JP5067674B2 - 投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、例えばＸ線を用いてミラープロジェクション方式によりマスク上の回路パターンを感光性基板上に転写するＸ線投影露光装置に好適な反射型の投影光学系に関するものである。
従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置として、Ｘ線を用いた露光装置が注目されている。露光光としてＸ線を用いる場合、使用可能な透過光学材料および屈折光学材料がなくなるため、反射型のマスクを用いるとともに、反射型の投影光学系を用いることになる。従来、露光光としてＸ線を用いる露光装置に適用可能な投影光学系として、たとえば米国特許第６，７１０，９１７号明細書（特開２００２−１３９６７２号公報に対応）には、８枚の反射鏡からなる８枚ミラー反射型光学系が提案されている。
米国特許第６，７１０，９１７号明細書
特許文献１に開示された従来の投影光学系では、像側開口数ＮＡが０．４であるが、高解像度の達成のために像側開口数ＮＡをさらに増大させることが要望されている。また、従来の投影光学系は、中心曲率半径の絶対値が非常に大きな非球面形状の反射面を有する反射鏡を含んでおり、この反射面の面形状誤差を検査するための有効な検査手段が存在しない。現在、最も有効な検査手段では、ピンホールを通過した光を非球面状の反射面で反射させる構成を採用しているが、この反射面の中心曲率半径の絶対値がある程度小さくないと、所要の精度で面形状誤差を検査することができない。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば０．４５以上の比較的大きな像側開口数を有し、且つ反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することのできる投影光学系を提供することを目的とする。また、本発明の投影光学系を露光装置に適用することにより、たとえば露光光としてＸ線を用いて大きな解像力を確保し、高解像度で投影露光を行うことのできる露光装置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、８つの反射鏡を備え、第１面の縮小像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面からの光に基づいて前記第１面の中間像を形成するための第１反射結像光学系Ｇ１と、前記中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成するための第２反射結像光学系Ｇ２とを備え、
前記第１反射結像光学系Ｇ１は、前記第１面からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第１反射鏡Ｍ１と、凸面状の反射面を有する第２反射鏡Ｍ２と、第３反射鏡Ｍ３と、凹面状の反射面を有する第４反射鏡Ｍ４とを有し、
前記第２反射結像光学系Ｇ２は、前記中間像からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第５反射鏡Ｍ５と、第６反射鏡Ｍ６と、凸面状の反射面を有する第７反射鏡Ｍ７と、凹面状の反射面を有する第８反射鏡Ｍ８とを有し、
前記第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ２とし、前記第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ３とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
１＜ＲＭ２／Ｈ０＜６
４＜ＲＭ３／Ｈ０＜１３
の条件を満足する投影光学系を提供する。
本発明の第２形態では、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、前記マスクのパターンを前記第２面に設定された感光性基板上へ投影するための第１形態の投影光学系とを備えている露光装置を提供する。
本発明の第３形態では、第２形態の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むデバイス製造方法を提供する。
本発明の実施例では、８枚ミラー反射型で２回結像型の投影光学系において、第１面（物体面）からの光の入射順に２番目に配置される第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径に関する所要の条件式を満たすことにより、例えば０．４５以上の比較的大きな像側開口数（第２面側の開口数）を確保し、反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが可能になる。また、本発明の投影光学系を露光装置に適用することにより、露光光としてＸ線を使用することができる。
この場合、投影光学系に対してマスクおよび感光性基板を相対移動させて、マスクのパターンを感光性基板上へ高解像度で投影露光することになる。その結果、大きな解像力を有する走査型の露光装置を用いて、良好な露光条件のもとで、高精度なデバイスを製造することができる。
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。 ウェハ上に形成される円弧状の有効結像領域と光軸との位置関係を示す図である。 本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系の構成を示す図である。 第１実施例の投影光学系におけるコマ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構成を示す図である。 第２実施例の投影光学系におけるコマ収差を示す図である。 本実施形態の第３実施例にかかる投影光学系の構成を示す図である。 第３実施例の投影光学系におけるコマ収差を示す図である。 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一例について、そのフローチャートを示す図である。
符号の説明
１ レーザプラズマＸ線源
２ 波長選択フィルタ
３ 照明光学系
４ マスク
５ マスクステージ
６ 投影光学系
７ ウェハ
８ ウェハステージ
Ｇ１，Ｇ２ 反射結像光学系
Ｍ１〜Ｍ８ 反射鏡
本発明の実施例による投影光学系は、８つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ８を備え、第１面（物体面）からの光が、第１反射結像光学系Ｇ１を介して、第１面の中間像を形成する。第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成された中間像からの光は、第２反射結像光学系Ｇ２を介して、第１面の最終縮小像（中間像の像）を第２面（像面）上に形成する。すなわち、第１面の中間像が、第１反射結像光学系Ｇ１と第２反射結像光学系Ｇ２との間の光路中に形成される。第１反射結像光学系Ｇ１は、第１面からの光の入射順に、第１凹面反射鏡Ｍ１と、第２凸面反射鏡Ｍ２と、第３反射鏡Ｍ３と、第４凹面反射鏡Ｍ４とを有する。一方、第２反射結像光学系Ｇ２は、中間像からの光の入射順に、第５凹面反射鏡Ｍ５と、第６反射鏡Ｍ６と、第７凸面反射鏡Ｍ７と、第８凹面反射鏡Ｍ８とを有する。
本発明の投影光学系では、上述のような８枚ミラー反射型で２回結像型の基本構成において、次の条件式（１）を満足する。条件式（１）において、ＲＭ２は第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径（頂点曲率半径）の絶対値であり、Ｈ０は第１面における最大物体高である。
１＜ＲＭ２／Ｈ０＜６ （１）
条件式（１）の上限値を上回ると、例えば０．４５以上の比較的大きな像側開口数（第２面側の開口数）を確保することが困難になるだけでなく、第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ２が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第２反射鏡Ｍ２を所要の精度で製造することが困難になる。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、例えば０．４５以上の比較的大きな像側開口数ＮＡを確保することが容易になるが、第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ２が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなる。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（１）の上限値を５に設定し、下限値を２に設定することが好ましい。
このように、本発明では、上述のような８枚ミラー反射型で２回結像型の投影光学系において、第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径に関する条件式（１）を満たすことにより、例えば０．４５以上の比較的大きな像側開口数を確保し、反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが可能になる。その結果、本発明の投影光学系を露光装置に適用することにより、たとえば露光光としてＸ線を用いて大きな解像力を確保し、高解像度で投影露光を行うことができる。
特に、本発明の投影光学系では、第１反射結像光学系Ｇ１および第２反射結像光学系Ｇ２に対して上述のようなパワー配置を採用することにより、２回結像型の光学系を構成する各反射鏡の中心曲率半径の増大を回避し、各反射鏡への光線の入射角を比較的小さく抑え、且つ各反射鏡の有効径を小さく抑えて、コンパクトで高開口数の光学系を実現することができる。
また、本発明の投影光学系では、第１反射結像光学系Ｇ１中の物体側（第１面側）から２番目の第２反射鏡Ｍ２に凸面反射鏡を採用し、この凸面反射鏡Ｍ２を第１凹面反射鏡Ｍ１と第４凹面反射鏡Ｍ４とで囲む配置を採用することにより、大きくなりがちな反射鏡（例えば第４反射鏡Ｍ４または第５反射鏡Ｍ５）の有効径を小さく抑えつつ、各反射鏡への光線の入射角を比較的小さく抑え、且つ各反射鏡の中心曲率半径の絶対値を所要の範囲内に収めることができる。
また、本発明の投影光学系では、第２反射結像光学系Ｇ２中の物体側から７番目の第７反射鏡Ｍ７に凸面反射鏡を採用し、この凸面反射鏡Ｍ７を第５凹面反射鏡Ｍ５と第８凹面反射鏡Ｍ８とで囲む配置を採用することにより、大きくなりがちな反射鏡（例えば第４反射鏡Ｍ４または第５反射鏡Ｍ５）の有効径を小さく抑えつつ、各反射鏡への光線の入射角を比較的小さく抑え、且つ各反射鏡の中心曲率半径の絶対値を所要の範囲内に収めることができる。
