JP2003161882A - Projection optical system, exposure apparatus and exposing method - Google Patents
Projection optical system, exposure apparatus and exposing methodInfo
- Publication number
- JP2003161882A JP2003161882A JP2001363540A JP2001363540A JP2003161882A JP 2003161882 A JP2003161882 A JP 2003161882A JP 2001363540 A JP2001363540 A JP 2001363540A JP 2001363540 A JP2001363540 A JP 2001363540A JP 2003161882 A JP2003161882 A JP 2003161882A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- axis
- optical system
- birefringence
- projection optical
- 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
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 207
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 220
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 101
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 101
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 13
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L barium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ba+2] OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 abstract description 96
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 46
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 15
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 2
- FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L strontium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Sr+2] FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001637 strontium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100033041 Carbonic anhydrase 13 Human genes 0.000 description 1
- 101000867860 Homo sapiens Carbonic anhydrase 13 Proteins 0.000 description 1
- 101000604592 Homo sapiens Keratin-like protein KRT222 Proteins 0.000 description 1
- 102100038184 Keratin-like protein KRT222 Human genes 0.000 description 1
- 101000972349 Phytolacca americana Lectin-A Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000983338 Solanum commersonii Osmotin-like protein OSML15 Proteins 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
- G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties
- G03F7/70966—Birefringence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
- G02B13/143—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation for use with ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
- G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系、露光
装置および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示
素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程
で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus and an exposure method, and is particularly suitable for an exposure apparatus used when manufacturing microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements in a photolithography process. The present invention relates to a projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の
電子デバイス(マイクロデバイス)の微細パターンの形
成に際して、形成すべきパターンを4〜5倍程度に比例
拡大して描画したフォトマスク(レチクルとも呼ぶ)の
パターンを、投影露光装置を用いてウェハ等の感光性基
板(被露光基板)上に縮小露光転写する方法が用いられ
ている。この種の投影露光装置では、半導体集積回路の
微細化に対応するために、その露光波長が短波長側へシ
フトし続けている。2. Description of the Related Art When forming a fine pattern of an electronic device (microdevice) such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display, a photomask (also called a reticle) is formed by proportionally enlarging a pattern to be formed by about 4 to 5 times. There is used a method in which the pattern (1) is reduced and exposed and transferred onto a photosensitive substrate (substrate to be exposed) such as a wafer using a projection exposure apparatus. In this type of projection exposure apparatus, the exposure wavelength thereof continues to shift to the short wavelength side in order to cope with the miniaturization of semiconductor integrated circuits.
【0003】現在、露光波長はKrFエキシマレーザー
の248nmが主流となっているが、より短波長のAr
Fエキシマレーザーの193nmも実用化段階に入りつ
つある。さらに、波長157nmのF2レーザーや波長
146nmのKr2レーザー、波長126nmのAr2レ
ーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光
を供給する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわ
れている。また、投影光学系の大開口数(NA)化によ
っても高解像度化が可能であるため、露光波長の短波長
化のための開発だけでなく、より大きい開口数を有する
投影光学系の開発もなされている。At present, the exposure wavelength is 248 nm of a KrF excimer laser, but the shorter wavelength Ar is used.
193 nm of the F excimer laser is also in the stage of practical application. Further, a projection exposure apparatus using a light source that supplies light in a wavelength band called a so-called vacuum ultraviolet region, such as an F 2 laser having a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser having a wavelength of 146 nm, and an Ar 2 laser having a wavelength of 126 nm has been proposed. ing. Further, since high resolution can be achieved by increasing the numerical aperture (NA) of the projection optical system, not only development for shortening the exposure wavelength but also development of a projection optical system having a larger numerical aperture is possible. Has been done.
【0004】このように波長の短い紫外域の露光光に対
しては、透過率や均一性の良好な光学材料(レンズ材
料)は限定される。ArFエキシマレーザーを光源とす
る投影光学系では、レンズ材料として合成石英ガラスも
使用可能であるが、1種類のレンズ材料では色収差の補
正を十分に行うことができないので、一部のレンズにフ
ッ化カルシウム結晶(蛍石)が用いられる。一方、F2
レーザーを光源とする投影光学系では、使用可能なレン
ズ材料は実質上フッ化カルシウム結晶(蛍石)に限定さ
れる。As described above, with respect to the exposure light in the ultraviolet region having a short wavelength, the optical material (lens material) having good transmittance and uniformity is limited. In a projection optical system using an ArF excimer laser as a light source, synthetic quartz glass can be used as a lens material, but one type of lens material cannot satisfactorily correct chromatic aberration. Calcium crystals (fluorite) are used. On the other hand, F 2
In a projection optical system using a laser as a light source, usable lens materials are substantially limited to calcium fluoride crystals (fluorite).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】最近、このように波長
の短い紫外線に対しては、立方晶系に属する結晶材料で
あるフッ化カルシウム結晶(蛍石)においても、固有複
屈折が存在することが報告されている。電子デバイスの
製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系
においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は
致命的であり、複屈折の影響を実質的に回避したレンズ
構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。Recently, intrinsic birefringence is present even in calcium fluoride crystal (fluorite), which is a crystal material belonging to the cubic system, with respect to ultraviolet rays having such a short wavelength. Has been reported. In an ultra-high precision optical system such as a projection optical system used for manufacturing an electronic device, the aberration caused by the birefringence of the lens material is fatal, and the lens configuration in which the influence of the birefringence is substantially avoided. And the adoption of lens design is essential.
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば蛍石のような固有複屈折を示す結晶
材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることな
く良好な光学性能を有する投影光学系を提供することを
目的とする。また、本発明では、複屈折の影響を実質的
に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を
用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことのできる
露光装置および露光方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. Even if a crystalline material exhibiting an intrinsic birefringence such as fluorite is used, the present invention is excellent without being substantially affected by birefringence. An object is to provide a projection optical system having optical performance. Further, the present invention provides an exposure apparatus and an exposure method capable of performing high-resolution and high-precision projection exposure by using a projection optical system having good optical performance without being substantially affected by birefringence. The purpose is to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1発明では、立方晶系に属する結晶材料
で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料
で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材とを備
え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系におい
て、前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]また
は該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸と
がほぼ一致するように形成された第1群の光透過部材
と、結晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学
的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成さ
れ且つ前記第1群の光透過部材に対して光軸を中心とし
てほぼ45度だけ相対的に回転した位置関係を有する第
2群の光透過部材とを備え、前記少なくとも1つの非結
晶透過部材は、前記複数の結晶透過部材の複屈折の影響
を補償するための所定の複屈折分布を有することを特徴
とする投影光学系を提供する。この場合、前記所定の複
屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布であるこ
とが好ましい。In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, a plurality of crystal transmitting members formed of a crystalline material belonging to a cubic system and a predetermined amorphous material are formed. In the projection optical system for forming an image of the first surface on the second surface, the plurality of crystal transparent members have a crystal axis [100] or a crystal axis [100]. And a crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100], the first group of light-transmitting members formed so that the crystal axis and the optical axis that are optically equivalent to And a light axis of the second group, which is formed so as to substantially coincide with each other and has a positional relationship in which the light axis of the first group is relatively rotated by about 45 degrees with respect to the light axis of the first group. Wherein the at least one amorphous transparent member comprises the plurality of To provide a projection optical system characterized by having a predetermined birefringence distribution to compensate for the influence of the birefringence of the crystal transmission member. In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably a birefringence distribution having a fast axis in the circumferential direction.
【0008】第1発明の好ましい態様によれば、前記複
数の結晶透過部材は、結晶軸[111]または該結晶軸
[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致
するように形成された第3群の光透過部材と、結晶軸
[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な
結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ前記
第3群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ60
度だけ相対的に回転した位置関係を有する第4群の光透
過部材とをさらに備えている。この場合、前記所定の複
屈折分布は、周方向に進相軸がある複屈折分布または径
方向に進相軸がある複屈折分布であることが好ましい。According to a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the plurality of crystal transmitting members are arranged such that the crystal axis [111] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111] and an optical axis substantially coincide with each other. And the optical axis of the third group of light transmitting members formed on the crystal axis [111] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111] and the optical axis of the third group. About 60 degrees about the optical axis with respect to the light transmission member of
And a fourth group of light transmitting members having a positional relationship of being relatively rotated by a degree. In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably a birefringence distribution having a fast axis in the circumferential direction or a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction.
【0009】本発明の第2発明では、立方晶系に属する
結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非
結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材
とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系に
おいて、前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]
または該結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光
軸とがほぼ一致するように形成された第5群の光透過部
材と、[111]または該結晶軸[111]と光学的に
等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された
第6群の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶
軸[111]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一
致するように形成され且つ前記第6群の光透過部材に対
して光軸を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した
位置関係を有する第7群の光透過部材とを備え、前記少
なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結晶透過
部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈折分布
を有することを特徴とする投影光学系を提供する。この
場合、前記所定の複屈折分布は、径方向に進相軸がある
複屈折分布であることが好ましい。According to a second aspect of the present invention, a plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one amorphous transmitting member made of a predetermined amorphous material are provided. In the projection optical system that forms an image of one surface on the second surface, the plurality of crystal transmission members have crystal axes [100].
Alternatively, a fifth group of light transmitting members formed so that the crystal axis and the optical axis that are optically equivalent to the crystal axis [100] substantially coincide with each other, and [111] or the crystal axis [111] and the optical axis. A light transmitting member of the sixth group formed so that the crystal axis and the optical axis equivalent to the crystal axis [111] or the crystal axis and the optical axis optically equivalent to the crystal axis [111] And a light transmitting member of the seventh group having a positional relationship in which the light transmitting member of the sixth group is relatively rotated about the optical axis with respect to the light transmitting member of the sixth group, The projection optical system is characterized in that the at least one amorphous transmissive member has a predetermined birefringence distribution for compensating the effect of birefringence of the plurality of crystal transmissive members. In this case, the predetermined birefringence distribution is preferably a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction.
【0010】本発明の第3発明では、立方晶系に属する
結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非
結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材
とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系に
おいて、前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記
複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するために、
光軸に関して実質的に非回転対称な複屈折分布を有する
ことを特徴とする投影光学系を提供する。According to a third aspect of the present invention, a plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one amorphous transmitting member made of a predetermined amorphous material are provided. In a projection optical system that forms an image of one surface on a second surface, the at least one amorphous transmissive member compensates for the effect of birefringence of the plurality of crystal transmissive members.
Provided is a projection optical system having a birefringence distribution which is substantially non-rotationally symmetric with respect to an optical axis.
【0011】本発明の第4発明では、立方晶系に属する
結晶材料で形成された複数の結晶透過部材と、所定の非
結晶材料で形成された少なくとも1つの非結晶透過部材
とを備え、第1面の像を第2面に形成する投影光学系に
おいて、前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記
複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所
定の複屈折分布を有し、前記第1面の光軸上の1点から
出た光束が前記少なくとも1つの非結晶透過部材の各面
に入射するときの光束の直径をPnとし、前記少なくと
も1つの非結晶透過部材の有効直径をEnとするとき、
Pn/En<0.7の条件を満たすことを特徴とする投
影光学系を提供する。According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one amorphous transmitting member made of a predetermined amorphous material are provided, and In the projection optical system that forms an image of one surface on the second surface, the at least one amorphous transmissive member has a predetermined birefringence distribution for compensating the effect of birefringence of the plurality of crystal transmissive members. , The diameter of the light flux when a light flux emitted from one point on the optical axis of the first surface is incident on each surface of the at least one amorphous transmissive member is Pn, and the effective of the at least one amorphous transmissive member is When the diameter is En,
There is provided a projection optical system characterized by satisfying the condition of Pn / En <0.7.
【0012】第1発明〜第4発明の好ましい態様によれ
ば、前記所定の非結晶材料は、石英またはフッ素がドー
プされた石英である。また、前記立方晶系に属する結晶
材料は、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムである
ことが好ましい。According to a preferred aspect of the first invention to the fourth invention, the predetermined amorphous material is quartz or quartz doped with fluorine. Further, the crystal material belonging to the cubic system is preferably calcium fluoride or barium fluoride.
【0013】本発明の第5発明では、前記第1面に設定
されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに
形成されたパターンの像を前記第2面に設定された感光
性基板上に形成するための第1発明〜第4発明の投影光
学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供す
る。In a fifth aspect of the present invention, an illumination system for illuminating the mask set on the first surface, and a photosensitive substrate set on the second surface with an image of a pattern formed on the mask. Provided is an exposure apparatus comprising the projection optical system according to any one of the first to fourth inventions for forming the above.
【0014】本発明の第6発明では、パターンが形成さ
れたマスクを照明し、照明された前記パターンの像を第
1発明〜第4発明の投影光学系を介して感光性基板上に
形成することを特徴とする露光方法を提供する。In a sixth aspect of the present invention, a mask on which a pattern is formed is illuminated, and an image of the illuminated pattern is formed on a photosensitive substrate via the projection optical system of the first aspect to the fourth aspect. An exposure method characterized by the above.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】図1は、蛍石の結晶軸方位につい
て説明する図である。図1を参照すると、蛍石の結晶軸
は、立方晶系のXYZ座標系に基づいて規定される。す
なわち、+X軸に沿って結晶軸[100]が、+Y軸に
沿って結晶軸[010]が、+Z軸に沿って結晶軸[0
01]がそれぞれ規定される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram for explaining the crystal axis orientation of fluorite. Referring to FIG. 1, crystal axes of fluorite are defined based on a cubic XYZ coordinate system. That is, the crystal axis [100] along the + X axis, the crystal axis [010] along the + Y axis, and the crystal axis [0] along the + Z axis.
01] are respectively defined.
【0016】また、XZ平面において結晶軸[100]
および結晶軸[001]と45度をなす方向に結晶軸
[101]が、XY平面において結晶軸[100]およ
び結晶軸[010]と45度をなす方向に結晶軸[11
0]が、YZ平面において結晶軸[010]および結晶
軸[001]と45度をなす方向に結晶軸[011]が
それぞれ規定される。さらに、+X軸、+Y軸および+
Z軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸[111]
が規定される。Further, in the XZ plane, the crystal axis [100]
And a crystal axis [101] in a direction forming 45 degrees with the crystal axis [001] and a crystal axis [11] in a direction forming 45 degrees with the crystal axis [100] and the crystal axis [010] in the XY plane.
