(57)【要約】【課題】  高解像度と高品位な露光を達成するための投影光学系及びそれを利用した露光装置を提供する。【解決手段】  第一の物体に形成されたパターンを第二の物体に投影する投影光学系において、当該投影光学系の前記第二の物体に最も近い光学素子に設けられ、前記投影時に前記第二の物体の前記パターンが投影される領域の外部を遮蔽するための視野絞りを有することを特徴とする投影光学系を提供する。【選択図】    図２
2006222222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の物体のパターンを第二の物体に投影する投影光学系において、
当該投影光学系の前記第二の物体に最も近い光学素子に設けられ、前記投影時に前記第二の物体の前記パターンが投影される領域の外部を遮蔽するための視野絞りを有することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記視野絞りは、遮光性の膜によって形成される遮蔽部を含むことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記投影光学系の前記第二の物体に最も近い最終面は滑らかであるか１００μｍ以下の段差が形成されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項４】
前記視野絞りの厚さは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項５】
前記光学素子は断面凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項６】
前記光学素子は前記第二の物体側に傾斜又は曲線状の断面を有することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項７】
前記視野絞りは前記光学素子の内部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項８】
前記光学素子は、
前記パターンを前記第二の物体に投影するための光学部と、
前記投影光学系の前記第二の物体に最も近い最終面から露出しないように前記視野絞り上に配置される貼り合わせ板を含むことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項９】
前記光学素子は、
前記パターンを前記第二の物体に投影するための光学部と、
前記光学部を被覆すると共に、前記投影光学系の前記第二の物体に最も近い最終面から露出しないように前記視野絞りを被覆する反射防止膜を含むことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記投影光学系の前記第二の物体に最も近い光学素子の最終面は曲面であって、前記光学素子の第二の物体側には遮光部材と透明な平行平板が同一の面をなすように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記最終面と前記遮光部材、前記平行平板の間には液体が満たされていることを特徴とする請求項１０記載の投影光学系。
【請求項１２】
前記遮光部材に温調素子が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の投影光学系。
【請求項１３】
前記遮光部材に液体注入口と排出口が設けられていることを特徴とする請求項２１記載の投影光学系。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の投影光学系を有し、前記第一の物体としてのマスクのパターンを前記投影光学系を介して前記第二の物体としての被露光体に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記被露光体と前記投影光学系との間の液体及び前記投影光学系を介して、前記被露光体を露光することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、
前記投影露光された前記被露光体を現像するステップとを有するデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には投影光学系及びそれを有する露光装置に係り、特に、投影光学系の被露光体に最も近い光学素子の構成に関する。本発明は、例えば、投影光学系と被露光体との間の液体及び投影光学系を介して被露光体を露光する液浸露光装置に使用される投影光学系に好適である。
【背景技術】
【０００２】
マスク（レチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度で高品位な露光の要請がますます激化している。
【０００３】
高解像度の要請に応えるための一手段として液浸露光が注目されている（例えば、特許文献１参照）。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にすることによって投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。つまり投影光学系のＮＡは媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。この結果、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ））を小さくしようとするものである。
