光学素子、および光学組品
【課題】 光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することのできる液浸型の投影光学系（液浸対物光学系）に用いられる光学素子。
【解決手段】 液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子。他方の光学面の外周から液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有する。突出部は、光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部を備えている。
【解決手段】 液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子。他方の光学面の外周から液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有する。突出部は、光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、および光学組品に関し、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（液浸対物光学系）に用いられる光学素子および光学組品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】
しかしながら、液浸型の投影光学系の像側開口数を例えば１．２よりも大きく設定する場合、入射面側が気体と接し且つ射出面側が液体と接する境界レンズ（境界光学素子）の入射面を、入射光線の反射を避けるために入射面側に向かって大きな曲率を有する凸面形状にする必要がある。この場合、必然的に、境界レンズを保持するための保持用タブが射出面側の液体の近くに位置することになり、投影光学系の内部に液体（浸液）が侵入し易くなる。投影光学系の内部に液体が侵入すると、光学面の反射防止膜の劣化を招き、ひいては投影光学系の結像性能（一般に光学性能）を損なう危険性が高くなる。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することのできる液浸型の投影光学系（液浸対物光学系）に用いられる光学素子および光学組品を提供することを目的とする。また、本発明は、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持することのできる高解像な液浸投影光学系を用いて、微細なパターンを高精度に且つ安定的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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子において、
前記他方の光学面の外周から前記液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有することを特徴とする光学素子を提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、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光学素子において、
光軸と、
前記一方の光学面の外周に形成された傾斜面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部とを含み、
前記被保持部の前記光軸に沿った方向における位置は、前記傾斜面の最外周の光軸方向の位置よりも前記液体側であることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、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光学素子において、
前記一方の光学面の外周に形成された第１側面と、
該第１側面よりも外側に形成された第２側面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部が設けられ、且つ前記第２側面よりも外側に形成される第３側面とを備えていることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、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光学素子において、
前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部と、
前記一方の光学面における液浸領域から前記被保持部へ向かう液体の侵入を阻止するための液体侵入阻止手段とを備えていることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１２】
本発明の第５形態では、液体保持装置と光学素子とを備える光学組品であって、
前記光学素子は、
前記液体保持装置により保持される液体に接触可能な一方の光学面と、
気体に接する他方の光学面と、
前記光学素子の周縁部に形成された被保持部とを備え、
前記液体保持装置は、前記被保持部の内側に液浸領域を形成することを特徴とする光学組品を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の典型的な形態にしたがう光学素子を備えた液浸型の投影光学系（液浸対物光学系）では、境界光学素子（境界レンズ）の保持用タブが射出面側の液体の近くに位置することになるが、境界光学素子の射出面の有効領域を囲むように溝部が形成されているので、この溝部の作用により保持用タブとレンズ室のホールドとの間に液体が侵入し難くなり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入し難くなる。
【００１４】
換言すれば、本発明の光学素子を備えた液浸投影光学系では、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することができる。本発明の露光装置および露光方法では、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持す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、微細なパターンを高精度に且つ安定的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且つ安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】液浸型の投影光学系の像側開口数を大きく設定したときの不都合を説明するための図である。
【図９】本実施形態にかかる投影光学系の特徴的な要部構成を概略的に示す図である。
【図１０】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１１】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】
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（境界光学素子）Ｌｂが配置されている。
【００２９】
本実施形態の各実施例において、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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Ｃn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。
