JP2000284176A

JP2000284176A - ズーム光学系および該ズーム光学系を備えた露光装置および露光方法

Info

Publication number: JP2000284176A
Application number: JP11090735A
Authority: JP
Inventors: Hideki Komatsuda; 秀基小松田; Tetsuo Takahashi; 哲男高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP4337067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焦点距離の変化に際して物体面および像面の
位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化す
ることのないズーム光学系。【解決手段】焦点距離の変化に際して、少なくとも３
つのレンズ群は所定の軌道に沿って移動する。所定の軌
道は、物体面および像面の位置並びに入射瞳および射出
瞳の位置を実質的に変化させないように定められてい
る。最大焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、ズ
ーム光学系の屈折力配置が物体側から順に正・負・正の
屈折力配置へ近づくように変化する。最小焦点距離状態
への焦点距離の変化に際して、ズーム光学系の屈折力配
置が物体側から順に負・正・負の屈折力配置へ近づくよ
うに変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はズーム光学系および
該ズーム光学系を備えた露光装置および露光方法に関
し、特に半導体集積回路等の電子デバイスをリソグラフ
ィー工程で製造するための投影露光装置に搭載される照
明光学系中の伝達光学系に好適なズーム光学系に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の典型的な投影露光装置におい
て、光源から供給されたほぼ平行な光束は、整形光学系
を介して断面形状が整形された後に第１フライアイレン
ズに入射し、その後側焦点面に多数の光源像を形成す
る。この光源像からの光束は、伝達光学系を介してほぼ
平行な光束に変換された後に第２フライアイレンズに入
射し、その後側焦点面に多数の光源像からなる実質的な
面光源を形成する。第２フライアイレンズにより形成さ
れた面光源からの光束は、第２フライアイレンズの後側
焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された
後、コンデンサーレンズに入射する。コンデンサーレン
ズにより集光された光束は、所定のパターンが形成され
たマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過
した光は投影光学系を介してウエハ上に結像し、ウエハ
上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。

【０００３】一般に、投影露光装置においては、転写す
べきマスクパターンにより照明光の最適なＮＡ（開口
数）が異なることは周知の事実である。このため、現在
では、マスクパターン毎に照明光のＮＡを変更する操作
が一般に行われている。上述した投影露光装置におい
て、照明ＮＡを変更する最も容易な方法は、開口絞りの
径を変更して照明に寄与する面光源の範囲を変更するこ
とである。ただし、開口絞りの径を単に切り替えるだけ
では、開口絞りにおいて光束のケラレが発生し、光源か
ら供給された光束を効率良く被露光面へ導くことができ
ない。そこで、本出願人は、開口絞りの径を変更すると
ともに、面光源の大きさを変更するために伝達光学系を
焦点距離の異なる他の伝達光学系に切り替える構成を提
案している。あるいは、開口絞りの径を変更するととも
に、面光源の大きさを変更するために第１フライアイレ
ンズを焦点距離の異なる他のフライアイレンズに切り替
える構成を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、近年では、半導
体集積回路の集積度の向上がめざましく、投影露光装置
への仕様要求は年々厳しくなっている。そのため、例え
ば照明ＮＡの変更についても、マスクパターン毎に細か
く行われており、装置の能力を限界まで引き出した状態
で投影露光が行われている。この場合、露光効率を低下
させないためには、照明ＮＡの変更に応じて、伝達光学
系および第１フライアイレンズのうちの少なくとも一方
の切り替えを行うことが必要となる。しかしながら、一
般に伝達光学系や第１フライアイレンズは小さな部品で
はないため、交換すべき多数の部品を装置内に組み込む
ことは現実的には不可能である。

【０００５】そこで、伝達光学系の焦点距離を連続的に
変化させること、すなわち伝達光学系のズーム化が望ま
れるが、従来より伝達光学系のズーム化は困難とされて
きた。これは、カメラレンズ等のズーム化とは異なり、
伝達光学系のズーム化には多くの制約が課せられるため
である。図２０は、投影露光装置における照明光学系中
の伝達光学系のズーム化に課せられる制約を説明するた
めの図であって、第１フライアイレンズから第２フライ
アイレンズまでの構成を示している。

【０００６】図２０において、整形光学系（不図示）を
介して断面形状が整形された平行光束は、第１フライア
イレンズ１００に入射し、その後側焦点面（図中破線で
示す）１０１に多数の光源像を形成する。これらの光源
像からの光束は、伝達光学系１０２を介してほぼ平行な
光束に変換された後に第２フライアイレンズ１０３に入
射し、その後側焦点面に多数の光源像からなる実質的な
面光源を形成する。第２フライアイレンズ１０３により
形成された面光源からの光束は、第２フライアイレンズ
１０３の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り１０４
を介して制限された後、コンデンサーレンズ（不図示）
に入射する。

【０００７】図２０に示す伝達光学系１０２のズーム化
には、以下の制約が課せられる。光束を効率良く第２フライアイレンズ１０３の入射面
へ導くために、伝達光学系１０２の焦点距離の変化に際
して光束の集光位置が移動してはならない。すなわち、
第１フライアイレンズ１００による光源像の形成面１０
１に開口絞りが配置されているものとみなし、第２フラ
イアイレンズ１０３の入射面を像面とみなすとき、焦点
距離の変化に際して像面の位置が変化してはならない。
さらに一般的に表現すると、焦点距離の変化に際して物
体面および像面の位置が変化してはならない。

【０００８】第２フライアイレンズ１０３を構成する
各レンズ要素の光軸は基準光軸ＡＸに対して平行である
ため、第２フライアイレンズ１０３に入射する光束が各
レンズ要素の光軸に対して傾くと、第２フライアイレン
ズ１０３の射出面において光束のケラレが発生し、照明
（ひいては露光）の効率が低下する。したがって、第１
フライアイレンズ１００による光源像の形成面１０１に
開口絞りが配置されているものとみなし、第２フライア
イレンズ１０３の入射面を像面とみなすとき、焦点距離
の変化に際して無限遠にある射出瞳の位置が変化しては
ならない。さらに一般的に表現すると、焦点距離の変化
に際して入射瞳および射出瞳の位置が変化してはならな
い。

【０００９】第１フライアイレンズ１００による光源
像の形成面１０１に開口絞りが配置されているものとみ
なし、第２フライアイレンズ１０３の入射面を像面とみ
なすとき、開口絞りよりも像側のみにすべてのレンズ成
分を配置する必要がある。さらに一般的に表現すると、
すべてのレンズ成分は瞳面よりも像側のみに配置されて
いなければならない。なお、本発明のズーム光学系にお
いては、開口絞りが物理的に存在しなくても開口絞りが
存在するものとみなし得る面に仮想の開口絞りを想定
し、この仮想の開口絞りに基づいて、入射瞳および射出
瞳の概念を、ひいては瞳面の概念を規定している。

【００１０】以上のように、銀塩カメラ用のズームレン
ズでは、焦点距離の変化に際して物体面および像面の位
置が変化してはならないという制約しか課せられない。
しかしながら、伝達光学系のズーム化では、この制約に
加えて、焦点距離の変化に際して入射瞳および射出瞳の
位置が変化してはならないという制約、およびすべての
レンズ成分が瞳面よりも像側のみに配置されていなけれ
ばならないという制約が課せられることになる。

【００１１】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側のみに
配置され、焦点距離の変化に際して物体面および像面の
位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化す
ることなく、所要の倍率比を確保することのできるズー
ム光学系を提供することを目的とする。また、本発明の
ズーム光学系を伝達光学系として照明光学系中に組み込
むことにより、マスクパターンの種類に応じた最適の照
明ＮＡで効率良く露光を行うことのできる露光装置およ
び露光方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、瞳面よりも像側または物体
側のみに配置された少なくとも４つのレンズ群を備え、
該少なくとも４つのレンズ群のうちの少なくとも３つの
レンズ群を光軸に沿って移動させて焦点距離を連続的に
変化させるズーム光学系において、焦点距離の最も長い
最大焦点距離状態と焦点距離の最も短い最小焦点距離状
態との間の焦点距離の変化に際して、前記少なくとも３
つのレンズ群は所定の軌道に沿って移動し、前記所定の
軌道は、物体面および像面の位置並びに入射瞳および射
出瞳の位置を実質的に変化させないように定められ、前
記最大焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前記
ズーム光学系の屈折力配置が物体側から順に正・負・正
の屈折力配置へ近づくように変化し、前記最小焦点距離
状態への焦点距離の変化に際して、前記ズーム光学系の
屈折力配置が物体側から順に負・正・負の屈折力配置へ
近づくように変化することを特徴とするズーム光学系を
提供する。

