(57)【要約】【課題】  本発明は、光リソグラフィー法に関し、リソグラフィー法に用いられ、半導体装置の製造に適した光学装置（１１,１０１）に関する。【解決手段】  光学装置（１１,１０１）は、マスク（１３,１０３）の後ろ側に光路を基準として配置されるレンズシステム（１４,１０４）を有する。マスク（１３,１０３）とレンズシステム（１４,１０４）との間の領域（ｂ’,ｂ’’）に、屈折率（ｎ）が１より大きい媒質が設けられる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク（１３,１０３）の後ろ側に、光路を基準として配置されるレンズシステム（１４,１０４）を備え、リソグラフィー法に用いられる、半導体装置の製造に適した光学装置（１１,１０１）において、
上記マスク（１３,１０３）とレンズシステム（１４,１０４）との間の領域（ｂ’,ｂ’’）に、屈折率（ｎ）が１よりも大きい媒質が備えられていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
上記媒質の屈折率（ｎ）が１．１よりも大きい、請求項１に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項３】
上記媒質の屈折率（ｎ）が１．２よりも大きく、特に１．３よりも大きい、請求項１または２に記載の光学装置（１０,１０１）。
【請求項４】
上記媒質が液体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項５】
水を液体として使用する、請求項４に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項６】
パーフルオロポリエーテルを液体として使用する、請求項４に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項７】
上記媒質が気体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項８】
上記レンズシステム（１４,１０４）が、１つまたは複数のレンズで構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項９】
上記レンズシステム（１４,１０４）の後ろ側に、光路を基準として配置されるウェハー（１２,１０２）の露光に用いられる、請求項１〜８のいずれかに記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１０】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に、屈折率（ｎ）がほぼ１である媒質が備えられている、請求項９に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１１】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる媒質として、空気が用いられる、請求項１０に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１２】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に、屈折率（ｎ）が１よりも大きい媒質が備えられている、請求項９に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１３】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる媒質の屈折率（ｎ）が１．１よりも大きい、請求項１２に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１４】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる媒質の屈折率（ｎ）が１．２よりも大きく、特に１．３よりも大きい、請求項１３に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１５】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる媒質が液体、特に水である、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１６】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる液体がパーフルオロポリエーテルである、請求項１５に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１７】
