JPWO2007091463A1 - 反射屈折結像光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

反射屈折結像光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系。第１面（Ｒ）からの光に基づいて第１中間像を形成する屈折型の第１結像系（Ｇ１）と、凹面反射鏡（ＣＭ）を有し、第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成する第２結像系（Ｇ２）と、第２中間像からの光に基づいて縮小像を第２面（Ｗ）上に形成する屈折型の第３結像系（Ｇ３）と、第１結像系から第２結像系へ至る光路中および第２結像系から第３結像系へ至る光路中に配置された偏向鏡（Ｍ１，Ｍ２）とを備えている。第１結像系と第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さい。

Description

本発明は、反射屈折結像光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。
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。投影光学系の解像力に対する要求を満足するには、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。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。
一般に、像側開口数の大きな投影光学系では、液浸系に限定されることなく乾燥系においても、ペッツバール条件を成立させて像の平坦性を得るという観点から反射屈折結像光学系の採用が望ましく、あらゆる微細パターンへの対応力の観点から有効視野（ひいては有効結像領域）が光軸を含まない軸外視野型の結像光学系の採用が望ましい。従来、露光装置に好適な軸外視野型の反射屈折結像光学系が種々提案されている（たとえば特許文献１を参照）。
特開平８−６２５０２号公報
露光装置では、半導体回路の微細化に伴って、マスクパターンも微細化を続けている。しかしながら、マスクパターンの微細化は、マスクコストの増加を招き、１枚のマスクを用いて大量に生産することのない多品種少量生産の半導体においては、チップコストの増加も招くことになる。そこで、マスクパターンの微細化を伴うことなく半導体回路の微細化を実現するために、投影光学系の投影倍率（結像倍率）の絶対値を小さく設定することが考えられる。ただし、投影光学系に対してマスクおよび感光性基板を相対移動させつつ１つのショット領域にパターンを走査露光する走査型の露光装置において投影光学系の倍率の絶対値を小さく設定すると、マスクを走査するためのマスクステージのスピード律束により、スループットの低下が避けられなくなる。
一方、感光性基板上の１つのショット領域にマスクパターンを一括露光する一括型の露光装置の場合、投影光学系の投影倍率の絶対値を小さく設定しても、スループットの低下を避けることができる。ただし、特許文献１などに開示された従来の軸外視野型の反射屈折結像光学系では、反射鏡で反射された光の光路と当該反射鏡へ入射する光の光路とを分離する都合上、比較的細長い矩形状または円弧状の有効結像領域（有効投影領域）しか確保することができず、走査型の露光装置に適用することはできても、一括型の露光装置に適用することは実際上困難である。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系を用いて、微細パターンを高精度に且つ高スループットで投影露光することのできる露光装置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面上に形成する反射屈折結像光学系において、
屈折光学素子のみから構成されて、前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成する第１結像系と、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成する第２結像系と、屈折光学素子のみから構成されて、前記第２中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成する第３結像系と、前記第１結像系から前記第２結像系へ至る光路中および前記第２結像系から前記第３結像系へ至る光路中のうちの少なくとも一方の光路中に配置された偏向鏡とを備え、
前記第１結像系と前記第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、前記第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さいことを特徴とする反射屈折結像光学系を提供する。
本発明の第２形態では、第１面の縮小像を第２面上に形成する反射屈折結像光学系であって、
前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置されて、前記第１面と光学的に共役な第１共役位置を形成する屈折型の第１結像系と；該第１結像系と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し、前記第１共役位置と光学的に共役な第２共役位置を形成する第２結像系と；該第２結像系と前記第２面との間の光路中に配置されて、前記第２共役位置と光学的に共役な第３共役位置を前記第２面上に形成する屈折型の第３結像系と；前記第１結像系と前記第２結像系との間の光路中および前記第２結像系と前記第３結像系との間の光路中のうちの少なくとも一方の光路中に配置された偏向鏡と；を備え、
前記第１結像系と前記第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、前記第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さいことを特徴とする反射屈折結像光学系を提供する。
本発明の第３形態では、前記第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記パターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影するための第１形態または第２形態の反射屈折結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第４形態では、第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記パターンの像を第２面に投影する反射屈折結像光学系と、感光性基板を前記第２面に位置するように保持する基板ステージと、該基板ステージの移動を制御する制御部とを備え、
前記反射屈折結像光学系は、偏向鏡を備え、前記第１面と前記第２面との間の光路中に前記第１面と光学的に共役な位置を形成し、
