JPH10142501A - 投影露光装置および該投影露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造誤差や組立誤差などに起因して投影光学
系に残存するコマ収差や非点収差やディストーションな
どを随時補正する。 【解決手段】 投影光学系（ＰＬ）の光軸と直交する面
に沿って移動可能な少なくとも１つのレンズから構成さ
れて投影光学系内に残存するディストーションを補正す
るための第１光学部材Ｖ_D と、光軸と直交する面に沿っ
て移動可能な少なくとも１つのレンズから構成されて投
影光学系内に残存する非点収差を補正するための第２光
学部材Ｖ_A と、光軸と直交する面に沿って移動可能な少
なくとも１つのレンズから構成されて投影光学系内に残
存するコマ収差を補正するための第３光学部材Ｖ_C とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置および
該投影露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法に関
し、特に半導体製造用の投影露光装置における収差補正
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体素子の製造に用いられる
投影露光装置では、集積回路のパターンの微細化につれ
て、投影光学系に対して要求される性能がますます厳し
くなっている。そして、要求性能が厳しくなるにつれ
て、投影光学系を構成するレンズ枚数が増え、構成がま
すます複雑化している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように構成の複
雑な投影光学系において所望の高性能を発揮するには、
投影光学系を構成する個々のレンズ部品の製造精度や組
立精度を高くする必要がある。しかしながら、個々のレ
ンズ部品の製造精度や組立精度を高くしても、投影露光
装置に搭載された投影光学系には、特にコマ収差や非点
収差やディストーションなどの諸収差が残存してしま
う。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、製造誤差や組立誤差などに起因して投影光学
系にコマ収差や非点収差やディストーションなどの諸収
差が残存しても、投影光学系が搭載された状態でこれら
の残存収差を随時補正することのできる投影露光装置お
よび該投影露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明においては、第１物体を照明する
ための照明光学系と、該照明光学系によって照明された
前記第１物体の像を第２物体上に投影するための投影光
学系とを備えた投影露光装置において、前記投影光学系
は、前記第１物体側から順に、正の屈折力を有する第１
レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の
屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第
４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正
の屈折力を有する第６レンズ群とを備え、前記投影光学
系は、前記投影光学系の光軸と直交する面に沿って移動
可能な少なくとも１つのレンズから構成されて前記投影
光学系内に残存するディストーションを補正するための
第１補正部材としての第１光学部材と、前記光軸と直交
する面に沿って移動可能な少なくとも１つのレンズから
構成されて前記投影光学系内に残存する非点収差を補正
するための第２補正部材としての第２光学部材と、前記
光軸と直交する面に沿って移動可能な少なくとも１つの
レンズから構成されて前記投影光学系内に残存するコマ
収差を補正するための第３補正部材としての第３光学部
材とを備え、前記第１光学部材は、前記第１レンズ群に
おける少なくとも１つのレンズで構成され、前記第２光
学部材は、前記第１レンズ群以外のレンズ群における少
なくとも１つのレンズで構成され、前記第３光学部材
は、前記第１レンズ群以外のレンズ群における少なくと
も１つのレンズで構成されていることを特徴とする投影
露光装置を提供する。

【０００６】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１レンズ群の焦点距離をｆ₁ とし、前記第２レンズ群の
焦点距離をｆ₂ とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ
₃ とし、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ₄ とし、前記
第５レンズ群の焦点距離をｆ₅ とし、前記第６レンズ群
の焦点距離をｆ₆ とし、前記第１物体から前記第２物体
までの軸上距離をＬとするとき、 ｆ₁ ／Ｌ＜０．８ （１） −０．０３３＜ｆ₂ ／Ｌ （２） ０．０１＜ｆ₃ ／Ｌ＜１．０ （３） ｆ₄ ／Ｌ＜−０．００５ （４） ０．０１＜ｆ₅ ／Ｌ＜０．９ （５） ０．０２＜ｆ₆ ／Ｌ＜１．６ （６） の条件を満足する。

【０００７】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記第２レンズ群は、最も第１物体側に配置されて前記
第２物体側に凹面を向けた負屈折力の前方レンズと、最
も第２物体側に配置されて前記第１物体側に凹面を向け
た負メニスカス形状の後方レンズと、前記前方レンズと
前記後方レンズとの間に配置された中間レンズ群とを有
し、前記中間レンズ群は、前記第１物体側から順に、正
の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第
２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを少なく
とも有する。さらに、前記第１物体から前記投影光学系
全体の第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第
１物体から前記第２物体までの軸上距離をＬとすると
き、 １．０＜Ｉ／Ｌ （７） の条件を満足することが好ましい。

【０００８】本発明の第２発明においては、第１物体を
照明するための照明光学系と、該照明光学系によって照
明された前記第１物体の像を第２物体上に投影するため
に複数のレンズを有する投影光学系とを備えた投影露光
装置において、前記投影光学系は、前記投影光学系の光
軸と直交する面に沿って移動可能な少なくとも１つのレ
ンズから構成されて前記投影光学系内に残存するディス
トーションを補正するためのディストーション補正用の
補正部材としての光学部材を有し、前記第１物体の軸上
物点から傾斜角αで前記投影光学系に入射した近軸光線
が傾斜角α’で前記第２物体に入射する場合において、
前記投影光学系を構成する各レンズでの前記第１物体側
の面に入射する前記近軸光線の傾斜角をαｉとし、前記
投影光学系を構成する各レンズでの前記第２物体側の面
から射出される前記近軸光線の傾斜角をαｅとすると
き、前記ディストーション補正用の光学部材を構成する
レンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’または射
出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ｜α１｜≦０．３ または ｜α２｜≦０．３ （１２） の条件を満足するとともに、前記第１物体の軸上物点か
らの最大開口数を有する周縁光束が前記投影光学系を構
成する各レンズへ入射するときの入射高をｈo とし、前
記第１物体の最大物体高の点からの最大開口数を有する
周縁光束が前記投影光学系を構成する各レンズへ入射す
るときの入射高をｈp とし、前記投影光学系を構成する
各レンズの最大有効径をφとするとき、前記ディストー
ション補正用の光学部材を構成するレンズは、 ｈp ≧φ／４ （１３） ｈo ≦φ／４ （１４） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置を提供
する。

【０００９】本発明の第３発明においては、第１物体を
照明するための照明光学系と、該照明光学系によって照
明された前記第１物体の像を第２物体上に投影するため
に複数のレンズを有する投影光学系とを備えた投影露光
装置において、前記投影光学系は、光軸と直交する面に
沿って移動可能な少なくとも１つのレンズから構成され
て前記投影光学系内に残存する非点収差を補正するため
の非点収差補正用の補正部材としての光学部材を有し、
前記第１物体の軸上物点から傾斜角αで前記投影光学系
に入射した近軸光線が傾斜角α’で前記第２物体に入射
する場合において、前記投影光学系を構成する各レンズ
での前記第１物体側の面に入射する前記近軸光線の傾斜
角をαｉとし、前記投影光学系を構成する各レンズでの
前記第２物体側の面から射出される前記近軸光線の傾斜
角をαｅとするとき、前記非点収差補正用の光学部材を
構成するレンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’
または射出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０．６＜｜α１｜ または ０．６＜｜α２｜ （１５） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置を提供
する。

