JPH07140384A - 投影光学系及び投影露光装置 - Google Patents
投影光学系及び投影露光装置Info
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- JPH07140384A JPH07140384A JP5336470A JP33647093A JPH07140384A JP H07140384 A JPH07140384 A JP H07140384A JP 5336470 A JP5336470 A JP 5336470A JP 33647093 A JP33647093 A JP 33647093A JP H07140384 A JPH07140384 A JP H07140384A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/7025—Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的広い露光領域を確保しながら、第１物
体（レチクル）および第２物体（ウェハ）の平面度が極
めて悪い場合でも、実質的に少ない像歪が得られ、レン
ズ系の全長のみならずレンズの径を極力小さくし得るコ
ンパクトで、高い開口数を持つ高解像力な投影光学系の
提供にある。 【構成】 第１物体の像を所定の縮小倍率のもとで第２
物体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物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レ
ンズ群G1と、アフォーカル系で構成される第２レンズ群
G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3とを有し、さら
に所定の条件を満足するように構成した。
体（レチクル）および第２物体（ウェハ）の平面度が極
めて悪い場合でも、実質的に少ない像歪が得られ、レン
ズ系の全長のみならずレンズの径を極力小さくし得るコ
ンパクトで、高い開口数を持つ高解像力な投影光学系の
提供にある。 【構成】 第１物体の像を所定の縮小倍率のもとで第２
物体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物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レ
ンズ群G1と、アフォーカル系で構成される第２レンズ群
G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3とを有し、さら
に所定の条件を満足するように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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縮小投影するための投影光学
系及び露光装置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）上に形成された回路パターン
を第２物体としての基板（ウエハ）上に投影露光するの
に好適な投影光学系及び投影露光装置に係るものであ
る。
第２物体としての基板等に縮小投影するための投影光学
系及び露光装置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）上に形成された回路パターン
を第２物体としての基板（ウエハ）上に投影露光するの
に好適な投影光学系及び投影露光装置に係るものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路のパターンが微細になるに従っ
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。
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。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エ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。
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。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エ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。
【０００４】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に
よるものがある。
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に
よるものがある。
【０００５】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、投影光学系の像側での射出瞳位置
を遠くに位置させる、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。
を少なくするために、投影光学系の像側での射出瞳位置
を遠くに位置させる、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、投影光学系の物体側を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６３−１１
８１１５号、特開平４−１５７４１２号、特開平５−１
７３０６５号等のものがある。
ついても、投影光学系の物体側を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６３−１１
８１１５号、特開平４−１５７４１２号、特開平５−１
７３０６５号等のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
各特許公報にて提案された投影光学系は、開口数ＮＡが
小さくて高解像ではなく、あるいは露光領域が狭い。ま
た、投影光学系の入射瞳位置についても、単に物体面
（レチクル）から比較的遠くするというだけで、物体側
（レチクル側）でのテレセントリック性や像側（ウエハ
側）でのテレセントリック性の補正が不十分であった。
各特許公報にて提案された投影光学系は、開口数ＮＡが
小さくて高解像ではなく、あるいは露光領域が狭い。ま
た、投影光学系の入射瞳位置についても、単に物体面
（レチクル）から比較的遠くするというだけで、物体側
（レチクル側）でのテレセントリック性や像側（ウエハ
側）でのテレセントリック性の補正が不十分であった。
【０００８】また、以上の特許公報に提案された投影光
学系の中には、物体面（レチクル）から投影光学系の第
１レンズ面までの距離を大きくして、物体側のテレセン
トリック性を実現したものがあるが、露光領域に比べて
物像間距離（レチクルとウエハとの間の距離）が非常に
大きくなっており、光学系自体の大型化を招いていると
いう問題がある。
学系の中には、物体面（レチクル）から投影光学系の第
１レンズ面までの距離を大きくして、物体側のテレセン
トリック性を実現したものがあるが、露光領域に比べて
物像間距離（レチクルとウエハとの間の距離）が非常に
大きくなっており、光学系自体の大型化を招いていると
いう問題がある。
【０００９】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を確保しながら、第１
物体（レチクル）および第２物体（ウェハ）の平面度が
極めて悪い場合でも、実質的に少ない像歪が得られ、レ
ンズ系の全長のみならずレンズの径を極力小さくし得る
コンパクトで、高い開口数を持つ高解像力な投影光学系
を提供することを目的としている。
ものであり、比較的広い露光領域を確保しながら、第１
物体（レチクル）および第２物体（ウェハ）の平面度が
極めて悪い場合でも、実質的に少ない像歪が得られ、レ
ンズ系の全長のみならずレンズの径を極力小さくし得る
コンパクトで、高い開口数を持つ高解像力な投影光学系
を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的な達成するた
めに、本発明は、例えば図２に示す如く、第１物体の像
を所定の縮小倍率のもとで第２物体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物体側より順
に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、アフォーカル
系で構成される第２レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第
３レンズ群G3とを有し、前記投影光学系の焦点距離をＦ
とし、前記投影光学系の投影倍率をＢ、前記第１物体と
前記第２物体との間の距離をＬ、前記第１物体から前記
第１レンズ群Ｇ１の最も第１物体側のレンズ面までの距
離をｄ０ 、前記第１物体上での軸上物点からの近軸マ
ージナル光線が第２レンズ群G2に入射する時の近軸マー
ジナル光線の光軸からの入射高をｈ1 、前記第１物体上
での軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2を射出する時の近軸マージナル光線の光軸からの射出
高をｈ2 とするとき、以下の条件を満足する構成とした
ものである。 （Ｉ） １．８≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜≦６ （ＩＩ） ｄ0 ／Ｌ≦０．２ （ＩＩＩ） ４≦｜ｈ2 ／ｈ1 ｜≦１０ そして、上記の基本構成に基づいて、さらに以下の条件
を満足する構成とすることが好ましい。 （ＩＶ） ０．０５≦ｆ1 ／Ｌ≦０．３
めに、本発明は、例えば図２に示す如く、第１物体の像
を所定の縮小倍率のもとで第２物体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物体側より順
に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、アフォーカル
系で構成される第２レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第
３レンズ群G3とを有し、前記投影光学系の焦点距離をＦ
とし、前記投影光学系の投影倍率をＢ、前記第１物体と
前記第２物体との間の距離をＬ、前記第１物体から前記
第１レンズ群Ｇ１の最も第１物体側のレンズ面までの距
離をｄ０ 、前記第１物体上での軸上物点からの近軸マ
ージナル光線が第２レンズ群G2に入射する時の近軸マー
ジナル光線の光軸からの入射高をｈ1 、前記第１物体上
での軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2を射出する時の近軸マージナル光線の光軸からの射出
高をｈ2 とするとき、以下の条件を満足する構成とした
ものである。 （Ｉ） １．８≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜≦６ （ＩＩ） ｄ0 ／Ｌ≦０．２ （ＩＩＩ） ４≦｜ｈ2 ／ｈ1 ｜≦１０ そして、上記の基本構成に基づいて、さらに以下の条件
を満足する構成とすることが好ましい。 （ＩＶ） ０．０５≦ｆ1 ／Ｌ≦０．３
【００１１】
【作用】図１に示す如く、通常、投影光学系の瞳位置に
は開口絞りＡＳが設けられており、投影光学系の入射瞳
位置は、その開口絞りＡＳよりも物体側（レチクル側）
にある光学系による像位置として、近軸光線により与え
られる近軸量より求められる。しかし、一般に光学系の
入射瞳位置は物体高Ｈ（光軸からの物体の高さ）によっ
て変化する。そのため、投影光学系の入射瞳位置は、各
物体高Ｈに応じて決定されと考えられる。
は開口絞りＡＳが設けられており、投影光学系の入射瞳
位置は、その開口絞りＡＳよりも物体側（レチクル側）
にある光学系による像位置として、近軸光線により与え
られる近軸量より求められる。しかし、一般に光学系の
入射瞳位置は物体高Ｈ（光軸からの物体の高さ）によっ
て変化する。そのため、投影光学系の入射瞳位置は、各
物体高Ｈに応じて決定されと考えられる。
【００１２】一方、投影光学系の物体側でのレチクルの
反りによる像歪への影響は、レチクルから投影光学系に
入射する入射光束のテレセントリック性Ｔ、即ち投影光
学系の光軸に対する入射光束の主光線の傾き量に比例す
る。ここで、レチクル上における光軸から高さＨ（物体
高Ｈ）からの入射光束（主光線）のテレセントリック性
をＴ(H) 、レチクル上における光軸から高さＨ（以下、
物体高Ｈと称する。）からの入射光束（主光線）による
決定される投影光学系の入射瞳位置とレチクルとの間の
距離をＥ(H) とすると、 Ｔ(H) ＝Ｈ／Ｅ(H) ・・・・・・・・・・・（１） の関係が成立する。
反りによる像歪への影響は、レチクルから投影光学系に
入射する入射光束のテレセントリック性Ｔ、即ち投影光
学系の光軸に対する入射光束の主光線の傾き量に比例す
る。ここで、レチクル上における光軸から高さＨ（物体
高Ｈ）からの入射光束（主光線）のテレセントリック性
をＴ(H) 、レチクル上における光軸から高さＨ（以下、
物体高Ｈと称する。）からの入射光束（主光線）による
決定される投影光学系の入射瞳位置とレチクルとの間の
距離をＥ(H) とすると、 Ｔ(H) ＝Ｈ／Ｅ(H) ・・・・・・・・・・・（１） の関係が成立する。
【００１３】そこで、物体高Ｈによらず像歪への影響を
均一にするために常に一定のテレセントリック性を得る
には、投影光学系の入射瞳位置を物体高Ｈの高さに比例
