JP2005257740A - 投影光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 たとえばスティッチング方式の露光装置に適用可能な比較的小型の投影光学系。
【解決手段】 第１面（Ｒ）の縮小像を第２面（Ｗ）上に形成する投影光学系。第１面における最大物高をφｏとし、投影光学系中のすべてのレンズの有効径のうちの最大となる有効径の値をφmaxとするとき、６．６＜φmax／φｏ＜１２の条件を満足する。投影光学系は、約｜１／５｜から約｜１／４｜の大きさの投影倍率を有し、投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、投影光学系と第２面との間の光路が１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされた状態で第１面の縮小像を第２面上に形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、投影光学系、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子など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。

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（フォトレジスト等が塗布されたウェハまたはガラスプレート等）上に露光する露光装置が使用されている。この種の露光装置として、例えば特公昭４６−３４０５７号公報には、スティッチング方式でスリットスキャン方式（以下、単に「スティッチング方式」という）の露光装置が開示されている。

スティッチング方式露光装置では、マスク上の所定形状の照明領域に対してマスクおよび感光性基板を第１方向に同期的に相対移動させることにより、感光性基板上の第１列目の部分露光領域への第１回目のスキャン露光（走査露光）を行う。その後、たとえばマスクを第１方向に垂直な第２方向に所定量だけ移動させるとともに、感光性基板を第２方向に共役な方向に横ずれ（スティッチング）させる。

そして、再びマスク上の所定形状の照明領域に対してマスクおよび感光性基板を第１方向に同期的に相対移動させることにより、感光性基板上の第２列目の部分露光領域への第２回目のスキャン露光を行う。こうして、スティッチング方式の露光装置では、第１列目の部分露光領域と第２列目の部分露光領域とを含む１つのショット領域、すなわち投影光学系のイメージフィールド（有効結像領域）よりも広い感光性基板上の領域に、マスクパターンが転写される。

上述したように、スティッチング方式の露光装置では、たとえばマスクを交換することなく２つの部分露光領域へのスキャン露光を行うことにより、投影光学系のイメージフィールドよりも広い１つのショット領域にマスクパターンを転写することができる。その結果、比較的小型の投影光学系を用いることによるコストの低減や、マスク交換が不要なことによるスループットの向上などを図ることができる。

しかしながら、従来技術では、スティッチング方式の露光装置に好適な投影光学系の構成について具体的な提案がなされていない。なお、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、露光装置の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。そこで、露光装置の投影光学系では、その解像力に対する要求を満足するために、照明光（露光光）の波長を短くするとともに像側開口数を大きく確保する必要がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばスティッチング方式の露光装置に適用可能な比較的小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、比較的小型の投影光学系を用いて、たとえばスティッチング方式の露光を行う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。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の縮小像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面における最大物高をφｏとし、前記投影光学系中のすべてのレンズの有効径のうちの最大となる有効径の値をφmaxとするとき、
６．６＜φmax／φｏ＜１２
の条件を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。

第１形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系は、約｜１／５｜から約｜１／４｜の大きさの投影倍率を有する。また、前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記第２面との間の光路が１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされた状態で前記第１面の縮小像を前記第２面上に形成することが好ましい。

本発明の第２形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、第１形態の投影光学系を介して前記マスクに形成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を備えていることを特徴とする露光方法を提供する。

第２形態の好ましい態様によれば、前記露光工程では、２つの部分露光領域を含む１つのショット領域へ投影露光を行い、前記露光工程は、前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を少なくとも２つ有し、前記部分露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を相対移動させつつ前記部分露光領域への走査露光を行う。

この場合、前記露光工程は、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の向きに相対移動させつつ一方の部分露光領域への走査露光を行う第１回目の部分露光工程と、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前記所定の向きと反対の向きに相対移動させつつ他方の部分露光領域への走査露光を行う第２回目の部分露光工程とを有することが好ましい。あるいは、前記露光工程は、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の向きに相対移動させつつ一方の部分露光領域への走査露光を行う第１回目の部分露光工程と、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前記所定の向きに相対移動させつつ他方の部分露光領域への走査露光を行う第２回目の部分露光工程とを有することが好ましい。

また、第２形態の好ましい態様によれば、前記露光工程では、複数のショット領域へ投影露光を行い、前記露光工程は、前記複数のショット領域中の所定の前記部分露光領域へ投影露光する第１回目の部分露光工程と、前記複数のショット領域中の別の前記部分露光領域へ投影露光する第２回目の部分露光工程とを有する。また、前記第１回目の部分露光工程と前記第２回目の部分露光工程との間に前記マスクを交換しないことが好ましい。また、第２形態では、前記露光工程に先立って、前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程をさらに備えていることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の露光方法ことが好ましい。

本発明の第３形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に形成するための第１形態の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。

第３形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の方向に移動させつつ前記感光性基板への走査露光を行い、前記マスクを支持して前記所定の方向とほぼ直交する方向にステップ移動させるためのマスクステージをさらに備えている。

本発明では、最大物高とレンズの最大有効径とに関する所定の条件式を満足しているので、たとえばスティッチング方式の露光装置に適用可能な比較的小型の投影光学系を実現することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、比較的小型の投影光学系を用いて、たとえばスティッチング方式の露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の投影光学系は、たとえば約１／５から約１／４の大きさ（絶対値）の投影倍率を有し、次の条件式（１）を満足する。条件式（１）において、φｏは物体面（第１面）における最大物高であり、φmaxは投影光学系中のすべてのレンズの有効径のうちの最大となる有効径（直径）の値である。
６．６＜φmax／φｏ＜１２ （１）

