专利名称：投影光学系统以及具有该投影光学系统的曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影光学系统以及具有该投影光学系统的曝光装置。本发明涉及适用于例如X射线投影曝光装置的反射型投影光学系统，该X射线投影曝光装置使用X射线、通过镜面投影方式在感光性基板上转印掩模上的电路图案。
背景技术：
以往，在半导体元件等的制造中使用的曝光装置中，将形成在掩模(标线片)上的电路图案经由投影光学系统在晶片那样的感光性基板上进行投影和转印。感光性基板上涂敷有抗蚀剂，通过经由投影光学系统的投影曝光而抗蚀剂感光，可获得与掩模图案相对应的抗蚀剂图案。
此处，曝光装置的分辨力W依赖于曝光的光的波长λ和投影光学系统的数值孔径NA，由下面式(a)表示。
W＝K·λ/NA (K常数) (a)因此，为了提高曝光装置的分辨力，有必要缩短曝光的光的波长λ或者增大投影光学系统的数值孔径NA。一般地，由于从光学设计的观点看，将投影光学系统的数值孔径NA增大至大于或等于规定值是困难的，以后有必要缩短曝光的光波长。例如，作为曝光的光，当使用波长为248nm的KrF受激准分子激光器时，能够得到0.25μm的分辨力，当使用波长为193nm的ArF受激准分子激光器时，能够得到0.18μm的分辨力。通过使用比这些激光的波长短的X射线作为曝光的光，能够进一步提高分辨力。例如当把波长为13nm的X射线用作曝光的光时，能够得到小于或等于0.1μm的分辨力。
然而，当将X射线用作曝光的光时，由于去掉了可能使用的透明光学材料和折射光学材料，在使用反射型的掩模的同时、使用反射型的投影光学系统。以往，在例如美国专利第5,815,310号说明书、对应的日本申请的特开平9-211322号公报、美国专利第6,183,095B1号说明书等中公开了可适用于将X射线用作曝光的光的曝光装置中的投影光学系统。另外，在美国专利第5,686,728号说明书、对应的日本申请的特开平10-90602号公报、日本申请的特开2002-139672号公报等中以种种方式公开了使用8枚反射镜的反射光学系统。
综上所述，有如下专利文献专利文献1美国专利第5,815,310号说明书专利文献2特开平9-211322号公报专利文献3美国专利第6,183,095B1号说明书专利文献4美国专利第5,686,728号说明书专利文献5特开平10-90602号公报专利文献6特开2002-139672号公报然而，在特开平9-211322号公报中公开的现有的反射光学系统是具有6枚反射镜、数值孔径NA为0.25的比较明亮的光学系统，然而不能达到更加明亮的NA。
另外，在美国专利第6,183,095B1号说明书中记载的第1实施例的反射光学系统是具有6枚反射镜、数值孔径NA为0.25的比较明亮的光学系统，然而该系统也无法达到更加明亮的NA。并且，由8枚反射镜构成的反射光学系统由美国专利第5,686,728号说明书公开。该反射光学系统确保大于等于0.3的较大的数值孔径(NA)的同时做成紧凑型，然而在8枚的反射镜的各面上的光线入射角为40°～50°，太大了。因此，反射多层膜的设计困难，并且在制造时的精度保证、执行投影时的安定性上存在难点。
并且，在特开2002-139672号公报中记载的实施例的反射光学系统中，虽然向反射镜的光线的入射角不是那么大，然而反射镜的中心曲率太大。因此，没有有效的检查方法来检查非球面反射镜的形状误差，检查困难。
现在最有效的检查方法是称作PDI的方法。PDI指的是通过以反射镜反射透过小孔的光而进行的检查方法。当利用PDI进行检查时，各反射镜的曲率半径的绝对值为一定程度较小的值时，检查精度良好、有效。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种数值孔径(NA)大于或等于规定值的投影光学系统以及具有这样投影光学系统的曝光装置。另外，本发明的目的在于提供一种曝光装置，通过在该曝光装置中使用本发明的投影光学系统从而使其具有大的分辨力，该曝光装置将例如X射线用作曝光的光。
为解决上述课题，本发明提供的投影光学系统的特征在于，在将第1面的缩小像形成在第2面上的投影光学系统中，具有用于形成第1面的中间像的第1反射成像光学系统，以及用于在第2面上形成中间像的像的第2反射成像光学系统，第1反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有凹面的第1反射镜、具备孔径光阑的凹面的第2反射镜、凸面的第3反射镜以及凹面的第4反射镜，第2反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有凹面的第5反射镜、凹面的第6反射镜、凸面的第7反射镜以及凹面的第8反射镜。
