JP2007180103A - 結像光学系、露光装置、結像光学系の調整方法、露光装置の調整方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光収差を低減することができる結像光学系を提供する。
【解決手段】 第１面Ｒのパターンの像を第２面Ｗ上に結像する結像光学系ＰＬにおいて、該結像光学系ＰＬは複数の光学部材ＬＳ１〜ＬＳ７を有し、前記複数の光学部材ＬＳ１〜ＬＳ７のうちの少なくとも１つは、前記結像光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するための補正光学部材と置換可能に構成されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子または薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程でパターンを基板上に転写するために用いられる結像光学系、該結像光学系を備えた露光装置、結像光学系の調整方法、露光装置の調整方法及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。

半導体集積回路や液晶ディスプレイ等のマイクロデバイスを製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布されたプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。この種の投影露光装置では、パターンの微細化に伴い、高解像度化が要求されている。

特開２００４−１７２３２８号公報

投影露光装置における高解像度の要求に伴い、結像光学系としての投影光学系の非偏光収差のみならず、偏光収差を低減することが重要となっている。偏光収差の発生要因として、投影光学系を構成する光学部材の内部歪み、光学部材を保持するホルダ等による応力、光学部材の固有複屈折（蛍石等）、コートの偏光特性等が挙げられる。したがって、個々の光学部材の偏光特性を計測し、計測結果に基づいて偏光収差のない投影光学系を設計する。しかしながら、このように設計された投影光学系を実際に組み立てた場合、組み立て前に予想された偏光収差と組み立て後に計測される偏光収差とが異なり、偏光収差が残存するという問題があった。

この発明の課題は、偏光収差を低減することができる結像光学系、該結像光学系を備えた露光装置、結像光学系の調整方法、露光装置の調整方法及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。

この発明の結像光学系は、第１面（Ｒ）のパターンの像を第２面（Ｗ）上に結像する結像光学系（ＰＬ）において、該結像光学系（ＰＬ）は複数の光学部材（ＬＳ１〜ＬＳ７）を有し、前記複数の光学部材（ＬＳ１〜ＬＳ７）のうちの少なくとも１つは、前記結像光学系（ＰＬ）に残存する偏光収差を補正するための補正光学部材と置換可能に構成されていることを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、前記第１面（Ｒ）のパターンを感光性基板（Ｗ）が配置される前記第２面上に露光する露光装置（１１）において、前記第１面（Ｒ）のパターンを照明する照明光学系（１２）と、前記第１面（Ｒ）のパターンの像を感光性基板（Ｗ）が配置される前記第２面上に結像するための、この発明の結像光学系（ＰＬ）とを備えることを特徴とする。

また、この発明の結像光学系の調整方法は、第１面（Ｒ）のパターンの像を第２面（Ｗ）上に結像する結像光学系（ＰＬ）の調整方法において、前記結像光学系（ＰＬ）に対して所定の偏光光を導き、前記結像光学系（ＰＬ）に残存する偏光収差を計測する計測工程と、前記計測工程の計測結果に基づいて、前記結像光学系（ＰＬ）に残存する偏光収差を補正するために、前記結像光学系（ＰＬ）が備える複数の光学部材（ＬＳ１〜ＬＳ７）のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する置換工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の調整方法は、第１面（Ｒ）のパターンを照明する照明光学系（１２）と、第１面（Ｒ）のパターンの像を感光性基板（Ｗ）が配置される第２面上に結像する結像光学系（ＰＬ）とを有する露光装置（１１）の調整方法において、前記照明光学系（１２）から供給される所定の偏光光を結像光学系（ＰＬ）へ導き、前記結像光学系（ＰＬ）に残存する偏光収差を計測する計測工程（Ｓ１０）と、前記計測工程（Ｓ１０）の計測結果に基づいて、前記結像光学系（ＰＬ）に残存する偏光収差を補正するために、前記結像光学系（ＰＬ）が備える複数の光学部材（ＬＳ１〜ＬＳ７）のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する置換工程（Ｓ１１）とを含むことを特徴とする。

