JP2019132907A - 投影光学系、露光装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】倍率や非点収差を補正するのに有利な投影光学系を提供する。【解決手段】物体面と第１平面鏡１１との間に配置され、鉛直方向に定義される第１方向と直交する第２方向における投影光学系の倍率を補正する第１光学系と、第２平面鏡１５と像面ＩＰとの間に配置され、第１方向及び第２方向と直交する第３方向における投影光学系の倍率を補正する第２光学系と、を有し、第１光学系は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズを含み、第２光学系は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズを含み、第１方向に平行な第１軸まわりに第１レンズ及び第２レンズの一方を回転させる第１回転部と、第１方向に平行な第２軸まわりに第３レンズ及び第４レンズの一方を回転させる第２回転部と、を更に有する。【選択図】図１

Description

本発明は、投影光学系、露光装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などのデバイスは、フォトリソグラフィ工程を経て製造される。フォトリソグラフィ工程は、マスク又はレチクル（原版）のパターンを、レジスト（感光剤）が塗布されたガラスプレートやウエハなどの基板に投影し、かかる基板を露光する露光工程を含む。ＦＰＤの製造においては、反射鏡を含む投影光学系（所謂、オフナー光学系）を有する露光装置が一般的に用いられている。

露光装置では、複数のフォトリソグラフィ工程を介して、基板上に複数のパターンを重ね合わせて形成する。従って、基板上のパターンに対してマスクのパターンを高精度に重ね合わせて基板を露光することが重要となる。但し、複数のフォトリソグラフィ工程を経ることでマスクや基板が伸縮し、基板上のパターンとマスクのパターンとの間に倍率誤差が生じる場合がある。この場合、基板上に複数のパターンを重ね合わせて形成すると、複数のパターン間に重ね合わせ誤差が生じてしまう。

そこで、このような倍率誤差を、非点収差の発生を抑えながら補正することが可能な投影光学系が提案されている（特許文献１参照）。また、副作用を実質的に抑えながら非点収差を補正することが可能な投影光学系も提案されている（特許文献２参照）。

特許第５５９５００１号公報 特許第４５４７７１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された投影光学系は、倍率を補正する方向（例えば、縦横方向）の非点収差の発生を抑制することはできるが、倍率を補正する方向に対して斜めの方向の非点収差を補正することができない。また、特許文献２に開示された投影光学系は、オフナー光学系ではなく、２回結像系であるため、光学系及びそれを有する露光装置の大型化や装置占有面積（フットプリント）の拡大などを招いてしまう。露光装置に用いられる投影光学系には、光学系を大型化することなく、倍率や非点収差を高精度に補正可能であることが要求されている。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、倍率や非点収差を補正するのに有利な投影光学系を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての投影光学系は、物体面からの光を、第１平面鏡、第１凹面鏡、凸面鏡、第２凹面鏡、第２平面鏡の順に反射して像面に結像させる投影光学系であって、前記物体面と前記第１平面鏡との間に配置され、鉛直方向に定義される第１方向と直交する第２方向における前記投影光学系の倍率を補正する第１光学系と、前記第２平面鏡と前記像面との間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における前記投影光学系の倍率を補正する第２光学系と、を有し、前記第１光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第２方向及び前記第３方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズを含み、前記第２光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第２方向及び前記第３方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズを含み、前記第１方向に平行な第１軸まわりに前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方を回転させる第１回転部と、前記第１方向に平行な第２軸まわりに前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方を回転させる第２回転部と、を更に有することを特徴とする。

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

本発明によれば、例えば、倍率や非点収差を補正するのに有利な投影光学系を提供することができる。

本発明の第１実施形態における露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置の第１レンズ群及び第２レンズ群のそれぞれの構成の一例を示す図である。 図１に示す露光装置の投影光学系の非点収差の補正を説明するための図である。 本発明の第２実施形態における投影光学系の構成を示す概略図である。 図２に示す投影光学系の第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群のそれぞれを駆動した際に発生する非点収差及び倍率成分の発生量を示す図である。 図２に示す投影光学系の非点収差の補正を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における露光装置ＥＸの構成を示す概略図である。露光装置ＥＸは、半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程であるフォトリソグラフィ工程に用いられるリソグラフィ装置である。露光装置ＥＸは、例えば、マスク９（原版）と基板１７とを同期して走査して、マスク９に形成されたパターンを基板１７に転写する走査型の露光装置（スキャナー）である。

