(57)【要約】【課題】  像面との間の光路中に液体を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系。【解決手段】  本発明の投影光学系は、像側テレセントリックな光束を用いて第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に形成する。投影光学系は、第１面側から順に、負屈折力の第１レンズ群（Ｇ１）と、正屈折力の第２レンズ群（Ｇ２）と、負屈折力の第３レンズ群（Ｇ３）と、正屈折力の第４レンズ群（Ｇ４）と、正屈折力の第５レンズ群（Ｇ５）とを備えている。投影光学系は０．９以上の像側開口数を有し、投影光学系が有する非球面の数は４つ以下であり、投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、投影光学系と第２面との間の光路は１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされている。【選択図】  図３
2006086141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像側テレセントリックな光束を用いて第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１面側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、
前記投影光学系は０．９以上の像側開口数を有し、
前記投影光学系が有する非球面形状に形成された光学面の数は４つ以下であり、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記第２面との間の光路は１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記第１レンズ群は、非球面形状に形成された少なくとも１つの光学面を有することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記第３レンズ群は、非球面形状に形成された少なくとも１つの光学面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記第５レンズ群は、非球面形状に形成された少なくとも１つの光学面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記第４レンズ群は、互いに隣り合って配置された１つの正レンズと１つの負レンズとを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５とし、前記第１面と前記第２面との距離をＴＬとするとき、
０．０２＜ｆ５／ＴＬ＜０．３
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板に投影するための請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影光学系を介して前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などの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】
【０００２】
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、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、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。
【０００３】
そこで、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。
【０００４】
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液浸技術が知られている（たとえば特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液浸技術を用いて大きな像側開口数を有する投影光学系を実現しようとすると、開口数に比例してレンズの外径が大きくなったり、良好な光学性能を得るために非球面を多用することが必要になったりするため、光学系の製造コストが高くなりがちである。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、像面との間の光路中に液体を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系を提供することを目的とする。
【０００８】
大きな実効的な像側開口数を確保しつつ光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系を用いて、高解像で高精度の投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、像側テレセントリックな光束を用いて第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１面側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、
前記投影光学系は０．９以上の像側開口数を有し、
前記投影光学系が有する非球面形状に形成された光学面の数は４つ以下であり、
前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記第２面との間の光路は１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板に投影するための第１形態の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、第１形態の投影光学系を介して前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、投影光学系と像面との間の光路中に１．１よりも大きい屈折率を有する媒質（液体）を介在させることにより、最も像側の光学面に入射する光の入射角度を小さく抑えて高次の球面収差の発生量を小さく抑えるとともに、投影光学系の像側開口数の増大を図っている。また、本発明では、物体側から順に負・正・負・正・正の屈折力配置を採用することにより、軸外光の収差を良好に補正している。さらに、本発明では、非球面の数を４つ以下に抑えている。
【００１３】
こうして、本発明では、像面との間の光路中に液体を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられ、ひいては製造コストが抑えられた高性能な投影光学系を実現することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、大きな実効的な像側開口数を確保しつつ光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系を用いているので、高解像で高精度の投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の投影光学系は、像側テレセントリックな光束を用いて第１面（露光装置に適用した場合にはマスク）の像を第２面（露光装置に適用した場合には感光性基板）上に形成する。この場合、投影光学系中の最も像側（第２面側）の光学面は平面形状または曲率の小さい曲面形状に形成されることが多く、像側開口数が大きくなるにつれてこの最も像側の光学面で発生する高次の球面収差の発生量が大きくなる。
【００１５】
しかしながら、像側開口数が同じであるならば、上記最も像側の光学面と像面（第２面）との間を水のような液体（一般的には１．１よりも大きい屈折率を有する媒質）で満たすことにより、この最も像側の光学面に入射する光の入射角度を小さく抑え、ひいては高次の球面収差の発生量を小さく抑えることができる。また、投影光学系と像面との間の光路中に液体のような高屈折率の媒質を介在させることにより、投影光学系の像側開口数の増大を図ることもできる。
【００１６】
一般に、投影光学系中の最も物体側（第１面側）に正屈折力のレンズ群を配置し、この正レンズ群の後側（像側）に負屈折力のレンズ群を配置すると、歪曲収差およびテレセントリシティを良好に補正し易い。しかしながら、本発明の投影光学系のように像側開口数が大きい場合には、像側開口数に比例して物体側の開口数も大きくなるので、最も物体側に正屈折力のレンズ群を配置すると、軸外光の収差を補正し切れなくなってしまう。そこで、本発明では、軸外光の収差を良好に補正するために、物体側から順に負屈折力の第１レンズ群と正屈折力の第２レンズ群と負屈折力の第３レンズ群と正屈折力の第４レンズ群と正屈折力の第５レンズ群とを配置している。
