JPWO2005001544A1 - Optical unit, imaging optical system, aberration adjustment method of imaging optical system, projection optical system, manufacturing method of projection optical system, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents

Optical unit, imaging optical system, aberration adjustment method of imaging optical system, projection optical system, manufacturing method of projection optical system, exposure apparatus, and exposure method Download PDF

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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70341Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply

Abstract

物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットである。この光学ユニットは、前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられた少なくとも1つの光学部材を備える。そして、前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも1つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減する。A liquid configured to be attached to a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas, and for changing the image of the object to an immersion imaging optical system that forms through a liquid It is an optical unit for immersion change. This optical unit is replaced with an optical member disposed on the image side of an optical surface having a predetermined refractive power disposed on the most image side of the optical surfaces having a refractive power in the dry imaging optical system. At least one optical member provided in a possible manner is provided. Then, by replacing the optical member in the dry imaging optical system with the at least one optical member, the type of medium on the image side of the imaging optical system is changed from gas to liquid. Degradation of imaging characteristics of the imaging optical system caused by the occurrence is reduced.

Description

本発明は、結像光学系、結像光学系の収差調整方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液品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露光装置に好適な投影光学系に関する。  The present invention relates to an imaging optical system, an aberration adjustment method for the imaging optical system, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor element, a liquid product display element, and the like in a photolithography process. The present invention relates to a suitable projection optical system.

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、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。  Projection exposure that exposes a mask (or reticle) pattern image onto a wafer (or glass plate or the like) coated with a photoresist or the like via a projection optical system in a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like. The device is in use. As the degree of integration of semiconductor elements and the like improves, the resolving power (resolution) required for the projection optical system of the projection exposure apparatus is increasing.

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(ウェハなど)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。  As a result, in order to satisfy the demand for the resolution of the projection optical system, it is necessary to shorten the wavelength λ of the illumination light (exposure light) and increase the image-side numerical aperture NA of the projection optical system. Specifically, the resolution of the projection optical system is represented by k · λ / NA (k is a process coefficient). In addition, the image-side numerical aperture NA is defined such that the refractive index of a medium (usually a gas such as air) between the projection optical system and a photosensitive substrate (such as a wafer) is n, and the maximum incident angle on the photosensitive substrate is θ. Then, it is expressed by n · sin θ.

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技術が知られている。  In this case, if the maximum incident angle θ is increased to increase the image-side numerical aperture, the incident angle to the photosensitive substrate and the exit angle from the projection optical system increase, and the reflection loss on the optical surface increases. Thus, a large effective image-side numerical aperture cannot be ensured. Therefore, a technique for increasing the image-side numerical aperture by filling a medium such as a liquid having a high refractive index in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is known.

一般に、物体面との間に浸液を介在させる液浸型結像光学系では、物体面との間に気体を介在させる通常の乾燥型結像光学系よりも、焦点深度および解像力が向上する。また、露光装置において液浸型結像光学系(液浸型投影光学系)を用いる場合、乾燥型結像光学系を用いる場合よりも、レジスト反射率の低下を図ることができる。したがって、特に露光装置の場合、投影光学系を必要に応じて乾燥型と液浸型との間で切り換えることができれば好都合である。しかしながら、従来の結像光学系では、乾燥型と液浸型との間で単純に切り換えを行うと、後述するように球面収差が大きく変動する。  In general, an immersion type imaging optical system in which immersion liquid is interposed between the object plane and the depth of focus and resolving power are improved compared to a normal dry type imaging optical system in which gas is interposed between the object plane and the object plane. . Further, when the immersion type imaging optical system (immersion type projection optical system) is used in the exposure apparatus, the resist reflectivity can be reduced as compared with the case where the dry type imaging optical system is used. Therefore, particularly in the case of an exposure apparatus, it is advantageous if the projection optical system can be switched between a dry type and an immersion type as required. However, in the conventional imaging optical system, when the switching is simply performed between the dry type and the liquid immersion type, the spherical aberration greatly fluctuates as described later.

そこで、本発明は、僅かな光学部材の単純な交換操作により収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能にすることを目的とする。また、本発明は、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な結像光学系を用いて、必要に応じて高解像で良好な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。また、本発明は、乾燥型と液浸型との間で投影光学系を切り換えることのできる光学ユニットを提供することを目的とする。  Accordingly, an object of the present invention is to enable switching between a dry type and an immersion type without substantially deteriorating the aberration state by a simple replacement operation of a few optical members. In addition, the present invention uses the imaging optical system that can be switched between a dry type and an immersion type without substantially deteriorating the aberration state, and performs good exposure with high resolution as necessary. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can perform the same. Another object of the present invention is to provide an optical unit capable of switching the projection optical system between a dry type and an immersion type.

上述の目的を達成するため、本発明の第1の態様にかかる結像光学系は、像面に接する浸液層を有する液浸型の結像光学系であって、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記浸液層との間に、前記浸液層側から順に、第1媒質からなる第1媒質層と、前記第1媒質とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層と、前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質からなる第3媒質層とを有し、
前記浸液層と前記第1媒質層との境界面、前記第1媒質層と前記第2媒質層との境界面、および前記第2媒質層と前記第3媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging optical system according to a first aspect of the present invention is an immersion type imaging optical system having an immersion layer in contact with an image plane,
A first medium layer composed of a first medium, in order from the immersion layer side, between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the immersion layer, and the first medium A second medium layer made of a second medium having a refractive index different from that of the first medium and a third medium layer made of a third medium having a refractive index different from that of the first medium and the second medium,
The boundary surface between the immersion layer and the first medium layer, the boundary surface between the first medium layer and the second medium layer, and the boundary surface between the second medium layer and the third medium layer are respectively flat. It is formed in the shape.

上述の目的を達成するため、本発明の第2の態様にかかる結像光学系は、像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像面との間に、屈折率の互いに異なる4つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記4つの媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the imaging optical system according to the second aspect of the present invention has a refractive index between an optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the image surface. An imaging optical system having four medium layers different from each other,
The radius of curvature of the boundary surface between two arbitrary medium layers adjacent to each other among the four medium layers is R, the maximum image height of the imaging optical system is Ym, and the optical surface having the predetermined refractive power When the radius of curvature is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
It satisfies the following conditions.

上述の目的を達成するため、本発明の第3の態様にかかる結像光学系は、像面または物体面に最も近く配置されたレンズと前記像面または前記物体面との間に、屈折率の互いに異なる少なくとも3つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記少なくとも3つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、
前記少なくとも3つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging optical system according to a third aspect of the present invention includes a refractive index between a lens disposed closest to the image plane or the object plane and the image plane or the object plane. An imaging optical system having at least three medium layers different from each other,
The at least three medium layers each have no refractive power;
All the boundary surfaces in the at least three medium layers are formed in a planar shape.

上述の目的を達成するため、本発明の第4の態様にかかる結像光学系の調整方法は、物体の像を形成する結像光学系の調整方法であって、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第1媒質からなる第1媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第1媒質層との間に配置されて前記第1媒質層とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第2媒質層との間に配置されて前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質層の光軸に沿った厚さとを変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an adjustment method of an imaging optical system according to a fourth aspect of the present invention is an adjustment method of an imaging optical system that forms an image of an object,
An image-side medium changing step of changing the medium of the image-side medium layer, which is a medium layer between the most image-side optical surface on the most image side of the imaging optical system and the image plane, between gas and liquid;
A thickness along the optical axis of a first medium layer formed between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the image-side medium layer, and the optical surface; A thickness along the optical axis of a second medium layer made of a second medium disposed between the surface and the first medium layer and having a refractive index different from that of the first medium layer, and the optical surface and the first medium layer. The medium in the image side space is changed by changing the thickness along the optical axis of the third medium layer disposed between the two medium layers and having a refractive index different from that of the first medium and the second medium. And an aberration correction step for correcting spherical aberration generated in the imaging optical system.

上述の目的を達成するため、本発明の第5の態様にかかる結像光学系の調整方法は、物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第1媒質からなる第1媒質層と、前記光学面と前記第1媒質層との間に配置されて前記第1媒質層とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層と、前記光学面と前記第2媒質層との間に配置されて前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質層との光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含み、
前記像側媒質層、前記第1媒質層、前記第2媒質層、および前記第3媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an imaging optical system adjustment method according to a fifth aspect of the present invention is an imaging optical system adjustment method for forming an image of an object.
An image-side medium changing step of changing the medium of the image-side medium layer, which is a medium layer between the most image-side optical surface on the most image side of the imaging optical system and the image plane, between gas and liquid;
A first medium layer comprising a first medium disposed between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image plane and the image-side medium layer; and the optical surface and the first medium layer. A second medium layer made of a second medium having a refractive index different from that of the first medium layer, and the first medium disposed between the optical surface and the second medium layer. And by changing at least one of the thickness and refractive index along the optical axis of the third medium layer having a refractive index different from that of the second medium to change the medium in the image side space. And an aberration correction step of correcting spherical aberration generated in the imaging optical system,
R is a radius of curvature of a boundary surface between two adjacent medium layers among the image side medium layer, the first medium layer, the second medium layer, and the third medium layer, and the imaging optics When the maximum image height of the system is Ym and the radius of curvature of the optical surface having the predetermined refractive power is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
It satisfies the following conditions.

上述の目的を達成するため、本発明の第6の態様にかかる露光装置は、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像面に設定された感光性基板上に形成するための第1乃至第3の態様の何れかの結像光学系とを備えていることを特徴とする。  In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes an illumination system for illuminating a mask, and a photosensitivity in which an image of a pattern formed on the mask is set on the image plane. And an imaging optical system according to any one of the first to third aspects for forming on a substrate.

上述の目的を達成するため、本発明の第7の態様にかかる露光装置は、マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第4の態様の収差調整方法により収差調整された結像光学系を備えていることを特徴とする。  In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to a seventh aspect of the present invention provides aberration adjustment by the aberration adjustment method according to the fourth aspect as a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate. The image forming optical system is provided.

上述の目的を達成するため、本発明の第8の態様にかかる露光装置は、マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第5の態様の調整方法により調整された結像光学系を備えていることを特徴とする。  In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to an eighth aspect of the present invention is adjusted by the adjustment method of the fifth aspect as a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate. An imaging optical system is provided.

上述の目的を達成するため、本発明の第9の態様にかかる露光方法は、マスクを照明し、第1乃至第3の態様の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記像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。  In order to achieve the above-described object, an exposure method according to a ninth aspect of the present invention illuminates a mask, and the pattern formed on the mask via the imaging optical system according to the first to third aspects is Projection exposure is performed on a photosensitive substrate set on an image plane.

上述の目的を達成するため、本発明の第10の態様にかかる露光方法は、第4の態様の収差調整方法により収差調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする。  In order to achieve the above object, an exposure method according to a tenth aspect of the present invention is an image of a pattern formed on a mask using an imaging optical system whose aberration is adjusted by the aberration adjustment method of the fourth aspect. Is projected and exposed onto a photosensitive substrate.

上述の目的を達成するため、本発明の第11の態様にかかる露光方法は、第5の態様の調整方法により調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする。  In order to achieve the above-mentioned object, an exposure method according to an eleventh aspect of the present invention is to sensitize a pattern image formed on a mask using an imaging optical system adjusted by the adjustment method of the fifth aspect. Projection exposure on a conductive substrate.

上述の目的を達成するため、本発明の第12の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第1媒質で形成される第1光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第1光学部材とは異なる屈折率の第2媒質で形成される第2光学部材とを備え、
前記第1光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第1媒質の屈折率のうちの少なくとも一方と、前記第2光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第2媒質の屈折率のうちの少なくとも一方とは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical unit according to a twelfth aspect of the present invention is configured to be attachable to a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas. An immersion-changing optical unit for changing to an immersion-type imaging optical system that forms a liquid via a liquid,
Among the optical surfaces having the refractive power in the dry-type imaging optical system, the optical surface is provided so as to be exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having the predetermined refractive power disposed on the most image side. A first optical member formed of a first medium having a predetermined refractive index;
A second optical member provided in a replaceable manner with the optical member in the dry imaging optical system and formed of a second medium having a refractive index different from that of the first optical member;
At least one of the thickness along the optical axis of the first optical member and the refractive index of the first medium, and the thickness along the optical axis of the second optical member and the refractive index of the second medium. At least one of them is defined so as to correct spherical aberration generated due to the change of the type of the medium on the image side of the imaging optical system from gas to liquid. .

上述の目的を達成するため、本発明の第13の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第1媒質で形成される第1光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第1光学部材とは異なる屈折率の第2媒質で形成される第2光学部材とを備え、
前記第1光学部材の2つの光学面および前記第2光学部材の2つの光学面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical unit according to a thirteenth aspect of the present invention is configured to be attachable to a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas, and An immersion-changing optical unit for changing to an immersion-type imaging optical system that forms a liquid via a liquid,
Among the optical surfaces having the refractive power in the dry-type imaging optical system, the optical surface is provided so as to be exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having the predetermined refractive power disposed on the most image side. A first optical member formed of a first medium having a predetermined refractive index;
A second optical member provided in a replaceable manner with the optical member in the dry imaging optical system and formed of a second medium having a refractive index different from that of the first optical member;
An optical surface having the predetermined refractive power, where R is the radius of curvature of the two optical surfaces of the first optical member and the two optical surfaces of the second optical member, and Ym is the maximum image height of the imaging optical system. When the radius of curvature of Rp is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
It satisfies the following conditions.

上述の目的を達成するため、本発明の第14の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系を、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能な少なくとも1つの光学部材を備え、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも1つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an optical unit according to a fourteenth aspect of the present invention forms a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas, and forms the image of the object through a liquid. An immersion-changing optical unit for changing to an immersion-type imaging optical system,
At least one exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having a predetermined refractive power disposed on the most image side of the optical surfaces having a refractive power in the dry imaging optical system. An optical member,
This is because the type of medium on the image side of the imaging optical system is changed from gas to liquid by replacing the optical member in the dry imaging optical system with the at least one optical member. The deterioration of the imaging characteristics of the imaging optical system that occurs in this manner is reduced.

上述の目的を達成するため、本発明の第15の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面の像を第2面上に形成する投影光学系であって、
前記第2面の近傍に配置され、前記第2面側の屈折力がほぼ0となる第1光学素子と、
最も前記第2面側に配置され、屈折力がほぼ0となる第2光学素子と
を備え、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は第1硝材により形成され、
前記第1光学素子及び前記第2光学素子のうちの一方は前記第1硝材により形成され、
前記第1光学素子及び前記第2光学素子のうちの他方は前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成され、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a projection optical system according to a fifteenth aspect of the present invention includes a plurality of optical elements, and uses an exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm as a second surface image. A projection optical system formed above,
A first optical element disposed in the vicinity of the second surface and having a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
A second optical element that is disposed closest to the second surface side and has a refractive power of approximately 0,
More than 80% of the plurality of optical elements are formed of the first glass material,
One of the first optical element and the second optical element is formed of the first glass material,
The other of the first optical element and the second optical element is formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material,
The second surface side is telecentric.

上述の目的を達成するため、本発明の第16の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面の像を第2面上に形成する投影光学系であって、
前記第2面の近傍に配置され、前記第2面側の屈折力がほぼ0である境界レンズと、
前記第2面の近傍に挿入された平面板と
を備え、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第1硝材により形成され、
前記平面板は前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成され、
前記境界レンズと前記第2面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合に、前記境界レンズの厚さ及び前記境界レンズと前記平面板との間隔を調整することにより、前記液体と前記気体との交換の前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a projection optical system according to a sixteenth aspect of the present invention includes a plurality of optical elements, and uses an exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm as a second surface image. A projection optical system formed above,
A boundary lens disposed in the vicinity of the second surface and having a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
A flat plate inserted in the vicinity of the second surface,
All of the plurality of optical elements excluding the plane plate are formed of the first glass material,
The flat plate is formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material,
When the liquid interposed in the optical path between the boundary lens and the second surface is exchanged for gas, by adjusting the thickness of the boundary lens and the distance between the boundary lens and the plane plate, Maintaining substantially the same optical properties before and after the exchange of the liquid and the gas,
The second surface side is telecentric.

上述の目的を達成するため、本発明の第17の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面の像を第2面上に形成する投影光学系であって、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は第1硝材により形成され、
前記第2面の近傍に配置されて、前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0となる光学素子を少なくとも1つ備え、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a projection optical system according to a seventeenth aspect of the present invention includes a plurality of optical elements, and uses an exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm as a second surface image. A projection optical system formed above,
More than 80% of the plurality of optical elements are formed of the first glass material,
At least one optical element that is disposed in the vicinity of the second surface and is formed of a second glass material having a refractive index lower than that of the first glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
The second surface side is telecentric.

上述の目的を達成するため、本発明の第18の態様にかかる投影光学系の製造方法は、複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用い、第2面側にテレセントリックな光束のもとで第1面の像を前記第2面上に形成する投影光学系の製造方法であって、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子を第1硝材により形成する光学素子形成工程と、
前記第1硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0となる第1光学素子を準備する第1光学素子準備工程と、
前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されて屈折力がほぼ0となる第2光学素子を準備する第2光学素子準備工程と、
前記第2面の近傍に配置される前記第1光学素子の厚さを調整する第1厚さ調整工程と、
最も前記第2面側に配置される前記第2光学素子の厚さを調整する第2厚さ調整工程とを含み、
前記第1厚さ調整工程及び前記第2厚さ調整工程では、前記第2光学素子と前記第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するように前記第1光学素子及び前記第2光学素子の厚さを調整することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a projection optical system manufacturing method according to an eighteenth aspect of the present invention includes a plurality of optical elements, uses exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, and is telecentric on the second surface side. A projection optical system manufacturing method for forming an image of a first surface on the second surface under a simple light beam,
An optical element forming step of forming 80% or more of the plurality of optical elements with the first glass material;
A first optical element preparation step of preparing a first optical element that is formed of the first glass material and has a refractive power of about 0 on the second surface side;
A second optical element preparation step of preparing a second optical element formed of a second glass material having a refractive index lower than that of the first glass material and having a refractive power of approximately 0;
A first thickness adjusting step of adjusting the thickness of the first optical element disposed in the vicinity of the second surface;
A second thickness adjusting step for adjusting the thickness of the second optical element that is arranged closest to the second surface side,
In the first thickness adjusting step and the second thickness adjusting step, optical characteristics after a medium having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the second optical element and the second surface. The thicknesses of the first optical element and the second optical element are adjusted so as to maintain substantially the same optical characteristics as before the interposition.

上述の目的を達成するため、本発明の第19の態様にかかる投影光学系の製造方法は、複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用い、第2面側にテレセントリックな光束のもとで第1面の像を前記第2面上に形成する投影光学系の製造方法であって、
第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成された平面板を準備する光学素子準備工程と、
前記平面板を前記第2面の近傍に挿入する挿入工程と、
最も前記第2面側に配置され、前記第1硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0である境界レンズの厚さを調整する厚さ調整工程と、
前記挿入工程において挿入された前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整する間隔調整工程と
を含み、
前記挿入工程において前記平面板を挿入し、前記厚さ調整工程において前記境界レンズの厚さを調整し、前記間隔調整工程において前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整することにより、前記境界レンズと前記第2面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第1硝材により形成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a projection optical system manufacturing method according to a nineteenth aspect of the present invention includes a plurality of optical elements, uses exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, and is telecentric on the second surface side. A projection optical system manufacturing method for forming an image of a first surface on the second surface under a simple light beam,
An optical element preparation step of preparing a flat plate formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material;
An insertion step of inserting the flat plate in the vicinity of the second surface;
A thickness adjusting step of adjusting a thickness of a boundary lens that is arranged closest to the second surface side and is formed of the first glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
An interval adjusting step of adjusting an interval between the planar plate inserted in the inserting step and the boundary lens,
The boundary plate is inserted in the insertion step, the thickness of the boundary lens is adjusted in the thickness adjustment step, and the interval between the plane plate and the boundary lens is adjusted in the interval adjustment step. Maintaining substantially the same optical characteristics before and after exchanging the liquid interposed in the optical path between the lens and the second surface with gas,
All of the plurality of optical elements excluding the flat plate are formed of a first glass material.

上述の目的を達成するため、本発明の第20の態様にかかる露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第15乃至第17の態様の投影光学系と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to a twentieth aspect of the present invention is an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate.
An illumination optical system for illuminating the mask;
A projection optical system according to the fifteenth to seventeenth aspects for forming an image of the mask pattern on the photosensitive substrate;
It is characterized by providing.

上述の目的を達成するため、本発明の第21の態様にかかる露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第18または第19の態様の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to a twenty-first aspect of the present invention is an exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate,
An illumination optical system for illuminating the mask;
A projection optical system manufactured by the manufacturing method of the projection optical system according to the eighteenth or nineteenth aspect for forming an image of the mask pattern on the photosensitive substrate;
It is characterized by providing.

上述の目的を達成するため、本発明の第22の態様にかかる露光方法は、感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法であって、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第15乃至第17の態様の投影光学系を用いて投影する投影工程と
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure method according to a twenty-second aspect of the present invention is an exposure method for transferring a predetermined pattern onto a photosensitive substrate,
Illuminating a mask on which the predetermined pattern is formed; and
A projection step of projecting using the projection optical system according to the fifteenth to seventeenth aspects for forming the image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate.

上述の目的を達成するため、本発明の第23の態様にかかる露光方法は、感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法であって、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第18または第19の態様投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を用いて投影する投影工程と
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure method according to a twenty-third aspect of the present invention is an exposure method for transferring a predetermined pattern onto a photosensitive substrate,
Illuminating a mask on which the predetermined pattern is formed; and
A projection step of projecting using the projection optical system manufactured by the projection optical system manufacturing method according to the eighteenth or nineteenth aspect for forming the image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate. And

本発明では、僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。液浸型に切り換えた場合、結像光学系の焦点深度および解像力の向上を図ることができる。また、液浸型に切り換えた結像光学系を露光装置および露光方法に用いる場合、レジスト反射率の低下を図ることができる。  In the present invention, it is possible to switch between the dry type and the liquid immersion type without substantially deteriorating the aberration state by a simple replacement operation of a few optical members. When switched to the immersion type, the depth of focus and resolution of the imaging optical system can be improved. In addition, when the imaging optical system switched to the immersion type is used in the exposure apparatus and the exposure method, the resist reflectance can be reduced.

