WO2002097508A1 - Systeme optique et systeme d'exposition equipe du systeme optique - Google Patents

Systeme optique et systeme d'exposition equipe du systeme optique Download PDF

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WO2002097508A1
WO2002097508A1 PCT/JP2002/005245 JP0205245W WO02097508A1 WO 2002097508 A1 WO2002097508 A1 WO 2002097508A1 JP 0205245 W JP0205245 W JP 0205245W WO 02097508 A1 WO02097508 A1 WO 02097508A1
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crystal axis
axis
group
light
optical system
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PCT/JP2002/005245
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Soichi Owa
Naomasa Shiraishi
Yasuhiro Omura
Issei Tanaka
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Nikon Corporation
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    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70966—Birefringence

Definitions

  • the present invention relates to an optical system and an exposure apparatus provided with the optical system, and more particularly to a projection optical system suitable for an exposure apparatus used in manufacturing a microdevice such as a semiconductor element in a photolithography process.
  • the birefringence of fluorite is in the crystallographic axis [1 1 1] direction and the equivalent crystallographic axis [1 1 1], [1-1 1], [1 1-1], And the crystal axis [100] direction and its equivalent crystal axis [010], [001] direction is substantially zero, but it has substantially non-zero values in other directions.
  • crystal axes [110], [-110], [101], [-101], [01 1], [01-1] a maximum of 5.75 nm with respect to a wavelength of 1 5 7 nm.
  • birefringence value of 5 nm / cm and a maximum of 3.6 nm / cm for a wavelength of 193 nm.
  • These birefringence values are substantially larger than 1 nm / cm, which is considered to be a tolerance value for random birefringence, and the effect of birefringence is accumulated through a plurality of lenses by an amount that is not random. there is a possibility.
  • the birefringence of fluorite is not considered in the design of the projection optical system, so it is general to align the crystal axis [1 1 1] with the optical axis from the viewpoint of ease of processing etc. It is In this case, in the projection optical system, since the NA (numerical aperture) is relatively large, a light beam inclined to some extent from the crystal axis [1 1 1] also passes through the lens, and the imaging performance is degraded due to the influence of birefringence. there is a possibility.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and for example, despite the use of an optical material having intrinsic birefringence such as fluorite, it is substantially free from the influence of birefringence.
  • An object of the present invention is to provide an optical system having good optical performance and an exposure apparatus provided with the optical system.
  • the wavelength is 200 nm or less At least formed so as to substantially coincide with the crystal axis of the crystal axis [100] or an optical equivalent to the crystal axis [1 0 0] or the optical axis.
  • Another aspect of the present invention provides an optical system including one light transmitting member.
  • the second invention of the present invention has a property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and a crystal axis and an optical axis which are optically equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis [100].
  • the present invention provides an optical system characterized in that the first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship relatively rotated by about 45 ° around an optical axis.
  • the third invention of the present invention has the property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and a crystal axis and light that are optically equivalent to the crystal axis [1 10] or the crystal axis [1 10].
  • the optical transmission member is characterized in that the light transmitting member of the fifth group and the light transmitting member of the sixth group have a positional relationship relatively rotated by approximately 90 ° around the optical axis.
  • the fourth invention of the present invention has a property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and a crystal axis and an optical axis which are optically equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis [100]. And at least one light transmitting member formed to substantially coincide with each other, and a property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and the crystal axis [100] or the crystal axis [100] A first group of light transmitting members formed such that an optically equivalent crystal axis and an optical axis substantially coincide with each other;
  • the present invention provides an optical system characterized in that the first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship relatively rotated by about 45 ° around an optical axis.
  • the fifth invention of the present invention has a property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and a crystal axis and an optical axis which are optically equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis [100]. And at least one light transmitting member formed to substantially coincide with each other, and a characteristic of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, the crystal axis [1 10] or the crystal axis [1 10] A fifth group of light transmitting members formed so that the crystal axis substantially equivalent to the optical axis and the optical axis substantially coincide with each other;
  • the optical transmission member is characterized in that the light transmitting member of the fifth group and the light transmitting member of the sixth group have a positional relationship relatively rotated by approximately 90 ° around the optical axis.
  • the sixth invention of the present invention has the property of substantially transmitting light having a wavelength of 200 nm or less, and a crystal axis and an optical axis which are optically equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis [100].
  • a second group of light transmitting members It has characteristics to substantially transmit light with a wavelength of 200 nm or less, and is formed so that the crystal axis substantially equivalent to the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100] coincides with the optical axis.
  • the light transmission members of the first group and the light transmission members of the second group have a positional relationship in which they are relatively rotated by about 45 ° around the optical axis
  • the optical system is characterized in that the light transmitting member of the fifth group and the light transmitting member of the sixth group have a positional relationship relatively rotated by about 90 ° around the optical axis. .
  • the total of the thickness along the optical axis of the light transmitting member of the first group and the total of the thickness along the optical axis of the light transmitting member of the second group And the total of the thicknesses along the optical axis of the fifth group of light transmitting members and the total of the thicknesses along the optical axis of the sixth group of light transmitting members,
  • the total thickness along the optical axis of the third group of light transmitting members is substantially equal to the total thickness along the optical axis of the fourth group of light transmitting members.
  • the optical system includes at least two negative lens elements, and the at least two negative lens elements include light transmitting members of the fifth group and the sixth group.
  • the light transmitting member is made of fluorite.
  • a projection optical system for projecting an image of a pattern formed on a first surface onto a second surface, comprising the optical system of the first invention to the sixth invention.
  • a projection optical system Provided is a projection optical system.
  • a projection optical system comprising the optical system according to the third aspect or the fifth aspect of the present invention, wherein the projection optical system projects an image of a pattern formed on a first surface to a second surface. And a refracting optical member disposed in the reciprocating light path, wherein the refracting optical member includes the fifth group and the sixth group of light transmitting members. Projection optical system.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of an exposure apparatus provided with an optical system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining crystal axis orientation of fluorite.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate the method of Burnett et al. And show the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light.
  • FIGS. 4A to 4C illustrate the first method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light.
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining a fourth method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of a light beam.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the configuration of an exposure apparatus provided with an optical system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of an exposure apparatus provided with an optical system according to a first embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a scanning projection exposure apparatus provided with a dioptric projection optical system.
  • the exposure apparatus of the first embodiment includes an illumination device 30 for illuminating a reticle (mask) 31 disposed on the first surface.
  • the illumination device 30 may be, for example, a light source having an F 2 laser for supplying light having a wavelength of 1 5 7 nm, or two light beams from a light source having a predetermined shape (circular, ring-like, bipolar, quadrupolar, etc.) And an illumination field stop for defining the illumination range on the reticle 31.
  • the illumination area on the reticle 31 has a substantially uniform illuminance distribution. Light up.
  • the illumination light path in the illumination device 30 is preferably purged with an inert gas, and is purged with nitrogen in the present embodiment.
  • the reticle 31 is mounted on the reticle stage 32, and the reticle 31 and reticle stage 32 are separated from the external atmosphere by the dicing 33.
  • the inner space of the casing 33 is also preferably purged with an inert gas, and in this embodiment, it is purged with nitrogen.
  • the light from the reticle 31 illuminated by the illumination device 30 is projected with a plurality of lens elements 34 to 39 arranged along the optical axis AX and an aperture stop 40 for controlling the coherence factor ( ⁇ value). It is led to a wafer 42 as a photosensitive substrate through an optical system 41 to form a pattern image of the reticle 31 in an exposure region on the wafer 42.
  • the projection optical path in the projection optical system 41 is preferably purged with an inert gas, and is purged with helium in the present embodiment.
  • the wafer 42 is mounted on the wafer stage 43 so that the surface thereof is positioned on the second surface as the image plane of the projection optical system 41, and the wafer 42 and the wafer stage 43 are attached to the outside atmosphere by the casing 44. It is isolated.
  • the inner space of the casing 44 is also preferably purged with an inert gas, and in this embodiment it is purged with nitrogen.
  • the reticle 31 is illuminated by moving the reticle stage 32 and the wafer stage 43 relative to the projection optical system 41 at a speed ratio corresponding to the magnification of the projection optical system 41, thereby illuminating the wafer 42.
  • the pattern on the reticle 31 is transferred into the exposure region.
  • the plurality of lens elements 34 to 39 in the dioptric projection optical system 41 are formed of fluorite (calcium fluoride).