【００１７】
また、本発明の投影光学系は０．９以上の像側開口数を有し、非球面の数が４つ以下に抑えられている。こうして、本発明では、像面との間の光路中に液体を介在させて大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系を実現している。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、大きな実効的な像側開口数を確保しつつ光学系の大型化および非球面数の増大が抑えられた高性能な投影光学系を用いて、高解像で高精度の投影露光を行うことができる。
【００１８】
なお、上述したように、第１レンズ群は負の屈折力を有するため、第１レンズ群中の球面レンズだけで歪曲収差とテレセントリシティとを同時に良好に補正することが困難である。そこで、第１レンズ群に少なくとも１つの非球面を導入することにより、歪曲収差とテレセントリシティとを同時に良好に補正することが可能になる。
【００１９】
また、像面の平坦性を得るためには、ペッツバール和の補正が必要である。本発明においては、第３レンズ群がペッツバール和の補正に関する主な役割を果たしている。しかしながら、この第３レンズ群には過大な負担が掛かりがちであり、第３レンズ群で発生する正の球面収差の量は球面レンズのみで補正するには大きすぎる。そこで、第３レンズ群に少なくとも１つの非球面を導入することにより、ペッツバール和を良好に補正し、ひいては像面の平坦性を得ることができる。
【００２０】
また、上述したように、高開口数の投影光学系においては、最も像側の光学面で発生する球面収差の量が大きくなる。液浸型の投影光学系であっても、第５レンズ群中の球面レンズのみで球面収差を補正するのは困難である。そこで、第５レンズ群に少なくとも１つの非球面を導入することにより、球面収差を良好に補正することができる。
【００２１】
また、本発明では、第４レンズ群において光軸から比較的離れた位置を光線が通るため、第４レンズ群中に正レンズと負レンズとの組み合わせ（すなわち互いに隣り合う正レンズと負レンズとの対）を少なくとも１つ配置することにより、球面収差とコマ収差とをバランス良く補正することができる。
【００２２】
また、本発明では、次の条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）において、ｆ５は第５レンズ群の焦点距離であり、ＴＬは物体面（第１面）と像面（第２面）との距離（すなわち物像点間距離）である。
０．０２＜ｆ５／ＴＬ＜０．３    （１）
【００２３】
条件式（１）は、第５レンズ群のパワー（屈折力）の適切な範囲を規定している。条件式（１）の下限値を下回ると、第５レンズ群のパワーが大きくなり過ぎて、ペッツバール和の補正に不利であり、また収差発生量も大きくなるので好ましくない。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、第５レンズ群のパワーが小さくなり過ぎて、レンズの外径が大きくなり、ひいては光学系が大型化するので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに高めるには、条件式（１）の上限値を０．１６に設定し、下限値を０．０８に設定することが好ましい。
【００２４】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１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１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。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、ＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。
【００２５】
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（マスク）Ｒを重畳的に照明する。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。
【００２６】
レチクルＲは、レチクルホルダ（不図示）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、矩形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を用いたレチクル干渉計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。干渉計ＲＩＦの出力は、レチクル制御部ＣＲに供給される。
【００２７】
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、ウェハホルダテーブル（不図示）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上では矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いたウェハ干渉計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。ウェハ干渉計ＷＩＦの出力も、制御部ＣＲに供給される。
【００２８】
また、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材（各実施例では平行平面板Ｐ１）と最もウェハ側に配置された境界レンズＬｂとの間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００２９】
図２は、本実施形態の各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態の各実施例において、投影光学系ＰＬの最もウェハ側に配置された境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路は、１．１よりも大きい屈折率を有する媒質Ｌｍで満たされている。各実施例では、媒質Ｌｍとして純水を用いている。なお、投影光学系ＰＬの境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に液体媒質Ｌｍを満たし続けるには、たとえば国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示された技術や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示された技術などを用いることができる。
【００３０】
国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示された技術では、液体供給装置から供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体（媒質Ｌｍ）を境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノズルを介してウェハＷ上から液体を回収する。一方、特開平１０−３０３１１４号公報に開示された技術では、液体（媒質Ｌｍ）を収容することができるようにウェハホルダテーブルを容器状に構成し、その内底部の中央において（液体中において）ウェハＷを真空吸着により位置決め保持する。また、投影光学系ＰＬの鏡筒先端部が液体中に達し、ひいては境界レンズＬｂのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。
【００３１】
上述のように、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。こうして、制御部ＣＲからの指令を受けた駆動系を介して、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてレチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハＷの各露光領域にレチクルパターンをスキャン露光する。
【００３２】
