(57)【要約】【課題】真空紫外線波長域で比較的大きな開口数を有し、光学調整および機械設計が容易で、色収差を含む諸収差が十分に補正された、０．１μｍ以下の解像度を有する反射屈折型の結像光学系。【解決手段】第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に形成する反射屈折型の結像光学系。第１面の第１中間像を形成する屈折型の第１結像光学系（Ｇ１）と、凹面反射鏡（ＣＭ１）を含み第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成する第２結像光学系（Ｇ２）と、凹面反射鏡（ＣＭ２）を含み第２中間像からの光束に基づいて第３中間像を形成する第３結像光学系（Ｇ３）と、第３中間像からの光束に基づいて最終像を第２面上に形成する屈折型の第４結像光学系（Ｇ４）とを備えている。結像光学系は、第２面上において第４結像光学系の光軸（ＡＸ４）を含まない所定形状の有効結像領域を有する。【選択図】  図１
2004317534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に形成する反射屈折型の結像光学系において、
前記第１面の第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を含み前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を含み前記第２中間像からの光束に基づいて第３中間像を形成するための第３結像光学系と、前記第３中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための屈折型の第４結像光学系とを備え、
前記結像光学系は、前記第２面上において前記第４結像光学系の光軸を含まない所定形状の有効結像領域を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記有効結像領域は、スリット状または円弧状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系と間の光路中に配置された第１光路折り曲げ鏡と、前記第３結像光学系と前記第４結像光学系と間の光路中に配置された第２光路折り曲げ鏡とをさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１光路折り曲げ鏡および前記第２光路折り曲げ鏡は、平面状の反射面をそれぞれ有し、前記第１面からの光束の全部を前記第２面へ導くように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記結像光学系は、偶数枚の反射面を経て前記第１面の像を前記第２面上に形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記第２結像光学系を構成するすべての光学部材と前記第３結像光学系を構成するすべての光学部材とは単一の光軸に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは単一の光学部材に形成されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは互いに平行に設けられていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記第１光路折り曲げ鏡の反射面の法線および前記第２光路折り曲げ鏡の反射面の法線は、前記第１面の法線に対して４５度の角度をなすようにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記第１光路折り曲げ鏡と前記第２光路折り曲げ鏡とのうちの少なくとも一方はプリズム型裏面反射鏡であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１１】
前記第１光路折り曲げ鏡および前記第２光路折り曲げ鏡の双方はプリズム型裏面反射鏡であることを特徴とする請求項１０に記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記プリズム型裏面反射鏡の反射面の法線は、前記第１面の法線に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように設けられていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の結像光学系。
【請求項１３】
前記プリズム型裏面反射鏡の反射面は、入射するすべての光線に対して全反射条件を満足することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１４】
前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは互いに隣接して平行に配置され、前記第１結像光学系の光軸と前記第４結像光学系の光軸とは平行であり、前記第１結像光学系の光軸と前記第４結像光学系の光軸との横ズレ量は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１５】
前記第１結像光学系と前記第４結像光学系との間の光路中には、少なくとも１つの負レンズと少なくとも１つの正レンズとが配置され、
前記少なくとも１つの負レンズおよび前記少なくとも１つの正レンズは往復光路中に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１６】
前記第２結像光学系は、往復光路中に配置された少なくとも１つの負レンズと、往復光路中に配置された少なくとも１つの正レンズとを含み、
前記第３結像光学系は、往復光路中に配置された少なくとも１つの負レンズと、往復光路中に配置された少なくとも１つの正レンズとを含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１７】
前記第２結像光学系および前記第３結像光学系は、凹面反射鏡を１つずつ含み、
前記第２結像光学系中の凹面反射鏡の焦点距離をＳ１とし、前記第３結像光学系中の凹面反射鏡の焦点距離をＳ２とするとき、
０．５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．５
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１８】
前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成された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形成するための請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の結像光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
