(57)【要約】【課題】  簡易な構成で高精度な反射屈折投影光学系を提供する。【解決手段】少なくとも２つの偏向反射部材を含む反射屈折投影光学系であって、第１の反射膜を備えた第１の偏向反射部材と、第２の反射膜を備えた第２の偏向反射部材とを有し、第１の偏向反射部材に入射する光線のうち主光線との角度差が最も大きい所定の光線の角度φ１および第２の偏向反射部材に入射する所定の光線の角度φ２との関係は、第１の偏向反射部材に入射する主光線の角度ψ１および第２の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ２に対して、    −１．１≦（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２｜−｜ψ２｜）≦−０．８を満たし、各偏向反射部材に入射する所定の光線の角度と主光線の角度差θに対して、反射膜のＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ）は、    ｜ｆ（θ）＋ｆ（−θ）｜＜３°を満たす。【選択図】  図２
2009145700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの偏向反射部材を含む反射屈折投影光学系であって、
第１の反射膜を備えた第１の偏向反射部材と、
第２の反射膜を備えた第２の偏向反射部材と、を有し、
前記第１の偏向反射部材に入射する光線のうち主光線との角度差が最も大きい所定の光線の角度φ１および前記第２の偏向反射部材に入射する該所定の光線の角度φ２との関係は、該第１の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ１および該第２の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ２に対して、
−１．１≦（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２｜−｜ψ２｜）≦−０．８
を満たし、
前記第１の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ１と該第１の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ１との角度差θ１に対して、該第１の偏向反射部材の前記第１の反射膜におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ１）は、
｜ｆ（θ１）＋ｆ（−θ１）｜＜３°
を満たし、
前記第２の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ２と該第２の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ２との角度差θ２に対して、該第２の偏向反射部材の前記第２の反射膜におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ２）は、
｜ｆ（θ２）＋ｆ（−θ２）｜＜３°
を満たすことを特徴とする反射屈折投影光学系。
【請求項２】
前記第１の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ１と前記第２の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ２は、
８５°≦｜φ１｜＋｜φ２｜≦９５°
を満たすことを特徴とする請求項１記載の反射屈折投影光学系。
【請求項３】
前記第１の偏向反射部材へ入射する前記所定の光線の角度φ１と前記第２の偏向反射部材へ入射する前記所定の光線の角度φ２がいずれも４５度±５度のとき、前記位相差特性ｆ（θ１）及びｆ（θ２）は０になることを特徴とする請求項１記載の反射屈折投影光学系。
【請求項４】
前記第１の反射膜と前記第２の反射膜は、同一構成であることを特徴とする請求項１記載の反射屈折投影光学系。
【請求項５】
前記第１の反射膜と前記第２の反射膜のそれぞれは、層数が８層以下の多層膜であることを特徴とする請求項１記載の反射屈折投影光学系。
【請求項６】
前記第１の反射膜および前記第２の反射膜のそれぞれは、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＦ３、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、ＭｇＦ２が順に積層した６層の多層膜であることを特徴とする請求項５記載の反射屈折投影光学系。
【請求項７】
光源からの光で原版のパターンを照明する照明光学系と、
前記原版のパターンを基板に投影する請求項１乃至６のいずれか一に記載の反射屈折投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像する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、レチクルパターンをウエハに投影露光する投影光学系に係り、特に、ミラーを用いた反射屈折投影光学系に関する。また、反射屈折投影光学系を用いた露光装置及びこの露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の集積回路を製造するためのフォトリソグラフィー工程において、レチクル上のパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハ上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