上記レンズシステム（１４,１０４）とウェハー（１２,１０２）との間の領域（ａ’,ａ’’）に備えられる媒質が気体である、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１８】
上記マスク（１３,１０３）がフォトマスクである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項１９】
上記マスク（１３,１０３）が位相シフトマスクであり、特に交互位相シフトマスクまたは減衰位相シフトマスクである、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）。
【請求項２０】
レンズシステム（１４,１０４）、特に請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光学装置（１１,１０１）に含まれるレンズシステム（１４,１０４）を設けるステップと、
マスク（１３,１０３）を設けるステップとを有する、半導体装置の製造に適した光リソグラフィー法において、
さらに、上記マスク（１３,１０３）とレンズシステム（１４,１０４）との間の領域（ｂ’,ｂ’’）に、屈折率（ｎ）が１よりも大きい媒質を備えるステップを有することを特徴とする光リソグラフィー法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィー法に用いられ（use with a lithography method）、かつ、請求項１の前提構成に記載のように、半導体装置の製造に適した光学装置（optical device）、および、光リソグラフィー法（optical lithography method）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（特にシリコン半導体装置）の製造には、例えば、いわゆるフォトリソグラフィー法や光リソグラフィー法、特にマイクロリソグラフィー法が用いられる。
【０００３】
これらの方法を用いて、まず初めに、例えば単結晶シリコンからなるウェハーの表面を酸化プロセスに供し、続いて感光性のフォトレジスト層を酸化物層の上に設ける。
【０００４】
続いて、フォトマスクをウェハーの上方に配置し、複数のレンズ素子を有する専用の（appropriate）レンズシステムを備えた光学装置を、ウェハーとフォトマスクとの間に配置する。
【０００５】
上記フォトマスクは、ウェハーの上に形成される各構造に対応する構造を有するように設けられている。
【０００６】
そして、上記フォトマスクと、フォトレジスト上の対応する構造とを、露光した後、フォトマスクを取り去る。
【０００７】
その後、フォトレジストを現像してエッチングプロセスに供することによって、フォトレジストの露光領域、および、その下の酸化物層の各領域をウェハーから除去し、非露光領域を残す。
【０００８】
このフォトレジストを露光するために、例えば、波長が１９３ｎｍ（または、例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍなど）の光を用いればよい。
【０００９】
これらの光ビームは、マスクを通って偏向する（特に、マスクが存在する構造のエッジまたは隙間で偏向する）。つまり、最大強度（intensity maxima）（いわゆる１次、２次などの最大偏向）は、マスクの後ろ側にて特定の角度で生じる。
【００１０】
レンズシステムの第１レンズ素子の開口が比較的大きい場合、より高次の最大強度（例えば、２次およびそれ以上の次数）を表す「ビーム」もまた、それぞれ、対応するレンズ素子によって網羅され（covered）、あるいは集められる（collected）（これにより、ウェハーの上に投影された構造物像の質が改善される）。
【００１１】
しかしながら、最後のレンズ素子を通過した後の、高次の最大強度を表す上述のビームは、比較的大きな角度でウェハーの表面に達する。したがって、このビームは、入射角が全反射臨界角よりも大きい場合には、空気（air）／ウェハー境界面で反射する。それゆえ、上述の、ウェハーの上に投影された構造物像の質の改善には寄与しない。
【００１２】
上記した入射角が全反射臨界角よりも大きくなることを防止するために、最後のレンズ素子とウェハーとの間の領域を、いわゆる浸漬液（例えば水）で充填することが、提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
