 =0

26面: κ=-2.588777×10 -1
C 4 =-1.819317×10 -10    C 6 =-1.486666×10 -15
C 8 =-8.748792×10 -21   C 10 =-1.655271×10 -25
C 12 =1.120376×10 -30  C 14 =-2.083659×10 -35
C 16 =0

30面: κ=0
C 4 =-1.043858×10 -7    C 6 =1.979297×10 -12
C 8 =8.574530×10 -18   C 10 =-6.571971×10 -22
C 12 =-1.629028×10 -25  C 14 =1.097130×10 -29
C 16 =0

32面: κ=0
C 4 =1.239136×10 -7    C 6 =-7.350385×10 -12
C 8 =-4.464856×10 -16   C 10 =2.806543×10 -20
C 12 =5.670647×10 -24   C 14 =-5.859490×10 -28
C 16 =1.451485×10 -32

34面: κ=0
C 4 =-1.865339×10 -8    C 6 =1.579588×10 -12
C 8 =8.017181×10 -17   C 10 =4.868532×10 -21
C 12 =-4.300977×10 -25   C 14 =8.949767×10 -29
C 16 =-6.012233×10 -33

35面: κ=0
C 4 =-8.610510×10 -8    C 6 =-2.359035×10 -12
C 8 =-9.671128×10 -18   C 10 =-4.677184×10 -21
C 12 =-4.359344×10 -25   C 14 =2.838307×10 -29
C 16 =-2.364090×10 -33

37面: κ=0
C 4 =-1.282338×10 -8    C 6 =1.229961×10 -12
C 8 =-6.809619×10 -17   C 10 =8.124958×10 -22
C 12 =2.350885×10 -26  C 14 =-1.033414×10 -30
C 16 =0

39面: κ=0
C 4 =3.207823×10 -9    C 6 =-1.834369×10 -13
C 8 =7.902094×10 -19   C 10 =1.077742×10 -22
C 12 =-1.743502×10 -27   C 14 =0
C 16 =0

49面: κ=0
C 4 =-2.954763×10 -9    C 6 =3.113771×10 -13
C 8 =-8.095129×10 -17   C 10 =6.387662×10 -21
C 12 =-1.436563×10 -25   C 14 =-1.622621×10 -30
C 16 =9.661656×10 -35

51面: κ=0
C 4 =3.487417×10 -8    C 6 =4.154451×10 -12
C 8 =-3.161584×10 -16   C 10 =2.815056×10 -20
C 12 =-2.499851×10 -24   C 14 =1.307082×10 -28
C 16 =-3.703232×10 -33

(条件対応値)
(1)|M1|=1.386
(2)|M2|=1.529
(3)|M3|=0.059

 図8は、第2実施例の投影光学系における 面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す である。図9は、第2実施例の投影光学系にお ける横収差を示す図である。収差図において 、NAは投影光学系PLの像側(ウェハ側)開口数を 、Yは像高(mm)を示している。図8および図9の 差図から明らかなように、第2実施例におい も第1実施例と同様に、非常に大きな像側開 口数(NA=1.3)および比較的大きく且つ正方形に い矩形形状の露光領域ER(16.5mm×13mm)を確保し ているにもかかわらず、波長が193.306nmのエキ シマレーザ光に対して諸収差が良好に補正さ れていることがわかる。

 本実施形態の投影光学系PLでは、液浸型 結像光学系を採用しているので、大きな像 開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結 領域を確保することができる。すなわち、 実施例では、中心波長が193.306nmのArFエキシ レーザ光に対して、1.3の高い像側開口数を 保するとともに、16.5mm×13mmの矩形形状の有 結像領域を確保することができ、たとえば16 .5mm×13mmの矩形形状の露光領域ER内に回路パタ ーンを高精度に且つ高スループットで一括露 光することができる。

 なお、上述の実施形態では、3回結像型で 反射屈折型の結像光学系において、第2結像 G2が、互いに対向するように配置された一対 の凹面反射鏡CM1およびCM2により構成されてい る。しかしながら、これに限定されることな く、第2結像系G2については様々な構成例が可 能である。例えば、2つの反射鏡を有する光 系や、反射面を備える光学系として、第2結 系G2を構成することもできる。また、上述 実施形態では、互いに対向するように配置 れた一対の凹面反射鏡CM1およびCM2の間の光 にはレンズなどの屈折部材が配置されてい いが、この間の光路に屈折部材を配置して よい。

