(57)【要約】【課題】  像面との間の光路中に液体を介在させて例えば１．４よりも大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することのできる投影光学系。【解決手段】  第１面（Ｒ）の縮小像を第２面（Ｗ）に投影する投影光学系。投影光学系の光路中の気体の屈折率を１とするとき、投影光学系と第２面との間の光路は１．５よりも大きい屈折率を有する液体（Ｌｍ）で満たされている。投影光学系は、第１面側が気体と接し且つ第２面側が液体と接する境界レンズ（Ｌｂ）を備え、境界レンズは、正の屈折力を有し、１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成されている。【選択図】  図４
2006113533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の縮小像を第２面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系の光路中の気体の屈折率を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１．５よりも大きい屈折率を有する液体で満たされ、
前記投影光学系は、前記第１面側が前記気体と接し且つ前記第２面側が前記液体と接する境界レンズを備え、
前記境界レンズは、正の屈折力を有し、１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成されていることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記境界レンズの焦点距離をＦｂとし、前記第２面における最大像高をＹｉとするとき、
０．１１＜Ｙｉ／Ｆｂ＜０．１５
の条件を満足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】
前記境界レンズは、酸化マグネシウムにより形成されてい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】
前記投影光学系は、酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材を有することを特徴とする請求項３に記載の投影光学系。
【請求項５】
光線の進行経路に沿って前記第１面から順に第１番目の光透過部材から第３番目の光透過部材は、前記酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材を含むことを特徴とする請求項４に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記境界レンズは、酸化カルシウムにより形成されてい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７】
前記投影光学系は、酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材を有することを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
【請求項８】
光線の進行経路に沿って前記第２面から順に第１番目の光透過部材から第３番目の光透過部材は、酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材と、酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材とを含み、
前記酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材の中心厚の和をＴＭとし、前記酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材の中心厚の和をＴＣとするとき、
０．０５＜ＴＣ／ＴＭ＜０．４３
の条件を満足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９】
前記酸化マグネシウムにより形成された１つの光透過部材と前記酸化カルシウムにより形成された１つの光透過部材とは接合レンズを構成していることを特徴とする請求項８に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記境界レンズは、ＭｇxＣａ1-xＯ（０．８＜ｘ＜０．９）で表される結晶材料により形成されてい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１１】
前記境界レンズと前記第２面との間の光路中に配置されて、ほぼ無屈折力を有する光学部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１２】
前記ほぼ無屈折力の光学部材は、隣接する液体よりも高い屈折率を有していることを特徴とする請求項１１に記載の投影光学系。
【請求項１３】
前記ほぼ無屈折力の光学部材は、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、蛍石、または石英により形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の投影光学系。
【請求項１４】
立方晶系に属する結晶で形成された結晶光学素子をさらに備え、前記境界レンズは立方晶系に属する結晶で形成され、
前記結晶光学素子は、第１結晶軸が前記投影光学系の光軸にほぼ一致するように設定され、
前記境界レンズは、第２結晶軸が前記投影光学系の光軸にほぼ一致するように設定され、
前記第１結晶軸とは異なる前記結晶光学素子の結晶軸の方位と、前記第２結晶軸とは異なる前記境界レンズの結晶軸の方位とは、前記立方晶系に属する結晶が有する固有複屈折の影響を低減するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１５】
前記境界レンズは酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムにより形成され、
前記結晶光学素子は酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムにより形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の投影光学系。
【請求項１６】
前記境界レンズの光軸方向の厚みと前記結晶光学素子の光軸方向の厚みとは、前記立方晶系に属する結晶が有する固有複屈折の影響を低減するように設定されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の投影光学系。
【請求項１７】
前記投影光学系は、少なくとも１つの凹面反射鏡を備えていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１８】
前記投影光学系は、
前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、
前記少なくとも１つの凹面反射鏡を含み、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、
前記第２中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成するための屈折型の第３結像光学系と、
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に配置された第１偏向鏡と、
前記第２結像光学系と前記第３結像光学系との間の光路中に配置された第２偏向鏡とを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の投影光学系。
【請求項１９】
前記投影光学系全体の結像倍率をＭＡとし、前記第３結像光学系の結像倍率をＭ３とするとき、
０．５＜｜Ｍ３／ＭＡ｜＜１
の条件を満足することを特徴とする請求項１８に記載の投影光学系。
【請求項２０】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置されて、ＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成された第１光学素子を備えることを特徴とする投影光学系。
【請求項２１】
前記投影光学系は、前記第１光学素子の前記物体側に隣接して配置されて、ＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成された第２光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の投影光学系。
【請求項２２】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は、ＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項２３】
前記投影光学系の前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方はＣａＯで形成され、該ＣａＯで形成される光学素子には、ＭｇＯを含むコートが設けられることを特徴とする請求項２１または２２に記載の投影光学系。
【請求項２４】
前記投影光学系の前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方はＭｇＯで形成され、該ＭｇＯで形成される光学素子には、ＣａＯを含むコートが設けられることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項２５】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子はＣａＯ又はＭｇＯで形成され、
前記第２光学素子はＭｇＯ又はＣａＯで形成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項２６】
前記第１光学素子の光軸方向の厚みと前記第２光学素子の光軸方向の厚みとは、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯが有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする請求項２５に記載の投影光学系。
【請求項２７】
前記第１光学素子の光軸方向の厚みと前記第２光学素子の光軸方向の厚みとは、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯが有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定められていることを特徴とする請求項２６に記載の投影光学系。
【請求項２８】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子と、該第２光学素子の前記物体側に隣接して配置された第３光学素子とを備え、
前記第１〜第３光学素子は、ＣａＯで形成される光学素子と、ＭｇＯで形成される光学素子と、石英ガラスで形成される光学素子とであって、
前記ＣａＯで形成される光学素子の光軸方向の厚みと前記ＭｇＯで形成される光学素子の光軸方向の厚みとは、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯが有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする投影光学系。
【請求項２９】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＣａＯで形成される光学素子を備え、
該ＣａＯで形成される光学素子には、ＭｇＯを含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系。
【請求項３０】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＭｇＯで形成される光学素子を備え、
該ＭｇＯで形成される光学素子には、ＣａＯを含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系。
【請求項３１】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置されて、ＣａＯ、ＣａＯを含む結晶材料、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる結晶材料群のうち少なくとも１つの材料で形成された第１光学素子を備えることを特徴とする投影光学系。
【請求項３２】
前記投影光学系は、前記第１光学素子の前記物体側に隣接して配置されて、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる結晶材料群のうち少なくとも１つの材料で形成された第２光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項３１に記載の投影光学系。
【請求項３３】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群、及びＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群のうち少なくとも一方の結晶材料群から選択された材料で形成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項３４】
前記投影光学系の前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は前記第１結晶材料群から選択された第１材料で形成され、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料で形成される光学素子には、前記第２結晶材料群から選択された第２材料を含むコートが設けられることを特徴とする請求項３３に記載の投影光学系。
【請求項３５】