前記制御部は、前記パターンの前記像を前記感光性基板に転写するときに前記基板ステージを静止した状態に制御することを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第５形態では、第３形態または第４形態の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
本発明では、３回結像型の反射屈折結像光学系において、屈折型の第１結像系と凹面反射鏡を含む第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、屈折型の第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さい。その結果、結像光学系全体の結像倍率の絶対値βを例えば１／８程度に小さくすることが可能になり、第２結像系中の凹面反射鏡へ入射する光の光路と凹面反射鏡からの反射光の光路とを分離するための偏向鏡の大型化を回避しつつ、比較的大きく且つ正方形に近い矩形状（すなわち一括型の露光装置に適した形状）の有効結像領域を確保することができる。
こうして、本発明では、たとえば一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系を実現することができる。また、本発明の露光装置では、一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系を用いて、微細パターンを高精度に且つ高スループットで投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを高精度に且つ高スループットで製造することができる。
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。 ウェハ上に形成される露光領域と基準光軸との位置関係を示す図である。 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。 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実施例の投影光学系における横収差を示す図である。 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実施例の投影光学系における横収差を示す図である。 第１変形例にかかる反射屈折結像光学系の構成を概略的に示す図である。 第２変形例にかかる反射屈折結像光学系の構成を概略的に示す図である。 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。 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
Ｒ レチクル
ＰＬ 投影光学系
Ｌｂ 境界レンズ
Ｌｐ 平行平面板
Ｌｍ，Ｌｍ１，Ｌｍ２ 純水（液体）
Ｗ ウェハ
１ 照明光学系
１４ 主制御系
本発明の反射屈折結像光学系は、第１面（物体面）からの光に基づいて第１中間像を形成する屈折型の第１結像系と、凹面反射鏡を含み第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成する第２結像系と、第２中間像からの光に基づいて縮小像を第２面（像面）上に形成する屈折型の第３結像系とを備え、第１結像系から第２結像系へ至る光路中および第２結像系から第３結像系へ至る光路中のうちの少なくとも一方の光路中に偏向鏡が配置されている。そして、第１結像系と第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さい。
第１結像系と第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12を０．５５よりも小さく設定することにより、結像光学系全体の結像倍率の絶対値βを例えば１／８程度に小さく設定しても、第２結像系中の凹面反射鏡へ入射する光の光路と凹面反射鏡からの反射光の光路とを分離するための偏向鏡の大型化を回避しつつ、比較的大きく且つ正方形に近い矩形状（すなわち一括型の露光装置に適した形状）の有効結像領域を確保することができる。偏向鏡の大型化を回避し、ひいては光学系全体の大型化を避けることにより、像高に関連する収差、すなわち像面湾曲、非点収差、コマ収差、ディストーション（歪曲収差）などを良好に補正することができる。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、β12を０．５２よりも小さく設定することが好ましい。また、β12を０．４よりも大きく設定することにより、偏向鏡に入射する光の角度帯域が制限され、反射率や位相差が良好に補正された反射膜設計が可能になり、良好な結像性能を保つことができる。
また、第３結像系の結像倍率の絶対値β３を０．３５よりも小さく設定することにより、結像光学系全体の結像倍率の絶対値βを例えば１／８程度に小さくすることが可能になる。その結果、マスクパターンの線幅を細くして微細化しなくても、例えば半導体回路の微細化を実現することができ、ひいてはマスクコストを低く抑えることができる。なお、本発明の効果をさらに良好に発揮するには、β３を０．１５よりも大きく且つ０．３よりも小さく設定することが好ましい。この構成により、結像光学系の光軸と有効結像領域との距離（軸外し量）を短くするとともに、光路分離のための偏向鏡の大型化を回避し、ひいては光学系全体の大型化を避けることができる。こうして、本発明では、たとえば一括型の露光装置に適した形状の有効結像領域を有し且つ結像倍率の絶対値の小さい高開口数の反射屈折結像光学系を実現することができる。
また、本発明の反射屈折結像光学系では、第１結像系から第２結像系へ至る光路中に第１偏向鏡が配置され、第２結像系から第３結像系へ至る光路中に第２偏向鏡が配置されていることが好ましい。この構成により、第１結像系の光軸と第３結像系の光軸とが共通光軸になるように設定することが可能となり、とりわけ３つの結像系の光軸および２つの偏向鏡の反射面を１つの基準点に関連して位置決めすることが可能となるので、光学系の安定性が増し、光学調整および機械設計が容易となる。また、第２結像系の光軸が第１結像系の光軸および第３結像系の光軸と直交するように設定することにより、さらに精度の高い光学調整が容易になり、光学系のさらに高い安定性を達成することができる。
また、本発明の反射屈折結像光学系では、第１結像系の結像倍率の絶対値β１は０．５５よりも小さいことが好ましい。この構成により、第１偏向鏡の小型化を図ることができるとともに、結像光学系全体の結像倍率の絶対値βを例えば１／８程度に小さくすることが容易になる。ちなみに、上述のように第１結像系と第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12が０．５５よりも小さく設定されているので、第２偏向鏡の小型化を図ることができる。
