JPH0588088A

JPH0588088A - 反射屈折縮小投影光学系

Info

Publication number: JPH0588088A
Application number: JP3276593A
Authority: JP
Inventors: Sumio Hashimoto; 純夫橋本; Yutaka Ichihara; 裕市原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-09-28
Filing date: 1991-09-28
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】反射屈折系で軸上の光束を用いる構成であっ
て、解像力が劣化することがないようにする。【構成】負の屈折力を持ちレチクル１からの光束を拡
散する第１レンズ群Ｇ₁と、この第１レンズ群Ｇ₁ から
の光束を透過するハーフミラー５と、その第１レンズ群
Ｇ₁ とそのハーフミラー５との間に光軸に対して斜めに
配置されそのハーフミラー５に起因する収差を補正する
３枚の平行平面板２，３，４と、そのハーフミラー５か
ら射出される光束を集束しつつそのハーフミラー５に戻
す凹面反射鏡７と、正の屈折力を持ちそのハーフミラー
５に戻されてそのハーフミラー５で反射された光束を集
束してウェハ８上にそのレチクル１上のパターンの縮小
像を形成する第２レンズ群Ｇ₃ とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置に用いられる、実素子のパターンよりも拡
大されたパターンを縮小投影するための光学系に適用し
て好適な反射屈折縮小投影光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路はますます微細化し、そ
のパターンを焼き付ける露光装置はより解像力の高いも
のが要求されている。この要求を満たすためには光源の
波長を短波長化し且つ光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大
きくしなければならない。しかしながら、波長が短くな
ると光の吸収のために実用に耐える硝材が限られて来
る。波長が３００ｎｍ以下になると実用上使えるのは合
成石英と蛍石（弗化カルシウム）だけとなる。また、蛍
石は温度特性が悪く多量に使うことはできない。そのた
め屈折系だけで投影レンズを作ることはきわめて困難で
ある。更に、収差補正の困難性のために、反射系だけで
開口数の大きい投影光学系を作ることも困難である。

【０００３】そこで、反射系と屈折系とを組み合わせて
投影光学系を構成する技術が種々提案されている。その
一例が、特開昭６３−１６３３１９号公報に開示される
如きリング視野光学系である。この光学系では入射光と
反射光とが互いに干渉しないように軸外の光束が用いら
れ、且つ軸外の輪帯部のみを露光するように構成されて
いる。

【０００４】また、他の例として、投影光学系中にビー
ムスプリッターを配置することによって、軸上の光束に
より一括でレチクル（マスク）の像を投影する反射屈折
系からなる投影露光装置が、例えば特公昭５１−２７１
１６号公報及び特開平２−６６５１０号公報で開示され
ている。

【０００５】図８は特開平２−６６５１０号公報に開示
された光学系を模式的に示したものである。この図８に
おいて、縮小転写しようとするパターンが描かれたレチ
クル２１からの光束は、正の屈折力を有するレンズ群２
２により略々平行光束に変換されてプリズム型のビーム
スプリッター（ビームスプリッターキューブ）２３に照
射される。このビームスプリッター２３の接合面２３ａ
を透過した光束は負の屈折力を有する補正レンズ群２４
により拡散されて凹面反射鏡２５で反射される。凹面反
射鏡２５で反射された光束は、再度補正レンズ群２４を
通り、ビームスプリッター２３の接合面２３ａで反射さ
れた後、正の屈折力を有するレンズ群２６によってウェ
ハ２７上に集束され、そのウェハ２７上にレチクルパタ
ーンの縮小像が結像される。プリズム型のビームスプリ
ッター２３の代わりに平行平面板よりなるハーフミラー
を用いた例も開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の内でリング視野光学系では開口数を大きくすることが
困難である。しかも一括で露光することもできないので
レチクルとウェハとを光学系の縮小比に対応して互いに
異なる速度で移動しながら露光する必要があり、このた
め機械系の構成が複雑になるという不都合があった。

【０００７】また、上記の特公昭５１−２７１１６号公
報に開示された構成では、ビームスプリッター以降の光
学系の屈折面での反射によるフレアが多い不都合があ
る。更に、ビームスプリッターの反射率むら、吸収及び
位相変化等の特性が何ら考慮されていないため解像力が
低いと共に全系の倍率が等倍であり、より高解像力が要
求される次世代の半導体製造用露光装置としては到底使
用に耐えるものではない。