第4反射镜优选配置在第2反射镜和第3反射镜之间的空间内。并且，当设第3反射镜和第4反射镜之间的面间隔为d1、第2反射镜和第3反射镜之间的面间隔为d2时，第4反射镜的位置优选满足0.2＜d1/d2＜0.8的条件。
并且，所有的反射镜的中心曲率半径的绝对值优选满足300mm～500mm的范围。另外，当第3反射镜的中心曲率半径为R3时，优选满足400mm＜R3＜2000mm的条件。
当第2反射镜的中心曲率半径为R2时，优选满足0＜R2＜3000mm的条件。并且当第6反射镜的中心曲率半径为R6时，优选满足0＜R6＜4000mm的条件。
并且，为了尽量提高分辨力，像侧数值孔径NA优选至少大于或等于0.3。并且，更加优选数值孔径NA为0.45。
本发明提供的曝光装置的特征在于，具有用于照明设定在第1面上的掩模的照明系统、用于向设定在第2面上的感光性基板上投影和曝光掩模的图案的第1发明的投影光学系统。
照明系统优选具有用于提供X射线作为曝光的光的光源，相对投影光学系统使掩模和感光性基板相对移动，在感光性基板上投影曝光掩模的图案。
在本发明的投影光学系统中，由于在第2反射镜上配置有孔径光阑AS，能够尽量避免由孔径光阑部件而引起的遮光，可以宽裕地引导光束。并且，对于第3反射镜、第4反射镜、第5反射镜、第6反射镜，由于一定程度加强该曲率、且使其成为象差修正有效的形状，投影光学系统可具有大于或等于规定值的数值孔径。
并且，通过加强第3～第6反射镜的曲率，可以缩小投影光学系统的各反射镜的有效直径，尤其是能够将有效直径容易增大的第4反射镜的有效直径抑制为较小。即，根据本发明，可以实现一种反射型的投影光学系统，该投影光学系统对X射线也具有良好的反射特性，能够抑制反射镜的大型化，且能够良好地进行象差修正。
并且，曝光装置通过使用本发明的投影光学系统，能够将X射线用作曝光的光。在该情况下，相对投影光学系统使掩模和感光性基板相对移动，将掩模的图案在感光性基板上投影和曝光。
结果是，使用具有高的分辨力的扫描型的曝光装置，在良好的曝光条件下，能够制造高精度的微型器件。
图1为概略地示出了本发明的实施方式的曝光装置的构成的图。
图2为示出了形成于晶片上的圆弧状的曝光区域(即实效曝光区域)与光轴的位置关系的图。
图3为示出了本实施方式的第1实施例的投影光学系统的构成的图。
图4为示出了第1实施例的投影光学系统中的彗形象差的图。
图5为示出了本实施方式的第2实施例的投影光学系统的构成的图。
图6为示出了第2实施例的投影光学系统的彗形象差的图。
图7为示出了本实施方式的第3实施例的投影光学系统的构成的图。
图8为示出了第3实施例的投影光学系统的彗形象差的图。
图9为对于获得微型器件的半导体器件时的方法的一例、示出了其流程的图。
具体实施例方式
在本发明的投影光学系统中，来自第1面(物体面)的光经由第1反射成像光学系统G1、形成第1面的中间像。然后，来自经由第1反射成像光学系统G1而形成的第1面的中间像的光经由第2反射成像光学系统G2、在第2面(像面)上形成中间像的像(第1面的缩小像)。
此处，本发明的投影光学系统包括用于反射来自第1面的光的第1凹面反射镜M1、作为用于反射由第1反射镜M1反射的光的反射镜、且具有孔径光阑AS的第2凹面反射镜M2、用于反射由第2反射镜M2反射的光的第3凸面反射镜M3、用于反射由第3反射镜M3反射的光的第4凹面反射镜M4、第5凹面反射镜M5、用于反射由第5反射镜M5反射的光的第6凹面反射镜M6、用于反射由第6反射镜M6反射的光的第7凸面反射镜M7、用于反射由第7反射镜M7反射的光的第8凹面反射镜M8。
此处，根据各反射镜的放大率的稍微不同，投影光学系统的构成可采用第1面的中间像存在于M4和M5之间，或者存在于M5和M6之间。因此，第1面的中间像存在于M4与M6之间的光路中。但是，第1面的中间像位于哪个反射镜之间不是什么问题，在整体的光学系统中的反射镜的凹凸顺序是重要的。
并且，当第1面的中间像位于反射镜的极近处时，担心该反射镜的镜面上的细微构造、附着尘埃等的像重叠在投影像上。并且，该反射镜的部分(パ一シヤル)径(在反射镜上的光束的有效直径)过小，在制造公差这一点上容易成为问题。因此，第1面的中间像的位置必须在离开各反射镜的位置上。