【０００４】
一方、高品位な露光を実現するためには線幅制御が必要である。投影光学系のロングレンジフレアは線幅制御を悪化させる要因の一つである。フレア（光）とは、一般に、マスクパターンを結像するための回折光以外の光であって様々な場所で多重反射を繰り返してウェハに到達する光である。マスクパターンを経た回折光には、所望のパターンの結像に寄与しない２次、３次等の高次の回折光が含まれる。高次の回折光は、投影光学系の内部のレンズ周辺面（コバとも呼ばれる）、鏡筒内面の金属表面などで反射し、次いで、ウェハの表面と投影光学系の最終面で反射してウェハの非露光領域（即ち、現在露光されている領域以外の領域）に到達してフレアとなる場合がある。また、露光に使用される０次、±１次回折光もウェハの表面と投影光学系の最終面で反射してフレアになる場合もある。また、フレア光の影響はＮＡの増大と共に大きくなる。そこで、投影光学系の最終面とウェハとの間にフレア光を遮光する遮光部を設けた露光装置が従来から提案されている（例えば、特許文献２及び３を参照のこと）。かかる露光装置は、遮光部により線幅制御性を向上することができる。
【特許文献１】特開平１０−３０３１１４号公報
【特許文献２】特開２００３−０１７３９６号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液浸露光装置は、通常所謂ステップ・アンド・スキャン方式を採用し、投影光学系の最終面とウェハは相対的に液体中を移動するため、移動中に気泡の混入を防止することが重要である。なぜなら、かかる気泡は、露光光を遮光等して転写精度や歩留まりの低下を招き、高品位な露光の要請を必ずしも満足することができないからである。この点、特許文献２及び３をそのまま液浸露光に適用すれば、遮光部が気泡を混入させる原因となり、高品位な露光を必ずしも達成することができないという問題がある。また、通常のドライ系の露光装置（即ち、投影光学系と被露光体の間が空気又は真空である露光装置）においては、特許文献２及び３のように、ウェハと投影光学系との間に配置された遮光部やそれを支持及び駆動する機構がウェハのフォーカスセンサの光路を妨げたり、フォーカス検出系の配置を困難にしたりするという問題がある。フォーカス制御が不十分であれば高品位な露光を行うことができない。
【０００６】
このため、高解像度と高品位な露光を達成するための投影光学系及びそれを利用した露光装置を提供する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての投影光学系は、第一の物体に形成されたパターンを第二の物体に投影する投影光学系において、当該投影光学系の前記第二の物体に最も近い光学素子に設けられ、前記投影時に前記第二の物体の前記パターンが投影される領域の外部を遮蔽するための視野絞りを有することを特徴とする。
【０００８】
また、上述の投影光学系を利用した液浸型露光装置と、当該液浸型露光装置を利用したデバイス製造方法も本発明の別の側面を構成する。露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【０００９】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高解像度と高品位な露光を達成するための投影光学系及びそれを利用した露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態としての露光装置１００について説明する。ここで、図１は、露光装置１００の概略ブロック図である。図１に示すように、露光装置１００は、照明装置１１０と、マスク（レチクル）１３０と、マスクステージ１３２と、投影光学系１４０と、主制御ユニット１５０と、モニタ及び入力装置１５２と、ウェハ１７０と、保持部１７２と、ウェハステージ１７４と、液浸材としての液体１８１を供給する供給回収機構１８０とを有する。このように、露光装置１００は、投影光学系１４０のウェハ１７０側にある最終光学素子の最終面が部分的に又は全体的に液体１８１に浸漬し、液体１８１を介してマスク１３０に形成されたパターンをウェハ１７０に露光する液浸型の露光装置である。本実施形態の露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、本発明はステップ・アンド・リピート方式その他の露光方式を適用することができる。
【００１２】
照明装置１００は転写用の回路パターンが形成されたマスク１３０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。
【００１３】
光源部は、光源としてのレーザー１１２と、ビーム整形系１１４とを含む。レーザー１１２は、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用することができる。レーザーの種類、個数は限定されず、光源部の種類も限定されない。
【００１４】
ビーム整形系１１４は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー１１２からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム成形系１１４は、後述するオプティカルインテグレーター１１８を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【００１５】
