(57)【要約】たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することのできる光学系。光軸（ＡＸ１００）と結晶軸［１１１］とが一致する複数の結晶レンズから構成された第１レンズ群（１０５，１０６）と、光軸と結晶軸［１００］とが一致する複数の結晶レンズから構成された第２レンズ群（１０９，１１０）とを備えている。第１レンズ群は第１角度だけ相対回転した位置関係を有する第１Ａレンズ群と第１Ｂレンズ群とを有し、第２レンズ群は第２角度だけ相対回転した位置関係を有する第２Ａレンズ群と第２Ｂレンズ群とを有する。
2003001271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１１］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１素子群と、
前記光軸と結晶軸［１００］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第２素子群とを備え、
前記第１素子群は、前記光軸を中心として第１角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１Ａ素子群と第１Ｂ素子群とを有し、
前記第２素子群は、前記光軸を中心として第２角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第２Ａ素子群と第２Ｂ素子群とを有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第１Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第２Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第２Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１素子群における光学素子中の光路長と前記第２素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の光学系において、
前記第１素子群における光学素子中の光路長は、前記第２素子群における光学素子中の光路長の約１．５倍に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の光学系において、
前記第２素子群における光学素子中の光路長の１．５倍と前記第１素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第１Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第２Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第２Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項６】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。
【請求項７】
請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第１Ａ素子群、前記第１Ｂ素子群、前記第２Ａ素子群、および前記第２Ｂ素子群のそれぞれは、少なくとも１つの光学素子を有することを特徴とする光学系。
【請求項８】
立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１０］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第３素子群と第４素子群とを備え、
前記第３素子群は、前記光軸を中心として第３角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第３Ａ素子群と第３Ｂ素子群とを有し、
前記第４素子群は、前記光軸を中心として第４角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第４Ａ素子群と第４Ｂ素子群とを有し、
前記第３素子群と前記第４素子群とは、前記光軸を中心として第５角度だけ相対的に回転した位置関係を有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第３Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第３Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第４Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第４Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第３素子群における光学素子中の光路長と前記第４素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の光学系において、
前記第３素子群における光学素子中の光路長と前記第４素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載の光学系において、
前記第３素子群における光学素子中の光路長と前記第４素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１１】
請求の範囲第８項乃至第１０項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第３Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第３Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１２】
請求の範囲第８項乃至第１１項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第４Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第４Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１３】
請求の範囲第８項乃至第１２項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記光軸と結晶軸［１００］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第５素子群をさらに備え、
前記第５素子群は、前記光軸を中心として第６角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第５Ａ素子群と第５Ｂ素子群とを有し、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第５Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第５Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第３素子群における光学素子中の光路長と前記第４素子群における光学素子中の光路長との和と、前記第５素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１４】
請求の範囲第１３項に記載の光学系において、
前記第３素子群および前記第４素子群における光学素子中の光路長の和は、前記第５素子群における光学素子中の光路長の約４倍に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の光学系において、
前記第５素子群における光学素子中の光路長の約４倍と前記第３素子群および前記第４素子群における光学素子中の光路長の和との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１６】
請求の範囲第１３項乃至第１５項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第５Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第５Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項１７】
請求の範囲第１３項乃至第１６項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第３Ａ素子群、前記第３Ｂ素子群、前記第４Ａ素子群、前記第４Ｂ素子群、前記第５Ａ素子群、および前記第５Ｂ素子群のそれぞれは、少なくとも１つの光学素子を有することを特徴とする光学系。
【請求項１８】
請求の範囲第８項乃至第１７項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。
【請求項１９】
請求の範囲第１３項乃至第１８項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第５Ａ素子群と前記第５Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることを特徴とする光学系。
【請求項２０】
立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１０］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第６素子群と第７素子群と第８素子群と第９素子群とを備え、
前記第７素子群は、前記第６素子群に対して前記光軸を中心として所定の向きに第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記第８素子群は、前記第７素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記第９素子群は、前記第８素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第６素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第７素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第８素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第９素子群における光学素子中の光路長とが互いにほぼ等しいことを特徴とする光学系。
【請求項２１】
請求の範囲第２０項に記載の光学系において、
前記第６素子群における光学素子中の光路長と、前記第７素子群における光学素子中の光路長と、前記第８素子群における光学素子中の光路長と、前記第９素子群における光学素子中の光路長とから任意に選択された２つの光路長の差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２２】
請求の範囲第２０項または第２１項に記載の光学系において、
前記光軸と結晶軸［１００］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１０素子群をさらに備え、
前記第１０素子群は、前記光軸を中心として第８角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１０Ａ素子群と第１０Ｂ素子群とを有し、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１０Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１０Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。
【請求項２３】
請求の範囲第２２項に記載の光学系において、
前記第１０Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１０Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２４】
請求の範囲第２２項または第２３項に記載の光学系において、
前記第６素子群における光学素子中の光路長と前記第７素子群における光学素子中の光路長と前記第８素子群における光学素子中の光路長と前記第９素子群における光学素子中の光路長との和と、前記第１０素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２５】
請求の範囲第２４項に記載の光学系において、
前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の光路長の和は、前記第１０素子群における光学素子中の光路長の約４倍に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２６】
請求の範囲第２５項に記載の光学系において、
前記第１０素子群における光学素子中の光路長の約４倍と前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の光路長の和との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２７】
請求の範囲第２０項乃至第２６項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１１］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１１素子群をさらに備え、
