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WO2006121009A1 - 投影光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents

投影光学系、露光装置、および露光方法 Download PDF

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Publication number
WO2006121009A1
WO2006121009A1 PCT/JP2006/309254 JP2006309254W WO2006121009A1 WO 2006121009 A1 WO2006121009 A1 WO 2006121009A1 JP 2006309254 W JP2006309254 W JP 2006309254W WO 2006121009 A1 WO2006121009 A1 WO 2006121009A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical system
optical element
projection
optical
axis
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/309254
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yasuhiro Omura
Takaya Okada
Hiroyuki Nagasaka
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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Priority to KR1020167006129A priority patent/KR101762083B1/ko
Priority to KR1020137006357A priority patent/KR101452145B1/ko
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Priority to KR1020177020344A priority patent/KR20170089028A/ko
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
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Priority to KR1020147008141A priority patent/KR101544336B1/ko
Priority to US11/920,332 priority patent/US20090046268A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and an exposure method, and in particular, a projection apparatus suitable for use in manufacturing a microdevice such as a semiconductor element or a liquid crystal display element by photolithography. It relates to an optical system.
  • a photosensitive substrate (a wafer coated with a photoresist, a pattern image of a mask (or a reticle), a projection optical system, and the like, as in a photolithographic process for producing a semiconductor element, etc.
  • An exposure apparatus for projecting and exposing onto a glass plate or the like is used. In the exposure apparatus, as the degree of integration of semiconductor elements and the like is improved, the resolution (resolution) required for the projection optical system is further increased.
  • the resolution of the projection optical system is represented by k ′ ZNA (k is a process coefficient). Also, assuming that the refractive index of the medium (usually a gas such as air) between the projection optical system and the photosensitive substrate is n and the maximum incident angle to the photosensitive substrate is n. It is represented by n-sin ⁇ .
  • Patent Document 1 International Publication No. WO 2004 Z 019128 Pamphlet
  • the image space is filled with a medium such as a liquid having a refractive index higher than that of a gas, and the image side is larger than 1
  • a medium such as a liquid having a refractive index higher than that of a gas
  • the image side is larger than 1
  • Techniques for securing the numerical aperture are known.
  • micropatterning that ignores the chip cost in microlithography has not been realized, and a mechanism that supplies and discharges liquid only to a limited portion of the image space of the projection optical system is currently the most powerful immersion lithography system.
  • the so-called localized immersion system provided is the mainstream.
  • the image side numerical aperture exceeds, for example, 1.2
  • the effective visual field area and the effective projection area do not include the optical axis!
  • the maximum image height is larger than that of a conventional dioptric projection optical system.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is, for example, a catadioptric type and an off-axis visual field type, in which the range in which the liquid (immersion liquid) intervenes in the image space is reduced. It is an object of the present invention to provide a liquid immersion type projection optical system. In addition, the present invention uses a high-resolution immersion projection optical system that can suppress the range in which the liquid intervenes in the image space to a small size, without causing a decrease in the accuracy of the alignment stage optical system or the like. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of projecting and exposing a fine pattern with high accuracy.
  • the projection optical system in a projection optical system that projects an image of a first surface onto a second surface via a liquid, includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface, and an emission surface of the dioptric optical element corresponds to the shape of the effective projection area on the second surface.
  • the present invention provides a projection optical system characterized by having a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis of
  • rotationally asymmetric shape refers to “a shape other than an infinitely rotational symmetric shape”.
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface, and an exit surface of the dioptric optical element has a shape that is rotationally symmetric twice with respect to the optical axis of the projection optical system.
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface side, and an emission surface of the dioptric optical element has a substantially symmetrical shape with respect to two axial directions orthogonal to each other on the second surface.
  • the projection optical system is characterized in that the central axis of the emission surface and the central axis of a circle corresponding to the outer periphery of the incident surface of the refractive optical element substantially coincide with the optical axis. .
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface, and an emission surface of the dioptric optical element has a shape that is rotationally symmetric once with respect to the optical axis of the projection optical system.
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface side, and an emission surface of the dioptric optical element has a substantially symmetrical shape with respect to two axial directions orthogonal to each other on the second surface.
  • the central axis of the exit surface substantially coincides with the central axis of a circle corresponding to the outer periphery of the entrance surface of the refractive optical element;
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface side, and the emission surface of the dioptric optical element is one of two axial directions orthogonal to each other on the second surface. It is substantially symmetrical and has an asymmetrical shape with respect to the other axial direction, and the central axis of the circle corresponding to the outer periphery of the entrance surface of the refractive optical element substantially coincides with the optical axis, and the central axis of the exit surface is There is provided a projection optical system characterized in that it is decentered from the optical axis along the one axial direction.
  • a seventh aspect of the present invention in a projection optical system that projects an image of a first surface onto a second surface via a liquid,
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface side, and an emission surface of the dioptric optical element has a substantially symmetrical shape with respect to two axial directions orthogonal to each other on the second surface. And the central axis of the circle corresponding to the outer periphery of the entrance surface of the refractive optical element substantially coincides with the optical axis, and the central axis of the exit surface is in one of the two axial directions.
  • the optical axial force is decentered along.
  • a projection optical system for projecting an image of a first surface onto a second surface through a liquid
  • the projection optical system includes a dioptric optical element disposed closest to the second surface side, and when setting two axial directions orthogonal to each other on the second surface, the projection optical system may be arranged in one axial direction.
  • the projection optical system is characterized in that the length of the exit surface of the refractive optical element and the length of the exit surface in the other axial direction are different from each other.
  • an image of the pattern is projected on the photosensitive substrate set on the second surface based on illumination light from the predetermined pattern set on the first surface.
  • An exposure apparatus comprising the projection optical system of the first to eighth forms for providing an exposure apparatus.
  • a projection optical system according to any one of the first to eighth aspects based on a setting step of setting a predetermined pattern on the first surface, and illumination light from the predetermined pattern. And exposing the image of the pattern onto the photosensitive substrate set on the second surface.
  • an image of a pattern set on the first surface through the projection optical system of the first to eighth aspects is formed on the photosensitive substrate set on the second surface.
  • a dioptric optical element that is used in an immersion objective optical system that forms an image of a first surface on a second surface, one optical surface is in contact with a liquid,
  • the first optical surface of the refractive optical element is characterized by having a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis of the immersion objective optical system according to the shape of the effective projection area on the second surface.
  • an optical element Provided is an optical element.
  • a dioptric optical element used in an immersion objective optical system for forming an image of a first surface on a second surface one of the optical surfaces is in contact with a liquid
  • the length of the one optical surface of the refractive optical element in one axial direction and the other axial direction is characterized in that the length of the one optical surface is different from each other.
  • An immersion type projection optical system is, for example, a catadioptric type and an off-axis visual field type
  • the exit surface of the refractive optical element disposed closest to the image plane is Depending on the shape of the effective projection area on the image plane, it has a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis.
  • the exit surface of the refractive optical element has, for example, a substantially symmetrical shape with respect to two axial directions orthogonal to each other on the image plane, and the central axis of the exit surface and the outer periphery of the incident surface of the refractive optical element.
  • the central axis of the corresponding circle substantially coincides with the central axis of the exit surface, and the optical axis of the central axis of the exit surface is decentered along the axial direction of one of the two axial directions.
  • the exit surface of the dioptric optical element arranged closest to the image plane is formed into a rotationally asymmetric shape according to the shape of the effective projection area.
  • the range in which the liquid (immersion liquid) intervenes can be kept small.
  • the substrate stage becomes large. It is possible to project and expose a fine pattern with high precision without causing a decrease in precision of the alignment optical system, and thus to manufacture a good micro device with high precision.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the positional relationship between a rectangular still exposure area formed on a wafer and a reference optical axis in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a configuration between a boundary lens and a wafer in each example of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration of a projection optical system which may be included in the first example of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing lateral aberration in the projection optical system of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a lens configuration of a projection optical system according to a second example of the present embodiment.
  • FIG. 7 shows transverse aberration in the projection optical system of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a view for specifically explaining the inconvenience when the exit surface of the refractive optical element disposed closest to the image side is formed into a rotationally symmetric shape according to the prior art.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a configuration of a parallel flat plate in liquid in each example of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a view schematically showing the configuration of a parallel flat plate in a liquid according to a first modification of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a view schematically showing the configuration of a parallel flat plate in a liquid according to a second modification of the embodiment.
  • FIG. 12 is a view schematically showing the configuration of a parallel flat plate in a liquid according to a third modification of the present embodiment.
  • Fig. 13 is a flowchart of the method for obtaining a semiconductor device as a microdevice.
  • FIG. 14 It is a flowchart of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the X axis and the Y axis are set in a direction parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. More specifically, the XY plane is set parallel to the horizontal plane, and the + Z axis is set upward along the vertical direction!
  • the exposure apparatus of the present embodiment is, for example, an ArF exci-
  • the illumination optical system 1 includes a laser light source, an optical 'integrator (homogenizer), a field stop, and a condenser lens and the like.
  • An exposure light (exposure beam) IL consisting of ultraviolet pulse light with a wavelength of 193 nm from which the light source power is also emitted passes through the illumination optical system 1 and illuminates the reticle (mask) R.
  • a pattern to be transferred is formed on reticle R, and a rectangular (slit-like) pattern area having a long side along the X direction and a short side along the Y direction out of the entire pattern area is illuminated. Be done.
  • the light having passed through the reticle R is transferred to the exposure area on the wafer (photosensitive substrate) W coated with the photoresist through the immersion type projection optical system PL at a predetermined reduction projection magnification.
  • a rectangular shape having a long side along the X direction and a short side along the Y direction on the wafer W so as to optically correspond to a rectangular illumination area on the reticle R.
  • the pattern image is formed in the static exposure area (effective exposure area) of
  • FIG. 2 is a view showing the positional relationship between a rectangular still exposure area (ie, effective exposure area) formed on a wafer in the present embodiment and a reference optical axis.
  • a circular area (image circle) IF having a radius B centered on the reference optical axis AX (image circle) is placed in the IF, and an axis in the Y direction from the reference optical axis AX
  • a rectangular effective exposure area ER having a desired size is set at a position separated by the removal amount A.
  • the length in the X direction of the effective exposure region ER is LX
  • the length in the Y direction is LY. Therefore, on the force reticle R (not shown), the effective exposure area ER is located at a distance from the reference optical axis AX in the Y direction by the distance corresponding to the off-axis amount A corresponding to the rectangular effective exposure area ER.
  • a rectangular illumination area (that is, an effective illumination area) having a corresponding size and shape is formed.
  • Reticle R is held on reticle stage RST in parallel to the XY plane, and reticle stage RST incorporates a mechanism for finely moving reticle R in the X direction, Y direction, and rotational direction.
  • reticle stage RST incorporates a mechanism for finely moving reticle R in the X direction, Y direction, and rotational direction.
  • the positions in the X direction, Y direction and rotational direction are measured and controlled in real time by a reticle laser interferometer (not shown).
  • Wafer W is fixed parallel to the XY plane on Z stage 9 via a wafer holder (not shown).
  • Z stage 9 is moved along an XY plane substantially parallel to the image plane of projection optical system PL. It is fixed on the moving XY stage 10 and controls the focus position (position in the ⁇ direction) and the tilt angle of the wafer W. The position of the X direction, the ⁇ direction and the rotational direction is measured and controlled in real time by a wafer laser interferometer 13 using a movable mirror 12 provided on the ⁇ stage 9 and the ⁇ ⁇ stage 9 is controlled.
  • the crucible stage 10 is mounted on the base 11, and controls the X direction, the crucible direction, and the rotational direction of the wafer W.
  • the main control system 14 provided in the exposure apparatus of this embodiment is based on the measurement values measured by the reticle laser interferometer! /, The position of the reticle R in the X direction, Make adjustments. That is, the main control system 14 transmits a control signal to a mechanism incorporated in the reticle stage RST and moves the reticle stage RST finely to adjust the position of the reticle R.
  • the main control system 14 aligns the surface on the wafer W with the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the auto leveling method, the focus position (position in the Z direction) of the wafer W and Adjust the tilt angle. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the Z stage 9 by the wafer stage drive system 15 to adjust the focus position and the inclination angle of the wafer W.
  • the main control system 14 adjusts the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotational direction based on the measurement values measured by the wafer laser interferometer 13. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15 to adjust the position of the wafer W in the X direction, Y direction and rotation direction. Do.
  • main control system 14 is incorporated in reticle stage RST, and sends a control signal to the mechanism, and sends a control signal to wafer stage drive system 15, thereby projecting the projection magnification of projection optical system PL.
  • the pattern image of the reticle R is projected and exposed in a predetermined shot area on the wafer W while driving the reticle stage RST and the XY stage 10 at a speed ratio according to the above.
  • the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 to drive the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15 to step-move another shot area on the wafer W to the exposure position.
  • the pattern image of the reticle R is transferred to the wafer W by the step 'and' scan method.
  • the operation of scanning and exposing upward is repeated. That is, in the present embodiment, while controlling the position of reticle R and wafer W using wafer stage drive system 15 and wafer laser interferometer 13 etc., the short side direction of the rectangular static exposure area and static illumination area is detected.
  • the reticle stage RST and the XY stage 10 along the Y direction are moved (scanned) synchronously with the reticle scale and the wafer W, so that the long side of the still exposure area on the wafer W
  • a reticle pattern is scan-exposed to a region equal to LX and having a width and a length corresponding to the scanning amount (moving amount) of the wafer W.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a configuration between the boundary lens and the wafer in each example of the present embodiment.
  • the surface on the reticle R side (object side) is in contact with the second liquid Lm2
  • the surface on the wafer W side (image side) is the first.
  • the in-liquid parallel flat plate Lp in contact with the liquid Lml is disposed closest to the wafer.
  • a boundary lens Lb is disposed adjacent to the in-liquid parallel flat plate Lp, in which the surface on the reticle R side is in contact with gas and the surface on the wafer W side is in contact with the second liquid Lm2.
  • the boundary lens Lb is a positive lens having a convex surface on the reticle R side and a flat surface on the wafer W side.
