JP2002323653A - 投影光学系，投影露光装置および投影露光方法 - Google Patents
投影光学系，投影露光装置および投影露光方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高コスト化を招くことなく，良好に色収差補
正され，微細なパターンを高解像に投影可能な投影光学
系を提供すること。また，極微細化された投影原版のパ
ターンの像を基板に良好に投影露光可能な投影露光装置
及び投影露光方法を提供すること。 【解決手段】 少なくとも２種類の弗化物材料からなる
屈折光学部材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光
学部材の中で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１と
し，第２の弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大
有効径を有する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ
２より大きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足することを特徴とする屈折型の投影光学系を提供
する。また，前記投影光学系と，自然発振時に対して狭
帯化された露光光を供給する狭帯化光源と，を含む投影
露光装置を提供する。
正され，微細なパターンを高解像に投影可能な投影光学
系を提供すること。また，極微細化された投影原版のパ
ターンの像を基板に良好に投影露光可能な投影露光装置
及び投影露光方法を提供すること。 【解決手段】 少なくとも２種類の弗化物材料からなる
屈折光学部材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光
学部材の中で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１と
し，第２の弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大
有効径を有する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ
２より大きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足することを特徴とする屈折型の投影光学系を提供
する。また，前記投影光学系と，自然発振時に対して狭
帯化された露光光を供給する狭帯化光源と，を含む投影
露光装置を提供する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，例えば半導体集積
回路，ＣＣＤ等の撮像素子，液晶ディスプレイ，または
薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技
術を用いて製造する際に用いられる投影露光装置及び方
法，該投影露光装置に好適な投影光学系に関するもので
ある。
回路，ＣＣＤ等の撮像素子，液晶ディスプレイ，または
薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技
術を用いて製造する際に用いられる投影露光装置及び方
法，該投影露光装置に好適な投影光学系に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程において，フォトマスクまたはレチクル
（以下，まとめてレチクルという）のパターン像を，投
影光学系を介して，フォトレジスト等が塗布されたウエ
ハまたはガラスプレート等（以下，まとめてウエハとい
う）上に露光する投影露光装置が使用されている。半導
体素子等の集積度が向上するにつれて，投影露光装置に
使用されている投影光学系に要求される解像力は益々高
まっている。
ソグラフィ工程において，フォトマスクまたはレチクル
（以下，まとめてレチクルという）のパターン像を，投
影光学系を介して，フォトレジスト等が塗布されたウエ
ハまたはガラスプレート等（以下，まとめてウエハとい
う）上に露光する投影露光装置が使用されている。半導
体素子等の集積度が向上するにつれて，投影露光装置に
使用されている投影光学系に要求される解像力は益々高
まっている。
【０００３】一般に，光学系の分解能RはＲａｙｌｅｉ
ｇｈの式から以下のように表される。 Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ ここで，λは露光波長，ＮＡは投影光学系の像側開口
数，ｋはレジストの解像力等によって決まる定数であ
る。上式から明らかなように，解像力を向上させるには
露光光の波長を短くし，且つＮＡを大きくすればよい。
このことより，露光光源としては，従来主に使用されて
いた水銀ランプのｉ線（波長：３６５ｎｍ）に代わって
ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）が主流とな
ってきており，さらに，それよりも短波長のＡｒＦエキ
シマレーザ（波長：１９３ｎｍ）も実用化されつつあ
る。また，さらなる露光光の短波長化を目的として，Ｆ
２レーザ（波長：１５７ｎｍ）等が用いられようとして
いる。
ｇｈの式から以下のように表される。 Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ ここで，λは露光波長，ＮＡは投影光学系の像側開口
数，ｋはレジストの解像力等によって決まる定数であ
る。上式から明らかなように，解像力を向上させるには
露光光の波長を短くし，且つＮＡを大きくすればよい。
このことより，露光光源としては，従来主に使用されて
いた水銀ランプのｉ線（波長：３６５ｎｍ）に代わって
ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）が主流とな
ってきており，さらに，それよりも短波長のＡｒＦエキ
シマレーザ（波長：１９３ｎｍ）も実用化されつつあ
る。また，さらなる露光光の短波長化を目的として，Ｆ
２レーザ（波長：１５７ｎｍ）等が用いられようとして
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ＮＡを
大きくすると，焦点深度が浅くなる。そのため，投影光
学系にはさらに厳しい色収差補正が要求される。また，
レジスト等の周辺技術の改良によって前述のｋの値が小
さくなってきている。このため，わずかな露光量誤差や
収差が解像力に大きく影響するようになり，色収差もさ
らに小さくする必要がある。
大きくすると，焦点深度が浅くなる。そのため，投影光
学系にはさらに厳しい色収差補正が要求される。また，
レジスト等の周辺技術の改良によって前述のｋの値が小
さくなってきている。このため，わずかな露光量誤差や
収差が解像力に大きく影響するようになり，色収差もさ
らに小さくする必要がある。
【０００５】そこで，露光光を狭帯化することが考えら
れ，狭帯化された露光光を用いた露光装置が提案されて
いる。しかし，従来提案されているこの種の露光装置で
は，投影光学系の屈折光学部材は単一材料で構成されて
いた。このため，色収差の補正に限界があり，現在要求
されているレベルの高解像を満たせなくなってきてい
る。また，狭帯化は難易度が高く，単一材料からなる投
影光学系で所望の色収差補正を得るまで，狭帯化を進め
ることは困難である。よって，投影光学系を構成する光
学部材に複数種類の材料を用いて，さらに色収差補正を
向上させることが望まれていた。
れ，狭帯化された露光光を用いた露光装置が提案されて
いる。しかし，従来提案されているこの種の露光装置で
は，投影光学系の屈折光学部材は単一材料で構成されて
いた。このため，色収差の補正に限界があり，現在要求
されているレベルの高解像を満たせなくなってきてい
る。また，狭帯化は難易度が高く，単一材料からなる投
影光学系で所望の色収差補正を得るまで，狭帯化を進め
ることは困難である。よって，投影光学系を構成する光
学部材に複数種類の材料を用いて，さらに色収差補正を
向上させることが望まれていた。
【０００６】ところで，Ｆ２レーザを光源に用いた場
合，色収差補正効果があり，十分な透過率が期待でき，
また加工性や耐久性に大きな問題のない材料は，限られ
たものになる。現時点で上記条件を満たす材料として
は，弗化カルシウムと弗化バリウムの組み合わせにほぼ
限定される。しかしながら，弗化バリウムは比重が大き
く，均質性の良い材質を作ることが困難であり，また水
に対する溶解度も高いため加工性も良いとはいえない。
これらのことから，色収差補正のために弗化バリウムの
使用量が増えるとコスト増大につながるという問題があ
った。
合，色収差補正効果があり，十分な透過率が期待でき，
また加工性や耐久性に大きな問題のない材料は，限られ
たものになる。現時点で上記条件を満たす材料として
は，弗化カルシウムと弗化バリウムの組み合わせにほぼ
限定される。しかしながら，弗化バリウムは比重が大き
く，均質性の良い材質を作ることが困難であり，また水
に対する溶解度も高いため加工性も良いとはいえない。
これらのことから，色収差補正のために弗化バリウムの
使用量が増えるとコスト増大につながるという問題があ
った。
【０００７】本発明は，このような問題に鑑みてなされ
たものであり，その目的は，高コスト化を招くことな
く，良好に色収差補正され，微細なパターンを高解像に
投影可能な投影光学系を提供することにある。また，本
発明の別の目的は，極めて微細化された投影原版のパタ
ーンの像を基板に良好に投影露光し得る投影露光装置及
び投影露光方法を提供することにある。
たものであり，その目的は，高コスト化を招くことな
く，良好に色収差補正され，微細なパターンを高解像に
投影可能な投影光学系を提供することにある。また，本
発明の別の目的は，極めて微細化された投影原版のパタ
ーンの像を基板に良好に投影露光し得る投影露光装置及
び投影露光方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明に係る投影光学系は，第１面の像を第２面上
に投影する屈折型の投影光学系であって，前記投影光学
系は少なくとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学部
材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光学部材の中
で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１とし，第２の
弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有
する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大き
いとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足するものである。
に，本発明に係る投影光学系は，第１面の像を第２面上
に投影する屈折型の投影光学系であって，前記投影光学
系は少なくとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学部
材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光学部材の中
で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１とし，第２の
弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有
する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大き
いとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足するものである。
【０００９】本発明の投影光学系の好ましい態様におい
ては，前記第１の弗化物材料は弗化カルシウムであり，
前記第２の弗化物材料は弗化バリウムである。本発明の
投影光学系の好ましい態様においては，前記屈折型の投
影光学系は，正レンズ成分と負レンズ成分とを含み，前
記正レンズ成分は前記第１の弗化物材料で形成され，前
記負レンズ成分は前記第２の弗化物材料で形成される。
また，本発明の投影光学系の好ましい態様においては，
前記屈折型の投影光学系中の全てのレンズ成分は，前記
少なくとも２種類の弗化物で形成される。また，本発明
の投影光学系の好ましい態様においては，前記第２の弗
化物材料からなる各屈折光学部材のＦナンバをＦＮｉと
するとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足する。
ては，前記第１の弗化物材料は弗化カルシウムであり，
前記第２の弗化物材料は弗化バリウムである。本発明の
投影光学系の好ましい態様においては，前記屈折型の投
影光学系は，正レンズ成分と負レンズ成分とを含み，前
記正レンズ成分は前記第１の弗化物材料で形成され，前
記負レンズ成分は前記第２の弗化物材料で形成される。
また，本発明の投影光学系の好ましい態様においては，
前記屈折型の投影光学系中の全てのレンズ成分は，前記
少なくとも２種類の弗化物で形成される。また，本発明
の投影光学系の好ましい態様においては，前記第２の弗
化物材料からなる各屈折光学部材のＦナンバをＦＮｉと
するとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足する。
【００１０】上記課題を解決するために，本発明に係る
投影露光装置は，投影原版に設けられたパターンの像を
基板上に投影露光する投影露光装置であって，露光光を
供給する光源と，前記露光光を前記投影原版へ導く照明
光学系と，上記記載の投影光学系と，を有し，前記第１
面に前記投影原版を配置可能とし，前記第２面に前記基
板を配置可能とするものである。
投影露光装置は，投影原版に設けられたパターンの像を
基板上に投影露光する投影露光装置であって，露光光を
供給する光源と，前記露光光を前記投影原版へ導く照明
光学系と，上記記載の投影光学系と，を有し，前記第１
面に前記投影原版を配置可能とし，前記第２面に前記基
板を配置可能とするものである。
【００１１】また，上記課題を解決するために，本発明
に係る投影露光装置は，投影原版に設けられたパターン
の像を基板上に投影露光する投影露光装置であって，自
然発振時に対して狭帯化された露光光を供給する狭帯化
光源と，前記狭帯化された露光光を前記投影原版へ導く
照明光学系と，前記投影原版からの露光光に基づいて前
記パターンの像を前記基板上に結像する投影光学系と，
を有し，前記投影光学系は，少なくとも２種類の弗化物
材料からなる屈折光学部材を含む。
に係る投影露光装置は，投影原版に設けられたパターン
の像を基板上に投影露光する投影露光装置であって，自
然発振時に対して狭帯化された露光光を供給する狭帯化
光源と，前記狭帯化された露光光を前記投影原版へ導く
照明光学系と，前記投影原版からの露光光に基づいて前
