JP4292497B2 - 投影光学系、露光装置および露光方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系、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をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される投影露光装置に適した高解像の反射屈折型の投影光学系に関する。
【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、総称して「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ェハ（またはガラスプレート等）上に露光する投影露光装置が使用されている。そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置の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。その結果、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）の波長を短くするとともに投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。
【０００３】
たとえば、波長が１８０ｎｍ以下の露光光を用いると、０．１μｍ以下の高解像を達成することが可能である。しかしながら、照明光の波長が短くなると光の吸収が顕著となり、実用に耐え得る硝材（光学材料）の種類は限定される。特に、照明光の波長が１８０ｎｍ以下になると、実用的に使用可能な硝材は蛍石だけに限定される。その結果、屈折型の投影光学系では、色収差の補正が不可能となる。ここで、屈折型の光学系とは、パワーを有する反射鏡（凹面反射鏡または凸面反射鏡）を含むことなく、レンズ成分のような透過光学部材だけを含む光学系である。
【０００４】
上述のように、単一の硝材からなる屈折型の投影光学系では許容色収差に限界があり、レーザー光源の極狭帯化が必須となる。この場合、レーザー光源のコストの増大および出力の低下は免れない。また、屈折光学系では、像面湾曲量を決定するペッツバール和(Petzval Summation)を０に近づけるために、多数の正レンズおよび負レンズを配置する必要がある。これに対して、凹面反射鏡は光を収束する光学素子として正レンズに対応するが、色収差が生じない点、およびペッツバール和が負の値をとる(ちなみに正レンズは正の値をとる)点において、正レンズとは異なる。
【０００５】
凹面反射鏡とレンズとを組み合わせて構成された、いわゆる反射屈折光学系では、凹面反射鏡の上述の特徴を光学設計上において最大限に活用し、単純な構成にもかかわらず色収差の良好な補正や像面湾曲をはじめとする諸収差の良好な補正が可能である。そこで、本出願人は、たとえば国際公開ＷＯ０１／６５２９６号公報において、投影露光装置に適した高解像の投影光学系として、屈折型の第１結像光学系と反射屈折型の第２結像光学系と屈折型の第３結像光学系とから構成された３回結像型の反射屈折光学系を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、国際公開ＷＯ０１／６５２９６号公報に開示された従来の投影光学系では、その突起部を構成する反射屈折型の第２結像光学系における凹面反射鏡の有効径が比較的大きいので、振動に対する機械的安定性が損なわれ易い。また、凹面反射鏡に隣接して配置されるレンズの有効径も比較的大きくなるので、このレンズを蛍石で形成する場合、所定の特性を有する材料の入手およびその加工が容易ではない。
【０００７】
また、従来の投影光学系では、物体面と像面との距離（幾何学的距離）が比較的大きいので、振動に対する機械的安定性が損なわれ易い。そして、露光装置に搭載された場合に、レチクルとウェハとの距離が比較的大きくなるので、操作性が損なわれ易く、クリーンルームの高さ制限を受け易い。さらに、たとえば２００ｎｍ以下の露光光を用いる露光装置に搭載された場合に、比較的長い投影光路を不活性ガスで満たすことになり、不活性ガスのパージに対して不利である。
【０００８】
さらに、従来の投影光学系では、その突起部を構成する反射屈折型の第２結像光学系における凹面反射鏡から基準光軸（第１結像光学系および第３結像光学系の光軸）までの距離が比較的大きい。その結果、振動に対する機械的安定性が損なわれ易く、第２結像光学系の組立に際して製造誤差が発生し易い。また、たとえば２００ｎｍ以下の露光光を用いる露光装置に搭載された場合に、比較的長い投影光路を不活性ガスで満たすことになり、不活性ガスのパージに対して不利である。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、比較的大きな像側開口数および投影視野を有する３回結像型の反射屈折光学系であって、凹面反射鏡の有効径が比較的小さく、振動に対する機械的安定性が良好で、凹面反射鏡に隣接して配置される蛍石レンズの製造が容易な構成を有する投影光学系を提供することを目的とする。
【００１０】
また、比較的大きな像側開口数および投影視野を有する３回結像型の反射屈折光学系であって、物体面と像面との距離が比較的小さく、振動に対する機械的安定性が良好で、露光装置に搭載された場合に操作性が良好で且つ不活性ガスのパージに対して有利な構成を有する投影光学系を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、３回結像型の反射屈折光学系であって、比較的大きな像側開口数および投影視野を有する凹面反射鏡から基準光軸までの距離が比較的小さく、振動に対する機械的安定性が良好で且つ組立誤差が発生し難く、露光装置に搭載された場合に不活性ガスのパージに対して有利な構成を有する投影光学系を提供することを目的とする。
【００１２】
また、比較的大きな像側開口数および投影視野を有し且つ振動に対する機械的安定性などに優れた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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面の第１中間像を形成するための第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、前記第２中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための第３結像光学系とを備え、
前記凹面反射鏡の有効直径をＥｃとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
Ｅｃ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１０
の条件を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１４】
本発明の第２発明では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面の第１中間像を形成するための第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、前記第２中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための第３結像光学系とを備え、
前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６３
の条件を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１５】
第２発明の好ましい態様によれば、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がほぼ一致するように設定され、
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系と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結像光学系と間の光路中に配置された第２偏向鏡とをさらに備えている。
【００１６】
本発明の第３発明では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面の第１中間像を形成するための第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、前記第２中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための第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結像光学系と間の光路中に配置された第２偏向鏡とを備え、