【００３５】
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10
＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋・・・ （ａ）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
第１実施例では、境界レンズ（境界光学素子）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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 -28.1819
28 107.57500 -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
【００４６】
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。
【００４７】
［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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
ところで、液浸型の投影光学系の像側開口数が例えば１．２よりも小さい場合、図８（ａ）に示すように、境界レンズＬｂの凸面形状の入射面Ｌｂａの曲率をそれほど大きくしなくても、入射面Ｌｂａでの入射光線の反射を避けることができる。その結果、境界レンズＬｂを保持するための保持用タブＬｂｂを射出面Ｌｂｃ側の液体（浸液：不図示）から十分に離れて位置させることができるので、保持用タブＬｂｂとレンズ室のホールドＨｄとの間に液体が侵入したり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入したりする危険性は低い。
【００５４】
しかしながら、液浸型の投影光学系の像側開口数を例えば１．２よりも大きく設定する場合、図８（ｂ）に示すように、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａへの入射光線の反射を避けるために、入射面Ｌｂａをかなり大きな曲率の凸面形状にする必要がある。この場合、必然的に、境界レンズＬｂの保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体の近くに位置することになり、保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に液体が侵入し易くなり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入し易くなる。
【００５５】
保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に液体が侵入すると、侵入した液体の作用により保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に引き付け合う力が働いて、境界レンズＬｂの移動や変形を招き、ひいては投影光学系の結像性能（一般に光学性能）を損なう危険性が高くなる。また、保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間を通過して投影光学系の内部に液体が侵入すると、境界レンズＬｂを含む光透過部材の光学面に形成された反射防止膜の劣化を招き、ひいては投影光学系の結像性能を損なう危険性が高くなる。
【００５６】
図９は、本実施形態にかかる投影光学系の特徴的な要部構成を概略的に示す図である。図９（ａ）を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズ（境界光学素子）Ｌｂの射出面Ｌｂｃの有効領域（有効な結像光束が通過する領域）を囲むように溝部Ｇｒ（言い換えると空間）が形成されている。具体的に、溝部Ｇｒは、たとえば射出面Ｌｂｃの有効領域を全周に亘って囲むように連続的に形成され、入射面Ｌｂａの有効領域の外周と射出面Ｌｂｃの有効領域の外周とを結ぶ有効外周面Ｌｂｄに応じた（たとえば有効外周面Ｌｂｄにほぼ平行な）傾斜面Ｇｒａを有する。
【００５７】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、像側開口数が１．２よりも実質的に大きい値（１．３２または１．３）に設定されているので、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａの曲率が大きく、必然的に保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体Ｌｍ２（不図示）の近くに位置しているが、溝部Ｇｒは保持用タブＬｂｂよりも入射面Ｌｂａ側まで深く延びている。言い換えると、保持用タブＬｂｂは光軸ＡＸに垂直な保持面（図中二点鎖線で示す仮想的な面）Ｌｂｂｓに設けられ、溝部Ｇｒの内部としての空間が保持用タブＬｂｂと光軸ＡＸとの間に形成されている。なお、本明細書において「溝部」とは、凹部や抉り形状部などを含む広い概念であり、たとえば溝部Ｇｒの内側の面（すなわち射出面Ｌｂｃ）のレベルと外側の面Ｌｂｅのレベルとの間に段差があるような構成も可能である。
【００５８】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域と液中平行平面板Ｌｐとの間の光路中に液体Ｌｍ２を保持するための液体保持機構ＬＨが設けられている。液体保持機構ＬＨは、例えばチタンやステンレス鋼などにより形成され、その一部は溝部Ｇｒの内部（言い換えると空間）に突出している。さらに詳細には、液体保持機構ＬＨは溝部Ｇｒの傾斜面Ｇｒａと間隔を隔てて対向する対向面ＬＨａを有し、傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面は撥水処理加工されているか、あるいは傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面には撥水膜が形成されている。
【００５９】
以上のように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａの曲率が大きいため、保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体Ｌｍ２の近くに位置することになるが、射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように溝部Ｇｒが形成されているので、液体保持機構ＬＨを設けなくても、溝部Ｇｒの作用により保持用タブＬｂｂとレンズ室のホールドＨｄとの間に液体Ｌｍ２が侵入し難くなり、さらに投影光学系ＰＬの内部に液体Ｌｍ２が侵入し難くなる。
【００６０】
すなわち、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することができる。また、本実施形態の露光装置では、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持す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、微細なパターンを高精度に且つ安定的に投影露光することができる。
【００６１】