記パターンの像を前記基板上に結像する投影光学系と，
を有し，前記投影光学系は，少なくとも２種類の弗化物
材料からなる屈折光学部材を含む。
【００１２】本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記投影光学系が含む屈折光学部材は，全て弗
化物材料からなる。本発明の投影露光装置の好ましい態
様においては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は弗
化カルシウムおよび弗化バリウムである。
いては，前記投影光学系が含む屈折光学部材は，全て弗
化物材料からなる。本発明の投影露光装置の好ましい態
様においては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は弗
化カルシウムおよび弗化バリウムである。
【００１３】本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は，第１の
弗化物材料と第２の弗化物材料とを含み，前記第１の弗
化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有す
る面の有効径をＭｘ１とし，前記第２の弗化物材料から
なる屈折光学部材の中で最大有効径を有する面の有効径
をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足する。本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記屈折型の投影光学系は，正レンズ成分と負
レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前記第１の弗
化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前記第２の弗
化物材料で形成される。また，本発明の投影露光装置の
好ましい態様においては，前記少なくとも２種類の弗化
物材料は，第１の弗化物材料と第２の弗化物材料とを含
み，前記第２の弗化物材料からなる各屈折光学部材のＦ
ナンバをＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足する。
いては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は，第１の
弗化物材料と第２の弗化物材料とを含み，前記第１の弗
化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有す
る面の有効径をＭｘ１とし，前記第２の弗化物材料から
なる屈折光学部材の中で最大有効径を有する面の有効径
をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足する。本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記屈折型の投影光学系は，正レンズ成分と負
レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前記第１の弗
化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前記第２の弗
化物材料で形成される。また，本発明の投影露光装置の
好ましい態様においては，前記少なくとも２種類の弗化
物材料は，第１の弗化物材料と第２の弗化物材料とを含
み，前記第２の弗化物材料からなる各屈折光学部材のＦ
ナンバをＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足する。
【００１４】本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記狭帯化光源は，前記自然発振時に対する波
長幅を半値全幅で１／２以下に狭帯化する。本発明の投
影露光装置の好ましい態様においては，前記狭帯化光源
にF2レーザを用いる。また，本発明の投影露光装置の好
ましい態様においては，前記狭帯化光源は，自然発振時
に対して狭帯化された光を発振する発振器と，前記発振
器からの前記光の出力を増幅させる増幅器とを有する。
本発明の投影露光装置の好ましい態様においては，前記
狭帯化光源は，半値全幅で０．３ｐｍ以下の波長幅の露
光光を供給する。なお，狭帯化光源は，半値全幅で０．
２ｐｍ以下の波長幅の露光光を供給することがさらに好
ましい。
いては，前記狭帯化光源は，前記自然発振時に対する波
長幅を半値全幅で１／２以下に狭帯化する。本発明の投
影露光装置の好ましい態様においては，前記狭帯化光源
にF2レーザを用いる。また，本発明の投影露光装置の好
ましい態様においては，前記狭帯化光源は，自然発振時
に対して狭帯化された光を発振する発振器と，前記発振
器からの前記光の出力を増幅させる増幅器とを有する。
本発明の投影露光装置の好ましい態様においては，前記
狭帯化光源は，半値全幅で０．３ｐｍ以下の波長幅の露
光光を供給する。なお，狭帯化光源は，半値全幅で０．
２ｐｍ以下の波長幅の露光光を供給することがさらに好
ましい。
【００１５】本発明の投影露光装置の好ましい態様にお
いては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は，弗化カ
ルシウム，弗化バリウム，弗化リチウム，弗化マグネシ
ウム，弗化ストロンチウム，リチウム・カルシウム・ア
ルミニウム・フローライド，及びリチウム・ストロンチ
ウム・アルミニウム・フローライドからなるグループか
ら選択された２種類の材料である。
いては，前記少なくとも２種類の弗化物材料は，弗化カ
ルシウム，弗化バリウム，弗化リチウム，弗化マグネシ
ウム，弗化ストロンチウム，リチウム・カルシウム・ア
ルミニウム・フローライド，及びリチウム・ストロンチ
ウム・アルミニウム・フローライドからなるグループか
ら選択された２種類の材料である。
【００１６】また，上記課題を解決するために，本発明
に係る投影露光方法は，投影原版に設けられたパターン
の像を基板上に投影露光する投影露光方法であって，上
記記載の投影露光装置を用い，前記投影光学系を介して
前記パターンの像を前記基板上に形成する。
に係る投影露光方法は，投影原版に設けられたパターン
の像を基板上に投影露光する投影露光方法であって，上
記記載の投影露光装置を用い，前記投影光学系を介して
前記パターンの像を前記基板上に形成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】上述のように，本発明の投影光学
系は，少なくとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学
部材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光学部材の
中で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１とし，第２
の弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を
有する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大
きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ （１） を満足する構成をとる。
系は，少なくとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学
部材を含み，第１の弗化物材料からなる屈折光学部材の
中で最大有効径を有する面の有効径をＭｘ１とし，第２
の弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を
有する面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大
きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ （１） を満足する構成をとる。
【００１８】かかる構成によれば，投影光学系のレンズ
成分として少なくとも２種類の弗化物を用いているた
め，異なる分散を持つ材料で屈折光学部材が構成される
ことになり，良好な色収差の補正が実現できる。（１）
式は，光学部材の均質性を良くすることが難しく，径の
大きなレンズが作りにくいことを考え，光学性能を維持
した上でのレンズの有効径を規定したものである。
（１）式の下限を越えると十分な色収差補正が難しく，
上限を超えると材料によってはレンズの製造が困難とな
る。さらに好ましくは下限が０．５，上限が０．８４と
なる。
成分として少なくとも２種類の弗化物を用いているた
め，異なる分散を持つ材料で屈折光学部材が構成される
ことになり，良好な色収差の補正が実現できる。（１）
式は，光学部材の均質性を良くすることが難しく，径の
大きなレンズが作りにくいことを考え，光学性能を維持
した上でのレンズの有効径を規定したものである。
（１）式の下限を越えると十分な色収差補正が難しく，
上限を超えると材料によってはレンズの製造が困難とな
る。さらに好ましくは下限が０．５，上限が０．８４と
なる。
【００１９】なお，上式において，第１の弗化物材料を
弗化カルシウム，第２の弗化物材料を弗化バリウムとす
ることが好ましい。弗化カルシウムおよび弗化バリウム
はＦ ２レーザを光源とした際に，色収差補正効果があ
り，十分な透過率が期待できる材料である。弗化バリウ
ムは高い均質性を得ることが難しく，大径レンズを製造
することが困難な材料であるため，より小径のレンズに
弗化バリウムを用いて色収差補正を行うことが好まし
い。これより，製造が容易になり，高コスト化を抑制で
きる。
弗化カルシウム，第２の弗化物材料を弗化バリウムとす
ることが好ましい。弗化カルシウムおよび弗化バリウム
はＦ ２レーザを光源とした際に，色収差補正効果があ
り，十分な透過率が期待できる材料である。弗化バリウ
ムは高い均質性を得ることが難しく，大径レンズを製造
することが困難な材料であるため，より小径のレンズに
弗化バリウムを用いて色収差補正を行うことが好まし
い。これより，製造が容易になり，高コスト化を抑制で
きる。
【００２０】また，前記屈折型の投影光学系は，正レン
ズ成分と負レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前
記第１の弗化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前
記第２の弗化物材料で形成されることが好ましい。これ
より異なる分散を持つ材料で正レンズ成分と負レンズ成
分とを形成することができ，より良好な色収差の補正が
実現できる。また，一般に色収差補正上，分散が小さい
材料を正レンズ成分に用い，分散が大きい材料を負レン
ズ成分に用いることが好ましい。この点から，弗化カル
シウム及び弗化バリウムを使用材料とする時は，正レン
ズ成分を弗化カルシウム，負レンズ成分を弗化バリウム
で構成することが好ましく，これより，第１の弗化物材
料を弗化カルシウム，第２の弗化物材料を弗化バリウム
で構成することが好ましい。この第１，第２弗化物材料
に対する弗化カルシウム，弗化バリウムの振り分けは，
上述の（１）式を考慮した時のものと一致している。す
なわち，第１の弗化物材料を弗化カルシウム，第２の弗
化物材料を弗化バリウムとして，上記の条件を満たすよ
うに構成することで，製造上も，また色収差補正上も良
好な効果が得られる。
ズ成分と負レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前
記第１の弗化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前
記第２の弗化物材料で形成されることが好ましい。これ
より異なる分散を持つ材料で正レンズ成分と負レンズ成
分とを形成することができ，より良好な色収差の補正が
実現できる。また，一般に色収差補正上，分散が小さい
材料を正レンズ成分に用い，分散が大きい材料を負レン
ズ成分に用いることが好ましい。この点から，弗化カル
シウム及び弗化バリウムを使用材料とする時は，正レン
ズ成分を弗化カルシウム，負レンズ成分を弗化バリウム
で構成することが好ましく，これより，第１の弗化物材
料を弗化カルシウム，第２の弗化物材料を弗化バリウム
で構成することが好ましい。この第１，第２弗化物材料
に対する弗化カルシウム，弗化バリウムの振り分けは，
上述の（１）式を考慮した時のものと一致している。す
なわち，第１の弗化物材料を弗化カルシウム，第２の弗
化物材料を弗化バリウムとして，上記の条件を満たすよ
うに構成することで，製造上も，また色収差補正上も良
好な効果が得られる。
【００２１】また，前記屈折型の投影光学系中の全ての
レンズ成分は，前記少なくとも２種類の弗化物で形成さ
れることが好ましい。弗化物は波長が２００ｎｍ以下の
光に対して十分な透過率を有するので，投影光学系中の
屈折光学部材の露光光の吸収を実質上影響がない程度に
低減できる。また，合成石英をレンズ材料とした場合に
は，露光光の吸収による照射変動の発生が見られるが，
弗化物を材料とすれば，このようなことは回避できる。
そして，これらのことより，Ｆ２レーザに対応可能な色
収差が補正された光学系を実現できる。また，上記屈折
型の投影光学系において，第２の弗化物材料からなる各
屈折光学部材のＦナンバをＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ （２） を満足することが好ましい。ここで，屈折光学部材のＦ
ナンバＦＮｉとは，当該屈折光学部材の焦点距離をｆｉ
とし，当該屈折光学部材の有効径（直径）をＣＬｉとす
るとき， ＦＮｉ＝ｆｉ／ＣＬｉ で表される。上記（２）式は，色収差補正と安定した良
像の形成とを両立させるためのものである。ここで，色
収差補正を行うためには，第２の弗化物材料からなる屈
折光学部材を負レンズとする。そして，当該負レンズの
Ｆナンバを小さく（明るく）することによって色収差補
正の効果を大きくすることができるが，上記（２）式の
範囲を超えてＦナンバを小さくすると，当該屈折光学部
材が偏心したときの収差変動が大きくなり，安定した良
像を得ることが困難となるため好ましくない。なお，さ
らに安定した良像を得るためには，上記（２）式の境界
値を０．９に設定することが好ましい。
レンズ成分は，前記少なくとも２種類の弗化物で形成さ
れることが好ましい。弗化物は波長が２００ｎｍ以下の
光に対して十分な透過率を有するので，投影光学系中の
屈折光学部材の露光光の吸収を実質上影響がない程度に
低減できる。また，合成石英をレンズ材料とした場合に
は，露光光の吸収による照射変動の発生が見られるが，
弗化物を材料とすれば，このようなことは回避できる。
そして，これらのことより，Ｆ２レーザに対応可能な色
収差が補正された光学系を実現できる。また，上記屈折
型の投影光学系において，第２の弗化物材料からなる各
