JP2001228401A - 投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】瞳の遮光（中抜け）が起こらず、レンズの構成
枚数が少なく、かつ高解像力と広い露光領域が確保で
き、組立調整が容易な投影光学系、および該投影光学系
による投影露光装置、デバイス製造方法を提供する。 【解決手段】物体の像を像面へ投影する投影光学系にお
いて、前記物体側からの光路順に、少なくとも前記物体
の中間像を形成するための第１結像光学系と、該中間像
を像面へ投影するための第２結像光学系とを有し、前記
第１結像光学系と第２結像光学系とは共通の一直線の光
軸に沿って配置してあり、前記第１結像光学系がミラー
を備え、該ミラーを介し該ミラーの有効径外を通過させ
た軸外光によって、物体の像を像面へ投影するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影光学系、および
該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法に
関し、特にレチクルパターンを半導体ウェハに投影露光
する投影光学系に、反射ミラーを用いた反射屈折投影光
学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路の高集積化が進むに従
い、投影露光光学系に対する要求仕様、要求性能もます
ます厳しいものになってきている。一般に高い解像力を
得るためには露光波長の短波長化、ＮＡの高ＮＡ化が行
われている。しかしながら露光波長の短波長化が１９３
ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ光）や１５７ｎｍ（Ｆ２エ
キシマレーザ光）といった領域に達すると使用可能なレ
ンズ材料が石英と蛍石に限られてくる。これは主に透過
率の低下に起因するものである。従来、例えば特開昭１
０−７９３４５号公報等に開示されているような全て屈
折レンズで構成され、レンズ構成枚数が多く全硝材厚が
大きい光学系では、ウェハー上での露光量が低下するた
めスループットが低下することとなり、またレンズの熱
吸収による焦点位置の変動、収差変動などの問題（熱収
差）が生じてくる。露光波長が１９３ｎｍでは石英と蛍
石が使用されるが、それらの分散の差が大きくないため
色収差の補正が難しく、完壁に補正しようとすると色消
し面の曲率半径が小さい色消しレンズが数個必要になる
ため、光学系の全硝材厚の増大を招き、前述の透過率、
熱収差の問題が起こってくる。また現状、蛍石に関して
は、投影光学系の設計性能を保証するに耐えうる特性を
有するものを製造するのが難しく、さらに大口径のもの
を製造するのが困難な状況である。このことは色補正を
さらに難しくし、コストアップの要因となっている。さ
らに露光波長が１５７ｎｍとなると使用可能なレンズ材
料は蛍石のみとなり単一材料だけでは色収差を補正する
ことはできない。いずれにしても屈折系だけで投影光学
系を構成することが困難になってくる。

【０００３】そのため、光学系中にミラーを使用し反射
系とすることにより、前述の透過率、色補正といった課
題を回避しようとする提案が種々なされている。例え
ば、反射系だけで構成されている反射投影光学系が特開
平９−２１１３３２号公報、特開平１０−９０６０２号
公報等で開示されている。また、反射系と屈折系を組み
合わせた反射屈折投影光学系が、米国特許第５，６５
０，８７７号明細書、特開昭６２−２１０４１５号公
報、特開昭６２−２５８４１４号公報、特開昭６３−１
６３３１９号公報、特開平２−６６５１０号公報、特開
平３−２８２５２７号公報、特開平４−２３４７２２号
公報、特開平５−１８８２９８号公報、特開平６−２３
０２８７号公報、特関平８−３０４７０５号公報等で開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような露光波長の
短波長化や高ＮＡ化に対応し、反射系を含んだ投影光学
系構築するとき、色収差補正が可能なことは当然とし
て、理想的には、像面上で十分な大きさの結像領域が得
られ、ミラー、レンズといった光学素子の枚数が少な
く、ミラーヘの入反射角が大きくなく、十分な像側作動
距離を確保でき、簡素な構成が望ましい。像面上で十分
な大きさの結像領域幅が得られれば、走査型投影露光装
置ではスループット上有利であり、露光変動を抑えるこ
とができる。枚数が少なければ、ミラー、レンズといっ
た光学素子を製造する上での工程負荷を軽減でき、全硝
材厚を小さくすることにもなるので光量損失も減少させ
ることができ、さらに装置のフットプリントの増大を抑
制することにもなり、また膜による光量損失を減少させ
ることにもなる。。特に露光波長が１５７ｎｍ（Ｆ２エ
キシマレーザ光）になるとミラーの反射膜での光量損失
も無視できなくなるのでなおよい。ミラーヘの入反射角
が大きくなければ反射膜の角度特性による光量変化の影
響を抑制できる。十分な像側作動距離を確保できれば、
装置のオートフォーカス系やウェハーステージの搬送系
などを構成する上で好ましい。簡素な構成であれば、メ
カ鏡筒等も複雑化させることはなく組立製造上のメリッ
トがある。以上のような視点から従来例について検証す
ると、まず、米国特許第５，６５０，８７７号明細書で
は、光学系中にマンジンミラーと屈折部材を配置して、
レチクルの像をウエハに露光するものであるが、この光
学系は、使用する全ての画角において瞳の中心部分の遮
光（中抜け）が起こるとともに、露光領域が大きくでき
ないという欠点を有している。また、露光領域を大きく
しようとすると瞳の中心部分の遮光が大きくなり好まし
くなく、さらに、マンジンミラーの屈折面がビームスプ
リット面を形成しており、その面を通過するごとに光量
は半分になり、像面（ウエハ面）では、１０％程度に低
下してしまうという点等にも問題を有している。また、
特開平９−２１１３３２号公報、特開平１０−９０６０
２号公報では、反射系のみによる構成を基本としている
が、収差的（ペッツバール和）にもミラー配置の上でも
像面上での結像領域幅を十分に確保することが難しく、
また主に像面近傍のパワーが大きい凹面鏡が結像作用を
有する構成となっているので高ＮＡ化が困難であり、該
凹面鏡の直前位置に凸面鏡が配置されるため、十分な像
側作動距離を確保できないという問題がある。また、特
開昭６２−２１０４１５号公報、特開昭６２−２５８４
１４号公報は、カセグレン型やシュワルツシルト型のミ
ラー系を応用し、ミラー中心部に開口を設けることによ
り瞳の中抜けを生じさせ瞳の周辺部分のみを結像に寄与
させる光学系を提案しているが、瞳の中抜けの結像性能
への影響が懸念され、また瞳の中抜けを小さくしようと
すると必然的にミラーのパワーが大きくなるのでミラー
ヘの入反射角も大きくなり、さらに高ＮＡ化を図るとミ
ラー径が著しく増大してしまう。また、特開昭６３−１
６３３１９号公報、特開平５−１８８２９８号公報、特
開平６−２３０２８７号公報では、光路の折れ曲がりに
より構成が複雑化しており、中間像を最終像へ結像させ
る光学群のパワーの大部分を凹面鏡が担っているため構
成上高ＮＡ化が困難であり、凹面鏡と像面の間に配置さ
れているレンズ系の倍率が縮小系で正の符号であるた
め、像側作動距離が十分に確保できない。また、物像面
を対向させるためには、収差補正には何ら寄与せず光路
を折り曲げるためだけの目的で２枚の平面鏡を必要と
し、露光波長が１５７ｎｍになると光量損失の上からも
好ましくない。さらに構成上、光路分割の必要から結像
領域幅を確保するのも困難であり、光学系が大型化して
いるのでフットプリント上も好ましくない。また、特開
平２−６６５１０号公報、特開平３−２８２５２７号公
報では、まず光路がビームスプリッターにより分割され
るので、鏡筒構造が複雑化してしまう。そして径が大き
いビームスプリッターを必要としこれがプリズム型の場
合はその厚みにより光量損失が大きい。高ＮＡに際して
はさらに径が大きくなるので光量損失もますます大きく
なってしまう。ビームスプリッターが平板型の場合は軸
上光線においても非点収差、コマ収差が発生してしまい
問題がある。また熱吸収による非対称収差の発生や光束
分割面での特性変化による収差の発生を招き、製造面で
精度良くビームスプリッターを作成することも難しい。

【０００５】さて、特開平４−２３４７２２号公報、特
開平８−３０４７０５号公報は、以上説明した従来例の
問題点をかなり解決できているが、光路を折り曲げるこ
とにより凹面鏡からの光路を分割していて、偏芯光学的
な取扱いが必要となるため、構造が複雑で組み立て調整
等も難しい。

【０００６】そこで、本発明は、上記特開平４−２３４
７２２号公報、特開平８−３０４７０５号公報における
光学系を改善し、メカ構造が簡単で組み立て調整が容易
な投影光学系、および該投影光学系による投影露光装
置、デバイス製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（３７）のように構成した
投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、
デバイス製造方法を提供する。 （１）物体の像を像面へ投影する投影光学系において、
前記物体側から順に、前記物体の中間像を形成するため
の第１結像光学系と、該中間像を像面へ投影するための
第２結像光学系とを有し、前記第１結像光学系と前記第
２結像光学系とは共通の一直線の光軸に沿って配置して
あり、前記第１結像光学系が前記物体からの軸外光を反
射し且つ集光する第１のミラーを有し、前記第１結像光
学系が前記第１のミラーからの光を反射して前記第２結
像光学系に入射させる第２のミラーを有するか、或は前
記第２結像光学系が前記第１のミラーからの光を前記像
面側へ反射する第２のミラーを有し、該第２のミラーに
より前記軸外光を前記第１のミラーの有効径外を通過さ
せることを特徴とする投影光学系。 （２）前記第１結像光学系の倍率βは、｜β｜≧１であ
ることを特徴とする上記（１）に記載の投影光学系。 （３）前記第１結像光学系が、少なくとも１枚のレンズ
を有することを特徴とする上記（１）または上記（２）
に記載の投影光学系。 （４）前記レンズが、正の屈折力を有することを特徴と
する上記（３）に記載の投影光学系。 （５）前記第２結像光学系が、少なくとも１枚のレンズ
を有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれ
かに記載の投影光学系。 （６）前記レンズが、正の屈折力を有することを特徴と
する上記（５）に記載の投影光学系。 （７）前記第１のミラーと第２のミラーの間に、レンズ
群を有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいず
れかに記載の投影光学系。 （８）前記レンズ群が、負の屈折力を有し、前記第１結
像光学系における正の屈折力を有する屈折レンズと、凹
面鏡からなる第１のミラーとの間に配置されていること
を特徴とする上記（７）に記載の投影光学系。 （９）前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間
に、前記第１結像光学系の瞳を前記第２結像光学系の瞳
上へ投影するフィールド光学系を有し、前記第１結像光
学系が少なくとも前記第１のミラーを含む正屈折力の第
１ミラー群と前記第２のミラーを含む第２ミラー群の２
つのミラー群を備え、前記第２ミラー群により反射され
た前記第１ミラー群からの光束を、前記第１ミラー群の
有効径外を通過させるように構成したことを特徴とする
上記（１）に記載の投影光学系。 （１０）前記第２結像光学系は、レンズのみで構成さ
れ、正の屈折力を有することを特徴とする上記（９）に
記載の投影光学系。 （１１）前記第２結像光学系は、その倍率をＢＧ２とし
たとき、 −０．５＜ＢＧ２＜−０．０５ を満足することを特徴とする上記（９）または上記（１
０）に記載の投影光学系。 （１２）前記第１結像光学系は、その倍率をＢＧ１とし
たとき、 −４０．０＜ＢＧ１＜−０．５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１１）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１３）前記フィールド光学系は、全てレンズで構成し
たことを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれかに
記載の投影光学系。 （１４）前記フィールド光学系は、第１フィールドミラ
ーと、第２フィールドミラーを含む第２フィールドミラ
ー群を有し、前記第１ミラー群の有効径外を通過した軸
外光を前記第１フィールドミラー、前記第２フィールド
ミラーの順に反射させた後に、前記第１フィールドミラ
ーの光軸中心近傍を通って前記第２結像光学系に入射す
るように構成されていることを特徴とする上記（９）〜
（１２）のいずれかに記載の投影光学系。 （１５）前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前記第２
フィールドミラーを凸面鏡としたことを特徴とする上記
（１４）に記載の投影光学系。 （１６）前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前記第２
フィールドミラーを凹面鏡としたことを特徴とする上記
（１４）に記載の投影光学系。 （１７）前記第１結像光学系のペッツバール和をＰ１、
前記フィールド光学系のペッツバール和をＰｆ、前記第
２結像光学系のペッツバール和をＰ２としたとき、 Ｐ１＜０ Ｐｆ＋Ｐ２＞０ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１６）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１８）前記物体と前記第１ミラーの近軸距離をＬＭ
１、前記物体から前記第１ミラーより前記物体側にある
光学素子により形成する瞳共役点までの距離をｅとした
とき、これらの関係が、 ０．６＜ｅ／ＬＭ１＜２．５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１７）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１９）前記第１ミラーと前記第２ミラーの近軸距離を
ＬＭ２、物体面から第１結像系による中間像までの光路
に沿った近軸距離をＯＩＬとしたとき、前記距離ＬＭ１
との関係が、 ０．５＜ＯＩＬ／（ＬＭ１＋２×ＬＭ２）＜２０ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１８）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２０）前記距離ＬＭ１と前記距離ＬＭ２との関係が、 ０．２＜ＬＭ２／ＬＭ１＜０．９５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１９）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２１）前記投影光学系に関する物体面から像面までの
距離をＬとしたとき、前記距離ＬＭ１との関係が、 ０．１５＜ＬＭ１／Ｌ＜０．５５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（２０）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２２）前記第１ミラー群の倍率をＢＧＭ１としたと
き、 −２．０＜１／ＢＧＭ１＜０．４ を満足することを特徴とする上記（９）〜（２１）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２３）前記第１結像光学系は最も前記物体側に正屈折
力のレンズ群を配置したことを特徴とする上記（９）〜
（２２）のいずれかに記載の投影光学系。 （２４）前記第１ミラー群は、前記物体側から順に負屈
折力のレンズ、前記第１ミラー、前記負屈折力のレンズ
を有することを特徴とする上記（９）〜（２３）のいず
れかに記載の投影光学系。 （２５）第２ミラー群は、前記物体側からの順に光レン
ズ、前記第２ミラー、前記レンズを有することを特徴と
する上記（９）〜（２４）のいずれかに記載の投影光学
系。 （２６）前記物体からの軸外光束が、前記第１ミラー群
に入射する前に前記第２ミラー群のレンズを通過するこ
とを特徴とする上記（９）〜（２５）のいずれかに記載
の投影光学系。 （２７）前記第１結像光学系の前記第１ミラー群の像面
側直後に、前記フィールド光学系に属する正レンズを配
置したことを特徴とする上記（９）〜（２６）のいずれ
かに記載の投影光学系。 （２８）前記第２フィールドミラーと前記第１フィール
ドミラーの距離をＬＦＭ１、第２フィールドミラーと像
面の距離をＬＦＭ２としたとき、 ０．４５＜ＬＦＭ１／ＬＦＭ２＜０．８ を満足することを特徴とする上記（１４）〜（１６）の
いずれかに記載の投影光学系。 （２９）前記第２フィールドミラー群は、前記物体側か
ら順にレンズ、前記第２フィールドミラー、前記レンズ
を有することを特徴とする上記（１４）〜（１６）、上
記（２８）のいずれかに記載の投影光学系。 （３０）前記第１結像系の第１ミラーと前記フィールド
光学系の第２フィールドミラーの間にフィールド光学系
に属する正レンズを配置し、第１結像系の第２ミラーで
反射した光束が前記正レンズを通り第１フィールドミラ
ーで反射するように構成されていることを特徴とする上
記（１４）〜（１６）、上記（２８）、上記（２９）の
いずれかに記載の投影光学系。 （３１）前記物体側と前記像面側の双方がテレセントリ
ックであることを特徴とする上記（１）〜（３０）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （３２）前記投影光学系の倍率は、縮小倍率であること
を特徴とする上記（１）〜（３１）のいずれかに記載の
投影光学系。 （３３）前記第１結像光学系による中間像の位置に、前
記像面での結像領域の大きさ及び／又は形状を可変とす
る可変視野絞りを配置したことを特徴とする上記（１）
〜（３２）のいずれかに記載の投影光学系。 （３４）前記第２結像光学系中に絞りを有することを特
徴とする上記（１）〜（３３）のいずれかに記載の投影
光学系。 （３５）上記（１）〜（３４）のいずれかに記載の投影
光学系によってマスクのパターンを基板上に投影する投
影露光装置。 （３６）上記（３５）に記載の投影露光装置を用いて前
記マスクとしてのレチクルのデバイスパターンを前記基
板としてのウェハに露光する段階と、該露光したウェハ
を現像する段階とを含むことを特徴とするデバイス製造
方法。 （３７）前記露光にＡｒＦエキシマレーザ又はＦ２レー
ザからのレーザ光を用いることを特徴とする上記（３
６）に記載のデバイス製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態として
は、上記構成を用いて、例えば図１に示す反射屈折投影
光学系を構成することができる（実施の形態１）。１０
１は第１の物体（レチクル）、１０２は第２の物体（ウ
エハ）、１０３は本実施の形態１の光学系の光軸であ
る。ここでの光学系は、物体側から順に、少なくとも第
１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２よりなる。第１
結像光学系Ｇ１は、少なくとも物体側より順に屈折部材
を有するＬ１、第１のミラーＭ１、第２のミラーＭ２に
より構成されており、第１の物体１０１からの光束を第
１結像光学系Ｇ１にて結像し、中間像を形成する。その
際、第１のミラーＭ１の有効径外を、第１の物体１０１
からの軸外光束が通過する構成をとっている。そして第
１結像光学系Ｇ１により結像した中間像を、屈折部材に
より構成されている第２結像光学系Ｇ２により、第２の
物体１０２上に所定の倍率にて結像する。以上のような
構成とすることで、本実施の形態１における光学系は一
つの光軸１０３を有し、瞳の遮光のない軸外光束を結像
する多数回結像光学系を達成している。