また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の結像光学系、この発明の露光装置、この発明の方法により調整された結像光学系、またはこの発明の方法により調整された露光装置を用いて、所定のパターンを感光性基板に露光する露光工程（Ｓ３０３）と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程（Ｓ３０４）とを含むことを特徴とする。

この発明の結像光学系によれば、複数の光学部材のうちの少なくとも１つが結像光学系に残存する偏光収差を補正するための補正光学部材と置換可能に構成されているため、結像光学系を組み立てる前に予想された偏光収差と結像光学系を組み立てた後に計測される偏光収差とが異なる場合においても結像光学系に残存する偏光収差を良好に補正することができる。

また、この発明の露光装置によれば、この発明の結像光学系を備えているため、結像光学系に残存する偏光収差を良好に補正することができ、高解像度で露光を行なうことができる。

また、この発明の結像光学系の調整方法によれば、結像光学系に残存する偏光収差を補正するために複数の光学部材のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する工程を含んでいるため、結像光学系を組み立てる前に予想された偏光収差と結像光学系を組み立てた後に計測される偏光収差とが異なる場合においても結像光学系に残存する偏光収差を良好に補正することができる。

また、この発明の露光装置の調整方法によれば、結像光学系に残存する偏光収差を補正するために結像光学系が備える複数の光学部材のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する工程を含んでいるため、結像光学系に残存する偏光収差を良好に補正することができる。したがって、この発明の調整方法により調整された露光装置を用いて高解像度で露光を行なうことができる。

また、この発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の結像光学系等を用いて露光を行なうため、高解像度で露光を行なうことができ、良好なデバイスを得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る露光装置について説明する。図１に示すように、本実施の形態の露光装置１１は、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを一次元方向（ここでは、図１における紙面内左右方向）に同期移動させつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写する。即ち、本実施の形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。

露光装置１１は、露光光源（図示略）、照明光学系１２、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴなどを備えている。そして、レチクルステージＲＳＴはレチクルＲを保持すると共に、ウエハステージＷＳＴはウエハＷを保持する。また、本実施の形態の露光光源には、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を露光光ＥＬとして発光する光源が用いられている。

照明光学系１２は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズなどのオプティカルインテグレータ、リレーレンズ、及びコンデンサレンズなどの各種レンズ系及び開口絞りなどを含んで構成されている。そして、図示しない露光光源から出射された露光光ＥＬは、照明光学系１２を通過することにより、レチクルＲ上のパターンを均一に照明するように調整される。

レチクルステージＲＳＴは、照明光学系１２と投影光学系ＰＬとの間に、レチクルＲの載置面が光路と略直交するように配置されている。すなわち、レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの物体面側（露光光ＥＬの入射側であって、図１では上側）に配置されている。

投影光学系（結像光学系）ＰＬは、複数（図１では７枚のみ図示）のレンズエレメント（複数の光学部材）ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４，ＬＳ５，ＬＳ６，ＬＳ７を備えており、レチクル（第１面）Ｒのパターンの像をウエハ（第２面）Ｗ上に結像する。レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうち最もウエハＷ側のレンズエレメントＬＳ７以外のレンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６は、鏡筒１３内に保持されている。そして、鏡筒１３内における各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６間は、パージガス（例えば窒素）が充填されている。また、鏡筒１３の下端部には、平行平板であるレンズエレメントＬＳ７を保持するためのレンズホルダ１４が配設されている。

また、レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうちの少なくとも１つのレンズエレメントは、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するための補正用レンズエレメント（図示せず）と置換可能に構成されている。偏光収差は、投影光学系ＰＬにおける互いに直交した２方向で偏光する光の屈折率の違いにより発生する収差で、レンズエレメント単体の内部歪み、レンズエレメントを保持するためのホルダ等による応力、レンズエレメントの固有複屈折（蛍石など）、レンズエレメントのコートの偏光特性等の影響により発生する収差である。