屈折光学部材のＦナンバをＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ （２） を満足することが好ましい。ここで，屈折光学部材のＦ
ナンバＦＮｉとは，当該屈折光学部材の焦点距離をｆｉ
とし，当該屈折光学部材の有効径（直径）をＣＬｉとす
るとき， ＦＮｉ＝ｆｉ／ＣＬｉ で表される。上記（２）式は，色収差補正と安定した良
像の形成とを両立させるためのものである。ここで，色
収差補正を行うためには，第２の弗化物材料からなる屈
折光学部材を負レンズとする。そして，当該負レンズの
Ｆナンバを小さく（明るく）することによって色収差補
正の効果を大きくすることができるが，上記（２）式の
範囲を超えてＦナンバを小さくすると，当該屈折光学部
材が偏心したときの収差変動が大きくなり，安定した良
像を得ることが困難となるため好ましくない。なお，さ
らに安定した良像を得るためには，上記（２）式の境界
値を０．９に設定することが好ましい。
【００２２】また，本発明の投影露光装置は，投影原版
に設けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影
露光装置であって，露光光を供給する光源と，前記露光
光を前記投影原版へ導く照明光学系と，上記記載の投影
光学系と，を有し，前記第１面に前記投影原版を配置可
能とし，前記第２面に前記基板を配置可能とする構成を
とる。上述のように良好に色収差補正された投影光学系
を有する投影露光装置によって，極微細の投影原版のパ
ターンの像を基板上に高解像に投影露光することができ
る。
に設けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影
露光装置であって，露光光を供給する光源と，前記露光
光を前記投影原版へ導く照明光学系と，上記記載の投影
光学系と，を有し，前記第１面に前記投影原版を配置可
能とし，前記第２面に前記基板を配置可能とする構成を
とる。上述のように良好に色収差補正された投影光学系
を有する投影露光装置によって，極微細の投影原版のパ
ターンの像を基板上に高解像に投影露光することができ
る。
【００２３】また，本発明の投影露光装置は，投影原版
に設けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影
露光装置であって，自然発振時に対して狭帯化された露
光光を供給する狭帯化光源と，前記狭帯化された露光光
を前記投影原版へ導く照明光学系と，前記投影原版から
の露光光に基づいて前記パターンの像を前記基板上に結
像する投影光学系と，を有し，前記投影光学系は，少な
くとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学部材を含む
構成をとる。
に設けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影
露光装置であって，自然発振時に対して狭帯化された露
光光を供給する狭帯化光源と，前記狭帯化された露光光
を前記投影原版へ導く照明光学系と，前記投影原版から
の露光光に基づいて前記パターンの像を前記基板上に結
像する投影光学系と，を有し，前記投影光学系は，少な
くとも２種類の弗化物材料からなる屈折光学部材を含む
構成をとる。
【００２４】投影光学系が少なくとも２種類の弗化物材
料からなる屈折光学部材を含むため，良好に色収差補正
できる。さらに，狭帯化された露光光を用いることによ
り，よりいっそう高い色収差補正効果が得られる。これ
により，極微細の投影原版のパターンの像を基板上によ
り高解像に投影露光することができる。投影光学系に
は，例えば，上述の本発明の投影光学系を適用すること
ができる。
料からなる屈折光学部材を含むため，良好に色収差補正
できる。さらに，狭帯化された露光光を用いることによ
り，よりいっそう高い色収差補正効果が得られる。これ
により，極微細の投影原版のパターンの像を基板上によ
り高解像に投影露光することができる。投影光学系に
は，例えば，上述の本発明の投影光学系を適用すること
ができる。
【００２５】ここで，前記狭帯化光源は，前記自然発振
時に対する波長幅を半値全幅で１／２以下に狭帯化する
ことが好ましい。これにより，色収差補正のために使用
される材料，例えば弗化バリウムの使用量を少なくして
も，十分な色収差補正効果を得ることができる。よっ
て，高コスト化を招くことなく，良好に色収差補正され
た投影露光装置を実現できる。また，前記狭帯化光源に
F2レーザを用いることが好ましい。波長の短いＦ２レー
ザを光源に用いることにより，高解像にパターンの像を
基板上に結像することが可能となる。
時に対する波長幅を半値全幅で１／２以下に狭帯化する
ことが好ましい。これにより，色収差補正のために使用
される材料，例えば弗化バリウムの使用量を少なくして
も，十分な色収差補正効果を得ることができる。よっ
て，高コスト化を招くことなく，良好に色収差補正され
た投影露光装置を実現できる。また，前記狭帯化光源に
F2レーザを用いることが好ましい。波長の短いＦ２レー
ザを光源に用いることにより，高解像にパターンの像を
基板上に結像することが可能となる。
【００２６】また，前記狭帯化光源は，自然発振時に対
して狭帯化された光を発振する発振器と，前記発振器か
らの前記光の出力を増幅させる増幅器とを有することが
好ましい。狭帯化の際に光の出力が低下しても，増幅器
を用いて光を増幅することにより実用的な光出力を得る
ことができる。増幅手段としては後で詳述するようにＭ
ＯＰＡ(Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ａｎｄ
Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ)方式や特開２０
０１−２４２６５に開示されているインジェクションロ
ック方式等の公知技術を用いることができる。
して狭帯化された光を発振する発振器と，前記発振器か
らの前記光の出力を増幅させる増幅器とを有することが
好ましい。狭帯化の際に光の出力が低下しても，増幅器
を用いて光を増幅することにより実用的な光出力を得る
ことができる。増幅手段としては後で詳述するようにＭ
ＯＰＡ(Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ａｎｄ
Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ)方式や特開２０
０１−２４２６５に開示されているインジェクションロ
ック方式等の公知技術を用いることができる。
【００２７】また，前記狭帯化光源は，半値全幅で０．
３ｐｍ以下の波長幅の露光光を供給することが好まし
い。なお，前記狭帯化光源は，半値全幅で０．２ｐｍ以
下の波長幅の露光光を供給することがさらに好ましい。
狭帯化を進めることにより，色収差補正効果が向上し，
より高解像にパターンの像を形成することができる。
３ｐｍ以下の波長幅の露光光を供給することが好まし
い。なお，前記狭帯化光源は，半値全幅で０．２ｐｍ以
下の波長幅の露光光を供給することがさらに好ましい。
狭帯化を進めることにより，色収差補正効果が向上し，
より高解像にパターンの像を形成することができる。
【００２８】また，本発明の露光方法は，投影原版に設
けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影露光
方法であって，上記記載の投影露光装置を用い，前記投
影光学系を介して前記パターンの像を前記基板上に形成
する。これにより，微細なパターンを良好に基板上に形
成することができる。
けられたパターンの像を基板上に投影露光する投影露光
方法であって，上記記載の投影露光装置を用い，前記投
影光学系を介して前記パターンの像を前記基板上に形成
する。これにより，微細なパターンを良好に基板上に形
成することができる。
【００２９】以下，図面に基づいて本発明の実施の形態
を詳細に説明する。図１〜図３は本発明の第１〜第３の
実施の形態に係る投影光学系ＰＬの光路図である。図１
〜図３に示す投影光学系は，第１面としてのレチクルＲ
上のパターン像の縮小像を第２面としてのウエハＷ上に
投影する屈折型の投影光学系であり，内部に開口絞りＡ
Ｓを含む。
を詳細に説明する。図１〜図３は本発明の第１〜第３の
実施の形態に係る投影光学系ＰＬの光路図である。図１
〜図３に示す投影光学系は，第１面としてのレチクルＲ
上のパターン像の縮小像を第２面としてのウエハＷ上に
投影する屈折型の投影光学系であり，内部に開口絞りＡ
Ｓを含む。
【００３０】以下は，本発明にかかる投影光学系ＰＬの
数値実施例である。 ［第１実施例］図１は第１実施例の投影光学系ＰＬの光
路図である。本実施例の投影光学系ＰＬは，Ｆ２レーザ
が供給する光の波長１５７．６２ｎｍを基準波長とした
ものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ（ｆｕｌｌ ｗ
ｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ，半値全
幅）０．２５ｐｍの範囲で色収差補正を行っているもの
である。投影光学系ＰＬは全部で２３枚のレンズＬ１０
１〜Ｌ１２３を有し，全てのレンズが弗化物材料で形成
されている。光路図に示すように，投影光学系ＰＬは第
１面と第２面との中間部近傍で光線高が顕著に低くな
り，レンズの有効径が小さくなる傾向を有し，この部分
に配置された４枚の負レンズＬ１０９，Ｌ１１０，Ｌ１
１１，Ｌ１１３は弗化バリウム（ＢａＦ２）で形成され
ている。そして，これら負レンズの間に位置する正レン
ズＬ１１２，及びその他のレンズは弗化カルシウム（Ｃ
ａＦ２）で形成されている。
数値実施例である。 ［第１実施例］図１は第１実施例の投影光学系ＰＬの光
路図である。本実施例の投影光学系ＰＬは，Ｆ２レーザ
が供給する光の波長１５７．６２ｎｍを基準波長とした
ものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ（ｆｕｌｌ ｗ
ｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ，半値全
幅）０．２５ｐｍの範囲で色収差補正を行っているもの
である。投影光学系ＰＬは全部で２３枚のレンズＬ１０
１〜Ｌ１２３を有し，全てのレンズが弗化物材料で形成
されている。光路図に示すように，投影光学系ＰＬは第
１面と第２面との中間部近傍で光線高が顕著に低くな
り，レンズの有効径が小さくなる傾向を有し，この部分
に配置された４枚の負レンズＬ１０９，Ｌ１１０，Ｌ１
１１，Ｌ１１３は弗化バリウム（ＢａＦ２）で形成され
ている。そして，これら負レンズの間に位置する正レン
ズＬ１１２，及びその他のレンズは弗化カルシウム（Ｃ
ａＦ２）で形成されている。
【００３１】第１実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元
値を表１に示す。表１において，ＮＡはウエハＷ側の開
口数，φはウエハＷ面上でのイメージサークルの直径，
βは投影光学系全体の倍率，ｄ０は第１面（レチクル
面）から最も第１面側の光学面までの距離，ＷＤは最も
第２面（ウエハ面）側の光学面から第２面までの距離を
示す。表１のレンズ番号は図１に示したレンズＬ１０１
〜Ｌ１２３に対応する。表１は，左列から順にレンズ番
号，各レンズの前面の曲率半径，後面の曲率半径，光軸
上間隔，材料を示す。ここで，各レンズのレチクルＲ側
に向いた面を前面，ウエハＷ側に向いた面を後面として
いる。前面の曲率半径で正符号のものは凸面，負符号の
ものは凹面であり，後面の曲率半径で正符号のもの凹
面，負符号のものは凸面である。Ａ（１）〜Ａ（７）は
非球面を意味し，ＡＰＥＲＴＵＲＥＳＴＯＰは開口絞り
を意味する。
値を表１に示す。表１において，ＮＡはウエハＷ側の開
口数，φはウエハＷ面上でのイメージサークルの直径，
βは投影光学系全体の倍率，ｄ０は第１面（レチクル
面）から最も第１面側の光学面までの距離，ＷＤは最も
第２面（ウエハ面）側の光学面から第２面までの距離を
示す。表１のレンズ番号は図１に示したレンズＬ１０１
〜Ｌ１２３に対応する。表１は，左列から順にレンズ番
号，各レンズの前面の曲率半径，後面の曲率半径，光軸
上間隔，材料を示す。ここで，各レンズのレチクルＲ側
に向いた面を前面，ウエハＷ側に向いた面を後面として
いる。前面の曲率半径で正符号のものは凸面，負符号の
ものは凹面であり，後面の曲率半径で正符号のもの凹
面，負符号のものは凸面である。Ａ（１）〜Ａ（７）は
非球面を意味し，ＡＰＥＲＴＵＲＥＳＴＯＰは開口絞り
を意味する。
【００３２】各面の非球面データを表２に示す。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，頂点の曲率半径
をｒとし，円錐係数をＫとし，ｎ次の非球面係数をＡ〜
Ｆとしたとき，以下の数式で表される。表２中のＣＵＲ
Ｖ＝１／ｒである。 Ｚ＝（ｙ2／ｒ）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）・ｙ2／ｒ2｝
1/2]＋Ａ・ｙ4＋Ｂ・ｙ6 ＋Ｃ・ｙ8＋Ｄ・ｙ10＋Ｅ・ｙ
12＋Ｆ・ｙ14 ここで，本実施例の諸元値における曲率半径，間隔の単
位の一例としてｍｍを用いることができる。基準波長１
５７．６２ｎｍにおける弗化カルシウムの屈折率は１．
５５９３０６７であり，弗化バリウムの屈折率は１．６
５６６９である。本実施例において，弗化カルシウムの
１ｐｍ当たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλは
−２．６０６×１０−３／ｎｍであり，弗化バリウムの
１ｐｍ当たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλは
−４．３７６×１０−３／ｎｍである。なお，１ｐｍ当
たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλの値が正で
あるとは，波長λが長くなるにつれて屈折率ｎも上昇す
ることを意味し，この分散ｄｎ／ｄλの値が負であると
は，波長λが長くなると屈折率ｎが低下することを意味
する。
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，頂点の曲率半径
をｒとし，円錐係数をＫとし，ｎ次の非球面係数をＡ〜
Ｆとしたとき，以下の数式で表される。表２中のＣＵＲ
Ｖ＝１／ｒである。 Ｚ＝（ｙ2／ｒ）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）・ｙ2／ｒ2｝
1/2]＋Ａ・ｙ4＋Ｂ・ｙ6 ＋Ｃ・ｙ8＋Ｄ・ｙ10＋Ｅ・ｙ
12＋Ｆ・ｙ14 ここで，本実施例の諸元値における曲率半径，間隔の単
位の一例としてｍｍを用いることができる。基準波長１
５７．６２ｎｍにおける弗化カルシウムの屈折率は１．
５５９３０６７であり，弗化バリウムの屈折率は１．６
５６６９である。本実施例において，弗化カルシウムの
１ｐｍ当たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλは
−２．６０６×１０−３／ｎｍであり，弗化バリウムの
