(57)【要約】【課題】  例えば１．７程度の大きな像側開口数および良好な結像性能を確保することのできる液浸型の投影光学系。【解決手段】  第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に形成する本発明の液浸型の投影光学系は、第１面側の面が気体に接触可能であって且つ第２面側の面が液体（Ｌｍ）に接触可能な光学素子（Ｌｂ）を備えている。光学素子の第２面側に接触可能な液体は、液浸対物光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有する。光学素子の第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、光学素子の第１面側の面の有効径をＥｂとし、光学素子を形成する光学材料の使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０の条件を満足する。【選択図】  図４
2008085328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系において、
前記第１面側の面が前記気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能な光学素子を備え、
前記光学素子の前記第２面側に接触可能な前記液体は、前記液浸対物光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の有効径をＥｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０
の条件を満足することを特徴とする液浸対物光学系。
【請求項２】
第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系において、
前記第１面側の面が前記気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能な光学素子を備え、
前記光学素子の前記第２面側に接触可能な前記液体は、前記液浸対物光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の外径をＳｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．３＜Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＜４．１５
の条件を満足することを特徴とする液浸対物光学系。
【請求項３】
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記第２面上の最大像高または前記第２面上の最大物体高をＹｉとするとき、
０．１２＜Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＜０．３
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の液浸対物光学系。
【請求項４】
前記液浸対物光学系は、光軸から間隔を隔てた領域に視野を有し、
前記第１面と光学的に共役な第１共役位置と前記第１面との間に配置された屈折型の第１結像光学系と、
前記第１共役位置と光学的に共役な第２共役位置と前記第１共役位置との間に配置されて、少なくとも１つの凹面反射鏡を含む第２結像光学系と、
前記第２共役位置と前記第２面との間に配置された屈折型の第３結像光学系とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液浸対物光学系。
【請求項５】
前記第１結像光学系から前記第２結像光学系へ至る光路、および前記第２結像光学系から前記第３結像光学系へ至る光路のうちの少なくとも一方の光路中には偏向鏡が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液浸対物光学系。
【請求項６】
前記液浸対物光学系は、前記第１面の縮小像を前記第２面に形成する投影光学系であって、
前記第１結像光学系の結像倍率をＭ１とし、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との合成結像倍率をＭ１２とするとき、
１．１＜｜Ｍ１｜＜１．７
１．１＜｜Ｍ１２｜＜１．７
の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載の液浸対物光学系。
【請求項７】
前記光学素子は、前記液浸対物光学系中の前記気体の前記使用光に対する屈折率を１とするとき前記使用光に対して２．０よりも大きい屈折率を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液浸対物光学系。
【請求項８】
前記光学素子は、結晶材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液浸対物光学系。
【請求項９】
前記第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記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するための請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液浸対物光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１１】
第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に用いられて前記第１面側の面が気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能である光学素子であって、
前記光学素子の前記第２面側の液体は、前記気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の有効径をＥｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０
の条件を満足することを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に用いられて前記第１面側の面が気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能である光学素子であって、
前記光学素子の前記第２面側の液体は、前記気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の外径をＳｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．３＜Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＜４．１５
の条件を満足することを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記液浸対物光学系の前記第２面上の最大像高または前記第２面上の最大物体高をＹｉとするとき、
０．１２＜Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＜０．３
の条件を満足することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記光学素子は、前記液浸対物光学系中の前記気体の前記使用光に対する屈折率を１とするとき前記使用光に対して２．０よりも大きい屈折率を有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記光学素子は、結晶材料から形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸対物光学系、露光装置、デバイス製造方法、および境界光学素子に関し、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】
投影光学系の解像力に対する要求を満足するには、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の液浸技術では、像側開口数をさらに増大させて高い解像力を得るために、感光性基板と投影光学系との間の光路を満たす浸液として水よりも高い屈折率を有する液体を用いる高屈折率リソグラフィーを提案している。次世代のリソグラフィーでは、３２ｎｍハーフピッチ以下を解像することが要求されるので、生産性を鑑みて液浸投影光学系（一般には液浸対物光学系）に要求される像側開口数は１．７程度となる。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば１．７程度の大きな像側開口数および良好な結像性能を確保することのできる液浸型の投影光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、大きな像側開口数および良好な結像性能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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系において、
前記第１面側の面が前記気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能な光学素子を備え、
前記光学素子の前記第２面側に接触可能な前記液体は、前記液浸対物光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の有効径をＥｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０
の条件を満足することを特徴とする液浸対物光学系を提供する。
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第２形態では、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系において、
前記第１面側の面が前記気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能な光学素子を備え、
前記光学素子の前記第２面側に接触可能な前記液体は、前記液浸対物光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の外径をＳｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．３＜Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＜４．１５
の条件を満足することを特徴とする液浸対物光学系を提供する。
【０００９】
本発明の第３形態では、前記第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記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するための第１形態または第２形態の液浸対物光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の第５形態では、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に用いられて前記第１面側の面が気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能である光学素子であって、
前記光学素子の前記第２面側の液体は、前記気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の有効径をＥｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０
