(57)【要約】【課題】  １よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系。【解決手段】  本発明の対物光学系は、物体側から順に、ほぼ平行平面状の形態を有する第１光学部材（３１ａ）と、射出側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２光学部材（３１ｂａ）と、正レンズ群（３１ｂｂ）と、負レンズ群（３１ｂｃ）とを備えている。第１光学部材と第２光学部材との間の光路は、対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質（Ｌｍ３）で満たされている。【選択図】  図４
2007132981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、ほぼ平行平面状の形態を有する第１光学部材と、射出側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２光学部材とを備えた対物光学系であって、
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の光路は、前記対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする対物光学系。
【請求項２】
前記第２光学部材の射出側に配置されて正の屈折力を有する正レンズ群と、該正レンズ群の射出側に配置されて負の屈折力を有する負レンズ群とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の対物光学系。
【請求項３】
前記第１光学部材の物体側の面は、前記対物光学系の物体面とほぼ一致していることを特徴とする請求項１または２に記載の対物光学系。
【請求項４】
前記第１光学部材の物体側の面には、所定のパターンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の対物光学系。
【請求項５】
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の光路を満たす前記媒質は、前記第１光学部材の物体側の面に接する媒質と同一種類であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の対物光学系。
【請求項６】
結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置。
【請求項７】
前記対物光学系中の前記第１光学部材の物体側の面は、前記結像光学系の像面にほぼ一致するように位置決めされていることを特徴とする請求項６に記載の収差測定装置。
【請求項８】
所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、
前記投影光学系の波面収差を測定するための請求項６または７に記載の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物光学系、収差測定装置、および露光装置に関し、特に露光装置に搭載される投影光学系の波面収差を測定する装置に好適な対物光学系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。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。
【０００３】
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。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。
【０００４】
また、露光装置に搭載される投影光学系には、高解像度の実現のために、残存収差が極めて小さいことが要求される。したがって、露光装置の製造に際して、所定の収差測定装置（波面測定装置）を用いて投影光学系の波面収差の測定を行い、その測定結果に基づいて投影光学系の光学調整を行っている。この場合、この種の収差測定装置に用いられる対物光学系において、最も物体側（投影光学系側）には、物体側の面にピンホールやアライメントマークのようなパターンが形成された平行平面板からなるピンホール部材が配置されることが多い（たとえば特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６９０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液浸型の露光装置では、投影光学系と感光性基板との間の光路を液体で満たすことにより、１よりも大きな像側開口数を確保することができる。しかしながら、従来の収差測定装置用の対物光学系では、１よりも大きな開口数に対応するような大きな入射角でピンホール部材の物体側（入射側）の面に入射した光線は、ピンホール部材の射出側の平面で全反射され、収差測定に寄与することがない。その結果、従来の収差測定装置では、１よりも大きな像側開口数を有する液浸型の投影光学系（結像光学系）の波面収差を所要の精度で測定することができないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、１よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を提供することを目的とする。また、１よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を提供することを目的とする。また、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことのできる露光装置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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、物体側から順に、ほぼ平行平面状の形態を有する第１光学部材と、射出側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２光学部材とを備えた対物光学系であって、前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の光路は、前記対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする対物光学系を提供する。なお、ほぼ平行平面状とは、第１光学部材の一方または双方の光透過面が若干の曲率を有することを含むものである。
【０００９】