【００１３】第１発明の好ましい第１態様によれば、物
体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負
の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する
第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とを
有し、前記最大焦点距離状態における前記第１レンズ群
と前記第２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状態
での間隔よりも大きく、前記最大焦点距離状態における
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は、前記
最小焦点距離状態での間隔よりも小さいことが好まし
い。なお、この第１態様においては、前記第１レンズ群
の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離を
ｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前
記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＞１｜ｆ３｜／｜ｆ４｜＜１の条件を満足することが好ましい。

【００１４】また、第１発明の好ましい第２態様によれ
ば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群
と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を
有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ
群とを有し、前記最大焦点距離状態における前記第１レ
ンズ群と前記第２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距
離状態での間隔よりも小さく、前記最大焦点距離状態に
おける前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔
は、前記最小焦点距離状態での間隔よりも大きいことが
好ましい。

【００１５】さらに、第１発明の好ましい第３態様によ
れば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ
群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力
を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レン
ズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを有し、前
記最大焦点距離状態における前記第１レンズ群と前記第
２レンズ群との間隔並びに前記第４レンズ群と前記第５
レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状態での間隔よ
りも小さいことが好ましい。

【００１６】また、本発明の第２発明では、マスク上に
設けられたパターンを感光性基板へ転写するための露光
装置において、光束を供給するための光源と、該光源か
らの光束に基づいて所定形状の面光源を形成するための
オプティカルインテグレータと、該オプティカルインテ
グレータからの光束を前記マスクへ導くためのコンデン
サー光学系を備え、前記光源と前記オプティカルインテ
グレータとの間の光路中には、前記光源からの光束を前
記オプティカルインテグレータへ導くための請求項１乃
至３のいずれか１項に記載のズーム光学系が配置され、
前記マスクのパターンの種類に応じて少なくとも前記ズ
ーム光学系の焦点距離を変化させることを特徴とする露
光装置を提供する。

【００１７】なお、本発明の第２発明にかかる露光装置
において、オプティカルインテグレータによる所定形状
の面光源の形成位置またはその近傍の位置、あるいはそ
れらの位置と共役な位置には、この面光源の光強度分布
を所定の光強度分布に変換するための開口絞りを配置す
ることが好ましく、マスクのパターンの種類に応じてこ
の光強度分布を変化させることが好ましい。また、第２
発明の好ましい態様によれば、前記光源と前記オプティ
カルインテグレータとの間の光路中には、前記光源から
の光束に基づいて複数の光源像を形成するための補助オ
プティカルインテグレータが設けられ、前記ズーム光学
系は、前記補助オプティカルインテグレータにより形成
される前記複数の光源像からの光束を前記オプティカル
インテグレータへ導くことが好ましい。

【００１８】また、本発明の第３発明では、マスク上に
設けられたパターンを感光性基板へ転写する露光方法に
おいて、光源からの光束に基づいて所定形状の面光源を
オプティカルインテグレータで形成し、該オプティカル
インテグレータからの光束をコンデンサー光学系により
前記マスクへ導き、前記光源と前記オプティカルインテ
グレータとの間に配設した請求項１に記載のズーム光学
系の焦点距離を前記マスクのパターンの種類に応じて変
化させ、良好な照明ＮＡで露光を行うことを特徴とする
露光方法を提供する。さらに、本発明の別の観点によれ
ば、瞳面のフーリエ変換像を形成する光学系であって、
前記瞳面とフーリエ変換面との間のみに配置された複数
のレンズ群を備え、該複数のレンズ群のうちの少なくと
も３つのレンズ群は、前記光学系の焦点距離を変化させ
るために所定の軌道に沿って移動可能であり、該所定の
軌道は、前記瞳面および前記フーリエ変換面の位置並び
に前記瞳面にて光軸と交差する主光線の前記フーリエ変
換面での傾き角を実質的に変化させることなく、且つ前
記瞳面における前記主光線の前記光軸に対する角度をθ
とし、前記光学系の焦点距離をＦとし、前記フーリエ変
換面に達する前記主光線の前記光軸からの距離をＹとす
るとき、焦点距離可変範囲の全体に亘って実質的にＹ＝
Ｆ sinθの条件を満たすように定められる。

【００１９】

【発明の実施の形態】銀塩カメラ用の撮影レンズに代表
される通常のズームレンズでは、以下の２つの条件を満
足する必要がある。焦点距離の変化に際して物体面および像面の位置が変
化しない。焦点距離が連続的に変化する。したがって、通常のズームレンズでは、２元連立方程式
の解を得るために最低２つの変数が必要となる。すなわ
ち、通常のズームレンズでは、光軸に沿って独立に移動
する可動レンズ群が少なくとも２つ必要である。

【００２０】これに対し、本発明のズーム光学系では、
以下の３つの条件を満足する必要がある。焦点距離の変化に際して物体面および像面の位置が変
化しない。焦点距離が連続的に変化する。焦点距離の変化に際して入射瞳および射出瞳の位置が
変化しない。したがって、本発明のズーム光学系では、３元連立方程
式の解を得るために最低３つの変数が必要となり、光軸
に沿って独立に移動する可動レンズ群が少なくとも３つ
必要となる。換言すると、理論的には、３つ以上のレン
ズ群を備えた光学系において少なくとも３つのレンズ群
を光軸に沿って独立に移動させることにより、本発明の
ズーム光学系を構成することが可能になる。

【００２１】一般に、ズーム光学系の理想は、収差をほ
とんど発生させることなく、倍率比（最も長い最大焦点
距離と最も短い最小焦点距離との比、すなわち変倍比）
を極力大きく確保することである。そこで、どの様な屈
折力配置（パワー配置）を採用すれば理想により近いズ
ーム光学系を構成することができるかについて、以下に
考察する。問題を簡単にするために、図２０に示す伝達
光学系１０２のように、すべてのレンズ成分が瞳面より
も像側のみに配置され、且つ物体面および射出瞳が無限
遠に位置するズーム光学系について考える。ただし、物
体面および射出瞳の位置が無限遠にある状態を想定する
ことは単に配置の問題であって、以下の議論の一般性を
失わせるものでないことはいうまでもない。

【００２２】図１は、すべてのレンズ成分を開口絞りと
像面との間に配置しつつ、光学系全体の焦点距離を極力
長くするのに有利な屈折力配置を示す図である。なお、
図１および他の図面において、外向きの矢印は正の焦点
距離を有する（すなわち正の屈折力を有する）正レンズ
群を、内向きの矢印は負の焦点距離を有する（すなわち
負の屈折力を有する）負レンズ群を表わしている。図１
に示す光学系は、物体側から順に、正レンズ群Ｇ11と、
負レンズ群Ｇ12と、正レンズ群Ｇ13とから構成されてい
る。そして、この正・負・正の屈折力配置により、図１
に示すように光学系の焦点距離を極力長く設定すること
が可能となっている。

【００２３】図２は、すべてのレンズ成分を開口絞りと
像面との間に配置しつつ、光学系全体の焦点距離を極力
短くするのに有利な屈折力配置を示す図である。図２に
示す光学系は、物体側から順に、負レンズ群Ｇ21と、正
レンズ群Ｇ22と、負レンズ群Ｇ23とから構成されてい
る。そして、この負・正・負の屈折力配置により、図２
に示すように光学系の焦点距離を極力短く設定すること
が可能となっている。なお、図１の光学系において、焦
点距離を長く設定するには、各レンズ群のパワー（屈折
力）をそれぞれ強くしなければならない。また、図２の
光学系においても、焦点距離を短く設定するには、各レ
ンズ群のパワーをそれぞれ強くしなければならない。

【００２４】一般に、レンズ設計において収差の発生を
良好に抑えるには、各レンズのパワーを必要以上に強く
しないことが必要である。このことから、開口絞りと像
面との軸上間隔に対して、光学系の焦点距離を極端に長
く設定したり短く設定したりしないことが望ましいと結
論することができる。したがって、たとえば開口絞りと
像面との軸上間隔の半分の値を中心として、焦点距離の
範囲を設定することが望ましい。そして、倍率比を大き
く確保するには、図１の正・負・正の屈折力配置から図
２の負・正・負の屈折力配置へ円滑に（自然に）移行す
ることのできる屈折力配置が望ましい。

