JP7029564B2 - Catadioptric optics, illumination optics, exposure equipment and article manufacturing methods - Google Patents

Catadioptric optics, illumination optics, exposure equipment and article manufacturing methods Download PDF

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Description

本発明は、カタディオプトリック光学系、照明光学系、露光装置および物品製造方法に関する。 The present invention relates to catadioptric optical systems, illumination optical systems, exposure apparatus and article manufacturing methods.

露光装置は、半導体装置や表示装置等の物品を製造するためのリソグラフィ工程において、投影光学系を介して原版のパターンを感光性の基板(表面にフォトレジスト層が形成された基板)に転写する装置である。例えば、表示装置を製造するための露光装置には、より大面積の基板に高解像度でパターンを転写可能な性能が求められている。このような要求に対応するためには、高解像力が得られ、かつ、大画面を露光可能な走査露光装置が有用である。走査露光装置は、原版と基板とを走査しながら円弧形状に整形された光で基板を露光する。この際に、円弧形状に整形された光で原版が照明され、円弧形状に整形された光によって原版のパターンが基板に投影される。 The exposure apparatus transfers the pattern of the original plate to a photosensitive substrate (a substrate having a photoresist layer formed on the surface) via a projection optical system in a lithography process for manufacturing articles such as semiconductor devices and display devices. It is a device. For example, an exposure apparatus for manufacturing a display device is required to have the ability to transfer a pattern to a substrate having a larger area with high resolution. In order to meet such demands, a scanning exposure apparatus capable of obtaining a high resolution and exposing a large screen is useful. The scanning exposure apparatus exposes the substrate with light shaped into an arc while scanning the original plate and the substrate. At this time, the original plate is illuminated with the light shaped into an arc shape, and the pattern of the original plate is projected onto the substrate by the light shaped into an arc shape.

特許文献1には、円弧形状に整形された光で原版を照明する照明光学系が記載されている。ところで、物体を所望の形状で均一なエネルギーで照明するためには、照明光学系に設けられた視野絞りの開口部を物体に結像させる結像光学系が必要である。一般的に、このような結像光学系は、マスキング結像系と呼ばれる。大画面を照明する場合、視野絞り周辺の光学素子の大きさをできるだけ小さくするために、マスキング結像系は、ミラー系で構成され、拡大倍率をもつことが望ましい。 Patent Document 1 describes an illumination optical system that illuminates an original plate with light shaped into an arc shape. By the way, in order to illuminate an object with a desired shape and uniform energy, an imaging optical system for forming an image of an opening of a field diaphragm provided in the illumination optical system on the object is required. Generally, such an imaging optical system is called a masking imaging system. When illuminating a large screen, it is desirable that the masking imaging system is composed of a mirror system and has a magnifying power in order to reduce the size of the optical element around the field diaphragm as much as possible.

特許文献2には、収差を良好に抑えた結像光学系が記載されている。特許文献2に記載されたような結像光学系は、オフナー光学系と呼ばれており、3枚の曲率鏡で光を曲げて結像させる。オフナー光学系は、1回結像の等倍系であるが、特許文献3に記載されているように、3枚の曲率鏡の位置により拡大倍率を持たせることが可能である。また、特許文献4に記載されているように、複数回の結像によって収差を補正した光学系もある。 Patent Document 2 describes an imaging optical system in which aberrations are satisfactorily suppressed. The imaging optical system as described in Patent Document 2 is called an Offner optical system, and the light is bent by three curved mirrors to form an image. The Offner optical system is a one-time imaging system of the same magnification, but as described in Patent Document 3, it is possible to have a magnifying power depending on the positions of the three curvature mirrors. Further, as described in Patent Document 4, there is also an optical system in which aberrations are corrected by imaging a plurality of times.

特公平04-078002号公報Special Fair 04-078002 Gazette 特開2010-20017号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-20017 特開平07-146442号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-146442 特開昭61-203419号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-203419

しかし、特許文献2、3に記載されたような結像光学系は、光学系のバックフォーカスが長いため、例えば、露光装置に搭載された場合、露光装置を大型化させうる。また、特許文献4に記載された光学系は、複数回結像のために、全長が長くなり、装置の大型化を招く。 However, since the imaging optical system as described in Patent Documents 2 and 3 has a long back focus of the optical system, for example, when mounted on an exposure apparatus, the exposure apparatus can be enlarged. Further, the optical system described in Patent Document 4 has a long overall length due to the multiple image formation, which leads to an increase in the size of the apparatus.

本発明は、小型で、収差の低減に有利な構成を有するカタディオプトリック光学系およびそれを含む装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a catadioptric optical system having a small size and an advantageous configuration for reducing aberrations, and an apparatus including the same.

本発明の1つの側面は、ディオプトリック光学系に係り、前記ディオプトリック光学系は、物体面から出た光を像面に向けるように構成され、前記物体面から前記像面に至る光の光路における前記物体面と前記像面との間に結像面を有しないカタディオプトリック光学系であって、第1反射面、第2反射面、第3反射面および第4反射面と、前記物体面と前記第1反射面との間に配置された1つのレンズと、を含み、前記レンズは、正のパワーを有する屈折面を有し、前記物体面から出た光は、前記屈折面を少なくとも1回通過するとともに、前記第1反射面、前記第2反射面、前記第3反射面、および前記第4反射面を順に経由して前記像面に至り、前記正のパワーを有する屈折面における3次のペッツバール項をP(L1)、前記カタディオプトリック光学系の全体の3次のペッツバール和をP(sum)としたときに、|P(sum)|<|P(L1)|を満たす。One aspect of the present invention relates to a dioptric optical system, the dioptric optical system being configured to direct light emitted from an object surface toward an image plane, and light extending from the object surface to the image surface. A catadioptric optical system having no image plane between the object surface and the image surface in the optical path of the above, the first reflecting surface, the second reflecting surface, the third reflecting surface, and the fourth reflecting surface. The lens comprises a lens disposed between the object surface and the first reflective surface, the lens has a refractory surface having positive power, and light emitted from the object surface is the refraction. It passes through the surface at least once and reaches the image plane through the first reflecting surface, the second reflecting surface, the third reflecting surface, and the fourth reflecting surface in order, and has the positive power. | P (sum) | | Satisfy.

本発明によれば、小型で、収差の低減に有利な構成を有するカタディオプトリック光学系およびそれを含む装置が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a catadioptric optical system having a small size and an advantageous configuration for reducing aberrations, and an apparatus including the same.

本発明の1つの実施形態の照明光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the illumination optical system of one Embodiment of this invention. フライアイ光学系の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the flyeye optical system. 視野絞りの概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the field diaphragm. 設計例1のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 1. FIG. 設計例1のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 1. 設計例1のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 1. FIG. 円弧形状に整形された照明光を示す図。The figure which shows the illumination light shaped into an arc shape. 設計例2のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 2. FIG. 設計例2のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 2. 設計例2のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 2. FIG. 設計例3のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 3. FIG. 設計例3のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 3. 設計例3のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 3. FIG. 設計例4のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 4. FIG. 設計例4のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 4. 設計例4のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 4. FIG. 設計例5のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 5. 設計例5のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 5. 設計例5のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 5. 設計例6のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 6. 設計例6のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 6. 設計例6のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 6. 本発明の1つの実施形態に係る露光装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 照度計測を説明する図。The figure explaining the illuminance measurement. 照度ムラ補正を説明する図。The figure explaining the illuminance unevenness correction. 設計例7のカタディオプトリック光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the catadioptric optical system of the design example 7. 設計例7のカタディオプトリック光学系の展開図。The development view of the catadioptric optical system of the design example 7. 設計例7のカタディオプトリック光学系のペッツバール和の分担度を示す図。The figure which shows the sharing degree of the Petzval sum of the catadioptric optical system of the design example 7. 光束の有効領域を表す図Diagram showing the effective area of the luminous flux 光学膜設計例1または2を付ける領域を表す図The figure which shows the area to attach the optical film design example 1 or 2. 光学膜設計例3と4を付ける領域を表す図Figure showing area to attach optical film design example 3 and 4 光学膜設計例1の光学特性を表す図The figure which shows the optical characteristic of the optical film design example 1. 光学膜設計例2の光学特性を表す図The figure which shows the optical characteristic of the optical film design example 2. 光学膜設計例3の光学特性を表す図The figure which shows the optical characteristic of the optical film design example 3. 光学膜設計例4の光学特性を表す図The figure which shows the optical characteristic of the optical film design example 4.