したがって、本発明の露光装置および露光方法では、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な結像光学系を用いて、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。  Therefore, the exposure apparatus and the exposure method of the present invention use an imaging optical system that can be switched between a dry type and an immersion type without substantially deteriorating the aberration state, so that high resolution can be achieved as necessary. Thus, good exposure can be performed, and as a result, a good microdevice can be manufactured.

[図1]乾燥型結像光学系の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
[図2]図1に示す乾燥型結像光学系を単に液浸型に切り換えた場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
[図3]図1に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板および気体層の厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
[図4]図1に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板、気体層および平凸レンズの厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
[図5]図4に示す液浸型結像光学系と光学的に等価な光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
[図6]本発明の第1の実施形態にかかる結像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7]液浸型に設定された本実施形態の投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。
[図8]図7に示す液浸型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
[図9]図8に対応する図であって、本実施形態の乾燥型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
[図10]本実施形態の液浸型投影光学系における横収差を示す図である。
[図11]本実施形態の乾燥型投影光学系における横収差を示す図である。
[図12]本実施形態の液浸型投影光学系を製造する際の手法の一例を示すフローチャートである。
[図13]本実施形態の液浸型投影光学系を製造する際に用いられる波面収差測定装置の要部構成を概略的に示す図である。
[図14]第2の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
[図15]第2の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
[図16]第3の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
[図17]第3の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
[図18]第4の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
[図19]第4の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
[図20]第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
[図21]第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
[図22]第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
[図23]第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
[図24]第6の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
[図25]実施例1にかかる乾燥型の投影光学系のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図26]実施例1にかかる液浸型の投影光学系のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図27]実施例2にかかる乾燥型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図28]実施例2にかかる液浸型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図29]実施例3にかかる乾燥型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図30]実施例3にかかる液浸型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
[図31]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32]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。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main configuration of an image side and a spherical aberration diagram of a dry imaging optical system.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a main configuration of an image side and a spherical aberration diagram when the dry imaging optical system shown in FIG. 1 is simply switched to an immersion type.
[FIG. 3] A schematic diagram of the image side main part configuration and spherical aberration diagram when the thickness of the plane-parallel plate and the gas layer is changed when the dry imaging optical system shown in FIG. 1 is switched to the immersion type. FIG.
[FIG. 4] Schematic diagram of main configuration of image side and spherical aberration diagram when thickness of parallel plane plate, gas layer and plano-convex lens is changed when switching the dry imaging optical system shown in FIG. 1 to the immersion type. FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a main configuration of an image side of an optical system optically equivalent to the immersion type imaging optical system shown in FIG.
FIG. 6 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an imaging optical system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a lens configuration of the projection optical system of the present embodiment set to an immersion type.
FIG. 8 is a diagram schematically showing the main configuration of the image side of the immersion type projection optical system shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 8 and schematically showing the main configuration of the image side of the dry projection optical system of the present embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing transverse aberration in the immersion type projection optical system of the present embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing transverse aberration in the dry projection optical system of the present embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing an example of a technique for manufacturing the immersion type projection optical system of the present embodiment.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a main configuration of a wavefront aberration measuring apparatus used when manufacturing the immersion type projection optical system of the present embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a second embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a lens configuration of a part of the projection optical system according to the second embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a third embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing a lens configuration of a part of the projection optical system according to the third embodiment.
FIG. 18 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to a fourth embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing a lens configuration of a part of a projection optical system according to a fourth embodiment.
FIG. 20 is a flowchart for explaining a projection optical system manufacturing method according to the fifth embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing a lens configuration of a part of the projection optical system manufactured by the projection optical system manufacturing method according to the fifth embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing a lens configuration of a part of the projection optical system manufactured by the projection optical system manufacturing method according to the fifth embodiment.
FIG. 23 is a flowchart for explaining a projection optical system manufacturing method according to the sixth embodiment.
FIG. 24 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to a sixth embodiment.
FIG. 25 is a lateral aberration diagram showing transverse aberration in the meridional direction and sagittal direction of the dry projection optical system according to the example 1;
FIG. 26 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the meridional direction and sagittal direction of the immersion type projection optical system according to Example 1.
FIG. 27 is a lateral aberration diagram showing transverse aberration in the tangential direction and sagittal direction of the dry projection optical system according to the second example.
FIG. 28 is a lateral aberration diagram showing lateral aberration in the tangential direction and sagittal direction of the immersion type projection optical system according to Example 2.
FIG. 29 is a lateral aberration diagram showing transverse aberration in the tangential direction and sagittal direction of the dry projection optical system according to the example 3;
FIG. 30 is a lateral aberration diagram showing lateral aberration in the tangential direction and sagittal direction of the immersion type projection optical system according to Example 3.
FIG. 31 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
FIG. 32 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.

図1は、乾燥型結像光学系の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図1に示す乾燥型結像光学系は、像面I側から順に、平行平面状の気体層1、平行平面板2、平行平面状の気体層3、および平行平面板2とは異なる屈折率を有し且つ像面I側に平面を向け物体面側に凸面Aを向けた平凸レンズ4を含んでいる。図1に示す乾燥型結像光学系では、球面収差が良好に補正されている。なお、図1〜図4の球面収差図において、縦軸は像側開口数NAである。  FIG. 1 is a diagram schematically showing a main configuration of an image side and a spherical aberration diagram of a dry imaging optical system. The dry imaging optical system shown in FIG. 1 has a refractive index different from that of the plane parallel gas layer 1, the plane parallel plate 2, the plane parallel gas layer 3, and the plane parallel plate 2 in this order from the image plane I side. And a plano-convex lens 4 having a plane on the image plane I side and a convex surface A on the object plane side. In the dry imaging optical system shown in FIG. 1, spherical aberration is corrected well. 1 to 4, the vertical axis represents the image-side numerical aperture NA.

図2は、図1に示す乾燥型結像光学系を単に液浸型に切り換えた場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図2に示す光学系は、図1に示す乾燥型結像光学系の像面Iと平行平面板2との間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。したがって、図2に示す液浸型結像光学系は、像面I側から順に、平行平面状の浸液層5、平行平面板2、平行平面状の気体層3、および平凸レンズ4を含んでいる。その結果、図2に示す液浸型結像光学系では、焦点位置が位置ずれし、位置ずれした焦点位置において球面収差が発生する。  FIG. 2 is a diagram schematically showing a main configuration of the image side and a spherical aberration diagram when the dry imaging optical system shown in FIG. 1 is simply switched to the immersion type. The optical system shown in FIG. 2 is an immersion type imaging optical system obtained by filling the optical path between the image plane I of the dry type imaging optical system shown in FIG. is there. Accordingly, the immersion type imaging optical system shown in FIG. 2 includes, in order from the image plane I side, a parallel plane immersion liquid layer 5, a parallel plane plate 2, a parallel plane gas layer 3, and a plano-convex lens 4. It is out. As a result, in the immersion type imaging optical system shown in FIG. 2, the focal position is displaced, and spherical aberration occurs at the displaced focal position.

図3は、図1に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板および気体層の厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図3に示す光学系は、図1に示す乾燥型結像光学系の平行平面板2を厚さの異なる平行平面板2aに置換するとともに像面Iと平行平面板2aとの間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。  FIG. 3 schematically shows an image side main part configuration and spherical aberration diagram when the thickness of the plane parallel plate and the gas layer is changed when the dry imaging optical system shown in FIG. 1 is switched to the immersion type. FIG. The optical system shown in FIG. 3 replaces the plane parallel plate 2 of the dry imaging optical system shown in FIG. 1 with a plane parallel plate 2a having a different thickness and changes the optical path between the image plane I and the plane parallel plate 2a. It is an immersion type imaging optical system obtained by filling with immersion liquid.

したがって、図3に示す液浸型結像光学系は、像面I側から順に、平行平面状の浸液層5、平行平面板2a、平行平面状の気体層3a、および平凸レンズ4を含んでいる。この場合、平行平面板2aおよび平行平面状の気体層3aの厚さを調整しているだけであるため、焦点位置の位置ずれが発生しないものの、球面収差を良好に補正することはできず、ある程度の球面収差が残存する。  Therefore, the immersion type imaging optical system shown in FIG. 3 includes a parallel plane immersion liquid layer 5, a parallel plane plate 2a, a parallel plane gas layer 3a, and a plano-convex lens 4 in this order from the image plane I side. It is out. In this case, since only the thicknesses of the plane parallel plate 2a and the plane parallel gas layer 3a are adjusted, the positional deviation of the focal position does not occur, but the spherical aberration cannot be corrected well, Some spherical aberration remains.

図4は、図1に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板、気体層および平凸レンズの厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図4に示す光学系は、図1に示す乾燥型結像光学系の平行平面板2および平凸レンズ4を厚さの異なる平行平面板2bおよび平凸レンズ4aにそれぞれ置換するとともに像面Iと平行平面板2bとの間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。  FIG. 4 is a schematic diagram of the principal part of the image side and the spherical aberration diagram when the thickness of the parallel plane plate, the gas layer, and the plano-convex lens is changed when the dry imaging optical system shown in FIG. 1 is switched to the immersion type. FIG. The optical system shown in FIG. 4 replaces the parallel plane plate 2 and the plano-convex lens 4 of the dry imaging optical system shown in FIG. 1 with parallel plane plates 2 b and plano-convex lenses 4 a having different thicknesses and is parallel to the image plane I. This is an immersion type imaging optical system obtained by filling the optical path between the flat plate 2b with immersion liquid.

したがって、図4に示す液浸型結像光学系は、像面I側から順に、平行平面状の浸液層5、平行平面板2b、平行平面状の気体層3b、および平凸レンズ4aを含んでいる。この場合、平行平面板2b、平行平面状の気体層3bおよび平凸レンズ4aの厚さをそれぞれ調整しているため、焦点位置の位置ずれが発生することなく、球面収差も良好に補正される。  Accordingly, the immersion type imaging optical system shown in FIG. 4 includes, in order from the image plane I side, a parallel plane immersion liquid layer 5, a plane parallel plate 2b, a plane parallel gas layer 3b, and a plano-convex lens 4a. It is out. In this case, since the thicknesses of the plane parallel plate 2b, the plane parallel gas layer 3b, and the plano-convex lens 4a are respectively adjusted, the spherical aberration is corrected well without causing the positional deviation of the focal position.

図5は、図4に示す液浸型結像光学系と光学的に等価な光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図5に示す液浸型結像光学系では、図4に示す液浸型結像光学系における平凸レンズ4aが平凸レンズ4bと平行平面板4cとに分割され、気体層3bが2つの平行平面状の気体層3cと3dとに分割されている。したがって、図5に示す液浸型結像光学系は、像面I側から順に、平行平面状の浸液層5、平行平面板4c、平行平面状の気体層3c、平行平面板2b、平行平面状の気体層3d、および平凸レンズ4bを含んでいる。  FIG. 5 is a diagram schematically showing the main configuration of the image side of an optical system that is optically equivalent to the immersion type imaging optical system shown in FIG. In the immersion type imaging optical system shown in FIG. 5, the plano-convex lens 4a in the immersion type imaging optical system shown in FIG. 4 is divided into a plano-convex lens 4b and a parallel plane plate 4c, and the gas layer 3b is divided into two parallel planes. The gas layers 3c and 3d are divided. Therefore, in the immersion type imaging optical system shown in FIG. 5, in parallel from the image plane I side, the parallel plane immersion liquid layer 5, the parallel plane plate 4c, the parallel plane gas layer 3c, the parallel plane plate 2b, and the parallel plane. A planar gas layer 3d and a plano-convex lens 4b are included.

ここで、平凸レンズ4bと平行平面板4cとは同じ光学材料により形成されている。そして、平行平面板2bは、平凸レンズ4bおよび平行平面板4cとは異なる屈折率を有する光学材料により形成されている。図5に示す液浸型結像光学系では、平凸レンズ4aが平凸レンズ4bと平行平面板4cとに分割されているが合成の厚さが図4と同じであるため、収差状態は図4に示す液浸型結像光学系と変わらない。  Here, the plano-convex lens 4b and the plane parallel plate 4c are formed of the same optical material. The plane parallel plate 2b is formed of an optical material having a refractive index different from that of the plano-convex lens 4b and the plane parallel plate 4c. In the immersion type imaging optical system shown in FIG. 5, the plano-convex lens 4a is divided into the plano-convex lens 4b and the plane-parallel plate 4c, but the combined thickness is the same as in FIG. The same as the immersion type imaging optical system shown in FIG.

以上のように、図4の光学系は、像面Iに接する浸液層5(像側媒質層)を有する液浸型の結像光学系であって、像面Iに最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面すなわち平凸レンズ4aの凸面Aと浸液層5との間に、浸液層5側から順に、平行平面板2b(第1光学部材)と、平行平面状の気体層3bと、平凸レンズ4a(第2光学部材)とを有する。ここで、平行平面板2bは第1媒質としての第1光学材料(固体)からなる第1媒質層であり、気体層3bは、第1媒質とは異なる屈折率を有する第2媒質としての気体からなる第2媒質層であり、平凸レンズ4aは第1媒質および第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質としての第2光学材料(固体)からなる第3媒質層である。  As described above, the optical system in FIG. 4 is an immersion type imaging optical system having the immersion layer 5 (image-side medium layer) in contact with the image plane I, and is disposed closest to the image plane I. A plane-parallel plate 2b (first optical member) and a plane-parallel gas are disposed between the optical surface having a predetermined refractive power, that is, the convex surface A of the plano-convex lens 4a and the immersion layer 5 in this order from the immersion layer 5 side. It has a layer 3b and a plano-convex lens 4a (second optical member). Here, the plane parallel plate 2b is a first medium layer made of a first optical material (solid) as a first medium, and the gas layer 3b is a gas as a second medium having a refractive index different from that of the first medium. The plano-convex lens 4a is a third medium layer made of a second optical material (solid) as a third medium having a refractive index different from that of the first medium and the second medium.

そして、浸液層5と第1媒質層である平行平面板2bとの境界面、第1媒質層である平行平面板2bと第2媒質層である気体層3bとの境界面、および第2媒質層である気体層3bと第3媒質層である平凸レンズ4aとの境界面はそれぞれ平面状に形成されている。この場合、上述したように、第1媒質層である平行平面板2bの光軸に沿った厚さ、第2媒質層である気体層3bの光軸に沿った厚さ、および第3媒質層である平凸レンズ4aの光軸に沿った厚さをそれぞれ変更(調整)することにより、結像光学系と像面Iとの間の媒質の屈折率が変更されることに起因して結像光学系に生じる球面収差を、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく補正することができる。  The boundary surface between the immersion liquid layer 5 and the parallel flat plate 2b as the first medium layer, the boundary surface between the parallel flat plate 2b as the first medium layer and the gas layer 3b as the second medium layer, and the second The boundary surfaces between the gas layer 3b, which is a medium layer, and the plano-convex lens 4a, which is a third medium layer, are each formed in a planar shape. In this case, as described above, the thickness along the optical axis of the plane parallel plate 2b as the first medium layer, the thickness along the optical axis of the gas layer 3b as the second medium layer, and the third medium layer By changing (adjusting) the thickness of the plano-convex lens 4a along the optical axis, the refractive index of the medium between the imaging optical system and the image plane I is changed, thereby forming an image. Spherical aberration occurring in the optical system can be corrected without affecting other aberrations of the imaging optical system.

こうして、図4に示すような像側要部構成を有する本発明の結像光学系では、平行平面板2bおよび平凸レンズ4aを適当な厚さを有する平行平面板および平凸レンズと置換することにより、すなわち僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。液浸型に切り換えた場合、結像光学系の焦点深度および解像力の向上を図ることができる。また、液浸型に切り換えた結像光学系を露光装置および露光方法に用いる場合、レジスト反射率の低下を図ることができる。その結果、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な本発明の結像光学系を用いる露光装置および露光方法では、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができる。  Thus, in the imaging optical system of the present invention having the image side main part configuration as shown in FIG. 4, the parallel plane plate 2b and the plano-convex lens 4a are replaced with a plane parallel plate and a plano-convex lens having appropriate thicknesses. That is, it is possible to switch between the dry type and the liquid immersion type without substantially deteriorating the aberration state by a simple exchange operation of a few optical members. When switched to the immersion type, the depth of focus and resolution of the imaging optical system can be improved. In addition, when the imaging optical system switched to the immersion type is used in the exposure apparatus and the exposure method, the resist reflectance can be reduced. As a result, the exposure apparatus and the exposure method using the imaging optical system of the present invention that can be switched between the dry type and the immersion type without substantially deteriorating the aberration state can achieve high resolution as necessary. Good exposure can be performed.

なお、上述の説明では、浸液層5と第1媒質層である平行平面板2bとの境界面、第1媒質層である平行平面板2bと第2媒質層である気体層3bとの境界面、および第2媒質層である気体層3bと第3媒質層である平凸レンズ4aとの境界面はそれぞれ平面状に形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、別の態様も可能である。すなわち、本発明の別の態様によれば、像面Iに最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面Aと像面Iとの間に、屈折率の互いに異なる4つの媒質層を有する結像光学系であって、4つの媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率が非常に小さい光学系に本発明を適用することができる。  In the above description, the boundary surface between the immersion liquid layer 5 and the parallel flat plate 2b that is the first medium layer, and the boundary surface between the parallel flat plate 2b that is the first medium layer and the gas layer 3b that is the second medium layer. The surface and the boundary surface between the gas layer 3b as the second medium layer and the plano-convex lens 4a as the third medium layer are each formed in a planar shape. However, the present invention is not limited to this, and other modes are possible. That is, according to another aspect of the present invention, four medium layers having different refractive indexes are provided between an optical surface A having a predetermined refractive power and disposed closest to the image surface I, and the image surface I. The present invention can be applied to an imaging optical system in which the curvature of the boundary surface between two arbitrary medium layers adjacent to each other among the four medium layers is very small.

ただし、4つの媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をRとし、結像光学系の最大像高をYmとし、所定の屈折力を有する光学面Aの曲率半径をRpとするとき、Ym/|R|<0.01(条件式1)およびYm/|Rp|>0.003(条件式2)の条件を満足する必要がある。図4に示す結像光学系の場合、屈折率の互いに異なる4つの媒質層は、浸液層5、平行平面板2b、気体層3bおよび平凸レンズ4aに対応する。したがって、この態様では、平行平面板2bや平凸レンズ4aの平面状の光学面が、条件式1を満たすような曲率の小さい光学面であってもよい。なお、本発明の効果をさらに良好に達成するには、条件式1の上限値および条件式2の下限値を0.007に設定することが好ましい。この態様では、4つの媒質層のうちの少なくとも3つの媒質層において、光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく球面収差を補正することができる。  However, the radius of curvature of the boundary surface between two arbitrary medium layers adjacent to each other among the four medium layers is R, the maximum image height of the imaging optical system is Ym, and the optical surface A having a predetermined refractive power When the curvature radius is Rp, it is necessary to satisfy the conditions of Ym / | R | <0.01 (conditional expression 1) and Ym / | Rp |> 0.003 (conditional expression 2). In the case of the imaging optical system shown in FIG. 4, the four medium layers having different refractive indexes correspond to the immersion layer 5, the plane parallel plate 2b, the gas layer 3b, and the plano-convex lens 4a. Therefore, in this aspect, the planar optical surfaces of the plane parallel plate 2b and the plano-convex lens 4a may be optical surfaces with a small curvature that satisfy the conditional expression 1. In order to achieve the effect of the present invention more satisfactorily, it is preferable to set the upper limit value of conditional expression 1 and the lower limit value of conditional expression 2 to 0.007. In this mode, spherical aberration is corrected without affecting other aberrations of the imaging optical system by changing the thickness along the optical axis in at least three of the four medium layers. can do.

また、本発明の別の態様によれば、像面(または物体面)Iに最も近く配置されたレンズ(図4では平凸レンズ4a)と像面(または物体面)Iとの間に、屈折率の互いに異なる少なくとも3つの媒質層(図4では液浸層5、平行平面板2bおよび気体層3b)を有する結像光学系であって、少なくとも3つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、少なくとも3つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されている光学系に本発明を適用することができる。この態様では、少なくとも3つの媒質層において、光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更することにより、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく球面収差を補正することができる。  Further, according to another aspect of the present invention, a refraction is made between a lens (plano-convex lens 4a in FIG. 4) disposed closest to the image plane (or object plane) I and the image plane (or object plane) I. An imaging optical system having at least three medium layers (in FIG. 4, the immersion layer 5, the plane parallel plate 2b, and the gas layer 3b) having different rates, and each of the at least three medium layers has no refractive power; The present invention can be applied to an optical system in which all boundary surfaces in at least three medium layers are formed in a planar shape. In this aspect, by changing at least one of the thickness and refractive index along the optical axis in at least three medium layers, spherical aberration can be reduced without affecting other aberrations of the imaging optical system. It can be corrected.

なお、本発明では、屈折率の互いに異なる2つの任意の媒質間の屈折率差は0.01以上であることが好ましい。この構成により、球面収差の十分な補正効果を期待することができる。また、結像光学系は、像面側にほぼテレセントリックであることが好ましい。この構成により、たとえば露光装置および露光方法に本発明を適用した場合、感光性基板が光軸方向に僅かに位置ずれしても倍率が実質的に変化することなく高精度な露光を行うことができる。  In the present invention, the difference in refractive index between two arbitrary media having different refractive indexes is preferably 0.01 or more. With this configuration, a sufficient correction effect for spherical aberration can be expected. Further, it is preferable that the imaging optical system is substantially telecentric on the image plane side. With this configuration, for example, when the present invention is applied to an exposure apparatus and an exposure method, high-precision exposure can be performed without substantially changing the magnification even if the photosensitive substrate is slightly displaced in the optical axis direction. it can.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態にかかる結像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。本実施形態では、露光装置の投影光学系PLに対して本発明を適用している。図6において、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を、光軸AXに垂直な面内において図6の紙面に平行にY軸を、図6の紙面に垂直にX軸をそれぞれ設定している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 6 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus including the imaging optical system according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to the projection optical system PL of the exposure apparatus. 6, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. 6 in the plane perpendicular to the optical axis AX, and the X axis is perpendicular to the paper surface of FIG. 6. It is set.