【００２５】図３は、正・負・正の屈折力配置から負・
正・負の屈折力配置へ円滑に移行することのできる屈折
力配置の第１の例として負・正・負・正・負の屈折力配
置を有するズーム光学系を示す図であって、（ａ）は最
大焦点距離状態を、（ｂ）は最小焦点距離状態をそれぞ
れ示している。なお、最大焦点距離状態とは光学系の焦
点距離が最も長い状態であり、最小焦点距離状態とは光
学系の焦点距離が最も短い状態である。

【００２６】図３に示すズーム光学系は、物体側から順
に、負レンズ群Ｇ31と、正レンズ群Ｇ32と、負レンズ群
Ｇ33と、正レンズ群Ｇ34と、負レンズ群Ｇ35とから構成
されている。そして、最大焦点距離状態から最小焦点距
離状態への焦点距離の変化に際して、正レンズ群Ｇ32が
負レンズ群Ｇ31に近接した位置から像側へ移動して負レ
ンズ群Ｇ33に近接し、正レンズ群Ｇ34が負レンズ群Ｇ35
に近接した位置から物体側へ移動して負レンズ群Ｇ33に
近接する。なお、上述したように、本発明のズーム光学
系では、少なくとも３つのレンズ群が光軸に沿って独立
に移動する必要がある。そこで、図３に示すズーム光学
系では、焦点距離の変化に際して、負レンズ群Ｇ33を固
定とし、負レンズ群Ｇ31および負レンズ群Ｇ35を光軸に
沿って微動させている。ただし、負レンズ群Ｇ31、負レ
ンズ群Ｇ33および負レンズ群Ｇ35のうちの少なくとも１
つのレンズ群だけを焦点距離の変化に際して微動させる
こともできる。

【００２７】また、図３に示すズーム光学系では、最大
焦点距離状態において正レンズ群Ｇ32と負レンズ群Ｇ31
とが近接した状態で全体として正の合成屈折力を有する
ように、正レンズ群Ｇ32の屈折力および負レンズ群Ｇ31
の屈折力が規定されている。また、最大焦点距離状態に
おいて正レンズ群Ｇ34と負レンズ群Ｇ35とが近接した状
態で全体として正の合成屈折力を有するように、正レン
ズ群Ｇ34の屈折力および負レンズ群Ｇ35の屈折力が規定
されている。さらに、最小焦点距離状態において正レン
ズ群Ｇ32および正レンズ群Ｇ34が負レンズ群Ｇ33に近接
した状態で全体として正の合成屈折力を有するように、
正レンズ群Ｇ32の屈折力、負レンズ群Ｇ33の屈折力およ
び正レンズ群Ｇ34の屈折力が規定されている。

【００２８】したがって、図３（ａ）では、ズーム光学
系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図１の
正・負・正の屈折力配置となり、最大焦点距離状態を実
現することができる。一方、図３（ｂ）では、ズーム光
学系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図２
の負・正・負の屈折力配置となり、最小焦点距離状態を
実現することができる。しかしながら、図３に示すズー
ム光学系は、５つのレンズ群を必要とする５群構成の光
学系であり、各レンズ群を構成する実際のレンズ成分は
ある程度の厚みを有する。その結果、焦点距離の変化に
際して、隣接するレンズ群との間でレンズ成分が機械的
に干渉し易く、いわゆるレンズ群の所要ストロークを確
保することができなくなる可能性がある。

【００２９】図４は、正・負・正の屈折力配置から負・
正・負の屈折力配置へ円滑に移行することのできる屈折
力配置の第２の例として正・負・正・負の屈折力配置を
有するズーム光学系を示す図であって、（ａ）は最大焦
点距離状態を、（ｂ）は最小焦点距離状態をそれぞれ示
している。図４に示すズーム光学系は、物体側から順
に、正レンズ群Ｇ41と、負レンズ群Ｇ42と、正レンズ群
Ｇ43と、負レンズ群Ｇ44とから構成されている。そし
て、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距
離の変化に際して、負レンズ群Ｇ42が物体側へ移動して
正レンズ群Ｇ41に近接し、正レンズ群Ｇ43が負レンズ群
Ｇ44に近接した位置から物体側へ移動する。

【００３０】なお、前述したように、本発明のズーム光
学系では、少なくとも３つのレンズ群が光軸に沿って独
立に移動する必要がある。そこで、図４に示すズーム光
学系では、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への
焦点距離の変化に際して、負レンズ群Ｇ42と正レンズ群
Ｇ43との間隔が変化するように負レンズ群Ｇ42および正
レンズ群Ｇ43をともに物体側へ移動させている。また、
焦点距離の変化に際して、正レンズ群Ｇ41および負レン
ズ群Ｇ44を光軸に沿って微動させている。ただし、正レ
ンズ群Ｇ41および負レンズ群Ｇ44のうちのいずれか一方
だけを焦点距離の変化に際して微動させることもでき
る。

【００３１】また、図４に示すズーム光学系では、最大
焦点距離状態において正レンズ群Ｇ43と負レンズ群Ｇ44
とが近接した状態で全体として正の合成屈折力を有する
ように、正レンズ群Ｇ43の屈折力および負レンズ群Ｇ44
の屈折力が規定されている。また、最小焦点距離状態に
おいて正レンズ群Ｇ41と負レンズ群Ｇ42とが近接した状
態で全体として負の合成屈折力を有するように、正レン
ズ群Ｇ41の屈折力および負レンズ群Ｇ42の屈折力が規定
されている。したがって、図４（ａ）では、ズーム光学
系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図１の
正・負・正の屈折力配置となり、最大焦点距離状態を実
現することができる。一方、図４（ｂ）では、ズーム光
学系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図２
の負・正・負の屈折力配置となり、最小焦点距離状態を
実現することができる。

【００３２】図５は、正・負・正の屈折力配置から負・
正・負の屈折力配置へ円滑に移行することのできる屈折
力配置の第３の例として負・正・負・正の屈折力配置を
有するズーム光学系を示す図であって、（ａ）は最大焦
点距離状態を、（ｂ）は最小焦点距離状態をそれぞれ示
している。図５に示すズーム光学系は、物体側から順
に、負レンズ群Ｇ51と、正レンズ群Ｇ52と、負レンズ群
Ｇ53と、正レンズ群Ｇ54とから構成されている。そし
て、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距
離の変化に際して、正レンズ群Ｇ52が負レンズ群Ｇ51に
近接した位置から像側へ移動し、負レンズ群Ｇ53が像側
へ移動して正レンズ群Ｇ54に近接する。

【００３３】なお、前述したように、本発明のズーム光
学系では、少なくとも３つのレンズ群が光軸に沿って独
立に移動する必要がある。そこで、図５に示すズーム光
学系では、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への
焦点距離の変化に際して、正レンズ群Ｇ52と負レンズ群
Ｇ53との間隔が変化するように正レンズ群Ｇ52および負
レンズ群Ｇ53をともに像側へ移動させている。また、焦
点距離の変化に際して、負レンズ群Ｇ51および正レンズ
群Ｇ54を光軸に沿って微動させている。ただし、負レン
ズ群Ｇ51および正レンズ群Ｇ54のうちのいずれか一方だ
けを焦点距離の変化に際して微動させることもできる。

【００３４】また、図５に示すズーム光学系では、最大
焦点距離状態において負レンズ群Ｇ51と正レンズ群Ｇ52
とが近接した状態で全体として正の合成屈折力を有する
ように、負レンズ群Ｇ51の屈折力および正レンズ群Ｇ52
の屈折力が規定されている。また、最小焦点距離状態に
おいて負レンズ群Ｇ53と正レンズ群Ｇ54とが近接した状
態で全体として負の合成屈折力を有するように、負レン
ズ群Ｇ53の屈折力および正レンズ群Ｇ54の屈折力が規定
されている。したがって、図５（ａ）では、ズーム光学
系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図１の
正・負・正の屈折力配置となり、最大焦点距離状態を実
現することができる。一方、図５（ｂ）では、ズーム光
学系の屈折力配置が上述した合成屈折力に基づいて図２
の負・正・負の屈折力配置となり、最小焦点距離状態を
実現することができる。

