特許 5754783 投影光学系、露光装置、および露光方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5754783

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】投影光学系、露光装置、および露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20150709BHJP

   G02B 13/24 20060101ALI20150709BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20150709BHJP

   G02B 17/08 20060101ALI20150709BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

   G02B13/24

   G02B13/18

   G02B17/08 A

【請求項の数】17

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2013-246388(P2013-246388)

(22)【出願日】2013年11月28日

(62)【分割の表示】特願2012-76984(P2012-76984)の分割

【原出願日】2006年5月8日

(65)【公開番号】特開2014-99615(P2014-99615A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2013年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2005-139344(P2005-139344)

(32)【優先日】2005年5月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】100115808

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 真司

(74)【代理人】

【識別番号】100113549

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 守

(74)【代理人】

【識別番号】100174078

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 寛

(72)【発明者】

【氏名】大村 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】岡田 尚也

(72)【発明者】

【氏名】長坂 博之

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３５６２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１５１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２２２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４５５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０１９１２８（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００４／０９２８３０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特許第５６２１８０６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５４４９６７２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６２１８０７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を介して第１面の縮小像を第２面に投影する液浸型の投影光学系において、
前記第１面からの光を反射する反射鏡と、
前記反射鏡からの前記光の光路に配置された複数の光学部材と、
を備え、
前記縮小像が投影される投影領域は、前記第２面において所定方向に関して前記投影光学系の光軸から離れており、
前記複数の光学部材は、前記第２面側の面のうち一部の面が液体に接するように配置された第１光学部材を含み、
前記第１光学部材の前記第１面側の面は、前記複数の光学部材に含まれた他の光学部材よりも前記第２面側に配置され、
前記第１光学部材は、前記一部の面が前記第２面側の面の他の部分に対して突出するとともに前記光軸に関して１回回転対称な形状を有するように形成され、前記光が前記一部の面を通過するように配置されることを特徴とする投影光学系。

【請求項2】

前記第１光学部材は、前記一部の面の中心と前記投影領域の中心とが前記所定方向に関して前記光軸に対し同じ側にあるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。

【請求項3】

前記第１光学部材は、前記一部の面の中心と前記投影領域の中心とが前記所定方向に関して実質的に一致するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。

【請求項4】

前記第１光学部材は、前記光軸および前記所定方向と直交する方向に関して、前記一部の面の中心と前記光軸との位置が一致するように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影光学系。

【請求項5】

前記第１光学部材は、前記一部の面の中心と前記一部の面のうち前記光を通過させるための領域の中心とが一致するように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影光学系。

【請求項6】

前記第１光学部材は、前記第１面側の面が凸面であり前記一部の面が平面である正レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影光学系。

【請求項7】

前記反射鏡は凹面反射鏡を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の投影光学系。

【請求項8】

前記第１面からの前記光により前記第１面の第１中間像を形成する第１結像光学系と、
前記凹面反射鏡を含み、前記第１中間像からの前記光により前記第１面の第２中間像を形成する第２結像光学系と、
前記第１光学部材を含み、前記第２中間像からの前記光により液体を介して前記縮小像を形成する第３結像光学系と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。

【請求項9】

前記第１結像光学系および前記第３結像光学系は屈折光学系であることを特徴とする請求項８に記載の投影光学系。

【請求項10】

前記第３結像光学系は、開口絞りと、前記開口絞りよりも前記第２面側に配置された複数のレンズとを含み、
前記複数のレンズは、それぞれ前記第１面側に凸面を向けた正レンズであることを特徴とする請求項８または９に記載の投影光学系。

【請求項11】

物体からの光により液体を介して基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動可能なステージと、
前記ステージに保持された前記基板に液体を介して前記物体の縮小像を投影するための請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。

【請求項12】

前記投影光学系からの前記光の光路に液体を供給するための供給装置と、
前記供給装置から供給された液体を回収するための回収装置と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。

【請求項13】

前記ステージは、前記投影光学系により投影される前記縮小像に対して前記基板を前記所定方向に移動させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の露光装置。

【請求項14】

物体からの光により液体を介して基板を露光する露光方法であって、
前記基板をステージにより保持することと、
前記ステージに保持された前記基板に対し、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投影光学系により液体を介して前記物体の縮小像を投影することと、
を含むことを特徴とする露光方法。