前記投影光学系の前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料で形成され、前記第２結晶材料群から選択された第２材料で形成される光学素子には、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料を含むコートが設けられることを特徴とする請求項３３または３４に記載の投影光学系。
【請求項３６】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料、又はＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成され、
前記第２光学素子は前記第２結晶材料群から選択された第２材料又は前記第１結晶材料群から選択された第１材料で形成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項３７】
前記第１光学素子の光軸方向の厚みと前記第２光学素子の光軸方向の厚みとは、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料及び前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料が有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする請求項３６に記載の投影光学系。
【請求項３８】
前記第１光学素子の光軸方向の厚みと前記第２光学素子の光軸方向の厚みとは、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料及び前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料が有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定められていることを特徴とする請求項３７に記載の投影光学系。
【請求項３９】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子と、該第２光学素子の前記物体側に隣接して配置された第３光学素子とを備え、
前記第１〜第３光学素子は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料で形成される光学素子と、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成される光学素子と、石英ガラスで形成される光学素子とであって、
前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料で形成される光学素子の光軸方向の厚みと前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料で形成される光学素子の光軸方向の厚みとは、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料及び前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料が有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする投影光学系。
【請求項４０】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料で形成される光学素子を備え、
該第１材料で形成される光学素子には、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料を含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系。
【請求項４１】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成される光学素子を備え、
該第２材料で形成される光学素子には、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料を含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系。
【請求項４２】
前記液体は、使用波長において１．６以上の屈折率を有することを特徴とする請求項１乃至４１のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項４３】
前記投影光学系は、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項４４】
請求項２０乃至４３のいずれか１項に記載の投影光学系を備え、前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項４５】
請求項２０乃至４３のいずれか１項に記載の投影光学系を用いて、前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の露光装置を用いることを特徴と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、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】
【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）。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献に開示された投影光学系では、浸液として純水を用い、物体側の面が気体に接し且つ像側の面が純水に接する境界レンズとして石英レンズを用いている。しかしながら、この従来の構成では、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光を用いて１．３程度の像側開口数を確保するのが限界であった。
【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例えば１．４よりも大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することのできる投影光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、比較的大きな有効結像領域を確保しつつ例えば１．４よりも大きな像側開口数を有する高解像な投影光学系を用いて、微細なパターンを高精度に投影露光する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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の縮小像を第２面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系の光路中の気体の屈折率を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１．５よりも大きい屈折率を有する液体で満たされ、
前記投影光学系は、前記第１面側が前記気体と接し且つ前記第２面側が前記液体と接する境界レンズを備え、
前記境界レンズは、正の屈折力（正のパワー）を有し、１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成されていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置されて、ＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成された第１光学素子を備え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３形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は、ＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成されることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子はＣａＯ又はＭｇＯで形成され、
前記第２光学素子はＭｇＯ又はＣａＯで形成されることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１２】
本発明の第５形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子と、該第２光学素子の前記物体側に隣接して配置された第３光学素子とを備え、
前記第１〜第３光学素子は、ＣａＯで形成される光学素子と、ＭｇＯで形成される光学素子と、石英ガラスで形成される光学素子とであって、
前記ＣａＯで形成される光学素子の光軸方向の厚みと前記ＭｇＯで形成される光学素子の光軸方向の厚みとは、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯが有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１３】
本発明の第６形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＣａＯで形成される光学素子を備え、
該ＣａＯで形成される光学素子には、ＭｇＯを含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１４】
本発明の第７形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＭｇＯで形成される光学素子を備え、
該ＭｇＯで形成される光学素子には、ＣａＯを含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１５】
本発明の第８形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置されて、ＣａＯ、ＣａＯを含む結晶材料、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる結晶材料群のうち少なくとも１つの材料で形成された第１光学素子を備えることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１６】
本発明の第９形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との少なくとも一方は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群、及びＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群のうち少なくとも一方の結晶材料群から選択された材料で形成されることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１７】
本発明の第１０形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、
前記第１光学素子は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料、又はＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成され、
前記第２光学素子は前記第２結晶材料群から選択された第２材料又は前記第１結晶材料群から選択された第１材料で形成されることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１８】
本発明の第１１形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
最も像面側に配置された第１光学素子と、該第１光学素子の前記物体側に隣接して配置された第２光学素子と、該第２光学素子の前記物体側に隣接して配置された第３光学素子とを備え、
前記第１〜第３光学素子は、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料で形成される光学素子と、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成される光学素子と、石英ガラスで形成される光学素子とであって、
前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料で形成される光学素子の光軸方向の厚みと前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料で形成される光学素子の光軸方向の厚みとは、前記第１結晶材料群から選択された前記第１材料及び前記第２結晶材料群から選択された前記第２材料が有する固有複屈折の影響を低減させるように定められていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１９】
本発明の第１２形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料で形成される光学素子を備え、
該第１材料で形成される光学素子には、ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料を含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００２０】
本発明の第１３形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系において、
ＭｇＯ及びＭｇＯを含む結晶材料からなる第２結晶材料群から選択された第２材料で形成される光学素子を備え、
該第２材料で形成される光学素子には、ＣａＯ及びＣａＯを含む結晶材料からなる第１結晶材料群から選択された第１材料を含むコートが設けられることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００２１】