  • Fig. 2 illustrates the crystallographic orientation of fluorite.
  • crystal axes of fluorite are defined on the basis of a cubic X coordinate system. That is, the crystal axis [100] is defined along the + ⁇ axis, the crystal axis [010] along the + ⁇ axis, and the crystal axis [001] along the + ⁇ axis.
  • Crystal axis [100] and the crystal axis [0 10] Crystal axis [1 10] in the direction of the crystal
  • Crystal axis [01 1] is defined in the direction of 45 ° with axis [010] and crystal axis [001].
  • the crystal axis [1 1 1] is defined in a direction having equal acute angles with the + X axis, the + Y axis and the + Z axis.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate the method of Burnett et al., Showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light.
  • five concentric circles indicated by broken lines in the figure represent one degree of 10 °. Therefore, the innermost circle represents an area at an incident angle of 10 ° to the optical axis, and the outermost circle represents an area at an incident angle of 50 ° to the optical axis.
  • black circles indicate regions without birefringence having a relatively large refractive index
  • white circles indicate regions without birefringence having a relatively small refractive index
  • a small hatched circle indicates an intermediate region. Represents an area without birefringence having a typical refractive index.
  • thick circles and long double arrows indicate the direction of relatively large refractive index in the region with birefringence
  • thin circles and short double arrows indicate the direction of relatively small refractive index in the region with birefringence.
  • the region corresponding to the crystal axis [1 1 1] coinciding with the optical axis will be a region without birefringence having a relatively small refractive index.
  • the region corresponding to the crystal axes [100], [010], and [001] is a region having a relatively large refractive index and no birefringence.
  • the refractive index is relatively small for circumferential polarized light and the birefringence is relatively large for radial polarized light. It becomes an area.
  • each lens is most susceptible to birefringence in the region of 35.26 ° from the optical axis (the angle between the crystal axis [1 1 1] and the crystal axis [1 1 0]).
  • the entire pair of fluorite lenses crystal axis birefringence is maximal [1 10] , [10 1], [01 1] are found to be diluted.
  • the optical axis of the lens element of the first group is the crystal axis [100] (or the crystal axis [or
  • the optical axis of the second group of lens elements is the crystal axis [100] (or the crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]).
  • the lens element of the first group and the lens element of the second group are relatively rotated by 45 ° about the optical axis.
  • the crystal axes optically equivalent to the crystal axis [100] are crystal axes [010] and [001].
  • FIGS. 4A to 4C illustrate the first method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of light.
  • the distribution of birefringence in the lens elements of the first group is as shown in FIG. 4A
  • the lens elements of the second group are The distribution of birefringence in this case is as shown in FIG. 4B.
  • the distribution of birefringence among the lens elements of the first group and the lens elements of the second group is as shown in FIG. 4C.
  • the region corresponding to the crystal axis [100] aligned with the optical axis is a region without birefringence having a relatively large refractive index.
  • regions corresponding to crystal axes [1 1 1], [1-1 1], [-1 1-1], and [1 1-1] are regions with relatively small refractive index and no birefringence.
  • the refractive index for circumferential polarized light is relatively large
  • the refractive index for radial polarized light is It is a relatively small birefringence region.
  • the lens elements in each group are most affected by the birefringence in the region of 45 ° from the optical axis (the angle between the crystal axis [100] and the crystal axis [101]).
  • the lens elements of the first group and the lens elements of the second group are The crystallographic axis at which the birefringence is maximum in the whole with the lens elements of the group [1 0 1],
  • the relative rotation of the lens element of the first group and the lens element of the second group by about 45 ° about the optical axis means the lens of the first group A predetermined crystal axis (eg, crystal axis [0 1 0], [00 1], [0 1 1], or [0 1-]) that is oriented in a direction different from the optical axis in the element and the lens element of the second group
  • the relative angle around the optical axis of each other is approximately 45 °.
  • the crystal axis [010] in the lens element of the first group, and the lens element of the second group The relative angle around the optical axis with the crystal axis [010] at 45 ° is 45 °.
  • the rotational asymmetry of the influence of birefringence about the optical axis appears with a period of 90 °. .
  • relative rotation about the optical axis by about 45 ° means relative rotation about the optical axis by about 45 ° + (n ⁇ 90 °), ie, It has the same meaning as rotating relatively by 45 °, 135 °, 225 °, or 315 ° ... (where n is an integer).
  • the lens elements of the first group and the lens elements of the second group each have one or more lens elements.
  • the plurality of lens elements are not necessarily continuous lens elements.
  • the concept of the group of lens elements is the same for the lens elements of the third to sixth groups that follow.
  • the optical axis of the first group of lens elements is aligned with the crystal axis [100] (or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]), and the optical axis of the second group of lens elements is the crystal axis [100]
  • the lens elements of the first group and the lens elements of the second group are relatively rotated by 45 ° about the optical axis.
  • the optical axis of the lens element of the third group is the crystal axis [111] (or the crystal axis
  • optical axis of the lens element of the fourth group are aligned with the crystal axis [111] (or the crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111]). And the third lens element and the fourth lens element are rotated relative to each other by 60 ° about the optical axis.
  • crystal axes optically equivalent to the crystal axis [1 11] are crystal axes [ ⁇ 1 1 1], [1 1 1], and [1 1 ⁇ 1].
  • the lens element of the third group and the fourth element are to relatively rotate the lens element of the third group and the lens element of the fourth group by about 60 ° about the optical axis.
  • the optical axes of predetermined crystal axes for example, crystal axes [ ⁇ 1 1 1], [1 1 1], or [1 1 1 1]) oriented in a direction different from the optical axis in the lens elements of the group are centered Means that the relative angle is approximately 60 °.
  • the relative angle between the crystal axis [1 1 1 1] of the lens element of the third group and the crystal axis [-1 1 1] of the lens element of the fourth group is 60 ° .
  • the relative rotation about the optical axis by about 60 ° means that the relative rotation about the optical axis by about 60 ° + (n ⁇ 120 °), That is, the same meaning as rotating relatively by 60 °, 180 °, 300 ° ... (where n is an integer).
  • the total thickness along the optical axis of the lens elements of the first group and the total thickness along the optical axis of the lens elements of the second group are approximately equal, and the third group Preferably, the sum of the thicknesses along the optical axis of the lens element and the sum of the thicknesses along the optical axis of the fourth group of lens elements are approximately equal.
  • the optical axis of at least one lens element and the crystal axis [1 0 0] (or the optical axis equivalent to the crystal axis [100]
  • the optical axis of the lens element of the fifth group is the crystal axis [1 1 0]
  • the optical axis of the lens element in the sixth group is the crystal axis [1 1 0] (or the crystal axis [1 1 0]) (or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [1 1 0]).
  • the lens element of the fifth group and the lens element of the sixth group are rotated relative to each other by 90 ° about the optical axis.
  • crystal axis [1 1 0], [ ⁇ 1 0 1], [ ⁇ 1 0 1], [0 1 1], [crystal axis corresponding to crystal axis [1 1 0] and optically equivalent crystal axis] It is 0 1 _ 1].
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining a fourth method of the present invention, showing the distribution of birefringence with respect to the incident angle of a light beam.
  • the distribution of birefringence in the lens element of the fifth group is as shown in FIG. 5A
  • the distribution of birefringence in the lens element of the sixth group is as shown in FIG. 5B. It will be.
  • the distribution of birefringence across the fifth lens element and the sixth lens element is as shown in FIG. 5C.
  • the region corresponding to the crystal axis [1 1 0] coinciding with the optical axis has a relatively high refractive index for polarized light in one direction.
  • the refractive index is relatively small for polarized light in the other direction (direction orthogonal to one direction).
  • the regions corresponding to the crystal axes [1 00] and [0 1 0] are regions without birefringence having a relatively large refractive index.
  • the region corresponding to the crystal axes [1 1 1], [1 1-1] has no birefringence with a relatively small refractive index It becomes an area.
  • the lens element of the fifth group and the lens element of the fifth group are relatively rotated by relatively rotating the lens element of the fifth group and the lens element of the sixth group by 90.degree.
  • the area near the optical axis is an area without birefringence having an intermediate refractive index. That is, when the fourth method is adopted, good imaging performance can be ensured without being substantially affected by birefringence.
  • the lens element of the fifth group and the lens element of the sixth group are relatively rotated about the optical axis by about 90 °.
