JP2009031603A - 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現する投影光学系を提供する。
【解決手段】第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも４つの光学部材を有し、前記少なくとも４つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、前記少なくとも４つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材及び前記第４の光学部材の各々を通過する光線と光軸とのなす角の最大角度θ１、θ２、θ３、θ４は、｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４）を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系に関する。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する。

投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、半導体デバイスの微細化への要求に伴い露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進んでいる。特に、近年では、投影光学系の高ＮＡ化の一手段として、液浸露光技術を用いた投影光学系（液浸投影光学系）が注目されている。ここで、液浸露光技術とは、投影光学系の最終レンズ（最終面）とウエハとの間を液体で満たすことによって、投影光学系の高ＮＡ化を更に進めるものである。

液浸投影光学系においては、一般的に、最終レンズとウエハとの間を満たす液体として純水が用いられ、最終レンズの硝材として石英が用いられており、開口数１．３５程度が構成上の限界値となっている。そこで、純水の屈折率よりも高い屈折率を有する液体と、石英の屈折率よりも高い屈折率を有する硝材とを用いることで、開口数を１．５又は１．６５以上まで大きくしようとする提案がなされている。

現在では、波長１９３ｎｍの光を透過し、石英の屈折率よりも高い屈折率を有する硝材として、ＬｕＡＧ（Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）が注目されている。但し、ＬｕＡＧは結晶硝材であるため、結晶構造起因の複屈折を含んでいる。また、屈折率が大きくなるにつれて、結晶構造起因の複屈折は大きくなる傾向がある。例えば、ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）においては、波長１９３ｎｍの光に対する屈折率は１．５０６であり、結晶構造起因の複屈折が最大で３．４ｎｍ／ｃｍとなる。一方、ＬｕＡＧにおいては、波長１９３ｎｍの光に対する屈折率は２．１４であり、結晶構造起因の複屈折が最大で３０ｎｍ／ｃｍとなる。

等方結晶硝材（平板形状）の結晶構造起因の複屈折分布を図２３に示す。図２３（ａ）は、＜１ １ １＞の結晶軸（結晶方位）周りの複屈折分布を示し、図２３（ｂ）は、＜１ ０ ０＞の結晶軸（結晶方位）周りの複屈折分布を示している。図２３において、径方向の位置は光線の通過角度を示し、同径方向は光線の通過方位角を示している。また、短線の長さは相対複屈折量を示し、短線の向きは複屈折の進相軸方位を示している。

図２３を参照するに、等方結晶硝材の結晶構造起因の複屈折は、＜１ ０ ０＞の結晶軸方位及び＜１ １ １＞の結晶軸方位で０となり、＜１ １ ０＞の結晶軸方位で最大となる。従って、＜１ ０ ０＞及び＜１ １ １＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させた場合、開口数を大きくしていくと通過光線角度が大きくなり、結晶構造起因の複屈折が大きくなってしまう。

そこで、結晶構造起因の複屈折を補正するために、最終レンズと同じ結晶硝材又は最終レンズと同程度の複屈折を有する結晶硝材を投影光学系を構成する他のレンズに用いると共に、かかる結晶硝材の光軸周りの組み込み角度を制御する技術が提案されている。また、結晶構造起因の複屈折を補正する他の技術も従来から提案されている（特許文献１及び２参照）。

一方、結晶構造起因の複屈折を補正するためには、結晶硝材を通過する光線（通過光線）と光軸とのなす角の最大角度が同程度であることが好ましく、そのような構成の光学系も提案されている（特許文献３参照）。

更には、結晶硝材の光軸周りの組み込み角度を規定するだけではなく、光線の進行方向に対して、結晶硝材の順序を考慮して配置することによって、結晶構造起因の複屈折を補正する技術も提案されている（特許文献４参照）。
特開２００４−４５６９２号公報 特開２００６−１１３５３３号公報 米国特許出願公開第２００７／００３５８４８号明細書 国際公開第２００６／０８９９１９号パンフレット

特許文献１は、通過光線と投影光学系の光軸とのなす角の最大角度が３０°以上の結晶硝材に関して、＜１ ０ ０＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させて結晶構造起因の複屈折を効率よく補正する技術を開示している。しかしながら、特許文献１は、結晶構造起因の複屈折が非常に大きい（例えば、複屈折が２０ｎｍ／ｃｍを超える）高屈折率結晶材料については考慮していない。このような高屈折率結晶硝材の場合には、＜１ ０ ０＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させた結晶硝材だけではなく、＜１ １ １＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させた結晶硝材の条件も規定しなければ、結晶構造起因の複屈折の補正は困難である。

特許文献２は、最終レンズと最終レンズに隣接するレンズに、結晶構造起因の複屈折の符号が互いに反対となるＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＣａＯ（酸化カルシウム）を用いることで、高屈折率結晶硝材の結晶構造起因の複屈折を補正する技術を開示している。しかしながら、特許文献２では、ＭｇＯ及びＣａＯについて、結晶構造起因の複屈折が低減するような結晶軸配置とだけ記載されており、具体的な結晶軸配置が規定されていない。更に、実際には、露光装置に用いることができるような高品質のＭｇＯやＣａＯは存在せず、開発も行われていない。

特許文献３（図２）は、通過光線と光軸とのなす角の最大角度が同程度となるように結晶硝材を配置し、結晶構造起因の複屈折を補正する技術を開示している。しかしながら、特許文献３（図２）は、結晶硝材の曲率半径について考慮していない。結晶硝材の曲率半径も規定しなければ、結晶構造起因の複屈折の補正は困難である。

特許文献４は、＜１ ０ ０＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させた結晶硝材と＜１ １ １＞の結晶軸を投影光学系の光軸に配向させた結晶硝材とを交互に配置することによって、結晶構造起因の複屈折を補正する技術を開示している。しかしながら、特許文献４は、結晶硝材の光軸周りの組み込み角度に対する配置順序について考慮していない。少なくとも６つ以上の結晶硝材を配置する場合、結晶硝材の光軸周りの組み込み角度に対する配置順序の条件も規定しなければ、結晶構造起因の複屈折の補正は困難である。

