JP2004023020A

JP2004023020A - Projection optical system and reduction projection exposure apparatus

Info

Publication number: JP2004023020A
Application number: JP2002179461A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suenaga; 末永　豊
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system and a reduced projection aligner in which the number of reflecting mirrors forming the optical system is decreased, and arrangement of the mirrors are facilitated. <P>SOLUTION: The projection optical system 1 is formed by the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, 7; at least one of the reflected faces of the mirrors are made to be aspheric and convex in shape; at least one to the other reflected faces are made to be aspheric and concave in shape; further the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, 7 are arranged with their light axes which are set excentric to each together; the reduced image of a first object face 2 is reflected on the first to fourth mirrors 4, 5, 6, 7 and projected in a telecentric manner on a second object face 3 for imaging; thereby exposures where aberration is small and the reflecting mirrors are easily arranged are realized. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光基板上にレチクルのパターンの縮小像を投影形成する投影光学系、及びこの投影光学系を備えた縮小投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用縮小投影露光装置の開口数（以下、「ＮＡ」と呼ぶ。）及び使用波長は、半導体素子の高密度化、対象線幅の細線化に伴って年々大口径化、短波長化する傾向にある。使用する光線の波長は水銀灯のｉ線（波長３６５．０１５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）へ移り、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源とした縮小投影露光装置も実用化されている。しかし、近年においては、パターンの微細化の要求がさらに強まっており、Ｆ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）を経て、さらに波長の短いＥＵＶ光（極端紫外光、波長１３ｎｍ付近）を光源として用いた縮小投影露光装置が次世代の半導体リソグラフィの有力手段として研究されている。
【０００３】
このような縮小投影露光装置に用いられる投影レンズの硝材は、透過率の問題からＦ２エキシマレーザーを光源として使用したものが限界であり、これより波長が短い光源を利用する場合は、反射鏡で構成された反射屈折光学系を用いて縮小投影露光装置を構成する必要がある。また、高解像度を実現するためには、この光学系の高ＮＡ化が必要となり、そのために、収差を良好に保ったまま光束と反射鏡の物理的干渉を避けるために、反射屈折光学系を構成する反射鏡の枚数が増加する傾向にあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＵＶ光のような短波長の光線を照射すると反射鏡を透過してしまうため、反射鏡の反射面に反射膜を形成してＥＵＶ光を反射をさせなければならないが、現状では十分な反射率を持った反射膜が得られていないことから、実際の露光を考えると反射膜で露光光の吸収による熱が発生し、光学系の性能が熱変動により悪化する可能性がある。また、反射膜での露光光の吸収を考慮して、光源の光量を大きくする必要があり、従来知られている光学系では縮小投影露光装置としての実現化は困難と考えられる。