  • Predetermined crystal axes eg, crystal axes [001], [-1 1 1], [-110], or [1-1 1]
  • crystal axes [001], [-1 1 1], [-110], or [1-1 1] that are oriented in a direction different from the optical axis in the element and the lens element of the sixth group It means that the relative angle around the optical axis of each other is almost 90 °.
  • the relative angle between the crystal axis [001] of the lens element of the fifth group and the crystal axis [001] of the lens element of the sixth group is 90 °.
  • the total thickness along the optical axis of the lens element of the fifth group be substantially equal to the total thickness along the optical axis of the lens element of the sixth group.
  • the birefringent region is at the central portion (the optical axis and its vicinity), it is more preferable to apply to the thin negative lens at the central portion.
  • one method appropriately selected from the four methods of the first to fourth methods can be adopted. Also, multiple methods selected from the four methods can be combined and adopted.
  • a birefringent optical material such as fluorite for the projection optical system of the type
  • a projection optical system having good imaging performance without being substantially affected by the birefringence is realized. can do.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the configuration of an exposure apparatus provided with an optical system according to a second embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a scanning projection exposure apparatus provided with a catadioptric projection optical system.
  • the exposure apparatus of the second embodiment is provided with an illumination apparatus 30 for illuminating a reticle (mask) 31 as in the first embodiment.
  • the illumination device 30 may be, for example, a light source having an F 2 laser for supplying light having a wavelength of 1 5 7 nm, or two light beams from a light source having a predetermined shape (circular, ring-like, bipolar, quadrupolar, etc.) And an illumination field stop for defining the illumination range on the reticle 31.
  • the illumination area on the reticle 31 is illuminated under a substantially uniform illumination distribution. Do.
  • the illumination light path in the illumination device 30 is preferably purged with an inert gas, and is purged with nitrogen in the present embodiment.
  • Reticle 31 is placed on reticle stage 32, and reticle 31 and reticle stage 32 are separated from the external atmosphere by facing 33.
  • the inner space of the casing 33 is also preferably purged with an inert gas, and in this embodiment, it is purged with nitrogen.
  • the light from the reticle 31 illuminated by the illumination device 30 is guided to a wafer 42 as a photosensitive substrate through a catadioptric projection optical system 62, and an exposure area on the wafer 42. Form a pattern image of the reticle 31 inside.
  • the projection optical system 62 comprises: a first imaging optical system (50 to 54) for forming an intermediate image (primary image) of a pattern on the reticle 31 based on light from the reticle 31; And a second imaging optical system (55-61) for re-imaging the intermediate image (final image) into the exposure area on the wafer 42 based on the light from the image.
  • the first imaging optical system (50 to 54) includes a lens element 50 disposed along the first optical axis AX 1 and a reflection surface for deflecting light through the lens element 50.
  • a predetermined angle for example, 90 ° to 13 °
  • the light reflected by the reflecting surface of the optical path bending mirror 51 is reflected by the concave reflecting mirror 54 via the lens elements 52 and 53, It passes through the lens element 5 3 and 5 2 again, c and toward another of the reflective surface of the optical path bending mirror 5 1, in the vicinity of another reflecting surface of the optical path bending mirror 5 1, pattern on the reticle 3 1
  • the second imaging optical system (5 5 to 6 1) comprises a plurality of lens elements 5 5 to 60 arranged along the first optical axis AX 1, and a coherence factor ( ⁇ value).
  • a secondary image of the pattern of the reticle 31 is formed on the wafer 42 based on the light from the intermediate image formed by the first imaging optical system (50 to 54) and having an aperture stop 61.
  • Form in the exposure area of the Such a projection optical system is disclosed, for example, in FIG. 5 of U.S. Pat. No. 5,805,334, or in Japanese Patent Application Laid-Open No. 20054-114. There is.
  • the projection light path in the projection lens 62 is preferably purged with an inert gas, and in this embodiment is purged with helium.
  • Wafer 42 is mounted on wafer stage 43, and wafer 42 and wafer stage 43 are separated from the external atmosphere by casing 44.
  • the inner space of the casing 44 is also preferably purged with an inert gas, and in this embodiment, it is purged with nitrogen.
  • the reticle 31 is illuminated by moving the reticle stage 32 and the wafer stage 43 relative to the projection optical system 62 at a speed ratio corresponding to the magnification of the projection optical system 62.
  • the pattern on the reticle 31 is transferred into the exposure area on the wafer 42.
  • the plurality of lens elements 52, 53 and 55 in the catadioptric projection optical system 62 are formed of fluorite (calcium fluoride). Therefore, also in the second embodiment, one method appropriately selected from the four methods of the first method to the fourth method described in the first embodiment can be adopted. Also, it is possible to combine and use multiple methods selected from the four methods.
  • the birefringent optical material such as fluorite is used in the catadioptric projection optical system, the effect of birefringence is substantially reduced. It is possible to realize a projection optical system having good imaging performance without being subjected to any problem.
  • the fourth method is adopted for the two negative lens elements 52 and 53 as refractive optical members disposed in the reciprocating light path formed by the concave reflecting mirror 54, in the fourth method, the birefringence region is at the central part (the optical axis and its vicinity), so better results can be obtained.
  • fluorite is used as the birefringent optical material in each of the embodiments described above, the present invention is not limited to this, and other uniaxial crystals such as barium fluoride (BaF 2 ), fluorine, etc. lithium (L i F), sodium fluoride (N a F), fluoride stolons lithium (S r F 2) or the like can be used.
  • the crystallographic orientation such as barium fluoride (BaF 2 ), is also determined according to the invention.
  • the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is exposed onto the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure
  • micro devices semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, thin film magnetic heads, etc.
  • FIG. 7 the flowchart of FIG. 7 is shown as an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of each embodiment. Refer to the description.
  • a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • a photoresist is applied on the metal film on the one lot wafer.
  • the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the one-piece wafer through the projection optical system. Be done.
  • step 304 development of the photoresist on the wafer of one lot is carried out, and then in step 305, etching is performed using the resist pattern as a mask on the wafer of one of the wafers. By doing, circuit patterns corresponding to the patterns on the mask are formed in each shot area on each wafer.
  • steps 3 0 1 to 3 0 5 metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching steps are performed. It goes without saying that a silicon oxide film may be formed on a wafer, a resist may be coated on the silicon oxide film, and then each process such as exposure, development and etching may be performed.
  • a liquid crystal display device as a microdevice can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate).
  • a predetermined pattern circuit pattern, electrode pattern, etc.
  • a plate glass substrate
  • FIG. 8 a so-called photolithography step in which a mask pattern is transferred and exposed onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of each embodiment. Is executed.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate by this optical lithography process.
  • the exposed substrate is subjected to steps such as a development step, an etching step and a resist stripping step to form a predetermined pattern on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402. .
  • steps such as a development step, an etching step and a resist stripping step to form a predetermined pattern on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402. .
  • the color filter formation step 402 a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), B (Blue) are arranged in a matrix, or R, A set of filter stripes of three stripes G and B is arranged in a plurality of horizontal scan line directions to form a color field.
  • a cell assembly process 403 is performed.
  • the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, and the color filter formed in the color filter forming step 402 are used as a liquid.
  • the crystal panel liquid crystal cell
  • liquid crystal is interposed between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402. Inject the liquid crystal Manufacture panels (liquid crystal cells).
  • a module assembling step 404 components such as an electric circuit for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) and a backlight are attached to complete a liquid crystal display element.
  • components such as an electric circuit for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) and a backlight are attached to complete a liquid crystal display element.
  • the present invention is applied to the projection optical system mounted in the exposure apparatus, but the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to other general optical systems.
  • the invention can also be applied.
  • the F 2 laser single light source that supplies wavelength light of 1 5 7 nm is used, the present invention is not limited to this, for example, it supplies wavelength light of 1 9 3 nm
  • optical materials having intrinsic birefringence such as, for example, fluorite are used, good optical performance can be obtained without being substantially affected by birefringence. It is possible to realize an optical system that has. Therefore, by incorporating the optical system of the present invention into an exposure apparatus, a good microdevice can be manufactured by highly accurate projection exposure via a high resolution projection optical system.