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、ArFエキシマレーザー光源(発振中心波長193.306nm)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。  The illustrated exposure apparatus includes an ArF excimer laser light source (oscillation center wavelength 193.306 nm) as the light source 100 for supplying illumination light in the ultraviolet region. The light emitted from the light source 100 uniformly illuminates the reticle R on which a predetermined pattern is formed via the illumination optical system IL. The optical path between the light source 100 and the illumination optical system IL is sealed with a casing (not shown), and the space from the light source 100 to the optical member on the most reticle side in the illumination optical system IL absorbs exposure light. It is replaced with an inert gas such as helium gas or nitrogen, which is a low-rate gas, or is kept in a substantially vacuum state.

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。  The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RS via the reticle holder RH. A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and a rectangular (slit-like) pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated in the entire pattern region. Is done. Reticle stage RS can be moved two-dimensionally along the reticle plane (ie, XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by interferometer RIF using reticle moving mirror RM. And the position is controlled.

レチクルRに形成されたパターンからの光は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にレチクルパターン像を形成する。ウェハWは、ウェハテーブル(ウェハホルダ)WTを介して、ウェハステージWS上においてXY平面に平行に保持されている。そして、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上ではX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(すなわち実効露光領域)にパターン像が形成される。  Light from the pattern formed on the reticle R forms a reticle pattern image on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. The wafer W is held parallel to the XY plane on the wafer stage WS via a wafer table (wafer holder) WT. Then, a rectangular still exposure having a long side along the X direction and a short side along the Y direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination region on the reticle R. A pattern image is formed in the area (that is, the effective exposure area).

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。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(具体的にはレンズL1)と最もウェハ側に配置された光学部材(具体的には平行平面板P3またはP2a)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の内部の気体は窒素で置換されている。  The wafer stage WS can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer WIF using a wafer moving mirror WM. In addition, the position is controlled. In the illustrated exposure apparatus, the optical member (specifically, the lens L1) disposed closest to the reticle among the optical members constituting the projection optical system PL and the optical member (specifically, positioned closest to the wafer). Is configured such that the interior of the projection optical system PL is kept airtight with the plane parallel plate P3 or P2a), and the gas inside the projection optical system PL is replaced with nitrogen.

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)の内部に窒素が充填されている。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)の内部に窒素が充填されている。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。  Further, a reticle R and a reticle stage RS are arranged in a narrow optical path between the illumination optical system IL and the projection optical system PL, but a casing (not shown) that hermetically surrounds the reticle R and the reticle stage RS. Is filled with nitrogen. A narrow optical path between the projection optical system PL and the wafer W includes a wafer W and a wafer stage WS. The inside of a casing (not shown) that hermetically encloses the wafer W and the wafer stage WS. Is filled with nitrogen. Thus, an atmosphere in which exposure light is hardly absorbed is formed over the entire optical path from the light source 100 to the wafer W.

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上の実効露光領域は、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Y方向に沿って同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には実効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ショット領域に対してレチクルパターンが走査露光される。  As described above, the illumination area on the reticle R and the effective exposure area on the wafer W defined by the projection optical system PL are rectangular with short sides along the Y direction. Accordingly, the reticle stage RS is controlled along the short side direction of the rectangular exposure area and the illumination area, that is, the Y direction, while controlling the positions of the reticle R and the wafer W using a drive system and an interferometer (RIF, WIF). By moving (scanning) the wafer stage WS and thus the reticle R and the wafer W synchronously along the Y direction, the wafer W has a width equal to the long side of the effective exposure region and the wafer W. A reticle pattern is scanned and exposed on a shot area having a length corresponding to the scanning amount (movement amount).

図7は、液浸型に設定された本実施形態の投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。また、図8は、図7に示す液浸型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図7および図8を参照すると、本実施形態にかかる液浸型投影光学系は、レチクル側から順に、平行平面板P1と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズL1と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2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L3と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL4と、レチクル側に平面を向けた平凸レンズL5と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズL6と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7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L8と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズL10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L11と、両凹レンズL12と、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L13と、両凸レンズL14と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズ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、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL17と、開口絞りASと、両凹レンズL18と、両凸レンズL19と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズL20と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22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L23と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、レチクル側に凸面を向けた平凸レンズL25と、平行平面板P2と、平行平面板P3とにより構成されている。なお、平行平面板P3とウェハWとの間の光路は、純水からなる浸液により満たされている。  FIG. 7 is a diagram schematically showing the lens configuration of the projection optical system of the present embodiment set to the immersion type. FIG. 8 is a diagram schematically showing the main configuration of the image side of the immersion type projection optical system shown in FIG. 7 and 8, the immersion type projection optical system according to this embodiment includes, in order from the reticle side, a plane parallel plate P1, a plano-concave lens L1 having an aspheric concave surface facing the wafer side, and a reticle. A negative meniscus lens L2 with a concave surface facing the side, a positive meniscus lens L3 with an aspheric concave surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L4 with a concave surface facing the reticle side, and a flat surface facing the reticle side A convex lens L5, a plano-convex lens L6 having a plane facing the wafer side, a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L8 having an aspherical concave surface facing the wafer side, and a convex surface facing the reticle side , Negative meniscus lens L10 having a convex surface on the reticle side, and negative meniscus lens L having an aspheric concave surface on the wafer side 1, a biconcave lens L12, a negative meniscus lens L13 having an aspherical concave surface facing the reticle, a biconvex lens L14, a planoconcave lens L15 having an aspherical concave surface facing the wafer, and a concave surface on the reticle side A positive meniscus lens L16 with a convex surface facing the reticle side, a positive meniscus lens L17 with a convex surface facing the reticle side, an aperture stop AS, a biconcave lens L18, a biconvex lens L19, and a positive meniscus lens L20 with a concave surface facing the reticle side, A positive meniscus lens L21 having a convex surface facing the reticle, a positive meniscus lens L22 having a convex surface facing the reticle, a positive meniscus lens L23 having an aspheric concave surface facing the wafer, and a convex surface facing the reticle. A positive meniscus lens L24, a plano-convex lens L25 having a convex surface facing the reticle, a parallel plane plate P2, and a parallel plane It is constituted by a P3. The optical path between the plane parallel plate P3 and the wafer W is filled with an immersion liquid made of pure water.

本実施形態において、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としたとき、以下の数式(a)で表される。以下の表(1)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。In the present embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the distance (sag amount) along the optical axis from the tangent plane at the apex of the aspheric surface to the position on the aspheric surface at height y. ) was is z, a vertex radius of curvature is r, a conical coefficient is kappa, when the n-th order aspherical coefficient was C n, is expressed by the following equation (a). In the following table (1), a lens surface formed in an aspherical shape is marked with * on the right side of the surface number.

z=(y/r)/[1+{1−(1+κ)・y/r1/2
−C・y+C・y+C・y+C10・y10
+C12・y12+C14・y14 (a)
z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + κ) · y 2 / r 2 } 1/2 ]
-C 4 · y 4 + C 6 · y 6 + C 8 · y 8 + C 10 · y 10
+ C 12 · y 12 + C 14 · y 14 (a)

また、本実施形態において、液浸投影光学系を構成する光学部材(レンズ成分および平行平面板)は、石英(SiO)または蛍石(CaF)により形成されている。具体的には、正メニスカスレンズL24、平凸レンズL25、および平行平面板P3が蛍石により形成され、その他の光学部材は石英により形成されている。また、露光光であるArFエキシマレーザー光の発振中心波長は、193.306nmであり、この中心波長に対する石英の屈折率(窒素に対する相対屈折率)は1.5603261であり、蛍石の屈折率(窒素に対する相対屈折率)は1.5014548である。さらに、平行平面板P3とウェハWとの間に介在する浸液として、露光光に対して1.43664の屈折率(窒素に対する相対屈折率)を有する純水を用いている。In this embodiment, the optical member (lens component and parallel plane plate) constituting the immersion projection optical system is formed of quartz (SiO 2 ) or fluorite (CaF 2 ). Specifically, the positive meniscus lens L24, the plano-convex lens L25, and the plane parallel plate P3 are made of fluorite, and the other optical members are made of quartz. The oscillation center wavelength of ArF excimer laser light as exposure light is 193.306 nm, the refractive index of quartz with respect to this central wavelength (relative refractive index with respect to nitrogen) is 1.5603261, and the refractive index of fluorite ( The relative refractive index with respect to nitrogen is 1.5014548. Further, as the immersion liquid interposed between the plane parallel plate P3 and the wafer W, pure water having a refractive index of 1.43664 (relative refractive index with respect to nitrogen) with respect to the exposure light is used.

次の表(1)に、本実施形態にかかる液浸型投影光学系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は投影倍率を、NAは像側(ウェハ側)開口数を、Ymは最大像高を、LXは実効露光領域のX方向に沿った寸法(長辺の寸法)を、LYは実効露光領域の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)をそれぞれ示している。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。  The following table (1) lists the values of specifications of the immersion type projection optical system according to the present embodiment. In Table (1), λ is the center wavelength of the exposure light, β is the projection magnification, NA is the image side (wafer side) numerical aperture, Ym is the maximum image height, and LX is along the X direction of the effective exposure region. LY represents a dimension (long side dimension), and LY represents a dimension along the Y direction of the effective exposure region (short side dimension). The surface number is the order of the surfaces from the reticle side, r is the radius of curvature of each surface (vertical radius of curvature: mm in the case of an aspherical surface), and d is the axial distance between the surfaces, that is, the surface interval (mm). Respectively. The notation in Table (1) is the same in the following Table (2).

Figure 2005001544
Figure 2005001544
Figure 2005001544
Figure 2005001544
(ウェハ面)
(非球面データ)
4面
κ=0
=−1.11177×10−7=3.34617×10−12
=−1.47614×10−1610=5.15681×10−21
12=6.33673×102514=−5.58638×10−29
7面
κ=0
=5.11762×10−9=−1.12469×10−13
=−5.61978×10−1810=3.20538×10−22
12=8.50676×10−2714=−6.20641×10−31
18面
κ=0
=6.16155×10−8=−1.22126×10−12
=6.87394×10−1710=−2.37006×10−21
12=9.71494×10−2614=−7.93985×10−31
24面
κ=0
=−9.27514×10−8=1.65812×10−12
=−2.01936×10−1610=2.95850×10−21
12=−1.66415×10−2514=−1.49345×10−28
27面
κ=0
=2.91400×10−8=1.30925×10−12
=5.16398×10−1710=6.95562×10−21
12=−1.28730×10−2514=8.75291×10−29
32面
κ=0
=4.07666×10−8=−2.97251×10−13
=−7.59007×10−1810=2.17436×10−22
12=3.03501×10−2814=−6.82619×10−32
49面
κ=0
=4.32617×10−9=1.09511×10−13
=−1.83296×10−1710=8.42141×10−22
12=−2.99717×10−2614=7.81708×10−31
(条件式対応値)
R=∞
Ym=13.73mm
Rp=2955.5mm
(条件式1)Ym/|R|=0
(条件式2)Ym/|Rp|=0.0046
Figure 2005001544
Figure 2005001544
Figure 2005001544
Figure 2005001544
(Wafer surface)
(Aspheric data)
4 sides κ = 0
C 4 = −1.111177 × 10 −7 C 6 = 3.334617 × 10 −12
C 8 = −1.47614 × 10 −16 C 10 = 5.15681 × 10 −21
C 12 = 6.33673 × 10 25 C 14 = −5.58638 × 10 −29
7 surfaces κ = 0
C 4 = 5.11762 × 10 −9 C 6 = −1.14469 × 10 −13
C 8 = −5.61978 × 10 −18 C 10 = 3.220538 × 10 −22
C 12 = 8.50676 × 10 −27 C 14 = −6.20641 × 10 −31
18 faces κ = 0
C 4 = 6.16155 × 10 −8 C 6 = −1.22126 × 10 −12
C 8 = 6.887394 × 10 −17 C 10 = −2.37006 × 10 −21
C 12 = 9.77144 × 10 −26 C 14 = −7.99395 × 10 −31
24 surfaces κ = 0
C 4 = −9.27514 × 10 −8 C 6 = 1.65812 × 10 −12
C 8 = −2.01936 × 10 −16 C 10 = 2.95850 × 10 −21
C 12 = −1.66415 × 10 −25 C 14 = −1.49345 × 10 −28
27 faces κ = 0
C 4 = 2.91400 × 10 −8 C 6 = 1.30925 × 10 −12
C 8 = 5.16398 × 10 −17 C 10 = 6.995562 × 10 −21
C 12 = −1.28730 × 10 −25 C 14 = 8.75291 × 10 −29
32 faces κ = 0
C 4 = 4.07666 × 10 -8 C 6 = -2.97251 × 10 -13
C 8 = −7.59007 × 10 −18 C 10 = 2.17436 × 10 −22
C 12 = 3.03501 × 10 −28 C 14 = −6.882619 × 10 −32
49 faces κ = 0
C 4 = 4.332617 × 10 −9 C 6 = 1.09511 × 10 −13
C 8 = −1.83296 × 10 −17 C 10 = 8.41411 × 10 −22
C 12 = −2.99717 × 10 −26 C 14 = 7.881708 × 10 −31
(Values for conditional expressions)
R = ∞
Ym = 13.73mm
Rp = 2955.5mm
(Condition 1) Ym / | R | = 0
(Condition 2) Ym / | Rp | = 0.0046

図8に示すように、本実施形態の液浸型投影光学系では、ウェハW側から順に、厚さ1.0mmの平行平面状の純水層(浸液層)、蛍石により形成された厚さ20.0mmの平行平面板P3、厚さ9.0mmの平行平面状の窒素層(気体層)、石英により形成された厚さ5.3034mmの平行平面板P2、厚さ1.4973mmの平行平面状の窒素層、および蛍石により形成された厚さ19.7001mmの平凸レンズL25を含んでいる。本実施形態では、液浸型投影光学系の平凸レンズL25および平行平面板P3を平凸レンズL25aで置換し且つ平行平面板P2を平行平面板P2aで置換することにより乾燥型投影光学系が得られる。  As shown in FIG. 8, in the immersion type projection optical system of the present embodiment, a parallel plane pure water layer (immersion layer) having a thickness of 1.0 mm and fluorite are sequentially formed from the wafer W side. A plane parallel plate P3 having a thickness of 20.0 mm, a plane parallel nitrogen layer (gas layer) having a thickness of 9.0 mm, a plane parallel plate P2 having a thickness of 5.3034 mm made of quartz, and a thickness of 1.4973 mm It includes a plane-parallel nitrogen layer and a plano-convex lens L25 having a thickness of 19.7001 mm formed of fluorite. In the present embodiment, a dry projection optical system is obtained by replacing the plano-convex lens L25 and parallel plane plate P3 of the immersion type projection optical system with a plano-convex lens L25a and replacing the plane parallel plate P2 with a plane parallel plate P2a. .

図9は、図8に対応する図であって、本実施形態の乾燥型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図8と図9とを比較すると、液浸型から乾燥型への切り換えに際して、蛍石により形成された厚さ19.7001mmの平凸レンズL25と蛍石により形成された厚さ20.0mmの平行平面板P3とを、同じく蛍石により形成された厚さ41.995mmの平凸レンズL25aに変更している。また、石英により形成された厚さ5.3034mmの平行平面板P2を、同じく石英により形成された厚さ4.0mmの平行平面板P2aに変更している。  FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 8, and is a diagram schematically showing the main configuration of the image side of the dry projection optical system of the present embodiment. Comparing FIG. 8 and FIG. 9, when switching from the immersion type to the dry type, a planoconvex lens L25 having a thickness of 19.70001 mm formed of fluorite and a parallel of 20.0 mm having a thickness of fluorite are formed. The flat plate P3 is changed to a plano-convex lens L25a having a thickness of 41.995 mm, which is also formed of fluorite. Further, the plane parallel plate P2 having a thickness of 5.3034 mm formed of quartz is changed to a plane parallel plate P2a having a thickness of 4.0 mm which is also formed of quartz.

その結果、本実施形態の乾燥型投影光学系では、ウェハW側から順に、厚さ9.0mmの平行平面状の窒素層、石英により形成された厚さ4.0mmの平行平面板P2a、厚さ1.5mmの平行平面状の窒素層、および蛍石により形成された厚さ41.995mmの平凸レンズL25aを含んでいる。なお、レチクルRから平凸レンズL25またはL25aのレチクル側の凸面までの構成は、液浸型と乾燥型とで共通である。次の表(2)に、本実施形態にかかる乾燥型投影光学系の諸元の値を掲げる。ただし、表(2)では、液浸型投影光学系との共通部分の表示を省略している。  As a result, in the dry projection optical system of the present embodiment, in parallel from the wafer W side, a parallel plane nitrogen layer having a thickness of 9.0 mm, a parallel plane plate P2a having a thickness of 4.0 mm formed of quartz, A plane-parallel nitrogen layer having a thickness of 1.5 mm and a plano-convex lens L25a having a thickness of 41.995 mm formed of fluorite are included. The configuration from the reticle R to the convex surface on the reticle side of the plano-convex lens L25 or L25a is common to the immersion type and the dry type. The following table (2) lists the values of the specifications of the dry projection optical system according to the present embodiment. However, in Table (2), the display of the common part with the immersion type projection optical system is omitted.

Figure 2005001544
Figure 2005001544
(ウェハ面)
(条件式対応値)
R=∞
Ym=13.73mm
Rp=2955.5mm
(条件式1)Ym/|R|=0
(条件式2)Ym/|Rp|=0.0046
Figure 2005001544
Figure 2005001544
(Wafer surface)
(Values for conditional expressions)
R = ∞
Ym = 13.73mm
Rp = 2955.5mm
(Condition 1) Ym / | R | = 0
(Condition 2) Ym / | Rp | = 0.0046

図10は、本実施形態の液浸型投影光学系における横収差を示す図である。また、図11は、本実施形態の乾燥型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は像高を示している。図10および図11の収差図を参照すると、本実施形態では、液浸型においても乾燥型においても球面収差を含む諸収差が良好に補正され、液浸型から乾燥型への切り換えに際して球面収差を含む諸収差の変動が小さいことがわかる。  FIG. 10 is a diagram showing lateral aberration in the immersion type projection optical system of the present embodiment. FIG. 11 is a diagram showing lateral aberration in the dry projection optical system of the present embodiment. In the aberration diagrams, Y indicates the image height. Referring to the aberration diagrams of FIGS. 10 and 11, in this embodiment, various aberrations including spherical aberration are satisfactorily corrected in both the immersion type and the dry type, and the spherical aberration is changed when switching from the immersion type to the dry type. It can be seen that fluctuations in various aberrations including are small.

なお、上述の説明では、液浸型から乾燥型への切り換えを例にとって本発明を説明しているが、同様に乾燥型から液浸型への切り換えも可能である。すなわち、平凸レンズL25aを平凸レンズL25と平行平面板P3とに変更するとともに、平行平面板P2aを平行平面板P2に変更することにより、乾燥型から液浸型への切り換えを行うことができる。この場合、乾燥型から液浸型への切り換えに際して球面収差を含む諸収差の変動が小さいことは図10および図11の収差図を参照して明らかである。本実施形態では、液浸型においても乾燥型においても、投影光学系PLはレチクル側およびウェハ側の双方にほぼテレセントリックである。  In the above description, the present invention has been described by taking the switching from the immersion type to the dry type as an example. However, the switching from the dry type to the immersion type is also possible. That is, by changing the plano-convex lens L25a to the plano-convex lens L25 and the plane parallel plate P3 and changing the plane parallel plate P2a to the plane parallel plate P2, it is possible to switch from the dry type to the liquid immersion type. In this case, it is apparent with reference to the aberration diagrams of FIGS. 10 and 11 that fluctuations in various aberrations including spherical aberration are small when switching from the dry type to the liquid immersion type. In the present embodiment, the projection optical system PL is substantially telecentric on both the reticle side and the wafer side in both the immersion type and the dry type.

以上のように、本実施形態の投影光学系(結像光学系)PLでは、平凸レンズL25aと平凸レンズL25および平行平面板P3とを交換し且つ平行平面板P2aと平行平面板P2とを交換することにより、すなわち僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。その結果、本実施形態の露光装置では、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な投影光学系PLを用いて、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができる。  As described above, in the projection optical system (imaging optical system) PL of the present embodiment, the plano-convex lens L25a, the plano-convex lens L25, and the plane parallel plate P3 are exchanged, and the plane parallel plate P2a and the plane parallel plate P2 are exchanged. By doing so, it is possible to switch between the dry type and the liquid immersion type without substantially deteriorating the aberration state by a simple replacement operation of a few optical members. As a result, in the exposure apparatus of this embodiment, the projection optical system PL that can be switched between the dry type and the liquid immersion type without substantially deteriorating the aberration state can be used to achieve high resolution as necessary. Good exposure can be performed.

次に、図12および図13を参照して、表(1)に掲げた液浸型投影光学系の製造方法の一例を説明する。まず、表(2)に掲げた乾燥型投影光学系の製造を行う(ステップ101)。ここで、乾燥型投影光学系の製造にあたっては、たとえば特開2002−258131号(およびこれに対応する欧州特許公開第1359608号)公報を参照することができる。  Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, an example of a manufacturing method of the immersion type projection optical system listed in Table (1) will be described. First, the dry projection optical system shown in Table (2) is manufactured (step 101). Here, for manufacturing a dry projection optical system, reference can be made to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-258131 (and corresponding European Patent Publication No. 1359608).

次に、乾燥型投影光学系中の平凸レンズL25aおよび平行平面板P2aを乾燥型投影光学系から取り外し、その代わりに、平凸レンズL25、平行平面板P3および平行平面板P2を投影光学系に組み込む(ステップ102)。
そして、平凸レンズL25、平行平面板P3および平行平面板P2が組み込まれた投影光学系の収差を、図13に示した波面収差測定装置を用いて計測する(ステップ103)。
Next, the plano-convex lens L25a and the plane-parallel plate P2a in the dry-type projection optical system are removed from the dry-type projection optical system, and instead, the plano-convex lens L25, the plane-parallel plate P3 and the plane-parallel plate P2 are incorporated into the projection optical system. (Step 102).
Then, the aberration of the projection optical system in which the planoconvex lens L25, the plane parallel plate P3 and the plane parallel plate P2 are incorporated is measured using the wavefront aberration measuring apparatus shown in FIG. 13 (step 103).