0] defines the crystal axis [011] in a direction forming 45 degrees with the crystal axis [010] and the crystal axis [001] in the YZ plane. In addition, + X axis, + Y axis and +
The crystal axis is [111] in a direction that forms an equal acute angle with the Z axis.
Is prescribed.
【0017】なお、図1では、+X軸、+Y軸および+
Z軸で規定される空間における結晶軸のみを図示してい
るが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。
前述したように、蛍石では、図1中実線で示す結晶軸
[111]方向、およびこれと等価な不図示の結晶軸
[−111],[1−11],[11−1]方向では、
複屈折がほぼ零(最小)である。In FIG. 1, + X axis, + Y axis and +
Although only the crystallographic axes in the space defined by the Z axis are shown, the crystallographic axes are similarly defined in other spaces.
As described above, in the case of fluorite, in the crystal axis [111] direction shown by the solid line in FIG. 1 and the crystal axis [−111], [1-11], and [11-1] directions (not shown) equivalent to this, ,
Birefringence is almost zero (minimum).
【0018】同様に、図1中実線で示す結晶軸[10
0],[010],[001]方向においても、複屈折
がほぼ零(最小)である。一方、図1中破線で示す結晶
軸[110],[101],[011],およびこれと
等価な不図示の結晶軸[−110],[−101],
[01−1]方向では、複屈折が最大である。Similarly, the crystal axis [10] shown by the solid line in FIG.
The birefringence is almost zero (minimum) also in the [0], [010], and [001] directions. On the other hand, crystal axes [110], [101], and [011] indicated by broken lines in FIG. 1 and crystal axes [−110], [−101], which are not shown and are equivalent thereto,
The birefringence is maximum in the [01-1] direction.
【0019】前述したように、2001年5月15日に
開かれたリソグラフィに関するシンポジュウム(2nd In
ternational Symposium on 157nm Lithography)におい
て、米国NISTのJohn H. Burnettらにより、蛍石に
は固有複屈折(intrinsic birefringence)が存在する
ことを実験および理論の両面から確認したことが発表さ
れた。As mentioned above, a symposium on lithography (2nd In
In ternational Symposium on 157nm Lithography), it was announced by John H. Burnett of NIST in the US that the existence of intrinsic birefringence in fluorite was confirmed both experimentally and theoretically.
【0020】この発表によれば、蛍石は、結晶軸[11
0],[−110],[101],[‐101],[0
11],[01−1]の6方向において、波長157n
mの光に対して最大で6.5nm/cm、波長193n
mの光に対して最大で3.6nm/cmの複屈折の値を
有する。これらの複屈折の値はランダムな複屈折の許容
値とされる1nm/cmよりも実質的に大きい値であ
り、しかもランダムでない分だけ複数のレンズを通して
複屈折の影響が蓄積する可能性がある。According to this presentation, fluorite has a crystal axis [11
0], [-110], [101], [-101], [0
11] and [01-1] in 6 directions, the wavelength is 157n.
Maximum 6.5 nm / cm, wavelength 193n for m light
It has a maximum birefringence value of 3.6 nm / cm for m light. These values of birefringence are substantially larger than the allowable value of random birefringence of 1 nm / cm, and the effect of birefringence may be accumulated through a plurality of lenses due to non-randomness. .
【0021】Burnettらは、上述の発表において、複屈
折の影響を低減する手法を開示している。図2は、Burn
ettらの手法を説明する図であって、光線の入射角(光
線と光軸とのなす角度)に対する複屈折率の分布を示し
ている。図2では、図中破線で示す5つの同心円が1目
盛り10度を表している。したがって、最も内側の円が
光軸に対して入射角10度の領域を、最も外側の円が光
軸に対して入射角50度の領域を表している。Burnett et al., In the above publication, disclose a technique for reducing the effects of birefringence. Figure 2 Burn
It is a figure explaining the method of ett et al., and has shown the distribution of the birefringence | refractive index with respect to the incident angle (angle of light rays and an optical axis) of a light ray. In FIG. 2, five concentric circles indicated by broken lines in the figure represent one degree of 10 degrees. Therefore, the innermost circle represents a region having an incident angle of 10 degrees with respect to the optical axis, and the outermost circle represents a region having an incident angle of 50 degrees with respect to the optical axis.
【0022】また、黒丸は比較的大きな屈折率を有する
複屈折のない領域を、白丸は比較的小さな屈折率を有す
る複屈折のない領域を表している。一方、太い円および
長い両矢印は複屈折のある領域における比較的大きな屈
折率の方向を、細い円および短い両矢印は複屈折のある
領域における比較的小さな屈折率の方向を表している。
以降の図3においても、上述の表記は同様である。Further, black circles represent regions having a relatively large refractive index and no birefringence, and white circles represent regions having a relatively small refractive index and no birefringence. On the other hand, a thick circle and a long double arrow indicate a direction of a relatively large refractive index in a region having birefringence, and a thin circle and a short double arrow indicate a direction of a relatively small refractive index in a region having birefringence.
In the subsequent FIG. 3 as well, the above notations are the same.
【0023】Burnettらの手法では、一対の蛍石レンズ
(蛍石で形成されたレンズ)の光軸と結晶軸[111]
とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズ
を60度だけ相対的に回転させる。したがって、一方の
蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図2(a)に示す
ようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布
は図2(b)に示すようになる。その結果、一対の蛍石
レンズ全体における複屈折率の分布は、図2(c)に示
すようになる。In the method of Burnett et al., An optical axis and a crystal axis [111] of a pair of fluorite lenses (lenses made of fluorite).
And a pair of fluorite lenses are relatively rotated about the optical axis by 60 degrees. Therefore, the birefringence distribution in one fluorite lens is as shown in FIG. 2 (a), and the birefringence distribution in the other fluorite lens is as shown in FIG. 2 (b). As a result, the distribution of birefringence in the entire pair of fluorite lenses is as shown in FIG.
【0024】この場合、図2(a)および(b)を参照
すると、光軸と一致している結晶軸[111]に対応す
る領域は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領
域となる。また、結晶軸[100],[010],[0
01]に対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する
複屈折のない領域となる。さらに、結晶軸[110],
[101],[011]に対応する領域は、周方向の偏
光に対する屈折率が比較的小さく径方向の偏光に対する
屈折率が比較的大きい複屈折領域となる。このように、
個々の蛍石レンズでは、光軸から35.26度(結晶軸
[111]と結晶軸[110]とのなす角度)の領域に
おいて、複屈折の影響を最大に受けることがわかる。In this case, referring to FIGS. 2A and 2B, the region corresponding to the crystal axis [111] which coincides with the optical axis is a region having a relatively small refractive index and having no birefringence. Become. In addition, crystal axes [100], [010], [0
01] is a region having a relatively large refractive index and no birefringence. Furthermore, the crystal axis [110],
The regions corresponding to [101] and [011] are birefringent regions having a relatively small refractive index for polarized light in the circumferential direction and a relatively large refractive index for polarized light in the radial direction. in this way,
It can be seen that each fluorite lens is most affected by birefringence in the region of 35.26 degrees from the optical axis (angle formed by the crystal axis [111] and the crystal axis [110]).
【0025】一方、図2(c)を参照すると、一対の蛍
石レンズを60度だけ相対的に回転させることにより、
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸
[110],[101],[011]の影響が薄められ
ることがわかる。そして、光軸から35.26度の領域
において、径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の
偏光に対する屈折率が小さい複屈折領域が残ることにな
る。換言すれば、Burnettらの手法を用いることによ
り、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影
響をかなり低減することができる。On the other hand, referring to FIG. 2C, by rotating the pair of fluorite lenses relatively by 60 degrees,
It can be seen that the effects of the crystal axes [110], [101], and [011], which have the largest birefringence, can be reduced in the entire pair of fluorite lenses. Then, in a region of 35.26 degrees from the optical axis, a birefringent region having a smaller refractive index for the polarized light in the circumferential direction than that for the polarized light in the radial direction remains. In other words, by using the method of Burnett et al., A rotationally symmetrical distribution with respect to the optical axis remains, but the effect of birefringence can be considerably reduced.
【0026】本発明において提案する手法では、一対の
蛍石レンズ(一般には蛍石で形成された透過部材)の光
軸と結晶軸[100](または該結晶軸[100]と光
学的に等価な結晶軸)とを一致させ、且つ光軸を中心と
して一対の蛍石レンズを約45度だけ相対的に回転させ
る。ここで、結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸
とは、結晶軸[010],[001]である。In the method proposed in the present invention, the optical axis and the crystal axis [100] of the pair of fluorite lenses (generally, the transparent member formed of fluorite) (or the crystal axis [100] are optically equivalent to each other. The crystal axis) and the pair of fluorite lenses are relatively rotated about the optical axis by about 45 degrees. Here, the crystal axes that are optically equivalent to the crystal axis [100] are crystal axes [010] and [001].
【0027】図3は、本発明の手法を説明する図であっ
て、光線の入射角(光線と光軸とのなす角度)に対する
複屈折率の分布を示している。本発明の手法では、一方
の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図3(a)に示
すようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分
布は図3(b)に示すようになる。その結果、一対の蛍
石レンズ全体における複屈折率の分布は、図3(c)に
示すようになる。FIG. 3 is a diagram for explaining the method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light rays (angle formed by light rays and the optical axis). According to the method of the present invention, the birefringence distribution in one fluorite lens is as shown in FIG. 3A, and the birefringence distribution in the other fluorite lens is as shown in FIG. 3B. Become. As a result, the distribution of birefringence in the entire pair of fluorite lenses is as shown in FIG.
【0028】図3(a)および(b)を参照すると、本
発明の手法では、光軸と一致している結晶軸[100]
に対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する複屈折
のない領域となる。また、結晶軸[111],[1−1
1],[−11−1],[11−1]に対応する領域
は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域とな
る。さらに、結晶軸[101],[10−1],[11
0],[1−10]に対応する領域は、周方向の偏光に
対する屈折率が比較的大きく径方向の偏光に対する屈折
率が比較的小さい複屈折領域となる。このように、個々
の蛍石レンズでは、光軸から45度(結晶軸[100]
と結晶軸[101]とのなす角度)の領域において、複
屈折率の影響を最大に受けることがわかる。Referring to FIGS. 3 (a) and 3 (b), in the method of the present invention, the crystal axis [100] coincides with the optical axis.
The region corresponding to is a region having a relatively large refractive index and no birefringence. In addition, crystal axes [111], [1-1
The regions corresponding to 1], [-11-1], and [11-1] are regions having a relatively small refractive index and no birefringence. Furthermore, crystal axes [101], [10-1], [11]
The regions corresponding to [0] and [1-10] are birefringent regions having a relatively large refractive index for polarized light in the circumferential direction and a relatively small refractive index for polarized light in the radial direction. Thus, for each fluorite lens, 45 degrees from the optical axis (crystal axis [100]
It can be seen that the influence of the birefringence is maximized in the region of the angle between the and the crystal axis [101].
【0029】一方、図3(c)を参照すると、一対の蛍
石レンズを45度だけ相対的に回転させることにより、
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸
[101],[10−1],[110],[1−10]
の影響がかなり薄められ、光軸から45度の領域におい
て径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の偏光に対
する屈折率が大きい複屈折領域が残ることになる。換言
すれば、本発明の手法を用いることにより、光軸に関し
て回転対称な分布が残るが、複屈折の影響をかなり低減
することができる。On the other hand, referring to FIG. 3C, by relatively rotating the pair of fluorite lenses by 45 degrees,
The crystal axes [101], [10-1], [110], and [1-10] having the maximum birefringence in the entire pair of fluorite lenses.
Is considerably diminished, and a birefringent region having a larger refractive index for polarized light in the circumferential direction than that for polarized light in the radial direction remains in the region of 45 degrees from the optical axis. In other words, by using the method of the present invention, the distribution of rotational symmetry with respect to the optical axis remains, but the influence of birefringence can be considerably reduced.
【0030】なお、本発明の手法において、一方の蛍石
レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約45
度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよ
び他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向け
られる所定の結晶軸(たとえば結晶軸[010],[0
01],[011]または[01−1])同士の光軸を
中心とした相対的な角度が約45度であることを意味す
る。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結
晶軸[010]と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸
[010]との光軸を中心とした相対的な角度が約45
度であることを意味する。In the method of the present invention, one fluorite lens and the other fluorite lens are about 45 about the optical axis.
Rotating relative to each other by a certain degree means that predetermined crystal axes (for example, crystal axes [010], [0] and [0] that are oriented in directions different from the optical axes of the one fluorite lens and the other fluorite lens
01], [011] or [01-1]) is about 45 degrees relative to the optical axis. Specifically, for example, the relative angle between the crystal axis [010] of one fluorite lens and the crystal axis [010] of the other fluorite lens about the optical axis is about 45.
Means degrees.
【0031】また、図3(a)および図3(b)からも
明らかな通り、結晶軸[100]を光軸とする場合に
は、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が9
0度の周期で現れる。したがって、本発明の手法におい
て、光軸を中心として約45度だけ相対的に回転させる
ということは、光軸を中心として約45度+(n×90
度)だけ相対的に回転させること、すなわち45度、1
35度、225度、または315度・・・だけ相対的に
回転させることと同じ意味である(ここで、nは整数で
ある)。Further, as is apparent from FIGS. 3A and 3B, when the optical axis is the crystal axis [100], rotational asymmetry due to the influence of birefringence about the optical axis. Is 9
Appears in a cycle of 0 degrees. Therefore, in the method of the present invention, the relative rotation of about 45 degrees about the optical axis means about 45 degrees + (n × 90) about the optical axis.
Relative rotation by 45 degrees, ie 45 degrees, 1
It has the same meaning as relatively rotating by 35 degrees, 225 degrees, 315 degrees, ... (where n is an integer).
【0032】一方、Burnettらの手法において、一方の
蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約
60度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズ
および他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に
向けられる所定の結晶軸(たとえば結晶軸[−11
1]、[11−1]、または[1−11])同士の光軸
を中心とした相対的な角度が約60度であることを意味
する。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける
結晶軸[−111]と、他方の蛍石レンズにおける結晶
軸[−111]との光軸を中心とした相対的な角度が約
60度であることを意味する。On the other hand, in the method of Burnett et al., The relative rotation of one fluorite lens and the other fluorite lens by about 60 degrees about the optical axis means that one fluorite lens and the other fluorite lens are rotated. A predetermined crystal axis (for example, a crystal axis [-11
1], [11-1], or [1-11]) means that the relative angle with respect to the optical axis is about 60 degrees. Specifically, for example, the relative angle between the crystal axis [-111] of one fluorite lens and the crystal axis [-111] of the other fluorite lens about the optical axis is about 60 degrees. Means that.