前記第１１素子群は、前記光軸を中心として第９角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１１Ａ素子群と第１１Ｂ素子群とを有し、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１１Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１１Ｂ素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。
【請求項２８】
請求の範囲第２７項に記載の光学系において、
前記第１１Ａ素子群における光学素子中の光路長と前記第１１Ｂ素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２９】
請求の範囲第２７項または第２８項に記載の光学系において、
前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の光路長の和の３倍と前記第１１素子群における光学素子中の光路長の８倍との総和は、前記第１０素子群における光学素子中の光路長の約１２倍に設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項３０】
請求の範囲第２９項に記載の光学系において、
前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の光路長の和をＬ６９（ｃｍ）とし、前記第１０素子群における光学素子中の光路長をＬ１０（ｃｍ）とし、前記第１１素子群における光学素子中の光路長をＬ１１（ｃｍ）とし、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、
｜３×Ｌ６９−１２×Ｌ１０＋８×Ｌ１１｜≦８．０×１０−６×λ３
の条件を満足することを特徴とする光学系。
【請求項３１】
請求の範囲第２０項乃至第３０項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。
【請求項３２】
請求の範囲第２０項乃至第３１項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第６素子群乃至前記第１０素子群のそれぞれは、少なくとも１つの光学素子を有することを特徴とする光学系。
【請求項３３】
請求の範囲第１項乃至第３２項のいずれか１項に記載の光学系において、
前記結晶はフッ化カルシウム結晶またはフッ化バリウム結晶であることを特徴とする光学系。
【請求項３４】
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感光性基板上に形成するための請求の範囲第１項乃至第３３項のいずれか１項に記載の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３５】
請求の範囲第３４項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学系および該光学系を備えた露光装置に関し、特に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好適な投影光学系に関するものである。
背景技術
半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の電子デバイス（マイクロデバイス）の微細パターンの形成に際して、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画したフォトマスク（レチクルとも呼ぶ）のパターンを、投影露光装置を用いてウエハ等の感光性基板（被露光基板）上に縮小投影する方法が用いられている。この種の投影露光装置では、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長が短波長側へシフトし続けている。
現在、露光波長はＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザーの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。さらに、波長１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光を供給する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。また、投影光学系の大開口数（ＮＡ）化によっても高解像度化が可能であるため、露光波長の短波長化のための開発だけでなく、より大きい開口数を有する投影光学系の開発もなされている。
このように波長の短い紫外域の露光光に対しては、透過率や均一性の良好な光学材料（レンズ材料）は限定される。ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする投影光学系では、レンズ材料として合成石英ガラスも使用可能であるが、１種類のレンズ材料では色収差の補正を十分に行うことができないので、一部のレンズにフッ化カルシウム結晶（蛍石）が用いられる。一方、Ｆ２レーザーを光源とする投影光学系では、使用可能なレンズ材料は事実上フッ化カルシウム結晶（蛍石）に限定される。
最近、このように波長の短い紫外線に対しては、立方晶系であるフッ化カルシウム結晶（蛍石）においても、複屈折が生じることが報告されている。電子デバイスの製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は致命的であり、複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。
発明の開示
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することのできる光学系および該光学系を備えた露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、結晶材料を用いて良好な光学性能を有する光学系が搭載された露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイス製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１１］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１素子群と、
前記光軸と結晶軸［１００］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第２素子群とを備え、
前記第１素子群は、前記光軸を中心として第１角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１Ａ素子群と第１Ｂ素子群とを有し、
前記第２素子群は、前記光軸を中心として第２角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第２Ａ素子群と第２Ｂ素子群とを有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第１Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１Ａと前記第１Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１Ｂとがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第２Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ２Ａと前記第２Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ２Ｂとがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１素子群における光学素子中の光路長Ｌ１（＝Ｌ１Ａ＋Ｌ１Ｂ）と前記第２素子群における光学素子中の光路長Ｌ２（＝Ｌ２Ａ＋Ｌ２Ｂ）とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系を提供する。
第１発明の好ましい態様によれば、前記第１素子群における光学素子中の光路長Ｌ１は、前記第２素子群における光学素子中の光路長Ｌ２の約１．５倍に設定されている。この場合、前記第２素子群における光学素子中の光路長Ｌ２の１．５倍と前記第１素子群における光学素子中の光路長Ｌ１との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。
また、第１発明の好ましい態様によれば、前記第１Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１Ａと前記第１Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されている。さらに、前記第２Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ２Ａと前記第２Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ２Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。また、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さいことが好ましい。
さらに、第１発明の好ましい態様によれば、前記第１Ａ素子群と前記第１Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置され、前記第２Ａ素子群と前記第２Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されている。また、前記第１素子群と前記第２素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。さらに、前記第１Ａ素子群、前記第１Ｂ素子群、前記第２Ａ素子群および前記第２Ｂ素子群のうちの少なくとも１つの素子群は、前記光軸に沿って互いに近接して配置された複数の光学素子から構成されていることが好ましい。また、前記第１素子群と前記第２素子群との組を複数備えていることが好ましい。
本発明の第２発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１０］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第３素子群と第４素子群とを備え、
前記第３素子群は、前記光軸を中心として第３角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第３Ａ素子群と第３Ｂ素子群とを有し、
前記第４素子群は、前記光軸を中心として第４角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第４Ａ素子群と第４Ｂ素子群とを有し、
前記第３素子群と前記第４素子群とは、前記光軸を中心として第５角度だけ相対的に回転した位置関係を有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第３Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ３Ａと前記第３Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ３Ｂとがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第４Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ４Ａと前記第４Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ４Ｂとがほぼ等しく、
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第３素子群における光学素子中の光路長Ｌ３（＝Ｌ３Ａ＋Ｌ３Ｂ）と前記第４素子群における光学素子中の光路長Ｌ４（＝Ｌ４Ａ＋Ｌ４Ｂ）とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系を提供する。
第２発明の好ましい態様によれば、前記第３素子群における光学素子中の光路長Ｌ３と前記第４素子群における光学素子中の光路長Ｌ４とがほぼ等しく設定されている。この場合、前記第３素子群における光学素子中の光路長Ｌ３と前記第４素子群における光学素子中の光路長Ｌ４との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。
また、第２発明の好ましい態様によれば、前記第３Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ３Ａと前記第３Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ３Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されている。さらに、前記第４Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ４Ａと前記第４Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ４Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。
