KR101236023B1 - 투영 광학계, 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

광학계의 내부로의 침액의 유출을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 액침형의 투영 광학계. 본 발명의 투영 광학계에서는, 가장 제 2 면(W)측에 배치된 광 투과 부재 Lp와 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체 Lm1로 채워지고, 광 투과 부재의 측면(41, 42)에 광의 통과를 차단하기 위한 차광막(36)이 형성되어 있다. 제 2 면과 차광막의 간격을 D로 하고, 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ라고 하며, 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

의 조건을 만족한다.

Description

투영 광학계, 노광 장치 및 노광 방법{PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE SYSTEM, AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은 투영 광학계, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자나 액정 표시 소자 등의 마이크로 디바이스를 포토리소그래피 공정으로 제조할 때에 사용되는 노광 장치에 적합한 투영 광학계에 관한 것이다.

반도체 소자 등을 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에 있어서, 마스크(또는 레티클)의 패턴 상(像)을, 투영 광학계을 거쳐서 감광성 기판(포토 레지스트가 도포된 웨이퍼, 유리 플레이트 등)상에 투영 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다. 노광 장치에서는, 반도체 소자 등의 집적도가 향상함에 따라, 투영 광학계에 요구되는 해상력(해상도)이 점점 높아지고 있다.

그래서, 투영 광학계의 해상력에 대한 요구를 만족하기 위해서, 조명광(노광광)의 파장 λ를 짧게 함과 아울러, 투영 광학계의 상측 개구수 NA를 크게 할 필요가 있다. 구체적으로는, 투영 광학계의 해상도는 k·λ/NA(k는 프로세스 계수)로 표시된다. 또한, 상측 개구수 NA는 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 매질(통상 은 공기 등의 기체)의 굴절률을 n으로 하고, 감광성 기판으로의 최대 입사각을 θ라고 하면, n·sinθ으로 표시된다.

이 경우, 최대 입사각 θ을 크게 하는 것에 의해 상측 개구수의 증대를 도모하고자 하면, 감광성 기판으로의 입사각 및 투영 광학계로부터의 사출각이 커져, 광학면에서의 반사 손실이 증대하여, 큰 실효적인 상측 개구수를 확보하는 것은 불가능하다. 그래서, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 중에 굴절률이 높은 액체와 같은 매질을 채우는 것에 의해 상측 개구수의 증대를 도모하는 액침 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1).

특허 문헌 1 : 국제 공개 제WO2004/019128호 팜플렛

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상술한 바와 같은 액침형의 투영 광학계에서는, 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지(감광성 기판 스테이지)측으로의 침액의 유출을 막기 위한 밀봉 부재를, 침액과 접하는 광학 부재에 인접하여 마련하는 것이 필요하게 된다. 통상, 이러한 종류의 밀봉 부재는, 예를 들면 발수성의 불소 수지와 같이 노광광의 조사에 의해 열화되기 쉬운 재료로 형성된다. 따라서, 밀봉 부재는 노광광의 조사를 직접 받지 않도록 광학 부재의 유효 영역(유효한 결상 광속이 통과하는 영역)보다도 외측에 배치된다.

그러나, 투영 광학계에서는, 예를 들면 광학면(렌즈면)과 웨이퍼면과 마스크 면과의 사이의 다중 반사에 의한 플레어광이 존재하고, 이들 플레어광은 광학 부재의 유효 영역의 외측에도 도달할 가능성이 있다. 이 경우, 광 조사에 의한 밀봉 부재의 열화가 일어나, 투영 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지측으로의 침액의 유출을 막을 수 없게 된다. 그 결과, 광학면의 반사 방지막의 열화를 초래하여, 나아가서는 투영 광학계의 결상 성능(일반적으로 광학 성능)의 열화를 초래하게 된다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 행해진 것으로서, 광학계의 내부로의 침액의 유출을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 액침형의 투영 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 광학계의 내부나 감광성 기판 스테이지측으로의 침액의 유출을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 고해상인 액침 투영 광학계을 이용해서, 미세한 패턴을 고정밀도로 또한 안정적으로 투영 노광할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 광 투과 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 2 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서,

상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 광 투과 부재의 측면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되며, 상기 제 2 면과 상기 차광막과의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하고, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 3 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 광 투과 부재의 측면의 비(非)테이퍼부에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 4 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면에 배치된 광 투과 부재와 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 광 투과 부재에 접촉하여 마련되어, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로로부터 외부로 상기 액체가 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재를 구비하되, 상기 광 투과 부재와 상기 밀봉 부재가 접촉한 경우에 있어서의 상기 광 투과 부재의 투과 파면 변화량 S는,

를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다. 단, 상기 광 투과 부재에 대하여 복수의 상기 밀봉 부재가 준비되는 경우, 상기 복수의 밀봉 부재의 하나가 상기 광 투과 부재와 접촉한 경우의 상기 투과 파면 변화량을 s로 했을 때, 상기 복수의 밀봉 부재에 대한 상기 투과 파면 변화량 s의 표준 편차를 S로 한다.

본 발명의 제 5 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과, 상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하되, 상기 열화 저감 수단은, 상기 광 투과 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 6 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과, 상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하되, 상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면에 형성되고, 상기 제 2 면과 상기 열화 저감 수단의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하고, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 7 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 액체로 채워지고, 상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과, 상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하되, 상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 8 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와, 상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재를 구비하되, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 제 1 액체로 채워지고, 또한, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지며, 상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과, 상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하며, 상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재 및 상기 제 2 광 투과 부재의 적어도 한쪽의 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 9 형태에서는, 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와, 상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재를 구비하되, 상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 제 1 액체로 채워지고, 또한 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지며, 상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과, 상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하고, 상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 10 형태로서는, 상기 제 1 면에 설정된 소정의 패턴의 상을 상기 제 2 면에 설정된 감광성 기판에 투영하기 위한 제 1 형태~제 9 형태의 투영 광학계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제 11 형태에서는, 제 10 형태의 노광 장치를 이용하여, 상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 제 12 형태에서는, 제 1 형태~제 9 형태의 투영 광학계을 거쳐서, 상기 제 1 면에 설정된 소정의 패턴을 상기 제 2 면에 설정된 감광성 기판상에 투영 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

[발명의 효과]

본 발명의 전형적인 형태에 따른 액침형의 투영 광학계에서는, 침액이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재 등의 방액 수단이 마련되고, 이 밀봉 부재(방액 수단)에 달하는 플레어광을 차단하도록 차광막이 형성되어 있다. 그 결과, 밀봉 부재(방액 수단)가 플레어광의 조사를 받아 실질적으로 열화되는 일 없이, 나아가서는 침액의 유출에 기인하여 투영 광학계의 결상 성능의 열화가 실질적으로 일어나는 일이 없다.