露光装置ＥＸは、図１に示すように、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＯと、制御部ＣＵとを有する。また、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＯの物体面ＯＰに配置されたマスク９を保持して移動可能なマスクステージ（不図示）と、投影光学系ＰＯの像面ＩＰに配置された基板１７を保持して移動可能な基板ステージ（不図示）とを有する。なお、本実施形態では、鉛直方向にＺ軸（のマイナス方向）を定義し、Ｚ軸に直交し、且つ、互いに直交する方向にＸ軸及びＹ軸を定義する。本実施形態では、Ｙ方向は、走査方向であり、Ｘ方向は、走査方向と直交する方向である。

制御部ＣＵは、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、記憶部（不図示）に記憶されたプログラムに従って露光装置ＥＸの各部を統括的に制御する。制御部ＣＵは、基板１７を露光する露光処理及び露光処理に関連する様々な処理を制御する。

照明光学系ＩＬは、例えば、第１コンデンサーレンズ３と、フライアイレンズ４と、第２コンデンサーレンズ５と、スリット規定部材６と、結像光学系７と、平面ミラー８とを含み、光源ＬＳからの光でマスク９を照明する。光源ＬＳは、例えば、水銀ランプ１と、楕円ミラー２とを含む。スリット規定部材６は、マスク９の照明範囲（即ち、マスク９を照明するスリット光の断面形状）を規定する。結像光学系７は、スリット規定部材６によって規定されるスリットを物体面ＯＰに結像させるように配置されている。平面ミラー８は、照明光学系ＩＬにおいて光路を折り曲げる。

投影光学系ＰＯは、マスク９のパターンを基板１７に投影して基板１７を露光する。投影光学系ＰＯは、等倍結像光学系、拡大結像光学系及び縮小結像光学系のいずれの光学系で構成されてもよいが、本実施形態では、等倍結像光学系として構成されている。また、投影光学系ＰＯは、物体面側及び像面側で主光線が平行となる。換言すれば、投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰ及び像面ＩＰにおいてテレセントリックである。

投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰから像面ＩＰまでの光路において、物体面側から順に配置された第１平面鏡１１と、第１凹面鏡１２と、凸面鏡１３と、第２凹面鏡１４と、第２平面鏡１５とを含む。投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰからの光を、第１平面鏡１１、第１凹面鏡１２、凸面鏡１３、第２凹面鏡１４、第２平面鏡１５の順に反射して像面ＩＰに結像させる。

投影光学系ＰＯにおいて、物体面ＯＰと第１平面鏡１１との間の光路と、第２平面鏡１５と像面ＩＰとの間の光路とは、平行である。また、第１平面鏡１１の反射面を含む平面と、第２平面鏡１５の反射面を含む平面とは、９０度の角度をなす。本実施形態では、第１平面鏡１１と第２平面鏡１５とが別体で構成されているが、第１平面鏡１１と第２平面鏡１５とが一体的に構成されていてもよい。同様に、本実施形態では、第１凹面鏡１２と第２凹面鏡１４とが別体で構成されているが、第１凹面鏡１２と第２凹面鏡１４とが一体的に構成されていてもよい。

投影光学系ＰＯは、図１に示すように、物体面ＯＰと第１平面鏡１１との間の光路に配置された第１レンズ群１０を含む。第１レンズ群１０は、物体面ＯＰと第１平面鏡１１との間の光路に沿った方向、即ち、鉛直方向に定義される第１方向（Ｚ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）における投影光学系ＯＰの倍率を補正する第１光学系である。第１レンズ群１０は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズとして、シリンドリカルレンズ１０ａ及びシリンドリカルレンズ１０ｂを含む。図２（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ１０ａは、Ｙ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含み、シリンドリカルレンズ１０ｂは、Ｙ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含む。シリンドリカルレンズ１０ａとシリンドリカルレンズ１０ｂとは、Ｚ方向に間隔を隔てて、且つ、Ｚ方向の間隔を変更可能に配置されている。また、シリンドリカルレンズ１０ａとシリンドリカルレンズ１０ｂとは、それぞれのシリンドリカル面を平行に対向させた状態（互いが有するパワーの方向が一致する状態）を基準状態として配置されている。

