(57)【要約】      （修正有）【課題】高ＮＡ化を達成すると共に、各反射面への入射角度を比較的小さく抑えることが可能なＥＵＶ光用の投影光学系を提供する。【解決手段】物体面上のパターンからの光束を凹凸凸凹凸凹の第１〜６反射面で反射し、前記パターンの縮小投影像を像面上に結ぶ、共軸系の投影光学系であって、前記第４反射面と前記第５反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をＩ、前記第４反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ４、Ｄ４、前記第６反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ６、Ｄ６、とするとき、所定の条件式を満足する。【選択図】  図１
2008158211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面上のパターンからの光束を、凹面形状の第１反射面、凸面形状の第２反射面、凸面形状の第３反射面、凹面形状の第４反射面、凸面形状の第５反射面、凹面形状の第６反射面の順に反射し、前記パターンの縮小投影像を像面上に結ぶ、共軸系の投影光学系であって、
前記光束の光路上において、前記第４反射面と前記第５反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、
前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、
前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をＩ、
前記第４反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ４、Ｄ４、
前記第６反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ６、Ｄ６、
とするとき、
【数１】
2008158211.tif 000023
を満足することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
【数２】
2008158211.tif 000024
を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記第１、２、３、４反射面で構成される第１結像系の焦点距離をＦ１、前記第５、６反射面で構成される第２結像系の焦点距離をＦ２とするとき、
【数３】
2008158211.tif 000025
を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記主光線の光路上において、前記第４反射面と前記第５反射面との光路長をＬ、
前記主光線の光路上において、前記第４反射面と前記中間像との距離をＬｍとするとき、
【数４】
2008158211.tif 000026
を満足することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の投影光学系。
【請求項５】
前記投影光学系の絞りが前記第２反射面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の投影光学系。
【請求項６】
光源からの照明光束で物体面上のパターンを照明する照明光学系と、
前記パターンを像面上に縮小結像する、請求項１乃至５いずれかに記載の投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、
前記露光された被露光体を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して、物体面上の像を像面上に縮小投影する投影光学系に関わる。特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ用のガラス基板などの被処理体を、マスク上のパターンを用いて投影露光する投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に４０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、マスク又はレチクル（なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）上に描画されたパターンをウェハに投影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【０００４】
Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡ
したがって、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近年では、解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げるだけではこの要求を満足するには限界となっており、短波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）からＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）に移行している。そして、今は、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の実用化が進められている。
【０００５】