補正用レンズエレメントは、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するために最適な歪み分布を有している。また、投影光学系ＰＬにおける互いに直交する２方向で偏光する光の差の波面のＲＭＳをＷとし、補正用レンズエレメントの軸上厚さをＴとするとき、数式１の条件を満たしている。
（数式１）
５×１０^−８＜Ｗ／Ｔ＜４×１０^−７
Ｗ／Ｔが５×１０^−８以下となると十分な歪み性能補正を行なうことができず、Ｗ／Ｔが４×１０^−７以上となると多量の歪み量を有する補正用レンズエレメントを要し、このような補正用レンズエレメントの作製は困難である。したがって、数式１の条件を満たす必要がある。なお、Ｗ／Ｔが８×１０^−８より大きく３×１０^−７より小さいほうがより望ましい。

また、補正用レンズエレメントと置換可能に構成されているレンズエレメント及び補正用レンズエレメントは、レンズエレメントの収差感度の観点から平行平板であることが好ましく、この実施の形態においては、平行平板であるレンズエレメントＬＳ７が補正用レンズエレメントと置換可能に構成されているのが好ましい。

ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの像面側において、ウエハＷの載置面が露光光ＥＬの光路と略直交するように配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上のパターンの像が、投影光学系ＰＬを通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに投影転写される。また、ウエハステージＷＳＴ上には、投影光学系ＰＬの偏光収差を計測する偏光収差測定器４０が設けられている。偏光収差測定器４０は、図示しない偏光板等を備え、この偏光板等を用いて露光光ＥＬを投影光学系ＰＬにおける互いに直交した２方向で偏光する光に分光し、それぞれの偏光の収差を測定する。

ここで、本実施の形態に係る露光装置１１は、露光光ＥＬを実質的に短波長化して解像度を向上させると共に焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用したいわゆる液浸露光装置である。そのため、露光装置１１には、レンズエレメントＬＳ７の光射出面側の光路空間１５及び光入射面側の光路空間１６に所定の液体（例えば、純水）を個別に供給するための第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が設けられている。また、露光装置１１には、光路空間１５及び光路空間１６に供給された所定の液体（例えば、純水）を個別に回収するための第１液体回収装置１９及び第２液体回収装置２０が設けられている。

レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間の光路空間１５には、第１液体供給装置１７から液体が供給されることにより、液浸領域ＬＴ１が形成される。そして、液浸領域ＬＴ１を形成する液体は、第１液体回収装置１９の駆動に基づき光路空間１５から回収される。また、レンズエレメントＬＳ６とレンズエレメントＬＳ７との間の光路空間１６には、第２液体供給装置１８から液体が供給されることにより、液浸領域ＬＴ２が形成される。そして、この液浸領域ＬＴ２を形成する液体は、第２液体回収装置２０の駆動に基づき光路空間１６から回収される。

本実施の形態の投影光学系ＰＬにおいては、鏡筒１３とレンズホルダ１４との間に、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から２つ目の光路空間１６に液体を供給するものであるから「第２ノズル部材」という。）２１が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。第２ノズル部材２１は、図示しない支持部材によってレンズエレメントＬＳ６及びレンズエレメントＬＳ７に当接しないように支持されている。また、第２ノズル部材２１は、液体供給管２２を介して第２液体供給装置１８に連結されている。第２ノズル部材２１内には液体供給管２２と連通する液体供給通路（図示せず）が形成されており、液体供給管２２及び液体供給通路を流動した液体は、第２ノズル部材２１の内側に形成された供給用開口部（図示せず）を介して光路空間１６内に流入する。

また、第２ノズル部材２１は、液体回収管２５を介して第２液体回収装置２０に連結されている。第２ノズル部材２１内には、液体回収管２５と連通する液体回収通路（図示せず）が形成されている。そして、光路空間１６内で液浸領域ＬＴ２を形成する液体は、第２ノズル部材２１の内側において図示しない供給用開口部と対向する側に形成された回収用開口部（図示せず）を介して第２液体回収装置２０に回収される。

