JP2006317753A - 反射屈折結像光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系。
【解決手段】 第１面（Ｒ）からの光に基づいて第１中間像を形成する第１結像光学系（Ｇ１）と、凹面反射鏡（ＣＭ）と往復光学素子（Ｌ２１，Ｌ２２）とを含んで第２中間像を形成する第２結像光学系（Ｇ２）と、第２面（Ｗ）上に最終像を形成する第３結像光学系（Ｇ３）と、第１結像光学系と第２結像光学系との間および第２結像光学系と第３結像光学系との間に配置された偏向鏡（Ｍ１，Ｍ２）とを備えている。第２結像光学系中の往復光学素子の全ては、非球面形状に形成された光学面を含まない。
【選択図】 図４

Description

本発明は、反射屈折結像光学系、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。

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、マスク（またはレチクル）のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力（解像度）が益々高まっている。

そこで、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光（露光光）の波長λを短くするとともに、投影光学系の像側開口数ＮＡを大きくする必要がある。具体的には、投影光学系の解像度は、ｋ・λ／ＮＡ（ｋはプロセス係数）で表される。また、像側開口数ＮＡは、投影光学系と感光性基板との間の媒質（通常は空気などの気体）の屈折率をｎとし、感光性基板への最大入射角をθとすると、ｎ・sinθで表される。

この場合、最大入射角θを大きくすることにより像側開口数の増大を図ろうとすると、感光性基板への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、光学面での反射損失が増大して、大きな実効的な像側開口数を確保することはできない。そこで、投影光学系と感光性基板との間の光路中に屈折率の高い液体のような媒質を満たすことにより像側開口数の増大を図る液浸技術が知られている（たとえば特許文献１）。

国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレット

一般に、像側開口数の大きな投影光学系では、液浸系に限定されることなく乾燥系においても、ペッツバール条件を成立させて像の平坦性を得るという観点から反射屈折結像光学系の採用が望ましく、あらゆる微細パターンへの対応力の観点から有効視野が光軸を含まない軸外視野結像光学系の採用が望ましい。反射屈折結像光学系を採用する場合、凹面反射鏡に入射する光線および凹面反射鏡で反射された光線が通過する光路（すなわち往復光路）中に、少なくとも１つの屈折光学素子（すなわち往復光学素子）が存在することが多い。

一方、投影光学系を構成する光学面の形状誤差の高次周波数成分による微小角散乱などがローカルフレアという現象（像の近傍に局所的な光強度分布誤差が発生する現象）の発生原因の一つとなり、このローカルフレアに起因して半導体製造工程においてパターン欠陥を引き起こす恐れがあることが指摘されている。なお、ローカルフレアの詳細は、たとえば特開２００４−２９６６４８号公報や特開２００４−６７８３号公報などに記載されている。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を用いて、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光する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。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の像を第２面に結像する反射屈折結像光学系において、
前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、
少なくとも１つの凹面反射鏡と、該凹面反射鏡によって形成される往復光路中に配置される少なくとも１つの往復光学素子とを有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、
前記第２中間像からの光に基づいて前記像を前記第２面上に形成するための屈折型の第３結像光学系と、
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中または前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された偏向鏡とを備え、
前記第２結像光学系中の前記往復光学素子の全ては、非球面形状に形成された光学面を含まないことを特徴とする反射屈折結像光学系を提供する。

本発明の第２形態では、第１面の像を第２面に結像する反射屈折結像光学系において、
前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、
少なくとも１つの凹面反射鏡と、該凹面反射鏡によって形成される往復光路中に配置される少なくとも１つの往復光学素子とを有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、
前記第２中間像からの光に基づいて前記像を前記第２面上に形成するための屈折型の第３結像光学系と、
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に配置された第１偏向鏡と、
前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された第２偏向鏡とを備え、
前記第３結像光学系は、前記反射屈折結像光学系の開口数を変更するための可変開口絞りと、前記第２偏向鏡と前記可変開口絞りとの間の光路中に配置された第１レンズ群と、前記可変開口絞りと前記第２面との間の光路中に配置された第２レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は、少なくとも５つの非球面形状に形成された光学面を有することを特徴とする反射屈折結像光学系を提供する。

本発明の第３形態では、前記第１面に設定された所定のパターンからの照明光に基づいて、前記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するための第１形態または第２形態の反射屈折結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、所定のパターンを前記第１面に設定する設定工程と、
該所定のパターンからの照明光に基づいて、第１形態または第２形態の反射屈折結像光学系を介して前記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露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明では、３回結像型の反射屈折結像光学系において、第２結像光学系中の往復光学素子の１つのレンズ面の形状誤差がローカルフレアの発生に対して通常のレンズ面の２倍の影響を及ぼすことに着目し、１つのレンズ面で２倍のローカルフレアが発生してしまう往復光路から非球面を外すことにより、すなわち往復光学素子の全てが非球面形状に形成された光学面を含まないように構成することにより、ローカルフレアの低減を図っている。

こうして、本発明では、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を実現することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を用いているので、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができ、ひいては良好なマイクロデバイスを高精度に製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、Ｘ軸およびＹ軸がウェハＷに対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平面に平行に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。