しかし、光の短波長化が進むと光が透過する硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズを多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即ち、ミラーを含めることが有利になる。更に、露光光がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこで、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで構成する反射型投影光学系が提案されている。
【０００６】
反射型投影光学系においては、ミラーにおける反射率を高めるために反射した光が強め合うようミラーには多層膜が形成されているが、光学系全体での反射率を高めるためにできるだけ少ない枚数で構成することが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶数枚であることが望ましい。更に、ＥＵＶ露光装置に要求される線幅（解像度）が従来の値より小さくなってきたためＮＡをあげる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎｍにおいてＮＡ０．２）、従来の３、４枚のミラーでは、波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収差補正の自由度を増やすためにもミラーの数を６枚程度にする必要が生じてきた（以下、本出願では、かかる光学系を６枚ミラー系と表現する場合もある）。
【０００７】
特許文献１には実施例として図２に６枚の反射鏡から成る投影光学系が示されており、ＮＡ０．４５という高いＮＡを達成している。この構成では物体面からの入射光を受け、凸面形状の第１反射面、凹面形状の第２反射面、凸面形状の第３反射面、凹面形状の第４反射面によって中間像を形成し、さらに凸面形状の第５反射面、凹面形状の第６反射面を介して像面上に再結像させている。
【０００８】
また、特許文献２には実施例として図２に６枚の反射鏡から成る投影光学系が示されており、ＮＡ０．５５という高いＮＡを達成している。この構成では物体面からの入射光を受け、凹面形状の第１反射面、凸面形状の第２反射面、凹面形状の第３反射面、凹面形状の第４反射面によって中間像を形成し、さらに凸面形状の第５反射面、凹面形状の第６反射面を介して像面上に再結像させている。
【特許文献１】米国特許５６８６７２８号公報
【特許文献２】米国特許５８１５３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている構成では、それぞれの反射面の曲率がきつく、反射面に対する光線の入射角度（光線と反射面の法線との成す角）が大きかった。そのため、反射面での反射率が下がってしまい、マスクからウエハに至る光束の光量が減ってしまい、スループットが低下する恐れがあった。また、この特許文献１の構成では、像面側がテレセントリックではないため、ウエハ上でのパターン像の位置ずれが発生する恐れがあった。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている構成においても、反射面に対する光線の入射角度が大きく、十分な反射率が得られていなかった。また、この特許文献２の構成では、第３反射面と第４反射面が光軸から大きく外れた位置に配置されているため、反射面を高性能に製作することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明では、反射面で構成された投影光学系において、ＮＡが０．３以上で、且つ反射面に対する入射角度を比較的小さく抑えた投影光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の投影光学系は、物体面上のパターンからの光束を、凹面形状の第１反射面、凸面形状の第２反射面、凸面形状の第３反射面、凹面形状の第４反射面、凸面形状の第５反射面、凹面形状の第６反射面の順に反射し、前記パターンの縮小投影像を像面上に結ぶ、共軸系の投影光学系であって、前記光束の光路上において、前記第４反射面と前記第５反射面との間に前記パターンの中間像を結んでおり、前記パターンの中心から発する主光線の、前記中間像の位置における前記投影光学系の光軸とのなす角度をθ、前記パターンの中心が前記像面上において結像する位置の像高をＩ、前記第４反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ４、Ｄ４、前記第６反射面の曲率半径、有効径を各々Ｒ６、Ｄ６とするとき、以下の条件式を満足する。
【００１３】
【数１】
2008158211.tif 000003
【００１４】
を満足することを特徴とする投影光学系。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＥＵＶリソグラフィーに適用可能な反射面で構成された投影光学系であって、ＮＡが高く（ＮＡが０．３以上であるような光学系）、反射面への入射角度が比較的小さい投影光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の反射型投影光学系１００（１００Ａ〜１００Ｆの総称とする）は、物体面（例えば、マスク面）ＭＳ上のパターンを像面（例えば、基板などの被処理体面）Ｗ上に縮小投影する（縮小投影像を結ぶ）反射型投影光学系である。この反射型投影光学系は、特に、ＥＵＶ光（例えば、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ、より好ましくは、波長１３．４ｎｍ乃至１３．５ｎｍ）に好適な光学系である。また、本発明の反射型投影光学系は、以下の実施例でも記載しているように、物体面から像面に至るまでに６面の反射面を有する構成である。但し、必ずしも６面である必要は無く、６面以上、例えば８面の反射面を有していても構わない。
【００１７】
上述のような前提を踏まえた上で本発明の実施例について説明を行う。まず初めに、本発明のすべての実施例に共通する特徴について詳細に説明する。
【００１８】
