(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記投影光学系における前記液浸領域外の１つまたは複数の光学部材は、前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系の光軸に対して移動可能に構成され、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長が調整可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、前記投影光学系の光軸に垂直な面に対して傾斜する面を挟んで互いに対向する斜面を持つ一対の光学部材を有し、
前記一対の光学部材の少なくとも一方は、前記光軸廻りに回転可能、前記傾斜する面に沿って移動可能、あるいは前記光軸廻りに回転可能且つ前記傾斜する面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長が調整可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、前記投影光学系の光軸に垂直な面に対して傾斜する面を挟んで互いに対向する斜面を持つ一対の光学部材を有し、
前記一対の光学部材の少なくとも一方は、前記光軸廻りに回転可能、前記傾斜する面に沿って移動可能、あるいは前記光軸廻りに回転可能且つ前記傾斜する面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記液浸領域の液体の屈折率が可変に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置の調整方法において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材を、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換する交換工程と、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域外の１つまたは複数の光学部材を前記投影光学系の光軸に対して移動させて調整する移動調整工程と、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長を調整する光路長調整工程とを含み、
前記交換工程では、前記交換用光透過部材として、前記投影光学系の光軸に垂直な面に対して傾斜する面を挟んで互いに対向する斜面を持つ一対の光学部材を用い、
前記光路長調整工程では、前記一対の光学部材の少なくとも一方を、前記光軸廻りに回転、前記傾斜する面に沿って移動、あるいは前記光軸廻りに回転且つ前記傾斜する面に沿って移動させることを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項５】
像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置の調整方法において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材を、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換する交換工程と、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長を調整する光路長調整工程とを含み、
前記光路長調整工程は、前記交換用光透過部材の光学的光路長を調整する工程を含み、
前記交換工程では、前記交換用光透過部材として、前記投影光学系の光軸に垂直な面に対して傾斜する面を挟んで互いに対向する斜面を持つ一対の光学部材を用い、
前記光路長調整工程では、前記一対の光学部材の少なくとも一方を、前記光軸廻りに回転、前記傾斜する面に沿って移動、あるいは前記光軸廻りに回転且つ前記傾斜する面に沿って移動させることを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項６】
前記光路長調整工程は、前記液浸領域の液体の屈折率を調整する工程を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置の調整方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置、あるいは請求項４乃至６のいずれか１項に記載の調整方法により調整された露光装置を用いて、前記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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光装置の調整方法、およびデバイスの製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロ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のような媒質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（たとえば特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
像面側に形成された液浸領域の液体を介してマスクパターンの像を感光性基板上に形成する液浸型の投影光学系では、液浸領域の光透過部材（浸液としての液体に接する光透過部材）が石英により形成されていることが多い。これは、液浸領域の光透過部材を蛍石により形成すると、蛍石は水に溶ける性質（可溶性）があるため、投影光学系の結像性能を安定的に維持することが困難になるからである。
【０００７】
また、蛍石では内部の屈折率分布が高周波成分を有することが知られており、この高周波成分を含む屈折率のばらつきがローカルフレアの発生を招く恐れがあり、投影光学系の結像性能を低下させ易い。さらに、蛍石は固有複屈折性を有することが知られており、投影光学系の結像性能を良好に維持するためには、この固有複屈折性の影響を補正する必要がある。したがって、蛍石の可溶性、屈折率分布の高周波成分、固有複屈折性などの観点から、液浸領域の光透過部材を石英により形成することが好ましい。
【０００８】
しかしながら、大きい像側開口数を有する液浸型の投影光学系では、液浸領域の光透過部材が非常に大きい光照射エネルギを受けることになり、この光透過部材を石英により形成すると、波長の短い紫外域の光の照射を受けて損傷し易い。具体的に、石英により形成された光透過部材が大きな光照射エネルギを受けると、体積収縮による局所的屈折率変化すなわちコンパクションが起こり易く、コンパクションの影響により投影光学系の結像性能が低下し易い。
【０００９】
したがって、液浸型の投影光学系を搭載する露光装置では、良好な結像性能を維持するために、石英により形成された液浸領域の光透過部材を適時交換する必要がある。ただし、液浸領域の光透過部材の交換に際して、交換用の光透過部材の製造誤差や組立誤差（位置決め誤差）などに起因して収差が発生し易く、光透過部材の交換により結像性能の悪化が起こる恐れがある。
【００１０】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、液浸領域の光透過部材の交換による液浸型投影光学系の結像性能の悪化を抑え、良好な結像性能に基づいて微細パターンを高精度に且つ安定的に投影露光することのできる露光装置およびその調整方法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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記投影光学系における前記液浸領域外の１つまたは複数の光学部材は、前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系の光軸に対して移動可能に構成されていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長が調整可能に構成されていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置の調整方法において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材を、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換する交換工程と、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域外の１つまたは複数の光学部材を前記投影光学系の光軸に対して移動させて調整する移動調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の調整方法を提供する。
【００１４】
本発明の第４形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置の調整方法において、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材を、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換する交換工程と、
前記交換用光透過部材の交換に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長を調整する光路長調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の調整方法を提供する。
【００１５】
本発明の第５形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系は、１．０以上で１．３未満の像側の開口数を有し、
前記投影光学系の前記液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±５μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以上であることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１６】
本発明の第６形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系は、１．０以上で１．２未満の像側の開口数を有し、
前記投影光学系の前記液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±５μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以下であることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１７】
本発明の第７形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系は、１．３以上の像側の開口数を有し、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±１μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以上であることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１８】
本発明の第８形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系は、１．２以上の像側の開口数を有し、