各実施例では、投影光学系ＰＬを構成するレンズ成分は、すべて石英（ＳｉＯ2）により形成されている。また、各実施例において露光光であるＫｒＦエキシマレーザ光の発振中心波長は２４８．３ｎｍであり、この中心波長に対する石英の屈折率は１．５０８３９である。さらに、各実施例では、境界レンズＬｂとウェハＷとの間に介在する媒質Ｌｍとして、露光光に対して１．３７７８の屈折率を有する純水を用いている。
【００３３】
また、各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体側（マスク側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とにより構成されている。さらに、各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体側および像側の両側にほぼテレセントリックに構成されている。
【００３４】
また、各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣnとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。
【００３５】
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10
＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14        （ａ）
【００３６】
［第１実施例］
図３は、本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図３を参照すると、第１実施例の投影光学系ＰＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１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両凹レンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２とにより構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、レチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２と、レチクル側に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正メニスカスレンズＬ２５とにより構成されている。
【００３７】
第３レンズ群Ｇ３は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３３と、両凹レンズＬ３４と、両凹レンズＬ３５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３６とにより構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、レチクル側から順に、両凸レンズＬ４１と、両凸レンズＬ４２と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と、両凹レンズＬ４４と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４５とにより構成されている。
【００３８】
第５レンズ群Ｇ５は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５２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Ｌ５３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５４と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５５と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ５６（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。第１実施例では、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ５６とウェハＷとの間の光路中に、純水からなる媒質Ｌｍが満たされている。
【００３９】
次の表（１）に、第１実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。表（１）において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率（結像倍率）の大きさを、ＮＡは像側開口数を、Ｏｍは最大物体高を、Ｙｍは最大像高を、ＴＬは物像点間距離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、ｎは中心波長に対する屈折率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。
【００４０】
表（１）
（主要諸元）
λ＝２４８．３ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝０．９５
Ｏｍ＝５５．４ｍｍ
Ｙｍ＝１３．８５ｍｍ
ＴＬ＝１２５０ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号     ｒ             ｄ           ｎ       光学部材
（レチクル面）   50.00000
1         ∞          8.00000      1.50839    （Ｐ１）
2         ∞          6.60286
3    -1531.97919     15.00000      1.50839    （Ｌ１１）
4*     197.06118     47.04669
5     -101.54196     15.00000      1.50839    （Ｌ１２）
6    99602.04917      8.23548
7     -960.07930     51.68373      1.50839    （Ｌ２１）
8     -168.18011      1.00000
9     1111.86299     48.87285      1.50839    （Ｌ２２）
10     -443.93197      1.00000
11    -6316.36502     51.92571      1.50839    （Ｌ２３）
12     -330.34622      1.00000
13      235.84375     60.00000      1.50839    （Ｌ２４）
14      830.95132      1.00000
15      284.07056     46.46553      1.50839    （Ｌ２５）
16     1578.07412      1.00000
17      185.16914     39.71076      1.50839    （Ｌ３１）
18      431.28341     10.52298
19      603.98630     15.00000      1.50839    （Ｌ３２）
20      206.96699     34.58123
21*    -339.17781     15.00000      1.50839    （Ｌ３３）
22      104.85933     31.15077
23    -1610.93152     15.00000      1.50839    （Ｌ３４）
24      173.01233     39.96499
25     -125.65423     15.00000      1.50839    （Ｌ３５）
26      634.95419     14.21605
27     -720.49977     36.17430      1.50839    （Ｌ３６）
28     -169.27742      1.00000
29     5366.06486     36.88885      1.50839    （Ｌ４１）
30     -290.10265      1.00000
31      553.08328     27.54190      1.50839    （Ｌ４２）
32    -4078.15401     42.75467
33     -210.00000     25.00000      1.50839    （Ｌ４３）
34     -312.92025     15.69122
