JP2004126100A - 投影光学系、露光装置及び露光方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い開口数を有し、露光パターンの最小線幅を小さくすることが可能な投影光学系を提供することである。
【解決手段】レチクルＲの像をウエハＷ上に形成する投影光学系において、投影光学系中のレンズ群のうち最もレチクル側に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて少なくとも３つの正レンズを含み正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて少なくとも２つの両凹レンズを含み負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて開口絞りＡＳを含み正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備え、第４レンズ群は、開口絞りのレチクル側に第１正レンズ群と、第１負レンズ群と、第２正レンズ群を備え、開口絞りのウエハ側に第３正レンズ群と、第２負レンズ群と、第４正レンズ群を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】レチクルＲの像をウエハＷ上に形成する投影光学系において、投影光学系中のレンズ群のうち最もレチクル側に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて少なくとも３つの正レンズを含み正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて少なくとも２つの両凹レンズを含み負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群とウエハとの間の光路中に配置されて開口絞りＡＳを含み正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備え、第４レンズ群は、開口絞りのレチクル側に第１正レンズ群と、第１負レンズ群と、第２正レンズ群を備え、開口絞りのウエハ側に第３正レンズ群と、第２負レンズ群と、第４正レンズ群を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、第１面のパターンの像を第２面上に投影するための投影光学系、この投影光学系を備え、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程中でレチクルのパターンを基板上に転写する際に使用される露光装置、及びこの露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、レジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写する一括露光型の投影露光装置（ステッパー等）、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置が使用されている。半導体集積回路等のパターンの微細化が進むに従って、その種の露光装置に備えられている投影光学系に対しては特に解像力の向上が望まれている。投影光学系の解像力を向上させるには、露光波長をより短くするか、あるいは開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくすることが考えられる。
【０００３】
そこで近年、露光光については、水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）から、ｉ線（波長３６５ｎｍ）が用いられるようになってきており、更に最近ではより短波長の露光光、例えば、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、更には、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光が用いられるようになっている。そして、これら短波長の露光光のもとで使用できる投影光学系が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７１６９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている投影光学系においては、最大の開口数が０．８０であり、更なる解像力の向上が望まれている投影光学系においては十分な大きさの開口数が実現されていなかった。
【０００６】
この発明の課題は、高い開口数を有し、露光パターンの最小線幅を小さくすることが可能な投影光学系を提供することである。また、この投影光学系を備えた露光装置及び、この露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記投影光学系中のレンズ群のうち最も前記第１面側に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りの第１面側に隣接して第１正レンズ群、第１正レンズ群の第１面側に隣接して第１負レンズ群、第１負レンズ群の第１面側に隣接して第２正レンズ群が配置されると共に、開口絞りの第２面側に隣接して第３正レンズ群、第３正レンズ群の第２面側に隣接して第２負レンズ群、第２負レンズ群の第２面側に隣接して第４正レンズ群が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差（ディストーション）、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間の光路中に配置された気体レンズとを備え、前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足することを特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００１１】
また、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００１２】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００１３】
また、請求項３記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズとを備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００１５】
また、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間に配置された気体レンズを備え、前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４記載の投影光学系によれば、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００１８】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００１９】
また、請求項５記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が、前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズとを備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項５記載の投影光学系によれば、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００２１】
また、請求項６記載の投影光学系は、前記第４レンズ群中の少なくとも１つの正レンズを蛍石により構成することを特徴とする。この請求項６記載の投影光学系によれば、蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００２２】
また、請求項７記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が、前記第２正レンズ群と前記第３レンズ群との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第３負レンズ群と、前記第４正レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第４負レンズ群とを備え、前記第３負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側のレンズ面が前記第２面側に凹面を向け、前記第４負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側の面が前記第１面側に凹面を向けていることを特徴とする。
【００２３】
この請求項７記載の投影光学系によれば、第２正レンズ群と第３レンズ群との間の光路中に第３負レンズ群が配置され、第４正レンズ群と第２面との間の光路中に第４負レンズ群が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００２４】
また、請求項８記載の投影光学系は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えることを特徴とする。この請求項８記載の投影光学系によれば、第１レンズ群及び第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００２５】
また、請求項９記載の露光装置は、請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の投影光学系と、前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明光学系とを備え、前記照明光学系からの露光光により前記レチクルのパターンの像を前記投影光学系を介して前記第２面に配置された基板上に投影することを特徴とする。
【００２６】
この請求項９記載の露光装置によれば、投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２７】
また、請求項１０記載の露光方法は、請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の照明光学系を用いて前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明工程と、前記レチクルのパターンを前記第２面に配置された基板上に転写する露光工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項１０記載の露光方法によれば、露光装置の投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。図１は、投影光学系を備えた投影露光装置の構成を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、投影光学系ＰＬの物体面（第１面）には所定の回路パターンが形成された投影原版としてレチクルＲが配置され、投影光学系ＰＬの像面（第２面）には、基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷが配置されている。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳ上に保持されている。レチクルＲの上方には、レチクルＲを均一照明するための照明光学装置ＩＳが配置されている。