浸漬液の屈折率は、空気の屈折率とは異なっており、特に、浸漬液の屈折率の方が大きいので、上述の空気／ウェハー境界面の全反射臨界角よりも、浸漬液／ウェハー境界面の全反射臨界角の方が大きくなる。これにより、全反射を防止でき、ウェハー上に投影された構造物像の質を改善することができる。
【非特許文献１】M. Switkes and M. Rothschild「液浸漬による１５７ｎｍのリソグラフィーの解像度の向上（Resolution Enhancement of 157 nm Lithography by Liquid Immersion）」、ＳＰＩＥ議事録（Proceedings of SPIE）、４６９１巻、４５９ページ、２００２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述の手順（proceeding）の不都合な点は、浸漬液が、ウェハーまたは該ウェハー上に設けられた感光性のフォトレジスト層に直接接触し、これらを汚染してしまうという点にある。
【００１５】
この汚染を防止するために、例えば、感光性のフォトレジスタ上に、付加的な保護層を設けてもよい。しかしながら、この保護層を備えることによって、製造コストが増大するとともに、質が低下してしまう。
【００１６】
本発明の目的は、リソグラフィー法に用いられ、半導体装置の製造に適した新しい光学装置、および、光リソグラフィー法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的および他の目的は、請求項１および２０の特徴部分によって達成される。
【００１８】
また、本発明の有効な他の発展形（developments）を、従属請求項に示す。
【００１９】
本発明の基本となる思想によれば、リソグラフィー法に用いられ、半導体装置の製造に適した光学装置は、マスクの後ろ側に（behind）、光路を基準として（with respect to the optical path）配置されるレンズシステムを有し、マスクとレンズシステムとの間の領域に媒質が備えられ、該媒質は、１よりも大きい屈折率（ｎ）を有している。
【００２０】
この媒質（例えば、気体または液体）の屈折率（ｎ）は比較的大きいので、式ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎα（αは開口角度、ｎは反射率である）によれば、レンズシステムの「開口数」ＮＡは、比較的大きくなる。
【００２１】
上述したように反射率ｎが比較的大きいことによって、開口数ＮＡが比較的大きくなるので、本発明の光学装置を用いれば、従来の光学装置を用いた場合よりも、高い解像度が得られる。
【００２２】
これにより、従来技術で得られるよりも、最小構造寸法（minimum structure size）が小さい半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を、実施形態および添付図面を用いて詳述する。
【００２４】
図１は、ウェハー、マスク、および、従来技術にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す、概略断面図である。
【００２５】
図２は、ウェハー、マスク、および、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す、概略断面図である。
【００２６】
図３は、ウェハー、マスク、および、本発明の第２実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す、概略断面図である。
【００２７】
図１に、従来技術にかかる半導体装置を製造するための光学装置１の概略断面図を示す。
【００２８】
光学装置１は、１つまたは複数のレンズ素子を有するレンズシステム４を備えている。該レンズシステム４は、フォトマスク３と、対応する半導体装置が製造されるウェハー２との間に位置する、または、固定されている。
【００２９】
ウェハー２は、例えば単結晶シリコンによって製造され、その表面は、酸化プロセスに供される。次に、このようにして製造された酸化物層２ａの上に、感光性フォトレジスト層２ｂを形成する。
【００３０】
フォトマスク３は、ウェハー２の上に形成される各構造に相当するマスク構造３ａを有する（より詳細には、光学装置１を用いることにより、マスク構造３ａは、ウェハー２の上に縮小されて投影される）。
【００３１】
図１にさらに示すように、例えば専用のレーザーといった光源５が、フォトマスク３（および、マスク構造３ａに対応したフォトレジスト層２ｂ上の構造）を露光するために設けられている（１つまたは複数のレンズ素子を含む他のレンズシステム６は、通常、光源５とフォトマスク３との間に設けられる）。