なお、たとえば境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように複数の溝部Ｇｒを断続的に設けても良いが、液体Ｌｍ２が保持用タブＬｂｂに達するのを有効に防止するには、上述したように、射出面Ｌｂｃの有効領域を全周に亘って囲むように溝部Ｇｒを連続的に形成し、且つ溝部Ｇｒが保持用タブＬｂｂよりも入射面Ｌｂａ側まで深く延びるように形成することが好ましい。
【００６２】
また、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。また、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。
【００６３】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂに接することがないように、すなわち境界レンズＬｂに外力が作用することがないように、液体保持機構ＬＨの一部が溝部Ｇｒの内部に突出するような形態で設けられているので、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域と平行平面板Ｌｐとの間の光路中に液体Ｌｍ２を確実に保持することができる。ただし、境界レンズＬｂに接する液体Ｌｍ２に想定以上の圧力変化が起こると、溝部Ｇｒの傾斜面Ｇｒａと液体保持機構ＬＨの対向面ＬＨａとの間を伝って液体Ｌｍ２が保持用タブＬｂｂに達する恐れがある。
【００６４】
そこで、境界レンズＬｂに接する液体Ｌｍ２に想定以上の圧力変化が起こることがあっても、液体Ｌｍ２が傾斜面Ｇｒａと対向面ＬＨａとの間を伝って保持用タブＬｂｂに達することがないように、親水性の傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面に撥水処理加工を施すか、あるいは傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面に撥水膜を形成することが好ましい。なお、液体保持機構ＬＨの設置のためのスペースを確保するには、溝部Ｇｒが入射面Ｌｂａの有効領域の外周と射出面Ｌｂｃの有効領域の外周とを結ぶ有効外周面Ｌｂｄに応じた（有効外周面Ｌｂｄに対応した傾きを有する）傾斜面Ｇｒａを有することが好ましい。
【００６５】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域が平面状に形成されているので、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の液体層Ｌｍ２の厚さが一定になっている。その結果、液体Ｌｍ２の透過率が露光光に対して十分でなくても、ウェハＷ上における露光領域内の光量ムラの発生を防ぐことができる。
【００６６】
なお、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Ｌｐを配置しているが、これに限定されることなく、図９（ｂ）の変形例に示すように平行平面板Ｌｐの設置を省略した構成も可能である。図９（ｂ）の変形例においても、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように溝部Ｇｒ（言い換えると空間）を形成することにより、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
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-、ＳＯ42-、ＰＯ42-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、デカンなどを用いることもできる。
【００６８】
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、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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１０のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
先ず、図１０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。
【００７２】
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。
【００７３】
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１１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１１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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、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、上述の実施形態では、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、液浸型の対物光学系に対しても本発明を適用することもできる。
【００７８】
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、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 Aluminum Garnet]ＬｕＡＧ）や、スピネル（[crystalline magnesium aluminum spinel] ＭｇＡｌ2Ｏ4）などの結晶材料を用いてもよい。
【００７９】
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-，ＳＯ42-，ＰＯ42-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。
【符号の説明】
【００８０】
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、および光学組品に関し、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（液浸対物光学系）に用いられる光学素子および光学組品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】
しかしながら、液浸型の投影光学系の像側開口数を例えば１．２よりも大きく設定する場合、入射面側が気体と接し且つ射出面側が液体と接する境界レンズ（境界光学素子）の入射面を、入射光線の反射を避けるために入射面側に向かって大きな曲率を有する凸面形状にする必要がある。この場合、必然的に、境界レンズを保持するための保持用タブが射出面側の液体の近くに位置することになり、投影光学系の内部に液体（浸液）が侵入し易くなる。投影光学系の内部に液体が侵入すると、光学面の反射防止膜の劣化を招き、ひいては投影光学系の結像性能（一般に光学性能）を損なう危険性が高くなる。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することのできる液浸型の投影光学系（液浸対物光学系）に用いられる光学素子および光学組品を提供することを目的とする。また、本発明は、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持することのできる高解像な液浸投影光学系を用いて、微細なパターンを高精度に且つ安定的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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子において、