条件式（１）の下限値を下回ると、物体側開口数が比較的大きいのでペッツバールの条件を満足することができなくなり、像の平坦性が悪くなってしまう。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、光学系が径方向に大型化してしまう。すなわち、条件式（１）を満足することにより、投影光学系の大型化を招くことなく、２つの部分露光領域へのスキャン露光により１つの既定サイズのショット領域にマスクパターンを転写するのに必要な所要の大きさの有効結像領域（イメージフィールド）を確保することができる。

なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、条件式（１）の下限値を８に設定し、上限値を１１に設定することが好ましい。こうして、本発明では、たとえばスティッチング方式の露光装置に適用可能な比較的小型の投影光学系を実現することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、比較的小型の投影光学系を用いて、たとえばスティッチング方式の露光を行うことができる。

なお、本発明では、投影光学系と感光性基板との間の光路中に１．１よりも大きい屈折率を有する媒質、たとえば液体（あるいは流体）のような高屈折率の媒質を介在させることが好ましい。この構成により、投影光学系の像側開口数の増大を、ひいては解像力の向上を図ることができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、大きな実効的な像側開口数を有する高解像な投影光学系を用いて、解像度の高い良好な投影露光を行うことができる。

ところで、投影光学系の解像度は、照明光（露光光）の波長をλとし、投影光学系の像側開口数をＮＡとすると、ｋ・λ／ＮＡ（ｋはプロセス係数）で表される。投影光学系の像側開口数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。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、従来、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ＮＡの増大を図る技術が提案されている。ちなみに、M.Switkes氏およびM.Rothschild氏が「SPIE2002 Microlithography」において「Massachusetts Institute of Technology」に発表した「Resolution Enhancement of 157-nm Lithography by Liquid Immersion」には、波長λが２００ｎｍ以下の光に対して所要の透過率を有する媒質として、フロリナート（Perfluoropolyethers：米国スリーエム社の商品名）や脱イオン水（Deionized Water）などが候補として挙げられている。

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。なお、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。図示の露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源１００として、ＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。

光源１００から射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲを重畳的に照明する。なお、光源１００と照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源１００から照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。

レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。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。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハホルダテーブルＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、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にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

また、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材（各実施例では平行平面板Ｐ１）と最もウェハ側に配置された境界レンズＬｂとの間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。

さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このように、光源１００からウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。

図２は、各実施例における境界レンズからウェハまでの構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、各実施例において、投影光学系ＰＬの最もウェハ側に配置された境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路は、１．１よりも大きい屈折率を有する媒質Ｌｍで満たされている。各実施例では、媒質Ｌｍとして純水を用いている。

なお、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媒質Ｌｍ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。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（媒質Ｌｍ）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（媒質Ｌｍ）を収容することができるようにウェハホルダテーブルＷＴ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。

上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の静止露光領域は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）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ＲＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとをＹ方向に沿って同期的に移動（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。

各実施例では、投影光学系ＰＬを構成するレンズ成分は、石英（ＳｉＯ₂）または蛍石（ＣａＦ₂）により形成されている。また、露光光であるＡｒＦエキシマレーザ光の発振中心波長は、１９３．３０６ｎｍであり、この中心波長に対する石英の屈折率は１．５６０３２６１であり、蛍石の屈折率は１．５０１４５４８である。さらに、境界レンズＬｂとウェハＷとの間に介在する媒質Ｌｍとして、露光光に対して１．４３６の屈折率を有する純水を用いている。

また、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。各実施例において、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。

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

［第１実施例］
図３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３を参照すると、第１実施例の投影光学系ＰＬは、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２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Ｌ３と、両凸レンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８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Ｌ９と、両凹レンズＬ１０と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１１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Ｌ１２と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１３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Ｌ１４と、レチクル側に凹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正メニスカスレンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１９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Ｌ２０と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた平凸レンズＬ２２（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。

第１実施例では、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ２２とウェハＷとの間の光路には、純水からなる媒質Ｌｍが満たされている。また、レンズＬ２１およびＬ２２（Ｌｂ）が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。

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（結像倍率）を、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、φｏは最大物高を、φｉは最大像高をそれぞれ表している。また、面番号は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、表（１）における表記は、以降の表（２）および（３）においても同様である。