前記結像光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光することを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記所定方向は、前記第２結像光学系の光軸および前記第３結像光学系の光軸と平行な方向であることを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記第１面に設定されたマスクを照明し、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射屈折型の結像光学系、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適した高解像の反射屈折型の投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、フォトマスクまたはレチクル（以下、総称して「レチクル」という）のパターン像を、投影光学系を介して、フォトレジスト等が塗布されたウェハ（またはガラスプレート等）上に露光する投影露光装置が使用されている。そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置の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。その結果、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）の波長を短くするとともに投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。
【０００３】
たとえば、波長が１８０ｎｍ以下の露光光を用いると、０．１μｍ以下の高解像を達成することが可能である。しかしながら、照明光の波長が短くなると光の吸収が顕著となり、実用に耐え得る硝材（光学材料）の種類は限定される。特に、照明光の波長が１８０ｎｍ以下になると、実用的に使用可能な硝材は蛍石だけに限定される。その結果、屈折型の投影光学系では、単一の硝材を用いることになり、色収差の補正が不可能となる。ここで、屈折型の光学系とは、パワーを有する反射鏡（凹面反射鏡または凸面反射鏡）を含むことなく、レンズ成分のような透過光学部材だけを含む光学系である。
【０００４】
上述のように、単一の硝材からなる屈折型の投影光学系では許容色収差に限界があり、レーザー光源の極狭帯化が必須となる。しかしながら、この波長域でのレーザー光の狭帯化は技術的に困難であるだけでなく、レーザー光源のコストの増大および出力の低下は免れない。また、照明光の波長が２００ｎｍ程度であれば、蛍石に加えて石英ガラスも透過材料として使用可能であるが、屈折光学系では、像面湾曲量を決定するペッツバール条件を満足するために多数の正レンズおよび負レンズを配置する必要があり、大きな像側開口数を得るためにはレンズ径の大型化が避けられない。
【０００５】
これに対して、凹面反射鏡は光を収束する光学素子としてパワーは正レンズに対応するが、色収差が生じない点、および像面湾曲量を決定するペッツバール条件への寄与が負値をとる（ちなみに正レンズは正の値をとる）点において、正レンズとは異なる。凹面反射鏡とレンズとを組み合わせて構成された、いわゆる反射屈折光学系では、凹面反射鏡の上述の特徴を光学設計上において最大限に活用し、単純な構成でレンズ径の大型化を招くことなく、色収差の良好な補正や像面湾曲をはじめとする諸収差の良好な補正が可能である。
【０００６】
しかしながら、反射屈折光学系では、凹面反射鏡に入射する光束と当該凹面反射鏡から射出される光束とを空間的に分離することが最大の難点であり、この光束分離方式に関連して種々の構成が提案されている。従来、この種の反射屈折光学系の中で、光軸を含まない有効結像領域（露光装置の場合には実効（静止）露光領域）を有し、光束分離を容易にするために光学系の途中で中間像を２回形成して、中間像の近傍で光束を空間的に分離するタイプが、特開平８−６２５０２号公報、国際公開ＷＯ０１／６５９２６号公報、特開２００２−３７２６６８号公報に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−６２５０２号公報
【特許文献２】
国際公開第０１／６５９２６号パンフレット
【特許文献３】
特開２００２−３７２６６８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−６２５０２号公報や国際公開ＷＯ０１／６５９２６号公報に開示された従来の投影光学系では、凹面反射鏡を１枚のみ含む構成であり、２つの屈折型の結像光学系で生じる色収差を良好に補正し且つペッツバール条件を満足するために、凹面反射鏡の反射面の曲率を大きくする必要がある。その結果、光学系の開口数が大きくなると、凹面反射鏡で生じる収差や、凹面反射鏡が振動した場合に生じる結像性能の劣化が大きくなるという不都合があった。
【０００９】
また、特開平８−６２５０２号公報に開示された従来技術では、マスクとウェハとが垂直になるので、高スループットを実現することが構成上できないという不都合があった。さらに、国際公開ＷＯ０１／６５９２６号公報に開示された従来技術では、ウェハ上に投影されるマスクパターン像が裏面像になるため、倒立像を形成する現在の屈折型投影光学系に適用される通常のマスクを使用することができないという不都合があった。また、特開２００２−３７２６６８号公報に開示された従来技術では、マスクステージとレンズやミラーとの機械的な干渉を避けるためにマスクと光路分離用ミラーとを大きく離す必要があるが、その場合には光学系の開口数を大きくすることができないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、真空紫外線波長域で比較的大きな開口数を有し、光学調整および機械設計が容易で、色収差を含む諸収差が十分に補正された、０．１μｍ以下の解像度を有する反射屈折型の結像光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、諸収差が十分に補正されて０．１μｍ以下の解像度を有する反射屈折型の結像光学系を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の像を第２面上に形成する反射屈折型の結像光学系において、
前記第１面の第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を含み前記第１中間像からの光束に基づいて第２中間像を形成するための第２結像光学系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を含み前記第２中間像からの光束に基づいて第３中間像を形成するための第３結像光学系と、前記第３中間像からの光束に基づいて最終像を前記第２面上に形成するための屈折型の第４結像光学系とを備え、
前記結像光学系は、前記第２面上において前記第４結像光学系の光軸を含まない所定形状の有効結像領域を有することを特徴とする結像光学系を提供する。
【００１２】
第１形態の好ましい態様によれば、前記有効結像領域は、スリット状または円弧状の形状を有する。また、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系と間の光路中に配置された第１光路折り曲げ鏡と、前記第３結像光学系と前記第４結像光学系と間の光路中に配置された第２光路折り曲げ鏡とをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記第１光路折り曲げ鏡および前記第２光路折り曲げ鏡は、平面状の反射面をそれぞれ有し、前記第１面からの光束の全部を前記第２面へ導くように構成されていることが好ましい。