【００３５】以上のように、図３〜図５に示すズーム光
学系では、瞳面よりも像側のみに配置された少なくとも
４つのレンズ群を備え、そのうちの少なくとも３つの可
動レンズ群を光軸に沿って移動させて焦点距離を連続的
に変化させている。この場合、少なくとも３つの可動レ
ンズ群を所定の軌道に沿って移動させることにより、最
大焦点距離状態と最小焦点距離状態との間の焦点距離の
変化に際して、物体面および像面の位置並びに入射瞳お
よび射出瞳の位置を実質的に変化させないようにするこ
とができる。

【００３６】なお、上述したように、ズーム光学系の倍
率比を大きく確保するには、最大焦点距離状態において
屈折力配置が物体側から順に正・負・正の屈折力配置と
なり、最小焦点距離状態において屈折力配置が物体側か
ら順に負・正・負の屈折力配置となることが好ましい。
しかしながら、本発明のズーム光学系においては、最大
焦点距離状態への焦点距離の変化に際して屈折力配置が
物体側から順に正・負・正の屈折力配置に近づくように
変化し、最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して
屈折力配置が物体側から順に負・正・負の屈折力配置に
近づくように変化することにより、所要の倍率比を確保
することができる。

【００３７】具体的には、本発明のズーム光学系を４つ
のレンズ群で構成する場合、物体側から順に、正・負・
正・負の屈折力配置または負・正・負・正の屈折力配置
を有することが好ましい。そして、正・負・正・負の屈
折力配置において所要の倍率比を確保するには、最大焦
点距離状態における第１レンズ群と第２レンズ群との間
隔は最小焦点距離状態での間隔よりも大きく、最大焦点
距離状態における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔
は最小焦点距離状態での間隔よりも小さいことが好まし
い。

【００３８】逆に、負・正・負・正の屈折力配置おいて
所要の倍率比を確保するには、最大焦点距離状態におけ
る第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は最小焦点距離
状態での間隔よりも小さく、最大焦点距離状態における
第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は、最小焦点距離
状態での間隔よりも大きいことが好ましい。

【００３９】そして、正・負・正・負の屈折力配置を有
するズーム光学系において倍率比を大きく確保するに
は、次の条件式（１）および（２）を満足することが望
ましい。｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＞１（１）｜ｆ３｜／｜ｆ４｜＜１（２）ここで、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ２は
第２レンズ群の焦点距離であり、ｆ３は第３レンズ群の
焦点距離であり、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離であ
る。条件式（１）および（２）を満足することにより、
最大焦点距離状態において正・負・正の屈折力配置を実
現することができ、最小焦点距離状態において負・正・
負の屈折力配置を実現することができるので、倍率比を
大きく確保することが可能となる。

【００４０】また、本発明のズーム光学系を５つのレン
ズ群で構成する場合、物体側から順に、負・正・負・正
・負の屈折力配置を有することが好ましい。そして、負
・正・負・正・負の屈折力配置において所要の倍率比を
確保するには、最大焦点距離状態における第１レンズ群
と第２レンズ群との間隔並びに第４レンズ群と第５レン
ズ群との間隔は、最小焦点距離状態での間隔よりも小さ
いことが好ましい。

【００４１】また、図３〜図５において、開口絞りを物
体面とみなし且つ像面を開口絞りとみなすと、図示のズ
ーム光学系は、瞳面よりも物体側のみに配置されたレン
ズ群から構成され、その像面および入射瞳は無限遠に位
置することになる。そして、このズーム光学系の場合
も、最大焦点距離状態と最小焦点距離状態との間の焦点
距離の変化に際して、物体面および像面の位置並びに入
射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化することなく、
本発明の範囲に含まれることになる。なお、瞳面よりも
物体側のみに配置されたレンズ群から構成される本発明
のズーム光学系は、たとえば顕微鏡の接眼レンズ系に適
用することができる。

【００４２】以上のように、本発明のズーム光学系で
は、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側または物体側
のみに配置され、焦点距離の変化に際して物体面および
像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に
変化することなく、所要の倍率比を確保することができ
る。また、本発明のズーム光学系を伝達光学系として露
光装置の照明光学系中に組み込むことにより、ズーム光
学系の焦点距離を適宜変化させて、光損失を良好に回避
しながらマスクパターンの種類に応じて最適な照明ＮＡ
を実現することができる。その結果、本発明の露光装置
では、良好な照明条件で効率の良い露光を行うことがで
きる。

【００４３】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図６は、本発明の第１実施例にかかるズーム光
学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
図６において、感光性基板であるウエハの法線方向に沿
ってＺ軸を、ウエハ面内において図６の紙面に平行な方
向にＹ軸を、ウエハ面内において図６の紙面に垂直な方
向にＸ軸をそれぞれ設定している。

【００４４】図６に示す露光装置は、たとえば高圧水銀
ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕
円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に
位置決めされている。したがって、光源１から射出され
た照明光束は、ミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点
位置Ｐ１に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦点位置
Ｐ１に形成された光源像からの光束は、伝達光学系とし
てのズーム光学系４によりほぼ平行な光束に変換された
後、所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィ
ルター５に入射する。波長選択フィルター５を介して選
択された露光波長の光は、オプティカルインテグレータ
としてのフライアイレンズ６に入射する。なお、ズーム
光学系４の詳細については、２つの数値実施例を参照し
て後述する。ズーム光学系４の焦点距離変化は、制御系
２１からの指令に基づいて動作するズーム駆動系２２に
より行われる。

【００４５】フライアイレンズ６は、正の屈折力を有す
る多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと
平行になるように縦横配列することによって構成されて
いる。フライアイレンズ６を構成する各レンズエレメン
トは、マスク上において形成すべき照野の形状（ひいて
はウエハ上において形成すべき露光領域の形状）と相似
な矩形状の断面を有する。また、フライアイレンズ６を
構成する各レンズエレメントの入射側の面は入射側に凸
面を向けた球面状に形成され、射出側の面は射出側に凸
面を向けた球面状に形成されている。

【００４６】したがって、フライアイレンズ６に入射し
た光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、
各レンズエレメントの後側焦点面には１つの光源像がそ
れぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ６の後
側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源が
形成される。フライアイレンズ６の後側焦点面に形成さ
れた面光源からの光束は、その近傍に配置された可変開
口絞り７に入射する。可変開口絞り７は、後述する投影
光学系１０の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置
され、面光源の照明に寄与する範囲を規定するための可
変開口部を有する。

【００４７】そして、可変開口絞り７は、可変開口部の
開口径を変化させることにより、マスクへの照明光のＮ
Ａすなわち照明ＮＡを所望の値に設定するとともに、照
明条件を決定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対
するその瞳面上での光源像の口径の比）を所望の値に設
定する。なお、可変開口絞り７の開口径の変化は、制御
系２１からの指令に基づいて動作する絞り駆動系２３に
より行われる。

【００４８】可変開口絞り７を介した面光源からの光
は、コンデンサー光学系８の集光作用を受けた後、所定
のパターンが形成されたマスク９を重畳的に均一照明す
る。マスク９のパターンを透過した光束は、投影光学系
１０を介して、感光性基板であるウエハ１１上にマスク
パターンの像を形成する。こうして、投影光学系１０の
光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウエハ１１
を二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン
露光を行うことにより、ウエハ１１の各露光領域にはマ
スク９のパターンが逐次露光される。

【００４９】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式にしたがって、ウエハの各露光領
域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場
合、マスク９上での照明領域の形状は正方形に近い矩形
状であり、フライアイレンズ６の各レンズエレメントの
断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、スキャン
露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式に
したがって、マスクおよびウエハを投影光学系に対して
相対移動させながらウエハの各露光領域に対してマスク
パターンをスキャン露光（走査露光）する。この場合、
マスク９上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がた
とえば１：３の矩形状であり、フライアイレンズ６の各
レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形状とな
る。

【００５０】〔第１数値実施例〕図７は、第１数値実施
例にかかるズーム光学系のレンズ構成を示す図であっ
て、最大焦点距離状態におけるレンズ配置を示してい
る。また、図８は、第１数値実施例にかかるズーム光学
系の最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距
離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を示す図であっ
て、（ａ）は最大焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝５７０ｍ
ｍ）を、（ｂ）は第１中間焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝
３８０ｍｍ）を、（ｃ）は第２中間焦点距離状態（焦点
距離Ｆ＝２８５ｍｍ）を、（ｄ）は最小焦点距離状態
（焦点距離Ｆ＝１９０ｍｍ）をそれぞれ示している。

