JPH1010431A - 反射屈折光学系 - Google Patents

反射屈折光学系

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JPH1010431A
JPH1010431A JP8180013A JP18001396A JPH1010431A JP H1010431 A JPH1010431 A JP H1010431A JP 8180013 A JP8180013 A JP 8180013A JP 18001396 A JP18001396 A JP 18001396A JP H1010431 A JPH1010431 A JP H1010431A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 像側において十分大きな開口数および作動距
離を有し、紫外線波長域でクオーターミクロン単位の解
像度を有する小型の反射屈折光学系。 【解決手段】 物体面からの光に基づいて物体面の中間
像を形成するための第１結像光学系Ｓ１と、中間像から
の光に基づいて物体面の縮小像を形成するための第２結
像光学系Ｓ２と、中間像が形成される位置の近傍に配置
され第１結像光学系Ｓ１を介した光を第２結像光学系Ｓ
２に向かって偏向するための第１光路偏向部材Ｍ１とを
備えている。第１結像光学系Ｓ１は凹面反射鏡ＣＭを有
し、物体面からの光は凹面反射鏡ＣＭで反射された後
に、第１結像光学系Ｓ１の光路中に中間像を形成し、条
件式（１）および（２）を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反射面と屈折面とを
有する反射屈折縮小光学系に関し、特に半導体素子や液
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
使用される投影露光装置の投影光学系に好適な、紫外線
波長域でクオーターミクロン単位の解像度を有する反射
屈折光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】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、フォトマクスまたはレチクル
（以下、「マスク」という）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ウエハ（またはガ
ラスプレート等）上に転写する投影露光装置が使用され
ている。この種の投影露光装置では、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
力はますます高まっている。この解像力に関する要求を
満足するためには、照明光の波長を短くし且つ投影光学
系の像側の開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。し
かしながら、照明光の波長を短くすると、光の吸収が発
生するため、実用に耐え得る光学材料の種類は限られ
る。たとえば、３００ｎｍ以下の波長を有する光の場
合、実用上使用可能な光学材料は石英および蛍石だけで
ある。
【０００３】ところで、石英のアッベ数と蛍石のアッベ
数とは、色収差を補正するのに十分な程は離れていな
い。したがって、たとえば３００ｎｍ以下の波長を有す
る光の場合、石英や蛍石からなる屈折系だけで投影光学
系を構成すると、色収差をはじめとする諸収差の補正が
困難となる。一方、反射系では、色収差が発生しない。
そこで、投影露光装置の投影光学系として、反射系と屈
折系とを組み合わせた、いわゆる反射屈折光学系が種々
提案されている。なお、光学系の光路中において中間像
を１回だけ形成するタイプとしては、特開昭６３−１６
３３１９号公報、特公平７−１１１５１２号公報、特公
平５−２５１７０号公報、ＵＳＰ−４，７９９，９６６
号明細書等に開示の反射屈折光学系が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、軸上物点から
の光線を含む光束に基づいて物体像を形成する反射屈折
光学系では、光路偏向のための透過反射面を有するビー
ムスプリッターを使用する必要がある。しかしながら、
ビームスプリッターを用いた反射屈折光学系では、像面
に位置決めされたウエハからの反射光による内面反射が
発生したり、ビームスプリッターよりも像側に配置され
た光学系の屈折面での内面反射が発生したり、ビームス
プリッターの透過反射面等においてフレアーや照明ムラ
の原因となる迷光が発生し易い。また、光学系の像側の
開口数を大きくしようとすると大型のビームスプリッタ
ーが必要となり、ビームスプリッターにおける光量損失
に起因する露光時間の増大が半導体製造工程におけるス
ループットの低下を招く。なお、特開平６−３００９７
３号公報等に開示されているように、光量損失を回避す
るためにビームスプリッターとして偏光ビームスプリッ
ターを採用することができる。しかしながら、開口数に
応じた大型の偏光ビームスプリッターを製造することは
極めて難しく、透過反射膜の不均一性、角度特性、光の
吸収、位相変化などが結像特性を低下させる原因とな
る。
【０００５】一方、軸上物点からの光線を用いることな
く物体像を形成する反射屈折光学系すなわちリング視野
光学系では、形成した中間像の近傍に平面反射鏡を配置
することにより、ビームスプリッターを用いることなく
光路偏向（光路分割）を実現することができる。たとえ
ば、投影光学系としてリング視野光学系を用いるステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置では、マスク