【００３２】
光源５は、例えば、波長λが１９３ｎｍ（または、例えば、波長λが３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１５７ｎｍなど）の光を発する。
【００３３】
図１に示すように、光源５が発するこれらの光ビームは、フォトマスク３（特にフォトマスクのマスク構造３ａのエッジや隙間）を通って偏向する。つまり、最大強度（いわゆる１次、２次などの最大偏向であり、ここではビームＡ，Ｂで示す）が、マスク３の後ろ側にて（behind）、特定の角度β1、β2などで生じる。
【００３４】
レンズシステム４、または、レンズシステム４の第１レンズ素子は、それぞれ比較的大きい開口Ａ＝ｓｉｎα（αは、いわゆる開口角度（図１参照）である）を有している。
【００３５】
それゆえ、高次（ここでは例えば、１次および２次）の最大強度を表すビームＡ，Ｂは、それぞれ、対応するレンズ素子によって網羅され、あるいは集められる。これにより、レンズシステム４によって、ウェハー２（より厳密には、フォトレジスト層２ｂ）上に投影される構造物像の質が改善される。これにより、ウェハー２上で、より小さい構造幅を実現できる。
【００３６】
さらに図１に示すように、高次の最大強度を表す上述のビームＡ，Ｂは、レンズシステム４の最後のレンズ素子を通過した後、それぞれ大きな角度で、ウェハー２の表面またはフォトレジスト層２ｂに達する。
【００３７】
ウェハー２の上面でのビームＡ，Ｂの全反射（図１の矢印Ｂ’で示す）を防止するために、レンズシステム４の最後のレンズ素子とウェハー２との間の、図１の斜線で示す領域に、例えば水といった浸漬液が充填されている。
【００３８】
この浸漬液は、比較的大きい屈折率ｎを有している。特に、この屈折率ｎは、例えば第１レンズ素子４とフォトマスク３との間の領域ｂにある空気よりも大きい。浸漬液の屈折率ｎが比較的大きいので、浸漬液／ウェハー境界面の全反射臨界角は、比較的大きくなる。これにより、最後のレンズ素子からウェハー２に達したビームＡ，Ｂが、ウェハー２の上面で反射することを防止できる。
【００３９】
図２に、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置１１の概略断面図を示す。
【００４０】
光学装置１１は、図１に示す光学装置１と類似して、１つまたは複数の（一続きに接続された）レンズ素子を含むレンズシステム１４を備えている。このレンズシステム１４は、フォトマスク１３と、この半導体装置が製造されるウェハー１２との間に、それぞれ配置または固定される。
【００４１】
フォトマスク１３は、例えば従来のフォトマスクであってもよいし、または、解像度をさらに高めるために、例えば位相シフトマスク（ＰＳＭ）、特に交互位相シフトマスク（alternating phase shift mask）（交互ＰＳＭ）、減衰位相シフトマスク（attenuated phase shift mask）（減衰ＰＳＭ）などであってもよい。
【００４２】
フォトマスク１３は、ウェハー１２の上に形成される各構造に相当するマスク構造１３ａを有する（より詳細には、光学装置１１を用いることにより、マスク構造１３ａは、ウェハー１２の上に縮小されて投影される）。
【００４３】
図１に基づいて説明したように、ウェハー１２は、例えば単結晶シリコンによって製造され、その表面は酸化プロセスに供される。次に、このようにして製造された酸化物層１２ａの上に、感光性フォトレジスト層１２ｂを形成する。
【００４４】
例えば専用のレーザー、または、例えば水銀灯、アルゴン放電灯などの光源１５が、フォトマスク１３、および、マスク構造１３ａに対応したフォトレジスト層１２ｂ上の構造を露光するために設けられている。また、１つまたは複数のレンズ素子を含む他のレンズシステム１６は、光源１５とフォトマスク１３との間に設けられる。
【００４５】
光源１５は、例えば、波長λが１９３ｎｍ（または、例えば、波長λが３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１５７ｎｍ、１３ｎｍなど）の光を発する。
【００４６】
図２に示すように、光源１５が発するこれらの光ビームは、フォトマスク１３（特にフォトマスクのマスク構造１３ａのエッジまたは隙間）を通って偏向する。つまり、最大強度（１次、２次、３次などの最大偏向であり、ここではそれぞれビームＡ’、Ｂ’、Ｃ’で示す）が、フォトマスク１３の後ろ側で、特定の角度β1、β2、β3などで生じる。
【００４７】
レンズシステム１４またはその第１レンズ素子のそれぞれの開口角度αは、それぞれ比較的大きく、それぞれ特に、例えばα＞５０°またはα＞６０°であり、または、例えばα＞６５°またはα＞７５°である。