前記投影光学系の液浸領域の光透過部材は、前記液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材と交換可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±１μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以下であることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１９】
本発明の第９形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系における交換用光透過部材であって、
前記交換用光透過部材は、前記投影光学系の液浸領域に配置可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、前記投影光学系の液浸領域への配置に応じて、前記投影光学系における前記液浸領域の光学的光路長を調整可能に設けられていることを特徴とする交換用光透過部材を提供する。
【００２０】
本発明の第１０形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系における交換用光透過部材であって、
前記交換用光透過部材は、１．０以上で１．３未満の像側の開口数を有する前記投影光学系の液浸領域に配置可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±５μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以上であることを特徴とする交換用光透過部材を提供する。
【００２１】
本発明の第１１形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系における交換用光透過部材であって、
前記交換用光透過部材は、１．０以上で１．２未満の像側の開口数を有する前記投影光学系の液浸領域に配置可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±５μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以下であることを特徴とする交換用光透過部材を提供する。
【００２２】
本発明の第１２形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系における交換用光透過部材であって、
前記交換用光透過部材は、１．３以上の像側の開口数を有する前記投影光学系の液浸領域に配置可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±１μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以上であることを特徴とする交換用光透過部材を提供する。
【００２３】
本発明の第１３形態では、像面側に形成された液浸領域の液体を介して物体面のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系における交換用光透過部材であって、
前記交換用光透過部材は、１．２以上の像側の開口数を有する前記投影光学系の液浸領域に配置可能に構成され、
前記交換用光透過部材は、基準の中心厚に対して±１μｍ以内の中心厚を有し、
前記液浸領域の液体の屈折率は１．５以下であることを特徴とする交換用光透過部材を提供する。
【００２４】
本発明の第１４形態では、第１形態または第２形態の露光装置、第３形態または第４形態の調整方法により調整された露光装置、あるいは第５形態〜第８形態の露光装置を用いて、前記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の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の典型的な態様にしたがう露光装置では、液浸領域の光透過部材が交換用光透過部材と交換可能に構成され、この液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材の交換に応じて、交換用光透過部材の光学的光路長が、ひいては液浸領域の光学的光路長が調整可能に構成されている。したがって、本発明の露光装置では、液浸領域の光透過部材の交換による液浸型投影光学系の結像性能の悪化を抑え、良好な結像性能に基づいて微細パターンを高精度に且つ安定的に投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを安定的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】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｒを通過した光は、液浸型の投影光学系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縮小投影倍率でレチクルパターンを形成する。
【００２９】
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）にパターン像が形成される。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、レチクルレーザ干渉計（不図示）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。
【００３０】
ウェハＷは、ウェハホルダ（不図示）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。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１２を用いるウェハレーザ干渉計１３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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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。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。
【００３３】
更に、主制御系１４は、ウェハレーザ干渉計１３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図２は、本実施形態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。本実施形態の第２実施例および第４実施例にかかる投影光学系ＰＬでは、図２（ａ）に示すように、レチクルＲ側（物体側）の面が第２液体Ｌｍ２に接し且つウェハＷ側（像側）の面が第１液体Ｌｍ１に接する平行平面板Ｌｐが最もウェハ側に配置されている。そして、この平行平面板Ｌｐに隣接して、レチクルＲ側の面が気体に接し且つウェハＷ側の面が第２液体Ｌｍ２に接する境界レンズＬｂが配置されている。
【００３７】
この場合、液体がウェハＷに塗布されたフォトレジスト等による汚染を受けても、境界レンズＬｂとウェハＷとの間に交換可能に介在する平行平面板（一般にはほぼ無屈折力の光学部材）Ｌｐの作用により、汚染された液体による境界レンズＬｂの像側光学面の汚染を有効に防ぐことができる。一方、第１実施例および第３実施例にかかる投影光学系ＰＬでは、図２（ｂ）に示すように、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路が、液体Ｌｍで満たされている。
【００３８】
本実施形態において、液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２，Ｌｍ）として、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水（脱イオン水）、たとえばＨ+，Ｃｓ+，Ｋ+、Ｃｌ-，ＳＯ42-，ＰＯ42-を入れた水、イソプロパノール，グリセロール、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどを用いることができる。また、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。
【００３９】
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（Ｌｍ１，Ｌｍ２，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。
【００４０】
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。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。
【００４１】
本実施形態の第２実施例および第４実施例では、図１に示すように、第１給排水機構２１を用いて、平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路中において第１液体Ｌｍ１を循環させている。また、第２給排水機構２２を用いて、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路中において第２液体Ｌｍ２を循環させている。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、第１実施例および第３実施例では、単一の給排水機構（不図示）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を循環させることになる。
【００４２】
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。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。
【００４３】
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10
＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋・・・          （ａ）
【００４４】
［第１実施例］
図３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は、レチクルＲからの光に基づいてレチクルＲのパターンの第１中間像を形成する第１結像系Ｇ１と、第１中間像からの光に基づいてレチクルＲのパターンの第２中間像を形成する第２結像系Ｇ２と、第２中間像からの光に基づいてレチクルＲのパターンの縮小像をウェハＷ上に形成する第３結像系Ｇ３とにより構成されている。
【００４５】
第１結像系Ｇ１は、レチクルＲからの光の入射順に、１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１１２により構成された屈折型の光学系である。第２結像系Ｇ２は、第１中間像からの光の入射順に、２つの凹面反射鏡ＣＭ２１およびＣＭ２２により構成された反射型の光学系である。第３結像系Ｇ３は、第２中間像からの光の入射順に、１２枚のレンズＬ３１〜Ｌ３１２により構成された屈折型の光学系である。すなわち、第３結像系Ｇ３中の最もウェハＷ側には、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ３１２が配置されている。