前記他方の光学面の外周から前記液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有することを特徴とする光学素子を提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、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光学素子において、
光軸と、
前記一方の光学面の外周に形成された傾斜面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部とを含み、
前記被保持部の前記光軸に沿った方向における位置は、前記傾斜面の最外周の光軸方向の位置よりも前記液体側であることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、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光学素子において、
前記一方の光学面の外周に形成された第１側面と、
該第１側面よりも外側に形成された第２側面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部が設けられ、且つ前記第２側面よりも外側に形成される第３側面とを備えていることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、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光学素子において、
前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部と、
前記一方の光学面における液浸領域から前記被保持部へ向かう液体の侵入を阻止するための液体侵入阻止手段とを備えていることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１２】
本発明の第５形態では、液体保持装置と光学素子とを備える光学組品であって、
前記光学素子は、
前記液体保持装置により保持される液体に接触可能な一方の光学面と、
気体に接する他方の光学面と、
前記光学素子の周縁部に形成された被保持部とを備え、
前記液体保持装置は、前記被保持部の内側に液浸領域を形成することを特徴とする光学組品を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の典型的な形態にしたがう光学素子を備えた液浸型の投影光学系（液浸対物光学系）では、境界光学素子（境界レンズ）の保持用タブが射出面側の液体の近くに位置することになるが、境界光学素子の射出面の有効領域を囲むように溝部が形成されているので、この溝部の作用により保持用タブとレンズ室のホールドとの間に液体が侵入し難くなり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入し難くなる。
【００１４】
換言すれば、本発明の光学素子を備えた液浸投影光学系では、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することができる。本発明の露光装置および露光方法では、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持す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、微細なパターンを高精度に且つ安定的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且つ安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】液浸型の投影光学系の像側開口数を大きく設定したときの不都合を説明するための図である。
【図９】本実施形態にかかる投影光学系の特徴的な要部構成を概略的に示す図である。
【図１０】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１１】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】
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（境界光学素子）Ｌｂが配置されている。
【００２９】
本実施形態の各実施例において、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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Ｃn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。
【００３５】
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］
＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10
＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋・・・ （ａ）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
第１実施例では、境界レンズ（境界光学素子）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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 -28.1819
28 107.57500 -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
【００４６】
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。
【００４７】
［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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
ところで、液浸型の投影光学系の像側開口数が例えば１．２よりも小さい場合、図８（ａ）に示すように、境界レンズＬｂの凸面形状の入射面Ｌｂａの曲率をそれほど大きくしなくても、入射面Ｌｂａでの入射光線の反射を避けることができる。その結果、境界レンズＬｂを保持するための保持用タブＬｂｂを射出面Ｌｂｃ側の液体（浸液：不図示）から十分に離れて位置させることができるので、保持用タブＬｂｂとレンズ室のホールドＨｄとの間に液体が侵入したり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入したりする危険性は低い。
【００５４】