以下、図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings through exemplary embodiments.

図1、図2および図3を参照しながら本発明の1つの実施形態のカタディオプトリック光学系の構成について説明する。カタディオプトリック光学系は、例えば、露光装置の照明光学系100に組み込まれうる。図1には、照明光学系100の構成例が示されている。照明光学系100は、光源部120、波長フィルタ104、第1光学系105、偏向ミラー107、第2光学系140、フライアイ光学系109、開口絞り110、第3光学系150、視野絞り111、第4光学系160を含みうる。照明光学系100は、被照明面にある原版Mを照明するように構成される。光源部120は、光源101と、楕円ミラー102とを含みうる。 The configuration of the catadioptric optical system according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. The catadioptric optical system can be incorporated into, for example, the illumination optical system 100 of the exposure apparatus. FIG. 1 shows a configuration example of the illumination optical system 100. The illumination optical system 100 includes a light source unit 120, a wavelength filter 104, a first optical system 105, a deflection mirror 107, a second optical system 140, a flyeye optical system 109, an aperture aperture 110, a third optical system 150, and a field aperture 111. A fourth optical system 160 may be included. The illumination optical system 100 is configured to illuminate the original plate M on the illuminated surface. The light source unit 120 may include a light source 101 and an elliptical mirror 102.

光源101は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプまたはエキシマレーザーでありうる。楕円ミラー102は、光源101から出た光を集光するための集光光学系であり、楕円形状の一部を用いた形状をしている。光源101は、楕円ミラー102の2つの焦点のうちの一方(第1焦点)に配置されうる。 The light source 101 can be, for example, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp or an excimer laser. The elliptical mirror 102 is a condensing optical system for condensing the light emitted from the light source 101, and has a shape using a part of the elliptical shape. The light source 101 may be located at one of the two focal points of the elliptical mirror 102 (first focal point).

光源101から出て、楕円ミラー102で反射した光は、楕円ミラー102のもう一方の焦点(第2焦点)の近傍に配置された波長フィルタ104に集光する。波長フィルタ104は、光のスペクトル分布を変更する。波長フィルタ104を通った光は、第1光学系105により偏向ミラー107に導かれ、偏向ミラー107で反射される。図1に示された例では、2つの光源部120が設けられているが、光源部120は、1つでもよいし、3つ以上でもよい。 The light emitted from the light source 101 and reflected by the elliptical mirror 102 is focused on the wavelength filter 104 arranged in the vicinity of the other focal point (second focal point) of the elliptical mirror 102. The wavelength filter 104 changes the spectral distribution of light. The light that has passed through the wavelength filter 104 is guided to the deflection mirror 107 by the first optical system 105 and reflected by the deflection mirror 107. In the example shown in FIG. 1, two light source units 120 are provided, but the number of light source units 120 may be one or three or more.

第1光学系105は、面108が、楕円ミラー102の第2焦点から出た光に対して実質的にフーリエ変換の位置となるように構成されている。フーリエ変換面108からの光は、第2光学系140によりフライアイ光学系109に導かれる。第2光学系140は、フライアイ光学系109の入射面が面108に対して実質的にフーリエ変換位置となるように構成されている。 The first optical system 105 is configured such that the surface 108 is substantially the position of the Fourier transform with respect to the light emitted from the second focal point of the elliptical mirror 102. The light from the Fourier transform surface 108 is guided to the flyeye optical system 109 by the second optical system 140. The second optical system 140 is configured such that the incident surface of the flyeye optical system 109 is substantially a Fourier transform position with respect to the surface 108.

図2には、フライアイ光学系109が示されている。図2に示されるように、フライアイ光学系109は、2つのレンズ群131、132で構成されうる。各レンズ群は、複数の平凸レンズを平面上に配列して構成されうる。レンズ群131を構成する平凸レンズの焦点位置に、レンズ群132を構成する平凸レンズが配置されている。また、レンズ群131を構成する平凸レンズの凸面とレンズ群132を構成する平凸レンズの凸面と向かい合うように配置されている。このようなフライアイ光学系109の射出面側には二次光源分布(有効光源分布)が形成される。 FIG. 2 shows the flyeye optical system 109. As shown in FIG. 2, the flyeye optical system 109 may be composed of two lens groups 131 and 132. Each lens group can be configured by arranging a plurality of plano-convex lenses on a plane. The plano-convex lens constituting the lens group 132 is arranged at the focal position of the plano-convex lens constituting the lens group 131. Further, they are arranged so as to face the convex surface of the plano-convex lens constituting the lens group 131 and the convex surface of the plano-convex lens constituting the lens group 132. A secondary light source distribution (effective light source distribution) is formed on the emission surface side of the flyeye optical system 109.

フライアイ光学系109の射出面から射出した光束は、開口絞り110を介して、第3光学系150により視野絞り111に導かれる。開口絞り110は開口形状により被照明面の入射角度分布形状(有効光源)を決定する。第3光学系150は、視野絞り111の位置が開口絞り110に対して実質的にフーリエ変換面となるように構成されている。フライアイ光学系109の射出面側には、二次光源分布が形成されているので、視野絞り111上で一様な光強度分布となる。 The luminous flux emitted from the ejection surface of the flyeye optical system 109 is guided to the field diaphragm 111 by the third optical system 150 via the aperture diaphragm 110. The aperture diaphragm 110 determines the incident angle distribution shape (effective light source) of the illuminated surface according to the aperture shape. The third optical system 150 is configured such that the position of the field diaphragm 111 is substantially a Fourier transform plane with respect to the aperture diaphragm 110. Since the secondary light source distribution is formed on the emission surface side of the flyeye optical system 109, the light intensity distribution is uniform on the field diaphragm 111.

図3には、視野絞り111の形状が例示されている。視野絞り111は、円弧形状の透過部23以外の光を遮断する。視野絞り111を通過して円弧形状に整形された光は、第4光学系160を介して原版Mを均一に照明する。視野絞り111の開口部の形状は、円弧形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。視野絞り111の開口部は、例えば、円弧形状に内接する矩形形状を有してもよい。第4光学系160は、カタディオプトリック光学系である。以下では、第4光学系160をカタディオプトリック光学系160として説明する。 FIG. 3 illustrates the shape of the field diaphragm 111. The field diaphragm 111 blocks light other than the arc-shaped transmitting portion 23. The light that has passed through the field diaphragm 111 and is shaped into an arc shape uniformly illuminates the original plate M via the fourth optical system 160. The shape of the opening of the field diaphragm 111 is not limited to the arc shape, and may be another shape. The opening of the field diaphragm 111 may have, for example, a rectangular shape inscribed in an arc shape. The fourth optical system 160 is a catadioptric optical system. Hereinafter, the fourth optical system 160 will be described as a catadioptric optical system 160.

