JPH10154657A - 投影光学系の製造方法、投影露光装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高次の収差成分が除去し得る投影光学系の製造
方法、マスクパターンを感光性基板に良好に投影露光し
得る投影露光装置、さらにはより高い集積度を持つ半導
体素子を始めとした各種の素子の製造方法の提供にあ
る。 【解決手段】 複数の光学部材を用いて投影光学系を組
み立てるに先立って計測された複数の光学部材の光学面
の形状に関する情報と、その複数の光学部材を用いて投
影光学系を組み立て中または組み立て後に前記複数の光
学部材の配置に関する情報とを用いて、投影光学系に残
存する収差を除去する非球面を前記複数の光学部材に形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のパターンが
形成されたマスクを感光性基板上に投影露光する投影露
光装置、それの投影光学系の製造等に関するものであ
り、特に、ＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、又は
薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ
工程で用いられる投影露光装置等に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するために用いられる露光装置とし
て、所定のパターンが形成された投影原版としてのマス
クを投影光学系を介して感光性基板上に投影露光するも
のが知られている。この様な投影光学系としては、露光
波長の光に対して透過性の光学特性を持つ屈折性の光学
素子等のレンズで構成される屈折型の投影光学系、屈折
性の光学素子としてのレンズと反射性の光学素子として
のミラーとを組み合わせた反射屈折型の投影光学系、さ
らには全て反射性の光学素子としてのミラーで構成され
る反射型の投影光学系が知られている。

【０００３】以上の各投影光学系を用いてマスクパター
ンを感光性基板に投影する際の投影倍率としては、製造
する素子に応じて、縮小、等倍あるいは拡大するものが
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の各種の素子を製
造する際に用いられる露光装置の投影光学系は、微細な
マスクパターンを感光性基板上に投影するために、一般
に、高解像力で無収差に近い状態なる非常に高い光学性
能が要求される。従って、近年にて要求される仕様を満
たす投影光学系を実現するには、投影光学系を製造する
ための技術が１つの大きな要因となる。このため、投影
光学系を構成する例えばレンズ等の光学部材自身の製造
誤差、または投影光学系を製造する際に、複数の光学部
材を組み込んだ段階で生ずる組立て製造誤差等による誤
差をレンズ等の光学部材を保持する鏡筒内部のワッシヤ
の厚み等を変更することにより、各光学部材の間隔を調
整して、製造時に発生あるいは残存する低次の収差を補
正することができる。

【０００５】しかしながら、以上の従来の投影光学系の
調整手法では、製造時に発生あるいは残存する高次の収
差を補正することが不可能であった。すなわち、レンズ
等の光学部材自身に残存する微小な製造誤差や、光学部
材の間隔を調整しても残存する微小な収差成分（例え
ば、高次の像面弯曲、高次のディストーション等）等を
取り除くことが困難であった。

【０００６】従って、光学素子、組立調整した投影光学
系が不良となる事態が頻繁に生じ、高い光学性能を有す
る投影光学系が設計できたとしても、投影光学系を製造
することが極めて困難である。このため、ますます微細
となるマスクパターンを投影光学系によって感光性基板
上に投影露光して、より高い集積度を持つ半導体素子等
の各種の素子を製造することは困難となる。

【０００７】従って、本発明は、以上の課題に鑑みてな
されたものであり、投影光学系を構成する光学部品の不
良や、投影光学系自身の不良を招くことなく、高次の収
差成分が除去された高い光学性能を持つ投影光学系の製
造を可能とし得る。このため、本発明では、高次の収差
成分が除去し得る投影光学系の製造方法、マスクパター
ンを感光性基板に良好に投影露光し得る投影露光装置、
さらにはより高い集積度を持つ半導体素子を始めとした
各種の素子の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を実現するた
めに、本発明の第１の態様によれば、マスク上に形成さ
れた所定のパターンを感光性基板に投影露光するための
投影光学系の製造方法において、前記投影光学系を構成
すべき複数の光学部材を製造する第１工程と、該第１工
程によって製造された複数の光学部材の光学面の面形状
をそれぞれ計測する第２工程と、前記第１工程にて製造
された前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立
てる第３工程と、該第３工程後にて前記投影光学系に残
存する収差を計測するための第４工程と、該第４工程に
よって計測された収差を補正するために前記投影光学系
を調整すると共に、該調整中又は調整完了時での前記投
影光学系を構成する前記複数の光学部材間の光学面の間
隔を求める第５工程と、前記第５工程後にて前記投影光
学系に残存する高次の収差を計測する第６工程と、前記
第２工程にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前
記第５工程にて得られた前記複数の光学部材間の光学面
の間隔の情報と、前記投影光学系の光学設計情報とに基
づいて、前記第６工程にて得られた残存する高次収差量
を補正する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１
つに形成する第７工程とを有することをである。

【０００９】このとき、前記第７工程にて形成される前
記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非
球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面
が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとすると
き、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することが好ましい。

【００１０】また、本発明の第２の態様によれば、露光
光をマスク上に形成されたパターンに照明し、該パター
ンを投影光学系を介して感光性基板に露光する投影露光
装置において、前記投影光学系は、前記パターンの像を
前記感光性基板に形成するための複数の光学部材を有
し、前記投影光学系に残存する収差成分を補正するため
の非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成
し、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最
大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成さ
れている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足するものである。

【００１１】また、本発明の第３の態様によれば、半導
体装置の製造する方法において、露光光をマスク上に形
成された所定のパターンに照明する工程と、前記パター
ンを投影光学系を介して感光性基板に投影露光する工程
とを有し、前記投影光学系は、前記パターンの像を前記
感光性基板に形成するための複数の光学部材を有し、前
記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非球
面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、前
記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化
量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されてい
る前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することである。

【００１２】また、本発明の第４の態様によれば、複数
の光学部材を用いて所定の順序で組み立てることによ
り、第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光
学系を製造する方法において、複数の光学部材を用いて
前記投影光学系を組み立てるに先立って複数の光学部材
の光学面の形状を計測する第１工程と、前記複数の光学
部材を用いて投影光学系を組み立て中又は組み立て後に
前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る第２工程
と、前記第１工程にて得られた前記複数の光学部材の光
学面の形状に関する情報と、前記第２工程にて得られた
前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る工程とに
基づいて、前記投影光学系に残存する収差を除去する非
球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する
第３工程を有するものである。

【００１３】そして、以上の第１〜第４の態様とも、前
記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の
曲率をＣとするとき、 ｜Ｃ｜＜０．０２ （１／ｍｍ） を満足することが望ましい。また、以上の第１〜第４の
態様とも、前記投影光学系の最も第１物体側（マスク
側）の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２
物体側（感光性基板側）の光学部材の屈折面までの光軸
に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体
側（マスク側）の光学部材の屈折面から前記非球面が形
成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄ
とするとき、 ０＜ｄ／Ｄ＜０．３７ の条件を満足する構成としても良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】複数の光学部材を所定の順序で配
置して投影光学系を組み立て、投影光学系を構成する複
数の光学部材の少なくとも１つの位置を移動（光学部材
間の間隔を変化、光学部材を光軸方向または光軸と直交
する方向へ移動、さらには光学部材を傾斜等）させて組
立て調整の完了後、あるいは複数の光学部材を用いて投
影光学系を組み立て完了後（例えば、投影光学系の調整
を含めた投影光学系を組み立て工程等の完了後）におい
て、本発明では、投影光学系に残存する高次数の収差成
分を、投影光学系内のある光学部材の光学面（屈折面
等）を非球面（微小非球面）化することにより補正して
いる。ここで言う非球面（微小非球面）とは、ある所望
の仕様を持つ投影光学系を実現するために、設計時に積
極的に収差を補正するために導入された非球面とは異な
り、複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てて製
造する、例えば組立て調整した際に、光学部品自体の製
造誤差並びに投影光学系の調整誤差等により除去困難な
残存する高次の収差を補正するものである。

【００１５】この時の非球面は、複数の光学部材を用い
て投影光学系を組み立た後に調整する、あるいは複数の
光学部材を用いて投影光学系を組み立てる（例えば、投
影光学系の調整を含めた投影光学系を組み立て工程等）
に先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測して得
られた第１の情報と、複数の光学部材を用いて投影光学
系を組み立て中または組み立て完了段階にて得られた複
数の光学部材の配置に関する第２情報とに基づいて決定
される。この場合、複数の光学部材を用いた投影光学系
の組み立てが完了した段階での投影光学系の残存収差を
計測し、その計測された収差量は、上記第１及び第２情
報を用いて非球面の形状、位置、数を決定する際の目標
値とされることが好ましい。

【００１６】ここで、本発明による非球面としては、投
影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量を
Ｓとし、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈
折率をｎとするとき、以下の（１）式を満足することが
好ましい。 （１） ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ 上記（１）式の下限を越えると、非球面としての効果が
薄れるため好ましくない。上記（１）式の上限を越える
と、非球面の屈折力が大きくなり過ぎるため、高次数の
収差をコントロールすることが困難となる。しかも、こ
の場合、加工されるべき非球面の研磨上での要求される
精度を出すことが困難となるため、非球面加工ができな
くなる。

【００１７】また、本発明による非球面を投影光学系を
構成するある光学部材（レンズ）の少なくとも一方の屈
折面（レンズ面、屈折性平面等）に形成し、その屈折面
の近軸での曲率をＣとするとき、以下の（２）式を満足
することが望ましい。 （２） ｜Ｃ｜＜０．０２ （１／ｍｍ） 上記（２）式の上限を越えると、非球面が形成されるべ
き屈折面での屈折力が大きくなるため、非球面の研磨上
での要求される精度を出すことが困難となり、非球面加
工が難しくなる。

【００１８】また、投影光学系の最もマスク側の光学部
材の屈折面から投影光学系の最も感光性基板側の光学部
材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、投影光学
系の最もマスク側の光学部材の屈折面から非球面が形成
される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄと
するとき以下の条件（３）を満足することがより好まし
い。 （３） ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７ 上記（３）式は、高次の収差としてのディストーション
や像面弯曲を良好に補正することができる投影光学系に
対する非球面の最適な位置を規定するものである。

【００１９】上記（３）式の上限及び下限を越えると、
高次の収差としてのディストーションや像面弯曲を良好
に補正することが困難となるため好ましくない。特に、
高次の像面弯曲をより良好に補正するためには、投影光
学系内の屈折面に形成される非球面は以下の（４）式を
満足する位置に設けられることがより好ましい。 （４） ０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７ また、高次のディストーションをよりバランス良く補正
するためには、投影光学系内の屈折面に形成される非球
面は以下の（５）式を満足する位置に設けられることが
より好ましい。 （５） ０≦ｄ／Ｄ＜０．１４ 以上にて述べた本発明による非球面が光軸に対して回転
対称な形状である場合には、その非球面は、例えば、光
軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球
面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った
距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、
自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とするとき、次式
（６）で表現することができる。

【００２０】 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕 ＋Ｃ₁ ｈ¹ ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₃ ｈ³ ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_n ｈⁿ Ａ＝ｈ² ／ｒ ・・・・・（６） また、本発明による非球面は、上記（６）式の奇数次の
非球面係数を零として、以下の（６）の如く表現するこ
ともできる。

【００２１】 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕 ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋Ｃ₆ ｈ⁶ ＋Ｃ₈ ｈ⁸ ＋Ｃ₁₀ｈ¹⁰ ＋・・・・・＋Ｃ_2iｈ²ⁱ Ａ＝ｈ² ／ｒ ・・・・・（７） 但し、ｈは光軸からの高さ、Ｘ（ｈ）は光軸からの高さ
ｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面まで
の光軸に沿った距離、ｒは近軸の曲率半径、ｋは円錐定
数、ｉは自然数、Ｃ_2iは２ｉ次の非球面係数である。

