JP3624973B2 - 投影光学系 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１物体のパターンを第２物体としての基板等に投影するための投影光学系に関するものであり、特に、第１物体としてのレチクル（マスク）上に形成された半導体用または液晶用のパターンを第２物体としての基板（ウェハ、プレート等）上に投影露光するのに好適な投影光学系に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路のパターンの微細化が進むに従って、ウェハの焼付けに用いられる投影光学系に対し要求される性能もますます厳しくなってきている。このような状況の中で、投影光学系の解像力の向上については、露光波長λをより短くするか、あるいは投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする事が考えられる。
【０００３】
近年においては、転写パターンの微細化に対応するために、露光用の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ） の露光波長の光を発するものからｉ線（３６５ｎｍ） の露光波長の光を発するものが主として用いられるようになってきており、さらには、より短波長の光を発する光源、例えばエキシマレーザ（２４８ｎｍ，１９３ｎｍ）が用いられようとしている。
【０００４】
そして、以上の各種の露光波長の光によってレチクル上のパターンをウェハ上に投影露光するための投影光学系が提案されている。
投影光学系においては、解像力の向上と共に要求されるのは、像歪を少なくすることである。ここで、像歪とは、投影光学系に起因するディストーション（歪曲収差）によるものの他、投影光学系の像側で焼き付けられるウェハの反り等によるものと、投影光学系の物体側で回路パターン等が描かれているレチクルの反り等によるものがある。
【０００５】
近年ますます転写パターンの微細化が進み、像歪の低減要求も一段と厳しくなってきている。
そこで、ウェハの反りによる像歪への影響を少なくするためには、投影光学系の像側での射出瞳位置を像面から遠くに位置させる、所謂像側テレセントリック光学系が従来より用いられてきた。
【０００６】
一方、レチクルの反りによる像歪の軽減についても、投影光学系の入射瞳位置を物体面から遠くに位置させる、所謂物体側テレセントリック光学系にすることが考えられ、またそのように投影光学系の入射瞳位置を物体面から比較的遠くに位置させる提案がなされている。それらの例としては、特開昭６３−１１８１１５号、特開平４−１５７４１２号、特開平５−１７３０６５号等のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の各特許公報にて提案された光学系の中には、物体側と像側とが共にテレセントリックである、所謂両側テレセントリック投影光学系が開示されている。
しかしながら、以上の各特許公報にて提案されている両側テレセントリック投影光学系では、解像力に寄与する開口数（ＮＡ）が十分に大きくなく、さらには各収差、特にディストーションの補正が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的広い露光領域と大きな開口数とを確保しつつ両側テレセントリックとしながらも、諸収差、特にディストーション（高次のディストーションを含む）が極めて良好に補正された高性能な投影光学系を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、第１物体の像を第２物体上に投影する投影光学系において、
前記投影光学系は、前記第１物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群と、正の屈折力を持つ第６レンズ群とを有し、
前記第２レンズ群は、最も第１物体側に配置されて前記第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズと、最も第２物体側に配置されて前記第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズと、前記第２レンズ群中の前方レンズと前記第２レンズ群中の後方レンズとの間に配置されかつ負レンズのみで構成される中間レンズ群を含み、
前記中間レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを有し、
前記第５レンズ群は、少なくとも７枚の正レンズを有し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_１ とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２ 、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３ 、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ_４ 、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ_５ 、前記第６レンズ群の焦点距離をｆ_６ 、前記第２レンズ群中の前記中間レンズ群の合成焦点距離をｆ_２ｍ、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足するように構成したものである。
（１） ０．１＜ｆ_１ ／ｆ_３ ＜１７
（２） ０．０５＜ｆ_２ ／ｆ_４ ＜７
（３） ０．０１＜ｆ_５ ／Ｌ＜０．９
（４） ０．０２＜ｆ_６ ／Ｌ＜１．６
（５） １．１＜ｆ_２ｍ／ｆ_２ ＜９
以上の基本構成に基づいて、前記第１物体から前記投影光学系全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（６） １．０＜Ｉ／Ｌ
また、前記第５レンズ群は、負メニスカスレンズと、該負メニスカスレンズの凹面と隣接して配置されかつ該負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面を持つ正レンズとを有し、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズにおける凹面の曲率半径ｒ_５ｎとし、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズの凹面に隣接して配置された正レンズにおける負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面の曲率半径ｒ_５ｐとするとき、以下の条件を満足することがより望ましい。
（７） ０＜（ｒ_５ｐ−ｒ_５ｎ）／（ｒ_５ｐ＋ｒ_５ｎ）＜１
この場合、特に、前記第５レンズ群は、前記正レンズと隣接して配置された前記負メニスカスレンズの凸面側、及び前記負メニスカスレンズと隣接して配置された前記正レンズの前記負メニスカスレンズとは反対側において、それぞれ少なくとも１枚以上の正レンズを有することがより好ましい。
また、前記第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の曲率半径をｒ_６Ｆとし、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面から第２物体までの軸上距離をｄ_６ とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
（８） ０．５０＜ｄ_６ ／ｒ_６Ｆ＜１．５０
さらに、前記第５レンズ群は、最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた負レンズを有することが好ましい。この場合、特に、前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５Ｆ、前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５Ｒとするとき、以下の条件を満足することがより好ましい。
（９） ０．３０＜（ｒ_５Ｆ−ｒ_５Ｒ）／（ｒ_５Ｆ＋ｒ_５Ｒ）＜１．２８