また、本発明の反射屈折結像光学系では、像面との間の光路が１．３よりも大きい屈折率を有する液体で満たされていることが好ましい。このように像側に液浸領域が形成された液浸型の光学系を採用することにより、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。また、たとえば一括型の露光装置に好適な反射屈折結像光学系を実現するには、矩形状の有効結像領域の長辺の長さに対する短辺の長さの比が０．５以上であることが好ましく、当該比が０．６７以上であることがさらに好ましい。
また、本発明の反射屈折結像光学系では、第１中間像が第１偏向鏡から凹面反射鏡へ至る光路中に形成され、第２中間像が凹面反射鏡から第２偏向鏡へ至る光路中に形成されることが好ましい。この構成により、第２結像系中の凹面反射鏡へ入射する光の光路と凹面反射鏡からの反射光の光路との分離が容易になる。
上述のように、偏向鏡は光路分離の役割をするが、中間像の形成位置と偏向鏡とがある程度近いことが、光軸と有効結像領域との距離（軸外し量）を短くし且つ所要の最大像高をできるだけ小さく抑えるには不可欠である。しかしながら、走査露光とは異なり、一括露光では、中間像の形成位置またはその近傍に偏向鏡が配置されていると、偏向鏡の反射面上の小さい欠陥（たとえば直径１００μｍ以下の欠陥）まで像面に転写されることがある。
そこで、本発明では、第１結像系から第２結像系へ至る光路中に配置された第１偏向鏡を備え、次の条件式（１）を満足することが好ましい。同様に、第２結像系から第３結像系へ至る光路中に配置された第２偏向鏡を備え、次の条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（１）において、ｄ１は、第１中間像の近軸像面位置と第１偏向鏡の反射面またはその延長面が光軸と交わる点との距離である。条件式（２）において、ｄ２は、第２中間像の近軸像面位置と第２偏向鏡の反射面またはその延長面が光軸と交わる点との距離である。また、条件式（１）および（２）において、ｈは最大像高である。
１．４＜ｄ１／ｈ （１）
１．４＜ｄ２／ｈ （２）
条件式（１）および（２）の下限値を上回ると、第１中間像の形成位置と第１偏向鏡との距離ｄ１および第２中間像の形成位置と第２偏向鏡との距離ｄ２が小さくなり過ぎて、第１偏向鏡や第２偏向鏡の小さい欠陥が像面に転写され易くなるので好ましくない。なお、条件式（１）および（２）の上限値を４に設定することが好ましく、上限値を３に設定することがさらに好ましい。この上限値を上回ると、光路分離のために光軸と有効結像領域との距離（軸外し量）を大きくすることが必要になり、ひいては所要の最大像高が大きくなって光学系の大型化を招くので好ましくない。また、像高に関連する収差（コマ収差、歪曲収差、像面湾曲、非点収差）の悪化を招くので好ましくない。
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。
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、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パターン領域が照明される。
レチクルＲを通過した光は、反射屈折結像光学系としての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（ショット領域）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露光領域にパターン像が形成される。
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露光領域ＥＲが設定されている。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。図示を省略したが、レチクルＲ上では、矩形状の露光領域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が形成されている。
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。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。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。
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。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。
露光時には、レチクルＲのパターン像が、ウェハＷ上の所定のショット領域内に一括的に投影露光される。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。このように、ステップ・アンド・リピート方式により、レチクルＲのパターン像をウェハＷ上に一括露光する動作を繰り返す。
図３は、本実施形態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。本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系ＰＬでは、図３（ａ）に示すように、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、この平行平面板Ｌｐに隣接して、レチクルＲ側の面が気体に接し且つウェハＷ側の面が第２液体Ｌｍ２に接する境界レンズＬｂが配置されている。一方、本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系ＰＬでは、図３（ｂ）に示すように、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路が、液体Ｌｍで満たされている。本実施形態において、液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２，Ｌｍ）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。
投影光学系ＰＬの境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中や平行平面板ＬｐとウェハＷとの間の光路中に液体（Ｌｍ１，Ｌｍ２，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。第２実施例では、図１に示すように、第１給排水機構２１を用いて、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と平行平面板Ｌｐとの間の光路中において第２液体Ｌｍ２を循環させている。このように、浸液としての液体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。また、露光光の熱吸収による収差変動を防ぐことができる。なお、第１実施例では、単一の給排水機構（不図示）を用いて、境界レンズＬｂとウェハＷとの間の光路中において液体Ｌｍを循環させることになる。