しかしながら、液浸型の投影光学系の像側開口数を例えば１．２よりも大きく設定する場合、図８（ｂ）に示すように、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａへの入射光線の反射を避けるために、入射面Ｌｂａをかなり大きな曲率の凸面形状にする必要がある。この場合、必然的に、境界レンズＬｂの保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体の近くに位置することになり、保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に液体が侵入し易くなり、さらに投影光学系の内部に液体が侵入し易くなる。
【００５５】
保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に液体が侵入すると、侵入した液体の作用により保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間に引き付け合う力が働いて、境界レンズＬｂの移動や変形を招き、ひいては投影光学系の結像性能（一般に光学性能）を損なう危険性が高くなる。また、保持用タブＬｂｂとホールドＨｄとの間を通過して投影光学系の内部に液体が侵入すると、境界レンズＬｂを含む光透過部材の光学面に形成された反射防止膜の劣化を招き、ひいては投影光学系の結像性能を損なう危険性が高くなる。
【００５６】
図９は、本実施形態にかかる投影光学系の特徴的な要部構成を概略的に示す図である。図９（ａ）を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズ（境界光学素子）Ｌｂの射出面Ｌｂｃの有効領域（有効な結像光束が通過する領域）を囲むように溝部Ｇｒ（言い換えると空間）が形成されている。具体的に、溝部Ｇｒは、たとえば射出面Ｌｂｃの有効領域を全周に亘って囲むように連続的に形成され、入射面Ｌｂａの有効領域の外周と射出面Ｌｂｃの有効領域の外周とを結ぶ有効外周面Ｌｂｄに応じた（たとえば有効外周面Ｌｂｄにほぼ平行な）傾斜面Ｇｒａを有する。
【００５７】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、像側開口数が１．２よりも実質的に大きい値（１．３２または１．３）に設定されているので、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａの曲率が大きく、必然的に保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体Ｌｍ２（不図示）の近くに位置しているが、溝部Ｇｒは保持用タブＬｂｂよりも入射面Ｌｂａ側まで深く延びている。言い換えると、保持用タブＬｂｂは光軸ＡＸに垂直な保持面（図中二点鎖線で示す仮想的な面）Ｌｂｂｓに設けられ、溝部Ｇｒの内部としての空間が保持用タブＬｂｂと光軸ＡＸとの間に形成されている。なお、本明細書において「溝部」とは、凹部や抉り形状部などを含む広い概念であり、たとえば溝部Ｇｒの内側の面（すなわち射出面Ｌｂｃ）のレベルと外側の面Ｌｂｅのレベルとの間に段差があるような構成も可能である。
【００５８】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域と液中平行平面板Ｌｐとの間の光路中に液体Ｌｍ２を保持するための液体保持機構ＬＨが設けられている。液体保持機構ＬＨは、例えばチタンやステンレス鋼などにより形成され、その一部は溝部Ｇｒの内部（言い換えると空間）に突出している。さらに詳細には、液体保持機構ＬＨは溝部Ｇｒの傾斜面Ｇｒａと間隔を隔てて対向する対向面ＬＨａを有し、傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面は撥水処理加工されているか、あるいは傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面には撥水膜が形成されている。
【００５９】
以上のように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの入射面Ｌｂａの曲率が大きいため、保持用タブＬｂｂが射出面Ｌｂｃ側の液体Ｌｍ２の近くに位置することになるが、射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように溝部Ｇｒが形成されているので、液体保持機構ＬＨを設けなくても、溝部Ｇｒの作用により保持用タブＬｂｂとレンズ室のホールドＨｄとの間に液体Ｌｍ２が侵入し難くなり、さらに投影光学系ＰＬの内部に液体Ｌｍ２が侵入し難くなる。
【００６０】
すなわち、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、光学系の内部への液体（浸液）の侵入を防いで良好な結像性能を維持することができる。また、本実施形態の露光装置では、光学系の内部への液体の侵入を防いで良好な結像性能を維持す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、微細なパターンを高精度に且つ安定的に投影露光することができる。
【００６１】
なお、たとえば境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように複数の溝部Ｇｒを断続的に設けても良いが、液体Ｌｍ２が保持用タブＬｂｂに達するのを有効に防止するには、上述したように、射出面Ｌｂｃの有効領域を全周に亘って囲むように溝部Ｇｒを連続的に形成し、且つ溝部Ｇｒが保持用タブＬｂｂよりも入射面Ｌｂａ側まで深く延びるように形成することが好ましい。
【００６２】
また、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。また、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。
【００６３】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂに接することがないように、すなわち境界レンズＬｂに外力が作用することがないように、液体保持機構ＬＨの一部が溝部Ｇｒの内部に突出するような形態で設けられているので、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域と平行平面板Ｌｐとの間の光路中に液体Ｌｍ２を確実に保持することができる。ただし、境界レンズＬｂに接する液体Ｌｍ２に想定以上の圧力変化が起こると、溝部Ｇｒの傾斜面Ｇｒａと液体保持機構ＬＨの対向面ＬＨａとの間を伝って液体Ｌｍ２が保持用タブＬｂｂに達する恐れがある。
【００６４】
そこで、境界レンズＬｂに接する液体Ｌｍ２に想定以上の圧力変化が起こることがあっても、液体Ｌｍ２が傾斜面Ｇｒａと対向面ＬＨａとの間を伝って保持用タブＬｂｂに達することがないように、親水性の傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面に撥水処理加工を施すか、あるいは傾斜面Ｇｒａおよび対向面ＬＨａのうちの少なくとも一方の面に撥水膜を形成することが好ましい。なお、液体保持機構ＬＨの設置のためのスペースを確保するには、溝部Ｇｒが入射面Ｌｂａの有効領域の外周と射出面Ｌｂｃの有効領域の外周とを結ぶ有効外周面Ｌｂｄに応じた（有効外周面Ｌｂｄに対応した傾きを有する）傾斜面Ｇｒａを有することが好ましい。
【００６５】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域が平面状に形成されているので、境界レンズＬｂと平行平面板Ｌｐとの間の液体層Ｌｍ２の厚さが一定になっている。その結果、液体Ｌｍ２の透過率が露光光に対して十分でなくても、ウェハＷ上における露光領域内の光量ムラの発生を防ぐことができる。