【００１３】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記結像光学系は、偶数枚の反射面を経て前記第１面の像を前記第２面上に形成する。また、前記第２結像光学系を構成するすべての光学部材と前記第３結像光学系を構成するすべての光学部材とは単一の光軸に沿って配置されていることが好ましい。また、前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは単一の光学部材に形成されていることことが好ましい。また、前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは互いに平行に設けられていることが好ましい。また、前記第１光路折り曲げ鏡の反射面の法線および前記第２光路折り曲げ鏡の反射面の法線は、前記第１面の法線（または第１乃至第４結像光学系のいずれかの光軸）に対して４５度の角度をなすようにそれぞれ設けられていることが好ましい。また、第２結像光学系の光軸と第３結像光学系の光軸とは互いに共軸であることが好ましく、第２および第３結像光学系の光軸は、第１および／または第４結像光学系の光軸と直交することが好ましい。
【００１４】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記第１光路折り曲げ鏡と前記第２光路折り曲げ鏡とのうちの少なくとも一方はプリズム型裏面反射鏡である。この場合、前記第１光路折り曲げ鏡および前記第２光路折り曲げ鏡の双方はプリズム型裏面反射鏡であることが好ましい。また、前記プリズム型裏面反射鏡の反射面の法線は、前記第１面の法線（または第１乃至第４結像光学系のいずれかの光軸）に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように設けられていることが好ましい。また、前記プリズム型裏面反射鏡の反射面は、入射するすべての光線に対して全反射条件を満足することが好ましい。また、前記第１光路折り曲げ鏡の反射面と前記第２光路折り曲げ鏡の反射面とは互いに隣接して平行に配置され、前記第１結像光学系の光軸と前記第４結像光学系の光軸とは平行であり、前記第１結像光学系の光軸と前記第４結像光学系の光軸との横ズレ量は１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記第１結像光学系と前記第４結像光学系との間の光路中には、少なくとも１つの負レンズと少なくとも１つの正レンズとが配置され、前記少なくとも１つの負レンズおよび前記少なくとも１つの正レンズは往復光路中に配置されている。また、前記第２結像光学系は、往復光路中に配置された少なくとも１つの負レンズと、往復光路中に配置された少なくとも１つの正レンズとを含み、前記第３結像光学系は、往復光路中に配置された少なくとも１つの負レンズと、往復光路中に配置された少なくとも１つの正レンズとを含むことが好ましい。また、前記第２結像光学系および前記第３結像光学系は、凹面反射鏡を１つずつ含み、前記第２結像光学系中の凹面反射鏡の焦点距離をＳ１とし、前記第３結像光学系中の凹面反射鏡の焦点距離をＳ２とするとき、０．５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．５の条件を満足することが好ましい。
【００１６】
本発明の第２形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成された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形成するための第１形態の結像光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１７】
第２形態の好ましい態様によれば、前記結像光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する。この場合、前記所定方向は、前記第２結像光学系の光軸および前記第３結像光学系の光軸と平行な方向であることが好ましい。
【００１８】
本発明の第３形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明し、第１形態の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の典型的な態様にしたがう結像光学系の基本的な構成を説明する図である。なお、図１では、本発明の結像光学系が露光装置の投影光学系に適用されているものとする。図１に示すように、本発明の結像光学系（投影光学系）は、第１面に配置された投影原版すなわちレチクルＲのパターンの第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系Ｇ１を備えている。
【００２０】
第１結像光学系Ｇ１が形成する第１中間像の形成位置の近傍には、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１が配置されている。第１光路折り曲げ鏡Ｍ１は、第１中間像へ向かう光束または第１中間像からの光束を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向する。第２結像光学系Ｇ２は、少なくとも１つの凹面反射鏡ＣＭ１を有し、第１中間像からの光束に基づいて第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）を第１中間像の形成位置の近傍に形成する。
【００２１】
第２結像光学系Ｇ２を介して第２中間像を形成した光束は、第３結像光学系Ｇ３に入射する。第３結像光学系Ｇ３は、少なくとも１つの凹面反射鏡ＣＭ２を有し、第２中間像からの光束に基づいて第３中間像（第２中間像の像であってレチクルパターンの３次像）を第１中間像の形成位置の近傍に形成する。第３結像光学系Ｇ３が形成する第３中間像の形成位置の近傍には、第２光路折り曲げ鏡Ｍ２が配置されている。第２光路折り曲げ鏡Ｍ２は、第３中間像へ向かう光束または第３中間像からの光束を屈折型の第４結像光学系Ｇ４に向かって偏向する。
【００２２】
ここで、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面と第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面とは、空間的に重複しないように位置決めされている。第４結像光学系Ｇ４は、第３中間像からの光束に基づいて、レチクルＲのパターン像（第３中間像の像であって結像光学系の最終像）を、第２面に配置された感光性基板としてのウェハＷ上に形成する。レチクルＲのパターン像は、第４結像光学系Ｇ４の光軸ＡＸ４を含まない所定形状（たとえばスリット状または円弧状）の有効結像領域（実効露光領域）内に形成される。
【００２３】
本発明では、上述の構成により、大きな開口数を有する反射屈折型の結像光学系における最大の課題である光路分離（光束分離）を、レチクルＲ側（物体側：第１面側）およびウェハＷ側（像側：第２面側）の双方において十分な作動距離を保った状態で行うことができる。その結果、本発明では、真空紫外線波長域で比較的大きな開口数を有し、光学調整および機械設計が容易で、色収差を含む諸収差が十分に補正された、０．１μｍ以下の解像度を有する反射屈折型の結像光学系を実現することができる。
【００２４】
なお、本発明では、第１結像光学系Ｇ１から第２結像光学系Ｇ２に至る光路中において第１中間像の近傍に第１光路折り曲げ鏡Ｍ１を配置し、第３結像光学系Ｇ３から第４結像光学系Ｇ４に至る光路中において第３中間像の近傍に第２光路折り曲げ鏡Ｍ２を配置することが好ましい。この構成により、実効露光領域（有効結像領域）と光軸との距離、すなわち軸外し量を最小限に抑えることが可能になり、ひいては光学系の小型化を達成することができる。