本実施形態の露光装置は、図１に示すように、たとえば露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系１を備えている。光源から射出された波長１９３ｎｍの紫外パルス光からなる露光光（露光ビーム）ＩＬは、照明光学系１を通過し、レチクル（マスク）Ｒを照明する。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Ｒを通過した光は、液浸型の投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗ上の露光領域に所定の縮小投影倍率でレチクルパターンを形成する。すなわち、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静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。

図２は、本実施形態においてウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域（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。本実施形態では、図２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。したがって、図示を省略したが、レチクルＲ上では、矩形状の実効露光領域ＥＲに対応して、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。

レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上においてＸＹ平面に平行に保持され、レチクルステージＲＳＴにはレチクルＲをＸ方向、Ｙ方向および回転方向に微動させる機構が組み込まれている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルレーザ干渉計（不図示）によってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。ウェハＷは、ウェハホルダ（不図示）を介してＺステージ９上においてＸＹ平面に平行に固定されている。

また、Ｚステージ９は、投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行なＸＹ平面に沿って移動するＸＹステージ１０上に固定されており、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角を制御する。Ｚステージ９は、Ｚステージ９上に設けられた移動鏡１２を用いるウェハレーザ干渉計１３によってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。

また、ＸＹステージ１０は、ベース１１上に載置されており、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向を制御する。一方、本実施形態の露光装置に設けられた主制御系１４は、レチクルレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてレチクルＲのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージＲＳＴを微動させることによりレチクルＲの位置調整を行う。

また、主制御系１４は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウェハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角の調整を行う。即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＺステージ９を駆動させることによりウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。

更に、主制御系１４は、ウェハレーザ干渉計１３により計測された計測値に基づいてウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置調整を行う。

露光時には、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でレチクルステージＲＳＴおよびＸＹステージ１０を駆動させつつ、レチクルＲのパターン像をウェハＷ上の所定のショット領域内に投影露光する。その後、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷ上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。

このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、本実施形態では、ウェハステージ駆動系１５およびウェハレーザ干渉計１３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、矩形状の静止露光領域および静止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ＲＳＴとＸＹステージ１０とを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺ＬＸ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。

図３は、本実施形態の各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を模式的に示す図である。図３を参照すると、本実施形態の各実施例にかかる投影光学系ＰＬでは、レチクルＲ側（物体側）の面が第２液体Ｌｍ２に接し且つウェハＷ側（像側）の面が第１液体Ｌｍ１に接する液中平行平面板Ｌｐが最もウェハ側に配置されている。そして、この液中平行平面板Ｌｐに隣接して、レチクルＲ側の面が気体に接し且つウェハＷ側の面が第２液体Ｌｍ２に接する境界レンズＬｂが配置されている。

本実施形態の各実施例において、例えば１．１よりも大きい屈折率を有する第１液体Ｌｍ１および第２液体Ｌｍ２として、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水（脱イオン水）を用いている。また、境界レンズＬｂは、レチクルＲ側に凸面を向け且つウェハＷ側に平面を向けた正レンズである。さらに、境界レンズＬｂおよび液中平行平面板Ｌｐはともに、石英により形成されている。これは、境界レンズＬｂや液中平行平面板Ｌｐを蛍石により形成すると、蛍石は水に溶ける性質（可溶性）があるため、投影光学系の結像性能を安定的に維持することが困難になるからである。

また、蛍石では内部の屈折率分布が高周波成分を有することが知られており、この高周波成分を含む屈折率のばらつきがフレアの発生を招く恐れがあり、投影光学系の結像性能を低下させ易い。さらに、蛍石は固有複屈折性を有することが知られており、投影光学系の結像性能を良好に維持するためには、この固有複屈折性の影響を補正する必要がある。したがって、蛍石の可溶性、屈折率分布の高周波成分および固有複屈折性の観点から、境界レンズＬｂや液中平行平面板Ｌｐを石英により形成することが好ましい。

なお、投影光学系ＰＬに対してウェハＷを相対移動させつつ走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系ＰＬの境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２）を満たし続けるには、たとえば国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示された技術や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示された技術などを用いることができる。

国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示された技術では、液体供給装置から供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体を境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノズルを介してウェハＷ上から液体を回収する。一方、特開平１０−３０３１１４号公報に開示された技術では、液体を収容することができるようにウェハホルダテーブルを容器状に構成し、その内底部の中央において（液体中において）ウェハＷを真空吸着により位置決め保持する。また、投影光学系ＰＬの鏡筒先端部が液体中に達し、ひいては境界レンズＬｂのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。

本実施形態では、図１に示すように、第１給排水機構２１を用いて、液中平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路中において第１液体Ｌｍ１としての純水を循環させている。また、第２給排水機構２２を用いて、境界レンズＬｂと液中平行平面板Ｌｐとの間の光路中において第２液体Ｌｍ２としての純水を循環させている。このように、浸液としての純水を微小流量で循環させることにより、防腐、防カビ等の効果により液体の変質を防ぐことができる。

本実施形態の各実施例において、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Ｃ_nとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。後述の表（１）および（２）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。

ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ²／ｒ²｝^1/2］
＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰
＋Ｃ₁₂・ｙ¹²＋Ｃ₁₄・ｙ¹⁴＋・・・ （ａ）

また、本実施形態の各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体面（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第１結像光学系Ｇ１と、第１中間像からの光に基づいてレチクルパターンの第２中間像（第１中間像の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像面（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）を形成するための第３結像光学系Ｇ３とを備えている。ここで、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３はともに屈折光学系であり、第２結像光学系Ｇ２は凹面反射鏡ＣＭを含む反射屈折光学系である。