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がほぼ一致するように設定され、
前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．５
の条件を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１７】
また、本発明の第４発明にかかる投影光学系は、第１面と第２面とを光学的に共役にする投影光学系であって、前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置される第１結像光学系と、前記第１結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置されて少なくとも１つの凹面反射鏡を有する第２結像光学系と、前記第２結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置される第３結像光学系とを備え、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前記第１面と光学的に共役な面を形成すると共に、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前記第１面と光学的に共役な面を形成し、前記凹面反射鏡の有効直径をＥｃとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
Ｅｃ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１０
を満足するものである。
【００１８】
また、本発明の第５発明にかかる投影光学系は、第１面と第２面とを光学的に共役にする投影光学系であって、前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置される第１結像光学系と、前記第１結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置されて少なくとも１つの凹面反射鏡を有する第２結像光学系と、前記第２結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置される第３結像光学系とを備え、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前記第１面と光学的に共役な面を形成すると共に、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前記第１面と光学的に共役な面を形成し、前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６３
を満足するものである。
【００１９】
また、本発明の第６発明にかかる投影光学系は、第１面と第２面とを光学的に共役にする投影光学系であって、前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置される第１結像光学系と、前記第１結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置されて少なくとも１つの凹面反射鏡を有する第２結像光学系と、前記第２結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置される第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１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に前記第１面と光学的に共役な面を形成すると共に、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前記第１面と光学的に共役な面を形成し、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がほぼ一致するように設定され、前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．５
を満足するものである。
【００２０】
なお、上記第４発明乃至第６発明にかかる投影光学系において、前記投影光学系の第１面側の開口数よりも第２面側の開口数が大きく設定されていることが好ましい。この場合、前記投影光学系は、前記第１面の縮小像を前記第２面上に形成することが好ましい。
【００２１】
第１発明〜第６発明の好ましい態様によれば、前記投影光学系は、少なくとも６つの非球面形状の光学面を有する。また、前記第１結像光学系、前記第２結像光学系および前記第３結像光学系は、それぞれ少なくとも１つの非球面形状の光学面を有することが好ましい。
【００２２】
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第１発明〜第６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。この場合、前記感光性基板上における実効露光領域は、前記第３結像光学系の光軸から所定距離だけ離れた中心を有する矩形状の領域であることが好ましい。
【００２３】
本発明の第８発明では、前記第１面に設定されたマスクを照明し、第１発明〜第６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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の典型的な態様にしたがう投影光学系の基本的な構成を説明するための図である。なお、図１では、本発明の投影光学系が露光装置に適用されているものとする。図１に示すように、本発明の投影光学系は、第１面に配置された投影原版としてのレチクル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を備えている。
【００２５】
第１結像光学系Ｇ１が形成する第１中間像の形成位置の近傍には、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１が配置されている。第１光路折り曲げ鏡Ｍ１は、第１中間像へ向かう光束または第１中間像からの光束を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向する。第２結像光学系Ｇ２は、少なくとも１つの凹面反射鏡ＣＭを有し、第１中間像からの光束に基づいて第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）を第１中間像の形成位置の近傍に形成する。
【００２６】
第２結像光学系Ｇ２が形成する第２中間像の形成位置の近傍には、第２光路折り曲げ鏡Ｍ２が配置されている。第２光路折り曲げ鏡Ｍ２は、第２中間像へ向かう光束または第２中間像からの光束を屈折型の第３結像光学系Ｇ３に向かって偏向する。ここで、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面と第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面とは、空間的に重複しないように位置決めされている。第３結像光学系Ｇ３は、第２中間像からの光束に基づいて、レチクルＲのパターン像（第２中間像の像であって投影光学系の最終像）を、第２面に配置された感光性基板としてのウェハＷ上に形成する。
【００２７】
以下、本発明の各条件式を参照して、本発明の構成についてさらに詳細に説明する。本発明の第１発明では、上述の基本構成において、次の条件式（１）を満足する。なお、条件式（１）において、Ｅｃは、図１に示すように、凹面反射鏡ＣＭの有効直径である。また、ＩｃはウェハＷ上（第２面上）の投影視野の有効直径であり、Ｎａは投影光学系の像側（第２面側の）開口数である。
Ｅｃ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１０ （１）
【００２８】
条件式（１）を満足することにより、３回結像型の投影光学系において、その突起部を構成する第２結像光学系Ｇ２における凹面反射鏡ＣＭの有効直径Ｅｃを比較的小さく抑えることができる。その結果、振動に対する機械的安定性が良好で、凹面反射鏡ＣＭに隣接して配置される蛍石レンズの製造が容易な構成を有する投影光学系を実現することができる。なお、条件式（１）の上限値を９．７に設定し、その下限値を４に設定することにより、振動に対する機械的安定性をさらに向上させることができるとともに、凹面反射鏡ＣＭに隣接して配置される蛍石レンズの製造をさらに容易にすることができる。