照明光学系は、マスク１３０を照明する光学系であり、本実施形態では、集光光学系１１６と、オプティカルインテグレーター１１８と、開口絞り１２０と、集光レンズ１２２と、折り曲げミラー１２４と、マスキングブレード１２６と、結像レンズ１２８とを含む。照明光学系は、所謂通常照明、輪帯照明、四重極照明などのような様々な照明モードも実現できる。
【００１６】
集光光学系１１６は、複数の光学素子から構成され、オプティカルインテグレーター１１８に所望の形状で効率よく導入する。例えば、集光光学系１１６はズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター１１８への入射ビームの形および角度の分配をコントロールする。集光光学系１１６は、マスク１３０への照明光の露光量を照明毎に変更可能な露光量調整部を含む。
【００１７】
オプティカルインテグレーター１１８はマスク１３０に照明される照明光を均一化し、本実施形態では、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成される。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とがフーリエ変換の関係に維持され、ロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を多数組み合わせることによって構成されている。但し、本発明が使用可能なオプティカルインテグレーター１１８はハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板、マイクロレンズアレイなどを含む。
【００１８】
オプティカルインテグレーター１１８の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り１２０が設けられている。開口絞り１２０は、投影光学系１４０の瞳１４０ａに形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置され、開口絞りの１２０の開口形状は投影光学系１４０の瞳面１４２の有効光源形状に相当する。開口絞り１２０は有効光源の形状を制御する。開口絞り１２０は、照明条件に応じて図示しない絞り交換機構によって、種々の開口絞りが光路中に位置するように切り替え可能となっていてもよい。
【００１９】
集光レンズ１２２はオプティカルインテグレーター１１８の射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞り１２０を透過した複数の光束を集光し、ミラー１２４で反射させて被照斜面としてのマスキングブレード１２６面を均一にケーラー照明によって照明する。
【００２０】
マスキングブレード１２６は複数の可動遮光板より構成され、投影光学系１４０の有効面積に対応するほぼ矩形の任意の開口形状を有している。マスキングブレード１２６の開口部を透過した光束をマスク１３０の照明光として使用する。マスキングブレード１２６は開口幅を自動可変な絞りであり、転写領域を変更できる。また、露光装置１００は、スキャン方向の転写領域を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク１３０面と光学的に共役な位置に設けられる。露光装置１００は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。
【００２１】
結像レンズ１２８は、マスキングブレード１２６の開口形状をマスク１３０面上に結像する。
【００２２】
マスク１３０は、その上に転写されるべきパターンを形成され、マスクステージ１３２に支持及び駆動される。マスク１３０から発せられた回折光は投影光学系１４０を通りウェハ１７０上に投影される。ウェハ１７０は、被露光体でありレジストがウェハ１７０上に塗布されている。マスク１３０とウェハ１７０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク１３０とウェハ１７０とを光で走査することによりマスク１３０のパターンをウェハ１７０上に転写する。
【００２３】
マスクステージ１３２は、マスク１３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージ１３２は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステージ１３２を駆動することでマスク１３０を移動することができる。
【００２４】
投影光学系１４０は、マスク１３０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ１７０上に結像する機能を有する。投影光学系１４０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。そうでなければ、色収差の補償は、レーザーのスペクトルの幅を狭くすることで実現する。
【００２５】
