(57)【要約】物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットである。この光学ユニットは、前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられた少なくとも１つの光学部材を備える。そして、前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも１つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減する。
2005001544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面に接する浸液層を有する液浸型の結像光学系において、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記浸液層との間に、前記浸液層側から順に、第１媒質からなる第１媒質層と、前記第１媒質とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層と、前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質からなる第３媒質層とを有し、
前記浸液層と前記第１媒質層との境界面、前記第１媒質層と前記第２媒質層との境界面、および前記第２媒質層と前記第３媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記第１媒質および前記第３媒質は固体であり、前記第２媒質は気体であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第１媒質および前記第３媒質のうちの一方は石英であり、前記第１媒質および前記第３媒質のうちの他方は蛍石であることを特徴とする請求項１または２に記載の結像光学系。
【請求項４】
像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像面との間に、屈折率の互いに異なる４つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記４つの媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【請求項５】
像面または物体面に最も近く配置されたレンズと前記像面または前記物体面との間に、屈折率の互いに異なる少なくとも３つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記少なくとも３つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、
前記少なくとも３つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項６】
屈折率の互いに異なる２つの任意の媒質間の屈折率差は０．０１以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記第１媒質層の光軸に沿った厚さ、前記第２媒質層の光軸に沿った厚さ、および前記第３媒質層の光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、前記結像光学系と前記像面との間の媒質の屈折率が変更されることに起因して前記結像光学系に生じる球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
【請求項９】
請求項４に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記４つの媒質層のうちの少なくとも３つの媒質層において、光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、前記結像光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の結像光学系の収差調整方法であって、
前記少なくとも３つの媒質層において、光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更することにより、前記結像光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差調整方法。
【請求項１１】
屈折率の互いに異なる２つの任意の媒質間の屈折率差は０．０１以上であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の収差調整方法。
【請求項１２】
前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の収差調整方法。
【請求項１３】
物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第１媒質からなる第１媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第１媒質層との間に配置されて前記第１媒質層とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第２媒質層との間に配置されて前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質層の光軸に沿った厚さとを変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含むことを特徴とする結像光学系の調整方法。
【請求項１４】
前記第１媒質および前記第３媒質は固体であり、前記第２媒質は気体であることを特徴とする請求項１３に記載の結像光学系の調整方法。
【請求項１５】
前記第１媒質および前記第３媒質のうちの一方は石英であり、前記第１媒質および前記第３媒質のうちの他方は蛍石であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の結像光学系の調整方法。
【請求項１６】
前記像側媒質層と前記第１媒質層との境界面、前記第１媒質層と前記第２媒質層との境界面、および前記第２媒質層と前記第３媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。
【請求項１７】
物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第１媒質からなる第１媒質層と、前記光学面と前記第１媒質層との間に配置されて前記第１媒質層とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層と、前記光学面と前記第２媒質層との間に配置されて前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質層との光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含み、
前記像側媒質層、前記第１媒質層、前記第２媒質層、および前記第３媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする結像光学系の調整方法。
【請求項１８】
屈折率の互いに異なる２つの任意の媒質間の屈折率差は０．０１以上であることを特徴とする請求項１３乃至１７の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。
【請求項１９】
前記結像光学系は、前記像面側にほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項１３乃至１８の何れか一項に記載の結像光学系の調整方法。
【請求項２０】
マスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記像面に設定された感光性基板上に形成するための請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結像光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の収差調整方法により収差調整された結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の調整方法により調整された結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
前記結像光学系は、前記像面に接する浸液層を有する液浸型の光学系であることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
マスクを照明し、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記像面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２５】
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の収差調整方法により収差調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２６】
請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の調整方法により調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２７】
物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第１媒質で形成される第１光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第１光学部材とは異なる屈折率の第２媒質で形成される第２光学部材とを備え、
前記第１光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第１媒質の屈折率のうちの少なくとも一方と、前記第２光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第２媒質の屈折率のうちの少なくとも一方とは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２８】
前記第１光学部材および前記第２光学部材のうちの一方は石英で形成され、他方は蛍石で形成されることを特徴とする請求項２７に記載の光学ユニット。
【請求項２９】
前記第１および前記第２媒質間の屈折率差は０．０１以上であることを特徴とする請求項２７または２８に記載の光学ユニット。
【請求項３０】
物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第１媒質で形成される第１光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第１光学部材とは異なる屈折率の第２媒質で形成される第２光学部材とを備え、
前記第１光学部材の２つの光学面および前記第２光学部材の２つの光学面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする光学ユニット。
【請求項３１】
前記第１光学部材は前記第２光学部材の像側に配置され、
前記第１光学部材の光軸に沿った厚さ、前記第２光学部材の光軸に沿った厚さ、前記第１光学部材と前記第２光学部材との間隔、および前記第１光学部材と前記像との間隔のうち、少なくとも３つは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする請求項３０に記載の光学ユニット。
【請求項３２】
物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系を、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能な少なくとも１つの光学部材を備え、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも１つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減することを特徴とする光学ユニット。
【請求項３３】
前記結像光学系の結像特性は球面収差を含むことを特徴とする請求項３２に記載の光学ユニット。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの光学部材は、平行平面板を備えていることを特徴とする請求項３２または３３に記載の光学ユニット。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの光学部材は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２つの光学部材を備えていることを特徴とする請求項３２乃至３４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項３６】
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する前記光学面を有する光学部材の屈折率と、前記少なくとも１つの光学部材の屈折率とは、互いに異なることを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項３７】
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される前記光学部材は、平行平面板を備えていることを特徴とする請求項３２乃至３６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項３８】
複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第２面の近傍に配置され、前記第２面側の屈折力がほぼ０となる第１光学素子と、
最も前記第２面側に配置され、屈折力がほぼ０となる第２光学素子とを備え、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は第１硝材により形成され、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうちの一方は前記第１硝材により形成され、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうちの他方は前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成され、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
【請求項３９】
前記第１光学素子は、レンズまたは平行平面板であることを特徴とする請求項３８に記載の投影光学系。
【請求項４０】
前記第２光学素子は、前記第２硝材により形成されることを特徴とする請求項３８または３９に記載の投影光学系。
【請求項４１】
前記第２光学素子と前記第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するために、前記第１光学素子の厚さを増加させ、且つ前記第２光学素子の厚さを減少させることを特徴とする請求項３８乃至４０のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項４２】
前記第２光学素子の厚さの減少は、前記第２光学素子を前記露光光の光路から退避させることにより前記第２光学素子の厚さを０にすることを含むことを特徴とする請求項４１に記載の投影光学系。
【請求項４３】
複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第２面の近傍に配置され、前記第２面側の屈折力がほぼ０である境界レンズと、
前記第２面の近傍に挿入された平面板とを備え、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第１硝材により形成され、
前記平面板は前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成され、
前記境界レンズと前記第２面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合に、前記境界レンズの厚さ及び前記境界レンズと前記平面板との間隔を調整することにより、前記液体と前記気体との交換の前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
【請求項４４】
複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は第１硝材により形成され、
前記第２面の近傍に配置されて、前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０となる光学素子を少なくとも１つ備え、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
【請求項４５】
前記第１硝材は合成石英であり、前記第２硝材は蛍石であることを特徴とする請求項３８乃至４４のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項４６】
複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用い、第２面側にテレセントリックな光束のもとで第１面の像を前記第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子を第１硝材により形成する光学素子形成工程と、