 また、上述の実施形態では、液浸型の結 光学系に対して本発明を適用しているが、 れに限定されることなく、像側の領域に浸 を用いない乾燥型の結像光学系に対しても 様に本発明を適用することができる。また 上述の実施形態では、第1結像系G1と第2結像 系G2と第3結像系G3とが互いに共軸に配置され いる。しかしながら、これに限定されるこ なく、第1結像系G1の光軸と、第2結像系G2の 軸と、第3結像系G3の光軸との配置関係につ ては様々な構成例が可能である。

 また、上述の実施形態のように、液浸型 投影光学系では、その開口数NAが1.0を超え 大きくなる場合がある。従来から露光光と て用いられているランダム偏光光では偏光 果によって結像性能が悪化することもある で、液浸型の投影光学系を用いる場合には 偏光照明で物体としてのマスク(レチクル)を 照明してもよい。その場合、マスク(レチク )のライン・アンド・スペースパターンのラ ンパターンの長手方向に合わせた直線偏光 明を行い、マスク(レチクル)のパターンか は、S偏光成分(TE偏光成分)、すなわちライン パターンの長手方向に沿った偏光方向成分の 回折光が多く射出されるようにするとよい。

 投影光学系PLとウェハW(基板)の表面に塗 されたレジストとの間が液体で満たされて る場合、投影光学系PLとウェハ表面に塗布さ れたレジストとの間が空気(気体)で満たされ いる場合に比べて、コントラストの向上に 与するS偏光成分(TE偏光成分)の回折光のレ スト表面での透過率が高くなるため、投影 学系の開口数NAが1.0を越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、位相シフトマスクや特開平6-188169 公報に開示されているようなラインパター の長手方向に合わせた斜入射照明法(特にダ ポール照明法)等を適宜組み合わせると更に 効果的である。特に、直線偏光照明法とダイ ポール照明法との組み合わせは、ライン・ア ンド・スペースパターンの周期方向が所定の 一方向に限られている場合や、所定の一方向 に沿ってホールパターンが密集している場合 に有効である。例えば、透過率6%のハーフト ン型の位相シフトマスク(ハーフピッチ45nm 度のパターン)を、直線偏光照明法とダイボ ル照明法とを併用して照明する場合、照明 の瞳面においてダイポールを形成する二光 の外接円で規定される照明σを0.95、その瞳 における各光束の半径を0.125σ、投影光学系 PLの開口数をNA=1.2とすると、ランダム偏光光 用いるよりも、焦点深度(DOF)を150nm程度増加 させることができる。

 また、直線偏光照明と小σ照明法(照明系 開口数NAiと投影光学系の開口数NApとの比を すσ値が0.4以下となる照明法)との組み合わ も有効である。

 また、例えばArFエキシマレーザを露光光 し、1/4程度の縮小倍率の投影光学系PLを使 て、微細なライン・アンド・スペースパタ ン(例えば25~50nm程度のライン・アンド・スペ ース)を基板P上に露光するような場合、マス Mの構造(例えばパターンの微細度やクロム 厚み)によっては、Wave guide効果によりマス Mが偏光板として作用し、コントラストを低 させるP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりS 光成分(TE偏光成分)の回折光が多くマスクM ら射出されるようになる。しかしながら、 実施形態のように1/8程度の縮小倍率の投影 学系を用いる場合には、マスク側での開口 NAが小さくなるため、このWave guide効果の影 を無視することができる。なお、ウェハ側 開口数NAをさらに高める場合には、上述の 線偏光照明を用いることが望ましいが、ラ ダム偏光光でマスクMを照明しても高い解像 能を得ることができる。

 更に、マスク(レチクル)のラインパター 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、特開平6-53120号公報に開示さ ているように、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 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( 期方向が異なるライン・アンド・スペース ターンが混在)する場合には、同じく特開平6 -53120号公報に開示されているように、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NAが大きい場合でも い結像性能を得ることができる。

