(57)【要約】【課題】  大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系。【解決手段】  結像光学系の結像特性を測定する装置に用いられる本発明の対物光学系は、単一種類の光学材料により形成された複数の光学部材（Ｌ１〜Ｌ８）を備え、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えるために、大気圧の変化に応じて使用光の波長が変化する。すなわち、大気圧および使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、大気圧および使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように、使用光の波長が変化する。【選択図】  図３
2007109926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系において、
単一種類の光学材料により形成された複数の光学部材を備え、
大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えるために、前記大気圧の変化に応じて使用光の波長が変化することを特徴とする対物光学系。
【請求項２】
前記大気圧および前記使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、前記大気圧および前記使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように、前記使用光の波長が変化す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】
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または２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４】
前記対物光学系中の最も物体側に配置された第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３に記載の収差測定装置。
【請求項５】
前記結像光学系は、単一種類の結像用光学材料により形成された複数の結像用光学部材を備え、
前記結像用光学材料は、前記大気圧および前記使用光の波長の変化前における各結像用光学部材の屈折率と各結像用光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、前記大気圧および前記使用光の波長の変化後における各結像用光学部材の屈折率と各結像用光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように選定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の収差測定装置。
【請求項６】
前記結像用光学材料は、前記対物光学系の各光学部材を形成する前記光学材料と同一種類であることを特徴とする請求項５に記載の収差測定装置。
【請求項７】
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３乃至６のいずれか１項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】
たとえば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搭載される投影光学系には、高解像度の実現のために、その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。
【０００３】
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）。
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１には投影光学系（結像光学系）の波面収差をシャック・ハルトマン方式で検出する収差測定装置が開示されており、この収差測定装置の対物光学系は複数種類の光学材料により形成されている。その結果、従来の収差測定装置では、対物光学系において大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができず、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。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる対物光学系を提供することを目的とする。また、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系において、単一種類の光学材料により形成された複数の光学部材を備え、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えるために、前記大気圧の変化に応じて使用光の波長が変化することを特徴とする対物光学系を提供する。
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明の典型的な態様にしたがう対物光学系では、光学系を構成するすべての光学部材を単一種類の光学材料により形成し、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えている。具体的には、たとえば大気圧および使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比が、大気圧および使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比とほぼ一致するように、使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。
【００１１】
このように、本発明では、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる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、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることのできる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】
【００１２】
まず、本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、本発明の基本的な考え方（原理）を説明する。大気圧が変化すると、光学系を構成する光学部材（光透過部材）間の雰囲気（気体）の屈折率が変化する。波長λａの光線が特定のレンズの入射側光学面で屈折される場合、当該光学面の入射側雰囲気の波長λａでの屈折率をｎ1とし、当該光学面へ入射する光線の入射角をθ1とし、当該光学面の射出側媒質（つまり上記特定のレンズを形成する光学材料）の波長λａでの屈折率をｎ2とし、当該光学面からの上記光線の射出角をθ2とすると、以下の式（ａ）に示す関係が成立する。また、式（ａ）を変形すると、式（ｂ）に示す関係が得られる。
ｎ1×sinθ1＝ｎ2×sinθ2      （ａ）
ｎ1／ｎ2＝sinθ2／sinθ1      （ｂ）
【００１３】
大気圧が変化すると、入射側雰囲気の屈折率ｎ1がｎ1'に変化するが、射出側媒質の屈折率ｎ2は変化しない。その結果、式（ｂ）の左辺に対応する値が変化し、ひいては上記光線の入射角θ1と射出角θ2との関係が変化するため、大気圧の変化に起因して収差が発生することになる。一方、屈折率は光の波長の関数で表わされるため、大気圧の変化後に光の波長をλａからλｂに変化させると、入射側雰囲気の大気圧変化後の屈折率ｎ1'がｎ1''に変化し、射出側媒質の屈折率ｎ2はｎ2'に変化する。このとき、次の式（ｃ）に示す関係が成立するように大気圧の変化に応じて光の波長を所要量だけ変化させることにより、上記光線の入射角θ1と射出角θ2との関係を変化させることなく、大気圧の変化に起因する収差の発生を回避することができる。
ｎ1／ｎ2＝ｎ1''／ｎ2'      （ｃ）
【００１４】
光学系は、複数の光学面（屈折面）を備えているため、すべての光学面において式（ｃ）に対応する関係を満たすには、光学系を構成するすべての光学部材（レンズや平行平面板のような光透過部材）を単一種類の光学材料により形成する必要がある。そこで、本発明の対物光学系では、光学系を構成する複数の光学部材を単一種類の光学材料により形成し、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えている。
【００１５】
具体的には、大気圧および使用光の波長の変化前における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比（ｎ1／ｎ2に対応）が、大気圧および使用光の波長の変化後における各光学部材の屈折率と各光学部材間の雰囲気の屈折率との比（ｎ1''／ｎ2'に対応）とほぼ一致するように、使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。