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。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2］＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6
＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10＋Ｃ12・ｙ12＋Ｃ14・ｙ14＋Ｃ16・ｙ16 （ａ）
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二次像）を形成するための第２結像系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結像系Ｇ３とを備えている。ここで、第１結像系Ｇ１および第３結像系Ｇ３はともに屈折光学系であり、第２結像系Ｇ２は凹面反射鏡ＣＭを含む反射屈折光学系である。
また、第１結像系Ｇ１と第２結像系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結像系Ｇ２と第３結像系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結像系Ｇ１を介して、第１平面反射鏡Ｍ１と第２結像系Ｇ２との間の光路中において第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結像系Ｇ２を介して、第２平面反射鏡Ｍ２と第２結像系Ｇ２との間の光路中において第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。
また、各実施例の投影光学系ＰＬでは、第１結像系Ｇ１および第３結像系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結像系Ｇ１を構成するすべての光学部材および第３結像系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。
［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結像系Ｇ１は、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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凸面を向けた負メニスカスレンズ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負メニスカスレンズＬ１６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Ｌ１７と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１８と、両凸レンズ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Ｌ１１０とにより構成されている。
また、第２結像系Ｇ２は、光の進行往路に沿って光の入射側から順に、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、入射側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとにより構成されている。また、第３結像系Ｇ３は、レチクル側（すなわち光の入射側）から順に、両凸レンズ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、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズ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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１１と、投影光学系ＰＬの開口数を変更するための可変開口絞り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）とにより構成されている。
第１実施例では、境界レンズＬｂ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（Ｌｍ）が満たされている。また、境界レンズＬｂ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。
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）の主要諸元において、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（絶対値）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（最大像高ｈ）を、Ａは露光領域ＥＲの軸外し量を、ＬＸは露光領域ＥＲのＸ方向に沿った寸法（長辺の寸法）を、ＬＹは露光領域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。
また、表（１）の光学部材諸元において、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。面間隔ｄの符号は、凹面反射鏡ＣＭから第２平面反射鏡Ｍ２へ至る光路中では負とし、その他の光路中では正としている。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。
表（１）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ，β＝１／８，ＮＡ＝１．３
Ｂ＝１７．２ｍｍ，Ａ＝２ｍｍ，ＬＸ＝１６．５ｍｍ，ＬＹ＝１３ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 40.0000
1 ∞ 16.0000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.0000
3 248.01805 46.2710 1.5603261 （Ｌ１１）
4 602.66085 1.0000
5 218.70999 40.9637 1.5603261 （Ｌ１２）
6 380.72654 22.6799
7 149.99705 36.8390 1.5603261 （Ｌ１３）
8 194.03000 57.9255
9* 124.18781 11.4000 1.5603261 （Ｌ１４）
10 78.33365 17.0857
11 75.24480 39.8976 1.5603261 （Ｌ１５）
12 150.08406 63.1138
13 -81.96667 40.2794 1.5603261 （Ｌ１６）
14 -128.53255 23.8848
15* -128.30761 51.8483 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -103.18116 1.0000