投影光学系１４０のウェハ１７０に最も近い光学素子（最終レンズ）１４１を図２（ａ）に示す。ここで、図２（ａ）は、レンズ１４１付近の概略拡大断面図である。レンズ１４１には、露光時にウェハ１７０のパターンが投影される領域（露光スリット範囲）の外部を遮蔽部１９２で遮蔽するための視野絞り１９０が設けられている。図２（ａ）において、幅Ｗ１で規定される範囲は、マスクパターンを転写するための露光スリット範囲である。
【００２６】
視野絞り１９０は遮光性の膜によって略円盤状に形成され、図２（ｂ）に示すように、遮蔽部１９２と開口部１９４とを有する。ここで、図２（ｂ）は、視野絞り１９０の概略平面図である。遮蔽部１９２は図２（ａ）に破線で示すフレア光Ｆを遮蔽してそれがウェハ１７０に到達することを防止する。一方、開口部１９４は露光スリット範囲を開口し、図２（ａ）に実線で示す露光光ＥＬがウェハ１７０に到達することを許容する。開口部１９４は、矩形形状を有するが、円弧形状その他の形状であってもよい。開口部１９４の幅Ｗ２は、露光スリット範囲の幅Ｗ１と投影光学系１４０のＮＡ、像面（ウェハ１７０）と視野絞り１９０との距離Ｄ１により決定される。
【００２７】
距離Ｄ１が大きくなると開口部１９４の幅Ｗ２も大きくなるためロングレンジフレアの遮蔽という点で不利にあるが、例えば、液浸光学系の場合は距離Ｄ１が最大でも数mm程度であるため、最終レンズ下面１４２に視野絞り１９０を設置することでフレア光の遮光がよく機能する。特許文献２及び３のように、視野絞り１９０をレンズ１４１とは別体にして像面に近接させることでロングレンジフレアの遮蔽効果は向上するが、液浸材の中に視野絞りを配置すると気泡の発生や不純物が視野絞りから溶解するなどの問題を引き起こすために好ましくない。
【００２８】
フレア光Ｆは視野絞り１９０が存在しない場合、最終レンズ１４１の下面１４２から像面（ウェハ１７０）に入射してフレアとなる。図３（ａ）乃至図３（ｄ）に、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置におけるロングレンジフレアの影響を模式的に示す。図３（ａ）は静止状態での露光スリット範囲９１及びそのときのロングレンジフレアの分布９２を示している。ロングレンジフレアは、条件によっては局在することもあるが、一般的にはその外形が略楕円形となっており、露光スリット範囲９１の中心部に近い部分における光量がその周りの部分の光量よりも大きくなっている。ステップ・アンド・スキャン方式では、図３（ｂ）に示すように、露光スリット範囲９３を短手方向に走査することで必要な露光領域９４（以下、ショットと呼ぶ）を確保する。加えて、各ショット９４が重なり合わないよう露光位置をステップさせ碁盤の目状に複数回露光を行うことでウェハ全面を処理する。この際、ロングレンジフレア９５は隣接したショットにも重なり合うが、図３（ｃ）中に数字で示したようにショット内の位置によってフレアが重なり合う回数が異なる。このフレアの重なり合いは、単一ショット露光時に持つフレア分布から変化させることになる。ウェハ上に感光剤として塗布されるレジストは、通常光強度を積算して保持するので、隣接ショットのフレアが最終的な線幅制御に影響を与えることになる。また、図３（ｄ）のように単一の装置においてもウェハ周辺部では全ての隣接ショットが存在するとは限らないため、ウェハ全体中の個々のショットでもフレア分布の変化が異なることになる。これらの問題は、パターンの変更や照度の補正では解決が困難である。従って、ロングレンジフレア自体を小さくし、必要な線幅制御量を超えないようにすることが肝要である。
【００２９】
本実施例の視野絞り１９０は、レンズ１４１と単に一体化しているのみではなく、下面１４２と同一面又は面一（即ち、投影光学系１４０の最終面を滑らか）にするのが本実施例の特徴である。これにより、露光時に気泡の混入を防止し、線幅制御を高精度に行い、高品位な露光を提供することができる。空気の巻き込みを起こす可能性のない段差は段差の傾きや走査速度にも依存するが、少なくとも２００μｍは許容されることがシミュレーションにより判明している。従って、この「同一面又は面一」とは１００μｍ以下の段差は許容する趣旨である。以上から、気泡の発生を抑制しつつ十分なロングレンジフレアの遮蔽効果を持たせるためには、レンズ１４１の下面１４２をほぼ平面とし、これに１００μｍ以下の厚さで視野絞り１９０を形成すればよい。遮蔽部１９２に使用できる材質としてはテフロン等が挙げられる。
【００３０】
なお、図２（ａ）では遮蔽部１９２及び開口部１９４が液体に剥き出しになっているが、必要に応じて反射防止膜を開口部１９４の部分のみに成膜したり、又は、図２（ｃ）に示すように、反射防止膜１９９を遮蔽部１９２を含めて全面に成膜したりして反射防止膜１９９に遮蔽部１９２が液体１８１に接触するのを防止する機能を持たせてもよい。
【００３１】
