(57)【要約】【課題】  スループットや解像度などの光学特性に優れた露光装置を提供する。【解決手段】  レチクルのパターンを被処理体に投影する、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系を有する露光装置であって、前記投影光学系は、複数の層から構成される反射防止膜が形成された光学部材を有し、前記反射防止膜と気体とが接する面において、前記光学部材への入射光線角度及び前記光学部材からの射出光線角度が、前記複数の層のうち最も前記気体側の最終層と前記気体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えない露光装置を提供する。【選択図】          図１
2005209769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを被処理体に投影する、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系を有する露光装置であって、
前記投影光学系は、複数の層から構成される反射防止膜が形成された光学部材を有し、
前記反射防止膜と気体とが接する面において、前記光学部材への入射光線角度及び前記光学部材からの射出光線角度が、前記複数の層のうち最も前記気体側の最終層と前記気体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えない露光装置。
【請求項２】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置において、
前記投影光学系は、反射防止膜が形成された光学部材を有し、
前記反射防止膜と前記液体とが接する面において、前記光学部材への入射光線角度及び前記光学部材からの射出光線角度が、前記反射防止膜の最も前記液体側の層と前記液体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
レチクルのパターンを被処理体に投影する、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系を有する露光装置であって、
前記投影光学系は、複数の層から構成される反射防止膜が光束の入射する入射面及び前記光束が射出する射出面に形成された光学部材を最も前記被処理体側に有し、
前記光束が前記被処理体に入射する入射角度をａ、前記光束が前記射出面を射出する射出角度をｂ、前記光束が前記入射面に入射する入射角度をｃとしたとき、
ｃ＜ｂ≦前記入射面の前記反射防止膜の最終層より定まるブリュースター角
ｃ＜前記射出面の前記反射防止膜の最終層より定まるブリュースター角
を満たす露光装置。
【請求項４】
レチクルのパターンを被処理体上に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置において、
前記投影光学系は、反射防止膜が光束の入射する入射面及び前記光束が射出する射出面に形成された光学部材を最も前記被処理体側に有し、
前記光束が前記被処理体に入射する入射角度をａ、前記光束が前記射出面を射出する射出角度をｂ、前記光束が前記入射面に入射する入射角度をｃとしたとき、
ｃ＜ｂ≦前記入射面の前記反射防止膜より定まるブリュースター角
ｃ＜前記射出面の前記反射防止膜より定まるブリュースター角
を満たすことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
０．９６以上の開口数ＮＡを有することを特徴とする請求項２又は４記載の露光装置。
【請求項６】
前記投影光学系と前記被処理体との間に、前記被処理体からの昇華物が前記光学部材に付着することを防止する第１の平行平面板と、
前記レチクルと前記投影光学系との間に、前記投影光学系の収差を補正する第２の平行平面板とを有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。
【０００３】
このため、半導体素子の微細化の要求に伴い、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進められてきた。ＮＡ＝０．３程度の投影光学系が搭載された超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ））を光源とするｇ線ステッパーの開発に始まり、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））を光源とするｉ線ステッパーを経て、ＮＡ＝０．６５の投影光学系が搭載されたＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）を光源としたステッパーが用いられるようになった。更に、ステッパーに代わって高ＮＡの投影光学系が搭載可能であるＫｒＦエキシマレーザー又はＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）を光源とするスキャナーが現在の投影露光装置の主流となっている。なお、光源をＫｒＦエキシマレーザー又はＡｒＦエキシマレーザーとするスキャナーにおいて、ＮＡ＝０．８の投影光学系が現在市場に提供されている最も高ＮＡのものである。ここで、ステッパーとはウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動するステップ・アンド・リピート方式の露光装置をいい、スキャナーとはレチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置をいう。
【０００４】
また、ＫｒＦエキシマレーザー及びＡｒＦエキシマレーザーに加えてＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）を光源とし、ＮＡ＝０．８５の投影光学系を搭載したスキャナーの研究も進み、更には、ＮＡ＝０．９０の投影光学系の開発が望まれている。
【０００５】