の条件を満足することを特徴とする光学素子を提供する。
【００１２】
本発明の第６形態では、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に用いられて前記第１面側の面が気体に接触可能であって且つ前記第２面側の面が液体に接触可能である光学素子であって、
前記光学素子の前記第２面側の液体は、前記気体の使用光に対する屈折率を１とするとき、前記使用光に対して１．５よりも大きい屈折率を有し、
前記光学素子の前記第１面側の面の曲率半径をＲｂとし、前記光学素子の前記第１面側の面の外径をＳｂとし、前記光学素子を形成する光学材料の前記使用光に対する屈折率をＮｂとするとき、
３．３＜Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＜４．１５
の条件を満足することを特徴とする光学素子を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液浸対物光学系、例えば第１面の像を第２面上に形成する液浸型の投影光学系では、第２面との間の光路が１．５よりも大きい屈折率を有する液体で満たされ、第１面側の面が気体に接し且つ第２面側の面が液体に接触可能な光学素子が所要の条件式を満足する。その結果、光学系の大型化を回避し且つ像面内の収差を良好に補正しつつ、例えば１．７程度の大きな像側開口数を確保することができる。
【００１４】
すなわち、本発明では、例えば１．７程度の大きな像側開口数および良好な結像性能を確保することのできる液浸型の投影光学系を実現することができる。また、本発明の露光装置では、大きな像側開口数および良好な結像性能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ができ、ひいては良好なデバイスを高精度に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】
【００１５】
本発明の液浸対物光学系は、第１面と第２面とを光学的に共役にする光学系であって、使用時には、第２面との間の光路が使用光に対して１．５よりも大きい屈折率（光学系中の気体の使用光に対する屈折率を１とする）を有する液体で満たされている。以下、説明を簡単にするために、例えば露光装置に搭載されてマスクのパターン面（第１面）の縮小像を感光性基板（ウェハ）の被露光面（第２面）上に形成する液浸型の投影光学系について考える。
【００１６】
本発明の投影光学系は、像側（第２面側；ウェハ側）の面が液体（浸液）に接し且つ物体側（第１面側；マスク側）の面が気体に接する光学素子（境界光学素子、境界レンズ）を備え、この境界光学素子は次の条件式（１）および（２）の少なくとも一方を満足する。条件式（１）において、Ｒｂは境界光学素子の物体側（第１面側）の面の曲率半径であり、Ｅｂは境界光学素子の物体側（第１面側）の面の有効径（直径）であり、Ｎｂは境界光学素子を形成する光学材料の使用光（露光光）に対する屈折率である。
３．２＜Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＜４．０    （１）
【００１７】
また、条件式（２）において、Ｒｂは境界光学素子の物体側（第１面側）の面の曲率半径であり、Ｓｂは境界光学素子の物体側（第１面側）の面の外径（直径）であり、Ｎｂは境界光学素子を形成する光学材料の使用光（露光光）に対する屈折率である。
３．３＜Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＜４．１５    （２）
【００１８】
本発明の投影光学系において１．７程度の像側開口数に対応する光線をウェハまで伝播させるには、境界光学素子に大きな屈折力が要求される。液体の透過率が十分でない場合、像面上の有効結像領域（露光装置の静止露光領域に対応）の全体に亘って瞳強度分布（像面上の１点に達する光束が投影光学系の瞳面に形成する光強度分布）が均一になるように、境界光学素子の像側（ウェハ側）の面をほぼ平面状に形成することが好ましい。そこで、境界光学素子の物体側（マスク側）の面に、条件式（１）および（２）の少なくとも一方の条件式を満たすような屈折力が要求されることになる。
【００１９】
条件式（１）の下限値を下回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が大きくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が不足する。その結果、所望の像側開口数を達成しようとすると、光学系が製造不可能な程度まで径方向に大型化するとともに、軸方向にも大型化してしまう。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３．３５に設定することが好ましい。
【００２０】
条件式（１）の上限値を上回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が小さくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が過大になる。その結果、像面内の収差（コマ収差、ディストーションなど）の補正が困難になるだけでなく、境界光学素子の支持（保持）が困難になってしまう。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）の上限値を３．８５に設定することが好ましい。
【００２１】
また、条件式（２）の下限値を下回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が大きくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が不足する。その結果、所望の像側開口数を達成しようとすると、光学系が製造不可能な程度まで径方向に大型化するとともに、軸方向にも大型化してしまう。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３．４に設定することが好ましい。
【００２２】
条件式（２）の上限値を上回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が小さくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が過大になる。その結果、像面内の収差（コマ収差、ディストーションなど）の補正が困難になるだけでなく、境界光学素子の支持（保持）が困難になってしまう。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）の上限値を４．０に設定することが好ましい。
【００２３】
また、本発明の投影光学系では、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、Ｒｂは境界光学素子の物体側（第１面側）の面の曲率半径であり、Ｙｉは像面（第２面）上における最大像高である。ただし、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に対して本発明を適用する場合には、Ｙｉは第２面上の最大像高または第２面上の最大物体高である。なお、第１面の像を第２面に形成する液浸対物光学系では、Ｙｉは第２面上の最大像高とすることができ、第２面の像を第１面に形成する液浸対物光学系では、Ｙｉは第１面上の最大物体高とすることができる。
０．１２＜Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＜０．３    （３）
【００２４】
露光装置に搭載される投影光学系では、スループットの向上を図るために、大きな最大像高Ｙｉを確保することが求められる。しかしながら、光学系の大型化を回避し且つ像面内の収差を良好に補正するには、条件式（３）を満たすことが好ましい。具体的に、条件式（３）の下限値を下回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が大きくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が不足する。その結果、所望の像側開口数を達成しようとすると、光学系が製造不可能な程度まで径方向に大型化するとともに、軸方向にも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良好に発揮するには、条件式（３）の下限値を０．１３に設定することが好ましい。
【００２５】
条件式（３）の上限値を上回ると、境界光学素子の物体側の面の曲率半径の大きさ｜Ｒｂ｜が小さくなり過ぎて、境界光学素子の屈折力が過大になる。その結果、像面内の収差（コマ収差、ディストーションなど）の補正が困難になるだけでなく、境界光学素子の支持（保持）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（３）の上限値を０．２５に設定することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の投影光学系は、光軸から間隔を隔てた領域に視野を有する軸外視野型の光学系であって、３回結像型の反射屈折光学系であることが好ましい。具体的には、本発明の投影光学系は、第１面と光学的に共役な第１共役位置と第１面との間に配置された屈折型の第１結像光学系と、第１共役位置と光学的に共役な第２共役位置と第１共役位置との間に配置されて、少なくとも１つの凹面反射鏡を含む第２結像光学系と、第２共役位置と第２面との間に配置された屈折型の第３結像光学系とを備えていることが好ましい。
【００２７】
換言すれば、本発明の投影光学系は、物体面（第１面）に配置されたパターンの第１中間像を形成する第１結像光学系と、第１中間像からの光に基づいてパターンの第２中間像（第１中間像の像であってパターンの二次像）を形成する第２結像光学系と、第２中間像からの光に基づいて像面（第２面）上にパターンの最終像を形成する第３結像光学系とを備えていることが好ましい。
【００２８】
一般に、像側開口数の大きな投影光学系では、液浸系に限定されることなく乾燥系においても、ペッツバール条件を成立させて像の平坦性を得るという観点から反射屈折光学系の採用が望ましく、あらゆる微細パターンへの対応力の観点から軸外視野型の光学系の採用が望ましい。特に、軸外視野型で３回結像型の反射屈折光学系では、２つの中間像の形成位置の間に配置された凹面反射鏡への入射光線と凹面反射鏡からの射出光線との光線分離を容易に行うことができる。
【００２９】
また、本発明では、上述の軸外視野型で３回結像型の反射屈折光学系において、第１結像光学系から第２結像光学系へ至る光路、および第２結像光学系から第３結像光学系へ至る光路のうちの少なくとも一方の光路中に偏向鏡が配置されていることが好ましい。この偏向鏡の配置により、簡易な構成に基づいて、凹面反射鏡への入射光線と凹面反射鏡からの射出光線との光線分離をさらに容易に行うことができる。
【００３０】
また、本発明では、上述の軸外視野型で３回結像型の反射屈折光学系において、第２結像光学系は、凹面を互いに向かい合わせた２つの凹面反射面を含んでいても良い。この構成によっても、凹面反射面への入射光線と凹面反射面からの射出光線との光線分離を容易に行うことができる。これらの凹面反射面は互いに共軸に配置することができ、反射屈折光学系の１つの光軸とすることができる。
【００３１】
また、本発明では、上述の偏向鏡が配置された軸外視野型で３回結像型の反射屈折光学系において、次の条件式（４）および（５）を満足することが好ましい。条件式（４）および（５）において、Ｍ１は第１結像光学系の結像倍率であり、Ｍ１２は第１結像光学系と第２結像光学系との合成結像倍率である。
１．１＜｜Ｍ１｜＜１．７    （４）
１．１＜｜Ｍ１２｜＜１．７    （５）