また、前記第５レンズ群は、最も第１物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、該第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第２正メニスカスレンズとを有し、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５１Ｆ 、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５１Ｒ 、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５２Ｆ 、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５２Ｒ とするとき、以下の条件を満足することがより望ましい。
（１０） １．２＜Ｑ_５２／Ｑ_５１＜８
但し、Ｑ_５１＝（ｒ_５１Ｆ −ｒ_５１Ｒ ）／（ｒ_５１Ｆ ＋ｒ_５１Ｒ ）
Ｑ_５２＝（ｒ_５２Ｆ −ｒ_５２Ｒ ）／（ｒ_５２Ｆ ＋ｒ_５２Ｒ ）
である。
【００１０】
この場合、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５１Ｆ 、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５１Ｒ とするとき、以下の条件を満足することがより好ましい。
（１１） ０．０１＜Ｑ_５１＜０．８
但し、Ｑ_５１＝（ｒ_５１Ｆ −ｒ_５１Ｒ ）／（ｒ_５１Ｆ ＋ｒ_５１Ｒ ）である。
【００１１】
さらに、前記第２レンズ群中の最も第１物体側に配置されて前記第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズの焦点距離をｆ_２Ｆ、前記第２レンズ群中の最も第２物体側に配置されて前記第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズの焦点距離をｆ_２Ｒとするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
（１２） ０≦ｆ_２Ｆ／ｆ_２Ｒ＜１８
また、前記第１レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズを有し、前記第３レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有し、前記第４レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズを有し、前記第５レンズ群は、少なくとも７枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズとを有し、前記第６レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有することが好ましい。
【００１２】
また、前記第６レンズ群は、以下の条件を満足するレンズ面を少なくとも一面有する３枚以下のレンズからなることが望ましい。
（１３） １／｜φＬ｜＜２０
但し、φ：前記レンズ面の屈折力、
Ｌ：前記第１物体と前記第２物体までの物像間距離、
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施例を説明する前に、本発明の作用並びに各条件について詳述する。
本発明の投影光学系では、第１物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群と、正の屈折力を持つ第６レンズ群とを少なくとも有する構成としている。
【００１４】
まず、正の屈折力を持つ第１レンズ群はテレセントリック性を維持しながら主にディストーションの補正に寄与しており、具体的には、第１レンズ群にて正のディストーションを発生させて、この第１レンズ群よりも第２物体側に位置する複数のレンズ群にて発生する負のディストーションをバランス良く補正している。負の屈折力を持つ第２レンズ群及び負の屈折力を持つ第４レンズ群は、主にペッツバール和の補正に寄与し、像面の平坦化を図っている。負の屈折力を持つ第２レンズ群及び正の屈折力を持つ第３レンズ群では、この２つのレンズ群において逆望遠系を形成しており、投影光学系のバックフォーカス（投影光学系の最も第２物体側のレンズ面等の光学面から第２物体までの距離）の確保に寄与している。正の屈折力を持つ第５レンズ群及び同じく正の屈折力を持つ第６レンズ群は、ディストーションの発生を抑えることと、第２物体側での高ＮＡ化に十分対応するために特に球面収差の発生を極力抑えることとに主に寄与している。
【００１５】
以上の構成に基づいて、第２レンズ群における最も第１物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズ、及び第２レンズ群における最も第２物体側に配置されて第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズは、ともに像面湾曲、コマ収差の補正に寄与する。
また、前方レンズと後方レンズとの間に配置された負の屈折力を持つ中間レンズ群は、像面湾曲の補正に大きく寄与し、さらに、この中間レンズ群を負レンズのみで構成、即ち第２レンズ群を負レンズのみで構成することによって、中間レンズ群にて発生しがちな高次のディストーションの発生を良好に抑えつつ、投影光学系の全長を短くすることを可能としている。さらに、中間レンズ群は２枚以上の負レンズを含む構成としているため、コマ収差の発生を十分に抑えることができる。
【００１６】
さらに、第５レンズ群が少なくとも７枚以上の正レンズを含む構成とすることにより、第５レンズ群自身が担う屈折力を各正レンズにバランス良く分担させることができるため、高開口数化（高ＮＡ化）に伴って第５レンズ群にて発生しがちな負の球面収差を良好に抑えることができる。従って、第５レンズ群が少なくとも７枚以上の正レンズを含む構成とすることにより、投影光学系の高解像力が保証される。
【００１７】
条件（１）では、正の屈折力の第１レンズ群の焦点距離ｆ_１ と正の屈折力の第３レンズ群の焦点距離ｆ_３ との最適な比率、即ち、第１レンズ群と第３レンズ群との最適な屈折力（パワー）配分を規定している。この条件（１）は、主にディストーションをバランス良く補正するためのものであり、この条件（１）の下限を越えると、第３レンズ群の屈折力が第１レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、負のディストーションが大きく発生する。また、条件（１）の上限を越えると、第１レンズ群の屈折力が第３レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、負のディストーションが大きく発生する。
【００１８】
条件（２）では、負の屈折力の第２レンズ群の焦点距離ｆ_２ と負の屈折力の第４レンズ群の焦点距離ｆ_４ との最適な比率、即ち、複数の負レンズのみで構成される負の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群との最適な屈折力（パワー）配分を規定している。この条件（２）は、主にペッツバール和を小さくして、広い露光フィールドを確保しながら、像面湾曲を良好に補正するためのものであり、この条件（２）の下限を越えると、第４レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が大きく発生する。また、条件（２）の上限を越えると、第２レンズ群の屈折力が第４レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が大きく発生する。なお、第４レンズ群の屈折力を第２レンズ群の屈折力に対して相対的に強くして、広い露光フィールドのもとでペッツバール和をよりバランス良く補正するためには、上記条件（２）の下限値を０．４として、０．４＜ｆ_２ ／ｆ_４ とすることが好ましい。
【００１９】
条件（３）では、正の屈折力の第５レンズ群の焦点距離ｆ_５ と第１物体（レチクル等）と第２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。この条件（３）は、大きな開口数を保ちながら球面収差、ディストーション及びペッツバール和をバランス良く補正するためのものである。この条件（３）の下限を越えると、第５レンズ群の屈折力が大きくなり過ぎ、この第５レンズ群にて負のディストーションのみならず負の球面収差が甚大に発生する。なお、第５レンズ群にて発生しがちな負の球面収差を十分に抑えるためには、上記条件（３）の下限値を０．０８１として、０．０８１＜ｆ_５ ／Ｌとすることが好ましい。逆に、この条件（３）の上限を越えると、第５レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎ、これに伴って負の屈折力の第４レンズ群の屈折力も必然的に弱くなり、この結果、ペッツバール和を良好に補正することができない。
