JP2008527403A - 投影光学系 - Google Patents

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Abstract

本発明の投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない４つのレンズ群に分割でき、各レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方であり、第４レンズ群の各レンズの屈折力は０以上である。第４レンズ群のレンズに直接隣接するように配置された第３レンズ群のレンズは、第２対象物側を向いている面が凹面であってもよい。

Description

本発明は、投影光学系に関する。
集積回路（ＩＣ）、ＬＳＩ、液晶素子、微細パターン部材及び微細機械部品等の半導体素子の製造においては、リソグラフィー工程が一般に用いられている。
フォトリソグラフィーに用いる投影露光装置は、通常、光源を備えた照明光学系と投影光学系とを含む。照明光学系からの光は、所定のパターンを有するレチクル（第１対象物）を照明し、投影光学系は、レチクルパターンの像を感光性基板（第２対象物）の領域に転写する。レチクルパターンのより小さい像を基板上に形成するために、投影光学系によって、上記レチクルパターンの像のサイズが縮小されることもある。
一段と小さく、かつ、さらに高性能化、小型化された素子への傾向が、これらの素子の製造に用いられる投影露光装置と、それに伴う投影光学系の需要をますます高めている。基板の露光において、より高い解像度を実現するためには、基板側の開口数（ＮＡ）を十分に大きくした状態で、レチクルを基板上に結像させなければならない。従って、開口数の増加が、改良された投影露光装置の開発の決め手となる。
高開口数は、投影光学系の設計面での全範囲にわたる課題をもたらす。純粋に屈折型の投影露光用光学系においては、開口数の増加につれて、収差等の結像誤差を補正する必要性が増加する。投影光学系は、その開口数が大きくなるほど、重量及びサイズが増加する傾向にある。特に、各レンズの直径は、これらのレンズが非常に高価で、製造が困難になるほどまでに増加するため、十分な精度の非球面レンズの製造が特に課題となる。
上記課題に鑑み、本発明は、高い結像性能を有する投影光学系を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、投影光学系に用いられるレンズの直径を許容範囲内に保つことができる投影光学系を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない複数のレンズ群に分割でき、各レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方であり、第１レンズ群は負の屈折力を有し、前記第１レンズ群に直接隣接するように配置された第２レンズ群は正の屈折力を有し、前記第２レンズ群に直接隣接するように配置された第３レンズ群は負の屈折力を有し、前記第３レンズ群に直接隣接するように配置された第４レンズ群は正の屈折力を有し、前記第４レンズ群は、全てのレンズ群の中で、前記第２対象物に最も近接して配置されたレンズ群であり、前記第４レンズ群の各レンズの屈折力は０以上である投影光学系を提供する。
好ましくは、第１、第２、第３及び第４群へのレンズのグループ分けは、第１、第２、第３及び第４群のそれぞれにおける全体としての屈折力が最大値となるように選択される。本明細書中の特定の実施の形態においては、各群の全体としての屈折力の絶対値の合計が最大値となるように選択される。
本発明者らは、投影光学系の主として最前部及びくびれ部に負レンズを用いることが有利であることを見出した。第４レンズ群は、第３レンズ群、従ってくびれ部に直接隣接し、負の屈折力のレンズを全く含まない。このような配置により、投影光学系の、結像ビームの周辺部と光軸との間の距離が比較的小さい領域に負の屈折力を有するレンズが存在することとなり、その結果、有効径が比較的小さいレンズを用いることができる。さらに、上記配置は、第１対象物の十分に平坦な像を第２対象物の領域内に形成することを可能にする。
本発明の一実施の形態によれば、前記投影光学系は、前記第４レンズ群のレンズに直接隣接するように配置された前記第３レンズ群のレンズが、前記第２対象物側を向いている凹面を有するように構成される。
本発明の一実施の形態によれば、前記投影光学系は、前記第１対象物の領域内に配置された前記光軸上の第１の位置を、前記第２対象物の領域内に配置された前記光軸上の第２の位置に結像させる結像光束（又はそれぞれの結像ビーム）の切断面が、前記第３レンズ群内に配置された前記光軸上の第３の位置において最小断面となり、前記第３の位置と前記第２の位置との間に配置された一対の隣接する２つのレンズのみが、前記隣接する２つのレンズの屈折力の積が負の値となるように選ばれた屈折力を有するように構成される。
本発明の一実施の形態によれば、前記投影光学系は、前記光軸上の第４の位置に設けられた開口絞りを含み、前記一対のレンズは、前記第３の位置と前記第４の位置との間に配置される。
屈折力が０以上の前記レンズのうち、１つのレンズは、他の屈折力が０以上のレンズよりも大きい有効径、すなわち、最大有効径を有する。好ましくは、前記最大有効径は、負の屈折力を有するあらゆるレンズの有効径よりも１．１〜２．５倍大きい。例示的な実施の形態においては、前記倍率は１．１〜２．０の範囲、又は、例えば、１．３あるいは１．５よりも大きい。
本発明の一実施の形態によれば、前記投影光学系における負の屈折力を有するあらゆるレンズの有効径は、Ｌ／５よりも小さい。
本願で使用されるＬは、前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離として表される前記投影光学系の長さを意味し、特に、動作モード又は露光モードにおいて、前記第１対象物と前記第２対象物とが共に合焦したときの前記投影光学系の設計によって予見される距離を意味する。
例示的な実施の形態においては、全体として負の屈折力を有するレンズ群のあらゆるレンズの有効径は、全体として負の屈折力を有する前記レンズ群のそれぞれに直接隣接して配置され、かつ、全体として正の屈折力を有するレンズ群のあらゆるレンズの有効径以下である。
特定の実施の形態によれば、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の全てのレンズは、前記第２レンズ群のそれぞれのレンズよりも直径が小さい。
本明細書中で使用されるレンズは、単一のレンズ素子を指すものであり、複数のレンズ素子からなる光学系を指すものではない。
本明細書中で使用されるレンズ群は、単一のレンズのみで構成されていてもよく、２つ以上のレンズで構成されていてもよい。
レンズの屈折力とは、前記光軸上のレンズの屈折力を指す。
平行平面板は、例えば、本発明の文脈では屈折力がゼロとされる。
上述のような投影光学系における複数のレンズ群の配置により、一般に「単一のくびれを備える」といわれる投影光学系が得られる。「くびれ」とは、レンズ径が細くなった部分であり、ゆえに、投影光学系内のそれぞれのレンズを通過する結像光線の光軸からの距離が短くなる。上述したレンズ群の配置において、前記くびれは、一般に前記第３レンズ群の領域内に形成される。