さらに、第２発明の好ましい態様によれば、前記光軸と結晶軸［１００］とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第５素子群をさらに備え、前記第５素子群は、前記光軸を中心として第６角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第５Ａ素子群と第５Ｂ素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第５Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ５Ａと前記第５Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ５Ｂとがほぼ等しく、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第３素子群における光学素子中の光路長Ｌ３（＝Ｌ３Ａ＋Ｌ３Ｂ）と前記第４素子群における光学素子中の光路長Ｌ４（＝Ｌ４Ａ＋Ｌ４Ｂ）との総和光路長Ｌ３４（＝Ｌ３＋Ｌ４）と、前記第５素子群における光学素子中の光路長Ｌ５（＝Ｌ５Ａ＋Ｌ５Ｂ）とが所定の倍率にしたがって設定されている。
この場合、前記第３素子群および前記第４素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ３４は、前記第５素子群における光学素子中の光路長Ｌ５の約４倍に設定されていることが好ましい。また、この場合、前記第５素子群における光学素子中の光路長Ｌ５の約４倍と前記第３素子群および前記第４素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ３４との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。さらに、前記第５Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ５Ａと前記第５Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ５Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。
また、第２発明の好ましい態様によれば、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さい。さらに、前記第３Ａ素子群と前記第３Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置され、前記第４Ａ素子群と前記第４Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。また、前記第３素子群と前記第４素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。さらに、前記第３Ａ素子群、前記第３Ｂ素子群、前記第４Ａ素子群および前記第４Ｂ素子群のうちの少なくとも１つの素子群は、前記光軸に沿って互いに近接して配置された複数の光学素子から構成されていることが好ましい。また、前記第３素子群と前記第４素子群との組を複数備えていることが好ましい。さらに、前記第５Ａ素子群と前記第５Ｂ素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。
本発明の第３発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、
前記光学系の光軸と結晶軸［１１０］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第６素子群と第７素子群と第８素子群と第９素子群とを備え、
前記第７素子群は、前記第６素子群に対して前記光軸を中心として所定の向きに第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記第８素子群は、前記第７素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記第９素子群は、前記第８素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第７角度だけ回転した位置関係を有し、
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第６素子群における光学素子中の光路長Ｌ６と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第７素子群における光学素子中の光路長Ｌ７と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第８素子群における光学素子中の光路長Ｌ８と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第９素子群における光学素子中の光路長Ｌ９とが互いにほぼ等しいことを特徴とする光学系を提供する。
第３発明の好ましい態様によれば、前記第６素子群における光学素子中の光路長Ｌ６と、前記第７素子群における光学素子中の光路長Ｌ７と、前記第８素子群における光学素子中の光路長Ｌ８と、前記第９素子群における光学素子中の光路長Ｌ９とから任意に選択された２つの光路長の差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されている。
また、第３発明の好ましい態様によれば、前記光軸と結晶軸［１００］または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１０素子群をさらに備え、前記第１０素子群は、前記光軸を中心として第８角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１０Ａ素子群と第１０Ｂ素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１０Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０Ａと前記第１０Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０Ｂとがほぼ等しい。この場合、前記第１０Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０Ａと前記第１０Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。
また、第３発明の好ましい態様によれば、前記第６素子群における光学素子中の光路長Ｌ６と前記第７素子群における光学素子中の光路長Ｌ７と前記第８素子群における光学素子中の光路長Ｌ８と前記第９素子群における光学素子中の光路長Ｌ９との総和光路長Ｌ６９（＝Ｌ６＋Ｌ７＋Ｌ８＋Ｌ９）と、前記第１０素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０（＝Ｌ１０Ａ＋Ｌ１０Ｂ）とが所定の倍率にしたがって設定されている。この場合、前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ６９は、前記第１０素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０の約４倍に設定されていることが好ましい。また、この場合、前記第１０素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０の約４倍と前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ２９との差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。さらに、前記第６素子群乃至前記第９素子群および前記第１０素子群のうち少なくとも一方を複数組有することが好ましい。
さらに、第３発明の好ましい態様によれば、前記光学系の光軸と結晶軸［１１１］とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第１１素子群をさらに備え、前記第１１素子群は、前記光軸を中心として第９角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第１１Ａ素子群と第１１Ｂ素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第１１Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１Ａと前記第１１Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１Ｂとがほぼ等しい。この場合、前記第１１Ａ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１Ａと前記第１１Ｂ素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１Ｂとの差が、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定されていることが好ましい。また、前記第１１素子群を複数組有することが好ましい。
また、第３発明の好ましい態様によれば、前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ６９の３倍と前記第１１素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１の８倍との総和（＝３×Ｌ６９＋８×Ｌ１１）は、前記第１０素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０の約１２倍に設定されている。
この場合、前記第６素子群乃至前記第９素子群における光学素子中の総和光路長Ｌ６９（ｃｍ）と、前記第１０素子群における光学素子中の光路長Ｌ１０（ｃｍ）と、前記第１１素子群における光学素子中の光路長Ｌ１１（ｃｍ）との間には、前記光束の波長をλ（ｎｍ）としたとき、｜３×Ｌ６９−１２×Ｌ１０＋８×Ｌ１１｜≦８．０×１０−６×λ３の条件が成立していることが好ましい。また、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の０．６倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の０．９倍に対応する角度よりも小さいことが好ましい。
第１発明〜第３発明の好ましい態様によれば、前記結晶はフッ化カルシウム結晶である。また、前記結晶はフッ化バリウム結晶であることが好ましい。さらに、少なくとも１つの凹面反射鏡をさらに備えていることが好ましい。また、ＡｒＦエキシマレーザーの発振波長に対して最適に収差補正されているか、あるいはＦ２レーザの発振波長に対して最適に収差補正されていることが好ましい。
本発明の第４発明では、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感光性基板上に形成するための第１発明〜第３発明の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第５発明では、第４発明の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の各実施形態にかかる投影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。本発明の各実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に本発明を適用している。第１図を参照すると、各実施形態にかかる露光装置は、たとえばＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーのような光源１を備えている。光源１から供給された光束は、送光系２を経由して、照明光学系３に導かれる。照明光学系３は、図示した折り曲げミラー３ａおよび３ｂや不図示のオプティカルインテグレータ（照度均一化素子）等からなり、レチクル（マスク）１０１をほぼ均一な照度で照明する。
レチクル１０１は、たとえば真空吸着によりレチクルホルダー４に保持され、レチクルステージ５の作用によって移動可能に構成されている。レチクル１０１を透過した光束は、投影光学系３００を介して集光され、半導体ウエハ１０２のような感光性基板上に、レチクル１０１上のパターンの投影像を形成する。ウエハ１０２も、たとえば真空吸着によりウエハホルダー７に保持され、ウエハステージ８の作用によって移動可能に構成されている。こうして、ウエハ１０２をステップ移動させつつ一括露光を行うことにより、ウエハ１０２の各露光領域にレチクル１０１のパターン投影像を順次転写することができる。
また、投影光学系３００に対してレチクル１０１およびウエハ１０２を相対移動させつつ走査露光（スキャン露光）を行うことにより、ウエハ１０２の各露光領域にレチクル１０１のパターン投影像を順次転写することも可能である。なお、実際の電子デバイスへの回路パターンの露光に際しては、前の工程で形成されたパターンの上に次の工程のパターンを正確に位置合わせして露光する必要があるので、露光装置にはウエハ１０２上の位置検出マークの位置を正確に検出するためのアライメント顕微鏡１０が搭載されている。
光源１としてＦ２レーザーやＡｒＦエキシマレーザー（あるいは波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザーなど）を用いる場合、送光系２、照明光学系３および投影光学系３００の光路が、たとえば窒素のような不活性ガスでパージされている。特に、Ｆ２レーザーを用いる場合には、レチクル１０１、レチクルホルダー４およびレチクルステージ５がケーシング６によって外部の雰囲気と隔離され、このケーシング６の内部空間も不活性ガスでパージされている。同様に、ウエハ１０２、ウエハホルダー７およびウエハステージ８がケーシング９によって外部の雰囲気と隔離され、このケーシング９の内部空間も不活性ガスでパージされている。