させて変化させれば良いこととなる。つまり、物体高Ｈ
が低いときの投影光学系の入射瞳位置を、物体高Ｈの高
い時の投影光学系の入射瞳位置よりも物体側（レチクル
側）に近い位置に位置させることにより、像歪への影響
をほぼ一定にすることが可能となる。よって、本発明で
は、一般に光学系の入射瞳の位置は物体高の高低で変化
するものの、光学系の入射瞳位置の像歪への影響の度合
いも物体高の高低で変化するという事に着目し、投影光
学系の入射瞳位置を物体高Ｈ（レチクル上における光軸
からの高さ）の高低で振り分けてバランスをとることに
より、物体面全体（レンズ全面）での像歪への影響を均
一にすることを可能としている。
均一にするために常に一定のテレセントリック性を得る
には、投影光学系の入射瞳位置を物体高Ｈの高さに比例
させて変化させれば良いこととなる。つまり、物体高Ｈ
が低いときの投影光学系の入射瞳位置を、物体高Ｈの高
い時の投影光学系の入射瞳位置よりも物体側（レチクル
側）に近い位置に位置させることにより、像歪への影響
をほぼ一定にすることが可能となる。よって、本発明で
は、一般に光学系の入射瞳の位置は物体高の高低で変化
するものの、光学系の入射瞳位置の像歪への影響の度合
いも物体高の高低で変化するという事に着目し、投影光
学系の入射瞳位置を物体高Ｈ（レチクル上における光軸
からの高さ）の高低で振り分けてバランスをとることに
より、物体面全体（レンズ全面）での像歪への影響を均
一にすることを可能としている。
【００１４】条件（Ｉ）では、以下の示す如く、投影光
学系の焦点距離Ｆと、投影光学系の結像倍率Ｂに物像間
距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）を乗じた値と
の最適な比率を規定している。 １．８≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜≦６ ・・・・・・・・・ （Ｉ） この条件（Ｉ）は、像側（ウエハ側）での投影光学系の
近軸射出瞳位置（近軸光線により決定される投影光学系
の射出瞳位置）を無限遠の位置と仮定したときの、物体
面（レチクル面）から投影光学系の近軸入射瞳までの距
離Ｅと物像間距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）
との比を規定した事と等価となる事を意味する。
学系の焦点距離Ｆと、投影光学系の結像倍率Ｂに物像間
距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）を乗じた値と
の最適な比率を規定している。 １．８≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜≦６ ・・・・・・・・・ （Ｉ） この条件（Ｉ）は、像側（ウエハ側）での投影光学系の
近軸射出瞳位置（近軸光線により決定される投影光学系
の射出瞳位置）を無限遠の位置と仮定したときの、物体
面（レチクル面）から投影光学系の近軸入射瞳までの距
離Ｅと物像間距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）
との比を規定した事と等価となる事を意味する。
【００１５】この事を具体的に説明すると、図１に示す
如く、投影光学系全体の前側焦点位置ｆ（レチクル側焦
点位置）は、像側（ウエハ側）における投影光学系の近
軸射出瞳位置を無限遠と仮定したときの近軸入射瞳位置
に相当し、ｈを投影光学系の前側主平面とする時の投影
光学系全体の焦点距離をＦ、投影光学系の投影倍率を
Ｂ、物体面（レチクル面）より投影光学系全体の前側焦
点位置ｆまでの距離をＥとすると、横倍率の式より、 Ｂ＝Ｆ／Ｅ ・・・・・・・・・・・（２） の関係が成立する。そして、上記（２）式を変形する
と、 Ｅ＝Ｆ／Ｂ ・・・・・・・・・・・（３） となり、上記（３）式の両辺を物像間距離Ｌ（レチクル
からウエハまでの距離）で割って、その値の絶対値をと
れば、上記条件（Ｉ）に関する（４）式が最終的に導出
される。 ｜Ｅ／Ｌ｜＝｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜ ・・・・・・・・・・・（４）
如く、投影光学系全体の前側焦点位置ｆ（レチクル側焦
点位置）は、像側（ウエハ側）における投影光学系の近
軸射出瞳位置を無限遠と仮定したときの近軸入射瞳位置
に相当し、ｈを投影光学系の前側主平面とする時の投影
光学系全体の焦点距離をＦ、投影光学系の投影倍率を
Ｂ、物体面（レチクル面）より投影光学系全体の前側焦
点位置ｆまでの距離をＥとすると、横倍率の式より、 Ｂ＝Ｆ／Ｅ ・・・・・・・・・・・（２） の関係が成立する。そして、上記（２）式を変形する
と、 Ｅ＝Ｆ／Ｂ ・・・・・・・・・・・（３） となり、上記（３）式の両辺を物像間距離Ｌ（レチクル
からウエハまでの距離）で割って、その値の絶対値をと
れば、上記条件（Ｉ）に関する（４）式が最終的に導出
される。 ｜Ｅ／Ｌ｜＝｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜ ・・・・・・・・・・・（４）
【００１６】以上の事から、条件（Ｉ）は、像側（ウエ
ハ側）における投影光学系の近軸射出瞳位置を無限遠と
仮定したときの、物体面（レチクル面）から近軸入射瞳
までの距離Ｅと、物像間距離Ｌ（レチクルからウエハま
での距離）との最適な比率の絶対値を規定していること
が理解できる。
ハ側）における投影光学系の近軸射出瞳位置を無限遠と
仮定したときの、物体面（レチクル面）から近軸入射瞳
までの距離Ｅと、物像間距離Ｌ（レチクルからウエハま
での距離）との最適な比率の絶対値を規定していること
が理解できる。
【００１７】条件（Ｉ）の下限を越えると、物像間距離
Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）に比べて投影光学
系の入射瞳位置が近すぎる事となり、物体面全体（レチ
クル面全体）でのテレセントリック性が悪化し、これを
バランスさせて補正することが困難となる。条件（Ｉ）
の上限を越えると、許容される入射高（物体高Ｈ）によ
る入射瞳位置の差が少なくなり、物体面全面（レチクル
全面）でのテレセントリック性を良好に保つために物体
高Ｈ（レチクル上における光軸から高さＨ）からの光束
により決定される投影光学系の入射瞳位置を振り分けて
バランスを取るという設計上の自由度が少なり過ぎてし
まう。このため、物体面全面（レチクル全面）で投影光
学系の入射瞳位置を必要以上に遠方に保つ事が必要とな
り、この結果、投影光学系をより多くのレンズ構成枚数
で構成せざるを得ず、投影光学系の大型化、複雑化を招
く。
Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）に比べて投影光学
系の入射瞳位置が近すぎる事となり、物体面全体（レチ
クル面全体）でのテレセントリック性が悪化し、これを
バランスさせて補正することが困難となる。条件（Ｉ）
の上限を越えると、許容される入射高（物体高Ｈ）によ
る入射瞳位置の差が少なくなり、物体面全面（レチクル
全面）でのテレセントリック性を良好に保つために物体
高Ｈ（レチクル上における光軸から高さＨ）からの光束
により決定される投影光学系の入射瞳位置を振り分けて
バランスを取るという設計上の自由度が少なり過ぎてし
まう。このため、物体面全面（レチクル全面）で投影光
学系の入射瞳位置を必要以上に遠方に保つ事が必要とな
り、この結果、投影光学系をより多くのレンズ構成枚数
で構成せざるを得ず、投影光学系の大型化、複雑化を招
く。
【００１８】また、条件（Ｉ）は、像側（ウエハ側）に
おける投影光学系の近軸射出瞳位置を無限遠と仮定した
ときの、投影光学系の最適な近軸入射瞳位置（近軸光線
により決定される投影光学系の射出瞳位置）を規定して
いるが、同時に投影光学系の最適な射出瞳位置に関して
も考慮されている。この事を具体的に説明すると、物体
側（レチクル側）における投影光学系の近軸入射瞳位置
を無限遠と仮定したとき、この投影光学系の近軸射出瞳
位置から像面（ウエハ面）までの距離をＥ’とすると、
横倍率の関係式より、 １／Ｂ＝Ｆ／Ｅ’ ・・・・・・・・・・・（５） の関係が成立する。そして、上式（５）式を変形する
と、次式（６）が導出される。 Ｅ’＝Ｆ・Ｂ＝（Ｆ／Ｂ）・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（６）
おける投影光学系の近軸射出瞳位置を無限遠と仮定した
ときの、投影光学系の最適な近軸入射瞳位置（近軸光線
により決定される投影光学系の射出瞳位置）を規定して
いるが、同時に投影光学系の最適な射出瞳位置に関して
も考慮されている。この事を具体的に説明すると、物体
側（レチクル側）における投影光学系の近軸入射瞳位置
を無限遠と仮定したとき、この投影光学系の近軸射出瞳
位置から像面（ウエハ面）までの距離をＥ’とすると、
横倍率の関係式より、 １／Ｂ＝Ｆ／Ｅ’ ・・・・・・・・・・・（５） の関係が成立する。そして、上式（５）式を変形する
と、次式（６）が導出される。 Ｅ’＝Ｆ・Ｂ＝（Ｆ／Ｂ）・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（６）
【００１９】上記（３）式を用いて上記（６）式をさら
に変形すると、次式（７）が導出される。 Ｅ’＝Ｅ・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（７） この（７）式は上記の（３）式に投影光学系の投影倍率
Ｂの２乗（Ｂ2 ）を乗じたものと等しくなり、上記
（７）式の両辺を投影光学系の物像間距離Ｌ（レチクル
からウエハまでの距離）で割って、その値の絶対値をと
ると以下の（８）式が導出される。 ｜Ｆ・Ｂ／Ｌ｜＝｜〔Ｆ／（Ｂ・Ｌ）〕｜・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（８）
に変形すると、次式（７）が導出される。 Ｅ’＝Ｅ・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（７） この（７）式は上記の（３）式に投影光学系の投影倍率
Ｂの２乗（Ｂ2 ）を乗じたものと等しくなり、上記
（７）式の両辺を投影光学系の物像間距離Ｌ（レチクル
からウエハまでの距離）で割って、その値の絶対値をと
ると以下の（８）式が導出される。 ｜Ｆ・Ｂ／Ｌ｜＝｜〔Ｆ／（Ｂ・Ｌ）〕｜・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（８）
【００２０】この（８）式は、上記条件（Ｉ）に関する
（４）式に投影光学系の投影倍率Ｂの２乗（Ｂ2 ）を乗
じたものに等しくなり、これを上記条件（Ｉ）に対応さ
せて示せば、以下に示す（９）式の如くなる。 １．８・Ｂ2 ≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜・Ｂ2 ≦６・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（９） 従って、条件（Ｉ）では投影光学系の近軸射出瞳位置を
無限遠と仮定した時の、投影光学系の最適な近軸入射瞳
位置を規定していると同時に、条件式全体にＢ2 を乗じ
た量を考慮する事により、投影光学系の近軸入射瞳位置
を無限遠と仮定したときの近軸射出瞳位置をも規定して
いる事が理解できる。
（４）式に投影光学系の投影倍率Ｂの２乗（Ｂ2 ）を乗
じたものに等しくなり、これを上記条件（Ｉ）に対応さ
せて示せば、以下に示す（９）式の如くなる。 １．８・Ｂ2 ≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜・Ｂ2 ≦６・Ｂ2 ・・・・・・・・・・・（９） 従って、条件（Ｉ）では投影光学系の近軸射出瞳位置を
無限遠と仮定した時の、投影光学系の最適な近軸入射瞳
位置を規定していると同時に、条件式全体にＢ2 を乗じ
た量を考慮する事により、投影光学系の近軸入射瞳位置
を無限遠と仮定したときの近軸射出瞳位置をも規定して
いる事が理解できる。
【００２１】よって、物体側（レチクル側）における投
影光学系の近軸入射瞳位置と同様に像側（ウエハ側）に
おける投影光学系の近軸射出瞳位置も、必ずしも完全に
無限遠とする必要は無く、条件（Ｉ）の範囲であれば、
像側（ウエハ側）と物体側（レチクル側）の双方のテレ
セントリック性を実質的にバランス良く良好に保つこと
ができる事が分かる。
影光学系の近軸入射瞳位置と同様に像側（ウエハ側）に
おける投影光学系の近軸射出瞳位置も、必ずしも完全に
無限遠とする必要は無く、条件（Ｉ）の範囲であれば、
像側（ウエハ側）と物体側（レチクル側）の双方のテレ
セントリック性を実質的にバランス良く良好に保つこと
ができる事が分かる。
【００２２】条件（ＩＩ）では、以下に示す如く、物像
間距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）に対する、
物体面（レチクル面）から投影光学系の第１レンズ群の
最も物体側のレンズ面（第１レンズ面）までの最適な距
離ｄ0 を規定している。 ｄ0 ／Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・ （ＩＩ） 投影光学系の入射瞳位置を遠くにして、物体面（レチク
ル面）側をテレセントリックにするには、物体面（レチ
クル面）から投影光学系の第１レンズ群の最も物体側の
レンズ面までの距離ｄ0 を大きく取ることによって実現
する事は可能である。しかしながら、条件（ＩＩ）の上
限を越えてその距離ｄ0 を大きくすると、物像間距離Ｌ
（レチクルからウエハまでの距離）に対する距離ｄ0 の