本発明の第１４形態では、第１形態〜第１３形態の投影光学系を備え、前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１５形態では、第１形態〜第１３形態の投影光学系を用いて、前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１６形態では、第１４形態の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の投影光学系では、境界レンズと像面（第２面）との間の光路中に１．５よりも大きい屈折率を有する液体を介在させるとともに、境界レンズの像側の面が接する液体の高い屈折率に対応して、境界レンズを１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成している。その結果、本発明では、像面との間の光路中に液体を介在させて例えば１．４よりも大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することのできる投影光学系を実現することができる。
【００２５】
したがって、本発明の露光装置および露光方法では、比較的大きな有効結像領域を確保しつつ例えば１．４よりも大きな像側開口数を有する高解像な投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に投影露光することができ、ひいては高精度で良好なマイクロ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】
【００２６】
本発明の投影光学系では、境界レンズと像面（第２面）との間の光路中に１．５よりも大きい屈折率を有する液体を介在させることにより、例えば１．４よりも大きな実効的な像側開口数の確保を図っている。この場合、浸液としての液体の屈折率だけを単に大きく設定すると、境界レンズの物体側の凸面の曲率が大きくなり過ぎてレンズ設計が不可能になるだけでなく、像面上において十分に大きな有効結像領域（露光装置の場合には有効な静止露光領域）を確保することができなくなる。
【００２７】
そこで、本発明では、境界レンズの像側の面が接する液体の高い屈折率に対応して、境界レンズを１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成している。その結果、本発明の投影光学系では、像面との間の光路中に液体を介在させて例えば１．４よりも大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、比較的大きな有効結像領域を確保しつつ例えば１．４よりも大きな像側開口数を有する高解像な投影光学系を介して、微細なパターンを高精度に投影露光することができる。
【００２８】
なお、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、Ｆｂは境界レンズの焦点距離であり、Ｙｉは像面における最大像高である。
０．１１＜Ｙｉ／Ｆｂ＜０．１５    （１）
【００２９】
条件式（１）の下限値を下回ると、境界レンズの焦点距離Ｆｂが大きくなり過ぎて、所要の大きな像側開口数を確保することが困難に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、境界レンズの焦点距離Ｆｂが小さくなり過ぎて、所要の結像領域の全体に亘って収差を良好に補正することが困難になるので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式（１）の下限値を０．１１５に設定し、上限値を０．１４に設定することが好ましい。
【００３０】
本発明では、境界レンズを形成する光学材料（すなわち１．８よりも大きい屈折率を有する光学材料）として、たとえば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いることができる。酸化マグネシウムの屈折率は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３．３ｎｍ）に対して２．１程度である。ここで、酸化マグネシウムは、立方晶系に属する結晶材料であり、固有複屈折性を有する。一方、酸化カルシウム（ＣａＯ）も立方晶系に属する結晶材料であり固有複屈折性を有するが、酸化マグネシウムと酸化カルシウムとでは複屈折量の符号が逆である。
【００３１】
したがって、境界レンズを酸化マグネシウムにより形成する場合、酸化マグネシウムの固有複屈折の影響を相殺効果により低減することができるように、酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材を有することが好ましい。ただし、酸化カルシウムの複屈折量は、酸化マグネシウムの複屈折量に比して実質的に大きいことが知られている。そこで、本発明のように縮小倍率を有する投影光学系では、酸化カルシウムの固有複屈折の影響を小さく抑えるために、光の入射角度範囲が比較的小さく且つテレセントリック性の良好な位置に、酸化カルシウムにより形成された光透過部材を配置することが好ましい。具体的には、光線の進行経路に沿って物体面（第１面）から順に第１番目の光透過部材から第３番目の光透過部材が、酸化カルシウムにより形成された光透過部材を含むことが好ましい。
【００３２】
また、本発明では、境界レンズを形成する光学材料として、酸化カルシウムを用いることもできる。酸化カルシウムの屈折率は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３．３ｎｍ）に対して２．７程度である。この場合、境界レンズを形成する酸化カルシウムの固有複屈折の影響を相殺効果により低減することができるように、酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材を有することが好ましい。
【００３３】
また、本発明では、光線の進行経路に沿って像面（第２面）から順に第１番目の光透過部材から第３番目の光透過部材は、酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材と、酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材とを含み、次の条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）において、ＴＭは酸化マグネシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材の中心厚の和であり、ＴＣは酸化カルシウムにより形成された少なくとも１つの光透過部材の中心厚の和である。
０．０５＜ＴＣ／ＴＭ＜０．４３    （２）
【００３４】
条件式（２）の下限値を下回ると、酸化マグネシウムにより形成された光透過部材の中心厚の和（当該光透過部材の数が１つの場合にはその中心厚）ＴＭが大きくなり過ぎて、酸化マグネシウムの固有複屈折の影響が比較的大きく残るので好ましくない。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、酸化カルシウムにより形成された光透過部材の中心厚の和（当該光透過部材の数が１つの場合にはその中心厚）ＴＣが大きくなり過ぎて、酸化カルシウムの固有複屈折の影響が比較的大きく残るので好ましくない。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式（２）の下限値を０．０８に設定し、上限値を０．４に設定することが好ましい。
【００３５】
また、像面から順に第１番目から第３番目の光透過部材が酸化マグネシウムにより形成された光透過部材と酸化カルシウムにより形成された光透過部材とを含む場合、酸化マグネシウムにより形成された１つの光透過部材と酸化カルシウムにより形成された１つの光透過部材とが例えばオプティカルコンタクト（光学溶着）のような手法により貼り合わされて接合レンズを構成していることが好ましい。なお、オプティカルコンタクトとは、２つの光学部材の表面を同一形状に高精度に加工し、これらの表面を近接させて接着剤を使用することなく分子間の引力により２つの光学部材を接着させる技術である。上述したように酸化カルシウムの複屈折量は酸化マグネシウムに比して大きいため、酸化カルシウムにより形成される光透過部材が比較的薄くなりがちであり、そのホールドが困難になり易い。しかしながら、接合レンズの形態を採用することにより、酸化カルシウムにより形成された比較的薄い光透過部材を、酸化マグネシウムにより形成された比較的厚い光透過部材と一体的にホールドすることが容易になる。
【００３６】
また、本発明では、境界レンズを形成する光学材料として、ＭｇxＣａ1-xＯ（０．８＜ｘ＜０．９）で表される結晶材料を用いることもできる。ＭｇxＣａ1-xＯで表される結晶材料では、ｘの値を０．８よりも大きく且つ０．９よりも小さく設定することにより、使用光に対して１．８よりも大きい屈折率を確保するとともに固有複屈折性を小さく抑えることができる。
【００３７】
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の基準光軸ＡＸに平行にＺ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００３８】
図示の露光装置は、照明光（露光光）を供給するための光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。光源１００から射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲを重畳的に照明する。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。
【００３９】
レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００４０】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、反射屈折型の投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（すなわち実効露光領域：投影光学系ＰＬの有効結像領域）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。
【００４１】
図２は、ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域（すなわち実効露光領域）と基準光軸との位置関係を示す図である。本実施形態の各実施例では、図２に示すように、基準光軸ＡＸを中心とした半径Ｂを有する円形状の領域（イメージサークル）ＩＦ内において、基準光軸ＡＸからＹ方向に軸外し量Ａだけ離れた位置に所望の大きさを有する矩形状の実効露光領域ＥＲが設定されている。
【００４２】
ここで、実効露光領域ＥＲのＸ方向の長さはＬＸであり、そのＹ方向の長さはＬＹである。したがって、図示を省略したが、レチクルＲ上では、矩形状の実効露光領域ＥＲに対応して、基準光軸ＡＸからＹ方向に軸外し量Ａに対応する距離だけ離れた位置に実効露光領域ＥＲに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域（すなわち実効照明領域）が形成されていることになる。
【００４３】
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。
【００４４】
図３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３を参照すると、境界レンズＬｂは、正の屈折力を有し、レチクル側に凸面を向けている。また、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に平行平面板Ｌｐが挿脱自在に配置され、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路は、１．５よりも大きい屈折率を有する液体（媒質）Ｌｍで満たされている。
【００４５】
こうして、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。また、上述したように、レチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の静止露光領域（すなわち実効露光領域）ＥＲは、Ｘ方向に細長く延びる矩形形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、Ｙ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には実効露光領域ＥＲのＸ方向寸法ＬＸに等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してレチクルパターンが走査露光される。
【００４６】
なお、投影光学系ＰＬに対してウェハＷを相対移動させつつ走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施形態の各実施例において、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。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10
＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋・・・          （ａ）
【００４９】
また、本実施形態の各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体面（第１面）に配置されたレチクルＲのパターンの第１中間像を形成するための第１結像光学系Ｇ１と、第１中間像からの光に基づいてレチクルパターンの第２中間像（第１中間像の像であってレチクルパターンの２次像）を形成するための第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像からの光に基づいて像面（第２面）に配置されたウェハＷ上にレチクルパターンの最終像（レチクルパターンの縮小像）を形成するための第３結像光学系Ｇ３とを備えている。ここで、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３はともに屈折光学系であり、第２結像光学系Ｇ２は凹面反射鏡ＣＭを含む反射屈折光学系である。
【００５０】