また、レンズホルダ１４とウエハＷとの間には、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から１つ目の光路空間１５に液体を供給するものであるから「第１ノズル部材」という。）３０が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。そして、第１ノズル部材３０は、図示しない支持部材によって第１特定レンズエレメントＬＳ７及びレンズホルダ１４に当接しないように支持されている。また、第１ノズル部材３０は、液体供給管３１を介して第１液体供給装置１７に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体供給管３１と連通する液体供給通路（図示せず）が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には液体供給通路３２と連通する供給用開口部（図示せず）が環状をなすように形成されている。

また、第１ノズル部材３０は、液体回収管３４を介して第１液体回収装置１９に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体回収管３４と連通する液体回収通路（図示せず）が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には図示しない液体回収通路に連通する回収用開口部（図示せず）が環状をなすように形成されている。この回収用開口部は、図示しない供給用開口部の外側に供給用開口部を包囲するように形成されている。

次に、本実施の形態の露光装置１１の各光路空間１５，１６に液体を供給した際の作用について説明する。ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷが露光光ＥＬの光路上に配置されると、第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が駆動を開始する。すると、第１液体供給装置１７から液体が供給され、この液体は、液体供給管３１を介して光路空間１５内に供給される。同時に、第２液体供給装置１８から液体が供給され、この液体は、液体供給管２２を介して光路空間１６内に供給される。

そして、第１液体供給装置１７は、所定容量の液体を光路空間１５内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１５内には、液体からなる液浸領域ＬＴ１が形成される。また、第２液体供給装置１８は、所定容量の液体を光路空間１６内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１６内には、液体からなる液浸領域ＬＴ２が形成される。

第１の実施の形態にかかる露光装置１１によれば、レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７の少なくとも１つが投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するための補正用レンズエレメントと置換可能に構成されているため、投影光学系ＰＬを組み立てる前に予想された偏光収差と投影光学系ＰＬを組み立てた後に計測される偏光収差とが異なる場合においても投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を良好に補正することができる。したがって、露光装置１１は、偏光収差が良好に補正された投影光学系ＰＬを備えているため、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に良好に結像させることができ、高解像度で露光を行なうことができる。

次に、図２に示すフローチャートを参照して、この実施の形態にかかる露光装置の調整方法について説明する。

まず、照明光学系１２から供給される光を投影光学系ＰＬへ導き、露光装置１１が備える偏光収差計測器４０を用いて投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を計測する（ステップＳ１０、計測工程）。具体的には、偏光収差計測器４０が備える偏光板等を用いて投影光学系ＰＬにおける互いに直交した２方向で偏光する光のそれぞれの収差を計測する。

次に、ステップＳ１０における計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するために、投影光学系ＰＬが備えるレンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうちの少なくとも１つを、予め準備されている補正用レンズエレメントの中から、計測された偏光収差を補正することができる補正用レンズエレメントを選択し、この補正用レンズエレメントに置換する（ステップＳ１１、置換工程）。この補正用レンズエレメントは、軸上厚さをＴ、投影光学系ＰＬにおける互いに直交した２方向で偏光する光の差の波面のＲＭＳをＷとしたとき、５×１０^−８＜Ｗ／Ｔ＜４×１０^−７を満たしている。

この実施の形態にかかる露光装置１１の調整方法によれば、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正するために複数のレンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうちの少なくとも１つを補正用レンズエレメントに置換する工程を含んでいるため、投影光学系ＰＬを組み立てる前に予想された偏光収差と投影光学系ＰＬを組み立てた後に計測される偏光収差とが異なる場合においても投影光学系に残存する偏光収差を良好に補正することができる。したがって、この実施の形態にかかる調整方法により調整された露光装置を用いて高解像度で露光を行なうことができる。

また、投影光学系（結像光学系）ＰＬを調整する際にも上述の露光装置１１の調整方法と同様の工程を行なうことにより、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を補正することができる。この場合においても、投影光学系ＰＬに残存する偏光収差を良好に補正することができ、偏光収差が良好に補正された投影光学系ＰＬを用いてレチクルＲのパターン像をウエハＷ上に良好に結像させることができる。