前記第１硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０となる第１光学素子を準備する第１光学素子準備工程と、
前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されて屈折力がほぼ０となる第２光学素子を準備する第２光学素子準備工程と、
前記第２面の近傍に配置される前記第１光学素子の厚さを調整する第１厚さ調整工程と、
最も前記第２面側に配置される前記第２光学素子の厚さを調整する第２厚さ調整工程とを含み、
前記第１厚さ調整工程及び前記第２厚さ調整工程では、前記第２光学素子と前記第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するように前記第１光学素子及び前記第２光学素子の厚さを調整することを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項４７】
前記第１厚さ調整工程では前記第１光学素子の厚さを増加させ、前記第２厚さ調整工程では前記第２光学素子の厚さを減少させることを特徴とする請求項４６に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項４８】
前記第２厚さ調整工程は、前記第２光学素子を前記露光光の光路中から退避させることにより、前記第２光学素子の厚さを０にする退避工程を更に含むことを特徴とする請求項４６または４７に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項４９】
複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用い、第２面側にテレセントリックな光束のもとで第１面の像を前記第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成された平面板を準備する光学素子準備工程と、
前記平面板を前記第２面の近傍に挿入する挿入工程と、
最も前記第２面側に配置され、前記第１硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０である境界レンズの厚さを調整する厚さ調整工程と、
前記挿入工程において挿入された前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整する間隔調整工程とを含み、
前記挿入工程において前記平面板を挿入し、前記厚さ調整工程において前記境界レンズの厚さを調整し、前記間隔調整工程において前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整することにより、前記境界レンズと前記第２面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第１硝材により形成されることを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項５０】
前記光学素子準備工程は、前記境界レンズと比較して薄い厚さを有し、前記第１硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０である交換用境界レンズを準備する交換用境界レンズ準備工程を更に含み、
前記厚さ調整工程は、前記境界レンズから前記交換用境界レンズ準備工程において準備された前記交換用境界レンズへ交換する交換工程を更に含むことを特徴とする請求項４９に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項５１】
前記第１硝材は合成石英であり、前記第２硝材は蛍石であることを特徴とする請求項４６乃至５０のいずれか１項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項５２】
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項３８乃至４５のいずれか１項に記載の投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５３】
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項４６乃至５１のいずれか１項に記載の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５４】
前記投影光学系の最も前記感光性基板側の面と前記感光性基板との間に屈折率が１．１以上の媒質を介在させた状態で前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成することを特徴とする請求項５２または５３に記載の露光装置。
【請求項５５】
感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法において、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項３８乃至４５のいずれか１項に記載の投影光学系を用いて投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項５６】
感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法において、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための請求項４６乃至５１のいずれか１項に記載の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を用いて投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項５７】
前記投影工程では、前記投影光学系の最も感光性基板側の面と前記感光性基板との間に屈折率が１．１以上の媒質を介在させた状態で前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成することを特徴とする請求項５５または５６に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、結像光学系、結像光学系の収差調整方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液品表示素子などをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関する。
【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、フォトレジスト等が塗布されたウェハ（またはガラスプレート等）上に露光する投影露光装置が使用されている。そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影露光装置の投影光学系に要求される解像力（解像度）が益々高まっている。【０００３】  その結果、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光（露光光）の波長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（ウェハなど）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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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技術が知られている。【０００５】  一般に、物体面との間に浸液を介在させる液浸型結像光学系では、物体面との間に気体を介在させる通常の乾燥型結像光学系よりも、焦点深度および解像力が向上する。また、露光装置において液浸型結像光学系（液浸型投影光学系）を用いる場合、乾燥型結像光学系を用いる場合よりも、レジスト反射率の低下を図ることができる。したがって、特に露光装置の場合、投影光学系を必要に応じて乾燥型と液浸型との間で切り換えることができれば好都合である。しかしながら、従来の結像光学系では、乾燥型と液浸型との間で単純に切り換えを行うと、後述するように球面収差が大きく変動する。【０００６】  そこで、本発明は、僅かな光学部材の単純な交換操作により収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能にすることを目的とする。また、本発明は、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な結像光学系を用いて、必要に応じて高解像で良好な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。また、本発明は、乾燥型と液浸型との間で投影光学系を切り換えることのできる光学ユニット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】
【０００７】  上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様にかかる結像光学系は、像面に接する浸液層を有する液浸型の結像光学系であって、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記浸液層との間に、前記浸液層側から順に、第１媒質からなる第１媒質層と、前記第１媒質とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層と、前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質からなる第３媒質層とを有し、
前記浸液層と前記第１媒質層との境界面、前記第１媒質層と前記第２媒質層との境界面、および前記第２媒質層と前記第３媒質層との境界面はそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする。【０００８】  上述の目的を達成するため、本発明の第２の態様にかかる結像光学系は、像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像面との間に、屈折率の互いに異なる４つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記４つの媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする。【０００９】  上述の目的を達成するため、本発明の第３の態様にかかる結像光学系は、像面または物体面に最も近く配置されたレンズと前記像面または前記物体面との間に、屈折率の互いに異なる少なくとも３つの媒質層を有する結像光学系であって、
前記少なくとも３つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、
前記少なくとも３つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されていることを特徴とする。【００１０】  上述の目的を達成するため、本発明の第４の態様にかかる結像光学系の調整方法は、物体の像を形成する結像光学系の調整方法であって、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第１媒質からなる第１媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第１媒質層との間に配置されて前記第１媒質層とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層の光軸に沿った厚さと、前記光学面と前記第２媒質層との間に配置されて前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質層の光軸に沿った厚さとを変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含むことを特徴とする。【００１１】  上述の目的を達成するため、本発明の第５の態様にかかる結像光学系の調整方法は、物体の像を形成する結像光学系の調整方法において、
前記結像光学系の最も像側の最像側光学面と像面との間の媒質層である像側媒質層の媒質を気体と液体との間で変更する像側媒質変更工程と、
前記像面に最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面と前記像側媒質層との間に配置されて第１媒質からなる第１媒質層と、前記光学面と前記第１媒質層との間に配置されて前記第１媒質層とは異なる屈折率を有する第２媒質からなる第２媒質層と、前記光学面と前記第２媒質層との間に配置されて前記第１媒質および前記第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質層との光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更して、像側空間の媒質を変更することに起因して前記結像光学系で発生する球面収差を補正する収差補正工程とを含み、
前記像側媒質層、前記第１媒質層、前記第２媒質層、および前記第３媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする。【００１２】  上述の目的を達成するため、本発明の第６の態様にかかる露光装置は、マスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記像面に設定された感光性基板上に形成するための第１乃至第３の態様の何れかの結像光学系とを備えていることを特徴とする。【００１３】  上述の目的を達成するため、本発明の第７の態様にかかる露光装置は、マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第４の態様の収差調整方法により収差調整された結像光学系を備えていることを特徴とする。【００１４】  上述の目的を達成するため、本発明の第８の態様にかかる露光装置は、マスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第５の態様の調整方法により調整された結像光学系を備えていることを特徴とする。【００１５】  上述の目的を達成するため、本発明の第９の態様にかかる露光方法は、マスクを照明し、第１乃至第３の態様の結像光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記像面に設定された感光性基板上に投影露光することを特徴とする。【００１６】  上述の目的を達成するため、本発明の第１０の態様にかかる露光方法は、第４の態様の収差調整方法により収差調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする。【００１７】  上述の目的を達成するため、本発明の第１１の態様にかかる露光方法は、第５の態様の調整方法により調整された結像光学系を用いて、マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする。【００１８】  上述の目的を達成するため、本発明の第１２の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第１媒質で形成される第１光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第１光学部材とは異なる屈折率の第２媒質で形成される第２光学部材とを備え、
前記第１光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第１媒質の屈折率のうちの少なくとも一方と、前記第２光学部材の光軸に沿った厚さおよび前記第２媒質の屈折率のうちの少なくとも一方とは、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する球面収差を補正するように定められていることを特徴とする。【００１９】  上述の目的を達成するため、本発明の第１３の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系に取り付け可能に構成されて、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能に設けられて、所定の屈折率を有する第１媒質で形成される第１光学部材と、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材と交換可能に設けられて、前記第１光学部材とは異なる屈折率の第２媒質で形成される第２光学部材とを備え、
前記第１光学部材の２つの光学面および前記第２光学部材の２つの光学面の曲率半径をＲとし、前記結像光学系の最大像高をＹｍとし、前記所定の屈折力を有する光学面の曲率半径をＲｐとするとき、
Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１
Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３
の条件を満足することを特徴とする。【００２０】  上述の目的を達成するため、本発明の第１４の態様にかかる光学ユニットは、物体の像を気体を介して形成する乾燥型の結像光学系を、前記物体の像を液体を介して形成する液浸型の結像光学系に変更するための液浸変更用の光学ユニットであって、