また、本発明の投影光学系では、第１反射結像光学系Ｇ１および第２反射結像光学系Ｇ２中にそれぞれ１枚の凸面反射鏡Ｍ２およびＭ７をバランス良く配置することにより、ペッツバール和を良好な値に抑えると共に、各収差を良好に補正することができる。その結果、高性能な光学系を得ることができるだけでなく、反射鏡への光線の入射角を比較的小さく抑え、適切な中心曲率半径を有する反射鏡の有効径を小さく抑えることができる。
また、本発明の投影光学系では、第１反射結像光学系Ｇ１と第２反射結像光学系Ｇ２とで２回結像型の構成を採用することにより、歪曲収差（ディストーション）を良好に補正することができる。また、投影倍率（結像倍率）の大きさを例えば１／４に保ちながら、良好な光学性能を有する小型の光学系を実現することができる。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）において、ＲＭ１は第１反射鏡Ｍ１の反射面の中心曲率半径の絶対値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
１＜ＲＭ１／Ｈ０＜６ （２）
条件式（２）の上限値を上回ると、第１反射鏡Ｍ１の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ１が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第１反射鏡Ｍ１を所要の精度で製造することが困難になるので好ましくない。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、第１反射鏡Ｍ１の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ１が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（２）の上限値を５に設定し、下限値を２に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）において、ＲＭ４は第４反射鏡Ｍ４の反射面の中心曲率半径の絶対値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
４＜ＲＭ４／Ｈ０＜１２ （３）
条件式（３）の上限値を上回ると、第４反射鏡Ｍ４の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ４が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第４反射鏡Ｍ４を所要の精度で製造することが困難になるので好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、第４反射鏡Ｍ４の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ４が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（３）の上限値を１０に設定し、下限値を６に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）において、ＲＭ８は第８反射鏡Ｍ８の反射面の中心曲率半径の絶対値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
０．１＜ＲＭ８／Ｈ０＜４ （４）
条件式（４）の上限値を上回ると、第８反射鏡Ｍ８の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ８が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第８反射鏡Ｍ８を所要の精度で製造することが困難になるので好ましくない。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、第８反射鏡Ｍ８の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ８が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（４）の上限値を３に設定し、下限値を１に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）において、ＲＭ３は第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
４＜ＲＭ３／Ｈ０＜１３ （５）
条件式（５）の上限値を上回ると、第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ３が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第３反射鏡Ｍ３を所要の精度で製造することが困難になるので好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ３が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（５）の上限値を１２に設定し、下限値を５に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）において、ＲＭ７は第７反射鏡Ｍ７の反射面の中心曲率半径の絶対値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
０．１＜ＲＭ７／Ｈ０＜３ （６）
条件式（６）の上限値を上回ると、第７反射鏡Ｍ７の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ７が大きくなり過ぎて、この反射面の面形状誤差を所要の精度で検査することが困難になり、ひいては第７反射鏡Ｍ７を所要の精度で製造することが困難になるので好ましくない。一方、条件式（６）の下限値を下回ると、第７反射鏡Ｍ７の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ７が小さくなり過ぎて、この反射面に起因して諸収差が発生し易くなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（６）の上限値を２に設定し、下限値を０．５に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、８つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ８のうちの７つの反射鏡において、反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ1-8は、最大物体高をＨ０とするとき、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
ＲＭ1-8／Ｈ０≦１２ （７）
条件式（７）を満足すると、従来技術に比して各反射鏡の反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ1-8が小さくなり、像側開口数ＮＡが０．４５を超える光学系においても、各反射面で光束を分離することが容易になるので好ましい。なお、本発明の効果を更に良好に発揮するには、条件式（７）の上限値を１０に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、次の条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）において、ＴＴは第１面と第２面との間の軸上間隔（すなわち物像間距離）であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。
４＜ＴＴ／Ｈ０＜８ （８）
条件式（８）の上限値を上回ると、光学系の全長としての軸上間隔ＴＴが大きくなりすぎて、光学系が軸方向（光軸に沿った方向）に大型化するので好ましくない。一方、条件式（８）の下限値を下回ると、上述のような８枚ミラー反射型で２回結像型の光学系を設計することが現実的に著しく困難になるので好ましくない。なお、光学系の軸方向に沿った大型化をさらに良好に抑えるには、条件式（８）の上限値を７に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、第２反射鏡Ｍ２の反射面の位置またはその近傍の位置に開口絞りが設けられていることが好ましい。この構成は、上述のような８枚ミラー反射型で２回結像型の投影光学系において大きな像側開口数ＮＡを確保するのに有利である。また、この開口絞りにより、光束を任意の大きさに制限することができるので、光量の調節や、第２面（像面）での焦点深度および被写界深度の調節を行うことができる。開口絞りを第２反射鏡Ｍ２の反射面の位置または実質的に反射面の位置となる近傍位置に配置することにより、光束が開口絞りによって遮られることを回避することができる。
また、本発明の投影光学系では、さらに高い解像度を達成するために、像側開口数ＮＡが０．４８よりも大きいことが好ましい。また、本発明の投影光学系では、像面上の円弧状の有効結像領域に縮小像を形成し、円弧状の有効結像領域の幅寸法は０．５ｍｍよりも大きいことが好ましい。この構成により、たとえば露光装置に適用される場合、さらに高スループット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では、次の条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）において、φＭは各反射鏡Ｍ１〜Ｍ８の有効径（直径）の最大値であり、Ｈ０は上述したように最大物体高である。すなわち、φＭは、光軸から最も離れた反射領域（使用領域）を有する反射鏡（最も大きい反射鏡）において光軸を中心として当該反射領域に外接する円の直径である。
φＭ／Ｈ０≦５ （９）
条件式（９）の上限値を上回ると、最も大きい反射鏡の有効径φＭが大きくなりすぎて、光学系が径方向に大型化するので好ましくない。一方、条件式（９）の下限値を下回ると、８枚ミラー反射型で２回結像型の光学系を設計することが現実的に著しく困難になるので好ましくない。また、現実的に所要の精度で反射鏡を製造し且つ光学系の大型化を回避するには、最大物体高Ｈ０の大きさにかかわらず、最も大きい反射鏡の有効径φＭを７００ｍｍ以下に抑えることが好ましい。なお、光学系の径方向に沿った大型化をさらに良好に抑えるには、条件式（９）の上限値を４に設定することが好ましい。
また、本発明の投影光学系では、第１面から第１反射鏡Ｍ１への光束の主光線の光軸に対する傾きαが、次の条件式（１０）を満足することが望ましい。
５°＜｜α｜＜１０° （１０）