本実施例の投影光学系は、物体面上のパターンからの光を、第１、２、３、４、５、６反射面の順に反射することにより、像面上にパターンの４分の１倍（５分の１倍でも可）の像を像面上に投影する投影光学系である。この投影光学系は共軸系、すなわち前述の６面の反射面の曲率中心が実質的に所定の光軸上に並ぶように配置されており、パターンの中間像を（パターンからの光の光路上における）第４反射面と第５反射面との間に形成している。ここで、パターン中のある点（パターンの中心）が像面上で結像する位置の像高（光軸からの高さ）をＩ、そのパターン中のある点からの主光線の、中間像の位置における前述の光軸に対する傾きをθとする。さらに、第４反射面の有効半径をＤ４、第４反射面の曲率半径をＲ４、第６反射面の有効半径をＤ６、第６反射面の曲率半径Ｒ６とするとき、以下の（式１）、（式２）を満足することを特徴とする。
【００１９】
【数２】
2008158211.tif 000004
【００２０】
ここで、主光線とは、パターンから像面に至る光線のうち、投影光学系内に配置された絞りの中心を通る光線、又はパターンから像面に至るまでの間の光路が前述の光軸と同一平面内に存在し得る光線である。
【００２１】
そして、パターンの中心とは、図１０に示したように、物体面（マスク）の円弧スリット形状（幅方向の両端が円弧でその円弧同士を直線で結んだような形状）の照明領域の中心のことである。詳細に説明すると以下の通りである。物体面上（マスク上）の円弧状スリット照明領域（投影光学系に向かって光を発する領域）の対称軸（マスクのパターンの対称軸、対称の中心軸）が、マスク上の照明領域を横切っている。その対称軸のうちマスク上の照明領域内を通る長さをＬｓ（マスク上の照明領域のスリット幅）としたとき、その長さＬｓの中心の点がマスクパターンの中心である。
【００２２】
但し、上述の（式２）においてθを決定する際には、必ずしもマスクの照明領域の中心からの主光線を用いる必要は無い。マスクの照明領域内のいずれかの点から発する主光線が上述の（式２）を満足していれば良い。好ましくは、マスクの照明領域内のすべての点からの主光線が上述の（式２）を満足していることが望ましい。
【００２３】
上述したような（式１）を満足することによって、第４の反射面と第６の反射面への入射角度を低く抑えることができる。もし（式１）の下限を超えてしまうと、第５の反射面、第６の反射面のケラレをなくすことが困難となり、上限を超えてしまうと光学系全体が大型化や反射面への入射角増大を招いてしまう。
【００２４】
上述したような（式２）を満足することによって高ＮＡで入射角度を抑えることができる。具体的には、中間像の主光線の角度が（式２）の下限よりも小さい場合には、ＮＡが小さくなり過ぎてしまい、（式２）の上限よりも大きい場合には、反射面への入射角度が大きくなり過ぎてしまう。
【００２５】
ここで、更に好ましくは、以下の（式１ａ）及び／又は（式２ａ）を満足すると良い。
【００２６】
【数３】
2008158211.tif 000005
【００２７】
本実施例は、上述の（式１）、（式２）を始めとした特徴部分を有していれば、発明の課題を解決することが可能である。その上で、更に以下に記載した（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）、（オ）のうち１つ以上を満足すると、更に好ましい効果を得ることができる。尚、（ア）、〜（オ）において記載しているのは、飽くまで本実施例における付加的な特徴、或いはそれによる効果（又はそれを満たさないことによる悪影響）であって、上述の（式１）、（式２）によって得られる効果を損なうものでは無い。
【００２８】
（ア）第４の反射面と第６の反射面に関して、以下の（式３）を満足していると、尚好ましい効果が得られる。
【００２９】
【数４】
2008158211.tif 000006
【００３０】
ここで、第６面の曲率半径に対する第４面の曲率半径の比が（式３）の上限を上回ると、第４の反射面の有効径が大きくなりすぎるため好ましくない。また、下限を下回ると、第４の反射面の有効径が小さくなるため光線の分離が厳しくなったり、十分に収差を補正できなくなったりしてしまう。
【００３１】
ここで、更に好ましくは、以下の（式３ａ）を満足すると良い。
【００３２】
【数５】
2008158211.tif 000007
【００３３】
（イ）また、マスク上のパターンからの光束でパターンの中間像を形成する第１結像系の焦点距離Ｆ１と、中間像からの光束で像面上に像を結ぶ第２結像系の焦点距離Ｆ２とが、（式４）を満たすことが好ましい。
【００３４】
【数６】
2008158211.tif 000008
【００３５】
これは（式４）の下限を下回る場合には、第４の反射面の有効径が大きくなりすぎるため好ましく無い。また、上限を上回る場合には、第４の反射面の有効径が小さくなり過ぎてしまうため、第６の反射面と光束との間に余裕がなくなってしまったり、十分に収差を補正できなかったりするためである。
【００３６】
ここで、更に好ましくは、以下の（式４ａ）を満足すると良い。
【００３７】
【数７】
2008158211.tif 000009
【００３８】
（ウ）また、前述の主光線の光路上において、第４反射面と第５反射面との光路長をＬ、第４反射面と中間像との距離をＬｍとするとき、以下の（式５）を満足すると尚好ましい。
【００３９】
【数８】
2008158211.tif 000010
【００４０】
ここで、（式５）の上限値を上回る場合には中間像の位置が第５の反射面へ近くなりすぎ、下限値を下回る場合には第４の反射面へ近くなりすぎるため好ましくない。これは中間像が反射面に近いと反射面を広く使えないために熱の影響を受けやすく、また収差補正もしづらくなるためである。
【００４１】
ここで、更に好ましくは、以下の式５ａを満足すると良い。
【００４２】
【数９】
2008158211.tif 000011