そこで、本発明は、結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現する投影光学系を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての投影光学系は、第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも４つの光学部材を有し、前記少なくとも４つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、前記少なくとも４つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材及び前記第４の光学部材の各々を通過する光線と光軸とのなす角の最大角度θ１、θ２、θ３、θ４は、｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４）を満足することを特徴とする。

本発明の別の側面としての投影光学系は、第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも６つの光学部材を有し、前記少なくとも６つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、前記少なくとも６つの光学部材を、前記第１の物体面から順に、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材及び第６の光学部材とした場合において、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第５の光学部材及び前記第６の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ２、Φ３、Φ５、Φ６は、ｍ、ｎを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、Φ２＝Φ６＋ｍ×η±５°及びΦ３＝Φ５＋ｎ×η±５°を満足することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての投影光学系は、第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも８つの光学部材を有し、前記少なくとも８つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、前記少なくとも８つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材、第６の光学部材、第７の光学部材及び第８の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４、Φ５、Φ６、Φ７、Φ８は、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、Φ１＝Φ７＋ｍ×η±５°、Φ２＝Φ６＋ｎ×η±５°、Φ３＝Φ５＋ｏ×η±５°及びΦ４＝Φ８＋ｐ×η±５°を満足することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての投影光学系は、第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも８つの光学部材を有し、前記少なくとも８つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、前記少なくとも８つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材、第６の光学部材、第７の光学部材及び第８の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４、Φ５、Φ６、Φ７、Φ８は、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、Φ１＝Φ５＋ｍ×η±５°、Φ２＝Φ８＋ｎ×η±５°、Φ３＝Φ７＋ｏ×η±５°及びΦ４＝Φ６＋ｐ×η±５°を満足することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現する投影光学系を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての投影光学系１００の全体を示す図である。図２は、投影光学系１００の構成の一例を示す概略断面図であって、投影光学系１００を構成する光学部材（レンズ）のうち第２の物体面ＩＭＧ近傍の光学部材を示す。図１において、ＡＸは投影光学系１００の光軸を示し、ＯＢＪはレチクル面に相当する第１の物体面を示し、ＩＭＧはウエハ面に相当する第２の物体面を示す。

投影光学系１００は、第１の物体面ＯＢＪ（レチクルのパターン）の像を第２の物体面ＩＭＧに投影する光学系であり、図２に示すように、第２の物体面ＩＭＧから順に配置された少なくとも４つの光学部材を有する。投影光学系１００は、本実施形態では、第１の物体面ＯＢＪから順に、光学部材（第１の光学部材）１１１と、光学部材（第２の光学部材）１１２と、光学部材（第３の光学部材）１１３と、光学部材（第４の光学部材）１１４とを有する。また、投影光学系１００は、光学部材１１４と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間が高屈折率を有する液体で満たされた液浸投影光学系である。

光学部材１１１乃至１１４は、高屈折率を有する等方結晶（例えば、ＬｕＡＧ）で構成され、最終レンズ（レンズ群）１１０を形成する。光学部材１１１乃至１１４のうち、２つの光学部材に関しては、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向しており、残りの２つの光学部材に関しては、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向している。２つの＜１ １ １＞の結晶軸部材を光軸周りに異なる相対角度で組み込むことによって、瞳内複屈折分布の非対称成分を打ち消し合い小さくすることが可能となる。また、２つの＜１ ０ ０＞の結晶軸部材を光軸周りに異なる相対角度で組み込むことによって、２つの＜１ １ １＞の結晶軸部材で強め合う瞳内複屈折分布の回転対称成分を打ち消して小さくすることが可能となる。このように、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材を少なくとも２つ、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材を少なくとも２つ用いることで、光学部材の各々で発生する結晶構造起因の複屈折を打ち消すことが可能となる。更に、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材とを交互に配置することで、光学部材の各々で発生する複屈折を打ち消すことが可能となる。

＜１ １ １＞の結晶軸を光軸ＡＸに配向した光学部材は、結晶軸と光軸ＡＸとのなす角ξが以下の数式１を満足するように、配置されることが好ましい。また、＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸ＡＸに配向した光学部材も同様に、結晶軸と光軸ＡＸとのなす角ξが以下の数式１を満足するように、配置されることが好ましい。
（数１）
｜ξ｜＜２°
数式１を満足せず、結晶軸と光軸ＡＸとのなす角ξの角度が大きくなってしまうと、光学部材の各々で発生する各像点に相当する光束の瞳内における複屈折分布の対称性が悪化してしまう。その結果、光学部材１１１乃至１１４の組み込み角を規定して最終レンズ１１０で発生する結晶構造起因の複屈折を補正する効果が低減し、複屈折を良好に打ち消すことが困難になる。換言すれば、数式１を満足するように光学部材１１１乃至１１４を配置することによって、最終レンズ１１０で発生する結晶構造起因の複屈折を効率よく補正することができる。

図２に示す投影光学系１００において、光学部材１１１乃至１１４の各々の第１の物体面側の面の曲率半径は、以下の数式２を満足する。なお、Ｒ１は光学部材１１１の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ２は光学部材１１２の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ３は光学部材１１３の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ４は光学部材１１４の第１の物体面側の面の曲率半径である。
（数２）
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４
図２に示す投影光学系１００は、上述した光学部材１１１乃至１１４に関する条件を満たすことによって、２０ｎｍ／ｃｍを超える結晶構造起因の複屈折が光学部材１１１乃至１１４に含まれていても互いに打ち消すことができる。換言すれば、投影光学系１００は、４つの光学部材１１１乃至１１４で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。

また、図２に示す投影光学系１００において、光学部材１１１乃至１１４の各々における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度は、以下の数式３を満足することが好ましい。これにより、４つの光学部材１１１乃至１１４で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。なお、光束ＭＬは、光学部材１１１乃至１１４を通過する光線（通過光線）のうち光軸ＡＸとなす角の角度が最大となる光線を含む最大像高の光束である。また、θ１は光学部材１１１における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ２は光学部材１１２における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。更に、θ３は光学部材１１３における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ４は光学部材１１４における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。
（数３）
｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４）
光学部材１１１乃至１１４を等方結晶で構成した場合、光学部材１１１乃至１１４の各々を通過する光線の角度（通過光線角度）によって発生する結晶構造起因の複屈折量が異なる。従って、＜１ １ １＞又は＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸ＡＸに配向させた場合、通過光線角度が大きくなるにつれて発生する複屈折量が大きくなる。この場合、光学部材１１１乃至１１４の各々を通過する光線と光軸ＡＸとのなす角の角度差が大きくなる（即ち、数式３を満足しない）と、光学部材の各々で発生する各像点に相当する光束の瞳内の複屈折量が大きくなってしまう。その結果、光学部材１１１乃至１１４の結晶軸や組み込み角度を規定して最終レンズ１１０で発生する複屈折を補正する効果が低減し、複屈折を良好に打ち消すことが困難になる。一方、数式３を満足していれば、上述したように、最終レンズ１１０で発生する結晶構造起因の複屈折を効率よく補正することができる。