【００４８】
図２にさらに示すように、ここに示す実施形態では、フォトマスク１３の最も近くに位置するレンズシステム１４の第１レンズ素子と、フォトマスク１３との間の、斜線で示す領域ｂ’は、浸漬液または浸漬気体で充填されている（例えば、この浸漬液またはこの浸漬気体のそれぞれによって充填された専用の空間（appropriate chamber）は、それぞれ、例えばフォトマスク１３を上端とし、第１レンズ素子を下端とし、これらに対応する側部を空間の壁として区切られて、使用される）。
【００４９】
さらに、図２に示す実施形態では、図１に示す光学装置とは異なり、浸漬液は、レンズシステム１４の最後のレンズ素子（ウェハー１２の最も近くに位置する）と、ウェハー１２との間の領域ａ’には備えられない（しかし、例えば、光学装置の残りの部分の周辺に存在する気体、特に空気（例えば、光学装置１１が設置されるクリーンルーム（clean room）のクリーンルーム空気）、または、専用の撹拌ガス（stirring gas）またはクリーニングガス、例えば窒素（屈折率が（ほぼ）１である）は存在する）。したがって、浸漬液が直接接触することによるフォトレジスト層１２ｂの汚染を、防止できる。
【００５０】
レンズシステム１４の第１レンズ素子と、フォトマスク１３との間の領域ｂ’に充填される上述の浸漬液、または、そこに供給される浸漬ガスは、それぞれ比較的大きい屈折率ｎを有する。該屈折率ｎは、特に１よりも大きく、例えば、ｎ＞１．０５またはｎ＞１．１、または、ｎ＞１．２またはｎ＞１．３である。
【００５１】
また、上述の第１レンズ素子の構造体および／またはフォトマスク１３の構造体（例えば水晶またはフッ化カルシウム（ＣａＦ2）など）に用いられる物質の屈折率ｎ’に応じた屈折率ｎを有する浸漬液または浸漬気体を、それぞれ選択するとよい。つまり、この対応する屈折率ｎ，ｎ’は、それぞれ、できるだけ同じであるか、その差ができるだけ小さいものであるとよい。
【００５２】
さらに、できるだけ透明または光透過性の浸漬液または浸漬気体を、それぞれ選択するとよい。つまり、吸光度（degree of absorption）ができるだけ小さいものを選択するとよい。
【００５３】
浸漬液としては、例えば水（屈折率ｎ＝１．４６）、または、例えばパーフルオロポリエーテル（perfluorpolyether）（ＰＦＰＥ）（屈折率ｎ＝１．３７）を使用してもよい。
【００５４】
浸漬液または浸漬気体のそれぞれの屈折率ｎが比較的大きいことにより、図２に示す光学装置１１（特に、レンズシステム１４またはその第１レンズ素子のそれぞれ）では、いわゆる開口数ＮＡ（ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎα（αは開口角度であり、ｎは屈折率である）と規定されている）が比較的大きくなる。特に、この開口数ＮＡは、レンズシステム４の第１レンズ素子とフォトマスク３との間の領域ｂが空気によって充填された従来の光学装置１（例えば図１参照）の開口数よりも大きい。
【００５５】
上述のように比較的大きい屈折率ｎにより、開口数ＮＡが増すので、比較的高次（ここでは例えば１次、２次、３次）の最大強度を表すビームＡ’、Ｂ’、Ｃ’は、それぞれ、レンズシステム１４、特にその第１レンズ素子によって、網羅され、あるいは集められる。これらのビームは、例えば図１に示すような１次および２次の最大強度だけではない。あるいは、例えば、図１および図２に示す光学装置１,１１よりも開口Ａが小さい、または明らかに小さくても、１次、または、１次および２次の、最大強度を表すビームＡ’およびＢ’などを、それぞれ、集めることができる。
【００５６】
さらに図２に示すように、比較的高次の最大強度を表す上記ビームＡ’・Ｂ’・Ｃ’は、それぞれ、レンズシステム１４またはその最後のレンズ素子によって、全てウェハー１２またはフォトレジスト層１２ｂのそれぞれの表面に投影される。これにより、ウェハー１２（より厳密には、フォトレジスト層１２ｂ）上に、レンズシステム１４によって投影された構造物像の質が改善される。また、これにより、ウェハー１２上でより小さな最小構造寸法ＣＤ（ＣＤ＝臨界次元）を実現できる。
【００５７】
図２に示す光学装置１１を用いて、ウェハー１２上に得られる最小構造寸法ＣＤは、詳細には、次式
ＣＤ＝（０．５×λ）／ＮＡ
（ＮＡは、上述の開口数であり、λは、ウェハー１２を露光するための光の波長であり、例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または、１３ｎｍなど（上記を参照）である）によって算出することができる。