表１
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝−１／４
ＮＡ＝１．２
φｏ＝２８ｍｍ
φｉ＝７ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 35.000
1 ∞ 4.242 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.103
3 -1120.724 14.000 1.5603261 （Ｌ１）
4* 131.381 30.070
5* -60.462 14.000 1.5603261 （Ｌ２）
6 -1144.786 10.490
7* -181.346 47.368 1.5603261 （Ｌ３）
8 -104.187 1.000
9 943.990 38.188 1.5603261 （Ｌ４）
10 -496.595 1.000
11 628.344 55.762 1.5603261 （Ｌ５）
12 -443.823 1.000
13 396.894 43.046 1.5603261 （Ｌ６）
14 -4228.725 1.000
15 218.155 40.608 1.5603261 （Ｌ７）
16 456.639 1.000
17 135.351 43.275 1.5603261 （Ｌ８）
18 210.000 1.143
19 208.211 39.159 1.5603261 （Ｌ９）
20* 193.457 20.707
21 -8222.387 14.000 1.5603261 （Ｌ１０）
22 86.090 34.410
23* -272.301 14.000 1.5603261 （Ｌ１１）
24 113.482 12.131
25 318.395 14.000 1.5603261 （Ｌ１２）
26* 121.345 17.802
27 -1752.350 14.000 1.5603261 （Ｌ１３）
28* 431.697 24.701
29* -785.410 37.330 1.5603261 （Ｌ１４）
30 -133.894 1.000
31 -451.310 32.851 1.5603261 （Ｌ１５）
32 -196.891 37.959
33 -511.602 38.337 1.5603261 （Ｌ１６）
34 -223.931 17.146
35 -1013.395 59.418 1.5603261 （Ｌ１７）
36 -292.191 1.000
37 507.978 42.880 1.5603261 （Ｌ１８）
38 -658.005 1.00
39 145.226 49.930 1.5603261 （Ｌ１９）
40 508.238 1.000
41 120.482 26.465 1.5603261 （Ｌ２０）
42* 138.101 4.668
43 64.477 27.099 1.5014548 （Ｌ２１）
44 69.117 1.000
45* 68.753 30.683 1.5014548 （Ｌ２２：Ｌｂ）
46 ∞ 1.000 1.4360000 （Ｌｍ）
（ウェハ面）

（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．６０４７７×１０^-7 Ｃ₆＝２．７９８５４×１０^-11
Ｃ₈＝−５．１９８２１×１０^-15 Ｃ₁₀＝−１．４６７２１×１０^-19
Ｃ₁₂＝８．８７０３９×１０^-22 Ｃ₁₄＝−１．９６５４３×１０^-25

５面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．０３４１３×１０^-7 Ｃ₆＝−３．７５７９４×１０^-11
Ｃ₈＝−１．０８１１０×１０^-14 Ｃ₁₀＝−２．９４７６５×１０^-18
Ｃ₁₂＝−５．６５０２４×１０^-23 Ｃ₁₄＝−３．５８４７７×１０^-25

７面
κ＝０
Ｃ₄＝１．５１４５６×１０^-7 Ｃ₆＝１．８７０６１×１０^-12
Ｃ₈＝−６．９６２１３×１０^-16 Ｃ₁₀＝−１．０２０６８×１０^-19
Ｃ₁₂＝２．４３５５５×１０^-23 Ｃ₁₄＝−１．３３９８０×１０^-27

２０面
κ＝０
Ｃ₄＝７．８３３１１×１０^-8 Ｃ₆＝１．９４６３９×１０^-12
Ｃ₈＝−２．４３２４６×１０^-16 Ｃ₁₀＝２．３５５４２×１０^-22
Ｃ₁₂＝−２．３０５１２×１０^-24 Ｃ₁₄＝５．０６９３２×１０^-30

２３面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．８２８６９×１０^-7 Ｃ₆＝６．２１８４６×１０^-11
Ｃ₈＝４．４４８７０×１０^-16 Ｃ₁₀＝−４．６６８４４×１０^-18
Ｃ₁₂＝１．０３９８６×１０^-21 Ｃ₁₄＝−７．５８４６１×１０^-26

２６面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．９１８４１×１０^-7 Ｃ₆＝５．４２３５５×１０^-12
Ｃ₈＝１．１５９４０×１０^-14 Ｃ₁₀＝−５．４４０９６×１０^-18
Ｃ₁₂＝８．５２６５７×１０^-22 Ｃ₁₄＝−４．９９１６１×１０^-26

２８面
κ＝０
Ｃ₄＝−７．６９９９９×１０^-8 Ｃ₆＝３．４１９３４×１０^-11
Ｃ₈＝−９．４７８４４×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．２８９２１×１０^-18
Ｃ₁₂＝−８．４０１７１×１０^-23 Ｃ₁₄＝１．９２０６５×１０^-27

２９面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．５８９３５×１０^-7 Ｃ₆＝１．３６５２７×１０^-11
Ｃ₈＝−１．４８３９８×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．２３８９４×１０^-19
Ｃ₁₂＝−８．３２７６６×１０^-24 Ｃ₁₄＝３．６０２７４×１０^-28

４２面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．８４５２１×１０^-7 Ｃ₆＝６．２３５８１×１０^-12
Ｃ₈＝１．８８７３６×１０^-15 Ｃ₁₀＝−３．４６７５４×１０^-19
Ｃ₁₂＝２．７３６３１×１０^-23 Ｃ₁₄＝−７．３２００４×１０^-28

４５面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．８１１１６×１０^-7 Ｃ₆＝３．４４７４０×１０^-11
Ｃ₈＝８．１３１８０×１０^-15 Ｃ₁₀＝２．９６８４０×１０^-18
Ｃ₁₂＝−６．７１３４０×１０^-21 Ｃ₁₄＝２．６６１８６×１０^-24

（条件式対応値）
φmax＝３００ｍｍ
φｏ＝２８ｍｍ
（１）φmax／φｏ＝１０．７１４

図４は、第１実施例における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図４の収差図から明らかなように、第１実施例では、投影倍率の大きさが１／４の投影光学系において、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．２）を確保しているにもかかわらず、半径が７ｍｍのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。