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、投影光学系を構成する反射鏡の枚数を少なくしても収差が少なく十分なＮＡを有し、かつ、反射鏡の配置の自由度を上げて光束と反射鏡の物理的干渉を避けることを可能とした投影光学系及びこの投影光学系を備えた縮小投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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に係る投影光学系は、５０ｎｍ以下の波長の光源を使用して、それぞれ所定形状の反射面を有する反射鏡からなる縮小投影装置を用いて、第１物体面上の物体の縮小像を第２物体面上に投影形成するように構成され、前記縮小投影装置を構成する前記反射鏡のうちの少なくとも１枚は非球面で凸面状の反射面を有し、その他の前記反射鏡のうちの少なくとも１枚は非球面で凹面状の反射面を有し、前記凸面状の反射面と前記凹面状の反射面とは所定の光軸に対して互いに偏心するように配置されており、前記第１物体面からの光は、前記反射鏡で反射され、前記第２物体面上にテレセントリックに結像されることを特徴として構成される。
【０００７】
また、前記反射鏡が４枚以上で構成され、各々の光軸が全て互いに偏心するように構成することが可能である。
【０００８】
さらに、前記反射鏡は４枚で構成され、全ての反射鏡が非球面の反射面を有するように構成することが可能である。
【０００９】
そして、前記第２物体面と、前記非球面で凸面状の反射面を有する反射鏡及び前記非球面で凹面状の反射面を有する反射鏡の光軸のなす角度が、４０度より小さく０．０１度より大きくなるように構成されることが好ましい。
【００１０】
なお、前記反射鏡のうち少なくとも１枚の反射鏡がアナモルフィック非球面の反射面を有して構成することが可能であり、このとき、前記第２物体面の光軸と前記アナモルフィック非球面のベースとなる球面の光軸のなす角度が、４０度より小さく０．０１度より大きくなるように構成されることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る縮小投影露光装置は、レチクルに露光光を照射し、前記レチクルに形成されたパターンの像を前記投影光学系を介して感光基板上に投影するように構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本発明に係る投影光学系の構成について説明する。図１は、本発明に係る投影光学系の横断面の光路図であり、光束の幅は横断面のみを表している。投影光学系１は、第１物体面２と第２物体面３の間に配設されており、第１の反射鏡４、第２の反射鏡５、第３の反射鏡６及び第４の反射鏡７で構成されている。第１物体面２を出た光は、第１〜４の反射鏡４，５，６，７で順に反射して第２物体面３上に第１物体面２上のパターンの縮小像をテレセントリックに投影して結像形成する。ここで、平坦性を維持し、倍率を確保するためには、少なくとも１枚の凸面鏡と１枚の凹面鏡が必要であり、また収差を補正するためには非球面であることが望ましいが、本実施例においては、第１の反射鏡４は非球面の凸面状の反射面を有しており、第２の反射鏡５は非球面の凹面状の反射面を有しており、第３の反射鏡６は非球面の凸面状の反射面を有しており、第４の反射鏡７は非球面の凹面状の反射面を有して構成されている。また、第１〜４の反射鏡４，５，６，７は、所定の光軸に対してお互いに偏心するように配設されており、第１物体面２から出た光束と反射鏡の干渉を避けるように配設することが可能である。また、第２物体面３側においてテレセントリックに投影しているため、デフォーカスしても倍率を変わらないようにすることが可能である。
【００１３】
これらの反射鏡のうち、第１の反射鏡４と第３の反射鏡６は反射面が第１物体面２に向くように配設されており、第２の反射鏡５と第４の反射鏡７は反射面が第２物体面３に向くように配設されている。この時、反射鏡は第１物体面２から第２物体面３に向かって、第２の反射鏡５、第４の反射鏡７、第１の反射鏡４、第３の反射鏡６の順に並んで配設されており、第１物体面２からでた光は、凸面鏡と凹面鏡を交互に反射して、第２物体面３上に結像する。
【００１４】
なお、本実施例では４枚の反射鏡で構成したが、反射鏡の枚数は２枚以上であれば実現可能である。但し、既に説明したとおり、現在利用可能な反射膜では、十分な反射率が得られないため、反射鏡は４枚以下で構成することが望ましい。
【００１５】
また、前記反射鏡の光軸の第２物体面３の光軸に対しての偏心量は、０．０１度より大きいことが好ましい。これより偏心量が小さいと、光束と反射鏡との物理的干渉が十分に避けられず、光の一部が反射鏡により遮光されてしまい、露光性能の低下を招くこととなる。また、偏心量が大きすぎると、反射鏡で発生する収差が大きくなり補正困難となるため、偏心量は４０度以下とすることが好ましい。このとき、収差を補正するために、反射鏡の反射面をアナモルフィック非球面で構成することが可能であるが、この場合は、第２物体面３の光軸に対して、アナモルフィック非球面のベースとなる球面の光軸のなす角度が、上述した説明と同様の理由により、０．０１度より大きく４０度より小さくなるように構成されることが好ましい。
