JP2006245148A - 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所期の解像度と配置上の条件を両立させることが可能な投影光学系及びそれを有する露光装置、並びに、かかる露光装置を利用したデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】 物体面上のパターンを像面上に縮小投影し、像側の開口数ＮＡが０．２３以上の反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を第１乃至第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、開口絞りを第１反射面と第２反射面の光路の間に配置し、開口絞りの半径ＲｓｔｏがＲｓｔｏ／ＮＡ＜１３５を満たすことを特徴とする投影光学系を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、投影光学系及びそれを有する露光装置に係り、特に、紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被露光体を投影露光する反射型投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。このため、半導体素子の微細化の要請から、紫外光よりも更に波長が短い波長２０ｎｍ以下（例えば、約１３．５ｎｍ）のＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」という。）の実用化が検討されている。露光光がＥＵＶ光になると使用できる硝材は存在しなくなるため、投影光学系をミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで構成する反射型投影光学系が提案されている。

反射型投影光学系においては、光学系全体の反射率を高めるためにミラーの枚数を少なくすることが望ましい。また、マスクとウェハの機械的な干渉を防止するため、マスクとウェハが瞳を介して反対側に位置するようにミラーの枚数は偶数枚であることが望ましい。更に、ＥＵＶ露光装置に要求される線幅（解像度）が従来の値より小さくなってきたため（例えば、現在ではいわゆる３２ｎｍノードが要求されている）像側の開口数（ＮＡ）を増加する必要があるが、３、４枚のミラーでは、波面収差を減らすことが困難である。そこで、波面収差補正の自由度を増やすためにもミラーの数を６枚にすることが好ましい（以下、本出願では、かかる光学系を６枚ミラー系と表現する場合もある）。

６枚ミラー系においては、物体面から光路にそって第１反射面と第２反射面の間に開口絞りを配置することが好ましい。一般に、ＮＡの増加のために第６反射面の有効径は非常に大きくなり、第６反射面でケラレずに第５反射面へ光束を導くために第４反射面を光軸から大きく離す必要が生じる。そして、開口絞りを第１反射面から第２反射面の光路の間に配置すると、２つの反射面（第２反射面及び第３反射面）を用いて光束を第４反射面に導くことが可能となり、設計自由度が増加するためである。

なお、従来技術としては特許文献１乃至１１がある。
特開２００２−６２２１号公報 米国特許第６１７２８２５号明細書 国際特許第２００２／０５６１１４号パンフレット 国際特許２００２／４８７９６号パンフレット 特許２００４−１３８９２６号公報 特開２００４−２５８１７８号公報 米国特許第５８１５３１０号明細書 米国特許第６１９９９９１号明細書 特開２０００−２３５１４４号公報 米国特許出願公開第２００３／００７６４８３号明細書 米国特許第５６８６７２８号明細書

３２ｎｍノードを実現するためには投影光学系の像側ＮＡはある程度大きくする必要がある。また、開口絞りは、物体面から第１反射面に向かう光束、第１反射面から第２反射面に向かう光束、第２反射面から第３反射面に向かう光束をケラないように、また、周囲の部材との機械的干渉がないように配置する必要があるため、その径には上限がある。

また、第２乃至第４反射面の有効部の大きさも問題となる。第２及び第３反射面が大きすぎると厚さも増加し、光束のケラレや干渉などの配置上の問題が発生し、第４反射面が大きすぎると投影光学系全体の最大有効径が増加して加工計測が困難になる。一方、第２乃至第４反射面の有効部が小さすぎるとミラーに近いところに中間像が生成され、ミラー表面のゴミの転写や加工時の表面のうねりにより像性能が悪化しやすい。

従来技術は、所期の解像度（例えば、３２ｎｍノード）と配置上の条件を両立させることについて十分ではない。

そこで、本発明は、所期の解像度と配置上の条件を両立させることが可能な投影光学系及びそれを有する露光装置、並びに、かかる露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての投影光学系は、物体面上のパターンを像面上に縮小投影し、像側の開口数ＮＡが０．２３以上の反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を第１乃至第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、開口絞りを第１反射面と第２反射面の光路の間に配置し、開口絞りの半径ＲｓｔｏがＲｓｔｏ／ＮＡ＜１３５ｍｍを満たすことを特徴とする投影光学系を提供する。

本発明の別の一側面としての投影光学系は、物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を第１乃至第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、開口絞りを第１反射面と第２反射面の光路の間に配置し、前記物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点から射出する光束が、所定の平面上において、前記第２反射面乃至前記第４反射面の各々において広がる照射領域の半径ＳＣＡと像側の開口数ＮＡとの比ＳＣＡ／ＮＡが７０ｍｍより大きく１０５ｍｍよりも小さく、前記円弧形状の照明領域は円弧を弦の垂直二等分線に沿って所定距離だけ平行移動した領域であり、前記円弧形状の照明領域の前記中心は前記円弧を前記弦の前記垂直二等分線に沿って前記所定距離の半分だけ移動したものと前記垂直二等分線との交点であり、前記所定の平面は前記垂直２等分線と前記光軸とを含む平面であり、前記広がり半径は、前記所定の平面上で前記照射領域の前記垂直二等分線に沿った方向に投影した距離の半分であることを特徴とする。

かかる投影光学系を有することを特徴とする露光装置も本発明の一側面を構成する。本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、所期の解像度と配置上の条件を両立させることが可能な投影光学系及びそれを有する露光装置、並びに、かかる露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することができる。

以下、図１乃至図７を参照して、本発明の反射型縮小投影光学系１００乃至１００Ｆ（参照番号１００はこれらを総括する。）について説明する。本発明の反射縮小投影光学系は、物体面ＭＳ（例えば、マスク面）上のパターンを像面Ｗ（例えば、基板などの被処理体面）上に縮小投影する反射型投影光学系であって、特に、ＥＵＶ光（波長は１０〜１５ｎｍ、より好ましくは１３．４〜１３．５ｎｍ）に好適な光学系である。

投影光学系１００は６枚ミラー系であり、基本的に物体面ＭＳ側から光路に沿って光を反射する順番に、第１の反射鏡Ｍ１（凹面）と、第２の反射鏡Ｍ２（凸面）と、第３の反射鏡Ｍ３（凸面）と、第４の反射鏡Ｍ４（凹面）と、第５の反射鏡Ｍ５（凸面）と、第６の反射鏡Ｍ６（凹面）とを有する。これにより、投影光学系１００は、光学系全体として所定の反射率を確保し、マスクとウェハの機械的干渉を防止し、波面収差補正の自由度を増やしている。

また、本実施例の投影光学系１００は、像側の開口数ＮＡが０．２３以上である。これは、一般に、波動光学的にＮＡが０．２２以下ではいわゆる３２ｎｍノードを達成することが困難である。この点、特許文献３は、ＮＡ＝０．２２を開示し、当業者はＮＡを増加することが可能であると記載している。しかし、特許文献３の設計値のままＮＡを０．２３以上に増加させると実際には干渉が生じてしまうため、特許文献３によって３２ｎｍノードを達成することは困難である。