図５は、第１実施例におけるショット領域と部分露光領域と静止露光領域との関係を示す図である。図５に示すように、第１実施例では、Ｙ方向に３３ｍｍでＸ方向に２６ｍｍの矩形状のショット領域５１を、Ｙ方向に３３ｍｍでＸ方向に１３ｍｍの大きさを有する２つの矩形状の部分露光領域５１ａと５１ｂとに分割している。一方、投影光学系ＰＬの半径７ｍｍのイメージサークル内において、Ｙ方向に５ｍｍでＸ方向に１３ｍｍの矩形状の静止露光領域５１ｃを設定している。

第１実施例では、たとえば６インチサイズのレチクルＲを用いて、ショット領域５１の１／２の大きさを有する第１部分露光領域５１ａへのスキャン露光を行う。第１部分露光領域５１ａへのスキャン露光に際しては、第１部分露光領域５１ａにおいて＋Ｙ方向側の端部位置から−Ｙ方向側の端部位置まで静止露光領域５１ｃが−Ｙ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを＋Ｙ方向へ移動させる。そして、ウェハＷの＋Ｙ方向への移動に対応して、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを−Ｙ方向へ移動させる。

次いで、レチクルＲを交換することなく、ショット領域５１の１／２の大きさを有する第２部分露光領域５１ｂへのスキャン露光を行う。ただし、第２部分露光領域５１ｂへのスキャン露光に先立って、静止露光領域５１ｃが第１部分露光領域５１ａの−Ｙ方向側の端部位置から第２部分露光領域５１ｂの−Ｙ方向側の端部位置まで＋Ｘ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを−Ｘ方向へ１３ｍｍだけステップ移動させる。そして、ウェハＷの−Ｘ方向へのステップ移動に対応するように、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを＋Ｘ方向へ５２ｍｍだけステップ移動させる。

第２部分露光領域５１ｂへのスキャン露光に際しては、第２部分露光領域５１ｂにおいて−Ｙ方向側の端部位置から＋Ｙ方向側の端部位置まで静止露光領域５１ｃが＋Ｙ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを−Ｙ方向へ移動させる。そして、ウェハＷの−Ｙ方向への移動に対応して、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを＋Ｙ方向へ移動させる。なお、第１部分露光領域５１ａにおいて静止露光領域５１ｃを−Ｙ方向側の端部位置から＋Ｙ方向へ移動させるようにスキャン露光を開始してもよい。

こうして、第１実施例では、投影光学系ＰＬの大型化を招くことなく、２つの部分露光領域５１ａおよび５１ｂへのスキャン露光により１つの既定サイズのショット領域５１にレチクルパターンを転写するのに必要な所要の大きさの有効結像領域（イメージフィールド）を確保することができる。また、ウェハ（感光性基板）Ｗとの間の光路中に高屈折率の媒質として純水を介在させているので、大きな実効的な像側開口数を有する高解像な投影光学系ＰＬを実現することができる。

その結果、第１実施例にかかる比較的小型の投影光学系ＰＬを用いて、スティッチング方式にしたがって解像度の高い良好な投影露光を行うことができる。なお、スティッチング方式の露光装置のさらに詳細な構成および作用については、たとえば特許第３３１６７５４号公報や特開平８−３３０２２０号公報（及びこれに対応する米国特許第６２９５１１９号公報）などを参照することができる。

［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実施例の投影光学系ＰＬは、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２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Ｌ３と、両凸レンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８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Ｌ９と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１１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Ｌ１２と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１３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Ｌ１４と、レチクル側に凹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正メニスカスレンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１９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Ｌ２０と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた平凸レンズＬ２２（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。

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としての平凸レンズＬ２２とウェハＷとの間の光路には、純水からなる媒質Ｌｍが満たされている。また、レンズＬ２１およびＬ２２（Ｌｂ）が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は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。

表２
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝−１／５
ＮＡ＝１．２
φｏ＝３５ｍｍ
φｉ＝７ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 39.128
1 ∞ 4.242 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.103
3 -1120.724 14.000 1.5603261 （Ｌ１）
4* 147.421 31.308
5* -68.728 14.000 1.5603261 （Ｌ２）
6 -7403.000 12.107
7* -194.623 44.967 1.5603261 （Ｌ３）
8 -125.000 1.000
9 2000.000 37.115 1.5603261 （Ｌ４）
10 -400.000 1.000
11 758.189 58.479 1.5603261 （Ｌ５）
12 -351.098 25.253
13 741.225 60.000 1.5603261 （Ｌ６）
14 -1860.768 1.000
15 259.706 32.011 1.5603261 （Ｌ７）
16 469.076 1.000
17 160.278 38.364 1.5603261 （Ｌ８）
18 210.000 2.400
19 136.997 37.617 1.5603261 （Ｌ９）
20* 186.302 29.491
21 3292.401 60.000 1.5603261 （Ｌ１０）
22 89.885 47.414
23* -201.039 14.000 1.5603261 （Ｌ１１）
24 114.173 11.356
25 354.751 14.000 1.5603261 （Ｌ１２）
26* 124.821 16.381
27 -1443.830 14.000 1.5603261 （Ｌ１３）
28* 433.445 23.665
29* -670.291 36.731 1.5603261 （Ｌ１４）
30 -131.312 1.000
31 -372.662 33.374 1.5603261 （Ｌ１５）
32 -180.491 46.358
33 -432.487 40.119 1.5603261 （Ｌ１６）
34 -215.706 28.798
35 -1240.698 60.000 1.5603261 （Ｌ１７）
36 -306.986 1.000
37 466.924 44.386 1.5603261 （Ｌ１８）
38 -677.350 1.000
39 135.740 51.010 1.5603261 （Ｌ１９）
40 377.325 1.000
41 107.976 28.677 1.5603261 （Ｌ２０）
42* 123.160 1.000
43 69.066 28.328 1.5014548 （Ｌ２１）
44 60.410 2.205
45* 56.397 30.225 1.5014548 （Ｌ２２：Ｌｂ）
46 ∞ 1.000 1.4360000 （Ｌｍ）
（ウェハ面）