【００５１】第１数値実施例にかかるズーム光学系は、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１
と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折
力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第
４レンズ群Ｇ４とから構成されている。そして、第１レ
ンズ群Ｇ１は、両凸レンズＬ１から構成されている。ま
た、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニ
スカスレンズＬ２から構成されている。

【００５２】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から
順に、両凹レンズＬ31、物体側に凹面を向けた正メニス
カスレンズＬ32、両凸レンズＬ33、および両凸レンズＬ
34から構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両
凹レンズＬ４から構成されている。なお、第１数値実施
例のズーム光学系では、最大焦点距離状態から最小焦点
距離状態への焦点距離の変化に際して、第１レンズ群Ｇ
１〜第３レンズ群Ｇ３が図８に示すような軌道に沿って
移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。すなわち、最
大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距離の変
化に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動し、第２レ
ンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。そして、最小焦点距離
状態において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
が互いに近接する。

【００５３】また、最大焦点距離状態から最小焦点距離
状態への焦点距離の変化に際して、第３レンズ群Ｇ３
は、固定の第４レンズ群Ｇ４に近接した位置から物体側
へ移動する。以上のように、第１数値実施例のズーム光
学系では、最大焦点距離状態における第１レンズ群Ｇ１
と第２レンズ群Ｇ２との間隔は最小焦点距離状態での間
隔よりも大きく、最大焦点距離状態における第３レンズ
群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は最小焦点距離状態
での間隔よりも小さい。

【００５４】こうして、第１数値実施例のズーム光学系
では、光源像の形成位置Ｐ１に開口絞りが配置されてい
るものとみなし、フライアイレンズ６の入射面を像面と
みなすとき、焦点距離の変化に際して物体面および像面
の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化
しないように構成されている。以下、光源像の形成位置
Ｐ１に開口絞りが配置されているものとし、フライアイ
レンズ６の入射面が像面であるものとして、第１数値実
施例のズーム光学系の特性を説明する。

【００５５】次の表（１）に、第１数値実施例のズーム
光学系の諸元の値を掲げる。表（１）において、Ｆはズ
ーム光学系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦
点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３
は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｆ４は第４レンズ群
Ｇ４の焦点距離をそれぞれ示している。また、ｄ１は開
口絞りと第１レンズ群Ｇ１との軸上可変間隔を、ｄ３は
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上可変間隔
を、ｄ５は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸
上可変間隔を、ｄ１３は第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ
群Ｇ４との軸上可変間隔をそれぞれ示している。さら
に、面番号は光線の進行する方向に沿った面の順序を、
ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔す
なわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは照明光（λ＝５４６．１
ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。

【００５６】

【表１】（主要諸元）焦点距離Ｆ：５７０ｍｍ〜３８０ｍｍ〜２８５ｍｍ〜１９０ｍｍ倍率比：３開口絞り径φ（直径）：６０ｍｍ開口絞りへの光線入射角Ａ：０°、２．５°、３．６°、５．１° （光学部材諸元）面番号ｒｄｎ 1 (開口絞り) (d1=可変) 2 171.43815 18.000000 1.50839 （第１レンズ群Ｇ１） 3 -1132.08474 (d3=可変) 4 171.92962 10.000000 1.50839 （第２レンズ群Ｇ２） 5 64.53113 (d5=可変) 6 -60.25508 13.000000 1.50839 （第３レンズ群Ｇ３） 7 723.78037 8.551388 8 -675.45783 30.000000 1.50839 9 -110.00000 1.000000 10 1541.19265 40.000000 1.50839 11 -130.00000 1.000000 12 288.43523 30.000000 1.50839 13 -274.48506 (d13=可変) 14 -1242.27153 13.000000 1.50839 （第４レンズ群Ｇ４） 15 173.46912 60.000000 16 (像面) （可変間隔）最小焦点第２中間第１中間最大焦点Ｆ 190.0 285.0 380.0 570.00 d1 77.95687 24.25432 10.00000 10.00000 d3 15.00000 105.08205 145.98277 172.83221 d5 40.00000 42.40557 51.65276 81.87262 d13 142.49166 103.70659 67.81301 10.74371 （条件式対応値）ｆ１＝＋２９４．２ｍｍｆ２＝−２０９．８ｍｍｆ３＝＋１３６．６ｍｍｆ４＝−２９８．５ｍｍ（１）｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＝１．４（２）｜ｆ３｜／｜ｆ４｜＝０．５

【００５７】また、次の表（２）に、開口絞りへの入射
角Ａが０°の光線、入射角Ａが２．５°の光線（Ｒ
１）、入射角Ａが３．６°の光線（Ｒ２）、および入射
角Ａが５．１°の光線（Ｒ３）に対する光線追跡結果を
掲げる。表（２）において、θは開口絞りにおける主光
線（開口絞りにて光軸と交差する光線）の光軸に対する
角度を、Ｙは像面に達する主光線の光軸からの距離すな
わち像高をそれぞれ示している。また、像面上での主光
線の傾斜角とは、像面上における主光線の光軸に対する
傾き角をいう。

【００５８】

【表２】（最大焦点距離状態）焦点距離Ｆ：５７０ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：５．４’（Ｒ１：θ＝２．５°）像面上での主光線の傾斜角：４．５’（Ｒ２：θ＝３．６°）像面上での主光線の傾斜角：４．７’（Ｒ３：θ＝５．１°）像高Ｙ：２４．９ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．５°）像高Ｙ：３５．８ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．６°）像高Ｙ：５０．７ｍｍ（Ｒ３：θ＝５．１°）（第１中間焦点距離状態）焦点距離Ｆ：３８０ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：３．０’（Ｒ１：θ＝２．５°）像面上での主光線の傾斜角：３．０’（Ｒ２：θ＝３．６°）像面上での主光線の傾斜角：０．４’（Ｒ３：θ＝５．１°）像高Ｙ：１６．６ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．５°）像高Ｙ：２３．９ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．６°）像高Ｙ：３３．８ｍｍ（Ｒ３：θ＝５．１°）（第２中間焦点距離状態）焦点距離Ｆ：２８５ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：５．２’（Ｒ１：θ＝２．５°）像面上での主光線の傾斜角：６．９’（Ｒ２：θ＝３．６°）像面上での主光線の傾斜角：７．９’（Ｒ３：θ＝５．１°）像高Ｙ：１２．４ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．５°）像高Ｙ：１７．９ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．６°）像高Ｙ：２５．３ｍｍ（Ｒ３：θ＝５．１°）（最小焦点距離状態）焦点距離Ｆ：１９０ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：３．０’（Ｒ１：θ＝２．５°）像面上での主光線の傾斜角：４．８’（Ｒ２：θ＝３．６°）像面上での主光線の傾斜角：８．１’（Ｒ３：θ＝５．１°）像高Ｙ：８．３ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．５°）像高Ｙ：１１．９ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．６°）像高Ｙ：１６．８ｍｍ（Ｒ３：θ＝５．１°）

【００５９】図９乃至図１２は、第１数値実施例のズー
ム光学系における横収差を示す図である。すなわち、図
９は最大焦点距離状態における収差図であり、図１０は
第１中間焦点距離状態における収差図であり、図１１は
第２中間焦点距離状態における収差図であり、図１２は
最小焦点距離状態における収差図である。各収差図にお
いて、Ａは開口絞りへの光線入射角を示している。各収
差図から明らかなように、第１数値実施例のズーム光学
系では、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態までの
各焦点距離状態において収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００６０】なお、前述したように、フライアイレンズ
６に入射する光束が各レンズエレメントの光軸に対して
傾くと、フライアイレンズ６の射出面において光束のケ
ラレが発生し、照明の効率が低下する。一般的な設計例
によれば、フライアイレンズ６の射出面において光束の
ケラレを実質的に回避するには、フライアイレンズ６の
入射面上すなわち像面上での主光線の光軸に対する傾斜
角が約±５°以内であることが必要であり、マスク上で
の照度分布の変化を良好に抑えるには約±１°以内であ
ることが好ましいことがわかっている。

【００６１】表（２）を参照すると、第１数値実施例の
ズーム光学系では、像面上での主光線の光軸に対する傾
斜角が非常に小さく、射出瞳の位置が焦点距離の変化に
際して無限遠からほとんど変化していないことがわか
る。また、像面の位置が焦点距離の変化に際して全く変
化していないことがわかる。さらに、入射瞳の位置も全
く変化していないことはいうまでもない。以上のよう
に、第１数値実施例のズーム光学系では、すべてのレン
ズ成分が瞳面よりも像側のみに配置され、焦点距離の変
化に際して物体面および像面の位置並びに入射瞳および
射出瞳の位置が実質的に変化することなく、所要の倍率
比を確保することができる。