 更に、上述の各種照明法に加えて、例え 特開平4-277612号公報や特開2001-345245号公報に 開示されている累進焦点露光法や、多波長( えば二波長)の露光光を用いて累進焦点露光 と同様の効果を得る多波長露光法を適用す ことも有効である。

 また、上述の実施形態では、液体Lmに接 する境界レンズを、露光光の波長に対する 折率が1.56程度を持つ石英ガラスで形成して るが、石英ガラスよりも高い屈折率を持つ 料で形成しても良い。このとき、液体Lmも 水に代えて、純水よりも高い屈折率を持つ 質を用いる。

 たとえば、境界レンズを形成する材料とし は、使用光の中心波長に対して2.1435の屈折 を有するルテチウム・アルミニウム・ガー ット([Lutetium Aluminum Garnet]LuAG)や、使用光に 対して2.1の屈折率を有する酸化マグネシウム (MgO)、使用光に対して2.7の屈折率を有する酸 カルシウム(CaO)、使用光の中心波長に対し 1.87の屈折率を有するスピネル([crystalline magn esium aluminum spinel]MgAl 2 O 4 )なども用いることができる。そして、液体Lm としては、使用光の中心波長に対して1.5より も大きい屈折率を有する高屈折率液体を用い ることができ、この高屈折率液体として例え ば炭化水素系の媒質(液体)を用いることがで る。

 上述の実施形態の露光装置では、照明装 によってレチクル(マスク)を照明し(照明工 )、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( 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、 実施形態の露光装置を用いて感光性基板と てのウェハ等に所定の回路パターンを形成 ることによって、マイクロデバイスとして 半導体デバイスを得る際の手法の一例につ 図10のフローチャートを参照して説明する。

 先ず、図10のステップ301において、1ロッ のウェハ上に金属膜が蒸着される。次のス ップ302において、その1ロットのウェハ上の 金属膜上にフォトレジストが塗布される。そ の後、ステップ303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 ハ上の各ショット領域に順次露光転写され 。その後、ステップ304において、その1ロッ のウェハ上のフォトレジストの現像が行わ た後、ステップ305において、その1ロットの 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ターンが、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 形成等を行うことによって、半導体素子等 デバイスが製造される。上述の半導体デバ ス製造方法によれば、極めて微細な回路パ ーンを有する半導体デバイスをスループッ 良く得ることができる。なお、ステップ301~ ステップ305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っているが 、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 ト(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パ ーン、電極パターン等)を形成することによ って、マイクロデバイスとしての液晶表示素 子を得ることもできる。以下、図11のフロー ャートを参照して、このときの手法の一例 つき説明する。図11において、パターン形 工程401では、本実施形態の露光装置を用い マスクのパターンを感光性基板(レジストが 布されたガラス基板等)に転写露光する、所 謂光リソグラフィー工程が実行される。この 光リソグラフィー工程によって、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、次のカラーフィルタ ー形成工程402へ移行する。

 次に、カラーフィルター形成工程402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 の組を複数水平走査線方向に配列されたり たカラーフィルターを形成する。そして、 ラーフィルター形成工程402の後に、セル組 立て工程403が実行される。セル組み立て工 403では、パターン形成工程401にて得られた 定パターンを有する基板、およびカラーフ ルター形成工程402にて得られたカラーフィ ター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403では、例えば、パタ ン形成工程401にて得られた所定パターンを する基板とカラーフィルター形成工程402に 得られたカラーフィルターとの間に液晶を 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404にて、 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、ArFエキシマレ ザ光源を用いているが、これに限定される となく、たとえばF 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。ただし、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(PFPE)等のフッ素系の 液体を用いることになる。

 また、上述の実施形態では、一括露光型 露光装置に対して本発明を適用しているが これに限定されることなく、投影光学系に してレチクル(マスク)およびウェハ(感光性 板)を相対移動させつつ走査露光を行う走査 型の露光装置に対しても本発明を適用するこ とができる。また、上述の実施形態では、露 光装置に搭載される投影光学系に対して本発 明を適用しているが、これに限定されること なく、他の適当な3回結像型で反射屈折型の 像光学系に対して本発明を適用することが きる。




 
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