（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．６０７１７×１０^-7 Ｃ₆＝２．１９７４１×１０^-11
Ｃ₈＝−４．７６３７３×１０^-15 Ｃ₁₀＝５．０１８８０×１０^-19
Ｃ₁₂＝２．６７９６７×１０^-22 Ｃ₁₄＝−５．７０９９３×１０^-26

５面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．１８６９３×１０^-7 Ｃ₆＝−２．１４７３８×１０^-11
Ｃ₈＝−４．３９７６１×１０^-15 Ｃ₁₀＝−１．３５４０８×１０^-19
Ｃ₁₂＝−３．１９６４２×１０^-22 Ｃ₁₄＝５．４５６１７×１０^-26

７面
κ＝０
Ｃ₄＝１．３０６５７×１０^-7 Ｃ₆＝３．６２２６４×１０^-12
Ｃ₈＝−７．１４１８７×１０^-16 Ｃ₁₀＝−７．８８２４２×１０^-20
Ｃ₁₂＝１．７６０９２×１０^-23 Ｃ₁₄＝−８．５１５１２×１０^-28

２０面
κ＝０
Ｃ₄＝５．５１１５５×１０^-8 Ｃ₆＝２．４６５７８×１０^-13
Ｃ₈＝１．７３２７０×１０^-17 Ｃ₁₀＝−２．０８７１９×１０^-22
Ｃ₁₂＝−２．４５５８３×１０^-26 Ｃ₁₄＝−１．２９４５４×１０^-29

２３面
κ＝０
Ｃ₄＝−３．２１６５９×１０^-7 Ｃ₆＝５．３６８９０×１０^-11
Ｃ₈＝−１．５７６３０×１０^-15 Ｃ₁₀＝−３．５２３１０×１０^-18
Ｃ₁₂＝８．３６２１９×１０^-22 Ｃ₁₄＝−６．２８６１４×１０^-26

２６面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．６２０４２×１０^-7 Ｃ₆＝１．７６０１５×１０^-12
Ｃ₈＝１．０１１０５×１０^-14 Ｃ₁₀＝−４．９５６４５×１０^-18
Ｃ₁₂＝７．９４３１２×１０^-22 Ｃ₁₄＝−４．７９９６６×１０^-26

２８面
κ＝０
Ｃ₄＝−７．２０４７１×１０^-8 Ｃ₆＝３．０９４３５×１０^-11
Ｃ₈＝−９．０６３８２×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．２６６２７×１０^-18
Ｃ₁₂＝−８．６３１３４×１０^-23 Ｃ₁₄＝２．３４１０１×１０^-27

２９面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．４７３１５×１０^-7 Ｃ₆＝１．２８４５０×１０^-11
Ｃ₈＝−１．３８３４９×１０^-15 Ｃ₁₀＝１．１２２０３×１０^-19
Ｃ₁₂＝−７．９１４１３×１０^-24 Ｃ₁₄＝３．３５５３５×１０^-28

４２面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．９３５０１×１０^-7 Ｃ₆＝５．４６２９０×１０^-12
Ｃ₈＝２．１００００×１０^-15 Ｃ₁₀＝−４．００３２４×１０^-19
Ｃ₁₂＝３．３１３００×１０^-23 Ｃ₁₄＝−９．３３１９３×１０^-28

４５面
κ＝０
Ｃ₄＝−４．２６８４５×１０^-7 Ｃ₆＝−７．５６６００×１０^-11
Ｃ₈＝１．００７２７×１０^-14 Ｃ₁₀＝−２．６２５９５×１０^-18
Ｃ₁₂＝−１．１７６４６×１０^-20 Ｃ₁₄＝４．６２４３７×１０^-24

（条件式対応値）
φmax＝３００ｍｍ
φｏ＝３５ｍｍ
（１）φmax／φｏ＝８．５７１

図７は、第２実施例における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図７の収差図から明らかなように、第２実施例では、投影倍率の大きさが１／５の投影光学系において、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．２）を確保しているにもかかわらず、半径が７ｍｍのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。

図８は、第２実施例におけるショット領域と部分露光領域と静止露光領域との関係を示す図である。図８に示すように、第２実施例では、Ｙ方向に２２ｍｍでＸ方向に２６ｍｍの矩形状のショット領域５２を、Ｙ方向に２２ｍｍでＸ方向に１３ｍｍの大きさを有する２つの矩形状の部分露光領域５２ａと５２ｂとに分割している。一方、投影光学系ＰＬの半径７ｍｍのイメージサークル内において、Ｙ方向に５ｍｍでＸ方向に１３ｍｍの矩形状の静止露光領域５２ｃを設定している。