【0033】また、図2(a)および図2(b)からも
明らかな通り、結晶軸[111]を光軸とする場合に
は、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が1
20度の周期で現れる。したがって、Burnettらの手法
において、光軸を中心として約60度だけ相対的に回転
させるということは、光軸を中心として約60度+(n
×120度)だけ相対的に回転させること、すなわち6
0度、180度、または300度・・・だけ相対的に回
転させることと同じ意味である(ここで、nは整数であ
る)。As is clear from FIGS. 2A and 2B, when the optical axis is the crystal axis [111], rotational asymmetry due to the influence of birefringence about the optical axis is observed. Is 1
Appears in a cycle of 20 degrees. Therefore, in the method of Burnett et al., The relative rotation of about 60 degrees about the optical axis means that about 60 degrees + (n
X 120 degrees) relative rotation, ie 6
It has the same meaning as rotating relative to 0 degree, 180 degrees, or 300 degrees (where n is an integer).
【0034】上述の説明の通り、一対の蛍石レンズの光
軸と結晶軸[111]とを一致させ、且つ光軸を中心と
して一対の蛍石レンズを60度だけ相対的に回転させる
ことにより、あるいは一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸
[100]とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の
蛍石レンズを45度だけ相対的に回転させることによ
り、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影
響をかなり低減することができる。As described above, the optical axis of the pair of fluorite lenses is aligned with the crystal axis [111], and the pair of fluorite lenses are relatively rotated about the optical axis by 60 degrees. , Or by making the optical axis of the pair of fluorite lenses coincide with the crystal axis [100] and relatively rotating the pair of fluorite lenses by 45 degrees about the optical axis, rotational symmetry with respect to the optical axis is obtained. Although the distribution remains, the effect of birefringence can be significantly reduced.
【0035】ここで、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸
[111]とを一致させて60度相対回転させたときに
残存する回転対称な分布と、一対の蛍石レンズの光軸と
結晶軸[100]とを一致させて45度相対回転させた
ときに残存する回転対称な分布とは逆向きである。換言
すれば、光軸と結晶軸[111]とを一致させて60度
相対回転させた一対の蛍石レンズ(以下、「結晶軸[1
11]のペアレンズ」という)における進相軸と、結晶
軸[100]とを一致させて45度相対回転させた一対
の蛍石レンズ(以下、「結晶軸[100]のペアレン
ズ」という)における進相軸とは直交する。Here, the rotationally symmetric distribution remaining when the optical axis of the pair of fluorite lenses and the crystal axis [111] are made to rotate relative to each other by 60 degrees, and the optical axis of the pair of fluorite lenses. This is in the opposite direction to the rotationally symmetric distribution that remains when the crystal axis [100] is aligned and rotated by 45 degrees relative to each other. In other words, a pair of fluorite lenses (hereinafter referred to as “crystal axis [1
[11] pair lens ") and a pair of fluorite lenses in which the crystal axis [100] is matched and rotated by 45 degrees relative to each other (hereinafter referred to as" crystal axis [100] pair lens "). It is orthogonal to the fast axis at.
【0036】さらに別の表現をすれば、一対の蛍石レン
ズの光軸と結晶軸[100]とを一致させて45度相対
回転させた結晶軸[100]のペアレンズでは径方向に
進相軸がある複屈折分布が残り、一対の蛍石レンズの光
軸と結晶軸[111]とを一致させて60度相対回転さ
せた結晶軸[111]のペアレンズでは周方向に進相軸
がある複屈折分布が残る。なお、試料に複屈折が存在す
る場合、屈折率の差により当該試料を通過する振動面
(偏光面)の直交した2つの直線偏光の光の位相が変化
する。すなわち一方の偏光に対して他方の偏光の位相が
進んだり遅れたりすることになるが、位相が進む方の偏
光方向を進相軸と呼び、位相が遅れる方の偏光方向を遅
相軸と呼ぶ。In other words, a pair of fluorite lenses having a crystal axis [100] and an optical axis of the pair of fluorite lenses that are rotated relative to each other by 45 degrees are advanced in the radial direction. The birefringence distribution with the axis remains, and the pair of fluorite lenses has the optical axis and the crystal axis [111] aligned with each other and rotated by 60 degrees. A certain birefringence distribution remains. When the sample has birefringence, the phase of light of two linearly polarized lights orthogonal to the vibration plane (polarization plane) passing through the sample changes due to the difference in refractive index. That is, the phase of one polarization is advanced or delayed with respect to one polarization, but the polarization direction of the phase advance is called the fast axis, and the polarization direction of the phase delay is called the slow axis. .
【0037】ところで、たとえば石英またはフッ素がド
ープされた石英(以下、「改質石英」と称する)のよう
な非結晶材料で形成された非結晶レンズ(一般には非結
晶透過部材)の場合、その理想的な状態では複屈折性が
発生しない。しかしながら、石英または改質石英では、
不純物が混入した場合や、高温で形成された石英を冷却
する際に温度分布が生じた場合には、内部応力による複
屈折性が現れる。By the way, in the case of an amorphous lens (generally an amorphous transmissive member) formed of an amorphous material such as quartz or quartz doped with fluorine (hereinafter referred to as "modified quartz"), Birefringence does not occur in the ideal state. However, with quartz or modified quartz,
Birefringence due to internal stress appears when impurities are mixed in or when temperature distribution occurs when cooling quartz formed at high temperature.
【0038】したがって、インゴットに混入させる不純
物の量や種類、または熱履歴を調整することにより、石
英または改質石英に所望の複屈折分布を発生させること
ができる。換言すれば、製造時における不純物、熱履歴
による密度分布のうちの少なくとも一方を調整すること
により、光軸に関して回転対称な所望の複屈折分布また
は非回転対称な所望の複屈折分布を非結晶レンズに付与
することができる。Therefore, it is possible to generate a desired birefringence distribution in quartz or modified quartz by adjusting the amount and type of impurities mixed in the ingot or the thermal history. In other words, the desired birefringence distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis or the desired birefringence distribution non-rotationally symmetric with respect to the optical axis is adjusted to the amorphous lens by adjusting at least one of the density distribution due to impurities and thermal history during manufacturing. Can be given to.
【0039】なお、不純物としては、OH、Cl、金属
不純物、溶存ガスが挙げられ、ダイレクト法(Direct Me
thod)の場合は、数百ppm以上含有されるOH、次い
で数十ppm含有されるClが混入量から支配的である
と考えられる。この不純物がインゴットに混入した場合
には材料の熱膨張率が変化するので、例えばアニール後
に冷却する場合には、不純物が混入した部分の縮み方が
大きくなり、この縮み方の差による内部応力が発生し、
応力複屈折が生じる。また、熱履歴に関しては、上記ダ
イレクト法、VAD(vapor axial deposition)法、ゾル
ゲル(sol-gel)法、プラズマバーナ(plasma burner)法な
どの製造方法によらずに存在する。Examples of impurities include OH, Cl, metal impurities, and dissolved gas.
In the case of thod), it is considered that OH contained in several hundred ppm or more and then Cl contained in several tens ppm are dominant from the mixed amount. When the impurities are mixed in the ingot, the coefficient of thermal expansion of the material changes. Therefore, for example, when cooling after annealing, the amount of shrinkage of the part in which the impurities are mixed becomes large, and the internal stress due to the difference in the shrinkage becomes large. Occurs,
Stress birefringence occurs. The thermal history exists regardless of the manufacturing method such as the direct method, the VAD (vapor axial deposition) method, the sol-gel method, and the plasma burner method.
【0040】本発明の投影光学系は、たとえば蛍石のよ
うな立方晶系に属する結晶材料で形成された複数の結晶
透過部材(蛍石レンズなど)と、たとえば石英や改質石
英のような非結晶材料で形成された少なくとも1つの非
結晶透過部材(石英レンズ、改質石英レンズなど)とを
備え、第1面の像を第2面に形成する。すなわち、本発
明の投影光学系は、露光装置に適用された場合、第1面
に設定されたマスク(レチクル)のパターン像を第2面
に設定された感光性基板(ウェハなど)に形成する。The projection optical system of the present invention includes a plurality of crystal transmitting members (such as fluorite lenses) formed of a crystal material belonging to a cubic system such as fluorite and quartz or modified quartz. At least one amorphous transparent member (quartz lens, modified quartz lens, etc.) formed of an amorphous material is provided, and an image of the first surface is formed on the second surface. That is, when applied to an exposure apparatus, the projection optical system of the present invention forms a pattern image of a mask (reticle) set on the first surface on a photosensitive substrate (wafer or the like) set on the second surface. .
【0041】第1発明では、複数の結晶透過部材は、結
晶軸[100]のペアレンズ(第1群の光透過部材およ
び第2群の光透過部材)を備えている。また、非結晶透
過部材は、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補償す
るための所定の複屈折分布を有する。上述したように、
結晶軸[100]のペアレンズを導入すると、複屈折の
影響をかなり低減することができるが、径方向に進相軸
がある複屈折分布が残る。したがって、投影光学系にお
いて、結晶軸[100]のペアレンズの作用により径方
向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合には、周
方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与
することによって、複屈折の影響を実質的に受けること
なく良好な光学性能を確保することができる。In the first aspect of the invention, the plurality of crystal transmitting members are provided with a pair of lenses having the crystal axis [100] (the light transmitting members of the first group and the light transmitting members of the second group). Further, the amorphous transmissive member has a predetermined birefringence distribution for compensating the influence of birefringence of the plurality of crystal transmissive members. As mentioned above,
Introducing a pair lens with a crystal axis [100] can significantly reduce the effect of birefringence, but leaves a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction. Therefore, in the projection optical system, when the birefringence distribution having the fast axis in the radial direction remains due to the action of the pair lens having the crystal axis [100], the birefringence distribution having the fast axis in the circumferential direction is not generated. By providing the crystal transparent member, good optical performance can be secured without being substantially affected by birefringence.
【0042】なお、第1発明では、複数の結晶透過部材
に結晶軸[111]のペアレンズ(第3群の光透過部材
および第4群の光透過部材)を追加すると、結晶軸[1
00]のペアレンズと結晶軸[111]のペアレンズと
を組み合わせることにより、残存する回転対称な分布を
小さく抑えることができる。In the first invention, when a pair of lenses having the crystal axis [111] (light transmitting members of the third group and light transmitting member of the fourth group) are added to the plurality of crystal transmitting members, the crystal axes [1] are added.
By combining the pair lens of [00] and the pair lens of crystal axis [111], the remaining rotationally symmetric distribution can be suppressed small.
【0043】この場合、投影光学系において、結晶軸
[100]のペアレンズの作用が支配的であって、径方
向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合には、周
方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付与
することによって、複屈折の影響を実質的に受けること
なく良好な光学性能を確保することができる。逆に、結
晶軸[111]のペアレンズの作用が支配的であって、
周方向に進相軸がある複屈折分布が残っている場合に
は、径方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材
に付与することによって、複屈折の影響を実質的に受け
ることなく良好な光学性能を確保することができる。In this case, in the projection optical system, when the action of the pair lens of the crystal axis [100] is dominant and the birefringence distribution having the fast axis in the radial direction remains, the birefringence distribution in the circumferential direction is caused. By imparting a birefringence distribution having a fast axis to the amorphous transparent member, good optical performance can be ensured without being substantially affected by birefringence. On the contrary, the action of the pair lens of the crystal axis [111] is dominant,
When the birefringence distribution having the fast axis in the circumferential direction remains, the birefringence distribution having the fast axis in the radial direction is given to the amorphous transmissive member to substantially affect the birefringence. It is possible to secure good optical performance.
【0044】第2発明では、複数の結晶透過部材は、結
晶軸[100](または該結晶軸[100]と光学的に
等価な結晶軸)と光軸とがほぼ一致するように形成され
た結晶軸[100]レンズ(第5群の光透過部材)と、
結晶軸[111]のペアレンズ(第6群の光透過部材お
よび第7群の光透過部材)とを備えている。また、非結
晶透過部材は、複数の結晶透過部材の複屈折の影響を補
償するための所定の複屈折分布を有する。In the second invention, the plurality of crystal transmitting members are formed such that the crystal axis [100] (or the crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]) and the optical axis are substantially coincident with each other. A crystal axis [100] lens (a light transmitting member of the fifth group),
And a pair of lenses having a crystal axis [111] (a light transmitting member of the sixth group and a light transmitting member of the seventh group). Further, the amorphous transmissive member has a predetermined birefringence distribution for compensating the influence of birefringence of the plurality of crystal transmissive members.
【0045】上述したように、結晶軸[111]のペア
レンズを導入すると、複屈折の影響をかなり低減するこ
とができるが、周方向に進相軸がある複屈折分布が残
る。一方、結晶軸[100]レンズ(ペアレンズではな
い)を導入すると、図3(a)および(b)に示すよう
に、4回回転対称で且つ全体的に径方向に進相軸がある
複屈折分布が残る。その結果、第2発明の投影光学系に
は、結晶軸[111]のペアレンズの作用が支配的にな
って、周方向に進相軸がある複屈折分布が残ることにな
る。As described above, the introduction of the pair lens having the crystal axis [111] can considerably reduce the influence of birefringence, but the birefringence distribution having the fast axis in the circumferential direction remains. On the other hand, when a crystal axis [100] lens (not a pair lens) is introduced, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a compound having a four-fold rotational symmetry and having a fast axis in the radial direction as a whole is used. Refraction distribution remains. As a result, in the projection optical system of the second invention, the action of the pair lens having the crystal axis [111] becomes dominant, and the birefringence distribution having the fast axis in the circumferential direction remains.