【００２０】
条件（４）では、正の屈折力の第６レンズ群の焦点距離ｆ_６ と、第１物体（レチクル等）から第２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。この条件（４）は、大きな開口数を保ちながら高次の球面収差及び負のディストーションの発生を抑えるためのものである。この条件（４）の下限を越えると、第６レンズ群自身にて負のディストーションが大きく発生し、この条件（４）の上限を越えると、高次の球面収差が発生する。
【００２１】
条件（５）では、第２レンズ群中の負の屈折力を持つ中間レンズ群の合成焦点距離ｆ_２ｍと第２レンズ群の焦点距離ｆ_２ との最適な比率を規定している。
この条件（５）は、ディストーションの発生を抑えながらペッツバール和を小さく保つためのものである。この条件（５）の下限を越えると、第２レンズ群中の中間レンズ群における負の合成屈折力が強くなり過ぎるため、負のディストーションが大きく発生する。なお、ディストーション並びにコマ収差の発生を十分に抑えるためには、上記条件（５）の下限値を１．８６として、１．８６＜ｆ_２ｍ／ｆ_２ とすることが好ましい。
【００２２】
この条件（５）の上限を越えると、第２レンズ群中の中間レンズ群における負の屈折力が弱くなり過ぎるため、正のペッツバール和が大きく発生するのみならず、第３レンズ群の屈折力も弱くなり、投影光学系のコンパクト化が困難となる。なお、ペッツバール和を良好に補正しつつより十分なるコンパクト化を図るには、上記条件（５）の上限値を２．９として、ｆ_２ｍ／ｆ_２ ＜２．９とすることが好ましい。
【００２３】
さらに、第１物体から投影光学系全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、第１物体から第２物体までの距離をＬとするとき、
以下の条件（６）を満足することが好ましい。
（６） １．０＜Ｉ／Ｌ
条件（６）では、第１物体から投影光学系全体の第１物体側焦点までの軸上距離Ｉと、第１物体（レチクル等）から第２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。ここで、投影光学系全体の第１物体側焦点とは、投影光学系の光軸に対して近軸領域での平行光を投影光学系の第２物体側から入射させ、その近軸領域の光が投影光学系を射出する時に、その射出光が光軸と交わる点を意味するものである。
【００２４】
この条件（６）の下限を越えると、投影光学系の第１物体側でのテレセントリック性が大幅に崩れて、第１物体の光軸方向のずれに起因する倍率の変動並びにディストーションの変動が大きくなり、その結果、第１物体の像を所望の倍率のもとで忠実に第２物体上に投影することが困難となる。なお、第１物体の光軸方向のずれに起因する倍率の変動並びにディストーションの変動をより十分に抑えるためには、上記条件（６）の下限値を１．７として、１．７＜Ｉ／Ｌとすることが好ましい。さらに、投影光学系のコンパクト化を維持しながら、瞳の球面収差及びディストーションを共にバランス良く補正するためには、上記条件（６）の上限値を６．８として、Ｉ／Ｌ＜６．８とすることが好ましい。
【００２５】
さて、主に３次の球面収差を良好に補正するためには、正の屈折力を持つ第５レンズ群は、負メニスカスレンズと、その負メニスカスレンズの凹面と隣接して配置されかつその負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面を持つ正レンズとを有し、第５レンズ群中の負メニスカスレンズにおける凹面の曲率半径ｒ_５ｎとし、第５レンズ群中の負メニスカスレンズの凹面に隣接して配置された正レンズにおける負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面の曲率半径ｒ_５ｐとするとき、以下の条件（７）を満足することがより望ましい。
（７） ０＜（ｒ_５ｐ−ｒ_５ｎ）／（ｒ_５ｐ＋ｒ_５ｎ）＜１
条件（７）の下限を越えると、３次の球面収差が補正不足となり、逆に条件（７）の上限を越えると、３次の球面収差が補正過剰となり、好ましくない。ここで、３次の球面収差をより良好に補正するためには、条件（７）の下限値を０．０１として、０．０１＜（ｒ_５ｐ−ｒ_５ｎ）／（ｒ_５ｐ＋ｒ_５ｎ）とすることがさらに好ましく、条件（７）の上限値を０．７として、（ｒ_５ｐ−ｒ_５ｎ）／（ｒ_５ｐ＋ｒ_５ｎ）＜０．７とすることがさらに好ましい。
【００２６】
ここで、前記第５レンズ群は、上記正レンズと隣接して配置された負メニスカスレンズの凸面側、及びその負メニスカスレンズと隣接して配置された上記正レンズの負メニスカスレンズとは反対側において、それぞれ少なくとも１枚以上の正レンズを有することがより好ましい。この構成により、高ＮＡに応じて発生しがちな高次の球面収差の発生を抑えることができる。
【００２７】
また、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の曲率半径をｒ_６Ｆとし、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面から第２物体までの軸上距離をｄ_６ とするとき、以下の条件を満足することがより好ましい。
（８） ０．５０＜ｄ_６ ／ｒ_６Ｆ＜１．５０
この条件（８）の上限を越えると、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の正の屈折力が強くなり過ぎるため、負のディストーション及びコマ収差が大きく発生する。この条件（８）の下限を越えると、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の正の屈折力が弱くなり過ぎるため、コマ収差が大きく発生する。なお、よりコマ収差の発生を抑えるためには条件（８）の下限値を０．８４として、０．８４＜ｄ_６ ／ｒ_６Ｆとすることが望ましい。
【００２８】
さらに、第５レンズ群は、これの最も第２物体側において、第２物体側に凹面を向けた負レンズを有することが望ましい。これによって、第５レンズ群中の最も第２物体側に位置する負レンズにて、正のディストーション並びに負のペッツバール和を発生させることが可能となるため、第５レンズ群中の正レンズにて発生する負のディストーション並びに正のペッツバール和を相殺することが可能となる。このとき、第５レンズ群中の最も第２物体側に位置する負レンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５Ｆ、第５レンズ群中の最も第２物体側に位置する負レンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５Ｒとするとき、以下の条件（９）を満足することがより望ましい。
（９） ０．３０＜（ｒ_５Ｆ−ｒ_５Ｒ）／（ｒ_５Ｆ＋ｒ_５Ｒ）＜１．２８
この条件（９）の下限を越えると、ペッツバール和及びコマ収差を共に補正することが困難となり、この条件（９）の上限を越えると、高次のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。より高次のコマ収差の発生を防ぐためには、条件（９）の上限値を０．９３とし、（ｒ_５Ｆ−ｒ_５Ｒ）／（ｒ_５Ｆ＋ｒ_５Ｒ）＜０．９３とすることが好ましい。
【００２９】
また、第５レンズ群は、最も第１物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、その第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第２正メニスカスレンズとを有し、第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５１Ｆ 、第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５１Ｒ 、第５レンズ群中の第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５２Ｆ 、第５レンズ群中の第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５２Ｒ とするとき、以下の条件を満足することがより望ましい。
（１０） １．２＜Ｑ_５２／Ｑ_５１＜８
但し、Ｑ_５１＝（ｒ_５１Ｆ −ｒ_５１Ｒ ）／（ｒ_５１Ｆ ＋ｒ_５１Ｒ ）
Ｑ_５２＝（ｒ_５２Ｆ −ｒ_５２Ｒ ）／（ｒ_５２Ｆ ＋ｒ_５２Ｒ ）