【００２２】ここで、光軸に対して回転対称な非球面形
状を構成する場合、本発明による非球面は、少なくとも
１２次までの高次の項（上記（６）式ではｎを少なくと
も１から１２までの自然数とした時での高次の項、上記
（７）式ではｉを少なくとも１から６までの自然数とし
た時での高次の項）を加味した形状とすることが好まし
い。これにより、投影光学系に残存する高次の収差を補
正することが可能となる。

【００２３】また、本発明による非球面は、上記（６）
式及び（７）式にて示した光軸に対して回転対称のみな
らず光軸に対して回転非対称の形状で構成されても良い
事は言うまでもない。さて、次に本発明による実施例に
ついて添付図面を参照しながら説明する。図１には、投
影光学系ＰＬを備えた露光装置の様子を示す図である。

【００２４】図１に示す如く、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
マスク（レチクル）Ｒが配置されており、マスクＲはマ
スクステージＲＳに保持されている。一方、投影光学系
ＰＬの像面には、感光性基板として、レジストが塗布さ
れたウエハＷが配置されており、このウエハＷは投影光
学系の光軸Ａｘと直交する面内で２次元的に移動するウ
エハステージＷＳに保持されている。このウエハステー
ジＷＳは、投影光学系の光軸Ａｘと直交する面内で２次
元的に移動するのみならず、さらに、投影光学系ＰＬの
像面（露光面）とウエハＷの表面とを合致（合焦）させ
るために、投影光学系の光軸方Ａｘに移動可能に設けら
れており、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とウエハＷ
の表面との合焦は、ウエハステージＷＳの斜め上方に配
置された斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）
によって光学系的に検出される。

【００２５】斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ
１からの投射光がウエハＷの表面にて反射される際に、
検出部ＡＦ２にて受光される光の位置を検出することに
より、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とウエハＷの表
面との合焦状態を光電的に検出する。なお、マスクステ
ージＲＳは、マスクステージＲＳの位置を計測する干渉
計と駆動モータをを含む駆動系ＭＲによって２次元的に
移動し、ウエハステージＷＳは、ウエハステージＷＳの
位置を計測する干渉計と駆動モータを含む駆動系ＭＷに
よって２次元移動並びに光軸Ａｘの方向へ移動する。そ
して、制御系ＭＣは、マスクステージＲＳの位置を計測
する駆動系ＭＲの内部の干渉計からのウエハステージＷ
Ｓの位置情報に基づいて駆動系ＭＲの駆動量を制御する
と共に、ウエハステージＷＳの位置を計測する駆動系Ｍ
Ｗの内部の干渉計からのウエハステージＷＳの位置情報
に基づいて駆動系ＭＷの駆動量を制御する。さらに、制
御系ＭＣは、斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ
２）からの出力に基づいてウエハステージＷＳの光軸Ａ
ｘに沿った方向での位置の制御を駆動系ＭＷを介して行
っている。

【００２６】また、マスクＲの上方には、マスクＲを均
一に照明するための照明光学系ＩＳが設けられており、
この照明光学系の内部には、248.4nm の露光波長の光を
発振するエキシマレーザー光源が設けられている。そし
て、そのエキシマレーザー光源から供給されるレーザー
光は、マスク上に所定の矩形状の照明領域を形成し、こ
の時、投影光学系ＰＬの瞳位置に設けられた開口絞りＡ
Ｓの位置には、エキシマレーザーの光源像が形成され、
所謂ケーラー照明がなされる。このように、ケーラー照
明によって均一照明されたマスクＲの像が投影光学系Ｐ
Ｌを通してウエハＷ上に露光（転写）される。

【００２７】そして、ウエハＷ上におけるあるショット
領域でのマスクＲ上のパターンの露光が完了すると、そ
のウエハＷ上の隣のショット領域へウエハステージを移
動させて、隣のショット領域での露光を行い、さらに隣
へのショット領域への露光のためにウエハステージＷＳ
を順次移動させて露光を行う所謂ステップ・アンド・リ
ピート方式で露光が行われる。

【００２８】なお、本発明では、ステップ・アンド・リ
ピート方式の露光装置に限ることなく、例えば、図１９
に示す如く、マスクＲ上のパターンを投影光学系ＰＬを
介してウエハ上に露光する際に、マスクステージＲＳと
ウエハステージＷＳとを相対的に移動、即ちマスクＲと
ウエハＷとを移動させて走査露光する走査型露光装置に
も適用することができる。この場合の走査型露光装置
は、照明光学系ＩＳからの露光光によってスリット状
（長方形状）または円弧状となる照明領域ＩＦでマスク
Ｒ上を照明し、これによって、ウエハＷ上にスリット状
（長方形状）または円弧状となる露光領域ＥＦを形成す
る構成とされることが望ましい。

【００２９】以上の露光装置による露光の工程を経たウ
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イング、各チップ
毎にパッテ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、投影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。

【００３０】以上の図１に示した如き構成を持つ投影露
光装置によるフォトリソグラフィ工程によって半導体装
置等を製造することができるが、マスクＲのパターンを
ウエハ上に投影する投影露光装置の投影光学系が高い光
学性能を持つことがフォトリソグラフィ工程にて重要と
なる。そこで、投影露光装置用の投影光学系を製造する
際での本発明における投影光学系の調整方法に関して図
２を参照しながら説明する。

【００３１】図２は本発明による投影露光装置用の投影
光学系の製造する際の調整方法に関する手順を示す図で
ある。 〔ステップ１〕ステップ１では、まず、図４に示す如
く、所定の設計レンズデータによる設計値に従って投影
光学系ＰＬを構成する各光学部材としての各レンズ素子
（Ｌ１〜Ｌ５）、並びに各レンズを保持する保持枠、レ
ンズ素子と保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡
筒を製造する。すなわち、各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）
は、周知のレンズ加工機を用いて所定の光学材料からそ
れぞれ所定の設計値に従う曲率半径、軸上厚を持つよう
に加工され、また各レンズを保持する保持枠、レンズ素
子と保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒は、
周知の金属加工機等を用いて所定の保持材料（ステンレ
ス、真鍮、セラミック等）からそれぞれ所定の寸法を持
つ形状に加工される。 〔ステップ２〕ステップ２では、ステップ１にて製造さ
れた投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ
５）のレンズ面の面形状を例えばフィゾー型の干渉計を
用いて計測する。図６には、光学素子の表面の形状を計
測するフィゾー型の干渉計の１例が示してある。図６に
示す如く、633nm の波長λの光を発するＨｅ−Ｎｅ気体
レーザや363nm の波長λの光を発するＡｒレーザ、248n
m の波長λに高調波化されたＡｒレーザ等のレーザ光源
１１からの光は、レンズ１２を介してビームスプリッタ
１３を反射し、コリメーターレンズ１４によって平行光
束に変換される。その平行光束は、集光レンズ１５を介
して被検物としてのレンズ１８の被検面（レンズ面）Ｓ
を照射する。ここで、集光レンズ１５には参照面が形成
されており、光の１部は集光レンズ１５の参照面で反射
し、残りの光は集光レンズ１５を通過して被検面Ｓで反
射される。これらの反射光の波面は、それぞれ参照面と
被検面Ｓの形状に応じた形状にとなる。これらの反射光
は同一光路を辿って戻ることにより互いに重ね合わせら
れ、コリメーターレンズ１４、ビームスプリッタ１３、
結像レンズ１６を介してＣＣＤ等の撮像装置１７の撮像
面にて結像される。この時、撮像装置１７の撮像面に
は、両反射光の干渉による干渉縞が形成され、その干渉
縞を計測することにより被検面Ｓの形状を正確に求める
ことができる。なお、フィゾー型の干渉計を用いてレン
ズ等の光学素子の表面（レンズ面）の形状を求めること
は公知であり、この事は、例えば、特開平６２−１２６
３０５号、特開平６−１８５９９７号等にて開示されて
いる。

【００３２】以上の如く、フィゾー型の干渉計を用いた
光学素子の面形状の計測は、投影光学系ＰＬを構成する
各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）の全てのレンズ面に関して
行われる。そして、図３に示す如く、各計測した結果を
コンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機
等の演算系７のメモリー部に記憶させる。 〔ステップ３〕ステップ２での投影光学系ＰＬを構成す
る各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）の全てのレンズ面の面形
状の計測が完了した後、例えば、図４に示される如く、
設計値に従って加工製造された光学ユニット、すなわ
ち、レンズ等の光学素子（Ｌ１〜Ｌ５）とその光学素子
（Ｌ１〜Ｌ５）を保持する保持枠（２Ａ〜２Ｅ）とで５
つの光学ユニットそれぞれ組み上げる。そして、組み上
げられた５つの光学ユニットを、鏡筒１の上部開口１ａ
を介して順次、ワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ）を介在させなが
ら鏡筒１内に落とし込むように組み上げていく。そし
て、最初に鏡筒１内に落としこまれた光学ユニット（Ｌ
５、２Ｅ）は、鏡筒１の先端（ウエハ側）に形成された
突出部１ｂにてワッシヤ３Ｅを介して支持され、全ての
光学ユニットが鏡筒１内に収容されることにより組み込
む工程が完了する。この組み立て工程と平行して、保持
ユニットと共に鏡筒内に収納されるワッシヤ（３Ａ〜３
Ｅ）の厚さを加味しながら工具（マイクロメータ等）を
用いて、各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関
する情報を計測する。そして、投影光学系の組み上げ作
業との計測作業とを交互に行いながら、ステップ３の組
み上げ工程完了した段階での投影光学系ＰＬの最終的な
各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を求める。

【００３３】このように、図３に示す如く、組み立て工
程中または組み立て完了時での投影光学系ＰＬの各レン
ズ素子の光学面（レンズ面）間の間隔に関する計測結果
をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算
機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。なお、以上
の組み込む工程に際して、必要に応じて光学ユニットを
調整しても良い。このとき、例えば、ワッシヤ（３Ａ〜
３Ｅ）の交換により光学素子間の光軸方向での相対間隔
を変化、あるいは光軸に対して光学素子を傾斜させる。
また、鏡筒１の側面を貫通する雌螺子部を通して螺合す
るビスの先端が保持枠に当接するように鏡筒１を構成
し、そのビスをドライバー等の工具を介して移動させる
ことにより、保持部材間を光軸と直交する方向へずら
し、偏心等の調整をしても良い。この事は、例えば特開
平７−３５９６３号公報に開示されている。

【００３４】また、保持枠（２Ａ〜２Ｅ）は、１つの光
学素子を保持するものに限らず、複数の光学素子を同時
保持する、即ちレンズ群を保持する構造であっても良
い。また、図５に示す如く、各光学素子毎、または各レ
ンズ群毎に光学素子を直接鏡筒（４Ａ〜４Ｅ）で保持
し、その各鏡筒（４Ａ〜４Ｅ）をワッシヤ（５Ａ〜５
Ｄ）等を介在させながら積み上げて光学系を組み立て
る、所謂分割鏡筒方式で投影光学系ＰＬを組み上げても
良い。 〔ステップ４〕次に、ステップ４では、図４又は図５に
示す如く、ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬ
に残存する低次の収差を計測する。