６面の反射鏡（の反射面）の各々の曲率中心を結ぶ直線を光軸と称する。但し、６面の反射鏡の曲率中心は必ずしも一直線上に並んでいるとは限らず、収差補正等を目的として所定の反射鏡の曲率中心が光軸から微小にずれる（その反射鏡の曲率半径の１％以下）場合も考えられる。また、反射鏡の曲率中心とは、反射鏡が球面ではなく非球面の場合には、非球面のベースである球面の曲率中心のことを意味するものであり、反射鏡の曲率半径とは、同じく非球面のベースである球面の曲率半径のことを意味する。換言すると、反射面の回転中心の軸（反射面が球面の場合はこの球面の中心を通るすべての直線が回転中心の軸となり、その軸のいずれを意味しても良い。一方反射面が非球面の場合は、反射面を含む回転対称な非球面の回転中心の軸のことを意味する。）近傍の曲率に基づいた曲率中心を意味する。

更に、投影光学系１００は、第１反射面と第２反射面との光路の間に開口絞りを配置している。一般に、ＮＡの増加のために第６反射面の有効径は非常に大きくなり、第６反射面でケラレずに第５反射面へ光束を導くために第４反射面を光軸から大きく離す必要が生じる。開口絞りを第１反射面と第２反射面との光路の間に配置すると、２つの反射面（第２反射面及び第３反射面）を用いて光束を第４反射面に導くことが可能となり、設計自由度が増加する。

投影光学系１００は、開口絞りの半径Ｒｓｔｏの像側の開口数ＮＡとの比（即ち、Ｒｓｔｏ／ＮＡ）の上限が１３５ｍｍ以下、好ましくは１２５．３ｍｍ以下を満足する。Ｒｓｔｏ／ＮＡが大きすぎると、開口絞りは、物体面から第１反射面に向かう光束、第１反射面から第２反射面に向かう光束、第２反射面から第３反射面に向かう光束がケラレたり、また、周囲の部材との機械的干渉が発生するからである。また、Ｒｓｔｏ／ＮＡが小さくなりすぎると第１反射面のパワーを大きくする必要が生じ、パワーを大きくすると収差補正が困難になるためＲｓｔｏ／ＮＡは下限を有する。ＮＡ＝０．３２程度までは下限は１２０ｍｍ以上であるが、今後一層の高ＮＡ化が進む状況では下限は１００ｍｍ以上までは許容される。

本実施例では、第２乃至第４反射面の有効部を適切な範囲に設定している。第２及び第３反射面が大きすぎると厚さも増加し、光束のケラレや干渉などの配置上の問題が発生し、第４反射面が大きすぎると投影光学系全体の最大有効径が増加して加工計測が困難になる。一方、第２乃至第４反射面の有効部が小さすぎるとミラーに近いところに中間像が生成され、ミラー表面のゴミの転写や加工時の表面のうねりにより像性能が悪化しやすい。

第２乃至第４反射面の有効部を評価するために、本実施例は、物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点から射出する光束が、所定の平面上において、第２乃至第４反射面の各々において広がる照射領域の半径ＳＣＡと像側の開口数ＮＡとの比ＳＣＡ／ＮＡを導入している。以下、図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）を参照して、第２乃至第４反射面の有効部の評価についてより詳細に説明する。ここで、図１２（ａ）は、投影光学系１００の光路図であり、図１２（ｂ）は、物体面上の円弧形状の照明領域を説明する概略斜視図であり、図１２（ｃ）は円弧形状の照明領域の拡大平面図である。

図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）を参照するに、物体面ＭＳ上の円弧形状の照明領域ＡＩＲとは、円弧ＡＣを図１２（ｂ）の点線で示す弦Ｃの垂直二等分線ＰＢに沿って所定距離Ｄだけ移動することによって定義される領域である。また、照明領域ＡＩＲの中心Ｂは、円弧ＡＣを弦Ｃの垂直二等分線ＰＢに沿って所定距離Ｄ／２だけ移動したものと垂直二等分線ＰＢとの交点である。今、図１２（ｂ）に示すように、ＸＹＺ座標を設定し、垂直二等分線ＰＢをＹ軸に一致させ、円弧ＡＣの曲率中心を原点Ｏとし、照明領域ＡＩＲの下側の円弧ＡＣのＹ軸と交わる座標を（０、Ｒ、０）とすると、中心Ｂの座標は（０、Ｒ＋Ｄ／２、０）である。換言すると、中心Ｂは、重心Ｇ又は中心Ｏと光軸ＡＸとを含む所定の平面Ｐ（垂直２等分線ＰＢと光軸ＡＸとを含む平面、即ち、図１２（ａ）に示す紙面若しくは図１２（ｂ）のＹＺ平面）において、平面Ｐと照明領域ＡＩＲとが交わる線分ＬＳの中点である。

各反射面における広がり半径とは、中点Ｂから射出した光束が各反射面に形成する照射領域によって規定される。具体的には、照射領域のうち図１２（ａ）の平面上で光軸ＡＸから最も遠い位置と光軸ＡＸとの距離と照射領域のうち図１２（ａ）の平面上で光軸ＡＸから最も近い位置と光軸ＡＸとの距離との差の半分である。換言すれば、図１２（ａ）において、各照射領域をＹ軸に正射影した長さの半分ＳＣＡ２、ＳＣＡ３及びＳＣＡ４がそれぞれ第２反射面乃至第４反射面における広がり半径である。図１２（ａ）は、直径２ＳＣＡ２、２ＳＣＡ３及び２ＳＣＡ４を示している。本実施例では、上述の問題を解決するために、ＳＣＡ２／ＮＡ、ＳＣＡ３／ＮＡ及びＳＣＡ４／ＮＡの全てが７０ｍｍより大きく１０５ｍｍよりも小さくなるようにしている。特に、ＳＣＡ２／ＮＡは９４ｍｍより大きく１０５ｍｍより小さい（望ましくは１００ｍｍより大きく１０５ｍｍより小さい）値で、ＳＣＡ３／ＮＡは７２ｍｍより大きく８４ｍｍより小さい（望ましくは７８.５ｍｍより大きく８４ｍｍより小さい）値で、ＳＣＡ４／ＮＡは７５ｍｍより大きく９８ｍｍより小さい（望ましくは８９ｍｍより大きく９８.５ｍｍより小さい）値を採ることが望ましい。

上述のように、ＮＡの増加を図る目的で第４反射面を光軸から大きく離しつつ物体面から第４反射面に光束を導く際には、光束を急激な角度で偏向（＝反射面で光束の進行方向を変えるという意味。）しないことが収差の低減及び多層膜ミラーでの反射率低下を抑えるために必要である。このため、物点〜第１反射面の有効領域の光軸に垂直方向の距離、第１反射面〜第２反射面の有効領域の光軸に垂直方向の距離、第２反射面〜第３反射面の有効領域の光軸に垂直方向の距離、第３反射面〜第４反射面の有効領域の光軸に垂直方向の距離が極端に異なる値とならず、かつ第１反射面と第２反射面との面頂点間隔、第２反射面と第３反射面との面頂点間隔、第３反射面と第４反射面との面頂点間隔が極端に短くならないことが重要である。