【００３１】
投影光学系ＰＬは、瞳位置近傍に可変の開口絞りＡＳを有すると共に、レチクルＲ側及びウエハＷ側において、実質的にテレセントリックとなっている。照明光学装置ＩＳは、露光光の照度分布を均一化するためのフライアイレンズ、照明系開口絞り、可変視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレンズ系等から構成されている。照明光学装置ＩＳから供給される露光光は、レチクルＲを照明し、投影光学系ＰＬの瞳位置には照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成され、所謂ケーラー照明が行われる。そして、ケーラー照明されたレチクルＲのパターンの像が、投影光学系ＰＬを介して投影倍率で縮小されてウエハＷ上に露光（転写）される。
【００３２】
図２は、第１の実施例にかかる投影光学系のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬは、第１物体としてのレチクルＲ側から、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０１及びレチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０２により構成される負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２０１，Ｌ１２０２、両凸レンズＬ１２０３，Ｌ１２０４，Ｌ１２０５，Ｌ１２０６により構成される正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、両凹レンズＬ１３０１，Ｌ１３０２，Ｌ１３０３、両凹レンズＬ（第３負レンズ群）Ｌ１３０４により構成される負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、両凸レンズ（第２正レンズ群）Ｌ１４０１、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ１４０２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（第１負レンズ群）Ｌ１４０３、両凸レンズ（第１正レンズ群）Ｌ１４０４、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第３正レンズ群）Ｌ１４０５、レチクル側に凹面を向けた平凹レンズ（第２負レンズ群）Ｌ１４０６、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０７，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０８，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０９、両凹レンズ（第４負レンズ群）Ｌ１４１０、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ１４１２により構成される正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４群（Ｇ１〜Ｇ４）によって構成されている。
【００３３】
なお、両凸レンズＬ１４０４と正メニスカスレンズＬ１４０５の間に、開口絞りＡＳが配置されている。また、第１正レンズ群、第２正レンズ群、第３正レンズ群、第４正レンズ群は、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まないレンズ群であり、第１負レンズ群、第２負レンズ群、第３負レンズ群、第４負レンズ群は、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まないレンズ群である。
【００３４】
この投影光学系によれば、第４レンズ群Ｇ４において、開口絞りＡＳに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りＡＳのレチクルＲ側に隣接して第１正レンズ群Ｌ１４０４、第１正レンズ群Ｌ１４０４のレチクルＲ側に隣接して第１負レンズ群Ｌ１４０３、第１負レンズ群Ｌ１４０３のレチクルＲ側に隣接して第２正レンズ群Ｌ１４０１，Ｌ１４０２が配置されると共に、開口絞りＡＳのウエハＷ側に隣接して第３正レンズ群Ｌ１４０５、第３正レンズ群Ｌ１４０５のウエハＷ側に隣接して第２負レンズ群１４０６、第２負レンズ群１４０６のウエハＷ側に隣接して第４正レンズ群１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りＡＳよりもウエハＷ側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りからウエハＷまでの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００３５】
この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ１４０４と第３正レンズ群Ｌ１４０５との間に配置された気体レンズを備えている。この気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足する。
【００３６】
この投影光学系によれば、第１正レンズ群Ｌ１４０４と第３正レンズ群Ｌ１４０５との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００３７】
更に、第４レンズ群Ｇ４の第１正レンズ群Ｌ１４０４、気体レンズ及び第３正レンズ群Ｌ１４０５が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００３８】
また、この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ１４０４と第１負レンズ群Ｌ１４０３との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第１気体レンズ）と、第３正レンズ群Ｌ１４０５と第２負レンズ群Ｌ１４０６との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第２気体レンズ）とを備える。即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を優位に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００３９】
また、この投影光学系においては、投影光学系を構成するレンズがＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５６０３２６の合成石英（ＳｉＯ２）又は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５０１４５５の蛍石（ＣａＦ２）により形成されている。第４レンズ群Ｇ４においては、正メニスカスレンズＬ１４０２、正メニスカスレンズＬ１４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ１４１２が蛍石により形成されている。第４レンズ群Ｇ４において蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。なお、この投影光学系では、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ１２０６、第４レンズ群Ｇ４中のレクチル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４０２も蛍石により形成されている。
【００４０】
また、この投影光学系は、第２正レンズ群Ｌ１４０１，Ｌ１４０２と第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に第３負レンズ群Ｌ１３０４が配置され、第４正レンズ群Ｌ１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９とウエハＷとの間の光路中に第４負レンズ群Ｌ１４１０が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００４１】
また、投影光学系ＰＬ内に非球面ＡＳＰ１〜ＡＳＰ８を有するように構成されている。即ち第１レンズ群Ｇ１において負メニスカスレンズＬ１１０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ１として構成されており、負メニスカスレンズＬ１１０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ２として構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３において両凹レンズＬ１３０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ３として構成されており、両凹レンズＬ１３０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ４として構成されており、両凹レンズＬ１３０３のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ５として構成されており、両凹レンズＬ１３０４のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ６として構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４において正メニスカスレンズＬ１４０９のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ７として構成されており、両凹レンズＬ１４１０のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ８として構成されている。この投影光学系によれば、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００４２】
次に、第１の実施例にかかる投影光学系の諸元値を表１に示す。ここで、投影光学系の設計諸元を以下に示す。
開口数（Ｎ．Ａ．）＝０．８５
露光フィールド＝２６×８（ｍｍ）
結像倍率＝１／４倍
物体−光学系距離：５３．８８１４６（ｍｍ）
像−光学系距離：１１．９１１５７（ｍｍ）
投影光学系全長（Ｌ）：１２５０（ｍｍ）
