JP4192279B2 - Projection optical system manufacturing method, projection optical system manufactured by the manufacturing method, projection exposure apparatus and method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のパターンが形成されたマスクを感光性基板上に投影露光する投影露光装置、それの投影光学系の製造等に関するものであり、特に、ＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる投影露光装置等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するために用いられる露光装置として、所定のパターンが形成された投影原版としてのマスクを投影光学系を介して感光性基板上に投影露光するものが知られている。この様な投影光学系としては、露光波長の光に対して透過性の光学特性を持つ屈折性の光学素子等のレンズで構成される屈折型の投影光学系、屈折性の光学素子としてのレンズと反射性の光学素子としてのミラーとを組み合わせた反射屈折型の投影光学系、さらには全て反射性の光学素子としてのミラーで構成される反射型の投影光学系が知られている。
【０００３】
以上の各投影光学系を用いてマスクパターンを感光性基板に投影する際の投影倍率としては、製造する素子に応じて、縮小、等倍あるいは拡大するものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の各種の素子を製造する際に用いられる露光装置の投影光学系は、微細なマスクパターンを感光性基板上に投影するために、一般に、高解像力で無収差に近い状態なる非常に高い光学性能が要求される。
従って、近年にて要求される仕様を満たす投影光学系を実現するには、投影光学系を製造するための技術が１つの大きな要因となる。このため、投影光学系を構成する例えばレンズ等の光学部材自身の製造誤差、または投影光学系を製造する際に、複数の光学部材を組み込んだ段階で生ずる組立て製造誤差等による誤差をレンズ等の光学部材を保持する鏡筒内部のワッシヤの厚み等を変更することにより、各光学部材の間隔を調整して、製造時に発生あるいは残存する低次の収差を補正することができる。
【０００５】
しかしながら、以上の従来の投影光学系の調整手法では、製造時に発生あるいは残存する高次の収差を補正することが不可能であった。すなわち、レンズ等の光学部材自身に残存する微小な製造誤差や、光学部材の間隔を調整しても残存する微小な収差成分（例えば、高次の像面弯曲、高次のディストーション等）等を取り除くことが困難であった。
【０００６】
従って、光学素子、組立調整した投影光学系が不良となる事態が頻繁に生じ、高い光学性能を有する投影光学系が設計できたとしても、投影光学系を製造することが極めて困難である。このため、ますます微細となるマスクパターンを投影光学系によって感光性基板上に投影露光して、より高い集積度を持つ半導体素子等の各種の素子を製造することは困難となる。
【０００７】
従って、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、投影光学系を構成する光学部品の不良や、投影光学系自身の不良を招くことなく、高次の収差成分が除去された高い光学性能を持つ投影光学系の製造を可能とし得る。このため、本発明では、高次の収差成分が除去し得る投影光学系の製造方法、マスクパターンを感光性基板に良好に投影露光し得る投影露光装置、さらにはより高い集積度を持つ半導体素子を始めとした各種の素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を実現するために、本発明の第１の態様によれば、マスク上に形成された所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系の製造方法において、
前記投影光学系を構成すべき複数の光学部材を製造する第１工程と、
該第１工程によって製造された複数の光学部材の光学面の面形状をそれぞれ計測する第２工程と、
前記第１工程にて製造された前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てる第３工程と、
該第３工程後にて前記投影光学系に残存する収差を計測するための第４工程と、
該第４工程によって計測された収差を補正するために前記投影光学系を調整すると共に、該調整中又は調整完了時での前記投影光学系を構成する前記複数の光学部材間の光学面の間隔を求める第５工程と、
前記第５工程後にて前記投影光学系に残存する高次の収差を計測する第６工程と、
前記第２工程にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前記第５工程にて得られた前記複数の光学部材間の光学面の間隔の情報と、前記投影光学系の光学設計情報とに基づいて、前記第６工程にて得られた残存する高次収差量を補正する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第７工程とを有することをである。
【０００９】
このとき、前記第７工程にて形成される前記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によれば、露光光をマスク上に形成されたパターンに照明し、該パターンを投影光学系を介して感光性基板に露光する投影露光装置において、
前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板に形成するための複数の光学部材を有し、
前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、
前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足するものである。
【００１１】
また、本発明の第３の態様によれば、半導体装置の製造する方法において、
露光光をマスク上に形成された所定のパターンに照明する工程と、
前記パターンを投影光学系を介して感光性基板に投影露光する工程とを有し、
前記投影光学系は、前記パターンの像を前記感光性基板に形成するための複数の光学部材を有し、
前記投影光学系に残存する収差成分を補正するための非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成し、
前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することである。
【００１２】
また、本発明の第４の態様によれば、複数の光学部材を用いて所定の順序で組み立てることにより、第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光学系を製造する方法において、
複数の光学部材を用いて前記投影光学系を組み立てるに先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測する第１工程と、前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立て中又は組み立て後に前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る第２工程と、前記第１工程にて得られた前記複数の光学部材の光学面の形状に関する情報と、前記第２工程にて得られた前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る工程とに基づいて、前記投影光学系に残存する収差を除去する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第３工程を有するものである。