以下、物点から第４反射面への光線の取り回しについて図１３を参照して説明する。ここで、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、投影光学系１００の光路図である。照明領域ＡＩＲの中心Ｂにある物点から射出する主光線（図１３（ａ）における中央の線）と第１乃至第４反射面との交点をそれぞれ第１乃至第４の交点Ｓ１乃至Ｓ４とする。物点と第１の交点Ｓ１を光軸（Ｚ軸方向）に垂直なＹ軸方向に投影した距離をＬａ１とする。第１及び第２の交点Ｓ１及びＳ２を同様にＹ軸方向に投影した距離をＬａ２とする。第２及び第３の交点Ｓ２及びＳ３を同様にＹ軸方向に投影した距離をＬａ３とする。第３及び第４の交点Ｓ３及びＳ４を同様にＹ軸方向に投影した距離をＬａ４とする。そして、上述の問題に鑑みて、投影光学系１００は、Ｌａ１乃至Ｌａ４のうちの最大値／最小値の値を２．２以下に設定している。また、好ましくは、投影光学系１００は、最大値／最小値の値を２．０以上、より好ましくは２．０６以上に設定する。これにより、機械的干渉や光線のケラレをより効果的に防止することができる。

次に、１３（ｂ）を参照するに、第１乃至第４の反射面の曲率中心を中心とし曲率半径を半径とする略球面と前記光軸との交点のうち、前記光束の反射位置に最も近い交点を面頂点とし、第１反射面と前記第２反射面の面頂点の間隔をＬｂ１、前記第２反射面と前記第３反射面の面頂点の間隔をＬｂ２、前記第３反射面と前記第４反射面の面頂点間隔をＬｂ３とする。そして、上述の問題に鑑みて、投影光学系１００は、Ｌｂ１乃至Ｌｂ３のうちの最大値／最小値の値が２．０以下に設定している。

特に、第２反射面及び第３反射面で光束を急激に偏向しないように、投影光学系１００は、第２反射面の近軸曲率半径ｒ２及び第３反射面の近軸曲率半径ｒ３と物像間距離ＴＴとの比を以下のように設定している。

より具体的には、数式１において、｜ｒ２／ＴＴ｜を０．５２以上としたのは光束を急激に偏向しない範囲で光束を第４反射面方向に向けるためである。また、｜ｒ２／ＴＴ｜を０．６３以下としたのは第２反射面が余りに平面に近づきすぎると加工精度を維持することが困難になるからである。また、数式２において、｜ｒ３／ＴＴ｜を０．２６以上としたのは光束を急激に偏向しない範囲で光束を第４反射面方向に向けるためである。また、｜ｒ３／ＴＴ｜を０．３５以下としたのは第４反射面をより光軸から話して高ＮＡを確保するためである。

また、第１反射面の近軸曲率半径ｒ１、第４反射面の近軸曲率半径ｒ４、第５反射面の近軸曲率半径をｒ５、第６反射面の近軸曲率半径をｒ６とすると、物像間距離ＴＴとの比は以下の条件を満たしている。

数式３乃至数式６において、下限は光束を急激に偏向しないためのものである。数式３の上限は光線を第４反射面に導くためである。数式４の上限は第４反射面をより光軸から離して高ＮＡを確保すると共に投影光学系の最大有効径を抑えるためである。数式５及び数式６の上限は光束のケラレや機械的干渉を防止するためである。

また、多層膜ミラーが高い反射率を得るためには入射角度は２８度よりも小さい方が好ましく、更に光線を急激に無理に曲げずに収差を抑えるために、入射角度はＭ１から順にＭ２、Ｍ３と次第に大きくするのが好ましい。

中心Ｂから射出する光束の主光線に関して、第１反射面の面法線に対する入射角度θ１１、第２反射面の面法線に対する入射角度θ２１、第３反射面の面法線に対する入射角度θ３１とし、Ａ１＝θ２１／θ１１、Ｂ１＝θ３１／θ１１とすると、１．５＜Ａ１＜１．６、２．３＜Ｂ１＜２．５を満足することが好ましい。この条件式の下限値を下回ると、入射角度が小さくなりすぎ光軸から離れた場所へ光束を導くことが困難になり、各ミラーや開口絞りの有効部が重なり合うおそれがある。また、この条件式が上限値を上回ると、多層膜の特性から反射率を得られなくなる。また、同様の理由から、中心Ｂから射出する光束の主光線に関して、第１反射面の光軸に対する入射角度θ１２、第２反射面の光軸に対する入射角度θ２２、第３反射面の光軸に対する入射角度θ３２とし、Ａ２＝θ２２／θ１２、Ｂ２＝θ３２／θ１２とすると、２．４＜Ａ２＜２．７、２．８＜Ｂ２＜３．２を満足することが好ましい。

中心Ｂから射出する光束の主光線の第１反射面の面法線に対する入射角度θ１１、第２反射面の面法線に対する入射角度θ２１、第３反射面の面法線に対する入射角度θ３１は以下の条件を満たすのが好ましい。

中心Ｂから射出する光束の主光線の第４反射面の面法線に対する入射角度θ４１、第５反射面の面法線に対する入射角度θ５１、第６反射面の面法線に対する入射角度θ６１が以下の条件を満たすのが好ましい。

中心Ｂから射出する光束の主光線の第１反射面の光軸に対する入射角度θ１２、第２反射面の光軸に対する入射角度θ２２、第３反射面の光軸に対する入射角度θ３２が以下の条件を満たすのが好ましい。

中心Ｂから射出する光束の主光線の第４反射面の光軸に対する入射角度θ４２、第５反射面の光軸に対する入射角度θ５２、第６反射面の光軸に対する入射角度θ６２が以下の条件を満たすのが好ましい。

また、面間隔を以下のように設定すると光線の反射と部材配置が容易になる。即ち、第１反射面と第２反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１は、第２反射面と第３反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ２、第３反射面と第４反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３よりも大きくすることが好ましい。これは、Ｌｅ１よりもＬｅ２を大きくした場合、第３反射面の配置位置が第６反射面に近くなってしまい、部材の配置が困難になるからである。更に、それを考慮してＬｅ２をＬｅ１より短くした場合、Ｌｅ３をＬｅ１よりも小さくすることが好ましい。これは、Ｌｅ３をＬｅ１よりも大きくすると第４反射面の配置位置が物体面近傍となり、レチクルステージや照明系の跳ね上げミラー等の配置に困難が生じるためである。以上の理由から下記条件式を満足することが好ましい。

物面と像面の光軸上での面頂点間隔の絶対値ＴＴ、物体面と第１反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ０、第４反射面と第５反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ４、第５反射面と第６反射面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ５、第６反射面と像面の光軸上での面頂点間隔の絶対値Ｌｅ６が下記条件を満たすことが好ましい。