以下、図4A、図5A、図6A、図7A、図8A、図9Aを参照しながら、本発明の例示的な実施形態のカタディオプトリック光学系160について説明する。カタディオプトリック光学系160は、物体面OBJおよび像面IMGでテレセントリックである。カタディオプトリック光学系160は、第1ミラー(第1反射面)M1、第2ミラー(第2反射面)M2、第3ミラー(第3反射面)M3および第4ミラー(第4反射面)M4を含みうる。カタディオプトリック光学系160はまた、物体面OBJと第1ミラーM1との間に配置された正のパワーを有する屈折面を含みうる。該屈折面は、レンズL1によって構成されうる。物体面OBJから出た光は、該屈折面、第1ミラーM1、該屈折面、第2ミラーM2、該屈折面、第3ミラーM3、第4ミラーM4を順に経由して像面IMGに至る。 Hereinafter, the catadioptric optical system 160 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, and 9A. The catadioptric optical system 160 is telecentric with an object surface OBJ and an image plane IMG. The catadioptric optical system 160 includes a first mirror (first reflecting surface) M1, a second mirror (second reflecting surface) M2, a third mirror (third reflecting surface) M3, and a fourth mirror (fourth reflecting surface). May include M4. The catadioptric optical system 160 may also include a refracting surface having positive power disposed between the object surface OBJ and the first mirror M1. The refracting surface may be configured by the lens L1. The light emitted from the object surface OBJ reaches the image plane IMG via the refracting surface, the first mirror M1, the refracting surface, the second mirror M2, the refracting surface, the third mirror M3, and the fourth mirror M4 in this order. ..

前記屈折面は、1つのレンズL1によって構成されてもよいし、少なくとも2つのレンズによって構成されてもよい。後者においては、少なくとも2つのレンズのそれぞれの面が前記屈折面における互いに異なる領域を構成しうる。レンズL1は、2つの屈折面を有しうる。前記屈折面は、非球面形状を有しうる。前記屈折面は、3次のペッツバール項をP(L1)、前記カタディオプトリック光学系の全体の3次のペッツバール和をP(sum)としたときに、|P(sum)|<|P(L1)|を満たすように構成されうる。 The refracting surface may be composed of one lens L1 or at least two lenses. In the latter, the respective surfaces of at least two lenses may form different regions of the refracting surface. The lens L1 may have two refractive planes. The refracting surface may have an aspherical shape. The refraction surface has | P (sum) | << | P (when the third-order Petzval term is P (L1) and the third-order Petzval sum of the entire catadioptric optical system is P (sum). It can be configured to satisfy L1) |.

第1ミラーM1、第2ミラーM2、第3ミラーM3および第4ミラーM4の少なくとも1つは、非球面形状を有しうる。 At least one of the first mirror M1, the second mirror M2, the third mirror M3 and the fourth mirror M4 may have an aspherical shape.

カタディオプトリック光学系160は、物体面OBJと像面IMGとの間に結像面を有しないように構成されうる。換言すると、カタディオプトリック光学系160は、像面IMGにのみ結像面を有する1回結像の光学系でありうる。 The catadioptric optical system 160 may be configured to have no image plane between the object plane OBJ and the image plane IMG. In other words, the catadioptric optical system 160 may be a one-time imaging optical system having an image plane only on the image plane IMG.

カタディオプトリック光学系160は、カタディオプトリック光学系160の全長をTTとし、物体面OBJと物体面OBJに最も近いパワー面との距離をS1としたときに、S1/TT>0.1を満たすように構成されうる。カタディオプトリック光学系160は、物体面OBJから物体面OBJに最も近いパワー面までの距離をS1とし、最終パワー面から像面IMGまでの距離をSkとしたときに、Sk/S1<3.0を満たすように構成されうる。 The catadioptric optical system 160 has S1 / TT> 0.1 when the total length of the catadioptric optical system 160 is TT and the distance between the object surface OBJ and the power surface closest to the object surface OBJ is S1. Can be configured to meet. In the catadioptric optical system 160, Sk / S1 <3. When the distance from the object surface OBJ to the power surface closest to the object surface OBJ is S1 and the distance from the final power surface to the image surface IMG is Sk. It can be configured to satisfy zero.

カタディオプトリック光学系160は、物体面OBJから射出する光の進行方向と像面IMGに入射するおける光の進行方向が同じであるように構成されうる。カタディオプトリック光学系160は、カタディオプトリック光学系160の瞳位置が第1ミラーM1と第2ミラーM2との間に位置するように構成されうる。カタディオプトリック光学系160は、物体面OBJの近傍および像面IMGの近傍の少なくとも一方に、テレセントリック性を補正するための非球面レンズを含みうる。 The catadioptric optical system 160 may be configured such that the traveling direction of the light emitted from the object surface OBJ and the traveling direction of the light incident on the image plane IMG are the same. The catadioptric optical system 160 may be configured such that the pupil position of the catadioptric optical system 160 is located between the first mirror M1 and the second mirror M2. The catadioptric optical system 160 may include an aspherical lens for correcting telecentricity in at least one of the vicinity of the object surface OBJ and the vicinity of the image plane IMG.

以下、カタディオプトリック光学系160の設計例を説明する。
(設計例1)
表1Aには、設計例1の光学仕様が示されている。
Hereinafter, a design example of the catadioptric optical system 160 will be described.
(Design example 1)
Table 1A shows the optical specifications of Design Example 1.

Figure 0007029564000001
Figure 0007029564000001

光の波長は、365nm~435nmであり、NAilは、カタディオプトリック光学系160の像面IMGにおける開口数であり、設計例1では、0.09である。露光幅、スリット幅、円弧Rは、第4光学系160の像面IMGにおける照明光の形状を規定するパタメータであり、図4Dに示されている。倍率は、カタディオプトリック光学系160の結像倍率である。 The wavelength of light is 365 nm to 435 nm, and Nail is the numerical aperture of the image plane IMG of the catadioptric optical system 160, which is 0.09 in Design Example 1. The exposure width, the slit width, and the arc R are pattern meters that define the shape of the illumination light in the image plane IMG of the fourth optical system 160, and are shown in FIG. 4D. The magnification is the image magnification of the catadioptric optical system 160.

表1Bには、設計例1のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 Table 1B shows the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 1.

Figure 0007029564000002
Figure 0007029564000002

r(mm)は面の曲率半径、d(mm)は面間隔、nは硝材である。ただし、空気の屈折率を1とし、-1となっている面は反射面を表す。SiOは合成石英を表す。なお、各面の曲率中心は光軸上に位置している。 r (mm) is the radius of curvature of the surface, d (mm) is the surface spacing, and n is the glass material. However, the refractive index of air is 1, and the surface of -1 represents a reflective surface. SiO 2 represents synthetic quartz. The center of curvature of each surface is located on the optical axis.

図4Aには、設計例1のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。ここで、カタディオプトリック光学系160の物体面OBJは、円弧形状を有し、図4Aには、円弧形状の中心から出た光と端から出た光とが示されている。図4Aは、円弧形状の中心を通る断面を示している。したがって、図4Aでは、円弧形状の端から出た光が反射面に当たっていないように見えるが、当該光は、図4Aからずれた断面において反射面に当たっている。この点は、図5A、図6A、図7A、図8A、図9Aにも共通する。 FIG. 4A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 1. Here, the object surface OBJ of the catadioptric optical system 160 has an arc shape, and FIG. 4A shows light emitted from the center of the arc shape and light emitted from the edges. FIG. 4A shows a cross section passing through the center of the arc shape. Therefore, in FIG. 4A, it seems that the light emitted from the end of the arc shape does not hit the reflecting surface, but the light hits the reflecting surface in the cross section deviated from FIG. 4A. This point is also common to FIGS. 5A, 6A, 7A, 8A, and 9A.