このような投影光学系の進歩と共に、かかる投影光学系を構成する光学部品に施される反射防止膜も進歩してきた。超高圧水銀ランプ（ｇ線及びｉ線）を光源とする露光装置には、従来のカメラ等に用いられてきた可視光用の反射防止膜の技術の延長で大きな問題もなく反射防止膜の開発が可能であった。
【０００６】
一方、ＫｒＦエキシマレーザー又はＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置では、反射防止膜に用いることができる膜物質がＬｏｗ  Ｉｎｄｅｘ材としてＳｉＯ２、ＭｇＦ２など（屈折率１．４５乃至１．５５程度）、Ｍｉｄｄｌｅ  Ｉｎｄｅｘ材としてＡｌ２Ｏ３、ＬａＦ３など（屈折率１．６５乃至１．７５程度）に限られて設計難易度があがると共に、膜吸収、基板汚染などによる透過損失の低減、或いは、従来無視していた膜層内で生じる散乱による透過損失の低減が鋭意検討されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−０６４６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者が特願２００３−１３５５７８に記載しているように、高ＮＡの投影光学系においては、空気層から反射防止膜に光が入射する場合の反射率は、図８に示すように、反射防止膜の最終層（空気側）のｉｎｄｅｘにより決まるブリュースター角を越えると急にＰ偏光反射率が高くなる。
【０００８】
一般に、空気と接する反射防止膜の最終層は、入射角度の広い範囲で反射率を抑えた設計値とするために、低屈折材料を用いるのが普通である。図９に示すように、膜の基本設計を変更しても空気と接する最終層の物質が同じであれば入射角度が大きくなるに従ってその反射率は同様の値となってくる。
【０００９】
また、位相の観点から見ても、Ｐ偏光及びＳ偏光とも反射防止膜の最終層のｉｎｄｅｘにより決まるブリュースター角を越えると透過位相の変化が共に大きくなるため、投影光学系の収差にも影響が生じる。
【００１０】
そのため、使用できる膜材質が限られたＦ２レーザー、ＡｒＦエキシマレーザー及びＫｒＦエキシマレーザーの反射防止膜では、反射防止膜の最終層（空気側）のｉｎｄｅｘにより決まるブリュースター角を越えるＮＡ＝０．８５（５８度）あたりから、投影光学系の透過率及び結像性能共に反射防止膜の限界により特性劣化が問題となる。
【００１１】
そこで、本発明は、スループットや解像度などの光学特性に優れた露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系を有する露光装置であって、前記投影光学系は、複数の層から構成される反射防止膜が形成された光学部材を有し、前記反射防止膜と気体とが接する面において、前記光学部材への入射光線角度及び前記光学部材からの射出光線角度が、前記複数の層のうち最も前記気体側の最終層と前記気体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないことを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置において、前記投影光学系は、反射防止膜が形成された光学部材を有し、前記反射防止膜と前記液体とが接する面において、前記光学部材への入射光線角度及び前記光学部材からの射出光線角度が、前記反射防止膜の最も前記液体側の層と前記液体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないことを特徴とする。
【００１４】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系を有する露光装置であって、前記投影光学系は、複数の層から構成される反射防止膜が光束の入射する入射面及び前記光束が射出する射出面に形成された光学部材を最も前記被処理体側に有し、前記光束が前記被処理体に入射する入射角度をａ、前記光束が前記射出面を射出する射出角度をｂ、前記光束が前記入射面に入射する入射角度をｃとしたとき、ｃ＜ｂ≦前記入射面の前記反射防止膜の最終層より定まるブリュースター角、ｃ＜前記射出面の前記反射防止膜の最終層より定まるブリュースター角
を満たすことを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体上に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置において、前記投影光学系は、反射防止膜が光束の入射する入射面及び前記光束が射出する射出面に形成された光学部材を最も前記被処理体側に有し、前記光束が前記被処理体に入射する入射角度をａ、前記光束が前記射出面を射出する射出角度をｂ、前記光束が前記入射面に入射する入射角度をｃとしたとき、ｃ＜ｂ≦前記入射面の前記反射防止膜より定まるブリュースター角、ｃ＜前記射出面の前記反射防止膜より定まるブリュースター角を満たすことを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スループットや解像度などの光学特性に優れた露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【００２０】
露光装置１は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でレチクル２０に形成された回路パターンを被処理体４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に説明する。
【００２１】
露光装置１は、図１に示すように、回路パターンが形成されたレチクル２０を照明する照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ３０と、照明されたレチクル２０の回路パターンから生じる回折光を被処理体４０に投影する投影光学系１００と、被処理体４０を支持するウェハステージ５０とを有する。
【００２２】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２３】