35     -826.33069     23.00000      1.50839    （Ｌ４４）
36     1851.18637     25.04227
37     -705.75352     59.84017      1.50839    （Ｌ４５）
38     -218.90116      1.00000
39      257.72226     49.65447      1.50839    （Ｌ５１）
40      805.22386      1.00000
41      247.35576     40.64276      1.50839    （Ｌ５２）
42      518.03672      1.00000
43      216.98491     47.79895      1.50839    （Ｌ５３）
44*     585.27779     18.98206
45      140.03074     55.00000      1.50839    （Ｌ５４）
46      151.10931      1.00000
47       98.43240     47.09772      1.50839    （Ｌ５５）
48      215.98062      4.08388
49      284.42804     41.82715      1.50839    （Ｌ５６：Ｌｂ）
50         ∞          3.00000      1.3778     （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ4＝−１．３８０５４×１０-7   Ｃ6＝４．６７６２０×１０-12
Ｃ8＝−２．２４５５３×１０-16    Ｃ10＝１．４２１６７×１０-20
Ｃ12＝−７．３５１０４×１０-25    Ｃ14＝５．００６３０×１０-29
２１面
κ＝０
Ｃ4＝−５．９９１９１×１０-8   Ｃ6＝５．６９１３０×１０-12
Ｃ8＝−１．３１９４９×１０-16    Ｃ10＝−１．２８７４７×１０-20
Ｃ12＝１．２８７２４×１０-24    Ｃ14＝−３．８７７５６×１０-29
４４面
κ＝０
Ｃ4＝１．５０４３０×１０-8   Ｃ6＝２．９３６９９×１０-14
Ｃ8＝１．２９２１６×１０-18    Ｃ10＝６．１５６７３×１０-23
Ｃ12＝−１．２０４４１×１０-27    Ｃ14＝５．５２０８８×１０-32
（条件式対応値）
ｆ５＝１４９．９ｍｍ
（１）ｆ５／ＴＬ＝０．１２０
【００４１】
図４は、第１実施例における横収差を示す図である。図４の収差図から明らかなように、第１実施例では、投影倍率の大きさが１／４の投影光学系において、波長が２４８．３ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いて大きな像側開口数（ＮＡ＝０．９５）を確保しているにもかかわらず、半径（最大像高）が１３．８５ｍｍのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４２】
［第２実施例］
図５は、本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図５を参照すると、第２実施例の投影光学系ＰＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１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両凹レンズＬ１１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とにより構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、レチクル側から順に、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２と、両凸レンズ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正メニスカスレンズＬ２５とにより構成されている。
【００４３】
第３レンズ群Ｇ３は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹レンズＬ３２と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３３と、両凹レンズＬ３４と、両凹レンズＬ３５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３６とにより構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、レチクル側から順に、両凸レンズＬ４１と、両凸レンズＬ４２と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４４と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４５とにより構成されている。
【００４４】
第５レンズ群Ｇ５は、レチクル側から順に、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５１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Ｌ５２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ５５（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。第２実施例では、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ５５とウェハＷとの間の光路中に、純水からなる媒質Ｌｍが満たされている。次の表（２）に、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。
【００４５】
表（２）
（主要諸元）
λ＝２４８．３ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝０．９５
Ｏｍ＝５５．４ｍｍ
Ｙｍ＝１３．８５ｍｍ
ＴＬ＝１２５０ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号     ｒ             ｄ           ｎ       光学部材
（レチクル面）   50.00000
1         ∞          8.00000       1.50839    （Ｐ１）
2         ∞          6.627920
3    -1508.41999     15.00000       1.50839    （Ｌ１１）
4*     185.35021     48.773698
5      -99.95203     15.000000      1.50839    （Ｌ１２）
6    -1312.66026      6.918902
7     -789.14473     55.000000      1.50839    （Ｌ２１）
8     -157.84560      1.000000
9      753.05318     52.563868      1.50839    （Ｌ２２）
10     -464.40157      1.000000
11      384.44980     51.934232      1.50839    （Ｌ２３）
12    -3391.33141      1.000000
13      287.80891     51.691169      1.50839    （Ｌ２４）
14     1787.73355      1.000000
15      286.97823     36.635613      1.50839    （Ｌ２５）
16      774.88792      1.000000
17      216.66182     45.092627      1.50839    （Ｌ３１）
18     1971.82262     17.921769
19     -937.24384     15.000000      1.50839    （Ｌ３２）
20      278.69333     22.096415
21*    -800.00000     15.000000      1.50839    （Ｌ３３）