【０００９】第１結像光学系Ｇ１は、少なくとも１枚以
上の屈折レンズと２枚のミラーにより構成されている。
屈折レンズ群Ｌ１は、主に物体側のテレセン度を確保し
かつ歪曲収差の補正に貢献するとともに、第１のミラー
Ｍ１に光束が過度に広がらないように入射させている。
第２のミラーＭ２は、第１のミラーＭ１と光軸１０３に
対して対向して配置され、第１のミラーＭ１からの光束
を光軸１０３の正方向に折り返し、第１のミラーＭ１の
有効径外へと光束を導いている。尚、第１の物体１０１
から第２の物体１０２の方向を正方向としている。この
ような構成を取ることにより、瞳の中抜けを起こすこと
なく、また光軸を曲げることなく第２結像光学系に光束
を運ぶことが可能となる。

【００１０】屈折レンズ群Ｌ１は、正の屈折力を有する
のが望ましい。正の屈折力を有することで、第１のミラ
ーＭ１への入射高さを過度に大きくしないとともに、第
１のミラーＭ１への光軸に対する入射角を大きくするこ
とができ、第２のミラーＭ２での光束の分離を容易にで
きる。また、第１のミラーＭ１は凹面鏡にて構成するの
が好ましい。本実施の形態１の光学系において、第１結
像光学系Ｇ１における瞳は第１のミラーＭ１の前後に存
在し、その近辺では第１結像光学系Ｇ１において各画角
の光束の幅が大きくなるとともに、画角の違いによる光
束のばらつきが少なくなる。従って、第１のミラーＭ１
は、正のパワーを有することで、即ち凹面鏡にて構成す
ることで、屈折レンズ群Ｌ１からの各画角の光束を収束
させ、第２のミラーＭ２以後の光束の分離をより容易に
できるとともに像面湾曲をオーバー方向に発生させて、
第２結像光学系Ｇ２におけるアンダーの像面湾曲を打ち
消す効果を有することができる。

【００１１】また、第２のミラーＭ２は、第１のミラー
Ｍ１からの光束を光軸１０３の正方向に折り返す役割を
有している。尚、第２のミラーは凹面鏡でも、平面ミラ
ーでも、或いは凸面ミラーでも構わない。パワー配置の
違いによって必要な形状を有すればよい。但し、第１結
像光学系Ｇ１において、第２結像光学系Ｇ２の像面湾曲
及び諸収差を打ち消すためには、第２のミラーＭ２も凹
面鏡にて構成すれば第１のミラーＭ１の屈折力を分担で
きるため、より望ましい。

【００１２】第２結像光学系Ｇ２は、第１結像光学系Ｇ
１により結像した中間像を第２の物体上に結像する機能
を有する。第２結像光学系Ｇ２は、第１結像光学系Ｇ１
により発生したオーバー方向の像面湾曲等の諸収差をキ
ャンセルする関係にある。この第２結像光学系Ｇ２は、
屈折レンズ系にて構成している。最終結像光学系を屈折
レンズ系にて構成することにより、高い開口数を有する
光学系を容易に構成することが可能となる。また、この
第２結像光学系Ｇ２を縮小倍率とすることにより、第１
結像光学系Ｇ１における光束の幅が過度に増すことを防
ぐとともに、第１のミラーＭ１と第２のミラーＭ２によ
る光束の分離をより容易にしている。また、この第２結
像光学系Ｇ２中に開口絞りを有している。

【００１３】尚、屈折レンズ群Ｒを、第１のミラーＭ１
及び第２のミラーＭ２の２枚のミラーを含む群Ｌ２中に
配置してもよい。図２は、図１中に屈折レンズ群Ｒが配
置されたときの概略図を示す。ここで、図１と同じ番号
のものは同一の機能を有するものとする。屈折レンズ群
Ｒが屈折レンズ群Ｌ１と第１のミラーＭ１の間に配置さ
れるといわゆる往復光学系となる。即ち、屈折レンズ群
Ｒには、屈折レンズ群Ｌ１により屈折された光束が入射
するとともに、第２のミラーＭ１にて反射された光束も
通過することになる。また、この屈折レンズ群Ｒを有す
る場合には、その屈折力が負であることがより望まし
い。この屈折レンズ群Ｒの屈折力を負とすることで、第
１のミラーＭ１にて負担しているペッツバール和を分担
するとともに、全系の色収差の補正に寄与することが可
能である。従って、屈折レンズ群Ｒを構成する場合に
は、負の屈折力を有することが望ましい。また同時に、
主に全系の球面収差やコマ収差の補正にも寄与すること
ができる。上述の通り、主に軸上色収差の補正等のため
には、第１のミラーＭ１付近に屈折レンズ群Ｒを配置す
るのが好ましいが、第２のミラーＲ付近に配置しても構
わない。即ち、第１のミラーＭ１からの反射光束と第２
のミラーの反射光束とを透過する位置に配置しても構わ
ない。また、屈折レンズ群Ｒは、２枚のミラーを含む群
Ｌ２の範囲において、どこに配置しても、又何枚配置し
ても構わない。本実施の形態における投影光学系は、特
に２回結像光学系にて達成した場合、正の倍率を有して
いる。実施の形態１においては、以上の様な構成をとる
ことにより、瞳の中心部の遮光を有することなく、構成
枚数が少なくかつ高解像力と広い露光領域を確保して組
立調整も容易な反射屈折光学系を達成することができ
る。

【００１４】また、本発明の別の実施の形態としては、
例えば図３に示す反射屈折投影光学系を構成することが
できる（実施の形態２）。これは、物体面のうち像面ま
で至り結像に寄与する領域は光軸外の半円弧状（リング
フィールド系）で、瞳面上の光束中心部に欠られは皆無
であり、該投影光学系は物体側からの光路順に、物体の
中間像を形成する役割を有する第１結像系Ｇｒ１と、該
第１結像系Ｇｒ１の瞳を第２結像系Ｇｒ２の瞳上へ投影
するフィールド光学系Ｇｒｆと、像面の直前に位置し最
終像を形成する第２結像系Ｇｒ２を有し、第１結像系Ｇ
ｒ１は第１ミラーＭ１を含む正屈折力の第１ミラー群Ｇ
Ｍ１，第２ミラーＭ２を含む第２ミラー群ＧＭ２という
２つのミラー群を有し、物理的に第２ミラー群ＧＭ２は
第１ミラー群ＧＭ１よりも物体側に配置され、第１ミラ
ーＭ１は物体側へ凹面を向けた凹面鏡であり、物体側か
らの光束が第１結像系Ｇｒ１中で第１ミラーＭ１、第２
ミラーＭ２の順に反射された後に、該光束は第１ミラー
群ＧＭ１の有効径の外側を通って像面側ヘ進行し、順に
該フィールド光学系Ｇｒｆ、該第２結像系Ｇｒ２を通過
することにより該投影光学系全系は１直線の光軸上に形
成され、物体面と像面は該光軸の両端に対向して位置
し、投影光学系全系の倍率は縮小倍率であることを特徴
としている。

【００１５】図３は本実施の形態２の基本的構成の概略
図、図１２〜図４５は後述するように本実施の形態２を
適用した実施例５〜実施例２１を示す図である。全ての
実施例において、第１結像系Ｇｒ１は２枚のミラーを有
しており、第２結像系Ｇｒ２は屈折レンズ系のみで構成
されている。図１２から図１９はフィールド光学系Ｇｒ
ｆがすべてレンズ系の場合であり、図２０から図２８は
フィールド光学系Ｇｒｆが２枚のミラーを有する場合で
ある。

【００１６】一般に、ミラーを用いると光学系は次のよ
うな作用を有することになる。 ａ．ミラー面では、色収差が発生しない。これにより凹
レンズと凹面ミラーを組み合わせることによりいわゆる
マンジンミラーとすれば正のパワーとしながら、過剰の
色消しを発生させることができる。 ｂ．ミラーが有するパワーとペッツバール和の関係は、
通常の屈折レンズとは逆である。これにより例えば凹面
ミラーは、正のパワーを有しながらもペッツバール和は
負の値を有するので、光学系中のペッツバール和補正の
ための負レンズのパワー負担を軽減できる。 ｃ．光線が反射する。これにより物像面を対向させるた
めに、光学系が複雑化する。例えば、瞳の中抜け、リン
グフィールド、光路折り曲げ等である。

【００１７】ここでは、上述した目的を達成するため
に、上記ミラーの作用を効果的に利用し光学系に反映さ
せており、図３に示すように、第１結像系、フィールド
光学系、第２結像系と、ミラーを用いながらも一本の光
軸上に投影光学系を配置した簡素な構成なっている。こ
れによるメリットは大きく、光路を折り曲げる必要がな
いので、鏡筒構造を従来の屈折レンズ系と同様な構造と
することができ、また光学素子の自重変形についても、
重力方向が光軸方向と一致しているので非対称な変形が
発生せず、非対称収差が発生しにくい。周辺の組立調
整、測定機器関連等の製造上のインフラ設備をそのまま
流用することが可能となり、コスト上のメリットが大き
い。さらに、装置のフットプリントも従来の屈折レンズ
系と同程度となるので、占有面積も従来と変わらずユー
ザーにとってメリットが大きい。これを可能にしている
のは、軸外光のみを結像に寄与させるという光学系コン
セプト（リングフィールド系）を設定した上で、第１結
像系Ｇｒ１において上記ｃ．の作用を２回使用し２枚の
ミラーで２回の反射を行い、物体からの光束を第１ミラ
ー群ＧＭ１の有効径外を通って像面側へ進行させている
という点にある。これにより続く光束はフィールド光学
系Ｇｒｆ、第２結像系Ｇｒ２を通り像面上へ到達し、光
軸が１本の光学系を構成できるのである。

【００１８】第２結像系Ｇｒ２はすべて屈折レンズ系で
構成し正屈折力を有することにより、高ＮＡ化に対応可
能とし、さらに像側作動距離を確保しやすくしている。
仮に第２結像系Ｇｒ２が凹面ミラーを有している場合
は、従来例で説明をしたように高ＮＡ化、像側作動距離
の確保が困難になってくる。フィールド光学系Ｇｒｆは
図３のＡに示すように全て屈折レンズ系で構成すること
も可能であるし、Ｂに示すように２枚のミラーを有する
構成も可能である。後に実施例で示すように正レンズＦ
Ｌ１は、パワー配置によっては不要とすることも可能で
ある。またＢの場合、第１フィールドミラーＦＭ１は凹
面鏡であり、第２フィールドミラーＦＭ２は凸面鏡とい
う構成となっているが、第２フィールドミラーＦＭ２は
凹面鏡で構成することも可能である。色補正に関しては
第１結像系Ｇｒ１の色消し状況を、第１ミラー群ＧＭ１
を負屈折力のレンズＬＮ１と凹面の第１ミラーＭ１で構
成することにより、上記ａ．の作用を利用して色消し過
剰とすることができるので、レンズ使用硝種が１種類で
あっても色収差補正が可能となっている。これは特にＡ
ｒｆ、Ｆ２光源の場合には、大きなメリットである。

【００１９】光学素子の小枚数化や、小型軽量化に関し
ては、まず本実施形態では軸外光のみを使用したリング
フィールド系であるので、瞳の中抜けを生じるカセグレ
ン型やシュワルツシルト型を応用した光学系よりもミラ
ーの径を小さくすることができ、またミラー枚数も本発
明の構成によれば最少２枚と少ない。

【００２０】また、第１結像系Ｇｒ１の第１ミラー群Ｇ
Ｍ１にて上記ｂ．の作用により、第１結像系Ｇｒ１では
大きな負のペッツバール和となるので、従来の屈折レン
ズ系のようにペッツバール和補正用の負屈折力レンズを
多用することなしに、フィールド光学系Ｇｒｆ、第２結
像系Ｇｒ２を構成することができ、レンズの枚数を少な
くすることができる。さらに、第１結像系Ｇｒ１の第２
ミラー群ＧＭ２をレンズＬＰ１とミラーＭ２で構成すれ
ば、第２ミラー群ＧＭ２のトータルのパワーは不変であ
りながら、レンズＬＰ１と第２ミラーＭ２のパワー分担
を変化させることにより、いかようにもペッツバール和
を制御可能となるので、収差補正の自由度が増加し光学
素子枚数の削減に貢献する。これは図３のＢに示す第２
フィールドミラーＦＭ２においても同様に、第２フィー
ルドミラーＦＭ２とレンズＬＦを組み合わせ第２フィー
ルドミラー群とすることによりペッツバール和補正の自
由度が増加し光学素子枚数の削減に貢献する。そして、
第１結像系Ｇｒ１の大きな負のペッツバール和を打ち消
すべく第２結像系Ｇｒ２の正の屈折力も大きくなる必然
性が生じ、かつ、第１結像系Ｇｒ１から射出する主光線
高が第１ミラー群ＧＭ１の外側を通るため高い位置でフ
ィールド光学系Ｇｒｆに入射し、フィールド光学系Ｇｒ
ｆから第２結像系Ｇｒ２に入射する主光線の角度が大き
くなり、これにより像側テレセントリックを保つために
は、はやり第２結像系Ｇｒ２の正の屈折力が大きくなる
必然性が生じ、この２つの必然性から矛盾することなく
第２結像系Ｇｒ２の正の屈折力を大きくすることができ
るので第２結像系Ｇｒ２の有効径は小さくなり、小型軽
量化がなされる。

【００２１】ミラーヘの入反射角に関して、本実施の形
態ではリングフィールド系であるので、瞳の中抜けを生
じるカセグレン型やシュワルツシルト型を応用した光学
系よりもミラーヘの入反射角を小さくすることができ、
また第１結像系Ｇｒ１では第１ミラーＭ１を瞳共役点近
傍に配置し、第２ミラーＭ２で反射した光束が第１ミラ
ー群ＧＭ１の有効径外の即近傍を通過するようにしてお
り、ミラー上の光軸から離れた高い位置で反射させるこ
とがないので、第１ミラーＭ１，第２ミラーＭ２とも入
反射角が極端に大きくなることはない。また、フィール
ド光学系ＧｒｆのＢの場合では、第１フィールドミラー
ＦＭ１と第２フィールドミラーＦＭ２の間隔をできる限
り確保しており光束幅も狭いので、これも入反射角が極
端に大きくなることはない。像面上での結像領域幅に関
しては、有効光束をできるだけ確保するようにミラーを
配置する必要があるが、フィールド光学系Ｇｒｆが屈折
レンズ系のみのＡの場合でもミラーを含むＢの場合でも
第１結像系Ｇｒ１においては収差補正の許容範囲で物高
を高くすればよいので、障害にはならない。また、フィ
ールドミラーを有するＢのフィールド光学系Ｇｒｆで
は、光束幅が狭いので有効光束が欠られないようにする
ことは容易であり、これも障害にならない。したがって
十分に結像領域幅を確保することは可能である。