なお、上述の各実施の形態においては、レンズエレメントＬＳ６とレンズエレメントＬＳ７との間及びレンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間に液体が介在している露光装置を例に挙げて説明したが、レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間にのみ液体が介在している露光装置にも本発明を適用することができる。また、この実施の形態においては、液浸型投影露光装置を例に挙げて説明したが、液浸型投影露光装置以外の投影露光装置、即ち液体を介在させない投影露光装置にも本発明を適用することができる。

上述の実施の形態にかかる露光装置では、上述の実施の形態にかかる投影光学系を用いてレチクル（マスク）により形成された転写用のパターンを感光性基板（プレート）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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート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３のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図３のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、１ロットのプレート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Ｓ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスクのパターンの像が上述の実施の形態にかかる投影光学系を介して、その１ロットのプレート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Ｓ３０４において、１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート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、マスクのパターンに対応する回路パターンが、各プレート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ない、プレートから複数のデバイスに切断され、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の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高解像度で露光を行なうことができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、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、プレート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、上述の実施の形態にかかる露光装置では、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４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。まず、図４において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる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形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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を形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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Ｓ４０４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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高解像度で露光を行なうことができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。なお、上述の実施の形態にかかる露光装置または投影光学系の調整方法により調整された露光装置または投影光学系を用いて半導体デバイス及び液晶表示素子等を製造してもよい。

以下、図面を参照して、実施例１にかかる結像光学系ついて説明する。図５は、実施例１にかかる結像光学系のレンズ構成を示す図である。図５に示すように、結像光学系は、物体側（レチクルＲ側）からの光線が通過する順に、平行平面板Ｇ１，像側が非球面状に形成された両凹レンズＧ２，物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ３，物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＧ４，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ５，両凸レンズＧ６，物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ７，物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ８，像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＧ９，両凹レンズＧ１０，物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１１，像側が非球面状に形成された両凹レンズＧ１２，物体側に非球面状に形成された凹面を向けた平凹レンズＧ１３，物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１４，両凸レンズＧ１５，両凸レンズＧ１６，物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１７，平行平面板Ｇ１８，両凸レンズＧ１９，両凸レンズＧ２０，像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＧ２１，像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＧ２２，物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ２３，物体側に凸面を向けた平凸レンズＧ２４，平行平面板Ｇ２５により構成されている。

実施例１にかかる結像光学系の諸元の値を示す。また、実施例１にかかる結像光学系の光学部材諸元を表１に示す。表１の光学部材諸元においては、第１カラムは光学部材の符号、第２カラムは光学部材の物体側（Ｒ１）の面（Ｒ１）または像側の面（Ｒ２）、第３カラムは各面の曲率半径（ｍｍ）、第４カラムは各面の面間隔（ｍｍ）、第５カラムは光学部材の屈折率、第６カラムは硝材をそれぞれ示している。

また、実施例１にかかる結像光学系に用いられている非球面状のレンズ面を持つレンズ（符号及び表１の第２カラムに示す面を示している）の非球面係数を表２に示す。なお、実施例１において、非球面は、結像光学系の光軸に垂直な方向の高さをｈとし、非球面の頂点における接平面から高さｈ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Ｃとし、円錐係数をｋとし、４次の非球面係数をＣ_４、６次の非球面係数をＣ_６、８次の非球面係数をＣ_８、１０次の非球面係数をＣ_１０、１２次の非球面係数をＣ_１２、１４次の非球面係数をＣ_１４、１６次の非球面係数をＣ_１６としたとき、以下の数式２で表される。
（数式２）
Ｚ＝Ｃ・ｈ^２／{１＋（１−ｋ・Ｃ^２・ｈ^２）^１／２}＋Ｃ_４・ｈ^４＋Ｃ_６・ｈ^６＋Ｃ_８・ｈ^８＋Ｃ_１０・ｈ^１０＋Ｃ_１２・ｈ^１２＋Ｃ_１４・ｈ^１４＋Ｃ_１６・ｈ^１６
（諸元）
像側開口数（ＮＡ）： １．００
像側最大像高：１３．４ｍｍ
結像倍率： ０．２５倍
中心波長λ： １９３．３０６ｎｍ