次に、図３を参照して、投影光学系１００の構成の別の例について説明する。図３は、投影光学系１００の構成の別の例を示す概略断面図であって、投影光学系１００を構成する光学部材（レンズ）のうち第２の物体面ＩＭＧ近傍の光学部材を示す。

投影光学系１００は、図３に示すように、第２の物体面ＩＭＧから順に配置された少なくとも６つの光学部材を有する。投影光学系１００は、本実施形態では、第１の物体面ＯＢＪから順に、光学部材（第１の光学部材）１２１と、光学部材（第２の光学部材）１２２と、光学部材（第３の光学部材）１２３とを有する。更に、投影光学系１００は、光学部材（第４の光学部材）１２４と、光学部材（第５の光学部材）１２５と、光学部材（第６の光学部材）１２６とを有する。また、投影光学系１００は、光学部材１２６と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間が高屈折率を有する液体で満たされた液浸投影光学系である。

光学部材１２１乃至１２６は、高屈折率を有する等方結晶（例えば、ＬｕＡＧ）で構成され、最終レンズ（レンズ群）１２０を形成する。光学部材１２１乃至１２６のうち、３つの光学部材に関しては、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向しており、残りの３つの光学部材に関しては、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向している。＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材とを交互に配置することで、光学部材の各々で発生する複屈折を打ち消すことが可能となる。

図３に示す投影光学系１００において、光学部材１２１乃至１２６の各々の光軸周りの角度（相対角度）は、以下の数式４を満足する。なお、光学部材１２１の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ１、光学部材１２２の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ２、光学部材１２３の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ３とする。また、光学部材１２４の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ４、光学部材１２５の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ５、光学部材１２６の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ６とする。
（数４）
Φ２＝Φ６＋ｍ×η±５°
Φ３＝Φ５＋ｎ×η±５°
数式４において、ｍ、ｎは整数である。ηは、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材（数式４の上式では光学部材１２２及び光学部材１２６であり、数式４の下式では光学部材１２３及び光学部材１２５である）の場合には１２０°である。また、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配置された光学部材の場合には、ηは９０°である。これは、図２３（ａ）を参照するに、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸に配向された光学部材では、結晶構造起因の複屈折分布は、＜１ １ １＞の結晶軸を中心として１２０°回転させると元の分布と同じ分布となり、１２０°の回転対称性を有するためである。同様に、図２３（ｂ）を参照するに、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸に配向された光学部材では、結晶構造起因の複屈折分布は、＜１ ０ ０＞の結晶軸を中心として９０°回転させると元の分布と同じ分布となり、９０°の回転対称性を有するためである。換言すれば、数式４は、光学部材１２２と光学部材１２６の各結晶軸方向を一致させること、及び、光学部材１２３と光学部材１２５の各結晶軸方向を略一致させることを意味している。

光学部材１２２と光学部材１２６の各結晶軸方位の角度差、及び、光学部材１２３と光学部材１２５の各結晶軸方位の角度差が大きくなってしまう場合を考える。この場合、光学部材１２２と光学部材１２６の結晶構造起因の複屈折の対称性、及び、光学部材１２３と光学部材１２５の結晶構造起因の複屈折の対称性が悪化してしまう。その結果、光学部材１２１乃至１２６の組み込み角を規定して最終レンズ１２０で発生する結晶構造起因の複屈折を補正する効果が低減し、複屈折を良好に打ち消すことが困難になる。

一方、数式４に示すように、光学部材１２２と光学部材１２６の各結晶軸方向の光軸周りの相対角度差、及び、光学部材１２３と光学部材１２５の各結晶軸方向の光軸周りの相対角度差を±５°の間にする場合を考える。この場合、光学部材１２２と光学部材１２６の結晶構造起因の複屈折の対称性、及び、光学部材１２３と光学部材１２５の結晶構造起因の複屈折の対称性は維持される。従って、最終レンズ１２０で発生する結晶構造起因の複屈折を効率よく補正することができる。

図３に示す投影光学系１００は、上述した光学部材１２１乃至１２６に関する条件を満たすことによって、２０ｎｍ／ｃｍを超える結晶構造起因の複屈折が光学部材１２１乃至１２６に含まれていても互いに打ち消すことができる。換言すれば、投影光学系１００は、６つの光学部材１２１乃至１２６で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。

また、図３に示す投影光学系１００において、光学部材１２１乃至１２６の各々の第１の物体面側の面の曲率半径は、以下の数式５を満足することが好ましい。これにより、６つの光学部材１２１乃至１２６で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。なお、Ｒ１は光学部材１２１の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ２は光学部材１２２の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ３は光学部材１２３の第１の物体面側の面の曲率半径である。Ｒ４は光学部材１２４の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ５は光学部材１２５の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ６は光学部材１２６の第１の物体面側の面の曲率半径である。
（数５）
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６
また、図３に示す投影光学系１００において、光学部材１２１乃至１２６の各々における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度は、以下の数式６を満足することが好ましい。これにより、６つの光学部材１２１乃至１２６で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。なお、θ１は光学部材１２１における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ２は光学部材１２２における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ３は光学部材１２３における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。θ４は光学部材１２４における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ５は光学部材１２５における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ６は光学部材１２６における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。
（数６）
｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５°（ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６）
また、光学部材１２１乃至１２６の各々について、光軸方向と結晶軸との関係と光軸周りの角度（相対角度）との関係を含む方向配置は、数珠順列で構成されている。換言すれば、光学部材１２１乃至１２６の各々の方向配置は、数珠順列の構成に対して同等の効果を得ることができる。ここで、数珠順列とは、図４に示すように、６つの要素が順番にａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆと並んでいる場合に、ａ乃至ｆのいずれか１つから、右回りに読み上げる順序と、左回りに読み上げる順序を意味する。例えば、光学部材１２１の方向配置をＰ１、光学部材１２２の方向配置をＰ２、光学部材１２３の方向配置をＰ３、光学部材１２４の方向配置をＰ４、光学部材１２５の方向配置をＰ５、光学部材１２６の方向配置をＰ６とした場合を考える。この場合、光学部材１２１乃至１２６の各々に対する方向配置Ｐ１乃至Ｐ６の数珠順列の構成は図５で示される。図５において、１行目は光学部材１２１乃至１２６を示し、２行目乃至１３行目は光学部材１２１乃至１２６の各々の方向配置を示す。