前記乾燥型の結像光学系中の屈折力を有する光学面のうちの最も像側に配置される所定の屈折力を有する光学面の像側に配置される光学部材と交換可能な少なくとも１つの光学部材を備え、
前記乾燥型の結像光学系中の前記光学部材を前記少なくとも１つの光学部材に交換することにより、前記結像光学系の像側の媒質の種類が気体から液体に変更されることに起因して発生する前記結像光学系の結像特性の劣化を低減することを特徴とする。【００２１】  上述の目的を達成するため、本発明の第１５の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系であって、
前記第２面の近傍に配置され、前記第２面側の屈折力がほぼ０となる第１光学素子と、
最も前記第２面側に配置され、屈折力がほぼ０となる第２光学素子と
を備え、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は第１硝材により形成され、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうちの一方は前記第１硝材により形成され、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうちの他方は前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成され、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする。【００２２】  上述の目的を達成するため、本発明の第１６の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系であって、
前記第２面の近傍に配置され、前記第２面側の屈折力がほぼ０である境界レンズと、
前記第２面の近傍に挿入された平面板と
を備え、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第１硝材により形成され、
前記平面板は前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成され、
前記境界レンズと前記第２面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合に、前記境界レンズの厚さ及び前記境界レンズと前記平面板との間隔を調整することにより、前記液体と前記気体との交換の前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする。【００２３】  上述の目的を達成するため、本発明の第１７の態様にかかる投影光学系は、複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面の像を第２面上に形成する投影光学系であって、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は第１硝材により形成され、
前記第２面の近傍に配置されて、前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０となる光学素子を少なくとも１つ備え、
前記第２面側がテレセントリックであることを特徴とする。【００２４】  上述の目的を達成するため、本発明の第１８の態様にかかる投影光学系の製造方法は、複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用い、第２面側にテレセントリックな光束のもとで第１面の像を前記第２面上に形成する投影光学系の製造方法であって、
前記複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子を第１硝材により形成する光学素子形成工程と、
前記第１硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０となる第１光学素子を準備する第１光学素子準備工程と、
前記第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されて屈折力がほぼ０となる第２光学素子を準備する第２光学素子準備工程と、
前記第２面の近傍に配置される前記第１光学素子の厚さを調整する第１厚さ調整工程と、
最も前記第２面側に配置される前記第２光学素子の厚さを調整する第２厚さ調整工程とを含み、
前記第１厚さ調整工程及び前記第２厚さ調整工程では、前記第２光学素子と前記第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持するように前記第１光学素子及び前記第２光学素子の厚さを調整することを特徴とする。【００２５】  上述の目的を達成するため、本発明の第１９の態様にかかる投影光学系の製造方法は、複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用い、第２面側にテレセントリックな光束のもとで第１面の像を前記第２面上に形成する投影光学系の製造方法であって、
第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成された平面板を準備する光学素子準備工程と、
前記平面板を前記第２面の近傍に挿入する挿入工程と、
最も前記第２面側に配置され、前記第１硝材により形成されて前記第２面側の屈折力がほぼ０である境界レンズの厚さを調整する厚さ調整工程と、
前記挿入工程において挿入された前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整する間隔調整工程と
を含み、
前記挿入工程において前記平面板を挿入し、前記厚さ調整工程において前記境界レンズの厚さを調整し、前記間隔調整工程において前記平面板と前記境界レンズとの間隔を調整することにより、前記境界レンズと前記第２面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持し、
前記平面板を除く前記複数の光学素子の全てが第１硝材により形成されることを特徴とする。【００２６】  上述の目的を達成するため、本発明の第２０の態様にかかる露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第１５乃至第１７の態様の投影光学系と、
を備えることを特徴とする。【００２７】  上述の目的を達成するため、本発明の第２１の態様にかかる露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第１８または第１９の態様の投影光学系の製造方法により製造された投影光学系と、
を備えることを特徴とする。【００２８】  上述の目的を達成するため、本発明の第２２の態様にかかる露光方法は、感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法であって、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第１５乃至第１７の態様の投影光学系を用いて投影する投影工程と
を含むことを特徴とする。【００２９】  上述の目的を達成するため、本発明の第２３の態様にかかる露光方法は、感光性基板上に所定のパターンを転写する露光方法であって、
前記所定のパターンが形成されるマスクを照明する照明工程と、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための第１８または第１９の態様投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を用いて投影する投影工程と
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】  本発明では、僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。液浸型に切り換えた場合、結像光学系の焦点深度および解像力の向上を図ることができる。また、液浸型に切り換えた結像光学系を露光装置および露光方法に用いる場合、レジスト反射率の低下を図ることができる。【００３１】  したがって、本発明の露光装置および露光方法では、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な結像光学系を用いて、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】［図１］乾燥型結像光学系の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
［図２］図１に示す乾燥型結像光学系を単に液浸型に切り換えた場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
［図３］図１に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板および気体層の厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
［図４］図１に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板、気体層および平凸レンズの厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。
［図５］図４に示す液浸型結像光学系と光学的に等価な光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
［図６］本発明の第１の実施形態にかかる結像光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
［図７］液浸型に設定された本実施形態の投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。
［図８］図７に示す液浸型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
［図９］図８に対応する図であって、本実施形態の乾燥型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。
［図１０］本実施形態の液浸型投影光学系における横収差を示す図である。
［図１１］本実施形態の乾燥型投影光学系における横収差を示す図である。
［図１２］本実施形態の液浸型投影光学系を製造する際の手法の一例を示すフローチャートである。
［図１３］本実施形態の液浸型投影光学系を製造する際に用いられる波面収差測定装置の要部構成を概略的に示す図である。
［図１４］第２の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
［図１５］第２の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
［図１６］第３の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
［図１７］第３の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
［図１８］第４の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
［図１９］第４の実施の形態にかかる投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
［図２０］第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
［図２１］第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
［図２２］第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系の一部のレンズ構成を示す図である。
［図２３］第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
［図２４］第６の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
［図２５］実施例１にかかる乾燥型の投影光学系のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図２６］実施例１にかかる液浸型の投影光学系のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図２７］実施例２にかかる乾燥型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図２８］実施例２にかかる液浸型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図２９］実施例３にかかる乾燥型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図３０］実施例３にかかる液浸型の投影光学系のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。
［図３１］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３２］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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】  図１は、乾燥型結像光学系の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図１に示す乾燥型結像光学系は、像面Ｉ側から順に、平行平面状の気体層１、平行平面板２、平行平面状の気体層３、および平行平面板２とは異なる屈折率を有し且つ像面Ｉ側に平面を向け物体面側に凸面Ａを向けた平凸レンズ４を含んでいる。図１に示す乾燥型結像光学系では、球面収差が良好に補正されている。なお、図１〜図４の球面収差図において、縦軸は像側開口数ＮＡである。【００３４】  図２は、図１に示す乾燥型結像光学系を単に液浸型に切り換えた場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図２に示す光学系は、図１に示す乾燥型結像光学系の像面Ｉと平行平面板２との間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。したがって、図２に示す液浸型結像光学系は、像面Ｉ側から順に、平行平面状の浸液層５、平行平面板２、平行平面状の気体層３、および平凸レンズ４を含んでいる。その結果、図２に示す液浸型結像光学系では、焦点位置が位置ずれし、位置ずれした焦点位置において球面収差が発生する。【００３５】  図３は、図１に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板および気体層の厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図３に示す光学系は、図１に示す乾燥型結像光学系の平行平面板２を厚さの異なる平行平面板２ａに置換するとともに像面Ｉと平行平面板２ａとの間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。【００３６】  したがって、図３に示す液浸型結像光学系は、像面Ｉ側から順に、平行平面状の浸液層５、平行平面板２ａ、平行平面状の気体層３ａ、および平凸レンズ４を含んでいる。この場合、平行平面板２ａおよび平行平面状の気体層３ａの厚さを調整しているだけであるため、焦点位置の位置ずれが発生しないものの、球面収差を良好に補正することはできず、ある程度の球面収差が残存する。【００３７】  図４は、図１に示す乾燥型結像光学系を液浸型に切り換える際に平行平面板、気体層および平凸レンズの厚さを変更した場合の像側要部構成および球面収差図を概略的に示す図である。図４に示す光学系は、図１に示す乾燥型結像光学系の平行平面板２および平凸レンズ４を厚さの異なる平行平面板２ｂおよび平凸レンズ４ａにそれぞれ置換するとともに像面Ｉと平行平面板２ｂとの間の光路を浸液で満たすことにより得られた液浸型結像光学系である。【００３８】  したがって、図４に示す液浸型結像光学系は、像面Ｉ側から順に、平行平面状の浸液層５、平行平面板２ｂ、平行平面状の気体層３ｂ、および平凸レンズ４ａを含んでいる。この場合、平行平面板２ｂ、平行平面状の気体層３ｂおよび平凸レンズ４ａの厚さをそれぞれ調整しているため、焦点位置の位置ずれが発生することなく、球面収差も良好に補正される。【００３９】  図５は、図４に示す液浸型結像光学系と光学的に等価な光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図５に示す液浸型結像光学系では、図４に示す液浸型結像光学系における平凸レンズ４ａが平凸レンズ４ｂと平行平面板４ｃとに分割され、気体層３ｂが２つの平行平面状の気体層３ｃと３���とに分割されている。したがって、図５に示す液浸型結像光学系は、像面Ｉ側から順に、平行平面状の浸液層５、平行平面板４ｃ、平行平面状の気体層３ｃ、平行平面板２ｂ、平行平面状の気体層３ｄ、および平凸レンズ４ｂを含んでいる。【００４０】  ここで、平凸レンズ４ｂと平行平面板４ｃとは同じ光学材料により形成されている。そして、平行平面板２ｂは、平凸レンズ４ｂおよび平行平面板４ｃとは異なる屈折率を有する光学材料により形成されている。図５に示す液浸型結像光学系では、平凸レンズ４ａが平凸レンズ４ｂと平行平面板４ｃとに分割されているが合成の厚さが図４と同じであるため、収差状態は図４に示す液浸型結像光学系と変わらない。