【００２５】
この場合、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２は平面状の反射面をそれぞれ有し、レチクルＲからの光束の全部をウェハＷへ導くように構成されていることが好ましい。この構成により、光量損失の少ない光学系を実現することができ、ひいてはスループットの高い露光を実現することができる。
【００２６】
また、本発明では、偶数枚の反射面を経てレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に形成することが好ましい。この構成により、ウェハＷ上にはレチクルＲのパターンの表像が形成されるので、現行の屈折型投影光学系に適用される通常のマスクを使用することができる。
【００２７】
また、本発明では、第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２と第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３とが共通の単一光軸を構成すること、すなわち第２結像光学系Ｇ２および第３結像光学系Ｇ３を構成する全ての光学部材が単一の光軸に沿って配置されていることが好ましい。この構成により、結像光学系の製造難易度を下げて、高解像な光学系を容易に実現することができる。
【００２８】
また、本発明では、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面を例えば１つの平面板の両面として構成すること、すなわち第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面と第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面とを単一の光学部材に形成することが好ましい。この構成により、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第４結像光学系Ｇ４の光軸ＡＸ４との横ズレを最小限に抑えることができ、ひいては装置搭載後の結像光学系について安定性の向上が確保される。
【００２９】
また、本発明では、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面と第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面とが互いに平行になるように設定することが好ましい。この構成により、レチクルＲとウェハＷとが平行になるので、光学調整および機械設計が容易になるとともに結像光学系の安定性が向上し、ひいてはスループットの高い露光を実現することが可能になる。
【００３０】
また、本発明では、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２の反射面がレチクル面に対して４５度の角度をなすようにそれぞれ設定することが好ましい。この構成により、第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２および第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３が第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１および第４結像光学系Ｇ４の光軸ＡＸ４に対して垂直になり、装置搭載後の結像光学系について安定性の向上が確保される。
【００３１】
また、本発明では、第１結像光学系Ｇ１から第４結像光学系Ｇ４に至る光路中に少なくとも１つの負レンズを含むことにより、色収差の良好な補正が可能になる。同様に、第１結像光学系Ｇ１から第４結像光学系Ｇ４に至る光路中に少なくとも１つの正レンズを含むことにより、第２結像光学系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ１および第３結像光学系Ｇ３中の凹面反射鏡ＣＭ２をそれぞれ結像の瞳付近に配置することが可能になり、ひいては諸収差の良好な補正が可能になる。なお、結像光学系の構成上、上述の負レンズおよび正レンズはともに往復光路中に配置されていることが好ましい。
【００３２】
また、本発明では、第２結像光学系Ｇ２および第３結像光学系Ｇ３がともに、往復光路中に配置された少なくとも１つの負レンズと少なくとも１つの正レンズとを含むことが好ましい。この構成により、より大きな開口数を確保するとともに、十分に収差補正されたより大きな実効露光領域（有効結像領域）を確保することができる。
【００３３】
また、本発明では、第２結像光学系Ｇ２および第３結像光学系Ｇ３が凹面反射鏡を１つずつ含み、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）において、Ｓ１は第２結像光学系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ１の焦点距離であり、Ｓ２は第３結像光学系Ｇ３中の凹面反射鏡ＣＭ２の焦点距離である。
０．５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．５    （１）
【００３４】
条件式（１）を満足することにより、大きな開口数および大きな実効露光領域を確保しつつ、装置の振動等に起因して光学部材が振動した場合にも結像性能の劣化し難い光学系、すなわち振動に対する安定性の高い光学系を実現することができる。なお、本発明における上述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１．２５に設定し、その下限値を０．７５に設定することがさらに好ましい。
【００３５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施形態にかかる結像光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、露光装置の投影光学系ＰＬに対して本発明を適用している。図２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２の紙面に平行にＹ軸を、図２の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００３６】
図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザー光源（発振中心波長１９３．３０６ｎｍ）またはＦ２レーザー光源（発振中心波長１５７．６３１ｎｍ）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を均一に照明する。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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露光領域にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計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。
【００３９】
