JP3376318B2 - 投影光学系及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影光学系及びそれ
を用いた投影露光装置に関し、例えばレチクルパターン
を感光基板に、ステップアンドリピート方式、又はステ
ップアンドスキャン方式等を利用して投影露光し、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ，ＣＣＤ，液晶パネル等のサブミクロン、又
はクオーターミクロン以下の高集積度のデバイス（半導
体素子）を製造する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造用の投影露光装置で
は、照明系（照明光学系）からの光束（露光光）で電子
回路パターンを形成したレチクルを照射し、該パターン
を投影光学系でウエハ面上に投影露光している。

【０００３】近年、半導体素子の高集積化が進むに従
い、投影光学系に対する仕様や性能もますます厳しいも
のが要求されてきている。一般に高い解像力を得るため
には露光波長の短波長化、投影光学系の収差の良好なる
補正、投影光学系のＮＡの高ＮＡ化等が有効な手段とし
て用いられている。

【０００４】従来より露光光としては、ｉ線ランプか
ら、又はＫｒＦ、ＡｒｆさらにはＦ２といったエキシマ
レーザー等からの光が利用されている。

【０００５】投影光学系の高ＮＡ化についてはＮＡ０.
６から０. ６５へさらにはＮＡ０.７へとより高ＮＡ化
へ進みつつある。

【０００６】収差補正ではレチクルやウェハーの反りに
よる像歪みを軽減するために両側テレセントリックを形
成しつつも、投影光学系に起因するディストーションを
極力小さくすると同時に、各像高における最良像点の像
面幅（像面湾曲量）も最小にし、しかも各像高における
コントラストゲインもできるだけ均一になるようにして
いる。

【０００７】また、半導体素子製造時には種々のレチク
ルパターンや線幅に対し、最良パターン像になるように
照明条件を種々と変更して露光を行うが、このとき各照
明条件間での、ディストーションの格差、像面平坦性等
を最小にする為に、各像高においてコマ収差を極力小さ
くし、像面を一致させるようにしている。

【０００８】この他、投影露光装置として重要な要素と
なっているスループットを向上させる為に、チップサイ
ズの大型化がなされてきており、このため 投影光学系
の露光領域の拡大もなされている。

【０００９】投影露光装置に用いられる投影光学系とし
て、すべてのレンズ系が球面で構成された投影光学系
が、例えば特開平９−１０５８６１号公報、特開平１０
−４８５１７号公報、特開平１０−７９３４５号公報等
にて提案されている。

【００１０】又、非球面を用いて収差を補正させている
投影光学系が、例えば特公平７−４８０８９号公報、特
開平７−１２８５９２号公報、特開平８−１７９２０４
号公報、特開平５−３４５９３号公報、特開平１０−１
９７７９１号公報、特開平１０−１５４６５７号公報、
特開平１０−３２５９２２号公報、特開平１０−３３３
０３０号公報、特開平１１−６９５７号公報等にて提案
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】投影光学系において露
光波長の短波長化、高ＮＡ化を行い、しかも比較的広い
露光領域を確保しつつ、各照明モードにわたり性能変化
が少なく、高い光学性能を得るには各レンズ群の屈折力
やレンズ構成を適切に設定する必要がある。

【００１２】一般に，性能変化が少なく高い光学性能を
得るには、例えば各レンズ群の屈折力を小さくして各レ
ンズ群で発生する収差量を小さくするか、各レンズ群の
レンズ枚数を増加させて収差補正上の自由度を増やすこ
とが必要となってくる。

【００１３】このため短波長化しつつ高ＮＡでかつ広い
露光領域を達成しようとすると、どうしてもレンズ共役
長（物像間距離）が大きくなったり、レンズ径やレンズ
枚数が増加するなどして、レンズ系全体が重厚長大化し
てくるという問題点が生じてくる。

【００１４】こうなると環境変化や組立精度によるレン
ズの変形による結像性能の劣化という問題も生じてく
る。レンズ径が大きくなればなるほどレンズ自身の重力
による自重変形も大きくなり、しかもある共役長の制限
内で目標性能を達成しようとすると、どうしてもレンズ
枚数も増加するのでレンズの肉厚が薄くなり、これも自
重変形を大きくする。自重変形が大きくなるとレンズ両
面の曲率半径が設計値からズレしてしまうので、結像性
能が劣化してしまう。また、レンズはメカ金物で保持さ
れるが、加工精度上、厳密にはメカ金物がレンズを均等
に保持することは困難なので、自重変形が大きくなって
レンズが光軸に対し非対称に変形してしまうと非対称な
収差が発生し結像性能劣化の要因となってしまう。

【００１５】さらに設計性能に関するものとしては、線
幅（パターン線幅）によるベスト像面位置の変化、各像
高による像点位置の変化やコントラスト変化、各照明条
件間でのディストーションの変化や像面平坦性の変化、
等が問題になってくる。

【００１６】線幅によるベスト像面位置の変化は、主に
補正しきれていない残存球面収差が起因している。各像
高による像点位置の変化やコントラスト変化は、各像高
でのサジタル、メリディオナル像面の変化や非点収差、
コマ収差の変化に起因している。各照明条件間でのディ
ストーションの変化や像面平坦性の変化は、ディストー
ションの残存量や各照明条件の瞳上の光線通過領域内で
の収差量に起因している。これら収差変化は短波長化、
高ＮＡ化、広い露光領域の確保、等を追求すればするほ
ど顕著になってくる。

【００１７】まず、光源の波長が上記エキシマの領域に
おいては、使用可能なレンズ材料が石英と蛍石に限られ
てくる。これは主に透過率の低下に起因するものであ
り、従来のようにレンズ構成枚数が多く全硝材厚が大き
い光学系では、ウエハー上での光露光量が低下するため
スループットが低下してしまうし、レンズの熱吸収によ
る焦点位置の変動、収差変動などの問題が生じてきてし
まう。

【００１８】特に近年、半導体素子の高集積化という業
界動向により、露光光のさらなる短波長化、投影光学系
のさらなる高ＮＡ化等の要望があるが，レンズ全系の重
厚長大化と自重変形の発生を抑制しつつも、目標の光学
性能を達成するのは非常に困難になってきており、レン
ズ共役長を大きくすることでレンズ群の屈折力を小さく
して、レンズ枚数を増加させて設計の最適化を行ってい
る。

【００１９】しかしながら、最近では投影光学系の収差
補正及び結像性能のさらなる改善が望まれている。

【００２０】特開平９−１０５８６１号公報、特開平１
０−４８５１７号公報、特開平１０−７９３４５号公報
は、すべてのレンズが球面であり、レンズ枚数が２７〜
３０枚の構成であり、ＮＡは０．６程度である。

【００２１】この状態で高ＮＡ化を達成しようとする
と、レンズ枚数を現状維持とした場合は収差補正が相当
困難になり、さもなくばレンズ全長を大きくしなければ
ならずレンズ径も大きくなってしまう。レンズ枚数をさ
らに増加させて収差補正を試みるとしても、レンズを追
加するスペースがほとんどないため、個々のレンズ厚を
小さくするか、さもなくばやはりレンズ全長を大きくし
なければならない。

【００２２】いずれにしても、前述した自重変形が増大
し、レンズ全系も大型化してしまう。加えて光源が短波
長領域においては、レンズ材料による吸収が大きくなる
ために透過率が低下してくるが、レンズ構成枚数が多い
光学系では、ウェハー上での光露光量がさらに低下して
しまうのでスループットも低下してしまうし、レンズの
熱吸収による焦点位置の変動、収差変動なども増大して
しまう。

【００２３】特公平７−０４８０８９号公報、特開平７
−１２８５９２号公報は、ＮＡが小さく露光領域も小さ
い光学系になっている。凹レンズ群（負レンズ群）のパ
ワーも小さいのでペッツバール和の補正には不利な光学
系であり、高ＮＡ化、露光領域の拡大を図ろうにも特に
像面湾曲が悪化してしまう。また共に物体側がテレセン
トリックでないため、レチクルの湾曲により像歪みが発
生してしまう。

【００２４】特開平８−１７９２０４号公報は、第５，
６実施例で共にウェハー側の最終面に非球面が施してあ
るが、非球面に関して特に説明はない。結像性能として
は歪曲収差と像面湾曲、非点収差の補正が十分ではな
く、歪曲収差が各々最大２６．７ｎｍ、１１．７ｎｍ、
最軸外の非点収差が各々１．２６２μｍ、０．８９６μ
ｍと大きな値となっている。

【００２５】特開平５−３４５９３号公報は、非球面を
用いて、レンズの透過率を確保するため少ない枚数で構
成し収差補正をしているが、解像力に寄与するＮＡは
０．４５と小さく露光領域も１０×１０〜１５×１５と
小さいレンズ系となっている。そして記述されているよ
うに、負の第２群と正の第４群に非球面を導入すること
により、主に球面収差を補正している。ペッツバール和
を補正するため、負の第２群のパワーを強くしつつも、
他の正のレンズ群とのバランスにおいて球面収差を補正
するために第２群に非球面を施しているのである。また
球面収差を補正するために軸上光束径が大きい第４群に
も非球面を施している。

【００２６】しかしながら、第２群の軸上マージナル光
線高は第３、４群に比較するとかなり低く、非球面を導
入し効果的に球面収差を補正するのが難しい。（３次の
球面収差係数は軸上マージナル光線高ｈの４乗に比例す
るから）。

【００２７】第２群の最軸外主光線高も低く、ほとんど
光軸付近を通っているため、非球面により、物体側テレ
セントリック性を確保しつつディストーションや像面湾
曲、非点収差を補正するとしても寄与が小さい（３次の
非点収差係数、像面湾曲係数は主光線高の２乗に、歪曲
収差係数は主光線高の３乗に比例するから）。

【００２８】この従来例では高ＮＡ化（ＮＡ０．６５程
度）や露光領域の拡大（φ２７．３ｍｍ程度）に対応し
ようとしても、まず負のパワーの大半を担っている第２
群のパワーが小さいのでペッツバール和を補正できずに
像面湾曲、非点収差が悪化してしまう。加えて高ＮＡ化
により物体側の光束が大きくなってくると、物体側テレ
セントリック性、ディストーション、像面湾曲の補正を
主としている物体側の正の第１群、負の第２群が各々レ
ンズ１枚だけで構成されているので、それらのレンズ群
の収差補正の負担が激増し、良好な結像性能を達成する
ことが困難になる。

【００２９】特開平１０−１９７７９１号公報は、少な
いレンズ枚数ながら広い露光領域と高解像力を確保して
いる。露光領域はφ２５〜φ２９であるが、ＮＡは０．
４８〜０．５０である。

【００３０】特開平１０−１５４６５７号公報は、レン
ズ系に非球面レンズを構成しているが、この非球面は、
記述されているように、ある所望の仕様を持つ投影光学
系を実現するために、設計時に積極的に収差を補正する
ために導入された非球面とは異なり、複数の光学部材を
用いて投影光学系を組み立てて製造する、例えば組み立
て調整した際に、光学部品自体の製造誤差並びに投影光
学系の調整誤差等により除去困難な残存する高次の収差
を補正しているものである。

【００３１】すなわち、光学設計は、すべて球面系で行
っているため、非球面により製造誤差を補正したとして
も、製品としては球面系の設計値以上の性能は達成でき
ない（このため非球面量は非常に小さくなっている）。
したがって、このまま高ＮＡ化に対応しようとしても前
述した課題を解決するのは、非常に困難である。

【００３２】特開平１０−３２５９２２号公報は、本文
中の説明によれば、投影光学系を５つのレンズ群で構成
し、第１レンズ群か第２レンズ群のどちらか一方に１つ
の非球面、第４レンズ群か第５レンズ群のどちらか一方
に１つの非球面、を使用することにより、少ない構成枚
数で、主に歪曲収差と球面収差を補正している。

【００３３】実施例はＮＡ０．６であり、しかも第４レ
ンズ群に非球面を使用した実施例はなく、収差的には像
面湾曲、非点収差は比較的良好に補正されているものの
球面収差の高次成分が大きくアンダーに発生しており、
歪曲収差も最大像高で３０ｎｍ程度となっている。

