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JPH1184249A - Exposure device and exposure method using the same - Google Patents

Exposure device and exposure method using the same

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Publication number
JPH1184249A
JPH1184249A JP10195520A JP19552098A JPH1184249A JP H1184249 A JPH1184249 A JP H1184249A JP 10195520 A JP10195520 A JP 10195520A JP 19552098 A JP19552098 A JP 19552098A JP H1184249 A JPH1184249 A JP H1184249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens group
optical system
light beam
exposure apparatus
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10195520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Hashimoto
純夫 橋本
Yutaka Ichihara
裕 市原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10195520A priority Critical patent/JPH1184249A/en
Publication of JPH1184249A publication Critical patent/JPH1184249A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70225Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/7025Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device provided with a reduction stepper optical system, constituted so that a luminous flux on an axis may be preferably used in a cata-dioptric system, hardly causing the deterioration of resolution and capable of arranging a diaphragm. SOLUTION: A reticle 1 is illuminated from an illumination optical system and a reduced pattern image on the reticle 1 is transferred onto a wafer 5 through a projection optical system. The projection optical system is provided with a 1st lens group G1 with a negative refractive power and for enlarging the luminous flux from the reticle 1, a half mirror 2 as a separating means for reflecting the luminous flux from the 1st lens group G1 , a concave reflection mirror 4 for converging the luminous flux from the half mirror 2 and returning the flux to the half mirror 2, a 3rd lens group G3 with a positive refractive power and for converging the luminous flux which is transmitted through the half mirror 3 after being returned to the half mirror 2 on the wafer 5 and the diaphragm which is arranged between the half mirror 2 and the wafer 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
製造用の露光装置及び露光方法に関し、更に詳しくは実
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
るための反射屈折縮小投影光学系を備えた露光装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method for manufacturing, for example, a semiconductor device, and more particularly, to a catadioptric reduction projection optical system for reducing and projecting a pattern which is larger than a pattern of an actual device. The present invention relates to an exposure apparatus provided.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits are becoming finer and finer, and an exposure apparatus for printing the pattern is required to have a higher resolution. In order to satisfy this requirement, it is necessary to shorten the wavelength of the light source and increase the numerical aperture (NA) of the optical system. However, as the wavelength becomes shorter, glass materials that can be used practically for light absorption are limited. When the wavelength is 300 nm or less, only synthetic quartz and fluorite (calcium fluoride) can be practically used. Fluorite has a poor temperature characteristic and cannot be used in large quantities. Therefore, it is extremely difficult to make a projection lens using only a refraction system. Further, it is difficult to make a projection optical system having a large numerical aperture only with a reflection system due to the difficulty of correcting aberrations.

【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。
Therefore, various techniques have been proposed for forming a projection optical system by combining a reflection system and a refraction system. One example is a ring field optical system as disclosed in JP-A-63-163319. In this optical system, an off-axis light beam is used so that incident light and reflected light do not interfere with each other, and only the off-axis orbicular zone is exposed.

【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。
Further, as another example, a projection exposure apparatus including a catadioptric system for projecting an image of a reticle (mask) collectively with an on-axis light beam by disposing a beam splitter in a projection optical system has been proposed. Tokiko Sho 51-271
No. 16 and JP-A-2-66510.

【0005】図5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5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。
FIG. 5 schematically shows an optical system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-66510. In FIG. 5, a light beam from a reticle 21 on which a pattern to be reduced and transferred is drawn is a lens group 2 having a positive refractive power.
The light is converted into a substantially parallel light beam by 2 and irradiates a prism type beam splitter (beam splitter cube) 23. The joining surface 23a of the beam splitter 23
Are transmitted through the correction lens group 24 having a negative refractive power.
And is reflected by the concave reflecting mirror 25. The light beam reflected by the concave reflecting mirror 25 passes through the correction lens group 24 again, is reflected by the joint surface 23a of the beam splitter 23, and is then focused on the wafer 27 by the lens group 26 having a positive refractive power. A reduced image of the reticle pattern is formed on the wafer 27. There is also disclosed an example in which a half mirror made of a plane parallel plate is used instead of the prism type beam splitter 23.

【0006】[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
困難であるという不都合があった。また、上記の特公昭
51−27116号公報に開示された構成では、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。
However, there is an inconvenience that it is difficult to increase the numerical aperture in the ring field optical system in the prior art. Further, in the configuration disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-27116, the magnification of the whole system is the same, and as a next-generation semiconductor manufacturing exposure apparatus requiring a higher resolution, it is completely usable. is not.

【0007】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5の光学系では、絞りの位置
がビームスプリッター23又はハーフミラーと重なる位
置にあり、物理的に絞りを置くことができない不都合が
あった。これにより、解像力が劣化し、光量のむらの補
正ができず、更にはウェハ27側のテレセントリック性
を確保することができず、半導体露光装置としては実用
的ではなかった。
Further, in the projection optical system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-66510, in the optical system shown in FIG. 5, the stop is located at a position overlapping with the beam splitter 23 or the half mirror. There was an inconvenience that could not be placed. As a result, the resolving power deteriorates, the unevenness of the light amount cannot be corrected, and the telecentricity of the wafer 27 cannot be ensured, which is not practical as a semiconductor exposure apparatus.