とウエハとを投影光学系に対して同時に相対移動させる
ことによって、ウエハの各ショット領域にマスクパター
ンを走査露光する。なお、リング視野光学系において中
間像を複数回形成すると、光学系の光路長が長くなる。
また、投影露光装置に適用されたリング視野光学系にお
いて凹面反射鏡を複数枚使用すると、光路偏向のために
露光領域を光軸から大きく離す必要が生じ、光学系の大
型化は避けられない。以上より、１つの凹面反射鏡を有
し中間像を１回だけ形成するリング視野光学系が望まし
い。上述の公報および明細書のうち、特公平７−１１１
５１２号公報およびＵＳＰ−４，７７９，９６６号明細
書が、１つの凹面反射鏡を有し中間像を１回だけ形成す
るリング視野光学系を開示している。
【０００６】まず、ＵＳＰ−４，７７９，９６６号明細
書に開示の反射屈折光学系では、中間像の形成位置より
も像面寄りの縮小側に凹面反射鏡を配置している。とこ
ろが、物体面側よりも縮小側の開口数が大きいため、縮
小側における光路偏向が困難となり、光学系の像側の開
口数ＮＡを大きく確保することができない。その結果、
十分な解像度を確保することができず、凹面反射鏡の大
型化も避けられない。一方、特公平７−１１１５１２号
公報においては、中間像を形成するための第１結像光学
系が凹面反射鏡を含んで、完全対称型に構成されてい
る。また、第１結像光学系を介して形成される中間像
は、物体面の等倍像となっている。こうして、物体面の
等倍中間像を形成する構成により、第１結像光学系にお
ける収差の発生を軽減させている。その結果、反射屈折
光学系全体の倍率を第２結像光学系だけで担うこととな
り、第２結像光学系への倍率の負担が重くなりすぎる。
特に、光学系に大きな開口数ＮＡが要求される場合、第
２結像光学系の大型化および複雑化は避けられない。さ
らに、中間像が物体面の付近に形成されるため、偏光ビ
ームスプリッター等の光路偏向部材を用いない限り、物
体側において十分な作動距離（ワーキングディスタン
ス）を確保することができない。
【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、像側において十分大きな開口数および作動距
離を有し、紫外線波長域でクオーターミクロン単位の解
像度を有する小型の反射屈折光学系を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体面からの光に基づいて前記
物体面の中間像を形成するための第１結像光学系Ｓ１
と、前記中間像からの光に基づいて前記物体面の縮小像
を形成するための第２結像光学系Ｓ２と、前記中間像が
形成される位置の近傍に配置され前記第１結像光学系Ｓ
１を介した光を前記第２結像光学系Ｓ２に向かって偏向
するための第１光路偏向部材Ｍ１とを備え、前記第１結
像光学系Ｓ１は凹面反射鏡ＣＭを有し、前記物体面から
の光は前記凹面反射鏡ＣＭで反射された後に、前記第１
結像光学系Ｓ１の光路中に前記中間像を形成し、前記第
１光路偏向部材Ｍ１は、前記第１結像光学系Ｓ１の光路
中に配置された平面反射鏡を有し、前記第１結像光学系
Ｓ１の結像倍率をβ１とし、前記第１結像光学系Ｓ１の
光軸と前記第２結像光学系Ｓ２の光軸との交点と前記物
体面との間の軸上距離をＬ１とし、前記物体面と前記凹
面反射鏡ＣＭとの間の軸上距離をＬＭとしたとき、 ０．７５＜｜β１｜＜０．９５ ０．１３＜Ｌ１／ＬＭ＜０．３５ の条件を満足することを特徴とする反射屈折光学系を提
供する。
【０００９】本発明の好ましい態様によれば、前記第１
結像光学系Ｓ１は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１
と、第２レンズ群Ｇ２と、前記凹面反射鏡ＣＭとを有
し、前記物体面からの光は、前記第１レンズ群Ｇ１およ
び前記第２レンズ群Ｇ２を介して前記凹面反射鏡ＣＭで
反射された後に、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レン
ズ群Ｇ２との間の光路中に前記中間像を形成する。この
場合、前記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも２つの互い
に異なる負屈折力を有する屈折素子と、少なくとも２つ
の互いに異なる正屈折力を有する屈折素子とを有するこ
とが好ましい。また、前記第１レンズ群Ｇ１は、少なく
とも３つの互いに異なる屈折力を有する屈折素子を有す
ることが好ましい。
【００１０】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記第２結像光学系Ｓ２は、物体側から順に、全体として
正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、該第３レンズ
群Ｇ３を介した光を偏向するための第２光路偏向部材Ｍ
２と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４
とを有し、前記中間像からの光は、前記第３レンズ群Ｇ
３、前記第２光路偏向部材Ｍ２、および前記第４レンズ
群Ｇ４を介して、前記物体面の縮小像を形成する。さら
に、前記反射屈折光学系を構成する屈折素子は、石英お
よび蛍石の少なくともいずれか一方の光学材料から形成
されていることが好ましい。また、前記第２レンズ群Ｇ
２は少なくとも１つの蛍石からなる正レンズを有し、前
記第２レンズ群Ｇ２中の蛍石からなる正レンズの屈折力
の総和をφｃとし、前記凹面反射鏡ＣＭの屈折力をφｍ
としたとき、 ０．５＜｜φｃ／φｍ｜＜１．６ の条件を満足することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明においては、第１結像光学