【００３５】具体的には、一旦、投影光学系を図１に示
す如き投影露光装置本体（又は投影露光装置本体と同じ
構成を持つ検査機）に取りつけ、図７及び図８に示す如
きテストマスク（ＴＲ１、ＴＲ２）を用いて、各種の収
差（球面収差、コマ収差、非点収差、像面弯曲、歪曲収
差等）を測定する。収差測定の一例として、像面弯曲の
測定の場合には、図１に示す如き装置（または図１に示
す構成を持つ検査機）に検査対象の投影光学系ＰＬを取
りつけると共に、図７に示すテストマスクＴＲ１をマス
クステージＲＳに保持する。この時のテストマスクＴＲ
１は、ＸＹ平面内にて複数のマークが形成されたテスト
パターン領域ＰＡ１とそれの周辺に形成された遮光帯Ｌ
ＳＴとを有しており、そのテストパターン領域ＰＡ１に
は、例えば、Ｙ方向に所定のピッチを持つＹ方向マーク
Ｍ₁ と、Ｘ方向に所定のピッチを持つＸ方向マークＭ₂
と、ＸＹ方向に対して斜め４５度の方向に沿って所定の
ピッチを持つ斜め方向マーク（Ｍ₃ 、Ｍ₄ ）との４つの
マークを持つマーク群が１７か所に形成されている。

【００３６】図７に示す如きテストマスクＴＲ１を用い
て、そのテストマスクＴＲ１を検査対象の投影光学系Ｐ
Ｌを介して感光性基板としてのウエハ上所定のショット
領域に焼き付ける。そして、ウエハステージＷＳを２次
元的に移動させて投影光学系の露光領域を、上記所定の
ショット領域とは異なるショット領域に位置させ、斜入
射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）を用いてウエ
ハステージＷＳを光軸Ａｘの方向に沿って所定量だけ移
動させて当該異なるショット領域にテストマスクＴＲ１
の像を焼き付ける。この様に、ウエハステージＷＳの２
次元的な移動、光軸方向でのウエハステージＷＳの移
動、露光の動作を繰り返して、投影光学系ＰＬの光軸方
向に沿った複数の位置でのテストマスクＴＲ１の焼き付
けを行う。なお、ショット領域の数が１つのウエハに収
まらない場合には、別のウエハをウエハステージＷＳ上
に載置する動作を挟んでも良い。

【００３７】次に、実際にウエハＷ上に焼き付けられた
パターンの各マーク像に基づいて、各マークの最良像の
位置（露光領域内での位置および光軸方向での位置）
を、電子顕微鏡等を用いて、焼き付けた全てのウエハに
関して求めることにより、図９に示す如く、検査対象の
投影光学系ＰＬの像面弯曲量を検出することができる。
ここで、図９は、横軸に像高、縦軸にディフォーカス量
を取った時の像面弯曲を示しており、図９の曲線ａは、
ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬに残存する
像面弯曲を示している。この曲線ａは、図７に示すテス
トマスクＴＲ１を用いて実際にウエハＷを試し焼きして
得られた結果、すなわち最良マーク像の位置をプロット
したものである。

【００３８】また、歪曲収差の測定の場合には、図１に
示す如き装置（または図１に示す構成を持つ検査機）に
検査対象の投影光学系ＰＬを取りつけると共に、図８に
示すテストパターンをマスクステージＲＳに保持する。
この時のテストマスクＴＲ２は、ＸＹ平面内にて複数の
マークが形成されたテストパターン領域ＰＡ２とそれの
周辺に形成された遮光帯ＬＳＴとを有しており、そのテ
ストパターン領域ＰＡ２には、例えば、十字上の直交型
のマーク（Ｍ_0,0 〜Ｍ_8,8 ）がＸ方向並びにＹ方向にお
てい等間隔となるように８１か所に形成されている。そ
の後、実際のテストパターンを検査対象の投影光学系Ｐ
Ｌを介して感光性基板としてのウエハ上に焼き付ける。
このとき、ウエハ表面は投影光学系ＰＬの最良像面に位
置するように斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ
２）を用いてウエハステージＷＳの位置を設定する。そ
して、実際に焼き付けられたパターンの各マーク位置と
焼き付けられるべき各マークの理想的な位置（設計値に
よる各マーク位置）とのずれ量を電子顕微鏡等を用いて
求めることにより、検査対象の投影光学系ＰＬの歪曲収
差量を検出することができる。

【００３９】ここで、図１０は、横軸に像高、縦軸にデ
ィフォーカス量を取った時の歪曲収差を示しており、図
１０の曲線ａは、ステップ３にて組み上がった投影光学
系ＰＬに残存する像面弯曲を示している。この曲線ｂ
は、図７に示すテストマスクＴＲ１を用いて実際にウエ
ハＷを試し焼きして得られた結果、即ち設計値に対する
各マーク位置のずれ量を各像高についてプロットしたも
のである。

【００４０】なお、以上では、諸収差を計測するために
実際に露光を行った例を述べたが、投影面上のＣＣＤ等
の撮像素子を配置して、その撮像素子と電気的に接続さ
れたＣＲＴモニター等の表示装置を介して、テストマス
ク（ＴＲ１、ＴＲ２）の各マーク像の様子から諸収差量
を求めても良い。この収差計測工程において、図３に示
す如く、計測された投影光学系ＰＬに残存する諸収差に
関する収差量に関する情報をコンソール等の入力系６を
介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部
に記憶させる。 〔ステップ５〕ステップ５は、以下に説明するサブステ
ップ５ａとサブステップ５ｂをと含むものであり、これ
らのサブステップ５ａ，５ｂは、ステップ５の中で平行
して行われる。 〔サブステップ５ａ〕サブステップ５ａでは、ステップ
４にて計測された投影光学系ＰＬに残存する低次の収差
を除去するために、投影光学系ＰＬを調整する。

【００４１】まず、投影光学系ＰＬの調整に先立って、
コンピュータ、計算機等の演算系７は、図３に示す如
く、メモリー部内に記憶された各情報、即ちステップ２
にて得られた各光学素子の面形状に関する情報およびス
テップ３の組み立て工程にて得られた各光学素子の光学
面の間隔に関する情報等に基づいて、メモリー部内に予
め記憶された光学基本データを修正して、実際に組上が
った投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現す
る。その後、演算系７は、メモリー部内に記憶された情
報としてステップ４にて得られた投影光学系ＰＬに残存
する諸収差に関する収差量に関する情報と、実際に組上
がった投影光学系ＰＬの製造過程での光学データとに基
づいて、収差が補正し得る各光学素子の光学面の間隔
（以下、光学面の間隔補正量と呼ぶ）を算出し、不図示
のＣＲＴモニター等の表示系８にて、各光学素子の光学
面の間隔補正量等の情報を表示する。

【００４２】次に、コンピュータ等の演算系７にて算出
された各光学素子の光学面の間隔補正量に基づいて、図
４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ内
部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換により
光学素子間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光
軸に対して光学素子を傾斜させる。また、鏡筒１の側面
を貫通する雌螺子部を通して螺合するビスの先端が保持
枠に当接するように構成し、そのビスをドライバー等の
工具を介して移動させることにより、保持部材間を光軸
と直交する方向へずらす。これらの調整手法を行うこと
により投影光学系ＰＬを調整がなされ、例えば、図９、
図１０の各曲線ａに示す如き像面弯曲、歪曲収差等の低
次の収差が除去される。

【００４３】なお、投影光学系ＰＬの調整に際しては、
必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解
し、ワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）、あるいは光
学ユニットの交換を行って、再度、投影光学系ＰＬを組
み上げる。 〔サブステップ５ｂ〕このサブステップ５ｂでは、以上
の如きサブステップ５ａの調整工程と平行して、投影光
学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に
関する情報を求める。すなわち、投影光学系ＰＬの調整
工程時において、保持ユニットと共に鏡筒内に収納され
るワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の厚さを加味し
ながら工具（マイクロメータ等）を用いて各レンズ素子
の光学面（レンズ面）の間隔を計測する。そして、サブ
ステップ５ａの調整作業とサブステップ５ｂの計測作業
とを交互に行いながら、サブステップ５ａの調整工程が
完了した時の投影光学系ＰＬの最終的な各レンズ素子の
光学面（レンズ面）の間隔を求める。

【００４４】このように、図３に示す如く、調整工程中
または調整完了時での投影光学系ＰＬの各レンズ素子の
光学面（レンズ面）間の間隔に関する計測した結果（各
レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報）
をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算
機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。 〔ステップ６〕ステップ５において投影光学系ＰＬにて
残存する低次の収差が投影光学系ＰＬの調整によって除
去された後に、ステップ６においては、光学素子の製造
誤差（例えば、所定の曲率半径を持つ球面レンズで構成
されるレンズ素子が製造誤差により微小な凹凸を持つ微
小非球面レンズで構成されること等）、またはステップ
３の調整にて除去できない投影光学系の製造段階で生ず
る組立て製造誤差等が起因して投影光学系ＰＬに残存す
る高次の収差を測定する。

【００４５】収差の測定は、ステップ４にて述べたのと
同様であるため詳細な説明は省略するが、例えば、テス
トマスク（ＴＲ１、ＴＲ２）を用いて、検査対象の投影
光学系ＰＬを介して感光性基板としてのウエハ上に焼き
付ける。実際にウエハＷ上に焼き付けられたパターンの
各マーク像を、電子顕微鏡等を用いて、焼き付けた全て
のウエハに関して検査することにより、検査対象の投影
光学系ＰＬの高次の各収差を検出する。例えば、図９、
図１０の各曲線ｂに示す如き像面弯曲、歪曲収差等の高
次の収差が計測される。

【００４６】このステップ６の高次の収差計測工程にお
いて、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残
存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力
系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモ
リー部に記憶させる。 〔ステップ７〕ステップ６にて得られた残存する高次収
差量を補正する微小非球面を前記複数の光学部材の少な
くとも１つに形成するためには、投影光学系ＰＬの各光
学部材の面形状の情報と、調整完了段階での投影光学系
ＰＬの複数の光学部材間の最終的な光学面の間隔の情報
と、投影光学系の光学基本設計データ等の光学設計に関
する情報とに基づいて、ステップ５での調整完了時の投
影光学系ＰＬの製造光学データを再現することが必要で
ある。

【００４７】このため、ステップ７は、前述のステップ
２にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前述のス
テップ５にて得られた複数の光学部材間の光学面の間隔
の情報と、投影光学系の光学設計情報に基づいて、ステ
ップ６にて得られた残存する高次収差量を補正する微小
非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成す
るものである。

【００４８】この時の本ステップ７は、ステップ６にて
計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高次の各収差を
補正し得る非球面の位置、非球面の形状、非球面の数を
決定する第１のサブステップ、その第１のサブステップ
の後、非球面加工すべき光学素子を取り出し、レンズ研
磨加工機を用いて非球面加工を行う第２のサブステッ
プ、第２のサブステップの後に、非球面加工された光学
素子を投影光学系ＰＬに組み込み調整する第３のサブス
テップを有している。 〔第１のサブステップ〕まず、ステップ２にて計測され
た各レンズ素子のレンズ面の面形状の情報、ステップ６
にて求められた調整完了した時の投影光学系ＰＬの各レ
ンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報、並
びに投影光学系ＰＬの光学設計情報に基づいて、ステッ
プ７にて計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高次の
各収差を補正し得る非球面を決定する。

【００４９】例えば、コンピュータ等の演算系７は、ス
テップ６にて計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高
次の各収差に関する情報を用いて、ステップ５の調整工
程に先立って得られた投影光学系ＰＬの製造光学データ
に関する情報（ステップ２にて得られた各光学素子の面
形状に関する情報およびステップ３の組み立て工程にて
得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情報等に基
づいて、修正された投影光学系ＰＬの組上げ時での光学
データの情報）を再修正して、ステップ５の調整工程完
了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再
現する。