【００２２】また、第１結像系Ｇｒ１において物体面の
直後に正レンズ群Ｇ１を配置することにより、歪曲収差
等の補正に効果を発揮し、かつ物体側テレセントリック
性を良好に保つことが可能となる。したがって物体面
（レチクル）や像面（ウェハー）の反り、デフォーカス
による倍率変化を小さくするには正レンズ群Ｇ１と第２
結像系Ｇｒ２とによって、物像界で両側テレセントリッ
クな光学系とするのが良い。なお、本発明では、図３に
示すように第２ミラーＭ２は光束分離のためには半円盤
状とする必要があり、正レンズ群Ｇ１は半円盤状でも、
レンズ製造、レンズ保持の容易さから円盤状でも良く、
さらに光軸の下方表面部分に第２ミラーＭ２を形成する
構成としても良い。同様の理由で、レンズＬＰ１におい
ても半円盤状としているが円盤状でも良く、このときは
光束はレンズＬＰ１を３度通過することになる。このと
き同様にレンズＬＰ１の下方表面部分に第２ミラーＭ２
を形成する構成としても良い。同様に第１ミラーＭ１も
レンズＬＮ１の裏面鏡として構成しても良く、本発明で
使用されるミラーは、どのミラーであっても収差補正の
観点からも、裏面鏡であっても良い。また図３のＡ、Ｂ
に示すようにフィールド光学系は、第１結像系Ｇｒ１の
第１ミラー群ＧＭ１の像面側背後に配置される正レンズ
ＦＬ１を有することで、径の増大化を抑制することがで
き、また正レンズＦＬ１の第１面を２重曲率にする等不
連続な形状にする必要が生じるが、第１ミラーＭ１を正
レンズＦＬ１の中心部分に形成しても良い。さらに、第
１結像系の中間像の位置に像面上の結像領域が可変とな
る視野絞り配置することもできる。これにより、照明系
（不図示）を簡素化することができる。

【００２３】そして、本実施の形態２において、光学系
を構成する上では、さらに以下の条件を満足することが
好ましい。第２結像系Ｇｒ２の倍率をＢＧ２とすると −０．５＜ＢＧ２＜−０．０５・・・（１） を満足すること、第１結像系Ｇｒ１の倍率をＢＧ１とす
ると −４０．０＜ＢＧ１＜−０．５・・・（２） を満足すること、第１結像系Ｇｒ１のペッツバール和を
Ｐ１，フィールド光学系Ｇｒｆのペッツバール和をＰ
ｆ、第２結像系Ｇｒ２のペッツバール和をＰ２としたと
き、 Ｐ１＜０・・・（３） Ｐｆ＋Ｐ２＞０ を満足すること、前記物体と前記第１ミラーの近軸距離
をＬＭ１、前記物体から前記第１ミラーより前記物体側
にある光学素子により形成する瞳共役点までの距離をｅ
としたとき、これらの関係が、 ０．６＜ｅ／ＬＭ１＜２．５・・・（４） を満足すること、前記第１ミラーと前記第２ミラーの近
軸距離をＬＭ２、物体面から第１結像系による中間像ま
での光路に沿った近軸距離をＯＩＬとしたとき、前記距
離ＬＭ１との関係が、 ０．５＜ＯＩＬ／（ＬＭ１＋２×ＬＭ２）＜２０・・・（５） を満足すること、前記距離ＬＭ１と前記距離ＬＭ２との
関係が、 ０．２＜ＬＭ２／ＬＭ１＜０．９５・・・（６） を満足すること、前記投影光学系に関する物体面から像
面までの距離をＬとしたとき、前記距離ＬＭ１との関係
が、 ０．１５＜ＬＭ１／Ｌ＜０．５５・・・（７） を満足すること、前記第１ミラー群の倍率をＢＧＭ１と
したとき、 −２．０＜１／ＢＧＭ１＜０．４・・・（８） を満足することである。

【００２４】条件式（１）は、高ＮＡ化に対応しながら
も、バックフォーカス（像側作動距離）を確保でき良好
な結像性能を得ることができるように第２結像系Ｇｒ２
の倍率を適正な範囲に規定するものである。まず、全範
囲において負の値を持つことによりバックフォーカスの
確保を容易としている。ここで、下限を越えると、第２
結像系Ｇｒ２のパワーが小さくなるため第２結像系の径
が増大したり、第２結像系Ｇｒ２に対する仮想物体高が
低くなってしまうため、フィールド光学系Ｇｒｆを構成
する各群のパワーが大きくなることによって、歪曲収
差、像面湾曲の補正が困難になったり、または第１結像
系Ｇｒ１の倍率が縮小傾向になりすぎて、第２ミラーＭ
２からの反射光が第１ミラー群ＧＭ１と干渉する不具合
が生じたりして、パワー配置的に困難になり好ましくな
い。逆に上限を越えると、第２結像系Ｇｒ２のパワーが
増大するため収差補正が困難になったり、またフィール
ド光学系Ｇｒｆの径が増大したりして好ましくない。

【００２５】条件式（２）は、第１結像系Ｇｒ１のパワ
ーを適正に保ちながら、第２ミラーＭ２からの反射光束
が第１ミラー群ＧＭ１と干渉することなしに効率的に通
過するように、第１結像系Ｇｒ１の倍率を規定するもの
で、下限を越えると、第１ミラー群ＧＭ１の外側で光束
幅が大きくなってフィールド光学系Ｇｒｆの増大化を招
いたり、第２結像系Ｇｒ２のパワーが増大したりして収
差補正が困難になってくるので好ましくない。次に上限
を越えると、第１結像系Ｇｒ１のパワーが増大し、収差
補正が困難になったり、第２ミラーＭ２からの反射光束
が第１ミラー群ＧＭ１と干渉する不具合が生じ好ましく
ない。なお条件式（２）の下限は−５．０であればより
好ましい。

【００２６】条件式（３）は、光学系全体の像面湾曲を
規定するペッツバール和に関するもので、全系としての
ペッツバール和は略０とすることが望ましいが、本実施
の形態においては、第１結像系Ｇｒ１のペッツバール和
は第１ミラー群ＧＭ１の存在によって大きな負の値を有
し、これを打ち消すようにフィールド光学系Ｇｒｆのペ
ッツバール和と第２結像系Ｇｒ２のペッツバール和の総
和は大きな正の値を有する。この条件を満足しない場合
は、ペッツバール和を補正するために、レンズ枚数が増
大したり、像面湾曲を補正することが困難となり好まし
くない。

【００２７】条件式（４）は、第１結像系の瞳共役点と
第１ミラーＭ１の位置関係に関して規定するもので、高
次の歪曲収差や像面湾曲の低減、前述したミラー入射角
の低減等を考慮するとその位置関係はほぼ一致させるこ
とが望ましい。ここで下限を越えると、各物高からの主
光線が第１ミラーＭ１で反射する高さが異なってしまう
ため、高次の歪曲収差、像面湾曲が増大してしまう。ま
た、第１ミラー群ＧＭ１の径も大きくなってしまうの
で、第２ミラーＭ２からの反射光束が第１ミラー群ＧＭ
１と干渉してしまう不具合が生じ好ましくない。上限を
越えても、同様に各物高からの主光線が第１ミラーＭ１
で反射する高さが異なってしまうため、高次の歪曲収
差、像面湾曲が増大してしまう。また、第２ミラーＭ２
からの反射光束の角度が光軸に対し大きくなるのでフィ
ールド光学系Ｇｒｆのパワー負担が大きくなってしまい
収差補正を困難にさせるので好ましくない。

【００２８】条件式（５）は、第１結像系Ｇｒ１による
中間像と第１ミラーＭ１の位置関係に関して規定するも
ので、第２ミラーＭ２からの反射光束が第１ミラー群Ｇ
Ｍ１と干渉することなしに効率的に像面側に通過するよ
うにしており、図３に示すようにほぼ第１ミラーＭ１の
外側で中間像を形成するようにするのが好ましい。した
がって、この範囲を越えると、第１ミラーＭ１の外側で
光束幅が大きくなるので、フィールド光学系Ｇｒｆにお
いて径が増大したり、収差が増加したりして好ましくな
い。特に下限を越えると、第１結像系Ｇｒ１の倍率が縮
小傾向になりすぎるため第２ミラーＭ２からの反射光束
が第１ミラー群ＧＭ１と干渉する不具合が生じたり、第
１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２のパワーが大きくなりす
ぎるため収差発生量が増大して好ましくない。上限を越
えると、逆に第１結像系Ｇｒ１の倍率が拡大傾向になり
すぎるため、第１ミラーＭ１の外側に余分なスペースが
生じたり、第２結像系Ｇｒ２で倍率をより縮小傾向にし
なければならず光学系全系のパワーバランスが崩れるの
で好ましくない。なお条件式（５）の上限は３．０であ
ればより好ましい。

【００２９】条件式（６）は、第１ミラーＭ１に対し第
２ミラーＭ２の位置を適正に保つように規定しているも
ので、下限を越えると、物体面から第１ミラーＭ１に向
かう光束が第２ミラーＭ２によって欠られる不具合が生
じ好ましくない。上限を越えると、第２ミラーＭ２と物
体面が接近してしまうので物体面側のスペースが小さく
なり装置構成上好ましくない。条件式（７）は、光学系
全長に対し、第１ミラーＭ１の位置を適正に規定してい
るもので、この範囲を越えると光学系全系のパワーバラ
ンスが崩れるため好ましくない。特に、下限を越えると
第１結像系Ｇｒ１のパワーが増大し、上限を越えると第
２結像系Ｇｒ２のパワーが増大してペッツバール和や収
差の打ち消し関係のバランスが崩れるため好ましくな
い。

【００３０】条件式（８）は、第１結像系Ｇｒ１中の第
１ミラー群ＧＭ１の倍率を規定しているもので、この範
囲を越えると、第１ミラー群ＧＭ１のパワーが適正な範
囲を越えてしまうので第２ミラーＭ２からの反射光束が
第１ミラー群ＧＭ１の外側を通過させるための第２ミラ
ー群ＧＭ２のパワーが規制されて、高次の歪曲収差や像
面湾曲の発生を招いたり、光束が第１ミラー群ＧＭ１群
と干渉する不具合が生じたり、また第２結像系Ｇｒ２と
のパワーバランスにも影響し収差補正が困難となるので
好ましくない。特に下限を越えると、第１ミラー群ＧＭ
１のパワーが大きくなるので第１結像系Ｇｒ１のパワー
が増大し、上限を越えると、第１結像系Ｇｒ１の倍率が
拡大側に増大するので、第２結像系Ｇｒ２のパワーが増
大し、いずれも収差補正が困難になってくる。なお条件
式（８）の上限は−０．２であればより好ましい。

【００３１】また、特に図３のＢのような実施の形態で
は、フィールド光学系Ｇｒｆは物体側へ凹面を向けた凹
面鏡の第１フィールドミラーＦＭ１と、第２フィールド
ミラーＦＭ２を含む第２フィールドミラー群ＧＦＭ２を
有し、物理的に第１フィールドミラーＦＭ１は第２フィ
ールドミラー群ＧＦＭ２よりも像面側に配置され、第２
結像系Ｇｒ２は屈折レンズのみで構成され正屈折力を有
し、物体側からの光束が第１結像系Ｇｒ１では第１ミラ
ーＭ１、第２ミラーＭ２の順に反射された後に、第１ミ
ラー群ＧＭ１の有効径の外側を通って像面側へ進行し、
次にフィールド光学系Ｇｒｆでは第１フィールドミラー
ＦＭ１、第２フィールドミラーＦＭ２の順に反射された
後に、第１フィールドミラーＦＭ１の光軸中心近傍を通
って像面側へ進行し、最終的に第２結像系Ｇｒ２を通過
することにより該投影光学系全系は１直線の光軸上に形
成され、物体面と像面は該光軸の両端に対向して位置
し、投影光学系全系の倍率は縮小倍率であることを特徴
としている。

【００３２】本実施の図３のＢのような形態に特徴的な
点は、第１結像系Ｇｒ１において上記ｃ．の作用を２回
利用し第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２と２枚のミラー
で２回の反射を行い、物体からの光束を第１ミラー群Ｇ
Ｍ１の有効径外を通って像面側へ進行させているという
点と、フィールド光学系Ｇｒｆにおいても上記上記ｃ．
の作用を２回利用し、第１フィールドミラーＦＭ１、第
２フィールドミラーＦＭ２と２枚のミラーで２回の反射
を行い、光束を第１フィールドミラーＦＭ１の光軸中心
部分を通って像面側へ進行させていることにある。

【００３３】この形態の光学系を構成する上では、さら
に以下の条件を満足することが好ましい。第１結像系Ｇ
ｒ１の倍率をＢＧ１とすると、 −４０．０＜ＢＧ１＜−０．９・・・（９） を満足すること、物体面と第１ミラーＭ１の距離ＬＭ
１、第１ミラーＭ１より物体側にある光学素子により形
成される瞳共役点の距離ｅに関し、 ０．８＜ｅ／ＬＭ１＜１．５・・・（１０） を満足すること、前記の距離ＬＭ１、第１ミラーＭ１と
第２ミラーＭ２の距離ＬＭ２、物体面から第１結像系Ｇ
ｒ１による中間像までの近軸距離ＯＩＬに関し、 ０．６＜ＯＩＬ／（ＬＭ１十２×ＬＭ２）＜２０・・・（１１） を満足すること、前記の距離ＬＭ１、投影光学系全体の
共役長Ｌに関し、 ０．２５＜ＬＭ１／Ｌ＜０．５５・・・（１２） を満足すること、第１ミラー群ＧＭ１の倍率をＢＧＭ１
とすると、 −１．２＜１／ＢＧＭ１＜０．４・・・（１３） を満足すること、第２フィールドミラーＦＭ２と第１フ
ィールドミラーＦＭ１の距離ＬＦＭ１、第２フィールド
ミラーＦＭ２と像面の距離ＬＦＭ２に関し、 ０．４５＜ＬＦＭ１／ＬＦＭ２＜０．８・・・（１４） を満足することである。

【００３４】条件式（９）から（１３）については、前
述した内容と同様である。条件式（１４）は、像面、第
１フィールドミラーＦＭ１、第２フィールドミラーＦＭ
２の位置関係について規定しているもので、下限を越え
ると、第１フィールドミラーＦＭ１と第２フィールドミ
ラーＦＭ２の間のスペースが狭くなり、それぞれのミラ
ーのパワーが大きくなってくるのでミラー面での収差発
生が増大し好ましくない。上限を越えると、第２結像系
Ｇｒ２を構成するためのレンズスペースが狭くなり、各
レンズのパワーが増加することによる収差発生が大きく
なり好ましくない。

【００３５】以上のように、本実施の形態２において
は、光学系を第１結像系、フィールド光学系、第２結像
系で構成し、第１結像系の２枚のミラーで２回反射を行
い光束を像面側に通過させることによって、光軸が一本
の簡素な構成を実現しており、また、各結像系、各ミラ
ー群の倍率分担、各ミラーの位置関係等を所定の条件を
満足するように規定することにより、十分な結像領域幅
が得られ、小型軽量で光学素子の枚数が少なく、ミラー
ヘの入反射角が大きくなく、十分な像側作動距離を確保
できる反射屈折投影光学系を達成している。

【００３６】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
なお、実施例１〜実施例４は上記実施の形態１を適用し
た例であり、また、実施例５〜実施例２１は上記実施の
形態２を適用した例である。

【００３７】［実施例１］実施例１の具体的なレンズ構
成を図４に示す。投影倍率は１／４倍であり、基準波長
は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。物体側
から順に、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１、後置
される第１のミラーＭ１への入射光と反射光の両方が透
過する往復光学系である屈折レンズ群Ｒ、第１のミラー
である凹面鏡Ｍ１、第２のミラーである凹面鏡Ｍ２、フ
ィールドレンズ群Ｆ、及び第２結像光学系Ｇ２より構成
されている。本実施例は、像側の開口数はＮＡ＝０．
６、縮小倍率１／４、物像間距離（第１の物体面〜第２
の物体面）はＬ＝約１１７０ｍｍである。また、基準波
長は１５７ｎｍ、像高がおよそ１１．２５〜１９．７５
ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長さ方
向で２６ｍｍ、幅で８ｍｍ程度の円弧状の露光領域を確
保できる。また、本実施例の縦及び横収差図を図８に、
数値実施形態の構成諸元値を表１に示す。尚、収差図は
基準波長及び±２ｐｍの波長について表示している。