【００３４】この提案では非球面使用による収差補正効
果の大きい面に非球面を用いるとはあるがそれ以上の詳
細な説明はない。したがって、さらなる高ＮＡ化に対応
しようとすると、収差が悪化してくる傾向がある。

【００３５】またレンズ枚数を増やすことにより補正自
由度を増加させて対応しようとしても、像面側には比較
的スペースが残っているので球面収差は補正できても、
物体側の第１群から第３群にかけては、レンズが密に連
続しており、レンズを新たに追加するスペースがないの
で、像面湾曲、非点収差、歪曲収差等の補正が困難にな
る。レンズの中心厚を小さくして追加すると今度は前述
した自重変形が生じてしまう。

【００３６】特開平１０−３３３０３０号公報は、非球
面を用いて１５枚程度という少ないレンズ枚数ながら、
ＮＡ０．６３〜０．７５と露光領域Ф２７〜３０ｍｍを
達成している。説明によれば、レンズ構成を正群からな
る２群構成とし、ウェハー側の第１群を顕微鏡対物レン
ズ、レチクル側の第２群をガウス型レンズとすることで
各群にて発生するサジタルコマを相互に打ち消すという
構想のもと、ウェハー側の第１群に少なくとも１面の非
球面を導入しコマ収差を補正し、第２群の有効径の大き
い面にも非球面を導入し球面収差を補正している。

【００３７】しかしながら、該公報にはサジタルコマに
関しては不図示であり、補正状況がわからない。本出願
人がデータを入力し再現したところ、横収差においてメ
リディオナルのコマ収差、サジタルハロ等の像高による
変化が大きかった。

【００３８】また球面収差、非点収差は良好に補正され
ているものの、歪曲収差については特に高次成分が大き
く残存しており、最大値が第１実施例から第４実施例に
かけて順に、１２ｎｍ、４５ｎｍ、２６ｎｍ、４６ｎｍ
となっている。ウェハー側のテレセントリック性につい
ては、第１実施例から第４実施例にかけて順に焦点深度
１μｍあたりの像高変化が、２４ｎｍ、２２ｎｍ、１９
ｎｍ、９ｎｍである。

【００３９】さらに、ウェハーからレンズまでの距離
が、１１〜１２ｍｍと短いため、オートフォーカス等の
機構装置との干渉の可能性が大きい。

【００４０】特開平１１−６９５７号公報は、非球面を
用いて主に高ＮＡ化（ＮＡ０．７５〜０．８０）を達成
している。説明によれば、主たる構成として第４レンズ
群または第５レンズ群が少なくとも１面の非球面を含む
ことにより、高ＮＡ化への影響が大きい収差、すなわち
サジタルコマ収差、高次の球面収差を補正している。

【００４１】しかしながら、実施例についてみると、サ
ジタルコマについては不図示であり、レンズ構成枚数は
２７〜２９枚、光学共役長は１２００〜１５００ｍｍで
ある。

【００４２】したがって光源が短波長領域（Ａｒｆ等）
になるとレンズ材料の吸収によりウェハー上での露光量
が低下し、スループットが低下する。又レンズの熱吸収
による焦点位置や収差の変動なども増大してくる。また
高ＮＡでレンズ共役長も大きいのでレンズ径もφ２８４
〜４００ｍｍと大きく、自重変形も増大してくる。レン
ズ共役長を短縮する、レンズ厚を増加させる、など自重
変形を抑制する手段を施すにもスペース的に困難であ
る。

【００４３】非球面を利用してレンズ枚数を削減するな
どが考えられるが、第１実施例から第５実施例において
は非球面数を２面から６面に増加させているものの、す
べてレンズ枚数が２９枚と同様の構成をしており、また
６面という最も多い非球面数を使用している第５実施例
においても最軸外像高のサジタル像面が−０．４８４μ
と残存しており、歪曲収差が１３．１ｎｍであり、高次
の球面収差も残存している。

【００４４】第６，７実施例においても歪曲収差がそれ
ぞれ３３ｎｍ、５８ｎｍである。第８，９実施例ではデ
ータ不備により性能の再現ができないが、レンズ共役長
が１５００ｍｍと突出して大きい。

【００４５】本発明は、歪曲収差、像面湾曲、非点収
差、コマ収差、球面収差等を良好に補正し、露光領域全
般にわたり高い光学性能を有し、高ＮＡ化と、広い露光
領域を容易に達成することができる投影露光光学系及び
それを用いた投影露光装置の提供を目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の投影光
学系は、物体の像を像面へ投影する投影光学系におい
て、該投影光学系は前記物体側から順に正の屈折力を有
する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と
を有し、前記投影光学系の共役長をＬ、負レンズ群のパ
ワーの総和をφｏとしたとき、 ７０＞｜Ｌ×φｏ｜＞１７ ・・・（１） （φｏ＝Σφｏｉ；φｏｉは第ｉ負群のパワー） であり、軸上マージナル光線の高さをｈ、最軸外主光線
の高さをｈｂとしたとき １５＞｜ｈb ／ｈ｜＞０．３５ ・・・（２） を満足する面の少なくとも２面が非球面であり、 該少な
くとも２面の非球面は、 前記非球面の非球面量を△ＡＳ
ＰＨとしたとき、 ０．０２＞｜△ＡＳＰＨ／Ｌ｜＞１．０×１０^-6 ・・・（３） を満足し、前記少なくとも２面の非球面は面の中心から
周辺部にかけて、互いに局所曲率パワーの変化が逆符号
の領域を有する２面の非球面を有し、該２面の非球面が
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群に１面ずつ、或
いは前記第２レンズ群に配置されていることを特徴とし
ている。

【００４７】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記少なくとも２面の非球面は、物体側の面から順
に １５＞｜ｈｂ／ｈ｜＞０．３５ を連続して満足する複数の面のうちの少なくとも２面で
あることを特徴としている。

【００４８】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記少なくとも２面の非球面のうち、凹群中に
配置された少なくとも１面の非球面は、面の中心から周
辺部にかけて局所局率パワーが負の方向へ次第に強くな
る、又は正の方向へ次第に弱くなる領域を有することを
特徴としている。

【００４９】請求項４の発明の投影光学系は、物体の像
を像面へ投影する投影光学系において、前記物体側から
順に正レンズ群、負レンズ群を有し、前記投影光学系の
共役長をＬ、負レンズ群のパワーの総和をφｏとしたと
き、 ７０＞｜Ｌ×φｏ｜＞１７(φｏ＝Σφｏｉ；φｏｉは第ｉ負群のパワー) ・・・（１） であり、軸上マージナル光線の高さをｈ、最軸外主光線
の高さをｈb としたとき、前記負レンズ群は、 １５＞｜ｈb ／ｈ｜＞０．３５ ・・・（２） を満足する複数の非球面を有し、前記複数の非球面のう
ち少なくとも１面の非球面の非球面量を△ＡＳＰＨとし
たとき、 ０．０２＞｜△ＡＳＰＨ／Ｌ｜＞１．０×１０^-6 ・・・（３） を満足し、前記少なくとも１面の非球面は面の中心から
周辺部にかけて、局所曲率パワーが負の方向へ次第に強
くなる、又は正の方向へ次第に弱くなる領域を有するこ
とを特徴としている。

【００５０】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記正レンズ群は、 １５＞｜ｈｂ／ｈ｜＞０．３５ を満足する少なくとも１面の非球面を有し、該少なくと
も１面の非球面は面の中心から周辺部にかけて、局所曲
率パワーが正の方向へ次第に強くなる、又は負の方向へ
次第に弱くなる領域を有することを特徴としている。

【００５１】請求項６の発明は請求項１から５のいずれ
か１項の発明において、前記投影光学系は物像界で両側
テレセントリック系であることを特徴としている。

【００５２】請求項７の発明の投影露光装置は、請求項
１から６のいずれか１項記載の投影光学系を用いてレチ
クル面のパターンを感光基板にステップアンドリピート
又はステップアンドスキャン方式で投影していることを
特徴としている。

【００５３】請求項８の発明のデバイスの製造方法は、
請求項１から７のいずれか１項の投影光学系を用いてレ
チクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光した後、
該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の投影光学系の数値
実施例１のレンズ断面図、図２は本発明の投影光学系の
数値実施例１の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図３は本発明の投影光学系の数値実施例１の収差図
である。

【００５７】図４は本発明の投影光学系の数値実施例２
のレンズ断面図、図５は本発明の投影光学系の数値実施
例２の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図６は
本発明の投影光学系の数値実施例２の収差図である。

【００５８】図７は本発明の投影光学系の数値実施例３
のレンズ断面図、図８は本発明の投影光学系の数値実施
例３の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図９は
本発明の投影光学系の数値実施例３の収差図である。

【００５９】図１０は本発明の投影光学系の数値実施例
４のレンズ断面図、図１１は本発明の投影光学系の数値
実施例４の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
１２は本発明の投影光学系の数値実施例４の収差図であ
る。

【００６０】図１３は本発明の投影光学系の数値実施例
５のレンズ断面図、図１４は本発明の投影光学系の数値
実施例５の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
１５は本発明の投影光学系の数値実施例５の収差図であ
る。

【００６１】図１６は本発明の投影光学系の数値実施例
６のレンズ断面図、図１７は本発明の投影光学系の数値
実施例６の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
１８は本発明の投影光学系の数値実施例６の収差図であ
る。

【００６２】図１９は本発明の投影光学系の数値実施例
７のレンズ断面図、図２０は本発明の投影光学系の数値
実施例７の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
２１は本発明の投影光学系の数値実施例７の収差図であ
る。

【００６３】図２２は本発明の投影光学系の数値実施例
８のレンズ断面図、図２３は本発明の投影光学系の数値
実施例８の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
２４は本発明の投影光学系の数値実施例８の収差図であ
る。

【００６４】図２５は本発明の投影光学系の数値実施例
９のレンズ断面図、図２６は本発明の投影光学系の数値
実施例９の非球面の局所曲率パワーの変化の説明図、図
２７は本発明の投影光学系の数値実施例９の収差図であ
る。

【００６５】図２８は本発明の投影光学系の数値実施例
１０のレンズ断面図、図２９は本発明の投影光学系の数
値実施例１０の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図３０は本発明の投影光学系の数値実施例１０の収
差図である。

【００６６】図３１は本発明の投影光学系の数値実施例
１１のレンズ断面図、図３２は本発明の投影光学系の数
値実施例１１の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図３３は本発明の投影光学系の数値実施例１１の収
差図である。

【００６７】図３４は本発明の投影光学系の数値実施例
１２のレンズ断面図、図３５は本発明の投影光学系の数
値実施例１２の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図３６は本発明の投影光学系の数値実施例１２の収
差図である。

【００６８】図３７は本発明の投影光学系の数値実施例
１３のレンズ断面図、図３８は本発明の投影光学系の数
値実施例１３の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図３９は本発明の投影光学系の数値実施例１３の収
差図である。

【００６９】図４０は本発明の投影光学系の数値実施例
１４のレンズ断面図、図４１は本発明の投影光学系の数
値実施例１４の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図４２は本発明の投影光学系の数値実施例１４の収
差図である。

【００７０】図４３は本発明の投影光学系の数値実施例
１５のレンズ断面図、図４４は本発明の投影光学系の数
値実施例１５の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図４５は本発明の投影光学系の数値実施例１５の収
差図である。

【００７１】図４６は本発明の投影光学系の数値実施例
１６のレンズ断面図、図４７は本発明の投影光学系の数
値実施例１６の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図４８は本発明の投影光学系の数値実施例１６の収
差図である。

【００７２】図４９は本発明の投影光学系の数値実施例
１７のレンズ断面図、図５０は本発明の投影光学系の数
値実施例１７の非球面の局所曲率パワーの変化の説明
図、図５１は本発明の投影光学系の数値実施例１７の収
差図である。

【００７３】レンズ断面図において、ＰＬは投影光学系
である。Ｇｉは物体側（距離の長い共役側）から数えた
第ｉレンズ群（第ｉ群）である。

【００７４】ＩＰは像面であり、投影露光装置に用いた
ときはウエハ面に相当している。第ｉ群のうち奇数のレ
ンズ群は屈折力（凸）のレンズ群、偶数のレンズ群は負
の屈折力（凹）のレンズ群である。