【００６２】〔第２数値実施例〕図１３は、第２数値実
施例にかかるズーム光学系のレンズ構成を示す図であっ
て、最大焦点距離状態におけるレンズ配置を示してい
る。また、図１４は、第２数値実施例にかかるズーム光
学系の最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点
距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を示す図であっ
て、（ａ）は最大焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝６００ｍ
ｍ）を、（ｂ）は第１中間焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝
４００ｍｍ）を、（ｃ）は第２中間焦点距離状態（焦点
距離Ｆ＝３００ｍｍ）を、（ｄ）は最小焦点距離状態
（焦点距離Ｆ＝２００ｍｍ）をそれぞれ示している。

【００６３】第２数値実施例にかかるズーム光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１
と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折
力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第
４レンズ群Ｇ４とから構成されている。そして、第１レ
ンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１から構成されている。ま
た、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ
Ｌ21、両凸レンズＬ22、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズＬ23、および両凹レンズＬ24から構成されて
いる。

【００６４】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹
面を向けた負メニスカスレンズＬ３から構成されてい
る。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４から構
成されている。なお、第２数値実施例のズーム光学系で
は、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距
離の変化に際して、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ
３が図１４に示すような軌道に沿って移動し、第４レン
ズ群Ｇ４は固定である。すなわち、最大焦点距離状態か
ら最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、第１
レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動
し、さらに最小焦点距離状態へ近づくにつれて物体側へ
移動する。また、最大焦点距離状態から最小焦点距離状
態への焦点距離の変化に際して、第２レンズ群Ｇ２は、
第１レンズ群Ｇ１と近接した位置から像側へ移動する。

【００６５】さらに、最大焦点距離状態から最小焦点距
離状態への焦点距離の変化に際して、第３レンズ群Ｇ３
は一旦物体側へ移動した後に像側へ移動し、最小焦点距
離状態において固定の第４レンズ群Ｇ４に近接する。以
上のように、第２数値実施例のズーム光学系では、最大
焦点距離状態における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群
Ｇ２との間隔は最小焦点距離状態での間隔よりも大き
く、最大焦点距離状態における第３レンズ群Ｇ３と第４
レンズ群Ｇ４との間隔は最小焦点距離状態での間隔より
も大きい。

【００６６】こうして、第２数値実施例のズーム光学系
では、光源像の形成位置Ｐ１に開口絞りが配置されてい
るものとみなし、フライアイレンズ６の入射面を像面と
みなすとき、焦点距離の変化に際して物体面および像面
の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化
しないように構成されている。以下、光源像の形成位置
Ｐ１に開口絞りが配置されているものとし、フライアイ
レンズ６の入射面が像面であるものとして、第２数値実
施例のズーム光学系の特性を説明する。

【００６７】次の表（３）に、第２数値実施例のズーム
光学系の諸元の値を掲げる。表（３）において、Ｆはズ
ーム光学系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦
点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３
は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｆ４は第４レンズ群
Ｇ４の焦点距離をそれぞれ示している。また、ｄ１は開
口絞りと第１レンズ群Ｇ１との軸上可変間隔を、ｄ３は
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上可変間隔
を、ｄ１１は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との
軸上可変間隔を、ｄ１３は第３レンズ群Ｇ３と第４レン
ズ群Ｇ４との軸上可変間隔をそれぞれ示している。さら
に、面番号は光線の進行する方向に沿った面の順序を、
ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔す
なわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは照明光（λ＝５４６．１
ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。

【００６８】

【表３】（主要諸元）焦点距離Ｆ：６００ｍｍ〜４００ｍｍ〜３００ｍｍ〜２００ｍｍ倍率比：３開口絞り径φ（直径）：６０ｍｍ開口絞りへの光線入射角Ａ：０°、２．４°、３．３°、４．８° （光学部材諸元）面番号ｒｄｎ 1 (開口絞り) (d1=可変) 2 -185.06450 13.000000 1.50839 （第１レンズ群Ｇ１） 3 3586.41632 (d3=可変) 4 384.28464 27.438625 1.50839 （第２レンズ群Ｇ２） 5 -271.20132 1.000000 6 97.04956 39.694311 1.50839 7 -2482.11415 1.000000 8 93.60504 21.938153 1.50839 9 144.92710 17.078265 10 -219.42806 8.000000 1.50839 11 52.67801 (d11=可変) 12 -100.31175 13.000000 1.50839 （第３レンズ群Ｇ３） 13 -199.93788 (d13=可変) 14 713.30899 21.983709 1.50839 （第４レンズ群Ｇ４） 15 -168.61553 60.000000 16 (像面) （可変間隔）最小焦点第２中間第１中間最大焦点Ｆ 200.0 300.0 400.0 600.0 d1 29.834241 8.531256 15.409789 8.531256 d3 176.157154 121.422675 70.994410 10.000000 d11 60.419144 30.985358 60.209359 162.073170 d13 9.456398 114.927649 129.253380 95.262510 （各レンズ群の焦点距離）ｆ１＝−３４５．８ｍｍｆ２＝＋１５７．９ｍｍｆ３＝−４１４．２ｍｍｆ４＝＋２７０．５ｍｍ

【００６９】また、次の表（４）に、開口絞りへの入射
角Ａが０°の光線、入射角Ａが２．４°の光線（Ｒ
１）、入射角Ａが３．３°の光線（Ｒ２）、および入射
角Ａが４．８°の光線（Ｒ３）に対する光線追跡結果を
掲げる。表（４）において、θは開口絞りにおける主光
線（開口絞りにて光軸と交差する光線）の光軸に対する
角度を、Ｙは像面に達する主光線の光軸からの距離すな
わち像高をそれぞれ示している。また、像面上での主光
線の傾斜角とは、像面上における主光線の光軸に対する
傾き角をいう。

【００７０】

【表４】（最大焦点距離状態）焦点距離Ｆ：６００ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：５．９’（Ｒ１：θ＝２．４°）像面上での主光線の傾斜角：４．７’（Ｒ２：θ＝３．３°）像面上での主光線の傾斜角：５．９’（Ｒ３：θ＝４．８°）像高Ｙ：２５．１ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．４°）像高Ｙ：３４．５ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．３°）像高Ｙ：５０．２ｍｍ（Ｒ３：θ＝４．８°）（第１中間焦点距離状態）焦点距離Ｆ：４００ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：０．６’（Ｒ１：θ＝２．４°）像面上での主光線の傾斜角：０．１’（Ｒ２：θ＝３．３°）像面上での主光線の傾斜角：２．６’（Ｒ３：θ＝４．８°）像高Ｙ：１６．８ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．４°）像高Ｙ：２３．０ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．３°）像高Ｙ：３３．５ｍｍ（Ｒ３：θ＝４．８°）（第２中間焦点距離状態）焦点距離Ｆ：３００ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：１．３’（Ｒ１：θ＝２．４°）像面上での主光線の傾斜角：１．６’（Ｒ２：θ＝３．３°）像面上での主光線の傾斜角：１．７’（Ｒ３：θ＝４．８°）像高Ｙ：１２．６ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．４°）像高Ｙ：１７．３ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．３°）像高Ｙ：２５．１ｍｍ（Ｒ３：θ＝４．８°）（最小焦点距離状態）焦点距離Ｆ：２００ｍｍ開口絞りと像面との軸上間隔：５００ｍｍ像面上での主光線の傾斜角：０．４’（Ｒ１：θ＝２．４°）像面上での主光線の傾斜角：０．６’（Ｒ２：θ＝３．３°）像面上での主光線の傾斜角：０．６’（Ｒ３：θ＝４．８°）像高Ｙ：８．４ｍｍ（Ｒ１：θ＝２．４°）像高Ｙ：１１．５ｍｍ（Ｒ２：θ＝３．３°）像高Ｙ：１６．７ｍｍ（Ｒ３：θ＝４．８°）

【００７１】図１５乃至図１８は、第２数値実施例のズ
ーム光学系における横収差を示す図である。すなわち、
図１５は最大焦点距離状態における収差図であり、図１
６は第１中間焦点距離状態における収差図であり、図１
７は第２中間焦点距離状態における収差図であり、図１
８は最小焦点距離状態における収差図である。各収差図
において、Ａは開口絞りへの光線入射角を示している。
各収差図から明らかなように、第２数値実施例のズーム
光学系においても第１数値実施例と同様に、最大焦点距
離状態から最小焦点距離状態までの各焦点距離状態にお
いて収差が良好に補正されていることがわかる。

