(57)【要約】【課題】高ＮＡで、部材の配置スペースを確保でき、優れた像性能を有する８枚以上の反射面を有する投影光学系を提供する。【解決手段】投影光学系は、物体面ＭＳ上のパターンを像面Ｗ上に縮小投影する。該投影光学系は、物体面からの光を順に反射する、凹面形状の第１反射面Ｍ１、凸面形状の第２反射面Ｍ２、凹面形状の第３反射面Ｍ３、第４反射面Ｍ４、第５反射面Ｍ５、第６反射面Ｍ６、第７反射面Ｍ７、及び第８反射面Ｍ８を有する。第１反射面と第２反射面との間の光路上に開口絞りＡＳが配置され、さらに第４反射面と第５反射面との間の光路上に中間像ＩＭが形成される。【選択図】図１
2008258461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面上のパターンを像面上に縮小投影する投影光学系であって、
前記物体面からの光を順に反射する、凹面形状の第１反射面、凸面形状の第２反射面、凹面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面、第７反射面、及び第８反射面を有し、
前記第１反射面と前記第２反射面との間の光路上に開口絞りが配置され、
前記第４反射面と前記第５反射面との間の光路上に中間像が形成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
以下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。
−０．３＜｛Ｌａ−（Ｌｂ＋ｆ２）｝／Ｌａ＜０．３
ただし、Ｌａは前記第１反射面と該第１反射面により形成される前記物体面上のパターンの実像との光軸上距離の絶対値、Ｌｂは前記第１反射面と前記第２反射面との間の面頂点距離の絶対値、ｆ２は前記第２反射面の焦点距離の絶対値である。
【請求項３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影光学系。
０．４＜Ｌｂ／Ｌａ＜０．６
ただし、Ｌａは前記第１反射面と該第１反射面により形成される前記物体面上のパターンの実像との光軸上距離の絶対値、Ｌｂは前記第１反射面と前記第２反射面との間の面頂点距離の絶対値である。
【請求項４】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の投影光学系。
０．２＜ｆ３／ＴＴ＜０．７
ただし、ＴＴは前記投影光学系の光軸上の全長、ｆ３は前記第３反射面の焦点距離の絶対値である。
【請求項５】
前記第４反射面が、凹面形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項６】
前記第５反射面が、凹面形状を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第６反射面が、凸面形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第７反射面が、凸面形状を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項９】
前記第８反射面が、凹面形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記各反射面への光線の入射角度の最大値が、４５度以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記第１反射面と前記第２反射面との間の光路長をＬｓｔとするとき、
前記開口絞りが、前記第１反射面及び前記第２反射面のそれぞれから、
Ｌｓｔ／１０
以上離れていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の投影光学系。
【請求項１２】
光源からの光を用いて前記物体面上のパターンを照明する照明光学系と、
前記物体面上のパターンを前記像面上に縮小投影する請求項１から１１のいずれか１つに記載の投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に対してデバイスを製造するためのプロセスを行うステップとを有す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、露光装置に用いられる投影光学系に関し、特に紫外線や極端紫外線光を利用して半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する反射型縮小投影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求されている。Ｌ＆Ｓは、露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、マスク又はレチクル（なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）上に描画されたパターンをウェハに投影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられる。
【０００４】
Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡ
したがって、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近年では、解像度はより小さい値を要求されＮＡを上げるだけではこの要求を満足するには限界となっており、短波長化により解像度の向上を見込んでいる。現在では、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）に移行しており、更には、ＥＵＶ（extreme ultraviolet）光の実用化も進んでいる。
【０００５】
しかし、光の短波長化が進むと光が透過する硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、レンズを多用することは難しく、投影光学系に反射素子、即ち、ミラーを含めることが有利になる。更に、露光光がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなり、投影光学系にレンズを含めることは不可能となる。そこで、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで構成する反射型投影光学系が提案されている。
【０００６】
反射型投影光学系においては、ミラーにおける反射率を高めるために多層膜が形成されているが、光学系全体での反射率を高めるためにできるだけ少ないミラー枚数で構成することが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側に位置するよう投影光学系を構成するミラーの枚数は偶数枚であることが望ましい。
【０００７】
更に、ＥＵＶ露光装置に要求される線幅（解像度）が従来の値より小さくなってきており、ＮＡをあげる必要があるが（例えば、波長１３．５ｎｍにおいてＮＡ０．３）、従来の４、６枚のミラーでは、波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収差補正の自由度を増やすためにもミラーの数を８枚程度にする必要が生じてきた（以下、本出願では、かかる光学系を８枚ミラー系と表現する場合もある）。この種の８枚ミラー系は、特許文献１〜３等にて開示されている。
【０００８】
特許文献１には、実施例として３つのＥＵＶ光用の８枚の反射鏡からなる典型的な投影光学系が示されている。該投影光学系では、物体からの入射光を受け、凹面形状の第１反射面（Ｍ１）、凹面形状の第２反射面（Ｍ２）、凸面形状の第３反射面（Ｍ３）及び凹面形状の第４反射面（Ｍ４）からなる４枚の反射鏡で中間像を形成する。さらに、第５反射面（Ｍ５）、凹面形状の第６反射面（Ｍ６）、凸面形状の第７反射面（Ｍ７）及び凹面形状の第８反射面（Ｍ８）を介して像面上に光を再結像させる。特許文献１にて開示された３つの実施例の投影光学系では、第１反射面（Ｍ１）と第２反射面（Ｍ２）との間の光路上に開口絞りが配置されている。
【０００９】
また、特許文献２には、実施例として３つのＥＵＶ光用の８枚の反射鏡からなる典型的な投影光学系が示されている。該投影光学系では、物体面からの入射光を受け、凹面形状の第１反射面（Ｍ１）、凸面形状の第２反射面（Ｍ２）、凹面形状の第３反射面（Ｍ３）及び凹面形状の第４反射面（Ｍ４）からなる４枚の反射鏡で中間像を形成する。さらに、凹面形状の第５反射面（Ｍ５）、第６反射面（Ｍ６）、凸面形状の第７反射面（Ｍ７）、及び凹面形状の第８反射面（Ｍ８）を介して像面上に光を再結像させる。特許文献２にて開示された３つの実施例の投影光学系では、第２反射面（Ｍ２）上に開口絞りが配置されている。
【００１０】
また、特許文献３には、実施例として１つのＥＵＶ光用の８枚の反射鏡からなる典型的な投影光学系が示されている。該投影光学系では、物体面からの入射光を受け、凹面形状の第１反射面（Ｍ１）、凸面形状の第２反射面（Ｍ２）、凸面形状の第３反射面（Ｍ３）、凹面形状の第４反射面（Ｍ４）及び凹面形状の第５反射面（Ｍ５）からなる５枚の反射鏡で中間像を形成する。さらに、凸面形状の第６反射面（Ｍ６）、凸面形状の第７反射面（Ｍ７）及び凹面形状の第８反射面（Ｍ８）を介して像面上に光を再結像させる。この実施例では、第１反射面（Ｍ１）と第２反射面（Ｍ２）との間の光路上に開口絞りが配置されている。
【００１１】
その他、８枚ミラーからなる投影系光学系は、特許文献４〜８にて開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１８９２４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５９１８号公報
【特許文献３】米国特許第５８６８７２８号明細書
【特許文献４】特開２００２−１３９６７２号公報
【特許文献５】特開２００５−１８９２４７号公報
【特許文献６】特開２００５−２５８４５７号公報
【特許文献７】特開２００２−１１６３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電子回路の微細化に伴い、例えばＮＡ０．３以上という高いＮＡを持つ投影光学系が必要とされており、収差補正のための設計自由度の要請から、反射面の枚数は従来の６枚から８枚へと増加している。このため、光路が混み合うように配置される。さらに、高ＮＡ化に応じて、光束径が太くなるため、各反射面の有効径（光学有効部）のサイズも増大する。
【００１３】
以上の理由から、反射面、その保持機構及び冷却機構等を含む部材の配置スペースの確保が困難になってきている。さらに、配置スペースを確保することが、大きな設計制約となり、収差補正を困難にする。
【００１４】
特許文献１にて開示された投影光学系では、第２反射面Ｍ２が凹面であるため、部材の配置が困難になってしまう。それは次の理由からである。第２反射面Ｍ２が凹面であるため、ペッツバール和を０に近づけて像面湾曲を抑えるためには、凹面である第１反射面Ｍ１の曲率半径を大きく（すなわち、屈折力を小さく）する必要がある。そのため、第１反射面Ｍ１から射出される光束径が増大する。したがって、第２反射面Ｍ２の光学有効部サイズが増大すると共に、第２反射面Ｍ２と物体面との間の距離も短くなり、第２反射面Ｍ２近辺での部材の配置スペースを確保することが困難である。
【００１５】
また、特許文献２にて記載されている投影光学系では、第２反射面Ｍ２の光学有効部サイズが大きいこと及び開口絞りと第２反射面Ｍ２とが一致していることにより、第２反射面Ｍ２付近での部材の配置が困難である。第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２の屈折力は弱く、第１反射面Ｍ１に入射する光束を太いまま第２反射面Ｍ２以降の反射面に入射させており、それ故第２反射面Ｍ２の光学有効部サイズが増大する。
【００１６】
また、優れた像性能を確保するためには、一般に、物体側テレセントリック度を低減する必要がある。この場合、物体面から第１反射面Ｍ１へと入射する光束は、開口絞りのすぐ横を通る構成となる。そして、開口絞りと第２反射面Ｍ２とが一致している場合には、第２反射面Ｍ２のすぐ横を光束が通ることになる。以上の理由から、第２反射面Ｍ２を含む部材を配置するためのスペースが確保できなくなる。
【００１７】
また、特許文献３にて開示された投影光学系では、第３反射面を凸面形状とし、光束を光軸から離れた方向へ導くことで、第２反射面Ｍ２や第３反射面Ｍ３の周辺部に空間的なゆとりを確保している。しかしながら、第３反射面が凸面であるために、収差補正上の問題を有する。この構成では、凸面である第２反射面Ｍ２への光線の入射角度が大きく、正の非点収差が生じやすい。また、第３反射面Ｍ３が凸面である場合は、さらに正の非点収差が増加すると共に、収差補正のために第４反射面Ｍ４で負の非点収差を生じさせる必要がある。このため、第４反射面Ｍ４の屈折力が大きくなる。一方、第４反射面Ｍ４では、ディストーション等の画角性の収差も補正しており、非点収差の補正とディストーションの補正の両立が困難となる。このため、ディストーションの悪化を招きやすく、露光領域のサイズを広げられない等の問題が生じる。
【００１８】
本発明は、高ＮＡで、部材の配置スペースを確保でき、優れた像性能を有する８枚以上の反射面を有する投影光学系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一側面としての投影光学系は、物体面上のパターンを像面上に縮小投影する。該投影光学系は、物体面からの光を順に反射する、凹面形状の第１反射面、凸面形状の第２反射面、凹面形状の第３反射面、第４反射面、第５反射面、第６反射面、第７反射面、及び第８反射面を有する。そして、第１反射面と第２反射面との間の光路上に開口絞りが配置され、さらに第４反射面と第５反射面との間の光路上に中間像が形成されることを特徴とする。
【００２０】
なお、光源からの光を用いて物体面上のパターンを照明する照明光学系と、該物体面上のパターンを像面上に縮小投影する上記投影光学系とを有する露光装置も本発明の他の側面を構成する。
【００２１】
また、上記露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された被処理体に対してデバイスを製造するためのプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法も本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高ＮＡ化によって光束径が太くなり、各反射面の有効径サイズが増大しても、反射面及びその保持機構や冷却機構等の部材を配置するためのスペースを十分に確保できる。この結果、設計上の制約が少なくなり、収差補正を良好に行うことができる。したがって、８枚以上の反射面を備え、高ＮＡで、優れた像性能を有する投影光学系を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、本発明の各実施例に共通する基本的事項について説明する。
【００２５】
図１〜図３には、本発明の実施例である反射型縮小投影光学系とその光路を示す断面を示している。
【００２６】
該反射縮小投影光学系は、物体面ＭＳ（例えば、マスク面）上のパターンを像面Ｗ（例えば、基板などの被処理体の面）上に縮小投影し、特に、ＥＵＶ光（波長：１０〜１５ｎｍ、より好ましくは１３．４〜１３．５ｎｍ）に好適な光学系である。
【００２７】
この反射縮小投影光学系は、８枚の反射鏡（以下、反射面又はミラーともいう）を有する。具体的には、物体面ＭＳ側から光を反射する順番に、第１の反射鏡Ｍ１（凹面）と、第２の反射鏡Ｍ２（凸面）と、第３の反射鏡Ｍ３（凹面）と、第４の反射鏡Ｍ４（凹面）とを有する。また、第５の反射鏡Ｍ５（凹面）と、第６の反射鏡Ｍ６（凸面）と、第７の反射鏡Ｍ７（凸面）と、第８の反射鏡Ｍ８（凹面）とを有する。
【００２８】
第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間の光路上には、開口絞りＡＳが配置されている。この開口絞りＡＳは、第１反射面Ｍ１とも第２反射面Ｍ２とも異なる位置に配置されている。第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との光軸上における距離をＬ１２とするとき、（光軸上における）第２反射面Ｍ２から絞りまでの距離がＬ１２／１５以上Ｌ１２／２以下となるように構成する。第２反射面Ｍ２から絞りまでの距離は、好ましくはＬ１２／８以上Ｌ１２／３以下とすることが望ましい。
【００２９】
また、第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像ＩＭを形成する。
【００３０】
前述した通り、電子回路の微細化に伴い、高い投影系ＮＡが必要とされており（例えばＮＡ０．３以上）、収差補正のための設計自由度の要請から、ミラー枚数は従来の６枚から８枚へと増加し、光路が混み合う。さらに、高ＮＡ化に応じて光束径が太くなるために、各反射面の有効径サイズも増大する。以上の理由から、部材（反射面、保持機構及び冷却機構等）を配置するためのスペースが確保しにくくなる。また、部材配置スペースを確保することが大きな設計制約となり、収差補正が困難となる。特に光強度の大きな反射面Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４では、冷却機構が必須となり、その冷却機構の配置スペースを確保することが重要な課題である。
【００３１】
このため、本発明の実施例では、後述する理由に基づき、第１反射面Ｍ１を凹面形状、第２反射面Ｍ２を凸面形状とし、かつ開口絞りＡＳを第１反射面Ｍ１〜第２反射面Ｍ２間の光路上に配置する。さらにこの場合、優れた像性能を実現するために、第３反射面Ｍ３を凹面形状とする。
【００３２】
物体面ＭＳからの太い光束は、第１反射面Ｍ１の凹面によって適度に収束させて第２反射面Ｍ２に入射させる。さらにその収束光束を、第２反射面Ｍ２の凸面によってほぼ平行な光束としてそれ以降の反射面へと導く。
【００３３】
このような構成により、第２、第３及び第４反射面Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の光学有効部のサイズを適度に縮小することができ、この結果、部材配置のための空間を確保することができる。
【００３４】
さらにこれをより効果的に実現するための１つの方法として、下記条件（１），（２）の少なくとも一方を満足するとよい。第１反射面Ｍ１と該第１反射面Ｍ１により形成される物体面上パターンの実像との光軸上距離の絶対値をＬａ、第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２間の面頂点距離の絶対値をＬｂとし、第２反射面Ｍ２の焦点距離の絶対値をｆ２とする。
【００３５】
−０．３＜｛Ｌａ−（Ｌｂ＋ｆ２）｝／Ｌａ＜０．３    …（１）
上記条件（１）の下限値を下回ると、第２反射面Ｍ２から過度に発散した光束が射出され、第３及び第４反射面Ｍ３，Ｍ４での光学有効部のサイズが増加して、部材配置が困難となる可能性が生じる。また、上限値を上回ると、第２反射面Ｍ２から過度に収束した光束が射出され、第３及び第４反射面Ｍ３，Ｍ４の近辺で光束が集光するために、反射面上のゴミの像が転写されてしまう等の問題が生じる可能性が出てくる。尚、ここで、Ｌａを定義する際に「実像」と言う言葉を用いているが、この実像は実際に像を結ぶ必要は無い。具体的には、第２反射面以降のミラーやその他光学的パワーを持つ光学素子が無く、第１反射面Ｍ１の光学的パワーのみでパターンの実像を結ぶ場合の実像のことである。
【００３６】
０．４＜Ｌｂ／Ｌａ＜  ０．６    …（２）
上記条件（２）の下限値を下回ると、第２反射面Ｍ２に入射する光束径が増大し、第２反射面Ｍ２の近辺での部材配置が困難になる可能性が生じる。また、上限値を上回ると、第２反射面Ｍ２上に光束が過度に集光し、第２反射面Ｍ２面上のゴミの像が転写されてしまう等の問題が生じる可能性が出てくる。
【００３７】
また、一般に、優れた像性能を確保するために、物体側テレセントリック度を低減する必要がある。この場合、物体面から第１反射面Ｍ１へと入射する光束は、開口絞りのすぐ横を通る構成となる。また、一般に、ミラーには高い精度が必要とされ、保持部材等、多くの付属部材のスペースが必要であるが、その一方で、開口絞りには高い精度は要求されず、付属部材の配置スペースも小さくてもよい。開口絞りと第２反射面Ｍ２とを一致させた場合には、第２反射面Ｍ２の近傍を光束が通るため、部材配置のための空間が確保できない問題が生じる。
【００３８】
これに対し、本発明の実施例では、開口絞りＡＳを第２反射面Ｍ２から離れた場所、具体的には、第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間の光路上に配置することで、第２反射面Ｍ２付近での部材配置のための空間を確保することができる。
【００３９】
さらに、上述した構成を採用する場合に、第２反射面Ｍ２の凸面に対する光線の入射角度が増大する傾向があり、これにより負の非点収差が発生する可能性がある。このため、該非点収差を補正するために、第３反射面Ｍ３を凹面形状とし、正の非点収差を発生させることで負の非点収差を打ち消す必要がある。また、第３反射面Ｍ３を凹面形状とすると、第４反射面Ｍ４上での光束の広がりを抑えることができ、光束の最大有効径の低減や部材配置空間の確保が容易となる。
【００４０】
このため、下記の条件（３）を満足するとなおよい。ここで、投影光学系の光軸上での全長をＴＴとし、第３反射面Ｍ３の焦点距離の絶対値をｆ３とする。
【００４１】
０．２＜ｆ３／ＴＴ＜０．７    …（３）
上記条件（３）の範囲を外れると、第２反射面Ｍ２で発生する非点収差を補正できずに高ＮＡを実現できない可能性が生じる。特に、下限値を下回ると、第４反射面Ｍ４上に過度に光束が集光し、ゴミの像が転写されてしまう問題が生じる可能性が出てくる。また、上限値を上回ると、第４反射面Ｍ４上での光束が過度に広がり、光束の最大有効径の増大や部材配置の空間確保が困難となるという問題が生じる可能性が出てくる。
【００４２】
ここで、開口絞りＡＳが、第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間の光路上に配置されている場合においては以下の条件を満足するとよりよい。すなわち、第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間の光路長をＬｓｔとするとき、開口絞りＡＳが第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれから、Ｌｓｔ／１０以上離れているとよりよい。特に、開口絞りＡＳが第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれから、Ｌｓｔ／５以上離れているとさらに好ましい。
【００４３】
このような構成を採用することで、第２反射面Ｍ２と、物体面ＭＳから第１反射面Ｍ１へと入射する光束との間により十分な部材配置のためのスペースを確保できる。さらに、開口絞りＡＳを、光路に沿った距離において、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８のうち第２反射面Ｍ２に最も近くなるように配置すると、なおよい。
【００４４】
そして、前述したように、第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像ＩＭを形成することにより、光学有効部サイズの大きな第８反射面Ｍ８付近での光束径を細く絞ることが可能となる。このため、部材配置のための空間をより容易に確保することができる。
【００４５】
ここで、第１〜第８反射面Ｍ１〜Ｍ８は、それぞれの曲率中心が光軸ＡＸ上に並ぶ８つの反射面を含む。ここで言う曲率中心とは、反射面が球面の場合はその球面の曲率中心を意味するが、反射面が非球面である場合は、その非球面の非球面成分を除去して求められる球面の曲率中心を意味する。換言すると、反射面の回転中心の軸近傍の曲率に基づいた曲率中心を意味する。なお、回転中心の軸とは、反射面が球面の場合はこの球面の中心を通るすべての直線が回転中心の軸となり、その軸のいずれを意味してもよい。また、反射面が非球面の場合は、反射面を含む回転対称な非球面の回転中心の軸を意味する。さらに、ここに言う球面、非球面は完全な球面や非球面である場合だけでなく、球面や非球面とみなせる程度にわずかにそれらから外れている場合も含む。
【００４６】
上記のように８つの反射面が基本的に１本の光軸ＡＸの回りに軸対称な共軸光学系となっていることで、光軸を中心とした狭いリング状の領域でのみ収差を補正すればよいというメリットがある。ただし、収差補正上又は収差調整上、この反射型縮小投影光学系を構成する８枚の反射面が完全な共軸系になるように配置される必要はなく、若干の偏芯を設けて収差や配置上の自由度を向上させる手法を採ってもよい。
【００４７】
また、物体面ＭＳから第１反射面Ｍ１に入射する光線は非テレセントリックであって、かつ像側の射出光線はテレセントリックであるとよい。これは、図外に設けられる照明光学系によって物体面ＭＳに配置されたレチクルを照明し、その像を像面（Ｗ）に配置されたウェハ上に結像するため、物体側はある入射角を持っていることが必須となるためである。一方、像側については、像面（Ｗ）に配置されるウェハが光軸方向に移動して場合でも倍率の変化が少なくなるように、テレセントリックにすることが望ましいためである。
【００４８】
また、ＮＡを大きくし、バックフォーカスを保って結像させるためには、第７反射面Ｍ７を凸面とし、第８反射面Ｍ８を凹面とするのが好ましい。
【００４９】
また、第４反射面Ｍ４については、光学有効部サイズの大きな第８反射面Ｍ８を避けて第５反射面Ｍ５以降へと光束を導くと共に、光学有効部サイズを縮小するために第５反射面Ｍ５の配置位置を光軸に近づける必要がある。そのため、第４反射面Ｍ４は、凹面形状とするのがよい。
【００５０】
さらに、第５反射面Ｍ５は、光軸近傍に配置される第７及び第８反射面Ｍ７，Ｍ８へと光束を導くために、凹面形状とするのがよい。
【００５１】
また、上記８つの反射面の曲率半径をｒ１〜ｒ８とした場合、下記の式（４），（５）で示したようなペッツバール項の和がゼロかほぼゼロになることが必要である。
【００５２】
【数１】
2008258461.tif 000003
【００５３】
【数２】
2008258461.tif 000004
【００５４】
また、実施例の反射型縮小投影光学系は、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８で構成されているが、少なくとも１枚以上が非球面であればよい。非球面の形状は、下記の式（６）に示した一般的な式で表される。ただし、収差補正の観点から考えると、できるだけ非球面の数が多い方がよく、８枚の反射面Ｍ１〜Ｍ８のすべてが非球面であれば、より好ましい。
【００５５】
【数３】
2008258461.tif 000005
【００５６】
式（６）において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さである。ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，…はそれぞれ、４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次，１８次，２０次，…の非球面係数である。
【００５７】
本実施例の投影光学系で用いる光は、波長が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＥＵＶ光である。さらに好ましくは、波長１３ｎｍ以上１４ｎｍ以下のＥＵＶ光であるとよい。
【００５８】
また、８枚の反射面Ｍ１〜Ｍ８のうち少なくとも１枚の反射面には、ＥＵＶ光を反射させる多層膜が形成されている。これによって、光を強め合う作用を利用する。２０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するために可能な多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、モリブデン（Ｍｏ）とベリリウム（Ｂｅ）を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などがある。ただし、本発明の実施例における多層膜は、これらの材料に限られず、使用波長に対して上記と同様の効果を持つ材料を適宜選択すればよい。
【００５９】
さらに、多層膜の特性から、光線入射角度が大きい場合は、反射率が低下して正常な像を形成できない問題が生じる。逆に、光線入射角度が小さすぎる場合には、光束が反射面によってけられて、物体面から像面へと光束を導くことが困難になる。このため、各反射面の光線入射点での面法線に対する光線入射角度の最大値θ[度]は、次の条件（７）を満たすとよい。すなわち、θは４５度以下であるとよい。
【００６０】
θ≦４５度      …（７）
さらに、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８は、物体面から像面の間に配置されることが好ましい。つまり、８つの反射面が、物体面もしくはこの物体面を含む物体側平面と像面もしくは像面を含む像側平面との間に配置されることが好ましい。
【００６１】
また、反射型投影光学系の光学パワーを有する光学素子がすべて、物体面から像面の間に配置されていることがより好ましい。これにより、レチクルステージ及びウェハステージ等の部材配置が容易になるというメリットが生じる。
【００６２】
また、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８の面頂点が、光軸ＡＸに沿って物体面側から像面側に向かって、Ｍ４，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ１，Ｍ８，Ｍ６，Ｍ５，Ｍ７の順に配置されるとよい。これにより、より部材配置の容易な構成を実現することができる。
【００６３】
なお、前述した条件（１）以降の諸条件（条件（１）を含む）は、第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像を形成することを除いて、満足することがより好ましい条件であって、必ず満足しなければならない条件ではない。
【００６４】
また、ここまでの説明及び後述する実施例１〜３では、８つの反射面を有する投影光学系について述べるが、本発明は、８面以上の反射面を有する投影光学系として実施することができる。
【００６５】
以上のような本発明の実施例としての反射型縮小投影光学系は、以下のような露光装置に搭載される。露光装置は、光源からの光を用いて物体面上のパターンを照明する照明光学系と、物体面上のパターンを像面上に縮小投影する上記投影光学系とを有する。露光装置は、物体面上に反射型マスクを配置したり、物体面をＥＵＶ光で照明した状態でマスクステージ及びウエハステージを同期して走査したりする走査型露光装置としても構成することができる。
【実施例１】
【００６６】
次に、図１に示した本発明の実施例１である反射型縮小投影光学系についてより詳しく説明する。
【００６７】
本実施例の反射型縮小投影光学系は、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８を有する。すなわち、物体面ＭＳ側から光が通過する順番に、第１反射面Ｍ１（凹面）と、開口絞りＡＳと、第２反射面Ｍ２（凸面）と、第３反射面Ｍ３（凹面）と、第４反射面Ｍ４（凹面）と、第５反射面Ｍ５（凹面）とを有する。さらに、第６反射面Ｍ６（凸面）と、第７の反射面Ｍ７（凸面）と、第８反射面Ｍ８（凹面）とを有する。
【００６８】
第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像ＩＭを形成し、この中間像ＩＭを残りの反射面で像面（Ｗ）上に再結像させる。
【００６９】
実際には、ＭＳは物体面位置に配置された反射型マスクを、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示す。照明光学系によって照明された反射型マスクを、本実施例の反射型縮小投影光学系によって像面位置に配置されたウェハ上に縮小投影する。
【００７０】
表１に、実施例１に対応した数値例１を示している。数値例１において、光軸上における物体面と像面との距離を全長と称し、この全長は、約１０８９．８４ｍｍである。
【００７１】
また、像側の開口数であるＮＡは０．３５であり、倍率は１／４倍、物体高は１２２．５〜１３０．５ｍｍ（像側で幅２ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは、２０．５ｍλ、スタティックディストーションは、レンジで１．７ｎｍである。
【００７２】
前述したように、本実施例の投影光学系では、第１反射面Ｍ１の凹面で物体面からの太い光束を絞って第２反射面Ｍ２へ入射させ、さらに第２反射面Ｍ２の凸面によって細く絞られた光束をほぼ平行光束として第３及び第４反射面Ｍ３，Ｍ４へと導く。このため、各反射面の光学有効部のサイズを低減でき、部材配置のための十分なスペースを確保することができる。
【００７３】
また、式（１）において、Ｌａ＝５１０．７ｍｍ、Ｌｂ＝２３５．８ｍｍ、ｆ２＝１９５．９ｍｍである。このため、｛Ｌａ−（Ｌｂ＋ｆ２）｝／Ｌａ＝０．１５であり、第２反射面Ｍ２からはほぼ平行な光束が射出されている。さらに、式（２）の数値Ｌｂ／Ｌａ＝０．４６であり、第２反射面Ｍ２上での光束広がりは適度に絞られている。
【００７４】
さらに、開口絞りＡＳを第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間に配置しているため、物体側テレセントリック度が約１００ｍｒａｄと小さいながらも、物体面から第１反射面Ｍ１へと入射する光束が第２反射面Ｍ２によってけられることを防いでいる。これにより、第２反射面Ｍ２付近に、部材配置のためのスペースを確保することができる。
【００７５】
また、式（３）において、ｆ３／ＴＴ＝０．６０である。これにより、第３反射面Ｍ３に適度な正のパワーを持たせることで、第２反射面Ｍ２の凸面で発生する非点収差を良好に補正することができる。
【００７６】
ここで、本実施例では、開口絞りＡＳは、第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２いずれのからもＬｓｔ／１０以上、さらにはＬｓｔ／５以上離れて配置されている。これにより、第２反射面Ｍ２の近傍の部材配置スペースをより多く確保することができる。
【００７７】
また、第３反射面Ｍ３を凹面として、第２反射面Ｍ２からの入射光束をさらに絞ることで、第４反射面Ｍ４の光線入射領域、つまりは光学有効部のサイズを縮小し、加工や計測を容易にすることができる。また、これとともに、部材配置のためのスペースをより多く確保することができる。
【００７８】
また、光学有効部のサイズを抑えるために、第５反射面Ｍ５をできるだけ光軸ＡＸに近い位置に配置している。
【００７９】
第４反射面Ｍ４は、有効径の大きな第８反射面Ｍ８を避けて第５反射面Ｍ５へと光束を導くために、凹面形状としている。また、第４反射面Ｍ４からの入射光束を光軸近傍へ配置された第７及び第８反射面Ｍ７，Ｍ８へと導くために、第５反射面Ｍ５は凹面形状とし、第６反射面Ｍ６は凸面形状としている。
【００８０】
また、中間像ＩＭを、第４及び第５反射面Ｍ４，Ｍ５間の光路上に形成することで、有効径の大きな第８反射面Ｍ８でのけられを回避し、より多くの部材配置のためのスペースを確保することができる。
【００８１】
さらに、本実施例の各反射面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が形成されている。この多層膜の特性に対して所要の反射率を確保するために、本実施例では、式（７）のθを、０．３５という高ＮＡながらも約３０度に抑えている。
【００８２】
【表１】
2008258461.tif 000006
【実施例２】
【００８３】
次に、図２に示した本発明の実施例１である反射型縮小投影光学系についてより詳しく説明する。
【００８４】
本実施例の反射型縮小投影光学系は、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８を有する。すなわち、物体面ＭＳ側から光が通過する順番に、第１反射面Ｍ１（凹面）と、開口絞りＡＳと、第２反射面Ｍ２（凸面）と、第３反射面Ｍ３（凹面）と、第４反射面Ｍ４（凹面）と、第５反射面Ｍ５（凹面）とを有する。さらに、第６反射面Ｍ６（凸面）と、第７の反射面Ｍ７（凸面）と、第８反射面Ｍ８（凹面）とを有する。
【００８５】
第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像ＩＭを形成し、この中間像ＩＭを残りの反射面で像面（Ｗ）上に再結像させる。
【００８６】
実際には、ＭＳは物体面位置に配置された反射型マスクを、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示す。照明光学系によって照明された反射型マスクを、本実施例の反射型縮小投影光学系によって像面位置に配置されたウェハ上に縮小投影する。
【００８７】
表２に、実施例２に対応した数値例２を示している。数値例２において、光軸上における物体面と像面との距離を全長と称し、この全長は、約１０７９．６ｍｍである。
【００８８】
また、像側の開口数であるＮＡは０．４であり、倍率は１／４倍、物体高は１２２．５〜１３０．５ｍｍ（像側で幅２ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは、３８．９ｍλ、スタティックディストーションは、レンジで５．７ｎｍである。
【００８９】
前述したように、本実施例の投影光学系では、第１反射面Ｍ１の凹面で物体面からの太い光束を絞って第２反射面Ｍ２へ入射させ、さらに第２反射面Ｍ２の凸面によって細く絞られた光束をほぼ平行光束として第３及び第４反射面Ｍ３，Ｍ４へと導く。このため、各反射面の光学有効部のサイズを低減でき、部材配置のための十分なスペースを確保することができる。
【００９０】
また、式（１）において、Ｌａ＝４８６．１ｍｍ、Ｌｂ＝２１３．３ｍｍ、ｆ２＝１３８．６ｍｍである。このため、｛Ｌａ−（Ｌｂ＋ｆ２）｝／Ｌａ＝０．２８であり、第２反射面Ｍ２からはほぼ平行な光束が射出されている。さらに、式（２）の数値Ｌｂ／Ｌａ＝０．４４であり、第２反射面Ｍ２上での光束広がりは適度に絞られている。
【００９１】
さらに、開口絞りＡＳを第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間に配置しているため、物体側テレセントリック度が約１００ｍｒａｄと小さいながらも、物体面から第１反射面Ｍ１へと入射する光束が第２反射面Ｍ２によってけられることを防いでいる。これにより、第２反射面Ｍ２付近に、部材配置のためのスペースを確保することができる。
【００９２】
また、式（３）において、ｆ３／ＴＴ＝０．３０である。これにより、第３反射面Ｍ３に適度な正のパワーを持たせることで、第２反射面Ｍ２の凸面で発生する非点収差を良好に補正することができる。
【００９３】
ここで、本実施例では、開口絞りＡＳは、第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２いずれのからもＬｓｔ／１０以上、さらにはＬｓｔ／５以上離れて配置されている。これにより、第２反射面Ｍ２の近傍の部材配置スペースをより多く確保することができる。
【００９４】
また、第３反射面Ｍ３を凹面として、第２反射面Ｍ２からの入射光束をさらに絞ることで、第４反射面Ｍ４の光線入射領域、つまりは光学有効部のサイズを縮小し、加工や計測を容易にすることができる。また、これとともに、部材配置のためのスペースをより多く確保することができる。
【００９５】
また、光学有効部のサイズを抑えるために、第５反射面Ｍ５をできるだけ光軸ＡＸに近い位置に配置している。
【００９６】
第４反射面Ｍ４は、有効径の大きな第８反射面Ｍ８を避けて第５反射面Ｍ５へと光束を導くために、凹面形状としている。また、第４反射面Ｍ４からの入射光束を光軸近傍へ配置された第７及び第８反射面Ｍ７，Ｍ８へと導くために、第５反射面Ｍ５は凹面形状とし、第６反射面Ｍ６は凸面形状としている。
【００９７】
また、中間像ＩＭを、第４及び第５反射面Ｍ４，Ｍ５間の光路上に形成することで、有効径の大きな第８反射面Ｍ８でのけられを回避し、より多くの部材配置のためのスペースを確保することができる。
【００９８】
さらに、本実施例の各反射面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が形成されている。この多層膜の特性に対して所要の反射率を確保するために、本実施例では、式（７）のθを、０．４という高ＮＡながらも約３５度に抑えている。
【００９９】
【表２】
2008258461.tif 000007
【実施例３】
【０１００】
次に、図３に示した本発明の実施例３である反射型縮小投影光学系についてより詳しく説明する。
【０１０１】
本実施例の反射型縮小投影光学系は、８つの反射面Ｍ１〜Ｍ８を有する。すなわち、物体面ＭＳ側から光が通過する順番に、第１反射面Ｍ１（凹面）と、開口絞りＡＳと、第２反射面Ｍ２（凸面）と、第３反射面Ｍ３（凹面）と、第４反射面Ｍ４（凹面）と、第５反射面Ｍ５（凹面）とを有する。さらに、第６反射面Ｍ６（凸面）と、第７の反射面Ｍ７（凸面）と、第８反射面Ｍ８（凹面）とを有する。
【０１０２】
第４反射面Ｍ４と第５反射面Ｍ５との間の光路上に中間像ＩＭを形成し、この中間像ＩＭを残りの反射面で像面（Ｗ）上に再結像させる。
【０１０３】
実際には、ＭＳは物体面位置に配置された反射型マスクを、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示す。照明光学系によって照明された反射型マスクを、本実施例の反射型縮小投影光学系によって像面位置に配置されたウェハ上に縮小投影する。
【０１０４】
表３に、実施例３に対応した数値例３を示している。数値例３において、光軸上における物体面と像面との距離を全長と称し、この全長は、約１０９６．０ｍｍである。
【０１０５】
また、像側の開口数であるＮＡは０．３２であり、倍率は１／４倍、物体高は１１９．５〜１３３．５ｍｍ（像側で幅３．５ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは、１３．７ｍλ、スタティックディストーションは、レンジで１．０ｎｍである。
【０１０６】
前述したように、本実施例の投影光学系では、第１反射面Ｍ１の凹面で物体面からの太い光束を絞って第２反射面Ｍ２へ入射させ、さらに第２反射面Ｍ２の凸面によって細く絞られた光束をほぼ平行光束として第３及び第４反射面Ｍ３，Ｍ４へと導く。このため、各反射面の光学有効部のサイズを低減でき、部材配置のための十分なスペースを確保することができる。
【０１０７】
また、式（１）において、Ｌａ＝４２５．３ｍｍ、Ｌｂ＝２３１．７ｍｍ、ｆ２＝１８９．０ｍｍである。このため、｛Ｌａ−（Ｌｂ＋ｆ２）｝／Ｌａ＝０．０１であり、第２反射面Ｍ２からはほぼ平行な光束が射出されている。さらに、式（２）の数値Ｌｂ／Ｌａ＝０．５４であり、第２反射面Ｍ２上での光束広がりは適度に絞られている。
【０１０８】
さらに、開口絞りＡＳを第１反射面Ｍ１と第２反射面Ｍ２との間に配置しているため、物体側テレセントリック度が約１００ｍｒａｄと小さいながらも、物体面から第１反射面Ｍ１へと入射する光束が第２反射面Ｍ２によってけられることを防いでいる。これにより、第２反射面Ｍ２付近に、部材配置のためのスペースを確保することができる。
【０１０９】
また、式（３）において、ｆ３／ＴＴ＝０．５３である。これにより、第３反射面Ｍ３に適度な正のパワーを持たせることで、第２反射面Ｍ２の凸面で発生する非点収差を良好に補正することができる。
【０１１０】
ここで、本実施例では、開口絞りＡＳは、第１及び第２反射面Ｍ１，Ｍ２いずれのからもＬｓｔ／１０以上、さらにはＬｓｔ／５以上離れて配置されている。これにより、第２反射面Ｍ２の近傍の部材配置スペースをより多く確保することができる。
【０１１１】
また、第３反射面Ｍ３を凹面として、第２反射面Ｍ２からの入射光束をさらに絞ることで、第４反射面Ｍ４の光線入射領域、つまりは光学有効部のサイズを縮小し、加工や計測を容易にすることができる。また、これとともに、部材配置のためのスペースをより多く確保することができる。
【０１１２】
また、光学有効部のサイズを抑えるために、第５反射面Ｍ５をできるだけ光軸ＡＸに近い位置に配置している。
【０１１３】
第４反射面Ｍ４は、有効径の大きな第８反射面Ｍ８を避けて第５反射面Ｍ５へと光束を導くために、凹面形状としている。また、第４反射面Ｍ４からの入射光束を光軸近傍へ配置された第７及び第８反射面Ｍ７，Ｍ８へと導くために、第５反射面Ｍ５は凹面形状とし、第６反射面Ｍ６は凸面形状としている。
【０１１４】
また、中間像ＩＭを、第４及び第５反射面Ｍ４，Ｍ５間の光路上に形成することで、有効径の大きな第８反射面Ｍ８でのけられを回避し、より多くの部材配置のためのスペースを確保することができる。
【０１１５】
さらに、本実施例の各反射面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が形成されている。この多層膜の特性に対して所要の反射率を確保するために、本実施例では、式（７）のθを、０．３２という高ＮＡながらも約２９度に抑えている。
【０１１６】
【表３】
2008258461.tif 000008
【実施例４】
【０１１７】
次に、図４を用いて上記の実施例１〜３で示した投影光学系を適用した投影露光装置２００の例について説明する。
【０１１８】
本実施例の露光装置２００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンを被処理体２４０に露光する。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【０１１９】
図４を参照するに、露光装置２００は、光源からの光でマスク２２０を照明する照明装置２１０と、マスク２２０を載置するマスクステージ２２５と、マスク２２０からの光を被処理体２４０に導く投影光学系２３０とを有する。また、被処理体２４０を載置するウェハステージ２４５と、アライメント検出機構２５０と、フォーカス位置検出機構２６０とを有する。ここで、図４では、マスクで反射した後、被処理体（ウエハ）に至るまでの反射型縮小投影光学系の反射面（ミラー）の枚数は４枚であるが、これは図を簡略化するためである。実際の反射面の枚数は、実施例１〜３に記載されている通り８枚又はそれ以上である。
【０１２０】
また、図４に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。
【０１２１】
照明装置２１０は、投影光学系２３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク２２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【０１２２】
ＥＵＶ光源２１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【０１２３】
照明光学系２１４は、集光ミラー２１４ａ、オプティカルインテグレーター２１４ｂから構成される。集光ミラー２１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター２１４ｂは、マスク２２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系２１４は、マスク２２０と共役な位置に、マスク２２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ２１４ｃが設けられている。かかる照明光学系２１４を構成する光学部材である集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却する冷却装置を設けてもよい。集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却することにより熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【０１２４】
マスク２２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ２２５に支持及び駆動されている。マスク２２０から発せられた回折光は、本実施例１乃至３に記載した投影光学系２３０で反射されて被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク２２０と被処理体２４０を走査することによりマスク２２０のパターンを被処理体２４０上に縮小投影する。
【０１２５】
マスクステージ２２５は、マスク２２０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２２５は、いかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ２２５を駆動することでマスク２２０を移動することができる。露光装置２００は、マスク２２０と被処理体２４０を同期した状態で走査する。
【０１２６】
投影光学系２３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）２３０ａを用いて、マスク２２０面上のパターンを像面である被処理体２４０上に縮小投影する。複数のミラー２３０ａの枚数は、前述したように８枚又はそれ以上である。できるだけ少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク２２０と被処理体２４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系２３０の開口数（ＮＡ）は、０．３乃至０．５程度である。かかる投影光学系２３０を構成する光学部材であるミラー２３０ａを冷却装置を用いて冷却するようにしてもよい。ミラー２３０ａを冷却することで熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【０１２７】
被処理体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。
【０１２８】
ウェハステージ２４５は、ウェハチャック２４５ａによって被処理体２４０を支持する。ウェハステージ２４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体２４０を移動する。マスク２２０と被処理体２４０は同期して走査される。また、マスクステージ２２５の位置とウェハステージ２４５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。
【０１２９】
アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係、及び被処理体２４０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係を計測する。そして、マスク２２０の投影像が被処理体２４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ２２５及びウェハステージ２４５の位置と角度を設定する。
【０１３０】
フォーカス位置検出機構２６０は、被処理体２４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ２４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体２４０面を投影光学系２３０による結像位置に保つ。
【０１３１】
露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はマスク２２０を照明し、マスク２２０面上のパターンを被処理体２４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク２２０の全面を露光する。
【０１３２】
ここで、露光装置においては、光学性能は投影光学系の光学部材の形状変化に対して敏感なので、冷却装置を投影光学系の光学部材（反射面）に用いることが多い。特に、光量の多いマスク側の光学部材に用いることが多い。ただし、照明光学系に用いても構わない。特に、最も光源に近い反射光学部材は、光学部材の中で最も多量の光が入射するので、必然的に吸収する熱量も大きくなり、その吸収した熱による光学部材の形状の変化量も大きくなる。それを防ぐために、上述したような冷却装置により、多量の光を吸収することによる温度上昇を防ぐことができ、光学部材の温度差を低減して形状変化を抑えることができる。
【０１３３】
次に、図５及び図６を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５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。本実施形態においては、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。
【０１３４】
図６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２００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。本実施形態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、露光装置２００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。
【０１３５】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の冷却装置は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーなどのＥＵＶ光以外の波長２００ｎｍ以下の紫外線用の光学部材に適用することもでき、マスクやウェハにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の実施例１である投影光学系の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２である投影光学系の構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例３である投影光学系の構成を示す断面図。
【図４】実施例１から３の投影光学系を用いた露光装置の例を示す構成図。
【図５】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。
【図６】図５に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３７】
Ｍ１  第１反射面
Ｍ２  第２反射面
Ｍ３  第３反射面
Ｍ４  第４反射面
Ｍ５  第５反射面
Ｍ６  第６反射面
Ｍ７  第７反射面
Ｍ８  第８反射面
ＭＳ  マスク（物体面）
Ｗ  ウェハ（像面）
ＡＸ  光軸
ＡＳ  開口絞り
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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