好ましくは、前記投影光学系は、開口絞りを含む。本発明の例示的な実施の形態においては、前記開口絞りは、前記第４レンズ群内に設けられる。このような実施の形態において、前記第４レンズ群は、前記第１対象物、より正確には、前記第３レンズ群と前記開口絞りとの間に配置された第１部分レンズ群と、前記開口絞りと前記第２対象物との間に配置された第２部分レンズ群とに分割されていてもよい。
本発明の実施の形態で用いられる前記開口絞りは、調節可能であってもよい。このような開口絞りの一例は、同一譲受人による２０００年１０月４日出願の米国特許第６，４４５，５１０号公報に記載されている。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。
本発明の例示的な実施の形態において、前記第４レンズ群の各レンズは、０よりも大きい屈折力、すなわち、正の屈折力を有する。
好ましい実施の形態において、前記第１レンズ群の各レンズの屈折力は負の屈折力である。前記第１レンズ群は、少なくとも２つのレンズを含んでいればよい。
例示的な実施の形態において、前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は０以上である。すなわち、前記第２レンズ群は、負の屈折力を有するレンズを含まない。
本発明に係る前記投影光学系は、前記第３レンズ群の各レンズの屈折力が負の屈折力である実施の形態を含む。前記第３レンズ群は、少なくとも２つのレンズを含んでいればよい。例えば、前記第３レンズ群は、負の屈折力を有する３つのレンズで構成されていてもよい。
本発明の例示的な実施の形態によれば、前記投影光学系は、１つ又は２つの非球面を有する１つ以上のレンズを含む。
本明細書中で使用される「非球面」という用語は、非球面と最適合球面（best fitting sphere）との間の軸方向の最大距離が２μｍ以上であるものを指すと理解されるべきである。この定義により、意図しない変形を含む球面や、投影光学系の特定の設計に内在的な収差ではなく、一般的に製造工程に起因する収差を補正するためにレンズ／投影光学系の製造後に通常導入される非球面部分は除外される。
本発明の一実施の形態によれば、前記第４レンズ群の少なくとも１つのレンズは、高次の非球面（highly aspherical）であり、前記非球面と最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長い。本明細書中の特定の実施の形態によれば、前記非球面と最適合球面との間の軸方向の距離は、約１．５ｍｍ又は約２．０ｍｍよりも長い。上述のような位置にある高次の非球面により、前記投影光学系の収差補正の大部分が当該レンズによって達成される実施の形態が可能となる。
本発明の一実施の形態によれば、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群のレンズのうちの少なくとも２つのレンズ、特に３つのレンズは、少なくとも１つの非球面を有し、前記非球面のそれぞれとその最適合球面との間の軸方向の距離は約１．０ｍｍよりも長い。
前記第４レンズ群内に開口絞りが設けられている本発明の実施の形態において、前記少なくとも１つ非球面レンズは、前記開口絞りと前記第２対象物との間に配置されるのが好ましい。
例示的な実施の形態において、前記投影光学系は、前記第１対象物から前記光軸に沿って前記第２対象物の方へ伸びる領域を有し、前記領域において以下の条件式を満たす。
［数６］
｜ｈau／ｈfc｜＜１．２
上記条件式中、ｈauは、前記光軸と、前記第１対象物の、前記光軸からの距離が最大となる点から発する視野光線との間の距離であり、前記視野光線は、前記点から前記光軸と平行な方向に発している。一方、ｈfcは、前記光軸と、前記第１対象物の軸方向の点から発する角光線（angular ray）との間の距離であり、前記角光線は、前記第１対象物の前記第２対象物の前記領域内への結像に寄与するように、前記光軸に対して可能な限り大きい角度を成す。
さらに、ｈau及びｈfcは、前記光軸上の同じ位置で測定される。前記視野光線の最大距離とは、前記視野光線が、前記第１対象物の前記第２対象物の前記領域への結像になお寄与する場合の最大距離を指す。
本発明の例示的な実施の形態において、前記領域は、前記第１対象物と前記第２対象物との間の全距離の少なくとも３分の１にわたって伸びている。前記光軸までの距離とは、前記光軸と直交するように測定された当該光線までの距離のことである。
本発明のさらなる態様によれば、上述のように規定された領域は、少なくとも２つの非球面を含む。
本発明に係る前記投影光学系は、上述のように、前記投影光学系の長さをＬとしたとき、前記第２レンズ群の直接隣接するあらゆる２つのレンズの間の前記光軸上で測定された距離が、Ｌ／１００よりも短い実施の形態を含む。このような実施の形態において、レンズは、それぞれのレンズの間の光軸上に、たとえあったとしてもごく僅かな空隙のみを残して、互いに非常に近接して配置される。
本発明に係る前記投影光学系は、上述のように、前記投影光学系の長さをＬとしたとき、前記第２レンズ群の直接隣接する２つのレンズの間の前記光軸上で測定された距離の少なくとも１つは、Ｌ／５０よりも長い実施の形態を含む。従って、上述した実施の形態とは異なり、少なくとも２つのレンズが、それらの間に、前記光軸上で測定されたやや大きい（空気）間隙を形成する。本明細書中で使用される「直接隣接」とは、２つのレンズの間のそれぞれに別のレンズが介在しないことを意味する。
本発明の一実施の形態によれば、前記第４レンズ群の全長と前記第２レンズ群及び／又は前記第４レンズ群の全てのレンズの厚みの合計との差の、前記第４レンズ群の全長に対する比が０．３よりも大きい。本明細書中の一実施の形態によれば、この比は、０．５よりも大きい。
本発明に係る前記投影光学系の例示的な実施の形態において、前記第４レンズ群は、少なくとも５つのレンズを含む。
例えば、前記第４レンズ群は、前記開口絞りと前記第２対象物との間に、少なくとも３つのレンズを含んでいてもよい。あるいは、又はさらに、前記第４レンズ群は、前記第１対象物と前記開口絞りとの間に、少なくとも２つのレンズを含んでいてもよい。
特に、前記第２レンズ群内に比較的大きい空隙が形成された本発明の実施の形態に関しては、前記第４レンズ群の直接隣接した２つのレンズの間の距離の少なくとも１つが、Ｌ／３０よりも大きいことがある。
前記投影光学系は、前記第２対象物が、合焦時に、前記第２対象物に最も近接して配置された前記投影光学系のレンズから２ｍｍ〜６ｍｍの作動距離に配置されるように構成されていてもよい。この距離は、一般に、作動距離と呼ばれる。
前記投影光学系は、前記第２対象物側の開口数が０．７以上、例えば、０．９以上である。
本発明に係る前記投影光学系の例示的な実施の形態において、結像ビームの波長は、３６５ｎｍよりも短く、好ましくは３５０ｎｍよりも短い。