図4Aにおいて、OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2およびM3は負のパワーを有するミラー(反射面)である。 In FIG. 4A, OBJ represents an object plane and IMG represents an image plane. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 and M3 are mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通り、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、M1とL1の間に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L1 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L1 (plane numbers 7 and 8), M3 (plane numbers 9), and M4 (plane numbers 10), and is imaged by IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located between M1 and L1 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図4Bには、設計例1のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。カタディオプトリック光学系160の全長TT、およびS1、SKは、図4Bに示されるように定義される。展開図は、カタディオプトリック光学系160の全体のパワー配置の理解を容易にするための参考図であり、実際のカタディオプトリック光学系160は、ミラーを有する。図4Bにおいて、ミラーは、それと等価な薄肉のレンズで示されている。この点は、図5B、図6B、図7B、図8B、図9Bにも共通する。 FIG. 4B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 1. The overall length TT and S1, SK of the catadioptric optical system 160 are defined as shown in FIG. 4B. The developed view is a reference diagram for facilitating the understanding of the overall power arrangement of the catadioptric optical system 160, and the actual catadioptric optical system 160 has a mirror. In FIG. 4B, the mirror is shown with an equivalent thin-walled lens. This point is also common to FIGS. 5B, 6B, 7B, 8B, and 9B.

図4Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。ここで、ペッツバール項は、レンズL1およびミラーM1、M2、M3、M4のパワーを屈折率で割った値である。ペッツバール和(SUM)は、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項の総和である。 FIG. 4C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160. Here, the Petzval term is a value obtained by dividing the power of the lens L1 and the mirrors M1, M2, M3, and M4 by the refractive index. The Petzval sum (SUM) is the sum of the cubic Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4.

表1Cには、設計例1のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Skが示されている。 Table 1C shows the total lengths TT, S1, and Sk of the catadioptric optical system 160 of Design Example 1.

Figure 0007029564000003
Figure 0007029564000003

カタディオプトリック光学系160の全長TTは、カタディオプトリック光学系160の物体面OBJから像面IMGまでの複数の面の間隔の単純和である。つまり、全長TTは、表1Bのdの絶対値を積算した値である。S1は、物体面OBJから第1パワー面(物体面OBJに最も近いパワー面、つまり面番号1の面)までの距離、Skは、最終パワー面(像面IMGに最も近いパワー面、つまり面番号10の面)から像面IMGまでの距離である。 The total length TT of the catadioptric optical system 160 is a simple sum of the intervals between the plurality of surfaces of the catadioptric optical system 160 from the object surface OBJ to the image plane IMG. That is, the total length TT is a value obtained by integrating the absolute values of d in Table 1B. S1 is the distance from the object surface OBJ to the first power surface (the power surface closest to the object surface OBJ, that is, the surface of surface number 1), and Sk is the final power surface (the power surface closest to the image surface IMG, that is, the surface). It is the distance from the surface of No. 10) to the image surface IMG.

S1/TTは、TTに対するS1の比率であり、この値が大きいと、例えば、物体面OBJの近傍に複数の視野絞りを配置させたりでき、設計の自由度が増す。Sk/S1は、S1に対するSkの比率であり、カタディオプトリック光学系160が拡大系の場合、この値が小さければ小さいほどコンパクトな光学系であると言うことができる。 S1 / TT is the ratio of S1 to TT, and if this value is large, for example, a plurality of field diaphragms can be arranged in the vicinity of the object surface OBJ, and the degree of freedom in design is increased. Sk / S1 is the ratio of Sk to S1, and when the catadioptric optical system 160 is a magnifying system, it can be said that the smaller this value is, the more compact the optical system is.

表1Dには、設計例1のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 1D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 1.

Figure 0007029564000004
Figure 0007029564000004

P(sum)はカタディオプトリック光学系160のペッツバール和(SUM)、P(L1)はL1のペッツバール項を表している。また、スポットRMSは、有効領域内のRMSスポット径の最悪値、distは歪曲、テレセン(range)はスリット幅方向のテレセントリック性のばらつきを表している。 P (sum) represents the Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160, and P (L1) represents the Petzval term of L1. Further, the spot RMS represents the worst value of the RMS spot diameter in the effective region, the dust represents the distortion, and the telecentric (range) represents the variation in the telecentricity in the slit width direction.

設計例1のように、物体面OBJから出た光束は、レンズL1を3度にわたって透過する。光束が1度目にレンズL1を透過する領域と、光束が2度目にレンズL1を透過する領域とが重なっていなければ、必ずしも同じレンズL1を用いる必要はない。しかし、像面IMGのNAが大きい場合や、拡大倍率が小さい場合など、光束が透過する領域の分離が困難な場合は、同じレンズL1を用いる必要がある。
(設計例2)
表2Aには、設計例2の光学仕様が示されている。
As in Design Example 1, the luminous flux emitted from the object surface OBJ passes through the lens L1 over three degrees. As long as the region where the light flux passes through the lens L1 for the first time and the region where the light flux passes through the lens L1 for the second time do not overlap, it is not always necessary to use the same lens L1. However, when it is difficult to separate the region through which the luminous flux is transmitted, such as when the NA of the image plane IMG is large or when the magnification is small, it is necessary to use the same lens L1.
(Design example 2)
Table 2A shows the optical specifications of Design Example 2.

Figure 0007029564000005
Figure 0007029564000005

光の波長は365nm~435nmであり、NAilは0.09である。表2B1、表2B2には、設計例2のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The wavelength of light is 365 nm to 435 nm, and N Air is 0.09. Tables 2B1 and 2B2 show the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 2.

Figure 0007029564000006
Figure 0007029564000006

Figure 0007029564000007
Figure 0007029564000007

面番号1のASPは非球面を表し、その形状は、表2B2に記載された数値を用いて、式(1)のように、hの関数として表される。式(1)において、hは光軸からの距離、Zは光軸方向の位置である。 The ASP of the surface number 1 represents an aspherical surface, and its shape is represented as a function of h as in the equation (1) using the numerical values shown in Table 2B2. In the formula (1), h is the distance from the optical axis and Z is the position in the optical axis direction.

Figure 0007029564000008
Figure 0007029564000008

・・・式(1)
図5Aには、設計例2のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L2は負のパワーを有する非球面レンズである。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2およびM3は負のパワーを有するミラー(反射面)である。
... Equation (1)
FIG. 5A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 2. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L2 is an aspherical lens having a negative power. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 and M3 are mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番にL2(面番号1、2)、L1(面番号3、4)、M1(面番号5)、L1(面番号6、7)、M2(面番号8)、L1(面番号9、10)、M3(面番号11)、M4(面番号12)を通る。該光束は、その後に、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、M1とL1の間に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L2 (plane numbers 1 and 2), L1 (plane numbers 3 and 4), M1 (plane number 5), and L1 (plane numbers 6 and 7) in order from the OBJ. , M2 (surface number 8), L1 (surface number 9, 10), M3 (surface number 11), M4 (surface number 12). The luminous flux is then imaged on the IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located between M1 and L1 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図5Bには、設計例2のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図5Cには、L1、L2、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。 FIG. 5B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 2. FIG. 5C shows the third-order Petzval terms of L1, L2, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160.

表2Cには、設計例2のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 Table 2C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 2.

Figure 0007029564000009
Figure 0007029564000009

表2Dには、設計例2のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 2D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 2.

Figure 0007029564000010
Figure 0007029564000010

設計例2のカタディオプトリック光学系160は、設計例1のカタディオプトリック光学系160に比べて、テレセン(range)の値が小さくなっている。これは負パワーを持つ非球面レンズL2により、テレセン(range)が補正されているためである。 The catadioptric optical system 160 of the design example 2 has a smaller telecentric value than the catadioptric optical system 160 of the design example 1. This is because the telesen (range) is corrected by the aspherical lens L2 having a negative power.