割合が大きくなる。従って、所望の光学性能を得るため
には投影光学系を構成するレンズ、反射鏡等の光学部材
間の空間はそれほど変わらないため、投影光学系全体と
して全長が長くなり、投影光学系のコンパクト化を実現
することは困難となる。
間距離Ｌ（レチクルからウエハまでの距離）に対する、
物体面（レチクル面）から投影光学系の第１レンズ群の
最も物体側のレンズ面（第１レンズ面）までの最適な距
離ｄ0 を規定している。 ｄ0 ／Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・ （ＩＩ） 投影光学系の入射瞳位置を遠くにして、物体面（レチク
ル面）側をテレセントリックにするには、物体面（レチ
クル面）から投影光学系の第１レンズ群の最も物体側の
レンズ面までの距離ｄ0 を大きく取ることによって実現
する事は可能である。しかしながら、条件（ＩＩ）の上
限を越えてその距離ｄ0 を大きくすると、物像間距離Ｌ
（レチクルからウエハまでの距離）に対する距離ｄ0 の
割合が大きくなる。従って、所望の光学性能を得るため
には投影光学系を構成するレンズ、反射鏡等の光学部材
間の空間はそれほど変わらないため、投影光学系全体と
して全長が長くなり、投影光学系のコンパクト化を実現
することは困難となる。
【００２３】また、条件（ＩＩＩ）では、投影光学系
が、第１物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ
群G1と、実質的にアフォーカル系で構成される第２レン
ズ群G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3とを含む基
本構成とした場合、以下に示す如く、軸上物点からの近
軸マージナル光線が第２レンズ群G2に入射する時の近軸
マージナル光線の光軸からの入射高をｈ1 と、軸上物点
からの近軸マージナル光線が第２レンズ群G2を射出する
時の近軸マージナル光線の光軸からの射出高をｈ2 との
最適な比率を規定している。 ４≦ｈ2 ／ｈ1 ≦１０ ・・・・・・・・・・・ （ＩＩＩ）
が、第１物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ
群G1と、実質的にアフォーカル系で構成される第２レン
ズ群G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3とを含む基
本構成とした場合、以下に示す如く、軸上物点からの近
軸マージナル光線が第２レンズ群G2に入射する時の近軸
マージナル光線の光軸からの入射高をｈ1 と、軸上物点
からの近軸マージナル光線が第２レンズ群G2を射出する
時の近軸マージナル光線の光軸からの射出高をｈ2 との
最適な比率を規定している。 ４≦ｈ2 ／ｈ1 ≦１０ ・・・・・・・・・・・ （ＩＩＩ）
【００２４】なお、本発明で言う近軸マージナル光線と
は、所定の発散角を持ってある物点から発散する光線が
光学系を入射する時に、最も周縁（外側）の入射光線を
近軸光線追跡によって求めた光線の事を意味する。この
条件（ＩＩＩ）では、レンズ系の全長を短くすると共に
レンズ系全体の径方向をもコンパクトにする条件であ
る。ここで、条件（ＩＩＩ）について説明するに当たっ
て、まず、本発明の投影光学系の基本構成について図２
を参照しながら検討する。
は、所定の発散角を持ってある物点から発散する光線が
光学系を入射する時に、最も周縁（外側）の入射光線を
近軸光線追跡によって求めた光線の事を意味する。この
条件（ＩＩＩ）では、レンズ系の全長を短くすると共に
レンズ系全体の径方向をもコンパクトにする条件であ
る。ここで、条件（ＩＩＩ）について説明するに当たっ
て、まず、本発明の投影光学系の基本構成について図２
を参照しながら検討する。
【００２５】図２に示す如く、本発明の投影光学系は、
物体側（レチクル側）より順に、正の屈折力を持つ第１
レンズ群G1、アフォーカル系で構成される第２レンズ群
G2、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3を含むレンズ群構
成を基本としている。
物体側（レチクル側）より順に、正の屈折力を持つ第１
レンズ群G1、アフォーカル系で構成される第２レンズ群
G2、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3を含むレンズ群構
成を基本としている。
【００２６】ここで、物体（レチクル）上の物体高Ｈが
零となる位置（レチクルと投影光学系の光軸とが交わる
位置）での軸上物点（物体の中心）からの近軸マージナ
ル光線（図２の実線で示す光線）が第２レンズ群G2に入
射する時の近軸マージナル光線の光軸からの入射高をｈ
1 、軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2を射出する時の近軸マージナル光線の光軸からの射出
高をｈ2 とするとき、第２レンズ群G2の横倍率βは、 β＝ｈ2 ／ｈ1 ・・・・・・・・・・（１０） となるため、投影光学系全体の結像倍率Ｂは以下の（１
１）式の如くなる。 Ｂ＝ｆ3 ／（ｆ1 ・β） ・・・・・・・・・・（１１）
零となる位置（レチクルと投影光学系の光軸とが交わる
位置）での軸上物点（物体の中心）からの近軸マージナ
ル光線（図２の実線で示す光線）が第２レンズ群G2に入
射する時の近軸マージナル光線の光軸からの入射高をｈ
1 、軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2を射出する時の近軸マージナル光線の光軸からの射出
高をｈ2 とするとき、第２レンズ群G2の横倍率βは、 β＝ｈ2 ／ｈ1 ・・・・・・・・・・（１０） となるため、投影光学系全体の結像倍率Ｂは以下の（１
１）式の如くなる。 Ｂ＝ｆ3 ／（ｆ1 ・β） ・・・・・・・・・・（１１）
【００２７】そして、最大物体高ＨMAX （光軸から最も
離れた位置の物体の高さ）の位置での軸外物点からの近
軸マージナル光線（図２の点線で示す光線）が第１レン
ズ群G1及び第３レンズ群G3に入射する時の近軸マージナ
ル光線の光軸からの最大入射高をそれぞれｈ1H、ｈ2Hと
するとき、以下の（１２）式及び（１３）式の関係が成
立する。 ｈ1H＝ｈ1 ＋ＨMAX ・・・・・・・・・・（１２） ｈ2H＝ｈ2 ＋Ｂ・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１３） この（１２）式及び（１３）式は、基本的に投影光学系
全体の最大のレンズ径を規定するものである。特に、最
大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マージナ
ル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル
光線の最大入射高ｈ1Hは、投影光学系の物体側（レチク
ル側）でのレンズ系における最大のレンズ径を規定する
ものであり、最大物体高ＨMAX の位置での軸外物点から
の近軸マージナル光線が第３レンズ群G3に入射する時の
近軸マージナル光線の最大入射高ｈ2Hは、投影光学系の
像側（ウエハ側）でのレンズ系における最大のレンズ径
を規定するものである。
離れた位置の物体の高さ）の位置での軸外物点からの近
軸マージナル光線（図２の点線で示す光線）が第１レン
ズ群G1及び第３レンズ群G3に入射する時の近軸マージナ
ル光線の光軸からの最大入射高をそれぞれｈ1H、ｈ2Hと
するとき、以下の（１２）式及び（１３）式の関係が成
立する。 ｈ1H＝ｈ1 ＋ＨMAX ・・・・・・・・・・（１２） ｈ2H＝ｈ2 ＋Ｂ・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１３） この（１２）式及び（１３）式は、基本的に投影光学系
全体の最大のレンズ径を規定するものである。特に、最
大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マージナ
ル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル
光線の最大入射高ｈ1Hは、投影光学系の物体側（レチク
ル側）でのレンズ系における最大のレンズ径を規定する
ものであり、最大物体高ＨMAX の位置での軸外物点から
の近軸マージナル光線が第３レンズ群G3に入射する時の
近軸マージナル光線の最大入射高ｈ2Hは、投影光学系の
像側（ウエハ側）でのレンズ系における最大のレンズ径
を規定するものである。
【００２８】ここで、これら２つの最大のレンズ径（ｈ
1H，ｈ2H）のいずれか一方を大きくすると、光線が各レ
ンズ面を通過する時の通過高が高くなるため、高次の収
差が発生し易くなるため好ましくない。具体的には、最
大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マージナ
ル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル
光線の最大入射高ｈ1Hを高くすると、軸外光線による収
差（像面湾曲、コマ収差等）の高次収差が発生し、ま
た、最大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マ
ージナル光線が第３レンズ群G3に入射する時の最大入射
高ｈ2Hを高くすると、投影光学系の像側（ウエハ側）の
開口数を大きくするために補正しなければならない軸上
光線による収差（球面収差）の高次の収差が発生する。
1H，ｈ2H）のいずれか一方を大きくすると、光線が各レ
ンズ面を通過する時の通過高が高くなるため、高次の収
差が発生し易くなるため好ましくない。具体的には、最
大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マージナ
ル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル
光線の最大入射高ｈ1Hを高くすると、軸外光線による収
差（像面湾曲、コマ収差等）の高次収差が発生し、ま
た、最大物体高ＨMAX の位置での軸外物点からの近軸マ
ージナル光線が第３レンズ群G3に入射する時の最大入射
高ｈ2Hを高くすると、投影光学系の像側（ウエハ側）の
開口数を大きくするために補正しなければならない軸上
光線による収差（球面収差）の高次の収差が発生する。
【００２９】逆に、２つの最大のレンズ径（ｈ1H，
ｈ2H）のいずれか一方を小さくすると、投影光学系中の
正レンズのパワー（屈折力）が強くせざるを得ず、これ
によって、特に像面湾曲の補正が困難となる。
ｈ2H）のいずれか一方を小さくすると、投影光学系中の
正レンズのパワー（屈折力）が強くせざるを得ず、これ
によって、特に像面湾曲の補正が困難となる。
【００３０】以上の事より、軸外光線による収差と軸上
光線による収差とをバランス良く補正するためには、こ
れら２つの最大のレンズ径（ｈ1H，ｈ2H）をほぼ等しく
することが望ましく、これを数式化して表現すれば、以
下の（１４）式の如くなる。 ｈ1 ＋ＨMAX ＝ｈ2 ＋Ｂ・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１４）
光線による収差とをバランス良く補正するためには、こ
れら２つの最大のレンズ径（ｈ1H，ｈ2H）をほぼ等しく
することが望ましく、これを数式化して表現すれば、以
下の（１４）式の如くなる。 ｈ1 ＋ＨMAX ＝ｈ2 ＋Ｂ・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１４）
【００３１】次に、双方の最大のレンズ径（ｈ1H，
ｈ2H）を小さくして、投影光学系全体のレンズ径を小さ
くする事について検討すると、まず、上記（１０）式の
関係より、以下の（１５）式及び（１６）式の関係が成
立する。 ｈ1 ＝ｈ2 ／β ・・・・・・・・・・（１５） ｈ2 ＝ｈ1 ・β ・・・・・・・・・・（１６）
ｈ2H）を小さくして、投影光学系全体のレンズ径を小さ
くする事について検討すると、まず、上記（１０）式の
関係より、以下の（１５）式及び（１６）式の関係が成
立する。 ｈ1 ＝ｈ2 ／β ・・・・・・・・・・（１５） ｈ2 ＝ｈ1 ・β ・・・・・・・・・・（１６）
【００３２】このため、上記（１４）式を用いて上記
（１５）式と（１６）式とをそれぞれ変形すると、最終
的に以下の（１７）式及び（１８）式が導出される。 ｈ1 ＝｛（１−Ｂ）／（β−１）｝・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１７） ｈ2 ＝｛β／（β−１）｝・（１−Ｂ）ＨMAX ・・・・・・・・・・（１８）
（１５）式と（１６）式とをそれぞれ変形すると、最終
的に以下の（１７）式及び（１８）式が導出される。 ｈ1 ＝｛（１−Ｂ）／（β−１）｝・ＨMAX ・・・・・・・・・・（１７） ｈ2 ＝｛β／（β−１）｝・（１−Ｂ）ＨMAX ・・・・・・・・・・（１８）
【００３３】以上の（１７）式及び（１８）式より、軸
外光線による収差と軸上光線による収差とをバランス良
く補正しつつ、投影光学系全体の径を小さく保つには、
上記（１７）式または（１８）式の右辺を小さくしてや
れば良い事が理解される。このため、投影光学系全体の
結像倍率Ｂと最大物体高ＨMAX を一定とするとき、上記
（１７）式及び（１８）式の右辺の値を正としながらそ
の右辺の値自体を小さするには、できるだけβ（第２レ
ンズ群G2に関する軸上物点からの近軸マージナル光線の
入射高ｈ1 と射出高ｈ2 との比）の値を大きくすれば良
い事が理解できる。
外光線による収差と軸上光線による収差とをバランス良
く補正しつつ、投影光学系全体の径を小さく保つには、