  • the boundary lens Lb and the in-liquid flat plate Lp are both formed of quartz and quartz. This is because, when the boundary lens Lb and the liquid parallel flat plate Lp are formed of fluorite, the fluorite has the property of being soluble in water (soluble), so that the imaging performance of the projection optical system can be stably maintained. It becomes difficult.
  • fluorite in fluorite, it is known that the internal refractive index distribution has a high frequency component, and variations in refractive index including this high frequency component may cause the occurrence of flare, and thus imaging of the projection optical system It is easy to reduce the performance. Furthermore, fluorite is known to have intrinsic birefringence, and in order to maintain good imaging performance of the projection optical system, it is necessary to correct the influence of the intrinsic birefringence. Therefore, it is preferable to form the boundary lens Lb and the in-liquid parallel flat plate Lp of quartz from the viewpoint of solubility of fluorite, high frequency component of refractive index distribution and intrinsic birefringence.
  • the scanning exposure is performed while moving the wafer W relative to the projection optical system PL.
  • the liquid (Lml, Lm2) filled in the optical path between the boundary lens Lb of the projection optical system PL and the wafer W from the start to the end of the scanning exposure in the exposure apparatus of the scan 'and' scan method.
  • the technology disclosed in International Publication No. WO99Z49504 the technology disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114, and the like can be used.
  • a liquid adjusted to a predetermined temperature from a liquid supply device through a supply pipe and a discharge nozzle is used as an optical path between the boundary lens Lb and the wafer W.
  • Supply to fill, and the liquid supply device collects the liquid on the wafer W through the recovery pipe and the inflow nozzle.
  • the wafer holder table is configured in a container shape so as to be able to store the liquid, and the center of the inner bottom portion ,) Wafer W is positioned and held by vacuum suction. Further, the end of the lens barrel of the projection optical system PL extends into the liquid, so that the optical surface on the wafer side of the boundary lens Lb extends into the liquid.
  • the first water supply / drainage mechanism 21 is used to circulate pure water as the first liquid Lml in the optical path between the in-liquid parallel flat plate Lp and the wafer W. I am doing it.
  • pure water as the second liquid Lm2 is circulated in the light path between the boundary lens Lb and the in-liquid parallel flat plate Lp using the second water supply / drainage mechanism 22.
  • pure water as the immersion liquid at a small flow rate, it is possible to prevent the deterioration of the liquid by the effects such as antiseptic and antifungal.
  • the aspheric surface has a height in the direction perpendicular to the optical axis as y, and the tangential force at the vertex of the aspheric surface is the optical axis up to the position on the aspheric surface at the height y.
  • Letting z be the distance (sag amount) along r, r be the radius of curvature of the apex, K be the conical coefficient, and C be the aspheric coefficient of order ⁇ , it is expressed by the following equation (a).
  • a lens surface formed in an aspheric surface shape is marked with an * mark on the right side of the surface number.
  • the projection optical system PL is configured to form a first image for forming a first intermediate image of the pattern of the reticle R disposed on the object surface (first surface).
  • Optical system G1 A second imaging optical system G2 for forming a second intermediate image (a first intermediate image and a secondary image of the reticle pattern) of the reticle pattern based on the light of the first intermediate image power;
  • a third imaging optical system G3 for forming a final image (a reduced image of the reticle pattern) of the reticle pattern on the wafer W disposed on the image plane (the second surface) based on the light of the intermediate image power.
  • the first imaging optical system G1 and the third imaging optical system G3 are both dioptric systems
  • the second imaging optical system G2 is a catadioptric system including a concave reflecting mirror CM.
  • a first plane reflecting mirror (first deflection mirror) Ml is disposed, and a second imaging optical system A second plane reflecting mirror (second deflecting mirror) M2 is disposed in the light path between G2 and the third imaging optical system G3.
  • the light from the reticle R forms a first intermediate image of the reticle pattern in the vicinity of the first plane reflecting mirror Ml via the first imaging optical system G1.
  • the light from the first intermediate image forms a second intermediate image of the reticle pattern in the vicinity of the second plane reflecting mirror M2 via the second imaging optical system G2.
  • light from the second intermediate image forms a final image of the reticle pattern on the wafer W through the third imaging optical system G3.
  • the first imaging optical system G1 and the third imaging optical system G3 have an optical axis AX1 and an optical axis AX3 which extend linearly along the vertical direction.
  • the optical axis AX1 and the optical axis AX3 coincide with the reference optical axis AX.
  • the second imaging optical system G2 has an optical axis AX2 (vertical to the reference optical axis AX) extending linearly along the horizontal direction.
  • first plane reflector M1 and the second plane reflector M2 have reflecting surfaces set to form an angle of 45 degrees with the reticle plane, and the first plane reflector M1 and the second plane
  • the reflecting mirror M2 is integrally configured as one optical member.
  • the projection optical system PL is substantially telecentric on both the object side and the image side.
  • FIG. 4 is a view showing a lens configuration of a projection optical system according to the first example of the present embodiment.
  • a first imaging optical system G 1 denotes, in order from the reticle side, a plane-parallel plate P1, a biconvex lens L11, a positive mescus lens L12 with a convex surface facing the reticle side, a biconvex lens L13, and a concave surface with an aspheric wedge shape facing the reticle side.
  • the second imaging optical system G2 has a negative meniscus lens L21 having a concave surface facing the reticle side and a concave surface facing the reticle side in this order from the reticle side (that is, the incident side) along the light traveling forward path.
  • the negative meniscus lens L22 and a concave reflecting mirror CM having a concave surface facing the reticle are included.
  • the third imaging optical system G3 has, in order from the reticle side (that is, the incident side), a positive mescus lens L31 having a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L32, and a positive surface having a convex surface facing the reticle side.
  • a positive meniscus lens L310 with a spherical concave surface, a biconvex lens L311, an aperture stop AS, a planoconvex lens L312 with a flat surface facing the wafer, and a positive meniscus lens with a nonspherical concave surface facing the wafer It comprises a lens L313, a positive mesh lens L314 having an aspheric concave surface facing the wafer,
  • all the light transmitting members including the boundary lens Lb and the plane parallel plate Lp are made of quartz (SiO 2) having a refractive index of 1.5603261 with respect to the central wavelength of the used light. Table 1 below shows values of specifications of the projection optical system PL that are the key to the first example.
  • ⁇ is the central wavelength of the exposure light
  • j8 is the size of the projection magnification (imaging magnification of the whole system)
  • ⁇ A is the image side (wafer side) numerical aperture
  • B is the wafer
  • A is the off-axis amount of the effective exposure area ER
  • LX is the dimension along the X direction of the effective exposure area ER (dimension of the long side)
  • LY is the effective exposure area ER
  • the dimensions along the Y direction (dimensions of the short side) of each are shown.
  • the surface number indicates the order of the surface of the reticle side force along the traveling path of the light beam to the wafer surface which is the reticle surface force image surface (the second surface) which is the object surface (the first surface).
  • r is the radius of curvature of each surface (apex radius of curvature in the case of an aspheric surface: mm)
  • d is the axial spacing of each surface, ie, the surface spacing (mm)
  • n is the refractive index for the central wavelength.
  • the interplanar spacing d changes its sign each time it is reflected. Therefore, the sign of the surface separation d is negative in the optical path from the reflecting surface of the first plane reflecting mirror M1 to the concave reflecting mirror CM and in the optical path to the image plane, and the other optical paths Inside is positive.
  • the curvature radius of the convex surface is positive toward the reticle side, and the curvature radius of the concave surface is negative toward the reticle side.
  • the curvature radius of the concave surface is positive along the forward path of the light toward the incident side (reticle side), and the curvature radius of the convex surface is negative toward the incident side.
  • a force is directed toward the reticle side to make the radius of curvature of the concave surface positive, and a force toward the reticle side is radius of curvature of the convex surface.
  • Table (1) is the same as in the following Table (2).
  • FIG. 5 shows transverse aberration in the projection optical system of the first embodiment.
  • the aberration diagram Y is the image height
  • the solid line is the center wavelength 193. 3060 nm
  • the broken line is 193.
  • 306 nm + 0.2 pm m 193.
  • 3062 ⁇ the alternate long and short dash line is 193.
  • 306 nm-0.2 pm 193.
  • 3058 nm Each one is shown.
  • the notation in FIG. 5 is the same as in FIG. 7 below.
  • FIG. 6 is a view showing a lens configuration of a projection optical system according to a second example of the present embodiment.
  • the first imaging optical system G1 has a convex surface facing the reticle side, the plane-parallel plate P1, the biconvex lens L11, and the reticle side sequentially from the reticle side.
  • a positive meniscus lens L16 having a concave surface on the reticle side, a negative meniscus lens L17 having a concave surface on the reticle side, a positive meniscus lens L18 having an aspheric concave surface on the reticle side, and a reticle surface on the reticle side Consisting of a concave surface-facing positive mesh lens L19, a biconvex lens L110, and a positive mesh lens LI11 with an aspheric concave surface facing the lens side!
  • the second imaging optical system G2 has a negative meniscus lens L21 having a concave surface facing the reticle side and a concave surface facing the reticle side sequentially from the reticle side (that is, the incident side) along the light traveling forward path.
  • the negative meniscus lens L22 and a concave reflecting mirror CM having a concave surface facing the reticle are included.
  • the third imaging optical system G3 has, in order from the reticle side (that is, the incident side), a positive mescus lens L31 having a concave surface facing the reticle side, a biconvex lens L32, and a positive surface having a convex surface facing the reticle side.
  • FIG. 7 shows transverse aberration in the projection optical system of the second embodiment.
  • a large actual size can be obtained.
  • a relatively large effective imaging area can be secured while securing an effective image side numerical aperture.
  • Ru That is, in each example, while securing a high image-side numerical aperture of about 1.3 for ArF excimer laser light with a center wavelength of 193.306 nm, a 26 mm ⁇ 5 mm rectangular effective exposure area Region) ER can be secured, and for example, a circuit pattern can be scanned and exposed at high resolution in a rectangular exposure region of 26 mm ⁇ 33 mm.
  • the shape error of one lens surface of the reciprocating optical element (L21, L22) in the catadioptric optical system is twice as large as that of the normal lens surface with respect to the occurrence of the local flare. Focusing on the effect, double local flare occurs on one lens surface Reciprocation optical path force By removing the aspheric surface, that is, the optical surface where all the reciprocating optical elements are formed in aspheric shape By not including it, we are trying to reduce local flare.
  • the crystal material is not disposed in the reciprocating optical path portion through which light passes twice, that is, all the reciprocating optical elements (L21, L22) in the second imaging optical system G2 are
  • the local flare is further reduced by forming it from an amorphous material (quartz in this embodiment).
  • the shape error of the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM in the second imaging optical system G2 also has twice the effect of the lens surface in the one-way optical path on the occurrence of local flare.
  • local flare is further reduced by forming the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM into a spherical shape.
  • the immersion projection optical system PL of the present embodiment employs a catadioptric optical system, the Petzval condition is substantially satisfied despite the large image side numerical aperture, and the flatness of the image is obtained.
  • an off-axis type optical system in which the effective visual field area (effective illumination area) and the effective projection area (effective exposure area ER) do not include the optical axis, and the light shielding portion in the lens aperture (pupil) It is possible to secure the ability to cope with any pattern because it does not have
  • the catadioptric and off-axis vision type liquid immersion optical system PL as in this embodiment the liquid parallel as a dioptric optical element disposed closest to the image side (wafer W side) is parallel. Forming the exit surface of the flat plate Lp into a rotationally symmetrical shape with respect to the optical axis AX3 (i.e., the reference optical axis AX) according to the prior art causes a disadvantage.
  • FIG. 8 is a view for specifically explaining the inconvenience when the exit surface of the refractive optical element arranged closest to the image side is formed into a rotationally symmetric shape according to the prior art.
  • the flexure located on the most image side (wafer W side)
  • the incident surface of the in-liquid parallel flat plate Lp as a folding optical element has an outer periphery corresponding to a circle 30 centered on the optical axis AX.
  • the incident surface of the in-liquid parallel flat plate Lp has substantially the same length in the two axial directions orthogonal to each other.
  • a notch such as an orientation flat is provided in a part of the outer periphery of the plane of incidence Lp in liquid, or the outer periphery of the plane of incidence is formed in a polygonal shape.
  • the central axis of the circle 30 corresponding to the outer periphery of the plane of incidence of the in-liquid parallel plate Lp coincides with the optical axis AX.
  • an effective emission area 31 defined as an area through which an effective imaging light beam passes through the emission surface of the parallel flat plate Lp in liquid is a rectangular effective exposure on the wafer W which does not include the optical axis AX.
  • the area (static exposure area) ER it has such a shape that it is decentered in one direction (Y direction) from the optical axis AX and the corner portion of the rectangle is rounded.
  • the exit surface of the parallel flat plate Lp in liquid has a rotationally symmetric shape (infinitely rotationally symmetric shape) with respect to the optical axis AX regardless of the rotational asymmetry of the effective exit region 31; Since it is formed in a shape having substantially the same length in the axial direction, the exit surface of the in-liquid parallel flat plate Lp has an outer circumference corresponding to a large circle 32 that encloses the effective exit area 31 around the optical axis AX. It will have.
  • the range in which the liquid Lml intervenes in the image space of the projection optical system PL becomes large, and in particular, the macroscopic optical system of the substrate stage (9 to L 1) (Not shown in the figure).
  • FIG. 9 is a view schematically showing the configuration of a parallel flat plate in liquid in each example of the present embodiment.
  • (a) is a bottom view of the in-liquid parallel flat plate Lp
  • (b) and (c) are side views of the in-liquid parallel flat plate Lp.
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp has an outer periphery corresponding to the circle 40
  • the center 40a of the circle 40 corresponding to the outer periphery of the incident surface Lpa is
  • the optical axis AX (AX3) force is also decentered in the Y direction.
  • the reference circle indicated by the broken line 41 is a circle inscribed in the circle 40 with the optical axis AX at the center.