また、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中には第１平面反射鏡（第１偏向鏡）Ｍ１が配置され、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中には第２平面反射鏡（第２偏向鏡）Ｍ２が配置されている。こうして、各実施例の投影光学系ＰＬでは、レチクルＲからの光が、第１結像光学系Ｇ１を介して、第１平面反射鏡Ｍ１の近傍にレチクルパターンの第１中間像を形成する。次いで、第１中間像からの光が、第２結像光学系Ｇ２を介して、第２平面反射鏡Ｍ２の近傍にレチクルパターンの第２中間像を形成する。さらに、第２中間像からの光が、第３結像光学系Ｇ３を介して、レチクルパターンの最終像をウェハＷ上に形成する。
【００５１】
また、各実施例の投影光学系ＰＬでは、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３が鉛直方向に沿って直線状に延びる光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ３は基準光軸ＡＸと一致している。一方、第２結像光学系Ｇ２は水平方向に沿って直線状に延びる（基準光軸ＡＸに垂直な）光軸ＡＸ２を有する。こうして、レチクルＲ、ウェハＷ、第１結像光学系Ｇ１を構成するすべての光学部材および第３結像光学系Ｇ３を構成するすべての光学部材は、重力方向と直交する面すなわち水平面に沿って互いに平行に配置されている。さらに、第１平面反射鏡Ｍ１および第２平面反射鏡Ｍ２は、レチクル面に対して４５度の角度をなすように設定された反射面をそれぞれ有し、第１平面反射鏡Ｍ１と第２平面反射鏡Ｍ２とは１つの光学部材として一体的に構成されている。また、各実施例において、投影光学系ＰＬは、物体側および像側の双方にほぼテレセントリックに構成されている。
【００５２】
［第１実施例］
図４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４を参照すると、第１実施例にかかる投影光学系ＰＬにおいて第１結像光学系Ｇ１は、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ１３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１８と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ１９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Ｌ１１０とにより構成されている。
【００５３】
また、第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往路に沿ってレチクル側（すなわち入射側）から順に、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３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Ｌ３１と、両凸レンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３と、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ３４と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と、両凸レンズＬ３７と、レチクル側に非球面を向けたレンズＬ３８と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３９と、両凸レンズＬ３１０と、両凸レンズＬ３１１と、両凸レンズＬ３１２と、開口絞りＡＳ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Ｌ３１３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Ｌ３１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１５（境界レンズＬｂ）と、平行平面板Ｌｐとにより構成されている。
【００５４】
第１実施例では、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、使用光（露光光）であるＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．６４の屈折率を有する液体Ｌｍが満たされている。この種の液体Ｌｍとして、グリセノール（ＣＨ2［ＯＨ］ＣＨ［ＯＨ］ＣＨ2［ＯＨ］）やヘプタン（Ｃ7Ｈ16）等を用いることができる。また、第１実施例では、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ３１５が使用光に対して２．１の屈折率を有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）により形成され、平行平面板Ｌｐが使用光に対して２．７の屈折率を有する酸化カルシウム（ＣａＯ）により形成され、その他の光透過部材は使用光に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英（ＳｉＯ2）により形成されている。
【００５５】
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（全系の結像倍率）の大きさを、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、ＢはウェハＷ上でのイメージサークルＩＦの半径を、Ａは実効露光領域ＥＲの軸外し量を、ＬＸは実効露光領域ＥＲのＸ方向に沿った寸法（長辺の寸法）を、ＬＹは実効露光領域ＥＲのＹ方向に沿った寸法（短辺の寸法）をそれぞれ表している。
【００５６】
また、面番号は物体面（第１面）であるレチクル面から像面（第２面）であるウェハ面への光線の進行する経路に沿った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、面間隔ｄは、反射される度にその符号を変えるものとする。したがって、面間隔ｄの符号は、第１平面反射鏡Ｍ１の反射面から凹面反射鏡ＣＭまでの光路中および第２平面反射鏡Ｍ２から像面までの光路中では負とし、その他の光路中では正としている。
【００５７】
そして、第１結像光学系Ｇ１では、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、レチクル側に向かって凹面の曲率半径を負としている。第２結像光学系Ｇ２では、光の進行往路に沿って入射側（レチクル側）に向かって凹面の曲率半径を正とし、入射側に向かって凸面の曲率半径を負としている。第３結像光学系Ｇ３では、レチクル側に向かって凹面の曲率半径を正とし、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を負としている。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。
【００５８】
表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．５
Ｂ＝１５．４ｍｍ
Ａ＝３ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝５ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号      ｒ            ｄ            ｎ          光学部材
（レチクル面）   56.505360
1          ∞          8.000000     1.5603261      （Ｐ１）
2          ∞          3.000000
3       332.11336     23.093116     1.5603261      （Ｌ１１）
4     21941.06735     28.154649
5       332.11224     21.296182     1.5603261      （Ｌ１２）
6       522.44465    153.940083
7       165.15684     67.515709     1.5603261      （Ｌ１３）
8*  -100000.00000      1.239165
9       123.01479     57.000570     1.5603261      （Ｌ１４）
10      178.35751     72.908214
11     -111.70020     58.091111     1.5603261      （Ｌ１５）
12     -185.38994     67.381391
13     -110.31593     12.000000     1.5603261      （Ｌ１６）
14     -164.47858      7.017118
15*   -2506.89396     60.000000     1.5603261      （Ｌ１７）
16     -178.26344     10.898723
17     -181.03000     60.000000     1.5603261      （Ｌ１８）
18     -180.54715      1.193658
19      540.03108     39.864236     1.5603261      （Ｌ１９）
20*   -1368.71929      1.000000
21      221.55125     32.784952     1.5603261      （Ｌ１１０）
22*    3443.76334     69.000000
23        ∞        -224.625406                    （Ｍ１）
24*     138.38475    -12.500000     1.5603261      （Ｌ２１）
25      838.03169    -41.894757
26      122.79597    -18.000000     1.5603261      （Ｌ２２）
27      305.69094    -32.611741
28      166.36416     32.611741                    （ＣＭ）
29      305.69094     18.000000     1.5603261      （Ｌ２２）
30      122.79597     41.894757
31      838.03169     12.500000     1.5603261      （Ｌ２１）
32*     138.38475    224.625406
33        ∞         -64.048895                    （Ｍ２）
34     3037.95158    -31.356823     1.5603261      （Ｌ３１）
35      284.78296    -55.563654
36    -3232.21039    -44.050510     1.5603261      （Ｌ３２）
37      546.41895    -14.472099
38     -373.24330    -60.000000     1.5603261      （Ｌ３３）
39     4128.51422   -102.814640
40     -235.89294    -60.000000     1.5603261      （Ｌ３４）
41*    2000.00000    -34.617333
42*     205.10801    -12.000000     1.5603261      （Ｌ３５）
43     -175.46402    -30.414779
44     -663.82879    -21.841705     1.5603261      （Ｌ３６）
45*    -186.86524     -9.073172
46     -341.50340    -54.412462     1.5603261      （Ｌ３７）
47      327.31115     -8.231048
48*       ∞         -22.994923     1.5603261      （Ｌ３８）
49      681.92829    -37.021427
50*     201.26070    -12.243005     1.5603261      （Ｌ３９）
51      467.77517     -5.348484
52    -1841.61164    -57.556691     1.5603261      （Ｌ３１０）
53      391.71750     -1.000000
54    -1066.37400    -48.185489     1.5603261      （Ｌ３１１）
55      634.92808     -1.000000
56     -286.21667    -65.944769     1.5603261      （Ｌ３１２）
57     3644.46643     -1.000000
58        ∞          -1.000000                    （ＡＳ）
59     -244.44879    -78.335946     1.5603261      （Ｌ３１３）
60*   -6072.75156     -1.000000
61     -103.38714    -47.063379     1.5603261      （Ｌ３１４）
62*    -181.11841     -1.000000
63      -88.30984    -52.565704     2.1            （Ｌ３１５：Ｌｂ）
64        ∞          -3.000000     1.64           （Ｌｍ）
65        ∞         -11.571429     2.7            （Ｌｐ）