【００１０】本発明の第４発明においては、第１物体を
照明するための照明光学系と、該照明光学系によって照
明された前記第１物体の像を第２物体上に投影するため
に複数のレンズを有する投影光学系とを備えた投影露光
装置において、前記投影光学系は、光軸と直交する面に
沿って移動可能な少なくとも１つのレンズから構成され
て前記投影光学系内に残存するコマ収差を補正するため
のコマ収差補正用の補正部材としての光学部材を有し、
前記第１物体の軸上物点から傾斜角αで前記投影光学系
に入射した近軸光線が傾斜角α’で前記第２物体に入射
する場合において、前記投影光学系を構成する各レンズ
での前記第１物体側の面に入射する前記近軸光線の傾斜
角をαｉとし、前記投影光学系を構成する各レンズでの
前記第２物体側の面から射出される前記近軸光線の傾斜
角をαｅとするとき、前記コマ収差補正用の光学部材を
構成するレンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’
または射出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０＜｜α１｜≦０．６ または ０＜｜α２｜≦０．６ （１６） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置を提供
する。

【００１１】また、本発明は、以上の第１発明乃至第４
発明のいずれかの投影露光装置を用いて、レチクル上に
形成された所定のパターンを感光性基板に露光する工程
を含むことを特徴とする、半導体デバイスの製造方法を
提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の投影光学系は、第１物体
側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の
屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第
３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正
の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する
第６レンズ群とを備えている。正の屈折力を有する第１
レンズ群は、テレセントリック性を維持しながら主にデ
ィストーションの補正に寄与している。具体的には、第
１レンズ群において正のディストーションを発生させ
て、第１レンズ群よりも第２物体側に配置された複数の
レンズ群において発生する負のディストーションをバラ
ンス良く補正している。負の屈折力を有する第２レンズ
群および負の屈折力を有する第４レンズ群は、主にペッ
ツバール和の補正に寄与し、像面の平坦化を図ってい
る。負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有
する第３レンズ群とは、逆望遠系を形成しており、投影
光学系のバックフォーカス（投影光学系の最も第２物体
側のレンズ面から第２物体までの軸上距離）の確保に寄
与している。正の屈折力を有する第５レンズ群および同
じく正の屈折力を有する第６レンズ群は、主として、デ
ィストーションの発生を抑えることと、第２物体側での
高ＮＡ化に十分対応するために特に球面収差の発生を極
力抑えることとに寄与している。

【００１３】本発明では、投影光学系内に残存するディ
ストーションを補正するためのディストーション補正用
の第１補正部材としての第１光学部材と、残存する非点
収差を補正するための非点収差補正用の第２補正部材と
しての第２光学部材と、残存するコマ収差を補正するた
めのコマ収差補正用の第３補正部材としての第３光学部
材とを有する。なお、第１光学部材は、第１レンズ群中
において光軸と直交する面に沿って移動可能な少なくと
も１つのレンズから構成されている。また、第２光学部
材および第３光学部材は、第１レンズ群以外、すなわち
第２レンズ群〜第６レンズ群での所定のレンズ群中にお
いて光軸と直交する面に沿って移動可能な少なくとも１
つのレンズから構成されている。特に、第２光学部材お
よび第３光学部材は、収差の補正を分担するために、第
１レンズ群以外の複数のレンズ群に設けられてもよい。
したがって、本発明によれば、製造誤差や組立誤差など
に起因して投影光学系にコマ収差や非点収差やディスト
ーションなどの諸収差が残存しても、第１光学部材〜第
３光学部材の作用により、投影露光装置に搭載された状
態でこれらの残存収差を随時良好に補正することができ
る。すなわち、製造精度や組立精度を高くしなくても、
常に高性能な投影光学系を介して高精度な投影露光を行
うことができる。

【００１４】なお、本発明においては、以下の条件式
（１）〜（６）を満足することが好ましい。 ｆ₁ ／Ｌ＜０．８ （１） −０．０３３＜ｆ₂ ／Ｌ （２） ０．０１＜ｆ₃ ／Ｌ＜１．０ （３） ｆ₄ ／Ｌ＜−０．００５ （４） ０．０１＜ｆ₅ ／Ｌ＜０．９ （５） ０．０２＜ｆ₆ ／Ｌ＜１．６ （６）

【００１５】条件式（１）では、正屈折力の第１レンズ
群の焦点距離ｆ₁ と第１物体（レチクル等）から第２物
体（ウエハ等）までの軸上距離（物像間距離）Ｌとの最
適な比率を規定している。条件式（１）は、主にディス
トーションをバランス良く補正するための条件式であ
る。条件式（１）の上限値を上回ると、負のディストー
ションが大きく発生するので好ましくない。なお、所定
の縮小倍率および広い露光領域を確保しつつコンパクト
化を図るとともに、ディストーションをさらに良好に補
正するには、条件式（１）の上限値を０．１４とするこ
とが好ましい。また、瞳の球面収差の発生をさらに良好
に抑えるためには、条件式（１）に下限値を設定し、そ
の値を０．０２とすることが好ましい。

【００１６】条件式（２）では、負屈折力の第２レンズ
群の焦点距離ｆ₂ と第１物体から第２物体までの軸上距
離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。条
件式（２）は、広い露光領域を確保しつつコンパクト化
を図り、且つペッツバール和を良好に補正するための条
件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、広い露
光領域を確保しつつコンパクト化を達成することが困難
となるばかりでなく、正のペッツバール和が発生するの
で好ましくない。なお、さらなるコンパクト化の達成、
あるいはペッツバール和のさらに良好な補正のために
は、条件式（２）の下限値を−０．０３２とすることが
好ましい。また、負のディストーションの発生をさらに
良好に抑えるためには、条件式（２）に上限値を設定
し、その値を−０．００５とすることが好ましい。

【００１７】条件式（３）では、正屈折力の第３レンズ
群の焦点距離ｆ₃ と第１物体から第２物体までの軸上距
離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。条
件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群の屈折力
あるいは第４レンズ群の屈折力が強くなる。その結果、
第２レンズ群においては負のディストーションおよびコ
マ収差の発生を招き、第４レンズ群においてはコマ収差
の発生を招くので好ましくない。一方、条件式（３）の
上限値を上回ると、第２レンズ群あるいは第４レンズ群
の屈折力が弱くなり、ペッツバール和を良好に補正する
ことができなくなるので好ましくない。

【００１８】条件式（４）では、負屈折力の第４レンズ
群の焦点距離ｆ₄ と第１物体から第２物体までの軸上距
離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。条
件式（４）の上限値を上回ると、コマ収差が発生するた
め好ましくない。なお、コマ収差の発生をさらに良好に
抑えるためには、条件式（４）の上限値を−０．０４７
とすることが好ましい。また、球面収差を良好に補正す
るためには、条件式（４）に下限値を設定し、その値を
−０．０９８とすることが好ましい。

【００１９】条件式（５）では、正屈折力の第５レンズ
群の焦点距離ｆ₅ と第１物体から第２物体までの軸上距
離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。条
件式（５）は、大きな開口数ＮＡを保ちながら球面収
差、ディストーションおよびペッツバール和をバランス
良く補正するための条件式である。条件式（５）の下限
値を下回ると、第５レンズ群の正屈折力が強くなり過ぎ
る。その結果、第５レンズ群において負のディストーシ
ョンのみならず負の球面収差が甚大に発生するので好ま
しくない。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、第
５レンズ群の正屈折力が弱くなり過ぎて、第４レンズ群
の負屈折力も必然的に弱くなる。その結果、ペッツバー
ル和を良好に補正することができなくなるので好ましく
ない。