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp is formed to have substantially the same length in the two axial directions (XY directions) orthogonal to each other.
  • the effective injection area 42 of the injection surface Lpb of the parallel flat plate Lp in liquid has a shape that is substantially symmetrical with respect to the X direction and the Y direction and is rounded at a rectangular corner,
  • the center 42a of the region 42 coincides with the center 40a of the circle 40 corresponding to the outer periphery of the entrance face Lpa! /.
  • the injection surface Lpb of the parallel flat plate Lp in liquid has a substantially symmetrical shape with respect to the X direction and the Y direction so as to secure a slight margin area around the effective injection area 42 and enclose the effective injection area 42,
  • the center Lpba of the exit surface Lpb coincides with the center 42a of the effective exit area 42 and the center 40a of the circle 40 corresponding to the outer periphery of the entrance surface Lpa.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp has a shape that is rotationally symmetric once with respect to the optical axis AX.
  • a hatched portion Lpc which is a region surrounding the emission surface Lpb is an inclined surface extending from the outer periphery of the emission surface Lpb to the light incident side.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp has substantially symmetrical shapes with respect to two axial directions orthogonal to each other on the wafer W, that is, the X direction and the Y direction.
  • the central axis Lpba of the exit surface Lpb coincides with the central axis 40a of the circle 40 corresponding to the outer periphery of the incident surface Lpa, and the central axis Lpba of the exit surface Lpb is decentered from the optical axis AX along the Y direction.
  • the central axis (center of gravity axis) of the effective exposure area ER (that is, the effective projection area of the projection optical system PL) on the wafer W is substantially coincident with the central axis Lpba of the emission surface Lpb.
  • the length of the exit surface Lpb in one axial direction (Y direction) and the length in the other axial direction (X direction) are different from each other.
  • the exit surface of the in-liquid parallel flat plate Lp is formed into a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis AX regardless of the rotational asymmetry of the effective exit region 42 with respect to the optical axis AX.
  • the exit surface Lpb of the plane parallel plate Lp in liquid V on the wafer W does not include the optical axis AX.
  • the shape of the effective exposure area ER ie the effective projection area of the projection optical system PL
  • the projection optical system is formed in a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis AX according to (the projection surface Lpb is formed to have different lengths in two axial directions (XY directions orthogonal to each other)).
  • FIG. 10 is a view schematically showing a configuration of a parallel flat plate in liquid according to a first modified example of the present embodiment.
  • (a) is a bottom view of the in-liquid parallel flat plate Lp
  • (b) and (c) are side views of the in-liquid parallel flat plate Lp.
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp according to the first modification has an outer periphery corresponding to a circle 50 centered on the optical axis AX (AX3).
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp is formed to have approximately the same length in the two axial directions (XY directions) orthogonal to each other.
  • the effective injection area 51 of the plane Lpb of the plane-parallel plate Lp is substantially symmetrical with respect to the X and Y directions and has a rounded rectangular corner.
  • the center 51a is off-centered in the Y direction from the optical axis AX! /.
  • An injection surface Lpb of the parallel flat plate Lp in liquid has a relatively large area on the other long side while securing a slight margin area on one long side and both short sides of the effective injection area 51.
  • a margin area is secured to enclose an effective injection area 51, and has a substantially symmetrical shape with respect to the X direction and the Y direction.
  • a region Lpc surrounding the exit surface Lpb and having a hatching is an inclined surface extending from the outer periphery of the exit surface Lpb to the light incident side.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp which acts in the first modification, has a substantially symmetrical shape with respect to the X direction and the Y direction.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp according to the first modification has a shape that is rotationally symmetric twice with respect to the optical axis AX.
  • the central axis Lpba (not shown in FIG. 10) of the exit surface Lpb and the central axis 50a (not shown in FIG. 10) of the circle 50 corresponding to the outer periphery of the incident surface Lpa coincide with the optical axis AX.
  • the central axis (center of gravity axis) of the effective exposure area ER (that is, the effective projection area of the projection optical system PL) on the wafer W is decentered in the Y direction by the central axis Lpba (that is, the optical axis AX) of the exit surface Lpb.
  • the length of the exit surface Lpb in one axial direction (Y direction) and the length in the other axial direction (X direction) are different from each other.
  • the effective exposure area ER ie, the light exposure surface Lpb on the weaver W does not include the optical axis AX.
  • the optical axis AX the length of the exit surface Lpb in the two axial directions (X and Y directions orthogonal to each other) Are formed in the image space of the projection optical system PL) Solution. The range in which Lml intervenes can be kept small.
  • FIG. 11 is a view schematically showing the configuration of a parallel flat plate in liquid according to a second modified example of the present embodiment.
  • (a) is a bottom view of the in-liquid parallel flat plate Lp
  • (b) and (c) are side views of the in-liquid parallel flat plate Lp.
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp according to the second modification has an outer periphery corresponding to a circle 60 centered on the optical axis AX (AX3).
  • the effective injection area 61 at the injection surface Lpb of the plane-parallel plate Lp in liquid is substantially symmetrical with respect to the X direction and the Y direction, and has a shape in which a rectangular corner portion is rounded. Is decentered in the Y direction from the optical axis AX. In other words, the length of the exit surface Lpb in one axial direction (Y direction) is different from the length in the other axial direction (X direction).
  • the injection surface Lpb of the parallel flat plate Lp in liquid is substantially symmetrical with respect to the Y direction and asymmetrical with respect to the X direction such that a slight margin area is secured around the effective injection area 61 and the effective injection area 61 is included. It has a shape, and the center (centroid of gravity) Lpba (not shown in FIG. 11) of the exit surface Lpb is located near the center 61a of the effective exit area 61 (near the Y direction).
  • a hatched portion Lpc which is an area surrounding the exit surface Lpb in FIG. 11A, is an inclined surface extending from the outer periphery of the exit surface Lpb to the light incident side.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp which acts in the second modification, has a substantially symmetrical shape in the Y direction and an asymmetrical shape in the X direction.
  • the emission surface Lp b is formed so that the length in one axial direction (Y direction) and the length in the other axial direction (X direction) are different from each other.
  • the central axis 60a (not shown in FIG. 11) of the circle 60 corresponding to the outer periphery of the entrance surface Lpa coincides with the optical axis AX
  • the central axis of the exit surface Lpb (centroid axis) Lpba is along the Y direction. It is decentered from the optical axis AX.
  • the central axis (center of gravity axis) of the effective exposure area ER (that is, the effective projection area of the projection optical system PL) on the light W is substantially coincident with the central axis (center of gravity axis) Lpba of the exit surface Lpb.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp which works in the second modification, has a shape of one-fold rotational symmetry with respect to the optical axis AX.
  • an effective exposure area ER ie, where the emission surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp does not include the optical axis AX on the weaver W
  • the effective projection area of the shadow optical system PL it is formed in a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis AX (the length of the exit surface Lpb in the two axial directions (X and Y directions orthogonal to each other) Because they are formed differently, the range in which the liquid (immersion liquid) Lml intervenes in the image space of the projection optical system PL can be reduced.
  • FIG. 12 is a view schematically showing a configuration of a parallel flat plate in liquid according to a third modified example of the present embodiment.
  • (a) is a bottom view of the in-liquid parallel flat plate Lp
  • (b) and (c) are side views of the in-liquid parallel flat plate Lp.
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp according to the third modification has an outer periphery corresponding to a circle 70 centered on the optical axis AX (AX3).
  • the incident surface Lpa of the in-liquid parallel flat plate Lp is formed to have approximately the same length in the two axial directions (XY directions) orthogonal to each other.
  • the effective injection area 71 of the plane Lpb of the plane-parallel plate Lp is substantially symmetrical with respect to the X and Y directions and has a rounded rectangular corner.
  • the center 71a is off-centered in the Y direction from the optical axis AX! /.
  • the exit surface Lpb of the parallel flat plate Lp in liquid has a substantially symmetrical shape with respect to the X direction and the Y direction such that a slight margin area is secured around the effective injection area 71 and the effective injection area 71 is included.
  • the center Lpba of the injection surface Lpb coincides with the center 71 a of the effective injection area 71.
  • a hatched portion Lpc which is a region surrounding the emission surface Lpb in FIG. 12A, is an inclined surface extending from the outer periphery of the emission surface Lpb to the light incident side.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp which acts in the third modification, has a substantially symmetrical shape with respect to the X direction and the Y direction. Further, the emission surface Lpb has a shape in which the length in one axial direction (Y direction) and the length in the other axial direction (X direction) are different from each other.
  • the central axis 70a (not shown in FIG. 12) of the circle 70 corresponding to the outer periphery of the incident surface Lpa coincides with the optical axis AX, and the central axis Lpba of the exit surface Lpb extends along the Y direction from the optical axis AX It is eccentric.
  • the central axis (center of gravity axis) of the effective exposure area ER on the wafer W (that is, the effective projection area of the projection light system PL) substantially coincides with the central axis Lpba of the light emission surface Lpb.
  • the exit surface Lpb of the in-liquid parallel flat plate Lp which is the third modification, has a shape that is rotationally symmetric once with respect to the optical axis AX.
  • Outgoing surface Lpb is formed in a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis AX according to the shape of the effective exposure area ER (that is, the effective projection area of the projection optical system PL) not including the optical axis AX on the light W (The lengths of the exit surface Lpb in the two axial directions (X and Y directions orthogonal to each other are formed to be different from each other), so the range in which the liquid (immersion liquid) Lml intervenes in the image space of the projection optical system PL Can be kept small.
  • the configurations shown in the first to third modifications are merely examples, and the configurations of the incident surface and the exit surface of the in-liquid parallel flat plate Lp are within the scope of the present invention. Various modifications are possible.
  • a plane parallel plate (generally, an optical member with substantially no refractive power) Lp is disposed in the optical path between the boundary lens Lb and the wafer W. Even if pure water is contaminated by outgassing from the photoresist applied to the wafer W, the boundary lens by the pure water contaminated by the action of the plane parallel plate Lp interposed between the boundary lens Lb and the wafer W Contamination of the image side optical surface of Lb can be effectively prevented.
  • the liquid can be It becomes possible to hold.
  • a configuration in which the installation of the plane parallel plate Lp which is not limited to the configuration of the above-described embodiment is omitted is also possible.
  • the present invention can be applied to the boundary lens Lb as a refractive optical element disposed closest to the image side (wafer W side). Specifically, the configuration of the first modification of FIG. 10, the second modification of FIG. 11, the third modification of FIG.
  • the present invention is applied to an off-axis type catadioptric optical system in which the effective visual field does not include the optical axis
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to other general immersion type projection optical systems.
  • the present invention By applying the present invention to the off-axis type catadioptric optical system, the flatness of the image can be obtained, and the ability to cope with any pattern can be secured.
  • the effective exposure area ER can be set closer to the optical axis AX, so The rotational asymmetry of the refractive optical element (plane-parallel plate Lp or boundary lens Lb) disposed on the W side can be alleviated, which is suitable for manufacturing an optical system and is convenient for simplifying the apparatus configuration. Good.
  • pure water (Lml, Lm2) is used as the liquid to be filled in the optical path between the boundary lens Lb and the wafer W, but instead, the refractive index is higher than that A liquid (for example, a liquid having a refractive index of 1.6 or more) may be used.
  • a high refractive index liquid for example, glycenol (CH 2 [OH] CH [OH] CH [OH]), heptane (C 2 H 5), etc.
  • a high refractive index liquid in order to suppress the size of the projection optical system PL, in particular, the size in the diameter direction, a part of lenses of the projection optical system PL, in particular the image plane ( Near the wafer W), it is preferable to form the lens with a high refractive index material.
  • a high refractive index material for example, calcium oxide or magnesium oxide, barium fluoride, strontium oxide, barium oxide, barium fluoride, sodium 'lithium' flowide (BaLiF), Le
  • Crystal materials such as Tetium Aluminum Garnet ([Lutetium Aluminum Garnet] LuAG) and Spinenole ([crystalline magnesium aluminum spinel] MgAl 2 O 3)
  • the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is exposed onto the photosensitive substrate using the projection optical system.
  • microdevices semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.
  • FIG. 13 the flowchart of FIG. 13 is shown as an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer as a photosensitive substrate or the like using the exposure apparatus of the present embodiment. Refer to the description.
  • a metal film is vapor-deposited on one lot of wafers.
  • photoresist is applied on the metal film on the one lot wafer.
  • the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system.
  • the pattern on the mask is etched in Step 305 by using the resist pattern as a mask on the wafer of one lot. Circuit pattern force corresponding to is formed in each shot area on each wafer.
  • a device such as a semiconductor element is manufactured.
  • a semiconductor device manufacturing method a semiconductor device having a very fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and the force of performing each of the exposure, development, and etching steps is performed on the wafer prior to these steps. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be coated on the silicon oxide film, and then each process such as exposure, development and etching may be performed.
  • a liquid crystal display device as a microdevice can also be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate).
  • a predetermined pattern circuit pattern, electrode pattern, etc.
  • a photosensitive substrate such as a glass substrate coated with a resist
  • Ru a photosensitive substrate
  • a set of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arrayed in a matrix, or R, G,
  • a color filter is formed by arranging a plurality of B stripe filters in the direction of horizontal scanning lines.
  • a cell assembly step 403 is performed.
  • a liquid crystal panel liquid crystal cell
  • liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, Manufacture panels (liquid crystal cells). Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell), a backlight and the like are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method of manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having a very fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • the force using an ArF excimer laser light source is not limited to this, and another appropriate light source such as, for example, an F laser light source can also be used.
  • F laser light when F laser light is used as the exposure light, F laser light can be transmitted as the liquid.
  • PFPE perfluoropolyether
  • the present invention is applied to the immersion type projection optical system mounted on the exposure apparatus in the above-described embodiment, other general immersion type not limited to this.
  • Type of projection light The present invention can also be applied to academic sciences.
  • the present invention can also be applied to a dioptric optical element in which one optical surface is in contact with a liquid in the immersion objective optical system.