図13は、投影光学系PLの波面収差を計測するフィゾー干渉計方式の波面収差測定機の構成を概略的に示す図である。図13に示すように、露光光とほぼ同じ波長を有するレーザー光を、ハーフプリズム60およびフィゾーレンズ61のフィゾー面61aを介して、被検光学系としての投影光学系PLに入射させる。このとき、フィゾー面61aで反射された光は、いわゆる参照光となり、フィゾーレンズ61およびハーフプリズム60を介して、CCDのような撮像素子62に達する。  FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of a Fizeau interferometer-type wavefront aberration measuring instrument that measures the wavefront aberration of the projection optical system PL. As shown in FIG. 13, a laser beam having substantially the same wavelength as the exposure light is incident on the projection optical system PL as the test optical system via the half prism 60 and the Fizeau surface 61a of the Fizeau lens 61. At this time, the light reflected by the Fizeau surface 61 a becomes so-called reference light, and reaches the image sensor 62 such as a CCD via the Fizeau lens 61 and the half prism 60.

一方、フィゾー面61aを透過した光は、いわゆる測定光となり、投影光学系6を介して射出されて、補正ガラス64を通過した後に反射球面63に入射する。
この補正ガラス64は、測定光の波長に対して高い透過率を有する合成石英または蛍石等の光学材料で形成されている。補正ガラス64が平行平板状に形成されているのは、以下の2つの理由による。第1に、投影光学系の光軸直交面内において補正ガラス64が横ずれした状態で配置されていても、補正ガラス64の横ずれ量によって補正ガラス64で生ずる収差量が変化しないからである。第2に、光軸方向の配置位置に応じて補正ガラス64で生ずる収差が変化しないためである。
On the other hand, the light transmitted through the Fizeau surface 61 a becomes so-called measurement light, is emitted through the projection optical system 6, passes through the correction glass 64, and then enters the reflection spherical surface 63.
The correction glass 64 is made of an optical material such as synthetic quartz or fluorite having a high transmittance with respect to the wavelength of the measurement light. The correction glass 64 is formed in a parallel plate shape for the following two reasons. First, even if the correction glass 64 is arranged in a state of being laterally displaced in the plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, the amount of aberration generated in the correction glass 64 does not change depending on the amount of lateral displacement of the correction glass 64. Second, the aberration generated in the correction glass 64 does not change according to the arrangement position in the optical axis direction.

さて、ステップ102を経た投影光学系は、液浸型投影光学系として用いられるため、投影光学系に対して露光対象の基板が数mm程度の間隔で離間され、且つ投影光学系と基板との間に液体が供給されている状態で露光転写が行われる。液体が純水である場合には、波長193nmの光に対しては、純水の屈折率と蛍石で形成された補正ガラス64の屈折率は同程度である。このため、補正ガラス64の厚みは数mm程度であり、補正ガラス64の屈折率と液体の屈折率との差を考慮して最適化されている。補正ガラス64は、投影光学系PLと反射部材63との間であれば、配置される位置は制限されない。しかしながら、投影光学系PLの像面では、測定光の光強度が高くなって補正ガラス64の光学損傷が生ずる可能性があるため、投影光学系の像面からずれた位置に補正ガラス64を配置することが好ましい。  Since the projection optical system that has undergone step 102 is used as an immersion type projection optical system, the substrate to be exposed is separated from the projection optical system by an interval of about several millimeters, and the projection optical system and the substrate are separated from each other. Exposure transfer is performed in a state where a liquid is supplied therebetween. In the case where the liquid is pure water, the refractive index of pure water and the correction glass 64 formed of fluorite are approximately the same for light with a wavelength of 193 nm. For this reason, the thickness of the correction glass 64 is about several millimeters, and is optimized in consideration of the difference between the refractive index of the correction glass 64 and the refractive index of the liquid. As long as the correction glass 64 is between the projection optical system PL and the reflection member 63, the position of the correction glass 64 is not limited. However, on the image plane of the projection optical system PL, there is a possibility that the optical intensity of the measurement light increases and optical correction of the correction glass 64 may occur. It is preferable to do.

反射球面63で反射された測定光は、補正ガラス64、投影光学系PL、フィゾーレンズ61およびハーフプリズム60を介して、CCD62に達する。こうして、参照光と測定光との干渉に基づいて、投影光学系PLに残存する波面収差が測定される。
このように図13の波面収差測定装置では、投影光学系の像面側が乾燥状態であっても、補正ガラス64によって収差を発生させて液浸状態時の収差状態を測定することができる。
The measurement light reflected by the reflective spherical surface 63 reaches the CCD 62 via the correction glass 64, the projection optical system PL, the Fizeau lens 61, and the half prism 60. Thus, the wavefront aberration remaining in the projection optical system PL is measured based on the interference between the reference light and the measurement light.
As described above, in the wavefront aberration measuring apparatus of FIG. 13, even when the image plane side of the projection optical system is in a dry state, aberration can be generated by the correction glass 64 and the aberration state in the liquid immersion state can be measured.

次に、ステップ103で得られた波面収差の計測結果に基づいて、投影光学系中の一部分のレンズの光軸方向の位置や光軸に対する姿勢、或いはマスクの光軸方向の位置を調整して、投影光学系PLの収差を調整する(ステップ104)。これらステップ103および104の操作を投影光学系の収差が補正されるまで繰り返すことにより、液浸状態で収差補正された投影光学系を製造することができる。  Next, based on the measurement result of the wavefront aberration obtained in step 103, the position in the optical axis direction of a part of the lens in the projection optical system, the posture with respect to the optical axis, or the position in the optical axis direction of the mask is adjusted. Then, the aberration of the projection optical system PL is adjusted (step 104). By repeating the operations of steps 103 and 104 until the aberration of the projection optical system is corrected, it is possible to manufacture the projection optical system in which the aberration is corrected in the liquid immersion state.

なお、上述の実施形態では、投影光学系PLの内部、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の内部およびウェハ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の内部に窒素が充填されている。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学系PLの内部および上記ケーシングの内部に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てもよい。  In the above-described embodiment, nitrogen is filled into the projection optical system PL, the casing that encloses the reticle R and the reticle stage RS, and the casing that encloses and surrounds the wafer W and the wafer stage WS. Yes. However, the present invention is not limited to this, and the inside of the projection optical system PL and the inside of the casing may be filled with an inert gas such as helium gas, or may be kept in a substantially vacuum state.

次に、図面を参照して、この発明の第2の実施の形態について説明する。図14は、この発明の第2の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第2の実施の形態にかかる投影光学系PL1は、複数の光学素子L1〜L24を備えており、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面に位置するマスクM1のパターン像を第2面に位置するウエハW1上に形成する。また、投影光学系PL1は、像側(即ちウエハW1側)がテレセントリックとなるように構成されている。  Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to the second embodiment of the present invention. The projection optical system PL1 according to the second embodiment includes a plurality of optical elements L1 to L24, and uses the exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm to generate a pattern image of the mask M1 located on the first surface. It is formed on the wafer W1 located on the second surface. The projection optical system PL1 is configured so that the image side (that is, the wafer W1 side) is telecentric.

投影光学系PL1は、物体側(即ちマスクM1側)から露光光が通過する順に、平行平面板L1、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズL2、像側に平面を向けた平凹レンズL3、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL4、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL5、両凸レンズL6、両凸レンズL7、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズL10、両凹レンズL11、像側に平面を向けた平凹レンズL12、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL13、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14、物体側に平面を向けた平凸レンズL15、両凸レンズL16、開口絞りAS1、両凹レンズL17、両凸レンズL18、両凸レンズL19、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL20、像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、平行平面板(第1光学素子)L23、平行平面板(第2光学素子)L24により構成されている。  The projection optical system PL1 includes, in order of exposure light passing from the object side (that is, the mask M1 side), a plane parallel plate L1, a negative meniscus lens L2 having an aspherical surface on the image side, and a plane on the image side. A plano-concave lens L3, a positive meniscus lens L4 with a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L5 with a concave surface facing the object side, a biconvex lens L6, a biconvex lens L7, and a positive meniscus lens L8 with a convex surface facing the object side A negative meniscus lens L9 with a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L10 with a concave surface formed aspherical on the image side, a biconcave lens L11, a plano-concave lens L12 with a plane facing the image side, and an image side Bi-concave lens L13 with a concave surface formed in an aspherical shape, positive meniscus lens L14 with a concave surface facing the object side, plano-convex lens L15 with the plane facing the object side, biconvex lens L16 Aperture stop AS1, biconcave lens L17, biconvex lens L18, biconvex lens L19, positive meniscus lens L20 having a convex surface on the object side, positive meniscus lens L21 having an aspheric surface on the image side, and on the object side The lens includes a positive meniscus lens L22 having a convex surface, a plane parallel plate (first optical element) L23, and a plane parallel plate (second optical element) L24.

ここで、レンズL1〜L23は第1硝材である石英ガラス(合成石英)により形成され、レンズL24は第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系PL1を構成する複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は石英ガラスにより形成され、投影光学系PL1を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つは蛍石により形成されている。なお、ウエハW1の近傍に配置されている平行平面板L23の像側の面の屈折力は0であるが、平行平面板L23の像側の面の屈折力はほぼ0であればよい。また、最もウエハW1側に配置されている平行平面板L24の屈折力は0であるが、平行平面板L24の屈折力はほぼ0であればよい。  Here, the lenses L1 to L23 are made of quartz glass (synthetic quartz) which is the first glass material, and the lens L24 is made of fluorite which is the second glass material having a lower refractive index than the first glass material. In other words, 80% or more of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL1 are formed of quartz glass, and at least one of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL1 is a fluorescent light. It is made of stone. Note that the refractive power of the image side surface of the plane parallel plate L23 disposed in the vicinity of the wafer W1 is 0, but the refractive power of the image side surface of the plane parallel plate L23 may be substantially zero. Further, the refractive power of the plane parallel plate L24 arranged closest to the wafer W1 is 0, but the refractive power of the plane parallel plate L24 may be substantially zero.

図15(a)は、平行平面板L24とウエハW1の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系PL1に含まれる正メニスカスレンズL22、平行平面板L23、平行平面板L24及びウエハW1の概略構成を示す図である。図15(a)に示す乾燥型の投影光学系PL1では、球面収差は良好に補正されている。  FIG. 15A shows a positive meniscus lens L22, a plane parallel plate L23, a plane parallel plate L24 and a wafer W1 included in a dry projection optical system PL1 in which a gas is interposed between the plane parallel plate L24 and the wafer W1. It is a figure which shows schematic structure. In the dry projection optical system PL1 shown in FIG. 15A, the spherical aberration is corrected well.

図15(b)は、平行平面板L24を退避させ、平行平面板L23とウエハW1との間の光路中に屈折率1.1以上である液体(媒質)E1を介在させた液浸型の投影光学系PL1に含まれる正メニスカスレンズL22、平行平面板L23及びウエハW1の概略構成を示す図である。図15(b)に示す液浸型の投影光学系PL1においては、正メニスカスレンズL22と平行平面板L23との間隔及び平行平面板L23の厚さを乾燥型の場合と比較して増加させている。また、平行平面板L24の厚さを平行平面板L24を露光光の光路から退避させることにより0にしている。即ち、平行平面板L24の厚さを乾燥型の場合と比較して減少させている。図15(b)に示す液浸型の投影光学系PL1では、正メニスカスレンズL22と平行平面板L23との間隔及び平行平面板L23の厚さを調整することにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図15(a)に示す乾燥型の投影光学系PL1の光学特性と図15(b)に示す液浸型の投影光学系PL1の光学特性とはほぼ同一に維持されている。  FIG. 15B shows an immersion type in which the plane parallel plate L24 is retracted and a liquid (medium) E1 having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the plane parallel plate L23 and the wafer W1. It is a figure which shows schematic structure of the positive meniscus lens L22, the plane parallel plate L23, and wafer W1 which are contained in projection optical system PL1. In the immersion type projection optical system PL1 shown in FIG. 15B, the distance between the positive meniscus lens L22 and the plane parallel plate L23 and the thickness of the plane parallel plate L23 are increased as compared with the dry type. Yes. Further, the thickness of the plane parallel plate L24 is set to 0 by retracting the plane parallel plate L24 from the optical path of the exposure light. That is, the thickness of the plane parallel plate L24 is reduced as compared with the dry type. In the immersion type projection optical system PL1 shown in FIG. 15B, the spherical aberration is corrected well by adjusting the distance between the positive meniscus lens L22 and the plane parallel plate L23 and the thickness of the plane parallel plate L23. ing. That is, the optical characteristics of the dry-type projection optical system PL1 shown in FIG. 15A and the optical characteristics of the immersion-type projection optical system PL1 shown in FIG. 15B are maintained almost the same.

この第2の実施の形態にかかる投影光学系PL1によれば、平行平面板L23の厚さを増加させ、平行平面板L24の厚さを減少(この実施の形態においては平行平面板L24を退避させることにより平行平面板L24の厚さを0にしている)させ、平行平面板L23と平行平面板L24との間隔を調整することにより投影光学系PL1とウエハW1との間の気体を液体に切り換えた場合においても投影光学系PL1の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系PL1の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系PL1においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系PL1を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系PL1を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。  According to the projection optical system PL1 according to the second embodiment, the thickness of the plane parallel plate L23 is increased and the thickness of the plane parallel plate L24 is decreased (in this embodiment, the plane parallel plate L24 is retracted). By adjusting the distance between the parallel plane plate L23 and the parallel plane plate L24, the gas between the projection optical system PL1 and the wafer W1 is changed into a liquid. Even in the case of switching, the optical characteristics of the projection optical system PL1 before and after switching can be maintained substantially the same without deteriorating the spherical aberration of the projection optical system PL1. In the projection optical system PL1 switched to the immersion type, the depth of focus and the resolution can be improved. In addition, when the projection optical system PL1 according to this embodiment is used in an exposure apparatus, the resist reflectance can be reduced. Further, when the projection optical system PL1 switched to the dry type is used in an exposure apparatus, exposure can be performed with high throughput.

なお、この第2の実施の形態においては、第1光学素子として平行平面板L23を備えているが、第1光学素子としてウエハW1側の屈折力がほぼ0となるレンズを備えるようにしてもよい。また、乾燥型の投影光学系PL1において、第1光学素子として石英ガラスにより形成される平行平面板L23及び第2光学素子として蛍石により形成される平行平面板L24を備えているが、蛍石により形成される第1光学素子及び石英ガラスにより形成される第2光学素子を備えるようにしてもよい。  In the second embodiment, the plane-parallel plate L23 is provided as the first optical element, but a lens having a refractive power of approximately 0 on the wafer W1 side may be provided as the first optical element. Good. Further, the dry projection optical system PL1 includes a parallel plane plate L23 formed of quartz glass as the first optical element and a plane parallel plate L24 formed of fluorite as the second optical element. You may make it provide the 1st optical element formed by (2) and the 2nd optical element formed with quartz glass.

また、図15(b)に示す液浸型の投影光学系PL1から、図15(a)に示す乾燥型の投影光学系PL1に交換することもできる。この場合には、平行平面板(平面板)L24を最もウエハW1側またはウエハW1の近傍に挿入し、平行平面板L24とウエハW1の間に気体を介在させる。また、平行平面板L23の厚さを減少させ、平行平面板L23と平行平面板L24との間隔を調整する。この場合にも、平行平面板L23の厚さを減少させ、平行平面板L23と平行平面板L24との間隔を調整することにより、液浸型から乾燥型の投影光学系への交換前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。  Further, the immersion type projection optical system PL1 shown in FIG. 15B can be replaced with a dry type projection optical system PL1 shown in FIG. In this case, the plane parallel plate (plane plate) L24 is inserted closest to the wafer W1 or in the vicinity of the wafer W1, and gas is interposed between the plane parallel plate L24 and the wafer W1. Further, the thickness of the plane parallel plate L23 is decreased, and the distance between the plane parallel plate L23 and the plane parallel plate L24 is adjusted. Also in this case, by reducing the thickness of the plane parallel plate L23 and adjusting the distance between the plane parallel plate L23 and the plane parallel plate L24, the optical before and after the replacement from the immersion type to the dry type projection optical system. The characteristics can be kept almost the same.

次に、図面を参照して、この発明の第3の実施の形態について説明する。図16は、この発明の第3の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2は、複数の光学素子L31〜L57を備えており、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面に位置するマスクM2のパターン像を第2面に位置するウエハW2上に形成する。また、投影光学系PL2は、像側(即ちウエハW2側)がテレセントリックとなるように構成されている。  Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to the third embodiment of the present invention. The projection optical system PL2 according to the third embodiment includes a plurality of optical elements L31 to L57, and uses the exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm to generate a pattern image of the mask M2 located on the first surface. It is formed on the wafer W2 located on the second surface. The projection optical system PL2 is configured so that the image side (that is, the wafer W2 side) is telecentric.

第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2は、物体側(即ちマスクM2側)から光線が通過する順に、平行平面板L31、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL32、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL34、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL35、両凸レンズL36、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL37、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL38、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL39、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL40、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズL41、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL42、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL43、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL44、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL45、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL46、両凸レンズL47、開口絞りAS2、両凹レンズL48、両凸レンズL49、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL50、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL51、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL52、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズL53、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL54、物体側に凸面を向けた平凸レンズL55、平行平面板(第1光学素子)L56、平行平面板(第2光学素子)L57により構成されている。  The projection optical system PL2 according to the third embodiment includes a biconcave lens in which the parallel plane plate L31 and the concave surface formed in an aspherical shape are directed to the image side in the order in which light rays pass from the object side (that is, the mask M2 side). L32, a positive meniscus lens L33 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L34 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L35 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L36, and a positive surface having a convex surface facing the object side A meniscus lens L37, a positive meniscus lens L38 having a convex surface facing the object side, a positive meniscus lens L39 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L40 having a convex surface facing the object side, and an aspheric surface formed on the object side. A negative meniscus lens L41 with a convex surface, a biconcave lens L42 with an aspheric surface facing the object side, and a concave surface formed with an aspheric surface on the image side A biconcave lens L43, a biconcave lens L44 having an aspheric surface facing the image side, a positive meniscus lens L45 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L46 having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens L47. , Aperture stop AS2, biconcave lens L48, biconvex lens L49, positive meniscus lens L50 with a convex surface facing the object side, positive meniscus lens L51 with a convex surface facing the object side, positive meniscus lens L52 with a convex surface facing the object side, image A negative meniscus lens L53 having an aspheric surface facing the aspherical surface, a biconcave lens L54 having an aspheric surface facing the image side, a planoconvex lens L55 having a convex surface facing the object side, and a plane-parallel plate (First optical element) L56 and a plane parallel plate (second optical element) L57.

ここで、レンズL31〜L53及びL57は第1硝材である石英ガラス(合成石英)により形成され、レンズL54〜L56は第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系PL2を構成する複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は石英ガラスにより形成され、投影光学系PL2を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つは蛍石により形成されている。また、ウエハW2の近傍に配置されている平行平面板L56の像側の面の屈折力は0であるが、平行平面板L56の像側の面の屈折力はほぼ0であればよい。また、最もウエハW2側に配置されている平行平面板L57の屈折力は0であるが、平行平面板L57の屈折力はほぼ0であればよい。  Here, the lenses L31 to L53 and L57 are formed of quartz glass (synthetic quartz) as the first glass material, and the lenses L54 to L56 are formed of fluorite as the second glass material having a lower refractive index than the first glass material. ing. That is, 80% or more of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL2 are made of quartz glass, and at least one of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL2 is fluorescent. It is made of stone. Further, the refractive power of the image side surface of the plane parallel plate L56 disposed in the vicinity of the wafer W2 is 0, but the refractive power of the image side surface of the plane parallel plate L56 may be substantially zero. In addition, the refractive power of the plane parallel plate L57 disposed closest to the wafer W2 is 0, but the refractive power of the plane parallel plate L57 may be approximately 0.

図17(a)は、平行平面板L57とウエハW2の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系PL2に含まれる平凸レンズL55、平行平面板L56、平行平面板L57及びウエハW2の概略構成を示す図である。図17(a)に示す乾燥型の投影光学系PL2では、球面収差は良好に補正されている。  FIG. 17A schematically shows a plano-convex lens L55, a plane parallel plate L56, a plane parallel plate L57, and a wafer W2 included in a dry projection optical system PL2 in which a gas is interposed between the plane parallel plate L57 and the wafer W2. It is a figure which shows a structure. In the dry projection optical system PL2 shown in FIG. 17A, the spherical aberration is corrected well.

図17(b)は、平行平面板L57とウエハW2との間の光路中に屈折率1.1以上である液体(媒質)E2を介在させた液浸型の投影光学系PL2に含まれる平凸レンズL55、平行平面板L56、平行平面板L57及びウエハW2の概略構成を示す図である。図17(b)に示す液浸型の投影光学系PL2においては、平行平面板L56の厚さを乾燥型の場合と比較して減少させている。また、平行平面板L57の厚さを乾燥型の場合と比較して増加させている。図17(b)に示す液浸型の投影光学系PL2では、平行平面板L56の厚さを減少させ、平行平面板L57の厚さを増加させることにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図17(a)に示す乾燥型の投影光学系PL2の光学特性と図17(b)に示す液浸型の投影光学系PL2の光学特性とはほぼ同一に維持されている。  FIG. 17B is a plan view included in an immersion type projection optical system PL2 in which a liquid (medium) E2 having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the plane parallel plate L57 and the wafer W2. It is a figure which shows schematic structure of the convex lens L55, the plane parallel plate L56, the plane parallel plate L57, and the wafer W2. In the immersion type projection optical system PL2 shown in FIG. 17B, the thickness of the plane parallel plate L56 is reduced as compared with the dry type. Further, the thickness of the plane parallel plate L57 is increased as compared with the dry type. In the immersion type projection optical system PL2 shown in FIG. 17B, the spherical aberration is favorably corrected by reducing the thickness of the plane parallel plate L56 and increasing the thickness of the plane parallel plate L57. . That is, the optical characteristics of the dry projection optical system PL2 shown in FIG. 17A and the optical characteristics of the immersion type projection optical system PL2 shown in FIG.