第２実施例では、たとえば６インチサイズのレチクルＲを用いて、ショット領域５２の１／２の大きさを有する第１部分露光領域５２ａへのスキャン露光を行う。第１部分露光領域５２ａへのスキャン露光に際しては、第１部分露光領域５２ａにおいて＋Ｙ方向側の端部位置から−Ｙ方向側の端部位置まで静止露光領域５２ｃが−Ｙ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを＋Ｙ方向へ移動させる。そして、ウェハＷの＋Ｙ方向への移動に対応して、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを−Ｙ方向へ移動させる。

次いで、レチクルＲを交換することなく、ショット領域５２の１／２の大きさを有する第２部分露光領域５２ｂへのスキャン露光を行う。ただし、第２部分露光領域５２ｂへのスキャン露光に先立って、静止露光領域５２ｃが第１部分露光領域５２ａの−Ｙ方向側の端部位置から第２部分露光領域５２ｂの−Ｙ方向側の端部位置まで＋Ｘ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを−Ｘ方向へ１３ｍｍだけステップ移動させる。そして、ウェハＷの−Ｘ方向へのステップ移動に対応するように、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを＋Ｘ方向へ６５ｍｍだけステップ移動させる。

第２部分露光領域５２ｂへのスキャン露光に際しては、第２部分露光領域５２ｂにおいて−Ｙ方向側の端部位置から＋Ｙ方向側の端部位置まで静止露光領域５２ｃが＋Ｙ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを−Ｙ方向へ移動させる。そして、ウェハＷの−Ｙ方向への移動に対応して、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを＋Ｙ方向へ移動させる。なお、第１部分露光領域５２ａにおいて静止露光領域５２ｃを−Ｙ方向側の端部位置から＋Ｙ方向へ移動させるようにスキャン露光を開始してもよい。

こうして、第２実施例においても、投影光学系ＰＬの大型化を招くことなく、２つの部分露光領域５２ａおよび５２ｂへのスキャン露光により１つの既定サイズのショット領域５２にレチクルパターンを転写するのに必要な所要の大きさの有効結像領域（イメージフィールド）を確保することができる。また、ウェハ（感光性基板）Ｗとの間の光路中に高屈折率の媒質として純水を介在させているので、大きな実効的な像側開口数を有する高解像な投影光学系ＰＬを実現することができる。その結果、第２実施例にかかる比較的小型の投影光学系ＰＬを用いて、スティッチング方式にしたがって解像度の高い良好な投影露光を行うことができる。

［第３実施例］
図９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９を参照すると、第２実施例の投影光学系ＰＬは、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２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Ｌ３と、両凸レンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８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Ｌ９と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１１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Ｌ１２と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１３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Ｌ１４と、レチクル側に凹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正メニスカスレンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１９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Ｌ２０と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた平凸レンズＬ２２（境界レンズＬｂ）とにより構成されている。

第３実施例においても第１実施例および第２実施例と同様に、境界レンズＬｂとしての平凸レンズＬ２２とウェハＷとの間の光路には、純水からなる媒質Ｌｍが満たされている。また、レンズＬ２１およびＬ２２（Ｌｂ）が蛍石により形成され、その他のレンズ成分は石英により形成されている。次の表（３）に、第３実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。

表３
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ
β＝−１／４
ＮＡ＝１．２
φｏ＝５２．８ｍｍ
φｉ＝１３．２ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 41.959
1 ∞ 8.000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 5.852
3 -2113.365 14.000 1.5603261 （Ｌ１）
4* 221.428 46.651
5* -110.397 14.003 1.5603261 （Ｌ２）
6 -2038.116 14.952
7* -268.471 60.000 1.5603261 （Ｌ３）
8 -163.574 2.204
9 787.073 47.564 1.5603261 （Ｌ４）
10 -1199.653 69.409
11 1481.028 56.029 1.5603261 （Ｌ５）
12 -900.000 1.000
13 889.835 59.955 1.5603261 （Ｌ６）
14 -1400.966 1.000
15 399.864 48.700 1.5603261 （Ｌ７）
16 886.381 1.000
17 263.334 41.519 1.5603261 （Ｌ８）
18 353.549 1.000
19 184.590 61.940 1.5603261 （Ｌ９）
20* 302.692 40.787
21 2236.773 35.719 1.5603261 （Ｌ１０）
22 133.772 91.786
23* -236.082 14.006 1.5603261 （Ｌ１１）
24 222.881 17.448
25 518.618 14.018 1.5603261 （Ｌ１２）
26* 223.081 29.074
27 -2658.035 17.547 1.5603261 （Ｌ１３）
28* 817.034 43.358
29* -918.788 60.000 1.5603261 （Ｌ１４）
30 -231.616 1.000
31 -870.224 53.941 1.5603261 （Ｌ１５）
32 -321.031 102.844
33 -835.483 60.543 1.5603261 （Ｌ１６）
34 -380.671 47.589
35 -3293.468 59.159 1.5603261 （Ｌ１７）
36 -571.474 1.001
37 951.991 65.054 1.5603261 （Ｌ１８）
38 -1182.645 1.001
39 252.145 79.173 1.5603261 （Ｌ１９）
40 774.296 1.001
41 203.245 44.417 1.5603261 （Ｌ２０）
42* 277.487 1.000
43 111.053 49.176 1.5014548 （Ｌ２１）
44 73.419 11.556
45* 82.853 60.000 1.5014548 （Ｌ２２：Ｌｂ）
46 ∞ 1.000 1.4360000 （Ｌｍ）
（ウェハ面）