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Description

明 細 書 光学系および該光学系を備えた露光装置 技術分野
本発明は、 光学系および該光学系を備えた露光装置に関し、 特に半導体素子な どのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光 装置に好適な投影光学系に関するものである。 背景技術
近年、 半導体素子の製造や半導体チップ実装基板の製造では、 微細化がますま す進んでおり、 パターンを焼き付ける露光装置ではより解像力の高い投影光学系 が要求されてきている。 この高解像の要求を満足するには、 露光光を短波長化し、 且つ NA (投影光学系の開口数） を大きくしなければならない。 しかしながら、 露光光の波長が短くなると、 光の吸収のため実用に耐える光学ガラスの種類が限 られてくる。
たとえば波長が 200 nm以下の真空紫外域の光、 特に F2レーザ光 （波長 1 57 nm) を露光光として用いる場合、 投影光学系を構成する光透過性光学材料 としては、 フッ化カルシウム （蛍石： C aF2) やフッ化バリウム （B aF2) 等のフッ化物結晶を多用せざるを得ない。 実際には、 露光光として F2レーザ光 を用いる露光装置では、 基本的に蛍石だけで投影光学系を形成する設計が想定さ れている。 蛍石は、 立方晶系であり、 光学的には等方的で、 複屈折が実質的にな いと思われていた。 また、 従来の可視光域の実験では、 蛍石について小さい複屈 折 （内部応力起因のランダムなもの） しか観測されていなかった。
しかしながら、 2001年 5月 15日に開かれたリソグラフィに関するシンポ ンュゥム (2nd International Symposium on 157nm Lithography) こおレて、 米 国 N I S丁の John H. Burnett らにより、 蛍石には固有複屈折 （intrinsic birefringence) が存在することを実験および理論の両面から確認したことが発 表された。
この発表によれば、 蛍石の複屈折は、 結晶軸 [1 1 1] 方向およびこれと等価 な結晶軸 [一 1 1 1]， [1 - 1 1], [1 1 - 1] 方向、 並びに結晶軸 [100] 方向およびこれと等価な結晶軸 [010]， [001] 方向ではほぼ零であるが、 その他の方向では実質的に零でない値を有する。 特に、 結晶軸 [110], [— 1 10]， [101], [ - 101], [01 1]， [01 - 1] の 6方向では、 波長 1 5 7 nmに対して最大で 6. 5 nm/ c m、 波長 193 nmに対して最大で 3. 6 nm/ cmの複屈折の値を有する。 これらの複屈折の値はランダムな複屈折の許 容値とされる 1 nm/cmよりも実質的に大きい値であり、 しかもランダムでな い分だけ複数のレンズを通して複屈折の影響が蓄積する可能性がある。
従来技術では、 投影光学系の設計において蛍石の複屈折性を考慮していないの で、 加工の容易さなどの観点から結晶軸 [1 1 1] と光軸とを一致させるのが一 般的である。 この場合、 投影光学系では、 NA (開口数） が比較的大きいため、 結晶軸 [1 1 1] からある程度傾いた光線もレンズを通過するので、 複屈折の影 響により結像性能が悪化する可能性がある。
ところで、 Burnett らは上述の発表において、 一対の蛍石レンズの光軸と結晶 軸 [1 1 1] とを一致させ且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを 60° 相対 的に回転させることにより、 複屈折の影響を補正する手法を開示している。 しか しながら、 この手法では、 後述するように、 複屈折の影響をある程度薄めること はできるが、 複屈折の影響をこれと反対方向の複屈折の影響で積極的に補正して いないので、 その補正効果は十分ではなかった。 発明の開示
本発明は、 前述の課題に鑑みてなされたものであり、 たとえば蛍石のような固 有複屈折を持つ光学材料を用いているにもかかわらず、 複屈折の影響を実質的に 受けることなく良好な光学性能を有する光学系および該光学系を備えた露光装置 を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、 本発明の第 1発明では、 波長が 200 nm以下の 光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 00] または該結晶軸 [1 0 0] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された少なくと も 1つの光透過部材を備えていることを特徴とする光学系を提供する。
本発明の第 2発明では、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性 を有し、 結晶軸 [100] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と 光軸とがほぼ一致するように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 45° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系を提供 する。
本発明の第 3発明では、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性 を有し、 結晶軸 [1 10] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と 光軸とがほぼ一致するように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系を提供 する。
本発明の第 4発明では、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性 を有し、 結晶軸 [100] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と 光軸とがほぼ一致するように形成された少なくとも 1つの光透過部材と、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 0 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 0 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 45° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系を提供 する。
本発明の第 5発明では、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性 を有し、 結晶軸 [100] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と 光軸とがほぼ一致するように形成された少なくとも 1つの光透過部材と、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系を提供 する。
本発明の第 6発明では、 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性 を有し、 結晶軸 [100] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と 光軸とがほぼ一致するように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [110] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 4 5 ° だけ相対的に回転した位置関係を有し、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 9 0 ° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系を提供 する。
なお、 上述の第 1発明〜第 6発明において、 前記第 1群の光透過部材の光軸に 沿った厚さの総計と前記第 2群の光透過部材の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ 等しいこと、 前記第 5群の光透過部材の光軸に沿った厚さの総計と前記第 6群の 光透過部材の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ等しいこと、 前記第 3群の光透過 部材の光軸に沿った厚さの総計と前記第 4群の光透過部材の光軸に沿った厚さの 総計とがほぼ等しいことが好ましい。 また、 前記光学系は、 少なくとも 2つの負 レンズ素子を有し、 該少なくとも 2つの負レンズ素子は前記第 5群および前記第 6群の光透過部材を備えていることが好ましい。 さらに、 前記光透過部材は蛍石 で形成されていることが好ましい。
本発明の第 7発明では、 第 1面に形成されたパターンの像を第 2面へ投影する 投影光学系において、 第 1発明〜第 6発明の光学系を備えていることを特徴とす る投影光学系を提供する。
本発明の第 8発明では、 第 3発明または第 5発明の光学系を備え、 第 1面に形 成されたパターンの像を第 2面へ投影する投影光学系において、 前記投影光学系 は、 往復光路を形成する凹面鏡と、 該往復光路中に配置された屈折光学部材とを 備え、 前記屈折光学部材は、 前記第 5群および前記第 6群の光透過部材を備えて いることを特徴とする投影光学系を提供する。
本発明の第 9発明では、 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感光性基板上に形成するための第 1発明〜第 8発明の光学 系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 図面の簡単な説明 第 1図は、 本発明の第 1実施形態にかかる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。
第 2図は、 蛍石の結晶軸方位について説明する図である。
第 3 A図〜第 3 C図は、 Burnet t らの手法を説明する図であって、 光糠の入射 角に対する複屈折率の分布を示している。
第 4 A図〜第 4 C図は、 本発明の第 1の手法を説明する図であって、 光線の入 射角に対する複屈折率の分布を示している。
第 5 A図〜第 5 C図は、 本発明の第 4の手法を説明する図であって、 光線の入 射角に対する複屈折率の分布を示している。
第 6図は、 本発明の第 2実施形態にかかる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。
第 7図は、 マイクロデバィスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフロー チヤ一卜である。
第 8図は、 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 ャ一トである。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態を、 添付図面に基づいて説明する。