この第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2によれば、平行平面板L56の厚さを減少させ、平行平面板L57の厚さを増加させることにより投影光学系PL2とウエハW2との間の媒質の切り換えが行われた場合においても投影光学系PL2の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系PL2の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系PL2においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系PL2を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系PL2を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。  According to the projection optical system PL2 according to the third embodiment, the thickness of the plane parallel plate L56 is decreased, and the thickness of the plane parallel plate L57 is increased to increase the distance between the projection optical system PL2 and the wafer W2. Even when the medium is switched, the optical characteristics of the projection optical system PL2 before and after switching can be maintained substantially the same without deteriorating the spherical aberration of the projection optical system PL2. In the projection optical system PL2 switched to the immersion type, the depth of focus and the resolution can be improved. In addition, when the projection optical system PL2 according to this embodiment is used in an exposure apparatus, the resist reflectance can be reduced. Further, when the projection optical system PL2 switched to the dry type is used in an exposure apparatus, exposure can be performed with high throughput.

また、この第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2によれば、最もウエハW2側に配置されている光学素子が石英ガラスにより形成されている平行平面板L57であるため、液浸型の投影光学系PL2に交換した場合においても、液体E2により平行平面板L57が侵食されるのを防止することができる。  Further, according to the projection optical system PL2 according to the third embodiment, since the optical element arranged closest to the wafer W2 is the parallel flat plate L57 formed of quartz glass, it is an immersion type. Even when the projection optical system PL2 is replaced, the parallel plane plate L57 can be prevented from being eroded by the liquid E2.

なお、この第3の実施の形態においては、第1光学素子として平行平面板L56を備えているが、第1光学素子としてウエハW2側の屈折力がほぼ0となるレンズを備えるようにしてもよい。また、投影光学系PL2において、第1光学素子として蛍石により形成される平行平面板L56及び第2光学素子として石英ガラスにより形成される平行平面板L57を備えているが、石英ガラスにより形成される第1光学素子及び蛍石により形成される第2光学素子を備えるようにしてもよい。  In the third embodiment, the plane-parallel plate L56 is provided as the first optical element, but a lens having a refractive power of about 0 on the wafer W2 side may be provided as the first optical element. Good. The projection optical system PL2 includes a plane parallel plate L56 formed of fluorite as the first optical element and a plane parallel plate L57 formed of quartz glass as the second optical element, but is formed of quartz glass. The first optical element and the second optical element formed of fluorite may be provided.

また、図17(b)に示す液浸型の投影光学系PL2から、図17(a)に示す乾燥型の投影光学系PL2に交換することもできる。この場合には、平行平面板L56の厚さを増加させ、平行平面板L57の厚さを減少させ、平行平面板L57とウエハW2の間に気体を介在させる。この場合にも、平行平面板L56の厚さを増加させ、平行平面板L57の厚さを減少させることにより、液浸型から乾燥型の投影光学系への交換前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。  Further, the immersion type projection optical system PL2 shown in FIG. 17B can be replaced with a dry type projection optical system PL2 shown in FIG. In this case, the thickness of the plane parallel plate L56 is increased, the thickness of the plane parallel plate L57 is decreased, and a gas is interposed between the plane parallel plate L57 and the wafer W2. Also in this case, by increasing the thickness of the plane parallel plate L56 and decreasing the thickness of the plane parallel plate L57, the optical characteristics before and after replacement from the liquid immersion type to the dry type projection optical system are made substantially the same. Can be maintained.

次に、図面を参照して、この発明の第4の実施の形態について説明する。図18は、この発明の第4の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3は、複数の光学素子L61〜L86を備えており、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面に位置するマスクM3のパターン像を第2面に位置するウエハW3上に形成する。また、投影光学系PL3は、像側(即ちウエハW3側)がテレセントリックとなるように構成されている。  Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system according to the fourth embodiment of the present invention. The projection optical system PL3 according to the fourth embodiment includes a plurality of optical elements L61 to L86, and uses the exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm to generate a pattern image of the mask M3 located on the first surface. It is formed on the wafer W3 located on the second surface. The projection optical system PL3 is configured so that the image side (that is, the wafer W3 side) is telecentric.

第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3は、物体側(即ちマスクM3側)から光線が通過する順に、平行平面板L61、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL62、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL63、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL64、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL65、両凸レンズL66、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL67、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL68、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL69、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL70、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズL71、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL72、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL73、像側に非球面状に形成された凹面を向けた平凹レンズL74、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL75、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL76、両凸レンズL77、開口絞りAS3、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL78、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL79、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL80、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL81、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL82、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズL83、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズL84、物体側に凸面を向けた平凸レンズ(第1光学素子)L85、平行平面板(第2光学素子)L86により構成されている。  The projection optical system PL3 according to the fourth embodiment includes a bi-concave lens in which a parallel plane plate L61 and a concave surface formed in an aspheric shape are directed to the image side in the order in which light rays pass from the object side (that is, the mask M3 side). L62, a positive meniscus lens L63 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L64 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L65 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L66, and a positive surface having a convex surface facing the object side A meniscus lens L67, a positive meniscus lens L68 having a convex surface facing the object side, a positive meniscus lens L69 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L70 having a convex surface facing the object side, and an aspheric surface formed on the object side. A negative meniscus lens L71 facing the convex surface, a biconcave lens L72 facing the concave surface formed aspherical on the object side, and a concave surface formed aspherical on the image side A biconcave lens L73, a plano-concave lens L74 having an aspheric surface facing the image side, a positive meniscus lens L75 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L76 having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens L77. , Aperture stop AS3, negative meniscus lens L78 having a convex surface facing the object side, positive meniscus lens L79 having a concave surface facing the object side, positive meniscus lens L80 having a convex surface facing the object side, positive meniscus lens having a convex surface facing the object side A lens L81, a positive meniscus lens L82 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L83 having a concave surface formed aspherical on the image side, and a biconcave lens having a concave surface formed aspherical on the image side L84, a plano-convex lens (first optical element) L85 having a convex surface facing the object side, and a plane parallel plate (second optical element) L86.

ここで、レンズL61〜レンズL85は第1硝材である石英ガラス(合成石英)により形成され、レンズL86は第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系PL3を構成する複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は石英ガラスにより形成され、投影光学系PL3を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも1つは蛍石により形成されている。なお、ウエハW3の近傍に配置されている平凸レンズL85の像側の面の屈折力は0であるが、平凸レンズL85の像側の面の屈折力はほぼ0であればよい。また、最もウエハW3側に配置されている平行平面板L86の屈折力は0であるが、平行平面板L86の屈折力はほぼ0であればよい。  Here, the lenses L61 to L85 are made of quartz glass (synthetic quartz) as the first glass material, and the lens L86 is made of fluorite as the second glass material having a lower refractive index than the first glass material. That is, 80% or more of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL3 are made of quartz glass, and at least one of the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL3 is fluorescent. It is made of stone. Note that the refractive power of the image side surface of the plano-convex lens L85 disposed in the vicinity of the wafer W3 is 0, but the refractive power of the image side surface of the plano-convex lens L85 may be substantially zero. Further, the refractive power of the plane parallel plate L86 arranged closest to the wafer W3 is 0, but the refractive power of the plane parallel plate L86 may be substantially zero.

図19(a)は、平行平面板L86とウエハW3の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系PL3に含まれる平凸レンズL85、平行平面板L86及びウエハW3の概略構成を示す図である。図19(a)に示す乾燥型の投影光学系PL3では、球面収差は良好に補正されている。  FIG. 19A is a diagram showing a schematic configuration of a plano-convex lens L85, a plane parallel plate L86, and a wafer W3 included in a dry projection optical system PL3 in which a gas is interposed between the plane parallel plate L86 and the wafer W3. is there. In the dry projection optical system PL3 shown in FIG. 19A, spherical aberration is corrected well.

図19(b)は、蛍石により形成された平行平面板L86から石英ガラスにより形成された平行平面板L86’に交換し、平行平面板L86’とウエハW3との間の光路中に屈折率1.1以上である液体(媒質)E3を介在させた液浸型の投影光学系PL3に含まれる平凸レンズL85、平行平面板L86’及びウエハW3の概略構成を示す図である。図19(b)に示す液浸型の投影光学系PL3においては、平行平面板L86’の厚さを乾燥型の投影光学系PL3が備える平行平面板L86と比較して減少させている。また、平凸レンズL85と平行平面板L86’との間隔を、乾燥型の投影光学系PL3が備える平凸レンズL85と平行平面板L86との間隔と比較して増加させている。図19(b)に示す液浸型の場合における投影光学系PL3では、平行平面板L86’の厚さを増加させ、平凸レンズL85と平行平面板L86’との間隔を調整することにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図19(a)に示す乾燥型の投影光学系PL3の光学特性と図19(b)に示す液浸型の投影光学系PL3の光学特性とはほぼ同一に維持されている。  In FIG. 19B, the parallel plane plate L86 formed of fluorite is replaced with a parallel plane plate L86 ′ formed of quartz glass, and the refractive index is in the optical path between the parallel plane plate L86 ′ and the wafer W3. It is a figure which shows schematic structure of the plano-convex lens L85, parallel plane plate L86 ', and wafer W3 which are included in the immersion type projection optical system PL3 which interposed the liquid (medium) E3 which is 1.1 or more. In the immersion type projection optical system PL3 shown in FIG. 19B, the thickness of the plane parallel plate L86 'is reduced as compared with the plane parallel plate L86 provided in the dry type projection optical system PL3. Further, the interval between the plano-convex lens L85 and the plane-parallel plate L86 'is increased as compared with the interval between the plano-convex lens L85 and the plane-parallel plate L86 provided in the dry projection optical system PL3. In the projection optical system PL3 in the case of the immersion type shown in FIG. 19B, the thickness of the plane-parallel plate L86 ′ is increased, and the distance between the plano-convex lens L85 and the plane-parallel plate L86 ′ is adjusted, thereby correcting the spherical surface. The aberration is corrected well. That is, the optical characteristics of the dry-type projection optical system PL3 shown in FIG. 19A and the optical characteristics of the immersion-type projection optical system PL3 shown in FIG. 19B are maintained almost the same.

この第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3によれば、蛍石により形成された平行平面板L86を石英ガラスにより形成された平行平面板L86’に交換し、平凸レンズL85と平行平面板L86’との間隔を調整することにより投影光学系PL3とウエハW3との間の気体を液体に切り換えた場合においても投影光学系PL3の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系PL3の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系PL3においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系PL3を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系PL3を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。  According to the projection optical system PL3 according to the fourth embodiment, the plane-parallel plate L86 formed of fluorite is replaced with the plane-parallel plate L86 ′ formed of quartz glass, and the plano-convex lens L85 and the plane-parallel plate are exchanged. Even when the gas between the projection optical system PL3 and the wafer W3 is switched to a liquid by adjusting the distance to L86 ′, the projection optical system PL3 before and after the switching is not deteriorated without deteriorating the spherical aberration of the projection optical system PL3. These optical characteristics can be maintained substantially the same. In the projection optical system PL3 switched to the immersion type, the depth of focus and the resolution can be improved. In addition, when the projection optical system PL3 according to this embodiment is used in an exposure apparatus, the resist reflectance can be reduced. Further, when the projection optical system PL3 switched to the dry type is used in an exposure apparatus, exposure can be performed with high throughput.

また、この第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3によれば、液浸型の投影光学系PL3に交換した場合において、最もウエハW3側に配置された蛍石により形成された平行平面板L86から石英ガラスにより形成された平行平面板L86’に交換するため、液体E3により平行平面板L86’が侵食されるのを防止することができる。  Further, according to the projection optical system PL3 according to the fourth embodiment, when the projection optical system PL3 is replaced with the immersion type projection optical system PL3, the plane parallel plate formed by the fluorite arranged closest to the wafer W3. Since L86 is replaced with a plane parallel plate L86 ′ formed of quartz glass, it is possible to prevent the plane parallel plate L86 ′ from being eroded by the liquid E3.

なお、この第4の実施の形態においては、第1光学素子として平凸レンズL85を備えているが、第1光学素子としてウエハW3側の屈折力がほぼ0となる光学素子、例えば平行平面板を備えるようにしてもよい。また、乾燥型の投影光学系PL3において、第1光学素子として石英ガラスにより形成される平凸レンズL85及び第2光学素子として蛍石により形成される平行平面板L86を備えているが、蛍石により形成される第1光学素子及び石英ガラスにより構成される第2光学素子を備えるようにしてもよい。  In the fourth embodiment, the plano-convex lens L85 is provided as the first optical element. However, an optical element, for example, a parallel plane plate, whose refractive power on the wafer W3 side is substantially 0 is used as the first optical element. You may make it prepare. The dry projection optical system PL3 includes a plano-convex lens L85 formed of quartz glass as a first optical element and a plane parallel plate L86 formed of fluorite as a second optical element. You may make it provide the 2nd optical element comprised by the 1st optical element and quartz glass to be formed.

上述の通り、第2乃至第4の実施の形態にかかる投影光学系では、第2面側の屈折力がほぼ0となるレンズまたは平行平面板により構成されている第1光学素子と、屈折力がほぼ0となる第2光学素子とを備えており、第1光学素子及び第2光学素子のうちの一方は第1硝材により形成されており、他方は第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されている。従って、最も第2面側に配置される第2光学素子と第2面との間を屈折率の異なる気体や液体に切り換えた場合においても、第1光学素子及び第2光学素子の厚さを調整することにより、切り換え前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されている光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。  As described above, in the projection optical systems according to the second to fourth embodiments, the first optical element constituted by a lens or a plane parallel plate having a refractive power on the second surface side of substantially zero, and the refractive power. Is provided with a second optical element that is substantially 0, one of the first optical element and the second optical element is formed of the first glass material, and the other has a lower refractive index than the first glass material. It is formed of the second glass material. Accordingly, even when the second optical element disposed closest to the second surface side and the second surface are switched to a gas or liquid having a different refractive index, the thicknesses of the first optical element and the second optical element are reduced. By adjusting, the optical characteristics of the projection optical system before and after switching can be maintained substantially the same. Further, when the optical element formed of the second glass material having a refractive index lower than that of the first glass material is arranged at a position where the energy of the exposure light is concentrated, the optical element is damaged by strong energy and the projection optical system Degradation of optical characteristics can be prevented.

そして、第2乃至第4の実施の形態にかかる投影光学系では、第2光学素子が第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されているため、最も第2面に配置される光学素子と第2面との間を気体から液体に切り換えた場合においても、第1光学素子の厚さを増加させ、第2光学素子の厚さを減少させることにより、切り換え前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、第2光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる第2光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。  In the projection optical systems according to the second to fourth embodiments, since the second optical element is formed of the second glass material having a lower refractive index than the first glass material, it is disposed on the second surface most. Even when switching between the optical element and the second surface from gas to liquid, the projection optical before and after switching is increased by increasing the thickness of the first optical element and decreasing the thickness of the second optical element. The optical properties of the system can be kept substantially the same. Further, when the second optical element is arranged at a position where the energy of the exposure light is concentrated, damage to the second optical element and deterioration of the optical characteristics of the projection optical system due to strong energy can be prevented.

また、第2乃至第4の実施の形態にかかる投影光学系では、第1光学素子の厚さを増加させ、且つ第2光学素子の厚さを減少させるという小改造により、第2光学素子と第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。  Further, in the projection optical systems according to the second to fourth embodiments, the second optical element and the second optical element are reduced by a small modification that increases the thickness of the first optical element and decreases the thickness of the second optical element. It is possible to maintain substantially the same optical characteristics as before the optical characteristics after the medium having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the second surface and the second surface.

また、第2乃至第4の実施の形態にかかる投影光学系では、第2面側の屈折力がほぼ0となる第1硝材により形成された境界レンズを備えており、屈折力がほぼ0となる第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成された平面板が第2面近傍に挿入されている。従って、境界レンズと第2面との間の光路中に介在させた液体を気体に交換した場合においても、境界レンズの厚さ及び境界レンズと挿入した平面板との間隔を調整するという小改造により、前記液体と前記気体との交換の前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。  In addition, the projection optical systems according to the second to fourth embodiments include the boundary lens formed of the first glass material having the refractive power on the second surface side of approximately 0, and the refractive power is approximately 0. A flat plate formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material is inserted in the vicinity of the second surface. Therefore, even when the liquid interposed in the optical path between the boundary lens and the second surface is exchanged for gas, a small modification is made to adjust the thickness of the boundary lens and the distance between the boundary lens and the inserted flat plate. Thus, the optical characteristics of the projection optical system before and after the exchange between the liquid and the gas can be maintained substantially the same.

また、第2乃至第4の実施の形態にかかる投影光学系では、複数の光学素子を備え、複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は第1硝材により形成され、第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されて第2面側の屈折力がほぼ0となる光学素子を少なくとも1つ備えている。従って、第2硝材により形成されている光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。  The projection optical system according to the second to fourth embodiments includes a plurality of optical elements, and 80% or more of the plurality of optical elements are formed of the first glass material. At least one optical element that is formed of a second glass material having a refractive index lower than that of the glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side is provided. Therefore, when the optical element formed of the second glass material is disposed at a position where the energy of the exposure light is concentrated, damage to the optical element due to strong energy and deterioration of the optical characteristics of the projection optical system can be prevented. .

次に、図面を参照して、この発明の第5の実施の形態について説明する。図20は、第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を示すフローチャートである。
まず、投影光学系を構成する複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子を合成石英(第1硝材)により形成する(ステップS200)。次に、合成石英により形成されて像面(第2面)側の屈折力が0となる平凸レンズ(第1光学素子)を準備する(ステップS201)。ここで、ステップS201において準備される平凸レンズは屈折力がほぼ0であればよい。そして、ステップS201において準備された平凸レンズを像面の近傍に配置する(ステップS202)。次に、合成石英よりも低い屈折率を有する蛍石(第2硝材)により形成されて屈折力が0となる平行平面板(第2光学素子)を準備する(ステップS203)。ここで、ステップS203において準備される平行平面板は屈折力がほぼ0であればよい。そして、ステップS203において準備された平行平面板を最も像面側に配置する(ステップS204)。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a flowchart showing a projection optical system manufacturing method according to the fifth embodiment.
First, 80% or more of the plurality of optical elements constituting the projection optical system are formed of synthetic quartz (first glass material) (step S200). Next, a plano-convex lens (first optical element) made of synthetic quartz and having a refractive power of 0 on the image surface (second surface) side is prepared (step S201). Here, the plano-convex lens prepared in step S201 may have a refractive power of approximately zero. Then, the plano-convex lens prepared in step S201 is disposed in the vicinity of the image plane (step S202). Next, a plane parallel plate (second optical element) that is formed of fluorite (second glass material) having a refractive index lower than that of synthetic quartz and has a refractive power of 0 is prepared (step S203). Here, the plane parallel plate prepared in step S203 may have a refractive power of almost zero. Then, the plane parallel plate prepared in step S203 is disposed closest to the image plane (step S204).

図21(a)は、ステップS200〜ステップS204の工程により製造された投影光学系のうちステップS202において配置された平凸レンズL90、ステップS204において配置された平行平面板L91の概略構成を示す図である。図21(a)に示すように、平凸レンズL90は像面Wの近傍に配置され、平行平面板L91は最も像面W側に配置されている。この実施の形態において製造された投影光学系は、平行平面板L91と像面Wとの間に気体を介在させた場合には、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて、像面W側にテレセントリックな光束のもとで図示しない物体(第1面)の像を像面Wに形成するように構成されている。  FIG. 21A is a diagram showing a schematic configuration of the plano-convex lens L90 arranged in step S202 and the plane-parallel plate L91 arranged in step S204 in the projection optical system manufactured by the processes of steps S200 to S204. is there. As shown in FIG. 21A, the plano-convex lens L90 is disposed in the vicinity of the image plane W, and the parallel plane plate L91 is disposed closest to the image plane W. In the projection optical system manufactured in this embodiment, when a gas is interposed between the plane-parallel plate L91 and the image plane W, the exposure plane having a wavelength of 200 nm to 300 nm is used. An image of an object (first surface) (not shown) is formed on the image plane W under a telecentric light beam on the side.

次に、ステップS202において像面Wの近傍に配置された平凸レンズL90の厚さを調整する(ステップS205)。具体的には、平凸レンズの厚さを増加させることにより調整を行う。次に、ステップS204において最も像面W側に配置された平行平面板L91の厚さを調整する(ステップS206)。具体的には、平行平面板L91の厚さを減少させることにより調整を行う。  Next, the thickness of the plano-convex lens L90 disposed in the vicinity of the image plane W in step S202 is adjusted (step S205). Specifically, adjustment is performed by increasing the thickness of the plano-convex lens. Next, the thickness of the plane parallel plate L91 arranged closest to the image plane W in step S204 is adjusted (step S206). Specifically, the adjustment is performed by reducing the thickness of the plane parallel plate L91.

図21(b)は、ステップS200〜ステップS206の工程により製造された投影光学系のうちステップS205において厚さを調整された平凸レンズL90、ステップS207において厚さを調整された平行平面板L91の概略構成を示す図である。図21(b)に示すように平行平面板L91と像面Wとの間の光路中に屈折率1.1以上の純水等の媒質E10を介在させた場合において、ステップS205において平凸レンズL90の厚さを増加させる調整を行い、ステップS206において平行平面板L91の厚さを減少させる調整を行うことにより、媒質E10を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。  FIG. 21B shows a plano-convex lens L90 whose thickness is adjusted in step S205 of the projection optical system manufactured by steps S200 to S206, and a parallel flat plate L91 whose thickness is adjusted in step S207. It is a figure which shows schematic structure. As shown in FIG. 21B, when a medium E10 such as pure water having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the plane parallel plate L91 and the image plane W, the plano-convex lens L90 in step S205. Is adjusted to increase the thickness of the parallel plane plate L91 in step S206, and is adjusted to decrease the thickness of the plane parallel plate L91, so that the optical characteristics after the medium E10 is interposed are almost the same as the optical characteristics before the optical characteristics are interposed. Can be maintained.