また、投影光学系ＰＯは、図１に示すように、第２平面鏡１５と像面ＩＰとの間の光路に配置された第２レンズ群１６を含む。第２レンズ群１６は、第２平面鏡１５と像面ＩＰとの間の光路に沿った方向、即ち、鉛直方向に定義される第１方向（Ｚ方向）及び第２方向（Ｙ方向）と直交する第３方向（Ｘ方向）における投影光学系ＯＰの倍率を補正する第２光学系である。第２レンズ群１６は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズとして、シリンドリカルレンズ１６ａ及びシリンドリカルレンズ１６ｂを含む。図２（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ１６ａは、Ｘ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含み、シリンドリカルレンズ１６ｂは、Ｘ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含む。シリンドリカルレンズ１６ａとシリンドリカルレンズ１６ｂとは、Ｚ方向に間隔を隔てて、且つ、Ｚ方向の間隔を変更可能に配置されている。また、シリンドリカルレンズ１６ａとシリンドリカルレンズ１６ｂとは、それぞれのシリンドリカル面を平行に対向させた状態（互いが有するパワーの方向が一致する状態）を基準状態として配置されている。

投影光学系ＰＯは、第１レンズ群１０によって投影光学系ＰＯのＹ方向の倍率を補正するために、シリンドリカルレンズ１０ａとシリンドリカルレンズ１０ｂとのＺ方向における間隔を変更する機能を実現する第１駆動機構４０を含む。第１駆動機構４０は、シリンドリカルレンズ１０ａとシリンドリカルレンズ１０ｂとのＺ方向における間隔を変更するために、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方をＺ方向に移動させる。

また、投影光学系ＰＯは、第２レンズ群１６によって投影光学系ＰＯのＸ方向の倍率を補正するために、シリンドリカルレンズ１６ａとシリンドリカルレンズ１６ｂとのＺ方向における間隔を変更する機能を実現する第２駆動機構５０を含む。第２駆動機構５０は、シリンドリカルレンズ１６ａとシリンドリカルレンズ１６ｂとのＺ方向における間隔を変更するために、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方をＺ方向に移動させる。

本実施形態では、第１レンズ群１０によって投影光学系ＰＯのＸ方向の倍率を補正し、第２レンズ群１６によって投影光学系ＰＯのＹ方向の倍率を補正しているが、これに限定されるものではない。具体的には、第１レンズ群１０によって投影光学系ＰＯのＹ方向の倍率を補正し、第２レンズ群１６によって投影光学系ＰＯのＸ方向の倍率を補正してもよい。この場合、第１レンズ群１０が図２（ｂ）に示すシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂを含み、第２レンズ群１６が図２（ａ）に示すシリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂを含むようにすればよい。

本実施形態では、第１レンズ群１０及び第２レンズ群１６を用いて投影光学系ＰＯの非点収差も補正することができるように、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方、及び、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転可能に構成している。本実施形態では、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方を回転させる機能を第１駆動機構４０で実現し、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させる機能を第２駆動機構５０で実現している。具体的には、第１駆動機構４０（第１回転部）は、図２（ａ）に示すように、Ｚ方向（物体面ＯＰと第１平面鏡１１との間の光路）に平行な第１軸まわりにシリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方を回転させる。また、第２駆動機構５０（第２回転部）は、図２（ｂ）に示すように、Ｚ方向（第２平面鏡１５と像面ＩＰとの間の光路）に平行な第２軸まわりにシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させる。なお、本実施形態では、第１駆動機構４０でシリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方を回転させ、第２駆動機構５０でシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させているが、これに限定されるものではない。第１駆動機構４０とは別にシリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方を回転させる第１回転部を設け、第２駆動機構５０とは別にシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させる第２回転部を設けてもよい。

例えば、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂのうち、シリンドリカルレンズ１０ａを、Ｚ方向に平行な第１軸まわりに回転させると、Ｘ方向及びＹ方向とは異なる第４方向（斜め４５度方向）に曲率成分が発生する。これにより、図３（ａ）に示すように、第４方向の倍率成分と、第４方向の非点収差と、ＸＹ平面内の第４方向に直交する第５方向（斜め１３５度方向）の非点収差成分とが発生する。また、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂのうち、シリンドリカルレンズ１６ａを、Ｚ方向に平行な第２軸まわりに回転させると、図３（ｂ）に示すように、第４方向の倍率成分と、第４方向の非点収差と、第５方向の非点収差成分とが発生する。