17 -322.75337 45.2241 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -162.41260 60.7932
19 805.57018 41.5384 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -420.57151 1.0000
21 241.60229 37.0450 1.5603261 （Ｌ１１０）
22* 3443.76334 110.0000
23 ∞ 304.7846 （Ｍ１）
24 -152.05268 15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
25 -664.05408 59.4385
26 -132.36276 18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
27 -266.26977 27.2909
28 -200.14029 -27.2909 （ＣＭ）
29 -266.26976 -18.0000 1.5603261 （Ｌ２２）
30 -132.36276 -59.4385
31 -664.05408 -15.0000 1.5603261 （Ｌ２１）
32 -152.05268 -303.7846
33 ∞ 105.0000 （Ｍ２）
34 2764.61897 32.2302 1.5603261 （Ｌ３１）
35 -363.71712 1.0000
36 325.00179 40.2781 1.5603261 （Ｌ３２）
37 -2095.03788 1.0000
38 224.94312 41.9867 1.5603261 （Ｌ３３）
39 1181.28198 1.0000
40 169.90399 30.0146 1.5603261 （Ｌ３４）
41* 311.84318 34.0057
42 3342.39918 11.4000 1.5603261 （Ｌ３５）
43 105.65815 65.0304
44 -174.98836 11.4000 1.5603261 （Ｌ３６）
45* 192.14769 26.0731
46* -975.80968 34.9239 1.5603261 （Ｌ３７）
47 -209.61382 1.0000
48 269.61041 36.9061 1.5603261 （Ｌ３８）
49* 1179.63479 15.2612
50 2880.70695 11.5239 1.5603261 （Ｌ３９）
51* 1268.63305 44.5100
52* -1158.46665 33.5260 1.5603261 （Ｌ３１０）
53 -305.65170 1.0000
54 -688.74775 68.7373 1.5603261 （Ｌ３１１）
55 -214.20371 1.0000
56 ∞ 1.0000 （ＡＳ）
57 305.88059 60.0705 1.5603261 （Ｌ３１２）
58 ∞ 1.0000
59 204.35769 66.8588 1.5603261 （Ｌ３１３）
60* 653.89394 1.0000
61 155.52236 47.4318 1.5603261 （Ｌ３１４）
62* 937.19834 1.0000
63 75.94541 60.0423 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
64 ∞ 4.0000 1.435876 （Ｌｍ）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面： κ＝０
Ｃ4＝−６．４０８４４×１０-8 Ｃ6＝−５．６１５２０×１０-12
Ｃ8＝−３．３４８８２×１０-16 Ｃ10＝−７．０６０００×１０-21
Ｃ12＝−２．０５９０１×１０-25 Ｃ14＝１．８９２１６×１０-28
Ｃ16＝−１．０９０５７×１０-32
１５面： κ＝０
Ｃ4＝２．２６８６３×１０-8 Ｃ6＝−１．５１９５４×１０-12
Ｃ8＝−９．１３８７２×１０-17 Ｃ10＝４．１８５１４×１０-21
Ｃ12＝−３．５４８７８×１０-25 Ｃ14＝２．１７８０８×１０-29
Ｃ16＝−２．５２１９３×１０-33
２２面： κ＝０
Ｃ4＝１．４１１３１×１０-8 Ｃ6＝−１．５９０３３×１０-13
Ｃ8＝２．６９３８９×１０-18 Ｃ10＝−４．８７８４１×１０-23
Ｃ12＝５．００６４６×１０-28 Ｃ14＝２．２３１００×１０-32
Ｃ16＝−９．５３９２１×１０-37
４１面： κ＝０
Ｃ4＝２．４８０５８×１０-8 Ｃ6＝２．０３２９５×１０-14
Ｃ8＝２．２０５９５×１０-17 Ｃ10＝−３．６７２８５×１０-22
Ｃ12＝１．１１３０４×１０-25 Ｃ14＝−６．４２８５２×１０-30
Ｃ16＝２．８４４５１×１０-34
４５面： κ＝０
Ｃ4＝−５．３２６６１×１０-8 Ｃ6＝９．５３９４７×１０-13
Ｃ8＝−８．１９１３０×１０-17 Ｃ10＝９．５３０５３×１０-21
Ｃ12＝−７．７２８３２×１０-25 Ｃ14＝５．０５３０８×１０-29
Ｃ16＝−２．２８６８４×１０-33
４６面： κ＝０
Ｃ4＝１．５６５３９×１０-8 Ｃ6＝１．０９７２４×１０-12
Ｃ8＝−６．４４１８６×１０-17 Ｃ10＝−３．４３８４９×１０-21
Ｃ12＝２．８６８３８×１０-25 Ｃ14＝−１．５７５７４×１０-29
Ｃ16＝２．９９２３０×１０-34
４９面： κ＝０
Ｃ4＝−８．４３５９４×１０-9 Ｃ6＝７．２１６２５×１０-13
Ｃ8＝７．２７４７８×１０-17 Ｃ10＝−３．９３９９６×１０-21
Ｃ12＝３．６６６２９×１０-26 Ｃ14＝２．３８４９４×１０-31
Ｃ16＝−３．７３５４１×１０-36
５１面： κ＝０
Ｃ4＝４．６２３３２×１０-8 Ｃ6＝５．６８４６１×１０-13
Ｃ8＝−１．２３７３８×１０-16 Ｃ10＝２．８６９３２×１０-21
Ｃ12＝６．２３１６８×１０-26 Ｃ14＝−３．５７４２１×１０-30
Ｃ16＝５．２２２９８×１０-35
５２面： κ＝０
Ｃ4＝−３．８６９０５×１０-8 Ｃ6＝７．２７５２７×１０-13
Ｃ8＝−２．４９２６９×１０-17 Ｃ10＝７．８７３１９×１０-22
Ｃ12＝−２．６２５５８×１０-26 Ｃ14＝６．１７０３２×１０-31
Ｃ16＝−８．７３５６４×１０-36
６０面： κ＝０
Ｃ4＝−３．８２０５８×１０-8 Ｃ6＝２．３７２２３×１０-12
Ｃ8＝−１．５１０１６×１０-16 Ｃ10＝７．４０７４５×１０-21
Ｃ12＝−２．２７３３２×１０-25 Ｃ14＝３．９２７９４×１０-30
Ｃ16＝−２．９４９３７×１０-35
６２面： κ＝０
Ｃ4＝４．０３７４５×１０-8 Ｃ6＝９．８５０９５×１０-13
Ｃ8＝５．６３２０３×１０-18 Ｃ10＝−３．８３３０８×１０-21
Ｃ12＝４．４３６３６×１０-25 Ｃ14＝−２．０４２９７×１０-29
Ｃ16＝４．５１５５２×１０-34

（条件対応値）
β12＝０．４９０１， β１＝０．４９１５， β３＝０．２５５１
ｈ＝１７．２ｍｍ， ｄ１＝３３．３４ｍｍ， ｄ２＝３３．３５ｍｍ