条件式（１０）の上限値を上回ると、第１面に反射マスクを設置した場合に、反射した光束が吸収体のパターンにより遮られる影響が大きくなり過ぎるので好ましくない。一方、条件式（１０）の下限値を下回ると、第１面に反射マスクを設置した場合に、反射マスクへの入射光と反射光とを分離できないので好ましくない。
また、本発明の投影光学系では、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ８の反射面が光軸に関して回転対称な非球面状に形成され、各反射面を規定する非球面の最大次数は１８次以上であることが好ましい。このように高次の非球面を導入することにより、収差を良好に補正して光学性能を向上させることができる。なお、最大次数が１６次であってもある程度良好な収差補正が可能であるが、最大次数を１８次以上に設定することにより、さらに複雑で細やかな非球面形状を表現することができ、ひいては十分な収差補正が可能になる。
また、本発明の投影光学系は、像側（第２面側）にほぼテレセントリックな光学系であることが好ましい。この構成により、たとえば露光装置に適用される場合、投影光学系の焦点深度内でウェハに凹凸があっても良好な結像が可能になる。
ところで、本発明の投影光学系では、中間像が第４反射鏡Ｍ４と第５反射鏡Ｍ５の間の光路中に形成されるが、収差などの影響により鮮明な中間像が形成されるわけではない。鮮明な中間像が形成される必要はなく、最終像を第２面上に鮮明に結像させることが目的である。仮に中間像の形成位置の付近にゴミが存在しても、中間像が鮮明に結像しない場合には第２面上のゴミの像も大きくぼける傾向になるため、むしろ中間像が鮮明に結像しない方が望ましい。但し、中間像が反射鏡の反射面の極近傍に形成される場合には、その反射鏡の鏡面上の微細構造や付着ゴミなどの像が第２面において投影像と重なる恐れがあるとともに、その反射鏡のパーシャル径（反射鏡の反射面上での光束の有効径）が小さくなり過ぎて製造公差の点で問題になり易くなる。そのため、各反射鏡の反射面からある程度離れた位置に中間像が形成されるように構成しなければならない。
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。また、図２は、ウェハ上に形成される円弧状の有効結像領域と光軸との位置関係を示す図である。図１において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
図１の露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマＸ線源１を備えている。なお、Ｘ線源としては、放電プラズマ光源や他のＸ線源を用いることが可能である。Ｘ線源１から射出された光は、波長選択フィルタ２を介して、照明光学系３に入射する。ここで、波長選択フィルタ２は、Ｘ線源１が供給する光から、所定波長（１３．５ｎｍ）のＸ線だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルタ２を透過したＸ線は、複数の反射鏡から構成された照明光学系３を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク４を照明する。なお、波長選択フィルタ２は必須のものではなく、反射鏡に形成された波長選択膜を使う等、他の形態の波長選択手段を使用してもよい。また、波長選択フィルタ２及び波長選択手段そのものを配置しなくてもよい。
マスク４は、そのパターン面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｙ方向に沿って移動可能なマスクステージ５によって保持されている。そして、マスクステージ５の移動は、図示を省略したレーザー干渉計により計測されるように構成されている。マスク４上には、Ｙ軸に関して対称な円弧状の照明領域が形成される。照明されたマスク４からの光は、反射型の投影光学系６を介して、感光性基板であるウェハ７上にマスクパターンの像を形成する。
すなわち、ウェハ７上には、図２に示すように、Ｙ軸に関して対称な円弧状の有効結像領域が形成される。図２を参照すると、光軸ＡＸを中心とした半径φを有する円形状の領域（イメージサークル）ＩＦ内において、このイメージサークルＩＦに接するようにＸ方向の長さがＬＸでＹ方向の長さがＬＹの円弧状の有効結像領域ＥＲが設定されている。こうして、円弧状の有効結像領域ＥＲは光軸ＡＸを中心とする輪帯状の領域の一部であり、長さＬＹは円弧状の有効結像領域ＥＲの中心と光軸とを結ぶ方向に沿った有効結像領域ＥＲの幅寸法である。
ウェハ７は、その露光面がＸＹ平面に沿って延びるように、Ｘ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ８によって保持されている。なお、ウェハステージ８の移動は、マスクステージ５と同様に、図示を省略したレーザー干渉計により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ５およびウェハステージ８をＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系６に対してマスク４およびウェハ７をＹ方向に沿って相対移動させながらスキャン露光（走査露光）を行うことにより、ウェハ７の１つの露光領域にマスク４のパターンが転写される。
このとき、投影光学系６の投影倍率（転写倍率）が１／４である場合、ウェハステージ８の移動速度をマスクステージ５の移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージ８をＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハ７の各露光領域にマスク４のパターンが逐次転写される。以下、第１実施例〜第３実施例を参照して、投影光学系６の具体的な構成について説明する。
各実施例において、投影光学系６は、マスク４のパターンの中間像を形成するための第１反射結像光学系Ｇ１と、マスク４のパターンの最終縮小像（中間像の像）をウェハ７上に形成するための第２反射結像光学系Ｇ２とにより構成されている。すなわち、マスクパターンの中間像は、第１反射結像光学系Ｇ１と第２反射結像光学系Ｇ２との間の光路中に形成される。
第１反射結像光学系Ｇ１は４つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ４により構成され、第２反射結像光学系Ｇ２は４つの反射鏡Ｍ５〜Ｍ８により構成されている。なお、各実施例において、すべての反射鏡Ｍ１〜Ｍ８の反射面が、光軸に関して回転対称な非球面状に形成されている。また、各実施例において、投影光学系６は、ウェハ側（像側）にほぼテレセントリックな光学系である。
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Ｃnとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2｝
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10＋Ｃ12・ｙ12
＋Ｃ14・ｙ14＋Ｃ16・ｙ16＋Ｃ18・ｙ18＋Ｃ20・ｙ20 （ａ）
［第１実施例］
図３は、本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系の構成を示す図である。図３を参照すると、第１実施例の投影光学系では、マスク４からの光は、第１反射鏡Ｍ１の凹面状の反射面、第２反射鏡Ｍ２の凸面状の反射面、第３反射鏡Ｍ３の凹面状の反射面、および第４反射鏡Ｍ４の凹面状の反射面で順次反射された後、マスクパターンの中間像Ｉ１を形成する。第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成された中間像Ｉ１からの光は、第５反射鏡Ｍ５の凹面状の反射面、第６反射鏡Ｍ６の凹面状の反射面、第７反射鏡Ｍ７の凸面状の反射面、および第８反射鏡Ｍ８の凹面状の反射面で順次反射された後、ウェハ７上にマスクパターンの縮小像（二次像）を形成する。第１実施例では、第２反射鏡Ｍ２の反射面の近傍の位置に、開口絞り（不図示）が設けられている。
次の表（１）に、第１実施例にかかる投影光学系の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元の欄において、λは露光光の波長を、βは投影倍率を、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、φはウェハ７上でのイメージサークルＩＦの半径（最大像高）を、ＬＸは有効結像領域ＥＲのＸ方向に沿った寸法を、ＬＹは有効結像領域ＥＲのＹ方向に沿った寸法（円弧状の有効結像領域ＥＲの幅寸法）をそれぞれ表している。また、表（１）の条件式対応値の欄において、ＲＭｉ（ｉ＝１，２，３，４，５，６，７，８）は第ｉ反射鏡Ｍｉの反射面の中心曲率半径の絶対値を、Ｈ０はマスク４上における最大物体高を、ＴＴはマスク４とウェハ７との間の軸上間隔を、φＭは最も大きい反射鏡の有効径をそれぞれ表している。
また、面番号は物体面であるマスク面から像面であるウェハ面への光線の進行する方向に沿ったマスク側からの反射面の順序を、ｒは各反射面の頂点曲率半径（中心曲率半径：ｍｍ）を、ｄは各反射面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）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。そして、光線の入射方向にかかわらずマスク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。上述の表記は、以降の表（２）および表（３）においても同様である。
表（１）
（主要諸元）
λ＝１３．５ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝０．５０
φ＝４６．５ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝１ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ 光学部材
（マスク面） 625.150
1 -652.540 -219.344 （第１反射鏡Ｍ１）
2 -551.984 208.024 （第２反射鏡Ｍ２）
3 -1253.042 -446.338 （第３反射鏡Ｍ３）
4 1535.485 800.019 （第４反射鏡Ｍ４）
5 -810.693 -137.103 （第５反射鏡Ｍ５）
6 2539.855 186.723 （第６反射鏡Ｍ６）
7 168.959 -251.329 （第７反射鏡Ｍ７）
8 311.342 291.329 （第８反射鏡Ｍ８）
（ウェハ面）

