JP2003318098A - 投影光学系、該投影光学系を備えた露光装置および該投影光学系を用いた露光方法 - Google Patents

投影光学系、該投影光学系を備えた露光装置および該投影光学系を用いた露光方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえば蛍石のような固有複屈折を持つ光学
材料を用いているにもかかわらず、複屈折の影響を実質
的に受けることなく良好な光学性能を確保する。 【解決手段】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
２面に投影する投影光学系であって、結晶材料からなる
結晶透過部材を含み、該結晶透過部材の有効直径をＥＤ
とし、前記結晶透過部材の外径をＬＤとするとき、前記
結晶透過部材のうちの少なくとも１つは、 ０．３ ＜ ＥＤ／ＬＤ ＜ ０．９５ を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系および
該投影光学系を備えた露光装置に関し、特に半導体素子
などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製
造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の製造や半導体チップ
実装基板の製造では、微細化がますます進んでおり、パ
ターンを焼き付ける露光装置ではより解像力の高い投影
光学系が要求されてきている。この高解像の要求を満足
するには、露光光を短波長化するとともに、ＮＡ（投影
光学系の開口数）を大きくしなければならない。しかし
ながら、露光光の波長が短くなると、光の吸収のため実
用に耐える光学ガラスの種類が限られてくる。
【０００３】たとえば波長が２００ｎｍ以下の真空紫外
域の光、特にＦ2 レーザ光（波長１５７ｎｍ）を露光光
として用いる場合、投影光学系を構成する光透過性光学
材料としては、フッ化カルシウム（蛍石：ＣａＦ2 ）や
フッ化バリウム（ＢａＦ2 ）等のフッ化物結晶を多用せ
ざるを得ない。実際には、露光光としてＦ2 レーザ光を
用いる露光装置では、基本的に蛍石だけで投影光学系を
形成する設計が想定されている。蛍石は、立方晶系に属
する結晶であり、光学的には等方的で、複屈折が実質的
にないと思われていた。また、従来の可視光域の実験で
は、蛍石について小さい複屈折（内部応力起因のランダ
ムなもの）しか観測されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２００
１年５月１５日に開かれたリソグラフィに関するシンポ
ジュウム（2nd International Symposium on 157nm Lit
hography）において、米国ＮＩＳＴのJohn H. Burnett
らにより、蛍石には固有複屈折（intrinsic birefringe
nce）が存在することを実験および理論の両面から確認
したことが発表された。
【０００５】この発表によれば、蛍石の複屈折は、結晶
軸［１１１］方向およびこれと等価な結晶軸［−１１
１］，［１−１１］，［１１−１］方向、並びに結晶軸
［１００］方向およびこれと等価な結晶軸［０１０］，
［００１］方向ではほぼ零であるが、その他の方向では
実質的に零でない値を有する。特に、結晶軸［１１
０］，［−１１０］，［１０１］，［‐１０１］，［０
１１］，［０１−１］の６方向では、波長１５７ｎｍに
対して最大で６．５ｎｍ／ｃｍ、波長１９３ｎｍに対し
て最大で３．６ｎｍ／ｃｍの複屈折の値を有する。
【０００６】これらの複屈折の値はランダムな複屈折の
許容値とされる１ｎｍ／ｃｍよりも実質的に大きい値で
あり、しかもランダムでない分だけ複数のレンズを通し
て複屈折の影響が蓄積する可能性がある。従来技術で
は、投影光学系の設計において蛍石の複屈折性を考慮し
ていないので、加工の容易さなどの観点から結晶軸［１
１１］と光軸とを一致させるのが一般的である。この場
合、投影光学系では、ＮＡ（開口数）が比較的大きいた
め、結晶軸［１１１］からある程度傾いた光線もレンズ
を通過するので、複屈折の影響により結像性能が悪化す
る可能性がある。
【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば蛍石のような固有複屈折を持つ光学
材料を用いているにもかかわらず、複屈折の影響を実質
的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系
を提供することを目的とする。また、本発明では、複屈
折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有
する本発明の投影光学系を用いて、高解像で高精度な投
影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の第１発明では、複数の透過部材を含み、
第１面の像を第２面に投影する投影光学系であって、結
晶材料からなる結晶透過部材を含み、該結晶透過部材の
有効直径をＥＤとし、前記結晶透過部材の外径をＬＤと
するとき、前記結晶透過部材のうちの少なくとも１つ
は、 ０．３ ＜ ＥＤ／ＬＤ ＜ ０．９５ を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【０００９】また、第１発明の好ましい態様において
は、前記結晶透過部材は、立方晶系に属する結晶材料か
ら形成され、かつ前記結晶透過部材の光軸と結晶軸［１
００］または［１１０］とがほぼ一致するように形成さ
れる。
【００１０】また、第１発明の好ましい態様では、前記
結晶透過部材は、蛍石から形成され、かつ前記結晶透過
部材の光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するように
形成される。
【００１１】また、第１発明の好ましい態様では、前記
結晶透過部材の前記外径における縁厚は５ｍｍ以上であ
る。また、上述の目的を達成するために、本発明の第２
発明では、複数の透過部材を含み、第１面の像を第２面
に投影する投影光学系において、蛍石からなり、その光
軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するように形成され
た蛍石部材を含み、前記投影光学系中に含まれる全ての
透過部材のうち、最大の外径を有する透過部材の外径を
ＸＤとし、前記蛍石部材のうち、最大の外径を有する蛍
石部材の外径をＤ１とするとき、 ０．１ ＜ Ｄ１／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１２】また、上述の目的を達成するために、本発
明の第３発明では、複数の透過部材を含み、第１面の像
を第２面に投影する投影光学系において、蛍石からな
り、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一致するよう
に形成された蛍石部材を含み、前記投影光学系中に含ま
れる全ての透過部材のうち、最大の外径を有する透過部
材の外径をＸＤとし、前記蛍石部材のうち、最大の外径
を有する蛍石部材の外径をＤ２とするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１３】また、上述の目的を達成するために、本発
明の第４発明では、複数の透過部材を含み、第１面の像
を第２面に投影する投影光学系において、蛍石からな
り、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するよう
に形成された蛍石部材を含み、該蛍石部材のうち、前記
蛍石部材の総数の７０％以上の蛍石部材は前記投影光学
系の瞳位置近傍に配置されることを特徴とする投影光学
系を提供する。
【００１４】第４発明の好ましい態様においては、前記
蛍石部材は、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致
するように形成された第１の蛍石部材と、その光軸と結
晶軸［１００］とがほぼ一致するように形成された第２
の蛍石部材とを含み、前記第１の蛍石部材と前記第２の
蛍石部材とは結晶軸［１００］とは異なる結晶軸が前記
光軸を中心として相対的に４５度だけ回転するように位
置決めされる。
【００１５】また、上述の目的を達成するために、本発
明の第５発明では、複数の透過部材を含み、第１面の像
を第２面に投影する投影光学系において、蛍石からな
り、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一致するよう
に形成された蛍石部材を含み、該蛍石部材のうち、前記
蛍石部材の総数の７０％以上の蛍石部材は前記投影光学
系の瞳位置近傍に配置されることを特徴とする投影光学
系を提供する。
【００１６】第５発明の好ましい態様においては、前記
蛍石部材は、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一致
するように形成された第１の蛍石部材と、その光軸と結
晶軸［１１０］とがほぼ一致するように形成された第２
の蛍石部材とを含み、前記第１の蛍石部材と前記第２の
蛍石部材とは結晶軸［１１０］とは異なる結晶軸が前記
光軸を中心として相対的に９０度だけ回転するように位
置決めされる。
【００１７】また、本発明の第６発明では、前記第１面
に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マ
スクに形成されたパターンの像を前記第２面に設定され
た感光性基板上に形成するための本発明の第１発明〜第
５発明の投影光学系とを備えていることを特徴とする露
光装置を提供する。
【００１８】また、本発明の第７発明では、前記第１面
に設定されたマスクを照明し、本発明の第１発明〜第５
発明の投影光学系を介して前記マスクに形成されたパタ
ーンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影
露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１９】なお、本発明において、結晶透過部材また
は透過部材の外径とは、これらの結晶透過部材または透
過部材を保持する際に設けられる部分も含めた外径を指
す。例えばこれらの結晶透過部材または透過部材の周辺
に、これらの結晶透過部材または透過部材を保持するた
めのつば部が設けられるような場合には、当該つば部を
含めて外径を考える。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、蛍石の結晶軸方位につい
て説明する図である。図１を参照すると、蛍石の結晶軸
は、立方晶系のＸＹＺ座標系に基づいて規定される。す
なわち、＋Ｘ軸に沿って結晶軸［１００］が、＋Ｙ軸に
沿って結晶軸［０１０］が、＋Ｚ軸に沿って結晶軸［０
０１］がそれぞれ規定される。
【００２１】また、ＸＺ平面において結晶軸［１００］
および結晶軸［００１］と４５度をなす方向に結晶軸
［１０１］が、ＸＹ平面において結晶軸［１００］およ
び結晶軸［０１０］と４５度をなす方向に結晶軸［１１
０］が、ＹＺ平面において結晶軸［０１０］および結晶
軸［００１］と４５度をなす方向に結晶軸［０１１］が
