JPH08304705A

JPH08304705A - 反射屈折光学系

Info

Publication number: JPH08304705A
Application number: JP7177858A
Authority: JP
Inventors: Tomowaki Takahashi; 友刀高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1996-11-22
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: US5691802A; KR100412174B1; KR960018644A; JP3747951B2

Abstract

(57)【要約】【目的】像側における作動距離を十分に確保したもとで
高い開口数を達成し、凹面鏡の小径化を図ること。【構成】第１面からの光は、正屈折力の第１群Ｇ₁₁と、
凹面鏡Ｍ₁と負レンズ成分とを有する正屈折力の第２群
Ｇ₁₂とを有する第１結像光学系Ｇ₁を介して中間像を形
成する。中間像からの光は、縮小倍率を持つ第２結像光
学系Ｇ₂を介して第２面上に第１面の縮小像を形成す
る。ここで、第１結像光学系Ｇ₁から第２結像光学系Ｇ
₂へ到る光路中には光路偏向部材Ｍ₂が配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造す
る際に使用されるステッパー等の投影露光装置の投影光
学系に関する。特に、本発明は、光学系の要素として反
射系を用いた反射屈折投影光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、レチクル（又はフォ
トマスク等）のパターン像を投影光学系を介して例えば
１／４〜１／５程度に縮小して、フォトレジスト等が塗
布されたウェハ（又はガラスプレート等）上に露光する
投影露光装置が使用されている。投影露光装置として
は、従来は主にステッパーのような一括露光方式が使用
されていた。

【０００３】最近、半導体素子等の集積度が一層向上す
るにつれて、投影露光装置に使用されている投影光学系
に要求される解像力も益々高まっている。この要求に応
えるためには、露光用の照明光の波長（露光波長）を短
波長化するか、又は投影光学系の開口数ＮＡを大きくし
なければならない。しかしながら、露光波長が短くなる
と照明光の吸収のため実用に耐える光学ガラスが限られ
ており、屈折系のみで投影光学系を構成することは困難
である。

【０００４】一方、反射系のみで投影光学系を構成する
ことも試みられているが、この場合、投影光学系が大型
化し、且つ反射面の非球面化が必要となる。ところが、
大型の高精度の非球面を製作するのは極めて困難であ
る。そこで、反射系と使用される露光波長に耐える光学
ガラスからなる屈折系とを組み合わせたいわゆる反射屈
折光学系で縮小投影光学系を構成する技術が種々提案さ
れている。その一例として、凹面鏡を含む光学系と、屈
折光学系とを組み合わせて所定の縮小倍率のもとでレチ
クルの像を投影する反射屈折光学系が、例えば米国特許
第４，７７９，９６６号公報、特開平４−２３４７２２
号公報に開示されている。

【０００５】上記米国特許第４，７７９，９６６号公報
に開示される反射屈折光学系は、物体側から順に、屈折
光学系と、この屈折光学系による中間像を再結像させる
反射屈折光学系とから構成されている。また、特開平４
−２３４７２２号公報に開示される光学系は、物体側か
ら順に、完全対称型の反射屈折光学系と、この反射屈折
光学系による中間像を縮小倍率のもとで再結像させる屈
折光学系とから構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記米国特許第４，７
７９，９６６号公報及び特開平４−２３４７２２号公報
に開示される反射屈折光学系では、凹面鏡を含む反射屈
折光学系中の屈折光学部材として、負屈折力のレンズ成
分のみを用いていた。従って、物体（中間像）から凹面
鏡へ達する光束の光束径は拡大される一方であるため、
凹面鏡自体の口径の小型化を図ることが困難であった。

【０００７】上述の問題点に加えて、特に上記米国特許
第４，７７９，９６６号公報に開示される反射屈折光学
系において、像側の開口数を上げることを考えると、像
側に近い光学系の開口数を上げざるを得ない。このとき
には、像側に配置される反射屈折光学系中の凹面鏡に入
射させる光束の径を拡大させる必要があるため、この凹
面鏡の口径が大型化する問題点がある。さらに、米国特
許第４，７７９，９６６号公報に開示される反射屈折光
学系では、縮小倍率の関係から凹面反射鏡Ｍ₂からウェ
ハ（像面５）に到る光路が長く取れないため、この光路
中に配置される屈折レンズのレンズ枚数を多くすること
ができず、十分な結像性能が得られにくいという不都合
があった。また、このため、最もウェハ側の光学素子の
端面とウェハとの距離、即ちウェハ側の作動距離（ワー
キングディスタンス）が長く取れないという不都合があ
る。

【０００８】そこで、本発明は、像側における作動距離
を十分に確保したもとで高い開口数を実現でき、凹面鏡
の口径の小径化を達成することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明による反射屈折光学系は、例えば図１に示
す如く、第１面Ｒの中間像を形成する第１結像光学系Ｇ
₁と、縮小倍率を有し中間像の像を第２面Ｗ上に形成す
る第２結像光学系Ｇ₂と、第１結像光学系Ｇ₁から第２
結像光学系Ｇ₂へ到る光路中に配置され、第１結像光学
系Ｇ₁からの光を第２結像光学系Ｇ₂へ導く光路偏向部
材Ｍ₂とを有するように構成される。そして、第１結像
光学系Ｇ₁は、正屈折力の第１群Ｇ₁₁と、凹面鏡Ｍ₁と
負レンズ成分とを有する正屈折力の第２群Ｇ₁₂とを有
し、かつ第１面Ｒからの光を第１群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂、
第１群Ｇ₁₁の順に導くように構成され、第１結像光学系
Ｇ₁と第２結像光学系Ｇ₂との合成倍率は縮小倍率であ
るように構成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】上述の構成の如き本発明によれ
ば、第１面Ｒからの光が第１結像光学系Ｇ₁中の正屈折
力の第１群Ｇ₁₁を経由して凹面鏡Ｍ₁を含む第２群Ｇ₁₂
に到達するため、この第２群Ｇ₁₂に達する光束の径を第
１群Ｇ₁₁にて縮小させることができる。従って、第２群
Ｇ₁₂中の凹面鏡Ｍ₁の口径の小型化を図ることが原理的
に可能となる。これにより、高精度な凹面鏡Ｍ₁の製造
を容易にならしめ、かつその製造コストを低減できる利
点がある。

【００１１】更に、本発明では、中間像を結像させ、第
１光学系中に凹面鏡と負レンズ成分とを有する構成のた
め、色収差を大幅に低減することが可能である。特に、
本発明を発振波長の幅が広い弗化クリプトン（ＫｒＦ）
エキシマレーザーや弗化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレ
ーザーを光源として適用した場合、色収差軽減に関し大
きな利点となる。

【００１２】また、本発明によれば、第１結像光学系Ｇ
₁から第２結像光学系Ｇ₂へ到る光路中では、第１結像
光学系Ｇ₁によって光束の径が絞り込まれるため、この
光路中に配置される光路偏向部材Ｍ₂自体の小型化を図
ることができる。さらに、本発明では、この光路偏向部
材Ｍ₂は、単に光路を折り曲げる機能のみを有する部材
とすることが好ましい。この様な部材とすると、ビーム
スプリッタの如く光束を分離する機能を持たせる必要が
ないため、光量損失をほぼ０％に抑えることが可能とな
り、フレアーの発生も極めて少なくできる利点がある。
ここで、ビームスプリッタを用いる場合において発生す
るビームスプリッタの光分割面の特性の不均一性による
収差の発生や、熱吸収により光分割面の特性が変化する
ことによる収差の発生は、本発明では生じない。