【００４１】  以上のように、図４の光学系は、像面Ｉに接する浸液層５（像側媒質層）を有する液浸型の結像光学系であって、像面Ｉに最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面すなわち平凸レンズ４ａの凸面Ａと浸液層５との間に、浸液層５側から順に、平行平面板２ｂ（第１光学部材）と、平行平面状の気体層３ｂと、平凸レンズ４ａ（第２光学部材）とを有する。ここで、平行平面板２ｂは第１媒質としての第１光学材料（固体）からなる第１媒質層であり、気体層３ｂは、第１媒質とは異なる屈折率を有する第２媒質としての気体からなる第２媒質層であり、平凸レンズ４ａは第１媒質および第２媒質とは異なる屈折率を有する第３媒質としての第２光学材料（固体）からなる第３媒質層である。【００４２】  そして、浸液層５と第１媒質層である平行平面板２ｂとの境界面、第１媒質層である平行平面板２ｂと第２媒質層である気体層３ｂとの境界面、および第２媒質層である気体層３ｂと第３媒質層である平凸レンズ４ａとの境界面はそれぞれ平面状に形成されている。この場合、上述したように、第１媒質層である平行平面板２ｂの光軸に沿った厚さ、第２媒質層である気体層３ｂの光軸に沿った厚さ、および第３媒質層である平凸レンズ４ａの光軸に沿った厚さをそれぞれ変更（調整）することにより、結像光学系と像面Ｉとの間の媒質の屈折率が変更されることに起因して結像光学系に生じる球面収差を、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく補正することができる。【００４３】  こうして、図４に示すような像側要部構成を有する本発明の結像光学系では、平行平面板２ｂおよび平凸レンズ４ａを適当な厚さを有する平行平面板および平凸レンズと置換することにより、すなわち僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。液浸型に切り換えた場合、結像光学系の焦点深度および解像力の向上を図ることができる。また、液浸型に切り換えた結像光学系を露光装置および露光方法に用いる場合、レジスト反射率の低下を図ることができる。その結果、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な本発明の結像光学系を用いる露光装置および露光方法では、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができる。【００４４】  なお、上述の説明では、浸液層５と第１媒質層である平行平面板２ｂとの境界面、第１媒質層である平行平面板２ｂと第２媒質層である気体層３ｂとの境界面、および第２媒質層である気体層３ｂと第３媒質層である平凸レンズ４ａとの境界面はそれぞれ平面状に形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、別の態様も可能である。すなわち、本発明の別の態様によれば、像面Ｉに最も近く配置された所定の屈折力を有する光学面Ａと像面Ｉとの間に、屈折率の互いに異なる４つの媒質層を有する結像光学系であって、４つの媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率が非常に小さい光学系に本発明を適用することができる。【００４５】  ただし、４つの媒質層のうちの互いに隣接する２つの任意の媒質層の境界面の曲率半径をＲとし、結像光学系の最大像高をＹｍとし、所定の屈折力を有する光学面Ａの曲率半径をＲｐとするとき、Ｙｍ／｜Ｒ｜＜０．０１（条件式１）およびＹｍ／｜Ｒｐ｜＞０．００３（条件式２）の条件を満足する必要がある。図４に示す結像光学系の場合、屈折率の互いに異なる４つの媒質層は、浸液層５、平行平面板２ｂ、気体層３ｂおよび平凸レンズ４ａに対応する。したがって、この態様では、平行平面板２ｂや平凸レンズ４ａの平面状の光学面が、条件式１を満たすような曲率の小さい光学面であってもよい。なお、本発明の効果をさらに良好に達成するには、条件式１の上限値および条件式２の下限値を０．００７に設定することが好ましい。この態様では、４つの媒質層のうちの少なくとも３つの媒質層において、光軸に沿った厚さをそれぞれ変更することにより、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく球面収差を補正することができる。【００４６】  また、本発明の別の態様によれば、像面（または物体面）Ｉに最も近く配置されたレンズ（図４では平凸レンズ４ａ）と像面（または物体面）Ｉとの間に、屈折率の互いに異なる少なくとも３つの媒質層（図４では液浸層５、平行平面板２ｂおよび気体層３ｂ）を有する結像光学系であって、少なくとも３つの媒質層はそれぞれ無屈折力であり、少なくとも３つの媒質層におけるすべての境界面は平面状に形成されている光学系に本発明を適用することができる。この態様では、少なくとも３つの媒質層において、光軸に沿った厚さおよび屈折率のうちの少なくとも一方をそれぞれ変更することにより、結像光学系の他の収差に影響を及ぼすことなく球面収差を補正することができる。【００４７】  なお、本発明では、屈折率の互いに異なる２つの任意の媒質間の屈折率差は０．０１以上であることが好ましい。この構成により、球面収差の十分な補正効果を期待することができる。また、結像光学系は、像面側にほぼテレセントリックであることが好ましい。この構成により、たとえば露光装置および露光方法に本発明を適用した場合、感光性基板が光軸方向に僅かに位置ずれしても倍率が実質的に変化することなく高精度な露光を行うことができる。【００４８】  本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態にかかる結像光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、露光装置の投影光学系ＰＬに対して本発明を適用している。図６において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図６の紙面に平行にＹ軸を、図６の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。【００４９】  図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザー光源（発振中心波長１９３．３０６ｎｍ）を備えている。光源１００から射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲを均一に照明する。なお、光源１００と照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源１００から照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。【００５０】  レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。【００５１】  レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（すなわち実効露光領域）にパターン像が形成される。【００５２】  ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。また、図示の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材（具体的にはレンズＬ１）と最もウェハ側に配置された光学部材（具体的には平行平面板Ｐ３またはＰ２ａ）との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体は窒素で置換されている。【００５３】  さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素が充填されている。また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどが配置されているが、ウェハ��およびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素が充填されている。このように、光源１００からウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。【００５４】  上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の実効露光領域は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとをＹ方向に沿って同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には実効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ショット領域に対してレチクルパターンが走査露光される。【００５５】  図７は、液浸型に設定された本実施形態の投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。また、図８は、図７に示す液浸型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図７および図８を参照すると、本実施形態にかかる液浸型投影光学系は、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズＬ１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、レチクル側に平面を向けた平凸レンズＬ５と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸レンズＬ１４と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１７と、開口絞りＡＳと、両凹レンズＬ１８と、両凸レンズＬ１９と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４と、レチクル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２５と、平行平面板Ｐ２と、平行平面板Ｐ３とにより構成されている。なお、平行平面板Ｐ３とウェハＷとの間の光路は、純水からなる浸液により満たされている。【００５６】  本実施形態において、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。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。【００５７】  ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ２／ｒ２｝１／２］
−Ｃ４・ｙ４＋Ｃ６・ｙ６＋Ｃ８・ｙ８＋Ｃ１０・ｙ１０
＋Ｃ１２・ｙ１２＋Ｃ１４・ｙ１４    （ａ）【００５８】  また、本実施形態において、液浸投影光学系を構成する光学部材（レンズ成分および平行平面板）は、石英（ＳｉＯ２）または蛍石（ＣａＦ２）により形成されている。具体的には、正メニスカスレンズＬ２４、平凸レンズＬ２５、および平行平面板Ｐ３が蛍石により形成され、その他の光学部材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、この中心波長に対する石英の屈折率（窒素に対する相対屈折率）は１．５６０３２６１であり、蛍石の屈折率（窒素に対する相対屈折率）は１．５０１４５４８である。さらに、平行平面板Ｐ３とウェハＷとの間に介在する浸液として、露光光に対して１．４３６６４の屈折率（窒素に対する相対屈折率）を有する純水を用いている。【００５９】  次の表（１）に、本実施形態にかかる液浸型投影光学系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は投影倍率を、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、Ｙｍは最大像高を、ＬＸは実効露光領域のＸ方向に沿った寸法（長辺の寸法）を、ＬＹは実効露光領域のＹ方向に沿った寸法（短辺の寸法）をそれぞれ表している。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）においても同様である。【００６０】
2005001544.tif 000003
2005001544.tif 000004
2005001544.tif 000005
2005001544.tif 000006
（ウェハ面）
（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ４＝−１．１１１７７×１０−７  Ｃ６＝３．３４６１７×１０−１２
Ｃ８＝−１．４７６１４×１０−１６  Ｃ１０＝５．１５６８１×１０−２１
Ｃ１２＝６．３３６７３×１０２５  Ｃ１４＝−５．５８６３８×１０−２９
７面
κ＝０
Ｃ４＝５．１１７６２×１０−９  Ｃ６＝−１．１２４６９×１０−１３
Ｃ８＝−５．６１９７８×１０−１８  Ｃ１０＝３．２０５３８×１０−２２
Ｃ１２＝８．５０６７６×１０−２７  Ｃ１４＝−６．２０６４１×１０−３１
１８面
κ＝０
Ｃ４＝６．１６１５５×１０−８  Ｃ６＝−１．２２１２６×１０−１２
Ｃ８＝６．８７３９４×１０−１７  Ｃ１０＝−２．３７００６×１０−２１
Ｃ１２＝９．７１４９４×１０−２６  Ｃ１４＝−７．９３９８５×１０−３１
２４面
κ＝０
Ｃ４＝−９．２７５１４×１０−８  Ｃ６＝１．６５８１２×１０−１２
Ｃ８＝−２．０１９３６×１０−１６  Ｃ１０＝２．９５８５０×１０−２１
Ｃ１２＝−１．６６４１５×１０−２５  Ｃ１４＝−１．４９３４５×１０−２８
２７面
κ＝０
Ｃ４＝２．９１４００×１０−８  Ｃ６＝１．３０９２５×１０−１２
Ｃ８＝５．１６３９８×１０−１７  Ｃ１０＝６．９５５６２×１０−２１
Ｃ１２＝−１．２８７３０×１０−２５  Ｃ１４＝８．７５２９１×１０−２９
３２面
κ＝０
Ｃ４＝４．０７６６６×１０−８  Ｃ６＝−２．９７２５１×１０−１３
Ｃ８＝−７．５９００７×１０−１８  Ｃ１０＝２．１７４３６×１０−２２
Ｃ１２＝３．０３５０１×１０−２８  Ｃ１４＝−６．８２６１９×１０−３２
４９面
κ＝０
Ｃ４＝４．３２６１７×１０−９  Ｃ６＝１．０９５１１×１０−１３
Ｃ８＝−１．８３２９６×１０−１７  Ｃ１０＝８．４２１４１×１０−２２
Ｃ１２＝−２．９９７１７×１０−２６  Ｃ１４＝７．８１７０８×１０−３１
（条件式対応値）
Ｒ＝∞
Ｙｍ＝１３．７３ｍｍ
Ｒｐ＝２９５５．５ｍｍ
（条件式１）Ｙｍ／｜Ｒ｜＝０
（条件式２）Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＝０．００４６【００６１】  図８に示すように、本実施形態の液浸型投影光学系では、ウェハＷ側から順に、厚さ１．０ｍｍの平行平面状の純水層（浸液層）、蛍石により形成された厚さ２０．０ｍｍの平行平面板Ｐ３、厚さ９．０ｍｍの平行平面状の窒素層（気体層）、石英により形成された厚さ５．３０３４ｍｍの平行平面板Ｐ２、厚さ１．４９７３ｍｍの平行平面状の窒素層、および蛍石により形成された厚さ１９．７００１ｍｍの平凸レンズＬ２５を含んでいる。本実施形態では、液浸型投影光学系の平凸レンズＬ２５および平行平面板Ｐ３を平凸レンズＬ２５ａで置換し且つ平行平面板Ｐ２を平行平面板Ｐ２ａで置換することにより乾燥型投影光学系が得られる。【００６２】  図９は、図８に対応する図であって、本実施形態の乾燥型投影光学系の像側要部構成を概略的に示す図である。図８と図９とを比較すると、液浸型から乾燥型への切り換えに際して、蛍石により形成された厚さ１９．７００１ｍｍの平凸レンズＬ２５と蛍石により形成された厚さ２０．０ｍｍの平行平面板Ｐ３とを、同じく蛍石により形成された厚さ４１．９９５ｍｍの平凸レンズＬ２５ａに変更している。また、石英により形成された厚さ５．３０３４ｍｍの平行平面板Ｐ２を、同じく石英により形成された厚さ４．０ｍｍの平行平面板Ｐ２ａに変更している。【００６３】  その結果、本実施形態の乾燥型投影光学系では、ウェハＷ側から順に、厚さ９．０ｍｍの平行平面状の窒素層、石英により形成された厚さ４．０ｍｍの平行平面板Ｐ２ａ、厚さ１．５ｍｍの平行平面状の窒素層、および蛍石により形成された厚さ４１．９９５ｍｍの平凸レンズＬ２５ａを含んでいる。なお、レチクルＲから平凸レンズＬ２５またはＬ２５ａのレチクル側の凸面までの構成は、液浸型と乾燥型とで共通である。次の表（２）に、本実施形態にかかる乾燥型投影光学系の諸元の値を掲げる。ただし、表（２）では、液浸型投影光学系との共通部分の表示を省略している。【００６４】
2005001544.tif 000007
2005001544.tif 000008
（ウェハ面）
（条件式対応値）
Ｒ＝∞
Ｙｍ＝１３．７３ｍｍ
Ｒｐ＝２９５５．５ｍｍ
（条件式１）Ｙｍ／｜Ｒ｜＝０