（非球面データ）
１面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．５８４２４５×１０-9 Ｃ6＝０．２０８７９８×１０-14
Ｃ8＝−０．１５８６３３×１０-18 Ｃ10＝０．６１１８９８×１０-23
Ｃ12＝−０．１５７８３７×１０-27 Ｃ14＝０．３０３９９９×１０-32
Ｃ16＝−０．６４７７４１×１０-37 Ｃ18＝０．１２９３１８×１０-41
Ｃ20＝−０．６４７７４１×１０-46

２面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．６９４１１０×１０-8 Ｃ6＝−０．６０１９２１×１０-12
Ｃ8＝−０．６４７４２８×１０-17 Ｃ10＝−０．３２３７０８×１０-19
Ｃ12＝０．２２９５７１×１０-22 Ｃ14＝−０．１０６９２２×１０-25
Ｃ16＝０．２９４６２２×１０-29 Ｃ18＝−０．１０６９２２×１０-33
Ｃ20＝０．２９４６２２×１０-37

３面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．３２６９２６×１０-8 Ｃ6＝０．１９２１８８×１０-13
Ｃ8＝−０．１５８５４９×１０-18 Ｃ10＝−０．３７０６９２×１０-23
Ｃ12＝０．２８６２５５×１０-27 Ｃ14＝−０．９４７４６３×１０-32
Ｃ16＝０．１８１２９７×１０-36 Ｃ18＝−０．１９１４３５×１０-41
Ｃ20＝０．８６７２５４×１０-47

４面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．３７５６３３×１０-9 Ｃ6＝−０．８０１４９×１０-13
Ｃ8＝０．３５９３８６×１０-17 Ｃ10＝−０．１１３０６５×１０-21
Ｃ12＝０．２３８２２７×１０-26 Ｃ14＝−０．３３３３６７×１０-31
Ｃ16＝０．２９４２１２×１０-36 Ｃ18＝−０．１４６７５５×１０-41
Ｃ20＝０．３０７９５５×１０-47

５面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．５０３６０３×１０-9 Ｃ6＝−０．４２０９３５×１０-13
Ｃ8＝０．３３３４９５×１０-18 Ｃ10＝０．９５７１６６×１０-23
Ｃ12＝−０．３２０４６７×１０-27 Ｃ14＝０．４１４６６５×１０-32
Ｃ16＝−０．２６２８５８×１０-37 Ｃ18＝０．６５６１４５×１０-43
Ｃ20＝０．１６０３００×１０-49

６面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．４０８２４７×１０-8 Ｃ6＝０．２６２５６７×１０-13
Ｃ8＝−０．２７３２８７×１０-17 Ｃ10＝０．１６８３６４×１０-21
Ｃ12＝−０．５５５３７５×１０-26 Ｃ14＝０．９３０２０８×１０-31
Ｃ16＝−０．３９５９９３×１０-36 Ｃ18＝−０．９４２７４０×１０-41
Ｃ20＝０．１０３８３３×１０-45