表１において、面番号はレチクルＲ側からのレンズ面の順序、ｒは該当レンズ面の曲率半径、ｄは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔、有効径は各レンズ面における有効径、ｎはＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率をそれぞれ示している。
【００４３】
【表１】
【００４４】
また、表２において、非球面形状を表す係数を示す。ここで非球面形状を以下に示す数式１にて定義する。
【００４５】
【数１】
【００４６】
ただし、Ｚはｓａｇ量、ｈは光軸からの距離、ｒは面頂点の曲率半径、ｋは円錐係数（ｋ＝０の時は球面）である。
【００４７】
【表２】
【００４８】
次に、第１の実施例にかかる条件式に対応する値（条件対応値）を示す。
Ｄ１＝１２２．２７１
Ｌ＝１２５０
Ｄ１／Ｌ＝０．０９８
図３は、第１の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示し、図４は、その子午方向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方向）における横収差（コマ収差）を示している。各収差図において、Ｎ．Ａ．は投影光学系ＰＬのウエハＷ側の開口数、ｆｉｅｌｄ ｈｅｉｇｈｔはウエハＷ側の像高を示しており、非点収差図中において、点線は子午像面（タンジェンシャル像面）、実線は球欠像面（サジタル像面）を示している。
【００４９】
この第１の実施例にかかる投影光学系、即ち、この高開口数を有する投影光学系においては、球面収差、歪曲収差（ディストーション）、コマ収差等がバランス良く補正されていることが理解できる。
【００５０】
次に、第２の実施例にかかる投影光学系の構成を説明する。図５は、第２の実施例にかかる投影光学系のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬは、第１物体としてのレチクルＲ側から、両凹レンズＬ２１０１，Ｌ２１０２により構成される負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ２２０１，Ｌ２２０２，Ｌ２２０３、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２０４、両凸レンズＬ２２０５により構成される正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、両凹レンズＬ２３０１，Ｌ２３０２，Ｌ２３０３，両凹レンズ（第３負レンズ群）Ｌ２３０４により構成される負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ２４０１，レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ２４０２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（第１負レンズ群）Ｌ２４０３、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第１正レンズ群）Ｌ２４０４、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第３正レンズ群）Ｌ２４０５、レチクル側に凹面を向けた平凹レンズ（第２負レンズ群）Ｌ２４０６、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０７、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０８，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０９、両凹レンズ（第４負レンズ群）Ｌ２４１０、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２４１２により構成される正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４群（Ｇ１〜Ｇ４）によって構成されている。
【００５１】
なお、正メニスカスレンズＬ２４０４と正メニスカスレンズＬ２４０５の間に、開口絞りＡＳが配置されている。また、第１正レンズ群、第２正レンズ群、第３正レンズ群、第４正レンズ群は、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まないレンズ群であり、第１負レンズ群、第２負レンズ群、第３負レンズ群、第４負レンズ群は、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まないレンズ群である。
【００５２】
この投影光学系によれば、第４レンズ群Ｇ４において、開口絞りＡＳに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りＡＳのレチクルＲ側に隣接して第１正レンズ群Ｌ２４０４、第１正レンズ群Ｌ２４０４のレチクルＲ側に隣接して第１負レンズ群Ｌ２４０３、第１負レンズ群Ｌ２４０３のレチクルＲ側に隣接して第２正レンズ群Ｌ２４０１，Ｌ２４０２が配置されると共に、開口絞りＡＳのウエハＷ側に隣接して第３正レンズ群Ｌ２４０５、第３正レンズ群Ｌ２４０５のウエハＷ側に隣接して第２負レンズ群２４０６、第２負レンズ群２４０６のウエハＷ側に隣接して第４正レンズ群２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りＡＳよりもウエハＷ側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りからウエハＷまでの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００５３】
この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ２４０４と第３正レンズ群Ｌ２４０５との間に配置された気体レンズを備えている。この気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足する。
【００５４】
この投影光学系によれば、第１正レンズ群Ｌ２４０４と第３正レンズ群Ｌ２４０５との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００５５】
更に、第４レンズ群Ｇ４の第１正レンズ群Ｌ２４０４、気体レンズ及び第３正レンズ群Ｌ２４０５が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００５６】
また、この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ２４０４と第１負レンズ群Ｌ２４０３との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第１気体レンズ）と、第３正レンズ群Ｌ２４０５と第２負レンズ群Ｌ２４０６との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第２気体レンズ）とを備える。即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００５７】
また、この投影光学系においては、投影光学系を構成するレンズがＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５６０３２６の合成石英（ＳｉＯ２）又は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５０１４５５の蛍石（ＣａＦ２）により形成されている。第４レンズ群Ｇ４においては、正メニスカスレンズＬ２４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２４１２が蛍石により形成されている。第４レンズ群Ｇ４において蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００５８】
また、この投影光学系は、第２正レンズ群Ｌ２４０１，Ｌ２４０２と第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に第３負レンズ群Ｌ２３０４が配置され、第４正レンズ群Ｌ２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９とウエハＷとの間の光路中に第４負レンズ群Ｌ２４１０が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００５９】
また、投影光学系ＰＬ内に非球面ＡＳＰ１〜ＡＳＰ８を有するように構成されている。即ち第１レンズ群Ｇ１において両凹レンズＬ２１０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ１として構成されており、両凹レンズＬ２１０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ２として構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３において両凹レンズＬ２３０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ３として構成されており、両凹レンズＬ２３０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ４として構成されており、両凹レンズＬ２３０３のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ５として構成されており、両凹レンズＬ２３０４のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ６として構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４において正メニスカスレンズＬ２４０９のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ７として構成されており、両凹レンズＬ１４１０のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ８として構成されている。この投影光学系によれば、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００６０】
次に、第２の実施例にかかる投影光学系の諸元値を表３に示す。ここで、投影光学系の設計諸元を以下に示す。
開口数（Ｎ．Ａ．）＝０．８５
露光フィールド＝２６×８（ｍｍ）
結像倍率＝１／４倍
物体−光学系距離：５８．９０５５８（ｍｍ）
像−光学系距離：１１．５９５５１（ｍｍ）
投影光学系全長（Ｌ）：１２５０（ｍｍ）