【００４３】
上限と下限を一割ずつ小さくしました
（エ）また、第４の反射面と第５の反射面の間に中間像を形成するように構成されており、上記の（式５）を満足すると、高ＮＡ化に伴って第６の反射面の有効径が大きくなるが、その第６の反射面（の裏面）でのケラレを防止しやすくなる。
【００４４】
更に、第４の反射面の曲率中心Ｏ４と第６の反射面の曲率中心Ｏ６との距離Ｌ４６は全長をＬＭＷとするとき式６を満たすことが望ましく、第４の反射面の曲率中心Ｏ４は第６の反射面の曲率中心Ｏ６よりも物体面ＭＳ側に位置していることが望ましい。そして、それらＬ４６及びＬＭＷは、以下の（式６）を満足することが望ましい。
【００４５】
【数１０】
2008158211.tif 000012
【００４６】
ここで、中間像ＩＭの位置を、第４の反射面及び第５の反射面から遠ざけることにより、光束の広がりを利用して第４の反射面と第５の反射面を収差補正のため効率的に利用することができる。ここで、上限値を上回ると第５の反射面への入射角度が大きくなりすぎ、下限値を下回ると第６の反射面でのケラレを防止しづらくなるため好ましくない。ここで、更に好ましくは以下の（式６ａ）を満足すると尚良い。
【００４７】
【数１１】
2008158211.tif 000013
【００４８】
（オ）また、本実施例の反射型投影光学系の第１〜６反射面は、凹面（反射面が凹面形状）、凸面（反射面が凸面形状）、凸面、凹面、凸面、凹面であることが望ましい。
【００４９】
このように構成すると、ＮＡを大きく、且つ、バックフォーカスを保って結像させやすくなる。また、高ＮＡになっても光線分離が行い易い（光線とミラーの干渉等が起きにくい）。また、有効径の大きな第６の反射鏡Ｍ６を避けて、第４の反射鏡Ｍ４から光軸に近い第５の反射鏡Ｍ５に光束を導きやすい。
【００５０】
更に、絞りを第１反射面と第２反射面の間に配置するか、或いは第２反射面上に絞り部材を配置する（又は第２反射面が絞りを兼ねる）か、いずれかにすると高ＮＡ化しても、光学性能をあまり落とさずに済むようになる。
【００５１】
また、第１の反射鏡Ｍ１乃至第６の反射鏡Ｍ６の曲率半径をＲ１乃至Ｒ６（凹面を正、凸面を負）とした場合、以下の式７及び７ａで示すようなペッツバール項の和がゼロかほぼゼロにすることが好ましい。
【００５２】
【数１２】
2008158211.tif 000014
【００５３】
しかし、本願の課題の高ＮＡ化を達成しようとすると、各反射面の曲率半径が小さくなる傾向にあり、反射面の枚数も６枚と少ないことから、反射面の形状は凹面と凸面が同数であることが好ましい。もし同数でないならば凹面と凸面のうち少ない方の曲率を小さくしなければペッツバール和を小さくすることができず、収差補正が困難になる。したがって、上述のように、凹面と凸面とが同じ数になるような構成であることが望ましい。
【００５４】
また、反射型投影光学系１００は６つの反射面で構成されているが、前記６つの反射面の曲率中心が実質的に所定の光軸上に並ぶように配置され、そのうち少なくとも１つはＥＵＶ光を反射する多層膜を有する非球面ミラーであることが望ましい。かかる非球面の形状は、以下の式８に示す一般的な非球面の式で表される。式８において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００５５】
【数１３】
2008158211.tif 000015
【００５６】
また、６つの反射鏡の曲率中心は必ずしも一直線上に並んでいるとは限らず、収差補正を目的として所定の反射鏡の曲率中心が光軸ＡＸから微小にずれる（例えば、その反射鏡の曲率半径の１％以下、好ましくは０．３％以下）場合もある。また、反射鏡の曲率中心とは、反射鏡が球面ではなく非球面の場合、非球面のベースとなっている球面の曲率中心のことを意味する。反射鏡の曲率半径とは、同様に、非球面のベースとなっている球面の曲率半径のことを意味する。また、非球面としたときの面形状は実効有効部で変曲点を持たないことが望ましい。
【００５７】
また、第１の反射鏡Ｍ１乃至第６の反射鏡Ｍ６の表面には、ＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、かかる多層膜により光を強め合う作用を奏する。波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射することが可能な多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などが考えられる。勿論、使用する波長領域（波長）によって適宜最適な材料を選択すれば良い。但し、本発明の多層膜は、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜を適用することができる。また、一般には、多層膜の特性から、高い反射率を得るためには、入射角度の最大値が大きい場合、入射角度の幅を比較的小さくしなければならず、入射角度の最大値が小さい場合、入射角度の幅を比較的大きくしてもよい。
【００５８】
反射型投影光学系１００は、物体面ＭＳ側が非テレセントリックであり、且つ、像面Ｗ側がテレセントリックであることが望ましい。例えば、照明光学系によって物体面ＭＳに配置されたマスクを照明し、そのマスクで反射された光束を用いてマスク上のパターンの像を像面Ｗである被処理体上に結像するためには、投影光学系の物体面ＭＳ側は非テレセントリックにすると良い。一方、像面Ｗ側は、例えば、像面Ｗに配置されるウェハが光軸方向に移動しても倍率の変化を少なくするために、テレセントリックにすることが望ましい。
【００５９】