【００１６】
次に、上述した投影光学系１を用いて構成され、半導体製造工程の一つである光リソグラフィ工程で使用される縮小投影露光装置について、図２を参照して説明する。光リソグラフィ工程で使用される縮小投影露光装置は、原理的には写真製版と同じであり、レチクル上に精密に描かれたデバイスパターンを、フォトレジストを添付した半導体ウエハやガラス基板等の感光基板上に光学的に投影して転写するものである。
【００１７】
この縮小投影露光装置１０は、反射型のレチクル１３に露光用照明光源１１からの光を照明光学系１２を通してスリット状の露光光にして照射し、レチクル１３に形成されたパターンの一部の像を上述した投影光学系１を通して半導体ウエハ１７に投影し、レチクル１３と半導体ウエハ１７とを投影光学系１に対して１次元方向（Ｙ軸方向）に相対走査することによって、レチクル１３のパターンの全体を半導体ウエハ１７上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。本実施例の露光光としては、波長１３．４ｎｍ程度のＥＵＶ光を使用している。なお、図２においては、投影光学系１の光軸方向をＺ軸とし、このＺ軸と直交する方向であって、レチクル１３及び半導体ウエハ１７の走査方向をＹ軸とし、これらＹＺ軸と直交する紙面垂直方向をＸ軸とする。
【００１８】
ここで、本実施例における露光光の形状は、図３に示すように、露光用照明光源１１からの照明光３０の円周部をスリット３０ａにして利用している。なお、図３におけるＸ軸、Ｙ軸は上述した軸と同じである。
【００１９】
レチクル１３は、少なくともＹ軸方向に沿って移動可能なレチクル支持台１４に支持されており、半導体ウエハ１７はＸＹＺ軸方向に沿って移動可能な載置台１８に載置されている。これらのレチクル支持台１４及び載置台１８の移動には、それぞれに接続されたレチクル支持台駆動部１５及び載置台駆動部１９により駆動される。露光動作の際には、照明光学系１２によりレチクル１３に対してＥＵＶ光を照射し、投影光学系１に対してレチクル１３及び半導体ウエハ１７を、投影光学系１の縮小倍率により定まる所定の速度比で移動させる。これにより、半導体ウエハ１７上の所定のショット領域内には、レチクル１３上のパターンの像が走査露光される。
【００２０】
なお、本発明に係る投影光学系１の反射鏡は４枚で構成したが、上述したスリット３０ａのＹ軸方向の幅を狭くすれば（さらに円周部に近い部分を利用すれば）、反射鏡を２枚構成としても収差の補正をして投影光学系を構成することが可能である。
【００２１】
最後に、本発明に係る投影光学系の数値実施例について説明する。投影光学系１の構造としては、上述した図１の通りであり、露光光３０ａの形状は図３に示したスリット状をしている。なお、本数値実施例における第１〜４の反射鏡４，５，６，７の反射面は、所定の光軸に対して回転対称な非球面形状（アナモルフィック非球面でない場合）を示しており、この非球面形状は次式で表される。
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここで、ｚは反射面の中心接平面から非球面までの距離であり、ｃは中心曲率（近軸領域での中心曲率）、ｒは中心接平面上の光軸からの距離、κはコニック係数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数、Ｅは１２次の非球面係数、Ｆは１４次の非球面係数、Ｇは１６次の非球面係数を表している。
【００２４】
なお、本実施例における露光光（ＥＵＶ光）の波長は１３．４ｎｍ、縮小倍率が１／４倍、像側のＮＡが０．１７、第２物体面３への光束はテレセントリックとなっている。また、露光光３０ａは、図３に示すように照明光３０の像高（Ｙ軸方向）のうち、２９ｍｍ〜２８ｍｍの範囲をスリット状にして使用している。
【００２５】
表１、表２に、投影光学系１の諸元の値を示す。表１において、曲率半径には各反射面の近似区曲率半径（単位：ｍｍ）が示されており、間隔には各面間隔（単位：ｍｍ）が示されている。なお、曲率半径の符号は第１物体面２側に向けて凹となる場合を正とし、間隔は一つ前の面番号からの間隔であり、また、反射面の前後で符号が逆転するものとする。また、表２には、第１〜４の反射鏡４，５，６，７の非球面データを示す。なお、表２において、ＹＤＥはＹ軸方向へ反射面の光軸を平行移動した偏心量（単位：ｍｍ）であり、ＡＤＥは、反射面をその中心接平面のＸ軸を中心に回転させた偏心量（単位：度）を表している。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
上述したような構成を有する投影光学系１によって、第１物体面２上のパターンの像を第２物体面３上に投影形成することができる。このとき、第２物体面３上に投影形成される像のコマ収差（ウエハ側）を、図３の露光光３０ａの形状に示すＡ〜Ｄの点に対応して示したグラフが図４である。図４において、左側の列のグラフがＹ軸方向の収差を表しており、縦軸にＹ軸方向の収差（ＥＹ　単位：ｍｍ）を取り、横軸にＮＡを取っている。図４の右側の列のグラフがＸ軸方向の収差を表しており、縦軸にＸ軸方向の収差（ＥＸ　単位：ｍｍ）を取り、横軸にＮＡを取っている。また、図３における点Ａ〜Ｄに対応して、図４の（Ａ）〜（Ｄ）にコマ収差のグラフが表されており、良好な結果となっている。