【００１６】
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。また、図２は、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。なお、図１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１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１７】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源１００として、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。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（マスク）Ｒを重畳的に照明する。なお、光源１００として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、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。
【００１８】
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、矩形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。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。
【００１９】
ウェハＷは、ウェハホルダテーブル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。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。
【００２０】
光源１００として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、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。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）の内部に窒素や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る。
【００２１】
こうして、駆動系および干渉計（ＲＩＦ，ＷＩＦ）などを用いて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハＷのショット領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。あるいは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてレチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハＷの各露光領域にレチクルＲのパターンをスキャン露光する。
【００２２】
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１０（図１では不図示）を備えている。図２を参照すると、本実施形態の収差測定装置１０では、被検光学系である投影光学系ＰＬの波面収差の測定に際して、レチクルステージＲＳ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。
【００２３】
また、本実施形態の収差測定装置１０は、ウェハステージＷＳ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１１ａと後続レンズ群１１ｂとからなる対物光学系１１を備えている。すなわち、ピンホール部材１１ａ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１１ａａが形成されている。ピンホール部材１１ａの物体側の光学面においてピンホール１１ａａの周辺には、投影光学系ＰＬに対するピンホール部材１１ａ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。なお、ピンホール１１ａａ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。
【００２４】
本実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、投影光学系ＰＬとしてウェハ（基板）Ｗとの間に純水のような液体を満たした液浸型の光学系が用いられ、対物光学系１１として後述する第１実施例の対物光学系が用いられる。また、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、投影光学系ＰＬとしてウェハＷとの間に気体を満たした乾燥型の光学系が用いられ、対物光学系１１として後述する第２実施例の対物光学系が用いられる。なお、液浸型の投影光学系の構成および作用については、たとえば国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレットを参照することができる。
【００２５】
収差測定装置１０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１１ａのピンホール１１ａａを通過した光が、対物光学系１１およびアフォーカルリレーレンズ（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）１２に入射する。マイクロフライアイレンズ１２は、その入射面が対物光学系１１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１２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１２ａ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１２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。
【００２６】
したがって、マイクロフライアイレンズ１２に入射した光束は、多数の微小レンズ１２ａにより二次元的に分割され、各微小レンズ１２ａ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１２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ＣＣＤ１３によって検出される。ＣＣＤ１３の出力は、信号処理ユニット１４に供給される。
【００２７】
本実施形態の収差測定装置１０では、ＣＣＤ１３から信号処理ユニット１４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１１ａａ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１１を除く収差測定装置１０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１１の構成および作用について説明する。
【００２８】
本実施形態の各実施例では、海抜５６ｍの高さ位置に初期的に設置された露光装置を、海抜２０００ｍの高さ位置に移設するものとする。一般に、標高が高くなると気圧が下がる。空気の温度がｔ（°Ｃ）である場合、標高ｈ（ｍ）と気圧Ｂ（ｈＰａ）との関係は、次の式（ｄ）で表わされる。式（ｄ）において、Ｂ0（ｈＰａ）は空気の温度が０°Ｃのときの標高０ｍ（海抜０ｍ）における大気圧であり、αは空気の膨張係数（α＝０．００３６７２８（１／°Ｃ））である。
ｈ＝１８４００×（1ogＢ0−1ogＢ）（１＋αｔ）      （ｄ）
【００２９】
本実施形態の各実施例において、対物光学系１１は無限遠設計されているので、対物光学系１１の像側（射出側）に所定の空気間隔を隔てて第２対物レンズを配置し、対物光学系１１と第２対物レンズとの組合せにより有限光学系を形成して対物光学系１１の性能評価を行っている。
【００３０】
［第１実施例］
図３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３を参照すると、第１実施例の対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（ピンホール部材１１ａ）と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、両凹レンズＬ８とにより構成されている。
【００３１】
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（レンズＬ１〜Ｌ８）が石英により形成されている。また、第１実施例において露光装置を海抜５６ｍの高さ位置に設置した初期状態では、使用光（ＡｒＦエキシマレーザ光）の波長を１９３．３０６ｎｍに設定している。初期状態の大気圧において使用波長（λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５６０３２６であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は１．００００００である。
