(57)【要約】【課題】たとえば反射屈折型投影光学系の光軸を含まない所定領域を照明する露光装置において、照明光学系を構成する光学素子が径方向に大型化することなく、他の部品との機械的干渉を回避して容易に配置された補償光学素子を用いて投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償する。【解決手段】反射屈折型の投影光学系（ＰＬ）の物体面において投影光学系の投影光軸（ＡＸｐ）から所定方向に偏心して投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置。照明光学装置は、所定領域の中心を通る照明光軸（ＡＸｉ）を有し、投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備えている。２つの補償光学素子は、所定方向と光学的に対応する方向に沿って照明光軸から偏心して配置されている。【選択図】  図１
2004342711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子は、前記所定方向と光学的に対応する方向に沿って前記照明光軸から偏心して配置されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記２つの補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量は、互いに異なる量であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子のうちの一方の補償光学素子は、前記所定方向と光学的に対応する方向に沿って前記照明光軸から偏心して配置され、
前記２つの補償光学素子のうちの他方の補償光学素子は、前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状の光学面を有することを特徴とする照明光学装置。
【請求項４】
反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子は、前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状の光学面を有することを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状は、前記照明光軸および前記投影光軸から偏心した基準軸を有することを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
光束を供給するための光源と、該光源と前記物体面との間の光路中に配置されて前記光源からの光束に基づいて二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータをさらに備え、
前記２つの補償光学素子は、前記オプティカルインテグレータと前記物体面との間の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５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記二次光源からの光束を前記物体面へ導くための導光光学系をさらに備え、
前記導光光学系は、前記物体面と光学的に共役な位置に配置されて前記物体面に形成される照明領域の形状および大きさを規定するための視野絞りと、該視野絞りの光透過部の像を前記物体面上に結像させるための結像光学系とを有し、
前記２つの補償光学素子は、前記結像光学系の光路中に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記２つの補償光学素子は、前記結像光学系の瞳面に関して一方の側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量をＡとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ａ＜Ｃ×０．９
の条件を満足することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記一方の補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量をＡとし、前記他方の補償光学素子の非球面形状の光学面の回転軸線の前記照明光軸からの偏心量をＢとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ａ＜Ｃ×０．９
Ｂ＜Ｃ×０．９
の条件を満足することを特徴とする請求項３、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子の非球面形状の光学面の回転軸線の前記照明光軸からの偏心量をＢとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ｂ＜Ｃ×０．９
の条件を満足することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子から前記視野絞りまでの距離と各補償光学素子から前記物体面までの距離とのうち小さい方の距離をＤとし、前記視野絞りの光透過部において前記照明光軸から最も離れた位置の前記照明光軸からの距離をＹｏとし、前記物体面の前記所定領域において前記照明光軸から最も離れた位置の前記照明光軸からの距離をＹｉとするとき、
Ｄ＞Ｙｏ×０．６
Ｄ＞Ｙｉ×０．６
の条件を満足することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記照明光軸に沿って移動可能な屈折光学素子、前記照明光軸に対して傾動可能な屈折光学素子、および前記照明光軸と交差する方向に沿って移動可能な屈折光学素子のうちの少なくとも１つの屈折光学素子をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置と、前記物体面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための前記反射型の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置を介して前記物体面に配置されたマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンを前記反射型の投影光学系を介して感光性基板上に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、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターン像を、投影光学系を介してレジストが塗布されたウェハ（またはガラスプレート等）上に転写するための露光装置が用いられる。なお、露光装置のタイプとして、ステップ・アンド・リピート方式にしたがってウェハの各露光領域にレチクルパターンを一括露光するタイプや、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハの各露光領域にレチクルパターンを走査露光するタイプがある。
【０００３】
この種の露光装置では、半導体集積回路等のパターンの微細化が進むに従って、投影光学系に対する解像力の向上が望まれている。投影光学系の解像力を向上させるには、露光光の波長をより短くするか、あるいは開口数をより大きくすることが考えられる。近年、露光光については、水銀ランプのｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）から、より短波長のＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）へ移行しつつある。