表３において、面番号はレチクルＲ側からのレンズ面の順序、ｒは該当レンズ面の曲率半径、ｄは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔、有効径は各レンズ面における有効径、ｎはＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率をそれぞれ示している。
【００６１】
【表３】
【００６２】
また、表４において、非球面形状を表す係数を示す。ここで非球面形状は、上述の数式１にて定義する。
【００６３】
【表４】
【００６４】
次に、第２の実施例にかかる条件式に対応する値（条件対応値）を示す。
Ｄ１＝８８．４７５４７
Ｌ＝１２５０
Ｄ１／Ｌ＝０．０７１
図６は、第２の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示し、図７は、その子午方向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方向）における横収差（コマ収差）を示している。各収差図において、Ｎ．Ａ．は投影光学系ＰＬのウエハＷ側の開口数、ｆｉｅｌｄ ｈｅｉｇｈｔはウエハＷ側の像高を示しており、非点収差図中において、点線は子午像面（タンジェンシャル像面）、実線は球欠像面（サジタル像面）を示している。
【００６５】
この第２の実施例にかかる投影光学系、即ち、この高開口数を有する投影光学系においては、球面収差、歪曲収差（ディストーション）、コマ収差等がバランス良く補正されていることが理解できる。
【００６６】
なお、上記の実施の形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、ＫｒＦエキシマレーザ光や、水銀ランプのｇ線、ｉ線等、更にはそれ以外の波長の光を使用する場合にも適用できることは言うまでもない。
【００６７】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図１に示す実施の形態の露光装置を用いて感光基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る半導体デバイスの製造方法を、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
先ず、図８のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、図１に示す露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明光学装置によりマスクを照明し（照明工程）、マスクのパターンをウエハ上に転写する（露光工程）。
【００６９】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００７０】
また、図１に示す本実施の形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図９のフローチャートを参照して、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明する。図９において、パターン形成工程４０１では、図１に示す露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７１】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００７２】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
この発明の投影光学系によれば、第４正レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、ディストーション、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００７４】
また、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に所定の厚さの気体レンズを備えることにより可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００７５】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を抑制することができる。
【００７６】
また、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を優位に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００７７】
また、第４レンズ群中に蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００７８】
また、第２正レンズ群と第３レンズ群との間の光路中に第３負レンズ群が配置され、第４正レンズ群と第２面との間の光路中に第４負レンズ群が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００７９】
また、第１レンズ群及び第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００８０】
また、この発明の露光装置によれば、投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００８１】
また、この発明の露光方法によれば、露光装置の投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる投影光学系を備えた投影露光装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系の横収差を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図６】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示す図である。
【図７】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系の横収差を示す図である。
【図８】この発明の各実施例にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の各実施例にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＩＳ…照明光学装置、Ｒ…レチクル、ＲＳ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、ＡＳ…開口絞り、Ｗ…ウエハ、ＷＳ…ウエハステージ、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、Ｌ１４０４，Ｌ２４０４…第１正レンズ群、（Ｌ１４０１，Ｌ１４０２），（Ｌ２４０１，Ｌ２４０２）…第２正レンズ群、Ｌ１４０５，Ｌ２４０５…第３正レンズ群、（Ｌ１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９），（Ｌ２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９）…第４正レンズ群、Ｌ１４０３，Ｌ２４０３…第１負レンズ群、Ｌ１４０６，Ｌ２４０６…第２負レンズ群、Ｌ１３０４，Ｌ２３０４…第３負レンズ群、Ｌ１４１０，Ｌ２４１０…第４負レンズ群。
【発明の属する技術分野】
この発明は、第１面のパターンの像を第２面上に投影するための投影光学系、この投影光学系を備え、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程中でレチクルのパターンを基板上に転写する際に使用される露光装置、及びこの露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、レジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写する一括露光型の投影露光装置（ステッパー等）、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置が使用されている。半導体集積回路等のパターンの微細化が進むに従って、その種の露光装置に備えられている投影光学系に対しては特に解像力の向上が望まれている。投影光学系の解像力を向上させるには、露光波長をより短くするか、あるいは開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくすることが考えられる。
【０００３】
そこで近年、露光光については、水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）から、ｉ線（波長３６５ｎｍ）が用いられるようになってきており、更に最近ではより短波長の露光光、例えば、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、更には、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光が用いられるようになっている。そして、これら短波長の露光光のもとで使用できる投影光学系が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７１６９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている投影光学系においては、最大の開口数が０．８０であり、更なる解像力の向上が望まれている投影光学系においては十分な大きさの開口数が実現されていなかった。
【０００６】
この発明の課題は、高い開口数を有し、露光パターンの最小線幅を小さくすることが可能な投影光学系を提供することである。また、この投影光学系を備えた露光装置及び、この露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記投影光学系中のレンズ群のうち最も前記第１面側に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りの第１面側に隣接して第１正レンズ群、第１正レンズ群の第１面側に隣接して第１負レンズ群、第１負レンズ群の第１面側に隣接して第２正レンズ群が配置されると共に、開口絞りの第２面側に隣接して第３正レンズ群、第３正レンズ群の第２面側に隣接して第２負レンズ群、第２負レンズ群の第２面側に隣接して第４正レンズ群が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差（ディストーション）、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間の光路中に配置された気体レンズとを備え、前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足することを特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００１１】