【0046】したがって、第2発明の投影光学系では、
径方向に進相軸がある複屈折分布を非結晶透過部材に付
与することによって、複屈折の影響を実質的に受けるこ
となく良好な光学性能を確保することができる。なお、
結晶軸[100]レンズの作用により4回回転対称な4
θ成分が発生することになるが、リソグラフィでは奇数
θ成分とは異なり偶数θ成分はレジスト像に悪影響を及
ぼすことが実質的にない。Therefore, in the projection optical system of the second invention,
By providing the amorphous transmissive member with a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction, good optical performance can be ensured without being substantially affected by birefringence. In addition,
By the action of the crystal axis [100] lens, 4
Although the θ component is generated, in the lithography, unlike the odd θ component, the even θ component does not substantially affect the resist image.
【0047】なお、後述の実施形態において具体的に示
すように、像面(第2面)における複数の結晶透過部材
の複屈折の影響は、必ずしも光軸に関して回転対称には
ならない(図9(a)〜(c)を参照)。換言すれば、
複数の結晶透過部材の複屈折による収差には、像高によ
る面内分布が発生することがある。第3発明では、光軸
に関して実質的に非回転対称な複屈折分布を非結晶透過
部材に付与することによって、複数の結晶透過部材の複
屈折の影響を補償し、複屈折の影響を実質的に受けるこ
となく良好な光学性能を確保することができる。As will be specifically shown in the embodiments described later, the influence of birefringence of the plurality of crystal transmitting members on the image plane (second surface) is not necessarily rotationally symmetrical with respect to the optical axis (see FIG. 9 ( See a) to (c)). In other words,
The aberration due to the birefringence of the plurality of crystal transmitting members may have an in-plane distribution depending on the image height. In the third aspect of the present invention, the birefringence distribution that is substantially non-rotationally symmetric with respect to the optical axis is imparted to the amorphous transmissive member, so that the effect of the birefringence of the plurality of crystal transmissive members is compensated and the effect of the birefringence is substantially reduced. Good optical performance can be secured without being affected by the above.
【0048】また、第4発明では、所定の複屈折分布が
付与された非結晶透過部材が、その入射面および射出面
の双方において次の条件式(1)を満足する。
Pn/En<0.7 (1)In the fourth aspect of the invention, the amorphous transmissive member provided with the predetermined birefringence distribution satisfies the following conditional expression (1) on both the incident surface and the exit surface thereof. Pn / En <0.7 (1)
【0049】ここで、Enは、非結晶透過部材の有効直
径(すなわち露光装置の場合には露光エリア全体から出
た光束が非結晶透過部材の各面に入射したときの光束に
外接する円の直径)である。また、Pnは、物体面(第
1面)の光軸上の1点から出た光束が非結晶透過部材の
各面に入射するときの光束の直径(以下、「部分径」と
いう)である。Here, En is the effective diameter of the amorphous transmissive member (that is, in the case of an exposure apparatus, a circle circumscribing the light beam emitted from the entire exposure area when incident on each surface of the amorphous transmissive member). Diameter). Further, Pn is the diameter of the light flux (hereinafter, referred to as “partial diameter”) when the light flux emitted from one point on the optical axis of the object surface (first surface) enters each surface of the amorphous transmissive member. .
【0050】複数の結晶透過部材の複屈折による収差の
像面内分布を補正するには、所定の複屈折分布が付与さ
れた非結晶透過部材が投影光学系の瞳面から離れている
こと、すなわち非結晶透過部材が物体面または像面(第
2面)の近傍に配置されていることが必要である。第4
発明では、入射面および射出面の双方において条件式
(1)を満足することにより、所定の複屈折分布が付与
された非結晶透過部材が物体面または像面の近傍に配置
されることになり、複数の結晶透過部材の複屈折の影響
を補償し、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好
な光学性能を確保することができる。In order to correct the in-image distribution of aberrations due to birefringence of a plurality of crystal transmission members, an amorphous transmission member provided with a predetermined birefringence distribution should be separated from the pupil plane of the projection optical system. That is, it is necessary that the amorphous transmissive member is arranged near the object plane or the image plane (second plane). Fourth
According to the invention, by satisfying the conditional expression (1) on both the entrance surface and the exit surface, the amorphous transmissive member provided with a predetermined birefringence distribution is arranged near the object plane or the image plane. The effect of birefringence of the plurality of crystal transmission members can be compensated for, and good optical performance can be secured without being substantially affected by birefringence.
【0051】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図4は、本発明の実施形態にかかる投影光学
系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。な
お、図4において、投影光学系PLの光軸AXに平行に
Z軸を、光軸AXに垂直な面内において図4の紙面に平
行にY軸を、光軸AXに垂直な面内において図4の紙面
に垂直にX軸を設定している。Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus equipped with the projection optical system according to the embodiment of the present invention. Note that in FIG. 4, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. 4 in the plane perpendicular to the optical axis AX, and the Y axis is in the plane perpendicular to the optical axis AX. The X axis is set perpendicularly to the paper surface of FIG.
【0052】図4に示す露光装置は、紫外領域の照明光
を供給するための光源LSとして、たとえばArFエキ
シマレーザー光源(波長193nm)を備えている。光
源LSから射出された光は、照明光学系ILを介して、
所定のパターンが形成されたレチクル(マスク)Rを照
明する。なお、光源LSと照明光学系ILとの間の光路
はケーシング(不図示)で密封されており、光源LSか
ら照明光学系IL中の最もレチクル側の光学部材までの
空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガス
や窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいは
ほぼ真空状態に保持されている。The exposure apparatus shown in FIG. 4 is equipped with, for example, an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) as a light source LS for supplying illumination light in the ultraviolet region. The light emitted from the light source LS passes through the illumination optical system IL,
A reticle (mask) R on which a predetermined pattern is formed is illuminated. The optical path between the light source LS and the illumination optical system IL is sealed by a casing (not shown), and the space from the light source LS to the most reticle-side optical member in the illumination optical system IL absorbs exposure light. It is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which has a low rate, or is maintained in a substantially vacuum state.
【0053】レチクルRは、レチクルホルダRHを介し
て、レチクルステージRS上においてXY平面に平行に
保持されている。レチクルRには転写すべきパターンが
形成されており、たとえばパターン領域全体のうち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
矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージ
RSは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル
面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能で
あり、その位置座標はレチクル移動鏡RMを用いた干渉
計RIFによって計測され且つ位置制御されるように構
成されている。The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RS via the reticle holder RH. A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and for example, a rectangular pattern area having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated in the entire pattern area. The reticle stage RS can be two-dimensionally moved along the reticle surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer RIF using a reticle moving mirror RM. And position controlled.
【0054】レチクルRに形成されたパターンからの光
は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハ
W上にレチクルパターン像を形成する。ウェハWは、ウ
ェハテーブル(ウェハホルダ)WTを介して、ウェハス
テージWS上においてXY平面に平行に保持されてい
る。そして、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学
的に対応するように、ウェハW上では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状の露光
領域にパターン像が形成される。ウェハステージWS
は、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面(すな
わちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、そ
の位置座標はウェハ移動鏡WMを用いた干渉計WIFに
よって計測され且つ位置制御されるように構成されてい
る。Light from the pattern formed on the reticle R forms a reticle pattern image on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. The wafer W is held parallel to the XY plane on the wafer stage WS via a wafer table (wafer holder) WT. Then, on the wafer W, a rectangular exposure region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction so as to optically correspond to the rectangular illumination region on the reticle R. A pattern image is formed on. Wafer stage WS
Can be two-dimensionally moved along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM and position control is performed. It is configured to be.
【0055】また、図示の露光装置では、投影光学系P
Lを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置され
た光学部材と最もウェハ側に配置された光学部材との間
で投影光学系PLの内部が気密状態を保つように構成さ
れ、投影光学系PLの内部の気体はヘリウムガスや窒素
などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真
空状態に保持されている。In the illustrated exposure apparatus, the projection optical system P
The projection optical system PL is configured so that the inside of the projection optical system PL is kept airtight between the optical member arranged closest to the reticle and the optical member arranged closest to the wafer among the optical members constituting L. The gas inside PL is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, or is maintained in a substantially vacuum state.
【0056】さらに、照明光学系ILと投影光学系PL
との間の狭い光路には、レチクルRおよびレチクルステ
ージRSなどが配置されているが、レチクルRおよびレ
チクルステージRSなどを密封包囲するケーシング(不
図示)の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが
充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されて
いる。Further, the illumination optical system IL and the projection optical system PL
A reticle R, a reticle stage RS, and the like are arranged in a narrow optical path between and, and an inert gas such as nitrogen or helium gas is provided inside a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle R, the reticle stage RS, and the like. It is filled with gas or is held in a substantially vacuum state.
【0057】また、投影光学系PLとウェハWとの間の
狭い光路には、ウェハWおよびウェハステージWSなど
が配置されているが、ウェハWおよびウェハステージW
Sなどを密封包囲するケーシング(不図示)の内部に窒
素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されている
か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このよう
に、光源LSからウェハWまでの光路の全体に亘って、
露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成さ
れている。The wafer W and the wafer stage WS are arranged in the narrow optical path between the projection optical system PL and the wafer W.
An inert gas such as nitrogen or helium gas is filled in a casing (not shown) that hermetically surrounds S or the like, or is maintained in a substantially vacuum state. Thus, over the entire optical path from the light source LS to the wafer W,
An atmosphere is formed in which exposure light is hardly absorbed.
【0058】上述したように、投影光学系PLによって
規定されるレチクルR上の照明領域およびウェハW上の
露光領域(すなわち実効露光領域)は、Y方向に沿って
短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および
干渉計(RIF、WIF)などを用いてレチクルRおよ
びウェハWの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域
および照明領域の短辺方向すなわちY方向に沿ってレチ
クルステージRSとウェハステージWSとを、ひいては
レチクルRとウェハWとを同期的に移動(走査)させる
ことにより、ウェハW上には露光領域の長辺に等しい幅
を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを
有する領域に対してレチクルパターンが走査露光され
る。あるいは、投影光学系PLの光軸AXと直交する平
面内においてウェハWを二次元的に駆動制御しながら一
括露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはレ
チクルRのパターンが逐次露光される。As described above, the illumination area on the reticle R and the exposure area on the wafer W (that is, the effective exposure area) defined by the projection optical system PL are rectangular shapes having short sides along the Y direction. . Therefore, while controlling the positions of the reticle R and the wafer W using a drive system and interferometers (RIF, WIF), etc., the reticle stage RS and the reticle stage RS are formed along the short side direction of the rectangular exposure region and the illumination region, that is, the Y direction. By moving (scanning) the wafer stage WS, and thus the reticle R and the wafer W, in synchronization with each other, the wafer W has a width equal to the long side of the exposure area and a scanning amount (moving amount) of the wafer W. ), The reticle pattern is scan-exposed to a region having a length corresponding to (4). Alternatively, the pattern of the reticle R is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W by performing batch exposure while controlling the two-dimensional drive of the wafer W in a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL. It
【0059】以下、具体的な数値例に基づいて、本実施
形態の投影光学系PLを説明する。本実施形態では、投
影光学系PLを構成する透過部材(屈折光学部材:レン
ズ成分)は、蛍石(CaF2結晶)または石英で形成さ
れている。また、ArFエキシマレーザー光の波長は1
93nmであり、この露光光に対する蛍石の屈折率は
1.5014548であり、石英の屈折率は1.560
3261である。The projection optical system PL of this embodiment will be described below based on specific numerical examples. In the present embodiment, the transmissive member (refractive optical member: lens component) forming the projection optical system PL is formed of fluorite (CaF 2 crystal) or quartz. The wavelength of ArF excimer laser light is 1
93 nm, the refractive index of fluorite for this exposure light is 1.5014548, and the refractive index of quartz is 1.560.
3261.
【0060】また、非球面は、光軸に垂直な方向の高さ
をyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにお
ける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)
をzとし、頂点曲率半径をrとし、円錐係数をκとし、
n次の非球面係数をCnとしたとき、以下の数式(a)
で表される。後述の表(1)において、非球面形状に形
成されたレンズ面には面番号の右側に*印を付してい
る。The height of the aspherical surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the distance along the optical axis from the tangent plane at the apex of the aspherical surface to the position on the aspherical surface at the height y (sag amount). )
Is z, the vertex radius of curvature is r, the conic coefficient is κ,
When the n-th order aspherical coefficient is C n , the following mathematical expression (a)
It is represented by. In Table (1) described later, the lens surface formed in an aspherical shape is marked with * on the right side of the surface number.
【0061】[0061]
【数1】 z=(y2/r)/[1+{1−(1+κ)・y2/r2}1/2] +C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10 +C12・y12+C14・y14 (a)[Formula 1] 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 (a)
【0062】図5は、本実施形態にかかる投影光学系の
レンズ構成を示す図である。本実施形態の投影光学系P
Lは、図5に示すように、レチクル側から順に、ウェハ
側に非球面状の凹面を向けた平凹レンズL1と、ウェハ
側に平面を向けた平凹レンズL2と、レチクル側に平面
を向けた平凸レンズL3と、レチクル側に非球面状の凹
面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸レンズL5
と、両凸レンズL6と、レチクル側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズL7と、ウェハ側に平面を向けた平凸レ
ンズL8と、レチクル側に平面を向けた平凹レンズL9
と、両凹レンズL10と、ウェハ側に平面を向けた平凹
レンズL11と、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた両
凹レンズL12と、両凸レンズL13と、ウェハ側に非
球面状の凹面を向けた両凹レンズL14と、両凸レンズ
L15と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズL16と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズL17と、両凸レンズL18と、両凸レンズL19
と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2
0と、ウェハ側に非球面状の凹面を向けた正メニスカス
レンズL21と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズL22と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ
L23とから構成されている。FIG. 5 is a view showing the lens arrangement of the projection optical system according to this embodiment. The projection optical system P of this embodiment
As shown in FIG. 5, L is a plano-concave lens L1 having an aspherical concave surface facing the wafer side, a plano-concave lens L2 having a flat surface facing the wafer side, and a flat surface facing the reticle side in order from the reticle side. Plano-convex lens L3, positive meniscus lens L4 having an aspherical concave surface facing the reticle, and biconvex lens L5
A biconvex lens L6, a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the reticle side, a plano-convex lens L8 having a flat surface facing the wafer side, and a plano-concave lens L9 having a flat surface facing the reticle side.
A biconcave lens L10, a planoconcave lens L11 having a flat surface on the wafer side, a biconcave lens L12 having an aspherical concave surface on the wafer side, a biconvex lens L13, and an aspherical concave surface on the wafer side. Biconcave lens L14, biconvex lens L15, positive meniscus lens L16 having a convex surface facing the reticle side, negative meniscus lens L17 having a convex surface facing the reticle side, biconvex lens L18, and biconvex lens L19.
And a positive meniscus lens L2 with the convex surface facing the reticle side
0, a positive meniscus lens L21 having an aspherical concave surface facing the wafer side, a positive meniscus lens L22 having a convex surface facing the reticle side, and a plano-convex lens L23 having a flat surface facing the wafer side.
【0063】投影光学系PLを構成するレンズL1〜L
23のうち、L3,L8,L13,L15,L22およ
びL23は蛍石で形成された蛍石レンズであり、レンズ
L1,L2,L4〜L7,L9〜L12,L14,L1
6〜L21は石英で形成された石英レンズである。そし
て、石英レンズL19は、所定の複屈折分布が付与され
るべき非結晶透過部材を構成している。Lenses L1 to L constituting the projection optical system PL
Of L23, L3, L8, L13, L15, L22 and L23 are fluorite lenses formed of fluorite, and lenses L1, L2, L4 to L7, L9 to L12, L14 and L1.
Reference numerals 6 to L21 are quartz lenses made of quartz. The quartz lens L19 constitutes an amorphous transmissive member to which a predetermined birefringence distribution should be given.
【0064】次の表(1)に、本実施形態にかかる投影
光学系の諸元の値を掲げる。表(1)の主要諸元におい
て、λは露光光の波長を、βは投影倍率を、NAは像側
(ウェハ側)開口数を、Yは像高(イメージフィールド
半径)をそれぞれ表している。また、表(1)の光学部
材諸元において、面番号はレチクル側からの面の順序
を、rは各面の曲率半径(非球面の場合には頂点曲率半
径:mm)を、dは各面の軸上間隔すなわち面間隔(m
m)を、nは露光光に対する屈折率を、Enは各面の有
効直径(mm)を、Pnは各面の部分径(すなわち物体
面の光軸上の1点から出た光束が各面に入射するときの
光束の直径:mm)を、Pn/Enは有効直径に対する
部分径の比をそれぞれ示している。The following table (1) lists the values of specifications of the projection optical system according to this embodiment. In the main specifications of Table (1), λ is the wavelength of the exposure light, β is the projection magnification, NA is the image side (wafer side) numerical aperture, and Y is the image height (image field radius). . In the specifications of the optical members in Table (1), the surface number is the order of the surfaces from the reticle side, r is the radius of curvature of each surface (vertex curvature radius: mm in the case of an aspherical surface), and d is each. On-axis spacing of surfaces, that is, surface spacing (m
m), n is the refractive index with respect to the exposure light, En is the effective diameter (mm) of each surface, Pn is the partial diameter of each surface (that is, the light flux emitted from one point on the optical axis of the object surface is on each surface). The diameter of the light beam when it enters the lens is: mm), and Pn / En represents the ratio of the partial diameter to the effective diameter.
【0065】[0065]
【表1】 (主要諸元) λ=193nm β=−0.25 NA=0.85 Y=12.1mm (光学部材諸元) 面番号 r d n En Pn Pn/En (レチクル面) 51.239 1 ∞ 25.713 1.5603261 119.1 22.3 0.19 (L1) 2* 212.184 35.411 128.4 29.5 0.23 3 -103.137 37.006 1.5603261 131.2 46.3 0.35 (L2) 4 ∞ 1.500 192.4 66.1 0.34 5 ∞ 47.000 1.5014548 195.4 67.3 0.34 (L3) 6 -183.264 1.000 210.2 88.9 0.42 7* -1577.700 39.307 1.5603261 236.3 91.9 0.39 (L4) 8 -337.812 1.000 249.6 104.7 0.42 9 562.286 40.593 1.5603261 272.6 107.6 0.39 (L5) 10 -730.269 9.069 274.2 113.7 0.41 11 351.942 42.024 1.5603261 275.4 116.5 0.42 (L6) 12 -2955.500 1.000 272.4 116.2 0.43 13 364.373 39.329 1.5603261 258.2 116.0 0.45 (L7) 14 2256.734 1.000 246.9 111.1 0.45 15 193.967 48.000 1.5014548 218.5 109.6 0.50 (L8) 16 ∞ 2.000 203.4 96.7 0.48 17 ∞ 40.000 1.5603261 199.5 95.8 0.48 (L9) 18 149.595 33.261 141.6 81.7 0.58 19 -234.916 14.000 1.5603261 136.5 77.7 0.57 (L10) 20 123.373 41.540 123.9 78.1 0.63 21 -298.867 43.000 1.5603261 126.7 91.4 0.72 (L11) 22 ∞ 22.620 139.3 109.2 0.78 23 -141.424 23.205 1.5603261 140.9 115.5 0.82 (L12) 24* 2999.500 3.103 169.9 141.7 0.83 25 2240.569 41.586 1.5014548 173.0 145.5 0.84 (L13) 26 -172.475 1.000 182.8 161.2 0.88 27 -1401.661 41.000 1.5603261 194.0 172.7 0.89 (L14) 28* 414.116 14.198 215.9 198.5 0.92 29 935.988 50.000 1.5014548 219.1 205.8 0.94 (L15) 30 -232.953 1.000 228.4 218.5 0.96 31 254.204 40.000 1.5603261 260.6 256.0 0.98 (L16) 32 330.964 47.394 256.2 253.4 0.99 33 655.780 30.000 1.5603261 266.1 266.1 1.00 (L17) 34 287.989 12.313 270.2 269.6 1.00 35 393.731 50.000 1.5603261 273.2 272.2 1.00 (L18) 36 -655.215 22.490 276.0 274.5 0.99 37 2633.133 50.000 1.5603261 284.0 278.0 0.98 (L19) 38 -339.998 3.810 285.3 278.2 0.98 39 185.000 46.380 1.5603261 250.8 237.9 0.95 (L20) 40 483.174 1.000 240.0 223.5 0.93 41 148.000 52.000 1.5603261 208.7 194.9 0.93 (L21) 42* 196.741 5.000 171.3 153.8 0.90 43 136.419 47.655 1.5014548 153.4 137.8 0.90 (L22) 44 332.239 6.251 107.8 87.9 0.82 45 2734.387 35.000 1.5014548 100.7 76.7 0.76 (L23) 46 ∞ 9.000 53.2 29.0 0.55 (ウェハ面) (非球面データ) 2面 κ=1.000000 C4=−1.33721×10-7 C6=4.57102×10-12 C8=−2.57741×10-16 C10=3.59697×10-20 C12=−5.61700×10-24 C14=4.42067×10-28 7面 κ=1.000000 C4=−4.11840×10-9 C6=−2.19082×10-14 C8=5.55237×10-21 C10=2.26811×10-23 C12=−1.71805×10-27 C14=2.95229×10-32 24面 κ=1.000000 C4=3.17136×10-8 C6=−1.19732×10-12 C8=−7.05241×10-17 C10=3.49842×10-21 C12=4.62643×10-26 C14=−2.78134×10-30 28面 κ=1.000000 C4=3.16556×10-8 C6=−2.55344×10-13 C8=−1.69524×10-18 C10=6.45379×10-23 C12=1.11281×10-26 C14=−5.33626×10-31 42面 κ=1.000000 C4=−2.49318×10-8 C6=1.14042×10-13 C8=4.68142×10-18 C10=−8.53537×10-22 C12=−3.16562×10-26 C14=9.41438×10-31 [Table 1] (Main specifications) λ = 193 nm β = −0.25 NA = 0.85 Y = 12.1 mm (Specifications of optical member) Surface number r d n En Pn Pn / En (Reticle surface) 51.239 1 ∞ 25.713 1.5603261 119.1 22.3 0.19 (L1) 2 * 212.184 35.411 128.4 29.5 0.23 3 -103.137 37.006 1.5603261 131.2 46.3 0.35 (L2) 4 ∞ 1.500 192.4 66.1 0.34 5 ∞ 47.000 1.5014548 195.4 67.3 0.34 (L3) 6 -183.264 1.000 210.2 88.9 0.42 7 * -1577.700 39.307 1.5603261 236.3 91.9 0.39 (L4) 8 -337.812 1.000 249.6 104.7 0.42 9 562.286 40.593 1.5603261 272.6 107.6 0.39 (L5) 10 -730.269 9.069 274.2 113.7 0.41 11 351.942 42.024 1.5603261 275.4 116.5 0.42 (L6) 12 -2955.500 272.4 116.2 0.43 13 364.373 39.329 1.5603261 258.2 116.0 0.45 (L7) 14 2256.734 1.000 246.9 111.1 0.45 15 193.967 48.000 1.5014548 218.5 109.6 0.50 (L8) 16 ∞ 2.000 203.4 96.7 0.48 17 ∞ 40.000 1.5603261 199.5 95.8 0.48 (L9) 18 149.595 33.2 61 141.6 81.7 0.58 19 -234.916 14.000 1.5603261 136.5 77.7 0.57 (L10) 20 123.373 41.540 123.9 78.1 0.63 21 -298.867 43.000 1.5603261 126.7 91.4 0.72 (L11) 22 ∞ 22.620 139.3 109.2 0.78 23 -141.424 23.205 1.5603261 140.9 115.5 0.82 (L12) 24 * 2999.500 3.103 169.9 141.7 0.83 25 2240.569 41.586 1.5014548 173.0 145.5 0.84 (L13) 26 -172.475 1.000 182.8 161.2 0.88 27 -1401.661 41.000 1.5603261 194.0 172.7 0.89 (L14) 28 * 414.116 14.198 215.9 198.5 0.92 29 935.988 50.000 0.94 548159.1 205.8 ) 30 -232.953 1.000 228.4 218.5 0.96 31 254.204 40.000 1.5603261 260.6 256.0 0.98 (L16) 32 330.964 47.394 256.2 253.4 0.99 33 655.780 30.000 1.5603261 266.1 266.1 1.00 (L17) 34 287.989 12.313 270.2 269.6 27 1.00 35 393.731 50.000 1.5603261 273.2 273.2 36 -655.215 22.490 276.0 274.5 0.99 37 2633.133 50.000 1.5603261 284.0 278.0 0.98 (L19) 38 -339.998 3.810 285.3 278.2 0.98 39 185.000 46.380 1.5603261 250.8 237.9 0.95 (L20) 40 483.174 1.000 240.0 223.5 0.93 41 148.000 52.000 1.5603261 208.7 194.9 0.93 (L21) 42 * 196.741 5.000 171.3 153.8 0.90 43 136.419 47.655 1.5014548 153.4 137.8 0.90 (L22) 44 332.239 6.251 107.8 87.9 0.82 45 1.5734.387 35. 100.7 76.7 0.76 (L23) 46 ∞ 9.000 53.2 29.0 0.55 (wafer surface) (aspherical surface data) 2 surfaces κ = 1.00000 C 4 = −1.33721 × 10 −7 C 6 = 4.57102 × 10 −12 C 8 = −2.57741 × 10 −16 C 10 = 3.59697 × 10 −20 C 12 = −5.61700 × 10 −24 C 14 = 4.42067 × 10 −28 7-plane κ = 1.0000 C 4 = -4.11840 × 10 −9 C 6 = −2.19082 × 10 −14 C 8 = 5.55237 × 10 −21 C 10 = 2.26811 × 10 −23 C 12 = −1.71805 × 10 − 27 C 14 = 2.95229 × 0 -32 24 surface κ = 1.000000 C 4 = 3.17136 × 10 -8 C 6 = -1.19732 × 10 -12 C 8 = -7.05241 × 10 -17 C 10 = 3.49842 × 10 -21 C 12 = 4.62643 × 10 -26 C 14 = -2.78134 × 10 -30 28 faces κ = 1.00000 C 4 = 3.16556 × 10 -8 C 6 = −2.55344 × 10 − 13 C 8 = −1.69524 × 10 −18 C 10 = 6.45379 × 10 −23 C 12 = 1.11281 × 10 −26 C 14 = −5.333626 × 10 −31 42 plane κ = 1.0000000 C 4 = −2.49318 × 10 −8 C 6 = 1.14042 × 10 −13 C 8 = 4.68142 × 10 −18 C 10 = −8.53537 × 10 −22 C 12 = −3.165562 × 10 −26 C 14 = 9.41438 × 10 −31
【0066】以下、本実施形態のさらに詳細な説明に先
立って、第1比較例〜第3比較例を説明する。次の表
(2)に、第1比較例における各蛍石レンズの結晶軸の
設定状態を示す。表(2)において、Aは各蛍石レンズ
を、Bは各蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸を、Cは
結晶軸B以外の特定結晶軸の角度位置をそれぞれ示して
いる。Prior to a more detailed description of the present embodiment, first to third comparative examples will be described below. The following Table (2) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the first comparative example. In Table (2), A indicates each fluorite lens, B indicates a crystal axis that coincides with the optical axis of each fluorite lens, and C indicates an angular position of a specific crystal axis other than the crystal axis B.
【0067】なお、角度位置Cは、結晶軸Bが結晶軸
[111]であるとき、たとえば結晶軸[−111]の
基準方位に対する角度であり、結晶軸Bが結晶軸[10
0]であるとき、たとえば結晶軸[010]の基準方位
に対する角度である。ここで、基準方位とは、たとえば
レチクル面において光軸AXを通るように任意に設定さ
れた方位である。When the crystal axis B is the crystal axis [111], the angular position C is an angle with respect to the reference orientation of the crystal axis [-111], and the crystal axis B is the crystal axis [10].
0] is an angle with respect to the reference orientation of the crystal axis [010], for example. Here, the reference azimuth is, for example, an azimuth arbitrarily set so as to pass through the optical axis AX on the reticle surface.
【0068】したがって、たとえば(B,C)=(10
0,0)は、光軸と結晶軸[100]とが一致する蛍石
レンズにおいて、その結晶軸[010]が基準方位に沿
って配置されていることを意味する。また、(B,C)
=(100,45)は、光軸と結晶軸[100]とが一
致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[010]が基
準方位に対して45度をなすように配置されていること
を意味する。すなわち、(B,C)=(100,0)の
蛍石レンズと(B,C)=(100,45)の蛍石レン
ズとは、結晶軸[100]のレンズペアを構成している
ことになる。Therefore, for example, (B, C) = (10
0,0) means that in a fluorite lens where the optical axis and the crystal axis [100] coincide with each other, the crystal axis [010] is arranged along the reference direction. Also, (B, C)
= (100,45) means that in the fluorite lens where the optical axis and the crystal axis [100] coincide, the crystal axis [010] is arranged at 45 degrees with respect to the reference direction. To do. That is, the fluorite lens of (B, C) = (100,0) and the fluorite lens of (B, C) = (100,45) form a lens pair of crystal axis [100]. become.
【0069】また、たとえば(B,C)=(111,
0)は、光軸と結晶軸[111]とが一致する蛍石レン
ズにおいて、その結晶軸[−111]が基準方位に沿っ
て配置されていることを意味する。また、(B,C)=
(111,60)は、光軸と結晶軸[111]とが一致
する蛍石レンズにおいて、その結晶軸[−111]が基
準方位に対して60度をなすように配置されていること
を意味する。すなわち、(B,C)=(111,0)の
蛍石レンズと(B,C)=(111,60)の蛍石レン
ズとは、結晶軸[111]のレンズペアを構成している
ことになる。Further, for example, (B, C) = (111,
0) means that in the fluorite lens where the optical axis and the crystal axis [111] coincide with each other, the crystal axis [−111] is arranged along the reference direction. Also, (B, C) =
(111,60) means that in the fluorite lens where the optical axis and the crystal axis [111] coincide, the crystal axis [−111] is arranged so as to form 60 degrees with respect to the reference direction. To do. That is, the fluorite lens of (B, C) = (111,0) and the fluorite lens of (B, C) = (111,60) form a lens pair of the crystal axis [111]. become.
【0070】なお、上述の角度位置Cの説明において、
基準方位の設定はすべてのレンズに対して共通である必
要はなく、たとえば各レンズペアの単位で共通であれば
よい。また、基準方位に対する角度計測の対象となる特
定結晶軸は、結晶軸[100]のレンズペアの場合に結
晶軸[010]に限定されることなく、結晶軸[11
1]のレンズペアの場合に結晶軸[−111]に限定さ
れることなく、たとえば各レンズペアの単位で適当に設
定可能である。表(2)における表記は、以降の表
(3)〜(5)においても同様である。In the above description of the angular position C,
The setting of the reference azimuth does not have to be common to all the lenses, and may be common to each lens pair, for example. Further, the specific crystal axis that is the target of the angle measurement with respect to the reference orientation is not limited to the crystal axis [010] in the case of the lens pair of the crystal axis [100], and the crystal axis [11
In the case of the lens pair of [1], it is not limited to the crystal axis [-111], and can be set appropriately in units of each lens pair, for example. The notation in Table (2) is the same in the following Tables (3) to (5).
【0071】[0071]
【表2】 [Table 2]
【0072】表(2)を参照すると、第1比較例では、
すべての蛍石レンズL3,L8,L13,L15,L2
2およびL23において、結晶軸[111]が光軸と一
致するように設定され、且つ光軸を中心として互いに同
じ回転位置関係を有するように設定されている。しかし
ながら、石英レンズL19には、複屈折分布が付与され
ていない。Referring to Table (2), in the first comparative example,
All fluorite lenses L3, L8, L13, L15, L2
2 and L23, the crystal axis [111] is set to coincide with the optical axis, and the crystal axis [111] is set to have the same rotational positional relationship with each other about the optical axis. However, the quartz lens L19 is not provided with birefringence distribution.
【0073】図6は、第1比較例における点像強度分布
(PSF:point spread function)を示す図である。
図6において、(a)は投影視野の中心(光軸AXの位
置)に形成される点像における強度分布を、(b)は投
影視野の周辺の一端(図5の紙面の下側)に形成される
点像における強度分布を、(c)は投影視野の周辺の他
端(図5の紙面の上側)に形成される点像における強度
分布をそれぞれ示している。FIG. 6 is a diagram showing a point image intensity distribution (PSF: point spread function) in the first comparative example.
In FIG. 6, (a) shows the intensity distribution in the point image formed at the center of the projection visual field (the position of the optical axis AX), and (b) shows one end of the periphery of the projection visual field (lower side of the plane of FIG. 5). Intensity distribution in the point image formed, (c) shows the intensity distribution in the point image formed at the other end (upper side of the paper surface of FIG. 5) around the projection visual field.
【0074】なお、各点像強度分布では、理想結像にお
ける光強度を100%とし、1%〜9%までを1%ピッ
チで、10%〜90%までを10%ピッチで、点像の光
強度分布が等高線状に表現されている。したがって、最
も外側の等高線は理想結像における光強度の1%の光強
度に対応し、最も内側の等高線は理想結像における光強
度の90%の光強度に対応している。なお、図6におけ
る表記は、以降の図7〜図9においても同様である。In each point image intensity distribution, the light intensity in ideal image formation is 100%, 1% to 9% is 1% pitch, and 10% to 90% is 10% pitch. The light intensity distribution is represented by contour lines. Therefore, the outermost contour line corresponds to a light intensity of 1% of the light intensity in ideal imaging, and the innermost contour line corresponds to a light intensity of 90% of the light intensity in ideal imaging. The notation in FIG. 6 is the same in subsequent FIGS. 7 to 9.
【0075】第1比較例では、投影視野の中心に形成さ
れる点像における最大光強度が95.18%であり、投
影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強
度が95.19%であり、投影視野の周辺の他端に形成
される点像における最大光強度が95.61%である。
すなわち、第1比較例では、すべての蛍石レンズにおい
て結晶軸[111]が光軸と一致するように設定されて
いるので、その複屈折の影響により投影光学系の結像性
能が低下していることがわかる。In the first comparative example, the maximum light intensity in the point image formed at the center of the projection visual field is 95.18%, and the maximum light intensity in the point image formed at one end on the periphery of the projection visual field is 95.18%. 19%, and the maximum light intensity in the point image formed at the other end around the projection visual field is 95.61%.
That is, in the first comparative example, the crystal axis [111] is set so as to coincide with the optical axis in all the fluorite lenses, and therefore, the imaging performance of the projection optical system deteriorates due to the influence of the birefringence. You can see that
【0076】また、図6を参照すると、すべての蛍石レ
ンズにおいて結晶軸[111]が光軸と一致するように
設定されているので、図2(a)および(b)に示すよ
うに3回回転対称の複屈折分布が残り易く、投影視野の
中心から周辺に亘って点像の光強度分布が全体的に三角
形状になっている。その結果、第1比較例の投影光学系
を介して露光を行うと、感光性基板(ウェハ)上におい
て直交する二方向に沿ってパターンの線幅が実質的に異
なることになり、良好な線幅均一性を確保することがで
きない。Further, referring to FIG. 6, since the crystal axis [111] is set so as to coincide with the optical axis in all the fluorite lenses, as shown in FIGS. The birefringence distribution with rotational symmetry tends to remain, and the light intensity distribution of the point image is generally triangular from the center of the projection field to the periphery. As a result, when exposure is performed through the projection optical system of the first comparative example, the line widths of the patterns are substantially different along the two directions orthogonal to each other on the photosensitive substrate (wafer), and a good line is obtained. The width uniformity cannot be ensured.
【0077】次の表(3)に、第2比較例における各蛍
石レンズの結晶軸の設定状態を示す。また、図7は、第
2比較例における点像強度分布を示す図である。The following table (3) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the second comparative example. Further, FIG. 7 is a diagram showing a point image intensity distribution in the second comparative example.
【0078】[0078]
【表3】 [Table 3]
【0079】表(3)を参照すると、第2比較例では、
すべて蛍石レンズにおいて結晶軸[111]が光軸と一
致するように設定され、蛍石レンズL3,L8,L13
およびL22と蛍石レンズL15およびL23とは光軸
を中心として60度だけ相対的に回転した位置関係を有
するように設定されている。すなわち、蛍石レンズL
3,L8,L13およびL22と、蛍石レンズL15お
よびL23とは、結晶軸[111]のレンズペアを構成
している。しかしながら、第1比較例と同様に、石英レ
ンズL19には、複屈折分布が付与されていない。Referring to Table (3), in the second comparative example,
In all the fluorite lenses, the crystal axis [111] is set to coincide with the optical axis, and the fluorite lenses L3, L8, L13 are set.
And L22 and the fluorite lenses L15 and L23 are set to have a relative positional relationship of being rotated by 60 degrees about the optical axis. That is, the fluorite lens L
3, L8, L13 and L22 and the fluorite lenses L15 and L23 form a lens pair of crystal axis [111]. However, similar to the first comparative example, the quartz lens L19 is not provided with birefringence distribution.
【0080】第2比較例では、投影視野の中心に形成さ
れる点像における最大光強度が96.24%であり、投
影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強
度が96.81%であり、投影視野の周辺の他端に形成
される点像における最大光強度が96.82%である。
すなわち、第2比較例では、結晶軸[111]のレンズ
ペアの作用により、複屈折の影響が低減され、第1比較
例に比して投影光学系の結像性能が向上していることが
わかる。In the second comparative example, the maximum light intensity in the point image formed at the center of the projection visual field is 96.24%, and the maximum light intensity in the point image formed at one end on the periphery of the projection visual field is 96.24%. 81%, and the maximum light intensity in the point image formed at the other end around the projection visual field is 96.82%.
That is, in the second comparative example, the effect of the birefringence is reduced by the action of the lens pair of the crystal axis [111], and the imaging performance of the projection optical system is improved as compared with the first comparative example. Recognize.
【0081】また、図7を参照すると、結晶軸[11
1]のレンズペアの作用により、3回回転対称の複屈折
分布の傾向が低減され、投影視野の中心から周辺に亘っ
て点像の光強度分布が第1比較例に比して全体的に円形
状に近くなっている。その結果、第2比較例では、第1
比較例に比して投影光学系の線幅均一性が向上している
ことがわかる。Further, referring to FIG. 7, the crystal axis [11
By the action of the lens pair of [1], the tendency of birefringence distribution with three-fold rotational symmetry is reduced, and the light intensity distribution of the point image from the center of the projection field to the periphery is generally higher than that of the first comparative example. It is close to a circle. As a result, in the second comparative example, the first
It can be seen that the line width uniformity of the projection optical system is improved as compared with the comparative example.
【0082】次の表(4)に、第3比較例における各蛍
石レンズの結晶軸の設定状態を示す。また、図8は、第
3比較例における点像強度分布を示す図である。The following Table (4) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in the third comparative example. FIG. 8 is a diagram showing a point image intensity distribution in the third comparative example.
【0083】[0083]
【表4】 [Table 4]
【0084】表(4)を参照すると、第3比較例では、
蛍石レンズL3,L8,L13およびL15において結
晶軸[111]が光軸と一致するように設定され、蛍石
レンズL3,L8およびL15と蛍石レンズL13とは
光軸を中心として60度だけ相対的に回転した位置関係
を有するように設定されている。すなわち、蛍石レンズ
L3,L8およびL15と、蛍石レンズL13とは、結
晶軸[111]のレンズペアを構成している。Referring to Table (4), in the third comparative example,
In the fluorite lenses L3, L8, L13 and L15, the crystal axis [111] is set to coincide with the optical axis, and the fluorite lenses L3, L8 and L15 and the fluorite lens L13 are only 60 degrees about the optical axis. It is set so as to have a relatively rotated positional relationship. That is, the fluorite lenses L3, L8, and L15 and the fluorite lens L13 form a lens pair of the crystal axis [111].
【0085】また、蛍石レンズL22およびL23にお
いて結晶軸[100]が光軸と一致するように設定さ
れ、蛍石レンズL22とL23とは光軸を中心として4
5度だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定
されている。すなわち、蛍石レンズL22と蛍石レンズ
L23とは、結晶軸[100]のレンズペアを構成して
いる。しかしながら、第1比較例および第2比較例と同
様に、石英レンズL19には、複屈折分布が付与されて
いない。Further, in the fluorite lenses L22 and L23, the crystal axis [100] is set to coincide with the optical axis, and the fluorite lenses L22 and L23 are centered on the optical axis.
It is set to have a positional relationship in which it is relatively rotated by 5 degrees. That is, the fluorite lens L22 and the fluorite lens L23 form a lens pair of the crystal axis [100]. However, similarly to the first comparative example and the second comparative example, the birefringence distribution is not given to the quartz lens L19.
【0086】第3比較例では、投影視野の中心に形成さ
れる点像における最大光強度が97.92%であり、投
影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強
度が97.29%であり、投影視野の周辺の他端に形成
される点像における最大光強度が97.31%である。
すなわち、第3比較例では、結晶軸[111]のレンズ
ペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作
用により、複屈折の影響がさらに低減され、第2比較例
に比して投影光学系の結像性能が向上していることがわ
かる。In the third comparative example, the maximum light intensity in the point image formed at the center of the projection visual field is 97.92%, and the maximum light intensity in the point image formed at one end around the projection visual field is 97.92%. 29%, and the maximum light intensity in the point image formed at the other end around the projection visual field is 97.31%.
That is, in the third comparative example, the effect of birefringence is further reduced by the combined action of the lens pair of the crystal axis [111] and the lens pair of the crystal axis [100], and the projection optical It can be seen that the imaging performance of the system is improved.
【0087】また、図8を参照すると、結晶軸[11
1]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの
組み合わせ作用により、3回回転対称の複屈折分布の傾
向が実質的に消え、投影視野の中心から周辺に亘って点
像の光強度分布が第2比較例に比して全体的にさらに円
形状に近くなっている。その結果、第3比較例では、第
2比較例に比して投影光学系の線幅均一性が向上してい
ることがわかる。Further, referring to FIG. 8, the crystal axis [11
Due to the combined action of the lens pair of [1] and the lens pair of the crystal axis [100], the tendency of the birefringence distribution with three-fold rotational symmetry disappears substantially, and the light intensity of the point image extends from the center of the projection field to the periphery. The distribution is closer to a circular shape as a whole as compared with the second comparative example. As a result, it can be seen that in the third comparative example, the line width uniformity of the projection optical system is improved as compared with the second comparative example.
【0088】次の表(5)に、本実施形態における各蛍
石レンズの結晶軸の設定状態を示す。また、図9は、本
実施形態における点像強度分布を示す図である。The following table (5) shows the setting state of the crystal axis of each fluorite lens in this embodiment. Further, FIG. 9 is a diagram showing a point image intensity distribution in the present embodiment.
【0089】[0089]
【表5】 [Table 5]
【0090】表(5)を参照すると、本実施形態では、
第3比較例と同様に、蛍石レンズL3,L8およびL1
5と蛍石レンズL13とが結晶軸[111]のレンズペ
アを構成し、蛍石レンズL22と蛍石レンズL23とが
結晶軸[100]のレンズペアを構成している。しかし
ながら、第1比較例〜第3比較例とは異なり、石英レン
ズL19には、所定の複屈折分布が付与されている。Referring to Table (5), in the present embodiment,
Similar to the third comparative example, fluorite lenses L3, L8 and L1
5 and the fluorite lens L13 form a lens pair having a crystal axis [111], and the fluorite lens L22 and a fluorite lens L23 form a lens pair having a crystal axis [100]. However, unlike the first to third comparative examples, the quartz lens L19 has a predetermined birefringence distribution.
【0091】具体的には、露光光(193nm)に対し
て周辺で−3.8nm/cmの複屈折量(歪み量)を有
し、中心で0nm/cmの複屈折量を有し、中心から周
辺にかけて二次関数分布にしたがって変化するような複
屈折分布、すなわち光軸に関して回転対称で周方向に進
相軸がある複屈折分布を石英レンズL19に付与してい
る。これは、第3比較例において結晶軸[100]のペ
アレンズの作用が支配的であって、径方向に進相軸があ
る複屈折分布が残っているので、石英レンズL19の周
方向に進相軸がある複屈折分布によって相殺するためで
ある。Specifically, the exposure light (193 nm) has a peripheral birefringence amount (distortion amount) of -3.8 nm / cm, a central birefringence amount of 0 nm / cm, and a central birefringence amount. The quartz lens L19 is provided with a birefringence distribution that changes in accordance with a quadratic function distribution from to the periphery, that is, a birefringence distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis and has a fast axis in the circumferential direction. This is because the action of the pair lens having the crystal axis [100] is dominant in the third comparative example, and the birefringence distribution having the fast axis in the radial direction remains, so that the quartz lens L19 advances in the circumferential direction. This is because the biaxial refraction distribution having the phase axes cancels each other out.
【0092】本実施形態では、投影視野の中心に形成さ
れる点像における最大光強度が99.78%であり、投
影視野の周辺の一端に形成される点像における最大光強
度が99.57%であり、投影視野の周辺の他端に形成
される点像における最大光強度が99.55%である。
すなわち、本実施形態では、結晶軸[111]のレンズ
ペアと結晶軸[100]のレンズペアとの組み合わせ作
用および石英レンズL19の複屈折分布による補償作用
により、複屈折の影響が非常に良好に低減され、第3比
較例に比して投影光学系の結像性能が著しく向上してい
ることがわかる。In this embodiment, the maximum light intensity in the point image formed at the center of the projection visual field is 99.78%, and the maximum light intensity in the point image formed at one end of the periphery of the projection visual field is 99.57. %, And the maximum light intensity in the point image formed at the other end around the projection visual field is 99.55%.
That is, in the present embodiment, the effect of birefringence is very good due to the combined action of the lens pair of the crystal axis [111] and the lens pair of the crystal axis [100] and the compensation action by the birefringence distribution of the quartz lens L19. It can be seen that the image forming performance of the projection optical system is significantly improved as compared with the third comparative example.
【0093】また、図9を参照すると、結晶軸[11
1]のレンズペアと結晶軸[100]のレンズペアとの
組み合わせ作用および石英レンズL19の複屈折分布に
よる補償作用により、投影視野の中心から周辺に亘って
点像の光強度分布が全体的にほぼ円形状になっている。
その結果、本実施形態では、第3比較例に比して投影光
学系の線幅均一性が著しく向上していることがわかる。Further, referring to FIG. 9, the crystal axis [11
1) and the lens pair of crystal axis [100] and the compensating effect of the birefringence distribution of the quartz lens L19, the light intensity distribution of the point image is entirely distributed from the center to the periphery of the projection field. It is almost circular.
As a result, it can be seen that the line width uniformity of the projection optical system is significantly improved in the present embodiment as compared with the third comparative example.
【0094】なお、本実施形態では、石英の原料となる
Si化合物ガス(Si化合物ガスを送り出すために
O2、H2等のキャリアガスが用いられる)と、加熱のた
めの燃焼ガス(O2ガスとH2ガス)とをバーナーから流
出し、火炎内で石英を堆積させる火炎加水分解法を用い
て石英の合成を行って、インゴットを得る。その後、イ
ンゴットを切り出してディスク材を得て、このディスク
材のアニール(又は徐冷)を行う。In this embodiment, a Si compound gas (a carrier gas such as O 2 or H 2 is used to send out the Si compound gas) which is a raw material of quartz, and a combustion gas (O 2 ) for heating. Gas and H 2 gas) flow out from the burner, and quartz is synthesized using the flame hydrolysis method of depositing quartz in the flame to obtain an ingot. Then, the ingot is cut out to obtain a disk material, and the disk material is annealed (or gradually cooled).
【0095】そして、本実施形態では、石英からなる屈
折部材(すなわち石英レンズL19)の複屈折分布が所
望の複屈折分布となるように、石英の合成時の合成条件
と、アニール時の熱履歴条件とを調整している。このと
き、合成条件のパラメータとしては、バーナー構造、ガ
ス流量、排気流量、ターゲットの揺動パターン等が挙げ
られる。なお、このような合成条件やアニール条件は、
試行錯誤的に求めても良いし、経験則を用いて決定して
も良い。なお、石英レンズL19に所望の複屈折分布を
付与する方法の詳細については、たとえば特願2001
−208837号明細書および図面を参照することがで
きる。Then, in the present embodiment, the synthesis conditions during the synthesis of quartz and the thermal history during annealing are set so that the birefringence distribution of the refraction member made of quartz (that is, the quartz lens L19) has a desired birefringence distribution. Adjusting the conditions and. At this time, the parameters of the synthesis conditions include the burner structure, gas flow rate, exhaust flow rate, target swing pattern, and the like. In addition, such synthesis conditions and annealing conditions are
It may be obtained by trial and error, or may be determined using an empirical rule. For details of the method of giving a desired birefringence distribution to the quartz lens L19, for example, Japanese Patent Application No. 2001
Reference can be made to the specification and drawings.
【0096】なお、上述の本実施形態(および各比較
例)では、蛍石の固有複屈折の値として、2001年7
月18日に開かれたリソグラフィに関するシンポジュウ
ム(International-SEMATECH Calcium Fluoride Birefri
ngence Workshop)において、米国NIST(National In
stitute of Standards and Technology)の John H. Bur
nett らによって発表された値を用いている。In the present embodiment (and each comparative example) described above, the value of the intrinsic birefringence of fluorite is 7
Lithography Symposium held on 18th January (International-SEMATECH Calcium Fluoride Birefri
ngence Workshop) at NIST (National In
Institute of Standards and Technology) John H. Bur
The value published by nett et al. is used.
【0097】また、上述の実施形態では、複屈折性の光
学材料として蛍石を用いているが、これに限定されるこ
となく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム(B
aF 2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウ
ム(NaF)、フッ化ストロンチウム(SrF2)など
を用いることもできる。この場合、フッ化バリウム(B
aF2 )などの結晶軸方位も本発明に従って決定される
ことが好ましい。In the above embodiment, the birefringent light is used.
Fluorite is used as an academic material, but it is not limited to this.
However, other uniaxial crystals such as barium fluoride (B
aF 2), Lithium fluoride (LiF), sodium fluoride
(NaF), strontium fluoride (SrF2)Such
Can also be used. In this case, barium fluoride (B
aF2) Etc., the crystal axis orientation is also determined according to the present invention.
It is preferable.
【0098】上述の実施形態の露光装置では、照明装置
によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投
影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターン
を感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイ
クロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本
実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ
等に所定の回路パターンを形成することによって、マイ
クロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の
一例につき図10のフローチャートを参照して説明す
る。In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system ( By the exposure process, the microdevice (semiconductor element, image pickup element, liquid crystal display element,
Thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment will be referred to the flowchart of FIG. Explain.
【0099】先ず、図10のステップ301において、
1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ302において、そのl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30
3において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上
のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロッ
トのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
その後、ステップ304において、その1ロットのウェ
ハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ3
05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。First, in step 301 of FIG.
A metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, photoresist is applied on the metal film on the wafer of the 1 lot. Then step 30
3, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the present embodiment.
Then, in step 304, the photoresist on the wafer of the one lot is developed, and then in step 3
At 05, the resist pattern is used as a mask on the wafers of one lot to perform etching, whereby a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot region on each wafer.
【0100】その後、更に上のレイヤの回路パターンの
形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが
製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、
極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをス
ループット良く得ることができる。なお、ステップ30
1〜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。Then, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern on an upper layer. According to the above semiconductor device manufacturing method,
It is possible to obtain a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern with high throughput. Note that step 30
In steps 1 to 305, a metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and each step of exposure, development, and etching is performed. Prior to these steps, a silicon film is formed on the wafer. Needless to say, after the oxide film is formed, a resist may be applied on the silicon oxide film, and each step such as exposure, development and etching may be performed.
【0101】また、本実施形態の露光装置では、プレー
ト(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、
電極パターン等)を形成することによって、マイクロデ
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のフローチャートを参照して、このときの手
法の一例につき説明する。図11において、パターン形
成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマス
クのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラ
ス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が
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、レチクル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。Further, in the exposure apparatus of this embodiment, a predetermined pattern (circuit pattern,
It is also possible to obtain a liquid crystal display element as a microdevice by forming an electrode pattern or the like). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. In FIG. 11, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step is performed in which the exposure apparatus of the present embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. After that, the exposed substrate undergoes a developing process, an etching process, a reticle peeling process, and the like to form a predetermined pattern on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.
【0102】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ーの組
を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィル
ターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程4
02の後に、セル組み立て工程403が実行される。セ
ル組み立て工程403では、パターン形成工程401に
て得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフ
ィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター
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、パターン形成工程4
01にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフ
ィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター
との間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製
造する。Next, in the color filter forming step 402, 3 corresponding to R (Red), G (Green) and B (Blue)
Many sets of one dot are arranged in a matrix,
Alternatively, a color filter in which a set of filters of three stripes of R, G, and B is arranged in the horizontal scanning line direction is formed. Then, the color filter forming step 4
After 02, the cell assembling step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembly step 403, for example, the pattern formation step 4
A liquid crystal panel (liquid crystal cell) is manufactured by injecting liquid crystal between the substrate having the predetermined pattern obtained in 01 and the color filter obtained in the color filter forming step 402.
【0103】その後、モジュール組み立て工程404に
て、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。After that, in a module assembling step 404, each component such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) is attached to complete a liquid crystal display element. According to the method of manufacturing a liquid crystal display element described above, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
【0104】なお、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、他の一般的な投影光学系に
対して本発明を適用することもできる。また、上述の実
施形態では、193nmの波長光を供給するArFエキ
シマレーザー光源を用いているが、これに限定されるこ
となく、たとえば157nmの波長光を供給するF2 レ
ーザー光源や、248nmの波長光を供給するKrFエ
キシマレーザー光源などを用いることもできる。なお、
露光光としてたとえば157nmの波長光を供給するF
2レーザー光源などの真空紫外光を用いる場合には、非
結晶透過部材を形成する非結晶材料として、真空紫外光
に対して透過性を有する改質石英(たとえばフッ素がド
ープされた石英)を用いることが好ましい。In the above embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the exposure apparatus,
The present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other general projection optical systems. Further, in the above-described embodiment, the ArF excimer laser light source that supplies the light having the wavelength of 193 nm is used, but the present invention is not limited to this. For example, the F 2 laser light source that supplies the light having the wavelength of 157 nm or the wavelength of 248 nm is used. It is also possible to use a KrF excimer laser light source that supplies light. In addition,
F that supplies light having a wavelength of 157 nm, for example, as exposure light
2 When using vacuum ultraviolet light such as a laser light source, use modified quartz (eg, fluorine-doped quartz) that is transparent to vacuum ultraviolet light as the amorphous material that forms the amorphous transparent member. It is preferable.
【0105】[0105]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、たと
えば蛍石のような固有複屈折を持つ光学材料を用いて
も、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学
性能を有する投影光学系を実現することができる。した
がって、本発明では、複屈折の影響を実質的に受けるこ
となく良好な光学性能を有する本発明の投影光学系を用
いた露光装置および露光方法において、高解像で高精度
な投影露光を行うことができる。また、本発明の投影光
学系を搭載した露光装置を用いて、高解像な投影光学系
を介した高精度な投影露光により、良好なマイクロデバ
イスを製造することができる。As described above, in the present invention, even if an optical material having an intrinsic birefringence such as fluorite is used, it has good optical performance without being substantially affected by birefringence. A projection optical system can be realized. Therefore, in the present invention, the exposure apparatus and the exposure method using the projection optical system of the present invention, which have good optical performance without being substantially affected by birefringence, perform high-resolution and high-precision projection exposure. be able to. Further, by using the exposure apparatus equipped with the projection optical system of the present invention, it is possible to manufacture a good microdevice by high-precision projection exposure through a high-resolution projection optical system.
【図1】蛍石の結晶軸方位について説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a crystal axis orientation of fluorite.
【図2】Burnettらの手法を説明する図であって、光線
の入射角に対する複屈折率の分布を示している。FIG. 2 is a diagram for explaining the method of Burnett et al., Showing a distribution of birefringence with respect to an incident angle of a light ray.
【図3】本発明の手法を説明する図であって、光線の入
射角に対する複屈折率の分布を示している。FIG. 3 is a diagram for explaining the method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light rays.
【図4】本発明の実施形態にかかる投影光学系を備えた
露光装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus including a projection optical system according to an embodiment of the present invention.
【図5】本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to the present embodiment.
【図6】第1比較例における点像強度分布を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a point image intensity distribution in a first comparative example.
【図7】第2比較例における点像強度分布を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a point image intensity distribution in a second comparative example.
【図8】第3比較例における点像強度分布を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a point image intensity distribution in a third comparative example.
【図9】本実施形態における点像強度分布を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a point image intensity distribution in the present embodiment.