半導体素子（回路パターン）の高集積化（微細化）が進むに従い、投影光学系の仕様や性能に対する要求もますます厳しさを増している。一般に、高い解像力を得るためには、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が有効である。
【０００４】
露光光の短波長化が進み、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）やＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）などの波長領域に達すると、透過率の低下に起因して、使用可能な硝材が石英と蛍石（フッ化カルシウム）に限られてくる。全てレンズ（屈折素子）で構成された光学系では、石英と蛍石の分散値の差が大きくないため、色収差の補正が難しい。特に、露光波長が１５７ｎｍになると、使用可能な硝材は蛍石のみとなり、色収差の補正がさらに困難となる。また、高ＮＡ化に伴い硝材が大口径化し、装置の高コスト化の大きな一因となっている。
【０００５】
そこで、上述した色収差及び硝材の大口径化の問題を回避するため、光学系にミラー（反射素子）を含めた反射屈折投影光学系が用いられている。しかしながら、反射屈折系を用いる場合には、瞳の遮蔽を起こすことなく結像を達成するため、光束を偏向させる部材が必要となる。その構成として、ビームスプリッターを有する系のほかに、全反射偏向ミラーを用いて入射光束と射出光束とを分離する方式が提案されている。
【０００６】
このような方式は、例えば、特開２００６−１１９２４４号公報（特許文献１）、特開２００６−１３８９４０号公報（特許文献２）、特開２００１−２２１９５０号公報（特許文献３）に開示されている。しかしながら、上記従来技術において、ミラーは高反射率を達成する目的で用いられており、通常は、複合誘電層、または、金属及び誘電層の組み合わせにより構成された反射膜で覆われている。一般に、誘電層によって反射される場合、光線入射角度に応じて偏光依存の影響を受け得る。
【０００７】
このような反射屈折系では、レチクル上の回路パターン方向に依存したコントラスト差が生じる。この方向に対するこれらのコントラスト差は、線幅差として観測され得る。
【０００８】
そこで、方向に依存したコントラスト差を低減するため、ミラーの反射膜の特性により、入射面に垂直な偏光（Ｓ偏光）と入射面に平行な偏光（Ｐ偏光）との差を補償する方法が提案されている。
【０００９】
例えば、特表２００５−５３７６７６号公報（特許文献４）では、Ｓ偏光とＰ偏光の反射率の光線入射角度特性を、２枚の偏向反射部材で逆特性とすることにより、Ｓ偏光とＰ偏光との強度差を補償している。これにより、偏光間強度差に起因する方向依存したコントラスト差を低減することができる。
【００１０】
また、特開２００６−２２０９０３号公報（特許文献５）では、偏向反射部材を金属膜および誘電体多層膜にて構成することで、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差を補正している。これにより、偏光間位相差に起因する方向依存したコントラスト差を低減し、所望の光学像を得ることができる。
【特許文献１】特開２００６−１１９２４４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３８９４０号公報
【特許文献３】特開２００１−２２１９５０号公報
【特許文献４】特表２００５−５３７６７６号公報
【特許文献５】特開２００６−２２０９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特表２００５−５３７６７６号公報（特許文献４）では、Ｓ偏光とＰ偏光との間の位相差は考慮されていない。このため、この位相差に起因する方向依存したコントラスト差が生じ、所望の光学像を得ることが困難になる。
【００１２】
また、特開２００６−２２０９０３号公報（特許文献５）では、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差を１枚のミラーで補正するため、反射膜の設計難易度が非常に高く、位相差の補正の程度には限界がある。また、特許文献５の反射膜には、９層以上の層数の多層膜が用いられている。多層膜の層数が多いと、各層に対する製造誤差の許容値を小さくする必要が生じ、所望の光学特性を有する偏向反射部材を製造することが困難になる。
【００１３】
このように、上記従来技術のいずれにおいても、簡易な構成でＳ偏光とＰ偏光との位相差を小さくすることができない。
【００１４】