次に、図６を参照して、投影光学系１００の構成の更に別の例について説明する。図６は、投影光学系１００の構成の更に別の例を示す概略断面図であって、投影光学系１００を構成する光学部材（レンズ）のうち第２の物体面ＩＭＧ近傍の光学部材を示す。

投影光学系１００は、図６に示すように、第２の物体面ＩＭＧから順に配置された少なくとも８つの光学部材を有する。投影光学系１００は、本実施形態では、第１の物体面ＯＢＪから順に、光学部材（第１の光学部材）１３１と、光学部材（第２の光学部材）１３２と、光学部材（第３の光学部材）１３３と、光学部材（第４の光学部材）１３４とを有する。更に、投影光学系１００は、光学部材（第５の光学部材）１３５と、光学部材（第６の光学部材）１３６と、光学部材（第７の光学部材）１３７と、光学部材（第８の光学部材）１３８とを有する。また、投影光学系１００は、光学部材１３８と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間が高屈折率を有する液体で満たされた液浸投影光学系である。

光学部材１３１乃至１３８は、高屈折率を有する等方結晶（例えば、ＬｕＡＧ）で構成され、最終レンズ（レンズ群）１３０を形成する。光学部材１３１乃至１３８のうち、４つの光学部材に関しては、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向しており、残りの４つの光学部材に関しては、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向している。＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材とを交互に配置することで、光学部材の各々で発生する複屈折を打ち消すことが可能となる。

図６に示す投影光学系１００において、４つの＜１ １ １＞の結晶軸部材のうち２つの結晶軸部材は同じ相対角αで組み込まれ、残りの２つの結晶軸部材は相対角αとは異なる相対角βで組み込まれる。更に、４つの＜１ ０ ０＞の結晶軸部材のうちの２つの結晶軸部材は同じ相対角γで組み込まれ、残りの２つの結晶軸部材は相対角γとは異なる相対角δで組み込まれる。換言すれば、８つの光学部材１３１乃至１３８は、２つの光学部材毎に同じ方向配置で組み込まれるため、全体として、４つの方向配置で組み込まれる。更に、光学部材１３１及び１３７は同じ方向配置で組み込まれ、光学部材１３２及び１３６を同じ方向配置で組み込まれ、光学部材１３３及び１３５を同じ方向配置で組み込まれ、光学部材１３４及び１３８を同じ方向配置で組み込まれる。

図６に示す投影光学系１００において、光学部材１３１乃至１３８の各々の光軸周りの角度（相対角度）は、以下の数式７又は数式８を満足する。なお、光学部材１３１の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ１、光学部材１３２の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ２、光学部材１３３の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ３、光学部材１３４の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ４とする。また、光学部材１３５の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ５、光学部材１３６の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ６、光学部材１３７の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ７、光学部材１３８の光軸周りの角度（相対角度）を角度Φ８とする。
（数７）
Φ１＝Φ７＋ｍ×η±５°
Φ２＝Φ６＋ｎ×η±５°
Φ３＝Φ５＋ｏ×η±５°
Φ４＝Φ８＋ｐ×η±５°
（数８）
Φ１＝Φ５＋ｍ×η±５°
Φ２＝Φ８＋ｎ×η±５°
Φ３＝Φ７＋ｏ×η±５°
Φ４＝Φ６＋ｐ×η±５°
数式７及び数式８において、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは整数である。ηは、＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された光学部材の場合には１２０°であり、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配置された光学部材の場合には９０°である。

図６に示す投影光学系１００は、上述した光学部材１３１乃至１３８に関する条件を満たすことによって、２０ｎｍ／ｃｍを超える結晶構造起因の複屈折が光学部材１３１乃至１３８に含まれていても互いに打ち消すことができる。換言すれば、投影光学系１００は、８つの光学部材１３１乃至１３８で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。

また、図６に示す投影光学系１００において、光学部材１３１乃至１３８の各々の第１の物体面側の面の曲率半径は、以下の数式９を満足することが好ましい。これにより、８つの光学部材１３１乃至１３８で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。なお、Ｒ１は光学部材１３１の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ２は光学部材１３２の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ３は光学部材１３３の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ４は光学部材１３４の第１の物体面側の面の曲率半径である。Ｒ５は光学部材１３５の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ６は光学部材１３６の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ７は光学部材１３７の第１の物体面側の面の曲率半径、Ｒ８は光学部材１３８の第１の物体面側の面の曲率半径である。
（数９）
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７＜Ｒ８
また、図６に示す投影光学系１００において、光学部材１３１乃至１３８の各々における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度は、以下の数式１０を満足することが好ましい。これにより、８つの光学部材１３１乃至１３８で生じる結晶構造起因の複屈折を小さくすることができる。なお、θ１は光学部材１３１における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ２は光学部材１３２における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ３は光学部材１３３における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。θ４は光学部材１３４における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ５は光学部材１３５における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ６は光学部材１３６における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。θ７は光学部材１３７における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度、θ８は光学部材１３８における光軸ＡＸと光束ＭＬとの最大角度である。
（数１０）
｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６、７、８）
また、光学部材１３１乃至１３８の各々について、光軸方向と結晶軸との関係と光軸周りの角度（相対角度）との関係を含む方向配置は、数珠順列で構成されている。換言すれば、光学部材１３１乃至１３８の各々の方向配置は、数珠順列の構成に対して同等の効果を得ることができる。例えば、光学部材１３１の方向配置をＱ１、光学部材１３２の方向配置をＱ２、光学部材１３３の方向配置をＱ３、光学部材１３４の方向配置をＱ４とする。また、光学部材１３５の方向配置をＱ５、光学部材１３６の方向配置をＱ６、光学部材１３７の方向配置をＱ７、光学部材１３８の方向配置をＱ８とする。この場合、光学部材１３１乃至１３８の各々に対する方向配置Ｑ１乃至Ｑ８の数珠順列の構成は図７で示される。図７において、１行目は光学部材１３１乃至１３８を示し、２行目乃至１７行目は光学部材１３１乃至１３８の各々の方向配置を示す。