【００１３】ここで、光路偏向部材Ｍ₂を第１結像光学
系Ｇ₁が形成する中間像の近傍に配置することがさらに
好ましい。この構成により、光路を折り曲げる際の偏心
誤差の影響を非常に少なくできる。例えば、光路偏向部
材Ｍ₂に角度誤差が生じている場合には、第１結像光学
系Ｇ₁に対する第２結像光学系Ｇ₂の偏心を招くことに
なるが、この結果としては、第２面Ｗ上に形成される像
が第１面Ｒに対してシフトするだけになり、結像性能に
対する影響はほとんど生じない。

【００１４】また、本発明では、第１結像光学系Ｇ₁か
ら第２結像光学系Ｇ₂へ到る光路中に、視野絞りを配置
することが可能である。このとき、光路偏向部材と一体
に視野絞りを構成することが好ましい。本発明では、第
２結像光学系Ｇ₂中に凹面鏡Ｍ₁を持たない構成である
ため、高い開口数のもとでも、像側の作動距離を十分に
確保することができる。

【００１５】また、本発明においては、第２結像光学系
Ｇ₂は、正屈折力のレンズ群Ｇ₂₁と、正屈折力のレンズ
群Ｇ₂₂とを有する構成が好ましい。そして、本発明にお
いては、これらのレンズ群Ｇ₂₁とレンズ群Ｇ₂₂との間の
光路中に開口絞りを配置する構成をとることができるた
め、この開口絞りを可変開口絞りとすれば、コヒーレン
スファクタ（σ値）を調整できる。

【００１６】ここで、焦点深度を深くするためには、第
２結像光学系Ｇ₂中のフーリエ変換面に特殊フィルター
を挿入することが可能である。また、焦点深度を深くし
て且つ解像力を上げる一つの手法として、例えば特公昭
６２−５０８１１号公報において、レチクルのパターン
中の所定部分の位相を他の部分からずらす位相シフト法
が提案されている。本発明においては、コヒーレンスフ
ァクタ（σ値）を調整することが可能であるため、この
位相シフト法の効果をさらに向上できる利点がある。

【００１７】更に、本発明においては、第１結像光学系
Ｇ₁は、第１面Ｒと第１群Ｇ₁₁との間の光路中に配置さ
れたレンズ群Ｇ₁₃を有するように構成されることが好ま
しい。このレンズ群Ｇ₁₃は、第１結像光学系Ｇ₁に対し
て倍率をかける機能を有すると共に、第１面Ｒ近傍に位
置して第１群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂及び第２結像光学系Ｇ ₂
では補正しきれない非対称収差、特に歪曲収差、倍率色
収差を良好に補正する機能を有する。そして、このレン
ズ群Ｇ₁₃は、第１面Ｒ側から順に、正屈折力の前群Ｇ
_13Fと、負屈折力の後群Ｇ_13Rとを有するように構成さ
れることが好ましい。この構成により、レンズ群Ｇ₁₃全
体としては小径化を達成しつつ、テレセントリック性を
良好に維持できる。

【００１８】また、本発明においては、第１及び第２結
像光学系Ｇ₁,Ｇ₂は、第１結像光学系Ｇ₁の結像倍率を
β₁とし、第２結像光学系Ｇ₂の結像倍率をβ₂とする
とき、

【００１９】

【数１】０．４＜｜β₁｜＜１．２ …（１）０．２＜｜β₂｜＜０．７ …（２）１／１０＜｜β₁・β₂｜＜１／２ …（３）を満足することが好ましい。

【００２０】上記（１）乃至（３）式は、本発明におけ
る各結像光学系の適切な倍率の範囲を規定して、良好な
結像性能を得るためのものである。ここで、第１結像光
学系Ｇ₁が上記（１）式の下限を越える場合には、第１
面Ｒ上の所定の物体高における中間像が第１結像光学系
Ｇ₁の光軸付近に形成されるため、光路偏向部材Ｍ₂の
配置に制約が生じ、また、第１面Ｒから第１結像光学系
Ｇ₁へ向かう光束と光路偏向部材Ｍ₂とが干渉する恐れ
があるため好ましくない。

【００２１】また、第１結像光学系Ｇ₁が上記（１）式
の上限を越える場合には、第１結像光学系Ｇ₁の径、特
に第１群Ｇ₁₁のレンズ径の拡大化を招き、第２結像光学
系Ｇ ₂での収差補正に負担がかかるため好ましくない。
なお、上記（１）式の上限は１．０であることがさらに
好ましい。次に、第２結像光学系Ｇ₂が上記（２）式の
下限を越える場合には、第２結像光学系Ｇ₂自体で発生
する収差の増大を招き、また、中間像の形成される位置
の近傍に存在するレンズの径の拡大化を招くため好まし
くない。

【００２２】一方、第２結像光学系Ｇ₂が上記（２）式
の上限を越える場合には、所望の縮小倍率を得るために
は、第１結像光学系Ｇ₁における倍率を非常に縮小倍率
とする必要がある。このときには、第１結像光学系Ｇ₁
からの収差が甚大となり、かつ光路偏向部材Ｍ₂の配置
の制約が増すため好ましくない。なお、上記（２）式の
上限を０．５とすることがさらに好ましい。

【００２３】そして、第１及び第２結像光学系Ｇ₁,Ｇ₂
が上記（３）式の下限を越える場合には、良好な光学性
能のもとで広範囲の露光を達成できないため好ましくな
い。また、第１及び第２結像光学系Ｇ₁,Ｇ₂が上記
（３）式の上限を越える場合には、像側の開口数を高め
ることが困難となるため好ましくない。また、本発明に
おいて、さらに光学性能を向上させるためには、まず全
系のペッツバール和を０に近づけることが望ましい。こ
の観点に立てば、本発明による反射屈折光学系において
は、以下の条件を満足するように構成することが好まし
い。

【００２４】

【数２】｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＜０．１ …（４）Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＞０ …（５）Ｐ_G12＜０ …（６）但し、Ｐ_G1 ：第１結像光学系Ｇ₁のペッツバール値、Ｐ_G2 ：第２結像光学系Ｇ₂のペッツバール値、Ｐ_G11：第１群Ｇ₁₁のペッツバール値、Ｐ_G12：第２群Ｇ₁₂のペッツバール値、Ｐ_G21：第２結像光学系Ｇ₂中のレンズ群Ｇ₂₁のペッツ
バール値、Ｐ_G22：第２結像光学系Ｇ₂中のレンズ群Ｇ₂₂のペッツ
バール値、である。

【００２５】同様に、第１面Ｒと第１群Ｇ₁₁との間の光
路中にレンズ群Ｇ₁₃が配置される場合には、本発明によ
る反射屈折光学系は、上記（５）式の代わりに、以下の
（７）式を満足するように構成されることが好ましい。

【００２６】

【数３】Ｐ_G11＋Ｐ_G12＋Ｐ_G22＋Ｐ_G13＞０ …（７）但し、Ｐ_G11：前記第１群Ｇ₁₁のペッツバール値、Ｐ_G12：前記第２群Ｇ₁₂のペッツバール値、Ｐ_G21：前記第２結像光学系Ｇ₂中の前記レンズ群Ｇ₂₁
のペッツバール値、Ｐ_G22：前記第２結像光学系Ｇ₂中の前記レンズ群Ｇ₂₂
のペッツバール値、Ｐ_G13：前記第１結像光学系Ｇ₁中の前記レンズ群Ｇ₁₃
のペッツバール値、である。