本発明は、少なくとも２つの偏向反射部材を含む光学系において、簡易な反射膜構成で、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差を小さくした投影光学系を提供する。本発明は、特に、パターンの異なる方向に対して、方向に依存したコントラスト差が実質的に存在しない光学像を実現するための反射屈折投影光学系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一側面としての反射屈折投影光学系は、少なくとも２つの偏向反射部材を含む反射屈折投影光学系であって、第１の反射膜を備えた第１の偏向反射部材と、第２の反射膜を備えた第２の偏向反射部材と、を有し、前記第１の偏向反射部材に入射する光線のうち主光線との角度差が最も大きい所定の光線の角度φ１および前記第２の偏向反射部材に入射する該所定の光線の角度φ２との関係は、該第１の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ１および該第２の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ２に対して、
−１．１≦（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２｜−｜ψ２｜）≦−０．８
を満たし、前記第１の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ１と該第１の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ１との角度差θ１に対して、該第１の偏向反射部材の前記第１の反射膜におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ１）は、
｜ｆ（θ１）＋ｆ（−θ１）｜＜３°
を満たし、前記第２の偏向反射部材に入射する前記所定の光線の角度φ２と該第２の偏向反射部材に入射する前記主光線の角度ψ２との角度差θ２に対して、該第２の偏向反射部材の前記第２の反射膜におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ２）は、
｜ｆ（θ２）＋ｆ（−θ２）｜＜３°
を満たすことを特徴とする。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構成でＳ偏光とＰ偏光との位相差を小さくした高精度な反射屈折投影光学系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】
【００１８】
まず、本実施例の前提となる反射屈折投影光学系の全体構成について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、反射屈折投影光学系の概要図を示したものである。同様の構成は、例えば、特開２００６−１１９２４４号公報（特許文献１）に開示されている。
【００２０】
図１（ａ）において、１０１は第１の物体（原版）、１０２は第２の物体（基板）、ＡＸ１〜ＡＸ３は、光学系の光軸である。また、図１（ｂ）に示されるように、第１の物体１０１の結像に至る有効領域は、軸上を含まない軸外の矩形状の領域となっている。
【００２１】
図１（ａ）の反射屈折投影光学系は、第１の物体１０１側からの光線が通過する順に、第１の結像光学系Ｇｒ１、第２の結像光学系Ｇｒ２、及び、第３の結像光学系Ｇｒ３を有する。第１の結像光学系Ｇｒ１は、レンズ群Ｌ１を有し、第１の物体１０１の実像（中間像ＩＭＧ１）を形成する。第２の結像光学系Ｇｒ２は、瞳位置近傍に配置された凹面鏡Ｍ１と往復光学系Ｌ２とを有し、中間像ＩＭＧ１の実像（中間像ＩＭＧ２）を形成する。その際、第２の結像光学系Ｇｒ２からの光束を、光軸ＡＸ１に対して４５度傾いて配置されている第１の偏向反射部材ＦＭ１（平面ミラー）によって偏向することで、第３の結像光学系Ｇｒ３に導いている。また、光軸ＡＸ２に対して４５度傾いて配置されている第２の偏向反射部材ＦＭ２（平面ミラー）は、中間像ＩＭＧ２からの光束を偏向することで、第１の物体１０１と第２の物体１０２とを平行に配置することを可能にしている。図１（ａ）では、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ３とが平行になるように構成している。また、光軸ＡＸ２は、光軸ＡＸ１及び光軸ＡＸ３と直交している。
【００２２】
また、他の反射屈折投影光学系の概要図を図６に示す。基本的な構成は図１（ａ）と同様であるが、第３の結像光学系Ｇｒ３がレンズ群Ｌ４を有している点で、図１（ａ）の構成とは異なる。第３の結像光学系Ｇｒ３は、レンズ群Ｌ４、レンズ群Ｌ３を有し、第２の物体１０２上に中間像ＩＭＧ２の実像を形成する。図６と同様の構成は、特開２００６−１３８９４０号公報（特許文献２）に開示されている。
【００２３】
また、他の反射屈折投影光学系の概要図を図５に示す。図５と同様の構成は、特開２００１−２２１９５０号公報（特許文献３）に開示されている。
【００２４】
図５において、１０１は第１の物体、１０２は第２の物体、ＡＸ１〜ＡＸ２は、光学系の光軸である。
【００２５】
図５の反射屈折投影光学系は、第１の物体１０１側からの光線が通過する順に、第１の結像光学系Ｇｒ１、及び、第２の結像光学系Ｇｒを有する。第１の結像光学系Ｇｒ１は、レンズ群Ｌ１ａ、往復光学系Ｌ１ｂ、瞳位置近傍に配置した凹面鏡Ｍ１を有し、第１の物体１０１の実像（中間像ＩＭＧ１）を形成する。その際、レンズ群Ｌ１ａからの光束を、光軸ＡＸ１に対して傾いて配置されている第１の偏向反射部材ＦＭ１によって偏向することで、往復光学系であるレンズ群Ｌ１ｂに導いている。また、光軸ＡＸ２に対して傾いて配置されている第２の偏向反射部材ＦＭ２は、往復光学系Ｌ１ｂからの光束を偏向することで、第１の物体１０１と第２の物体１０２とを平行に配置することを可能にしている。
【００２６】