である。
【００３０】
この条件（１０）の上限及び下限を越えると、第５レンズ群中において発生する球面収差やコマ収差を補正することが困難となり、優れた結像性能を実現することはできない。なお、よりバランス良く球面収差を補正するためには、条件（１０）の下限値を３．３とし、３．３＜Ｑ_５２／Ｑ_５１とすることが好ましい。
さらに、第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_５１Ｆ 、第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_５１Ｒ とするとき、以下の条件を満足することがより一層好ましい。
（１１） ０．０１＜Ｑ_５１＜０．８
但し、Ｑ_５１＝（ｒ_５１Ｆ −ｒ_５１Ｒ ）／（ｒ_５１Ｆ ＋ｒ_５１Ｒ ）である。
【００３１】
この条件（１０）の上限及び下限を越えると、第５レンズ群中において発生する球面収差を十分に補正することが困難となるため好ましくない。なお、より十分に球面収差を補正するためには、条件（１１）の下限値を０．０９とし、０．０９＜Ｑ_５１とすることが好ましく、より一層コマ収差をバランス良く補正するためには、条件（１１）の上限値を０．２５とし、Ｑ_５１＜０．２５とすることが好ましい。
【００３２】
また、第２レンズ群中の前方レンズ及び後方レンズは、第２レンズ群中の最も第１物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズの焦点距離をｆ_２Ｆ、第２レンズ群中の最も第２物体側に配置されて第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズの焦点距離をｆ_２Ｒとするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
（１２） ０≦ｆ_２Ｆ／ｆ_２Ｒ＜１８
条件（１２）では、前記第２レンズ群中の後方レンズの焦点距離ｆ_２Ｒと第２レンズ群中の前方レンズの焦点距離をｆ_２Ｆとの最適な比率を規定している。この条件（１２）の下限及び上限を越えると、第１レンズ群或いは第３レンズ群の屈折力のバランスが崩れ、ディストーションを良好に補正すること或いはペッツバール和と非点収差とを同時に良好に補正することが困難となる。
【００３３】
なお、以上の各レンズ群において、十分なる収差補正機能を果たさせるには、具体的には、以下の構成とすることが望ましい。
まず、第１レンズ群において高次のディストーション並びに瞳の球面収差の発生を抑える機能を持たせるには、この第１レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズを有することが好ましく、第３レンズ群において球面収差及びペッツバール和の悪化を抑える機能を持たせるには、この第３レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有することが好ましく、さらには、第４レンズ群においてペッツバール和を補正しつつコマ収差の発生を抑える機能を持たせるには、この第４レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズを有することが好ましい。また、第５レンズ群において球面収差の発生を抑える機能を持たせるには、この第５レンズ群は、少なくとも７枚の正レンズを有することが好ましく、さらに第５レンズ群において、負のディストーションとペッツバール和とを補正する機能を持たせるには、この第５レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズとを有することが好ましい。また、第６レンズ群において球面収差を大きく発生しないように第２物体上に集光させるには、この第６レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有することが好ましい。
【００３４】
第６レンズ群において、さらに負のディストーションの発生を抑える機能を持たせるには、この第６レンズ群は、以下の条件（１３）を満足するレンズ面を少なくとも１面有する３枚以下のレンズから構成されることが好ましい。
（１３） １／｜φＬ｜＜２０
但し、φ：レンズ面の屈折力、
Ｌ：第１物体から第２物体までの物像間距離、
である。尚、ここで言う、レンズ面の屈折力とは、そのレンズ面の曲率半径をｒとし、そのレンズ面の第１物体側の媒質の屈折率をｎ_１ とし、そのレンズ面の第２物体側の媒質をｎ_２ とするとき、次式にて与えられるものである。
【００３５】
φ＝（ｎ_２ −ｎ_１ ）／ｒ
ここで、この条件（１３）を満足するレンズ面を有するレンズが４枚以上となる場合には、第２物体の近傍に配置されるある程度の曲率を持つレンズ面が増すことになり、ディストーションの発生を招くため好ましくない。
次に、本発明による実施例について詳述する。本実施例における投影光学系は、図１に示すスキャン型の露光装置に応用したものである。
【００３６】
まず、図１について簡単に説明すると、図示の如く、投影光学系ＰＬの物体面には所定の回路パターンが形成された投影原版としてのレチクルＲ（第１物体）が配置されており、投影光学系ＰＬの像面には、基板としてのウェハＷ（第２物体）が配置されている。レチクルＲは露光時においてＸ方向へ移動するレチクルステージＲＳに保持され、ウェハＷは露光時においてレチクルステージＲＳとは反対の−Ｘ方向へ移動するウェハステージＷＳに保持されている。また、レチクルＲの上方には、図１に示す如く、Ｙ方向に長手方向を持ちＸ方向に短手方向を持つスリット状（長方形状）の照明領域ＩＦ_１ をレチクルＲ上に形成し、そのレチクルＲを均一照明するための照明光学装置ＩＳが配置されている。
【００３７】
以上の構成により、照明光学装置ＩＳから供給される光は、レチクルＲをスリット状に照明し、投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳ位置）には照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成され、所謂ケーラー照明がされる。そして、投影光学系ＰＬによって、ケーラー照明されたレチクルＲのパターン像が、投影光学系ＰＬによりウェハＷ上に露光（転写）される。
【００３８】
このとき、ウェハＷ上に露光されるレチクルＲのパターン像の領域ＥＦ_１ は、図１に示す如く、Ｙ方向に長手方向を持ちＸ方向に短手方向を持つスリット状（長方形状）となっている。このため、投影光学系ＰＬの投影倍率を１／Ｍ倍とすると、レチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとは、Ｍ：１の速度比のもとで、Ｘ方向において互いに反対方向へ移動することにより、レチクルＲ全面のパターン像がウェハＷ上に転写される。
【００３９】
さて、本実施例では、照明光学装置ＩＳ内部に配置される光源として、２４８．４ｎｍ の露光波長λを持つ光を供給するエキシマレーザとしたときの投影光学系の例を示しており、図２〜図４には本発明による第１〜第３実施例の投影光学系のレンズ構成図を示している。
図２〜図４に示す如く、各実施例の投影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ_１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ_２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ_３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ_４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ_５と、正の屈折力を持つ第６レンズ群Ｇ_６とを有し、物体側（レチクルＲ側）及び像側（ウェハＷ側）においてほぼテレセントリックとなっており、縮小倍率を有するものである。
【００４０】
図２〜図４に示す各実施例の投影光学系は、それぞれ物像間距離（物体面から像面までの距離、またはレチクルＲからウェハＷまでの距離）Ｌが１０００、像側の開口数ＮＡが０．６ 、投影倍率Ｂが１／４、投影光学系ＰＬのウェハＷ上における露光領域の直径又はウェハＷ上におけるスリット状の露光領域の対角長が２６．４である。
【００４１】
次に、第１実施例の具体的なレンズ構成を説明すると、図２に示す如く、まず、第１レンズ群Ｇ_１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_１１と、両凸形状の２枚の正レンズＬ_１２及びＬ_１３と、物体側に凸面を向けた正レンズ（両凸レンズ）Ｌ_１４とを有している。