【００７５】レンズ面に付した「○」印は非球面である
ことを示している。

【００７６】図１，図４，図７，図１０，図１３の数値
実施例１〜５は、物体側より順に正，負そして正の屈折
力のレンズ群の３つのレンズ群（３群タイプ）より成っ
ている。

【００７７】図１６，図１９，図２２，図２５，図２
８，図３１の数値実施例６〜１１は、物体側より順に
正，負，正，負そして正の屈折力のレンズ群の５つのレ
ンズ群（５群タイプ）より成っている。

【００７８】図３４，図３７，図４０，図４３，図４
７，図５０の数値実施例１２〜１７は、物体側より順に
正，負，正，負，正，負そして正の屈折力のレンズ群の
７つのレンズ群（７群タイプ）より成っている。

【００７９】いずれの数値実施例においてもレンズ系全
体を適切なパワー分担のもとで、適切な面に非球面を導
入することにより良好な光学性能を達成している。

【００８０】本発明の投影光学系は，高ＮＡ化、広い露
光領域を確保している。

【００８１】この為に光学系全体を正の屈折力のレンズ
群と負の屈折力のレンズ群とを含む、複数のレンズ群よ
り構成し、パワー分担（屈折力分担）を適切に設定して
いる。

【００８２】パワー分担を適切に設定する為に条件
（１）式のように、レンズ系の共役長Ｌと各負レンズ群
（凹レンズ群）のパワーの総和φｏの積を規定してい
る。一般的に共役長（物像間距離）Ｌが長くなると各凹
レンズ群のパワーの総和φｏも小さくなり、逆に共役長
Ｌが短くなると各凹レンズ群のパワーの総和φｏは大き
くなる。

【００８３】本発明においてはそれらの積が１７以上と
することにより、凹レンズ群のパワーを大きく設定し、
主に像面湾曲、非点収差を良好に補正する手段としてい
る。

【００８４】条件（１）式の下限を越えると、ペッツバ
ール和が正の方向へ大きくなるため、像面湾曲、非点収
差を良好に補正することが困難になってくる。

【００８５】条件（２）式は、条件（１）式を規定した
上で 非球面を導入するに際し、適切な面を規定してい
る。従来から縮小投影光学系においては、テレセントリ
ック性を保ちつつも、歪曲収差、像面湾曲、非点収差、
加えて、メリディオナルとサジタルの横収差を各々良好
に補正するのは非常に困難であった。

【００８６】というのは、テレセントリック性、歪曲収
差、像面湾曲、非点収差はどれも光束中心を通る主光線
に関する収差量であり、それらの収差等はレンズ系全体
を通して主光線高が高い物体側のレンズ配置、レンズ形
状に依存しているが、物体上のすべての物点からの主光
線に対しテレセントリック性を維持しつつも、歪曲収
差、像面湾曲、非点収差を補正するように同じ主光線を
屈折させるというのが、相当な困難を伴っていたことに
よる。

【００８７】またレンズ面上でメリディオナルの下側光
線は、主光線よりもさらに高い位置で屈折されているた
め、メリディオナルの横収差とそれら主光線に関する収
差とのバランスが難しい。同時に通常は像高が高くなる
につれてアンダー傾向の像面湾曲を補正しようとする
と、凹レンズで強く屈折させることになるが、そうする
と今度は高い像高のサジタルの横収差の周辺部（サジタ
ルハロ）がさらにオーバーに変化してしまい、良好にバ
ランスさせることが難しくなってしまう。

【００８８】このような状況で高ＮＡ化、広い露光領域
の確保は、物体側光束と像高のさらなる拡大を意味し、
収差補正の困難さが増幅されてしまう。

【００８９】そこで本発明においては、条件（２）式を
満足するように軸外主光線に影響の大きな面を非球面と
することにより、上記の改善されるべき収差を重点的に
効果的に補正することにより、他の収差補正の負担を軽
減し、良好な光学性能を実現している。

【００９０】この条件（２）式の下限を越えると軸外主
光線よりも軸上マージナル光線への影響が増大してくる
ため、上記の改善されるべき収差の補正効果が低減して
しまい、高ＮＡ化、広い露光領域の確保が難しくなって
しまう。

【００９１】さらに詳細に説明するため，本発明の投影
光学系について、非球面を導入する際の光学的作用につ
いて述べる。全レンズ系が３群、５群、７群の場合に対
し各々のパワー配置の模式図を図５２、図５３、図５４
に示す。

【００９２】図中、Ｒは物体面としてのレチクル、Ｗは
像面としてのウェハー、実線は軸上マージナル光線でそ
の面の高さをｈ、点線は最軸外主光線でその面の高さを
ｈ_bで表している。なお物像界では両側テレセントリッ
クを形成している。

【００９３】上記図５２，図５３，図５４の縮小投影系
では、物体側ＮＡは像側ＮＡ（本文中のＮＡとは像側Ｎ
Ａのこと）と投影倍率の積となるので軸上マージナル光
束は物体側では小さく、像側では大きくなる。

【００９４】ゆえに物体側ではｈが低く、像側ではｈが
高くなっている。逆に投影倍率から最軸外主光線は物体
側ではｈ_b が高く、像側ではｈ_b が低くなっている。

【００９５】一般に３次収差が大きい面ではそれに応じ
て高次収差も大きいのが普通なので、収差補正を良好に
行うためには、個々の面の３次収差係数の絶対値が小さ
く、全体としても値が小さくなることが条件となる。そ
して歪曲収差係数はｈ_b の３乗とｈの１乗、像面湾曲と
非点収差係数はｈ_b の２乗とｈの２乗、コマ収差係数は
ｈ_b の１乗とｈの３乗、球面収差係数はｈの４乗で影響
してくる。

【００９６】図５２では、条件（２）を満足する高さ
ｈ，ｈ_b は物体面からＧ１群、Ｇ２群のレンズ群までで
あり、よってＧ１、Ｇ２群中に少なくとも１枚の非球面
を導入することが良好な光学性能を実現するための条件
となる。非球面をＧ１群に施すと、ｈ_b が最も高いので
主に歪曲収差係数をコントロールするのに有効である。

【００９７】次に負の屈折力のＧ２群に非球面を施すと
主に像面湾曲と非点収差係数をコントロールするのに有
効であるが、正の屈折力のＧ１群とは打ち消しの関係に
あるので歪曲収差係数のコントロールにも有効である。

【００９８】一般にｈが高い面では球面収差係数やコマ
収差係数への寄与が大きいので、正の屈折力のＧ３群に
非球面を導入すれば球面収差やコマ収差の補正に有効で
ある。

【００９９】図５３でも、条件（２）を満足するのは、
およそ物体面からＧ１群、Ｇ２群のレンズ群までである
が、負のレンズ群を２群含んでおりペッツバール和の補
正上有利なことと（負レンズ群のパワーを大きくするた
めに光線を低い位置で屈折する必要性が緩和される）、
Ｇ１−Ｇ２群間の間隔も小さくなっているので、Ｇ２群
における条件（２）の値は 図５２の３群タイプより大
きくなっている。

【０１００】よってＧ１、Ｇ２群中に少なくとも１枚の
非球面を導入することが良好な光学性能を実現するため
の条件となるが、その収差補正能力としても図５２の３
群タイプより大きくなる。Ｇ１群、Ｇ２群における収差
係数のコントロールについては、図５２の３群タイプと
ほぼ同等である。

【０１０１】ただ５群構成中に、負のレンズ群が２群あ
るために像面湾曲や非点収差の補正が図５２の３群タイ
プよりは容易であり、Ｇ２群の収差補正上の負担も軽減
している。また球面収差やコマ収差を補正するためにｈ
が高いＧ３、Ｇ４、Ｇ５群中に非球面を導入しても良
い。

【０１０２】図５４では、条件（２）を満足するのは、
およそ物体面からＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４群のレンズ群
までであり、図５２の３群タイプ、図５３の５群タイプ
と比べて最軸外主光線が軸上マージナル光線に対し高い
位置を維持しやすくなっている。これは負のレンズ群を
３群含んでおりペッツバール和の補正上有利なことと、
Ｇ１−Ｇ２−Ｇ３−Ｇ４群間の間隔も小さくなっている
からである。

【０１０３】したがってより効果的に非球面を導入する
ことが可能となり、良好な光学性能を達成することがで
きる。

【０１０４】特に条件（２）式が大きい値を示している
Ｇ１、Ｇ２群に非球面を施すことにより主に歪曲収差、
像面湾曲、非点収差を良好に補正することができる。Ｇ
３、Ｇ４群については、コマ収差、サジタルの横収差を
補正するのに適している。

【０１０５】ｈが高いＧ５、Ｇ６、Ｇ７群中に非球面を
用いれば、球面収差やコマ収差を補正するのに有効であ
る。

【０１０６】以上、非球面を導入する際の光学的作用に
ついて述べてきたが、非球面の導入を結像性能により効
果的に発揮させるには条件（３）式を満足させると良
い。

【０１０７】条件（３）式は非球面量に関して規定する
もので、この下限を越えると、良好な結像性能を得るた
めに設計的に積極的に非球面を用いたとしても非球面の
効果が十分に発揮されなくなる。

【０１０８】例えば共役長を１０００ｍｍ、使用波長を
１９３ｎｍとすると条件式（３）から△ＡＳＰＨ＝０．
００１ｍｍとなりニュートンリング約１０本分に相当す
る。これは投影露光系に用いる非球面としては十分に大
きい値である。さらにより効果的に非球面を使用するに
は下限値を、 ｜△ＡＳＰＨ／Ｌ｜＞１．０×１０^-5 として非球面量を大きくすればよい。

【０１０９】このように本発明によれば、非球面の効果
的な導入を可能とするが、物体上からの複数の光束に対
し１面の非球面により収差補正のための所望の屈折力変
化を与えるには限界があるので、好ましくは上記条件を
満足する少なくとも２面の非球面を導入すれば収差補正
の役割を分散させることが可能となるのでなおよい。

【０１１０】

【０１１１】条件式（１）の上限を越えると、負屈折力
を有する負レンズ群のパワーが大きくなりすぎる為ペッ
ツバール和が補正過剰となり主に像面湾曲、非点収差を
良好に補正することが困難になる。

【０１１２】また、正屈折力を有する正レンズ群のレン
ズ径が大きくなったり、レンズ枚数が増加してしまう。

【０１１３】条件式（２）の上限を越えると、物体面に
対してレンズが近づきすぎて作動距離が確保できなくな
る。また、投影光学系の倍率が極端に小さい場合には、
上記条件式を超えても作動距離は確保できる場合がある
が、このように倍率が極端に小さくなる光学系はリソグ
ラフィ用としては実用的ではない。

【０１１４】条件式（３）の上限を超えると、非球面量
が大きくなりすぎる為レンズの加工時間が増大してしま
う。また、非球面にて発生する高次収差が大きくなり収
差補正を良好に行なうことが難しくなってしまう場合が
ある。

【０１１５】さらには、非球面の曲率変化に関し、以下
の条件のうち少なくとも１つを満たすことにより、非球
面の効果を増大させることができる。

【０１１６】（ア−１）前記非球面は少なくとも、面の
中心から周辺部にかけて、互いに局所曲率パワーの変化
が逆符号の領域を有する２つの非球面を有すること。

【０１１７】（ア−２）前記非球面のうち凹群中の少な
くとも１面の非球面は、面の中心から周辺部にかけて局
所曲率パワーが負の方向へ次第に強くなること又は正の
方向へは弱くなる領域を有すること。

【０１１８】（ア−３）前記（ア−１），（ア−２）の
非球面のうち凸群中の少なくとも１面の非球面は、面の
中心から周辺部にかけて局所曲率パワーが正の方向へ次
第に強くなること又は負の方向へは弱くなる領域有する
こと。