【０００８】更に、特開平２−６６５１０号公報に開示
された投影光学系の内で図８の光学系では、ビームスプ
リッター２３用の大型のプリズム材料の不均一により解
像力が劣化する不都合がある。また、３００ｎｍ程度以
下の波長域では使用に耐える接着剤が無く、２個のブロ
ックを貼り合わせてビームスプリッターを構成すること
が困難であるという不都合がある。また、図８の光学系
のビームスプリッター２３の代わりにハーフミラーを用
いた例では、ハーフミラーに起因する収差により全体と
して解像力が劣化する不都合があった。本発明は斯かる
点に鑑み、反射屈折系で軸上の光束を用いる構成であっ
て、解像力が劣化することがない縮小投影光学系を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による反射屈折縮
小投影光学系は、例えば図１に示す如く、第１面（１）
のパターンを第２面（８）上に縮小投影するための光学
系であって、負又は正の屈折力を持ちその第１面（１）
からの光束を拡散又は集束する第１レンズ群Ｇ₁ と、こ
の第１レンズ群Ｇ₁ からの光束を透過するハーフミラー
（５）と、その第１レンズ群Ｇ₁ とそのハーフミラー
（５）との間に光軸に対して斜めに配置されそのハーフ
ミラー（５）に起因する収差を補正する３枚の平行平面
板（２，３，４）と、そのハーフミラー（５）から射出
される光束を集束しつつそのハーフミラー（３）に戻す
凹面反射鏡（７）と、正の屈折力を持ちそのハーフミラ
ー（５）に戻されてそのハーフミラー（５）で反射され
た光束を集束してその第２面（８）上にその第１面
（１）のパターンの縮小像を形成する第２レンズ群Ｇ₃
とを有するものである。

【００１０】この場合、その凹面反射鏡（７）の曲率半
径は、その第２面（８）上の露光領域（イメージサーク
ル）の直径の１７倍から２５倍の範囲内に設定する事が
好ましい。更に、その凹面反射鏡（７）に入射する軸外
主光線の光軸に対する傾きは６度以下である事が好まし
い。

【００１１】また、本発明では、そのハーフミラー
（５）とその凹面反射鏡（７）との間に４分の１波長板
（６）を配置することが好ましい。その４分の１波長板
（６）は、厚さが１００μｍ以下の１軸性結晶（例えば
水晶）より形成するとよい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、反射系と屈折系とを組
み合わせた構成で、一括で広い領域を露光するために軸
上の光束が使用される。また、反射系には色収差がない
ため、全系の屈折力の大部分を凹面反射鏡（７）に持た
せて色収差の発生を抑える。そして、入射光と反射光と
の分離はハーフミラー（５）で行う。ハーフミラーを用
いるのは、プリズム型ビームスプリッターに比較して大
きな硝材が不要であること、単体であり接着剤が不要で
あること及び面精度が屈折率分だけ悪くてもよいことに
よる。

【００１３】しかしながら、ハーフミラー（５）を用い
ることにより非点収差とコマ収差とが発生する。それを
防ぐためには、ハーフミラー（５）を透過する光束を完
全に平行光にする必要がある。しかし、完全な平行光束
を全ての像高に対して実現することは不可能である。そ
こでハーフミラー（５）による収差を除くため、ハーフ
ミラー（５）と第１レンズ群Ｇ₁ との間に３枚の平行平
面板（２，３，４）を光軸に斜めに配置する。この場
合、平行平面板（２，３，４）の厚さをそれぞれハーフ
ミラー（５）の厚さと等しくして、光軸に対して４５度
傾斜させる。更に、図１に示すように、平行平面板
（４）、（３）及び（２）の方位をそれぞれハーフミラ
ー（５）の方位から９０度、１８０度及び２７０度回転
させることにより、ハーフミラー（５）による非点収差
及びコマ収差が完全に補正される。