第２図は、本発明の第１実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。第１実施形態では、波長λ（ｎｍ）が１９３ｎｍのＡｒＦレーザーに対して収差補正が最適化された屈折型の投影光学系に本発明を適用している。第１実施形態の投影光学系１００（第１図の投影光学系３００に対応）では、レチクル１０１上の１点を射出した光束が、光軸ＡＸ１００に沿って配置されたレンズ１０３〜１１０を介して、感光性基板としての半導体ウエハ１０２上の１点に集光する。こうして、ウエハ１０２上には、レチクル１０１に描画されたパターンの投影像が形成される。
第１実施形態では、レンズ１０３〜１１０のうち、レンズ１０５、１０６、１０９および１１０はフッ化カルシウム結晶（蛍石）で形成され、その他のレンズは合成石英ガラスで形成されている。第３図は、蛍石の結晶軸方位を説明する図である。第３図を参照すると、蛍石の結晶軸は、立方晶系のＸＹＺ座標系に基づいて規定される。すなわち、＋Ｘ軸に沿って結晶軸［１００］が、＋Ｙ軸に沿って結晶軸［０１０］が、＋Ｚ軸に沿って結晶軸［００１］がそれぞれ規定される。
また、ＸＺ平面において結晶軸［１００］および結晶軸［００１］と４５°をなす方向に結晶軸［１０１］が、ＸＹ平面において結晶軸［１００］および結晶軸［０１０］と４５°をなす方向に結晶軸［１１０］が、ＹＺ平面において結晶軸［０１０］および結晶軸［００１］と４５°をなす方向に結晶軸［０１１］がそれぞれ規定される。さらに、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋Ｚ軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸［１１１］が規定される。なお、第３図では、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋Ｚ軸で規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。
蛍石では、第３図中実線で示す結晶軸［１１１］、およびこれと等価な不図示の結晶軸［−１１１］，［１−１１］，［１１−１］では、複屈折がほぼ零（最小）である。同様に、第３図中実線で示す結晶軸［１００］，［０１０］，［００１］においても、複屈折がほぼ零（最小）である。一方、第３図中破線で示す結晶軸［１１０］，［１０１］，［０１１］，およびこれと等価な不図示の結晶軸［−１１０］，［−１０１］，［０１−１］では、複屈折が最大である。
上述したように、蛍石結晶の結晶軸［１００］および［１１１］の方向に進む光については、複屈折性（直交する偏光面を有する２つの光束間の屈折率差）は生じない。したがって、蛍石レンズ（光学素子）の結晶軸［１１１］または［１００］と投影光学系１００の光軸ＡＸ１００（ひいては蛍石レンズの光軸）とが一致するように設定すれば、光軸ＡＸ１００と平行に進む結像光に対して複屈折は生じないことになる。逆に、結晶軸［０１１］に沿って進む結像光に対しては、複屈折量が最大となる。
本発明では、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がある場合には、たとえば結晶軸［０１１］と光学的に等価な複数の結晶軸を、［０１１］，［０−１１］，［１１０］などのように、符号や配列位置を変えて表記（列記）する。しかしながら、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がない場合には、結晶軸［０１１］の表記をもって、［０１１］，［０−１１］，［１１０］の様な複数の光学的に等価な結晶軸を一括的に表わすものとする。
ところで、投影光学系１００の解像度を向上させるには、ウエハ上１０２への光束の最大入射角θ１００（第２図参照）の正弦である像側ＮＡ（像側開口数）を例えば０．８５程度に拡大する必要がある。したがって、投影光学系１００内を通る光束の進行方向（ひいては各レンズ１０３〜１１０を通る光束の進行方向）を、すべて光軸ＡＸ１００と平行に設定することは不可能である。第４Ａ図および第４Ｂ図は、第１実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。
蛍石レンズ１０５，１０６，１０９，１１０に着目すると、第４Ａ図および第４Ｂ図に示すように、ウエハ上１０２に最大入射角θ１００で入射する光束（像側ＮＡに相当する光束）１００ｅに関する蛍石レンズ１０５，１０６，１０９，１１０の光路（１０５ｅ，１０６ｅ，１０９ｅ，１１０ｅ）は光軸ＡＸ１００と平行でない。また、ウエハ上１０２への入射角が最大入射角θ１００の６割〜９割程度の光束（すなわち像側ＮＡの６割〜９割程度に相当する光束）１００ｍについても、蛍石レンズ１０５，１０６，１０９，１１０の光路（１０５ｍ，１０６ｍ，１０９ｍ，１１０ｍ）は光軸ＡＸ１００と平行でない。その結果、結晶軸［１１１］とは平行にならないこれらの光束に基づいて、蛍石結晶の複屈折に起因する波面収差（以下、「複屈折の影響」と称する）が生じることになる。
第５Ａ図および第５Ｂ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１１１］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。第５Ａ図を参照すると、蛍石レンズ１０９の光軸（ひいては光軸ＡＸ１００）が、結晶軸［１１１］と一致するように設定されている。ここで、結晶軸［１１１］は第５Ａ図の紙面に対して垂直に上方（＋ｚ方向）に向いており、各矢印は他の結晶軸の向きを示している。このとき、光軸ＡＸ１００に垂直な面内には、結晶軸［−１１０］と［１−１０］とが反対向きに配置される。一方、＋ｚ方向において光軸ＡＸ１００と約３５°をなす方向ベクトルを光軸ＡＸ１００を中心として回転させることにより得られる円錐の側面上には、［０１１］，［１１０］，［１０１］の３本の結晶軸が光軸ＡＸ１００を回転中心として１２０°の角度間隔で並ぶ。
これらの結晶軸［０１１］，［１１０］，［１０１］は、上述したように、その進行方向への光について複屈折量が最大になる結晶軸である。ここで、光軸ＡＸ１００を中心とした円の径方向に沿って偏光面を有する光（以下、「Ｒ偏光」と称する）の屈折率と、光軸ＡＸ１００を中心とした円の周方向に沿って偏光面を有する光（以下、「θ偏光」と称する）の屈折率との差として複屈折値を定義する。第５Ａ図を参照すると、結晶軸［１１１］を光軸とする蛍石レンズ１０９では、１２０°の角度間隔を隔てた３つの結晶軸［０１１］，［１１０］，［１０１］によって、周方向（回転方向）に１２０°の周期で複屈折値が変動する回転異方性が生じることになる。
一方、第５Ｂ図を参照すると、蛍石レンズ１１０の光軸（ひいては光軸ＡＸ１００）も、結晶軸［１１１］と一致するように設定されている。しかしながら、光軸ＡＸ１００に垂直な面内における結晶軸［−１１０］の向きが、第５Ａ図の蛍石レンズ１０９の場合に比して、θ１０６＝６０°だけ−ｚ軸廻りに回転している。換言すると、第５Ａ図の蛍石レンズ１０９と第５Ｂ図の蛍石レンズ１１０とは、ともに光軸ＡＸ１００と結晶軸［１１１］とが一致するように設定されているが、光軸ＡＸ１００を中心として６０°だけ相対的に回転した位置関係を有する。
第５Ｂ図を参照すると、蛍石レンズ１１０では、複屈折値の回転異方性が１２０°周期であることに変わりはないが、その最大値および最小値の位置が光軸ＡＸ１００を中心として６０°だけ回転することになる。このように、共に結晶軸［１１１］を光軸とし且つ光軸を中心にしてその結晶方位が相対的に６０°回転している厚さの等しい２枚の蛍石レンズを組み合わせることにより、各結晶レンズが有する１２０°周期の回転異方性が相殺されて、光軸を中心とする方位角についてほぼ同様な複屈折量（Ｒ偏光とθ偏光との屈折率差）を有するレンズ群が形成されることが、本件発明者によって明らかになった。
ただし、この構成によって複屈折の影響が解消される訳ではない。上述の通り、Ｒ偏光とθ偏光との屈折率差は光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様になるだけであって、屈折率差自体は残存しているからである。なお、本件発明者の解析によって、結晶軸［１１１］を光軸とし且つ他の結晶軸（光軸ＡＸ１１１に垂直な結晶軸［−１１０］等）が相対的に６０°回転している２枚のほぼ等しい厚さの蛍石レンズでは、Ｒ偏光に対する屈折率（ｎＲ１１１）がθ偏光に対する屈折率（ｎθ１１１）よりも高くなることが判明した。
そこで、第１実施形態では、光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様な残存複屈折の除去のために、結晶軸［１１１］を光軸とするレンズペア（１０９，１１０）に加えて、結晶軸［１００］を光軸とするレンズのペア（１０５，１０６）を用いる。第６Ａ図および第６Ｂ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１００］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。第６Ａ図を参照すると、蛍石レンズ１０５の光軸（ひいては光軸ＡＸ１００）が、結晶軸［１００］と一致するように設定されている。ここで、結晶軸［１００］は第６図の紙面に対して垂直に上方（＋ｚ方向）に向いており、各矢印は他の結晶軸の向きを示している。
このとき、光軸ＡＸ１００に垂直な面内には、結晶軸［００１］と［００−１］とが反対向きに配置される。また、結晶軸［００１］および［００−１］に直交するように、結晶軸［０１０］と［０−１０］とがやはり反対向きに配置される。一方、＋ｚ方向において光軸ＡＸ１００と約４５°をなす方向ベクトルを光軸ＡＸ１００を中心として回転させることにより得られる円錐の側面上には、［１１０］，［１０１］，［１−１０］，［１０−１］の４本の結晶軸が光軸ＡＸ１００を回転中心として９０°の角度間隔で並ぶ。
これらの結晶軸［１１０］，［１０１］，［１−１０］，［１０−１］は、上述したように、その進行方向への光について複屈折量が最大になる結晶軸である。第６Ａ図を参照すると、結晶軸［１００］を光軸とする蛍石レンズ１０５では、９０°の角度間隔を隔てた４つの結晶軸［１１０］，［１０１］，［１−１０］，［１０−１］によって、周方向（回転方向）に９０°の周期で複屈折値が変動する回転異方性が生じることになる。
一方、第６Ｂ図を参照すると、蛍石レンズ１０６の光軸（ひいては光軸ＡＸ１００）も、結晶軸［１００］と一致するように設定されている。しかしながら、光軸ＡＸ１００に垂直な面内における結晶軸［００１］の向きが、第６Ａ図の蛍石レンズ１０５の場合に比して、θ１１０＝４５°だけ−ｚ軸廻りに回転している。換言すると、第６Ａ図の蛍石レンズ１０５と第６Ｂ図の蛍石レンズ１０６とは、ともに光軸ＡＸ１００と結晶軸［１００］とが一致するように設定されているが、光軸ＡＸ１００を中心として４５°だけ相対的に回転した位置関係を有する。
第６Ｂ図を参照すると、蛍石レンズ１０６では、複屈折値の回転異方性が９０°周期であることに変わりはないが、その最大値および最小値の位置が光軸ＡＸ１００を中心として４５°だけ回転することになる。このように、共に結晶軸［１００］を光軸とし且つ光軸を中心にしてその結晶方位が相対的に４５°回転している厚さの等しい２枚の蛍石レンズを組み合わせることにより、各結晶レンズが有する９０°周期の回転異方性が相殺されて、光軸を中心とする方位角についてほぼ同様な複屈折量（Ｒ偏光とθ偏光との屈折率差）を有するレンズ群が形成されることが、本件発明者によって明らかになった。
この場合にも、上述の構成によって複屈折の影響が解消される訳ではない。上述の通り、Ｒ偏光とθ偏光との屈折率差は光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様になるだけであって、屈折率差自体は残存しているからである。なお、本件発明者の解析によって、結晶軸［１００］を光軸とし且つ他の結晶軸（光軸ＡＸ１００に垂直な結晶軸［００１］等）が相対的に４５°回転している２枚のほぼ等しい厚さの蛍石レンズでは、Ｒ偏光に対する屈折率（ｎＲ１００）がθ偏光に対する屈折率（ｎθ１００）よりも低くなることが判明した。
すなわち、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）と、結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）とで、複屈折の符号が逆になる。したがって、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）と結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）とを組み合わせることにより、複屈折の影響をある程度除去することが可能である。ところで、結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）の複屈折量すなわち（ｎＲ１００−ｎθ１００）と、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）での複屈折量すなわち（ｎＲ１１１−ｎθ１１１）とでは、互いに複屈折量が異なる。従って、この複屈折量に基づいて、結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）の光路長と、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）との光路長を設定することにより、複屈折の影響をほぼ完全に除去することが可能である。具体的には、結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）の複屈折量すなわち（ｎＲ１００−ｎθ１００）は、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）での複屈折量すなわち（ｎＲ１１１−ｎθ１１１）の約−１．５倍になる。このため、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）の光路長を、結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）の光路長の約１．５倍に設定すればよい。そうすることによって、複屈折の影響をほぼ完全に除去することが可能である。