最終レンズ１４１と視野絞り１９０の形状は図２（ａ）に限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、レンズ１４１及び視野絞り１９０は、断面凸形状を有するレンズ１４１Ａ及びより厚い視野絞り１９０Ａに置換されてもよい。ここで、図４（ａ）は、レンズ１４１Ａ付近の概略拡大断面図である。本実施例は、視野絞り１９０Ａの下面１９６Ａとレンズ１４１Ａの下面１４２Ａを同一面にするようにレンズ１４１Ａを視野絞り１９０Ａの形状に合わせて加工する。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、視野絞り１９０Ａの上下面１９５Ａ及び１９６Ａは平面になっており、マスク１３０のパターンを結像するための有効な光束を蹴らないよう斜面１９７Ａを有する。ここで、図４（ｂ）は、図４（ａ）のレンズ１４１Ａと視野絞り１９０の概略分解断面図である。視野絞り１９０Ａの形状に合わせてレンズ１４１Ａの下部を加工することで、両者を嵌合して一体化した状態で投影光学系の最終面が滑らかに接続された状態となり、液体１８１に対してレンズ１４１が相対的に移動しても気泡の発生、混入を防止することができる。ここで、「滑らか」とは巻き込みによる気泡の発生がない条件から規定されるものであり、視野絞り１９０Ａとレンズ下面１４２Ａの間に１００μｍ以下の段差があってもよい。許容される段差量の分だけ遮光部材をレンズ下面に対して突出させることにより、ロングレンジフレアをより効果的に遮蔽することも可能である。
【００３３】
また、視野絞り１９０の上面１９５Ａは平面である必要はなく、図４（ｃ）に示すように、上面全体を斜面で構成した視野絞り１９０Ｂのようにしてもよい。これらは、レンズ下面で必要かつ十分な開口範囲となること、有効な光束を蹴らないこと、を満たせば加工の容易さを判断基準にして任意の形状を選択することができる。ここで、図４（ｃ）は、レンズ１４１Ｂ付近の概略拡大断面図である。
【００３４】
また、レンズ１４１Ａ及び視野絞り１９０Ａの下面１９６Ａは平面である必要はなく、曲面であってもよい。
【００３５】
図５（ａ）は、図２（ｂ）と同様に、視野絞り３０の概略平面図である。開口部１９４の形状が矩形である場合は、必要な開口形状を抜いた一体の遮蔽部１９２としてもよいし、図５（ｂ）に示すように遮蔽部を１９２Ｃ及び１９３Ｃのように分割して作製し、組み合わせてもよい。また、開口部１９４は光束を蹴らないことが条件であるため、矩形の頂点部は丸みを持っていてもよい。図５（ｂ）では、遮蔽部１９２は、スリットの長手部分に接する遮蔽部１９２Ｃと短手部分に接する遮蔽部１９３Ｃに分割されている。このような遮蔽部の構成を可能にする材料としては、セラミックやポリマーなどがあるが、液浸材の性質により適宜選択する必要がある。
【００３６】
後述する液体１８１を汚染しないように液体１８１に接触するレンズ１４１及び視野絞り１９０の材料は選択される。例えば、液体１８１が純水であれば金属膜を遮蔽部１９２に使用して液体１８１に露出させることは好ましくはない。以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、遮蔽部１９２に金属膜を使用しつつかかる問題を解決する手段について説明する。ここで、図６（ａ）は、レンズ１４１Ｄ付近の概略拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すレンズ１４１Ｄから貼り合わせ板１４４Ｄを分離した概略分解断面図である。
【００３７】
レンズ１４１Ｄは、レンズ本体（光学部）１４４Ｄと、視野絞り１９０Ｄと、貼り合わせ板１４６Ｄとが一体的に結合した構成を有する。開口部１９４Ｄは投影光学系のＮＡを確保するために必要な大きさを確保している。貼り合わせ板１４６Ｄは視野絞り１９０Ｄの遮蔽部を液体１８１から保護しており、遮蔽部は液体１８１には接触しない。貼り合わせ板１４６Ｄは、このように、遮蔽部の材質に対する制限を緩和している。また、本実施例では、視野絞り１９０は円盤の中央が円錐状に隆起した立体形状を有する。
【００３８】
レンズ本体１４４Ｄの下面１４２と貼り合わせ板１４６Ｄの下面１４８Ｄとは、上述したように、上述した実施例と同様に、同一面となっている。現在のところ、ＡｒＦ露光装置で使用される硝材の内、蛍石は耐水性の面で劣るため、少なくとも液体に接する部分は人工石英で形成される。貼り合わせ板１４６Ｄの材質はレンズ本体１４４Ｄと同じものでも異なっていてもよいが、共に人工石英としてもよい。貼り合わせ板１４６Ｄの厚さは、側壁を斜面にした上で遮光膜をつける場合、特に制限はない。
【００３９】
本実施例では、貼り合わせ板１４６Ｄの上下面１４７Ｄ及び１４８Ｄは平面であるが、図４（ａ）乃至図４（ｃ）を参照して上述したように、上面１４７Ｄが斜面になっていてもよい。また、レンズ本体１４４Ｄの下面１４２Ｄを平面、貼り合わせ板１４６Ｄを平行平板とし、界面に遮光膜と有効光束を通過させる開口を設けてもよい。
【００４０】
ここまでの説明は、露光される領域が光軸上にあり矩形であること、および最終面が平面であることを想定していた。しかし、液浸投影光学系に要求される高ＮＡ化を達成するためには、露光スリットを矩形のまま光軸外にずらす、または円弧形状にすることで収差を補正すべき範囲を狭くし、光学系設計の負荷を低減するといったことが行われる。この場合、最終面での開口形状はこれらが反映されたものとなる必要がある。図７（ａ）は軸外矩形の場合、図７（ｂ）は円弧の場合に必要となる開口形状を持つ視野絞り１９０Ｅ及び１９０Ｆの模式的に示している。図７はいずれも開口部１９４Ｅ及び１９４Ｆの中心が光軸位置からずれている。開口部１９４Ｅ及び１９４Ｆは光軸上に矩形スリットがある場合と同様、有効光束を蹴らないことを条件に決めればよい。図８（ａ）は、図７に示した視野絞り１９０Ｅ及び１９０Ｆを有した最終レンズ１４１Ｅ及び１４１Ｆの断面を示したものである。ここで、視野絞り１９０Ｅ及び１９０Ｆは最終面の開口部１９４Ｅ及び１９４Ｆと共に平坦な同一面となっている。図８（ａ）は、光軸上にスリットがある場合の例である図２（ａ）と同様の構成で示しているが、図４から図６に示したような遮光部材を使用する構成、レンズ内部に遮光体を配置する構成なども同様に適用することができる。