바꾸어 말하면, 본 발명의 투영 광학계에서는, 광학계의 내부로의 침액의 유출을 안정적으로 방지하여, 양호한 결상 성능을 유지할 수 있다. 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에서는, 광학계의 내부나 감광성 기판 스테이지측으로의 침액의 유출을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 고해상인 액침 투영 광학계을 이용하고 있기 때문에, 미세한 패턴을 고정밀도로 또한 안정적으로 투영 노광할 수 있어, 나아가서는 양호한 마이크로 디바이스를 고정밀도로 또한 안정적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,

도 2는 본 실시예에 있어서 웨이퍼상에 형성되는 직사각형 형상의 정지 노광 영역과 투영 광학계의 광축과의 위치 관계를 도시하는 도면,

도 3은 본 실시예에 있어서의 경계 렌즈와 웨이퍼 사이의 구성을 모식적으로 도시하는 도면,

도 4는 본 실시예에 따른 투영 광학계의 렌즈 구성을 도시하는 도면,

도 5는 본 실시예의 투영 광학계에 있어서의 횡(橫) 수차를 도시하는 도면,

도 6은 본 실시예에 따른 투영 광학계의 특징적인 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면,

도 7은 본 실시예에 있어서 웨이퍼 W상의 조도가 4W/㎠일 때의, 웨이퍼 W와 차광막(36)의 간격 D(㎜)과 액중(液中) 평행 평면판 Lp의 측면에 달하는 플레어광의 조도 분포(mW/㎠)와의 관계를 도시하는 도면,

도 8은 경계 렌즈와 웨이퍼 사이의 광로 중으로의 액중 평행 평면판의 설치를 생략한 제 1 변형예의 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면,

도 9는 제 2 변형예에 따른 투영 광학계의 특징적인 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면,

도 10은 제 3 변형예에 따른 투영 광학계의 특징적인 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면,

도 11은 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 흐름도,

도 12는 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 수법의 흐름도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 실시예를, 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1에서는, X축 및 Y축이 웨이퍼 W에 대하여 평행한 방향으로 설정되고, Z축이 웨이퍼 W에 대하여 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 또한 구체적으로는, XY 평면이 수평면에 평행으로 설정되고, +Z축이 수직 방향을 따라서 위로 향하도록 설정되어 있다.

본 실시예의 노광 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 노광 광원인 ArF 엑시머 레이저 광원을 포함하고, 옵티컬 인티그래이터(호모지나이저), 시야 조리개, 콘덴서 렌즈 등으로 구성되는 조명 광학계(1)를 구비하고 있다. 광원으로부터 사출된 파장 193㎚의 자외 펄스광으로 이루어지는 노광광(노광 빔) IL은 조명 광학계(1)를 통과하여, 레티클( 마스크) R을 조명한다. 레티클 R에는 전사해야 할 패턴이 형성되어 있고, 패턴 영역 전체 중 X 방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 Y 방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상(슬릿 형상)의 패턴 영역이 조명된다.

레티클 R을 통과한 광은 액침형의 투영 광학계 PL을 거쳐서, 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼(감광성 기판) W상의 노광 영역에 소정의 축소 투영 배율로 레티 클 패턴을 형성한다. 즉, 레티클 R 상에서의 직사각형 형상의 조명 영역에 광학적으로 대응하도록, 웨이퍼 W상에서는 X 방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 Y 방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역(실효 노광 영역)에 패턴 상이 형성된다.

도 2는 본 실시예에 있어서 웨이퍼상에 형성되는 직사각형 형상의 정지 노광 영역과 투영 광학계의 광축과의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 본 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 투영 광학계 PL의 광축 AX를 중심으로 한 반경 B를 갖는 원형 형상의 영역(이미지 서클) IF 내에서, 광축 AX를 중심으로 하여 X 방향을 따라 가늘고 길게 연장된 직사각형 형상의 정지 노광 영역 ER이 설정되어 있다. 여기서, 정지 노광 영역 ER의 X 방향의 길이는 LX이며, 그 Y 방향의 길이는 LY이다.

따라서, 도시를 생략했지만, 이것에 대응하여, 레티클 R상에서는, 광축 AX를 중심으로 하여 정지 노광 영역 ER에 대응한 크기 및 형상을 갖는 직사각형 형상의 조명 영역(즉 정지 조명 영역)이 형성되어 있는 것으로 된다. 레티클 R은 레티클 스테이지 RST상에서 XY 평면에 평행하게 유지되고, 레티클 스테이지 RST에는 레티클 R을 X 방향, Y 방향 및 회전 방향으로 미동시키는 기구가 내장되어 있다. 레티클 스테이지 RST는 레티클 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해서 X 방향, Y 방향 및 회전 방향의 위치가 실시간으로 계측되고 또한 제어된다.

웨이퍼 W는, 웨이퍼 홀더(도시하지 않음)를 거쳐서 z 스테이지(9)상에 있고 XY 평면에 평행히 고정되어 있다. 또한, z 스테이지(9)는, 투영 광학계 PL의 상면 과 실질적으로 평행한 XY 평면에 따라 이동하는 XY 스테이지 m 상에 고정되어 있고, 웨이퍼 W의 포커 스위치(Z 방향의 위치) 및 경사각을 제어한다. Z 스테이지(9)는 Z 스테이지(9)상에 마련된 이동 미러(12)를 이용하는 웨이퍼 레이저 간섭계(13)에 의해서 X 방향, Y 방향 및 회전 방향의 위치가 실시간으로 계측되고 또한 제어된다.

또한, XY 스테이지(10)는 베이스(11) 상에 탑재되어 있고, 웨이퍼 W의 X 방향, Y 방향 및 회전 방향을 제어한다. 한편, 본 실시예의 노광 장치에 마련된 주 제어계(14)는, 레티클 레이저 간섭계에 의해 계측된 계측값에 근거하여 레티클 R의 X 방향, Y 방향 및 회전 방향의 위치의 조정을 행한다. 즉, 주 제어계(14)는, 레티클 스테이지 RST에 내장되고 있는 기구에 제어 신호를 송신하여, 레티클 스테이지 RST를 미동시킴으로써 레티클 R의 위치 조정을 한다.

또한, 주 제어계(14)는, 오토 포커스 방식 및 오토 레벨링 방식에 의해 웨이퍼 W상의 표면을 투영 광학계 PL의 상면에 맞춰 넣기 위해서, 웨이퍼 W의 포커 스위치(Z 방향의 위치) 및 경사각의 조정을 행한다. 즉, 주 제어계(14)는, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 제어 신호를 송신하여, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 의해 Z 스테이지(9)를 구동시킴으로써 웨이퍼 W의 포커스 위치 및 경사각의 조정을 행한다. 또한, 주 제어계(14)는, 웨이퍼 레이저 간섭계(13)에 의해 계측된 계측값에 근거하여 웨이퍼 W의 X 방향, Y 방향 및 회전 방향의 위치의 조정을 행한다. 즉, 주 제어계(14)는, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 제어 신호를 송신하여, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 의해 XY 스테이지(10)를 구동시킴으로써 웨이퍼 W의 X 방향, Y 방향 및 회전 방향의 위치 조정을 행한다.

노광시에는, 주 제어계(14)는, 레티클 스테이지 RST에 내장되고 있는 기구에 제어 신호를 송신함과 아울러, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 제어 신호를 송신하여, 투영 광학계 PL의 투영 배율에 따른 속도비로 레티클 스테이지 RST 및 XY 스테이지(10)를 구동시키면서, 레티클 R의 패턴 상을 웨이퍼 W상의 소정의 쇼트 영역 내에 투영 노광한다. 그 후, 주 제어계(14)는, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 제어 신호를 송신하여, 웨이퍼 스테이지 구동계(15)에 의해 XY 스테이지 D를 구동시킴으로써 웨이퍼 W상의 다른 쇼트 영역을 노광 위치에 단계 이동시킨다.