系Ｓ１が縮小の結像倍率を有するため、第２結像光学系
Ｓ２への屈折力の負担が軽減される。その結果、光学系
の像側の開口数ＮＡを大きくすることが可能となるとと
もに、第２結像光学系Ｓ２の大型化および複雑化を回避
することもできる。換言すれば、本発明の反射屈折光学
系は、像側において十分大きな開口数を有する小型の光
学系であるにもかかわらず、紫外線波長域でクオーター
ミクロン単位の解像度を有する。
【００１２】以下、本発明の各条件式について説明す
る。本発明においては、以下の条件式（１）および
（２）を満足する。 ０．７５＜｜β１｜＜０．９５ （１） ０．１３＜Ｌ１／ＬＭ＜０．３５ （２） ここで、 β１：第１結像光学系Ｓ１の結像倍率 Ｌ１：第１結像光学系Ｓ１の光軸と第２結像光学系Ｓ２
の光軸との交点と物体面との間の軸上距離（光軸に沿っ
た幾何学的距離） ＬＭ：物体面と凹面反射鏡ＣＭとの間の軸上距離
【００１３】条件式（１）は、第１結像光学系Ｓ１の結
像倍率について適切な範囲を規定している。条件式
（１）の下限値を下回ると、中間像側の開口数ＮＡが大
きくなり過ぎるため、第１光路偏向部材Ｍ１による光路
偏向が難しくなってしまう。一方、条件式（１）の上限
値を上回ると、第１結像光学系Ｓ１の結像倍率β１が等
倍に近づくので、第２結像光学系Ｓ２への屈折力の負担
が大きくなる。このため、光学系の像側の開口数ＮＡを
大きくすることができなくなるとともに、第２結像光学
系Ｓ２の大型化および複雑化を回避することもできなく
なる。なお、条件式（１）下限値を０．８に、上限値を
０．９に設定することがさらに好ましい。
【００１４】条件式（２）は、第２結像光学系Ｓ２と物
体面との適切な位置関係について規定している。条件式
（２）の下限値を下回ると、像側において十分な作動距
離を確保することができなくなってしまう。その結果、
ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に対し
て、本発明の反射屈折光学系を適用することが不可能と
なる。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、コマ収
差および歪曲収差を良好に補正することが困難となって
しまう。なお、条件式（２）の下限値を０．１９に、上
限値を０．３に設定することがさらに好ましい。
【００１５】また、第１結像光学系Ｓ１が、物体側から
順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、凹面
反射鏡ＣＭとを有し、物体面からの光が、第１レンズ群
Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を介して凹面反射鏡ＣＭで
反射された後に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２
との間の光路中に中間像を形成することが好ましい。こ
の場合、中間像が形成される位置の近傍に第１光路偏向
部材Ｍ１を配置して光路偏向を行うことが容易になると
ともに、光学系の大型化を回避することもできる。
【００１６】また、第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも２
つの互いに異なる負屈折力を有する屈折素子と、少なく
とも２つの互いに異なる正屈折力を有する屈折素子とを
有することが好ましい。負レンズのような屈折素子は、
コマ収差、球面収差、像面湾曲等の補正に欠くことがで
きない。一方、正レンズのような屈折素子は、光学系を
大型化することなく、大きな開口数ＮＡおよび大きな露
光領域を確保するために必要となる。さらに、第２結像
光学系Ｓ２の収差を補償して第２結像光学系Ｓ２への収
差補正の負担を軽くするためには、少なくとも２つの互
いに異なる負屈折力を有する負レンズと少なくとも２つ
の互いに異なる負屈折力を有する正レンズとが必要とな
る。
【００１７】また、第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも３
つの互いに異なる屈折力を有する屈折素子を有すること
が好ましい。近時、光学系に対して解像力の向上が求め
られるにつれて、歪曲収差の補正や像面湾曲の補正に対
しても厳しい仕様（スペック）が要求されている。この
ような厳しい仕様を達成するためには、製造時における
光学系の収差調整が必要となる。一般に、光学系の収差
調整用レンズとして、物体面の近傍に配置されたレンズ
を用いることが有効である。特に、本発明では、物体面
からの光が第２レンズ群Ｇ２中の光路を往復するので、
収差調整用のレンズとして第２レンズ群Ｇ２を用いるの
は適当でない。
【００１８】そこで、少なくとも３つの互いに異なる屈
折力を有する屈折素子で第１レンズ群Ｇ１を構成し、第
１レンズ群Ｇ１を収差調整用レンズとして用いることに
より、製造時において歪曲収差や像面歪曲の調整が可能
となる。また、少なくとも３つの互いに異なる屈折力を
有する屈折素子で第１レンズ群Ｇ１を構成することによ
り、物体側での作動距離を大きく確保することが可能と
なり、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置
に本発明の反射屈折光学系を適用することができる。
【００１９】また、第２結像光学系Ｓ２が、物体側から
順に、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第２光路偏向部
材Ｍ２と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを有し、中間
像からの光が、第３レンズ群Ｇ３、第２光路偏向部材Ｍ