【００２９】
以上のように、投影光学系１を構成する反射鏡を非球面の凸面状または凹面状の反射面を有するように構成することにより、４枚でも十分ＮＡが大きく、かつ、収差の少ない精度のよい露光を行うことが可能となる。また、反射鏡を所定の光軸に対してお互いに偏心するように配設することにより、第１物体面２から出た光束と反射鏡の物理的干渉を容易に避けることができるため、投影光学系の設計が容易となる。
【００３０】
なお、さらに収差を補正して、より精度の高い露光をするために、上述した反射鏡の反射面をアナモルフィック非球面で構成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による投影光学系によれば、投影光学系を構成する２枚以上の反射鏡の少なくとも１枚を非球面で凸面状の反射面を有するように構成し、その他の反射鏡の少なくとも１枚を非球面で凹面上の反射面を有するように構成し、第１物体面の縮小像を前記反射鏡に反射させて、第２物体面上にテレセントリックに投影して結像形成することにより、少ない反射鏡で、収差が少なく精度の良い露光を実現することができる。
【００３２】
また、前記反射鏡をその光軸をお互いに偏心して配設することにより、光束と反射鏡の物理的干渉を容易に避けることができるため、投影光学系の設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投影光学系の横断面の光路図である。
【図２】本発明に係る縮小投影露光装置におけるブロック図である。
【図３】本発明に係る投影光学系の露光光の形状を表す図である。
【図４】本発目に係る投影光学系のコマ収差を示し、同図（Ａ）は図３における点Ａでの収差であり、同図（Ｂ）は図３における点Ｂでの収差であり、同図（Ｃ）は図３における点Ｃでの収差であり、同図（Ｄ）は図３における点Ｄでの収差を表すグラフである。
【符号の説明】
１　投影光学系
２　第１物体面
３　第２物体面
４　第１の反射鏡
５　第２の反射鏡
６　第３の反射鏡
７　第４の反射鏡
１０　縮小投影露光装置
１３　レチクル
１７　半導体ウエハ（感光基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection optical system for projecting and forming a reduced image of a reticle pattern on a photosensitive substrate, and a reduction projection exposure apparatus including the projection optical system.
[0002]
[Prior art]
The numerical aperture (hereinafter, referred to as "NA") and the wavelength used of the reduction projection exposure apparatus for semiconductors tend to be larger and shorter year by year with the increase in the density of semiconductor elements and the thinning of the target line width. It is in. The wavelength of the light beam used shifts from the i-line of a mercury lamp (wavelength 365.015 nm) to a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and a reduction projection exposure apparatus using an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a light source is also in practical use. However, in recent years, there has been an increasing demand for finer patterns, and reduction projection using an F2 excimer laser (wavelength: 157 nm) and EUV light having a shorter wavelength (extreme ultraviolet light, near 13 nm) as a light source. Exposure apparatuses have been studied as a promising tool for next-generation semiconductor lithography.