１ｐｍ当たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλは
−４．３７６×１０−３／ｎｍである。なお，１ｐｍ当
たりの屈折率の変化量である分散ｄｎ／ｄλの値が正で
あるとは，波長λが長くなるにつれて屈折率ｎも上昇す
ることを意味し，この分散ｄｎ／ｄλの値が負であると
は，波長λが長くなると屈折率ｎが低下することを意味
する。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】条件式対応値は以下のとおりである。 Mｘ２／Mｘ１＝214/272＝0.787 ｜ＦＮｉ｜＝｜-171/185｜＝0.924 （レンズＬ１０９） ｜ＦＮｉ｜＝｜-160/126｜＝1.270 （レンズＬ１１０） ｜ＦＮｉ｜＝｜-181/170｜＝1.065 （レンズＬ１１１） ｜ＦＮｉ｜＝｜-202/214｜＝0.944 （レンズＬ１１３）
【００３６】図４に，第１実施例の投影光学系の子午方
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は波長１５７．６２ｎｍ，点線は基
準波長＋０．２５ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．２５
ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より明ら
かなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から最大
像高までの領域において，良好な収差補正がなされ，Ｆ
ＷＨＭ０．２５ｐｍという波長範囲において良好に色収
差補正が達成されている。
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は波長１５７．６２ｎｍ，点線は基
準波長＋０．２５ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．２５
ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より明ら
かなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から最大
像高までの領域において，良好な収差補正がなされ，Ｆ
ＷＨＭ０．２５ｐｍという波長範囲において良好に色収
差補正が達成されている。
【００３７】よって，本実施例によれば，弗化バリウム
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１および２において曲
率半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍ
である。
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１および２において曲
率半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍ
である。
【００３８】［第２実施例］図２は第２実施例の投影光
学系ＰＬの光路図である。本実施例の投影光学系ＰＬ
は，Ｆ２レーザが供給する光の波長１５７．６２ｎｍを
基準波長としたものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ
（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍ
ｕｍ，半値全幅）０．２ｐｍの範囲で色収差補正を行っ
ているものである。投影光学系ＰＬは全部で２５枚の中
のレンズＬ２０１〜Ｌ２２５を有し，全てのレンズが弗
化物材料で形成されている。光路図に示すように，投影
光学系ＰＬは第１面と第２面との中間部近傍で光線高が
顕著に低くなり，レンズの有効径が小さくなる傾向を有
し，この部分に配置された５枚の負レンズＬ２１１，Ｌ
２１２，Ｌ２１３，Ｌ２１４，Ｌ２１６は弗化バリウム
（ＢａＦ２）で形成されている。そして，これら負レン
ズの間に位置する正レンズＬ２１５，及びその他のレン
ズは弗化カルシウム（ＣａＦ２）で形成されている。
学系ＰＬの光路図である。本実施例の投影光学系ＰＬ
は，Ｆ２レーザが供給する光の波長１５７．６２ｎｍを
基準波長としたものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ
（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍ
ｕｍ，半値全幅）０．２ｐｍの範囲で色収差補正を行っ
ているものである。投影光学系ＰＬは全部で２５枚の中
のレンズＬ２０１〜Ｌ２２５を有し，全てのレンズが弗
化物材料で形成されている。光路図に示すように，投影
光学系ＰＬは第１面と第２面との中間部近傍で光線高が
顕著に低くなり，レンズの有効径が小さくなる傾向を有
し，この部分に配置された５枚の負レンズＬ２１１，Ｌ
２１２，Ｌ２１３，Ｌ２１４，Ｌ２１６は弗化バリウム
（ＢａＦ２）で形成されている。そして，これら負レン
ズの間に位置する正レンズＬ２１５，及びその他のレン
ズは弗化カルシウム（ＣａＦ２）で形成されている。
【００３９】第２実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元
値を表３に示す。表３のレンズ番号は図２に示したレン
ズＬ２０１〜Ｌ２２５に対応する。各面の非球面データ
を表４に示す。表３，表４において各記号，各係数の定
義は上述の実施例１のものと同じである。ここで，本実
施例の諸元値における曲率半径，間隔の単位の一例とし
てｍｍを用いることができる。
値を表３に示す。表３のレンズ番号は図２に示したレン
ズＬ２０１〜Ｌ２２５に対応する。各面の非球面データ
を表４に示す。表３，表４において各記号，各係数の定
義は上述の実施例１のものと同じである。ここで，本実
施例の諸元値における曲率半径，間隔の単位の一例とし
てｍｍを用いることができる。
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】条件式対応値は以下のとおりである。 Mｘ２／Mｘ１＝218.6/272.4＝0.802 ｜ＦＮｉ｜＝｜-260/192｜＝1.354 （レンズＬ２１１） ｜ＦＮｉ｜＝｜-170/152｜＝1.118 （レンズＬ２１２） ｜ＦＮｉ｜＝｜-171/142｜＝1.204 （レンズＬ２１３） ｜ＦＮｉ｜＝｜-593/168｜＝3.530 （レンズＬ２１４） ｜ＦＮｉ｜＝｜-183/219｜＝0.836 （レンズＬ２１６）
【００４３】図５に，第２実施例の投影光学系の子午方
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は基準波長１５７．６２ｎｍ，点線
は基準波長＋０．２ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．２
ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より明ら
かなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から最大
像高までの領域において，良好な収差補正がなされ，Ｆ
ＷＨＭ０．２ｐｍという波長範囲において良好に色収差
補正が達成されている。
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は基準波長１５７．６２ｎｍ，点線
は基準波長＋０．２ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．２
ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より明ら
かなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から最大
像高までの領域において，良好な収差補正がなされ，Ｆ
ＷＨＭ０．２ｐｍという波長範囲において良好に色収差
補正が達成されている。
【００４４】よって，本実施例によれば，弗化バリウム
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１及び２において曲率
半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍで
ある。
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１及び２において曲率
半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍで
ある。
【００４５】［第３実施例］図３は第３実施例の投影光
学系ＰＬの光路図である。本実施例の投影光学系ＰＬ
は，Ｆ２レーザが供給する光の波長１５７．６２ｎｍを
基準波長としたものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ
（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍ
ｕｍ，半値全幅）０．２５ｐｍの範囲で色収差補正を行
っているものである。投影光学系ＰＬは全部で２６枚の
レンズＬ３０１〜Ｌ３２６を有し，全てのレンズが弗化
物材料で形成されている。光路図に示すように，投影光
学系ＰＬは第１面と第２面との中間部近傍で光線高が顕
著に低くなり，レンズの有効径が小さくなる傾向を有
し，この部分に配置された５枚の負レンズＬ３１１，Ｌ
３１２，Ｌ３１３，Ｌ３１５，Ｌ３１７は弗化バリウム
（ＢａＦ２）で形成されている。そして，これら負レン
ズの間に位置する正レンズＬ３１４，Ｌ３１６及びその
他のレンズは弗化カルシウム（ＣａＦ２）で形成されて
いる。
学系ＰＬの光路図である。本実施例の投影光学系ＰＬ
は，Ｆ２レーザが供給する光の波長１５７．６２ｎｍを
基準波長としたものであり，基準波長に対してＦＷＨＭ
（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍ
ｕｍ，半値全幅）０．２５ｐｍの範囲で色収差補正を行
っているものである。投影光学系ＰＬは全部で２６枚の
レンズＬ３０１〜Ｌ３２６を有し，全てのレンズが弗化
物材料で形成されている。光路図に示すように，投影光
学系ＰＬは第１面と第２面との中間部近傍で光線高が顕
著に低くなり，レンズの有効径が小さくなる傾向を有
し，この部分に配置された５枚の負レンズＬ３１１，Ｌ
３１２，Ｌ３１３，Ｌ３１５，Ｌ３１７は弗化バリウム
（ＢａＦ２）で形成されている。そして，これら負レン
ズの間に位置する正レンズＬ３１４，Ｌ３１６及びその
他のレンズは弗化カルシウム（ＣａＦ２）で形成されて
いる。
【００４６】第３実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元
値を表５に示す。表５のレンズ番号は図３に示したレン
ズＬ３０１〜Ｌ３２６に対応する。各面の非球面データ
を表６に示す。表５，表６において各記号，各係数の定
義は上述の実施例１のものと同じである。ここで，本実
施例の諸元値における曲率半径，間隔の単位の一例とし
てｍｍを用いることができる。
値を表５に示す。表５のレンズ番号は図３に示したレン
ズＬ３０１〜Ｌ３２６に対応する。各面の非球面データ
を表６に示す。表５，表６において各記号，各係数の定
義は上述の実施例１のものと同じである。ここで，本実
施例の諸元値における曲率半径，間隔の単位の一例とし
てｍｍを用いることができる。
【００４７】
【表５】
【００４８】
【表６】
【００４９】条件式対応値は以下のとおりである。 Mｘ２／Mｘ１＝199.4/284.6＝0.701 ＦＮｉ＝｜-278/183｜＝1.519 （レンズＬ３１１） ＦＮｉ＝｜-170/139｜＝1.223 （レンズＬ３１２） ＦＮｉ＝｜-171/161｜＝1.062 （レンズＬ３１３） ＦＮｉ＝｜-170/199｜＝0.854 （レンズＬ３１５） ＦＮｉ＝｜-293/234｜＝1.252 （レンズＬ３１７）
【００５０】図６に，第３実施例の投影光学系の子午方
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は基準波長１５７．６２ｎｍ，点線
は基準波長＋０．２５ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．
２５ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より
明らかなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から
最大像高までの領域において，良好な収差補正がなさ
れ，ＦＷＨＭ０．２５ｐｍという波長範囲において良好
に色収差補正が達成されている。
向（ＴＡＮＧＥＮＴＩＡＬ方向）及び球欠方向（ＳＡＧ
ＩＴＡＬ方向）における横収差（コマ収差）を示す。図
において，Ｙは像高を表わし，Ｙ＝０，Ｙ＝５．６５，
及び最大像高のＹ＝１１．３，の３つの点における収差
を示す。図中，実線は基準波長１５７．６２ｎｍ，点線
は基準波長＋０．２５ｐｍ，一点鎖線は基準波長−０．
２５ｐｍでの収差をそれぞれ示している。各収差図より
明らかなとおり，本実施例の投影光学系は，像高０から
最大像高までの領域において，良好な収差補正がなさ
れ，ＦＷＨＭ０．２５ｐｍという波長範囲において良好
に色収差補正が達成されている。
【００５１】よって，本実施例によれば，弗化バリウム
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１及び２において曲率
半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍで
ある。
からなる有効径が小さいレンズを効果的に配置すること
により，良好な色収差補正効果が得られると共に，弗化
バリウムの使用量を極力少量とすることで，製造コスト
の抑制という効果も得ることができる。本実施例の投影
光学系を露光装置に組み込んだ場合には，極めて微細な
パターンをウエハ上に転写することが可能となる。本実
施例の投影光学系は直径２２．６の円形イメージフィー
ルドを有するので，このイメージフィールド内で例えば
走査方向の幅約５，走査直交方向の幅約２２の長方形状
の露光領域を確保することが可能である。なお，像高，
イメージフィールドの単位は，表１及び２において曲率
半径，間隔の単位としてｍｍを採用した場合にはｍｍで
ある。
【００５２】上記第１乃至第３の実施例の投影光学系Ｐ
Ｌは，図７に示す実施形態の投影露光装置に適用するこ
とができる。以下，図７を参照して，本発明にかかる露
光装置の実施の形態について説明する。図７は，実施形
態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。図
７においてはＸＹＺ座標系を採用している。ウエハＷの
法線方向に沿ってＺ軸を，ウエハＷ面内において図７の
紙面に平行な方向にＹ軸を，ウエハＷ面内において図７
の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