また、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００１２】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００１３】
また、請求項３記載の投影光学系は、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズとを備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３記載の投影光学系によれば、第４レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００１５】
また、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間に配置された気体レンズを備え、前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４記載の投影光学系によれば、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００１８】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００１９】
また、請求項５記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が、前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズとを備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項５記載の投影光学系によれば、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００２１】
また、請求項６記載の投影光学系は、前記第４レンズ群中の少なくとも１つの正レンズを蛍石により構成することを特徴とする。この請求項６記載の投影光学系によれば、蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００２２】
また、請求項７記載の投影光学系は、前記第４レンズ群が、前記第２正レンズ群と前記第３レンズ群との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第３負レンズ群と、前記第４正レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第４負レンズ群とを備え、前記第３負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側のレンズ面が前記第２面側に凹面を向け、前記第４負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側の面が前記第１面側に凹面を向けていることを特徴とする。
【００２３】
この請求項７記載の投影光学系によれば、第２正レンズ群と第３レンズ群との間の光路中に第３負レンズ群が配置され、第４正レンズ群と第２面との間の光路中に第４負レンズ群が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００２４】
また、請求項８記載の投影光学系は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えることを特徴とする。この請求項８記載の投影光学系によれば、第１レンズ群及び第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００２５】
また、請求項９記載の露光装置は、請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の投影光学系と、前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明光学系とを備え、前記照明光学系からの露光光により前記レチクルのパターンの像を前記投影光学系を介して前記第２面に配置された基板上に投影することを特徴とする。
【００２６】
この請求項９記載の露光装置によれば、投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２７】
また、請求項１０記載の露光方法は、請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の照明光学系を用いて前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明工程と、前記レチクルのパターンを前記第２面に配置された基板上に転写する露光工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項１０記載の露光方法によれば、露光装置の投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。図１は、投影光学系を備えた投影露光装置の構成を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、投影光学系ＰＬの物体面（第１面）には所定の回路パターンが形成された投影原版としてレチクルＲが配置され、投影光学系ＰＬの像面（第２面）には、基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷが配置されている。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳ上に保持されている。レチクルＲの上方には、レチクルＲを均一照明するための照明光学装置ＩＳが配置されている。
【００３１】
投影光学系ＰＬは、瞳位置近傍に可変の開口絞りＡＳを有すると共に、レチクルＲ側及びウエハＷ側において、実質的にテレセントリックとなっている。照明光学装置ＩＳは、露光光の照度分布を均一化するためのフライアイレンズ、照明系開口絞り、可変視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレンズ系等から構成されている。照明光学装置ＩＳから供給される露光光は、レチクルＲを照明し、投影光学系ＰＬの瞳位置には照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成され、所謂ケーラー照明が行われる。そして、ケーラー照明されたレチクルＲのパターンの像が、投影光学系ＰＬを介して投影倍率で縮小されてウエハＷ上に露光（転写）される。
【００３２】
図２は、第１の実施例にかかる投影光学系のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬは、第１物体としてのレチクルＲ側から、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０１及びレチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０２により構成される負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２０１，Ｌ１２０２、両凸レンズＬ１２０３，Ｌ１２０４，Ｌ１２０５，Ｌ１２０６により構成される正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、両凹レンズＬ１３０１，Ｌ１３０２，Ｌ１３０３、両凹レンズＬ（第３負レンズ群）Ｌ１３０４により構成される負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、両凸レンズ（第２正レンズ群）Ｌ１４０１、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ１４０２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（第１負レンズ群）Ｌ１４０３、両凸レンズ（第１正レンズ群）Ｌ１４０４、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第３正レンズ群）Ｌ１４０５、レチクル側に凹面を向けた平凹レンズ（第２負レンズ群）Ｌ１４０６、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０７，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０８，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ１４０９、両凹レンズ（第４負レンズ群）Ｌ１４１０、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ１４１２により構成される正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４群（Ｇ１〜Ｇ４）によって構成されている。
【００３３】
なお、両凸レンズＬ１４０４と正メニスカスレンズＬ１４０５の間に、開口絞りＡＳが配置されている。また、第１正レンズ群、第２正レンズ群、第３正レンズ群、第４正レンズ群は、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まないレンズ群であり、第１負レンズ群、第２負レンズ群、第３負レンズ群、第４負レンズ群は、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まないレンズ群である。
【００３４】
この投影光学系によれば、第４レンズ群Ｇ４において、開口絞りＡＳに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りＡＳのレチクルＲ側に隣接して第１正レンズ群Ｌ１４０４、第１正レンズ群Ｌ１４０４のレチクルＲ側に隣接して第１負レンズ群Ｌ１４０３、第１負レンズ群Ｌ１４０３のレチクルＲ側に隣接して第２正レンズ群Ｌ１４０１，Ｌ１４０２が配置されると共に、開口絞りＡＳのウエハＷ側に隣接して第３正レンズ群Ｌ１４０５、第３正レンズ群Ｌ１４０５のウエハＷ側に隣接して第２負レンズ群１４０６、第２負レンズ群１４０６のウエハＷ側に隣接して第４正レンズ群１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りＡＳよりもウエハＷ側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りからウエハＷまでの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００３５】
この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ１４０４と第３正レンズ群Ｌ１４０５との間に配置された気体レンズを備えている。この気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足する。
【００３６】
この投影光学系によれば、第１正レンズ群Ｌ１４０４と第３正レンズ群Ｌ１４０５との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００３７】