【請求項15】

前記投影光学系からの前記光の光路に液体を供給することと、
前記光路に供給された液体を回収することと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。

【請求項16】

前記投影光学系により投影される前記縮小像に対して前記基板を前記所定方向に移動させることを含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光方法。

【請求項17】

請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
前記露光方法を用いて露光された前記基板を現像することと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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ィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク（またはレチクル）のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。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）が益々高まっている。

【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ＮＡを大きくする必要がある。具体的には、投影光学系の解像度は、ｋ・λ／ＮＡ（ｋはプロセス係数）で表される。また、像側開口数ＮＡは、投影光学系と感光性基板との間の媒質（通常は空気などの気体）の屈折率をｎとし、感光性基板への最大入射角をθとすると、ｎ・sinθで表される。

【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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２００４／０１９１２８号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【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ー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）の巨大化の回避やア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から反射屈折光学系の採用が望ましく、あらゆるパターンへの対応力の観点から有効視野領域および有効投影領域が光軸を含まない軸外視野光学系の採用が望ましい。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やアライメント光学系の精度低下などを招いてしまう。

【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やア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い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。

【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。

【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屈折光学素子の射出面の長さと、他方の軸線方向につい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から偏心している。

【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いるので、基板ステージの巨大化やア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かかる露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】本実施形態においてウェ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実施例にか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実施例にか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】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12】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。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、Ｘ軸およびＹ軸がウェハＷに対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平面に平行に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。

【0026】

本実施形態の露光装置は、図１に示すように、たとえば露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系１を備えている。光源から射出された波長１９３ｎｍの紫外パルス光からなる露光光（露光ビーム）ＩＬは、照明光学系１を通過し、レチクル（マスク）Ｒを照明する。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。

【0027】

レチクルＲを通過した光は、液浸型の投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗ上の露光領域に所定の縮小投影倍率でレチクルパターンを形成する。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。

【0028】

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（イメージサークル）ＩＦ内において、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。

【0029】

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、図示を省略したが、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。

【0030】

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。

【0031】

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（Ｚ方向の位置）および傾斜角を制御する。Ｚステージ９は、Ｚステージ９上に設けられた移動鏡１２を用いるウェハレーザ干渉計１３によってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。

【0032】

また、ＸＹステージ１０は、ベース１１上に載置されており、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向を制御する。一方、本実施形態の露光装置に設けられた主制御系１４は、レチクルレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてレチクルＲのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージＲＳＴを微動させることによりレチクルＲの位置調整を行う。

【0033】

また、主制御系１４は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウェハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角の調整を行う。即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＺステージ９を駆動させることによりウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。

【0034】

更に、主制御系１４は、ウェハレーザ干渉計１３により計測された計測値に基づいてウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置調整を行う。

【0035】

露光時には、主制御系１４は、レチクルステージＲＳＴに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でレチクルステージＲＳＴおよびＸＹステージ１０を駆動させつつ、レチクルＲのパターン像をウェハＷ上の所定のショット領域内に投影露光する。その後、主制御系１４は、ウェハステージ駆動系１５に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系１５によりＸＹステージ１０を駆動させることによりウェハＷ上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。

【0036】

このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、本実施形態では、ウェハステージ駆動系１５およびウェハレーザ干渉計１３などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の静止露光領域および静止照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ１０とを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺ＬＸに等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。

【0037】

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Ｌｍ１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。

【0038】

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Ｌｍ１および第２液体Ｌｍ２として、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水（脱イオン水）を用いている。また、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はともに、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。

【0039】

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。さらに、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。

【0040】

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ップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系ＰＬの境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中に液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２）を満たし続けるには、たとえば国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示された技術や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示された技術などを用いることができる。

【0041】

国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４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とウェハ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上から液体を回収する。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おいて（液体中において）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。

【0042】

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Ｌｍ１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。

【0043】

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から高さ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κとし、ｎ次の非球面係数をＣ_n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＊印を付している。

【0044】

ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ²／ｒ²｝^1/2］
＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰
＋Ｃ₁₂・ｙ¹²＋Ｃ₁₄・ｙ¹⁴＋・・・ （ａ）