設計例2では、非球面レンズL2が物体面OBJの近傍に配置されているが、非球面レンズL2は、像面IMGの近傍に配置されうる。即ち、非球面レンズは、物体面OBJの近傍および像面IMGの近傍の少なくとも一方に配置されうる。ただし、拡大系の場合、像面IMGの近傍の光学素子の有効径は大きくなるので、できれば物体面OBJの近傍に配置されることが好ましい。
(設計例3)
表3Aには、設計例3の光学仕様が示されている。
In Design Example 2, the aspherical lens L2 is arranged in the vicinity of the object surface OBJ, but the aspherical lens L2 can be arranged in the vicinity of the image plane IMG. That is, the aspherical lens can be arranged at least one of the vicinity of the object surface OBJ and the vicinity of the image surface IMG. However, in the case of an enlarged system, the effective diameter of the optical element in the vicinity of the image plane IMG becomes large, so that it is preferably arranged in the vicinity of the object plane OBJ if possible.
(Design example 3)
Table 3A shows the optical specifications of Design Example 3.

Figure 0007029564000011
Figure 0007029564000011

光の波長は335nm~405nm、NAilは0.126である。表3B1、表3B2には、設計例3のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The wavelength of light is 335 nm to 405 nm, and NAil is 0.126. Tables 3B1 and 3B2 show the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 3.

Figure 0007029564000012
Figure 0007029564000012

Figure 0007029564000013
Figure 0007029564000013

面番号2、4、8のASPは非球面を表しており、その形状は、前述の式(1)によって定義される。図6Aには、設計例3のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2は負のパワーを有するミラー(反射面)、M3は平面ミラーである。 The ASPs of the surface numbers 2, 4, and 8 represent an aspherical surface, and the shape thereof is defined by the above equation (1). FIG. 6A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 3. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), M2 is a mirror having negative power (reflecting surface), and M3 is a planar mirror.

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通り、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、M2の近傍に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L1 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L1 (plane numbers 7 and 8), M3 (plane numbers 9), and M4 (plane numbers 10), and is imaged by IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located in the vicinity of M2 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図6Bには、設計例3のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図6Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。 FIG. 6B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 3. FIG. 6C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160.

表3Cには、設計例3のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 Table 3C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 3.

Figure 0007029564000014
Figure 0007029564000014

表3Dには、設計例3のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 3D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 3.

Figure 0007029564000015
Figure 0007029564000015

設計例3のカタディオプトリック光学系160は、設計例1、2のカタディオプトリック光学系160に比べて、S1/TTの値が大きい。非球面レンズL2により光学系の収差およびテレセンが良好に補正されており、それによってS1が大きくなるようなパワー配置が可能となっている。
(設計例4)
表4Aには、設計例4の光学仕様が示されている。
The catadioptric optical system 160 of the design example 3 has a larger S1 / TT value than the catadioptric optical system 160 of the design examples 1 and 2. Aberrations and telecentricity of the optical system are satisfactorily corrected by the aspherical lens L2, which makes it possible to arrange the power so that S1 becomes large.
(Design example 4)
Table 4A shows the optical specifications of Design Example 4.

Figure 0007029564000016
Figure 0007029564000016

光の波長は365nm~435nm、NAilは0.09である。表4B1、表4B2には、設計例4のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The wavelength of light is 365 nm to 435 nm, and NAil is 0.09. Tables 4B1 and 4B2 show the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 4.

Figure 0007029564000017
Figure 0007029564000017

Figure 0007029564000018
Figure 0007029564000018

面番号2、4、8、9のASPは非球面を表し、その形状は、前述の式(1)によって定義される。図7Aは、設計例4のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1、M3およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2は負のパワーを有するミラー(反射面)である。 The ASPs of surface numbers 2, 4, 8 and 9 represent an aspherical surface, and the shape thereof is defined by the above equation (1). FIG. 7A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 4. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1, M3 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 is mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通る。そして、該光束は、その後にIMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、L1の近傍に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L1 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L1 (surface numbers 7 and 8), M3 (surface number 9), and M4 (surface number 10). Then, the luminous flux is subsequently imaged by the IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located in the vicinity of L1 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図7Bには、設計例4のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図7Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。表4Cには、設計例4のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 FIG. 7B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 4. FIG. 7C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160. Table 4C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 4.

Figure 0007029564000019
Figure 0007029564000019

表4Dには、設計例4のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 4D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 4.

Figure 0007029564000020
Figure 0007029564000020

設計例4のカタディオプトリック光学系160は、設計例1のカタディオプトリック光学系160に比べて、全長TTが短い。非球面レンズL1および非球面ミラーM3によりカタディオプトリック光学系160の収差およびテレセン性が良好に補正されており、それにより全体的にコンパクトなパワー配置が可能となっている。
(設計例5)
表5Aには、設計例5の光学仕様が示されている。
The catadioptric optical system 160 of the design example 4 has a shorter overall length TT than the catadioptric optical system 160 of the design example 1. The aspherical lens L1 and the aspherical mirror M3 satisfactorily correct the aberration and telecentricity of the catadioptric optical system 160, which enables a compact power arrangement as a whole.
(Design example 5)
Table 5A shows the optical specifications of Design Example 5.

Figure 0007029564000021
Figure 0007029564000021

光の波長は335nm~405nm、NAilは0.108である。表5B1、表5B2には、設計例5のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The wavelength of light is 335 nm to 405 nm, and Nail is 0.108. Tables 5B1 and 5B2 show the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 5.

Figure 0007029564000022
Figure 0007029564000022

Figure 0007029564000023
Figure 0007029564000023

面番号2、4、8、9のASPは非球面を表しており、その形状は、前述の式(1)によって定義される。図8Aには、設計例5のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。光学系の断面図を表している。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2およびM3は負のパワーを有するミラー(反射面)である。 The ASPs of surface numbers 2, 4, 8 and 9 represent an aspherical surface, and the shape thereof is defined by the above equation (1). FIG. 8A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 5. It shows a cross-sectional view of an optical system. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 and M3 are mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通り、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、L1の近傍に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L1 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L1 (plane numbers 7 and 8), M3 (plane numbers 9), and M4 (plane numbers 10), and is imaged by IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located in the vicinity of L1 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図8Bには、設計例5のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図8Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。図8Bには、設計例5のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図8Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。 FIG. 8B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 5. FIG. 8C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160. FIG. 8B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 5. FIG. 8C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160.

表5Cには、設計例5のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 Table 5C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 5.

Figure 0007029564000024
Figure 0007029564000024

表5Dには、設計例5のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 5D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 5.

Figure 0007029564000025
Figure 0007029564000025

設計例5のカタディオプトリック光学系160は、設計例4のカタディオプトリック光学系160に比べて、Sk/S1の値が小さい。これは設計値4に比べて、NAilの値が大きいため、M3で反射する光とM4から像面IMGに向かう光との分離のために、M4を像面IMGの側に移動させたためである。
(設計例6)
表6Aには、設計例6の光学仕様が示されている。
The Catadioptric optical system 160 of Design Example 5 has a smaller Sk / S1 value than the Catadioptric optical system 160 of Design Example 4. This is because the value of NAil is larger than the design value 4, so that M4 is moved to the side of the image plane IMG in order to separate the light reflected by M3 and the light from M4 toward the image plane IMG. ..
(Design example 6)
Table 6A shows the optical specifications of Design Example 6.

Figure 0007029564000026
Figure 0007029564000026

光波長は335nm~405nm、NAilは0.126である。表6B1、表6B2には、設計例6のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The light wavelength is 335 nm to 405 nm, and the NAil is 0.126. Tables 6B1 and 6B2 show the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 6.