そして、第２レンズ群Ｇ_２は、最も物体側に配置されて像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（前方レンズ）Ｌ_２Ｆと、最も像側に配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（後方レンズ）Ｌ_２Ｒと、第２レンズ群Ｇ_２内の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ_２Ｆと第２レンズ群内の最も像側に位置する負メニスカスレンズＬ_２Ｒとの間に配置されて負の屈折力を持つ中間レンズ群Ｇ_２ｍ とから構成されている。
【００４２】
その中間レンズ群Ｇ_２ｍ は、全て負レンズで構成されており、具体的には、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_ｍ１と、両凹形状の負レンズＬ_ｍ２とから構成されている。
また、第３レンズ群Ｇ_３は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ_３１と、像側に凸面を向けた正レンズ（両凸レンズ）Ｌ_３２と、両凸形状の２枚の正レンズＬ_３３及びＬ_３４と、物体側に凸面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ_３５とから構成されており、第４レンズ群Ｇ_４は、物体側から順に、像側に凹面を向けた２枚の負レンズ（２枚の負メニスカスレンズ）Ｌ_４１及びＬ_４２と、両凹形状の負レンズＬ_４３と、物体側に凹面を向けた負レンズ（両凹レンズ）Ｌ_４４とから構成されている。
【００４３】
第５レンズ群Ｇ_５は、７枚の正レンズと２枚の負レンズで構成されており、具体的には、物体側から順に、像側に凸面を向けた２枚の正メニスカスレンズＬ_５１及びＬ_５２と、両凸形状の２枚の正レンズＬ_５３及びＬ_５４と、物体側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５５と、両凸形状の正レンズＬ_５６と、物体側に凸面を向けた２枚の正レンズ（２枚の正メニスカスレンズ）Ｌ_５７及びＬ_５８と、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５９とから構成され、第６レンズ群Ｇ_６は、物体側に凸面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ_６１のみから構成される。
【００４４】
ここで、第１実施例の第１レンズ群Ｇ_１においては、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_１１の像側のレンズ面と、両凸形状の正レンズＬ_１２の物体側のレンズ面とが、同程度の曲率を有しかつ比較的近接しているため、これらの２つのレンズ面が高次のディストーションを補正している。
本実施例では、第２レンズ群Ｇ_２の最も物体側に配置される負の屈折力を持つ前方レンズＬ_２Ｆは、像側に凹面を向けたメニスカス形状で構成されているため、コマ収差の発生を軽減することができ、また、第２レンズ群Ｇ_２の最も像側に配置される負の屈折力を持つ後方レンズＬ_２Ｒは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で構成されているため、前方レンズＬ_２Ｆと共にコマ収差の発生を抑えることができる。さらに、第２レンズ群Ｇ_２中の中間レンズ群Ｇ_２ｍは、全て負レンズで構成しているため、高次のディストーションの発生を抑えることができる。
【００４５】
また、第４レンズ群Ｇ_４では、両凹形状の負レンズＬ_４３の物体側に凹面を像側に向けた負レンズＬ_４１を配置し、その両凹形状の負レンズＬ_４３の像側に物体側に凹面を向けた負レンズＬ_４４を配置する構成であるため、コマ収差の発生を抑えつつペッツバール和を補正することができる。
第５レンズ群Ｇ_５では、７枚の正レンズ（Ｌ_５１、Ｌ_５２、Ｌ_５３、Ｌ_５４、Ｌ_５６、Ｌ_５７、Ｌ_５８）を含む構成としているため、高ＮＡ化に伴って第５レンズ群Ｇ_５自身で発生する負の球面収差を抑えることができる。さらに、第５レンズ群Ｇ_５では、物体側から第４番目の正レンズＬ_５４が、物体側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５５に対向する凸面を有し、かつ物体側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５５と反対側（物体側）のレンズ面も凸面である両凸形状のため、高ＮＡ化に伴う高次の球面収差の発生を抑えることができる。なお、第１実施例では、高ＮＡ化に伴う高次の球面収差の発生を抑えるために、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ_５４と、物体側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５５とを配置した例を示したが、この順番とは逆に、物体側から順に、負レンズＬ_５５の凹面を逆に向けて像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_５５と両凸形状の正レンズＬ_５４とを配置しても良い。
【００４６】
なお、開口絞りＡＳは、第５レンズ群Ｇ_５中の物体側に位置する２枚の正メニスカスレンズ（Ｌ_５１、Ｌ_５２）間に配置されているが、この配置に限ることなく、基本的には、第５レンズ群Ｇ_５中の最も物体側に位置する正レンズＬ_５１よりも像側に配置されていれば良い。このような開口絞りＡＳの配置によって、高ＮＡ化に伴い第５レンズ群Ｇ_５で発生しがちな高次の球面収差を抑えることができる。
【００４７】
次に、図３を参照しながら、第２実施例の投影光学系のレンズ構成について説明する。図３に示す第２実施例の投影光学系の具体的なレンズ構成は、先に述べた図２に示す第１実施例と類似したレンズ構成を有するが、第２レンズ群Ｇ_２、第４レンズ群Ｇ_４及び第６レンズ群Ｇ_６での構成が若干異なる。
まず、第２レンズ群Ｇ_２中の中間レンズ群Ｇ_２ｍ は、第１実施例と比べて負レンズが１枚増えて、３枚の負レンズで構成されており、具体的には、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_ｍ１と、同じく像側に凹面を向けた負レンズ（平凹レンズ）Ｌ_ｍ２と、両凹形状の負レンズＬ_ｍ３とから構成されている。この中間レンズ群Ｇ_２ｍ の３枚の負レンズからなる構成は、中間レンズ群Ｇ_２ｍ にて発生しがちなコマ収差を抑えるのにより有利となっている。
【００４８】
また、第４レンズ群Ｇ_４において、物体側から第４番目の物体側に凹面を向けた負レンズＬ_４４を、第１実施例では両凹レンズで構成していたが、第２実施例では、この負レンズＬ_４４を平凹レンズで構成している。
また、第６レンズ群Ｇ_６は、第１実施例と比べて正レンズが１枚増えて、２枚の正レンズで構成され、具体的には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた２枚の正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ_６１及びＬ_６２で構成される。
【００４９】
次に、図４を参照しながら、第３実施例の投影光学系のレンズ構成について説明する。図４に示す第３実施例の投影光学系の具体的なレンズ構成は、先に述べた図２に示す第１実施例と類似したレンズ構成を有するが、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との構成が若干異なる。
まず、第１レンズ群Ｇ_１は、第１実施例と比べて正レンズが１枚減って、１枚の負レンズと２枚の正レンズで構成されており、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ_１１と、両凸形状の１枚の正レンズＬ_１２と、物体側に凸面を向けた正レンズ（両凸レンズ）Ｌ_１３とを有している。
【００５０】
第２レンズ群Ｇ_２中の中間レンズ群Ｇ_２ｍ は、第１実施例と比べて負レンズが１枚増えて、第２実施例と同様に３枚の負レンズで構成されており、具体的には、物体側から順に、像側に凹面を向けた２枚の負レンズ（２枚の負メニスカスレンズ）Ｌ_ｍ１及びＬ_ｍ２と、両凹形状の負レンズＬ_ｍ３とから構成されている。この中間レンズ群Ｇ_２ｍ の３枚からなる負レンズの構成は、中間レンズ群Ｇ_２ｍ にて発生しがちなコマ収差を抑えるのにより有利となっている。