【００２７】なお、この場合には、第１結像光学系Ｇ₁
のペッツバール値は、第１群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂及び第５
群Ｇ₁₃のペッツバール値の和を含むものとなる。上記各
条件式は、正屈折力の群によるペッツバール和の増大を
凹面鏡Ｍ₁を含む第２群Ｇ₁₂にて減少させることと、第
１結像光学系Ｇ₁と第２結像光学系Ｇ₂とにおいてペッ
ツバール和の補正を互いに行うことを意味している。こ
こで、上記各条件式を満足しない場合には、第２面Ｗ上
における像面の平坦性が悪くなるため好ましくない。

【００２８】ただし、所定の像高の近傍を露光領域とす
る輪帯領域を用いる場合には、所定の像高の近傍のみに
おける像面の平坦性が問題となるため上記各条件を満足
する必要はない。本発明において、第２結像光学系Ｇ₂
を構成する光学材料は、互いに分散値の異なる少なくと
も二種類の光学材料であることが好ましい。これによ
り、色収差の補正効果を向上できる。

【００２９】また、本発明において、第２結像光学系Ｇ
₂中の前記レンズ群Ｇ₂₁は、高分散ガラスから構成され
る負レンズ成分と、低分散ガラスから構成される正レン
ズ成分とを含むように構成され、第２結像光学系Ｇ₂中
の前記レンズ群Ｇ₂₂は、低分散ガラスから構成される正
レンズ成分を含むように構成されることが好ましい。こ
の構成により、色収差の補正効果をさらに向上できる利
点がある。

【００３０】本発明による反射屈折光学系の第１結像光
学系Ｇ₁においては、第２群Ｇ₁₂中のメニスカスレンズ
成分の第１群Ｇ₁₁側の凹面と向き合う凹面を有すること
が好ましい。そして、これらの凹面は、以下の（８）式
を満足する構成であることが望ましい。

【００３１】

【数４】０．５＜｜ｒ_A｜／ｒ_B＜２ …（８）ただし、ｒ_A：第２群Ｇ₁₂中のメニスカスレンズ成分の
第１群側の凹面の曲率半径、ｒ_B：前記凹面と向き合う凹面の曲率半径、である。

【００３２】この条件（８）は、コマ収差の対称性を良
好にするための条件である。第１結像光学系Ｇ₁が条件
（８）の上限を越える場合には、上方コマ収差が悪化す
るため好ましくなく、条件（８）の下限を越える場合に
は、下方コマ収差が悪化するため好ましくない。なお、
第１結像光学系Ｇ₁中において、これらの向き合う凹面
の間にレンズ成分が存在していても良い。

【００３３】また、本発明においては、第１結像光学系
Ｇ₁中の第１群Ｇ₁₁の焦点距離をｆ ₁₁とし、第２群Ｇ₁₂
の焦点距離をｆ₁₂とするとき、

【００３４】

【数５】１．５＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜３．５ …（９）を満足することが好ましい。上記条件（９）は、第２群
Ｇ₁₂中の凹面鏡Ｍ₁のさらなる小型化を図るための条件
である。ここで、上記条件（９）の上限を越える場合に
は、第１群Ｇ₁₁から第２群Ｇ₁₂中の凹面鏡Ｍ₁へ向かう
光束の径が拡大し、凹面鏡Ｍ₁の口径の大型化を招くた
め好ましくない。また、上記条件（９）の下限を越える
場合には、第１結像光学系Ｇ₁にて発生する色収差量が
甚大となり、第２結像光学系Ｇ₂での色収差補正の負担
が増すため好ましくない。

【００３５】本発明による反射屈折光学系において、第
２結像光学系Ｇ₂中のレンズ群Ｇ₂₁とレンズ群Ｇ₂₂と
は、以下の条件を満足することが好ましい。

【００３６】

【数６】２＜｜ｆ₂₁｜／ｆ₂₂＜６ …（10）ただし、ｆ₂₁：レンズ群Ｇ₂₁の焦点距離、ｆ₂₂：レンズ群Ｇ₂₂の焦点距離、である。

【００３７】この条件（10）の上限を越える場合には、
反射屈折光学系全系としての倍率を所定に維持するため
に第１結像光学系Ｇ₁の結像倍率をあげなくてはなら
ず、この結果、第２結像光学系Ｇ₂中のレンズ群Ｇ₂₁の
レンズ径の大口径化を招くため好ましくない。また、条
件（10）の下限を越える場合には、反射屈折光学系全系
としての倍率を所定に維持するために第１結像光学系Ｇ
₁の結像倍率を非常に縮小倍率としなくてはならず、こ
れにより、光路偏向部材Ｍ₂の配置の制約が増すため好
ましくない。

【００３８】本発明において、第１結像光学系Ｇ₁の第
１群Ｇ₁₁と第１面Ｒとの間に、正屈折力の前群Ｇ
_13Fと、負屈折力の後群Ｇ_13Rとを有するレンズ群Ｇ₁₃
が配置される場合には、前群Ｇ_13Fと後群Ｇ_13Rとは、
以下の条件を満足することが好ましい。

【００３９】

【数７】 −２＜ｆ_13F／ｆ_13R＜−０．５ …（11）ただし、ｆ_13F：前群Ｇ_13Fの焦点距離、ｆ_13R：後群Ｇ_13Rの焦点距離、である。

【００４０】上記条件（11）は、第１面Ｒ側におけるテ
レセントリック性の維持と、歪曲収差の補正とに関する
条件である。条件（11）の上限を越える場合には、良好
な結像性能を維持しようとすると、第１結像光学系Ｇ₁
全体の倍率が等倍付近に制約され、さらには歪曲収差の
補正が困難となるため好ましくない。また、条件（11）
の下限を越える場合には、歪曲収差が過剰補正されると
共に、光路偏向部材Ｍ₂によってレンズ群Ｇ₁₃から第１
群Ｇ₁₁へ向かう光束がけられる恐れがあるため好ましく
ない。

【００４１】

【実施例】以下、本発明による反射屈折光学系の実施例
を図面を参照して説明する。以下に説明する各実施例
は、レチクル上に形成されたパターンの像をレジストが
塗布されたウェハ上に転写する露光装置の投影光学系に
本発明を適用したものである。

【００４２】まず、図１を参照して、本発明による反射
屈折光学系の概略的な構成を説明する。図１において、
第１面上のレチクルＲからの光束は、前群Ｇ_13Fと後群
Ｇ₁₃ _Rとから構成されるレンズ群Ｇ₁₃を通過した後に、
第１群Ｇ₁₁を通過し、第２群Ｇ₁₂に達する。第２群Ｇ₁₂
は第１群Ｇ₁₁側に凹面を向けた凹面鏡Ｍ₁を有するよう
に構成されている。この第２群Ｇ₁₂に達した第１群Ｇ₁₁
からの光束は、この凹面鏡Ｍ₁にて反射され、再び第２
群Ｇ₁₂を通過して、光路偏向部材としての光路折曲げミ
ラーＭ₂へ向かう。この光路折曲げミラーＭ₂は、第１
群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂及びレンズ群Ｇ₁₃の光軸に対して４
５°で斜設されている。そして、第２群Ｇ₁₂からの光束
は、収斂光束となり、光路折曲げミラーＭ₂の近傍にレ
チクルＲの中間像を形成する。次に、光路折曲げミラー
Ｍ₂にて反射された光束は、レンズ群Ｇ₂₁及びレンズ群
Ｇ₂₂を順に介して、第２面上のウェハＷにレチクルＲの
２次像（中間像の像）を形成する。