Figure 0007029564000027
Figure 0007029564000027

Figure 0007029564000028
Figure 0007029564000028

面番号2、4、8、9のASPは非球面を表しており、その形状は、前述の式(1)によって定義される。図9Aには、設計例6のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1は正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2およびM3は負のパワーを有するミラー(反射面)である。 The ASPs of surface numbers 2, 4, 8 and 9 represent an aspherical surface, and the shape thereof is defined by the above equation (1). FIG. 9A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 6. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L1 is a lens having a positive power and has two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 and M3 are mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通り、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、L1の近傍に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L1 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L1 (plane numbers 7 and 8), M3 (plane numbers 9), and M4 (plane numbers 10), and is imaged by IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located in the vicinity of L1 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図9Bには、設計例6のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図9Cには、L1、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。 FIG. 9B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 6. FIG. 9C shows the third-order Petzval terms of L1, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160.

表6Cには、設計例6のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 Table 6C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 6.

Figure 0007029564000029
Figure 0007029564000029

表6Dには、設計例6のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 6D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 6.

Figure 0007029564000030
Figure 0007029564000030

設計例6のカタディオプトリック光学系160は、設計例4のカタディオプトリック光学系160に比べて、Sk/S1の値が小さい。これは設計値4に比べて、NAilの値が大きいため、M3で反射する光とM4から像面IMGに向かう光との分離のために、M4をより像面近傍に位置させたためである。
(露光装置)
図10には、本発明の1つの実施形態に係る露光装置400の構成が示されている。露光装置400は、照明光学系100を含み、照明光学系100からのスリット光により基板を走査露光する。照明光学系100は、開口部の形状を調整可能なスリット機構181を備えている。
The Catadioptric optical system 160 of Design Example 6 has a smaller Sk / S1 value than the Catadioptric optical system 160 of Design Example 4. This is because the value of NAil is larger than the design value 4, so that M4 is positioned closer to the image plane in order to separate the light reflected by M3 and the light toward the image plane IMG from M4.
(Exposure device)
FIG. 10 shows the configuration of the exposure apparatus 400 according to one embodiment of the present invention. The exposure device 400 includes an illumination optical system 100, and scans and exposes the substrate with slit light from the illumination optical system 100. The illumination optical system 100 includes a slit mechanism 181 that can adjust the shape of the opening.

露光装置400は、原版を保持する原版ステージ300と、基板を保持する基板ステージ302と、原版のパターンを基板に投影する投影光学系301とを有する。投影光学系301は、例えば、物体面から像面に至る光路において、第1凹反射面71、凸反射面72、第2凹反射面73が順に配列された投影光学系である。 The exposure apparatus 400 includes an original plate stage 300 that holds the original plate, a substrate stage 302 that holds the substrate, and a projection optical system 301 that projects the pattern of the original plate onto the substrate. The projection optical system 301 is, for example, a projection optical system in which a first concave reflection surface 71, a convex reflection surface 72, and a second concave reflection surface 73 are arranged in order in an optical path from an object surface to an image surface.

露光装置400は、更に、基板ステージ302に到達した光の照度分布を計測することで基板の露光領域における照度ムラを計測する計測部304を備えうる。また、基板ステージ302と計測部304との間には、スリット板303が介在している。スリット板303は、制御部(不図示)により制御の下、駆動部(不図示)によって、図4Dの露光幅方向にスキャン駆動されうる。 The exposure apparatus 400 may further include a measuring unit 304 that measures the illuminance unevenness in the exposure region of the substrate by measuring the illuminance distribution of the light that has reached the substrate stage 302. Further, a slit plate 303 is interposed between the substrate stage 302 and the measurement unit 304. The slit plate 303 can be scan-driven in the exposure width direction of FIG. 4D by a driving unit (not shown) under control by a control unit (not shown).

計測部304は、図10に示されるように、センサ305と、スリット板303を通過した光をセンサ305に導くための光学系とを含みうる。計測部304の動作は、概ね以下のようなものである。 As shown in FIG. 10, the measuring unit 304 may include a sensor 305 and an optical system for guiding the light passing through the slit plate 303 to the sensor 305. The operation of the measuring unit 304 is as follows.

図11に示されるように、基板ステージ302に結像する光の領域401に対し、スリット板303をX方向にスキャンさせる。このとき、領域401に結像する光のうち、スリット板303の開口部306に結像した光のみが、計測部304内に入射する。計測部304内に入射した光は、光学系を介してセンサ305に導かれる。スリット板303をX方向にスキャンさせながら、センサ305に到達する光のエネルギーを読み取ることで、領域401内の位置ごとの照度を計測する。これにより照度ムラを算出することができる。 As shown in FIG. 11, the slit plate 303 is scanned in the X direction with respect to the light region 401 imaged on the substrate stage 302. At this time, of the light formed in the region 401, only the light formed in the opening 306 of the slit plate 303 is incident on the measuring unit 304. The light incident on the measuring unit 304 is guided to the sensor 305 via the optical system. The illuminance for each position in the region 401 is measured by reading the energy of the light reaching the sensor 305 while scanning the slit plate 303 in the X direction. This makes it possible to calculate illuminance unevenness.

上述したように、照明光学系100が有するスリット機構181の開口幅を調節することにより、照度ムラを低減することができる。例えば、計測部304により、図12(A)に示されるような照度ムラが計測されたとする。この場合、照度が低下している部分のスリット機構181の幅を局所的に拡げ、照度が上昇している部分のスリット機構181の幅を局所的に狭くすることで、図12(B)のように照度分布を均一にすることができる。 As described above, the illuminance unevenness can be reduced by adjusting the opening width of the slit mechanism 181 of the illumination optical system 100. For example, it is assumed that the illuminance unevenness as shown in FIG. 12A is measured by the measuring unit 304. In this case, by locally widening the width of the slit mechanism 181 in the portion where the illuminance is decreasing and locally narrowing the width of the slit mechanism 181 in the portion where the illuminance is increasing, FIG. The illuminance distribution can be made uniform.

本発明の1つの実施形態の物品製造方法は、露光装置400によって基板を露光する露光工程と、前記基板を現像する現像工程と、を含みうる。露光工程で露光される基板は、表面にフォトレジストを有し、露光工程において、該フォトレジストに原版のパターンの潜像が形成されうる。現像工程では、該潜像が現像されてレジストパターンが形成されうる。現像工程の後に、例えば、該レジストパターンを介して基板がエッチングされ、又は、基板にイオンが注入されうる。このようにして形成されうる物品は、例えば、表示装置(表示パネル)、半導体装置(半導体チップ)等を含みうる。(設計例7)
表7Aには、設計例7の光学仕様が示されている。
The article manufacturing method of one embodiment of the present invention may include an exposure step of exposing a substrate by an exposure apparatus 400 and a developing step of developing the substrate. The substrate exposed in the exposure step has a photoresist on its surface, and in the exposure step, a latent image of the pattern of the original plate can be formed on the photoresist. In the developing step, the latent image can be developed to form a resist pattern. After the developing step, for example, the substrate may be etched through the resist pattern or ions may be injected into the substrate. The article that can be formed in this way may include, for example, a display device (display panel), a semiconductor device (semiconductor chip), and the like. (Design example 7)
Table 7A shows the optical specifications of Design Example 7.

Figure 0007029564000031
Figure 0007029564000031

光波長は335nm~405nm、NAilは0.09である。表7Bには、設計例7のカタディオプトリック光学系160の構成が示されている。 The light wavelength is 335 nm to 405 nm, and the NAil is 0.09. Table 7B shows the configuration of the catadioptric optical system 160 of Design Example 7.