[0003]
The glass material of the projection lens used in such a reduced projection exposure apparatus is limited to a glass material using an F2 excimer laser as a light source due to the problem of transmittance. When a light source having a shorter wavelength is used, a reflecting mirror is used. It is necessary to configure a reduction projection exposure apparatus using the configured catadioptric optical system. Also, in order to realize high resolution, it is necessary to increase the NA of this optical system. Therefore, in order to avoid physical interference between the light beam and the reflecting mirror while maintaining good aberration, a catadioptric optical system must be used. The number of constituent mirrors tended to increase.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when irradiated with a short wavelength light such as EUV light, the light passes through the reflecting mirror. Therefore, it is necessary to form a reflecting film on the reflecting surface of the reflecting mirror to reflect the EUV light. Since a reflective film having a reflectivity has not been obtained, heat due to absorption of exposure light is generated in the reflective film in consideration of actual exposure, and the performance of the optical system may be deteriorated due to heat fluctuation. In addition, it is necessary to increase the light amount of the light source in consideration of the absorption of the exposure light by the reflection film, and it is considered that it is difficult to realize a reduction projection exposure apparatus with a conventionally known optical system.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and has a sufficient NA with a small number of aberrations even when the number of reflecting mirrors constituting the projection optical system is reduced, and has a high degree of freedom in arrangement of the reflecting mirrors. It is an object of the present invention to provide a projection optical system capable of avoiding physical interference between a light beam and a reflecting mirror and a reduction projection exposure apparatus having the projection optical system.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a projection optical system according to the present invention uses a light source having a wavelength of 50 nm or less and a first object surface using a reduction projection device including a reflecting mirror having a reflecting surface of a predetermined shape. Configured to project a reduced image of the upper object on a second object plane, at least one of the reflecting mirrors constituting the reduced projection device has an aspherical convex reflecting surface, At least one of the other reflecting mirrors has an aspherical concave reflecting surface, and the convex reflecting surface and the concave reflecting surface are eccentric with respect to a predetermined optical axis. And light from the first object surface is reflected by the reflecting mirror and is imaged telecentrically on the second object surface.
[0007]
Further, it is possible to constitute the reflection mirror with four or more mirrors, and to make all the optical axes decentered from each other.
[0008]
Further, the number of the reflecting mirrors is four, and all of the reflecting mirrors can have an aspherical reflecting surface.
[0009]
The angle between the optical axis of the second object surface and the optical axis of the reflecting mirror having the aspherical convex reflecting surface and the reflecting mirror having the aspherical concave reflecting surface is smaller than 40 degrees. Preferably, it is configured to be greater than 01 degrees.
[0010]
In addition, at least one of the reflecting mirrors can be configured to have an anamorphic aspherical reflecting surface. At this time, the optical axis of the second object surface and the anamorphic It is preferable that the angle formed by the optical axis of the spherical surface serving as the base of the aspherical surface is smaller than 40 degrees and larger than 0.01 degrees.
[0011]
A reduction projection exposure apparatus according to the present invention is configured to irradiate a reticle with exposure light and project an image of a pattern formed on the reticle onto a photosensitive substrate via the projection optical system.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the projection optical system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an optical path diagram of a transverse section of a projection optical system according to the present invention, and the width of a light beam represents only the transverse section. The projection optical system 1 is disposed between the first object plane 2 and the second object plane 3, and includes a first reflecting mirror 4, a second reflecting mirror 5, a third reflecting mirror 6, and a fourth reflecting mirror 6. It comprises a reflecting mirror 7. The light that has exited the first object plane 2 is sequentially reflected by the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, and 7, and a reduced image of the pattern on the first object plane 2 is telecentric on the second object plane 3. To form an image. Here, at least one convex mirror and one concave mirror are required in order to maintain flatness and ensure magnification, and it is desirable that the lens be aspherical in order to correct aberrations. In the embodiment, the first reflecting mirror 4 has an aspherical convex reflecting surface, the second reflecting mirror 5 has an aspherical concave reflecting surface, and the third reflecting mirror 5 has a third reflecting mirror. The reflecting mirror 6 has an aspherical convex reflecting surface, and the fourth reflecting mirror 7 has an aspherical concave reflecting surface. Further, the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, and 7 are disposed so as to be eccentric with respect to a predetermined optical axis, and the luminous flux emitted from the first object plane 2 and the reflecting mirror It can be arranged to avoid interference. Further, since the projection is performed telecentrically on the second object plane 3 side, it is possible to keep the magnification unchanged even when defocused.