【００３２】
条件式（４）および（５）の下限値を下回ると、偏向鏡への光線の入射角度範囲が大きくなり過ぎて、有効反射面の全体に亘って所望の反射率を維持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（４）および（５）の下限値を１．２に設定することが好ましい。
【００３３】
条件式（４）および（５）の上限値を上回ると、偏向鏡の所要反射面が大きくなり過ぎて、投影光学系中への配置が困難になり、所望の大きさの最大像高を実現することができなく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（４）および（５）の上限値を１．５に設定することが好ましい。
【００３４】
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。図１では、Ｘ軸およびＹ軸がウェハＷに対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平面に平行に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。
【００３５】
本実施形態の露光装置は、図１に示すように、たとえば露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系１を備えている。光源から射出された波長１９３ｎｍの紫外パルス光からなる露光光（露光ビーム）ＩＬは、照明光学系１を通過し、レチクル（マスク）Ｒを照明する。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。
【００３６】
レチクルＲを通過した光は、液浸型で反射屈折型の投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗ上の露光領域に所定の投影倍率でレチクルパターンを形成する。すなわち、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（実効露光領域；有効結像領域）にパターン像が形成される。
【００３７】
図２は、本実施形態においてウェハ上に形成される矩形状の静止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静止露光領域ＥＲが設定される。ここで、静止露光領域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。図示を省略したが、レチクルＲ上では、矩形状の静止露光領域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静止露光領域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が形成される。
【００３８】
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上においてＸＹ平面に平行に保持され、レチクルステージＲＳＴにはレチクルＲをＸ方向、Ｙ方向および回転方向に微動させる機構が組み込まれている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージＲＳＴ上に設けられた移動鏡１２ｒを用いるレチクルレーザ干渉計１３ｒによってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。ウェハＷは、ウェハホルダＷＨを介してＺステージ９上においてＸＹ平面に平行に固定されている。
【００３９】
また、Ｚステージ９は、投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行なＸＹ平面に沿って移動するＸＹステージ１０上に固定されており、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角を制御する。Ｚステージ９は、Ｚステージ９上に設けられた移動鏡１２ｗを用いるウェハレーザ干渉計１３ｗによってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。また、ＸＹステージ１０は、ベース１１上に載置されており、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向を制御する。
【００４０】
一方、本実施形態の露光装置に設けられた主制御系１４は、レチクルレーザ干渉計１３ｒにより計測された計測値に基づいてレチクルＲのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージＲＳＴを微動させることによりレチクルＲの位置調整を行う。また、主制御系１４は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウェハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角の調整を行う。
【００４１】
即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＺステージ９を駆動させることによりウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。更に、主制御系１４は、ウェハレーザ干渉計１３ｗにより計測された計測値に基づいてウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置調整を行う。
【００４２】
露光時には、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でレチクルステージＲＳＴおよびＸＹステージ１０を駆動させつつ、レチクルＲのパターン像をウェハＷ上の所定のショット領域内に投影露光する。その後、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷ上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。
【００４３】
このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、本実施形態では、ウェハステージ駆動系１５およびウェハレーザ干渉計１３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、矩形状の静止露光領域および静止照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ１０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上には静止露光領域の長辺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領域に対してレチクルパターンが走査露光される。
【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模式的に示す図である。本実施形態では、図３に示すように、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路が、露光光に対して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。境界レンズＬｂは、レチクルＲ側に凸面を向け且つウェハＷ側に平面を向けた正レンズである。本実施形態では、図１に示すように、給排水機構２１を用いて、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中において液体Ｌｍを循環させている。
【００４５】
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。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。
【００４６】
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。このように、浸液としての液体を微小流量で循環させることにより、防腐、防カビ等の効果により液体の変質を防ぐことができる。また、露光光の熱吸収による収差変動を防ぐことができる。なお、ここでは国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報および特開平１０−３０３１１４号公報を参照として援用する。
【００４７】
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。後述の表（１）〜表（３）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。
【００４８】
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6
＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋Ｃ16・ｙ16    （ａ）
【００４９】
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二次像）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】
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と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中において第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。第１中間像からの光は、第２結像光学系Ｇ２を介して、第２平面反射鏡Ｍ２と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中において第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。第２中間像からの光は、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。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、両凸レンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、レチクル側に非球面を向けたレンズＬ１４と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１７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Ｌ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、レチクル側に非球面を向けた正レンズＬ１１０と、両凸レンズＬ１１１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Ｌ１１２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光の入射側から順に、両凹レンズＬ２１と、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、入射側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとにより構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３は、レチクル側（すなわち光の入射側）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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３４と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３６と、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ３７と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３８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Ｌ３９と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１０と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１１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Ｌ３１２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、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１４（境界レンズＬｂ）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（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．