第 1図は、 本発明の第 1実施形態にかかる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。 第 1実施形態では、 屈折型の投影光学系を備えた走査型投 影露光装置に本発明を適用している。 第 1図を参照すると、 第 1実施形態の露光 装置は、 第 1面に配置されるレチクル （マスク） 3 1を照明するための照明装置 3 0を備えている。
照明装置 3 0は、 たとえば 1 5 7 n mの波長光を供給する F 2 レーザを有する 光源、 この光源からの光により所定形状 （円形状、 輪帯状、 二極状、 四極状な ど） の二次光源を形成するォプティカルインテグレー夕、 レチクル 3 1上での照 射範囲を規定するための照明視野絞りなどを有し、 レチクル 3 1上の照明領域を ほぼ均一な照度分布のもとで照明する。 ここで、 照明装置 30内の照明光路は不活性ガスでパージされることが好まし く、 本実施形態では窒素でパージしている。 レチクル 31はレチクルステージ 3 2上に載置されており、 レチクル 31およびレチクルステ一ジ 32はケ一シング 33によって外部の雰囲気と隔離されている。 このケーシング 33の内部空間も 不活性ガスでパージされることが好ましく、 本実施例では窒素でパージしている。 照明装置 30により照明されたレチクル 31からの光は、 光軸 AXに沿って配 置された複数のレンズ素子 34〜39およびコヒーレンスファクタ （σ値） を制 御するための開口絞り 40を有する投影光学系 41を介して、 感光性基板として のウェハ 42へ導かれ、 ウェハ 42上の露光領域内にレチクル 31のパ夕一ン像 を形成する。 この投影光学系 41内の投影光路は不活性ガスでパージされること が好ましく、 本実施形態ではへリウムでパージしている。
ウェハ 42は、 その表面が投影光学系 41の像面としての第 2面に位置決めさ れるようにウェハステージ 43上に載置されており、 ウェハ 42およびウェハス テージ 43はケーシング 44によって外部の雰囲気と隔離されている。 このケー シング 44の内部空間も不活性ガスでパージされることが好ましく、 本実施例で は窒素でパージしている。 そして、 レチクルステージ 32とウェハステージ 43 とを投影光学系 41の倍率に応じた速度比で投影光学系 41に対して相対的に移 動させつつ、 レチクル 31を照明することにより、 ウェハ 42上の露光領域内に レチクル 31上のパターンが転写される。
第 1実施形態では、 屈折型の投影光学系 41中の複数のレンズ素子 34〜39 が蛍石 （フッ化カルシウム） で形成されている。 第 2.図は、 蛍石の結晶軸方位に ついて説明する図である。 第 2図を参照すると、 蛍石の結晶軸は、 立方晶系の X ΥΖ座標系に基づいて規定される。 すなわち、 +Χ軸に沿って結晶軸 [100] が、 +Υ軸に沿って結晶軸 [010] が、 +Ζ軸に沿って結晶軸 [001] がそ れぞれ規定される。
また、 ΧΖ平面において結晶軸 [100] および結晶軸 [001] と 45° を なす方向に結晶軸 [101] が、 ΧΥ平面において結晶軸 [1 00] および結晶 軸 [0 10] と 45° をなす方向に結晶軸 [1 10] が、 ΥΖ平面において結晶 軸 [010] および結晶軸 [001] と 45° をなす方向に結晶軸 [01 1] が それぞれ規定される。 さらに、 +X軸、 +Y軸および +Z軸に対して等しい鋭角 をなす方向に結晶軸 [1 1 1] が規定される。
なお、 第 2図では、 +X軸、 +Y軸および +Z軸で規定される空間における結 晶軸のみを図示しているが、 他の空間においても同様に結晶軸が規定される。 前 述したように、 蛍石では、 第 2図中実線で示す結晶軸 [1 1 1] 方向、 およびこ れと等価な不図示の結晶軸 [一 1 1 1]， [1 - 11], [1 1 - 1] 方向では、 複 屈折がほぼ零 （最小） である。
同様に、 第 2図中実線で示す結晶軸 [100]， [010], [001] 方向にお いても、 複屈折がほぼ零 （最小） である。 一方、 第 2図中破線で示す結晶軸 [1 10]， [1 0 1], [01 1], およびこれと等価な不図示の結晶軸 [一 1 1 0]， [ - 101], [01 - 1] 方向では、 複屈折が最大である。
以下、 本発明の手法を説明する前に、 前述の Burnett らの手法の補正効果につ いて検証する。 第 3 A図〜第 3 C図は、 Burnett らの手法を説明する図であって、 光線の入射角に対する複屈折率の分布を示している。 第 3図では、 図中破線で示 す 5つの同心円が 1目盛り 10° を表している。 したがって、 最も内側の円が光 軸に対して入射角 10° の領域を、 最も外側の円が光軸に対して入射角 50° の 領域を表している。
また、 黒丸は比較的大きな屈折率を有する複屈折のない領域を、 白丸は比較的 小さな屈折率を有する複屈折のない領域を、 ハッチングを施した小さな円 （第 5 C図を参照） は中間的な屈折率を有する複屈折のない領域を表している。 一方、 太い円および長い両矢印は複屈折のある領域における比較的大きな屈折率の方向 を、 細い円および短い両矢印は複屈折のある領域における比較的小さな屈折率の 方向を表している。 以降の第 4図および第 5図においても、 上述の表記は同様で ある。
前述したように、 Burnett らの手法では、 一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸 [1 1 1] とを一致させ、 且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを 60° 相対 的に回転させる。 したがって、 一方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は第 3 A図に示すようになり、 他方の蛍石レンズにおける複屈折率の分布は第 3 B図に 示すようになる。 その結果、 一対の蛍石レンズ全体における複屈折率の分布は、 第 3 C図に示すようになる。
この場合、 第 3 A図および第 3 B図を参照すると、 光軸と一致している結晶軸 [1 1 1] に対応する領域は、 比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域と なる。 また、 結晶軸 [100], [010], [001] に対応する領域は、 比較的 大きな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 さらに、 結晶軸 [1 10]， [1 01], [0 1 1] に対応する領域は、 周方向の偏光に対する屈折率が比較的小さ く径方向の偏光に対する屈折率が比較的大きい複屈折領域となる。 このように、 個々のレンズでは、 光軸から 3 5. 26 ° (結晶軸 [1 1 1] と結晶軸 [1 1 0] とのなす角度） の領域において、 複屈折の影響を最大に受けることがわかる c 一方、 第 3 C図を参照すると、 一対の蛍石レンズを 60° 相対的に回転させる ことにより、 一対の蛍石レンズ全体では、 複屈折が最大である結晶軸 [1 10]， [10 1], [01 1] の影響が薄められることがわかる。 しかしながら、 光軸か ら 35. 26 ° の領域すなわち光軸から比較的近い領域において、 径方向の偏光 に対する屈折率よりも周方向の偏光に対する屈折率が小さい複屈折領域が残るこ とになる。 その結果、 Burnett らの手法では、 複屈折の影響をある程度受けるこ とになり、 十分に良好な結像性能 （光学性能） を確保することが困難である。 第 1実施形態では、 まず第 1の手法として、 投影光学系 41中の複数のレンズ 素子 34〜39のうち、 第 1群のレンズ素子の光軸を結晶軸 [100] (または 該結晶軸 [1 00] と光学的に等価な結晶軸） と一致させ、 第 2群のレンズ素子 の光軸を結晶軸 [ 1 00] (または該結晶軸 [1 00] と光学的に等価な結晶 軸） と一致させ、 第 1群のレンズ素子と第 2群のレンズ素子とを光軸を中心とし て 45° だけ相対的に回転させる。 ここで、 結晶軸 [100] と光学的に等価な 結晶軸とは、 結晶軸 [010]， [001] である。
第 4 A図〜第 4 C図は、 本発明の第 1の手法を説明する図であって、 光線の入 射角に対する複屈折率の分布を示している。 第 1の手法では、 第 1群のレンズ素 子における複屈折率の分布は第 4 A図に示すようになり、 第 2群のレンズ素子に おける複屈折率の分布は第 4B図に示すようになる。 その結果、 第 1群のレンズ 素子と第 2群のレンズ素子との全体における複屈折率の分布は、 第 4 C図に示す ようになる。
第 4A図および第 4B図を参照すると、 第 1の手法では、 光軸と一致している 結晶軸 [1 00] に対応する領域は、 比較的大きな屈折率を有する複屈折のない 領域となる。 また、 結晶軸 [1 1 1]， [1 - 1 1], [- 1 1 - 1], [1 1 - 1] に対応する領域は、 比較的小さな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 さら に、 結晶軸 [101]， [10- 1], [1 10], [1— 10] に対応する領域は、 周方向の偏光に対する屈折率が比較的大きく径方向の偏光に対する屈折率が比較 的小さい複屈折領域となる。 このように、 各群のレンズ素子では、 光軸から 4 5° (結晶軸 [100] と結晶軸 [101] とのなす角度） の領域において、 複 屈折率の影響を最大に受けることがわかる。
一方、 第 4C図を参照すると、 第 1群のレンズ素子と第 2群のレンズ素子とを 光軸を中心として 45° だけ相対的に回転させることにより、 第 1群のレンズ素 子と第 2群のレンズ素子との全体では、 複屈折が最大である結晶軸 [1 0 1]，
[10- 1], [1 10], [1 - 10] の影響がかなり薄められ、 光軸から 45° の領域すなわち光軸から離れた領域において径方向の偏光に対する屈折率よりも 周方向の偏光に対する屈折率が大きい複屈折領域が残ることになる。 この場合、 一般の投影光学系において各レンズ素子における光軸と光束との最大角度は 3
5° 〜40° 程度である。 したがって、 第 1の手法を採用することにより、 結晶 軸 [101]， [10- 1], [1 10], [1— 10] の複屈折の影響を実質的に受 けることなく、 良好な結像性能を確保することができる。
なお、 本発明の第 1の手法において、 第 1群のレンズ素子と第 2群のレンズ素 子とを光軸を中心としてほぼ 45° だけ相対的に回転させるとは、 第 1群のレン ズ素子および第 2群のレンズ素子における光軸とは異なる方向に向けられる所定 の結晶軸 （たとえば結晶軸 [0 1 0]、 [00 1]、 [0 1 1]、 または [0 1—