【００４１】
高ＮＡ化に有効な更なる手段として、最終面を曲面にする方法が挙げられる。この手段は特に最終レンズの硝材よりも屈折率の大きい液浸材を利用したときに効果がある。このような場合の視野絞り１９０Ｆの配置として、図８（ｂ）に示したように最終面開口部１９４Ｆと視野絞り１９０Ｆが滑らかな同一面になるようにすればよい。なお、前記の通り、視野絞り１９０Ｆと最終面は１００μｍ以下の段差があってもよい。
【００４２】
さらに、最終レンズ１４１Ｇ、１４１Ｈ及び１４１Ｉを曲面にした場合の別の実施例を図９に示す。図９（ａ）は最終面の下に平坦な液浸材封止板（透明の平行平板）を設け、最終面と液浸材封止板の間の有効光束外の部分に遮光部材１９０Ｇを配置、有効光束部は液浸材１８１を密封した構成としてある。遮光部材下端と液浸材封止板は同一面としてあり、液浸材封止板とウェハとの間を満たす液浸材１８１においてスキャン露光時の巻き込みによる気泡発生を抑えている。なお、遮光部材下端と液浸材封止板により密封される液浸材１８１と液浸材封止板とウェハの間を満たす液浸材１８１は異なっていてもよい。このような構成にすることで、ロングレンジフレア低減という観点ではウェハと遮光部材との距離を縮めることができるため、液浸材１８１の導入という観点では凸面状に導入する必要がなくなるため、それぞれに効果がある。液浸材封止板は耐久性などの観点からレンズ硝材と同じ合成石英が望ましいが、高屈折率な液浸材１８１を用いる場合、屈折率が液浸材１８１より小さくなり、ＮＡを制限してしまう。このため、液浸材封止材を交換可能にして、より屈折率の高い硝材を利用する方法もある。
【００４３】
遮光部材１９０Ｇの形状は図９（ａ）の形状に限ることはなく、有効光束を蹴らないという条件で形成しやすいものにすることができるのは最終面が平坦である場合と同様である。図９（ａ）では液浸材１８１は密封されているが、この位置は露光時のエネルギーが高いため、屈折率の温度変化が大きい液浸材１８１を用いた場合や耐久性が低い場合に光学的な問題が生じる可能性がある。このため、図９（ｂ）では遮光部材１９０Ｈの形状を変更して温調素子Ｔを設置し、密封された液浸材１８１の温度を調整している。また、図９（ｃ）では遮光部材１９０Ｉに液浸材１８１の注入口と排出口を設け、液浸材封止板、遮光部材１９０Ｉ、最終レンズ１４１Ｉにより囲まれた液浸材１９０Ｉを交換可能している。このようにすることで、ロングレンジフレアの低減に加えて、最終面を凸面として高屈折率液浸材の性能を最大限活用することができる。
【００４４】
再び図１に戻って、主制御ユニット１５０は、各部の駆動制御（例えば、露光制御、液体の供給、充填、回収制御、走査駆動制御）を行う。主制御ユニット１５０による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置１５２のモニタに表示される。
【００４５】
ウェハ１７０は、別の実施形態では液晶基板その他の被露光体に置換される。ウェハ１７０ではフォトレジストが基板上に塗布されている。ウェハ１７０はウェハチャックなどの保持部１７２を介してウェハステージ１７４に支持される。保持部は、当業界で周知のいかなる保持方法（例えば、真空保持や静電保持）をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。ステージ１７４は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができ、６軸同軸を有することが好ましい。例えば、ステージ１７４はリニアモータを利用してＸＹＺ方向にウェハ１７０を移動する。マスク１３０とウェハ１７０は、例えば、同期して走査され、マスクステージ１３２とウェハステージ１７４の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１７４は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４６】
供給回収機構１８０は、液体１８１を投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０の間に供給・回収すると共に、液体１８１から気体又は気泡を除去する機能を有する。供給回収機構については、特開２００５−０１９８６４号公報に詳しい説明が記載されているので、ここでは説明を省略する。
【００４７】
液体１８１には、投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面が浸漬され、露光波長の透過率がよく、投影光学系に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングが良い物質が選択される。液体１８１は、例えば、純水やフッ素化合物であり、ウェは１７０に塗布されたレジストや露光光の波長に応じて選定することができる。投影光学系１４０の最終面には液体１８１からの影響を保護するためにコーティングを施す。
【００４８】