【００３８】屈折レンズ群Ｌ１は、物体側より順に、両
凸形状の非球面正レンズ、物体側に凸面を向けた略平凸
形状の非球面正レンズよりなる。屈折レンズ群Ｌ１によ
り、テレセン度と歪曲収差のバランスを良好にするとと
もに、第１のミラーＭ１及び往復光学系Ｒへ光束を屈折
させている。往復光学系である屈折レンズ群Ｒは物体側
に凹面を向けたメニスカス形状の非球面負レンズにより
構成されている。この負レンズにより、主に像面湾曲及
び軸上色収差を補正している。また非球面により、主に
球面収差及びコマ収差等を補正している。

【００３９】第１のミラーＭ１は、物体側に凹面を向け
た非球面凹面鏡にて構成されており、正の屈折力を有す
るとともに、像面湾曲を正方向に出して、屈折レンズに
て構成されている第２結像光学系の負の像面湾曲を打ち
消す働きを有する。第２のミラーＭ２は、像側に凹面を
向けた凹面鏡にて構成されており、第１の物体１０１上
の軸外光束を第１のミラーＭ１の有効径外へと導いてい
る。中間像は、第１のミラーＭ１の有効径外の近傍に形
成されている。本実施例において第１結像光学系は拡大
系であり、第１のミラーＭ１からの反射光束と、第２の
ミラーＭ２からの反射光束との分離を容易に達成するこ
とができる。本実施例においては、中間像付近に１枚の
両凸形状の非球面レンズをフィールドレンズ群Ｆとして
配置している。

【００４０】第２結像光学系Ｇ２は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正レン
ズ、開口絞り、像側に凸面を向けた略平凸形状の非球面
正レンズ、物体側に凸面を向けた非球面正レンズ、像側
に凹面を向けた非球面レンズ、像側に凸面を向けた非球
面レンズ、物体側に凸面を向けた非球面正レンズ、より
なる。この第２結像光学系Ｇ２は、フィールドレンズ群
Ｆからの光束を第２の物体面上１０２に結像するために
縮小系を構成し、開口絞りに対して光束に角度を持って
入射させることにより、開口絞り付近の屈折レンズの有
効径を小さく抑えている。このような配置を採ることに
より、軸上色収差や球面収差等の諸収差の発生を低減す
るとともに、第１結像光学系にて発生する諸収差と打ち
消しあうことで、全系において良好な収差補正を達成し
ている。

【００４１】尚、本実施例においては、第２のミラーＭ
２は球面ミラーにて構成されており、それ以外の素子は
全て非球面にて形成されているが、第１結像光学系Ｇ１
及び第２結像光学系Ｇ２における屈折レンズ、及び第１
のミラーＭ１は必ずしも全て非球面である必要はない。
球面レンズ、球面ミラーでも構わない。但し、非球面を
用いることによって諸収差をより良好に補正することが
可能である。

【００４２】［実施例２］実施例２の具体的なレンズ構
成を図５に示す。投影倍率は１／４倍であり、基準波長
は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。物体側
から順に、正の屈折力を有する屈折レンズ群Ｌ１、後置
される第１のミラーＭ１への入射光と反射光の両方が透
過する往復光学系である屈折レンズ群Ｒ、第１のミラー
である凹面鏡Ｍ１、第２のミラーである平面鏡Ｍ２、フ
ィールドレンズ群Ｆ、及び第２結像光学系Ｇ２より構成
されている。本実施例は、像側の開口数はＮＡ＝０．６
０、縮小倍率１／４、物像間距離（第１の物体面〜第２
の物体面）はＬ＝約１２０５ｍｍである。また、像高が
およそ１０〜１６．２５ｍｍの範囲にて収差補正されて
おり、少なくとも長さ方向で２６ｍｍ、幅で４ｍｍ程度
の円弧状の露光領域を確保できる。また、本実施例の縦
及び横収差図を図９に、数値実施形態の構成諸元値を表
２に示す。尚、収差図は基準波長及び±２ｐｍの波長に
ついて表示している。

【００４３】本実施例の具体的な構成について説明す
る。屈折レンズ群Ｌ１は、物体側より順に、両凸形状の
非球面正レンズ１枚よりなる。２枚のミラーを含む群Ｌ
２は、往復光学系である屈折レンズ群Ｒと第１のミラー
Ｍ１、第２のミラーＭ２よりなる。往復光学系である屈
折レンズ群Ｒは物体側に凹面を向けた略平凹形状の非球
面負レンズにより構成されている。第１のミラーＭ１
は、物体側に凹面を向けた非球面凹面鏡にて構成されて
いる。第２のミラーＭ２は、平面ミラーにて構成されて
いる。

【００４４】また、第１結像光学系にて結像した中間像
付近にフィールドレンズ群Ｆを配置している。このフィ
ールドレンズ群Ｆは、物体側より順に、両凸形状の非球
面正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の非球
面正レンズ、により構成されている。第２結像光学系Ｇ
２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス
形状の非球面負レンズ、開口絞り、両凸形状の非球面正
レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正球面
レンズ、像側に凸面を向けた非球面正レンズ、物体側に
凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズ、よりなる。
本実施例においては、第２結像光学系Ｇ２に強い負レン
ズを有する構成となっている。

【００４５】［実施例３］実施例３の具体的なレンズ構
成を図６に示す。投影倍率は１／４倍であり、基準波長
は１５７ｎｍ、硝材としては蛍石を用いている。また、
像側の開口数はＮＡ＝０．６８、物像間距離（第１の物
体面〜第２の物体面）はＬ＝約１１８５ｍｍである。ま
た、像高がおよそ１１．２５〜２０．２５ｍｍの範囲に
て収差補正されており、少なくとも長さ方向で２６ｍ
ｍ、幅で８ｍｍ程度の円弧状の露光領域を確保できる。
また、本実施例の縦及び横収差図を図１０に、数値実施
形態の構成諸元値を表３に示す。尚、収差図は基準波長
及び±２ｐｍの波長について表示している。

【００４６】屈折レンズ群Ｌ１は、物体側より順に、物
体側に凹面を向けたメニスカス形状の非球面正レンズ、
両凸形状の非球面正レンズよりなる。往復光学系である
屈折レンズ群Ｒは物体側に凹面を向けたメニスカス形状
の非球面負レンズにより構成されている。第１のミラー
Ｍ１は、物体側に凹面を向けた非球面凹面鏡にて構成さ
れており、正の屈折力を有するとともに、像面湾曲を正
方向に出して、屈折レンズにて構成されている第２結像
光学系の負の像面湾曲をキャンセルしている。第２のミ
ラーＭ２は、像側に凹面を向けた非球面凹面鏡にて構成
されており、第１の物体１０１上の軸外光束を第１のミ
ラーの有効径外へと導いている。中間像は、第１のミラ
ーＭ１の有効径外の近傍に形成されている。また、本実
施例においては、中間像付近にフィールドレンズ群Ｆを
配置している。このフィールドレンズ群Ｆは、物体側よ
り順に、像側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正
レンズ、両凸形状の非球面正レンズ、よりなる。

【００４７】第２結像光学系Ｇ２は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正レン
ズ、開口絞り、像側に凸面を向けた略平凸形状の非球面
正レンズ、物体側に凸面を向けた非球面正レンズ、像側
に凹面を向けた非球面レンズ、像側に凸面を向けた非球
面レンズ、物体側に凸面を向けた非球面正レンズ、より
なる。この第２結像光学系Ｇ２は、フィールドレンズ群
Ｆからの光束を第２の物体面上１０２に結像するために
縮小系を構成し、開口絞りに対して光束に角度を持って
入射させることにより、開口絞り付近の屈折レンズの有
効径を小さく抑えている。このような配置を取ることに
より、軸上色収差や球面収差等の諸収差の発生を低減す
るとともに、第１結像光学系にて発生する諸収差と打ち
消しあうことで、全系において良好な収差補正を達成し
ている。

【００４８】［実施例４］実施例４の具体的なレンズ構
成を図７に示す。投影倍率は１／５倍であり、基準波長
は１５７ｎｍ（Ｆ２エキシマレーザ光の波長）、硝材と
しては蛍石を用いている。また、像側の開口数はＮＡ＝
０．６０、物像間距離（第１の物体面〜第２の物体面）
はＬ＝約１４１１ｍｍである。また、像高がおよそ９〜
１５ｍｍの範囲にて収差補正されており、少なくとも長
さ方向で２０．８ｍｍ、幅で５ｍｍ程度の円弧状の露光
領域を確保できる。また、本実施例の縦及び横収差図を
図１１に、数値実施形態の構成諸元値を表４に示す。

【００４９】物体側から順に、正の屈折力を有する屈折
レンズ群Ｌ１、第１のミラーである凹面鏡Ｍ２、第２の
ミラーである凹面鏡Ｍ２、及び第２結像光学系Ｇ２より
構成されている。尚、本実施例では、２枚のミラーを有
する群Ｌ２中に、屈折レンズ群Ｒは存在しないととも
に、フィールドレンズ群Ｆも存在しない。屈折レンズ群
Ｌ１は、物体側より順に、像側に凸面を向けた略平凸形
状の非球面正レンズ、両凸形状の非球面正レンズよりな
る。

【００５０】第１のミラーＭ１は、物体側に凹面を向け
た非球面凹面鏡にて構成されている。第２のミラーＭ２
は、像側に凹面を向けた非球面凹面鏡にて構成されてお
り、第１の物体１０１上の軸外光束を第１のミラーの有
効径外へと導いている。中間像は、第１のミラーＭ１の
有効径外の近傍に形成されている。本実施例では、第１
結像光学系Ｇ１は縮小系を形成している。第２結像光学
系Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の非球面正レン
ズ、開口絞り、像側に凹面を向けた２枚のメニスカス形
状の非球面正レンズ、物体側に凸面を向けた非球面正レ
ンズ、よりなる。この第２結像光学系Ｇ２は、第２のミ
ラーＭ２からの光束を第２の物体面上１０２に結像する
ために縮小系を構成している。以上の４つの実施例にお
いて、実施例２以外は、第１のミラーＭ１が全て非球面
としたが、球面で構成しても構わない。また、実施例中
の屈折レンズは、実施例１、実施例２を除いて全て非球
面レンズであるが、球面レンズと混在して用いても構わ
ない。また、非球面レンズは、全て非球面の加工面の裏
面が球面で構成されているが、平面或いは非球面で構成
されていても構わない。また、第１のミラー或いは第２
のミラーは屈折力を持たない非球面で構成しても構わな
い。

【００５１】本発明における以上の実施例１〜実施例４
では露光領域は円弧状としたが、収差補正されている露
光領域内であれば矩形でも他の形状でも構わない。ま
た、２枚のミラーを含む群Ｌ２において、屈折レンズ群
Ｒを含む構成を示したが、この屈折レンズ群Ｒとミラー
が一体化、即ちマンジンミラーにて構成されていても構
わない。或いは、屈折レンズ群Ｒと第２のミラーＭ２と
を一体化してマンジンミラーとしてもよい。また、以上
の実施例において、円錐定数ｋをゼロとした非球面デー
タがあるが、円錐定数を変数にとって設計しても構わな
い。また、今回は露光光源として波長１５７ｎｍのＦ２
エキシマレーザーを用いたが、ＫｒＦエキシマレーザー
（波長２４８ｎｍ）或いは、ＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）等でも構わない。特に、波長が短く
なり、用いることができる光学材料が限られるとともに
透過率が低く、光学系の構成枚数を少なくしなければな
らないような光学系に用いる場合に有効となる。従っ
て、２５０ｎｍ以下の波長にて用いられる光学系には特
に有効である。また、今回の実施例は、Ｆ２エキシマレ
ーザ光の波長１５７ｎｍにおける硝材としてすべて蛍石
を用いたが、このような波長１５７ｎｍにて使用可能
な、例えばフッ素ドープの石英等、他の硝材を用いるこ
とができればその硝材を用いても構わない。また、Ｋｒ
ＦやＡｒＦ光源の場合、蛍石と石英を混在して用いても
構わないし、どちらか一方を用いても構わない。

【００５２】［実施例５］図１２は本発明の実施例５の
光路図であり，基準波長はＦ２エキシマレーザ光の波長
１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／６、
レンズ共役長Ｌ＝１００５ｍｍ、像面上の結像領域は像
高にして８．６４ｍｍから１４．４０ｍｍの輪帯状の光
学系をミラー２枚、レンズ９枚という少ない構成枚数に
より達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ２は第
１結像系Ｇｒ１であり、凹面の第１ミラーＭ１、凹面の
第２ミラーＭ２で構成している。ｒ３〜ｒ８はフィール
ド光学系Ｇｒｆであり、第１ミラーＭ１の像側背後に位
置する正レンズＦＬ１を含む２枚の正レンズと１枚の負
レンズで構成している。ｒ９〜ｒ２１は第２結像系Ｇｒ
２であり、ｒ１１の絞りと４枚の正レンズと２枚の負レ
ンズで構成している。

【００５３】本実施例においては、第１結像系Ｇｒ１の
倍率が最も縮小系となっているため、条件式（２）の上
限近傍の値となっている。なお、数値実施形態の構成諸
元値を表５に示す。本実施例では像側作動距離３０ｍｍ
を確保しており、光路上の全硝子長は２２４．７ｍｍと
格段に短くなっている。また、光学系全系の最大径はフ
ィールド光学系の２２７ｍｍであるが、第２結像系の最
大径は１２５ｍｍとＮＡが０．６にもかかわらず小さく
なっている。次に、収差図を図２９に示すが、収差が良
好に補正されているのがわかる。

【００５４】［実施例６］図１３は本発明の実施例６の
光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の波長
１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／５、
レンズ共役長Ｌ＝９５６ｍｍ、像面上の結像領域は像高
にして７．２ｍｍから１４．４０ｍｍの輪帯状の光学系
をミラー２枚、レンズ１０枚という少ない構成枚数によ
り達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ４は第１
結像系Ｇｒ１であり、（１１，ｒ２）はＧ１群としての
正レンズ、凹面の第１ミラーＭ１、凹面の第２ミラーＭ
２で構成している。ｒ５〜ｒ１０はフィールド光学系Ｇ
ｒｆであり、第１ミラーＭ１の像側背後に位置する正レ
ンズＦＬ１を含む２枚の正レンズと１枚の負レンズで構
成している。ｒ１１〜ｒ２３は第２結像系Ｇｒ２であ
り、ｒ１３の絞りと４枚の正レンズと２枚の負レンズで
構成している。

【００５５】本実施例においては、第１ミラーＭ１での
倍率がより縮小傾向となっているため条件式（８）の下
限近傍の値となっている。またこれにより第１結像系Ｇ
ｒ１における近軸での中間像は光束が第１ミラーＭ１で
反射後、第２ミラーＭ２へ入射する手前に形成している
ため、条件式（５）の下限近傍の値となっている。な
お、数値実施形態の構成諸元値を表６に示す。本実施例
では像側作動距離３１ｍｍを確保しており、光路上の全
硝子長は２３２．１ｍｍと格段に短くなっている。ま
た、光学系全系の最大径はフィールド光学系の１９６ｍ
ｍであるが、第２結像系の最大径は１４３ｍｍとＮＡが
０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、収差図
を図３０に示すが、収差が良好に補正されているのがわ
かる。

【００５６】［実施例７］図１４は本発明の実施例７の
光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の波長
１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／５、
レンズ共役長Ｌ＝１１９９ｍｍ、像面上の結像領域は像
高にして８．４ｍｍから１４．０ｍｍの輪帯状の光学系
をミラー２枚、レンズ９枚という少ない構成枚数により
達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ４は第１結
像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群としての正
レンズ、凹面の第１ミラーＭ１、凹面の第２ミラーＭ２
で構成している。ｒ５〜ｒ１２はフィールド光学系Ｇｒ
ｆであり、第１ミラーＭ１の像側背後に位置する正レン
ズＦＬ１を含む３枚の正レンズと１枚の負レンズで構成
している。ｒ１３〜ｒ２１は第２結像系Ｇｒ２であり、
ｒ１３の絞りと４枚の正レンズで構成している。

【００５７】本実施例においては、第１結像系Ｇｒ１に
おける瞳共役点の位置が第１ミラーＭ１の位置に対し正
の方向へ大きく離れているために条件式（４）の上限近
傍の値となっており、また光学全長に対し物体面から第
１ミラーＭ１の距離が短くなっているため、条件式
（７）の下限近傍の値となっている。なお、数値実施形
態の構成諸元値を表７に示す。本実施例では像側作動距
離３５．１ｍｍを確保しており、光路上の全硝子長は３
３３．８ｍｍと格段に短くなっている。また、光学系全
系の最大径はフィールド光学系の２５０ｍｍであるが、
第２結像系の最大径は１４３ｍｍとＮＡが０．６にもか
かわらず小さくなっている。次に、収差図を図３１に示
すが、収差が良好に補正されているのがわかる。

【００５８】［実施例８］図１５は本発明の実施例８の
光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の波長
１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／５、
レンズ共役長Ｌ＝１１９８ｍｍ、像面上の結像領域は像
高にして８．４ｍｍから１４．０ｍｍの輪帯状の光学系
をミラー２枚、レンズ１０枚という少ない構成枚数によ
り達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ１０は第
１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群として
の正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ７）、（ｒ
９，ｒ１０）は物理的に第１ミラーＭ１と凹面の第２ミ
ラーＭ２の間に配置した同一の負レンズ、それと第１ミ
ラーＭ１と凹面の第２ミラーＭ２で構成している。ｒ１
１〜ｒ１８はフィールド光学系Ｇｒｆであり、第１ミラ
ーＭ１の像側背後に位置する正レンズＦＬ１を含む３枚
の正レンズと１枚の負レンズで構成している。ｒ１９〜
ｒ２７は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１９の絞りと４枚
の正レンズで構成している。

【００５９】本実施例においては、第１結像系Ｇｒ１で
物理的に第１ミラーＭ１と凹面の第２ミラーＭ２の間に
配置した負レンズは、第２ミラーからの反射光束が第１
ミラーＭ１と干渉する不具合を回避するためと、歪曲収
差等の補正のために配置している。なお、数値実施形態
の構成諸元値を表８に示す。本実施例では像側作動距離
３６．１ｍｍを確保しており、光路上の全硝子長は３３
７．６ｍｍと格段に短くなっている。また、光学系全系
の最大径はフィールド光学系の２４５ｍｍであるが、第
２結像系の最大径は１４２ｍｍとＮＡが０．６にもかか
わらず小さくなっている。次に、収差図を図３２に示す
が、収差が良好に補正されているのがわかる。

【００６０】［実施例９］図１６は本発明の実施例９の
光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の波長
１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／５、
レンズ共役長Ｌ＝１１６６ｍｍ、像面上の結像領域は像
高にして７．７ｍｍから１４．０ｍｍの輪帯状の光学系
をミラー２枚、レンズ１２枚という少ない構成枚数によ
り達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ１４は第
１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群として
の正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ１０，ｒ１１）、
（ｒ１３，ｒ１４）は同一の正レンズＬＰ１で第２ミラ
ーＭ２と共に第２ミラー群ＧＭ２を構成し、（ｒ５，ｒ
６）、（ｒ８，ｒ９）は同一の負レンズＬＮ１で第１ミ
ラーＭ１と共に第１ミラー群ＧＭ１を構成している。ｒ
１５〜ｒ２２はフィールド光学系Ｇｒｆであり、第１ミ
ラーＭ１の像側背後に位置する正レンズＦＬ１を含む３
枚の正レンズと１枚の負レンズで構成している。ｒ２３
〜ｒ３３は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ２７の絞りと４
枚の正レンズと１枚の負レンズで構成している。

【００６１】本実施例においては、第１結像系Ｇｒ１に
よる中間像の位置が第１ミラーＭ１の位置とほぼ一致し
ており第１ミラー群ＧＭ１の外側で中間像を形成してい
るので、光束と第１ミラー群ＧＭ１との干渉の不具合が
回避しやすく、かつフィールド光学系Ｇｒｆの径をも大
きくすることを抑制することができるので効率的な構成
となっている。また第２ミラー群ＧＭ２を正レンズＬＰ
１と第２ミラーＭ２で構成し、ペッツバール和をコント
ロールしている。一方、中間像の結像状態が程良いので
この位置に視野絞りを設けることもできる。なお、数値
実施形態の構成諸元値を表９に示す。本実施例では像側
作動距離３０．３ｍｍを確保しており、光路上の全硝子
長は４００．５ｍｍと格段に短くなっている。また、光
学系全系の最大径はフィールド光学系の２１３ｍｍであ
るが、第２結像系の最大径は１５７ｍｍとＮＡが０．６
にもかかわらず小さくなっている。次に、収差図を図３
３に示すが、収差が良好に補正されているのがわかる。

【００６２】［実施例１０］図１７は本発明の実施例１
０の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
５、レンズ共役長Ｌ＝１１６０ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして７．７ｍｍから１４．０ｍｍの輪帯状の光
学系をミラー２枚、レンズ１２枚という少ない構成枚数
により達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ１４
は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群と
しての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ１０，ｒ１
１）、（ｒ１３，ｒ１４）は同一の正レンズＬＰ１で第
２ミラーＭ２と共に第２ミラー群ＧＭ２を構成し、（ｒ
５，ｒ６）、（ｒ８，ｒ９）は同一の負レンズＬＮ１で
第１ミラーＭ１と共に第１ミラー群ＧＭ１を構成してい
る。ｒ１５〜ｒ２２はフィールド光学系Ｇｒｆであり、
第１ミラーＭ１の像側背後に位置する正レンズＦＬ１を
含む３枚の正レンズと１枚の負レンズで構成している。
ｒ２３〜ｒ３３は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ２７の絞
りと４枚の正レンズと１枚の負レンズで構成している。

【００６３】本実施例では、特に第１結像系Ｇｒ１にお
ける第１ミラー群ＧＭ１を負レンズＬＮ１と第１ミラー
Ｍ１で構成し各々のパワーを強めることにより、光学系
全系に対する色収差補正効果を大きくしている。また第
２ミラー群ＧＭ２を正レンズＬＰ１と第２ミラーＭ２で
構成し、ペッツバール和をコントロールしている。な
お、数値実施形態の構成諸元値を表１０に示す。本実施
例では像側作動距離３０．０ｍｍを確保しており、光路
上の全硝子長は３７５．９ｍｍと格段に短くなってい
る。また、光学系全系の最大径はフィールド光学系の２
６６ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１０５ｍｍと
ＮＡが０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、
収差図を図３４に示すが、主波長が１５７ｎｍで２ｐｍ
の波長範囲について示しており収差が良好に補正されて
いるのがわかる。

【００６４】［実施例１１］図１８は本発明の実施例１
１の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
４、レンズ共役長Ｌ＝１４３０ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして８．１９ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯状
の光学系をミラー２枚、レンズ１２枚という少ない構成
枚数により達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ
１２は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１
群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ７）
は同一の負レンズＬＮ１で第１ミラーＭ１と共に第１ミ
ラー群ＧＭ１を構成し、（ｒ８，ｒ９）、（ｒ１１，ｒ
１２）は同一の正レンズＬＰ１で第２ミラーＭ２と共に
第２ミラー群ＧＭ２を構成している。ｒ１３〜ｒ２０は
フィールド光学系Ｇｒｆであり、第１ミラーＭ１の像側
背後に位置する正レンズＦＬ１を含む３枚の正レンズと
１枚の負レンズで構成している。ｒ２１〜ｒ３１は第２
結像系Ｇｒ２であり、ｒ２５の絞りと４枚の正レンズと
１枚の負レンズで構成している。

【００６５】本実施例でも、実施例１０と同様に第１ミ
ラー群ＧＭ１の構成の故に色収差補正効果を大きくして
いる。また第２ミラー群ＧＭ２を正レンズＬＰ１と第２
ミラーＭ２で構成し、ペッツバール和をコントロールし
ている。なお、数値実施形態の構成諸元値を表１１に示
す。本実施例では像側作動距離３０．０ｍｍを確保して
おり、光路上の全硝子長は３７１．９ｍｍと格段に短く
なっている。また、光学系全系の最大径はフィールド光
学系の３２８ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１４
１ｍｍとＮＡが０．６にもかかわらず小さくなってい
る。次に、収差図を図３５に示すが、主波長が１５７ｎ
ｍで４ｐｍの波長範囲について示しており収差が良好に
補正されているのがわかる。

【００６６】［実施例１２］図１９は本発明の実施例１
２の光路図であり、基準波長はＦ２光源で１５７ｎｍ、
ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／４、レンズ共役長Ｌ＝１
４３０ｍｍ、像面上の結像領域は像高にして８．１９ｍ
ｍから１３．６５ｍｍの輪帯状の光学系を実施例１１と
同様なミラー２枚、レンズ１２枚という少ない構成枚数
により達成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ１２
は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群と
しての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ７）は同
一の負レンズＬＮ１で第１ミラーＭ１と共に第１ミラー
群ＧＭ１を構成し、（ｒ８，ｒ９）、（ｒ１１，ｒ１
２）は同一の正レンズＬＰ１で第２ミラーＭ２と共に第
２ミラー群ＧＭ２を構成している。図２０においては、
正レンズ群Ｇ１も正レンズＬＰ１も半円盤状となってい
る。ｒ１３〜ｒ２０はフィールド光学系Ｇｒｆであり、
第１ミラー群ＧＭ１の外側に位置し中心部分がくり抜か
れたドーナツ形状の正レンズＦＬ１を含む３枚の正レン
ズと１枚の負レンズで構成している。ｒ２１〜ｒ３１は
第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ２５の絞りと４枚の正レン
ズと１枚の負レンズで構成している。

【００６７】本実施例では、第１結像系Ｇｒ１の瞳共役
点がより物体側にあるので条件式（４）では下限近傍の
値を有している。そして実施例１０と同様に第１ミラー
群ＧＭ１の構成の故に色収差補正効果を大きくしてい
る。またフィールド光学系Ｇｒｆの正レンズＦＬ１をド
ーナツ形状とし、その中心部分に第１結像系Ｇｒ１の第
１ミラー群ＧＭ１を配置することにより、より物体側で
光線を屈折させることができるので、フィールド光学系
Ｇｒｆや第２結像系Ｇｒ２のパワーを小さくすることが
でき、収差補正上の利点となる。また第２ミラー群ＧＭ
２を正レンズＬＰ１と第２ミラーＭ２で構成し、ペッツ
バール和をコントロールしている。なお、数値実施形態
の構成諸元値を表１２に示す。本実施例では像側作動距
離３０．０ｍｍを確保しており、光路上の全硝子長は３
７７．０ｍｍと格段に短くなっている。また、光学系全
系の最大径はフィールド光学系の３２８ｍｍであるが、
第２結像系の最大径は１４４ｍｍとＮＡが０．６にもか
かわらず小さくなっている。次に、収差図を図３６に示
すが、主波長が１５７ｎｍで４ｐｍの波長範囲について
示しており収差が良好に補正されているのがわかる。

【００６８】［実施例１３］図２０は本発明の実施例１
３の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
５、レンズ共役長Ｌ＝１１００ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして１０．２４ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯
状の光学系をミラー４枚、レンズ５枚という非常に単純
化された構成により達成している。本実施例において、
ｒ１〜ｒ２は第１結像系Ｇｒ１であり、凹面の第１ミラ
ーＭ１、凹面の第２ミラーＭ２のみで構成している。ｒ
３〜ｒ４はフィールド光学系Ｇｒｆであり、凹面第１フ
ィールドミラーＦＭ１と凸面の第２フィールドミラーＦ
Ｍ２のみで構成している。ｒ５〜ｒ１５は第２結像系Ｇ
ｒ２であり、ｒ５の絞りと４枚の正レンズと１枚の負レ
ンズで構成している。本実施例においては、光学系全系
の共役長に対し相対的に第１ミラーＭ１がより物体側に
位置しており条件式（１２）の下限近傍の値となってい
る。なお、数値実施形態の構成諸元値を表２２に示す。
本実施例では像側作動距離３０ｍｍを確保しており、光
路上の全硝子長は１９２．２ｍｍと非常に短くなってい
る。また、光学系全系の最大径はフィールド光学系の３
８８ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１６７ｍｍと
ＮＡが０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、
収差図を図３７に示すが、収差が良好に補正されている
のがわかる。

【００６９】［実施例１４］図２１は本発明の実施例１
４の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
５、レンズ共役長Ｌ＝１１００ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして１０．２４ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯
状の光学系をミラー４枚、レンズ６枚と実施例２２にレ
ンズ１枚が付加した単純化された構成により達成してい
る。本実施例において、ｒ１〜ｒ２は第１結像系Ｇｒ１
であり、凹面の第１ミラーＭ１、ほぼ平面に近いが凹面
の第２ミラーＭ２のみで構成している。ｒ３〜ｒ８はフ
ィールド光学系Ｇｒｆであり、凹面の第１フィールドミ
ラーＦＭ１と凸面の第２フィールドミラーＦＭ２、（ｒ
４，ｒ５）、（ｒ７，ｒ８）の同一の負レンズＬＦで構
成している。ｒ９〜ｒ１９は第２結像系Ｇｒ２であり、
ｒ９の絞りと４枚の正レンズと１枚の負レンズで構成し
ている。本実施例においては、凸面の第２フィールドミ
ラーＦＭ２と負レンズＬＦで構成された第２フィールド
ミラー群ＧＦＭ２によりペッツバール和もコントロール
している。また第２結像系Ｇｒ２における倍率が小さく
なっており、条件式（１）の上限近傍の値となってお
り、第１結像系Ｇｒ１に正レンズ群Ｇ１を構成していな
いので第２ミラーＭ２がより物体側に位置しており条件
式（６）の上限近傍の値となっている。なお、数値実施
形態の構成諸元値を表１４に示す。本実施例では像側作
動距離３０ｍｍを確保しており、光路上の全硝子長は１
５６．４ｍｍと非常に短くなっている。また、光学系全
系の最大径はフィールド光学系の４４４ｍｍであるが、
第２結像系の最大径は１４４ｍｍとＮＡが０．６にもか
かわらず小さくなっている。次に、収差図を図３８に示
すが、収差が良好に補正されているのがわかる。

【００７０】［実施例１５］図２２は本発明の実施例１
５の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
４、レンズ共役長Ｌ＝１１９０ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして９．５６ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯状
の光学系をミラー４枚、レンズ８枚と実施例２３にレン
ズ２枚が付加した構成により達成している。本実施例に
おいて、ｒ１〜ｒ８は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ
１，ｒ２）はＧ１群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ
４）、（ｒ６，ｒ７）は同一の負レンズＬＮ１、凹面の
第１ミラーＭ１、凸面の第２ミラーＭ２で構成してい
る。ｒ９〜ｒ１４はフィールド光学系Ｇｒｆであり、凹
面の第１フィールドミラーＦＭ１と凸面の第２フィール
ドミラーＦＭ２、（ｒ１０，ｒ１１）、（ｒ１３，ｒ１
４）の同一の正レンズＬＦで構成している。ｒｌ５〜ｒ
２５は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１５の絞りと４枚の
正レンズと１枚の負レンズで構成している。本実施例に
おいては、第１結像系Ｇｒ１において凸レンズ群Ｇ１を
構成することにより物体側テレセントリックを形成し、
第１ミラー群ＧＭ１を負レンズＬＮ１と第１ミラーＭ１
で構成することにより、色補正を行っている。凸面の第
２フィールドミラーＦＭ２と正レンズＬＦで構成された
第２フィールドミラー群ＧＦＭ２によりペッツバール和
もコントロールしている。また第１結像系Ｇｒ１の瞳共
役点がより物体側にあるので条件式（１０）の下限近傍
の値となっている。第２フィールドミラーＦＭ２と第１
フィールドミラーＦＭ１との間隔も相対的に大きくなっ
ているため条件式（１４）の上限近傍の値となってい
る。なお、数値実施形態の構成諸元値を表１５に示す。
本実施例では像側作動距離３６ｍｍを確保しており、光
路上の全硝子長は２０３．７ｍｍと非常に短くなってい
る。また、光学系全系の最大径はフィールド光学系の５
１２ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１４６ｍｍと
ＮＡが０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、
収差図を図３９に示すが、主波長が１５７ｎｍで４ｐｍ
の波長範囲について示しており収差が良好に補正されて
いるのがわかる。

【００７１】［実施例１６］図２３は本発明の実施例１
６の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
５、レンズ共役長Ｌ＝１１９０ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして９．５６ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯状
の光学系をミラー４枚、レンズ９枚と実施例２４にレン
ズ１枚が付加した構成により達成している。本実施例に
おいて、ｒ１〜ｒ８は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ
１，ｒ２）はＧ１群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ
４）、（ｒ６，ｒ７）は同一の負レンズＬＮ１、凹面の
第１ミラーＭ１、凸面の第２ミラーＭ２で構成してい
る。ｒ９〜ｒ１６はフィールド光学系Ｇｒｆであり、正
レンズＦＬ１、凹面の第１フィールドミラーＦＭ１、凸
面の第２フィールドミラーＦＭ２、（ｒ１２，ｒ１
３）、（ｒ１５，ｒ１６）の同一の負レンズＬＦで構成
している。ｒ１７〜ｒ２７は第２結像系Ｇｒ２であり、
ｒ１７の絞りと４枚の正レンズと１枚の負レンズで構成
している。本実施例においては、第１結像系Ｇｒ１の倍
率を−３．８３８倍とやや拡大系としているため、フィ
ールド光学系Ｇｒｆに含まれる正レンズＦＬ１を第１ミ
ラーＭ１の像側背後に配置し、径の増大を抑制してい
る。また負レンズＬＮ１と第１ミラーＭ１で構成された
第１ミラー群ＧＭ１と、凸面の第２フィールドミラーＦ
Ｍ２と負レンズＬＦで構成された第２フィールドミラー
群ＧＦＭ２によりペッツバール和をコントロールしてい
る。なお、数値実施形態の構成諸元値を表１６に示す。
本実施例では像側作動距離３６ｍｍを確保しており、光
路上の全硝子長は２９２．８ｍｍと非常に短くなってい
る。また、光学系全系の最大径はフィールド光学系の２
９４ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１８４ｍｍと
ＮＡが０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、
収差図を図４０に示すが、収差が良好に補正されている
のがわかる。

【００７２】［実施例１７］図２４は本発明の実施例１
７の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
４、レンズ共役長Ｌ＝１１８８ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして９．５６ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯状
の光学系をミラー４枚、レンズ９枚という構成により達
成している。本実施例において、ｒ１〜ｒ８は第１結像
系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１群としての正レ
ンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ７）は同一の負レン
ズＬＮ１、凹面の第１ミラーＭ１、凸面の第２ミラーＭ
２で構成している。ｒ９〜ｒ１６はフィールド光学系Ｇ
ｒｆであり、正レンズＦＬ１、凹面の第２フィールドミ
ラーＦＭ１、凹面の第２フィールドミラーＦＭ２、（ｒ
１２，ｒ１３）、（ｒ１５，ｒ１６）の同一の正レンズ
ＬＦで構成している。ｒ１７〜ｒ２７は第２結像系Ｇｒ
２であり、ｒ１７の絞りと４枚の正レンズと１枚の負レ
ンズで構成している。本実施例においては、フィールド
光学系Ｇｒｆにおいて凹面の第２フィールドミラーＦＭ
２とその像面側背後に正レンズＬＦを配置したことによ
り、この正レンズＬＦの像面側直後においても中間像を
形成しており、光学系全体として３回結像となってい
る。したがってフィールド光学系Ｇｒｆ以降においては
正のパワーが大きくなっておリスペース的に小さくなっ
ているので、第１ミラーＭ１の位置は相対的に像面側に
位置しており、条件式（１２）の上限近傍の値となって
いる。また第１ミラーＭ１での倍率がより縮小傾向とな
っているため条件式（１３）の下限近傍の値となってお
り、これにより第１結像系Ｇｒ１における近軸での中間
像は光束が第２ミラーＭ２で反射後、より物体側で形成
しているため、条件式（１１）の下限近傍の値となって
いる。第１ミラー群ＧＭ１を負レンズＬＮ１と第１ミラ
ーＭ１で構成することにより色補正も行っている。な
お、数値実施形態の構成諸元値を表１７に示す。本実施
例では像側作動距離３６ｍｍを確保しており、光路上の
全硝子長は３０３．３ｍｍと非常に短くなっている。ま
た、光学系全系の最大径はフィールド光学系の３２３ｍ
ｍであるが、第２結像系の最大径は１２５ｍｍとＮＡが
０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、収差図
を図４１に示すが、主波長が１５７ｎｍで２ｐｍの波長
範囲について示しており収差が良好に補正されているの
がわかる。

【００７３】［実施例１８］図２５は本発明の実施例１
８の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
４、レンズ共役長Ｌ＝１１９７ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして１０．０ｍｍから２０．０ｍｍと大きく確
保した輪帯状の光学系をミラー４枚、レンズ９枚と実施
例１６と同様な構成により達成している。本実施例にお
いて、ｒ１〜ｒ８は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，
ｒ２）はＧ１群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、
（ｒ６，ｒ７）は同一の負レンズＬＮ１、凹面の第１ミ
ラーＭ１、凸面の第２ミラーＭ２で構成している。ｒ９
〜ｒ１６はフィールド光学系Ｇｒｆであり、正レンズＦ
Ｌ１、凹面の第１フィールドミラーＦＭ１、凸面の第２
フィールドミラーＦＭ２、（ｒ１２，ｒ１３）、（ｒ１
５，ｒ１６）の同一の正レンズＬＦで構成している。ｒ
１７〜ｒ２７は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１７の絞り
と４枚の正レンズと１枚の負レンズで構成している。本
実施例においては、第１ミラー群ＧＭ１を負レンズＬＮ
１と第１ミラーＭ１で構成することにより、色補正を行
っている。また凸面の第２フィールドミラーＦＭ２と正
レンズＬＦで構成された第２フィールドミラー群ＧＦＭ
２によりペッツバール和もコントロールしている。な
お、数値実施形態の構成諸元値を表１８に示す。本実施
例では像側作動距離３７ｍｍを確保しており、光路上の
全硝子長は２８６．８ｍｍと非常に短くなっている。ま
た、光学系全系の最大径はフィールド光学系の４４２ｍ
ｍであるが、第２結像系の最大径は１６５ｍｍとＮＡが
０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、収差図
を図４２に示すが、主波長が１５７ｎｍで４ｐｍの波長
範囲について示しており収差が良好に補正されているの
がわかる。

【００７４】［実施例１９］図２６は本発明の実施例１
９の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
５、レンズ共役長Ｌ＝９３４ｍｍ、像面上の結像領域は
像高にして７．７ｍｍから１４．０ｍｍの輪帯状の光学
系をミラー４枚、レンズ１０枚という構成により達成し
ている。本実施例において、ｒ１〜ｒ１０は第１結像系
Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）、（ｒ３，ｒ４）は正レ
ンズでＧ１群を構成し、（ｒ５，ｒ６）、（８ｒ，ｒ
９）は同一の負レンズＬＮ１、凹面の第１ミラーＭ１、
凹面の第２ミラーＭ２で構成している。ｒ１１〜ｒ１８
はフィールド光学系Ｇｒｆであり、正レンズＦＬ１、凹
面の第１フィールドミラーＦＭ１、凸面の第２フィール
ドミラーＦＭ２、（ｒ１４，ｒ１５）、（ｒ１７，ｒ１
８）の同一の正レンズＬＦで構成している。ｒ１９〜ｒ
２９は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１９の絞りと４枚の
正レンズと１枚の負レンズで構成している。本実施例に
おいては、第１ミラー群ＧＭ１を負レンズＬＮ１と第１
ミラーＭ１で構成することにより、色補正を行ってい
る。凸面の第２フィールドミラーＦＭ２と正レンズＬＦ
で構成された第２フィールドミラー群ＧＦＭ２によりペ
ッツバール和もコントロールしている。また第１結像系
Ｇｒ１の倍率が最も縮小系となっているため、条件式
（９）の上限近傍の値となっている。第２フィールドミ
ラーＦＭ２と第１フィールドミラーＦＭ１との間隔は相
対的に小さくなっているため条件式（１４）の下限近傍
の値となっている。なお、数値実施形態の構成諸元値を
表１９に示す。本実施例では像側作動距離３３．７ｍｍ
を確保しており、光路上の全硝子長は２６４．４ｍｍと
非常に短くなっている。また、光学系全系の最大径はフ
ィールド光学系の２９３ｍｍと比較的小さくなってお
り、第２結像系の最大径も１３０ｍｍとＮＡが０．６に
もかかわらず小さくなっている。次に、収差図を図４３
に示すが、主波長が１５７ｎｍで２ｐｍの波長範囲につ
いて示しており収差が良好に補正されているのがわか
る。

【００７５】［実施例２０］図２７は本発明の実施例２
０の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
８、レンズ共役長Ｌ＝１１９０ｍｍ、像面上の結像領域
は像高にして９．５６ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯状
の光学系をミラー４枚、レシズ９枚と実施例１６と同様
な構成により達成している。本実施例において、ｒ１〜
ｒ８は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ１
群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ７）
は同一の負レンズＬＮ１、凹面の第１ミラーＭ１、凹面
の第２ミラーＭ２で構成している。ｒ９〜ｒ１６はフィ
ールド光学系Ｇｒｆであり、正レンズＦＬ１、凹面の第
１フィールドミラーＦＭ１、凸面の第２フィ凹ルドミラ
ーＦＭ２、（ｒｌ２，ｒｌ３）、（ｒｌ５，ｒｌ６）の
同一の負レンズＬＦで構成している。ｒｌ７〜ｒ２７は
第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１７の絞りと４枚の正レン
ズと１枚の負レンズで構成している。本実施例において
は、まず第１結像系Ｇｒ１の倍率が大きく拡大傾向とな
っているため、条件式（９）の下限近傍の値を有してい
る。これは主に第１ミラー群ＧＭ１での倍率が正であり
条件式（１３）の上限近傍の値を有していることによ
る。これにより条件式（１１）の上限近傍の値を有して
いるように、第１結像系Ｃｒ１による中間像の位置は大
きく第１ミラーＭ１から離れている。また第１結像系Ｇ
ｒ１の瞳共役点が第１ミラーＭ１に対しより像面側にあ
るので条件式（１０）の上限近傍の値となっている。そ
して負レンズＬＮ１と第１ミラーＭ１で構成された第１
ミラー群ＧＭ１と、凸面の第２フィールドミラーＦＭ２
と負レンズＬＦで構成された第２フィールドミラー群Ｇ
ＦＭ２によりペッツバール和もコントロールしている。
なお、数値実施形態の構成諸元値を表２０に示す。本実
施例では像側作動距離３６ｍｍを確保しており、光路上
の全硝子長は３１５．５ｍｍと非常に短くなっている。
また、光学系全系の最大径はフィールド光学系の３５５
ｍｍであるが、第２結像系の最大径は１７７ｍｍとＮＡ
が０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、収差
図を図４４に示すが、収差が良好に補正されているのが
わかる。

【００７６】［実施例２１］図２８は本発明の実施例２
１の光路図であり、基準波長はＦ２エキシマレーザ光の
波長１５７ｎｍを用い、ＮＡ０．６、投影倍率β＝１／
１０、レンズ共役長Ｌ＝１１９０ｍｍ、像面上の結像領
域は像高にして９．５６ｍｍから１３．６５ｍｍの輪帯
状の光学系をミラー４枚、レンズ９枚と実施例２５と同
様な構成により達成している。本実施例において、ｒ１
〜ｒ８は第１結像系Ｇｒ１であり、（ｒ１，ｒ２）はＧ
１群としての正レンズ、（ｒ３，ｒ４）、（ｒ６，ｒ
７）は同一の負レンズＬＮ１、凹面の第１ミラーＭ１、
ほぼ平面だが凸面状の第２ミラーＭ２で構成している。
ｒ９〜ｒ１６はフィールド光学系Ｇｒｆであり、正レン
ズＦＬ１、凹面の第１フィールドミラーＦＭ１、凸面の
第２フィールドミラーＦＭ２、（ｒ１２，ｒ１３）、
（ｒ１５，ｒ１６）の同一の負レンズＬＦで構成してい
る。ｒ１７〜ｒ２７は第２結像系Ｇｒ２であり、ｒ１７
の絞りと４枚の正レンズと１枚の負レンズで構成してい
る。本実施例においては、第２結像系Ｇｒ２の倍率が条
件式（１）の下限近傍の値を有しており、また、第２ミ
ラーＭ２と第１ミラーＭ１の距離が短く、条件式（６）
の下限近傍の値を有していることが特徴的である。そし
て負レンズＬＮ１と第１ミラーＭ１で構成された第１ミ
ラー群ＧＭ１と、凸面の第２フィールドミラーＦＭ２と
負レンズＬＦで構成された第２フィールドミラー群ＧＦ
Ｍ２によりペッツバール和もコントロールしている。な
お、数値実施形態の構成諸元値を表２１に示す。本実施
例では像側作動距離３６ｍｍを確保しており、光路上の
全硝子長は３０１．７ｍｍと非常に短くなっている。ま
た、光学系全系の最大径はフィールド光学系の３１０ｍ
ｍであるが、第２結像系の最大径は１８０ｍｍとＮＡが
０．６にもかかわらず小さくなっている。次に、収差図
を図４５に示すが、収差が良好に補正されているのがわ
かる。

【００７７】なお、以上の実施例５〜実施例２１におい
ては非球面を使用しており円錐定数ｋをゼロとしている
レンズ面があるが、円錐定数ｋを変数にとって設計して
も構わない。さらに、本実施例ではすべてＦ２光源の場
合でありその硝材を蛍石（ｎ＝１．５６００）で構成し
ているが、一部にフッ素ドープの石英を用いてもよい。
また光源はＡｒＦエキシマレーザでも、ＫｒＦエキシマ
レーザでもよく、この場合は、蛍石と石英の両方とも用
いることが可能なので色収差をより小さく補正すること
ができる。またどちらか１硝種のみで光学系を構成した
場合でも、Ｆ２の場合よりも分散が小さくなるので、色
収差の補正が容易となる。上記実施例１〜実施例２１の
投影光学系は、ステップ＆スキャン方式でレチクル（マ
スク）のデバイス（ｃｆ：回路）パターンを基板（ウェ
ハ）上に投影する走査型投影露光装置の投影光学系とし
て用いる。この露光装置でウェハをデバイスパターンで
露光し、露光したウェハを現像しエッチングなどの処理
を施して、デバイス（ｃｆ：半導体チップ）が作られ
る。

【００７８】以下に、上記実施例１〜実施例２１の数値
実施形態の構成諸元を、それぞれの実施例と対応させて
表

【１】〜表

【２１】を示す。なお、数値実施形態において、ｒｉは
物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは
物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉ
は物体側より順に第ｉ 番目のレンズの硝子の基準波長
λ＝１５７ｎｍに対する屈折率を示すものとする。ま
た、基準波長に対する＋２ｐｍ及び−２ｐｍの波長の屈
折率は、各々１．５５９９９４９、１．５６０００５１
である。また、非球面の形状は次式、 にて与えられるものとする。ここに、Ｘはレンズ頂点か
ら光軸方向への変位量、Ｈは光軸からの距離、ｒｉは曲
率半径、ｋは円錐定数、Ａ，．．．，Ｇは非球面係数で
ある。

【００７９】

【表１】〈実施例１〉

【００８０】

【表２】〈実施例２〉

【００８１】

【表３】〈実施例３〉

【００８２】

【表４】〈実施例４〉

【００８３】

【表５】〈実施例５〉

【００８４】

【表６】〈実施例６〉

【００８５】

【表７】〈実施例７〉

【００８６】

【表８】〈実施例８〉

【００８７】

【表９】〈実施例９〉

【００８８】

【表１０】〈実施例１０〉

【００８９】

【表１１】〈実施例１１〉

【００９０】

【表１２】〈実施例１２〉

【００９１】

【表１３】〈実施例１３〉

【００９２】

【表１４】〈実施例１４〉

【００９３】

【表１５】〈実施例１５〉

【００９４】

【表１６】〈実施例１６〉

【００９５】

【表１７】〈実施例１７〉

【００９６】

【表１８】〈実施例１８〉

【００９７】

【表１９】〈実施例１９〉

【００９８】

【表２０】〈実施例２０〉

【００９９】

【表２１】〈実施例２１〉 以上に説明した各実施形態によれば、１９３ｎｍ、１５
７ｎｍといった露光波長の短波長化や高ＮＡ化に対応す
ることができ、瞳の中心部分の遮光（中抜け）がおこら
ず、ビームスプリッタのような素子を用いることなく小
型軽量で光学素子の枚数を少なくすることができ、ミラ
ーヘの入反射角が大きくならず、十分な像側作動距離、
及び高い解像力や広い露光領域を確保でき、組み立て調
整が容易で簡素な構成の投影光学系を実現することがで
きる。

【０１００】

【発明の効果】以上、本発明によれば、構造が簡単で、
組み立て調整が容易な投影光学系、および該投影光学系
による投影露光装置、デバイス製造方法を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における投影光学系の一つの
構成例を示す概略図。

【図２】本発明の実施形態１の投影光学系において、群
Ｌ２中に屈折レンズ群Ｒを配置した構成例を示す概略
図。

【図３】本発明の実施形態２における基本的構成の概略
図。

【図４】本発明の実施例１におけるレンズ構成の断面
図。

【図５】本発明の実施例２におけるレンズ構成の断面
図。

【図６】本発明の実施例３におけるレンズ構成の断面
図。

【図７】本発明の実施例４におけるレンズ構成の断面
図。

【図８】本発明の実施例１の収差図。

【図９】本発明の実施例２の収差図。

【図１０】本発明の実施例３の収差図。

【図１１】本発明の実施例４の収差図。

【図１２】本発明の実施例５におけるフィールド光学系
がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１３】本発明の実施例６におけるフィールド光学系
がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１４】本発明の実施例７におけるフィールド光学系
がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１５】本発明の実施例８におけるフィールド光学系
がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１６】本発明の実施例９におけるフィールド光学系
がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１７】本発明の実施例１０におけるフィールド光学
系がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１８】本発明の実施例１１におけるフィールド光学
系がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図１９】本発明の実施例１２におけるフィールド光学
系がすべてレンズ系の場合の光路図。

【図２０】本発明の実施例１３におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２１】本発明の実施例１４におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２２】本発明の実施例１５におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２３】本発明の実施例１６におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２４】本発明の実施例１７におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２５】本発明の実施例１８におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２６】本発明の実施例１９におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２７】本発明の実施例２０におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２８】本発明の実施例２１におけるフィールド光学
系が２枚のミラーを有する場合の光路図。

【図２９】本発明の実施例５の収差図。

【図３０】本発明の実施例６の収差図。

【図３１】本発明の実施例７の収差図。

【図３２】本発明の実施例８の収差図。

【図３３】本発明の実施例９の収差図。

【図３４】本発明の実施例１０の収差図。

【図３５】本発明の実施例１１の収差図。

【図３６】本発明の実施例１２の収差図。

【図３７】本発明の実施例１３の収差図。

【図３８】本発明の実施例１４の収差図。

【図３９】本発明の実施例１５の収差図。

【図４０】本発明の実施例１６の収差図。

【図４１】本発明の実施例１７の収差図。

【図４２】本発明の実施例１８の収差図。

【図４３】本発明の実施例１９の収差図。

【図４４】本発明の実施例２０の収差図。

【図４５】本発明の実施例２１の収差図。

【図４６】本発明の実施例１〜実施例１２の数値パラメ
ータの一覧図。

【図４７】本発明の実施例１３〜実施例２１の数値パラ
メータの一覧図。

【符号の説明】

Ｇ１ ： 第１結像光学系 Ｇ２ ： 第２結像光学系 Ｌ１ ： 屈折レンズ群 Ｌ２ ： ２枚のミラーを含む群 Ｆ ： フィールドレンズ群 Ｍ１ ： 第１のミラー Ｍ２ ： 第２のミラー １０１ ： 第１の物体 １０２ ： 第２の物体 １０３ ： 光学系の光軸 Ｏ：物体面（レチクル） Ｉ：像面（ウェハー） Ｇｒ１：第１結像系 Ｇｒｆ：フィールド光学系 Ｇｒ２：第２結像系 Ｇ１：正レンズ群 ＧＭ１：第１ミラー群 ＧＭ２：第２ミラー群 ＧＦＭ２：第２フィールドミラー群 Ｍ１：凹面の第１ミラー Ｍ２：第２ミラー ＦＭ１：凹面の第１フィールドミラー ＦＭ２：第２フィールドミラー ＬＮ１：負レンズ ＬＰ１：正レンズ ＦＬ１：正レンズ ＬＦ：レンズ ｍ：メリデイオナル像面 ｓ：サジタル像面 ｙ：像高

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月５日（２００１．２．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影光学系、投影露
光装置およびデバイス製造方法に関し、特にレチクルパ
ターンを半導体ウェハに投影露光する投影光学系に、反
射ミラーを用いた反射屈折投影光学系に関するものであ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路の高集積化が進むに従
い、露光用の投影光学系に対する要求仕様、要求性能も
ますます厳しいものになってきている。一般に高い解像
力を得るためには露光波長の短波長化、ＮＡの高ＮＡ化
が行われている。しかしながら露光波長の短波長化が１
９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ光）や１５７ｎｍ（Ｆ
２エキシマレーザ光）といった領域に達すると使用可能
なレンズ材料が石英と蛍石に限られてくる。これは主に
透過率の低下に起因するものである。従来、例えば特開
昭１０−７９３４５号公報等に開示されているような全
て屈折レンズで構成され、レンズ構成枚数が多く全硝材
厚が大きい光学系では、ウェハー上での露光量が低下す
るためスループットが低下することとなり、またレンズ
の熱吸収による焦点位置の変動、収差変動などの問題
（熱収差）が生じてくる。露光波長が１９３ｎｍでは石
英と蛍石が使用されるが、それらの分散の差が大きくな
いため色収差の補正が難しく、完壁に補正しようとする
と色消し面の曲率半径が小さい色消しレンズが数個必要
になるため、光学系の全硝材厚の増大を招き、前述の透
過率、熱収差の問題が起こってくる。また現状、蛍石に
関しては、投影光学系の設計性能を保証するに耐えうる
特性を有するものを製造するのが難しく、さらに大口径
のものを製造するのが困難な状況である。このことは色
補正をさらに難しくし、コストアップの要因となってい
る。さらに露光波長が１５７ｎｍとなると使用可能なレ
ンズ材料は蛍石のみとなり単一材料だけでは色収差を補
正することはできない。いずれにしても屈折系だけで投
影光学系を構成することが困難になってくる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】そのため、光学系中にミラーを使用した反
射系を導入することにより、前述の透過率、色補正とい
った課題を回避しようとする提案が種々なされている。
例えば、反射系だけで構成されている反射投影光学系が
特開平９−２１１３３２号公報、特開平１０−９０６０
２号公報等で開示されている。また、反射系と屈折系を
組み合わせた反射屈折投影光学系が、米国特許第５，６
５０，８７７号明細書、特開昭６２−２１０４１５号公
報、特開昭６２−２５８４１４号公報、特開昭６３−１
６３３１９号公報、特開平２−６６５１０号公報、特開
平３−２８２５２７号公報、特開平４−２３４７２２号
公報、特開平５−１８８２９８号公報、特開平６−２３
０２８７号公報、特関平８−３０４７０５号公報等で開
示されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】さて、特開平４−２３４７２２号公報、特
開平８−３０４７０５号公報は、以上説明した従来例の
問題点をかなり解決できているが、光路を折り曲げるこ
とにより凹面鏡からの光路を分割していて、偏心光学的
な取扱いが必要となるため、構造が複雑で組み立て調整
等も難しい。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】そこで、本発明は、上記特開平４−２３４
７２２号公報、特開平８−３０４７０５号公報における
光学系を改善し、メカ構造が簡単で組み立て調整が容易
な投影光学系、投影露光装置およびデバイス製造方法を
提供することを目的とするものである。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（３７）のように構成した
投影光学系、投影露光装置およびデバイス製造方法を提
供する。 （１）物体の像を像面へ投影する投影光学系において、
前記物体側から順に、前記物体の像を形成するための第
１結像光学系と、該像を前記像面へ再結像するための第
２結像光学系とを有し、前記第１結像光学系と前記第２
結像光学系とは共通の一直線の光軸に沿って配置してあ
り、前記第１結像光学系が前記物体からの軸外光を反射
し且つ集光する第１のミラーを有し、前記第１結像光学
系が前記第１のミラーからの光を反射して前記第２結像
光学系に入射させる第２のミラーを有するか、或は前記
第２結像光学系が前記第１のミラーからの光を前記像面
側へ反射する第２のミラーを有し、該第２のミラーによ
り前記軸外光を前記第１のミラーの有効径外を通過させ
ることを特徴とする投影光学系。 （２）前記第１結像光学系の倍率βは、｜β｜≧１であ
ることを特徴とする上記（１）に記載の投影光学系。 （３）前記第１結像光学系が、少なくとも１枚のレンズ
を有することを特徴とする上記（１）または上記（２）
に記載の投影光学系。 （４）前記レンズが、正の屈折力を有することを特徴と
する上記（３）に記載の投影光学系。 （５）前記第２結像光学系が、少なくとも１枚のレンズ
を有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれ
かに記載の投影光学系。 （６）前記レンズが、正の屈折力を有することを特徴と
する上記（５）に記載の投影光学系。 （７）前記第１のミラーと第２のミラーの間に、レンズ
群を有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいず
れかに記載の投影光学系。 （８）前記レンズ群が、負の屈折力を有し、前記第１結
像光学系における正の屈折力を有する屈折レンズと、前
記第１のミラーとの間に配置されていることを特徴とす
る上記（７）に記載の投影光学系。 （９）前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間
に、前記第１結像光学系の瞳を前記第２結像光学系の瞳
上へ投影するフィールド光学系を有し、前記第１結像光
学系が少なくとも前記第１のミラーを含む正屈折力の第
１ミラー群と前記第２のミラーを含む第２ミラー群の２
つのミラー群を備え、前記第２ミラー群により反射され
た前記第１ミラー群からの光束を、前記第１ミラー群の
有効径外を通過させるように構成したことを特徴とする
上記（１）に記載の投影光学系。 （１０）前記第２結像光学系は、レンズのみで構成さ
れ、正の屈折力を有することを特徴とする上記（９）に
記載の投影光学系。 （１１）前記第２結像光学系は、その倍率をＢＧ２とし
たとき、 −０．５＜ＢＧ２＜−０．０５ を満足することを特徴とする上記（９）または上記（１
０）に記載の投影光学系。 （１２）前記第１結像光学系は、その倍率をＢＧ１とし
たとき、 −４０．０＜ＢＧ１＜−０．５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１１）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１３）前記フィールド光学系は、全てレンズで構成し
たことを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれかに
記載の投影光学系。 （１４）前記フィールド光学系は、第１フィールドミラ
ーと、第２フィールドミラーを含む第２フィールドミラ
ー群を有し、前記第１ミラー群の有効径外を通過した軸
外光を前記第１フィールドミラー、前記第２フィールド
ミラーの順に反射させた後に、前記第１フィールドミラ
ーの光軸中心近傍を通って前記第２結像光学系に入射す
るように構成されていることを特徴とする上記（９）〜
（１２）のいずれかに記載の投影光学系。 （１５）前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前記第２
フィールドミラーを凸面鏡としたことを特徴とする上記
（１４）に記載の投影光学系。 （１６）前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前記第２
フィールドミラーを凹面鏡としたことを特徴とする上記
（１４）に記載の投影光学系。 （１７）前記第１結像光学系のペッツバール和をＰ１、
前記フィールド光学系のペッツバール和をＰｆ、前記第
２結像光学系のペッツバール和をＰ２としたとき、 Ｐ１＜０ Ｐｆ＋Ｐ２＞０ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１６）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１８）前記物体と前記第１ミラーの近軸距離をＬＭ
１、前記物体から前記第１ミラーより前記物体側にある
光学素子により形成する瞳共役点までの距離をｅとした
とき、これらの関係が、 ０．６＜ｅ／ＬＭ１＜２．５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１７）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （１９）前記第１ミラーと前記第２ミラーの近軸距離を
ＬＭ２、前記物体面から前記第１結像光学系が形成した
前記像までの光路に沿った近軸距離をＯＩＬとしたと
き、前記距離ＬＭ１との関係が、 ０．５＜ＯＩＬ／（ＬＭ１＋２×ＬＭ２）＜２０ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１８）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２０）前記距離ＬＭ１と前記距離ＬＭ２との関係が、 ０．２＜ＬＭ２／ＬＭ１＜０．９５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（１９）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２１）前記投影光学系に関する物体面から像面までの
距離をＬとしたとき、前記距離ＬＭ１との関係が、 ０．１５＜ＬＭ１／Ｌ＜０．５５ を満足することを特徴とする上記（９）〜（２０）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２２）前記第１ミラー群の倍率をＢＧＭ１としたと
き、 −２．０＜１／ＢＧＭ１＜０．４ を満足することを特徴とする上記（９）〜（２１）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （２３）前記第１結像光学系は最も前記物体側に正屈折
力のレンズ群を配置したことを特徴とする上記（９）〜
（２２）のいずれかに記載の投影光学系。 （２４）前記第１ミラー群は、負屈折力のレンズと前記
第１ミラーを有することを特徴とする上記（９）〜（２
３）のいずれかに記載の投影光学系。 （２５）第２ミラー群は、前記第２ミラーとレンズを有
することを特徴とする上記（９）〜（２４）のいずれか
に記載の投影光学系。 （２６）前記物体からの軸外光束が、前記第１ミラー群
に入射する前に前記第２ミラー群のレンズを通過するこ
とを特徴とする上記（９）〜（２５）のいずれかに記載
の投影光学系。 （２７）前記第１結像光学系の前記第１ミラー群の像面
側直後に、前記フィールド光学系に属する正レンズを配
置したことを特徴とする上記（９）〜（２６）のいずれ
かに記載の投影光学系。 （２８）前記第２フィールドミラーと前記第１フィール
ドミラーの距離をＬＦＭ１、第２フィールドミラーと像
面の距離をＬＦＭ２としたとき、 ０．４５＜ＬＦＭ１／ＬＦＭ２＜０．８ を満足することを特徴とする上記（１４）〜（１６）の
いずれかに記載の投影光学系。 （２９）前記第２フィールドミラー群は、前記第２フィ
ールドミラーとレンズを有することを特徴とする上記
（１４）〜（１６）、上記（２８）のいずれかに記載の
投影光学系。 （３０）前記第１結像光学系の第１ミラーと前記フィー
ルド光学系の第２フィールドミラーの間に前記フィール
ド光学系に属する正レンズを配置し、前記第１結像光学
系の第２ミラーで反射した光束が前記正レンズを通り前
記第１フィールドミラーで反射するように構成されてい
ることを特徴とする上記（１４）〜（１６）、上記（２
８）、上記（２９）のいずれかに記載の投影光学系。 （３１）前記物体側と前記像面側の双方がテレセントリ
ックであることを特徴とする上記（１）〜（３０）のい
ずれかに記載の投影光学系。 （３２）前記投影光学系の倍率は、縮小倍率であること
を特徴とする上記（１）〜（３１）のいずれかに記載の
投影光学系。 （３３）前記第１結像光学系が形成した前記像の位置
に、前記像面での結像領域の大きさ及び／又は形状を可
変とする視野絞りを配置したことを特徴とする上記
（１）〜（３２）のいずれかに記載の投影光学系。 （３４）前記第２結像光学系中に絞りを有することを特
徴とする上記（１）〜（３３）のいずれかに記載の投影
光学系。 （３５）上記（１）〜（３４）のいずれかに記載の投影
光学系によってマスクのパターンを基板上に投影する投
影露光装置。 （３６）前記投影にＡｒＦエキシマレーザ又はＦ２レー
ザからのレーザ光を用いることを特徴とする上記（３
５）に記載の投影露光装置。 （３７）上記（３５）または（３６）に記載の投影露光
装置を用いてデバイスパターンを前ウェハに露光する段
階と、該露光したウェハを現像する段階とを含むことを
特徴とするデバイス製造方法。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】第２結像系Ｇｒ２はすべて屈折レンズ系で
構成し正屈折力を有することにより、高ＮＡ化に対応可
能とし、さらに像側作動距離を確保しやすくしている。
仮に第２結像系Ｇｒ２が凹面ミラーを有している場合
は、従来例で説明をしたように高ＮＡ化、像側作動距離
の確保が困難になってくる。フィールド光学系Ｇｒｆは
図３の（Ａ）に示すように全て屈折レンズ系で構成する
ことも可能であるし、図３の（Ｂ）に示すように２枚の
ミラーを有する構成も可能である。後に実施例で示すよ
うに正レンズＦＬ１は、パワー配置によっては不要とす
ることも可能である。また図３の（Ｂ）の場合、第１フ
ィールドミラーＦＭ１は凹面鏡であり、第２フィールド
ミラーＦＭ２は凸面鏡という構成となっているが、第２
フィールドミラーＦＭ２は凹面鏡で構成することも可能
である。色補正に関しては第１結像系Ｇｒ１の色消し状
況を、第１ミラー群ＧＭ１を負屈折力のレンズＬＮ１と
凹面の第１ミラーＭ１で構成することにより、上記ａ．
の作用を利用して色消し過剰とすることができるので、
レンズ使用硝種が１種類であっても色収差補正が可能と
なっている。これは特にＡｒｆエキシマレーザやＦ２エ
キシマレーザが光源の場合には、大きなメリットであ
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】また、第１結像系Ｇｒ１の第１ミラー群Ｇ
Ｍ１にて上記ｂ．の作用により、第１結像系Ｇｒ１では
大きな負のペッツバール和となるので、従来の屈折レン
ズ系のようにペッツバール和補正用の負屈折力レンズを
多用することなしに、フィールド光学系Ｇｒｆ、第２結
像系Ｇｒ２を構成することができ、レンズの枚数を少な
くすることができる。さらに、第１結像系Ｇｒ１の第２
ミラー群ＧＭ２をレンズＬＰ１とミラーＭ２で構成すれ
ば、第２ミラー群ＧＭ２のトータルのパワーは不変であ
りながら、レンズＬＰ１と第２ミラーＭ２のパワー分担
を変化させることにより、いかようにもペッツバール和
を制御可能となるので、収差補正の自由度が増加し光学
素子枚数の削減に貢献する。これは図３のＢに示す第２
フィールドミラーＦＭ２においても同様に、第２フィー
ルドミラーＦＭ２とレンズＬＦを組み合わせ第２フィー
ルドミラー群とすることによりペッツバール和補正の自
由度が増加し光学素子枚数の削減に貢献する。そして、
第１結像系Ｇｒ１の大きな負のペッツバール和を打ち消
すべく第２結像系Ｇｒ２の正の屈折力も大きくなる必然
性が生じ、かつ、第１結像系Ｇｒ１から射出する主光線
高が第１ミラー群ＧＭ１の外側を通るため高い位置でフ
ィールド光学系Ｇｒｆに入射し、フィールド光学系Ｇｒ
ｆから第２結像系Ｇｒ２に入射する主光線の角度が大き
くなり、これにより像側テレセントリックを保つために
は、第２結像系Ｇｒ２の正の屈折力が大きくなる必然性
が生じ、この２つの必然性から矛盾することなく第２結
像系Ｇｒ２の正の屈折力を大きくすることができるので
第２結像系Ｇｒ２の有効径は小さくなり、小型軽量化が
なされる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】ミラーヘの入反射角に関して、本実施の形
態ではリングフィールド系であるので、瞳の中抜けを生
じるカセグレン型やシュワルツシルト型を応用した光学
系よりもミラーヘの入反射角を小さくすることができ、
また第１結像系Ｇｒ１では第１ミラーＭ１を瞳共役点近
傍に配置し、第２ミラーＭ２で反射した光束が第１ミラ
ー群ＧＭ１の有効径外の即近傍を通過するようにしてお
り、ミラー上の光軸から離れた高い位置で反射させるこ
とがないので、第１ミラーＭ１，第２ミラーＭ２とも入
反射角が極端に大きくなることはない。また、フィール
ド光学系Ｇｒｆの構成が図３の（Ｂ）の場合では、第１
フィールドミラーＦＭ１と第２フィールドミラーＦＭ２
の間隔をできる限り確保しており光束幅も狭いので、こ
れも入反射角が極端に大きくなることはない。像面上で
の結像領域幅に関しては、有効光束をできるだけ確保す
るようにミラーを配置する必要があるが、フィールド光
学系Ｇｒｆが屈折レンズ系のみのＡの場合でもミラーを
含むＢの場合でも第１結像系Ｇｒ１においては収差補正
の許容範囲で物高を高くすればよいので、障害にはなら
ない。また、フィールドミラーを有するＢのフィールド
光学系Ｇｒｆでは、光束幅が狭いので有効光束が欠られ
ないようにすることは容易であり、これも障害にならな
い。したがって十分に結像領域幅を確保することは可能
である。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】また、第１結像系Ｇｒ１において物体面の
直後に正レンズ群Ｇ１を配置することにより、歪曲収差
等の補正に効果を発揮し、かつ物体側テレセントリック
性を良好に保つことが可能となる。したがって物体面
（レチクル）や像面（ウェハー）の反り、デフォーカス
による倍率変化を小さくするには正レンズ群Ｇ１と第２
結像系Ｇｒ２とによって、物像界で両側テレセントリッ
クな光学系とするのが良い。なお、本発明では、図３に
示すように第２ミラーＭ２は光束分離のためには半円盤
状とする必要があり、正レンズ群Ｇ１は半円盤状でも、
レンズ製造、レンズ保持の容易さから円盤状でも良く、
さらに光軸の下方表面部分に第２ミラーＭ２を形成する
構成としても良い。同様の理由で、レンズＬＰ１におい
ても半円盤状としているが円盤状でも良く、このときは
光束はレンズＬＰ１を３度通過することになる。このと
き同様にレンズＬＰ１の下方表面部分に第２ミラーＭ２
を形成する構成としても良い。同様に第１ミラーＭ１も
レンズＬＮ１の裏面鏡として構成しても良く、本発明で
使用されるミラーは、どのミラーであっても収差補正の
観点からも、裏面鏡であっても良い。また図３の
（Ａ）、（Ｂ）に示すようにフィールド光学系は、第１
結像系Ｇｒ１の第１ミラー群ＧＭ１の像面側背後に配置
される正レンズＦＬ１を有することで、径の増大化を抑
制することができ、また正レンズＦＬ１の第１面を２重
曲率にする等不連続な形状にする必要が生じるが、第１
ミラーＭ１を正レンズＦＬ１の中心部分に形成しても良
い。さらに、第１結像系の中間像の位置に像面上の結像
領域が可変となる視野絞り配置することもできる。これ
により、照明系（不図示）を簡素化することができる。

フロントページの続き (72)発明者 加藤 隆志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H087 KA21 NA02 NA04 TA01 TA02 TA04 TA06 UA03 UA04 5F046 BA05 CA04 CA08 CB02 CB12 CB25

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体の像を像面へ投影する投影光学系にお
   いて、前記物体側から順に、前記物体の中間像を形成す
   るための第１結像光学系と、該中間像を像面へ投影する
   ための第２結像光学系とを有し、前記第１結像光学系と
   前記第２結像光学系とは共通の一直線の光軸に沿って配
   置してあり、前記第１結像光学系が前記物体からの軸外
   光を反射し且つ集光する第１のミラーを有し、前記第１
   結像光学系が前記第１のミラーからの光を反射して前記
   第２結像光学系に入射させる第２のミラーを有するか、
   或は前記第２結像光学系が前記第１のミラーからの光を
   前記像面側へ反射する第２のミラーを有し、該第２のミ
   ラーにより前記軸外光を前記第１のミラーの有効径外を
   通過させることを特徴とする投影光学系。
2. 【請求項２】前記第１結像光学系の倍率βは、｜β｜≧
   １であることを特徴とする請求項１に記載の投影光学
   系。
3. 【請求項３】前記第１結像光学系が、少なくとも１枚の
   レンズを有することを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の投影光学系。
4. 【請求項４】前記レンズが、正の屈折力を有することを
   特徴とする請求項３に記載の投影光学系。
5. 【請求項５】前記第２結像光学系が、少なくとも１枚の
   レンズを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載の投影光学系。
6. 【請求項６】前記レンズが、正の屈折力を有することを
   特徴とする請求項５に記載の投影光学系。
7. 【請求項７】前記第１のミラーと第２のミラーの間に、
   レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜６のいず
   れか１項に記載の投影光学系。
8. 【請求項８】前記レンズ群が、負の屈折力を有し、前記
   第１結像光学系における正の屈折力を有する屈折レンズ
   と、凹面鏡からなる第１のミラーとの間に配置されてい
   ることを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
9. 【請求項９】前記第１結像光学系と前記第２結像光学系
   との間に、前記第１結像光学系の瞳を前記第２結像光学
   系の瞳上へ投影するフィールド光学系を有し、前記第１
   結像光学系が少なくとも前記第１のミラーを含む正屈折
   力の第１ミラー群と前記第２のミラーを含む第２ミラー
   群の２つのミラー群を備え、前記第２ミラー群により反
   射された前記第１ミラー群からの光束を、前記第１ミラ
   ー群の有効径外を通過させるように構成したことを特徴
   とする請求項１に記載の投影光学系。
10. 【請求項１０】前記第２結像光学系は、レンズのみで構
    成され、正の屈折力を有することを特徴とする請求項９
    に記載の投影光学系。
11. 【請求項１１】前記第２結像光学系は、その倍率をＢＧ
    ２としたとき、 −０．５＜ＢＧ２＜−０．０５ を満足することを特徴とする請求項９または請求項１０
    に記載の投影光学系。
12. 【請求項１２】前記第１結像光学系は、その倍率をＢＧ
    １としたとき、 −４０．０＜ＢＧ１＜−０．５ を満足することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
13. 【請求項１３】前記フィールド光学系は、全てレンズで
    構成したことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１
    項に記載の投影光学系。
14. 【請求項１４】前記フィールド光学系は、第１フィール
    ドミラーと、第２フィールドミラーを含む第２フィール
    ドミラー群を有し、前記第１ミラー群の有効径外を通過
    した軸外光を前記第１フィールドミラー、前記第２フィ
    ールドミラーの順に反射させた後に、前記第１フィール
    ドミラーの光軸中心近傍を通って前記第２結像光学系に
    入射するように構成されていることを特徴とする請求項
    ９〜１２のいずれか１項に記載の投影光学系。
15. 【請求項１５】前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前
    記第２フィールドミラーを凸面鏡としたことを特徴とす
    る請求項１４に記載の投影光学系。
16. 【請求項１６】前記第１フィールドミラーを凹面鏡、前
    記第２フィールドミラーを凹面鏡としたことを特徴とす
    る請求項１４に記載の投影光学系。
17. 【請求項１７】前記第１結像光学系のペッツバール和を
    Ｐ１、前記フィールド光学系のペッツバール和をＰｆ、
    前記第２結像光学系のペッツバール和をＰ２としたと
    き、 Ｐ１＜０ Ｐｆ＋Ｐ２＞０ を満足することを特徴とする請求項９〜１６のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
18. 【請求項１８】前記物体と前記第１ミラーの近軸距離を
    ＬＭ１、前記物体から前記第１ミラーより前記物体側に
    ある光学素子により形成する瞳共役点までの距離をｅと
    したとき、これらの関係が、 ０．６＜ｅ／ＬＭ１＜２．５ を満足することを特徴とする請求項９〜１７のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
19. 【請求項１９】前記第１ミラーと前記第２ミラーの近軸
    距離をＬＭ２、物体面から第１結像系による中間像まで
    の光路に沿った近軸距離をＯＩＬとしたとき、前記距離
    ＬＭ１との関係が、 ０．５＜ＯＩＬ／（ＬＭ１＋２×ＬＭ２）＜２０ を満足することを特徴とする請求項９〜１８のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
20. 【請求項２０】前記距離ＬＭ１と前記距離ＬＭ２との関
    係が、 ０．２＜ＬＭ２／ＬＭ１＜０．９５ を満足することを特徴とする請求項９〜１９のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
21. 【請求項２１】前記投影光学系に関する物体面から像面
    までの距離をＬとしたとき、前記距離ＬＭ１との関係
    が、 ０．１５＜ＬＭ１／Ｌ＜０．５５ を満足することを特徴とする請求項９〜２０のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
22. 【請求項２２】前記第１ミラー群の倍率をＢＧＭ１とし
    たとき、 −２．０＜１／ＢＧＭ１＜０．４ を満足することを特徴とする請求項９〜２１のいずれか
    １項に記載の投影光学系。
23. 【請求項２３】前記第１結像光学系は最も前記物体側に
    正屈折力のレンズ群を配置したことを特徴とする請求項
    ９〜２２のいずれか１項に記載の投影光学系。
24. 【請求項２４】前記第１ミラー群は、前記物体側から順
    に負屈折力のレンズ、前記第１ミラー、前記負屈折力の
    レンズを有することを特徴とする請求項９〜２３のいず
    れか１項に記載の投影光学系。
25. 【請求項２５】第２ミラー群は、前記物体側からの順に
    光レンズ、前記第２ミラー、前記レンズを有することを
    特徴とする請求項９〜２４のいずれか１項に記載の投影
    光学系。
26. 【請求項２６】前記物体からの軸外光束が、前記第１ミ
    ラー群に入射する前に前記第２ミラー群のレンズを通過
    することを特徴とする請求項９〜２５のいずれか１項に
    記載の投影光学系。
27. 【請求項２７】前記第１結像光学系の前記第１ミラー群
    の像面側直後に、前記フィールド光学系に属する正レン
    ズを配置したことを特徴とする請求項９〜２６のいずれ
    か１項に記載の投影光学系。
28. 【請求項２８】前記第２フィールドミラーと前記第１フ
    ィールドミラーの距離をＬＦＭ１、第２フィールドミラ
    ーと像面の距離をＬＦＭ２としたとき、０．４５＜ＬＦ
    Ｍ１／ＬＦＭ２＜０．８を満足することを特徴とする請
    求項１４〜１６のいずれか１項に記載の投影光学系。
29. 【請求項２９】前記第２フィールドミラー群は、前記物
    体側から順にレンズ、前記第２フィールドミラー、前記
    レンズを有することを特徴とする請求項１４〜１６、請
    求項２８のいずれか１項に記載の投影光学系。
30. 【請求項３０】前記第１結像系の第１ミラーと前記フィ
    ールド光学系の第２フィールドミラーの間にフィールド
    光学系に属する正レンズを配置し、第１結像系の第２ミ
    ラーで反射した光束が前記正レンズを通り第１フィール
    ドミラーで反射するように構成されていることを特徴と
    する請求項１４〜１６、請求項２８、請求項２９のいず
    れか１項に記載の投影光学系。
31. 【請求項３１】前記物体側と前記像面側の双方がテレセ
    ントリックであることを特徴とする請求項１〜３０のい
    ずれか１項に記載の投影光学系。
32. 【請求項３２】前記投影光学系の倍率は、縮小倍率であ
    ることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記
    載の投影光学系。
33. 【請求項３３】前記第１結像光学系による中間像の位置
    に、前記像面での結像領域の大きさ及び／又は形状を可
    変とする可変視野絞りを配置したことを特徴とする請求
    項１〜３２のいずれか１項に記載の投影光学系。
34. 【請求項３４】前記第２結像光学系中に絞りを有するこ
    とを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の
    投影光学系。
35. 【請求項３５】請求項１〜３４のいずれか１項に記載の
    投影光学系によってマスクのパターンを基板上に投影す
    る投影露光装置。
36. 【請求項３６】請求項３５に記載の投影露光装置を用い
    て前記マスクとしてのレチクルのデバイスパターンを前
    記基板としてのウェハに露光する段階と、該露光したウ
    ェハを現像する段階とを含むことを特徴とするデバイス
    製造方法。
37. 【請求項３７】前記露光にＡｒＦエキシマレーザ又はＦ
    ２レーザからのレーザ光を用いることを特徴とする請求
    項３６に記載のデバイス製造方法。