別の態様によれば、本発明は、第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群のレンズ面は、複数の非球面レンズ面を含み、前記複数の非球面レンズ面のうちの第１の非球面レンズ面は、当該非球面レンズ面とその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長くなるように構成されている投影光学系を提供する。
前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群は、本発明の文脈では、上述した別の態様に関して記載された前記第１〜第４レンズ群との混同を避けるために、単なるレンズ群ではなく「主」レンズ群と呼ばれる。この表現は、他のいかなるレンズ群の存在を示すことを意図するものではない。
さらに別の態様によれば、本発明は、第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、前記第２主レンズ群の各レンズの屈折力は０以上である投影光学系を提供する。
さらに別の態様によれば、本発明は、第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群のレンズ面は、複数の非球面レンズ面を含み、前記複数の非球面レンズ面のうちの第１の非球面レンズ面は、前記投影光学系の光軸が通る中心部と、前記中心部の外側に配置された環状部とを有し、前記中心部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力と、前記環状部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力とは、符号が逆になる投影光学系を提供する。
さらに別の態様によれば、本発明は、第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、前記複数のレンズのうちの最も大きい１つのレンズは、前記複数のレンズの全てのレンズ面の中で最大有効径の表面を有し、前記最も大きい１つのレンズは、前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれており、有効径が前記最大有効径の少なくとも５０％である表面を有し、前記最も大きいレンズを含む前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、以下の条件式を満たす投影光学系を提供する。
［数７］
｜ｒ1｜≧１４０ｍｍ 及び ｜ｒ2｜≧１４０ｍｍ
上記条件式中、ｒ1は前記メニスカスレンズの第１光学面の曲率半径、ｒ2は前記メニスカスレンズの第２光学面の曲率半径である。
例示的な実施の形態においては、有効径が前記最大有効径の少なくとも６０％、又は、別の例では、少なくとも７０％である表面を有し、前記最も大きいレンズを含む前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、上記（数７）の条件式を満たす。
別の例示的な実施の形態においては、前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、以下の条件式の少なくとも１つをさらに満たす。
［数８］
｜ｒ1｜≧２２０ｍｍ 及び ｜ｒ2｜≧２２０ｍｍ
又は、別の例では、
［数９］
｜ｒ1｜≧３００ｍｍ 及び ｜ｒ2｜≧３００ｍｍ
別の例示的な実施の形態において、前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズは、以下の条件式をさらに満たす。
［数１０］
｜ｒ1／ｒ2｜＞１．５
上記条件式中、ｒ1は前記メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。別の例示的な実施の形態においては、｜ｒ1／ｒ2｜＞１．８、又は｜ｒ1／ｒ2｜＞２．５、又は｜ｒ1／ｒ2｜＞５を満たすこともある。
さらに別の実施の形態において、前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズは、前記最大有効径の９０％、又は、別の例では、８５％よりも小さい有効径をさらに有する。
メニスカスレンズとは、一般に知られているように、１つの凸状光学面と１つの凹状光学面とを有するレンズのことを指す。凸状光学面の曲率、すなわち、前記凸状光学面の曲率半径の逆数は、凹状光学面の曲率と同じでも、異なっていてもよい。これらの２つの曲率の差は、メニスカスレンズの屈折力に影響を及ぼす。下記（表１）及び（表４）に示すように、メニスカスレンズの２つの光学面のそれぞれの半径は、符号が同じである。
両凸レンズ又は両凹レンズとは、一般に知られているように、それぞれ２つの表面が両方とも凸状又は凹状であるレンズのことを指す。従って、光学面の半径を示した下記（表１）及び（表４）に関して、両凸レンズの２つの光学面は、半径の符号が逆（＋／−）になる。同じことは両凹レンズにもあてはまる。
平行平面板は、一般に知られているように、２つの平らな（すなわち、実質的に湾曲していない）平行光学面を有する。
本発明の例示的な実施の形態によれば、前記第１主レンズ群は、重複しない複数の部分レンズ群に分割でき、各部分レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方である。
本発明の例示的な実施の形態によれば、前記第１主レンズ群は、重複しない３つの部分レンズ群に分割でき、前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第１部分レンズ群は、負の屈折力を有すると共に、前記第１対象物に最も近接して配置され、前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第２部分レンズ群は正の屈折力を有し、前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第３部分レンズ群は負の屈折力を有する。
つまり、上述した前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群については、主レンズ群とその部分群とに分割することが、本発明の上記態様に関して述べた前記第１〜第４レンズ群への分割に対応するように、前記第１主レンズ群を３つの部分レンズ群に分割してもよい。換言すれば、前記第１主レンズ群の第１〜第３部分レンズ群は、先に概略を述べたような第１、第２及び第３レンズ群に対応し、前記第１主レンズ群は、前記第４レンズ群に対応すると考えられる。
上記態様に係る前記投影光学系の例示的な実施の形態においては、通常、同じ又は別の態様に関して述べた１つ以上の実施の形態における１つ以上の特徴に加えて（又は代えて）、他の態様の１つ以上の特徴を、可能な限りさらに用いてもよい。つまり、例えば、上述のようなメニスカスレンズに適用した基準は、本発明の他の態様の実施の形態において実現してもよく、また逆の場合も同様である。
例示的な実施の形態において、本発明に係る前記投影光学系は、純粋に屈折型の投影光学系である。別の例示的な実施の形態において、前記投影光学系は、カタディオプトリック投影光学系である。