【０００４】
しかしながら、投影光学系の解像力を向上させるために露光光の短波長化を図ると、投影光学系を構成する光学部材に使用可能な所定の透過率を有する光学材料の種類は限られたものとなり、投影光学系の設計が困難になる。具体的には、ＫｒＦエキシマレーザー光やＡｒＦエキシマレーザー光を用いる投影光学系では、使用可能な光学材料が実質的には屈折率の比較的低い石英や蛍石などに限定される。さらに、Ｆ２エキシマレーザ＾光（１５７ｎｍ）を用いる投影光学系では、使用可能な光学材料が実質的には蛍石に限定される。
【０００５】
これらの光学材料は非常に高価であり、これらの光学材料を用いて高品質の大口径レンズを実現することは非常に困難である。そこで、限られた光学材料を用いて高い開口数を達成するために、光軸（光学系を構成する光学素子の配置基準となる軸）を含まない領域を露光領域として用いる反射屈折型の投影光学系が提案されている。また、この種の反射屈折型投影光学系を搭載する露光装置においてレチクルを好適に照明するための照明光学装置が種々提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の反射屈折型投影光学系では、高解像を達成するために残存収差が極めて小さい抑えられているが、瞳の収差までは設計上も完全に補正されていないのが実状である。換言すれば、両側にテレセントリックな光学系になるように投影光学系を設計するが、レチクル側（物体側）にテレセントリシティの誤差（物体面の法線に対する主光線の僅かな傾き）が発生する。したがって、反射屈折型投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差（瞳収差）は、照明光学装置によってほぼ完全に補償する必要がある。
【０００７】
反射屈折型投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を照明光学装置により補償するために、たとえば特開２０００−２１７６５号公報には、照明光学装置の光軸（以下、「照明光軸」という）と投影光学系の光軸（以下、「投影光軸」という）とを一致させる構成が提案されている。しかしながら、上述のように投影光軸を含まない露光領域を有する反射屈折型投影光学系が搭載される露光装置では、投影光軸と照明光軸とを一致させると、テレセントリシティ誤差の補償が比較的容易になるが、照明光学系を構成する光学素子が径方向に大型化し、ひいては照明光学装置の巨大化を招く。照明光学系に使用可能な光学材料も投影光学系の場合と同様な制限を受けるため、照明光学系においても大口径レンズを実現することは非常に困難である。
【０００８】
また、反射屈折型投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を照明光学装置により補償するために、たとえば特開２００１−２３７１８３号公報には、照明光軸を露光領域の中心と光学的に対応するように（すなわち照明光軸とレチクル上の照明領域の中心とが一致するように）設定し、レチクルの近傍（すなわちレチクルの直上）にクサビ型補償光学素子を配置する構成が提案されている。同様に、たとえば特開２００１−３０８００６号公報には、照明光軸とレチクル上の照明領域の中心とが一致するように設定し、レチクルの近傍に照明光軸とは異なる光軸を有する補償光学素子を配置する構成が提案されている。
【０００９】
しかしながら、露光装置では、上述のレチクル近傍に配置すべき補償光学素子が、レチクルを保持して移動するためのレチクルステージやレチクルを投影光学系に対して高精度に位置合わせするためのアライメント系と機械的に干渉し易く、結果として補償光学素子をレチクル近傍の所要位置に配置することが困難であるという不都合があった。特に、走査露光型の露光装置の場合には、レチクルステージが頻繁に且つ広範囲に亘って移動するため、レチクル近傍の所要位置に補償光学素子を配置することがさらに困難である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、たとえば反射屈折型投影光学系の光軸を含まない所定領域を照明する露光装置において、照明光学系を構成する光学素子が径方向に大型化することなく、他の部品との機械的干渉を回避して容易に配置された補償光学素子を用いて投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することのできるコンパクトな照明光学装置を用いて、高解像で且つ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、反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子は、前記所定方向と光学的に対応する方向に沿って前記照明光軸から偏心して配置されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１２】
第１形態の好ましい態様によれば、前記２つの補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量は、互いに異なる量である。
【００１３】
本発明の第２形態では、反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子のうちの一方の補償光学素子は、前記所定方向と光学的に対応する方向に沿って前記照明光軸から偏心して配置され、
前記２つの補償光学素子のうちの他方の補償光学素子は、前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状の光学面を有することを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１４】
本発明の第３形態では、反射屈折型の投影光学系の物体面において前記投影光学系の投影光軸から所定方向に偏心して前記投影光軸を含まない所定領域を照明するための照明光学装置において、
前記照明光学装置は、前記所定領域の中心を通る照明光軸を有し、
前記投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を補償するための２つの補償光学素子を備え、
前記２つの補償光学素子は、前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状の光学面を有することを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１５】
第２形態および第３形態の好ましい態様によれば、前記照明光軸に関して回転非対称な非球面形状は、前記照明光軸および前記投影光軸から偏心した基準軸を有する。
【００１６】
第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、光束を供給するための光源と、該光源と前記物体面との間の光路中に配置されて前記光源からの光束に基づいて二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータをさらに備え、前記２つの補償光学素子は、前記オプティカルインテグレータと前記物体面との間の光路中に配置されている。この場合、前記二次光源からの光束を前記物体面へ導くための導光光学系をさらに備え、前記導光光学系は、前記物体面と光学的に共役な位置に配置されて前記物体面に形成される照明領域の形状および大きさを規定するための視野絞りと、該視野絞りの光透過部の像を前記物体面上に結像させるための結像光学系とを有し、前記２つの補償光学素子は、前記結像光学系の光路中に配置されていることが好ましい。また、この場合、前記２つの補償光学素子は、前記結像光学系の瞳面に関して一方の側に配置されていることが好ましい。