以下、本発明に係る投影光学系１００について具体的に説明する。

図８は、実施例１の投影光学系１００の構成を示す概略断面図であり、投影光学系１００を構成するレンズのうち第２の物体面ＩＭＧ近傍のレンズを示す。実施例１の投影光学系１００は、１．５５の開口数（ＮＡ）を有する。また、実施例１の投影光学系１００は、図２に示す投影光学系１００の構成が適用されており、複数のレンズと、少なくとも１つの反射部材とを含む反射屈折型の投影光学系である。

実施例１の投影光学系１００は、第２の物体面ＩＭＧから順に、レンズＬ１１４と、レンズＬ１１３と、レンズＬ１１２と、レンズＬ１１１とを含む。レンズＬ１１１乃至Ｌ１１４は、波長１９３ｎｍの光に対して２．１４の屈折率を有するＬｕＡＧで構成され、最終レンズ（レンズ群）１１０を形成する。実施例１の投影光学系１００を構成する図示しない他のレンズは、石英で構成される。

実施例１の投影光学系１００において、像高は１２．５ｍｍ乃至６６．０ｍｍまで使用可能であり、２６×７ｍｍスリットの有効領域を確保している。実施例１の投影光学系１００の数値諸元表を図９に示す。図９において、第１列はレンズＬ１１１乃至Ｌ１１４、第２列はレンズＬ１１１乃至Ｌ１１４の各々に対応した各面の曲率半径（ｍｍ）、第３列は各面の軸上間隔（ｍｍ）、第４列は硝材、第５列は方向配置を示す。

実施例１の投影光学系１００において、レンズＬ１１４と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間には、１．８０の屈折率を有する液体が満たされている。

レンズＬ１１１は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸ＡＸ（光軸方向）に配向させており、＜１ ０ ０＞の結晶軸の光軸垂直面への射影像をｙ軸方向に配向させている。このような方向配置を＜１ １ １−０°＞と称する（図９参照）。なお、図８では、紙面に垂直な方向をｘ軸（紙面の表側から裏側に向かう方向をプラス方向）とし、右手系の座標系を定義している。

レンズＬ１１２は、＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸ＡＸ（光軸方向）に配向させており、＜０ ０ １＞の結晶軸の光軸垂直面への射影像をｙ軸方向に配向させている。このような方向配置を＜１ ０ ０−０°＞と称する（図９参照）。

レンズＬ１１３は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸ＡＸ（光軸方向）に配向させており、＜１ ０ ０＞の結晶軸の光軸垂直面への射影像とｙ軸方向とのなす相対角度（光軸周り）が６０°±１２０°×ｎ（ｎは整数）となるように配向させている。このような方向配置を＜１ １ １−６０°＞と称する（図９参照）。

レンズＬ１１４は、＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸ＡＸ（光軸方向）に配向させており、＜０ ０ １＞の結晶軸の光軸垂直面への射影像とｙ軸方向とのなす相対角度（光軸周り）が４５°±９０°×ｍ（ｍは整数）となるように配向させている。このような方向配置を＜１ ０ ０−４５°＞と称する（図９参照）。

レンズＬ１１１乃至Ｌ１１４の各々の第１の物体側の面の曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２、曲率半径Ｒ３及び曲率半径Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４（数式２）を満足する。

また、レンズＬ１１１乃至Ｌ１１４の各々を通過する光線と光軸ＡＸとのなす角の最大値は、全て４６．４°である。従って、レンズＬ１１１乃至Ｌ１１４の各々における最大角度θ１乃至θ４は、｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４）（数式３）を満足する。

実施例１の投影光学系１００は、上述した構成を有することで、最終レンズ１１０で発生する結晶構造起因複屈折を低減させる事が可能となる。

実施例１の投影光学系１００における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を図１０に示す。図１０（ａ）は、図８に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝０．０ｍｍ（スリット中心相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１０（ｂ）は、図８に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝１３．０ｍｍ（スリットエッジ相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１０を参照するに、リターダンスの瞳内のＲＭＳは、スリット中心で４１．８ｍλ、スリットエッジで４１．８ｍλに補正されている。

ここで、例えば、図１１に示すように、数式２を満足していない投影光学系１０００について考える。図１１は、投影光学系１０００の構成を示す概略断面図であり、投影光学系１０００を構成するレンズのうち第２の物体面ＩＭＧ近傍のレンズＬ１１１０乃至Ｌ１１４０を示す。投影光学系１０００の数値諸元表を図１２に示す。

投影光学系１０００は、実施例１の投影光学系１００と比較して、レンズＬ１１１０乃至Ｌ１１４０の各々を通過する光線と光軸ＡＸとのなす角の最大値や方向配置は等しく、数式２のみを満足していない投影光学系である。

投影光学系１０００における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を図１３に示す。図１３（ａ）は、図１１に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝０．０ｍｍ（スリット中心相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１３（ｂ）は、図１１に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝１３．０ｍｍ（スリットエッジ相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１３を参照するに、リターダンスの瞳内のＲＭＳは、スリット中心で５０．９ｍλ、スリットエッジで４８．８ｍλに補正されている。従って、数式２を満足することによって、結晶構造起因の複屈折をより効果的に補正する効果が得られることが分かる。

このように、実施例１の投影光学系１００は、結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現することができる。なお、最終レンズ１１０を構成する＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された２つの光学部材と、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された残りの２つの光学部材とは交互に配置されていればよい。従って、＜１ ０ ０＞の結晶軸部材と＜１ １ １＞の結晶軸部材のどちらの結晶軸部材を最も第１の物体面側（又は最も第２の物体面側）に配置するのかを限定するものではない。また、各光学部材の組み込み角度は、必要に応じて、最適な組み込み角度を設定すればよい。更に、最終レンズ１１０を構成する光学部材の結晶軸、硝材、曲率や厚さなども適宜設定すればよい。

