JP2005039211A - 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005039211A JP2005039211A JP2004139680A JP2004139680A JP2005039211A JP 2005039211 A JP2005039211 A JP 2005039211A JP 2004139680 A JP2004139680 A JP 2004139680A JP 2004139680 A JP2004139680 A JP 2004139680A JP 2005039211 A JP2005039211 A JP 2005039211A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- imaging optical
- lens
- deflecting
- projection optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
- G02B17/0892—Catadioptric systems specially adapted for the UV
Abstract
【課題】 像面上で十分な大きさの結像領域が得られるとともに十分な像側作動距離を確保できるような投影光学系を提供する。
【解決手段】 第１の物体側からの光路に沿って、少なくとも１つのレンズを有し、第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を第２の物体上に形成する第３結像光学系を有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に結像する反射屈折投影光学系であって、少なくとも１つの偏向反射部材を有し、前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１としたとき、０．７＜｜β１｜＜２．０を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】 第１の物体側からの光路に沿って、少なくとも１つのレンズを有し、第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を第２の物体上に形成する第３結像光学系を有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に結像する反射屈折投影光学系であって、少なくとも１つの偏向反射部材を有し、前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１としたとき、０．７＜｜β１｜＜２．０を満足する。
【選択図】 図１
Description
本発明は投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法に関し、特にレチクルパターンをウェハに投影露光する投影光学系に、反射鏡を用いた反射屈折投影光学系に関するものである。
半導体の集積回路を製造する為のフォトリソグラフィー工程において、マスク又はレチクル上に描画されたパターンを、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上に投影露光する投影露光装置が使用されている。近年、集積回路の高集積化が進むに従い、投影露光光学系に対する要求仕様、要求性能もますます厳しいものになってきている。投影露光光学系において高い解像力を得るためには、露光波長の短波長化、もしくはＮＡの高ＮＡ化が必要となる。高い解像度を得るために露光波長の短波長化が進み、露光波長が１９３ｎｍ（ＡｒＦ）や１５７ｎｍ（Ｆ２）といった波長領域に達すると、石英レンズや蛍石レンズ以外の透過型光学素子を用いると高い透過率が得られないため、所定の光量を得るためには使用可能なレンズ材料が石英と蛍石に限られてくる。１９３ｎｍや１５７ｎｍといった波長領域の光を用いる投影露光装置の光学系として、例えば特開平１０−７９３４５号公報等に開示されているような全て屈折レンズで構成され、レンズ構成枚数が多く全硝材厚が大きい光学系を用いた場合、光学系内での光の吸収量が多くなるため、ウエハ上での露光量が低下し、スループットの低下の要因となる。また、レンズの熱吸収（光を吸収することによりレンズの温度が上昇する）による焦点位置の変動、収差変動などの問題（熱収差）が生じてくる。また、露光波長が１９３ｎｍでは石英レンズと蛍石レンズが使用可能であるが、その両者の分散の値の差がさほど大きくないため色収差の補正が難しく、色収差を補正しようとすると曲率半径が小さい色消し面を持つ色消しレンズが複数個必要になる。そのような色消しレンズが光学系内に複数個あると、光学系の全硝材厚の増大を招き、前述の透過率の低下、熱収差の発生といった問題がさらに顕著になる。また、蛍石に関しては投影光学系の設計性能を保証するに耐えうる特性を有するものを製造するのが難しく、さらに大口径のものを製造するのが困難な状況である。このことは色補正をさらに難しくし、コストアップの要因となっている。さらに露光波長が１５７ｎｍとなると使用可能なレンズ材料は蛍石のみとなり単一材料だけでは色収差を補正することは困難である。このように、屈折系だけで投影光学系を構成することが困難になってくるため、光学系中にミラーを使用することにより、前述の透過率の低下、色収差の補正といった課題を解決しようとする提案が種々なされている。
例えば、反射系だけで構成されている反射投影光学系が特開平９−２１１３３２号公報、特開平１０―９０６０２号公報等で開示されている。また、反射系と屈折系を組み合わせた反射屈折投影光学系が、米国特許第５，６５０，８７７号公報、特開昭６２−２１０４１５号公報、特開昭６２−２５８４１４号公報、特開平２−６６５１０号公報、特開平３−２８２５２７号公報、特開平５−１８８２９８号公報、特開平６−２３０２８７号公報、特開平１０−３０３９号公報、特開２００１−４７１１４号公報、特開平８−６２５０２号公報、特開２００２−８３７６６号公報等で開示されている。
特開平０９−２１１３３２号公報
特開平１０−０９０６０２号公報
米国特許第５６５０８７７号公報
特開昭６２−２１０４１５号公報
特開昭６２−２５８４１４号公報
特開平０２−０６６５１０号公報
特開平０３−２８２５２７号公報
特開平５−１８８２９８号公報
特開平６−２３０２８７号公報
特開平１０−００３０３９号公報
特開２００１−０４７１１４号公報
特開平０８−０６２５０２号公報
特開２００２−８３７６６号公報
このような露光波長の短波長化や高ＮＡ化に対応して反射系を含んだ投影光学系を構築するとき、色収差補正が可能なことは当然として、理想的には像面上で十分な大きさの結像領域が得られるとともに十分な像側作動距離を確保できてなおかつ簡素な構成が望ましい。像面上で十分な大きさの結像領域幅が得られれば、走査型投影露光装置ではスループット上有利であり、露光変動を抑えることができる。十分な像側作動距離を確保できれば、装置のオートフォーカス系やウエハステージの搬送系などを構成する上で好ましい。簡素な構成であれば、メカ鏡筒等も複雑化させることはなく組立製造上のメリットがある。
以上のような視点から従来例について検証すると、まず、米国特許第５，６５０，８７７号公報では、光学系中にマンジンミラーと屈折部材を配置して、レチクルの像をウエハに露光するものであるが、この光学系は、使用する全ての画角において瞳の中心部分の遮光（中抜け）が起こるとともに、露光領域が大きくできないという欠点を有している。また、露光領域を大きくしようとすると瞳の中心部分の遮光が大きくなり好ましくなく、さらに、マンジンミラーの屈折面がビームスプリット面を形成しており、その面を通過するごとに光量は半分になり、像面（ウエハ面）では、光量が１０％程度に低下してしまうという点等の問題を有している。また、特開平９−２１１３３２号公報、特開平１０−９０６０２号公報では、反射系のみによる構成を基本としているが、収差（ペッツバール和）が悪化してしまうという問題やミラー配置が困難であるという問題等から像面上での結像領域幅を十分に確保することが難しい。また主に像面近傍のパワーが大きい凹面鏡が結像作用を有する構成となっているので高ＮＡ化が困難であり、該凹面鏡の直前位置に凸面鏡が配置されるため、十分な像側作動距離を確保できないという問題がある。また、特開昭６２−２１０４１５号公報、特開昭６２−２５８４１４号公報は、カセグレン型やシュワルツシルト型のミラー系を応用し、ミラー中心部に開口を設けることにより瞳の中抜けを生じさせ瞳の周辺部分のみを結像に寄与させる光学系を提案しているが、瞳の中抜けの結像性能への影響が懸念され、また瞳の中抜けを小さくしようとすると必然的にミラーのパワーが大きくなるのでミラーヘの入反射角も大きくなり、さらに高ＮＡ化を図るとミラー径が著しく増大してしまう。また、特開平５−１８８２９８号公報、特開平６−２３０２８７号公報では、光路の折れ曲がりにより構成が複雑化しており、中間像を最終像へ結像させる光学群のパワーの大部分を凹面鏡が担っているため構成上高ＮＡ化が困難であり、凹面鏡と像面の間に配置されているレンズ系の倍率が縮小系で正の符号であるため、像側作動距離が十分に確保できない。さらに構成上、光路分割の必要から結像領域幅を確保するのも困難であり、光学系が大型化しているのでフットプリント上も好ましくない。
また、特開平２−６６５１０号公報、特開平３−２８２５２７号公報では、まず光路がビームスプリッターにより分割されるので、鏡筒構造が複雑化してしまう。そして径が大きいビームスプリッターを必要としこれがプリズム型の場合はその厚みにより光量損失が大きい。高ＮＡに際してはさらに径が大きくなるので光量損失もますます大きくなってしまう。ビームスプリッターが平板型の場合は軸上光線においても非点収差、コマ収差が発生してしまい問題がある。また熱吸収による非対称収差の発生や光束分割面での特性変化による収差の発生を招き、製造面で精度良くビームスプリッターを作成することも難しい。
また、特開平１０−３０３９号公報、特開２０００−４７１１４号公報では、中間像を１回形成する２回結像反射屈折光学系であり、凹面鏡を含む往復光学系を有して物体（レチクル）の中間像を形成する第１結像光学系、中間像を第２の物体（ウエハ）面上に結像する第２結像光学系よりなる。特開平１０−３０３９号公報では、その中間像近傍に光軸及び光束を偏向させるための第１の平面ミラーを配置している。また、曲げられた光軸は略レチクルステージに平行に偏向され、第２の平面ミラーにより再び偏向され、或いは第２の平面ミラーなしで第２の物体上へと結像される。また、特開２０００−４７１１４号公報では、第１の物体（レチクル）からの光束を正レンズで屈折させてすぐに第１の平面ミラーにより光軸を偏向させ、凹面鏡を含む往復光学系により反射された光束を再び第１結像光学系中の第２の平面ミラーにより偏向した後、中間像を形成している。その中間像を第２結像光学系により、第２の物体（ウエハ）に投影している。そのため両公報において、必然的に第１の物体面（レチクル）と、レンズや平面ミラー及び偏向された光束とは近接配置されることになり、第１の物体面（レチクル）及びレチクルステージと、レンズや平面ミラーとの干渉が問題となり、十分なスペースを確保することが困難である。
また特開２００２−８３７６６号公報の図１３の光学系及び特開平８−６２５０２号公報の図７及び図９の光学系は、中間像を２回形成する３回結像反射屈折光学系であり、第１の物体（レチクル）の第１の中間像を形成する第１結像光学系、第１の中間像から第２の中間像を形成し、凹面鏡を有する第２結像光学系、第２の中間像を第２の物体面上（ウエハ）に結像する第３結像光学系よりなる。第２結像光学系は凹面鏡を有しているため、往復光学系を有する。前者の特開２００２−８３７６６号公報の図１３のＮＡ０．７５の光学系は、第１、２中間像付近に平面ミラー（反射ブロック）を配置し、第１、３結像光学系の光軸を一致させることで、第１の物体（レチクル）と第２の物体（ウエハ）を平行に配置している。しかしながら、第１結像光学系で縮小倍率を大きく稼いでいる（第１結像光学系の近軸倍率｜β１｜＝０．６２５程度）ために、第１の物体（レチクル）での物体側ＮＡに対して第１中間像ではその縮小倍率分、第１中間像のＮＡを大きくすることになり、結果として平面ミラーへの入射角度範囲が大きくなってしまう。これは更なる高ＮＡ化に伴ってより深刻な問題となる。即ち第１結像光学系が縮小倍率を負担しすぎるために、更なる高ＮＡ化により平面ミラーへの入射角度範囲が非常に大きくなるため、平面ミラーの膜の影響でＰとＳの反射強度に大きな差が生じてしまう結果となる。また、縮小倍率を第１結像光学系にて負担しすぎると、第１中間像の像高が低くなりすぎてしまい、平面ミラーで最低画角の全ての光線を第２結像光学系に反射することが困難になってしまう。また、後者の特開平８−６２５０２号公報の図７及び図９のＮＡ０．４５〜０．５の光学系は、同じく３回結像即ち中間像を２回形成する反射屈折型の投影光学系である。この光学系においても、第１結像光学系における縮小倍率は全系縮小倍率に対して大きな負担をしており（第１結像光学系の近軸倍率｜β１｜＝０．４３８〜０．４７４程度）、更なる高ＮＡ化を達成しようとすると前者の特開２００２−８３７６６号公報の光学系と同様に致命的な問題になってしまう。
そこで、本発明は、第１の物体（レチクル）付近のスペースを容易に確保でき、メカ構成が容易でかつ、平面ミラーにおける膜の影響を最小限にとどめることができる投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の一側面としての投影光学系は、第１の物体側からの光路に沿って、少なくとも１つのレンズを有し、第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を第２の物体上に形成する第３結像光学系を有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に結像する反射屈折投影光学系であって、少なくとも１つの偏向反射部材を有し、前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１としたとき、
０．７＜｜β１｜＜２．０
を満足することを特徴としている。
０．７＜｜β１｜＜２．０
を満足することを特徴としている。
また、前記偏向反射部材は、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間に１つ、前記第２結像光学系と前記第３結像光学系の間に１つ配置されていることを特徴としている。
また、前記２つの偏向反射部材は、２つの反射面を有する同一の部材にて構成していることを特徴としている。
また、前記偏向反射部材は、前記第２結像光学系の凹面鏡から第２の物体までの間に２つ配置されていることを特徴としている。
また、前記凹面鏡は第１の物体に対向して配置されていることを特徴としている。
また、前記２つの偏向反射部材それぞれが有する反射面の法線が、お互いの法線に対して実質的に９０度の角度をなすことを特徴としている。
また、前記凹面鏡へ向かう前記第１結像光学系からの光束と、前記凹面鏡を反射して前記第３結像光学系に向かう光束とが互いに交差するように、前記２つの偏向反射部材を配置することを特徴としている。
また、本発明の別の側面としての投影光学系は、第１の物体の像を第２の物体上に投影する投影光学系であって、前記第１の物体側から順に、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡とを有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に形成する第３結像光学系とを備え、前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１、前記第２結像光学系の近軸倍率をβ２、前記投影光学系の前記第１の物体側の開口数をＮＡｏとしたとき、