それぞれ規定される。さらに、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋
Ｚ軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸［１１１］
が規定される。
【００２２】なお、図１では、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋
Ｚ軸で規定される空間における結晶軸のみを図示してい
るが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。
前述したように、蛍石では、図１中実線で示す結晶軸
［１１１］方向、およびこれと等価な不図示の結晶軸
［−１１１］，［１−１１］，［１１−１］方向では、
複屈折がほぼ零（最小）である。
【００２３】同様に、図１中実線で示す結晶軸［１０
０］，［０１０］，［００１］方向においても、複屈折
がほぼ零（最小）である。一方、図１中破線で示す結晶
軸［１１０］，［１０１］，［０１１］，およびこれと
等価な不図示の結晶軸［−１１０］，［‐１０１］，
［０１−１］方向では、複屈折が最大である。
【００２４】ところで、Burnettらは前述の発表におい
て、複屈折の影響を低減する手法を開示している。図２
は、Burnettらの手法を説明する図であって、光線の入
射角（光線と光軸とのなす角度）に対する複屈折率の分
布を示している。図２では、図中破線で示す５つの同心
円が１目盛り１０度を表している。したがって、最も内
側の円が光軸に対して入射角１０度の領域を、最も外側
の円が光軸に対して入射角５０度の領域を表している。
【００２５】また、黒丸は比較的大きな屈折率を有する
複屈折のない領域を、白丸は比較的小さな屈折率を有す
る複屈折のない領域を表している。一方、太い円および
長い両矢印は複屈折のある領域における比較的大きな屈
折率の方向を、細い円および短い両矢印は複屈折のある
領域における比較的小さな屈折率の方向を表している。
以降の図３においても、上述の表記は同様である。
【００２６】Burnettらの手法では、一対の蛍石レンズ
（蛍石で形成されたレンズ）の光軸と結晶軸［１１１］
とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズ
を約６０度だけ相対的に回転させる。したがって、一方
の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図２（ａ）に示
すようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分
布は図２（ｂ）に示すようになる。その結果、一対の蛍
石レンズ全体における複屈折率の分布は、図２（ｃ）に
示すようになる。
【００２７】この場合、図２（ａ）および（ｂ）を参照
すると、光軸と一致している結晶軸［１１１］に対応す
る領域は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領
域となる。また、結晶軸［１００］，［０１０］，［０
０１］に対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する
複屈折のない領域となる。さらに、結晶軸［１１０］，
［１０１］，［０１１］に対応する領域は、周方向の偏
光に対する屈折率が比較的小さく径方向の偏光に対する
屈折率が比較的大きい複屈折領域となる。このように、
個々の蛍石レンズでは、光軸から３５．２６度（結晶軸
［１１１］と結晶軸［１１０］とのなす角度）の領域に
おいて、複屈折の影響を最大に受けることがわかる。
【００２８】一方、図２（ｃ）を参照すると、一対の蛍
石レンズを６０度だけ相対的に回転させることにより、
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸
［１１０］，［１０１］，［０１１］の影響が薄められ
ることがわかる。そして、光軸から３５．２６度の領域
において、径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の
偏光に対する屈折率が小さい複屈折領域が残ることにな
る。換言すれば、Burnettらの手法を用いることによ
り、光軸に関して回転対称な分布が残るが、複屈折の影
響をかなり低減することができる。
【００２９】さて、本願出願人は、一対の立方晶系に属
する結晶材料で形成された結晶透過部材（例えば蛍石レ
ンズ）の光軸と結晶軸［１００］（または該結晶軸［１
００］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させ、且つ光
軸を中心として一対の結晶透過部材を約４５度だけ相対
的に回転させて、複屈折の影響を低減する第１の手法を
提案した。ここで、結晶軸［１００］と光学的に等価な
結晶軸とは、結晶軸［０１０］，［００１］である。
【００３０】図３は、上記第１の手法を説明する図であ
って、光線の入射角（光線と光軸とのなす角度）に対す
る複屈折率の分布を示している。本発明の手法では、一
方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は図３（ａ）に
示すようになり、他方の蛍石レンズにおける複屈折率の
分布は図３（ｂ）に示すようになる。その結果、一対の
蛍石レンズ全体における複屈折率の分布は、図３（ｃ）
に示すようになる。
【００３１】図３（ａ）および（ｂ）を参照すると、第
１の手法では、光軸と一致している結晶軸［１００］に
対応する領域は、比較的大きな屈折率を有する複屈折の
ない領域となる。また、結晶軸［１１１］，［１−１
１］，［−１１−１］，［１１−１］に対応する領域
は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域とな
る。さらに、結晶軸［１０１］，［１０−１］，［１１
０］，［１−１０］に対応する領域は、周方向の偏光に
対する屈折率が比較的大きく径方向の偏光に対する屈折
率が比較的小さい複屈折領域となる。このように、個々
の蛍石レンズでは、光軸から４５度（結晶軸［１００］
と結晶軸［１０１］とのなす角度）の領域において、複
屈折率の影響を最大に受けることがわかる。
【００３２】一方、図３（ｃ）を参照すると、一対の蛍
石レンズを４５度だけ相対的に回転させることにより、
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸
［１０１］，［１０−１］，［１１０］，［１−１０］
の影響がかなり薄められ、光軸から４５度の領域におい
て径方向の偏光に対する屈折率よりも周方向の偏光に対
する屈折率が大きい複屈折領域が残ることになる。換言
すれば、本発明の手法を用いることにより、光軸に関し
て回転対称な分布が残るが、複屈折の影響をかなり低減
することができる。
【００３３】なお、第１の手法において、一方の蛍石レ
ンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約４５度
だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび
他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けら
れる所定の結晶軸（たとえば結晶軸［０１０］，［００
１］，［０１１］または［０１−１］）同士の光軸を中
心とした相対的な角度が約４５度であることを意味す
る。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結
晶軸［０１０］と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸
［０１０］との光軸を中心とした相対的な角度が約４５
度であることを意味する。
【００３４】また、図３（ａ）および図３（ｂ）からも
明らかな通り、結晶軸［１００］を光軸とする場合に
は、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が９
０度の周期で現れる。したがって、本発明の手法におい
て、光軸を中心として約４５度だけ相対的に回転させる
ということは、光軸を中心として約４５度＋（ｎ×９０
度）だけ相対的に回転させること、すなわち４５度、１
３５度、２２５度、または３１５度・・・だけ相対的に
回転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数で
ある）。
【００３５】一方、Burnettらの手法において、一方の
蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約
６０度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズ
および他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に
向けられる所定の結晶軸（たとえば結晶軸［−１１
１］、［１１−１］、または［１−１１］）同士の光軸
を中心とした相対的な角度が約６０度であることを意味
する。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける
結晶軸［−１１１］と、他方の蛍石レンズにおける結晶
軸［−１１１］との光軸を中心とした相対的な角度が約
６０度であることを意味する。
【００３６】また、図２（ａ）および図２（ｂ）からも
明らかな通り、結晶軸［１１１］を光軸とする場合に
は、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が１
２０度の周期で現れる。したがって、Burnettらの手法
において、光軸を中心として約６０度だけ相対的に回転
させるということは、光軸を中心として約６０度＋（ｎ
×１２０度）だけ相対的に回転させること、すなわち６
０度、１８０度、または３００度・・・だけ相対的に回
転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数であ
る）。
【００３７】また、本願出願人は、一対の立方晶系に属
する結晶材料で形成された結晶透過部材（例えば蛍石レ
ンズ）の光軸と結晶軸［１１０］（または該結晶軸［１
１０］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させ、且つ光
軸を中心として一対の結晶透過部材を約９０度だけ相対
的に回転させて、複屈折の影響を低減する第２の手法を
提案した。ここで、結晶軸［１１０］と光学的に等価な
結晶軸とは、結晶軸［−１１０］，［１０１］，［‐１
０１］，［０１１］，［０１−１］である。
【００３８】図４は、上記第２の手法を説明する図であ
って、光線の入射角に対する複屈折率の分布を示してい
る。第２の手法では、一方の蛍石レンズにおける複屈折
率の分布は図４（ａ）に示すようになり、他方の蛍石レ
ンズにおける複屈折率の分布は図４（ｂ）に示すように
なる。その結果、一対の蛍石レンズ全体における複屈折
率の分布は、図４（ｃ）に示すようになる。
【００３９】図４（ａ）および（ｂ）を参照すると、第
２の手法では、光軸と一致している結晶軸［１１０］に
対応する領域は、一方の方向の偏光に対する屈折率が比
較的大きく他方の方向（一方の方向に直交する方向）の