【００１４】なお、ハーフミラー（５）と凹面反射鏡
（７）との間に負の屈折力を持つ付加レンズ群Ｇ₂ を配
置してもよい。これにより、正の屈折力の第２レンズ群
Ｇ₃ の色収差をより良好に補正できると共に、凹面反射
鏡（７）の球面収差をより良好に補正することができ
る。

【００１５】次に、凹面反射鏡（７）の曲率半径は第２
面（８）上の露光領域（イメージサークル）の直径の１
７倍から２５倍が好ましい理由について説明する。凹面
反射鏡においては、その収斂作用によってある程度の縮
小倍率を達成できると共に、ペッツバール和、非点収差
及び歪曲収差に影響を与えるので、第１レンズ群Ｇ₁及
び第２レンズ群Ｇ₃ からなる屈折系との収差バランスを
良好に維持することが可能となる。即ち、凹面反射鏡
（７）の曲率半径が、第２面（８）のイメージサークル
の直径の１７倍を下回る場合には、色収差の補正には有
利となるが、ペッツバール和が正方向に増大して非点収
差及び歪曲収差も増加する。

【００１６】その理由は、凹面反射鏡の曲率半径が小さ
くなり屈折力が大きくなると、凹面反射鏡（７）による
球面収差が大きくなるが、球面収差の補正のためには第
２レンズ群Ｇ₃ の正の屈折力を大きくすることが必要と
なる。しかしながら、第２レンズ群Ｇ₃ は像面としての
第２面（８）に近い位置に配置されるため、収差補正の
ためには大きな屈折力が必要となり、ペッツバール和が
著しく増大することとなってしまう。従って、諸収差を
更に良好に補正するためには、凹面反射鏡（７）の曲率
半径は縮小像のイメージサークルの直径の１９倍程度以
上であることが望ましい。

【００１７】逆に、凹面反射鏡（７）の曲率半径が縮小
像のイメージサークルの直径の２５倍を超えて大きくな
る場合には、非点収差及び歪曲収差の補正には有利とな
るが、所望の縮小倍率を得ることが困難になり、色収差
の補正が不十分となるため余り実用的ではない。

【００１８】次に、その凹面反射鏡（７）に入射する軸
外主光線の光軸に対する傾きが６度以下であることが好
ましい理由について説明するに、このように軸外主光線
の傾きを制限しないと、その凹面反射鏡（７）での非点
収差等が大きくなり過ぎる。また、ハーフミラー（５）
に入射する軸外主光線の傾きも制限されるので、そのハ
ーフミラー（５）における透過率及び反射率が安定す
る。そこで、軸外主光線の光軸に対する傾きを制限する
ことにより、全体として結像性能を向上させている。

【００１９】また、４分の１波長板（６）をハーフミラ
ー（５）と凹面反射鏡（７）との間に配置した場合の作
用効果につき説明する。一般にハーフミラーの半透面と
して用いられる例えば誘電体膜には強い偏光特性があ
り、ハーフミラー（５）の半透面（５ａ）では例えば図
１の紙面に平行に偏光した光束（ｐ偏光）が透過し易
く、図１の紙面に垂直に偏光した光束（ｓ偏光）が反射
され易いとする。この場合、その半透面（５ａ）を透過
したｐ偏光成分は４分の１波長板（６）を透過して円偏
光となり、この円偏光の光束は凹面反射鏡（７）で反射
されて逆回りの円偏光となる。逆回りの円偏光の反射光
は、１／４波長板（６）を透過することによりｓ偏光と
なり、このｓ偏光の光束は大部分がハーフミラー（５）
の半透面（５ａ）で反射されて第２面（８）に向かう。
従って、その４分の１波長板（６）によりハーフミラー
（５）における光量の損失を減らすことができるのみな
らず、余分な反射光が第２面（８）に戻りにくくなるの
で、フレアーを減らすことができる。

【００２０】更に、４分の１波長板（６）としては、厚
さの薄い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることが望ま
しい。その理由は、４分の１波長板を透過する光束が平
行光束からずれると、異常光線に対して非点収差が生じ
るためである。この非点収差は、通常波長板で行われて
いるように、２枚の結晶を互いに９０度光学軸を回転さ
せて張り合わせる方法では補正できない。即ち、常光
線、異常光線とも非点収差が生じてしまう。