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０
を満足することを特徴としている。ここで、
４．０＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜１０
を満足すると尚望ましい。
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０
を満足することを特徴としている。ここで、
４．０＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜１０
を満足すると尚望ましい。
また、投影光学系の前記第２の物体側の開口数をＮＡとするとき、
１．１＜ＮＡ＜１．６
を満足すると尚望ましい。
１．１＜ＮＡ＜１．６
を満足すると尚望ましい。
本発明の反射屈折投影光学系によれば、第１の物体面（レチクル）と、光学系を構成するレンズや反射ミラーとのスペースの問題を容易に解決できるとともに、高ＮＡ化に対して重大な問題となる反射ミラーの膜の影響を抑えることができ、瞳の遮光がなく、像面上で十分な大きさの結像領域幅が得られる高ＮＡの反射屈折光学系、およびを該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法を得ることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての反射屈折型投影光学系について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよいし、また光源にレーザーを使用しているが、必ずしもこれに限定する必要はなく、水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。なお、各図において同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。ここで図１は、本発明の一側面としての反射屈折型投影光学系の概略図である。１０１は第１の物体（レチクル）、１０２は第２の物体（ウエハ）、ＡＸ１〜ＡＸ３は光学系の光軸である。ここでの光学系は、物体側から光線の通過する順に、第１結像光学系Ｇｒ１、第２結像光学系Ｇｒ２及び第３結像光学系Ｇｒ３よりなる。第１結像光学系Ｇｒ１は、第１の物体１０１の像（第１中間像ＩＭＧ１）を形成し、第１中間像ＩＭＧ１からの光束は、凹面鏡Ｍ１及び往復光学系部分Ｌ２を有する第２結像光学系Ｇｒ２によって第２中間像ＩＭＧ２を形成する。その際、第１結像光学系Ｇｒ１からの光束を第１の偏向反射部材ＦＭ１によって偏向することで第２結像光学系Ｇｒ２へと導いている。また、第２結像光学系Ｇｒ２からの光束を第２の偏向反射部材ＦＭ２により偏向して、第３結像光学系Ｇｒ３へと導いている。図１では、偏向反射部材ＦＭ１とＦＭ２は、同一の部材に別々の反射面を形成して構成している。また、光軸ＡＸ１とＡＸ３は同一になるように構成している。また、第２結像光学系Ｇｒ２の光軸はＡＸ２で示されており、ＡＸ１とＡＸ２とは直交している。第３結像光学系Ｇｒ３は、中間像ＩＭＧ２の像を第２の物体１０２上に所定の倍率により形成する。
また、第１結像光学系Ｇｒ１及び第３結像光学系Ｇｒ３により発生する色収差及び正のペッツバール和を、第２結像光学系Ｇｒ２の凹面鏡Ｍ１及びレンズにより補正している。
また、第１結像光学系Ｇｒ１の近軸結像倍率をβ１としたとき、以下の条件式を満足するのが良い。
０．７＜｜β１｜＜２．０ ・・・（１）
条件式（１）の下限を外れると第１結像光学系Ｇｒ１の結像倍率β１が縮小倍率になりすぎてしまい、第１偏向反射部材ＦＭ１への光束の入射角度範囲が大きくなってしまう。入射角度範囲が大きくなると、平面ミラーの膜の特性をコントロールすることが困難になってしまって好ましくない。また、上限を越えると、第１中間像ＩＭＧ１が大きくなりすぎてしまい、第１の中間像ＩＭＧ１付近のレンズの有効径が大きくなってしまうとともに、他の結像光学系Ｇｒ２，３での倍率負担が大きくなってしまうので好ましくない。
０．７＜｜β１｜＜２．０ ・・・（１）
条件式（１）の下限を外れると第１結像光学系Ｇｒ１の結像倍率β１が縮小倍率になりすぎてしまい、第１偏向反射部材ＦＭ１への光束の入射角度範囲が大きくなってしまう。入射角度範囲が大きくなると、平面ミラーの膜の特性をコントロールすることが困難になってしまって好ましくない。また、上限を越えると、第１中間像ＩＭＧ１が大きくなりすぎてしまい、第１の中間像ＩＭＧ１付近のレンズの有効径が大きくなってしまうとともに、他の結像光学系Ｇｒ２，３での倍率負担が大きくなってしまうので好ましくない。
尚、更に好ましくは以下の条件式を満足するのが良い。
０．８＜｜β１｜＜１．５ ・・・（２）
条件式（２）を満足することにより、第１〜３結像光学系の倍率負担をより適正なものとすることができるとともに、性能の良い有効径の小さな光学系を達成することが容易となる。尚、第１結像光学系の倍率β１が等倍以上になると、第１の偏向反射部材ＦＭ１と第１結像光学系Ｇｒ１の最低画角の光束との光束分離がより楽になり、その結果最大画角を下げることができるという利点もある。
０．８＜｜β１｜＜１．５ ・・・（２）
条件式（２）を満足することにより、第１〜３結像光学系の倍率負担をより適正なものとすることができるとともに、性能の良い有効径の小さな光学系を達成することが容易となる。尚、第１結像光学系の倍率β１が等倍以上になると、第１の偏向反射部材ＦＭ１と第１結像光学系Ｇｒ１の最低画角の光束との光束分離がより楽になり、その結果最大画角を下げることができるという利点もある。
また、第１結像光学系Ｇｒ１と第３結像光学系Ｇｒ３の屈折光学系部分によって生じる正のペッツバール和を、第２結像光学系Ｇｒ２中の往復光学系部分の負の屈折力を有するレンズ群Ｌ２と凹面鏡Ｍ１によって生じる負のペッツバール和で補正することができる。このとき、第１結像光学系のペッツバール和Ｐ１、第２結像光学系のペッツバール和Ｐ２、第３結像光学系のペッツバール和Ｐ３はそれぞれ
Ｐ１＞０、Ｐ２＜０、Ｐ３＞０ ・・・（３）
上記条件を満足することで、凹面鏡Ｍ１及び往復光学系部分Ｌ２を有する結像光学系を、第２の結像光学系として配置することができ、像面湾曲の小さい結像光学系を達成することが可能となる。もし、（３）式の条件式をはずれると、凹面鏡Ｍ１及び往復光学系部分Ｌ２を第１或いは第３結像光学系として配置することになるが、前者は凹面鏡Ｍ１からの反射光束が第１の物体１０１付近に戻ってしまうため、第１の物体１０１（例えばレチクル）と、戻ってきた光束及び付近のレンズとの物理的干渉が起こり易くなり、メカ構成が困難となってしまう。また、後者は、最終結像系（第３結像光学系）に凹面鏡Ｍ１を用いることとなり、高ＮＡ光学系を達成しようとすると光束分離が困難になる。
Ｐ１＞０、Ｐ２＜０、Ｐ３＞０ ・・・（３）
上記条件を満足することで、凹面鏡Ｍ１及び往復光学系部分Ｌ２を有する結像光学系を、第２の結像光学系として配置することができ、像面湾曲の小さい結像光学系を達成することが可能となる。もし、（３）式の条件式をはずれると、凹面鏡Ｍ１及び往復光学系部分Ｌ２を第１或いは第３結像光学系として配置することになるが、前者は凹面鏡Ｍ１からの反射光束が第１の物体１０１付近に戻ってしまうため、第１の物体１０１（例えばレチクル）と、戻ってきた光束及び付近のレンズとの物理的干渉が起こり易くなり、メカ構成が困難となってしまう。また、後者は、最終結像系（第３結像光学系）に凹面鏡Ｍ１を用いることとなり、高ＮＡ光学系を達成しようとすると光束分離が困難になる。
また、凹面鏡Ｍ１の有効径をφＭ１、凹面鏡Ｍ１における光軸ＡＸ２からの最軸外主光線の高さをｈＭ１としたとき、
０≦｜ｈＭ１／φＭ１｜＜０．１０ ・・・（４）
であることが好ましい。このように、第２結像光学系Ｇｒ２の凹面鏡Ｍ１を瞳近傍に配置することで、非点収差等の発生を回避することが可能となる。更に好ましくは、以下の条件式を満足するとよい。
０≦｜ｈＭ１／φＭ１｜＜０．０５ ・・・（５）
また図１において、偏向反射部材ＦＭ１とＦＭ２は必ずしも同一の部材にて構成する必要はなく、別々の部材で構成しても構わない。また、第１結像光学系Ｇｒ１の光軸と第３結像光学系Ｇｒ３の光軸は同一でなくても構わない、即ち一直線上になくてもよい。特に、一直線上になくても両光軸が平行に配置されていれば、第１の物体１０１と第２の物体１０２を平行に配置することができる。また、第２結像光学系Ｇｒ２の光軸ＡＸ２と第１結像光学系Ｇｒ１の光軸ＡＸ１とが必ずしも直交している必要はない。例えば第１の物体１０１と第２の物体１０２とが平行に配置されれば、光軸ＡＸ１とＡＸ２はレンズや反射部材等の干渉が起こらない限り、任意の角度を有していても構わない。
０≦｜ｈＭ１／φＭ１｜＜０．１０ ・・・（４）
であることが好ましい。このように、第２結像光学系Ｇｒ２の凹面鏡Ｍ１を瞳近傍に配置することで、非点収差等の発生を回避することが可能となる。更に好ましくは、以下の条件式を満足するとよい。
０≦｜ｈＭ１／φＭ１｜＜０．０５ ・・・（５）
また図１において、偏向反射部材ＦＭ１とＦＭ２は必ずしも同一の部材にて構成する必要はなく、別々の部材で構成しても構わない。また、第１結像光学系Ｇｒ１の光軸と第３結像光学系Ｇｒ３の光軸は同一でなくても構わない、即ち一直線上になくてもよい。特に、一直線上になくても両光軸が平行に配置されていれば、第１の物体１０１と第２の物体１０２を平行に配置することができる。また、第２結像光学系Ｇｒ２の光軸ＡＸ２と第１結像光学系Ｇｒ１の光軸ＡＸ１とが必ずしも直交している必要はない。例えば第１の物体１０１と第２の物体１０２とが平行に配置されれば、光軸ＡＸ１とＡＸ２はレンズや反射部材等の干渉が起こらない限り、任意の角度を有していても構わない。
また図２、図３に示すように、第２結像光学系Ｇｒ２に対して、凹面鏡Ｍ１に向かう光束と凹面鏡Ｍ１から反射された光束とが交差するような配置を取ることもできる。この場合、図２に示された配置によると、第１の物体１０１からの光束を第１の偏向反射部材ＦＭ１により偏向した光束と、その光束を凹面鏡Ｍ１により反射後の光束を第２の偏向反射部材ＦＭ２により偏向した光束とが交差するように偏向反射部材を配置している。また、図３に示された配置よると、第１の物体１０１から第１の偏向反射部材ＦＭ１に向かう光束と、その光束を第１の偏向反射部材ＦＭ１、凹面鏡Ｍ１により反射後の光束が第２の偏向反射部材ＦＭ２に向かう光束とが交差するように偏向反射部材を配置している。以上の図２、図３のような配置を取ると、２つの偏向反射部材ＦＭ１，ＦＭ２への主光線の入射角度を押さえることが可能となる。また、以上のような本発明の実施形態の一例としての図１、２、３のような光学配置を有する場合、光束を偏向するための偏向反射部材を、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２の間と、第２結像光学系Ｇｒ２と第３結像光学系Ｇｒ３の間とに各々１つずつ有している。ここで第１の物体１０１と第２の物体１０２とを略平行に配置するためには、２つの偏向反射部材のその反射面が相対的に９０度の角度差を持って配置される必要がある。尚、第１の物体１０１と第２の物体１０２を略平行に配置する必要がない場合には、第２の偏向反射部材ＦＭ２は無くても構わない。その場合、第２の物体１０２と凹面鏡Ｍ１は対向するように配置されている。
また図４、図５に示すように、第１結像光学系Ｇｒ１からの光束を凹面鏡Ｍ１で反射した後、第２の物体１０２までの間に偏向反射部材を２つ配置するような構成を取ることも可能である。この場合、凹面鏡Ｍ１は第１結像光学系Ｇｒ１と同一かつ１本の直線光軸ＡＸ１上にあり、その凹面をレチクル面と対向して配置されている。また、第３結像光学系Ｇｒ３は正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂにより構成され、Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に偏向反射部材ＦＭ２が配置されている。物体１０１からの光束は、第１結像光学系Ｇｒ１により所定の倍率にて第１中間像ＩＭＧ１を形成し、その後、第２結像光学系Ｇｒ２の往復光学系部分Ｌ１、凹面鏡Ｍ１、往復光学系部分Ｌ１の順に導かれ、偏向反射部材ＦＭ１にて所定の角度にて反射される。その際、第２結像光学系Ｇｒ２により、第１中間像ＩＭＧ１の像である第２中間像ＩＭＧ２を形成する。そして、その光束は第３結像光学系Ｇｒ３へと導かれた後に第３結像光学系Ｇｒ３中に配置されている偏向反射部材ＦＭ２によって所定の角度にて反射され、第２の物体１０２にて第１の物体１０１の像を形成する。ここで第１の偏向反射部材ＦＭ１によって光軸ＡＸ１を、ＡＸ２のように９０度曲げ、更に第３結像光学系Ｇｒ３中に配置されている第２の偏向反射部材ＦＭ２により、光軸ＡＸ２をＡＸ３のように９０度曲げて配置されることにより、第１の物体１０１と第２の物体１０２とを平行に配置している。従って、図１における第１の偏向反射部材と第２の偏向反射部材は、その反射面が相対的に９０度の角度差を持って配置されている。このように偏向反射部材を配置することで、第１の物体１０１と第２の物体１０２とを略平行に配置することが可能となる。尚、略平行に配置する必要がないときには、第２結像光学系Ｇｒ２と第３結像光学系Ｇｒ３の間に１つの偏向反射部材、特に第１の偏向反射部材ＦＭ１のみを配置すればよい。このように図４、図５のような配置を取る場合であっても、第１結像光学系Ｇｒ１の倍率β１は前述のように所定の範囲の値を満足することで、偏向反射部材ＦＭ１と第１結像光学系Ｇｒ１からの光束との干渉を避けることができるとともに、偏向反射部材ＦＭ１への入射角度範囲を小さくするための第２結像光学系の倍率β２の負担を小さくすることができる。また、図４の場合、図２、図３と同様に偏向反射部材ＦＭ１、ＦＭ２への主光線の入射角度を４５度より小さく押さえることができる。このような構成を取る場合、好ましくは以下の条件式を満足するのが良い。
２０°＜θｐ＜４５° ・・・（６）
（６）式において、θｐは第１の物体の軸外からの主光線と、第１の偏向反射部材ＦＭ１の反射面の法線とのなす角度である。条件式（６）の下限値を外れると、偏向反射部材の反射面の法線と主光線とのなす角度が小さくなりすぎて、偏向反射部材が大きくなりすぎたり、周辺のレンズの屈折力を異常に強くしなければならなくなってしまうために性能が悪化してしまう。上限値を越えると、往復光学系部分Ｌ２に強い正の屈折力を有するレンズが必要となってしまうために色収差の補正が困難になったり、或いは凹面鏡Ｍ１と偏向反射部材ＦＭ１との距離が非常に大きくなってしまい、装置が大型化してしまう。
２０°＜θｐ＜４５° ・・・（６）
（６）式において、θｐは第１の物体の軸外からの主光線と、第１の偏向反射部材ＦＭ１の反射面の法線とのなす角度である。条件式（６）の下限値を外れると、偏向反射部材の反射面の法線と主光線とのなす角度が小さくなりすぎて、偏向反射部材が大きくなりすぎたり、周辺のレンズの屈折力を異常に強くしなければならなくなってしまうために性能が悪化してしまう。上限値を越えると、往復光学系部分Ｌ２に強い正の屈折力を有するレンズが必要となってしまうために色収差の補正が困難になったり、或いは凹面鏡Ｍ１と偏向反射部材ＦＭ１との距離が非常に大きくなってしまい、装置が大型化してしまう。
さらに好ましくは、以下の（７）式を満たすように構成するのがよい。
３０°＜θｐ＜４４° ・・・（７）
（７）式を満足することにより、より良い結像性能を得ることができるとともに、かつ各素子及び光学系の小型化を達成することができる。
３０°＜θｐ＜４４° ・・・（７）
（７）式を満足することにより、より良い結像性能を得ることができるとともに、かつ各素子及び光学系の小型化を達成することができる。
また、図４、図５に示すような配置を持つ場合、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．２＜（φＧｒ２＿ｍａｘ＋φＬ３Ｂ＿ｍａｘ）／（２Ｙ）＜０．９・・（８）