（非球面データ）
４面
κ＝０
Ｃ₄＝−８．４２２０４×１０^-8 Ｃ₆＝２．８０１５２×１０^-12
Ｃ₈＝−２．２２２０８×１０^-16 Ｃ₁₀＝４．９２５４５×１０^-21
Ｃ₁₂＝１．５５５７８×１０^-24 Ｃ₁₄＝−１．３６０２７×１０^-28

５面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．７８７３３×１０^-8 Ｃ₆＝−５．０９５６５×１０^-12
Ｃ₈＝−１．３２６４７×１０^-16 Ｃ₁₀＝−１．７８４９１×１０^-20
Ｃ₁₂＝−１．０９６９７×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．６５４３４×１０^-28

７面
κ＝０
Ｃ₄＝３．７９０７５×１０^-8 Ｃ₆＝１．９８９７５×１０^-12
Ｃ₈＝−１．０７２０６×１０^-16 Ｃ₁₀＝−４．９５５１６×１０^-21
Ｃ₁₂＝５．２５３０５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．３１０７９×１０^-29

２０面
κ＝０
Ｃ₄＝１．２８５２７×１０^-8 Ｃ₆＝−１．５０４２０×１０^-13
Ｃ₈＝−２．３８４３０×１０^-18 Ｃ₁₀＝−４．５５０６７×１０^-24
Ｃ₁₂＝−２．９７０２１×１０^-27 Ｃ₁₄＝−１．２５９８１×１０^-32

２３面
κ＝０
Ｃ₄＝−６．２７８２０×１０^-8 Ｃ₆＝４．１７４７０×１０^-12
Ｃ₈＝−１．６１８５４×１０^-16 Ｃ₁₀＝−７．８４１２３×１０^-21
Ｃ₁₂＝８．９４０６５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−２．２８９４４×１０^-29

２６面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．７７０４８×１０^-8 Ｃ₆＝６．６４８８２×１０^-13
Ｃ₈＝５．９６３７２×１０^-17 Ｃ₁₀＝−１．９０８５１×１０^-20
Ｃ₁₂＝１．１４３３２×１０^-24 Ｃ₁₄＝−２．３７０８３×１０^-29

２８面
κ＝０
Ｃ₄＝−７．２７７３６×１０^-9 Ｃ₆＝１．３１０５３×１０^-12
Ｃ₈＝−１．３４４６０×１０^-16 Ｃ₁₀＝５．９７６１８×１０^-21
Ｃ₁₂＝−１．１００２１×１０^-25 Ｃ₁₄＝３．１８７２１×１０^-31

２９面
κ＝０
Ｃ₄＝−２．４１９３４×１０^-8 Ｃ₆＝５．１５６８０×１０^-13
Ｃ₈＝−１．８３５０３×１０^-17 Ｃ₁₀＝４．２５０２２×１０^-22
Ｃ₁₂＝−１．００６３１×１０^-26 Ｃ₁₄＝１．５３１３５×１０^-31

４２面
κ＝０
Ｃ₄＝−１．８３５１０×１０^-8 Ｃ₆＝１．５１０２５×１０^-13
Ｃ₈＝１．３１９２５×１０^-17 Ｃ₁₀＝−５．９５１００×１０^-22
Ｃ₁₂＝１．２０７６６×１０^-26 Ｃ₁₄＝−８．７２２０８×１０^-32

４５面
κ＝０
Ｃ₄＝２．１８８４２×１０^-8 Ｃ₆＝１．０４９３０×１０^-12
Ｃ₈＝４．５９７６９×１０^-16 Ｃ₁₀＝−１．３５６０９×１０^-19
Ｃ₁₂＝４．２２２０９×１０^-23 Ｃ₁₄＝−７．０３０１０×１０^-27

（条件式対応値）
φmax＝５００ｍｍ
φｏ＝５２．８ｍｍ
（１）φmax／φｏ＝９．４７０

図１０は、第３実施例における横収差を示す図である。収差図において、Ｙは像高を示している。図１０の収差図から明らかなように、第３実施例では、投影倍率の大きさが１／４の投影光学系において、波長が１９３．３０６ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いて非常に大きな像側開口数（ＮＡ＝１．２）を確保しているにもかかわらず、半径が１３．２ｍｍのイメージサークル内において収差が良好に補正されていることがわかる。

図１１は、第３実施例におけるショット領域と静止露光領域との関係を示す図である。図１１に示すように、第３実施例では、Ｙ方向に３３ｍｍでＸ方向に２５ｍｍの矩形状のショット領域５３に対して、投影光学系ＰＬの半径１３．２ｍｍのイメージサークル内において、Ｙ方向に８ｍｍでＸ方向に２５ｍｍの矩形状の静止露光領域５３ｃを設定している。第３実施例では、たとえば６インチサイズのレチクルＲを用いて、ショット領域５３へのスキャン露光を行う。