【００３２】
露光装置を海抜２０００ｍの高さ位置へ移設した高地状態では、海抜５６ｍにおける大気圧から海抜２０００ｍにおける大気圧への変化に応じて、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、使用光（ＡｒＦエキシマレーザ光）の波長を１９３．３０６ｎｍから１９３．３６８８ｎｍに変更している。高地状態の大気圧において使用波長（λ＝１９３．３６８８ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５６０２２６であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は０．９９９９３６である。
【００３３】
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）の主要諸元の欄において、ＮＡは対物光学系の開口数を、ＨＴは最大物体高をそれぞれ表している。また、表（１）の光学部材諸元の欄において、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（海抜５６ｍの場合にはλ＝１９３．３０６ｎｍ，海抜２０００ｍの場合にはλ＝１９３．３６８８ｎｍ）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。
【００３４】
（表１）
（主要諸元）
ＮＡ＝１．０８，  ＨＴ＝０．０１０ｍｍ
（海抜５６ｍの初期状態における光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ          光学部材
1         ∞       6.508395      1.560326      （Ｌ１：１１ａ）
2      -5.12316    0.51389       1.000000
3     -11.87294    4.447252      1.560326      （Ｌ２）
4      -9.51361    0.621988      1.000000
5     -17.70407    3.988077      1.560326      （Ｌ３）
6     -12.88577    1.258768      1.000000
7     -37.75488    4.300539      1.560326      （Ｌ４）
8     -21.00936    0.3           1.000000
9   -1081.46327    3.736443      1.560326      （Ｌ５）
10    -43.00058    0.6           1.000000
11     29.10571    2             1.560326      （Ｌ６）
12     21.34442    1.126269      1.000000
13     30.64185    5.049233      1.560326      （Ｌ７）
14    -47.9042     8.265614      1.000000
15    -32.44069    2             1.560326      （Ｌ８）
16     29.85656
（海抜２０００ｍの高地状態における光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ           光学部材
1         ∞       6.508395      1.560226       （Ｌ１：１１ａ）
2      -5.12316    0.51389       0.999936
3     -11.87294    4.447252      1.560226       （Ｌ２）
4      -9.51361    0.621988      0.999936
5     -17.70407    3.988077      1.560226       （Ｌ３）
6     -12.88577    1.258768      0.999936
7     -37.75488    4.300539      1.560226       （Ｌ４）
8     -21.00936    0.3           0.999936
9   -1081.46327    3.736443      1.560226       （Ｌ５）
10    -43.00058    0.6           0.999936
11     29.10571    2             1.560226       （Ｌ６）
12     21.34442    1.126269      0.999936
13     30.64185    5.049233      1.560226       （Ｌ７）
14    -47.9042     8.265614      0.999936
15    -32.44069    2             1.560226       （Ｌ８）
16     29.85656
【００３５】
図４は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図５は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における横収差を示す図である。図６は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図７は、第１実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における横収差を示す図である。
【００３６】
各収差図において、ＨＴは最大物体高（ｍｍ）を、ＮＡは対物光学系の開口数をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はタンジェンシャル像面を示している。海抜５６ｍの初期状態における収差図を示す図４および図５と、海抜２０００ｍの高地状態における収差図を示す図６および図７とを比較参照すると、海抜５６ｍの初期状態から海抜２０００ｍの高地状態への大気圧の比較的大きな変化にもかかわらず、本発明にしたがって使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生が良好に抑えられていることがわかる。
【００３７】
［第２実施例］
図８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８を参照すると、第２実施例の対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（ピンホール部材１１ａ）と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、両凹レンズＬ７と、平行平面板Ｌ８とにより構成されている。
【００３８】
第２実施例においても、対物光学系を構成するすべての光学部材（レンズＬ１〜Ｌ７、平行平面板Ｌ８）が石英により形成されている。また、第２実施例において露光装置を海抜５６ｍの高さ位置に設置した初期状態では、使用光（ＫｒＦエキシマレーザ光）の波長を２４８．３８５ｎｍに設定している。初期状態の大気圧において使用波長（λ＝２４８．３８５ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５０８３９であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は１．０００００である。
【００３９】
露光装置を海抜２０００ｍの高さ位置へ移設した高地状態では、海抜５６ｍにおける大気圧から海抜２０００ｍにおける大気圧への変化に応じて、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、使用光（ＫｒＦエキシマレーザ光）の波長を２４８．３８５ｎｍから２４８．４４７ｎｍに変更している。高地状態の大気圧において使用波長（λ＝２４８．４４７ｎｍ）に対する上記石英の屈折率は１．５０８３０１であり、各光学部材間の空気（雰囲気）の屈折率は０．９９９９４１である。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。
【００４０】
（表２）
（主要諸元）
ＮＡ＝０．８３，  ＨＴ＝０．０１０ｍｍ
（海抜５６ｍの初期状態における光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ          光学部材
1         ∞       3.192022      1.50839      （Ｌ１：１１ａ）
2      -3.51122    0.3           1.00000
3      -5.81449    5.856379      1.50839      （Ｌ２）