ここで、光軸ＡＸ１とＡＸ３との距離をＹ、φＧｒ２＿ｍａｘは第２結像光学系Ｇｒ２における最大有効径、φＬ３Ｂ＿ｍａｘは第３結像光学系Ｇｒ３における第２の偏向反射部材ＦＭ２と第２の物体１０２との間に位置するレンズ群Ｌ３Ｂにおける最大有効径を示す。条件式（８）の下限値を外れると、光軸ＡＸ１とＡＸ２の間隔が大きく離れ過ぎてしまい、第３結像光学系Ｇｒ３の有効径が過度に大きくなりすぎてしまう。上限値を越えると、光軸ＡＸ１とＡＸ３の間隔が近すぎて第２結像光学系Ｇｒ２のレンズや凹面鏡Ｍ１と、第３結像光学系Ｇｒ３のレンズ群Ｌ３Ｂとが干渉したり、鏡筒が構成できなくなってしまう。
０．２＜（φＧｒ２＿ｍａｘ＋φＬ３Ｂ＿ｍａｘ）／（２Ｙ）＜０．９・・（８）
ここで、光軸ＡＸ１とＡＸ３との距離をＹ、φＧｒ２＿ｍａｘは第２結像光学系Ｇｒ２における最大有効径、φＬ３Ｂ＿ｍａｘは第３結像光学系Ｇｒ３における第２の偏向反射部材ＦＭ２と第２の物体１０２との間に位置するレンズ群Ｌ３Ｂにおける最大有効径を示す。条件式（８）の下限値を外れると、光軸ＡＸ１とＡＸ２の間隔が大きく離れ過ぎてしまい、第３結像光学系Ｇｒ３の有効径が過度に大きくなりすぎてしまう。上限値を越えると、光軸ＡＸ１とＡＸ３の間隔が近すぎて第２結像光学系Ｇｒ２のレンズや凹面鏡Ｍ１と、第３結像光学系Ｇｒ３のレンズ群Ｌ３Ｂとが干渉したり、鏡筒が構成できなくなってしまう。
また本発明の光学系は、第２結像光学系Ｇｒ２に往復光学系部分Ｌ２を有するが、このＬ２は負の屈折力を有し、少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズよりなる。その負の屈折力を有するレンズのうちの少なくとも１枚は第１の物体１０１に対して凹面を向けているのが好ましい。また、この往復光学系部分Ｌ２は非球面を有するレンズを少なくとも１枚有するのが好ましい。もし、非球面を用いない場合には往復光学系部分Ｌ１に複数枚のレンズを用いてパワーを分担するのが良い。もちろん、非球面を用いた場合でも、複数枚にて構成することにより、往復光学系部分における収差発生をよりよく抑えることが可能となる。また、凹面鏡は非球面化しても構わない。
尚、偏向反射部材は偏向反射ミラーにて構成されている。そのミラーの形状は平面板形状でもキューブ形状の一部でも形態は問わない。また、硝子の裏面反射を利用した反射ミラーでもよい。また、ビームスプリッターを用いても構わない。その場合、軸上から軸外の光束を利用できる。
また開口絞り１０３は、第３結像光学系Ｇｒ３中に配置するのが良い。また、第１結像光学系Ｇｒ１の主光線が光軸ＡＸ１と交わる付近に、同時に或いは単独で配置してもよい。
尚、図１〜図５では光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２、光軸ＡＸ２とＡＸ３は直交して配置されているが、必ずしも直交している必要はない。そして望ましくは前述したように偏向反射部材ＦＭ１とＦＭ２とが互いの反射面が９０度の角度差を持って配置されると良い。相対的に９０度の角度差を持って配置すると、第１の物体１０１と第２の物体１０２とが平行に配置できるからである。但し、第１の物体１０１と第２の物体１０２とを平行に配置する必要がないときは、相対的に９０度の角度差を持つ必要がないため、任意の角度を取ってよい。
また、第２の物体面が光軸方向に変動しても倍率の変化がないようにするために、少なくとも像面側でテレセントリックに構成していることが好ましい。また、本発明の結像光学系は特に０．８以上、更にはＮＡ０．８５以上の非常に高いＮＡを有する場合に特に有効である。
尚、本発明に関する光学系は、第１結像光学系Ｇｒ１は屈折部材から構成され、また第２結像光学系Ｇｒ２は凹面鏡Ｍ１と屈折部材から構成され、第３結像光学系Ｇｒ３は屈折部材から構成されていることが好ましい。第１結像光学系Ｇｒ１が反射系或いはカタディオ系にて構成されていると、前述のように第１の物体１０１付近に光束が戻る配置になることが多く、第１の物体１０１付近にレンズや偏向反射部材が配置するためのスペースを確保することが困難となる。また、最終結像光学系にカタディオ系を採用すると、凹面鏡と光束が干渉しやすくなり、高ＮＡ光学系を構成することが困難となる。また、全体の光学系中にカタディオ系を部分系として採用しないと、或いは第２結像光学系Ｇｒ２を反射系にしてしまうと、色収差の補正が困難となってしまう。
また、本発明の光学系は、収差補正機構を有することができる。例えば、第１結像光学系Ｇｒ１中にレンズを光軸方向に移動させる、かつ／或いは光軸に垂直方向やその他の方向に移動させる（レンズを偏芯させる）機構を有することが可能である。また、第２結像光学系Ｇｒ２や第３結像光学系Ｇｒ３にも同様な収差補正機構を有してもよい。更には、凹面鏡Ｍ１を変形させる機構を設けて収差補正を行なっても良い。
また、第２の物体面１０２と光学系の最終硝子面の間（例えば、後述の図６における第２の物体面１０２とレンズＬ３２７との間、または例えば図７〜９における第２の物体面１０２とレンズＬ３２７との間）を液体にて埋める、いわゆる液浸の構成にしてもよい。
また、中間結像ＩＭＧ１やＩＭＧ２の近傍に視野絞りを設けても構わない。また、第２の物体面１０２近傍に視野絞りを設けても構わない。特に光学系中に回折光学素子を用いてかつ前述のように第２の物体面近傍を液浸にて構成した場合には、光学系の最終硝子面に視野を制限する絞りを設けたり、その近傍（例えば、最終硝子面と第２の物体面１０２との間）に視野絞りを配置したりすると、回折光学素子において発生するフレア光等（回折光学素子以外に起因して発生するフレア光であっても構わない）が第２の物体面に到達するのを防止することができる。また、光学系中に回折光学素子を用いることなく、第２の物体面を液浸にて構成することも可能である。尚、液浸光学系を構成する場合には、回折光学素子の有無に関わらず、その液体の特性等が光学系の結像性能に与える影響を最小限にする必要性から、光学系の最終面と第２の物体面１０２の間の光軸上の間隔は５ｍｍ以下であることが望ましい。更に望ましくは１ｍｍ以下であるのがよい。
尚、本発明の光学系の倍率は１／４倍に限定するものではない。１／５や１／６倍等でも構わない。
また、本発明の光学系は第１の物体の、光軸から外れたある範囲の軸外物体高を使用している。その際、第１の物体面上において、光軸を含まない矩形のスリット領域、或いは光軸を含まない円弧状のスリット領域が露光領域となる。
また開口絞りは第３結像光学系Ｇｒ３中に配置したが、第１結像光学系Ｇｒ１中に配置してもよい。
尚、本発明の実施形態の例として図１〜図５にその概略図を示したが、これらの構成に限定するものではない。以上述べたように、少なくとも１つのレンズを有する第１結像光学系Ｇｒ１、少なくとも１つのレンズと凹面鏡を有する第２結像光学系Ｇｒ２、少なくとも１つのレンズを有する第３結像光学系Ｇｒ３を有し、第１結像光学系の近軸倍率β１が前述した所定の範囲の値を取ることにより、従来の光学系にて問題となっていた第１の物体付近のスペースの確保ができるとともに、短波長化や高ＮＡ化によって問題になる偏向反射部材への入射角度範囲に起因する偏向反射部材の反射膜の特性の悪化を防ぐことが可能となる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
実施例１の具体的なレンズ構成を図６に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、第２の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１１２、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１３、第２の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１４、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１５より構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８と、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。この第１結像光学系Ｇｒ１により、第１の物体１０１の第１中間像を形成する。
第２結像光学系Ｇｒ２は、第１結像光学系からの光の進行方向にそって、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されており、第１中間像の像、即ち第２中間像を形成する。そして具体的には、凹面ミラーＭ１側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ２１１、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１２、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けた略平凹レンズＬ２１３、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けたメニスカス形状の非球面レンズＬ２１４、凹面を第２結像光学系Ｇｒ２の往復光学系部分Ｌ２側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。また、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２との間には偏向反射部材ＦＭ１が配置されている。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束及び光軸ＡＸ１が偏向反射部材ＦＭ１により偏向されて、往復光学系部分Ｌ２に入射した後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射する。その後、偏向反射部材ＦＭ２により光軸がＡＸ２からＡＸ３のように偏向されることにより光束も曲げられる。尚、本実施例では偏向反射部材は偏向反射部材ＦＭ１とＦＭ２を一体化して構成しているが、別々の部材でも構わない。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、両凸形状の非球面正レンズＬ３１１、第２の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１２、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１３よりなる。負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、第２の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、第２の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３１５、両凹形状の負レンズＬ３１６よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３１７、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３１８、両凸形状の非球面正レンズＬ３１９、開口絞り１０３、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３２０，第２の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２１、第１の物体側に凸面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ３２２、Ｌ３２３、略平面を第２の物体側に向けた２枚の略平凸形状の非球面正レンズＬ３２４，Ｌ３２５、第２の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３２６、第２の物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ３２７、よりなる。この第３結像光学系Ｇｒ３により、第２中間像の像を第２の物体１０２に結像する。
尚、本実施例では第３結像光学系Ｇｒ３を、正の屈折力を有するＬ３Ａ、負の屈折力を有するＬ３Ｂ、正の屈折力を有するＬ３Ｃのような光学配置をとったが、これに限定されるものではない。例えば、正負正負正の５群構成であったり、正正の２群構成であったり、また、ＦＭ２の側から負の屈折力ではじまる構成でも構わない。
また、第１結像光学系Ｇｒ１は、正の屈折力を有するＬ１Ａ群とＬ１Ｂ群とから構成されているが、この光学配置に限定されるものではない。例えば、正負正の３群構成であったり、負正負正の４群構成であったり、或いは他の構成であっても構わない。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。
また、像側の開口数はＮＡ＝０．８６５、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１５９８．２３ｍｍである。また、像高がおよそ２．２５〜１６ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で７ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３１９とＬ３２０の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１０に示す。ここで、Ｙ＝２．２５と記載した方の図面は、第１の物体における像高が２．２５ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示しており、Ｙ＝１６は第１の物体における像高が１６ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示している。図１０は基準波長１５７．６ｎｍ及び±０．６ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
実施例２の具体的なレンズ構成を図７に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、２枚の両凸形状の非球面正レンズＬ１１２、Ｌ１１３、第２の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１４、第１の物体側に凸面を向けた メニスカス形状の正レンズＬ１１５より構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた３枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８、Ｌ１１９、そして両凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。この第１結像光学系Ｇｒ１により、第１の物体１０１の第１中間像を形成する。