이와 같이, 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 레티클 R의 패턴 상을 웨이퍼 W상에 주사 노광하는 동작을 반복한다. 즉, 본 실시예에서는, 웨이퍼 스테이지 구동계(15) 및 웨이퍼 레이저 간섭계(13) 등을 이용하여 레티클 R 및 웨이퍼 W의 위치 제어를 행하면서, 직사각형 형상의 정지 노광 영역 및 정지 조명 영역의 짧은 변 방향 즉 Y 방향을 따라서 레티클 스테이지 RST와 XY 스테이지(10)를, 나아가서는 레티클 R과 웨이퍼 W를 동기적으로 이동(주사)시킴으로써, 웨이퍼 W상에는 정지 노광 영역의 긴 변 LX와 동일한 폭을 갖고 또한 웨이퍼 W의 주사량(이동량)에 따른 길이를 갖는 영역에 대하여 레티클 패턴이 주사 노광된다.

도 3은 본 실시예에 있어서의 경계 렌즈와 웨이퍼 사이의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예의 투영 광학계에서는, 레티클 R측(물체측)의 면이 제 2 액체 Lm2에 접하고 또한 웨이퍼 W측(상측)의 면이 제 1 액체 Lm1에 접하는 액중 평행 평면판(제 1 광 투과 부재) Lp가 가장 웨이퍼측에 배치 되어 있다. 그리고, 이 액중 평행 평면판 Lp에 인접하는 제 2 광 투과 부재로서, 레티클 R측의 면이 기체에 접하고 또한 웨이퍼 W측의 면이 제 2 액체 Lm2에 접하는 경계 렌즈 Lb가 배치되어 있다.

본 실시예에 있어서, 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 제 1 액체 Lm1 및 제 2 액체 Lm2로서, 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 구입할 수 있는 순수한 물(순수(純水))(탈이온수)을 이용하고 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb는 레티클 R측으로 볼록면을 향하고 또한 웨이퍼 W측으로 평면을 향한 정(正) 렌즈이다. 또한, 경계 렌즈 Lb 및 액중 평행 평면판 Lp은 모두 석영에 의해 형성되어 있다. 이것은, 경계 렌즈 Lb나 액중 평행 평면판 Lp을 형석에 의해 형성하면, 형석은 물에 녹는 성질(가용성)이 있기 때문에, 투영 광학계의 결상 성능을 안정적으로 유지하는 것이 곤란하게 되기 때문이다.

또한, 형석으로는 내부의 굴절률 분포가 고주파 성분을 갖는 것이 알려져 있고, 이 고주파 성분을 포함하는 굴절률의 편차가 플레어의 발생을 초래할 우려가 있어, 투영 광학계의 결상 성능을 저하시키기 쉽다. 또한, 형석은 고유 복굴절성을 갖는 것이 알려져 있고, 투영 광학계의 결상 성능을 양호하게 유지하기 위해서는, 이 고유 복굴절성의 영향을 보정해야 한다. 따라서, 형석의 가용성, 굴절률 분포의 고주파 성분 및 고유 복굴절성의 관점에서, 경계 렌즈 Lb나 액중 평행 평면판 Lp을 석영에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

또, 투영 광학계 PL에 대하여 웨이퍼 W를 상대 이동시키면서 주사 노광을 행하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 장치에 있어서, 주사 노광의 개시로부터 종료까 지 투영 광학계 PL의 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중에 액체(Lm1, Lm2)를 채우기를 계속하기 위해서는, 예컨대 국제 공개 번호 WO99/49504호 공보에 개시된 기술이나, 일본 특허 공개 평성 제 10-303114 호 공보에 개시된 기술 등을 이용할 수 있다.

국제 공개 번호 WO99/49504호 공보에 개시된 기술에서는, 액체 공급 장치로부터 공급관 및 배출 노즐을 거쳐서 소정의 온도로 조정된 액체를 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로를 채우도록 공급하고, 액체 공급 장치에 의해 회수관 및 유입 노즐을 거쳐서 웨이퍼 W상으로부터 액체를 회수한다. 한편, 일본 특허 공개 평성 제 10-303114 호 공보에 개시된 기술에서는, 액체를 수용할 수 있도록 웨이퍼 홀더 테이블을 용기 형상으로 구성하고, 그 내부 바닥부의 중앙에서(액체 중에서) 웨이퍼 W를 진공 흡착에 의해 위치 결정 유지된다. 또한, 투영 광학계 PL의 경통 선단부가 액체 중에 달하고, 나아가서는 경계 렌즈 Lb의 웨이퍼측의 광학면이 액체 중에 도달하도록 구성한다.

본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 급배수 기구(21)를 이용하여, 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로 중에서 제 1 액체 Lm1로서의 순수한 물을 순환시키고 있다. 또한, 제 2 급배수 기구(22)를 이용하여, 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로 중에서 제 2 액체 Lm2로서의 순수한 물을 순환시키고 있다. 이와 같이, 침액으로서의 순수한 물을 미소 유량으로 순환시킴으로써, 방부, 방미(防黴) 등의 효과에 의해 액체의 변질을 막을 수 있다.

본 실시예에 있어서, 비구면은, 광축에 수직인 방향의 높이를 y로 하고, 비 구면의 정점에서의 접평면으로부터 높이 y에서의 비구면상의 위치까지의 광축에 따른 거리(새그(sag)량)를 z로 하고, 정점 곡률 반경을 r로 하고, 원추 계수를 κ로 하고, n차의 비구면 계수를 Cn으로 했을 때, 이하의 식(a)로 표시된다. 후술하는 표 1에 있어서, 비구면 형상으로 형성된 렌즈면에는 면 번호의 우측에 *을 부여하고 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 투영 광학계의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 투영 광학계 PL은 레티클측으로부터 순서대로, 평행 평면판 P1과, 웨이퍼측에 비구면 형상의 오목면을 향한 양(兩) 오목 렌즈 L1과, 레티클측에 오목면을 향한 부(負)메니스커스 렌즈 L2와, 레티클측에 비구면 형상의 오목면을 향한 정(正)메니스커스 렌즈 L3과, 레티클측에 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈 L4와, 양 볼록 렌즈 L5와, 레티클측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈 L6과, 레티클측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈 L7과, 웨이퍼측에 비구면 형상의 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈 L8과, 양 오목 렌즈 L9와, 레티클측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈 L10과, 웨이퍼측에 비구면 형상의 오목면을 향한 양 오목 렌즈 L11과, 레티클측에 비구면 형상의 오목면을 향한 평(平)오목 렌즈 L12와, 레티클측에 비구면 형상의 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈 L13과, 양 볼록 렌즈 L14와, 양 볼록 렌즈 L15와, 레티클측에 볼록면을 향한 부메니스커스 렌즈 L16과, 양 볼록 렌즈 L17과, 양 볼록 렌즈 L18과, 웨이퍼측에 비구면 형상의 오목면을 향 한 정메니스커스 렌즈 L19와, 웨이퍼측에 비구면 형상의 오목면을 향한 정메니스커스 렌즈 L20과, 레티클측에 볼록면을 향한 정메니스커스 렌즈 L21과, 웨이퍼측에 평면을 향한 평 볼록 렌즈 L22(경계 렌즈 Lb)와, 액중 평행 평면판 Lp에 의해 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로 및 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로에, 사용광(노광광)인 ArF 엑시머 레이저광(파장 λ=193.306㎚)에 대하여 1.435876의 굴절률을 갖는 순수한 물(Lm1, Lm2)이 채워져 있다. 또한, 모든 광 투과 부재(P1, L1~L22(Lb), Lp)가, 사용광에 대하여 1.5603261의 굴절률을 갖는 석영(SiO₂)에 의해 형성되어 있다.