【００２０】条件式（６）では、正屈折力の第６レンズ
群の焦点距離ｆ₆ と第１物体から第２物体までの軸上距
離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。条
件式（６）は、大きな開口数を保ちながら高次の球面収
差および負のディストーションの発生を抑えるための条
件式である。条件式（６）の下限値を下回ると、第６レ
ンズ群自体において負のディストーションが大きく発生
するので好ましくない。一方、条件式（６）の上限値を
上回ると、高次の球面収差が発生するので好ましくな
い。

【００２１】また、第２レンズ群において、最も第１物
体側には、第２物体側に凹面を向けた負の屈折力を有す
る前方レンズが配置されていることが好ましい。この前
方レンズにより、像面湾曲、コマ収差の補正を良好に行
うことができる。さらに、第２レンズ群において、最も
第２物体側には、第１物体側に凹面を向けた負メニスカ
ス形状の後方レンズが配置されていることが好ましい。
この後方レンズにより、主にコマ収差の補正を良好に行
うとともに、像面湾曲の補正も行うことができる。ま
た、第２レンズ群において、前方レンズと後方レンズと
の間には、第１物体側から順に、正の屈折力を有する第
１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、負の屈
折力を有する第３レンズとを少なくとも有する中間レン
ズ群が配置されていることが好ましい。この場合、この
第１レンズにより、像面湾曲の補正に大きく寄与してい
る第２レンズおよび第３レンズにおいて発生する負のデ
ィストーションの補正を良好に行うことができる。

【００２２】また、本発明においては、次の条件式
（７）を満足することが好ましい。 １．０＜Ｉ／Ｌ （７） 条件式（７）では、第１物体から投影光学系全体の第１
物体側焦点までの軸上距離Ｉと、第１物体から第２物体
までの軸上距離Ｌとの最適な比率を規定している。ここ
で、投影光学系全体の第１物体側焦点とは、投影光学系
の光軸に対して近軸領域での平行光を投影光学系の第２
物体側から入射させたとき、その近軸領域の光が投影光
学系から射出されて光軸と交わる点を意味する。

【００２３】条件式（７）の下限値を下回ると、投影光
学系の第１物体側でのテレセントリック性が大幅に崩れ
て、第１物体の光軸方向のずれに起因する倍率の変動並
びにディストーションの変動が大きくなる。その結果、
第１物体の像を所望の倍率のもとで忠実に第２物体上に
投影することが困難となるので好ましくない。なお、第
１物体の光軸方向のずれに起因する倍率の変動並びにデ
ィストーションの変動をさらに良好に抑えるためには、
条件（７）の下限値を１．７とすることが好ましい。ま
た、投影光学系のコンパクト化を維持しながら、瞳の球
面収差およびディストーションを共にバランス良く補正
するためには、条件式（７）に上限値を設定し、その値
を６．８とすることが好ましい。

【００２４】また、本発明においては、第２レンズ群中
の前方レンズの第１物体側の面の曲率半径をｒ_2Ff と
し、前方レンズの第２物体側の面の曲率半径をｒ_2Fr と
するとき、次の条件式（８）を満足することが好まし
い。 １．００≦（ｒ_2Ff −ｒ_2Fr ）／（ｒ_2Ff ＋ｒ_2Fr ）＜５．０ （８） 条件式（８）の下限値を下回ると、瞳の球面収差の補正
を十分に行うことができなくなるため好ましくない。一
方、条件式（８）の上限値を上回ると、コマ収差が発生
するため好ましくない。

【００２５】また、本発明においては、第５レンズ群と
第６レンズ群との間の軸上空気間隔をｄ₅₆とし、第１物
体から第２物体までの軸上距離をＬとするとき、次の条
件式（９）を満足することが好ましい。 ｄ₅₆／Ｌ＜０．０１７ （９） 条件式（９）の上限値を上回ると、第５レンズ群と第６
レンズ群との間の空気間隔が大きくなり、正のディスト
ーションの発生量が小さくなる。その結果、第５レンズ
群中の正レンズにおいて発生する負のディストーション
をバランス良く補正することが困難となるので好ましく
ない。

【００２６】また、本発明においては、第６レンズ群の
最も第１物体側のレンズ面の曲率半径をｒ_6Fとし、第６
レンズ群の最も第１物体側のレンズ面から第２物体まで
の軸上距離をｄ₆ とするとき、次の条件式（１０）を満
足することが好ましい。 ０．５０＜ｄ₆ ／ｒ_6F＜１．５０ （１０） 条件式（１０）の下限値を下回ると、第６レンズ群の最
も第１物体側のレンズ面の正屈折力が強くなり過ぎるた
め、負のディストーションおよびコマ収差が大きく発生
するので好ましくない。条件式（１０）の上限値を上回
ると、第６レンズ群の最も第１物体側のレンズ面の正屈
折力が弱くなり過ぎるため、コマ収差が大きく発生する
ので好ましくない。なお、コマ収差の発生をさらに良好
に抑えるためには、条件式（１０）の下限値を０．８４
とすることが望ましい。

【００２７】また、本発明においては、次の条件式（１
１）を満足することが好ましい。 ０≦ｆ_2F／ｆ_2R＜１８ （１１） 条件式（１１）では、第２レンズ群中の後方レンズの焦
点距離ｆ_2Rと第２レンズ群中の前方レンズの焦点距離ｆ
_2Fとの最適な比率を規定している。条件式（１１）の下
限値および上限値で限定された範囲を逸脱すると、第１
レンズ群あるいは第３レンズ群の屈折力のバランスが崩
れ、ディストーションを良好に補正すること、あるいは
ペッツバール和と非点収差とを同時に良好に補正するこ
とが困難となるので好ましくない。

【００２８】具体的には、投影光学系を構成する各レン
ズ群において十分な収差機能を発揮させるには、以下の
ように構成することが望ましい。第１レンズ群において
高次のディストーション並びに瞳の球面収差の発生を抑
える機能を発揮させるには、第１レンズ群が少なくとも
２枚の正レンズを有することが好ましい。また、第３レ
ンズ群において球面収差およびペッツバール和の悪化を
抑える機能を発揮させるには、第３レンズ群が少なくと
も３枚の正レンズを有することが好ましい。さらに、第
４レンズ群においてペッツバール和を補正しつつコマ収
差の発生を抑える機能を発揮させるには、第４レンズ群
が少なくとも３枚の負レンズを有することが好ましい。

【００２９】また、第５レンズ群において負のディスト
ーションおよび球面収差の発生を抑える機能を発揮させ
るには、第５レンズ群が少なくとも５枚の正レンズを有
することが好ましい。さらに、第５レンズ群において負
のディストーションとペッツバール和とを補正する機能
を発揮させるには、第５レンズ群が少なくとも１枚の負
レンズを有することが好ましい。また、第６レンズ群に
おいて球面収差を大きく発生させないように第２物体上
に集光させるには、この第６レンズ群が少なくとも１枚
の正レンズを有することが好ましい。

【００３０】図３は、本発明の収差補正の原理を説明す
るための図である。図３（ａ）において、レンズ１の光
軸ＡＸ上の物点Ｐからの光線が、光軸ＡＸに対する傾斜
角αでレンズ１に入射する。レンズ１で屈折された光線
は、光軸ＡＸに対する傾斜角α’で光軸ＡＸ上の点Ｐ’
に入射する。このように、本発明において、光線の光軸
に対する角度を傾斜角という。一方、図３（ｂ）におい
て、レンズ１の入射面を形成する球面の曲率中心Ｏと点
Ｂとを結ぶ線ＢＯが、レンズ１の光軸ＡＸを構成してい
る。入射光線ＰＡは光軸ＢＯに対して傾斜角αで傾いて
おり、光線ＰＡと光軸ＢＯとを含んだ面がメリディオナ
ル面Ｍを、光線ＰＡを含んでメリディオナル面Ｍと直交
する面がサジタル面Ｓを構成している。なお、サジタル
面Ｓとレンズ１の入射面との交差線は、点Ｃを曲率中心
とする円弧を形成する。