光源部１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。更に、スペックルを低減するために光路中に配置した光学系（不図示）を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２４】
照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２５】
レチクル２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ３０に支持及び駆動されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系１００を通り、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２０のパターンを被処理体４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合は、レチクル２０と被処理体４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２６】
レチクルステージ３０は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ３０を駆動することでレチクル２０を移動することができる。ここで、レチクル２０又は被処理体４０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、レチクル２０又は被処理体４０の面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００２７】
投影光学系１００は、レチクル２０上のパターンを反映する光を被処理体４０上に投影し、開口数ＮＡが０．８５以上の光学系である。本実施形態では、投影光学系１００は、開口絞りＯＣを有し、レチクル２０上の回路パターンからの回折光のうち所定の開口内の光束のみを被処理体４０上に縮小投影する。なお、投影光学系１００を構成するレンズなどの光学部材には複数の層から構成される反射防止膜が構成されている。
【００２８】
更に、図２を参照して、本発明の特徴である投影光学系１００について詳しく説明する。まず、ブリュースター角について説明する。屈折率ｎαの媒質αから屈折率ｎβの媒質βに光が進む場合、ブリュースター角θｂｓは、以下に示す数式１で表される。
【００２９】
【数１】
2005209769.tif 000003
【００３０】
数式１より、媒質αを屈折率ｎα＝１．０の空気（気体）、媒質βを屈折率ｎβ＝１．５６の反射防止膜の最終層（最上層、即ち、空気と接する層）とすると、ブリュースター角θｂｓ（ドライ系）は、５７度となる。反射防止膜の最終層の屈折率は、波長及び物質で若干異なるが、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー及びＦ２レーザーにおいては略同程度の屈折率となるため、ブリュースター角もＮＡ＝０．８５の最大光線角度５８度に略等しい値となる。
【００３１】
本発明は、開口数ＮＡが０．８５以上の高ＮＡの投影光学系（ドライ系）１００において、投影光学系１００を構成する光学部材（本実施形態では、光学レンズ）の光線入射角度（光学部材内へ）及び光線射出角度（光学部材外へ）が、光学部材表面に形成された反射防止膜の最終層（気体側）と空気との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないことを特徴とする。
【００３２】
次に、投影光学系１００を構成する光学レンズ１１０について説明する。図２は、図１に示す投影光学系１００の被処理体４０側の部分拡大図である。図２において、光学レンズ１１０は、投影光学系１００の最終レンズ（即ち、最も被処理体４０側のレンズ）であり、被処理体４０と光学レンズ１１０の射出面ｒ１及び入射面ｒ２への法線（共軸）ＮＭを一点鎖線で示している。また、投影光学系１００は、光学レンズ１１０と被処理体４０との間及び投影光学系１００内の図示しない光学部材との間を空気や窒素などの気体で満たしたドライ系である。なお、後述するように、ドライ系に対して、気体の代わりに液体で満たしているものをウェット系とする。
【００３３】
更に、図２に示す矢印は、投影光学系１００の瞳の最も外側を通過する最大開口（ＮＡ）の光線ＩＬを示している。かかる最大開口の光線ＩＬは、被処理体４０及び光学レンズ１１０の入射面ｒ２に、それぞれ入射角度ａ及びｃで入射する。また、最大開口の光線ＩＬは、光学レンズ１１０の射出面ｒ１から、射出角度ｂで射出する。
【００３４】
図２において、本発明の投影光学系１００（ドライ系）は、以下の数式２で示す関係を有するメニスカスレンズを少なくとも１枚有する。
【００３５】
【数２】
2005209769.tif 000004
【００３６】
次に、メニスカスレンズである光学レンズ１１０の曲率について説明する。図２において、気体の屈折率をｎ、光学レンズ１１０の屈折率をｎ’とし、更に、被処理体４０の入射点ＩＰと光学レンズ１１０の射出面との距離をｌ、射出面ｒ１の長さをｌ１、入射面ｒ２の長さをｌ２とすると、光学レンズ１１０は、以下の数式３に示す関係を満たす。
【００３７】
【数３】
2005209769.tif 000005
【００３８】
また、複数の光学レンズから構成される投影光学系１００の場合は、被処理体４０側から曲面（即ち、射出面と入射面）の長さを順次ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４、・・・、ｌｎとすると、以下の数式４の関係を満たすことが望ましい。
【００３９】
【数４】
2005209769.tif 000006
【００４０】
但し、投影光学系全体の収差バランスをとるために、部分的にｌ３≒ｌ２のような曲面が生じても問題ない。
【００４１】
メニスカスレンズである光学レンズ１１０と顕微鏡対物レンズなどで用いられるアプラナティックレンズとの違いについて説明する。アプラナティックレンズとは、図２において、以下に示す数式５の関係を有するレンズである。