第２結像光学系Ｇｒ２は、第１結像光学系からの光の進行方向にそって、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されており、第１中間像の像、即ち第２中間像を形成する。そして具体的には、両凸形状の正レンズＬ２１１、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けた略平凹形状の負レンズＬ２１２、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けた略平凹レンズＬ２１３、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けたメニスカス形状の非球面レンズＬ２１４、凹面を第２結像光学系Ｇｒ２の往復光学系部分Ｌ２側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。また、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２との間には偏向反射部材ＦＭ１が配置されている。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束及び光軸ＡＸ１が偏向反射部材ＦＭ１により偏向されて、往復光学系部分Ｌ２に入射した後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射する。その後、偏向反射部材ＦＭ２により光軸がＡＸ２からＡＸ３のように偏向されることにより光束も曲げられる。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、両凸形状の非球面正レンズＬ３１１、両凸形状の正レンズＬ３１２、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１３、よりなる。負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、第２の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、両凹形状の非球面負レンズＬ３１５よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ３１６、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３１７、両凸形状の非球面正レンズＬ３１８、開口絞り１０３、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３１９，両凸形状の非球面正レンズＬ３２０、第１の物体側に凸面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ３２１、Ｌ３２２、略平面を第２の物体側に向けた２枚の略平凸形状の非球面正レンズＬ３２３，Ｌ３２４、第２の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３２５、第２の物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ３２６、よりなる。この第３結像光学系Ｇｒ３により、第２中間像の像を第２の物体１０２に結像する。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。
また、像側の開口数はＮＡ＝０．８５、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１６１０．１３ｍである。また、像高がおよそ２．２５〜１５．５ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で６．２ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３１８とＬ３１９の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１１に示す。
実施例３の具体的なレンズ構成を図８に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、両凸形状の非球面正レンズＬ１１２、第１の物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズＬ１１３、両凸形状の正レンズＬ１１４、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１５より構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８と、第２の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９、そして第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。この第１結像光学系Ｇｒ１により、第１の物体１０１の第１中間像を形成する。
第２結像光学系Ｇｒ２は、第１結像光学系からの光の進行方向にそって、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されており、第１中間像の像、即ち第２中間像を形成する。具体的には凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１１、凹面ミラーＭ１とは反対側に凹面を向けたメニスカス形状の非球面レンズＬ２１２、凹面を第２結像光学系Ｇｒ２の往復光学系部分Ｌ２側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。また、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２との間には偏向反射部材ＦＭ１が配置されている。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束及び光軸ＡＸ１が偏向反射部材ＦＭ１により偏向されて、往復光学系部分Ｌ２に入射した後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射する。その後、偏向反射部材ＦＭ２により光軸がＡＸ２からＡＸ３のように偏向されることにより光束も曲げられる。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、両凸形状の非球面正レンズＬ３１１、両凸形状の正レンズＬ３１２、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１３、よりなる。負の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、第１の物体側に凹面を向けた略平凸形状の非球面負レンズＬ３１５、第２の物体側に凹面を向けた略平凹形状の負レンズＬ３１６よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｃは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３１７、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３１８、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１９、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３２０、開口絞り１０３、両凸形状の非球面正レンズＬ３２１、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３２２、略平面を第２の物体側に向けた２枚の略平凸形状の非球面正レンズＬ３２３，Ｌ３２４、第２の物体側に凹面を向けた略平凹形状の負レンズＬ３２５、第２の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３２６、よりなる。この第３結像光学系Ｇｒ３により、第２中間像の像を第２の物体１０２に結像する。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。
また、像側の開口数はＮＡ＝０．８６、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１５６７．８９ｍｍである。また、像高がおよそ３．１３〜１６．５ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で７ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２０とＬ３２１の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１２に示す。
実施例４の具体的なレンズ構成を図９に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１１２，第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１３、第１の物体側に凸面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１４、Ｌ１１５から構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８と、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。
第２結像光学系Ｇｒ２は、第１結像光学系からの光の進行方向にそって、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されている。そして第１の物体側から順に、凹面を第１の物体側に向けた略平凹レンズＬ２１１、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面レンズＬ２１２、凹面を第１の物体側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。
第１結像光学系Ｇｒ１からの光束が往復光学系部分Ｌ２に入射後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射した後、偏向反射部材ＦＭ１により光軸がＡＸ１からＡＸ２のように９０度曲げられることにより光束も曲げられて第２中間像ＩＭＧ２を形成する。偏向反射部材ＦＭ１は、第２、３結像光学系の間に配置されているが、望ましくは本実施例のように第２中間像ＩＭＧ２と往復光学系部分Ｌ２の間に配置されるのが良い。尚、本実施例では偏向反射部材は平面反射ミラーを用いている。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、第２結像光学系Ｇｒ２からの光の進行方向に沿って、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１１、第２中間像ＩＭＧ２側に凸面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ３１２，Ｌ３１３よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、両凹形状の非球面負レンズＬ３１５、凸面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ３１６、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の非球面負レンズＬ３１７、凸面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１８、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１９、凹面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ３２０、開口絞り１０３、両凸形状の非球面正レンズＬ３２１、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３２２、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２３、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３２４、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ３２５、平面を第２の物体面に向けた平凸形状の正レンズＬ３２６、よりなる。
また、第３結像光学系Ｇｒ３中の、屈折レンズ群Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に、第２の偏向反射部材ＦＭ２を配置している。偏向反射部材ＦＭ２は本実施例の場合、平面反射ミラーであり、第１の偏向反射部材から反射された光束を所定の方向へ曲げている。
尚、本実施例では第１結像光学系Ｇｒ１は、正の屈折力を有するＬ１Ａ群とＬ１Ｂ群とから構成されているが、この光学配置に限定されるものではない。例えば、正負正の３群構成であったり、負正負正の４群構成であったり、或いは他の構成であっても構わない。また、第３結像光学系Ｇｒ３を、正の屈折力を有するＬ３Ａ、正の屈折力を有するＬ３Ｂのような光学配置をとったが、これに限定されるものではない。Ｌ３Ｂ群中に負の屈折力を有するレンズ群を有していても構わないし、それ以外の構成であっても構わない。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。
また、像側の開口数はＮＡ＝０．８７、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１４８３ｍｍである。また、像高がおよそ４．２５〜１６．６３ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で６ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２０とＬ３２１の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１３に示す。図１３は基準波長１５７．６ｎｍ及び±０．６ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
尚、以上の実施例１〜４では、使用する硝材は本実施例では蛍石のみを使用したが、その他のフッ化バリウムやフッ化マグネシウム等の硝材を同時に或いは単独で使用しても構わない。また、１９３ｎｍ波長（ＡｒＦ）にて用いる場合には、石英と蛍石を同時に用いてもいいし、石英のみで構成しても構わない。また、それ以外の硝材を用いても構わない。また、屈折素子だけでは高ＮＡ化による色収差等を補正することが困難であったり、レンズが大型化してしまったりする課題を有するＦ２領域やＡｒＦ領域を含む２００ｎｍ以下の露光波長において、本発明の反射屈折投影光学系を用いることがより望ましい。
以下の〔表１、２〕に上記実施例１の数値実施形態の構成諸元を示し、〔表３、４〕に上記実施例２の数値実施形態の構成諸元を、〔表５、６〕に上記実施例３の数値実施形態の構成諸元を、〔表７、８〕に上記実施例４の数値実施形態の構成諸元をそれぞれの実施例と対応させて示す。なお、表のｉは第１の物体１０１から光の進行方向に沿った面番号、ｒｉは面番号に対応した各面の曲率半径、ｄｉは各面の面間隔を示す。レンズ硝材ＣａＦ２は、基準波長λ＝１５７．６ｎｍに対する屈折率を１．５６としている。また、基準波長に対する＋０．６ｐｍ及び−０．６ｐｍの波長の屈折率は、各々１．５５９９９８５３、１．５６００００１４７である。また、非球面の形状は次式、
Ｘ＝（Ｈ２／４）／（１＋（（１−（１＋ｋ）・（Ｈ／ｒ）２））１／２）＋ＡＨ４＋ＢＨ６＋ＣＨ８＋ＤＨ１０＋ＥＨ１２＋ＦＨ１４＋ＧＨ１６
にて与えられるものとする。ここに、Ｘはレンズ頂点から光軸方向への変位量、Ｈは光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは非球面係数である。
Ｘ＝（Ｈ２／４）／（１＋（（１−（１＋ｋ）・（Ｈ／ｒ）２））１／２）＋ＡＨ４＋ＢＨ６＋ＣＨ８＋ＤＨ１０＋ＥＨ１２＋ＦＨ１４＋ＧＨ１６
にて与えられるものとする。ここに、Ｘはレンズ頂点から光軸方向への変位量、Ｈは光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは非球面係数である。