第１実施形態では、以上の関係を第２図の投影光学系１００に適用している。すなわち、蛍石レンズ１０５，１０６，１０９，１１０のうち、蛍石レンズ１０５および１０６の厚さを、蛍石レンズ１０９および１１０の厚さに比べて薄く設定している。そして、蛍石レンズ１０５および１０６の光軸を共に蛍石の結晶軸［１００］に一致させ、蛍石レンズ１０９および１１０の光軸を共に蛍石の結晶軸［１１１］に一致させている。なお、蛍石レンズ１０９と１１０とは光軸に垂直な面内にある結晶軸［−１１０］が光軸を回転中心として相対的に６０°回転した位置関係を有するように設定し、蛍石レンズ１０５と１０６とは光軸に垂直な面内にある結晶軸［００１］が光軸を回転中心として相対的に４５°回転した位置関係を有するように設定している。
そして、像側ＮＡ（最大ＮＡ）の６割〜９割に相当する光束（すなわち光軸ＡＸ１００に対して像側ＮＡの０．６倍〜０．９倍に対応する角度をなす光束）１００ｍについて、蛍石レンズ１０５内の光路長１０５ｍと蛍石レンズ１０６内の光路長１０６ｍとの差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。同様に、蛍石レンズ１０９内の光路長１０９ｍと蛍石レンズ１１０内の光路長１１０ｍとの差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。さらに、結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群（１０５，１０６）での光路長の総和（１０５ｍ＋１０６ｍ）の１．５倍と、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群（１０９，１１０）での光路長の総和（１０９ｍ＋１１０ｍ）との差が±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。
これによって、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群（１０９，１１０）内および結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群（１０５，１０６）内において、光軸ＡＸ１００を中心とした方位角に対する複屈折の均一化がそれぞれ図られる。加えて、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群（１０９，１１０）と結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群（１０５，１０６）との組み合わせにより、光軸ＡＸ１００を中心とした方位角に対してそれぞれ均一化された複屈折が互いに相殺され、その結果として複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。
なお、上述の第１実施形態では、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群（１０９，１１０）および結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群（１０５，１０６）は、それぞれ一対の蛍石レンズから構成されている。しかしながら、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群および結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群のうちの少なくとも一方が３枚以上の蛍石レンズから構成される変形例も可能である。第７Ａ図および第７Ｂ図は、第１実施形態の変形例にかかる投影光学系中の第１レンズ群および第２レンズ群の構成および光路を説明する図である。以下、第７Ａ図および第７Ｂ図を参照して、第１実施形態の変形例を説明する。
第７Ａ図を参照すると、結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群が、一対の蛍石レンズ１０５ａおよび１０５ｂからなる第２Ａレンズ群と、１つの蛍石レンズ１０６ａからなる第２Ｂレンズ群とから構成されている。ここで、蛍石レンズ１０５ａと１０５ｂとは、光軸に垂直な面内での結晶軸［００１］の向きが互いに同じである。そして、蛍石レンズ１０６ａでは、光軸に垂直な面内での結晶軸［００１］の向きが、蛍石レンズ１０５ａおよび１０５ｂに比して相対的に４５°回転している。変形例の第２レンズ群においては、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束１０１ｍについて、第２Ａレンズ群中の光路長の総和（１０５ａｍ＋１０５ｂｍ）と第２Ｂレンズ群中の光路長（１０６ａｍ）との差を±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に抑えることにより、光軸ＡＸ１０１からの方位角に依らず複屈折をほぼ一定にすることができる。
一方、第７Ｂ図を参照すると、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群が、一対の蛍石レンズ１０９ａおよび１０９ｂからなる第１Ａレンズ群と、１つの蛍石レンズ１１０ａからなる第１Ｂレンズ群とから構成されている。ここで、蛍石レンズ１０９ａと１０９ｂとは、光軸に垂直な面内での結晶軸［−１１０］の向きが互いに同じである。そして、蛍石レンズ１１０ａでは、光軸に垂直な面内での結晶軸［−１１０］の向きが、蛍石レンズ１０９ａおよび１０９ｂに比して相対的に６０°回転している。変形例の第１レンズ群においては、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束１０２ｍについて、第１Ａレンズ群中の光路長の総和（１０９ａｍ＋１０９ｂｍ）と第１Ｂレンズ群中の光路長（１１０ａｍ）との差を±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に抑えることにより、光軸ＡＸ１０１からの方位角に依らず複屈折をほぼ一定にすることができる。
さらに、結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群での光路長の総和（１０５ａｍ＋１０６ａｍ＋１０５ｂｍ）の１．５倍と、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群での光路長の総和（１０９ａｍ＋１０９ｂｍ＋１１０ａｍ）との差を±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定することにより、光軸ＡＸ１０１からの方位角に対してほぼ一定の複屈折を相殺し、複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。
なお、上述の変形例では、第１Ｂレンズ群および第２Ｂレンズ群は、それぞれ１枚の蛍石レンズから構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１Ａレンズ群および第２Ａレンズ群と同様に、第１Ｂレンズ群および第２Ｂレンズ群をそれぞれ複数枚の蛍石レンズで構成することもできる。この場合、第１Ｂレンズ群中の光路長の総和および第２Ｂレンズ群中の光路長の総和も、それぞれ複数枚の蛍石レンズ中の光路長の総和になることはいうまでもない。
また、上述の変形例において、第２Ａレンズ群では、結像光束の光路に沿って、一対の蛍石レンズ１０５ａと１０５ｂとが比較的近接して配置されている。また、第１Ａレンズ群では、結像光束の光路に沿って、一対の蛍石レンズ１０９ａと１０９ｂとが近接して配置されている。しかしながら、一般的に、第１Ａレンズ群、第１Ｂレンズ群、第２Ａレンズ群および第２Ｂレンズ群の各レンズ群において、複数の蛍石レンズが近接して配置される構成に限定されるものではない。
たとえば、各レンズ群中の蛍石レンズの間に、石英ガラスからなる石英レンズや結晶材料から形成されているが他の結晶軸を光軸とする結晶レンズ（以下、これらを「考慮外レンズ」と総称する）が配置されていても、本発明の効果は発揮される。ただし、各レンズ群中に配置される考慮外レンズが比較的大きなパワー（屈折力）を有する場合には、これらの考慮外レンズの屈折作用により、各レンズ群（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）で露光光束の光軸となす角度が大きく異なってしまい、本発明による複屈折の解消効果が薄らぐ恐れがある。このため、第１Ａレンズ群、第１Ｂレンズ群、第２Ａレンズ群および第２Ｂレンズ群の各レンズ群では、結像光束の光路に沿って、複数の蛍石レンズが近接して配置されることが望ましい。
同様に、第１Ａレンズ群と第１Ｂレンズ群とは第１レンズ群を構成し、その相互作用によって複屈折を解消するので、第１Ａレンズ群と第１Ｂレンズ群との間にも大きなパワーを有するレンズが配置されないことが望ましい。そして、第１Ａレンズ群と第１Ｂレンズ群とは結像光束の光路に沿って近接して配置されることがさらに望ましい。これは、第２レンズ群を構成する第２Ａレンズ群と第２Ｂレンズ群との間においても同様である。
なお、第１実施形態にかかる投影光学系においては問題がないが、投影光学系の設計タイプによっては、第１レンズ群と第２レンズ群との間に大きなパワーを有するレンズを配置した場合に、第１レンズ群と第２レンズ群との間の複屈折の相殺効果が薄れてしまうこともある。このような投影光学系においては、第１レンズ群と第２レンズ群の間に大きなパワーを有するレンズを配置しないことが望ましい。そして、第１レンズ群と第２レンズ群とは結像光束の光路に沿って近接して配置されることがさらに望ましい。なお、以上の実施形態においては、蛍石等の結晶で形成された各レンズ内の結像光束は、全てウエハ等の感光性基板（被露光基板）１０２に向かって収束していく光束であるとしている。この場合には、蛍石結晶の結晶軸［１１１］を光軸とするレンズペア（第１レンズ群）においては、両レンズの結晶方位を、光軸である結晶軸［１１１］を中心にして相互に６０度回転させると良いことは、上記実施形態で述べた通りである。ただし、ペアとなる２枚のレンズあるいはそれ以上のレンズの間にパワーの大きなレンズが介在する等の理由により、特定のレンズにおける光束が感光性基板１０２に向かって発散するように変化する場合には、このレンズによって生じる複屈折は、他のレンズで生じる複屈折とは回転異方性が異なってくる。
すなわち、発散光束の場合には、光軸（結晶軸［１１１］）に対する角度が収束光束とは逆になる。第５Ａ図を参照すると、収束光束の光軸ＡＸ１００となす角がプラスであり、第５Ａ図中の光軸ＡＸに対して右側から入射する場合に、発散光束は光軸ＡＸ１００となす角がマイナスとなり、第５Ａ図中の光軸ＡＸに対して左側から入射することになる。このとき、発散光束が受ける複屈折作用は、第５Ｂ図に示した、光軸（結晶軸［１１１］）を中心に６０度回転したレンズに収束光束が入射した場合の作用と同じになる。従って、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群中で、その内部を通る結像光束が、一方で収束となり他方で発散となっているレンズペアについては、光軸を中心に６０度回転させる必要はなく、同じ結晶軸が光軸に垂直な面内の同一方向を向いていた方が良い。一方、蛍石結晶の結晶軸［１００］を光軸とするレンズペア（第２レンズ群）では、第６Ａ図および第６Ｂ図より、収束光束および発散光束のいずれに対しても複屈折の作用は同じなので、その内部を通る結像光束が一方で収束になり他方で発散となっているレンズペアについても、光軸を中心に４５度回転させた方が良いことに変わりはない。
第８図は、本発明の第２実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。第２実施形態では、波長λ（ｎｍ）が１５７ｎｍのＦ２レーザーに対して収差補正が最適化された反射屈折型の投影光学系に本発明を適用している。第２実施形態の投影光学系２００（第１図の投影光学系３００に対応）では、レチクル２０１（第１図のレチクル１０１に対応）上の１点を射出した光束が、光路変更手段としての反射プリズム２０３で偏向された後、光軸ＡＸ２００ｂに沿って配置されたレンズ２０５および２０６を介して、凹面反射鏡２０４に入射する。
凹面反射鏡２０４で反射された光束は、レンズ２０６および２０５を介して、反射プリズム２０３で再び偏向される。反射プリズム２０３で偏向された光束は、光軸ＡＸ２００ａに沿って配置されたレンズ２０７〜２１２を介して、ウエハ２０２（第１図のウエハ１０２に対応）上の１点に集光する。こうして、ウエハ２０２上には、レチクル２０１に描画されたパターンの投影像が形成される。第２実施形態では、すべてのレンズ２０５〜２１２がフッ化カルシウム結晶（蛍石）で形成されている。
第２実施形態の投影光学系２００において、蛍石の複屈折の影響を顕著に生じさせるレンズ群は、その内部における結像光束の進行方向が光軸ＡＸ２００ａまたはＡＸ２００ｂに対して大きな角度をなすようなレンズ群である。第８図を参照すると、凹面反射鏡２０４の近傍に配置された蛍石レンズ２０５および２０６、並びにウエハ２０２の近傍に配置された蛍石レンズ２１０，２１１，２１２において、結像光束の進行方向が光軸ＡＸ２００ａまたはＡＸ２００ｂに対して大きな角度をなしている。なお、どのレンズが複屈折の影響を顕著に生じさせるかはレンズ設計に依存して変動するので、複屈折の影響を顕著に生じさせるレンズが常に上述のようなレンズであるわけではない。