Figure 0007029564000032
Figure 0007029564000032

図13Aには、設計例7のカタディオプトリック光学系160の断面図が示されている。OBJは物体面、IMGは像面を表している。L1、L2は、それぞれ正のパワーを有するレンズであり、2つの屈折面を有する。該2つの屈折面のパワーの合計が正のパワーを有する。よって、少なくとも1つの屈折面は、正のパワーを有する。M1は第1ミラー(第1反射面)、M2は第2ミラー(第2反射面)、M3は第3ミラー(第3反射面)、M4は第4ミラー(第4反射面)である。M1およびM4は正のパワーを有するミラー(反射面)、M2およびM3は負のパワーを有するミラー(反射面)である。 FIG. 13A shows a cross-sectional view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 7. OBJ represents an object surface and IMG represents an image plane. L1 and L2 are lenses having positive power, respectively, and have two refracting surfaces. The sum of the powers of the two refracting surfaces has a positive power. Therefore, at least one refracting surface has a positive power. M1 is a first mirror (first reflecting surface), M2 is a second mirror (second reflecting surface), M3 is a third mirror (third reflecting surface), and M4 is a fourth mirror (fourth reflecting surface). M1 and M4 are mirrors having positive power (reflecting surface), and M2 and M3 are mirrors having negative power (reflecting surface).

物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L2(面番号4、5)、M2(面番号6)、L2(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通り、IMGで結像する。カタディオプトリック光学系160の瞳は、L2の近傍に位置し、瞳位置に開口絞りがあってもよい。 The luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (plane number 1, 2), M1 (plane number 3), L2 (plane number 4, 5), M2 (plane number 6), in order from the OBJ. It passes through L2 (plane numbers 7 and 8), M3 (plane numbers 9), and M4 (plane numbers 10), and is imaged by IMG. The pupil of the catadioptric optical system 160 may be located in the vicinity of L2 and may have an aperture diaphragm at the pupil position.

図13Bには、設計例6のカタディオプトリック光学系160の展開図が示されている。図13Cには、L1、L2、M1、M2、M3、M4の3次のペッツバール項、および、カタディオプトリック光学系160の全体の3次のペッツバール和(SUM)が示されている。 FIG. 13B shows a developed view of the catadioptric optical system 160 of Design Example 6. FIG. 13C shows the third-order Petzval terms of L1, L2, M1, M2, M3, and M4, and the overall third-order Petzval sum (SUM) of the catadioptric optical system 160.

設計例7のL1、L2は、一例であって、それぞれが、正のパワーを有するレンズであればこれに限定されない。 L1 and L2 of Design Example 7 are examples, and are not limited to these as long as they are lenses having positive power.

表7Cには、設計例7のカタディオプトリック光学系160の全長TT、S1、Sk、S1/TT、Sk/S1が示されている。 Table 7C shows the full length TT, S1, Sk, S1 / TT, and Sk / S1 of the catadioptric optical system 160 of the design example 7.

Figure 0007029564000033
Figure 0007029564000033

表7Dには、設計例7のカタディオプトリック光学系160の光学性能が示されている。 Table 7D shows the optical performance of the catadioptric optical system 160 of Design Example 7.

Figure 0007029564000034
Figure 0007029564000034

設計例7のL1、L2は、一例であって、それぞれが、正のパワーを有するレンズであればこれに限定されない。
(反射防止膜1)
設計例4のカタディオプトリック光学系160に構成されている、レンズL1の反射防止膜について説明する。
L1 and L2 of Design Example 7 are examples, and are not limited to these as long as they are lenses having positive power.
(Antireflection film 1)
The antireflection film of the lens L1 configured in the catadioptric optical system 160 of the design example 4 will be described.

図7Aのように、物体面OBJから所定のNAで出た光束は、OBJから順番に、L1(面番号1、2)、M1(面番号3)、L1(面番号4、5)、M2(面番号6)、L1(面番号7、8)、M3(面番号9)、M4(面番号10)を通る。そして、該光束は、その後にIMGで結像する。 As shown in FIG. 7A, the luminous flux emitted from the object surface OBJ with a predetermined NA is L1 (surface number 1, 2), M1 (surface number 3), L1 (surface number 4, 5), M2 in order from the OBJ. It passes through (surface number 6), L1 (surface number 7, 8), M3 (surface number 9), and M4 (surface number 10). Then, the luminous flux is subsequently imaged by the IMG.

図14Aは、レンズL1のR1面(OBJ側に近い面)をOBJ側から見た図である。図14Aの鎖線に囲われた領域500は、OBJからでた光束が最初にL1のR1面に入射するときの有効領域であり、表4B1の面1に相当する。領域500を通過する光の面入射角度は5°~20°である。また、図14(A)の一点鎖線で囲われた領域501は、2度目にL1のR1面に入射するときの有効領域であり、表4B1の面5に相当する。領域501を通過する光の面入射角度は35°~50°である。図14Aに記す二点鎖線で囲われた領域502は、3度目にレンズL1のR1面に入射するときの有効領域である。表4B1の、面7に相当する。領域502を通過する光の面入射角度は35°~50°である。図14Bの実線で囲われた領域503は、領域500、501および502を含む領域である。領域503に表8Aのような光学膜設計例1の光学膜が設けられうる。 FIG. 14A is a view of the R1 surface (plane close to the OBJ side) of the lens L1 as viewed from the OBJ side. The region 500 surrounded by the chain line in FIG. 14A is an effective region when the light flux emitted from the OBJ first enters the R1 surface of L1, and corresponds to the surface 1 of Table 4B1. The plane incident angle of the light passing through the region 500 is 5 ° to 20 °. Further, the region 501 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 14A is an effective region when it is incident on the R1 surface of L1 for the second time, and corresponds to the surface 5 of Table 4B1. The plane incident angle of the light passing through the region 501 is 35 ° to 50 °. The region 502 surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG. 14A is an effective region when the lens L1 is incident on the R1 surface for the third time. Corresponds to surface 7 of Table 4B1. The plane incident angle of the light passing through the region 502 is 35 ° to 50 °. The region 503 surrounded by the solid line in FIG. 14B is a region including regions 500, 501 and 502. The optical film of the optical film design example 1 as shown in Table 8A may be provided in the region 503.

Figure 0007029564000035
Figure 0007029564000035

光学膜設計例1は、誘電体材料を用いた3層構成の反射防止膜である。基板層であるSiO2の上に順にAl2O5、ZrO2、MgF2の薄層を積む。各層の膜厚は、表に記載されている値とする。ただし、膜種の屈折率nと膜の物理的な厚みdの積ndで表している。 Optical film design example 1 is an antireflection film having a three-layer structure using a dielectric material. A thin layer of Al 2 O 5 , ZrO 2 , and Mg F 2 is layered on the substrate layer SiO 2 in order. The film thickness of each layer shall be the value shown in the table. However, it is represented by the product nd of the refractive index n of the film type and the physical thickness d of the film.

図15Aに光学膜設計例1の反射率特性を示す。波長350~450nm、入射角度5°~20°および35°~50°において反射率2%以下の特性を持つ。(反射防止膜2)
領域503には、表8Bに示すような光学膜設計例2の光学膜が設けられてもよい。
FIG. 15A shows the reflectance characteristics of the optical film design example 1. It has a reflectance of 2% or less at a wavelength of 350 to 450 nm, an incident angle of 5 ° to 20 °, and a reflectance of 35 ° to 50 °. (Antireflection film 2)
The optical film of the optical film design example 2 as shown in Table 8B may be provided in the region 503.

Figure 0007029564000036
Figure 0007029564000036

光学膜設計例2は、誘電体材料を用いた7層構成の反射防止膜である。図15Bに光学膜設計例2の反射率特性を示す。波長350~450nm、入射角度5°~20°および35°~50°において反射率1%以下の特性を持つ。光学膜設計例2は、膜の層数を増やした効果で、3層構造の光学膜設計例1よりも反射率が抑えられている。
(反射防止膜3および4)
図14Cに記す実線で囲われた領域505は、領域500を含む領域である。また、図14Cの実線で囲われた領域506は、領域501および領域502を含む領域である。領域505に表8C1のような光学膜設計例3、領域505に表8C2のような光学膜設計例4を付ける。
Optical film design example 2 is an antireflection film having a seven-layer structure using a dielectric material. FIG. 15B shows the reflectance characteristics of the optical film design example 2. It has a reflectance of 1% or less at a wavelength of 350 to 450 nm, an incident angle of 5 ° to 20 °, and a reflectance of 35 ° to 50 °. In the optical film design example 2, the reflectance is suppressed as compared with the optical film design example 1 having a three-layer structure due to the effect of increasing the number of film layers.
(Anti-reflective coatings 3 and 4)
The region 505 surrounded by the solid line shown in FIG. 14C is a region including the region 500. Further, the region 506 surrounded by the solid line in FIG. 14C is a region including the region 501 and the region 502. An optical film design example 3 as shown in Table 8C1 is attached to the region 505, and an optical film design example 4 as shown in Table 8C2 is attached to the region 505.