【００１７】
第１形態の好ましい態様によれば、前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量をＡとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ａ＜Ｃ×０．９
の条件を満足する。
【００１８】
第２形態の好ましい態様によれば、前記一方の補償光学素子の前記照明光軸からの偏心量をＡとし、前記他方の補償光学素子の非球面形状の光学面の回転軸線の前記照明光軸からの偏心量をＢとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ａ＜Ｃ×０．９
Ｂ＜Ｃ×０．９
の条件を満足する。
【００１９】
第３形態の好ましい態様によれば、前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子の非球面形状の光学面の回転軸線の前記照明光軸からの偏心量をＢとし、前記投影光軸に対する前記照明光軸の偏心量をＣとするとき、
Ｂ＜Ｃ×０．９
の条件を満足する。
【００２０】
第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、前記２つの補償光学素子について、各補償光学素子から前記視野絞りまでの距離と各補償光学素子から前記物体面までの距離とのうち小さい方の距離をＤとし、前記視野絞りの光透過部において前記照明光軸から最も離れた位置の前記照明光軸からの距離をＹｏとし、前記物体面の前記所定領域において前記照明光軸から最も離れた位置の前記照明光軸からの距離をＹｉとするとき、
Ｄ＞Ｙｏ×０．６
Ｄ＞Ｙｉ×０．６
の条件を満足する。
【００２１】
また、第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、前記照明光軸に沿って移動可能な屈折光学素子、前記照明光軸に対して傾動可能な屈折光学素子、および前記照明光軸と交差する方向に沿って移動可能な屈折光学素子のうちの少なくとも１つの屈折光学素子をさらに備えている。
【００２２】
本発明の第４形態では、第１形態〜第３形態の照明光学装置と、前記物体面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための前記反射型の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００２３】
本発明の第５形態では、第１形態〜第３形態の照明光学装置を介して前記物体面に配置されたマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンを前記反射型の投影光学系を介して感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００２５】
図１の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源を備えている。光源１からＹ方向に沿って射出されたほぼ平行光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図１において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。また、一対のレンズ２ａおよび２ｂのうちの少なくとも一方が、照明光学装置の光軸（照明光軸）ＡＸｉに沿って移動可能に構成されている。
【００２６】
したがって、ビームエキスパンダー２に入射した光束は、一対のレンズ２ａと２ｂとの間隔に応じて図１の紙面内において拡大され、所望の矩形状の断面を有する光束に整形される。整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行光束は、マイクロレンズアレイ（またはフライアイレンズ）３に入射する。マイクロレンズアレイ３は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。一般に、マイクロレンズアレイは、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。
【００２７】
ここで、マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロレンズアレイは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、図１では、図面の明瞭化のために、マイクロレンズアレイ３を構成する微小屈折面の図示を省略している。
【００２８】
マイクロレンズアレイ３に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロレンズアレイ３の後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。マイクロレンズアレイ３の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、必要に応じて配置された開口絞り（不図示）によって制限され、コンデンサー光学系４を介した後、レチクルブラインド５を重畳的に照明する。
【００２９】
こうして、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド５には、マイクロレンズアレイ３を構成する各微小レンズの形状と相似な矩形状の照野が形成される。レチクルブラインド５の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系６の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを重畳的に照明する。こうして、結像光学系６は、レチクルブラインド５の矩形状開口部の像をレチクルＲ上に形成することになる。
【００３０】
レチクルＲのパターンを透過した光束は、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の像を形成する。このように、光源１、ビームエキスパンダー２、マイクロレンズアレイ３、コンデンサー光学系４、レチクルブラインド５および結像光学系６は、レチクルＲを照明するための照明光学装置を構成している。また、コンデンサー光学系４、レチクルブラインド５および結像光学系６は、二次光源からの光束をレチクルＲへ導くための導光光学系を構成している。なお、投影光学系ＰＬおよび結像光学系６の具体的な構成については後述する。
【００３１】
こうして、投影光学系ＰＬの光軸（投影光軸）ＡＸｐと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながらスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが露光される。スキャン露光では、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、レチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対してＹ方向に相対移動させながらウェハＷの各露光領域に対してレチクルパターンを転写する。この場合、レチクルＲ上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がたとえば１：３の矩形状であり、マイクロレンズアレイ３の各微小レンズの断面形状もこれと相似な矩形状となる。