また、本実施例は、投影光学系に限定されるものではなく、露光装置やデバイスの製造方法にも適用可能である。本実施例の露光装置は、光源からの照明光束で物体面上のパターンを照明する照明光学系と、パターンを像面上に縮小結像する上述のような投影光学系とを有することを特徴としている。また、本実施例のデバイスの製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、その露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００６０】
以下において、本発明の各実施例に記載した反射型投影光学系、及び露光装置、そしてその露光装置を用いるデバイスの製造方法について図面を用いて詳細に説明を行う。ここで、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００６１】
以下に、図１及び表１を用いて、実施例１の投影光学系について詳細に説明する。
【００６２】
図１は本発明の第１の実施例の要部概略図であり、表１には、実施例１の数値実施例、すなわち実施例１の投影光学系における、マスク、ウエハ及び各反射面の間隔や、各反射面の曲率半径や、各非球面の非球面係数等を示している。
【００６３】
同図において、１００Ａ（他の実施例においては１００Ｂ乃至１００Ｆ）は反射型投影光学系、ＭＳはマスク（物体面）、Ｗはウェハ（像面）、ＡＳは開口絞り、ＡＸは光軸、ＩＭは中間像である。また、Ｍ１は第１の反射鏡、Ｍ２は第２の反射鏡、Ｍ３は第３の反射鏡、Ｍ４は第４の反射鏡、Ｍ５は第５の反射鏡、Ｍ６は第６の反射鏡である。
【００６４】
この実施例１の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３５であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１３２〜１３６ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第２の反射面と一致している（ＮＡ絞りは第２の反射面が兼ねている）。中間像は、第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００６５】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は６．２度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が３２０ｍｍと小さく抑えられている。
【実施例２】
【００６６】
実施例２の要部概略図の図２と、その実施例２の数値実施例を示す表２を用いて本発明の実施例２について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００６７】
この実施例２の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３５であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１２６〜１３０ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第１の反射面と第２の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００６８】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は９．４度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が２９４ｍｍと小さく抑えられている。
【実施例３】
【００６９】
実施例３の要部概略図の図３と、その実施例３の数値実施例を示す表３を用いて本発明の実施例３について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００７０】
この実施例３の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３０であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１２２〜１３０ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第２の反射面と一致している（ＮＡ絞りは第２の反射面が兼ねている）。中間像は第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００７１】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は６．０度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が３０９ｍｍと小さく抑えられている。
【実施例４】
【００７２】
実施例４の要部概略図の図４と、その実施例４の数値実施例を示す表４を用いて本発明の実施例４について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例４と同様である。
【００７３】
この実施例４の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３８であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１３５．５〜１３７．５ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第１の反射面と第２の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００７４】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は９．８度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が３０８ｍｍと小さく抑えられている。
【実施例５】
【００７５】