66        ∞          -3.000000     1.64           （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
８面
κ＝０
Ｃ4＝−１．５８５２０×１０-9   Ｃ6＝２．１９７９２×１０-12
Ｃ8＝−１．０８５９８×１０-16    Ｃ10＝１．１６６５７×１０-22
Ｃ12＝３．０５１７１×１０-25    Ｃ14＝−１．４１８０２×１０-29
Ｃ16＝２．１３２４７×１０-34
１５面
κ＝０
Ｃ4＝−３．２３０４２×１０-8   Ｃ6＝１．４４７６５×１０-13
Ｃ8＝−５．１７１１１×１０-17    Ｃ10＝２．４６７１９×１０-21
Ｃ12＝−１．３１６３８×１０-25    Ｃ14＝６．６２５８３×１０-30
Ｃ16＝−１．７３３１６×１０-34
２０面
κ＝０
Ｃ4＝８．６９９０３×１０-9   Ｃ6＝−４．１３８７１×１０-13
Ｃ8＝−２．６１５６９×１０-19    Ｃ10＝−５．２６６７０×１０-22
Ｃ12＝４．７４００２×１０-26    Ｃ14＝−１．６７８７８×１０-30
Ｃ16＝２．５５２８０×１０-35
２２面
κ＝０
Ｃ4＝−３．３７３０３×１０-10   Ｃ6＝５．８４６１３×１０-13
Ｃ8＝−１．３４８９７×１０-17    Ｃ10＝８．６７４４１×１０-22
Ｃ12＝−８．０２７７３×１０-26    Ｃ14＝３．７２３６７×１０-30
Ｃ16＝−６．７５３３６×１０-35
２４面および３２面（同一面）
κ＝０
Ｃ4＝−９．３３２５９×１０-8   Ｃ6＝−４．９３０８８×１０-13
Ｃ8＝−１．２３８００×１０-16    Ｃ10＝−７．９７７５６×１０-21
Ｃ12＝５．１７７５８×１０-24    Ｃ14＝−７．８３２２７×１０-28
Ｃ16＝５．０４８４３×１０-32
４１面
κ＝０
Ｃ4＝−３．６２２７０×１０-8   Ｃ6＝１．１１７９９×１０-12
Ｃ8＝−４．７０２３７×１０-17    Ｃ10＝９．５５６４７×１０-22
Ｃ12＝−１．９５００１×１０-26    Ｃ14＝−２．２３８６３×１０-31
Ｃ16＝１．６０５７８×１０-35
４２面
κ＝０
Ｃ4＝−５．７９１５８×１０-8   Ｃ6＝１．５３５３２×１０-12
Ｃ8＝−１．５５３９７×１０-16    Ｃ10＝９．２９４０２×１０-21
Ｃ12＝−３．２１６３９×１０-25    Ｃ14＝５．３０４５７×１０-30
Ｃ16＝−１．５２６３４×１０-35
４５面
κ＝０
Ｃ4＝７．０７３９６×１０-8   Ｃ6＝−４．４８７６７×１０-13
Ｃ8＝４．５１７１６×１０-17    Ｃ10＝−３．０７０３８×１０-21
Ｃ12＝１．７８９２２×１０-25    Ｃ14＝−４．９８９０７×１０-30
Ｃ16＝−１．２３４２３×１０-35
４８面
κ＝０
Ｃ4＝４．０７３７７×１０-8   Ｃ6＝６．９３８３３×１０-13
Ｃ8＝３．７３１４０×１０-17    Ｃ10＝７．１３９１１×１０-22
Ｃ12＝−８．８２９５０×１０-26    Ｃ14＝７．７９６０８×１０-30
Ｃ16＝−４．１９０７３×１０-34
５０面
κ＝０
Ｃ4＝１．２３９４３×１０-8   Ｃ6＝−６．４９５６８×１０-13
Ｃ8＝１．５２７９９×１０-17    Ｃ10＝−５．３１２４９×１０-22
Ｃ12＝−７．７１６０８×１０-27    Ｃ14＝−１．９２５６４×１０-32
Ｃ16＝３．４８４３２×１０-35
６０面
κ＝０
Ｃ4＝−２．７４８６４×１０-8   Ｃ6＝１．７０４４４×１０-12
Ｃ8＝−８．６５４０７×１０-17    Ｃ10＝３．８９４８８×１０-22
Ｃ12＝４．１８０４２×１０-26    Ｃ14＝１．１７６３４×１０-29
Ｃ16＝−１．４１４８０×１０-33    Ｃ18＝６．１８９６３×１０-38
Ｃ20＝−１．０５６９８×１０-42
６２面
κ＝０
Ｃ4＝−１．２５５６８×１０-7   Ｃ6＝−１．５６６７６×１０-11
Ｃ8＝４．４０７５７×１０-16    Ｃ10＝−１．６５３３２×１０-19
Ｃ12＝−２．５６８５５×１０-24    Ｃ14＝−１．６４４７２×１０-28
Ｃ16＝−１．０５５０９×１０-30    Ｃ18＝２．５５０９４×１０-34
Ｃ20＝−２．４９９１７×１０-38
（条件式対応値）
Ｙｉ＝１５．４ｍｍ
Ｆｂ＝１３１．６６２ｍｍ
ＴＣ＝１１．５７１４２９ｍｍ
ＴＭ＝５２．５６５７０４ｍｍ
（１）Ｙｉ／Ｆｂ＝０．１１７
（２）ＴＣ／ＴＭ＝０．２２０
【００５９】
図５は、第１実施例における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図５の収差図から明らかなように、第１実施例では、非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．５）および比較的大きな実効露光領域ＥＲ（２６ｍｍ×５ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのエキシマレーザ光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６０】
［第２実施例］
図６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６を参照すると、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬにおいて第１結像光学系Ｇ１は、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ１３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１８と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ１９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Ｌ１１０とにより構成されている。
【００６１】
また、第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往路に沿ってレチクル側（すなわち入射側）から順に、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３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Ｌ３１と、両凸レンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３と、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ３４と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と、両凸レンズＬ３７と、レチクル側に非球面を向けたレンズＬ３８と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３９と、両凸レンズＬ３１０と、両凸レンズＬ３１１と、両凸レンズＬ３１２と、開口絞りＡＳ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Ｌ３１３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Ｌ３１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１５（境界レンズＬｂ）と、平行平面板Ｌｐとにより構成されている。
【００６２】
第２実施例では、第１実施例と同様に、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、使用光（露光光）であるＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．６４の屈折率を有する液体Ｌｍが満たされている。この種の液体Ｌｍとして、グリセノール（ＣＨ2［ＯＨ］ＣＨ［ＯＨ］ＣＨ2［ＯＨ］）やヘプタン（Ｃ7Ｈ16）等を用いることができる。ただし、第２実施例では、第１実施例とは異なり、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ３１５および平行平面板Ｌｐが使用光に対して２．１の屈折率を有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）により形成され、第１結像光学系Ｇ１中の平行平面板Ｐ１が使用光に対して２．７の屈折率を有する酸化カルシウム（ＣａＯ）により形成され、その他の光透過部材は使用光に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英（ＳｉＯ2）により形成されている。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。
【００６３】
表（２）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．５
Ｂ＝１５．４ｍｍ
Ａ＝３ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝５ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号      ｒ            ｄ            ｎ          光学部材
（レチクル面）   61.488045
1          ∞          8.000000     2.7            （Ｐ１）
2          ∞          3.000000
3       343.72875     22.736495     1.5603261      （Ｌ１１）
4     11320.51072     27.609647
5       315.84611     22.906622     1.5603261      （Ｌ１２）
6       519.35674    152.758756
7       166.25201     67.148030     1.5603261      （Ｌ１３）
8*  -100000.00000      1.803406
9       122.90686     56.899748     1.5603261      （Ｌ１４）
10      176.71063     72.456273
11     -112.24882     57.183077     1.5603261      （Ｌ１５）
12     -177.64807     69.574199
13     -109.24072     12.000000     1.5603261      （Ｌ１６）
14     -160.05421      8.713899
15*   -1319.76614     60.000000     1.5603261      （Ｌ１７）
16     -179.95005      6.186466
17     -184.59624     60.000000     1.5603261      （Ｌ１８）
18     -181.38305      1.000000
19      522.39321     37.296564     1.5603261      （Ｌ１９）
20*   -1237.27157      1.000000
21      226.65110     32.704191     1.5603261      （Ｌ１１０）
22*    3443.76334     69.000000
23        ∞        -225.248400                    （Ｍ１）
24*     135.27205    -12.500000     1.5603261      （Ｌ２１）
25      763.23196    -40.860891
26      123.71776    -18.000000     1.5603261      （Ｌ２２）
27      308.39695    -33.707290
28      166.36433     33.707290                    （ＣＭ）
29      308.39694     18.000000     1.5603261      （Ｌ２２）
30      123.71776     40.860891
31      763.23196     12.500000     1.5603261      （Ｌ２１）
32*     135.27205    225.248400
33         ∞        -64.048895                    （Ｍ２）
34     3037.95158    -31.291024     1.5603261      （Ｌ３１）
35      283.28735    -55.219198
36    -4310.65810    -39.964911     1.5603261      （Ｌ３２）
37      529.81361    -10.823066
38     -357.26988    -60.000000     1.5603261      （Ｌ３３）
39     5041.57763   -103.073057
40     -234.74259    -60.000000     1.5603261      （Ｌ３４）
41*    2000.00000    -32.118738
42*     203.78344    -12.000000     1.5603261      （Ｌ３５）
43     -174.01269    -30.859539
44     -677.34580    -23.155082     1.5603261      （Ｌ３６）
45*    -186.83312     -9.024762
46     -340.71202    -53.167176     1.5603261      （Ｌ３７）
47      347.29465     -9.020543