レチクルのパターン面（物体面）から像面に至るある光線の光路において、第２反射面から第３反射面に入射する光路と、第４反射面から第５反射面に入射する光路とが交差しないようにしている。これにより、有効径が大きな面が２面以上できてしまうことを回避し、光路が複雑になることにより部材の配置が困難になることを防いでいる。

加工・計測がより容易となるように、第２反射面の曲率半径の絶対値が１８００ｍｍ以下、更に好ましくは１６００ｍｍ以下にしている。

中間像を第４反射面と第５反射面との間に形成することにより、有効径の大きな第６反射面の横で光束を絞り、光束のケラレを防止できる。中間像は６枚の反射面のいずれとも一致しない位置に形成されている。物体面上のパターンの中間像が６面の反射面のうち光路において隣り合う２面の反射面の間に形成されており、２面の反射面間の光路長をＬｉｍとするとき、中間像が２面の反射面のいずれに対してもＬｉｍ×０．３５以上離れている。中間像が２面の反射面のいずれに対してもＬｉｍ×０．４以上離れるとなおよい。かかる構成により、反射面上での光束の広がりが適度に大きくなり、反射面上のゴミやうねり、ミラー材質中の泡などによる結像特性の劣化を抑えることができる。

物体面ＭＳから第１ミラー（Ｍ１）へ入射する光線は非テレセントリックであり、像側の射出光線はテレセントリックに設定されている。別途具備されている照明光学系によって物体面ＭＳに配置されたレチクルを照明し、その像を像面Ｗであるウェハ上に結像するため、物体側はある入射角を持つ必要がある。一方、像面側は、像面に配置されるウェハＷが光軸方向に移動しても倍率の変化を少なくするために、テレセントリックにすることが望ましい。

投影光学系１００は、基本的には１本の光軸の回りに軸対称な共軸光学系であり、光軸を中心とした狭いリング状の領域でのみ収差を補正すればよい。但し、収差補正上又は収差調整上、６枚のミラーが完全な共軸系になるように配置される必要はなく、若干の偏芯をさせて収差や配置上の自由度を向上させる手法も行われる。

ＮＡを大きく、バックフォーカスを保って結像するためには、第５ミラー（Ｍ５）を凸面鏡、第６ミラー（Ｍ６）を凹面鏡にすることが好ましい。また、第１反射面はマスクからの発散光を収束させ、光束の偏向を容易にするために凹面形状であることが好ましい。第４反射面は有効径の大きな第６反射面を避けて光軸に近い第５反射面へ光束を導くために凹面形状であることが好ましい。また、物面から像面の間にすべての反射面が含まれているため、レチクルステージ及びウェハステージの配置が容易である。また、パワーを有する光学素子の全てが物体面と像面の間に配置されている。

開口絞りを第１反射面と第２反射面との間に配置することに加え、第２及び第３反射面を凸面形状にしているので、光束を開口絞りから２つの反射面を用いて第４反射面に段階的かつ容易に導くことができる。第３反射面と第４反射面との距離を極端に大きくしなくてもよいので入射角を小さく保ちつつ第４反射面の広がりを抑え、最大有効径を比較的小さくできる。更にフロントフォーカス（今回は物面から第４反射面の距離）を適度に大きくできるために部材の配置が容易である。

入射角度を比較的小さくし、比較的小さな最大有効系であり、十分なフロントフォーカスを有する系を構成するためには、物面から物面の最近接反射面との距離（本実施例においては物体面から第４反射面までの距離となるが、勿論この限りではなく、物体面から第２反射面までの距離としても構わないし、物体面と第２、第４反射面以外の反射面との距離としても構わない。）をＬ１、物面の最近接反射面から第１反射面との距離をＬ２とする時、Ｌ１とＬ２が次の式を満たすようにすることが好ましい。

より好ましくは、

を満たすようにすれば良い。
また、次の条件を満たすようにすればなお良い。

または、

レチクルへの斜め入射によって結像特性の劣化が生じる場合には物体側テレセン度を小さくする必要がある。この場合、第２反射面と開口絞り面が一致していたのでは、第２反射面で物面から第１反射面へと入射する光束がケラレてしまう。投影光学系１００では絞りを第１反射面と第２反射面との間に配置しているために上記の問題が起こりにくい。

反射面上での光束の広がりが小さい場合、加工時に生じるミラー表面のうねりや、ミラー材質中の気泡が結像特性の劣化に直接影響したり、エネルギー集中によるミラーの変形やゴミの転写が発生したりする。そこで、中心Ｂから発する光束が第４反射面に入射する光入射領域の、光軸からの距離の最大値と最小値との差が３０ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍｍ以上にしている。但し、極端に大きい場合は加工計測が困難となる。第３反射面と第４反射面との距離は比較的小さいので第４反射面上での光束の広がりは小さくなるが、第２反射面と第３反射面を共に凸面形状としており、光束を適度に広げて各反射面上に入射させることができ、第４反射面上での光束の広がりは適当である。

各ミラーの曲率半径をｒ１〜ｒ６とした場合、下記の数式３２、数式３３で示したようなペッツバール項の和がゼロかほぼゼロになることが必要である。

投影光学系１００は６枚ミラー系であるが、少なくとも１枚以上が非球面であればよく、その形状は数式３４に示した一般式で表される。但し収差補正の観点から、できるだけ非球面の枚数が多い方がよく、６枚全てが非球面であれば好ましい。

数式３４において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。

更に、各ミラーにはＥＵＶ光を反射させる多層膜が施されており、これによって光を強め合う作用を利用する。２０ｎｍ以下のＥＵＶ光を反射するために可能な多層膜は、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜や、モリブデン（Ｍｏ）とベリリウム（Ｂｅ）を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などがあり、使用波長によって最適な材料を選択する。但し本発明の多層膜はこの材料に限ったものではなく、同様の効果をもつ材料はいずれの適用も可能である。

一般に多層膜の特性から、高い反射率を得るためには、入射角度の最大値が大きい場合には入射角度の幅を比較的小さくせねばならず、入射角度の最大値が小さい場合には入射角度の幅が比較的大きくてもよい。６枚の反射面のうち最大入射角が最大である面は第３反射面で凸面形状であり、第３反射面に収束光束が入射し、発散光束が出射することが望ましい。比較的入射角度を小さく抑えているが、この第３反射面が反射率の低下につながりやすい。そこで、投影光学系１００は、第３反射面における入射角度特性を次のように設定し、反射率を維持している。ここで、θｍａｘは第３反射面での最大入射角度を表し、Δθは第３反射面での最大入射角度と最小入射角度の差、即ち、入射角度の幅を表している。これらθｍａｘとΔθとが次式を満たすようにしている。

及び／又は、

より好ましくは、

各反射面は、それぞれの光入射領域内に光を通過、吸収、若しくは透過させる領域を有さない。本実施例では、各反射面の光入射領域内に開口等を有さない。これを被露光体（ウエハ）に到達する光束で考えると、第６反射面から被露光体（像面）に至る光束の、光軸に直交する断面における外周の内部に、光線が無い領域をなくしている。言い換えると、瞳に遮蔽を有さない。瞳に遮蔽があると、結像特性に著しい悪影響を及ぼすためである。