【００４６】
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、露光光の中心波長（λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．５５６の屈折率を有する液体Ｌｍが満たされている。また、境界レンズＬｂを除くすべての光透過部材が、露光光の中心波長に対して１．５６０１８８１１の屈折率を有する石英により形成されている。さらに、境界レンズＬｂが、露光光の中心波長に対して１．９２６７４８４９の屈折率を有するサファイアにより形成されている。
【００４７】
第１実施例では、レチクルＲからの光が、第１結像系Ｇ１中のレンズＬ１１〜Ｌ１１２を介して、レチクルＲのパターンの第１中間像を形成する。第１中間像からの光は、第２結像系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ２１およびＣＭ２２を介して、レチクルＲのパターンの第２中間像を形成する。第２中間像からの光は、第３結像系Ｇ３中のレンズＬ３１〜Ｌ３１２、および液体層Ｌｍを介して、レチクルＲのパターンの縮小像をウェハＷ上に形成する。
【００４８】
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は投影倍率の大きさを、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数をそれぞれ表している。また、面番号は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は露光光の中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表（１）における表記は、以降の表（２）〜表（４）においても同様である。
【００４９】
表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．４５
（光学部材諸元）
面番号      ｒ              ｄ             ｎ          光学部材
（レチクル面）     37.647680
1*     200.438805       20.912608       1.56018811    （Ｌ１１）
2      747.538013        7.881173
3      317.250503       20.945704       1.56018811    （Ｌ１２）
4    22587.222465       11.951766
5     -354.957551       49.505975       1.56018811    （Ｌ１３）
6*    -278.404969       31.885410
7      133.981210       32.856595       1.56018811    （Ｌ１４）
8*     186.155059       11.833855
9      260.034334       38.111988       1.56018811    （Ｌ１５）
10    -248.127931        0.945803
11      97.319012       29.863172       1.56018811    （Ｌ１６）
12*    247.011352       15.182258
13         ∞           13.667911                     （開口絞り）
14    -118.535589        9.039902       1.56018811    （Ｌ１７）
15    -136.528381       10.289540
16*   -117.640924        9.240335       1.56018811    （Ｌ１８）
17    -267.170322        7.604882
18    -147.424814       27.656175       1.56018811    （Ｌ１９）
19     -83.904407       29.670597
20     -79.022234       16.329258       1.56018811    （Ｌ１１０）
21     -99.429984       38.001255
22*   -111.093244       49.234984       1.56018811    （Ｌ１１１）
23    -144.921986        0.952550
24   -6366.151454       44.409555       1.56018811    （Ｌ１１２）
25    -217.880653      270.750636
26*   -219.739583     -239.183412                     （ＣＭ２１）
27*    184.636114      269.507816                     （ＣＭ２２）
28*    197.874974       37.626342       1.56018811    （Ｌ３１）
29     524.125561       15.614096
30    -406.239674        8.985971       1.56018811    （Ｌ３２）
31*    106.800601       32.709694
32   -1162.346319       30.365146       1.56018811    （Ｌ３３）
33    -161.881438        8.348534
34*   -166.445156       11.418724       1.56018811    （Ｌ３４）
35   -1076.211334       42.927908
36*   -546.503260       41.443273       1.56018811    （Ｌ３５）
37    -173.835591        0.952741
38    -372.875307       32.537548       1.56018811    （Ｌ３６）
39    -210.380863        1.042699
40     303.213120       50.564746       1.56018811    （Ｌ３７）
41*   5346.623071        0.921057
42     262.055999       33.924688       1.56018811    （Ｌ３８）
43     733.813747        0.928913
44     163.353186       39.409378       1.56018811    （Ｌ３９）
45     349.938998        0.920003
46     279.917107       28.062402       1.56018811    （Ｌ３１０）
47*  11299.235097        0.896338
48      88.608734       39.730068       1.56018811    （Ｌ３１１）
49*    114.264419        0.751321
50      65.720894       50.042923       1.92674849    （Ｌ３１２：Ｌｂ）
51         ∞            1.000000       1.55600000    （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
１面
κ＝０
Ｃ4＝−２．２６３５６９×１０-8   Ｃ6＝−９．８７９９０１×１０-13
Ｃ8＝３．０７０７１３×１０-17    Ｃ10＝−６．０１８６２７×１０-21
Ｃ12＝４．０７３１７４×１０-26    Ｃ14＝１．３９１７７８×１０-29
６面
κ＝０
Ｃ4＝５．４３２６１０×１０-8   Ｃ6＝−７．７９７１０１×１０-12
Ｃ8＝８．４５５８７３×１０-16    Ｃ10＝−６．８７５０３８×１０-20
Ｃ12＝３．８６３４８６×１０-24    Ｃ14＝−１．１１２３１０×１０-28
８面
κ＝０
Ｃ4＝−７．１４３５０８×１０-9   Ｃ6＝１．５６４０９７×１０-11
Ｃ8＝−１．５９９９４６×１０-15    Ｃ10＝３．０６０４７６×１０-19
Ｃ12＝−２．７８８３２１×１０-23    Ｃ14＝１．１２６５５３×１０-27
１２面
κ＝０
Ｃ4＝２．６１９２９８×１０-7   Ｃ6＝−３．８１４６４１×１０-11
Ｃ8＝１．１４８６１７×１０-14    Ｃ10＝−４．５０６１１９×１０-18
Ｃ12＝−５．７９４４３４×１０-23    Ｃ14＝４．２４４０６３×１０-26
１６面
κ＝０
Ｃ4＝−３．１８４９６０×１０-7   Ｃ6＝−３．１４２２１１×１０-11
Ｃ8＝−１．７２８２９６×１０-15    Ｃ10＝−１．２４９２０７×１０-18
Ｃ12＝−９．６７８０１４×１０-24    Ｃ14＝−４．９２１６９２×１０-26
２２面
κ＝０
Ｃ4＝２．８６３５２７×１０-8   Ｃ6＝１．８８４１５４×１０-12
Ｃ8＝１．６３６３７５×１０-17    Ｃ10＝１．８８８３００×１０-20
Ｃ12＝−２．０２１６３５×１０-24    Ｃ14＝１．５９１９５９×１０-28
２６面
κ＝０
Ｃ4＝８．６９４６３６×１０-9   Ｃ6＝１．３８５８７１×１０-13
Ｃ8＝１．７２７２８６×１０-18    Ｃ10＝４．４６１４６５×１０-23
Ｃ12＝−７．１７２３１８×１０-28    Ｃ14＝３．０８１２４０×１０-32
２７面
κ＝０
Ｃ4＝−６．６５４５６６×１０-9   Ｃ6＝−１．６８６４４９×１０-13
Ｃ8＝−２．４７０９４２×１０-18    Ｃ10＝−２．３６２１５７×１０-22
Ｃ12＝７．７５７３８９×１０-27    Ｃ14＝−３．３３０１４２×１０-31
２８面
κ＝０
Ｃ4＝５．６１４８８３×１０-8   Ｃ6＝１．４５０７７４×１０-12
Ｃ8＝１．８９２０４７×１０-16    Ｃ10＝６．９５４６９６×１０-21
Ｃ12＝−１．１０８４１７×１０-24    Ｃ14＝２．４５９４０４×１０-28
３１面
κ＝０
Ｃ4＝−１．２８８６８９×１０-7   Ｃ6＝４．８２０５７４×１０-12
Ｃ8＝５．０８２９７７×１０-16    Ｃ10＝−１．３７５１３８×１０-19
Ｃ12＝１．５５５４２２×１０-23    Ｃ14＝−２．４８１８５７×１０-28
３４面
κ＝０
Ｃ4＝−１．１７７９９８×１０-7   Ｃ6＝−５．６８３４４１×１０-12
Ｃ8＝−５．６４７０６４×１０-16    Ｃ10＝−７．０３１７９７×１０-21
Ｃ12＝−１．９０２３３６×１０-24    Ｃ14＝２．８９１１１２×１０-29
３６面
κ＝０
Ｃ4＝−２．１８７７７６×１０-8   Ｃ6＝−８．０６８５８４×１０-14
Ｃ8＝８．６００８１５×１０-17    Ｃ10＝−２．０７１４９４×１０-20
Ｃ12＝１．２９０９４０×１０-24    Ｃ14＝−３．８８４３１８×１０-29