【0008】本発明は斯かる点に鑑み、反射屈折系で望
ましくは軸上の光束を用いる構成であって、解像力が劣
化しないと共に絞りを配置できる縮小投影光学系を備え
た露光装置を提供することを目的とする。更に本発明
は、そのような露光装置を用いた露光方法を提供するこ
とをも目的とする。
In view of the above, the present invention provides an exposure apparatus having a configuration in which a catadioptric system preferably uses an on-axis light beam, and which has a reduction projection optical system in which a resolving power is not deteriorated and a stop can be arranged. The purpose is to: Still another object of the present invention is to provide an exposure method using such an exposure apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図1に示す如く、第1面に配置されるレチク
ル(1)を照明する照明光学系と、このレチクルのパタ
ーンの縮小像を第2面に配置されるウェハ(5)に転写
する投影光学系と、を有する露光装置において、その投
影光学系は、その第1面とその第2面との間の光路中に
配置される第1レンズ群G1 と、この第1レンズ群G1
とその第2面との間の光路中に配置されて、この第1レ
ンズ群G1 からの光束を透過又は反射する分離手段
(2)と、この分離手段とその第2面との間の光路中に
配置されて、その分離手段(2)からの光束を再びその
分離手段へ戻す凹面反射鏡(4)と、この凹面反射鏡と
その第2面との間の光路中に配置されて、その分離手段
(2)を介したその凹面反射鏡(4)からの光を集束し
てその第2面のウェハ(5)上にその第1面のレチクル
(1)のパターンの縮小像を形成する正の第3レンズ群
3 と、その分離手段(2)とその第2面との間に配置
された絞り(6)と、を有するものである。
According to an exposure apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, an illumination optical system for illuminating a reticle (1) disposed on a first surface and a reduced image of a pattern of the reticle are formed. A projection optical system for transferring to a wafer (5) disposed on the second surface, wherein the projection optical system is disposed in an optical path between the first surface and the second surface. The first lens group G 1 and the first lens group G 1
And it is disposed in an optical path between the second surface, and separation means for transmitting or reflecting the light beam from the first lens group G 1 (2), between the separating means and its second surface A concave reflecting mirror (4) arranged in the optical path for returning the light beam from the separating means (2) to the separating means again; and an optical path arranged between the concave reflecting mirror and the second surface. Focusing the light from the concave reflecting mirror (4) via the separating means (2) to form a reduced image of the pattern of the reticle (1) on the first surface on the wafer (5) on the second surface. a positive third lens group G 3 to be formed, the separating means (2) and the aperture (6) disposed between the second surface, and has a.

【0010】この場合、その分離手段(2)とその凹面
反射鏡(4)との間の光路中には、その第1レンズ群G
1 及びその分離手段(2)を介した光束を広げるための
第2レンズ群G2 が配置されることが好ましい。また、
その分離手段(2)からその第3レンズ群G3 へ向かう
光束は実質的に平行光束であることが好ましい。
In this case, the first lens group G is provided in the optical path between the separating means (2) and the concave reflecting mirror (4).
It is preferred that the first and second lens group G 2 for expanding the light beam through the separating means (2) is arranged. Also,
It is preferred that the light beam directed from the separation means (2) to the third lens group G 3 is substantially parallel beam.

【0011】また、その絞り(6)は、一例としてその
分離手段(2)とその第3レンズ群G3 との間に配置さ
れる。また、その絞り(6)は別の例としてその第3レ
ンズ群G3 中に配置されてもよい。また、その投影光学
系は、少なくとも軸上の光束を用いてそのウェハ(5)
上にそのパターンの縮小像を形成することが好ましい。
Further, the diaphragm (6) is arranged between the separating means and (2) and its third lens group G 3 as an example. Further, the diaphragm (6) may be disposed on the third in the lens group G 3 as another example. In addition, the projection optical system uses at least an axial light beam for the wafer (5).
It is preferable to form a reduced image of the pattern thereon.

【0012】また、その分離手段(2)とその凹面反射
鏡(4)との間の光路中には、1/4波長板(3)が配
置されることが好ましい。その1/4波長板(3)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。これらの場合、その凹面反射鏡(4)
の曲率半径は、その第2面上の露光領域(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こ
とが好ましい。また、その分離手段(2)を透過する軸
上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きは0.1度以
下であることが好ましい。
It is preferable that a quarter-wave plate (3) is disposed in the optical path between the separating means (2) and the concave reflecting mirror (4). The quarter wave plate (3)
It is preferable to use a uniaxial crystal (for example, quartz) having a thickness of 100 μm or less. In these cases, the concave reflecting mirror (4)
Is preferably set in the range of 17 to 25 times the diameter of the exposure area (image circle) on the second surface. Further, it is preferable that the inclination of the marginal ray from the on-axis object point passing through the separating means (2) with respect to the optical axis is 0.1 degrees or less.

【0013】更に、その凹面反射鏡(4)に入射する軸
外主光線の光軸に対する傾きは4度以下であることが好
ましい。また、その照明光学系は、直線偏光の光束を供
給することが好ましい。次に、本発明の露光方法は、本
発明の露光装置を用いた露光方法であって、その絞り
(6)によってその投影光学系をそのウェハ(5)側に
テレセントリックにした状態で、そのレチクル(1)の
パターンの縮小像をその投影光学系を介してそのウェハ
(5)上に転写するものである。これによって、ウェハ
の高さが或る程度変化しても投影倍率が変化しない、
Further, it is preferable that the inclination of the off-axis principal ray incident on the concave reflecting mirror (4) with respect to the optical axis is 4 degrees or less. It is preferable that the illumination optical system supplies a linearly polarized light beam. Next, an exposure method according to the present invention is an exposure method using the exposure apparatus according to the present invention, wherein the reticle is placed in a state where the projection optical system is telecentric toward the wafer (5) by the stop (6). The reduced image of the pattern (1) is transferred onto the wafer (5) via the projection optical system. Thereby, even if the height of the wafer changes to a certain extent, the projection magnification does not change.

【0014】[0014]

【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(4)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
の分離は分離手段(2)で行う。
According to the present invention, an on-axis light beam is used for exposing a wide area at a time in a configuration combining a reflection system and a refraction system. Further, since the reflection system has no chromatic aberration, most of the refractive power of the entire system is given to the concave reflecting mirror (4) to suppress the occurrence of chromatic aberration. Then, separation of the incident light and the reflected light is performed by the separation means (2).