更に、第４レンズ群Ｇ４の第１正レンズ群Ｌ１４０４、気体レンズ及び第３正レンズ群Ｌ１４０５が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００３８】
また、この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ１４０４と第１負レンズ群Ｌ１４０３との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第１気体レンズ）と、第３正レンズ群Ｌ１４０５と第２負レンズ群Ｌ１４０６との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第２気体レンズ）とを備える。即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を優位に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００３９】
また、この投影光学系においては、投影光学系を構成するレンズがＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５６０３２６の合成石英（ＳｉＯ２）又は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５０１４５５の蛍石（ＣａＦ２）により形成されている。第４レンズ群Ｇ４においては、正メニスカスレンズＬ１４０２、正メニスカスレンズＬ１４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ１４１２が蛍石により形成されている。第４レンズ群Ｇ４において蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。なお、この投影光学系では、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ１２０６、第４レンズ群Ｇ４中のレクチル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４０２も蛍石により形成されている。
【００４０】
また、この投影光学系は、第２正レンズ群Ｌ１４０１，Ｌ１４０２と第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に第３負レンズ群Ｌ１３０４が配置され、第４正レンズ群Ｌ１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９とウエハＷとの間の光路中に第４負レンズ群Ｌ１４１０が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００４１】
また、投影光学系ＰＬ内に非球面ＡＳＰ１〜ＡＳＰ８を有するように構成されている。即ち第１レンズ群Ｇ１において負メニスカスレンズＬ１１０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ１として構成されており、負メニスカスレンズＬ１１０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ２として構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３において両凹レンズＬ１３０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ３として構成されており、両凹レンズＬ１３０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ４として構成されており、両凹レンズＬ１３０３のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ５として構成されており、両凹レンズＬ１３０４のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ６として構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４において正メニスカスレンズＬ１４０９のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ７として構成されており、両凹レンズＬ１４１０のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ８として構成されている。この投影光学系によれば、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００４２】
次に、第１の実施例にかかる投影光学系の諸元値を表１に示す。ここで、投影光学系の設計諸元を以下に示す。
開口数（Ｎ．Ａ．）＝０．８５
露光フィールド＝２６×８（ｍｍ）
結像倍率＝１／４倍
物体−光学系距離：５３．８８１４６（ｍｍ）
像−光学系距離：１１．９１１５７（ｍｍ）
投影光学系全長（Ｌ）：１２５０（ｍｍ）
表１において、面番号はレチクルＲ側からのレンズ面の順序、ｒは該当レンズ面の曲率半径、ｄは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔、有効径は各レンズ面における有効径、ｎはＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率をそれぞれ示している。
【００４３】
【表１】
また、表２において、非球面形状を表す係数を示す。ここで非球面形状を以下に示す数式１にて定義する。
【００４５】
【数１】
ただし、Ｚはｓａｇ量、ｈは光軸からの距離、ｒは面頂点の曲率半径、ｋは円錐係数（ｋ＝０の時は球面）である。
【００４７】
【表２】
次に、第１の実施例にかかる条件式に対応する値（条件対応値）を示す。
Ｄ１＝１２２．２７１
Ｌ＝１２５０
Ｄ１／Ｌ＝０．０９８
図３は、第１の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示し、図４は、その子午方向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方向）における横収差（コマ収差）を示している。各収差図において、Ｎ．Ａ．は投影光学系ＰＬのウエハＷ側の開口数、ｆｉｅｌｄ ｈｅｉｇｈｔはウエハＷ側の像高を示しており、非点収差図中において、点線は子午像面（タンジェンシャル像面）、実線は球欠像面（サジタル像面）を示している。
【００４９】
この第１の実施例にかかる投影光学系、即ち、この高開口数を有する投影光学系においては、球面収差、歪曲収差（ディストーション）、コマ収差等がバランス良く補正されていることが理解できる。
【００５０】
次に、第２の実施例にかかる投影光学系の構成を説明する。図５は、第２の実施例にかかる投影光学系のレンズ断面図である。この投影光学系ＰＬは、第１物体としてのレチクルＲ側から、両凹レンズＬ２１０１，Ｌ２１０２により構成される負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ２２０１，Ｌ２２０２，Ｌ２２０３、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２０４、両凸レンズＬ２２０５により構成される正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、両凹レンズＬ２３０１，Ｌ２３０２，Ｌ２３０３，両凹レンズ（第３負レンズ群）Ｌ２３０４により構成される負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ２４０１，レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第２正レンズ群）Ｌ２４０２、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（第１負レンズ群）Ｌ２４０３、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第１正レンズ群）Ｌ２４０４、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第３正レンズ群）Ｌ２４０５、レチクル側に凹面を向けた平凹レンズ（第２負レンズ群）Ｌ２４０６、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０７、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０８，レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（第４正レンズ群）Ｌ２４０９、両凹レンズ（第４負レンズ群）Ｌ２４１０、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２４１２により構成される正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４群（Ｇ１〜Ｇ４）によって構成されている。
【００５１】
なお、正メニスカスレンズＬ２４０４と正メニスカスレンズＬ２４０５の間に、開口絞りＡＳが配置されている。また、第１正レンズ群、第２正レンズ群、第３正レンズ群、第４正レンズ群は、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まないレンズ群であり、第１負レンズ群、第２負レンズ群、第３負レンズ群、第４負レンズ群は、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まないレンズ群である。
【００５２】
この投影光学系によれば、第４レンズ群Ｇ４において、開口絞りＡＳに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されている。即ち、開口絞りＡＳのレチクルＲ側に隣接して第１正レンズ群Ｌ２４０４、第１正レンズ群Ｌ２４０４のレチクルＲ側に隣接して第１負レンズ群Ｌ２４０３、第１負レンズ群Ｌ２４０３のレチクルＲ側に隣接して第２正レンズ群Ｌ２４０１，Ｌ２４０２が配置されると共に、開口絞りＡＳのウエハＷ側に隣接して第３正レンズ群Ｌ２４０５、第３正レンズ群Ｌ２４０５のウエハＷ側に隣接して第２負レンズ群２４０６、第２負レンズ群２４０６のウエハＷ側に隣接して第４正レンズ群２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９が配置されている。従って、横収差であるコマ収差、歪曲収差、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りＡＳよりもウエハＷ側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りからウエハＷまでの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００５３】
この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ２４０４と第３正レンズ群Ｌ２４０５との間に配置された気体レンズを備えている。この気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、投影光学系の全長をＬとするとき、
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２
の条件を満足する。
【００５４】
この投影光学系によれば、第１正レンズ群Ｌ２４０４と第３正レンズ群Ｌ２４０５との間の光路中に厚さの厚い気体レンズを備えることにより、即ち０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）の条件を満足することにより、可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り機構等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、（Ｄ１／Ｌ）＜０．２の条件を満足することにより投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００５５】
更に、第４レンズ群Ｇ４の第１正レンズ群Ｌ２４０４、気体レンズ及び第３正レンズ群Ｌ２４０５が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を低減させることができる。従って、正の屈折力を有する第４レンズ群においては球面収差の発生が抑制されていることから、第２レンズ群の正の屈折力を低減させることができ、第２レンズ群において一枚毎のレンズの屈折力の低減が可能になる。
【００５６】
また、この投影光学系は、第４レンズ群Ｇ４が第１正レンズ群Ｌ２４０４と第１負レンズ群Ｌ２４０３との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第１気体レンズ）と、第３正レンズ群Ｌ２４０５と第２負レンズ群Ｌ２４０６との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する気体レンズ（第２気体レンズ）とを備える。即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を有利に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００５７】
また、この投影光学系においては、投影光学系を構成するレンズがＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５６０３２６の合成石英（ＳｉＯ２）又は、ＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率ｎ＝１．５０１４５５の蛍石（ＣａＦ２）により形成されている。第４レンズ群Ｇ４においては、正メニスカスレンズＬ２４１１、レクチル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２４１２が蛍石により形成されている。第４レンズ群Ｇ４において蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００５８】
また、この投影光学系は、第２正レンズ群Ｌ２４０１，Ｌ２４０２と第３レンズ群Ｇ３との間の光路中に第３負レンズ群Ｌ２３０４が配置され、第４正レンズ群Ｌ２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９とウエハＷとの間の光路中に第４負レンズ群Ｌ２４１０が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００５９】
また、投影光学系ＰＬ内に非球面ＡＳＰ１〜ＡＳＰ８を有するように構成されている。即ち第１レンズ群Ｇ１において両凹レンズＬ２１０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ１として構成されており、両凹レンズＬ２１０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ２として構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３において両凹レンズＬ２３０１のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ３として構成されており、両凹レンズＬ２３０２のレチクルＲ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ４として構成されており、両凹レンズＬ２３０３のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ５として構成されており、両凹レンズＬ２３０４のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ６として構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４において正メニスカスレンズＬ２４０９のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ７として構成されており、両凹レンズＬ１４１０のウエハＷ側のレンズ面が非球面ＡＳＰ８として構成されている。この投影光学系によれば、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００６０】
次に、第２の実施例にかかる投影光学系の諸元値を表３に示す。ここで、投影光学系の設計諸元を以下に示す。
開口数（Ｎ．Ａ．）＝０．８５
露光フィールド＝２６×８（ｍｍ）
結像倍率＝１／４倍
物体−光学系距離：５８．９０５５８（ｍｍ）
像−光学系距離：１１．５９５５１（ｍｍ）
投影光学系全長（Ｌ）：１２５０（ｍｍ）
表３において、面番号はレチクルＲ側からのレンズ面の順序、ｒは該当レンズ面の曲率半径、ｄは該当レンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔、有効径は各レンズ面における有効径、ｎはＡｒＦエキシマレーザの波長（波長λ＝１９３ｎｍ）における硝材屈折率をそれぞれ示している。
【００６１】
【表３】
また、表４において、非球面形状を表す係数を示す。ここで非球面形状は、上述の数式１にて定義する。
【００６３】
【表４】
次に、第２の実施例にかかる条件式に対応する値（条件対応値）を示す。
Ｄ１＝８８．４７５４７
Ｌ＝１２５０
Ｄ１／Ｌ＝０．０７１
図６は、第２の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示し、図７は、その子午方向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方向）における横収差（コマ収差）を示している。各収差図において、Ｎ．Ａ．は投影光学系ＰＬのウエハＷ側の開口数、ｆｉｅｌｄ ｈｅｉｇｈｔはウエハＷ側の像高を示しており、非点収差図中において、点線は子午像面（タンジェンシャル像面）、実線は球欠像面（サジタル像面）を示している。
【００６５】
この第２の実施例にかかる投影光学系、即ち、この高開口数を有する投影光学系においては、球面収差、歪曲収差（ディストーション）、コマ収差等がバランス良く補正されていることが理解できる。
【００６６】
なお、上記の実施の形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、ＫｒＦエキシマレーザ光や、水銀ランプのｇ線、ｉ線等、更にはそれ以外の波長の光を使用する場合にも適用できることは言うまでもない。
【００６７】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図１に示す実施の形態の露光装置を用いて感光基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る半導体デバイスの製造方法を、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
先ず、図８のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、図１に示す露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明光学装置によりマスクを照明し（照明工程）、マスクのパターンをウエハ上に転写する（露光工程）。
【００６９】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００７０】
また、図１に示す本実施の形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図９のフローチャートを参照して、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明する。図９において、パターン形成工程４０１では、図１に示す露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７１】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００７２】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
この発明の投影光学系によれば、第４正レンズ群において、開口絞りに対して、屈折力が対称系となるようにレンズ群が配置されているため、横収差であるコマ収差、ディストーション、更には倍率色収差の補正を有利に行うことができる。また、開口絞りよりも第２面側に負レンズ群が配置されていることから、開口絞りから第２面までの間のペッツバル和の補正を容易に行うことができ、瞳収差の補正を有利に行うことができる。
【００７４】
また、第１正レンズ群と第３正レンズ群との間の光路中に所定の厚さの気体レンズを備えることにより可変絞り等により構成される開口絞りの配置位置の幅を大きくすることができ、可変絞り等を配置する際の設計自由度を大きくすることができる。一方、投影光学系が巨大化するのを防止することができる。
【００７５】
更に、第４レンズ群の第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群が全体として正の屈折力を有する群を構成することから、厚さの厚い気体レンズにより第１正レンズ群、気体レンズ及び第３正レンズ群の凸レンズ作用を軽減することができ、球面収差の発生を抑制することができる。
【００７６】
また、第１正レンズ群と第１負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第１気体レンズが配置され、第３正レンズ群と第２負レンズ群との間の光路中に正の屈折力を有する第２気体レンズが配置される、即ち、開口絞りに対して対称に正の屈折力を有する気体レンズが配置されるため、横収差の補正状態を保ちながら縦収差である球面収差の補正を優位に行うことができ、大開口数の投影光学系を実現することができる。
【００７７】
また、第４レンズ群中に蛍石により構成された正レンズを有することから、軸上色収差の補正を有利に行うことができる。
【００７８】
また、第２正レンズ群と第３レンズ群との間の光路中に第３負レンズ群が配置され、第４正レンズ群と第２面との間の光路中に第４負レンズ群が配置されているため、高次球面収差の補正を有利に行うことができる。
【００７９】
また、第１レンズ群及び第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群が非球面形状のレンズ面を備えるため、コマ収差、歪曲収差等、画角によって異なる高次収差の補正を有利に行うことができる。
【００８０】
また、この発明の露光装置によれば、投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００８１】
また、この発明の露光方法によれば、露光装置の投影光学系が大開口数を有し且つ、収差補正が良好に行われていることから、最小線幅の小さい露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる投影光学系を備えた投影露光装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施例にかかる投影光学系の横収差を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図６】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系の縦収差を示す図である。
【図７】この発明の第２の実施例にかかる投影光学系の横収差を示す図である。
【図８】この発明の各実施例にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の各実施例にかかる投影光学系を用いた半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＩＳ…照明光学装置、Ｒ…レチクル、ＲＳ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、ＡＳ…開口絞り、Ｗ…ウエハ、ＷＳ…ウエハステージ、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、Ｌ１４０４，Ｌ２４０４…第１正レンズ群、（Ｌ１４０１，Ｌ１４０２），（Ｌ２４０１，Ｌ２４０２）…第２正レンズ群、Ｌ１４０５，Ｌ２４０５…第３正レンズ群、（Ｌ１４０７，Ｌ１４０８，Ｌ１４０９），（Ｌ２４０７，Ｌ２４０８，Ｌ２４０９）…第４正レンズ群、Ｌ１４０３，Ｌ２４０３…第１負レンズ群、Ｌ１４０６，Ｌ２４０６…第２負レンズ群、Ｌ１３０４，Ｌ２３０４…第３負レンズ群、Ｌ１４１０，Ｌ２４１０…第４負レンズ群。
Claims (10)
- 第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系中のレンズ群のうち最も前記第１面側に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、
前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、
前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群と
を備え、
前記第４レンズ群は、
前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、
前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、
前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、
前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、
前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、
前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、
を備えることを特徴とする投影光学系。 - 第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、
前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、
前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群と
を備え、
前記第４レンズ群は、
前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、
前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、
前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、
前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、
前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、
前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、
前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間の光路中に配置された気体レンズと
を備え、
前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２ - 第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記第１面と前記第２面の間の光路中に配置されて、少なくとも２つの負レンズを含み、負の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも３つの正レンズを含み、正の屈折力を有する第２レンズ群と、
前記第２レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、少なくとも２つの両凹レンズを含み、負の屈折力を有する第３レンズ群と、
前記第３レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、開口絞りを含み正の屈折力を有する第４レンズ群と
を備え、
前記第４レンズ群は、
前記開口絞りの前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第１正レンズ群と、
前記第１正レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第１負レンズ群と、
前記第１負レンズ群の前記第１面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第２正レンズ群と、
前記開口絞りの前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第３正レンズ群と、
前記第３正レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第２負レンズ群と、
前記第２負レンズ群の前記第２面側に隣接して配置され、１以上の正レンズを有し且つ負レンズを含まない第４正レンズ群と、
前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、
前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズと、
を備えることを特徴とする投影光学系。 - 前記第４レンズ群は、前記第１正レンズ群と前記第３正レンズ群との間に配置された気体レンズを備え、
前記気体レンズの軸上厚さをＤ１とし、前記投影光学系の全長をＬとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の投影光学系。
０．０２＜（Ｄ１／Ｌ）＜０．２ - 前記第４レンズ群は、
前記第１正レンズ群と前記第１負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第１気体レンズと、
前記第３正レンズ群と前記第２負レンズ群との間の光路中に配置されて正の屈折力を有する第２気体レンズと、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影光学系。 - 前記第４レンズ群中の少なくとも１つの正レンズを蛍石により構成することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投影光学系。
- 前記第４レンズ群は、
前記第２正レンズ群と前記第３レンズ群との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第３負レンズ群と、
前記第４正レンズ群と前記第２面との間の光路中に配置されて、１以上の負レンズを有し且つ正レンズを含まない第４負レンズ群と、
を備え、
前記第３負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側のレンズ面が前記第２面側に凹面を向け、前記第４負レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズの前記開口絞り側の面が前記第１面側に凹面を向けていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の投影光学系。 - 前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方のレンズ群は、非球面形状のレンズ面を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の投影光学系。
- 請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の投影光学系と、
前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明光学系とを備え、
前記照明光学系からの露光光により前記レチクルのパターンの像を前記投影光学系を介して前記第２面に配置された基板上に投影することを特徴とする露光装置。 - 請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の照明光学系を用いて前記第１面に配置されたレチクルを照明する照明工程と、
前記レチクルのパターンを前記第２面に配置された基板上に転写する露光工程と
を有することを特徴とする露光方法。
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