４１面
κ＝０
Ｃ4＝−１．５７７５７１×１０-8   Ｃ6＝３．７０６８５７×１０-13
Ｃ8＝−１．４９２０６３×１０-17    Ｃ10＝−９．７４２１２６×１０-22
Ｃ12＝６．４９８３６５×１０-26    Ｃ14＝−９．６３００７７×１０-31
４７面
κ＝０
Ｃ4＝−８．２４４６５３×１０-9   Ｃ6＝４．９５７４６６×１０-12
Ｃ8＝−２．４４２９７２×１０-16    Ｃ10＝６．７４１３８１×１０-21
Ｃ12＝２．０３４６４０×１０-25    Ｃ14＝−２．５７００５６×１０-29
４９面
κ＝０
Ｃ4＝２．０２４０８４×１０-7   Ｃ6＝１．４２２７８９×１０-11
Ｃ8＝３．９２３２０９×１０-15    Ｃ10＝４．８４５６８４×１０-19
Ｃ12＝−２．１３４９８６×１０-22    Ｃ14＝５．５９１９７７×１０-26
【００５０】
［第２実施例］
図４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は、第１実施例と類似した構成を有するが、第３結像系Ｇ３中の最もウェハＷ側に平行平面板Ｌｐが配置され、平行平面板Ｌｐに隣接して境界レンズＬｂ（平凸レンズＬ３１２）が配置されている点が第１実施例と相違している。すなわち、第２実施例では、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、第１実施例と同じ液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２）が満たされている。また、平行平面板Ｌｐは、境界レンズＬｂと同様に、露光光の中心波長に対して１．９２６７４８４９の屈折率を有するサファイアにより形成されている。
【００５１】
第２実施例では、レチクルＲからの光が、第１結像系Ｇ１中のレンズＬ１１〜Ｌ１１２を介して、レチクルＲのパターンの第１中間像を形成する。第１中間像からの光は、第２結像系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ２１およびＣＭ２２を介して、レチクルＲのパターンの第２中間像を形成する。第２中間像からの光は、第３結像系Ｇ３中のレンズＬ３１〜Ｌ３１２、第２液体層Ｌｍ２、平行平面板Ｌｐ、および第１液体層Ｌｍ１を介して、レチクルＲのパターンの縮小像をウェハＷ上に形成する。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。ただし、第２実施例におけるレンズＬ１１からレンズＬ３１１までの構成は第１実施例と同じであるため、非球面データの重複する表示を省略する。
【００５２】
表（２）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．４５
（光学部材諸元）
面番号      ｒ              ｄ             ｎ          光学部材
（レチクル面）     37.647680
1*     200.438805       20.912608       1.56018811    （Ｌ１１）
2      747.538013        7.881173
3      317.250503       20.945704       1.56018811    （Ｌ１２）
4    22587.222465       11.951766
5     -354.957551       49.505975       1.56018811    （Ｌ１３）
6*    -278.404969       31.885410
7      133.981210       32.856595       1.56018811    （Ｌ１４）
8*     186.155059       11.833855
9      260.034334       38.111988       1.56018811    （Ｌ１５）
10    -248.127931        0.945803
11      97.319012       29.863172       1.56018811    （Ｌ１６）
12*    247.011352       15.182258
13         ∞           13.667911                     （開口絞り）
14    -118.535589        9.039902       1.56018811    （Ｌ１７）
15    -136.528381       10.289540
16*   -117.640924        9.240335       1.56018811    （Ｌ１８）
17    -267.170322        7.604882
18    -147.424814       27.656175       1.56018811    （Ｌ１９）
19     -83.904407       29.670597
20     -79.022234       16.329258       1.56018811    （Ｌ１１０）
21     -99.429984       38.001255
22*   -111.093244       49.234984       1.56018811    （Ｌ１１１）
23    -144.921986        0.952550
24   -6366.151454       44.409555       1.56018811    （Ｌ１１２）
25    -217.880653      270.750636
26*   -219.739583     -239.183412                     （ＣＭ２１）
27*    184.636114      269.507816                     （ＣＭ２２）
28*    197.874974       37.626342       1.56018811    （Ｌ３１）
29     524.125561       15.614096
30    -406.239674        8.985971       1.56018811    （Ｌ３２）
31*    106.800601       32.709694
32   -1162.346319       30.365146       1.56018811    （Ｌ３３）
33    -161.881438        8.348534
34*   -166.445156       11.418724       1.56018811    （Ｌ３４）
35   -1076.211334       42.927908
36*   -546.503260       41.443273       1.56018811    （Ｌ３５）
37    -173.835591        0.952741
38    -372.875307       32.537548       1.56018811    （Ｌ３６）
39    -210.380863        1.042699
40     303.213120       50.564746       1.56018811    （Ｌ３７）
41*   5346.623071        0.921057
42     262.055999       33.924688       1.56018811    （Ｌ３８）
43     733.813747        0.928913
44     163.353186       39.409378       1.56018811    （Ｌ３９）
45     349.938998        0.920003
46     279.917107       28.062402       1.56018811    （Ｌ３１０）
47*  11299.235097        0.896338
48      88.608734       39.730068       1.56018811    （Ｌ３１１）
49*    114.264419        0.751321
50      65.720894       30.042923       1.92674849    （Ｌ３１２：Ｌｂ）
51         ∞            0.500000       1.55600000    （Ｌｍ２）
52         ∞           20.000000       1.92674849    （Ｌｐ）
53         ∞            0.500000       1.55600000    （Ｌｍ１）
（ウェハ面）
【００５３】
［第３実施例］
図５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は、第１実施例と類似した構成を有するが、第１結像系Ｇ１が１１枚のレンズＬ１１〜Ｌ１１１により構成され、第３結像系Ｇ３が１０枚のレンズＬ３１〜Ｌ３１０により構成されている点が第１実施例と相違している。また、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路に、露光光の中心波長（λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．４３６１２６８６の屈折率を有する純水Ｌｍが満たされている点が第１実施例と相違している。
【００５４】
第３実施例では、レチクルＲからの光が、第１結像系Ｇ１中のレンズＬ１１〜Ｌ１１１を介して、レチクルＲのパターンの第１中間像を形成する。第１中間像からの光は、第２結像系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ２１およびＣＭ２２を介して、レチクルＲのパターンの第２中間像を形成する。第２中間像からの光は、第３結像系Ｇ３中のレンズＬ３１〜Ｌ３１０、および純水層Ｌｍを介して、レチクルＲのパターンの縮小像をウェハＷ上に形成する。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。
【００５５】
表（３）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．３５
（光学部材諸元）
面番号      ｒ              ｄ             ｎ          光学部材
（レチクル面）     37.647680
1*     213.097095       21.139875       1.56018811    （Ｌ１１）
2      980.962863        0.933467
3      312.309311       19.869666       1.56018811    （Ｌ１２）
4     7050.227976       14.977212
5     -284.845054       46.899913       1.56018811    （Ｌ１３）
6*    -316.674517       31.820687
7      127.504953       32.199127       1.56018811    （Ｌ１４）
8*     177.687028       14.069304
