JP5094240B2

JP5094240B2 - 投影光学系

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Inventors: 豊末永
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Description

本発明はパターンを基板等に投影するための投影光学系に関する。特に半導体製造で用いられる投影露光装置に好適な投影光学系に関する。

従前の露光装置においては、ダイソン型投影光学系を用いたものがあった。このダイソン型投影光学系は、平凸レンズとメニカスレンズとの２つのレンズを重ね合わせたものであった（例えば、特許文献１参照。）。
特表平１０−５０９５６１号公報

上述した投影光学系では、メニスカスレンズを精度よく加工する必要があり、製造工程が複雑になったり煩雑になったりせざるを得なかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な結像性能を有しながら、構成を簡素にして、容易に製造することができる投影光学系を提供することにある。

以上の目的を達成するために、本発明においては、光学的に平行平板形状の第１の光学素子と、平凸形状の第２の光学素子と凹面鏡とを有するとともに、第１の光学素子の屈折率を、第２の光学素子の屈折率よりも大きくする。

具体的には、本発明に係る投影光学系は、
平面形状の第１の面と、前記第１面に光学的に平行に配置された平面形状の第２の面とを有する第１の光学素子と、
前記第２面に平行に配置された平面形状の第３の面と、凸面形状の第４の面とを有する第２の光学素子と、
前記第４の面に凹面を向けて配置された凹面鏡と、を含み、
前記第１の光学素子の屈折率が前記第２の光学素子の屈折率よりも大きいことを特徴とする。

第１の光学素子は、第１の面と第２の面とを有する。この第１の面と第２の面とは、互いに光学的に略平行に形成されている。なお、幾何学的に略平行に形成されていなくても、光学的に略平行に形成されていればよい。ここで、光学的に平行とは、光路が等しい状態で面が平行になっていることをいう。具体的な部材としては、平行平板、直角プリズム、ダハプリズム等が含まれる。第１の光学素子の第１の面に入射した光は、第１の光学素子の第２の面から射出でき、また、逆に、第１の光学素子の第２の面に入射した光は、第１の光学素子の第１の面から射出できるように形成されている。

第２の光学素子は、第３の面と第４の面とを有する。この第３の面は、第１の光学素子の第２の面に向かい合うように配置される。第２の光学素子の第４の面は、凸面からなる。第２の光学素子の第３の面に入射した光は、第２の光学素子の第４の面から射出でき、また、逆に、第２の光学素子の第４の面に入射した光は、第２の光学素子の第３の面から射出できるように形成されている。

凹面鏡は、第２の光学素子の第４の面に向かい合うように、配置される。さらに、凹面鏡、第２の光学素子の第４の面と略同心となるように配置される。このようにすることで、第２の光学素子の第４の面から射出した光を、凹面境によって反射させて、第２の光学素子の第４の面に再入射させることができる。

さらに、第１の光学素子の屈折率は、第２の光学素子の屈折率よりも大きくする。

ダイソン型投影光学系は、通常、マスク等の物体面から第１の面まで空気間隔が設けられている。これにより、第１の面で大きな球面収差が発生する。従来では、この第１の面で発生した大きな球面収差を補正するため、前述のようにメニスカスレンズを用いていた。しかし、本発明では、第１の面を含む第１の光学素子の屈折率を大きくすることで、第１の面で発生した大きな球面収差を補正するようにしている。その際、光学素子の形状は特に限定が無い。そこで、本発明では、第１の光学素子を光学的に平行平板形状にし、第２の光学素子を平凸形状としている。

これにより、第１の光学素子の第１の面と、第２の面と、第２の光学素子の第３の面とがともに、平面であるので、構成を簡素にすることができる。第１の光学素子と第２の光学素子とを密着させる場合、密着が容易になるので、投影光学系を容易に製造することもできる。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第１の光学素子の屈折率をｎ１とし、前記第２の光学素子の屈折率をｎ２としたとき、以下の条件を満足することが好ましい。
０＜ｎ１−ｎ２≦０．２