また、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中には第１平面反射鏡（第１偏向鏡）Ｍ１が配置され、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中には第２平面反射鏡（第２偏向鏡）Ｍ２が配置されている。こうして、各実施例の投影光学系ＰＬでは、レチクルＲからの光が、第１結像光学系Ｇ１を介して、第１平面反射鏡Ｍ１の近傍にレチクルパターンの第１中間像を形成する。次いで、第１中間像からの光が、第２結像光学系Ｇ２を介して、第２平面反射鏡Ｍ２の近傍にレチクルパターンの第２中間像を形成する。さらに、第２中間像からの光が、第３結像光学系Ｇ３を介して、レチクルパターンの最終像をウェハＷ上に形成する。

また、各実施例の投影光学系ＰＬでは、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３が鉛直方向に沿って直線状に延びる光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ３は基準光軸ＡＸと一致している。一方、第２結像光学系Ｇ２は水平方向に沿って直線状に延びる（基準光軸ＡＸに垂直な）光軸ＡＸ２を有する。こうして、レチクルＲ、ウェハＷ、第１結像光学系Ｇ１を構成するすべての光学部材および第３結像光学系Ｇ３を構成するすべての光学部材は、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。さらに、第１平面反射鏡Ｍ１および第２平面反射鏡Ｍ２は、レチクル面に対して４５度の角度をなすように設定された反射面をそれぞれ有し、第１平面反射鏡Ｍ１と第２平面反射鏡Ｍ２とは１つの光学部材として一体的に構成されている。また、各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体側および像側の双方にほぼテレセントリックに構成されている。

［第１実施例］
図４は、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４を参照すると、第１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、平行平面板Ｐ１と、両凸レンズＬ１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１４と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７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Ｌ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０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Ｌ１１１とにより構成されている。

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、レチクル側に凹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、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３は、レチクル側（すなわち入射側）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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３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Ｌ３４と、両凹レンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３６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Ｌ３７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Ｌ３８と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３９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Ｌ３１０と、両凸レンズＬ３１１と、投影光学系ＰＬの開口数を変更するための可変開口絞りＡＳと、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１２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Ｌ３１３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Ｌ３１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１５（境界レンズＬｂ）と、平行平面板Ｌｐとにより構成されている。

第１実施例では、境界レンズＬｂと平行平面板（液中平行平面板）Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、使用光（露光光）であるＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．４３５８７６の屈折率を有する純水（Ｌｍ１，Ｌｍ２）が満たされている。また、境界レンズＬｂおよび平行平面板Ｌｐを含むすべての光透過部材が、使用光の中心波長に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英（ＳｉＯ₂）により形成されている。また、負メニスカスレンズＬ２１およびＬ２２は、凹面反射鏡ＣＭによって形成される往復光路中に配置される往復光学素子を構成している。

次の表（１）に、第１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）の大きさを、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。

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経路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：ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。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平面反射鏡Ｍ１の反射面から凹面反射鏡ＣＭまでの光路中および第２平面反射鏡Ｍ２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、レチクル側に向かって凹面の曲率半径を負としている。第２結像光学系Ｇ２では、光の進行往路に沿って入射側（レチクル側）に向かって凹面の曲率半径を正とし、入射側に向かって凸面の曲率半径を負としている。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、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を負としている。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。

表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．３２
Ｂ＝１５．３ｍｍ
Ａ＝２．８ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝５ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 113.7542
1 ∞ 8.0000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 6.0000
3 961.49971 52.0000 1.5603261 （Ｌ１１）
4 -260.97642 1.0000
5 165.65618 35.7731 1.5603261 （Ｌ１２）
6 329.41285 15.7479
7 144.73700 56.4880 1.5603261 （Ｌ１３）
8 -651.17229 4.1450
9* -678.61021 18.2979 1.5603261 （Ｌ１４）
10 173.73534 1.0000
11 82.85141 28.4319 1.5603261 （Ｌ１５）
12 122.17403 24.6508
13 -632.23083 15.8135 1.5603261 （Ｌ１６）
14 -283.76586 22.9854
15 -95.83749 44.8780 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -480.25701 49.9532
17* -327.24655 37.6724 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -152.74838 1.0000
19 -645.51205 47.0083 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -172.70890 1.0000
21 1482.42136 32.7478 1.5603261 （Ｌ１１０）
22 -361.68453 1.0000
23 185.06735 36.2895 1.5603261 （Ｌ１１１）
24* 1499.92500 72.0000
25 ∞ -204.3065 （Ｍ１）
26 115.50235 -15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
27 181.35110 -28.1819
28 107.57500 -18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
29 327.79447 -34.9832
30 165.18700 34.9832 （ＣＭ）
31 327.79446 18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
32 107.57500 28.1819
33 181.35110 15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
34 115.50235 204.3065
35 ∞ -72.0000 （Ｍ２）
36 552.89298 -24.4934 1.5603261 （Ｌ３１）
37 211.40931 -1.0000
38 -964.15750 -27.5799 1.5603261 （Ｌ３２）
39 451.41200 -1.0000
40 -239.74429 -35.7714 1.5603261 （Ｌ３３）
41 -171769.23040 -1.0000
42 -206.94777 -50.0000 1.5603261 （Ｌ３４）
43* -698.47035 -43.1987
44 560.33453 -10.0000 1.5603261 （Ｌ３５）
45 -116.92245 -46.5360
46 209.32811 -10.0000 1.5603261 （Ｌ３６）
47* -189.99848 -23.6644
48* 1878.63986 -31.5066 1.5603261 （Ｌ３７）
49 211.85278 -1.0000
50 -322.20466 -33.1856 1.5603261 （Ｌ３８）
51* -1160.22740 -10.0172
52 -2715.10365 -22.0000 1.5603261 （Ｌ３９）
53* -959.87714 -42.0799
54* 727.37853 -62.0255 1.5603261 （Ｌ３１０）
55 240.59248 -1.0000
56 -16276.86134 -62.1328 1.5603261 （Ｌ３１１）
57 333.64919 -1.0000
58 ∞ -1.0000 （ＡＳ）
59 -303.09919 -68.2244 1.5603261 （Ｌ３１２）
60 ∞ -1.0000
61 -182.25869 -77.6122 1.5603261 （Ｌ３１３）
62* -472.72383 -1.0000
63 -131.14200 -49.9999 1.5603261 （Ｌ３１４）
64* -414.78286 -1.0000
65 -75.90800 -43.3351 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
66 ∞ -1.0000 1.435876 （Ｌｍ２）
67 ∞ -13.0000 1.5603261 （Ｌｐ）
68 ∞ -2.9999 1.435876 （Ｌｍ１）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面
κ＝０
Ｃ₄＝−７．９０３１×１０^-8 Ｃ₆＝８．６７０９×１０^-12
Ｃ₈＝−６．５４７２×１０^-16 Ｃ₁₀＝１．５５０４×１０^-20
Ｃ₁₂＝２．６８００×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．６０３２×１０^-28
Ｃ₁₆＝７．３３０８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