【００４３】ここで、以下の実施例においては、レチク
ルＲの中間像を形成する光学系を第１結像光学系Ｇ₁と
称し、この中間像を再結像させる光学系を第２結像光学
系Ｇ ₂と称する。ここで、図１に示す例では、第１群Ｇ
₁₁、第２群Ｇ₁₂及びレンズ群Ｇ₁₃が第１結像光学系Ｇ₁
となり、レンズ群Ｇ₂₁及びレンズ群Ｇ₂₂が第２結像光学
系Ｇ₂となる。なお、後述の第４実施例のように、レン
ズ群Ｇ₁₃は必須のものではない。

【００４４】また、図２は、本発明による反射屈折光学
系の別の配置を示す図である。尚、図２においては、図
１と同様の機能を有する部材には同一の符号を付してあ
る。図２において、図１の例とは異なる点は、レンズ群
Ｇ₁₃と第１群Ｇ₁₁との間の光路中に、光路偏向部材とし
ての光路折曲げミラーＭ₀を配置した点である。ここ
で、光路折曲げミラーＭ₀は第１群Ｇ₁₁及び第２群Ｇ₁₂
の光軸に対して４５°で斜設されており、光路折曲げミ
ラーＭ₂に対して直交して設けられている。この構成に
より、第１結像光学系Ｇ₁及び光路折曲げミラーＭ₂を
介した光束が第１面からの光束の進行方向と同方向とな
るため、第１面と第２面とを平行な配置とすることがで
きる。この構成により、第１面及び第２面をそれぞれ保
持し、かつそれぞれ走査させるための機構の構成が容易
となる利点がある。

【００４５】なお、図２において、光路折曲げミラーＭ
₀と光路折曲げミラーＭ₂とを一体の部材で構成しても
良い。この構成の場合には、互いに直交する光路折曲げ
ミラーＭ₀の反射面と光路折曲げミラーＭ₂の反射面と
の加工が容易となり、この角度の維持が容易となる利点
がある。また、一体に構成する場合には、光路折曲げミ
ラーＭ₀，Ｍ₂の小型化を図ることができ、レンズの配
置の自由度を向上させることができる利点がある。

【００４６】また、図３は、本発明による反射屈折光学
系のさらに別の配置を示す図である。なお、図３におい
ては、図１と同様の機能を有する部材には同一の符号を
付してある。図３において、図１の例とは異なる点は、
第２結像光学系中のレンズ群Ｇ₂₁とレンズ群Ｇ₂₂との間
に、レンズ群Ｇ₂₁の光軸に対して（レンズ群Ｇ₂₂の光軸
に対して）４５°で斜設された光路偏向部材としての光
路折曲げミラーＭ₃を配置した点である。この構成によ
り、レンズ群Ｇ₂₂から射出されて第２面に到る光束の進
行方向が、第１面から第１結像光学系へ入射する光束の
進行方向と同方向となるため、第１面と第２面とを互い
に平行な配置とすることができる。この構成により、第
１面及び第２面をそれぞれ保持し、かつそれぞれ走査さ
せるための機構の構成が容易となる利点がある。

【００４７】また、図３の例では、第１結像光学系Ｇ₁
のレンズ群Ｇ₁₁から光路折曲げミラーＭ₂へ向かう光束
の進行方向と、第２結像光学系Ｇ₂中の光路折曲げミラ
ーＭ ₃からレンズ群Ｇ₂₂へ向かう光束の進行方向とを互
いに逆方向とするように、光路折曲げミラーＭ₂，Ｍ₃
を配置しているため、反射屈折光学系自体をコンパクト
に構成することができる。特に、この構成によれば、第
１面と第２面との間隔を短くすることができる利点があ
り、露光装置全体のコンパクト化を図ることができる。
さらに、図３の例では、光路折曲げミラーＭ₂を第１結
像光学系が形成する中間像の近傍に配置することができ
るため、光路折曲げミラーＭ₂の小型化を実現でき、光
学系の配置の自由度を増すことができる。

【００４８】更に、図２及び図３に示す実施例において
は、第１面及び第２面が水平方向となるように光学系を
配置すると、重力によって非対称な変形を受ける光学素
子が少なくなる。それ故、第１面及び第２面が水平方向
で、第１面を第２面よりも上方となるように配置するこ
とが好ましい。特に、図３に示す実施例では、第２結像
光学系中のレンズ群Ｇ₂₁以外は非対称な変形を受けない
ため、この様な配置とすると、光学性能上非常に有利で
ある。ここで、凹面鏡Ｍ₁が水平に配置されているとい
うことは、殊更有効である。

【００４９】また、上記各実施例では、第２光学系中に
開口絞りを配置することが可能である。このとき、開口
絞りは、シグマ（σ）可変絞りとなる。シグマ（σ）可
変絞りとは、照明光学系の開口数ＮＡと投影光学系の開
口数ＮＡとの比であるシグマ（σ）値を、可変にするも
のである。第２光学系中に開口絞りを配置する場合は、
投影光学系の開口数ＮＡが可変となる。本実施例中で
は、機械的干渉が起こりにくい第２光学系に配置するこ
とが特に好ましい。

【００５０】また、開口絞り（σ可変絞り）を配置する
代わりに、様々な特殊フィルターを配置することによっ
て、焦点深度を深くすることが可能である。特殊フィル
ターの一例の図を示した図１２を参照しながら説明す
る。下記の各数値実施例は、物体側及び像側がテレンセ
ントリックな光学系となっていて、物体側の各点からの
主光線はある光軸の一点で交わるようになっている。こ
の様な状況で主光線が光軸と交わる一点を含む平面を、
フーリエ変換面と呼び、特殊フィルターは、このフーリ
エ変換面に配置する。フーリエ変換面では、光軸から放
れた特定の位置によって回折光の次数が決まる。光軸か
ら離れるほど次数は高くなる。一般的な投影露光光学系
は、０次及び１次の回折光を取り入れている。これよ
り、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す様に、０次光の成分
が存在する半径ｒ₁の光軸付近の領域ＦＡと、半径ｒ₁
から半径ｒ₂までの１次光（及びそれ以上の次数の回折
光）が存在する開口部周辺付近の領域ＦＢとに、フィル
ターの領域を分割する。

【００５１】図１２（ｃ）に示す通り、同心円状に分割
したフィルターは、中心部領域ＦＡがＳ偏光のみを透過
し、周辺部領域ＦＢがＰ偏光のみを透過するように偏光
膜を形成する。当然のことながら、中心部領域ＦＡがＰ
偏光、周辺部領域ＦＢがＳ偏光のみを透過するようにし
ても構わない。また、このとき、中心部領域ＦＡの屈折
率が、周辺部領域ＦＢの屈折率より低くなるようにす
る。

【００５２】上記に示した構成により、特殊フィルター
の周辺部領域ＦＢを透過した光束は、焦点面で通常の結
像を行う。一方、特殊フィルターの中心部領域ＦＡを透
過した光束は、屈折率が低いために、通常の焦点面より
レンズから遠ざかる位置に焦点を結ぶ。ここで、周辺部
領域ＦＢを透過した光束と中心部領域ＦＡを透過した光
束とは偏光状態が違うため、それぞれの光束が干渉する
ことは無い。これにより、焦点深度を深くすることが可
能となる。また、焦点深度を深くする技術としては、特
開昭６１−９１６６２号公報、特開平５−２３４８５０
号公報、特開平６−１２０１１０号公報、特開平６−１
２４８７０号公報、特開平７−５７９９２号公報及び特
開平７−５７９９３号公報等に開示された技術があり、
それぞれ本発明に適用可能である。特に、この様な技術
は、孤立パターンを形成するときに有効である。