【００２１】この非点収差量を波面収差Ｗで表すものと
して、（ｎ_o−ｎ_e）を常光線と異常光線との屈折率の
差、ｄを結晶の厚さ、θを平行光からのずれ、即ち光束
の発散（又は集束）角とすると、波面収差Ｗは次式で表
される。Ｗ＝（ｎ_o−ｎ_e）ｄθ²／２例えば４分の１波長板を水晶で構成する場合には、（ｎ
_o−ｎ_e）＝０．０１であり、光束の発散（集束）状態を
θ＝１４度とする。使用波長をλとすると、十分良好な
結像性能を維持するためには波面収差Ｗを４分の１波
長、即ちλ／４以下に維持することが好ましい。そのた
めには、波長λを例えば２４８ｎｍとして、上記の式よ
り、ｄ＜１００μｍでなければならない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明による反射屈折縮小投影光学系
の実施例につき図１〜図７を参照して説明しよう。本例
は、半導体製造用の使用波長が２４８ｎｍで縮小倍率が
１／５の露光装置の光学系に本発明を適用したものであ
る。図１は本例の光学系の概略の構成を示し、この図１
において、１は集積回路用のパターンが形成されたレチ
クルである。このレチクル１に垂直な光軸上に順に、負
又は正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ₁ 、第１の平行平
面板２、第２の平行平面板３、第３の平行平面板４、ハ
ーフミラー５、１／４波長板６、負の屈折力を持つ付加
レンズ群Ｇ₂ 及び凹面反射鏡７を配置し、凹面反射鏡７
による反射光をハーフミラー５の半透面５ａで反射した
方向に順に、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ₃ 及びウ
ェハ８を配置する。

【００２３】平行平面板２〜４及びハーフミラー５はそ
れぞれ光軸に対して４５゜傾け、平行平面板２〜４の厚
さはそれぞれハーフミラー３の厚さと等しくする。更
に、平行平面板４，３及び２の方位をそれぞれハーフミ
ラー５の方位から９０゜，１８０゜及び２７０゜だけ回
転させる。これら平行平面板２〜４により、ハーフミラ
ー５による非点収差及びコマ収差は完全に補正される。
なお、図１において、付加レンズ群Ｇ₂ は省略すること
ができる。

【００２４】そして、レチクル１を図示省略した照明光
学系により照明し、レチクル１から射出される光束を、
第１レンズ群Ｇ1 により拡散又は集束して平行平面板２
〜４を介してハーフミラー５に入射させる。このハーフ
ミラー５の半透面５ａを透過した光束を１／４波長板６
及び付加レンズ群Ｇ₂ を介して凹面反射鏡７に入射させ
る。凹面反射鏡７の曲率半径は約４００ｍｍである。凹
面反射鏡７により反射された光束は、集束しつつ付加レ
ンズ群Ｇ₂及び１／４波長板６を通って再度ハーフミラ
ー５に向い、このハーフミラー５の半透面５ａで反射さ
れた光束を正屈折力の第２レンズ群Ｇ₃ によりウェハ８
上に集束する。これによりウェハ８上にレチクル１上の
パターンの縮小像が結像される。

【００２５】また、照明光として図１の紙面に平行に偏
光した光束（ｐ偏光）を用いるのが効率的であるが、通
常のランダム偏光の照明光でもよい。何れの場合でも、
照明光中のｐ偏光成分の大部分はハーフミラー５の偏光
特性により半透面５ａを透過し、この透過光は更に１／
４波長板４を透過することにより円偏光となる。この円
偏光の光束は凹面反射鏡７で反射されて逆回りの円偏光
となるが、逆回りの円偏光の光束が再び１／４波長板６
を透過すると、偏光状態は図１の紙面に垂直な直線偏光
となる。ハーフミラー５の偏光特性により、図１の紙面
に垂直な方向に偏光した光束は大部分が半透面５ａで反
射されてウェハ８の方向に向かう。これによりハーフミ
ラー５における光の減少が防止され、レチクル１への戻
り光が減少するので、光束の有効利用及びフレアの減少
が達成される。