図６は本実施例にかかる結像光学系の設計値における像高Ｙ＝０ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦ（Point Spread Function）を示す図、図７は像高Ｙ＝１３．４ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図である。設計値では、偏光点像強度分布ＰＳＦは偏光を乱す要素がないため１．０００となる。

図８は本実施例にかかる結像光学系の実測値における像高Ｙ＝０ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図、図９は像高Ｙ＝１３．４ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図である。設計値ではＰＳＦ＝１．０００であった結像光学系も、結像光学系を構成する光学部材の内部歪み等の影響により、図８及び図９に示すように、像高Ｙ＝０ｍｍでＰＳＦ＝０．９９１７、像高Ｙ＝１３．４ｍｍでＰＳＦ＝０．９９１４となり、偏光点像強度分布ＰＳＦが劣化している。

図８及び図９に示す偏光点像強度分布ＰＳＦの劣化を補正するために、平行平面板であるレンズＧ１８の置換を行なう。具体的には、図１０に示すような最大有効半径（１４５ｍｍ）で硝材厚１ｃｍ辺り５ｎｍ程度の２次関数的な歪み分布を持つレンズ（以下、レンズＧ１８´という。）と置換する。結像光学系における互いに直交した２方向で偏光する光の差の波面のＲＭＳであるＷはＷ＝０．０１９×λ＝０．０１９×１９３．３０６＝３．６７（ｎｍ）、レンズＧ１８´の軸上厚さＴはＴ＝２０（ｍｍ）であり、Ｗ／Ｔ＝３．６７／２０×１０^６＝１．８３５×１０^−７となり、５×１０^−８＜Ｗ／Ｔ＜４×１０^−７を満たしている。

図１１は置換後の結像光学系の像高Ｙ＝０ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図、図１２は像高Ｙ＝１３．４ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図である。図１１及び図１２に示すように、像高Ｙ＝０ｍｍでＰＳＦ＝０．９９９９、像高Ｙ＝１３．４ｍｍでＰＳＦ＝０．９９９６となり、レンズＧ１８をレンズＧ１８´に置換することにより偏光点像強度分布ＰＳＦを向上させることができ、偏光収差を良好に補正することができた。

実施例２にかかる結像光学系のレンズ構成は、実施例１にかかる結像光学系のレンズ構成を同一である。図１３は本実施例にかかる結像光学系の実測値における像高Ｙ＝０ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図、図１４は像高Ｙ＝１３．４ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図である。設計値ではＰＳＦ＝１．０００であった結像光学系も、図１３及び図１４に示すように、中心像点と周辺像点でＰＳＦに差が生じ、像高Ｙ＝０ｍｍでＰＳＦ＝０．９９９６、像高Ｙ＝１３．４ｍｍでＰＳＦ＝０．９９８０となり、偏光点像強度分布ＰＳＦが劣化している。

図１３及び図１４に示す偏光点像強度分布ＰＳＦの劣化を補正するために、平行平面板であるレンズＧ２４の置換を行なう。具体的には、図１５に示すような最大有効半径（３５ｍｍ）で硝材厚１ｃｍ辺り７ｎｍ程度の２次関数的な歪み分布を持つレンズ（以下、レンズＧ２４´という。）と置換する。結像光学系における互いに直交した２方向で偏光する光の差の波面のＲＭＳであるＷはＷ＝０．００９×λ＝０．００９×１９３．３０６＝１．７４（ｎｍ）、レンズＧ２４´の軸上厚さＴはＴ＝２０（ｍｍ）であり、Ｗ／Ｔ＝１．７４／２０×１０^６＝８．７×１０^−８となり、５×１０^−８＜Ｗ／Ｔ＜４×１０^−７を満たしている。