다음 표 1에, 본 실시예에 따른 투영 광학계 PL의 제원의 값을 나타낸다. 표 1에 있어서, λ는 노광광의 중심 파장을, β는 투영 배율의 크기를, NA는 상측(웨이퍼측) 개구수를, B는 웨이퍼 W상에서의 이미지 서클 IF의 반경(최대 상 높이 Ym)을, LX는 정지 노광 영역 ER의 X 방향에 따른 치수(긴 변의 치수)를, LY는 정지 노광 영역 ER의 Y 방향에 따른 치수(짧은 변의 치수)를 각각 나타내고 있다. 또한, 면 번호는 레티클측으로부터의 면의 순서를, r은 각 면의 곡률 반경(비구면의 경우에는 정점 곡률 반경 : ㎜)을, d는 각 면의 축상 간격 즉 면 간격(㎜)을, n은 중심 파장에 대한 굴절률을 각각 나타내고 있다.

도 5는 본 실시예의 투영 광학계에 있어서의 횡 수차를 도시하는 도면이다. 수차 도면에 있어서, Y는 상 높이를 나타내고 있다. 도 5의 수차 도면으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 큰 상측 개구수(NA=1.00) 및 비교적 큰 정지 노광 영역 ER(26㎜×5.5㎜)을 확보하고 있음에도 불구하고, 파장이 193.306㎚의 엑시머 레이저광에 대하여 수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다. 이렇게 해서, 본 실시예에서는, 파장이 193.306㎚의 ArF 엑시머 레이저광에 대하여, 1.00이 높은 상측 개구수를 확보함과 아울러, 26㎜×5.5㎜의 직사각형 형상의 실효 노광 영역(정지 노광 영역) ER을 확보할 수 있어, 예컨대 26㎜×33㎜의 직사각형 형상의 노광 영역 내에 회로 패턴을 고해상도로 주사 노광할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 투영 광학계 PL에서는, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중에 큰 굴절률을 갖는 순수한 물(Lm1, Lm2)을 개재시킴으로써, 큰 실효적인 상측 개구수를 확보하면서, 비교적 큰 유효 결상 영역을 확보할 수 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중에 액중 평행 평면판 Lp이 배치되어 있기 때문에, 침액으로서의 순수한 물이 웨이퍼 W에 도포된 포토레지스트 등에 의한 오염을 받더라도, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이에 개재하는 액중 평행 평면판 Lp의 작용에 의해, 오염된 순수한 물에 의한 경계 렌즈 Lb의 상측 광학면의 오염을 유효하게 막을 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 투영 광학계의 특징적인 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 액중 평행 평면판 Lp이 통상의 메커니컬 홀드 방식을 이용하여 제 1 지지 부재(31)에 의해 지지되어 있다. 한편, 경계 렌즈 Lb는 적당한 접착제를 이용하여 제 2 지지 부재(32)에 의해 접착 지지되어 있다. 이것은, 고(高)개구수를 갖는 액침형의 투영 광학계에서는 경계 렌즈 Lb에 입사하는 광선의 전반사를 피하기 위해서 마스크측의 광학면을 곡률 반경이 작은 볼록면 형상으로 형성해야 하여, 경계 렌즈 Lb의 외주부의 둘레 두께가 매우 얇아지기 때문이다.

또한, 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로에는 제 1 급배수 기구(21)의 급배수 노즐(21a)의 선단이 향하고, 이 급배수 노즐(21a)의 작용에 의해 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로 중을 제 1 액체 Lm1로서의 순수한 물이 순환한다. 마찬가지로, 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로에는 제 2 급배수 기구(22)의 급배수 노즐(22a)의 선단이 향하고, 이 급배수 노즐(22a)의 작용에 의해 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로 중을 제 2 액체 Lm2로서의 순수한 물이 순환한다.

또한, 급배수 노즐(21a)의 선단부에는, 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS 측)로 순수한 물 Lm1이 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재(33)가 마련되어 있다. 밀봉 부재(33)는, 예를 들면 발수성의 불소 수지(바람직하게는 탄성체)에 의해 형성되어 있다. 또한, 밀봉 부재(33)는, 예를 들면 삼각형 형상의 단면을 갖고, 그 선단이 액중 평행 평면판 Lp의 측면의 비테이퍼부(41)에 접촉하고 있다.

여기서, 액중 평행 평면판 Lp의 측면이란, 액중 평행 평면판 Lp의 유효 영역(유효한 결상 광속이 통과하는 영역 즉 최외 둘레의 결상 광선 Le보다도 내측의 영역)보다도 외측에서 액중 평행 평면판 Lp의 웨이퍼측의 면 및 마스크측의 면을 제외하는 외측면이다. 또한, 비테이퍼부(41)란, 액중 평행 평면판 Lp의 측면에 있어서 테이퍼부(42)를 제외하는 부분으로서, 예를 들면 웨이퍼 W에 거의 평행한 면을 포함하는 부분이다. 경계 렌즈 Lb의 측면, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(43), 및 경계 렌즈 Lb의 측면의 비테이퍼부(44)도 마찬가지로 정의된다.

한편, 급배수 노즐(22a)의 선단부에는, 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측)로 순수한 물 Lm2가 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재(34)가 마련되어 있다. 밀봉 부재(34)는 밀봉 부재(33)와 마찬가지로, 예를 들면 발수성의 불소 수지(바람직하게는 탄성체)에 의해 형성되고, 삼각형 형상의 단면을 가지며, 그 선단이 경계 렌즈 Lb의 측면의 비테이퍼부(44)에 접촉하고 있다.

상술한 바와 같이, 방액 수단으로서의 밀봉 부재(33 및 34)는 노광광의 조사에 의해 열화되기 쉬운 재료로 형성되어 있다. 이 때문에, 밀봉 부재(33,34)는 플레어광의 조사를 받아 열화되기 쉬워, 나아가서는 침액의 유출에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화를 초래하기 쉽다. 또한, 경계 렌즈 Lb는 제 2 지지 부재(32)에 의해 접착 지지되어 있지만, 경계 렌즈 Lb의 접착 지지 영역(35)이 플레어광의 조사를 받으면 접착 작용의 열화가 일어나기 쉬워, 나아가서는 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화를 초래하기 쉽다.

그래서, 본 실시예에서는, 액중 평행 평면판 Lp의 측면의 테이퍼부(42)로부터 비테이퍼부(41)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(36)을 형성하고 있다. 또한, 액중 평행 평면판 Lp의 유효 영역보다도 외측의 마스크측의 면에, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(37)을 형성하고 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(43)로부터 비테이퍼부(44)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(38)을 형성하고 있다. 여기서, 차광막(36~38)은 밀봉 부재(33, 34) 및 접착 지지 영역(35)에 도달하는 플레어광을 차단하도록 배치되어 있다.

이상과 같이, 차광막(36~38)의 작용에 의해 밀봉 부재(33, 34) 및 접착 지지 영역(35)에 도달하는 플레어광이 차단되기 때문에, 방액 수단으로서의 밀봉 부재(33, 34)의 열화나 접착 지지 영역(35)의 접착 작용의 열화가 실질적으로 일어나는 일없이, 나아가서는 침액의 유출이나 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화가 실질적으로 일어나는 일이 없다. 바꾸어 말하면, 본 실시예에 따른 액침형의 투영 광학계 PL에서는, 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측으로의 침액(Lml, Lm2)의 유출 및 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남을 안정적으로 방지하여, 양호한 결상 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 노광 장치에서는, 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측으로의 침액(Lml, Lm2)의 유출 및 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 고해상인 액침 투영 광학계 PL을 이용해서, 마스크 M의 미세한 패턴을 웨이퍼 W에 대하여 고정밀도로 또한 안정적으로 투영 노광할 수 있다.