【００７２】また、表（４）を参照すると、第２数値実
施例のズーム光学系においても第１数値実施例と同様
に、像面上での主光線の光軸に対する傾斜角が非常に小
さく、射出瞳の位置が焦点距離の変化に際して無限遠か
らほとんど変化していないことがわかる。また、像面の
位置が焦点距離の変化に際して全く変化していないこと
がわかる。さらに、入射瞳の位置も全く変化していない
ことはいうまでもない。以上のように、第１数値実施例
のズーム光学系においても第１数値実施例と同様に、す
べてのレンズ成分が瞳面よりも像側のみに配置され、焦
点距離の変化に際して物体面および像面の位置並びに入
射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化することなく、
所要の倍率比を確保することができる。

【００７３】以下、第１実施例においてズーム光学系４
の焦点距離および可変開口絞り７の開口径を変化させて
照明ＮＡを変更する動作について具体的に説明する。ま
ず、ステップ・アンド・リピート方式またはステップ・
アンド・スキャン方式にしたがって露光すべきマスクの
パターンの種類に関する情報などが、キーボードのよう
な入力手段２０を介して制御系２１に入力される。制御
系２１は、マスクパターンの種類に応じた最適な照明Ｎ
Ａに関する情報および最適な照明ＮＡを実現するのに必
要な条件に関する情報などを内部のメモリー部に記憶し
ており、入力手段２０からの入力に応答してズーム駆動
系２２および絞り駆動系２３に対して最適な照明ＮＡを
実現するための適当な制御信号を供給する。

【００７４】こうして、第１実施例の露光装置では、マ
スクパターンの種類に応じた最適な照明ＮＡを実現する
ために、ズーム駆動系２２は制御系２１からの指令に基
づいてズーム光学系４の焦点距離を変化させるととも
に、絞り駆動系２３は制御系２１からの指令に基づいて
可変開口絞り７の開口径を変化させる。たとえば、照明
ＮＡが小さくなるように変更するには、ズーム光学系４
の焦点距離を減少させてフライアイレンズ６の受光範囲
を小さくし、この光束の大きさに応じて可変開口絞り７
の開口径を小さくする。

【００７５】逆に、照明ＮＡが大きくなるように変更す
るには、ズーム光学系４の焦点距離を増大させてフライ
アイレンズ６の受光範囲を大きくし、この光束の大きさ
に応じて可変開口絞り７の開口径を大きくする。以上の
ように、ズーム光学系４を伝達光学系として照明光学系
中に組み込んだ第１実施例の露光装置では、ズーム光学
系４の焦点距離および可変開口絞り７の開口径を適宜変
化させて、可変開口絞り７における光損失を良好に回避
しながらマスクパターンの種類に応じた最適な照明ＮＡ
を実現することができる。その結果、第１実施例の露光
装置では、良好な照明条件で、効率の良い露光を行うこ
とができる。

【００７６】図１９は、本発明の第２実施例にかかるズ
ーム光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図で
ある。第２実施例は、第１実施例と類似の構成を有す
る。しかしながら、第１実施例では１つのフライアイレ
ンズを用いているのに対し、第２実施例では２つのフラ
イアイレンズを用いている点が基本的に相違している。
したがって、図１９において、第１実施例の構成要素と
同様の機能を有する要素には図６と同じ参照符号を付し
ている。また、図１９において、入力手段２０、制御系
２１、ズーム駆動系２２および変倍駆動系２３の図示を
省略している。以下、第１実施例との相違点に着目して
第２実施例を説明する。

【００７７】図１９の露光装置は、露光光（照明光）を
供給するための光源３１として、２４８ｎｍまたは１９
３ｎｍの波長の光を供給するエキシマレーザー光源を備
えている。光源３１からＺ方向に沿って射出されたほぼ
平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断
面を有し、一対のシリンドリカルレンズ３２ａおよび３
２ｂからなるビームエキスパンダー３２に入射する。各
シリンドリカルレンズ３２ａおよび３２ｂは、図１９の
紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈
折力をそれぞれ有し、基準光軸ＡＸを含んで紙面と直交
する面内（ＸＺ平面内）において平行平面板として機能
する。したがって、ビームエキスパンダー３２に入射し
た光束は、図１９の紙面内において拡大され、所定形状
の断面を有する光束、たとえば正方形状の断面を有する
光束に整形される。

【００７８】整形光学系としてのビームエキスパンダー
３２を介して断面形状が整形された光束は、折り曲げミ
ラー３３でＹ方向に偏向された後、第１オプティカルイ
ンテグレータとしての第１フライアイレンズ３４に入射
する。第１フライアイレンズ３４は、たとえば断面が正
方形状で正の屈折力を有する多数のレンズエレメントを
その光軸が基準光軸ＡＸと平行になるように縦横配列す
ることによって構成されている。なお、各レンズエレメ
ントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成
され、射出側の面は平面状に形成されている。

【００７９】したがって、第１フライアイレンズ３４に
入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割
され、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞれ１
つの光源像が形成される。第１フライアイレンズ３４の
後側焦点面に形成された多数の光源像からの光束は、伝
達光学系としてのズーム光学系３５を介した後、第２オ
プティカルインテグレータとしての第２フライアイレン
ズ３６を重畳的に照明する。こうして、第２フライアイ
レンズ３６の入射面には、第１フライアイレンズ３４の
各レンズエレメントの断面形状に相似な正方形状の照野
が形成される。なお、ズーム光学系３５として、上述の
第１数値実施例や第２数値実施例に示すズーム光学系を
用いることができる。

【００８０】第２フライアイレンズ３６は、第１フライ
アイレンズ３４と同様に、正の屈折力を有する多数のレ
ンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと平行になる
ように縦横配列することによって構成されている。しか
しながら、第２フライアイレンズ３６を構成する各レン
ズエレメントは、マスク上において形成すべき照野の形
状（ひいてはウエハ上において形成すべき露光領域の形
状）と相似な矩形状の断面を有する。また、第２フライ
アイレンズ３６を構成する各レンズエレメントの入射側
の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側
の面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。

【００８１】したがって、第２フライアイレンズ３６に
入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割
され、各レンズエレメントの後側焦点面には第１フライ
アイレンズ３４のレンズエレメントの数の多数の光源像
がそれぞれ形成される。すなわち、第２フライアイレン
ズ３６の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的
な面光源が形成される。第２フライアイレンズ３６の後
側焦点面に形成された面光源からの光束は、その近傍に
配置された可変開口絞り７に入射する。

【００８２】以下、第１実施例と同様に、可変開口絞り
７を介した面光源からの光は、コンデンサー光学系８の
集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマス
ク９を重畳的に均一照明する。マスク９のパターンを透
過した光束は、投影光学系１０を介して、感光性基板で
あるウエハ１１上にマスクパターンの像を形成する。こ
うして、投影光学系１０の光軸と直交する平面（ＸＹ平
面）内においてウエハ１１を二次元的に駆動制御しなが
ら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエ
ハ１１の各露光領域にはマスク９のパターンが逐次露光
される。

【００８３】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式にしたがって、ウエハの各露光領
域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場
合、マスク９上での照明領域の形状は正方形に近い矩形
状であり、第２フライアイレンズ３６の各レンズエレメ
ントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、ス
キャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン
方式にしたがって、マスクおよびウエハを投影光学系に
対して相対移動させながらウエハの各露光領域に対して
マスクパターンをスキャン露光（走査露光）する。この
場合、マスク９上での照明領域の形状は短辺と長辺との
比がたとえば１：３の矩形状であり、第２フライアイレ
ンズ３６の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似
な矩形状となる。

【００８４】こうして、第２実施例においても第１実施
例と同様に、ズーム光学系４の焦点距離および可変開口
絞り７の開口径を適宜変化させて、可変開口絞り７にお
ける光損失を良好に回避しながらマスクパターンの種類
に応じた最適な照明ＮＡを実現することができ、その結
果良好な照明条件で効率の良い露光を行うことができ
る。

【００８５】各実施例の露光装置による露光の工程（フ
ォトリソグラフィ工程）を経たウエハは、現像する工程
を経てから、現像したレジスト以外の部分を除去するエ
ッチングの工程、エッチングの工程後の不要なレジスト
を除去するレジスト除去の工程等を経てウエハプロセス
が終了する。そして、ウエハプロセスが終了すると、実
際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを切
断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を付
与するボンディング、各チップ毎にパッケージングする
パッケージング等の各工程を経て、最終的にデバイスと
しての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造される。