9      233.816949       49.949045       1.56018811    （Ｌ１５）
10    -272.601570        1.802731
11      92.974202       24.948435       1.56018811    （Ｌ１６）
12*    228.036841       31.795297
13    -128.436888       15.028089       1.56018811    （Ｌ１７）
14    -208.039449       19.686225
15*    -85.822730        9.039605       1.56018811    （Ｌ１８）
16    -124.923386        5.248146
17    -134.255203       24.981296       1.56018811    （Ｌ１９）
18     -86.028170       70.079618
19*    -91.784845       49.926992       1.56018811    （Ｌ１１０）
20    -130.258172        3.354815
21    -819.889396       43.461173       1.56018811    （Ｌ１１１）
22    -193.549016      277.291798
23*   -220.432400     -231.344649                     （ＣＭ２１）
24*    175.171589      261.356424                     （ＣＭ２２）
25*    222.618410       49.895981       1.56018811    （Ｌ３１）
26     227.634130       10.722465
27     469.132386       43.799915       1.56018811    （Ｌ３２）
28*    112.693662       31.313114
29   12293.399547       31.702057       1.56018811    （Ｌ３３）
30    -155.449641        4.962336
31*   -219.506451       26.268152       1.56018811    （Ｌ３４）
32   -1377.822971       32.354789
33*   -519.892544       47.183977       1.56018811    （Ｌ３５）
34    -163.140684        1.841108
35    -340.920966       26.977392       1.56018811    （Ｌ３６）
36    -214.582539        2.006234
37     271.181444       53.143321       1.56018811    （Ｌ３７）
38*  -1118.441818       19.790952
39         ∞          -14.609943                     （開口絞り）
40     174.102740       52.205661       1.56018811    （Ｌ３８）
41*   -663.589997        3.836965
42      84.561977       46.625084       1.56018811    （Ｌ３９）
43      95.046969        0.694913
44*     64.492898       46.885676       1.92674849    （Ｌ３１０：Ｌｂ）
45         ∞            1.000000       1.43612686    （Ｌｍ）
（ウェハ面）
（非球面データ）
１面
κ＝０
Ｃ4＝−７．７６６２２１×１０-9   Ｃ6＝−１．４１４２９８×１０-12
Ｃ8＝２．０２６７９９×１０-16    Ｃ10＝−９．３１１１７７×１０-21
Ｃ12＝８．９８３７７７×１０-26    Ｃ14＝−５．１３９２５０×１０-30
６面
κ＝０
Ｃ4＝３．９２１７７７×１０-8   Ｃ6＝−７．４６９９６２×１０-12
Ｃ8＝９．８７７２７７×１０-16    Ｃ10＝−６．２４０１６５×１０-20
Ｃ12＝３．６８３６６６×１０-24    Ｃ14＝−１．６０６５４２×１０-28
８面
κ＝０
Ｃ4＝−１．９７３９７８×１０-8   Ｃ6＝１．６８６８５６×１０-11
Ｃ8＝−１．５２１１９５×１０-15    Ｃ10＝２．８３８１４１×１０-19
Ｃ12＝−２．８９３３９０×１０-23    Ｃ14＝１．３７２１５２×１０-27
１２面
κ＝０
Ｃ4＝２．２６２３８５×１０-7   Ｃ6＝−３．１１１１７８×１０-11
Ｃ8＝８．９９９８８９×１０-15    Ｃ10＝−４．６３１５０２×１０-18
Ｃ12＝７．２２５２４１×１０-23    Ｃ14＝５．０３５３８３×１０-26
１５面
κ＝０
Ｃ4＝−２．８４９６４５×１０-7   Ｃ6＝−３．７９５０８７×１０-11
Ｃ8＝−４．１９５５１９×１０-15    Ｃ10＝−２．６８４６９５×１０-18
Ｃ12＝−２．２４９０１６×１０-23    Ｃ14＝−５．６０６３６１×１０-26
１９面
κ＝０
Ｃ4＝２．３０６２７５×１０-8   Ｃ6＝１．６７２４３０×１０-12
Ｃ8＝−３．４５１２８８×１０-18    Ｃ10＝３．６５６４２９×１０-20
Ｃ12＝−５．０９１８２１×１０-24    Ｃ14＝５．１４８４１８×１０-28
２３面
κ＝０
Ｃ4＝９．１９７９０５×１０-9   Ｃ6＝１．２９７９９０×１０-13
Ｃ8＝１．４４７４１２×１０-18    Ｃ10＝４．００２６０５×１０-23
Ｃ12＝−７．０４４６６３×１０-28    Ｃ14＝３．０１１９２２×１０-32
２４面
κ＝０
Ｃ4＝−７．２８０７８９×１０-9   Ｃ6＝−２．０６２０９０×１０-13
Ｃ8＝−３．８８５７８５×１０-18    Ｃ10＝−３．１０１６１６×１０-22
Ｃ12＝１．１１３１６３×１０-26    Ｃ14＝−６．１８６０５８×１０-31
２５面
κ＝０
Ｃ4＝８．０４４０７６×１０-8   Ｃ6＝６．８４５７６１×１０-13
Ｃ8＝８．４４０８５５×１０-17    Ｃ10＝−８．２３３８９２×１０-21
Ｃ12＝１．１１５１１０×１０-24    Ｃ14＝−３．０７９０２６×１０-29
２８面
κ＝０
Ｃ4＝−１．０３５３８９×１０-8   Ｃ6＝５．７５２９４６×１０-14
Ｃ8＝３．４１２５７７×１０-16    Ｃ10＝−１．２４７７８４×１０-19
Ｃ12＝５．５５６５０９×１０-24    Ｃ14＝１．２９５９４３×１０-27
３１面
κ＝０
Ｃ4＝−１．２９１７１８×１０-7   Ｃ6＝−４．３８５６０７×１０-12
Ｃ8＝−２．２５５６９８×１０-16    Ｃ10＝−２．１１７６２０×１０-21
Ｃ12＝−１．３２２９１９×１０-24    Ｃ14＝１．０７４０４９×１０-28
３３面
κ＝０
Ｃ4＝−４．５３００５７×１０-8   Ｃ6＝−２．０８１９５３×１０-13
Ｃ8＝１．６８０３８７×１０-16    Ｃ10＝−４．１５５７９７×１０-20
Ｃ12＝３．０４０３５５×１０-24    Ｃ14＝−１．２３８０３３×１０-28
３８面
κ＝０
Ｃ4＝−１．８０１９９０×１０-8   Ｃ6＝６．２７７４５０×１０-13
Ｃ8＝−５．２５６２７８×１０-17    Ｃ10＝−４．６８８８２２×１０-21
Ｃ12＝４．４９７９０８×１０-25    Ｃ14＝−９．３４８１８５×１０-30
４１面
κ＝０
Ｃ4＝−２．６８２０２１×１０-8   Ｃ6＝７．３６１６７２×１０-12
Ｃ8＝−３．９５１８７７×１０-16    Ｃ10＝１．４３４９６７×１０-20
Ｃ12＝−３．９８０４４０×１０-26    Ｃ14＝−２．６４２９７３×１０-29
Ｃ16＝１．１６３８６４×１０-33
４４面
κ＝０
Ｃ4＝−１．９００２１６×１０-7   Ｃ6＝−４．８３２５０４×１０-11
Ｃ8＝−１．２３３０１０×１０-14    Ｃ10＝７．４４０２８４×１０-19
Ｃ12＝１．４３０８２３×１０-22    Ｃ14＝−３．９２４０７５×１０-25
【００５６】
［第４実施例］
図６は、本実施形態の第４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４実施例にかかる投影光学系ＰＬは、第３実施例と類似した構成を有するが、第３結像系Ｇ３中の最もウェハＷ側に平行平面板Ｌｐが配置され、平行平面板Ｌｐに隣接して境界レンズＬｂ（平凸レンズＬ３１０）が配置されている点が第３実施例と相違している。すなわち、第４実施例では、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の光路および平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路に、第３実施例と同じ純水（Ｌｍ１，Ｌｍ２）が満たされている。また、平行平面板Ｌｐは、境界レンズＬｂと同様に、露光光の中心波長に対して１．９２６７４８４９の屈折率を有するサファイアにより形成されている。
【００５７】
第４実施例では、レチクルＲからの光が、第１結像系Ｇ１中のレンズＬ１１〜Ｌ１１１を介して、レチクルＲのパターンの第１中間像を形成する。第１中間像からの光は、第２結像系Ｇ２中の凹面反射鏡ＣＭ２１およびＣＭ２２を介して、レチクルＲのパターンの第２中間像を形成する。第２中間像からの光は、第３結像系Ｇ３中のレンズＬ３１〜Ｌ３１０、第２純水層Ｌｍ２、平行平面板Ｌｐ、および第１純水層Ｌｍ１を介して、レチクルＲのパターンの縮小像をウェハＷ上に形成する。次の表（４）に、第４実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。ただし、第４実施例におけるレンズＬ１１からレンズＬ３９までの構成は第３実施例と同じであるため、非球面データの重複する表示を省略する。
【００５８】
表（４）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．３５
（光学部材諸元）
面番号      ｒ              ｄ             ｎ          光学部材
（レチクル面）     37.647680
1*     213.097095       21.139875       1.56018811    （Ｌ１１）
2      980.962863        0.933467
3      312.309311       19.869666       1.56018811    （Ｌ１２）
4     7050.227976       14.977212
5     -284.845054       46.899913       1.56018811    （Ｌ１３）
6*    -316.674517       31.820687
7      127.504953       32.199127       1.56018811    （Ｌ１４）
8*     177.687028       14.069304