純粋に屈折型の光学系とは、光学レンズ又はレンズ配置のみで構成されている光学系のことである。カタディオプトリック光学系は、レンズ及びミラーの両方を含む。
結像される前記第１対象物は、一般にパターン構造（patterning structure）であるが、前記第２対象物は、一般に感光性基板と考えられる。本明細書中で使用されるパターン構造とは、概して、照明光線にパターン化された断面を付与するのに適したあらゆる手段のことを指し、照明光線のパターン(照明されたパターン構造)の像は、基板上に投影される。前記パターン構造は、例えば、マスク又はレチクルである。レチクルという用語は、より一般的にはマスクと結びつけられるが、レチクルの場合、縮小された像が基板上に投影される。マスクという用語は、通常、縮小されない、すなわち、１：１の投影露光のことを指す。マスク又はレチクルの種類としては、バイナリー型、減衰（attenuating）型及び交互位相シフト型並びに様々なハイブリッド型が挙げられる。マスク／レチクルは、照明光線にパターン化された断面を付与しながら、これを透過又は反射させることができる。本発明で用いるのに適したパターン構造のさらなる例として、プログラム可能なミラーアレイが挙げられる。このようなミラーアレイの一例は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号公報に記載されている。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。プログラム可能なミラーアレイの別の例は、米国特許第５，５２３，１９３号公報に開示されている。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。本発明で用いるのに適したパターン構造のさらなる例として、プログラム可能なＬＣＤアレイが挙げられる。このようなＬＣＤアレイは、例えば、米国特許第５，２２９，８７２号公報に開示されている。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。一般に、ライトバルブ又は照明テンプレート等は、パターン構造に関して用いられる付加的な用語である。
次に、本発明の２つの例示的な実施の形態について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。
図１に、本発明に係る投影光学系の第１の例示的な実施の形態における光路図を示す。第１の例示的な実施の形態においては、全部で１８枚のレンズが用いられ、第２対象物側の開口数は０．９３である。
上記投影光学系のレンズは、重複しない複数のレンズ群及び部分レンズ群に分割できる。図１において、このようなレンズ群の考えられる配置の１つを、投影光学系の下の括弧で示す。図１の投影光学系の下の括弧で示されているように、第１レンズ群ＬＧ１は、レンズ１及び２を含み、全体として負の屈折力を有している。第２レンズ群ＬＧ２は、レンズ３〜７からなり、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群ＬＧ３は、３つのレンズ８、９及び１０を含み、全体として負の屈折力を有している。第４レンズ群ＬＧ４は、８つのレンズ１１〜１８を含み、全体として正の屈折力を有している。第４レンズ群ＬＧ４は、開口絞りＡＳを含んでいる。第４レンズ群ＬＧ４の第１部分レンズ群ＳＧ4１は、第３レンズ群ＬＧ３と開口絞りＡＳとの間に配置され、３つのレンズ１１、１２及び１３を含んでいる。第４レンズ群ＬＧ４の第２部分レンズ群ＳＧ4２は、開口絞りＡＳと第２対象物との間に配置され、５つのレンズ１４〜１８を含んでいる。
特に、第１対象物から第２対象物へ向かう方向において、第１レンズ群ＬＧ１は、それぞれ負の屈折力を有する２つのメニスカスレンズ１及び２を含んでいる。第２レンズ群ＬＧ２は、それぞれ正の屈折力を有する５つのレンズ、具体的には、メニスカスレンズ３及び４、略平凸レンズ５、及び２つのメニスカスレンズ６及び７を含んでいる。第３レンズ群ＬＧ３は、負の屈折力を有する３つの両凹レンズ８、９及び１０を含んでいる。第４レンズ群ＬＧ４は、メニスカスレンズ１１と、２つの両凸レンズ１２及び１３と、開口絞りＡＳと、第２対象物の方向を向いている面が高次の非球面である両凸レンズ１４と、別の両凸レンズ１５と、２つのメニスカスレンズ１６及び１７と、平凸レンズ１８とを含んでいる。従って、第４レンズ群ＬＧ４は、正の屈折力を有するレンズのみで構成されている。高次の非球面を有するレンズは、第２対象物側において、開口絞りに直接隣接するように、すなわち、開口絞りとの間に他のレンズを介在させないように配置される。
さらに、結像光が投影光学系を通過する方向において、開口絞りＡＳの前に配置された正レンズ１３の有効径は、開口絞りＡＳの後に配置されたレンズ１４の有効径よりも大きい。その結果、結像光線は、収束するような形で開口絞りＡＳを通過する。
下記（表１）に、レンズの厚み、レンズ材料、光学面の半径及びレンズの有効径等のレンズパラメータについての詳細な情報を示す（半径、厚み及び直径の単位はｍｍである）。レンズ材料は、溶融シリカ材料（ＳｉＯ2）であり、「ＳＩＯ２Ｖ」として表され、短波長での使用に適している。「厚み」欄には、隣接する光学面の間の距離が示されている。従って、各レンズの第１面の次に示された「厚み」は、そのレンズの第２面までの距離を示すので、当該レンズの厚みとなる。また、各厚みは、軸方向の厚み、すなわち、投影光学系の光軸に沿って測定された厚みを意味する。下記（表２）、（表３）に、投影光学系における複数の非球面の位置及びそのパラメータを示す。
Figure 2008527403
Figure 2008527403
Figure 2008527403
非球面は、下記式によって特徴付けられる。
Figure 2008527403
上記式中、ｒは非球面の頂点における曲率半径（近軸曲率）、ｈは非球面上のある一点の光軸からの距離（すなわち、非球面の光軸からの高さ）、ｐ（ｈ）は非球面の軸方向のサグ量、すなわち、接平面から非球面の頂点までの光軸方向に沿った距離、Ｋは円錐常数、Ｃ１〜Ｃ６は非球面係数である。
上記（表２）、（表３）から明らかなように、投影光学系の第１の例示的な実施の形態は、１３個の非球面を含んでいる。
本発明の特定の実施の形態によれば、第４レンズ群の少なくとも１つのレンズは、半径断面で見た場合に、少なくとも１つの凹部と少なくとも１つの凸部とが形成されているような非球面形状の表面を有する非球面レンズである。これは、上記レンズの局所的な屈折力の符号が、光軸から離れるにつれて変化するという結果をもたらすことがある。図１及び上記（表１）、（表２）、（表３）に示された実施の形態の特定の例において、面３１は、光軸を含む部分の内側は凸状に形成され、この面を半径断面で見た場合に、中心にある凸部の外側の環状部は凹状に形成されているような非球面形状である。レンズ１４は、光軸付近の領域では正の屈折力を有し、光軸から離れた環状凹部内では負の屈折力を有している。
このような曲率が異なる少なくとも１つの表面を有する非球面レンズには、第１対象物を第２対象物上に結像させる際の球面収差を補正又は低減するという利点があるとされる。