次に、添付図面を参照して、本発明の別の一側面としての反射屈折型投影光学系について説明する。上述したように、ここでは、図４と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。図４の光学系において（図１、２、３、５の光学系であっても構わない。）、第１結像光学系Ｇｒ１の近軸結像倍率をβ１、第２結像光学系Ｇｒ２の近軸結像倍率をβ２、第１の物体側の開口数をＮＡｏとしたとき、以下の条件式を満足するのが良い。
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０ 〜（９）
条件式（９）は、第１の物体側の開口数ＮＡｏに対する第１、２結像光学系の合成近軸倍率の値を規定したものである。条件式（９）の下限値を外れると、第１の物体側の開口数に対する、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２の合成倍率が小さくなりすぎてしまう。そうなると、光束偏向反射部材ＦＭ１にて反射して第３結像光学系Ｇｒ３の方向へ向かう光束と、第１結像光学系Ｇｒ１から第２結像光学系Ｇｒ２に入射してくる光束との分離が困難となったり、結像光学系Ｇｒ２の近軸倍率β２が極端に縮小倍率になりすぎて、特に往復光学系部分での非対称収差の発生が大きく結像性能を悪化させてしまったり、また特に高ＮＡを有する光学系においては、偏向を目的とした偏向反射部材に入射する光線の入射角度範囲が大きくなってしまう。これは第１，２結像光学系により、かなりの縮小倍率を負担することで、第１の物体から発する光束の広がり、即ち第１の物体側の開口数ＮＡｏが、第１、２結像光学系によりその縮小倍率分大きくなってしまうため、第１の偏向反射部材に入射する光束の入射角度範囲が大きくなるからである。その結果、偏向反射部材の反射膜の影響でＰとＳの反射強度に大きな差が生じてしまう。これは特に液浸光学系においてＮＡが１を越えた場合、特にＮＡ１．１０以上、更に言えばＮＡ１．２０以上の多数回結像を有する反射屈折投影光学系において非常に顕著となる。液浸光学系とは、光学系の最終エレメント（投影光学系の最も像面側、第２の物体側の光学素子）の最終面（像面側、第２の物体側の面）と第２の物体１０２面（例えばウエハ）の間が液体で満たされている（浸されている）構成を採る光学系である。言い方を換えると、液浸光学系とは、光学系の最終エレメントの最終面（最も像面に近い光学素子の像面側の面）と第２の物体面（像面）との間が液体で満たされていることを前提として設計された光学系であり、主に露光装置等において、最終エレメントの最終面と第２の物体面との間を純水で満たした状態で露光を行う際に、レチクル等の物体（パターン）をウエハ等の物体上に投影露光するために用いられる光学系である。条件式（２０）の上限値を越えると、第１の物体側の開口数に対する、第１、第２結像光学系の合成倍率が大きすぎるため、第１の物体１０１を第２の物体１０２に縮小投影する場合を考えると、第３結像光学系Ｇｒ３の近軸結像倍率β３の絶対値が小さくなりすぎて、収差補正が困難となってしまう。また、第２中間像ＩＭＧ２付近のレンズの有効径が大きくなりすぎてしまう。
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０ 〜（９）
条件式（９）は、第１の物体側の開口数ＮＡｏに対する第１、２結像光学系の合成近軸倍率の値を規定したものである。条件式（９）の下限値を外れると、第１の物体側の開口数に対する、第１結像光学系Ｇｒ１と第２結像光学系Ｇｒ２の合成倍率が小さくなりすぎてしまう。そうなると、光束偏向反射部材ＦＭ１にて反射して第３結像光学系Ｇｒ３の方向へ向かう光束と、第１結像光学系Ｇｒ１から第２結像光学系Ｇｒ２に入射してくる光束との分離が困難となったり、結像光学系Ｇｒ２の近軸倍率β２が極端に縮小倍率になりすぎて、特に往復光学系部分での非対称収差の発生が大きく結像性能を悪化させてしまったり、また特に高ＮＡを有する光学系においては、偏向を目的とした偏向反射部材に入射する光線の入射角度範囲が大きくなってしまう。これは第１，２結像光学系により、かなりの縮小倍率を負担することで、第１の物体から発する光束の広がり、即ち第１の物体側の開口数ＮＡｏが、第１、２結像光学系によりその縮小倍率分大きくなってしまうため、第１の偏向反射部材に入射する光束の入射角度範囲が大きくなるからである。その結果、偏向反射部材の反射膜の影響でＰとＳの反射強度に大きな差が生じてしまう。これは特に液浸光学系においてＮＡが１を越えた場合、特にＮＡ１．１０以上、更に言えばＮＡ１．２０以上の多数回結像を有する反射屈折投影光学系において非常に顕著となる。液浸光学系とは、光学系の最終エレメント（投影光学系の最も像面側、第２の物体側の光学素子）の最終面（像面側、第２の物体側の面）と第２の物体１０２面（例えばウエハ）の間が液体で満たされている（浸されている）構成を採る光学系である。言い方を換えると、液浸光学系とは、光学系の最終エレメントの最終面（最も像面に近い光学素子の像面側の面）と第２の物体面（像面）との間が液体で満たされていることを前提として設計された光学系であり、主に露光装置等において、最終エレメントの最終面と第２の物体面との間を純水で満たした状態で露光を行う際に、レチクル等の物体（パターン）をウエハ等の物体上に投影露光するために用いられる光学系である。条件式（２０）の上限値を越えると、第１の物体側の開口数に対する、第１、第２結像光学系の合成倍率が大きすぎるため、第１の物体１０１を第２の物体１０２に縮小投影する場合を考えると、第３結像光学系Ｇｒ３の近軸結像倍率β３の絶対値が小さくなりすぎて、収差補正が困難となってしまう。また、第２中間像ＩＭＧ２付近のレンズの有効径が大きくなりすぎてしまう。
尚、より好ましくは以下の条件式を満足するのが良い。
４．０＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜１０ 〜（１０）
尚、上記条件式（９）（１０）により規定される光学系は、図４などの光学系に限定するものではない。特に、第１，２，３結像光学系を有し、第２結像光学系に凹面鏡、また光学系中に偏向反射ミラーを有する場合に有効である。
４．０＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜１０ 〜（１０）
尚、上記条件式（９）（１０）により規定される光学系は、図４などの光学系に限定するものではない。特に、第１，２，３結像光学系を有し、第２結像光学系に凹面鏡、また光学系中に偏向反射ミラーを有する場合に有効である。
また、液浸光学系は以下の条件式を満足するのがよい。
１． １＜ＮＡ＜１．６ 〜（１１）
条件式（１１）の下限値を外れると、カタディオ系に対して液浸光学系を構成した場合に期待される解像力を得ることが困難となる。上限値を越えると液浸光学系の有効径が大きくなりすぎてしまい、レンズを製造することが困難となる。
１． １＜ＮＡ＜１．６ 〜（１１）
条件式（１１）の下限値を外れると、カタディオ系に対して液浸光学系を構成した場合に期待される解像力を得ることが困難となる。上限値を越えると液浸光学系の有効径が大きくなりすぎてしまい、レンズを製造することが困難となる。
尚、より好ましくは以下の条件式を満足するのが良い。
１． ２＜ＮＡ＜１．５ 〜（１２）
以下に、本発明の更なる実施例について説明する。
１． ２＜ＮＡ＜１．５ 〜（１２）
以下に、本発明の更なる実施例について説明する。
ここで、条件式（９）〜（１２）は前述の条件式（１）〜（８）と任意に組合わせて用いることも本実施例の範囲内である。
実施例５の具体的なレンズ構成を図１４に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１１２，両凸形状の正レンズＬ１１３、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１４、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１５から構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けた略平凸形状の負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８と、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９と、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。
第２結像光学系Ｇｒ２は、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されている。そして第１結像光学系Ｇｒ１からの光の進行方向にそって、凹面を第１の物体側に向けた略平凹形状の負レンズＬ２１１、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面凹レンズＬ２１２、凹面を第１の物体側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束が往復光学系部分Ｌ２に入射後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射した後、偏向反射部材ＦＭ１により光軸がＡＸ１からＡＸ２のように９０度曲げられることにより光束も曲げられて、第２中間像ＩＭＧ２を形成する。偏向反射部材ＦＭ１は、第２、３結像光学系の間に配置されているが、望ましくは本実施例のように第２中間像ＩＭＧ２と往復光学系部分Ｌ２の間に配置されるのが良い。尚、本実施例では偏向反射部材は平面反射ミラーを用いている。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、第２結像光学系Ｇｒ２からの光の進行方向に沿って、第２中間像ＩＭＧ２側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１１、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１２、第２偏向反射部材ＦＭ２側に略平面を向けた略平凸形状のＬ３１３よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、凹面を第２の物体１０２側に向けた略平凹形状の負レンズＬ３１５、両凹形状の非球面負レンズＬ３１６、凸面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の２枚の正レンズＬ３１７、Ｌ３１８、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１９、凹面を第２の物体側とは反対側に向けた略平凹形状の負レンズＬ３２０、略平面を第２の物体側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２１、開口絞り１０３、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３２２、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２３、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３２４、平面を第２の物体１０２側に向けた平凸形状の正レンズＬ３２５よりなる。また、第３結像光学系Ｇｒ３中の、屈折レンズ群Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に、第２の偏向反射部材ＦＭ２を配置している。偏向反射部材ＦＭ２は本実施例の場合、平面反射ミラーであり、第１の偏向反射部材から反射された光束を所定の方向へ曲げている。
また本実施例では、最終レンズＬ３２５と第２の物体１０２の間は液体にて埋めている、いわゆる液浸光学系の構成をとっている。本実施例では液体として純水を用いているが、他の液体でも構わない。また、液体の屈折率についても、本実施例にて用いているものに限定されるものではない。屈折率１．６程度の液体を用いても構わない。Ｆ２にて同様の構成をとる場合には、例えばＰＦＰＥなどを用いてもよいし、それ以外に使用可能な液体であれば使用して構わない。また、最終レンズは平面板でも構わない。また、第１の物体１０１と第１のレンズＬ１０１との間に平面板を使用しても構わない。
また、本実施例では開口絞り１０３をレンズＬ３２１、Ｌ３２２の間においたが、その位置に限定されるものではない。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１９３ｎｍ、硝材としては石英を用いている。また、像側の開口数はＮＡ＝１．２０、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１６６３．３８ｍｍである。また、像高がおよそ３．３８〜１７ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で７．５ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。尚、露光領域はそのスリット形状が矩形に限定されるわけではなく、円弧形状やその他の形状でも構わない。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２１とＬ３２２の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１８に示す。ここで、Ｙ＝３．３８と記載した方の図面は、第２の物体における像高が３．３８ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示しており、Ｙ＝１７．０は第２の物体における像高が１７．０ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示している。図１８は基準波長１９３．０ｎｍ及び±０．２ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
また、使用する硝材は１９３ｎｍ波長（ＡｒＦ）の場合には、石英と蛍石を同時に用いてもいいし、本実施例のように石英のみで構成しても構わない。また、使用できるのであればそれ以外の硝材を用いても構わない。１５７ｎｍ波長（Ｆ２）においては、蛍石を使用したり、またその他のフッ化バリウムやフッ化マグネシウム等の硝材を同時に或いは単独で使用しても構わない。
実施例６の具体的なレンズ構成を図１５に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、両凸形状の非球面正レンズＬ１１２，両凸形状の２枚の正レンズＬ１１３、Ｌ１１４、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１５、凹面を第１の物体側に向けた略平凸形状の負レンズＬ１１６から構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１７、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１８と、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９と、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。本実施例では第１結像光学系中に蛍石を使用している。