9      233.816949       49.949045       1.56018811    （Ｌ１５）
10    -272.601570        1.802731
11      92.974202       24.948435       1.56018811    （Ｌ１６）
12*    228.036841       31.795297
13    -128.436888       15.028089       1.56018811    （Ｌ１７）
14    -208.039449       19.686225
15*    -85.822730        9.039605       1.56018811    （Ｌ１８）
16    -124.923386        5.248146
17    -134.255203       24.981296       1.56018811    （Ｌ１９）
18     -86.028170       70.079618
19*    -91.784845       49.926992       1.56018811    （Ｌ１１０）
20    -130.258172        3.354815
21    -819.889396       43.461173       1.56018811    （Ｌ１１１）
22    -193.549016      277.291798
23*   -220.432400     -231.344649                     （ＣＭ２１）
24*    175.171589      261.356424                     （ＣＭ２２）
25*    222.618410       49.895981       1.56018811    （Ｌ３１）
26     227.634130       10.722465
27     469.132386       43.799915       1.56018811    （Ｌ３２）
28*    112.693662       31.313114
29   12293.399547       31.702057       1.56018811    （Ｌ３３）
30    -155.449641        4.962336
31*   -219.506451       26.268152       1.56018811    （Ｌ３４）
32   -1377.822971       32.354789
33*   -519.892544       47.183977       1.56018811    （Ｌ３５）
34    -163.140684        1.841108
35    -340.920966       26.977392       1.56018811    （Ｌ３６）
36    -214.582539        2.006234
37     271.181444       53.143321       1.56018811    （Ｌ３７）
38*  -1118.441818       19.790952
39         ∞          -14.609943                     （開口絞り）
40     174.102740       52.205661       1.56018811    （Ｌ３８）
41*   -663.589997        3.836965
42      84.561977       46.625084       1.56018811    （Ｌ３９）
43      95.046969        0.694913
44      64.492898       31.885676       1.92674849    （Ｌ３１０：Ｌｂ）
45         ∞            0.500000       1.43612686    （Ｌｍ２）
46         ∞           15.000000       1.92674849    （Ｌｐ）
47         ∞            0.500000       1.43612686    （Ｌｍ１）
（ウェハ面）
【００５９】
以上のように、第１実施例および第３実施例にかかる液浸型投影光学系ＰＬでは、液浸領域の光透過部材としての境界レンズＬｂがサファイアにより形成されている。また、第２実施例および第４実施例にかかる液浸型投影光学系ＰＬでは、液浸領域の光透過部材としての境界レンズＬｂおよび平行平面板Ｌｐがサファイアにより形成されている。なお、本明細書において、「液浸領域」とは、浸液としての液体、および該液体に接する光透過部材を指している。
【００６０】
このため、第１実施例での液浸領域にある光透過部材は、例えばレンズＬ３１２（Ｌｂ）であり、第２実施例での液浸領域にある光透過部材は、例えばレンズＬ３１２（Ｌｂ）及び平行平面板Ｌｐである。また、第３実施例での液浸領域にある光透過部材は、例えばレンズＬ３１０（Ｌｂ）であり、第４実施例での液浸領域にある光透過部材は、例えばレンズＬ３１０（Ｌｂ）及び平行平面板Ｌｐである。
【００６１】
石英の場合と同様に、サファイアにより形成された液浸領域の光透過部材も大きな光照射エネルギに対する耐久性が十分ではなく、液浸型投影光学系ＰＬの結像性能が低下し易い。したがって、液浸型投影光学系ＰＬを搭載する本実施形態の露光装置では、良好な結像性能を維持するために、サファイアにより形成された液浸領域の光透過部材を適時交換する必要がある。以下、説明を簡単にするために、第２実施例および第４実施例における平行平面板Ｌｐを交換する例について考える。
【００６２】
本実施形態の露光装置では、液浸型投影光学系ＰＬ中の液浸領域の平行平面板Ｌｐが、図７に示すような一対の光学部材ＨａおよびＨｂからなる交換用光透過部材と交換可能に構成されている。一対の光学部材ＨａおよびＨｂは、ともに楔状の形態を有し、図７（ａ）に示す標準状態において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面に対して傾斜する面（以下、「基準傾斜面」という）を挟んで互いに平行に対向する斜面ＨａａおよびＨｂａをそれぞれ有する。また、図７（ａ）に示す標準状態において、第１光学部材Ｈａの斜面Ｈａａと対向する光入射面Ｈａｂおよび第２光学部材Ｈｂの斜面Ｈｂａと対向する光射出面Ｈｂｂは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直である。
【００６３】
したがって、液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）は、図７（ａ）に示す標準状態の姿勢を維持しつつ第１光学部材Ｈａの斜面Ｈａａと第２光学部材Ｈｂの斜面Ｈｂａとを当接させた状態で、交換前の平行平面板Ｌｐに対応する寸法の平行平面板を形成する。そして、第１光学部材Ｈａおよび第２光学部材Ｈｂは、それぞれ基準傾斜面（図中破線で示す）に沿って移動可能に構成されている。換言すれば、第１光学部材Ｈａは斜面Ｈａａを含む傾斜面に沿って移動可能であり、第２光学部材Ｈｂは斜面Ｈｂａを含む傾斜面に沿って移動可能である。
【００６４】
こうして、図７（ｂ）に示すように、第１光学部材Ｈａを図中右側へ移動させたり、第２光学部材Ｈｂを図中左側へ移動させたりすると、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の中心厚（第１光学部材Ｈａの光軸ＡＸに沿った厚さと第２光学部材Ｈｂの光軸ＡＸに沿った厚さとの和）は、標準状態における中心厚よりも小さくなる。逆に、図７（ｃ）に示すように、第１光学部材Ｈａを図中左側へ移動させたり、第２光学部材Ｈｂを図中右側へ移動させたりすると、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の中心厚は、標準状態における中心厚よりも大きくなる。
【００６５】
すなわち、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）では、斜面Ｈａａを含む傾斜面に沿って第１光学部材Ｈａを移動させたり、斜面Ｈｂａを含む傾斜面に沿って第２光学部材Ｈｂを移動させたりすることにより、その光学的光路長を調整することが可能である。一般に、液浸領域の平行平面板Ｌｐ（一般には液浸領域の光透過部材）を単に別の交換用平行平面板（一般には交換用の光透過部材）と交換すると、交換用平行平面板の製造誤差や組立誤差（位置決め誤差）などに起因して収差が発生し易く、平行平面板Ｌｐの交換により結像性能の悪化が起こる恐れがある。
【００６６】
特に、液浸領域にある交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）での投影光学系ＰＬの像側開口数は、１．３を超えている。このため、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の設置誤差、調整誤差あるいは製造誤差等により、液浸型投影光学系ＰＬにおける中次から高次の波面収差（ツェルニケ係数で８次〜１０次の係数、換言すれば、中次から高次の球面収差やコマ収差）が発生する恐れがある。そこで、本実施形態では、液浸領域での光学的光路長の調整手法（交換用光透過部材の調整等）を用いて、液浸型投影光学系ＰＬにおける中次から高次の波面収差を補正している。
【００６７】
本実施形態では、液浸領域の平行平面板Ｌｐが、液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）と交換可能に構成され、この交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の交換に応じて、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の光学的光路長が、ひいては液浸領域の光学的光路長が調整可能に構成されている。その結果、液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換による液浸型投影光学系ＰＬの結像性能の悪化を抑え、良好な結像性能に基づいてレチクルＲの微細パターンをウェハＷ上に高精度に且つ安定的に投影露光することができる。
【００６８】
楔状プリズム等の交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の可動による調整により、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の交換に際して発生する液浸型投影光学系ＰＬの中次から高次の波面収差（ツェルニケ係数で８次〜１０次の係数、換言すれば、中次から高次の球面収差やコマ収差）を効率良く良好に補正することができる。これにより、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の交換によっても液浸型投影光学系ＰＬの優れた結像特性を十分に引き出すことができる。
【００６９】
なお、上述の実施形態では、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）を構成する一対の光学部材ＨａおよびＨｂが、それぞれ基準傾斜面に沿って移動可能に構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１光学部材Ｈａおよび第２光学部材Ｈｂのうちの少なくとも一方を基準傾斜面に沿って移動可能に構成することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