次に、本発明の一実施例としての反射屈折投影光学系実施例について、図面と条件式を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図２は、本実施例の反射屈折投影光学系における偏向反射部材（平面ミラー）と光線の入射角度の関係を示す概略図である。本実施例の反射屈折投影光学系は、第１の反射膜４００を備えた第１の偏向反射部材ＦＭ１と、第２の反射膜４００’を備えた第２の偏向反射部材ＦＭ２とを有する。図２には、光軸ＡＸ１、光軸ＡＸ２、光軸ＡＸ３を含む断面において、第１の偏向反射部材ＦＭ１および第２の偏向反射部材ＦＭ２に入射する光線（入射光線）の入射角度が示されている。
【００２８】
ここで、第１の偏向反射部材ＦＭ１へ入射する光線のうち主光線との角度差が最も大きい所定の光線と反射面の法線（図２の破線）とのなす角度をφ１、第２の偏向反射部材ＦＭ２へ入射するその所定の光線と反射面の法線とのなす角度をφ２とする。また、第１の偏向反射部材ＦＭ１へ入射する主光線と反射面の法線とのなす角度をψ１、第２の偏向反射部材ＦＭ２へ入射する主光線と反射面の法線とのなす角度をψ２とする。
【００２９】
本実施例の反射屈折投影光学系では、角度φ１と角度ψ１の角度差｜φ１｜−｜ψ１｜と、角度φ２と角度ψ２の角度差｜φ２｜−｜ψ２｜の比（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２|−｜ψ２｜）は、以下の数式（１）を満たすことが望ましい。
【００３０】
−１．１≦（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２|−｜ψ２｜）≦−０．８  …  （１）
ここで、各偏向反射部材に入射する光線の角度（φ１、φ２）と主光線の角度（ψ１、ψ２）との差を角度差θと定義する。このとき、各偏向反射部材の反射面を覆う第１の反射膜および第２の反射膜のそれぞれにおけるＳ偏光とＰ偏光との位相差特性ｆ（θ）は、以下の数式（２）を満たすことが望ましい。
【００３１】
｜ｆ（θ）＋ｆ（−θ）｜＜３°  …  （２）
なお、第１の偏向反射部材ＦＭ１について、角度差θ１とすると、第１の偏向反射部材ＦＭ１におけるＳ偏光とＰ偏光の位相差特性ｆ（θ１）は、数式（２’）で表される。
【００３２】
｜ｆ（θ１）＋ｆ（−θ１）｜＜３°  …  （２’）
同様に、第２の偏向反射部材ＦＭ２について、角度差θ２とすると、第２の偏向反射部材ＦＭ２におけるＳ偏光とＰ偏光の位相差特性ｆ（θ２）は、数式（２’’）で表される。
【００３３】
｜ｆ（θ２）＋ｆ（−θ２）｜＜３°  …  （２’’）
上記のように、数式（１）、（２）で表される条件式を満たせば、第１の偏向反射部材および第２の偏向反射部材の２枚の偏向反射部材を組み合わせることにより、各偏向反射部材で生じるＳ偏光とＰ偏光との位相差を補償する（小さくする）ことができる。このため、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差を実質的な影響がない程度まで小さくした反射屈折投影光学系を実現することができる。したがって、偏光差に起因する方向依存のコントラスト差を低減することができ、高精度の光学像を得ることが可能になる。
【００３４】
逆に、数式（１）、（２）で示される条件式のいずれかの範囲を超えると、各偏向反射部材で生じるＳ偏光とＰ偏光との位相差を小さくする（補償する）ことが困難になる。このため、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差が実質的に悪影響しない投影光学系を実現することが困難になる。その結果、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差（偏光差）に起因する方向依存のコントラスト差が生じ、高精度の光学像を得るのが困難になるため、好ましくない。
【００３５】
また、第１の偏向反射部材ＦＭ１と第２の偏向反射部材ＦＭ２に入射する各光線の角度φ１、φ２は、次の数式（３）を満たすことが好ましい。
【００３６】
８５°≦｜φ１｜＋｜φ２｜≦９５°  …  （３）
さらに好ましくは、入射光線の角度φ１、φ２が次の数式（４）を満たすように構成される。
【００３７】
８８°≦｜φ１｜＋｜φ２｜≦９２°  …  （４）
数式（３）または数式（４）を満たせば、反射屈折投影光学系における物体面と像面を実質的に平行に保つことができる。また、光束内の全ての光線において、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差が実質的に悪影響しないようにすることができる。したがって、偏光差に起因する方向依存のコントラスト差を低減することができ、精度の高い光学像を得ることができる。
【００３８】
上記範囲を超えると、光束内の全ての光線においてＳ偏光とＰ偏光との位相差による悪影響を回避するのが困難になる。そして、位相差（偏光差）に起因する方向依存のコントラスト差が生じ、高精度の光学像を得るのが困難になるため、好ましくない。
【００３９】
また、第１の偏向反射部材ＦＭ１へ入射する光線の角度φ１と第２の偏向反射部材ＦＭ２へ入射する光線の角度φ２がいずれも４５度±５度（４０度以上５０度以下）の範囲のとき、位相差特性ｆ（θ）は０になるように構成することが好ましい。４５度±２度（４３度以上４７度以下）の範囲で位相差特性ｆ（θ）が０となるように構成すれば、より好ましい。