【0015】また、その分離手段(2)を透過する光束
は略々平行光束であるが、一般に開口絞りは物点から射
出された光が略々平行光束になった位置に置かれる。従
って、本発明の構成によればその分離手段(2)と第2
面(5)との間に有効な絞り(5)を配置することがで
きる。
The light beam transmitted through the separating means (2) is a substantially parallel light beam. Generally, an aperture stop is placed at a position where light emitted from an object point becomes a substantially parallel light beam. Therefore, according to the configuration of the present invention, the separating means (2) and the second
An effective stop (5) can be arranged between the surface (5).

【0016】更に、分離手段(2)と凹面反射鏡(4)
との間に光束を広げるための負の屈折力を持つ第2レン
ズ群G2 を配置した場合には、この第2レンズ群G2
より正の屈折力の第3レンズ群G3 の色収差を補正でき
ると共に、凹面反射鏡(4)の球面収差をより良好に補
正することができる。また、上記したように、この負屈
折力の第2レンズ群G2 は分離手段(2)を透過する光
束を平行光に近づけるという重要な役割を有している。
Further, the separating means (2) and the concave reflecting mirror (4)
Negative when the second lens group G 2 is arranged in having a refractive power, a third chromatic aberration of the lens group G 3 having a positive refractive power by the second lens group G 2 for extending the light beam between the The correction can be performed, and the spherical aberration of the concave reflecting mirror (4) can be corrected more favorably. Further, as described above, the second lens group G 2 of the negative refractive power has an important role closer to parallel light a light beam transmitted through the separation means (2).

【0017】次に、凹面反射鏡(4)の曲率半径は第2
面(5)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
第2レンズ群G2 及び第3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(4)の曲率半径が、第2面(5)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。
Next, the radius of curvature of the concave reflecting mirror (4) is the second radius.
1 of the diameter of the exposure area (image circle) on the surface (5)
The reason why 7 to 25 times is preferable will be described. In the concave reflecting mirror, a certain reduction magnification can be achieved by the convergence function, and the Petzval sum, astigmatism, and distortion are affected. Therefore, the first lens group G 1 ,
It is possible to maintain good aberration balance with the refracting system consisting of the second lens group G 2 and the third lens group G 3.
That is, when the radius of curvature of the concave reflecting mirror (4) is smaller than 17 times the diameter of the image circle of the second surface (5), it is advantageous for correcting chromatic aberration, but the Petzval sum increases in the positive direction. As a result, astigmatism and distortion also increase.

【0018】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(4)による
球面収差が大きくなるが、分離手段(2)を透過する光
束を平行光束とするためには、負の第2レンズ群G2
屈折力が大きくなるため、球面収差の補正のためには第
3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3レンズ群G3 は像面としての
第2面(5)に近い位置に配置されるため、収差補正の
ためには第2レンズ群G2 の負の屈折力以上に大きな屈
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(4)の曲率半径は縮小像のイ
メージサークルの直径の17倍程度以上であることが望
ましい。
The reason is that when the radius of curvature of the concave reflecting mirror decreases and the refractive power increases, the spherical aberration caused by the concave reflecting mirror (4) increases, but the light transmitted through the separating means (2) is converted into a parallel light. in order, the refractive power of the negative second lens group G 2 becomes large, for correction of spherical aberration becomes necessary to increase the positive refractive power of the third lens group G 3. However, since the third lens group G 3 is disposed at a position closer to the second surface (5) as the image plane, a large refractive power than the negative refractive power of the second lens group G 2 is for aberration correction Is required, and the Petzval sum increases remarkably. Therefore, in order to better correct various aberrations, it is desirable that the radius of curvature of the concave reflecting mirror (4) is about 17 times or more the diameter of the image circle of the reduced image.

【0019】逆に、凹面反射鏡(4)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。
Conversely, when the radius of curvature of the concave reflecting mirror (4) is larger than 25 times the diameter of the image circle of the reduced image, it is advantageous for correction of astigmatism and distortion. It is not practical because it becomes difficult to obtain a desired reduction magnification and chromatic aberration is insufficiently corrected.

【0020】次に、分離手段(2)を透過する軸上物点
からの周縁光線(所謂ランド光線)の光軸に対する傾き
が0.1度以下であることが好ましい理由について説明
する。上述のように、分離手段(2)を透過する光束が
平行光束に近いほどに分離手段(2)に起因する収差の
発生が抑制されると共に、絞りを配置し易くなる。特
に、その平行光束からのずれの最大値が0.1度以下で
あるときには、収差量が少なく実用的である。
Next, the reason why the inclination of the marginal ray (so-called land ray) from the on-axis object point passing through the separating means (2) with respect to the optical axis is preferably 0.1 degrees or less will be described. As described above, the closer the light beam transmitted through the separation means (2) is to a parallel light beam, the more the occurrence of aberration due to the separation means (2) is suppressed, and the easier it is to arrange the stop. In particular, when the maximum value of the deviation from the parallel light beam is 0.1 degrees or less, the amount of aberration is small and practical.

【0021】また、凹面反射鏡(4)に入射する軸外主
光線の光軸に対する傾きが4度以下であることが好まし
い理由について説明する。即ち、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(4)での非点
収差等が大きくなり過ぎる。そのため、光軸に対する傾
きを4度以下に制限して凹面反射鏡(4)に起因する収
差の発生を抑制し、全体として結像性能を向上させてい
る。
The reason why the inclination of the off-axis chief ray entering the concave reflecting mirror (4) with respect to the optical axis is preferably 4 degrees or less will be described. That is, if the inclination of the off-axis principal ray is not limited in this way, astigmatism and the like at the concave reflecting mirror (4) become too large. Therefore, the inclination with respect to the optical axis is limited to 4 degrees or less, thereby suppressing the occurrence of aberration caused by the concave reflecting mirror (4), thereby improving the imaging performance as a whole.