図１において、投影光学系のレンズを主レンズ群及び部分レンズ群に分割する別の可能性を、投影光学系の上の括弧で示す。このようなグループ分けによれば、投影光学系は、２つの主レンズ群ＬＧ１’及びＬＧ２’を含み、主レンズ群ＬＧ２’は、上記グループ分けによる第４レンズ群ＬＧ４に相当し、主レンズ群ＬＧ１’は、上記グループ分けによる第１〜第３レンズ群ＬＧ１、ＬＧ２及びＬＧ３を含んでいる。図１に示された主レンズ群ＬＧ１’は、部分レンズ群ＳＧ1１、ＳＧ1２及びＳＧ1３を含み、それぞれ上記グループ分けによる第１〜第３レンズ群ＬＧ１、ＬＧ２及びＬＧ３に相当している。
図１の投影光学系の上の括弧で示されているように、主レンズ群ＬＧ１’は、主レンズ群ＬＧ１における負の屈折力の絶対値が最大となるように、第１対象物に最も近接したレンズとレンズ１０とを含んでいる。これは、レンズ１０が主レンズ群ＬＧ１’に含まれなければ、この場合のレンズ群の負の屈折力の絶対値が減少し、また、レンズ１１がそのよえなレンズ群に含まれても、負の屈折力の絶対値が減少すると考えられることを意味する。
投影光学系のレンズの上記グループ分けによれば、第２の主レンズ群ＬＧ２’は、高次の非球面レンズ１４を含む。さらに、主レンズ群ＬＧ２’の各レンズは、光軸上で正の屈折力を有する。
図２に、本発明に係る投影光学系の第２の例示的な実施の形態における光路図を示す。本実施の形態の開口数は０．７である。図中の括弧は、どのレンズ又は複数のレンズが、どのレンズ群に属するかを示している。第１レンズ群ＬＧ１は、負の屈折力の２つのレンズ１及び２を含み、全体として負の屈折力を有している。第２レンズ群ＬＧ２は、５つのレンズ３、４、５、６及び７を含み、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群ＬＧ３は、３つのレンズ８、９及び１０を含み、全体として負の屈折力を有している。第４レンズ群ＬＧ４は、８つのレンズ１１〜１８を含み、全体として正の屈折力を有している。第４レンズ群ＬＧ４は、さらに２つの部分レンズ群に分割されていてもよく、第１部分レンズ群ＳＧ4１は、第４レンズ群ＬＧ４のレンズのうち、第１対象物と開口絞りＡＳとの間に配置されたレンズ（レンズ１１、１２及び１３）を含み、第２部分レンズ群ＳＧ4２は、第４レンズ群ＬＧ４のレンズのうち、開口絞りＡＳと第２対象物との間に配置されたレンズ（レンズ１４〜１８）を含んでいる。
特に、第１対象物から第２対象物へ向かう方向において、第１レンズ群ＬＧ１は、負の屈折力のメニスカスレンズ１及び両凹レンズ２を含んでいる。第２レンズ群ＬＧ２は、それぞれ第１対象物の方向に向いている面がほぼ平面である略平凸レンズ３、４及び５と、レンズ５との間に比較的大きい空隙をあけて配置された両凸レンズ６と、第２対象物の方向に向いている面がほぼ平面である略平凸レンズ７とを含んでいる。第３レンズ群ＬＧ３は、３つの両凹レンズ８、９及び１０を含んでいる。第４レンズ群ＬＧ４は、それぞれ第１対象物の方向に向いている面がほぼ平面である２つの略平凸レンズ１１及び１２と、開口絞りＡＳの前に配置された両凸レンズ１３とを含み、これらの３つのレンズが、第１部分レンズ群ＳＧ4１を構成している。第４レンズ群ＬＧ４は、開口絞りＡＳと第２対象物との間に配置された第２部分レンズ群ＳＧ4２をさらに含み、第２部分レンズ群ＳＧ4２は、それぞれ第２対象物の方向に向いている面がほぼ平面である２つの略平凸レンズ１４及び１５と、かなり厚みがあるメニスカスレンズ１６と、メニスカスレンズ１７と、平行平面板１８とを含んでいる。従って、第４レンズ群ＬＧ４は、負の屈折力を有するレンズを含まない。第４レンズ群ＬＧ４のレンズ１３及び１４は、比較的大きい空隙をあけて配置されている。
図２において、視野光線ＦＲ及び角光線ＡＲが示されている。
下記（表４）に、第２の例示的な実施の形態における、レンズの厚み、レンズ材料、光学面の半径及びレンズの有効径の２分の１の値等のレンズパラメータについての詳細な情報を示す（半径、厚み及び直径の単位はｍｍであり、屈折率は１９３ｎｍの波長を用いた場合のものである）。「ＳＩＯ２ＨＬ」として表されたレンズ材料は、短波長での使用に適した溶融シリカ材料（ＳｉＯ2）であり、「ＣＡＦ２ＨＬ」として表されたレンズ材料は、短波長での使用に適したフッ化カルシウム材料である。「厚み」欄は、上記（表１）に関して説明したのと同様に読み取れる。下記（表５）に、投影光学系における複数の非球面の位置及びそのパラメータを示す。
Figure 2008527403
Figure 2008527403
図２及び上記（表４）に示された実施の形態のレンズ１７及び１８は、結晶質材料からなり、本例の場合、フッ化カルシウムである。フッ化カルシウムは、固有の複屈折を有し、両レンズを組み合わせた複屈折効果が少なくともある程度まで補償されるように、それぞれのレンズの結晶の相対方位を調整するという利点がある。結晶質レンズの相対方位についての背景情報は、例えば、米国特許出願公開２００３／０１３７７３３号公報に記載されている。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。
結晶質材料は、投影光学系の光学特性の長期安定性にとって有利であると考えられる。特に、照射により引き起こされる圧縮等の影響を考慮すると、このような材料は有利である。
図２に示された実施の形態において、第１主レンズ群ＬＧ１’、又は第１レンズ群ＬＧ１〜第３レンズ群ＬＧ３は、投影光学系の最も大きいレンズ、すなわち、複数のレンズの中で最大有効径の表面を有するレンズとして、レンズ５を含む（上記（表４）も参照）。メニスカスレンズ３の光学面は、両方とも半径が１４０ｍｍよりも大きい。それぞれの半径の正確な値は、上記（表４）から読み取れる。一方の半径は、３９９０ｍｍをも超えている。第１面の半径と第２面の半径の比は、約２７である。レンズ３の有効径は、最も大きいレンズの最大有効径の約８４％である。
図３に、本発明のカタディオプトリックな実施の形態を模式化し、かつ、非常に簡略化した図を示す。
第１対象物０１は、重複しない２つの主レンズ群ＬＧ１’及びＬＧ２’によって、第２対象物０２に結像される。第１主レンズ群ＬＧ１’は、投影光学系の全てのレンズのうち、第１対象物０１に最も近接して配置されたレンズを含む。一方、第２主レンズ群ＬＧ２’は、投影光学系の全てのレンズのうち、第２対象物０２に最も近接して配置されたレンズを含む。第１主レンズ群ＬＧ１’は、いくつかのレンズを含むが、その中の２つのレンズ１及び２のみを、第１主レンズ群ＬＧ１’のレンズ系Ｂ１の一部として概略的に示す。第１主レンズ群ＬＧ１’は、２つのミラーＭ１及びＭ２をさらに含む。第２主レンズ群ＬＧ２’は、レンズ系Ｂ２に複数のレンズを含むが、その中の２つのレンズ３及び４のみを図示する。別の例示的な実施の形態においては、上記ミラーを異なるように配置する、及び／又は、２つのミラーＭ１、Ｍ２間の光路に、１つ以上のレンズを配置することが可能である。さらに好適な実施の形態は、当業者にとって容易に明らかとなるであろう。