（条件式２）Ｙｍ／｜Ｒｐ｜＝０．００４６【００６５】  図１０は、本実施形態の液浸型投影光学系における横収差を示す図である。また、図１１は、本実施形態の乾燥型投影光学系における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図１０および図１１の収差図を参照すると、本実施形態では、液浸型においても乾燥型においても球面収差を含む諸収差が良好に補正され、液浸型から乾燥型への切り換えに際して球面収差を含む諸収差の変動が小さいことがわかる。【００６６】  なお、上述の説明では、液浸型から乾燥型への切り換えを例にとって本発明を説明しているが、同様に乾燥型から液浸型への切り換えも可能である。すなわち、平凸レンズＬ２５ａを平凸レンズＬ２５と平行平面板Ｐ３とに変更するとともに、平行平面板Ｐ２ａを平行平面板Ｐ２に変更することにより、乾燥型から液浸型への切り換えを行うことができる。この場合、乾燥型から液浸型への切り換えに際して球面収差を含む諸収差の変動が小さいことは図１０および図１１の収差図を参照して明らかである。本実施形態では、液浸型においても乾燥型においても、投影光学系ＰＬはレチクル側およびウェハ側の双方にほぼテレセントリックである。【００６７】  以上のように、本実施形態の投影光学系（結像光学系）ＰＬでは、平凸レンズＬ２５ａと平凸レンズＬ２５および平行平面板Ｐ３とを交換し且つ平行平面板Ｐ２ａと平行平面板Ｐ２とを交換することにより、すなわち僅かな光学部材の単純な交換操作により、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換えが可能である。その結果、本実施形態の露光装置では、収差状態を実質的に悪化させることなく乾燥型と液浸型との間で切り換え可能な投影光学系ＰＬを用いて、必要に応じて高解像で良好な露光を行うことができる。【００６８】  次に、図１２および図１３を参照して、表（１）に掲げた液浸型投影光学系の製造方法の一例を説明する。まず、表（２）に掲げた乾燥型投影光学系の製造を行う（ステップ１０１）。ここで、乾燥型投影光学系の製造にあたっては、たとえば特開２００２−２５８１３１号（およびこれに対応する欧州特許公開第１３５９６０８号）公報を参照することができる。【００６９】  次に、乾燥型投影光学系中の平凸レンズＬ２５ａおよび平行平面板Ｐ２ａを乾燥型投影光学系から取り外し、その代わりに、平凸レンズＬ２５、平行平面板Ｐ３および平行平面板Ｐ２を投影光学系に組み込む（ステップ１０２）。
そして、平凸レンズＬ２５、平行平面板Ｐ３および平行平面板Ｐ２が組み込まれた投影光学系の収差を、図１３に示した波面収差測定装置を用いて計測する（ステップ１０３）。【００７０】  図１３は、投影光学系ＰＬの波面収差を計測するフィゾー干渉計方式の波面収差測定機の構成を概略的に示す図である。図１３に示すように、露光光とほぼ同じ波長を有するレーザー光を、ハーフプリズム６０およびフィゾーレンズ６１のフィゾー面６１ａを介して、被検光学系としての投影光学系ＰＬに入射させる。このとき、フィゾー面６１ａで反射された光は、いわゆる参照光となり、フィゾーレンズ６１およびハーフプリズム６０を介して、ＣＣＤのような撮像素子６２に達する。【００７１】  一方、フィゾー面６１ａを透過した光は、いわゆる測定光となり、投影光学系６を介して射出されて、補正ガラス６４を通過した後に反射球面６３に入射する。
この補正ガラス６４は、測定光の波長に対して高い透過率を有する合成石英または蛍石等の光学材料で形成されている。補正ガラス６４が平行平板状に形成されているのは、以下の２つの理由による。第１に、投影光学系の光軸直交面内において補正ガラス６４が横ずれした状態で配置されていても、補正ガラス６４の横ずれ量によって補正ガラス６４で生ずる収差量が変化しないからである。第２に、光軸方向の配置位置に応じて補正ガラス６４で生ずる収差が変化しないためである。【００７２】  さて、ステップ１０２を経た投影光学系は、液浸型投影光学系として用いられるため、投影光学系に対して露光対象の基板が数ｍｍ程度の間隔で離間され、且つ投影光学系と基板との間に液体が供給されている状態で露光転写が行われる。液体が純水である場合には、波長１９３ｎｍの光に対しては、純水の屈折率と蛍石で形成された補正ガラス６４の屈折率は同程度である。このため、補正ガラス６４の厚みは数ｍｍ程度であり、補正ガラス６４の屈折率と液体の屈折率との差を考慮して最適化されている。補正ガラス６４は、投影光学系ＰＬと反射部材６３との間であれば、配置される位置は制限されない。しかしながら、投影光学系ＰＬの像面では、測定光の光強度が高くなって補正ガラス６４の光学損傷が生ずる可能性があるため、投影光学系の像面からずれた位置に補正ガラス６４を配置することが好ましい。【００７３】  反射球面６３で反射された測定光は、補正ガラス６４、投影光学系ＰＬ、フィゾーレンズ６１およびハーフプリズム６０を介して、ＣＣＤ６２に達する。こうして、参照光と測定光との干渉に基づいて、投影光学系ＰＬに残存する波面収差が測定される。
このように図１３の波面収差測定装置では、投影光学系の像面側が乾燥状態であっても、補正ガラス６４によって収差を発生させて液浸状態時の収差状態を測定することができる。【００７４】  次に、ステップ１０３で得られた波面収差の計測結果に基づいて、投影光学系中の一部分のレンズの光軸方向の位置や光軸に対する姿勢、或いはマスクの光軸方向の位置を調整して、投影光学系ＰＬの収差を調整する（ステップ１０４）。これらステップ１０３および１０４の操作を投影光学系の収差が補正されるまで繰り返すことにより、液浸状態で収差補正された投影光学系を製造することができる。【００７５】  なお、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬの内部、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシングの内部およびウェハＷおよびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシングの内部に窒素が充填されている。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学系ＰＬの内部および上記ケーシングの内部にヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されていてもよい。【００７６】  次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態について説明する。図１４は、この発明の第２の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１は、複数の光学素子Ｌ１〜Ｌ２４を備えており、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面に位置するマスクＭ１のパターン像を第２面に位置するウエハＷ１上に形成する。また、投影光学系ＰＬ１は、像側（即ちウエハＷ１側）がテレセントリックとなるように構成されている。【００７７】  投影光学系ＰＬ１は、物体側（即ちマスクＭ１側）から露光光が通過する順に、平行平面板Ｌ１、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２、像側に平面を向けた平凹レンズＬ３、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５、両凸レンズＬ６、両凸レンズＬ７、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０、両凹レンズＬ１１、像側に平面を向けた平凹レンズＬ１２、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ１３、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１５、両凸レンズＬ１６、開口絞りＡＳ１、両凹レンズＬ１７、両凸レンズＬ１８、両凸レンズＬ１９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０、像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２、平行平面板（第１光学素子）Ｌ２３、平行平面板（第２光学素子）Ｌ２４により構成されている。【００７８】  ここで、レンズＬ１〜Ｌ２３は第１硝材である石英ガラス（合成石英）により形成され、レンズＬ２４は第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系ＰＬ１を構成する複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は石英ガラスにより形成され、投影光学系ＰＬ１を構成する複数の��学素子のうちの少なくとも１つは蛍石により形成されている。なお、ウエハＷ１の近傍に配置されている平行平面板Ｌ２３の像側の面の屈折力は０であるが、平行平面板Ｌ２３の像側の面の屈折力はほぼ０であればよい。また、最もウエハＷ１側に配置されている平行平面板Ｌ２４の屈折力は０であるが、平行平面板Ｌ２４の屈折力はほぼ０であればよい。【００７９】  図１５（ａ）は、平行平面板Ｌ２４とウエハＷ１の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系ＰＬ１に含まれる正メニスカスレンズＬ２２、平行平面板Ｌ２３、平行平面板Ｌ２４及びウエハＷ１の概略構成を示す図である。図１５（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ１では、球面収差は良好に補正されている。【００８０】  図１５（ｂ）は、平行平面板Ｌ２４を退避させ、平行平面板Ｌ２３とウエハＷ１との間の光路中に屈折率１．１以上である液体（媒質）Ｅ１を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ１に含まれる正メニスカスレンズＬ２２、平行平面板Ｌ２３及びウエハＷ１の概略構成を示す図である。図１５（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ１においては、正メニスカスレンズＬ２２と平行平面板Ｌ２３との間隔及び平行平面板Ｌ２３の厚さを乾燥型の場合と比較して増加させている。また、平行平面板Ｌ２４の厚さを平行平面板Ｌ２４を露光光の光路から退避させることにより０にしている。即ち、平行平面板Ｌ２４の厚さを乾燥型の場合と比較して減少させている。図１５（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ１では、正メニスカスレンズＬ２２と平行平面板Ｌ２３との間隔及び平行平面板Ｌ２３の厚さを調整することにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図１５（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ１の光学特性と図１５（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ１の光学特性とはほぼ同一に維持されている。【００８１】  この第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１によれば、平行平面板Ｌ２３の厚さを増加させ、平行平面板Ｌ２４の厚さを減少（この実施の形態においては平行平面板Ｌ２４を退避させることにより平行平面板Ｌ２４の厚さを０にしている）させ、平行平面板Ｌ２３と平行平面板Ｌ２４との間隔を調整することにより投影光学系ＰＬ１とウエハＷ１との間の気体を液体に切り換えた場合においても投影光学系ＰＬ１の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系ＰＬ１の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系ＰＬ１においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系ＰＬ１を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。【００８２】  なお、この第２の実施の形態においては、第１光学素子として平行平面板Ｌ２３を備えているが、第１光学素子としてウエハＷ１側の屈折力がほぼ０となるレンズを備えるようにしてもよい。また、乾燥型の投影光学系ＰＬ１において、第１光学素子として石英ガラスにより形成される平行平面板Ｌ２３及び第２光学素子として蛍石により形成される平行平面板Ｌ２４を備えているが、蛍石により形成される第１光学素子及び石英ガラスにより形成される第２光学素子を備えるようにしてもよい。【００８３】  また、図１５（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ１から、図１５（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ１に交換することもできる。この場合には、平行平面板（平面板）Ｌ２４を最もウエハＷ１側またはウエハＷ１の近傍に挿入し、平行平面板Ｌ２４とウエハＷ１の間に気体を介在させる。また、平行平面板Ｌ２３の厚さを減少させ、平行平面板Ｌ２３と平行平面板Ｌ２４との間隔を調整する。この場合にも、平行平面板Ｌ２３の厚さを減少させ、平行平面板Ｌ２３と平行平面板Ｌ２４との間隔を調整することにより、液浸型から乾燥型の投影光学系への交換前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。【００８４】  次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態について説明する。図１６は、この発明の第３の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２は、複数の光学素子Ｌ３１〜Ｌ５７を備えており、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面に位置するマスクＭ２のパターン像を第２面に位置するウエハＷ２上に形成する。また、投影光学系ＰＬ２は、像側（即ちウエハＷ２側）がテレセントリックとなるように構成されている。【００８５】  第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２は、物体側（即ちマスクＭ２側）から光線が通過する順に、平行平面板Ｌ３１、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ３２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３５、両凸レンズＬ３６、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３７、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３８、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３９、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４０、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ４２、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ４３、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ４４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４５、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４６、両凸レンズＬ４７、開口絞りＡＳ２、両凹レンズＬ４８、両凸レンズＬ４９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５０、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５２、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ５４、物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ５５、平行平面板（第１光学素子）Ｌ５６、平行平面板（第２光学素子）Ｌ５７により構成されている。【００８６】  ここで、レンズＬ３１〜Ｌ５３及びＬ５７は第１硝材である石英ガラス（合成石英）により形成され、レンズＬ５４〜Ｌ５６は第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系ＰＬ２を構成する複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は石英ガラスにより���成され、投影光学系ＰＬ２を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つは蛍石により形成されている。また、ウエハＷ２の近傍に配置されている平行平面板Ｌ５６の像側の面の屈折力は０であるが、平行平面板Ｌ５６の像側の面の屈折力はほぼ０であればよい。また、最もウエハＷ２側に配置されている平行平面板Ｌ５７の屈折力は０であるが、平行平面板Ｌ５７の屈折力はほぼ０であればよい。【００８７】  図１７（ａ）は、平行平面板Ｌ５７とウエハＷ２の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系ＰＬ２に含まれる平凸レンズＬ５５、平行平面板Ｌ５６、平行平面板Ｌ５７及びウエハＷ２の概略構成を示す図である。図１７（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ２では、球面収差は良好に補正されている。【００８８】  図１７（ｂ）は、平行平面板Ｌ５７とウエハＷ２との間の光路中に屈折率１．１以上である液体（媒質）Ｅ２を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ２に含まれる平凸レンズＬ５５、平行平面板Ｌ５６、平行平面板Ｌ５７及びウエハＷ２の概略構成を示す図である。