48*        ∞        -22.523866     1.5603261      （Ｌ３８）
49      620.09458    -35.869134
50*     203.91268    -12.000000     1.5603261      （Ｌ３９）
51      479.50254     -5.422099
52    -1616.06413    -57.359057     1.5603261      （Ｌ３１０）
53      381.69065     -1.221176
54    -2670.87945    -46.904209     1.5603261      （Ｌ３１１）
55      498.65890     -1.000000
56     -280.67485    -66.851585     1.5603261      （Ｌ３１２）
57     4288.89930     -1.000000
58         ∞         -1.000000                    （ＡＳ）
59     -242.42469    -78.543309     1.5603261      （Ｌ３１３）
60*   -4109.30758     -1.000000
61     -103.81625    -48.013323     1.5603261      （Ｌ３１４）
62*    -179.28408     -1.000000
63      -87.34389    -39.922826     2.1            （Ｌ３１５：Ｌｂ）
64         ∞         -3.000000     1.64           （Ｌｍ）
65         ∞        -20.000000     2.1            （Ｌｐ）
66         ∞         -3.000000     1.64           （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
８面
κ＝０
Ｃ4＝−２．３８７００×１０-9   Ｃ6＝２．１９８４８×１０-12
Ｃ8＝−１．０６６２５×１０-16    Ｃ10＝３．７９３３９×１０-24
Ｃ12＝３．０５４９１×１０-25    Ｃ14＝−１．４００４９×１０-29
Ｃ16＝２．０７５７３×１０-34
１５面
κ＝０
Ｃ4＝−３．２２６６８×１０-8   Ｃ6＝１．９０２１２×１０-13
Ｃ8＝−４．９４９２４×１０-17    Ｃ10＝２．００１２６×１０-21
Ｃ12＝−１．００３６０×１０-25    Ｃ14＝５．７０２６７×１０-30
Ｃ16＝−１．６４４３６×１０-34
２０面
κ＝０
Ｃ4＝７．７８２２１×１０-9   Ｃ6＝−２．８４９１８×１０-13
Ｃ8＝−７．２７７５９×１０-18    Ｃ10＝２．７２７００×１０-22
Ｃ12＝−１．１９２８９×１０-26    Ｃ14＝５．９２７９７×１０-31
Ｃ16＝−１．０３５５０×１０-35
２２面
κ＝０
Ｃ4＝−８．１７４１９×１０-10   Ｃ6＝４．０７１３４×１０-13
Ｃ8＝２．２０４１８×１０-18    Ｃ10＝−６．８１４３３×１０-22
Ｃ12＝３．７６５７６×１０-26    Ｃ14＝−１．３４１１５×１０-30
Ｃ16＝２．３１１６６×１０-35
２４面および３２面（同一面）
κ＝０
Ｃ4＝−９．４４６１６×１０-8   Ｃ6＝−４．８７９５９×１０-13
Ｃ8＝−１．３１６８１×１０-16    Ｃ10＝−４．３５４００×１０-21
Ｃ12＝４．３３３８７×１０-24    Ｃ14＝−７．０３７９４×１０-28
Ｃ16＝４．８３５０６×１０-32
４１面
κ＝０
Ｃ4＝−３．７４７８２×１０-8   Ｃ6＝１．１８３６４×１０-12
Ｃ8＝−５．０９８００×１０-17    Ｃ10＝１．０１７９６×１０-21
Ｃ12＝−１．９６３９０×１０-26    Ｃ14＝−４．４９３６５×１０-31
Ｃ16＝２．９１１２６×１０-35
４２面
κ＝０
Ｃ4＝−５．９４７７５×１０-8   Ｃ6＝１．５８６５９×１０-12
Ｃ8＝−１．５９４８３×１０-16    Ｃ10＝９．５０７６２×１０-21
Ｃ12＝−３．２６５２９×１０-25    Ｃ14＝５．４１９１７×１０-30
Ｃ16＝−１．８１３１９×１０-35
４５面
κ＝０
Ｃ4＝７．０５０５８×１０-8   Ｃ6＝−４．４６４６８×１０-13
Ｃ8＝４．６９１４４×１０-17    Ｃ10＝−３．１５７０７×１０-21
Ｃ12＝１．８１１００×１０-25    Ｃ14＝−４．７２５４７×１０-30
Ｃ16＝−２．２２２８４×１０-35
４８面
κ＝０
Ｃ4＝４．２６２３７×１０-8   Ｃ6＝６．７７８６３×１０-13
Ｃ8＝３．８３９９７×１０-17    Ｃ10＝６．０９５４８×１０-22
Ｃ12＝−７．３３８２１×１０-26    Ｃ14＝６．９１０４８×１０-30
Ｃ16＝−４．０１５９１×１０-34
５０面
κ＝０
Ｃ4＝１．３６６３７×１０-8   Ｃ6＝−６．０２７８２×１０-13
Ｃ8＝１．４７５８６×１０-17    Ｃ10＝−４．８５４４３×１０-22
Ｃ12＝−７．１６６８５×１０-27    Ｃ14＝６．６０１１４×１０-32
Ｃ16＝３．９２８４６×１０-35
６０面
κ＝０
Ｃ4＝−２．７５０７０×１０-8   Ｃ6＝１．７２８８２×１０-12
Ｃ8＝−８．７１５８６×１０-17    Ｃ10＝３．７７２９５×１０-22
Ｃ12＝３．８７２５７×１０-26    Ｃ14＝１．１８１３１×１０-29
Ｃ16＝−１．４０８０４×１０-33    Ｃ18＝６．１８３６４×１０-38
Ｃ20＝−１．０６８１７×１０-42
６２面
κ＝０
Ｃ4＝−１．２９８７７×１０-7   Ｃ6＝−１．６３４８２×１０-11
Ｃ8＝５．１４４８０×１０-16    Ｃ10＝−２．０６３８１×１０-19
Ｃ12＝１．１８２２２×１０-24    Ｃ14＝−７．０７０６５×１０-29
Ｃ16＝−１．２６０６７×１０-30    Ｃ18＝２．９７９５４×１０-34
Ｃ20＝−２．９０６３４×１０-38
（条件式対応値）
Ｙｉ＝１５．４ｍｍ
Ｆｂ＝１３０．２２２ｍｍ
（１）Ｙｉ／Ｆｂ＝０．１１８
【００６４】
図７は、第２実施例における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図７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、非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．５）および比較的大きな実効露光領域ＥＲ（２６ｍｍ×５ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのエキシマレーザ光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６５】
こうして、各実施例では、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対して、１．５の高い像側開口数を確保するとともに、２６ｍｍ×５ｍｍの矩形形状の実効露光領域（静止露光領域）ＥＲを確保することができ、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。
【００６６】
また、各実施例では、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に平行平面板Ｌｐが挿脱自在に配置されている。したがって、液体ＬｍがウェハＷに塗布されたフォトレジスト等による汚染を受けても、境界レンズＬｂとウェハＷとの間に交換可能に介在する平行平面板（一般にはほぼ無屈折力の光学部材）Ｌｐの作用により、汚染された液体Ｌｍによる境界レンズＬｂの像側光学面の汚染を有効に防ぐことができる。
【００６７】
なお、第１実施例では酸化カルシウムにより平行平面板Ｌｐを形成し、第２実施例では酸化マグネシウムにより平行平面板Ｌｐを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、蛍石（ＣａＦ2）や石英などの適当な光学材料を用いて平行平面板Ｌｐを形成することもできる。ただし、高い像側開口数を達成するためには、当該像側開口数よりも高い屈折率を有する光学材料により平行平面板Ｌｐを形成することが好ましい。また、投影光学系を構成する光学部材の大口径化を避けるためには、隣接する液体Ｌｍよりも高い屈折率を有する光学材料により平行平面板Ｌｐを形成することが好ましい。
【００６８】
また、第１実施例では、立方晶系に属する結晶材料である酸化マグネシウムを用いて境界レンズＬｂを形成し、同じく立方晶系に属する結晶材料である酸化カルシウムを用いて平行平面板Ｌｐを形成している。そして、境界レンズＬｂを形成する酸化マグネシウムの固有複屈折を、平行平面板Ｌｐを形成する酸化カルシウムの固有複屈折で相殺して、その影響を低減している。一方、第２実施例では、酸化マグネシウムを用いて境界レンズＬｂおよび平行平面板Ｌｐを形成し、酸化カルシウムを用いて平行平面板Ｐ１を形成している。そして、境界レンズＬｂおよび平行平面板Ｌｐを形成する酸化マグネシウムの固有複屈折を、平行平面板Ｐ１を形成する酸化カルシウムの固有複屈折で相殺して、その影響を低減している。
【００６９】
一般に、液浸型の投影光学系では、境界レンズを立方晶系に属する結晶（たとえば酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム）で形成し、境界レンズを形成する結晶の固有複屈折を、立方晶系に属する結晶（たとえば酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム）で形成された結晶光学素子（境界レンズとは異なる光透過部材）の固有複屈折で相殺して、その影響を低減することができる。この場合、いわゆるクロッキングの手法により、結晶光学素子は第１結晶軸が投影光学系の光軸にほぼ一致するように設定され、境界レンズは第２結晶軸が投影光学系の光軸にほぼ一致するように設定され、第１結晶軸とは異なる結晶光学素子の結晶軸の方位と、第２結晶軸とは異なる境界レンズの結晶軸の方位とは、立方晶系に属する結晶が有する固有複屈折の影響を低減するように設定されることが好ましい。
【００７０】
ここで、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムは、蛍石と同様に等軸晶系（立方晶系）の結晶材料であり、蛍石の場合と同様のクロッキング手法により固有複屈折の影響をキャンセルすることができる。以下、蛍石の場合のクロッキング手法について簡単に説明する。第１のクロッキング手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１１１］（または該結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸）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約６０度だけ相対的に回転させる。
【００７１】
第２のクロッキング手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１００］（または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸）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約４５度だけ相対的に回転させる。第３のクロッキング手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１１０］（または該結晶軸［１１０］と光学的に等価な結晶軸）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約９０度だけ相対的に回転させる。なお、一対の蛍石レンズの結晶軸の方位関係を適宜設定することにより蛍石の固有複屈折の影響を低減する手法の詳細については、たとえば国際公開第ＷＯ２００３／００７０４５号（または米国特許公開ＵＳ２００３／００５３０３６Ａ号）公報などを参照することができる。
【００７２】
また、境界レンズの光軸方向の厚みと結晶光学素子の光軸方向の厚みとは、立方晶系に属する結晶が有する固有複屈折の影響を低減するように設定されていることが好ましい。これは、前述したように、たとえば酸化カルシウムと酸化マグネシウムとでは、固有複屈折の符号および絶対量が異なるので、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとを組み合わせて固有複屈折の影響を相殺効果により補正するには、酸化カルシウムからなる光学素子の厚みおよび酸化マグネシウムからなる光学素子の厚みを、酸化カルシウムが有する固有複屈折の値の逆数および酸化マグネシウムが有する固有複屈折の値の逆数にそれぞれほぼ比例するように定めることが好ましいからである。
【００７３】
ところで、上述の各実施例では、反射屈折型の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、屈折型の投影光学系に対しても本発明を適用することができる。ただし、各実施例に示すように少なくとも１つの凹面反射鏡を備えた反射屈折型の投影光学系では、たとえば凹面反射鏡の作用により、色収差を良好に補正するとともに、ペッツバール条件を容易に満足して像面湾曲を良好に補正することができ、しかも光学系の小型化が可能である。
【００７４】
なお、上述の各実施例のように３つの結像光学系からなる投影光学系では、次の条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）において、ＭＡは投影光学系全体の結像倍率であり、Ｍ３は第３結像光学系Ｇ３の結像倍率である。
０．５＜｜Ｍ３／ＭＡ｜＜１    （３）
【００７５】
条件式（３）を満足すると、第１平面反射鏡Ｍ１および第２平面反射鏡Ｍ２の反射膜に入射する光線の角度範囲が小さく抑えられ、ひいては反射前後の位相変化に起因する結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００７６】