特に、反射屈折型の投影光学系２００では、凹面反射鏡２０４の近傍に配置された蛍石レンズ２０５および２０６を結像光束が往復２回透過するため、これらの蛍石レンズ２０５および２０６の複屈折の影響は倍加されることになる。そこで、第２実施形態では、蛍石レンズ２０５および２０６からなる第１レンズ群において、結晶軸［１１１］を光軸ＡＸ２００ｂ（ひいては蛍石レンズ２０５および２０６の光軸）と一致させている。そして、蛍石レンズ２０５と２０６とは、光軸に垂直な面内にある結晶軸［−１１０］が光軸を中心として相対的に６０°回転するように配置されている。したがって、蛍石レンズ２０５は第１Ａレンズ群を構成し、蛍石レンズ２０６は第１Ｂレンズ群を構成している。
一方、蛍右レンズ２１０，２１１，２１２からなる第２レンズ群では、結晶軸［１００］を光軸ＡＸ２００ａと一致させている。ここで、３枚の蛍石レンズ２１０〜２１２のうち、最も厚い蛍石レンズ２１０で第２Ａレンズ群を構成し、他の２枚の蛍石レンズ２１１および２１２で第２Ｂレンズ群を構成している。すなわち、蛍石レンズ２１０と蛍石レンズ２１１および２１２とは、光軸に垂直な面内にある結晶軸［００１］が光軸を中心として相対的に９０°回転するように配置されている。
第９Ａ図および第９Ｂ図は、第２実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。第９Ａ図および第９Ｂ図では、ウエハ上２０２に最大入射角θ２００（第８図を参照）で入射する光束（像側ＮＡに相当する光束）を参照符号２００ｅで示している。第２実施形態では、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束２００ｍについて、第１Ａレンズ群中の光路長の総和（２０５ａｍ＋２０５ｂｍ）と第１Ｂレンズ群中の光路長の総和（２０６ａｍ＋２０６ｂｍ）との差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。また、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束２００ｍについて、第２Ａレンズ群中の光路長（２１０ｍ）と第２Ｂレンズ群中の光路長の総和（２１１ｍ＋２１２ｍ）との差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。
そして、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束２００ｍについて、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群中の光路長の総和（２０５ａｍ＋２０５ｂｍ＋２０６ａｍ＋２０６ｂｍ）と、結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群中の光路長の総和（２１０ｍ＋２１１ｍ＋２１２ｍ）の１．５倍との差が±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定している。こうして、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、第１レンズ群と第２レンズ群との組み合わせにより、複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。
ところで、上述の第２実施形態では、全てのレンズ２０５〜２１２が蛍石で形成されているため、第１レンズ群（２０５，２０６）および第２レンズ群（２１０，２１１，２１２）以外の他の蛍石レンズ２０７〜２０９においても複屈折が生じている。しかしながら、蛍石レンズ２０７〜２０９では、結像光束の進行方向の光軸に対してなす角度が比較的小さい。したがって、蛍石レンズ２０７〜２０９の光軸を結晶軸［１１１］または［１００］と一致させることにより、各蛍石レンズ２０７〜２０９で発生する複屈折量を小さく抑えることができ、ひいては蛍石レンズ２０７〜２０９による複屈折の影響を小さく抑えることができる。
ただし、これらの蛍石レンズ２０７〜２０９による複屈折の影響を無視することができない場合には、蛍石レンズ２０７〜２０９（実際には４つ以上のレンズが必要）で第１レンズ群および第２レンズ群を構成し、第１レンズ群および第２レンズ群に対して本発明を適用すればよい。すなわち、第１レンズ群では光軸を結晶軸［１１１］と一致させ、第２レンズ群では光軸を結晶軸［１００］と一致させる。そして、第１レンズ群を構成する第１Ａレンズ群と第１Ｂレンズ群とを光軸を中心として結晶軸方位が所定の角度関係となるように設定するとともに、第２レンズ群を構成する第２Ａレンズ群と第２Ｂレンズ群とを光軸を中心として結晶軸方位が所定の角度関係となるように設定する。さらに、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について各レンズ群（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）内の光路長が所定の関係を満たすように設定することにより、複屈折の影響をさらに高精度に補正することが可能になる。
なお、上述の第１実施形態および第２実施形態では、第１Ａレンズ群内の光路長の総和と第１Ｂレンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値および第２Ａレンズ群内の光路長の総和と第２Ｂレンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値を、±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）に設定している。この許容値の具体的な数値は、波長λが１９３（ｎｍ）のＡｒＦレーザー光源の場合すなわち第１実施形態の場合には±３．６（ｃｍ）となる。また、波長λが１５７（ｎｍ）のＦ２レーザー光源の場合すなわち第２実施形態の場合には±１．９（ｃｍ）となる。
一方、第２レンズ群内の光路長の総和の１．５倍と第１レンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値を、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）に設定している。この許容値の具体的な数値は、波長λが１９３（ｎｍ）のＡｒＦレーザー光源の場合すなわち第１実施形態の場合には±７．２（ｃｍ）となる。また、波長λが１５７（ｎｍ）のＦ２レーザー光源の場合すなわち第２実施形態の場合には±３．８（ｃｍ）となる。上記の様に、光路長差の許容値を表す式において波長λの３乗の係数が掛かるのは、結晶材料中の光の進行方向に依存する複屈折の場合、屈折率の変動量すなわち結像光束の波面のずれ量（単位は長さ）がλ−２に比例して生じ、これは波面収差（位相）としてはλ−３に比例して結像特性に悪影響を与える量であるためである。
なお、上記光路長差の規格は、ｋ１ファクター＝０．３５程度の微細度のパターン（線幅＝ｋ１×λ／ＮＡ：λは露光波長）を想定した場合に、結像特性に大きな影響を与えないための許容値であり、露光するパターンサイズがより小さい場合にはさらに厳しい規格が必要であることはいうまでもない。ここで、光路長とは、結晶材料中の光路の長さ（幾何学的な長さ）そのものを指しており、屈折率を掛けた値や屈折率で割った値ではない。
また、上述の第１実施形態および第２実施形態では、像側ＮＡ（最大ＮＡ）の６割〜９割に相当する光束すなわち光軸に対して像側ＮＡの０．６倍〜０．９倍に対応する角度をなす光束について、各レンズ群（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）における結晶レンズ中の合計光路長の差や、第１レンズ群と第２レンズ群との間における結晶レンズ中の合計光路長の差を問題にしている。これは、像側ＮＡの７割以内に相当する光束が結像光束全体の約５０％に相当するため、像側ＮＡの７割程度に相当する光束について複屈析の解消効果を最大に発揮させことにより、結像光束全体で最もバランスよく複屈折の解消が可能になるためである。
ただし、複屈折によって生じる収差の種類や、投影光学系が露光すべきパターンの種類によっては、像側ＮＡにより近い部分の光束の収差が結像特性に対してより大きな影響を与えることもある。したがって、像側ＮＡの７割を中心としてやや最大ＮＡ側に配位の広がった光束、すなわち像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、複屈折の解消効果を最大とするように設定することか望ましい。
さらに、上述の第１実施形態および第２実施形態では、本発明の説明を簡略化するために、レチクル１０１（２０１）上の１点を発した結像光束についてのみ着目している。しかしながら、良好な結像性能を得るためには、レチクル１０１（２０１）上の有効照明エリア内の全ての点からウエハ１０２（２０２）上の有効露光エリア内に達する結像光束について、本発明の上記関係を満たすべきであることは言うまでもない。
なお、本発明の第３実施形態として、結晶軸［１１０］を光軸とするレンズ群を組み合わせて複屈折の影響を解消する方法もある。第１０Ａ図〜第１０Ｄ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１１０］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。例えば、第２図に示す第１実施形態の投影光学系に対して第３実施形態を適用すると、第１０Ａ図および第１０Ｂ図に示すように、蛍石レンズ１０５および１０６の光軸はともに結晶軸［１１０］と一致するように設定される。
そして、蛍石レンズ１０５と１０６とは、光軸ＡＸ１０２に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として相対的に９０°回転するように配置される。換言すると、蛍石レンズ１０６は、結晶軸［００１］の向きが蛍石レンズ１０５を基準としてθ１０６＝９０°だけ−ｚ軸廻りに回転している。こうして、蛍石レンズ１０５は第３Ａレンズ群を構成し、蛍石レンズ１０６は第３Ｂレンズ群を構成し、蛍石レンズ１０５と１０６とは第３レンズ群を構成する。
結晶軸［１１０］を光軸とする組み合わせでは、結晶軸［１１１］を光軸とする組み合わせや結晶軸［１００］を光軸とする組み合わせよりも、複屈折（Ｒ偏光とθ偏光との間の屈折率差）を小さく抑えることが可能である。ただし、結晶軸［１１０］を光軸とする組み合わせでは、光軸を中心とした方位角に対する複屈折の均一性は悪く、９０°周期の不均一性が残存してしまう。
そこで、第３実施形態では、第１０Ｃ図および第１０Ｄ図に示すように、蛍石レンズ１０９および１１０の光軸もともに結晶軸［１１０］と一致するように設定する。そして、蛍石レンズ１０９と１１０とを、光軸ＡＸ１０２に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として相対的に９０°回転するように配置する。さらに、蛍石レンズ１０５および１０６と蛍石レンズ１０９および１１０とが、光軸ＡＸ１０２を中心として４５°だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定する。
すなわち、蛍石レンズ１０５を基準として、蛍石レンズ１０６は結晶軸［００１］の向きがθ１０６＝９０°だけ−ｚ軸廻りに回転し、蛍石レンズ１０９は結晶軸［００１］の向きがθ１０９＝４５°だけ−ｚ軸廻りに回転し、蛍石レンズ１１０は結晶軸［００１］の向きがθ１１０＝１３５°だけ−ｚ軸廻りに回転している。こうして、蛍石レンズ１０９は第４Ａレンズ群を構成し、蛍石レンズ１１０は第４Ｂレンズ群を構成し、蛍石レンズ１０９と１１０とは第４レンズ群を構成する。
以上のように、第３実施形態では、９０°周期の不均一性を有する一対のレンズペアすなわち第３レンズ群と第４レンズ群とを４５°だけ相対回転させて配置することにより、９０°周期の不均一性がほぼ完全に相殺される。また、前述のように、結晶軸［１１０］を光軸として９０°だけ相対回転させて配置したレンズペアによる残存複屈折は小さいので、９０°回転ペアをさらに４５°回転させて配置することにより、十分な複屈折の除去効果を得ることができる。
なお、第３実施形態においても、９０°回転ペアを構成する第３レンズ群および第４レンズ群は、２枚の蛍石レンズからなる構成に限定されることなく、３枚以上の蛍石レンズによってそれぞれ構成することもできる。また、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、第３Ａレンズ群の光路長と第３Ｂレンズ群の光路長との差を±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定するとともに、第４Ａレンズ群の光路長と第４Ｂレンズ群の光路長との差を±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定することが望ましい。さらに、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、第３レンズ群での光路長の総和と、第２レンズ群での光路長の総和との差を、±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内に設定することが望ましい。
なお、以上の第３実施形態では、結晶軸［１１０］を光軸とするレンズのうち、近接して配置される第３レンズ群に属する２枚の蛍石レンズ（レンズ１０５およびレンズ１０６）、および近接して配置される第４レンズ群に属する２枚の蛍石レンズ（レンズ１０９およびレンズ１１０）では、各レンズ群において、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として９０°だけ回転するようにそれぞれ配置するものとしている。また、第３レンズ群と第４レンズ群とは、光軸を中心として相対的に９０°だけ回転するように配置するものとしている。しかしながら、結晶軸［１１０］を光軸とするレンズ群すなわち［１１０］レンズ群において、各レンズの光軸を中心とした回転角度の関係は、これに限定されるものではない。