投影光学系ＰＯは、本実施形態では、凸面鏡１３を中心に対称な光学系である。従って、物体面近傍及び像面近傍の対称な関係にある光学系、即ち、シリンドリカルレンズを対称な位置に駆動することで、ディストーション成分が互いのシリンドリカルレンズで打ち消される。また、回転させるシリンドリカルレンズのシリンドリカル面の曲率の方向をＸ方向からＹ方向に変更すると、かかるシリンドリカルレンズを回転させることで発生する倍率成分及び非点収差成分の正負が反転する。更に、回転させるシリンドリカルレンズのシリンドリカル面の形状を凸から凹に変更すると、かかるシリンドリカルレンズを回転させることで発生する倍率成分及び非点収差成分の正負が反転する。

そこで、本実施形態では、Ｘ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１０ａを第１軸まわりに時計回りに回転させ、Ｙ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１６ａを第２軸まわりに時計回りに回転させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、倍率成分の発生を抑制しながら、斜め４５度方向の非点収差成分（第２方向（Ｙ方向）及び第３方向（Ｘ方向）から４５度回転した方向の非点収差）を発生させることができる。

従って、投影光学系ＰＯの倍率を補正することで生じる投影光学系ＰＯの非点収差が打ち消されるように、第１駆動機構４０及び第２駆動機構５０（によるシリンドリカルレンズ１０ａ及び１６ａの回転）を制御部ＣＵで制御することができる。例えば、投影光学系ＰＯの倍率を目標値に補正することで生じる非点収差を打ち消すために必要となる、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１６ａのそれぞれの回転量を求め、かかる回転量に基づいて第１駆動機構４０及び第２駆動機構５０を制御する。この際、シリンドリカルレンズ１０ａと、シリンドリカルレンズ１６ａとを同時に回転させるとよい。これにより、投影光学系ＰＯの倍率や非点収差を高精度に補正することができる。

また、本実施形態では、Ｘ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１０ａ、及び、Ｙ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１６ａを回転させているが、これに限定されるものではない。上述したように、Ｘ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１０ｂ、及び、Ｙ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含むシリンドリカルレンズ１６ｂを回転させても、回転方向を反時計回りにすることで同様な効果が得られる。

更に、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方を回転させる軸となる第１軸と、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させる軸となる第２軸とは、同一の直線上に存在するとよい。これにより、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方、及び、シリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を回転させることによって発生する倍率成分を更に抑制することができる。

また、本実施形態では、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方やシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方をアクチュエータなどの駆動機構で回転させる場合を想定して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、投影光学系ＰＯの倍率を補正することで生じる投影光学系ＰＯの非点収差が打ち消されるように、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方やシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を基準状態から回転させた状態で配置させてよい。換言すれば、このような状態の投影光学系やそれを有する露光装置も本発明の一側面を構成する。なお、この場合には、シリンドリカルレンズ１０ａ及び１０ｂの一方やシリンドリカルレンズ１６ａ及び１６ｂの一方を基準状態から回転させた状態で固定するために、ネジや接着剤などの固定部材を用いるとよい。

＜第２実施形態＞
図４を参照して、第２実施形態における露光装置について説明する。第２実施形態における露光装置は、第１実施形態における露光装置ＥＸと比較して、投影光学系ＰＯの構成が異なる。図４は、本実施形態における投影光学系ＰＯの構成を示す概略図である。

本実施形態において、投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰから像面ＩＰまでの光路において、物体面側から順に配置された第１平面鏡２２と、第１凹面鏡２３と、凸面鏡２４と、第２凹面鏡２５と、第２平面鏡２６とを含む。投影光学系ＰＯは、物体面ＯＰからの光を、第１平面鏡２２、第１凹面鏡２３、凸面鏡２４、第２凹面鏡２５、第２平面鏡２６の順に反射して像面ＩＰに結像させる。

投影光学系ＰＯにおいて、物体面ＯＰと第１平面鏡２２との間の光路と、第２平面鏡２６と像面ＩＰとの間の光路とは、平行である。また、第１平面鏡２２の反射面を含む平面と、第２平面鏡２６の反射面を含む平面とは、９０度の角度をなす。本実施形態では、第１平面鏡２２と第２平面鏡２６とが別体で構成されているが、第１平面鏡２２と第２平面鏡２６とが一体的に構成されていてもよい。同様に、本実施形態では、第１凹面鏡２３と第２凹面鏡２５とが別体で構成されているが、第１凹面鏡２３と第２凹面鏡２５とが一体的に構成されていてもよい。