일반적으로, 차광막으로서는, 흡수막과 반사막이 선택 가능하다. 그러나, 침액이 물인 경우, 내수성이 풍부하고 또한 고(高)반사율 특성을 갖는 반사막의 제조는 매우 어렵다. 예컨대, 알루미늄막 등은 고반사율 특성을 갖지만, 물에 의한 산화가 일어나기 때문에 실용적이지 않다. 따라서, 본 실시예에서는, 차광막으로서 흡수막을 적용하는 것이 실용적이다. 여기서, 플레어광의 조사에 의한 밀봉 부재 또는 접착 지지 영역의 열화내성이라는 점에서는, 밀봉 부재 또는 접착 지지 영역의 주위의 영역을 모두 차광막으로 피복하는 것이 바람직하다.

한편, 광범위하게 걸쳐 차광막을 형성하면, 차광막에 있어서의 플레어광의 흡열량이 늘어나, 광학 부재(렌즈, 평행 평면판) 및 침액의 온도 상승을 야기해서, 나아가서는 투영 광학계의 결상 성능이 열화된다고 하는 문제가 발생한다. 따라서, 밀봉 부재 또는 접착 지지 영역의 열화내성 및 광학 부재 및 침액의 온도 상승의 영향을 고려한 뒤에, 차광막의 적절한 형성 범위를 결정해야 한다.

본 실시예에서는, 차광막(특히 웨이퍼 W에 가장 가까운 차광막(36))을 적절한 범위로 형성하기 위해서, 다음 조건식(1)을 만족하고 있다. 조건식(1)에 있어서, D는 웨이퍼 W와 차광막(36)의 간격이고, θ는 웨이퍼 W에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각이며, Ym은 웨이퍼 W에서의 최대 상 높이이다.

조건식(1)의 하한값을 하회하면, 간격 D가 작아져, 웨이퍼 W면에서의 반사에 의해 차광막(36)에 도달하는 플레어광의 광량이 지나치게 커진다. 그 결과, 차광막(36)의 흡열량이 증가되어, 액중 평행 평면판 Lp 및 침액(Lm1)의 온도 상승에 의해 투영 광학계 PL의 결상 성능이 열화되게 된다. 한편, 조건식(1)의 상한값을 상회하면, 간격 D가 커져, 차광막(36)의 형성 범위가 지나치게 좁아진다. 그 결과, 밀봉 부재(33,34)의 열화나 접착 작용의 열화를 충분히 억제할 수 없게 되어, 투영 광학계 PL의 결상 성능이 열화되게 된다.

또, 상술한 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, 조건식(1)의 하한값을 0.35로 설정하고, 상한값을 1.4로 설정하는 것이 바람직하다. 실제로, 본 실시예에서는, 이하에 설명하는 이유에 근거하여 간격 D를 7㎜로 설정하고 있다. 또한, 최대 입사각θ이 약 44.1도이고, 최대 상 높이 Ym이 13.4㎜이다. 따라서, 조건식(1)의 대응값은

로 되어, 조건식(1)을 만족하고 있다.

도 7은 본 실시예에 있어서 웨이퍼 W상의 조도가 4W/㎠일 때의, 웨이퍼 W와 차광막(36)의 간격 D(㎜)와 액중 평행 평면판 Lp의 측면에 도달하는 플레어광의 조도 분포(mW/㎠)의 관계를 도시하는 도면이다. 또, 웨이퍼 조도 4W/㎠는 본 실시예에 따른 노광 장치의 스펙에 있어서 상정되는 최대 조도이다. 도 7을 참조하면, 투영 광학계 PL의 결상 성능을 양호하게 유지하기 위해서는, D=6㎜~7㎜ 정도가 임계값으로 되는 것을 알 수 있다. 이렇게 해서, 본 실시예에서는, 액중 평행 평면판 Lp의 측면의 테이퍼부(42)로부터 비테이퍼부(41)에 걸쳐 형성된 차광막(36)과 웨이퍼 W와의 간격 D를, 액중 평행 평면판 Lp의 측면에 도달하는 플레어광의 조도 분포를 참조하여 D=7㎜로 결정하고 있다.

또한, 본 실시예로서는, 다음 조건식(2)을 만족하고 있다. 조건식(2)에 있어서, S는 액중 평행 평면판 Lp 또는 경계 렌즈 Lb와 밀봉 부재(33 또는 34)가 접촉한 경우에 있어서의 액중 평행 평면판 Lp 또는 경계 렌즈 Lb의 투과 파면 변화량이다. 또한, 투과 파면 변화량 S의 단위 mλRMS에서, mλ는 광의 파장 λ의 1/1000을, RMS(root mean square)은 자승 평균 평방근(혹은 평방 자승 평균)을 각각 나타내고 있다.

조건식(2)은 투영 광학계 PL의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측으로 침액이 새는 것을 막기 위한 밀봉 부재(33 또는 34)의 부침 공차를 규정하고 있다. 여기서, 광 투과 부재로서의 액중 평행 평면판 Lp 또는 경계 렌즈 Lb에 밀봉 부재(33 또는 34)가 접촉한 때에는, 밀봉 부재(33,34)에 의한 응력에 기인하여 광 투과 부재(Lp, Lb)의 광학면에 면 변형이 발생해서, 광 투과 부재(Lp, Lb)에 투과 파면 수차가 발생한다. 여기서, 밀봉 부재(33, 34)에 의한 응력에 기인하는 투과 파면 수차는 투영 광학계 PL을 구성하는 광학 부재(렌즈 등)의 위치·자세의 조정이나 광학면(렌즈면 등)의 비구면추가공의 수법에 의해 보정하는 것이 가능하다.

그러나, 밀봉 부재(33, 34)에 의한 응력에 기인하여 광 투과 부재(Lp, Lb)에 과대한 투과 파면 수차가 발생하는 경우에는 양호하게 보정하는 것이 곤란하게 된다. 조건식(2)을 만족하도록 밀봉 부재(33, 34)의 부침 공차를 규정함으로써, 밀봉 부재(33, 34)에 의한 응력에 기인하는 투과 파면 수차를 상기 수법으로 보정할 수 있는 범위까지 작게 하는 것이 가능하다.

또한, 밀봉 부재(33, 34)의 교환을 고려한 경우에도, 상기 조건식(2)의 범위를 만족함으로써, 밀봉 부재(33, 34)의 교환 전후에 걸쳐 투영 광학계 PL의 투과 파면 수차를 양호하게 억제할 수 있다. 또, 상술한 효과를 더욱 양호하게 발휘하기 위해서는, S<5mλRMS를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 광 투과 부재에 대하여 복수의 밀봉 부재가 준비되는 경우, 복수의 밀봉 부재의 하나가 광 투과 부재와 접촉한 경우의 투과 파면 변화량을 s로 했을 때, 복수의 밀봉 부재에 대한 투과 파면 변화량 s의 표준 편차를 상기 투과 파면 변화량 S로 한다.