ショット領域５３へのスキャン露光に際しては、ショット領域５３において＋Ｙ方向側の端部位置から−Ｙ方向側の端部位置まで静止露光領域５３ｃが−Ｙ方向へ移動するように、ウェハステージＷＳを、ひいてはウェハＷを＋Ｙ方向へ移動させる。そして、ウェハＷの＋Ｙ方向への移動に対応して、レチクルステージＲＳを、ひいてはレチクルＲを−Ｙ方向へ移動させる。なお、ショット領域５３において静止露光領域５３ｃを−Ｙ方向側の端部位置から＋Ｙ方向へ移動させるようにスキャン露光を開始してもよい。

こうして、第３実施例では、投影光学系ＰＬの大型化を招くことなく、一回のスキャン露光により１つの既定サイズのショット領域５３にレチクルパターンを転写するのに必要な所要の大きさの有効結像領域（イメージフィールド）を確保することができる。また、ウェハ（感光性基板）Ｗとの間の光路中に高屈折率の媒質として純水を介在させているので、大きな実効的な像側開口数を有する高解像な投影光学系ＰＬを実現することができる。

なお、上述の第１実施例および第２実施例では、１つのショット領域を２つの部分露光領域に分割し、第１部分露光領域へのスキャン方向と第２部分露光領域へのスキャン方向とを逆に設定している。しかしながら、これに限定されることなく、１つのショット領域内における第１部分露光領域へのスキャン方向と第２部分露光領域へのスキャン方向とを同じに設定することもできる。この場合、各ショット領域について第１部分露光領域へのスキャン露光を順次行った後に、各ショット領域について第２部分露光領域へのスキャン露光を順次行う。あるいは、１つのショット領域内における第１部分露光領域へのスキャン露光と第２部分露光領域へのスキャン露光とを連続的に行いつつ、各ショット領域への露光を順次行う。

また、上述の第１実施例および第２実施例では、１つのショット領域を２つの部分露光領域に等分しているが、２つの部分露光領域を部分的に重複させて、いわゆる一部重複露光を行うこともできる。また、上述の第１実施例および第２実施例では、１つのショット領域を２つの部分露光領域に分割し、各部分露光領域に対するスキャン露光を１回ずつ行っているが、少なくとも１つの部分露光領域に対して二重露光を行うこともできる。

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１２のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１２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。

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。

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１３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１３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。

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

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

なお、上述の実施形態では、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、他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、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。

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。 各実施例における境界レンズからウェハまでの構成を概略的に示す図である。 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。 第１実施例における横収差を示す図である。 第１実施例におけるショット領域と部分露光領域と静止露光領域との関係を示す図である。 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。 第２実施例における横収差を示す図である。 第２実施例におけるショット領域と部分露光領域と静止露光領域との関係を示す図である。 本実施形態の第３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。 第３実施例における横収差を示す図である。 第３実施例におけるショット領域と静止露光領域との関係を示す図である。 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。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。

符号の説明

Ｌｂ 境界レンズ
Ｌｍ 媒質（純水）
Ｌｉ 各レンズ成分
１００ レーザ光源
ＩＬ 照明光学系
Ｒ レチクル
ＲＳ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ

Claims (12)

1. 第１面の縮小像を第２面上に形成する投影光学系において、
   前記第１面における最大物高をφｏとし、前記投影光学系中のすべてのレンズの有効径のうちの最大となる有効径の値をφmaxとするとき、
   ６．６＜φmax／φｏ＜１２
   の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
2. 前記投影光学系は、約｜１／５｜から約｜１／４｜の大きさの投影倍率を有することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記第２面との間の光路が１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされた状態で前記第１面の縮小像を前記第２面上に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
4. 前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系を介して前記マスクに形成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を備えていることを特徴とする露光方法。
5. 前記露光工程では、２つの部分露光領域を含む１つのショット領域へ投影露光を行い、
   前記露光工程は、前記部分露光領域へ投影露光する部分露光工程を少なくとも２つ有し、
   前記部分露光工程では、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を相対移動させつつ前記部分露光領域への走査露光を行うことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 前記露光工程は、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の向きに相対移動させつつ一方の部分露光領域への走査露光を行う第１回目の部分露光工程と、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前記所定の向きと反対の向きに相対移動させつつ他方の部分露光領域への走査露光を行う第２回目の部分露光工程とを有することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
7. 前記露光工程は、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の向きに相対移動させつつ一方の部分露光領域への走査露光を行う第１回目の部分露光工程と、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前記所定の向きに相対移動させつつ他方の部分露光領域への走査露光を行う第２回目の部分露光工程とを有することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
8. 前記露光工程では、複数のショット領域へ投影露光を行い、
   前記露光工程は、前記複数のショット領域中の所定の前記部分露光領域へ投影露光する第１回目の部分露光工程と、前記複数のショット領域中の別の前記部分露光領域へ投影露光する第２回目の部分露光工程とを有することを特徴とする請求項５または７に記載の露光方法。
9. 前記第１回目の部分露光工程と前記第２回目の部分露光工程との間に前記マスクを交換しないことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の露光方法。
10. 前記露光工程に先立って、前記投影光学系の光路中の雰囲気の屈折率を１とするとき、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を１．１よりも大きい屈折率を有する媒質で満たす充填工程をさらに備えていることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の露光方法。
11. 前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に形成するための請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
12. 前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定の方向に移動させつつ前記感光性基板への走査露光を行い、
    前記マスクを支持して前記所定の方向とほぼ直交する方向にステップ移動させるためのマスクステージをさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。

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