【0022】また、1/4波長板(3)を分離手段
(2)と凹面反射鏡(4)との間に配置した場合の作用
効果につき説明する。一般に分離手段の半透面として用
いられる誘電体膜には強い偏光特性があり、分離手段
(2)の半透面(2a)では例えば図1の紙面に垂直に
偏光した光束(s偏光)が反射され易く、図1の紙面に
平行に偏光した光束(p偏光)が透過し易いとする。こ
の場合、その半透面(2a)で反射されたs偏光成分は
1/4波長板(3)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(4)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
(3)を透過することによりp偏光となり、このp偏光
の光束は大部分が分離手段(2)の半透面(2a)を透
過して第2面(5)に向かう。従って、その1/4波長
板(3)により分離手段(2)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
(5)に戻りにくくなるので、フレアーを減らすことが
できる。
The operation and effect when the quarter-wave plate (3) is arranged between the separating means (2) and the concave reflecting mirror (4) will be described. In general, a dielectric film used as a semi-transmissive surface of the separating means has strong polarization characteristics, and a light flux (s-polarized light) polarized, for example, perpendicular to the plane of FIG. 1 on the semi-permeable surface (2a) of the separating means (2). It is assumed that a light beam (p-polarized light) that is easily reflected and polarized parallel to the paper surface of FIG. 1 is easily transmitted. In this case, the s-polarized light component reflected by the semi-transmissive surface (2a) passes through the quarter-wave plate (3) to become circularly polarized light, and the light beam of this circularly polarized light is reflected by the concave reflecting mirror (4). It becomes circularly polarized light in the opposite direction. The reflected light of the counterclockwise circularly polarized light becomes the p-polarized light by transmitting through the quarter-wave plate (3), and most of the light beam of the p-polarized light transmits through the semi-transmissive surface (2a) of the separating means (2). To the second surface (5). Therefore, the quarter wavelength plate (3) not only can reduce the loss of the light amount in the separation means (2), but also can reduce the flare since it is difficult for extra reflected light to return to the second surface (5). be able to.

【0023】更に、1/4波長板(3)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、1/4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゜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。
Further, it is desirable to use a thin uniaxial crystal (for example, quartz) as the quarter-wave plate (3). The reason is that if the light beam transmitted through the quarter-wave plate deviates from the parallel light beam, astigmatism occurs for the extraordinary ray. This astigmatism cannot be corrected by a method in which two crystals are bonded to each other by rotating the optical axis by 90 ° with each other, as is usually done with a wavelength plate. That is, both the ordinary ray and the extraordinary ray cause astigmatism.

【0024】この非点収差量を波面収差Wで表すものと
して、(no−ne)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=(no−ne)dθ2/2 例えば1/4波長板を水晶で構成する場合には、(no
−ne)=0.01であり、光束の発散(集束)状態を
θ=15゜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。
Assuming that the amount of astigmatism is represented by the wavefront aberration W, (n o -n e ) is the difference between the refractive indexes of the ordinary ray and the extraordinary ray, d is the thickness of the crystal, and θ is the fraction of the parallel ray. The wavefront aberration W is expressed by the following equation, assuming a shift, ie, a divergence (or convergence) angle of the light beam. W = (n o -n e) the d [theta] 2/2 for example quarter-wave plate when configuring in crystal, (n o
-N e) = 0.01, divergence of the light beam a (focused) state theta = 15 to °. Assuming that the used wavelength is λ, it is preferable to maintain the wavefront aberration W at a quarter wavelength, that is, λ / 4 or less, in order to maintain sufficiently good imaging performance. For that purpose, the wavelength λ is set to, for example, 248 nm, and from the above equation, d <100 μm.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光装置の実
施の形態の一例につき図1〜図4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の露光装置に本発明を適用したものであ
る。図1は本例の露光装置の投影光学系として使用され
る反射屈折縮小投影光学系の概略構成を示し、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 、及び分離手段
としての光軸に対して45゜傾斜したハーフミラー2を
配置する。そして、第1レンズ群G1 からの光をハーフ
ミラー2の半透面2aで反射させた方向に順に、1/4
波長板3、負の屈折力を持つ第2レンズ群G2 及び凹面
反射鏡4を配置し、凹面反射鏡4による反射光をハーフ
ミラー2の半透面2aで透過した方向に順に、絞り6、
正の屈折力を持つ第3レンズ群G3 及びウェハ5を配置
する。なお、絞り6は例えば第3レンズ群G3 の中に入
れることもできる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to an exposure apparatus having a wavelength of 248 nm and a reduction ratio of 1/5 for semiconductor manufacturing. FIG. 1 shows a schematic configuration of a catadioptric reduction projection optical system used as a projection optical system of the exposure apparatus of the present embodiment.
In the figure, reference numeral 1 denotes a reticle on which a pattern for an integrated circuit is formed. A first lens group G 1 having negative or positive refracting power and a half mirror 2 which is 45 ° inclined with respect to the optical axis as a separating means are sequentially arranged on an optical axis perpendicular to the reticle 1. Then, in the direction in which the light from the first lens group G 1 is reflected by the semi-transparent surface 2 a of the half mirror 2,
Wave plate 3, and positioning a second lens group G 2 and the concave reflecting mirror 4 having negative refractive power, in order to light reflected by the concave reflecting mirror 4 in a direction passing through at HanTorumen 2a of the half mirror 2, a diaphragm 6 ,
Disposing the third lens group G 3 and the wafer 5 having a positive refractive power. Incidentally, aperture 6 can also be placed in the third lens group G 3, for example.