또, 상술한 실시예에서는, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중에 액중 평행 평면판 Lp을 배치하고 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 도 8의 제 1 변형예에 나타내는 바와 같이 액중 평행 평면판 Lp의 설치를 생략한 구성도 가능하다. 도 8의 제 1 변형예에서는, 경계 렌즈 Lb가, 적당한 접착제를 이용하여지지 부재(51)에 의해 접착 지지되어 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로에는 도시를 생략한 급배수 기구의 급배수 노즐(23a)의 선단이 향하고, 이 급배수 노즐(23a)의 작용에 의해 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중을 순수한 물(침액) Lm이 순환한다.

또한, 급배수 노즐(23a)의 선단부에는, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측)로 순수한 물 Lm이 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재(52)가 마련되어 있다. 밀봉 부재(52)는, 예를 들면 발수성의 불소 수지(바람직하게는 탄성체)에 의해 형성되고, 삼각형 형상의 단면을 갖고, 그 선단이 경계 렌즈 Lb의 측면의 비테이퍼부(61)에 접촉하고 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(62)로부터 비테이퍼부(61)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(53)이 형성되어 있다. 여기서, 차광막(53)은 밀봉 부재(52) 및 접착 지지 영역(54)에 도달하는 플레어광을 차단하도록 배치되어 있다.

이렇게 해서, 도 8의 제 1 변형예에 있어서도, 차광막(53)의 작용에 의해 밀봉 부재(52) 및 접착 지지 영역(54)에 도달하는 플레어광이 차단되기 때문에, 밀봉 부재(52)의 열화나 접착 지지 영역(54)의 접착 작용의 열화가 실질적으로 일어나는 일없이, 나아가서는 침액의 유출이나 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화가 실질적으로 일어나는 일이 없다. 또, 도 8의 제 1 변형예에 있어서도, 차광막(53)을 적절한 범위에 형성하기 위해서 조건식(1)을 만족하는 것, 및 밀봉 부재(52)에 의한 응력에 기인하여 경계 렌즈 Lb에 발생하는 투과 파면 수차를 작게 억제하기 위해서 조건식(2)을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시예에서는, 액중 평행 평면판 Lp이 메커니컬 홀드 방식을 이용하여 제 1 지지 부재(31)에 의해 지지되어 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 적당한 접착제를 이용하여 액중 평행 평면판 Lp을 접착 지지할 수도 있다. 이 경우, 액중 평행 평면판 Lp의 접착 지지 영역에 도달하는 플레어광을 차단하도록, 필요에 따라 차광막을 추가 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시예 및 변형예에서는, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(43, 62)로부터 비테이퍼부(44, 61)에 걸쳐 차광막(38,53)을 형성하고 있다. 또한, 액중 평행 평면판 Lp의 측면의 테이퍼부(42)로부터 비테이퍼부(41)에 걸쳐 차광막(36)을 형성하고, 액중 평행 평면판 Lp의 유효 영역보다도 외측의 마스크측의 면에 차광막(37)을 형성하고 있다. 그러나, 이것에 한정되는 일없이, 차광막의 형성 위치 및 형성 범위에 대해서는 여러 가지 변형예가 가능하다. 일반적으로는, 경계 렌즈 Lb나 액중 평행 평면판 Lp에서, 그 유효 영역보다도 외측의 마스크측의 면, 웨이퍼측의 면 및 측면중의 적어도 한쪽의 면이 적절한 위치 및 적절한 범위에 차광막을 형성하면 좋다.

또한, 상술한 실시예 및 변형예에서는, 투영 광학계 PL의 내부로의 순수한 물 Lm1의 진입을 방지하기 위한 방액 수단으로서, 밀봉 부재(33, 34, 52)를 마련하고 있지만, 이들 밀봉 부재(33, 34, 52) 대신에, 또는 이들 밀봉 부재(33, 34, 52)에 부가하여, 경계 렌즈 Lb나 액중 평행 평면판 Lp에 발수 기능성막을 마련하여도 좋다.

이하, 도 9를 참조하여, 투영 광학계 PL의 내부로의 순수한 물 Lm1의 진입을 방지하기 위한 방액 수단으로서 발수 기능성막을 마련하고, 당해 방액 수단의 열화를 저감하는 열화 저감 수단으로서 차광막을 마련한 제 2 변형예에 대하여 설명한다.

도 9는 제 2 변형예에 따른 투영 광학계의 특징적인 주요부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 9에 있어서, 도 6에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 9에 있어서, 상술한 도 6의 실시예와 다른 구성은, 액중 평행 평면판 Lp과 웨이퍼 W 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부)로 침액 Lm1이 유출되는 것을 방지하기 위해서, 급배수 노즐(21a)과 액중 평행 평면판 Lp의 측면(테이퍼면) 사이를 미소 간격으로 하여, 액중 평행 평면판 Lp의 측면(테이퍼부(42))에 발수 기능성막(71)을 마련한 점과, 경계 렌즈 Lb와 액중 평행 평면판 Lp 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부)로 침액 Lm2가 유출되는 것을 방지하기 위해서, 급배수 노즐(22a)과 경계 렌즈 Lb 사이를 미소 간격으로 하여, 경계 렌즈 Lb의 측면(테이퍼부(43))에 발수 기능성막(72)을 마련한 점이다.

이 발수 기능성막(71)에 의해, 침액 Lm1이 급배수 노즐(21a)의 경사면과 액중 평행 평면판 Lp의 측면 사이를 통해 제 1 지지 부재(31)에 도달하는 것을 막을 수 있다. 그리고, 발수 기능성막(72)에 의해, 침액 Lm2가 급배수 노즐(22a) 사면과 액중 평행 평면판 Lp의 측면 사이를 통해 제 2 지지 부재(32)에 도달하는 것을 막을 수 있다. 여기서, 발수 기능성막(71, 72)은 테이퍼부(42, 43)뿐만 아니라, 테이퍼부(42)에 인접하는 비테이퍼부나, 테이퍼부(43)에 인접하는 비테이퍼부에도 형성되어 있다.

여기서, 이것들의 발수 기능성막(71, 72)은 노광광의 조사에 의해 열화되어 발수 기능을 잃기 쉽기 때문에, 이 제 2 변형예에서는, 방액 수단으로서의 발수 기능성막(71, 72)으로 도달하는 노광광을 차광하여, 이들 발수 기능성막(71, 72)의 열화를 방지하기 위해, 액중 평행 평면판 Lp의 측면의 테이퍼부(42)로부터 비테이퍼부(41)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(36)을 형성하고, 또한 액중 평행 평면판 Lp의 유효 영역보다도 외측의 마스크측의 면에, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(37)을 형성하고 있다. 또한, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(43)로부터 비테이퍼부(44)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(38)을 형성하고 있다.

이상과 같이, 차광막(36~38)의 작용에 의해 발수 기능성막(71, 72)에 도달하는 플레어광이 차단되기 때문에, 방액 수단으로서의 발수 기능성막(71, 72)의 열화가 실질적으로 일어나는 일없이, 나아가서는 침액의 유출에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화가 실질적으로 일어나는 일이 없다. 바꾸어 말하면, 제 2 변형예에 따른 액침형의 투영 광학계 PL에서는, 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측으로의 침액(Lml, Lm2)의 유출을 안정적으로 방지하여, 양호한 결상 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 제 2 변형예의 노광 장치에서는, 광학계의 내부나 웨이퍼 스테이지 WS측으로의 침액(Lm1, Lm2)의 유출 및 경계 렌즈 Lb의 위치 어긋남을 안정적으로 방지하여 양호한 결상 성능을 유지할 수 있는 고해상인 액침 투영 광학계 PL을 이용해서, 마스크 M의 미세한 패턴을 웨이퍼 W에 대하여 고정밀도로 또한 안정적으로 투영 노광할 수 있다. 또, 이 제 2 변형예에 따른 차광막은, 상기 조건식(1)을 만족하도록 형성되어 있어, 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화를 방지하고 있다.