【００５０】なお、ステップ５の調整工程に先立って得
られた投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報を
用いることなく、ステップ２にて計測された各レンズ素
子のレンズ面の面形状の情報、ステップ３の組み立て工
程にて得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情
報、ステップ５にて求められた調整完了した時の投影光
学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に
関する情報とを新たに用いて、ステップ５の調整工程完
了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再
現しても良い。また、組み立て工程及び調整工程を経た
時の投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ
面）の間隔又は間隔変化量に関する履歴をコンソール等
の入力系を介してコンピュータ計算機等の演算系７のメ
モリー部に記憶させ、その履歴から調整完了した時の投
影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間
隔を求め、それを各レンズ素子のレンズ面の面形状の情
報として用いても良い。

【００５１】次に、以上の如き再現された調整完了時の
製造光学データと、メモリー部内に記憶された情報とし
てステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高
次の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき、コ
ンピュータ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学
系ＰＬに残存する高次の各収差を補正できるような微小
非球面の位置、形状、非球面の数を決定する。 〔第２のサブステップ〕さて、コンピュータ等の演算系
７を用いた光線追跡により求められた微小非球面を投影
光学系ＰＬに形成するために、必要に応じて投影光学系
ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加工を施すべき
光学ユニットを取り出す。その後、光学ユニット内の光
学素子の取り出した後に、光学素子の加工面に対して非
球面加工をレンズ研磨加工機により行う。

【００５２】図１１は、レンズ研磨加工機の構成を示す
ものであり、コンピュータ等の演算系７を用いて算出さ
れた非球面加工データをレンズ研磨加工機の入力系３１
を介して制御部２０へ入力する。図１１に示す如く、被
加工対象としてのレンズ素子（光学素子）１０は、ＸＹ
方向に移動可能な移動ステージ２１上に載置されてお
り、それの端部が例えばピン２１ａに当接している。な
お、図１１では、レンズ面等の光学面の屈折力が非常に
弱い屈折性のレンズを被加工対象とした例を示している
が、レンズ面等の光学面の屈折力が零の光透過性の平行
平面板を被加工対象とすることもできる。さらには、レ
ンズ面等の光学面の屈折力が強い屈折性のレンズを被加
工対象としても良いが、製造上を考慮すると、できるだ
けレンズ面等の光学面の屈折力が弱い光学部材を加工対
象とすることが望ましい。

【００５３】また、ステージ２１をＸＹ方向へ２次元的
に移動させるために駆動部２２は、制御部２０によって
制御されている。駆動部２２を介してステージ２１を移
動させる際に、ステージ２１のＸＹ方向の位置を検出す
るために、エンコーダ、干渉計等からなる位置検出部３
０がステージ２１の左端側に設けられており、この位置
検出部３０からの検出信号は制御部２０へ伝達される。

【００５４】また、研磨皿２３は、保持部２４を介して
回転軸２５の一端に取り付けられており、図中のＺ方向
を軸として回転可能である。この回転軸２５の他端に
は、制御部２０によって制御されるモータ２６が取り付
けられている。回転軸２５を回転自在に支持する軸受２
７は、不図示の本体に固設されている支持部２８に対し
てＺ方向へ移動可能に設けられている。この支持部２８
には、制御部２０により制御されるモータ２９が取り付
けられており、このモータ２９の作用により軸受け２７
がＺ方向に沿って移動し、ひいては研磨皿２３がＺ方向
へ移動する。なお、研磨皿２３を保持する保持部２４に
は、研磨皿２３と被加工物としてのレンズ素子１０との
接触圧を検出するためのセンサ（不図示）が設けられて
おり、このセンサからの接触圧に関する出力は制御部２
９へ伝達される。

【００５５】ステップ５におけるレンズ研磨加工機の動
作について説明すると、まず、上述した如く、投影光学
系ＰＬの高次の各収差を補正し得る光学素子に関する微
小非球面の加工量、即ちコンピュータ等の計算系７を用
いて算出された非球面加工データをレンズ研磨加工機の
入力系３１を介して制御部２０へ入力すると共に、被加
工物としての光学素子１０を図１１中のレンズ研磨加工
機のステージ２１上に保持する。

【００５６】次に、制御部２０は、モータ２６を介して
研磨皿２３を回転させつつ駆動部２２を介してステージ
２１のＸＹ方向に沿って移動させる。すなわち、研磨皿
２３は、被加工物としての光学素子１０の加工面１０ａ
に沿ってなぞるように移動する。このとき、加工面１０
ａにおける研磨量は、加工面１０ａと研磨皿２３との接
触圧、及び研磨皿２３の滞留時間で決定される。 〔第３のサブステップ〕以上のレンズ研磨加工機による
加工が完了すると、被加工物としての光学素子１０は、
蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠が取
り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工機に
より非球面加工された光学素子を保持する光学ユニット
を投影光学系ＰＬに組み込む。このとき、必要に応じて
図４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ
内部のワッシヤ（４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換によ
り光学素子間の光軸方向での相対間隔を微調整、あるい
は光軸に対して光学素子を傾斜させたり、また保持部材
間を光軸と直交する方向へずらす。これらの調整手法を
行うことにより投影光学系ＰＬを調整がなされ、例え
ば、図９、図１０に示す如き像面弯曲、歪曲収差等の高
次の収差が除去され、所望の結像性能を持つ投影光学系
ＰＬの製造が達成される。

【００５７】

【実施例】次に、以上の各ステップにより製造される投
影光学系ＰＬに関して具体的に説明する。図１２には、
照明光学装置ＩＳ内部に配置される光源として、248.4n
m の露光波長λを持つ光を供給するエキシマレーザとし
たときの投影光学系のレンズ構成の例を示している。

【００５８】図１２に示す如く、本例での投影光学系
は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正の屈折
力を持つ第１レンズ群G₁と、負の屈折力を持つ第２レン
ズ群G₂と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G₃と、負の屈
折力を持つ第４レンズ群G₄と、正の屈折力を持つ第５レ
ンズ群G₅と、正の屈折力を第６レンズ群G₆とを有してい
る。

【００５９】まず、正の屈折力を持つ第１レンズ群はテ
レセントリック性を維持しながら主にディストーション
の補正に寄与しており、具体的には、第１レンズ群にて
正のディストーションを発生させて、この第１レンズ群
よりも第２物体側に位置する複数のレンズ群にて発生す
る負のディストーションをバランス良く補正している。
負の屈折力を持つ第２レンズ群及び負の屈折力を持つ第
４レンズ群は、主にペッツバール和の補正に寄与し、像
面の平坦化を図っている。負の屈折力を持つ第２レンズ
群及び正の屈折力を持つ第３レンズ群では、この２つの
レンズ群において逆望遠系を形成しており、投影光学系
のバックフォーカス（投影光学系の最も第２物体側のレ
ンズ面等の光学面から第２物体までの距離）の確保に寄
与している。正の屈折力を持つ第５レンズ群及び同じく
正の屈折力を第６レンズ群は、ディストーションの発生
を抑えることと、第２物体側での高ＮＡ化に十分対応す
るために特に球面収差の発生を極力抑えることとに主に
寄与している。

【００６０】このとき、第１レンズ群の焦点距離をｆ₁
とし、第２レンズ群の焦点距離をｆ ₂ 、第３レンズ群の
焦点距離をｆ₃ 、第４レンズ群の焦点距離をｆ₄ 、第５
レンズ群の焦点距離をｆ₅ 、第６レンズ群の焦点距離を
ｆ₆ 、第１物体面から第２物体面までの距離をＬとする
とき、以下の条件（８）〜（１１）を満足することがよ
り望ましい。 （８） ０．１＜ｆ₁ ／ｆ₃ ＜１７ （９） ０．１＜ｆ₂ ／ｆ₄ ＜１４ （１０） ０．０１＜ｆ₅ ／Ｌ＜０．９ （１１） ０．０２＜ｆ₆ ／Ｌ＜１．６ 条件（８）では、正の屈折力の第１レンズ群の焦点距離
ｆ₁ と正の屈折力の第３レンズ群の焦点距離ｆ₃ との最
適な比率、即ち、第１レンズ群と第３レンズ群との最適
な屈折力（パワー）配分を規定している。この条件
（８）は、主にディストーションをバランス良く補正す
るためのものであり、この条件（８）の下限を越える
と、第３レンズ群の屈折力が第１レンズ群の屈折力に対
して相対的に弱くなるため、負のディストーションが大
きく発生する。また、条件（８）の上限を越えると、第
１レンズ群の屈折力が第３レンズ群の屈折力に対して相
対的に弱くなるため、負のディストーションが大きく発
生する。

【００６１】条件（９）では、負の屈折力の第２レンズ
群の焦点距離ｆ₂ と負の屈折力の第４レンズ群の焦点距
離ｆ₄ との最適な比率、即ち、第２レンズ群と第４レン
ズ群との最適な屈折力（パワー）配分を規定している。
この条件（９）は、主にペッツバール和を小さくして、
広い露光フィールドを確保しながら、像面湾曲を良好に
補正するためのものであり、この条件（９）の下限を越
えると、第４レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力
に対して相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が
大きく発生する。また、条件（９）の上限を越えると、
第２レンズ群の屈折力が第４レンズ群の屈折力に対して
相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が大きく発
生する。なお、第４レンズ群の屈折力を第２レンズ群の
屈折力に対して相対的に強くして、広い露光フィールド
のもとでペッツバール和をよりバランス良く補正するた
めには、上記条件（９）の下限値を０．８として、０．
８＜ｆ₂ ／ｆ₄ とすることが好ましい。

【００６２】条件（１０）では、正の屈折力の第５レン
ズ群の焦点距離ｆ₅ と第１物体（レチクル等）と第２物
体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な
比率を規定している。この条件（１０）は、大きな開口
数を保ちながら球面収差、ディストーション及びペッツ
バール和をバランス良く補正するためのものである。こ
の条件（１０）の下限を越えると、第５レンズ群の屈折
力が大きくなり過ぎ、この第５レンズ群にて負のディス
トーションのみならず負の球面収差が甚大に発生する。
この条件（１０）の上限を越えると、第５レンズ群の屈
折力が弱くなり過ぎ、これに伴って負の屈折力の第４レ
ンズ群の屈折力も必然的に弱くなり、この結果、ペッツ
バール和を良好に補正することができない。

【００６３】条件（１１）では、正の屈折力の第６レン
ズ群の焦点距離ｆ₆ と、第１物体（レチクル等）から第
２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最
適な比率を規定している。この条件（１１）は、大きな
開口数を保ちながら高次の球面収差及び負のディストー
ションの発生を抑えるためのものである。この条件（１
１）の下限を越えると、第６レンズ群自身にて負のディ
ストーションが大きく発生し、この条件（１１）の上限
を越えると、高次の球面収差が発生する。