この条件は、良好な結像性能を維持するための条件である。条件の下限を下回ると、軸上色収差または非点収差のどちらかが悪化するようになる。条件の上限を上回ると、非点収差が大きくなりすぎ、結像領域の中間部から周辺部で良好な結像性能を得ることができなくなる。下限を０．０１以上とし、上限を０．１とすると、更に良い結果が得られる。更に、本発明に係る投影光学系は、前記第１の光学素子の分散をν１とし、前記第２の光学素子の分散をν２としたとき、以下の条件を満足することが好ましい。
０＜｜ν２−ν１｜≦３０

この条件は、軸上色収差を良好に補正するための条件である。０になると、球面収差や非点収差を補正した状態での色収差の補正ができなくなってしまう。上限を上回ると、球面収差や非点収差を補正した状態での色収差の補正が、不足しすぎてしまう。下限を０．１以上とし、上限を２０とすると、更に良い結果が得られる。軸上色収差を補正して広い波長範囲で使用すれば、積算露光量が増えるので、短時間で焼付けを行うことができるようになり、半導体製造のスループットが向上する。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子は紫外線を透過する材料であることが好ましい。

光の波動的性質により、波長が短いほど、光学系は解像力が良くなる。そこで、波長の短い紫外線を利用し、高解像力の投影光学系とすることが可能になる。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第１の面から前記第２の面までの間隔をｄｐとし、前記第１の面から前記第４の面までの間隔をｄｔとしたとき、以下の条件を満足することが好ましい。
０．１＜ｄｐ／ｄｔ≦０．９８

この条件は、第１の光学素子の適切な形状及び、球面収差と非点収差とを良好に補正した状態で色収差を良好に補正するための条件である。この条件の下限を下回ると、平行平板の厚さが極端に薄くなってしまい、保持時の変形が大きくなり、製造が困難になる。また、ワーキングディスタンスが非常に短くなってしまう欠点もある。この条件の上限を上回ると、第４の面の曲率半径が大きくなり、非点収差及び軸上色収差の補正が困難になったり、装置が非常に大きくなったりしてしまう。下限を０．０５とし、上限を０．９０とすると、更に良い結果が得られる。

特に、ν２−ν１が正の値をとる場合は、上記条件の下限を０．５とすると、第１の光学素子をプリズムのような様々な形状に加工することが容易になるという、更に良い結果を得ることができる。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第１の光学素子がプリズム形状であることが好ましい。このようにプリズム形状にすると、図２に示すように、投影光学系の入射側の物体面と射出側の像面とを分離して配置することができるようになる。これにより、レチクルとウエハとが重なり合うことが無くなり、より大きな露光領域を確保することができるようになり、且つ操作性が向上する。

また、本発明に係る投影光学系は、前記凹面鏡が誘電体多層膜で反射面を形成されていることが好ましい。誘電体多層膜を使用すれば、所望の波長のみを反射させ、露光波長として用いることができるようになる。尚且つ、不要な波長が凹面鏡を発熱させることが無いので、熱変形の無い安定した投影光学系を作ることができる。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第２の面と前記第３の面とが密着されていることが好ましい。このように、密着させると、各光学素子の製造誤差が大きくても、良好な結像性能を得やすくなる利点がある。

また、本発明に係る投影光学系は、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは分離されていることが好ましい。このような構成は、可視光から離れた紫外線を利用する場合に特に有効である。

良好な結像性能を維持しながら、構成を簡素にして、容易に製造することができる。また、各光学素子を適切に選択することで、色収差を良好に補正することもできる。

以下に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。

＜＜＜第１の実施形態＞＞＞
＜＜構成＞＞
図１は、本発明による投影光学系の概念を示す概略図である。本発明による投影光学系は、第１の光学素子１０と、第２の光学素子２０と、凹面鏡３０と、を含む。この図１に示した投影光学系では、第１の光学素子１０の光軸と、第２の光学素子２０の光軸とは、軸Ｌとして一致するように配置されている。

＜第１の光学素子１０＞
第１の光学素子１０は、略円柱形の形状であり、第１の面１２と第２の面１４とを有する。第１の面１２と第２の面１４とは、ともに略円形に形成され、幾何学的に平行になるように形成されている。

第１の光学素子１０は、可視光から波長３６５ｎｍのｉ線までを透過する。

後述するように、第１の面１２から入射した光束は、第２の面１４から射出される。また、第２の面１４から入射した光束は、第１の面１２から射出される。

＜第２の光学素子２０＞
第１の光学素子１０の第２の面１４には、第２の光学素子２０である平凸レンズが接合されている。この第２の光学素子２０は第３の面２２と第４の面２４とを有する。第３の面２２は、略円形に形成され、第４の面２４は、凸球面形に形成されている。また、第４の面２４の中心が、軸Ｌ上で、後述する平面４０上の点Ｏと一致するように、第２の光学素子２０は配置されている。