（１）ｄ１／ｈ＝１．９４
（２）ｄ２／ｈ＝１．９４
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は像高を示している。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＝１．３）および比較的大きく且つ正方形に近い矩形状の露光領域ＥＲ（１６．５ｍｍ×１３ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのエキシマレーザ光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。
［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実施例にかかる投影光学系ＰＬにおいて第１結像系Ｇ１は、レチクル側から順に、平行平面板Ｐ１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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凸面を向けた負メニスカスレンズ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、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズ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。
また、第２結像系Ｇ２は、光の進行往路に沿って光の入射側から順に、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、入射側に凹面を向けた凹面反射鏡ＣＭとにより構成されている。また、第３結像系Ｇ３は、レチクル側（すなわち光の入射側）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、ウェハ側に非球面を向けた正レンズ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、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１１と、投影光学系ＰＬの開口数を変更するための可変開口絞り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。
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、使用光の中心波長（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。
表（２）
（主要諸元）
λ＝１９３．３０６ｎｍ，β＝１／８，ＮＡ＝１．３
Ｂ＝１７．２ｍｍ，Ａ＝２ｍｍ，ＬＸ＝１６．５ｍｍ，ＬＹ＝１３ｍｍ

（光学部材諸元）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
（レチクル面） 50.00000
1 ∞ 8.00000 1.5603261 （Ｐ１）
2 ∞ 3.00000
3 258.31377 45.92612 1.5603261 （Ｌ１１）
4 676.76098 1.00000
5 227.30894 45.68805 1.5603261 （Ｌ１２）
6 503.00587 6.61323
7 167.89349 27.97385 1.5603261 （Ｌ１３）
8 193.61124 83.06580
9* 164.98601 11.40000 1.5603261 （Ｌ１４）
10 92.23519 19.78603
11 81.28466 42.34265 1.5603261 （Ｌ１５）
12 202.59935 35.96463
13 633.35035 11.40000 1.5603261 （Ｌ１６）
14 418.54481 21.93939
15 -75.60908 19.99420 1.5603261 （Ｌ１７）
16 -113.72534 41.76058
17* -143.57296 48.80516 1.5603261 （Ｌ１８）
18 -108.10794 1.00000
19 -328.17749 52.70234 1.5603261 （Ｌ１９）
20 -154.76608 85.00314
21 706.06506 40.69561 1.5603261 （Ｌ１１０）
22 -480.12718 1.00000
23 256.87815 35.74987 1.5603261 （Ｌ１１１）
24* 3443.76334 110.00000
25 ∞ 316.08436 （Ｍ１）
26 -149.40615 15.00000 1.5603261 （Ｌ２１）
27 -586.54847 55.68083
28 -138.27836 18.00000 1.5603261 （Ｌ２２）
29 -290.44321 30.36573
30 -202.41659 -30.36573 （ＣＭ）
31 -290.44321 -18.00000 1.5603261 （Ｌ２２）
32 -138.27836 -55.68083
33 -586.54847 -15.00000 1.5603261 （Ｌ２１）
34 -149.40615 -315.08436
35 ∞ 105.00000 （Ｍ２）
36 -2382.89699 31.56384 1.5603261 （Ｌ３１）
37 -292.08925 1.00000
38 291.40422 42.07332 1.5603261 （Ｌ３２）
39 -3201.15450 1.00000
40 221.32921 42.84990 1.5603261 （Ｌ３３）
41 1364.61978 1.00000
42 181.08523 33.24124 1.5603261 （Ｌ３４）
43* 284.15791 33.26802
44 -1405.42871 11.40000 1.5603261 （Ｌ３５）
45 107.70698 50.09719
46 -246.11406 32.51983 1.5603261 （Ｌ３６）
47* 172.02555 28.91490
48* -1519.15656 33.48441 1.5603261 （Ｌ３７）
49 -217.16540 1.00000
50 342.19484 36.82506 1.5603261 （Ｌ３８）
51* 8234.51910 11.55046
52 5847.55449 11.40000 1.5603261 （Ｌ３９）
53* 1336.07674 42.23646
54* -854.26277 43.09043 1.5603261 （Ｌ３１０）
55 -276.07064 1.00000
56 -616.95484 62.05402 1.5603261 （Ｌ３１１）
57 -224.02923 2.00000
58 ∞ 0.00000 （ＡＳ）
59 307.74619 59.69102 1.5603261 （Ｌ３１２）
60 ∞ 1.00000