図１７（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ２においては、平行平面板Ｌ５６の厚さを乾燥型の場合と比較して減少させている。また、平行平面板Ｌ５７の厚さを乾燥型の場合と比較して増加させている。図１７（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ２では、平行平面板Ｌ５６の厚さを減少させ、平行平面板Ｌ５７の厚さを増加させることにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図１７（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ２の光学特性と図１７（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ２の光学特性とはほぼ同一に維持されている。【００８９】  この第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２によれば、平行平面板Ｌ５６の厚さを減少させ、平行平面板Ｌ５７の厚さを増加させることにより投影光学系ＰＬ２とウエハＷ２との間の媒質の切り換えが行われた場合においても投影光学系ＰＬ２の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系ＰＬ２の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系ＰＬ２においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系ＰＬ２を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。【００９０】  また、この第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２によれば、最もウエハＷ２側に配置されている光学素子が石英ガラスにより形成されている平行平面板Ｌ５７であるため、液浸型の投影光学系ＰＬ２に交換した場合においても、液体Ｅ２により平行平面板Ｌ５７が侵食されるのを防止することができる。【００９１】  なお、この第３の実施の形態においては、第１光学素子として平行平面板Ｌ５６を備えているが、第１光学素子としてウエハＷ２側の屈折力がほぼ０となるレンズを備えるようにしてもよい。また、投影光学系ＰＬ２において、第１光学素子として蛍石により形成される平行平面板Ｌ５６及び第２光学素子として石英ガラスにより形成される平行平面板Ｌ５７を備えているが、石英ガラスにより形成される第１光学素子及び蛍石により形成される第２光学素子を備えるようにしてもよい。【００９２】  また、図１７（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ２から、図１７（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ２に交換することもできる。この場合には、平行平面板Ｌ５６の厚さを増加させ、平行平面板Ｌ５７の厚さを減少させ、平行平面板Ｌ５７とウエハＷ２の間に気体を介在させる。この場合にも、平行平面板Ｌ５６の厚さを増加させ、平行平面板Ｌ５７の厚さを減少させることにより、液浸型から乾燥型の投影光学系への交換前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。【００９３】  次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態について説明する。図１８は、この発明の第４の実施の形態にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３は、複数の光学素子Ｌ６１〜Ｌ８６を備えており、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて第１面に位置するマスクＭ３のパターン像を第２面に位置するウエハＷ３上に形成する。また、投影光学系ＰＬ３は、像側（即ちウエハＷ３側）がテレセントリックとなるように構成されている。【００９４】  第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３は、物体側（即ちマスクＭ３側）から光線が通過する順に、平行平面板Ｌ６１、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ６２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６３、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６５、両凸レンズＬ６６、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６７、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６８、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６９、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７０、物体側に非球面状に形成された凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７１、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ７２、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ７３、像側に非球面状に形成された凹面を向けた平凹レンズＬ７４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７５、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７６、両凸レンズＬ７７、開口絞りＡＳ３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７８、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８０、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８２、像側に非球面状に形成された凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８３、像側に非球面状に形成された凹面を向けた両凹レンズＬ８４、物体側に凸面を向けた平凸レンズ（第１光学素子）Ｌ８５、平行平面板（第２光学素子）Ｌ８６により構成されている。【００９５】  ここで、レンズＬ６１〜レンズＬ８５は第１硝材である石英ガラス（合成石英）により形成され、レンズＬ８６は第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材である蛍石により形成されている。即ち、投影光学系ＰＬ３を構成する複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は石英ガラスにより形成され、投影光学系ＰＬ３を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つは蛍石により形成されている。なお、ウエハＷ３���近傍に配置されている平凸レンズＬ８５の像側の面の屈折力は０であるが、平凸レンズＬ８５の像側の面の屈折力はほぼ０であればよい。また、最もウエハＷ３側に配置されている平行平面板Ｌ８６の屈折力は０であるが、平行平面板Ｌ８６の屈折力はほぼ０であればよい。【００９６】  図１９（ａ）は、平行平面板Ｌ８６とウエハＷ３の間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系ＰＬ３に含まれる平凸レンズＬ８５、平行平面板Ｌ８６及びウエハＷ３の概略構成を示す図である。図１９（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ３では、球面収差は良好に補正されている。【００９７】  図１９（ｂ）は、蛍石により形成された平行平面板Ｌ８６から石英ガラスにより形成された平行平面板Ｌ８６’に交換し、平行平面板Ｌ８６’とウエハＷ３との間の光路中に屈折率１．１以上である液体（媒質）Ｅ３を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ３に含まれる平凸レンズＬ８５、平行平面板Ｌ８６’及びウエハＷ３の概略構成を示す図である。図１９（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ３においては、平行平面板Ｌ８６’の厚さを乾燥型の投影光学系ＰＬ３が備える平行平面板Ｌ８６と比較して減少させている。また、平凸レンズＬ８５と平行平面板Ｌ８６’との間隔を、乾燥型の投影光学系ＰＬ３が備える平凸レンズＬ８５と平行平面板Ｌ８６との間隔と比較して増加させている。図１９（ｂ）に示す液浸型の場合における投影光学系ＰＬ３では、平行平面板Ｌ８６’の厚さを増加させ、平凸レンズＬ８５と平行平面板Ｌ８６’との間隔を調整することにより、球面収差は良好に補正されている。即ち、図１９（ａ）に示す乾燥型の投影光学系ＰＬ３の光学特性と図１９（ｂ）に示す液浸型の投影光学系ＰＬ３の光学特性とはほぼ同一に維持されている。【００９８】  この第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３によれば、蛍石により形成された平行平面板Ｌ８６を石英ガラスにより形成された平行平面板Ｌ８６’に交換し、平凸レンズＬ８５と平行平面板Ｌ８６’との間隔を調整することにより投影光学系ＰＬ３とウエハＷ３との間の気体を液体に切り換えた場合においても投影光学系ＰＬ３の球面収差を悪化させることなく、切り換え前後における投影光学系ＰＬ３の光学特性をほぼ同一に維持することができる。液浸型に切り換えられた投影光学系ＰＬ３においては、焦点深度及び解像力の向上を図ることができる。また、この実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３を露光装置に用いた場合には、レジストの反射率の低下を図ることができる。また、乾燥型に切り換えられた投影光学系ＰＬ３を露光装置に用いた場合には、高いスループットで露光を行うことができる。【００９９】  また、この第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３によれば、液浸型の投影光学系ＰＬ３に交換した場合において、最もウエハＷ３側に配置された蛍石により形成された平行平面板Ｌ８６から石英ガラスにより形成された平行平面板Ｌ８６’に交換するため、液体Ｅ３により平行平面板Ｌ８６’が侵食されるのを防止することができる。【０１００】  なお、この第４の実施の形態においては、第１光学素子として平凸レンズＬ８５を備えているが、第１光学素子としてウエハＷ３側の屈折力がほぼ０となる光学素子、例えば平行平面板を備えるようにしてもよい。また、乾燥型の投影光学系ＰＬ３において、第１光学素子として石英ガラスにより形成される平凸レンズＬ８５及び第２光学素子として蛍石により形成される平行平面板Ｌ８６を備えているが、蛍石により形成される第１光学素子及び石英ガラスにより構成される第２光学素子を備えるようにしてもよい。【０１０１】  上述の通り、第２乃至第４の実施の形態にかかる投影光学系では、第２面側の屈折力がほぼ０となるレンズまたは平行平面板により構成されている第１光学素子と、屈折力がほぼ０となる第２光学素子とを備えており、第１光学素子及び第２光学素子のうちの一方は第１硝材により形成されており、他方は第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されている。従って、最も第２面側に配置される第２光学素子と第２面との間を屈折率の異なる気体や液体に切り換えた場合においても、第１光学素子及び第２光学素子の厚さを調整することにより、切り換え前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されている光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。【０１０２】  そして、第２乃至第４の実施の形態にかかる投影光学系では、第２光学素子が第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されているため、最も第２面に配置される光学素子と第２面との間を気体から液体に切り換えた場合においても、第１光学素子の厚さを増加させ、第２光学素子の厚さを減少させることにより、切り換え前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、第２光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる第２光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。【０１０３】  また、第２乃至第４の実施の形態にかかる投影光学系では、第１光学素子の厚さを増加させ、且つ第２光学素子の厚さを減少させるという小改造により、第２光学素子と第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。【０１０４】  また、第２乃至第４の実施の形態にかかる投影光学系では、第２面側の屈折力がほぼ０となる第１硝材により形成された境界レンズを備えており、屈折力がほぼ０となる第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成された平面板が第２面近傍に挿入されている。従って、境界レンズと第２面との間の光路中に介在させた液体を気体に交換した場合においても、境界レンズの厚さ及び境界レンズと挿入した平面板との間隔を調整するという小改造により、前記液体と前記気体との交換の前後における投影光学系の光学特性をほぼ同一に維持することができる。【０１０５】  また、第２乃至第４の実施の形態にかかる投影光学系では、複数の光学素子を備え、複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子は第１硝材により形成され、第１硝材よりも低い屈折率を有する第２硝材により形成されて第２面側の屈折力がほぼ０となる光学素子を��なくとも１つ備えている。従って、第２硝材により形成されている光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。【０１０６】  次に、図面を参照して、この発明の第５の実施の形態について説明する。図２０は、第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を示すフローチャートである。