２および第４レンズ群Ｇ４を介して、物体面の縮小像を
形成することが好ましい。ここで、第３レンズ群Ｇ３
は、フィールドレンズの役割を果たす。また、第２光路
偏向部材Ｍ２は、第１光路偏向部材Ｍ１との協働によ
り、物体面と像面とを平行に保つ役割を果たす。さら
に、第４レンズ群Ｇ４は、主として球面収差やコマ収差
を補正し、光学系の像側の開口数ＮＡを大きく確保する
ための重要な役割を果たす。
【００２０】なお、第４レンズ群Ｇ４の光路中に可変絞
り（開口部の径が可変の開口絞り）を設けることによ
り、いわゆるコヒーレンスファクタ（σ値）を調整する
ことができる。例えば特公昭６２−５０８１１号公報に
は、焦点深度を深くし且つ解像力を向上させる手法とし
て、マスクパターン中の所定部分の位相を他の部分の位
相からシフトさせる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
さらに向上させることができるという利点がある。
【００２１】また、本発明の反射屈折光学系を構成する
屈折素子は、石英および蛍石の少なくともいずれか一方
の光学材料から形成されていることが好ましい。すなわ
ち、光学系を構成するレンズが石英および蛍石のいずれ
か一方からなるか、あるいは石英および蛍石の双方から
なる構成により、たとえば３００ｎｍ以下の紫外線波長
域の光を照明光として使用することができる。
【００２２】また、本発明においては、第２レンズ群Ｇ
２が少なくとも１つの蛍石からなる正レンズを有し、以
下の条件式（３）を満足することが望ましい。 ０．５＜｜φｃ／φｍ｜＜１．６ （３） ここで、 φｃ：第２レンズ群Ｇ２中の蛍石からなる正レンズの屈
折力の総和 φｍ：凹面反射鏡ＣＭの屈折力
【００２３】第２レンズ群Ｇ２が少なくとも１つの蛍石
からなる正レンズを有することにより、凹面反射鏡ＣＭ
に入射する光束の色収差を補正するとともに、光学系全
体の色収差を良好に補正することも可能となる。条件式
（３）は、第２レンズ群Ｇ２中の蛍石からなる正レンズ
の屈折力の総和と凹面反射鏡ＣＭの屈折力との比につい
て適切な範囲を規定している。条件式（３）の上限値お
よび下限値で規定される範囲を逸脱すると、像高に対し
て奇数次の色収差を良好に補正することが困難となる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。本発明の各実施例にかかる反射屈折光学
系は、物体面からの光に基づいて物体面の中間像を形成
するための第１結像光学系Ｓ１と、中間像からの光に基
づいて物体面の縮小像を形成するための第２結像光学系
Ｓ２と、中間像が形成される位置の近傍に配置され第１
結像光学系Ｓ１を介した光を第２結像光学系Ｓ２に向か
って偏向するための第１光路偏向部材Ｍ１とを備えてい
る。
【００２５】なお、第１光路偏向部材Ｍ１は、第１結像
光学系Ｓ１の光路中に配置された平面反射鏡を有する。
また、第１結像光学系Ｓ１は、物体側から順に、第１レ
ンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、凹面反射鏡ＣＭと
を有する。そして、物体面からの光は、第１レンズ群Ｇ
１および第２レンズ群Ｇ２を介して凹面反射鏡ＣＭで反
射された後に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
の間の光路中に中間像を形成する。さらに、第２結像光
学系Ｓ２は、物体側から順に、正屈折力の第３レンズ群
Ｇ３と、第２光路偏向部材Ｍ２と、正屈折力の第４レン
ズ群Ｇ４とを有する。そして、中間像からの光は、第３
レンズ群Ｇ３、第２光路偏向部材Ｍ２、および第４レン
ズ群Ｇ４を介して、物体面の縮小像を形成する。
【００２６】〔第１実施例〕図１は、本発明の第１実施
例にかかる反射屈折光学系のレンズ構成を概略的に示す
図である。図１において、第１結像光学系Ｓ１の第１レ
ンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、および
物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成され
ている。また、第１結像光学系Ｓ１の第２レンズ群Ｇ２
は、物体側から順に、両凸レンズ、物体側に凹面を向け
た負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レン
ズ、および凹面反射鏡ＣＭから構成されている。なお、
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の光路中に
は、第１レンズ群Ｇ１からの光に対して平行平面板とし
て機能し、第２レンズ群Ｇ２からの光に対して平面反射
鏡として機能する第１光路偏向部材Ｍ１が設けられてい
る。
【００２７】一方、第２結像光学系Ｓ２の第３レンズ群
Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズ、および物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第２結像光学系Ｓ２の第４レンズ群Ｇ４は、物体
側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、両凸レンズ、開口絞りＡＳ、両凸レンズ、物体側に
凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凹レンズ、物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズ、および両凸レンズから構成さ