【００４０】
このような構成にすれば、光束内の全ての光線においてＳ偏光とＰ偏光との位相差による実質的な影響を除去することができる。この結果、位相差（偏光差）に起因する方向依存のコントラスト差を低減し、高精度の光学像を得ることができる。この範囲を超えると、光束内の全ての光線において一定量のＳ偏光とＰ偏光との位相差が生じる。このため、偏光差に起因する方向依存のコントラスト差が生じ、高精度の光学像を得るのが困難になるため、好ましくない。
【００４１】
また、第１の偏向反射部材ＦＭ１の反射面を覆う第１の反射膜と第２の偏向反射部材ＦＭ２の反射面を覆う第２の反射膜は、同一構成であることが好ましい。
【００４２】
多層膜の種類や膜厚などについて、第１の反射膜と第２の反射膜を同一構成にすれば、簡易に複数の反射膜を形成することができる。すなわち、設計難易度の低い反射膜を用いて、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差による影響が小さい反射屈折投影光学系を実現することができる。したがって、位相差（偏光差）に起因する方向依存のコントラスト差を低減し、高精度の光学像を得ることができる。
【００４３】
また、第１の偏向反射部材ＦＭ１の反射面を覆う第１の反射膜と第２の偏向反射部材ＦＭ２の反射面を覆う第２の反射膜のそれぞれは、層数が８層以下の多層膜であることが好ましい。各反射膜の層数が６層以下の多層膜であれば、さらに好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、各層に対する誤差許容値が比較的大きい反射膜で、本実施例の反射屈折投影光学系を実現することができる。すなわち、製造難易度の低い反射膜を用いて、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差による影響が小さい反射屈折投影光学系を実現できる。したがって、偏光差に起因する方向依存のコントラスト差を低減し、高精度の光学像を得ることができる。
【００４５】
また、光学系の高ＮＡ化に伴い、第１の偏向反射部材ＦＭ１および第２の偏向反射部材ＦＭ２へ入射する光線角度の範囲が広くなる。このため、第１の反射膜および第２の反射膜を設計する際に、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差を制御することが困難になる。したがって、本実施例の反射屈折投影光学系によれば、０．８以上の非常に高いＮＡを有する場合に特に効果的である。さらに、本実施例の反射屈折投影光学系は、短波長の光、好ましくは、２００ｎｍ以下の波長を有する光を露光光として用いる露光装置に好適である。
【００４６】
図３（ａ）は、本実施例の反射屈折投影光学系において、偏向反射部材に入射する光線と主光線との角度差θと瞳座標との関係を示したものである。ここで角度差θは、光軸と反射面の法線とを含む断面において、偏向反射部材へ入射する光線と主光線との間の角度差である。図３（ａ）において、角度差θは、反射屈折投影光学系１００、反射屈折投影光学系２００、及び、反射屈折投影光学系３００のそれぞれについて示されている。また、各反射屈折投影光学系について、第１の偏向反射部材ＦＭ１へ入射する光線と主光線の角度差（｜φ１｜−｜ψ１｜）と、第２の偏向反射部材ＦＭ２へ入射する光線と主光線の角度差（｜φ２｜−｜ψ２｜）を示している。図３（ａ）に示されるように、本実施例における角度差θは、主光線を中心として実質的に対称となっている。
【００４７】
図３（ｂ）は、第１の偏向反射部材ＦＭ１と第２の偏向反射部材ＦＭ２における角度差θの比（｜φ１｜−｜ψ１｜）／（｜φ２|−｜ψ２｜）と瞳座標との関係を示したものである。図３（ｂ）に示されるように、本実施例における反射屈折投影光学系の角度差の比は、数式（１）による条件式を満たしている。
【００４８】
また、各偏向反射部材に入射する光線と主光線の角度差θに対する、各偏向反射部材の反射面を覆う反射膜４００の一例を表１に示す。反射膜４００は、第１の偏向反射部材ＦＭ１における第１の反射膜および第２の偏向反射部材ＦＭ２における第２の反射膜のそれぞれに採用することができる。
【００４９】
【表１】
2009145700.tif 000003
【００５０】
表１において、面番号は、基板面（第１面）から反射面の最上層（第６面）への面の順序を表している。また、材質は各反射膜層の材質名を、ｄは面間隔すなわち各層の膜厚（ｎｍ）を、λは光源の波長（ｎｍ）を、Ｎは光源の波長における各材質の屈折率をそれぞれ表している。表１に示されるように、反射膜４００は、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＦ３、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、ＭｇＦ２が順に積層した６層の多層膜である。反射膜４００は、第１の偏向反射部材ＦＭ１における第１の反射膜および第２の偏向反射部材ＦＭ２における第２の反射膜のそれぞれに用いることができる。
【００５１】
図４は、反射膜４００を用いたときのＳ偏光とＰ偏光の位相差特性ｆ（θ）及びｆ（θ）＋ｆ（−θ）を示したものである。図４に示されるように、本実施例の反射膜４００によれば、｜ｆ（θ）＋ｆ（−θ）｜の値は３より小さい範囲に収まっており、位相差特性ｆ（θ)は数式（２）による条件式を満たしている。