61 205.12005 66.39523 1.5603261 （Ｌ３１３）
62* 695.60862 1.00000
63 154.44309 47.54638 1.5603261 （Ｌ３１４）
64* 887.57922 1.00000
65 75.97999 44.98768 1.5603261 （Ｌ３１５：Ｌｂ）
66 ∞ 1.00000 1.435876 （Ｌｍ２）
67 ∞ 15.00000 1.5603261 （Ｌｐ）
68 ∞ 3.00000 1.435876 （Ｌｍ１）
（ウェハ面）

（非球面データ）
９面： κ＝０
Ｃ4＝−７．３４４５０×１０-8 Ｃ6＝−４．１９６３０×１０-12
Ｃ8＝−３．４２２９４×１０-17 Ｃ10＝６．４８９８８×１０-21
Ｃ12＝１．３９１９４×１０-24 Ｃ14＝−１．６４４４６×１０-28
Ｃ16＝５．３５９７２×１０-33
１７面： κ＝０
Ｃ4＝２．３３３３５×１０-8 Ｃ6＝−１．３７６９３×１０-12
Ｃ8＝−４．５４４２５×１０-17 Ｃ10＝３．２６４７９×１０-21
Ｃ12＝３．６６９７０×１０-25 Ｃ14＝−５．０９９４９×１０-29
Ｃ16＝２．５３８４０×１０-33
２４面： κ＝０
Ｃ4＝１．１９０１８×１０-8 Ｃ6＝−１．１２１５９×１０-13
Ｃ8＝１．７３２４０×１０-18 Ｃ10＝−２．２４５２６×１０-23
Ｃ12＝１．２５９６５×１０-29 Ｃ14＝１．５３５９１×１０-32
Ｃ16＝−３．８２３７７×１０-37
４３面： κ＝０
Ｃ4＝２．２１２３９×１０-8 Ｃ6＝１．０４２７３×１０-13
Ｃ8＝２．１１１３５×１０-17 Ｃ10＝−６．７１０９０×１０-22
Ｃ12＝２．０６４５６×１０-25 Ｃ14＝−１．４９３７６×１０-29
Ｃ16＝６．７２１８９×１０-34
４７面： κ＝０
Ｃ4＝−７．９０１８５×１０-8 Ｃ6＝２．１０８４６×１０-12
Ｃ8＝−１．２０６０１×１０-16 Ｃ10＝１．２２８５１×１０-20
Ｃ12＝−７．７５７２５×１０-25 Ｃ14＝２．０６２２１×１０-29
Ｃ16＝−１．３５９４９×１０-33
４８面： κ＝０
Ｃ4＝−１．１４２４３×１０-8 Ｃ6＝５．１０１９６×１０-13
Ｃ8＝−３．１１１２６×１０-17 Ｃ10＝３．１７８８０×１０-22
Ｃ12＝２．５８６７５×１０-25 Ｃ14＝−１．６１４５５×１０-29
Ｃ16＝−１．９１０３３×１０-34
５１面： κ＝０
Ｃ4＝−１．７３０５０×１０-8 Ｃ6＝６．２０５４３×１０-13
Ｃ8＝８．０８９６８×１０-17 Ｃ10＝−３．７５０９９×１０-21
Ｃ12＝３．９０２０１×１０-26 Ｃ14＝−１．２９１７５×１０-30
Ｃ16＝３．１１２８３×１０-35
５３面： κ＝０
Ｃ4＝４．４８７３４×１０-8 Ｃ6＝２．２３１７０×１０-13
Ｃ8＝−１．１３１１０×１０-16 Ｃ10＝３．２４０９９×１０-21
Ｃ12＝２．９５７９５×１０-26 Ｃ14＝−２．７４１０５×１０-30
Ｃ16＝４．２５３９０×１０-35
５４面： κ＝０
Ｃ4＝−２．９７４４２×１０-8 Ｃ6＝５．９５２６２×１０-13
Ｃ8＝−１．６４５６６×１０-17 Ｃ10＝５．３０６１３×１０-22
Ｃ12＝−２．２６１６５×１０-26 Ｃ14＝６．２４５７６×１０-31
Ｃ16＝−１．０７０６２×１０-35
６２面： κ＝０
Ｃ4＝−３．５１２８０×１０-8 Ｃ6＝２．３５９８５×１０-12
Ｃ8＝−１．５３７１３×１０-16 Ｃ10＝７．４０２３０×１０-21
Ｃ12＝−２．２１５３４×１０-25 Ｃ14＝３．７４１９３×１０-30
Ｃ16＝−２．７５７６３×１０-35
６４面： κ＝０
Ｃ4＝４．１１３１４×１０-8 Ｃ6＝４．５５４９５×１０-13
Ｃ8＝８．７９０８１×１０-17 Ｃ10＝−１．２６０６０×１０-20
Ｃ12＝１．０５４３２×１０-24 Ｃ14＝−４．６１９１７×１０-29
Ｃ16＝９．２１５６９×１０-34

（条件対応値）
β12＝０．５００８， β１＝０．５０５５， β３＝０．２４９６
ｈ＝１７．２ｍｍ， ｄ１＝３６．９２ｍｍ， ｄ２＝３９．２２ｍｍ
（１）ｄ１／ｈ＝２．１５
（２）ｄ２／ｈ＝２．２８
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。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）および比較的大きく且つ正方形に近い矩形状の露光領域ＥＲ（１６．５ｍｍ×１３ｍｍ）を確保しているにもかかわらず、波長が１９３．３０６ｎｍのエキシマレーザ光に対して収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、液浸型の結像光学系を採用しているので、大き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、１．３の高い像側開口数を確保するとともに、１６．５ｍｍ×１３ｍｍの矩形状の有効結像領域を確保することができ、たとえば１６．５ｍｍ×１３ｍｍの矩形状の露光領域ＥＲ内に回路パターンを高精度に且つ高スループットで一括露光することができる。
なお、上述の実施形態では、３回結像型の反射屈折結像光学系において第１結像系Ｇ１から第２結像系Ｇ２へ至る光路中および第２結像系Ｇ２から第３結像系Ｇ３へ至る光路中に偏向鏡（Ｍ１，Ｍ２）を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば図８の変形例に示すように、第１結像系Ｇ１と第２結像系Ｇ２との間の光路中にのみ偏向鏡Ｍ１が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、第１結像系Ｇ１または第３結像系Ｇ３中に別の偏向鏡を配置して、レチクルＲとウェハＷとが互いに平行になるように構成することができる。また、たとえば図９の変形例に示すように、第２結像系Ｇ２と第３結像系Ｇ３との間の光路中にのみ偏向鏡Ｍ２が配置された反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合にも、第１結像系Ｇ１または第３結像系Ｇ３中に別の偏向鏡を配置して、レチクルＲとウェハＷとが互いに平行になるように構成することができる。
また、上述の実施形態では、第２結像系Ｇ２が２つの負レンズと１つの凹面反射鏡とにより構成されているが、これに限定されることなく、第２結像系Ｇ２の構成については様々な変形例が可能である。また、上述の実施形態では、液浸型の反射屈折結像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、像側の領域に浸液を用いない乾燥型の反射屈折結像光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。