在本发明中采用2次成像光学系统，来自经由第1反射成像光学系统G1而形成的第1面的中间像的光经由第2反射成像光学系统G2、在第2面(像面)上形成中间像的像(第1面的缩小像)。该2次成像光学系统按照物体侧的光的入射顺序，包括凹凹凸凹凹凹凸凹面镜的反射镜，通过进行这样配置，在该2次成像光学系统中，能够抑制各反射镜的曲率半径的增大，并且可抑制向各反射镜的光线入射角，而且可开发抑制了各反射镜的有效直径的紧凑、NA大的光学系统。
首先，对于从构成第1反射成像光学系统G1的物体侧开始数、最初的4枚反射镜，其配置为从物体侧开始的第3个反射镜采用凸面反射镜，其周围用凹面反射镜包围而构成。这样，抑制容易增大的反射镜的有效直径，抑制向各反射镜的入射光束的入射角，并且将各反射镜的中心曲率半径的绝对值限制在300mm～5000mm的范围内，能够在设计中考虑制造时的容易程度。
并且对于构成第2反射成像光学系统G2的4枚反射镜，其配置为从物体侧开始第3个反射镜采用凸面反射镜，在其周围以凹面反射镜包围而构成，从而抑制容易增大的反射镜的有效直径，并且能够抑制向各反射镜的入射光束的入射角。另外，将各反射镜的中心曲率半径的绝对值限制在300mm～5000mm的范围内，能够在设计中考虑制造时的容易程度。
这样，通过在由多个构成的凹面镜中、平衡性良好地配置2枚凸面镜，使珀兹瓦尔(ペツツバ一ル)和成为良好的值，同时能够较好地修正各象差，不仅能够获得高性能的光学系统，还可以将射向反射镜的光线入射角抑制为较小，能够将具有合适的曲率半径的反射镜的有效直径抑制为较小。
并且，由于整体光学系统为缩小光学系统，通过在第1反射成像光学系统G1以及第2反射成像光学系统G2的物体侧连续使用凹面镜，轻易地将光束向像面引导。因此，利用本发明的反射镜的配置，可实现具备高NA、高性能、反射镜有效直径小、反射面光线入射角小、反射面曲率半径小的5性能的光学系统。
并且，由于第2、第3、第4反射镜的构成组、第6、第7、第8的构成组由凹凸凹面镜形成，各反射镜的中心曲率半径的绝对值不是大于等于5000mm那样的大的曲率半径，也不是小于等于300mm那样的小的曲率半径，而维持为合适的曲率半径。并且，对于各反射镜，维持合适的中心曲率半径，同时NA高，能够制成具有高的光学性能的光学系统。
并且在本发明中，将第4反射镜M4置于第2反射镜M2和第3反射镜M3之间的空间，第3反射镜M3和第4反射镜M4分别由具有强能力的凸凹的反射光学系统构成，通过将第3反射镜M3的中心曲率半径R3限制在400mm～2000mm的范围内、使其成为较小的值，从而第3反射镜M3和第4反射镜M4的制造容易、并且检查容易，能够获得小型轻便的第1成像光学系统。
并且，一般如果反射面的曲率半径增大、接近平面时，高精度地制造成为困难，然而由于能够将曲率半径大的第2反射镜M2的中心曲率半径R2抑制为小于等于3000mm，并且将第6反射镜M6的中心曲率半径R6抑制为小于等于4000mm，所以能够良好地进行反射面的制造。
并且，在本发明中优选第4反射镜M4的位置满足下面的条件式(1)。此处，d1为第3反射镜M3与第4反射镜M4之间的面间隔，d2为第2反射镜M2与第3反射镜M3之间的面间隔。
0.2＜d1/d2＜0.8 (1)当小于条件式(1)的下限值时，由于向第3反射镜M3入射的光束和来自第3反射镜M3的射出光束的分离困难，不理想。另一方面，当大于条件式(1)的上限值时，第4反射镜M4的直径增大过多，不理想。
并且，通过将孔径光阑设置在第2反射镜M2的紧前方，能够获得避免了遮光的小型的光学系统，并且通过采用在第2面上利用2次成像形成第1面的缩小像的构成，能够良好地进行畸变象差(变形)的修正，并且小型并将成像倍率保持为1/4，同时能够实现良好的光学性能。
通过采用以上的配置，抑制了反射镜的最大直径，同时能够没有遮光地、适当地配置各反射镜、孔径光阑等。
并且，通过将射向第3反射镜M3以及第6反射镜M6的光线的入射角抑制为较小，能够将有效直径容易增大的第4反射镜M4以及第5反射镜M5的有效直径抑制为较小。
如上所述，在本发明中可以实现这样的反射型投影光学系统，该投影光学系统即便对于X射线也具有良好的反射特性，同时抑制反射镜的大型化、能够良好地进行象差修正。
并且，在本发明中，射向第3反射镜M3以及第6反射镜M6的光线的最大入射角A优选满足下面的条件式(2)。
A＜30°(2)当大于条件式(2)的上限值时，由于射向反射多层膜的光线的最大入射角A增大过多，容易发生反射不均，且不能获得足够高的反射率，因而不理想。
并且，在本发明中，从第1面射向第1反射镜M1的光束相对主光线的光轴的倾斜α优选满足下面的条件式(3)。
5°＜α＜10°(3)如果大于条件式(3)的上限值，当在第1面上设置有反射掩模时，由于容易受到反射引起的阴影的影响，不理想。另一方面，如果小于条件式(3)的下限值，当在第1面上设置有反射掩模时，由于入射光和反射光相互干涉，不理想。