【００５３】また、中間像を形成する場所に絞りを置け
ば、この絞りは、視野絞りとすることができる。実施例
の場合、第１結像光学系と第２結像光学系の間に、視野
絞りを設けることが可能である。上記実施例では、図１
から図３までに示すように、中間像のできる位置がミラ
ーの付近となっている。このため、ミラーの付近に絞り
を配置すればよい。絞りを配置する構成としては、例え
ば、図１３に示す例がある。

【００５４】視野絞りを設ける場合は、図１３に示す例
のごとく、光路折り曲げミラーＭ₂をなるべく第１結像
光学系Ｇ₁のレンズ群Ｇ₁₁の近傍となるように配置す
る。これにより、中間像が形成される面が、光路折り曲
げミラーＭ₂近傍から第２結像光学系中のレンズ群Ｇ₂₁
よりとなる。この様な配置とすることにより、光路折り
曲げミラーＭ₂と第１結像光学系Ｇ₁のレンズ群Ｇ₁₁と
視野絞り機能とが機械的干渉が起こりにくくなる。そし
て、中間像を形成する面に、視野絞りＳを配置する。視
野絞りＳが動くことにより、中間像のできる範囲が変化
する。これにより、最終的に第２面上で像の形成される
範囲が変化するとになる。

【００５５】また、視野の大きさを変化させるものとし
て、特開昭５７−１９２０２４号公報、特開昭６０−３
０１３２号公報、特開昭６０−４５２５２号公報、実開
昭６２−１２４８４５号公報、米国特許第４，４７３，
２９３号公報及び米国特許第４，４７４，４６３号公報
等に開示された技術があり、それぞれ応用可能である。

【００５６】上記のように、可動な遮光部材を場合に応
じて動かすことにより視野絞りを達成する方法以外に、
大きさの異なるミラー自体を交換することにより、視野
絞りの代わりとすることができる。なお、図１３に示す
開口可変な視野絞りの形状は、四角形のみならず、円弧
状及び四角以上の多角形状にも適用できることは言うま
もない。次に、本発明の反射屈折光学系の数値実施例を
説明する。以下の数値実施例においては、レンズ配置を
例えば図４に示すように、展開光路図で表す。展開光路
図においては、反射面は透過面として表され、レチクル
Ｒからの光が通過する順に各光学要素が配列される。ま
た、凹面反射鏡の反射面（例えばｒ₁₈）では、平面の仮
想面（例えばｒ₁₇）が使用される。そして、レンズの形
状及び間隔を表すために、例えば図４に示すように、レ
チクルＲのパターン面を第０面として、レチクルＲから
射出された光がウェハＷに達するまでに通過する面を順
次第ｉ面（ｉ＝１，２，‥‥）としている。ここで、第
ｉ面の曲率半径ｒ_iの符号は展開光路図の中でレチクル
Ｒに対して凸面を向ける場合を正にとる。また、第ｉ面
と第（ｉ＋１）面との面間隔をｄ_iとする。また、硝材
として、ＳｉＯ₂は合成石英を表し、ＣａＦ₂は蛍石を
表す。合成石英及び蛍石の使用基準波長（１９３．０ｎ
ｍ）に対する屈折率は次のとおりである。合成石英：１．５６０１９蛍石：１．５０１３８また、分散値１／νは、次の通りである。合成石英：１７８０蛍石：２５５０但し、実施例中での分散値は、使用基準波長（１９３．
０ｎｍ）に対する±０．１ｎｍの分散値である。〔第１実施例〕図４を参照して本発明による第１実施例
を説明する。図４(a) は第１実施例による反射屈折光学
系の展開光路図であり、図４(b) は、第１実施例の反射
屈折光学系のレチクルＲ上の視野を表す平面図である。

【００５７】図４(a) に示す各レンズ群のレンズ構成に
ついて説明すると、前群Ｇ_13Fは、レチクルＲ側から順
に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成
分Ｌ ₁₃₁と両凸形状の正レンズ成分Ｌ₁₃₂とから構成さ
れる。前群Ｇ_13Fに続いて配置される後群Ｇ_13Rは、第
１群Ｇ₁₁側に強い凹面を向けた両凹形状の負レンズ成分
Ｌ₁₃₃から構成される。第１群Ｇ₁₁は、レチクルＲ側か
ら順に、両凸形状のレンズ成分Ｌ₁₁₁と、レチクルＲ側
に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ
₁₁₂と、レチクルＲ側に凸面を向けたメニスカス形状の
正レンズ成分Ｌ₁₁₃とから構成される。第２群Ｇ₁₂は、
レチクルＲ側から順に、レチクルＲ側に凹面を向けたメ
ニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₁₂₁と、レチクルＲ側に
凹面を向けた凹面鏡Ｍ₁とから構成される。

【００５８】ここで、レチクルＲからの光束は、前群Ｇ
_13F、後群Ｇ_13R、第１群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂及び第１群
Ｇ₁₁を順に経由して、後群Ｇ_13Rと第１群Ｇ₁₁との間に
レチクルＲの中間像を形成する。レンズ群Ｇ₂₁は、この
中間像側から順に、中間像側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₁と、両凸形状の正レンズ成分
Ｌ₂₁₂と、中間像側に強い凹面を向けた両凹形状の負レ
ンズ成分Ｌ₂₁₃と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁ ₄と、
中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分
Ｌ₂₁₅と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₆と、中間像側
に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ
₂₁₇と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₈と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₉とか
ら構成される。

【００５９】また、このレンズ群Ｇ₂₁に続いて配置され
るレンズ群Ｇ₂₂は、中間像側から順に、両凸形状の正レ
ンズ成分Ｌ₂₂₁と、中間像側に凹面を向けたメニスカス
形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₂と、ほぼ平凸形状の正レンズ
成分Ｌ₂₂₃と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状
の負レンズ成分Ｌ₂₂₄と、同じく中間像側に凸面を向け
たメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₅と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₆と、
中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分
Ｌ₂₂₇と、同じく中間像側に凸面を向けたメニスカス形
状の正レンズ成分Ｌ₂₂₈と、同じく中間像側に凸面を向
けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂ ₉とから構成さ
れる。

【００６０】以下の表１に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷ側の開口数ＮＡは０．６である。そし
て、図４(b) に示す如く、本実施例の反射屈折光学系
は、レチクルＲ上における光軸Axからの物体高の範囲が
８０から１０４までの輪帯状の視野を有するものであ
る。なお、表１に示す本実施例においては、光路折曲げ
ミラーＭ₂は、第７面と第２８面とに位置する。また、
表１では、凹面鏡Ｍ₁は第１８面となり、その仮想面は
第１７面となる。

【００６１】

【表１】条件対応値を以下に示す。（１）｜β₁｜＝ 0.69219 （２）｜β₂｜＝ 0.36298 （３）｜β₁・β₂｜＝ 0.25 （４）｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＝ 0.00002 （６）Ｐ_G12＝ -0.00625 （７）Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＋Ｐ_G13＝ 6.29 ×10^-3 （８）｜ｒ_A｜／ｒ_B＝ 0.969 （９）ｆ₁₁／ｆ₁₂＝ 2.46 （10）｜ｆ₂₁｜／ｆ₂₂＝ 2.69 （11）ｆ_13F／ｆ_13R＝ -1.041 図５(a) は第１実施例の縦収差図であり、図５(b) は第
１実施例の倍率色収差図、図５(c) は第１実施例の横収
差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数を表
し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、波長
がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１９
３．１ｎｍであることを示す。そして、図５(a) におい
て、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を表
し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像面、
実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図５(c) に示す横
収差図において、各コマ収差図中の上部に記載される数
字は、物体高を表す。