【0026】この場合、ハーフミラー2を透過する光束
がわずかでも平行光束からずれていると非点収差等の収
差を生じる。そこで、収差に対する要求が厳しい場合に
は、先ずハーフミラー2を透過する光束を平行光束に近
づけてコマ収差を十分小さくする。そして、ハーフミラ
ー2と第3レンズ群G3 との間に、ハーフミラー2と等
しい厚さの平行平面板を光軸に対して45゜傾けて配置
し、その方位をハーフミラー2の方位に対して90゜回
転させる。これにより非点収差が補正される。また、3
枚の平行平面板を用いた場合には、ハーフミラー2を透
過する光束が平行光束から外れている場合でも、非点収
差及びコマ収差を補正することができる。
In this case, if the light transmitted through the half mirror 2 is slightly deviated from the parallel light, aberrations such as astigmatism occur. Therefore, when the demand for aberration is strict, first, the light beam transmitted through the half mirror 2 is made close to a parallel light beam to reduce coma aberration sufficiently. Then, between the half mirror 2 and the third lens group G 3 , a parallel plane plate having the same thickness as the half mirror 2 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis, and its direction is set to the direction of the half mirror 2. Rotate 90 °. Thereby, astigmatism is corrected. Also, 3
When two parallel flat plates are used, astigmatism and coma aberration can be corrected even when the light beam transmitted through the half mirror 2 deviates from the parallel light beam.

【0027】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ハーフミラー
2に入射させる。このハーフミラー2の半透面2aで反
射された光束を1/4波長板3及び負屈折力の第2レン
ズ群G2 を介して凹面反射鏡4に入射させる。凹面反射
鏡4の曲率半径は約400mmである。凹面反射鏡4に
より反射された光束は、集束しつつ第2レンズ群G2
び1/4波長板3を通って再度ハーフミラー2に入射
し、このハーフミラー2の半透面2aを透過した光束を
正屈折力の第3レンズ群G3 によりウェハ5上に集束す
る。これによりウェハ5上にレチクル1上のパターンの
縮小像が結像される。
Then, the reticle 1 is illuminated by an illumination optical system (not shown), and a light beam emitted from the reticle 1 is
The light is diffused or converged by the first lens group G1 and is incident on the half mirror 2. The half mirror 2 the light beam reflected by the HanTorumen 2a through a 1/4 second lens group G 2 wave plate 3 and the negative refractive power to be incident on the concave reflecting mirror 4. The radius of curvature of the concave reflecting mirror 4 is about 400 mm. The light beam reflected by the concave reflecting mirror 4 is incident on the half mirror 2 again through the second lens group G 2 and the 波長 wavelength plate 3 while being converged, and transmitted through the semi-transparent surface 2 a of the half mirror 2. It focused on the wafer 5 by the third lens group G 3 in a light flux positive refractive power. Thus, a reduced image of the pattern on the reticle 1 is formed on the wafer 5.

【0028】本例ではハーフミラー2と第3レンズ群G
3 との間に絞り6が配置されているが、この絞り6によ
りウェハ5側のテレセントリック性が確保されている。
In this embodiment, the half mirror 2 and the third lens group G
A stop 6 is arranged between the stop 3 and the stop 3, and the stop 6 ensures telecentricity on the wafer 5 side.

【0029】また、照明光としては図1の紙面に垂直に
偏光した光束(s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、ハーフミラー2の偏光特性によりs偏光の大部分は
半透面2aで反射され、この反射光は更に1/4波長板
3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4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3を透過
すると、偏光状態は図1の紙面に平行な直線偏光とな
る。ハーフミラー2の偏光特性により、図1の紙面に平
行な方向に偏光した光束は大部分が半透面2aを透過し
てウェハ5の方向に向かう。これによりハーフミラー2
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。
It is efficient to use a light beam (s-polarized light) polarized perpendicularly to the plane of FIG. 1 as the illumination light.
Ordinary randomly polarized illumination light may be used. In either case, most of the s-polarized light is reflected by the semi-transmissive surface 2a due to the polarization characteristics of the half mirror 2, and this reflected light is further transmitted through the quarter wavelength plate 3 to become circularly polarized light. This circularly polarized light beam is reflected by the concave reflecting mirror 4 and becomes reversely circularly polarized light. When the reversely circularly polarized light beam passes through the quarter-wave plate 3 again, the polarization state is changed to the plane of FIG. It becomes parallel linearly polarized light. Due to the polarization characteristics of the half mirror 2, most of the light beam polarized in a direction parallel to the paper of FIG. 1 passes through the semi-transmissive surface 2a and travels toward the wafer 5. This makes the half mirror 2
, The return light to the reticle 1 is reduced, so that the effective use of the light flux and the reduction of the flare are achieved.

【0030】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。
Further, the use of a uniaxial crystal (for example, quartz) having a small thickness as the quarter-wave plate 6 prevents occurrence of astigmatism. Specifically, assuming that quartz is used, the wavelength λ used is 248 nm, and to suppress the wavefront aberration due to the quarter-wave plate 6 to λ / 4 or less, the thickness of the quarter-wave plate 6 is set to 100 μm or less. There is a need to.

【0031】なお、ハーフミラー2の半透面2a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、例えば誘電膜は強い偏光特性を有
するため、1/4波長板3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。
When the semi-transmissive surface 2a of the half mirror 2 is positively provided with a polarization characteristic such as a polarizing beam splitter, the reflectance and the transmittance are further improved by combination with the quarter-wave plate 6. be able to. However, even with a normal half mirror, for example, since the dielectric film has strong polarization characteristics, the reflectance and the transmittance can be improved by combination with the quarter-wave plate 3.