Ｌは，図７に示す実施形態の投影露光装置に適用するこ
とができる。以下，図７を参照して，本発明にかかる露
光装置の実施の形態について説明する。図７は，実施形
態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。図
７においてはＸＹＺ座標系を採用している。ウエハＷの
法線方向に沿ってＺ軸を，ウエハＷ面内において図７の
紙面に平行な方向にＹ軸を，ウエハＷ面内において図７
の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００５３】実施形態にかかる露光装置は，露光光源と
してＦ２レーザ光源を使用し，上記第１乃至第３実施例
の何れか１つの屈折型投影光学系を投影光学系ＰＬとし
て使用して，本発明を適用したものである。本実施形態
の投影露光装置では，レチクル上の所定形状の照明領域
に対して相対的に所定の方向へレチクル及び基板を同期
して走査することにより，基板上の１つのショット領域
にレチクルのパターン像を逐次的に転写するステップ・
アンド・スキャン方式を採用している。このようなステ
ップ・アンド・スキャン型の露光装置では，投影光学系
の露光フィールドよりも広い基板上の領域にレチクルの
パターンを露光することができる。
してＦ２レーザ光源を使用し，上記第１乃至第３実施例
の何れか１つの屈折型投影光学系を投影光学系ＰＬとし
て使用して，本発明を適用したものである。本実施形態
の投影露光装置では，レチクル上の所定形状の照明領域
に対して相対的に所定の方向へレチクル及び基板を同期
して走査することにより，基板上の１つのショット領域
にレチクルのパターン像を逐次的に転写するステップ・
アンド・スキャン方式を採用している。このようなステ
ップ・アンド・スキャン型の露光装置では，投影光学系
の露光フィールドよりも広い基板上の領域にレチクルの
パターンを露光することができる。
【００５４】図７において，レーザ光源２は，例えばフ
ッ素ダイマーレーザ（Ｆ２レーザ）に狭帯化装置および
増幅装置を組み合わせたものを有する。Ｆ２レーザは，
自然発振で０．６〜１ｐｍ程度の半値全幅である。ここ
で，狭帯化は，例えばＭＯＰＡ方式やインジェクション
ロック方式等の公知技術により行うことができる。
ッ素ダイマーレーザ（Ｆ２レーザ）に狭帯化装置および
増幅装置を組み合わせたものを有する。Ｆ２レーザは，
自然発振で０．６〜１ｐｍ程度の半値全幅である。ここ
で，狭帯化は，例えばＭＯＰＡ方式やインジェクション
ロック方式等の公知技術により行うことができる。
【００５５】図８は，本発明の実施形態の光源として使
用可能なＭＯＰＡ(ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ
ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ)方式の
レーザ光源の概略構成図である。図８において，レーザ
光源２は，狭帯化されたレーザ光を発生させるレーザ発
振器１００と，レーザ発振器１００に連結されてレーザ
発振器１００からのレーザ光を増幅する増幅器１０２と
を有する。ここで，レーザ発振器１００は，レーザチャ
ンバ１１０と，レーザチャンバ１１０の出力端側に配置
された出力鏡１１２と，アパーチャ１１４と，波長選択
素子としてのプリズム１１６及び回折格子１１８とを有
する。また，増幅器１０２は，レーザチャンバ１２０を
有する。
用可能なＭＯＰＡ(ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ
ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ)方式の
レーザ光源の概略構成図である。図８において，レーザ
光源２は，狭帯化されたレーザ光を発生させるレーザ発
振器１００と，レーザ発振器１００に連結されてレーザ
発振器１００からのレーザ光を増幅する増幅器１０２と
を有する。ここで，レーザ発振器１００は，レーザチャ
ンバ１１０と，レーザチャンバ１１０の出力端側に配置
された出力鏡１１２と，アパーチャ１１４と，波長選択
素子としてのプリズム１１６及び回折格子１１８とを有
する。また，増幅器１０２は，レーザチャンバ１２０を
有する。
【００５６】レーザ発振器１００においてレーザ光は，
出力鏡と回折格子１１６との間の光路をアパーチャ１１
４を介して少なくとも１往復し，その後，例えば０．２
〜０．３ｐｍ程度の半値全幅を有するように狭帯化され
て，レーザ発振器１００から射出される。狭帯化された
レーザ光は，レーザチャンバ１２０内へ入力され，レー
ザチャンバ１２０を通過する際に増幅されて，増幅器１
０２から射出される。図に示すレーザ光源では，発振パ
ルスタイミング制御部１０３によって，レーザ発振器１
００と増幅器１０２との発振タイミングが制御されてい
る。なお，図８に示した例では，１組の増幅器を使用し
たが，複数組の増幅器をレーザ発振器１００の出力側に
直列的に連結する構成であっても良い。
出力鏡と回折格子１１６との間の光路をアパーチャ１１
４を介して少なくとも１往復し，その後，例えば０．２
〜０．３ｐｍ程度の半値全幅を有するように狭帯化され
て，レーザ発振器１００から射出される。狭帯化された
レーザ光は，レーザチャンバ１２０内へ入力され，レー
ザチャンバ１２０を通過する際に増幅されて，増幅器１
０２から射出される。図に示すレーザ光源では，発振パ
ルスタイミング制御部１０３によって，レーザ発振器１
００と増幅器１０２との発振タイミングが制御されてい
る。なお，図８に示した例では，１組の増幅器を使用し
たが，複数組の増幅器をレーザ発振器１００の出力側に
直列的に連結する構成であっても良い。
【００５７】図９は，本発明の別の実施形態の光源とし
て使用可能なインジェクション・ロッキング方式のレー
ザ光源２の概略構成図である。図９において，レーザ光
源２は，狭帯化されたレーザ光を発生させるレーザ発振
器１００と，レーザ発振器１００に連結されてレーザ発
振器１００からのレーザ光を増幅する増幅器１０２とを
有する。ここで，レーザ発振器１００は，レーザチャン
バ１１０と，レーザチャンバ１１０の出力端側に配置さ
れた出力鏡１１２と，アパーチャ１１４と，波長選択素
子としてのプリズム１１６及び回折格子１１８とを有す
る。また，増幅器１０２は，凸面鏡１２２，レーザチャ
ンバ１２０及びカップリングホール１２６が形成された
凹面鏡１２４を有する。
て使用可能なインジェクション・ロッキング方式のレー
ザ光源２の概略構成図である。図９において，レーザ光
源２は，狭帯化されたレーザ光を発生させるレーザ発振
器１００と，レーザ発振器１００に連結されてレーザ発
振器１００からのレーザ光を増幅する増幅器１０２とを
有する。ここで，レーザ発振器１００は，レーザチャン
バ１１０と，レーザチャンバ１１０の出力端側に配置さ
れた出力鏡１１２と，アパーチャ１１４と，波長選択素
子としてのプリズム１１６及び回折格子１１８とを有す
る。また，増幅器１０２は，凸面鏡１２２，レーザチャ
ンバ１２０及びカップリングホール１２６が形成された
凹面鏡１２４を有する。
【００５８】レーザ発振器１００においてレーザ光は，
出力鏡１１２と回折格子１１８との間の光路をアパーチ
ャ１１４を介して少なくとも１往復し，その後，例えば
０．２〜０．３ｐｍ程度の半値全幅を有するように狭帯
化されて，レーザ発振器１００から射出される。狭帯化
されたレーザ光は，凹面鏡１２４のカップリングホール
１２６を介してレーザチャンバ１２０内へ入力され，凸
面鏡１２２及び凹面鏡１２４の間を往復する間に増幅さ
れて，この増幅器から射出される。図に示すレーザ光源
２では，発振パルスタイミング制御部１０３によって，
レーザ発振器１００と増幅器１０２との発振タイミング
が制御されている。なお，このようなインジェクション
・ロッキング方式のＦ２レーザ光源は，例えば特開２０
０１−２４２６５号公報や特開２０００−３５７８３６
号公報などに開示されている。
出力鏡１１２と回折格子１１８との間の光路をアパーチ
ャ１１４を介して少なくとも１往復し，その後，例えば
０．２〜０．３ｐｍ程度の半値全幅を有するように狭帯
化されて，レーザ発振器１００から射出される。狭帯化
されたレーザ光は，凹面鏡１２４のカップリングホール
１２６を介してレーザチャンバ１２０内へ入力され，凸
面鏡１２２及び凹面鏡１２４の間を往復する間に増幅さ
れて，この増幅器から射出される。図に示すレーザ光源
２では，発振パルスタイミング制御部１０３によって，
レーザ発振器１００と増幅器１０２との発振タイミング
が制御されている。なお，このようなインジェクション
・ロッキング方式のＦ２レーザ光源は，例えば特開２０
０１−２４２６５号公報や特開２０００−３５７８３６
号公報などに開示されている。
【００５９】上記のような光源を用いることにより，狭
帯化の進んだ露光光を供給することができ，高解像にパ
ターンの像を形成することができる。また，上記のよう
に増幅器を有する併設することにより，狭帯化の際に光
の出力が低下しても，常に実用的な光出力を供給でき
る。なお，本実施形態におけるレーザ光源２としては，
波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する
光を発する光源，例えば発振波長１４６ｎｍのクリプト
ンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）や，発振波長１２６
ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などを
用いることができる。
帯化の進んだ露光光を供給することができ，高解像にパ
ターンの像を形成することができる。また，上記のよう
に増幅器を有する併設することにより，狭帯化の際に光
の出力が低下しても，常に実用的な光出力を供給でき
る。なお，本実施形態におけるレーザ光源２としては，
波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する
光を発する光源，例えば発振波長１４６ｎｍのクリプト
ンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）や，発振波長１２６
ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などを
用いることができる。
【００６０】再び図７を参照すると，レーザ光源２から
のパルスレーザ光（照明光）は，偏向ミラー３にて偏向
されて，光路遅延光学系４１へ向かい，レーザ光源２か
らの照明光の時間的可干渉距離（コヒーレンス長）以上
の光路長差が付けられた時間的に複数の光束に分割され
る。なお，このような光路遅延光学系は例えば特開平１
−１９８７５９号公報や特開平１１−１７４３６５号に
開示されている。
のパルスレーザ光（照明光）は，偏向ミラー３にて偏向
されて，光路遅延光学系４１へ向かい，レーザ光源２か
らの照明光の時間的可干渉距離（コヒーレンス長）以上
の光路長差が付けられた時間的に複数の光束に分割され
る。なお，このような光路遅延光学系は例えば特開平１
−１９８７５９号公報や特開平１１−１７４３６５号に
開示されている。
【００６１】光路遅延光学系４１から射出される照明光
は，光路偏向ミラー４２にて偏向された後に，第１フラ
イアイレンズ４３，ズームレンズ４４，振動ミラー４５
を順に介して第２フライアイレンズ４６に達する。第２
フライアイレンズ４６の射出側には，有効光源のサイズ
・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の
切り替えレボルバ５が配置されている。本例では，照明
光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために，ズー
ムレンズ４４による第２フライアイレンズ４６への光束
の大きさを可変としている。
は，光路偏向ミラー４２にて偏向された後に，第１フラ
イアイレンズ４３，ズームレンズ４４，振動ミラー４５
を順に介して第２フライアイレンズ４６に達する。第２
フライアイレンズ４６の射出側には，有効光源のサイズ
・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の
切り替えレボルバ５が配置されている。本例では，照明
光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために，ズー
ムレンズ４４による第２フライアイレンズ４６への光束
の大きさを可変としている。
【００６２】照明光学系開口絞りの開口から射出した光
束は，コンデンサレンズ群１０を介して照明視野絞り
（レチクルブラインド）１１を照明する。なお，照明視
野絞り１１については，特開平４−１９６５１３号公報
及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公
報に開示されている。
束は，コンデンサレンズ群１０を介して照明視野絞り
（レチクルブラインド）１１を照明する。なお，照明視
野絞り１１については，特開平４−１９６５１３号公報
及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公
報に開示されている。
【００６３】照明視野絞り１１からの光は，偏向ミラー
１５１，１５４，レンズ群１５２，１５３，１５５から
なる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像
系）を介してレチクルＲ上へ導かれ，レチクルＲ上に
は，照明視野絞り１０の開口部の像である照明領域が形
成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は，投影光
学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ，ウエハＷ上に
は，レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成
される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳは
ＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり，その位置座標
は干渉計１９によって計測されかつ位置制御される。ま
た，ウエハＷを保持するウエハステージ２２もＸＹ平面
内で二次元的に移動可能であり，その位置座標は干渉計
２４によって計測されかつ位置制御される。これらによ
り，レチクル及び基板を高精度に同期走査させることが
可能になる。
１５１，１５４，レンズ群１５２，１５３，１５５から
なる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像
系）を介してレチクルＲ上へ導かれ，レチクルＲ上に
は，照明視野絞り１０の開口部の像である照明領域が形
成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は，投影光