第２反射面から凸面形状の第３反射面へ収束光束を入射させ、凸面形状の第３反射面から第４反射面へと発散光束を入射させている。第３反射面内において、光束の入射する有効部内での半径方向（光軸と垂直方向）の各点における最大入射角度が、有効部内において極大値となるような特性となり、それが入射角度幅を比較的小さくすることにつながり多層膜による特性の劣化を防いでいる。具体的には、第３反射面で、物体面上の円弧形状の照明領域からの光が入射する光入射領域と、物体面上の円弧形状の照明領域の弦の中心点と光軸とを含む平面との交線において、交線上の点の光軸からの距離の最小値をＬｍｉｎ、最大値をＬｍａｘとしたとき、交線上のＬｍｉｎ＋０．３×（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）以上Ｌｍａｘ以下の領域内で、交線上の各点における最大入射角度が極値を有する。更に、交線上の（Ｌｍａｘ＋Ｌｍｉｎ）／２±０．２×（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）の領域内で、交線上の各点における最大入射角度が極値を有すると好ましい。

各反射面の曲率中心を中心とし各々の反射面の曲率半径を半径とする略球面と光軸との交点のうち、各々の反射面における光の反射位置に最も近い交点を面頂点とするとき、６面の反射面の面頂点が、光軸に沿って物体面側から像面側に向かって、第４反射面、第２反射面、第３反射面、第１反射面、第６反射面、第５射面の順に配置している。

面間隔が小さくなると、ミラー厚さを確保しにくくなり、保持機構、冷却機構などの部材が配置しにくくなる。このため、６面の反射面のうち物体面に最も近い反射面の面頂点と物体面との距離を２５０ｍｍ以上、好ましくは３１０ｍｍ以上に設定している。また、第２反射面の面頂点と第４反射面の面頂点との光軸上での距離を５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上、更に好ましくは１５ｍｍ以上に設定している。また、光軸上における物体面と像面との距離をＬａｌｌとすると、第２反射面の面頂点と第４反射面の面頂点との間隔Ｌ２４は、次式を満足することが望ましい。

ここで好ましくは、

及び／又は

一般に有効径の大きな第６反射面はミラー厚が大きくなるため、第６反射面の面頂点とその最近接反射面の面頂点との光軸上での間隔が１００ｍｍ以上、好ましくは１１０ｍｍ以上、更に好ましくは１１５ｍｍ以上に設定すると構成が容易となる。

投影光学系の全長をＬａｌｌとすると、以下の条件を満たすことが望ましい。即ち、第６反射面の面頂点とその最近接反射面の面頂点との光軸上での間隔をＬ６とすると次の条件を満足する。

及び／又は

第３反射面の面頂点は第６反射面の面頂点よりも物体側にあることが好ましい。第３反射面は第６反射面よりも物体面側に近い位置に配置されることが好ましい。開口絞りの位置が光路に沿った距離で６面の反射面のうち第２反射面に最も近くなるように構成することが望ましい。

第１反射面と第２反射面との間の光路長をＬｓｔとすると、開口絞りは第１反射面及び第２反射面から、Ｌｓｔ／１０以上、好ましくはＬｓｔ／５以上離れている。かかる構成により、光束を第２反射面から第４反射面に容易に導くことができる。

スループットを改善するために円弧形状の照明領域の幅を広げることが有効である。現状の光源要求仕様から、投影光学系のＮＡ０．２〜０．４の場合に、光源からの光を無駄なく利用するためには円弧形状視野の幅Ｗは３．５ｍｍ以上が必要である。しかし、幅が大きくなりすぎると投影光学系の収差補正が困難となるため、８ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定することが好ましい。また、ＮＡと円弧形状視野の幅が次の条件を満たすことが好ましい。

次に、図１〜１０を参照して、投影光学系１００の実施例を説明する。

図１、表１を用いて本発明の実施例１について説明する。実施例１の反射型投影光学系１００は６枚の反射鏡を有し、基本的に物体面ＭＳ側から光が通過する順番に、第１の反射面Ｍ１（凹面）と、開口絞り、第２の反射面Ｍ２（凸面）、第３の反射面Ｍ３（凸面）、第４の反射面Ｍ４（凹面）と第５の反射面Ｍ５（凸面）、第６の反射面Ｍ６（凹面）とを有し、Ｍ４からＭ５の光路の間で中間像ＩＭを結像させ、この中間像ＩＭを残りの面で像面Ｗ上に再結像させている。なお、表１の曲率半径及び面間隔の単位は［ｍｍ］である。図１中の一点鎖線は光軸であり、第１乃至第６反射面それぞれの曲率中心を結んだ直線である。

光軸上における物体面と像面との距離（全長）は実施例１においては、約１２５２．３８４ｍｍである。ＭＳは物体面位置に置かれた反射型マスク、Ｗは像面位置に置かれたウェハを示している。照明光学系によって照明された反射型マスクを本発明である反射型縮小投影光学系によって像面であるウェハに縮小投影する。像側開口数ＮＡは０．２５で、倍率は１／４倍、物体高は１１９〜１３９ｍｍ（像側で幅５ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１７．４ｍλ、スタティックディストーションはレンジで２．７ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２９ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４５．２ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５８５ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６５４Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４６Ｌｓｔである。

また、６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７度、入射角度の分布は４．４度である。比較的小さく抑え、多層膜による反射率の低下を抑えている。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３２１．９ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は６１．４ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１６ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．８３０であるため、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２５．１度と小さく、収差の低減、多層膜での反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物体面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。図１１はＭ４の面法線に対する入射角度及び光軸に対する入射角度の説明図である。他の面の入射角度に対しても同様に決めることとする。面法線に対する各面での入射角度は、θ１１＝１０．４°、θ２１＝１６．０°、θ３１＝２５．１°、θ４１＝８．６°、θ５１＝１１．９°、θ６１＝４．０°である。光軸に対する面法線での入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１４．９°、θ３２＝１７．２°、θ４２＝３２．９°、θ５２＝１５．７°、θ６２＝８．０°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共にケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２６１、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１７９、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２２９、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６７、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．７０９、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３０７、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３４１である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３２．５ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１３０ｍｍである。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞りでケラレを防ぎ、ＮＡ０．２５という高いＮＡを保持しつつスリット幅５ｍｍという広スリット幅を実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２５.２３ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は１９.８０ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２２.５７ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．２５で割った値は７０〜１０５の範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、更にゴミ転写等による像性能の劣化を抑えた光学系を実現している。