すなわち、蛍石レンズ１０５，蛍石レンズ１０６，蛍石レンズ１０９，蛍石レンズ１１０の４枚のレンズについて、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として４５°ずつ離れて存在するように、各レンズの回転角度の関係を定めることにより、第３実施形態と同等の複屈折除去効果を得ることができる。この場合、４枚の蛍石レンズのうち、第１のレンズに対して第２のレンズが光軸を中心として所定の向きに４５°だけ回転した位置関係を有し、第２のレンズが第３のレンズに対して光軸を中心として同じ所定の向きに４５°だけ回転した位置関係を有し、第３のレンズが第４のレンズに対して光軸を中心として同じ所定の向きに４５°だけ回転した位置関係を有する。
また、蛍石レンズ１０５，蛍石レンズ１０６，蛍石レンズ１０９，蛍石レンズ１１０がそれぞれ複数枚の蛍石レンズから構成されていても良いことは、上述した他の実施形態と同様である。この場合、少なくとも４枚の蛍石レンズのうちの各レンズは、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として４５°ずつ離れた所定の方位に一致する４つのレンズ群、すなわち第６レンズ群、第７レンズ群、第８レンズ群および第９レンズ群のいずれか１つのレンズ群に分類され、光軸を中心として所定角度だけ回転して配置される。
そして、たとえば像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、第６レンズ群中の光路長の総和Ｌ６と第７レンズ群中の光路長の総和Ｌ７と第８レンズ群中の光路長の総和Ｌ８と第９レンズ群中の光路長の総和Ｌ９とが互いにほぼ等しくなるように設定される。具体的には、第６レンズ群中の光路長の総和Ｌ６と第７レンズ群中の光路長の総和Ｌ７と第８レンズ群中の光路長の総和Ｌ８と第９レンズ群中の光路長の総和Ｌ９とのうち、任意に選択された２つの光路長の総和の差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定する。こうして、第３実施形態と同様に、複屈折の影響を小さく抑えることができる。
前述のように、結晶軸［１１０］を光軸とし光軸中心に相対回転させて配置した［１１０］レンズ群では、結晶軸［１１１］を光軸として６０°だけ相対回転させた［１１１］レンズ群や結晶軸［１００］を光軸として４５°だけ相対回転させた［１００］レンズ群よりも、複屈折の影響を小さく抑えることが可能である。また、［１１０］レンズ群に残存する複屈折において、前述のＲ偏光に対する屈折率（ｎＲ１１０）が前述のθ偏光に対する屈折率（ｎθ１１０）よりも高くなることが、本件発明者の解析により明らかとなった。
すなわち、［１１０］レンズ群に残存する複屈折の符号は、［１１１］レンズ群に残存する複屈折と同符号であり、［１００］レンズ群に残存する複屈折と逆符号である。したがって、［１１０］レンズ群と［１００］レンズ群とを組み合わせて使用することにより、複屈折の影響を相殺することが可能になる。さらに、［１１０］レンズ群と［１００］レンズ群と［１１１］レンズ群とを組み合わせて使用することにより、複屈折の影響を相殺することが可能になる。
さらに詳細には、［１１０］レンズ群におけるＲ偏光に対する屈折率ｎＲ１１０とθ偏光に対する屈折率ｎθ１１０との差と、［１００］レンズ群におけるＲ偏光に対する屈折率ｎＲ１００とθ偏光に対する屈折率ｎθ１００との差と、［１１１］レンズ群におけるＲ偏光に対する屈折率ｎＲ１１１とθ偏光に対する屈折率ｎθ１１１との差との間には、次の式（１）に示す関係が成立することが、本件発明者の解析により明らかとなった。
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なお、上述の式（１）において、屈折率ｎＲ１００と屈折率ｎθ１００との差と、屈折率ｎＲ１１１と屈折率ｎθ１１１との差とに着目すると、次の式（２）に示す関係が得られる。式（２）は、「結晶軸［１００］を光軸としたレンズペア（１０５，１０６）の複屈折量すなわち（ｎＲ１００−ｎθ１００）は、結晶軸［１１１］を光軸としたレンズペア（１０９，１１０）での複屈折量すなわち（ｎＲ１１１−ｎθ１１１）の約−１．５倍になる」という旨の第１実施形態における記載と整合している。
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したがって、立方晶系に属する結晶で形成された複数のレンズ（光学素子）を含む光学系において、たとえば像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、［１１０］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１１０と、［１００］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１００と、［１１１］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１１１との間に、次の式（３）に示す関係が成立するとき、複屈折の影響を最小限に抑えることができる。
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ただし、各結晶軸を光軸とするレンズ群（［１１０］レンズ群、［１００］レンズ群、［１１１］レンズ群）が、前述の通り、所望の回転角度の関係および所望の光路長の関係を有するレンズ群からなることは言うまでもない。実際には、式（３）の左辺の値を厳密に０に設定することは難しいが、式（３）の左辺の値が±８．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定することにより、複屈折の影響を実質的に回避することが可能になる。この式（３）の左辺の許容値も、前述の許容値と同様に、ｋ１ファクター＝０．３５程度の微細度のパターンの露光を前提とした許容値である。したがって、より微細なパターンを露光する場合には、より厳しい許容値を設定する必要があり、微細でないパターンを露光する場合には、これよりも緩い許容値で十分であることは、言うまでもない。
なお、式（３）は、必ずしも［１１０］レンズ群と［１００］レンズ群と［１１１］レンズ群とをすべて含む場合の各光路長の関係だけを規定するものではない。例えば、［１１１］レンズ群を含むことなく［１１０］レンズ群と［１００］レンズ群とだけを含む光学系において複屈折の影響を低減するには、［１１０］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１１０と、［１００］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１００との間に、次の式（４）に示す関係が成立すれば良い。
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同様に、［１１０］レンズ群を含むことなく［１１１］レンズ群と［１００］レンズ群とだけを含む光学系において複屈折の影響を低減するには、［１１１］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１１１と、［１００］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１００との間に、次の式（５）に示す関係が成立すれば良い。
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これらの式（４）および（５）においても、その左辺の値を厳密に０に設定することは難しいが、式（４）の左辺の値および式（５）の左辺の値がともに±８．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定することにより、複屈折の影響を実質的に回避することが可能になる。この許容値に基づいて、式（５）を式（６）に示すように変形し、さらに式（６）を式（７）に示すように変形することができる。
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同様に、この許容値に基づいて、式（４）を式（８）に示すように変形し、さらに式（８）を式（９）に示すように変形することができる。
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ここで、式（７）は、「結晶軸［１００］を光軸とする第２レンズ群（１０５，１０６）での光路長の総和（１０５ｍ＋１０６ｍ）の１．５倍と、結晶軸［１１１］を光軸とする第１レンズ群（１０９，１１０）での光路長の総和（１０９ｍ＋１１０ｍ）との差が±１．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように設定」するという旨の第１実施形態における記載と整合している。また、式（９）は、［１１０］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１１０と、［１００］レンズ群中の光路長の総和Ｌ１００の４倍との差が、±２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以内であれば、良好な結像特性を得ることができることを意味している。
なお、光学系の設計によっては、結晶軸［１１０］を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する可能性がある。その場合には、結晶軸［１１０］を光軸と一致させるべきレンズを、上記４つのレンズ群（第６レンズ群〜第９レンズ群）に分け、各レンズ群間で光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として４５°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させればよい。
あるいは、結晶軸［１１０］を光軸と一致させるべきレンズを、８個のレンズ群に分けることもできる。すなわち、上記４つのレンズ群（第６レンズ群〜第９レンズ群）の組を２つ設け、各組の４つのレンズ群において、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として４５°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させる。この場合、各組の４つのレンズ群において、複屈折の回転異方性がそれぞれ最小に抑えられているので、第１組の４つのレンズ群と第２組の４つのレンズ群との間で、結晶方向（光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］の方向）の関係についての制約は特にない。
このようなレンズ群への分割は、上記の４群または８群に限定されるものではなく、［１１０］レンズ群を形成する４つのレンズ群を任意の組数だけ設ける分割、すなわち４の整数倍（４，８，１２・・・）のレンズ群への分割であれば良い。この場合、各組の［１１０］レンズ群内では、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が光軸を中心として４５°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させる。そして、たとえば像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束について、結晶軸［００１］が同一方向を向く各レンズ群内での光路長の和が互いにほぼ等しくなるように設定すればよい。さらに、複数組の［１１０］レンズ群内の光路長の総和Ｌ１１０が上記関係式（３），（４），（５）を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。
また、結晶軸［１００］を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する可能性もあり、その場合には、［１００］レンズ群を複数組だけ形成することも可能である。このときも、各組の［１００］レンズ群内では、各レンズにおける結晶軸方向の回転関係は４５°に設定されるが、異なる組の［１００］レンズ群の間では、結晶軸方向の関係についての制約は特にない。そして、複数組の［１００］レンズ群内の光路長の総和Ｌ１００が上記関係式（３），（４），（５）を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。
さらに、結晶軸［１１１］を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する場合にも同様に、［１１１］レンズ群を複数組だけ形成することができる。この場合も、各組の［１１１］レンズ群内では、各レンズにおける結晶軸方向の回転関係は６０°に設定されるが、異なる組の［１１１］レンズ群の間では、結晶軸方向の関係についての制約は特にない。そして、複数組の［１１１］レンズ群内の光路長の総和Ｌ１１１が上記関係式（３），（４），（５）を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。
第１１図は、本発明の第４実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。第４実施形態では、第２実施形態と同様に、波長λ（ｎｍ）が１５７ｎｍのＦ２レーザーに対して収差補正が最適化された反射屈折型の投影光学系に本発明を適用している。第４実施形態の投影光学系３００では、レチクル３０１（第１図のレチクル１０１に対応）上の１点を射出した光束が、光路変更手段としての反射プリズム３０３で偏向された後、光軸ＡＸ３００ｂに沿って配置されたレンズ３０５および３０６を介して、凹面反射鏡３０４に入射する。