【００２６】更に、１／４波長板６としては、厚さの薄
い１軸性結晶（例えば水晶）を用いることにより、非点
収差の発生を防止する。具体的に、水晶を用いるとし
て、使用波長λが２４８ｎｍで、その１／４波長板６に
よる波面収差をλ／４以下に抑えるには、その１／４波
長板６の厚さは１００μｍ以下にする必要がある。

【００２７】なお、ハーフミラー５の半透面５ａに偏光
ビームスプリッターのような偏光特性を積極的に持たせ
ると、１／４波長板６との組合せにより、反射率及び透
過率を更に改善することができる。ただし、通常のハー
フミラーであっても、例えば誘電体膜は強い偏光特性を
有するため、１／４波長板６との組合せにより反射率及
び透過率を改善することができる。

【００２８】以下、図１の光学系の具体的な構成例につ
き説明する。以下の実施例におけるレンズの形状及び間
隔を表すために、レチクル１を第１面として、レチクル
１から射出された光がウェハ８に達するまでに通過する
面を順次第ｉ面（ｉ＝２，３，‥‥）とする。そして、
第ｉ面の曲率半径ｒ_i の符号は、レチクル１と凹面反射
鏡７との間ではレチクル１に対して凸の場合を正にと
り、ハーフミラー５の半透面５ａとウェハ８との間では
その半透面に対して凸の場合を正にとる。また、第ｉ面
と第（ｉ＋１）面との面間隔ｄ_i の符号は、凹面反射鏡
７からの反射光がハーフミラー５の半透面５ａまで通過
する領域では負にとり、他の領域では正にとる。また、
硝材として、ＣａＦ₂ は蛍石、ＳｉＯ₂ は石英ガラスを
それぞれ表す。石英ガラス及び蛍石の使用基準波長（２
４８ｎｍ）に対する屈折率は次のとおりである。石英ガラス：１．５０８５５蛍石：１．４６７９９

【００２９】［第１実施例］図２は第１実施例のレンズ
構成図を示し、この図２に示すように、第１レンズ群Ｇ
₁ はレチクル１の側から順に、両凹レンズＬ₁₁、両凸レ
ンズＬ₁₂、両凸レンズＬ₁₃、レチクル１に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ₁₄及び両凹レンズＬ₁₅を配置して
構成する。また、本例では付加レンズ群Ｇ₂ は使用しな
い。更に、第３レンズ群Ｇ₃ はハーフミラー５の側から
順に、ハーフミラー５側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズＬ₃₁、両凹レンズＬ₃₂、両凸レンズＬ₃₃、ハーフミ
ラー５側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₄、両凸
レンズＬ₃₅及びハーフミラー５側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ₃₆を配置して構成する。ただし、図１中
の１／４波長板６は厚さが薄く無視できるので、図２で
は省略してある。図２の第１実施例における曲率半径ｒ
_i 、面間隔ｄ_i 及び硝材を次の表１に示す。

【００３０】

【表１】第１実施例の諸元ｉｒ_i ｄ_i 硝材ｉｒ_i ｄ_i 硝材 1 ∞ 51.910 21 ∞ 64.691 2 -223.371 20.000 ＣａＦ₂ 22 72.100 17.000 ＣａＦ₂ 3 232.874 6.000 23 329.873 9.000 4 257.055 32.000 ＳｉＯ₂ 24 -239.781 11.000 ＳｉＯ₂ 5 -146.386 16.818 25 91.969 5.300 6 376.776 20.000 ＳｉＯ₂ 26 166.797 13.800 ＣａＦ₂ 7 -188.260 1.000 27 -374.866 0.200 8 131.915 16.000 ＣａＦ₂ 28 93.741 11.096 ＳｉＯ₂ 9 100.367 30.000 29 40.662 1.000 10 -122.526 18.000 ＳｉＯ₂ 30 40.807 19.000 ＣａＦ₂ 11 182.282 50.000 31 -181.965 1.200 12 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 32 104.781 12.800 ＣａＦ₂ 13 ∞ 70.000 33 148.726 17.381 14 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 15 ∞ 90.000 16 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 17 ∞ 94.000 18 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 19 ∞ 75.435 20 -392.660 -75.435