上記（１７）式または（１８）式の右辺を小さくしてや
れば良い事が理解される。このため、投影光学系全体の
結像倍率Ｂと最大物体高ＨMAX を一定とするとき、上記
（１７）式及び（１８）式の右辺の値を正としながらそ
の右辺の値自体を小さするには、できるだけβ（第２レ
ンズ群G2に関する軸上物点からの近軸マージナル光線の
入射高ｈ1 と射出高ｈ2 との比）の値を大きくすれば良
い事が理解できる。
【００３４】そこで、本発明による条件（ＩＩＩ）は、
以上にて述べた如く、軸外光線による収差と軸上光線に
よる収差とをバランス良く補正しつつ、投影光学系全体
の径を小さく保つために、第２レンズ群G2に対する軸上
物点からの近軸マージナル光線の入射高ｈ1 と射出高ｈ
2 との最適な比率の絶対値を規定するものである。条件
（ＩＩＩ）の下限を越えた状態で、第２レンズ群G2にお
ける軸上物点からの近軸マージナル光線の射出高ｈ2 に
対して第２レンズ群G2における軸上物点からの近軸マー
ジナル光線の入射高ｈ1 が大きくなり過ぎると、投影光
学系における物体側（レチクル側）のレンズ径が大きく
なる。このため、所望の結像倍率Ｂを得るために第２レ
ンズ群G2の横倍率（ｈ2 ／ｈ1 ）を一定に保ちながら、
投影光学系における物体側（レチクル側）のレンズ径を
小さくしようとすると、軸上物点からの近軸マージナル
光線が前記第２レンズ群G2を射出する時の射出高ｈ２が
小さくなる。この結果、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が
短くなるため、軸上光線による収差（球面収差）の補正
が困難となり、投影光学系の像側での開口数ＮＡを大き
くすることが困難となる。そこで、さらに、軸上光線に
よる収差（球面収差）を良好に補正しようとすると、第
３レンズ群G3のレンズ構成枚数の増加を招き、投影光学
系の全長が大きくなる。反対に、条件（ＩＩＩ）の上限
を越えた状態で、第２レンズ群G2における軸上物点から
の近軸マージナル光線の入射高ｈ1に対して第２レンズ
群G2における軸上物点からの近軸マージナル光線の射出
高ｈ2 が大きくなり過ぎると、投影光学系における像側
（ウエハ側）のレンズ径が大きくなる。このため、所望
の結像倍率Ｂを得るために第２レンズ群G2の横倍率（ｈ
2 ／ｈ1 ）を一定に保ちながら、この投影光学系におけ
る像側（ウエハ側）のレンズ径を小さくしようとする
と、軸上物点からの近軸マージナル光線が前記第２レン
ズ群G2に入射する時の入射高ｈ1 が小さくなる。この結
果、第１レンズ群G1の焦点距離が短くなるため、軸外光
線による収差（像面湾曲、コマ収差等）を補正が困難と
なる。そこで、さらに、軸外光線による収差（像面湾
曲、コマ収差等）を良好に補正しようとすると、第１レ
ンズ群G1のレンズ構成枚数の増加を招き、投影光学系の
全長が大きくなる。
以上にて述べた如く、軸外光線による収差と軸上光線に
よる収差とをバランス良く補正しつつ、投影光学系全体
の径を小さく保つために、第２レンズ群G2に対する軸上
物点からの近軸マージナル光線の入射高ｈ1 と射出高ｈ
2 との最適な比率の絶対値を規定するものである。条件
（ＩＩＩ）の下限を越えた状態で、第２レンズ群G2にお
ける軸上物点からの近軸マージナル光線の射出高ｈ2 に
対して第２レンズ群G2における軸上物点からの近軸マー
ジナル光線の入射高ｈ1 が大きくなり過ぎると、投影光
学系における物体側（レチクル側）のレンズ径が大きく
なる。このため、所望の結像倍率Ｂを得るために第２レ
ンズ群G2の横倍率（ｈ2 ／ｈ1 ）を一定に保ちながら、
投影光学系における物体側（レチクル側）のレンズ径を
小さくしようとすると、軸上物点からの近軸マージナル
光線が前記第２レンズ群G2を射出する時の射出高ｈ２が
小さくなる。この結果、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が
短くなるため、軸上光線による収差（球面収差）の補正
が困難となり、投影光学系の像側での開口数ＮＡを大き
くすることが困難となる。そこで、さらに、軸上光線に
よる収差（球面収差）を良好に補正しようとすると、第
３レンズ群G3のレンズ構成枚数の増加を招き、投影光学
系の全長が大きくなる。反対に、条件（ＩＩＩ）の上限
を越えた状態で、第２レンズ群G2における軸上物点から
の近軸マージナル光線の入射高ｈ1に対して第２レンズ
群G2における軸上物点からの近軸マージナル光線の射出
高ｈ2 が大きくなり過ぎると、投影光学系における像側
（ウエハ側）のレンズ径が大きくなる。このため、所望
の結像倍率Ｂを得るために第２レンズ群G2の横倍率（ｈ
2 ／ｈ1 ）を一定に保ちながら、この投影光学系におけ
る像側（ウエハ側）のレンズ径を小さくしようとする
と、軸上物点からの近軸マージナル光線が前記第２レン
ズ群G2に入射する時の入射高ｈ1 が小さくなる。この結
果、第１レンズ群G1の焦点距離が短くなるため、軸外光
線による収差（像面湾曲、コマ収差等）を補正が困難と
なる。そこで、さらに、軸外光線による収差（像面湾
曲、コマ収差等）を良好に補正しようとすると、第１レ
ンズ群G1のレンズ構成枚数の増加を招き、投影光学系の
全長が大きくなる。
【００３５】また、より十分なるコンパクト化を実現す
るには、以上の条件（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に加えて、さら
に以下の条件（ＩＶ）を満足することがより好ましい。 ０．０５≦ｆ1 ／Ｌ≦０．３ ・・・・・・・・・・・（ＩＶ） 但し、ｆ1 は第１レンズ群G1の焦点距離ｆ1 であり、Ｌ
は第１物体（レチクル）と第２物体（ウエハ）との間の
距離（物像間距離）である。条件（ＩＶ）は、第１レン
ズ群G1の焦点距離ｆ1 と物像間距離Ｌとの最適な比率を
規定することにより、投影光学系の全長を短くするのを
保証するためのものである。
るには、以上の条件（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に加えて、さら
に以下の条件（ＩＶ）を満足することがより好ましい。 ０．０５≦ｆ1 ／Ｌ≦０．３ ・・・・・・・・・・・（ＩＶ） 但し、ｆ1 は第１レンズ群G1の焦点距離ｆ1 であり、Ｌ
は第１物体（レチクル）と第２物体（ウエハ）との間の
距離（物像間距離）である。条件（ＩＶ）は、第１レン
ズ群G1の焦点距離ｆ1 と物像間距離Ｌとの最適な比率を
規定することにより、投影光学系の全長を短くするのを
保証するためのものである。
【００３６】条件（ＩＶ）の下限を越えると、物像間距
離Ｌに対して第１レンズ群G1のパワー（屈折力）が強く
なり過ぎるため、諸収差補正が困難になる。逆に、条件
（ＩＶ）の上限を越えると、投影光学系の全長が長くな
るため、投影光学系をコンパクトにすることが困難とな
る。
離Ｌに対して第１レンズ群G1のパワー（屈折力）が強く
なり過ぎるため、諸収差補正が困難になる。逆に、条件
（ＩＶ）の上限を越えると、投影光学系の全長が長くな
るため、投影光学系をコンパクトにすることが困難とな
る。
【００３７】また、投影光学系の全長を十分に短くする
には、以下の条件（Ｖ）を満足することがより望まし
い。 ０．０４≦ＨMAX ／Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・（Ｖ） 但し、ＨMAX は第１物体（レチクル）上における投影光
学系の光軸からの最大の物体高（レチクル上の有効パタ
ーン領域内の対角線長の半分）であり、Ｌは第１物体
（レチクル）と第２物体（ウエハ）の間の距離（物像間
距離）である。
には、以下の条件（Ｖ）を満足することがより望まし
い。 ０．０４≦ＨMAX ／Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・（Ｖ） 但し、ＨMAX は第１物体（レチクル）上における投影光
学系の光軸からの最大の物体高（レチクル上の有効パタ
ーン領域内の対角線長の半分）であり、Ｌは第１物体
（レチクル）と第２物体（ウエハ）の間の距離（物像間
距離）である。
【００３８】条件（Ｖ）は、最大物体高ＨMAX に対する
物像間距離Ｌの最適な割合を規定するものである。上述
した条件（ＩＩ）の値が一定であっても、条件（Ｖ）の
下限を越えて、最大物体高ＨMAX に対する物像間距離Ｌ
が大きくなると、投影光学系の全長が長くなり過ぎるた
め、コンパクト化を図ることができない。逆に、条件
（Ｖ）の上限を越えると、結像面全面（ウエハ面全面）
にわたり諸収差を良好に補正することが困難となる。な
お、諸収差の補正上の自由度を確保しつつ、諸収差をバ
ランス良く補正するには、第１レンズ群G1は少なくとも
２枚以上の正レンズを含み、第２レンズ群G2は少なくと
も４枚以上の負レンズと少なくとも４枚以上の正レンズ
を含み、第３レンズ群G3は、少なくとも２枚以上の正レ
ンズを含むことがより好ましい。
物像間距離Ｌの最適な割合を規定するものである。上述
した条件（ＩＩ）の値が一定であっても、条件（Ｖ）の
下限を越えて、最大物体高ＨMAX に対する物像間距離Ｌ
が大きくなると、投影光学系の全長が長くなり過ぎるた
め、コンパクト化を図ることができない。逆に、条件
（Ｖ）の上限を越えると、結像面全面（ウエハ面全面）
にわたり諸収差を良好に補正することが困難となる。な
お、諸収差の補正上の自由度を確保しつつ、諸収差をバ
ランス良く補正するには、第１レンズ群G1は少なくとも
２枚以上の正レンズを含み、第２レンズ群G2は少なくと
も４枚以上の負レンズと少なくとも４枚以上の正レンズ
を含み、第３レンズ群G3は、少なくとも２枚以上の正レ
ンズを含むことがより好ましい。
【００３９】さて、以上においては、物体側（レチクル
側）より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1、アフ
ォーカル系で構成される第２レンズ群G2、正の屈折力を
持つ第３レンズ群G3を含むレンズ群構成を基本とした投
影光学系について述べたが、第２レンズ群G2の構成によ
って投影光学系全体をしてコンパクト化を図り、さらに
像面湾曲を良好に補正するには、アフォーカル系で構成
される第２レンズ群G2は、図２に示す如く、物体側（レ
チクル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ
群G21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の
屈折力を持つ第３サブレンズ群G23 を少なくとも有する
構成とすることが好ましい。
側）より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1、アフ
ォーカル系で構成される第２レンズ群G2、正の屈折力を
持つ第３レンズ群G3を含むレンズ群構成を基本とした投
影光学系について述べたが、第２レンズ群G2の構成によ
って投影光学系全体をしてコンパクト化を図り、さらに
像面湾曲を良好に補正するには、アフォーカル系で構成
される第２レンズ群G2は、図２に示す如く、物体側（レ
チクル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ
群G21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の
屈折力を持つ第３サブレンズ群G23 を少なくとも有する
構成とすることが好ましい。
【００４０】まず、この第２レンズ群G2における負の第
１サブレンズ群G21 と正の第２サブレンズ群G22 とは逆
ガリレオ系（あるいはレトロフォーカス系）を形成する
ため、主点を像側（ウエハ側）へ位置させて、物体面
（レチクル面）から投影光学系までの距離を短縮し、投
影光学系の全長を短くしている。また、第２レンズ群G2
中の第３サブレンズ群G23 は、主にペッツバール和の補
正に寄与するため、像面湾曲を良好に補正して像面を平
坦にしている。
１サブレンズ群G21 と正の第２サブレンズ群G22 とは逆
ガリレオ系（あるいはレトロフォーカス系）を形成する
ため、主点を像側（ウエハ側）へ位置させて、物体面
（レチクル面）から投影光学系までの距離を短縮し、投
影光学系の全長を短くしている。また、第２レンズ群G2
中の第３サブレンズ群G23 は、主にペッツバール和の補
正に寄与するため、像面湾曲を良好に補正して像面を平
坦にしている。
【００４１】なお、以上の第１サブレンズ群G21 と第２
サブレンズ群G22 との構成により、投影光学系の入射瞳
は物体面（レチクル面）に近くなる恐れがあるため、こ
の場合には、正の第１レンズ群G1の後側（像側またはウ
エハ側）の焦点位置をほぼそのときの投影光学系の入射
瞳位置に合致させることが好ましく、これにより、投影
光学系の全長を短く保ちつつ、投影光学系の入射瞳位置
を物体面（レチクル面）より遠くに位置させることが可
能である。
サブレンズ群G22 との構成により、投影光学系の入射瞳
は物体面（レチクル面）に近くなる恐れがあるため、こ
の場合には、正の第１レンズ群G1の後側（像側またはウ
エハ側）の焦点位置をほぼそのときの投影光学系の入射
瞳位置に合致させることが好ましく、これにより、投影
光学系の全長を短く保ちつつ、投影光学系の入射瞳位置
を物体面（レチクル面）より遠くに位置させることが可
能である。
【００４２】以上の第２レンズ群G2の基本構成に基づい
て、十分なるコンパクト化を図りながら、十分なる収差
補正の機能を第２レンズ群G2に担わすには、第１サブレ
ンズ群G21 の焦点距離をｆ21、第２サブレンズ群G22 の
焦点距離をｆ22、第３サブレンズ群G23 の焦点距離をｆ
23とするとき、さらに以下の条件式（ＶＩ)、（ＶＩＩ）