[0013]
Among these reflecting mirrors, the first reflecting mirror 4 and the third reflecting mirror 6 are disposed so that the reflecting surface faces the first object surface 2, and the second reflecting mirror 5 and the fourth reflecting mirror The mirror 7 is disposed so that the reflection surface faces the second object surface 3. At this time, the reflecting mirrors are arranged in the order of the second reflecting mirror 5, the fourth reflecting mirror 7, the first reflecting mirror 4, and the third reflecting mirror 6 from the first object plane 2 to the second object plane 3. The light emitted from the first object plane 2 is arranged side by side, and is reflected on the convex mirror and the concave mirror alternately to form an image on the second object plane 3.
[0014]
In this embodiment, four reflecting mirrors are used. However, the number of reflecting mirrors can be reduced to two or more. However, as already described, since a currently available reflective film does not provide a sufficient reflectivity, it is desirable that the number of reflective mirrors be four or less.
[0015]
Further, it is preferable that an eccentric amount of the optical axis of the reflecting mirror with respect to the optical axis of the second object plane 3 is larger than 0.01 degrees. If the amount of eccentricity is smaller than this, physical interference between the light beam and the reflecting mirror cannot be sufficiently avoided, and part of the light is blocked by the reflecting mirror, resulting in a decrease in exposure performance. If the amount of eccentricity is too large, the aberration generated by the reflecting mirror becomes large and it becomes difficult to correct the eccentricity. At this time, in order to correct the aberration, the reflecting surface of the reflecting mirror can be formed by an anamorphic aspherical surface. In this case, the reflecting surface of the reflecting mirror is anamorphic with respect to the optical axis of the second object surface 3. It is preferable that the angle formed by the optical axis of the spherical surface serving as the base of the aspherical surface is larger than 0.01 degrees and smaller than 40 degrees for the same reason as described above.
[0016]
Next, a reduction projection exposure apparatus configured using the above-described projection optical system 1 and used in an optical lithography process, which is one of the semiconductor manufacturing processes, will be described with reference to FIG. The reduction projection exposure apparatus used in the optical lithography process is in principle the same as photolithography, in which a device pattern precisely drawn on a reticle is exposed to a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer or glass substrate with photoresist. It is to be projected onto the upper surface and transferred.
[0017]
The reduction projection exposure apparatus 10 irradiates a reflection type reticle 13 with light from an illumination light source 11 for exposure through an illumination optical system 12 into slit-like exposure light, thereby forming an image of a part of a pattern formed on the reticle 13. Is projected onto the semiconductor wafer 17 through the above-described projection optical system 1, and the reticle 13 and the semiconductor wafer 17 are relatively scanned in a one-dimensional direction (Y-axis direction) with respect to the projection optical system 1, thereby forming a pattern of the reticle 13. The whole is transferred to each of a plurality of shot areas on the semiconductor wafer 17 by a step-and-scan method. EUV light having a wavelength of about 13.4 nm is used as the exposure light in this embodiment. In FIG. 2, the optical axis direction of the projection optical system 1 is defined as a Z axis, a direction orthogonal to the Z axis, and a scanning direction of the reticle 13 and the semiconductor wafer 17 is defined as a Y axis. The direction perpendicular to the plane of the drawing is the X axis.
[0018]
Here, as shown in FIG. 3, the shape of the exposure light in the present embodiment uses the circumferential portion of the illumination light 30 from the exposure illumination light source 11 as a slit 30a. Note that the X axis and the Y axis in FIG. 3 are the same as the axes described above.