図１４は、実施例２の投影光学系１００の構成を示す概略断面図であり、投影光学系１００を構成するレンズのうち第２の物体面ＩＭＧ近傍のレンズを示す。実施例２の投影光学系１００は、１．５５の開口数（ＮＡ）を有する。また、実施例２の投影光学系１００は、図３に示す投影光学系１００の構成が適用されており、複数のレンズと、少なくとも１つの反射部材とを含む反射屈折型の投影光学系である。

実施例２の投影光学系１００は、第２の物体面ＩＭＧから順に、レンズＬ１２６と、レンズＬ１２５と、レンズＬ１２４と、レンズＬ１２３と、レンズＬ１２２と、レンズＬ１２１とを含む。レンズＬ１２１乃至Ｌ１２６は、波長１９３ｎｍの光に対して２．１４の屈折率を有するＬｕＡＧで構成され、最終レンズ（レンズ群）１２０を形成する。実施例２の投影光学系１００を構成する図示しない他のレンズは、石英で構成される。

実施例２の投影光学系１００において、像高は１２．５ｍｍ乃至６６．０ｍｍまで使用可能であり、２６×７ｍｍスリットの有効領域を確保している。実施例２の投影光学系１００の数値諸元表を図１５に示す。図１５において、第１列はレンズＬ１２１乃至Ｌ１１６、第２列はレンズＬ１２１乃至Ｌ１２６の各々に対応した各面の曲率半径（ｍｍ）、第３列は各面の軸上間隔（ｍｍ）、第４列は硝材、第５列は方向配置を示す。

実施例２の投影光学系１００において、レンズＬ１２６と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間には、１．８０の屈折率を有する液体が満たされている。

レンズＬ１２１は、図１５に示すように、＜１ １ １−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２２は、図１５に示すように、＜１ ０ ０−４５°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２３は、図１５に示すように、＜１ １ １−６０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２４は、図１５に示すように、＜１ ０ ０−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２５は、図１５に示すように、＜１ １ １−６０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２６は、図１５に示すように、＜１ ０ ０−４５°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１２１乃至Ｌ１２６の各々の第１の物体側の面の曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２、曲率半径Ｒ３、曲率半径Ｒ４、曲率半径Ｒ５及び曲率半径Ｒ６は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６（数式５）を満足する。

また、レンズＬ１２１乃至Ｌ１２６の各々を通過する光線と光軸ＡＸとのなす角の最大値は、全て４６．４°である。従って、レンズＬ１２１乃至Ｌ１２６の各々における最大角度θ１乃至θ６は、｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６）（数式６）を満足する。

実施例２の投影光学系１００は、上述した構成を有することで、最終レンズ１２０で発生する結晶構造起因複屈折を低減させることが可能となる。

実施例２の投影光学系１００における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を図１６に示す。図１６（ａ）は、図１４に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝０．０ｍｍ（スリット中心相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１６（ｂ）は、図１４に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝１３．０ｍｍ（スリットエッジ相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１６を参照するに、リターダンスの瞳内のＲＭＳは、スリット中心で１１．７ｍλ、スリットエッジで１２．３ｍλに補正されている。

このように、実施例２の投影光学系１００は、結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現することができる。なお、最終レンズ１２０を構成する＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された３つの光学部材と、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された残りの３つの光学部材とは交互に配置されていればよい。従って、＜１ ０ ０＞の結晶軸部材と＜１ １ １＞の結晶軸部材のどちらの結晶軸部材を最も第１の物体側（又は最も第２の物体面側）に配置するのかを限定するものではない。また、各光学部材の組み込み角度も限定されず、数式４及び図５に示された構成であれば、同様な効果を得ることができる。更に、最終レンズ１２０を構成する光学部材の結晶軸、硝材、曲率や厚さなども適宜設定すればよい。

図１７は、実施例３の投影光学系１００の構成を示す概略断面図であり、投影光学系１００を構成するレンズのうち第２の物体面ＩＭＧ近傍のレンズを示す。実施例３の投影光学系１００は、１．５５の開口数（ＮＡ）を有する。また、実施例３の投影光学系１００は、図６に示す投影光学系１００の構成が適用されており、複数のレンズと、少なくとも１つの反射部材とを含む反射屈折型の投影光学系である。

実施例３の投影光学系１００は、第２の物体面ＩＭＧから順に、レンズＬ１３８と、レンズＬ１３７と、レンズＬ１３６と、レンズＬ１３５と、レンズＬ１３４と、レンズＬ１３３と、レンズＬ１３２と、レンズＬ１３１とを含む。レンズＬ１３１乃至Ｌ１３８は、波長１９３ｎｍの光に対して２．１４の屈折率を有するＬｕＡＧで構成され、最終レンズ（レンズ群）１３０を形成する。実施例３の投影光学系１００を構成する図示しない他のレンズは、石英で構成される。

実施例３の投影光学系１００において、像高は１２．５ｍｍ乃至６６．０ｍｍまで使用可能であり、２６×７ｍｍスリットの有効領域を確保している。実施例３の投影光学系１００の数値諸元表を図１８に示す。図１８において、第１列はレンズＬ１３１乃至Ｌ１３８、第２列はレンズＬ１３１乃至Ｌ１３８の各々に対応した各面の曲率半径（ｍｍ）、第３列は各面の軸上間隔（ｍｍ）、第４列は硝材、第５列は方向配置を示す。

実施例２の投影光学系１００において、レンズＬ１３８と第２の物体面ＩＭＧとの間の空間には、１．８０の屈折率を有する液体が満たされている。

レンズＬ１３１は、図１８に示すように、＜１ １ １−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３２は、図１８に示すように、＜１ ０ ０−４５°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３３は、図１８に示すように、＜１ １ １−６０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３４は、図１８に示すように、＜１ ０ ０−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３５は、図１８に示すように、＜１ １ １−６０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３６は、図１８に示すように、＜１ ０ ０−４５°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３７は、図１８に示すように、＜１ １ １−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３８は、図１８に示すように、＜１ ０ ０−０°＞の方向配置に配向させている。