投影光学系ＰＯは、図４に示すように、物体面ＯＰと第１平面鏡２２との間の光路に配置された第１レンズ群２１を含む。第１レンズ群２１は、物体面ＯＰと第１平面鏡２２との間の光路に沿った方向、即ち、鉛直方向に定義される第１方向（Ｚ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）における投影光学系ＯＰの倍率を補正する第１光学系である。第１レンズ群２１は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズとして、シリンドリカルレンズ２１ａ及びシリンドリカルレンズ２１ｂを含む。シリンドリカルレンズ２１ａは、Ｙ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含み、シリンドリカルレンズ２１ｂは、Ｙ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含む。シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとは、Ｚ方向に間隔を隔てて、且つ、Ｚ方向の間隔を変更可能に配置されている。また、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとは、それぞれのシリンドリカル面を平行に対向させた状態（互いが有するパワーの方向が一致する状態）を基準状態として配置されている。

また、投影光学系ＰＯは、図４に示すように、第２平面鏡２６と像面ＩＰとの間の光路に配置された第２レンズ群２８を含む。第２レンズ群２８は、鉛直方向に定義される第１方向（Ｚ方向）及び第２方向（Ｙ方向）と直交する第３方向（Ｘ方向）における投影光学系ＯＰの倍率を補正する第２光学系である。第２レンズ群２８は、第１方向に沿って並べられた、第２方向及び第３方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズとして、シリンドリカルレンズ２８ａ及びシリンドリカルレンズ２８ｂを含む。シリンドリカルレンズ２８ａは、Ｘ方向に曲率を有する凸シリンドリカル面を含み、シリンドリカルレンズ２８ｂは、Ｘ方向に曲率を有する凹シリンドリカル面を含む。シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとは、Ｚ方向に間隔を隔てて、且つ、Ｚ方向の間隔を変更可能に配置されている。また、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとは、それぞれのシリンドリカル面を平行に対向させた状態（互いが有するパワーの方向が一致する状態）を基準状態として配置されている。

更に、投影光学系ＰＯは、図４に示すように、第２平面鏡２６と像面ＩＰとの間の光路、詳細には、第２平面鏡２６と第２レンズ群２８との間の光路に配置された第３レンズ群２７を含む。なお、第３レンズ群２７は、物体面ＩＰと第１平面鏡２１との間の光路に配置されてもよい。第３レンズ群２７は、第２方向（Ｙ方向）及び第３方向（Ｘ方向）において同一の倍率（等方倍率）で投影光学系ＰＯの倍率を補正する第３光学系である。第３レンズ群２７は、Ｚ方向に間隔を隔てて、且つ、Ｚ方向の間隔を変更可能に配置された平凸レンズ２７ａ及び平凹レンズ２７ｂを含む。また、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとは、それぞれの球面を平行に対向させた状態で配置されている。

投影光学系ＰＯは、第１レンズ群２１によって投影光学系ＰＯのＹ方向の倍率を補正するために、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更する機能を実現する第１駆動機構６０を含む。第１駆動機構６０は、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更するために、シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方をＺ方向に移動させる。また、第１駆動機構６０は、本実施形態では、Ｚ方向（物体面ＯＰと第１平面鏡２２との間の光路）に平行な第１軸まわりにシリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方を回転させる機能も有する。

また、投影光学系ＰＯは、第２レンズ群２８によって投影光学系ＰＯのＸ方向の倍率を補正するために、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更する機能を実現する第２駆動機構７０を含む。第２駆動機構７０は、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更するために、シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方をＺ方向に移動させる。また、第２駆動機構７０は、本実施形態では、Ｚ方向（第２平面鏡２６と像面ＩＰとの間の光路）に平行な第２軸まわりにシリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方を回転させる機能も有する。

更に、投影光学系ＰＯは、第３レンズ群２７によって投影光学系ＰＯのＸ方向及びＹ方向の倍率を補正するために、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更する機能を実現する第３駆動機構８０を含む。第３駆動機構８０は、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更するために、平凸レンズ２７ａ及び２７ｂの一方をＺ方向に移動させる。

図５は、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７のそれぞれを構成する各レンズを駆動した際に発生する非点収差及び倍率成分の発生量を示す図である。図５に示すように、第１レンズ群２１において、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更すると、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａが発生し、Ｙ方向に倍率成分量−Ｄが発生する。一方、シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方をＺ方向に平行な第１軸まわりに回転させると、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量Ｂが発生し、斜め４５度方向に倍率成分量Ｅが発生し、斜め１３５度方向に倍率成分量Ｆが発生する。