【００６４】さて、図１１に示した本例の投影光学系Ｐ
Ｌに関する諸元の値を以下の表１に掲げ、また表１に示
す投影光学系ＰＬに関する上記条件（８）〜（１１）の
条件対応値を表２に掲げる。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248.4nm に
おける合成石英ＳｉＯ₂ の屈折率、ｄ0 は第１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、Ｂｆは第
６レンズ群G₆の最も像側（ウェハ側）のレンズ面から像
面（ウェハ面）までの距離、Ｂは投影光学系の投影倍
率、ＮＡは投影光学系の像側での開口数、Ｌは物体面
（レチクル面）から像面（ウェハ面）までの物像間距
離、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、
ｆ₄ は第４レンズ群G₄の焦点距離、ｆ₅ は第５レンズ群
G₅の焦点距離、ｆ₆ は 第６レンズ群G₆の焦点距離を表
している。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】 〔条件（８）〜条件（１１）に関する条件対応値〕 ｆ₁ ／ｆ₃ ＝ 1.58 ｆ₂ ／ｆ₄ ＝ 1.63 ｆ₅ ／Ｌ＝ 0.0923 ｆ₆ ／Ｌ＝ 0.161 図１２に示す如く、表１の投影光学系は、第１物体とし
てのレチクルＲ側より順に、正の屈折力を持つ第１レン
ズ群G₁と、負の屈折力を持つ第２レンズ群G₂と、正の屈
折力を持つ第３レンズ群G₃と、負の屈折力を持つ第４レ
ンズ群G₄と、正の屈折力を持つ第５レンズ群G₅と、正の
屈折力を第６レンズ群G₆とを有し、物体側（レチクルＲ
側）及び像側（ウェハＷ側）においてほぼテレセントリ
ックとなっており、縮小倍率を有するものである。な
お、図１２に示す各実施例の投影光学系は、それぞれ物
像間距離（物体面から像面までの距離、またはレチクル
ＲからウェハＷまでの距離）Ｌが1200、像側の開口数Ｎ
Ａが0.55、投影倍率Ｂが１／５、ウェハＷ上での露光領
域の直径が31.2である。

【００６７】図１２に示した投影光学系の具体的なレン
ズ構成を説明すると、まず、第１レンズ群G₁は、物体側
から順に、像側に凸面を向けた形状の正レンズ（両凸形
状のレンズ）Ｌ₁₁と、物体側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズＬ₁₂と、両凸形状の２枚の正レンズ（Ｌ
₁₃、Ｌ₁₄）とを有している。そして、第２レンズ群G
₂は、最も物体側に配置されてその像側に凹面を向けた
負メニスカスレンズ（前方レンズ）Ｌ_2Fと、最も像側に
配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
（後方レンズ）Ｌ_2Rと、第２レンズ群G₂内の最も物体側
に位置する負メニスカスレンズＬ_2Fと第２レンズ群内の
最も像側に位置する負メニスカスレンズＬ_2Rとの間に配
置されて負の屈折力を持つ中間レンズ群G_2Mとから構成
されている。

【００６８】その中間レンズ群G_2M は、物体側から順
に、両凸形状の正レンズ（第１レンズ）Ｌ_M1と、像側に
より強い曲率の面を向けた負レンズ（第２レンズ）Ｌ_M2
と、両凹形状の負レンズ（第３レンズ）Ｌ_M3、物体側に
より強い曲率の面を向けた負レンズ（第４レンズ）
Ｌ_M4、像側により強い曲率の面を向けた正レンズ（第５
レンズ）Ｌ_M5から構成されている。

【００６９】また、第３レンズ群G₃は、像側により強い
曲率の面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₃₁
と、両凸形状の正レンズＬ₃₂と、物体側に凸面を向けた
正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₃₃と、物体側により
強い曲率の面を向けた正レンズＬ₃₄とから構成されてお
り、第４レンズ群G₄は、像側に凹面を向けた負レンズＬ
₄₁と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₂と、
両凹形状の負レンズＬ ₄₃と、物体側に凹面を向けた負レ
ンズＬ₄₄とから構成されている。

【００７０】ここで、第４レンズ群G₄中の負レンズＬ₄₁
の像側の凹面と、負メニスカスレンズＬ₄₄の物体側の凹
面との間の光路中には、開口絞りＡＳが配置される。第
５レンズ群G₅は、像側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズＬ₅₁と、像側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ
₅₂と、両凸形状の正レンズ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
面を向けた正レンズＬ₅₅と、物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズＬ₅₆と、物体側により強い曲率の面を向
けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₅₇と、像側に凹
面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ₅₈とから
構成され、第６レンズ群G₆は、物体側に凸面を向けた厚
肉の正レンズＬ₆₁のみから構成される。

【００７１】ここで、第１レンズ群G₁においては、物体
側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ₁₂の像側
のレンズ面と、両凸形状の正レンズＬ₁₃の物体側のレン
ズ面とが同程度の曲率を有しかつ比較的近接しているた
め、これらの２つのレンズ面が高次のディストーション
を補正している。また、第２レンズ群G₂の最も物体側に
配置される負の屈折力を持つ前方レンズＬ_2Fが像側に凹
面を向けたメニスカス形状で構成されているため、コマ
収差の発生を軽減することができ、中間レンズ群G_2M の
正の屈折力を持つ第１レンズＬ_M1が像側に凸面を向けた
形状のみならず物体側にも凸面を向けた両凸形状で構成
されているため、瞳の球面収差の発生を抑えることがで
きる。また、中間レンズ群G_2M の正の屈折力を持つ第５
レンズＬ_M5が、その像側に配置される負の屈折力を持つ
後方レンズＬ_2Rの凹面と対向する凸面を有するため、非
点収差を補正することができる。

【００７２】また、第４レンズ群G₄では、負レンズ（両
凹形状の負レンズ）Ｌ₄₃の物体側に凹面を像側に向けた
負レンズＬ₄₁を配置し、負レンズ（両凹形状の負レン
ズ）Ｌ ₄₃の像側に凹面を物体側に向けた負レンズＬ₄₄を
配置する構成であるため、コマ収差の発生を抑えつつペ
ッツバール和を補正することができる。また、第４レン
ズ群G₄中の負レンズＬ₄₁の像側の凹面と負レンズＬ₄₄の
物体側の凹面との間に開口絞りＡＳを配置することによ
って、第３レンズ群G₃から第６レンズ群G₆までのレンズ
群を開口絞りＡＳを中心にして、多少縮小倍率を掛けつ
つ対称性をあまり崩さずに構成できるため、非対称収
差、特にコマ収差やディストーションの発生を抑制する
ことができる。

【００７３】また、第５レンズ群G₅中の正レンズＬ
₅₃が、負メニスカスレンズＬ₅₄に対向する凸面を有し、
かつ負メニスカスレンズＬ₅₄と反対側のレンズ面も凸面
である両凸形状であるため、高ＮＡ化に伴う高次の球面
収差の発生を良好に抑えることがてきる。さて、次に、
表１に示す基本設計データに基づく投影光学系ＰＬを製
造する工程についての実施例を説明する。 〔ステップ１〕図２に示した如く、前述のステップ１に
て、表１に示すレンズデータを満たす投影光学系ＰＬを
構成する各レンズ並びに各レンズを保持する保持枠、レ
ンズと保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒を
製造する。すなわち、各レンズは、周知のレンズ加工機
を用いて所定の光学材料（石英）からそれぞれ所定の曲
率半径、所定の軸上厚を持つように加工され、また各レ
ンズを保持する保持枠、レンズと保持枠とからなる保持
ユニットを収納する鏡筒は、周知の金属加工機等を用い
て所定の保持材料（ステンレス、真鍮、セラミック等）
からそれぞれ所定の寸法を持つ形状に加工される。 〔ステップ２〕次に、ステップ２では、球面に加工され
るべきレンズ面がレンズ面の加工誤差等により微小非球
面化しているか否かについて正確なレンズ面の加工情報
を得るために、ステップ１にて加工された全てのレンズ
のレンズ面に関して、図６に示す如きフィゾー型の干渉
計を用いて各レンズのレンズ面の形状が計測される。そ
の計測結果は、図３に示した如く、コンピュータ、計算
機等の演算系７内のメモリー部にコンソール等の入力系
６を介して記憶される。なお、フィゾー型の干渉計の内
部に設けられた面形状算出部と演算系７とを電気的に接
続し、面形状算出部からの出力結果を演算系７のメモリ
ー部に入力する構成としても良い。

【００７４】ここで、計測されたレンズ面の形状のデー
タに関する一例を表３に示す。表３に示す如く、ｒ1 〜
ｒ3 、ｒ5 、ｒ6 、ｒ9 〜ｒ15、ｒ17、ｒ19、ｒ21〜ｒ
23、ｒ31、ｒ34、ｒ35、ｒ37、ｒ45〜ｒ47、ｒ49〜ｒ52
およびｒ54の２９面のレンズ面は、球面レンズ面とはな
っておらず、加工誤差によって非球面となっている。な
お、表３に示していないｒ4 、ｒ7 、ｒ8 、ｒ16、ｒ1
8、ｒ20、ｒ24、ｒ25、ｒ26〜ｒ30、ｒ32、ｒ33、ｒ3
6、ｒ38〜ｒ44、ｒ53〜ｒ56の２７面のレンズ面は表１
に示す設計値どおり球面でレンズ面が加工されている。

【００７５】なお、表３において、計測されたレンズ面
の非球面形状は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの
高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面
までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径を
ｒ、円錐定数をｋ、自然数をｉ、２ｉ次の非球面係数を
Ｃ_2iとするとき、前述の（７）式のように表現してい
る。 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₂ ｈ
² ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_2iｈ²ⁱ 但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。

【００７６】なお、この非球面式（または（７）式）を
上述の（８）式で表現した場合には、奇数次の非球面係
数（Ｃ₁ 、Ｃ₃ 、Ｃ₅ 、Ｃ₇ 、Ｃ₉ 、Ｃ₉ 、Ｃ₁₁、
Ｃ₁₃、Ｃ ₁₅）を全て零とした場合となる。