１７面
κ＝０
Ｃ₄＝４．７６７２×１０^-9 Ｃ₆＝−８．７１４５×１０^-13
Ｃ₈＝−２．８５９１×１０^-17 Ｃ₁₀＝３．９９８１×１０^-21
Ｃ₁₂＝−１．９９２７×１０^-25 Ｃ₁₄＝２．８４１０×１０^-30
Ｃ₁₆＝６．５５３８×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

２４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．７１１８×１０^-8 Ｃ₆＝−４．０３６２×１０^-13
Ｃ₈＝８．５３４６×１０^-18 Ｃ₁₀＝−１．７６５３×１０^-22
Ｃ₁₂＝−１．１８５６×１０^-27 Ｃ₁₄＝５．２５９７×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．０８９７×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

４３面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．８８３９×１０^-8 Ｃ₆＝５．６００９×１０^-13
Ｃ₈＝−１．８３０６×１０^-17 Ｃ₁₀＝２．２１７７×１０^-21
Ｃ₁₂＝−２．３５１２×１０^-25 Ｃ₁₄＝１．７７６６×１０^-29
Ｃ₁₆＝−６．５３９０×１０^-34 Ｃ₁₈＝０

４７面
κ＝０
Ｃ₄＝９．０７７３×１０^-8 Ｃ₆＝−５．４６５１×１０^-12
Ｃ₈＝４．４０００×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．７４２６×１０^-20
Ｃ₁₂＝３．２１４９×１０^-25 Ｃ₁₄＝２．３６４１×１０^-28
Ｃ₁₆＝−１．３９５３×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

４８面
κ＝０
Ｃ₄＝３．０４４３×１０^-8 Ｃ₆＝−１．６５２８×１０^-12
Ｃ₈＝２．３９４９×１０^-17 Ｃ₁₀＝−４．４９５３×１０^-21
Ｃ₁₂＝３．０１６５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．２４６３×１０^-28
Ｃ₁₆＝１．０７８３×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

５１面
κ＝０
Ｃ₄＝１．８３５７×１０^-8 Ｃ₆＝−４．３１０３×１０^-13
Ｃ₈＝−９．４４９９×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．３２４７×１０^-21
Ｃ₁₂＝−１．６９７９×１０^-25 Ｃ₁₄＝８．６８９２×１０^-30
Ｃ₁₆＝−１．５９３５×１０^-34 Ｃ₁₈＝０

５３面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．９０００×１０^-8 Ｃ₆＝−７．２７３７×１０^-13
Ｃ₈＝１．１９２１×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．６３９３×１０^-21
Ｃ₁₂＝−３．１５４４×１０^-26 Ｃ₁₄＝１．８７７４×１０^-30
Ｃ₁₆＝−２．３５４５×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

５４面
κ＝０
Ｃ₄＝１．９１１６×１０^-8 Ｃ₆＝−６．７７８３×１０^-13
Ｃ₈＝１．５６８８×１０^-17 Ｃ₁₀＝−６．０８５０×１０^-22
Ｃ₁₂＝１．８５７５×１０^-26 Ｃ₁₄＝−４．２１４７×１０^-31
Ｃ₁₆＝７．３２４０×１０^-36 Ｃ₁₈＝０

６２面
κ＝０
Ｃ₄＝３．０６４９×１０^-8 Ｃ₆＝−２．３６１３×１０^-12
Ｃ₈＝１．５６０４×１０^-16 Ｃ₁₀＝−７．３５９１×１０^-21
Ｃ₁₂＝２．１５９３×１０^-25 Ｃ₁₄＝−３．５９１８×１０^-30
Ｃ₁₆＝２．５８７９×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