【０１１９】一般に非球面を用いて収差補正を行う手法
としては従来から該当面での収差発生が小さくなるよう
に非球面を導入する方法（補助的導入）が主であった。
例えば凸単レンズでは球面収差がアンダーになるので周
辺に行くほど曲率が小さくなる非球面を導入し球面収差
を補正するなどである。

【０１２０】これに対し本発明では、レンズ枚数の削減
を目標としつつも良好な性能との両立を図るには、他の
面との関係において収差を打ち消すように非球面を導入
する方法（積極的導入）を提案し収差を巧みに補正して
いる。

【０１２１】まず上記（ア−１）を満足させて２つの非
球面パワーの打ち消しの関係を作ることにより、物体か
らの任意の光束に及ぼす屈折力変化が、球面のみまたは
非球面が１面のみの場合には生成できない、複数の収差
が同時に最小になるような屈折力変化を与えることが容
易となる。

【０１２２】補正が困難な高次の収差補正、例えば、高
次領域の歪曲収差や像面湾曲、非点収差、サジタル横収
差、メリディオナル横収差はこの（ア−１）の作用によ
り良好に補正される。特に２つの非球面をそれぞれ第１
群Ｇ１群に１面、第２群Ｇ２群に１面とした場合は、テ
レセントリック性、歪曲収差、像面湾曲が良好に補正さ
れる。

【０１２３】２つの非球面を第２群Ｇ２群に２面とした
場合は、像面湾曲、メリディオナルとサジタル横収差、
歪曲収差が良好に補正される。

【０１２４】図５４の７群タイプの第３群Ｇ３群、第４
群Ｇ４群に２つの非球面を導入した場合は、サジタル横
収差やコマ収差が良好に補正される。

【０１２５】また（ア−２）を満足させることは、主に
像面湾曲、メリディオナルやサジタル横収差の補正に特
に有効となってくる。

【０１２６】これは、ペッツバール和を良く補正したと
しても、高次の像面湾曲、特にアンダーに倒れるサジタ
ルの像面湾曲を補正するのが難しく、前述したようにメ
リディオナルやサジタル横収差とバランスさせることが
困難であるので、本発明では、（ア−２）を満足させ、
特に負の屈折力方向のパワーを大きくすることにより像
面湾曲のアンダー部分をオーバー側に補正し、なおか
つ、そのことにより該非球面以外の面の収差補正自由度
を増加させることが可能となり、メリディオナルやサジ
タル横収差、歪曲収差等の補正がなされる。

【０１２７】さらに上記（ア−３）を満足させることに
より特徴的なのは、物体側テレセントリック性と高次の
歪曲収差の補正に特に有効となってくることである。

【０１２８】これは、本発明では条件（１）式により負
のレンズ群のパワーを強めてペッツバール和が関係する
像面湾曲や非点収差を補正可能ならしめるが、そうする
と高次の負のパワーが影響して物体側テレセントリック
性のバランスが崩れ、同時に高次のアンダーの歪曲収差
が発生してしまうので、（ア−３）を満足させることに
より物体側テレセントリック性のバランスを良好に戻
し、同時に逆のオーバーの歪曲収差を発生させて打ち消
して、その補正を良好にしているのである。

【０１２９】以上に加えて複数面の非球面を導入すれ
ば、全体にわたりますます良好な収差補正が可能とな
る。軸上マージナル光線の高さが高い、図５２での第３
群Ｇ３群、図５３での第３群Ｇ３群、第４群Ｇ４群、第
５群Ｇ５群、図５４での第５群Ｇ５群、第６群Ｇ６群、
第７群Ｇ７群に面の中心から周辺部にかけて局所曲率パ
ワーが負の方向へ次第に強くなる（正の方向へは弱くな
る）領域を有する非球面を導入すれば、球面収差やコマ
収差の良好な補正が可能となる。

【０１３０】このように、本発明においては，パワー分
担を適切に設定し、適切な位置に非球面を用い、適正な
非球面量を与え、非球面形状を所定の条件を満足させる
ように規定することにより、両側テレセントリック性を
確保しながら、歪曲収差、像面湾曲、非点収差、コマ収
差、球面収差等を良好に補正た投影光学系を達成してい
る。

【０１３１】次に本発明の各数値実施例のレンズ構成の
特徴を順次説明する。

【０１３２】（実施例１）図１は本発明の数値実施例１
のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１
７枚という少ないレンズ構成により達成している。

【０１３３】６面の非球面を用いており、本発明の条件
式の関係諸量を表１に、非球面のパワー変化の様子を図
２（縦軸は非球面の光軸からの高さを有効径で正規化し
た値、横軸は非球面番号で、左右方向はそれぞれ局所曲
率パワーの変化が負正の方向を示す）に、収差図を図３
に示す。

【０１３４】数値実施例１において、ｒ１〜ｒ８は正の
第１群Ｇ１群であり、すべて球面である。ｒ９〜ｒ１６
は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１０，ｒ１２が非球面で
ある。ｒ１７〜ｒ３４正の第３群Ｇ３群であり，ｒ２
０，ｒ２３，ｒ２５，ｒ３３が非球面である。

【０１３５】本実施例では，表１に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２）、（３）を満足する非球面として、第
２群に２面として、テレセントリック性、歪曲収差、像
面湾曲等を良好に補正している。

【０１３６】第１群は，負レンズ１枚，正レンズ３枚で
構成している。第２群は，負レンズ４枚で構成している
が、像面湾曲や歪曲収差等の高次成分を補正するため、
ｒ１０とｒ１２の非球面はお互いを打ち消すように局所
曲率パワーの変化が逆符号の領域を有しており前述の
（ア−１），（ア−２）の作用を満足している。

【０１３７】第３群は、正レンズ８枚、負レンズ１枚で
構成しているが、うち正のレンズ５枚に蛍石（ｎ＝１．
５０１４）を使用することで色消しも考慮している。ｒ
２０，ｒ２３，ｒ２５の非球面は主に球面収差を補正す
るため局所曲率パワーが負の方向へ変化していて，ｒ３
３の非球面は主に歪曲収差の低次を補正しており、局所
曲率パワーは正の方向へ変化している。

【０１３８】また最も像面側に凹面を向けた負のメニス
カスレンズと、第１面が像面側に凹面を向けた正レンズ
の１組のレンズを配置して、像面湾曲、コマ収差、歪曲
収差の補正に役立てている。

【０１３９】これらによって図３に示すように諸収差を
良好に補正している。

【０１４０】（実施例２）図４は本発明の数値実施例２
のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１
７枚という少ないレンズ構成により達成している。

【０１４１】９面の非球面を用いており、本発明の条件
式の関係諸量を表２に、非球面のパワー変化の様子を図
５（縦軸は非球面の光軸からの高さを有効径で正規化し
た値、横軸は非球面番号で、左右方向はそれぞれ局所曲
率パワーの変化が負正の方向を示す）に、収差図を図６
に示す。

【０１４２】数値実施例２において、ｒ１〜ｒ１０は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ２、ｒ５が非球面である。ｒ
１１〜ｒ１６は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１１，ｒ１
５が非球面である。ｒ１７〜ｒ３４は正の第３群Ｇ３群
であり，ｒ２０、ｒ２３、ｒ２７，ｒ３２、ｒ３３が非
球面である。

【０１４３】なお、ｒ２、ｒ５，ｒ１５，ｒ２３，ｒ３
２，ｒ３３の非球面を構成するレンズのもう片方の面は
平面としている。

【０１４４】本実施例では，表２に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２）、（３）を満足する非球面として第１
群に２面、第２群に２面の計４面として、テレセントリ
ック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０１４５】第１群は，負レンズ１枚，正レンズ４枚で
構成し，特にｒ２，ｒ５の非球面は局所曲率パワーが次
第に正の方向へ変化する領域を有しており前述の（ア−
３）の作用を満足している。

【０１４６】第２群は，負レンズ３枚で構成している。
ｒ１１の中心部分とｒ１５は局所曲率パワーの変化が負
の方向を有しており（ア−２）の作用を満足している。
像面湾曲や歪曲収差等の高次成分を補正するため、ｒ１
１とｒ１５の非球面は周辺部においてお互いを打ち消す
ように局所曲率パワーの変化が逆符号の領域を有してお
り前述の（ア−１）の作用を満足している。

【０１４７】そればかりかｒ１１の中心部分、ｒ１５と
第１群Ｇ１のｒ２の中心部，ｒ５の関係においても局所
曲率パワーの変化が逆符号の領域を有しており、（ア−
１）の作用を満足しておりテレセントリック性、歪曲収
差等の補正に有効となっている。

【０１４８】第３群は、正レンズ７枚、負レンズ２枚で
構成しているが、うち正のレンズ５枚に蛍石（ｎ＝１．
５０１４）を使用することで色消しも考慮している。ｒ
２０、ｒ２３，ｒ２７の非球面は主に球面収差を補正す
るため局所曲率パワーが負の方向へ変化している領域を
有している。またｒ３２、ｒ３３の非球面は局所曲率パ
ワーが正の方向へ変化している領域を有しており主に歪
曲収差を補正している。

【０１４９】これらによって図６に示すように諸収差を
良好に補正している。

【０１５０】（実施例３）図７は本発明の数値実施例３
のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１
７枚という少ないレンズ構成により達成している。

【０１５１】７面の非球面を用いており、本発明の条件
式の関係諸量を表３に、非球面のパワー変化の様子を図
８（縦軸は非球面の光軸からの高さを有効径で正規化し
た値、横軸は非球面番号で、左右方向はそれぞれ局所曲
率パワーの変化が負正の方向を示す）に、収差図を図９
に示す。

【０１５２】数値実施例３において、ｒ１〜ｒ８は正の
第１群Ｇ１群であり、ｒ２、ｒ７が非球面である。ｒ９
〜ｒ１６は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１２が非球面で
ある。ｒ１７〜ｒ３４正の第３群Ｇ３群であり，ｒ２
０，ｒ２３，ｒ２５，ｒ３３が非球面である。

【０１５３】なお、本実施例の非球面を構成するレンズ
は、すべて片方の面が平面としている。

【０１５４】本実施例では，表３に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２）、（３）を満足する非球面としては、
第１群に２面、第２群に１面の計３面として、テレセン
トリック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正してい
る。

【０１５５】第１群は，負レンズ１枚，正レンズ３枚で
構成し，特にｒ７の非球面は局所曲率パワーが次第に正
の方向へ変化しており前述の（ア−３）の作用を満足す
ると同時に、ｒ２の非球面の中心部分との関係において
お互いを打ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号
となっており前述の（ア−１）の作用も満足している。

【０１５６】第２群は，負レンズ４枚で構成している
が、ペッツバール和を補正するために像面側の２つのレ
ンズのパワーが強くなっているため、それを打ち消すよ
うにｒ１２の非球面は中心部分は局所曲率パワーが正の
方向へ変化しているが、周辺部分では高次の像面湾曲を
補正するため局所曲率パワーの変化が負方向となってお
り（ア−２）を満足している。またこの周辺部分と第１
群Ｇ１のｒ７は打ち消すように局所曲率パワーの変化が
逆符号となっており前述の（ア−１）の作用も満足して
いる。

【０１５７】第３群は、正レンズ８枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ２０，ｒ２３，ｒ２５の非球面は主に
球面収差を補正するため局所曲率パワーが負の方向へ変
化していて，ｒ３３の非球面は主に歪曲収差の低次を補
正しており、局所曲率パワーは正の方向へ変化してい
る。また最も像面側に凹面を向けた負のメニスカスレン
ズと、第１面が像面側に凹面を向けた正レンズの１組の
レンズを配置して、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差の補
正に活用している。

【０１５８】これらによって図９に示すように諸収差を
良好に補正している。

【０１５９】（実施例４）図１０は本発明の数値実施例
４のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１
５枚という少ないレンズ構成により達成している。

【０１６０】８面の非球面を用いており、本発明の条件
式の関係諸量を表４に、非球面のパワー変化の様子を図
１１（縦軸は非球面の光軸からの高さを有効径で正規化
した値、横軸は非球面番号で、左右方向はそれぞれ局所
曲率パワーの変化が負正の方向を示す）に、収差図を図
１２に示す。