【0032】以下、図1の光学系の具体的な構成例につ
き説明する。以下の実施の形態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5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ri の符号は、レチクル1とハー
フミラー2との間ではレチクル1に対して凸の場合を正
にとり、凹面反射鏡4とウェハ5との間ではその凹面反
射鏡4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di の符号は、ハーフミラー2
の半透面2aからの反射光が凹面反射鏡4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(248
nm)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
Hereinafter, a specific configuration example of the optical system of FIG. 1 will be described. In order to represent the shape and interval of the lens in the following embodiments, the reticle 1 is used as the first surface, and the surface through which the light emitted from the reticle 1 passes before reaching the wafer 5 is sequentially referred to as an i-th surface (i = 2). , 3, ‥‥). The sign of the radius of curvature r i of the i-th surface is positive when the reticle 1 is convex with respect to the reticle 1 between the reticle 1 and the half mirror 2, and the concave reflection is between the concave reflecting mirror 4 and the wafer 5. The case of convex with respect to the mirror 4 is positive. The sign of the surface distance d i between the i-th surface and the (i + 1) surface, a half mirror 2
Is negative in the region where the reflected light from the semi-transparent surface 2a passes to the concave reflecting mirror 4, and positive in other regions. As glass materials, CaF 2 represents fluorite and SiO 2 represents quartz glass. Reference wavelengths for use of quartz glass and fluorite (248
The refractive index for (nm) is as follows. Quartz glass: 1.85555 Fluorite: 1.46799

【0033】図2は本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G1はレチクル1の側か
ら順に、レチクル1側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズL 11、両凸レンズL12、両凸レンズL13、両凹レンズ
14及び両凹レンズL15を配置して構成する。また、本
例では第2レンズ群G2 は凹面反射鏡4側に凸面を向け
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2の側から順に、両凸レ
ンズL31、ハーフミラー2側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズL32、ハーフミラー2側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズL 33、両凹レンズL34、両凸レンズL35
ハーフミラー2側に凸面を向けた正メニスカスレンズL
36、ハーフミラー2側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズL37及びハーフミラー2側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズL38を配置して構成する。ただし、図1中の1
/4波長板3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の実施の形態における曲率半径ri
面間隔di 及び硝材を次の表1に示す。
FIG. 2 shows a lens configuration diagram of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the first lens group G1Is the side of reticle 1
Negative meniscus lens with convex surface facing reticle 1 side
Z L 11, Biconvex lens L12, Biconvex lens L13, Biconcave lens
L14And biconcave lens LFifteenAre arranged and configured. Also book
In the example, the second lens group GTwo Indicates the convex surface facing the concave reflecting mirror 4
Negative meniscus lens L20Composed of only Furthermore,
3 lens group GThree Are biconvex lasers in order from the half mirror 2 side.
L31Menisca with convex surface facing half mirror 2
SLENS L32, With the convex surface facing the half mirror 2 side
Sukas lens L 33, Biconcave lens L34, Biconvex lens L35,
Positive meniscus lens L with convex surface facing half mirror 2
36Meniscus lens with convex surface facing half mirror 2
Z L37Menisca with convex surface facing half mirror 2
SLENS L38Are arranged and configured. However, 1 in FIG.
Since the 波長 wavelength plate 3 is thin and can be ignored, it is omitted in FIG.
Abbreviated. Radius of curvature r in the embodiment of FIG.i ,
Surface distance di And the glass materials are shown in Table 1 below.

【0034】[0034]

【表1】 i rii 硝材 i rii 硝材 1 ∞ 160.328 21 -3775.726 8.500 2 226.290 20.000 CaF2 22 132.037 20.000 CaF2 3 112.740 12.000 23 386.661 80.662 4 186.919 28.000 SiO2 24 90.751 16.727 CaF2 5 -267.368 48.845 25 1020.086 4.600 6 203.766 30.000 SiO2 26 -378.373 11.000 SiO2 7 -153.468 2.000 27 51.955 0.400 8 -235.200 15.000 CaF2 28 51.881 19.000 CaF2 9 105.304 45.805 29 -402.490 0.200 10 -154.442 18.000 CaF2 30 66.487 11.242 CaF2 11 661.852 128.795 31 383.884 1.000 12 ∞ -85.500 32 580.000 10.000 SiO2 13 156.613 -24.000 SiO2 33 39.378 1.600 14 303.843 -34.000 34 43.274 13.000 CaF2 15 425.644 34.000 35 514.049 14.381 16 303.843 24.000 SiO2 17 156.613 85.500 18 ∞ 20.000 SiO2 19 ∞ 60.000 20 296.017 20.000 CaF2 TABLE 1 i r i d i glass material i r i d i glass material 1 ∞ 160.328 21 -3775.726 8.500 2 226.290 20.000 CaF 2 22 132.037 20.000 CaF 2 3 112.740 12.000 23 386.661 80.662 4 186.919 28.000 SiO 2 24 90.751 16.727 CaF 2 5 -267.368 48.845 25 1020.086 4.600 6 203.766 30.000 SiO 2 26 -378.373 11.000 SiO 2 7 -153.468 2.000 27 51.955 0.400 8 -235.200 15.000 CaF 2 28 51.881 19.000 CaF 2 9 105.304 45.805 29 -402.490 0.200 10 -154.442 18.000 CaF 2 30 66.487 11.242 CaF 2 11 661.852 128.795 31 383.884 1.000 12 ∞ -85.500 32 580.000 10.000 SiO 2 13 156.613 -24.000 SiO 2 33 39.378 1.600 14 303.843 -34.000 34 43.274 13.000 CaF 2 15 425.644 34.000 35 514.049 14.381 16 303.843 24.000 SiO 2 17 156.613 85.500 18 ∞ 20.000 SiO 2 19 ∞ 60.000 20 296.017 20.000 CaF 2