尚、これらの条件式の値（実施例１〜７の各条件式の値）に関しては、表８に詳細に示している。

中心物高１２９ｍｍから入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７２．８９ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝８６．２０ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝７１．９３ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１５４．１８ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．１４である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図２、表２を用いて本発明の実施例２について説明する。特に断らない限り、実施例１と同様である。実施例２の全長は、約１２６７．０４６ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．２３７で、倍率は１／４倍、物体高は１１７．５〜１４０．５ｍｍ（像側で幅５．７５ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１７．６ｍλ、スタティックディストーションはレンジで１．５ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２９ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４５．５ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５８５ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６５６Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４４Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７度、入射角度の分布は４．８度である。比較的小さく抑え、多層膜による反射率の低下を抑えている。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３３６．６ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。また、第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は５２．６ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１６ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．８８８であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。ここで、第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２４．８度と小さく、収差の低減、多層膜での反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。面法線に対する各面の入射角度は、θ１１＝１０．３°、θ２１＝１５．８°、θ３１＝２４．８°、θ４１＝８．６°、θ５１＝１１．７°、θ６１＝３．９°である。光軸に対する各面の入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１４．７°、θ３２＝１６．９°、θ４２＝３２．７°、θ５２＝１５．５°、θ６２＝７．８°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２５８、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１８２、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２２３、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６４、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．７０１、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３１０、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３４３である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３１．２３ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１３１．８である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎ、スリット幅５．７５ｍｍという広スリット幅を実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２４.０４５５ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は１９.４９ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２２.７５５ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．２３７で割った値は７０ｍｍ〜１０５ｍｍの範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写等による像性能の劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７３．５１ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝８４．９７ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝７２．３８ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１５１．１２ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．０９である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図３、表３を用いて本発明の実施例３について説明する。特に断らない限り、実施例１及び２と同様である。実施例３の全長は、約１２６８．５１３ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．２３で、倍率は１／４倍、物体高は１１７〜１４１ｍｍ（像側で６ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１７．０ｍλ、スタティックディストーションはレンジで３．０ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くすることができる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２９ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４５．０ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくくなる。また、最大有効径も５８５ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６５９Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４１Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７度、入射角度の分布は４．９度である。入射角度分布を小さく抑え、多層膜による反射率の低下を防止している。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３４０．８ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は５０．７ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１６ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．９０７であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２４．７度と小さく、収差の低減、多層膜出の反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。面法線に対する各面での入射角度は、θ１１＝１０．３°、θ２１＝１５．８°、θ３１＝２４．７°、θ４１＝８．５°、θ５１＝１１．６°、θ６１＝３．９°である。光軸に対する各面での入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１４．６°、θ３２＝１６．９°、θ４２＝３２．６°、θ５２＝１５．５°、θ６２＝７．８°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２５６、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１８３、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２２３、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６５、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．６９８、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３１１、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３４４である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３０．４ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１３２である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎスリット幅６ｍｍという広スリット幅を実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２３.９３ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は１９.１３５ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２２.５０ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．２３で割った値は７０ｍｍ〜１０５ｍｍの範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写による像性能の劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７３．５９ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝８４．３８ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝７２．５７ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１５０．５９ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．０７である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図４、表４を用いて本発明の実施例４について説明する。特に断らない限り、実施例１乃至３と同様である。実施例４の全長は、約１１９７．８ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．２８で、倍率は１／４倍、物体高は１２２．７５〜１３０．７５ｍｍ（像側で２ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１４．３ｍλ、スタティックディストーションはレンジで３．０ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２６．７５ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４２．４ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５５０ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６６０Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４０Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２６．９度、入射角度の分布は２．５９度である。入射角度分布を小さく抑え、多層膜による反射率の低下を防止している。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３１７．５ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。また、第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は４２．０ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１８ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．８９９であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２６．１度と小さく、収差の低減、多層膜出の反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。面法線に対する各面の入射角度は、θ１１＝１０．８°、θ２１＝１７．０°、θ３１＝２６．１°、θ４１＝８．８°、θ５１＝１１．９°、θ６１＝４．２°である。光軸に対する各面の入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１５．７°、θ３２＝１８．３°、θ４２＝３３．９°、θ５２＝１６．３°、θ６２＝７．５°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２６０、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１８７、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２２２、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６０、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．７０２、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３０９、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３４２である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３４．１６ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２２である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎ、ＮＡ０．２８という高いＮＡを実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２６.４４５ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は２０.２８ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２１.２１５ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．２８で割った値は７０〜１０５の範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写による像性能の劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝６９．６２ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝８７．０５ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝７６．７５ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１４５．８６ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．１０である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図５、表５を用いて本発明の実施例５について説明する。特に断らない限り、実施例１乃至４と同様である。実施例５の全長は、約１２１７．０３ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．３で、倍率は１／４倍、物体高は１２６．８〜１３２．８ｍｍ（像側で１．５ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１３．６ｍλ、スタティックディストーションはレンジで３．０ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２９．８ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４９．０ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５６０ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６５３Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４７Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７．０度、入射角度の分布は２．０６度である。入射角度分布を小さく抑え、多層膜による反射率の低下を防止している。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３３３．３ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。また、第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は２７．４ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１７ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．９４１であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２３度と小さく、収差の低減、多層膜出の反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。面法線に対する各面の入射角度は、θ１１＝１０．８°、θ２１＝１７．１°、θ３１＝２６．４°、θ４１＝８．８°、θ５１＝１２．１°、θ６１＝４．２°である。光軸に対する各面の入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１５．７°、θ３２＝１８．６°、θ４２＝３４．２°、θ５２＝１６．６°、θ６２＝７．７°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２６８、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１９２、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２１５、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６５、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．６９４、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３０７、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３３９である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３７．５３ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２５である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎ、ＮＡ０．３という高いＮＡを実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２８.８４５ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は２２.９９ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２４.５２ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．３で割った値は７０〜１０５の範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写による像性能の劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７０．６３ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝９０．６３ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝８０．８９ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１４３．０１ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．０３である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図６、表６を用いて本発明の実施例６について説明する。特に断らない限り、実施例１乃至５と同様である。実施例６の全長は、約１１７７．１３ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．３２で、倍率は１／４倍、物体高は１２８．５〜１３２．５ｍｍ（像側で１ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１４．２ｍλ、スタティックディストーションはレンジで１．７ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０７ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１３０．５ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは５０．２ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５６８ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６４５Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３５５Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７．１度、入射角度の分布は１．８０度である。入射角度分布を小さく抑え、多層膜による反射率の低下を防止している。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３１１．２ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。また、第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は２２．８ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１６ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．８９２であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。ここで、第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２６．７度と小さく、収差の低減、多層膜出の反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導けることが分かる。面法線に対する各面の入射角度は、θ１１＝１１．１°、θ２１＝１７．４°、θ３１＝２６．７°、θ４１＝８．６°、θ５１＝１２．７°、θ６１＝４．４°である。光軸に対する各面の入射角度は、θ１２＝６．１°、θ２２＝１６．１°、θ３２＝１８．７°、θ４２＝３４．７°、θ５２＝１７．４°、θ６２＝７．９°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２７８、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．２０４、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２２４、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６２、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．７０２、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３０６、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３３９である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３９．５ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２３．４である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎ、ＮＡ０．３２という高いＮＡを実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は３０.６７ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は２３.９７ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２５.０９５ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．３２で割った値は７０〜１０５の範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写による像性能劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７０．４７ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝９３．５６ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝８４．５３ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１４５．８４ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．０７である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

図７、表７を用いて本発明の実施例７について説明する。特に断らない限り、実施例１乃至６と同様である。実施例７の全長は、約１２３１．８ｍｍである。像側開口数ＮＡは０．２６で、倍率は１／４倍、物体高は１２１〜１３７ｍｍ（像側で４ｍｍの円弧形状視野）である。波面収差のＲＭＳは１５．６ｍλ、スタティックディストーションはレンジで４．０ｎｍである。