具体的に、第１実施例では、投影光学系全体の結像倍率ＭＡが１／４であり、第３結像光学系Ｇ３の結像倍率Ｍ３が０．２０４であり、条件式（３）を満足している。一方、第２実施例では、投影光学系全体の結像倍率ＭＡが１／４であり、第３結像光学系Ｇ３の結像倍率Ｍ３が０．２１２であり、条件式（３）を満足している。
【００７７】
次に、本発明の露光装置の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。図８は本発明の第２実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図８において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴ１と、露光処理に関する計測を行う計測器を保持し、基板ステージＰＳＴ１とは独立して移動可能な計測ステージＰＳＴ２と、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴ１に支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を表示する表示装置ＤＹが接続されている。
【００７８】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間を第１液体ＬＱ１で満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成する第１液浸機構１を備えている。第１液浸機構１は、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間に第１液体ＬＱ１を供給する第１液体供給機構１０と、第１液体供給機構１０で供給された第１液体ＬＱ１を回収する第１液体回収機構２０とを備えている。第１液浸機構１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００７９】
また、投影光学系ＰＬの像面側近傍、具体的には投影光学系ＰＬの像面側端部の光学素子ＬＳ１の近傍には、第１液浸機構１の一部を構成するノズル部材７０が配置されている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において投影光学系ＰＬの先端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。
【００８０】
また、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２との間を第２液体ＬＱ２で満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液浸機構２を備えている。第２光学素子ＬＳ２は第１光学素子ＬＳ１の上方に配置されており、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と対向するように配置されている。第２液浸機構２は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に第２液体ＬＱ２を供給する第２液体供給機構３０と、第２液体供給機構３０で供給された第２液体ＬＱ２を回収する第２液体回収機構４０とを備えている。第２液浸機構２の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００８１】
本実施形態における露光装置ＥＸは、第１液浸領域ＬＲ１を基板Ｐ上の一部に局所的に形成する局所液浸方式を採用している。また、露光装置ＥＸは、第２液浸領域ＬＲ２も、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の一部に局所的に形成する。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、第１液浸機構１を使って、第１光学素子ＬＳ１とその像面側に配置された基板Ｐとの間に第１液体ＬＱ１を満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成するとともに、第２液浸機構２を使って、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に第２液体ＬＱ２を満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する。
【００８２】
また、計測ステージＰＳＴ２には、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２のそれぞれの状態を観察可能な観察装置６０が設けられている。観察装置６０は計測ステージＰＳＴ２の内部に設けられている。
【００８３】
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００８４】
照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。露光用光源から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００８５】
本実施形態においては、第１液体供給機構１０から供給される第１液体ＬＱ１、及び第２液体供給機構３０から供給される第２液体ＬＱ２として、屈折率が高い液体、たとえば屈折率が１．６以上の液体が用いられる。本実施形態においては、第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とは同一の液体である。このような高屈折率液体として、たとえばグリセロール（ＣＨ2［ＯＨ］ＣＨ［ＯＨ］ＣＨ2［ＯＨ］）やヘプタン（Ｃ7Ｈ16）等を用いることができる。また、Ｈ+，Ｃｓ-，Ｋ+、Ｃｌ-，ＳＯ42-，ＰＯ42-を入れた水、アルミニウム酸化物の微粒子を混ぜた水、イソプロパノール、ヘキサン、デカンなどを用いることもできる。
【００８６】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等を含んで構成されるマスクステージ駆動機構ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動機構ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５２が設けられている。また、移動鏡５２に対向する位置にはレーザ干渉計５３が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５３によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５３の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００８７】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた第１光学素子ＬＳ１を含む複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７で構成されており、これら複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬに物体面側より入射し、複数の光学素子ＬＳ７〜ＬＳ１を通過した後、投影光学系ＰＬの像面側より射出され、基板Ｐ上に到達する。具体的には、露光光ＥＬは、複数の光学素子ＬＳ７〜ＬＳ３のそれぞれを通過した後、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４の所定領域を通過し、下面Ｔ３の所定領域を通過した後、第２液浸領域ＬＲ２に入射する。第２液浸領域ＬＲ２を通過した露光光ＥＬは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の所定領域を通過した後、下面Ｔ１の所定領域を通過し、第１液浸領域ＬＲ１に入射した後、基板Ｐ上に到達する。
【００８８】
本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は露光光ＥＬを透過可能な無屈折力の平行平面板であって、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と上面Ｔ２とはほぼ平行である。一方、第２光学素子ＬＳ２は屈折力（レンズ作用）を有している。なお、第１光学素子ＬＳ１が屈折力（レンズ作用）を有していてもよい。
【００８９】
基板ステージＰＳＴ１は、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有しており、投影光学系ＰＬの像面側において、ベースＢＰ上で移動可能に設けられている。基板ステージＰＳＴは基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１により駆動される。基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１は、例えばリニアモータやボイスコイルモータ等を含んで構成されており、基板ステージＰＳＴ１をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴ１は、基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。
【００９０】
基板ステージＰＳＴ１の側面には移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５５の計測結果に基づいて、レーザ干渉計５５で規定される２次元座標系内で、基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１を介して基板ステージＰＳＴ１を駆動することで基板ステージＰＳＴ１に支持されている基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。
【００９１】
また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板Ｐ表面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス検出系を有している。フォーカス検出系は、投影光学系ＰＬの像面に対する基板Ｐ表面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出する。また、基板Ｐの表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１を介して基板ステージＰＳＴ１を駆動し、基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）及び、θＸ、θＹ方向における位置を制御して、基板Ｐの表面（露光面）をオートフォーカス方式及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に合わせ込む。
【００９２】
なお、フォーカス検出系は液浸領域ＬＲ１の外側で液体ＬＱ１を介さずに基板Ｐの表面位置を検出するものであってもよいし、液体ＬＱ１を介して基板Ｐの表面位置を検出するものとの併用であってよい。
【００９３】
基板ステージＰＳＴ１上には凹部５０が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５０に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴ１上のうち凹部５０以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。基板ステージＰＳＴ１の上面５１は第１液体ＬＱ１に対して撥液性を有している。基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けたので、基板Ｐの表面の周縁領域を液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に第１液体ＬＱ１を保持して第１液浸領域ＬＲ１を良好に形成することができる。
【００９４】
計測ステージＰＳＴ２は、露光処理に関する計測を行う各種計測器を搭載しており、投影光学系ＰＬの像面側において、ベースＢＰ上で移動可能に設けられている。計測ステージＰＳＴ２は計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２により駆動される。計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１、ＰＳＴＤ２のそれぞれを介して、基板ステージＰＳＴ１及び計測ステージＰＳＴ２のそれぞれをベースＢＰ上で互いに独立して移動可能である。計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２は基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１と同等の構成を有し、計測ステージＰＳＴ２は、計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２によって、基板ステージＰＳＴ１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。また、計測ステージＰＳＴ２の側面には、レーザ干渉計５７用の移動鏡５６が設けられている。計測ステージＰＳＴ２の２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５７によりリアルタイムで計測され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５７の計測結果に基づいて、計測ステージＰＳＴ２の位置を制御する。
【００９５】
投影光学系ＰＬの像面側に配置されている計測ステージＰＳＴ２上には開口部６４Ｋが形成されており、その開口部６４Ｋには透明部材６４が配置されている。透明部材６４は例えばガラス板によって構成されている。透明部材６４の上面６５は平坦面である。また、計測ステージＰＳＴ２上のうち開口部６４Ｋ以外の上面５８も平坦面である。そして、計測ステージＰＳＴ２の上面５８と、開口部６４Ｋに配置された透明部材６４の上面６５とはほぼ同じ高さ（面一）になるように設けられており、計測ステージＰＳＴ２の上面５８は透明部材６４の上面６５を含んだ構成となっている。なお、計測ステージＰＳＴ２の上面５８や透明部材６４の上面６５は液体ＬＱに対して撥液性であることが望ましい。