【0045】

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中間像からの光に基づいてレチクルパターンの第２中間像（第１中間像の像であっ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中間像からの光に基づいて像面（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。

【0046】

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）Ｍ１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Ｍ１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Ｇ３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。

【0047】

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ＡＸ１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Ｍ１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Ｍ１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。

【0048】

（第１実施例）
図４は、本実施形態の第１実施例にか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Ｇ１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ニスカスレンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３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Ｌ１７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Ｌ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０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Ｌ１１１とにより構成されている。

【0049】

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ニスカスレンズ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、ウェハ側に非球面形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ニスカスレンズ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。

【0050】

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とウェハ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λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．４３５８７６の屈折率を有する純水（Ｌｍ１，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（ＳｉＯ₂）により形成されている。

【0051】

次の表（１）に、第１実施例にかかる投影光学系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、βは投影倍率（全系の結像倍率）の大きさを、ＮＡ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。

【0052】

また、面番号は物体面（第１面）であるレチクル面から像面（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からの面の順序を、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Ｍ１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から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。

【0053】

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、レチクル側に向かっ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）に向かって凹面の曲率半径を正とし、入射側に向かっ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、レチクル側に向かって凹面の曲率半径を正とし、レチクル側に向かっ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。

【0054】

表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝１．３２
Ｂ＝１５．３ｍｍ
Ａ＝２．８ｍｍ
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） 113.7542
1 ∞ 8.0000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 6.0000
3 961.49971 52.0000 1.5603261 （Ｌ１１）
4 -260.97642 1.0000
5 165.65618 35.7731 1.5603261 （Ｌ１２）
6 329.41285 15.7479
7 144.73700 56.4880 1.5603261 （Ｌ１３）
8 -651.17229 4.1450
9* -678.61021 18.2979 1.5603261 （Ｌ１４）
10 173.73534 1.0000
11 82.85141 28.4319 1.5603261 （Ｌ１５）
12 122.17403 24.6508
13 -632.23083 15.8135 1.5603261 （Ｌ１６）
14 -283.76586 22.9854
15 -95.83749 44.8780 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -480.25701 49.9532
17* -327.24655 37.6724 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -152.74838 1.0000
19 -645.51205 47.0083 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -172.70890 1.0000
21 1482.42136 32.7478 1.5603261 （Ｌ１１０）
22 -361.68453 1.0000
23 185.06735 36.2895 1.5603261 （Ｌ１１１）
24* 1499.92500 72.0000
25 ∞ -204.3065 （Ｍ１）
26 115.50235 -15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
27 181.35110 -28.181928 107.57500 -18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
29 327.79447 -34.9832
30 165.18700 34.9832 （ＣＭ）
31 327.79446 18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
32 107.57500 28.1819
33 181.35110 15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
34 115.50235 204.3065
35 ∞ -72.0000 （Ｍ２）
36 552.89298 -24.4934 1.5603261 （Ｌ３１）
37 211.40931 -1.0000
38 -964.15750 -27.5799 1.5603261 （Ｌ３２）
39 451.41200 -1.0000
40 -239.74429 -35.7714 1.5603261 （Ｌ３３）
41 -171769.23040 -1.0000
42 -206.94777 -50.0000 1.5603261 （Ｌ３４）
43* -698.47035 -43.1987
44 560.33453 -10.0000 1.5603261 （Ｌ３５）
45 -116.92245 -46.5360
46 209.32811 -10.0000 1.5603261 （Ｌ３６）
47* -189.99848 -23.6644
48* 1878.63986 -31.5066 1.5603261 （Ｌ３７）
49 211.85278 -1.0000
50 -322.20466 -33.1856 1.5603261 （Ｌ３８）
51* -1160.22740 -10.0172
52 -2715.10365 -22.0000 1.5603261 （Ｌ３９）
53* -959.87714 -42.0799
54* 727.37853 -62.0255 1.5603261 （Ｌ３１０）
55 240.59248 -1.0000
56 -16276.86134 -62.1328 1.5603261 （Ｌ３１１）
57 333.64919 -1.0000
58 ∞ -1.0000 （ＡＳ）
59 -303.09919 -68.2244 1.5603261 （Ｌ３１２）
60 ∞ -1.0000
61 -182.25869 -77.6122 1.5603261 （Ｌ３１３）
62* -472.72383 -1.0000
63 -131.14200 -49.9999 1.5603261 （Ｌ３１４）
64* -414.78286 -1.0000
65 -75.90800 -43.3351 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
66 ∞ -1.0000 1.435876 （Ｌｍ２）
67 ∞ -13.0000 1.5603261 （Ｌｐ）
68 ∞ -2.9999 1.435876 （Ｌｍ１）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面
κ＝０
Ｃ₄＝−７．９０３１×１０^-8 Ｃ₆＝８．６７０９×１０^-12
Ｃ₈＝−６．５４７２×１０^-16 Ｃ₁₀＝１．５５０４×１０^-20
Ｃ₁₂＝２．６８００×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．６０３２×１０^-28
Ｃ₁₆＝７．３３０８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