さて、以下の表１乃至表１２において、それぞれ本発明における各実施例の諸元の値並びに条件対応数値を掲げる。
【００５１】
但し、左端の数字は物体側（レチクル側）からの順序を表し、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎは露光波長λが２４８．４ｎｍ における合成石英ＳｉＯ_２ の屈折率、ｄ０ は物体面（レチクル面）から第１レンズ群Ｇ１の最も物体側（レチクル側）のレンズ面（第１レンズ面）までの距離、Ｂｆは第６レンズ群Ｇ_６の最も像側（ウェハ側）のレンズ面から像面（ウェハ面）までの距離、Ｂは投影光学系の投影倍率、ＮＡは投影光学系の像側での開口数、Ｌは物体面（レチクル面）から像面（ウェハ面）までの物像間距離、Ｉは物体面（レチクル面）から投影光学系全体の第１物体側焦点までの軸上距離（但し、投影光学系全体の第１物体側焦点とは、投影光学系の光軸に関する近軸領域での平行光を投影光学系の第２物体側から入射させ、その近軸領域の光が投影光学系を射出する時に、その射出光が光軸と交わる点を意味する）、ｆ_１ は第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離、ｆ_２ は第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離、ｆ_３ は第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離、ｆ_４ は第４レンズ群Ｇ_４の焦点距離、ｆ_５ は第５レンズ群Ｇ_５の焦点距離、ｆ_６ は 第６レンズ群Ｇ_６の焦点距離、ｆ_２Ｆは第２レンズ群中の最も物体側に配置されて像側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズの焦点距離、ｆ_２Ｒは第２レンズ群中の最も像側に配置されて物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズの焦点距離、ｆ_２ｍは第２レンズ群における前方レンズと後方レンズとの間の中間レンズ群の合成焦点距離、ｒ_５１Ｆ は第５レンズ群中の最も物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける物体側の曲率半径、ｒ_５１Ｒ は第５レンズ群中の最も物体側に設けられた第１正メニスカスレンズにおける像側の曲率半径、ｒ_５２Ｆ は第５レンズ群中の第１正メニスカスレンズの像側に配置された第２正メニスカスレンズにおける物体側の曲率半径、ｒ_５２Ｒ は第５レンズ群中の第１正メニスカスレンズの像側に配置された第２正メニスカスレンズにおける像側の曲率半径、ｒ_５ｎは第５レンズ群内部に設けられた負メニスカスレンズにおける凹面の曲率半径、ｒ_５ｐは第５レンズ群内部に設けられた負メニスカスレンズの凹面に隣接して配置された正レンズにおける負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面の曲率半径、ｒ_５Ｆは第５レンズ群中の最も像側に設けられた負レンズにおける物体側の曲率半径、ｒ_５Ｒは第５レンズ群の最も像側に配置される負レンズの像側の曲率半径、ｒ_６Ｆは第６レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの物体側の曲率半径、ｄ_６ は第６レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの軸上距離、φは第６レンズ群を構成するレンズのレンズ面の屈折力を表している。但し、Ｑ_５１＝（ｒ_５１Ｆ −ｒ_５１Ｒ ）／（ｒ_５１Ｆ ＋ｒ_５１Ｒ ）、Ｑ_５２＝（ｒ_５２Ｆ −ｒ_５２Ｒ ）／（ｒ_５２Ｆ ＋ｒ_５２Ｒ ）である。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【表２】

【００５４】
【表３】

【００５５】
【表４】

【００５６】
【表５】

【００５７】
【表６】

なお、上述の第１実施例において、正レンズＬ_６１の物体側のレンズ面では１／｜φＬ｜＝ ０．０９８５ であり、条件（１３）を満足している。第２実施例において、正レンズＬ_６１の物体側のレンズ面では１／｜φＬ｜＝ ０．１２２であり、正レンズＬ_６２の物体側のレンズ面では１／｜φＬ｜＝ ０．３８３であり、条件（１３）を満足している。第３実施例において、正レンズＬ_６１の物体側のレンズ面では１／｜φＬ｜＝ ０．０９６６ であり、条件（１３）を満足している。このように、各実施例の第６レンズ群Ｇ_６は、条件（１３）を満足するレンズ面を持つ３枚以下のレンズから構成されている。
【００５８】
以上の各実施例の諸元の値より、各実施例のものは、比較的広い露光領域と大きな開口数とを確保しながら、物体側（レチクル側）及び像側（ウェハ側）においてテレセントリックが達成されている事が理解できる。
また、図５、図６及び図７はそれぞれ本発明による第１乃至第３実施例における諸収差図を示している。
【００５９】
ここで、各収差図において、ＮＡは投影光学系の開口数、Ｙは像高を示しており、また、各非点収差図中において、点線は子午的像面（メリジオナル像面）、実線は球欠的像面（サジタル像面）を示している。
各収差図の比較より、各実施例とも諸収差がバランス良く補正され、特にディストーションが像全体にわたり殆ど零に近い状態まで極めて良好に補正されながら、０．６ に達する大きな開口数を持つ高解像力な投影光学系が実現されていることが理解される。
【００６０】
なお、以上の各実施例では、２４８．４ｎｍ の光を供給するＫｒＦエキシマレーザを光源として用いた例を示したがこれに限ることなく、１９３ｎｍ の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ等の極紫外光源や、ｇ線（４３６ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ）の光を供給する水銀アークランプ、さらにはそれ以外の紫外領域の光を供給する光源を用いたものにも応用し得ることは言うまでもない。
【００６１】
また、各実施例では、投影光学系を構成するレンズは、非貼合せであり全て単一の光学材料、すなわち石英（ＳｉＯ_２ ）から構成されている。ここで、上述の各実施例では単一の光学材料で構成されているため、低コスト化を達成している。しかしながら、露光光がある半値幅を持つ場合には、石英（ＳｉＯ_２ ）と蛍石（ＣａＦ_２ ）との組み合わせ、あるいはその他の光学材料の組み合わせにより、色収差を補正することも可能である。さらに、露光光源が広帯域な場合には、複数種の光学材料を組み合わせて色収差を補正することも可能である。
【００６２】
さらに、第１〜第３実施例の投影光学系は、図１に示す如く、スキャン型の露光装置に用いられるものとして示したが、本発明の投影光学系は、これに限ることなく、例えば、図８に示す如く、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に一括露光する一括露光方式の露光装置に適用できることは言うまでもない。
【００６３】
【効果】
以上のように、本発明による投影光学系によれば、比較的広い露光領域を確保して、両側テレセントリックな光学系としながら、諸収差がバランス良く補正され、しかも大きな開口数を持つ高解像力な投影光学系が達成できる。特に、本発明の投影光学系では、ディストーション（高次のディストーションを含む）が極めて良好に補正されている。従って、本発明では、両側テレセントリック性の達成のみならず、ディストーションも極めて良好に補正されているため、像歪を非常に低減できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投影光学系をスキャン型露光装置に適用した際の概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明による第１実施例のレンズ構成図である。
【図３】本発明による第２実施例のレンズ構成図である。
【図４】本発明による第３実施例のレンズ構成図である。
【図５】本発明による第１実施例の諸収差図である。
【図６】本発明による第２実施例の諸収差図である。
【図７】本発明による第３実施例の諸収差図である。
【図８】本発明による投影光学系を一括露光方式の露光装置に適用した際の概略的な構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ_１ … 第１レンズ群、