第２の光学素子２０は、可視光から波長３６５ｎｍのｉ線までを透過する。第１の光学素子１０の屈折率は、第２の光学素子２０の屈折率よりも大きい。

後述するように、第３の面２２から入射した光束は、第４の面２４から射出される。また、第４の面２４から入射した光束は、第３の面２２から射出される。

＜凹面鏡３０＞
第２の光学素子２０の第４の面２４と向かい合うように、凹面鏡３０が配置されている。この凹面鏡３０の反射面３２は、光を反射させることができる材料、例えばアルミニウム、又は誘電体多層膜によって形成されているものが好ましい。

反射面３２は、球面の中心が、軸Ｌ上で、後述する平面４０上の点Ｏとなるように、凹面鏡３０は配置されている。凹面鏡３０をこのように配置することで、第２の光学素子２０の第２の面２４と、凹面鏡３０の反射面３２とは、同心になるように配置される。なお、本明細書では、同心とは、実質的に同心であればよく、完全に曲率の中心が一致する必要はない。

＜＜光の進行＞＞
物点Ａ及び像点Ｂを含む平面４０と第１の光学素子１０との間には、空気が存在する。同様に、第２の光学素子２０と凹面反射鏡３０との間にも、空気が存在する。

この平面４０上の１つの物点Ａから第１の光学素子１０に向かって発せられた光が辿る光路について説明する。なお、図１に示す光路Ｐ１〜Ｐ４及びＲ１〜Ｒ４は、物点Ａから発せられた光束のうちの開口数が最も大きくなるときの光についてのものである。

物点Ａから発せられた光は、光路Ｐ１に示すように、第１の光学素子１０の第１の面１２に入射する。第１の面１２に入射した光は、光路Ｐ２に示すように、空気の屈折率と第１の光学素子１０の屈折率との差に応じて、第１の面１２で屈折して、第１の光学素子１０内を進み、第２の面１４から射出する。図１に示した例では、第１の光学素子１０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第１の面１２における射出角は、入射角よりも小さくなる。

上述したように、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とは接合されているので、第１の光学素子１０の第２の面１４から射出した光は、光路Ｐ３に示すように、第１の光学素子１０の屈折率と第２の光学素子２０の屈折率とに応じて、第１の光学素子１０の第２の面１４と第２の光学素子２０の第１の面２２との接合面で屈折して、第２の光学素子２０内を進み、第２の面２４から射出する。図１に示した例では、第２の光学素子２０の屈折率は、第１の光学素子１０の屈折率よりも大きいので、第１の光学素子１０の第２の面１４と第２の光学素子２０の第１の面２２との接合面における射出角は、入射角よりも大きくなる。

第２の光学素子２０の第２の面２４から射出した光は、光路Ｐ４に示すように、第２の光学素子２０の屈折率と空気の屈折率とに応じて第２の面２４で屈折して、第２の光学素子２０の第２の面２４から射出され、凹面反射鏡３０に達する。図１に示した例では、第２の光学素子２０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第２の面２４における射出角は、入射角よりも大きくなる。

凹面反射鏡３０に達した光は、反射面３２で反射し、光路Ｒ１に示すように、第２の光学素子２０の第２の面２４に向かって進み、第２の面２４に入射する。

第２の光学素子２０の第２の面２４に入射した光は、光路Ｒ２に示すように、第２の光学素子２０の屈折率と空気の屈折率とに応じて第２の面２４で屈折して、第２の光学素子２０内を進み、第１の面２２から射出する。第２の光学素子２０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第２の面２４における射出角は、入射角よりも小さくなる。

第２の光学素子２０の第１の面２２から射出した光は、光路Ｒ３に示すように、第１の光学素子１０の屈折率と第２の光学素子２０の屈折率とに応じて、第１の光学素子１０の第２の面１４と第２の光学素子２０の第１の面２２との接合面で屈折して、第１の光学素子１０内を進み、第１の面１２から射出する。第２の光学素子２０の屈折率は、第１の光学素子１０の屈折率よりも大きいので、第１の光学素子１０の第２の面１４と第２の光学素子２０の第１の面２２との接合面における射出角は、入射角よりも小さくなる。