【００３１】図３（ｃ）のメリディオナル面Ｍに沿った
断面図に示すように、入射光線ＰＡの傾斜角αが大きく
なるにしたがって、サジタル面Ｓにおける曲率半径ＯＣ
が小さくなる。換言すれば、入射光線ＰＡの傾斜角αが
大きくなるにしたがって、メリディオナル面Ｍにおける
曲率半径ＯＡとサジタル面Ｓにおける曲率半径ＡＣとの
差が大きくなる。こうして、所定の傾斜角αを有する入
射光線ＰＡは、メリディオナル面Ｍにおいては曲率半径
ＯＡに応じて屈折され、サジタル面Ｓにおいては曲率半
径ＯＣに応じて屈折される。その結果、入射光線ＰＡの
傾斜角αが大きくなるにしたがってメリディオナル面Ｍ
での結像位置とサジタル面Ｓでの結像位置とが異なるこ
とになる。

【００３２】図３のレンズ１が投影光学系である場合、
第１物体の軸上物点Ｐから傾斜角αで投影光学系に入射
した近軸光線が傾斜角α’で像面すなわち第２物体に入
射することになる。本発明においては、投影光学系を構
成する各レンズ（または各レンズ群中の各レンズ）の入
射側の傾斜角係数α１および射出側の傾斜角係数α２と
いう概念を導入する。すなわち、投影光学系（または各
レンズ群）の各レンズの入射面（第１物体側の面）に入
射する上述の近軸光線の傾斜角をαｉとし、投影光学系
（または各レンズ群）の各レンズの射出面（第２物体側
の面）から射出される近軸光線の傾斜角をαｅとし、投
影光学系（または各レンズ群）の各レンズの入射側の傾
斜角係数α１および射出側の傾斜角係数α２を次の式
（ａ）および（ｂ）で定義する。 α１＝αｉ／α’ （ａ） α２＝αｅ／α’ （ｂ）

【００３３】また、本発明においては、投影光学系の各
レンズ面への光線の入射高ｈに関連して、近軸入射高ｈ
o および軸外入射高ｈp という概念を導入する。近軸入
射高ｈo は、第１物体の軸上物点からの最大開口数を有
する周縁光束が投影光学系（または各レンズ群）の各レ
ンズへ入射するときのその周縁光束の入射高である。ま
た、軸外入射高ｈp は、第１物体の最大物体高の点から
の最大開口数を有する周縁光束が投影光学系（または各
レンズ群）の各レンズへ入射するときのその周縁光束の
入射高である。

【００３４】こうして、本発明においては、入射側の傾
斜角係数α１または射出側の傾斜角係数α２が次の条件
式（１２）を満足し且つ近軸入射高ｈo および軸外入射
高ｈp が次の条件式（１３）および（１４）を満足する
第１レンズ群中のレンズを第１光学部材として光軸と垂
直な方向に移動させることによって、残存するディスト
ーションを補正することが可能になる。 ｜α１｜≦０．３ または ｜α２｜≦０．３ （１２） ｈp ≧φ／４ （１３） ｈo ≦φ／４ （１４） ここで、φは各レンズの最大有効径（直径）である。

【００３５】また、本発明においては、入射側の傾斜角
係数α１または射出側の傾斜角係数α２が次の条件式
（１５）を満足するレンズを第２光学部材として光軸と
垂直な方向に移動させることによって、残存する非点収
差を補正することが可能になる。 ０．６＜｜α１｜ または ０．６＜｜α２｜ （１５） さらに、本発明においては、入射側の傾斜角係数α１ま
たは射出側の傾斜角係数α２が次の条件式（１６）を満
足するレンズを第３光学部材として光軸と垂直な方向に
移動させることによって、残存するコマ収差を補正す
る。 ０＜｜α１｜≦０．６ または ０＜｜α２｜≦０．６ （１６）

【００３６】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
の構成を概略的に示す図である。また、図２は、図１の
投影光学系ＰＬのレンズ構成を示す図である。図１にお
いて、投影光学系ＰＬの物体面には所定の回路パターン
が形成された投影原版としてのレチクルＲ（第１物体）
が配置されており、投影光学系ＰＬの像面には感光性基
板としてのウエハＷ（第２物体）が配置されている。こ
こで、レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され
ており、ウエハＷは投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な
面に沿って２次元的に移動可能に構成されたウエハステ
ージＷＳ上に保持されている。

【００３７】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。照明光学装置ＩＳの内部には、たとえばｉ線(365n
m) の光を供給する水銀ランプのような光源が配置され
ている。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
の位置）には照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成され
る。すなわち、照明光学装置ＩＳは、レチクルＲをケー
ラー照明のもとで均一照明する。そして、投影光学系Ｐ
Ｌにより、ケーラー照明されたレチクルＲのパターン像
がウエハＷ上に露光（転写）される。そして、図１に示
した投影露光装置による露光の工程（フォトリソグラフ
ィ工程）を経たウエハは、現像する工程を経てから現像
したレジスト以外の部分を除去するエッチングの工程、
エッチングの工程後の不要なレジストを除去するレジス
ト除去の工程等を経てウエハプロセスが終了する。そし
て、ウエハプロセスが終了すると、実際の組立工程に
て、焼き付けられた回路毎にウエハを切断してチップ化
するダイシング、各チップに配線等を付与するボンディ
ング、各チップ毎にパッケージングするパッケージング
等の各工程を経て、最終的にデバイスとしての半導体装
置（ＬＳＩ等）が製造される。なお、以上には、投影露
光装置を用いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ
工程により半導体素子を製造する例を示したが、露光装
置を用いたフォトリソグラフィ工程によって、半導体装
置として、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子
（ＣＣＤ等）を製造することができる。

【００３８】なお、投影光学系ＰＬには、残存するディ
ストーションを補正するための第１光学部材Ｖ_D 、残存
する非点収差を補正するための第２光学部材Ｖ_A 、およ
び残存するコマ収差を補正するための第３光学部材Ｖ_C
が設けられている。第１光学部材Ｖ_D 、第２光学部材Ｖ
_A および第３光学部材Ｖ_C は、光軸と直交する面に沿っ
て移動可能な所定のレンズからそれぞれ構成されてい
る。なお、各光学部材として使用可能なレンズについて
は、後述する。

【００３９】図２を参照すると、投影光学系ＰＬは、第
１物体としてのレチクルＲ側から順に、正の屈折力を有
する第１レンズ群Ｇ₁ と、負の屈折力を有する第２レン
ズ群Ｇ₂ と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₃ と、
負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₄ と、正の屈折力を
有する第５レンズ群Ｇ₅ と、正の屈折力を有する第６レ
ンズ群Ｇ₆ とから構成されている。投影光学系ＰＬは、
物体側（レチクルＲ側）および像側（ウエハＷ側）にお
いて実質的にテレセントリックであり、縮小倍率を有す
る。