１７面
κ＝０
Ｃ₄＝４．７６７２×１０^-9 Ｃ₆＝−８．７１４５×１０^-13
Ｃ₈＝−２．８５９１×１０^-17 Ｃ₁₀＝３．９９８１×１０^-21
Ｃ₁₂＝−１．９９２７×１０^-25 Ｃ₁₄＝２．８４１０×１０^-30
Ｃ₁₆＝６．５５３８×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

２４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．７１１８×１０^-8 Ｃ₆＝−４．０３６２×１０^-13
Ｃ₈＝８．５３４６×１０^-18 Ｃ₁₀＝−１．７６５３×１０^-22
Ｃ₁₂＝−１．１８５６×１０^-27 Ｃ₁₄＝５．２５９７×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．０８９７×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

４３面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．８８３９×１０^-8 Ｃ₆＝５．６００９×１０^-13
Ｃ₈＝−１．８３０６×１０^-17 Ｃ₁₀＝２．２１７７×１０^-21
Ｃ₁₂＝−２．３５１２×１０^-25 Ｃ₁₄＝１．７７６６×１０^-29
Ｃ₁₆＝−６．５３９０×１０^-34 Ｃ₁₈＝０

４７面
κ＝０
Ｃ₄＝９．０７７３×１０^-8 Ｃ₆＝−５．４６５１×１０^-12
Ｃ₈＝４．４０００×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．７４２６×１０^-20
Ｃ₁₂＝３．２１４９×１０^-25 Ｃ₁₄＝２．３６４１×１０^-28
Ｃ₁₆＝−１．３９５３×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

４８面
κ＝０
Ｃ₄＝３．０４４３×１０^-8 Ｃ₆＝−１．６５２８×１０^-12
Ｃ₈＝２．３９４９×１０^-17 Ｃ₁₀＝−４．４９５３×１０^-21
Ｃ₁₂＝３．０１６５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．２４６３×１０^-28
Ｃ₁₆＝１．０７８３×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

５１面
κ＝０
Ｃ₄＝１．８３５７×１０^-8 Ｃ₆＝−４．３１０３×１０^-13
Ｃ₈＝−９．４４９９×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．３２４７×１０^-21
Ｃ₁₂＝−１．６９７９×１０^-25 Ｃ₁₄＝８．６８９２×１０^-30
Ｃ₁₆＝−１．５９３５×１０^-34 Ｃ₁₈＝０

５３面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．９０００×１０^-8 Ｃ₆＝−７．２７３７×１０^-13
Ｃ₈＝１．１９２１×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．６３９３×１０^-21
Ｃ₁₂＝−３．１５４４×１０^-26 Ｃ₁₄＝１．８７７４×１０^-30
Ｃ₁₆＝−２．３５４５×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

５４面
κ＝０
Ｃ₄＝１．９１１６×１０^-8 Ｃ₆＝−６．７７８３×１０^-13
Ｃ₈＝１．５６８８×１０^-17 Ｃ₁₀＝−６．０８５０×１０^-22
Ｃ₁₂＝１．８５７５×１０^-26 Ｃ₁₄＝−４．２１４７×１０^-31
Ｃ₁₆＝７．３２４０×１０^-36 Ｃ₁₈＝０