を満足することがより好ましい。 １．５≦｜ｆ22／ｆ21｜≦５ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩ） ０．０２≦｜ｆ23／Ｌ｜≦０．１０ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩＩ） 条件（ＶＩ）は逆ガリレオ系（またはレトロフォーカス
系）を構成する第１サブレンズ群G21 と第２サブレンズ
群G22 との最適な倍率を与えることに相当し、投影光学
系の全長をコンパクトにする条件である。条件（ＶＩ）
の下限を越えると、投影光学系をコンパクトにすること
が困難となる。なお、十分なるコンパクト化を果たすに
は、条件（ＶＩ）の下限値を１．７として、１．７≦｜
ｆ22／ｆ21｜とするのがより望ましい。反対に、条件
（ＶＩ）の上限を越えると、第１サブレンズ群G21 の焦
点距離ｆ21が短くなって、諸収差補正が極めて困難とな
り、また第１サブレンズ群G21 の焦点距離ｆ21を一定と
しても、第２サブレンズ群G2 2 焦点距離ｆ22が長くな
り、十分にコンパクトにはならない。
て、十分なるコンパクト化を図りながら、十分なる収差
補正の機能を第２レンズ群G2に担わすには、第１サブレ
ンズ群G21 の焦点距離をｆ21、第２サブレンズ群G22 の
焦点距離をｆ22、第３サブレンズ群G23 の焦点距離をｆ
23とするとき、さらに以下の条件式（ＶＩ)、（ＶＩＩ）
を満足することがより好ましい。 １．５≦｜ｆ22／ｆ21｜≦５ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩ） ０．０２≦｜ｆ23／Ｌ｜≦０．１０ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩＩ） 条件（ＶＩ）は逆ガリレオ系（またはレトロフォーカス
系）を構成する第１サブレンズ群G21 と第２サブレンズ
群G22 との最適な倍率を与えることに相当し、投影光学
系の全長をコンパクトにする条件である。条件（ＶＩ）
の下限を越えると、投影光学系をコンパクトにすること
が困難となる。なお、十分なるコンパクト化を果たすに
は、条件（ＶＩ）の下限値を１．７として、１．７≦｜
ｆ22／ｆ21｜とするのがより望ましい。反対に、条件
（ＶＩ）の上限を越えると、第１サブレンズ群G21 の焦
点距離ｆ21が短くなって、諸収差補正が極めて困難とな
り、また第１サブレンズ群G21 の焦点距離ｆ21を一定と
しても、第２サブレンズ群G2 2 焦点距離ｆ22が長くな
り、十分にコンパクトにはならない。
【００４３】また、条件（ＶＩＩ）は第３サブレンズ群
G23 においてペッツバール和を補正するための機能を十
分に担わせるための条件である。条件（ＶＩＩ）の下限
を越えると、第３サブレンズ群G23 の焦点距離をｆ23が
短くなり過ぎて、諸収差補正が困難になり、逆に条件
（ＶＩＩ）の上限を越えると、ペッツバール和が補正不
足となって、像面の平坦化が困難となる。
G23 においてペッツバール和を補正するための機能を十
分に担わせるための条件である。条件（ＶＩＩ）の下限
を越えると、第３サブレンズ群G23 の焦点距離をｆ23が
短くなり過ぎて、諸収差補正が困難になり、逆に条件
（ＶＩＩ）の上限を越えると、ペッツバール和が補正不
足となって、像面の平坦化が困難となる。
【００４４】なお、諸収差の補正上の自由度を確保しつ
つ、諸収差を補正するために、第２レンズ群G2は少なく
とも４枚以上の負レンズと少なくとも４枚以上の正レン
ズを含む構成とすることが好ましい旨を先に述べたが、
第２レンズ群G2のより好ましき構成としては、第１サブ
レンズ群G21 は少なくとも２枚以上の負レンズを含み、
第２サブレンズ群G22 は少なくとも４枚以上の正レンズ
を含み、第３サブレンズG23 は少なくとも２枚以上の負
レンズを含む構成とすることがより好ましい。さらに好
ましくは、第２サブレンズ群G22 における少なくとも４
枚以上の正レンズの内の２枚の正レンズを両凸形状のレ
ンズとすることが良い。
つ、諸収差を補正するために、第２レンズ群G2は少なく
とも４枚以上の負レンズと少なくとも４枚以上の正レン
ズを含む構成とすることが好ましい旨を先に述べたが、
第２レンズ群G2のより好ましき構成としては、第１サブ
レンズ群G21 は少なくとも２枚以上の負レンズを含み、
第２サブレンズ群G22 は少なくとも４枚以上の正レンズ
を含み、第３サブレンズG23 は少なくとも２枚以上の負
レンズを含む構成とすることがより好ましい。さらに好
ましくは、第２サブレンズ群G22 における少なくとも４
枚以上の正レンズの内の２枚の正レンズを両凸形状のレ
ンズとすることが良い。
【００４５】ところで、本発明における第２レンズ群G2
は、アフォーカル系を構成しているが、完全なるアフォ
ーカル系とする必要はない。
は、アフォーカル系を構成しているが、完全なるアフォ
ーカル系とする必要はない。
【００４６】具体的には、物体（レチクル）上の物体高
Ｈが零となる位置（レチクルと投影光学系の光軸とが交
わる位置）を軸上物点として、近軸マージナル光線の追
跡を行った時に、近軸マージナル光線の傾角の変化量が
最初に小さくなるような最も物体側（レチクル側）に近
い領域において、近軸マージナル光線の傾角が零または
最も零に近くなるレンズ間隔の箇所を第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2の境界とし、近軸マージナル光線の傾角
の変化量が最後に小さくなるような最も像側（ウエハ
側）に近い領域において、近軸マージナル光線の傾角が
零または最も零に近くなるレンズ間隔の箇所を第２レン
ズ群G2と第３レンズ群G3の境界とした場合、この時の第
２レンズ群G2は本発明の意味するアフォーカル系に含ま
れる。そこで、本発明の意味する第２レンズ群G2のアフ
ォーカル系についてより分かり易くするために、本発明
の第１レンズ群G1〜第３レンズ群G3との群分けについて
図３〜図６を参照しながら説明する。図３及び図４は近
軸マージナル光線の追跡を行った時に、近軸マージナル
光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物体
側（レチクル側）に近い領域（ａ1 ，ａ2 ）における近
軸マージナル光線の光路を定性的に示しており、図５及
び図６は近軸マージナル光線の傾角の変化量が最後に小
さくなるような最も像側（ウエハ側）に近い領域（ｂ
1 ，ｂ2 ）における近軸マージナル光線の光路の様子を
定性的に示している。但し、図３〜図６における近軸マ
ージナル光線の光路中にプロットされた点は、投影光学
系中の各レンズ面での近軸マージナル光線の光軸Ａｘか
らの通過位置を示している。
Ｈが零となる位置（レチクルと投影光学系の光軸とが交
わる位置）を軸上物点として、近軸マージナル光線の追
跡を行った時に、近軸マージナル光線の傾角の変化量が
最初に小さくなるような最も物体側（レチクル側）に近
い領域において、近軸マージナル光線の傾角が零または
最も零に近くなるレンズ間隔の箇所を第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2の境界とし、近軸マージナル光線の傾角
の変化量が最後に小さくなるような最も像側（ウエハ
側）に近い領域において、近軸マージナル光線の傾角が
零または最も零に近くなるレンズ間隔の箇所を第２レン
ズ群G2と第３レンズ群G3の境界とした場合、この時の第
２レンズ群G2は本発明の意味するアフォーカル系に含ま
れる。そこで、本発明の意味する第２レンズ群G2のアフ
ォーカル系についてより分かり易くするために、本発明
の第１レンズ群G1〜第３レンズ群G3との群分けについて
図３〜図６を参照しながら説明する。図３及び図４は近
軸マージナル光線の追跡を行った時に、近軸マージナル
光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物体
側（レチクル側）に近い領域（ａ1 ，ａ2 ）における近
軸マージナル光線の光路を定性的に示しており、図５及
び図６は近軸マージナル光線の傾角の変化量が最後に小
さくなるような最も像側（ウエハ側）に近い領域（ｂ
1 ，ｂ2 ）における近軸マージナル光線の光路の様子を
定性的に示している。但し、図３〜図６における近軸マ
ージナル光線の光路中にプロットされた点は、投影光学
系中の各レンズ面での近軸マージナル光線の光軸Ａｘか
らの通過位置を示している。
【００４７】まず、図３では、投影光学系の各レンズへ
入射する近軸マージナル光線の通過高が最初の極大値と
なる位置もしくはその近傍において、近軸マージナル光
線の傾角の変化量が小さくなる領域ａ1 が含まれる時の
近軸マージナル光線の様子を示している。この場合に
は、第１レンズ群G1と第２レンズ群G2との境界は、その
領域ａ1 において、近軸マージナル光線の傾角が零また
は最も零に近くなるようなレンズ間隔ｄa1の位置とする
のが良い。
入射する近軸マージナル光線の通過高が最初の極大値と
なる位置もしくはその近傍において、近軸マージナル光
線の傾角の変化量が小さくなる領域ａ1 が含まれる時の
近軸マージナル光線の様子を示している。この場合に
は、第１レンズ群G1と第２レンズ群G2との境界は、その
領域ａ1 において、近軸マージナル光線の傾角が零また
は最も零に近くなるようなレンズ間隔ｄa1の位置とする
のが良い。
【００４８】図４では、投影光学系中の物体側（レチク
ル側）に近い領域において、投影光学系の各レンズへ入
射する近軸マージナル光線の傾角の変化量が最初に小さ
くなるような領域ａ2 を含んだ状態で近軸マージナル光
線の傾角が増加する傾向にある時の近軸マージナル光線
の様子を示している。この場合には、第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との境界は、その領域ａ2 において、近
軸マージナル光線の傾角が零または最も零に近くなるよ
うなレンズ間隔ｄa2の位置とするのが良い。
ル側）に近い領域において、投影光学系の各レンズへ入
射する近軸マージナル光線の傾角の変化量が最初に小さ
くなるような領域ａ2 を含んだ状態で近軸マージナル光
線の傾角が増加する傾向にある時の近軸マージナル光線
の様子を示している。この場合には、第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との境界は、その領域ａ2 において、近
軸マージナル光線の傾角が零または最も零に近くなるよ
うなレンズ間隔ｄa2の位置とするのが良い。
【００４９】図５では、投影光学系の各レンズへ入射す
る近軸マージナル光線の通過高が最後の極大値となる位
置もしくはその近傍において、近軸マージナル光線の傾
角の変化量が小さくなる領域ｂ1 が含まれる時の近軸マ
ージナル光線の様子を示している。この場合には、第２
レンズ群G2と第３レンズ群G3との境界は、その領域ｂ1
において、近軸マージナル光線の傾角が零または最も零
に近くなるようなレンズ間隔の位置ｄb1とするのが良
い。
る近軸マージナル光線の通過高が最後の極大値となる位
置もしくはその近傍において、近軸マージナル光線の傾
角の変化量が小さくなる領域ｂ1 が含まれる時の近軸マ
ージナル光線の様子を示している。この場合には、第２
レンズ群G2と第３レンズ群G3との境界は、その領域ｂ1
において、近軸マージナル光線の傾角が零または最も零
に近くなるようなレンズ間隔の位置ｄb1とするのが良
い。
【００５０】図６では、投影光学系中の像側（ウエハ
側）に近い領域において、投影光学系の各レンズへ入射
する近軸マージナル光線の傾角の変化量が最後に小さく
なるような領域ｂ2 を含んだ状態で近軸マージナル光線
の傾角が減少する傾向にある時の近軸マージナル光線の
様子を示している。この場合には、第２レンズ群G2と第
３レンズ群G3との境界は、その領域ｂ2 において、近軸
マージナル光線の傾角が零または最も零に近くなるよう
なレンズ間隔の位置ｄb2とするのが良い。以上の第１レ
ンズ群G1〜第３レンズ群G3のレンズ構成に基づいて、第
２レンズ群G2を実質的にアフォーカル系として十分に機
能させるには、物体（レチクル）上での軸上物点からの
近軸マージナル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近
軸マージナル光線の入射角をｕ1 、物体（レチクル）上
での軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2に入射する時の近軸マージナル光線の入射角をｕ2 、
物体（レチクル）上での軸上物点からの近軸マージナル
光線が第２レンズ群G2を射出する時の近軸マージナル光
線の射出角をｕ2'、物体（レチクル）上での近軸マージ
ナル光線が第３レンズ群G3を射出する時の近軸マージナ
ル光線の射出角をｕ3'とするとき、 ｜ｕ2 ／ｕ1 ｜≦０．５ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩＩＩ） ｜ｕ2'／ｕ3'｜≦０．５ ・・・・・・・・・・・ （ＩＸ） を満足することがより望ましい。
側）に近い領域において、投影光学系の各レンズへ入射
する近軸マージナル光線の傾角の変化量が最後に小さく
なるような領域ｂ2 を含んだ状態で近軸マージナル光線
の傾角が減少する傾向にある時の近軸マージナル光線の
様子を示している。この場合には、第２レンズ群G2と第
３レンズ群G3との境界は、その領域ｂ2 において、近軸
マージナル光線の傾角が零または最も零に近くなるよう
なレンズ間隔の位置ｄb2とするのが良い。以上の第１レ
ンズ群G1〜第３レンズ群G3のレンズ構成に基づいて、第
２レンズ群G2を実質的にアフォーカル系として十分に機
能させるには、物体（レチクル）上での軸上物点からの