Ｇ_２ … 第２レンズ群、
Ｇ_３ … 第３レンズ群、
Ｇ_４ … 第４レンズ群、
Ｇ_５ … 第５レンズ群、
Ｇ_６ … 第６レンズ群、
Ｌ_２Ｆ … 第２レンズ群中の前方レンズ、
Ｌ_２Ｒ … 第２レンズ群中の後方レンズ、
Ｇ_２ｍ … 第２レンズ群中の中間レンズ群、

Claims (34)

1. 第１物体の像を第２物体上に投影する投影光学系において、
   前記投影光学系は、前記第１物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群と、正の屈折力を持つ第６レンズ群とを有し、
   前記第２レンズ群は、最も第１物体側に配置されて前記第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズと、最も第２物体側に配置されて前記第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズと、前記第２レンズ群中の前方レンズと前記第２レンズ群中の後方レンズとの間に配置されかつ負レンズのみで構成される中間レンズ群を含み、
   前記中間レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを有し、
   前記第５レンズ群は、少なくとも７枚の正レンズを有し、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ₁とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ₂、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ₄、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ₅、前記第６レンズ群の焦点距離をｆ₆、前記第２レンズ群中の前記中間レンズ群の合成焦点距離をｆ_2m、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
   （１） ０．１＜ｆ₁／ｆ₃＜１７
   （２） ０．０５＜ｆ₂／ｆ₄＜７
   （３） ０．０１＜ｆ₅／Ｌ＜０．９
   （４） ０．０２＜ｆ₆／Ｌ＜１．６
   （５） １．１＜ｆ_2m／ｆ₂＜２．９
2. 前記第１物体から前記投影光学系全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
   （６） １．０＜Ｉ／Ｌ
3. 前記第５レンズ群は、負メニスカスレンズと、該負メニスカスレンズの凹面と隣接して配置されかつ該負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面を持つ正レンズとを有し、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズにおける凹面の曲率半径ｒ_5nとし、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズの凹面に隣接して配置された正レンズにおける負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面の曲率半径ｒ_5pとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一項記載の投影光学系。
   （７） ０＜（ｒ_5p−ｒ_5n）／（ｒ_5p＋ｒ_5n）＜１
4. 前記第５レンズ群は、前記正レンズと隣接して配置された前記負メニスカスレンズの凸面側、及び前記負メニスカスレンズと隣接して配置された前記正レンズの前記負メニスカスレンズとは反対側において、それぞれ少なくとも１枚以上の正レンズを有することを特徴とする請求項３記載の投影光学系。
5. 前記第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の曲率半径をｒ_6Fとし、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面から第２物体までの軸上距離をｄ₆とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の投影光学系。
   （８） ０．５０＜ｄ₆／ｒ_6F＜１．５０
6. 前記第５レンズ群は、最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の投影光学系。
7. 前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_5F、前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_5Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項６記載の投影光学系。
   （９） ０．３０＜（ｒ_5F−ｒ_5R）／（ｒ_5F＋ｒ_5R）＜１．２８
8. 前記第５レンズ群は、最も第１物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、該第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第２正メニスカスレンズとを有し、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_51F、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_51R、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_52F、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_52Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項記載の投影光学系。
   （１０） １．２＜Ｑ₅₂／Ｑ₅₁＜８
   但し、Ｑ₅₁＝（ｒ_51F−ｒ_51R）／（ｒ_51F＋ｒ_51R）
   Ｑ₅₂＝（ｒ_52F−ｒ_52R）／（ｒ_52F＋ｒ_52R）
   である。
9. 前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_51F、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_51Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項８記載の投影光学系。
   （１１） ０．０１＜Ｑ₅₁＜０．８
   但し、Ｑ₅₁＝（ｒ_51F−ｒ_51R）／（ｒ_51F＋ｒ_51R）である。
10. 前記第２レンズ群中の最も第１物体側に配置されて前記第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ前方レンズの焦点距離をｆ_2F、前記第２レンズ群中の最も第２物体側に配置されて前記第１物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ後方レンズの焦点距離をｆ_2Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項記載の投影光学系。
    （１２） ０≦ｆ_2F／ｆ_2R＜１８
11. 前記第１レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズを有し、前記第３レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有し、前記第４レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズを有し、前記第５レンズ群は、少なくとも７枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズとを有し、前記第６レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項記載の投影光学系。
12. 前記第６レンズ群は、以下の条件を満足するレンズ面を少なくとも一面有する３枚以下のレンズからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項記載の投影光学系。
    （１３） １／｜φＬ｜＜２０
    但し、φ：前記レンズ面の屈折力、