れている。なお、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４
との間の光路中には、平面反射鏡からなる第２光路偏向
部材Ｍ２が設けられている。
【００２８】次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸
元の値を掲げる。表（１）において、βは光学系全体の
縮小倍率を、ＮＡi は像側の開口数を、ｄ０は物体面と
光学系の最も物体側の面（第１レンズ群Ｇ１の最も物体
側の面）との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、ｒは各面の曲率半径を、ｄは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径ｒの符号は、物体面と凹面反射鏡ＣＭとの間では物
体側に凸面を向ける場合を正とし、第１光路偏向部材Ｍ
１と第２光路偏向部材Ｍ２との間では第１光路偏向部材
Ｍ１側（物体側）に凸面を向ける場合を正とし、第２光
路偏向部材Ｍ２と像面との間では像側に凸面を向ける場
合を正としている。また、面間隔ｄの符号は、凹面反射
鏡ＣＭから第１光路偏向部材Ｍ１までの光路中では負と
し、第２光路偏向部材Ｍ２から像面までの光路中では負
とし、その他の光路中では正としている。さらに、表
（１）において、ｎは基準波長λ＝１９３．４ｎｍ（Ａ
ｒＦエキシマレーザの波長）に対する屈折率を表してい
る。第１実施例では、光学材料として、石英（ｎ＝１．
５６０１９）および蛍石（ｎ＝１．５０１３８）を使用
している。
【００２９】
【表１】 β＝−０．２５ ＮＡi ＝０．６ ｄ０＝４９．９９８ 面番号 ｒ ｄ ｎ 1 369.115 18.000 1.56019 2 245.893 0.500 3 227.674 33.705 1.50138 4 -373.082 18.803 5 -324.258 20.532 1.56019 6 332.817 1.674 7 340.581 20.389 1.56019 8 604.750 27.395 9 ∞ 35.000 1.56019 （第１光路偏向部材Ｍ１：透過面） 10 ∞ 16.943 11 391.176 30.000 1.50138 12 -982.727 6.592 13 -417.793 20.000 1.56019 14 -1216.731 261.353 15 478.547 40.000 1.50138 16 -908.632 11.323 17 325.213 20.000 1.56019 18 208.331 48.917 19 -196.257 20.000 1.56019 20 1370.871 0.500 21 430.209 42.793 1.50138 22 -366.694 61.625 23 247.465 25.000 1.56019 24 286.274 68.753 25 508.228 40.000 1.56019 26 -930.828 27.931 27 -313.824 25.000 1.56019 28 -1017.267 19.454 29 -276.064 25.000 1.56019 30 1335.454 32.821 31 -360.416 -32.821 （凹面反射鏡ＣＭ） 32 1335.454 -25.000 1.56019 33 -276.064 -19.454 34 -1017.267 -25.000 1.56019 35 -313.824 -27.931 36 -930.828 -40.000 1.56019 37 508.228 -68.753 38 286.274 -25.000 1.56019 39 247.465 -61.625 40 -366.694 -42.793 1.50138 41 430.209 -0.500 42 1370.871 -20.000 1.56019 43 -196.257 -48.917 44 208.331 -20.000 1.56019 45 325.213 -11.323 46 -908.632 -40.000 1.50138 47 478.547 -261.353 48 -1216.731 -20.000 1.56019 49 -417.793 -6.592 50 -982.727 -30.000 1.50138 51 391.176 -1.943 52 ∞ 236.637 （第１光路偏向部材Ｍ１：反射面） 53 471.443 36.090 1.50138 54 -1089.261 3.979 55 306.858 20.000 1.56019 56 247.195 150.000 57 ∞ -162.806 （第２光路偏向部材Ｍ２） 58 -812.165 -25.000 1.56019 59 -2628.418 -290.508 60 -1094.809 -30.000 1.56019 61 1598.936 -30.114 62 ∞ -81.437 （開口絞りＡＳ） 63 -266.544 -45.218 1.50138 64 2115.935 -0.550 65 -213.134 -30.096 1.56019 66 -642.205 -15.142 67 1328.716 -30.000 1.56019 68 -654.044 -1.236 69 -210.004 -45.167 1.56019 70 -304.557 -19.703 71 -166.497 -45.000 1.56019 72 -72.336 -6.218 73 -71.786 -66.262 1.56019 74 2042.086 -17.000 （条件対応値） β１＝−０．８７７２０７ Ｌ１＝２４１ ＬＭ＝１０７０ φｃ＝０．００５８５０ φｍ＝０．００５５４９ （１）｜β１｜ ＝０．８７７２０７ （２）Ｌ１／ＬＭ ＝０．２２５ （３）｜φｃ／φｍ｜＝１．０５４２２８