近軸マージナル光線が第１レンズ群G1に入射する時の近
軸マージナル光線の入射角をｕ1 、物体（レチクル）上
での軸上物点からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2に入射する時の近軸マージナル光線の入射角をｕ2 、
物体（レチクル）上での軸上物点からの近軸マージナル
光線が第２レンズ群G2を射出する時の近軸マージナル光
線の射出角をｕ2'、物体（レチクル）上での近軸マージ
ナル光線が第３レンズ群G3を射出する時の近軸マージナ
ル光線の射出角をｕ3'とするとき、 ｜ｕ2 ／ｕ1 ｜≦０．５ ・・・・・・・・・・・ （ＶＩＩＩ） ｜ｕ2'／ｕ3'｜≦０．５ ・・・・・・・・・・・ （ＩＸ） を満足することがより望ましい。
【００５１】条件式（ＶＩＩＩ)、（ＩＸ）の関係を満
足しないと、画角による収差（像面湾曲、非点収差、コ
マ収差及び歪曲収差）と、投影光学系の像側開口数ＮＡ
に関する収差（球面収差）とをバランス良く補正するこ
とが困難となり、本発明が目的とする投影光学系を実現
することができない。さらに、第２レンズ群G2をより十
分なるアフォーカル系として機能させるには、第１レン
ズ群G1の焦点距離をｆ1 とし、第２レンズ群G2の焦点距
離をｆ2 、第３レンズ群G3の焦点距離をｆ3 とすると
き、 ｜ｆ2 ｜＞ｆ1 ・・・・・・・・・・・ （Ｘ） ｜ｆ2 ｜＞ｆ3 ・・・・・・・・・・・ （ＸＩ） を満足することがさらに好ましい。条件（Ｘ）の関係を
満足しないと、第１レンズ群G1では物体側（レチクル
側）をテレセントリックとすることが困難となり、本発
明の目的とする投影光学系が得られない。
足しないと、画角による収差（像面湾曲、非点収差、コ
マ収差及び歪曲収差）と、投影光学系の像側開口数ＮＡ
に関する収差（球面収差）とをバランス良く補正するこ
とが困難となり、本発明が目的とする投影光学系を実現
することができない。さらに、第２レンズ群G2をより十
分なるアフォーカル系として機能させるには、第１レン
ズ群G1の焦点距離をｆ1 とし、第２レンズ群G2の焦点距
離をｆ2 、第３レンズ群G3の焦点距離をｆ3 とすると
き、 ｜ｆ2 ｜＞ｆ1 ・・・・・・・・・・・ （Ｘ） ｜ｆ2 ｜＞ｆ3 ・・・・・・・・・・・ （ＸＩ） を満足することがさらに好ましい。条件（Ｘ）の関係を
満足しないと、第１レンズ群G1では物体側（レチクル
側）をテレセントリックとすることが困難となり、本発
明の目的とする投影光学系が得られない。
【００５２】また、条件（ＸＩ）の関係から外れて、第
２レンズ群G2の焦点距離が負となる場合には、第２レン
ズ群G2を射出する近軸マージナル光線が発散する。この
ため、投影光学系の像側（ウエハ側）での開口数ＮＡが
小さくなり、高解像な投影光学系を実現することが困難
となる。そこで、投影光学系の像側（ウエハ側）での開
口数ＮＡを確保しようとすると、第３レンズ群G3のレン
ズ径が大きくなり、コンパクト化を図ることが困難とな
る。また、条件（ＸＩ）の関係から外れて、第２レンズ
群G2の焦点距離が正となる場合には、投影光学系の像側
（ウエハ側）での開口数ＮＡを確保することは可能とな
るものの、投影光学系と像面（ウエハ面）との間の距離
（バックフォーカス）を確保できなくなり好ましくな
い。このため、投影光学系と像面（ウエハ面）との間の
距離（バックフォーカス）を確保しようとすると、第２
レンズ群G2のレンズ径の大型化を招き、コンパクト化を
図ることができない。
２レンズ群G2の焦点距離が負となる場合には、第２レン
ズ群G2を射出する近軸マージナル光線が発散する。この
ため、投影光学系の像側（ウエハ側）での開口数ＮＡが
小さくなり、高解像な投影光学系を実現することが困難
となる。そこで、投影光学系の像側（ウエハ側）での開
口数ＮＡを確保しようとすると、第３レンズ群G3のレン
ズ径が大きくなり、コンパクト化を図ることが困難とな
る。また、条件（ＸＩ）の関係から外れて、第２レンズ
群G2の焦点距離が正となる場合には、投影光学系の像側
（ウエハ側）での開口数ＮＡを確保することは可能とな
るものの、投影光学系と像面（ウエハ面）との間の距離
（バックフォーカス）を確保できなくなり好ましくな
い。このため、投影光学系と像面（ウエハ面）との間の
距離（バックフォーカス）を確保しようとすると、第２
レンズ群G2のレンズ径の大型化を招き、コンパクト化を
図ることができない。
【００５３】なお、第２レンズ群G2は、物体側（レチク
ル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G
21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の屈
折力を持つ第３サブレンズ群G23 を少なくとも有する構
成とすることが好ましいという事は先に述べた通りであ
るが、図２に示す如く、負の屈折力を持つ第３サブレン
ズ群G23 の像側に、正の屈折力を持つ第４サブレンズ群
G24 を配置しても良い。これにより、投影光学系の像側
（ウエハ側）での開口数ＮＡを大きくするために球面収
差の補正に大きく関与する第３レンズ群G3における球面
収差補正上の負荷を第４サブレンズ群G24 に分担できる
ため、バランス良い球面収差の補正が達成できる。この
とき、第１サブレンズG21 と第２サブレンズ群G22 と
は、逆ガリレオ系もしくはレトロフォーカス系を構成
し、第３サブレンズG23 と第４サブレンズ群G24 とは、
逆ガリレオ系もしくはレトロフォーカス系を構成する。
これにより、第２レンズ群G2は、投影光学系のコンパク
ト化に寄与する２つの光学系（逆ガリレオ系もしくはレ
トロフォーカス系）を有する事になるため、第４サブレ
ンズ群G24 が付加されても投影光学系の大型化を実質的
に招くことはない。なお、第２レンズ群G2が４つのサブ
レンズ群を有する場合においても、上記条件（Ｉ）〜
（ＸＩ）を適用し得る事は勿論であり、さらには、第２
レンズ群中に第４サブレンズ群G24 を配置した場合、球
面収差補正を十分に果たすためには、少なくとも２枚以
上の正レンズを含む構成とすることがより好ましい。
ル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G
21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の屈
折力を持つ第３サブレンズ群G23 を少なくとも有する構
成とすることが好ましいという事は先に述べた通りであ
るが、図２に示す如く、負の屈折力を持つ第３サブレン
ズ群G23 の像側に、正の屈折力を持つ第４サブレンズ群
G24 を配置しても良い。これにより、投影光学系の像側
（ウエハ側）での開口数ＮＡを大きくするために球面収
差の補正に大きく関与する第３レンズ群G3における球面
収差補正上の負荷を第４サブレンズ群G24 に分担できる
ため、バランス良い球面収差の補正が達成できる。この
とき、第１サブレンズG21 と第２サブレンズ群G22 と
は、逆ガリレオ系もしくはレトロフォーカス系を構成
し、第３サブレンズG23 と第４サブレンズ群G24 とは、
逆ガリレオ系もしくはレトロフォーカス系を構成する。
これにより、第２レンズ群G2は、投影光学系のコンパク
ト化に寄与する２つの光学系（逆ガリレオ系もしくはレ
トロフォーカス系）を有する事になるため、第４サブレ
ンズ群G24 が付加されても投影光学系の大型化を実質的
に招くことはない。なお、第２レンズ群G2が４つのサブ
レンズ群を有する場合においても、上記条件（Ｉ）〜
（ＸＩ）を適用し得る事は勿論であり、さらには、第２
レンズ群中に第４サブレンズ群G24 を配置した場合、球
面収差補正を十分に果たすためには、少なくとも２枚以
上の正レンズを含む構成とすることがより好ましい。
【００５４】また、第２レンズ群G2は、物体側（レチク
ル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G
21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の屈
折力を持つ第３サブレンズ群G23 のみを有する構成とし
た場合には、第２サブレンズ群G22 から射出する光束を
収斂気味にする事によって、第３サブレンズ群G23 から
射出する光束をほぼ平行光束にとする事が可能である。
この場合にも、上記条件式（Ｉ）〜（ＸＩ）の適用が可
能である。従って、第２レンズ群G2を具体的に構成する
上で、第４サブレンズ群G24 のレンズ構成は必須なもの
ではない。
ル側）より順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G
21 、正の屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 、負の屈
折力を持つ第３サブレンズ群G23 のみを有する構成とし
た場合には、第２サブレンズ群G22 から射出する光束を
収斂気味にする事によって、第３サブレンズ群G23 から
射出する光束をほぼ平行光束にとする事が可能である。
この場合にも、上記条件式（Ｉ）〜（ＸＩ）の適用が可
能である。従って、第２レンズ群G2を具体的に構成する
上で、第４サブレンズ群G24 のレンズ構成は必須なもの
ではない。
【００５５】
【実施例】次に、本発明よる実施例について説明する。
本実施例における投影光学系は、図７に示す露光装置に
応用したものである。
本実施例における投影光学系は、図７に示す露光装置に
応用したものである。
【００５６】まず、図７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
エハＷが配置されている。レチクルＲはレチクルステー
ジＲＳに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保
持されている。また、レチクルＲの上方には、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。
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
エハＷが配置されている。レチクルＲはレチクルステー
ジＲＳに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保
持されている。また、レチクルＲの上方には、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。
【００５７】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によりウエハ
Ｗ上に露光（転写）される。
供給される光は、レチクルＲを照明し、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によりウエハ
Ｗ上に露光（転写）される。
【００５８】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、248nm 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時の投影光学系の例を示し
ており、図８〜図１０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。
置される光源として、248nm 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時の投影光学系の例を示し
ており、図８〜図１０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。
【００５９】図８〜図１０に示す如く、各実施例の投影
光学系は、物体側（レチクル側）より順に、正の屈折力
を持つ第１レンズ群G1と、アフォーカル系で構成される
第２レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3と
を有し、第２レンズ群G2は、物体側（レチクル側）より
順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G21 と、正の
屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 と、負の屈折力を持
つ第３サブレンズ群G2 3 、正の屈折力を持つ第４サブレ
ンズ群G24 を有し、物体側（レチクル側）及び像側（ウ
エハ側）においてテレセントリックとなっている。ま
ず、図８に示す第１実施例の投影光学系は、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
エハＷまでの距離）Ｌが1000、像側の開口数ＮＡが0.5
7、投影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域の直
径が24.6のスペックを有する。
光学系は、物体側（レチクル側）より順に、正の屈折力
を持つ第１レンズ群G1と、アフォーカル系で構成される
第２レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3と
を有し、第２レンズ群G2は、物体側（レチクル側）より
順に、負の屈折力を持つ第１サブレンズ群G21 と、正の
屈折力を持つ第２サブレンズ群G22 と、負の屈折力を持
つ第３サブレンズ群G2 3 、正の屈折力を持つ第４サブレ
ンズ群G24 を有し、物体側（レチクル側）及び像側（ウ
エハ側）においてテレセントリックとなっている。ま
ず、図８に示す第１実施例の投影光学系は、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