【００６６】
なお、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Ｌｐを配置しているが、これに限定されることなく、図９（ｂ）の変形例に示すように平行平面板Ｌｐの設置を省略した構成も可能である。図９（ｂ）の変形例においても、境界レンズＬｂの射出面Ｌｂｃの有効領域を囲むように溝部Ｇｒ（言い換えると空間）を形成することにより、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
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-、ＳＯ42-、ＰＯ42-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、デカンなどを用いることもできる。
【００６８】
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、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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１０のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
先ず、図１０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。
【００７２】
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。
【００７３】
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１１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１１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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、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、上述の実施形態では、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、液浸型の対物光学系に対しても本発明を適用することもできる。
【００７８】
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、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 Aluminum Garnet]ＬｕＡＧ）や、スピネル（[crystalline magnesium aluminum spinel] ＭｇＡｌ2Ｏ4）などの結晶材料を用いてもよい。
【００７９】
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-，ＳＯ42-，ＰＯ42-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。
【符号の説明】
【００８０】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子において、
前記他方の光学面の外周から前記液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記突出部は、前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記一方の光学面の外周から前記他方の光学面の外周に向かって延びた側面をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記一方の光学面は平面であり、
前記側面は前記一方の光学面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学素子は光軸を更に含み、
該光軸と垂直な方向において前記被保持部と前記側面との間には空間が形成されることを特徴とする請求項３または４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
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光学素子において、
光軸と、
前記一方の光学面の外周に形成された傾斜面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部とを含み、
前記被保持部の前記光軸に沿った方向における位置は、前記傾斜面の最外周の光軸方向の位置よりも前記液体側であることを特徴とする光学素子。
【請求項８】
他方の光学面と、
該他方の光学面の外周に隣接して、前記被保持部が形成される側壁とをさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記側壁と前記傾斜面との間には空間が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記他方の光学面側には突出部を有しないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１２】
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光学素子において、
前記一方の光学面の外周に形成された第１側面と、
該第１側面よりも外側に形成された第２側面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部が設けられ、且つ前記第２側面よりも外側に形成される第３側面とを備えていることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
前記第１側面と前記第２側面との間には空間が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第２側面と前記第３側面とは側壁を形成することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記第１側面は、前記被保持部の光軸方向位置よりも入射側まで延びていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１７】
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光学素子において、
前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部と、
前記一方の光学面における液浸領域から前記被保持部へ向かう液体の侵入を阻止するための液体侵入阻止手段とを備えていることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
前記液体侵入阻止手段は、前記一方の光学面と前記被保持部との間に位置し、傾斜した面を有する液体保持部材と対向する傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
前記液体侵入阻止手段は、前記傾斜面に設けられた撥水処理加工を有していることを特徴とする請求項１８に記載の光学素子。
【請求項２０】