第１の光学素子１０の第１の面１２から射出した光は、光路Ｒ４に示すように、空気の屈折率と第１の光学素子１０の屈折率とに応じて、第１の面１２で屈折して、平面４０に向かって進み、平面４０上の１つの点Ｂに達する。第１の光学素子１０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第１の面１２における射出角は、入射角よりも大きくなる。

上述したように、第２の光学素子２０の第２の面２４と、凹面反射鏡３０の反射面３２とが、実質的に同心になるように、第２の光学素子２０と凹面反射鏡３０とは配置されているので、点Ａから発せられた光は、凹面反射鏡３０の反射面３２によって反射されて、点Ｏを中心として対称な位置である像点Ｂに達する。したがって、点Ａに物体が位置する場合には、その物体の像は、点Ｏを中心として対称な位置である点Ｂに形成される。

上述したように、第１の光学素子１０の屈折率と、第２の光学素子２０の屈折率との相違によって、光が第１の光学素子１０から第２の光学素子２０へ入射するとき、及び光が第２の光学素子２０から第１の光学素子１０へ入射するときに、光を屈折させる。このように光を屈折させることにより、第１の光学素子１０の屈折率と、第２の光学素子２０の屈折率との相違によって、像面湾曲を少なくすることができる。

＜＜＜第２の実施形態＞＞＞
図２は、本発明による第１の実施形態とは異なる投影光学系の概念を示す概略図である。本実施形態による投影光学系は、第１の光学素子である第１プリズム１１０ａ及び第２プリズム１１０ｂと、第２の光学素子１２０と、凹面鏡１３０と、を含む。これらの第１の光学素子１１０ａ及び１１０ｂと、第２の光学素子１２０と、凹面鏡１３０との各々は、支持部材（図示せず）によって筐体１５０に所定の配置となるように支持されている。

＜第１プリズム１１０ａ及び第２プリズム１１０ｂ（第１の光学素子）＞
第１の光学素子である第１プリズム１１０ａ及び第２プリズム１１０ｂの各々は、略三角柱形の形状のプリズムである。

第１の光学素子である第１プリズム１１０ａは、第１の面１１２ａと第２の面１１４ａと第３の面１１６ａとを有する。第１の面１１２ａと第２の面１１４ａとは、これらのなす角が略直角となるように形成されている。また、第１の面１１２ａと第３の面１１６ａとのなす角が、略４５度となるように、かつ、第２の面１１４ａと第３の面１１６ａとのなす角が、略４５度となるように形成されている。

第１の光学素子である第２プリズム１１０ｂは、第１の面１１２ｂと第２の面１１４ｂと第３の面１１６ｂとを有する。第１の面１１２ｂと第２の面１１４ｂとは、これらのなす角が略直角となるように形成されている。また、第１の面１１２ｂと第３の面１１６ｂとのなす角が、略４５度となるように、かつ、第２の面１１４ｂと第３の面１１６ｂとのなす角が、略４５度となるように形成されている。

このようにすることで、第１の光学素子である第１プリズム１１０ａの第１の面１１２ａと第２の面１１４ａとを、光学的に略平行にすることができる。また、同様に、第１の光学素子である第２プリズム１１０ｂの第１の面１１２ｂと第２の面１１４ｂとを、光学的に略平行にすることができる。

また、第１の光学素子である第１プリズム１１０ａの第２の面１１４ａと、第１の光学素子である第２プリズム１１０ｂの第２の面１１４ｂとは、１つの平面を形成するように、いわゆる面一となるように配置されている。

第１の光学素子第１プリズム１１０ａ及び第２プリズム１１０ｂの各々は、紫外線を透過する材料からなる。

後述するように、第１の光学素子である第１プリズム１１０ａの第１の面１１２ａから入射した光束は、第３の面１１６ａによって反射されて、第２の面１１４ａから射出される。また、第１の光学素子である第２プリズム１１０ｂの第２の面１１４ｂから入射した光束は、第３の面１１６ｂによって反射されて、第１の面１１２ｂから射出される。ここでは直角プリズム形状を示したが、場合によっては、ダハ面を有したプリズムでも良い。