Figure 0007029564000037
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光学膜設計例3、4はそれぞれ、誘電体材料を用いた3層構成の反射防止膜である。図15C1に光学膜設計例3、図15C2に光学膜設計例4の反射率特性を示す。 Optical film design examples 3 and 4 are antireflection films having a three-layer structure using a dielectric material, respectively. FIG. 15C1 shows the optical film design example 3, and FIG. 15C2 shows the reflectance characteristics of the optical film design example 4.

光学膜設計例3は、波長350~450nm、入射角度5°~20°において反射率1%以下の特性を持つ。また、光学膜設計例4は波長350~450nm、入射角度35°~50°において反射率1%以下の特性を持つ。 The optical film design example 3 has a characteristic of a reflectance of 1% or less at a wavelength of 350 to 450 nm and an incident angle of 5 ° to 20 °. Further, the optical film design example 4 has a characteristic of a reflectance of 1% or less at a wavelength of 350 to 450 nm and an incident angle of 35 ° to 50 °.

このように、レンズL1のR1面には、領域によって種類の異なる光学膜が付けられている。反射防止膜1~4は一例であって、膜の材料、層数、膜厚等はこれに限定されない。 As described above, different types of optical films are attached to the R1 surface of the lens L1 depending on the region. The antireflection films 1 to 4 are examples, and the material, number of layers, film thickness, and the like of the film are not limited thereto.

本明細書に記載の反射防止膜は、レンズL1のR1面にスポットを当てて説明したが、本来、反射防止膜は光学素子の入射面もしくは射出面に施されるべきである。よって、光学素子が複数ある場合は、それぞれの面で所望の光学特性が満たされるように、膜の構成を最適化するのが望ましい。また、光学反射部材については、反射防止膜ではなく、反射膜(所望の波長で反射率が高くなるような膜)を構成するのが望ましい。 Although the antireflection film described in the present specification is described by spotting the R1 surface of the lens L1, the antireflection film should be originally applied to the incident surface or the ejection surface of the optical element. Therefore, when there are a plurality of optical elements, it is desirable to optimize the film configuration so that the desired optical characteristics are satisfied on each surface. Further, as for the optical reflective member, it is desirable to form a reflective film (a film having a high reflectance at a desired wavelength) instead of an antireflection film.

160:カタディオプトリック光学系、OBJ:物体面、IMG:像面、L1、L2:レンズ、M1~M4:ミラー 160: Catadioptric optical system, OBJ: Object surface, IMG: Image plane, L1, L2: Lens, M1 to M4: Mirror

Claims (12)

物体面から出た光を像面に向けるように構成され、前記物体面から前記像面に至る光の光路における前記物体面と前記像面との間に結像面を有しないカタディオプトリック光学系であって、
第1反射面、第2反射面、第3反射面および第4反射面と、
前記物体面と前記第1反射面との間に配置された1つのレンズと、を含み、
前記レンズは、正のパワーを有する屈折面を有し
前記物体面から出た光は、前記屈折面を少なくとも1回通過するとともに、前記第1反射面、前記第2反射面、前記第3反射面、および前記第4反射面を順に経由して前記像面に至り、
前記正のパワーを有する屈折面における3次のペッツバール項をP(L1)、前記カタディオプトリック光学系の全体の3次のペッツバール和をP(sum)としたときに、
|P(sum)|<|P(L1)|
を満たすことを特徴とするカタディオプトリック光学系。
A catadioptric structure that is configured to direct light emitted from an object surface toward an image plane and has no image plane between the object surface and the image plane in the optical path of light from the object surface to the image surface. It ’s an optical system,
The first reflecting surface, the second reflecting surface, the third reflecting surface and the fourth reflecting surface,
Includes one lens disposed between the object surface and the first reflective surface.
The lens has a refracting surface with positive power and
The light emitted from the object surface passes through the refracting surface at least once, and passes through the first reflecting surface, the second reflecting surface, the third reflecting surface, and the fourth reflecting surface in order. Reaching the image plane,
When the third-order Petzval term on the refracting surface having positive power is P (L1) and the sum of the third-order Petzval of the entire catadioptric optical system is P (sum),
| P (sum) | < | P (L1) |
Catadioptric optical system characterized by satisfying.
前記正のパワーを有する屈折面は、非球面形状を有する、
ことを特徴とする請求項に記載のカタディオプトリック光学系。
The refracting surface having positive power has an aspherical shape.
The catadioptric optical system according to claim 1 .
前記第1反射面、前記第2反射面、前記第3反射面および前記第4反射面の少なくとも1つは、非球面形状を有する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のカタディオプトリック光学系。
At least one of the first reflecting surface, the second reflecting surface, the third reflecting surface, and the fourth reflecting surface has an aspherical shape.
The catadioptric optical system according to claim 1 or 2 .
前記カタディオプトリック光学系の全長をTTとし、前記物体面と前記物体面に最も近いパワー面との距離をS1としたときに、
S1/TT>0.1
を満たすことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系。
When the total length of the catadioptric optical system is TT and the distance between the object surface and the power surface closest to the object surface is S1.
S1 / TT> 0.1
The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the catadioptric optical system satisfies.
前記物体面から前記物体面に最も近いパワー面までの距離をS1とし、最終パワー面から前記像面までの距離をSkとしたときに、
Sk/S1<3.0
を満たすことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系。
When the distance from the object surface to the power surface closest to the object surface is S1, and the distance from the final power surface to the image surface is Sk.
Sk / S1 <3.0
The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the catadioptric optical system satisfies.
前記物体面から射出する光の進行方向と前記像面に入射するおける光の進行方向が同じである、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系
The traveling direction of the light emitted from the object surface is the same as the traveling direction of the light incident on the image plane.
The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 5 .
前記カタディオプトリック光学系の瞳位置が前記第1反射面と前記第2反射面との間に位置する、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系。
The pupil position of the catadioptric optical system is located between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 6 .
前記物体面の近傍および前記像面の近傍の少なくとも一方に、テレセントリック性を補正するための非球面レンズを更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系。
At least one of the vicinity of the object surface and the vicinity of the image plane further includes an aspherical lens for correcting telecentricity.
The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 7 .
前記物体面と前記第1反射面との間に配置された屈折面に形成されている光学膜と、前記第2反射面と前記第3反射面との間に配置された屈折面に形成されている光学膜とは、互いに種類が異なることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系。 It is formed on an optical film formed on a refracting surface arranged between the object surface and the first reflecting surface, and on a refracting surface arranged between the second reflecting surface and the third reflecting surface. The catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 8 , wherein the optical film is of a different type from each other. 請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系を有することを特徴とする照明光学系。 An illumination optical system comprising the catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 9 . 請求項1乃至のいずれか1項に記載のカタディオプトリック光学系を有する露光装置。 An exposure apparatus having the catadioptric optical system according to any one of claims 1 to 9 . 請求項11に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を含み、前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
The step of exposing the substrate by the exposure apparatus according to claim 11 .
The process of developing the substrate and
A method for manufacturing an article, which comprises the above and manufactures an article from the substrate.
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