【００４０】第１レンズ群Ｇ₁ は、物体側から順に、像
側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₁と、物体側に
凸面を向けた両凸レンズＬ₁₂と、物体側に強い曲率の面
を向けた２枚の両凸レンズＬ₁₃およびＬ₁₄とから構成さ
れている。第２レンズ群Ｇ₂ は、最も物体側に配置され
た両凹レンズＬ_2F（前方レンズ）と、最も像側に配置さ
れて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_2R（後
方レンズ）と、両凹レンズＬ_2Fと負メニスカスレンズＬ
_2Rとの間に配置されて負の屈折力を有する中間レンズ群
Ｇ_2Mとから構成されている。中間レンズ群Ｇ_2Mは、物体
側から順に、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズＬ
_M1（第１レンズ）と、像側に強い曲率の面を向けた両凹
レンズＬ_M2（第２レンズ）と、物体側に強い曲率の面を
向けた両凹レンズＬ_M3（第３レンズ）とから構成されて
いる。

【００４１】第３レンズ群Ｇ₃ は、物体側から順に、像
側に強い曲率の面を向けた２枚の正メニスカスレンズＬ
₃₁およびＬ₃₂と、両凸レンズＬ₃₃と、物体側に強い曲率
の面を向けた両凸レンズＬ₃₄と、物体側に強い曲率の面
を向けた正メニスカスレンズＬ₃₅とから構成されてい
る。第４レンズ群Ｇ₄ は、物体側から順に、像側に凹面
を向けた２枚の負メニスカスレンズＬ₄₁およびＬ₄₂と、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₃と、両凹
レンズＬ₄₄と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズＬ₄₅と、物体側に凹面を向けた両凹レンズＬ₄₆とから
構成されている。

【００４２】第５レンズ群Ｇ₅ は、物体側から順に、像
側に凸面を向けた２枚の両凸レンズＬ₅₁およびＬ₅₂と、
両凸レンズＬ₅₃と、物体側に凹面を向けた負メニスカス
レンズＬ₅₄と、物体側により強い曲率の面を向けた両凸
レンズＬ₅₅と、物体側により強い曲率の面を向けた形状
の２枚の正メニスカスレンズＬ₅₆およびＬ₅₇と、像側に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₈とから構成されて
いる。第６レンズ群Ｇ₆ は、物体側から順に、物体側に
より強い曲率の面を向けた両凸レンズＬ₆₁と、物体側に
凹面を向けた両凹レンズＬ₆₂とから構成されている。ま
た、正メニスカスレンズＬ₄₅と両凹レンズＬ₄₆との間に
は、開口絞りＡＳが配置されている。

【００４３】次の表（１）に、本実施例における投影光
学系ＰＬの諸元の値を掲げる。表（１）において、左端
の数字は物体側（レチクルＲ側）からの各レンズ面の順
序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間
隔を、ｎは露光波長λ＝３６５ｎｍに対する屈折率を示
している。また、ｄ₀ は第１物体（レチクルＲ）から第
１レンズ群Ｇ₁ の最も物体側（レチクルＲ側）のレンズ
面までの軸上距離を、βは投影光学系ＰＬの投影倍率
を、Ｂｆは第６レンズ群Ｇ₆ の最も像側（ウエハＷ側）
のレンズ面から像面（ウエハＷ面）までの軸上距離を、
ＮＡは投影光学系ＰＬの像側（ウエハＷ側）における開
口数を、Ｌは物体面（レチクルＲ面）から像面（ウエハ
Ｗ面）までの軸上距離すなわち物像間距離をそれぞれ表
している。

【００４４】

【表１】 ｄ₀ ＝ 94.97557 β ＝１／５ ＮＡ＝ 0.57 Ｂｆ＝ 22.68864 Ｌ ＝ 1100 ｒ ｄ ｎ 1 758.59372 18.01962 1.66638 2 273.07409 8.00000 3 407.25600 34.43806 1.53627 4 -305.98082 0.50000 5 200.00000 36.31512 1.53627 6 -950.89920 0.50000 7 251.35670 36.00000 1.53627 8 -1111.20100 5.00000 9 -3000.00000 13.00000 1.66638 10 103.53326 19.34714 11 583.43731 21.86239 1.53627 12 -202.73262 3.71513 13 -389.07550 13.00000 1.53627 14 118.39346 25.82991 15 -119.29984 13.00000 1.53627 16 228.68065 35.35939 17 -118.78231 15.61439 1.53627 18 -2000.00000 15.00000 19 -534.21970 30.58806 1.53627 20 -172.96367 0.50000 21 -3045.95900 30.55054 1.53627 22 -252.31005 0.50000 23 787.95642 31.33960 1.53627 24 -470.11486 0.50000 25 429.05519 31.10739 1.53627 26 -1033.56100 0.50000 27 276.54228 29.82671 1.53627 28 3383.80700 0.50000 29 200.56082 25.00000 1.53627 30 149.82206 51.17799 31 191.38232 25.00000 1.53627 32 122.34204 25.15581 33 -276.65501 13.00000 1.66638 34 -597.90043 9.14516 35 -190.18194 13.00000 1.66638 36 360.79756 3.75310 37 434.45763 13.00000 1.53627 38 643.56408 31.17056 39 -951.39487 20.00000 1.66638 40 360.75541 3.46004 41 395.41239 33.29191 1.53627 42 -229.24043 0.50000 43 405.02177 21.76952 1.53627 44 -1456.27300 0.50000 45 334.62149 34.87065 1.53627 46 -316.02886 8.19653 47 -226.66975 20.00000 1.66638 48 -421.19119 0.50000 49 245.00959 27.62592 1.53627 50 -6478.64400 0.50000 51 118.64887 24.82664 1.53627 52 182.84804 0.50000 53 106.97354 29.80517 1.53627 54 305.86346 2.86446 55 330.12685 13.00000 1.66638 56 65.69252 7.67289 57 76.63392 29.80077 1.53627 58 -405.45793 2.41289 59 -314.04117 20.42250 1.53627 60 1180.34000 (Bf) （条件対応値） （１）ｆ₁ ／Ｌ ＝ ０．１２９ （２）ｆ₂ ／Ｌ ＝−０．０３０ （３）ｆ₃ ／Ｌ ＝ ０．１０６ （４）ｆ₄ ／Ｌ ＝−０．０７０ （５）ｆ₅ ／Ｌ ＝ ０．０８０ （６）ｆ₆ ／Ｌ ＝ ０．１４３ （７）Ｉ／Ｌ ＝ ２．０２０ （８）（ｒ_2Ff −ｒ_2Fr ）／（ｒ_2Ff ＋ｒ_2Fr ）＝ １．０７ （９）ｄ₅₆／Ｌ ＝ ０．００７ （１０）ｄ₆ ／ｒ_6F ＝ ０．９８３ （１１）ｆ_2F／ｆ_2R ＝ ０．６３５

【００４５】上述の投影光学系ＰＬを構成するレンズの
うち、所定のレンズを光軸に垂直な方向に０．１μｍだ
け移動させたときの諸収差の変動量（単位：μｍ）を、
入射側の傾斜角係数α１および射出側の傾斜角係数α２
とともに次の表（２）に示す。

【００４６】

【表２】 レンズ ディストーション コマ収差 非点収差 α１ α２ Ｌ₁₁ -2.15 -1.12 0.18 -0.20 -0.23 Ｌ₁₂ 0.41 0.45 -0.01 -0.20 -0.16 Ｌ₁₃ 1.59 1.64 -0.25 -0.08 -0.07 Ｌ_2R 2.11 8.27 -1.25 -0.89 -0.87 Ｌ₃₁ -2.0 -9.0 1.04 -0.96 -0.62 Ｌ₃₂ -0.93 0.21 0.45 -0.64 -0.38 Ｌ₃₃ -0.63 8.79 0.10 -0.30 -0.15 Ｌ₃₄ -0.83 11.01 0.02 0.01 0.08 Ｌ₃₅ -1.44 8.99 0.12 0.33 0.31 Ｌ₄₆ 0.22 -36.12 -0.48 -0.53 -0.74 Ｌ₅₁ -0.64 30.26 0.10 -0.58 -0.27 Ｌ₅₂ -0.04 13.35 0.16 -0.10 -0.05 Ｌ₅₃ -0.28 35.87 0 0.17 0.39 Ｌ₅₄ 0.31 -38.33 0.01 0.02 0.22 Ｌ₅₅ 0.21 14.54 0 0.49 0.50 Ｌ₅₆ 1.05 -1.03 0.18 1.03 0.74 Ｌ₅₈ -2.18 6.58 1.0 1.25 0.61