６４面
κ＝０
Ｃ₄＝−６．０８４９×１０^-8 Ｃ₆＝−８．７０２１×１０^-13
Ｃ₈＝−１．５６２３×１０^-16 Ｃ₁₀＝１．５６８１×１０^-20
Ｃ₁₂＝−１．６９８９×１０^-24 Ｃ₁₄＝７．９７１１×１０^-29
Ｃ₁₆＝−２．７０７５×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

図５は、第１実施例の投影光学系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１９３．３０６０ｎｍを、破線は１９３．３０６ｎｍ＋０．２ｐｍ＝１９３．３０６２ｎｍを、一点鎖線は１９３．３０６ｎｍ−０．２ｐｍ＝１９３．３０５８ｎｍをそれぞれ示している。なお、図５における表記は、以降の図７においても同様である。図５の収差図から明らかなように、第１実施例では、非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．３２）および比較的大きな実効露光領域ＥＲ（２６ｍｍ×５ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長幅が１９３．３０６ｎｍ±０．２ｐｍの露光光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。

［第２実施例］
図６は、本実施形態の第２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６を参照すると、第２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、平行平面板Ｐ１と、両凸レンズＬ１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１４と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７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Ｌ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０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Ｌ１１１とにより構成されている。

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、レチクル側に凹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、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３は、レチクル側（すなわち入射側）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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３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Ｌ３４と、両凹レンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３６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Ｌ３７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Ｌ３８と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズＬ３９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Ｌ３１０と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１１と、投影光学系ＰＬの開口数を変更するための可変開口絞りＡＳと、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１２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Ｌ３１３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Ｌ３１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１５（境界レンズＬｂ）と、平行平面板Ｌｐとにより構成されている。

第２実施例においても第１実施例と同様に、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、使用光（露光光）であるＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．４３５８７６の屈折率を有する純水（Ｌｍ１，Ｌｍ２）が満たされている。また、境界レンズＬｂおよび平行平面板Ｌｐを含むすべての光透過部材が、使用光の中心波長に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英により形成されている。また、負メニスカスレンズＬ２１およびＬ２２は、凹面反射鏡ＣＭによって形成される往復光路中に配置される往復光学素子を構成している。次の表（２）に、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。

表（２）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．３
Ｂ＝１５．４ｍｍ
Ａ＝３ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝５ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 128.0298
1 ∞ 8.0000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.0000
3 708.58305 50.0000 1.5603261 （Ｌ１１）
4 -240.96139 1.0000
5 159.28256 55.0000 1.5603261 （Ｌ１２）
6 1030.42583 15.3309
7 175.91680 33.4262 1.5603261 （Ｌ１３）
8 1901.42936 13.4484
9* -313.76486 11.8818 1.5603261 （Ｌ１４）
10 235.56199 1.0000
11 90.40801 53.3442 1.5603261 （Ｌ１５）
12 109.36394 12.8872
13 -1337.13410 20.2385 1.5603261 （Ｌ１６）
14 -314.47144 10.2263
15 -106.13528 42.5002 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -334.97792 56.0608
17* -1619.43320 46.3634 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -167.00000 1.0000
19 -568.04127 48.4966 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -172.67366 1.0000
21 637.03167 27.8478 1.5603261 （Ｌ１１０）
22 -838.93167 1.0000
23 264.56403 30.7549 1.5603261 （Ｌ１１１）
24* 3443.52617 72.0000
25 ∞ -237.1956 （Ｍ１）
26 134.07939 -15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
27 218.66017 -33.2263
28 111.51192 -18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
29 334.92606 -28.5215
30 170.92067 28.5215 （ＣＭ）
31 334.92606 18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
32 111.51192 33.2263
33 218.66017 15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
34 134.07939 237.1956
35 ∞ -72.0000 （Ｍ２）
36 1133.17643 -25.2553 1.5603261 （Ｌ３１）
37 247.47802 -1.0000
38 -480.60890 -29.6988 1.5603261 （Ｌ３２）
39 626.43077 -1.0000
40 -208.29831 -36.2604 1.5603261 （Ｌ３３）
41 -2556.24930 -1.0000
42 -173.46230 -50.0000 1.5603261 （Ｌ３４）
43* -294.18687 -26.4318
44 699.54032 -11.5000 1.5603261 （Ｌ３５）
45 -106.38847 -47.9520
46 158.19938 -11.5000 1.5603261 （Ｌ３６）
47* -189.99848 -27.6024
48* 487.32943 -34.3282 1.5603261 （Ｌ３７）
49 153.21216 -1.0000
50 -280.33475 -39.4036 1.5603261 （Ｌ３８）
51* -1666.66667 -17.3862
52 ∞ -22.0000 1.5603261 （Ｌ３９）
53* -1511.71580 -40.3150
54* 655.86673 -62.2198 1.5603261 （Ｌ３１０）
55 242.88510 -1.0000
56 843.73059 -49.2538 1.5603261 （Ｌ３１１）
57 280.00000 -1.0000
58 ∞ -1.0000 （ＡＳ）
59 -291.92686 -61.1038 1.5603261 （Ｌ３１２）
60 ∞ -1.0000
61 -179.32463 -67.4474 1.5603261 （Ｌ３１３）
62* -438.34656 -1.0000
63 -128.42402 -52.4156 1.5603261 （Ｌ３１４）
64* -401.88080 -1.0000
65 -75.86112 -41.5893 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
66 ∞ -1.0000 1.435876 （Ｌｍ２）
67 ∞ -16.5000 1.5603261 （Ｌｐ）
68 ∞ -3.0000 1.435876 （Ｌｍ１）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．１７５３×１０^-8 Ｃ₆＝９．０４６１×１０^-12
Ｃ₈＝−１．０３５５×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．２３９８×１０^-19
Ｃ₁₂＝−１．１２２１×１０^-23 Ｃ₁₄＝５．７４７６×１０^-28
Ｃ₁₆＝−１．１８００×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