【００３２】
図２は、本実施形態における照明光学装置の照明光軸と投影光学系の投影光軸との位置関係およびレチクルブラインドの光透過部の構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は、照明光学装置（１〜６）からレチクルＲを見た図であって、レチクルＲ上における照明光学装置（１〜６）の照明光軸ＡＸｉと投影光学系ＰＬの投影光軸ＡＸｐとの位置関係を示している。図２（ａ）を参照すると、投影光学系ＰＬの物体面に配置されたレチクルＲ上に形成される照明領域ＩＲは、投影光学系ＰＬの投影光軸ＡＸｐを中心とする円形状の投影視野ＩＦ内においてＸ方向に沿って細長く延びる矩形状の形態を有し、その短辺方向の寸法はＬｉｙであり、長辺方向の寸法はＬｉｘである。
【００３３】
なお、照明領域ＩＲは、投影光学系ＰＬの投影光軸ＡＸｐからＹ方向に偏心して投影光軸ＡＸｐを含んでいない。また、照明光学装置（１〜６）の照明光軸ＡＸｉは、照明領域ＩＲの中心と一致している。その結果、照明光学装置（１〜６）の照明光軸ＡＸｉは、投影光学系ＰＬの投影光軸ＡＸｐに対して距離Ｃ（偏心量Ｃ）だけＹ方向に偏心している。また、レチクルＲ上の照明領域ＩＲにおいて、照明光軸ＡＸｉから最も離れた位置の照明光軸ＡＸｉからの距離はＹｉとして定義される。
【００３４】
一方、図２（ｂ）を参照すると、視野絞りとしてのレチクルブラインド５は、照明領域ＩＲに光学的に対応するように、短辺方向の寸法がＬｏｙで長辺方向の寸法がＬｏｘの矩形状の光透過部（開口部）５ａを有する。そして、レチクルブラインド５の光透過部５ａにおいて、照明光軸ＡＸｉから最も離れた位置の照明光軸ＡＸｉからの距離はＹｏとして定義される。なお、図示を省略したが、投影光学系ＰＬの像面に配置されたウェハＷ上には、照明領域ＩＲに光学的に対応するように、Ｘ方向に沿って細長く延びる矩形状の静止露光領域が形成される。
【００３５】
図３は、本実施形態における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。本実施形態における投影光学系ＰＬは、図３に示すように、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、凹面反射鏡ＣＭと２つの負レンズ３３とから構成されて第１中間像の像である第２中間像（第１中間像のほぼ等倍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３結像光学系Ｇ３とを備えている。
【００３６】
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９０°だけ偏向するための光路折り曲げ用の反射面（第１光路折り曲げ鏡）３１が配置されている。また、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中において第２中間像の形成位置の近傍には、第２結像光学系Ｇ２からの光を第３結像光学系Ｇ３に向かって９０°だけ偏向するための反射面（第２光路折り曲げ鏡）３２が配置されている。
【００３７】
第１中間像および第２中間像は、第１光路折り曲げ鏡３１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中および第２結像光学系Ｇ２と第２光路折り曲げ鏡３２との間の光路中にそれぞれ形成される。ここで、第１光路折り曲げ鏡３１の反射面と第２光路折り曲げ鏡３２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３結像光学系Ｇ３は、第２中間像からの光束に基づいて、レチクルＲのパターンの縮小像（第２中間像の像であって反射屈折光学系の最終像）を、感光性基板としてのウェハＷ上に形成する。
【００３８】
第１結像光学系Ｇ１は直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第３結像光学系Ｇ３は直線状に延びた光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ３とは共通の単一基準光軸である投影光軸ＡＸｐと一致するように設定されている。なお、投影光軸ＡＸｐは、重力方向（すなわち鉛直方向）に沿って位置決めされている。その結果、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３結像光学系Ｇ３を構成するすべてのレンズも、投影光軸ＡＸｐ上において水平面に沿って配置されている。
【００３９】
一方、第２結像光学系Ｇ２も直線状に延びた光軸ＡＸ２を有し、この光軸ＡＸ２は投影光軸ＡＸｐと直交するように設定されている。さらに、第１光路折り曲げ鏡３１および第２光路折り曲げ鏡３２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つの光路折り曲げ鏡ＦＭ）として一体的に構成されている。この２つの反射面の交線（厳密にはその仮想延長面の交線）が第１結像光学系Ｇ１のＡＸ１、第２結像光学系Ｇ２のＡＸ２、および第３結像光学系Ｇ３のＡＸ３と一点で交わるように設定されている。なお、第１光路折り曲げ鏡３１および第２光路折り曲げ鏡３２がともに表面反射鏡として構成されている。
【００４０】
上述の構成では、複数のレンズを含む屈折光学系である第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３で生じる色収差および正値のペッツバール和を、第２結像光学系Ｇ２の凹面反射鏡ＣＭおよび２つの負レンズ３３により補償する。また、第２結像光学系Ｇ２がほぼ等倍の結像倍率を有する構成により、第１中間像の近傍に第２中間像を形成することが可能となる。この２つの中間像の近傍において光路分離を行うことにより、露光領域（すなわち実効露光領域）の投影光軸ＡＸｐからの距離すなわち軸外し量を小さく設定することができる。これは、収差補正の点で有利となるだけでなく、光学系の小型化、光学調整、機械設計、製造コストなどの点でも有利となる。
【００４１】
図４は、本実施形態における結像光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、本実施形態における結像光学系６は、レチクルブラインド５から光の入射順に、平行平面板Ｐ１と、両凹レンズＬ６１と、光の射出側に非球面形状の凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６２と、入射側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６３と、入射側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６４と、両凸レンズＬ６５と、第１ミラーＭ１と、開口絞りＡＳと、射出側に非球面形状の凸面を向けた両凸レンズＬ６６と、入射側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６７と、第２ミラーＭ２と、入射側に非球面形状の凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６８と、平行平面板Ｐ２とにより構成されている。