【００６２】図５(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本実
施例では、０．６という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図５(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。なお、図５(c) の横収差図において収差曲線が傾斜
しているが、これはディフォーカスした箇所で最良の性
能になっていることを表している。〔第２実施例〕図６を参照して本発明による第２実施例
を説明する。図６(a) は第２実施例による反射屈折光学
系の展開光路図であり、図６(b) は、第２実施例の反射
屈折光学系のレチクルＲ上での視野を表す平面図であ
る。

【００６３】図６(a) に示す各レンズ群のレンズ構成に
ついて説明すると、前群Ｇ_13Fは、両凸形状の正レンズ
成分Ｌ₁₃₁から構成され、後群Ｇ_13Rは、両凹形状の負
レンズ成分Ｌ₁₃₂から構成される。そして、第１群Ｇ₁₁
は、レチクルＲ側から順に、レチクルＲ側に凸面を向け
たメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₁₁₁と、レチクルＲ
側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₁₁₂
と、ほぼ平凸形状の正レンズ成分Ｌ₁₁₃と、両凸形状の
正レンズ成分Ｌ₁₁₄とから構成される。第２群Ｇ₁₂は、
レチクルＲ側から順に、レチクルＲ側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₁₂₁と、レチクルＲ側に
凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₁₂₂と、
レチクルＲ側に凹面を向けた凹面反射鏡Ｍ₁とから構成
される。

【００６４】ここで、本実施例による第１結像光学系Ｇ
₁は、第１群Ｇ₁₁、第２群Ｇ₁₂及び前群Ｇ_13F，Ｇ_13R
から構成されており、第１群Ｇ₁₁と後群Ｇ_13Rとの間の
光路中に中間像を形成する。さて、レンズ群Ｇ₂₁は、中
間像側から順に、ウェハ側に強い凹面を向けた両凹形状
の負レンズ成分Ｌ₂₁₁と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ
₂₁₂と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₃と、両凸形状の
正レンズ成分Ｌ₂₁₄と、中間像側に凸面を向けたメニス
カス形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₅と、ほぼ平凸形状の正レ
ンズ成分Ｌ₂₁₆と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₇とか
ら構成される。

【００６５】また、レンズ群Ｇ₂₂は、中間像側から順
に、中間像側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズ成
分Ｌ₂₂₁と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の
正レンズ成分Ｌ₂₂₂と、中間像側に凸面を向けたメニス
カス形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₃と、中間像側に凸面を向
けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₄と、中間像側
に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ
₂₂₅と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₆と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₇と、
中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分
Ｌ₂₂₈とから構成される。

【００６６】以下の表２に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷ側の開口数ＮＡは０．６である。そし
て、図６(b) に示す如く、本実施例の視野は、レチクル
Ｒ上における光軸からの物体高が１６から７２までの範
囲の矩形状のものであり、この視野で走査露光を行うこ
とができる。

【００６７】なお、表２に示す本実施例においては、光
路折曲げミラーＭ₂は、第５面と第３５面とに位置す
る。また、表２では、凹面鏡Ｍ₁は第２１面となり、そ
の仮想面は第２０面となる。

【００６８】

【表２】〔第２実施例〕条件対応値を以下に示す。（１）｜β₁｜＝ 0.79407 （２）｜β₂｜＝ 0.30650 （３）｜β₁・β₂｜＝ 0.25 （４）｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＝ 0.00000 （６）Ｐ_G12＝ -0.00578 （７）Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＋Ｐ_G13＝ 4.985×10^-3 （８）｜ｒ_A｜／ｒ_B＝ 1.085 （９）ｆ₁₁／ｆ₁₂＝ 2.57 （10）｜ｆ₂₁｜／ｆ₂₂＝ 2.98 （11）ｆ_13F／ｆ_13R＝ -0.919 図７(a) は第２実施例の縦収差図であり、図７(b) は第
２実施例の倍率色収差図、図７(c) は第２実施例の横収
差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数を表
し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、波長
がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１９
３．１ｎｍであることを示す。そして、図７(a) におい
て、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を表
し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像面、
実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図７(c) に示す横
収差図において、各コマ収差図中の上部に記載される数
字は、物体高を表す。

【００６９】図７(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本実
施例では、０．６という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図７(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。〔第３実施例〕図８を参照して本発明による第３実施例
を説明する。図８(a) は第３実施例による反射屈折光学
系の展開光路図であり、図８(b) は第３実施例の反射屈
折光学系のレチクルＲ上での視野を表す平面図である。

【００７０】図８(a) に示す各レンズ群のレンズ構成に
ついて説明すると、前群Ｇ_13Fは、両凸形状の正レンズ
成分Ｌ₁₃₁から構成され、後群Ｇ_13Rは、両凹形状の負
レンズ成分Ｌ₁₃₂から構成される。そして、第１群Ｇ₁₁
は、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₁₁₁から構成される。第
２群Ｇ₁₂は、レチクルＲ側から順に、レチクルＲ側に凸
面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₁₂₁と、レ
チクルＲ側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成
分Ｌ₁₂₂と、レチクルＲ側に凹面を向けたメニスカス形
状の負レンズ成分Ｌ₁₂₃と、レチクルＲ側に凹面を向け
た凹面鏡Ｍ₁とから構成される。

【００７１】ここで、これらの第１群Ｇ₁₁、第２群
Ｇ₁₂、前群Ｇ_13F及び後群Ｇ_13Rから第１結像光学系Ｇ
₁が構成されている。この第１結像光学系Ｇ₁は、第１
群Ｇ₁₁と後群Ｇ_13Rとの間の光路中にレチクルＲの中間
像を形成する。レンズ群Ｇ₂₁は、上記中間像側から順
に、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ
成分Ｌ₂₁₁と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₂と、両凹
形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₃と、両凸形状の正レンズ成分
Ｌ₂₁₄と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の負
レンズ成分Ｌ₂₁₅と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ
₂₁₆と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₇と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₈と、
同じく中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レン
ズ成分Ｌ₂₁₉とから構成される。

【００７２】また、レンズ群Ｇ₂₂は、中間像側から順
に、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ
成分Ｌ₂₂₁と、中間像側に凹面を向けたメニスカス形状
の負レンズ成分Ｌ₂₂₂と、中間像側に凸面を向けたメニ
スカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂ ₃と、中間像側に凸面を
向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₄と、中間像
側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₅
と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₆と、平凸形状の正レ
ンズ成分Ｌ₂₂₇とから構成される。

【００７３】以下の表３に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷ側の開口数ＮＡは０．６である。そし
て、図８(b) に示す如く、本実施例の視野は、レチクル
Ｒ上における光軸からの物体高が１６から７２までの範
囲の矩形状のものであり、この視野で走査露光を行うこ
とができる。

【００７４】なお、表３に示す本実施例においては、光
路折曲げミラーＭ₂は、第７面と第３０面とに位置す
る。また、表３では、凹面鏡Ｍ₁は第２０面となり、そ
の仮想面は第１９面となる。