図３は、ウェハ上に形成される矩形状の露光領域（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３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（後述する第４結像光学系Ｇ４の光軸ＡＸ４）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。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。
【００４０】
換言すると、各実施例では、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、基準光軸ＡＸを中心として実効露光領域ＥＲを包括するように円形状のイメージサークルＩＦの半径Ｂが規定されている。したがって、図示を省略したが、これに対応して、レチクルＲ上では、基準光軸ＡＸ（後述する第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１）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。
【００４１】
また、図示の露光装置では、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（各実施例ではレンズＬ１１）と最もウェハ側に配置された光学部材（各実施例ではレンズＬ４１５）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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどが配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷＳ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。このように、光源１００からウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。
【００４４】
上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の露光領域（すなわち実効露光領域ＥＲ）は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。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、矩形状の露光領域および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とを同じ方向へ（すなわち同じ向きへ）同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には露光領域の長辺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。
【００４５】
本実施形態の各実施例において、投影光学系ＰＬは、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屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第１凹面反射鏡ＣＭ１を含み第１中間像からの光に基づいて第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凹面反射鏡ＣＭ２を含み第２中間像からの光に基づいて第３中間像（第２中間像の像であってレチクルパターンの３次像）を形成するための第３結像光学系Ｇ３と、第３中間像からの光に基づいて第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）を形成するための屈折型の第４結像光学系Ｇ４とを備えている。
【００４６】
なお、各実施例において、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中において第１中間像の形成位置の近傍には、第１結像光学系Ｇ１からの光を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向するための第１光路折り曲げ鏡Ｍ１が配置されている。また、第３結像光学系Ｇ３と第４結像光学系Ｇ４との間の光路中において第３中間像の形成位置の近傍には、第３結像光学系Ｇ３からの光を第４結像光学系Ｇ４に向かって偏向するための第２光路折り曲げ鏡Ｍ２が配置されている。
【００４７】
また、各実施例において、第１結像光学系Ｇ１は鉛直方向に沿って直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第４結像光学系Ｇ４は鉛直方向に沿って直線状に延びた光軸ＡＸ４を有し、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ４はそれぞれ基準光軸ＡＸを構成している。こうして、レチクルＲおよびウェハＷ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。加えて、第１結像光学系Ｇ１を構成するすべてのレンズおよび第４結像光学系Ｇ４を構成するすべてのレンズも、基準光軸ＡＸ上において水平面に沿って配置されている。
【００４８】
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た光軸ＡＸ２を有し、第３結像光学系Ｇ３は水平方向に沿って直線状に延びた光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ２と光軸ＡＸ３とは基準光軸ＡＸに垂直な共通の単一光軸を構成している。さらに、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２はともに平面状の反射面を有し、２つの反射面を有する１つの光学部材（１つの平行平面板）として一体的に構成されている。この２つの反射面は、光軸ＡＸ２および光軸ＡＸ３がともに水平方向に沿って延びるように、互いに平行に且つレチクル面に対して４５度の角度をなすように設定されている。
【００４９】
また、各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。
【００５０】
【数１】
2004317534.tif 000003
【００５１】
［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、両凸レンズＬ１１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正メニスカスレンズＬ１５と、両凹レンズ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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０とから構成されている。
【００５２】
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、両凸レンズ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、第１凹面反射鏡ＣＭ１とから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３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、両凸レンズＬ３１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２と、第２凹面反射鏡ＣＭ２とから構成されている。