  • the boundary lens Lb and the in-liquid parallel flat plate Lp are formed of quartz of an amorphous material, but it is assumed that the material forming the boundary lens Lb and the in-liquid parallel flat plate Lp is For example, crystalline materials such as magnesium oxide, calcium sulfate, strontium oxide, and barium oxide may be used without being limited to quartz.
  • pure water is used as the first liquid and the second liquid, but the first and second liquids are not limited to pure water.
  • Water containing 4 4, isopropanol, glycerol, hexane, heptane, decane, etc. can be used.

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Abstract

　たとえば反射屈折型で且つ軸外視野型の液浸投影光学系において、像空間において液体（浸液）が介在する範囲を小さく抑える。第１面の縮小像を液体を介して第２面に投影する投影光学系は、最も第２面側に配置された屈折光学素子（Ｌｐ）を備えている。屈折光学素子の射出面（Ｌｐｂ）は第２面上において直交する２つの軸線方向（Ｘ方向およびＹ方向）に関してほぼ対称な形状を有し、射出面の中心軸線（Ｌｐｂａ）と屈折光学素子の入射面（Ｌｐａ）の外周に対応する円（４０）の中心軸線（４０ａ）とはほぼ一致し、射出面の中心軸線は２つの軸線方向のうちの一方の軸線方向（Ｙ方向）に沿って光軸（ＡＸ）から偏心している。

Description

投影光学系、露光装置、および露光方法
技術分野
[0001] 本発明は、投影光学系、露光装置、および露光方法に関し、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イエ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
[0002] 半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフイエ程にぉ 、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ている。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 ヽる。
[0003] そこで、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 ΝΑ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' ZNA(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-sin Θで表され る。
[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液浸技術が知られている (たとえば特許文献 1)
[0005] 特許文献 1：国際公開第 WO2004Z019128号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0006] 上述のように、露光装置用の投影光学系の解像力を向上させる手法として、気体よ りも屈折率の高い液体などの媒質で像空間を埋めることにより 1を超えるような大きな 像側開口数を確保する技術が知られている。一方、マイクロリソグラフィ一においてチ ップコストを無視した微細パターン形成は成り立たず、現在最も有力な液浸リソグラフ ィシステムとして、投影光学系の像空間の限定された部分にのみ液体を供給排出す る機構を設けた、いわゆる局所液浸システムが主流である。この場合、投影光学系の 像空間において液体 (浸液)が介在する範囲をできるだけ小さく抑えることが、基板ス テージ (ウェハステージ)の巨大化の回避ゃァライメント光学系の精度の向上などに 有利である。
[0007] また、像側開口数が例えば 1. 2を超えるような液浸投影光学系では、ペッツバール 条件を成立させて像の平坦性を得るという観点力 反射屈折光学系の採用が望まし ぐあらゆるパターンへの対応力の観点力も有効視野領域および有効投影領域が光 軸を含まな!/ヽ軸外視野光学系の採用が望ま ヽ。反射屈折型で軸外視野型の液浸 投影光学系を採用する場合、従来の屈折型の投影光学系よりも最大像高が大きくな る。その結果、投影光学系中の最も像側に配置される屈折光学素子の射出面を従 来技術にしたがって光軸に関して回転対称な形状に形成すると、投影光学系の像空 間において液体が介在する範囲が大きくなり、ひいては基板ステージの巨大化ゃァ ライメント光学系の精度低下などを招 、てしまう。
[0008] 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば反射屈折型で且つ軸 外視野型であって、像空間において液体 (浸液)が介在する範囲を小さく抑えること のできる液浸型の投影光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、像空間 において液体が介在する範囲を小さく抑えることのできる高解像な液浸投影光学系 を用いて、基板ステージの巨大化ゃァライメント光学系の精度低下などを招くことなく 、微細なパターンを高精度に投影露光する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。
課題を解決するための手段
[0009] 前記課題を解決するために、本発明の第 1形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系にお 、て、 前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記第 2面上の有効投影領域の形状に応じて、 前記投影光学系の光軸に関して回転非対称な形状を有することを特徴とする投影光 学系を提供する。ここで、「回転非対称な形状」とは、「無限回回転対称な形状以外 の形状」を指す。
[0010] 本発明の第 2形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 2回回転対称な 形状を有することを特徴とする投影光学系を提供する。
[0011] 本発明の第 3形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射 面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致して 、ることを特徴とす る投影光学系を提供する。
[0012] 本発明の第 4形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 1回回転対称な 形状を有することを特徴とする投影光学系を提供する。
[0013] 本発明の第 5形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射 面の外周に対応する円の中心軸線とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを 特徴とする投影光学系を提供する。
[0014] 本発明の第 6形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向のう ちの一方の軸線方向に関してほぼ対称で且つ他方の軸線方向に関して非対称な形 状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸 とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記一方の軸線方向に沿って前記光軸 から偏心していることを特徴とする投影光学系を提供する。
[0015] 本発明の第 7形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の 中心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2つの軸線方 向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特徴とする投 影光学系を提供する。
[0016] 本発明の第 8形態では、第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系 において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記第 2面上にぉ 、て直交する 2つの軸線方向を設定するとき、一方の軸線方向 につ 、ての前記屈折光学素子の射出面の長さと、他方の軸線方向につ!、ての前記 射出面の長さとは互いに異なる長さであることを特徴とする投影光学系を提供する。
[0017] 本発明の第 9形態では、前記第 1面に設定された所定のパターンからの照明光に 基づいて、前記パターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投影するた めの第 1形態〜第 8形態の投影光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提 供する。 [0018] 本発明の第 10形態では、所定のパターンを前記第 1面に設定する設定工程と、 前記所定のパターンからの照明光に基づいて、第 1形態〜第 8形態の投影光学系 を介して前記パターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投影露光する 露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
[0019] 本発明の第 11形態では、第 1形態〜第 8形態の投影光学系を介して前記第 1面に 設定されたパターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投影露光する 露光工程と、
前記露光工程を経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 るデバイス製造方法を提供する。
[0020] 本発明の第 12形態では、第 1面の像を第 2面に形成する液浸対物光学系に用いら れて、一方の光学面が液体に接する屈折光学素子において、
前記屈折光学素子の前記一方の光学面は、前記第 2面上の有効投影領域の形状 に応じて、前記液浸対物光学系の光軸に関して回転非対称な形状を有することを特 徴とする屈折光学素子を提供する。
[0021] 本発明の第 13形態では、第 1面の像を第 2面に形成する液浸対物光学系に用いら れて、一方の光学面が液体に接する屈折光学素子において、
前記第 2面上にぉ 、て直交する 2つの軸線方向を設定するとき、一方の軸線方向 につ 、ての前記屈折光学素子の前記一方の光学面の長さと、他方の軸線方向につ いての前記一方の光学面の長さとは互いに異なる長さであることを特徴とする屈折光 学素子を提供する。
発明の効果
[0022] 本発明の典型的な形態にしたがう液浸型の投影光学系は、たとえば反射屈折型で 且つ軸外視野型であって、最も像面側に配置された屈折光学素子の射出面が、像 面上の有効投影領域の形状に応じて、光軸に関して回転非対称な形状を有する。 具体的には、当該屈折光学素子の射出面は、たとえば像面上において直交する 2つ の軸線方向に関してほぼ対称な形状を有し、射出面の中心軸線と屈折光学素子の 入射面の外周に対応する円の中心軸線とはほぼ一致し、射出面の中心軸線は上記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って光軸力 偏心している。 [0023] その結果、本発明の投影光学系では、最も像面側に配置された屈折光学素子の 射出面が有効投影領域の形状に応じて回転非対称な形状に形成されているので、 像空間において液体 (浸液)が介在する範囲を小さく抑えることができる。また、本発 明の露光装置および露光方法では、像空間において液体が介在する範囲を小さく 抑えることのできる高解像な液浸投影光学系を用いて 、るので、基板ステージの巨 大化ゃァライメント光学系の精度低下などを招くことなぐ微細なパターンを高精度に 投影露光することができ、ひいては良好なマイクロデバイスを高精度に製造すること ができる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明の実施形態に力かる露光装置の構成を概略的に示す図である。
[図 2]本実施形態においてゥ ハ上に形成される矩形状の静止露光領域と基準光軸 との位置関係を示す図である。
[図 3]本実施形態の各実施例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 4]本実施形態の第 1実施例にカゝかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
[図 5]第 1実施例の投影光学系における横収差を示す図である。
[図 6]本実施形態の第 2実施例にカゝかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
[図 7]第 2実施例の投影光学系における横収差を示す図である。
[図 8]最も像側に配置される屈折光学素子の射出面を従来技術にしたがって回転対 称な形状に形成したときの不都合を具体的に説明するための図である。
[図 9]本実施形態の各実施例における液中平行平面板の構成を概略的に示す図で ある。
[図 10]本実施形態の第 1変形例に力かる液中平行平面板の構成を概略的に示す図 である。
[図 11]本実施形態の第 2変形例に力かる液中平行平面板の構成を概略的に示す図 である。
[図 12]本実施形態の第 3変形例に力かる液中平行平面板の構成を概略的に示す図 である。 [図 13]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 14]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 符号の説明
[0025] R レチクノレ
RST レチクノレステージ
PL 投影光学系
Lb 境界レンズ
Lp 液中平行平面板
Lml, Lm2 純水（液体）
W ウェハ
1 照明光学系
9 Zステージ
10 XYステージ
12 移動鏡
13 ウェハレーザ干渉計
14 主制御系
15 ウェハステージ駆動系
21 第 1給排水機構
22 第 2給排水機構
発明を実施するための最良の形態
[0026] 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軸がゥェ 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!、る。
[0027] 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 ンデンサレンズ等力も構成される照明光学系 1を備えている。光源力も射出された波 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。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。
[0028] 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バタ ーンを形成する。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。
[0029] 図 2は、本実施形態においてウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域 (すな わち実効露光領域)と基準光軸との位置関係を示す図である。本実施形態では、図 2に示すように、基準光軸 AXを中心とした半径 Bを有する円形状の領域 (イメージサ 一クル) IF内にぉ ヽて、基準光軸 AXから Y方向に軸外し量 Aだけ離れた位置に所 望の大きさを有する矩形状の実効露光領域 ERが設定されている。
[0030] ここで、実効露光領域 ERの X方向の長さは LXであり、その Y方向の長さは LYであ る。したがって、図示を省略した力 レチクル R上では、矩形状の実効露光領域 ERに 対応して、基準光軸 AXから Y方向に軸外し量 Aに対応する距離だけ離れた位置に 実効露光領域 ERに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域 (すなわ ち実効照明領域)が形成されていることになる。
[0031] 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。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。
[0032] 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、ウェハ Wのフォーカス位置（Ζ方向の位 置）および傾斜角を制御する。 Ζステージ 9は、 Ζステージ 9上に設けられた移動鏡 12 を用 、るウェハレーザ干渉計 13によって X方向、 Υ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。
[0033] また、 ΧΥ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、 Υ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 1 4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!/、てレチクル Rの X方向 、 Υ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 ヽ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。
[0034] また、主制御系 14は、オートフォーカス方式及びオートレべ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。
[0035] 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 X Y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。
[0036] 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 、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。