本発明の第２形態では、結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、第１形態の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、前記投影光学系の波面収差を測定するための第２形態の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の典型的な態様にしたがう対物光学系では、平行平面状の形態を有する第１光学部材と、射出側に凸面を向けた正屈折力の第２光学部材との間の光路が、対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされている。この構成により、１よりも大きい入射側最大開口数に対応する最大入射角で第１光学部材に入射した光線も第１光学部材の射出側の平面と媒質との間の境界面で全反射されることなく収差測定に寄与し、第１光学部材からの射出時および第２光学部材ヘの入射時における収差の発生を小さく抑えることができる。また、第２光学部材の射出側凸面の曲率半径を適宜設定することにより、光学系全体における収差の発生を小さく抑えることができる。
【００１２】
すなわち、本発明では、１よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を実現することができる。その結果、本発明では、１よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を実現することができる。また、本発明の露光装置では、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことができ、ひいては高精度で良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
前述したように、従来の収差測定装置用の対物光学系では、１よりも大きな開口数に対応する入射角でピンホール部材に入射した光線は、ピンホール部材の射出側の平面で全反射される。ピンホール部材の射出側の面での全反射は、ピンホール部材の射出側の面を曲面状に形成することにより回避することができる。しかしながら、高倍率で且つ高開口率の顕微鏡対物レンズの最も物体側の第１レンズの場合と同様に、アプラナチック条件をほぼ満たすような小さな曲率半径をピンホール部材の射出側の面に付与すると、ピンホール部材の外径が小さくなり過ぎて、必要なアライメントマークなどをピンホール部材の物体側の面に設けることができなくなる。
【００１４】
一方、ピンホール部材の外径を比較的大きく確保するためにピンホール部材の射出側の面に付与する曲率半径を比較的大きく設定すると、アプラナチック条件からの乖離が大きくなり、収差の発生量が大きくなり易い。また、この場合、ピンホール部材の後続のレンズ群への入射角も自ずと大きくなるため、レンズ成分の光軸からの偏心により発生する収差（偏心収差）が大きくなり易い。
【００１５】
本発明の対物光学系では、平行平面状の形態を有する第１光学部材（ピンホール部材）と、射出側に凸面を向けた正レンズ（第２光学部材）との間の光路を、対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する液体のような媒質で満たしている。この構成により、１よりも大きい入射側最大開口数に対応する最大入射角で第１光学部材に入射した光線も、第１光学部材の射出側の平面と媒質との間の境界面で全反射されることなく収差測定に寄与する。
【００１６】
また、上述の構成により、第１光学部材からの射出時における収差の発生を小さく抑えることができ、第２光学部材ヘの入射時における収差の発生も小さく抑えることができる。また、第２光学部材としての正レンズが射出側に凸面を向けているので、たとえばアプラナチック条件をほぼ満たすように正レンズの射出側凸面の曲率半径を設定することにより、光学系全体における収差の発生を小さく抑えつつ、光学系への入射発散光束を収束光束へ変換することが可能となる。こうして、本発明では、１よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を実現することができる。
【００１７】
なお、本発明では、第１光学部材がほぼ平行平面状の形態を有しているので、第１光学部材の縁厚に制限されることなく、第１光学部材の外径を設定でき、第１光学部材の物体側（入射側）の面に所要のアライメントマークなどのパターンを配置する際の自由度が向上する利点も奏する。また、本発明では、第２光学部材の射出側に正レンズ群を配置し、この正レンズ群の射出側に負レンズ群を配置することにより、さらに良好に収差補正された対物光学系を実現することができる。
【００１８】
また、液浸型の投影光学系の収差を測定する収差測定装置に対して本発明の対物光学系を適用する場合、投影光学系の像面と対物光学系の物体面とを一致させ、且つアライメントマークやピンホールなどのパターンが形成された第１光学部材の物体側の面と対物光学系の物体面とを一致させることになる。
【００１９】
また、液浸型の投影光学系の収差を測定する収差測定装置に対して本発明の対物光学系を適用する場合、投影光学系と感光性基板との間に介在する媒質（浸液）すなわち第１光学部材の物体側の面に接する媒質と、対物光学系中の第１光学部材と第２光学部材との間の光路を満たす媒質とは同一種類であることが好ましい。この場合、投影光学系と感光性基板との間へ媒質を供給する装置と第１光学部材と第２光学部材との間へ媒質を供給する装置とを別体として構成する必要がなく、たとえば媒質供給源を含む装置の一部を共通化することができるので構成上有利である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。図２を参照すると、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬでは、レチクルＲ側（物体側）の面が第２液体（一般には媒質）Ｌｍ２に接し且つウェハＷ側（像側）の面が第１液体（一般には媒質）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。
【００３１】
本実施形態では、第１液体Ｌｍ１および第２液体Ｌｍ２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）を用いている。また、第１液体Ｌｍ１および第２液体Ｌｍ２として、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。
【００３２】
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）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。
【００３３】
本実施形態では、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。
【００３４】
本実施形態の露光装置は、結像光学系としての投影光学系ＰＬの波面収差を測定するための収差測定装置３０（図１では不図示）を備えている。図３を参照すると、本実施形態の収差測定装置３０では、被検光学系である液浸型投影光学系ＰＬの波面収差の測定に際して、レチクルステージＲＳＴ（図３では不図示）上に収差測定用のテストマスクＴＭが設置される。テストマスクＴＭには、収差測定用の円形状の開口部ＴＭａが二次元的に（たとえばＸ方向およびＹ方向に沿ってマトリックス状に）複数個形成されている。
【００３５】
また、本実施形態の収差測定装置３０は、ウェハステージ（９，１０；図３では不図示）上においてウェハＷの露光面とほぼ同じ高さ位置（Ｚ方向位置）に取り付けられたピンホール部材３１ａと後続レンズ群３１ｂとからなる対物光学系３１を備えている。すなわち、ピンホール部材３１ａの物体側（投影光学系ＰＬ側）の光学面は、投影光学系ＰＬの像面に位置決めされ、その光学面の中央部にはピンホール３１ａａが形成されている。ピンホール部材３１ａの物体側の光学面においてピンホール３１ａａの周辺には、投影光学系ＰＬに対するピンホール部材３１ａのアライメント（位置合わせ）を行うためのアライメントマーク（不図示）が形成されている。
【００３６】
なお、ピンホール３１ａａは、投影光学系ＰＬを介して形成されるテストマスクＴＭの開口部ＴＭａの像よりも大きく設定されている。収差測定装置３０では、テストマスクＴＭの１つの開口部ＴＭａ、投影光学系ＰＬ、ピンホール部材３１ａのピンホール３１ａａを通過した光が、対物光学系３１およびアフォーカルリレーレンズ系（不図示）を介して、マイクロフライアイレンズ（マイクロレンズアレイ）３２に入射する。
【００３７】
マイクロフライアイレンズ３２は、その入射面が対物光学系３１の射出瞳の位置またはその近傍に位置するように配置されている。マイクロフライアイレンズ３２は、たとえば正方形状の断面を有し且つ正屈折力を有する多数の微小レンズ３２ａを縦横に且つ稠密に配列して構成された光学素子である。マイクロフライアイレンズ３２は、例えば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成され、波面分割素子として機能する。
【００３８】
したがって、マイクロフライアイレンズ３２に入射した光束は、多数の微小レンズ３２ａにより二次元的に分割され、各微小レンズ３２ａの後側焦点面の近傍にはそれぞれ１つの開口部ＴＭａの像が形成される。換言すると、マイクロフライアイレンズ３２の後側焦点面の近傍には、開口部ＴＭａの像が多数形成される。こうして形成された多数の開口部ＴＭａの像は、二次元撮像素子としてのＣＣＤ３３によって検出される。ＣＣＤ３３の出力は、信号処理ユニット３４に供給される。
【００３９】
本実施形態の収差測定装置３０では、ＣＣＤ３３から信号処理ユニット３４へ供給された多数の開口部ＴＭａの像に関する情報に基づいて、ピンホール３１ａａの位置に関する投影光学系ＰＬの波面収差を測定することができる。なお、対物光学系３１を除く収差測定装置３０の詳細な構成および作用については、たとえば特開２００２−１６９０８３号公報を参照することができる。以下、本実施形態にかかる対物光学系３１の構成および作用について説明する。
【００４０】
本実施形態の各実施例において、対物光学系は、物体側から順に、平行平面板の形態を有するピンホール部材（第１光学部材）３１ａと、射出側に凸面を向けた正レンズ（第２光学部材）３１ｂａと、全体として正の屈折力を有する正レンズ群３１ｂｂと、全体として負の屈折力を有する負レンズ群３１ｂｃとにより構成されている。また、各実施例において、ピンホール３１ａａなどのパターンが形成されたピンホール部材３１ａの物体側の面と対物光学系３１の物体面とが一致し、投影光学系ＰＬの像面と対物光学系３１の物体面とが一致している。
【００４１】
［第１実施例］
図４は、本実施形態の第１実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、第１実施例の対物光学系において、正レンズ３１ｂａは、射出側に曲率の強い凸面を向けた平凸レンズとして構成されている。正レンズ群３１ｂｂは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸レンズＬ１４と、両凸レンズＬ１５とにより構成されている。負レンズ群３１ｂｃは、両凹レンズＬ２１により構成されている。
【００４２】
第１実施例では、ピンホール部材（第１光学部材）３１ａと正レンズ（第２光学部材）３１ｂａとの間の光路が、使用光（露光光）であるＡｒＦエキシマレーザ光（波長λ＝１９３ｎｍ）に対して１．４３６の屈折率を有する純水Ｌｍ３で満たされている。また、第１実施例では、対物光学系を構成するすべての光学部材（平行平面板およびレンズ）が、使用光の波長λ＝１９３ｎｍに対して１．５６０３の屈折率を有する石英により形成されている。
【００４３】
次の表（１）に、第１実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元において、ＮＡは対物光学系の入射側開口数（入射側最大開口数）を表している。また、表（１）の光学部材諸元において、面番号は物体側からの各面の順序を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の間隔（ｍｍ）を、ｎは使用波長（λ＝１９３ｎｍ）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）においても同様である。
【００４４】
表（１）
（主要諸元）
ＮＡ＝１．０１
（光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ        光学部材
1         ∞        4             1.5603      （３１ａ）
2         ∞        0.5           1.436       （Ｌｍ３）
3         ∞        5.818198      1.5603      （３１ｂａ）
4      -7.44717     0.3
5     -14.50616     5.044384      1.5603      （Ｌ１１）
6     -12.05771     0.388954
7    -239.46501     4.885198      1.5603      （Ｌ１２）
8     -23.76236     0.3
9      22.62569     3             1.5603      （Ｌ１３）
10     20.89097     2.316897
11     53.81696     4.587583      1.5603      （Ｌ１４）
12    -47.26678     5.97956
13     31.42431     6             1.5603      （Ｌ１５）
14   -266.64134     2.072587
15    -70.4181      4.80664       1.5603      （Ｌ２１）
16     16.94406     1.931975
【００４５】
［第２実施例］
図５は、本実施形態の第２実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図５を参照すると、第２実施例の対物光学系において、正レンズ３１ｂａは、射出側に曲率の強い凸面を向けた平凸レンズとして構成されている。正レンズ群３１ｂｂは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、両凸レンズＬ１５と、両凸レンズＬ１６とにより構成されている。負レンズ群３１ｂｃは、両凹レンズＬ２１により構成されている。
【００４６】
第２実施例においても第１実施例と同様に、ピンホール部材（第１光学部材）３１ａと正レンズ（第２光学部材）３１ｂａとの間の光路が、使用光の波長λ＝１９３ｎｍに対して１．４３６の屈折率を有する純水Ｌｍ３で満たされている。また、第２実施例においても第１実施例と同様に、対物光学系を構成するすべての光学部材（平行平面板およびレンズ）が、使用光の波長λ＝１９３ｎｍに対して１．５６０３の屈折率を有する石英により形成されている。次の表（２）に、第２実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。
【００４７】
表（２）
（主要諸元）
ＮＡ＝１．０５
（光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ        光学部材
1         ∞        4             1.5603      （３１ａ）
2         ∞        0.5           1.436       （Ｌｍ３）
3         ∞        5.94727       1.5603      （３１ｂａ）
4      -9.20733     0.309937
5     -16.33359     4.936574      1.5603      （Ｌ１１）
6     -11.49463     0.3
7     -37.1881      4.35965       1.5603      （Ｌ１２）
8     -19.14546     0.3
9      41.75681     5.333281      1.5603      （Ｌ１３）
10    -68.65322     0.3
11     27.99985     5.062252      1.5603      （Ｌ１４）
12     23.44547     2
13     56.97335     3.97153       1.5603      （Ｌ１５）
14    -76.77456     0.3
15     43.43031     5.118584      1.5603      （Ｌ１６）
16    -97.28291     1.260922
17    -32.95019     6             1.5603      （Ｌ２１）
18     16.8344      2.070605
【００４８】
以上のように、各実施例では、ピンホール部材３１ａと正レンズ３１ｂａとの間の光路を、入射側最大開口数ＮＡ（１．０１または１．０５）よりも大きい屈折率を有する純水（一般には媒質）Ｌｍ３で満たしているので、入射側最大開口数に対応する最大入射角でピンホール部材３１ａに入射した光線もピンホール部材３１ａの射出側の平面と純水Ｌｍ３との間の境界面で全反射されることなく、すべての測定光束が対物光学系中に有効に取り込まれる。
【００４９】
図６および図７は、それぞれ第１および第２実施例にかかる対物光学系の横収差を示す図である。各収差図において、Ｏは物体高を示している。各収差図から明らかな通り、第１および第２実施例にかかる対物光学系では、収差が良好に補正されていることがわかる。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ＫｒＦエキシマ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。また、上述の実施形態では、投影光学系の波面収差を測定する収差測定装置用の対物光学系に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な対物光学系、たとえば照明光学系および投影光学系の瞳透過率分布を計測する計測装置の対物光学系や、照明光学系および投影光学系の偏光分布を計測する計測装置の対物光学系などに対して本発明を適用することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態の収差測定装置３０は、ウェハステージに取り付け可能に構成されていても良いし、ウェハステージとは別の計測ステージに設けられていても良い。また、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬと基板としてのウェハＷとの間に液体を満たした液浸型の露光装置用の収差測定装置に対して本発明を適用しているが、投影光学系ＰＬとウェハＷ（基板）との間に気体を満たした乾燥型の露光装置用の収差測定装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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】本実施形態にかかる収差測定装置の内部構成を概略的に示す図である。
【図４】第１実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図５】第２実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図６】第１実施例の横収差図である。
【図７】第２実施例の横収差図である。
【図８】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】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】
【００５９】
Ｒ  レチクル
ＲＳＴ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｌｍ１，Ｌｍ２，Ｌｍ３  純水（液体）
Ｗ  ウェハ
ＴＭ  テストマスク
３０  収差測定装置
３１  対物光学系
３１ａ  ピンホール部材（第１光学部材）
３１ｂａ  正レンズ（第２光学部材）
【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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