エハＷまでの距離）Ｌが1000、像側の開口数ＮＡが0.5
7、投影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域の直
径が24.6のスペックを有する。
【００６０】第１実施例の具体的なレンズ構成を説明す
ると、図８に示す如く、正の屈折力を持つ第１レンズ群
G1は、物体側から順に、像側に凸面を向けたメニスカス
形状の正レンズL11 と、両凸形状の正レンズL12 とを有
し、第２レンズ群G2中の第１サブレンズ群G21 は、物体
側から順に、像側により強い曲率の面を向けたメニスカ
ス形状の負レンズL211と、両凹形状の負レンズL212と、
像側により強い曲率の面を向けた負レンズL213と、物体
側により強い曲率の面を向けた負レンズL214とを有す
る。そして、第２レンズ群G2中の第２サブレンズ群G22
は、物体側から順に、像側により強い曲率の面を向けた
正レンズL221と、３枚の両凸形状の正レンズ（L222〜L
224）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レ
ンズL225とを有し、第２レンズ群G2中の第３サブレンズ
群G23 は、物体側から順に、像側により強い曲率の面を
向けた負レンズL231と、両凹形状の負レンズL232と、物
体側により強い曲率の面を向けた負レンズL233とを有す
る。第２レンズ群G2中の第４サブレンズ群G24 は、物体
側から順に、像側に凸面を向けた２枚の正レンズ
（L241，L242）と、両凸形状の正レンズL243とを有し、
第３レンズ群G3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(L31，L32)と、物体側に凸面を向け
たメニスカスレンズ形状の負レンズL33 と、物体側に凸
面を向けた正レンズL34とを有する。
ると、図８に示す如く、正の屈折力を持つ第１レンズ群
G1は、物体側から順に、像側に凸面を向けたメニスカス
形状の正レンズL11 と、両凸形状の正レンズL12 とを有
し、第２レンズ群G2中の第１サブレンズ群G21 は、物体
側から順に、像側により強い曲率の面を向けたメニスカ
ス形状の負レンズL211と、両凹形状の負レンズL212と、
像側により強い曲率の面を向けた負レンズL213と、物体
側により強い曲率の面を向けた負レンズL214とを有す
る。そして、第２レンズ群G2中の第２サブレンズ群G22
は、物体側から順に、像側により強い曲率の面を向けた
正レンズL221と、３枚の両凸形状の正レンズ（L222〜L
224）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レ
ンズL225とを有し、第２レンズ群G2中の第３サブレンズ
群G23 は、物体側から順に、像側により強い曲率の面を
向けた負レンズL231と、両凹形状の負レンズL232と、物
体側により強い曲率の面を向けた負レンズL233とを有す
る。第２レンズ群G2中の第４サブレンズ群G24 は、物体
側から順に、像側に凸面を向けた２枚の正レンズ
（L241，L242）と、両凸形状の正レンズL243とを有し、
第３レンズ群G3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(L31，L32)と、物体側に凸面を向け
たメニスカスレンズ形状の負レンズL33 と、物体側に凸
面を向けた正レンズL34とを有する。
【００６１】次に、図９に示す第２実施例の投影光学系
は、物像間距離Ｌが1000、像側の開口数ＮＡが0.59、投
影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域の直径が2
4.4のスペックを有する。
は、物像間距離Ｌが1000、像側の開口数ＮＡが0.59、投
影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域の直径が2
4.4のスペックを有する。
【００６２】第２実施例の具体的なレンズ構成は、図９
に示す如く、先に述べた図８に示す第１実施例のものと
基本的に同一である。また、図１０に示す第３実施例の
投影光学系は、物像間距離Ｌが1000、像側の開口数ＮＡ
が0.56、投影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域
の直径が24.4のスペックを有する。
に示す如く、先に述べた図８に示す第１実施例のものと
基本的に同一である。また、図１０に示す第３実施例の
投影光学系は、物像間距離Ｌが1000、像側の開口数ＮＡ
が0.56、投影倍率Ｂが１／４、ウエハＷ上での露光領域
の直径が24.4のスペックを有する。
【００６３】第３実施例の具体的なレンズ構成は、図１
０に示す如く、先に述べた第１及び第２実施例のものと
類似しているが、第２レンズ群G2中の第１サブレンズ群
G21のレンズ構成が異なる。すなわち、第１及び第２実
施例では、第１サブレンズ群G21 を４枚の負レンズで構
成しているが、図１０に示す第３実施例では、第１サブ
レンズ群G21 を３枚の負レンズで構成している。具体的
には、第３実施例の第１サブレンズ群G21 は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レン
ズL211と、両凹形状の負レンズL212と、物体側により強
い曲率の面を向けた負レンズL213とを有する。
０に示す如く、先に述べた第１及び第２実施例のものと
類似しているが、第２レンズ群G2中の第１サブレンズ群
G21のレンズ構成が異なる。すなわち、第１及び第２実
施例では、第１サブレンズ群G21 を４枚の負レンズで構
成しているが、図１０に示す第３実施例では、第１サブ
レンズ群G21 を３枚の負レンズで構成している。具体的
には、第３実施例の第１サブレンズ群G21 は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レン
ズL211と、両凹形状の負レンズL212と、物体側により強
い曲率の面を向けた負レンズL213とを有する。
【００６４】さて、以下において、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。
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248nm における溶融石英ＳｉＯ2 の屈折
率、ｄ0 は物体（レチクル）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、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、Ｆは全系の焦点距離、Ｌは物体面
（レチクル面）から像面（ウエハ面）までの物像間距
離、物体（レチクル）上での軸上物点（レチクル中心）
からの近軸マージナル光線が第２レンズ群G2に入射する
時の光軸からの入射高をｈ1 、物体（レチクル）上での
軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル光線が
第２レンズ群G2を射出するときの光軸からの射出高をｈ
2 、ｆ1 は第１レンズ群G1の焦点距離、ｆ2 は第２レン
ズ群G2の焦点距離、ｆ3は第３レンズ群G3の焦点距離、
ＨMAX は投影光学系の光軸からの物体の最大の高さ（最
大物体高）、ｆ21は第１サブレンズ群G21 の焦点距離、
ｆ22は第２サブレンズ群G22 の焦点距離、ｆ23は第３サ
ブレンズ群G23 の焦点距離、ｕ1 は物体（レチクル）上
での軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル光
線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル光線
の入射角、ｕ2 は物体（レチクル）上での軸上物点（レ
チクル中心）からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2に入射する時の近軸マージナル光線の入射角、ｕ2'は
物体（レチクル）上での軸上物点（レチクル中心）から
の近軸マージナル光線が第２レンズ群G2を射出する時の
近軸マージナル光線の射出角、ｕ3'は物体（レチクル）
上での軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル
光線が第３レンズ群G3を射出する時の近軸マージナル光
線の射出角を表している。
ける各実施例の諸元の値並びに条件対応数値を掲げる。
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248nm における溶融石英ＳｉＯ2 の屈折
率、ｄ0 は物体（レチクル）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、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、Ｆは全系の焦点距離、Ｌは物体面
（レチクル面）から像面（ウエハ面）までの物像間距
離、物体（レチクル）上での軸上物点（レチクル中心）
からの近軸マージナル光線が第２レンズ群G2に入射する
時の光軸からの入射高をｈ1 、物体（レチクル）上での
軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル光線が
第２レンズ群G2を射出するときの光軸からの射出高をｈ
2 、ｆ1 は第１レンズ群G1の焦点距離、ｆ2 は第２レン
ズ群G2の焦点距離、ｆ3は第３レンズ群G3の焦点距離、
ＨMAX は投影光学系の光軸からの物体の最大の高さ（最
大物体高）、ｆ21は第１サブレンズ群G21 の焦点距離、
ｆ22は第２サブレンズ群G22 の焦点距離、ｆ23は第３サ
ブレンズ群G23 の焦点距離、ｕ1 は物体（レチクル）上
での軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル光
線が第１レンズ群G1に入射する時の近軸マージナル光線
の入射角、ｕ2 は物体（レチクル）上での軸上物点（レ
チクル中心）からの近軸マージナル光線が第２レンズ群
G2に入射する時の近軸マージナル光線の入射角、ｕ2'は
物体（レチクル）上での軸上物点（レチクル中心）から
の近軸マージナル光線が第２レンズ群G2を射出する時の
近軸マージナル光線の射出角、ｕ3'は物体（レチクル）
上での軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナル
光線が第３レンズ群G3を射出する時の近軸マージナル光
線の射出角を表している。
【００６５】
【第１実施例】 ｄ0 ＝111.457 、Ｂ＝１／４、ＮＡ＝0.57、｜Ｆ／（Ｂ
・Ｌ）｜＝1.972 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1115、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜
＝4.404 、ｆ1 ／Ｌ＝0.2123、ＨMAX ／Ｌ＝0.0492、ｆ
22／ｆ21＝1.861 、ｆ23／Ｌ＝0.0441、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜
＝0.3108、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1194、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝
1.696 、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝2.054
・Ｌ）｜＝1.972 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1115、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜
＝4.404 、ｆ1 ／Ｌ＝0.2123、ＨMAX ／Ｌ＝0.0492、ｆ
22／ｆ21＝1.861 、ｆ23／Ｌ＝0.0441、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜
＝0.3108、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1194、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝
1.696 、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝2.054
【００６６】
【第２実施例】 ｄ0 ＝114.2133、Ｂ＝１／４、ＮＡ＝0.59、｜Ｆ／（Ｂ
・Ｌ）｜＝4.623 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1142、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜
＝4.441 、ｆ1 ／Ｌ＝0.1877、ＨMAX ／Ｌ＝0.0488、ｆ
22／ｆ21＝1.954 、ｆ23／Ｌ＝0.0428、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜
＝0.2743、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1241、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝
1.726 、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝1.951
・Ｌ）｜＝4.623 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1142、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜
＝4.441 、ｆ1 ／Ｌ＝0.1877、ＨMAX ／Ｌ＝0.0488、ｆ
22／ｆ21＝1.954 、ｆ23／Ｌ＝0.0428、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜
＝0.2743、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1241、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝
1.726 、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝1.951
【００６７】
【第３実施例】 ｄ0 ＝109.638 、Ｂ＝１／４、ＮＡ＝0.56、Ｆ／Ｂ・Ｌ
＝3.493 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1096、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜＝4.540
、ｆ1 ／Ｌ＝0.1775、ＨMAX ／Ｌ＝0.488 、ｆ22／ｆ
21＝1.974 、ｆ23／Ｌ＝0.0421、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜＝0.24
46、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1223、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝1.784
、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝1.899
＝3.493 、ｄ0 ／Ｌ＝0.1096、｜ｈ2 ／ｈ1 ｜＝4.540
、ｆ1 ／Ｌ＝0.1775、ＨMAX ／Ｌ＝0.488 、ｆ22／ｆ
21＝1.974 、ｆ23／Ｌ＝0.0421、｜ｕ2 ／ｕ1 ｜＝0.24
46、｜ｕ2'／ｕ3'｜＝0.1223、｜ｆ2 ｜／ｆ1 ＝1.784
、｜ｆ2 ｜／ｆ3 ＝1.899
【００６８】以上の各実施例の諸元の値より、各実施例
のものは、比較的少ないレンズ構成枚数で全長並びにレ
ンズ径が小さく抑えられているにもかかわず、比較的広
い露光領域と0.55以上の高い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される。
のものは、比較的少ないレンズ構成枚数で全長並びにレ
ンズ径が小さく抑えられているにもかかわず、比較的広
い露光領域と0.55以上の高い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される。
【００６９】また、図１１、図１２、図１３はそれぞれ
本発明による第１〜第３実施例における諸収差図を示し
ている。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
正されながら、0.55以上の高い開口数を持つ高解像力な
投影光学系が達成されていることが理解される。特に、
歪曲収差は、像全体にわたり限り無く零に近い状態まで
良好に補正されていることが理解される。
本発明による第１〜第３実施例における諸収差図を示し
ている。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
正されながら、0.55以上の高い開口数を持つ高解像力な
投影光学系が達成されていることが理解される。特に、
歪曲収差は、像全体にわたり限り無く零に近い状態まで
良好に補正されていることが理解される。
【００７０】なお、以上の各実施例では、第２レンズ群
G2を負・正・負・正の４つのサブレンズ群で構成した例
を示したが、これに限ることなく、第２レンズ群G2を負
・正・負の３つのサブレンズ群で構成し得ることは言う
までもない。また、以上の各実施例の第２レンズ群G2の
屈折力は比較的弱い正の屈折力を有しているが、第２レ
ンズ群G2を零の屈折力、あるいは比較的弱い負の屈折力
で構成しても良いことは勿論である。
G2を負・正・負・正の４つのサブレンズ群で構成した例
を示したが、これに限ることなく、第２レンズ群G2を負
・正・負の３つのサブレンズ群で構成し得ることは言う
までもない。また、以上の各実施例の第２レンズ群G2の
屈折力は比較的弱い正の屈折力を有しているが、第２レ
ンズ群G2を零の屈折力、あるいは比較的弱い負の屈折力
で構成しても良いことは勿論である。
【００７１】さらに、以上の各実施例では、投影光学系
を構成する光学材料として単一の硝子材料、即ち全て石
英（ＳｉＯ2 ）を用いているが、露光光にある半値幅を
持つ場合には、石英（ＳｉＯ2 ）と蛍石（ＣａＦ2 ）と
を組み合わせて、色収差を補正することが可能であり、
さらには、その他の紫外域の光を通過させる光学材料を
組み合わせて色収差を補正することも可能である。ま
た、各実施例では、248nm の光を供給するエキシマレー
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、ｇ線（436nm)，ｉ線（365nm)の光を供給する水銀ア
ークランプや、193nm の光を供給するエキシマレーザ、
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。また、投
影光学系を構成する１部のレンズの代わりに反射鏡等の
反射部材を用いることも可能である。
を構成する光学材料として単一の硝子材料、即ち全て石
英（ＳｉＯ2 ）を用いているが、露光光にある半値幅を
持つ場合には、石英（ＳｉＯ2 ）と蛍石（ＣａＦ2 ）と
を組み合わせて、色収差を補正することが可能であり、
さらには、その他の紫外域の光を通過させる光学材料を
組み合わせて色収差を補正することも可能である。ま
た、各実施例では、248nm の光を供給するエキシマレー
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、ｇ線（436nm)，ｉ線（365nm)の光を供給する水銀ア
ークランプや、193nm の光を供給するエキシマレーザ、
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。また、投
影光学系を構成する１部のレンズの代わりに反射鏡等の
反射部材を用いることも可能である。
【００７２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レンズ
径のみならず投影光学系の全長が小さいにもかかわず、
比較的広い露光領域を確保しながら、諸収差がバランス
良く補正され、しかも高い開口数を持つ高解像力な投影
光学系が達成できる。これにより、高性能な投影露光装
置が実現できる。
径のみならず投影光学系の全長が小さいにもかかわず、
比較的広い露光領域を確保しながら、諸収差がバランス
良く補正され、しかも高い開口数を持つ高解像力な投影
光学系が達成できる。これにより、高性能な投影露光装
置が実現できる。
【００７３】また、投影光学系の入射瞳位置を物体面
（レチクル面）より遠くに、また射出瞳位置も像面（ウ
エハ面）から遠くにする、所謂両側テレセントリックな
光学系が実現できるため、物体面や像面でのそりによる
像歪の問題を解消することができる。
（レチクル面）より遠くに、また射出瞳位置も像面（ウ
エハ面）から遠くにする、所謂両側テレセントリックな
光学系が実現できるため、物体面や像面でのそりによる
像歪の問題を解消することができる。
【図１】本発明の両側テレセントリックな投影光学系を
示す概念図である。
示す概念図である。
【図２】本発明の投影光学系の基本構成を示す図であ
る。
る。
【図３】軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナ
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物
体側（レチクル側）に近い領域において、近軸マージナ
ル光線のレンズ面通過高さが極大値を示す時の近軸マー
ジナル光線の光路の様子を定性的に示す図である。
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物
体側（レチクル側）に近い領域において、近軸マージナ
ル光線のレンズ面通過高さが極大値を示す時の近軸マー
ジナル光線の光路の様子を定性的に示す図である。
【図４】軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナ
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物
体側（レチクル側）に近い領域において、近軸マージナ
ル光線の傾角が増加する傾向にある時の近軸マージナル
光線の光路の様子を定性的に示す図である。
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も物
体側（レチクル側）に近い領域において、近軸マージナ
ル光線の傾角が増加する傾向にある時の近軸マージナル
光線の光路の様子を定性的に示す図である。
【図５】軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナ
ル光線の傾角の変化量が最後の小さくなるような最も像
側（ウエハ側）に近い領域において、近軸マージナル光
線のレンズ面通過高さが極大値を示す時の近軸マージナ
ル光線の光路の様子を定性的に示す図である。
ル光線の傾角の変化量が最後の小さくなるような最も像
側（ウエハ側）に近い領域において、近軸マージナル光
線のレンズ面通過高さが極大値を示す時の近軸マージナ
ル光線の光路の様子を定性的に示す図である。
【図６】軸上物点（レチクル中心）からの近軸マージナ
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も像
側（ウエハ側）に近い領域において、近軸マージナル光
線の傾角が減少する傾向にある時の近軸マージナル光線
の光路の様子を定性的に示す図である。
ル光線の傾角の変化量が最初に小さくなるような最も像
側（ウエハ側）に近い領域において、近軸マージナル光
線の傾角が減少する傾向にある時の近軸マージナル光線
の光路の様子を定性的に示す図である。
【図７】本発明による投影光学系を露光装置に応用した
時の露光装置の概略的構成を示す図である。
時の露光装置の概略的構成を示す図である。
【図８】本発明による第１実施例のレンズ構成図を示す
図である。
図である。
【図９】本発明による第２実施例のレンズ構成図を示す
図である。
図である。
【図１０】本発明による第３実施例のレンズ構成図を示
す図である。
す図である。
【図１１】本発明による第１実施例の諸収差の様子を示
す諸収差図である。
す諸収差図である。
【図１２】本発明による第２実施例の諸収差の様子を示
す諸収差図である。
す諸収差図である。
【図１３】本発明による第３実施例の諸収差の様子を示
す諸収差図である。
す諸収差図である。
Ｇ1 ・・・・・・・・・ 第１レンズ群 Ｇ2 ・・・・・・・・・ 第２レンズ群 Ｇ3 ・・・・・・・・・ 第３レンズ群 Ｇ21・・・・・・・・・ 第１サブレンズ群 Ｇ22・・・・・・・・・ 第２サブレンズ群 Ｇ23・・・・・・・・・ 第３サブレンズ群 Ｇ24・・・・・・・・・ 第４サブレンズ群
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 投影光学系及び投影露光装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 (72)発明者 ロメオ アイ．メルカド アメリカ合衆国．カリフォルニア，フレモ ント，マウンテン ドライヴ 2977
Claims (2)
- 【請求項１】第１物体の像を所定の縮小倍率のもとで第
２物体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物体側より順に、正の屈折
力を持つ第１レンズ群G1と、アフォーカル系で構成され
る第２レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G3
とを有し、 全系の焦点距離をＦとし、前記投影光学系の投影倍率を
Ｂ、前記第１物体と前記第２物体との間の距離をＬ、前
記第１物体から前記第１レンズ群G1の最も第１物体側の
レンズ面までの距離をｄ0 、近軸マージナル光線が前記
第２レンズ群G2に入射する時の光軸からの入射高をｈ
1 、近軸マージナル光線が前記第２レンズ群G2を射出す
るときの光軸からの射出高をｈ2 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。 （Ｉ） １．８≦｜Ｆ／（Ｂ・Ｌ）｜≦６ （ＩＩ） ｄ0 ／Ｌ≦０．２ （ＩＩＩ） ４≦｜ｈ2 ／ｈ1 ｜≦１０ - 【請求項２】前記第１レンズ群G1の焦点距離をｆ1 とす
るとき、前記第１物体と前記第２物体との間の距離Ｌに
対する前記第１レンズ群G1の焦点距離ｆ1 の比率を以下
の条件を満足するように構成することを特徴とする請求
項１記載の投影光学系。 （ＩＶ） ０．０５≦ｆ1 ／Ｌ≦０．３
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