4      -6.6087     0.3           1.00000
5     -15.74794    3.459872      1.50839      （Ｌ３）
6     -10.19402   10.959271      1.00000
7     -73.97009    3.736926      1.50839      （Ｌ４）
8     -24.12158    0.3           1.00000
9      55.21545    5             1.50839      （Ｌ５）
10    -56.36477    4.52052       1.00000
11     31.45664    6             1.50839      （Ｌ６）
12    -94.02919    0.37501       1.00000
13    -64.23673    6             1.50839      （Ｌ７）
14     17.49236   87.447763      1.00000
15        ∞       1.230766      1.50839      （Ｌ８）
16        ∞
（海抜２０００ｍの高地状態における光学部材諸元）
面番号     ｒ          ｄ            ｎ          光学部材
1         ∞       3.192022      1.508301      （Ｌ１：１１ａ）
2      -3.51122    0.3           0.999941
3      -5.81449    5.856379      1.508301      （Ｌ２）
4      -6.6087     0.3           0.999941
5     -15.74794    3.459872      1.508301      （Ｌ３）
6     -10.19402   10.959271      0.999941
7     -73.97009    3.736926      1.508301      （Ｌ４）
8     -24.12158    0.3           0.999941
9      55.21545    5             1.508301      （Ｌ５）
10    -56.36477    4.52052       0.999941
11     31.45664    6             1.508301      （Ｌ６）
12    -94.02919    0.37501       0.999941
13    -64.23673    6             1.508301      （Ｌ７）
14     17.49236   87.447763      0.999941
15        ∞       1.230766      1.508301      （Ｌ８）
16        ∞
【００４１】
図９は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図１０は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜５６ｍの初期状態における横収差を示す図である。図１１は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における非点収差、歪曲収差および球面収差を示す図である。また、図１２は、第２実施例の対物光学系と第２対物レンズとから構成された有限光学系の海抜２０００ｍの高地状態における横収差を示す図である。
【００４２】
各収差図において、ＨＴは最大物体高（ｍｍ）を、ＮＡは対物光学系の開口数をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はタンジェンシャル像面を示している。海抜５６ｍの初期状態における収差図を示す図９および図１０と、海抜２０００ｍの高地状態における収差図を示す図１１および図１２とを比較参照すると、第２実施例においても、海抜５６ｍの初期状態から海抜２０００ｍの高地状態への大気圧の比較的大きな変化にもかかわらず、本発明にしたがって使用光の波長を所要量だけ変化させることにより、大気圧の変化に起因する収差の発生が良好に抑えられていることがわかる。
【００４３】
なお、上述の説明では、対物光学系に本発明を適用しているが、投影光学系にも本発明を適用して大気圧の変化に起因する収差の発生を抑えることができる。この場合、投影光学系を単一種類の光学材料（対物光学系を形成する光学材料と同一種類の光学材料、あるいは対物光学系を形成する光学材料とほぼ同じ屈折率特性を有する光学材料）により形成し、上述の式（ｃ）に示す関係がほぼ成立するように、大気圧の変化に応じて使用光の波長を変化させることになる。
【００４４】
また、上述の実施形態では、最も物体側に配置されて物体側の面にピンホールが形成されたピンホール部材を備えた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、一般に結像光学系の結像特性を測定するための装置に用いられる対物光学系に本発明を適用することができる。
【００４５】
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１３のフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
先ず、図１３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。
【００４７】
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。
【００４８】
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１４を参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１４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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦ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、他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態の収差測定装置１０は、ウェハステージＷＳ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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】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３】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】第１実施例の初期状態における非点収差などを示す図である。
【図５】第１実施例の初期状態における横収差を示す図である。
【図６】第１実施例の高地状態における非点収差などを示す図である。
【図７】第１実施例の高地状態における横収差を示す図である。
【図８】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９】第２実施例の初期状態における非点収差などを示す図である。
【図１０】第２実施例の初期状態における横収差を示す図である。
【図１１】第２実施例の高地状態における非点収差などを示す図である。
【図１２】第２実施例の高地状態における横収差を示す図である。
【図１３】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１４】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】
【００５３】
Ｒ  レチクル
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
１０  収差測定装置
１１  対物光学系
１１ａ  ピンホール部材
【図１】
2007109926.tif 000003
【図２】
2007109926.tif 000004
【図３】
2007109926.tif 000005
【図４】
2007109926.tif 000006
【図５】
2007109926.tif 000007
【図６】
2007109926.tif 000008
【図７】
2007109926.tif 000009
【図８】
2007109926.tif 000010
【図９】
2007109926.tif 000011
【図１０】
2007109926.tif 000012
【図１１】
2007109926.tif 000013
【図１２】
2007109926.tif 000014
【図１３】
2007109926.tif 000015
【図１４】
2007109926.tif 000016