【０１６１】数値実施例４において、ｒ１〜ｒ８は正の
第１群Ｇ１群であり、ｒ７、ｒ８が非球面である。ｒ９
〜ｒ１４は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ９，ｒ１０が非
球面である。ｒ１５〜ｒ３０正の第３群Ｇ３群であり，
ｒ１８，ｒ２３，ｒ２９。ｒ３０が非球面である。

【０１６２】なお、ｒ７，ｒ８のレンズ、ｒ９，ｒ１０
のレンズ、 ｒ２９，ｒ３０のレンズは両面を非球面と
している。

【０１６３】本実施例では，表４に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２）、（３）を満足する非球面としては、
第１群に２面、第２群に２面の計４面として、テレセン
トリック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正してい
る。

【０１６４】第１群は，負レンズ１枚、正レンズ３枚で
構成し，特にレンズの両面が非球面のｒ７，ｒ８はお互
いを打ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号とな
っており前述の（ア−１）の作用を満足しつつ、同時に
（ア−３）の作用も満足している。

【０１６５】第２群は，負レンズ３枚で構成している
が、レンズの両面が非球面のｒ９，ｒ１０はお互いを打
ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号となってお
り前述の（ア−１）の作用を満足しつつ、同時に（ア−
２）の作用も満足している。

【０１６６】同様にｒ８とｒ９、ｒ７とｒ１０の関係に
おいても（ア−１）の作用を満足しており、互いに複雑
に打ち消し合いながらテレセントリック性、歪曲収差、
像面湾曲等の補正を行っている。

【０１６７】第３群は、正レンズ７枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ１８，ｒ２３の非球面は主に球面収差
を補正するため局所曲率パワーが負の方向へ変化してい
ている。ｒ２９の非球面は、歪曲収差等の補正のため局
所曲率パワーが周辺部で正の方向へ変化している。また
最も像面側に第２面を像面側に凹面を向けた負のレンズ
と、第１面が像面側に凹面を向けた正のメニスカスレン
ズの１組のレンズを配置して、像面湾曲、コマ収差、歪
曲収差の補正に活用している。

【０１６８】これらによって図１２に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０１６９】（実施例５）図１３は本発明の数値実施例
５のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝９７
９ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１４
枚という少ないレンズ構成により達成している。

【０１７０】１０面の非球面を用いており、本発明の条
件式の関係諸量を表５に、非球面のパワー変化の様子を
図１４（縦軸は非球面の光軸からの高さを有効径で正規
化した値、横軸は非球面番号で、左右方向はそれぞれ局
所曲率パワーの変化が負正の方向を示す）に、収差図を
図１５に示す。

【０１７１】数値実施例５において、ｒ１〜ｒ８は正の
第１群Ｇ１群であり、ｒ７、ｒ８が非球面である。ｒ９
〜ｒ１４は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ９、ｒ１０が非
球面である。ｒ１５〜ｒ２８正の第３群Ｇ３群であり，
ｒ１７，ｒ１８，ｒ２１，ｒ２２、ｒ２７，ｒ２８が非
球面である。

【０１７２】なお、本実施例の非球面を構成するレンズ
は、すべて両面が非球面である。

【０１７３】本実施例では，表５に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２）、（３）を満足する非球面としては、
第１群に２面、第２群に２面の計４面として、テレセン
トリック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正してい
る。

【０１７４】第１群は，負レンズ１枚，正レンズ３枚で
構成し，特にレンズの両面が非球面のｒ７，ｒ８はお互
いを打ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号とな
っており前述の（ア−１）の作用を満足しつつ、同時に
（ア−３）の作用も満足している。

【０１７５】第２群は，負レンズ３枚で構成している
が、レンズの両面が非球面のｒ９，ｒ１０はお互いを打
ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号となってお
り前述の（ア−１）の作用を満足しつつ、同時に（ア−
２）の作用も満足している。同様にｒ８とｒ９、ｒ７と
ｒ１０の関係においても（ア−１）の作用を満足してお
り、互いに複雑に打ち消し合いながらテレセントリック
性、歪曲収差、像面湾曲等の補正を行っている。

【０１７６】第３群は、正レンズ６枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ１８，ｒ２１，ｒ２２の非球面は主に
球面収差を補正するため局所曲率パワーが負の方向へ変
化している。ｒ２７の非球面は、歪曲収差等の補正のた
め局所曲率パワーが周辺部で正の方向へ変化している。

【０１７７】また最も像面側に凹面を向けた負のメニス
カスレンズと、第１面が像面側に凹面を向けた正レンズ
の１組のレンズを配置して、像面湾曲、コマ収差、歪曲
収差の補正に活用している。

【０１７８】これらによって図１５に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０１７９】（実施例６）図１６は本発明の数値実施例
６のレンズ断面図であり，基準波長は２４８ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
５０ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を２
７枚のレンズ構成により達成しており、２面の非球面を
用いている。

【０１８０】本発明の条件式の関係諸量を表６に、非球
面のパワー変化の様子を図１７（縦軸は非球面の光軸か
らの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図１８に示す。

【０１８１】数値実施例６において、ｒ１〜ｒ６は正の
第１群Ｇ１群であり、すべて球面である。ｒ７〜ｒ１６
は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１３が非球面である。ｒ
１７〜ｒ２６は正の第３群Ｇ３群であり，すべて球面で
ある。ｒ２７〜ｒ３４は負の第４群Ｇ４群であり、すべ
て球面である。ｒ３５〜ｒ５４は正の第５群Ｇ５群であ
り，ｒ５３が非球面である。

【０１８２】本実施例では，表６に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２），（３）を満足する非球面として、第
２群に１面の非球面を用いて、テレセントリック性、歪
曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０１８３】第１群は，正レンズ３枚で構成し主にテレ
セントリック性、歪曲収差を補正している。

【０１８４】第２群は，負レンズ５枚で構成し、ｒ１３
の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向となっており
前述の（ア−２）の作用を満足している。また第１群と
の関係において歪曲収差等も補正している。

【０１８５】第３群は、正レンズ５枚で構成している。

【０１８６】第４群は、負レンズ４枚で構成しており、
主にペッツバール和の補正をしている。

【０１８７】第５群は、正レンズ８枚、負レンズ２枚で
構成している。

【０１８８】これらによって図１８に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０１８９】（実施例７）図１９は本発明の数値実施例
７のレンズ断面図であり，基準波長は２４８ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
５０ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を２
７枚のレンズ構成により達成しており、２面の非球面を
用いている。

【０１９０】本発明の条件式の関係諸量を表７に、非球
面のパワー変化の様子を図２０（縦軸は非球面の光軸か
らの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図２１に示す。

【０１９１】数値実施例７において、ｒ１〜ｒ６は正の
第１群Ｇ１群であり、すべて球面である。ｒ７〜ｒ１４
は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１０，ｒ１１が非球面で
ある。ｒ１５〜ｒ２４は正の第３群Ｇ３群であり，すべ
て球面である。ｒ２５〜ｒ３２は負の第４群Ｇ４群であ
り、すべて球面である。ｒ３３〜ｒ５４は正の第５群Ｇ
５群であり，すべて球面である。

【０１９２】本実施例では，表７に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２），（３）を満足する非球面として、第
２群に２面の非球面を用いて、テレセントリック性、歪
曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０１９３】第１群は，正レンズ３枚で構成し主にテレ
セントリック性、歪曲収差を補正している。

【０１９４】第２群は，負レンズ４枚で構成し、ｒ１
０，ｒ１１の非球面は互いに打ち消すように局所曲率パ
ワーの変化が逆方向となっている領域を有しており前述
の（ア−１）の作用を満足すると同時に（ア−２）の作
用も満足している。

【０１９５】第３群は、正レンズ５枚で構成している。

【０１９６】第４群は、負レンズ４枚で構成しており、
主にペッツバール和の補正をしている。

【０１９７】第５群は、正レンズ９枚、負レンズ２枚で
構成している。

【０１９８】これらによって図２１に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０１９９】（実施例８）図２２は本発明の数値実施例
８のレンズ断面図であり，基準波長は２４８ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
５０ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を２
４枚という５群構成タイプとしては少ないレンズ構成に
より達成している。７面の非球面を用いておりそのうち
４面が両面非球面である。

【０２００】本発明の条件式の関係諸量を表８に、非球
面のパワー変化の様子を図２３（縦軸は非球面の光軸か
らの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図２４に示す。

【０２０１】数値実施例８において、ｒ１〜ｒ６は正の
第１群Ｇ１群であり、ｒ３、ｒ４が両面非球面である。
ｒ７〜ｒ１４は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ９，ｒ１０
が両面非球面である。ｒ１５〜ｒ２６は正の第３群Ｇ３
群であり，ｒ２０が片面非球面である。ｒ２７〜ｒ３０
は負の第４群Ｇ４群であり、すべて球面である。ｒ３１
〜ｒ４８は正の第５群Ｇ５群であり，ｒ３５、ｒ４７が
片面非球面である。

【０２０２】本実施例では，表８に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２），（３）を満足する非球面として、特
に第１群に２面の両面非球面、第２群に２面の両面非球
面、第３群に１面の非球面を用いて、テレセントリック
性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０２０３】第１群は，正レンズ３枚で構成し，特にｒ
３、ｒ４の両面非球面は互いに打ち消すように局所曲率
パワーの変化が逆符号となっている領域を有しており前
述の（ア−１）、（ア−３）の作用を満足している。

【０２０４】第２群は，負レンズ４枚で構成し、やはり
ｒ９，ｒ１０の両面非球面は互いに打ち消すように局所
曲率パワーの変化が逆符号となっている領域を有してお
り前述の（ア−１）、（ア−２）の作用を満足してい
る。

【０２０５】第３群は、正レンズ５枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ２０の非球面は球面収差等を補正する
ように局所曲率パワーが負の方向へ変化している。

【０２０６】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和の補正をしている。

【０２０７】第５群は、正レンズ８枚、負レンズ１枚で
構成している。 ｒ３５の非球面は主に球面収差を補正
するように局所曲率パワーが負の方向へ変化している。
ｒ４７の非球面は局所曲率パワーが正の方向へ変化して
いる領域を有しており、歪曲収差等を補正している。

【０２０８】これらによって図２４に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２０９】（実施例９）図２５は本発明の数値実施例
９のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、ＮＡ
０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１０
００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系を１
６枚という５群構成タイプとしては非常に少ないレンズ
構成により達成している。７面の非球面を用いておりそ
のすべてが片面が平面である。

【０２１０】本発明の条件式の関係諸量を表９に、非球
面のパワー変化の様子を図２６（縦軸は非球面の光軸か
らの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図２７に示す。

【０２１１】数値実施例９において、ｒ１〜ｒ４は正の
第１群Ｇ１群であり、ｒ３が非球面である。ｒ５〜ｒ１
０は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ８が非球面である。ｒ
１１〜ｒ１６は正の第３群Ｇ３群であり，ｒ１２が非球
面である。ｒ１７〜ｒ２０は負の第４群Ｇ４群であり、
ｒ１８が非球面である。ｒ２１〜ｒ３２は正の第５群Ｇ
５群であり，ｒ２２，ｒ２５、ｒ３１が非球面である。

【０２１２】本実施例では，表９に示すように、まずペ
ッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、そ
して条件式（２），（３）を満足する非球面として、第
１群に１面、第２群に１面の非球面を用いて、テレセン
トリック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正してい
る。

【０２１３】第１群は，正レンズ２枚で構成し，ｒ３の
非球面は局所曲率パワーの変化が正方向となっていて前
述の（ア−３）の作用を満足している。

【０２１４】第２群は，負レンズ３枚で構成し、ｒ８の
非球面は局所曲率パワーの変化が負方向となっていて前
述の（ア−２）の作用を満足しており、同時に第１群の
ｒ３との関係において打ち消すように局所曲率パワーの
変化が逆方向となっていて前述の（ア−１）の作用も満
足している。

【０２１５】第３群は、正レンズ３枚で構成し、ｒ１２
の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向となってい
て、球面収差等を補正している。

【０２１６】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
ｒ１８の非球面は局所曲率パワーの変化が正方向となっ
ている。これによりこの群自身で発生させる発散作用を
高次で打ち消しているのである。