実施例５の要部概略図の図５と、その実施例５の数値実施例を示す表５を用いて本発明の実施例５について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例５と同様である。
【００７６】
この実施例５の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３４であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１３２〜１３６ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第２の反射面と一致している（ＮＡ絞りは第２の反射面が兼ねている）。中間像は第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００７７】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は７．１度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が２６８ｍｍと小さく抑えられている。
【実施例６】
【００７８】
実施例６の要部概略図の図６と、その実施例６の数値実施例を示す表６を用いて本発明の実施例６について詳細に説明する。特に述べない部分については実施例６と同様である。
【００７９】
この実施例６の投影光学系において、像側の開口数であるＮＡは０．３４であって、投影倍率は１／４倍、物体高は１２８〜１３２ｍｍである。また、ＮＡ絞りは第１の反射面と第２の反射面の間に配置された構成となっている。中間像は第４の反射面と第５の反射面の間で、空間的な位置としては第６の反射面の付近に形成されている。また、像面側のテレセン度を１ｍｒａｄ以下に抑えている。
【００８０】
また、第４の反射面と第６の反射面への入射角度は９．８度以下であって、６面の反射面のうち最大の有効径が３０６ｍｍと小さく抑えられている。
【００８１】
ここで、実施例１〜６の式１〜４の値を表７に示す。
【００８２】
以下、図７を参照して、本発明の反射型投影光学系１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ及び１００Ｅを適用した露光装置２００について説明する。図７は、本発明の一側面としての露光装置２００の構成を示す概略断面図である。
【００８３】
本発明の露光装置２００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンを被処理体２４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００８４】
図７を参照するに、露光装置２００は、照明装置２１０と、マスク２２０を載置するマスクステージ２２５と、反射型投影光学系（投影光学系）１００と、被処理体２４０を載置するウェハステージ２４５とを有している。更に、マスクと被処理体との位置合わせ等を行うアライメント検出機構２５０と、フォーカス位置検出機構２６０と、それらを制御するための図示しない制御部とを有する。
【００８５】
また、図７に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。
【００８６】
照明装置２１０は、反射型投影光学系１００の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク２２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【００８７】
ＥＵＶ光源２１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００８８】
照明光学系２１４は、集光ミラー２１４ａ、オプティカルインテグレーター２１４ｂから構成される。集光ミラー２１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター２１４ｂは、マスク２２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系２１４は、マスク２２０と共役な位置に、マスク２２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ２１４ｃが設けられている。
【００８９】
マスク２２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ２２５に支持及び駆動されている。マスク２２０から発せられた回折光は、反射型投影光学系１００で反射されて被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク２２０と被処理体２４０を走査することによりマスク２２０のパターンを被処理体２４０上に縮小投影する。
【００９０】
マスクステージ２２５は、マスク２２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ２２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ２２５を駆動することでマスク２２０を移動することができる。露光装置２００は、マスク２２０と被処理体２４０を同期した状態で走査する。
【００９１】
反射型投影光学系１００は、マスク２２０面上のパターンを被処理体２４０上に縮小投影する反射型投影光学系である。図７において、反射型投影光学系１００は、図を簡略化するために、４つの反射鏡（反射面）を有するように図示されているが、反射型投影光学系１００の反射鏡は、実施例１乃至２に記載したように、６つであることが好ましい。勿論、本発明の趣旨が変わらない範囲内で枚数を変化させてもよいことは言うまでもない。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク２２０と被処理体２４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系２３０の開口数（ＮＡ）は、０．３乃至０．４程度である。