[0037] 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!、てはレチクル尺と 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 LXに等し 、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。
[0038] 図 3は、本実施形態の各実施例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 3を参照すると、本実施形態の各実施例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 Lm2に接し且つウェハ W側 (像側）の面 が第 1液体 Lmlに接する液中平行平面板 Lpが最もウェハ側に配置されている。そし て、この液中平行平面板 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。
[0039] 本実施形態の各実施例において、例えば 1. 1よりも大きい屈折率を有する第 1液 体 Lml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、境界レンズ Lbは、レチクル R側に凸面を向け 且つウェハ W側に平面を向けた正レンズである。さらに、境界レンズ Lbおよび液中平 行平面板 Lpはとも〖こ、石英により形成されている。これは、境界レンズ Lbや液中平行 平面板 Lpを蛍石により形成すると、蛍石は水に溶ける性質 (可溶性）があるため、投 影光学系の結像性能を安定的に維持することが困難になるからである。
[0040] また、蛍石では内部の屈折率分布が高周波成分を有することが知られており、この 高周波成分を含む屈折率のばらつきがフレアの発生を招く恐れがあり、投影光学系 の結像性能を低下させ易い。さら〖こ、蛍石は固有複屈折性を有することが知られて おり、投影光学系の結像性能を良好に維持するためには、この固有複屈折性の影響 を補正する必要がある。したがって、蛍石の可溶性、屈折率分布の高周波成分およ び固有複屈折性の観点から、境界レンズ Lbや液中平行平面板 Lpを石英により形成 することが好ましい。
[0041] なお、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ツ 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（Lml, Lm2)を満たし続 けるには、たとえば国際公開番号 WO99Z49504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。
[0042] 国際公開番号 WO99Z49504号公報に開示された技術では、液体供給装置から 供給管および排出ノズルを介して所定の温度に調整された液体を境界レンズ Lbとゥ ハ Wとの間の光路を満たすように供給し、液体供給装置により回収管および流入ノ ズルを介してウェハ W上力 液体を回収する。一方、特開平 10— 303114号公報に 開示された技術では、液体を収容することができるようにウェハホルダテーブルを容 器状に構成し、その内底部の中央にぉ 、て (液体中にぉ 、て）ウェハ Wを真空吸着 により位置決め保持する。また、投影光学系 PLの鏡筒先端部が液体中に達し、ひい ては境界レンズ Lbのウェハ側の光学面が液体中に達するように構成する。
[0043] 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、液中平行平面 板 Lpとウェハ Wとの間の光路中において第 1液体 Lmlとしての純水を循環させてい る。また、第 2給排水機構 22を用いて、境界レンズ Lbと液中平行平面板 Lpとの間の 光路中において第 2液体 Lm2としての純水を循環させている。このように、浸液として の純水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。
[0044] 本実施形態の各実施例において、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力 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 Kとし、 η次の非球面係数 を Cとしたとき、以下の数式 (a)で表される。後述の表（1)および（2)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 ヽる。
[0045] z = (y2/r) { 1 - (1 + K ) -y2/r2}1 2]
+ C -v4+C -y6 + C -y8 + C -y10
4 6 8 10
+ C -y12 + C ·γ14+ · · · (a)
12 14
[0046] また、本実施形態の各実施例において、投影光学系 PLは、物体面 (第 1面）に配 置されたレチクル Rのパターンの第 1中間像を形成するための第 1結像光学系 G1と、 第 1中間像力もの光に基づいてレチクルパターンの第 2中間像 (第 1中間像の像であ つてレチクルパターンの 2次像)を形成するための第 2結像光学系 G2と、第 2中間像 力 の光に基づ 、て像面（第 2面）に配置されたウェハ W上にレチクルパターンの最 終像 (レチクルパターンの縮小像)を形成するための第 3結像光学系 G3とを備えてい る。ここで、第 1結像光学系 G1および第 3結像光学系 G3はともに屈折光学系であり、 第 2結像光学系 G2は凹面反射鏡 CMを含む反射屈折光学系である。
[0047] また、第 1結像光学系 G1と第 2結像光学系 G2との間の光路中には第 1平面反射 鏡 (第 1偏向鏡) Mlが配置され、第 2結像光学系 G2と第 3結像光学系 G3との間の 光路中には第 2平面反射鏡 (第 2偏向鏡) M2が配置されている。こうして、各実施例 の投影光学系 PLでは、レチクル Rからの光が、第 1結像光学系 G1を介して、第 1平 面反射鏡 Mlの近傍にレチクルパターンの第 1中間像を形成する。次いで、第 1中間 像からの光が、第 2結像光学系 G2を介して、第 2平面反射鏡 M2の近傍にレチクル パターンの第 2中間像を形成する。さらに、第 2中間像からの光が、第 3結像光学系 G 3を介して、レチクルパターンの最終像をウェハ W上に形成する。
[0048] また、各実施例の投影光学系 PLでは、第 1結像光学系 G1および第 3結像光学系 G3が鉛直方向に沿って直線状に延びる光軸 AX1および光軸 AX3を有し、光軸 AX 1および光軸 AX3は基準光軸 AXと一致している。一方、第 2結像光学系 G2は水平 方向に沿って直線状に延びる（基準光軸 AXに垂直な)光軸 AX2を有する。こうして 、レチクル R、ウェハ W、第 1結像光学系 G1を構成するすべての光学部材および第 3 結像光学系 G3を構成するすべての光学部材は、重力方向と直交する面すなわち水 平面に沿って互いに平行に配置されている。さらに、第 1平面反射鏡 Mlおよび第 2 平面反射鏡 M2は、レチクル面に対して 45度の角度をなすように設定された反射面 をそれぞれ有し、第 1平面反射鏡 Mlと第 2平面反射鏡 M2とは 1つの光学部材として 一体的に構成されている。また、各実施例において、投影光学系 PLは、物体側およ び像側の双方にほぼテレセントリックに構成されている。
[0049] [第 1実施例]
図 4は、本実施形態の第 1実施例にカゝかる投影光学系のレンズ構成を示す図であ る。図 4を参照すると、第 1実施例にかかる投影光学系 PLにおいて第 1結像光学系 G 1は、レチクル側から順に、平行平面板 P1と、両凸レンズ L11と、レチクル側に凸面 を向けた正メ-スカスレンズ L12と、両凸レンズ L13と、レチクノレ側に非球面开状の凹 面を向けた両凹レンズ L14と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ 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、レチクル側に凹面を向けた負メ ニスカスレンズ L 17と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メ-スカスレンズ L 18と、レチクル側に凹面を向けた正メ-スカスレンズ L19と、両凸レンズ L110と、ゥェ ハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズ LI 11とにより構成されて 、る。
[0050] また、第 2結像光学系 G2は、光の進行往路に沿ってレチクル側（すなわち入射側） から順に、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L21と、レチクル側に凹面を 向けた負メニスカスレンズ L22と、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡 CMとから 構成されている。また、第 3結像光学系 G3は、レチクル側 (すなわち入射側)から順 に、レチクル側に凹面を向けた正メ-スカスレンズ L31と、両凸レンズ L32と、レチク ル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L33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 L34と、両凹レンズ L35と、ウェハ側に非球面开状の凹面を向 けた両凹レンズ L36と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メ-スカスレンズ L37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 L38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 L39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 L310と、両凸レンズ L311と、開口絞り ASと、ウェハ 側に平面を向けた平凸レンズ L312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 L313と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メ-スカスレンズ L31 4と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ L315 (境界レンズ Lb)と、平行平面板 Lpと により構成されている。
[0051] 第 1実施例では、境界レンズ Lbと平行平面板 (液中平行平面板) Lpとの間の光路 および平行平面板 Lpとウエノ、 Wとの間の光路に、使用光 (露光光)である ArFエキシ マレーザ光（中心波長え = 193. 306nm)〖こ対して 1. 435876の屈折率を有する純 水（Lml, Lm2)が満たされている。また、境界レンズ Lbおよび平行平面板 Lpを含 むすべての光透過部材が、使用光の中心波長に対して 1. 5603261の屈折率を有 する石英（SiO )により形成されている。 [0052] 次の表（1)に、第 1実施例に力かる投影光学系 PL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、 j8は投影倍率 (全系の結像倍率)の大きさを、 Ν Aは像側（ウェハ側）開口数を、 Bはウェハ W上でのイメージサークル IFの半径を、 A は実効露光領域 ERの軸外し量を、 LXは実効露光領域 ERの X方向に沿った寸法（ 長辺の寸法)を、 LYは実効露光領域 ER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。
[0053] また、面番号は物体面 (第 1面)であるレチクル面力 像面 (第 2面)であるウェハ面 への光線の進行する経路に沿ったレチクル側力 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、 nは中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、面間隔 dは、 反射される度にその符号を変えるものとする。したがって、面間隔 dの符号は、第 1平 面反射鏡 M 1の反射面から凹面反射鏡 CMまでの光路中および第 2平面反射鏡 M2 力も像面までの光路中では負とし、その他の光路中では正としている。
[0054] そして、第 1結像光学系 G1では、レチクル側に向かって凸面の曲率半径を正とし、 レチクル側に向力つて凹面の曲率半径を負としている。第 2結像光学系 G2では、光 の進行往路に沿って入射側（レチクル側）に向カゝつて凹面の曲率半径を正とし、入射 側に向力つて凸面の曲率半径を負としている。第 3結像光学系 G3では、レチクル側 に向力つて凹面の曲率半径を正とし、レチクル側に向力つて凸面の曲率半径を負と 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。
[0055] 表（1)
(主要諸元）
= 193. 306nm
β = 1/4
ΝΑ= 1. 32
Β= 15. 3mm
Α= 2. 8mm
LX= 26mm
LY= 5mm (環） 3902^02 - οο Z
0000"2Ζ 00SS6'66 I *fZ
(ixn) Ϊ92ε093·ΐ S682"9S SSZ90"S8T ZZ
0000· ΐ SS 89'I9S- ZZ
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0000· ΐ 0680Ζ-2ΖΪ- oz
(6Π) Ϊ92ε093·ΐ ε8θο· S0WS 9- 61
0000· ΐ 8S8 SSI- 81
(8Π) Ϊ92ε093·ΐ 9fZ'LZZ- *Ζΐ
I0W08ト 9ΐ
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86· 98 9∑τ8Ζ- fl
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8039^2 ZO LVZZl z\
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0000· ΐ 01
Ϊ92ε093·ΐ 6Ζ62"8ΐ Ϊ20Ϊ9 Ζ9- *6
622ΖΓΐ39- 8
(εη) Ϊ92ε093·ΐ 088 '9S 00LZL-ffl z
6LfL' l 9
{ΖΙΊ) Ϊ92ε093·ΐ 8T9S9"S9T e
0000· ΐ f
(in) Ϊ92ε093·ΐ oooo'ss TZ66FT96 ε
0000·9 oo z
(Id) Ϊ92ε093·ΐ 0000·8 oo ΐ ^ u P J 各粱 ffi
l7SZ60C/900Zdf/X3d 91- 600m/900Z OAV 66 ΟΊ I 8'6S6-
Ϊ92ε093·ΐ ΟΟΟΟΊ S9S0rSTZ2- Ζ
2ΖΪ0 Ϊ- 0^ 22 9Π- *TS
Ϊ92ε093·ΐ 938Γεε- 99W)S' ε- 03
ΟΟΟΟ'ΐ- 6 ει) Ϊ92ε093·ΐ 9903·ΐε- 986S9"8Z8T *8
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Ϊ92ε093·ΐ ΟΟΟΟ ΐ- ff
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ΟΟΟΟ'ΐ- OO IS 6ε
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0000"2 - oo es
S90S^02 ■en
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Ϊ92ε093·ΐ 0000·8ΐ- ooezs' 'ΖΟΐ SZ
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Ϊ92ε093·ΐ 0000'SI— ■en 9Ζ l7SZ60C/900Zdf/X3d 91· 600m/900Z OAV οε_ΟΧΧθΙ^8 'Ζ= Ο Κ_0ΙΧ 266 Ί-= Ο
Οΐ 8
Ι∑;_0ΙΧΙ866 Έ= Ο iT_0lXX698 'Ζ-= 3
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01 8
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Β6
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9 83ε^·ΐ ΟΟΟΟ'ΐ- οο 99
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ΟΟΟΟ'ΐ- 98S8 * 9
Ϊ92ε093·ΐ 6666'6 oo 'isi- S9
ΟΟΟΟ'ΐ- 9
(εχει) Ϊ92ε093·ΐ ZZWLL- 698SS 8ΐ- 19
ΟΟΟΟ'ΐ- οο 09
(Ζ1 Ί.) Ϊ92ε093·ΐ 6ΐ66θ·εοε- 63
(SV) ΟΟΟΟ'ΐ- οο 83
ΟΟΟΟ'ΐ- 6ΐ6 9'εεε ZS
(χχει) Ϊ92ε093·ΐ ： 82εΓ29- ^εΐ98"9Ζ29ΐ- 93
ΟΟΟΟ'ΐ- S3
(οχει) Ϊ92ε093·ΐ SS20"29- £ SL£'LZL
LY 600m/900Z OAV οχχεοχε ' - Ο 8_OXX 9S8 · 1= D
0=
Β1
91
0= o 0IXS8Z0 ' = D
82- 01XE9PZ Ί-=ηθ 01X99X0 'ε= ο
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0= y
91
0= D 0IXS96S · 3 η
sz- .01： X 9ε 'Ζ= 3 92-
02-
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0= ¾
81 91
0= ο κ .0IX06S9 '9- = ο η
62- 0ΧΧ99 D 30XXSI9S 'Ζ- D οτ
12- 0TXZZIS ·ζ Ο ZI_0IX90S8 · D
ετ 01X6009 9= Ο 8_0IX6S88 ·" — = Ο
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81 91
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D
οι
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0IX29S0 ' - Ο 8_0ΙΧ8ΙΙΖ 'Ζ= D
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81 91
0= ο 9ε .0IX8S99 '9= Ο
fSZ60C/900Zdf/I3d 81 600UT/900Z OAV C =— 9.4499X10— 17 C =4. 3247X10— 21