６２面
κ＝０
Ｃ₄＝３．０６４９×１０^-8 Ｃ₆＝−２．３６１３×１０^-12
Ｃ₈＝１．５６０４×１０^-16 Ｃ₁₀＝−７．３５９１×１０^-21
Ｃ₁₂＝２．１５９３×１０^-25 Ｃ₁₄＝−３．５９１８×１０^-30
Ｃ₁₆＝２．５８７９×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

６４面
κ＝０
Ｃ₄＝−６．０８４９×１０^-8 Ｃ₆＝−８．７０２１×１０^-13
Ｃ₈＝−１．５６２３×１０^-16 Ｃ₁₀＝１．５６８１×１０^-20
Ｃ₁₂＝−１．６９８９×１０^-24 Ｃ₁₄＝７．９７１１×１０^-29
Ｃ₁₆＝−２．７０７５×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

【0055】

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＋０．２ｐｍ＝１９３．３０６２ｎｍ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×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かる。

【0056】

（第２実施例）
図６は、本実施形態の第２実施例にか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Ｇ１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ニスカスレンズＬ１２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３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Ｌ１７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Ｌ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、両凸レンズＬ１１０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Ｌ１１１とにより構成されている。

【0057】

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ニスカスレンズ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、ウェハ側に非球面形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ニスカスレンズ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ニスカスレンズＬ３１０と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ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。

【0058】

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ＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長λ＝１９３．３０６ｎｍ）に対して１．４３５８７６の屈折率を有する純水（Ｌｍ１，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。

【0059】

表（２）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝１／４
ＮＡ＝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 ∞ 8.0000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.0000
3 708.58305 50.0000 1.5603261 （Ｌ１１）
4 -240.96139 1.0000
5 159.28256 55.0000 1.5603261 （Ｌ１２）
6 1030.42583 15.3309
7 175.91680 33.4262 1.5603261 （Ｌ１３）
8 1901.42936 13.4484
9* -313.76486 11.8818 1.5603261 （Ｌ１４）
10 235.56199 1.0000
11 90.40801 53.3442 1.5603261 （Ｌ１５）
12 109.36394 12.8872
13 -1337.13410 20.2385 1.5603261 （Ｌ１６）
14 -314.47144 10.2263
15 -106.13528 42.5002 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -334.97792 56.0608
17* -1619.43320 46.3634 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -167.00000 1.0000
19 -568.04127 48.4966 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -172.67366 1.0000
21 637.03167 27.8478 1.5603261 （Ｌ１１０）
22 -838.93167 1.0000
23 264.56403 30.7549 1.5603261 （Ｌ１１１）
24* 3443.52617 72.0000
25 ∞ -237.1956 （Ｍ１）
26 134.07939 -15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
27 218.66017 -33.2263
28 111.51192 -18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
29 334.92606 -28.5215
30 170.92067 28.5215 （ＣＭ）
31 334.92606 18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
32 111.51192 33.2263
33 218.66017 15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
34 134.07939 237.1956
35 ∞ -72.0000 （Ｍ２）
36 1133.17643 -25.2553 1.5603261 （Ｌ３１）
37 247.47802 -1.0000
38 -480.60890 -29.6988 1.5603261 （Ｌ３２）
39 626.43077 -1.0000
40 -208.29831 -36.2604 1.5603261 （Ｌ３３）
41 -2556.24930 -1.0000
42 -173.46230 -50.0000 1.5603261 （Ｌ３４）
43* -294.18687 -26.4318
44 699.54032 -11.5000 1.5603261 （Ｌ３５）
45 -106.38847 -47.9520
46 158.19938 -11.5000 1.5603261 （Ｌ３６）
47* -189.99848 -27.6024
48* 487.32943 -34.3282 1.5603261 （Ｌ３７）
49 153.21216 -1.0000
50 -280.33475 -39.4036 1.5603261 （Ｌ３８）
51* -1666.66667 -17.3862
52 ∞ -22.0000 1.5603261 （Ｌ３９）
53* -1511.71580 -40.3150
54* 655.86673 -62.2198 1.5603261 （Ｌ３１０）
55 242.88510 -1.0000
56 843.73059 -49.2538 1.5603261 （Ｌ３１１）
57 280.00000 -1.0000
58 ∞ -1.0000 （ＡＳ）
59 -291.92686 -61.1038 1.5603261 （Ｌ３１２）
60 ∞ -1.0000
61 -179.32463 -67.4474 1.5603261 （Ｌ３１３）
62* -438.34656 -1.0000
63 -128.42402 -52.4156 1.5603261 （Ｌ３１４）
64* -401.88080 -1.0000
65 -75.86112 -41.5893 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
66 ∞ -1.0000 1.435876 （Ｌｍ２）
67 ∞ -16.5000 1.5603261 （Ｌｐ）
68 ∞ -3.0000 1.435876 （Ｌｍ１）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．１７５３×１０^-8 Ｃ₆＝９．０４６１×１０^-12
Ｃ₈＝−１．０３５５×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．２３９８×１０^-19
Ｃ₁₂＝−１．１２２１×１０^-23 Ｃ₁₄＝５．７４７６×１０^-28
Ｃ₁₆＝−１．１８００×１０^-32 Ｃ₁₈＝０