８の屈折率を有する高屈折率液体Ｌｍ（図４では不図示）が満たされている。この高屈折率液体Ｌｍとして、例えば炭化水素系の媒質（液体）を用いることができる。境界レンズＬｂは、使用光の中心波長に対して２．１４３５の屈折率を有するルテチウム・アルミニウム・ガーネット（[Lutetium Aluminum Garnet]ＬｕＡＧ）結晶により形成されている。境界レンズＬｂ以外の光透過部材（平行平面板Ｐ１、レンズＬ１１〜Ｌ１１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１〜Ｌ３１３）は、使用光の中心波長に対して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）の主要諸元の欄において、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（絶対値）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（最大像高Ｙｉ）を、Ａは静止露光領域ＥＲの軸外し量を、ＬＸは静止露光領域ＥＲのＸ方向に沿った寸法（長辺の寸法）を、ＬＹは静止露光領域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、表（１）の光学部材諸元の欄において、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。面間隔ｄの符号は、凹面反射鏡ＣＭから第２平面反射鏡Ｍ２へ至る光路中では負とし、その他の光路中では正としている。
【００５７】
第１結像光学系Ｇ１では、レチクル側（光の入射側）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光の入射側に向かって凹面の曲率半径を負とし、光の入射側に向かって凸面の曲率半径を正としている。第３結像光学系Ｇ３では、レチクル側（光の入射側）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。なお、表（１）における表記は、以降の表（２）および表（３）においても同様である。
【００５８】
表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．７
Ｂ＝１２．５３ｍｍ
Ａ＝３ｍｍ
ＬＸ＝２２ｍｍ
ＬＹ＝３ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号      ｒ           ｄ           ｎ          光学部材
（レチクル面）   77.68699
1          ∞          8.00000     1.5603261      （Ｐ１）
2          ∞          5.99804
3       191.78217     27.80620     1.5603261      （Ｌ１１）
4       357.26950     25.69450
5       338.29471     44.22623     1.5603261      （Ｌ１２）
6      -447.13457      1.00000
7       205.69118     43.81913     1.5603261      （Ｌ１３）
8     -1019.97296      1.00000
9*      837.31056     12.50969     1.5603261      （Ｌ１４）
10      612.79058     22.84470
11       98.31575     38.50114     1.5603261      （Ｌ１５）
12      107.22865     52.97229
13     -315.21213     27.98666     1.5603261      （Ｌ１６）
14     -210.60474     33.31685
15      272.57977     22.77029     1.5603261      （Ｌ１７）
16      225.22872     59.75622
17*    -107.69711     17.60675     1.5603261      （Ｌ１８）
18     -409.70711     20.87309
19    -1032.54239     68.33466     1.5603261      （Ｌ１９）
20     -167.05382      2.90386
21*    2817.69513     37.22144     1.5603261      （Ｌ１１０）
22     -349.50628      1.00000
23      838.48801     33.36135     1.5603261      （Ｌ１１１）
24     -583.97502      1.71680
25      172.48233     47.23959     1.5603261      （Ｌ１１２）
26*     320.00000     81.00000
27         ∞        220.00000                    （Ｍ１）
28     -123.44114     15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
29     7598.76379     80.04526
30     -113.56680     18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
31     -223.60932     25.10674
32     -176.92683    -25.10674                    （ＣＭ）
33     -223.60932    -18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
34     -113.56680    -80.04526
35     7598.76379    -15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
36     -123.44114   -220.00000
37         ∞         81.00000                    （Ｍ２）
38     -430.00000     27.58948     1.5603261      （Ｌ３１）
39     -222.93419      1.00000
40     -713.30219     25.71244     1.5603261      （Ｌ３２）
41     -299.97724      1.00000
42      301.06922     52.22707     1.5603261      （Ｌ３３）
43    -1159.97536      1.00000
44      183.95565     70.00000     1.5603261      （Ｌ３４）
45*     312.52930     40.49953
46      607.96857     10.97062     1.5603261      （Ｌ３５）
47      113.09939     86.26125
48     -144.19322     10.00000     1.5603261      （Ｌ３６）
49*     192.84172     17.45407
50      554.07136     31.69718     1.5603261      （Ｌ３７）
51*   -1118.81853      8.67428
52*    1003.91527     69.19649     1.5603261      （Ｌ３８）
53     -281.95511      1.00000
54*   -1774.62289     55.24875     1.5603261      （Ｌ３９）
55     -277.22784      1.00000
56*    1834.52578     38.87499     1.5603261      （Ｌ３１０）
57     -547.30212      6.62312
58      250.00000     81.34467     1.5603261      （Ｌ３１１）
59*   12706.48030      0.00000
60         ∞          1.00000                    （ＡＳ）
61      166.15177     63.27262     1.5603261      （Ｌ３１２）
62*     350.56968      1.00000
63      122.54490     36.46234     1.5603261      （Ｌ３１３）
64*     282.95747      1.00000
65       76.52285     60.66639     2.1435         （Ｌ３１４：Ｌｂ）
66         ∞          3.00000     1.8            （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
９面
κ＝０
Ｃ4＝−７．６３７９０×１０-8   Ｃ6＝−１．６２８９１×１０-12
Ｃ8＝５．５５３６２×１０-17    Ｃ10＝−２．３９６８３×１０-21
Ｃ12＝−８．４７２６６×１０-25    Ｃ14＝９．０８９５７×１０-29
Ｃ16＝−３．００８０２×１０-33
１７面
κ＝０
Ｃ4＝６．００８４６×１０-8   Ｃ6＝２．６５１３９×１０-13
Ｃ8＝２．１７９１４×１０-17    Ｃ10＝６．５４６６６×１０-21
Ｃ12＝−２．３４８９６×１０-24    Ｃ14＝３．９６５６６×１０-28
Ｃ16＝−２．８５５４１×１０-32
２１面
κ＝０
Ｃ4＝−４．１５７３４×１０-9   Ｃ6＝−１．５４９７９×１０-14