1]) 同士の光軸を中心とした相対的な角度がほぼ 45° であることを意味する。 たとえば第 1群のレンズ素子における結晶軸 [010] と、 第 2群のレンズ素子 における結晶軸 [010] との光軸を中心とした相対的な角度が 45° である。 また、 第 4A図および第 4B図からも明らかな通り、 結晶軸 [100] を光軸 とする場合には、 光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が 90° の周期 で現れる。 したがって、 第 1の手法において、 光軸を中心としてほぼ 45° だけ 相対的に回転させるということは、 光軸を中心としてほぼ 45 ° + (nX 9 0° ) だけ相対的に回転させること、 すなわち 45° 、 135° 、 225° 、 ま たは 315° ... だけ相対的に回転させることと同じ意味である （ここで、 nは 整数である）。
なお、 上述の説明において、 第 1群のレンズ素子および第 2群のレンズ素子は、 それぞれ 1つまたは複数のレンズ素子を有する。 そして、 第 1群のレンズ素子ま たは第 2群のレンズ素子が複数のレンズ素子を含む場合、 複数のレンズ素子は必 ずしも連続するレンズ素子ではない。 レンズ素子の群の概念は、 以降の第 3群〜 第 6群のレンズ素子についても同様である。 第 1の手法では、 第 1群のレンズ素 子の光軸に沿った厚さの総計と第 2群のレンズ素子の光軸に沿った厚さの総計と がほぼ等しいことが好ましい。
ところで、 第 3 C図と第 4 C図とを参照すると、 Burnett らの手法における光 軸から 35. 26 ° の領域での複屈折の方向と第 1の手法における光軸から 4 5° の領域での複屈折の方向とが逆である。 したがって、 第 1の手法と Burnett らの手法とを組み合わせる第 2の手法を採用することにより、 複屈折の影響を実 質的に受けることなく、 良好な結像性能を確保することができる。
第 2の手法では、 投影光学系 41中の複数のレンズ素子 34〜39のうち、 第
1群のレンズ素子の光軸を結晶軸 [100] (または該結晶軸 [100] と光学 的に等価な結晶軸） と一致させ、 第 2群のレンズ素子の光軸を結晶軸 [100]
(または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸） と一致させ、 第 1群のレ ンズ素子と第 2群のレンズ素子とを光軸を中心として 45° だけ相対的に回転さ せる。 さらに、 第 3群のレンズ素子の光軸を結晶軸 [111] (または該結晶軸
[111] と光学的に等価な結晶軸） と一致させ、 第 4群のレンズ素子の光軸を 結晶軸 [111] (または該結晶軸 [111] と光学的に等価な結晶軸） と一致 させ、 第 3群のレンズ素子と第 4群のレンズ素子とを光軸を中心として 60° だ け相対的に回転させる。
ここで、 結晶軸 [1 11] と光学的に等価な結晶軸とは、 結晶軸 [— 1 1 1], [1— 1 1]， [1 1 - 1] である。
なお、 第 2の手法において、 第 3群のレンズ素子と第 4群のレンズ素子とを光 軸を中心としてほぼ 60° だけ相対的に回転させるとは、 第 3群のレンズ素子お よび第 4群のレンズ素子における光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶軸 (たとえば結晶軸 [— 1 1 1]、 [1 1— 1]、 または [1一 1 1]) 同士の光軸を 中心とした相対的な角度がほぼ 60° であることを意味する。 たとえば第 3群の レンズ素子における結晶軸 [一 1 1 1] と、 第 4群のレンズ素子における結晶軸 [- 1 1 1] との光軸を中心とした相対的な角度が 60° である。
また、 第 3 A図および第 3 B図からも明らかな通り、 結晶軸 [111] を光軸 とする場合には、 光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が 120° の周 期で現れる。 したがって、 第 2の手法において、 光軸を中心としてほぼ 60° だ け相対的に回転させるということは、 光軸を中心としてほぼ 60° + (nX 12 0° ) だけ相対的に回転させること、 すなわち 60° 、 180° 、 300° ... だけ相対的に回転させることと同じ意味である （ここで、 nは整数である）。 第 2の手法では、 第 1群のレンズ素子の光軸に沿つた厚さの総計と第 2群のレ ンズ素子の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ等しく、 且つ第 3群のレンズ素子の 光軸に沿った厚さの総計と第 4群のレンズ素子の光軸に沿った厚さの総計とがほ ぼ等しいことが好ましい。
また、 第 3 A図および第 3 B図を参照すると、 レンズ素子の光軸と結晶軸 [1 1 1] とを一致させているので、 複屈折が最大の結晶軸 [1 1 0], [10 1], [01 1] に対応する領域が 120° ピッチで存在し、 瞳面内で 30の分布を有 する複屈折の影響すなわち像面 （ウェハ面） においてコマ収差が発生するような 影響が現れるものと考えられる。 これに対して、 第 4 A図および第 4B図を参照 すると、 レンズ素子の光軸と結晶軸 [100] とを一致させているので、 複屈折 が最大の結晶軸 [101], [10- 1], [1 10], [1— 10] に対応する領域 が 90° ピッチで存在し、 瞳面内で 40の分布を有する複屈折の影響が現れる。 この場合、 ゥェハに投影すべきパターンにおいて縦横パタ一ンが支配的である ため、 4 Θの分布であれば縦横パターンに対して非点収差が発生するような影響 が現れることなく、 像の崩れも顕著にならない。 したがって、 投影光学系 41中 の複数のレンズ素子 34〜39のうち、 少なくとも 1つのレンズ素子の光軸と結 晶軸 [1 0 0] (または該結晶軸 [ 1 00] と光学的に等価な結晶軸） と一致さ せる第 3の手法を採用することにより、 複屈折の影響を実質的に受けることなく、 良好な結像性能を確保することができる。
また、 第 1実施形態では、 第 4の手法として、 投影光学系 41中の複数のレン ズ素子 34〜3 9のうち、 第 5群のレンズ素子の光軸を結晶軸 [1 1 0] (また は該結晶軸 [1 1 0] と光学的に等価な結晶軸） と一致させ、 第 6群のレンズ素 子の光軸を結晶軸 [1 1 0] (または該結晶軸 [1 1 0] と光学的に等価な結晶 軸） と一致させ、 第 5群のレンズ素子と第 6群のレンズ素子とを光軸を中心とし て 90° だけ相対的に回転させる。 ここで、 結晶軸 [1 1 0] と光学的に等価な 結晶軸とは、 結晶軸 [一 1 1 0]， [1 0 1], [ - 1 0 1], [0 1 1]， [0 1 _ 1] である。
第 5 A図〜第 5 C図は、 本発明の第 4の手法を説明する図であって、 光線の入 射角に対する複屈折率の分布を示している。 第 4の手法では、 第 5群のレンズ素 子における複屈折率の分布は第 5 A図に示すようになり、 第 6群のレンズ素子に おける複屈折率の分布は第 5 B図に示すようになる。 その結果、 第 5群のレンズ 素子と第 6群のレンズ素子との全体における複屈折率の分布は、 第 5 C図に示す ようになる。
第 5 A図および第 5 B図を参照すると、 第 4の手法では、 光軸と一致している 結晶軸 [1 1 0] に対応する領域は、 一方の方向の偏光に対する屈折率が比較的 大きく他方の方向 （一方の方向に直交する方向） の偏光に対する屈折率が比較的 小さい複屈折領域となる。 また、 結晶軸 [1 00], [0 1 0] に対応する領域は、 比較的大きな屈折率を有する複屈折のない領域となる。 さらに、 結晶軸 [ 1 1 1]， [1 1 - 1] に対応する領域は、 比較的小さな屈折率を有する複屈折のない 領域となる。
一方、 第 5 C図を参照すると、 第 5群のレンズ素子と第 6群のレンズ素子とを 光軸を中心として 90° だけ相対的に回転させることにより、 第 5群のレンズ素 子と第 6群のレンズ素子との全体では、 複屈折が最大である結晶軸 [1 10] の 影響がほとんどなく、 光軸付近は中間的な屈折率を有する複屈折のない領域とな る。 すなわち、 第 4の手法を採用すると、 複屈折の影響を実質的に受けることな く、 良好な結像性能を確保することができる。
なお、 本発明の第 4の手法において、 第 5群のレンズ素子と第 6群のレンズ素 子とを光軸を中心としてほぼ 90° だけ相対的に回転させるとは、 第 5群のレン ズ素子および第 6群のレンズ素子における光軸とは異なる方向に向けられる所定 の結晶軸 （たとえば結晶軸 [001]、 [- 1 1 1], [— 110]、 または [1— 1 1]) 同士の光軸を中心とした相対的な角度がほぼ 90° であることを意味す る。 たとえば第 5群のレンズ素子における結晶軸 [001] と、 第 6群のレンズ 素子における結晶軸 [001] との光軸を中心とした相対的な角度が 90° であ る。
また、 第 5 A図および第 5 B図からも明らかな通り、 結晶軸 [1 10] を光軸 とする場合には、 光軸を中心とした複屈折の影響の回転非対称性が 180° の周 期で現れる。 したがって、 第 4の手法において、 光軸を中心としてほぼ 90° だ け相対的に回転させるということは、 光軸を中心としてほぼ 90 ° + (n X 18 0° ) だけ相対的に回転させること、 すなわち 90° 、 270 ° ... だけ相対的 に回転させることと同じ意味である （ここで、 nは整数である）。
第 4の手法においても、 第 5群のレンズ素子の光軸に沿った厚さの総計と第 6 群のレンズ素子の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ等しいことが好ましい。 特に、 第 4の手法では、 複屈折領域が中央部 （光軸およびその近傍） にあるので、 中央 部の薄い負レンズに適用することがさらに好ましい。
なお、 第 1実施形態では、 第 1の手法〜第 4の手法の 4つの手法から適宜選択 した 1つの手法を採用することができる。 また、 4つの手法から選択した複数の 手法を組み合わせて採用することもできる。 こうして、 第 1実施形態では、 屈折 型の投影光学系に蛍石のような複屈折性の光学材料を用いているにもかかわらず、 複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な結像性能を有する投影光学系を実 現することができる。
第 6図は、 本発明の第 2実施形態にかかる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。 第 2実施形態では、 反射屈折型の投影光学系を備えた走査 型投影露光装置に本発明を適用している。 第 6図を参照すると、 第 2実施形態の 露光装置は第 1実施形態と同様に、 レチクル （マスク） 3 1を照明するための照 明装置 3 0を備えている。
照明装置 3 0は、 たとえば 1 5 7 n mの波長光を供給する F 2 レーザを有する 光源、 この光源からの光により所定形状 （円形状、 輪帯状、 二極状、 四極状な ど） の二次光源を形成するォプティカルインテグレータ、 レチクル 3 1上での照 射範囲を規定するための照明視野絞りなどを有し、 レチクル 3 1上の照明領域を ほぼ均一な照度分布のもとで照明する。