【０２１７】第５群は、正レンズ６枚で構成している。
ｒ２２，ｒ２５、ｒ３１の非球面は共に局所曲率パワー
の変化が負方向となっていて、球面収差等を補正してい
る。ｒ３１は歪曲収差も補正している。

【０２１８】なお本実施例の非球面レンズは各レンズ群
に最低１枚ずつ使用されており、図２７に示すように諸
収差を良好に補正している。

【０２１９】（実施例１０）図２８は本発明の数値実施
例１０のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１０００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を１６枚という５群構成タイプとしては非常に少ないレ
ンズ構成により達成している。１２面の非球面を用いて
おりそのすべてが両面非球面である。

【０２２０】本発明の条件式の関係諸量を表１０に、非
球面のパワー変化の様子を図２９（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図３０に示す。

【０２２１】数値実施例１０において、ｒ１〜ｒ４は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ３、ｒ４が両面非球面であ
る。ｒ５〜ｒ１０は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ９，ｒ
１０が両面非球面である。ｒ１１〜ｒ１６は正の第３群
Ｇ３群であり，ｒ１３、ｒ１４が両面非球面である。ｒ
１７〜ｒ２０は負の第４群Ｇ４群であり、ｒ１９，ｒ２
０が両面非球面である。ｒ２１〜ｒ３２は正の第５群Ｇ
５群であり，ｒ２１，ｒ２２，ｒ２５、ｒ２６が両面非
球面である。

【０２２２】本実施例では，表１０に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群に２面の両面非球面、第２群に２面の両面非球
面、第３群に２面の両面非球面を用いて、テレセントリ
ック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０２２３】第１群は，正レンズ２枚で構成し，特にｒ
３、ｒ４の両面非球面は互いに打ち消すように局所曲率
パワーの変化が逆符号となっている領域を有しており前
述の（ア−１）の作用を満足しており、同時に（ア−
３）の作用も満足している。

【０２２４】第２群は，負レンズ３枚で構成し、やはり
ｒ９，ｒ１０の両面非球面は互いに打ち消すように局所
曲率パワーの変化が逆符号となっている領域を有してお
り前述の（ア−１）の作用を満足しており、同時に（ア
−２）の作用も満足している。

【０２２５】第３群は、正レンズ３枚で構成し、ｒ１
３，ｒ１４の両面非球面は互いに打ち消すように局所曲
率パワーの変化が逆符号となっている領域を有し前述の
（ア−１）の作用を満足しており、総和としては負の方
向が残存し、球面収差等を補正している。

【０２２６】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
ｒ１９，ｒ２０の両面非球面は共に局所曲率パワーの変
化が正の方向となっている。これによりこの群自身で発
生させる発散作用を高次で打ち消しているのである。

【０２２７】第５群は、正レンズ５枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ２１，ｒ２１の両面非球面は互いに打
ち消すように局所曲率パワーの変化が逆符号となってい
る領域を有しており、総和としては負の方向が残存し、
球面収差等を補正している。

【０２２８】ｒ２５，ｒ２６の両面非球面は共に局所曲
率パワーの変化が負の方向となっており、やはり主に球
面収差を補正している。また正レンズ５枚のうち４枚は
蛍石（ｎ＝１．５０１４０）を使用しており、色収差も
考慮している。

【０２２９】なお本実施例の両面非球面レンズは各レン
ズ群に１枚ずつ使用されており、図３０に示すように諸
収差を良好に補正している。

【０２３０】（実施例１１）図３１は本発明の数値実施
例１１のレンズ断面図であり，基準波長は２４８ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／５、レンズ共役長Ｌ＝
１１００ｍｍ、露光領域の直径φ３１．１ｍｍの光学系
を２４枚という５群構成タイプとしては比較的少ないレ
ンズ構成により達成していて、５面の非球面を用いてい
る。

【０２３１】本発明の条件式の関係諸量を表１１に、非
球面のパワー変化の様子を図３２（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図３３に示す。

【０２３２】数値実施例１１において、ｒ１〜ｒ８は正
の第１群Ｇ１群であり、すべて球面である。ｒ９〜ｒ１
８は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１２，ｒ１３が非球面
である。ｒ１９〜ｒ２８は正の第３群Ｇ３群であり，す
べて球面である。ｒ２９〜ｒ３２は負の第４群Ｇ４群で
あり、ｒ２９，ｒ３２が非球面である。ｒ３３〜ｒ４８
は正の第５群Ｇ５群であり，ｒ４７が非球面である。

【０２３３】本実施例では，表１１に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第２群に２面の非球面を用いて、テレセントリック性、
歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正している。

【０２３４】第１群は，正レンズ３枚、負レンズ１枚で
構成し，テレセントリック性、歪曲収差等を補正してい
る。

【０２３５】第２群は，正レンズ１枚、負レンズ４枚で
構成し、ｒ１２の非球面は局所曲率パワーの変化が負方
向となっており、前述（ア−２）を満足しており、同時
にｒ１３との関係において互いに打ち消すように局所曲
率パワーの変化が逆方向となっており前述の（ア−１）
の作用も満足している。

【０２３６】第３群は、正レンズ５枚で構成している。

【０２３７】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
ｒ２９，ｒ３２の非球面は互いに打ち消すように局所曲
率パワーの変化が逆符号となっており、総和としては正
の方向が残存し、この群自身で発生させる発散作用を高
次で打ち消している。

【０２３８】第５群は、正レンズ７枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ４７の非球面は局所曲率パワーの変化
が負方向となっており、やはり球面収差、コマ収差、歪
曲収差等を補正している。

【０２３９】これらによって図３３に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２４０】（実施例１２）図３４は本発明の数値実施
例１２のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１１３０ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を２６枚というレンズ構成により達成しており、５面の
非球面を用いている。

【０２４１】本発明の条件式の関係諸量を表１２に、非
球面のパワー変化の様子を図３５（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図３６に示す。

【０２４２】数値実施例１２において、ｒ１〜ｒ４は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ３が非球面である。ｒ５〜ｒ
１２は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ８，ｒ９が非球面で
ある。ｒ１３〜ｒ１８は正の第３群Ｇ３群であり，すべ
て球面である。ｒ１９〜ｒ２４は負の第４群Ｇ４群であ
り、すべて球面である。ｒ２５〜ｒ３４は正の第５群Ｇ
５群であり，ｒ３３が非球面である。ｒ３５〜ｒ４０は
負の第６群Ｇ６群であり、すべて球面である。ｒ４１〜
ｒ５２は正の第７群Ｇ７群であり，ｒ５２が非球面であ
る。

【０２４３】本実施例では，表１２に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群に１面、第２群に２面の非球面を用いて、テレセ
ントリック性、歪曲収差、像面湾曲等を良好に補正して
いる。

【０２４４】第１群は，正レンズ２枚で構成し，ｒ３の
非球面は局所曲率パワーの変化が負の方向となってい
る。

【０２４５】第２群は，負レンズ４枚で構成し、ｒ８と
ｒ９は打ち消し合うように局所曲率パワーの変化が逆方
向となっていて、前述の（ア−１）の作用を満足してい
ると同時に（ア−２）の作用も満足している。また第１
群のｒ３とｒ８との関係においても前述（ア−１）の作
用を満足している。

【０２４６】第３群は、正レンズ３枚で構成している。

【０２４７】第４群は、負レンズ３枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２４８】第５群は、正レンズ５枚で構成している。
ｒ３３の非球面は周辺部分で局所曲率パワーの変化が若
干正方向となっており、次の第６群の強い発散作用を高
次で打ち消している。

【０２４９】第６群は、負レンズ３枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２５０】第７群は、正レンズ６枚で構成している。
ｒ５２の非球面は局所曲率パワーの変化が負の方向とな
っており、歪曲収差やコマ収差等を補正している。

【０２５１】これらによって図３６に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２５２】（実施例１３）図３７は本発明の数値実施
例１３のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１１３０ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を２６枚というレンズ構成により達成しており、３面の
非球面を用いている。

【０２５３】本発明の条件式の関係諸量を表１３に、非
球面のパワー変化の様子を図３８（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図３９に示す。

【０２５４】数値実施例１３において、ｒ１〜ｒ６は正
の第１群Ｇ１群であり、すべて球面である。ｒ７〜ｒ１
２は負の第２群Ｇ２群であり、すべて球面である。ｒ１
３〜ｒ１８は正の第３群Ｇ３群であり，すべて球面であ
る。ｒ１９〜ｒ２４は負の第４群Ｇ４群であり、ｒ１
９，ｒ２０が非球面である。ｒ２５〜ｒ３４は正の第５
群Ｇ５群であり，すべて球面である。ｒ３５〜ｒ４０は
負の第６群Ｇ６群であり、すべて球面である。ｒ４１〜
ｒ５２は正の第７群Ｇ７群であり，ｒ４９が非球面であ
る。

【０２５５】本実施例では，表１３に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第４群に２面の非球面を用いて、テレセントリック性、
歪曲収差、像面湾曲、サジタル横収差等を良好に補正し
ている。

【０２５６】第１群は，正レンズ３枚で構成している。

【０２５７】第２群は，負レンズ３枚で構成している。

【０２５８】第３群は、正レンズ３枚で構成している。

【０２５９】第４群は、負レンズ３枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。ｒ１９とｒ２１は
若干ではあるが局所曲率パワーの変化が逆方向となって
おり、前述の（ア−１）の作用を満足している。その総
和としては、正方向が残存しておりこの群の発散作用を
高次で打ち消している。

【０２６０】第５群は、正レンズ５枚で構成している。

【０２６１】第６群は、負レンズ３枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２６２】第７群は、正レンズ６枚で構成している。
ｒ４９の非球面は局所曲率パワーの変化が負の方向とな
っており、球面収差、コマ収差等を補正している。

【０２６３】これらによって図３９に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２６４】（実施例１４）図４０は本発明の数値実施
例１４のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１０００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を２２枚という７群構成としては少ないレンズ構成によ
り達成しており、４面の非球面を用いている。

【０２６５】本発明の条件式の関係諸量を表１４に、非
球面のパワー変化の様子を図４１（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図４２に示す。

【０２６６】数値実施例１４において、ｒ１〜ｒ４は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ３が非球面である。ｒ５〜ｒ
１０は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ８が非球面である。
ｒ１１〜ｒ１６は正の第３群Ｇ３群であり，ｒ１３が非
球面である。ｒ１７〜ｒ２０は負の第４群Ｇ４群であ
り、すべて球面である。ｒ２１〜ｒ２６は正の第５群Ｇ
５群であり，すべて球面である。ｒ２７〜ｒ３０は負の
第６群Ｇ６群であり、すべて球面である。ｒ３１〜ｒ４
４は正の第７群Ｇ７群であり，ｒ４３が非球面である。

【０２６７】本実施例では，表１４に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群に１面、第２群に１面、第３群に１面の非球面を
用いて、テレセントリック性、歪曲収差、像面湾曲、サ
ジタル横収差等を良好に補正している。

【０２６８】第１群は，正レンズ２枚で構成している。
ｒ３の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向となって
おり、この群自体の収斂作用を高次で打ち消している。

【０２６９】第２群は，負レンズ３枚で構成している。
ｒ８の非球面は局所曲率パワーの変化が中心部分では負
方向であり（ア−２）の作用を満足しており、周辺部分
では正方向となっていて、この群自体の発散作用を高次
で打ち消している。また周辺部分では第１群のｒ３との
関係において局所曲率パワーの変化が逆方向となってお
り（ア−１）の作用も満足している。

【０２７０】第３群は、正レンズ３枚で構成している。
ｒ１３の非球面は局所曲率パワーの変化が中心部分では
正方向であり（ア−３）の作用を満足しており、周辺部
分では負方向となっていて、この群自体の収斂作用を高
次で打ち消している。また周辺部分では第２群のｒ８と
の関係において局所曲率パワーの変化が逆方向となって
おり（ア−１）の作用も満足している。

【０２７１】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２７２】第５群は、正レンズ３枚で構成している。

【０２７３】第６群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２７４】第７群は、正レンズ６枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ４３の非球面は局所曲率パワーの変化
が負の方向となっている領域を有し、球面収差、コマ収
差、歪曲収差等を補正している。また４枚の正レンズに
蛍石（ｎ＝１．５０１４０）を使用しており、色収差を
考慮している。