学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ，ウエハＷ上に
は，レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成
される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳは
ＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり，その位置座標
は干渉計１９によって計測されかつ位置制御される。ま
た，ウエハＷを保持するウエハステージ２２もＸＹ平面
内で二次元的に移動可能であり，その位置座標は干渉計
２４によって計測されかつ位置制御される。これらによ
り，レチクル及び基板を高精度に同期走査させることが
可能になる。
【００６４】さて，真空紫外域の波長の光を露光光とす
る場合には，その光路から酸素，水蒸気，炭化水素系の
ガス等の，かかる波長帯域の光に対し強い吸収特性を有
するガス（以下，適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除す
る必要がある。従って，本実施形態では，照明光路（レ
ーザ光源２〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レ
チクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断
し，それらの光路を真空紫外域の光に対する吸収の少な
い特性を有する特定ガスとしての窒素，ヘリウム，アル
ゴン，ネオン，クリプトンなどのガス，またはそれらの
混合ガス（以下，適宜「低吸収性ガス」あるいは「特定
ガス」と呼ぶ）で満たしている。
る場合には，その光路から酸素，水蒸気，炭化水素系の
ガス等の，かかる波長帯域の光に対し強い吸収特性を有
するガス（以下，適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除す
る必要がある。従って，本実施形態では，照明光路（レ
ーザ光源２〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レ
チクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断
し，それらの光路を真空紫外域の光に対する吸収の少な
い特性を有する特定ガスとしての窒素，ヘリウム，アル
ゴン，ネオン，クリプトンなどのガス，またはそれらの
混合ガス（以下，適宜「低吸収性ガス」あるいは「特定
ガス」と呼ぶ）で満たしている。
【００６５】具体的には，レーザ光源２から光遅延光学
系４１までの光路をケーシング３０により外部雰囲気よ
り遮断し，光遅延光学系４１から照明視野絞り１１まで
の光路をケーシング４０により外部雰囲気より遮断し，
照明視野絞り結像光学系をケーシング１５０により外部
雰囲気から遮断し，それらの光路内に上記特定ガスを充
填している。ケーシング４０とケーシング１５０はケー
シング４９により接続されている。また，投影光学系Ｐ
Ｌ自体もその鏡筒がケーシングとなっており，その内部
光路に上記特定ガスを充填している。
系４１までの光路をケーシング３０により外部雰囲気よ
り遮断し，光遅延光学系４１から照明視野絞り１１まで
の光路をケーシング４０により外部雰囲気より遮断し，
照明視野絞り結像光学系をケーシング１５０により外部
雰囲気から遮断し，それらの光路内に上記特定ガスを充
填している。ケーシング４０とケーシング１５０はケー
シング４９により接続されている。また，投影光学系Ｐ
Ｌ自体もその鏡筒がケーシングとなっており，その内部
光路に上記特定ガスを充填している。
【００６６】なお，各光路に充填される特定ガスとして
は，ヘリウムを用いることが好ましい。但し，レーザ光
源２〜レチクルＲまでの照明光学系の光路（ケーシング
３０，４０，１５０）については特定ガスとして窒素を
用いても良い。
は，ヘリウムを用いることが好ましい。但し，レーザ光
源２〜レチクルＲまでの照明光学系の光路（ケーシング
３０，４０，１５０）については特定ガスとして窒素を
用いても良い。
【００６７】ケーシング１７０は，照明視野絞り結像光
学系を納めたケーシング１５０と投影光学系ＰＬとの間
の空間を外部雰囲気から遮断しており，その内部にレチ
クルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納してい
る。このケーシング１７０には，レチクルＲを搬入・搬
出するための扉１７３が設けられており，この扉１７３
の外側には，レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング１
７０内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室
１７４が設けられている。このガス置換室１７４にも扉
１７７が設けられており，複数種のレチクルを保管して
いるレチクルストッカ２１０との間のレチクルの受け渡
しは扉１７７を介して行う。
学系を納めたケーシング１５０と投影光学系ＰＬとの間
の空間を外部雰囲気から遮断しており，その内部にレチ
クルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納してい
る。このケーシング１７０には，レチクルＲを搬入・搬
出するための扉１７３が設けられており，この扉１７３
の外側には，レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング１
７０内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室
１７４が設けられている。このガス置換室１７４にも扉
１７７が設けられており，複数種のレチクルを保管して
いるレチクルストッカ２１０との間のレチクルの受け渡
しは扉１７７を介して行う。
【００６８】ケーシング２００は，投影光学系ＰＬとウ
エハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており，そ
の内部に，ウエハＷを保持するウエハステージ２２，基
板としてのウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス
位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフ
ォーカスセンサ２６，オフ・アクシス方式のアライメン
トセンサ２８，ウエハステージ２２を載置している定盤
２３を収納している。このケーシング２００には，ウエ
ハＷを搬入・搬出するための扉２０３が設けられてお
り，この扉２０３の外側にはケーシング２００内部の雰
囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室２０４が設
けられている。このガス置換室２０４には扉２０７が設
けられており，装置内部へのウエハＷの搬入，装置外部
へのウエハＷの搬出はこの扉２０７を介して行う。
エハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており，そ
の内部に，ウエハＷを保持するウエハステージ２２，基
板としてのウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス
位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフ
ォーカスセンサ２６，オフ・アクシス方式のアライメン
トセンサ２８，ウエハステージ２２を載置している定盤
２３を収納している。このケーシング２００には，ウエ
ハＷを搬入・搬出するための扉２０３が設けられてお
り，この扉２０３の外側にはケーシング２００内部の雰
囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室２０４が設
けられている。このガス置換室２０４には扉２０７が設
けられており，装置内部へのウエハＷの搬入，装置外部
へのウエハＷの搬出はこの扉２０７を介して行う。
【００６９】ここで，ケーシング４０，１５０，１７
０，２００のそれぞれには，給気弁１４７，１５６，１
７１，２０１が設けられており，これらの給気弁１４
７，１５６，１７１，２０１は図示なきガス供給装置に
接続された給気管路に接続されている。また，ケーシン
グ４０，１５０，１７０，２００のそれぞれには，排気
弁１４８，１５７，１７２，２０２が設けられており，
これらの排気弁１４８，１５７，１７２，２０２は，そ
れぞれ図示なき排気管路を介して上記ガス供給装置に接
続されている。なお，ガス供給装置からの特定ガスは不
図示の温度調整装置により所定の目標温度に制御されて
いる。ここで，特定ガスとしてヘリウムを用いる場合に
は，温度調整装置は各ケーシングの近傍に配置されるこ
とが好ましい。
０，２００のそれぞれには，給気弁１４７，１５６，１
７１，２０１が設けられており，これらの給気弁１４
７，１５６，１７１，２０１は図示なきガス供給装置に
接続された給気管路に接続されている。また，ケーシン
グ４０，１５０，１７０，２００のそれぞれには，排気
弁１４８，１５７，１７２，２０２が設けられており，
これらの排気弁１４８，１５７，１７２，２０２は，そ
れぞれ図示なき排気管路を介して上記ガス供給装置に接
続されている。なお，ガス供給装置からの特定ガスは不
図示の温度調整装置により所定の目標温度に制御されて
いる。ここで，特定ガスとしてヘリウムを用いる場合に
は，温度調整装置は各ケーシングの近傍に配置されるこ
とが好ましい。
【００７０】同様に，ガス置換室１７４，２０４にも給
気弁１７５，２０５と排気弁１７６，２０６とが設けら
れており，給気弁１７５，２０５は給気管路を介して，
排気弁１７６，２０６は排気管路を介してそれぞれ上記
ガス供給装置に接続されている。さらに，投影光学系Ｐ
Ｌの鏡筒にも給気弁１８１及び排気弁１８２が設けられ
ており，給気弁１８１は図示なき給気管路を介して，排
気弁１８２は図示なき排気管路を介して上記ガス供給装
置に接続されている。
気弁１７５，２０５と排気弁１７６，２０６とが設けら
れており，給気弁１７５，２０５は給気管路を介して，
排気弁１７６，２０６は排気管路を介してそれぞれ上記
ガス供給装置に接続されている。さらに，投影光学系Ｐ
Ｌの鏡筒にも給気弁１８１及び排気弁１８２が設けられ
ており，給気弁１８１は図示なき給気管路を介して，排
気弁１８２は図示なき排気管路を介して上記ガス供給装
置に接続されている。
【００７１】なお，給気弁１４７，１５６，１７１，１
７５，１８１，２０１，２０５が設けられた給気管路
と，排気弁１４８，１５７，１７２，１７６，１８２，
２０２，２０６が設けられた排気管路とには，ＨＥＰＡ
フィルタあるいはＵＬＰＡフィルタ等の塵（パーティク
ル）を除去するためのフィルタと，酸素等の吸収性ガス
を除去するケミカルフィルタとが設けられている。
７５，１８１，２０１，２０５が設けられた給気管路
と，排気弁１４８，１５７，１７２，１７６，１８２，
２０２，２０６が設けられた排気管路とには，ＨＥＰＡ
フィルタあるいはＵＬＰＡフィルタ等の塵（パーティク
ル）を除去するためのフィルタと，酸素等の吸収性ガス
を除去するケミカルフィルタとが設けられている。
【００７２】なお，ガス置換室１７４，２０４において
は，レチクル交換又はウエハ交換毎にガス置換を行う必
要がある。例えば，レチクル交換の際には，扉１７４を
開いてレチクルストッカ２１０からレチクルをガス置換
室１７４内に搬入し，扉１７４を閉めてガス置換室１７
４内を特定ガスで満たし，その後，扉１７３を開いて，
レチクルをレチクルステージＲＳ上に載置する。また，
ウエハ交換の際には，扉２０７を開いてウエハをガス置
換室２０４内に搬入し，この扉２０７を締めてガス置換
室２０４内を特定ガスで満たす。その後，扉２０３を開
いてウエハをウエハホルダ２０上に載置する。なお，レ
チクル搬出，ウエハ搬出の場合はこの逆の手順である。
なお，ガス置換室１７４，２０４へのガス置換の際に
は，ガス置換室内の雰囲気を減圧した後に，給気弁から
特定ガスを供給しても良い。
は，レチクル交換又はウエハ交換毎にガス置換を行う必
要がある。例えば，レチクル交換の際には，扉１７４を
開いてレチクルストッカ２１０からレチクルをガス置換
室１７４内に搬入し，扉１７４を閉めてガス置換室１７
４内を特定ガスで満たし，その後，扉１７３を開いて，
レチクルをレチクルステージＲＳ上に載置する。また，
ウエハ交換の際には，扉２０７を開いてウエハをガス置
換室２０４内に搬入し，この扉２０７を締めてガス置換
室２０４内を特定ガスで満たす。その後，扉２０３を開
いてウエハをウエハホルダ２０上に載置する。なお，レ
チクル搬出，ウエハ搬出の場合はこの逆の手順である。
なお，ガス置換室１７４，２０４へのガス置換の際に
は，ガス置換室内の雰囲気を減圧した後に，給気弁から
特定ガスを供給しても良い。
【００７３】また，ケーシング１７０，２００において
は，ガス置換室１７４，２０４によるガス置換を行った
気体が混入する可能性があり，このガス置換室１７４，
２０４のガス中にはかなりの量の酸素などの吸収ガスが
混入している可能性が高いため，ガス置換室１７４，２
０４のガス置換と同じタイミングでガス置換を行うこと
が望ましい。また，ケーシング及びガス置換室において
は，外部雰囲気の圧力よりも高い圧力の特定ガスを充填
しておくことが好ましい。
は，ガス置換室１７４，２０４によるガス置換を行った
気体が混入する可能性があり，このガス置換室１７４，
２０４のガス中にはかなりの量の酸素などの吸収ガスが
混入している可能性が高いため，ガス置換室１７４，２
０４のガス置換と同じタイミングでガス置換を行うこと
が望ましい。また，ケーシング及びガス置換室において
は，外部雰囲気の圧力よりも高い圧力の特定ガスを充填
しておくことが好ましい。
【００７４】また，図７では不図示ではあるが，本実施
形態では，投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズ素子
のうちの少なくとも１つのレンズ素子は，その位置及び
姿勢の少なくとも一方が変更可能であるように保持され
ている。これにより，投影光学系ＰＬの結像特性を変更
可能である。このような調整手段は，例えば特開平４−
１９２３１７号公報，特開平４−１２７５１４号公報
（及び対応する米国特許第５，１１７，２５５号公
報），特開平５−４１３４４号公報，及び特開平６−８
４５２７号公報（及び対応する米国特許第５，４２４，
５５２号公報）に開示されている。本実施形態において
は，位置及び姿勢の少なくとも一方が変更可能なレンズ
素子のうちの少なくとも１つは，球面レンズであること
が好ましい。
形態では，投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズ素子
のうちの少なくとも１つのレンズ素子は，その位置及び
姿勢の少なくとも一方が変更可能であるように保持され
ている。これにより，投影光学系ＰＬの結像特性を変更
可能である。このような調整手段は，例えば特開平４−
１９２３１７号公報，特開平４−１２７５１４号公報
（及び対応する米国特許第５，１１７，２５５号公
報），特開平５−４１３４４号公報，及び特開平６−８
４５２７号公報（及び対応する米国特許第５，４２４，
５５２号公報）に開示されている。本実施形態において
は，位置及び姿勢の少なくとも一方が変更可能なレンズ
素子のうちの少なくとも１つは，球面レンズであること
が好ましい。
【００７５】次に，上記の実施の形態の投影露光装置を
用いてウエハ上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
る際の動作の一例につき図１０のフローチャートを参照
して説明する。先ず，図１０のステップ３０１におい
て，１ロットのウエ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１ロットのウエハ上の金属
膜上にフォトレジストが塗布される。その後，ステップ
３０３において，第１乃至第４実施例のうち何れかの投
影光学系ＰＬを備えた図７の投影露光装置を用いて，レ
チクルＲ上のパターンの像がその投影光学系ＰＬを介し
て，その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露
光転写される。
用いてウエハ上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
る際の動作の一例につき図１０のフローチャートを参照
して説明する。先ず，図１０のステップ３０１におい
て，１ロットのウエ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１ロットのウエハ上の金属
膜上にフォトレジストが塗布される。その後，ステップ
３０３において，第１乃至第４実施例のうち何れかの投
影光学系ＰＬを備えた図７の投影露光装置を用いて，レ
チクルＲ上のパターンの像がその投影光学系ＰＬを介し
て，その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露
光転写される。
【００７６】その後，ステップ３０４において，その１
ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた
後，ステップ３０５において，その１ロットのウエハ上
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，レチクルＲ上のパターンに対応する回路パ
ターンが，各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
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。
ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた
後，ステップ３０５において，その１ロットのウエハ上
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，レチクルＲ上のパターンに対応する回路パ
ターンが，各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
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。
【００７７】また，上記の実施の形態の投影露光装置で
は，プレート（ガラス基板）上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，このときの動作の一例につき図１１
のフローチャートを参照して説明する。
は，プレート（ガラス基板）上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，このときの動作の一例につき図１１
のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】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レチクルのパター
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ー工程が実行され
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２０２へ移行する。
では，本実施形態の露光装置を用いてレチクルのパター
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ー工程が実行され
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２０２へ移行する。
【００７９】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４０２の後に，セル組み立て工程４
０３が実行される。
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４０２の後に，セル組み立て工程４
０３が実行される。
【００８０】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４０１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。
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４０１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。
【００８１】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。
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。
【００８２】さて，上記図７の実施形態では，照明光学
系中のオプティカルインテグレータ（ユニフォマイザ，
ホモジナイザ）としてフライアイレンズ４３，４６を用
いているが，１枚の基板の上に複数のレンズ面をエッチ
ング等の手法により形成したマイクロフライアイレンズ
をに用いても良い。また，第１フライアイレンズ４３の
代わりに，回折作用により入射光を発散させてそのファ
ーフィールド（フラウンホーファー回折領域）において
円形状，輪帯状，多重極状の照野を形成する回折光学素
子を用いても良い。なお，このような回折光学素子とし
ては例えば米国特許第５，８５０，３００号に開示され
ているものを用いることができる。ここで，回折光学素
子を用いる場合には，光路遅延光学系４１を省略しても
良い。
系中のオプティカルインテグレータ（ユニフォマイザ，
ホモジナイザ）としてフライアイレンズ４３，４６を用
いているが，１枚の基板の上に複数のレンズ面をエッチ
ング等の手法により形成したマイクロフライアイレンズ
をに用いても良い。また，第１フライアイレンズ４３の
代わりに，回折作用により入射光を発散させてそのファ
ーフィールド（フラウンホーファー回折領域）において
円形状，輪帯状，多重極状の照野を形成する回折光学素
子を用いても良い。なお，このような回折光学素子とし
ては例えば米国特許第５，８５０，３００号に開示され
ているものを用いることができる。ここで，回折光学素
子を用いる場合には，光路遅延光学系４１を省略しても
良い。
【００８３】また，オプティカルインテグレータとして
は，内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレー
タ，光パイプ，光トンネルなど）を用いることもでき
る。このような内面反射型インテグレータを用いる場合
には，内面反射型インテグレータの射出面とレチクルの
パターン面とがほぼ共役となる。従って，図７の実施形
態に適用する場合には，例えば内面反射型インテグレー
タの射出面に近接させて照明視野絞り（レチクルブライ
ンド）１１を配置し，第１フライアイレンズ４３の射出
面と内面反射型インテグレータの入射面とをほぼ共役と
するように，ズームレンズ４４を構成する。
は，内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレー
タ，光パイプ，光トンネルなど）を用いることもでき
る。このような内面反射型インテグレータを用いる場合
には，内面反射型インテグレータの射出面とレチクルの
パターン面とがほぼ共役となる。従って，図７の実施形
態に適用する場合には，例えば内面反射型インテグレー
タの射出面に近接させて照明視野絞り（レチクルブライ
ンド）１１を配置し，第１フライアイレンズ４３の射出
面と内面反射型インテグレータの入射面とをほぼ共役と
するように，ズームレンズ４４を構成する。
【００８４】また，本実施形態では，投影光学系中のレ
ンズ成分として，弗化カルシウム（ＣａＦ2，螢石）及
び弗化バリウム（ＢａＦ２）を用いているが，投影光学
系中のレンズ成分としては，弗化カルシウム（Ｃａ
Ｆ2，螢石），弗化バリウム（ＢａＦ2），弗化リチウム
（ＬｉＦ），弗化マグネシウム（ＭｇＦ2），弗化スト
ロンチウム（ＳｒＦ2），リチウム・カルシウム・アル
ミニウム・フローライド（ＬｉＣａＡｌＦ6），及びリ
チウム・ストロンチウム・アルミニウム・フローライド
（ＬｉＳｒＡｌＦ6）からなるグループから選択された
少なくとも２種類以上の弗化物材料であることが好まし
い。ここで，リチウム・カルシウム・アルミニウム・フ
ローライド，及びリチウム・ストロンチウム・アルミニ
ウム・フローライドは，ライカフ結晶と呼ばれる複合弗
化物のうちでクロムやセリウムといった微量元素を添加
しないものである。また，上記第１乃至第４実施例の投
影光学系ＰＬを構成する各レンズ成分のレンズ面には，
反射防止コートが設けられる。ここで，反射防止コート
としては，３層以下，好ましくは，２乃至３層の膜構成
であり，入射角範囲は小さいが透過率の高い第１のコー
トと４層以上の膜構成であり透過率は低いが入射角範囲
は大きな第２のコートとを適用できる。反射防止コート
をレンズ面に成膜する際に水分を十分に抑えることによ
り，Ｆ２レーザーの波長域において，第１のコートでは
例えば９９．９％程度の透過率，第２のコートでは例え
ば９９％の透過率を達成することが可能である。本実施
例では，投影光学系ＰＬを構成する各レンズ成分のレン
ズ面への光線の入射角に応じて上記第１のコートと上記
第２のコートとを適切に割り付けることによって（例え
ば，光線の入射角範囲の狭いレンズ面には第１のコート
を割り付け，光線の入射角範囲の広いレンズ面には第２
のコートを割り付けることによって），大きな開口数か
つ大きなイメージフィールドであっても，投影光学系の
イメージフィールド内における透過率ムラと，投影光学
系のイメージフィールドの各点に達する光束の角度内ム
ラとを低減させている。なお，本実施形態においては，
このようなコート割付を投影光学系のみならず照明光学
系においても行っている。
ンズ成分として，弗化カルシウム（ＣａＦ2，螢石）及
び弗化バリウム（ＢａＦ２）を用いているが，投影光学
系中のレンズ成分としては，弗化カルシウム（Ｃａ
Ｆ2，螢石），弗化バリウム（ＢａＦ2），弗化リチウム
（ＬｉＦ），弗化マグネシウム（ＭｇＦ2），弗化スト
ロンチウム（ＳｒＦ2），リチウム・カルシウム・アル
ミニウム・フローライド（ＬｉＣａＡｌＦ6），及びリ
チウム・ストロンチウム・アルミニウム・フローライド
（ＬｉＳｒＡｌＦ6）からなるグループから選択された
少なくとも２種類以上の弗化物材料であることが好まし
い。ここで，リチウム・カルシウム・アルミニウム・フ
ローライド，及びリチウム・ストロンチウム・アルミニ
ウム・フローライドは，ライカフ結晶と呼ばれる複合弗
化物のうちでクロムやセリウムといった微量元素を添加
しないものである。また，上記第１乃至第４実施例の投
影光学系ＰＬを構成する各レンズ成分のレンズ面には，
反射防止コートが設けられる。ここで，反射防止コート
としては，３層以下，好ましくは，２乃至３層の膜構成
であり，入射角範囲は小さいが透過率の高い第１のコー
トと４層以上の膜構成であり透過率は低いが入射角範囲
は大きな第２のコートとを適用できる。反射防止コート
をレンズ面に成膜する際に水分を十分に抑えることによ
り，Ｆ２レーザーの波長域において，第１のコートでは
例えば９９．９％程度の透過率，第２のコートでは例え
ば９９％の透過率を達成することが可能である。本実施
例では，投影光学系ＰＬを構成する各レンズ成分のレン
ズ面への光線の入射角に応じて上記第１のコートと上記
第２のコートとを適切に割り付けることによって（例え
ば，光線の入射角範囲の狭いレンズ面には第１のコート
を割り付け，光線の入射角範囲の広いレンズ面には第２
のコートを割り付けることによって），大きな開口数か
つ大きなイメージフィールドであっても，投影光学系の
イメージフィールド内における透過率ムラと，投影光学
系のイメージフィールドの各点に達する光束の角度内ム
ラとを低減させている。なお，本実施形態においては，
このようなコート割付を投影光学系のみならず照明光学
系においても行っている。
【００８５】また，図７の実施形態において，第１フラ
イアイレンズ４３の入射側に，スペックル防止のための
複屈折性材料からなるプリズムを配置しても良い。この
ようなスペックル防止用のプリズムとしては，例えば米
国特許第５，２５３，１１０号に開示されている。な
お，露光波長として１８０ｎｍ以下の波長の光を用いる
場合，米国特許第５，２５３，１１０号に開示されてい
る水晶プリズムに代えて，弗化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ2）の結晶からなるプリズムを用いることができる。
イアイレンズ４３の入射側に，スペックル防止のための
複屈折性材料からなるプリズムを配置しても良い。この
ようなスペックル防止用のプリズムとしては，例えば米
国特許第５，２５３，１１０号に開示されている。な
お，露光波長として１８０ｎｍ以下の波長の光を用いる
場合，米国特許第５，２５３，１１０号に開示されてい
る水晶プリズムに代えて，弗化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ2）の結晶からなるプリズムを用いることができる。
【００８６】この弗化マグネシウムの結晶からなるくさ
び型プリズムは，照明光学系の光軸に交差する方向で厚
さが次第に変化するように配置される。そして，この弗
化マグネシウムの結晶からなるくさび型プリズムに対向
して，それらの頂角が互いに反対側を向くように光路補
正用くさび型プリズムを配置する。この光路補正用くさ
び型プリズムは，当該弗化マグネシウムの結晶からなる
プリズムと同じ頂角を有し，複屈折性を有しない光透過
性材料からなる。これにより，プリズムの対に入射した
光と，そこから射出する光とを同一進行方向にそろえる
ことができる。
び型プリズムは，照明光学系の光軸に交差する方向で厚
さが次第に変化するように配置される。そして，この弗
化マグネシウムの結晶からなるくさび型プリズムに対向
して，それらの頂角が互いに反対側を向くように光路補
正用くさび型プリズムを配置する。この光路補正用くさ
び型プリズムは，当該弗化マグネシウムの結晶からなる
プリズムと同じ頂角を有し，複屈折性を有しない光透過
性材料からなる。これにより，プリズムの対に入射した
光と，そこから射出する光とを同一進行方向にそろえる
ことができる。
【００８７】また，図７の実施形態では，ステップ・ア
ンド・スキャン方式を採用したが，実施形態の露光装置
をスティッチング及びスリットスキャン型の露光装置と
しても良い。スティッチング及びスリットスキャン方式
を採用する場合，レチクル上の所定形状の照明領域に対
して相対的に所定の第１の方向にレチクル及び基板を同
期して走査することにより，基板上の第１列目の領域へ
の露光が行われる。その後，そのレチクルを交換する
か，又はそのレチクルを上記照明領域の第１の方向と直
交する第２の方向に沿って所定量だけ移動させて，基板
を照明領域の第２の方向と共役な方向に横ずれさせる。
そして，再びレチクル上の所定形状の照明領域に対して
相対的に第１の方向にレチクル及び基板を同期して走査
することにより，基板上の第２列目の領域への露光を行
う。
ンド・スキャン方式を採用したが，実施形態の露光装置
をスティッチング及びスリットスキャン型の露光装置と
しても良い。スティッチング及びスリットスキャン方式
を採用する場合，レチクル上の所定形状の照明領域に対
して相対的に所定の第１の方向にレチクル及び基板を同
期して走査することにより，基板上の第１列目の領域へ
の露光が行われる。その後，そのレチクルを交換する
か，又はそのレチクルを上記照明領域の第１の方向と直
交する第２の方向に沿って所定量だけ移動させて，基板
を照明領域の第２の方向と共役な方向に横ずれさせる。
そして，再びレチクル上の所定形状の照明領域に対して
相対的に第１の方向にレチクル及び基板を同期して走査
することにより，基板上の第２列目の領域への露光を行
う。
【００８８】このようなスティッチング及びスリットス
キャン型の露光装置では，投影光学系の露光フィールド
よりも広い基板上の領域にレチクルのパターンを露光す
ることができる。なお，このようなスティッチング及び
スリットスキャン型の露光装置は，米国特許第５，４７
７，３０４号公報，特開平８−３３０２２０号公報，特
開平１０−２８４４０８号公報などに開示されている。
なお，上記実施形態では，基板上の所定のショット領域
に対してレチクル上のパターン像を一括転写する一括露
光方式も採用することができる。
キャン型の露光装置では，投影光学系の露光フィールド
よりも広い基板上の領域にレチクルのパターンを露光す
ることができる。なお，このようなスティッチング及び
スリットスキャン型の露光装置は，米国特許第５，４７
７，３０４号公報，特開平８−３３０２２０号公報，特
開平１０−２８４４０８号公報などに開示されている。
なお，上記実施形態では，基板上の所定のショット領域
に対してレチクル上のパターン像を一括転写する一括露
光方式も採用することができる。
【００８９】また，図７の実施形態では，ワーク（感光
性基板）としてのウエハを保持するウエハステージを１
つ設けたが，例えば特開平５−１７５０９８号，特開平
１０−１６３０９７号，特開平１０−１６３０９８号，
特開平１０−１６３０９９号，または特開平１０−２１
４７８３号などに開示されるように，２組のウエハステ
ージを設ける構成であっても良い。
性基板）としてのウエハを保持するウエハステージを１
つ設けたが，例えば特開平５−１７５０９８号，特開平
１０−１６３０９７号，特開平１０−１６３０９８号，
特開平１０−１６３０９９号，または特開平１０−２１
４７８３号などに開示されるように，２組のウエハステ
ージを設ける構成であっても良い。
【００９０】さらに，半導体素子の製造に用いられる露
光装置だけでなく，液晶表示素子などを含むディスプレ
イの製造に用いられる，デバイスパターンをガラスプレ
ート上に転写する露光装置，薄膜磁気ヘッドの製造に用
いられる，デバイスパターンをセラミックウエハ上に転
写する露光装置，撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用い
られる露光装置などにも本発明を適用することができ
る。また，レチクルまたはマスクを製造するためにガラ
ス基板またはシリコンウエハなどに回路パターンを転写
する露光装置にも，本発明を適用することができる。
光装置だけでなく，液晶表示素子などを含むディスプレ
イの製造に用いられる，デバイスパターンをガラスプレ
ート上に転写する露光装置，薄膜磁気ヘッドの製造に用
いられる，デバイスパターンをセラミックウエハ上に転
写する露光装置，撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用い
られる露光装置などにも本発明を適用することができ
る。また，レチクルまたはマスクを製造するためにガラ
ス基板またはシリコンウエハなどに回路パターンを転写
する露光装置にも，本発明を適用することができる。
【００９１】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かる好適な実施形態について説明したが，本発明はかか
る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であ
れば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内
において，各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり，それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
かる好適な実施形態について説明したが，本発明はかか
る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であ
れば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内
において，各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり，それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
【００９２】
【発明の効果】以上，詳細に説明したように本発明によ
れば，高コスト化を招くことなく，良好に色収差補正さ
れ，微細なパターンを高解像に投影可能な投影光学系を
提供できる。また，本発明によれば，極めて微細化され
た投影原版のパターンの像を基板上に良好に投影露光可
能な投影露光装置及び投影露光方法を提供でき，微細な
回路パターンを高解像に形成することができる。
れば，高コスト化を招くことなく，良好に色収差補正さ
れ，微細なパターンを高解像に投影可能な投影光学系を
提供できる。また，本発明によれば，極めて微細化され
た投影原版のパターンの像を基板上に良好に投影露光可
能な投影露光装置及び投影露光方法を提供でき，微細な
回路パターンを高解像に形成することができる。
【図１】 本発明の第１実施例の投影光学系の光路図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の第２実施例の投影光学系の光路図で
ある。
ある。
【図３】 本発明の第３実施例の投影光学系の光路図で
ある。
ある。
【図４】 本発明の第１実施例の投影光学系の収差図で
ある。
ある。
【図５】 本発明の第２実施例の投影光学系の収差図で
ある。
ある。
【図６】 本発明の第３実施例の投影光学系の収差図で
ある。
ある。
【図７】 本発明の実施の形態に係る投影露光装置の構
成図である。
成図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係る光源の概略構成図
である。
である。
【図９】 本発明の別の実施の形態に係る光源の概略構
成図である。
成図である。
【図１０】 本発明の実施の形態に係るマイクロデバイ
ス製造方法の一例を示すフローチャートである。
ス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態に係るマイクロデバイ
ス製造方法の別の一例を示すフローチャートである。
ス製造方法の別の一例を示すフローチャートである。
ＡＳ 開口絞り ＰＬ 投影光学系 Ｒ レチクル Ｗ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA21 LA01 NA04 PA15 PA17 PB20 QA02 QA03 QA05 QA06 QA14 QA19 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 RA37 RA42 UA04 2H097 CA06 CA13 LA10 LA12 LA20 5F046 CB12 CB25 DA12
Claims (18)
- 【請求項１】 第１面の像を第２面上に投影する屈折型
の投影光学系であって，前記投影光学系は少なくとも２
種類の弗化物材料からなる屈折光学部材を含み，第１の
弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有
する面の有効径をＭｘ１とし，第２の弗化物材料からな
る屈折光学部材の中で最大有効径を有する面の有効径を
Ｍｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大きいとき， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足することを特徴とする投影光学系。 - 【請求項２】 前記第１の弗化物材料は弗化カルシウム
であり，前記第２の弗化物材料は弗化バリウムであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。 - 【請求項３】 前記屈折型の投影光学系は，正レンズ成
分と負レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前記第
１の弗化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前記第
２の弗化物材料で形成されることを特徴とする請求項１
または２に記載の投影光学系。 - 【請求項４】 前記屈折型の投影光学系中の全てのレン
ズ成分は，前記少なくとも２種類の弗化物で形成される
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の
投影光学系。 - 【請求項５】 前記第２の弗化物材料からなる各屈折光
学部材のＦナンバをＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一
項に記載の投影光学系。 - 【請求項６】 投影原版に設けられたパターンの像を基
板上に投影露光する投影露光装置であって，露光光を供
給する光源と，前記露光光を前記投影原版へ導く照明光
学系と，請求項１乃至５の何れか一項に記載の投影光学
系と，を有し，前記第１面に前記投影原版を配置可能と
し，前記第２面に前記基板を配置可能としたことを特徴
とする投影露光装置。 - 【請求項７】 投影原版に設けられたパターンの像を基
板上に投影露光する投影露光装置であって，自然発振時
に対して狭帯化された露光光を供給する狭帯化光源と，
前記狭帯化された露光光を前記投影原版へ導く照明光学
系と，前記投影原版からの露光光に基づいて前記パター
ンの像を前記基板上に結像する投影光学系と，を有し，
前記投影光学系は，少なくとも２種類の弗化物材料から
なる屈折光学部材を含むことを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項８】 前記投影光学系が含む屈折光学部材は，
全て弗化物材料からなることを特徴とする請求項７に記
載の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記少なくとも２種類の弗化物材料は弗
化カルシウムおよび弗化バリウムであることを特徴とす
る請求項７または８に記載の投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記少なくとも２種類の弗化物材料
は，第１の弗化物材料と第２の弗化物材料とを含み，前
記第１の弗化物材料からなる屈折光学部材の中で最大有
効径を有する面の有効径をＭｘ１とし，前記第２の弗化
物材料からなる屈折光学部材の中で最大有効径を有する
面の有効径をＭｘ２とし，Ｍｘ１がＭｘ２より大きいと
き， ０．４＜Mｘ２／Mｘ１＜０．８７ を満足することを特徴とする請求項７乃至９の何れか一
項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記屈折型の投影光学系は，正レンズ
成分と負レンズ成分とを含み，前記正レンズ成分は前記
第１の弗化物材料で形成され，前記負レンズ成分は前記
第２の弗化物材料で形成されることを特徴とする請求項
１０に記載の投影露光装置。 - 【請求項１２】 前記少なくとも２種類の弗化物材料
は，第１の弗化物材料と第２の弗化物材料とを含み，前
記第２の弗化物材料からなる各屈折光学部材のＦナンバ
をＦＮｉとするとき， ０．８＜｜ＦＮｉ｜ を満足することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか
一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１３】 前記狭帯化光源は，前記自然発振時に
対する波長幅を半値全幅で１／２以下に狭帯化すること
を特徴とする請求項７乃至１２の何れか一項に記載の投
影露光装置。 - 【請求項１４】 前記狭帯化光源にF2レーザを用いるこ
とを特徴とする請求項７乃至１３の何れか一項に記載の
投影露光装置。 - 【請求項１５】 前記狭帯化光源は，自然発振時に対し
て狭帯化された光を発振する発振器と，前記発振器から
の前記光の出力を増幅させる増幅器とを有することを特
徴とする請求項７乃至１４の何れか一項に記載の投影露
光装置。 - 【請求項１６】 前記狭帯化光源は，半値全幅で０．３
ｐｍ以下の波長幅の露光光を供給することを特徴とする
請求項７乃至１５の何れか一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１７】 前記少なくとも２種類の弗化物材料
は，弗化カルシウム，弗化バリウム，弗化リチウム，弗
化マグネシウム，弗化ストロンチウム，リチウム・カル
シウム・アルミニウム・フローライド，及びリチウム・
ストロンチウム・アルミニウム・フローライドからなる
グループから選択された２種類の材料であることを特徴
とする請求項７乃至１６の何れか一項に記載の投影露光
装置。 - 【請求項１８】 投影原版に設けられたパターンの像を
基板上に投影露光する投影露光方法であって，請求項７
乃至１７に記載の投影露光装置を用い，前記投影光学系
を介して前記パターンの像を前記基板上に形成すること
を特徴とする投影露光方法。
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