【００５２】
図７は、反射屈折投影光学系１００、反射屈折投影光学系２００、及び、反射屈折投影光学系３００のそれぞれついて、ＦＭ１とＦＭ２の各反射面に対して反射膜４００を適用したときのＳ偏光とＰ偏光との位相差を示している。従来技術より少ない層数の簡易な膜構成でありながら、Ｓ偏光とＰ偏光との位相差は、全ての瞳座標の光線について、良好におさえられている。
【００５３】
以上のとおり、本実施例によれば、少なくとも２つの偏向反射部材を含む光学系において、簡易な反射膜構成で、透過光におけるＳ偏光とＰ偏光との位相差が実質的に悪影響しない投影光学系を提供することができる。特に、パターン方向に依存したコントラスト差が実質的に存在しない光学像を実現する反射屈折投影光学系を提供することができる。
【００５４】
以下、図８を参照して、本発明の反射屈折投影光学系１００を適用した露光装置２０１について説明する。図８は、本発明の一側面としての露光装置２０１の構成を示す概略断面図である。
【００５５】
露光装置２０１は、反射屈折投影光学系１００のウエハ２４０側にある最終レンズ面とウエハ２４０との間の少なくとも一部に供給される液体ＷＴを介して、レチクル（マスク）２２０に形成された回路パターンをウエハ２４０に露光する液浸露光装置である。露光の方式としては、ステップ・アンド・スキャン方式が用いられる。
【００５６】
露光装置２０１は、図８に示すように、照明装置２１０と、レチクル２２０を載置するレチクルステージ２３０と、反射屈折投影光学系１００と、ウエハ２４０を載置するウエハステージ２５０と、液体給排機構２６０と、図示しない制御部とを有する。図示しない制御部は、照明装置２１０、レチクルステージ２３０、ウエハステージ２５０、液体給排機構２６０を制御可能に接続されている。
【００５７】
照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２２０を照明し、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【００５８】
光源部２１２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。ただし、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。
【００５９】
照明光学系２１４は、レチクル２２０を照明する光学系である。
【００６０】
レチクル２２０は、原版であり、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２３０に支持及び駆動されている。レチクル２２０から発せられた回折光は、反射屈折投影光学系１００を介し、ウエハ２４０上に投影される。レチクル２２０とウエハ２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２０１は、ステップ・アンド・スキャン方式であるため、レチクル２２０とウエハ２４０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２２０のパターンをウエハ２４０上に転写する。
【００６１】
レチクルステージ２３０は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２２０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２３０を駆動することでレチクル２２０を移動することができる。露光装置２０１は、レチクル２２０とウエハ２４０を図示しない制御部によって同期した状態で走査する。ここで、レチクル２２０又はウエハ２４０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２２０又はウエハ２４０の面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００６２】
反射屈折投影光学系１００は、レチクル２２０面上のパターンを像面上に縮小投影する反射屈折投影光学系である。反射屈折投影光学系１００は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施形態では、基板としてウエハ２４０を使用しているが、液晶基板またはガラスプレートを使用することもできる。ウエハ２４０には、感光材としてのフォトレジストが塗布されている。
【００６４】
ウエハステージ２５０は、図示しないウエハチャックによってウエハ２４０を支持する。ウエハステージ２５０は、レチクルステージ２３０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ウエハ２４０を移動する。
【００６５】
液体給排機構２６０は、給排ノズル２６２を介して、反射屈折投影光学系１００とウエハ２４０との間に液体ＷＴを供給する。詳細には、反射屈折投影光学系１００の最もウエハ２４０側の最終レンズ面とウエハ２４０との間に液体ＷＴを供給すると共に、供給した液体ＷＴを回収する。即ち、反射屈折投影光学系１００とウエハ２４０の表面で形成される間隙は、液体給排機構２６０から供給される液体ＷＴで満たされている。液体ＷＴは、本実施形態では、純水である。ただし、特に純水に限定するものではなく、露光光の波長に対して高い透過特性及び高い屈折率特性を有し、反射屈折投影光学系１００やウエハ２４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的安定性の高い液体を使用することができる。