＜第２の光学素子１２０＞
第１の光学素子である第１プリズム１１０ａの第２の面１１４ａと、第１の光学素子である第２プリズム１１０ｂの第２の面１１４ｂとには、第２の光学素子１２０である平凸レンズが接合されている。この第２の光学素子１２０は第３の面１２２と第４の面１２４とを有する。第３の面１２２は、略円形に形成されている。以下では、第１の面１２２の半分側（図２の左半分側）を第１の面１２２ａと称し、第１の面１２２の残りの半分側（図２の右半分側）を第１の面１２２ｂと称する。第２の光学素子１２０の第２の面１２４は、凸球面形に形成されている。第１の面１２２ａが第１の光学素子１１０ａの第２の面１１４ａと接合するように、第１の面１２２ｂが第１の光学素子１１０ｂの第２の面１１４ｂと接合するように、第１の光学素子１１０ａと、第１の光学素子１１０ｂと、第２の光学素子１２０とは配置されている。

第２の光学素子１２０は、第１の光学素子１０の屈折率は、第２の光学素子２０の屈折率よりも大きい。

後述するように、第１の面１２２ａから入射した光束は、第２の面１２４から射出される。また、第２の面１２４から入射した光束は、第１の面１２２ｂから射出される。

上述したように、第１の光学素子１１０ａの第２の面１１４ａと、第１の光学素子１１０ｂの第２の面１１４ｂとには、第２の光学素子１２０が接合されているが、収差に影響しない程度ならば、第２の光学素子１２０を第１の光学素子１１０ａや第１の光学素子１１０ｂから離隔した位置に配置してもよい。

＜凹面鏡１３０＞
第２の光学素子１２０の第４の面１２４と向かい合うように、凹面鏡１３０が配置されている。凹面鏡１３０の反射面１３２は、光を反射させることができる材料、例えばアルミニウム又は誘電体多層膜によって形成されているものが好ましい。

反射面１３２が、第２の光学素子１２０の第２の面１２４と同心になるように配置されている。なお、本明細書では、同心とは、実質的に同心であればよい。

＜＜光の進行＞＞
図２に示すように、第１の光学素子１１０ａの第１の面１１２ａから離隔した位置に、第１の面１１２ａと向かい合うように、かつ、平行に、入射面１４０ａが位置づけられている。この入射面１４０ａには、レチクル等の被投影物体が配置される。レチクルは、プリント配線体や半導体デバイスのウエハを製造するときに、導体パターン等のパターンを基板に形成するために用いられるフォトマスクをいう。

光源（図示せず）から発せられた光は、入射面１４０ａに位置づけられたレチクル等の被投影物体を介して、第１の光学素子１１０ａの第１の面１１２ａに入射する。第１の面１１２ａに入射する光は、第１の実施例で示した光路Ｐ１に相当する。

第１の面１１２ａに入射した光は、上述したように、第３の面１１６ａによって反射されて、第２の面１１４ａから射出される。第１の光学素子１１０ａの第１の面１１２ａに入射して、第２の面１１４ａから射出される光は、第１の実施例で示した光路Ｐ２に相当する。

上述したように、第１の光学素子１１０ａと第２の光学素子１２０とは接合されているので、第２の面１１４ａから射出された光は、直ちに、第２の光学素子１２０の第１の面１２２ａに入射する。第２の光学素子１２０の第１の面１２２ａに入射する光は、第１の実施例で示した光路Ｐ３と同様に、第１の光学素子１１０ａの屈折率と第２の光学素子１２０の屈折率との差に応じて、第１の光学素子１１０ａの第２の面１１４ａと第２の光学素子１２０の第１の面１２２ａとの接合面で屈折する。図２に示した例では、図１に示した例と同様に、第２の光学素子１２０の屈折率は、第１の光学素子１１０ａの屈折率よりも大きいので、第１の光学素子１１０ａの第２の面１１４ａと第２の光学素子１２０の第１の面１２２ａとの接合面における射出角は、入射角よりも大きくなる。第２の光学素子１２０の第１の面１２２ａに入射した光は、第２の光学素子１２０内を進み、第２の面１２４から射出する。