상술한 제 2 변형예에서는, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로 중에 액중 평행 평면판 Lp을 배치하고 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 도 10의 제 3 변형예에 나타내는 바와 같이, 액중 평행 평면판 Lp의 설치를 생략한 구성도 가능하다. 또, 도 10에 있어서, 도 8에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 10에 있어서, 상술한 도 8의 실시예와 다른 구성은, 경계 렌즈 Lb와 웨이퍼 W 사이의 광로로부터 외부(투영 광학계 PL의 내부)로 액체 Lm이 유출되는 것을 방지하기 위해서, 급배수 노즐(23a)과 경계 렌즈 Lb 사이를 미소 간격으로 하여, 경계 렌즈 Lb의 측면(테이퍼부(62) 및 비테이퍼부(61))에 발수 기능성막(73)을 마련한 점이다. 그리고, 제 3 변형예에 있어서도, 경계 렌즈 Lb의 측면의 테이퍼부(62)로부터 비테이퍼부(61)에 걸쳐, 노광광의 통과를 차단하기 위한 차광막(53)이 형성되어 있다. 여기서, 차광막(53)은 발수 기능성막(73)에 도달하는 플레어광을 차단하도록 배치되어 있다.

이렇게 해서, 도 10의 제 3 변형예에 있어서도, 차광막(53)의 작용에 의해 발수 기능성막(73)에 도달하는 플레어광이 차단되기 때문에, 발수 기능성막(73)의 열화가 실질적으로 일어나는 일없이, 나아가서는 침액의 유출에 기인하여 투영 광학계 PL의 결상 성능의 열화가 실질적으로 일어나는 일이 없다. 또, 도 10의 제 3 변형예에 있어서도, 차광막(53)을 적절한 범위에 형성하기 위해서 조건식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.

상술한 실시예의 노광 장치에서는, 조명 장치에 의해서 레티클(마스크)을 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 것(노광 공정)에 의해, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 일례에 관하여 도 11의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 도 11의 단계301에 있어서, 1로트의 웨이퍼상에 금속막이 증착된다. 다음 단계302에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 금속막상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계303에 있어서, 본 실시예의 노광 장치를 이용하여, 마스크상의 패턴의 상이 그 투영 광학계를 거쳐서, 그 1로트의 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다. 그 후, 단계304에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토레지스트의 현상이 행하여진 후, 단계305에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행함으로써, 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 형성된다.

그 후, 더 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 지극히 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 양호한 스루풋으로 얻을 수 있다. 또, 단계301~단계305에서는, 웨이퍼상에 금속을 증착하고, 그 금속막상에 레지스트를 도포, 그리고 노광, 현상, 에칭의 각 공정을 행하고 있지만, 이들 공정에 앞서, 웨이퍼상에 실리콘의 산화막을 형성한 후, 그 실리콘의 산화막상에 레지스트를 도포, 그리고 노광, 현상, 에칭 등의 각 공정을 행하더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다.

또, 본 실시예의 노광 장치에는, 플레이트(유리 기판)상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻는 것도 가능하다. 이하, 도 12의 흐름도를 참조하여, 이 때의 방법의 일례에 관하여 설명한다. 도 12에 있어서, 패턴 형성 공정(401)에서는, 본 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광한다, 소위 광리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서, 감광성 기판상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거침에 따라, 기판상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음 컬러 필터 형성 공정(402)으로 이행된다.

다음에, 컬러 필터 형성 공정(402)에서는, R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열하거나 한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(402) 후에, 셀 조립 공정(403)이 실행된다. 셀 조립 공정(403)에서는, 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.

셀 조립 공정(403)에서는, 예컨대, 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터와의 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다. 그 후, 모듈 조립 공정(404)에서, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 행하게 하는 전기 회로, 백 라이트 등의 각 부품을 부착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 지극히 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 양호한 스루풋으로 얻을 수 있다.

또, 상술한 실시예에서는, ArF 엑시머 레이저 광원을 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 예컨대 F₂ 레이저 광원과 같은 다른 적당한 광원을 이용하는 것도 가능하다. 단, 노광광으로서 F₂ 레이저광을 이용하는 경우는, 액체로서는 F₂ 레이저광을 투과 가능한 예컨대 불소계 오일이나 과불화폴리에테르(PFPE) 등의 불소계의 액체를 이용하게 된다.

또한, 상술한 실시예에서는, 노광 장치에 탑재되는 액침형의 투영 광학계에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되는 일없이, 다른 일반적인 액침형의 투영 광학계에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.

또, 상술한 실시예에서는, 경계 렌즈 Lb 및 액중 평행 평면판 Lp을 석영으로 형성했지만, 경계 렌즈 Lb 및 액중 평행 평면판 Lp을 형성하는 재료로서는 석영에는 한정되지 않고, 예를 들면 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨 등의 결정 재료를 이용하여도 좋다.

또한, 상술한 실시예로서는, 제 1 액체 및 제 2 액체로서 순수한 물을 이용했지만, 제 1 및 제 2 액체로서는 순수한 물에는 한정되지 않고, 예를 들면 H⁺, Cs⁺, K⁺, Cl^-, SO₄ ^{2 -}, PO₄ ^{2 -}를 넣은 물, 이소프로파놀, 글리세롤, 헥산, 헵탄, 데칸 등을 이용할 수 있다.

부호의 설명

R : 레티클

RST : 레티클 스테이지

PL : 투영 광학계

Lb : 경계 렌즈

Lp : 액중 평행 평면판

Lm1, Lm2 : 순수한 물(액체)

W : 웨이퍼

1 : 조명 광학계

9 : Z 스테이지

10 : XY 스테이지

12 : 이동 미러

13 : 웨이퍼 레이저 간섭계

14 : 주 제어계

15 : 웨이퍼 스테이지 구동계

21 : 제 1 급배수 기구

22 : 제 2 급배수 기구

Claims (35)

1. 제 1 면의 상(像)을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

   상기 광 투과 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되어 있는 것

   을 특징으로 하는 투영 광학계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차광막은, 상기 적어도 한쪽의 면에서, 결상 광속이 통과하는 유효 영역보다도 외측의 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
3. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

   상기 광 투과 부재의 측면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되며,

   상기 제 2 면과 상기 차광막의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하며, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

   

   의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
4. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

   상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되어 있는 것

   을 특징으로 하는 투영 광학계.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 비(非)테이퍼부는 상기 제 2 면에 평행한 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 면과 상기 차광막의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하며, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

   

   의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로로부터 외부로 상기 액체가 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재를 더 구비하며,

   상기 차광막은 상기 밀봉 부재에 도달하는 광을 차단하도록 배치되어 있는 것

   을 특징으로 하는 투영 광학계.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 밀봉 부재는 상기 광 투과 부재에 접촉하고 있고,

   상기 광 투과 부재와 상기 밀봉 부재가 접촉한 경우에 있어서의 상기 광 투과 부재의 투과 파면 변화량 S는,

   