以上をまとめると、投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、これらの複数のレンズは、重複しない４つのレンズ群に分割でき、各レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方であり、第４レンズ群の各レンズの屈折率は０以上である。第４レンズ群のレンズに直接隣接するように配置された第３レンズ群のレンズは、第２対象物側を向いている面が凹面であってもよい。
本発明を例示的な実施の形態を用いて説明したが、本発明はそれらに限定されるものではない。当業者は、請求項に記載された本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変形及び修正が可能である。
図１は、本発明に係る投影光学系の第１の例示的な実施の形態における光路図である。 図２は、本発明に係る投影光学系の第２の例示的な実施の形態における光路図である。 図３は、本発明に係る投影光学系のカタディオプトリックな実施の形態における簡略化された光路図である。

Claims (67)

  1. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない複数のレンズ群に分割でき、各レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方であり、
    第１レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記第１レンズ群に直接隣接するように配置された第２レンズ群は正の屈折力を有し、
    前記第２レンズ群に直接隣接するように配置された第３レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記第３レンズ群に直接隣接するように配置された第４レンズ群は正の屈折力を有し、
    前記第４レンズ群は、全てのレンズ群の中で、前記第２対象物に最も近接して配置されたレンズ群であり、
    前記第４レンズ群の各レンズの屈折力は０以上であり、
    前記第４レンズ群のレンズに直接隣接するように配置された前記第３レンズ群のレンズは、前記第２対象物側を向いている面が凹面であることを特徴とする投影光学系。
  2. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない複数のレンズ群に分割でき、各レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方であり、
    第１レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記第１レンズ群に直接隣接するように配置された第２レンズ群は正の屈折力を有し、
    前記第２レンズ群に直接隣接するように配置された第３レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記第３レンズ群に直接隣接するように配置された第４レンズ群は正の屈折力を有し、
    前記第４レンズ群は、全てのレンズ群の中で、前記第２対象物に最も近接して配置されたレンズ群であり、
    前記第４レンズ群の各レンズの屈折力は０以上であり、
    前記第１対象物の領域内に配置された前記光軸上の第１の位置を、前記第２対象物の領域内に配置された前記光軸上の第２の位置に結像させる結像光束の切断面は、前記第３レンズ群内に配置された前記光軸上の第３の位置において最小断面となり、前記第３の位置と前記第２の位置との間に配置された一対のレンズのみが、前記一対のレンズの第１レンズの屈折力と第２レンズの屈折力の符号が逆となるように、互いに反対の屈折力を有することを特徴とする投影光学系。
  3. 前記光軸上の第４の位置に開口絞りが設けられ、前記一対のレンズは、前記第３の位置と前記第４の位置との間に配置されている請求項２に記載の投影光学系。
  4. 前記第４レンズ群のレンズに直接隣接するように配置された前記第３レンズ群のレンズは、前記第２対象物側を向いている面が凹面である請求項２又は３に記載の投影光学系。
  5. 前記第４レンズ群は、開口絞りをさらに含む請求項１〜４のいずれかに記載の投影光学系。
  6. 前記第４レンズ群の各レンズの屈折率は、０よりも大きい請求項１〜５のいずれかに記載の投影光学系。
  7. 屈折力が０以上の前記レンズの有効径のうち、最大有効径は、負の屈折力を有するあらゆるレンズの有効径よりも１．１〜２．５倍大きい請求項１〜６のいずれかに記載の投影光学系。
  8. 前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離をＬとしたとき、負の屈折力を有するあらゆるレンズの有効径は、Ｌ／５よりも小さい請求項１〜７のいずれかに記載の投影光学系。
  9. 前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の各レンズは、前記第２レンズ群のどのレンズよりも直径が小さい請求項１〜８のいずれかに記載の投影光学系。
  10. 前記第１レンズ群の各レンズの屈折力は負の屈折力である請求項１〜９のいずれかに記載の投影光学系。
  11. 前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は０以上である請求項１〜１０のいずれかに記載の投影光学系。
  12. 前記第３レンズ群の各レンズの屈折力は負の屈折力である請求項１〜１１のいずれかに記載の投影光学系。
  13. 前記第３レンズ群は、少なくとも２つのレンズを含む請求項１２に記載の投影光学系。
  14. 前記第４レンズ群の少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つの非球面を有し、前記非球面とその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長い請求項１〜１３のいずれかに記載の投影光学系。
  15. 前記第４レンズ群は、開口絞りをさらに含み、前記少なくとも１つの非球面が、前記開口絞りと前記第２対象物との間に配置されている請求項１４に記載の投影光学系。
  16. 前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群のレンズのうちの少なくとも２つのレンズは、少なくとも１つの非球面を有し、前記非球面のそれぞれとその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長い請求項１〜１５に記載の投影光学系。
  17. 前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群のレンズのうちの少なくとも３つのレンズは、少なくとも１つの非球面を有し、前記非球面のそれぞれとその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長い請求項１〜１６のいずれかに記載の投影光学系。
  18. 前記第１対象物から前記光軸に沿って前記第２対象物の方へ伸びる領域を有し、前記領域において以下の条件式を満たし、かつ、