【００５３】
さらに、第４結像光学系Ｇ４は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、両凸レンズＬ４１と、両凸レンズＬ４２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Ｌ４３と、両凹レンズＬ４４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Ｌ４５と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６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Ｌ４７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４８と、開口絞りＡＳと、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４９と、両凸レンズＬ４１０と、両凸レンズＬ４１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１２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Ｌ４１３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ４１５とから構成されている。
【００５４】
第１実施例では、投影光学系ＰＬを構成するすべての屈折光学部材（レンズ成分）に石英を使用している。また、光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザー光源を用いている。露光光であるＡｒＦエキシマレーザー光の中心波長は１９３．３０６ｎｍであり、１９３．３０６ｎｍ付近において石英の屈折率は、＋１ｐｍの波長変化あたり−１．５９１×１０−６の割合で変化し、−１ｐｍの波長変化あたり＋１．５９１×１０−６の割合で変化する。換言すると、１９３．３０６ｎｍ付近において、石英の屈折率の分散（ｄｎ／ｄλ）は、−１．５９１×１０−６／ｐｍである。
【００５５】
したがって、第１実施例において、中心波長１９３．３０６ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０３２６１であり、１９３．３０６ｎｍ＋０．４ｐｍ＝１９３．３０６４ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０３２５４６であり、１９３．３０６ｎｍ−０．４ｐｍ＝１９３．３０５６ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０３２６７４である。
【００５６】
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）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。
【００５７】
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方向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光路折り曲げ鏡Ｍ１の反射面から第１凹面反射鏡ＣＭ１までの光路中および第２凹面反射鏡ＣＭ２から第２光路折り曲げ鏡Ｍ２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。
【００５８】
そして、第１結像光学系Ｇ１および第４結像光学系Ｇ４では、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、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、凸面の曲率半径を負としている。第３結像光学系Ｇ３では、光の進行往路に沿って入射側（レチクル側）に向かって凸面の曲率半径を正とし、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）においても同様である。
【００５９】
【表１】
2004317534.tif 000004
2004317534.tif 000005
2004317534.tif 000006
2004317534.tif 000007
2004317534.tif 000008
【００６０】
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、実線は中心波長１９３．３０６０ｎｍを、破線は１９３．３０６ｎｍ＋０．４ｐｍ＝１９３．３０６４ｎｍを、一点鎖線は１９３．３０６ｎｍ−０．４ｐｍ＝１９３．３０５６ｎｍをそれぞれ示している。図５の収差図から明らかなように、第１実施例では、比較的大きな像側開口数（ＮＡ＝０．９２）および比較的大きな実効露光領域を確保しているにもかかわらず、波長幅が１９３．３０６ｎｍ±０．４ｐｍの露光光に対して色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６１】
［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、両凸レンズＬ１１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、両凸レンズＬ１５と、両凹レンズ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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０とから構成されている。
【００６２】
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、両凸レンズ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、第１凹面反射鏡ＣＭ１とから構成されている。また、第３結像光学系Ｇ３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、両凸レンズＬ３１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２と、第２凹面反射鏡ＣＭ２とから構成されている。
【００６３】
さらに、第４結像光学系Ｇ４は、光の進行方向に沿って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Ｌ４１と、両凸レンズＬ４２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Ｌ４３と、両凹レンズＬ４４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Ｌ４５と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６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Ｌ４７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４８と、開口絞りＡＳと、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４９と、両凸レンズＬ４１０と、両凸レンズＬ４１１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１２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Ｌ４１３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ４１５とから構成されている。