【００８６】なお、以上の説明では、投影露光装置を用
いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工程により
半導体集積回路を製造する例を示したが、露光装置を用
いたフォトリソグラフィ工程によって、半導体デバイス
として、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（Ｃ
ＣＤ等）を製造することができる。また、上述の各実施
例においては、物体側から順に正・負・正・負の屈折力
配置または負・正・負・正の屈折力配置を有する４群構
成のズーム光学系に本発明を適用しているが、物体側か
ら順に負・正・負・正・負の屈折力配置を有する５群構
成のズーム光学系などに本発明を適用することもでき
る。

【００８７】さらに、上述の各実施例では、照明に寄与
する面光源の範囲を規定する手段として開口絞りを配置
し、その開口径を変化させている。しかしながら、照明
光学系中の開口絞りの開口径を変化させなくても、ズー
ム光学系の焦点距離を変化させることにより面光源のサ
イズを変更することは可能であり、開口絞りの配置は必
ずしも必要ない。また、上述の各実施例では、開口絞り
の開口径を変化させて円形状の通常照明を行う場合を想
定しているが、開口絞りの開口部の大きさおよび形状を
適宜変化させて、あるいは透過率分布を有する開口絞り
を用いてその透過率分布を適宜変化させて、輪帯形状の
変形照明（すなわち輪帯変形照明）や４つ目形状の変形
照明（すなわち４極変形照明）などを行うこともでき
る。この場合、一般的に表現すれば、開口絞りは、面光
源の光強度分布を所定の光強度分布に変換するための手
段を構成する。

【００８８】さらに、上述の各実施例では、投影光学系
と照明光学系とを含む投影露光装置において、照明光学
系中の伝達光学系に対して本発明を適用している。しか
しながら、投影光学系を備えることなく照明光学系のみ
からなるコンタクト露光型の露光装置において、照明光
学系中の伝達光学系に対して本発明を適用することもで
きる。また、上述の各実施例では、露光装置における照
明光学系中の伝達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本発明の範囲内において
様々な適用例が可能であることはいうまでもない。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のズーム光
学系では、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側または
物体側のみに配置され、焦点距離の変化に際して物体面
および像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実
質的に変化することなく、所要の倍率比を確保すること
ができる。

【００９０】したがって、本発明のズーム光学系を伝達
光学系として露光装置の照明光学系中に組み込むことに
より、ズーム光学系の焦点距離を適宜変化させて、光損
失を良好に回避しながらマスクパターンに応じて最適な
照明ＮＡを実現することができる。その結果、本発明の
露光装置では、良好な照明条件で、効率の良い露光を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】すべてのレンズ成分を開口絞りと像面との間に
配置しつつ、光学系全体の焦点距離を極力長くするのに
有利な屈折力配置を示す図である。

【図２】すべてのレンズ成分を開口絞りと像面との間に
配置しつつ、光学系全体の焦点距離を極力短くするのに
有利な屈折力配置を示す図である。

【図３】正・負・正の屈折力配置から負・正・負の屈折
力配置へ円滑に移行することのできる屈折力配置の第１
の例として負・正・負・正・負の屈折力配置を有するズ
ーム光学系を示す図である。

【図４】正・負・正の屈折力配置から負・正・負の屈折
力配置へ円滑に移行することのできる屈折力配置の第２
の例として正・負・正・負の屈折力配置を有するズーム
光学系を示す図である。

【図５】正・負・正の屈折力配置から負・正・負の屈折
力配置へ円滑に移行することのできる屈折力配置の第３
の例として負・正・負・正の屈折力配置を有するズーム
光学系を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例にかかるズーム光学系を備
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図７】第１実施例の第１数値実施例にかかるズーム光
学系のレンズ構成を示す図であって、最大焦点距離状態
におけるレンズ配置を示している。

【図８】第１実施例の第１数値実施例にかかるズーム光
学系の最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点
距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を示す図であ
る。

【図９】第１数値実施例のズーム光学系における最大焦
点距離状態での横収差を示す図である。

【図１０】第１数値実施例のズーム光学系における第１
中間焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１１】第１数値実施例のズーム光学系における第２
中間焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１２】第１数値実施例のズーム光学系における最小
焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１３】第１実施例の第２数値実施例にかかるズーム
光学系のレンズ構成を示す図であって、最大焦点距離状
態におけるレンズ配置を示している。

【図１４】第１実施例の第２数値実施例にかかるズーム
光学系の最大焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦
点距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を示す図であ
る。

【図１５】第２数値実施例のズーム光学系における最大
焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１６】第２数値実施例のズーム光学系における第１
中間焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１７】第２数値実施例のズーム光学系における第２
中間焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１８】第２数値実施例のズーム光学系における最小
焦点距離状態での横収差を示す図である。

【図１９】本発明の第２実施例にかかるズーム光学系を
備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図２０】投影露光装置における照明光学系中の伝達光
学系のズーム化に課せられる制約を説明するための図で
あって、第１フライアイレンズから第２フライアイレン
ズまでの構成を示している。

【符号の説明】

１、３１光源２楕円鏡３、３３ミラー４、３５ズーム光学系５波長選択フィルタ６、３４、３６フライアイレンズ７可変開口絞り８コンデンサー光学系９マスク１０投影光学系１１ウエハ２０入力手段２１制御系２２ズーム駆動系２３絞り駆動系３２ビームエキスパンダー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Ｌｉレンズ成分

フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA21 LA24 LA25 LA26 NA02 NA04 PA07 PA17 PB07 QA02 QA03 QA06 QA07 QA14 QA19 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA39 QA41 QA42 QA45 QA46 RA07 RA26 RA32 RA43 SA23 SA24 SA26 SA27 SA29 SA30 SA32 SA33 SA62 SA63 SA64 SA75 SB02 SB12 SB15 SB22 SB25 SB32 TA06 5F046 BA04 CA02 CA04 CA08 CB13 CB14 CB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】瞳面よりも像側または物体側のみに配置
された少なくとも４つのレンズ群を備え、該少なくとも
４つのレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群を光
軸に沿って移動させて焦点距離を連続的に変化させるズ
ーム光学系において、焦点距離の最も長い最大焦点距離状態と焦点距離の最も
短い最小焦点距離状態との間の焦点距離の変化に際し
て、前記少なくとも３つのレンズ群は所定の軌道に沿っ
て移動し、前記所定の軌道は、物体面および像面の位置並びに入射
瞳および射出瞳の位置を実質的に変化させないように定
められ、前記最大焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前
記ズーム光学系の屈折力配置が物体側から順に正・負・
正の屈折力配置へ近づくように変化し、前記最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前
記ズーム光学系の屈折力配置が物体側から順に負・正・
負の屈折力配置へ近づくように変化することを特徴とす
るズーム光学系。
【請求項２】マスク上に設けられたパターンを感光性
基板へ転写するための露光装置において、光束を供給するための光源と、該光源からの光束に基づ
いて所定形状の面光源を形成するためのオプティカルイ
ンテグレータと、該オプティカルインテグレータからの
光束を前記マスクへ導くためのコンデンサー光学系を備
え、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光
路中には、前記光源からの光束を前記オプティカルイン
テグレータへ導くための請求項１に記載のズーム光学系
が配置され、前記マスクのパターンの種類に応じて少なくとも前記ズ
ーム光学系の焦点距離を変化させることを特徴とする露
光装置。
【請求項３】前記光源と前記オプティカルインテグレ
ータとの間の光路中には、前記光源からの光束に基づい
て複数の光源像を形成するための補助オプティカルイン
テグレータが設けられ、前記ズーム光学系は、前記補助オプティカルインテグレ
ータにより形成される前記複数の光源像からの光束を前
記オプティカルインテグレータへ導くことを特徴とする
請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】マスク上に設けられたパターンを感光性
基板へ転写する露光方法において、光源からの光束に基づいて所定形状の面光源をオプティ
カルインテグレータで形成し、該オプティカルインテグレータからの光束をコンデンサ
ー光学系により前記マスクへ導き、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間に配
設した請求項１に記載のズーム光学系の焦点距離を前記
マスクのパターンの種類に応じて変化させ、良好な照明
ＮＡで露光を行うことを特徴とする露光方法。