【００５８】
上述のように、図２に示す光学装置１１の開口数ＮＡが比較的高いので、上記の式より、従来の光学装置と比較して、ウェハー１２上で実現できる最小構造寸法ＣＤは非常に小さくなる。
【００５９】
また、図３に、本発明の第２実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置１０１の概略断面図を示す。
【００６０】
光学装置１０１の構造は、図２に示す光学装置１１の構造に類似している。
【００６１】
特に、図３に示す光学装置１０１には、図２に示す光学装置１１に類似して、１つ、または、一続きに接続された複数のレンズ素子を含んだレンズシステム１４が設けられている。これらのレンズシステム１４は、それぞれ、フォトマスク１０３とウェハー１０２との間に配置あるいは固定される。
【００６２】
フォトマスク１０３は、例えば従来のフォトマスクであってもよいし、または、例えば位相シフトマスク（ＰＳＭ）、特に交互位相シフトマスク（交互ＰＳＭ）、または、減衰位相シフトマスク（減衰ＰＳＭ）などであってもよい。
【００６３】
フォトマスク１０３は、ウェハー１０２上に形成される各構造に相当するマスク構造１０３ａを有する（詳細には、光学装置１０１を用いることにより、マスク構造１０３ａは、ウェハー２の上に縮小して投影される）。
【００６４】
例えば単結晶シリコンによって製造されているウェハー１０２の上部には、感光性フォトレジスト層１０２ｂを有する酸化物層１０２ａが設けられる。
【００６５】
例えば専用のレーザー、または、例えば水銀灯、アルゴン放電灯などの光源１０５は、フォトマスク１０３（および、マスク構造１０３ａに対応したフォトレジスト層１０２ｂ上の構造）を露光するために設けられている。また、１つまたは複数のレンズ素子を含む他のレンズシステム１０６は、光源１０５とフォトマスク１０３との間に設けられている。
【００６６】
光源１０５は、例えば、波長λが１９３ｎｍ（または、例えば、波長λが３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１５７ｎｍ、１３ｎｍなど）の光を発する。
【００６７】
図３に示すように、光源１０５が発するこれらの光ビームは、フォトマスク１０３（特にフォトマスクのマスク構造１０３ａのエッジまたは隙間）を通って偏向する。つまり、最大強度（１次、２次、３次などの最大偏向）が、フォトマスク１０３の後ろ側で、特定の角度β1’’、β2’’、β3’’などで生じる。
【００６８】
レンズシステム１０４またはその第１レンズ素子のそれぞれの開口角度αは、それぞれ比較的大きく、特に例えばα＞５０°またはα＞６０°であり、もしくは、例えばα＞６５°またはα＞７５°である。
【００６９】
図３にさらに示すように、ここに示す実施形態では、図２に示す光学装置１１と同じように、フォトマスク１０３の最も近くに位置するレンズシステム１０４の第１レンズ素子と、フォトマスク１０３との間の斜線で示す領域ｂ’’は、浸漬液または浸漬気体によって充填されている（例えば、この浸漬液またはこの浸漬気体によってそれぞれ充填された専用の空間は、それぞれ、例えば、フォトマスク１０３を上端とし、第１レンズ素子を下端とし、これらに対応する側部を空間の個々の壁として区切られて、使用される）。
【００７０】
さらに、図３に示す実施形態では、図２に示す光学装置１１とは異なり、図１に示す光学装置１と類似して、浸漬媒質、特に浸漬液、または特に有効なのは浸漬気体を、レンズシステム１０４の最後のレンズ素子（ウェハー１０２の最も近くに位置する）と、ウェハー１０２との間の領域ａ’’に供給する（例えば、この浸漬液またはこの浸漬気体によってそれぞれ充填された専用の空間は、それぞれ、例えば、最後のレンズ素子を上端とし、ウェハーを下端とし、これらに対応する側部を空間の個々の壁として区切られて、使用される）。
【００７１】
この浸漬液または浸漬ガスの屈折率ｎは、それぞれ比較的大きく、特に１よりも大きい。この屈折率ｎは、例えばそれぞれ、ｎ＞１．０５またはｎ＞１．１、もしくは、屈折率ｎ＞１．２またはｎ＞１．３である。
【００７２】
さらに、できるだけ透明または光透過性の浸漬液または浸漬気体を、それぞれ選択するとよい。つまり、吸光度ができるだけ小さいものを選択するとよい。
【００７３】
浸漬液としては、例えば、水（屈折率ｎ＝１．４６）または例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）（屈折率ｎ＝１．３７）を使用してもよい。
【００７４】