第２結像光学系Ｇｒ２は、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されている。そして第１結像光学系Ｇｒ１からの光の進行方向にそって、両凹形状の負レンズＬ２１１、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面凹レンズＬ２１２、凹面を第１の物体側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束が往復光学系部分Ｌ２に入射後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射した後、偏向反射部材ＦＭ１により光軸がＡＸ１からＡＸ２のように９０度曲げられることにより光束も曲げられて、第２中間像ＩＭＧ２を形成する。偏向反射部材ＦＭ１は、第２、３結像光学系の間に配置されているが、望ましくは本実施例のように第２中間像ＩＭＧ２と往復光学系部分Ｌ２の間に配置されるのが良い。尚、本実施例では偏向反射部材は平面反射ミラーを用いている。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、第２結像光学系Ｇｒ２からの光の進行方向に沿って、第２中間像ＩＭＧ２側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１１、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１２、第２偏向反射部材ＦＭ２側に略平面を向けた略平凸形状のＬ３１３よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、凹面を第２の物体１０２側に向けた略平凹形状の負レンズＬ３１５、両凹形状の非球面負レンズＬ３１６、凸面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１７、略平面を第２の物体側１０２に向けた略平凸形状の正レンズＬ３１８、両凸形状の非球面正レンズＬ３１９、凹面を第２の物体側とは反対側に向けた略平凹形状の負レンズＬ３２０、両凸形状の非球面正レンズＬ３２１、開口絞り１０３、両凸形状の正レンズＬ３２２、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２３、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３２４、平面を第２の物体１０２側に向けた平凸形状の正レンズＬ３２５よりなる。また、第３結像光学系Ｇｒ３中の、屈折レンズ群Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に、第２の偏向反射部材ＦＭ２を配置している。偏向反射部材ＦＭ２は本実施例の場合、平面反射ミラーであり、第１の偏向反射部材から反射された光束を所定の方向へ曲げている。
また本実施例でも、最終レンズＬ３２５と第２の物体１０２の間は液体にて埋めている、いわゆる液浸光学系の構成をとっている。
本実施例は、投影倍率は１／４倍であり、基準波長は１９３ｎｍ、硝材としては石英と蛍石を用いている。また、像側の開口数はＮＡ＝１．３０、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１７５９ｍｍである。また、像高がおよそ３．０〜１４．０ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で１７ｍｍ、幅で８．１ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２１とＬ３２２の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図１９に示す。ここで、Ｙ＝３．０と記載した方の図面は、第２の物体における像高が３．０ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示しており、Ｙ＝１４．０は第２の物体における像高が１４．０ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示している。図１９は基準波長１９３．０ｎｍ及び±０．２ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
実施例７の具体的なレンズ構成を図１６に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１１、第１の物体側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ１１２，両凸形状の正レンズＬ１１３、第１の物体側に凸面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１４、Ｌ１１５から構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の正レンズＬ１１７、Ｌ１１８と、第１の物体側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ１１９と、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。
第２結像光学系Ｇｒ２は、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されている。そして第１結像光学系Ｇｒ１からの光の進行方向にそって、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１１、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面凹レンズＬ２１２、凹面を第１の物体側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束が往復光学系部分Ｌ２に入射後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射した後、偏向反射部材ＦＭ１により光軸がＡＸ１からＡＸ２のように９０度曲げられることにより光束も曲げられて、第２中間像ＩＭＧ２を形成する。偏向反射部材ＦＭ１は、第２、３結像光学系の間に配置されているが、望ましくは本実施例のように第２中間像ＩＭＧ２と往復光学系部分Ｌ２の間に配置されるのが良い。尚、本実施例では偏向反射部材は平面反射ミラーを用いている。
第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、第２結像光学系Ｇｒ２からの光の進行方向に沿って、第２中間像ＩＭＧ２側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１１、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１２、第２偏向反射部材ＦＭ２側に略平面を向けた略平凸形状のＬ３１３よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、両凹形状の非球面負レンズＬ３１５、凸面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の２枚の正レンズＬ３１６、Ｌ３１７、略平面を第２の物体側１０２に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１８、凹面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ３１９、略平面を第２の物体側１０２に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２０、開口絞り１０３、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３２１、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２２、凹面を第２の物体側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３２３、平面を第２の物体１０２側に向けた平凸形状の正レンズＬ３２４よりなる。また、第３結像光学系Ｇｒ３中の、屈折レンズ群Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に、第２の偏向反射部材ＦＭ２を配置している。
また本実施例でも、最終レンズＬ３２４と第２の物体１０２の間は液体にて埋めている、いわゆる液浸光学系の構成をとっている。
本実施例は、投影倍率は１／６倍であり、基準波長は１９３ｎｍ、硝材としては石英と蛍石を用いている。また、像側の開口数はＮＡ＝１．３０、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１７０４．７６ｍｍである。また、像高がおよそ２．７５〜１３．７５ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で１７ｍｍ、幅で８ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２０とＬ３２１の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図２０に示す。ここで、Ｙ＝２．７５と記載した方の図面は、第２の物体における像高が２．７５ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示しており、Ｙ＝１３．７５は第２の物体における像高が１３．７５ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示している。図２０は基準波長１９３．０ｎｍ及び±０．２ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
実施例８の具体的なレンズ構成を図１７に示す。図中の第１結像光学系は、第１の物体側から順に正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａ，正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂより構成される。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ａは第１の物体１０１側から光の進行方向に沿って、第１の物体側に凹面を向けた略平凹形状の負レンズＬ１１１、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１１２，両凸形状の正レンズＬ１１３、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の２枚の正レンズＬ１１４、Ｌ１１５から構成されている。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１Ｂは、凹面を第１の物体側とは反対側に向けた略メニスカス形状の負レンズＬ１１６と、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１７、第１の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１１８と、両凸形状の正レンズＬ１１９と、第１の物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ１２０よりなる。
第２結像光学系Ｇｒ２は、負の屈折力を有する往復光学系部分Ｌ２と凹面鏡Ｍ１から構成されている。そして第１結像光学系Ｇｒ１からの光の進行方向にそって、凹面を第１の物体側に向けた略平凹形状の負レンズＬ２１１、凹面を第１の物体側に向けたメニスカス形状の非球面凹レンズＬ２１２、凹面を第１の物体側に向けた凹面鏡Ｍ１によりなる。第１結像光学系Ｇｒ１からの光束が往復光学系部分Ｌ２に入射後、凹面鏡Ｍ１で反射され、再び往復光学系部分Ｌ２に入射した後、偏向反射部材ＦＭ１により光軸がＡＸ１からＡＸ２のように９０度曲げられることにより光束も曲げられて、第２中間像ＩＭＧ２を形成する。偏向反射部材ＦＭ１は、第２、３結像光学系の間に配置されているが、望ましくは本実施例のように第２中間像ＩＭＧ２と往復光学系部分Ｌ２の間に配置されるのが良い。第３結像光学系Ｇｒ３は、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａ、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂよりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ａは、第２結像光学系Ｇｒ２からの光の進行方向に沿って、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１１、第２中間像ＩＭＧ２側に略平面を向けた略平凸形状の正レンズＬ３１２、第２偏向反射部材ＦＭ２側に略平面を向けた略平凸形状のＬ３１３よりなる。正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ３Ｂは、凹面を第２の物体１０２側に向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１４、両凹形状の非球面負レンズＬ３１５、凸面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の２枚の正レンズＬ３１６、Ｌ３１７、略平面を第２の物体側１０２に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３１８、凹面を第２の物体側とは反対側に向けたメニスカス形状の負レンズＬ３１９、略平面を第２の物体側１０２に向けた略平凸形状の非球面正レンズＬ３２０、開口絞り１０３、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けた略平凸形状の正レンズＬ３２１、凸面を第２の物体１０２とは反対側に向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３２２、Ｌ３２３、平面を第２の物体１０２側に向けた平凸形状の正レンズＬ３２４よりなる。また、第３結像光学系Ｇｒ３中の、屈折レンズ群Ｌ３ＡとＬ３Ｂの間に、第２の偏向反射部材ＦＭ２を配置している。
また本実施例でも、最終レンズＬ３２４と第２の物体１０２の間は液体にて埋めている、いわゆる液浸光学系の構成をとっている。
本実施例は、投影倍率は１／８倍であり、基準波長は１９３ｎｍ、硝材としては石英、蛍石を用いている。また、像側の開口数はＮＡ＝１．３５、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）はＬ＝１７５３．２ｍｍである。また、像高がおよそ２．０６〜１０．３ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方向で１３ｍｍ、幅で５．９ｍｍ程度の矩形の露光領域を確保できる。また、開口絞り１０３は、Ｌ３２０とＬ３２１の間に配置されている。
また、本実施例の横収差図を図２１に示す。ここで、Ｙ＝２．０６と記載した方の図面は、第２の物体における像高が２．０６ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示しており、Ｙ＝１０．３は第２の物体における像高が１０．３ｍｍの軸外領域からの光の横収差図を示している。図２１は基準波長１９３．０ｎｍ及び±０．２ｐｍの波長について表示しており、単色及び色収差が良好に補正されているのがわかる。
以下の〔表９、１０〕に上記実施例５の数値実施形態の構成諸元を示し、〔表１１、１２〕に上記実施例６の数値実施形態の構成諸元を、〔表１３、１４〕に上記実施例７の数値実施形態の構成諸元を、〔表１５、１６〕に上記実施例８の数値実施形態の構成諸元をそれぞれの実施例と対応させて示す。なお、表中の記号の説明は（表１、２）と同様なのでここでは省略する。