【００９２】
処理体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００９３】
ウェハステージ２４５は、ウェハチャック２４５ａによって被処理体２４０を支持する。ウェハステージ２４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体２４０を移動する。マスク２２０と被処理体２４０は同期して走査される。また、マスクステージ２２５の位置とウェハステージ２４５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００９４】
アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の位置と反射型投影光学系１００の光軸との位置関係、及び、被処理体２４０の位置と反射型投影光学系１００の光軸との位置関係を計測する。その上で、マスク２２０の投影像が被処理体２４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ２２５及びウェハステージ２４５の位置と角度を設定する。
【００９５】
フォーカス位置検出機構２６０は、被処理体２４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ２４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体２４０面を投影光学系２３０による結像位置に保つ。
【００９６】
図示しない制御部は、例えば、ＣＰＵ、メモリを有し、露光装置２００の動作を制御する。制御部は、照明装置２１０、マスクステージ２２０（即ち、マスクステージ２２５の図示しない移動機構）、ウェハステージ２４５（即ち、ウェハステージ２４５の図示しない移動機構）と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置２００を動作するファームウェアを格納する。
【００９７】
露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はマスク２２０を照明し、マスク２２０面上のパターンを被処理体２４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク２２０の全面を露光する。
【００９８】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００９９】
図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーなどのＥＵＶ光以外の波長２００ｎｍ以下の紫外線用の反射型投影光学系として用いることもでき、大画面をスキャン露光する露光装置にもスキャンしない露光をする露光装置にも適用可能である。
【０１０１】
【表１】
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【０１０２】
【表２】
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【０１０３】
【表３】
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【０１０４】
【表４】
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【０１０５】
【表５】
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【０１０６】
【表６】
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【０１０７】
【表７】
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【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施例１の投影光学系の要部概略図である。
【図２】実施例２の投影光学系の要部概略図である。
【図３】実施例３の投影光学系の要部概略図である。
【図４】実施例４の投影光学系の要部概略図である。
【図５】実施例５の投影光学系の要部概略図である。
【図６】実施例６の投影光学系の要部概略図である。
【図７】本実施例の露光装置の概略断面図である。
【図８】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１０】パターンの中心を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１００、１００Ａ乃至１００Ｆ  反射型投影光学系
Ｍ１  第１の反射鏡
Ｍ２  第２の反射鏡
Ｍ３  第３の反射鏡
Ｍ４  第４の反射鏡
Ｍ５  第５の反射鏡
Ｍ６  第６の反射鏡
ＭＳ  マスク（物体面）
Ｗ  ウェハ（像面）
ＡＳ  開口絞り
ＡＸ  光軸
ＩＭ  中間像
２００  露光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008158211.tif 000031
【図６】
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【図７】
2008158211.tif 000033
【図８】
2008158211.tif 000034
【図９】
2008158211.tif 000035
【図１０】
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