１７面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．８３９９×１０^-8 Ｃ₆＝−３．０４０１×１０^-13
Ｃ₈＝１．１４６２×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．０６３９×１０^-22
Ｃ₁₂＝−８．６１２５×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．４２０２×１０^-30
Ｃ₁₆＝−９．９１５８×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

２４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．１４９９×１０^-8 Ｃ₆＝−３．８８６１×１０^-13
Ｃ₈＝５．４８１２×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．１６２３×１０^-23
Ｃ₁₂＝−２．５６３６×１０^-26 Ｃ₁₄＝２．１８７９×１０^-30
Ｃ₁₆＝−６．５０３９×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

４３面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．０５３３×１０^-8 Ｃ₆＝７．８０５１×１０^-13
Ｃ₈＝９．４００２×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．１０４３×１０^-21
Ｃ₁₂＝７．８１８２×１０^-25 Ｃ₁₄＝−９．２００７×１０^-29
Ｃ₁₆＝３．６７４２×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

４７面
κ＝０
Ｃ₄＝９．８６３９×１０^-8 Ｃ₆＝−６．７３５９×１０^-12
Ｃ₈＝６．８５７９×１０^-16 Ｃ₁₀＝−６．１６０４×１０^-20
Ｃ₁₂＝５．１７２２×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．９４１２×１０^-28
Ｃ₁₆＝８．６６８８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

４８面
κ＝０
Ｃ₄＝４．３１０１×１０^-8 Ｃ₆＝−３．２８０５×１０^-12
Ｃ₈＝５．６４３２×１０^-17 Ｃ₁₀＝−９．２３４５×１０^-22
Ｃ₁₂＝１．０７１３×１０^-25 Ｃ₁₄＝−９．９９４４×１０^-30
Ｃ₁₆＝１．８１４８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

５１面
κ＝０
Ｃ₄＝２．５８３９×１０^-8 Ｃ₆＝−１．８８４８×１０^-12
Ｃ₈＝−４．９２７１×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．４９４６×１０^-21
Ｃ₁₂＝−７．２５５０×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．９２３７×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．４２６０×１０^-35 Ｃ₁₈＝６．２５６５×１０^-40

５３面
κ＝０
Ｃ₄＝−４．７４４９×１０^-8 Ｃ₆＝−２．３０７５×１０^-13
Ｃ₈＝１．０４７５×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．１８０５×１０^-21
Ｃ₁₂＝−９．０５３０×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．６２７４×１０^-30
Ｃ₁₆＝−６．４９６１×１０^-35 Ｃ₁₈＝３．４４０２×１０^-41

５４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．０３２８×１０^-8 Ｃ₆＝−７．７４３９×１０^-13
Ｃ₈＝１．６２１７×１０^-17 Ｃ₁₀＝−３．５５３１×１０^-22
Ｃ₁₂＝８．２６３４×１０^-27 Ｃ₁₄＝２．６２３２×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．０９８９×１０^-35 Ｃ₁₈＝４．０８８８×１０^-40

６２面
κ＝０
Ｃ₄＝２．５１２１×１０^-8 Ｃ₆＝−２．０３４２×１０^-12
Ｃ₈＝１．２９０６×１０^-16 Ｃ₁₀＝−５．４４５５×１０^-21
Ｃ₁₂＝１．２８８５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．４６００×１０^-30
Ｃ₁₆＝３．２８５０×１０^-36 Ｃ₁₈＝０

６４面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．８０９８×１０^-8 Ｃ₆＝−３．９５６５×１０^-12
Ｃ₈＝３．１９６６×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．７２４６×１０^-20
Ｃ₁₂＝１．８２６６×１０^-24 Ｃ₁₄＝−８．６２４４×１０^-29
Ｃ₁₆＝２．１５７０×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

図７は、第２実施例の投影光学系における横収差を示す図である。図７の収差図から明らかなように、第２実施例においても第１実施例と同様に、非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．３）および比較的大きな実効露光領域ＥＲ（２６ｍｍ×５ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長幅が１９３．３０６ｎｍ±０．２ｐｍの露光光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。

このように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に大きな屈折率を有する純水（Ｌｍ１，Ｌｍ２）を介在させることにより、大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することができる。すなわち、各実施例では、中心波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対して、約１．３の高い像側開口数を確保するとともに、２６ｍｍ×５ｍｍの矩形形状の実効露光領域（静止露光領域）ＥＲを確保することができ、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。