【００３１】図２の実施例では、縮小倍率は１／５、開
口数は０．４、ウェハ８上の有効な露光領域（イメージ
サークル）の直径ｄは２０ｍｍである。また、凹面反射
鏡５の曲率半径ｒは３９２．６６ｍｍであり、曲率半径
ｒはその直径ｄの約１９．６倍である。更に、凹面反射
鏡７に入射する軸上物点からの周縁光線（ランド光線）
の光軸に対する傾きの最大値は６．１８゜、凹面反射鏡
７に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大値は
３．４４゜である。因に、凹面反射鏡７から射出される
ランド光線の光軸に対する傾きの最大値は１０．７０゜
である。

【００３２】図２の第１実施例の縦収差図を図３に示
し、横収差図を図４に示す。これらの収差図において、
曲線Ｊ、曲線Ｐ及び曲線Ｑは使用波長がそれぞれ２４
８．４ｎｍ、２４７．９ｎｍ及び２４８．９ｎｍである
ことを示す。これら収差図より、本例においては開口数
が０．４０であり、広いイメージサークルの領域内で諸
収差が良好に補正されていることが分かる。また、色収
差も波長λが２４８ｎｍ〜２４９ｎｍの間で良好に補正
されている。

【００３３】［第２実施例］図５は第２実施例のレンズ
構成図を示し、この図５に示すように、第１レンズ群Ｇ
₁ はレチクル１の側から順に、両凹レンズＬ₁₁、両凸レ
ンズＬ₁₂、両凸レンズＬ₁₃、レチクル１に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ₁₄及び両凹レンズＬ₁₅を配置して
構成する。また、本例では付加レンズ群Ｇ₂ はレチクル
１側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₀のみより構
成する。更に、第３レンズ群Ｇ₃ はハーフミラー５の側
から順に、ハーフミラー５側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ₃₁、両凹レンズＬ₃₂、両凸レンズＬ₃₃、ハー
フミラー５側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₄、
ハーフミラー５側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
₃₅及びハーフミラー５側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズＬ₃₆を配置して構成する。ただし、図１中の１／４
波長板６は厚さが薄く無視できるので、図５では省略し
てある。図５の第２実施例における曲率半径ｒ_i 、面間
隔ｄ_i 及び硝材を次の表２に示す。

【００３４】

【表２】第２実施例の諸元ｉｒ_i ｄ_i 硝材ｉｒ_i ｄ_i 硝材 1 ∞ 71.910 21 -184.047 2.000 2 -331.269 20.000 ＣａＦ₂ 22 -414.280 -2.000 3 247.759 4.000 23 -184.047 -22.000 ＳｉＯ₂ 4 242.788 32.000 ＳｉＯ₂ 24 -161.300 -75.435 5 -149.834 16.818 25 ∞ 64.691 6 381.244 20.000 ＳｉＯ₂ 26 72.301 17.000 ＣａＦ₂ 7 -251.080 1.000 27 150.614 11.000 8 181.255 16.000 ＣａＦ₂ 28 -159.386 11.000 ＳｉＯ₂ 9 111.725 30.000 29 7177.924 3.300 10 -116.618 18.000 ＳｉＯ₂ 30 161.829 13.800 ＣａＦ₂ 11 374.749 50.000 31 -197.510 0.200 12 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 32 124.113 11.096 ＳｉＯ₂ 13 ∞ 70.000 33 33.879 1.000 14 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 34 34.202 19.000 ＣａＦ₂ 15 ∞ 90.000 35 196.355 1.200 16 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 36 92.275 12.800 ＣａＦ₂ 17 ∞ 94.000 37 310.070 17.381 18 ∞ 20.000 ＳｉＯ₂ 19 ∞ 75.435 20 -161.300 22.000 ＳｉＯ₂

【００３５】図５の実施例では、縮小倍率は１／５、開
口数は０．４、ウェハ８上の有効な露光領域（イメージ
サークル）の直径ｄは２０ｍｍである。また、凹面反射
鏡５の曲率半径ｒは４１４．２８ｍｍであり、曲率半径
ｒはその直径ｄの約２０．７倍である。更に、凹面反射
鏡７に入射する軸上物点からの周縁光線（ランド光線）
の光軸に対する傾きの最大値は６．０８゜、凹面反射鏡
７に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最大値は
３．３４゜である。因に、凹面反射鏡７から射出される
ランド光線の光軸に対する傾きの最大値は１０．４７゜
である。