【００７５】

【表３】条件対応値を以下に示す。（１）｜β₁｜＝ 0.84828 （２）｜β₂｜＝ 0.30454 （３）｜β₁・β₂｜＝ 0.25 （４）｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＝ 0.00000 （６）Ｐ_G12＝ -0.624 （７）Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＋Ｐ_G13＝ 6.36 ×10^-3 （８）｜ｒ_A｜／ｒ_B＝ 0.784 （９）ｆ₁₁／ｆ₁₂＝ 2.29 （10）｜ｆ₂₁｜／ｆ₂₂＝ 3.01 （11）ｆ_13F／ｆ_13R＝ -1.287 図９(a) は第３実施例の縦収差図であり、図９(b) は第
３実施例の倍率色収差図、図９(c) は第３実施例の横収
差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数を表
し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、波長
がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１９
３．１ｎｍであることを示す。そして、図９(a) におい
て、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を表
し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像面、
実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図９(c) に示す横
収差図において、各コマ収差図中の上部に記載される数
字は、物体高を表す。

【００７６】図９(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本実
施例では、０．６という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図９(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。〔第４実施例〕図１０を参照して本発明による第４実施
例を説明する。図１０(a) は第４実施例による反射屈折
光学系の展開光路図であり、図１０(b) は第４実施例の
反射屈折光学系のレチクルＲ上の視野を表す平面図であ
る。

【００７７】図１０の第４実施例では、上述の第１〜第
３実施例の反射屈折光学系とは異なり、第１結像光学系
Ｇ₁が第１群Ｇ₁₁及び第２Ｇ₁₂から構成されている。次
に、図１０(a) を参照して各レンズ群のレンズ構成につ
いて説明すると、第１群Ｇ₁₁は、両凸形状の正レンズ成
分Ｌ₁₁₁から構成される。第２群Ｇ₁₂は、レチクルＲ側
から順に、レチクルＲ側に凸面を向けたメニスカス形状
の負レンズ成分Ｌ₁₂₁と、レチクルＲ側に凸面を向けた
メニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₁₂₂と、レチクルＲ側
に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ
₁₂₃と、レチクルＲ側に凹面を向けた凹面鏡Ｍ₁とから
構成される。

【００７８】ここで、本実施例では、上記第１群Ｇ₁₁及
び第２群Ｇ₁₂がレチクルＲの中間像を形成する第１結像
光学系Ｇ₁を構成し、後述のレンズ群Ｇ₂₁及びレンズ群
Ｇ₂₂が上記中間像を再結像させる第２結像光学系Ｇ₂を
構成する。レンズ群Ｇ₂₁は、中間像側から順に、中間像
側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₁
と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₁₂と、中間像側に強い
凹面を向けた両凹形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₃と、両凸形
状の正レンズ成分Ｌ₂₁₄と、中間像側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₅と、両凸形状の正レ
ンズ成分Ｌ₂₁₆と、中間像側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ成分Ｌ₂₁₇と、両凸形状の正レンズ成分
Ｌ₂₁₈と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正
レンズ成分Ｌ₂₁₉とから構成される。

【００７９】レンズ群Ｇ₂₂は、中間像側から順に、両凸
形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₁と、中間像側に凹面を向けた
メニスカス形状の負レンズ成分Ｌ₂₂₂と、中間像側に凸
面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₃と、中
間像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ
₂₂₄と、中間像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レ
ンズ成分Ｌ₂₂₅と、中間像側に強い凸面を向けた両凸形
状の正レンズ成分Ｌ₂₂ ₆と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ
₂₂₇と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₈と、中間像側に
凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ₂₂₉とか
ら構成される。

【００８０】以下の表４に本実施例の諸元の値を掲げ
る。本実施例において、全系の倍率は１／４倍（縮小）
であり、ウェハＷ側の開口数ＮＡは０．６である。そし
て、図８(b) に示す如く、本実施例の視野は、レチクル
Ｒ上における光軸からの物体高が１６から７２までの範
囲の矩形状のものであり、この視野で走査露光を行うこ
とができる。

【００８１】なお、表４に示す本実施例においては、光
路折曲げミラーＭ₂は、第２面乃至第６面と第２７面乃
至第３２面とに位置する。また、表４では、凹面鏡Ｍ₁
は第１７面となり、その仮想面は第１６面となる。

【００８２】

【表４】〔第４実施例〕条件対応値を以下に示す。（１）｜β₁｜＝ -0.96537 （２）｜β₂｜＝ -0.24387 （３）｜β₁・β₂｜＝ 0.25 （４）｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＝ 0.00000 （５）Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＝ 7.45 ×10^-3 （６）Ｐ_G12＝ -0.00691 （８）｜ｒ_A｜／ｒ_B＝ 0.967 （９）ｆ₁₁／ｆ₁₂＝ 2.77 （10）｜ｆ₂₁｜／ｆ₂₂＝ 4.3 図１１(a) は第４実施例の縦収差図であり、図１１(b)
は第４実施例の倍率色収差図、図１１(c) は第４実施例
の横収差図である。各収差図中において、ＮＡは開口数
を表し、Ｙは像高を表す。また、符号Ｊ、Ｐ及びＱは、
波長がそれぞれ１９３．０ｎｍ、１９２．９ｎｍ及び１
９３．１ｎｍであることを示す。そして、図１１(a) に
おいて、球面収差中において、破線は正弦条件違反量を
表し、非点収差中においては、破線はメリジオナル像
面、実線はサジタル像面をそれぞれ表す。図１１(c) に
示す横収差図において、各コマ収差図中の上部に記載さ
れる数字は、物体高を表す。

【００８３】図１１(a) 〜(c) に示す諸収差図より、本
実施例では、０．６という大きな開口数ＮＡでありなが
ら、広い領域において諸収差が良好に補正されているこ
とが分かる。また、図１１(a) 〜(c) に示す諸収差図よ
り、本実施例では、波長幅０．１ｎｍの範囲において軸
上及び倍率の色収差も良好に補正されていることが分か
る。

【００８４】以上の通り、本発明による各実施例によれ
ば、非常に大きな開口数でありながら、広い露光領域に
おいて諸収差が良好に補正された反射屈折光学系を提供
できる。更に、各実施例では、凹面鏡Ｍ₁の直径が２５
０〜３００程度となっており、かなり凹面鏡の小型化が
達成されている。また、各実施例における数値より、作
動距離が十分に確保されていることが分かる。

【００８５】また、上述の各実施例では、光路偏向手段
としての光路折曲げミラーＭ₂が第１結像光学系Ｇ₁が
形成する中間像の近傍に配置される構成であるため、光
路折曲げミラーＭ₂に対する第１及び第２結像光学系Ｇ
₁，ＯＰ₂の偏心誤差の影響を少なくできる。また、上
記各実施例では、光路折曲げミラーＭ₂の反射面に達す
る光束の径が小さくなるため、光路折曲げミラーＭ₂自
体の小型化を図ることができる。従って、光路折曲げミ
ラーＭ₂による光束の遮蔽を少なくできるため、露光領
域の拡大化を達成できる利点もある。

【００８６】なお、上述の各実施例においては、光路折
曲げミラーＭ₂を表面反射鏡としているが、その代わり
に裏面反射鏡を用いても良い。さらに、各実施例では、
光路折曲げミラーＭ₂によって、第１結像光学系Ｇ₁か
らの光束を９０°偏向させた後に第２結像光学系Ｇ₂へ
導く構成としているため、第１結像光学系Ｇ₁と第２結
像光学系Ｇ₂との偏心調整が容易に行なえる利点があ
る。