また、図５に示すように、第２レンズ群２８において、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更すると、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａが発生し、Ｘ方向に倍率成分量−Ｃが発生する。一方、シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方をＺ方向に平行な第２軸まわりに回転させると、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量Ｂが発生し、斜め４５度方向に倍率成分量−Ｅが発生し、斜め１３５度方向に倍率成分量−Ｆが発生する。

また、図５に示すように、第３レンズ群２７において、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更すると、Ｘ方向に倍率成分量−Ｃが発生し、Ｙ方向に倍率成分量−Ｄが発生する。

ここで、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７を用いて、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量２Ａを発生させる方法について説明する。まず、第１レンズ群２１において、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａを発生させるように、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第１レンズ群２１で発生する他成分として、Ｙ方向に倍率成分量−Ｄが発生する。

次いで、第２レンズ群２８において、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａを発生させるように、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第２レンズ群２８で発生する他成分として、Ｘ方向に倍率成分量−Ｃが発生する。

次いで、第３レンズ群２７において、第１レンズ群２１で発生したＹ方向の倍率成分を打ち消すために、Ｙ方向に倍率成分量Ｄを発生させるように、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第３レンズ群２７で発生する他成分として、Ｘ方向に倍率成分量Ｃが発生する。従って、第２レンズ群２８で発生したＸ方向の倍率成分も打ち消すことができる。その結果、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量２Ａだけが発生することになる。

次に、第１レンズ群２１及び第２レンズ群２８を用いて、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量２Ｂを発生させる方法について説明する。まず、第１レンズ群２１において、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量Ｂを発生させるように、シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方をＺ方向に平行な第１軸まわりに回転させる。この際、第１レンズ群２１で発生する他成分として、斜め４５度方向に倍率成分量Ｅが発生し、斜め１３５度方向に倍率成分量Ｆが発生する。

次いで、第２レンズ群２８において、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量Ｂを発生させるように、シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方をＺ方向に平行な第２軸まわりに回転させる。この際、第２レンズ群２８で発生する他成分として、斜め４５度方向に倍率成分量−Ｅが発生し、斜め１３５度方向に倍率成分量−Ｆが発生する。従って、第１レンズ群２１及び第２レンズ群２８のそれぞれで発生した他成分である斜め４５度方向の倍率成分及び斜め１３５度の倍率成分が打ち消され、斜め４５度方向と斜め１３５度方向に非点収差量２Ｂだけが発生することになる。

次に、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７を用いて、Ｘ方向に倍率成分量２Ｃを発生させる方法について説明する。まず、第２レンズ群２８において、Ｘ方向に倍率成分量Ｃを発生させるように、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第２レンズ群２８で発生する他成分として、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量−Ａが発生する。

次いで、第３レンズ群２７において、Ｘ方向に倍率成分量Ｃを発生させるように、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第３レンズ群２７で発生する他成分として、Ｙ方向に倍率成分量Ｄが発生する。

次いで、第１レンズ群２１において、第３レンズ群２７で発生したＹ方向の倍率成分を打ち消すために、Ｙ方向に倍率成分量−Ｄを発生させるように、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第１レンズ群２１で発生する他成分として、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａが発生する。従って、残存していたＸ方向とＹ方向の非点収差量−Ａも打ち消され、Ｘ方向の倍率成分量２Ｃだけが発生することになる。

次に、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７を用いて、Ｙ方向に倍率成分量２Ｄを発生させる方法について説明する。まず、第１レンズ群２１において、Ｙ方向に倍率成分量Ｄを発生させるように、シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第１レンズ群２１で発生する他成分として、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量−Ａが発生する。

次いで、第３レンズ群２７において、Ｘ方向に倍率成分量Ｄを発生させるように、平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第３レンズ群２７で発生する他成分として、Ｘ方向に倍率成分量Ｃが発生する。

次いで、第２レンズ群２８において、第３レンズ群２７で発生したＸ方向の倍率成分を打ち消すために、Ｘ方向に倍率成分量−Ｃを発生させるように、シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔を変更する。この際、第２レンズ群２８で発生する他成分として、Ｘ方向とＹ方向に非点収差量Ａが発生する。従って、残存していたＸ方向とＹ方向の非点収差量−Ａも打ち消され、Ｙ方向の倍率成分量２Ｄだけが発生することになる。