【００３０】図２は、第１実施例の横収差図であって、
（ａ）は最大像高Ｙ＝１８．６における横収差図であ
り、（ｂ）は中間像高Ｙ＝５．０における横収差図であ
る。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ＝１
９３．４ｎｍに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ＝
１９３．０ｎｍに対する収差曲線を、破線は波長λ＝１
９３．２ｎｍに対する収差曲線を、一点鎖線は波長λ＝
１９３．６ｎｍに対する収差曲線を、点線は波長λ＝１
９３．８ｎｍに対する収差曲線をそれぞれ表している。
図２の各横収差図を参照すると、第１実施例では、光学
系の像側において大きな開口数および作動距離を確保し
ているにもかかわらず、良好に収差補正されていること
がわかる。特に、１９３．４±０．４ｎｍにおいて色収
差が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわ
かる。
【００３１】〔第２実施例〕図３は、本発明の第２実施
例にかかる反射屈折光学系のレンズ構成を概略的に示す
図である。図３において、第１結像光学系Ｓ１の第１レ
ンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、および
物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成され
ている。また、第１結像光学系Ｓ１の第２レンズ群Ｇ２
は、物体側から順に、両凸レンズ、物体側に凹面を向け
た負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凹
面を向けた負メニスカスレンズ、および凹面反射鏡ＣＭ
から構成されている。なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レ
ンズ群Ｇ２との間の光路中には、第１レンズ群Ｇ１から
の光に対して平行平面板として機能し、第２レンズ群Ｇ
２からの光に対して平面反射鏡として機能する第１光路
偏向部材Ｍ１が設けられている。
【００３２】一方、第２結像光学系Ｓ２の第３レンズ群
Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズ、および物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第２結像光学系Ｓ２の第４レンズ群Ｇ４は、物体
側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、開口絞
りＡＳ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズ、両凹レンズ、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズ、および両凸レンズから構成されている。なお、第３
レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の光路中には、
平面反射鏡からなる第２光路偏向部材Ｍ２が設けられて
いる。
【００３３】次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸
元の値を掲げる。表（２）において、βは光学系全体の
縮小倍率を、ＮＡi は像側の開口数を、ｄ０は物体面と
光学系の最も物体側の面（第１レンズ群Ｇ１の最も物体
側の面）との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、ｒは各面の曲率半径を、ｄは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径ｒの符号は、物体面と凹面反射鏡ＣＭとの間では物
体側に凸面を向ける場合を正とし、第１光路偏向部材Ｍ
１と第２光路偏向部材Ｍ２との間では第１光路偏向部材
Ｍ１側（物体側）に凸面を向ける場合を正とし、第２光
路偏向部材Ｍ２と像面との間では像側に凸面を向ける場
合を正としている。また、面間隔ｄの符号は、凹面反射
鏡ＣＭから第１光路偏向部材Ｍ１までの光路中では負と
し、第２光路偏向部材Ｍ２から像面までの光路中では負
とし、その他の光路中では正としている。さらに、表
（２）において、ｎは基準波長λ＝１９３．４ｎｍ（Ａ
ｒＦエキシマレーザの波長）に対する屈折率を表してい
る。第１実施例では、光学材料として、石英（ｎ＝１．
５６０１９）および蛍石（ｎ＝１．５０１３８）を使用
している。
【００３４】第２実施例において、非球面は、頂点から
の光軸垂直方向に沿った高さをｙ、高さｙにおける頂点
からの光軸方向の変位量（サグ量）をＳ（ｙ）、基準の
曲率半径（頂点の曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、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。
【数１】 Ｓ（ｙ）＝（ｙ2 ／ｒ）／〔１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2 ／ｒ2 ｝1/2 〕 ＋Ｃ4 ・ｙ4 ＋Ｃ6 ・ｙ6 ＋Ｃ8 ・ｙ8 ＋Ｃ10・ｙ10＋Ｃ12・ｙ12 （ａ）
【００３５】