【００８７】また、各実施例においては、第２結像光学
系Ｇ₂中のレンズ群Ｇ₂₁とレンズ群Ｇ₂₂との間に開口絞
りを配置できるため、この開口絞りを開口径可変となる
ように構成すれば、σ可変による露光をも達成できる。
なお、上述の第１実施例による反射屈折光学系では、輪
帯状の視野であるため、所定の像高における収差のみ補
正されていれば良い。

【００８８】尚、上述の第２乃至第４実施例の光路折曲
げミラーＭ₂の代わりに、ビームスプリッタを用いる構
成をとる場合には、レチクルＲ上の光軸Axからの物体高
が０〜７２の範囲内を用いる一括露光を行うこともでき
ることは言うまでもない。

【００８９】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、像側におけ
る作動距離を十分に確保したうえで高い開口数を実現で
き、凹面鏡の口径の小型化をも達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成の概略を示す平面図であ
る。

【図２】本発明の別の態様の構成の概略を示す平面図で
ある。

【図３】本発明の別の態様の構成の概略を示す平面図で
ある。

【図４】本発明の第１実施例による反射屈折光学系の展
開光路図である。

【図５】第１実施例による反射屈折光学系の諸収差図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例による反射屈折光学系の展
開光路図である。

【図７】第２実施例による反射屈折光学系の諸収差図で
ある。

【図８】本発明の第３実施例による反射屈折光学系の展
開光路図である。

【図９】第３実施例による反射屈折光学系の諸収差図で
ある。

【図１０】本発明の第４実施例による反射屈折光学系の
展開光路図である。

【図１１】第４実施例による反射屈折光学系の諸収差図
である。

【図１２】実施例における特殊フィルターの一例を示し
た図である。

【図１３】実施例における視野絞りの一例を示した図で
ある。

【符号の説明】

Ｇ₁ … 第１結像光学系、Ｇ₂ … 第２結像光学系、Ｇ₁₁ … 第１群、Ｇ₁₂ … 第２群、Ｇ_13F… 前群、Ｇ_13R… 後群、Ｍ₁ … 凹面鏡、Ｍ₂ … 光路折曲げミラー（光路偏向部材）、Ｍ₃ … 光路折曲げミラー（光路偏向部材）、Ｍ₀ … 光路折曲げミラー（光路偏向部材）、Ｒ … レチクル（第１面）、Ｗ … ウェハ（第２面）、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面の中間像を形成する第１結像光学系
と、縮小倍率を有し前記中間像の像を第２面上に形成する第
２結像光学系と、前記第１結像光学系から前記第２結像光学系へ到る光路
中に配置され、前記第１結像光学系からの光を前記第２
結像光学系へ導く光路偏向部材とを有し、前記第１結像光学系は、正屈折力の第１群Ｇ₁₁と、凹面
鏡と負レンズ成分とを有する正屈折力の第２群Ｇ₁₂とを
有し、かつ前記第１面からの光を前記第１群Ｇ ₁₁、前記
第２群Ｇ₁₂、前記第１群Ｇ₁₁の順に導き、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との合成倍率
は縮小倍率であることを特徴とする反射屈折光学系。
【請求項２】前記第２群Ｇ₁₂中の負レンズ成分は、前記
第１群Ｇ₁₁側に凹面を向けたメニスカス形状であること
を特徴とする請求項１記載の反射屈折光学系。
【請求項３】前記第２結像光学系は、正屈折力のレンズ
群Ｇ₂₁と、正屈折力のレンズ群Ｇ₂₂とを有することを特
徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の反射屈折
光学系。
【請求項４】前記レンズ群Ｇ₂₁と前記レンズ群Ｇ₂₂との
間の光路中には、開口絞りが配置されることを特徴とす
る請求項３記載の反射屈折光学系。
【請求項５】前記第１結像光学系は、前記第１面と前記
第１群Ｇ₁₁との間の光路中に配置されたレンズ群Ｇ₁₃を
有し、該レンズ群Ｇ₁₃は、前記第１面側から順に、正屈折力の
前群Ｇ_13Fと、負屈折力の後群Ｇ_13Rとを有することを
特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の反射屈
折光学系。
【請求項６】前記第１結像光学系の結像倍率は、縮小倍
率であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項
に記載の反射屈折光学系。
【請求項７】前記第１結像光学系の結像倍率をβ₁と
し、前記第２結像光学系の結像倍率をβ₂とするとき、０．４＜｜β₁｜＜１．２０．２＜｜β₂｜＜０．７１／１０＜｜β₁・β₂｜＜１／２を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一
項に記載の反射屈折光学系。
【請求項８】前記第２結像光学系を構成する光学材料
は、互いに分散値の異なる少なくとも二種類の光学材料
であることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に
記載の反射屈折光学系。
【請求項９】前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₁
は、高分散ガラスから構成される負レンズ成分と、低分
散ガラスから構成される正レンズ成分とを含み、前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₂は、低分散ガ
ラスから構成される正レンズ成分を含むことを特徴とす
る請求項３記載の反射屈折光学系。
【請求項１０】以下の条件を満足することを特徴とする
請求項１又は２の何れか一項に記載の反射屈折光学系。｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＜０．１Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＞０Ｐ_G12＜０但し、Ｐ_G1 ：前記第１結像光学系のペッツバール値、Ｐ_G2 ：前記第２結像光学系のペッツバール値、Ｐ_G11：前記第１群Ｇ₁₁のペッツバール値、Ｐ_G12：前記第２群Ｇ₁₂のペッツバール値、Ｐ_G21：前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₁のペ
ッツバール値、Ｐ_G22：前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₂のペ
ッツバール値、である。
【請求項１１】以下の条件を満足することを特徴とする
請求項５記載の反射屈折光学系。｜Ｐ_G1＋Ｐ_G2｜＜０．１Ｐ_G11＋Ｐ_G21＋Ｐ_G22＋Ｐ_G13＞０Ｐ_G12＜０但し、Ｐ_G1 ：前記第１結像光学系のペッツバール値、Ｐ_G2 ：前記第２結像光学系のペッツバール値、Ｐ_G11：前記第１群Ｇ₁₁のペッツバール値、Ｐ_G12：前記第２群Ｇ₁₂のペッツバール値、Ｐ_G21：前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₁のペ
ッツバール値、Ｐ_G22：前記第２結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₂₂のペ
ッツバール値、Ｐ_G13：前記第１結像光学系中の前記レンズ群Ｇ₁₃のペ
ッツバール値、である。
【請求項１２】前記第１面と前記第２面との配置を平行
にするために、前記第１面と前記第１結像光学系中の第
１群Ｇ₁₁との間には、前記第１面からの光を偏向させる
第２の光路偏向部材が配置されることを特徴とする請求
項１乃至１１の何れか一項記載の反射屈折光学系。
【請求項１３】前記第１面と前記第２面との配置を平行
にするために、前記第２結像光学系中のレンズ群Ｇ₂₁及
びレンズ群Ｇ₂₂の間には、光路偏向部材が配置されるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項記
載の反射屈折光学系。
【請求項１４】前記第１面と前記第２面とを水平に配置
し、且つ前記第１面を前記第２面よりも上方に配置した
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の反射屈折光
学系。
【請求項１５】前記第１結像光学系と前記第２結像光学
系との間に形成される中間像の位置に、前記第２面上の
像形成領域の大きさが可変となる視野絞りを設けたこと
を特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の反
射屈折光学系。
【請求項１６】前記第２結像光学系中のレンズ群Ｇ₂₁と
レンズ群Ｇ₂₂との間の光路中に、特殊フィルターを設け
たことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記
載の反射屈折光学系。