【００７７】

【表３】ｒ１（レンズＬ₁₁の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−５．４７１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ７．２１１×１０^-12 Ｃ₆ ＝−６．９８７×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ３．５８１×１０^-18 Ｃ₁₀＝−９．９４０×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．５１５×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．１８９×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ３．７４６×１０^-34 ｒ２（レンズＬ₁₁の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ９．６４０×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−１．５５９×１０^-11 Ｃ₆ ＝ ７．９８９×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−１．９９４×１０^-18 Ｃ₁₀＝ ２．６７６×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−１．９７０×１０^-26 Ｃ₁₄＝ ７．８４２×１０^-31 、Ｃ₁₆＝−１．４８６×１０^-35 ｒ３（レンズＬ₁₂の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ２．５０４×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．８００×１０^-12 Ｃ₆ ＝−１．９４５×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ７．６８４×１０^-19 Ｃ₁₀＝−１．６１７×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．８８３×１０^-26 Ｃ₁₄＝−１．１４０×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ２．７９６×１０^-35 ｒ５（レンズＬ₁₃の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−９．７７６×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．５８４×１０^-11 Ｃ₆ ＝−７．８３６×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．９７１×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．７０６×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．９４５×１０^-26 Ｃ₁₄＝−６．１７６×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ ３．９３９×１０^-36 ｒ６（レンズＬ₁₃の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−１．２８１×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．９６７×１０^-12 Ｃ₆ ＝−１．６１９×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ２．５３９×１０^-19 Ｃ₁₀＝−４．１８０×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ５．７３３×１０^-27 Ｃ₁₄＝−４．３６５×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ １．３１５×１０^-35 ｒ９（レンズＬ_2Fの物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−８．０９１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．０５１×１０^-11 Ｃ₆ ＝−１．０７３×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ５．０７２×１０^-18 Ｃ₁₀＝−１．２３２×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ １．６１９×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．０９７×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ３．００５×１０^-34 ｒ１０（レンズＬ_2Fの像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ １．２０８×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−３．７１３×１０^-12 Ｃ₆ ＝ １．２３１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−３．０６８×１０^-18 Ｃ₁₀＝ ２．３４７×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−７．６９４×１０^-25 Ｃ₁₄＝ １．１６９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−６．７６０×１０^-33 ｒ１１（レンズＬ_M1の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−３．２９６×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．２７９×１０^-11 Ｃ₆ ＝−５．５７２×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ３．５６３×１０^-17 Ｃ₁₀＝−１．４９２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ３．６４３×１０^-24 Ｃ₁₄＝−４．６５９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ２．３９７×１０^-32 ｒ１２（レンズＬ_M1の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ２．００２×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−３．２５２×１０^-11 Ｃ₆ ＝ ２．３００×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−２．５４５×１０^-18 Ｃ₁₀＝−６．５０６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ ３．９２６×１０^-24 Ｃ₁₄＝−８．７６２×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ６．９６８×１０^-32 ｒ１３（レンズＬ_M2の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ５．７６６×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−４．６３６×１０^-11 Ｃ₆ ＝ ６．５４９×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−４．６２９×１０^-17 Ｃ₁₄＝ ５．３９６×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−２．７７７×１０^-32 ｒ１４（レンズＬ_M2の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ４．５３９×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−７．９７９×１０^-11 Ｃ₆ ＝ ７．８８７×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−５．９８９×１０^-17 Ｃ₁₀＝ ４．５９６×１０^-20 、Ｃ₁₂＝−２．５８３×１０^-23 Ｃ₁₄＝ ７．５３３×１０^-27 、Ｃ₁₆＝−８．４０７×１０^-31 ｒ１５（レンズＬ_M3の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−３．８５３×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．８８０×１０^-11 Ｃ₆ ＝−９．４０９×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ８．６２９×１０^-17 Ｃ₁₀＝−５．００２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ １．７１６×１０^-23 Ｃ₁₄＝−３．０６８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝ ２．１３９×１０^-31 ｒ１７（レンズＬ_M4の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−３．４８４×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ４．８９１×１０^-11 Ｃ₆ ＝−６．５４７×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ５．８６４×１０^-17 Ｃ₁₀＝−３．０７２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ８．９６９×１０^-24 Ｃ₁₄＝−１．３０８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝ ７．０３９×１０^-32 ｒ１９（レンズＬ_M5の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ９．２９１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．７６２×１０^-12 Ｃ₆ ＝−５．６４１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ３．６１０×１０^-18 Ｃ₁₀＝−１．１４７×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ １．９５８×１０^-25 Ｃ₁₄＝−１．７１６×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ６．０７０×１０^-34 ｒ２１（レンズＬ_2Rの物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−１．７９３×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ８．８０６×１０^-12 Ｃ₆ ＝−１．１３４×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ６．３６６×１０^-18 Ｃ₁₀＝−１．９３６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ ３．２８４×１０^-25 Ｃ₁₄＝−２．８９０×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ １．０２２×１０^-33 ｒ２２（レンズＬ_2Rの像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ２．０９５×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−２．３３９×１０^-11 Ｃ₆ ＝ １．４０６×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−４．５５２×１０^-18 Ｃ₁₀＝ ８．２８３×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−８．４９９×１０^-26 Ｃ₁₄＝ ４．５９３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝−１．０１７×１０^-34 ｒ２３（レンズＬ₃₁の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−３．７００×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．８７０×１０^-12 Ｃ₆ ＝−５．３７６×１０^-16 、Ｃ₈ ＝ ３．５５９×１０^-20 Ｃ₁₀＝ １．０００×１０^-23 、Ｃ₁₂＝−２．１２９×１０^-27 Ｃ₁₄＝ １．５６６×１０^-31 、Ｃ₁₆＝−４．１１２×１０^-36 ｒ３１（レンズＬ₄₁の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−１．６５２×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ２．７７４×１０^-12 Ｃ₆ ＝ ４．８１８×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−３．２５２×１０^-18 Ｃ₁₀＝ ９．３７２×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−１．４３０×１０^-25 Ｃ₁₄＝ １．１２４×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−３．５８５×１０^-34 ｒ３４（レンズＬ₄₂の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−１．７５６×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ １．６３１×１０^-11 Ｃ₆ ＝−７．０９１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．１７９×１０^-19 Ｃ₁₀＝ １．０６８×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−３．８７５×１０^-25 Ｃ₁₄＝ ５．６３２×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−３．０４８×１０^-33 ｒ３５（レンズＬ₄₃の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−３．４２７×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ５．３３６×１０^-11 Ｃ₆ ＝−３．９３２×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ １．３０８×１０^-17 Ｃ₁₀＝−１．１４６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−４．０７０×１０^-25 Ｃ₁₄＝ １．１１７×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−８．２９１×１０^-33 ｒ３７（レンズＬ₄₄の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ４．７５０×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−２．６９２×１０^-12 Ｃ₆ ＝−１．５８３×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ２．２５６×１０^-17 Ｃ₁₀＝−１．２９８×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ３．７５８×１０^-24 Ｃ₁₄＝−５．３７９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ３．０２０×１０^-32 ｒ４５（レンズＬ₅₄の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−１．５８１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−７．３００×１０^-12 Ｃ₆ ＝ ３．４３８×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−６．４０７×１０^-19 Ｃ₁₀＝ ４．０４５×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ２．５５７×１０^-27 Ｃ₁₄＝−４．３９１×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ １．５０１×１０^-35 ｒ４６（レンズＬ₅₄の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−２．３１９×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ２．１４２×１０^-11 Ｃ₆ ＝−９．７４３×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ２．３５５×１０^-18 Ｃ₁₀＝−３．２３４×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ２．５４６×１０^-27 Ｃ₁₄＝−１．０７３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ １．８７７×１０^-35 ｒ４７（レンズＬ₅₅の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ７．５３４×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−１．３２４×１０^-12 Ｃ₆ ＝ １．７３８×１０^-16 、Ｃ₈ ＝ １．０５１×１０^-19 Ｃ₁₀＝−４．３７７×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ６．２１７×１０^-27 Ｃ₁₄＝−３．９３２×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ ９．３８４×１０^-36 ｒ４９（レンズＬ₅₆の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−８．４９９×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ４．４７１×１０^-12 Ｃ₆ ＝−２．４１２×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．０８０×１０^-18 Ｃ₁₀＝−２．７４７×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ３．７０９×１０^-26 Ｃ₁₄＝−２．５０３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ６．６５４×１０^-35 ｒ５０（レンズＬ₅₆の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−８．９９２×１０^-11 、Ｃ₄ ＝ ４．３８０×１０^-12 Ｃ₆ ＝−３．５３６×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．４５９×１０^-18 Ｃ₁₀＝−３．３８８×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ４．４６６×１０^-26 Ｃ₁₄＝−３．１２０×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ８．９１２×１０^-35 ｒ５１（レンズＬ₅₇の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝−２．８９３×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．２９１×１０^-14 Ｃ₆ ＝ １．２７１×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−７．０７５×１０^-18 Ｃ₁₀＝ １．８６３×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−２．６７３×１０^-25 Ｃ₁₄＝ ２．００８×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−６．１９０×１０^-34 ｒ５２（レンズＬ₅₇の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ １．２２７×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．２８８×１０^-11 Ｃ₆ ＝ １．１７８×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−５．９２２×１０^-18 Ｃ₁₀＝ １．６２３×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−２．４４９×１０^-25 Ｃ₁₄＝ １．９１５×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−６．０６５×１０^-34 ｒ５４（レンズＬ₅₈の像側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ４．１９４×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．０６０×１０^-10 Ｃ₆ ＝ ２．１８３×１０^-13 、Ｃ₈ ＝−２．４８２×１０^-16 Ｃ₁₀＝ １．５５８×１０^-19 、Ｃ₁₂＝−５．４０６×１０^-23 Ｃ₁₄＝ ９．６７８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝−６．９６０×１０^-31 〔ステップ３〕次に、ステップ３では、ステップ２にて
レンズ面が計測された各レンズが保持枠にそれぞれ保持
されるように保持ユニットを組み立て、図４または図５
に示す如く、組み立て上がった各保持ユニットを所定の
順序で鏡筒に落とし込みながら投影光学系ＰＬが組み立
てられる。この組み立て工程時において、各レンズの光
学面（レンズ面）の間隔に関する情報を、保持ユニット
と共に鏡筒内に収納されるワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ
〜５Ｄ）の厚さを加味しながら工具（マイクロメータ
等）を用いて計測し、計測した結果をコンソール等の入
力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメ
モリー部に記憶させる。 〔ステップ４〕ステップ４において、ステップ３にて組
み立てられた直後の投影光学系ＰＬの収差は、図７およ
び図８に示すテストマスク等を用いて計測され、その時
に像面弯曲が図９の曲線ａに示すように発生している。 〔ステップ５〕このため、ステップ５では、投影光学系
ＰＬの調整に先立って、コンピュータ、計算機等の演算
系７により、メモリー部内に記憶された２つの情報（各
レンズの面形状に関する情報（表３に示す光学データ）
および組み立て工程にて得られた各レンズのレンズ面の
間隔に関する情報）に基づいて、メモリー部内に予め記
憶された光学基本データを修正する。そして、演算系７
は、その修正された光学基本データの情報と、投影光学
系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に関する情報と
に基づいて、収差が補正し得る各レンズのレンズ面の間
隔補正量を算出し、不図示のＣＲＴモニター等の表示系
８にて、各レンズのレンズ面の間隔補正量等の情報を表
示する。

【００７８】この表示された各レンズのレンズ面の間隔
補正量に基づいて、図４または図５に示した検査対象と
なる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ
〜５Ｄ）の交換によりレンズ間の光軸方向での相対間隔
を変化、あるいは光軸に対してレンズを傾斜させる等の
調整手法が行われる。これにより投影光学系ＰＬの調整
がなされ、図９の各曲線ａに示す如き低次の像面弯曲が
除去される。この調整工程と平行して、求められた投影
光学系ＰＬの各レンズのレンズ面（光学面）の間隔の情
報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計
算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。 〔ステップ６〕ステップ６では、投影光学系ＰＬの調整
によって低次の像面弯曲が除去された後に、投影光学系
ＰＬに残存する高次の収差を測定する。

【００７９】このときの測定は、ステップ２と同様にテ
ストマスクＴＲ１を用いて検査対象の投影光学系ＰＬの
高次の像面弯曲を検出する。本例の場合では、図９の曲
線ｂに示す如く、高次の像面弯曲が図１３に示される如
く発生している。なお、本例の場合は、説明を簡単にす
るために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬ
の各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は表１のレンズ
データに示す如く設計値どおりになっているものとす
る。

【００８０】このステップ６の高次の収差計測工程にお
いて、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残
存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力
系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモ
リー部に記憶させる。 〔ステップ７〕 〔第１のサブステップ〕高次の像面弯曲を補正すべき非
球面をもとめるに先立って、まず、コンピュータ等の演
算系７は、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系
ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔に関する情
報を用いて、ステップ５の調整工程に先立って得られた
投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報（ステッ
プ２にて得られた各レンズのレンズ面の面形状に関する
情報およびステップ３の組み立て工程にて得られた各レ
ンズのレンズ面の間隔に関する情報等に基づいて、修正
された投影光学系ＰＬの組上げ時での光学データの情
報）を再修正して、ステップ５の調整工程完了後におけ
る投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現す
る。

【００８１】ここで、本例の場合は、説明を簡単にする
ために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの
各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は、表１のレンズ
データに示す如く設計値どおりになっているものとす
る。このため、コンピュータ等の演算系７は、表１に示
す投影光学系ＰＬのデータに表３に示す非球面のデータ
を加味してレンズデータを更新（修正）する。