【0035】この実施の形態では、縮小倍率は1/5、
開口数は0.45、ウェハ5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4の曲率半径rは425.664mmであり、曲
率半径rはその直径dの約21.3倍である。更に、凹
面反射鏡4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7.85゜、凹面
反射鏡4に入射する軸外主光線の光軸に対する傾きの最
大値は2.41゜である。因に、凹面反射鏡4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0.0
14゜である。更に、ハーフミラー2を透過するランド
光線の光軸に対する傾きは0.001゜以下であり、本
例ではハーフミラー2を透過した光束はほぼ平行光束と
みなすことができる。
In this embodiment, the reduction ratio is 1/5,
The numerical aperture is 0.45, and the diameter d of the effective exposure area (image circle) on the wafer 5 is 20 mm. The radius of curvature r of the concave reflecting mirror 4 is 425.664 mm, and the radius of curvature r is about 21.3 times the diameter d. Further, the maximum value of the inclination of the marginal ray (land ray) from the on-axis object point entering the concave reflecting mirror 4 with respect to the optical axis is 7.85 °, with respect to the optical axis of the off-axis principal ray entering the concave reflecting mirror 4. The maximum value of the slope is 2.41 °. Incidentally, the maximum value of the inclination of the land ray emitted from the concave reflecting mirror 4 with respect to the optical axis is 0.0
14 ゜. Furthermore, the inclination of the land ray transmitted through the half mirror 2 with respect to the optical axis is 0.001 ° or less, and in this example, the light beam transmitted through the half mirror 2 can be regarded as a substantially parallel light beam.

【0036】図2の実施の形態の使用波長が248.4
nmの場合の縦収差図を図3に示し、横収差図を図4に
示す。これら収差図より、本例においては開口数が0.
45と大きいにも拘らず、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、図示省略するも、色収差も波長λが248nm〜2
49nmの間で良好に補正されている。
The wavelength used in the embodiment of FIG. 2 is 248.4.
FIG. 3 shows a longitudinal aberration diagram in the case of nm, and FIG. 4 shows a lateral aberration diagram. From these aberration diagrams, in this example, the numerical aperture is 0.
It can be seen that various aberrations are satisfactorily corrected within a wide image circle area, despite being as large as 45. Although not shown, chromatic aberration also has a wavelength λ of 248 nm to 2 nm.
It is well corrected between 49 nm.

【0037】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can take various configurations without departing from the spirit of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の露光装置によれば、解像力が劣
化しないと共に絞りを配置できる縮小投影光学系が備え
られているため、レチクルのパターンを高い解像度でウ
ェハ上に転写できる利点がある。また、分離手段と凹面
反射鏡との間の光路中に、第1レンズ群及び分離手段を
介した光束を広げるための第2レンズ群が配置された場
合には、この第2レンズ群によって第3レンズ群の色収
差が補正できると共に、凹面反射鏡の球面収差がより良
好に補正できる。
According to the exposure apparatus of the present invention, there is provided an advantage that the reticle pattern can be transferred onto the wafer at a high resolution because the exposure apparatus is provided with a reduced projection optical system capable of disposing a stop without deteriorating the resolution. When the first lens group and the second lens group for expanding the luminous flux via the separating means are arranged in the optical path between the separating means and the concave reflecting mirror, the second lens group is used for the second lens group. The chromatic aberration of the three lens groups can be corrected, and the spherical aberration of the concave reflecting mirror can be corrected more favorably.

【0039】また、分離手段から第3レンズ群へ向かう
光束は実質的に平行光束である場合には、その平行光束
となった位置に有効な絞りを配置できる。また、投影光
学系は、少なくとも軸上の光束を用いてウェハ上にレチ
クルのパターンの縮小像を形成する場合には、反射屈折
系で軸上の光束を用いる構成であって、解像力が劣化し
ないと共に絞りを配置できる縮小投影光学系を備えたこ
とになり、ウェハ上により高い解像度のパターンを転写
できる。
When the light flux from the separation means to the third lens group is substantially a parallel light flux, an effective stop can be arranged at the position where the light flux becomes the parallel light flux. Further, the projection optical system is configured to use the on-axis light beam by the catadioptric system when forming a reduced image of the reticle pattern on the wafer using at least the on-axis light beam, so that the resolving power does not deteriorate. In addition, a reduction projection optical system capable of disposing a stop can be provided, so that a pattern with higher resolution can be transferred onto the wafer.

【0040】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。また、分離手段を透過する
軸上物点からの周縁光線の光軸に対する傾きが0.1゜
以下であるときには、分離手段によるコマ収差及び非点
収差が十分に小さくなる。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4゜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
ができると共に、分離手段における反射率及び透過率の
ばらつきを抑えることができる利点がある。
When the radius of curvature of the concave reflecting mirror is 17 to 25 times the diameter of the exposure area on the second surface, astigmatism and distortion can be easily corrected and a predetermined reduction magnification can be easily obtained. There are advantages. Further, when the inclination of the marginal ray from the on-axis object point passing through the separating means with respect to the optical axis is 0.1 ° or less, the coma aberration and astigmatism due to the separating means become sufficiently small. Further, when the inclination of the off-axis chief ray incident on the concave reflecting mirror with respect to the optical axis is limited to 4 ° or less, the amount of aberration such as astigmatism can be suppressed within a predetermined range, and the reflection by the separating means can be suppressed. There is an advantage that variation in transmittance and transmittance can be suppressed.