【００３６】図５の第２実施例の縦収差図を図６に示
し、横収差図を図７に示す。これらの収差図において、
曲線Ｊ、曲線Ｐ及び曲線Ｑは使用波長がそれぞれ２４
８．４ｎｍ、２４７．９ｎｍ及び２４８．９ｎｍである
ことを示す。これら収差図より、本例においては開口数
が０．４０であり、広いイメージサークルの領域内で諸
収差が良好に補正されていることが分かる。また、色収
差も波長λが２４８ｎｍ〜２４９ｎｍの間で良好に補正
されている。なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ハーフミラーを使用し
ているため、大型のプリズム材料の不均一による解像力
の劣化は生じない。また、３枚の平行平面板を第１レン
ズ群とハーフミラーとの間に配置しているので、そのハ
ーフミラーによる非点収差及びコマ収差を良好に補正で
きる。従って、全体として、解像力の劣化が少ない利点
がある。

【００３８】また、凹面反射鏡の曲率半径が第２面の露
光領域の直径の１７倍から２５倍であるときには、非点
収差及び歪曲収差を容易に補正できると共に、所定の縮
小倍率を得易い利点がある。更に、凹面反射鏡に入射す
る軸外主光線の光軸に対する傾きを６度以下に制限した
場合には、非点収差等の収差量を所定範囲内に抑えるこ
とができ、全体としての解像力をより高めることができ
ると共に、ハーフミラーにおける反射率及び透過率のば
らつきを少なくできる利点がある。

【００３９】また、ハーフミラーと凹面反射鏡との間に
４分の１波長板を配置した場合には、ハーフミラーにお
ける反射率を高めることができ、フレアを減少すること
ができる。特にその４分の１波長板を厚さが１００μｍ
以下の１軸性結晶より形成すると、非点収差の劣化が無
視できる程度になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射屈折縮小投影光学系の実施例
の基本的な構成を示す断面図である。

【図２】図１の光学系の具体的な構成例である第１実施
例を示すレンズ構成図である。

【図３】図２の第１実施例の縦収差図である。

【図４】図２の第１実施例の横収差図である。

【図５】図１の光学系の具体的な構成例である第２実施
例を示すレンズ構成図である。

【図６】図５の第２実施例の縦収差図である。

【図７】図５の第２実施例の横収差図である。

【図８】従来の反射屈折縮小投影光学系の基本的な構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１レチクルＧ₁ 第１レンズ群２，３，４平行平面板５ハーフミラー６１／４波長板Ｇ₂ 付加レンズ群７凹面反射鏡Ｇ₃ 第２レンズ群８ウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面のパターンを第２面上に縮小投影
するための光学系であって、負又は正の屈折力を持ち前記第１面からの光束を拡散又
は集束する第１レンズ群と、該第１レンズ群からの光束
を透過するハーフミラーと、前記第１レンズ群と前記ハ
ーフミラーとの間に光軸に対して斜めに配置され前記ハ
ーフミラーに起因する収差を補正する３枚の平行平面板
と、前記ハーフミラーからから射出される光束を集束し
つつ前記ハーフミラーに戻す凹面反射鏡と、正の屈折力
を持ち前記ハーフミラーに戻されて前記ハーフミラーで
反射された光束を集束して前記第２面上に前記第１面の
パターンの縮小像を形成する第２レンズ群とを有する事
を特徴とする反射屈折縮小投影光学系。
【請求項２】前記凹面反射鏡の曲率半径は、前記第２
面上の露光領域の直径の１７倍から２５倍である事を特
徴とする請求項１記載の反射屈折縮小投影光学系。
【請求項３】前記凹面反射鏡に入射する軸外主光線の
光軸に対する傾きは６度以下である事を特徴とする請求
項１記載の反射屈折縮小投影光学系。
【請求項４】前記ハーフミラーと前記凹面反射鏡との
間に４分の１波長板を配置した事を特徴とする請求項１
記載の反射屈折縮小投影光学系。
【請求項５】前記４分の１波長板を厚さが１００μｍ
以下の１軸性結晶より形成した事を特徴とする請求項４
記載の反射屈折縮小投影光学系。