【０２７５】これらによって図４２に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２７６】（実施例１５）図４３は本発明の数値実施
例１５のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１０００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を２０枚という７群構成としては少ないレンズ構成によ
り達成しており、８面の非球面を用いてそのすべては片
面が平面である。

【０２７７】本発明の条件式の関係諸量を表１５に、非
球面のパワー変化の様子を図４４（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図４５に示す。

【０２７８】数値実施例１５において、ｒ１〜ｒ４は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ２が非球面である。ｒ５〜ｒ
８は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ８が非球面である。ｒ
９〜ｒ１２は正の第３群Ｇ３群であり，ｒ１０が非球面
である。ｒ１３〜ｒ１６は負の第４群Ｇ４群であり、ｒ
１５が非球面である。ｒ１７〜ｒ２２は正の第５群Ｇ５
群であり，ｒ１８が非球面である。ｒ２３〜ｒ２６は負
の第６群Ｇ６群であり、ｒ２５が非球面である。ｒ２７
〜ｒ４０は正の第７群Ｇ７群であり，ｒ３０、ｒ３９が
非球面である。

【０２７９】本実施例では，表１５に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群、第２群、第３群、第４群に各々１面の非球面を
用いて、テレセントリック性、歪曲収差、像面湾曲、サ
ジタル横収差等を良好に補正している。

【０２８０】第１群は，正レンズ２枚で構成している。
ｒ２の非球面は局所曲率パワーの変化が正方向となって
おり、前述の（ア−３）の作用を満足している。

【０２８１】第２群は，負レンズ２枚で構成している。
ｒ８の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向であり
（ア−２）の作用を満足しており、第１群のｒ２との関
係においては局所曲率パワーの変化が逆方向となってお
り前述の（ア−１）の作用も満足している。

【０２８２】第３群は、正レンズ２枚で構成している。
ｒ１０の非球面は局所曲率パワーの変化が正方向であり
（ア−３）の作用を満足しており、第２群のｒ８との関
係においては局所曲率パワーの変化が逆方向となってお
り前述の（ア−１）の作用も満足している。

【０２８３】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。ｒ１５の非球面は
局所曲率パワーの変化が中心部分では負方向であり（ア
−２）の作用を満足しており、周辺部分では正方向とな
っていて、この群自体の発散作用を高次で打ち消してい
る。

【０２８４】第５群は、正レンズ３枚で構成している。
ｒ１８の非球面は局所曲率パワーの変化が負方向である
領域を有しており球面収差等を補正している。

【０２８５】第６群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。ｒ２５の非球面は
局所曲率パワーの変化が中心部分では負方向であり、周
辺部分では正方向となっていて、この群自体の発散作用
を高次で打ち消している。

【０２８６】第７群は、正レンズ６枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ３０の非球面は局所曲率パワーの変化
が負の方向となっている領域を有し、主に球面収差を補
正している。ｒ３９の非球面は局所曲率パワーの変化が
中心部分では若干負方向であり、周辺部分では正方向と
であり、コマ収差や歪曲収差を補正している。

【０２８７】これらによって図４５に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０２８８】（実施例１６）図４６は本発明の数値実施
例１６のレンズ断面図であり，基準波長は１９３ｎｍ、
ＮＡ０．６５、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝
１０００ｍｍ、露光領域の直径φ２７．３ｍｍの光学系
を１７枚という７群構成としては驚異的に少ないレンズ
構成により達成しており、８面の非球面を用いてそのす
べては両面が非球面である。

【０２８９】本発明の条件式の関係諸量を表１６に、非
球面のパワー変化の様子を図４７（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図４８に示す。

【０２９０】数値実施例１６において、ｒ１〜ｒ２は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ１，ｒ２が両面非球面であ
る。ｒ３〜ｒ４は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ３，ｒ４
が両面非球面である。ｒ５〜ｒ８は正の第３群Ｇ３群で
あり，すべて球面である。ｒ９〜ｒ１２は負の第４群Ｇ
４群であり、ｒ９，ｒ１０が両面非球面である。ｒ１３
〜ｒ１６は正の第５群Ｇ５群であり，すべて球面であ
る。ｒ１７〜ｒ２０は負の第６群Ｇ６群であり、すべて
球面である。ｒ２１〜ｒ３４は正の第７群Ｇ７群であ
り，ｒ３３，ｒ３４が両面非球面である。

【０２９１】本実施例では，表１６に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群、第２群、第４群、第７群に各々１枚の両面非球
面レンズを用いて、テレセントリック性、歪曲収差、像
面湾曲等を良好に補正している。

【０２９２】第１群は，正レンズ１枚で構成し，ｒ１、
ｒ２の両面非球面は互いに打ち消すように局所曲率パワ
ーの変化が逆符号となっている領域を有しており前述の
（ア−１）の作用を満足し、同時に（ア−３）の作用も
満足しており、総和としては正方向のパワー変化が残存
している。

【０２９３】第２群は，負レンズ１枚で構成し、ｒ３，
ｒ４の両面非球面は周辺部分で互いに打ち消すように局
所曲率パワーの変化が逆符号となっている領域を有して
おり前述の（ア−１）、（ア−２）の作用を満足してい
るが、総和としては負方向のパワー変化が残存し、第１
群と打ち消しの関係となっている点においても（ア−
１）の作用を満足している。

【０２９４】第３群は、正レンズ２枚で構成し、メリデ
ィオナルやサジタルの横収差の補正に有効となってい
る。

【０２９５】第４群は、負レンズ２枚で構成しており、
ｒ９，ｒ１０の両面非球面は最周辺部で若干打ち消し関
係にあるが、総和としては正方向のパワー変化が残存し
ており、この群自体の発散作用を打ち消すように補正し
ている。

【０２９６】第５群は、正レンズ２枚で構成している。

【０２９７】第６群は、負レンズ２枚で構成しており、
主にペッツバール和を補正している。

【０２９８】第７群は、正レンズ６枚、負レンズ１枚で
構成している。ｒ３３，ｒ３４の両面非球面は周辺部に
おいて局所曲率パワーの変化が逆符号となっており前述
の（ア−１）の作用を満足し、総和としては負方向のパ
ワー変化が大きく残存しており、歪曲収差やコマ収差、
球面収差等を補正している。

【０２９９】これらによって図４８に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０３００】（実施例１７）図４９は本発明の数値実施
例１７のレンズ断面図であり，主に液晶用のパターンを
形成させる装置に搭載されるものである。基準波長はｇ
−ｌｉｎｅの４３５．８ｎｍ、ＮＡ０．１０、投影倍率
β＝１．２５、レンズ共役長Ｌ＝１２５０ｍｍ、露光領
域の直径φ８５．０ｍｍの光学系を２６枚という少ない
レンズ構成により達成しており、５面の非球面を用いて
いる。

【０３０１】本発明の条件式の関係諸量を表１７に、非
球面のパワー変化の様子を図５０（縦軸は非球面の光軸
からの高さを有効径で正規化した値、横軸は非球面番号
で、左右方向はそれぞれ局所曲率パワーの変化が負正の
方向を示す）に、収差図を図５１に示す。

【０３０２】色収差も考慮しておりｇ−ｌｉｎｅの 屈折率ｎ＝１．６０３３７７ １．５９４２２４ １．４８０８８４ に対応するガラスのｈ−ｌｉｎｅ（４０４．７ｎｍ）の
屈折率は各々 ｎ＝１．６０７７８０ １．６００９３９ １．４８３２９０ である。

【０３０３】数値実施例１７において、ｒ１〜ｒ８は正
の第１群Ｇ１群であり、ｒ２が非球面である。ｒ９〜ｒ
１６は負の第２群Ｇ２群であり、ｒ１３が非球面であ
る。ｒ１７〜ｒ１８は正の第３群Ｇ３群であり，すべて
球面である。ｒ１９〜ｒ２４は負の第４群Ｇ４群であ
り、すべて球面である。ｒ２５〜ｒ３０は正の第５群Ｇ
５群であり，ｒ２７が非球面である。ｒ３１〜ｒ４２は
負の第６群Ｇ６群であり、ｒ３４が非球面である。ｒ４
３〜ｒ４８は正の第７群Ｇ７群であり，ｒ４７が非球面
である。

【０３０４】本実施例では，表１９に示すように、まず
ペッツバール和の補正のため条件式（１）を満足させ、
そして条件式（２），（３）を満足する非球面として、
第１群、第２群、第６群、第７群に各々１面の非球面レ
ンズを用いて、テレセントリック性、歪曲収差、像面湾
曲等を良好に補正している。この光学系は倍率が等倍以
上の１．２５倍であり、像面側においても主光線が高い
位置を通るので第６群、第７群に非球面を導入すること
も有効となる。

【０３０５】第２群の非球面ｒ１３では前述（ア−２）
の作用を満たし、第６群の非球面ｒ３４と第７群の非球
面ｒ４７の関係においては前述の作用（ア−１）を満た
している。

【０３０６】第５群の非球面２７では，局所曲率パワー
の変化が負方向となっており主に球面収差を補正してい
る。

【０３０７】これらによって図５１に示すように諸収差
を良好に補正している。

【０３０８】なお、以上の数値実施例において、非球面
形状に関する円錐定数ｋをゼロとしている実施例がある
が、円錐定数ｋを変数にとって設計しても構わない。

【０３０９】さらに、すべての硝材を石英（ｎ＝１．５
６０２）で構成した実施例もあるが、蛍石を用いても構
わない。すなわち蛍石と石英を両方とも用いることで色
収差をより小さく補正することが可能になる。

【０３１０】さらに、今回は露光光源として１９３ｎｍ
のＡｒｆ波長と実施例１７ではｈ−ｌｉｎｅを用いた
が、２５０ｎｍ以下の波長でもよい。例えばＫｒｆレー
ザー波長でも、Ｆ２レーザー波長でも構わない。また、
光学系の投影倍率は、本実施例にあるような１／４倍に
限定されずに１／５倍等他の倍率の場合でも構わない。

【０３１１】以下に、上記の数値実施形態の構成諸元を
示す。数値実施形態において、ｒｉは物体側より順に第
ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第
ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉは物体側より順に
第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率を示すものである。

【０３１２】また、非球面の形状は次式、

【０３１３】

【数１】

【０３１４】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、ｎは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，‥‥‥Ｇは非球
面係数である。尚、露光波長１９３ｎｍに対する合成石
英と蛍石の屈折率は各々１．５６０２，１．５０１４で
ある。

【０３１５】また、本文中の非球面の局所曲率パワーＰ
Ｈは上記非球面の式ＸをＨの関数Ｘ（Ｈ）として次式で
与えられる。

【０３１６】ＰＨ＝（Ｎ′−Ｎ）／ρ ただし、 ρ＝（１＋Ｘ′² ）^3/2 ／Ｘ″ Ｎ，Ｎ′はそれぞれ屈折面の前後の媒質の屈折率であ
る。又前述の各条件式と数値実施例との関係を表１〜表
１７に示す。

【０３１７】

【外１】

【０３１８】

【外２】

【０３１９】

【外３】

【０３２０】

【外４】

【０３２１】

【外５】

【０３２２】

【外６】

【０３２３】

【外７】

【０３２４】

【外８】

【０３２５】

【外９】

【０３２６】

【外１０】

【０３２７】

【外１１】

【０３２８】

【外１２】

【０３２９】

【外１３】

【０３３０】

【外１４】

【０３３１】

【外１５】

【０３３２】

【外１６】

【０３３３】

【外１７】

【０３３４】

【表１】

【０３３５】

【表２】

【０３３６】

【表３】

【０３３７】

【表４】

【０３３８】

【表５】

【０３３９】

【表６】

【０３４０】

【表７】

【０３４１】

【表８】

【０３４２】

【表９】

【０３４３】

【表１０】

【０３４４】

【表１１】

【０３４５】

【表１２】

【０３４６】

【表１３】

【０３４７】

【表１４】

【０３４８】

【表１５】

【０３４９】

【表１６】

【０３５０】

【表１７】

【０３５１】図５５は本発明の投影光学系を用いた半導
体デバイスの製造システムの要部概略図である。本実施
形態はレチクルやフォトマスクなどに設けた回路パター
ンをウエハ（感光基板、第２物体）上に焼き付けて半導
体デバイスを製造するものである。システムは大まかに
投影露光装置、マスクの収納装置、原板の検査装置、コ
ントローラとを有し、これらはクリーンルームに配置さ
れている。