【００８２】図１３には、表１に示す投影光学系ＰＬの
データに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデ
ータを更新（修正）した時の像面弯曲の様子を示してい
る。図１３に示す像面弯曲の曲線は、ステップ６にて実
際に計測された図９の像面弯曲の曲線ｂと比較して、各
像高にてほぼ同じ収差値を示しており、ステップ５の調
整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学デ
ータが再現されていることが理解できる。

【００８３】次に、以上の如き再現された調整完了時の
製造光学データとメモリー部内に記憶された情報として
ステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高次
の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき（本例
では表１及び表３に示すデータに基づき）、コンピュー
タ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学系ＰＬに
残存する高次の像面弯曲を補正できるような微小非球面
を決定する。この時、本例では、第２レンズ群Ｇ₂ の中
間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体側の凹形状のレンズ面
（第１３レンズ面）に、投影光学系ＰＬに残存する高次
の像面弯曲を補正できるような微小非球面を設計した例
を示している。

【００８４】ここで、第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内
の負レンズＭ₂ の物体側面（第１３レンズ面）に設ける
べき非球面のデータを表４に掲げる。なお、表４には、
前述の（１）式〜（５）式の対応値を併せて示してあ
る。

【００８５】

【表４】ｒ１３（負レンズＭ₂ の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ０．５０２×１０^-7 Ｃ₄ ＝−０．６８７×１０^-10 Ｃ₆ ＝ ０．７１７×１０^-13 Ｃ₈ ＝−０．６０５×１０^-16 Ｃ₁₀＝ ０．３０８×１０^-19 Ｃ₁₂＝−０．８７０×１０^-23 Ｃ₁₄＝ ０．１２８×１０^-26 Ｃ₁₆＝−０．７６７×１０^-31 Ｓ＝０．０２１μｍ Ｓ（ｎ−１）／λ＝０．０４３０ Ｃ＝０．０００９９（１／ｍｍ） ｄ／Ｄ＝０．１８０２ 第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体
側の凹面（第１３レンズ面）に設けるべき非球面は、図
１４に示す如く、光軸から最大像高（最大有効径）まで
の間に２つの変曲点を持つ非球面形状を有しており、レ
ンズ面全面としては、４つの変曲点を有している。この
ように、非球面全面において、変曲点を４つ以上持つ構
成とすることが好ましく、これにより、高次の収差をバ
ランス良く補正することが可能となる。なお、図１４は
縦軸に非球面形状の変位量を示し、横軸にレンズ面の光
軸からの高さを示している。 〔第２のサブステップ〕さて、コンピュータ等の演算系
７を用いた光線追跡により求められた表４に示す如き微
小非球面を投影光学系ＰＬ中の負レンズＭ₂ の物体側の
凹面（第１３レンズ面）に形成するために、必要に応じ
て投影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加
工を施すべき光学ユニットを取り出す。その後、光学ユ
ニット内のレンズの取り出した後に、負レンズＭ₂ の物
体側での凹面（第１３レンズ面）に対して非球面加工を
図１１に示した如きレンズ研磨加工機により行う。 〔第３のサブステップ〕以上の図１１のレンズ研磨加工
機による加工が完了すると、加工が施された負レンズＭ
₂ 、蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠
が取り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工
機により非球面加工されたレンズを保持する光学ユニッ
トを投影光学系ＰＬに組み込む。

【００８６】そして、組み込み完了した段階での像面弯
曲を図１５に示す。図１５に示すように、図９の曲線ｂ
及び図１３に示す如き高次の像面弯曲が除去され、優れ
た結像性能を持つ投影光学系ＰＬの製造が達成されてい
ることが理解できる。以上においては、高次の像面弯曲
を補正する非球面を第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の
負レンズＭ₂ の物体側面に設けた例を示したが、次に、
高次の歪曲収差（ディストーション）を補正する非球面
を設けた第２実施例を説明する。なお、説明を簡単にす
るために、第２実施例においても、前述の表１に示す基
本レンズデータ及び表３に示す投影光学系を構成する各
レンズの誤差非球面は、同一であるものとする。従っ
て、表１に示すレンズデータを満たす投影光学系ＰＬを
構成する各レンズ並びに各レンズを保持する保持枠、レ
ンズと保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒を
製造する工程としてのステップ１、ステップ１にて製造
されたレンズのレンズ面を形状を計測する工程としての
ステップ２、および投影光学系ＰＬを組み立てる工程と
してのステップ３は同一であるため説明を省略する。 〔ステップ４〕以上のステップ１〜ステップ３の工程を
経た後、ステップ４において、ステップ３にて組み立て
られた直後の投影光学系ＰＬの収差は、図７および図８
に示すテストマスク等を用いて計測され、その時に歪曲
収差（ディストーション）が図１０の曲線ａに示すよう
に発生している。 〔ステップ５〕このため、ステップ５では、投影光学系
ＰＬの調整に先立って、コンピュータ、計算機等の演算
系７により、メモリー部内に記憶された２つの情報（各
レンズでのレンズ面の面形状に関する情報（表３に示す
光学データ）および組み立て工程にて得られた各レンズ
のレンズ面の間隔に関する情報）に基づいて、メモリー
部内に予め記憶された光学基本データを修正する。そし
て、演算系７は、その修正された光学基本データの情報
と、投影光学系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に
関する情報とに基づいて、収差を補正し得る各レンズの
レンズ面（光学面）の間隔補正量を算出し、不図示のＣ
ＲＴモニター等の表示系８にて、各レンズのレンズ面
（光学面）の間隔補正量等の情報を表示する。

【００８７】この表示された各レンズのレンズ面の間隔
補正量に基づいて、図４または図５に示した検査対象と
なる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ
〜５Ｄ）の交換によりレンズ間の光軸方向での相対間隔
を変化、あるいは光軸に対してレンズを傾斜させる等の
調整手法が行われる。これにより投影光学系ＰＬを調整
がなされ、図１０の各曲線ａに示す如き低次の歪曲収差
が除去される。この調整工程と平行して、求められた投
影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔の
情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、
計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。 〔ステップ６〕ステップ６では、投影光学系ＰＬの調整
によって低次の歪曲収差が除去された後に、投影光学系
ＰＬに残存する高次の歪曲収差を測定する。

【００８８】このときの測定は、ステップ２と同様にテ
ストマスクＴＲ２を用いて検査対象の投影光学系ＰＬの
高次の歪曲収差を検出する。本例の場合では、図１０の
曲線ｂに示す如く、高次の像面弯曲が図１６に示される
如く発生している。なお、本例の場合は、説明を簡単に
するために、調整工程が完了した段階での投影光学系Ｐ
Ｌの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は表１のレン
ズデータに示す如く設計値どおりになっているものとす
る。

【００８９】このステップ６の高次の収差計測工程にお
いて、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残
存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力
系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモ
リー部に記憶させる。 〔ステップ７〕 〔第１のサブステップ〕高次の歪曲収差を補正すべき非
球面をもとめるに先立って、まず、コンピュータ等の演
算系７は、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系
ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔に関する情
報を用いて、ステップ５の調整工程に先立って得られた
投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報（ステッ
プ２にて得られた各レンズの面形状に関する情報および
ステップ３の組み立て工程にて得られた各レンズの光学
面の間隔に関する情報等に基づいて、修正された投影光
学系ＰＬの組上げ時での光学データの情報）を再修正し
て、ステップ５の調整工程完了後における投影光学系Ｐ
Ｌの製造過程での光学データを再現する。

【００９０】ここで、第２実施例の場合も、前述の第１
実施例と同様に、説明を簡単にするために、調整工程が
完了した段階での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面
（レンズ面）の間隔は、表１のレンズデータに示す如く
設計値どおりになっているものとする。このため、コン
ピュータ等の演算系７は、表１に示す投影光学系ＰＬの
データに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデ
ータを更新（修正）する。

【００９１】図１６には、表１に示す投影光学系ＰＬの
データに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデ
ータを更新（修正）した時の歪曲収差の様子を示してい
る。図１６に示す歪曲収差の曲線は、ステップ６にて実
際に計測された図９の歪曲収差の曲線ｂと比較して、各
像高にてほぼ同じ収差値を示しており、ステップ５の調
整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学デ
ータが再現されている理解できる。

【００９２】次に、以上の如き再現された調整完了時の
製造光学データとメモリー部内に記憶された情報として
ステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高次
の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき（本例
では表１及び表３に示すデータに基づき）、コンピュー
タ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学系ＰＬに
残存する高次の歪曲収差を補正できるような微小非球面
を決定する。この時、本例では、第１レンズ群Ｇ₁ の正
レンズＬ₁₁の物体側の凸形状のレンズ面（第１レンズ
面）に、投影光学系ＰＬに残存する高次の歪曲収差を補
正できるような微小非球面を設計した例を示している。

【００９３】ここで、第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁
の物体側のレンズ面（第１レンズ面）に設けるべき非球
面のデータを表５に掲げる。なお、表５には、前述の
（１）式〜（５）式の対応値を併せて示してある。

【００９４】

【表５】ｒ１（正レンズＬ₁₁の物体側面） ｋ＝１ Ｃ₂ ＝ ０．５０２×１０^-7 Ｃ₄ ＝−０．３９２×１０^-10 Ｃ₆ ＝ ０．１６２×１０^-13 Ｃ₈ ＝−０．４７１×１０^-17 Ｃ₁₀＝ ０．９２１×１０^-21 Ｃ₁₂＝−０．１０９×１０^-24 Ｃ₁₄＝ ０．６９６×１０^-29 Ｃ₁₆＝−０．１８３×１０^-33 Ｓ＝０．０２４μｍ Ｓ（ｎ−１）／λ＝０．０４９ Ｃ＝０．００１３８（１／ｍｍ） ｄ／Ｄ＝０ 第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁の物体側の凸形状のレ
ンズ面（第１レンズ面）に設けるべき非球面は、図１７
に示す如く、光軸から最大像高（最大有効径）までの間
に２つの変曲点を持つ非球面形状を有しており、レンズ
面全面としては、４つの変曲点を有している。このよう
に、非球面全面において、変曲点を４つ以上持つ構成と
することが好ましく、これにより、高次の収差をバラン
ス良く補正することが可能となる。なお、図１７は縦軸
に非球面形状の変位量を示し、横軸にレンズ面の光軸か
らの高さを示している。 〔第２のサブステップ〕さて、コンピュータ等の演算系
７を用いた光線追跡により求められた表４に示す如き微
小非球面を投影光学系ＰＬ中の第１レンズ群Ｇ₁ の正レ
ンズＬ₁₁の物体側面に形成するために、必要に応じて投
影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加工を
施すべき光学ユニットを取り出す。その後、光学ユニッ
ト内のレンズの取り出した後に、正レンズＬ₁₁の物体側
でのレンズ面（第１レンズ面）に対して非球面加工を図
１１に示した如きレンズ研磨加工機により行う。 〔第３のサブステップ〕以上の図１１のレンズ研磨加工
機による加工が完了すると、加工が施された正レンズＬ
₁₁は蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠
が取り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工
機により非球面加工されたレンズを保持する光学ユニッ
トを投影光学系ＰＬに組み込む。

【００９５】そして、組み込み完了した段階での歪曲収
差を図１８に示す。図１８に示すように、図１０の曲線
ｂ及び図１６に示す如き高次の歪曲収差が除去され、優
れた結像性能を持つ投影光学系ＰＬの製造が達成されて
いることが理解できる。以上の各実施例では、像面弯曲
と歪曲収差をそれぞれ独立に補正する非球面を示した
が、投影光学系に残存する各収差を同時に補正する非球
面を少なくとも１面以上形成しても良い。また、本発明
による非球面は、像面湾曲、歪曲収差のみならずコマ収
差、球面収差、非点収差等の収差やテレセントリック性
などの結像特性などを補正することも可能である。さら
には、これらの複数の収差等を同時に補正することも可
能である。