【００６６】
図示しない制御部は、ＣＰＵ、メモリを有し、露光装置２０１の動作を制御する。制御部は、照明装置２１０、レチクルステージ２３０（即ち、レチクルステージ２３０の図示しない移動機構）、ウエハステージ２５０（即ち、ウエハステージの図示しない移動機構）、液体給排機構２６０と電気的に接続されている。制御部は、例えば、露光時のウエハステージ２５０の駆動方向等の条件に基づいて、液体ＷＴの供給と回収、或いは、停止の切り替え及び液体ＷＴの給排量を制御する機能も有する。
【００６７】
露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりレチクル２２０を照明する。レチクル２２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、反射屈折投影光学系１００により、液体ＷＴを介してウエハ２４０に結像される。露光装置２０１が用いる反射屈折投影光学系１００は、優れた結像性能を有し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体デバイス、液晶デバイスなど）を提供することができる。
【００６８】
次に、図９及び図１０を参照して、露光装置２０１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（半導体デバイス、液晶デバイスなど）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、半導体デバイス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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエ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エハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。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。こうした工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。
【００６９】
図１０は、ステップ４のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２０１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エハ上に多重の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２０１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。
【００７０】
以上、本発明の実施例について詳細に説明した。ただし、本発明は上記実施例にて説明された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）反射屈折投影光学系の概要図である。（ｂ）反射屈折投影光学系について、物体面上における露光有効領域と光軸との位置関係を示す図である。
【図２】本実施例の反射屈折投影光学系における偏向反射部材と光線の入射角度の関係を示す概略図である。
【図３】（ａ）本実施例の偏向反射部材に入射する光線と主光線との角度差θと瞳座標との関係を示した図である。（ｂ）本実施例の第１の偏向反射部材ＦＭ１と第２の偏向反射部材ＦＭ２における角度差θの比と瞳座標との関係を示した図である。
【図４】本実施例の反射膜を用いたときのＳ偏光とＰ偏光の位相差特性ｆ（θ）及びｆ（θ）＋ｆ（−θ）を示した図である。
【図５】他の反射屈折投影光学系の概要図である。
【図６】他の反射屈折投影光学系の概要図である。
【図７】本実施例の反射屈折投影光学系について、透過光のＳ偏光とＰ偏光との位相差を示す概略図である。
【図８】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施例におけるデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例におけるウエハプロセスを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…反射屈折投影光学系
１０１…第１の物体面
１０２…第２の物体面
２００…露光装置
Ｇｒ１…第１結像光学系
Ｇｒ２…第２結像光学系
Ｇｒ３…第３結像光学系
ＩＭＧ１…第１中間像
ＩＭＧ２…第２中間像
ＦＭ１…第１の偏向反射部材
ＦＭ２…第２の偏向反射部材
ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３…光軸
ＥＲ…露光有効領域
【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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【図１０】
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