第２の光学素子１２０の第２の面１２４から射出した光は、第１の実施例で示した光路Ｐ４と同様に、第２の光学素子１２０の屈折率と空気の屈折率とに応じて第２の面１２４で屈折する。図２に示した例では、図１に示した例と同様に、第２の光学素子１２０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第２の面１２４における射出角は、入射角よりも大きくなる。第２の光学素子１２０の第２の面１２４から射出された光は、凹面反射鏡１３０に達する。

凹面反射鏡１３０に達した光は、反射面１３２で反射し、第１の実施例で示した光路Ｒ１と同様に、第２の光学素子１２０の第２の面１２４に向かって進み、第２の面１２４に入射する。

第２の光学素子１２０の第２の面１２４に入射した光は、第１の実施例で示した光路Ｒ２と同様に、第２の光学素子１２０の屈折率と空気の屈折率とに応じて第２の面１２４で屈折する。第２の光学素子１２０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、第２の面１２４における射出角は、入射角よりも小さくなる。第２の光学素子１２０の第２の面１２４から入射した光は、第２の光学素子１２０内を進み、第１の面１２２ｂから射出する。

第２の光学素子１２０の第１の面１２２ｂから射出した光は、第１の実施例で示した光路Ｒ３と同様に、第１の光学素子１１０ｂの屈折率と第２の光学素子１２０の屈折率とに応じて、第１の光学素子１１０ｂの第２の面１１４ｂと第２の光学素子１２０の第１の面１２２ｂとの接合面で屈折する。第２の光学素子１２０の屈折率は、第１の光学素子１１０ｂの屈折率よりも大きいので、第１の光学素子１１０ｂの第２の面１１４ｂと第２の光学素子１２０の第１の面１２２ｂとの接合面における射出角は、入射角よりも小さくなる。第１の光学素子１１０ｂの第２の面１１４ｂに入射した光は、上述したように、第３の面１１６ｂによって反射されて、第１の光学素子１１０ｂ内を進み、第１の面１１２ｂから射出する。この光は、第１の実施例で示した光路Ｒ３に相当する。

図２に示すように、第１の光学素子１１０ｂの第１の面１１２ｂから離隔した位置には、第１の面１１２ｂと向かい合うように、かつ、平行に、射出面１４０ｂが位置づけられている。第１の光学素子１１０ｂの第１の面１１２ｂから射出した光は、射出面１４０ｂに達する。

＜数値実施例＞
以下に、本発明による投影光学系の具体的な数値実施例を示す。

各表のレンズデータ中、最も左側の列は面番号を、左から二番目の列（ｒ）は曲率半径を、左から三番目の列（ｄ）は面間隔を、左から四番目の列（ｎｄ）はｄ線での屈折率を、左から五番目の列（νｄ）はｄ線基準の分散値を、それぞれ示す。

各実施例とも、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、ｈ線（波長４０４．７ｎｍ）及びｉ線（３６５．０ｎｍ）で色収差補正を行っている。

また、第１の光学素子の形状は、第２の実施形態のところで述べた様に、プリズム形状
にしてもかまわない。

＜第１数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌｌの第２の面と第２の光学素子Ｌ２の第３の面とはオプティカルコンタクトにより密着している。尚、この密着面は分離可能で、その際は、物像平面から第１面までの距離が変化するだけで、性能は殆ど変わらない。以下の表１に、本実施例の諸データを示す。図３は本実施例による投影光学系の断面図であり、図４は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図４の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第２数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌｌは平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１と第２の光学素子Ｌ２は分離されている。以下の表２に、本実施例の諸データを示す。図５は本実施例による投影光学系の断面図であり、図６は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図６の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第３数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１と第２の光学素子Ｌ２は分離されている。以下の表３に、本実施例の諸データを示す。図７は本実施例による投影光学系の断面図であり、図８は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図８の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第４数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１と第２の光学素子Ｌ２は分離されている。以下の表４に、本実施例の諸データを示す。図９は本実施例による投影光学系の断面図であり、図１０は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図１０の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第５数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌｌ、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１の第２の面と第２の光学素子Ｌ２の第３の面とはオプティカルコンタクトにより密着されている。尚、この密着面は分離可能で、その際は、物像平面から第１面までの距離が変化するだけで、性能は殆ど変わらない。以下の表５に、本実施例の諸データを示す。図１１は本実施例による投影光学系の断面図であり、図１２は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図１２の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第６数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第３の光学素子Ｌ３、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第３の光学素子Ｌ３は平行平板形状であり、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成されている。そして、第３の光学素子Ｌ３の一方の面と第１の光学素子Ｌ１の第１の面とはオプティカルコンタクトで密着され、第１の光学素子Ｌ１の第２の面と第２の光学素子Ｌ２の第３の面とはオプティカルコンタクトで密着されている。尚、これらの密着面は分離可能で、その際は、物像平面から第１面間までの距離が変化するだけで、性能は殆ど変わらない。以下の表６に、本実施例の諸データを示す。図１３は本実施例による投影光学系の断面図であり、図１４は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図１４の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第７数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１と第２の光学素子Ｌ２は分離されている。以下の表７に、本実施例の諸データを示す。図１５は本実施例による投影光学系の断面図であり、図１６は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図１６の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

