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JPWO2003001271A1 - Optical system and an exposure apparatus equipped with the optical system - Google Patents

Optical system and an exposure apparatus equipped with the optical system

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JPWO2003001271A1
JPWO2003001271A1 JP2003507610A JP2003507610A JPWO2003001271A1 JP WO2003001271 A1 JPWO2003001271 A1 JP WO2003001271A1 JP 2003507610 A JP2003507610 A JP 2003507610A JP 2003507610 A JP2003507610 A JP 2003507610A JP WO2003001271 A1 JPWO2003001271 A1 JP WO2003001271A1
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JP
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白石 直正
直正 白石
大村 泰弘
泰弘 大村
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Abstract

たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することのできる光学系。 For example, even with a birefringent crystal material such as fluorite, an optical system capable of ensuring good optical performance without substantially affected by birefringence. 光軸(AX100)と結晶軸[111]とが一致する複数の結晶レンズから構成された第1レンズ群(105,106)と、光軸と結晶軸[100]とが一致する複数の結晶レンズから構成された第2レンズ群(109,110)とを備えている。 A plurality of crystal lenses in which the optical axis (AX100) and the crystal axis [111] and the first lens group including a plurality of crystal lenses match (105, 106), the optical axis and the crystal axis [100] and coincide and a second lens group which is configured (109, 110) from. 第1レンズ群は第1角度だけ相対回転した位置関係を有する第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とを有し、第2レンズ群は第2角度だけ相対回転した位置関係を有する第2Aレンズ群と第2Bレンズ群とを有する。 The first lens group and a second 1A lens group and the 1B lens group having a positional relationship relative rotation by a first angle, the second lens group first 2A lens group having a positional relationship relative rotation by a second angle When having a first 2B lens group.

Description

技術分野本発明は、光学系および該光学系を備えた露光装置に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exposure apparatus having an optical system and the optical system, a suitable projection optical system in an exposure apparatus used in particular to produce microdevices such as semiconductor devices and liquid crystal display element in a photolithography process it relates.
背景技術半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の電子デバイス(マイクロデバイス)の微細パターンの形成に際して、形成すべきパターンを4〜5倍程度に比例拡大して描画したフォトマスク(レチクルとも呼ぶ)のパターンを、投影露光装置を用いてウエハ等の感光性基板(被露光基板)上に縮小投影する方法が用いられている。 In forming a fine pattern of background art semiconductor integrated circuits and electronic devices such as a liquid crystal display (micro device), the pattern of the photomask drawn proportionally enlarged pattern to be formed about 4 to 5 times (also referred to as reticle) the method of reduction projection onto a photosensitive substrate such as a wafer (substrate to be exposed) using a projection exposure apparatus is used. この種の投影露光装置では、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長が短波長側へシフトし続けている。 In this type of projection exposure apparatus, in order to cope with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, the exposure wavelength is continuously shifted to a shorter wavelength side.
現在、露光波長はKrFエキシマレーザーの248nmが主流となっているが、より短波長のArFエキシマレーザーの193nmも実用化段階に入りつつある。 Currently, the exposure wavelength is 248nm from a KrF excimer laser has become the mainstream, it is becoming more even 193nm of ArF excimer laser having a short wavelength enters the practical stage. さらに、波長157nmのF レーザーや波長126nmのAr レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光を供給する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。 Further, the Ar 2 laser or the like of the F 2 laser or a wavelength 126nm wavelength 157 nm, have been made proposals for a projection exposure apparatus using a light source for supplying light in a wavelength band so-called vacuum ultraviolet region. また、投影光学系の大開口数(NA)化によっても高解像度化が可能であるため、露光波長の短波長化のための開発だけでなく、より大きい開口数を有する投影光学系の開発もなされている。 Furthermore, since by the large numerical aperture (NA) of the projection optical system is capable of high resolution, not only development for shorter exposure wavelength, development of a projection optical system having a numerical aperture greater than It has been made.
このように波長の短い紫外域の露光光に対しては、透過率や均一性の良好な光学材料(レンズ材料)は限定される。 For such exposure light of short ultraviolet wavelengths, good optical material (lens material) of the transmittance and uniformity is limited. ArFエキシマレーザーを光源とする投影光学系では、レンズ材料として合成石英ガラスも使用可能であるが、1種類のレンズ材料では色収差の補正を十分に行うことができないので、一部のレンズにフッ化カルシウム結晶(蛍石)が用いられる。 The projection optical system as a light source an ArF excimer laser, but a synthetic quartz glass can be used as a lens material, since the one of the lens material can not be carried out sufficiently correct chromatic aberration, fluoride in a part of the lens calcium crystals (fluorite) is used. 一方、F レーザーを光源とする投影光学系では、使用可能なレンズ材料は事実上フッ化カルシウム結晶(蛍石)に限定される。 On the other hand, in the projection optical system as a light source an F 2 laser, usable lens material is limited to virtually crystalline calcium fluoride (fluorite).
最近、このように波長の短い紫外線に対しては、立方晶系であるフッ化カルシウム結晶(蛍石)においても、複屈折が生じることが報告されている。 Recently, with respect to short ultraviolet wavelengths Thus, also in the cubic system in which calcium fluoride crystal (fluorite), it has been reported that the birefringence occurs. 電子デバイスの製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は致命的であり、複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。 In ultra-precision optical systems such as projection optical systems used in the manufacture of electronic devices, aberrations caused by the birefringence of the lens material is fatal, the lens configuration in which substantially avoid the influence of birefringence and lens adopted design is essential.
発明の開示本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を確保することのできる光学系および該光学系を備えた露光装置を提供することを目的とする。 Disclosure of the Invention The present invention has been made in view of the problems described above, even by using a birefringent crystal material such as fluorite, good optical without substantially receiving that the influence of birefringence and an object thereof is to provide an exposure apparatus having an optical system and optical system capable of ensuring performance.
また、本発明は、結晶材料を用いて良好な光学性能を有する光学系が搭載された露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイス製造方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention is a micro device manufacturing that can be used an optical system is mounted on the exposure apparatus, to produce a high-performance micro device according to a high-resolution exposure technique with good optical performance using crystalline material an object of the present invention to provide a method.
前記課題を解決するために、本発明の第1発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, in an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
前記光学系の光軸と結晶軸[111]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第1素子群と、 A first element group composed of the optical system a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [111] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide approximately,
前記光軸と結晶軸[100]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第2素子群とを備え、 And a second element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially,
前記第1素子群は、前記光軸を中心として第1角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第1A素子群と第1B素子群とを有し、 The first element group, and a first 1A element group and the 1B element group having a first angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
前記第2素子群は、前記光軸を中心として第2角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第2A素子群と第2B素子群とを有し、 The second element group, and a third 2A element group and the 2B element group having a second angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第1A素子群における光学素子中の光路長L1Aと前記第1B素子群における光学素子中の光路長L1Bとがほぼ等しく、 Is approximately equal to the optical path length L1B in the optical element in the optical path length L1A and the second 1B element groups in the optical element in the first 1A element groups of light beams form an angle of a predetermined range with respect to the optical axis,
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第2A素子群における光学素子中の光路長L2Aと前記第2B素子群における光学素子中の光路長L2Bとがほぼ等しく、 Approximately equal to the optical path length L2B in the optical element in the first 2A element optical path lengths L2A and the second 2B element groups in the optical element in the group of light beams forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis,
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第1素子群における光学素子中の光路長L1(=L1A+L1B)と前記第2素子群における光学素子中の光路長L2(=L2A+L2B)とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系を提供する。 The optical path in the optical element in the first element group of a light beam forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis length L1 (= L1A + L1B) and the optical path length in the optical element in the second element group L2 (= L2A + L2B) DOO is to provide an optical system characterized in that it is set in accordance with a predetermined magnification.
第1発明の好ましい態様によれば、前記第1素子群における光学素子中の光路長L1は、前記第2素子群における光学素子中の光路長L2の約1.5倍に設定されている。 According to a preferred embodiment of the first invention, the optical path length L1 in the optical element in the first element group is set to approximately 1.5 times the optical path length L2 in the optical element in the second element group. この場合、前記第2素子群における光学素子中の光路長L2の1.5倍と前記第1素子群における光学素子中の光路長L1との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, the difference between the optical path length L1 in the optical element in the 1.5-fold and the first element group in the optical path length L2 in the optical element in the second element group, the wavelength of the light beam λ and (nm) when it is preferably set within ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm).
また、第1発明の好ましい態様によれば、前記第1A素子群における光学素子中の光路長L1Aと前記第1B素子群における光学素子中の光路長L1Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されている。 According to a preferred embodiment of the first invention, the difference between the optical path length L1B in the optical element in the optical path length L1A and the second 1B element groups in the optical element in the first 1A element group, the wavelength of the light beam λ when the (nm), is set within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、前記第2A素子群における光学素子中の光路長L2Aと前記第2B素子群における光学素子中の光路長L2Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 Further, when the difference between the optical path length L2B in the optical element in the optical path length L2A and the second 2B element groups in the optical element in the first 2A element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0. it is preferably set within 5 × 10 -6 × λ 3 ( cm). また、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さいことが好ましい。 The angle of the predetermined range is preferably smaller than the angle corresponding to the large and 0.9 times the image-side numerical aperture than the angle corresponding to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system .
さらに、第1発明の好ましい態様によれば、前記第1A素子群と前記第1B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置され、前記第2A素子群と前記第2B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されている。 Furthermore, according to a preferred embodiment of the first invention, wherein the first 1A element group and the 1B element group are disposed close to each other along the optical axis, and the second 2A element group and the second 2B element group They are disposed close to each other along the optical axis. また、前記第1素子群と前記第2素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。 Further, it is preferably arranged close to each other along the optical axis and the second element group and the first element group. さらに、前記第1A素子群、前記第1B素子群、前記第2A素子群および前記第2B素子群のうちの少なくとも1つの素子群は、前記光軸に沿って互いに近接して配置された複数の光学素子から構成されていることが好ましい。 Furthermore, the first 1A element group, the 1B-th element groups, at least one element group among the first 2A element group and the second 2B element group, a plurality of which are arranged close to each other along the optical axis it is preferably constructed from the optical element. また、前記第1素子群と前記第2素子群との組を複数備えていることが好ましい。 Further, it is preferable that a plurality of pairs of said second element group and the first element group.
本発明の第2発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In the second aspect of the present invention, in an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
前記光学系の光軸と結晶軸[110]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第3素子群と第4素子群とを備え、 The optical system of the optical axis and the crystal axis [110] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes and the third element group are arranged out of a plurality of optical elements that are configured to substantially match the fourth and an element group,
前記第3素子群は、前記光軸を中心として第3角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第3A素子群と第3B素子群とを有し、 The third element group, and a second 3A element group and the 3B element group having a third angle only rotate relative positional relationship about said optical axis,
前記第4素子群は、前記光軸を中心として第4角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第4A素子群と第4B素子群とを有し、 The fourth element group, and a third 4A element group and the 4B element group having a fourth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
前記第3素子群と前記第4素子群とは、前記光軸を中心として第5角度だけ相対的に回転した位置関係を有し、 Wherein the third element group and the fourth element groups, a fifth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第3A素子群における光学素子中の光路長L3Aと前記第3B素子群における光学素子中の光路長L3Bとがほぼ等しく、 Is approximately equal to the optical path length L3B in the optical element in an optical path length of L3A and the second 3B element groups in the optical element in the second 3A element groups of light beams form an angle of a predetermined range with respect to the optical axis,
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第4A素子群における光学素子中の光路長L4Aと前記第4B素子群における光学素子中の光路長L4Bとがほぼ等しく、 Approximately equal to the optical path length L4B in the optical element in the first 4A element optical path lengths L4A and the second 4B element groups in the optical element in the group of light beams forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis,
前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第3素子群における光学素子中の光路長L3(=L3A+L3B)と前記第4素子群における光学素子中の光路長L4(=L4A+L4B)とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系を提供する。 The predetermined range of the optical path length in the optical element in the third element group of the light beam at an angle L3 (= L3A + L3B) the optical path length in the optical elements in the fourth element group L4 with respect to the optical axis (= L4A + L4B) DOO is to provide an optical system characterized in that it is set in accordance with a predetermined magnification.
第2発明の好ましい態様によれば、前記第3素子群における光学素子中の光路長L3と前記第4素子群における光学素子中の光路長L4とがほぼ等しく設定されている。 According to a preferred embodiment of the second invention, the optical path length L4 in the optical element in the fourth element group and the optical path length L3 in the optical element in the third element group is set to be substantially equal. この場合、前記第3素子群における光学素子中の光路長L3と前記第4素子群における光学素子中の光路長L4との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, when the difference between the optical path length L4 in the optical element in the fourth element group and the optical path length L3 in the optical element in the third element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 1 it is preferably set within .0 × 10 -6 × λ 3 ( cm).
また、第2発明の好ましい態様によれば、前記第3A素子群における光学素子中の光路長L3Aと前記第3B素子群における光学素子中の光路長L3Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されている。 According to a preferred embodiment of the second invention, the difference between the optical path length L3B in the optical element in an optical path length of L3A and the second 3B element groups in the optical element in the second 3A element group, the wavelength of the light beam λ when the (nm), is set within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、前記第4A素子群における光学素子中の光路長L4Aと前記第4B素子群における光学素子中の光路長L4Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 Further, when the difference between the optical path length L4B in the optical element in an optical path length of L4A and the second 4B element groups in the optical element in the first 4A element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0. it is preferably set within 5 × 10 -6 × λ 3 ( cm).
さらに、第2発明の好ましい態様によれば、前記光軸と結晶軸[100]とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第5素子群をさらに備え、前記第5素子群は、前記光軸を中心として第6角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第5A素子群と第5B素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第5A素子群における光学素子中の光路長L5Aと前記第5B素子群における光学素子中の光路長L5Bとがほぼ等しく、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第3素子群における光学素子中の光路長L3(=L3A+L3B)と前記第4素子群における光学素子中の光路長L4(=L4A+L4B)との総和光路長L34(=L3+L4)と、前記第5素子群における Furthermore, according to a preferred embodiment of the second invention, further comprising a fifth element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] is set to coincide substantially, the fifth element group, and a second 5A element group and the 5B element group having a sixth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis, an angle of the predetermined range with respect to the optical axis approximately equal to the optical path length L5B in the optical element in an optical path length of L5A and the second 5B element groups in the optical element in the second 5A element group of the light beam, said light beam forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis the optical path length in the optical element L3 (= L3A + L3B) the total Wako path length of the optical path length L4 in the optical element (= L4A + L4B) in the fourth element group L34 (= L3 + L4) in the third element group, the fifth element in group 学素子中の光路長L5(=L5A+L5B)とが所定の倍率にしたがって設定されている。 Optical path length L5 in Manabu element (= L5A + L5B) and are set in accordance with a predetermined magnification.
この場合、前記第3素子群および前記第4素子群における光学素子中の総和光路長L34は、前記第5素子群における光学素子中の光路長L5の約4倍に設定されていることが好ましい。 In this case, the total Wako path length L34 in the optical element in the third element group and the fourth element group, it is preferably set to approximately four times the optical path length L5 in the optical element in the fifth element group . また、この場合、前記第5素子群における光学素子中の光路長L5の約4倍と前記第3素子群および前記第4素子群における光学素子中の総和光路長L34との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±2.7×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, the difference between the total Wako path length L34 in the optical element at about 4-fold and the third element group and the fourth element groups in the optical path length L5 in the optical element in the fifth element group, the light beam when the wavelength of which was lambda (nm), it is preferably set within ± 2.7 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、前記第5A素子群における光学素子中の光路長L5Aと前記第5B素子群における光学素子中の光路長L5Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 Further, when the difference between the optical path length L5B in the optical element in an optical path length of L5A and the second 5B element groups in the optical element in the second 5A element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0. it is preferably set within 5 × 10 -6 × λ 3 ( cm).
また、第2発明の好ましい態様によれば、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さい。 According to a preferred embodiment of the second invention, the angle of the predetermined range is larger than the angle corresponding to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system and 0.9 times the image-side numerical aperture smaller than the corresponding angle. さらに、前記第3A素子群と前記第3B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置され、前記第4A素子群と前記第4B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。 Moreover, said the first 3A element group and the 3B element group are disposed close to each other along the optical axis, wherein the first 4A element the first 4B element group and groups adjacent to each other along the optical axis being disposed Te is preferred. また、前記第3素子群と前記第4素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。 Further, it is preferably arranged close to each other along the optical axis and the fourth element group and the third element group. さらに、前記第3A素子群、前記第3B素子群、前記第4A素子群および前記第4B素子群のうちの少なくとも1つの素子群は、前記光軸に沿って互いに近接して配置された複数の光学素子から構成されていることが好ましい。 Further, the second 3A element group, wherein the 3B element groups, at least one element group among the first 4A element group and the third 4B element group, a plurality of which are arranged close to each other along the optical axis it is preferably constructed from the optical element. また、前記第3素子群と前記第4素子群との組を複数備えていることが好ましい。 Further, it is preferable that a plurality of pairs of said fourth element group and the third element group. さらに、前記第5A素子群と前記第5B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferably arranged close to each other along the optical axis and the second 5B element group and the second 5A element group.
本発明の第3発明では、立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In the third aspect of the present invention, in an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
前記光学系の光軸と結晶軸[110]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第6素子群と第7素子群と第8素子群と第9素子群とを備え、 The optical system of the optical axis and the crystal axis [110] or the crystal axis and the sixth element group are arranged out of the set plurality of optical elements as optically equivalent to the crystal axis coincides substantially 7 and an element group and the eighth element group and the ninth element group,
前記第7素子群は、前記第6素子群に対して前記光軸を中心として所定の向きに第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The seventh element group includes a seventh angle by a rotation positional relationship in a predetermined direction about said optical axis with respect to the sixth element group,
前記第8素子群は、前記第7素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The eighth element group has said predetermined by the seventh angle to the direction rotated position relationship with respect to the seventh element group about said optical axis,
前記第9素子群は、前記第8素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The ninth element group has said predetermined by the seventh angle to the direction rotated position relationship with respect to the eighth element group about said optical axis,
前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第6素子群における光学素子中の光路長L6と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第7素子群における光学素子中の光路長L7と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第8素子群における光学素子中の光路長L8と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第9素子群における光学素子中の光路長L9とが互いにほぼ等しいことを特徴とする光学系を提供する。 The optical path length L6 in the optical element in the sixth element group of a light beam forming an angle of a predetermined range with respect to the optical axis, in the seventh element group of the light beam at an angle of the predetermined range with respect to the optical axis the optical path length L7 in the optical element, the optical path length L8 in the optical element in the eighth element group of light beams forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis, the angle of the predetermined range with respect to the optical axis providing an optical system, characterized in that the optical path length L9 in the optical element are substantially equal to each other in the ninth element groups of light beams form a.
第3発明の好ましい態様によれば、前記第6素子群における光学素子中の光路長L6と、前記第7素子群における光学素子中の光路長L7と、前記第8素子群における光学素子中の光路長L8と、前記第9素子群における光学素子中の光路長L9とから任意に選択された2つの光路長の差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されている。 According to a preferred embodiment of the third invention, the optical path length L6 in the optical element in the sixth element group, the optical path length L7 in the optical element in the seventh element groups, in the optical element in the eighth element group when the optical path length L8, the difference between the two optical path lengths which are selected arbitrarily from the optical path length L9 Prefecture in the optical element in the ninth element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm ) is set within.
また、第3発明の好ましい態様によれば、前記光軸と結晶軸[100]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第10素子群をさらに備え、前記第10素子群は、前記光軸を中心として第8角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第10A素子群と第10B素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第10A素子群における光学素子中の光路長L10Aと前記第10B素子群における光学素子中の光路長L10Bとがほぼ等しい。 According to a preferred embodiment of the third invention is composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially further comprising a tenth element group, the tenth element group, and a first 10A element group and the 10B element group having an eighth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis, said wherein the optical path length L10B in the optical element in the optical path length L10A and the second 10B element groups in the optical element in the first 10A element groups of light beams form an angle of predetermined range are approximately equal to the optical axis. この場合、前記第10A素子群における光学素子中の光路長L10Aと前記第10B素子群における光学素子中の光路長L10Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, when the difference between the optical path length L10B in the optical element in the optical path length L10A and the second 10B element groups in the optical element in the first 10A element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0 It may preferably be set within .5 × 10 -6 × λ 3 ( cm).
また、第3発明の好ましい態様によれば、前記第6素子群における光学素子中の光路長L6と前記第7素子群における光学素子中の光路長L7と前記第8素子群における光学素子中の光路長L8と前記第9素子群における光学素子中の光路長L9との総和光路長L69(=L6+L7+L8+L9)と、前記第10素子群における光学素子中の光路長L10(=L10A+L10B)とが所定の倍率にしたがって設定されている。 According to a preferred embodiment of the third invention, in the optical element in the sixth element and the eighth element group and the optical path length L7 in the optical elements in the optical path length L6 in the optical element and the seventh element group in group total Wako path length L69 (= L6 + L7 + L8 + L9) of the optical path length L9 in the optical elements in the optical path length L8 the ninth element group, the optical path length L10 in the optical element according to the tenth element groups (= L10A + L10B) and is given It is set in accordance with the magnification. この場合、前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の総和光路長L69は、前記第10素子群における光学素子中の光路長L10の約4倍に設定されていることが好ましい。 In this case, the total Wako path length L69 in the optical element in the sixth element group to the ninth element group, it is preferably set to approximately four times the optical path length L10 in the optical element in the tenth element group . また、この場合、前記第10素子群における光学素子中の光路長L10の約4倍と前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の総和光路長L29との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±2.7×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, the difference between the total Wako path length L29 in the optical element at about 4 times and the sixth element group to the ninth element groups in the optical path length L10 in the optical element in the tenth element group, the light beam when the wavelength of which was lambda (nm), it is preferably set within ± 2.7 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、前記第6素子群乃至前記第9素子群および前記第10素子群のうち少なくとも一方を複数組有することが好ましい。 Further, it is preferable to have a plurality of sets at least one of the sixth element group to the ninth element group and the third 10 element group.
さらに、第3発明の好ましい態様によれば、前記光学系の光軸と結晶軸[111]とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第11素子群をさらに備え、前記第11素子群は、前記光軸を中心として第9角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第11A素子群と第11B素子群とを有し、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第11A素子群における光学素子中の光路長L11Aと前記第11B素子群における光学素子中の光路長L11Bとがほぼ等しい。 Furthermore, according to a preferred embodiment of the third invention, further comprising an eleventh element group composed of a plurality of optical elements in which the optical axis and the crystal axis [111] and is set to coincide substantially of the optical system, the eleventh element group, and a first 11A element group and the 11B element group having a ninth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis, of the predetermined range with respect to the optical axis the optical path length L11B in the optical element and the optical path length L11A in the optical element in the first 11A element group of the light beam at an angle in the second 11B element group are substantially equal. この場合、前記第11A素子群における光学素子中の光路長L11Aと前記第11B素子群における光学素子中の光路長L11Bとの差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることが好ましい。 In this case, when the difference between the optical path length L11B in the optical element in the optical path length L11A and the second 11B element groups in the optical element in the first 11A element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 0 It may preferably be set within .5 × 10 -6 × λ 3 ( cm). また、前記第11素子群を複数組有することが好ましい。 Further, it is preferable that a plurality of sets of the first 11 element group.
また、第3発明の好ましい態様によれば、前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の総和光路長L69の3倍と前記第11素子群における光学素子中の光路長L11の8倍との総和(=3×L69+8×L11)は、前記第10素子群における光学素子中の光路長L10の約12倍に設定されている。 According to a preferred embodiment of the third invention, the optical path length L11 in the optical element in the 3-fold and the second 11 element group total Wako path length L69 in the optical element in the sixth element group to the ninth element group 8 times the sum of (= 3 × L69 + 8 × L11) is set to be about 12 times the optical path length L10 in the optical element in the tenth element group.
この場合、前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の総和光路長L69(cm)と、前記第10素子群における光学素子中の光路長L10(cm)と、前記第11素子群における光学素子中の光路長L11(cm)との間には、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、|3×L69−12×L10+8×L11|≦8.0×10 −6 ×λ の条件が成立していることが好ましい。 In this case, and the sixth element groups to total Wako path length in the optical elements in the ninth element group L69 (cm), the optical path length L10 in the optical element (cm) in the first 10 element group, the eleventh element between the optical path length L11 in the optical element (cm) in the group, when the wavelength of the light beam with λ (nm), | 3 × L69-12 × L10 + 8 × L11 | ≦ 8.0 × 10 -6 it is preferred that × λ 3 of the conditions are satisfied. また、前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さいことが好ましい。 The angle of the predetermined range is preferably smaller than the angle corresponding to the large and 0.9 times the image-side numerical aperture than the angle corresponding to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system .
第1発明〜第3発明の好ましい態様によれば、前記結晶はフッ化カルシウム結晶である。 According to a preferred embodiment of the first to third aspects of the invention, the crystal is a calcium fluoride crystal. また、前記結晶はフッ化バリウム結晶であることが好ましい。 Further, it is preferable that the crystal is a barium fluoride crystal. さらに、少なくとも1つの凹面反射鏡をさらに備えていることが好ましい。 Further, it preferably further comprises at least one concave reflecting mirror. また、ArFエキシマレーザーの発振波長に対して最適に収差補正されているか、あるいはF レーザの発振波長に対して最適に収差補正されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the optimally aberration correction with respect to ArF excimer laser optimally or are aberration correction with respect to the oscillation wavelength of, or F 2 lasing wavelengths.
本発明の第4発明では、マスクを照明するための照明系と、前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための第1発明〜第3発明の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 In the fourth aspect of the present invention includes an illumination system for illuminating a mask, an optical system of the first to third aspects of the invention for forming an image of a pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate it is provided an exposure apparatus characterized by being.
本発明の第5発明では、第4発明の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。 In the fifth aspect of the present invention, an exposure step of exposing a pattern of the mask by using the exposure apparatus of the fourth invention to said photosensitive substrate, and a developing step of developing the photosensitive substrate exposed by said exposure step to provide a method of manufacturing a micro device, which comprises a.
発明を実施するための最良の形態本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 An embodiment of the invention DETAILED DESCRIPTION The present invention for carrying out the is described with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明の各実施形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus with a projection optical system according to each embodiment of the present invention. 本発明の各実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に本発明を適用している。 In each of the embodiments of the present invention, the present invention is applied to a projection optical system mounted on the exposure apparatus. 第1図を参照すると、各実施形態にかかる露光装置は、たとえばArFエキシマレーザーやF レーザーのような光源1を備えている。 Referring to Figure 1, an exposure apparatus according to each embodiment includes, for example, a light source 1 such as an ArF excimer laser or F 2 laser. 光源1から供給された光束は、送光系2を経由して、照明光学系3に導かれる。 The light beam supplied from the light source 1, via the light transmitting system 2, is guided to the illumination optical system 3. 照明光学系3は、図示した折り曲げミラー3aおよび3bや不図示のオプティカルインテグレータ(照度均一化素子)等からなり、レチクル(マスク)101をほぼ均一な照度で照明する。 The illumination optical system 3 consists of mirrors 3a and 3b and not shown optical integrator bent illustrated (illumination equalizing element) or the like, illuminates the reticle (mask) 101 with a substantially uniform illuminance.
レチクル101は、たとえば真空吸着によりレチクルホルダー4に保持され、レチクルステージ5の作用によって移動可能に構成されている。 The reticle 101 is, for example, held by a reticle holder 4 by vacuum suction, is configured to be movable by the action of the reticle stage 5. レチクル101を透過した光束は、投影光学系300を介して集光され、半導体ウエハ102のような感光性基板上に、レチクル101上のパターンの投影像を形成する。 The light beam which has passed through the reticle 101 is condensed through the projection optical system 300, onto a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer 102, forming a projected image of the pattern on the reticle 101. ウエハ102も、たとえば真空吸着によりウエハホルダー7に保持され、ウエハステージ8の作用によって移動可能に構成されている。 Wafer 102, for example, held by the wafer holder 7 by vacuum suction, is configured to be movable by the action of the wafer stage 8. こうして、ウエハ102をステップ移動させつつ一括露光を行うことにより、ウエハ102の各露光領域にレチクル101のパターン投影像を順次転写することができる。 Thus, the wafer 102 by performing batch exposure while moving step, the pattern projected image of the reticle 101 on each exposure region of the wafer 102 may be sequentially transferred.
また、投影光学系300に対してレチクル101およびウエハ102を相対移動させつつ走査露光(スキャン露光)を行うことにより、ウエハ102の各露光領域にレチクル101のパターン投影像を順次転写することも可能である。 Also, by performing scanning exposure while relatively moving the reticle 101 and wafer 102 relative to the projection optical system 300 (scanning exposure), it is also possible to sequentially transfer the pattern projected image of the reticle 101 on each exposure region of the wafer 102 it is. なお、実際の電子デバイスへの回路パターンの露光に際しては、前の工程で形成されたパターンの上に次の工程のパターンを正確に位置合わせして露光する必要があるので、露光装置にはウエハ102上の位置検出マークの位置を正確に検出するためのアライメント顕微鏡10が搭載されている。 Note that when the exposure of the circuit pattern of the actual electronic device, since the pattern of the next step on the previous pattern formed in step accurately aligned with it is necessary to expose, in the exposure apparatus wafer alignment microscope 10 is mounted for accurately detecting the position of the position detecting mark on the 102.
光源1としてF レーザーやArFエキシマレーザー(あるいは波長126nmのAr レーザーなど)を用いる場合、送光系2、照明光学系3および投影光学系300の光路が、たとえば窒素のような不活性ガスでパージされている。 When using a F 2 laser or an ArF excimer laser (or such Ar 2 laser having a wavelength of 126 nm) as the light source 1, the optical path of the light sending system 2, the illumination optical system 3 and the projection optical system 300 is, for example, inert gases such as nitrogen in has been purged. 特に、F レーザーを用いる場合には、レチクル101、レチクルホルダー4およびレチクルステージ5がケーシング6によって外部の雰囲気と隔離され、このケーシング6の内部空間も不活性ガスでパージされている。 Particularly, in the case of using the F 2 laser, a reticle 101, a reticle holder 4 and the reticle stage 5 is isolated from the outside atmosphere by the casing 6, the inner space of the casing 6 has also been purged with an inert gas. 同様に、ウエハ102、ウエハホルダー7およびウエハステージ8がケーシング9によって外部の雰囲気と隔離され、このケーシング9の内部空間も不活性ガスでパージされている。 Similarly, wafer 102, wafer holder 7 and the wafer stage 8 is isolated from the outside atmosphere by the casing 9, the inner space of the casing 9 has also been purged with an inert gas.
第2図は、本発明の第1実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 Figure 2 is a configuration of a projection optical system according to a first embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 第1実施形態では、波長λ(nm)が193nmのArFレーザーに対して収差補正が最適化された屈折型の投影光学系に本発明を適用している。 In the first embodiment, the wavelength λ is (nm), the present invention is applied to a refractive type projection optical system is aberration correction is optimized for use with an ArF laser 193 nm. 第1実施形態の投影光学系100(第1図の投影光学系300に対応)では、レチクル101上の1点を射出した光束が、光軸AX100に沿って配置されたレンズ103〜110を介して、感光性基板としての半導体ウエハ102上の1点に集光する。 In the projection optical system of the first embodiment 100 (corresponds to the projection optical system 300 of FIG. 1), via light beam which has exited from the one point on the reticle 101, a lens 103 to 110 disposed along the optical axis AX100 Te, it is focused on a point on the semiconductor wafer 102 as a photosensitive substrate. こうして、ウエハ102上には、レチクル101に描画されたパターンの投影像が形成される。 Thus, the wafer 102 is the projected image of the pattern drawn on the reticle 101 is formed.
第1実施形態では、レンズ103〜110のうち、レンズ105、106、109および110はフッ化カルシウム結晶(蛍石)で形成され、その他のレンズは合成石英ガラスで形成されている。 In the first embodiment, of the lenses 103 to 110, a lens 105,106,109 and 110 are formed of calcium fluoride crystals (fluorite), the other lens is formed of synthetic quartz glass. 第3図は、蛍石の結晶軸方位を説明する図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the crystal axis orientation of the fluorite. 第3図を参照すると、蛍石の結晶軸は、立方晶系のXYZ座標系に基づいて規定される。 Referring to Figure 3, the crystal axes of the fluorite is defined on the basis of the XYZ coordinate system of the cubic system. すなわち、+X軸に沿って結晶軸[100]が、+Y軸に沿って結晶軸[010]が、+Z軸に沿って結晶軸[001]がそれぞれ規定される。 That, + X-axis crystal axes along the [100], + Y-axis crystal axes along the [010] is, + Z-axis crystal axes along the [001] are defined respectively.
また、XZ平面において結晶軸[100]および結晶軸[001]と45°をなす方向に結晶軸[101]が、XY平面において結晶軸[100]および結晶軸[010]と45°をなす方向に結晶軸[110]が、YZ平面において結晶軸[010]および結晶軸[001]と45°をなす方向に結晶軸[011]がそれぞれ規定される。 Further, a direction forming the crystal axis in the XZ plane [100] and the crystal axis [001] and crystal axis in the direction forming an 45 ° [101] is, the 45 ° and the crystal axis in the XY plane [100] and the crystal axis [010] crystal axis [110] is, the crystal axis in the YZ plane [010] and the crystal axis [001] and crystal axis in the direction forming an 45 ° [011] are defined respectively. さらに、+X軸、+Y軸および+Z軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸[111]が規定される。 Furthermore, + X-axis, + Y-axis and + Z crystal axis in a direction which forms an equal acute angle with respect to the axis [111] is defined. なお、第3図では、+X軸、+Y軸および+Z軸で規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。 In the third diagram, + X-axis, + Y-axis and + shows only the crystal axis in Z space defined by axes, but likewise crystal axes in other space is defined.
蛍石では、第3図中実線で示す結晶軸[111]、およびこれと等価な不図示の結晶軸[−111],[1−11],[11−1]では、複屈折がほぼ零(最小)である。 The fluorite crystal axes indicated in FIG. 3 the solid line [111], and equivalent thereto (not shown) of the crystal axis [-111], [1-11], the [11-1], birefringence substantially zero it is a (minimum). 同様に、第3図中実線で示す結晶軸[100],[010],[001]においても、複屈折がほぼ零(最小)である。 Similarly, the crystal axis shown in FIG. 3 the solid line [100], [010], in [001], the birefringence is substantially zero (minimum). 一方、第3図中破線で示す結晶軸[110],[101],[011],およびこれと等価な不図示の結晶軸[−110],[−101],[01−1]では、複屈折が最大である。 On the other hand, the crystal axis shown in FIG. 3 dashed line [110], [101], [011], and equivalent thereto (not shown) of the crystal axis [110], [- 101], the [01-1], birefringence is at a maximum.
上述したように、蛍石結晶の結晶軸[100]および[111]の方向に進む光については、複屈折性(直交する偏光面を有する2つの光束間の屈折率差)は生じない。 As described above, for the light traveling in the direction of the crystal axis of the fluorite crystal [100] and [111], (refractive index difference between the two light beams having orthogonal polarization planes) birefringence does not occur. したがって、蛍石レンズ(光学素子)の結晶軸[111]または[100]と投影光学系100の光軸AX100(ひいては蛍石レンズの光軸)とが一致するように設定すれば、光軸AX100と平行に進む結像光に対して複屈折は生じないことになる。 Therefore, by setting as the fluorite lens crystal axis [111] or [100] with the optical axis AX100 (optical axis of the turn fluorite lens) of the projection optical system 100 (optical element) match, the optical axis AX100 It will not occur birefringence with respect to imaging light traveling parallel to the. 逆に、結晶軸[011]に沿って進む結像光に対しては、複屈折量が最大となる。 Conversely, for the imaging light traveling along the crystal axis [011], the birefringence amount is maximized.
本発明では、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がある場合には、たとえば結晶軸[011]と光学的に等価な複数の結晶軸を、[011],[0−11],[110]などのように、符号や配列位置を変えて表記(列記)する。 In the present invention, when it is necessary to strictly define the relative crystal axis orientation, for example the crystal axis [011] and the optically equivalent plurality of crystal axis [011], [0-11], [110] as such, denoted by changing the code or sequence positions (listed). しかしながら、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がない場合には、結晶軸[011]の表記をもって、[011],[0−11],[110]の様な複数の光学的に等価な結晶軸を一括的に表わすものとする。 However, if it is not necessary to strictly define the relative crystal axis orientation may have a notation of the crystal axis [011], [011], [0-11], [110] such multiple optically in It denotes the equivalent crystal axis collectively.
ところで、投影光学系100の解像度を向上させるには、ウエハ上102への光束の最大入射角θ100(第2図参照)の正弦である像側NA(像側開口数)を例えば0.85程度に拡大する必要がある。 Meanwhile, in order to improve the resolution of the projection optical system 100, the maximum incident angle θ100 image-side NA (numerical aperture on the image side) is a sine of (Figure 2 reference), for example, approximately 0.85 of a light beam to the wafer on 102 there is a need to expand to. したがって、投影光学系100内を通る光束の進行方向(ひいては各レンズ103〜110を通る光束の進行方向)を、すべて光軸AX100と平行に設定することは不可能である。 Thus, the traveling direction of the light beam passing through the projection optical system 100 (and thus the traveling direction of the light beam passing through the lenses 103 to 110), it is impossible to set all parallel to the optical axis AX100. 第4A図および第4B図は、第1実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 Figures 4A and Figure 4B are diagrams for explaining the optical path in the fluorite lens in the projection optical system according to the first embodiment.
蛍石レンズ105,106,109,110に着目すると、第4A図および第4B図に示すように、ウエハ上102に最大入射角θ100で入射する光束(像側NAに相当する光束)100eに関する蛍石レンズ105,106,109,110の光路(105e,106e,109e,110e)は光軸AX100と平行でない。 Focusing on the fluorite lens 105,106,109,110, as shown in Figures 4A and Figure 4B, firefly it relates 100 e (light beam corresponding to the image side NA) light incident at the maximum incident angle θ100 the wafer on 102 the optical path of the stone lenses 105,106,109,110 (105e, 106e, 109e, 110e) is not parallel to the optical axis AX100. また、ウエハ上102への入射角が最大入射角θ100の6割〜9割程度の光束(すなわち像側NAの6割〜9割程度に相当する光束)100mについても、蛍石レンズ105,106,109,110の光路(105m,106m,109m,110m)は光軸AX100と平行でない。 Further, the angle of incidence on the wafer on 102 (light beam corresponding to 60% to 9 percent about That image side NA) light beam 6 percent to 9 percent of the maximum incident angle θ100 regard to 100 m, fluorite lens 105 , the optical path of 109,110 (105m, 106m, 109m, 110m) is not parallel to the optical axis AX100. その結果、結晶軸[111]とは平行にならないこれらの光束に基づいて、蛍石結晶の複屈折に起因する波面収差(以下、「複屈折の影響」と称する)が生じることになる。 As a result, the crystal axis [111] Based on these light beams not parallel, the wavefront aberration due to the birefringence of fluorite crystal (hereinafter, referred to as "the influence of birefringence") would occur.
第5A図および第5B図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[111]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 FIGS. 5A and Figure 5B are diagrams for describing birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [111]. 第5A図を参照すると、蛍石レンズ109の光軸(ひいては光軸AX100)が、結晶軸[111]と一致するように設定されている。 Referring to Figure 5A, the optical axis of the fluorite lens 109 (and thus the optical axis AX100) is set to match the crystal axis [111]. ここで、結晶軸[111]は第5A図の紙面に対して垂直に上方(+z方向)に向いており、各矢印は他の結晶軸の向きを示している。 Here, the crystal axis [111] is directed upward (+ z direction) perpendicular to the plane of FIG. 5A, the arrows indicate the direction of the other crystal axis. このとき、光軸AX100に垂直な面内には、結晶軸[−110]と[1−10]とが反対向きに配置される。 In this case, the optical axis AX100 plane perpendicular crystal axes [110] and [1-10] and are oppositely disposed. 一方、+z方向において光軸AX100と約35°をなす方向ベクトルを光軸AX100を中心として回転させることにより得られる円錐の側面上には、[011],[110],[101]の3本の結晶軸が光軸AX100を回転中心として120°の角度間隔で並ぶ。 On the other hand, + the optical axis AX100 approximately 35 ° on the side of a cone obtained by rotating around the optical axis AX100 a direction vector forming the in z-direction, [011], [110], three [101] crystal axes are aligned at angular intervals of 120 ° as a rotation about the optical axis AX100 of.
これらの結晶軸[011],[110],[101]は、上述したように、その進行方向への光について複屈折量が最大になる結晶軸である。 These crystal axes [011], [110], [101], as described above, the birefringence amount for light to its traveling direction is a crystal axis of maximum. ここで、光軸AX100を中心とした円の径方向に沿って偏光面を有する光(以下、「R偏光」と称する)の屈折率と、光軸AX100を中心とした円の周方向に沿って偏光面を有する光(以下、「θ偏光」と称する)の屈折率との差として複屈折値を定義する。 Here, along the radial direction of a circle centering on the optical axis AX100 light having a polarization plane (hereinafter, referred to as "R-polarized light") and a refractive index of, along the circumferential direction of a circle centering on the optical axis AX100 light having a polarization plane Te (hereinafter, referred to as "θ polarization") defining a birefringence value as the difference between the refractive index of. 第5A図を参照すると、結晶軸[111]を光軸とする蛍石レンズ109では、120°の角度間隔を隔てた3つの結晶軸[011],[110],[101]によって、周方向(回転方向)に120°の周期で複屈折値が変動する回転異方性が生じることになる。 Referring to Figure 5A, the fluorite lens 109 and the optical axis of the crystal axis [111], three crystal axes angularly spaced intervals of 120 ° [011], [110], the [101], the circumferential direction birefringence values ​​in a cycle of 120 ° (the rotation direction) so that the rotation anisotropy varying results.
一方、第5B図を参照すると、蛍石レンズ110の光軸(ひいては光軸AX100)も、結晶軸[111]と一致するように設定されている。 On the other hand, referring to Figure 5B, the optical axis of the fluorite lens 110 (and thus the optical axis AX100) are also set to coincide with the crystal axis [111]. しかしながら、光軸AX100に垂直な面内における結晶軸[−110]の向きが、第5A図の蛍石レンズ109の場合に比して、θ106=60°だけ−z軸廻りに回転している。 However, the orientation of the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis AX100 [-110] is, as compared with the case of fluorite lens 109 of Figure 5A, rotating the -z axis around only θ106 = 60 ° . 換言すると、第5A図の蛍石レンズ109と第5B図の蛍石レンズ110とは、ともに光軸AX100と結晶軸[111]とが一致するように設定されているが、光軸AX100を中心として60°だけ相対的に回転した位置関係を有する。 Central In other words, the fluorite lens 109 of Figure 5A is a fluorite lens 110 of Figure 5B have been both set to the optical axis AX100 crystal axis [111] and coincide, the optical axis AX100 It has a relatively rotated position relationship by 60 ° as.
第5B図を参照すると、蛍石レンズ110では、複屈折値の回転異方性が120°周期であることに変わりはないが、その最大値および最小値の位置が光軸AX100を中心として60°だけ回転することになる。 Referring to Figure 5B, the fluorite lens 110, the rotation anisotropy of birefringence values ​​remains unchanged in a 120 ° cycle, the position of the maximum value and the minimum value around the optical axis AX100 60 ° will rotate only. このように、共に結晶軸[111]を光軸とし且つ光軸を中心にしてその結晶方位が相対的に60°回転している厚さの等しい2枚の蛍石レンズを組み合わせることにより、各結晶レンズが有する120°周期の回転異方性が相殺されて、光軸を中心とする方位角についてほぼ同様な複屈折量(R偏光とθ偏光との屈折率差)を有するレンズ群が形成されることが、本件発明者によって明らかになった。 Thus, by combining together two fluorite lens equal thickness the crystal orientation around the and the optical axis and the optical axis of the crystal axis [111] is relatively 60 ° rotation, each rotation anisotropy of 120 ° period crystalline lens has is canceled out, the lens group having approximately the same birefringence for orientation angles around the optical axis (the refractive index difference between the R polarized light and θ polarization) is formed It is that the are revealed by the present inventors.
ただし、この構成によって複屈折の影響が解消される訳ではない。 However, not the influence of birefringence is eliminated by this arrangement. 上述の通り、R偏光とθ偏光との屈折率差は光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様になるだけであって、屈折率差自体は残存しているからである。 As described above, the refractive index difference between the R polarized light and θ polarization is merely made substantially uniform with respect to the azimuth angle about the optical axis, the refractive index difference itself because remaining. なお、本件発明者の解析によって、結晶軸[111]を光軸とし且つ他の結晶軸(光軸AX111に垂直な結晶軸[−110]等)が相対的に60°回転している2枚のほぼ等しい厚さの蛍石レンズでは、R偏光に対する屈折率(nR111)がθ偏光に対する屈折率(nθ111)よりも高くなることが判明した。 Depending present inventors analysis, two of the crystal axis [111] to the optical axis and the other crystal axis (perpendicular crystallographic axis to the optical axis AX111 [-110], etc.) are relatively 60 ° rotation approximately equal thickness of fluorite lens has a refractive index with respect to R polarization (nR111) that is higher than the refractive index (nθ111) for θ polarization was found.
そこで、第1実施形態では、光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様な残存複屈折の除去のために、結晶軸[111]を光軸とするレンズペア(109,110)に加えて、結晶軸[100]を光軸とするレンズのペア(105,106)を用いる。 Therefore, in the first embodiment, for removal of substantially uniform residual birefringence with respect to azimuth angle about the optical axis, the crystal axis [111] to the lens pair (109, 110) to the optical axis in addition, use of the lens pair of the crystal axis [100] to the optical axis (105, 106). 第6A図および第6B図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[100]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 Figure 6A and Figure 6B are views for explaining birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [100]. 第6A図を参照すると、蛍石レンズ105の光軸(ひいては光軸AX100)が、結晶軸[100]と一致するように設定されている。 Referring to Figure 6A, the optical axis of the fluorite lens 105 (and thus the optical axis AX100) is set to match the crystal axis [100]. ここで、結晶軸[100]は第6図の紙面に対して垂直に上方(+z方向)に向いており、各矢印は他の結晶軸の向きを示している。 Here, the crystal axis [100] is directed upward (+ z direction) perpendicular to the plane of FIG. 6, arrows indicate the direction of the other crystal axis.
このとき、光軸AX100に垂直な面内には、結晶軸[001]と[00−1]とが反対向きに配置される。 At this time, the plane perpendicular to the optical axis AX100, crystal axes [001] and [00-1] and are oppositely disposed. また、結晶軸[001]および[00−1]に直交するように、結晶軸[010]と[0−10]とがやはり反対向きに配置される。 Also, so as to be perpendicular to the crystal axis [001] and [00-1] crystal axis [010] and [0-10] and are also arranged in opposite directions. 一方、+z方向において光軸AX100と約45°をなす方向ベクトルを光軸AX100を中心として回転させることにより得られる円錐の側面上には、[110],[101],[1−10],[10−1]の4本の結晶軸が光軸AX100を回転中心として90°の角度間隔で並ぶ。 On the other hand, the optical axis AX100 approximately 45 ° on the side of a cone obtained by rotating the direction vector about the optical axis AX100 forming the in + z-direction, [110], [101], [1-10], four crystal axes of [10-1] are arranged at angular intervals of 90 ° as a rotation about the optical axis AX100.
これらの結晶軸[110],[101],[1−10],[10−1]は、上述したように、その進行方向への光について複屈折量が最大になる結晶軸である。 These crystal axis [110], [101], [1-10], [10-1], as described above, the birefringence amount for light to its traveling direction is a crystal axis of maximum. 第6A図を参照すると、結晶軸[100]を光軸とする蛍石レンズ105では、90°の角度間隔を隔てた4つの結晶軸[110],[101],[1−10],[10−1]によって、周方向(回転方向)に90°の周期で複屈折値が変動する回転異方性が生じることになる。 Referring to Figure 6A, the fluorite lens 105 and the optical axis of the crystal axis [100], four crystal axes angularly spaced intervals of 90 ° [110], [101], [1-10], [ by 10-1, the birefringence value at a period of 90 ° in the circumferential direction (rotation direction) so that the rotation anisotropy varying results.
一方、第6B図を参照すると、蛍石レンズ106の光軸(ひいては光軸AX100)も、結晶軸[100]と一致するように設定されている。 On the other hand, referring to Figure 6B, the optical axis of the fluorite lens 106 (and thus the optical axis AX100) are also set to coincide with the crystal axis [100]. しかしながら、光軸AX100に垂直な面内における結晶軸[001]の向きが、第6A図の蛍石レンズ105の場合に比して、θ110=45°だけ−z軸廻りに回転している。 However, the orientation of the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis AX100 [001] is, as compared with the case of fluorite lens 105 Figure 6A rotates in the -z axis around only θ110 = 45 °. 換言すると、第6A図の蛍石レンズ105と第6B図の蛍石レンズ106とは、ともに光軸AX100と結晶軸[100]とが一致するように設定されているが、光軸AX100を中心として45°だけ相対的に回転した位置関係を有する。 Central In other words, the fluorite lens 105 of Figure 6A and Figure 6B fluorite lens 106 have been set together so that the optical axis AX100 the crystal axis [100] and coincide, the optical axis AX100 It has a relatively rotated position relationship by 45 ° as.
第6B図を参照すると、蛍石レンズ106では、複屈折値の回転異方性が90°周期であることに変わりはないが、その最大値および最小値の位置が光軸AX100を中心として45°だけ回転することになる。 Referring to Figure 6B, the fluorite lens 106, the rotation anisotropy of birefringence values ​​remains unchanged in a 90 ° cycle, the position of the maximum value and the minimum value around the optical axis AX100 45 ° will rotate only. このように、共に結晶軸[100]を光軸とし且つ光軸を中心にしてその結晶方位が相対的に45°回転している厚さの等しい2枚の蛍石レンズを組み合わせることにより、各結晶レンズが有する90°周期の回転異方性が相殺されて、光軸を中心とする方位角についてほぼ同様な複屈折量(R偏光とθ偏光との屈折率差)を有するレンズ群が形成されることが、本件発明者によって明らかになった。 Thus, by combining together two fluorite lens equal thickness the crystal orientation around the and the optical axis and the optical axis of the crystal axis [100] is relatively rotated 45 °, the rotation anisotropy of 90 ° period crystalline lens has is canceled out, the lens group having approximately the same birefringence for orientation angles around the optical axis (the refractive index difference between the R polarized light and θ polarization) is formed It is that the are revealed by the present inventors.
この場合にも、上述の構成によって複屈折の影響が解消される訳ではない。 In this case, not the influence of birefringence is eliminated by the above-described configuration. 上述の通り、R偏光とθ偏光との屈折率差は光軸を中心とした方位角に対してほぼ一様になるだけであって、屈折率差自体は残存しているからである。 As described above, the refractive index difference between the R polarized light and θ polarization is merely made substantially uniform with respect to the azimuth angle about the optical axis, the refractive index difference itself because remaining. なお、本件発明者の解析によって、結晶軸[100]を光軸とし且つ他の結晶軸(光軸AX100に垂直な結晶軸[001]等)が相対的に45°回転している2枚のほぼ等しい厚さの蛍石レンズでは、R偏光に対する屈折率(nR100)がθ偏光に対する屈折率(nθ100)よりも低くなることが判明した。 Depending present inventors analysis, two of crystallized axis [100] to the optical axis and the other crystal axis (perpendicular crystallographic axis to the optical axis AX100 [001], etc.) are relatively rotated 45 ° the approximately equal thickness of fluorite lens, the refractive index with respect to R polarization (NR100) that is lower than the refractive index (nθ100) for θ polarization was found.
すなわち、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)と、結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)とで、複屈折の符号が逆になる。 In other words, the lens pairs of crystal axes of [111] with the optical axis (109, 110), de lens pairs of the optical axis of crystal axis [100] (105, 106), the code is reversed birefringence. したがって、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)と結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)とを組み合わせることにより、複屈折の影響をある程度除去することが可能である。 Therefore, by combining the pair of lenses that lens pairs of crystal axes of [111] with the optical axis (109, 110) and the crystal axis [100] to the optical axis (105, 106), to some extent eliminate the influence of birefringence it is possible to. ところで、結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)の複屈折量すなわち(nR100−nθ100)と、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)での複屈折量すなわち(nR111−nθ111)とでは、互いに複屈折量が異なる。 Incidentally, the birefringence amount of the lens pairs of crystal axes of [100] with the optical axis (105, 106) that is, (nR100-nθ100), the crystal axis [111] of the lens pair (109, 110) that the optical axis than the birefringence amount i.e. (nR111-nθ111), birefringence are different from each other. 従って、この複屈折量に基づいて、結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)の光路長と、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)との光路長を設定することにより、複屈折の影響をほぼ完全に除去することが可能である。 Therefore, based on this birefringence amount, the optical path length of the crystal axis [100] of the lens pairs of the optical axis (105, 106), a lens pair and the optical axis of the crystal axis [111] (109) by setting the optical path length, it is possible to almost completely eliminate the influence of birefringence. 具体的には、結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)の複屈折量すなわち(nR100−nθ100)は、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)での複屈折量すなわち(nR111−nθ111)の約−1.5倍になる。 Specifically, the amount of birefringence i.e. (nR100-nθ100) of lens pairs of the crystal axes of [100] with the optical axis (105, 106), the lens pair (109, 110 that crystal axes of [111] with the optical axis It is about -1.5 times the birefringence i.e. (nR111-nθ111) in). このため、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)の光路長を、結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)の光路長の約1.5倍に設定すればよい。 Therefore, about the optical path length of the optical path length of the lens pairs of the crystal axis [111] to the optical axis (109, 110), a lens pair crystal axis [100] and the optical axis (105, 106) 1.5 doubles may be set. そうすることによって、複屈折の影響をほぼ完全に除去することが可能である。 By doing so, it is possible to almost completely eliminate the influence of birefringence.
第1実施形態では、以上の関係を第2図の投影光学系100に適用している。 In the first embodiment, by applying the above relationship in the projection optical system 100 of FIG. 2. すなわち、蛍石レンズ105,106,109,110のうち、蛍石レンズ105および106の厚さを、蛍石レンズ109および110の厚さに比べて薄く設定している。 That is, of the fluorite lens 105,106,109,110, the thickness of the fluorite lens 105 and 106 is set thinner than the thickness of the fluorite lens 109 and 110. そして、蛍石レンズ105および106の光軸を共に蛍石の結晶軸[100]に一致させ、蛍石レンズ109および110の光軸を共に蛍石の結晶軸[111]に一致させている。 Then, the optical axis of the fluorite lens 105 and 106 were both coincide with the crystal axis of fluorite [100] is made to coincide with both the fluorite crystal axis the optical axis of the fluorite lens 109 and 110 [111]. なお、蛍石レンズ109と110とは光軸に垂直な面内にある結晶軸[−110]が光軸を回転中心として相対的に60°回転した位置関係を有するように設定し、蛍石レンズ105と106とは光軸に垂直な面内にある結晶軸[001]が光軸を回転中心として相対的に45°回転した位置関係を有するように設定している。 The crystal axis in a plane perpendicular to the optical axis [110] is set to have a relatively 60 ° rotational positional relationship as a rotation around the optical axis and the fluorite lens 109 and 110, fluorite crystal axis in a plane perpendicular to the optical axis [001] is set to have a relatively 45 ° rotated position relationship as a rotation around the optical axis and the lens 105 and 106.
そして、像側NA(最大NA)の6割〜9割に相当する光束(すなわち光軸AX100に対して像側NAの0.6倍〜0.9倍に対応する角度をなす光束)100mについて、蛍石レンズ105内の光路長105mと蛍石レンズ106内の光路長106mとの差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 Then, the 100 m (a light beam forms an angle corresponding to 0.6 times to 0.9 times the image-side NA respect that is, the optical axis AX100) light flux that corresponds to 60% to 9% of the image-side NA (maximum NA) It is set so that the difference between the optical path length 106m of optical path length 105m and the fluorite lens 106 in the fluorite lens 105 is within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). 同様に、蛍石レンズ109内の光路長109mと蛍石レンズ110内の光路長110mとの差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 Similarly, it is set so that the difference between the optical path length 110m of optical path length 109m and the fluorite lens 110 in the fluorite lens 109 is within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群(105,106)での光路長の総和(105m+106m)の1.5倍と、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群(109,110)での光路長の総和(109m+110m)との差が±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 Further, the first lens to 1.5 times the sum of the optical path length of the crystal axis [100] of the second lens group and the optical axis (105,106) (105m + 106m), the crystal axis [111] to the optical axis the difference between the sum (109m + 110m) of optical path length is set to be within ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) in the group (109, 110).
これによって、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群(109,110)内および結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群(105,106)内において、光軸AX100を中心とした方位角に対する複屈折の均一化がそれぞれ図られる。 Thereby, the crystal axis [111] of the first lens group of the optical axis (109, 110) and in the crystal axis [100] of the second lens group and the optical axis (105, 106) in the optical axis AX100 uniformity of birefringence for orientation angles around is achieved, respectively. 加えて、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群(109,110)と結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群(105,106)との組み合わせにより、光軸AX100を中心とした方位角に対してそれぞれ均一化された複屈折が互いに相殺され、その結果として複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。 In addition, the combination of the crystal axis [111] of the first lens group of the optical axis (109, 110) and the crystal axis [100] of the second lens group and the optical axis (105, 106), the optical axis AX100 the birefringence is uniform respectively azimuth centered are canceled each other, it is possible to leave almost completely erase the effects of birefringence as a result.
なお、上述の第1実施形態では、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群(109,110)および結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群(105,106)は、それぞれ一対の蛍石レンズから構成されている。 In the first embodiment described above, the crystal axis [111] of the first lens group of the optical axis (109, 110) and the crystal axis [100] of the second lens group and the optical axis (105, 106) is are each a pair of fluorite lenses. しかしながら、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群および結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群のうちの少なくとも一方が3枚以上の蛍石レンズから構成される変形例も可能である。 However, at least one is composed of three or more fluorite lens modification of the second lens group and the first lens group and the crystal axis [100] of the optical axis of the crystal axis [111] to the optical axis it is also possible. 第7A図および第7B図は、第1実施形態の変形例にかかる投影光学系中の第1レンズ群および第2レンズ群の構成および光路を説明する図である。 Figures 7A and FIG. 7B is a diagram illustrating the configuration and optical paths of the first lens group and the second lens group in accordance with the modification projection optical system of the first embodiment. 以下、第7A図および第7B図を参照して、第1実施形態の変形例を説明する。 Referring to Figures 7A and FIG. 7B, illustrating a modification of the first embodiment.
第7A図を参照すると、結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群が、一対の蛍石レンズ105aおよび105bからなる第2Aレンズ群と、1つの蛍石レンズ106aからなる第2Bレンズ群とから構成されている。 Referring to Figures 7A, a second lens group that crystal axis [100] and the optical axis, a first 2A lens group composed of a pair of fluorite lenses 105a and 105b, the 2B lens including one fluorite lens 106a It is composed of a group. ここで、蛍石レンズ105aと105bとは、光軸に垂直な面内での結晶軸[001]の向きが互いに同じである。 Here, the fluorite lens 105a and 105b, the orientation of the crystal axes in a plane perpendicular to the optical axis [001] is the same as one another. そして、蛍石レンズ106aでは、光軸に垂直な面内での結晶軸[001]の向きが、蛍石レンズ105aおよび105bに比して相対的に45°回転している。 Then, the fluorite lens 106a, the orientation of the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis [001] is, it is relatively rotated 45 ° in comparison with the fluorite lens 105a and 105b. 変形例の第2レンズ群においては、像側NAの6割〜9割に相当する光束101mについて、第2Aレンズ群中の光路長の総和(105am+105bm)と第2Bレンズ群中の光路長(106am)との差を±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に抑えることにより、光軸AX101からの方位角に依らず複屈折をほぼ一定にすることができる。 In the second lens group modification, for the light flux 101m corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the 2A lens sum of the optical path length in the group (105am + 105bm) and the optical path length in the 2B lens group (106Am ) the difference by suppressing within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm) of, can be made substantially constant birefringence regardless of the azimuth angle from the optical axis AX101.
一方、第7B図を参照すると、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群が、一対の蛍石レンズ109aおよび109bからなる第1Aレンズ群と、1つの蛍石レンズ110aからなる第1Bレンズ群とから構成されている。 On the other hand, referring to Figure 7B, a first lens group that the crystal axis [111] and the optical axis, consists of a first 1A lens group composed of a pair of fluorite lenses 109a and 109b, 1 single fluorite lens 110a first It is composed of a 1B lens group. ここで、蛍石レンズ109aと109bとは、光軸に垂直な面内での結晶軸[−110]の向きが互いに同じである。 Here, the fluorite lens 109a and 109b, the orientation of the crystal axes in a plane perpendicular to the optical axis [110] is the same as one another. そして、蛍石レンズ110aでは、光軸に垂直な面内での結晶軸[−110]の向きが、蛍石レンズ109aおよび109bに比して相対的に60°回転している。 Then, the fluorite lens 110a, the orientation of the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis [110] is, there was a relative 60 ° rotation compared to the fluorite lens 109a and 109b. 変形例の第1レンズ群においては、像側NAの6割〜9割に相当する光束102mについて、第1Aレンズ群中の光路長の総和(109am+109bm)と第1Bレンズ群中の光路長(110am)との差を±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に抑えることにより、光軸AX101からの方位角に依らず複屈折をほぼ一定にすることができる。 In the first lens group modification, for the light flux 102m corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the 1A lens sum of the optical path length in the group (109am + 109bm) and the optical path length in the 1B lens group (110Am ) the difference by suppressing within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm) of, can be made substantially constant birefringence regardless of the azimuth angle from the optical axis AX101.
さらに、結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群での光路長の総和(105am+106am+105bm)の1.5倍と、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群での光路長の総和(109am+109bm+110am)との差を±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定することにより、光軸AX101からの方位角に対してほぼ一定の複屈折を相殺し、複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。 Further, the optical path length of 1.5 times the sum of the optical path length (105am + 106am + 105bm), the crystal axis [111] in the first lens group of the optical axis of the crystal axis [100] in the second lens group to the optical axis the sum by setting the difference between the (109am + 109bm + 110am) within ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm), to offset the substantially constant birefringence with respect to azimuth angle from the optical axis AX101, double it is possible to obliterate the effects of refraction almost completely.
なお、上述の変形例では、第1Bレンズ群および第2Bレンズ群は、それぞれ1枚の蛍石レンズから構成されている。 In the modified example described above, the 1B lens group and the 2B lens group is constituted by respective one fluorite lens. しかしながら、これに限定されることなく、第1Aレンズ群および第2Aレンズ群と同様に、第1Bレンズ群および第2Bレンズ群をそれぞれ複数枚の蛍石レンズで構成することもできる。 However, without having to be limited to this, it may be composed of the 1A lens group and as with the 2A lens group, the 1B lens group and the 2B lens each plurality of fluorite lens group. この場合、第1Bレンズ群中の光路長の総和および第2Bレンズ群中の光路長の総和も、それぞれ複数枚の蛍石レンズ中の光路長の総和になることはいうまでもない。 In this case, the sum of the optical path length of the 1B lens in the optical path length of the sum and the 2B lens group in the group also, it is needless to say that each becomes the sum of the optical path length in a plurality of fluorite lens.
また、上述の変形例において、第2Aレンズ群では、結像光束の光路に沿って、一対の蛍石レンズ105aと105bとが比較的近接して配置されている。 Further, in the above-described modification, the first 2A lens group along the optical path of the imaging light beam, a pair of fluorite lenses 105a and 105b are disposed relatively close to. また、第1Aレンズ群では、結像光束の光路に沿って、一対の蛍石レンズ109aと109bとが近接して配置されている。 Further, in the first 1A lens group along the optical path of the imaging light beam, they are arranged in close proximity a pair of fluorite lenses 109a and 109b. しかしながら、一般的に、第1Aレンズ群、第1Bレンズ群、第2Aレンズ群および第2Bレンズ群の各レンズ群において、複数の蛍石レンズが近接して配置される構成に限定されるものではない。 However, in general, the 1A lens group, the 1B lens group, in the 2A lens group and the lens group of the 2B lens group, limited to the configuration in which a plurality of fluorite lenses are arranged in close proximity Absent.
たとえば、各レンズ群中の蛍石レンズの間に、石英ガラスからなる石英レンズや結晶材料から形成されているが他の結晶軸を光軸とする結晶レンズ(以下、これらを「考慮外レンズ」と総称する)が配置されていても、本発明の効果は発揮される。 For example, during the fluorite lens elements in each lens group, it has been formed from a quartz lens or crystalline material consisting of quartz glass crystal lens to the optical axis of the other crystal axis (hereinafter, these "considered outside lens" collectively) is be arranged, the effect of the present invention is exhibited as. ただし、各レンズ群中に配置される考慮外レンズが比較的大きなパワー(屈折力)を有する場合には、これらの考慮外レンズの屈折作用により、各レンズ群(1A,1B,2A,2B)で露光光束の光軸となす角度が大きく異なってしまい、本発明による複屈折の解消効果が薄らぐ恐れがある。 However, when considering outside lens arranged in each lens unit has a relatively large power (refractive power) it is by refraction action of these considerations outside the lens, the lens groups (1A, 1B, 2A, 2B) in angle between the optical axis of the exposure light beam is largely different, it may fade the effect of eliminating the birefringence according to the present invention. このため、第1Aレンズ群、第1Bレンズ群、第2Aレンズ群および第2Bレンズ群の各レンズ群では、結像光束の光路に沿って、複数の蛍石レンズが近接して配置されることが望ましい。 Therefore, the 1A lens group, the 1B lens group, in each lens group of the 2A lens group and the 2B lens group along the optical path of the imaging light beam, a plurality of fluorite lenses are arranged close It is desirable
同様に、第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とは第1レンズ群を構成し、その相互作用によって複屈折を解消するので、第1Aレンズ群と第1Bレンズ群との間にも大きなパワーを有するレンズが配置されないことが望ましい。 Similarly, a first 1A lens group and the 1B lens group constitute the first lens group, so to eliminate the birefringence by the interaction, a large power in between the first 1A lens group and the 1B lens group it is desirable that the lens has is not arranged. そして、第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とは結像光束の光路に沿って近接して配置されることがさらに望ましい。 Then, that a first 1A lens group and the 1B lens group is disposed proximate along the optical path of the imaging beam further desirable. これは、第2レンズ群を構成する第2Aレンズ群と第2Bレンズ群との間においても同様である。 This also applies to between the first 2A lens group and the 2B lens group constituting the second lens group.
なお、第1実施形態にかかる投影光学系においては問題がないが、投影光学系の設計タイプによっては、第1レンズ群と第2レンズ群との間に大きなパワーを有するレンズを配置した場合に、第1レンズ群と第2レンズ群との間の複屈折の相殺効果が薄れてしまうこともある。 Although there is no problem in the projection optical system according to the first embodiment, if the design type of the projection optical system, which a lens having a large power between the first lens group and the second lens group are arranged sometimes canceling effect of birefringence between the first lens group and the second lens group wanes. このような投影光学系においては、第1レンズ群と第2レンズ群の間に大きなパワーを有するレンズを配置しないことが望ましい。 In such a projection optical system, it is desirable not a lens having a large power between the first lens group and the second lens group are arranged. そして、第1レンズ群と第2レンズ群とは結像光束の光路に沿って近接して配置されることがさらに望ましい。 Then, the fact that the first lens group and the second lens group are arranged close along the optical path of the imaging beam further desirable. なお、以上の実施形態においては、蛍石等の結晶で形成された各レンズ内の結像光束は、全てウエハ等の感光性基板(被露光基板)102に向かって収束していく光束であるとしている。 In the above embodiments, the imaging light beam in each lens formed by crystal such as fluorite is a light beam converges toward the photosensitive substrate (substrate to be exposed) 102 all wafer or the like It is set to. この場合には、蛍石結晶の結晶軸[111]を光軸とするレンズペア(第1レンズ群)においては、両レンズの結晶方位を、光軸である結晶軸[111]を中心にして相互に60度回転させると良いことは、上記実施形態で述べた通りである。 In this case, in the lens pairs that the crystal axes of the fluorite crystal [111] with the optical axis (first lens group), the crystal orientation of the two lenses, about the crystal axis is the optical axis [111] another that may be rotated 60 degrees, is as described in the above embodiment. ただし、ペアとなる2枚のレンズあるいはそれ以上のレンズの間にパワーの大きなレンズが介在する等の理由により、特定のレンズにおける光束が感光性基板102に向かって発散するように変化する場合には、このレンズによって生じる複屈折は、他のレンズで生じる複屈折とは回転異方性が異なってくる。 However, for reasons such as intervening lens having a large power between two lenses or more lenses in the pair, if the light beam in a particular lens changes to divergent toward the photosensitive substrate 102 the birefringence caused by the lens becomes different rotational anisotropy and birefringence caused by other lenses.
すなわち、発散光束の場合には、光軸(結晶軸[111])に対する角度が収束光束とは逆になる。 That is, when the divergent light flux is at an angle with respect to the optical axis (crystal axis [111]) is opposite to a convergent light beam. 第5A図を参照すると、収束光束の光軸AX100となす角がプラスであり、第5A図中の光軸AXに対して右側から入射する場合に、発散光束は光軸AX100となす角がマイナスとなり、第5A図中の光軸AXに対して左側から入射することになる。 Referring to Figure 5A, a corner formed between the optical axis AX100 convergent light flux plus, when entering from the right with respect to the optical axis AX in FIG. 5A, the angle formed with divergent light beam optical axis AX100 negative next, it made incident from the left side with respect to the optical axis AX in Figure 5A. このとき、発散光束が受ける複屈折作用は、第5B図に示した、光軸(結晶軸[111])を中心に60度回転したレンズに収束光束が入射した場合の作用と同じになる。 At this time, the birefringence effect of the divergent light flux is subjected are shown in Figure 5B, the same as the action when a convergent light beam to the optical axis the lens rotated 60 degrees about the (crystal axis [111]) is incident. 従って、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群中で、その内部を通る結像光束が、一方で収束となり他方で発散となっているレンズペアについては、光軸を中心に60度回転させる必要はなく、同じ結晶軸が光軸に垂直な面内の同一方向を向いていた方が良い。 Accordingly, in a first lens group that the crystal axis [111] to the optical axis, imaging light beam passing through its interior, for while the convergence becomes lens pair to be divergent in the other, around the optical axis 60 it is not necessary to degrees rotation, it is better to the same crystal axis was oriented in the same direction in the plane perpendicular to the optical axis. 一方、蛍石結晶の結晶軸[100]を光軸とするレンズペア(第2レンズ群)では、第6A図および第6B図より、収束光束および発散光束のいずれに対しても複屈折の作用は同じなので、その内部を通る結像光束が一方で収束になり他方で発散となっているレンズペアについても、光軸を中心に45度回転させた方が良いことに変わりはない。 On the other hand, in the lens pairs crystal axis of fluorite crystal [100] to the optical axis (second lens group), from Figure 6A and Figure 6B, the effect of birefringence for any convergent light beam and a divergent light beam because the same, imaging light beam passing through the inside thereof a lens pair to be divergent at the other becomes converged in one also remains that it is better to rotate 45 degrees around the optical axis no.
第8図は、本発明の第2実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 Figure 8 is a configuration of a projection optical system according to a second embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 第2実施形態では、波長λ(nm)が157nmのF レーザーに対して収差補正が最適化された反射屈折型の投影光学系に本発明を適用している。 In the second embodiment, the present invention is applied to the wavelength lambda (nm) is a catadioptric projection optical system is aberration correction is optimized for the F 2 laser 157 nm. 第2実施形態の投影光学系200(第1図の投影光学系300に対応)では、レチクル201(第1図のレチクル101に対応)上の1点を射出した光束が、光路変更手段としての反射プリズム203で偏向された後、光軸AX200bに沿って配置されたレンズ205および206を介して、凹面反射鏡204に入射する。 The projection optical system of the second embodiment 200, (corresponding to the projection optical system 300 of FIG. 1), the light flux emitted one point on the reticle 201 (corresponding to the reticle 101 of FIG. 1) is, as an optical path changing means after being deflected by the reflecting prism 203, through the lens 205 and 206 disposed along the optical axis AX200b, incident on the concave reflecting mirror 204.
凹面反射鏡204で反射された光束は、レンズ206および205を介して、反射プリズム203で再び偏向される。 The light beam reflected by the concave reflecting mirror 204, through the lens 206 and 205, is again deflected by the reflecting prism 203. 反射プリズム203で偏向された光束は、光軸AX200aに沿って配置されたレンズ207〜212を介して、ウエハ202(第1図のウエハ102に対応)上の1点に集光する。 The light beam deflected by the reflecting prism 203 through the lens 207 to 212 disposed along the optical axis AX200a, condensed at one point on the wafer 202 (corresponding to the wafer 102 of FIG. 1). こうして、ウエハ202上には、レチクル201に描画されたパターンの投影像が形成される。 Thus, on the wafer 202, the projected image of the pattern drawn on the reticle 201 is formed. 第2実施形態では、すべてのレンズ205〜212がフッ化カルシウム結晶(蛍石)で形成されている。 In the second embodiment, all lenses 205-212 are formed by calcium fluoride crystal (fluorite).
第2実施形態の投影光学系200において、蛍石の複屈折の影響を顕著に生じさせるレンズ群は、その内部における結像光束の進行方向が光軸AX200aまたはAX200bに対して大きな角度をなすようなレンズ群である。 In the projection optical system 200 of the second embodiment, the lens group produces significantly the influence of birefringence of fluorite, so that the traveling direction of the imaging light beam in its interior forms a large angle with the optical axis AX200a or AX200b it is a lens group. 第8図を参照すると、凹面反射鏡204の近傍に配置された蛍石レンズ205および206、並びにウエハ202の近傍に配置された蛍石レンズ210,211,212において、結像光束の進行方向が光軸AX200aまたはAX200bに対して大きな角度をなしている。 Referring to FIG. 8, fluorite lenses 205 and 206 arranged in the vicinity of the concave reflecting mirror 204, and the fluorite lens 210, 211 and 212 disposed in the vicinity of the wafer 202, the traveling direction of the imaging light beam It forms a large angle with respect to the optical axis AX200a or AX200b. なお、どのレンズが複屈折の影響を顕著に生じさせるかはレンズ設計に依存して変動するので、複屈折の影響を顕著に生じさせるレンズが常に上述のようなレンズであるわけではない。 Since what the lens varies depending on whether the lens design causes significantly the influence of birefringence, a lens that causes significantly the influence of birefringence is not always a lens as described above.
特に、反射屈折型の投影光学系200では、凹面反射鏡204の近傍に配置された蛍石レンズ205および206を結像光束が往復2回透過するため、これらの蛍石レンズ205および206の複屈折の影響は倍加されることになる。 In particular, the catadioptric projection optical system 200, since the fluorite lens 205 and 206 arranged in the vicinity of the concave reflecting mirror 204 is focused light beam transmitted through two reciprocating, double of fluorite lenses 205 and 206 effect of refraction will be doubled. そこで、第2実施形態では、蛍石レンズ205および206からなる第1レンズ群において、結晶軸[111]を光軸AX200b(ひいては蛍石レンズ205および206の光軸)と一致させている。 In the second embodiment, the first lens group consisting of fluorite lenses 205 and 206, and the crystal axis [111] is matched with the optical axis AX200b (hence fluorite lenses 205 and 206 of the optical axis). そして、蛍石レンズ205と206とは、光軸に垂直な面内にある結晶軸[−110]が光軸を中心として相対的に60°回転するように配置されている。 Then, the fluorite lens 205 and 206, the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis [110] is arranged for relative 60 ° rotation about the optical axis. したがって、蛍石レンズ205は第1Aレンズ群を構成し、蛍石レンズ206は第1Bレンズ群を構成している。 Therefore, fluorite lens 205 constitutes a first 1A lens group, fluorite lens 206 constitute the first 1B lens group.
一方、蛍右レンズ210,211,212からなる第2レンズ群では、結晶軸[100]を光軸AX200aと一致させている。 On the other hand, in the second lens group consisting of firefly right lens 210, 211 and 212, is made to coincide with the optical axis AX200a the crystal axis [100]. ここで、3枚の蛍石レンズ210〜212のうち、最も厚い蛍石レンズ210で第2Aレンズ群を構成し、他の2枚の蛍石レンズ211および212で第2Bレンズ群を構成している。 Here, among the three fluorite lens 210-212, constitutes the first 2A lens group at the thickest fluorite lens 210, constituting the first 2B lens group at the other two fluorite lens 211 and 212 there. すなわち、蛍石レンズ210と蛍石レンズ211および212とは、光軸に垂直な面内にある結晶軸[001]が光軸を中心として相対的に90°回転するように配置されている。 That is, the fluorite lens 210 and the fluorite lens 211 and 212, the crystal axes in the plane perpendicular to the optical axis [001] is arranged to relatively rotated 90 ° about the optical axis.
第9A図および第9B図は、第2実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 Fig. 9A and FIG. 9B is a diagram illustrating an optical path in the fluorite lens in the projection optical system according to the second embodiment. 第9A図および第9B図では、ウエハ上202に最大入射角θ200(第8図を参照)で入射する光束(像側NAに相当する光束)を参照符号200eで示している。 In Fig. 9A and FIG. 9B shows a light beam incident at the maximum incident angle θ200 the wafer on 202 (see FIG. 8) (the light beam corresponding to the image side NA) by the reference numeral 200e. 第2実施形態では、像側NAの6割〜9割に相当する光束200mについて、第1Aレンズ群中の光路長の総和(205am+205bm)と第1Bレンズ群中の光路長の総和(206am+206bm)との差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 In the second embodiment, the light beams 200m, which corresponds to 60% to 9% of the image-side NA, and the 1A lens sum of the optical path length in the group (205am + 205bm) the sum of the optical path length in the 1B lens group (206am + 206bm) difference is set to be within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). また、像側NAの6割〜9割に相当する光束200mについて、第2Aレンズ群中の光路長(210m)と第2Bレンズ群中の光路長の総和(211m+212m)との差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 Further, for the light flux 200m corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, a difference between the optical path length in the first 2A lens group (210 m) and the sum of the optical path length in the 2B lens group (211m + 212m) is ± 0. 5 × 10 -6 × is set lambda 3 (cm) so that within.
そして、像側NAの6割〜9割に相当する光束200mについて、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群中の光路長の総和(205am+205bm+206am+206bm)と、結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群中の光路長の総和(210m+211m+212m)の1.5倍との差が±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定している。 Then, the light beam 200m corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the crystal axis [111] the sum of the optical path length of the first lens group to the optical axis and (205am + 205bm + 206am + 206bm), the crystal axis [100] Light the sum of the optical path length of the second lens unit to the shaft (210m + 211m + 212m) difference between 1.5 times is set to be within ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm). こうして、第2実施形態においても第1実施形態と同様に、第1レンズ群と第2レンズ群との組み合わせにより、複屈折の影響をほぼ完全に消し去ることが可能になる。 Thus, similarly to the first embodiment in the second embodiment, by the combination of the first lens group and the second lens group, it becomes possible to leave almost completely erase the effects of birefringence.
ところで、上述の第2実施形態では、全てのレンズ205〜212が蛍石で形成されているため、第1レンズ群(205,206)および第2レンズ群(210,211,212)以外の他の蛍石レンズ207〜209においても複屈折が生じている。 Incidentally, in the second embodiment described above, since all the lenses 205 to 212 are formed of fluorite, other than the first lens group (205, 206) and the second lens group (210, 211, 212) birefringence occurs even in the fluorite lens 207-209. しかしながら、蛍石レンズ207〜209では、結像光束の進行方向の光軸に対してなす角度が比較的小さい。 However, the fluorite lens 207 to 209, is relatively small angle formed with respect to the traveling direction of the optical axis of the imaging light beam. したがって、蛍石レンズ207〜209の光軸を結晶軸[111]または[100]と一致させることにより、各蛍石レンズ207〜209で発生する複屈折量を小さく抑えることができ、ひいては蛍石レンズ207〜209による複屈折の影響を小さく抑えることができる。 Therefore, by matching the crystal axis to the optical axis of the fluorite lens 207-209 [111] or [100], it is possible to reduce the amount of birefringence generated in each fluorite lens 207 to 209, thus fluorite it is possible to reduce the influence of birefringence due lenses 207-209.
ただし、これらの蛍石レンズ207〜209による複屈折の影響を無視することができない場合には、蛍石レンズ207〜209(実際には4つ以上のレンズが必要)で第1レンズ群および第2レンズ群を構成し、第1レンズ群および第2レンズ群に対して本発明を適用すればよい。 However, if it is not possible to ignore the influence of the birefringence due to these fluorite lens 207 to 209, fluorite lenses 207 to 209 (actually requires four or more lenses) the first lens group at and a configure the second lens group, the present invention may be applied to the first lens group and the second lens group. すなわち、第1レンズ群では光軸を結晶軸[111]と一致させ、第2レンズ群では光軸を結晶軸[100]と一致させる。 That is, in the first lens group optical axis to coincide with the crystal axis [111], the second lens group to match the optical axis and the crystal axis [100]. そして、第1レンズ群を構成する第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とを光軸を中心として結晶軸方位が所定の角度関係となるように設定するとともに、第2レンズ群を構成する第2Aレンズ群と第2Bレンズ群とを光軸を中心として結晶軸方位が所定の角度関係となるように設定する。 Then, the crystal axis orientation and the 1A lens group constituting the first lens group and the second 1B lens group about the optical axis is set at a predetermined angular relationship, the 2A constituting the second lens group a lens group and the 2B lens group crystal axis orientation is set to a predetermined angular relationship around the optical axis. さらに、像側NAの6割〜9割に相当する光束について各レンズ群(1A,1B,2A,2B)内の光路長が所定の関係を満たすように設定することにより、複屈折の影響をさらに高精度に補正することが可能になる。 Moreover, the lens groups for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA (1A, 1B, 2A, 2B) by the optical path length in the set so as to satisfy a predetermined relationship, the influence of birefringence it is possible to further corrected with high precision.
なお、上述の第1実施形態および第2実施形態では、第1Aレンズ群内の光路長の総和と第1Bレンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値および第2Aレンズ群内の光路長の総和と第2Bレンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値を、±0.5×10 −6 ×λ (cm)に設定している。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the optical path of tolerance and the second 2A lens group with respect to the difference between the sum of the optical path length of the sum of the optical path length and the second 1B lens group in the 1A lens group the tolerance for the difference between the sum of the optical path length in the summation and the 2B lens length is set to ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). この許容値の具体的な数値は、波長λが193(nm)のArFレーザー光源の場合すなわち第1実施形態の場合には±3.6(cm)となる。 The specific values ​​of tolerance becomes ± 3.6 (cm) in the cases of ArF laser light source or first embodiment of the wavelength λ is 193 (nm). また、波長λが157(nm)のF レーザー光源の場合すなわち第2実施形態の場合には±1.9(cm)となる。 Moreover, the ± 1.9 (cm) in the case where the F 2 laser light source or second embodiment of the wavelength λ is 157 (nm).
一方、第2レンズ群内の光路長の総和の1.5倍と第1レンズ群内の光路長の総和との差に対する許容値を、±1.0×10 −6 ×λ (cm)に設定している。 On the other hand, the allowable value for the difference between the sum of the optical path length within 1.5 times a first lens group of the sum of the optical path length in the second lens group, ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) It is set to. この許容値の具体的な数値は、波長λが193(nm)のArFレーザー光源の場合すなわち第1実施形態の場合には±7.2(cm)となる。 Specific numerical values ​​of tolerance becomes ± 7.2 (cm) in the cases of ArF laser light source or first embodiment of the wavelength λ is 193 (nm). また、波長λが157(nm)のF レーザー光源の場合すなわち第2実施形態の場合には±3.8(cm)となる。 Moreover, the ± 3.8 (cm) in the case where the F 2 laser light source or second embodiment of the wavelength λ is 157 (nm). 上記の様に、光路長差の許容値を表す式において波長λの3乗の係数が掛かるのは、結晶材料中の光の進行方向に依存する複屈折の場合、屈折率の変動量すなわち結像光束の波面のずれ量(単位は長さ)がλ −2に比例して生じ、これは波面収差(位相)としてはλ −3に比例して結像特性に悪影響を与える量であるためである。 As described above, the third power of the coefficient of the wavelength λ in the equation representing the tolerance of optical path length difference is applied in the case of the birefringence which depends on the traveling direction of light in the crystal material, variation i.e. formation of refractive index occur in proportion to -2 shift amount of the wavefront (unit length) lambda of image light beam, since this is the wavefront aberration (phase) is an amount which adversely affects the imaging properties in proportion to lambda -3 it is.
なお、上記光路長差の規格は、k1ファクター=0.35程度の微細度のパターン(線幅=k1×λ/NA:λは露光波長)を想定した場合に、結像特性に大きな影響を与えないための許容値であり、露光するパターンサイズがより小さい場合にはさらに厳しい規格が必要であることはいうまでもない。 Incidentally, the standard of the optical path length difference, k1 factor = 0.35 approximately fineness of pattern: If (line width = k1 × λ / NA λ is the exposure wavelength) was assumed, a large effect on the imaging properties a tolerance for not given, it is needless to say pattern size to be exposed is required more stringent standards when smaller. ここで、光路長とは、結晶材料中の光路の長さ(幾何学的な長さ)そのものを指しており、屈折率を掛けた値や屈折率で割った値ではない。 Here, the optical path length and the length of the optical path in the crystal material (geometric length) points to a per se is not a value obtained by dividing the value and the refractive index multiplied by the refractive index.
また、上述の第1実施形態および第2実施形態では、像側NA(最大NA)の6割〜9割に相当する光束すなわち光軸に対して像側NAの0.6倍〜0.9倍に対応する角度をなす光束について、各レンズ群(1A,1B,2A,2B)における結晶レンズ中の合計光路長の差や、第1レンズ群と第2レンズ群との間における結晶レンズ中の合計光路長の差を問題にしている。 In the first embodiment and the second embodiment described above, 0.6 times the image-side NA to the light beam or light axis corresponds to 60% to 9% of the image-side NA (maximum NA) to 0.9 for the light flux at an angle corresponding to magnification, the lens groups (1A, 1B, 2A, 2B) the difference in total path length in the crystal lenses or in the crystalline lenses in between the first lens group and the second lens group It is summed optical path length of the problem. これは、像側NAの7割以内に相当する光束が結像光束全体の約50%に相当するため、像側NAの7割程度に相当する光束について複屈析の解消効果を最大に発揮させことにより、結像光束全体で最もバランスよく複屈折の解消が可能になるためである。 This is because the light flux corresponding to within 70% of the image-side NA is equivalent to approximately 50% of the total imaging light beam, up to exert effect of eliminating double 屈析 for the light flux corresponding to about 70% of the image-side NA by then, it is because it is possible to eliminate the most well-balanced birefringence across the imaging light beam.
ただし、複屈折によって生じる収差の種類や、投影光学系が露光すべきパターンの種類によっては、像側NAにより近い部分の光束の収差が結像特性に対してより大きな影響を与えることもある。 However, the aberration of the kind and caused by birefringence, depending on the type of pattern projection optical system to be exposed, sometimes giving aberration of the light flux of the portion closer the image side NA is greater effect on the imaging properties. したがって、像側NAの7割を中心としてやや最大NA側に配位の広がった光束、すなわち像側NAの6割〜9割に相当する光束について、複屈折の解消効果を最大とするように設定することか望ましい。 Therefore, the light beam spread of coordinated somewhat maximum NA side around the 70% of the image-side NA, i.e. the light beam corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, so as to maximize the effect of eliminating birefringence setting it or desirable to.
さらに、上述の第1実施形態および第2実施形態では、本発明の説明を簡略化するために、レチクル101(201)上の1点を発した結像光束についてのみ着目している。 Furthermore, in the first embodiment and the second embodiment described above, in order to simplify the description of the present invention, attention is focused only on imaging light flux emitted one point on the reticle 101 (201). しかしながら、良好な結像性能を得るためには、レチクル101(201)上の有効照明エリア内の全ての点からウエハ102(202)上の有効露光エリア内に達する結像光束について、本発明の上記関係を満たすべきであることは言うまでもない。 However, in order to obtain a good imaging performance, the imaging light beam reaching the wafer 102 (202) on the effective exposure area from all points of the reticle 101 (201) effective illumination area on, the present invention it goes without saying that it should satisfy the above relationship.
なお、本発明の第3実施形態として、結晶軸[110]を光軸とするレンズ群を組み合わせて複屈折の影響を解消する方法もある。 Incidentally, the third embodiment of the present invention, there is a method to eliminate the effects of birefringence in combination lens to the optical axis of crystal axis [110]. 第10A図〜第10D図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[110]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 The FIG. 10A, second 10D diagram is a diagram for explaining birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [110]. 例えば、第2図に示す第1実施形態の投影光学系に対して第3実施形態を適用すると、第10A図および第10B図に示すように、蛍石レンズ105および106の光軸はともに結晶軸[110]と一致するように設定される。 For example, applying the third embodiment with respect to the projection optical system of the first embodiment shown in FIG. 2, as shown in FIG. 10A and the 10B view, the optical axis of the fluorite lens 105 and 106 are both crystalline It is set to coincide with the axis [110].
そして、蛍石レンズ105と106とは、光軸AX102に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として相対的に90°回転するように配置される。 Then, the fluorite lens 105 and 106, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis AX102 [001] is arranged to relatively rotated 90 ° about the optical axis. 換言すると、蛍石レンズ106は、結晶軸[001]の向きが蛍石レンズ105を基準としてθ106=90°だけ−z軸廻りに回転している。 In other words, fluorite lens 106, the orientation of the crystal axis [001] is rotated by the -z axis around θ106 = 90 ° relative to the fluorite lens 105. こうして、蛍石レンズ105は第3Aレンズ群を構成し、蛍石レンズ106は第3Bレンズ群を構成し、蛍石レンズ105と106とは第3レンズ群を構成する。 Thus, fluorite lens 105 constitutes a first 3A lens group, fluorite lens 106 constitutes a first 3B lens group constituting the third lens group and the fluorite lens 105 and 106.
結晶軸[110]を光軸とする組み合わせでは、結晶軸[111]を光軸とする組み合わせや結晶軸[100]を光軸とする組み合わせよりも、複屈折(R偏光とθ偏光との間の屈折率差)を小さく抑えることが可能である。 Between the combination of the crystal axis [110] to the optical axis, than the combination of the combination and the crystal axis of the crystal axis [111] to the optical axis [100] to the optical axis, the birefringent (R polarized light and θ polarization it is possible to suppress the refractive index difference) smaller. ただし、結晶軸[110]を光軸とする組み合わせでは、光軸を中心とした方位角に対する複屈折の均一性は悪く、90°周期の不均一性が残存してしまう。 However, the combination of the crystal axis [110] to the optical axis, the uniformity of birefringence for orientation angles around the optical axis is poor, resulting in residual non-uniformity of 90 ° period.
そこで、第3実施形態では、第10C図および第10D図に示すように、蛍石レンズ109および110の光軸もともに結晶軸[110]と一致するように設定する。 Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 10C and the 10D view, it is set to coincide with the optical axis of the fluorite lens 109 and 110 also both crystal axis [110]. そして、蛍石レンズ109と110とを、光軸AX102に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として相対的に90°回転するように配置する。 Then, a fluorite lens 109 and 110, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis AX102 [001] is arranged so that relatively rotated 90 ° about the optical axis. さらに、蛍石レンズ105および106と蛍石レンズ109および110とが、光軸AX102を中心として45°だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定する。 Furthermore, a fluorite lens 105 and 106 and the fluorite lens 109 and 110, set to have a 45 ° only relative rotation positional relationship around the optical axis AX102.
すなわち、蛍石レンズ105を基準として、蛍石レンズ106は結晶軸[001]の向きがθ106=90°だけ−z軸廻りに回転し、蛍石レンズ109は結晶軸[001]の向きがθ109=45°だけ−z軸廻りに回転し、蛍石レンズ110は結晶軸[001]の向きがθ110=135°だけ−z軸廻りに回転している。 That is, based on the fluorite lens 105, fluorite lens 106 is rotated in the direction only θ106 = 90 ° -z axis around the crystal axis [001], fluorite lens 109 the orientation of the crystal axis [001] Shita109 = 45 ° only rotated in the -z axis around fluorite lens 110 is rotated in the -z axis around only orientation θ110 = 135 ° of the crystal axis [001]. こうして、蛍石レンズ109は第4Aレンズ群を構成し、蛍石レンズ110は第4Bレンズ群を構成し、蛍石レンズ109と110とは第4レンズ群を構成する。 Thus, fluorite lens 109 constitutes a first 4A lens group, fluorite lens 110 constitutes a first 4B lens group constituting the fourth lens group and the fluorite lens 109 and 110.
以上のように、第3実施形態では、90°周期の不均一性を有する一対のレンズペアすなわち第3レンズ群と第4レンズ群とを45°だけ相対回転させて配置することにより、90°周期の不均一性がほぼ完全に相殺される。 As described above, in the third embodiment, by arranging only by relatively rotating the fourth lens group pair of lens pair i.e. the third lens group 45 ° with non-uniformity of 90 ° cycle, 90 ° heterogeneity of period is almost completely canceled. また、前述のように、結晶軸[110]を光軸として90°だけ相対回転させて配置したレンズペアによる残存複屈折は小さいので、90°回転ペアをさらに45°回転させて配置することにより、十分な複屈折の除去効果を得ることができる。 Further, as described above, the crystal axis [110] residual birefringence is small by the lens pair was placed in only the relative rotation 90 ° as the optical axis, by arranging rotated further 45 ° to 90 ° rotation pairs , it is possible to obtain the effect of removing a sufficient birefringence.
なお、第3実施形態においても、90°回転ペアを構成する第3レンズ群および第4レンズ群は、2枚の蛍石レンズからなる構成に限定されることなく、3枚以上の蛍石レンズによってそれぞれ構成することもできる。 Also in the third embodiment, the third lens group and the fourth lens group constituting the 90 ° rotation pairs, without being limited to the configuration composed of two fluorite lens, three or more fluorite lens It may be constituted respectively by. また、像側NAの6割〜9割に相当する光束について、第3Aレンズ群の光路長と第3Bレンズ群の光路長との差を±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定するとともに、第4Aレンズ群の光路長と第4Bレンズ群の光路長との差を±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定することが望ましい。 Further, for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the 3A lens group of the optical path length and the difference between the ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 of the optical path length of the 3B lens group (cm) and it sets within, it is desirable to set the difference between the optical path length of the optical path length and the 4B lens group of the 4A lens group within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). さらに、像側NAの6割〜9割に相当する光束について、第3レンズ群での光路長の総和と、第2レンズ群での光路長の総和との差を、±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定することが望ましい。 Further, for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the sum of the optical path length of the third lens group, the difference between the sum of the optical path length of the second lens group, ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) is preferably set within.
なお、以上の第3実施形態では、結晶軸[110]を光軸とするレンズのうち、近接して配置される第3レンズ群に属する2枚の蛍石レンズ(レンズ105およびレンズ106)、および近接して配置される第4レンズ群に属する2枚の蛍石レンズ(レンズ109およびレンズ110)では、各レンズ群において、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として90°だけ回転するようにそれぞれ配置するものとしている。 In the above third embodiment, of the lenses that crystal axis [110] to the optical axis, two fluorite lens belonging to the third lens group disposed in proximity to (lens 105 and lens 106), and in close proximity to disposed a fourth lens of two fluorite lens belonging to the group are (lens 109 and lens 110), in each lens group, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis [001] is light it is assumed that each arranged to rotate by 90 ° about the axis. また、第3レンズ群と第4レンズ群とは、光軸を中心として相対的に90°だけ回転するように配置するものとしている。 Further, a third lens group and the fourth lens group, it is assumed that arranged to rotate relatively by 90 ° about the optical axis. しかしながら、結晶軸[110]を光軸とするレンズ群すなわち[110]レンズ群において、各レンズの光軸を中心とした回転角度の関係は、これに限定されるものではない。 However, the lens group that is, [110] lens group crystal axis [110] to the optical axis, the relationship between the angle of rotation around the optical axis of each lens, but is not limited thereto.
すなわち、蛍石レンズ105,蛍石レンズ106,蛍石レンズ109,蛍石レンズ110の4枚のレンズについて、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として45°ずつ離れて存在するように、各レンズの回転角度の関係を定めることにより、第3実施形態と同等の複屈折除去効果を得ることができる。 That is, fluorite lens 105, fluorite lens 106, fluorite lens 109, the four lenses of fluorite lens 110, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis [001] is about the optical axis 45 ° as exist apart at, by determining the relationship between the rotational angle of each lens, it is possible to obtain the third embodiment and the same birefringence removal effect. この場合、4枚の蛍石レンズのうち、第1のレンズに対して第2のレンズが光軸を中心として所定の向きに45°だけ回転した位置関係を有し、第2のレンズが第3のレンズに対して光軸を中心として同じ所定の向きに45°だけ回転した位置関係を有し、第3のレンズが第4のレンズに対して光軸を中心として同じ所定の向きに45°だけ回転した位置関係を有する。 In this case, among the four fluorite lens, the second lens with respect to the first lens has a predetermined orientation to 45 ° by rotating the positional relationship around the optical axis, the second lens is first only 45 ° in the same predetermined direction around the optical axis with respect to the third lens has a rotational positional relationship, 45 in the same predetermined direction around the optical axis third lens with respect to the fourth lens ° with the rotational positional relationship only.
また、蛍石レンズ105,蛍石レンズ106,蛍石レンズ109,蛍石レンズ110がそれぞれ複数枚の蛍石レンズから構成されていても良いことは、上述した他の実施形態と同様である。 Further, fluorite lens 105, fluorite lens 106, fluorite lens 109, the fluorite lens 110 may be composed of a plurality of fluorite lens each is the same as the other embodiments described above. この場合、少なくとも4枚の蛍石レンズのうちの各レンズは、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として45°ずつ離れた所定の方位に一致する4つのレンズ群、すなわち第6レンズ群、第7レンズ群、第8レンズ群および第9レンズ群のいずれか1つのレンズ群に分類され、光軸を中心として所定角度だけ回転して配置される。 In this case, each lens of the at least four fluorite lens, crystal axes exist in a plane perpendicular to the optical axis [001] coincides with a predetermined direction away by 45 ° about the optical axis 4 one of the lens groups, i.e., the sixth lens group, the seventh lens group is classified into any one group of the lens of the eighth lens and a ninth lens group, are arranged rotated by a predetermined angle around the optical axis.
そして、たとえば像側NAの6割〜9割に相当する光束について、第6レンズ群中の光路長の総和L6と第7レンズ群中の光路長の総和L7と第8レンズ群中の光路長の総和L8と第9レンズ群中の光路長の総和L9とが互いにほぼ等しくなるように設定される。 Then, for example, for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the optical path length of the sixth lens sum of the optical path length in the unit L6 and the seventh lens sum of the optical path length in the group L7 in the eighth lens group the sum L8 and the sum L9 of the optical path length in the ninth lens group is set to be approximately equal to each other. 具体的には、第6レンズ群中の光路長の総和L6と第7レンズ群中の光路長の総和L7と第8レンズ群中の光路長の総和L8と第9レンズ群中の光路長の総和L9とのうち、任意に選択された2つの光路長の総和の差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定する。 Specifically, the sixth lens sum of the optical path length in the unit L6 and the seventh lens sum of the optical path length in the group L7 and the eighth lens sum of the optical path length in the group L8 ninth lens group in the optical path length of the sum L9, set such that the difference of the sum of the two optical path lengths which are selected arbitrarily is within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm). こうして、第3実施形態と同様に、複屈折の影響を小さく抑えることができる。 Thus, as in the third embodiment, it is possible to reduce the influence of birefringence.
前述のように、結晶軸[110]を光軸とし光軸中心に相対回転させて配置した[110]レンズ群では、結晶軸[111]を光軸として60°だけ相対回転させた[111]レンズ群や結晶軸[100]を光軸として45°だけ相対回転させた[100]レンズ群よりも、複屈折の影響を小さく抑えることが可能である。 As described above, the crystal axis [110] was placed in relative rotation about the optical axis and the optical axis [110] lens group, the crystal axis [111] and are relatively rotated 60 ° as the optical axis [111] lens group and the crystal axis [100] was only the relative rotation 45 ° as the optical axis [100] than the lens group, it is possible to reduce the influence of birefringence. また、[110]レンズ群に残存する複屈折において、前述のR偏光に対する屈折率(nR110)が前述のθ偏光に対する屈折率(nθ110)よりも高くなることが、本件発明者の解析により明らかとなった。 Further, in the birefringence remaining in the [110] lens group, the refractive index with respect to the aforementioned R polarization (nR110) that is higher than the refractive index (nθ110) for the aforementioned θ polarization, revealed by the present inventors of the analysis became.
すなわち、[110]レンズ群に残存する複屈折の符号は、[111]レンズ群に残存する複屈折と同符号であり、[100]レンズ群に残存する複屈折と逆符号である。 That is, the sign of the birefringence remaining in the [110] lens group, [111] birefringent same sign remaining lens group birefringence opposite signs remaining in the [100] lens group. したがって、[110]レンズ群と[100]レンズ群とを組み合わせて使用することにより、複屈折の影響を相殺することが可能になる。 Thus, by using a combination of a [100] lens group and [110] lens group, it is possible to cancel the influence of birefringence. さらに、[110]レンズ群と[100]レンズ群と[111]レンズ群とを組み合わせて使用することにより、複屈折の影響を相殺することが可能になる。 Further, by using a combination of a [110] lens group and the [100] lens group [111] lens group, it is possible to cancel the influence of birefringence.
さらに詳細には、[110]レンズ群におけるR偏光に対する屈折率nR110とθ偏光に対する屈折率nθ110との差と、[100]レンズ群におけるR偏光に対する屈折率nR100とθ偏光に対する屈折率nθ100との差と、[111]レンズ群におけるR偏光に対する屈折率nR111とθ偏光に対する屈折率nθ111との差との間には、次の式(1)に示す関係が成立することが、本件発明者の解析により明らかとなった。 More specifically, [110] and a difference between the refractive index nθ110 for the refractive index NR110 theta polarization for R polarized in the lens group, the refractive index nθ100 on the polarization and the refractive index NR100 theta with respect to R-polarized light at [100] lens group difference and, between the difference between the refractive index nθ111 on the polarization and the refractive index NR111 theta with respect to R-polarized light at [111] lens group, be shown by the following equation (1) is satisfied, the present inventor of It was revealed by the analysis.
なお、上述の式(1)において、屈折率nR100と屈折率nθ100との差と、屈折率nR111と屈折率nθ111との差とに着目すると、次の式(2)に示す関係が得られる。 Note that in the above equation (1), the refractive index nR100 the difference between the refractive index Enushita100, focusing on the difference between the refractive index nθ111 the refractive index NR111, shown by the following equation (2) is obtained. 式(2)は、「結晶軸[100]を光軸としたレンズペア(105,106)の複屈折量すなわち(nR100−nθ100)は、結晶軸[111]を光軸としたレンズペア(109,110)での複屈折量すなわち(nR111−nθ111)の約−1.5倍になる」という旨の第1実施形態における記載と整合している。 Equation (2) is birefringence i.e. (nR100-nθ100) of "lens pair crystal axis [100] was used as the optical axis (105, 106), the lens pair (109 crystallized axis [111] to the optical axis , it is consistent with the description in the first embodiment to the effect that is about -1.5 times the birefringence i.e. (nR111-nθ111) "in 110).
したがって、立方晶系に属する結晶で形成された複数のレンズ(光学素子)を含む光学系において、たとえば像側NAの6割〜9割に相当する光束について、[110]レンズ群中の光路長の総和L110と、[100]レンズ群中の光路長の総和L100と、[111]レンズ群中の光路長の総和L111との間に、次の式(3)に示す関係が成立するとき、複屈折の影響を最小限に抑えることができる。 Accordingly, the optical system including the cubic multiple lenses formed by crystal belonging (optical element), for example, for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the optical path length in the [110] lens group the sum L110 of the [100] lens sum of the optical path length in the group L100, [111] lens sum of the optical path length in the group between the L111, when the relationship shown in the following equation (3) is satisfied, the influence of the birefringence can be minimized.
ただし、各結晶軸を光軸とするレンズ群([110]レンズ群、[100]レンズ群、[111]レンズ群)が、前述の通り、所望の回転角度の関係および所望の光路長の関係を有するレンズ群からなることは言うまでもない。 However, the lens group to the optical axis of each crystal axis ([110] lens group, [100] lens group, [111] lens group), as described above, a desired rotation angular relationships and desired optical path length relationship it is needless to say that a lens group having a. 実際には、式(3)の左辺の値を厳密に0に設定することは難しいが、式(3)の左辺の値が±8.0×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定することにより、複屈折の影響を実質的に回避することが可能になる。 In practice, it is difficult to set strictly 0 the value of the left-hand side of equation (3), the value of the left side is within ± 8.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) of the formula (3) by setting so, it is possible to substantially avoid the influence of birefringence. この式(3)の左辺の許容値も、前述の許容値と同様に、k1ファクター=0.35程度の微細度のパターンの露光を前提とした許容値である。 Left side of the allowable value of the equation (3), like the tolerance described above, the allowable value assumes exposure of k1 factor = 0.35 approximately fineness of the pattern. したがって、より微細なパターンを露光する場合には、より厳しい許容値を設定する必要があり、微細でないパターンを露光する場合には、これよりも緩い許容値で十分であることは、言うまでもない。 Therefore, when exposing a finer pattern, it is necessary to set tighter tolerances, when exposing a pattern not fine is by a sufficient loose tolerance than this, of course.
なお、式(3)は、必ずしも[110]レンズ群と[100]レンズ群と[111]レンズ群とをすべて含む場合の各光路長の関係だけを規定するものではない。 Incidentally, Equation (3) is not necessarily [110] defines the only relationship between the optical path length in the case that contains all the lens groups and [100] and lens [111] and the lens group. 例えば、[111]レンズ群を含むことなく[110]レンズ群と[100]レンズ群とだけを含む光学系において複屈折の影響を低減するには、[110]レンズ群中の光路長の総和L110と、[100]レンズ群中の光路長の総和L100との間に、次の式(4)に示す関係が成立すれば良い。 For example, [111] To reduce the influence of birefringence in the optical system including only a [100] lens group and [110] lens group without containing the lens group, the sum of the optical path length in the [110] lens group and L110, between the optical path length of the sum L100 in [100] lens group, shown by the following equation (4) may be satisfied.
同様に、[110]レンズ群を含むことなく[111]レンズ群と[100]レンズ群とだけを含む光学系において複屈折の影響を低減するには、[111]レンズ群中の光路長の総和L111と、[100]レンズ群中の光路長の総和L100との間に、次の式(5)に示す関係が成立すれば良い。 Similarly, [110] To reduce the influence of birefringence in the optical system including only a [100] lens group and [111] lens group without containing the lens group, the optical path length in the [111] lens group the sum L111, between the optical path length of the sum L100 in [100] lens group, shown by the following equation (5) may be satisfied.
これらの式(4)および(5)においても、その左辺の値を厳密に0に設定することは難しいが、式(4)の左辺の値および式(5)の左辺の値がともに±8.0×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定することにより、複屈折の影響を実質的に回避することが可能になる。 In these equations (4) and (5), it is difficult to set the value of the left-hand strictly 0, ± the value of the left side of the equation the value of the left side and formula (4) (5) are both 8 by setting to be within .0 × 10 -6 × λ 3 ( cm), it is possible to substantially avoid the influence of birefringence. この許容値に基づいて、式(5)を式(6)に示すように変形し、さらに式(6)を式(7)に示すように変形することができる。 Based on the allowable value, the formula (5) is modified as shown in equation (6) can be further modified equation (6) as shown in Equation (7).
同様に、この許容値に基づいて、式(4)を式(8)に示すように変形し、さらに式(8)を式(9)に示すように変形することができる。 Similarly, on the basis of the allowable value, the formula (4) modified as shown in equation (8) can be further modified equation (8) as shown in equation (9).
ここで、式(7)は、「結晶軸[100]を光軸とする第2レンズ群(105,106)での光路長の総和(105m+106m)の1.5倍と、結晶軸[111]を光軸とする第1レンズ群(109,110)での光路長の総和(109m+110m)との差が±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内になるように設定」するという旨の第1実施形態における記載と整合している。 Here, Equation (7), "1.5 times the sum of the optical path length of the crystal axis [100] of the second lens group and the optical axis (105, 106) (105m + 106m), the crystal axis [111] that the summing of the optical path length (109m + 110m) and set the difference as is within ± 1.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) "on the first lens group of the optical axis (109, 110) It is consistent with the description in the first embodiment of the effect. また、式(9)は、[110]レンズ群中の光路長の総和L110と、[100]レンズ群中の光路長の総和L100の4倍との差が、±2.7×10 −6 ×λ (cm)以内であれば、良好な結像特性を得ることができることを意味している。 Further, Equation (9), [110] the sum of the optical path length in the lens group L110, a difference of four times the L100 sum of the optical path length in the [100] lens group, ± 2.7 × 10 -6 if it is within × λ 3 (cm), which means that it is possible to obtain a good imaging characteristics.
なお、光学系の設計によっては、結晶軸[110]を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する可能性がある。 Depending on the design of the optical system, there is a possibility that the lens should be crystal axis [110] is aligned with the optical axis there are many. その場合には、結晶軸[110]を光軸と一致させるべきレンズを、上記4つのレンズ群(第6レンズ群〜第9レンズ群)に分け、各レンズ群間で光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として45°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させればよい。 In that case, the lens should be aligned with the optical axis of the crystal axis [110] is divided into the four lens groups (the sixth lens group to ninth lens group), a plane perpendicular to the optical axis between the lens groups as the crystal axis [001] that exists within the presence apart by 45 ° about the optical axis, it may be rotated each lens in the optical axis center.
あるいは、結晶軸[110]を光軸と一致させるべきレンズを、8個のレンズ群に分けることもできる。 Alternatively, the crystal axis [110] of the lens to be aligned with the optical axis, can also be divided into eight groups of lenses. すなわち、上記4つのレンズ群(第6レンズ群〜第9レンズ群)の組を2つ設け、各組の4つのレンズ群において、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として45°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させる。 That is, two sets of the four lens groups (the sixth lens group to ninth lens group) provided in the four lens groups of each set, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis [001] is as there apart by 45 ° around the optical axis, rotates each lens in the optical axis center. この場合、各組の4つのレンズ群において、複屈折の回転異方性がそれぞれ最小に抑えられているので、第1組の4つのレンズ群と第2組の4つのレンズ群との間で、結晶方向(光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]の方向)の関係についての制約は特にない。 In this case, the four lens groups of each pair, between the rotational anisotropy of birefringence is minimized, respectively, a first set of four lens groups of four lens groups and the second set of , constraint not particularly on the relationship between the crystal direction (direction of the crystal axis existing in a plane perpendicular to the optical axis [001]).
このようなレンズ群への分割は、上記の4群または8群に限定されるものではなく、[110]レンズ群を形成する4つのレンズ群を任意の組数だけ設ける分割、すなわち4の整数倍(4,8,12・・・)のレンズ群への分割であれば良い。 Division into such a lens group is not intended to be limited to four groups or eight groups described above, [110] Four groups of lenses forming the lens unit by an arbitrary number of sets providing split, i.e. 4 integer times may be a division of the lens group (4, 8, 12 ...). この場合、各組の[110]レンズ群内では、光軸に垂直な面内に存在する結晶軸[001]が光軸を中心として45°ずつ離れて存在するように、各レンズを光軸中心に回転させる。 In this case, within the [110] lens group in each set, as the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis [001] is present apart by 45 ° about the optical axis, the optical axis of each lens It is rotated in the center. そして、たとえば像側NAの6割〜9割に相当する光束について、結晶軸[001]が同一方向を向く各レンズ群内での光路長の和が互いにほぼ等しくなるように設定すればよい。 Then, for example, for the light flux corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the crystal axis [001] may be set such that the sum of the optical path length within each lens group facing the same direction become substantially equal to each other. さらに、複数組の[110]レンズ群内の光路長の総和L110が上記関係式(3),(4),(5)を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。 Further, a plurality of sets of [110] the sum of the optical path length of the lens group L110 is the relational expression (3), (4), by satisfying the (5), adverse effects of birefringence substantially eliminated.
また、結晶軸[100]を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する可能性もあり、その場合には、[100]レンズ群を複数組だけ形成することも可能である。 There is also a possibility that the lens should be matched crystal axis [100] to the optical axis there are many, in this case, it is also possible to form only a plurality of sets of [100] lens group. このときも、各組の[100]レンズ群内では、各レンズにおける結晶軸方向の回転関係は45°に設定されるが、異なる組の[100]レンズ群の間では、結晶軸方向の関係についての制約は特にない。 In this case, within the [100] lens group in each set, but rotational relationship of the crystal axis direction in each lens is set to 45 °, in between different sets of [100] lens group, the crystal orientation relationship constraints on is not particularly. そして、複数組の[100]レンズ群内の光路長の総和L100が上記関係式(3),(4),(5)を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。 Then, a plurality of sets of [100] the sum of the optical path length of the lens group L100 is the relational expression (3), (4), by satisfying the (5), adverse effects of birefringence substantially eliminated.
さらに、結晶軸[111]を光軸と一致させるべきレンズが多数存在する場合にも同様に、[111]レンズ群を複数組だけ形成することができる。 Furthermore, the crystal axis [111] Similarly, when the lens to be aligned with the optical axis there are many, it may be formed by a plurality of sets of [111] lens group. この場合も、各組の[111]レンズ群内では、各レンズにおける結晶軸方向の回転関係は60°に設定されるが、異なる組の[111]レンズ群の間では、結晶軸方向の関係についての制約は特にない。 Again, within the [111] lens group in each set, but rotational relationship of the crystal axis direction in each lens is set to 60 °, in between different sets of [111] lens group, the crystal orientation relationship constraints on is not particularly. そして、複数組の[111]レンズ群内の光路長の総和L111が上記関係式(3),(4),(5)を満たすことにより、複屈折の悪影響は実質的に無くなる。 Then, a plurality of sets of [111] the sum of the optical path length of the lens group L111 is the relational expression (3), (4), by satisfying the (5), adverse effects of birefringence substantially eliminated.
第11図は、本発明の第4実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 FIG. 11 is a configuration of the fourth according to the embodiment the projection optical system of the present invention is a diagram schematically showing. 第4実施形態では、第2実施形態と同様に、波長λ(nm)が157nmのF レーザーに対して収差補正が最適化された反射屈折型の投影光学系に本発明を適用している。 In the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, the present invention is applied to the wavelength lambda (nm) is a catadioptric projection optical system is aberration correction is optimized for the F 2 laser 157nm . 第4実施形態の投影光学系300では、レチクル301(第1図のレチクル101に対応)上の1点を射出した光束が、光路変更手段としての反射プリズム303で偏向された後、光軸AX300bに沿って配置されたレンズ305および306を介して、凹面反射鏡304に入射する。 In the projection optical system 300 of the fourth embodiment, after the light beam which has exited from the one point on the reticle 301 (corresponding to the reticle 101 of FIG. 1) it is deflected by the reflecting prism 303 as the optical path changing means, the optical axis AX300b through lenses 305 and 306 arranged along the incident on the concave reflecting mirror 304.
凹面反射鏡304で反射された光束は、レンズ306および305を介して、反射プリズム303で再び偏向される。 The light beam reflected by the concave reflecting mirror 304 via the lens 306 and 305, is again deflected by the reflecting prism 303. 反射プリズム303で偏向された光束は、光軸AX300aに沿って配置されたレンズ307〜314を介して、ウエハ302(第1図のウエハ102に対応)上の1点に集光する。 The light beam deflected by the reflecting prism 303 through the lens 307 to 314 disposed along the optical axis AX300a, condensed at one point on the wafer 302 (corresponding to the wafer 102 of FIG. 1). こうして、ウエハ302上には、レチクル301に描画されたパターンの投影像が形成される。 Thus, on the wafer 302, the projected image of the pattern drawn on the reticle 301 is formed. 第4実施形態では、すべてのレンズがフッ化カルシウム結晶(蛍石)で形成されている。 In the fourth embodiment, all lenses are formed by calcium fluoride crystal (fluorite).
さらに詳細には、第4実施形態では、蛍石レンズ305および306において、結晶軸[110]を光軸AX300bと一致させている。 More specifically, in the fourth embodiment, the fluorite lens 305 and 306, is made to coincide with the optical axis AX300b the crystal axis [110]. また、蛍石レンズ311および312において、結晶軸[110]を光軸AX300aと一致させている。 Further, in the fluorite lens 311 and 312, it is made to coincide with the optical axis AX300a the crystal axis [110]. さらに、蛍石レンズ313および314において、結晶軸[100]を光軸AX300aと一致させている。 Further, in the fluorite lens 313 and 314, it is made to coincide with the optical axis AX300a the crystal axis [100]. 換言すれば、蛍石レンズ305,306,311,312は[110]レンズ群を構成し、蛍石レンズ313および314は[100]レンズ群を構成している。 In other words, fluorite lens 305,306,311,312 constitutes the [110] lens, fluorite lens 313 and 314 constitute a [100] lens group.
第12A図および第12B図は、第4実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 FIG. 12A and FIG. 12B is a diagram illustrating an optical path in the fourth fluorite lens in the projection optical system in the embodiment. 第12A図および第12B図では、ウエハ上302に最大入射角θ300(第11図を参照)で入射する光束(像側NAに相当する光束)を参照符号300eで示している。 In FIG. 12A and FIG. 12B shows a light beam incident at the maximum incident angle θ300 the wafer on 302 (see FIG. 11) (the light beam corresponding to the image side NA) by the reference numeral 300e. また、像側NAの6割〜9割に相当する光束を参照符号300mで示している。 Also it shows a light beam corresponding to 60% to 9% of the image-side NA at reference numeral 300 meters. 第12A図を参照すると、蛍石レンズ305および306では、結像光束が往復で2回レンズ内を通過する。 Referring to FIG. 12A, the fluorite lens 305 and 306, an imaging light beam passing through the two lenses in a reciprocating. したがって、像側NAの6割〜9割に相当する光束300mについて、蛍石レンズ305内の光路長は(305am+305bm)であり、蛍石レンズ306内の光路長は(306am+306bm)である。 Therefore, the light beam 300m corresponding to 60% to 9% of the image-side NA, the optical path length in the fluorite lens 305 is (305am + 305bm), the optical path length in the fluorite lens 306 is (306am + 306bm).
一方、第12B図を参照すると、像側NAの6割〜9割に相当する光束300mについて、蛍石レンズ311内の光路長は311mであり、蛍石レンズ312内の光路長は312mであり、蛍石レンズ313内の光路長は313mであり、蛍石レンズ314内の光路長は314mである。 On the other hand, referring to FIG. 12B, the light beams 300m, which corresponds to 60% to 9% of the image-side NA, the optical path length in the fluorite lens 311 is 311 m, optical path length of the fluorite lens 312 is in 312m , the optical path length in the fluorite lens 313 is 313m, the optical path length in the fluorite lens 314 is 314m. 第4実施形態では、結晶軸[110]を光軸とする蛍石レンズ305,306,311,312内の各光路長(305am+305bm,306am+306bm,311m,312m)が±0.5×10 −6 ×λ (cm)の範囲でほぼ等しくなるように、各レンズの厚さ等を設定している。 In the fourth embodiment, the optical path length in the fluorite lens 305,306,311,312 to crystal axis [110] to the optical axis (305am + 305bm, 306am + 306bm , 311m, 312m) is ± 0.5 × 10 -6 × to be substantially equal in the range of λ 3 (cm), it has set a thickness of each lens.
換言すれば、蛍石レンズ305,306,311,312内の各光路長(305am+305bm,306am+306bm,311m,312m)のうち任意に選択された2つの光路長の差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように、各レンズの厚さ等を設定している。 In other words, the optical path length in the fluorite lens 305,306,311,312 (305am + 305bm, 306am + 306bm, 311m, 312m) 2 single optical path length difference is ± 0.5 × of an arbitrarily chosen out of 10 -6 × λ 3 (cm) to be within, and setting the thickness of each lens. そして、蛍石レンズ305,306,311,312においては、各光軸(AX300a,AX300b)に垂直な面内に存在する結晶軸[100]が光軸を中心として45°ずつ離れて存在するように、各レンズの回転角度の関係を設定している。 Then, in the fluorite lens 305,306,311,312, so that each optical axis (AX300a, AX300b) crystal axes present in a plane perpendicular to the [100] is present apart by 45 ° about the optical axis a, it has set the relationship between the rotational angle of each lens.
また、結晶軸[100]を光軸とする蛍石レンズ313および314についても、その各光路長(313m,314m)が±0.5×10 −6 ×λ (cm)の範囲でほぼ等しくなるように、各レンズの厚さ等を設定している。 Further, the fluorite lens 313 and 314 to the crystal axis [100] to the optical axis is also the respective optical path lengths (313m, 314m) is substantially equal in the range of ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm) so that has set the thickness of each lens. 換言すれば、蛍石レンズ313内の光路長313mと蛍石レンズ314内の光路長314mとの差が±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内になるように、各レンズの厚さ等を設定している。 In other words, so that the difference between the optical path length 314m in the optical path length 313m and fluorite lens 314 in the fluorite lens 313 is within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm), of each lens It has set the thickness, and the like. そして、蛍石レンズ313と314とでは、光軸AX300aに垂直な面内に存在する結晶軸[001]が45°だけ相対的に回転した位置関係を有するように設定されている。 Then, in the fluorite lens 313 and 314, the crystal axes present in a plane perpendicular to the optical axis AX300a [001] is set to have a relatively rotated position relationship by 45 °.
こうして、第4実施形態では、結晶軸[110]を光軸とする4枚のレンズからなる[110]レンズ群と、結晶軸[100]を光軸とする2枚のレンズからなる[100]レンズ群との間で、複屈折の影響の相殺が生じ、良好な結像特性を得ることが可能になる。 Thus, in the fourth embodiment, it crystal axis [110] of four lenses to the optical axis [110] lens and groups comprising crystal axis [100] of two lenses to optical axis [100] between the lens groups, occurs offsetting the effects of birefringence, it is possible to obtain satisfactory imaging characteristics. さらに、[110]レンズ群内の各蛍石レンズ305,306,311,312の光路長の総和(305am+305bm+306am+306bm+311m+312m=L110)と、[100]レンズ群内の各蛍石レンズ313,314の光路長の総和(313m+314m=L100)とが上記関係式(8)または(9)を満足するように設定することにより、上記相殺効果を最大限に発揮させることができ、複屈折の影響を極小にすることができる。 Furthermore, [110] the sum of the optical path length of each fluorite lenses 305,306,311,312 in the lens group and (305am + 305bm + 306am + 306bm + 311m + 312m = L110), the optical path length of each fluorite lens 313 and 314 in the [100] lens group by summation and (313m + 314m = L100) is set so as to satisfy the above relational expression (8) or (9), it is possible to maximize the netting effect, be minimized the effects of birefringence can.
すなわち、[110]レンズ群内の光路長の総和L110と、[100]レンズ群内の光路長の総和L100との間で、(3×L110−12×L100)の絶対値が8.0×10 −6 ×λ (cm)以下の値になるように、あるいは(L110−4×L100)の絶対値が2.7×10 −6 ×λ (cm)以下の値になるように設定することにより、上記相殺効果を最大限に発揮させることができ、複屈折の影響を極小にすることができる。 That is, the optical path length of the sum L110 in [110] lens group, between the optical path length of the sum L100 in [100] lens group, the absolute value of (3 × L110-12 × L100) 8.0 × 10 -6 × λ 3 (cm) so that the following values, or set such that the absolute value becomes a value of 2.7 × 10 -6 × λ 3 ( cm) below (L110-4 × L100) by, it is possible to maximize the canceling effect, the influence of birefringence can be minimized. なお、第4実施形態においても、その他の蛍石レンズ(レンズ307〜310)を、更に複屈折を解消する組み合わせに設定して、複屈折解消効果を一層発揮させることも可能である。 Also in the fourth embodiment, other fluorite lens (lens 307 to 310), further set the combination to eliminate birefringence, it is possible to further exhibit birefringence eliminating effect.
なお、以上の各実施形態において、光軸を結晶軸[111]と一致させる[111]レンズ群については、複屈折の解消のために複数のレンズ間で光軸を中心として60°回転して配置している。 In each embodiment described above, the optical axis crystal axis [111] and matched to [111] lens group, and 60 ° rotation about the optical axis between a plurality of lenses for eliminating birefringence It is arranged. しかしながら、[111]レンズ群においては、その結晶方位が光軸を中心として3回回転対称(周期120°の回転対称)になるので、上記60°の回転が、60+120=180°や、60+240=300°の回転であっても良いことは、言うまでもない。 However, [111] In the lens unit, so that the crystal orientation is three-fold rotational symmetry about the optical axis (rotational symmetry of the periodic 120 °), the rotation of the 60 ° is, or 60 + 120 = 180 °, 60 + 240 = it may be a rotation of 300 ° it is needless to say.
同様に、光軸を結晶軸[100]と一致させる[100]レンズ群では、複屈折の解消のためのレンズ回転角を、光軸を中心として45°としている。 Similarly, the optical axis to match the crystal axis [100] [100] In the lens group, the lens rotation angle for eliminating the birefringence is set to 45 ° about the optical axis. しかしながら、[100]レンズ群においては、その結晶方位が光軸を中心として4回回転対称(周期90°の回転対称)になるので、上記45°の回転が、45+90=135°や、45+180=225°や、45+270=315°の回転であっても良いことは、言うまでもない。 However, in the [100] lens group, so that the crystal orientation is 4-fold rotational symmetry about the optical axis (rotational symmetry of the periodic 90 °), the rotation of the 45 ° is, or 45 + 90 = 135 °, 45 + 180 = 225 ° and, it may be a rotation of 45 + 270 = 315 °, of course.
なお、上述の各実施形態では、複屈折性の光学材料としてフッ化カルシウム結晶(蛍石)を用いているが、これに限定されることなく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム結晶(BaF )、フッ化リチウム結晶(LiF)、フッ化ナトリウム結晶(NaF)、フッ化ストロンチウム結晶(SrF )、フッ化ベリリウム結晶(BeF )など、紫外線に対して透明な他の結晶材料を用いることもできる。 In each embodiment described above, but using a calcium fluoride crystal (fluorite) as a birefringent optical material, without being limited thereto, other uniaxial crystal, for example, barium fluoride crystal ( BaF 2), lithium fluoride crystals (LiF), sodium fluoride crystals (NaF), strontium fluoride crystals (SrF 2), such as beryllium fluoride crystals (BeF 2), a transparent other crystalline materials to ultraviolet It can also be used. このうち、フッ化バリウム結晶は、すでに直径200mmを越す大型の結晶材料も開発されており、レンズ材料として有望である。 Of these, barium fluoride crystal, even large-sized crystalline material already Kosu diameter 200mm have been developed and are promising as a lens material. この場合、フッ化バリウム(BaF )などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。 In this case, preferably it is determined according to the crystal axis orientation also present invention, such as barium fluoride (BaF 2). また、上述の各実施形態では、投影光学系に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、レチクル(マスク)を照明する照明光学系に本発明を適用することもできる。 Further, in the embodiments described above, although the present invention is applied to a projection optical system, without being limited thereto, it is also possible to apply the present invention to the illumination optical system for illuminating a reticle (mask).
上述の各実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。 In the exposure apparatus of each embodiment described above, illuminates the reticle (mask) by the illumination apparatus (illumination step), a pattern for transfer formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step ), it is possible to manufacture microdevices (semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, etc.). 以下、各実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき第13図のフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the embodiment, referring to the flowchart of FIG. 13 per example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice and it will be described.
先ず、第13図のステップ301において、1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。 First, in step 301 of FIG. 13, a metal film is deposited on one lot of wafers. 次のステップ302において、その1ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。 In the next step 302, photoresist is applied onto the metal film on the wafer in the lot. その後、ステップ303において、各実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of each embodiment, the image of the pattern on the mask through the projection optical system, are sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer in the lot. その後、ステップ304において、その1ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on the wafer in the lot is performed, in step 305, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, the pattern on the mask corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer.
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。 Then, by further performing the formation of circuit patterns in upper layers, devices such as semiconductor devices are manufactured. 上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, it is possible to obtain the semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at high throughput. なお、ステップ301〜ステップ305では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。 In steps 301 305, metal is deposited on the wafer, the resist on the metal film coating and exposure, development, are performed the steps of etching, prior to these steps, the wafer after forming the oxide film of silicon, a resist onto the oxide film of the silicon coating, and exposing, developing, may of course be carried out each step of etching.
また、各実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。 Further, the exposure apparatus of each embodiment, by forming the plate predetermined pattern on a (glass substrate) (circuit pattern, electrode pattern, etc.), it is also possible to obtain a liquid crystal display device as a microdevice. 以下、第14図のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。 Hereinafter, with reference to the flowchart of Figure 14, it will be described an example of a method in this case. 第14図において、パターン形成工程401では、各実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。 In Figure 14, the pattern forming step 401, to transfer the mask pattern is exposed onto a photosensitive substrate (resist glass substrate coated) using the exposure apparatus of each embodiment, Tokoroiko lithography process is performed . この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。 This photolithography process, on the photosensitive substrate a predetermined pattern including a number of electrodes and others are formed. その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。 Thereafter, the exposed substrate is developed step by passing through an etching process, the steps such as a resist stripping step, a predetermined pattern is formed on the substrate, followed by the next color filter forming step 402.
次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。 Next, in the color filter forming step 402, R (Red), G (Green), B or sets of three dots corresponding to (Blue) are arrayed in a matrix, or R, G, 3 pieces of B forming a color filter of stripe filter sets were or are arranged in a plurality horizontal scanning line direction. そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。 After the color filter forming step 402, cell assembly step 403 is executed. セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 In the cell assembly step 403 is to assemble a liquid crystal panel (liquid crystal cell), using the patterned substrate with the predetermined pattern obtained in step 401, and the color filter forming the color filter obtained in the 402. セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。 In the cell assembly step 403, for example, by injecting liquid crystal between the color filter obtained in the substrate and the color filter forming step 402 with the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, a liquid crystal panel (liquid crystal cell ) to produce.
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。 Subsequent module assembly step 404, an electric circuit for display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell), by attaching the respective components such as a backlight to complete the liquid-crystal display device. 上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 According to the manufacturing method of the liquid crystal display device described above, it is possible to obtain a liquid crystal display device with extremely fine circuit patterns at high throughput.
なお、上述の各実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、この投影光学系を検査するための光学系、例えば収差計測用光学系などを含む他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。 In each embodiment described above, the present invention is applied to a projection optical system mounted on the exposure apparatus, without being limited thereto, an optical system for inspecting the projection optical system, for example it is also possible to apply the present invention to other general optics, including aberration measuring optical system. また、上述の各実施形態では、193nmの波長光を供給するArFエキシマレーザー光源や157nmの波長光を供給するF レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば126nmの波長光を供給するArレーザー光源などを用いることもできる。 Further, in the embodiments described above, but using F 2 laser light source for supplying wavelength light ArF excimer laser light source or 157nm supplies light with a wavelength of 193 nm, without being limited thereto, for example, a wavelength of 126nm etc. can also be used Ar laser light source for supplying light.
産業上の利用の可能性以上説明したように、本発明では、たとえば蛍石のような複屈折性の結晶材料を用いても、複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する光学系を実現することができる。 As described above INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, for example it is used birefringent crystal material such as fluorite, good optical performance without substantially affected by birefringence it is possible to realize an optical system having. したがって、本発明の光学系を露光装置に組み込むことにより、高解像な投影光学系を介した高精度な投影露光により、良好なマイクロデバイスを製造することができる。 Therefore, by incorporating the optical system of the present invention to an exposure apparatus, a high-precision projection exposure through a high resolution projection optical system, it is possible to produce a good microdevice.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
第1図は、本発明の各実施形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus with a projection optical system according to each embodiment of the present invention.
第2図は、本発明の第1実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 Figure 2 is a configuration of a projection optical system according to a first embodiment of the present invention is a diagram schematically showing.
第3図は、蛍石の結晶軸方位について説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the crystal axis orientation of the fluorite.
第4A図および第4B図は、第1実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 Figures 4A and Figure 4B are diagrams for explaining the optical path in the fluorite lens in the projection optical system according to the first embodiment.
第5A図および第5B図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[111]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 FIGS. 5A and Figure 5B are diagrams for describing birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [111].
第6A図および第6B図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[100]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 Figure 6A and Figure 6B are views for explaining birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [100].
第7A図および第7B図は、第1実施形態の変形例にかかる投影光学系中の第1レンズ群および第2レンズ群の構成および光路を説明する図である。 Figures 7A and FIG. 7B is a diagram illustrating the configuration and optical paths of the first lens group and the second lens group in accordance with the modification projection optical system of the first embodiment.
第8図は、本発明の第2実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 Figure 8 is a configuration of a projection optical system according to a second embodiment of the present invention is a diagram schematically showing.
第9A図および第9B図は、第2実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 Fig. 9A and FIG. 9B is a diagram illustrating an optical path in the fluorite lens in the projection optical system according to the second embodiment.
第10A図〜第10D図は、蛍石レンズの光軸を結晶軸[110]と一致させた場合の複屈折について説明する図である。 The FIG. 10A, second 10D diagram is a diagram for explaining birefringence when an optical axis of the fluorite lens is matched with the crystal axis [110].
第11図は、本発明の第4実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 FIG. 11 is a configuration of the fourth according to the embodiment the projection optical system of the present invention is a diagram schematically showing.
第12A図および第12B図は、第4実施形態にかかる投影光学系中の蛍石レンズにおける光路を説明する図である。 FIG. 12A and FIG. 12B is a diagram illustrating an optical path in the fourth fluorite lens in the projection optical system in the embodiment.
第13図は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 13 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice.
第14図は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice.

Claims (35)

  1. 立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
    前記光学系の光軸と結晶軸[111]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第1素子群と、 A first element group composed of the optical system a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [111] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide approximately,
    前記光軸と結晶軸[100]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第2素子群とを備え、 And a second element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially,
    前記第1素子群は、前記光軸を中心として第1角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第1A素子群と第1B素子群とを有し、 The first element group, and a first 1A element group and the 1B element group having a first angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記第2素子群は、前記光軸を中心として第2角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第2A素子群と第2B素子群とを有し、 The second element group, and a third 2A element group and the 2B element group having a second angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第1A素子群における光学素子中の光路長と前記第1B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、 Approximately equal to the optical path length in the optical elements in the optical path length and the second 1B element groups in the optical element in the first 1A element groups of light beams form an angle of a predetermined range with respect to the optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第2A素子群における光学素子中の光路長と前記第2B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、 It is approximately equal to the optical path length in the optical elements in the optical path length and the second 2B element groups in the optical element in the first 2A element groups of light beams form an angle of the predetermined range with respect to the optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第1素子群における光学素子中の光路長と前記第2素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。 Wherein the optical path length in the optical element in the optical path length and the second element group in an optical element in the first element group of the light beam at an angle in a predetermined range is set according to a predetermined ratio with respect to the optical axis optical system, characterized in that there.
  2. 請求の範囲第1項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 1,
    前記第1素子群における光学素子中の光路長は、前記第2素子群における光学素子中の光路長の約1.5倍に設定されていることを特徴とする光学系。 The optical path length in the optical element in the first element group, the optical system characterized in that it is set to approximately 1.5 times the optical path length in the optical element in the second element group.
  3. 請求の範囲第2項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 2,
    前記第2素子群における光学素子中の光路長の1.5倍と前記第1素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical elements in 1.5 times and the first element group in the optical path length in the optical element in the second element group, the wavelength of the light beam and lambda (nm), ± 1 .0 × 10 -6 × λ 3 ( cm) optical system, characterized in that it is set within.
  4. 請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraphs 1 through the third term,
    前記第1A素子群における光学素子中の光路長と前記第1B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 1B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the 1A-th element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  5. 請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraphs 1 through paragraph 4,
    前記第2A素子群における光学素子中の光路長と前記第2B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 2B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the first 2A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  6. 請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraphs 1 through 5 wherein,
    前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。 Angle of the predetermined range, characterized in that the smaller than large and an angle corresponding to 0.9 times the image-side numerical aperture than the corresponding angle to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system Optical system.
  7. 請求の範囲第1項乃至第6項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraphs 1 through 6 wherein,
    前記第1A素子群、前記第1B素子群、前記第2A素子群、および前記第2B素子群のそれぞれは、少なくとも1つの光学素子を有することを特徴とする光学系。 Wherein said 1A element group, the 1B-th element group, the first 2A element group, and each of the first 2B element group, the optical system characterized by having at least one optical element.
  8. 立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
    前記光学系の光軸と結晶軸[110]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第3素子群と第4素子群とを備え、 The optical system of the optical axis and the crystal axis [110] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes and the third element group are arranged out of a plurality of optical elements that are configured to substantially match the fourth and an element group,
    前記第3素子群は、前記光軸を中心として第3角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第3A素子群と第3B素子群とを有し、 The third element group, and a second 3A element group and the 3B element group having a third angle only rotate relative positional relationship about said optical axis,
    前記第4素子群は、前記光軸を中心として第4角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第4A素子群と第4B素子群とを有し、 The fourth element group, and a third 4A element group and the 4B element group having a fourth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記第3素子群と前記第4素子群とは、前記光軸を中心として第5角度だけ相対的に回転した位置関係を有し、 Wherein the third element group and the fourth element groups, a fifth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第3A素子群における光学素子中の光路長と前記第3B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、 Approximately equal to the optical path length in the optical elements in the optical path length and the first 3B element groups in the optical element in the second 3A element groups of light beams form an angle of a predetermined range with respect to the optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第4A素子群における光学素子中の光路長と前記第4B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、 It is approximately equal to the optical path length in the optical elements in the optical path length and the second 4B element groups in the optical element in the first 4A element groups of light beams form an angle of the predetermined range with respect to the optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第3素子群における光学素子中の光路長と前記第4素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。 Wherein the optical path length in the optical elements in the optical path length in the optical element and the fourth element group in the third element group of the light beam at an angle in a predetermined range is set according to a predetermined ratio with respect to the optical axis optical system, characterized in that there.
  9. 請求の範囲第8項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 8,
    前記第3素子群における光学素子中の光路長と前記第4素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく設定されていることを特徴とする光学系。 Optical system, characterized in that the optical path length in the optical element is set to be substantially equal in optical path length and the fourth element groups in the optical element in the third element group.
  10. 請求の範囲第9項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 9,
    前記第3素子群における光学素子中の光路長と前記第4素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±1.0×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the fourth element groups in the optical element in the third element group, the wavelength of the light beam with λ (nm), ± 1.0 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  11. 請求の範囲第8項乃至第10項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 8 to paragraph 10 of,
    前記第3A素子群における光学素子中の光路長と前記第3B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the first 3B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the first 3A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  12. 請求の範囲第8項乃至第11項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 8 to 11 wherein,
    前記第4A素子群における光学素子中の光路長と前記第4B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 4B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the first 4A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  13. 請求の範囲第8項乃至第12項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 8 to paragraph 12,
    前記光軸と結晶軸[100]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第5素子群をさらに備え、 Further comprising a fifth element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially,
    前記第5素子群は、前記光軸を中心として第6角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第5A素子群と第5B素子群とを有し、 The fifth element group, and a second 5A element group and the 5B element group having a sixth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第5A素子群における光学素子中の光路長と前記第5B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しく、 It is approximately equal to the optical path length in the optical elements in the optical path length and the second 5B element groups in the optical element in the second 5A element groups of light beams form an angle of the predetermined range with respect to the optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第3素子群における光学素子中の光路長と前記第4素子群における光学素子中の光路長との和と、前記第5素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。 And the sum of the optical path length in the optical element in the optical path length and the fourth element groups in the optical element in the third element group of a light beam forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis, the fifth element group optical system, characterized in that the optical path length in the optical element is set according to a predetermined magnification at.
  14. 請求の範囲第13項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 13,
    前記第3素子群および前記第4素子群における光学素子中の光路長の和は、前記第5素子群における光学素子中の光路長の約4倍に設定されていることを特徴とする光学系。 The sum of the optical path length in the optical element in the third element group and the fourth element group, the optical system characterized in that it is set to approximately four times the optical path length in the optical elements in the fifth element group .
  15. 請求の範囲第14項に記載の光学系において、 In the optical system according to claim 14,
    前記第5素子群における光学素子中の光路長の約4倍と前記第3素子群および前記第4素子群における光学素子中の光路長の和との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±2.7×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 The difference between the sum of the optical path length in the optical element at about 4-fold and the third element group and the fourth element groups of the optical path length in the optical elements in the fifth element group, the wavelength of the light flux lambda (nm ) and the time, the optical system characterized in that it is set within ± 2.7 × 10 -6 × λ 3 (cm).
  16. 請求の範囲第13項乃至第15項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims 13, wherein to paragraph 15,
    前記第5A素子群における光学素子中の光路長と前記第5B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 5B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the second 5A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  17. 請求の範囲第13項乃至第16項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims 13, wherein to paragraph 16 of,
    前記第3A素子群、前記第3B素子群、前記第4A素子群、前記第4B素子群、前記第5A素子群、および前記第5B素子群のそれぞれは、少なくとも1つの光学素子を有することを特徴とする光学系。 Wherein said 3A element group, wherein the 3B element group, the first 4A element group, the third 4B element group, said first 5A element group, and each of the second 5B element group, characterized by having at least one optical element optical system to be.
  18. 請求の範囲第8項乃至第17項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 8 to paragraph 17 of,
    前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。 Angle of the predetermined range, characterized in that the smaller than large and an angle corresponding to 0.9 times the image-side numerical aperture than the corresponding angle to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system Optical system.
  19. 請求の範囲第13項乃至第18項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims 13, wherein to paragraph 18 of,
    前記第5A素子群と前記第5B素子群とは前記光軸に沿って互いに近接して配置されていることを特徴とする光学系。 Optical system, characterized by being arranged close to each other along the optical axis and the second 5B element group and the second 5A element group.
  20. 立方晶系に属する結晶で形成された複数の光学素子を含む光学系において、 In an optical system including a plurality of optical elements formed by crystal belonging to a cubic system,
    前記光学系の光軸と結晶軸[110]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子からそれぞれ構成された第6素子群と第7素子群と第8素子群と第9素子群とを備え、 The optical system of the optical axis and the crystal axis [110] or the crystal axis and the sixth element group are arranged out of the set plurality of optical elements as optically equivalent to the crystal axis coincides substantially 7 and an element group and the eighth element group and the ninth element group,
    前記第7素子群は、前記第6素子群に対して前記光軸を中心として所定の向きに第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The seventh element group includes a seventh angle by a rotation positional relationship in a predetermined direction about said optical axis with respect to the sixth element group,
    前記第8素子群は、前記第7素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The eighth element group has said predetermined by the seventh angle to the direction rotated position relationship with respect to the seventh element group about said optical axis,
    前記第9素子群は、前記第8素子群に対して前記光軸を中心として前記所定の向きに前記第7角度だけ回転した位置関係を有し、 The ninth element group has said predetermined by the seventh angle to the direction rotated position relationship with respect to the eighth element group about said optical axis,
    前記光軸に対して所定範囲の角度をなす光束の前記第6素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第7素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第8素子群における光学素子中の光路長と、前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第9素子群における光学素子中の光路長とが互いにほぼ等しいことを特徴とする光学系。 The optical path length in the optical element in the sixth element group of a light beam forming an angle of a predetermined range with respect to the optical axis, the optical in the seventh element group of the light beam at an angle of the predetermined range with respect to the optical axis the optical path length in the device, the optical path length in the optical elements in the eighth element group of light beams forming an angle of the predetermined range with respect to the optical axis, the light beam forms an angle of the predetermined range with respect to the optical axis optical system, characterized in that the optical path length in the optical element are substantially equal to each other in the ninth element group.
  21. 請求の範囲第20項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 20 claims,
    前記第6素子群における光学素子中の光路長と、前記第7素子群における光学素子中の光路長と、前記第8素子群における光学素子中の光路長と、前記第9素子群における光学素子中の光路長とから任意に選択された2つの光路長の差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 Wherein the optical path length in the optical element in the sixth element group, wherein the optical path length in the optical element in the seventh element group, and the optical path length in the optical elements in the eighth element group, the optical element in the ninth element group the difference between the two optical path lengths which are selected arbitrarily from the optical path length in the can when the wavelength of the light beam and lambda (nm), is set within ± 0.5 × 10 -6 × λ 3 (cm) optical system, characterized by that.
  22. 請求の範囲第20項または第21項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 20 or paragraph 21 claims,
    前記光軸と結晶軸[100]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第10素子群をさらに備え、 Further comprising a tenth element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [100] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially,
    前記第10素子群は、前記光軸を中心として第8角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第10A素子群と第10B素子群とを有し、 The tenth element group, and a first 10A element group and the 10B element group having an eighth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第10A素子群における光学素子中の光路長と前記第10B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。 Optical, characterized in that the optical path length in the optical element are substantially equal in optical path length and the second 10B element groups in the optical element in the first 10A element groups of light beams form an angle of the predetermined range with respect to the optical axis system.
  23. 請求の範囲第22項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 22 claims,
    前記第10A素子群における光学素子中の光路長と前記第10B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 10B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the first 10A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  24. 請求の範囲第22項または第23項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 22 or paragraph 23 claims,
    前記第6素子群における光学素子中の光路長と前記第7素子群における光学素子中の光路長と前記第8素子群における光学素子中の光路長と前記第9素子群における光学素子中の光路長との和と、前記第10素子群における光学素子中の光路長とが所定の倍率にしたがって設定されていることを特徴とする光学系。 Optical path in the optical element in the optical path length and the ninth element group in an optical element in an optical path length of said eighth element group in an optical element in an optical path length of said seventh element group in an optical element in the sixth element group the sum of the length, the optical system and the optical path length in the optical element is characterized in that it is set according to a predetermined ratio in the first 10 element group.
  25. 請求の範囲第24項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 24 claims,
    前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の光路長の和は、前記第10素子群における光学素子中の光路長の約4倍に設定されていることを特徴とする光学系。 The sum of the optical path length in the optical element in a sixth element group to the ninth element group, the optical system characterized in that it is set to approximately four times the optical path length in the optical element in the tenth element group .
  26. 請求の範囲第25項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 25 claims,
    前記第10素子群における光学素子中の光路長の約4倍と前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の光路長の和との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±2.7×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 The difference between the sum of the optical path length in the optical elements in an optical path length of about four times and the sixth element group to the ninth element group in an optical element in the tenth element group, the wavelength of the light flux lambda (nm ) and the time, the optical system characterized in that it is set within ± 2.7 × 10 -6 × λ 3 (cm).
  27. 請求の範囲第20項乃至第26項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 20 to paragraph 26 of,
    前記光学系の光軸と結晶軸[111]または該結晶軸と光学的に等価な結晶軸とがほぼ一致するように設定された複数の光学素子から構成された第11素子群をさらに備え、 Further comprising a second 11 element group composed of a plurality of optical elements to the optical axis and the crystal axis [111] or the crystal axis optically equivalent to the crystal axes are set so as to coincide substantially of the optical system,
    前記第11素子群は、前記光軸を中心として第9角度だけ相対的に回転した位置関係を有する第11A素子群と第11B素子群とを有し、 The eleventh element group, and a first 11A element group and the 11B element group having a ninth angle only a relatively rotated position relationship about said optical axis,
    前記光軸に対して前記所定範囲の角度をなす光束の前記第11A素子群における光学素子中の光路長と前記第11B素子群における光学素子中の光路長とがほぼ等しいことを特徴とする光学系。 Optical, characterized in that the optical path length in the optical element are substantially equal in optical path length and the second 11B element groups in the optical element in the first 11A element groups of light beams form an angle of the predetermined range with respect to the optical axis system.
  28. 請求の範囲第27項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 27 claims,
    前記第11A素子群における光学素子中の光路長と前記第11B素子群における光学素子中の光路長との差が、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、±0.5×10 −6 ×λ (cm)以内に設定されていることを特徴とする光学系。 When the difference between the optical path length in the optical element in the optical path length and the second 11B element group in the optical element, the wavelength of the light beam and lambda (nm) in the first 11A element group, ± 0.5 × 10 - optical system characterized in that it is set within 6 × λ 3 (cm).
  29. 請求の範囲第27項または第28項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 27 or paragraph 28 claims,
    前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の光路長の和の3倍と前記第11素子群における光学素子中の光路長の8倍との総和は、前記第10素子群における光学素子中の光路長の約12倍に設定されていることを特徴とする光学系。 The sum of eight times the optical path length in the optical elements in 3-fold and the second 11 element groups of the sum of the optical path length in the optical element in a sixth element group to the ninth element group, in the tenth element group optical system, characterized in that it is set to about 12 times the optical path length in the optical element.
  30. 請求の範囲第29項に記載の光学系において、 In the optical system according to paragraph 29 claims,
    前記第6素子群乃至前記第9素子群における光学素子中の光路長の和をL69(cm)とし、前記第10素子群における光学素子中の光路長をL10(cm)とし、前記第11素子群における光学素子中の光路長をL11(cm)とし、前記光束の波長をλ(nm)としたとき、 Wherein the sum of the optical path length in the optical element in a sixth element group to the ninth element group and L69 (cm), the optical path length in the optical element in the tenth element group and L10 (cm), the eleventh element the optical path length in the optical elements in the group and L11 (cm), when the wavelength of the light beam and lambda (nm),
    |3×L69−12×L10+8×L11|≦8.0×10 −6 ×λ | 3 × L69-12 × L10 + 8 × L11 | ≦ 8.0 × 10 -6 × λ 3
    の条件を満足することを特徴とする光学系。 Optical system satisfies the condition.
  31. 請求の範囲第20項乃至第30項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 20 to paragraph 30,
    前記所定範囲の角度は、前記光学系の像側開口数の0.6倍に対応する角度よりも大きく且つ前記像側開口数の0.9倍に対応する角度よりも小さいことを特徴とする光学系。 Angle of the predetermined range, characterized in that the smaller than large and an angle corresponding to 0.9 times the image-side numerical aperture than the corresponding angle to 0.6 times the image-side numerical aperture of the optical system Optical system.
  32. 請求の範囲第20項乃至第31項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraph 20 to paragraph 31 of,
    前記第6素子群乃至前記第10素子群のそれぞれは、少なくとも1つの光学素子を有することを特徴とする光学系。 Said sixth each element group to the tenth element group, the optical system characterized by having at least one optical element.
  33. 請求の範囲第1項乃至第32項のいずれか1項に記載の光学系において、 In the optical system according to any one of claims paragraphs 1 through 32 wherein,
    前記結晶はフッ化カルシウム結晶またはフッ化バリウム結晶であることを特徴とする光学系。 The crystal optical system, which is a calcium fluoride crystal or barium fluoride crystal.
  34. マスクを照明するための照明系と、 An illumination system for illuminating a mask,
    前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための請求の範囲第1項乃至第33項のいずれか1項に記載の光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。 Exposure, characterized in that it comprises an optical system according to any one of the claim 1, wherein for an image of a pattern formed on a mask is formed on a photosensitive substrate to paragraph 33 apparatus.
  35. 請求の範囲第34項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、 An exposure step of exposing a pattern of the mask onto the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to paragraph 34 claims,
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 Method of manufacturing a microdevice, characterized in that it comprises a development step of developing the photosensitive substrate exposed by the exposure step.
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