【００９６】
また、透明部材６４の上面６５を含む計測ステージＰＳＴ２の上面５８は、基板Ｐの表面を含む基板ステージＰＳＴ１の上面５１に並んだ位置に設けられており、基板ステージＰＳＴ１の上面５１と計測ステージＰＳＴ２の上面５８とは、ほぼ同じ高さ位置となるように設けられている。
【００９７】
計測ステージＰＳＴ２には、開口部６４Ｋに接続する内部空間６６が形成されている。そして、計測ステージＰＳＴ２の内部空間６６には観察装置６０が配置されている。観察装置６０は、透明部材６４の下側に配置された光学系６１と、ＣＣＤ等によって構成されている撮像素子６３とを備えている。撮像素子６３は、液体（ＬＱ１、ＬＱ２）や光学素子（ＬＳ１、ＬＳ２）などの光学像（画像）を透明部材６４及び光学系６１を介して取得可能である。撮像素子６３は取得した画像を電気信号に変換し、その信号（画像情報）を制御装置ＣＯＮＴに出力する。また、観察装置６０は、光学系６１の焦点位置を調整可能な調整機構６２を有している。また、観察装置６０は、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の全体を観察可能な視野を有している。
【００９８】
なお、観察装置６０の全部が計測ステージＰＳＴ２の内部に配置されていてもよいが、例えば光学系６１を構成する複数の光学素子のうち一部の光学素子や撮像素子６３等が計測ステージＰＳＴ２の外側に配置されていてもよい。また、調整機構６２が省略された構成であってもよい。
【００９９】
なお、液浸法において開口数を上げるためには、屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６以上の液体を用いることが考えられる。この場合、投影光学系ＰＬの大きさ（径）を抑えるために、投影光学系の一部のレンズ（特に像面に近いレンズ）を高屈折率の材料で形成することが望ましい。例えば、投影光学系ＰＬ中の光学素子のうち第２液体ＬＱ２に接する第２光学素子ＬＳ２を、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成することのが好ましい。こうすることにより、実現可能なサイズのもとで、高い開口数を実現することができる。たとえばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた場合にも、１．５程度、あるいはそれ以上の高い開口数を実現することが可能となる。
【０１００】
上述の第２実施形態では、最も像面側（基板Ｐ側）に配置される第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有しない平行平面板の形態であるが、この第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有する場合には、この最も像面側に配置される第１光学素子ＬＳ１をＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成することが好ましい。
【０１０１】
すなわち、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系が、最も像面側に配置されてＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成された第１光学素子を備えることが好ましい。また、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系が、最も像面側に配置された第１光学素子と、第１光学素子の物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、第１光学素子と第２光学素子との少なくとも一方が、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成されることが好ましい。例えば、第１光学素子ＬＳ１及び第２光学素子ＬＳ２の一方をＣａＯ（酸化カルシウム）で形成し、他方をＭｇＯ（酸化マグネシウム）で形成することができる。
【０１０２】
なお、第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有する場合、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の光路空間は第２液体ＬＱ２で満たさなくてもよい。
【０１０３】
また、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）は露光光ＥＬの波長（例えば１９３ｎｍ）において固有複屈折を有するが、固有複屈折の符号はＣａＯ（酸化カルシウム）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）とで互いに逆向きである。従って、投影光学系の像面側（基板Ｐ側）に近い光学素子のうちの１つをＣａＯ又はＭｇＯで形成した場合、当該光学素子の近傍の光学素子をＭｇＯ又はＣａＯで形成して、これらの光学素子の光軸方向の厚みを固有複屈折の影響を低減させるように定めることが好ましい。ここで、これらの光学素子の結晶方向がそろっていることが好ましい。また、ＣａＯで形成された光学素子とＭｇＯで形成された光学素子とが隣り合っていなくてもよい。
【０１０４】
例えば第２光学素子ＬＳ２をＭｇＯ（又はＣａＯ）で形成し、且つ第３光学素子ＬＳ３をＣａＯ（又はＭｇＯ）で形成した場合を考えると、これらの第２光学素子ＬＳ２の光軸方向の厚みと第３光学素子ＬＳ３の光軸方向の厚みとを、ＣａＯ及びＭｇＯが有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定めることが好ましい。上述の場合、最も像面側（基板Ｐ側）の第１光学素子ＬＳ１を石英ガラスで形成することができる。
【０１０５】
また、第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有している場合には、第１光学素子ＬＳ１をＭｇＯ（又はＣａＯ）で形成し、且つ第２光学素子ＬＳ２をＣａＯ（又はＭｇＯ）で形成し、第１光学素子ＬＳ１の光軸方向の厚みと第２光学素子ＬＳ２の光軸方向の厚みとを、ＣａＯ及びＭｇＯが有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定めるようにしてもよい。
【０１０６】
さて、ＣａＯ（酸化カルシウム）で光学素子を形成する場合には、当該光学素子の光学面上にＭｇＯ（酸化マグネシウム）を含む反射防止コートを形成することが好ましい。また、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）で光学素子を形成する場合には、当該光学素子の光学面上にＣａＯ（酸化カルシウム）を含む反射防止コートを形成することが好ましい。
【０１０７】
また、上述の第１実施形態および第２実施形態において、ＣａＯ（酸化カルシウム）に別の材料を添加した結晶材料や、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）に別の材料を添加した結晶材料を用いてもよい。また、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、あるいはこれらを主成分とする結晶材料を用いてもよい。
【０１０８】
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイボール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイボール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイボール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイボールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。
【０１０９】
また、直線偏光照明と小σ照明法（照明系の開口数ＮＡｉと投影光学系の開口数ＮＡｐとの比を示すσ値が０．４以下となる照明法）との組み合わせも有効である。
【０１１０】
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【０１１１】
また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【０１１２】
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。
【０１１３】
更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平４−２７７６１２号公報や特開２００１−３４５２４５号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長（例えば二波長）の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。
【０１１４】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
【０１１５】
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
【０１１６】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。
【０１１７】
なお、上記第２実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１１８】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【０１１９】
また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１２０】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の場合は、基板を保持する二つの基板ステージのそれぞれに観察装置６０の少なくとも一部を設けてもよいし、一方の基板ステージのみに観察装置６０の少なくとも一部を設けることもできる。
【０１２１】
また、上述の実施形態においては、計測ステージと基板ステージとを備えた露光装置に本発明を適用した場合について説明したが、計測ステージを備えずに、一つの基板ステージのみを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１２２】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置にも適用可能である。
【０１２３】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【０１２４】
以上のように、第２実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１２５】
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９のフローチャートを参照して説明する。
【０１２６】
先ず、図９のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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１０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１０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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
なお、上述の実施形態では、ＡｒＦ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Ｆ2 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。さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【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】ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域（すなわち実効露光領域）と基準光軸との位置関係を示す図である。
【図３】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４】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５】第１実施例における横収差を示す図である。
【図６】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７】第２実施例における横収差を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
【図９】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１０】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】
【０１３３】
Ｌｂ  境界レンズ
Ｌｐ  平行平面板
Ｌｍ  液体（浸液）
Ｇ１  第１結像光学系
Ｇ２  第２結像光学系
Ｇ３  第３結像光学系
ＣＭ  凹面反射鏡
Ｍ１，Ｍ２  平面反射鏡
Ｌｉ  各レンズ成分
１００  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【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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