この第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法によれば、平凸レンズL90の厚さを増加させ、且つ平行平面板L91の厚さを減少させるという簡便な方法により、平行平面板L91と像面との間の光路中に媒質E10を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。また、乾燥型の投影光学系を、投影光学系の光学特性を維持した状態で容易に液浸型の投影光学系に交換することができる。  According to the projection optical system manufacturing method according to the fifth embodiment, the plane-parallel plate L91 is obtained by a simple method of increasing the thickness of the plano-convex lens L90 and decreasing the thickness of the plane-parallel plate L91. It is possible to maintain substantially the same optical characteristics as before the optical characteristics after the medium E10 is interposed in the optical path between the image plane and the image plane. Also, the dry projection optical system can be easily replaced with an immersion type projection optical system while maintaining the optical characteristics of the projection optical system.

なお、この第5の実施の形態においては、第1光学素子として平凸レンズL90を準備したが、合成石英により形成されて像面側の屈折力がほぼ0となる光学素子、例えば平行平面板を準備してもよい。  In the fifth embodiment, the plano-convex lens L90 is prepared as the first optical element. However, an optical element made of synthetic quartz and having a refractive power of about 0 on the image plane side, such as a plane parallel plate, is used. You may prepare.

また、媒質E10が蛍石を侵食させ易い媒質である場合には、蛍石により形成されている平行平面板L91と媒質E10とが接触するのは好ましくない。この場合には、ステップS200〜ステップS204の工程において乾燥型の投影光学系を製造した後、ステップS204において最も像面W側に配置された平行平面板L91を露光光の光路から退避させる(退避工程)。平行平面板L91を退避させることにより平行平面板L91の厚さを0にする。次に、ステップS202において像面Wの近傍に配置された平凸レンズL90の厚さを調整する。具体的には、平凸レンズの厚さを増加させることにより調整を行う。  In addition, when the medium E10 is a medium that easily erodes fluorite, it is not preferable that the parallel flat plate L91 formed of fluorite and the medium E10 come into contact with each other. In this case, after the dry projection optical system is manufactured in steps S200 to S204, the plane parallel plate L91 disposed closest to the image plane W in step S204 is retracted from the optical path of the exposure light (retraction). Process). By retracting the plane parallel plate L91, the thickness of the plane parallel plate L91 is reduced to zero. Next, in step S202, the thickness of the plano-convex lens L90 disposed in the vicinity of the image plane W is adjusted. Specifically, adjustment is performed by increasing the thickness of the plano-convex lens.

図22は、ステップS200〜ステップS204の工程により製造された投影光学系から平行平面板L91を退避させ、厚さの調整を行った平凸レンズL90の概略構成を示す図である。図22に示すように平凸レンズL90と像面Wとの間の光路中に屈折率1.1以上の純水等の媒質E10を介在させた場合において、平行平面板L91を退避させ、平凸レンズL90の厚さを増加させる調整を行うことにより、媒質E10を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。  FIG. 22 is a diagram showing a schematic configuration of a plano-convex lens L90 in which the plane-parallel plate L91 is retracted from the projection optical system manufactured by the processes of steps S200 to S204 and the thickness is adjusted. When a medium E10 such as pure water having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the plano-convex lens L90 and the image plane W as shown in FIG. By performing the adjustment to increase the thickness of L90, it is possible to maintain almost the same optical characteristics as before the optical characteristics after the medium E10 is interposed.

また、この第5の実施の形態においては、乾燥型に最適な投影光学系を製造した後、乾燥型における光学特性を維持した状態で投影光学系と像面との間に純水等の媒質E10を介在させて用いる液浸型に最適な投影光学系を製造しているが、液浸型に最適な投影光学系を製造した後、液浸型における光学特性を維持した状態で投影光学系と像面との間に介在されている屈折率1.1以上の媒質を気体に交換して、乾燥型に最適な投影光学系を製造しても良い。この場合には、製造された液浸型の投影光学系が蛍石により形成された平行平面板L91を備える場合には、石英ガラスにより形成された平凸レンズ90の厚さを減少させ、蛍石により形成された平行平面板L91の厚さを増加させる調整を行う。一方、製造された液浸型の投影光学系が蛍石により形成された平行平面板L91を備えていない場合には、蛍石により形成された平行平面板L91を準備し投影光学系に挿入する。次に、石英ガラスにより形成された平凸レンズ90の厚さを減少させる調整を行う。  In the fifth embodiment, after a projection optical system optimum for the dry type is manufactured, a medium such as pure water is provided between the projection optical system and the image plane while maintaining the optical characteristics of the dry type. The projection optical system that is optimal for the immersion type that uses E10 is manufactured. After the projection optical system that is optimal for the immersion type is manufactured, the projection optical system is maintained while maintaining the optical characteristics of the immersion type. A medium having a refractive index of 1.1 or more interposed between the image plane and the image plane may be exchanged with a gas to produce a projection optical system optimal for the dry type. In this case, when the manufactured immersion type projection optical system includes the parallel plane plate L91 formed of fluorite, the thickness of the plano-convex lens 90 formed of quartz glass is reduced, and the fluorite The adjustment to increase the thickness of the plane parallel plate L91 formed by the above is performed. On the other hand, when the manufactured immersion type projection optical system does not include the parallel plane plate L91 formed of fluorite, the parallel plane plate L91 formed of fluorite is prepared and inserted into the projection optical system. . Next, adjustment is performed to reduce the thickness of the plano-convex lens 90 formed of quartz glass.

次に、図面を参照して、この発明の第6の実施の形態について説明する。図23は、第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を示すフローチャートである。
まず、全てが合成石英(第1硝材)により形成される複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用い、像面(第2面)側にテレセントリックな光束のもとで物体側のパターン像を像面上に形成する投影光学系を準備する(ステップS300)。ここで、ステップS300において準備された投影光学系では、投影光学系と像面とに間に液体を介在させた場合に、球面収差は良好に補正されている。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is a flowchart showing a method for manufacturing the projection optical system according to the sixth embodiment.
First, a plurality of optical elements, all of which are made of synthetic quartz (first glass material), are used with exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, under a telecentric light beam on the image surface (second surface) side. A projection optical system for forming a pattern image on the object side on the image plane is prepared (step S300). Here, in the projection optical system prepared in step S300, spherical aberration is favorably corrected when a liquid is interposed between the projection optical system and the image plane.

次に、合成石英よりも低い屈折率を有する蛍石(第2硝材)により形成されて屈折力が0である平面板を準備する(ステップS301)。ここで、ステップS301において準備される平面板は屈折力がほぼ0であればよい。次に、ステップS300において準備された投影光学系の像面の近傍に、ステップS301において準備された平面板を挿入する(ステップS302)。  Next, a flat plate made of fluorite (second glass material) having a refractive index lower than that of synthetic quartz and having a refractive power of 0 is prepared (step S301). Here, the planar plate prepared in step S301 may have a refractive power of almost zero. Next, the flat plate prepared in step S301 is inserted in the vicinity of the image plane of the projection optical system prepared in step S300 (step S302).

次に、ステップS300において準備された投影光学系に備えられ、最も像面側に配置されている境界レンズの厚さの調整を行う(ステップS303)。ここで、境界レンズは石英ガラスにより形成されており像側の面の屈折力が0であるが、境界レンズの像側の面の屈折力はほぼ0であればよい。ステップS303における境界レンズの厚さの調整は、具体的には、境界レンズの厚さを減少させることにより行う。次に、ステップS302において挿入された平面板と境界レンズとの間隔を調整する(ステップS304)。  Next, the thickness of the boundary lens provided in the projection optical system prepared in step S300 and arranged closest to the image plane side is adjusted (step S303). Here, the boundary lens is formed of quartz glass, and the refractive power of the image-side surface is 0, but the refractive power of the boundary-side image-side surface may be approximately 0. Specifically, the adjustment of the thickness of the boundary lens in step S303 is performed by reducing the thickness of the boundary lens. Next, the interval between the plane plate inserted in step S302 and the boundary lens is adjusted (step S304).

この第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法によれば、ステップS302いおいて平面板を挿入し、ステップS303において境界レンズの厚さを減少させる調整を行い、ステップS304において平面板と境界レンズとの間隔を調整するという簡便な方法により、ステップS304において境界レンズと像面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合においても、交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、液浸型の投影光学系を、投影光学系の光学特性を維持した状態で容易に乾燥型の投影光学系に交換することができる。  According to the method for manufacturing a projection optical system according to the sixth embodiment, a flat plate is inserted in step S302, adjustment is performed to reduce the thickness of the boundary lens in step S303, and the flat plate in step S304. Even when the liquid intervened in the optical path between the boundary lens and the image plane is replaced with a gas by a simple method of adjusting the distance between the boundary lens and the boundary lens, the optical characteristics before and after the replacement are changed. It can be kept almost the same. Further, the immersion type projection optical system can be easily replaced with a dry type projection optical system while maintaining the optical characteristics of the projection optical system.

なお、この第6の実施の形態においては、ステップS302において境界レンズの厚さの調整を行い、ステップS303において平面板と境界レンズとの間隔の調整を行っているが、平面板と境界レンズとの間隔の調整を行い、境界レンズの厚さの調整を行っても良い。また、境界レンズの厚さの調整と、平面板と境界レンズとの間隔の調整を交互に行なってもよい。  In the sixth embodiment, the thickness of the boundary lens is adjusted in step S302, and the distance between the plane plate and the boundary lens is adjusted in step S303. May be adjusted to adjust the thickness of the boundary lens. Further, the adjustment of the thickness of the boundary lens and the adjustment of the distance between the flat plate and the boundary lens may be performed alternately.

また、この第6の実施の形態においては、液浸型の投影光学系が備える境界レンズの厚さを調整することにより乾燥型の投影光学系に交換しているが、交換用境界レンズを準備して液浸型の投影光学系が備える境界レンズから準備された交換用境界レンズへ交換することにより、乾燥型の投影光学系に交換してもよい。即ち、ステップS301において、平面板及び交換用境界レンズを準備する(交換用境界レンズ準備工程)。ここで、交換用境界レンズは石英ガラスにより形成されており、その像側の面の屈折力はほぼ0であり、液浸型の投影光学系が備える境界レンズの厚さと比較して薄い厚さを有する。次に、ステップS303において、液浸型の投影光学系が備える境界レンズを、交換用境界レンズ準備工程において準備された交換用境界レンズに交換する。  In the sixth embodiment, the thickness of the boundary lens included in the immersion type projection optical system is adjusted to replace the dry type projection optical system, but a replacement boundary lens is prepared. Then, by replacing the boundary lens included in the immersion type projection optical system with the prepared boundary lens, the lens may be replaced with a dry type projection optical system. That is, in step S301, a plane plate and a replacement boundary lens are prepared (exchange boundary lens preparation step). Here, the replacement boundary lens is made of quartz glass, and the refractive power of the surface on the image side is almost zero, which is thinner than the thickness of the boundary lens provided in the immersion type projection optical system. Have Next, in step S303, the boundary lens included in the immersion type projection optical system is replaced with the replacement boundary lens prepared in the replacement boundary lens preparation step.

上述の通り、第5及び第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、第1光学素子及び第2光学素子の厚さを調整するという簡便な方法により、最も第2面側に配置される第2光学素子と第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。また、第2硝材により形成されている第2光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び製造された投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。  As described above, in the projection optical system manufacturing methods according to the fifth and sixth embodiments, the simplest method of adjusting the thicknesses of the first optical element and the second optical element is used to bring the projection surface to the second surface side most. It is possible to maintain substantially the same optical characteristics as before the optical characteristics after interposing a medium having a refractive index of 1.1 or more in the optical path between the second optical element to be arranged and the second surface. . In addition, when the second optical element formed of the second glass material is disposed at a position where the energy of the exposure light is concentrated, the optical element is damaged by strong energy and the optical characteristics of the manufactured projection optical system are deteriorated. Can be prevented.

また、第5及び第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、第1光学素子の厚さを増加させ、且つ第2光学素子の厚さを減少させる(第2光学素子を露光光の光路中から退避させ第2光学素子の厚さを0にすることを含む)という簡便な方法により、第2光学素子と第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。  In the projection optical system manufacturing methods according to the fifth and sixth embodiments, the thickness of the first optical element is increased and the thickness of the second optical element is decreased (the second optical element is exposed). A simple method of retreating from the optical path of light and setting the thickness of the second optical element to 0) in the optical path between the second optical element and the second surface. The optical characteristics after the medium is interposed can be maintained almost the same as the optical characteristics before the medium is interposed.

また、第5及び第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、挿入工程において前記平面板を挿入し、厚さ調整工程において境界レンズの厚さを減少させる調整を行い、間隔調整工程において平面板と境界レンズとの間隔を調整するという簡便な方法により、境界レンズと第2面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。  In the projection optical system manufacturing methods according to the fifth and sixth embodiments, the flat plate is inserted in the insertion step, and the thickness adjustment step is performed to reduce the thickness of the boundary lens, thereby adjusting the distance. The optical characteristics before and after exchanging the liquid intervened in the optical path between the boundary lens and the second surface with gas are maintained substantially the same by adjusting the distance between the plane plate and the boundary lens in the process. can do.

次に、図面を参照して、この発明の第7の実施の形態について説明する。図24は、この発明の第7の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図24中に示すXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。  Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 24 is a view showing the schematic arrangement of a step-and-scan projection exposure apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 24 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward.

この第7の実施の形態にかかる投影露光装置は、図24に示すように、露光光源であるKrF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248nmの紫外パルス光よりなる露光光(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に設けられたパターンを照明する。レチクルRを通過した光は、第2の実施の形態にかかる投影光学系PL1、第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2、第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3、第5の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系または第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系により構成される投影光学系PLを介して、フォトレジストが塗布されたウエハW上の露光領域に所定の投影倍率β(例えば、βは1/4,1/5等)で縮小投影露光する。  As shown in FIG. 24, the projection exposure apparatus according to the seventh embodiment includes a KrF excimer laser light source as an exposure light source, and includes an optical integrator (homogenizer), a field stop, a condenser lens, and the like. An optical system 1 is provided. Exposure light (exposure beam) IL made up of ultraviolet pulsed light having a wavelength of 248 nm emitted from a light source passes through the illumination optical system 1 and illuminates a pattern provided on the reticle (mask) R. The light that has passed through the reticle R is the projection optical system PL1 according to the second embodiment, the projection optical system PL2 according to the third embodiment, the projection optical system PL3 according to the fourth embodiment, and the fifth. Via the projection optical system PL constructed by the projection optical system produced by the projection optical system production method according to the embodiment or the projection optical system produced by the projection optical system production method according to the sixth embodiment. Thus, reduced projection exposure is performed on the exposure area on the wafer W coated with the photoresist at a predetermined projection magnification β (for example, β is 1/4, 1/5, etc.).

レチクルRはレチクルステージRST上に保持され、レチクルステージRSTにはX方向、Y方向及び回転方向にレチクルRを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(図示せず)によってX方向、Y方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。  The reticle R is held on the reticle stage RST, and a mechanism for finely moving the reticle R in the X direction, the Y direction, and the rotation direction is incorporated in the reticle stage RST. In reticle stage RST, positions in the X direction, Y direction, and rotation direction are measured and controlled in real time by a reticle laser interferometer (not shown).

ウエハWはウエハホルダ(図示せず)を介してZステージ9上に固定されている。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、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角を制御する。Zステージ9は、Zステージ9上に位置する移動鏡12を用いたウエハレーザ干渉計13によってX方向、Y方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。また、XYステージ10は、ベース11上に載置されており、ウエハWのX方向、Y方向及び回転方向を制御する。  The wafer W is fixed on the Z stage 9 via a wafer holder (not shown). The Z stage 9 is fixed on an XY stage 10 that moves along an XY plane substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL, and the focus position (Z direction position) and tilt of the wafer W are tilted. Control the corners. In the Z stage 9, the positions in the X direction, the Y direction, and the rotation direction are measured and controlled in real time by a wafer laser interferometer 13 using a moving mirror 12 positioned on the Z stage 9. The XY stage 10 is placed on the base 11 and controls the X direction, Y direction, and rotation direction of the wafer W.

この投影露光装置に備えられている主制御系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方向及び回転方向の位置の調整を行なう。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の位置調整を行なう。  The main control system 14 provided in the projection exposure apparatus adjusts the position of the reticle R in the X direction, the Y direction, and the rotational direction based on the measurement values measured by the reticle laser interferometer. That is, the main control system 14 adjusts the position of the reticle R by transmitting a control signal to a mechanism incorporated in the reticle stage RST and finely moving the reticle stage RST.

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エハW上の表面を投影光学系PLの像面に合わせ込むため、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角の調整を行なう。即ち、主制御系14は、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりZステージ9を駆動させることによりウエハWのフォーカス位置及び傾斜角の調整を行なう。更に、主制御系14は、ウエハレーザ干渉計13により計測された計測値に基づいてウエハWのX方向、Y方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系14は、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウエハWのX方向、Y方向及び回転方向の位置調整を行なう。  Also, the main control system 14 adjusts the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W in order to adjust the surface on the wafer W to the image plane of the projection optical system PL by the auto focus method and the auto leveling method. To do. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the Z stage 9 by the wafer stage drive system 15 to adjust the focus position and the tilt angle of the wafer W. Further, the main control system 14 adjusts the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement values measured by the wafer laser interferometer 13. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15 to adjust the position of the wafer W in the X direction, Y direction, and rotation direction. .

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、ウエハステージ駆動系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及びXYステージ10を駆動させつつ、レチクルRのパターン像をウエハ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、ウエハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウエハ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のパターン像をウエハW上に走査露光する動作を繰り返す。  At the time of exposure, the main control system 14 transmits a control signal to a mechanism incorporated in the reticle stage RST, and also transmits a control signal to the wafer stage drive system 15, and a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. Then, the reticle stage RST and the XY stage 10 are driven to project and expose the pattern image of the reticle R into a predetermined shot area on the wafer W. Thereafter, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15 to step-shift another shot area on the wafer W to the exposure position. In this way, the operation of scanning and exposing the pattern image of the reticle R on the wafer W by the step-and-scan method is repeated.

この投影露光装置は、露光波長を実質的に短くし、且つ解像度を向上させるために液浸型の露光装置に交換可能に構成されている。ここで、液浸型の露光装置に交換した場合には、図24に示すように、ウエハWの表面と投影光学系PLとの間に所定の媒質7が満たされ、かつ合成石英または蛍石により形成された複数の光学素子を収納する鏡筒3を備える投影光学系PLを構成する光学素子の調整が行われる。即ち、乾燥型の投影光学系PLから液浸型の投影光学系PLに調整される。ここで、投影光学系PLを構成する光学素子の調整では、上述の第1〜第4の実施の形態にかかる投影光学系または第4及び第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を構成する光学素子の厚さ等の調整と同様の調整が行われる。この投影光学系PLにおいては、最もウエハW側に位置する光学素子4のレチクルR側の面は、正の屈折力を有するように構成されている。なお、液体7としては、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)が使用されている。  This projection exposure apparatus is configured to be replaceable with an immersion type exposure apparatus in order to substantially shorten the exposure wavelength and improve the resolution. Here, when the immersion type exposure apparatus is replaced, as shown in FIG. 24, a predetermined medium 7 is filled between the surface of the wafer W and the projection optical system PL, and synthetic quartz or fluorite is used. The optical elements constituting the projection optical system PL including the lens barrel 3 that houses the plurality of optical elements formed by the above are adjusted. In other words, the dry projection optical system PL is adjusted to the immersion type projection optical system PL. Here, in the adjustment of the optical elements constituting the projection optical system PL, the projection optical system according to the first to fourth embodiments described above or the manufacturing method of the projection optical system according to the fourth and sixth embodiments. The same adjustment as the adjustment of the thickness and the like of the optical element constituting the projection optical system manufactured by the above is performed. In the projection optical system PL, the reticle R side surface of the optical element 4 located closest to the wafer W is configured to have a positive refractive power. As the liquid 7, pure water (deionized water) that can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like is used.

この第7の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、第2乃至第4のいずれか1つの実施の形態にかかる投影光学系または第5若しくは第6の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を備えているため、必要に応じて投影光学系PLとウエハWとの間に気体を介在させる乾燥型の露光装置と投影光学系PLとウエハWとの間に液体を介在させる液浸型の露光装置とを切り換えて使い分けることができる。従って、液浸型の投影光学系PLに切り換えた場合には、レチクルRのパターンが微細であってもレチクルRのパターン像を高解像力によりウエハW上に良好に露光することができる。また、乾燥型の投影光学系PLに切り換えた場合には、レチクルRのパターン像をウエハW上に高いスループットで良好に露光することができる。また、投影光学系PLの最もウエハW側に配置されている光学素子4とウエハWとの間に屈折率が1.1以上の媒質7を介在させた状態で露光を行った場合においても、その場合における光学特性と光学素子4とウエハWとの間に気体を介在させた状態での光学特性とをほぼ同一に維持することができ、レチクルRのパターン像をウエハW上に良好に露光することができる。  According to the projection exposure apparatus according to the seventh embodiment, the projection optical system according to any one of the second to fourth embodiments or the projection optical system according to the fifth or sixth embodiment. Since the projection optical system manufactured by the manufacturing method is provided, if necessary, a dry exposure apparatus that interposes a gas between the projection optical system PL and the wafer W, and between the projection optical system PL and the wafer W are provided. It is possible to switch between an immersion type exposure apparatus in which a liquid is interposed between the two. Therefore, when switching to the immersion type projection optical system PL, the pattern image of the reticle R can be satisfactorily exposed on the wafer W with high resolution even if the pattern of the reticle R is fine. Further, when switching to the dry projection optical system PL, the pattern image of the reticle R can be satisfactorily exposed on the wafer W with high throughput. Further, even when exposure is performed with the medium 7 having a refractive index of 1.1 or more interposed between the optical element 4 arranged closest to the wafer W of the projection optical system PL and the wafer W, In this case, the optical characteristics and the optical characteristics in a state where a gas is interposed between the optical element 4 and the wafer W can be maintained substantially the same, and the pattern image of the reticle R is satisfactorily exposed on the wafer W. can do.

なお、この第7の実施の形態においては、液体として純水を用いているが、露光光に対して屈折率が1.1より大きい他の媒質を使用することも可能である。この場合において、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLやウエハW表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いるとよい。  In the seventh embodiment, pure water is used as the liquid. However, it is possible to use another medium having a refractive index larger than 1.1 with respect to the exposure light. In this case, it is preferable to use a liquid that is transparent to the exposure light, has a refractive index as high as possible, and is stable to the projection optical system PL and the photoresist applied to the surface of the wafer W.