７面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．４２５２０７×１０-8 Ｃ6＝０．５３６５９３×１０-12
Ｃ8＝０．１８６１５８×１０-15 Ｃ10＝−０．１１５６９７×１０-18
Ｃ12＝０．６２２８０５×１０-22 Ｃ14＝−０．２７８１７９×１０-25
Ｃ16＝０．７６３０３８×１０-29 Ｃ18＝−０．１１５９６４×１０-32
Ｃ20＝０．７２５６０６×１０-37

８面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．９８０８０５×１０-10 Ｃ6＝０．２３６８３０×１０-14
Ｃ8＝０．３３８２７８×１０-19 Ｃ10＝−０．２３５３７６×１０-24
Ｃ12＝０．４６６０８８×１０-28 Ｃ14＝−０．１７９０３９×１０-32
Ｃ16＝０．４７４１３９×１０-37 Ｃ18＝−０．６５７２２０×１０-42
Ｃ20＝０．４１５６５５×１０-47

（条件式対応値）
ＲＭ２＝５５２．０ｍｍ
ＲＭ１＝６５２．５ｍｍ
ＲＭ４＝１５３５．５ｍｍ
ＲＭ８＝３１１．３ｍｍ
ＲＭ３＝１２５３．０ｍｍ
ＲＭ７＝１６９．０ｍｍ
ＲＭ５＝８１０．７ｍｍ
ＲＭ６＝２５３９．９ｍｍ
Ｈ０＝１８４ｍｍ
ＴＴ＝１０５７．１ｍｍ
φＭ＝５１０．０ｍｍ（第５反射鏡Ｍ５において最大）
（１）ＲＭ２／Ｈ０＝３．０
（２）ＲＭ１／Ｈ０＝３．５
（３）ＲＭ４／Ｈ０＝８．３
（４）ＲＭ８／Ｈ０＝１．７
（５）ＲＭ３／Ｈ０＝６．８
（６）ＲＭ７／Ｈ０＝０．９
（７）ＲＭ５／Ｈ０＝４．４，ＲＭ６／Ｈ０＝１３．８
（８）ＴＴ／Ｈ０＝５．７
（９）φＭ／Ｈ０＝２．７７
（１０）｜α｜＝７．８５°
図４は、第１実施例の投影光学系におけるコマ収差を示す図である。図４では、像高１００％、像高９９％、および像高９８％におけるメリディオナルコマ収差およびサジタルコマ収差を示している。収差図から明らかなように、第１実施例では、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差が良好に補正されていることがわかる。また、図示を省略したが、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差以外の他の諸収差、たとえば球面収差やディストーションなども良好に補正されていることが確認されている。
［第２実施例］
図５は、本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系の構成を示す図である。図５を参照すると、第２実施例の投影光学系では、マスク４からの光は、第１反射鏡Ｍ１の凹面状の反射面、第２反射鏡Ｍ２の凸面状の反射面、第３反射鏡Ｍ３の凹面状の反射面、および第４反射鏡Ｍ４の凹面状の反射面で順次反射された後、マスクパターンの中間像Ｉ１を形成する。第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成された中間像Ｉ１からの光は、第５反射鏡Ｍ５の凹面状の反射面、第６反射鏡Ｍ６の凸面状の反射面、第７反射鏡Ｍ７の凸面状の反射面、および第８反射鏡Ｍ８の凹面状の反射面で順次反射された後、ウェハ７上にマスクパターンの縮小像（二次像）を形成する。第２実施例においても第１実施例と同様に、第２反射鏡Ｍ２の反射面の近傍の位置に、開口絞り（不図示）が設けられている。次の表（２）に、第２実施例にかかる投影光学系の諸元の値を掲げる。
表（２）
（主要諸元）
λ＝１３．５ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝０．５０
φ＝４６．５ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝１ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ 光学部材
（マスク面） 628.124
1 -652.540 -220.838 （第１反射鏡Ｍ１）
2 -564.071 208.460 （第２反射鏡Ｍ２）
3 -1329.047 -481.384 （第３反射鏡Ｍ３）
4 1605.523 839.331 （第４反射鏡Ｍ４）
5 -644.426 -137.903 （第５反射鏡Ｍ５）
6 -5157.947 177.512 （第６反射鏡Ｍ６）
7 178.008 -245.177 （第７反射鏡Ｍ７）
8 305.619 285.177 （第８反射鏡Ｍ８）
（ウェハ面）

（非球面データ）
１面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．７０６７８７×１０-9 Ｃ6＝−０．３５５５４５×１０-14
Ｃ8＝０．４３８５６６×１０-19 Ｃ10＝０．１３８３３１×１０-23
Ｃ12＝−０．１３１０９５×１０-27 Ｃ14＝０．５７１６１９×１０-32
Ｃ16＝−０．１６５００６×１０-36 Ｃ18＝０．２８２１３３×１０-41
Ｃ20＝−０．２０９６９９×１０-46

２面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．８２１１４９×１０-8 Ｃ6＝−０．６３５８８２×１０-12
Ｃ8＝−０．５０４３１３×１０-17 Ｃ10＝−０．３４７１４８×１０-19
Ｃ12＝０．２３２５６５×１０-22 Ｃ14＝−０．１０４０９４×１０-25
Ｃ16＝０．２７８０４９×１０-29 Ｃ18＝−０．４１２９４２×１０-33
Ｃ20＝０．２６１２４７×１０-37

３面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．３０２６０５×１０-8 Ｃ6＝０．１６４７４６×１０-13
Ｃ8＝−０．１３９２０８×１０-18 Ｃ10＝−０．１３６８７９×１０-23
Ｃ12＝０．９８８６１３×１０-28 Ｃ14＝−０．１６９５０６×１０-32
Ｃ16＝−０．１００８２６×１０-37 Ｃ18＝０．７１５９１５×１０-42
Ｃ20＝−０．６９６２２９×１０-47

４面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．１１１６３０×１０-8 Ｃ6＝−０．１１１２３４×１０-12
Ｃ8＝０．４５６３６６×１０-17 Ｃ10＝−０．１２９９８８×１０-21
Ｃ12＝０．２５２３７８×１０-26 Ｃ14＝−０．３３１４４４×１０-31
Ｃ16＝０．２８１５４５×１０-36 Ｃ18＝−０．１３９８５３×１０-41
Ｃ20＝０．３０７９５５×１０-47

５面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．２０３１１０×１０-8 Ｃ6＝−０．５６７８４３×１０-13
Ｃ8＝０．２３７２０５×１０-18 Ｃ10＝０．１３７８２４×１０-22
Ｃ12＝−０．３２９２２４×１０-27 Ｃ14＝０．３４０９６０×１０-32
Ｃ16＝−０．１７４７２２×１０-37 Ｃ18＝０．３３８２９９×１０-43
Ｃ20＝０．１６０３００×１０-49