[0019]
The reticle 13 is supported on a reticle support 14 movable at least along the Y-axis direction, and the semiconductor wafer 17 is mounted on a mounting table 18 movable along the XYZ-axis directions. The reticle support table 14 and the mounting table 18 are moved by a reticle support table driving unit 15 and a mounting table driving unit 19 connected thereto, respectively. In the exposure operation, the illumination optical system 12 irradiates the reticle 13 with EUV light, and causes the projection optical system 1 to rotate the reticle 13 and the semiconductor wafer 17 at a predetermined speed determined by the reduction magnification of the projection optical system 1. Move by ratio. As a result, an image of the pattern on the reticle 13 is scanned and exposed in a predetermined shot area on the semiconductor wafer 17.
[0020]
The projection optical system 1 according to the present invention has four reflecting mirrors. However, if the width of the slit 30a in the Y-axis direction is reduced (the portion closer to the circumferential portion is used), the reflection is reduced. Even when two mirrors are used, it is possible to configure a projection optical system by correcting aberrations.
[0021]
Finally, numerical examples of the projection optical system according to the present invention will be described. The structure of the projection optical system 1 is as shown in FIG. 1 described above, and the shape of the exposure light 30a is the slit shape shown in FIG. Note that the reflecting surfaces of the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, and 7 in this numerical example show an aspherical shape rotationally symmetric with respect to a predetermined optical axis (when not an anamorphic aspherical surface). This aspheric shape is expressed by the following equation.
[0022]
(Equation 1)

[0023]
Here, z is the distance from the central tangent plane of the reflecting surface to the aspheric surface, c is the central curvature (central curvature in the paraxial region), r is the distance from the optical axis on the central tangent plane, and κ is conic. A is a fourth-order aspherical coefficient, B is a sixth-order aspherical coefficient, C is an eighth-order aspherical coefficient, D is a tenth-order aspherical coefficient, E is a twelfth-order aspherical coefficient, and F is 14 The next aspheric coefficient, G, represents a 16th-order aspheric coefficient.
[0024]
In this embodiment, the wavelength of the exposure light (EUV light) is 13.4 nm, the reduction magnification is 1/4, the NA on the image side is 0.17, and the light flux to the second object plane 3 is telecentric. . As shown in FIG. 3, the exposure light 30a has a slit shape in a range of 29 mm to 28 mm in the image height (Y-axis direction) of the illumination light 30.
[0025]
Tables 1 and 2 show the values of the specifications of the projection optical system 1. In Table 1, the radius of curvature indicates an approximate section radius of curvature (unit: mm) of each reflecting surface, and the interval indicates each surface interval (unit: mm). In addition, the sign of the radius of curvature is positive when it becomes concave toward the first object surface 2 side, the interval is the interval from the previous surface number, and the sign is reversed before and after the reflecting surface. And Table 2 shows aspherical data of the first to fourth reflecting mirrors 4, 5, 6, and 7. In Table 2, YDE is the amount of eccentricity (unit: mm) obtained by moving the optical axis of the reflecting surface in parallel in the Y-axis direction, and ADE is obtained by rotating the reflecting surface about the X-axis of the center tangent plane. It represents the amount of eccentricity (unit: degree).
[0026]
[Table 1]

[0027]
[Table 2]

[0028]
The image of the pattern on the first object plane 2 can be projected and formed on the second object plane 3 by the projection optical system 1 having the above-described configuration. At this time, FIG. 4 is a graph showing the coma aberration (wafer side) of the image projected and formed on the second object plane 3 corresponding to points A to D shown in the shape of the exposure light 30a in FIG. is there. In FIG. 4, the graph in the left column represents the aberration in the Y-axis direction, the vertical axis represents the aberration in the Y-axis direction (EY unit: mm), and the horizontal axis represents NA. The graph in the right column of FIG. 4 represents the aberration in the X-axis direction, the vertical axis represents the aberration in the X-axis direction (EX unit: mm), and the horizontal axis represents NA. In addition, graphs of coma aberration are shown in FIGS. 4A to 4D corresponding to the points A to D in FIG. 3, and favorable results are obtained.