22      112.89832     36.634597
23     -269.56908     15.000000      1.50839    （Ｌ３４）
24      220.52750     40.894570
25     -113.48073     15.000000      1.50839    （Ｌ３５）
26     1011.20601     12.406257
27     -739.53894     40.414790      1.50839    （Ｌ３６）
28     -161.39502      1.000000
29     1775.44530     37.322931      1.50839    （Ｌ４１）
30     -345.24621      1.000000
31      563.76712     44.573213      1.50839    （Ｌ４２）
32     -467.62797     39.451350
33     -178.98206     15.000000      1.50839    （Ｌ４３）
34     -600.89536     38.125988
35     -331.39060     40.002612      1.50839    （Ｌ４４）
36     -215.69170      1.000000
37     -312.10787     50.000000      1.50839    （Ｌ４５）
38     -260.59386      1.000000
39      283.57577     54.934405      1.50839    （Ｌ５１）
40     1807.37092      1.000000
41      280.48659     42.015482      1.50839    （Ｌ５２）
42*     679.65888      1.000000
43      169.29270     61.795665      1.50839    （Ｌ５３）
44      627.89418     32.925001
45      103.06554     40.857399      1.50839    （Ｌ５４）
46      216.17041     10.389530
47      407.64133     55.000000      1.50839    （Ｌ５５：Ｌｂ）
48         ∞          3.000000      1.3778     （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ4＝−０．１５００６４×１０-6   Ｃ6＝０．５１８５００×１０-11
Ｃ8＝−０．２８１７３７×１０-15    Ｃ10＝０．１７３６９０×１０-19
Ｃ12＝−０．１００９０５×１０-23    Ｃ14＝０．６３３３２８×１０-28
２１面
κ＝０
Ｃ4＝−０．６８１３６９×１０-7   Ｃ6＝０．５０８９１６×１０-11
Ｃ8＝０．１１４３０６×１０-16    Ｃ10＝−０．２２２６４２×１０-19
Ｃ12＝０．１４５８０５×１０-23    Ｃ14＝−０．３３５５１８×１０-28
４２面
κ＝０
Ｃ4＝０．９４５６５０×１０-8   Ｃ6＝０．５７７２５５×１０-13
Ｃ8＝０．４４７５０３×１０-18    Ｃ10＝０．１９１９０３×１０-22
Ｃ12＝−０．２５０９８２×１０-27    Ｃ14＝０．９８１４６０×１０-32
（条件式対応値）
ｆ５＝１５２．３ｍｍ
（１）ｆ５／ＴＬ＝０．１２２
【００４６】
図６は、第２実施例における横収差を示す図である。図６の収差図から明らかなように、第２実施例においても第１実施例と同様に、投影倍率の大きさが１／４の投影光学系において、波長が２４８．３ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いて大きな像側開口数（ＮＡ＝０．９５）を確保しているにもかかわらず、半径（最大像高）が１３．８５ｍｍのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４７】
こうして、各実施例では、２４８．３ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光に対して、像側開口数ＮＡ＝０．９５を確保するとともに、半径（最大像高）が１３．８５ｍｍのイメージサークル内において２６ｍｍ×８．８ｍｍの矩形状の静止露光領域を確保して、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の露光領域内にレチクルパターンを高い解像度で走査露光することができる。
【００４８】
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
先ず、図７のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００５０】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００５１】
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８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８において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５２】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５３】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、ＫｒＦエキシマレーザ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ＡｒＦエキシマレーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。ここで、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする場合には、ＫｒＦエキシマレーザ光の場合と同様に、媒質として純水、脱イオン水などを用いることができる。
【００５５】
また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、レチクルおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハの各露光領域にパターンをスキャン露光している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハのショット領域にパターンを逐次露光することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態の各実施例における境界レンズとウェハとの間の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図４】第１実施例における横収差を示す図である。
【図５】本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図６】第２実施例における横収差を示す図である。
【図７】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８】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１００  レーザ光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＣＲ  制御部
ＰＬ  投影光学系
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｇ４  第４レンズ群
Ｇ５  第５レンズ群
Ｌｉ  各レンズ成分
Ｌｂ  境界レンズ
Ｌｍ  媒質（純水）
【図１】
2006086141.tif 000003
【図２】
2006086141.tif 000004
【図３】
2006086141.tif 000005
【図４】
2006086141.tif 000006
【図５】
2006086141.tif 000007
【図６】
2006086141.tif 000008
【図７】
2006086141.tif 000009
【図８】
2006086141.tif 000010