【００６４】
第２実施例では、投影光学系ＰＬを構成するすべての屈折光学部材（レンズ成分）に蛍石（ＣａＦ２結晶）を使用している。また、光源１００として、Ｆ２  レーザー光源を用いている。露光光であるＦ２  レーザー光の中心波長は１５７．６３１ｎｍであり、１５７．６３１ｎｍ付近において蛍石の屈折率は、＋１ｐｍの波長変化あたり−２．６０５×１０−６の割合で変化し、−１ｐｍの波長変化あたり＋２．６０５×１０−６の割合で変化する。換言すると、１５７．６３１ｎｍ付近において、蛍石の屈折率の分散（ｄｎ／ｄλ）は、−２．６０５×１０−６／ｐｍである。
【００６５】
したがって、第２実施例において、中心波長１５７．６３１ｎｍに対する蛍石の屈折率は１．５５９２２６７であり、１５７．６３１ｎｍ＋１ｐｍ＝１５７．６３２０ｎｍに対する蛍石の屈折率は１．５５９２２４１であり、１５７．６３１ｎｍ−１ｐｍ＝１５７．６３００ｎｍに対する蛍石の屈折率は１．５５９２２９３である。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。
【００６６】
【表２】
2004317534.tif 000009
2004317534.tif 000010
2004317534.tif 000011
2004317534.tif 000012
2004317534.tif 000013
【００６７】
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、実線は中心波長１５７．６３１０ｎｍを、破線は１５７．６３１ｎｍ＋１ｐｍ＝１５７．６３２０ｎｍを、一点鎖線は１５７．６３１ｎｍ−１ｐｍ＝１５７．６３００ｎｍをそれぞれ示している。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、比較的大きな像側開口数（ＮＡ＝０．９２）および比較的大きな実効露光領域を確保しているにもかかわらず、波長幅が１５７．６３１ｎｍ±１ｐｍの露光光に対して色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６８】
以上のように、第１実施例では、中心波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光に対して、０．９２の像側開口数を確保するとともに、ウェハＷ上において色収差をはじめとする諸収差が十分に補正された２６ｍｍ×６．５ｍｍの実効露光領域を確保することができる。また、第２実施例では、中心波長が１５７．６３１ｎｍのＦ２レーザー光に対して、０．９２の像側開口数を確保するとともに、ウェハＷ上において色収差をはじめとする諸収差が十分に補正された２６ｍｍ×４．２ｍｍの実効露光領域を確保することができる。その結果、各実施例では、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの露光領域に対して０．１μｍ以下の高解像で高精度な露光を行うことができる。
【００６９】
なお、上述の第１実施例および第２実施例では、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１および第２光路折り曲げ鏡Ｍ２がともに表面反射鏡として構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１光路折り曲げ鏡Ｍ１と第２光路折り曲げ鏡Ｍ２とのうちの少なくとも一方をプリズム型裏面反射鏡として構成することもできる。図８は、本発明にしたがう結像光学系において第１光路折り曲げ鏡および第２光路折り曲げ鏡の双方をプリズム型裏面反射鏡として構成した例を示す図である。また、図９は、図８の第１光路折り曲げ鏡および第２光路折り曲げ鏡の構成を拡大して示す図である。
【００７０】
図８および図９を参照すると、第１光路折り曲げ鏡として設けられた第１光路折り曲げプリズムＰ１は、いわゆるプリズム型裏面反射鏡であって、入射面ＩＳ１と、内面反射面（裏面反射面）ＲＳ１と、射出面ＯＳ１とを有する。ここで、入射面ＩＳ１は、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１に対して垂直になるように、言い換えるとレチクルＲ（第１面）に対して平行になるように位置決めされている。また、射出面ＯＳ１は、第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になるように位置決めされている。そして、内面反射面ＲＳ１の法線は、レチクルＲ（第１面）の法線に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように、言い換えると第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように位置決めされている。この構成により、第１結像光学系Ｇ１からの光は、第１光路折り曲げプリズムＰ１の入射面ＩＳ１を経て、内面反射面ＲＳ１で反射された後、その射出面ＯＳ１から射出され、第２結像光学系Ｇ２へ向かう。
【００７１】
一方、第２光路折り曲げ鏡として設けられた第２光路折り曲げプリズムＰ２もプリズム型裏面反射鏡であって、入射面ＩＳ２と、内面反射面ＲＳ２と、射出面ＯＳ２とを有する。ここで、入射面ＩＳ２は、第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３に対して垂直になるように位置決めされている。また、射出面ＯＳ２は、第４結像光学系Ｇ４の光軸ＡＸ４に対して垂直になるように、言い換えるとウェハＷ（第２面）に対して平行になるように位置決めされている。そして、内面反射面ＲＳ２の法線も内面反射面ＲＳ１の法線と同様に、レチクルＲ（第１面）の法線に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように、言い換えると第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１または第４結像光学系の光軸ＡＸ４に対して４８度以上で７５度以下の角度をなすように位置決めされている。
【００７２】
なお、図９に明瞭に示すように、第１光路折り曲げプリズムＰ１の内面反射面ＲＳ１と第２光路折り曲げプリズムＰ２の内面反射面ＲＳ２とは、互いに平行に且つ僅かに離間するように配置されている。図９では、２つのプリズムＰ１とＰ２とがあたかも貼り合わされているように見えるが、貼り合せると全反射しなくなるため、実際には２つのプリズムＰ１とＰ２とは僅かに離間している。また、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第４結像光学系の光軸ＡＸ４とは、互いに平行であり厳密には共軸を構成していないが、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ４との横ズレ量は１ｍｍ以内に抑えられ、実質的に共軸とみなすことができる。もちろん、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第４結像光学系の光軸ＡＸ４とが共軸になるように構成しても良い。なお、内面反射面ＲＳ１およびＲＳ２の外側面にアルミニウムなどの反射膜を形成しても良い。また、２つの光路折り曲げプリズムＰ１とＰ２とのうちの一方を、表面反射鏡として構成しても良い。