また、本実施形態の液浸投影光学系ＰＬでは、反射屈折型の結像光学系を採用しているので、大きな像側開口数にもかかわらずペッツバール条件をほぼ成立させて像の平坦性を得ることができるとともに、有効視野領域（実効照明領域）および有効投影領域（実効露光領域ＥＲ）が光軸を含まない軸外視野型の結像光学系を採用しているので、あらゆるパターンへの対応力を確保することができる。

前述したように、投影光学系を構成する光学面の形状誤差の高次周波数成分による微小角散乱などがローカルフレアの発生を招き、このローカルフレアに起因して半導体製造工程においてパターン欠陥を引き起こす恐れがある。図８は、典型的な設計にしたがう投影光学系における各要素のローカルフレアへの寄与率を示す図である。図８では、典型的な投影光学系として、例えば１７枚の石英レンズと５枚の蛍石レンズとを含む合計２２枚のレンズからなり、４４面のレンズ面のうち５面が非球面形状に形成されている光学系を想定している。また、図８では、ローカルフレアに寄与する各要素として、非球面の形状誤差、球面の形状誤差、石英レンズ内部の不均一性、および蛍石レンズ内部の不均一性を考慮している。

図８を参照すると、５面の非球面の形状誤差が全体のローカルフレアに寄与する割合が最も大きく約半分であることがわかる。このように、非球面の形状誤差はローカルフレアの発生要因のうちで大きな割合を占める。本実施形態では、非球面の形状誤差がローカルフレアの発生に寄与する割合が非常に大きいこと、および往復光学素子（Ｌ２１，Ｌ２２）では１つのレンズ面の形状誤差がローカルフレアの発生に対して片道光路中のレンズ面の２倍の影響を及ぼすことに着目し、１つのレンズ面で２倍のローカルフレアが発生してしまう往復光路から非球面を外すことにより、すなわち第２結像光学系Ｇ２中の往復光学素子（Ｌ２１，Ｌ２２）の全てが非球面形状に形成された光学面を含まないように構成することにより、ローカルフレアの低減を図っている。

以上のように、本実施形態では、第２結像光学系Ｇ２中の往復光学素子（Ｌ２１，Ｌ２２）の全てが非球面形状に形成された光学面を含まないように構成されているので、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を実現することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、像の平坦性が良好で且つローカルフレアの発生が良好に抑えられた高開口数の反射屈折結像光学系を用いて、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができる。

また、本実施形態では、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中に第１平面反射鏡（第１偏向鏡）Ｍ１が配置され、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中に第２平面反射鏡（第２偏向鏡）Ｍ２が配置され、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３とが基準光軸ＡＸに沿って同一直線上に配置されている。その結果、レチクルＲ、ウェハＷ、第１結像光学系Ｇ１を構成するすべての光学部材および第３結像光学系Ｇ３を構成するすべての光学部材が例えば水平面に沿って互いに平行に配置されることになり、各部材の高精度な位置決めおよび安定的な保持が可能になる。

また、本実施形態では、第２平面反射鏡（第２偏向鏡）Ｍ２と可変開口絞りＡＳとの間の光路中に配置されたレンズＬ３１〜Ｌ３１１が第１レンズ群を構成し、可変開口絞りＡＳとウェハＷとの間の光路中に配置されたレンズＬ３１２〜Ｌ３１５および平行平面板Ｌｐが第２レンズ群を構成し、第１レンズ群（Ｌ３１〜Ｌ３１１）には６つの非球面形状に形成された光学面が導入されている。この構成により、３回結像型で非常に高い像側開口数を有する反射屈折結像光学系にもかかわらず、球面収差やコマ収差などを含む諸収差を良好に補正することができ、ひいては良好な結像性能を確保することができる。一般に、本発明の上述の収差補正効果を得るには、第１レンズ群が少なくとも５つの非球面形状に形成された光学面を有することが好ましい。

また、再び図８を参照すると、ローカルフレアに寄与するパーセンテージ（割合）は、非球面の形状誤差が最も大きいが、蛍石（結晶材料）により形成されたレンズ（一般には光透過部材）の内部の不均一性も比較的大きな割合を占めることがわかる。本実施形態では、光が２回通過する往復光路部分に結晶材料を配置しないことにより、すなわち第２結像光学系Ｇ２中の往復光学素子（Ｌ２１，Ｌ２２）の全てを非晶質材料（本実施形態では石英）により形成することにより、ローカルフレアのさらなる低減を図っている。また、本実施形態では、第２結像光学系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭの反射面の形状誤差もローカルフレアの発生に対して片道光路中のレンズ面の２倍の影響を及ぼすため、凹面反射鏡ＣＭの反射面を球面形状に形成することによりローカルフレアのさらなる低減を図っている。

ところで、上述の実施形態では、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に平行平面板（一般にはほぼ無屈折力の光学部材）Ｌｐが配置されているので、浸液としての純水がウェハＷに塗布されたフォトレジストからのアウトガス等による汚染を受けても、境界レンズＬｂとウェハＷとの間に介在する平行平面板Ｌｐの作用により、汚染された純水による境界レンズＬｂの像側光学面の汚染を有効に防ぐことができる。さらに、液体（純水：Ｌｍ１，Ｌｍ２）と平行平面板Ｌｐとの屈折率差が小さいため、平行平面板Ｌｐに要求される姿勢や位置精度が大幅に緩和されるので、平行平面板Ｌｐが汚染されても部材交換を随時行うことにより光学性能を容易に復元することができる。