并且，在本发明中，各反射镜M1～M8的有效直径M优选满足下面的条件式(4)。
M≤700mm (4)当大于条件式(4)的上限值时，由于该反射镜的有效直径增大过多、光学系统大型化，因而不理想。
并且，在本发明中，为了良好地修正象差、提高光学性能，将各反射镜的反射面相对光轴形成为旋转对称的非球面状，规定各反射面的非球面的最大次数优选大于或等于10次。并且，通过使投影光学系统具有这样的构成，当在例如曝光装置上使用该投影光学系统时，在投影光学系统的焦点深度内，在晶片上即便有凹凸也可进行良好的成像。
并且，通过在曝光装置上适用本发明的投影光学系统，曝光装置可将X射线用作曝光的光。此时，相对投影光学系统使掩模和感光性基板相对移动，将掩模图案在感光性基板上投影和曝光。其结果是，使用具有大的分辨力的扫描型的曝光装置，在良好的曝光条件下，可制造高精度的微型器件。
基于
本发明的实施方式。
图1为概略地示出了本发明的实施方式的曝光装置的构成的图。
另外，图2为示出了形成于晶片上的圆弧状的曝光区域(即实效曝光区域)和光轴的位置关系的图。在图1中，分别沿着投影光学系统的光轴方向、即作为感光性基板的晶片的法线方向设定Z轴、沿着在晶片面内与图1的纸面相平行的方向设定Y轴、沿着在晶片面内与图1的纸面相垂直的方向设定X轴。
图1的曝光装置具有例如激光等离子X射线源1用作提供曝光的光的光源。从X射线源1射出的光经由波长选择滤光器2入射到照明光学系统3。此处，波长选择滤光器2具有的特性是，从X射线源1供给的光中选择性地仅使规定波长(13.5nm)的X射线透过而遮挡其他波长的光透过。
透过波长选择滤光器2的X射线经由多个反射镜构成的照明光学系统3而对形成有将转印的图案的反射型的掩模4进行照明。掩模4由沿着Y方向可移动的掩模台5支持，使得该图案面沿着XY平面延伸。然后，掩模台5的移动由省略图示的激光干涉计测量。这样，在掩模4上形成关于Y轴对称的圆弧状的照明区域。
来自被照明的掩模4的图案的光经由反射型的投影光学系统6，在感光性基板晶片7上形成掩模图案的像。即，在晶片7上，如图2所示，形成关于Y轴对称的圆弧状的曝光区域。如图2所示，在以光轴AX为中心的具有半径的圆形区域(像圈)IF中，与该像圈IF相接地设定了在X方向的长度为LX、在Y方向的长度为LY的圆弧状的实效曝光区域ER。
晶片7由沿着X方向和Y方向可二维地移动的晶片台8所支持，使得该曝光面沿着XY平面延伸。并且，晶片台8的移动与掩模台5一样，由省略图示的激光干涉计测量。这样，一边使掩模台5和晶片台8沿着Y方向移动，即相对投影光学系统6一边使掩模4和晶片7沿着Y方向相对移动，一边进行扫描曝光，从而在晶片7的一个曝光区域上转印掩模4的图案。
此时，当投影光学系统6的投影倍率(转印倍率)为1/4时，将晶片台8的移动速度设定为掩模台5的移动速度的1/4，进行同步扫描。并且，一边使晶片台8沿着X方向以及Y方向二维地移动、一边反复进行扫描曝光，从而在晶片7的各曝光区域上逐次转印掩模4的图案。下面，参照第1实施例～第3实施例，说明投影光学系统6的具体的构成。
在各实施例中，投影光学系统6包括用于形成掩模4的图案的中间像的第1反射成像光学系统G1，以及用于在晶片7上形成掩模图案的中间像的像(掩模4的图案的二次像)的第2反射成像光学系统G2。此处，第1反射成像光学系统G1包括4个反射镜M1～M4，第2反射成像光学系统G2包括4个反射镜M5～M8。只是，中间像在M5和M6之间时，第1反射成像光学系统G1包括5个反射镜M1～M5、第2反射成像光学系统G2包括3个反射镜M6～M8。
并且，在各实施例中，所有的反射镜的反射面形成为关于光轴旋转对称的非球面状。并且，在各实施例中，在第2反射镜M2的紧前面配置有孔径光阑AS。并且，在各实施例中，投影光学系统6是在晶片侧(像侧)远心的光学系统。
并且，在各实施例中，第3反射镜M3相对第1反射镜M1被配置在像面侧的空间内，然而不限于此，第3反射镜M3相对第1反射镜M1被配置在物体侧的空间内也可获得同样的作用。
在各实施例中，非球面由下面的数学式(b)表示，其中与光轴垂直的方向的高度设为y，从非球面的顶点上的切平面到高度y上的非球面上的位置的、沿着光轴的距离(凹陷量)设为z，顶点曲率半径设为r，圆锥系数设为K，n次的非球面系数设为Cn。
(数1)z＝(y2/r)/{1+{1-(1+κ)·y2/r2}1/2+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10+...