【００４２】
結像光学系６を構成するすべての光透過部材（レンズＬ６１〜Ｌ６８および平行平面板Ｐ１，Ｐ２）は石英により形成されている。また、露光光であるＡｒＦエキシマレーザー光の発振中心波長は１９３．３０６ｎｍであり、中心波長１９３．３０６ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０３２６１である。また、非球面は、照明光軸ＡＸｉ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、次の数式（ａ）で表される。以下の表（１）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。
【００４３】
【数１】
2004342711.tif 000003
【００４４】
本実施形態において、両凹レンズＬ６１は球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ１の向きに１．０４８ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第１補償光学素子を構成している。正メニスカスレンズＬ６２は非球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ２の向きに６．７４９ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第２補償光学素子を構成している。正メニスカスレンズＬ６４は球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ３の向きに６．１７１ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第３補償光学素子を構成している。
【００４５】
両凸レンズＬ６６は非球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ４の向きに１．４３９ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第４補償光学素子を構成している。正メニスカスレンズＬ６７は球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ５の向きに５．２７７ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第５補償光学素子を構成している。正メニスカスレンズＬ６８は非球面レンズであって、レチクルＲ上のＹ方向に光学的に対応する方向に沿って図中の矢印Ｆ６の向きに５．３７１ｍｍだけ照明光軸ＡＸｉから偏心して配置された第６補償光学素子を構成している。
【００４６】
次の表（１）に、本実施形態にかかる結像光学系６の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元において、λは露光光の中心波長を、βは結像倍率を、ＮＡは像側（レチクル側）開口数を、Ｃは投影光軸ＡＸｐに対する照明光軸ＡＸｉの偏心量をそれぞれ表している。また、Ｌｉｙ×Ｌｉｘは照明領域ＩＲの短辺方向寸法×長辺方向寸法を、Ｙｉは照明領域ＩＲにおける照明光軸ＡＸｉからの最大距離を、Ｌｏｙ×Ｌｏｘはレチクルブラインド５の光透過部５ａの短辺方向寸法×長辺方向寸法を、Ｙｏはレチクルブラインド５の光透過部５ａにおける照明光軸ＡＸｉからの最大距離をそれぞれ表している。
【００４７】
また、表（１）の光学部材諸元において、面番号はレチクルブラインド側からの光学面の順序を、ｒは各光学面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径：ｍｍ）を、ｄは各光学面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、φは各光学面の有効径（直径：ｍｍ）を、ｎは露光光の中心波長に対する屈折率を、ｓは各補償光学素子の照明光軸ＡＸｉからの偏心量（ｍｍ）をそれぞれ示している。なお、各光学面の軸上間隔ｄは、各補償光学素子が偏心していない状態における軸上間隔を示している。
【００４８】
【表１】
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１．２５
ＮＡ＝０．２２１
Ｃ＝２２ｍｍ
Ｌｉｙ×Ｌｉｘ＝２０ｍｍ×１０４ｍｍ
Ｙｉ＝５２．９５ｍｍ
Ｌｏｙ×Ｌｏｘ＝１６ｍｍ×８３．２ｍｍ
Ｙｏ＝４２．３６ｍｍ
2004342711.tif 000004
（非球面データ）
６面
κ＝０．００００００
Ｃ４＝−９．２１４１７×１０−９    Ｃ６＝−３．３４３１２×１０−１３
Ｃ８＝−１．３６１０５×１０−１６
１６面
κ＝０．００００００
Ｃ４＝１．３０９３３×１０−９    Ｃ６＝−１．０８１５１×１０−１５
Ｃ８＝１．８２８３４×１０−２０
２０面
κ＝０．００００００
Ｃ４＝４．０４２２７×１０−９    Ｃ６＝２．２８０４７×１０−１３
Ｃ８＝−１．４３１６９×１０−１７
【００４９】
図５〜図７は、本実施形態の結像光学系における横収差を示す図である。具体的には、図５は、レチクルＲ面に形成される矩形状の照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉを原点としてＹ＝０％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示している。また、図６は、レチクルＲ面に形成される矩形状の照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉを原点としてＹ＝＋１００％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示している。
【００５０】
さらに、図７は、レチクルＲ面に形成される矩形状の照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉを原点としてＹ＝−１００％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示している。各収差図から明らかなように、本実施形態の結像光学系６では、横収差が良好に補正されている。なお、レチクルＲ面に形成される矩形状の照明領域ＩＲにおいて照明光軸ＡＸｉを原点とする座標位置については、図２（ａ）の表示を参照することができる。
【００５１】
本実施形態において、非球面レンズＬ６２、Ｌ６６およびＬ６８は、照明光軸ＡＸｉに関して回転対称な非球面形状の光学面を有するレンズを照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置したものである。さらに換言すれば、非球面レンズＬ６２、Ｌ６６およびＬ６８は、投影光軸ＡＸｐに関して回転非対称な非球面形状の光学面を有するレンズである。そして、非球面レンズＬ６２における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは６．７４９ｍｍであり、非球面レンズＬ６６における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは１．４３９ｍｍであり、非球面レンズＬ６８における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは５．３７１ｍｍである。