レンズ硝材ＳｉＯ２、ＣａＦ２と液体であるｗａｔｅｒ（水、好ましくは純水）は、基準波長λ＝１９３．０ｎｍに対する屈折率を各々１．５６０９、１．５０１８、１．４３７としている。また、基準波長に対する＋０．２ｐｍ及び−０．２ｐｍの波長の屈折率は、ＳｉＯ２の場合、各々１．５６０８９９６８、１．５６０９００３１であり、ＣａＦ２の場合、各々１．５０１７９９８０、１．５０１８００１９であり、またｗａｔｅｒの場合、各々１．４３６９９５７６、１．４３７０００４２４である。
上記実施例１〜８は矛盾の無い範囲で任意に組合わせて用いても構わない。それに伴ってすべての条件式を組合わせて用いる範囲内も本実施例の範囲内である。
実施例９は、上述の実施例１〜８に記載した（反射屈折型）投影光学系を適用した露光装置の例である。
以下、図２２を参照して、本発明の投影光学系２３０を適用した例示的な露光装置２００について説明する。ここで、図２２は、本発明の一側面としての露光装置２００の例示的一形態を示す概略ブロック断面図であるため、投影光学系２３０も簡略化して描かれているが、投影光学系２３０は前述の実施例１〜６に従う投影光学系である。露光装置２００は、図２２に示すように、回路パターンが形成されたマスク（第１の物体）２２０を照明する照明装置２１０と、照明されたマスクパターンから生じる回折光をプレート（第２の物体、ウエハ）２４０に投影する投影光学系２３０と、プレート２４０を支持するステージ２４５とを有する。
露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンをプレート２４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク２２０を照明し、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。
光源部２１２は、例えば、光源としては、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーやＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。また、ＥＵＶ光源等を用いてもよい。例えば、独立に動作する２個の固体レーザー（ガスレーザーでも可能）を使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部２１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部２１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
照明光学系２１４は、マスク２２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系２１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２２０から発せられた回折光は、投影光学系２３０を通りプレート２４０上に投影される。マスク２２０とプレート２４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置２００はスキャナーであるため、マスク２２０とプレート２４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク２２０のパターンをプレート２４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク２２０とプレート２４０を静止させた状態で露光が行われる。
投影光学系２３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
プレート２４０は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
ステージ２４５は、プレート２４０を支持する。ステージ２４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ２４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレートを移動することができる。マスク２２０とプレート２４０は、例えば、同期走査され、ステージ２４５と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ２４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系２３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりマスク２２０を、例えば、ケーラー照明する。マスク２２０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２３０によりプレート２４０上に結像される。
次に実施例１０として、図２３及び図２４を参照して、上述の露光装置（上述の実施例１〜８に記載の投影光学系を有する露光装置）を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図２３は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
図２４は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、上述の露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
１０１ 第１の物体面
１０２ 第２の物体面
１０３ 開口絞り
Ｇｒ１ 第１結像光学系
Ｇｒ２ 第２結像光学系
Ｇｒ３ 第３結像光学系
ＩＭＧ１ 第１中間像
ＩＭＧ２ 第２中間像
ＦＭ１ 第１の偏向反射部材
ＦＭ２ 第２の偏向反射部材
Ｌ２ 第２結像光学系の往復光学系部分
Ｌ 物像間距離（第１の物体と第２の物体のＡＸ１に沿って測った距離）
ＡＸ１〜ＡＸ３ 光軸
１０２ 第２の物体面
１０３ 開口絞り
Ｇｒ１ 第１結像光学系
Ｇｒ２ 第２結像光学系
Ｇｒ３ 第３結像光学系
ＩＭＧ１ 第１中間像
ＩＭＧ２ 第２中間像
ＦＭ１ 第１の偏向反射部材
ＦＭ２ 第２の偏向反射部材
Ｌ２ 第２結像光学系の往復光学系部分
Ｌ 物像間距離（第１の物体と第２の物体のＡＸ１に沿って測った距離）
ＡＸ１〜ＡＸ３ 光軸
Claims (20)
- 第１の物体側からの光路に沿って、少なくとも１つのレンズを有し、第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を第２の物体上に形成する第３結像光学系を有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に結像する反射屈折投影光学系であって、少なくとも１つの偏向反射部材を有し、前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１としたとき、
０．７＜｜β１｜＜２．０
を満足することを特徴とする投影光学系。 - 前記偏向反射部材は、前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間に１つ、前記第２結像光学系と前記第３結像光学系の間に１つ配置されていることを特徴とする請求項１記載の反射屈折投影光学系。
- 前記２つの偏向反射部材は、２つの反射面を有する同一の部材にて構成していることを特徴とする請求項１、２記載の投影光学系。
- 前記偏向反射部材は、前記第２結像光学系の凹面鏡から第２の物体までの間に２つ配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
- 前記凹面鏡は第１の物体に対向して配置されていることを特徴とする請求項４記載の投影光学系。
- 前記２つの偏向反射部材それぞれが有する反射面の法線が、お互いの法線に対して実質的に９０度の角度をなすことを特徴とする請求項２乃至４記載の投影光学系。
- 前記凹面鏡へ向かう前記第１結像光学系からの光束と、前記凹面鏡を反射して前記第３結像光学系に向かう光束とが互いに交差するように、前記２つの偏向反射部材を配置することを特徴とする請求項１、２、４乃至６記載の投影光学系。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１、４乃至７いずれか記載の投影光学系。
０．８０＜｜β１｜＜１．５ - 前記第１結像光学系のペッツバール和をＰ１、前記第２結像光学系のペッツバール和をＰ２、前記第３結像光学系のペッツバール和Ｐ３としたとき、
Ｐ１＞０、Ｐ２＜０、Ｐ３＞０
を満足することを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の投影光学系。 - 前記第２結像光学系が有する凹面鏡が１つであり、該１つの凹面鏡の有効径をφＭ１、前記第１の物体から出射する最軸外主光線が前記凹面鏡に入射する位置の、前記第２結像光学系の光軸からの高さをｈＭ１としたとき、
０≦｜ｈＭ１／φＭ１｜＜０．１０
を満足することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の投影光学系。 - 前記第２結像光学系の凹面鏡からの反射光を反射する第１偏向反射部材と、前記第１偏向反射部材と略９０度を成す角度で配置され、前記第１偏向反射部材からの反射光を反射し、前記第２の物体側に導く第２偏向反射部材とを有し、
前記第１結像光学系の光軸と前記第２偏向反射部材と前記第２の物体との間の光学系の光軸との距離をＹ、前記第２結像光学系における最大有効径をφＧｒ２＿ｍａｘ、前記第２偏向反射部材と前記第２の物体との間の光学系における最大有効径をφＬ３Ｂ＿ｍａｘとするとき、
０．２＜（φＧｒ２＿ｍａｘ＋φＬ３Ｂ＿ｍａｘ）／（２Ｙ）＜０．９
を満足することを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の投影光学系。 - 前記第２結像光学系の凹面鏡からの反射光を反射する第１偏向反射部材を有し、
前記第１の物体の軸外からの主光線と、前記第１偏向反射部材の反射面の法線とのなす角度をθｐとするとき、
２０°＜θｐ＜４５°
を満足することを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の投影光学系。 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１２記載の投影光学系。
３０°＜θｐ＜４４° - 前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１、前記第２結像光学系の近軸倍率をβ２、前記投影光学系の前記第１の物体側の開口数をＮＡｏとしたとき、
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０
を満足することを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の投影光学系。 - 第１の物体の像を第２の物体上に投影する投影光学系であって、
前記第１の物体側から順に、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の第１中間像を形成する第１結像光学系と、少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの凹面鏡とを有し、前記第１の物体の第２中間像を形成する第２結像光学系と、少なくとも１つのレンズを有し、前記第１の物体の像を前記第２の物体上に形成する第３結像光学系とを備え、
前記第１結像光学系の近軸倍率をβ１、前記第２結像光学系の近軸倍率をβ２、前記投影光学系の前記第１の物体側の開口数をＮＡｏとしたとき、
３．５＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜２０
を満足することを特徴とする投影光学系。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１５記載の投影光学系。
４．０＜｜β１・β２｜／ＮＡｏ＜１０ - 前記投影光学系の前記第２の物体側の開口数をＮＡとするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記載の投影光学系。
１．１＜ＮＡ＜１．６ - 請求項１乃至１７いずれかに記載の投影光学系を有し、該投影光学系を用いてパターンを被露光体に投影露光することを特徴とする露光装置。
- 光源からの光でパターンを照明する照明光学系を有することを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
- 請求項１８又は１９記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する露光ステップと、前記露光された被露光体を現像する現像ステップとを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004139680A JP2005039211A (ja) | 2003-06-30 | 2004-05-10 | 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| EP04012075A EP1480065A3 (en) | 2003-05-23 | 2004-05-21 | Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| TW093114474A TWI282487B (en) | 2003-05-23 | 2004-05-21 | Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| CNB2004100453671A CN1307456C (zh) | 2003-05-23 | 2004-05-21 | 投影光学系统、曝光装置及器件的制造方法 |
| US10/851,869 US6995833B2 (en) | 2003-05-23 | 2004-05-21 | Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| KR1020040036790A KR100678484B1 (ko) | 2003-05-23 | 2004-05-24 | 투영광학계, 노광장치 및 디바이스의 제조방법 |
| US11/267,858 US7053986B2 (en) | 2003-05-23 | 2005-11-03 | Projection optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003187469 | 2003-06-30 | ||
| JP2004139680A JP2005039211A (ja) | 2003-06-30 | 2004-05-10 | 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005039211A true JP2005039211A (ja) | 2005-02-10 |
Family
ID=34220476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004139680A Withdrawn JP2005039211A (ja) | 2003-05-23 | 2004-05-10 | 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005039211A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006137349A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Catadioptric projection optical system, and exposure apparatus having the same |