【0041】また、分離手段と凹面反射鏡との間に1/
4波長板を配置した場合には、分離手段における透過率
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1/4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。また、照明光学系が、直線偏光の光
束を供給するときには、照明効率が良い利点がある。次
に、本発明の露光方法によれば、ウェハ側がテレセント
リックとなるため、ウェハの高さが或る程度変化しても
倍率が変化しないため、実用的である。
The distance between the separating means and the concave reflecting mirror is 1 /
When a four-wavelength plate is provided, the transmittance of the separating means can be increased, and flare can be reduced.
In particular, when the quarter-wave plate is formed of a uniaxial crystal having a thickness of 100 μm or less, there is an advantage that deterioration of astigmatism is negligible. Further, when the illumination optical system supplies a linearly polarized light beam, there is an advantage that illumination efficiency is good. Next, according to the exposure method of the present invention, since the wafer side is telecentric, the magnification does not change even if the height of the wafer changes to some extent, so that it is practical.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態の一例の露光装置に備え
られた投影光学系の基本的な構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a projection optical system provided in an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の光学系の具体的な構成を示すレンズ構
成図である。
FIG. 2 is a lens configuration diagram showing a specific configuration of the optical system of FIG.

【図3】 図2の実施の形態の縦収差図である。FIG. 3 is a longitudinal aberration diagram of the embodiment of FIG.

【図4】 図2の実施の形態の横収差図である。FIG. 4 is a lateral aberration diagram of the embodiment of FIG.

【図5】 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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a conventional catadioptric reduction projection optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レチクル、G1 …第1レンズ群、2…分離手段とし
てのハーフミラー、3…1/4波長板、G2 …第2レン
ズ群、4…凹面反射鏡、G3 …第3レンズ群、5…ウェ
1 ... reticle, G 1 ... the first lens group, a half mirror as 2 ... separator, 3 ... 1/4-wavelength plate, G 2 ... the second lens group, 4 ... concave reflector, G 3 ... third lens group 5, wafer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面に配置されるレチクルを照明する
照明光学系と、該レチクルのパターンの縮小像を第2面
に配置されるウェハに転写する投影光学系と、を有する
露光装置において、 前記投影光学系は、 前記第1面と前記第2面との間の光路中に配置される第
1レンズ群と、 該第1レンズ群と前記第2面との間の光路中に配置され
て、該第1レンズ群からの光束を透過又は反射する分離
手段と、 該分離手段と前記第2面との間の光路中に配置されて、
前記分離手段からの光束を再び前記分離手段へ戻す凹面
反射鏡と、 該凹面反射鏡と前記第2面との間の光路中に配置され
て、前記分離手段を介した前記凹面反射鏡からの光を集
束して前記第2面のウェハ上に前記第1面のレチクルの
パターンの縮小像を形成する正の第3レンズ群と、 前記分離手段と前記第2面との間に配置された絞りと、
を有することを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a reticle disposed on a first surface; and a projection optical system that transfers a reduced image of a pattern of the reticle onto a wafer disposed on a second surface. A first lens group disposed in an optical path between the first surface and the second surface; and a projection optical system disposed in an optical path between the first lens group and the second surface. And separating means for transmitting or reflecting the light beam from the first lens group, and disposed in an optical path between the separating means and the second surface,
A concave reflecting mirror for returning the light beam from the separating unit to the separating unit again, disposed in an optical path between the concave reflecting mirror and the second surface, and provided from the concave reflecting mirror via the separating unit. A positive third lens group that focuses light to form a reduced image of the pattern of the reticle on the first surface on the wafer on the second surface; and is disposed between the separation unit and the second surface. Aperture and
An exposure apparatus comprising:
【請求項2】 前記分離手段と前記凹面反射鏡との間の
光路中には、前記第1レンズ群及び前記分離手段を介し
た光束を広げるための第2レンズ群が配置されることを
特徴とする請求項1記載の露光装置。
2. The optical system according to claim 1, wherein said first lens group and a second lens group for expanding a light beam passing through said separating means are arranged in an optical path between said separating means and said concave reflecting mirror. The exposure apparatus according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記分離手段から前記第3レンズ群へ向
かう光束は実質的に平行光束であることを特徴とする請
求項1、又は2記載の露光装置。
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a light beam traveling from the separation unit to the third lens group is a substantially parallel light beam.
【請求項4】 前記絞りは前記分離手段と前記第3レン
ズ群との間に配置されることを特徴とする請求項1〜3
の何れか一項記載の露光装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said stop is disposed between said separating means and said third lens group.
The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項5】 前記絞りは前記第3レンズ群中に配置さ
れることを特徴とする請求項1、又は2記載の露光装
置。
5. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stop is disposed in the third lens group.
【請求項6】 前記投影光学系は、少なくとも軸上の光
束を用いて前記ウェハ上に前記パターンの縮小像を形成
することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項記載の
露光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection optical system forms a reduced image of the pattern on the wafer using at least an on-axis light beam. .
【請求項7】 前記分離手段と前記凹面反射鏡との間の
光路中には、1/4波長板が配置されることを特徴とす
る請求項1〜6何れか一項記載の露光装置。
7. An exposure apparatus according to claim 1, wherein a quarter-wave plate is disposed in an optical path between said separating means and said concave reflecting mirror.
【請求項8】 前記照明光学系は、直線偏光の光束を供
給することを特徴とする請求項7記載の露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the illumination optical system supplies a linearly polarized light beam.
【請求項9】 請求項1〜8の何れか一項記載の露光装
置を用いた露光方法であって、 前記絞りによって前記投影光学系を前記ウェハ側にテレ
セントリックにした状態で、前記レチクルのパターンの
縮小像を前記投影光学系を介して前記ウェハ上に転写す
ることを特徴とする露光方法。
9. An exposure method using the exposure apparatus according to claim 1, wherein the pattern of the reticle is set in a state where the projection optical system is telecentric toward the wafer by the stop. An exposure method, wherein the reduced image of (1) is transferred onto the wafer via the projection optical system.
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