   를 만족하되,

   단, 상기 광 투과 부재에 대하여 복수의 상기 밀봉 부재가 준비되는 경우, 상기 복수의 밀봉 부재의 하나가 상기 광 투과 부재와 접촉한 경우의 상기 투과 파면 변화량을 s로 했을 때, 상기 복수의 밀봉 부재에 대한 상기 투과 파면 변화량 s의 표준 편차를 S로 하는 것

   을 특징으로 하는 투영 광학계.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광 투과 부재는 소정의지지 부재에 의해 접착 지지되고,

   상기 차광막은 상기 광 투과 부재의 접착 지지 영역에 도달하는 광을 차단하도록 배치되어 있는 것

   을 특징으로 하는 투영 광학계.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 투과 부재의 상기 차광막상에는 발수 기능성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 투과 부재는 석영에 의해 형성된 평행 평면판 또는 정(正) 렌즈인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재를 더 구비하고,

    상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지고,

    상기 제 2 광 투과 부재의 제 1 면측의 면, 제 2 면측의 면 및 측면 중의 적어도 한쪽의 면에, 광의 통과를 차단하기 위한 제 2 차광막이 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로로부터 외부로 상 기 제 2 액체가 유출되는 것을 방지하기 위한 제 2 밀봉 부재를 더 구비하며,

    상기 제 2 차광막은 상기 제 2 밀봉 부재에 도달하는 광을 차단하도록 배치되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 2 밀봉 부재는 상기 광 투과 부재 및 상기 제 2 광 투과 부재 중의 적어도 한쪽에 접촉하고 있어,

    상기 광 투과 부재 및 상기 제 2 광 투과 부재 중의 적어도 한쪽과 상기 제 2 밀봉 부재가 접촉한 경우에 있어서의 상기 광 투과 부재 또는 상기 제 2 광 투과 부재의 투과 파면 변화량 S는,

    

    를 만족하되,

    단, 상기 광 투과 부재 또는 상기 제 2 광 투과 부재에 대하여 복수의 상기 제 2 밀봉 부재가 준비되는 경우, 상기 복수의 제 2 밀봉 부재의 하나가 상기 광 투과 부재 또는 상기 제 2 광 투과 부재와 접촉한 경우의 상기 투과 파면 변화량을 s로 했을 때, 상기 복수의 제 2 밀봉 부재에 대한 상기 투과 파면 변화량 s의 표준 편차를 S로 하는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 2 광 투과 부재는 소정의지지 부재에 의해 접착 지지되고,

    상기 제 2 차광막은 상기 제 2 광 투과 부재의 접착 지지 영역에 도달하는 광을 차단하도록 배치되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 2 광 투과 부재는 석영에 의해 형성된 정 렌즈인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 2 광 투과 부재의 상기 차광막상에는 발수 기능성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
18. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체는 동일한 액체인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
19. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 광 투과 부재에 접촉하여 마련되고, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로로부터 외부로 상기 액체가 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재를 구비하며,

    상기 광 투과 부재와 상기 밀봉 부재가 접촉한 경우에 있어서의 상기 광 투과 부재의 투과 파면 변화량 S는,

    

    를 만족하되,

    단, 상기 광 투과 부재에 대하여 복수의 상기 밀봉 부재가 준비되는 경우, 상기 복수의 밀봉 부재의 하나가 상기 광 투과 부재와 접촉한 경우의 상기 투과 파면 변화량을 s로 했을 때, 상기 복수의 밀봉 부재에 대한 상기 투과 파면 변화량 s의 표준 편차를 S로 하는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
20. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과,

    상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단

    을 구비하되,

    상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
21. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과,

    상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하되,

    상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면에 형성되고,

    상기 제 2 면과 상기 열화 저감 수단의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하며, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

    

    의 조건을 만족하는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
22. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과,

    상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하되,

    상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 비테이퍼부는 상기 제 2 면에 평행한 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 제 2 면과 상기 열화 저감 수단의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하며, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

    

    의 조건을 만족하는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재를 더 구비하며,

    상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지고,

    상기 열화 저감 수단은 상기 제 2 광 투과 부재의 제 1 면측의 면, 제 2 면 측의 면 및 측면 중의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
26. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와,

    상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재

    를 구비하되,

    상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 1 액체로 채워지고, 또한 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지며,

    상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과,

    상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하며,

    상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재 및 상기 제 2 광 투과 부재의 적어도 한쪽의 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
27. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와,

    상기 광 투과 부재에 인접하여 배치된 제 2 광 투과 부재

    를 구비하되,

    상기 투영 광학계의 광로 중의 기체의 굴절률을 1이라고 할 때, 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 1 액체로 채워지고, 또한 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 광 투과 부재 사이의 광로는 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 제 2 액체로 채워지며,

    상기 투영 광학계의 내부로의 상기 액체의 진입을 방지하기 위한 방액 수단과,

    상기 방액 수단의 열화를 저감하기 위한 열화 저감 수단을 구비하며,

    상기 열화 저감 수단은 상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에 형성되어 있는 것

    을 특징으로 하는 투영 광학계.
28. 제 20 항, 제 21 항, 제 22 항, 제 23 항, 제 24 항, 제 26 항, 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 방액 수단는 상기 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 광로로부터 외부로 상기 액체가 유출되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
29. 제 20 항, 제 21 항, 제 22 항, 제 23 항, 제 24 항, 제 26 항, 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 방액 수단는 상기 광 투과 부재의 차광막상에 형성된 발수 기능성막을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
30. 상기 제 1 면에 설정된 소정의 패턴의 상을 상기 제 2 면에 설정된 감광성 기판에 투영하기 위한 청구항 1, 2, 3, 4, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
31. 청구항 30에 기재된 노광 장치를 이용하여, 상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,

    상기 노광 공정을 거친 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것

    을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
32. 청구항 1, 2, 3, 4, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계를 거쳐서, 상기 제 1 면에 설정된 소정의 패턴을 상기 제 2 면에 설정된 감광성 기판상에 투영 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
33. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 광 투과 부재의 제 1 면측의 면 및 제 2 면측의 면 중의 적어도 한쪽의 면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되고,

    상기 광 투과 부재의 상기 차광막상에는, 발수 기능성막이 형성되고,

    상기 차광막은, 상기 발수 기능성막에 도달하는 광을 차광하는

    것을 특징으로 하는 투영 광학계.
34. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 광 투과 부재의 측면에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되고,

    상기 제 2 면과 상기 차광막의 간격을 D로 하고, 상기 제 2 면에 도달하는 결상 광선의 최대 입사각을 θ로 하며, 상기 제 2 면에서의 최대 상 높이를 Ym이라고 할 때,

    

    의 조건을 만족하고,

    상기 광 투과 부재의 상기 차광막상에는, 발수 기능성막이 형성되고,

    상기 차광막은, 상기 발수 기능성막에 도달하는 광을 차광하는

    것을 특징으로 하는 투영 광학계.
35. 제 1 면의 상을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 투영 광학계 내에서 가장 제 2 면측에 배치된 광 투과 부재와 상기 제 2 면 사이의 액체를 거쳐 상기 상을 투영하는 투영 광학계에 있어서,

    상기 광 투과 부재의 측면의 비테이퍼부에, 광의 통과를 차단하기 위한 차광막이 형성되고,

    상기 광 투과 부재의 상기 차광막상에는, 발수 기능성막이 형성되고,

    상기 차광막은, 상기 발수 기능성막에 도달하는 광을 차광하는

    것을 특징으로 하는 투영 광학계.

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