また、上述の実施形態では、第１光学部材Ｈａや第２光学部材Ｈｂを基準傾斜面に沿って移動させることにより、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の中心厚を調整している。その結果、特に交換用光透過部材の中心厚に関連する製造誤差や組立誤差などに起因する収差を良好に補正することができる。しかしながら、これに限定されることなく、第１光学部材Ｈａおよび第２光学部材Ｈｂのうちの少なくとも一方を光軸ＡＸ廻りに回転可能に構成する変形例も可能である。この変形例の場合、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の中心厚は変化しないが、光軸ＡＸに垂直な面内における交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の光学的光路長の分布が変化するので、特に交換用光透過部材の光学的光路長の面内分布に関連する製造誤差や組立誤差などに起因する収差を良好に補正することができる。
【００７１】
一般的には、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）を構成する一対の光学部材ＨａおよびＨｂのうちの少なくとも一方を、基準傾斜面に沿って移動可能に構成したり、光軸ＡＸ廻りに回転可能に構成したり、基準傾斜面に沿って移動可能で且つ光軸ＡＸ廻りに回転可能に構成したりすることにより、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の光学的光路長が調整可能になり、ひいては液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換による液浸型投影光学系ＰＬの結像性能の悪化を抑えることができる。
【００７２】
また、上述の実施形態では、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）を構成する一対の光学部材ＨａとＨｂとが、基準傾斜面を挟んで間隔を隔てて配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１光学部材Ｈａの斜面Ｈａａと第２光学部材Ｈｂの斜面Ｈｂａとが互いに当接するように交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）を配置する変形例も可能である。この変形例では、斜面Ｈａａと斜面Ｈｂａとの当接状態を維持しつつ、一対の光学部材ＨａおよびＨｂのうちの少なくとも一方を基準傾斜面に沿って移動させたり、光軸ＡＸ廻りに回転微動させたりすることになる。
【００７３】
また、上述の実施形態では、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の光学的光路長を調整することにより、液浸領域の光学的光路長を調整している。しかしながら、これに限定されることなく、液浸領域の液体Ｌｍの屈折率を調整することにより、液浸領域の光学的光路長を調整し、ひいては液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換による液浸型投影光学系ＰＬの結像性能の悪化を抑えることもできる。この場合、交換用光透過部材として、たとえば一対の光学部材ＨａおよびＨｂからなる交換用光透過部材を用いても良いし、単体部材としての交換用平行平面板を用いても良い。なお、液体Ｌｍの屈折率を調整するには、液体Ｌｍに屈折率の異なる別の液体を混入させる手法や、液体Ｌｍの温度を変化させる手法などを用いることができる。
【００７４】
また、上述の実施形態では、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の作用により液浸領域の光学的光路長を調整することにより、液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換による液浸型投影光学系ＰＬの結像性能の悪化を抑えている。しかしながら、これに限定されることなく、液浸領域外の１つまたは複数の光学部材を光軸ＡＸに対して移動可能に構成し、液浸領域の平行平面板Ｌｐと交換用光透過部材との交換に応じて、当該光学部材を光軸ＡＸに対して移動させて調整することにより、液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換による液浸型投影光学系ＰＬの結像性能の悪化を抑えることもできる。この場合、交換用光透過部材として、たとえば一対の光学部材ＨａおよびＨｂからなる交換用光透過部材を用いても良いし、単体部材としての交換用平行平面板を用いても良い。
【００７５】
ここで、光軸ＡＸに対して移動可能な液浸領域外のレンズ等の光学部材は、第１結像系Ｇ１中の気体に接する光学部材（第１及び第２実施例ではＬ１１〜Ｌ１１２、第３及び第４実施例ではＬ１１〜Ｌ１１１）と第３結像系Ｇ３中の気体と接している光学部材（第１及び第２実施例ではＬ３１〜Ｌ３１１、第３及び第４実施例ではＬ３１〜Ｌ３９）のうちの少なくとも１つの光学部材である。液浸領域外のレンズ等の光学部材の少なくとも１つを光軸ＡＸに対して移動させることにより、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の交換に際して発生する液浸型投影光学系ＰＬの比較的低次の波面収差（ツェルニケ係数で８次〜１０次の係数、換言すれば、中次から高次の球面収差やコマ収差）を効率良く良好に補正することができる。これにより、交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）の交換によっても液浸型投影光学系ＰＬの優れた結像特性を十分に引き出すことができる。
【００７６】
なお、液浸領域にある交換用光透過部材（Ｈａ，Ｈｂ）での投影光学系ＰＬの像側開口数が、１以上で１．３未満の場合には、投影光学系ＰＬでは中次から高次の波面収差ではなく低次の波面収差が比較的発生する傾向にある。この場合には、液浸領域外のレンズを光軸ＡＸに対して移動可能とするのみで対応することが可能となり、液浸領域での光学的光路長の調整手法（交換用光透過部材の調整等）を不要とすることができる。
【００７７】
具体的に、液浸領域外の１つまたは複数の光学部材を光軸ＡＸに対して移動可能に構成する技術では、レンズを光軸方向に移動させたり、レンズを光軸と直交する方向に移動（シフト）させたり、レンズを光軸に対して傾斜（チルト）させたりするレンズ調整（レンズコントロール）により、投影光学系の収差を補正する。この種のレンズコントロール技術の詳細については、たとえば特開平５−４１３４４号公報（米国特許第５，４２４，５５２号に対応）に開示されている。また、投影光学系中の気体の屈折率を変化させて収差補正を行う技術を併用することもできる。この場合、投影光学系中の気体の屈折率を調整するには、気体（たとえば空気や窒素）に屈折率の異なる別の気体（たとえばヘリウム）を混入させる手法や、気体の温度を変化させる手法などを用いることができる。
【００７８】
また、上述の実施形態では、液浸領域の平行平面板Ｌｐの交換を例にとって本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、液浸領域の境界レンズＬｂの交換に対しても同様に本発明を適用することができる。さらに一般的には、液浸型投影光学系の液浸領域の光透過部材と液浸領域に配置されるべき交換用光透過部材との交換に対して、本発明を適用することができる。
【００７９】
ところで、液浸型投影光学系において、液浸領域の光透過部材（平行平面板、境界レンズなど）を交換用光透過部材（図３及び図５では例えば境界レンズＬｂ、図４及び図６では例えば平行平面板Ｌｐ）と交換する場合、交換用光透過部材における設置誤差、調整誤差あるいは製造誤差等により発生する収差を防止するには、主に交換用光透過部材の中心厚を管理することが極めて有効である。次の表（５）および表（６）に、第１実施例および第２実施例において交換用光透過部材の中心厚誤差の影響により発生する波面収差（単位：λｒｍｓ）を示す。また、次の表（７）および表（８）に、第３実施例および第４実施例において交換用光透過部材の中心厚誤差の影響により発生する波面収差（単位：λｒｍｓ）を示す。波面収差の単位λｒｍｓにおいて、λは光の波長（各実施例においてλ＝１９３．３０６ｎｍ）であり、ｒｍｓ（root mean square）は自乗平均平方根（あるいは平方自乗平均）を示している。
【００８０】
表（５）
ＮＡ＝１．１    ＮＡ＝１．２    ＮＡ＝１．２９
５．０μｍ     ０．０００９    ０．００２３    ０．００５６
４．８μｍ     ０．０００８    ０．００２２    ０．００５４
３．２μｍ     ０．０００５    ０．００１５    ０．００３６
１．６μｍ     ０．０００３    ０．０００７    ０．００１８
０．８μｍ     ０．０００１    ０．０００４    ０．０００９
【００８１】
表（６）
ＮＡ＝１．３    ＮＡ＝１．３５    ＮＡ＝１．４５
１．０μｍ     ０．００１２    ０．００２１      ０．００６７
０．６μｍ     ０．０００７    ０．００１３      ０．００４０
０．３μｍ     ０．０００４    ０．０００６      ０．００２０
０．１５μｍ   ０．０００２    ０．０００３      ０．００１０
【００８２】
表（７）
ＮＡ＝１．０    ＮＡ＝１．１    ＮＡ＝１．１９
５．０μｍ     ０．０００７    ０．００１９    ０．００５０
４．８μｍ     ０．０００６    ０．００１８    ０．００４８
３．２μｍ     ０．０００４    ０．００１２    ０．００３２
１．６μｍ     ０．０００２    ０．０００６    ０．００１６
０．８μｍ     ０．０００１    ０．０００３    ０．０００８
【００８３】
表（８）
ＮＡ＝１．２    ＮＡ＝１．３    ＮＡ＝１．３５
１．０μｍ     ０．００１１    ０．００３５    ０．００６７
０．６μｍ     ０．０００７    ０．００２１    ０．００４０
０．３μｍ     ０．０００３    ０．００１１    ０．００２０
０．１５μｍ   ０．０００２    ０．０００５    ０．００１０
【００８４】
すなわち、表（５）は、液体Ｌｍの屈折率が１．５以上で像側開口数ＮＡが１．３未満の場合に対応している。表（７）は、液体Ｌｍの屈折率が１．５以下で像側開口数ＮＡが１．２未満の場合に対応している。表（６）は、液体Ｌｍの屈折率が１．５以上で像側開口数ＮＡが１．３以上の場合に対応している。表（８）は、液体Ｌｍの屈折率が１．５以下で像側開口数ＮＡが１．２以上の場合に対応している。
【００８５】
まず、液体Ｌｍの屈折率が１．５以上で像側開口数ＮＡが１．３未満の場合および液体Ｌｍの屈折率が１．５以下で像側開口数ＮＡが１．２未満の場合に着目し、表（５）および表（７）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を５．０μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が６ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が５．０μｍで、像側開口数ＮＡが１．２９のときに、波面収差の発生量が５．６ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が５．０μｍで、像側開口数ＮＡが１．１９のときに、波面収差の発生量が５．０ｍλになっている。