    前記領域は、前記第１対象物と前記第２対象物との間の全距離の少なくとも３分の１にわたって伸びている請求項１〜１７のいずれかに記載の投影光学系。
    ［数１］
    ｜ｈau／ｈfc｜＜１．２
    上記条件式中、
    ｈauは、前記光軸と、前記第１対象物の、前記光軸からの距離が最大となる点から発する視野光線との間の距離であり、前記視野光線は、前記点から前記光軸と平行な方向に発しており、
    ｈfcは、前記光軸と、前記第１対象物の軸方向の点から発する角光線との間の距離であり、前記角光線は、前記第１対象物の前記第２対象物の前記領域内への結像に寄与するように、前記光軸に対して可能な限り大きい角度を成し、
    ｈau及びｈfcは、前記光軸上の同じ位置で測定される。
  19. 前記領域に、少なくとも２つの非球面が配置されている請求項１８に記載の投影光学系。
  20. 前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離をＬとしたとき、前記第２レンズ群の直接隣接するあらゆる２つのレンズの間の前記光軸上の距離は、Ｌ／１００よりも短い請求項１〜１９のいずれかに記載の投影光学系。
  21. 前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離をＬとしたとき、前記第２レンズ群の直接隣接する２つのレンズの間の前記光軸上の距離の少なくとも１つは、Ｌ／５０よりも長い請求項１〜１９のいずれかに記載の投影光学系。
  22. 前記第４レンズ群の全長と前記第４レンズ群の全てのレンズの厚みの合計との差の、前記第４レンズ群の全長に対する比が０．３よりも大きい請求項１〜２１のいずれかに記載の投影光学系。
  23. 前記第１レンズ群は、少なくとも２つのレンズを含む請求項１〜２２のいずれかに記載の投影光学系。
  24. 前記第４レンズ群は、少なくとも５つのレンズを含む請求項１〜２３のいずれかに記載の投影光学系。
  25. 前記第４レンズ群は、開口絞りを含み、前記開口絞りと前記第２対象物との間に、少なくとも３つのレンズが配置されている請求項１〜２４のいずれかに記載の投影光学系。
  26. 前記第４レンズ群は、開口絞りを含み、前記開口絞りと前記第２対象物との間に、少なくとも２つのレンズが配置されている請求項１〜２４のいずれかに記載の投影光学系。
  27. 前記第４レンズ群の少なくとも２つのレンズは、固有の複屈折を有する結晶質材料からなる請求項１〜２６のいずれかに記載の投影光学系。
  28. 前記結晶質材料からなる前記少なくとも２つのレンズの結晶方位は、前記結晶質材料からなる前記２つのレンズのうちの第１レンズの複屈折の少なくとも一部が、前記結晶質材料からなる前記２つのレンズのうちの第２レンズによって補償されるように、互いに関連させて方向付けられている請求項２７に記載の投影光学系。
  29. 前記結晶質材料がＣａＦ2を含む請求項２７又は２８に記載の投影光学系。
  30. 前記第４レンズ群の少なくとも１つのレンズは、半径断面で見た場合に、少なくとも１つの凹部と少なくとも１つの凸部とが形成されているような非球面形状の表面を有する非球面レンズである請求項１〜２９のいずれかに記載の投影光学系。
  31. 前記少なくとも１つの非球面レンズの前記表面には、半径断面で見た場合に、２つの凹部と、前記２つの凹部の間の１つの凸部とが形成されている請求項３０に記載の投影光学系。
  32. 前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離をＬとしたとき、前記光軸上において、前記第４レンズ群の直接隣接する２つのレンズの間の距離の少なくとも１つは、Ｌ／５０よりも大きい請求項１〜３１のいずれかに記載の投影光学系。
  33. 前記第２対象物が、合焦時に、前記第２対象物に最も近接して配置された前記投影光学系のレンズから２ｍｍ〜１０ｍｍの作動距離に配置されるように構成されている請求項１〜３２のいずれかに記載の投影光学系。
  34. 前記第２対象物側の開口数が０．７以上である請求項１〜３３のいずれかに記載の投影光学系。
  35. 前記第２対象物側の開口数が０．９以上である請求項１〜３４のいずれかに記載の投影光学系。
  36. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、
    前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群のレンズ面は、複数の非球面レンズ面を含み、前記複数の非球面レンズ面のうちの第１の非球面レンズ面は、当該非球面レンズ面とその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長くなるように構成されていることを特徴とする投影光学系。
  37. 前記非球面レンズ面とその最適合球面との間の前記軸方向の距離が約１．５ｍｍよりも長い請求項３６に記載の投影光学系。
  38. 前記第１の非球面レンズ面は、前記投影光学系の光軸が通る中心部と、前記中心部の外側に配置された環状部とを有し、前記中心部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力と、前記環状部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力とは、符号が逆になる請求項３６又は３７に記載の投影光学系。
  39. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、
    前記第２主レンズ群の各レンズの屈折力は０以上であることを特徴とする投影光学系。
  40. 前記第２主レンズ群の各レンズの屈折力は０よりも大きい請求項３９に記載の投影光学系。
  41. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、
    前記第１主レンズ群及び前記第２主レンズ群のレンズ面は、複数の非球面レンズ面を含み、前記複数の非球面レンズ面のうちの第１の非球面レンズ面は、前記投影光学系の光軸が通る中心部と、前記中心部の外側に配置された環状部とを有し、前記中心部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力と、前記環状部を通過する光線に作用する前記レンズの局所的な屈折力とは、符号が逆になることを特徴とする投影光学系。
  42. 前記第１の非球面レンズ面は、当該非球面レンズ面とその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．０ｍｍよりも長くなるように構成されている請求項４１に記載の投影光学系。
  43. 前記第１の非球面レンズ面は、当該非球面レンズ面とその最適合球面との間の軸方向の距離が約１．５ｍｍよりも長くなるように構成されている請求項４１に記載の投影光学系。
  44. 前記第２主レンズ群は、開口絞りをさらに含む請求項３６〜４３のいずれかに記載の投影光学系。