【００４２】
【数５】
2005209769.tif 000007
【００４３】
アプラナティックレンズは、被処理体４０の入射点ＩＰから出た光束を球面収差を発生させず（軸上無収差）に、光線の発散角を次第に小さくするものである。かかるアプラナティックレンズを多数並べて順次発散角を小さくしていく顕微鏡対物レンズは、ルボシェツのレンズとして知られている。
【００４４】
これに対して、光学レンズ１１０は、各レンズの入射角度及び射出角度を、入射面及び射出面に形成される反射防止膜の最終層（気体側）で決まるブリュースター角以下にできる曲率であればよいので、必ずしもアプラナティックレンズの条件を満たす必要はない。
【００４５】
投影光学系１００によれば、ＮＡ＝０．８５以上の高ＮＡでありながら優れた光学特性を実現することが可能となり、ＣＤ均一性及びパターンの対称性に優れた露光装置を実現することができる。また、投影光学系１００により、フォトリソグラフィーの限界線幅のパターンを有する半導体素子を高い歩留まりで生産することが可能となる。
【００４６】
なお、レジストの塗布された被処理体４０に露光を行う際、レジストを構成する物質が昇華を起こすことが知られているが、投影光学系１００の最終レンズを交換パーツとするのは、調整敏感度が高いため実質的に困難である。そこで、投影光学系１００（の最終レンズ）と被処理体４０との間に、昇華物汚染が生じても交換可能な平行平面板を構成することが望ましい。
【００４７】
従来の投影露光装置においては、投影光学系と被処理体との間には、投影光学系の収差を補正するための２枚のガラスシートが配置されており、昇華物汚染の際には、かかる２枚のシートガラスの交換を行っていた。なお、２枚のシートガラスの厚みで球面収差を、２枚のシートガラスを傾けることで軸上アスを、２枚のシートガラスをクサビ状に角度をつけることで軸上コマ収差の補正を行うことができる。
【００４８】
しかし、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系においては、図３に示すように、被処理体側に平行平面板を構成すると、反射防止膜の最終層（空気側）で決まるブリュースター角（図３では５８度、ＮＡ＝０．８５）を越えた高ＮＡの光線の透過率が急激に低下する。ここで、図３は、最大入射角度に対する平行平面板の透過率を示すグラフであり、横軸に最大入射角度（ＮＡに換算）を、縦軸に透過率を採用している。
【００４９】
図３を参照するに、ＮＡ＝０．９において比較すると、平行平面板が１枚の場合の透過率は８９％であるのに対し、平行平面板が２枚の場合の透過率は７９％まで減衰する。従って、開口数ＮＡが０．８５以上の投影光学系においては、被処理体側に構成される平行平面板の枚数は最低限に抑える必要がある。
【００５０】
そこで、図４に示すように、投影光学系１００の収差を補正するための２枚のシートガラス１２０及び１３０を、被処理体４０直上と光学的に共役な位置であるレチクル２０直下に配置し、被処理体４０直上には昇華物汚染時の交換用のシートガラス１４０を配置する。ここで、図４は、投影光学系１００の収差を補正するための平行平面板及び投影光学系１００の昇華物汚染を防止するための平行平面板を配置した露光装置１を示す概略ブロック図である。
【００５１】
なお、レチクル２０直下に２枚のシートガラス１２０及び１３０を配置する方が、被処理体４０直上に配置した場合に対して調整分解能が向上し、投影光学系１００の収差補正の追い込みを高精度に行うことが可能となる。
【００５２】
更に、投影光学系１００の射出側をテレセントリックにすることで、軸外に結像する光束に対する被処理体４０直上のシートガラス１４０の影響（透過率低下）を軸上に結像する光束に等しくできるので、シートガラス１４０による軸外性能の劣化を防止できるので有利である。
【００５３】
これまではドライ系の投影光学系１００について説明してきたが、更に解像度をあげる方法として、現在、いわゆる液浸露光が注目されている。液浸露光は、投影光学系の被処理体側の媒質を液体にする、つまり、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系とその被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介してその被処理体を露光することによって高ＮＡ化を更に進めるものである。
【００５４】
液浸露光の利点は、例えば、液体に用いる媒質を純水（屈折率＝１．３３）とすることで投影光学系の開口数ＮＡが、ドライ系の投影光学系の開口数ＮＡの１．３３倍となることにある。従って、被処理体に入射する光線の最大入射角度がドライ系の投影光学系と等しい場合、液浸露光の解像力は１．３３倍に向上する。
【００５５】
従って、被処理体に入射する光線入射角度の限界が７０度であったとすると、ドライ系の投影光学系では開口数ＮＡ＝０．９４であるが、液浸露光における投影光学系（ウェット系）では開口数ＮＡ＝１．２５（ドライ系換算）の高ＮＡの投影光学系を達成することができる。
【００５６】
図５は、ウェット系の投影光学系１００Ａの被処理体４０側の部分拡大図である。まず、少なくとも被処理体４０と投影光学系１００Ａの最終レンズ（即ち、最も被処理体４０側のレンズ）である光学レンズ１１０Ａとの間の媒質を純水（液体）とする必要があるのは言うまでもない。
【００５７】
まず、ウェット系の投影光学系１００Ａのブリュースター角について、投影光学系１００Ａの光学レンズ１１０Ａと被処理体４０との間の媒質を屈折率＝１．３３の純水（液体）として考える。光学レンズ１１０Ａのレンズ硝材の屈折率は１．５乃至１．６であるので、純水とレンズ硝材の屈折率差は約０．２乃至０．３と小さく、光学レンズ１１０Ａの射出面ｒ１及び入射面ｒ２に形成される反射防止膜の構成は単層コートで十分であり、屈折率は純水とレンズ硝材の中間であることが望ましい。このような物質としては、例えば、ＭｇＦ２があり、屈折率を１．４として考える。かかる場合において、ウェット系の投影光学系１００Ａのブリュースター角θｂｓ（ウェット系）は４６．５度となり、ドライ系の投影光学系１００のブリュースター角は５７度よりも小さい値となる。