図１６は置換後の結像光学系の像高Ｙ＝０ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図、図１７は像高Ｙ＝１３．４ｍｍでの偏光点像強度分布ＰＳＦを示す図である。図１６及び図１７に示すように、像高Ｙ＝０ｍｍでＰＳＦ＝０．９９９９、像高Ｙ＝１３．４ｍｍでＰＳＦ＝０．９９９６となり、レンズＧ２４をレンズＧ２４´に置換することにより偏光点像強度分布ＰＳＦを向上させることができ、偏光収差を良好に補正することができた。

実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 実施の形態にかかる露光装置の調整方法を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。 実施例１にかかる結像光学系のレンズ構成を示す図である。 設計値における像高０ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 設計値における像高１３．４ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 実測値における像高０ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 実測値における像高１３．４ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 補正のためのレンズの歪み分布を示すグラフである。 置換後における像高０ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 置換後における像高１３．４ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 実測値における像高０ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 実測値における像高１３．４ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 補正のためのレンズの歪み分布を示すグラフである。 置換後における像高０ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。 置換後における像高１３．４ｍｍの偏光点像強度分布を示す図である。

符号の説明

１１…露光装置、１３…鏡筒、１４…レンズホルダ、１５…光路空間、１６…光路空間、１７…第１液体供給装置、１８…第２液体供給装置、１９…第１液体回収装置、２０…第２液体回収装置、２１…第２ノズル部材、３０…第１ノズル部材、４０…偏光収差計測器、ＥＬ…露光光、ＬＳ１〜ＬＳ７…レンズエレメント、ＬＴ１，ＬＴ２…液浸領域、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ。

Claims (7)

1. 第１面のパターンの像を第２面上に結像する結像光学系において、
   該結像光学系は複数の光学部材を有し、
   前記複数の光学部材のうちの少なくとも１つは、前記結像光学系に残存する偏光収差を補正するための補正光学部材と置換可能に構成されていることを特徴とする結像光学系。
2. 前記結像光学系における互いに直交した２方向で偏光する光の差の波面のＲＭＳをＷとし、前記補正光学部材の軸上厚さをＴとするとき、
   ５×１０^−８＜Ｗ／Ｔ＜４×１０^−７
   を満たすことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
3. 前記第１面のパターンを感光性基板が配置される前記第２面上に露光する露光装置において、
   前記第１面のパターンを照明する照明光学系と、
   前記第１面のパターンの像を感光性基板が配置される前記第２面上に結像するための、請求項１または請求項２記載の結像光学系と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
4. 前記結像光学系の偏光収差を測定する偏光収差測定器を備えることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 第１面のパターンの像を第２面上に結像する結像光学系の調整方法において、
   前記結像光学系に対して所定の偏光光を導き、前記結像光学系に残存する偏光収差を計測する計測工程と、
   前記計測工程の計測結果に基づいて、前記結像光学系に残存する偏光収差を補正するために、前記結像光学系が備える複数の光学部材のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する置換工程と、
   を含むことを特徴とする結像光学系の調整方法。
6. 第１面のパターンを照明する照明光学系と、
   第１面のパターンの像を感光性基板が配置される第２面上に結像する結像光学系とを有する露光装置の調整方法において、
   前記照明光学系から供給される所定の偏光光を結像光学系へ導き、前記結像光学系に残存する偏光収差を計測する計測工程と、
   前記計測工程の計測結果に基づいて、前記結像光学系に残存する偏光収差を補正するために、前記結像光学系が備える複数の光学部材のうちの少なくとも１つを補正光学部材に置換する置換工程と、
   を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。
7. 請求項１または請求項２記載の結像光学系、請求項３または請求項４記載の露光装置、請求項５記載の方法により調整された結像光学系、または請求項６記載の方法により調整された露光装置を用いて、所定のパターンを感光性基板に露光する露光工程と、
   前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
   を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。

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