６面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．２８７２４５×１０-8 Ｃ6＝−０．６４０９０９×１０-13
Ｃ8＝０．７２３５７６×１０-18 Ｃ10＝０．１２９４４６×１０-21
Ｃ12＝−０．６６０５１４×１０-26 Ｃ14＝０．１０５０６１×１０-30
Ｃ16＝０．９１３０４４×１０-36 Ｃ18＝−０．４８５６２７×１０-40
Ｃ20＝０．４３６１３５×１０-45

７面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．５５２９２０×１０-8 Ｃ6＝０．１１６５８１×１０-11
Ｃ8＝０．１１４７５１×１０-15 Ｃ10＝−０．１６５５５０×１０-18
Ｃ12＝０．９５９４７２×１０-22 Ｃ14＝−０．３９６２７２×１０-25
Ｃ16＝０．１００４９７×１０-28 Ｃ18＝−０．１４３４１４×１０-32
Ｃ20＝０．８５７６８１×１０-37

８面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．１５６２００×１０-9 Ｃ6＝０．３１５０７５×１０-14
Ｃ8＝０．４９３７０６×１０-19 Ｃ10＝−０．６３３９１５×１０-24
Ｃ12＝０．８７０６２１×１０-28 Ｃ14＝−０．３４９５１６×１０-32
Ｃ16＝０．９４３３４５×１０-37 Ｃ18＝−０．１３５２６６×１０-41
Ｃ20＝０．８７１３２７×１０-47

（条件式対応値）
ＲＭ２＝５６４．１ｍｍ
ＲＭ１＝６５２．５ｍｍ
ＲＭ４＝１６０５．５ｍｍ
ＲＭ８＝３０５．６ｍｍ
ＲＭ３＝１３２９．０ｍｍ
ＲＭ７＝１７８．０ｍｍ
ＲＭ５＝６４４．４ｍｍ
ＲＭ６＝５１５７．９ｍｍ
Ｈ０＝１８４ｍｍ
ＴＴ＝１０５３．３ｍｍ
φＭ＝５４０．０ｍｍ（第５反射鏡Ｍ５において最大）
（１）ＲＭ２／Ｈ０＝３．１
（２）ＲＭ１／Ｈ０＝３．５
（３）ＲＭ４／Ｈ０＝８．７
（４）ＲＭ８／Ｈ０＝１．７
（５）ＲＭ３／Ｈ０＝７．２
（６）ＲＭ７／Ｈ０＝１．０
（７）ＲＭ５／Ｈ０＝３．５，ＲＭ６／Ｈ０＝２８．０
（８）ＴＴ／Ｈ０＝５．７
（９）φＭ／Ｈ０＝２．９３
（１０）｜α｜＝７．７６°
図６は、第２実施例の投影光学系におけるコマ収差を示す図である。図６では、像高１００％、像高９９％、および像高９８％におけるメリディオナルコマ収差およびサジタルコマ収差を示している。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、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差が良好に補正されていることがわかる。また、図示を省略したが、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差以外の他の諸収差、たとえば球面収差やディストーションなども良好に補正されていることが確認されている。
［第３実施例］
図７は、本実施形態の第３実施例にかかる投影光学系の構成を示す図である。図７を参照すると、第３実施例の投影光学系では、マスク４からの光は、第１反射鏡Ｍ１の凹面状の反射面、第２反射鏡Ｍ２の凸面状の反射面、第３反射鏡Ｍ３の凹面状の反射面、および第４反射鏡Ｍ４の凹面状の反射面で順次反射された後、マスクパターンの中間像Ｉ１を形成する。第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成された中間像Ｉ１からの光は、第５反射鏡Ｍ５の凹面状の反射面、第６反射鏡Ｍ６の凹面状の反射面、第７反射鏡Ｍ７の凸面状の反射面、および第８反射鏡Ｍ８の凹面状の反射面で順次反射された後、ウェハ７上にマスクパターンの縮小像（二次像）を形成する。第３実施例においても第１実施例と同様に、第２反射鏡Ｍ２の反射面の近傍の位置に、開口絞り（不図示）が設けられている。次の表（３）に、第３実施例にかかる投影光学系の諸元の値を掲げる。
表（３）
（主要諸元）
λ＝１３．５ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝０．５
φ＝４６ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝２ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ 光学部材
（マスク面） 600.393
1 -652.540 -217.457 （第１反射鏡Ｍ１）
2 -668.048 200.438 （第２反射鏡Ｍ２）
3 -1708.233 -463.373 （第３反射鏡Ｍ３）
4 1493.712 831.021 （第４反射鏡Ｍ４）
5 -684.540 -153.552 （第５反射鏡Ｍ５）
6 14597.26 172.552 （第６反射鏡Ｍ６）
7 162.828 -229.555 （第７反射鏡Ｍ７）
8 287.177 269.555 （第８反射鏡Ｍ８）
（ウェハ面）

（非球面データ）
１面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．８１５４８６×１０-9 Ｃ6＝−０．７７１０４１×１０-14
Ｃ8＝０．３１５０９３×１０-18 Ｃ10＝−０．１８５９６９×１０-22
Ｃ12＝０．１１４３８５×１０-26 Ｃ14＝−０．５１５９７６×１０-31
Ｃ16＝０．１４６１１２×１０-35 Ｃ18＝−０．２３１３１２×１０-40
Ｃ20＝０．１５６１０９×１０-45

２面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．７５１７１２×１０-8 Ｃ6＝−０．６４１８２０×１０-12
Ｃ8＝０．３４１６７８×１０-16 Ｃ10＝−０．７６５０６３×１０-19
Ｃ12＝０．５０８３２４×１０-22 Ｃ14＝−０．２１８３０４×１０-25
Ｃ16＝０．５６５９７０×１０-29 Ｃ18＝−０．８１６７６６×１０-33
Ｃ20＝０．５０２５３４×１０-37

３面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．４０１８３１×１０-8 Ｃ6＝０．２８２２８６×１０-13
Ｃ8＝−０．３７９１６１×１０-18 Ｃ10＝０．１２１１６６×１０-22
Ｃ12＝−０．９３９５２２×１０-27 Ｃ14＝０．５２５３６９×１０-31
Ｃ16＝−０．１７２０５７×１０-35 Ｃ18＝０．３０４９８２×１０-40
Ｃ20＝−０．２２７３９８×１０-45

４面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．１２２３５６×１０-8 Ｃ6＝−０．１１６３７９×１０-12
Ｃ8＝０．４６９７３１×１０-17 Ｃ10＝−０．１３１９４４×１０-21
Ｃ12＝０．２５３５３６×１０-26 Ｃ14＝−０．３３０９０１×１０-31
Ｃ16＝０．２８０４８３×１０-36 Ｃ18＝−０．１３９４９３×１０-41
Ｃ20＝０．３０７９５５×１０-47