8 10
C =— 1.6979X10—25 C =8.6892 X 10— 30
12 14
C =一 1. 5935X10— 34 C =0
16 18
53面
K =0
C =— 3. 9000X10—8 C =— 7. 2737X10— 13
4 6
C =1. 1921X10— 16 C =— 2.6393X10— 21
8 10
C =— 3. 1544X10—26 C =1.8774X 10— 30
12 14
C =-2. 3545X10— 35 C =0
16 18
54面
K =0
C =1. 9116X10— ! ; C = - -6. 7783X10— 13
4 6
c =1. 5688X10 17 C =—6.0850X10— 22
8 10
-26 c
c =1. 8575X10" = -4. 2147X10— 31
1 1 1 4
-36 c
C =7. 3240X10— =0
62面
K =0
c = =3. 0649X10—8 C -2. 3613X10— 12
4 t
c = =1. 5604 X10"16 C = -7. 3591X10— 21
8 10
C =2. , 1593X10— 25 C = -3. 5918X10— 30
12 1 4
C =2. 5879X10— 35 C =0
64面
K =0
C =ー6.0849X10—8 C =ー8. 7021X10— 13
4 6
C =ー1. 5623X10— 16 C =1. 5681X10— 20
8 10
C =— 1.6989X10—24 C =7. 9711 X 10— 29
12 14
C =一 2. 7075X10— 33 C =0
16 18
図 5は、第 1実施例の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、実線は中心波長 193. 3060nmを、破線は 193. 306nm+0. 2p m= 193. 3062應を、一点鎖線は 193. 306nm— 0. 2pm= 193. 3058nmをそ れぞれ示している。なお、図 5における表記は、以降の図 7においても同様である。図 5の収差図から明らかなように、第 1実施例では、非常に大きな像側開口数 (NA= 1 . 32)および比較的大きな実効露光領域 ER (26mm X 5mm)を確保しているにもか かわらず、波長幅が 193. 306nm±0. 2pmの露光光に対して収差が良好に補正さ れていることがわ力る。
[0057] [第 2実施例]
図 6は、本実施形態の第 2実施例にカゝかる投影光学系のレンズ構成を示す図であ る。図 6を参照すると、第 2実施例にかかる投影光学系 PLにおいて第 1結像光学系 G 1は、レチクル側から順に、平行平面板 P1と、両凸レンズ L11と、レチクル側に凸面 を向けた正メ-スカスレンズ L12と、レチクノレ側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L1 3と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズ L14と、レチクル側に凸面 を向けた正メ-スカスレンズ L15と、レチクノレ側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L1 6と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L17と、レチクル側に非球面形状 の凹面を向けた正メ-スカスレンズ L 18と、レチクノレ側に凹面を向けた正メ-スカスレ ンズ L19と、両凸レンズ L110と、ゥヱハ側に非球面形状の凹面を向けた正メ-スカス レンズ LI 11とにより構成されて!、る。
[0058] また、第 2結像光学系 G2は、光の進行往路に沿ってレチクル側（すなわち入射側） から順に、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L21と、レチクル側に凹面を 向けた負メニスカスレンズ L22と、レチクル側に凹面を向けた凹面反射鏡 CMとから 構成されている。また、第 3結像光学系 G3は、レチクル側 (すなわち入射側)から順 に、レチクル側に凹面を向けた正メ-スカスレンズ L31と、両凸レンズ L32と、レチク ル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L33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 L34と、両凹レンズ L35と、ウェハ側に非球面开状の凹面を向 けた両凹レンズ L36と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メ-スカスレンズ L37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 L38と、ウェハ側に 非球面形状の凹面を向けた平凹レンズ L39と、レチクル側に非球面形状の凹面を向 けた正メ-スカスレンズ L310と、レチクノレ側に凹面を向けた正メ-スカスレンズ L311 と、開口絞り ASと、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ L312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 L313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 L314と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズ L315 (境界レン ズ Lb)と、平行平面板 Lpとにより構成されている。
[0059] 第 2実施例においても第 1実施例と同様に、境界レンズ Lbと平行平面板 Lpとの間 の光路および平行平面板 Lpとウェハ Wとの間の光路に、使用光 (露光光)である Ar Fエキシマレーザ光（中心波長え = 193. 306nm)に対して 1. 435876の屈折率を 有する純水（Lml, Lm2)が満たされている。また、境界レンズ Lbおよび平行平面板 Lpを含むすべての光透過部材力 使用光の中心波長に対して 1. 5603261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実施例にかかる投影光学 系 PLの諸元の値を掲げる。
[0060] 表 (2)
(主要諸元）
= 193. 306nm
β = 1/4
ΝΑ= 1. 3
B= 15. 4mm
A= 3mm
LX= 26mm
LY= 5mm
(光学部材諸元）
面番号 r d n 光学部材
(レチクル面） 128.0298
1 oo 8.0000 1.5603261 (P1)
2 oo 3.0000
3 708.58305 50.0000 1.5603261 (L11)
4 -240.96139 1.0000 ε9^'εε
{ΖΖΊ) Ϊ92ε093·ΐ 0000·8ΐ 90926^εε ιε
{WO) Ζ9026 ΖΪ οε
90926^εε 6Ζ
{ΖΖΊ) Ϊ92ε093·ΐ 0000·8ΐ- 26Π3·Π ΐ SZ
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{ΙΖΊ) Ϊ92ε093·ΐ OOOO'SI- 9Ζ
(環） 9 6VLZZ οο Ζ
0000"2Ζ *fZ
Figure imgf000024_0002
0000· ΐ Z9TS6"8S8- ζζ
(01 Π) Ϊ92ε093·ΐ 9ΐεο" ε9 \ζ
Figure imgf000024_0003
(6Π) Ϊ92ε093·ΐ LZIWS9 - 6ΐ
0000· ΐ 00000 91- 8ΐ
(8Π) Ϊ92ε093·ΐ ε9ε·9 02εε^6ΐ9ΐ- *Ζΐ
Figure imgf000024_0004
η) Ϊ92ε093·ΐ 8¾εΐ'90ΐ- 3ΐ ffnvm- η
Figure imgf000024_0005
2Ζ88"2ΐ 6ε9ε·60ΐ ζ\
(sn) Ϊ92ε093·ΐ ΐ080^ 6 \\
0000· ΐ 66T9S-SS2 0ΐ
Figure imgf000024_0006
wz\ 9S6 ·ΐ06ΐ 8
(εη) Ϊ92ε093·ΐ 089T6"SZT ζ
6οεε"3ΐ 9
{ΖΙΊ) Ϊ92ε093·ΐ oooo'ss 9S282"6ST S
l7SZ60C/900Zdf/X3d 33 600m/900Z OAV ΟΟΟΟ'ΐ- oo 09
(Ζ1 Ί.) Ϊ92ε093·ΐ 8εθΓΐ9- 98926"T62- 63
(SV) ΟΟΟΟ'ΐ- oo 83
ΟΟΟΟ'ΐ- 00000 S
Figure imgf000025_0001
ΟΟΟΟ'ΐ- ee
(οχει) Ϊ92ε093·ΐ 86ΐ2"29- SZ998"SS9
OSTS ^- 083ΐΖ·Π3ΐ-
Ϊ92ε093·ΐ 0000 - - oo
298S"ZT- Ζ9999"999ΐ- *ie
Ϊ92ε093·ΐ 9εο '6ε- OS
ΟΟΟΟ'ΐ- 6f ει) Ϊ92ε093·ΐ *8
8^866"68ΐ- ^L
Ϊ92ε093·ΐ OOOS'II- 8ε66Γ83ΐ 9f
0Z 6'Lf- 88ε·90ΐ- f
Figure imgf000025_0002
Ζ898Γ½2-
( ει) Ϊ92ε093·ΐ 0000 3- OZZWZLl- Zf
ΟΟΟΟ'ΐ- 0S6^"9SS2- If
(εει) Ϊ92ε093·ΐ W)9S'9S- - Of
ΟΟΟΟ'ΐ- LL0ZV9Z9 6S
(SSI) Ϊ92ε093·ΐ 8869"62- 06809Ό8 8S
ΟΟΟΟ'ΐ- ZOUVL Z ζε
Figure imgf000025_0003
0000"2Z- - oo es
9 6VLZZ
Figure imgf000025_0004
ε
Ϊ92ε093·ΐ OOOO'SI Ζΐ099"8ΐ2 εε l7SZ60C/900Zdf/X3d 600m/900Z OAV c〇 6.〇39l〇 Cx = =-
C2.1879l〇 2.636l〇 Cxx = =—，
2.1623l〇5. 4812l〇 C Cx x = =1
3.8861102. 199l〇 C CXx = 1
K〇 =
Figure imgf000026_0001
) (Lml0 1.4358763.000 68 8 -
Ig_0XX908I '3-= O 91_0IX9Z^0 '1= 0
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0= ¾
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0=
l7SZ60C/900rdf/X3d 52 600TZl/900r OAV c =- 9.0530X10 C =4.6274X10
12 14
-35
c =- 6.4961X10 C =3.4402X10
16
54面
K =0
C =2. 0328X10—8 C =-7. 7439X10"
4 6
-22
C =1. 6217X10" C =-3. 5531X10
8 10
-27
C =8 2634X10 C =2.6232X10— 31
12 14
-35
c =- 2.0989X10 C =4.0888X10—
16
62面
K =0
C =2. 5121X10 C 2.0342X10
4 6
C =1. 2906X10 c = -5.4455X10—
8 10
-25 -30
C =1 2885X10 C -.4600X10
12 1
-36
C =3 2850X10 C :0
16
64面
K =0
C = 2.8098X10" c 3. 9565X10
6
C =3. 1966X10— c -2. 7246X10"
1
-24 -29
C =1.8266X10 c 8.6244X10
12 14
-33
C =2. 1570X10 c :0
[0061] 図 7は、第 2実施例の投影光学系における横収差を示す図である。図 7の収差図か ら明らかなように、第 2実施例においても第 1実施例と同様に、非常に大きな像側開 口数 (NA= 1. 3)および比較的大きな実効露光領域 ER (26mm X 5mm)を確保し ているにもかかわらず、波長幅が 193. 306nm±0. 2pmの露光光に対して収差が 良好に補正されてレ、ることがわかる。
[0062] このように、本実施形態の投影光学系 PLでは、境界レンズ Lbとウェハ Wとの間の 光路中に大きな屈折率を有する純水 (Lml, Lm2)を介在させることにより、大きな実 効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することができ る。すなわち、各実施例では、中心波長が 193. 306nmの ArFエキシマレーザ光に 対して、約 1. 3の高い像側開口数を確保するとともに、 26mm X 5mmの矩形形状の 実効露光領域 (静止露光領域) ERを確保することができ、たとえば 26mm X 33mm の矩形状の露光領域内に回路パターンを高解像度で走査露光することができる。
[0063] 上述の各実施例では、反射屈折型の光学系中の往復光学素子 (L21, L22)の 1 つのレンズ面の形状誤差がローカルフレアの発生に対して通常のレンズ面の 2倍の 影響を及ぼすことに着目し、 1つのレンズ面で 2倍のローカルフレアが発生してしまう 往復光路力 非球面を外すことにより、すなわち往復光学素子の全てが非球面形状 に形成された光学面を含まないように構成することにより、ローカルフレアの低減を図 つている。そして、上述の各実施例では、光が 2回通過する往復光路部分に結晶材 料を配置しないことにより、すなわち第 2結像光学系 G2中の往復光学素子 (L21, L 22)の全てを非晶質材料 (本実施例では石英）により形成することにより、ローカルフ レアのさらなる低減を図っている。また、上述の各実施例では、第 2結像光学系 G2中 の凹面反射鏡 CMの反射面の形状誤差もローカルフレアの発生に対して片道光路 中のレンズ面の 2倍の影響を及ぼすため、凹面反射鏡 CMの反射面を球面形状に形 成することによりローカルフレアのさらなる低減を図っている。
[0064] 本実施形態の液浸投影光学系 PLでは、反射屈折型の光学系を採用しているので 、大きな像側開口数にもかかわらずペッツバール条件をほぼ成立させて像の平坦性 を得ることができるとともに、有効視野領域 (実効照明領域)および有効投影領域 (実 効露光領域 ER)が光軸を含まない軸外視野型の光学系を採用してレンズ開口（瞳） 中の遮光部を有しないようにしているため、あらゆるパターンへの対応力を確保する ことができる。しカゝしながら、本実施形態のような反射屈折型で軸外視野型の液浸投 影光学系 PLでは、最も像側（ウェハ W側）に配置される屈折光学素子としての液中 平行平面板 Lpの射出面を従来技術にしたがって光軸 AX3 (すなわち基準光軸 AX) に関して回転対称な形状に形成すると不都合が発生する。
[0065] 図 8は、最も像側に配置される屈折光学素子の射出面を従来技術にしたがって回 転対称な形状に形成したときの不都合を具体的に説明するための図である。図 8を 参照すると、液浸投影光学系 PL中において最も像側（ウェハ W側）に配置される屈 折光学素子としての液中平行平面板 Lpの入射面は、光軸 AXを中心とした円 30に 対応する外周を有する。言い換えると、液中平行平面板 Lpの入射面は、互いに直交 する 2つの軸線方向に関してほぼ同じ長さを有する。実際には、液中平行平面板 Lp の入射面の外周の一部にオリエンテーションフラット等の切欠が設けられたり、入射 面の外周が多角形状に形成されたり、入射面と面一にホールド用のタブが設けられ たりすることがある力 いずれにしても液中平行平面板 Lpの入射面の外周に対応す る円 30の中心軸線は光軸 AXと一致して 、る。
[0066] 一方、液中平行平面板 Lpの射出面を有効な結像光束が通過する領域として定義 される有効射出領域 31は、ウェハ W上において光軸 AXを含まない矩形状の実効露 光領域 (静止露光領域) ERに対応するように、光軸 AXから一方向（Y方向）に偏心し 且つ長方形の隅角部が丸まったような形状を有する。従来技術では、液中平行平面 板 Lpの射出面が有効射出領域 31の回転非対称性とは無関係に光軸 AXに関して 回転対称な形状 (無限回回転対称な形状)、言い換えると互いに直交する 2つの軸 線方向に関してほぼ同じ長さを有する形状に形成されるので、液中平行平面板 Lpの 射出面は光軸 AXを中心として有効射出領域 31を内包するような大きな円 32に対応 する外周を有することになる。その結果、従来技術では、投影光学系 PLの像空間に ぉ 、て液体 Lmlが介在する範囲が大きくなり、ひ ヽては基板ステージ（9〜： L 1)の巨 大化ゃァライメント光学系（不図示)の精度低下などを招く。
[0067] 図 9は、本実施形態の各実施例における液中平行平面板の構成を概略的に示す 図である。図 9において、（a)は液中平行平面板 Lpの底面図であり、（b)および (c) は液中平行平面板 Lpの側面図である。図 9を参照すると、本実施形態の各実施例 において液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは円 40に対応する外周を有し、この入射 面 Lpaの外周に対応する円 40の中心 40aは光軸 AX (AX3)力も Y方向に偏心して いる。ちなみに、破線 41で示す参照円は、光軸 AXを中心として円 40に内接する円 である。言い換えると、液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、互いに直交する 2つの 軸線方向（XY方向）に関してほぼ同じ長さを持つように形成されている。
[0068] 液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbにおける有効射出領域 42は、 X方向および Y方 向に関してほぼ対称で且つ長方形の隅角部が丸まったような形状を有し、有効射出 領域 42の中心 42aは入射面 Lpaの外周に対応する円 40の中心 40aと一致して!/、る 。液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、有効射出領域 42の周囲に僅かなマージン 領域を確保して有効射出領域 42を内包するような X方向および Y方向に関してほぼ 対称な形状を有し、射出面 Lpbの中心 Lpbaは有効射出領域 42の中心 42aおよび 入射面 Lpaの外周に対応する円 40の中心 40aと一致して 、る。別の観点でみると、 液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、光軸 AXに関して 1回回転対称な形状を有す る。なお、図 9 (a)において射出面 Lpbを包囲する領域であってハッチングの施され た部分 Lpcは、射出面 Lpbの外周から光入射側に延びる傾斜面である。