【００５２】
一方、球面レンズＬ６１の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは１．０４８ｍｍであり、球面レンズＬ６４の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは６．１７１ｍｍであり、球面レンズＬ６７の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは５．２７７ｍｍである。さらに、表（１）を参照すると、レチクルブラインド５に最も近い第１補償光学素子すなわち球面レンズＬ６１からレチクルブラインド５までの軸上距離Ｄｏは５８．２２４ｍｍであり、レチクルＲに最も近い第６補償光学素子すなわち非球面レンズＬ６８からレチクルＲまでの軸上距離Ｄｉは１８５．７８８ｍｍである。
【００５３】
図８は、本実施形態における投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。図８では、本実施形態における投影光学系ＰＬの物体面（レチクルＲのパターン面）における照明領域ＩＲの範囲内を通過する各主光線の位置と、投影光学系ＰＬの物体面から所定距離だけウェハ側において物体面と平行に設定された所定平行面を通過する当該主光線の位置とを結ぶ線分が、そのＸ方向成分に対応する線分およびＹ方向成分に対応する線分とともに示されている。なお、上述の表記は、以下の対応する図９および図１０においても同様である。
【００５４】
投影光学系ＰＬにおいて物体側（レチクル側）テレセントリシティの誤差が全くない場合、物体面の法線に対する主光線の傾きすなわち投影光軸ＡＸｐや照明光軸ＡＸｉに対する主光線の傾きが全くなく、図８にはマトリックス状に点だけが現われることになる。しかしながら、実際には、図８に示すように、照明領域ＩＲを通過する各主光線は、図中左上端の位置（照明光軸ＡＸｉを原点としてＸ＝−１００％，Ｙ＝−１００％の座標位置）および左下端の位置（照明光軸ＡＸｉを原点としてＸ＝＋１００％，Ｙ＝−１００％の座標位置）を除き、投影光軸ＡＸｐに向かって傾き、物体側テレセントリシティの誤差が発生する。
【００５５】
ここで、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差分布は、照明光軸ＡＸｉを原点とするＹ軸に関して対称である。なお、図８の右下に主光線の１ｍｒａｄの傾きに対応する線分を示しているが、投影光学系ＰＬにおける物体側テレセントリシティのＸ方向の最大誤差成分は３．２３×１０−３ラジアンすなわち３．２３ｍｒａｄであり、Ｙ方向の最大誤差成分は３．４６ｍｒａｄである。
【００５６】
図９は、本実施形態における結像光学系によるテレセントリシティの補償作用を模式的に示す図である。また、図１０は、本実施形態における投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差が結像光学系により補償された結果を模式的に示す図である。本実施形態では、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差を補償するために、６つの補償光学素子（Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６４，Ｌ６６，Ｌ６７，Ｌ６８）を用いて、図９に示すように、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差分布と逆の傾向を有する像側（レチクル側）テレセントリシティの誤差分布を結像光学系６に付与している。
【００５７】
なお、図９の右下に主光線の１ｍｒａｄの傾きに対応する線分を示しているが、結像光学系６における像側テレセントリシティのＸ方向の最大誤差成分は２．３９ｍｒａｄであり、Ｙ方向の最大誤差成分は２．５６ｍｒａｄである。その結果、本実施形態では、図１０に示すように、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差が結像光学系６の作用により良好に補償されている。なお、図１０の右下に主光線の１ｍｒａｄの傾きに対応する線分を示しているが、結像光学系６により補償された投影光学系ＰＬにおける物体側テレセントリシティのＸ方向の最大誤差成分は０．８５ｍｒａｄであり、Ｙ方向の最大誤差成分は０．９８ｍｒａｄである。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、照明光軸ＡＸｉと投影光軸ＡＸｐとが一致することなく、投影光軸ＡＸｐからＹ方向に偏心して投影光軸ＡＸｐを含まない照明領域ＩＲの中心を照明光軸ＡＸｉが通るように設定されているので、照明光学系を構成する各光学素子が径方向に大型化することなく、ひいては照明光学装置（１〜６）が巨大化することがない。また、結像光学系６の光路中において偏心配置された６つの補償光学素子を用いているので、レチクルブラインド５やレチクルステージやアライメント系と機械的に干渉しないように補償光学素子をレチクルブラインド５およびレチクルＲから十分に間隔を隔てて配置しても、ディストーションを実質的に発生させることなく、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することができる。
【００５９】
したがって、本実施形態では、反射屈折型投影光学系ＰＬの投影光軸ＡＸｐを含まない照明領域ＩＲを照明する露光装置において、照明光学系を構成する光学素子が径方向に大型化することなく（すなわち照明光学装置（１〜６）のコンパクト化を図りつつ）、他の部品との機械的干渉を回避して容易に配置された補償光学素子を用いて投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することができる。その結果、本実施形態では、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することのできるコンパクトな照明光学装置（１〜６）を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、補償光学素子として、照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置された３つの球面レンズＬ６１、Ｌ６４およびＬ６７と、照明光軸ＡＸｉに対して偏心した回転軸線を有する（投影光軸ＡＸｐに関して回転非対称な非球面形状の光学面を有する）３つの非球面レンズＬ６２、Ｌ６６およびＬ６８とを用いてる。しかしながら、一般的には、照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置された球面レンズであると、投影光軸ＡＸｐに関して回転非対称な非球面形状の光学面を有する非球面レンズであるとを問わず、少なくとも２つの補償光学素子を用いて、ディストーションを実質的に発生させることなく、投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することができる。
【００６１】