５面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．２４４４３７×１０-8 Ｃ6＝−０．５８７６２２×１０-13
Ｃ8＝０．１４１３２６×１０-18 Ｃ10＝０．１５５７０３×１０-22
Ｃ12＝−０．３３１９９６×１０-27 Ｃ14＝０．３２１４２１×１０-32
Ｃ16＝−０．１５５２５２×１０-37 Ｃ18＝０．２７９３０５×１０-43
Ｃ20＝０．１６０３００×１０-49

６面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．３６７１５７×１０-8 Ｃ6＝−０．１４０５１４×１０-13
Ｃ8＝−０．６２６１０４×１０-18 Ｃ10＝０．１０１９９６×１０-21
Ｃ12＝−０．４３６２６３×１０-26 Ｃ14＝０．８９０８３６×１０-31
Ｃ16＝−０．７１６４７２×１０-36 Ｃ18＝−０．２７２０２４×１０-41
Ｃ20＝０．５８７５０７×１０-46

７面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝−０．５９６４８２×１０-8 Ｃ6＝０．２１７１５９×１０-11
Ｃ8＝−０．２２０９０９×１０-15 Ｃ10＝０．１１６４６３×１０-18
Ｃ12＝−０．１０６６２０×１０-21 Ｃ14＝０．５０２１１３×１０-25
Ｃ16＝−０．１４２８８０×１０-28 Ｃ18＝０．２１９１０２×１０-32
Ｃ20＝−０．１４６０２１×１０-36

８面
κ＝０．００００００
Ｃ4＝０．１８１１２３×１０-9 Ｃ6＝０．４１６８８６×１０-14
Ｃ8＝０．７９０１８４×１０-19 Ｃ10＝−０．１５２３４８×１０-23
Ｃ12＝０．１９０６０６×１０-27 Ｃ14＝−０．８１２１２４×１０-32
Ｃ16＝０．２２９５３２×１０-36 Ｃ18＝−０．３４４３０２×１０-41
Ｃ20＝０．２３３８９２×１０-46

（条件式対応値）
ＲＭ２＝６６８．０ｍｍ
ＲＭ１＝６５２．５ｍｍ
ＲＭ４＝１４９３．７ｍｍ
ＲＭ８＝２８７．２ｍｍ
ＲＭ３＝１７０８．２ｍｍ
ＲＭ７＝１６２．８ｍｍ
ＲＭ５＝６８４．５ｍｍ
ＲＭ６＝１４５９７．３ｍｍ
Ｈ０＝１８０ｍｍ
ＴＴ＝１０１１．０ｍｍ
φＭ＝５７１．３ｍｍ（第５反射鏡Ｍ５において最大）
（１）ＲＭ２／Ｈ０＝３．７
（２）ＲＭ１／Ｈ０＝３．６
（３）ＲＭ４／Ｈ０＝８．３
（４）ＲＭ８／Ｈ０＝１．６
（５）ＲＭ３／Ｈ０＝９．５
（６）ＲＭ７／Ｈ０＝０．９
（７）ＲＭ５／Ｈ０＝３．８，ＲＭ６／Ｈ０＝８１．１
（８）ＴＴ／Ｈ０＝５．６
（９）φＭ／Ｈ０＝３．１７
（１０）｜α｜＝７．９７°
図８は、第３実施例の投影光学系におけるコマ収差を示す図である。図８では、像高１００％、像高９８％、および像高９６％におけるメリディオナルコマ収差およびサジタルコマ収差を示している。収差図から明らかなように、第３実施例においても第１実施例および第２実施例と同様に、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差が良好に補正されていることがわかる。また、図示を省略したが、有効結像領域ＥＲに対応する領域において、コマ収差以外の他の諸収差、たとえば球面収差やディストーションなども良好に補正されていることが確認されている。
以上のように、上述の各実施例では、波長が１３．５ｎｍのＸ線に対して、０．５という比較的大きな像側開口数を確保するとともに、ウェハ７上において諸収差が良好に補正された２６ｍｍ×２ｍｍまたは２６ｍｍ×１ｍｍの円弧状の有効結像領域を確保することができる。したがって、ウェハ７において、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの大きさを有する各露光領域に、マスク４のパターンを走査露光により０．１μｍ以下の高解像で転写することができる。
また、上述の各実施例では、最も大きい第５凹面反射鏡Ｍ５の有効径が約５１０ｍｍ〜約５７０ｍｍ程度であり、従来技術に比して十分に小さく抑えられている。こうして、各実施例では、反射鏡の大型化が抑えられ、光学系の小型化が達成されている。そのため、各反射鏡の製造時の測定及び加工を高精度に行うことが可能である。また、上述の各実施例では、円弧状の有効結像領域ＥＲの全体に亘って主光線の傾きがほぼ０であり、像側にほぼテレセントリックな光学系が達成されている。
また、上述の各実施例では、マスク４に入射する光線群およびマスク４で反射される光線群の光軸ＡＸとなす角度αが約７．８°〜約８．０°程度に小さく抑えられているので、反射型マスク４を用いても、入射光と反射光とを分離することができるとともに、反射した光束が吸収体のパターンにより遮られる影響を小さくすることが可能となり、したがって性能が悪化しにくい。また、マスク４の設定位置についてわずかな誤差が発生しても、大きな倍率変化を招きにくいという利点がある。
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し（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９のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図９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（レチクル）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、上述の本実施形態では、Ｘ線を供給するための光源としてレーザプラズマＸ線源を用いているが、これに限定されることなく、Ｘ線としてたとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光を用いることもできる。
また、上述の本実施形態では、Ｘ線を供給するための光源を有する露光装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、Ｘ線以外の他の波長光を供給する光源を有する露光装置に対しても本発明を適用することができる。
さらに、上述の本実施形態では、露光装置の投影光学系に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も本発明を適用することができる。また、上述の実施形態で示した構成要素の全てが必須のものではなく、一部の構成要素を用いなくても構わないし、任意の構成要素を適宜組み合わせて用いる事も可能である。

Claims (30)