    Ｌ：前記第１物体から前記第２物体までの物像間距離、
    である。
13. 前記投影光学系の倍率は、１／４であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の投影光学系。
14. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の投影光学系。
    ０．４＜ｆ₂／ｆ₄
15. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の投影光学系。
    ０．０８１＜ｆ₅／Ｌ
16. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の投影光学系。
    １．８６＜ｆ_2m／ｆ₂
17. 前記第１物体から前記投影系全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の投影光学系。
    １．７＜Ｉ／Ｌ
18. 前記第１物体から前記投影系全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第１物体から前記第２物体までの距離をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の投影光学系。
    Ｉ／Ｌ＜６．８
19. 前記第５レンズ群は、負メニスカスレンズと、該負メニスカスレンズの凹面と隣接して配置されかつ該負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面を持つ正レンズとを有し、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズにおける凹面の曲率半径ｒ_5nとし、前記第５レンズ群中の前記負メニスカスレンズの凹面に隣接して配置された正レンズにおける負メニスカスレンズの凹面と対向する凸面の曲率半径ｒ_5pとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項記載の投影光学系。
    ０．０１＜（ｒ_5p−ｒ_5n）／（ｒ_5p＋ｒ_5n）＜１
20. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１９に記載の投影光学系。
    ０．０１＜（ｒ_5p−ｒ_5n）／（ｒ_5p＋ｒ_5n）＜０．７
21. 前記第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の曲率半径をｒ_6Fとし、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面から第２物体までの軸上距離をｄ₆とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至２０の何れか一項記載の投影光学系。
    ０．８４＜ｄ₆／ｒ_6F＜１．５０
22. 前記第５レンズ群は、最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた負レンズを有し、
    前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_5F、前記第５レンズ群中の最も第２物体側に設けられた負レンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_5Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至２１の何れか一項に記載の投影光学系。
    ０．３０＜（ｒ_5F−ｒ_5R）／（ｒ_5F＋ｒ_5R）＜０．９３
23. 前記第５レンズ群は、最も第１物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、該第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置されて第２物体側に凸面を向けた第２正メニスカスレンズとを有し、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_51F、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_51R、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_52F、前記第５レンズ群中の前記第１正メニスカスレンズの第２物体側に配置された第２正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_52Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至２２の何れか一項記載の投影光学系。
    ３．３＜Ｑ₅₂／Ｑ₅₁＜８
    但し、Ｑ₅₁＝（ｒ_51F−ｒ_51R）／（ｒ_51F＋ｒ_51R）
    Ｑ₅₂＝（ｒ_52F−ｒ_52R）／（ｒ_52F＋ｒ_52R）
    である。
24. 前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第１物体側の曲率半径をｒ_51F、前記第５レンズ群中の最も第１物体側に設けられた前記第１正メニスカスレンズにおける第２物体側の曲率半径をｒ_51Rとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２３に記載の投影光学系。
    ０．０９＜Ｑ₅₁＜０．８
    但し、Ｑ₅₁＝（ｒ_51F−ｒ_51R）／（ｒ_51F＋ｒ_51R）である。
25. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項２４に記載の投影光学系。
    ０．０９＜Ｑ₅₁＜０．２５
26. 前記第１レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズを有し、
    前記第３レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有し、
    前記第４レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズを有し、
    前記第６レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至２５の何れか一項に記載の投影光学系。
27. 前記投影光学系は縮小倍率を有することを特徴とする請求項１乃至２６の何れか一項に記載の投影光学系。
28. 前記投影光学系は、第１物体側及び第２物体側においてほぼ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２７の何れか一項に記載の投影光学系。
29. 所定の回路パターンが形成された投影原版を基板上に露光する露光装置において、
    前記投影原版を保持する第１ステージと、
    前記投影原版を照明する照明光学手段と、
    第１物体としての前記投影原版の前記回路パターンの像を、第２物体としての前記基板上に形成するための請求項１乃至２８の何れか一項に記載の投影光学系と、
    前記基板を保持する第２ステージとを有することを特徴とする露光装置。
30. 前記基板上での前記回路パターン像の領域はスリット状であることを特徴とする請求項２９に記載の露光装置。
31. 前記投影光学系の投影倍率を１／Ｍ倍とするとき、露光時において、前記第１ステージと前記第２ステージとは、Ｍ：１の速度比のもとで、所定の走査方向へ移動することを特徴とする請求項２９又は３０に記載の露光装置。
32. 所定の回路パターンが形成された投影原版を基板上に露光する露光方法において、
    前記投影原版を照明する照明工程と、
    請求項１乃至２８の何れか一項に記載の投影光学系を用いて、第１物体としての前記投影原版の前記回路パターンの像を、第２物体としての前記基板上に形成する投影工程とを有することを特徴とする露光方法。
33. 前記基板上での前記回路パターン像の領域はスリット状であることを特徴とする請求項３２に記載の露光方法。
34. 前記投影工程は、前記投影光学系の投影倍率を１／Ｍ倍とするとき、前記第１ステージと前記第２ステージとは、Ｍ：１の速度比のもとで、所定の走査方向へ移動する工程を有することを特徴とする請求項３２又は３３に記載の露光方法。

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