【００４７】表（２）の結果を参照すると、両凸レンズ
Ｌ₃₃、両凸レンズＬ₃₄、正メニスカスレンズＬ₃₅、両凹
レンズＬ₄₆、両凸レンズＬ₅₁、両凸レンズＬ₅₂、両凸レ
ンズＬ₅₃、負メニスカスレンズＬ₅₄および両凸レンズＬ
₅₅のうちのいずれか１つのレンズを第３光学部材Ｖ_C と
して光軸に垂直な方向に移動させることにより、投影光
学系ＰＬ内に残存するコマ収差を補正可能であることが
わかる。ここで、第３光学部材Ｖ_C として使用可能なこ
れらの各レンズにおいて、入射側の傾斜角係数α１また
は射出側の傾斜角係数α２が表（２）に示すように条件
式（１６）を満足している。

【００４８】また、負メニスカスレンズＬ_2R、正メニス
カスレンズＬ₃₁、正メニスカスレンズＬ₃₂、正メニスカ
スレンズＬ₅₆および負メニスカスレンズＬ₅₈のうちのい
ずれか１つのレンズを第２光学部材Ｖ_A として光軸に垂
直な方向に移動させることにより、投影光学系ＰＬ内に
残存する非点収差を補正可能であることがわかる。ここ
で、第２光学部材Ｖ_A として使用可能なこれらの各レン
ズにおいて、入射側の傾斜角係数α１または射出側の傾
斜角係数α２が表（２）に示すように条件式（１５）を
満足している。

【００４９】さらに、第１レンズ群中の負メニスカスレ
ンズＬ₁₁、両凸レンズＬ₁₂および両凸レンズＬ₁₃のうち
のいずれか１つのレンズを第１光学部材Ｖ_D として光軸
に垂直な方向に移動させることにより、投影光学系ＰＬ
内に残存するディストーションを補正可能であることが
わかる。ここで、第１光学部材Ｖ_D として使用可能なこ
れらの各レンズにおいて、入射側の傾斜角係数α１また
は射出側の傾斜角係数α２が表（２）に示すように条件
式（１２）を満足し、且つ近軸入射高ｈo および軸外入
射高ｈp が以下の表（３）に示すように条件式（１３）
および（１４）を満足している。

【００５０】

【表３】 各レンズ面 ｈp ｈo φ／４ Ｌ₁₁の入射側レンズ面 66.8 10.9 44.8 Ｌ₁₁の射出側レンズ面 64.4 12.0 45.1 Ｌ₁₂の入射側レンズ面 64.4 13.1 45.5 Ｌ₁₂の射出側レンズ面 62.9 15.7 46.0 Ｌ₁₃の入射側レンズ面 59.4 15.8 45.7 Ｌ₁₃の射出側レンズ面 52.9 16.9 44.8

【００５１】以上の如く、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ
_A ）によってそれぞれ所定の収差を独立的に補正できる
が、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ_A ）による移動量は、
露光時に用いるレチクルＲの代わりに、収差計測用の多
数のマークが形成されたテストレチクルＴＲを用いて、
投影光学系のベストフォーカス位置、投影光学系のベス
トフォーカス位置からずれたディフォーカス位置におい
て、そのテストレチクルＴＲのパターンをレジストが塗
布されたウエハＷ上に試し焼き（試し露光）を複数回行
うことにより、求めることができる。このため、テスト
レチクルＴＲを用いた試し焼きの工程を経て得られた複
数枚のウエハＷ上に形成された各収差計測用の多数のマ
ークのパターンを電子顕微鏡等で計測装置を用いて計測
することにより、ディストーション、非点収差、コマ収
差を始めとした諸収差の発生量を得ることができる。

【００５２】そして、この電子顕微鏡等の計測装置を用
いた収差の計測工程を経て、得られた各収差の収差量に
基づいて、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ_A ）を移動させ
る（補正部材による調整工程）ことにより、投影光学系
ＰＬに残存する収差を除去することができる。以上の調
整または補正動作が完了した後、通常の露光用のバター
ンが形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳに設
定すると共に、ウエハステージＷＳ上にレジストが塗布
されたウエハＷ（感光性基板）を設定して、照明光学系
ＩＳにてレチクルＲを照明すると、ウエハ上には、投影
光学系ＰＬによってより忠実なレチクルパターンが投影
転写される。このため、良好な半導体デバイスを得るこ
とができる。

【００５３】例えば、以下に述べる構成とすれば、測定
した収差の自動調整が可能となる。具体的には、図４に
示したウエハＷを保持するウエハステージＷＳの一端に
収差計測用の光電変換素子等の受光手段Ｄを設けると共
に、その受光手段からの出力信号に基づいて各補正部材
（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ_A ）の移動量を算出する補正量算出部
を設け、さらに、その補正量算出部からの補正信号に基
づいて、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ_A ）に対応して設
けられたピエゾ素子等の駆動部材（ＤＥ₁ 〜ＤＥ₃ ）を
それぞれ駆動させるように構成することで、測定した収
差の自動調整が可能となる。

【００５４】この時、ウエハステージＷＳのＸＹ方向で
の２次的な位置を計測する干渉計とウエハステージＷＳ
を移動させるモータ等とを備えた駆動部ＤＵを制御し
て、ウエハステージＷＳの位置を制御する制御系ＣＳの
内部において、例えば、補正量算出部が設けられてい
る。この補正量算出部には、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、
Ｖ_A ）の移動量と各収差の変化量との関係の情報が予め
記憶されている。なお、ウエハステージＷＳは、駆動部
ＤＵを介して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する面
（ＸＹ平面）内で移動可能であるのみならず、駆動部Ｄ
Ｕによって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿った方向（Ｚ
方向）に移動可能である。そして、ウエハＷ上の露光領
域に向けて光を投射する投射系ＡＦ₁ とそのウエハＷ上
の露光領域を反射する光の位置を光電検出する検出系Ａ
Ｆ₂ とを備えた焦点検出系によって光電検出された情報
に基づいて、制御系ＣＳが駆動部ＤＵの投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸに沿った方向での移動量を制御することによ
り、ウエハステージＷＳのＺ方向での位置が制御され
る。

【００５５】さて、収差計測用の多数のマークが形成さ
れたテストレチクルＴＲを通常の露光を行うレチクルの
代わりにレチクルステージＲＳに保持させて、テストレ
チクルＴＲのパターン面を投影光学系ＰＬの物体面に設
定すると共に、駆動部ＤＵを介してウエハステージＷＳ
を駆動させて、受光手段Ｄを投影光学系ＰＬの露光領域
内に設定する。その後、そのテストレチクルＴＲの各マ
ーク像等を投影光学系ＰＬを介して受光手段Ｄにて光電
的に検出する。この時、制御系ＣＳは、焦点検出系（Ａ
Ｆ₁ 、ＡＦ₂ ）にて得られる受光手段Ｄの受光面におけ
るＺ方向の位置情報と、駆動部ＤＵ内部の干渉計にて得
られる受光手段ＤのＸＹ方向での位置情報に基づいて、
ウエハステージＷＳの位置を制御しながら、受光手段Ｄ
からの光電変換信号を取り込む。そして、受光手段Ｄ
は、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（投影光学
系ＰＬの像面）でのテストレチクルＴＲの各マーク像を
光電検出すると共に、投影光学系ＰＬのベストフォーカ
ス位置からずれたディフォーカス位置でのテストレチク
ルＴＲの各マーク像を光電検出する。