上述した４つの方法を組み合わせることによって、Ｘ方向とＹ方向の非点収差成分、斜め４５度方向と斜め１３５度方向の非点収差成分、Ｘ方向の倍率成分及びＹ方向の倍率成分の４つの成分（収差）を同時に、且つ、独立して補正することができる。換言すれば、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７を用いて、投影光学系ＰＯの倍率が目標値となり、且つ、投影光学系ＰＯの非点収差が目標値となるようにすることができる。具体的には、投影光学系ＰＯの倍率が目標値となり、且つ、投影光学系ＰＯの非点収差が目標値となるように、制御部ＣＵにおいて、第１レンズ群２１、第２レンズ群２８及び第３レンズ群２７の各レンズの駆動、即ち、以下の（１）乃至（５）を制御する。
（１）シリンドリカルレンズ２１ａとシリンドリカルレンズ２１ｂとのＺ方向における間隔
（２）シリンドリカルレンズ２８ａとシリンドリカルレンズ２８ｂとのＺ方向における間隔
（３）平凸レンズ２７ａと平凹レンズ２７ｂとのＺ方向における間隔
（４）シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方の回転角
（５）シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方の回転角
以下、図６を参照して、投影光学系ＰＯの非点収差の補正（調整）について説明する。投影光学系ＰＯの非点収差の補正は、上述したように、制御部ＣＵが露光装置ＥＸの各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ６０２では、露光装置ＥＸに設けられている計測部（不図示）を用いて、投影光学系ＰＯを介した複数のパターン（Ｘ方向とＹ方向、斜め４５度方向と斜め１３５度方向）の焦点位置を計測する。

Ｓ６０４では、Ｓ６０２での計測結果に基づいて、投影光学系ＰＯの非点収差を求める。具体的には、第１工程で計測されたＸ方向とＹ方向のパターンの焦点位置差からＸ方向とＹ方向の非点収差量を求め、斜め４５度方向と斜め１３５度方向のパターンの焦点位置差から斜め４５度方向と斜め１３５度方向の非点収差量を求める。

Ｓ６０６では、Ｓ６０４で求めた非点収差が予め設定された許容値を超えているかどうかを判定する。Ｓ６０４で求めた非点収差が予め設定された許容値を超えていない場合には、投影光学系ＰＯの非点収差の補正を終了する。一方、Ｓ６０４で求めた非点収差が予め設定された許容値を超えている場合には、Ｓ６０８に移行する。

Ｓ６０８では、Ｓ６０４で求めた非点収差に基づいて、第１レンズ群２１、第２レンズ群２７及び第３レンズ群２８の各レンズの駆動量及び回転量を求める。具体的には、Ｘ方向とＹ方向の非点収差量から、シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方のＺ方向の駆動量、シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方のＺ方向の駆動量、及び、平凸レンズ２７ａ及び平凹レンズ２７ｂの一方のＺ方向の駆動量を求める。また、斜め４５度方向と斜め１３５度方向の非点収差量から、シリンドリカルレンズ２１ａ及び２１ｂの一方の回転量、及び、シリンドリカルレンズ２８ａ及び２８ｂの一方の回転量を求める。

Ｓ６１０では、Ｓ６０８で求めた駆動量及び回転量に基づいて、第１レンズ群２１、第２レンズ群２７及び第３レンズ群３８の各レンズの駆動及び回転を行う。そして、Ｓ６０２に移行して、投影光学系ＰＯを介した複数のパターンの焦点位置を再度計測し、その計測結果から投影光学系ＰＯの非点収差を求め（Ｓ６０４）、かかる非点収差が許容値を超えているかどうかを判定する（Ｓ６０６）。

このように、第１実施形態及び第２実施形態によれば、投影光学系ＰＯを大型化することなく（所謂、オフナー光学系でありながら）、倍率や非点収差を高精度に補正することができる。

本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置ＥＸを用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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。例えば、本実施形態では、第１レンズ群及び第２レンズ群がシリンドリカルレンズを含む場合を例に説明したが、第１レンズ群及び第２レンズ群は、シリンドリカルレンズに代えて、トーリックレンズを含んでいてもよい。

ＥＸ：露光装置 ＯＰ：物体面 ＩＰ：像面 ＰＯ：投影光学系 １０：第１レンズ群 １０ａ、１０ｂ：シリンドリカルレンズ １１：第１平面鏡 １２：第１凹面鏡 １３：凸面鏡 １４：第２凹面鏡 １５：第２平面鏡 １６：第２レンズ群 １６ａ、１６ｂ：シリンドリカルレンズ ４０：第１駆動機構 ５０：第２駆動機構