上述の各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31のフローチャートを参照して説明する。  In the exposure apparatus of each of the above embodiments, the illumination device illuminates the reticle (mask) (illumination process), and exposes the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system onto the photosensitive substrate (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 31 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of this embodiment. I will explain.

先ず、図31のステップ401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402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403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404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405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。  First, in step 401 of FIG. 31, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 402, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 403, using the exposure apparatus of the present embodiment, the pattern image on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Thereafter, in step 404, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 405, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer.

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401〜ステップ405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。  Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 401 to 405, a metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.

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32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32において、パターン形成工程501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502へ移行する。  In the exposure apparatus of this embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 32, in the pattern forming process 501, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of this embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate is subjected to steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 502.

次に、カラーフィルター形成工程502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502の後に、セル組み立て工程503が実行される。セル組み立て工程503では、パターン形成工程501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502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503では、例えば、パターン形成工程501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502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。  Next, in the color filter forming step 502, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming process 502, a cell assembly process 503 is performed. In the cell assembly step 503, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 501 and the color filter obtained in the color filter formation step 502. In the cell assembling step 503, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 501 and the color filter obtained in the color filter forming step 502, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell ).

その後、モジュール組み立て工程504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。  Thereafter, in a module assembly step 504, components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

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、他の一般的な結像光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、KrFまたはArFエキシマ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、所定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。  In the above-described embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to other general imaging optical systems. The invention can also be applied. In the above-described embodiment, the KrF or ArF excimer laser light source is used. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources that supply light of a predetermined wavelength can also be used.

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。  In the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan exposure apparatus that scan-exposes a mask pattern to each exposure region of the substrate while moving the mask and the substrate relative to the projection optical system. Has been applied. However, the present invention is not limited to this, and the mask pattern is collectively transferred to the substrate while the mask and the substrate are stationary, and the mask pattern is sequentially exposed to each exposure region by sequentially moving the substrate stepwise. The present invention can also be applied to an exposure apparatus of an & repeat type.

実施例1にかかる投影光学系のレンズ構成は、図14に示す第2の実施の形態にかかる投影光学系PL1のレンズ構成と同一であるため、実施例1にかかる投影光学系の説明には、第2の実施の形態にかかる投影光学系PL1の説明で用いた符号を用いる。  Since the lens configuration of the projection optical system according to Example 1 is the same as the lens configuration of the projection optical system PL1 according to the second embodiment shown in FIG. 14, the description of the projection optical system according to Example 1 will be made. The reference numerals used in the description of the projection optical system PL1 according to the second embodiment are used.

実施例1にかかる投影光学系PL1の諸元の値を示す。この諸元においては、NAは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系PL1中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。表3に、平行平面板L24とウエハW1との間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系PL1の光学部材諸元を示す。表3の光学部材諸元においては、第1カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序、第2カラムは各面の曲率半径(mm)、第3カラムは各面の軸上間隔すなわち面間隔(mm)、第4カラムは光学部材の硝材をそれぞれ示している。  The value of the item of projection optical system PL1 concerning Example 1 is shown. In this specification, NA indicates the numerical aperture. Further, in these specifications, the refractive indexes of quartz glass, fluorite and pure water indicate relative refractive indexes with respect to the atmosphere in the projection optical system PL1. Table 3 shows the optical member specifications of the dry projection optical system PL1 in which a gas is interposed between the plane parallel plate L24 and the wafer W1. In the optical member specifications of Table 3, the surface number of the first column is the order of the surfaces along the direction of ray travel from the object side, the second column is the radius of curvature (mm) of each surface, and the third column is each surface. The on-axis interval, that is, the surface interval (mm), and the fourth column indicates the glass material of the optical member.

また、実施例1にかかる投影光学系PL1に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表4に示す。表4の非球面係数においては、第1カラムの非球面番号は表3の光学部材諸元における面番号と対応している。第2カラムは各非球面の曲率(1/mm)、第3カラムは円錐係数Kと12次Eの非球面係数、第4カラムは4次Aと14次Fの非球面係数、第5カラムは6次Bと16次Gの非球面係数、第6カラムは8次Cと18次Hの非球面係数、第7カラムは10次Dと20次Jの非球面係数をそれぞれ示している。  Table 4 shows the aspheric coefficients of lenses having an aspheric lens surface used in the projection optical system PL1 according to Example 1. In the aspheric coefficient in Table 4, the aspheric number in the first column corresponds to the surface number in the optical member specifications in Table 3. The second column is the curvature of each aspheric surface (1 / mm), the third column is the conic coefficient K and the aspherical coefficient of the 12th order E, the fourth column is the aspherical coefficient of the fourth order A and the 14th order F, the fifth column Is the 6th order B and 16th order aspherical coefficients, the sixth column is the 8th order C and 18th order aspherical coefficients, and the seventh column is the 10th order D and 20th order aspherical coefficients.

なお、実施例1において、非球面は、光軸AX1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投影光学系PL1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Kとし、m次の非球面係数をCmとしたとき、以下の数式(b)で表される。  In the first embodiment, the aspherical surface has the height in the direction perpendicular to the optical axis AX1 as y, and the light of the projection optical system PL1 from the tangential plane at the apex of the aspherical surface to the position on the aspherical surface at the height y. When the distance (sag amount) along the axis is z, the apex radius of curvature is r, the conic coefficient is K, and the m-th aspherical coefficient is Cm, it is expressed by the following formula (b).

z=(y/r)/[1+{1−(1+K)・y/r1/2
+A・y+B・y+C・y+D・y10+E・y12+F・y14
+G・y16+H・y18+J・y20 (b)
z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + K) · y 2 / r 2 } 1/2 ]
+ A · y 4 + B · y 6 + C · y 8 + D · y 10 + E · y 12 + F · y 14
+ G · y 16 + H · y 18 + J · y 20 (b)

(諸元)
像側NA:0.8
倍率:1/4
露光領域:最大像高13.7mm
中心波長:248.4nm
石英ガラス屈折率:1.50839
蛍石屈折率:1.46788
純水屈折率:1.396
(Specifications)
Image side NA: 0.8
Magnification: 1/4
Exposure area: Maximum image height 13.7 mm
Center wavelength: 248.4 nm
Quartz glass refractive index: 1.50839
Fluorite refractive index: 1.46788
Pure water refractive index: 1.396

Figure 2005001544
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Figure 2005001544
Figure 2005001544

図25は、乾燥型の投影光学系PL1のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図25において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差をそれぞれ示している。図25の横収差図に示すように、乾燥型の投影光学系PL1では、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 25 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the meridional direction and sagittal direction of the dry projection optical system PL1. In FIG. 25, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in the lateral aberration diagram of FIG. 25, in the dry projection optical system PL1, the aberration is corrected with a good balance.

一方、平行平面板L24を退避させ、正メニスカスレンズL22の像側の面と平行平面板L23の物体側の面との間隔、平行平面板L23の厚さを変更し、ウエハW1との間に純水を介在させた液浸型の投影光学系PL1の光学部材諸元を表5に示す。なお、面番号1〜44については表3に示す面番号1〜44の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。  On the other hand, the plane-parallel plate L24 is retracted, the distance between the image-side surface of the positive meniscus lens L22 and the object-side surface of the plane-parallel plate L23, and the thickness of the plane-parallel plate L23 are changed. Table 5 shows the optical member specifications of the immersion type projection optical system PL1 in which pure water is interposed. In addition, about surface number 1-44, since it is the same as the optical member specification of surface number 1-44 shown in Table 3, display is abbreviate | omitted.

Figure 2005001544
Figure 2005001544

図26は、液浸型の投影光学系PL1のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図26において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差をそれぞれ示している。図26の横収差図に示すように、液浸型の投影光学系PL1では、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 26 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the meridional direction and sagittal direction of the immersion type projection optical system PL1. In FIG. 26, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in the lateral aberration diagram of FIG. 26, in the immersion type projection optical system PL1, the aberration is corrected with a good balance.

実施例1によれば、平行平面板L24を退避させ、正メニスカスレンズL22の像側の面と平行平面板L23の物体側の面との間隔、平行平面板L23の厚さを変更することにより、乾燥型の投影光学系PL1の光学特性と液浸型の投影光学系PL1の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。  According to the first embodiment, the plane parallel plate L24 is retracted, and the distance between the image side surface of the positive meniscus lens L22 and the object side surface of the plane parallel plate L23 and the thickness of the plane parallel plate L23 are changed. The optical characteristics of the dry projection optical system PL1 and the optical characteristics of the immersion projection optical system PL1 are maintained substantially the same.

実施例2にかかる投影光学系のレンズ構成は、図16に示す第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2のレンズ構成と同一であるため、実施例2にかかる投影光学系の説明には、第3の実施の形態にかかる投影光学系PL2の説明で用いた符号を用いる。  Since the lens configuration of the projection optical system according to Example 2 is the same as the lens configuration of the projection optical system PL2 according to the third embodiment shown in FIG. 16, the description of the projection optical system according to Example 2 will be omitted. The reference numerals used in the description of the projection optical system PL2 according to the third embodiment are used.

実施例2にかかる投影光学系PL2の諸元を示す。この諸元においては、NAは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系PL2中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。また、実施例2にかかる投影光学系PL2の光学部材諸元を表6に示す。また、実施例2にかかる投影光学系PL2に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表7に示す。表6に示す光学部材諸元の各カラムの定義及び表7に示す非球面係数の定義は、実施例1にかかる表3及び表4と同一であるため、実施例1にかかる投影光学系PL1の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。  The item of projection optical system PL2 concerning Example 2 is shown. In this specification, NA indicates the numerical aperture. Further, in these specifications, the refractive indexes of quartz glass, fluorite, and pure water indicate relative refractive indexes with respect to the atmosphere in the projection optical system PL2. Table 6 shows the optical member specifications of the projection optical system PL2 according to Example 2. Table 7 shows aspheric coefficients of lenses having an aspheric lens surface used in the projection optical system PL2 according to Example 2. The definition of each column of the optical member specifications shown in Table 6 and the definition of the aspherical coefficient shown in Table 7 are the same as those in Tables 3 and 4 according to Example 1, and therefore the projection optical system PL1 according to Example 1 The description will be made using the same reference numerals as used in the description.

(諸元)
像側NA:0.8
倍率:1/4
露光領域:最大像高21.1mm
中心波長:248.4nm
石英ガラス屈折率:1.50839
蛍石屈折率:1.46788
純水屈折率:1.396
(Specifications)
Image side NA: 0.8
Magnification: 1/4
Exposure area: Maximum image height 21.1mm
Center wavelength: 248.4 nm
Quartz glass refractive index: 1.50839
Fluorite refractive index: 1.46788
Pure water refractive index: 1.396

Figure 2005001544
Figure 2005001544

Figure 2005001544
Figure 2005001544

図27は、乾燥型の投影光学系PL2のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図27において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差を示している。図27に示すように、投影光学系PL2では、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 27 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the tangential direction and sagittal direction of the dry projection optical system PL2. In FIG. 27, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in FIG. 27, in the projection optical system PL2, the aberration is corrected with a good balance.

一方、平行平面板L56の厚さ及び平行平面板L57の厚さを変更し、平行平面板L57とウエハW2との間に水を介在させた液浸型の投影光学系PL2の光学部材諸元を表8に示す。なお、面番号1〜51については表6に示す面番号1〜51の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。  On the other hand, the optical member specifications of the immersion type projection optical system PL2 in which the thickness of the plane parallel plate L56 and the thickness of the plane parallel plate L57 are changed and water is interposed between the plane parallel plate L57 and the wafer W2. Is shown in Table 8. Since surface numbers 1 to 51 are the same as the optical member specifications of surface numbers 1 to 51 shown in Table 6, the display is omitted.

Figure 2005001544
Figure 2005001544

図28は、液浸型の投影光学系PL2のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図28において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差をそれぞれ示している。図28の横収差図に示すように、液浸型の投影光学系PL2では、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 28 is a lateral aberration diagram showing lateral aberration in the tangential direction and sagittal direction of the immersion type projection optical system PL2. In FIG. 28, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in the lateral aberration diagram of FIG. 28, in the immersion type projection optical system PL2, the aberration is corrected with a good balance.

実施例2によれば、平行平面板L56の厚さ及び平行平面板L57の厚さを変更することにより、乾燥型の投影光学系PL2の光学特性と液浸型の投影光学系PL2の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。  According to the second embodiment, by changing the thickness of the plane parallel plate L56 and the thickness of the plane parallel plate L57, the optical characteristics of the dry projection optical system PL2 and the optical characteristics of the immersion projection optical system PL2 are changed. Are kept approximately the same.

実施例3にかかる投影光学系のレンズ構成は、図18に示す第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3のレンズ構成と同一であるため、実施例3にかかる投影光学系の説明には、第4の実施の形態にかかる投影光学系PL3の説明で用いた符号を用いる。  Since the lens configuration of the projection optical system according to Example 3 is the same as the lens configuration of the projection optical system PL3 according to the fourth embodiment shown in FIG. 18, the description of the projection optical system according to Example 3 will be omitted. The symbols used in the description of the projection optical system PL3 according to the fourth embodiment are used.

実施例3にかかる投影光学系PL3の諸元の値を示す。この諸元においては、NAは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系PL3中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。また、実施例3にかかる投影光学系PL3の光学部材諸元を表9に示す。また、実施例3にかかる投影光学系PL3に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表10に示す。表9に示す光学部材諸元の各カラムの定義及び表10に示す非球面係数の定義は、実施例1にかかる表3及び表4と同一であるため、実施例1にかかる投影光学系PL1の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。  The value of the item of projection optical system PL3 concerning Example 3 is shown. In this specification, NA indicates the numerical aperture. In these specifications, the refractive indexes of quartz glass, fluorite, and pure water indicate relative refractive indexes with respect to the atmosphere in the projection optical system PL3. Table 9 shows the optical member specifications of the projection optical system PL3 according to Example 3. Table 10 shows aspheric coefficients of lenses having an aspheric lens surface used in the projection optical system PL3 according to Example 3. The definition of each column of the optical member specifications shown in Table 9 and the definition of the aspherical coefficient shown in Table 10 are the same as those in Tables 3 and 4 according to Example 1, and therefore the projection optical system PL1 according to Example 1 The description will be made using the same reference numerals as those used in the description.

(諸元)
像側NA:0.8
倍率:1/4
露光領域:最大像高21.1mm
中心波長:248.4nm
石英ガラス屈折率:1.50839
蛍石屈折率:1.46788
純水屈折率:1.396
(Specifications)
Image side NA: 0.8
Magnification: 1/4
Exposure area: Maximum image height 21.1mm
Center wavelength: 248.4 nm
Quartz glass refractive index: 1.50839
Fluorite refractive index: 1.46788
Pure water refractive index: 1.396

Figure 2005001544
Figure 2005001544

Figure 2005001544
Figure 2005001544

図29は、平行平面板L86とウエハW3との間に気体を介在させる乾燥型の投影光学系PL3のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図29において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差を示している。図29に示すように、乾燥型の投影光学系PL3は、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 29 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the tangential direction and sagittal direction of the dry projection optical system PL3 in which a gas is interposed between the plane parallel plate L86 and the wafer W3. In FIG. 29, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in FIG. 29, the dry projection optical system PL3 has aberrations corrected in a well-balanced manner.

一方、平行平面板L86を平行平面板L86’に交換し、平行平面板L86’とウエハW3との間に水を介在させた液浸型の投影光学系PL3の光学部材諸元を表11に示す。なお、面番号1〜50については表9に示す面番号1〜50の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。  On the other hand, Table 11 shows the optical member specifications of the immersion type projection optical system PL3 in which the plane parallel plate L86 is replaced with the plane parallel plate L86 ′ and water is interposed between the plane parallel plate L86 ′ and the wafer W3. Show. In addition, about surface number 1-50, since it is the same as the optical member specification of surface number 1-50 shown in Table 9, display is abbreviate | omitted.

Figure 2005001544
Figure 2005001544

図30は、液浸型の投影光学系PL3のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図30において、Yは像高を示し、実線は波長248.4000nmにおける横収差を示している。図30に示すように、液浸型の投影光学系PL3は、収差がバランス良く補正されている。  FIG. 30 is a transverse aberration diagram showing transverse aberration in the tangential and sagittal directions of the immersion type projection optical system PL3. In FIG. 30, Y represents the image height, and the solid line represents the lateral aberration at a wavelength of 248.4000 nm. As shown in FIG. 30, in the immersion type projection optical system PL3, aberrations are corrected with a good balance.

実施例3によれば、平行平面板L86を平行平面板L86’に交換することにより、乾燥型の投影光学系PL3の光学特性と液浸型の投影光学系PL3の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。  According to the third embodiment, by replacing the plane parallel plate L86 with the plane parallel plate L86 ′, the optical characteristics of the dry projection optical system PL3 and the optical characteristics of the immersion projection optical system PL3 are substantially the same. Maintained.

符号の説明Explanation of symbols

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
Li レンズ成分
Pi 平行平面板
AS 開口絞り
100 Laser light source IL Illumination optical system R Reticle RS Reticle stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage Li Lens component Pi Parallel plane plate AS Aperture stop

Claims (57)