| WO2007094198A1 (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Nikon Corporation | 投影光学系、露光装置、露光方法、ディスプレイの製造方法、マスク及びマスクの製造方法 |
| JP2007318069A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-12-06 | Nikon Corp | 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法、投影光学系 |
| JPWO2007000984A1 (ja) * | 2005-06-28 | 2009-01-22 | 株式会社ニコン | 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| US7782442B2 (en) | 2005-12-06 | 2010-08-24 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, exposure method, projection optical system and device producing method |
| US7875418B2 (en) | 2004-03-16 | 2011-01-25 | Carl Zeiss Smt Ag | Method for a multiple exposure, microlithography projection exposure installation and a projection system |
| KR101083942B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2011-11-15 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 반사굴절식 투사 대물렌즈 |
| JP2012185503A (ja) * | 2009-08-13 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 反射屈折投影対物系 |
| JP2012186508A (ja) * | 2005-06-02 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | マイクロリソグラフィ投影対物レンズ |
| JP2014044445A (ja) * | 2004-05-17 | 2014-03-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 中間像を有するカタジオプトリック投影対物レンズ |
| JP2015014633A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ニコン | 赤外線反射屈折光学系 |
-
2004
- 2004-05-10 JP JP2004139680A patent/JP2005039211A/ja not_active Withdrawn
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8634060B2 (en) | 2004-03-16 | 2014-01-21 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for a multiple exposure, microlithography projection exposure installation and a projection system |
| US7875418B2 (en) | 2004-03-16 | 2011-01-25 | Carl Zeiss Smt Ag | Method for a multiple exposure, microlithography projection exposure installation and a projection system |
| JP2018010311A (ja) * | 2004-05-17 | 2018-01-18 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 中間像を有するカタジオプトリック投影対物レンズ |
| US9726979B2 (en) | 2004-05-17 | 2017-08-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective with intermediate images |
| US9134618B2 (en) | 2004-05-17 | 2015-09-15 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective with intermediate images |
| US9019596B2 (en) | 2004-05-17 | 2015-04-28 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective with intermediate images |
| US8913316B2 (en) | 2004-05-17 | 2014-12-16 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective with intermediate images |
| JP2014044445A (ja) * | 2004-05-17 | 2014-03-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 中間像を有するカタジオプトリック投影対物レンズ |
| JP2014143445A (ja) * | 2005-06-02 | 2014-08-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | マイクロリソグラフィ投影対物レンズ |
| US9097984B2 (en) | 2005-06-02 | 2015-08-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Microlithography projection objective |
| US10281824B2 (en) | 2005-06-02 | 2019-05-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Microlithography projection objective |
| JP2012186508A (ja) * | 2005-06-02 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | マイクロリソグラフィ投影対物レンズ |
| JP2017201430A (ja) * | 2005-06-02 | 2017-11-09 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影対物レンズ |
| JP2017138632A (ja) * | 2005-06-02 | 2017-08-10 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影対物レンズ |
| WO2006137349A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Catadioptric projection optical system, and exposure apparatus having the same |
| JPWO2007000984A1 (ja) * | 2005-06-28 | 2009-01-22 | 株式会社ニコン | 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| US7782442B2 (en) | 2005-12-06 | 2010-08-24 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, exposure method, projection optical system and device producing method |
| JP2007318069A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-12-06 | Nikon Corp | 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法、投影光学系 |
| US8305556B2 (en) | 2006-02-16 | 2012-11-06 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, exposure method, display manufacturing method, mask, and mask manufacturing method |
| WO2007094198A1 (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Nikon Corporation | 投影光学系、露光装置、露光方法、ディスプレイの製造方法、マスク及びマスクの製造方法 |
| JP5453806B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2014-03-26 | 株式会社ニコン | 露光装置、露光方法及びディスプレイの製造方法 |
| US8867019B2 (en) | 2006-02-16 | 2014-10-21 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, exposure method, display manufacturing method, mask, and mask manufacturing method |
| US9726870B2 (en) | 2009-08-13 | 2017-08-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| US9279969B2 (en) | 2009-08-13 | 2016-03-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| US8873137B2 (en) | 2009-08-13 | 2014-10-28 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| JP2012185503A (ja) * | 2009-08-13 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 反射屈折投影対物系 |
| US10042146B2 (en) | 2009-08-13 | 2018-08-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| KR101083942B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2011-11-15 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 반사굴절식 투사 대물렌즈 |
| US8300211B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-10-30 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| JP2015014633A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ニコン | 赤外線反射屈折光学系 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100678484B1 (ko) | 투영광학계, 노광장치 및 디바이스의 제조방법 | |
| US20180299785A1 (en) | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method | |
| US9500943B2 (en) | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method | |
| US7403262B2 (en) | Projection optical system and exposure apparatus having the same | |
| US7317571B2 (en) | Catadioptric projection optical system, exposure apparatus having the same, device fabrication method | |
| CN101216682B (zh) | 投影光学系统、曝光装置及曝光方法 | |
| US7253971B2 (en) | Catadioptric projection optical system and exposure apparatus having the same | |
| US7268952B2 (en) | Catadioptric projection system, and exposure apparatus having the same | |
| JPWO2007086220A1 (ja) | 反射屈折結像光学系、露光装置、およびデバイスの製造方法 | |
| US7283294B2 (en) | Catadioptric projection optical system, exposure apparatus having the same, device fabrication method | |
| JP2005039211A (ja) | 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 | |
| JP2009145724A (ja) | 投影光学系及びそれを有する露光装置 | |
| JP2005107362A (ja) | 投影光学系及び露光装置、デバイスの製造方法 | |
| JP2005037896A (ja) | 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 | |
| JP6525069B2 (ja) | 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法 | |
| JP2009162951A (ja) | 反射屈折型投影光学系及びそれを有する露光装置 | |
| JP2015132843A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
| JP2014160274A (ja) | 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 | |
| JP2008129085A (ja) | 反射屈折型投影光学系及び当該反射屈折型投影光学系を有する露光装置 | |
| JP2014056255A (ja) | 投影光学系、露光装置及び露光方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |