JP2002207167A - Zoom optical system, exposure device equipped with zoom optical system and exposing method - Google Patents
Zoom optical system, exposure device equipped with zoom optical system and exposing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はズーム光学系および
該ズーム光学系を備えた露光装置および露光方法に関
し、特に半導体集積回路等のマイクロデバイスをリソグ
ラフィー工程で製造するための投影露光装置に搭載され
る照明光学系中の伝達光学系に好適なズーム光学系に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zoom optical system, an exposure apparatus having the zoom optical system, and an exposure method, and more particularly, to a projection exposure apparatus for manufacturing a micro device such as a semiconductor integrated circuit in a lithography process. The present invention relates to a zoom optical system suitable for a transmission optical system in an illumination optical system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の典型的な投影露光装置におい
て、光源から供給されたほぼ平行光束は、整形光学系を
介して断面形状が整形された後に第１フライアイレンズ
に入射し、その後側焦点面に多数の光源を形成する。こ
れらの光源からの光束は、伝達光学系を介してほぼ平行
光束に変換された後に第２フライアイレンズに入射し、
その後側焦点面に多数の光源からなる実質的な面光源を
形成する。第２フライアイレンズにより形成された面光
源からの光束は、第２フライアイレンズの後側焦点面の
近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コン
デンサーレンズに入射する。コンデンサーレンズにより
集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスク
を重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は
投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマ
スクパターンが投影露光（転写）される。2. Description of the Related Art In a typical projection exposure apparatus of this kind, a substantially parallel light beam supplied from a light source is incident on a first fly-eye lens after its cross-sectional shape is shaped via a shaping optical system, and is then applied to the rear side. A number of light sources are formed on the focal plane. Light beams from these light sources are converted into substantially parallel light beams via a transmission optical system, and then enter the second fly-eye lens.
Then, a substantial surface light source including a large number of light sources is formed on the side focal plane. The light flux from the surface light source formed by the second fly-eye lens is restricted via an aperture stop arranged near the rear focal plane of the second fly-eye lens, and then enters the condenser lens. The light beam condensed by the condenser lens illuminates the mask on which the predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the pattern of the mask forms an image on a wafer via a projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) on the wafer.
【０００３】一般に、投影露光装置においては、転写す
べきマスクパターンにより照明光の最適なＮＡ（開口
数）が異なることは周知の事実である。このため、現在
では、マスクパターン毎に照明光のＮＡを変更する操作
が一般に行われている。上述した投影露光装置におい
て、照明ＮＡを変更する最も容易な方法は、開口絞りの
径を変更して照明に寄与する面光源の範囲を変更するこ
とである。ただし、開口絞りの径を単に切り替えるだけ
では、開口絞りにおいて光束のケラレが発生し、光源か
ら供給された光束を効率良く被露光面へ導くことができ
ない。そこで、本出願人は、開口絞りの径を変更すると
ともに、面光源の大きさを変更するために伝達光学系を
焦点距離の異なる他の伝達光学系に切り替える構成を提
案している。あるいは、開口絞りの径を変更するととも
に、面光源の大きさを変更するために第１フライアイレ
ンズを焦点距離の異なる他のフライアイレンズに切り替
える構成を提案している。Generally, in a projection exposure apparatus, it is a well-known fact that an optimum NA (numerical aperture) of illumination light differs depending on a mask pattern to be transferred. For this reason, at present, an operation of changing the NA of the illumination light for each mask pattern is generally performed. In the projection exposure apparatus described above, the easiest way to change the illumination NA is to change the diameter of the aperture stop to change the range of the surface light source that contributes to the illumination. However, simply switching the diameter of the aperture stop causes vignetting of the light beam in the aperture stop, and cannot efficiently guide the light beam supplied from the light source to the surface to be exposed. Accordingly, the present applicant has proposed a configuration in which the diameter of the aperture stop is changed and the transmission optical system is switched to another transmission optical system having a different focal length in order to change the size of the surface light source. Alternatively, a configuration has been proposed in which the diameter of the aperture stop is changed and the first fly-eye lens is switched to another fly-eye lens having a different focal length in order to change the size of the surface light source.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】また、近年では、半導
体集積回路の集積度の向上がめざましく、投影露光装置
への仕様要求は年々厳しくなっている。そのため、例え
ば照明ＮＡの変更についても、マスクパターン毎に細か
く行われており、装置の能力を限界まで引き出した状態
で投影露光が行われている。この場合、露光効率を低下
させないためには、照明ＮＡの変更に応じて、伝達光学
系および第１フライアイレンズのうちの少なくとも一方
の切り替えを行うことが必要となる。しかしながら、一
般に伝達光学系や第１フライアイレンズは小さな部品で
はないため、交換すべき多数の部品を装置内に組み込む
ことは現実的には不可能である。In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuits has been remarkably improved, and the requirements for specifications of a projection exposure apparatus have been increasing year by year. For this reason, for example, the change of the illumination NA is also finely performed for each mask pattern, and the projection exposure is performed in a state where the capability of the apparatus is drawn to the limit. In this case, in order not to lower the exposure efficiency, it is necessary to switch at least one of the transmission optical system and the first fly-eye lens according to the change of the illumination NA. However, since the transmission optical system and the first fly-eye lens are generally not small components, it is practically impossible to incorporate a large number of components to be replaced into the apparatus.
【０００５】そこで、伝達光学系の焦点距離を連続的に
変化させること、すなわち伝達光学系のズーム化が望ま
れるが、従来より伝達光学系のズーム化は困難とされて
きた。これは、カメラレンズ等のズーム化とは異なり、
伝達光学系のズーム化には多くの制約が課せられるため
である。図１６は、投影露光装置における照明光学系中
の伝達光学系のズーム化に課せられる制約を説明するた
めの図であって、第１フライアイレンズから第２フライ
アイレンズまでの構成を示している。Therefore, it is desired to continuously change the focal length of the transmission optical system, that is, to make the transmission optical system zoom. However, it has conventionally been difficult to make the transmission optical system zoom. This is different from zooming camera lenses etc.
This is because many restrictions are imposed on the zooming of the transmission optical system. FIG. 16 is a diagram for explaining a restriction imposed on zooming of a transmission optical system in an illumination optical system in a projection exposure apparatus, and shows a configuration from a first fly-eye lens to a second fly-eye lens. I have.
【０００６】図１６において、整形光学系（不図示）を
介して断面形状が整形された平行光束は、第１フライア
イレンズ１００に入射し、その後側焦点面（図中破線で
示す）１０１に多数の光源を形成する。これらの光源か
らの光束は、伝達光学系１０２を介してほぼ平行光束に
変換された後に第２フライアイレンズ１０３に入射し、
その後側焦点面に多数の光源からなる実質的な面光源を
形成する。第２フライアイレンズ１０３により形成され
た面光源からの光束は、第２フライアイレンズ１０３の
後側焦点面の近傍に配置された開口絞り１０４を介して
制限された後、コンデンサーレンズ（不図示）に入射す
る。In FIG. 16, a parallel light flux whose cross-sectional shape has been shaped via a shaping optical system (not shown) enters a first fly-eye lens 100 and is applied to a rear focal plane (shown by a broken line in the drawing) 101. Form multiple light sources. Light beams from these light sources are converted into substantially parallel light beams via the transmission optical system 102, and then enter the second fly-eye lens 103.
Then, a substantial surface light source including a large number of light sources is formed on the side focal plane. The luminous flux from the surface light source formed by the second fly-eye lens 103 is restricted via an aperture stop 104 arranged near the rear focal plane of the second fly-eye lens 103, and then a condenser lens (not shown). ).
【０００７】図１６に示す伝達光学系１０２のズーム化
には、以下の制約が課せられる。 光束を効率良く第２フライアイレンズ１０３の入射面
へ導くために、伝達光学系１０２の焦点距離の変化に際
して光束の集光位置が移動してはならない。すなわち、
第１フライアイレンズ１００による光源像の形成面１０
１に開口絞りが配置されているものとみなし、第２フラ
イアイレンズ１０３の入射面を像面とみなすとき、焦点
距離の変化に際して像面の位置が変化してはならない。
さらに一般的に表現すると、焦点距離の変化に際して物
体面および像面の位置が変化してはならない。The following restrictions are imposed on the zooming of the transmission optical system 102 shown in FIG. In order to efficiently guide the light beam to the incident surface of the second fly-eye lens 103, the focal position of the light beam must not move when the focal length of the transmission optical system 102 changes. That is,
Light source image forming surface 10 by first fly-eye lens 100
Assuming that an aperture stop is disposed at 1 and the incident surface of the second fly-eye lens 103 is regarded as an image plane, the position of the image plane must not change when the focal length changes.
Expressed more generally, the position of the object plane and the image plane must not change when the focal length changes.
【０００８】第２フライアイレンズ１０３を構成する
各レンズ要素の光軸は基準光軸ＡＸに対して平行である
ため、第２フライアイレンズ１０３に入射する光束が各
レンズ要素の光軸に対して傾くと、第２フライアイレン
ズ１０３の射出面において光束のケラレが発生し、照明
（ひいては露光）の効率が低下する。したがって、第１
フライアイレンズ１００による光源像の形成面１０１に
開口絞りが配置されているものとみなし、第２フライア
イレンズ１０３の入射面を像面とみなすとき、焦点距離
の変化に際して無限遠にある射出瞳の位置が変化しては
ならない。さらに一般的に表現すると、焦点距離の変化
に際して入射瞳および射出瞳の位置が変化してはならな
い。Since the optical axis of each lens element constituting the second fly-eye lens 103 is parallel to the reference optical axis AX, the luminous flux incident on the second fly-eye lens 103 is shifted with respect to the optical axis of each lens element. If it is tilted, vignetting of the light beam occurs on the exit surface of the second fly-eye lens 103, and the efficiency of illumination (and exposure) decreases. Therefore, the first
Assuming that an aperture stop is arranged on the light source image forming surface 101 of the fly-eye lens 100 and the incident surface of the second fly-eye lens 103 is an image plane, the exit pupil at infinity when the focal length changes The position of must not change. Expressed more generally, the positions of the entrance pupil and the exit pupil must not change when the focal length changes.
【０００９】第１フライアイレンズ１００による光源
像の形成面１０１に開口絞りが配置されているものとみ
なし、第２フライアイレンズ１０３の入射面を像面とみ
なすとき、開口絞りよりも像側のみにすべてのレンズ成
分を配置する必要がある。さらに一般的に表現すると、
すべてのレンズ成分は瞳面よりも像側のみに配置されて
いなければならない。なお、本発明のズーム光学系にお
いては、開口絞りが物理的に存在しなくても開口絞りが
存在するものとみなし得る面に仮想の開口絞りを想定
し、この仮想の開口絞りに基づいて、入射瞳および射出
瞳の概念を、ひいては瞳面の概念を規定している。When it is assumed that an aperture stop is disposed on the light source image forming surface 101 of the first fly-eye lens 100 and the incident surface of the second fly-eye lens 103 is an image plane, the image side is closer to the image than the aperture stop. Only all lens components need to be placed. More generally,
All lens components must be located only on the image side of the pupil plane. In the zoom optical system of the present invention, a virtual aperture stop is assumed on a surface that can be regarded as having an aperture stop even if the aperture stop does not physically exist, and based on the virtual aperture stop, It defines the concept of the entrance pupil and the exit pupil, and thus the concept of the pupil plane.
【００１０】以上のように、銀塩カメラ用のズームレン
ズでは、焦点距離の変化に際して物体面および像面の位
置が変化してはならないという制約しか課せられない。
しかしながら、伝達光学系のズーム化では、この制約に
加えて、焦点距離の変化に際して入射瞳および射出瞳の
位置が変化してはならないという制約、およびすべての
レンズ成分が瞳面よりも像側のみに配置されていなけれ
ばならないという制約が課せられることになる。As described above, the zoom lens for a silver halide camera is limited only in that the position of the object plane and the image plane must not change when the focal length changes.
However, in the case of zooming the transmission optical system, in addition to this restriction, a restriction that the position of the entrance pupil and the exit pupil must not change when the focal length changes, and all lens components are only on the image side of the pupil plane. Must be placed at the same location.
【００１１】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側のみに
配置され、焦点距離の変化に際して物体面および像面の
位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化す
ることなく、所要の倍率比を確保することのできるズー
ム光学系を提供することを目的とする。また、本発明の
ズーム光学系を伝達光学系として照明光学系中に組み込
むことにより、マスクパターンの種類に応じた最適の照
明ＮＡで効率良く露光を行うことのできる露光装置およ
び露光方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problem, and all the lens components are arranged only on the image side with respect to the pupil plane. When the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane and the entrance pupil are changed. It is another object of the present invention to provide a zoom optical system capable of ensuring a required magnification ratio without substantially changing the position of an exit pupil. Further, by incorporating the zoom optical system of the present invention as a transmission optical system into an illumination optical system, an exposure apparatus and an exposure method capable of efficiently performing exposure with an optimum illumination NA according to the type of a mask pattern are provided. The purpose is to:
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、瞳面よりも像側または物体
側のみに配置された複数のレンズ群を備え、該複数のレ
ンズ群のうちの少なくとも２つのレンズ群を光軸に沿っ
て移動させて焦点距離を連続的に変化させるズーム光学
系において、前記瞳面に最も近いレンズ群は固定され、
焦点距離の最も長い最大焦点距離状態と焦点距離の最も
短い最小焦点距離状態との間の焦点距離の変化に際し
て、前記少なくとも２つのレンズ群は所定の軌道に沿っ
て移動し、前記所定の軌道は、物体面および像面の位置
並びに入射瞳および射出瞳の位置を実質的に変化させな
いように定められ、前記最小焦点距離状態への焦点距離
の変化に際して、負の屈折力を有するレンズ群あるいは
強い負の屈折力を有するレンズを含むレンズ群が物体側
へ移動し、前記最大焦点距離状態への焦点距離の変化に
際して、前記負の屈折力を有するレンズ群あるいは前記
強い負の屈折力を有するレンズを含むレンズ群が像側へ
移動することを特徴とするズーム光学系を提供する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a camera system comprising: a plurality of lens groups disposed only on an image side or an object side of a pupil plane; In a zoom optical system in which at least two of the lens groups are moved along the optical axis to continuously change the focal length, the lens group closest to the pupil plane is fixed,
Upon changing the focal length between the maximum focal length state with the longest focal length and the minimum focal length state with the shortest focal length, the at least two lens groups move along a predetermined trajectory, and the predetermined trajectory is Are determined so as not to substantially change the positions of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil, and when the focal length changes to the minimum focal length state, a lens group having a negative refractive power or a strong A lens group including a lens having a negative refractive power moves to the object side, and when the focal length changes to the maximum focal length state, the lens group having the negative refractive power or the lens having the strong negative refractive power The zoom optical system is characterized in that the lens group including the lens moves to the image side.
【００１３】第１発明の好ましい態様によれば、前記ズ
ーム光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第
１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正
の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する
第４レンズ群とを有し、前記最小焦点距離状態への焦点
距離の変化に際して、前記第２レンズ群Ｇ２は物体側へ
移動し、前記最大焦点距離状態における前記第１レンズ
群と前記第２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状
態での間隔よりも大きい。あるいは、前記ズーム光学系
は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群
と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を
有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ
群とを有し、前記最小焦点距離状態への焦点距離の変化
に際して、前記第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、前
記最大焦点距離状態における前記第１レンズ群と前記第
２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状態での間隔
よりも大きいことが好ましい。According to a preferred aspect of the first invention, the zoom optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive lens group. It has a third lens group having a refractive power and a fourth lens group having a negative refractive power. When the focal length changes to the minimum focal length state, the second lens group G2 moves to the object side. The distance between the first lens group and the second lens group in the maximum focal length state is larger than the distance in the minimum focal length state. Alternatively, the zoom optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, A fourth lens group having a refractive power of, when the focal length changes to the minimum focal length state, the second lens group G2 moves to the object side, and the first lens group in the maximum focal length state It is preferable that the distance between the group and the second lens group is larger than the distance in the minimum focal length state.
【００１４】この場合、前記最大焦点距離状態におい
て、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とは正の合成
屈折力を有し、前記最小焦点距離状態において、前記第
１レンズ群と前記第２レンズ群とは負の合成屈折力を有
することが好ましい。また、前記第１レンズ群の焦点距
離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とす
るとき、ｆ１／｜ｆ２｜＞１の条件を満足することが好
ましい。In this case, the first lens group and the second lens group have a positive combined refractive power in the maximum focal length state, and the first lens group and the second lens group in the minimum focal length state. It is preferable that the two lens groups have a negative combined refractive power. When the focal length of the first lens group is f1 and the focal length of the second lens group is f2, it is preferable that the condition of f1 / | f2 |> 1 is satisfied.
【００１５】さらに、第１発明の好ましい態様によれ
ば、前記複数のレンズ群は、前記瞳面よりも像側のみに
配置され、最大焦点距離状態と最小焦点距離状態との間
のすべての焦点距離状態において、前記瞳面と前記像面
との中間位置と前記瞳面との間の光路中には、通過する
光束を全体的に分岐または偏向させるための光学部材を
配置するのに十分な空間が確保されている。この場合、
前記光学部材の配置位置と前記瞳面との間の光路中には
少なくとも１つのレンズが配置されていることが好まし
い。また、この場合、前記少なくとも１つのレンズの少
なくとも１つのレンズ面は非球面形状に形成されている
ことが好ましい。Further, according to a preferred aspect of the first invention, the plurality of lens units are arranged only on the image side with respect to the pupil plane, and all the focal points between the maximum focal length state and the minimum focal length state are set. In the distance state, the optical path between the intermediate position between the pupil plane and the image plane and the pupil plane is sufficient to dispose an optical member for branching or deflecting the passing light flux as a whole. Space is secured. in this case,
It is preferable that at least one lens is arranged in an optical path between the arrangement position of the optical member and the pupil plane. In this case, it is preferable that at least one lens surface of the at least one lens is formed in an aspherical shape.
【００１６】本発明の第２発明では、マスク上に設けら
れたパターンを感光性基板へ転写するための露光装置に
おいて、光束を供給するための光源と、該光源からの光
束に基づいて所定形状の面光源を形成するためのオプテ
ィカルインテグレータと、該オプティカルインテグレー
タからの光束を前記マスクへ導くためのコンデンサー光
学系とを備え、前記光源と前記オプティカルインテグレ
ータとの間の光路中には、前記光源からの光束を前記オ
プティカルインテグレータへ導くための第１発明のズー
ム光学系が配置されていることを特徴とする露光装置を
提供する。According to a second aspect of the present invention, in an exposure apparatus for transferring a pattern provided on a mask to a photosensitive substrate, a light source for supplying a light beam and a predetermined shape based on the light beam from the light source are provided. An optical integrator for forming a surface light source, and a condenser optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the mask, and in the optical path between the light source and the optical integrator, An exposure apparatus is provided wherein the zoom optical system according to the first invention for guiding the light beam to the optical integrator is arranged.
【００１７】第２発明の好ましい態様によれば、前記ズ
ーム光学系の焦点距離を変化させるための焦点距離設定
手段をさらに備え、前記焦点距離設定手段は、前記マス
クのパターンの種類に応じて前記ズーム光学系の前記焦
点距離を設定する。また、前記光源と前記ズーム光学系
との間の光路中には、前記光源からの光束を多数の光束
に分割するための補助オプティカルインテグレータが配
置され、前記ズーム光学系は、前記補助オプティカルイ
ンテグレータからの前記多数の光束を前記オプティカル
インテグレータへ導くことが好ましい。According to a preferred aspect of the second invention, the apparatus further comprises a focal length setting unit for changing a focal length of the zoom optical system, wherein the focal length setting unit is configured to change the focal length in accordance with a type of the mask pattern. The focal length of the zoom optical system is set. In the optical path between the light source and the zoom optical system, an auxiliary optical integrator for splitting a light beam from the light source into a large number of light beams is arranged, and the zoom optical system is provided with the auxiliary optical integrator from the auxiliary optical integrator. Is preferably guided to the optical integrator.
【００１８】本発明の第３発明では、マスク上に設けら
れたパターンを感光性基板へ転写する露光方法におい
て、光源からの光束に基づいて所定形状の面光源をオプ
ティカルインテグレータで形成し、該オプティカルイン
テグレータからの光束をコンデンサー光学系により前記
マスクへ導き、前記光源と前記オプティカルインテグレ
ータとの間に配設した第１発明のズーム光学系の焦点距
離を前記マスクのパターンの種類に応じて変化させて、
所望の照明ＮＡで露光を行うことを特徴とする露光方法
を提供する。According to a third aspect of the present invention, in an exposure method for transferring a pattern provided on a mask to a photosensitive substrate, a surface light source having a predetermined shape is formed by an optical integrator based on a light beam from the light source, and The light flux from the integrator is guided to the mask by the condenser optical system, and the focal length of the zoom optical system of the first invention disposed between the light source and the optical integrator is changed according to the type of the mask pattern. ,
An exposure method is characterized in that exposure is performed with a desired illumination NA.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】銀塩カメラ用の撮影レンズに代表
される通常のズームレンズでは、以下の２つの条件を満
足する必要がある。 焦点距離の変化に際して物体面および像面の位置が変
化しない。 焦点距離が連続的に変化する。 したがって、通常のズームレンズでは、２元連立方程式
の解を得るために最低２つの変数が必要となる。すなわ
ち、通常のズームレンズでは、光軸に沿って独立に移動
する可動レンズ群が少なくとも２つ必要である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ordinary zoom lens represented by a photographing lens for a silver halide camera needs to satisfy the following two conditions. When the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane do not change. The focal length changes continuously. Therefore, a normal zoom lens requires at least two variables in order to obtain a solution of the system of simultaneous equations. That is, a normal zoom lens requires at least two movable lens groups that independently move along the optical axis.
【００２０】これに対し、本発明のズーム光学系では、
以下の３つの条件を満足する必要がある。 焦点距離の変化に際して物体面および像面の位置が変
化しない。 焦点距離が連続的に変化する。 焦点距離の変化に際して入射瞳および射出瞳の位置が
変化しない。On the other hand, in the zoom optical system of the present invention,
It is necessary to satisfy the following three conditions. When the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane do not change. The focal length changes continuously. When the focal length changes, the positions of the entrance pupil and the exit pupil do not change.
【００２１】したがって、本発明のズーム光学系では、
３元連立方程式の解を得るために最低３つの変数が必要
となり、光軸に沿って独立に移動する可動レンズ群が少
なくとも３つ必要となる。換言すると、理論的には、３
つ以上のレンズ群を備えた光学系において少なくとも３
つのレンズ群を光軸に沿って独立に移動させることによ
り、本発明のズーム光学系を構成することが可能にな
る。Therefore, in the zoom optical system of the present invention,
At least three variables are required to obtain a solution of the ternary simultaneous equation, and at least three movable lens groups independently moving along the optical axis are required. In other words, theoretically, 3
At least 3 in an optical system with more than one lens group
By independently moving the two lens groups along the optical axis, it becomes possible to configure the zoom optical system of the present invention.
【００２２】一般に、ズーム光学系の理想は、収差をほ
とんど発生させることなく、倍率比（最大焦点距離と最
小焦点距離との比、すなわち変倍比）を極力大きく確保
することである。そこで、どの様な屈折力配置（パワー
配置）を採用すれば理想により近いズーム光学系を構成
することができるかについて、以下に考察する。問題を
簡単にするために、図１６に示す伝達光学系１０２のよ
うに、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側のみに配置
され、且つ物体面および射出瞳が無限遠に位置するズー
ム光学系について考える。ただし、物体面および射出瞳
の位置が無限遠にある状態を想定することは単に配置の
問題であって、以下の議論の一般性を失わせるものでな
いことはいうまでもない。In general, the ideal of the zoom optical system is to secure a magnification ratio (ratio between a maximum focal length and a minimum focal length, ie, a zoom ratio) as large as possible without generating any aberration. Therefore, what kind of refractive power arrangement (power arrangement) can be adopted to construct a zoom optical system closer to the ideal will be discussed below. In order to simplify the problem, a zoom optical system in which all lens components are arranged only on the image side of the pupil plane and the object plane and the exit pupil are located at infinity, as in the transmission optical system 102 shown in FIG. Think about the system. However, assuming that the positions of the object plane and the exit pupil are at infinity is merely a matter of arrangement, and it goes without saying that the generality of the following discussion is not lost.
【００２３】一般に、光学系の全長（瞳面と像面との間
の光軸に沿った距離）は、パワー配置（屈折力配置）に
よって決まる。典型的な例として、焦点距離よりも全長
が長い場合に有利なレトロフォーカスタイプのパワー配
置（物体側から負・正の配置）や、焦点距離よりも全長
が短い場合に有利なテレタイプのパワー配置（物体側か
ら正・負の配置）などが挙げられる。前述のように、本
発明にかかるズーム光学系の場合、瞳位置および像面の
位置が実質的に変化しないようにする必要から、ズーム
操作（変倍操作）に際して所定の全長を保つようなパワ
ー配置を連続的に実現しなくてはならないといえる。In general, the total length of the optical system (the distance between the pupil plane and the image plane along the optical axis) is determined by the power arrangement (refractive power arrangement). Typical examples are a retrofocus type power arrangement (negative / positive arrangement from the object side) that is advantageous when the overall length is longer than the focal length, and a teletype power arrangement that is advantageous when the overall length is shorter than the focal length. Arrangement (positive / negative arrangement from the object side) and the like. As described above, in the case of the zoom optical system according to the present invention, since it is necessary to keep the pupil position and the position of the image plane substantially unchanged, the power for maintaining a predetermined total length during the zoom operation (magnification operation) is required. It can be said that the arrangement must be realized continuously.
【００２４】最も簡単には、最小焦点距離状態への焦点
距離の変化に際して負の屈折力を有するレンズ群が瞳位
置へ近づくように移動し、最大焦点距離状態への焦点距
離の変化に際して瞳位置から遠ざかるように移動する構
成が必要になる。ここで、収差に着目すると、一般的に
は、各レンズの屈折力を必要以上に大きくすることは収
差の発生要因となるので、各レンズのパワーをあまり大
きくしないような設計が好ましい。したがって、極端な
レトロフォーカスタイプのパワー配置やテレタイプのパ
ワー配置とならないような設計が望ましい。たとえば、
焦点距離が３００ｍｍから６００ｍｍに変化するズーム
光学系において、瞳面から像面までの距離すなわち全長
を４５０ｍｍ程度にするような設計が望ましいといえ
る。Most simply, when the focal length changes to the minimum focal length state, the lens unit having a negative refractive power moves so as to approach the pupil position, and when the focal length changes to the maximum focal length state, the pupil position changes. It is necessary to have a configuration that moves away from the camera. Here, focusing on aberrations, it is generally preferable to design the lens so that the power of each lens is not so large because increasing the refracting power of each lens more than necessary is a cause of aberration. Therefore, it is desirable to design such that an extreme retrofocus type power arrangement or a teletype power arrangement is not obtained. For example,
In a zoom optical system in which the focal length changes from 300 mm to 600 mm, it may be desirable to design the zoom optical system so that the distance from the pupil plane to the image plane, that is, the total length is about 450 mm.
【００２５】問題を簡単にするために、上述のように全
長が最小焦点距離と最大焦点距離との中間値程度となる
場合を考えると、最大焦点距離状態では焦点距離が全長
に比して長く、最小焦点距離状態では焦点距離が全長に
比して短くなる。したがって、最大焦点距離状態ではテ
レタイプのパワー配置が有利となり、最小焦点距離状態
ではレトロフォーカスタイプのパワー配置が有利とな
る。In order to simplify the problem, considering the case where the total length is about the intermediate value between the minimum focal length and the maximum focal length as described above, in the maximum focal length state, the focal length is longer than the total length. In the minimum focal length state, the focal length becomes shorter than the entire length. Accordingly, the tele-type power arrangement is advantageous in the maximum focal length state, and the retro-focus type power arrangement is advantageous in the minimum focal length state.
【００２６】まず、レトロフォーカスタイプのパワー配
置を実現するには瞳面側から順に負・正のパワー配置
が、テレタイプのパワー配置を実現するには瞳面側から
順に正・負のパワー配置が必要になる。さらに、一般的
には、前述のような制約から、本発明のズーム光学系は
少なくとも３群構成が必要である。したがって、レトロ
フォーカスタイプのパワー配置を実現するには瞳面側か
ら順に負・正・正のパワー配置、あるいは負・正・負の
パワー配置が必要になる。また、テレタイプのパワー配
置を実現するには瞳面側から順に正・負・正のパワー配
置、あるいは正・負・負のパワー配置が必要になる。First, to realize a retrofocus type power arrangement, negative and positive power arrangements are sequentially performed from the pupil plane side. To realize a teletype power arrangement, positive and negative power arrangements are sequentially performed from the pupil plane side. Is required. Further, in general, at least three groups are required for the zoom optical system of the present invention due to the above-described restrictions. Therefore, in order to realize a retrofocus type power arrangement, a negative / positive / positive power arrangement or a negative / positive / negative power arrangement is necessary in order from the pupil plane side. Further, in order to realize a teletype power arrangement, a positive / negative / positive power arrangement or a positive / negative / negative power arrangement is necessary in order from the pupil plane side.
【００２７】そして、上述のパワー配置を連続的に実現
するには、例えば瞳面側から順に正・負・正・正のパワ
ー配置を有するズーム光学系において、負のパワーを有
するレンズ群が瞳面に近づくと瞳面側の２つのレンズ群
の合成焦点距離が負となって全体的に負・正・正のパワ
ー配置となり、負のパワーを有するレンズ群が瞳面から
離れると全体的に正・負・正のパワー配置となるような
構成が有利となる。ここで、瞳面から順に第１レンズ
群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群と
すると、最大焦点距離状態における第１レンズ群と第２
レンズ群との間隔は、最小焦点距離状態での間隔よりも
大きいことが望ましいといえる。In order to continuously realize the above-described power arrangement, for example, in a zoom optical system having a positive, negative, positive, and positive power arrangement in order from the pupil plane side, a lens group having negative power has a pupil. As the lens approaches the surface, the combined focal length of the two lens groups on the pupil plane side becomes negative, resulting in a negative, positive, and positive power arrangement as a whole. A configuration having a positive, negative, and positive power arrangement is advantageous. Here, assuming a first lens group, a second lens group, a third lens group, and a fourth lens group in this order from the pupil plane, the first lens group and the second lens group in the maximum focal length state will be described.
It can be said that it is desirable that the distance from the lens group is larger than the distance in the minimum focal length state.
【００２８】したがって、本発明においては、次の条件
式（１）を満足することが好ましい。 ｆ１／｜ｆ２｜＞１ （１） ここで、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ２は
第２レンズ群の焦点距離である。条件式（１）を満足す
ることにより、すなわち負のパワーを有する第２レンズ
群のパワーの絶対値を第１レンズ群の正のパワーよりも
大きく設定することにより、上述のパワー配置を連続的
に実現することが容易になる。Therefore, in the present invention, it is preferable to satisfy the following conditional expression (1). f1 / | f2 |> 1 (1) Here, f1 is the focal length of the first lens group, and f2 is the focal length of the second lens group. By satisfying conditional expression (1), that is, by setting the absolute value of the power of the second lens group having negative power to be larger than the positive power of the first lens group, the above-described power arrangement is continuously performed. Is easily realized.
【００２９】以上、瞳面側から順に正・負・正・正のパ
ワー配置を有するズーム光学系について説明している
が、瞳面側から順に正・負・正・負のパワー配置を有す
るズーム光学系についても同様である。この場合、負の
パワーを有するレンズ群が瞳面に近づくと瞳面側の２つ
のレンズ群の合成焦点距離が負となって全体的に負・正
・負のパワー配置となり、負のパワーを有するレンズ群
が瞳面から離れると全体的に正・負・負のパワー配置と
なる。The zoom optical system having positive, negative, positive, and positive power arrangements in order from the pupil plane has been described above. However, a zoom optical system having positive, negative, positive, and negative power arrangements in order from the pupil plane side. The same applies to the optical system. In this case, when the lens group having negative power approaches the pupil plane, the combined focal length of the two lens groups on the pupil plane side becomes negative, so that a negative, positive, and negative power arrangement is obtained as a whole, and the negative power is reduced. When the lens group having the lens unit moves away from the pupil plane, a positive, negative, and negative power arrangement is obtained overall.
【００３０】また、本発明においては、最大焦点距離状
態と最小焦点距離状態との間の各焦点距離状態におい
て、瞳面と像面との中間位置と瞳面との間の光路中に
は、通過する光束を全体的に分岐または偏向させるため
の光学部材を配置するのに十分な空間が確保されている
ことが好ましい。露光装置では、光路から分岐させた光
束をモニターし、その計測結果に基づいて露光量の制御
を行なうのが一般的である。この場合、照明系において
マスクの直ぐ光源側に配置されるリレー光学系などで
は、光束が大きくなる傾向にあるため、光束を分岐する
ための大きなハーフミラーを光路中に配置することは難
しい。In the present invention, in each focal length state between the maximum focal length state and the minimum focal length state, the optical path between the intermediate position between the pupil plane and the image plane and the pupil plane includes: It is preferable that a sufficient space is provided for arranging an optical member for branching or deflecting the passing light flux as a whole. In an exposure apparatus, it is common to monitor a light beam branched from an optical path and control an exposure amount based on the measurement result. In this case, since a light beam tends to be large in a relay optical system or the like that is disposed immediately on the light source side of the mask in the illumination system, it is difficult to arrange a large half mirror for splitting the light beam in the optical path.
【００３１】したがって、本発明のズーム光学系の光路
中に光束を分岐するためのハーフミラーを配置すること
は、照明系全体の負担を軽くすることに寄与する。ま
た、ハーフミラーに代えて光束を偏向するための折り曲
げミラーを配置することにより、装置内での光学系の配
置自由度が高まり、ひいては装置全体のコンパクト化が
可能になる。Therefore, arranging a half mirror for splitting a light beam in the optical path of the zoom optical system of the present invention contributes to reducing the load on the entire illumination system. In addition, by disposing a bending mirror for deflecting a light beam instead of the half mirror, the degree of freedom in arranging the optical system in the apparatus is increased, and the overall apparatus can be made more compact.
【００３２】また、ハーフミラーや折り曲げミラーの配
置位置よりも瞳面側にレンズを配置することが望まし
い。瞳面位置の付近では上側コマ光線や下側コマ光線に
対称的に収差を補正することが可能であり、特に本発明
のような瞳面の片側のみにすべてのレンズが配置される
光学系においては、上述のレンズによるコマ収差補正が
有効である。さらに、このレンズを単に正のパワーとし
た場合には、上側コマ光束が不必要に発散するのを防ぐ
働きをする。さらに、このレンズに非球面を導入する
と、ズーム光学系を構成するレンズ枚数の増加を抑えつ
つ、収差を良好に補正することが可能になる。その結
果、ＡｒＦエキシマレーザー光源を用いる露光装置など
では、レンズ面での光線の反射による光量損失を抑える
ことが可能になる。また、瞳径の拡大にも容易に対応す
ることが可能となる。Further, it is desirable to dispose the lens on the pupil surface side with respect to the arrangement position of the half mirror and the bending mirror. In the vicinity of the pupil plane position, it is possible to correct aberration symmetrically with respect to the upper coma ray and the lower coma ray, especially in an optical system in which all lenses are arranged on only one side of the pupil plane as in the present invention. Is effective for coma aberration correction by the above-mentioned lens. Further, when this lens is simply made to have a positive power, it functions to prevent the upper frame light beam from unnecessarily diverging. Furthermore, when an aspherical surface is introduced into this lens, it is possible to satisfactorily correct aberrations while suppressing an increase in the number of lenses constituting the zoom optical system. As a result, in an exposure apparatus or the like using an ArF excimer laser light source, it is possible to suppress a light amount loss due to reflection of a light beam on a lens surface. In addition, it is possible to easily cope with an increase in the pupil diameter.
【００３３】ところで、前述したように、本発明のズー
ム光学系では、少なくとも３つのレンズ群を移動させる
ことが必要である。しかしながら、射出瞳が無限遠にあ
る光学系、いわゆる像側にテレセントリックな光学系の
場合には特殊解が存在し、２つのレンズ群を移動させる
だけで本発明の制約を満たすことができる場合がある。
当然のことながら、このような場合には、２つの可動レ
ンズ群で本発明のズーム光学系を構成することができ
る。As described above, in the zoom optical system according to the present invention, it is necessary to move at least three lens groups. However, in the case of an optical system having an exit pupil at infinity, that is, a so-called telecentric optical system on the image side, there is a special solution. In some cases, it is possible to satisfy the restrictions of the present invention simply by moving the two lens groups. is there.
As a matter of course, in such a case, the zoom optical system of the present invention can be constituted by the two movable lens groups.
【００３４】なお、瞳面を物体面とみなし且つ像面を瞳
面とみなすと、上述のズーム光学系は、瞳面よりも物体
側のみに配置されたレンズ群から構成され、その像面お
よび入射瞳は無限遠に位置することになる。そして、こ
のズーム光学系の場合も、最大焦点距離状態と最小焦点
距離状態との間の焦点距離の変化に際して、物体面およ
び像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的
に変化することなく、本発明の範囲に含まれることにな
る。なお、瞳面よりも物体側のみに配置されたレンズ群
から構成される本発明のズーム光学系は、たとえば顕微
鏡の接眼レンズ系に適用することができる。When the pupil plane is regarded as the object plane and the image plane is regarded as the pupil plane, the above-mentioned zoom optical system is constituted by a lens group arranged only on the object side of the pupil plane. The entrance pupil will be located at infinity. Also, in the case of this zoom optical system, when the focal length changes between the maximum focal length state and the minimum focal length state, the positions of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil substantially change. Without departing from the scope of the present invention. The zoom optical system according to the present invention, which includes a lens group arranged only on the object side of the pupil plane, can be applied to, for example, an eyepiece system of a microscope.
【００３５】以上のように、本発明のズーム光学系で
は、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側または物体側
のみに配置され、焦点距離の変化に際して物体面および
像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に
変化することなく、所要の倍率比を確保することができ
る。また、本発明のズーム光学系を伝達光学系として露
光装置の照明光学系中に組み込むことにより、ズーム光
学系の焦点距離を適宜変化させて、光損失を良好に回避
しながらマスクパターンの種類に応じて最適な照明ＮＡ
を実現することができる。その結果、本発明の露光装置
では、良好な照明条件で効率の良い露光を行うことがで
きる。As described above, in the zoom optical system of the present invention, all the lens components are arranged only on the image side or the object side with respect to the pupil plane, and when the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane and the entrance pupil are changed. In addition, a required magnification ratio can be secured without substantially changing the position of the exit pupil. In addition, by incorporating the zoom optical system of the present invention as a transmission optical system into the illumination optical system of the exposure apparatus, the focal length of the zoom optical system can be appropriately changed, and the type of mask pattern can be appropriately adjusted while avoiding light loss. Optimal lighting NA according to
Can be realized. As a result, the exposure apparatus of the present invention can perform efficient exposure under favorable illumination conditions.
【００３６】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるズーム光
学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
図１において、感光性基板であるウェハの法線方向に沿
ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方
向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方
向にＸ軸をそれぞれ設定している。図１の露光装置は、
露光光（照明光）を供給するための光源１として、１９
３．３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ
ー光源を備えている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including a zoom optical system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the Z axis is along the normal direction of the wafer serving as the photosensitive substrate, the Y axis is in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the wafer plane, and the direction perpendicular to the plane of FIG. 1 in the wafer plane. Are set for the X axis. The exposure apparatus of FIG.
As a light source 1 for supplying exposure light (illumination light), 19
An ArF excimer laser light source for supplying light having a wavelength of 3.3 nm is provided.
【００３７】光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ
平行光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面
を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエ
キスパンダー２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂ
は、図１において負の屈折力および正の屈折力をそれぞ
れ有する。また、一対のレンズ２ａおよび２ｂのうちの
少なくとも一方が、光軸ＡＸに沿って移動可能に構成さ
れている。したがって、ビームエキスパンダー２に入射
した光束は、一対のレンズ２ａと２ｂとの間隔に応じて
図１の紙面内において拡大され、所望の矩形状の断面を
有する光束に整形される。A substantially parallel light beam emitted from the light source 1 in the Z direction has a rectangular cross section elongated in the X direction and enters a beam expander 2 comprising a pair of lenses 2a and 2b. Each lens 2a and 2b
Has a negative refractive power and a positive refractive power in FIG. Further, at least one of the pair of lenses 2a and 2b is configured to be movable along the optical axis AX. Therefore, the light beam incident on the beam expander 2 is enlarged in the paper of FIG. 1 according to the distance between the pair of lenses 2a and 2b, and shaped into a light beam having a desired rectangular cross section.
【００３８】整形光学系としてのビームエキスパンダー
２を介して断面形状が整形された光束は、折り曲げミラ
ー３でＹ方向に偏向された後、第１オプティカルインテ
グレータ（補助オプティカルインテグレータ）としての
第１フライアイレンズ４に入射する。第１フライアイレ
ンズ４は、たとえば断面が正方形状で正の屈折力を有す
る多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと
平行になるように縦横に配列することによって構成され
ている。なお、各レンズエレメントの入射側の面は入射
側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の面は平面
状に形成されている。The light beam whose cross-sectional shape has been shaped via the beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction by the bending mirror 3, and then a first fly-eye as a first optical integrator (auxiliary optical integrator). The light enters the lens 4. The first fly-eye lens 4 is configured by, for example, arranging a number of lens elements having a square cross section and having a positive refractive power in such a manner that their optical axes are parallel to the reference optical axis AX. The surface on the incident side of each lens element is formed in a spherical shape with the convex surface facing the incident side, and the surface on the exit side is formed in a planar shape.
【００３９】したがって、第１フライアイレンズ４に入
射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割さ
れ、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞれ１つ
の光源が形成される。第１フライアイレンズ４の後側焦
点面に形成された多数の光源からの光束は、伝達光学系
としてのズーム光学系５を介した後、第２オプティカル
インテグレータとしての第２フライアイレンズ６を重畳
的に照明する。こうして、第２フライアイレンズ６の入
射面には、第１フライアイレンズ４の各レンズエレメン
トの断面形状に相似な正方形状の照野が形成される。Accordingly, the light beam incident on the first fly-eye lens 4 is split into wavefronts by a number of lens elements, and one light source is formed on the rear focal plane of each lens element. Light beams from a large number of light sources formed on the rear focal plane of the first fly-eye lens 4 pass through a zoom optical system 5 as a transmission optical system, and then pass through a second fly-eye lens 6 as a second optical integrator. Illuminate in a superimposed manner. Thus, a square illumination field similar to the cross-sectional shape of each lens element of the first fly-eye lens 4 is formed on the incident surface of the second fly-eye lens 6.
【００４０】なお、ズーム光学系５の詳細については、
３つの実施例を参照して後述する。ズーム光学系５の焦
点距離変化は、制御系２１からの指令に基づいて動作す
るズーム駆動系２２により行われる。すなわち、制御系
２１およびズーム駆動系２２は、ズーム光学系５の焦点
距離を変化させるための焦点距離設定手段を構成してい
る。For details of the zoom optical system 5,
This will be described later with reference to three embodiments. The change in the focal length of the zoom optical system 5 is performed by a zoom drive system 22 that operates based on a command from the control system 21. That is, the control system 21 and the zoom drive system 22 constitute a focal length setting unit for changing the focal length of the zoom optical system 5.
【００４１】第２フライアイレンズ６は、第１フライア
イレンズ４と同様に、正の屈折力を有する多数のレンズ
エレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと平行になるよう
に縦横に配列することによって構成されている。しかし
ながら、第２フライアイレンズ６を構成する各レンズエ
レメントは、マスク上において形成すべき照野の形状
（ひいてはウェハ上において形成すべき露光領域の形
状）と相似な矩形状の断面を有する。また、第２フライ
アイレンズ６を構成する各レンズエレメントの入射側の
面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の
面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。Like the first fly-eye lens 4, the second fly-eye lens 6 has a number of lens elements having a positive refractive power arranged vertically and horizontally such that its optical axis is parallel to the reference optical axis AX. It is constituted by that. However, each lens element constituting the second fly-eye lens 6 has a rectangular cross section similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask (and the shape of the exposure area to be formed on the wafer). The entrance surface of each lens element constituting the second fly-eye lens 6 is formed in a spherical shape with the convex surface facing the incident side, and the exit surface is formed in a spherical shape with the convex surface facing the exit side. ing.
【００４２】したがって、第２フライアイレンズ６に入
射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割さ
れ、各レンズエレメントの後側焦点面には第１フライア
イレンズ４のレンズエレメントの数の多数の光源がそれ
ぞれ形成される。すなわち、第２フライアイレンズ６の
後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源が
形成される。第２フライアイレンズ６の後側焦点面に形
成された面光源からの光束は、その近傍に配置された可
変開口絞り７に入射する。Accordingly, the light beam incident on the second fly-eye lens 6 is wavefront-divided by a number of lens elements, and a plurality of light sources of the number of the lens elements of the first fly-eye lens 4 are provided on the rear focal plane of each lens element. Are respectively formed. That is, on the rear focal plane of the second fly-eye lens 6, a substantial surface light source including a large number of light sources is formed. The luminous flux from the surface light source formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 6 enters the variable aperture stop 7 disposed in the vicinity thereof.
【００４３】可変開口絞り７は、後述する投影光学系１
０の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、面
光源の照明に寄与する範囲を規定するための可変開口部
を有する。そして、可変開口絞り７は、可変開口部の開
口径を変化させることにより、マスクへの照明光のＮＡ
すなわち照明ＮＡを所望の値に設定するとともに、照明
条件を決定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対す
るその瞳面上での光源像の口径の比）を所望の値に設定
する。なお、可変開口絞り７の開口径の変化は、制御系
２１からの指令に基づいて動作する絞り駆動系２３によ
り行われる。The variable aperture stop 7 includes a projection optical system 1 described later.
It is disposed at a position optically substantially conjugate with the zero entrance pupil plane, and has a variable aperture for defining a range contributing to illumination of the surface light source. The variable aperture stop 7 changes the aperture diameter of the variable aperture to change the NA of the illumination light to the mask.
That is, the illumination NA is set to a desired value, and the σ value (ratio of the aperture of the light source image on the pupil plane to the aperture diameter of the pupil plane of the projection optical system) for determining the illumination condition is set to a desired value. . The aperture diameter of the variable aperture stop 7 is changed by an aperture drive system 23 that operates based on a command from the control system 21.
【００４４】可変開口絞り７を介した面光源からの光
は、コンデンサー光学系８の集光作用を受けた後、所定
のパターンが形成されたマスク９を重畳的に均一照明す
る。マスク９のパターンを透過した光束は、投影光学系
１０を介して、感光性基板であるウェハ１１上にマスク
パターンの像を形成する。こうして、投影光学系１０の
光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハ１１
を二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン
露光を行うことにより、ウェハ１１の各露光領域にはマ
スク９のパターンが逐次露光される。The light from the surface light source through the variable aperture stop 7 is condensed by the condenser optical system 8 and then uniformly illuminates the mask 9 on which a predetermined pattern is formed. The light flux transmitted through the pattern of the mask 9 forms an image of the mask pattern on the wafer 11 as a photosensitive substrate via the projection optical system 10. In this manner, the wafer 11 is placed on a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of the projection optical system 10.
Is performed by one-shot exposure or scan exposure while the two-dimensional drive control is performed, so that the pattern of the mask 9 is sequentially exposed on each exposure area of the wafer 11.
【００４５】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式にしたがって、ウェハの各露光領
域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場
合、マスク９上での照明領域の形状は正方形に近い矩形
状であり、第２フライアイレンズ６の各レンズエレメン
トの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、スキ
ャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方
式にしたがって、マスクおよびウェハを投影光学系に対
して相対移動させながらウェハの各露光領域に対してマ
スクパターンをスキャン露光（走査露光）する。この場
合、マスク９上での照明領域の形状は短辺と長辺との比
がたとえば１：３の矩形状であり、第２フライアイレン
ズ６の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩
形状となる。In the batch exposure, a so-called step
According to the AND-repeat method, the mask pattern is collectively exposed to each exposure region of the wafer. In this case, the shape of the illumination area on the mask 9 is a rectangular shape close to a square, and the cross-sectional shape of each lens element of the second fly-eye lens 6 is also a rectangular shape close to a square. On the other hand, in scan exposure, according to a so-called step-and-scan method, a mask pattern is scan-exposed (scan-exposed) on each exposure region of the wafer while the mask and wafer are relatively moved with respect to the projection optical system. In this case, the shape of the illumination area on the mask 9 is a rectangular shape having a ratio of the short side to the long side of, for example, 1: 3, and the cross-sectional shape of each lens element of the second fly-eye lens 6 is similar to this. It has a rectangular shape.
【００４６】〔第１実施例〕図２は、第１実施例にかか
るズーム光学系のレンズ構成を示す図であって、最大焦
点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距離の変化に
伴う各レンズ群の移動軌跡を示している。図２におい
て、（ａ）は最大焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝７５３ｍ
ｍ）を、（ｂ）は第１中間焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝
６１７ｍｍ）を、（ｃ）は第２中間焦点距離状態（焦点
距離Ｆ＝４４０ｍｍ）を、（ｄ）は最小焦点距離状態
（焦点距離Ｆ＝２６４ｍｍ）をそれぞれ示している。[First Embodiment] FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of a zoom optical system according to a first embodiment. Each of the zoom optical systems according to a change in the focal length from the maximum focal length state to the minimum focal length state. 3 shows a movement locus of a lens group. In FIG. 2, (a) shows the maximum focal length state (focal length F = 753 m)
m), (b) is the first intermediate focal length state (focal length F =
617 mm), (c) shows the second intermediate focal length state (focal length F = 440 mm), and (d) shows the minimum focal length state (focal length F = 264 mm).
【００４７】第１実施例にかかるズーム光学系は、物体
側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、
負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を
有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レ
ンズ群Ｇ４とから構成されている。そして、第１レンズ
群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹
面を向けた負メニスカスレンズとから構成されている。
ここで、２つのレンズが隣接する面では、負メニスカス
レンズの凹面の負屈折力の絶対値が、対向する両凸レン
ズの凸面の正屈折力よりも大きくなっており、屈折率差
のあるレンズを貼り合わせた時に貼り合わせ面が負の屈
折力を持つような場合の収差補正効果に似た収差補正を
行なっている。The zoom optical system according to the first embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power;
The second lens group G2 has a negative refractive power, the third lens group G3 has a positive refractive power, and the fourth lens group G4 has a negative refractive power. The first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens and a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
Here, on the surface where the two lenses are adjacent to each other, the absolute value of the negative refractive power of the concave surface of the negative meniscus lens is larger than the positive refractive power of the convex surface of the opposite biconvex lens. An aberration correction similar to the aberration correction effect when the bonding surface has a negative refractive power when bonded is performed.
【００４８】また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順
に、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズとから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ
３は、２つの両凸レンズから構成されている。また、第
４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズから構成されている。な
お、第１実施例のズーム光学系では、最大焦点距離状態
から最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、第
２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４が図２に示すような
軌道に沿って移動し、第１レンズ群Ｇ１は固定である。The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side. Further, the third lens group G
Reference numeral 3 includes two biconvex lenses. The fourth lens group G4 is composed of a biconcave lens. In the zoom optical system of the first embodiment, when the focal length changes from the maximum focal length state to the minimum focal length state, the second lens group G2 to the fourth lens group G4 move along the trajectory as shown in FIG. And the first lens group G1 is fixed.
【００４９】そして、最小焦点距離状態において、第１
レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが互いに近接する。
また、最大焦点距離状態において、第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４とが互いに近接する。以上のように、
第１実施例のズーム光学系では、最大焦点距離状態にお
ける第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は最
小焦点距離状態での間隔よりも大きく、最大焦点距離状
態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間
隔は最小焦点距離状態での間隔よりも小さい。In the minimum focal length state, the first
The lens group G1 and the second lens group G2 are close to each other.
In the maximum focal length state, the third lens group G3 and the fourth lens group G4 are close to each other. As mentioned above,
In the zoom optical system according to the first embodiment, the interval between the first lens group G1 and the second lens group G2 in the maximum focal length state is larger than the interval in the minimum focal length state, and the third lens group in the maximum focal length state. The distance between G3 and the fourth lens group G4 is smaller than the distance in the minimum focal length state.
【００５０】こうして、第１実施例のズーム光学系で
は、第１フライアイレンズ４の後側焦点面（多数光源の
形成面）に開口絞りが配置されているものとみなし、第
２フライアイレンズ６の入射面を像面とみなすとき、焦
点距離の変化に際して物体面および像面の位置並びに入
射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化しないように構
成されている。以下、第１フライアイレンズ４の後側焦
点面に開口絞りが配置されているものとし、第２フライ
アイレンズ６の入射面が像面であるものとして、第１実
施例のズーム光学系の特性を説明する。Thus, in the zoom optical system of the first embodiment, it is assumed that the aperture stop is disposed on the rear focal plane (the surface on which a large number of light sources are formed) of the first fly-eye lens 4, and the second fly-eye lens When the entrance plane 6 is regarded as an image plane, the positions of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil do not substantially change when the focal length changes. Hereinafter, assuming that an aperture stop is arranged on the rear focal plane of the first fly-eye lens 4 and that the entrance surface of the second fly-eye lens 6 is an image plane, the zoom optical system according to the first embodiment will be described. The characteristics will be described.
【００５１】次の表（１）に、第１実施例にかかるズー
ム光学系の諸元の値を掲げる。表（１）において、Ｆは
ズーム光学系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の
焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をそれ
ぞれ示している。また、ｄ５は第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との軸上可変間隔を、ｄ９は第２レンズ群
Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上可変間隔を、ｄ１３は
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上可変間隔
を、Ｂｆはバックフォーカスをそれぞれ示している。さ
らに、面番号は光線の進行する方向に沿った面の順序
を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間
隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは照明光（λ＝１９
３．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。The following Table (1) shows the values of the specifications of the zoom optical system according to the first embodiment. In Table (1), F indicates the focal length of the zoom optical system, f1 indicates the focal length of the first lens group G1, and f2 indicates the focal length of the second lens group G2. D5 is the distance between the first lens group G1 and the second lens group G1.
On-axis variable distance between lens group G2, d9 is on-axis variable distance between second lens group G2 and third lens group G3, and d13 is on-axis variable distance between third lens group G3 and fourth lens group G4. Bf indicates the back focus, and Bf indicates the back focus. Further, the surface number indicates the order of the surfaces along the traveling direction of the light beam, r indicates the radius of curvature (mm) of each surface, d indicates the on-axis interval of each surface, that is, the surface interval (mm), and n indicates the illumination light. (Λ = 19
(3.3 nm).
【００５２】[0052]
【表１】 （主要諸元） 焦点距離Ｆ：７５３ｍｍ〜６１７ｍｍ〜４４０ｍｍ〜２６４ｍｍ 倍率比：２．８５ 開口絞り径φ（直径）：８５ｍｍ 全長ＴＬ：６８０ｍｍ （光学部材諸元） 面番号 ｒ ｄ ｎ 1 (開口絞り) 110.000000 2 229.22335 17.146334 1.560326 （第１レンズ群Ｇ１） 3 -417.74020 7.000000 4 -148.68130 12.000000 1.560326 5 -165.30499 (d5=可変) 6 -688.77331 12.000000 1.560326 （第２レンズ群Ｇ２） 7 117.58852 31.612858 8 203.47944 12.000000 1.560326 9 130.65918 (d9=可変) 10 916.22786 25.360973 1.560326 （第３レンズ群Ｇ３） 11 -301.36077 1.000000 12 504.08459 32.938752 1.560326 13 -250.93041 (d13=可変) 14 -227.18190 15.000000 1.560326 （第４レンズ群Ｇ４） 15 2555.46853 (Bf=可変) 16 （像面） （可変間隔） 最大焦点 第１中間 第２中間 最小焦点 Ｆ 753 617 440 264 d5 165.08555 156.96423 132.52607 32.39603 d9 182.16134 154.75931 123.83783 109.26882 d13 1.92356 42.86196 128.30465 243.16059 Bf 54.78016 50.82227 20.47326 19.82280 （条件式対応値） ｆ１＝＋２９５ｍｍ ｆ２＝−１３３ｍｍ （１）ｆ１／｜ｆ２｜＝２．２１８Table 1 (Main specifications) Focal length F: 753 mm to 617 mm to 440 mm to 264 mm Magnification ratio: 2.85 Aperture stop diameter φ (diameter): 85 mm Full length TL: 680 mm (Optical member specifications) Surface number r d n 1 (aperture stop) 110.000000 2 229.22335 17.146334 1.560326 (first lens group G1) 3 -417.74020 7.000000 4 -148.68130 12.000000 1.560326 5 -165.30499 (d5 = variable) 6 -688.77331 12.000000 1.560326 (second lens group G2) 7 117.58852 31.612858 8 203.47944 12.000000 1.560326 9 130.65918 (d9 = variable) 10 916.22786 25.360973 1.560326 (third lens group G3) 11 -301.36077 1.000000 12 504.08459 32.938752 1.560326 13 -250.93041 (d13 = variable) 14 -227.18190 15.000000 1.560326 (fourth lens group G4) 15 2555.46853 (Bf = Variable) 16 (Image plane) (Variable interval) Maximum focal point First intermediate Second intermediate Minimum focal point F 753 617 440 264 d5 165.08555 156.96423 132.52607 32.39603 d9 182.16134 154.75931 123.83783 109.26 882 d13 1.92356 42.86196 128.30465 243.16059 Bf 54.78016 50.82227 20.47326 19.82280 (Values corresponding to conditional expressions) f1 = + 295 mm f2 = -133 mm (1) f1 / | f2 | = 2.218
【００５３】図３乃至図６は、第１実施例のズーム光学
系における横収差を示す図である。すなわち、図３は最
大焦点距離状態における収差図であり、図４は第１中間
焦点距離状態における収差図であり、図５は第２中間焦
点距離状態における収差図であり、図６は最小焦点距離
状態における収差図である。各収差図において、Ａは開
口絞りへの光線入射角（半角）を示している。各収差図
から明らかなように、第１実施例のズーム光学系では、
最大焦点距離状態から最小焦点距離状態までの各焦点距
離状態において収差が良好に補正されていることがわか
る。FIGS. 3 to 6 are diagrams showing lateral aberrations in the zoom optical system according to the first embodiment. That is, FIG. 3 is an aberration diagram in a maximum focal length state, FIG. 4 is an aberration diagram in a first intermediate focal length state, FIG. 5 is an aberration diagram in a second intermediate focal length state, and FIG. It is an aberration figure in a distance state. In each aberration diagram, A indicates a light incident angle (half angle) on the aperture stop. As is clear from the aberration diagrams, in the zoom optical system of the first embodiment,
It can be seen that the aberration is well corrected in each focal length state from the maximum focal length state to the minimum focal length state.
【００５４】第１実施例のズーム光学系では、像面上で
の主光線の光軸に対する傾斜角が非常に小さく、射出瞳
の位置が焦点距離の変化に際して無限遠からほとんど変
化していないことを確認している。また、像面の位置が
焦点距離の変化に際して全く変化していないことを確認
している。さらに、入射瞳の位置も全く変化していない
ことはいうまでもない。また、第１実施例では、瞳面と
像面との中間位置よりも瞳側の位置に、具体的には開口
絞り（瞳面）と第１レンズ群Ｇ１との間の光路中に、す
べての光束を分岐または偏向させるためのミラーを配置
することが可能な間隔が確保されている。以上のよう
に、第１実施例のズーム光学系では、すべてのレンズ成
分が瞳面よりも像側のみに配置され、焦点距離の変化に
際して物体面および像面の位置並びに入射瞳および射出
瞳の位置が実質的に変化することなく、所要の倍率比を
確保することができる。In the zoom optical system of the first embodiment, the inclination angle of the principal ray with respect to the optical axis on the image plane is very small, and the position of the exit pupil hardly changes from infinity when the focal length changes. I have confirmed. Further, it was confirmed that the position of the image plane did not change at all when the focal length changed. Further, it goes without saying that the position of the entrance pupil has not changed at all. Further, in the first embodiment, all the positions are located on the pupil side of the intermediate position between the pupil plane and the image plane, specifically, in the optical path between the aperture stop (pupil plane) and the first lens group G1. An interval at which a mirror for splitting or deflecting the light beam can be arranged is secured. As described above, in the zoom optical system of the first embodiment, all the lens components are arranged only on the image side with respect to the pupil plane, and when the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane and the entrance pupil and the exit pupil are changed. The required magnification ratio can be secured without the position substantially changing.
【００５５】〔第２実施例〕図７は、第２実施例にかか
るズーム光学系のレンズ構成を示す図であって、最大焦
点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距離の変化に
伴う各レンズ群の移動軌跡を示している。図７におい
て、（ａ）は最大焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝７９２ｍ
ｍ）を、（ｂ）は第１中間焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝
６１４ｍｍ）を、（ｃ）は第２中間焦点距離状態（焦点
距離Ｆ＝４４０ｍｍ）を、（ｄ）は最小焦点距離状態
（焦点距離Ｆ＝２６３ｍｍ）をそれぞれ示している。[Second Embodiment] FIG. 7 is a diagram showing a lens configuration of a zoom optical system according to a second embodiment. Each of the zoom optical systems according to the change of the focal length from the maximum focal length state to the minimum focal length state. 3 shows a movement locus of a lens group. In FIG. 7, (a) shows the maximum focal length state (focal length F = 792 m)
m), (b) is the first intermediate focal length state (focal length F =
614 mm), (c) shows the second intermediate focal length state (focal length F = 440 mm), and (d) shows the minimum focal length state (focal length F = 263 mm).
【００５６】第２実施例にかかるズーム光学系は、第１
実施例と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する
第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群
Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の
屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されてい
る。そして、第１レンズ群Ｇ１は、像側の面が非球面状
に形成された両凸レンズから構成されている。また、第
２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズと、物
体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとから構成され
ている。The zoom optical system according to the second embodiment includes the first
Similarly to the embodiment, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, a third lens group G3 having a positive refractive power, A fourth lens group G4 having a negative refractive power. The first lens group G1 includes a biconvex lens having an aspheric surface on the image side. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens and a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side.
【００５７】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から
順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、両
凸レンズとから構成されている。また、第４レンズ群Ｇ
４は、両凹レンズから構成されている。なお、第２実施
例のズーム光学系では、最大焦点距離状態から最小焦点
距離状態への焦点距離の変化に際して、第２レンズ群Ｇ
２および第３レンズ群Ｇ３が図７に示すような軌道に沿
って移動し、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４
は固定である。Further, the third lens group G3 is composed of, in order from the object side, a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens. The fourth lens group G
Reference numeral 4 denotes a biconcave lens. In the zoom optical system of the second embodiment, when the focal length changes from the maximum focal length state to the minimum focal length state, the second lens group G
The second and third lens groups G3 move along orbits as shown in FIG. 7, and the first lens group G1 and the fourth lens group G4
Is fixed.
【００５８】そして、最小焦点距離状態において、第１
レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが互いに近接する。
また、最大焦点距離状態において、第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４とが互いに近接する。以上のように、
第２実施例のズーム光学系においても第１実施例と同様
に、最大焦点距離状態における第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間隔は最小焦点距離状態での間隔より
も大きく、最大焦点距離状態における第３レンズ群Ｇ３
と第４レンズ群Ｇ４との間隔は最小焦点距離状態での間
隔よりも小さい。In the minimum focal length state, the first
The lens group G1 and the second lens group G2 are close to each other.
In the maximum focal length state, the third lens group G3 and the fourth lens group G4 are close to each other. As mentioned above,
In the zoom optical system of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the first lens group G1 and the second lens group G1 in the maximum focal length state are set.
The distance from the lens group G2 is greater than the distance in the minimum focal length state, and the distance between the third lens group G3 in the maximum focal length state
The distance between the lens and the fourth lens group G4 is smaller than the distance in the minimum focal length state.
【００５９】こうして、第２実施例のズーム光学系にお
いても第１実施例と同様に、第１フライアイレンズ４の
後側焦点面（多数光源の形成面）に開口絞りが配置され
ているものとみなし、第２フライアイレンズ６の入射面
を像面とみなすとき、焦点距離の変化に際して物体面お
よび像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実質
的に変化しないように構成されている。以下、第１フラ
イアイレンズ４の後側焦点面に開口絞りが配置されてい
るものとし、第２フライアイレンズ６の入射面が像面で
あるものとして、第２実施例のズーム光学系の特性を説
明する。Thus, in the zoom optical system of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the aperture stop is arranged on the rear focal plane (the surface on which a large number of light sources are formed) of the first fly-eye lens 4. When the entrance plane of the second fly-eye lens 6 is regarded as an image plane, the position of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil are not substantially changed when the focal length changes. I have. Hereinafter, assuming that an aperture stop is arranged on the rear focal plane of the first fly-eye lens 4 and that the entrance surface of the second fly-eye lens 6 is an image plane, the zoom optical system of the second embodiment The characteristics will be described.
【００６０】第２実施例において、非球面は、光軸に垂
直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面
から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った
距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径（基準曲率半
径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数を
Ｃn としたとき、以下の数式（ａ）で表される。なお、
各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面に
は面番号の右側に＊印を付している。In the second embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the aspheric surface extends along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspheric surface to a position on the aspheric surface at the height y. When the distance (sag amount) is z, the vertex radius of curvature (reference radius of curvature) is r, the conic coefficient is κ, and the nth-order aspherical surface coefficient is Cn, the following equation (a) is obtained. In addition,
In each embodiment, an asterisk is attached to the right side of the surface number for a lens surface formed in an aspherical shape.
【００６１】[0061]
【数１】 ｚ＝（ｙ2／ｒ）／〔１＋｛１−（１＋κ）・ｙ2／ｒ2｝1/2〕 ＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10 （ａ）[Number 1] z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + κ) · y 2 / r 2} 1/2 ] + C 4 · y 4 + C 6 · y 6 + C 8 · y 8 + C 10 · y 10 (a)
【００６２】次の表（２）に、第２実施例にかかるズー
ム光学系の諸元の値を掲げる。表（２）において、Ｆは
ズーム光学系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の
焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をそれ
ぞれ示している。また、ｄ３は第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との軸上可変間隔を、ｄ７は第２レンズ群
Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上可変間隔を、ｄ１１は
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上可変間隔
をそれぞれ示している。さらに、面番号は光線の進行す
る方向に沿った面の順序を、ｒは各面の曲率半径（非球
面の場合には頂点曲率半径：ｍｍ）を、ｄは各面の軸上
間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは照明光（λ＝１９
３．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。Table 2 below summarizes data values of the zoom optical system according to the second embodiment. In Table (2), F indicates the focal length of the zoom optical system, f1 indicates the focal length of the first lens group G1, and f2 indicates the focal length of the second lens group G2. Also, d3 is the first lens group G1 and the second lens group G1.
On-axis variable distance between lens group G2, d7 is on-axis variable distance between second lens group G2 and third lens group G3, and d11 is on-axis variable distance between third lens group G3 and fourth lens group G4. Each interval is shown. Further, the surface number indicates the order of the surfaces along the traveling direction of the light beam, r indicates the radius of curvature of each surface (vertical radius of curvature: mm in the case of an aspheric surface), and d indicates the axial spacing of each surface, ie, the surface. The distance (mm) and n are illumination light (λ = 19
(3.3 nm).
【００６３】[0063]
【表２】 （主要諸元） 焦点距離Ｆ：７９２ｍｍ〜６１４ｍｍ〜４４０ｍｍ〜２６３ｍｍ 倍率比：３．０１ 開口絞り径φ（直径）：８５ｍｍ 全長ＴＬ：５７５ｍｍ （光学部材諸元） 面番号 ｒ ｄ ｎ 1 (開口絞り) 10.000000 2 201.12638 13.378231 1.560326 （第１レンズ群Ｇ１） 3* -1537.90442 (d3=可変) 4 -230.61053 12.000000 1.560326 （第２レンズ群Ｇ２） 5 98.86841 16.602334 6 -121.82948 20.000000 1.560326 7 -94.36878 (d7=可変) 8 -1684.81255 18.884578 1.560326 （第３レンズ群Ｇ３） 9 -238.63199 1.000000 10 406.81316 26.923666 1.560326 11 -263.53262 (d11=可変) 12 -275.74828 12.000000 1.560326 （第４レンズ群Ｇ４） 13 608.97934 22.600000 14 （像面） （非球面データ） ３面 κ＝０ Ｃ4＝０．１８４６９１×１０-7 Ｃ6＝−０．１２９０６２×１０-10 Ｃ8＝０．８７４６０７×１０-14 Ｃ10＝−０．２０８１６１×１０-17 （可変間隔） 最大焦点 第１中間 第２中間 最小焦点 Ｆ 792 614 440 263 d3 207.64910 200.32708 174.64344 92.60412 d7 213.12192 174.35339 138.18946 139.90770 d11 1.00000 47.08811 108.94046 189.25829 （条件式対応値） ｆ１＝＋３１８ｍｍ ｆ２＝−１７８ｍｍ （１）ｆ１／｜ｆ２｜＝１．７８７(Main Specifications) Focal length F: 792 mm to 614 mm to 440 mm to 263 mm Magnification ratio: 3.01 Aperture stop diameter φ (diameter): 85 mm Full length TL: 575 mm (Optical member specifications) Surface number r d n 1 (aperture stop) 10.000000 2 201.12638 13.378231 1.560326 (first lens group G1) 3 * -1537.90442 (d3 = variable) 4 -230.61053 12.000000 1.560326 (second lens group G2) 5 98.86841 16.602334 6 -121.82948 20.000000 1.560326 7 -94.36878 ( d7 = variable) 8 -1684.81255 18.884578 1.560326 (third lens group G3) 9 -238.63199 1.000000 10 406.81316 26.923666 1.560326 11 -263.53262 (d11 = variable) 12 -275.74828 12.000000 1.560326 (fourth lens group G4) 13 608.97934 22.600000 14 (image) Surface) (Aspherical surface data) 3 surfaces κ = 0 C 4 = 0.18461 × 10 −7 C 6 = −0.129062 × 10 −10 C 8 = 0.874607 × 10 −14 C 10 = −0.208161 × 10 - 17 (variable interval) Maximum focus 1st intermediate 2nd intermediate Minimum focus F 792 614 440 263 263 d3 207.64910 200.32708 174.64344 92.60412 d7 213.12192 174.35339 138.18946 139.90770 d11 1.00000 47.08811 108.94046 189.25829 (corresponding to the conditional expression) f1f = −318 mm ) F1 / | f2 | = 1.787
【００６４】図８乃至図１１は、第２実施例のズーム光
学系における横収差を示す図である。すなわち、図８は
最大焦点距離状態における収差図であり、図９は第１中
間焦点距離状態における収差図であり、図１０は第２中
間焦点距離状態における収差図であり、図１１は最小焦
点距離状態における収差図である。各収差図において、
Ａは開口絞りへの光線入射角（半角）を示している。各
収差図から明らかなように、第２実施例のズーム光学系
においても第１実施例と同様に、最大焦点距離状態から
最小焦点距離状態までの各焦点距離状態において収差が
良好に補正されていることがわかる。FIGS. 8 to 11 are diagrams showing lateral aberrations in the zoom optical system of the second embodiment. 8 is an aberration diagram in the maximum focal length state, FIG. 9 is an aberration diagram in the first intermediate focal length state, FIG. 10 is an aberration diagram in the second intermediate focal length state, and FIG. It is an aberration figure in a distance state. In each aberration diagram,
A indicates a light incident angle (half angle) on the aperture stop. As is clear from the aberration diagrams, in the zoom optical system of the second embodiment, similarly to the first embodiment, aberrations are favorably corrected in each focal length state from the maximum focal length state to the minimum focal length state. You can see that there is.
【００６５】また、第２実施例においても、瞳面と像面
との中間位置よりも瞳側の位置に、すべての光束を分岐
または偏向させるためのミラーを配置することが可能な
間隔が確保されている。しかしながら、第２実施例で
は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の光路
中にミラーが配置されるので、このミラーの配置位置よ
りも瞳側にレンズ（第１レンズ群Ｇ１）が配置されてい
る。その結果、第２実施例では、第１実施例とほぼ同じ
瞳径、ほぼ同じ焦点距離、ほぼ同じ半画角でありなが
ら、レンズの有効径を第１実施例よりも小さくすること
が可能になっている。また、第１レンズ群Ｇ１を１枚の
レンズで構成しているが、このレンズに非球面を導入す
ることにより、第１実施例に比して遜色なく収差が良好
に補正されている。また、第２実施例は前述したテレセ
ントリック光学系の特殊解となっており、２つの可動レ
ンズ群の移動のみによって本発明のズーム光学系にかか
る制約を満たしている。したがって、バックフォーカス
Ｂｆは、焦点距離の変化に依存することなく一定値にな
っている。Also in the second embodiment, a space is provided at a position closer to the pupil side than the intermediate position between the pupil plane and the image plane, where a mirror for splitting or deflecting all light beams can be arranged. Have been. However, in the second embodiment, since the mirror is disposed in the optical path between the first lens group G1 and the second lens group G2, the lens (the first lens group G1) is located closer to the pupil than the mirror is disposed. ) Is arranged. As a result, in the second embodiment, it is possible to make the effective diameter of the lens smaller than that of the first embodiment, while having substantially the same pupil diameter, substantially the same focal length, and substantially the same half angle of view as the first embodiment. Has become. Further, the first lens group G1 is composed of one lens, but by introducing an aspherical surface into this lens, the aberration is corrected favorably as compared with the first embodiment. Further, the second embodiment is a special solution of the telecentric optical system described above, and satisfies the restrictions on the zoom optical system of the present invention only by moving the two movable lens groups. Therefore, the back focus Bf has a constant value without depending on a change in the focal length.
【００６６】さらに、第２実施例のズーム光学系におい
ても第１実施例と同様に、像面上での主光線の光軸に対
する傾斜角が非常に小さく、射出瞳の位置が焦点距離の
変化に際して無限遠からほとんど変化していないことを
確認している。また、像面の位置が焦点距離の変化に際
して全く変化していないことを確認している。さらに、
入射瞳の位置も全く変化していないことはいうまでもな
い。以上のように、第２実施例のズーム光学系において
も第１実施例と同様に、すべてのレンズ成分が瞳面より
も像側のみに配置され、焦点距離の変化に際して物体面
および像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実
質的に変化することなく、所要の倍率比を確保すること
ができる。Further, in the zoom optical system of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the inclination angle of the principal ray with respect to the optical axis on the image plane is very small, and the position of the exit pupil is changed by the change of the focal length. At that time, it has been confirmed that there has been little change from infinity. Further, it was confirmed that the position of the image plane did not change at all when the focal length changed. further,
It goes without saying that the position of the entrance pupil has not changed at all. As described above, also in the zoom optical system of the second embodiment, as in the first embodiment, all the lens components are arranged only on the image side of the pupil plane, and when the focal length changes, the object plane and the image plane are changed. The required magnification ratio can be secured without substantially changing the position and the positions of the entrance pupil and the exit pupil.
【００６７】〔第３実施例〕図１２は、第３実施例にか
かるズーム光学系のレンズ構成を示す図であって、最大
焦点距離状態から最小焦点距離状態への焦点距離の変化
に伴う各レンズ群の移動軌跡を示している。図１２にお
いて、（ａ）は最大焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝７８０
ｍｍ）を、（ｂ）は中間焦点距離状態（焦点距離Ｆ＝５
２０ｍｍ）を、（ｃ）は最小焦点距離状態（焦点距離Ｆ
＝２６０ｍｍ）をそれぞれ示している。[Third Embodiment] FIG. 12 is a view showing the lens arrangement of a zoom optical system according to a third embodiment. 3 shows a movement locus of a lens group. In FIG. 12, (a) shows the maximum focal length state (focal length F = 780).
mm), and (b) is an intermediate focal length state (focal length F = 5
(C) is the minimum focal length state (focal length F
= 260 mm).
【００６８】第３実施例にかかるズーム光学系は、第１
実施例および第２実施例とは異なり、物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を
有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レ
ンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と
から構成されている。そして、第１レンズ群Ｇ１は、物
体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズと、プリズムと、両凸レンズとから構成されている。The zoom optical system according to the third embodiment includes the first
Unlike the embodiment and the second embodiment, in order from the object side,
A first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, a third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power It is composed of The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, a prism, and a biconvex lens.
【００６９】また、第２レンズ群Ｇ２は、２つの両凹レ
ンズから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３
は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズと、両凸レンズとから構成されている。また、
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズから構成されている。
なお、第３実施例のズーム光学系では、最大焦点距離状
態から最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、
第２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４が図１２に示すよ
うな軌道に沿って移動し、第１レンズ群Ｇ１は固定であ
る。The second lens group G2 is composed of two biconcave lenses. Further, the third lens group G3
Is composed of, in order from the object side, a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens. Also,
The fourth lens group G4 is composed of a biconvex lens.
In the zoom optical system of the third embodiment, when the focal length changes from the maximum focal length state to the minimum focal length state,
The second lens group G2 to the fourth lens group G4 move along the trajectory as shown in FIG. 12, and the first lens group G1 is fixed.
【００７０】そして、最小焦点距離状態において、第１
レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが互いに近接する。
また、最大焦点距離状態において、第２レンズ群Ｇ２と
第３レンズ群Ｇ３とが互いに近接する。以上のように、
第３実施例のズーム光学系では、最大焦点距離状態にお
ける第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は最
小焦点距離状態での間隔よりも大きく、最大焦点距離状
態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間
隔は最小焦点距離状態での間隔よりも小さい。In the minimum focal length state, the first
The lens group G1 and the second lens group G2 are close to each other.
In the maximum focal length state, the second lens group G2 and the third lens group G3 are close to each other. As mentioned above,
In the zoom optical system according to the third embodiment, the interval between the first lens group G1 and the second lens group G2 in the maximum focal length state is larger than the interval in the minimum focal length state, and the second lens group in the maximum focal length state. The distance between G2 and the third lens group G3 is smaller than the distance in the minimum focal length state.
【００７１】こうして、第３実施例のズーム光学系にお
いても第１実施例および第２実施例と同様に、第１フラ
イアイレンズ４の後側焦点面（多数光源の形成面）に開
口絞りが配置されているものとみなし、第２フライアイ
レンズ６の入射面を像面とみなすとき、焦点距離の変化
に際して物体面および像面の位置並びに入射瞳および射
出瞳の位置が実質的に変化しないように構成されてい
る。以下、第１フライアイレンズ４の後側焦点面に開口
絞りが配置されているものとし、第２フライアイレンズ
６の入射面が像面であるものとして、第３実施例のズー
ム光学系の特性を説明する。Thus, in the zoom optical system of the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, the aperture stop is provided on the rear focal plane (the surface on which a large number of light sources are formed) of the first fly-eye lens 4. When it is assumed that they are arranged and the entrance surface of the second fly-eye lens 6 is regarded as an image plane, the position of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil do not substantially change when the focal length changes. It is configured as follows. Hereinafter, assuming that an aperture stop is arranged on the rear focal plane of the first fly-eye lens 4 and that the incident surface of the second fly-eye lens 6 is an image plane, the zoom optical system according to the third embodiment will be described. The characteristics will be described.
【００７２】次の表（３）に、第３実施例にかかるズー
ム光学系の諸元の値を掲げる。表（３）において、Ｆは
ズーム光学系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の
焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をそれ
ぞれ示している。また、ｄ７は第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との軸上可変間隔を、ｄ１１は第２レンズ
群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上可変間隔を、ｄ１５
は第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上可変間
隔を、Ｂｆはバックフォーカスをそれぞれ示している。
さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った面の順序
を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間
隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは照明光（λ＝１９
３．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。Table 3 below summarizes data values of the zoom optical system according to the third embodiment. In Table (3), F indicates the focal length of the zoom optical system, f1 indicates the focal length of the first lens group G1, and f2 indicates the focal length of the second lens group G2. D7 is the distance between the first lens group G1 and the second lens group G1.
The on-axis variable distance between the lens group G2 and d11 is the on-axis variable distance between the second lens group G2 and the third lens group G3, d15
Denotes an on-axis variable distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, and Bf denotes a back focus.
Further, the surface number indicates the order of the surfaces along the traveling direction of the light beam, r indicates the radius of curvature (mm) of each surface, d indicates the on-axis interval of each surface, that is, the surface interval (mm), and n indicates the illumination light. (Λ = 19
(3.3 nm).
【００７３】[0073]
【表３】 （主要諸元） 焦点距離Ｆ：７８０ｍｍ〜５２０ｍｍ〜２６０ｍｍ 倍率比：３．００ 開口絞り径φ（直径）：６０ｍｍ 全長ＴＬ：８５０ｍｍ （光学部材諸元） 面番号 ｒ ｄ ｎ 1 (開口絞り) 12.500000 2 -135.00000 6.000000 1.560326 （第１レンズ群Ｇ１） 3 -300.26960 1.000000 4 ∞ 60.000000 1.560326 （プリズム） 5 ∞ 5.000000 6 276.86845 18.000000 1.560326 7 -173.21258 (d7=可変) 8 -209.46063 8.000000 9 149.96360 18.405268 1.560326 （第２レンズ群Ｇ２） 10 -110.08600 9.000000 11 588.08532 (d11=可変) 1.560326 12 -649.49195 31.000000 13 -160.16227 1.000000 1.560326 （第３レンズ群Ｇ３） 14 1340.57468 30.000000 15 -291.36440 (d15=可変) 1.560326 16 900.00000 30.000000 17 -367.15271 (Bf=可変) 1.560326 （第４レンズ群Ｇ４） 18 （像面） （可変間隔） 最大焦点 中間焦点 最小焦点 Ｆ 780 520 260 d7 210.63662 164.37214 4.53758 d11 9.57965 37.02102 60.00896 d15 204.87847 34.52754 3.06869 Bf 231.54111 420.73012 587.22560 （条件式対応値） ｆ１＝＋３０８ｍｍ ｆ２＝−８３ｍｍ （１）ｆ１／｜ｆ２｜＝３．７１１(Main specifications) Focal length F: 780 mm to 520 mm to 260 mm Magnification ratio: 3.00 Aperture stop diameter φ (diameter): 60 mm Full length TL: 850 mm (Optical member specifications) Surface number r dn 1 ( Aperture stop) 12.500000 2 -135.00000 6.000000 1.560326 (first lens group G1) 3 -300.26960 1.000000 4 ∞ 60.000000 1.560326 (prism) 5 ∞ 5.000000 6 276.86845 18.000000 1.560326 7 -173.21258 (d7 = variable) 8 -209.46063 8.000000 9 149.96360 18.405268 1.560326 (Second lens group G2) 10 -110.08600 9.000000 11 588.08532 (d11 = variable) 1.560326 12 -649.49195 31.000000 13 -160.16227 1.000000 1.560326 (third lens group G3) 14 1340.57468 30.000000 15 -291.36440 (d15 = variable) 1.560326 16 900.00000 30.000000 17 -367.15271 (Bf = variable) 1.560326 (Fourth lens group G4) 18 (Image plane) (Variable interval) Maximum focus Intermediate focus Minimum focus F 780 520 260 260 d7 210.63662 164.37214 4.53758 d11 9.57965 37.02102 60.0 0896 d15 204.87847 34.52754 3.06869 Bf 231.54111 420.73012 587.22560 (Values corresponding to conditional expressions) f1 = + 308 mm f2 = −83 mm (1) f1 / | f2 | = 3.711
【００７４】図１３乃至図１５は、第３実施例のズーム
光学系における横収差を示す図である。すなわち、図１
３は最大焦点距離状態における収差図であり、図１４は
中間焦点距離状態における収差図であり、図１５は最小
焦点距離状態における収差図である。各収差図におい
て、Ａは開口絞りへの光線入射角（半角）を示してい
る。各収差図から明らかなように、第３実施例のズーム
光学系においても第１実施例および第２実施例と同様
に、最大焦点距離状態から最小焦点距離状態までの各焦
点距離状態において収差が良好に補正されていることが
わかる。FIGS. 13 to 15 are diagrams showing lateral aberrations in the zoom optical system of the third embodiment. That is, FIG.
3 is an aberration diagram in a maximum focal length state, FIG. 14 is an aberration diagram in an intermediate focal length state, and FIG. 15 is an aberration diagram in a minimum focal length state. In each aberration diagram, A indicates a light incident angle (half angle) on the aperture stop. As is clear from the aberration diagrams, in the zoom optical system of the third embodiment, as in the first embodiment and the second embodiment, the aberration is different in each focal length state from the maximum focal length state to the minimum focal length state. It can be seen that the correction is good.
【００７５】また、第３実施例においても、瞳面と像面
との中間位置よりも瞳側の位置に、すべての光束を分岐
または偏向させるためのミラーを配置することが可能な
間隔が確保されている。しかしながら、第３実施例で
は、第１レンズ群Ｇ１中に光束を分岐または偏向させる
ためのプリズムが配置され、このプリズムよりも瞳側に
レンズが配置されている。また、第３実施例では、最大
焦点距離状態においても比較的長いバックフォーカスが
確保されているので、第４レンズ群Ｇ４と像面との間の
光路中に、すべての光束を分岐または偏向させるための
ミラー（またはプリズム）を配置することができ、装置
構成の自由度が向上している。Also in the third embodiment, a space is provided at a position closer to the pupil than the intermediate position between the pupil plane and the image plane so that a mirror for splitting or deflecting all light beams can be arranged. Have been. However, in the third embodiment, a prism for splitting or deflecting a light beam is disposed in the first lens group G1, and a lens is disposed closer to the pupil than this prism. In the third embodiment, since a relatively long back focus is ensured even in the maximum focal length state, all light beams are branched or deflected in the optical path between the fourth lens group G4 and the image plane. Mirrors (or prisms) can be arranged, and the degree of freedom of the device configuration is improved.
【００７６】さらに、第３実施例のズーム光学系におい
ても第１実施例および第２実施例と同様に、像面上での
主光線の光軸に対する傾斜角が非常に小さく、射出瞳の
位置が焦点距離の変化に際して無限遠からほとんど変化
していないことを確認している。また、像面の位置が焦
点距離の変化に際して全く変化していないことを確認し
ている。さらに、入射瞳の位置も全く変化していないこ
とはいうまでもない。以上のように、第３実施例のズー
ム光学系においても第１実施例および第２実施例と同様
に、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側のみに配置さ
れ、焦点距離の変化に際して物体面および像面の位置並
びに入射瞳および射出瞳の位置が実質的に変化すること
なく、所要の倍率比を確保することができる。Further, in the zoom optical system of the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, the inclination angle of the principal ray with respect to the optical axis on the image plane is very small, and the position of the exit pupil is set. Confirms that there is almost no change from infinity when the focal length changes. Further, it was confirmed that the position of the image plane did not change at all when the focal length changed. Further, it goes without saying that the position of the entrance pupil has not changed at all. As described above, in the zoom optical system according to the third embodiment, as in the first and second embodiments, all the lens components are arranged only on the image side of the pupil plane, and when the focal length changes, the The required magnification ratio can be secured without substantially changing the positions of the plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil.
【００７７】なお、上述の各実施例では、第２レンズ群
Ｇ２が全体として負屈折力を有する例を示しているが、
「強い負の屈折力を有するレンズを含むレンズ群」とし
て第２レンズ群Ｇ２を構成することもできる。具体的に
は、物体側から順に、強い負の屈折力を有するレンズ
と、このレンズから実質的に大きな間隔を隔てて配置さ
れた正レンズとで第２レンズ群Ｇ２を構成することによ
り、たとえ第２レンズ群Ｇ２の屈折力が正であっても、
本発明の諸要件を満たすことが可能である。In each of the above-described embodiments, the second lens group G2 has an example having a negative refractive power as a whole.
The second lens group G2 may be configured as a “lens group including a lens having a strong negative refractive power”. Specifically, in order from the object side, the second lens group G2 is composed of a lens having a strong negative refractive power and a positive lens arranged at a substantially large distance from the lens, whereby Even if the refractive power of the second lens group G2 is positive,
It is possible to meet the requirements of the present invention.
【００７８】以下、本実施形態においてズーム光学系５
の焦点距離および可変開口絞り７の開口径を変化させて
照明ＮＡを変更する動作について具体的に説明する。ま
ず、ステップ・アンド・リピート方式またはステップ・
アンド・スキャン方式にしたがって露光すべきマスクの
パターンの種類に関する情報などが、キーボードのよう
な入力手段２０を介して制御系２１に入力される。制御
系２１は、マスクパターンの種類に応じた最適な照明Ｎ
Ａに関する情報および最適な照明ＮＡを実現するのに必
要な条件に関する情報などを内部のメモリー部に記憶し
ており、入力手段２０からの入力に応答してズーム駆動
系２２および絞り駆動系２３に対して最適な照明ＮＡを
実現するための適当な制御信号を供給する。Hereinafter, the zoom optical system 5 in this embodiment will be described.
The operation of changing the illumination NA by changing the focal length of the variable aperture stop 7 and the aperture diameter of the variable aperture stop 7 will be specifically described. First, the step and repeat method or step
Information relating to the type of mask pattern to be exposed according to the AND scan method is input to the control system 21 via input means 20 such as a keyboard. The control system 21 controls the optimum illumination N according to the type of the mask pattern.
A information and information on conditions necessary for realizing the optimum illumination NA are stored in an internal memory unit, and the zoom drive system 22 and the aperture drive system 23 respond to an input from the input unit 20. An appropriate control signal for realizing an optimum illumination NA is supplied to the control unit.
【００７９】こうして、本実施形態の露光装置では、マ
スクパターンの種類に応じた最適な照明ＮＡを実現する
ために、ズーム駆動系２２は制御系２１からの指令に基
づいてズーム光学系５の焦点距離を変化させるととも
に、絞り駆動系２３は制御系２１からの指令に基づいて
可変開口絞り７の開口径を変化させる。たとえば、照明
ＮＡが小さくなるように変更するには、ズーム光学系５
の焦点距離を減少させて第２フライアイレンズ６の受光
範囲を小さくし、この光束の大きさに応じて可変開口絞
り７の開口径を小さくする。As described above, in the exposure apparatus according to the present embodiment, the zoom drive system 22 controls the focus of the zoom optical system 5 based on a command from the control system 21 in order to realize an optimum illumination NA according to the type of the mask pattern. While changing the distance, the diaphragm drive system 23 changes the aperture diameter of the variable aperture stop 7 based on a command from the control system 21. For example, to change the illumination NA to be smaller, the zoom optical system 5
Is reduced, the light receiving range of the second fly-eye lens 6 is reduced, and the aperture diameter of the variable aperture stop 7 is reduced according to the size of the light beam.
【００８０】逆に、照明ＮＡが大きくなるように変更す
るには、ズーム光学系５の焦点距離を増大させて第２フ
ライアイレンズ６の受光範囲を大きくし、この光束の大
きさに応じて可変開口絞り７の開口径を大きくする。以
上のように、ズーム光学系５を伝達光学系として照明光
学系中に組み込んだ本実施形態の露光装置では、ズーム
光学系５の焦点距離および可変開口絞り７の開口径を適
宜変化させて、可変開口絞り７における光損失を良好に
回避しながらマスクパターンの種類に応じた最適な照明
ＮＡを実現することができる。その結果、本実施形態の
露光装置では、良好な照明条件で、効率の良い露光を行
うことができる。Conversely, in order to change the illumination NA to be large, the focal length of the zoom optical system 5 is increased to increase the light receiving range of the second fly-eye lens 6, and according to the size of this light beam. The aperture diameter of the variable aperture stop 7 is increased. As described above, in the exposure apparatus of the present embodiment in which the zoom optical system 5 is incorporated in the illumination optical system as a transmission optical system, the focal length of the zoom optical system 5 and the aperture diameter of the variable aperture stop 7 are appropriately changed. The optimum illumination NA according to the type of the mask pattern can be realized while favorably avoiding the light loss in the variable aperture stop 7. As a result, the exposure apparatus of the present embodiment can perform efficient exposure under favorable illumination conditions.
【００８１】本実施形態の露光装置による露光の工程
（フォトリソグラフィ工程）を経たウェハは、現像する
工程を経てから、現像したレジスト以外の部分を除去す
るエッチングの工程、エッチングの工程後の不要なレジ
ストを除去するレジスト除去の工程等を経てウェハプロ
セスが終了する。そして、ウェハプロセスが終了する
と、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウェ
ハを切断してチップ化するダイシング、各チップに配線
等を付与するボンディング、各チップ毎にパッケージン
グするパッケージング等の各工程を経て、最終的にデバ
イスとしての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造される。The wafer that has undergone the exposure step (photolithography step) by the exposure apparatus of this embodiment undergoes a development step, and then an etching step for removing portions other than the developed resist, and an unnecessary step after the etching step. The wafer process is completed through a step of removing the resist and the like. Then, when the wafer process is completed, in the actual assembling process, dicing for cutting the wafer into chips for each baked circuit, bonding for providing wiring and the like to each chip, and packaging for packaging each chip Through these steps, a semiconductor device (LSI or the like) is finally manufactured as a device.
【００８２】なお、以上の説明では、投影露光装置を用
いたウェハプロセスでのフォトリソグラフィ工程により
半導体集積回路を製造する例を示したが、露光装置を用
いたフォトリソグラフィ工程によって、マイクロデバイ
スとして、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子
（ＣＣＤ等）などを製造することができる。In the above description, an example in which a semiconductor integrated circuit is manufactured by a photolithography step in a wafer process using a projection exposure apparatus has been described. A liquid crystal display device, a thin film magnetic head, an image pickup device (CCD, etc.) can be manufactured.
【００８３】なお、上述の実施形態では、照明に寄与す
る面光源の範囲を規定する手段として開口絞りを配置
し、その開口径を変化させている。しかしながら、照明
光学系中の開口絞りの開口径を変化させなくても、ズー
ム光学系の焦点距離を変化させることにより面光源のサ
イズを変更することは可能であり、開口絞りの配置は必
ずしも必要ない。In the above-described embodiment, an aperture stop is arranged as means for defining the range of the surface light source contributing to illumination, and the aperture diameter is changed. However, it is possible to change the size of the surface light source by changing the focal length of the zoom optical system without changing the aperture diameter of the aperture stop in the illumination optical system, and the arrangement of the aperture stop is not necessarily required. Absent.
【００８４】また、上述の実施形態では、開口絞りの開
口径を変化させて円形状の通常照明を行う場合を想定し
ているが、開口絞りの開口部の大きさおよび形状を適宜
変化させて、あるいは透過率分布を有する開口絞りを用
いてその透過率分布を適宜変化させて、輪帯形状の変形
照明（すなわち輪帯変形照明）や４つ目形状の変形照明
（すなわち４極変形照明）などを行うこともできる。こ
の場合、一般的に表現すれば、開口絞りは、面光源の光
強度分布を所定の光強度分布に変換するための手段を構
成する。In the above-described embodiment, it is assumed that circular illumination is performed by changing the aperture diameter of the aperture stop. However, the size and shape of the aperture of the aperture stop are appropriately changed. Alternatively, the transmittance distribution is appropriately changed using an aperture stop having a transmittance distribution, and the annular shaped deformation illumination (ie, ring shaped deformation illumination) and the fourth shape shaped illumination (ie, quadrupole deformation illumination) And so on. In this case, generally speaking, the aperture stop constitutes means for converting the light intensity distribution of the surface light source into a predetermined light intensity distribution.
【００８５】さらに、上述の実施形態では、マスクパタ
ーンの種類に応じた最適な照明ＮＡを実現するためにズ
ーム光学系５の焦点距離を変化させているが、これに限
定されることなく、他の用途のために、たとえばコンデ
ンサー光学系８の一部のレンズ群の移動による照度ムラ
の補正に伴って変化するσ値を補償するためにズーム光
学系５の焦点距離を変化させることもできる。Further, in the above embodiment, the focal length of the zoom optical system 5 is changed in order to realize the optimum illumination NA according to the type of the mask pattern. However, the present invention is not limited to this. For example, the focal length of the zoom optical system 5 can be changed in order to compensate for the σ value that changes with the correction of the illuminance unevenness due to movement of a part of the lens group of the condenser optical system 8.
【００８６】また、上述の実施形態では、補助オプティ
カルインテグレータとしてフライアイレンズのような波
面分割素子を用いているが、これに限定されることな
く、たとえば回折光学素子（ＤＯＥ）を用いることがで
きる。In the above-described embodiment, a wavefront splitting element such as a fly-eye lens is used as an auxiliary optical integrator. However, the present invention is not limited to this. For example, a diffractive optical element (DOE) can be used. .
【００８７】さらに、上述の実施形態では、第２オプテ
ィカルインテグレータとしてフライアイレンズのような
波面分割型のオプティカルインテグレータを用いている
が、これに限定されることなく、内面反射型のロッド状
オプティカルインテグレータを用いることもできる。ロ
ッド状オプティカルインテグレータは、石英ガラスや蛍
石のような硝子材料からなる内面反射型のガラスロッド
であり、内部と外部との境界面すなわち内面での全反射
を利用して集光点を通りロッド入射面に平行な面に沿っ
て内面反射数に応じた数の光源像を形成する。ここで、
形成される光源像のほとんどは虚像であるが、中心（集
光点）の光源像のみが実像となる。すなわち、ロッド状
オプティカルインテグレータに入射した光束は内面反射
により角度方向に分割され、集光点を通りその入射面に
平行な面に沿って多数の光源像からなる二次光源が形成
される。Further, in the above-described embodiment, a wavefront division type optical integrator such as a fly-eye lens is used as the second optical integrator. However, the present invention is not limited to this. Can also be used. The rod-shaped optical integrator is an internal reflection type glass rod made of a glass material such as quartz glass or fluorite.The rod is passed through the converging point using the total reflection at the boundary between the inside and the outside, that is, the inner surface. A number of light source images corresponding to the number of internal reflections are formed along a plane parallel to the incident surface. here,
Most of the light source images formed are virtual images, but only the light source image at the center (focus point) is a real image. That is, the light beam incident on the rod-shaped optical integrator is split in the angular direction by internal reflection, and a secondary light source composed of a large number of light source images is formed along a plane passing through the converging point and parallel to the incident surface.
【００８８】図１に示す実施形態において第２フライア
イレンズ６に代えてロッド状オプティカルインテグレー
タを用いる場合、ズーム光学系５とロッド状オプティカ
ルインテグレータの間の光路中に第１光学系を付設する
とともに、コンデンサー光学系８に代えて第２光学系を
設置する。ここで、第１光学系は、ズーム光学系５の入
射瞳とロッド状オプティカルインテグレータの入射面と
を光学的に共役に配置するとともに、ズーム光学系５の
後側焦点面とロッド状オプティカルインテグレータの射
出面とを光学的に共役に配置する。また、第２光学系
は、ロッド状オプティカルインテグレータの射出面とマ
スク９のパターン面とを光学的に共役に配置する。In the embodiment shown in FIG. 1, when a rod-shaped optical integrator is used instead of the second fly-eye lens 6, the first optical system is provided in the optical path between the zoom optical system 5 and the rod-shaped optical integrator. A second optical system is provided instead of the condenser optical system 8. Here, the first optical system arranges the entrance pupil of the zoom optical system 5 and the entrance surface of the rod-shaped optical integrator so as to be optically conjugate with each other, and the rear focal plane of the zoom optical system 5 and the rod-shaped optical integrator. The exit surface and the exit surface are arranged optically conjugate. The second optical system arranges the exit surface of the rod-shaped optical integrator and the pattern surface of the mask 9 optically conjugate.
【００８９】また、上述の実施形態では、投影光学系と
照明光学系とを含む投影露光装置において、照明光学系
中の伝達光学系に対して本発明を適用している。しかし
ながら、投影光学系を備えることなく照明光学系のみか
らなるコンタクト露光型の露光装置において、照明光学
系中の伝達光学系に対して本発明を適用することもでき
る。In the above-described embodiment, the present invention is applied to the transmission optical system in the illumination optical system in the projection exposure apparatus including the projection optical system and the illumination optical system. However, the present invention can also be applied to a transmission optical system in an illumination optical system in a contact exposure type exposure apparatus including only an illumination optical system without a projection optical system.
【００９０】また、上述の実施形態では、露光装置にお
ける照明光学系中の伝達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本発明の範囲内に
おいて様々な適用例が可能であることはいうまでもな
い。In the above-described embodiment, the present invention is applied to the transmission optical system in the illumination optical system in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and various applications are possible within the scope of the present invention. It goes without saying that examples are possible.
【００９１】[0091]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のズーム光
学系では、すべてのレンズ成分が瞳面よりも像側または
物体側のみに配置され、焦点距離の変化に際して物体面
および像面の位置並びに入射瞳および射出瞳の位置が実
質的に変化することなく、所要の倍率比を確保すること
ができる。As described above, in the zoom optical system of the present invention, all the lens components are arranged only on the image side or the object side with respect to the pupil plane, and when the focal length changes, the positions of the object plane and the image plane are changed. In addition, a required magnification ratio can be secured without substantially changing the positions of the entrance pupil and the exit pupil.
【００９２】したがって、本発明のズーム光学系を伝達
光学系として露光装置の照明光学系中に組み込むことに
より、ズーム光学系の焦点距離を適宜変化させて、光損
失を良好に回避しながらマスクパターンに応じて最適な
照明ＮＡを実現することができる。その結果、本発明の
露光装置では、良好な照明条件で、効率の良い露光を行
うことができる。Therefore, by incorporating the zoom optical system of the present invention as a transmission optical system into the illumination optical system of the exposure apparatus, the focal length of the zoom optical system can be appropriately changed, and the mask pattern can be properly avoided while avoiding light loss. , It is possible to realize the optimum illumination NA according to the conditions. As a result, the exposure apparatus of the present invention can perform efficient exposure under favorable illumination conditions.
【図１】本発明の実施形態にかかるズーム光学系を備え
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 illustrating a configuration of an exposure apparatus including a zoom optical system according to an embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例にかかるズーム光学系のレンズ構成
を示す図であって、最大焦点距離状態から最小焦点距離
状態への焦点距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を
示している。FIG. 2 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom optical system according to a first example, and illustrates a movement locus of each lens group according to a change in a focal length from a maximum focal length state to a minimum focal length state; .
【図３】第１実施例のズーム光学系における最大焦点距
離状態での横収差を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating lateral aberrations in a maximum focal length state in the zoom optical system according to the first example.
【図４】第１実施例のズーム光学系における第１中間焦
点距離状態での横収差を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating lateral aberrations in a first intermediate focal length state in the zoom optical system according to the first example.
【図５】第１実施例のズーム光学系における第２中間焦
点距離状態での横収差を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating lateral aberrations in a second intermediate focal length state in the zoom optical system according to the first example.
【図６】第１実施例のズーム光学系における最小焦点距
離状態での横収差を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating lateral aberrations in a minimum focal length state in the zoom optical system according to the first example.
【図７】第２実施例にかかるズーム光学系のレンズ構成
を示す図であって、最大焦点距離状態から最小焦点距離
状態への焦点距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡を
示している。FIG. 7 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom optical system according to a second example, and illustrates a movement locus of each lens group according to a change in focal length from a maximum focal length state to a minimum focal length state. .
【図８】第２実施例のズーム光学系における最大焦点距
離状態での横収差を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating lateral aberrations in a maximum focal length state in the zoom optical system according to the second example.
【図９】第２実施例のズーム光学系における第１中間焦
点距離状態での横収差を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating lateral aberrations in a first intermediate focal length state in the zoom optical system according to the second example.
【図１０】第２実施例のズーム光学系における第２中間
焦点距離状態での横収差を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating lateral aberrations in a second intermediate focal length state in the zoom optical system according to the second example.
【図１１】第２実施例のズーム光学系における最小焦点
距離状態での横収差を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating lateral aberrations in a minimum focal length state in the zoom optical system according to the second example.
【図１２】第３実施例にかかるズーム光学系のレンズ構
成を示す図であって、最大焦点距離状態から最小焦点距
離状態への焦点距離の変化に伴う各レンズ群の移動軌跡
を示している。FIG. 12 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom optical system according to a third example, and illustrates a movement locus of each lens group according to a change in focal length from a maximum focal length state to a minimum focal length state. .
【図１３】第３実施例のズーム光学系における最大焦点
距離状態での横収差を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating lateral aberrations in the maximum focal length state in the zoom optical system according to the third example.
【図１４】第３実施例のズーム光学系における中間焦点
距離状態での横収差を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating lateral aberrations in an intermediate focal length state in the zoom optical system according to the third example.
【図１５】第３実施例のズーム光学系における最小焦点
距離状態での横収差を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating lateral aberrations when the zoom optical system of the third example is in the minimum focal length state.
【図１６】投影露光装置における照明光学系中の伝達光
学系のズーム化に課せられる制約を説明するための図で
あって、第１フライアイレンズから第２フライアイレン
ズまでの構成を示している。FIG. 16 is a diagram for explaining a restriction imposed on zooming of a transmission optical system in an illumination optical system in the projection exposure apparatus, and shows a configuration from a first fly-eye lens to a second fly-eye lens. I have.
【符号の説明】 １ 光源 ２ ビームエキスパンダー ３ ミラー ４ 第１フライアイレンズ ５ ズーム光学系 ６ 第２フライアイレンズ ７ 可変開口絞り ８ コンデンサー光学系 ９ マスク １０ 投影光学系 １１ ウェハ ２０ 入力手段 ２１ 制御系 ２２ ズーム駆動系 ２３ 絞り駆動系 Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群[Description of Signs] 1 light source 2 beam expander 3 mirror 4 first fly-eye lens 5 zoom optical system 6 second fly-eye lens 7 variable aperture stop 8 condenser optical system 9 mask 10 projection optical system 11 wafer 20 input means 21 control system 22 Zoom drive system 23 Aperture drive system G1 First lens group G2 Second lens group G3 Third lens group G4 Fourth lens group
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/207 Ｇ０３Ｆ 7/207 Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA07 BA08 BA09 BA12 2H087 KA21 LA24 LA27 PA06 PA07 PA17 PB06 PB07 QA02 QA06 QA14 QA17 QA21 QA22 QA26 QA34 QA39 QA41 QA45 RA05 RA13 RA34 RA41 SA23 SA27 SA29 SA32 SA33 SA63 SA64 SA65 SA72 SA75 SB02 SB03 SB13 SB23 SB32 5F046 BA04 BA05 CB12 CB13 CB14 CB23 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) G03F 7/207 G03F 7/207 H H01L 21/027 H01L 21/30 515D F-term (Reference) 2H052 BA02 BA03 BA07 BA08 BA09 BA12 2H087 KA21 LA24 LA27 PA06 PA07 PA17 PB06 PB07 QA02 QA06 QA14 QA17 QA21 QA22 QA26 QA34 QA39 QA41 QA45 RA05 RA13 RA34 RA41 SA23 SA27 SA29 SA32 SA33 SA63 SA64 SA65 SA72 SA75 SB02 SB03 SB13 CB04 SB05 5CB046
Claims (13)
された複数のレンズ群を備え、該複数のレンズ群のうち
の少なくとも２つのレンズ群を光軸に沿って移動させて
焦点距離を連続的に変化させるズーム光学系において、 前記瞳面に最も近いレンズ群は固定され、 焦点距離の最も長い最大焦点距離状態と焦点距離の最も
短い最小焦点距離状態との間の焦点距離の変化に際し
て、前記少なくとも２つのレンズ群は所定の軌道に沿っ
て移動し、 前記所定の軌道は、物体面および像面の位置並びに入射
瞳および射出瞳の位置を実質的に変化させないように定
められ、 前記最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、負
の屈折力を有するレンズ群あるいは強い負の屈折力を有
するレンズを含むレンズ群が物体側へ移動し、 前記最大焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前
記負の屈折力を有するレンズ群あるいは前記強い負の屈
折力を有するレンズを含むレンズ群が像側へ移動するこ
とを特徴とするズーム光学系。A plurality of lens units disposed only on the image side or the object side with respect to a pupil plane, and at least two of the plurality of lens units are moved along an optical axis to provide a focal length. Wherein the lens group closest to the pupil plane is fixed, and the focal length changes between the maximum focal length state with the longest focal length and the minimum focal length state with the shortest focal length. In this case, the at least two lens groups move along a predetermined trajectory, and the predetermined trajectory is determined so as not to substantially change the positions of the object plane and the image plane and the positions of the entrance pupil and the exit pupil, When the focal length changes to the minimum focal length state, a lens group having a negative refractive power or a lens group including a lens having a strong negative refractive power moves to the object side, and the maximum focal length state is changed. Upon change of the focal length of the zoom optical system lens group thus being moved toward the image side including a lens having a lens group or the strong negative refractive power having a negative refractive power.
正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有す
る第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群
と、負の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、 前記最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前
記第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、 前記最大焦点距離状態における前記第１レンズ群と前記
第２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状態での間
隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のズー
ム光学系。2. The zoom optical system includes:
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power. When the focal length changes to the minimum focal length state, the second lens group G2 moves to the object side, and the distance between the first lens group and the second lens group in the maximum focal length state is 2. The zoom optical system according to claim 1, wherein the distance is larger than the distance in the minimum focal length state.
正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有す
る第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群
と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、 前記最小焦点距離状態への焦点距離の変化に際して、前
記第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、 前記最大焦点距離状態における前記第１レンズ群と前記
第２レンズ群との間隔は、前記最小焦点距離状態での間
隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のズー
ム光学系。3. The zoom optical system includes:
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power. When the focal length changes to the minimum focal length state, the second lens group G2 moves to the object side, and the distance between the first lens group and the second lens group in the maximum focal length state is 2. The zoom optical system according to claim 1, wherein the distance is larger than the distance in the minimum focal length state.
１レンズ群と前記第２レンズ群とは正の合成屈折力を有
し、 前記最小焦点距離状態において、前記第１レンズ群と前
記第２レンズ群とは負の合成屈折力を有することを特徴
とする請求項２または３に記載のズーム光学系。4. The first lens group and the second lens group have a positive combined refractive power in the maximum focal length state, and the first lens group and the second lens group in the minimum focal length state. 4. The zoom optical system according to claim 2, wherein the lens group has a negative combined refractive power.
し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、 ｆ１／｜ｆ２｜＞１ の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至４のい
ずれか１項に記載のズーム光学系。5. The condition that f1 / | f2 |> 1 is satisfied when a focal length of the first lens group is f1 and a focal length of the second lens group is f2. The zoom optical system according to any one of claims 2 to 4.
像側のみに配置され、 最大焦点距離状態と最小焦点距離状態との間のすべての
焦点距離状態において、前記瞳面と前記像面との中間位
置と前記瞳面との間の光路中には、通過する光束を全体
的に分岐または偏向させるための光学部材を配置するの
に十分な空間が確保されていることを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項に記載のズーム光学系。6. The plurality of lens groups are arranged only on the image side with respect to the pupil plane, and the pupil plane and the image are arranged in all focal length states between a maximum focal length state and a minimum focal length state. In the optical path between an intermediate position with respect to the plane and the pupil plane, a sufficient space for arranging an optical member for branching or deflecting the passing light flux as a whole is secured. The zoom optical system according to claim 1.
間の光路中には少なくとも１つのレンズが配置されてい
ることを特徴とする請求項６に記載のズーム光学系。7. The zoom optical system according to claim 6, wherein at least one lens is disposed in an optical path between a position where the optical member is disposed and the pupil plane.
も１つのレンズ面は非球面形状に形成されていることを
特徴とする請求項７に記載のズーム光学系。8. The zoom optical system according to claim 7, wherein at least one lens surface of said at least one lens is formed in an aspherical shape.
むレンズ群は、物体側から順に、強い負の屈折力を有す
るレンズと、該レンズから実質的に大きな間隔を隔てて
配置された正レンズとを有することを特徴とする請求項
１に記載のズーム光学系。9. A lens group including a lens having a strong negative refractive power includes, in order from the object side, a lens having a strong negative refractive power and a positive lens disposed at a substantially large distance from the lens. The zoom optical system according to claim 1, further comprising a lens.
性基板へ転写するための露光装置において、 光束を供給するための光源と、該光源からの光束に基づ
いて所定形状の面光源を形成するためのオプティカルイ
ンテグレータと、該オプティカルインテグレータからの
光束を前記マスクへ導くためのコンデンサー光学系とを
備え、 前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光
路中には、前記光源からの光束を前記オプティカルイン
テグレータへ導くための請求項１乃至９のいずれか１項
に記載のズーム光学系が配置されていることを特徴とす
る露光装置。10. An exposure apparatus for transferring a pattern provided on a mask to a photosensitive substrate, wherein a light source for supplying a light beam and a surface light source having a predetermined shape are formed based on the light beam from the light source. And a condenser optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the mask. In an optical path between the light source and the optical integrator, a light beam from the light source is An exposure apparatus comprising the zoom optical system according to any one of claims 1 to 9 for guiding the zoom optical system.
せるための焦点距離設定手段をさらに備え、 前記焦点距離設定手段は、前記マスクのパターンの種類
に応じて前記ズーム光学系の前記焦点距離を設定するこ
とを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。11. The zoom optical system further includes a focal length setting unit for changing a focal length of the zoom optical system, wherein the focal length setting unit sets the focal length of the zoom optical system according to a type of a pattern of the mask. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the setting is performed.
光路中には、前記光源からの光束を多数の光束に分割す
るための補助オプティカルインテグレータが配置され、 前記ズーム光学系は、前記補助オプティカルインテグレ
ータからの前記多数の光束を前記オプティカルインテグ
レータへ導くことを特徴とする請求項１０または１１に
記載の露光装置。12. An auxiliary optical integrator for splitting a light beam from the light source into a number of light beams is disposed in an optical path between the light source and the zoom optical system. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the plurality of light beams from the optical integrator are guided to the optical integrator.
性基板へ転写する露光方法において、 光源からの光束に基づいて所定形状の面光源をオプティ
カルインテグレータで形成し、 該オプティカルインテグレータからの光束をコンデンサ
ー光学系により前記マスクへ導き、 前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間に配
設した請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズーム光
学系の焦点距離を前記マスクのパターンの種類に応じて
変化させて、所望の照明ＮＡで露光を行うことを特徴と
する露光方法。13. An exposure method for transferring a pattern provided on a mask to a photosensitive substrate, wherein a surface light source having a predetermined shape is formed by an optical integrator based on a light beam from the light source, and the light beam from the optical integrator is condensed by a condenser. The focal length of the zoom optical system according to claim 1, wherein the focal length of the zoom optical system is guided between the light source and the optical integrator by an optical system. An exposure method characterized by performing exposure with a desired illumination NA while changing the exposure.
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