【０３５２】同図において、１は光源であるエキシマレ
ーザ、２はユニット化された照明光学系であり、これら
によって露光位置Ｅ．Ｐ．にセットされたレチクル（マ
スク、第１物体）３を上部から所定のＮＡ（開口数）で
照明している。９０９は例えば数値実施例１〜１７の投
影光学系であり、レチクル３上に形成された回路パター
ン（物体）をシリコン基板などのウエハ７上に投影して
焼き付けする。

【０３５３】９００はアライメント系であり、露光動作
に先立ってレチクル３とウエハ７とを位置合わせする。
アライメント系９００は少なくとも１つのレチクル観察
用顕微鏡系を有している。９１１はウエハステージであ
る。以上の各部材によって投影露光装置を構成してい
る。

【０３５４】９１４はマスクの収納装置であり、内部に
複数のマスクを収納している。９１３はマスク状の異物
の有無を検出する検査装置である。この検査装置９１３
は選択されたマスクが収納装置９１４から引き出されて
露光位置Ｅ．Ｐ．にセットされる前にマスク上の異物検
査を行っている。

【０３５５】コントローラ９１８はシステム全体のシー
ケンスを制御しており、収納装置９１４、検査装置９１
３の動作指令、並びに投影露光装置の基本動作であるア
ライメント・露光・ウエハのステップ送り等のシーケン
スを制御している。

【０３５６】以下、本システムを用いた半導体デバイス
の製造方法の実施形態を説明する。図５６は半導体デバ
イス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或いは液晶パネ
ルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。

【０３５７】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
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。

【０３５８】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【０３５９】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導
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。

【０３６０】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、これが出荷（ステップ７）される。

【０３６１】図５７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。

【０３６２】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
ちこみ）ではウエハにイオンを打ちこむ。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼き付け露光する。

【０３６３】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
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）ではエッチングがす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
ってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【０３６４】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。

【０３６５】尚、以上の実施形態の投影露光装置はレチ
クル３上の回路パターンを１度でウエハ上に露光する投
影露光装置であったが、これに代えてレーザー光源から
の光を照明光学系を介してレチクル３の一部分に照射
し、該レチクル３上の回路パターンを投影光学系でウエ
ハ７上にレチクル３とウエハ７の双方を投影光学系の光
軸と垂直方向に該投影光学系に対応させて走査して投影
・露光する所謂走査型の投影露光装置としても良い。

【０３６６】

【発明の効果】本発明によれば、歪曲収差、像面湾曲、
非点収差、コマ収差、球面収差等を良好に補正し、露光
領域全般にわたり高い光学性能を有し、高ＮＡ化と、広
い露光領域を容易に達成することができる投影露光光学
系及びそれを用いた投影露光装置を達成することができ
る。

【０３６７】この他本発明によれば、パワー分担を適切
に設定し、適正な非球面量を有する非球面を適切な位置
に用い、非球面形状を所定の条件を満足させるように規
定することにより、レンズ枚数の大幅な削減も可能であ
り、高ＮＡを有し、広い露光領域を有した投影光学系が
達成可能となっている。従って硝材コストの低減も可能
となる。

【０３６８】又、両側テレセントリック性を確保しなが
ら、歪曲収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差、球面収
差等が良好に補正された露光領域全般にわたり高い光学
性能を有する投影光学系を達成することができる。

【０３６９】さらに非球面を導入することのよる収差補
正上の余裕を各レンズ群の屈折力を強めることやレンズ
枚数の減少に振り向ければレンズ系の軽量，コンパクト
化も可能となる、等の効果を有した投影光学系を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投影光学系の数値実施例１のレンズ断
面図

【図２】本発明の投影光学系の数値実施例１の非球面の
局所曲率パワー変化の説明図

【図３】本発明の投影光学系の数値実施例１の収差図

【図４】本発明の投影光学系の数値実施例２のレンズ断
面図

【図５】本発明の投影光学系の数値実施例２の非球面の
局所曲率パワー変化の説明図

【図６】本発明の投影光学系の数値実施例２の収差図

【図７】本発明の投影光学系の数値実施例３のレンズ断
面図

【図８】本発明の投影光学系の数値実施例３の非球面の
局所曲率パワー変化の説明図

【図９】本発明の投影光学系の数値実施例３の収差図

【図１０】本発明の投影光学系の数値実施例４のレンズ
断面図

【図１１】本発明の投影光学系の数値実施例４の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図１２】本発明の投影光学系の数値実施例４の収差図

【図１３】本発明の投影光学系の数値実施例５のレンズ
断面図

【図１４】本発明の投影光学系の数値実施例５の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図１５】本発明の投影光学系の数値実施例５の収差図

【図１６】本発明の投影光学系の数値実施例６のレンズ
断面図

【図１７】本発明の投影光学系の数値実施例６の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図１８】本発明の投影光学系の数値実施例６の収差図

【図１９】本発明の投影光学系の数値実施例７のレンズ
断面図

【図２０】本発明の投影光学系の数値実施例７の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図２１】本発明の投影光学系の数値実施例７の収差図

【図２２】本発明の投影光学系の数値実施例８のレンズ
断面図

【図２３】本発明の投影光学系の数値実施例８の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図２４】本発明の投影光学系の数値実施例８の収差図

【図２５】本発明の投影光学系の数値実施例９のレンズ
断面図

【図２６】本発明の投影光学系の数値実施例９の非球面
の局所曲率パワー変化の説明図

【図２７】本発明の投影光学系の数値実施例９の収差図

【図２８】本発明の投影光学系の数値実施例１０のレン
ズ断面図

【図２９】本発明の投影光学系の数値実施例１０の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図３０】本発明の投影光学系の数値実施例１０の収差
図

【図３１】本発明の投影光学系の数値実施例１１のレン
ズ断面図

【図３２】本発明の投影光学系の数値実施例１１の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図３３】本発明の投影光学系の数値実施例１１の収差
図

【図３４】本発明の投影光学系の数値実施例１２のレン
ズ断面図

【図３５】本発明の投影光学系の数値実施例１２の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図３６】本発明の投影光学系の数値実施例１２の収差
図

【図３７】本発明の投影光学系の数値実施例１３のレン
ズ断面図

【図３８】本発明の投影光学系の数値実施例１３の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図３９】本発明の投影光学系の数値実施例１３の収差
図

【図４０】本発明の投影光学系の数値実施例１４のレン
ズ断面図

【図４１】本発明の投影光学系の数値実施例１４の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図４２】本発明の投影光学系の数値実施例１４の収差
図

【図４３】本発明の投影光学系の数値実施例１５のレン
ズ断面図

【図４４】本発明の投影光学系の数値実施例１５の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図４５】本発明の投影光学系の数値実施例１５の収差
図

【図４６】本発明の投影光学系の数値実施例１６のレン
ズ断面図

【図４７】本発明の投影光学系の数値実施例１６の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図４８】本発明の投影光学系の数値実施例１６の収差
図

【図４９】本発明の投影光学系の数値実施例１７のレン
ズ断面図

【図５０】本発明の投影光学系の数値実施例１７の非球
面の局所曲率パワー変化の説明図

【図５１】本発明の投影光学系の数値実施例１７の収差
図

【図５２】本発明において非球面を導入するときの３群
構成の光学的作用の説明図

【図５３】本発明において非球面を導入するときの５群
構成の光学的作用の説明図

【図５４】本発明において非球面を導入するときの７群
構成の光学的作用の説明図

【図５５】本発明の半導体デバイスの製造システムの要
部ブロック図

【図５６】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート

【図５７】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート

【符号の説明】

Ｇｉ 第ｉ群 ＩＰ 像面 Ｍ メリディオナル像面 Ｓ サジタル像面 Ｙ 像高 １ エキシマレーザ ２ 照明光学系 ３ レチクル（物体） ７ ウエハ ９０９ 投影光学系 ９００ アライメント光学系 ９１１ ウエハステージ ９１８ コントローラ ９１４ 収納装置 ９１３ 検査装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−325922（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−197791（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−97347（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−95095（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−333030（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−179204（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−154657（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34593（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/24 G02B 13/18 G02B 9/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体の像を像面へ投影する投影光学系にお
   いて、該投影光学系は前記物体側から順に正の屈折力を
   有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群
   とを有し、前記投影光学系の共役長をＬ、負レンズ群の
   パワーの総和をφｏとしたとき、 ７０＞｜Ｌ×φｏ｜＞１７（φｏ＝Σφｏｉ；φｏｉは第ｉ負群のパワー） であり、軸上マージナル光線の高さをｈ、最軸外主光線
   の高さをｈｂとしたとき １５＞｜ｈb ／ｈ｜＞０．３５ を満足する面の少なくとも２面が非球面であり、 該少なくとも２面の非球面は、 前記 非球面の非球面量を△ＡＳＰＨとしたとき、 ０．０２＞｜△ＡＳＰＨ／Ｌ｜＞１．０×１０^-6 を満足し、前記少なくとも２面の非球面は面の中心から
   周辺部にかけて、互いに局所曲率パワーの変化が逆符号
   の領域を有する２面の非球面を有し、該２面の非球面が
   前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群に１面ずつ、或
   いは前記第２レンズ群に配置されていることを特徴とす
   る投影光学系。
2. 【請求項２】 前記少なくとも２面の非球面は、物体側
   の面から順に １５＞｜ｈｂ／ｈ｜＞０．３５ を連続して満足する複数の面のうちの少なくとも２面で
   あることを特徴とする請求項１の投影光学系。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２面の非球面のうち、凹
   群中に配置された少なくとも１面の非球面は、面の中心
   から周辺部にかけて局所局率パワーが負の方向へ次第に
   強くなる、又は正の方向へ次第に弱くなる領域を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２の投影光学系。
4. 【請求項４】 物体の像を像面へ投影する投影光学系に
   おいて、前記物体側から順に正レンズ群、負レンズ群を
   有し、前記投影光学系の共役長をＬ、負レンズ群のパワ
   ーの総和をφｏとしたとき、 ７０＞｜Ｌ×φｏ｜＞１７（φｏ＝Σφｏｉ；φｏｉは第ｉ負群のパワー） であり、軸上マージナル光線の高さをｈ、最軸外主光線
   の高さをｈb としたとき、前記負レンズ群は、 １５＞｜ｈb ／ｈ｜＞０．３５ を満足する複数の非球面を有し、前記複数の非球面のう
   ち少なくとも１面の非球面の非球面量を△ＡＳＰＨとし
   たとき、 ０．０２＞｜△ＡＳＰＨ／Ｌ｜＞１．０×１０^-6 を満足し、前記少なくとも１面の非球面は面の中心から
   周辺部にかけて、局所曲率パワーが負の方向へ次第に強
   くなる、又は正の方向へ次第に弱くなる領域を有するこ
   とを特徴とする投影光学系。
5. 【請求項５】 前記正レンズ群は、 １５＞｜ｈｂ／ｈ｜＞０．３５ を満足する少なくとも１面の非球面を有し、該少なくと
   も１面の非球面は面の中心から周辺部にかけて、局所曲
   率パワーが正の方向へ次第に強くなる、又は負の方向へ
   次第に弱くなる領域を有することを特徴とする請求項４
   の投影光学系。
6. 【請求項６】 前記投影光学系は物像界で両側テレセン
   トリック系であることを特徴とする請求項１から５のい
   ずれか１項の投影光学系。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項記載の投
   影光学系を用いてレチクル面のパターンを感光基板にス
   テップアンドリピート又はステップアンドスキャン方式
   で投影していることを特徴とする投影露光装置。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項の投影光
   学系を用いてレチクル面上のパターンをウエハ面上に投
   影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイ
   スを製造していることを特徴とするデバイスの製造方
   法。