露光においては、ウェハ１７０の表面と投影光学系１４０のレンズ１４１との間に液体１８１を充填した後に連続的に液体１８１を供給及び回収し、液体１８１の液面（界面）を変位させると共に気泡を除去し、マスク１３０に形成されたパターンを、投影光学系１４０及び液体１８１を介して、ウェハ１７０上に投影する。レーザー１１２から発せられた光束は、ビーム成形系１１４によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、照明光学系に入射する。集光光学系１１６は、光束をオプティカルインテグレーター１１８に効率よく導入する。その際、露光量調節部が照明光の露光量を調節する。また、主制御ユニット１５０は、マスクパターンに適した照明条件としての開口形状と偏光状態を選択する。オプティカルインテグレーター１１８は照明光を均一化し、開口絞り１２０は、所望の有効光源形状を設定する。かかる照明光は集光レンズ１２２、折り曲げミラー１２４、マスキングブレード１２６、結像レンズ１２８を介してマスク２００を最適な照明条件で照明する。
【００４９】
マスク１３０を通過した光束は投影光学系１４０によって、ウェハ１７０上に所定倍率で縮小投影される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であれば、光源１１２と投影光学系１４０は固定して、マスク１３０とウェハ１７０を同期走査してショット全体を露光する。更に、ウェハステージ１７４をステップして、次のショットに移り、新しいスキャンオペレーションがなされる。このスキャンとステップを繰り返し、ウェハ１７０上に多数のショットを露光転写する。
【００５０】
投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面は空気よりも屈折率の高い液体１８１に浸漬されているので、投影光学系１４０のＮＡは高くなり、ウェハ１７０に形成される解像度も微細になる。また、視野絞り１９０はフレア光Ｆを遮光して高精度な線幅制御を確保する。更に、レンズ１４１と視野絞り１９０の配置によって液体１８１には気泡が発生したり混入したりせず、高品位な露光を確保する。これにより、露光装置１００はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５１】
次に、図１０及び図１１を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００５２】
図１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本発明のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、本発明のリソグラフィー技術を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、像面近傍に視野絞り１９０を設けることでロングレンジフレアが像面に達することを防ぐと共に、液浸露光においては走査時の巻き込み気泡の発生を防止して高精度な線幅制御性を有する投影光学系を提供することが可能となる。なお、本実施形態では液浸露光装置について説明したが、本発明の投影光学系はドライ系の露光装置にも適用することができる。この場合、視野絞り１９０がレンズ１４１と一体化しているのでフォーカスモニタ等に対する光路の確保することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す露光装置の投影光学系の最終レンズ付近の構成を示す拡大断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す視野絞りの平面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）の構成の変形例の拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、ロングレンジフレアの問題を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、図２（ａ）に示す構成の別の変形例の概略断面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図２（ｂ）に示す視野絞りの構成を説明するための概略平面図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図２（ａ）に示す構成の更に別の変形例の概略断面図である。
【図７】開口形状を持つ視野絞りを示す概略平面図である。
【図８】図７に示した視野絞りを有した最終レンズを示す概略断面図である。
【図９】最終レンズを曲面にした場合の別の実施例を示す概略断面図である。
【図１０】図１に示す露光装置を使用してデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１００                            露光装置
１３０                            マスク（第一の物体）
１４０                            投影光学系
１４１−１４１Ｄ                  投影光学系の最終光学素子
１７０                            ウェハ（第二の物体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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