ところで、上述の実施形態および変形例では、マスク（レチクル）の代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成するパターン形成装置を用いることができる。このようなパターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開平８−３１３８４２号公報、特開２００４−３０４１３５号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。
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。すなわち、本実施形態の露光装置では、図１０のフローチャートにしたがって、感光性基板としてのウェハ等に所定のパターンを形成することにより、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得ることができる。また、本実施形態の露光装置では、図１１のフローチャートにしたがって、プレート（ガラス基板）上に所定のパターンを形成することにより、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。
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。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、他の適当な３回結像型の反射屈折結像光学系に対して本発明を適用することができる。

Claims (12)

  1. 第１面の縮小像を第２面上に形成する反射屈折結像光学系において、
    屈折光学素子のみから構成されて、前記第１面からの光に基づいて第１中間像を形成する第１結像系と、
    少なくとも１つの凹面反射鏡を有し、前記第１中間像からの光に基づいて第２中間像を形成する第２結像系と、
    屈折光学素子のみから構成されて、前記第２中間像からの光に基づいて前記縮小像を前記第２面上に形成する第３結像系と、
    前記第１結像系から前記第２結像系へ至る光路中および前記第２結像系から前記第３結像系へ至る光路中のうちの少なくとも一方の光路中に配置された偏向鏡とを備え、
    前記第１結像系と前記第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、前記第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さいことを特徴とする反射屈折結像光学系。
  2. 前記第１結像系から前記第２結像系へ至る光路中に配置された第１偏向鏡と、前記第２結像系から前記第３結像系へ至る光路中に配置された第２偏向鏡とを備え、
    前記第１結像系の結像倍率の絶対値β１は０．５５よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の反射屈折結像光学系。
  3. 前記反射屈折結像光学系の光路中の気体の屈折率を１とするとき、前記反射屈折結像光学系と前記第２面との間の光路は１．３よりも大きい屈折率を有する液体で満たされていることを特徴とする請求項１または２に記載の反射屈折結像光学系。
  4. 前記反射屈折結像光学系の結像倍率の絶対値βは１／８であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
  5. 前記反射屈折結像光学系は、前記第２面上において光軸から離れた矩形状の領域に前記縮小像を形成し、
    前記矩形状の領域の長辺の長さに対する短辺の長さの比は０．５以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
  6. 前記第１中間像は、前記第１偏向鏡から前記凹面反射鏡へ至る光路中に形成され、
    前記第２中間像は、前記凹面反射鏡から前記第２偏向鏡へ至る光路中に形成されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
  7. 前記第１結像系から前記第２結像系へ至る光路中に配置された第１偏向鏡を備え、
    前記第１中間像の近軸像面位置と、前記第１偏向鏡の反射面またはその延長面が光軸と交わる点との距離をｄ１とし、前記第２面における最大像高をｈとするとき、
    １．４＜ｄ１／ｈ
    の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
  8. 前記第２結像系から前記第３結像系へ至る光路中に配置された第２偏向鏡を備え、
    前記第２中間像の近軸像面位置と、前記第２偏向鏡の反射面またはその延長面が光軸と交わる点との距離をｄ２とし、前記第２面における最大像高をｈとするとき、
    １．４＜ｄ２／ｈ
    の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系。
  9. 第１面の縮小像を第２面上に形成する反射屈折結像光学系において、
    前記第１面と前記第２面との間の光路中に配置されて、前記第１面と光学的に共役な第１共役位置を形成する屈折型の第１結像系と；
    該第１結像系と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも１つの凹面反射鏡を有し、前記第１共役位置と光学的に共役な第２共役位置を形成する第２結像系と；
    該第２結像系と前記第２面との間の光路中に配置されて、前記第２共役位置と光学的に共役な第３共役位置を前記第２面上に形成する屈折型の第３結像系と；
    前記第１結像系と前記第２結像系との間の光路中および前記第２結像系と前記第３結像系との間の光路中のうちの少なくとも一方の光路中に配置された偏向鏡と；を備え、
    前記第１結像系と前記第２結像系との合成結像倍率の絶対値β12は０．５５よりも小さく、前記第３結像系の結像倍率の絶対値β３は０．３５よりも小さいことを特徴とする反射屈折結像光学系。
  10. 前記第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記パターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影するための請求項１乃至９のいずれか１項に記載の反射屈折結像光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
  11. 第１面に設定された所定のパターンからの光に基づいて、前記パターンの像を第２面に投影する反射屈折結像光学系と、
    感光性基板を前記第２面に位置するように保持する基板ステージと、
    該基板ステージの移動を制御する制御部とを備え、
    前記反射屈折結像光学系は、偏向鏡を備え、前記第１面と前記第２面との間の光路中に前記第１面と光学的に共役な位置を形成し、
    前記制御部は、前記パターンの前記像を前記感光性基板に転写するときに前記基板ステージを静止した状態に制御することを特徴とする露光装置。
  12. 請求項１０または１１に記載の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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