  1. ８つの反射鏡を備え、第１面の縮小像を第２面上に形成する投影光学系において、
    前記第１面からの光に基づいて前記第１面の中間像を形成するための第１反射結像光学系Ｇ１と、前記中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成するための第２反射結像光学系Ｇ２とを備え、
    前記第１反射結像光学系Ｇ１は、前記第１面からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第１反射鏡Ｍ１と、凸面状の反射面を有する第２反射鏡Ｍ２と、第３反射鏡Ｍ３と、凹面状の反射面を有する第４反射鏡Ｍ４とを有し、
    前記第２反射結像光学系Ｇ２は、前記中間像からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第５反射鏡Ｍ５と、第６反射鏡Ｍ６と、凸面状の反射面を有する第７反射鏡Ｍ７と、凹面状の反射面を有する第８反射鏡Ｍ８とを有し、
    前記第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ２とし、前記第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ３とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    １＜ＲＭ２／Ｈ０＜６
    ４＜ＲＭ３／Ｈ０＜１３
    の条件を満足する投影光学系。
  2. 前記第１反射鏡Ｍ１の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ１とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    １＜ＲＭ１／Ｈ０＜６
    の条件を満足する請求項１に記載の投影光学系。
  3. 前記第４反射鏡Ｍ４の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ４とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ４＜ＲＭ４／Ｈ０＜１２
    の条件を満足する請求項１または２に記載の投影光学系。
  4. 前記第８反射鏡Ｍ８の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ８とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ０．１＜ＲＭ８／Ｈ０＜４
    の条件を満足する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系。
  5. 前記第３反射鏡Ｍ３は、凹面状の反射面を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影光学系。
  6. 前記第７反射鏡Ｍ７の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ７とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ０．１＜ＲＭ７／Ｈ０＜３
    の条件を満足する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学系。
  7. 前記第１面と前記第２面との間の軸上間隔をＴＴとし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ４＜ＴＴ／Ｈ０＜８
    の条件を満足する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系。
  8. 前記第２反射鏡Ｍ２の反射面の位置またはその近傍の位置に開口絞りが設けられている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投影光学系。
  9. 前記第２面側の開口数ＮＡは、０．４５よりも大きい請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影光学系。
  10. 前記投影光学系は、前記第２面上の円弧状の有効結像領域に前記縮小像を形成し、
    前記円弧状の有効結像領域の幅寸法は０．５ｍｍよりも大きい請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影光学系。
  11. 前記第１面における最大物体高をＨ０とし、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ８の有効径の最大値をφＭとするとき、
    φＭ／Ｈ０≦５
    の条件を満足する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影光学系。
  12. 前記第１面から前記第１反射鏡Ｍ１への光束の主光線の光軸に対する傾きαは、
    ５°＜｜α｜＜１０°
    の条件を満足する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の投影光学系。
  13. 前記８つの反射鏡のうちの７つの反射鏡において、反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ1-8は、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ＲＭ1-8／Ｈ０≦１２
    の条件を満足する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の投影光学系。
  14. ８つの反射鏡を備え、第１面の縮小像を第２面上に形成する投影光学系において、
    前記第１面からの光に基づいて前記第１面の中間像を形成するための第１反射結像光学系Ｇ１と、前記中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成するための第２反射結像光学系Ｇ２とを備え、
    前記第１反射結像光学系Ｇ１は、前記第１面からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第１反射鏡Ｍ１と、凸面状の反射面を有する第２反射鏡Ｍ２と、第３反射鏡Ｍ３と、凹面状の反射面を有する第４反射鏡Ｍ４とを有し、
    前記第２反射結像光学系Ｇ２は、前記中間像からの光の入射順に、凹面状の反射面を有する第５反射鏡Ｍ５と、第６反射鏡Ｍ６と、凸面状の反射面を有する第７反射鏡Ｍ７と、凹面状の反射面を有する第８反射鏡Ｍ８とを有し、
    前記８つの反射鏡のうちの７つの反射鏡において、反射面の中心曲率半径の絶対値ＲＭ1-8は、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ＲＭ1-8／Ｈ０≦１２
    の条件を満足する投影光学系。
  15. 前記第２反射鏡Ｍ２の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ２とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    １＜ＲＭ２／Ｈ０＜６
    の条件を満足する請求項１４に記載の投影光学系。
  16. 前記第３反射鏡Ｍ３の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ３とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ４＜ＲＭ３／Ｈ０＜１３
    の条件を満足する請求項１４または１５に記載の投影光学系。
  17. 前記第１反射鏡Ｍ１の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ１とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    １＜ＲＭ１／Ｈ０＜６
    の条件を満足する請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の投影光学系。
  18. 前記第４反射鏡Ｍ４の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ４とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ４＜ＲＭ４／Ｈ０＜１２
    の条件を満足する請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の投影光学系。
  19. 前記第８反射鏡Ｍ８の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ８とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ０．１＜ＲＭ８／Ｈ０＜４
    の条件を満足する請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の投影光学系。
  20. 前記第３反射鏡Ｍ３は、凹面状の反射面を有する請求項１４乃至１９のいずれか1項に記載の投影光学系。
  21. 前記第７反射鏡Ｍ７の反射面の中心曲率半径の絶対値をＲＭ７とし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ０．１＜ＲＭ７／Ｈ０＜３
    の条件を満足する請求項１４乃至２０のいずれか１項に記載の投影光学系。
  22. 前記第１面と前記第２面との間の軸上間隔をＴＴとし、前記第１面における最大物体高をＨ０とするとき、
    ４＜ＴＴ／Ｈ０＜８
    の条件を満足する請求項１４乃至２１のいずれか１項に記載の投影光学系。
  23. 前記第２反射鏡Ｍ２の反射面の位置またはその近傍の位置に開口絞りが設けられている請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載の投影光学系。
  24. 前記第２面側の開口数ＮＡは、０．４５よりも大きい請求項１４乃至２３のいずれか１項に記載の投影光学系。
  25. 前記投影光学系は、前記第２面上の円弧状の有効結像領域に前記縮小像を形成し、
    前記円弧状の有効結像領域の幅寸法は０．５ｍｍよりも大きい請求項１４乃至２４のいずれか１項に記載の投影光学系。
  26. 前記第１面における最大物体高をＨ０とし、各反射鏡Ｍ１〜Ｍ８の有効径の最大値をφＭとするとき、
    φＭ／Ｈ０≦５
    の条件を満足する請求項１４乃至２５のいずれか１項に記載の投影光学系。
  27. 前記第１面から前記第１反射鏡Ｍ１への光束の主光線の光軸に対する傾きαは、
    ５°＜｜α｜＜１０°
    の条件を満足する請求項１４乃至２６のいずれか１項に記載の投影光学系。
  28. 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、前記マスクのパターンを前記第２面に設定された感光性基板上へ投影するための請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の投影光学系とを備えている露光装置。
  29. 前記照明系は、露光光としてＸ線を供給するための光源を有し、
    前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を相対移動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する請求項２８に記載の露光装置。
  30. 請求項２８または２９に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むデバイス製造方法。
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