【００９６】さらに、以上の各実施例では、屈折力を持
つレンズのレンズ面に非球面を形成した例を示したが、
本発明では、平凸レンズの平面側（屈折力が零となる
面）または平凹レンズの平面側（屈折力が零となる面）
において、投影光学系中に残存する高次の収差を補正す
る非球面を形成しても良い。さらには、本発明では、投
影光学系を反射屈折型の光学系で構成した場合、あるい
は投影光学系を反射光学系で構成した場合における少な
くとも１つの反射面に、投影光学系中に残存する高次の
収差を補正する非球面を形成しても良い。

【００９７】また、投影光学系とマスクとの間又は投影
光学系と感光性基板（ウエハ）との間において、屈折力
が零となる光透過性の平行平面板を挿脱可能に構成し、
その平行平面板の表面において、投影光学系中に残存す
る高次の収差を補正する非球面を形成しても良い。この
場合、以上に述べたステップ１からステップ８まで同じ
工程を経ることになるが、投影光学系からの平行平面板
の取り出し並びに投影光学系への平行平面板の取りつけ
が非常に簡単である。その結果、平行平面板を非球面加
工する場合には、第２のサブステップにて非球面加工を
施すための光学素子を取り出すために必要に応じて投影
光学系ＰＬの１部または全部を分解する作業および第３
のサブステップにおいて非球面加工、反射防止膜のコー
トが施された光学素子を取りつけるために投影光学系Ｐ
Ｌを再度組み立て、調整する作業を不要とすることがで
き作業効率を向上させることができる。

【００９８】なお、投影光学系に残存する収差を補正す
る本発明による非球面は、収差の回転対称な成分のみな
らず回転非対称な収差成分を除去できることは言うまで
もない。このため、本発明による非球面は、光軸に対し
て回転非対称な形状としても良いことは明らかである。
また、以上の各実施例では、マスクパターンを感光性基
板に縮小投影する投影光学系に残存する高次の収差を補
正する非球面を設けた例を示したが、これに限らず、マ
スクパターンを感光性基板に等倍、または拡大で投影す
る投影光学系に残存する高次の収差を補正する非球面を
設けても良い。

【００９９】以上に示した各実施例では、投影光学系を
構成する光学部品の加工精度が緩くても、組み上げた結
果物としての投影光学系では高次の収差成分が除去され
て高い光学性能を有することになるため、光学部品自体
の不良率を低下させ、効率よく投影光学系を製造できる
利点がある。また、光学部品の加工精度が今までと同程
度であれば、今まで以上に高い光学性能を達成できる利
点がある。

【０１００】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、投影光学
系を構成する光学部品の不良や、投影光学系自身の不良
を招くことなく、高次の収差成分が除去された高い光学
性能を持つ投影光学系の効率の良い製造を可能とし得
る。このため、本発明では、高次の収差成分が除去し得
る投影光学系の製造方法、より微細なマスクパターンを
感光性基板に良好に投影露光し得る投影露光装置、さら
にはより高い集積度を持つ半導体素子を始めとした各種
の素子の製造方法が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による投影露光装置の概略構成す
る説明するための図である。

【図２】図２は本発明による投影光学系の製造過程を説
明するための図である。

【図３】図３は本発明による投影光学系の製造過程の光
学データを再現するための過程を示す図である。

【図４】図１に示した投影光学系の保持構造の様子を示
す図である。

【図５】図４に示した投影光学系の保持構造とは別の構
造を示す図である。

【図６】投影光学系を構成する光学素子の光学面の形状
を計測するフィゾー型干渉計の構成を示す図である。

【図７】投影光学系に残存する像面弯曲を計測するため
のテストマスクの様子を示す図である。

【図８】投影光学系に残存する歪曲収差を計測するため
のテストマスクの様子を示す図である。

【図９】投影光学系に残存する像面弯曲の様子を示す図
である。

【図１０】投影光学系に残存する歪曲収差の様子を示す
図である。

【図１１】投影光学系に残存する高次の諸収差を補正す
る非球面を光学面に形成する非球面加工機の構成を示す
図である。

【図１２】本発明の実施例にかかる投影光学系のレンズ
構成図である。

【図１３】図１２に示した投影光学系に高次の像面弯曲
が残存している様子を示す図である。

【図１４】図１３に示した高次の像面弯曲を補正するた
めの非球面形状の様子を示す図である。

【図１５】図１４に示した非球面形状によって高次の像
面弯曲が補正されている様子を示す図である。

【図１６】図１２に示した投影光学系に高次の歪曲収差
が残存している様子を示す図である。

【図１７】図１６に示した高次の歪曲収差を補正するた
めの非球面形状の様子を示す図である。

【図１８】図１７に示した非球面形状によって高次の歪
曲収差が補正されている様子を示す図である。

【図１９】走査型投影露光装置の概略的な構成を示す図
である。

【符号の説明】

Ｒ・・・・・ マスク Ｗ・・・・・ ウエハ ＰＬ・・・・・ 投影光学系 １、４Ａ〜４Ｅ、・・・・・ 鏡筒 ２Ａ〜２Ｅ・・・・・ 保持枠 ３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ・・・・・ ワッシャ Ｌ₁ 〜Ｌ₅ ・・・・・ レンズ Ｇ₁ ・・・・・ 第１レンズ Ｇ₂ ・・・・・ 第２レンズ Ｇ₃ ・・・・・ 第３レンズ Ｇ₄ ・・・・・ 第４レンズ Ｇ₅ ・・・・・ 第５レンズ Ｇ₆ ・・・・・ 第６レンズ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１物体の像を第２物体上へ投影するため
   の投影光学系の製造方法において、 前記投影光学系を構成すべき複数の光学部材を製造する
   第１工程と、 該第１工程によって製造された複数の光学部材の光学面
   の面形状をそれぞれ計測する第２工程と、 前記第１工程にて製造された前記複数の光学部材を用い
   て投影光学系を組み立てる第３工程と、 該第３工程後にて前記投影光学系に残存する収差を計測
   するための第４工程と、 該第４工程によって計測された収差を補正するために前
   記投影光学系を調整すると共に、該調整中又は調整完了
   時での前記投影光学系を構成する前記複数の光学部材間
   の光学面の間隔を求める第５工程と、 前記第５工程後にて前記投影光学系に残存する高次の収
   差を計測する第６工程と、 前記第２工程にて得られた各光学部材の面形状の情報
   と、前記第５工程にて得られた前記複数の光学部材間の
   光学面の間隔の情報と、前記投影光学系の光学設計情報
   とに基づいて、前記第６工程にて得られた残存する高次
   収差量を補正する非球面を前記複数の光学部材の少なく
   とも１つに形成する第７工程とを有することを特徴とす
   る投影光学系の製造方法。
2. 【請求項２】前記第７工程にて形成される前記非球面
   は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最
   大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成さ
   れている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系
   の製造方法。
3. 【請求項３】前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成
   し、該屈折面の曲率をＣとするとき、 ｜Ｃ｜＜０．０２ を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の投影光学系の製造方法。
4. 【請求項４】前記投影光学系の最も第１物体側の光学部
   材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学
   部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投
   影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記
   非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿っ
   た距離をｄとするとき、 ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７ の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
5. 【請求項５】前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、
   光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点
   での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の
   曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２ま
   での自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とするとき、
   以下の式を満足する特徴とする請求項１から請求項４の
   いずれかに記載の投影光学系の製造方法。 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₁ ｈ
   ¹ ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₃ ｈ³ ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_n
   ｈⁿ 但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。
6. 【請求項６】照明光学系からの露光光をマスク上に形成
   されたパターンに照明し、該パターンを投影光学系を介
   して感光性基板に露光する投影露光装置において、 前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板
   に形成するための複数の光学部材を有し、 前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非
   球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、 前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変
   化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されて
   いる前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することを特徴とする投影露光装置。
7. 【請求項７】前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成
   し、該屈折面の曲率をＣとするとき、 ｜Ｃ｜＜０．０２ を満足することを特徴とする請求項６に記載の投影露光
   装置。
8. 【請求項８】前記投影光学系の最もマスク側の光学部材
   の屈折面から前記投影光学系の最も感光性基板側の光学
   部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投
   影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記非
   球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った
   距離をｄとするとき、 ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７ の条件を満足することを特徴とする請求項６または請求
   項７に記載の投影露光装置。
9. 【請求項９】前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、
   光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点
   での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の
   曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２ま
   での自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とするとき、
   以下の式を満足する特徴とする請求項６から請求項８の
   いずれかに記載の投影露光装置。 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₁ ｈ
   ¹ ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₃ ｈ³ ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_n
   ｈⁿ 但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。
10. 【請求項１０】半導体素子を製造する方法において、 露光光をマスク上に形成された所定のパターンに照明す
    る工程と、 前記パターンを投影光学系を介して感光性基板に投影露
    光する工程とを有し、 前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板
    に形成するための複数の光学部材を有し、 前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非
    球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、 前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変
    化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されて
    いる前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】前記非球面を前記光学部材の屈折面に形
    成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、 ｜Ｃ｜＜０．０２ を満足することを特徴とする請求項１０に記載の半導体
    装置の製造する方法。
12. 【請求項１２】前記投影光学系の最もマスク側の光学部
    材の屈折面から前記投影光学系の最も感光性基板側の光
    学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記
    投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から前記
    非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿っ
    た距離をｄとするとき、 ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７ の条件を満足することを特徴とする請求項１０または請
    求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】前記非球面は、光軸からの高さをｈと
    し、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ
    頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近
    軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１
    ２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とすると
    き、以下の式を満足する特徴とする請求項１０から請求
    項１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₁ ｈ
    ¹ ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₃ ｈ³ ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_n
    ｈⁿ 但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。
14. 【請求項１４】複数の光学部材を用いて所定の順序で組
    み立てることにより、第１物体の像を第２物体上へ投影
    するための投影光学系を製造する方法において、 複数の光学部材を用いて前記投影光学系を組み立てるに
    先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測する第１
    工程と、前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み
    立て中又は組み立て後に前記複数の光学部材の配置に関
    する情報を得る第２工程と、前記第１工程にて得られた
    前記複数の光学部材の光学面の形状に関する情報と、前
    記第２工程にて得られた前記複数の光学部材の配置に関
    する情報を得る工程とに基づいて、前記投影光学系に残
    存する収差を除去する非球面を前記複数の光学部材の少
    なくとも１つに形成する第３工程を有することを特徴と
    する投影光学系の製造方法。
15. 【請求項１５】前記第３工程にて形成される前記非球面
    は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最
    大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成さ
    れている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、 ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３ を満足することを特徴とする請求項１４記載の投影光学
    系の製造方法。
16. 【請求項１６】前記非球面を前記光学部材の屈折面に形
    成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、 ｜Ｃ｜＜０．０２ を満足することを特徴とする請求項１４または請求項１
    ５に記載の投影光学系の製造方法。
17. 【請求項１７】前記投影光学系の最も第１物体側の光学
    部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光
    学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記
    投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前
    記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿
    った距離をｄとするとき、 ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７ の条件を満足することを特徴とする請求項１４から請求
    項１６のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。
18. 【請求項１８】前記非球面は、光軸からの高さをｈと
    し、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ
    頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近
    軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１
    ２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とすると
    き、以下の式を満足する特徴とする請求項１４から請求
    項１７のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。 Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₁ ｈ
    ¹ ＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₃ ｈ³ ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_n
    ｈⁿ 但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。