【表２】 β＝−０．２５ ＮＡi ＝０．６ ｄ０＝４５．０００ 面番号 ｒ ｄ ｎ 1 281.775 18.000 1.56019 2 195.859 1.598 3 196.715 40.418 1.50138 4 -480.361 14.536 5 -548.718 20.000 1.56019 6 204.428 5.448 7 203.274 20.000 1.56019 8 401.273 25.000 9 ∞ 35.000 1.56019 （第１光路偏向部材Ｍ１：透過面） 10 ∞ 15.500 11 303.555 30.000 1.50138 12 -1740.057 5.924 13 -425.354 20.000 1.56019 14 -2761.815 171.793 15 300.937 40.000 1.50138 16 -2581.928 1.849 17 288.864 20.000 1.56019 18 177.975 57.224 19 -175.888 20.000 1.56019 20 764.840 0.500 21 342.881 36.406 1.50138 22 -329.279 48.341 23 270.936 25.000 1.56019 24 328.277 66.732 25 778.307 40.000 1.56019 26 -518.576 15.753 27 -223.579 25.000 1.56019 28 -658.513 42.435 29 -229.025 25.000 1.56019 30 -1514.955 17.542 31 -332.936 -17.542 （凹面反射鏡ＣＭ：非球面） 32 -1514.955 -25.000 1.56019 33 -229.025 -42.435 34 -658.513 -25.000 1.56019 35 -223.579 -15.753 36 -518.576 -40.000 1.56019 37 778.307 -66.732 38 328.277 -25.000 1.56019 39 270.936 -48.341 40 -329.279 -36.406 1.50138 41 342.881 -0.500 42 764.840 -20.000 1.56019 43 -175.888 -57.224 44 177.975 -20.000 1.56019 45 288.864 -1.849 46 -2581.928 -40.000 1.50138 47 300.937 -171.793 48 -2761.815 -20.000 1.56019 49 -425.354 -5.924 50 -1740.057 -30.000 1.50138 51 303.555 -0.500 52 ∞ 233.000 （第１光路偏向部材Ｍ１：反射面） 53 415.207 31.117 1.50138 54 -631.341 0.500 55 306.049 20.000 1.56019 56 218.635 150.000 57 ∞ -165.240 （第２光路偏向部材Ｍ２） 58 -711.482 -25.000 1.56019 59 -2123.013 -302.795 60 3482.765 -30.000 1.56019 61 654.764 -15.000 62 ∞ -59.904 （開口絞りＡＳ） 63 -230.331 -70.000 1.50138 （非球面） 64 1603.607 -0.500 65 -204.918 -28.538 1.56019 66 -602.518 -14.615 67 1240.449 -30.000 1.56019 68 -510.567 -0.500 69 -308.492 -70.000 1.56019 70 -714.386 -0.500 71 -170.397 -45.000 1.56019 72 -62.983 -4.156 73 -63.147 -62.343 1.56019 74 766.887 -17.000 （非球面データ） κ Ｃ4 Ｃ6 31面 0.0000 0.815186 ×10-9 0.106110 ×10-13 Ｃ8 Ｃ10 Ｃ12 0.216157 ×10-18 -0.473987 ×10-23 0.490366 ×10-27 κ Ｃ4 Ｃ6 63面 0.0000 0.371510 ×10-8 0.507303 ×10-13 Ｃ8 Ｃ10 Ｃ12 0.416256 ×10-18 0.261764 ×10-22 -0.397276 ×10-27 （条件対応値） β１＝−０．８５４０３８ Ｌ１＝２４０ ＬＭ＝９５０ φｃ＝０．００６７１２ φｍ＝０．００６００６ （１）｜β１｜ ＝０．８５４０３８ （２）Ｌ１／ＬＭ ＝０．２５３ （３）｜φｃ／φｍ｜＝１．１１７６２６
【００３６】図４は、第２実施例の横収差図であって、
（ａ）は最大像高Ｙ＝１８．６における横収差図であ
り、（ｂ）は中間像高Ｙ＝５．０における横収差図であ
る。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ＝１
９３．４ｎｍに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ＝
１９３．０ｎｍに対する収差曲線を、破線は波長λ＝１
９３．２ｎｍに対する収差曲線を、一点鎖線は波長λ＝
１９３．６ｎｍに対する収差曲線を、点線は波長λ＝１
９３．８ｎｍに対する収差曲線をそれぞれ表している。
図４の各横収差図を参照すると、第２実施例では、光学
系の像側において大きな開口数および作動距離を確保し
ているにもかかわらず、良好に収差補正されていること
がわかる。特に、１９３．４±０．４ｎｍにおいて色収
差が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわ
かる。