【００５６】さて、テストレチクルＴＲを用いて得られ
た受光手段Ｄからの各出力信号に基づいて、制御系ＣＳ
の内部の補正量算出部は、各補正部材（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ
_A ）の移動量を算出した後、補正信号を各駆動部材（Ｄ
Ｅ₁ 〜ＤＥ₃ ）へ出力して、駆動部材（ＤＥ₁ 〜ＤＥ
₃ ）をそれぞれ駆動させる。これにより、受光手段Ｄに
て計測された各収差を補正するように各補正部材
（Ｖ_D 、Ｖ_C 、Ｖ_A ）の光軸ＡＸと直交した方向での移
動をそれぞれ自動設定することができ、投影光学系ＰＬ
に残存する収差を除去することができる。以上の調整ま
たは補正動作が完了した後、通常の露光用のパターンが
形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳに設定す
ると共に、ウエハステージＷＳ上にレジストが塗布され
たウエハＷ（感光性基板）を設定して照明光学系ＩＳに
てレチクルＲを照明すると、ウエハ上には、投影光学系
ＰＬによってより忠実なレチクルパターンが投影転写さ
れる。このため、良好なる半導体デバイスを得ることが
できる。

【００５７】なお、以上の実施例では、投影光学系を全
て屈折性光学部材で構成した時に補正部材を設けた例を
示したが、これに限ることなく、例えば、反射型光学部
材と屈折性光学部材とを含む反射屈折型等の投影光学系
に適用し得ることは言うまもない。なお、以上の実施例
では、ディストーション（歪曲収差）、コマ収差および
非点収差を同時に補正する例を示したが、本発明は、こ
れらの収差のいずれか１つを補正するものであっても良
い。つまり、投影光学系ＰＬにおいて、ディストーショ
ンとコマ収差と非点収差とのいずれか１つが残存してい
れば、その残存収差を補正する補正部材を設ければ良い
ことからも明らかである。

【００５８】なお、各光学部材において光軸と直交する
面に沿ってレンズを移動可能に構成するには、たとえば
ビス押し機構を利用することができる。ビス押し機構で
は、光軸方向に向かう少なくとも３つのビスによってレ
ンズを支持し、少なくとも１つのビスを緩めるとともに
他のビスをねじ込むことによってレンズを二次元的に移
動させることができる。また、ピエゾ素子のような他の
駆動素子を用いてレンズの駆動機構を構成することもで
きる。

【００５９】

【効果】以上説明したように、本発明では、製造誤差や
組立誤差などに起因して投影光学系にコマ収差や非点収
差やディストーションなどの諸収差が残存しても、投影
光学系が搭載された状態でこれらの残存収差を随時補正
することのできる投影露光装置を実現することができ
る。その結果、製造精度や組立精度を高くしなくても、
常に高性能な投影光学系を介して高精度な投影露光を行
うことができる。したがって、本発明の投影露光装置に
より、良好な半導体デバイスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる投影露光装置の構成を
概略的に示す図である。

【図２】図１の投影光学系ＰＬのレンズ構成を示す図で
ある。

【図３】本発明の収差補正の原理を説明するための図で
ある。

【図４】図１の実施例とは別の実施例にかかる投影露光
装置の構成を概略的に示す図である。

【符号の説明】

ＩＳ 照明光学装置 Ｒ レチクル ＲＳ レチクルステージ ＰＬ 投影光学系 ＡＳ 開口絞り Ｗ ウエハ ＷＳ ウエハステージ Ｖ_D 第１光学部材 Ｖ_A 第２光学部材 Ｖ_C 第３光学部材