１７面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．８３９９×１０^-8 Ｃ₆＝−３．０４０１×１０^-13
Ｃ₈＝１．１４６２×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．０６３９×１０^-22
Ｃ₁₂＝−８．６１２５×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．４２０２×１０^-30
Ｃ₁₆＝−９．９１５８×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

２４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．１４９９×１０^-8 Ｃ₆＝−３．８８６１×１０^-13
Ｃ₈＝５．４８１２×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．１６２３×１０^-23
Ｃ₁₂＝−２．５６３６×１０^-26 Ｃ₁₄＝２．１８７９×１０^-30
Ｃ₁₆＝−６．５０３９×１０^-35 Ｃ₁₈＝０

４３面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．０５３３×１０^-8 Ｃ₆＝７．８０５１×１０^-13
Ｃ₈＝９．４００２×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．１０４３×１０^-21
Ｃ₁₂＝７．８１８２×１０^-25 Ｃ₁₄＝−９．２００７×１０^-29
Ｃ₁₆＝３．６７４２×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

４７面
κ＝０
Ｃ₄＝９．８６３９×１０^-8 Ｃ₆＝−６．７３５９×１０^-12
Ｃ₈＝６．８５７９×１０^-16 Ｃ₁₀＝−６．１６０４×１０^-20
Ｃ₁₂＝５．１７２２×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．９４１２×１０^-28
Ｃ₁₆＝８．６６８８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

４８面
κ＝０
Ｃ₄＝４．３１０１×１０^-8 Ｃ₆＝−３．２８０５×１０^-12
Ｃ₈＝５．６４３２×１０^-17 Ｃ₁₀＝−９．２３４５×１０^-22
Ｃ₁₂＝１．０７１３×１０^-25 Ｃ₁₄＝−９．９９４４×１０^-30
Ｃ₁₆＝１．８１４８×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

５１面
κ＝０
Ｃ₄＝２．５８３９×１０^-8 Ｃ₆＝−１．８８４８×１０^-12
Ｃ₈＝−４．９２７１×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．４９４６×１０^-21
Ｃ₁₂＝−７．２５５０×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．９２３７×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．４２６０×１０^-35 Ｃ₁₈＝６．２５６５×１０^-40

５３面
κ＝０
Ｃ₄＝−４．７４４９×１０^-8 Ｃ₆＝−２．３０７５×１０^-13
Ｃ₈＝１．０４７５×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．１８０５×１０^-21
Ｃ₁₂＝−９．０５３０×１０^-26 Ｃ₁₄＝４．６２７４×１０^-30
Ｃ₁₆＝−６．４９６１×１０^-35 Ｃ₁₈＝３．４４０２×１０^-41

５４面
κ＝０
Ｃ₄＝２．０３２８×１０^-8 Ｃ₆＝−７．７４３９×１０^-13
Ｃ₈＝１．６２１７×１０^-17 Ｃ₁₀＝−３．５５３１×１０^-22
Ｃ₁₂＝８．２６３４×１０^-27 Ｃ₁₄＝２．６２３２×１０^-31
Ｃ₁₆＝−２．０９８９×１０^-35 Ｃ₁₈＝４．０８８８×１０^-40

６２面
κ＝０
Ｃ₄＝２．５１２１×１０^-8 Ｃ₆＝−２．０３４２×１０^-12
Ｃ₈＝１．２９０６×１０^-16 Ｃ₁₀＝−５．４４５５×１０^-21
Ｃ₁₂＝１．２８８５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．４６００×１０^-30
Ｃ₁₆＝３．２８５０×１０^-36 Ｃ₁₈＝０