【００３７】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、像側に
おいて十分大きな開口数および作動距離を有し、紫外線
波長域でクオーターミクロン単位の解像度を有する小型
の反射屈折光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる反射屈折光学系の
レンズ構成を概略的に示す図である。
【図２】第１実施例の横収差図であって、（ａ）は最大
像高Ｙ＝１８．６における横収差図であり、（ｂ）は中
間像高Ｙ＝５．０における横収差図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる反射屈折光学系の
レンズ構成を概略的に示す図である。
【図４】第２実施例の横収差図であって、（ａ）は最大
像高Ｙ＝１８．６における横収差図であり、（ｂ）は中
間像高Ｙ＝５．０における横収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群 Ｓ１ 第１結像光学系 Ｓ２ 第２結像光学系 Ｍ１ 第１光路偏向部材 Ｍ２ 第２光路偏向部材 ＡＳ 開口絞り ＣＭ 凹面反射鏡

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体面からの光に基づいて前記物体面の
    中間像を形成するための第１結像光学系Ｓ１と、前記中
    間像からの光に基づいて前記物体面の縮小像を形成する
    ための第２結像光学系Ｓ２と、前記中間像が形成される
    位置の近傍に配置され前記第１結像光学系Ｓ１を介した
    光を前記第２結像光学系Ｓ２に向かって偏向するための
    第１光路偏向部材Ｍ１とを備え、 前記第１結像光学系Ｓ１は凹面反射鏡ＣＭを有し、前記
    物体面からの光は前記凹面反射鏡ＣＭで反射された後
    に、前記第１結像光学系Ｓ１の光路中に前記中間像を形
    成し、 前記第１光路偏向部材Ｍ１は、前記第１結像光学系Ｓ１
    の光路中に配置された平面反射鏡を有し、 前記第１結像光学系Ｓ１の結像倍率をβ１とし、前記第
    １結像光学系Ｓ１の光軸と前記第２結像光学系Ｓ２の光
    軸との交点と前記物体面との間の軸上距離をＬ１とし、
    前記物体面と前記凹面反射鏡ＣＭとの間の軸上距離をＬ
    Ｍとしたとき、 ０．７５＜｜β１｜＜０．９５ ０．１３＜Ｌ１／ＬＭ＜０．３５ の条件を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
  2. 【請求項２】 前記第１結像光学系Ｓ１は、物体側から
    順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、前記
    凹面反射鏡ＣＭとを有し、前記物体面からの光は、前記
    第１レンズ群Ｇ１および前記第２レンズ群Ｇ２を介して
    前記凹面反射鏡ＣＭで反射された後に、前記第１レンズ
    群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との間の光路中に前記中
    間像を形成することを特徴とする請求項１に記載の反射
    屈折光学系。
  3. 【請求項３】 前記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも２
    つの互いに異なる負屈折力を有する屈折素子と、少なく
    とも２つの互いに異なる正屈折力を有する屈折素子とを
    有することを特徴とする請求項２に記載の反射屈折光学
    系。
  4. 【請求項４】 前記第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも３
    つの互いに異なる屈折力を有する屈折素子を有すること
    を特徴とする請求項２または３に記載の反射屈折光学
    系。
  5. 【請求項５】 前記第２結像光学系Ｓ２は、物体側から
    順に、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３
    と、該第３レンズ群Ｇ３を介した光を偏向するための第
    ２光路偏向部材Ｍ２と、全体として正の屈折力を有する
    第４レンズ群Ｇ４とを有し、 前記中間像からの光は、前記第３レンズ群Ｇ３、前記第
    ２光路偏向部材Ｍ２、および前記第４レンズ群Ｇ４を介
    して、前記物体面の縮小像を形成することを特徴とする
    請求項２乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折光学
    系。
  6. 【請求項６】 前記反射屈折光学系を構成する屈折素子
    は、石英および蛍石の少なくともいずれか一方の光学材
    料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５
    のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。
  7. 【請求項７】 前記第２レンズ群Ｇ２は少なくとも１つ
    の蛍石からなる正レンズを有し、 前記第２レンズ群Ｇ２中の蛍石からなる正レンズの屈折
    力の総和をφｃとし、前記凹面反射鏡ＣＭの屈折力をφ
    ｍとしたとき、 ０．５＜｜φｃ／φｍ｜＜１．６ の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至６のい
    ずれか１項に記載の反射屈折光学系。
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