＜第８数値実施例＞
本実施例に開示される投影光学系は、第１の光学素子Ｌ１、第２の光学素子Ｌ２及び凹面鏡Ｍから構成され、物像平面Ｂで倍率−１の共役関係を形成している。更に、第１の光学素子Ｌ１は平行平面の第１の面及び第２の面から形成され、第２の光学素子Ｌ２は平面の第３の面及び凸面の第４の面から形成され、第１の光学素子Ｌ１と第２の光学素子Ｌ２は分離されている。以下の表８に、本実施例の諸データを示す。図１７は本実施例による投影光学系の断面図であり、図１８は本実施例による投影光学系の諸収差図である。図１８の諸収差図から分かる様に、諸収差は良好に補正されている。

本発明による投影光学系の概念を示す概略図である。本発明による投影光学系の具体例を示す概略図である。本実施例による第１数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第１数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第２数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第２数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第３数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第３数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第４数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第４数値実施の例投影光学系の諸収差図である。本実施例による第５数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第５数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第６数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第６数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第７数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第７数値実施例の投影光学系の諸収差図である。本実施例による第８数値実施例の投影光学系の断面図である。本実施例による第８数値実施例の投影光学系の諸収差図である。

符号の説明

１０，１１０ａ，１１０ｂ第１の光学素子
１２，１１２ａ，１１２ｂ第１の光学素子の第１の面
１４，１１４ａ，１１４ｂ第１の光学素子の第２の面
２０，１２０第２の光学素子
２２，１２２ａ，１２２ｂ第２の光学素子の第１の面
２４，１２４第２の光学素子の第２の面
３０，１３０凹面反射鏡（反射手段）
３２，１３２反射面（凹曲面、凹球面）
Ｂ物像平面
Ｌ１第１の光学素子
Ｌ２第２の光学素子
Ｍ凹面鏡

Claims

平面形状の第１の面と、前記第１面に光学的に平行に配置された平面形状の第２の面とを有する第１の光学素子と、
前記第２の面に平行に配置された平面形状の第３の面と、凸面形状の第４の面とを有する第２の光学素子と、
前記第４の面に凹面を向けて配置された凹面鏡と、を含み、
前記第１の光学素子の屈折率をｎｌとし、前記第２の光学素子の屈折率をｎ２としたとき、以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
０＜ｎｌ−ｎ２≦０．２
平行平板形状である第３の光学素子をさらに含み、前記第３の光学素子の一方の面を、前記第１の光学素子の前記第１の面に平行に配置した請求項１に記載の投影光学系。
前記第１の光学素子の分散をν１とし、前記第２の光学素子の分散をν２としたとき、
以下の条件を満足する請求項１又は２に記載の投影光学系。
０＜｜ν２−ν１｜≦３０
前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子、又は前記第１〜第３の光学素子は紫外線を透過する材料である請求項１乃至３のいずれかに記載の投影光学系。
前記第１の面から前記第２の面までの間隔をｄｐとし、前記第１の面から前記第４の面までの間隔をｄｔとしたとき、以下の条件を満足する請求項１乃至４のいずれかに記載の投影光学系。
０．１＜ｄｐ／ｄｔ≦０．９８
前記第１の光学素子は、プリズム形状である請求項１乃至５のいずれかに記載の投影光学系。
前記凹面鏡は、誘電体多層膜で反射面を形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の投影光学系。