６４面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．８０９８×１０^-8 Ｃ₆＝−３．９５６５×１０^-12
Ｃ₈＝３．１９６６×１０^-16 Ｃ₁₀＝−２．７２４６×１０^-20
Ｃ₁₂＝１．８２６６×１０^-24 Ｃ₁₄＝−８．６２４４×１０^-29
Ｃ₁₆＝２．１５７０×１０^-33 Ｃ₁₈＝０

【0060】

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×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かる。

【0061】

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（Ｌｍ１，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×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×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。

【0062】

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から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っている。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，Ｌ２２）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。

【0063】

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。しかしながら、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。

【0064】

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が、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と一致している。

【0065】

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の像空間において液体Ｌｍ１が介在する範囲が大きくなり、ひいては基板ステージ（９〜１１）の巨大化やアライメント光学系（不図示）の精度低下などを招く。

【0066】

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）から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。

【0067】

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と一致している。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と一致している。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。

【0068】

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っている。

【0069】

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）Ｌｍ１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Ｌｍ１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）の巨大化やア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ができる。

【0070】

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方向に偏心している。

【0071】

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。

【0072】

すなわち、第１変形例にか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（すなわち光軸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。

【0073】

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、ウェハ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）Ｌｍ１が介在する範囲を小さく抑えることができる。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

すなわち、第２変形例にか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、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（重心軸線）Ｌｐｂａとほぼ一致している。別の観点でみると、第２変形例にか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。

【0077】

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、ウェハ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）Ｌｍ１が介在する範囲を小さく抑えることができる。

【0078】

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方向に偏心している。

【0079】

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７１ａ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。

【0080】

すなわち、第３変形例にか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１２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変形例にか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。

【0081】

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、ウェハ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）Ｌｍ１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いては本発明の範囲内において様々な変形例が可能である。

【0082】

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：Ｌｍ１，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。

【0083】

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のスキャ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く、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に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から偏心しているので、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。

【0084】

また、上述の実施形態では、有効視野が光軸を含まない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く、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ＡＸ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化にも都合がよい。

【0085】

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（Ｌｍ１，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（ＣＨ₂［ＯＨ］ＣＨ［ＯＨ］ＣＨ₂［ＯＨ］）やヘプタン（Ｃ₇Ｈ₁₆）等を用いることができる。また、Ｈ⁺、Ｃｓ^-、Ｋ⁺、Ｃｌ^-、ＳＯ₄^2-、ＰＯ₄^2-を入れた水、アルミニウム酸化物の微粒子を混ぜた水、イソプロパノール、ヘキサン、ヘプタン、デカンや、三井化学株式会社によるデルファイ（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、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーによるＩＦ１３１やＩＦ１３２、ＩＦ１７５などを用いることができる。

【0086】

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）に近いレンズを高屈折率の材料で形成することが好ましい。このような高屈折率材料としては、たとえば酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、バリウム・リチウム・フローライド（ＢａＬｉＦ₃）、
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット（[Lutetium AluminumGarnet] ＬｕＡＧ）や、スピネル（[crystalline magnesium aluminum spinel]ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）などの結晶材料、あるいはこれらを主成分とする混晶を用いることが好ましい。

【0087】

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Ｆ₂レーザを用いる場合には、液体として、Ｆ₂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。

【0088】

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１３のフローチャートを参照して説明する。

【0089】

先ず、図１３のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。

【0090】

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

【0091】

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、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

【0092】

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

【0093】

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。

【0094】

なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばＦ₂ 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。ただし、露光光としてＦ₂レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ₂レーザ光を透過可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いることになる。

【0095】

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く、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。

【0096】

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、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどの結晶材料を用いてもよい。

【0097】

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⁺、Ｃｌ^-，ＳＯ₄^2-，ＰＯ₄^2-を入れた水、イソプロパノール，グリセロール、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどを用いることができる。

【符号の説明】

【0098】

Ｒ レチクル
ＲＳＴ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｌｂ 境界レンズ
Ｌｐ 液中平行平面板
Ｌｍ１，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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】