開口絞りをＭ１とＭ２との間に配置しているため、物体側テレセン度が１０３ｍｒａｄと小さいながら、物面からＭ１へと入射する光束のケラレを防いでいる。また、開口絞りから光軸から離れたＭ４へと光束を導く際に、Ｍ２とＭ３とで段階的に導いているために、最大入射角を２７度に抑えながらＭ３〜Ｍ４距離を比較的短くできる。更に、第２反射面が凸面形状であることから第４反射面上での光束の広がりが適当である。

具体的には、物体高１２９ｍｍの物点から入射した光束の第４反射面上での光軸に対して垂直な方向の広がりは４９．７ｍｍである。かかる構成により、ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。また、最大有効径も５８２ｍｍに抑えることができる。

開口絞りは、第１反射面Ｍ１及び第２反射面Ｍ２から適切な距離離れていることが好ましい。本実施例においては、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離をＬｓｔとしたとき、第１反射面Ｍ１からの距離が０．６５７Ｌｓｔ、第２反射面からの距離が０．３４３Ｌｓｔである。

６面の反射面のうち光線入射角度の最大値が最大の面は第３反射面であり、第３反射面における最大の入射角度は２７度、入射角度の分布は３．５０度である。入射角度分布を小さく抑え、多層膜による反射率の低下を防止している。

物体面と物体面の最近接反射面である第４反射面との距離は３０９．８ｍｍであり十分なフロントフォーカスを有している。また、第４反射面の面頂点と第２反射面の面頂点の光軸上での間隔は６４．０ｍｍであり、第６反射面の面頂点と第６反射面の最近接反射面である第１反射面の面頂点との距離は１１６ｍｍである。かかる構成により、十分なミラーの厚みを確保でき、更に調整機構や、冷却機構を配置する空間を確保することができる。また、物体面と物体面の最近接面であるＭ４の面頂点との距離Ｌ１、その物体面の最近接面であるＭ４の面頂点と第１反射面の面頂点との距離Ｌ２については、Ｌ１／Ｌ２が０．７９４であり、十分なフロントフォーカスを有しつつ入射角度を抑えやすい。

Ｍ２、Ｍ３を共に凸面としているために中間像をミラーから離れた場所に形成でき、ミラー面上での光束の広がりが適当である。ミラー表面のうねり、ミラー材料中の気泡や、エネルギー集中によるミラーの変形、ゴミの転写などの影響を受けにくく、結像特性の劣化が起こりにくい。ここで、第４反射面と第５反射面との間の光路長をＬｉｍとしたとき、中間像は、第４反射面から０．４Ｌｉｍ以上０．６Ｌｉｍの範囲内に形成されている。

物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点からの主光線の、各面における入射角度は以下の通りである。面法線に対する入射角度はＭ３で最大であるがその値は２５．４度と小さく、収差の低減、多層膜出の反射率低下が起こりにくい。更にＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順で次第に入射角度が増加するため、物面からの光束をＭ４へケラレずに導ける。面法線に対する各面の入射角度は、θ１１＝１０．５°、θ２１＝１６．３°、θ３１＝２５．４°、θ４１＝８．７°、θ５１＝１２．０°、θ６１＝４．１°である。光軸に対する各面の入射角度は、θ１２＝５．９°、θ２２＝１５．１°、θ３２＝１７．５°、θ４２＝３３．３°、θ５２＝１５．９°、θ６２＝８．１°である。

各面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１〜Ｌｅ６と全長ＴＴとの比は以下の通りである。Ｍ１とＭ２の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ１が最大となり、Ｍ２とＭ３の面頂点間隔絶対値Ｌｅ２及びＭ３とＭ４の面頂点間隔の絶対値Ｌｅ３が同程度である。各部材配置のための空間を大きく確保できると共に、ケラレずに光束を反射させることが容易となり、収差や多層膜の特性の点で有利である。面間隔と全長の比は、Ｌｅ１／ＴＴ＝０．２６５、Ｌｅ２／ＴＴ＝０．１７９、Ｌｅ３／ＴＴ＝０．２３０、Ｌｅ０／ＴＴ＝０．５６８、Ｌｅ４／ＴＴ＝０．７１３、Ｌｅ５／ＴＴ＝０．３０２、Ｌｅ６／ＴＴ＝０．３３８である。

開口絞りの半径Ｒｓｔｏは３３．６５ｍｍであり、Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２９である。開口絞りの半径を小さく抑えることで、物面から第１反射面へ入射する光束と、第２反射面から第３反射面へ入射する光束が開口絞り面でけられることを防ぎ、ＮＡ０．２６という高いＮＡを保持しつつスリット幅４ｍｍという広スリット幅を実現している。

第２反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ２は２６.０５５ｍｍ、第３反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ３は２０.６７５ｍｍ、第４反射面上での光束の広がり半径ＳＣＡ４は２３.７４５ｍｍである。各々を像側ＮＡ０．２６で割った値は７０〜１０５の範囲に分布しており、第２乃至第４反射面の有効領域は適度に小さく、部材の配置が容易で最大有効径を抑え、ゴミ転写による像性能劣化を抑えた光学系を実現している。

中心物点から入射した主光線に関して、物点〜第１反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離Ｌａ１＝７２．４９ｍｍ、第１反射面上の交点〜第２反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ２＝８７．１３ｍｍ、第２反射面上の交点〜第３反射面上の交点の光軸に垂直方向の距離をＬａ３＝７３．１２ｍｍ、第３反射面上の交点〜第４反射面上の交点をＬａ４＝１５５．３２ｍｍとなり、それらを全長で割った値の最大値／最小値は２．１４である。また、第１反射面と第２反射面の面頂点間隔、第２反射面と第３反射面の面頂点間隔、第３反射面と第４反射面の面頂点間隔の最大値／最小値の値は２．０以下である。

ここで、上記実施例１〜７の投影光学系に関して、各実施例の投影光学系の条件式の値について簡単に表８に示す。表８を見れば、前述の条件式を満たしていることが分かる。ここで、Ｒｓｔｏ、Ｒｓｔｏ／ＮＡ、ＴＴ、ＳＣＡ２〜４、ＳＣＡ２〜４／ＮＡの値に関しては、単位はｍｍである。勿論、単位をｃｍにしたり、inchにしたり、ｍにしたり、μｍにしたりする実施例も考え得る。

また、ここで、前述のＳＣＡ２〜４／ＮＡをさらに全長ＴＴで割った値についても規定した。ここで、ＳＣＡ２〜４／ＮＡ／ＴＴの値は、０.０６００より大きく０.０８２５よりも小さい値、さらに望ましくは０.０６２より大きく０.０８２より小さい値であると良い。特にＳＣＡ２／ＮＡ／ＴＴは、０.０７８より大きく０.０８２５より小さく（さらに望ましくは０.０８０より大きく０.０８２０より小さいことが良い）、特にＳＣＡ３／ＮＡ／ＴＴは、０.０６００より大きく０.０６６０より小さく（さらに望ましくは０.０６３０より大きく０.０６５０より小さいことが良い）、特にＳＣＡ４／ＮＡ／ＴＴは、０.０６３０より大きく０.０７８０より小さい（さらに望ましくは０.０７２０より大きく０.０７７５より小さいことが良い）値であることが望ましい。