【００７３】
一般に、第１光路折り曲げ鏡や第２光路折り曲げ鏡では入射光の角度範囲が広いため、これらの反射鏡を表面反射鏡として構成する場合は、金属を基板とした反射面を形成することになる。しかしながら、この場合、ＡｒＦエキシマレーザー光やＦ２レーザー光の照射により、反射コートの酸化等に起因して反射率が低下し易い。裏面反射鏡では酸化等に起因する反射率低下が本来的に起こらないため、耐久性に優れており、本発明の結像光学系に好適である。したがって、本発明において、反射率低下を回避して優れた耐久性を確保するために、第１光路折り曲げ鏡と第２光路折り曲げ鏡とのうちの少なくとも一方がプリズム型裏面反射鏡であることが好ましく、その双方がプリズム型裏面反射鏡であることがさらに好ましい。
【００７４】
また、本発明では、プリズム型裏面反射鏡の裏面反射面が、入射する全光線に対して全反射条件を満足することが好ましい。この構成により、光路折り曲げ鏡における光量損失を減らし、照射光によるプリズム形状の熱変化を防ぐことができる。具体的には、プリズム型裏面反射鏡の反射面の法線はレチクルＲ（第１面）の法線に対して４８度以上の角度をなすことが好ましい。この構成により、像側に大きな開口数を有する光学系であっても、裏面反射面において全反射条件を満足することができる。ただし、プリズム型裏面反射鏡の反射面の法線のレチクルＲの法線に対する角度が７５度を超えると、第１結像光学系と第３結像光学系との間または第２結像光学系と第４結像光学系との間でレンズ同士の機械的な干渉が起こり易くなるので好ましくない。
【００７５】
また、第１光路折り曲げ鏡および第２光路折り曲げ鏡の双方を裏面反射鏡として構成することにより、２つの裏面反射面を互いに隣接して平行に配置することができる。この場合、第１結像光学系の光軸と第４結像光学系の光軸とが平行になり、第１結像光学系の光軸と第４結像光学系の光軸との横ズレ量が例えば１ｍｍ以下に小さく抑えられる。その結果、第１結像光学系および第４結像光学系を構成する光学部材を実質的に共通な単一光軸にしたがって配置することができ、ひいては光学系の組立調整が容易になり、装置搭載後の光学系の安定性が向上する。
【００７６】
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１０のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
先ず、図１０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ｌ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。
【００７８】
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。
【００７９】
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１１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１１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。
【００８０】
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。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。
【００８１】
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。
【００８２】
なお、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、他の一般的な結像光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー光源またはＦ２  レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、所定の波長光を供給する他の適当な光源を用いることもできる。
【００８３】
また、上述の実施形態では、マスクおよび基板を投影光学系に対して相対移動させながら基板の各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、マスクと基板とを静止させた状態でマスクのパターンを基板へ一括的に転写し、基板を順次ステップ移動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の結像光学系では、大きな開口数を有する反射屈折型の光学系における最大の課題である光路分離（光束分離）を物体側および像側の双方において十分な作動距離を保った状態で行うことができるので、真空紫外線波長域で比較的大きな開口数を有し、光学調整および機械設計が容易で、色収差を含む諸収差が十分に補正された、０．１μｍ以下の解像度を確保することができる。
【００８５】
したがって、本発明の露光装置および露光方法では、諸収差が十分に補正されて０．１μｍ以下の解像度を有する反射屈折型の結像光学系を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の典型的な態様にしたがう結像光学系の基本的な構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる結像光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】ウェハ上に形成される矩形状の露光領域（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】本発明にしたがう結像光学系において第１光路折り曲げ鏡および第２光路折り曲げ鏡の双方をプリズム型裏面反射鏡として構成した例を示す図である。
【図９】図８の第１光路折り曲げ鏡および第２光路折り曲げ鏡の構成を拡大して示す図である。
【図１０】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１１】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】
Ｇ１  第１結像光学系
Ｇ２  第２結像光学系
Ｇ３  第３結像光学系
Ｇ４  第４結像光学系
ＣＭ１  第１凹面反射鏡
ＣＭ２  第２凹面反射鏡
Ｍ１  第１光路折り曲げ鏡
Ｍ２  第２光路折り曲げ鏡
１００  レーザー光源
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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【図１１】
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