まず、投影光学系を構成する複数の光学素子のうちの８０％以上の数の光学素子を合成石英（第１硝材）により形成する（ステップＳ２００）。次に、合成石英により形成されて像面（第２面）側の屈折力が０となる平凸レンズ（第１光学素子）を準備する（ステップＳ２０１）。ここで、ステップＳ２０１において準備される平凸レンズは屈折力がほぼ０であればよい。そして、ステップＳ２０１において準備された平凸レンズを像面の近傍に配置する（ステップＳ２０２）。次に、合成石英よりも低い屈折率を有する蛍石（第２硝材）により形成されて屈折力が０となる平行平面板（第２光学素子）を準備する（ステップＳ２０３）。ここで、ステップＳ２０３において準備される平行平面板は屈折力がほぼ０であればよい。そして、ステップＳ２０３において準備された平行平面板を最も像面側に配置する（ステップＳ２０４）。【０１０７】  図２１（ａ）は、ステップＳ２００〜ステップＳ２０４の工程により製造された投影光学系のうちステップＳ２０２において配置された平凸レンズＬ９０、ステップＳ２０４において配置された平行平面板Ｌ９１の概略構成を示す図である。図２１（ａ）に示すように、平凸レンズＬ９０は像面Ｗの近傍に配置され、平行平面板Ｌ９１は最も像面Ｗ側に配置されている。この実施の形態において製造された投影光学系は、平行平面板Ｌ９１と像面Ｗとの間に気体を介在させた場合には、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用いて、像面Ｗ側にテレセントリックな光束のもとで図示しない物体（第１面）の像を像面Ｗに形成するように構成されている。【０１０８】  次に、ステップＳ２０２において像面Ｗの近傍に配置された平凸レンズＬ９０の厚さを調整する（ステップＳ２０５）。具体的には、平凸レンズの厚さを増加させることにより調整を行う。次に、ステップＳ２０４において最も像面Ｗ側に配置された平行平面板Ｌ９１の厚さを調整する（ステップＳ２０６）。具体的には、平行平面板Ｌ９１の厚さを減少させることにより調整を行う。【０１０９】  図２１（ｂ）は、ステップＳ２００〜ステップＳ２０６の工程により製造された投影光学系のうちステップＳ２０５において厚さを調整された平凸レンズＬ９０、ステップＳ２０７において厚さを調整された平行平面板Ｌ９１の概略構成を示す図である。図２１（ｂ）に示すように平行平面板Ｌ９１と像面Ｗとの間の光路中に屈折率１．１以上の純水等の媒質Ｅ１０を介在させた場合において、ステップＳ２０５において平凸レンズＬ９０の厚さを増加させる調整を行い、ステップＳ２０６において平行平面板Ｌ９１の厚さを減少させる調整を行うことにより、媒質Ｅ１０を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。【０１１０】  この第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法によれば、平凸レンズＬ９０の厚さを増加させ、且つ平行平面板Ｌ９１の厚さを減少させるという簡便な方法により、平行平面板Ｌ９１と像面との間の光路中に媒質Ｅ１０を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。また、乾燥型の投影光学系を、投影光学系の光学特性を維持した状態で容易に液浸型の投影光学系に交���することができる。【０１１１】  なお、この第５の実施の形態においては、第１光学素子として平凸レンズＬ９０を準備したが、合成石英により形成されて像面側の屈折力がほぼ０となる光学素子、例えば平行平面板を準備してもよい。【０１１２】  また、媒質Ｅ１０が蛍石を侵食させ易い媒質である場合には、蛍石により形成されている平行平面板Ｌ９１と媒質Ｅ１０とが接触するのは好ましくない。この場合には、ステップＳ２００〜ステップＳ２０４の工程において乾燥型の投影光学系を製造した後、ステップＳ２０４において最も像面Ｗ側に配置された平行平面板Ｌ９１を露光光の光路から退避させる（退避工程）。平行平面板Ｌ９１を退避させることにより平行平面板Ｌ９１の厚さを０にする。次に、ステップＳ２０２において像面Ｗの近傍に配置された平凸レンズＬ９０の厚さを調整する。具体的には、平凸レンズの厚さを増加させることにより調整を行う。【０１１３】  図２２は、ステップＳ２００〜ステップＳ２０４の工程により製造された投影光学系から平行平面板Ｌ９１を退避させ、厚さの調整を行った平凸レンズＬ９０の概略構成を示す図である。図２２に示すように平凸レンズＬ９０と像面Ｗとの間の光路中に屈折率１．１以上の純水等の媒質Ｅ１０を介在させた場合において、平行平面板Ｌ９１を退避させ、平凸レンズＬ９０の厚さを増加させる調整を行うことにより、媒質Ｅ１０を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。【０１１４】  また、この第５の実施の形態においては、乾燥型に最適な投影光学系を製造した後、乾燥型における光学特性を維持した状態で投影光学系と像面との間に純水等の媒質Ｅ１０を介在させて用いる液浸型に最適な投影光学系を製造しているが、液浸型に最適な投影光学系を製造した後、液浸型における光学特性を維持した状態で投影光学系と像面との間に介在されている屈折率１．１以上の媒質を気体に交換して、乾燥型に最適な投影光学系を製造しても良い。この場合には、製造された液浸型の投影光学系が蛍石により形成された平行平面板Ｌ９１を備える場合には、石英ガラスにより形成された平凸レンズ９０の厚さを減少させ、蛍石により形成された平行平面板Ｌ９１の厚さを増加させる調整を行う。一方、製造された液浸型の投影光学系が蛍石により形成された平行平面板Ｌ９１を備えていない場合には、蛍石により形成された平行平面板Ｌ９１を準備し投影光学系に挿入する。次に、石英ガラスにより形成された平凸レンズ９０の厚さを減少させる調整を行う。【０１１５】  次に、図面を参照して、この発明の第６の実施の形態について説明する。図２３は、第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法を示すフローチャートである。
まず、全てが合成石英（第１硝材）により形成される複数の光学素子を備え、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍである露光光を用い、像面（第２面）側にテレセントリックな光束のもとで物体側のパターン像を像面上に形成する投影光学系を準備する（ステップＳ３００）。ここで、ステップＳ３００において準備された投影光学系では、投影光学系と像面とに間に液体を介在させた場合に、球面収差は良好に補正されている。【０１１６】  次に、合成石英よりも低い屈折率を有する蛍石（第２硝材）により形成されて屈折力が０である平面板を準備する（ステップＳ３０１）。ここで、ステップＳ３０１において準備される平面板は屈折力がほぼ０であればよい。次に、ステップＳ３００において準備された投影光学系の像面の近傍に、ステップＳ３０１において準備された平面板を挿入する（ステップＳ３０２）。【０１１７】  次に、ステップＳ３００において準備された投影光学系に備えられ、最も像面側に配置されている境界レンズの厚さの調整を行う（ステップＳ３０３）。ここで、境界レンズは石英ガラスにより形成されており像側の面の屈折力が０であるが、境界レンズの像側の面の屈折力はほぼ０であればよい。ステップＳ３０３における境界レンズの厚さの調整は、具体的には、境界レンズの厚さを減少させることにより行う。次に、ステップＳ３０２において挿入された平面板と境界レンズとの間隔を調整する（ステップＳ３０４）。【０１１８】  この第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法によれば、ステップＳ３０２いおいて平面板を挿入し、ステップＳ３０３において境界レンズの厚さを減少させる調整を行い、ステップＳ３０４において平面板と境界レンズとの間隔を調整するという簡便な方法により、ステップＳ３０４において境界レンズと像面との間の光路中に介在された液体を気体に交換した場合においても、交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。また、液浸型の投影光学系を、投影光学系の光学特性を維持した状態で容易に乾燥型の投影光学系に交換することができる。【０１１９】  なお、この第６の実施の形態においては、ステップＳ３０２において境界レンズの厚さの調整を行い、ステップＳ３０３において平面板と境界レンズとの間隔の調整を行っているが、平面板と境界レンズとの間隔の調整を行い、境界レンズの厚さの調整を行っても良い。また、境界レンズの厚さの調整と、平面板と境界レンズとの間隔の調整を交互に行なってもよい。【０１２０】  また、この第６の実施の形態においては、液浸型の投影光学系が備える境界レンズの厚さを調整することにより乾燥型の投影光学系に交換しているが、交換用境界レンズを準備して液浸型の投影光学系が備える境界レンズから準備された交換用境界レンズへ交換することにより、乾燥型の投影光学系に交換してもよい。即ち、ステップＳ３０１において、平面板及び交換用境界レンズを準備する（交換用境界レンズ準備工程）。ここで、交換用境界レンズは石英ガラスにより形成されており、その像側の面の屈折力はほぼ０であり、液浸型の投影光学系が備える境界レンズの厚さと比較して薄い厚さを有する。次に、ステップＳ３０３において、液浸型の投影光学系が備える境界レンズ��、交換用境界レンズ準備工程において準備された交換用境界レンズに交換する。【０１２１】  上述の通り、第５及び第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、第１光学素子及び第２光学素子の厚さを調整するという簡便な方法により、最も第２面側に配置される第２光学素子と第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。また、第２硝材により形成されている第２光学素子を露光光のエネルギーが集中する位置に配置した場合には、強エネルギーによる光学素子の破損及び製造された投影光学系の光学特性の劣化を防止することができる。【０１２２】  また、第５及び第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、第１光学素子の厚さを増加させ、且つ第２光学素子の厚さを減少させる（第２光学素子を露光光の光路中から退避させ第２光学素子の厚さを０にすることを含む）という簡便な方法により、第２光学素子と第２面との間の光路中に屈折率１．１以上の媒質を介在させた後における光学特性を介在させる前の光学特性とほぼ同一に維持することができる。【０１２３】  また、第５及び第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法では、挿入工程において前記平面板を挿入し、厚さ調整工程において境界レンズの厚さを減少させる調整を行い、間隔調整工程において平面板と境界レンズとの間隔を調整するという簡便な方法により、境界レンズと第２面との間の光路中に介在された液体を気体に交換する前後における光学特性をほぼ同一に維持することができる。【０１２４】  次に、図面を参照して、この発明の第７の実施の形態について説明する。図２４は、この発明の第７の実施の形態にかかるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図２４中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。【０１２５】  この第７の実施の形態にかかる投影露光装置は、図２４に示すように、露光光源であるＫｒＦ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２４８ｎｍの紫外パルス光よりなる露光光（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に設けられたパターンを照明する。レチクルＲを通過した光は、第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１、第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２、第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３、第５の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系または第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系により構成される投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上の露光領域に所定の投影倍率β（例えば、βは１／４，１／５等）で縮小投影露光する。【０１２６】  レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に保持され、レチクルステージＲＳＴにはＸ方向、Ｙ方向及び回転方向にレチクルＲを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（図示せず）によってＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。【０１２７】  ウエハＷはウエハホルダ（図示せず）を介してＺステージ９上に固定されている。また、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、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角を制御する。Ｚステージ９は、Ｚステージ９上に位置する移動鏡１２を用いたウエハレーザ干渉計１３によってＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置をリアルタイムに計測され、且つ制御されている。また、ＸＹステージ１０は、ベース１１上に載置されており、ウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向を制御する。【０１２８】  この投影露光装置に備えられている主制御系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方向及び回転方向の位置の調整を行なう。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の位置調整を行なう。【０１２９】  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エハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角の調整を行なう。即ち、主制御系１４は、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＺステージ９を駆動させることによりウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角の調整を行なう。更に、主制御系１４は、ウエハレーザ干渉計１３により計測された計測値に基づいてウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置の調整を行なう。即ち、主制御系１４は、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウエハＷのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の位置調整を行なう。【０１３０】  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、ウエハステージ駆動系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及びＸＹステージ１０を駆動させつつ、レチクルＲのパターン像をウエハ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、ウエハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウエハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウエハ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。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のパターン像をウエハＷ上に走査露光する動作を繰り返す。【０１３１】  この投影露光装置は、露光波長を実質的に短くし、且つ解像度を向上させるために液浸型の露光装置に交換可能に構成されている。ここで、液浸型の露光装置に交換した場合には、図２４に示すように、ウエハＷの表面と投影光学系ＰＬとの間に所定の媒質７が満たされ、かつ合成石英または蛍石により形成された複数の光学素子を収納する鏡筒３を備える投影光学系ＰＬを構成する光学素子の調整が行われる。即ち、乾燥型の投影光学系ＰＬから液浸型の投影光学系ＰＬに調整される。ここで、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の調整では、上述の第１〜第４の実施の形態にかかる投影光学系または第４及び第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を構成する光学素子の厚さ等の調整と同様の調整が行われる。この投影光学系ＰＬにおいては、最もウエハＷ側に位置する光学素子４のレチクルＲ側の面は、正の屈折力を有するように構成されている。なお、液体７としては、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）が使用されている。【０１３２】  この第７の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、第２乃至第４のいずれか１つの実施の形態にかかる投影光学系または第５若しくは第６の実施の形態にかかる投影光学系の製造方法により製造された投影光学系を備えているため、必要に応じて投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に気体を介在させる乾燥型の露光装置と投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体を介在させる液浸型の露光装置とを切り換えて使い分けることができる。従って、液浸型の投影光学系ＰＬに切り換えた場合には、レチクルＲのパターンが微細であってもレチクルＲのパターン像を高解像力によりウエハＷ上に良好に露光することができる。また、乾燥型の投影光学系ＰＬに切り換えた場合には、レチクルＲのパターン像をウエハＷ上に高いスループットで良好に露光することができる。また、投影光学系ＰＬの最もウエハＷ側に配置されている光学素子４とウエハＷとの間に屈折率が１．１以上の媒質７を介在させた状態で露光を行った場合においても、その場合における光学特性と光学素子４とウエハＷとの間に気体を介在させた状態での光学特性とをほぼ同一に維持することができ、レチクルＲのパターン像をウエハＷ上に良好に露光することができる。【０１３３】  なお、この第７の実施の形態においては、液体として純水を用いているが、露光光に対して屈折率が１．１より大きい他の媒質を使用することも可能である。この場合において、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬやウエハＷ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いるとよい。【０１３４】  上述の各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３１のフローチャートを参照して説明する。