  45. 前記第１主レンズ群は、重複しない複数の部分レンズ群に分割でき、各部分レンズ群の全体としての屈折力は、負の屈折力及び正の屈折力のうちの一方である請求項３６〜４４のいずれかに記載の投影光学系。
  46. 前記第１主レンズ群は、重複しない３つの部分レンズ群に分割でき、
    前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第１部分レンズ群は、負の屈折力を有すると共に、前記第１対象物に最も近接して配置され、
    前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第２部分レンズ群は正の屈折力を有し、
    前記重複しない３つの部分レンズ群のうちの第３部分レンズ群は負の屈折力を有する請求項３６〜４５のいずれかに記載の投影光学系。
  47. 前記第１部分レンズ群の各レンズの屈折力は負の屈折力である請求項４６に記載の投影光学系。
  48. 前記第３部分レンズ群の各レンズの屈折力は負の屈折力である請求項４６又は４７に記載の投影光学系。
  49. 前記第３部分レンズ群は、少なくとも２つのレンズを含む請求項４８に記載の投影光学系。
  50. 前記第１対象物から前記光軸に沿って前記第２対象物の方へ伸びる領域を有し、前記領域において以下の条件式を満たし、かつ、
    前記領域は、前記第１対象物と前記第２対象物との間の全距離の少なくとも３分の１にわたって伸びている請求項３６〜４９のいずれかに記載の投影光学系。
    ［数２］
    ｜ｈau／ｈfc｜＜１．２
    上記条件式中、
    ｈauは、前記光軸と、前記第１対象物の、前記光軸からの距離が最大となる点から発する視野光線との間の距離であり、前記視野光線は、前記点から前記光軸と平行な方向に発しており、
    ｈfcは、前記光軸と、前記第１対象物の軸方向の点から発する角光線との間の距離であり、前記角光線は、前記第１対象物の前記第２対象物の前記領域内への結像に寄与するように、前記光軸に対して可能な限り大きい角度を成し、
    ｈau及びｈfcは、前記光軸上の同じ位置で測定される。
  51. 前記領域に、少なくとも２つの非球面が配置されている請求項５０に記載の投影光学系。
  52. 前記第２主レンズ群は、少なくとも５つのレンズを含む請求項３６〜５１のいずれかに記載の投影光学系。
  53. 前記第２主レンズ群は、開口絞りを含み、前記開口絞りと前記第２対象物との間に、少なくとも３つのレンズが配置されている請求項３６〜５２のいずれかに記載の投影光学系。
  54. 前記第２主レンズ群は、開口絞りを含み、前記開口絞りと前記第２対象物との間に、少なくとも２つのレンズが配置されている請求項３６〜５３のいずれかに記載の投影光学系。
  55. 前記第２主レンズ群の少なくとも２つのレンズは、固有の複屈折を有する結晶質材料からなる請求項３６〜５４のいずれかに記載の投影光学系。
  56. 前記結晶質材料からなる前記少なくとも２つのレンズの結晶方位は、前記結晶質材料からなる前記２つのレンズのうちの第１レンズの複屈折の少なくとも一部が、前記結晶質材料からなる前記２つのレンズのうちの第２レンズによって補償されるように、互いに関連させて方向付けられている請求項５５に記載の投影光学系。
  57. 前記結晶質材料がＣａＦ2を含む請求項５５又は５６に記載の投影光学系。
  58. 前記第１対象物と前記第２対象物との間の距離をＬとしたとき、前記光軸上において、前記第２主レンズ群の直接隣接する２つのレンズの間の距離の少なくとも１つは、Ｌ／５０よりも大きい請求項３６〜５７のいずれかに記載の投影光学系。
  59. 前記第２対象物が、合焦時に、前記第２対象物に最も近接して配置された前記投影光学系のレンズから２ｍｍ〜１０ｍｍの作動距離に配置されるように構成されている請求項３６〜５８のいずれかに記載の投影光学系。
  60. 前記第２対象物側の開口数が０．７以上である請求項３６〜５９のいずれかに記載の投影光学系。
  61. 前記第２対象物側の開口数が０．９以上である請求項３６〜５９のいずれかに記載の投影光学系。
  62. 第１対象物を第２対象物の領域内に結像させる投影光学系であって、
    前記投影光学系は、当該投影光学系の光軸に沿って配置された複数のレンズを備え、
    前記複数のレンズは、重複しない２つのレンズ群に分割でき、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第１主レンズ群は、前記第１対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記重複しない２つのレンズ群のうちの第２主レンズ群は、前記第２対象物に最も近接したレンズを含み、
    前記複数のレンズは、前記第１主レンズ群の屈折力が負の最大値となるように、前記第１主レンズ群と前記第２主レンズ群とに分割されており、
    前記複数のレンズのうちの最も大きい１つのレンズは、前記複数のレンズの全てのレンズ面の中で最大有効径の表面を有し、前記最も大きい１つのレンズは、前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれており、
    有効径が前記最大有効径の少なくとも５０％である表面を有し、前記最も大きいレンズを含む前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする投影光学系。
    ［数３］
    ｜ｒ1｜≧１４０ｍｍ 及び ｜ｒ2｜≧１４０ｍｍ
    上記条件式中、
    ｒ1は前記メニスカスレンズの第１光学面の曲率半径、
    ｒ2は前記メニスカスレンズの第２光学面の曲率半径である。
  63. 有効径が前記最大有効径の少なくとも７０％である表面を有し、前記最も大きいレンズを含む前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、前記条件式を満たす請求項６２に記載の投影光学系。
  64. 前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、以下の条件式の少なくとも１つをさらに満たす請求項６２又は６３に記載の投影光学系。
    ［数４］
    ｜ｒ1｜≧３００ｍｍ 及び ｜ｒ2｜≧３００ｍｍ
  65. 前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズが、以下の条件式をさらに満たす請求項６２〜６５４のいずれかに記載の投影光学系。
    ［数５］
    ｜ｒ1／ｒ2｜＞１．５
    上記条件式中、ｒ1は前記メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
  66. 前記第１主レンズ群又は前記第２主レンズ群のどちらかに含まれる各メニスカスレンズは、前記最大有効径の９０％よりも小さい有効径をさらに有する請求項６２〜６５のいずれかに記載の投影光学系。
  67. 前記投影光学系は、カタディオプトリック投影光学系である請求項１〜６６のいずれかに記載の投影光学系。
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