偏光に対する屈折率が比較的小さい複屈折領域となる。
結晶軸［１００］，［０１０］に対応する領域は、比較
的大きな屈折率を有する複屈折のない領域となる。さら
に、結晶軸［１１１］，［１１−１］に対応する領域
は、比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域とな
る。
【００４０】一方、図４（ｃ）を参照すると、一対の蛍
石レンズを９０度だけ相対的に回転させることにより、
一対の蛍石レンズ全体では、複屈折が最大である結晶軸
［１１０］の影響がほとんどなく、光軸付近は中間的な
屈折率を有する複屈折のない領域となる。すなわち、本
発明において提案する第２手法を用いることにより、複
屈折の影響を実質的に受けることなく、良好な結像性能
を確保することができる。
【００４１】なお、第２の手法において、一方の蛍石レ
ンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約９０度
だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび
他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けら
れる所定の結晶軸（たとえば結晶軸［００１］、［−１
１１］、［−１１０］、または［１−１１］）同士の光
軸を中心とした相対的な角度が約９０度であることを意
味する。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおけ
る結晶軸［００１］と、他方の蛍石レンズにおける結晶
軸［００１］との光軸を中心とした相対的な角度が約９
０度であることを意味する。
【００４２】また、図４（ａ）および図４（ｂ）からも
明らかな通り、結晶軸［１１０］を光軸とする場合に
は、光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が１
８０度の周期で現れる。したがって、本発明において提
案する第２手法において、光軸を中心として約９０度だ
け相対的に回転させるということは、光軸を中心として
ほぼ９０度＋（ｎ×１８０度）だけ相対的に回転させる
こと、すなわち９０度、２７０度・・・だけ相対的に回
転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数であ
る）。
【００４３】上述の説明の通り、一対の立方晶系に属す
る結晶材料で形成された結晶透過部材の光軸と結晶軸
［１１１］とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の
蛍石レンズを６０度だけ相対的に回転させることによ
り、あるいは一対の立方晶系に属する結晶材料で形成さ
れた結晶透過部材の光軸と結晶軸［１００］とを一致さ
せ、且つ光軸を中心として一対の立方晶系に属する結晶
材料で形成された結晶透過部材を４５度だけ相対的に回
転させることにより、あるいは一対の立方晶系に属する
結晶材料で形成された結晶透過部材の光軸と結晶軸［１
１０］とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の立方
晶系に属する結晶材料で形成された結晶透過部材を９０
度だけ相対的に回転させることにより、複屈折の影響を
かなり低減することができる。
【００４４】ここで、一対の立方晶系に属する結晶材料
で形成された結晶透過部材の光軸と結晶軸［１１１］と
を一致させて６０度相対回転させたときに残存する回転
対称な分布と、一対の立方晶系に属する結晶材料で形成
された結晶透過部材の光軸と結晶軸［１００］とを一致
させて４５度相対回転させたときに残存する回転対称な
分布とは逆向きである。換言すれば、光軸と結晶軸［１
１１］とを一致させて６０度相対回転させた一対の立方
晶系に属する結晶材料で形成された結晶透過部材（以
下、「結晶軸［１１１］の結晶透過部材ペア」という）
における進相軸と、結晶軸［１００］とを一致させて４
５度相対回転させた一対の立方晶系に属する結晶材料で
形成された結晶透過部材（以下、「結晶軸［１００］の
結晶透過部材ペア」という）における進相軸とは直交す
る。
【００４５】さらに別の表現をすれば、結晶軸［１０
０］の結晶透過部材ペアでは径方向に進相軸がある複屈
折分布が残り、結晶軸［１１１］の結晶透過部材ペアで
は周方向に進相軸がある複屈折分布が残る。なお、試料
に複屈折が存在する場合、屈折率の差により当該試料を
通過する振動面（偏光面）の直交した２つの直線偏光の
光の位相が変化する。すなわち一方の偏光に対して他方
の偏光の位相が進んだり遅れたりすることになるが、位
相が進む方の偏光方向を進相軸と呼び、位相が遅れる方
の偏光方向を遅相軸と呼ぶ。
【００４６】こうして、一対の結晶透過部材の光軸と結
晶軸［１１１］とを一致させて６０度相対回転させた結
晶軸［１１１］の結晶透過部材ペアと、一対の結晶透過
部材の光軸と結晶軸［１００］とを一致させて４５度相
対回転させた結晶軸［１００］の結晶透過部材ペアとの
組み合わせにより、複屈折の影響をさらに良好に低減す
ることができることがわかる。
【００４７】さて、立方晶系に属する結晶材料を透過部
材の光学材料として用いる場合には、その内部応力に起
因する歪（複屈折）が、この透過材料で構成された投影
光学系の結像性能を悪化させる恐れがある。特に、結晶
軸［１１１］とは異なる結晶軸を光軸と一致させた透過
部材を用いる場合には、その内部応力による歪（複屈
折）が顕著に表れることが明らかになった。
【００４８】図５は、結晶軸［１００］の結晶透過部材
の位相マップを示す図であり、図５の紙面内方向が結晶
軸［１００］の結晶透過部材の光軸直交面内方向と対応
している。この図５において、円の大きさが歪（複屈
折）の大きさを示し、弦が進相軸の方位を示している。
【００４９】図５の位相マップを参照すると、結晶軸
［１００］を有する結晶透過部材では、最外周における
歪（複屈折）が際立って大きいことがわかる。なお、不
図示ではあるが、結晶軸［１１０］の結晶透過部材にお
いても、最外周における歪（複屈折）が際立って大き
い。
【００５０】そこで、本発明では、結晶透過部材の有効
直径をＥＤとし、結晶透過部材の外径をＬＤとすると
き、結晶透過部材のうちの少なくとも１つが、 （１） ０．３ ＜ ＥＤ／ＬＤ ＜ ０．９５ を満足するようにした。
【００５１】なお、結晶透過部材の有効直径ＥＤとは、
当該結晶透過部材を通過する光を考えた際に、この光が
通過する領域の直径のことを指す。また、結晶透過部材
または透過部材の外径とは、これらの結晶透過部材また
は透過部材を保持する際に設けられる部分も含めた外径
を指す。
【００５２】図６および図７を参照して詳細に説明す
る。なお、以下の説明においては、結晶透過部材が所定
の屈折力を有するレンズである場合について説明する。
図６（ａ）は、レンズ１０を光軸ＡＸ方向から見た上面
図であり、図６（ｂ）は、レンズ１０のメリジオナル断
面（光軸ＡＸを含む断面）図である。図６（ａ）および
（ｂ）に示すレンズ１０は、図示無き保持部材によって
レンズ面以外の箇所で保持されかつ締結されるために、
レンズ１０の外周部に設けられた隆起部１１を有する。
図６（ｂ）に示す通り、この隆起部１１は互いに平行な
面１１ａおよび１１ｂを有し、これらの面１１ａおよび
１１ｂが保持部材により締結されることによりレンズ１
０が保持される。
【００５３】図６（ａ）にはレンズ１０における通過光
束が占める領域ＣＡをハッチングで示してあり、この領
域ＣＡの直径が有効直径ＥＤとなる。なお、領域ＣＡが
円形状でない場合には円形状でない領域ＣＡの外接円を
考え、この外接円の直径を有効直径ＥＤとみなす。そし
て、レンズ１０の外径ＬＤは、隆起部１１の直径とな
る。
【００５４】また、レンズ１２を光軸ＡＸ方向から見た
上面図である図７に示すように、レンズ１２がレンズ全
周にわたる隆起部ではなく、レンズ外周部にほぼ等角に
配置された複数の隆起部１３Ａ〜１３Ｃを有する場合に
は、複数の隆起部１３Ａ〜１３Ｃの外接円ＣＣを考え、
この外接円の直径を外径ＬＤとみなす。
【００５５】このようなレンズ外周部の隆起部を保持す
る構造に関しては、たとえば本願出願人による特開２０
０１−７４９９１号公報、特開２００１−７６９９２号
公報、特開２００１−２８４２２６号公報、および特開
２００２−１０７５９５号などに開示されている。
【００５６】なお、レンズの周囲を保持環などで保持す
る手法を採用する場合には、このレンズ自体の直径が外
径ＬＤとなる。また、光軸直交断面におけるレンズ形状
が円形でない場合には、レンズ外形の外接円を考え、こ
の外接円の直径を外径ＬＤとする。
【００５７】上記条件式（１）の上限を超える場合に
は、歪（複屈折）が際立って大きな領域を光が透過する
ことになるため、この歪（複屈折）に起因する投影光学
系の結像性能の悪化が著しくなるため好ましくない。な
お、投影光学系の結像性能をさらに向上させるために
は、上記条件式（１）の上限を０．９に設定することが
好ましい。
【００５８】上記条件式（１）の下限を下回る場合に
は、投影光学系の結像性能は向上するが、必要とされる
有効径を確保するための結晶透過部材の外径が大きくな
りすぎ、結晶透過部材を形成する際のコスト上昇を招く
か、或いは結晶透過部材の入手が不可能となるため好ま
しくない。なお、結晶透過部材のコストをさらに下げる
ためには、上記条件式（１）の下限を０．４に設定する
ことが好ましい。
【００５９】また、立方晶系に属する結晶材料で形成さ
れる結晶透過部材では、この結晶透過部材を保持する際
に、保持部において割れ等の欠陥が生じやすいため、上
記条件式（１）で規定するように有効直径に対して外径
を大きく確保した場合においては、結晶透過部材の最外
周における縁厚（最外周における結晶透過部材の光軸方
向の厚み）を５ｍｍ以上となるように確保することが好
ましい。
【００６０】たとえば図８に示すように、レンズ１４の
外周部に隆起部１５（全周にわたる１つの隆起部または
複数の隆起部）が設けられている場合には、レンズ１４
の２つのレンズ面１４ａおよび１４ｂの仮想的な延長面
１６ａおよび１６ｂを考え、外径ＬＤの位置における延
長面１６ａおよび１６ｂ同士の光軸ＡＸ方向の距離を縁
厚ＥＴとする。
【００６１】特に図８に示したようにレンズ外周部に隆
起部１５を設けるような場合では、レンズ外周部を研削
することにより、隆起部１５とレンズ１４とを一体的に
形成することが多い。このとき、隆起部１５での割れを
防止するために、隆起部１５とレンズ１４との間の角を
丸めるＲ加工を施すことが好ましいが、縁厚ＥＴが５ｍ
ｍを下回って小さすぎる場合には、このようなＲ加工を
施すことができないか、隆起部１５自体の光軸ＡＸ方向
の厚み（互いに平行な面１５ａおよび１５ｂ間の距離）
を十分に確保できなくなるため、保持する際に隆起部１
５での割れが生じやすい。
【００６２】なお、レンズの外周部を保持環などで保持
する手法を採用する場合においても、保持環で保持され
る箇所（レンズ外周部）の光軸ＡＸ方向の厚みが薄くな
りすぎるため、保持環による保持によってレンズに割れ
が生じやすくなる。
【００６３】さて、上述の第１の手法や第２の手法のよ
うに、結晶軸［１１１］以外の結晶軸と光軸とを一致さ
せて複屈折の影響を低減させようとする場合、たとえば
結晶軸［１００］や結晶軸［１１０］と光軸とが一致し
た結晶透過部材を用いる場合では、結晶透過材料の口径
に比例して複屈折量が大きくなるため、投影光学系の中
で比較的小さな口径を有する透過部材に適用することが
好ましい。
【００６４】すなわち、その光軸と結晶軸［１００］と
がほぼ一致するように形成された蛍石部材を含む投影光
学系を考える場合、投影光学系中に含まれる全ての透過
部材のうち、最大の外径を有する透過部材の外径をＸＤ
とし、蛍石部材のうち、最大の外径を有する蛍石部材の
外径をＤ１とするとき、 （２） ０．１ ＜ Ｄ１／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することが好ましい。
【００６５】上記条件式（２）の上限を超える場合、結
晶軸［１００］を光軸とした蛍石部材に起因する複屈折
が投影光学系の結像性能へ与える悪影響が大きくなりす
ぎるため、好ましくない。また、条件式（２）の下限を
下回る場合には、結晶軸［１００］を光軸とした蛍石部
材による複屈折の影響の低減効果が低くなりすぎるため
好ましくない。そして、条件式（２）の下限を下回る場
合には、結晶軸［１００］を光軸とした蛍石部材を通過
する光のエネルギーが集中し過ぎて、照射変動（光照射
による結像性能の変動）が生ずるため好ましくない。
【００６６】また、その光軸と結晶軸［１１０］とがほ
ぼ一致するように形成された蛍石部材を含む投影光学系
を考える場合、前記投影光学系中に含まれる全ての透過
部材のうち、最大の外径を有する透過部材の外径をＸＤ
とし、蛍石部材のうち、最大の外径を有する蛍石部材の
外径をＤ２とするとき、 （３） ０．１ ＜ Ｄ２／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することが好ましい。
【００６７】上記条件式（３）の上限を超える場合、結
晶軸［１１０］を光軸とした蛍石部材に起因する複屈折
が投影光学系の結像性能へ与える悪影響が大きくなりす
ぎるため、好ましくない。また、条件式（３）の下限を
下回る場合には、結晶軸［１１０］を光軸とした蛍石部
材による複屈折の影響の低減効果が低くなりすぎるため
好ましくない。そして、条件式（３）の下限を下回る場
合には、結晶軸［１１０］を光軸とした蛍石部材を通過
する光のエネルギーが集中し過ぎて、照射変動（光照射
による結像性能の変動）が生ずるため好ましくない。
【００６８】さて、前述したように、立方晶系に属する
結晶材料からなり結晶軸［１１１］以外の結晶軸と光軸
とを一致させた結晶透過部材（たとえばレンズ、平行平
面板など）における固有複屈折は、この結晶透過部材へ
の入射角依存性（入射角に応じて固有複屈折が異なる）
があり、上記結晶透過部材における内部応力に起因する
歪（複屈折）は、この透過部材での位置依存性（透過部
材を通過する光軸直交面内の位置に応じて歪（複屈折）
が異なる）がある。従って、第１面および当該第１面と
光学的に共役な面（第２面も含む）の近傍に位置する結
晶軸［１１１］以外の結晶軸と光軸とを一致させた結晶
透過部材では、固有複屈折による歪（複屈折）と内部応
力による歪（複屈折）との双方を同時に補正することが
困難であり、投影光学系のイメージフィールド（像野）
内における結像性能のばらつきを招きやすい。
【００６９】このため、結晶軸［１１１］以外の結晶軸
を光軸に持つ結晶透過部材は瞳近傍に配置されることが
望ましい。なお、瞳近傍において複屈折量の位置依存性
があったとしても、投影光学系の全イメージフィールド
のどの位置においてもほぼ一様に結像性能に影響するこ
とになるため、他の補正手段によってこの結像性能への
全体的な影響を容易に補正することが可能となる。
【００７０】ここで、結晶軸［１００］とその光軸とが
ほぼ一致するように形成された蛍石部材を含む投影光学
系を考える場合、蛍石部材の総数の７０％以上の数の蛍
石部材は前記投影光学系の瞳位置近傍に配置されること
が好ましい。
【００７１】また、結晶軸［１１０］とその光軸とがほ
ぼ一致するように形成された蛍石部材を含む投影光学系
を考える場合、蛍石部材の総数の７０％以上の数の蛍石
部材は前記投影光学系の瞳位置近傍に配置されることが
好ましい。
【００７２】なお、本発明でいう瞳近傍とは、図９に示
すように、投影光学系の第１面から第２面までの距離を
Lとし、露光領域最外部の主光線が光軸と交わる位置を
瞳位置（図９において×で表示）とするとき、瞳位置か
ら±０．１２Ｌの距離までの範囲を指すものとする。
【００７３】ここで、上記瞳位置近傍に配置される結晶
軸［１００］または結晶軸［１１０］とその光軸とがほ
ぼ一致するように形成された蛍石部材の数が蛍石部材の
総数の７０％未満である場合には、第１面近傍や第１面
と光学的に共役な面の近傍に配置される結晶軸［１１
１］以外の蛍石部材の数が多くなりすぎるため、固有複
屈折と内部応力による歪（複屈折）とを同時に補正する
ことが困難となり、投影光学系のイメージフィールド
（像野）内における結像性能のばらつきを補正すること
が困難となる。
【００７４】ここで、蛍石部材が結晶軸［１００］とそ
の光軸とがほぼ一致するように形成された第１の蛍石部
材と、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するよ
うに形成された第２の蛍石部材とを含む場合には、第１
の蛍石部材と第２の蛍石部材とは結晶軸［１００］とは
異なる結晶軸が光軸を中心として相対的に４５度だけ回
転するように位置決めされることが好ましい。
【００７５】また、蛍石部材が結晶軸［１１０］とその
光軸とがほぼ一致するように形成された第１の蛍石部材
と、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一致するよう
に形成された第２の蛍石部材とを含む場合、第１の蛍石
部材と第２の蛍石部材とは結晶軸［１１０］とは異なる
結晶軸が光軸を中心として相対的に９０度だけ回転する
ように位置決めされることが好ましい。
【００７６】前述の図５に示した通り、結晶軸［１０
０］や結晶軸［１１０］を光軸に持つ結晶透過部材にお
ける内部応力に起因する歪（複屈折）は、結晶透過部材
内で４回対象な分布を示し、その結晶軸方位に依存して
いることがわかる。したがって、上述において説明した
固有複屈折の補正と同様に、結晶軸［１００］を光軸に
持つ蛍石部材では、一対の蛍石の相対的な回転角を光軸
を中心として４５度に設定することで、歪（複屈折）の
分布を回転対称な分布とすることができ、結晶軸［１１
０］を光軸に持つ蛍石部材では、一対の蛍石の相対的な
回転角を光軸を中心として９０度に設定することで、歪
（複屈折）の分布を回転対称な分布とすることができ、
これにより、投影光学系の結像性能の悪化を軽減でき
る。本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明す
る。
【００７７】図１０は、本発明の実施形態にかかる投影
光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。なお、図１０において、投影光学系ＰＬの基準光軸
ＡＸに平行にＺ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内におい
て図１０の紙面に平行にＹ軸を、図１０の紙面に垂直に
Ｘ軸をそれぞれ設定している。
【００７８】図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供
給するための光源１００として、たとえばＦ2 レーザー
光源（発振中心波長１５７．６２４４ｎｍ）を備えてい
る。光源１００から射出された光は、照明光学系ＩＬを
介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲを均一
に照明する。なお、光源１００と照明光学系ＩＬとの間
の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源
１００から照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部
材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリ
ウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、
あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００７９】レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介し
て、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に
保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが
形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿っ
て長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状
（スリット状）のパターン領域が照明される。レチクル
ステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、
レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移
動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用
いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御される
ように構成されている。
【００８０】レチクルＲに形成されたパターンからの光
は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハ
Ｗ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウ
ェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハス
テージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されてい
る。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学
的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長
辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の露光
領域にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳ
は、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すな
わちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、そ
の位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦに
よって計測され且つ位置制御されるように構成されてい
る。
【００８１】図１１は、ウェハ上に形成される矩形状の
露光領域（すなわち実効露光領域）と基準光軸との位置
関係を示す図である。本実施形態の各実施例では、図１
１に示すように、基準光軸ＡＸを中心とした半径Ｂを有
する円形状の領域（イメージサークル）ＩＦ内におい
て、基準光軸ＡＸから−Ｙ方向に軸外し量Ａだけ離れた
位置に所望の大きさを有する矩形状の実効露光領域ＥＲ
が設定されている。ここで、実効露光領域ＥＲのＸ方向
の長さはＬＸであり、そのＹ方向の長さはＬＹである。
【００８２】換言すると、各実施例では、基準光軸ＡＸ
から−Ｙ方向に軸外し量Ａだけ離れた位置に所望の大き
さを有する矩形状の実効露光領域ＥＲが設定され、基準
光軸ＡＸを中心として実効露光領域ＥＲを包括するよう
に円形状のイメージサークルＩＦの半径Ｂが規定されて
いる。したがって、図示を省略したが、これに対応し
て、レチクルＲ上では、基準光軸ＡＸから−Ｙ方向に軸
外し量Ａに対応する距離だけ離れた位置に実効露光領域
ＥＲに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明
領域（すなわち実効照明領域）が形成されていることに
なる。
【００８３】また、図示の露光装置では、投影光学系Ｐ
Ｌを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置され
た光学部材（各実施例ではレンズＬ１１）と最もウェハ
側に配置された光学部材（各実施例ではレンズＬ３１
３）との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つよ
うに構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウム
ガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、ある
いはほぼ真空状態に保持されている。
【００８４】さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬ
との間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステ
ージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレ
チクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不
図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが
充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されて
いる。
【００８５】また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の
狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなど
が配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷ
Ｓなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒
素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されている
か、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このよう
に、光源１００からウェハＷまでの光路の全体に亘っ
て、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形
成されている。
【００８６】上述したように、投影光学系ＰＬによって
規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の
露光領域（すなわち実効露光領域ＥＲ）は、Ｙ方向に沿
って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系お
よび干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲ
およびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光
領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿って
レチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとを、ひい
てはレチクルＲとウェハＷとを同じ方向へ（すなわち同
じ向きへ）同期的に移動（走査）させることにより、ウ
ェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェ
ハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対
してレチクルパターンが走査露光される。
【００８７】本実施形態の実施例において、投影光学系
ＰＬは、第１面に配置されたレチクルＲのパターンの第
１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系Ｇ１
と、凹面反射鏡ＣＭと２つの負レンズとから構成されて
第１中間像とほぼ等倍の第２中間像（第１中間像のほぼ
等倍像であってレチクルパターンの２次像）を形成する
ための第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像からの光に基
づいて第２面に配置されたウェハＷ上にレチクルパター
ンの最終像（レチクルパターンの縮小像）を形成するた
めの屈折型の第３結像光学系Ｇ３とを備えている。
【００８８】なお、実施例において、第１結像光学系Ｇ
１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中において第１中
間像の形成位置の近傍には、第１結像光学系Ｇ１からの
光を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向するための第１
光路折り曲げ鏡Ｍ１が配置されている。また、第２結像
光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中におい
て第２中間像の形成位置の近傍には、第２結像光学系Ｇ
２からの光を第３結像光学系Ｇ３に向かって偏向するた
めの第２光路折り曲げ鏡Ｍ２が配置されている。
【００８９】また、実施例において、第１結像光学系Ｇ
１は直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第３結像光学系
Ｇ３は直線状に延びた光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１と
光軸ＡＸ３とは共通の単一光軸である基準光軸ＡＸと一
致するように設定されている。なお、基準光軸ＡＸは、
重力方向（すなわち鉛直方向）に沿って位置決めされて
いる。その結果、レチクルＲおよびウェハＷは、重力方
向と直交する面すなわち水平面に沿って互いに平行に配
置されている。加えて、第１結像光学系Ｇ１を構成する
すべてのレンズおよび第３結像光学系Ｇ３を構成するす
べてのレンズも、基準光軸ＡＸ上において水平面に沿っ
て配置されている。
【００９０】一方、第２結像光学系Ｇ２も直線状に延び
た光軸ＡＸ２を有し、この光軸ＡＸ２は基準光軸ＡＸと
直交するように設定されている。さらに、第１光路折り
曲げ鏡Ｍ１および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２はともに平面
状の反射面を有し、２つの反射面を有する１つの光学部
材（１つの光路折り曲げ鏡）として一体的に構成されて
いる。この２つの反射面の交線（厳密にはその仮想延長
面の交線）が第１結像光学系Ｇ１のＡＸ１、第２結像光
学系Ｇ２のＡＸ２、および第３結像光学系Ｇ３のＡＸ３
と一点で交わるように設定されている。実施例では第１
光路折り曲げ鏡Ｍ１および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２がと
もに表面反射鏡として構成されている。
【００９１】実施例において、投影光学系ＰＬを構成す
るすべての屈折光学部材（レンズ成分）には蛍石（Ｃａ
Ｆ2 結晶）を使用している。また、露光光であるＦ2 レ
ーザー光の発振中心波長は１５７．６２４４ｎｍであ
り、１５７．６２４４ｎｍ付近においてＣａＦ2 の屈折
率は、＋１ｐｍの波長変化あたり−２．６×１０-6の割
合で変化し、−１ｐｍの波長変化あたり＋２．６×１０
-6の割合で変化する。
【００９２】換言すると、１５７．６２４４ｎｍ付近に
おいて、ＣａＦ2 の屈折率の分散（ｄｎ／ｄλ）は、
２．６×１０-6／ｐｍである。したがって、実施例にお
いて、中心波長１５７．６２４４ｎｍに対するＣａＦ 2
の屈折率は１．５５９３０６６６であり、１５７．６２
４４ｎｍ＋１ｐｍ＝１５７．６２５４ｎｍに対するＣａ
Ｆ2 の屈折率は１．５５９３０４０６であり、１５７．
６２４４ｎｍ−１ｐｍ＝１５７．６２３４ｎｍに対する
ＣａＦ2 の屈折率は１．５５９３０９２６である。
【００９３】また、実施例において、非球面は、光軸に
垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平
面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿っ
た距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径をｒとし、円
錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣnとしたとき、
以下の数式（ａ）で表される。実施例において、非球面
形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付
している。
【００９４】
【数１】 ｚ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2 ／ｒ2 ｝1/2 ］ ＋Ｃ4 ・ｙ4 ＋Ｃ6 ・ｙ6 ＋Ｃ8 ・ｙ8 ＋Ｃ10・ｙ10 ＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14 （ａ） 図１２は、本実施形態の実施例にかかる投影光学系のレ
ンズ構成を示す図である。図１２を参照すると、実施例
にかかる投影光学系ＰＬにおいて第１結像光学系Ｇ１
は、レチクル側から順に、両凸レンズＬ１１と、ウェハ
側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１
２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
１３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ１４と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズＬ１６と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ１７と、レチクル側に凹面を向け
た正メニスカスレンズＬ１８と、両凸レンズＬ１９と、
ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレン
ズＬ１１０とから構成されている。
【００９５】また、第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往
路に沿ってレチクル側（すなわち入射側）から順に、レ
チクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレン
ズＬ２１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレ
ンズＬ２２と、凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。
【００９６】さらに、第３結像光学系Ｇ３は、光の進行
方向に沿ってレチクル側から順に、レチクル側に凹面を
向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２
と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカス
レンズＬ３３と、両凹レンズＬ３４と、レチクル側に非
球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３５と、
ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレン
ズＬ３６と、開口絞りＡＳと、両凸レンズＬ３７と、レ
チクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３８と、
両凸レンズＬ３９と、レチクル側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ３１０と、ウェハ側に非球面形状の凹面
を向けた正メニスカスレンズＬ３１１と、レチクル側に
凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１２と、ウェハ側
に平面を向けた平凸レンズＬ３１３とから構成されてい
る。
【００９７】次の表（１）に、実施例にかかる投影光学
系ＰＬの諸元の値を掲げる。表（１）において、λは露
光光の中心波長を、βは投影倍率（全系の結像倍率）
を、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、ＢはウェハＷ上
でのイメージサークルＩＦの半径を、Ａは実効露光領域
ＥＲの軸外し量を、ＬＸは実効露光領域ＥＲのＸ方向に
沿った寸法（長辺の寸法）を、ＬＹは実効露光領域ＥＲ
のＹ方向に沿った寸法（短辺の寸法）をそれぞれ表して
いる。
【００９８】また、面番号は物体面（第１面）であるレ
チクル面から像面（第２面）であるウェハ面への光線の
進行する方向に沿ったレチクル側からの面の順序を、ｒ
は各面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径：ｍ
ｍ）を、ｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）
を、（Ｃ・Ｄ）は各蛍石レンズにおいてその光軸と一致
する結晶軸Ｃおよびその他の特定結晶軸の角度位置Ｄ
を、ＥＤは各面の有効直径（ｍｍ）を、ＬＤは各面の外
径（ｍｍ）を、ＥＴは各レンズの縁厚を、ｎは中心波長
に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００９９】なお、面間隔ｄは、反射される度にその符
号を変えるものとする。したがって、面間隔ｄの符号
は、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面から凹面反射鏡Ｃ
Ｍまでの光路中および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面
から像面までの光路中では負とし、その他の光路中では
正としている。そして、第１結像光学系Ｇ１では、レチ
クル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、凹面の曲率
半径を負としている。一方、第３結像光学系Ｇ３では、
レチクル側に向かって凹面の曲率半径を正とし、凸面の
曲率半径を負としている。さらに、第２結像光学系Ｇ２
では、光の進行往路に沿ってレチクル側（すなわち入射
側）に向かって凹面の曲率半径を正とし、凸面の曲率半
径を負としている。
【０１００】また、角度位置Ｄは、結晶軸Ｃが結晶軸
［１１１］であるとき、たとえば結晶軸［−１１１］の
基準方位に対する角度であり、結晶軸Ｃが結晶軸［１０
０］であるとき、たとえば結晶軸［０１０］の基準方位
に対する角度である。ここで、基準方位とは、たとえば
レチクル面において光軸ＡＸ１を通るように任意に設定
された方位に対して光学的に対応するように定義される
ものである。具体的には、レチクル面において＋Ｙ方向
に基準方位を設定した場合、第１結像光学系Ｇ１におけ
る基準方位は＋Ｙ方向であり、第２結像光学系Ｇ２にお
ける基準方位は＋Ｚ方向（レチクル面における＋Ｙ方向
に光学的に対応する方向）であり、第３結像光学系Ｇ３
における基準方位は−Ｙ方向（レチクル面における＋Ｙ
方向に光学的に対応する方向）である。
【０１０１】したがって、たとえば（Ｃ・Ｄ）＝（１０
０・０）は、光軸と結晶軸［１００］とが一致する蛍石
レンズにおいて、その結晶軸［０１０］が基準方位に沿
って配置されていることを意味する。また、（Ｃ・Ｄ）
＝（１００・４５）は、光軸と結晶軸［１００］とが一
致する蛍石レンズにおいて、その結晶軸［０１０］が基
準方位に対して４５度をなすように配置されていること
を意味する。すなわち、（Ｃ・Ｄ）＝（１００・０）の
蛍石レンズと（Ｃ・Ｄ）＝（１００・４５）の蛍石レン
ズとは、結晶軸［１００］のレンズペアを構成している
ことになる。
【０１０２】また、たとえば（Ｃ・Ｄ）＝（１１１・
０）は、光軸と結晶軸［１１１］とが一致する蛍石レン
ズにおいて、その結晶軸［−１１１］が基準方位に沿っ
て配置されていることを意味する。また、（Ｃ・Ｄ）＝
（１１１・６０）は、光軸と結晶軸［１１１］とが一致
する蛍石レンズにおいて、その結晶軸［−１１１］が基
準方位に対して６０度をなすように配置されていること
を意味する。すなわち、（Ｃ・Ｄ）＝（１１１・０）の
蛍石レンズと（Ｃ・Ｄ）＝（１１１・６０）の蛍石レン
ズとは、結晶軸［１１１］のレンズペアを構成している
ことになる。
【０１０３】なお、上述の角度位置Ｄの説明において、
基準方位の設定はすべてのレンズに対して共通である必
要はなく、たとえば各レンズペアの単位で共通であれば
よい。また、基準方位に対する角度計測の対象となる特
定結晶軸は、結晶軸［１００］のレンズペアの場合に結
晶軸［０１０］に限定されることなく、結晶軸［１１
１］のレンズペアの場合に結晶軸［−１１１］に限定さ
れることなく、たとえば各レンズペアの単位で適当に設
定可能である。なお、表（１）における表記は、以降の
表（２）においても同様である。
【０１０４】
【表１】 （主要諸元） λ＝１５７．６２４４ｎｍ β＝−０．２５ ＮＡ＝０．８５ Ｂ＝１４．４ｍｍ Ａ＝３ｍｍ ＬＸ＝２５ｍｍ ＬＹ＝４ｍｍ （光学部材諸元） 面番号 ｒ ｄ (Ｃ・Ｄ) ＥＤ ＬＤ ＥＴ ｎ (レチクル面)103.3533 1 374.9539 27.7555 (100・45) 163.8 190.0 7.3 1.559307 (L11) 2 -511.3218 2.0000 165.0 3 129.8511 41.0924 (100・0) 164.3 191.3 10.8 1.559307 (L12) 4* 611.8828 20.1917 154.3 5 93.6033 29.7405 (100・45) 128.2 153.2 14.9 1.559307 (L13) 6 121.8341 16.0140 110.0 7 83.6739 21.7064 (111・0) 92.3 117.3 17.3 1.559307 (L14) 8 86.7924 42.9146 73.8 9 -112.0225 15.4381 (100・0) 71.1 111.8 19.2 1.559307 (L15) 10 -183.1783 9.7278 86.8 11 -103.9725 24.6160 (111・0) 92.2 133.7 10.3 1.559307 (L16) 12 -79.4102 26.3046 108.7 13* -166.4447 35.1025 (111・60) 137.8 179.4 17.3 1.559307 (L17) 14 -112.7568 1.0007 154.4 15 -230.1701 28.4723 (111・60) 161.5 193.4 7.1 1.559307 (L18) 16 -132.8952 1.0000 168.4 17 268.5193 29.4927 (100・45) 167.1 192.1 5.7 1.559307 (L19) 18 -678.1883 1.0000 164.3 19 155.2435 26.5993 (100・45) 150.3 176.9 11.6 1.559307 (L110) 20* 454.2151 61.5885 139.9 21 ∞ -238.9300 (M1) 22* 140.0521 -22.7399 (111・60) 124.5 187.0 47.5 1.559307 (L21) 23 760.9298 -44.1777 146.1 24 109.3587 -16.0831 (111・0) 159.6 234.4 36.0 1.559307 (L22) 25 269.5002 -22.7995 207.8 26 159.8269 22.7995 213.7 (CM) 27 269.5002 16.0831 (111・0) 209.4 234.4 36.0 1.559307 (L22) 28 109.3587 44.1777 168.2 29 760.9298 22.7399 (111・60) 162.0 187.0 47.5 1.559307 (L21) 30* 140.0521 238.9300 143.2 31 ∞ -67.1481 (M2) 32 2064.4076 -20.4539 (100・0) 154.9 185.0 6.1 1.559307 (L31) 33 264.1465 -1.1114 160.0 34 -236.9696 -36.6315 (111・0) 174.4 199.4 6.5 1.559307 (L32) 35 548.0272 -14.7708 174.4 36 -261.5738 -23.7365 (111・60) 167.9 199.5 13.1 1.559307 (L33) 37* -844.5946-108.7700 162.5 38 192.9421 -16.1495 (111・0) 127.7 153.7 47.4 1.559307 (L34) 39 -139.0423 -71.8678 128.7 40* 1250.0000 -43.1622 (100・45) 165.7 205.1 21.9 1.559307 (L35) 41 185.8787 -1.0000 180.1 42 -206.0962 -27.6761 (111・0) 195.0 228.8 13.6 1.559307 (L36) 43* -429.3688 -30.3562 191.8 44 ∞ -4.0000 196.8 (AS) 45 -1246.9477 -40.5346 (111・60) 199.6 227.5 6.2 1.559307 (L37) 46 229.5046 -19.2328 202.5 47 153.1781 -18.0000 (100・0) 201.4 238.1 22.1 1.559307 (L38) 48 200.0000 -1.0000 213.1 49 -1605.7826 -25.8430 (111・0) 215.0 240.0 7.1 1.559307 (L39) 50 497.7325 -1.0000 214.9 51 -232.1186 -31.8757 (111・0) 204.9 229.9 8.3 1.559307 (L310) 52 -993.7015 -1.0000 198.1 53 -142.9632 -44.5398 (100・45) 178.7 203.7 9.2 1.559307 (L311) 54* -3039.5137 -3.0947 162.7 55 -139.2455 -27.2564 (111・60) 134.5 159.5 8.2 1.559307 (L312) 56 -553.1425 -4.2798 116.2 57 -1957.7823 -37.0461 (100・0) 110.3 135.3 35.9 1.559307 (L313) 58 ∞ -11.0000 63.6 (ウェハ面) （非球面データ） ４面 κ＝０ Ｃ4 ＝ ４．２１６６６×１０-8 Ｃ6 ＝−１．０１８８８×１０-12 Ｃ8 ＝ ５．２９０７２×１０-17 Ｃ10＝−３．３９５７０×１０-21 Ｃ12＝ １．３２１３４×１０-26 Ｃ14＝ ７．９３７８０×１０-30 １３面 κ＝０ Ｃ4 ＝ ４．１８４２０×１０-8 Ｃ6 ＝−４．００７９５×１０-12 Ｃ8 ＝−２．４７０５５×１０-16 Ｃ10＝ ４．９０９７６×１０-20 Ｃ12＝−３．５１０４６×１０-24 Ｃ14＝ １．０２９６８×１０-28 ２０面 κ＝０ Ｃ4 ＝ ６．３７２１２×１０-8 Ｃ6 ＝−１．２２３４３×１０-12 Ｃ8 ＝ ３．９００７７×１０-17 Ｃ10＝ ２．０４６１８×１０-21 Ｃ12＝−５．１１３３５×１０-25 Ｃ14＝ ３．７６８８４×１０-29 ２２面および３０面（同一面） κ＝０ Ｃ4 ＝−６．６９４２３×１０-8 Ｃ6 ＝−１．７７１３４×１０-14 Ｃ8 ＝ ２．８５９０６×１０-17 Ｃ10＝ ８．８６０６８×１０-21 Ｃ12＝ １．４２１９１×１０-26 Ｃ14＝ ６．３５２４２×１０-29 ３７面 κ＝０ Ｃ4 ＝−２．３４８５４×１０-8 Ｃ6 ＝−３．６０５４２×１０-13 Ｃ8 ＝−１．４５７５２×１０-17 Ｃ10＝−１．３３６９９×１０-21 Ｃ12＝ １．９４３５０×１０-26 Ｃ14＝−１．２１６９０×１０-29 ４０面 κ＝０ Ｃ4 ＝ ５．３９３０２×１０-8 Ｃ6 ＝−７．５８４６８×１０-13 Ｃ8 ＝−１．４７１９６×１０-17 Ｃ10＝−１．３２０１７×１０-21 Ｃ12＝ ０ Ｃ14＝ ０ ４３面 κ＝０ Ｃ4 ＝−２．３６６５９×１０-8 Ｃ6 ＝−４．３４７０５×１０-13 Ｃ8 ＝ ２．１６３１８×１０-18 Ｃ10＝ ９．１１３２６×１０-22 Ｃ12＝−１．９５０２０×１０-26 Ｃ14＝ ０ ５４面 κ＝０ Ｃ4 ＝−３．７８０６６×１０-8 Ｃ6 ＝−３．０３０３８×１０-13 Ｃ8 ＝ ３．３８９３６×１０-17 Ｃ10＝−６．４１４９４×１０-21 Ｃ12＝ ４．１４１０１×１０-25 Ｃ14＝−１．４０１２９×１０-29 図１３は、上記実施例における横収差を示す図である。
収差図において、Ｙは像高を、実線は中心波長１５７．
６２４４ｎｍを、破線は１５７．６２４４ｎｍ＋１ｐｍ
＝１５７．６２５４ｎｍを、一点鎖線は１５７．６２４
４ｎｍ−１ｐｍ＝１５７．６２３４ｎｍをそれぞれ示し
ている。図１３の収差図から明らかなように、本実施例
では、比較的大きな像側開口数（ＮＡ＝０．８５）およ
び投影視野（有効直径＝２８．８ｍｍ）を確保している
にもかかわらず、波長幅が１５７．６２４４ｎｍ±１ｐ
ｍの露光光に対して色収差が良好に補正されていること
がわかる。
【０１０５】以上のように、本実施例では、中心波長が
１５７．６２４４ｎｍのＦ2 レーザー光に対して、０．
８５の像側ＮＡを確保するとともに、ウェハＷ上におい
て色収差をはじめとする諸収差が十分に補正された有効
直径が２８．８ｍｍのイメージサークルを確保すること
ができる。したがって、２５ｍｍ×４ｍｍと十分に大き
な矩形状の実効露光領域を確保した上で、０．１μｍ以
下の高解像を達成することができる。
【０１０６】また、本実施例では、投影光学系中のレン
ズ成分の外径に対する有効径を適切な範囲に規定してい
るため、投影光学系の結像性能を向上させることとコス
ト低減とを両立することが可能である。
【０１０７】上述の実施形態の露光装置では、照明装置
によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投
影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターン
を感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイ
クロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本
実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ
等に所定の回路パターンを形成することによって、マイ
クロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の
一例につき図１４のフローチャートを参照して説明す
る。
【０１０８】先ず、図１４のステップ３０１において、
１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上
にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０
３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上
のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロッ
トのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェ
ハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３
０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパタ
ーンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マ
スク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ
上の各ショット領域に形成される。
【０１０９】その後、更に上のレイヤの回路パターンの
形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが
製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、
極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをス
ループット良く得ることができる。なお、ステップ３０
１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、そ
の金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッ
チングの各工程を行っているが、これらの工程に先立っ
て、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコ
ンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エ
ッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもな
い。
【０１１０】また、本実施形態の露光装置では、プレー
ト（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、
電極パターン等）を形成することによって、マイクロデ
バイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以
下、図１５のフローチャートを参照して、このときの手
法の一例につき説明する。図１５において、パターン形
成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマス
クのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラ
ス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が
実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光
性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成さ
れる。その後、露光された基板は、現像工程、エッチン
グ工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによっ
て、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフ
ィルター形成工程４０２へ移行する。
【０１１１】次に、カラーフィルター形成工程４０２で
は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィル
ターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４
０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セ
ル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１に
て得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフ
ィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター
等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル
組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４
０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフ
ィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター
との間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製
造する。
【０１１２】その後、モジュール組み立て工程４０４に
て、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。
【０１１３】なお、上述の実施形態では、露光装置に搭
載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、
これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系
（結像光学系）に対して本発明を適用することもでき
る。また、この投影（結像）光学系の倍率は、縮小倍率
には限定されず、等倍や拡大倍率であっても良い。
【０１１４】また、上述の実施形態では、反射屈折型投
影光学系に本発明を適用しているが、本発明を屈折型投
影光学系に適用しても良い。また、上述の実施形態で
は、Ｆ2 レーザー光源を用いているが、これに限定され
ることなく、たとえば２００ｎｍ以下の波長光を供給す
る他の適当な光源を用いることもできる。
【０１１５】また、上述の実施形態では、マスクおよび
基板を投影光学系に対して相対移動させながら基板の各
露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光するス
テップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発
明を適用している。しかしながら、これに限定されるこ
となく、マスクと基板とを静止させた状態でマスクのパ
ターンを基板へ一括的に転写し、基板を順次ステップ移
動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するス
テップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発
明を適用することもできる。
【０１１６】さらに、上述の実施形態では、第３結像光
学系中に開口絞りを配置しているが、開口絞りを第１結
像光学系中に配置してもよい。また、第１結像光学系と
第２結像光学系との間の中間像位置および第２結像光学
系と第３結像光学系との間の中間像位置の少なくとも一
方に視野絞りを配置してもよい。
【０１１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の投影光学
系ではたとえば蛍石のような固有複屈折を持つ光学材料
を用いているにもかかわらず、複屈折の影響を実質的に
受けることなく良好な光学性能を達成することができ
る。そして、本発明の露光装置および方法では、複屈折
の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有す
る本発明の投影光学系を用いて、高解像で高精度な投影
露光を行うことができる。また、本発明の投影光学系を
搭載した露光装置を用いて、高解像な投影光学系を介し
た高精度な投影露光により、良好なマイクロデバイスを
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍石の結晶軸方位について説明する図である。
【図２】Burnettらの手法を説明する図であって、光線
の入射角に対する複屈折率の分布を示している。
【図３】本願出願人が提案した第１手法を説明する図で
あって、光線の入射角に対する複屈折率の分布を示して
いる。
【図４】本願出願人が提案した第２手法を説明する図で
あって、光線の入射角に対する複屈折率の分布を示して
いる。
【図５】結晶軸［１１１］以外の結晶軸を光軸と一致さ
せた結晶透過部材の位相マップを示す図である。
【図６】本発明における外径を説明するための図であ
る。
【図７】本発明における外径を説明するための図であ
る。
【図８】本発明における縁厚を説明するための図であ
る。
【図９】本発明における瞳近傍を説明するための図であ
る。
【図１０】本発明の実施形態にかかる投影光学系を備え
た露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】ウェハ上に形成される矩形状の露光領域（す
なわち実効露光領域）と基準光軸との位置関係を示す図
である。
【図１２】本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系
のレンズ構成を示す図である。
【図１３】第１実施例における横収差を示す図である。
【図１４】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを
得る際の手法のフローチャートである。
【図１５】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得
る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１結像光学系 Ｇ２ 第２結像光学系 Ｇ３ 第３結像光学系 ＣＭ 凹面反射鏡 Ｍ１ 第１光路折り曲げ鏡 Ｍ２ 第２光路折り曲げ鏡 １００ レーザー光源 ＩＬ 照明光学系 Ｒ レチクル ＲＳ レチクルステージ ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウェハ ＷＳ ウェハステージ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
    ２面に投影する投影光学系において、 結晶材料からなる結晶透過部材を含み、 該結晶透過部材の有効直径をＥＤとし、前記結晶透過部
    材の外径をＬＤとするとき、前記結晶透過部材のうちの
    少なくとも１つは、 ０．３ ＜ ＥＤ／ＬＤ ＜ ０．９５ を満足することを特徴とする投影光学系。
  2. 【請求項２】 前記結晶透過部材は、立方晶系に属する
    結晶材料から形成され、かつ前記結晶透過部材の光軸と
    結晶軸［１００］または［１１０］とがほぼ一致するよ
    うに形成されることを特徴とする請求項１に記載の投影
    光学系。
  3. 【請求項３】 前記結晶透過部材は、蛍石から形成さ
    れ、かつ前記結晶透過部材の光軸と結晶軸［１００］と
    がほぼ一致するように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。
  4. 【請求項４】 前記結晶透過部材の前記外径における縁
    厚は５ｍｍ以上であ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。
  5. 【請求項５】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
    ２面に投影する投影光学系において、 蛍石からなり、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一
    致するように形成された蛍石部材を含み、 前記投影光学系中に含まれる全ての透過部材のうち、最
    大の外径を有する透過部材の外径をＸＤとし、前記蛍石
    部材のうち、最大の外径を有する蛍石部材の外径をＤ１
    とするとき、 ０．１ ＜ Ｄ１／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することを特徴とする投影光学系。
  6. 【請求項６】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
    ２面に投影する投影光学系において、 蛍石からなり、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一
    致するように形成された蛍石部材を含み、 前記投影光学系中に含まれる全ての透過部材のうち、最
    大の外径を有する透過部材の外径をＸＤとし、前記蛍石
    部材のうち、最大の外径を有する蛍石部材の外径をＤ２
    とするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２／ＸＤ ＜ ０．８ を満足することを特徴とする投影光学系。
  7. 【請求項７】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
    ２面に投影する投影光学系において、 蛍石からなり、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一
    致するように形成された蛍石部材を含み、 該蛍石部材のうち、前記蛍石部材の総数の７０％以上の
    蛍石部材は前記投影光学系の瞳位置近傍に配置されるこ
    とを特徴とする投影光学系。
  8. 【請求項８】 前記蛍石部材は、その光軸と結晶軸［１
    ００］とがほぼ一致するように形成された第１の蛍石部
    材と、その光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するよ
    うに形成された第２の蛍石部材とを含み、 前記第１の蛍石部材と前記第２の蛍石部材とは結晶軸
    ［１００］とは異なる結晶軸が前記光軸を中心として相
    対的に４５度だけ回転するように位置決めされることを
    特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
  9. 【請求項９】 複数の透過部材を含み、第１面の像を第
    ２面に投影する投影光学系において、 蛍石からなり、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一
    致するように形成された蛍石部材を含み、 該蛍石部材のうち、前記蛍石部材の総数の７０％以上の
    蛍石部材は前記投影光学系の瞳位置近傍に配置されるこ
    とを特徴とする投影光学系。
  10. 【請求項１０】 前記蛍石部材は、その光軸と結晶軸
    ［１１０］とがほぼ一致するように形成された第１の蛍
    石部材と、その光軸と結晶軸［１１０］とがほぼ一致す
    るように形成された第２の蛍石部材とを含み、 前記第１の蛍石部材と前記第２の蛍石部材とは結晶軸
    ［１１０］とは異なる結晶軸が前記光軸を中心として相
    対的に９０度だけ回転するように位置決めされることを
    特徴とする請求項９に記載の投影光学系。
  11. 【請求項１１】 前記第１面に設定されたマスクを照明
    するための照明系と、 前記マスクに形成されたパターンの像を前記第２面に設
    定された感光性基板上に形成するための請求項１乃至１
    ０の何れか一項に記載の投影光学系とを備えていること
    を特徴とする露光装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１面に設定されたマスクを照明
    し、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の投影光学系
    を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前記第
    ２面に設定された感光性基板上に投影露光することを特
    徴とする露光方法。
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