Claims (13)

1. 物体面からの光を、第１平面鏡、第１凹面鏡、凸面鏡、第２凹面鏡、第２平面鏡の順に反射して像面に結像させる投影光学系であって、
   前記物体面と前記第１平面鏡との間に配置され、鉛直方向に定義される第１方向と直交する第２方向における前記投影光学系の倍率を補正する第１光学系と、
   前記第２平面鏡と前記像面との間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における前記投影光学系の倍率を補正する第２光学系と、
   を有し、
   前記第１光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第２方向及び前記第３方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズを含み、
   前記第２光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第２方向及び前記第３方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズを含み、
   前記第１方向に平行な第１軸まわりに前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方を回転させる第１回転部と、
   前記第１方向に平行な第２軸まわりに前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方を回転させる第２回転部と、
   を更に有することを特徴とする投影光学系。
2. 前記第１光学系及び前記第２光学系によって前記投影光学系の倍率を補正することで生じる前記投影光学系の非点収差が打ち消されるように、前記第１回転部及び前記第２回転部を制御する制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記制御部は、前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方と、前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方とを同時に回転させるように、前記第１回転部及び前記第２回転部を制御することを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
4. 前記制御部は、前記第１光学系及び前記第２光学系によって前記投影光学系の倍率を目標値に補正することで生じる前記投影光学系の非点収差を打ち消すために必要となる、前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方及び前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方のそれぞれの回転量を求め、前記回転量に基づいて前記第１回転部及び前記第２回転部を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の投影光学系。
5. 前記非点収差は、前記第２方向及び前記第３方向から４５度回転した方向の非点収差を含むことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の投影光学系。
6. 前記第１軸と前記第２軸とは、同一の直線上に存在することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の投影光学系。
7. 前記物体面と前記第１平面鏡との間又は前記第２平面鏡と前記像面との間に配置され、前記第２方向及び前記第３方向において同一の倍率で前記投影光学系の倍率を補正する第３光学系を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の投影光学系。
8. 前記第１レンズ及び前記第２レンズは、前記第１方向における間隔を変更可能であり、
   前記第３レンズ及び前記第４レンズは、前記第１方向における間隔を変更可能であり、
   前記第３光学系は、前記第１方向における間隔を変更可能な平凸レンズ及び平凹レンズを含み、
   前記投影光学系の倍率が目標値となり、且つ、前記投影光学系の非点収差が目標値となるように、前記第１レンズと前記第２レンズとの前記第１方向における間隔、前記第３レンズと前記第４レンズとの前記第１方向における間隔、前記平凸レンズと前記平凹レンズとの前記第１方向における間隔、前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方の回転角、及び、前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方の回転角を制御する制御部を更に有することを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
9. 前記物体面及び前記像面においてテレセントリック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１項に記載の投影光学系。
10. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズは、シリンドリカルレンズ又はトーリックレンズを含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の投影光学系。
11. 物体面からの光を、第１平面鏡、第１凹面鏡、凸面鏡、第２凹面鏡、第２平面鏡の順に反射して像面に結像させる投影光学系であって、
    前記物体面と前記第１平面鏡との間に配置され、鉛直方向に定義される第１方向と直交する第２方向における前記投影光学系の倍率を補正する第１光学系と、
    前記第２平面鏡と前記像面との間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における前記投影光学系の倍率を補正する第２光学系と、
    を有し、
    前記第１光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第１方向及び前記第２方向に異なるパワーを有する第１レンズ及び第２レンズを含み、
    前記第２光学系は、前記第１方向に沿って並べられた、前記第１方向及び前記第２方向に異なるパワーを有する第３レンズ及び第４レンズを含み、
    前記第１光学系及び前記第２光学系によって前記投影光学系の倍率を補正することで生じる前記投影光学系の非点収差が打ち消されるように、前記第１レンズ及び前記第２レンズの一方は、互いが有する前記パワーの方向が一致する基準状態から回転させた状態で配置され、且つ、前記第３レンズ及び前記第４レンズの一方は、互いが有する前記パワーの方向が一致する基準状態から回転させた状態で配置されていることを特徴とする投影光学系。
12. 光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、
    前記マスクのパターンの像を基板に投影する請求項１乃至１１のうちいずれか１項に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。
13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    露光した前記基板を現像する工程と、
    現像された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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