(b)实施例1图3为示出了本实施方式的第1实施例的投影光学系统的构成的图。参考图3，在第1实施例的投影光学系统中，来自掩模4(在图3中未图示)的光依次经构成第1反射成像光学系统G1的第1凹面反射镜M1的反射面、第2凹面反射镜M2的反射面、第3凸面反射镜M3的反射面、以及第4凹面反射镜M4的反射面反射之后，形成掩模图案的中间像。然后，来自经由第1反射成像光学系统G1形成的掩模图案的中间像的光依次经构成第2反射成像光学系统G2的第5凹面反射镜M5的反射面、第6凹面反射镜M6的反射面、第7凸面反射镜M7的反射面、以及第8凹面反射镜M8的反射面反射之后，在晶片7上形成掩模图案的缩小像(二次像)。
在下面的表(1)中，揭示了第1实施例中的投影光学系统的各参数的值。在表(1)中λ表示曝光的光的波长，β表示投影倍率，NA表示像侧(晶片侧)数值孔径，H0表示掩模4上的最大物体高度，表示晶片7上的像圈IF的半径(最大像高)，LX表示实效曝光区域ER沿着X方向的尺寸，LY表示实效曝光区域ER沿着Y方向的尺寸。
并且，面编号表示沿着从作为物体面的掩模面到作为像面的晶片面的光线行进的方向的、从掩模侧起的反射面的顺序，r表示各反射面的顶点曲率半径(mm)，d表示各反射面的轴上间隔、即面间隔(mm)。并且，面间隔d被设定为每次反射均改变其符号。然后，不论光线的入射方向如何，设向着掩模侧的凸面的曲率半径为正、凹面的曲率半径为负。上述表记在后面的表(2)以及表(3)中也是一样。
(表1)(主要各参数)λ＝13.5nmβ＝1/4NA＝0.45H0＝176mmφ＝44mmLX＝26mmLY＝2mm(光学元件各参数)面编号 r d(掩模面)662.549
1-1230.87-363.363(第1反射镜M1)2∞ 0.0(孔径光阑AS)31395.55 368.052(第2反射镜M2)4530.476 -135.541(第3反射镜M3)5623.557 474.733(第4反射镜M4)6-989.927-150.0(第5反射镜M5)72502.814250.0(第6反射镜M6)8197.676 -350.0(第7反射镜M7)9414.860 390.0(第8反射镜M8)(晶片面)(非球面数据)1面κ＝0.000000C4＝0.160791×10-8C6＝-0.282672×10-13C8＝0.545500×10-18C10＝-0.916171×10-23C12＝0.119454×10-27C14＝-0.928728×10-33C16＝0.251527×10-382面κ＝0.000000C4＝-0.136607×10-8C6＝-0.302584×10-13C8＝-0.669941×10-18C10＝-0.246947×10-22C12＝0.547010×10-27C14＝-0.114715×10-30C16＝0.494514×10-353面κ＝0.000000C4＝-0.738544×10-8C6＝-0.155467×10-14C8＝-0.602031×10-18C10＝0.319940×10-22C12＝-0.139342×10-26C14＝0.331308×10-31
C16＝-0.327571×10-364面κ＝0.000000C4＝-0.133963×10-8C6＝-0.100476×10-13C8＝0.146111×10-18C10＝-0.650862×10-23C12＝0.119928×10-27C14＝-0.121905×10-32C16＝0.404355×10-385面κ＝0.000000C4＝0.333932×10-9C6＝0.345374×10-14C8＝-0.824930×10-18C10＝0.252988×10-22C12＝-0.404419×10-27C14＝0.341315×10-32C16＝-0.120715×10-376面κ＝0.000000C4＝0.100336×10-08C6＝-0.529486×10-13C8＝0.140715×10-17C10＝-0.372963×10-22C12＝0.717139×10-27C14＝-0.839961×10-32C16＝0.437932×10-377面κ＝0.000000C4＝-0.509744×10-8C6＝0.231566×10-11C8＝-0.823302×10-16C10＝-0.536424×10-20C12＝0.763865×10-24C14＝-0.139661×10-27C16＝-0.138918×10-318面κ＝0.000000C4＝0.102876×10-09C6＝0.768125×10-15
C8＝0.490135×10-20C10＝0.270578×10-25C12＝0.221937×10-30C14＝0.144064×10-36C16＝0.166581×10-40(条件式对应值)M5＝453.46mmM4＝414.15mm(1)A(M3)＝19.63°；A(M6)＝26.1°(2)|α|＝6.53°(114.00mrad)(3)φM＝453.46mm(在第5反射镜M5最大)图4为示出了第1实施例的投影光学系统的彗形象差的图。图4(a)中示出了像高100％的子午慧差以及弧矢慧差，图4(b)中示出了像高98％的子午慧差以及弧矢慧差，图4(c)中示出了像高95％的子午慧差以及弧矢慧差。根据图4所示的象差图可以看出，在第1实施例中，在与实效曝光区域ER相对应的区域内，彗形象差得到良好的修正。并且，虽然省略了图示，但在与实效曝光区域ER相对应的区域内确认了，除彗形象差以外的其他的各象差、例如球面象差、畸变象差等也得到良好的修正。
实施例2图5为示出了本实施方式的第2实施例的投影光学系统的结构的图。参照图5，在第2实施例的投影光学系统中也和第1实施例同样地，来自掩模4的光依次经构成第1反射成像光学系统G1的第1凹面反射镜M1的反射面、第2凹面反射镜M2的反射面、第3凸面反射镜M3的反射面、以及第4凹面反射镜M4的反射面反射后，形成掩模图案的中间像。然后，来自经由第1反射成像光学系统G1形成的掩模图案中间像的光依次经构成第2反射成像光学系统G2的第5凹面反射镜M5的反射面、第6凹面反射镜M6的反射面、第7凸面反射镜M7的反射面、以及第8凹面反射镜M8的反射面反射后，在晶片7上形成掩模图案的缩小像(二次像)。
在下面的表(2)内揭示了第2实施例的投影光学系统的各参数的值。
(表2)(主要各参数)λ＝13.5nmβ＝1/4NA＝0.4H0＝168mmφ＝42mmLX＝26mmLY＝2mm(光学部件各参数)面编号r d(掩模面) 698.1624351 -1168.68 0.0(第1反射镜M1)2 ∞-349.53(孔径光阑AS)3 1691.18 360.42(第2反射镜M2)4 454.48-127.91(第3反射镜M3)5 559.35653.98(第4反射镜M4)6 -1004.95 -150.0(第5反射镜M5)7 3626.96 260.27(第6反射镜M6)8 218.57-365.86(第7反射镜M7)9 434.39405.86(第8反射镜M8)(晶片面)(非球面数据)1面κ＝0.000000C4＝0.124299×10-8C6＝-0.189727×10-13C8＝0.294028×10-18C10＝-0.433801×10-23
C12＝0.548824×10-28C14＝-0.427489×10-33C16＝0.966411×10-392面κ＝0.000000C4＝-0.174984×10-8C6＝-0.342044×10-13C8＝-0.680805×10-18C10＝-0.974110×10-22C12＝0.189816×10-25C14＝-0.274840×10-29C16＝0.155407×10-333面κ＝0.000000C4＝-0.666006×10-8C6＝-0.371744×10-14C8＝-0.344088×10-18C10＝0.609375×10-23C12＝0.103068×10-28C14＝-0.827732×10-32C16＝0.172278×10-364面κ＝0.000000C4＝-0.103073×10-8C6＝-0.608918×10-14C8＝0.662326×10-19C10＝-0.265340×10-23C12＝0.446041×10-28C14＝-0.429901×10-33C16＝0.150139×10-385面κ＝0.000000C4＝0.304447×10-09C6＝0.841652×10-14C8＝-0.812334×10-18C10＝0.246171×10-22C12＝-0.405382×10-27C14＝0.354438×10-32C16＝-0.129616×10-376面κ＝0.000000
C4＝0.125772×10-8C6＝-0.480305×10-13C8＝0.145269×10-17C10＝-0.380203×10-22C12＝0.642297×10-27C14＝-0.605091×10-32C16＝0.230862×10-377面κ＝0.000000C4＝-0.517488×10-09C6＝0.153894×10-11C8＝-0.310039×10-16C10＝-0.371708×10-21C12＝0.192144×10-24C14＝-0.799053×10-28C16＝0.108146×10-328面κ＝0.000000C4＝0.100557×10-09C6＝0.671798×10-15C8＝0.388217×10-20C10＝0.210446×10-25C12＝0.849528×10-31C14＝0.138156×10-35C16＝-0.703129×10-42(条件式对应值)φM5＝416.69mmφM4＝418.57mm(1)A＝22.99°(2)A(M3)＝23.0°；A(M6)＝23.3°(3)|α|＝6.07°(106.00mrad)(4)φM＝418.57mm(在第4反射镜M4最大)图6为示出了第2实施例的投影光学系统的彗形象差的图。图6(a)中示出了像高100％的子午慧差以及弧矢慧差，图6(b)中示出了像高98％的子午慧差以及弧矢慧差，图6(c)中示出了像高95％的子午慧差以及弧矢慧差。根据图6所示的象差图可以看出，在第2实施例中也与第1实施例同样地，在与实效曝光区域ER相对应的区域内，彗形象差得到良好的修正。并且，虽然省略了图示，但在与实效曝光区域ER相对应的区域内确认了，除彗形象差以外的其他的各象差、例如球面象差、变形象差等也得到良好的修正。
实施例3图7为示出了本实施方式的第3实施例的投影光学系统的结构的图。参照图7，在第3实施例的投影光学系统中也和第1实施例以及第2实施例同样地，来自掩模4(图7中未示出)的光依次经构成第1反射成像光学系统G1的第1凹面反射镜M1的反射面、第2凹面反射镜M2的反射面、第3凸面反射镜M3的反射面、以及第4凹面反射镜M4的反射面反射后，形成掩模图案的中间像。然后，来自经由第1反射成像光学系统G1形成的掩模图案中间像的光依次经构成第2反射成像光学系统G2的第5凹面反射镜M5的反射面、第6凹面反射镜M6的反射面、第7凸面反射镜M7的反射面、以及第8凹面反射镜M8的反射面反射后，在晶片7上形成掩模图案的缩小像(二次像)。
在下面的表(3)内揭示了第3实施例的投影光学系统的各参数的值。
(表3)λ＝13.5nmβ＝1/4NA＝0.35H0＝160mmφ＝40mmLX＝26mmLY＝2mm(光学部件各参数)面编号 rd(掩模面) 713.241-1158.35 -353.80(第1反射镜M1)
2∞ 0.0(孔径光阑AS)31425.98453.80(第2反射镜M2)4402.89 -200.00(第3反射镜M3)5552.95 617.30(第4反射镜M4)65702.90-150.67(第5反射镜M5)71376.84150.67(第6反射镜M6)8276.63 -280.13(第7反射镜M7)9463.67 420.13(第8反射镜M8)(晶片面)(非球面数据)1面κ＝0.000000C4＝0.128617×10-8C6＝-0.188285×10-13C8＝0.324576×10-18C10＝-0.494046×10-23C12＝0.575650×10-28C14＝-0.179183×10-33C16＝-0.530288×10-382面κ＝0.000000C4＝-0.103582×10-8C6＝-0.245441×10-13C8＝-0.905903×10-18C10＝0.172474×10-21C12＝-0.578454×10-25C14＝0.904639×10-29C16＝-0.570768×10-333面κ＝0.000000C4＝-0.333951×10-8C6＝-0.224217×10-13C8＝0.195882×10-17C10＝-0.132099×10-21C12＝0.522616×10-26C14＝-0.117092×10-30C16＝0.112572×10-35
4面κ＝0.000000C4＝-0.155092×10-9C6＝-0.842221×10-14C8＝0.176308×10-18C10＝-0.285728×10-23C12＝0.276327×10-28C14＝-0.150219×10-33C16＝0.328840×10-395面κ＝0.000000C4＝0.764043×10-09C6＝-0.205389×10-13C8＝-0.261546×10-18C10＝0.256671×10-22C12＝-0.655065×10-27C14＝0.773422×10-32C16＝-0.357232×10-376面κ＝0.000000C4＝0.749971×10-9C6＝-0.328706×10-13C8＝0.778165×10-18C10＝-0.121914×10-22C12＝-0.755950×10-28C14＝0.6279920×10-32C16＝-0.709973×10-377面κ＝0.000000C4＝-0.784826×10-09C6＝0.132379×10-11C8＝-0.482265×10-16C10＝-0.225309×10-21C12＝-0.103338×10-25C14＝-0.702458×10-28C16＝0.579001×10-328面κ＝0.000000C4＝0.863876×10-10C6＝0.552398×10-15C8＝0.327438×10-20C10＝-0.396075×10-27
C12＝0.600985×10-30C14＝-0.858975×10-35C16＝0.661938×10-40(条件式对应值)φM4＝493.88mmφM5＝375.84mm(1)A＝21.10°(2)A(M3)＝21.1°；A(M6)＝18.7°(3)|α|＝6.02°(105.00mrad)(4)φM＝493.88mm(在第4反射镜M4最大)图8为示出了第3实施例的投影光学系统的彗形象差的图。图8(a)中示出了像高100％的子午慧差以及弧矢慧差，图8(b)中示出了像高98％的子午慧差以及弧矢慧差，图8(c)中示出了像高95％的子午慧差以及弧矢慧差。根据图8所示的象差图可以看出，在第3实施例中也与第1实施例和第2实施例同样地，在与实效曝光区域ER相对应的区域内，彗形象差得到良好的修正。并且，虽然省略了图示，但在与实效曝光区域ER相对应的区域内确认了，除彗形象差以外的其他的各象差、例如球面象差、变形象差等也得到良好的修正。
如上所述，在上述的各实施例的投影光学系统中，对于波长为13.5nm的激光等离子X射线、保证0.35～0.45的像侧数值孔径，同时在晶片7上能够确保良好地修正了各象差的26mm×2mm的圆弧状的实效曝光区域。因此，在晶片7上的、例如具有26mm×66mm的大小的各曝光区域内，能够利用扫描曝光、以小于或等于0.1μm的高分辨力转印掩模4的图案。
并且，在上述各实施例中，将最大的第4凹面反射镜M4以及第5凹面反射镜的有效直径充分地抑制为大约419mm～494mm左右。这样，在各实施例中，反射镜的大型化得到抑制、可实现光学系统的小型化。并且，一般地当反射面的曲率半径增大、接近平面时，难以进行高精度的制造，然而由于在上述各实施例中，在曲率半径最大的第2凹面反射镜M2中，中心曲率半径R2被抑制为小于等于3000mm，因而能够良好地制造各反射面。
并且，向M3、M6面的光线入射角的最大值A也被抑制为18.7°～26.1°和小于等于30°。
并且，非球面次数在各面中可使用16次为止，满足大于或等于10次的条件。并且，像侧主光线的倾斜也大致为0，成为远心的光学系统。
并且，在上述各实施例中，由于入射到掩模4的光线群以及由掩模4反射的光线群与光轴AX所成的角度α被较小地抑制为6°左右，即便使用反射型掩模4也能够避开入射光和反射光的干涉，同时较难受到反射形成的阴影的影响，性能不易劣化。并且，还具有这样的优点，对于掩模4的设定位置、即便产成小的误差，也难引起大的倍率变化。
在上述实施方式的曝光装置中，利用照明系统照明来掩模(照明工序)，使用投影光学系统在感光性基板上曝光形成于掩模上的转印用的图案(曝光工序)，从而可制造微型器件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。下面，参照图9的流程图，对通过使用本实施方式的曝光装置、在用作感光性基板的晶片等上形成规定电路图案，从而获得作为微型器件的半导体器件时的方法的一例进行说明。
首先，在图9的步骤301中，金属膜蒸镀在一组的晶片上。在下面的步骤302中，光致抗蚀膜被涂敷在该组的晶片上的金属膜上。然后，在步骤303中，使用本实施方式的曝光装置，掩模(标线片)上的图案的像经由投影光学系统，依次在该组的晶片上的各拍摄(shot)区域内曝光和转印。
然后，在步骤304中，在对该组的晶片上的光致抗蚀膜进行了显影之后，在步骤305中，通过在该组的晶片上将抗蚀剂图案作为掩模而进行蚀刻，与掩模上的图案相对应的电路图案形成在各晶片上的各拍摄区域。然后，通过进行更上一层的电路图案的形成等，制造半导体元件等的器件。根据上述的半导体器件的制造方法，能够以高生产量制造具有极其细微电路图案的半导体器件。
并且，在上述实施方式中，作为用于提供X射线的光源而使用了激光等离子X射线源，然而不限于此。例如，作为曝光的光，也可使用同步放射光。
并且，在上述实施方式中，在具有用于提供X射线的光源的曝光装置中适用了本发明，然而不限于此，本发明同样适用于具有提供X射线以外的其他波长光的光源的曝光装置。
并且，在上述实施方式中，在曝光装置的投影光学系统中适用了本发明，然而不限于此，本发明同样适用于其他的一般的投影光学系统。
本发明可用于具有数值孔径(NA)大于或等于规定值的投影光学系统以及具有这样的投影光学系统的曝光装置。
权利要求
1.一种将第1面的缩小像形成在第2面上的投影光学系统，其特征在于，具有用于形成所述第1面的中间像的第1反射成像光学系统、以及用于在所述第2面上形成所述中间像的像的第2反射成像光学系统，所述第1反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有凹面的第1反射镜、具有孔径光阑的、凹面的第2反射镜、凸面的第3反射镜、以及凹面的第4反射镜，所述第2反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有凹面的第5反射镜、凹面的第6反射镜、凸面的第7反射镜、以及凹面的第8反射镜。
2.根据权利要求1记载的投影光学系统，其特征在于，所述第4反射镜配置于所述第2反射镜和所述第3反射镜之间的空间。
3.根据权利要求2记载的投影光学系统，其特征在于，当设第3反射镜和第4反射镜之间的面间隔为d1、第2反射镜和第3反射镜之间的面间隔为d2时，所述第4反射镜的位置满足下面的条件0.2＜d1/d2＜0.8。
4.根据权利要求1至3中任一项所记载的投影光学系统，其特征在于，所述所有反射镜的中心曲率半径的绝对值满足300mm～5000mm的范围。
5.根据权利要求1至4中任一项所记载的投影光学系统，其特征在于，当将所述第3反射镜的中心曲率半径设为R3时，400mm＜R3＜2000mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所记载的投影光学系统，其特征在于，当将所述第2反射镜的中心曲率半径设为R2时，0＜R2＜3000mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所记载的投影光学系统，其特征在于，当将所述第6反射镜的中心曲率半径设为R6时，0＜R6＜4000mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所记载的投影光学系统，其特征在于，像侧数值孔径NA至少大于或等于0.3。
9.一种曝光装置，其特征在于，具有用于照明设定在所述第1面上的掩模的照明系统、以及权利要求1至8中任一项所记载的投影光学系统，该投影光学系统用于将所述掩模的图案投影和曝光在设定于所述第2面上的感光性基板上。
10.根据权利要求9记载的曝光装置，其特征在于，所述照明系统具有提供X射线作为曝光的光的光源，相对所述投影光学系统使所述掩模和所述感光性基板相对移动，将所述掩模的图案在所述感光性基板上投影和曝光。
全文摘要
提供一种投影光学系统以及具有该投影光学系统的曝光装置。该投影光学系统具有8个反射镜、将第1面(4)的缩小像形成在第2面(7)上。具有用于形成第1面的中间像的第1反射成像光学系统(G1)、用于在第2面上形成中间像的像的第2反射成像光学系统(G2)。第1反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有第1反射镜(M1)、具有孔径光阑(AS)的第2反射镜(M2)、第3反射镜(M3)和第4反射镜(M4)。第2反射成像光学系统从第1面侧起按光的入射顺序具有第5反射镜(M5)、第6反射镜(M6)、第7反射镜(M7)、以及第8反射镜(M8)。这样，对于X射线具有良好的反射特性，抑制反射镜大型化的同时可对象差进行良好的修正。
文档编号G02B13/24GK1894615SQ200480037009
公开日2007年1月10日 申请日期2004年12月21日 优先权日2003年12月24日
发明者高桥友刀 申请人:株式会社尼康