凹面反射鏡３０４で反射された光束は、レンズ３０６および３０５を介して、反射プリズム３０３で再び偏向される。反射プリズム３０３で偏向された光束は、光軸ＡＸ３００ａに沿って配置されたレンズ３０７〜３１４を介して、ウエハ３０２（第１図のウエハ１０２に対応）上の１点に集光する。こうして、ウエハ３０２上には、レチクル３０１に描画されたパターンの投影像が形成される。第４実施形態では、すべてのレンズがフッ化カルシウム結晶（蛍石）で形成されている。
さらに詳細には、第４実施形態では、蛍石レンズ３０５および３０６において、結晶軸［１１０］を光軸ＡＸ３００ｂと一致させている。また、蛍石レンズ３１１および３１２において、結晶軸［１１０］を光軸ＡＸ３００ａと一致させている。さらに、蛍石レンズ３１３および３１４において、結晶軸［１００］を光軸ＡＸ３００ａと一致させている。換言すれば、蛍石レンズ３０５，３０６，３１１，３１２は［１１０］レンズ群を構成し、蛍石レンズ３１３および３１４は［１００］レンズ群を構成している。
第１２Ａ図および第１２Ｂ図は、第４実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。第１２Ａ図および第１２Ｂ図では、ウエハ上３０２に最大入射角θ３００（第１１図を参照）で入射する光束（像側ＮＡに相当する光束）を参照符号３００ｅで示している。また、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束を参照符号３００ｍで示している。第１２Ａ図を参照すると、蛍石レンズ３０５および３０６では、結像光束が往復で２回レンズ内を通過する。したがって、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束３００ｍについて、蛍石レンズ３０５内の光路長は（３０５ａｍ＋３０５ｂｍ）であり、蛍石レンズ３０６内の光路長は（３０６ａｍ＋３０６ｂｍ）である。
一方、第１２Ｂ図を参照すると、像側ＮＡの６割〜９割に相当する光束３００ｍについて、蛍石レンズ３１１内の光路長は３１１ｍであり、蛍石レンズ３１２内の光路長は３１２ｍであり、蛍石レンズ３１３内の光路長は３１３ｍであり、蛍石レンズ３１４内の光路長は３１４ｍである。第４実施形態では、結晶軸［１１０］を光軸とする蛍石レンズ３０５，３０６，３１１，３１２内の各光路長（３０５ａｍ＋３０５ｂｍ，３０６ａｍ＋３０６ｂｍ，３１１ｍ，３１２ｍ）が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）の範囲でほぼ等しくなるように、各レンズの厚さ等を設定している。
換言すれば、蛍石レンズ３０５，３０６，３１１，３１２内の各光路長（３０５ａｍ＋３０５ｂｍ，３０６ａｍ＋３０６ｂｍ，３１１ｍ，３１２ｍ）のうち任意に選択された２つの光路長の差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように、各レンズの厚さ等を設定している。そして、蛍石レンズ３０５，３０６，３１１，３１２においては、各光軸（ＡＸ３００ａ，ＡＸ３００ｂ）に垂直な面内に存在する結晶軸［１００］が光軸を中心として４５°ずつ離れて存在するように、各レンズの回転角度の関係を設定している。
また、結晶軸［１００］を光軸とする蛍石レンズ３１３および３１４についても、その各光路長（３１３ｍ，３１４ｍ）が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）の範囲でほぼ等しくなるように、各レンズの厚さ等を設定している。換言すれば、蛍石レンズ３１３内の光路長３１３ｍと蛍石レンズ３１４内の光路長３１４ｍとの差が±０．５×１０−６×λ３（ｃｍ）以内になるように、各レンズの厚さ等を設定している。そして、蛍石レンズ３１３と３１４とでは、光軸ＡＸ３００ａに垂直な面内に存在する結晶軸［００１］が４５°だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定されている。
こうして、第４実施形態では、結晶軸［１１０］を光軸とする４枚のレンズからなる［１１０］レンズ群と、結晶軸［１００］を光軸とする２枚のレンズからなる［１００］レンズ群との間で、複屈折の影響の相殺が生じ、良好な結像特性を得ることが可能になる。さらに、［１１０］レンズ群内の各蛍石レンズ３０５，３０６，３１１，３１２の光路長の総和（３０５ａｍ＋３０５ｂｍ＋３０６ａｍ＋３０６ｂｍ＋３１１ｍ＋３１２ｍ＝Ｌ１１０）と、［１００］レンズ群内の各蛍石レンズ３１３，３１４の光路長の総和（３１３ｍ＋３１４ｍ＝Ｌ１００）とが上記関係式（８）または（９）を満足するように設定することにより、上記相殺効果を最大限に発揮させることができ、複屈折の影響を極小にすることができる。
すなわち、［１１０］レンズ群内の光路長の総和Ｌ１１０と、［１００］レンズ群内の光路長の総和Ｌ１００との間で、（３×Ｌ１１０−１２×Ｌ１００）の絶対値が８．０×１０−６×λ３（ｃｍ）以下の値になるように、あるいは（Ｌ１１０−４×Ｌ１００）の絶対値が２．７×１０−６×λ３（ｃｍ）以下の値になるように設定することにより、上記相殺効果を最大限に発揮させることができ、複屈折の影響を極小にすることができる。なお、第４実施形態においても、その他の蛍石レンズ（レンズ３０７〜３１０）を、更に複屈折を解消する組み合わせに設定して、複屈折解消効果を一層発揮させることも可能である。
なお、以上の各実施形態において、光軸を結晶軸［１１１］と一致させる［１１１］レンズ群については、複屈折の解消のために複数のレンズ間で光軸を中心として６０°回転して配置している。しかしながら、［１１１］レンズ群においては、その結晶方位が光軸を中心として３回回転対称（周期１２０°の回転対称）になるので、上記６０°の回転が、６０＋１２０＝１８０°や、６０＋２４０＝３００°の回転であっても良いことは、言うまでもない。
同様に、光軸を結晶軸［１００］と一致させる［１００］レンズ群では、複屈折の解消のためのレンズ回転角を、光軸を中心として４５°としている。しかしながら、［１００］レンズ群においては、その結晶方位が光軸を中心として４回回転対称（周期９０°の回転対称）になるので、上記４５°の回転が、４５＋９０＝１３５°や、４５＋１８０＝２２５°や、４５＋２７０＝３１５°の回転であっても良いことは、言うまでもない。
なお、上述の各実施形態では、複屈折性の光学材料としてフッ化カルシウム結晶（蛍石）を用いているが、これに限定されることなく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム結晶（ＢａＦ２）、フッ化リチウム結晶（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム結晶（ＮａＦ）、フッ化ストロンチウム結晶（ＳｒＦ２）、フッ化ベリリウム結晶（ＢｅＦ２）など、紫外線に対して透明な他の結晶材料を用いることもできる。このうち、フッ化バリウム結晶は、すでに直径２００ｍｍを越す大型の結晶材料も開発されており、レンズ材料として有望である。この場合、フッ化バリウム（ＢａＦ２）などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。また、上述の各実施形態では、投影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、レチクル（マスク）を照明する照明光学系に本発明を適用することもできる。
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、各実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエ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第１３図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第１３図のステップ３０１において、１ロットのウエ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ロットのウエ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、各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ロットのウエ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ロットのウエ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ロットのウエ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、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
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、ウエ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、ウエ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。
また、各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、第１４図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。第１４図において、パターン形成工程４０１では、各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。
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。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。
なお、上述の各実施形態では、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、この投影光学系を検査するための光学系、例えば収差計測用光学系などを含む他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の各実施形態では、１９３ｎｍの波長光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源や１５７ｎｍの波長光を供給するＦ２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、たとえば１２６ｎｍの波長光を供給するＡｒレーザー光源などを用いることもできる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明では、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する光学系を実現することができる。したがって、本発明の光学系を露光装置に組み込むことにより、高解像な投影光学系を介した高精度な投影露光により、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】
第１図は、本発明の各実施形態にかかる投影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。
第２図は、本発明の第１実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
第３図は、蛍石の結晶軸方位について説明する図である。
第４Ａ図および第４Ｂ図は、第１実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。
第５Ａ図および第５Ｂ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１１１］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。
第６Ａ図および第６Ｂ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１００］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。
第７Ａ図および第７Ｂ図は、第１実施形態の変形例にかかる投影光学系中の第１レンズ群および第２レンズ群の構成および光路を説明する図である。
第８図は、本発明の第２実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
第９Ａ図および第９Ｂ図は、第２実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。
第１０Ａ図〜第１０Ｄ図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸［１１０］と一致させた場合の複屈折について説明する図である。
第１１図は、本発明の第４実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
第１２Ａ図および第１２Ｂ図は、第４実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。
第１３図は、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。
第１４図は、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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