像面に接する浸液層を有する液浸型の結像光学系において、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記浸液層との間に、前記浸液層側から順に、第1媒質からなる第1媒質層と、前記第1媒質とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層と、前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質からなる第3媒質層とを有し、
前記浸液層と前記第1媒質層との境界面、前記第1媒質層と前記第2媒質層との境界面、および前記第2媒質層と前記第3媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
In an immersion type imaging optical system having an immersion layer in contact with the image plane,
A first medium layer composed of a first medium, in order from the immersion layer side, between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the immersion layer, and the first medium A second medium layer made of a second medium having a refractive index different from that of the first medium and a third medium layer made of a third medium having a refractive index different from that of the first medium and the second medium,
The boundary surface between the immersion layer and the first medium layer, the boundary surface between the first medium layer and the second medium layer, and the boundary surface between the second medium layer and the third medium layer are respectively flat. An imaging optical system characterized by being formed in a shape.
前記第1媒質および前記第3媒質は固体であり、前記第2媒質は気体であることを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。The imaging optical system according to claim 1, wherein the first medium and the third medium are solid, and the second medium is a gas. 前記第1媒質および前記第3媒質のうちの一方は石英であり、前記第1媒質および前記第3媒質のうちの他方は蛍石であることを特徴とする請求項1または2に記載の結像光学系。3. The connection according to claim 1, wherein one of the first medium and the third medium is quartz, and the other of the first medium and the third medium is fluorite. Image optics. 像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像面との間に、屈折率の互いに異なる4つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記4つの媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
An imaging optical system having four medium layers having different refractive indexes between an optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the image surface,
The radius of curvature of the boundary surface between two arbitrary medium layers adjacent to each other among the four medium layers is R, the maximum image height of the imaging optical system is Ym, and the optical surface having the predetermined refractive power When the radius of curvature is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
An imaging optical system characterized by satisfying the following conditions.
像面または物体面に最も近く配置されたレンズと前記像面または前記物体面との間に、屈折率の互いに異なる少なくとも3つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記少なくとも3つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、
前記少なくとも3つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
An imaging optical system having at least three medium layers having different refractive indexes between a lens disposed closest to an image plane or an object plane and the image plane or the object plane,
The at least three medium layers each have no refractive power;
An imaging optical system, wherein all boundary surfaces of the at least three medium layers are formed in a planar shape.
屈折率の互いに異なる2つの任意の媒質間の屈折率差は0.01以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の結像光学系。6. The imaging optical system according to claim 1, wherein a refractive index difference between two arbitrary media having different refractive indexes is 0.01 or more. 前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の結像光学系。The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system is substantially telecentric on the image plane side. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記第1媒質層の光軸に沿った厚さ、前記第2媒質層の光軸に沿った厚さ、および前記第3媒質層の光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、前記結像光学系と前記像面との間の媒質の屈折率が変更されることに起因して前記結像光学系に生じる球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
An aberration adjustment method for an imaging optical system according to any one of claims 1 to 3,
By changing the thickness along the optical axis of the first medium layer, the thickness along the optical axis of the second medium layer, and the thickness along the optical axis of the third medium layer, respectively, An aberration adjustment method, comprising: correcting a spherical aberration generated in the imaging optical system due to a change in a refractive index of a medium between the imaging optical system and the image plane.
請求項4に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記4つの媒質層のうちの少なくとも3つの媒質層において、光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、前記結像光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
An aberration adjustment method for an imaging optical system according to claim 4,
An aberration adjustment method, wherein the spherical aberration of the imaging optical system is corrected by changing the thickness along the optical axis in at least three of the four medium layers.
請求項5に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記少なくとも3つの媒質層において、光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更することにより、前記結像光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
An aberration adjusting method for an imaging optical system according to claim 5,
An aberration adjustment method comprising correcting the spherical aberration of the imaging optical system by changing at least one of a thickness and a refractive index along the optical axis in each of the at least three medium layers.
屈折率の互いに異なる2つの任意の媒質間の屈折率差は0.01以上であることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の収差調整方法。The aberration adjustment method according to any one of claims 8 to 10, wherein a difference in refractive index between two arbitrary media having different refractive indexes is 0.01 or more. 前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の収差調整方法。12. The aberration adjustment method according to claim 8, wherein the imaging optical system is substantially telecentric on the image plane side. 物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第1媒質からなる第1媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第1媒質層との間に配置されて前記第1媒質層とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第2媒質層との間に配置されて前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質層の光軸に沿った厚さとを変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含むことを特徴とする結像光学系の調整方法。
In a method for adjusting an imaging optical system for forming an image of an object,
An image-side medium changing step of changing the medium of the image-side medium layer, which is a medium layer between the most image-side optical surface on the most image side of the imaging optical system and the image plane, between gas and liquid;
A thickness along the optical axis of a first medium layer formed between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image surface and the image-side medium layer, and the optical surface; A thickness along the optical axis of a second medium layer made of a second medium disposed between the surface and the first medium layer and having a refractive index different from that of the first medium layer, and the optical surface and the first medium layer. The medium in the image side space is changed by changing the thickness along the optical axis of the third medium layer disposed between the two medium layers and having a refractive index different from that of the first medium and the second medium. And an aberration correction step of correcting spherical aberration generated in the imaging optical system due to the above.
前記第1媒質および前記第3媒質は固体であり、前記第2媒質は気体であることを特徴とする請求項13に記載の結像光学系の調整方法。The imaging optical system adjustment method according to claim 13, wherein the first medium and the third medium are solid, and the second medium is a gas. 前記第1媒質および前記第3媒質のうちの一方は石英であり、前記第1媒質および前記第3媒質のうちの他方は蛍石であることを特徴とする請求項13または14に記載の結像光学系の調整方法。The result according to claim 13 or 14, wherein one of the first medium and the third medium is quartz, and the other of the first medium and the third medium is fluorite. Image optical system adjustment method. 前記像側媒質層と前記第1媒質層との境界面、前記第1媒質層と前記第2媒質層との境界面、および前記第2媒質層と前記第3媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする請求項13乃至15の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。The boundary surface between the image side medium layer and the first medium layer, the boundary surface between the first medium layer and the second medium layer, and the boundary surface between the second medium layer and the third medium layer are respectively The imaging optical system adjustment method according to claim 13, wherein the imaging optical system is formed in a planar shape. 物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第1媒質からなる第1媒質層と、前記光学面と前記第1媒質層との間に配置されて前記第1媒質層とは異なる屈折率を有する第2媒質からなる第2媒質層と、前記光学面と前記第2媒質層との間に配置されて前記第1媒質および前記第2媒質とは異なる屈折率を有する第3媒質層との光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含み、
前記像側媒質層、前記第1媒質層、前記第2媒質層、および前記第3媒質層のうちの互いに隣接する2つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする結像光学系の調整方法。
In a method for adjusting an imaging optical system for forming an image of an object,
An image-side medium changing step of changing the medium of the image-side medium layer, which is a medium layer between the most image-side optical surface on the most image side of the imaging optical system and the image plane, between gas and liquid;
A first medium layer comprising a first medium disposed between the optical surface having a predetermined refractive power disposed closest to the image plane and the image-side medium layer; and the optical surface and the first medium layer. A second medium layer made of a second medium having a refractive index different from that of the first medium layer, and the first medium disposed between the optical surface and the second medium layer. And by changing at least one of the thickness and refractive index along the optical axis of the third medium layer having a refractive index different from that of the second medium to change the medium in the image side space. And an aberration correction step of correcting spherical aberration generated in the imaging optical system,
R is a radius of curvature of a boundary surface between two adjacent medium layers among the image side medium layer, the first medium layer, the second medium layer, and the third medium layer, and the imaging optics When the maximum image height of the system is Ym and the radius of curvature of the optical surface having the predetermined refractive power is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
An imaging optical system adjusting method characterized by satisfying the following conditions:
屈折率の互いに異なる2つの任意の媒質間の屈折率差は0.01以上であることを特徴とする請求項13乃至17の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。18. The imaging optical system adjustment method according to claim 13, wherein a refractive index difference between two arbitrary media having different refractive indexes is 0.01 or more. 前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項13乃至18の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。The method of adjusting an imaging optical system according to claim 13, wherein the imaging optical system is substantially telecentric on the image plane side. 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像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7のいずれか1項に記載の結像光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。The illumination system for illuminating the mask, and the result of any one of claims 1 to 7 for forming an image of a pattern formed on the mask on a photosensitive substrate set on the image plane. An exposure apparatus comprising an image optical system. マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項8乃至12のいずれか1項に記載の収差調整方法により収差調整された結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。The projection optical system for projecting and exposing the mask pattern onto the photosensitive substrate includes an imaging optical system that is aberration-adjusted by the aberration adjustment method according to any one of claims 8 to 12. An exposure apparatus. マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項13乃至19のいずれか1項に記載の調整方法により調整された結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。An imaging optical system adjusted by the adjustment method according to any one of claims 13 to 19 is provided as a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate. Exposure device. 前記結像光学系は、前記像面に接する浸液層を有する液浸型の光学系であることを特徴とする請求項20乃至22の何れか一項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 20 to 22, wherein the imaging optical system is an immersion type optical system having an immersion layer in contact with the image plane. マスクを照明し、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記像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。The mask is illuminated, and the pattern formed on the mask is projected and exposed onto the photosensitive substrate set on the image plane via the imaging optical system according to any one of claims 1 to 7. A featured exposure method. 請求項8乃至12のいずれか1項に記載の収差調整方法により収差調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を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。A projection image of a pattern image formed on a mask is projected and exposed on a photosensitive substrate using the imaging optical system in which the aberration is adjusted by the aberration adjustment method according to any one of claims 8 to 12. Exposure method. 請求項13乃至19のいずれか1項に記載の調整方法により調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を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。20. An exposure comprising: projecting and exposing a pattern image formed on a mask onto a photosensitive substrate using the imaging optical system adjusted by the adjustment method according to any one of claims 13 to 19. Method. 物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第1媒質で形成される第1光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第1光学部材とは異なる屈折率の第2媒質で形成される第2光学部材とを備え、
前記第1光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第1媒質の屈折率のうちの少なくとも一方と、前記第2光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第2媒質の屈折率のうちの少なくとも一方とは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする光学ユニット。
A liquid configured to be attached to a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas, and for changing the image of the object to an immersion imaging optical system that forms through a liquid An optical unit for changing immersion,
Among the optical surfaces having the refractive power in the dry-type imaging optical system, the optical surface is provided so as to be exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having the predetermined refractive power disposed on the most image side. A first optical member formed of a first medium having a predetermined refractive index;
A second optical member provided in a replaceable manner with the optical member in the dry imaging optical system and formed of a second medium having a refractive index different from that of the first optical member;
At least one of the thickness along the optical axis of the first optical member and the refractive index of the first medium, and the thickness along the optical axis of the second optical member and the refractive index of the second medium. At least one of them is defined so as to correct spherical aberration generated due to the change of the type of the medium on the image side of the imaging optical system from gas to liquid. Optical unit.
前記第1光学部材および前記第2光学部材のうちの一方は石英で形成され、他方は蛍石で形成されることを特徴とする請求項27に記載の光学ユニット。28. The optical unit according to claim 27, wherein one of the first optical member and the second optical member is made of quartz, and the other is made of fluorite. 前記第1および前記第2媒質間の屈折率差は0.01以上であることを特徴とする請求項27または28に記載の光学ユニット。The optical unit according to claim 27 or 28, wherein a difference in refractive index between the first medium and the second medium is 0.01 or more. 物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第1媒質で形成される第1光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第1光学部材とは異なる屈折率の第2媒質で形成される第2光学部材とを備え、
前記第1光学部材の2つの光学面および前記第2光学部材の2つの光学面の曲率半径をRとし、前記結像光学系の最大像高をYmとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をRpとするとき、
Ym/|R|<0.01
Ym/|Rp|>0.003
の条件を満足することを特徴とする光学ユニット。
A liquid configured to be attached to a dry imaging optical system that forms an image of an object through a gas, and for changing the image of the object to an immersion imaging optical system that forms through a liquid An optical unit for changing immersion,
Among the optical surfaces having the refractive power in the dry-type imaging optical system, the optical surface is provided so as to be exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having the predetermined refractive power disposed on the most image side. A first optical member formed of a first medium having a predetermined refractive index;
A second optical member provided in a replaceable manner with the optical member in the dry imaging optical system and formed of a second medium having a refractive index different from that of the first optical member;
An optical surface having the predetermined refractive power, where R is the radius of curvature of the two optical surfaces of the first optical member and the two optical surfaces of the second optical member, and Ym is the maximum image height of the imaging optical system. When the radius of curvature of Rp is Rp,
Ym / | R | <0.01
Ym / | Rp |> 0.003
An optical unit that satisfies the following conditions.
前記第1光学部材は前記第2光学部材の像側に配置され、
前記第1光学部材の光軸に沿った厚さ、前記第2光学部材の光軸に沿った厚さ、前記第1光学部材と前記第2光学部材との間隔、および前記第1光学部材と前記像との間隔のうち、少なくとも3つは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする請求項30に記載の光学ユニット。
The first optical member is disposed on the image side of the second optical member,
The thickness along the optical axis of the first optical member, the thickness along the optical axis of the second optical member, the distance between the first optical member and the second optical member, and the first optical member At least three of the intervals with the image are determined so as to correct spherical aberration caused by changing the type of the medium on the image side of the imaging optical system from gas to liquid. The optical unit according to claim 30, wherein
物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系を、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能な少なくとも1つの光学部材を備え、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも1つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減することを特徴とする光学ユニット。
An immersion-changing optical unit for changing a dry-type imaging optical system that forms an image of an object through a gas into an immersion-type imaging optical system that forms an image of the object through a liquid Because
At least one exchangeable with an optical member disposed on the image side of the optical surface having a predetermined refractive power disposed on the most image side of the optical surfaces having a refractive power in the dry imaging optical system. An optical member,
This is because the type of medium on the image side of the imaging optical system is changed from gas to liquid by replacing the optical member in the dry imaging optical system with the at least one optical member. An optical unit that reduces degradation of imaging characteristics of the imaging optical system that occurs when
前記結像光学系の結像特性は球面収差を含むことを特徴とする請求項32に記載の光学ユニット。The optical unit according to claim 32, wherein the imaging characteristics of the imaging optical system include spherical aberration. 前記少なくとも1つの光学部材は、平行平面板を備えていることを特徴とする請求項32または33に記載の光学ユニット。34. The optical unit according to claim 32 or 33, wherein the at least one optical member includes a plane-parallel plate. 前記少なくとも1つの光学部材は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも2つの光学部材を備えていることを特徴とする請求項32乃至34のいずれか1項に記載の光学ユニット。35. The optical unit according to claim 32, wherein the at least one optical member includes at least two optical members having different refractive indexes. 前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する前記光学面を有する光学部材の屈折率と、前記少なくとも1つの光学部材の屈折率とは、互いに異なることを特徴とする請求項32乃至35のいずれか1項に記載の光学ユニット。The refractive index of the optical member having the optical surface having the predetermined refractive power arranged on the most image side among the optical surfaces having the refractive power in the dry imaging optical system, and the at least one optical member 36. The optical unit according to any one of claims 32 to 35, wherein the refractive indexes of the optical units differ from each other. 前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される前記光学部材は、平行平面板を備えていることを特徴とする請求項32乃至36のいずれか1項に記載の光学ユニット。The optical member disposed on the image side of the optical surface having a predetermined refractive power, which is disposed closest to the image side among the optical surfaces having refractive power in the dry imaging optical system, is a parallel plane plate. 37. The optical unit according to claim 32, comprising an optical unit. 複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第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2面の近傍に配置され、前記第2面側の屈折力がほぼ0となる第1光学素子と、
最も前記第2面側に配置され、屈折力がほぼ0となる第2光学素子とを備え、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は第1硝材により形成され、
前記第1光学素子及び前記第2光学素子のうちの一方は前記第1硝材により形成され、
前記第1光学素子及び前記第2光学素子のうちの他方は前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成され、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
In a projection optical system comprising a plurality of optical elements and forming an image of a first surface on a second surface using exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm,
A first optical element disposed in the vicinity of the second surface and having a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
A second optical element that is disposed closest to the second surface side and has a refractive power of approximately 0,
More than 80% of the plurality of optical elements are formed of the first glass material,
One of the first optical element and the second optical element is formed of the first glass material,
The other of the first optical element and the second optical element is formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material,
A projection optical system characterized in that the second surface side is telecentric.
前記第1光学素子は、レンズまたは平行平面板であることを特徴とする請求項38に記載の投影光学系。The projection optical system according to claim 38, wherein the first optical element is a lens or a plane parallel plate. 前記第2光学素子は、前記第2硝材により形成されることを特徴とする請求項38または39に記載の投影光学系。40. The projection optical system according to claim 38, wherein the second optical element is formed of the second glass material. 前記第2光学素子と前記第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するために、前記第1光学素子の厚さを増加させ、且つ前記第2光学素子の厚さを減少させることを特徴とする請求項38乃至40のいずれか1項に記載の投影光学系。In order to maintain substantially the same optical characteristics as before the optical characteristics after interposing a medium having a refractive index of 1.1 or more in the optical path between the second optical element and the second surface, 41. The projection optical system according to claim 38, wherein the thickness of the first optical element is increased and the thickness of the second optical element is decreased. 前記第2光学素子の厚さの減少は、前記第2光学素子を前記露光光の光路から退避させることにより前記第2光学素子の厚さを0にすることを含むことを特徴とする請求項41に記載の投影光学系。The reduction in the thickness of the second optical element includes making the thickness of the second optical element zero by retracting the second optical element from the optical path of the exposure light. 42. The projection optical system according to 41. 複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第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2面の近傍に配置され、前記第2面側の屈折力がほぼ0である境界レンズと、
前記第2面の近傍に挿入された平面板とを備え、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第1硝材により形成され、
前記平面板は前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成され、
前記境界レンズと前記第2面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合に、前記境界レンズの厚さ及び前記境界レンズと前記平面板との間隔を調整することにより、前記液体と前記気体との交換の前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
In a projection optical system comprising a plurality of optical elements and forming an image of a first surface on a second surface using exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm,
A boundary lens disposed in the vicinity of the second surface and having a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
A flat plate inserted in the vicinity of the second surface,
All of the plurality of optical elements excluding the plane plate are formed of the first glass material,
The flat plate is formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material,
When the liquid interposed in the optical path between the boundary lens and the second surface is exchanged for gas, by adjusting the thickness of the boundary lens and the distance between the boundary lens and the plane plate, Maintaining substantially the same optical properties before and after the exchange of the liquid and the gas,
A projection optical system characterized in that the second surface side is telecentric.
複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用いて第1面の像を第2面上に形成する投影光学系において、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子は第1硝材により形成され、
前記第2面の近傍に配置されて、前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0となる光学素子を少なくとも1つ備え、
前記第2面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
In a projection optical system comprising a plurality of optical elements and forming an image of a first surface on a second surface using exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm,
More than 80% of the plurality of optical elements are formed of the first glass material,
At least one optical element that is disposed in the vicinity of the second surface and is formed of a second glass material having a refractive index lower than that of the first glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
A projection optical system characterized in that the second surface side is telecentric.
前記第1硝材は合成石英であり、前記第2硝材は蛍石であることを特徴とする請求項38乃至44のいずれか1項に記載の投影光学系。45. The projection optical system according to claim 38, wherein the first glass material is synthetic quartz and the second glass material is fluorite. 複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用い、第2面側にテレセントリックな光束のもとで第1面の像を前記第2面上に形成する投影光学系の製造方法において、
前記複数の光学素子のうちの80%以上の数の光学素子を第1硝材により形成する光学素子形成工程と、
前記第1硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0となる第1光学素子を準備する第1光学素子準備工程と、
前記第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成されて屈折力がほぼ0となる第2光学素子を準備する第2光学素子準備工程と、
前記第2面の近傍に配置される前記第1光学素子の厚さを調整する第1厚さ調整工程と、
最も前記第2面側に配置される前記第2光学素子の厚さを調整する第2厚さ調整工程とを含み、
前記第1厚さ調整工程及び前記第2厚さ調整工程では、前記第2光学素子と前記第2面との間の光路中に屈折率1.1以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するように前記第1光学素子及び前記第2光学素子の厚さを調整することを特徴とする投影光学系の製造方法。
Production of a projection optical system comprising a plurality of optical elements, using exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, and forming an image of the first surface on the second surface under a telecentric light beam on the second surface side In the method
An optical element forming step of forming 80% or more of the plurality of optical elements with the first glass material;
A first optical element preparation step of preparing a first optical element that is formed of the first glass material and has a refractive power of about 0 on the second surface side;
A second optical element preparation step of preparing a second optical element formed of a second glass material having a refractive index lower than that of the first glass material and having a refractive power of approximately 0;
A first thickness adjusting step of adjusting the thickness of the first optical element disposed in the vicinity of the second surface;
A second thickness adjusting step for adjusting the thickness of the second optical element that is arranged closest to the second surface side,
In the first thickness adjusting step and the second thickness adjusting step, optical characteristics after a medium having a refractive index of 1.1 or more is interposed in the optical path between the second optical element and the second surface. A method of manufacturing a projection optical system, comprising adjusting the thicknesses of the first optical element and the second optical element so as to maintain substantially the same optical characteristics as before the interposition.
前記第1厚さ調整工程では前記第1光学素子の厚さを増加させ、前記第2厚さ調整工程では前記第2光学素子の厚さを減少させることを特徴とする請求項46に記載の投影光学系の製造方法。The thickness of the first optical element is increased in the first thickness adjusting step, and the thickness of the second optical element is decreased in the second thickness adjusting step. Projection optical system manufacturing method. 前記第2厚さ調整工程は、前記第2光学素子を前記露光光の光路中から退避させることにより、前記第2光学素子の厚さを0にする退避工程を更に含むことを特徴とする請求項46または47に記載の投影光学系の製造方法。The second thickness adjusting step further includes a retracting step of reducing the thickness of the second optical element to 0 by retracting the second optical element from the optical path of the exposure light. Item 48. A method for manufacturing a projection optical system according to Item 46 or 47. 複数の光学素子を備え、波長が200nm〜300nmである露光光を用い、第2面側にテレセントリックな光束のもとで第1面の像を前記第2面上に形成する投影光学系の製造方法において、
第1硝材よりも低い屈折率を有する第2硝材により形成された平面板を準備する光学素子準備工程と、
前記平面板を前記第2面の近傍に挿入する挿入工程と、
最も前記第2面側に配置され、前記第1硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0である境界レンズの厚さを調整する厚さ調整工程と、
前記挿入工程において挿入された前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整する間隔調整工程とを含み、
前記挿入工程において前記平面板を挿入し、前記厚さ調整工程において前記境界レンズの厚さを調整し、前記間隔調整工程において前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整することにより、前記境界レンズと前記第2面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第1硝材により形成されることを特徴とする投影光学系の製造方法。
Production of a projection optical system comprising a plurality of optical elements, using exposure light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, and forming an image of the first surface on the second surface under a telecentric light beam on the second surface side In the method
An optical element preparation step of preparing a flat plate formed of a second glass material having a lower refractive index than the first glass material;
An insertion step of inserting the flat plate in the vicinity of the second surface;
A thickness adjusting step of adjusting a thickness of a boundary lens that is arranged closest to the second surface side and is formed of the first glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side;
An interval adjusting step of adjusting an interval between the planar plate inserted in the inserting step and the boundary lens,
The boundary plate is inserted in the insertion step, the thickness of the boundary lens is adjusted in the thickness adjustment step, and the interval between the plane plate and the boundary lens is adjusted in the interval adjustment step. Maintaining substantially the same optical characteristics before and after exchanging the liquid interposed in the optical path between the lens and the second surface with gas,
A method for manufacturing a projection optical system, wherein all of the plurality of optical elements excluding the flat plate are formed of a first glass material.
前記光学素子準備工程は、前記境界レンズと比較して薄い厚さを有し、前記第1硝材により形成されて前記第2面側の屈折力がほぼ0である交換用境界レンズを準備する交換用境界レンズ準備工程を更に含み、
前記厚さ調整工程は、前記境界レンズから前記交換用境界レンズ準備工程において準備された前記交換用境界レンズへ交換する交換工程を更に含むことを特徴とする請求項49に記載の投影光学系の製造方法。
The optical element preparation step is an exchange for preparing a replacement boundary lens that is thinner than the boundary lens and that is formed of the first glass material and has a refractive power of approximately 0 on the second surface side. Further including a boundary lens preparation step,
50. The projection optical system according to claim 49, wherein the thickness adjusting step further includes a replacement step of replacing the boundary lens with the replacement boundary lens prepared in the replacement boundary lens preparation step. Production method.
前記第1硝材は合成石英であり、前記第2硝材は蛍石であることを特徴とする請求項46乃至50のいずれか1項に記載の投影光学系の製造方法。51. The method of manufacturing a projection optical system according to claim 46, wherein the first glass material is synthetic quartz and the second glass material is fluorite. 感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項38乃至45のいずれか1項に記載の投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate,
An illumination optical system for illuminating the mask;
A projection optical system according to any one of claims 38 to 45 for forming an image of the mask pattern on the photosensitive substrate,
An exposure apparatus comprising:
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項46乃至51のいずれか1項に記載の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate,
An illumination optical system for illuminating the mask;
A projection optical system produced by the projection optical system production method according to any one of claims 46 to 51 for forming an image of the mask pattern on the photosensitive substrate,
An exposure apparatus comprising:
前記投影光学系の最も前記感光性基板側の面と前記感光性基板との間に屈折率が1.1以上の媒質を介在させた状態で前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成することを特徴とする請求項52または53に記載の露光装置。An image of the mask pattern is formed on the photosensitive substrate with a medium having a refractive index of 1.1 or more interposed between the surface of the projection optical system closest to the photosensitive substrate and the photosensitive substrate. 54. The exposure apparatus according to claim 52 or 53, wherein the exposure apparatus is formed. 感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法において、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項38乃至45のいずれか1項に記載の投影光学系を用いて投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法。
In an exposure method for transferring a predetermined pattern onto a photosensitive substrate,
Illuminating a mask on which the predetermined pattern is formed; and
46. An exposure method comprising: a projection step of projecting using the projection optical system according to any one of claims 38 to 45 for forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate. .
感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法において、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項46乃至51のいずれか1項に記載の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を用いて投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法。
In an exposure method for transferring a predetermined pattern onto a photosensitive substrate,
Illuminating a mask on which the predetermined pattern is formed; and
52. A projection step of projecting using the projection optical system manufactured by the method of manufacturing a projection optical system according to claim 46, for forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate. An exposure method comprising:
前記投影工程では、前記投影光学系の最も感光性基板側の面と前記感光性基板との間に屈折率が1.1以上の媒質を介在させた状態で前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成することを特徴とする請求項55または56に記載の露光方法。In the projection step, the image of the pattern of the mask is exposed to the photosensitive substrate with a medium having a refractive index of 1.1 or more interposed between the surface closest to the photosensitive substrate of the projection optical system and the photosensitive substrate. The exposure method according to claim 55 or 56, wherein the exposure method is formed on a conductive substrate.
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