【００８６】
また、表（５）および表（７）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を４．８μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が５．５ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が４．８μｍで、像側開口数ＮＡが１．２９のときに、波面収差の発生量が５．４ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が４．８μｍで、像側開口数ＮＡが１．１９のときに、波面収差の発生量が４．８ｍλになっている。
【００８７】
また、表（５）および表（７）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を３．２μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が４．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が３．２μｍで、像側開口数ＮＡが１．２９のときに、波面収差の発生量が３．６ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が３．２μｍで、像側開口数ＮＡが１．１９のときに、波面収差の発生量が３．２ｍλになっている。
【００８８】
また、表（５）および表（７）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を１．６μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が２．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が１．６μｍで、像側開口数ＮＡが１．２９のときに、波面収差の発生量が１．８ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が１．６μｍで、像側開口数ＮＡが１．１９のときに、波面収差の発生量が１．６ｍλになっている。
【００８９】
また、表（５）および表（７）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を０．８μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が１．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．８μｍで、像側開口数ＮＡが１．２９のときに、波面収差の発生量が０．９ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．８μｍで、像側開口数ＮＡが１．１９のときに、波面収差の発生量が０．８ｍλになっている。
【００９０】
次に、液体Ｌｍの屈折率が１．５以上で像側開口数ＮＡが１．３以上の場合および液体Ｌｍの屈折率が１．５以下で像側開口数ＮＡが１．２以上の場合に着目し、表（６）および表（８）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を１．０μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が７ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が１．０μｍで、像側開口数ＮＡが１．４５のときに、波面収差の発生量が６．７ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が１．０μｍで、像側開口数ＮＡが１．３５のときに、波面収差の発生量が６．７ｍλになっている。
【００９１】
また、表（６）および表（８）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を０．６μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が４．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．６μｍで、像側開口数ＮＡが１．４５のときに、波面収差の発生量が４．０ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．６μｍで、像側開口数ＮＡが１．３５のときに、波面収差の発生量が４．０ｍλになっている。
【００９２】
また、表（６）および表（８）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を０．３μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が２．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．３μｍで、像側開口数ＮＡが１．４５のときに、波面収差の発生量が２．０ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．３μｍで、像側開口数ＮＡが１．３５のときに、波面収差の発生量が２．０ｍλになっている。
【００９３】
また、表（６）および表（８）を参照すると、交換用光透過部材の中心厚誤差を０．１５μｍ以下に抑えることにより、発生する波面収差が１．０ｍλ程度以下に抑えられることがわかる。具体的に、第１実施例および第２実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．１５μｍで、像側開口数ＮＡが１．４５のときに、波面収差の発生量が１．０ｍλになっている。また、第３実施例および第４実施例では、交換用光透過部材の中心厚誤差が０．１５μｍで、像側開口数ＮＡが１．３５のときに、波面収差の発生量が１．０ｍλになっている。
【００９４】
以上より、たとえば像側開口数が１．０以上で１．３未満で且つ液体（浸液）の屈折率が１．５以上である場合や、像側開口数が１．０以上で１．２未満で且つ液体（浸液）の屈折率が１．５以下である場合には、交換用光透過部材の中心厚が基準の中心厚（交換前の光透過部材の実際の中心厚または設計上の中心厚）に対して±５μｍ以内に収まるように交換用光透過部材を管理すべきである。このように交換用光透過部材の中心厚を管理すれば、たとえばレンズコントロール技術により、液浸領域の光透過部材の交換による結像性能の悪化を抑えることができる。
【００９５】
また、たとえば像側開口数が１．３以上で且つ液体（浸液）の屈折率が１．５以上である場合や、像側開口数が１．２以上で且つ液体（浸液）の屈折率が１．５以下である場合には、交換用光透過部材の中心厚が基準の中心厚（交換前の光透過部材の実際の中心厚または設計上の中心厚）に対して±１μｍ以内に収まるように交換用光透過部材を管理すべきである。このように、交換用光透過部材の中心厚の管理によって、６〜８ｍλ程度以下の波面収差に抑えられ、その結果、極めて調整が容易な低次収差の発生に抑えられる。このため、液浸領域での調整を不要としながら、液浸領域外のレンズ等を光軸ＡＸに対して移動させるレンズコントロール等による調整が容易となる。さらには、交換用光透過部材の中心厚の管理によって、液浸領域外でのレンズ等を光軸ＡＸに対して移動させるレンズコントロールを用いることなく、投影光学系ＰＬでの収差の発生を抑えることも可能となる。なお、交換用光透過部材の中心厚の管理に際しては、屈折率を考慮した光学的光路長に基づく中心厚を管理することが好ましい。
【００９６】
さらに、交換用光透過部材の中心厚を管理するに際して、交換用光透過部材の屈折率や屈折率分布のみならず、傾きを考慮して中心厚を管理することがより一層望ましい。また、本発明の実施形態では、液浸領域に用いられる液体としては水に限らず、高屈折率液体として、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣＬ、Ｈ3ＰＯ4等を用いることができ、また、液浸領域に用いられる液体と接触する高屈折材料として、ＴｉＯ2（金紅石）、ダイヤモンドを用いることができる。
【００９７】
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８のフローチャートを参照して説明する。
【００９８】
先ず、図８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。
【００９９】
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。
【０１００】
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９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９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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。ただし、露光光としてＦ2レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【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】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３】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】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５】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６】第４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】液浸領域の平行平面板と交換可能な交換用光透過部材の構成および作用を概略的に説明する図である。
【図８】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９】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】
【０１０５】
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
Ｌｐ  平行平面板
Ｌｍ１，Ｌｍ２，Ｌｍ  （液体）
Ｈａ，Ｈｂ  交換用光透過部材
Ｗ  ウェハ
１  照明光学系
９  Ｚステージ
１０  ＸＹステージ
１２  移動鏡
１３  ウェハレーザ干渉計
１４  主制御系
１５  ウェハステージ駆動系
２１  第１給排水機構
２２  第２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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