[0069] すなわち、本実施形態の各実施例において、液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは 、ウェハ W上において直交する 2つの軸線方向すなわち X方向および Y方向に関し てほぼ対称な形状を有する。また、射出面 Lpbの中心軸線 Lpbaと入射面 Lpaの外 周に対応する円 40の中心軸線 40aとは一致し、射出面 Lpbの中心軸線 Lpbaは Y方 向に沿って光軸 AXから偏心している。そして、ウェハ W上の実効露光領域 ER (すな わち投影光学系 PLの有効投影領域)の中心軸線 (重心軸線）は、射出面 Lpbの中 心軸線 Lpbaとほぼ一致している。言い換えると、射出面 Lpbの一方の軸線方向（Y 方向）についての長さと、他方の軸線方向（X方向）についての長さとが互いに異なつ ている。
[0070] 以上のように、本実施形態では、液中平行平面板 Lpの射出面が有効射出領域 42 の光軸 AXに関する回転非対称性とは無関係に光軸 AXに関して回転対称な形状に 形成される従来技術とは異なり、液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbがウェハ W上にお Vヽて光軸 AXを含まな ヽ実効露光領域 ER (すなわち投影光学系 PLの有効投影領域 )の形状に応じて光軸 AXに関して回転非対称な形状に形成されている（互いに直交 する 2つの軸線方向（XY方向）での射出面 Lpbの長さが異なるように形成されている )ので、投影光学系 PLの像空間において液体 (浸液) Lmlが介在する範囲を小さく 抑えることができる。本実施形態の露光装置では、像空間において液体 Lmlが介在 する範囲を小さく抑えることのできる高解像な液浸投影光学系 PLを用いているので、 基板ステージ (9〜11)の巨大化ゃァライメント光学系の精度低下などを招くことなぐ 微細なパターンを高精度に投影露光することができる。 [0071] 図 10は、本実施形態の第 1変形例にかかる液中平行平面板の構成を概略的に示 す図である。図 10において、（a)は液中平行平面板 Lpの底面図であり、（b)および（ c)は液中平行平面板 Lpの側面図である。図 10を参照すると、第 1変形例にかかる 液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、光軸 AX(AX3)を中心とした円 50に対応する 外周を有する。言い換えると、液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、互いに直交する 2つの軸線方向（XY方向）に関してほぼ同じ長さを持つように形成されている。液中 平行平面板 Lpの射出面 Lpbにおける有効射出領域 51は、 X方向および Y方向に関 してほぼ対称で且つ長方形の隅角部が丸まったような形状を有し、有効射出領域 51 の中心 51aは光軸 AXから Y方向に偏心して!/、る。
[0072] 液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、有効射出領域 51の一方の長辺側および両 方の短辺側に僅かなマージン領域を確保しつつ他方の長辺側に比較的大きなマー ジン領域を確保して有効射出領域 51を内包し、 X方向および Y方向に関してほぼ対 称な形状を有する。図 10 (a)において射出面 Lpbを包囲する領域であってハツチン グの施された部分 Lpcは、射出面 Lpbの外周から光入射側に延びる傾斜面である。
[0073] すなわち、第 1変形例に力かる液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、 X方向および Y方向に関してほぼ対称な形状を有する。別の観点でみると、第 1変形例にかかる液 中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、光軸 AXに関して 2回回転対称な形状を有する。 また、射出面 Lpbの中心軸線 Lpba (図 10では不図示）と入射面 Lpaの外周に対応 する円 50の中心軸線 50a (図 10では不図示）と光軸 AXとは一致して 、る。そして、 ウェハ W上の実効露光領域 ER (すなわち投影光学系 PLの有効投影領域)の中心軸 線 (重心軸線）は、射出面 Lpbの中心軸線 Lpba (すなわち光軸 AX)力も Y方向に偏 心している。言い換えると、射出面 Lpbの一方の軸線方向（Y方向）についての長さと 、他方の軸線方向（X方向）についての長さとが互いに異なっている。
[0074] 図 10の第 1変形例においても図 9の実施形態と同様に、液中平行平面板 Lpの射 出面 Lpbが、ウエノヽ W上において光軸 AXを含まない実効露光領域 ER (すなわち投 影光学系 PLの有効投影領域)の形状に応じて、光軸 AXに関して回転非対称な形 状に形成されている（互いに直交する 2つの軸線方向（XY方向）での射出面 Lpbの 長さが異なるように形成されている）ので、投影光学系 PLの像空間において液体 (浸 液) Lmlが介在する範囲を小さく抑えることができる。
[0075] 図 11は、本実施形態の第 2変形例にかかる液中平行平面板の構成を概略的に示 す図である。図 11において、（a)は液中平行平面板 Lpの底面図であり、（b)および（ c)は液中平行平面板 Lpの側面図である。図 11を参照すると、第 2変形例にかかる 液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、光軸 AX(AX3)を中心とした円 60に対応する 外周を有する。液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbにおける有効射出領域 61は、 X方 向および Y方向に関してほぼ対称で且つ長方形の隅角部が丸まったような形状を有 し、有効射出領域 61の中心 61aは光軸 AXから Y方向に偏心している。言い換えると 、射出面 Lpbの一方の軸線方向（Y方向）についての長さと、他方の軸線方向（X方 向）についての長さとが互いに異なっている。
[0076] 液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、有効射出領域 61の周囲に僅かなマージン 領域を確保して有効射出領域 61を内包するような Y方向に関してほぼ対称で X方向 に関して非対称な形状を有し、射出面 Lpbの中心 (重心) Lpba (図 11では不図示） は有効射出領域 61の中心 61aの近傍 (Y方向に沿った近傍）に位置している。図 11 (a)において射出面 Lpbを包囲する領域であってハッチングの施された部分 Lpcは、 射出面 Lpbの外周から光入射側に延びる傾斜面である。
[0077] すなわち、第 2変形例に力かる液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、 Y方向に関し てほぼ対称で且つ X方向に関して非対称な形状を有する。言い換えると、射出面 Lp bは、一方の軸線方向（Y方向）についての長さと、他方の軸線方向（X方向）につい ての長さとが互いに異なるように形成されている。また、入射面 Lpaの外周に対応す る円 60の中心軸線 60a (図 11では不図示）と光軸 AXとは一致し、射出面 Lpbの中 心軸線 (重心軸線) Lpbaは Y方向に沿って光軸 AXから偏心している。そして、ゥェ ハ W上の実効露光領域 ER (すなわち投影光学系 PLの有効投影領域)の中心軸線 ( 重心軸線）は、射出面 Lpbの中心軸線 (重心軸線) Lpbaとほぼ一致している。別の観 点でみると、第 2変形例に力かる液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、光軸 AXに関 して 1回回転対称な形状を有する。
[0078] 図 11の第 2変形例においても図 9の実施形態と同様に、液中平行平面板 Lpの射 出面 Lpbが、ウエノヽ W上において光軸 AXを含まない実効露光領域 ER (すなわち投 影光学系 PLの有効投影領域)の形状に応じて、光軸 AXに関して回転非対称な形 状に形成されている（互いに直交する 2つの軸線方向（XY方向）での射出面 Lpbの 長さが異なるように形成されている）ので、投影光学系 PLの像空間において液体 (浸 液) Lmlが介在する範囲を小さく抑えることができる。
[0079] 図 12は、本実施形態の第 3変形例にかかる液中平行平面板の構成を概略的に示 す図である。図 12において、（a)は液中平行平面板 Lpの底面図であり、（b)および（ c)は液中平行平面板 Lpの側面図である。図 12を参照すると、第 3変形例にかかる 液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、光軸 AX(AX3)を中心とした円 70に対応する 外周を有する。言い換えると、液中平行平面板 Lpの入射面 Lpaは、互いに直交する 2つの軸線方向（XY方向）に関してほぼ同じ長さを持つように形成されている。液中 平行平面板 Lpの射出面 Lpbにおける有効射出領域 71は、 X方向および Y方向に関 してほぼ対称で且つ長方形の隅角部が丸まったような形状を有し、有効射出領域 71 の中心 71aは光軸 AXから Y方向に偏心して!/、る。
[0080] 液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、有効射出領域 71の周囲に僅かなマージン 領域を確保して有効射出領域 71を内包するような X方向および Y方向に関してほぼ 対称な形状を有し、射出面 Lpbの中心 Lpbaは有効射出領域 71の中心 71 aと一致し ている。図 12 (a)において射出面 Lpbを包囲する領域であってハッチングの施された 部分 Lpcは、射出面 Lpbの外周から光入射側に延びる傾斜面である。
[0081] すなわち、第 3変形例に力かる液中平行平面板 Lpの射出面 Lpbは、 X方向および Y方向に関してほぼ対称な形状を有する。また、射出面 Lpbは、一方の軸線方向（Y 方向）についての長さと、他方の軸線方向（X方向）についての長さとが互いに異なる ような形状を有する。また、入射面 Lpaの外周に対応する円 70の中心軸線 70a (図 1 2では不図示）と光軸 AXとは一致し、射出面 Lpbの中心軸線 Lpbaは Y方向に沿って 光軸 AXから偏心している。そして、ウェハ W上の実効露光領域 ER (すなわち投影光 学系 PLの有効投影領域)の中心軸線 (重心軸線）は、射出面 Lpbの中心軸線 Lpba とほぼ一致している。別の観点でみると、第 3変形例に力かる液中平行平面板 Lpの 射出面 Lpbは、光軸 AXに関して 1回回転対称な形状を有する。
[0082] 図 12の第 3変形例においても図 9の実施形態と同様に、液中平行平面板 Lpの射 出面 Lpbが、ウエノヽ W上において光軸 AXを含まない実効露光領域 ER (すなわち投 影光学系 PLの有効投影領域)の形状に応じて、光軸 AXに関して回転非対称な形 状に形成されている（互いに直交する 2つの軸線方向（XY方向）での射出面 Lpbの 長さが異なるように形成されている）ので、投影光学系 PLの像空間において液体 (浸 液) Lmlが介在する範囲を小さく抑えることができる。なお、第 1変形例〜第 3変形例 に示す構成は一例であって、液中平行平面板 Lpの入射面および射出面の構成に つ!、ては本発明の範囲内にお!、て様々な変形例が可能である。
[0083] ところで、上述の実施形態では、境界レンズ Lbとウェハ Wとの間の光路中に平行平 面板 (一般にはほぼ無屈折力の光学部材) Lpが配置されているので、浸液としての 純水がウェハ Wに塗布されたフォトレジストからのアウトガス等による汚染を受けても、 境界レンズ Lbとウェハ Wとの間に介在する平行平面板 Lpの作用により、汚染された 純水による境界レンズ Lbの像側光学面の汚染を有効に防ぐことができる。さらに、液 体 (純水： Lml, Lm2)と平行平面板 Lpとの屈折率差が小さいため、平行平面板 Lp に要求される姿勢や位置精度が大幅に緩和されるので、平行平面板 Lpが汚染され ても部材交換を随時行うことにより光学性能を容易に復元することができる。
[0084] また、液中平行平面板 Lpの作用により、境界レンズ Lbに接する液体 Lm2のスキヤ ン露光時の圧力変動やステップ移動時の圧力変動が小さく抑えられるので、比較的 小さなスペースで液体を保持することが可能になる。しかしながら、上述の実施形態 の構成に限定されることなぐ平行平面板 Lpの設置を省略した構成も可能である。こ の場合、最も像側（ウェハ W側）に配置される屈折光学素子としての境界レンズ Lb〖こ 対して本発明を適用することができる。具体的には、境界レンズ Lbの入射面および 射出面に対して、たとえば図 10の第 1変形例、図 11の第 2変形例、図 12の第 3変形 例などの構成を適用することにより、本発明の効果を得ることができる。ただし、図 9の 実施形態では入射面の外周に対応する円の中心が光軸 AXから偏心して ヽるので、 この構成を境界レンズ Lbの入射面に適用することはできない。
[0085] また、上述の実施形態では、有効視野が光軸を含まな!/、軸外視野型の反射屈折 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ぐ他の一般的な 液浸型の投影光学系に対して本発明を適用することができる。ただし、上述したよう に、軸外視野型の反射屈折光学系に本発明を適用することにより、像の平坦性を得 ることができるとともに、あらゆるパターンへの対応力を確保することができる。また、 各実施例に示すような 3回結像型で軸外視野型の反射屈折光学系では、より光軸 A Xの近傍に実効露光領域 ERを設定することができるので、最も像側（ウェハ W側）に 配置される屈折光学素子 (平行平面板 Lpまたは境界レンズ Lb)の回転非対称性を 緩和することができ、光学系の製造に好適であるとともに装置構成の簡略ィ匕にも都合 がよい。
[0086] 上述の実施形態では、境界レンズ Lbとウェハ Wとの間の光路中に充填される液体 として純水 (Lml, Lm2)を用いたが、その代わりに、それよりも屈折率が高い液体（ たとえば屈折率が 1. 6以上の液体)を用いても良い。このような高屈折率液体として は、たとえばグリセノール（CH [OH]CH[OH]CH [OH])やヘプタン（C H )等を
2 2 7 16 用いることができる。また、 H+、 Cs一、 K+、 CI一、 SO 2一、 PO 2を入れた水、アルミニウム
4 4
酸化物の微粒子を混ぜた水、イソプロパノール、へキサン、ヘプタン、デカンや、三 井化学株式会社によるデルフアイ (環状炭化水素骨格を基本とする化合物)、 JSR株 式会社による HIF— 001、ィ一'アイ'デュポン ·ドウ ·ヌムール 'アンド'カンパ-一によ る IF131や IF132、 IF175などを用いることができる。
[0087] このような高屈折率液体を用いる場合には、投影光学系 PLの大きさ、特に直径方 向の大きさを抑えるために、投影光学系 PLの一部のレンズ、特に像面（ウェハ W)に 近 、レンズを高屈折率の材料で形成することが好まし 、。このような高屈折率材料と しては、たとえば酸ィ匕カルシウムまたは酸ィ匕マグネシウム、フッ化バリウム、酸化スト口 ンチウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、ノ リウム 'リチウム 'フローライド（BaLiF )、ル
3 テチウム ·アルミニウム ·ガーネット ([Lutetium Aluminum Garnet]LuAG)や、スピネノレ ([crystalline magnesium aluminum spinel] MgAl O )などの結晶材料、あ ヽ ί これ
2 4
らを主成分とする混晶を用いることが好ま 、。
[0088] これにより、実現可能なサイズのもとで、高い開口数を実現することができる。たとえ ば ArFエキシマレーザ (波長 193nm)を用いた場合にも、 1. 5程度、あるいはそれ以 上の高い開口数を実現することが可能となる。また、露光光 ILとして波長 157nmの F レーザを用いる場合には、液体として、 Fレーザ光を透過可能な液体、たとえば過フ ッ化ポリエーテル（PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体を用いることが好まし い。
[0089] 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 一チャートを参照して説明する。
[0090] 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 る回路パターン力 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
[0091] 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力 これらの工程に先 立って、ウェハ上にシリコンの酸ィ匕膜を形成後、そのシリコンの酸ィ匕膜上にレジストを 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
[0092] 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 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、所謂光リソグラフイエ程が実行される。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一形 成工程 402へ移行する。
[0093] 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 イブ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。
[0094] 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。
[0095] 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力 これに限定 されることなく、たとえば F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。
2
ただし、露光光として Fレーザ光を用いる場合は、液体としては Fレーザ光を透過可
2 2
能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（PFPE)等のフッ素系の液体を 用 、ること〖こなる。
[0096] また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される液浸型の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ぐ他の一般的な液浸型の投影光 学系に対して本発明を適用することもできる。また、液浸対物光学系において一方の 光学面が液体に接する屈折光学素子に対しても本発明を適用することができる。
[0097] なお、上述の実施形態では、境界レンズ Lbおよび液中平行平面板 Lpを非晶質材 料の石英で形成したが、境界レンズ Lbおよび液中平行平面板 Lpを形成する材料と しては石英には限定されず、たとえば酸化マグネシウム、酸ィ匕カルシウム、酸化スト口 ンチウム、酸化バリウムなどの結晶材料を用いてもよい。