【００５８】
図５において、本発明の投影光学系１００（ウェット系）は、以下の数式６で示す関係を有するメニスカスレンズを少なくとも１枚有する。
【００５９】
【数６】
2005209769.tif 000008
【００６０】
次に、投影光学系１００Ａの最終レンズである光学レンズ１１０Ａとその上との間の媒質を純水（液体）とするか空気（気体）とするかについて説明する。Ｎ番目のレンズの光線入射角度をθＮ（Ｎ番目が最終レンズである光学レンズ１１０Ａのときは図５のｃ）とすると、以下に示す数式７を基に決定すればよい。
【００６１】
【数７】
2005209769.tif 000009
【００６２】
本発明は、０．９６以上の高ＮＡのウェット系である投影光学系１００Ａにおいて、投影光学系１００Ａを構成する光学レンズの光線入射角度及び光線射出角度が、液体と接する面において、光学レンズの射出面に形成された反射防止膜の最終層（液体側）と液体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないこととし、且つ、気体と接する面では光学レンズの入射面に形成された反射防止膜の最終層（気体側）と気体との相対屈折率により決まるブリュースター角を越えないことを特徴とする。
【００６３】
投影光学系１００Ａによれば、ＮＡ＝０．９６以上の高ＮＡでありながら優れた光学特性を実現することが可能となり、ＣＤ均一性及びパターンの対称性に優れた露光装置を実現することができる。また、投影光学系１００Ａにより、フォトリソグラフィーの限界線幅のパターンを有する半導体素子を高い歩留まりで生産することが可能となる。
【００６４】
再び、図１に戻って、被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、ガラスプレートその他の被処理体を広く含む。被処理体４０にはフォトレジストが塗布されている。
【００６５】
ウェハステージ５０は、図示しないウェハチャックによって被処理体４０を支持する。ウェハステージ５０は、レチクルステージ３０と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に被処理体４０を移動する。また、レチクルステージ３０の位置とウェハステージ５０の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ３０及び投影光学系１００は、
例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００６６】
露光において、光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１４によりレチクル２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系１００又は１００Ａによりウェハ４０に結像される。露光装置１が使用する投影光学系１００又は１００Ａは、ＮＡ＝０．８５又は０．９６以上の高ＮＡでありながら優れた光学特性を実現することができるため、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６７】
次に、図６及び図７を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ行程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング行程（チップ封入）等の行程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした行程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６８】
図７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ＮＡが０．８５以上の照明光学系中の光学系（例えば、視野絞りとレチクルの間の結像光学系）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す投影光学系の被処理体側の部分拡大図である。
【図３】最大入射角度に対する平行平面板の透過率を示すグラフである。
【図４】投影光学系の収差を補正するための平行平面板及び投影光学系の昇華物汚染を防止するための平行平面板を配置した露光装置を示す概略ブロック図である。
【図５】ウェット系の投影光学系の被処理体側の部分拡大図である。
【図６】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図８】反射防止膜の入射角度に対する反射率変化とブリュースター角を示すグラフである。
【図９】反射防止膜の入射角度に対する反射率変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１                    露光装置
１０                  照明装置
１２                  光源部
１４                  照明光学系
２０                  レチクル
３０                  レチクルステージ
４０                  被処理体
５０                  ウェハステージ
１００                投影光学系
１１０                光学部材
１００Ａ              投影光学系
１１０Ａ              光学部材
ｒ１                  射出面
ｒ２                  入射面
【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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