【００２９】
また、本発明の第２発明では、上述の基本構成において、次の条件式（２）を満足する。なお、条件式（２）において、Ｌは、図１に示すように、レチクルＲのパターン面（第１面：物体面）とウェハＷの露光面（第２面：像面）との間の距離（幾何学的距離）である。また、上述したように、Ｉｃは投影視野の有効直径であり、Ｎａは像側開口数である。
Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６３ （２）
【００３０】
条件式（２）を満足することにより、３回結像型の投影光学系において、物体面と像面との距離Ｌを比較的小さく抑えることができる。その結果、振動に対する機械的安定性が良好で、露光装置に搭載された場合に操作性が良好で且つ不活性ガスのパージに対して有利な構成を有する投影光学系を実現することができる。なお、条件式（２）の上限値を６０に設定し、その下限値を２５に設定することにより、振動に対する機械的安定性および操作性をさらに向上させることができるとともに、不活性ガスのパージに対してさらに有利になる。
【００３１】
また、本発明の第３発明では、上述の基本構成において、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とがほぼ一致するように設定され、次の条件式（３）を満足する。なお、条件式（３）において、Ｈは、図１に示すように、凹面反射鏡ＣＭの反射面の中心と第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１との距離である。また、上述したように、Ｉｃは投影視野の有効直径であり、Ｎａは像側開口数である。
Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．５ （３）
【００３２】
条件式（３）を満足することにより、３回結像型の投影光学系において、その突起部を構成する第２結像光学系Ｇ２における凹面反射鏡ＣＭから基準光軸（第１結像光学系の光軸ＡＸ１）までの距離Ｈを比較的小さく抑えることができる。その結果、振動に対する機械的安定性が良好で且つ組立誤差が発生し難く、露光装置に搭載された場合に不活性ガスのパージに対して有利な構成を有する投影光学系を実現することができる。なお、条件式（３）の上限値を１５．２に設定し、その下限値を６．５に設定することにより、振動に対する機械的安定性をさらに向上させ且つ組立誤差をさらに良好に抑えることができるとともに、不活性ガスのパージに対してさらに有利になる。
【００３３】
ところで、本発明において、収差補正をさらに良好に行うには、投影光学系が少なくとも６つの非球面形状の光学面を有することが好ましい。また、投影光学系を構成する各結像光学系の小型化を図るには、各結像光学系がそれぞれ少なくとも１つの非球面形状の光学面を有することが好ましい。
【００３４】
さらに、第２発明において、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とがほぼ一致するように設定されていることが好ましい。この構成により、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をほぼ単一の光軸に沿って配置することが、ひいては重力によるレンズのたわみが回転対称になるように設定することが可能になり、光学調整により結像性能の劣化を小さく抑えることが可能となる。
【００３５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図２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２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２の紙面に平行にＹ軸を、図２の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、反射屈折型の投影光学系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。
【００３９】
図３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３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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、図示の露光装置では、投影光学系ＰＬ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Ｌ３１３）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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ＷＳ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。
【００４４】
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。
【００４５】
本実施形態の各実施例において、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。
【００４６】
なお、各実施例において、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Ｇ２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。
【００４７】
また、各実施例において、第１結像光学系Ｇ１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。
【００４８】
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。各実施例では第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。
【００４９】
各実施例において、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（ＣａＦ₂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。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。
【００５０】
したがって、各実施例において、中心波長１５７．６２４４ｎｍに対するＣａＦ₂の屈折率は１．５５９３０６６６であり、１５７．６２４４ｎｍ＋１ｐｍ＝１５７．６２５４ｎｍに対するＣａＦ₂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。
【００５１】
また、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。各実施例において、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。
【００５２】
【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）
【００５３】
［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、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。
【００５４】
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、凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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）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。
【００５７】
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：ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ＥＤは各面の有効直径（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。
【００５８】
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ＣＭ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。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。
【００５９】
【表１】

【００６０】
図５は、第１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１５７．６２４４ｎｍ−１ｐｍ＝１５７．６２３４ｎｍ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、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±１ｐｍ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。
【００６１】
［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、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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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。
【００６２】
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、ウェハ側（すなわち射出側）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。
【００６３】
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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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、レチクル側に平面を向けた平凸レンズＬ３９と、両凸レンズ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。
【００６４】
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。
【００６５】
【表２】

【００６６】
図７は、第２実施例における横収差を示す図である。第２実施例においても第１実施例と同様に、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±１ｐｍ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。
【００６７】
以上のように、各実施例では、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。
【００６８】
また、各実施例では、投影光学系ＰＬの突起部を構成する第２結像光学系Ｇ２における凹面反射鏡ＣＭの有効直径Ｅｃが比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、凹面反射鏡ＣＭに隣接して配置される蛍石レンズの製造が容易である。また、物体面と像面との距離Ｌが比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、操作性が良好で、不活性ガスのパージに対して有利である。さらに、凹面反射鏡ＣＭから基準光軸ＡＸ（第１結像光学系の光軸ＡＸ１および第３結像光学系の光軸ＡＸ３と一致）までの距離Ｈが比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、組立誤差が発生し難く、不活性ガスのパージに対して有利である。
【００６９】
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８のフローチャートを参照して説明する。
【００７０】
先ず、図８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。
【００７１】
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。
【００７２】
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９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９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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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に対して本発明を適用することもできる。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１８０ｎｍ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、上述の実施形態では、投影光学系の投影倍率を縮小倍率としたが、投影倍率は縮小に限られず、等倍または拡大倍率であっても良い。例えば、投影倍率を拡大倍率とする場合には、第３結像光学系側から光を入射させるように配置し、第３結像光学系によってマスクまたはレチクルの１次像を形成し、第２結像光学系により２次像を形成し、第１結像光学系により３次像（最終像）をウェハ等の基板上に形成させれば良い。
【００７９】
【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、その突起部を構成する第２結像光学系における凹面反射鏡の有効直径が比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、凹面反射鏡に隣接して配置される蛍石レンズの製造が容易である。また、物体面と像面との距離が比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、操作性が良好で、不活性ガスのパージに対して有利である。さらに、凹面反射鏡から基準光軸までの距離が比較的小さく抑えられているので、振動に対する機械的安定性が良好で、組立誤差が発生し難く、不活性ガスのパージに対して有利である。
【００８０】
したがって、比較的大きな像側開口数および投影視野を有し且つ振動に対する機械的安定性などに優れた本発明の投影光学系を用いた露光装置および露光方法では、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】本発明の典型的な態様にしたがう投影光学系の基本的な構成を説明するための図である。
【図２】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３】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４】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５】第１実施例における横収差を示す図である。
【図６】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７】第２実施例における横収差を示す図である。
【図８】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９】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 (25)

1. 第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
   前記第１面の第１中間像を形成するための第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、前記第２中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための第３結像光学系とを備え、
   前記凹面反射鏡の有効直径をＥｃとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
   ４＜Ｅｃ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜９．７
   の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
2. 前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
   ２５＜Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６３
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
   ２５＜Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
4. 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がほぼ一致するように設定され、
   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偏向鏡とをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系。
5. 前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
   ６．５＜Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．５
   の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の投影光学系。
6. 前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の像側開口数をＮａとするとき、
   ６．５＜Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．２
   の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の投影光学系。
7. 前記投影光学系は、少なくとも６つの非球面形状の光学面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系。
8. 前記第１結像光学系、前記第２結像光学系および前記第３結像光学系は、それぞれ少なくとも１つの非球面形状の光学面を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投影光学系。
9. 前記第１面の縮小像を前記第２面上に形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影光学系。
10. 前記第１面に設定されたパターンを照明するための照明系と、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形成するための請求項１乃至９のいずれか１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。
11. 前記感光性基板上における実効露光領域は、前記第３結像光学系の光軸から所定距離だけ離れた中心を有する矩形状の領域であることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記第１面に設定されたパターンを照明し、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影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ことを特徴とする露光方法。
13. 前記感光性基板上における実効露光領域は、前記第３結像光学系の光軸から所定距離だけ離れた中心を有する矩形状の領域であることを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
14. 前記第１面に設定されたパターンを照明し、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影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し、該感光性基板を現像することを特徴とするデバイス製造方法。
15. 前記感光性基板上における実効露光領域は、前記第３結像光学系の光軸から所定距離だけ離れた中心を有する矩形状の領域であることを特徴とする請求項１４に記載のデバイス製造方法。
16. 第１面と第２面とを光学的に共役にする投影光学系であって、
    前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置される第１結像光学系と、前記第１結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置されて少なくとも１つの凹面反射鏡を有する第２結像光学系と、前記第２結像光学系と前記第２面との間の光路中に配置される第３結像光学系とを備え、
    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前記第１面と光学的に共役な面を形成すると共に、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前記第１面と光学的に共役な面を形成し、
    前記凹面反射鏡の有効直径をＥｃとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
    ４＜Ｅｃ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜９．７
    の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
17. 前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
    ２５＜Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６３
    の条件を満足することを特徴とする請求項１６に記載の投影光学系。
18. 前記第１面と前記第２面との距離をＬとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
    ２５＜Ｌ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜６０
    の条件を満足することを特徴とする請求項１６に記載の投影光学系。
19. 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がほぼ一致するように設定され、
    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偏向鏡とをさらに備えていることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の投影光学系。
20. 前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
    ６．５＜Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．５
    の条件を満足することを特徴とする請求項１９に記載の投影光学系。
21. 前記凹面反射鏡の反射面の中心と前記第１結像光学系の光軸との距離をＨとし、前記第２面上の視野または投影視野の有効直径をＩｃとし、前記投影光学系の前記第２面側の開口数をＮａとするとき、
    ６．５＜Ｈ／（Ｎａ×Ｉｃ）＜１５．２
    の条件を満足することを特徴とする請求項１９に記載の投影光学系。
22. 前記投影光学系の第１面側の開口数よりも第２面側の開口数の方が大きく設定されていることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の投影光学系。
23. 前記第１面の縮小像を前記第２面上に形成することを特徴とする請求項２２に記載の投影光学系。
24. 前記投影光学系は、少なくとも６つの非球面形状の光学面を有することを特徴とする請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の投影光学系。
25. 前記第１結像光学系、前記第２結像光学系および前記第３結像光学系は、それぞれ少なくとも１つの非球面形状の光学面を有することを特徴とする請求項１６乃至２４のいずれか１項に記載の投影光学系。

Images