[0098] また、上述の実施形態では、第 1液体および第 2液体として純水を用いたが、第 1お よび第 2液体としては純水には限定されず、たとえば H+, Cs+, K+、 CI", SO 2", PO 2"
4 4 を入れた水、イソプロパノール，グリセロール、へキサン、ヘプタン、デカンなどを用い ることがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記第 2面上の有効投影領域の形状に応じて、 前記投影光学系の光軸に関して回転非対称な形状を有することを特徴とする投影光 学系。
[2] 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 1回回転対称な形 状を有することを特徴とする請求項 1に記載の投影光学系。
[3] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射面 の外周に対応する円の中心軸線とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2 つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特 徴とする請求項 1または 2に記載の投影光学系。
[4] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向のう ちの一方の軸線方向に関してほぼ対称で且つ他方の軸線方向に関して非対称な形 状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸 とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記一方の軸線方向に沿って前記光軸 力 偏心していることを特徴とする請求項 1または 2に記載の投影光学系。
[5] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の中 心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2つの軸線方向 のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特徴とする請求 項 1または 2に記載の投影光学系。
[6] 前記有効投影領域の中心軸線は前記射出面の前記中心軸線とほぼ一致しているこ とを特徴とする請求項 3乃至 5のいずれ力 1項に記載の投影光学系。
[7] 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 2回回転対称な形 状を有することを特徴とする請求項 1に記載の投影光学系。
[8] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射面 の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致して 、ることを特徴とする 請求項 1または 7に記載の投影光学系。
[9] 前記有効投影領域の中心軸線は、前記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に 沿って前記射出面の前記中心軸線力 偏心していることを特徴とする請求項 8に記 載の投影光学系。
[10] 前記屈折光学素子は、前記第 1面側が前記気体に接し且つ前記第 2面側が前記液 体に接する境界レンズであることを特徴とする請求項 1および請求項 4乃至 9のいず れか 1項に記載の投影光学系。
[11] 前記屈折光学素子は、前記第 1面側が前記気体に接し且つ前記第 2面側が前記液 体に接する境界レンズと前記第 2面との間の光路中に配置されたほぼ無屈折力の光 学部材であることを特徴とする請求項 1乃至 9のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[12] 前記第 1面の縮小像を前記液体を介して前記第 2面に投影することを特徴とする請 求項 1乃至 11のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[13] 前記第 2面上の有効投影領域の中心は、前記投影光学系の光軸から偏心している ことを特徴とする請求項 1乃至 12のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[14] 前記投影光学系は、少なくとも 1つの凹面反射鏡と複数の屈折光学素子とを備え、 前記第 1面上の有効視野領域および前記第 2面上の前記有効投影領域は前記光軸 を含まないことを特徴とする請求項 1乃至 13のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[15] 前記投影光学系は、
前記第 1面力 の光に基づいて第 1中間像を形成するための屈折型の第 1結像光 学系と、
前記少なくとも 1つの凹面反射鏡を含み、前記第 1中間像力 の光に基づいて第 2 中間像を形成するための第 2結像光学系と、
前記第 2中間像力 の光に基づいて前記像を前記第 2面上に形成するための屈折 型の第 3結像光学系と、
前記第 1結像光学系と前記第 2結像光学系との間の光路中に配置された第 1偏向 鏡と、 前記第 2結像光学系と前記第 3結像光学系との間の光路中に配置された第 2偏向 鏡とをさらに備えていることを特徴とする請求項 14に記載の投影光学系。
[16] 前記投影光学系は、前記像と前記第 2面上に配置される基板との走査方向での位 置関係を変更しつつパターンを投影する露光装置に用いられ、
前記屈折光学素子の前記射出面の中心軸線は、前記光軸から前記走査方向に偏 心していることを特徴とする請求項 1乃至 6、 10乃至 15のいずれか 1項に記載の投 影光学系。
[17] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 2回回転対称な 形状を有することを特徴とする投影光学系。
[18] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射 面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致して 、ることを特徴とす る投影光学系。
[19] 前記第 2面上の有効投影領域の中心軸線は、前記 2つの軸線方向のうちの一方の 軸線方向に沿って前記射出面の前記中心軸線力 偏心していることを特徴とする請 求項 18に記載の投影光学系。
[20] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は、前記投影光学系の光軸に関して 1回回転対称な 形状を有することを特徴とする投影光学系。
[21] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射 面の外周に対応する円の中心軸線とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記
2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを 特徴とする投影光学系。
[22] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向のう ちの一方の軸線方向に関してほぼ対称で且つ他方の軸線方向に関して非対称な形 状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸 とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記一方の軸線方向に沿って前記光軸 力 偏心して!/、ることを特徴とする投影光学系。
[23] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に 関してほぼ対称な形状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の 中心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2つの軸線方 向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特徴とする投 影光学系。
[24] 前記第 2面上の有効投影領域の中心軸線は前記射出面の中心軸線とほぼ一致して V、ることを特徴とする請求項 20乃至 23の 、ずれか 1項に記載の投影光学系。
[25] 第 1面の像を液体を介して第 2面に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、最も前記第 2面側に配置された屈折光学素子を備え、 前記第 2面上にぉ 、て直交する 2つの軸線方向を設定するとき、一方の軸線方向 につ 、ての前記屈折光学素子の射出面の長さと、他方の軸線方向につ!、ての前記 射出面の長さとは互いに異なる長さであることを特徴とする投影光学系。
[26] 前記屈折光学素子の入射面は、前記 2つの軸線方向に関して互いにほぼ同じ長さ であるように形成されていることを特徴とする請求項 25に記載の投影光学系。
[27] 前記投影光学系は、前記像と前記第 2面上に配置される基板との走査方向での位 置関係を変更しつつパターンを投影する露光装置に用いられ、 前記一方の軸線方向にっ 、ての前記射出面の長さは、前記他方の軸線方向につ いての前記射出面の長さよりも短く設定され、
前記一方の軸線方向は前記走査方向と一致していることを特徴とする請求項 25ま たは 26に記載の投影光学系。
[28] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射面 の外周に対応する円の中心軸線とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2 つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特 徴とする請求項 25乃至 27のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[29] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記射出面の中心軸線と前記屈折光学素子の入射面 の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致して 、ることを特徴とする 請求項 25乃至 27のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[30] 前記有効投影領域の中心軸線は、前記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に 沿って前記射出面の前記中心軸線力 偏心していることを特徴とする請求項 29に記 載の投影光学系。
[31] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向のう ちの一方の軸線方向に関してほぼ対称で且つ他方の軸線方向に関して非対称な形 状を有し、前記屈折光学素子の入射面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸 とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記一方の軸線に沿って前記光軸から 偏心して 、ることを特徴とする請求項 25乃至 27の 、ずれか 1項に記載の投影光学 系。
[32] 前記屈折光学素子の射出面は前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向に関 してほぼ対称な形状を有し、前記屈折光学素子の射出面の外周に対応する円の中 心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記射出面の中心軸線は前記 2つの軸線方向 のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特徴とする請求 項 25乃至 27の 、ずれか 1項に記載の投影光学系。
[33] 前記有効投影領域の中心軸線は前記射出面の前記中心軸線と一致していることを 特徴とする請求項 28、 31または 32に記載の投影光学系。
[34] 前記第 1面の縮小像を前記液体を介して前記第 2面に投影することを特徴とする請 求項 17乃至 33のいずれか 1項に記載の投影光学系。
[35] 前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向を設定するとき、一方の軸線方向に つ！、ての前記像が形成される領域の長さと、他方の軸線方向につ!、ての前記像が 形成される領域の長さとは互いに異なる長さであることを特徴とする請求項 25乃至 3
4の 、ずれか 1項に記載の投影光学系。
[36] 前記第 1面に設定された所定のノターン力もの照明光に基づいて、前記パターンの 像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投影するための請求項 1乃至 35のい ずれ力 1項に記載の投影光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
[37] 前記パターンの像と前記感光性基板との走査方向での位置関係を変更しつつバタ ーンを投影することを特徴とする請求項 36に記載の露光装置。
[38] 所定のパターンを前記第 1面に設定する設定工程と、
前記所定のパターンからの照明光に基づいて、請求項 1乃至 35のいずれか 1項に 記載の投影光学系を介して前記パターンの像を前記第 2面に設定された感光性基 板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
[39] 前記露光工程では、前記パターンの像と前記感光性基板との走査方向での位置関 係を変更しつつパターンを投影することを特徴とする請求項 38に記載の露光方法。
[40] 請求項 1乃至 35の 、ずれか 1項に記載の投影光学系を介して前記第 1面に設定さ れたパターンの像を前記第 2面に設定された感光性基板上に投影露光する露光ェ 程と、
前記露光工程を経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 るデバイス製造方法。
[41] 前記露光工程では、前記パターンの像と前記感光性基板との走査方向での位置関 係を変更しつつ前記パターンを投影することを特徴とする請求項 40に記載のデバイ ス製造方法。
[42] 第 1面の像を第 2面上の有効投影領域内に形成する液浸対物光学系に用いられて、 一方の光学面が液体に接する屈折光学素子において、 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は、前記第 2面上の前記有効投影領域の 形状に応じて、前記液浸対物光学系の光軸に関して回転非対称な形状を有すること を特徴とする屈折光学素子。
[43] 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は、前記液浸対物光学系の光軸に関して 1 回回転対称な形状を有することを特徴とする請求項 42に記載の屈折光学素子。
[44] 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は前記第 2面上にお 、て直交する 2つの軸 線方向のうちの一方の軸線方向に関してほぼ対称で且つ他方の軸線方向に関して 非対称な形状を有し、前記屈折光学素子の他方の光学面の外周に対応する円の中 心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記一方の光学面の中心軸線は前記一方の軸 線方向に沿って前記光軸力 偏心していることを特徴とする請求項 42または 43に記 載の屈折光学素子。
[45] 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は前記第 2面上にお 、て直交する 2つの軸 線方向に関してほぼ対称な形状を有し、前記屈折光学素子の他方の光学面の外周 に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致し、前記一方の光学面の中心軸 線は前記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に沿って前記光軸力 偏心してい ることを特徴とする請求項 42または 43に記載の屈折光学素子。
[46] 前記有効投影領域の中心軸線は前記一方の光学面の中心軸線とほぼ一致している ことを特徴とする請求項 43乃至 45のいずれか 1項に記載の屈折光学素子。
[47] 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は、前記液浸対物光学系の光軸に関して 2 回回転対称な形状を有することを特徴とする請求項 42に記載の屈折光学素子。
[48] 前記屈折光学素子の前記一方の光学面は前記第 2面上にお 、て直交する 2つの軸 線方向に関してほぼ対称な形状を有し、前記一方の光学面の中心軸線と前記屈折 光学素子の他方の光学面の外周に対応する円の中心軸線と前記光軸とはほぼ一致 していることを特徴とする請求項 42または 47に記載の屈折光学素子。
[49] 前記有効投影領域の中心軸線は、前記 2つの軸線方向のうちの一方の軸線方向に 沿って前記一方の光学面の前記中心軸線から偏心していることを特徴とする請求項 48に記載の屈折光学素子。
[50] 第 1面の像を第 2面に形成する液浸対物光学系に用いられて、一方の光学面が液体 に接する屈折光学素子において、
前記第 2面上にぉ 、て直交する 2つの軸線方向を設定するとき、一方の軸線方向 につ 、ての前記屈折光学素子の前記一方の光学面の長さと、他方の軸線方向につ いての前記一方の光学面の長さとは互いに異なる長さであることを特徴とする屈折光 学素子。
[51] 前記屈折光学素子の他方の光学面は、前記 2つの軸線方向に関して互いにほぼ同 じ長さであるように形成されていることを特徴とする請求項 50に記載の屈折光学素子
[52] 前記屈折光学素子は、前記第 1面側が気体に接し且つ前記第 2面側が前記液体に 接する境界レンズであることを特徴とする請求項 42乃至 51のいずれか 1項に記載の 屈折光学素子。
[53] 前記屈折光学素子は、前記第 1面側が気体に接し且つ前記第 2面側が前記液体に 接する境界レンズと前記第 2面との間の光路中に配置されたほぼ無屈折力の光学部 材であることを特徴とする請求項 42乃至 51のいずれか 1項に記載の屈折光学素子。
[54] 前記第 2面上の有効投影領域は、前記第 2面上において直交する 2つの軸線方向を 設定するとき、一方の軸線方向についての前記有効投影領域の長さと、他方の軸線 方向につ 、ての前記有効投影領域の長さとは互いに異なる長さであることを特徴と する請求項 42乃至 53のいずれ力 1項に記載の屈折光学素子。
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