レンズＬ１３１乃至Ｌ１３８の各々の第１の物体側の面の曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２、曲率半径Ｒ３、曲率半径Ｒ４、曲率半径Ｒ５、曲率半径Ｒ６、曲率半径Ｒ７及び曲率半径Ｒ８は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７＜Ｒ８（数式９）を満足する。

また、レンズＬ１３１乃至Ｌ１３８の各々を通過する光線と光軸ＡＸとのなす角の最大値は、全て４６．４°である。従って、レンズＬ１３１乃至Ｌ１３８の各々における最大角度θ１乃至θ８は、｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６、７、８）（数式１０）を満足する。

実施例３の投影光学系１００は、上述した構成を有することで、最終レンズ１３０で発生する結晶構造起因複屈折を低減させることが可能となる。

実施例３の投影光学系１００における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を図１９に示す。図１９（ａ）は、図１７に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝０．０ｍｍ（スリット中心相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１９（ｂ）は、図１７に示す第２の物体面ＩＭＧ上のＹ＝６．０ｍｍ、Ｘ＝１３．０ｍｍ（スリットエッジ相当）の像高の瞳内リターダンス分布を示している。図１９を参照するに、リターダンスの瞳内のＲＭＳは、スリット中心で６．６ｍλ、スリットエッジで６．６ｍλに補正されている。

このように、実施例３の投影光学系１００は、結晶構造起因の複屈折の影響を低減して優れた結像性能を実現することができる。なお、最終レンズ１３０を構成する＜１ １ １＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された４つの光学部材と、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸ＡＸに配向された残りの４つの光学部材とは交互に配置されていればよい。従って、＜１ ０ ０＞の結晶軸部材と＜１ １ １＞の結晶軸部材のどちらの結晶軸部材を最も第１の物体側（又は最も第２の物体面側）に配置するのかを限定するものではない。また、各光学部材の組み込み角度も限定されず、数式７又は数式８及び図９に示された構成であれば、同様な効果を得ることができる。更に、最終レンズ１３０を構成する光学部材の結晶軸、硝材、曲率や厚さなども適宜設定すればよい。

以下、図２０を参照して、本発明に係る投影光学系１００を適用した露光装置２００について説明する。図２０は、本発明の一側面としての露光装置２００の構成を示す概略断面図である。

露光装置２００は、投影光学系１００とウエハ２４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクル２２０のパターンをステップ・アンド・スキャン方式でウエハ２４０に露光する液浸露光装置である。

露光装置２００は、図２０に示すように、照明装置２１０と、レチクル２２０を載置するレチクルステージ２２５と、投影光学系１００と、ウエハ２４０を載置するウエハステージ２４５と、測距装置２５０と、ステージ制御部２６０を有する。また、露光装置２００は、液体供給部２７０と、液浸制御部２８０と、液体回収部２９０と、ノズルユニットＮＵとを有する。

照明装置２１０は、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。本実施形態では、光源部２１２の光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。

照明光学系２１４は、光源部２１２からの光でレチクル２２０を照明する光学系である。

レチクル２２０は、図示しないレチクル搬送系によって露光装置２００の外部から搬送され、レチクルステージ２２５に支持及び駆動される。

レチクルステージ２２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２２０を支持し、ステージ制御部２６０によって制御される。

投影光学系１００は、第１の物体面としてのレチクル２２０上のパターンの像を第２の物体面としてのウエハ２４０上に投影する投影光学系である。投影光学系１００は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。

ウエハ２４０は、レチクル２２０のパターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ２４０は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。ウエハ２４０には、フォトレジストが塗布されている。

液体保持部２４４は、ウエハステージ２４５に支持されたウエハ２４０の周囲に配置される。液体保持部２４４は、ウエハ２４０の表面と同じ高さの表面を有する板である。また、液体保持部２４４は、ウエハ２４０の外周付近のショットを露光する際に、ウエハ２４０の外側の領域の液体ＬＷを保持する。

測距装置２５０は、レチクルステージ２２５の位置及びウエハステージ２４５の位置を、参照ミラー２５２及び２５４、及び、レーザー干渉計２５６及び２５８を使用してリアルタイムに計測する。測距装置２５０による測距結果は、ステージ制御部２６０に伝達される。

ステージ制御部２６０は、測距装置２５０の測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２２５及びウエハステージ２４５の駆動を制御する。

液体供給部２７０は、投影光学系１００の最終レンズとウエハ２４０との間の空間又は間隙に液体ＬＷを供給する。液体供給部２７０は、液体供給配管２７２を有する。液体供給部２７０は、投影光学系１００の最終レンズの周囲に配置された液体供給配管２７２を介して液体ＬＷを供給する。これにより、投影光学系１００とウエハ２４０との間の空間には、液体ＬＷの液膜が形成される。

液浸制御部２８０は、ウエハステージ２４５の現在位置、速度、加速度などの情報をステージ制御部２６０から取得し、かかる情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。

液体回収部２９０は、液体供給部２７０によって投影光学系１００とウエハ２４０との間に供給された液体ＬＷを回収する機能を有し、液体回収配管２９２を有する。液体回収配管２９２は、液体供給部２７０によって投影光学系１００とウエハ２４０との間に供給された液体ＬＷをノズルユニットＮＵに形成された液体回収口を介して回収する。

ノズルユニットＮＵのウエハ２４０側には液体供給口と、液体回収口とが形成されている。液体供給口は、液体ＬＷを供給するための供給口であり、液体供給配管２７２に接続される。液体回収口は、供給した液体ＬＷを回収するための開口であり、液体回収配管２９２に接続される。

露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりレチクル２２０を照明する。レチクル２２０のパターンは、投影光学系１００により、液体ＷＴを介してウエハ２４０に結像される。露光装置２００が用いる投影光学系１００は、優れた結像性能を有し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図２１及び図２２を参照して、露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図２１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図２２は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の投影光学系は、液浸露光装置でなくても適用することができる。