また、液中平行平面板Ｌｐの作用により、境界レンズＬｂに接する液体Ｌｍ２のスキャン露光時の圧力変動やステップ移動時の圧力変動が小さく抑えられるので、比較的小さなスペースで液体を保持することが可能になる。しかしながら、上述の実施形態の構成に限定されることなく、平行平面板Ｌｐの設置を省略した構成も可能である。

また、上述の実施形態では、液浸型の反射屈折結像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、像面との間の光路中に液体が介在しない乾燥型の反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、３回結像型の反射屈折結像光学系において第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間および第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の双方の光路中に偏向鏡（Ｍ１，Ｍ２）を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば図９に示すように、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中にのみ偏向鏡Ｍ３が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。また、図示を省略したが、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中にのみ偏向鏡が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１０のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１０のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１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３０３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３０５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。

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３０１〜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。

また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１１のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１１において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レ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。

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４０２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。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。

なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ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Ｆ₂ レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。ただし、露光光としてＦ₂レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ₂レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いることになる。

また、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、他の一般的な反射屈折結像光学系に対して本発明を適用することができる。

なお、上述の実施形態では、境界レンズＬｂおよび液中平行平面板Ｌｐを石英で形成したが、境界レンズＬｂおよび液中平行平面板Ｌｐを形成する材料としては石英には限定されず、たとえば酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどの結晶材料を用いてもよい。

また、上述の実施形態では、第１液体および第２液体として純水を用いたが、第１および第２液体としては純水には限定されず、たとえばＨ⁺，Ｃｓ⁺，Ｋ⁺、Ｃｌ^-，ＳＯ₄ ^2-，ＰＯ₄ ^2-を入れた水、イソプロパノール，グリセロール、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどを用いることができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態においてウェハ上に形成される矩形状の静止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における境界レンズとウェハとの間の構成を模式的に示す図である。 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。 第１実施例の投影光学系における横収差を示す図である。 本実施形態の第２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。 第２実施例の投影光学系における横収差を示す図である。 典型的な設計にしたがう投影光学系における各要素のローカルフレアへの寄与率を示す図である。 変形例にしたがう反射屈折結像光学系の構成を概略的に示す図である。 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。 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

Ｒ レチクル
ＲＳＴ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｌｂ 境界レンズ
Ｌｐ 液中平行平面板
Ｌｍ１，Ｌｍ２ 純水（液体）
Ｗ ウェハ
１ 照明光学系
９ Ｚステージ
１０ ＸＹステージ
１２ 移動鏡
１３ ウェハレーザ干渉計
１４ 主制御系
１５ ウェハステージ駆動系
２１ 第１給排水機構
２２ 第２給排水機構

Claims (9)

1. 第１面の像を第２面に結像する反射屈折結像光学系において、
   前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、
   少なくとも１つの凹面反射鏡と、該凹面反射鏡によって形成される往復光路中に配置される少なくとも１つの往復光学素子とを有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、
   前記第２中間像からの光に基づいて前記像を前記第２面上に形成するための屈折型の第３結像光学系と、
   前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中または前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された偏向鏡とを備え、
   前記第２結像光学系中の前記往復光学素子の全ては、非球面形状に形成された光学面を含まないことを特徴とする反射屈折結像光学系。
2. 前記偏向鏡は、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に配置された第１偏向鏡を備え、
   前記反射屈折結像光学系は、前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された第２偏向鏡をさらに備え、
   前記第１結像光学系の光軸と前記第３結像光学系の光軸とはほぼ同一直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の反射屈折結像光学系。
3. 前記第３結像光学系は、前記反射屈折結像光学系の開口数を変更するための可変開口絞りと、前記第２偏向鏡と前記可変開口絞りとの間の光路中に配置された第１レンズ群と、前記可変開口絞りと前記第２面との間の光路中に配置された第２レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群は、少なくとも５つの非球面形状に形成された光学面を有することを特徴とする請求項２に記載の反射屈折結像光学系。
4. 前記往復光学素子の全ては非晶質材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
5. 前記凹面反射鏡の反射面は球面形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
6. 第１面の像を第２面に結像する反射屈折結像光学系において、
   前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、
   少なくとも１つの凹面反射鏡と、該凹面反射鏡によって形成される往復光路中に配置される少なくとも１つの往復光学素子とを有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、
   前記第２中間像からの光に基づいて前記像を前記第２面上に形成するための屈折型の第３結像光学系と、
   前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に配置された第１偏向鏡と、
   前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された第２偏向鏡とを備え、
   前記第３結像光学系は、前記反射屈折結像光学系の開口数を変更するための可変開口絞りと、前記第２偏向鏡と前記可変開口絞りとの間の光路中に配置された第１レンズ群と、前記可変開口絞りと前記第２面との間の光路中に配置された第２レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群は、少なくとも５つの非球面形状に形成された光学面を有することを特徴とする反射屈折結像光学系。
7. 前記反射屈折結像光学系の光路中の気体の屈折率を１とするとき、前記反射屈折結像光学系と前記第２面との間の光路は１．１よりも大きい屈折率を有する液体で満たされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
8. 前記第１面に設定された所定のパターンからの照明光に基づいて、前記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するための請求項１乃至７のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
9. 所定のパターンを前記第１面に設定する設定工程と、
   該所定のパターンからの照明光に基づいて、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系を介して前記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露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。

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