この場合、ディストーションの発生をさらに良好に抑えつつ投影光学系ＰＬの物体側テレセントリシティの誤差をさらに良好に補償するには、結像光学系６の瞳面（開口絞りＡＳの位置またはその近傍）に関して一方の側に少なくとも２つの補償光学素子が配置されていることが好ましい。また、同じ理由により、少なくとも２つの補償光学素子が照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置された２つの球面レンズを含む場合、これらの２つの球面レンズの偏心量Ａが互いに異なることが好ましい。さらに、同じ理由により、少なくとも２つの補償光学素子が非球面レンズを含む場合、当該非球面レンズの非球面形状の光学面は照明光軸ＡＸｉおよび投影光軸ＡＸｐから偏心した基準軸（回転軸線）を有することが好ましい。
【００６２】
また、本発明では、少なくとも２つの補償光学素子が照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置された球面レンズを含む場合、当該球面レンズの照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは次の条件式（１）を満足することが好ましい。
Ａ＜Ｃ×０．９    （１）
【００６３】
本実施形態では、第１補償光学素子である球面レンズＬ６１の偏心量Ａは１．０４８ｍｍであり、第３補償光学素子である球面レンズＬ６４の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは６．１７１ｍｍであり、第５補償光学素子である球面レンズＬ６７の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ａは５．２７７ｍｍであり、Ｃ×０．９は２２×０．９＝１９．８ｍｍである。したがって、本実施形態では、各補償光学素子が条件式（１）を満足している。換言すれば、少なくとも２つの補償光学素子を用いることにより、条件式（１）を満足することができる程度まで、当該補償光学素子の偏心量Ａを小さく抑えることができる。
【００６４】
また、本発明では、少なくとも２つの補償光学素子が照明光軸ＡＸｉに対して偏心配置された回転軸線を有する非球面レンズを含む場合、当該非球面レンズにおける非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは次の条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｂ＜Ｃ×０．９    （２）
【００６５】
本実施形態では、第２補償光学素子である非球面レンズＬ６２における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは６．７４９ｍｍであり、第４補償光学素子である非球面レンズＬ６６における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは１．４３９ｍｍであり、第６補償光学素子である非球面レンズＬ６８における非球面形状の光学面の回転軸線の照明光軸ＡＸｉからの偏心量Ｂは５．３７１ｍｍであり、Ｃ×０．９は２２×０．９＝１９．８ｍｍである。したがって、本実施形態では、各補償光学素子が条件式（２）を満足している。換言すれば、少なくとも２つの補償光学素子を用いることにより、条件式（２）を満足することができる程度まで、当該補償光学素子の偏心量Ｂを小さく抑えることができる。
【００６６】
また、本発明では、補償光学素子が次の条件式（３）および（４）を満足することが好ましい。なお、条件式（３）および（４）において、Ｄは、レチクルブラインド５に最も近い補償光学素子からレチクルブラインド５までの軸上距離ＤｏとレチクルＲに最も近い補償光学素子からレチクルＲまでの軸上距離Ｄｉとのうち小さい方の距離である。
Ｄ＞Ｙｏ×０．６    （３）
Ｄ＞Ｙｉ×０．６    （４）
【００６７】
上述したように、レチクルブラインド５に最も近い第１補償光学素子すなわち球面レンズＬ６１からレチクルブラインド５までの軸上距離Ｄｏは５８．２２４ｍｍであり、レチクルＲに最も近い第６補償光学素子すなわち非球面レンズＬ６８からレチクルＲまでの軸上距離Ｄｉは１８５．７８８ｍｍである。一方、レチクルブラインド５の光透過部における照明光軸ＡＸｉからの最大距離Ｙｏは４２．３６ｍｍであり、照明領域ＩＲにおける照明光軸ＡＸｉからの最大距離Ｙｉは５２．９５ｍｍである。
【００６８】
したがって、距離ＤがＤｏ＝５８．２２４ｍｍであるのに対し、Ｙｏ×０．６は４２．３６×０．６＝２５．４１６ｍｍであり、Ｙｉ×０．６は５２．９５×０．６＝３１．７７ｍｍである。その結果、本実施形態では、補償光学素子が条件式（３）および（４）を満足している。換言すれば、少なくとも２つの補償光学素子を用いることにより、条件式（３）および（４）を満足することができる程度まで、補償光学素子をレチクルＲおよびレチクルブラインド５から十分に間隔を隔てて配置することができる。
【００６９】
また、上述の実施形態では、結像光学系６の光路中に複数の補償光学素子を配置しているが、これに限定されることなく、たとえばオプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ３とレチクルＲとの間の光路中など、他の適当な照明光路中に複数の補償光学素子を配置することもできる。
【００７０】
ところで、上述の実施形態において、補償光学素子の製造誤差や位置決め誤差などの影響を補正するための調整光学素子を備えていることが好ましい。ここで、調整光学素子として、照明光軸ＡＸｉに沿って移動可能な屈折光学素子（レンズ）や、照明光軸ＡＸｉに対して傾動可能な屈折光学素子や、照明光軸ＡＸｉと交差する方向に沿って移動可能な屈折光学素子を用いることができる。
【００７１】
図１１は、本実施形態の第１変形例における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。本実施形態の第１変形例における投影光学系ＰＬは、図１１に示すように、投影原版としてのレチクルＲに形成されたパターンの中間像を形成するための反射屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第１結像光学系Ｇ１による中間像の像をワークとしてのウェハ（感光性基板）Ｗ上に再結像させるための屈折型の第２結像光学系Ｇ２とにより構成されている。
【００７２】
ここで、レチクルＲと第１結像光学系Ｇ１との間の光路中には、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面４１が配置されている。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、すなわち中間像の近傍には、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面４２が配置されている。これらの反射面４１および４２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。また、第１結像光学系Ｇ１は、光軸ＡＸ１に沿って配置された複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍又はやや縮小倍率のもとで中間像を形成する。
【００７３】
第２結像光学系Ｇ２は、光軸ＡＸ１と直交する光軸ＡＸ２上に沿って配置された複数のレンズ成分及びコヒーレンスファクタを制御するための可変開口絞りＡＳを有し、中間像からの光に基づいて縮小倍率のもとで中間像の像、すなわち２次像を形成する。ここで、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１は光路折り曲げ用反射面４１によって９０°折り曲げられて、レチクルＲと反射面４１との間に光軸ＡＸ０を定義している。本実施形態では、光軸ＡＸ０と光軸ＡＸ２とは互いに平行であるが、一致はしていない。