本発明の一側面としての投影光学系の全体を示す図である。 図１に示す投影光学系の構成の一例を示す概略断面図である。 図１に示す投影光学系の構成の別の例を示す概略断面図である。 数珠順列を説明するための図である。 図３に示す投影光学系において、光学部材の各々に対する方向配置の数珠順列の構成の一例を示す図である。 図１に示す投影光学系の構成の更に別の例を示す概略断面図である。 図６に示す投影光学系において、光学部材の各々に対する方向配置の数珠順列の構成の一例を示す図である。 本発明に係る実施例１の投影光学系の構成を示す概略断面図である。 本発明に係る実施例１の投影光学系の数値諸元表を示す図である。 実施例１の投影光学系における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を示す図である。 数式２を満足していない投影光学系の構成を示す概略断面図である。 図１１に示す投影光学系の数値諸元表を示す図である。 図１１に示す投影光学系における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を示す図である。 本発明に係る実施例２の投影光学系の構成を示す概略断面図である。 本発明に係る実施例２の投影光学系の数値諸元表を示す図である。 実施例２の投影光学系における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を示す図である。 本発明に係る実施例３の投影光学系の構成を示す概略断面図である。 本発明に係る実施例３の投影光学系の数値諸元表を示す図である。 実施例３の投影光学系における結晶構造起因の複屈折による瞳内リターダンス分布を示す図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図２１に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。 等方結晶硝材の結晶構造起因の複屈折分布を示す図である。

符号の説明

１００ 投影光学系
１１０ 最終レンズ
１１１乃至１１４ 光学部材
Ｌ１１１乃至Ｌ１１４ レンズ
１２０ 最終レンズ
１２１乃至１２６ 光学部材
Ｌ１２１乃至Ｌ１２６ レンズ
１３０ 最終レンズ
１３１乃至１３８ 光学部材
Ｌ１３１乃至Ｌ１３８ レンズ
ＯＢＪ 第１の物体面
ＩＭＧ 第２の物体面
ＡＸ 光軸
２００ 露光装置
２１０ 照明装置
２１４ 照明光学系
２４０ ウエハ
２７０ 液体供給部
２９０ 液体回収部

Claims (14)

1. 第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、
   前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも４つの光学部材を有し、
   前記少なくとも４つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、
   前記少なくとも４つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材及び前記第４の光学部材の各々を通過する光線と光軸とのなす角の最大角度θ１、θ２、θ３、θ４は、
   ｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４）
   を満足することを特徴とする投影光学系。
2. 前記第１の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ１、前記第２の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ２、前記第３の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ３及び前記第４の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ４は、
   Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４
   を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
3. 第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、
   前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも６つの光学部材を有し、
   前記少なくとも６つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、
   前記少なくとも６つの光学部材を、前記第１の物体面から順に、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材及び第６の光学部材とした場合において、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第５の光学部材及び前記第６の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ２、Φ３、Φ５、Φ６は、ｍ、ｎを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、
   Φ２＝Φ６＋ｍ×η±５°
   Φ３＝Φ５＋ｎ×η±５°
   を満足することを特徴とする投影光学系。
4. 前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材及び前記第６の光学部材の各々について、光軸方向と結晶軸との関係と光軸周りの角度の関係とを含む方向配置が数珠順列で構成されていることを特徴とする請求項３記載の投影光学系。
5. 前記第１の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ１、前記第２の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ２、前記第３の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ３、前記第４の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ４は、前記第５の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ５及び前記第６の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ６は、
   Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６
   を満足することを特徴とする請求項３記載の投影光学系。
6. 前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材及び前記第６の光学部材の各々を通過する光線と光軸とのなす角の最大角度θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６は、
   ｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６）
   を満足することを特徴とする請求項３記載の投影光学系。
7. 第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、
   前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも８つの光学部材を有し、
   前記少なくとも８つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、
   前記少なくとも８つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材、第６の光学部材、第７の光学部材及び第８の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４、Φ５、Φ６、Φ７、Φ８は、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、
   Φ１＝Φ７＋ｍ×η±５°
   Φ２＝Φ６＋ｎ×η±５°
   Φ３＝Φ５＋ｏ×η±５°
   Φ４＝Φ８＋ｐ×η±５°
   を満足することを特徴とする投影光学系。
8. 第１の物体面の像を第２の物体面に投影する投影光学系であって、
   前記第２の物体面から順に配置され、等方結晶で構成された少なくとも８つの光学部材を有し、
   前記少なくとも８つの光学部材は、＜１ １ １＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材と＜１ ０ ０＞の結晶軸を光軸方向に配向させた光学部材とを交互に配置することによって構成され、
   前記少なくとも８つの光学部材を、前記第１の物体面から、第１の光学部材、第２の光学部材、第３の光学部材、第４の光学部材、第５の光学部材、第６の光学部材、第７の光学部材及び第８の光学部材とした場合において、前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々の光軸周りの角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４、Φ５、Φ６、Φ７、Φ８は、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを整数、ηを＜１ １ １＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば１２０°、＜１ ０ ０＞の結晶軸が光軸方向に配置されていれば９０°として、
   Φ１＝Φ５＋ｍ×η±５°
   Φ２＝Φ８＋ｎ×η±５°
   Φ３＝Φ７＋ｏ×η±５°
   Φ４＝Φ６＋ｐ×η±５°
   を満足することを特徴とする投影光学系。
9. 前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々について、光軸方向と結晶軸との関係と光軸周りの角度の関係とを含む方向配置が数珠順列で構成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の投影光学系。
10. 前記第１の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ１、前記第２の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ２、前記第３の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ３、前記第４の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ４は、前記第５の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ５、前記第６の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ６、前記第７の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ７及び前記第８の光学部材の前記第１の物体面側の面の曲率半径Ｒ８は、
    Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７＜Ｒ８
    を満足することを特徴とする請求項７又は８記載の投影光学系。
11. 前記第１の光学部材、前記第２の光学部材、前記第３の光学部材、前記第４の光学部材、前記第５の光学部材、前記第６の光学部材、前記第７の光学部材及び前記第８の光学部材の各々を通過する光線と光軸とのなす角の最大角度θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７、θ８は、
    ｜θｉ−θｊ｜ ＜ ５° （ｉ、ｊ＝１、２、３、４、５、６、７、８）
    を満足することを特徴とする請求項７又は８記載の投影光学系。
12. 光源からの光でレチクルを照明する照明光学系と、
    前記レチクルのパターンの像を基板に投影する請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
13. 前記投影光学系と前記基板との間に液体を供給する液体供給部を更に有することを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
14. 請求項１２又は１３記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
    露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。