次に、図８を用いて投影光学系１００乃至１００Ｆを適用可能な露光装置２００について説明する。ここで、図８は、露光装置２００の概略ブロック図である。

露光装置２００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．５ｎｍ）を用いて、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被露光体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、本実施例ではステップ・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」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。

図８を参照するに、露光装置２００は、光源からの光でマスク２２０を照明する照明装置２１０と、マスク２２０を載置するマスクステージ２２５と、マスク２２０からの光を被露光体２４０に導く投影光学系２３０（ここでは、この投影光学系は４面のミラーから成る構成としているが、実際には他の実施例に記載したように６面のミラーを有している。）と、被露光体２４０を載置するウェハステージ２４５と、アライメント検出機構２５０と、フォーカス位置検出機構２６０とを有する。なお、図８は、簡略的に投影光学系２３０のミラーの枚数を４枚にしているが、投影光学系２３０のミラーの枚数は、上述の通り６枚である。勿論本発明の趣旨が変わらない範囲内で枚数を増加させてもよい。

図８に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣである。

照明装置２１０は、投影光学系２３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光によりマスク２２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源２１２と、照明光学系２１４とを有する。

ＥＵＶ光源２１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系２１４は、集光ミラー２１４ａ、オプティカルインテグレーター２１４ｂ、アパーチャ２１４ｃ、折り返しミラー２１４ｄから構成される。集光ミラー２１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター２１４ｂは、マスク２２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系２１４は、マスク２２０と共役な位置に、マスク２２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ２１４ｃが設けられている。かかる照明光学系２１４を構成する光学部材である集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却する冷却装置を設けても良い。集光ミラー２１４ａ及びオプティカルインテグレーター２１４ｂを冷却することにより熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。

マスク２２０は、反射型マスクで、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、マスクステージ２２５に支持及び駆動されている。マスク２２０から発せられた回折光は、投影光学系２３０で反射されて被露光体２４０上に投影される。マスク２２０と被露光体２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク２２０と被露光体２４０を走査することによりマスク２２０のパターンを被露光体２４０上に縮小投影する。

マスクステージ２２５は、マスク２２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ２２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ２２５を駆動することでマスク２２０を移動することができる。露光装置２００は、マスク２２０と被露光体２４０を同期した状態で走査する。

投影光学系２３０は、上述の投影光学系１００を利用する。投影光学系２３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）２３０ａを用いて、マスク２２０面上のパターンを像面である被露光体２４０上に縮小投影する。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク２２０と被露光体２４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系２３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。ミラー２３０ａを冷却装置を用いて冷却すれば熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。

被露光体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被露光体２４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ２４５は、ウェハチャック２４５ａによって被露光体２４０を支持する。ウェハステージ２４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被露光体２４０を移動する。マスク２２０と被露光体２４０は同期して走査される。また、マスクステージ２２５の位置とウェハステージ２４５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。

アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係、及び、被露光体２４０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係を計測し、マスク２２０の投影像が被露光体２４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ２２５及びウェハステージ２４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構２６０は、被露光体２４０面でフォーカス位置を計測し、ウェハステージ２４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被露光体２４０面を投影光学系２３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はマスク２２０を照明し、マスク２２０面上のパターンを被露光体２４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク２２０と被露光体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク２２０の全面を露光する。投影光学系２３０（１００）は、高ＮＡと高スループットを省スペースな構成で達成することができ、所期の解像度（例えば、３２ｎｍノード）を実現することができる。

次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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１０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１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。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２００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、露光装置２００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。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の第１の実施例を示す光路図である。 本発明の第２の実施例を示す光路図である。 本発明の第３の実施例を示す光路図である。 本発明の第４の実施例を示す光路図である。 本発明の第５の実施例を示す光路図である。 本発明の第６の実施例を示す光路図である。 本発明の第７の実施例を示す光路図である。 本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。 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。 図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 光線入射角度についての説明図である。 物体面の円弧形状の照明領域の中心から射出した光束が第２乃至第４反射面において形成する照射領域の広がり半径を説明するための図である。 本発明の一側面としての投影光学系の光路図である。

符号の説明

Ｍ１〜Ｍ６ 第１反射面〜第６反射面
ＡＳ 開口絞り
ＩＭ 中間像
ＡＸ 光軸
ＭＳ 物体面
Ｗ 像面

Claims (14)

1. 物体面上のパターンを像面上に縮小投影し、像側の開口数ＮＡが０．２３以上の反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を第１乃至第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、開口絞りを第１反射面と第２反射面の光路の間に配置し、前記開口絞りの半径ＲｓｔｏがＲｓｔｏ／ＮＡ＜１３５ｍｍを満たすことを特徴とする投影光学系。
2. 前記像側の開口数ＮＡが０．２６以上であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
3. 前記像側の開口数ＮＡが０．３以上であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
4. Ｒｓｔｏ／ＮＡは１００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
5. Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
6. Ｒｓｔｏ／ＮＡは１２５．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
7. 物体面上のパターンを像面上に縮小投影する反射型投影光学系であって、前記物体面からの光を第１乃至第６反射面の順に反射する６枚の反射面を有し、
   開口絞りを第１反射面と第２反射面の光路の間に配置し、
   前記物体面上の円弧形状の照明領域の中心にある物点から射出する光束が、所定の平面上において、前記第２反射面乃至前記第４反射面の各々において広がる照射領域の半径ＳＣＡと像側の開口数ＮＡとの比ＳＣＡ／ＮＡが７０ｍｍより大きく１０５ｍｍよりも小さく、
   前記円弧形状の照明領域は円弧を弦の垂直二等分線に沿って所定距離だけ平行移動した領域であり、前記円弧形状の照明領域の前記中心は前記円弧を前記弦の前記垂直二等分線に沿って前記所定距離の半分だけ移動したものと前記垂直二等分線との交点であり、
   前記所定の平面は前記垂直２等分線と前記光軸とを含む平面であり、
   前記広がり半径は、前記所定の平面上で前記照射領域の前記垂直二等分線に沿った方向に投影した距離の半分であることを特徴とする投影光学系。
8. 前記第２反射面が凸面形状であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の投影光学系。
9. 前記第３反射面が凸面形状であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の投影光学系。
10. 前記第１反射面が凹面形状であることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の投影光学系。
11. 前記第４反射面が凹面形状であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の投影光学系。
12. 前記第４反射面から前記第５反射面の光路の間に中間像を形成することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の投影光学系。
13. 光源からの光を用いて前記物体面上のパターンを照明する照明光学系と、
    前記物体面上のパターンを前記像面上に縮小投影する、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
14. 請求項１３に記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
    露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。