Ｃ8＝−１．１７５９６×１０-18    Ｃ10＝１．１６０９３×１０-22
Ｃ12＝−３．７９６０３×１０-27    Ｃ14＝４．７９２６３×１０-32
Ｃ16＝０
２６面
κ＝０
Ｃ4＝２．５８０４１×１０-8   Ｃ6＝−１．９５１８４×１０-13
Ｃ8＝９．７７４６４×１０-18    Ｃ10＝−１．００５９１×１０-22
Ｃ12＝６．４１７００×１０-27    Ｃ14＝−１．７７９８５×１０-31
Ｃ16＝２．７３１５２×１０-36
４５面
κ＝０
Ｃ4＝１．３１５８９×１０-8   Ｃ6＝２．３０１７６×１０-14
Ｃ8＝３．６０９０８×１０-18    Ｃ10＝−５．３４７６５×１０-23
Ｃ12＝１．１７３７１×１０-26    Ｃ14＝５．８３３３２×１０-31
Ｃ16＝−４．２４５０４×１０-35
４９面
κ＝０
Ｃ4＝−６．５７５０８×１０-8   Ｃ6＝１．７０２１０×１０-15
Ｃ8＝１．１６７０５×１０-16    Ｃ10＝−１．３７８９１×１０-20
Ｃ12＝１．３６３９９×１０-25    Ｃ14＝４．４７２０４×１０-29
Ｃ16＝−２．０７９１６×１０-33
５１面
κ＝０
Ｃ4＝６．２３２９５×１０-8   Ｃ6＝１．５２０２０×１０-12
Ｃ8＝−８．４６５４９×１０-17    Ｃ10＝−３．０１７０６×１０-21
Ｃ12＝１．２７９１４×１０-25    Ｃ14＝１．１０８４０×１０-29
Ｃ16＝−５．４０４４１×１０-34
５２面
κ＝０
Ｃ4＝−８．７３０４４×１０-10   Ｃ6＝１．６７８２９×１０-12
Ｃ8＝−４．１６０２３×１０-17    Ｃ10＝−１．４５１６５×１０-21
Ｃ12＝６．５２８７３×１０-26    Ｃ14＝−１．０８４０６×１０-31
Ｃ16＝−１．５５９９９×１０-35
５４面
κ＝０
Ｃ4＝−９．０４３１４×１０-9   Ｃ6＝−４．８７９８１×１０-13
Ｃ8＝２．４５０５０×１０-18    Ｃ10＝３．２１３１４×１０-22
Ｃ12＝−３．０５３３１×１０-26    Ｃ14＝６．４０５７９×１０-31
Ｃ16＝８．７５２７２×１０-37
５６面
κ＝０
Ｃ4＝−３．９４１０５×１０-9   Ｃ6＝−１．２０８６６×１０-14
Ｃ8＝−６．３０１０８×１０-18    Ｃ10＝１．６８８２１×１０-23
Ｃ12＝７．０３９１２×１０-27    Ｃ14＝−３．９７１８２×１０-32
Ｃ16＝−３．８９５４２×１０-36
５９面
κ＝０
Ｃ4＝−１．５９７６０×１０-8   Ｃ6＝１．７７５４２×１０-13
Ｃ8＝１．１８２０７×１０-17    Ｃ10＝−１．８７７９９×１０-22
Ｃ12＝−４．７１０２８×１０-27    Ｃ14＝５．１８７９５×１０-32
Ｃ16＝１．０７２４２×１０-36
６２面
κ＝０
Ｃ4＝−６．３５５０９×１０-8   Ｃ6＝５．７９７３３×１０-12
Ｃ8＝−４．１７２３４×１０-16    Ｃ10＝６．７７２７５×１０-21
Ｃ12＝１．２４６４１×１０-24    Ｃ14＝−８．１３３８８×１０-29
Ｃ16＝１．６２６８６×１０-33
６４面
κ＝０
Ｃ4＝５．２２８２５×１０-8   Ｃ6＝４．１０３７５×１０-12
Ｃ8＝７．８０５０１×１０-16    Ｃ10＝−９．７１６０６×１０-21
Ｃ12＝−１．５２６００×１０-24    Ｃ14＝５．３７２９７×１０-28
Ｃ16＝１．３８６２３×１０-32
（条件対応値）
Ｎｂ＝２．１４３５
Ｅｂ＝１２１．９０ｍｍ
Ｓｂ＝１３２ｍｍ
｜Ｒｂ｜＝７６．５２２８５ｍｍ
Ｙｉ＝１２．５３ｍｍ
（１）Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＝３．４１５
（２）Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＝３．６９７
（３）Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＝０．１６４
（４）｜Ｍ１｜＝１．３４
（５）｜Ｍ１２｜＝１．３２
【００５９】
図５は、第１実施例の投影光学系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＝１．７）および比較的大きい矩形状の静止露光領域ＥＲ（２２ｍｍ×３ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦ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。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、ウェハ側に非球面を向けた正レンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２と、両凸レンズ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、レチクル側に凸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正メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズ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、レチクル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光の入射側から順に、両凹レンズＬ２１と、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、入射側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとにより構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３は、レチクル側（すなわち光の入射側）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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３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Ｌ３４と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３６と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたメニスカスレンズＬ３７と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３８と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたメニスカスレンズＬ３９と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１０と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１１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Ｌ３１２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、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１４（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。
【００６２】
第２実施例では、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路に、使用光であるＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．８５の屈折率を有する高屈折率液体Ｌｍ（図６では不図示）が満たされている。この高屈折率液体Ｌｍとして、例えば炭化水素系の媒質（液体）を用いることができる。境界レンズＬｂは、使用光の中心波長に対して２．１４３５の屈折率を有するルテチウム・アルミニウム・ガーネット結晶により形成されている。境界レンズＬｂ以外の光透過部材（平行平面板Ｐ１、レンズＬ１１〜Ｌ１１０，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１〜Ｌ３１３）は、使用光の中心波長に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英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＝１．６５
Ｂ＝１４．７７ｍｍ
Ａ＝４ｍｍ
ＬＸ＝２６ｍｍ
ＬＹ＝３ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号      ｒ           ｄ           ｎ          光学部材
（レチクル面）   95.79241
1          ∞          8.00000     1.5603261      （Ｐ１）
2          ∞          4.94193
3       290.55007     24.20361     1.5603261      （Ｌ１１）
4*    10000.00000      9.07389
5       371.78850     72.04392     1.5603261      （Ｌ１２）
6      -232.84509      2.31444
7      1044.13988     27.92358     1.5603261      （Ｌ１３）
8      -676.06981     25.95898
9       102.96385     43.22321     1.5603261      （Ｌ１４）
10      136.09207     53.76787
11      481.08238     34.00801     1.5603261      （Ｌ１５）
12      199.11455     18.61258
13     -392.25357     19.96633     1.5603261      （Ｌ１６）
14     -171.74967     42.30600
15*     -94.90547     54.84856     1.5603261      （Ｌ１７）
16     -244.24835     29.31466
17     -565.24415     65.97920     1.5603261      （Ｌ１８）
18     -174.35572      1.00000
19*     310.58794     60.37659     1.5603261      （Ｌ１９）
20     -557.17879      4.00000
21      213.99732     36.34032     1.5603261      （Ｌ１１０）
22*     581.36155     89.00000
23         ∞        217.11733                    （Ｍ１）
24     -143.19064     15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
25     1310.08704     92.14202
26     -113.63092     18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
27     -246.37907     24.14746
28     -178.32790    -24.14746                    （ＣＭ）
29     -246.37907    -18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
30     -113.63092    -92.14202
31     1310.08704    -15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
32     -143.19064   -217.11733
33         ∞         89.00000                    （Ｍ２）
34     -500.00000     31.55290     1.5603261      （Ｌ３１）
35     -231.66306      1.00000
36    -1196.32597     30.18971     1.5603261      （Ｌ３２）
37     -349.91221      1.00000
38      330.38995     62.32681     1.5603261      （Ｌ３３）
39    -1986.88620      1.00000
40      183.22446     70.00000     1.5603261      （Ｌ３４）
41*     240.29220     14.22675
42      247.15019     34.96799     1.5603261      （Ｌ３５）
43      113.96650     87.21052
44     -214.05604     37.83220     1.5603261      （Ｌ３６）
45*     161.84896     23.93163
46      456.55365     52.80809     1.5603261      （Ｌ３７）
47*     974.56388      8.67428
48*     512.42634     65.94644     1.5603261      （Ｌ３８）
49     -251.06433      3.80666
50      400.91135     36.47217     1.5603261      （Ｌ３９）
51*     340.57626     25.63765
52*     454.89697     62.59357     1.5603261      （Ｌ３１０）
53     -451.78211      1.00000
54      250.00000     83.00371     1.5603261      （Ｌ３１１）
55*   -1048.65772      0.00000
56         ∞          1.00000                    （ＡＳ）
57      162.32518     47.07232     1.5603261      （Ｌ３１２）
58*     307.13474      1.00000
59      114.68314     36.91436     1.5603261      （Ｌ３１３）
60*     236.60239      1.00000
61       81.37948     62.83630     2.1435         （Ｌ３１４：Ｌｂ）
62         ∞          3.00000     1.85           （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ4＝６．７１９２５×１０-8   Ｃ6＝２．８６８５６×１０-14
Ｃ8＝−８．８２７４４×１０-18    Ｃ10＝４．８９１６６×１０-22
Ｃ12＝−５．９７７５６×１０-26    Ｃ14＝１．３４２３８×１０-30
Ｃ16＝０
１５面
κ＝０
Ｃ4＝９．４５１８０×１０-8   Ｃ6＝２．４４９９８×１０-12
Ｃ8＝２．９２９９４×１０-16    Ｃ10＝１．１０４３１×１０-20
Ｃ12＝１．１３６５１×１０-24    Ｃ14＝１．０９９７６×１０-28
Ｃ16＝１．８６００４×１０-32
１９面
κ＝０
Ｃ4＝−８．２８９８９×１０-9   Ｃ6＝９．０３９１６×１０-14
Ｃ8＝−５．９３８５１×１０-18    Ｃ10＝１．１８４７２×１０-22
Ｃ12＝−１．３５４１４×１０-27    Ｃ14＝７．３３１９１×１０-33
Ｃ16＝０
２２面
κ＝０
Ｃ4＝１．９１８３８×１０-8   Ｃ6＝−１．５２８９６×１０-13
Ｃ8＝１．５９５９４×１０-18    Ｃ10＝−１．６０８９９×１０-22
Ｃ12＝８．０９０４８×１０-27    Ｃ14＝−２．５１０４０×１０-31
Ｃ16＝３．５９７８１×１０-36
４１面
κ＝０
Ｃ4＝１．２０４５８×１０-8   Ｃ6＝１．８１９２２×１０-13
Ｃ8＝６．７２７５８×１０-18    Ｃ10＝２．９８２５４×１０-23
Ｃ12＝１．８９４５４×１０-26    Ｃ14＝−８．６０１３７×１０-31
Ｃ16＝３．６８７１２×１０-35
４５面
κ＝０
Ｃ4＝−６．２８４２４×１０-8   Ｃ6＝−５．０１３６６×１０-14
Ｃ8＝−２．４６２１１×１０-17    Ｃ10＝−２．０３４８６×１０-21
Ｃ12＝−２．８９１９２×１０-27    Ｃ14＝−２．０９３４８×１０-30
Ｃ16＝−１．３７１９３×１０-35
４７面
κ＝０
Ｃ4＝２．８８４７５×１０-8   Ｃ6＝−２．９３７１２×１０-14
Ｃ8＝−１．７０２６６×１０-17    Ｃ10＝−９．０７４０３×１０-22
Ｃ12＝１．０８６２４×１０-25    Ｃ14＝−８．８４１０２×１０-31
Ｃ16＝−２．６１０００×１０-35
４８面
κ＝０
Ｃ4＝−１．４９１７１×１０-8   Ｃ6＝−３．６３４７０×１０-14
Ｃ8＝５．３１３２８×１０-18    Ｃ10＝−８．８６００９×１０-22
Ｃ12＝６．６３９５８×１０-26    Ｃ14＝−２．１１７６７×１０-30
Ｃ16＝４．９９１６４×１０-35
５１面
κ＝０
Ｃ4＝−２．９０２８３×１０-10   Ｃ6＝−８．３７５９７×１０-14
Ｃ8＝１．３９７１２×１０-19    Ｃ10＝１．３９８８０×１０-23
Ｃ12＝３．４０８８８×１０-27    Ｃ14＝−３．７８６３４×１０-32
Ｃ16＝０
５２面
κ＝０
Ｃ4＝−１．１７８０５×１０-8   Ｃ6＝−４．１８４０９×１０-14
Ｃ8＝−３．１１９１１×１０-18    Ｃ10＝１．６４７３９×１０-22
Ｃ12＝４．４９０９０×１０-27    Ｃ14＝−１．６１５９９×１０-31
Ｃ16＝２．１１５５５×１０-36
５５面
κ＝０
Ｃ4＝−１．０８７３７×１０-8   Ｃ6＝２．６８９１８×１０-13
Ｃ8＝５．１４８２４×１０-18    Ｃ10＝−３．６８０８７×１０-22
Ｃ12＝８．０７４３２×１０-27    Ｃ14＝−７．８１５２３×１０-32
Ｃ16＝２．３３８２８×１０-37
５８面
κ＝０
Ｃ4＝−３．６２４０１×１０-8   Ｃ6＝３．４６３２７×１０-12
Ｃ8＝−３．４０８３１×１０-16    Ｃ10＝１．７０９９６×１０-20
Ｃ12＝１．９１１６５×１０-25    Ｃ14＝−４．４４７８５×１０-29
Ｃ16＝１．２６０６８×１０-33
６０面
κ＝０
Ｃ4＝３．４２４９５×１０-8   Ｃ6＝７．８７９５９×１０-12
Ｃ8＝２．２５６８３×１０-16    Ｃ10＝−３．９２１５０×１０-20
Ｃ12＝２．３７８２７×１０-24    Ｃ14＝２．９６２２７×１０-28
Ｃ16＝−３．６１２３２×１０-32
（条件対応値）
Ｎｂ＝２．１４３５
Ｅｂ＝１２３．９１ｍｍ
Ｓｂ＝１２６ｍｍ
｜Ｒｂ｜＝８１．３７９４８ｍｍ
Ｙｉ＝１４．７７ｍｍ
（１）Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＝３．２６４
（２）Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＝３．３１９
（３）Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＝０．１８１
（４）｜Ｍ１｜＝１．４２
（５）｜Ｍ１２｜＝１．４３
【００６４】
図７は、第２実施例の投影光学系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＝１．６５）および比較的大きい矩形状の静止露光領域ＥＲ（２６ｍｍ×３ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦ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】
［第３実施例］
図８は、本実施形態の第３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。第３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、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたレンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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、レチクル側に凸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正メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズ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、レチクル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。
【００６６】
また、第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往路に沿って光の入射側から順に、両凹レンズＬ２１と、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、入射側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとにより構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３は、レチクル側（すなわち光の入射側）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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたメニスカスレンズＬ３４と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ３６と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたメニスカスレンズＬ３７と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３８と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けたメニスカスレンズＬ３９と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１０と、ウェハ側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ３１１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Ｌ３１２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、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ３１４（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。
【００６７】
第３実施例では、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路に、使用光であるＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．９０の屈折率を有する高屈折率液体Ｌｍ（図８では不図示）が満たされている。この高屈折率液体Ｌｍとして、例えば炭化水素系の媒質（液体）を用いることができる。境界レンズＬｂは、使用光の中心波長に対して２．１４３５の屈折率を有するルテチウム・アルミニウム・ガーネット結晶により形成されている。境界レンズＬｂ以外の光透過部材（平行平面板Ｐ１、レンズＬ１１〜Ｌ１１０，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１〜Ｌ３１３）は、使用光の中心波長に対して１．５６０３２６１の屈折率を有する石英により形成されている。次の表（３）に、第３実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。
【００６８】
表（３）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．７５
Ｂ＝１２．６２ｍｍ
Ａ＝４ｍｍ
ＬＸ＝２１ｍｍ
ＬＹ＝３ｍｍ
（光学部材諸元）
面番号      ｒ           ｄ           ｎ          光学部材
（レチクル面）   70.36075
1          ∞          8.00000     1.5603261      （Ｐ１）
2          ∞          2.51640
3      1108.40074     23.90795     1.5603261      （Ｌ１１）
4*    10000.00000      1.32841
5       517.85614     66.83341     1.5603261      （Ｌ１２）
6      -162.97645     24.96049
7       277.54372     28.92381     1.5603261      （Ｌ１３）
8      3582.96906     57.84392
9       101.18648     35.52040     1.5603261      （Ｌ１４）
10      228.17069     53.32576
11      271.69879     10.84850     1.5603261      （Ｌ１５）
12      163.76221     17.69223
13     -410.79344     16.68405     1.5603261      （Ｌ１６）
14     -191.87487     24.97191
15*     -80.68030     58.66268     1.5603261      （Ｌ１７）
16     -413.44354     55.93521
17     -432.13330     63.62216     1.5603261      （Ｌ１８）
18     -172.35310      1.74388
19*     477.03096     58.85047     1.5603261      （Ｌ１９）
20     -322.33899     20.96321
21      204.08323     69.95373     1.5603261      （Ｌ１１０）
22*     524.71403     82.50000
23         ∞        221.13365                    （Ｍ１）
24     -140.51909     15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
25    75205.55639     49.97395
26     -125.74019     18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
27     -262.38105     26.57861
28     -167.04155    -26.57861                    （ＣＭ）
29     -262.38105    -18.00000     1.5603261      （Ｌ２２）
30     -125.74019    -49.97395
31    75205.55639    -15.00000     1.5603261      （Ｌ２１）
32     -140.51909   -221.13365
33         ∞         82.50000                    （Ｍ２）
34     -550.00000     27.54534     1.5603261      （Ｌ３１）
35     -220.48078      1.00000
36    -1825.56596     25.38945     1.5603261      （Ｌ３２）
37     -362.87141      1.00000
38      257.47073     69.41067     1.5603261      （Ｌ３３）
39     6265.27755      1.00000
40      214.44567     70.00000     1.5603261      （Ｌ３４）
41*     199.92803      1.78681
42      193.32269     35.09037     1.5603261      （Ｌ３５）
43      121.46742     46.70531
44     -245.99815     56.40107     1.5603261      （Ｌ３６）
45*     150.30813     37.86019
46      399.54165     55.17998     1.5603261      （Ｌ３７）
47*     560.60096      8.67428
48*     472.29963     65.00000     1.5603261      （Ｌ３８）
49     -292.49135      1.02162
50      272.62149     35.00000     1.5603261      （Ｌ３９）
51*     291.62171     27.75671
52*     404.10571     58.98600     1.5603261      （Ｌ３１０）
53     -723.18420      1.07854
54      250.00000     75.56909     1.5603261      （Ｌ３１１）
55*   -5000.00000      0.00000
56         ∞          1.00000                    （ＡＳ）
57      161.82814     57.16338     1.5603261      （Ｌ３１２）
58*     332.19280      1.00000
59      188.68664     27.26352     1.5603261      （Ｌ３１３）
60*     540.59898      1.00000
61       72.70966     69.63109     2.1435         （Ｌ３１４：Ｌｂ）
62         ∞          3.00000     1.9            （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ4＝６．３９８８６×１０-8   Ｃ6＝−７．４８１０２×１０-14
Ｃ8＝−６．４６８７７×１０-17    Ｃ10＝５．５８０３４×１０-22
Ｃ12＝２．７８１３３×１０-26    Ｃ14＝１．２６６５８×１０-31
Ｃ16＝０
１５面
κ＝０
Ｃ4＝４．５６０１１×１０-8   Ｃ6＝−３．７７０７５×１０-12
Ｃ8＝−１．０７９９７×１０-15    Ｃ10＝１．０１５２５×１０-19
Ｃ12＝−１．６２５５６×１０-22    Ｃ14＝３．６１７３０×１０-26
Ｃ16＝−６．０７７３４×１０-30
１９面
κ＝０
Ｃ4＝−７．３６６６５×１０-9   Ｃ6＝４．９００１６×１０-14
Ｃ8＝−１．６７９４８×１０-18    Ｃ10＝２．３４５８０×１０-23
Ｃ12＝−１．４３２３１×１０-29    Ｃ14＝−１．９０４２０×１０-33
Ｃ16＝０
２２面
κ＝０
Ｃ4＝１．４５３７０×１０-8   Ｃ6＝−２．１７２６８×１０-15
Ｃ8＝４．８１４６７×１０-19    Ｃ10＝−９．５４２７３×１０-23
Ｃ12＝８．３５１０７×１０-27    Ｃ14＝−４．４１８１６×１０-31
Ｃ16＝１．０１０２２×１０-35
４１面
κ＝０
Ｃ4＝１．５９０７４×１０-8   Ｃ6＝５．０９７０４×１０-13
Ｃ8＝２．２６９６３×１０-17    Ｃ10＝１．０８１３５×１０-21
Ｃ12＝２．３７８６８×１０-26    Ｃ14＝−６．５７６００×１０-32
Ｃ16＝２．６５２９２×１０-34
４５面
κ＝０
Ｃ4＝−５．７４４６９×１０-8   Ｃ6＝−６．１６０５８×１０-14
Ｃ8＝−５．８３１６５×１０-17    Ｃ10＝９．９３８６８×１０-22
Ｃ12＝−１．３２１５２×１０-25    Ｃ14＝−１．３４１６４×１０-30
Ｃ16＝１．１１８７９×１０-34
４７面
κ＝０
Ｃ4＝２．９５７１６×１０-8   Ｃ6＝−３．９７２０２×１０-13
Ｃ8＝−１．９４９７３×１０-17    Ｃ10＝−７．８１９４９×１０-22
Ｃ12＝１．１９４５５×１０-25    Ｃ14＝−４．２２５２５×１０-30
Ｃ16＝５．２１７２３×１０-35
４８面
κ＝０
Ｃ4＝−７．２１２００×１０-9   Ｃ6＝１．５８７１７×１０-13
Ｃ8＝−１．４５２３０×１０-17    Ｃ10＝−３．５５６３９×１０-22
Ｃ12＝５．０６１８４×１０-26    Ｃ14＝−１．６８５１０×１０-30
Ｃ16＝２．４４９１９×１０-35
５１面
κ＝０
Ｃ4＝−４．４６０９８×１０-10   Ｃ6＝２．０６５１９×１０-13
Ｃ8＝−５．７９６３１×１０-18    Ｃ10＝３．９４６６１×１０-23
Ｃ12＝−２．１６２１８×１０-27    Ｃ14＝９．２７９８０×１０-32
Ｃ16＝０
５２面
κ＝０
Ｃ4＝−６．５８００７×１０-9   Ｃ6＝−１．４１０４６×１０-13
Ｃ8＝−２．１２９５６×１０-18    Ｃ10＝２．１４２１１×１０-22
Ｃ12＝−４．６８４６８×１０-27    Ｃ14＝−９．４７２７１×１０-33
Ｃ16＝１．８１２８２×１０-36
５５面
κ＝０
Ｃ4＝−６．０８０８５×１０-9   Ｃ6＝１．９９２７９×１０-13
Ｃ8＝−２．５０５０４×１０-19    Ｃ10＝−２．４５７４７×１０-22
Ｃ12＝１．３１７０８×１０-26    Ｃ14＝−２．７５８４１×１０-31
Ｃ16＝１．５４９６６×１０-36
５８面
κ＝０
Ｃ4＝−５．０４０６４×１０-8   Ｃ6＝４．３４５２８×１０-12
Ｃ8＝−３．７３６４８×１０-16    Ｃ10＝１．５２４３９×１０-20
Ｃ12＝２．２９１５０×１０-25    Ｃ14＝−３．８９２６６×１０-29
Ｃ16＝９．８４２１４×１０-34
６０面
κ＝０
Ｃ4＝５．７２４５８×１０-8   Ｃ6＝−５．１８０５３×１０-14
Ｃ8＝５．４３０７１×１０-16    Ｃ10＝−５．２２３８５×１０-20
Ｃ12＝４．１３９１１×１０-24    Ｃ14＝−２．０４９９４×１０-28
Ｃ16＝７．３６５０２×１０-33
（条件対応値）
Ｎｂ＝２．１４３５
Ｅｂ＝１２８．１０ｍｍ
Ｓｂ＝１３８ｍｍ
｜Ｒｂ｜＝７２．７０９６６ｍｍ
Ｙｉ＝１２．６２ｍｍ
（１）Ｎｂ・Ｅｂ／｜Ｒｂ｜＝３．７７６
（２）Ｎｂ・Ｓｂ／｜Ｒｂ｜＝４．０６８
（３）Ｙｉ／｜Ｒｂ｜＝０．１７４
（４）｜Ｍ１｜＝１．４１
（５）｜Ｍ１２｜＝１．４０
【００６９】
図９は、第３実施例の投影光学系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９の収差図から明らかなように、第３実施例においても第１実施例および第２実施例と同様に、非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．７５）および比較的大きい矩形状の静止露光領域ＥＲ（２１ｍｍ×３ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦ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。
【００７０】
以上のように、各実施例の投影光学系ＰＬでは、像面との間の光路が屈折率１．８〜１．９の高屈折率液体Ｌｍで満たされ、境界レンズＬｂが条件式（１）および（２）を満足しているので、光学系の大型化を回避し且つ像面内の収差を良好に補正しつつ、１．６５〜１．７５という大きな像側開口数が確保されている。具体的に、上述の各実施例では、中心波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対して、１．６５〜１．７５という高い像側開口数を確保するとともに、２１〜２６ｍｍ×３ｍｍの矩形状の静止露光領域ＥＲを確保することができ、たとえば２１〜２６ｍｍ×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。
【００７１】
なお、上述の各実施例では、液体Ｌｍとして使用光の中心波長に対して１．８〜１．９の屈折率を有する高屈折率液体を用いている。一般に、１．５よりも大きい屈折率を有する高屈折率液体として、例えばＪＳＲ株式会社によるＨＩＦ−００１（ＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率が１．６４）、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーによるＩＦ１３１（ＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率が１．６４２）やＩＦ１３２（ＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率が１．６４４）などを用いることができる。また、例えば三井化学株式会社によるデルファイ（環状炭化水素骨格を基本とする化合物でＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率が１．６３）、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーによるＩＦ１７５（ＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率が１．６６４）なども用いることができる。
【００７２】
また、上述の各実施例では、境界光学素子として使用光の中心波長に対して２．０よりも大きい屈折率を持つ高屈折率材料を用いている。このような高屈折率材料を境界光学素子に適用することにより、境界光学素子の第１面側の曲率半径を極端に小さくすることなく、境界光学素子を形成することができる。
【００７３】
また、上述の各実施例では、３回結像型の反射屈折結像光学系において第１結像光学系Ｇ１から第２結像光学系Ｇ２へ至る光路中および第２結像光学系Ｇ２から第３結像光学系Ｇ３へ至る光路中に偏向鏡（Ｍ１，Ｍ２）を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば図１０の変形例に示すように、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中にのみ偏向鏡Ｍ１が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、第１結像光学系Ｇ１または第３結像光学系Ｇ３中に別の偏向鏡を配置して、レチクルＲとウェハＷとが互いに平行になるように構成することができる。また、たとえば図１１の変形例に示すように、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中にのみ偏向鏡Ｍ２が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合にも、第１結像光学系Ｇ１または第３結像光学系Ｇ３中に別の偏向鏡を配置して、レチクルＲとウェハＷとが互いに平行になるように構成することができる。
【００７４】
また、上述の各実施例および各変形例では、３回結像型の反射屈折結像光学系において少なくとも１以上の偏向鏡を結像光学系間に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば図１２の変形例に示すように、屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、反射型または反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、屈折型の第３結像光学系Ｇ３とを備える共軸型の反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。また、たとえば図１３の変形例に示すように、反射屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、反射型または反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、屈折型の第３結像光学系Ｇ３とを備える共軸型の反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。また、１回結像型の屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００７５】
ところで、上述の実施形態では、マスク（レチクル）の代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。
【００７６】
上述の実施形態にかかる照明光学装置および露光装置は、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により製造される。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などが含まれる。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。
【００７７】
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１４のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
先ず、図１４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。
【００７９】
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。
【００８０】
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１５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１５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ー工程が実行される。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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。また、上述の実施形態では、走査型の露光装置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、投影光学系に対してレチクル（マスク）およびウェハ（感光性基板）を静止させた状態で投影露光を行う一括露光型の露光装置に対しても本発明を適用することができる。
【００８４】
また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される液浸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、第１面と第２面とを光学的に共役にする液浸対物光学系に対して本発明を適用することができる。この場合、条件式（３）におけるＹｉは、第２面上の最大像高または第２面上の最大物体高である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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】本実施形態においてウェハ上に形成される矩形状の静止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模式的に示す図である。
【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実施例の投影光学系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実施例の投影光学系における横収差を示す図である。
【図８】本実施形態の第３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９】第３実施例の投影光学系における横収差を示す図である。
【図１０】第１変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１１】第２変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１２】第３変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１３】第４変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１４】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１５】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】
【００８６】
Ｒ  レチクル
ＲＳＴ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｌｂ  境界レンズ
Ｌｍ  液体
Ｗ  ウェハ
１  照明光学系
９  Ｚステージ
１０  ＸＹステージ
１４  主制御系
２１  給排水機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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