浸漬液または浸漬ガスのそれぞれの屈折率ｎが比較的大きいことにより、浸漬液／ウェハーの境界面または浸漬気体／ウェハーの境界面での、それぞれの全反射臨界角は比較的大きくなる。これにより、最後のレンズ素子からウェハー１０２に達するビームがウェハー１０２の上面で反射することを防止する。
【００７５】
最後のレンズ素子とウェハー１０２との間の領域ａ’’に、浸漬液の代わりに浸漬気体を使用する場合の利点は、浸漬媒質によって汚染されるフォトレジスト層１０２ｂの損傷を低減できることにある。
【００７６】
レンズシステム１０４の第１レンズ素子とフォトマスク１０３との間の領域ｂ’’に充填された上述の浸漬液、または、領域ｂ’’に供給される浸漬気体の、それぞれの屈折率ｎは、レンズシステム１０４の最後のレンズ素子とウェハー１０２との間の領域ａ’’の浸漬液または浸漬気体のそれぞれと同様に、比較的大きく、特に１よりも大きく、それぞれ例えばｎ＞１．０５またはｎ＞１．１、もしくは、ｎ＞１．２またはｎ＞１．３である。
【００７７】
また、上記第１レンズ素子の構造体および／またはフォトマスク１０３の構造体（例えば、水晶またはフッ化カルシウム（ＣａＦ2）など）に用いられる物質の屈折率に応じた屈折率ｎを有する浸漬液または浸漬ガスを、それぞれ選択するとよい。つまり、これらの屈折率ｎ，ｎ’は、それぞれ、できるだけ同じであるか、または、その差ができるだけ小さいものであるとよい。
【００７８】
さらに、できるだけ透明または光透過性の浸漬液または浸漬気体を、それぞれ選択するとよい。つまり、吸光度ができるだけ小さいものを選択するとよい。
【００７９】
浸漬液としては、例えば水（屈折率ｎ＝１．４６）、または、例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）（屈折率ｎ＝１．３７）を使用してもよい。
【００８０】
浸漬液または浸漬気体のそれぞれの屈折率ｎが比較的大きいことによって、図２に示す光学装置１１のように、図３に示す光学装置１０１（特に、レンズシステム１４またはその第１レンズ素子のそれぞれ）では、開口数ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎα（α＝開口角度、ｎ＝屈折率）が比較的大きくなる。特に、この開口数ＮＡは、レンズシステム４の第１レンズ素子とフォトマスク３との間の領域ｂが空気によって充填された従来の光学装置１（例えば図１参照）の開口数よりも大きい。
【００８１】
上述したように比較的大きい屈折率ｎにより、開口数ＮＡが増すので、比較的高次（ここでは例えば１次、２次、３次、または、１次および２次、または、１次から４次）の最大強度を表すビームは、それぞれ、レンズシステム１０４、特にその第１レンズ素子によって網羅され、あるいは集められる。これにより、ウェハー１０２（より厳密には、フォトレジスト層１０２ｂ）上のレンズシステム１０４によって投影された構造物像の質が改善される。また、これにより、上述の式ＣＤ＝（０．５×λ）／ＮＡによれば、ウェハー１０２上で実現される最小構造寸法ＣＤをより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】ウェハー、マスク、および、従来技術にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す概略断面図である。
【図２】図２は、ウェハー、マスク、および、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す概略断面図である。
【図３】図３は、ウェハー、マスク、および、本発明の第２実施形態にかかる半導体装置を製造するための光学装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    光学装置
２    ウェハー
２ａ  酸化物層
２ｂ  フォトレジスト層
３    フォトマスク
３ａ  マスク構造
４    レンズシステム
５    光源
６    レンズシステム
１１    光学装置
１２    ウェハー
１２ａ  酸化物層
１２ｂ  フォトレジスト層
１３    フォトマスク
１３ａ  マスク構造
１４    レンズシステム
１５    光源
１６    レンズシステム
１０１  光学装置
１０２  ウェハー
１０２ａ  酸化物層
１０２ｂ  フォトレジスト層
１０３    フォトマスク
１０３ａ  マスク構造
１０４    レンズシステム
１０５    光源
１０６    レンズシステム
【図１】
2004289118.tif 000003
【図２】
2004289118.tif 000004
【図３】
2004289118.tif 000005
【外国語明細書】
2004289118000001.pdf