【０１３５】  先ず、図３１のステップ４０１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４０２において、その���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４０３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４０４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４０５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。【０１３６】  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４０１〜ステップ４０５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。【０１３７】  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３２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３２において、パターン形成工程５０１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５０２へ移行する。【０１３８】  次に、カラーフィルター形成工程５０２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５０２の後に、セル組み立て工程５０３が実行される。セル組み立て工程５０３では、パターン形成工程５０１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５０２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５０３では、例えば、パターン形成工程５０１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５０２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。【０１３９】  その後、モジュール組み立て工程５０４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��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。【０１４０】  なお、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な結像光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、ＫｒＦまたは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、所定の波長光を供給する他の適当な光源を用いることもできる。【０１４１】  また、上述の実施形態では、マスクおよび基板を投影光学系に対して相対移動させながら基板の各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、マスクと基板とを静止させた状態でマスクのパターンを基板へ一括的に転写し、基板を順次ステップ移動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【実施例１】
【０１４２】  実施例１にかかる投影光学系のレンズ構成は、図１４に示す第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１のレンズ構成と同一であるため、実施例１にかかる投影光学系の説明には、第２の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ１の説明で用いた符号を用いる。【０１４３】  実施例１にかかる投影光学系ＰＬ１の諸元の値を示す。この諸元においては、ＮＡは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系ＰＬ１中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。表３に、平行平面板Ｌ２４とウエハＷ１との間に気体を介在させた乾燥型の投影光学系ＰＬ１の光学部材諸元を示す。表３の光学部材諸元においては、第１カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序、第２カラムは各面の曲率半径（ｍｍ）、第３カラムは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）、第４カラムは光学部材の硝材をそれぞれ示している。【０１４４】  また、実施例１にかかる投影光学系ＰＬ１に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表４に示す。表４の非球面係数においては、第１カラムの非球面番号は表３の光学部材諸元における面番号と対応している。第２カラムは各非球面の曲率（１／ｍｍ）、第３カラムは円錐係数Ｋと１２次Ｅの非球面係数、第４カラムは４次Ａと１４次Ｆの非球面係数、第５カラムは６次Ｂと１６次Ｇの非球面係数、第６カラムは８次Ｃと１８次Ｈの非球面係数、第７カラムは１０次Ｄと２０次Ｊの非球面係数をそれぞれ示している。【０１４５】  なお、実施例１において、非球面は、光軸ＡＸ１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投影光学系ＰＬ１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Ｋとし、ｍ次の非球面係数をＣｍとしたとき、以下の数式（ｂ）で表される。【０１４６】ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・ｙ２／ｒ２｝１／２］
＋Ａ・ｙ４＋Ｂ・ｙ６＋Ｃ・ｙ８＋Ｄ・ｙ１０＋Ｅ・ｙ１２＋Ｆ・ｙ１４
＋Ｇ・ｙ１６＋Ｈ・ｙ１８＋Ｊ・ｙ２０      （ｂ）【０１４７】（諸元）
像側ＮＡ：０．８
倍率：１／４
露光領域：最大像高１３．７ｍｍ
中心波長：２４８．４ｎｍ
石英ガラス屈折率：１．５０８３９
蛍石屈折率：１．４６７８８
純水屈折率：１．３９６【０１４８】
【表３】
2005001544.tif 000009
【０１４９】
【表４】
2005001544.tif 000010
【０１５０】  図２５は、乾燥型の投影光学系ＰＬ１のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図２５において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差をそれぞれ示している。図２５の横収差図に示すように、乾燥型の投影光学系ＰＬ１では、収差がバランス良く補正されている。【０１５１】  一方、平行平面板Ｌ２４を退避させ、正メニスカスレンズＬ２２の像側の面と平行平面板Ｌ２３の物体側の面との間隔、平行平面板Ｌ２３の厚さを変更し、ウエハＷ１との間に純水を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ１の光学部材諸元を表５に示す。なお、面番号１〜４４については表３に示す面番号１〜４４の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。【０１５２】
【表５】
2005001544.tif 000011
【０１５３】  図２６は、液浸型の投影光学系ＰＬ１のメリジオナル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図２６において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差をそれぞれ示している。図２６の横収差図に示すように、液浸型の投影光学系ＰＬ１では、収差がバランス良く補正されている。【０１５４】  実施例１によれば、平行平面板Ｌ２４を退避させ、正メニスカスレンズＬ２２の像側の面と平行平面板Ｌ２３の物体側の面との間隔、平行平面板Ｌ２３の厚さを変更することにより、乾燥型の投影光学系ＰＬ１の光学特性と液浸型の投影光学系ＰＬ１の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。
【実施例２】
【０１５５】  実施例２にかかる投影光学系のレンズ構成は、図１６に示す第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２のレンズ構成と同一であるため、実施例２にかかる投影光学系の説明には、第３の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ２の説明で用いた符号を用いる。【０１５６】  実施例２にかかる投影光学系ＰＬ２の諸元を示す。この諸元においては、ＮＡは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系ＰＬ２中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。また、実施例２にかかる投影光学系ＰＬ２の光学部材諸元を表６に示す。また、実施例２にかかる投影光学系ＰＬ２に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表７に示す。表６に示す光学部材諸元の各カラムの定義及び表７に示す非球面係数の定義は、実施例１にかかる表３及び表４と同一であるため、実施例１にかかる投影光学系ＰＬ１の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。【０１５７】（諸元）
像側ＮＡ：０．８
倍率：１／４
露光領域：最大像高２１．１ｍｍ
中心波長：２４８．４ｎｍ
石英ガラス屈折率：１．５０８３９
蛍石屈折率：１．４６７８８
純水屈折率：１．３９６【０１５８】
【表６】
2005001544.tif 000012
【０１５９】
【表７】
2005001544.tif 000013
【０１６０】  図２７は、乾燥型の投影光学系ＰＬ２のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図２７において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差を示している。図２７に示すように、投影光学系ＰＬ２では、収差がバランス良く補正されている。【０１６１】  一方、平行平面板Ｌ５６の厚さ及び平行平面板Ｌ５７の厚さを変更し、平行平面板Ｌ５７とウエハＷ２との間に水を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ２の光学部材諸元を表８に示す。なお、面番号１〜５１については表６に示す面番号１〜５１の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。【０１６２】
【表８】
2005001544.tif 000014
【０１６３】  図２８は、液浸型の投影光学系ＰＬ２のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図２８において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差をそれぞれ示している。図２８の横収差図に示すように、液浸型の投影光学系ＰＬ２では、収差がバランス良く補正されている。【０１６４】  実施例２によれば、平行平面板Ｌ５６の厚さ及び平行平面板Ｌ５７の厚さを変更することにより、乾燥型の投影光学系ＰＬ２の光学特性と液浸型の投影光学系ＰＬ２の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。
【実施例３】
【０１６５】  実施例３にかかる投影光学系のレンズ構成は、図１８に示す第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３のレンズ構成と同一であるため、実施例３にかかる投影光学系の説明には、第４の実施の形態にかかる投影光学系ＰＬ３の説明で用いた符号を用いる。【０１６６】  実施例３にかかる投影光学系ＰＬ３の諸元の値を示す。この諸元においては、ＮＡは開口数を示している。また、この諸元においては、石英ガラス、蛍石及び純水の屈折率は投影光学系ＰＬ３中の雰囲気に対する相対屈折率を示している。また、実施例３にかかる投影光学系ＰＬ３の光学部材諸元を表９に示す。また、実施例３にかかる投影光学系ＰＬ３に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズの非球面係数を表１０に示す。表９に示す光学部材諸元の各カラムの定義及び表１０に示す非球面係数の定義は、実施例１にかかる表３及び表４と同一であるため、実施例１にかかる投影光学系ＰＬ１の説明で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。【０１６７】（諸元）
像側ＮＡ：０．８
倍率：１／４
露光領域：最大像高２１．１ｍｍ
中心波長：２４８．４ｎｍ
石英ガラス屈折率：１．５０８３９
蛍石屈折率：１．４６７８８
純水屈折率：１．３９６【０１６８】
【表９】
2005001544.tif 000015
【０１６９】
【表１０】
2005001544.tif 000016
【０１７０】  図２９は、平行平面板Ｌ８６とウエハＷ３との間に気体を介在させる乾燥型の投影光学系ＰＬ３のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図２９において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差を示している。図２９に示すように、乾燥型の投影光学系ＰＬ３は、収差がバランス良く補正されている。【０１７１】  一方、平行平面板Ｌ８６を平行平面板Ｌ８６’に交換し、平行平面板Ｌ８６’とウエハＷ３との間に水を介在させた液浸型の投影光学系ＰＬ３の光学部材諸元を表１１に示す。なお、面番号１〜５０については表９に示す面番号１〜５０の光学部材諸元と同一であるため、表示を省略する。【０１７２】
【表１１】
2005001544.tif 000017
【０１７３】  図３０は、液浸型の投影光学系ＰＬ３のタンジェンシャル方向及びサジタル方向における横収差を示す横収差図である。図３０において、Ｙは像高を示し、実線は波長２４８．４０００ｎｍにおける横収差を示している。図３０に示すように、液浸型の投影光学系ＰＬ３は、収差がバランス良く補正されている。【０１７４】  実施例３によれば、平行平面板Ｌ８６を平行平面板Ｌ８６’に交換することにより、乾燥型の投影光学系ＰＬ３の光学特性と液浸型の投影光学系ＰＬ３の光学特性は、ほぼ同一に維持されている。
【符号の説明】
【０１７５】１００  レーザー光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
Ｌｉ  レンズ成分
Ｐｉ  平行平面板
ＡＳ  開口絞り
【図１】
2005001544.tif 000018
【図２】
2005001544.tif 000019
【図３】
2005001544.tif 000020
【図４】
2005001544.tif 000021
【図５】
2005001544.tif 000022
【図６】
2005001544.tif 000023
【図７】
2005001544.tif 000024
【図８】
2005001544.tif 000025
【図９】
2005001544.tif 000026
【図１０】
2005001544.tif 000027
【図１１】
2005001544.tif 000028
【図１２】
2005001544.tif 000029
【図１３】
2005001544.tif 000030
【図１４】
2005001544.tif 000031
【図１５】
2005001544.tif 000032
【図１６】
2005001544.tif 000033
【図１７】
2005001544.tif 000034
【図１８】
2005001544.tif 000035
【図１９】
2005001544.tif 000036
【図２０】
2005001544.tif 000037
【図２１】
2005001544.tif 000038
【図２２】
2005001544.tif 000039
【図２３】
2005001544.tif 000040
【図２４】
2005001544.tif 000041
【図２５】
2005001544.tif 000042
【図２６】
2005001544.tif 000043
【図２７】
2005001544.tif 000044
【図２８】
2005001544.tif 000045
【図２９】
2005001544.tif 000046
【図３０】
2005001544.tif 000047
【図３１】
2005001544.tif 000048
【図３２】
2005001544.tif 000049
【国際調査報告】
2005001544.tif 000050
2005001544.tif 000051
2005001544.tif 000052
2005001544.tif 000053
2005001544.tif 000054
2005001544.tif 000055
2005001544.tif 000056
2005001544.tif 000057
2005001544.tif 000058
2005001544.tif 000059
2005001544.tif 000060
2005001544.tif 000061
2005001544.tif 000062
2005001544.tif 000063