[0029]
As described above, by configuring the reflecting mirror constituting the projection optical system 1 so as to have an aspherical convex or concave reflecting surface, even with four mirrors, the NA is sufficiently large, and the accuracy is small with little aberration. Good exposure can be performed. Further, by disposing the reflecting mirror so as to be decentered with respect to a predetermined optical axis, it is possible to easily avoid physical interference between the light flux emitted from the first object plane 2 and the reflecting mirror, and thus the projection is performed. The design of the optical system becomes easy.
[0030]
In order to further correct aberration and perform exposure with higher accuracy, the reflecting surface of the above-described reflecting mirror may be formed of an anamorphic aspheric surface.
[0031]
【The invention's effect】
According to the projection optical system of the present invention, at least one of the two or more reflecting mirrors constituting the projection optical system is configured to have an aspherical and convex reflecting surface, and at least one of the other reflecting mirrors is provided. Is configured to have an aspherical reflecting surface on a concave surface, reflect a reduced image of the first object surface to the reflecting mirror, and form a telecentric image on the second object surface to form an image. With a small number of reflecting mirrors, accurate exposure can be realized with less aberration.
[0032]
Further, by arranging the reflecting mirrors with their optical axes decentered from each other, physical interference between the light flux and the reflecting mirrors can be easily avoided, so that the design of the projection optical system is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical path diagram of a cross section of a projection optical system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a reduction projection exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a shape of exposure light of a projection optical system according to the present invention.
4A and 4B show the coma aberration of the projection optical system according to the present invention. FIG. 4A shows the aberration at point A in FIG. 3, and FIG. 4B shows the aberration at point B in FIG. FIG. 3C is a graph showing aberration at a point C in FIG. 3, and FIG. 3D is a graph showing aberration at a point D in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2 1st object plane 3 2nd object plane 4 1st reflection mirror 5 2nd reflection mirror 6 3rd reflection mirror 7 4th reflection mirror 10 Reduction projection exposure apparatus 13 Reticle 17 Semiconductor wafer (photosensitive substrate)

Claims

Using a light source having a wavelength of 50 nm or less, a reduced image of an object on the first object plane is formed on a second object plane by using a reduction projection device including two or more reflecting mirrors each having a reflecting surface of a predetermined shape. In a projection optical system that forms projections on
At least one of the reflecting mirrors constituting the reduction projection device has an aspherical and convex reflecting surface, and at least one of the other reflecting mirrors has an aspherical and concave reflecting surface. Have
The convex reflecting surface and the concave reflecting surface are disposed so as to be eccentric with respect to a predetermined optical axis,
A projection optical system, wherein light from the first object surface is reflected by the reflecting mirror and is imaged telecentrically on the second object surface.

2. The projection optical system according to claim 1, wherein the number of the reflecting mirrors is four or more, and all optical axes are decentered from each other.

3. The projection optical system according to claim 1, wherein the number of the reflecting mirrors is four, and all the reflecting mirrors have an aspherical reflecting surface.

The angle formed by the optical axis of the second object surface, the reflecting mirror having a convex reflecting surface on the aspheric surface and the reflecting mirror having a concave reflecting surface on the aspheric surface is less than 40 degrees and 0.01 degree. 4. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is larger than the projection optical system.

At least one of the reflecting mirrors has an anamorphic aspherical reflecting surface, and the optical axis of the second object surface and the optical axis of a spherical surface serving as a base of the anamorphic aspherical surface The projection optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein the angle formed is less than 40 degrees and greater than 0.01 degrees.

A reduction projection exposure apparatus that irradiates a reticle with exposure light and projects an image of a pattern formed on the reticle onto a photosensitive substrate via the projection optical system according to any one of claims 1 to 5.