【図10】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを
得る際の手法のフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
【図11】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得
る際の手法のフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
LS 光源 IL 照明光学系 R レチクル RS レチクルステージ PL 投影光学系 W ウェハ WS ウェハステージ L1〜L23 レンズ成分 LS light source IL illumination optical system R reticle RS reticle stage PL projection optical system W wafer WS wafer stage L1 to L23 lens components
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 稔彦 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H087 KA21 LA01 NA00 NA02 NA04 NA09 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA18 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 UA03 UA04 2H097 CA13 GB01 LA10 5F046 BA04 CB12 CB25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Toshihiko Ozawa Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo Ceremony Company Nikon F-term (reference) 2H087 KA21 LA01 NA00 NA02 NA04 NA09 PA15 PA17 PB20 QA01 QA05 QA18 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 UA03 UA04 2H097 CA13 GB01 LA10 5F046 BA04 CB12 CB25
Claims (12)
複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された
少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像
を第2面に形成する投影光学系において、 前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]または該
結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほ
ぼ一致するように形成された第1群の光透過部材と、結
晶軸[100]または該結晶軸[100]と光学的に等
価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成され且つ
前記第1群の光透過部材に対して光軸を中心としてほぼ
45度だけ相対的に回転した位置関係を有する第2群の
光透過部材とを備え、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結
晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈
折分布を有することを特徴とする投影光学系。1. A plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system, and at least one amorphous transmitting member made of a predetermined amorphous material, wherein an image of a first surface is In the projection optical system formed on two surfaces, the plurality of crystal transmitting members are formed such that a crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100] and an optical axis substantially coincide with each other. The first group of light transmitting members is formed so that the optical axis and the crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100] and the optical axis of the first group substantially coincide with each other. A second group of light transmissive members having a positional relationship in which they are rotated relative to each other about the optical axis by about 45 degrees, and the at least one amorphous transmissive member is one of the plurality of crystal transmissive members. Predetermined birefringence distribution to compensate for the effect of birefringence A projection optical system, characterized by.
軸がある複屈折分布であることを特徴とする請求項1に
記載の投影光学系。2. The projection optical system according to claim 1, wherein the predetermined birefringence distribution is a birefringence distribution having a fast axis in the circumferential direction.
11]または該結晶軸[111]と光学的に等価な結晶
軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第3群の光
透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[11
1]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するよ
うに形成され且つ前記第3群の光透過部材に対して光軸
を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した位置関係
を有する第4群の光透過部材とをさらに備えていること
を特徴とする請求項1に記載の投影光学系。3. The plurality of crystal transmitting members have crystal axes [1
[11] or the crystal axis [111] or the crystal axis [111] or the crystal axis [111] or the crystal axis [111]
[1] is formed so that the crystal axis and the optical axis are optically equivalent to each other and is rotated relative to the light transmitting member of the third group by about 60 degrees about the optical axis. The projection optical system according to claim 1, further comprising a fourth group of light transmitting members having.
軸がある複屈折分布または径方向に進相軸がある複屈折
分布であることを特徴とする請求項3に記載の投影光学
系。4. The projection according to claim 3, wherein the predetermined birefringence distribution is a birefringence distribution having a fast axis in the circumferential direction or a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction. Optical system.
複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された
少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像
を第2面に形成する投影光学系において、 前記複数の結晶透過部材は、結晶軸[100]または該
結晶軸[100]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほ
ぼ一致するように形成された第5群の光透過部材と、
[111]または該結晶軸[111]と光学的に等価な
結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第6群
の光透過部材と、結晶軸[111]または該結晶軸[1
11]と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する
ように形成され且つ前記第6群の光透過部材に対して光
軸を中心としてほぼ60度だけ相対的に回転した位置関
係を有する第7群の光透過部材とを備え、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結
晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈
折分布を有することを特徴とする投影光学系。5. A plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one non-crystalline transmitting member made of a predetermined non-crystalline material are provided, and an image of the first surface is In the projection optical system formed on two surfaces, the plurality of crystal transmitting members are formed such that a crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100] and an optical axis substantially coincide with each other. And a light transmitting member of the fifth group,
[111] or a light transmissive member of the sixth group formed so that the crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111] and the optical axis substantially coincide with the crystal axis [111] or the crystal axis [111]. 1
11] is optically equivalent to the crystal axis and the optical axis are substantially coincident with each other, and the positional relationship is such that the optical axis is rotated by about 60 degrees relative to the light transmitting member of the sixth group. And a light transmission member of the seventh group having, wherein the at least one amorphous transmission member has a predetermined birefringence distribution for compensating for an influence of birefringence of the plurality of crystal transmission members. Projection optical system.
軸がある複屈折分布であることを特徴とする請求項5に
記載の投影光学系。6. The projection optical system according to claim 5, wherein the predetermined birefringence distribution is a birefringence distribution having a fast axis in the radial direction.
複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された
少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像
を第2面に形成する投影光学系において、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結
晶透過部材の複屈折の影響を補償するために、光軸に関
して実質的に非回転対称な複屈折分布を有することを特
徴とする投影光学系。7. A plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one non-crystalline transmitting member made of a predetermined non-crystalline material are provided, and an image of the first surface is In the projection optical system formed on two surfaces, the at least one non-crystalline transmission member has a birefringence distribution substantially non-rotationally symmetric with respect to an optical axis in order to compensate for an influence of birefringence of the plurality of crystal transmission members. A projection optical system having:
複数の結晶透過部材と、所定の非結晶材料で形成された
少なくとも1つの非結晶透過部材とを備え、第1面の像
を第2面に形成する投影光学系において、 前記少なくとも1つの非結晶透過部材は、前記複数の結
晶透過部材の複屈折の影響を補償するための所定の複屈
折分布を有し、 前記第1面の光軸上の1点から出た光束が前記少なくと
も1つの非結晶透過部材の各面に入射するときの光束の
直径をPnとし、前記少なくとも1つの非結晶透過部材
の有効直径をEnとするとき、 Pn/En<0.7 の条件を満たすことを特徴とする投影光学系。8. A plurality of crystal transmitting members made of a crystalline material belonging to a cubic system and at least one amorphous transmitting member made of a predetermined non-crystalline material are provided, and an image of the first surface is In the projection optical system formed on two surfaces, the at least one amorphous transmission member has a predetermined birefringence distribution for compensating the influence of birefringence of the plurality of crystal transmission members, When the diameter of the light flux when a light flux emitted from one point on the optical axis is incident on each surface of the at least one amorphous transmissive member is Pn, and the effective diameter of the at least one amorphous transmissive member is En. , Pn / En <0.7, a projection optical system.
ッ素がドープされた石英であることを特徴とする請求項
1乃至8のいずれか1項に記載の投影光学系。9. The projection optical system according to claim 1, wherein the predetermined amorphous material is quartz or quartz doped with fluorine.
ッ化カルシウムまたはフッ化バリウムであることを特徴
とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の投影光学
系。10. The projection optical system according to claim 1, wherein the crystal material belonging to the cubic system is calcium fluoride or barium fluoride.
するための照明系と、 前記マスクに形成されたパターンの像を前記第2面に設
定された感光性基板上に形成するための請求項1乃至1
0のいずれか1項に記載の投影光学系とを備えているこ
とを特徴とする露光装置。11. An illumination system for illuminating a mask set on the first surface, and an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate set on the second surface. Claims 1 to 1
An exposure apparatus comprising: the projection optical system according to any one of 0.
し、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の投影光学
系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前記
第2面に設定された感光性基板上に投影露光することを
特徴とする露光方法。12. The mask set on the first surface is illuminated, and an image of a pattern formed on the mask is projected through the projection optical system according to claim 1. An exposure method characterized by performing projection exposure onto a photosensitive substrate set on a surface.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001363540A JP2003161882A (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Projection optical system, exposure apparatus and exposing method |
AU2002344559A AU2002344559A1 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-22 | Projection optical system, exposure device, and exposure method |
PCT/JP2002/010969 WO2003046634A1 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-22 | Projection optical system, exposure device, and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001363540A JP2003161882A (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Projection optical system, exposure apparatus and exposing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003161882A true JP2003161882A (en) | 2003-06-06 |
Family
ID=19173864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001363540A Pending JP2003161882A (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Projection optical system, exposure apparatus and exposing method |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003161882A (en) |
AU (1) | AU2002344559A1 (en) |
WO (1) | WO2003046634A1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005010963A1 (en) * | 2003-07-24 | 2005-02-03 | Nikon Corporation | Illuminating optical system, exposure system and exposure method |
JP2005077533A (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Nikon Corp | Optical element, lens system, and projection aligner |
JP2008532273A (en) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | カール ツァイス エスエムテー アクチエンゲゼルシャフト | Optical system for microlithographic projection exposure apparatus |
US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002093209A2 (en) | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Carl Zeiss | Lens system consisting of fluoride crystal lenses |
DE10123725A1 (en) | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Zeiss Carl | Objective for microlithographic projection, includes lens element with axis perpendicular to specified fluoride crystal plane |
US6683710B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-01-27 | Optical Research Associates | Correction of birefringence in cubic crystalline optical systems |
US6995908B2 (en) | 2001-10-30 | 2006-02-07 | Asml Netherlands B.V. | Methods for reducing aberration in optical systems |
US7453641B2 (en) | 2001-10-30 | 2008-11-18 | Asml Netherlands B.V. | Structures and methods for reducing aberration in optical systems |
US6970232B2 (en) | 2001-10-30 | 2005-11-29 | Asml Netherlands B.V. | Structures and methods for reducing aberration in integrated circuit fabrication systems |
US7292388B2 (en) | 2002-05-08 | 2007-11-06 | Carl Zeiss Smt Ag | Lens made of a crystalline material |
US7072102B2 (en) | 2002-08-22 | 2006-07-04 | Asml Netherlands B.V. | Methods for reducing polarization aberration in optical systems |
DE10355725A1 (en) | 2003-11-28 | 2005-06-30 | Carl Zeiss Smt Ag | Optical system and method for the microlithographic production of microstructured components |
US7239450B2 (en) | 2004-11-22 | 2007-07-03 | Carl Zeiss Smt Ag | Method of determining lens materials for a projection exposure apparatus |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3089955B2 (en) * | 1994-10-06 | 2000-09-18 | 株式会社ニコン | Optical member for optical lithography and projection optical system |
JP3413067B2 (en) * | 1997-07-29 | 2003-06-03 | キヤノン株式会社 | Projection optical system and projection exposure apparatus using the same |
CN1293822A (en) * | 1999-01-06 | 2001-05-02 | 株式会社尼康 | Projection optical system, method for producing the same, and projection exposure apparatus using the same |
JP2000331927A (en) * | 1999-03-12 | 2000-11-30 | Canon Inc | Projection optical system and projection aligner using the same |
EP1114802A4 (en) * | 1999-04-21 | 2008-12-31 | Nikon Corp | Quartz glass member, production method therefor, and projection aligner using it |
-
2001
- 2001-11-29 JP JP2001363540A patent/JP2003161882A/en active Pending
-
2002
- 2002-10-22 AU AU2002344559A patent/AU2002344559A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-22 WO PCT/JP2002/010969 patent/WO2003046634A1/en active Application Filing
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9885959B2 (en) | 2003-04-09 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator |
US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
WO2005010963A1 (en) * | 2003-07-24 | 2005-02-03 | Nikon Corporation | Illuminating optical system, exposure system and exposure method |
JP2005077533A (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Nikon Corp | Optical element, lens system, and projection aligner |
US9760014B2 (en) | 2003-10-28 | 2017-09-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
US10281632B2 (en) | 2003-11-20 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction |
US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
US10007194B2 (en) | 2004-02-06 | 2018-06-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
US10234770B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-19 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
US10241417B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
JP2009086692A (en) * | 2005-02-25 | 2009-04-23 | Carl Zeiss Smt Ag | Optical system for microlithographic projection exposure apparatus |
JP2008532273A (en) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | カール ツァイス エスエムテー アクチエンゲゼルシャフト | Optical system for microlithographic projection exposure apparatus |
US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US9857599B2 (en) | 2007-10-24 | 2018-01-02 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003046634A1 (en) | 2003-06-05 |
AU2002344559A1 (en) | 2003-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2003161882A (en) | Projection optical system, exposure apparatus and exposing method | |
US6831731B2 (en) | Projection optical system and an exposure apparatus with the projection optical system | |
KR100687035B1 (en) | Projection exposure method and apparatus and projection optical system | |
US6912094B2 (en) | Projection optical system, a projection exposure apparatus, and a projection exposure method | |
US20030011893A1 (en) | Optical system and exposure apparatus equipped with the optical system | |
JP4333078B2 (en) | Projection optical system, exposure apparatus including the projection optical system, exposure method using the projection optical system, and device manufacturing method | |
JP2003309059A (en) | Projection optical system and manufacturing method thereof, projection aligner, and exposure method | |
JP2003297729A (en) | Projection optical system, exposure apparatus, and method of exposure | |
JP4370582B2 (en) | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method | |
JPWO2003036361A1 (en) | Projection optical system and exposure apparatus provided with the projection optical system | |
JPWO2003003429A1 (en) | Projection optical system, exposure apparatus and method | |
JP2003050349A (en) | Optical system and exposure system provided with the optical system | |
JP4706171B2 (en) | Catadioptric projection optical system, exposure apparatus and exposure method | |
JP4189724B2 (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
WO2003001271A1 (en) | Optical system and exposure system provided with the optical system | |
JP2002082285A (en) | Catadioptric system and exposure device using the system | |
JPWO2003007046A1 (en) | Optical system and exposure apparatus having the optical system | |
JPWO2003023481A1 (en) | Optical system, projection optical system, exposure apparatus equipped with this projection optical system, and method for manufacturing microdevice using this exposure apparatus | |
JP2004004415A (en) | Projection optical system, exposure device, and exposure method | |
JP5786919B2 (en) | Projection optical system, exposure apparatus and exposure method | |
JP2011049571A (en) | Catadioptric projection optical system, exposure device and exposure method | |
JP2016136273A (en) | Projection optical system, exposure device, exposure method and device fabrication method | |
JP2015132843A (en) | Projection optical system, exposure device, exposure method, and device manufacturing method | |
JP2012073632A (en) | Catadioptric projection optical system, exposure equipment and exposure method | |
JP2014160274A (en) | Projection optical system, exposure device, exposure method, and method of manufacturing the device |