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１物体を照明するための照明光学系
   と、該照明光学系によって照明された前記第１物体の像
   を第２物体上に投影するための投影光学系とを備えた投
   影露光装置において、 前記投影光学系は、前記第１物体側から順に、正の屈折
   力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レ
   ンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈
   折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５
   レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群とを備
   え、 前記投影光学系は、 前記投影光学系の光軸と直交する面に沿って移動可能な
   少なくとも１つのレンズから構成されて前記投影光学系
   内に残存するディストーションを補正するための第１光
   学部材と、 前記光軸と直交する面に沿って移動可能な少なくとも１
   つのレンズから構成されて前記投影光学系内に残存する
   非点収差を補正するための第２光学部材と、 前記光軸と直交する面に沿って移動可能な少なくとも１
   つのレンズから構成されて前記投影光学系内に残存する
   コマ収差を補正するための第３光学部材とを備え、 前記第１光学部材は、前記第１レンズ群における少なく
   とも１つのレンズで構成され、 前記第２光学部材は、前記第１レンズ群以外のレンズ群
   における少なくとも１つのレンズで構成され、 前記第３光学部材は、前記第１レンズ群以外のレンズ群
   における少なくとも１つのレンズで構成されていること
   を特徴とする投影露光装置。
2. 【請求項２】 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ₁ と
   し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ₂ とし、前記第３
   レンズ群の焦点距離をｆ₃ とし、前記第４レンズ群の焦
   点距離をｆ₄ とし、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ₅
   とし、前記第６レンズ群の焦点距離をｆ₆ とし、前記第
   １物体から前記第２物体までの軸上距離をＬとすると
   き、 ｆ₁ ／Ｌ＜０．８ （１） −０．０３３＜ｆ₂ ／Ｌ （２） ０．０１＜ｆ₃ ／Ｌ＜１．０ （３） ｆ₄ ／Ｌ＜−０．００５ （４） ０．０１＜ｆ₅ ／Ｌ＜０．９ （５） ０．０２＜ｆ₆ ／Ｌ＜１．６ （６） の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の投
   影露光装置。
3. 【請求項３】 前記第２レンズ群は、最も第１物体側に
   配置されて前記第２物体側に凹面を向けた負屈折力の前
   方レンズと、最も第２物体側に配置されて前記第１物体
   側に凹面を向けた負メニスカス形状の後方レンズと、前
   記前方レンズと前記後方レンズとの間に配置された中間
   レンズ群とを有し、 前記中間レンズ群は、前記第１物体側から順に、正の屈
   折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レ
   ンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを少なくとも
   有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影
   露光装置。
4. 【請求項４】 前記第１物体から前記投影光学系全体の
   第１物体側焦点までの軸上距離をＩとし、前記第１物体
   から前記第２物体までの軸上距離をＬとするとき、 １．０＜Ｉ／Ｌ （７） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の投影露光装置。
5. 【請求項５】 前記第２レンズ群中の前記前方レンズの
   第１物体側の面の曲率半径をｒ_2Ff とし、前記前方レン
   ズの第２物体側の面の曲率半径をｒ_2Fr とするとき、 １．００≦（ｒ_2Ff −ｒ_2Fr ）／（ｒ_2Ff ＋ｒ_2Fr ）＜５．０ （８） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の投影露光装置。
6. 【請求項６】 前記第５レンズ群と前記第６レンズ群と
   の間の軸上空気間隔をｄ₅₆とし、前記第１物体から前記
   第２物体までの軸上距離をＬとするとき、 ｄ₅₆／Ｌ＜０．０１７ （９） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記第６レンズ群の最も第１物体側のレ
   ンズ面の曲率半径をｒ_6Fとし、第６レンズ群の最も第１
   物体側のレンズ面から第２物体までの軸上距離をｄ₆ と
   するとき、 ０．５０＜ｄ₆ ／ｒ_6F＜１．５０ （１０） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のい
   ずれか１項に記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 前記第２レンズ群中の前記前方レンズの
   焦点距離をｆ_2Fとし、前記第２レンズ群中の前記後方レ
   ンズの焦点距離をｆ_2Rとするとき、 ０≦ｆ_2F／ｆ_2R＜１８ （１１） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のい
   ずれか１項に記載の投影露光装置。
9. 【請求項９】 前記第１レンズ群は、少なくとも２枚の
   正レンズを有し、 前記第３レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有
   し、 前記第４レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズを有
   し、 前記第５レンズ群は、少なくとも５枚の正レンズと、少
   なくとも１枚の負レンズとを有し、 前記第６レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有す
   ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記
   載の投影露光装置。
10. 【請求項１０】 前記第１物体の軸上物点から傾斜角α
    で前記投影光学系に入射した近軸光線が傾斜角α’で前
    記第２物体に入射する場合において、前記投影光学系を
    構成する各レンズでの前記第１物体側の面に入射する前
    記近軸光線の傾斜角をαｉとし、前記投影光学系を構成
    する各レンズでの前記第２物体側の面から射出される前
    記近軸光線の傾斜角をαｅとするとき、前記第１光学部
    材を構成するレンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／
    α’または射出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ｜α１｜≦０．３ または ｜α２｜≦０．３ （１２） の条件を満足するとともに、 前記第１物体の軸上物点からの最大開口数を有する周縁
    光束が前記投影光学系を構成する各レンズへ入射すると
    きの入射高をｈo とし、前記第１物体の最大物体高の点
    からの最大開口数を有する周縁光束が前記投影光学系を
    構成する各レンズへ入射するときの入射高をｈp とし、
    前記投影光学系を構成する各レンズの最大有効径をφと
    するとき、前記第１光学部材を構成するレンズは、 ｈp ≧φ／４ （１３） ｈo ≦φ／４ （１４） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９のい
    ずれか１項に記載の投影露光装置。
11. 【請求項１１】 前記第１物体の軸上物点から傾斜角α
    で前記投影光学系に入射した近軸光線が傾斜角α’で前
    記第２物体に入射する場合において、前記投影光学系を
    構成する各レンズでの前記第１物体側の面に入射する前
    記近軸光線の傾斜角をαｉとし、前記投影光学系を構成
    する各レンズでの前記第２物体側の面から射出される前
    記近軸光線の傾斜角をαｅとするとき、前記第２光学部
    材を構成するレンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／
    α’または射出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０．６＜｜α１｜ または ０．６＜｜α２｜ （１５） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１０の
    いずれか１項に記載の投影露光装置。
12. 【請求項１２】 前記第１物体の軸上物点から傾斜角α
    で前記投影光学系に入射した近軸光線が傾斜角α’で前
    記第２物体に入射する場合において、前記投影光学系を
    構成する各レンズでの前記第１物体側の面に入射する前
    記近軸光線の傾斜角をαｉとし、前記投影光学系を構成
    する各レンズでの前記第２物体側の面から射出される前
    記近軸光線の傾斜角をαｅとするとき、前記第３光学部
    材を構成するレンズの入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／
    α’または射出側の傾斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０＜｜α１｜≦０．６ または ０＜｜α２｜≦０．６ （１６） の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１１の
    いずれか１項に記載の投影露光装置。
13. 【請求項１３】 第１物体を照明するための照明光学系
    と、該照明光学系によって照明された前記第１物体の像
    を第２物体上に投影するために複数のレンズを有する投
    影光学系とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系は、前記投影光学系の光軸と直交する面
    に沿って移動可能な少なくとも１つのレンズから構成さ
    れて前記投影光学系内に残存するディストーションを補
    正するための光学部材を有し、 前記第１物体の軸上物点から傾斜角αで前記投影光学系
    に入射した近軸光線が傾斜角α’で前記第２物体に入射
    する場合において、前記投影光学系を構成する各レンズ
    での前記第１物体側の面に入射する前記近軸光線の傾斜
    角をαｉとし、前記投影光学系を構成する各レンズでの
    前記第２物体側の面から射出される前記近軸光線の傾斜
    角をαｅとするとき、前記光学部材を構成するレンズの
    入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’または射出側の傾
    斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ｜α１｜≦０．３ または ｜α２｜≦０．３ （１２） の条件を満足するとともに、 前記第１物体の軸上物点からの最大開口数を有する周縁
    光束が前記投影光学系を構成する各レンズへ入射すると
    きの入射高をｈo とし、前記第１物体の最大物体高の点
    からの最大開口数を有する周縁光束が前記投影光学系を
    構成する各レンズへ入射するときの入射高をｈp とし、
    前記投影光学系を構成する各レンズの最大有効径をφと
    するとき、前記光学部材を構成するレンズは、 ｈp ≧φ／４ （１３） ｈo ≦φ／４ （１４） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置。
14. 【請求項１４】 第１物体を照明するための照明光学系
    と、該照明光学系によって照明された前記第１物体の像
    を第２物体上に投影するために複数のレンズを有する投
    影光学系とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系は、光軸と直交する面に沿って移動可能
    な少なくとも１つのレンズから構成されて前記投影光学
    系内に残存する非点収差を補正するための光学部材を有
    し、 前記第１物体の軸上物点から傾斜角αで前記投影光学系
    に入射した近軸光線が傾斜角α’で前記第２物体に入射
    する場合において、前記投影光学系を構成する各レンズ
    での前記第１物体側の面に入射する前記近軸光線の傾斜
    角をαｉとし、前記投影光学系を構成する各レンズでの
    前記第２物体側の面から射出される前記近軸光線の傾斜
    角をαｅとするとき、前記光学部材を構成するレンズの
    入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’または射出側の傾
    斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０．６＜｜α１｜ または ０．６＜｜α２｜ （１５） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置。
15. 【請求項１５】 第１物体を照明するための照明光学系
    と、該照明光学系によって照明された前記第１物体の像
    を第２物体上に投影するために複数のレンズを有する投
    影光学系とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系は、光軸と直交する面に沿って移動可能
    な少なくとも１つのレンズから構成されて前記投影光学
    系内に残存するコマ収差を補正するための光学部材を有
    し、 前記第１物体の軸上物点から傾斜角αで前記投影光学系
    に入射した近軸光線が傾斜角α’で前記第２物体に入射
    する場合において、前記投影光学系を構成する各レンズ
    での前記第１物体側の面に入射する前記近軸光線の傾斜
    角をαｉとし、前記投影光学系を構成する各レンズでの
    前記第２物体側の面から射出される前記近軸光線の傾斜
    角をαｅとするとき、前記光学部材を構成するレンズの
    入射側の傾斜角係数α１＝αｉ／α’または射出側の傾
    斜角係数α２＝αｅ／α’は、 ０＜｜α１｜≦０．６ または ０＜｜α２｜≦０．６ （１６） の条件を満足することを特徴とする投影露光装置。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至１５のいずれか１項に記
    載の投影露光装置を用いて、レチクル上に形成された所
    定のパターンを感光性基板に露光する工程を含むことを
    特徴とする、半導体デバイスの製造方法。