前記液体侵入阻止手段は、前記傾斜面に形成された撥水膜を有していることを特徴とする請求項１８に記載の光学素子。
【請求項２１】
液体保持装置と光学素子とを備える光学組品であって、
前記光学素子は、
前記液体保持装置により保持される液体に接触可能な一方の光学面と、
気体に接する他方の光学面と、
前記光学素子の周縁部に形成された被保持部とを備え、
前記液体保持装置は、前記被保持部の内側に液浸領域を形成することを特徴とする光学組品。
【請求項２２】
前記光学素子の周縁部は、前記周縁部から前記一方の光学面側に向けて光軸方向に沿って延びた形状に形成された側壁を有し、
前記被保持部は、前記側壁に設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の光学組品。
【請求項２３】
前記側壁と前記一方の光学面との間には、空間が形成され、
前記液体保持装置の少なくとも一部は、該空間内に位置していることを特徴とする請求項２２に記載の光学組品。
【請求項２４】
前記空間は前記一方の光学面の外周にわたって連続的に形成されることを特徴とする請求項２３に記載の光学組品。
【請求項１】
液浸対物光学系に用いられて、液体に接触可能な一方の光学面と、気体に接する他方の光学面とを有する光学素子において、
前記他方の光学面の外周から前記液体側に向かって突出した形状を有する突出部を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記突出部は、前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記一方の光学面の外周から前記他方の光学面の外周に向かって延びた側面をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記一方の光学面は平面であり、
前記側面は前記一方の光学面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学素子は光軸を更に含み、
該光軸と垂直な方向において前記被保持部と前記側面との間には空間が形成されることを特徴とする請求項３または４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
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光学素子において、
光軸と、
前記一方の光学面の外周に形成された傾斜面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部とを含み、
前記被保持部の前記光軸に沿った方向における位置は、前記傾斜面の最外周の光軸方向の位置よりも前記液体側であることを特徴とする光学素子。
【請求項８】
他方の光学面と、
該他方の光学面の外周に隣接して、前記被保持部が形成される側壁とをさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記側壁と前記傾斜面との間には空間が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記他方の光学面側には突出部を有しないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１２】
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光学素子において、
前記一方の光学面の外周に形成された第１側面と、
該第１側面よりも外側に形成された第２側面と、
前記光学素子を保持するための保持部材と接触可能な被保持部が設けられ、且つ前記第２側面よりも外側に形成される第３側面とを備えていることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
前記第１側面と前記第２側面との間には空間が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記空間は前記一方の光学面の外周全体にわたって囲むように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第２側面と前記第３側面とは側壁を形成することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記第１側面は、前記被保持部の光軸方向位置よりも入射側まで延びていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１７】
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光学素子において、
前記光学素子を保持するための保持部材に接触可能な被保持部と、
前記一方の光学面における液浸領域から前記被保持部へ向かう液体の侵入を阻止するための液体侵入阻止手段とを備えていることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
前記液体侵入阻止手段は、前記一方の光学面と前記被保持部との間に位置し、傾斜した面を有する液体保持部材と対向する傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
前記液体侵入阻止手段は、前記傾斜面に設けられた撥水処理加工を有していることを特徴とする請求項１８に記載の光学素子。
【請求項２０】
前記液体侵入阻止手段は、前記傾斜面に形成された撥水膜を有していることを特徴とする請求項１８に記載の光学素子。
【請求項２１】
液体保持装置と光学素子とを備える光学組品であって、
前記光学素子は、
前記液体保持装置により保持される液体に接触可能な一方の光学面と、
気体に接する他方の光学面と、
前記光学素子の周縁部に形成された被保持部とを備え、
前記液体保持装置は、前記被保持部の内側に液浸領域を形成することを特徴とする光学組品。
【請求項２２】
前記光学素子の周縁部は、前記周縁部から前記一方の光学面側に向けて光軸方向に沿って延びた形状に形成された側壁を有し、
前記被保持部は、前記側壁に設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の光学組品。
【請求項２３】
前記側壁と前記一方の光学面との間には、空間が形成され、
前記液体保持装置の少なくとも一部は、該空間内に位置していることを特徴とする請求項２２に記載の光学組品。
【請求項２４】
前記空間は前記一方の光学面の外周にわたって連続的に形成されることを特徴とする請求項２３に記載の光学組品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６４９９１（Ｐ２０１２−１６４９９１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７５４１０（Ｐ２０１２−７５４１０）
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【分割の表示】特願２００７−５２８２６８（Ｐ２００７−５２８２６８）の分割
【原出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【分割の表示】特願２００７−５２８２６８（Ｐ２００７−５２８２６８）の分割
【原出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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