【００７４】
なお、第１変形例において、光軸ＡＸ０に沿って１つまたは複数のレンズ成分を配置してもよい。また、光軸ＡＸ０と光軸ＡＸ２とを互いに一致するように配置してもよい。また、光軸ＡＸ０と光軸ＡＸ１とのなす角度を９０°とは異なる角度、好ましくは凹面反射鏡ＣＭを反時計回りに回転させた角度としても良い。このとき、反射面４２での光軸の折り曲げ角度を、レチクルＲとウェハＷとが平行になるように設定することが好ましい。
【００７５】
図１２は、本実施形態の第２変形例における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。本実施形態の第２変形例における投影光学系ＰＬは、図１２に示すように、投影原版としてのレチクルＲに形成されたパターンの中間像を形成するための反射屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第１結像光学系Ｇ１による中間像の像をワークとしてのウェハ（感光性基板）Ｗ上に最結像させるための屈折型の第２結像光学系Ｇ２とにより構成されている。
【００７６】
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、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面５１と、光路を９０°だけ偏向させるための光路折り曲げ用の反射面５２とが配置されている。第１結像光学系Ｇ１は、光軸ＡＸ１に沿って配置された複数のレンズ成分及び凹面反射鏡ＣＭを有し、ほぼ等倍あるいはやや縮小倍率でレチクルＲの中間像を第１光路折り曲げ鏡としての反射面５１の近傍に形成する。
【００７７】
第２結像光学系Ｇ２は、光軸ＡＸ２に沿って配置された複数のレンズ成分を有し、中間像からの光に基づいて、中間像の像（２次像）をウェハＷ上に縮小倍率で形成する。ここで、反射面５１と反射面５２とが互いに直交するような角度で配置されているため、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２とは互いに平行になり、レチクルＲとウェハＷとも互いに平行となる。なお、第２変形例において、光路折り曲げ用の反射面５１と５２との間の光路中に、１つまたは複数のレンズ成分を光軸ＡＸ３に沿って配置しても良い。
【００７８】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）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１３のフローチャートを参照して説明する。
【００７９】
先ず、図１３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。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。
【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１４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１４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。
【００８２】
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エキシマレーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば波長が２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザー光源や波長が１５６ｎｍの光を供給するＦ２エキシマレーザー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、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の照明光学装置では、反射屈折型投影光学系の投影光軸を含まない照明領域を照明する露光装置において、たとえば照明光軸から偏心して配置された少なくとも２つの補償光学素子を用いることにより、照明光学系を構成する光学素子が径方向に大型化することなく、すなわち照明光学装置のコンパクト化を図りつつ、他の部品との機械的干渉を回避して容易に配置された補償光学素子を用いて投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することができる。
【００８５】
したがって、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を良好に補償することのできるコンパクトな照明光学装置を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態における照明光学装置の照明光軸と投影光学系の投影光軸との位置関係およびレチクルブラインドの光透過部の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態における結像光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。
【図５】レチクル面に形成される矩形状の照明領域において照明光軸を原点としてＹ＝０％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示す図である。
【図６】レチクル面に形成される矩形状の照明領域において照明光軸を原点としてＹ＝＋１００％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示す図である。
【図７】レチクル面に形成される矩形状の照明領域において照明光軸を原点としてＹ＝−１００％，Ｘ＝１００％〜０％の座標位置に対応する横収差を示す図である。
【図８】本実施形態における投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。
【図９】本実施形態における結像光学系によるテレセントリシティの補償作用を模式的に示す図である。
【図１０】本実施形態における投影光学系の物体側テレセントリシティの誤差が結像光学系により補償された結果を模式的に示す図である。
【図１１】本実施形態の第１変形例における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。
【図１２】本実施形態の第２変形例における投影光学系の具体的な構成を概略的に示す図である。
【図１３】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１４】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】
１  光源
３  マイクロレンズアレイ
４  コンデンサー光学系
５  レチクルブラインド（照明視野絞り）
６  結像光学系
Ｒ  レチクル
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＡＸｐ  投影光軸
ＡＸｉ  照明光軸
Ｌ６１〜Ｌ６８  補償光学素子
【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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