ここで、 照明装置 3 0内の照明光路は不活性ガスでパージされることが好まし く、 本実施形態では窒素でパージしている。 レチクル 3 1はレチクルステージ 3 2上に載置されており、 レチクル 3 1およびレチクルステージ 3 2はケ一シング 3 3によって外部の雰囲気と隔離されている。 このケ一シング 3 3の内部空間も 不活性ガスでパージされることが好ましく、 本実施例では窒素でパージしている。 照明装置 3 0により照明されたレチクル 3 1からの光は、 反射屈折型の投影光 学系 6 2を介して、 感光性基板としてのウェハ 4 2へ導かれ、 ウェハ 4 2上の露 光領域内にレチクル 3 1のパターン像を形成する。 投影光学系 6 2は、 レチクル 3 1からの光に基づいてレチクル 3 1上のパターンの中間像 （一次像） を形成す る第 1結像光学系 （5 0〜5 4 ) と、 この中間像からの光に基づいて中間像の像 (最終像） をウェハ 4 2上の露光領域内に再結像させる第 2結像光学系 （5 5〜 6 1 ) とを有する。
第 1結像光学系 （5 0〜5 4 ) は、 第 1の光軸 A X 1に沿って配置されたレン ズ素子 5 0と、 このレンズ素子 5 0を介した光を偏向させる反射面を有する光路 折り曲げ鏡 5 1と、 第 1の光軸 A X 1に対して所定の角度 （例えば 9 0 ° 〜1 3 0 ° 程度） で交差する第 2の光軸 A X 2に沿って配置されたレンズ素子 5 2、 5 3および凹面反射鏡 5 4とを備えている。
第 1結像光学系 （5 0〜5 4 ) では、 光路折り曲げ鏡 5 1の反射面で反射され た光は、 レンズ素子 5 2および 5 3を介して凹面反射鏡 5 4で反射されて、 再び レンズ素子 5 3および 5 2を通過し、 光路折り曲げ鏡 5 1の別の反射面へ向かう c そして、 この光路折り曲げ鏡 5 1の別の反射面の近傍には、 レチクル 3 1上のパ ターンの中間像が形成される。
第 2結像光学系 （5 5〜6 1 ) は、 第 1の光軸 A X 1に沿って配置された複数 のレンズ素子 5 5〜6 0と、 コヒーレンスファクタ （σ値） を制御するための開 口絞り 6 1とを有し、 第 1結像光学系 （5 0〜5 4 ) によって形成された中間像 からの光に基づいて、 レチクル 3 1のパターンの二次像をウェハ 4 2上の露光領 域内に形成する。 なお、 このような投影光学系は、 たとえば米国特許第 5， 8 0 5 , 3 3 4号公報の第 5図や、 特開 2 0 0 0— 4 7 1 1 4号公報などに開示され ている。
投影レンズ 6 2内の投影光路は不活性ガスでパージされることが好ましく、 本 実施形態ではヘリウムでパージしている。 ウェハ 4 2はウェハステージ 4 3上に 載置されており、 ウェハ 4 2およびウェハステージ 4 3はケ一シング 4 4によつ て外部の雰囲気と隔離されている。 このケ一シング 4 4の内部空間も不活性ガス でパージされることが好ましく、 本実施例では窒素でパージしている。
そして、 レチクルステージ 3 2とウェハステージ 4 3とを投影光学系 6 2の倍 率に応じた速度比で投影光学系 6 2に対して相対的に移動させつつ、 レチクル 3 1を照明することにより、 ウェハ 4 2上の露光領域内にレチクル 3 1上のパター ンが転写される。
第 2実施形態では、 反射屈折型の投影光学系 6 2中の複数のレンズ素子 5 2、 5 3、 および 5 5〜6 0が蛍石 (フッ化カルシウム) で形成されている。 したが つて、 第 2実施形態においても、 第 1実施形態で説明した第 1の手法〜第 4の手 法の 4つの手法から適宜選択した 1つの手法を採用することができる。 また、 4 つの手法から選択した複数の手法を組み合わせて採用することもできる。 こうし て、 第 2実施形態においても第 1実施形態と同様に、 反射屈折型の投影光学系に 蛍石のような複屈折性の光学材料を用いているにもかかわらず、 複屈折の影響を 実質的に受けることなく良好な結像性能を有する投影光学系を実現することがで きる。 なお、 第 2実施形態においては、 凹面反射鏡 5 4によって形成される往復 光路中に配置された屈折光学部材としての 2つの負レンズ素子 5 2および 5 3に 第 4の手法を採用すると、 この第 4の手法では複屈折領域が中央部 （光軸および その近傍） にあるので、 さらに良い結果が得られる。
なお、 上述の各実施形態では、 複屈折性の光学材料として蛍石を用いているが、 これに限定されることなく、 他の一軸性結晶、 たとえばフッ化バリウム （B a F 2 )、 フッ化リチウム （L i F )、 フッ化ナトリウム （N a F )、 フッ化ストロン チウム （S r F 2 ) などを用いることもできる。 この場合、 フッ化バリウム （B a F 2 ) などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。
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、 各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第 7図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、 第 7図のステップ 3 0 1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 3 0 2において、 その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフ オトレジストが塗布される。 その後、 ステップ 3 0 3において、 各実施形態の露 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口 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 3 0 4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 テツプ 3 0 5において、 その 1ロッ卜のウェハ上でレジス卜パターンをマスクと してエッチングを行うことによって、 マスク上のパターンに対応する回路パター ンが、 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。 その後、 更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、 半導体 素子等のデバイスが製造される。 上述の半導体デバイス製造方法によれば、 極め て微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることがで きる。 なお、 ステップ 3 0 1〜ステップ 3 0 5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つ ているが、 これらの工程に先立って、 ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、 そ のシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、 そして露光、 現像、 エッチング等の各 工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、 各実施形態の露光装置では、 プレート （ガラス基板） 上に所定のパ夕一 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、 第 8図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。 第 8図において、 パターン形 成工程 4 0 1では、 各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一工程によって、 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、 現像ェ 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、 次のカラ一フィルター形成工程 4 0 2へ移行する。 次に、 カラ一フィルタ一形成工程 4 0 2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一の組を複数水平走査線方向に配 列されたりしたカラ一フィル夕一を形成する。 そして、 カラーフィルター形成ェ 程 4 0 2の後に、 セル組み立て工程 4 0 3が実行される。 セル組み立て工程 4 0 3では、 パターン形成工程 4 0 1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 4 0 2にて得られたカラ一フィル夕一等を用いて液 晶パネル （液晶セル） を組み立てる。 セル組み立て工程 4 0 3では、 例えば、 パ ターン形成工程 4 0 1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夕 一形成工程 4 0 2にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、 液晶 パネル （液晶セル） を製造する。
その後、 モジュール組み立て工程 4 0 4にて、 組み立てられた液晶パネル （液 晶セル） の表示動作を行わせる電気回路、 バックライト等の各部品を取り付けて 液晶表示素子として完成させる。 上述の液晶表示素子の製造方法によれば、 極め て微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができ る。
なお、 上述の各実施形態では、 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、 上述の各実施形態では、 1 5 7 n mの波 長光を供給する F 2 レーザ一光源を用いているが、 これに限定されることなく、 たとえば 1 9 3 n mの波長光を供給する A r Fエキシマ レーザー光源や、 1 2 6 n mの波長光を供給する A r レ一ザ一光源などを用いることもできる。 産業上の利用の可能性
以上説明したように、 本発明では、 たとえば蛍石のような固有複屈折を持つ光 学材料を用いているにもかかわらず、 複屈折の影響を実質的に受けることなく良 好な光学性能を有する光学系を実現することができる。 したがって、 本発明の光 学系を露光装置に組み込むことにより、 高解像な投影光学系を介した高精度な投 影露光により、 良好なマイクロデバイスを製造することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 00] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された少なくとも 1つの光透過部材を備えていることを特徴とする 光学系。
2. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 003 または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [ 1 0 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 45° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
3. 請求の範囲第 2項に記載の光学系において、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [1 1 1] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 3群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [1 1 1] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 4群の光透過部材とを備え、
前記第 3群の光透過部材と前記第 4群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 60° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
4. 請求の範囲第 3項に記載の光学系において、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
5. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 10] または該結晶軸 [110] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
6. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 00] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された少なくとも 1つの光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 45° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
7. 請求の範囲第 6項に記載の光学系において、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [111] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 3群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [11 1] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 4群の光透過部材とを備え、
前記第 3群の光透過部材と前記第 4群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 60° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
8. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 00] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された少なくとも 1つの光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [110] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [110] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
9. 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 00] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致す るように形成された第 1群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10 0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 2群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 5群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 0] または該結晶軸 [1 10] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 6群の光透過部材とを備え、
前記第 1群の光透過部材と前記第 2群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 45° だけ相対的に回転した位置関係を有し、
前記第 5群の光透過部材と前記第 6群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 90° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
10. 請求の範囲第 9項に記載の光学系において、 ' 波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [10
0] または該結晶軸 [100] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された少なくとも 1つの光透過部材をさらに備えていることを特徴と する光学系。
1 1. 請求の範囲第 9項または第 10項に記載の光学系において、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [1 1 1] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 3群の光透過部材と、
波長が 200 nm以下の光を実質的に透過させる特性を有し、 結晶軸 [1 1 1] または該結晶軸 [1 1 1] と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致する ように形成された第 4群の光透過部材とを備え、
前記第 3群の光透過部材と前記第 4群の光透過部材とは、 光軸を中心としてほ ぼ 60° だけ相対的に回転した位置関係を有することを特徴とする光学系。
1 2 . 請求の範囲第 2項、 第 3項、 第 6項、 第 7項、 および第 9項乃至第 1 1 項のいずれか 1項に記載の光学系において、
前記第 1群の光透過部材の光軸に沿つた厚さの総計と前記第 2群の光透過部材 の光軸に沿つた厚さの総計とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。
1 3 . 請求の範囲第 4項、 第 5項、 第 8項、 および第 9項乃至第 1 1項のいず れか 1項に記載の光学系において、
前記第 5群の光透過部材の光軸に沿った厚さの総計と前記第 6群の光透過部材 の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。
1 4 . 請求の範囲第 3項、 第 7項、 または第 1 1項に記載の光学系において、 前記第 3群の光透過部材の光軸に沿った厚さの総計と前記第 4群の光透過部材 の光軸に沿った厚さの総計とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。
1 5 . 請求の範囲第 4項、 第 5項、 第 8項、 第 9項、 または第 1 3項に記載の 光学系において、
前記光学系は、 少なくとも 2つの負レンズ素子を有し、 該少なくとも 2つの負 レンズ素子は前記第 5群および前記第 6群の光透過部材を備えていることを特徴 とする光学系。
1 6 . 請求の範囲第 1項乃至第 1 5項のいずれか 1項に記載の光学系において、 前記光透過部材は蛍石で形成されていることを特徴とする光学系。
1 7 . 第 1面に形成されたパターンの像を第 2面へ投影する投影光学系におい て、
請求の範囲第 1項乃至第 1 6項のいずれか 1項に記載の光学系を備えているこ とを特徴とする投影光学系。
1 8 . 請求の範囲第 1 7項に記載の投影光学系において、
前記投影光学系は反射屈折型であることを特徴とする投影光学系。
1 9 . 請求の範囲第 1 7項に記載の投影光学系において、
前記第 1面の中間像を形成する第 1結像光学系と、
前記中間像を前記第 2面上に再結像する第 2結像光学系とを備えていることを 特徴とする投影光学系。
2 0 . 請求の範囲第 1 9項に記載の投影光学系において、
前記第 1結像光学系は、 往復光路を形成する凹面鏡と、 該往復光路中に配置さ れた屈折光学部材とを備えていることを特徴とする投影光学系。
2 1 . 請求の範囲第 2 0項に記載の投影光学系において、
前記凹面鏡と前記往復光路中の前記屈折光学部材とは第 1の光軸に沿って配置 され、
前記第 2結像光学系は、 前記第 1の光軸と交差する第 2の光軸に沿って配置さ れていることを特徵とする投影光学系。
2 2 . 請求の範囲第 1 9項乃至第 2 1項のいずれか 1項に記載の投影光学系に おいて、
前記第 1結像光学系は前記第 1面の一次像を形成することを特徴とする投影光 学系。
2 3 . 請求の範囲第 4項、 第 5項、 第 8項、 第 9項、 または第 1 3項に記載の 光学系を備え、 第 1面に形成されたパターンの像を第 2面へ投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、 往復光路を形成する凹面鏡と、 該往復光路中に配置された 屈折光学部材とを備え、 前記屈折光学部材は、 前記第 5群および前記第 6群の光透過部材を備えている ことを特徴とする投影光学系。
2 4 . 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 像を感光性基板上に形成するための請求の範囲第 1項乃至第 2 3項のいずれか 1 項に記載の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
2 5 . 請求の範囲第 2 4項に記載の露光装置において、
F 2レーザからの光に基づいて前記マスクを照明することを特徴とする露光装
2 6 . 請求の範囲第 2 4項に記載の露光装置において、
A r Fレーザからの光に基づいて前記マスクを照明することを特徴とする露光
2 7 . マスクに形成されたパターンを感光性基板上に転写する露光方法におい て、
請求の範囲第 1項乃至第 2 3項のいずれか 1項に記載の光学系を用いて前記マ スク上の前記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露光 方法。
2 8 . 請求の範囲第 2 7項に記載の露光方法において、
F 2レーザからの光に基づいて前記マスクを照明することを特徴とする露光方 法。
2 9 . 請求の範囲第 2 7項に記載の露光方法において、
A r Fレ一ザからの光に基づいて前記マスクを照明することを特徴とする露光 方法。
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