【００１３】
そして、以上の第１〜第４の態様とも、前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２ （１／ｍｍ）
を満足することが望ましい。
また、以上の第１〜第４の態様とも、前記投影光学系の最も第１物体側（マスク側）の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側（感光性基板側）の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側（マスク側）の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足する構成としても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
複数の光学部材を所定の順序で配置して投影光学系を組み立て、投影光学系を構成する複数の光学部材の少なくとも１つの位置を移動（光学部材間の間隔を変化、光学部材を光軸方向または光軸と直交する方向へ移動、さらには光学部材を傾斜等）させて組立て調整の完了後、あるいは複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立て完了後（例えば、投影光学系の調整を含めた投影光学系を組み立て工程等の完了後）において、本発明では、投影光学系に残存する高次数の収差成分を、投影光学系内のある光学部材の光学面（屈折面等）を非球面（微小非球面）化することにより補正している。ここで言う非球面（微小非球面）とは、ある所望の仕様を持つ投影光学系を実現するために、設計時に積極的に収差を補正するために導入された非球面とは異なり、複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てて製造する、例えば組立て調整した際に、光学部品自体の製造誤差並びに投影光学系の調整誤差等により除去困難な残存する高次の収差を補正するものである。
【００１５】
この時の非球面は、複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立た後に調整する、あるいは複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てる（例えば、投影光学系の調整を含めた投影光学系を組み立て工程等）に先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測して得られた第１の情報と、複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立て中または組み立て完了段階にて得られた複数の光学部材の配置に関する第２情報とに基づいて決定される。この場合、複数の光学部材を用いた投影光学系の組み立てが完了した段階での投影光学系の残存収差を計測し、その計測された収差量は、上記第１及び第２情報を用いて非球面の形状、位置、数を決定する際の目標値とされることが好ましい。
【００１６】
ここで、本発明による非球面としては、投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、以下の（１）式を満足することが好ましい。
（１） ０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
上記（１）式の下限を越えると、非球面としての効果が薄れるため好ましくない。上記（１）式の上限を越えると、非球面の屈折力が大きくなり過ぎるため、高次数の収差をコントロールすることが困難となる。しかも、この場合、加工されるべき非球面の研磨上での要求される精度を出すことが困難となるため、非球面加工ができなくなる。
【００１７】
また、本発明による非球面を投影光学系を構成するある光学部材（レンズ）の少なくとも一方の屈折面（レンズ面、屈折性平面等）に形成し、その屈折面の近軸での曲率をＣとするとき、以下の（２）式を満足することが望ましい。
（２） ｜Ｃ｜＜０．０２ （１／ｍｍ）
上記（２）式の上限を越えると、非球面が形成されるべき屈折面での屈折力が大きくなるため、非球面の研磨上での要求される精度を出すことが困難となり、非球面加工が難しくなる。
【００１８】
また、投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から投影光学系の最も感光性基板側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、投影光学系の最もマスク側の光学部材の屈折面から非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき以下の条件（３）を満足することがより好ましい。
（３） ０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
上記（３）式は、高次の収差としてのディストーションや像面弯曲を良好に補正することができる投影光学系に対する非球面の最適な位置を規定するものである。
【００１９】
上記（３）式の上限及び下限を越えると、高次の収差としてのディストーションや像面弯曲を良好に補正することが困難となるため好ましくない。
特に、高次の像面弯曲をより良好に補正するためには、投影光学系内の屈折面に形成される非球面は以下の（４）式を満足する位置に設けられることがより好ましい。
（４） ０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
また、高次のディストーションをよりバランス良く補正するためには、投影光学系内の屈折面に形成される非球面は以下の（５）式を満足する位置に設けられることがより好ましい。
（５） ０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
以上にて述べた本発明による非球面が光軸に対して回転対称な形状である場合には、その非球面は、例えば、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とするとき、次式（６）で表現することができる。
【００２０】

また、本発明による非球面は、上記（６）式の奇数次の非球面係数を零として、以下の（６）の如く表現することもできる。
【００２１】

但し、ｈは光軸からの高さ、Ｘ（ｈ）は光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離、ｒは近軸の曲率半径、ｋは円錐定数、ｉは自然数、Ｃ_2iは２ｉ次の非球面係数である。
【００２２】
ここで、光軸に対して回転対称な非球面形状を構成する場合、本発明による非球面は、少なくとも１２次までの高次の項（上記（６）式ではｎを少なくとも１から１２までの自然数とした時での高次の項、上記（７）式ではｉを少なくとも１から６までの自然数とした時での高次の項）を加味した形状とすることが好ましい。これにより、投影光学系に残存する高次の収差を補正することが可能となる。
【００２３】
また、本発明による非球面は、上記（６）式及び（７）式にて示した光軸に対して回転対称のみならず光軸に対して回転非対称の形状で構成されても良い事は言うまでもない。
さて、次に本発明による実施例について添付図面を参照しながら説明する。
図１には、投影光学系ＰＬを備えた露光装置の様子を示す図である。
【００２４】
図１に示す如く、投影光学系ＰＬの物体面には所定の回路パターンが形成された投影原版としてのマスク（レチクル）Ｒが配置されており、マスクＲはマスクステージＲＳに保持されている。一方、投影光学系ＰＬの像面には、感光性基板として、レジストが塗布されたウエハＷが配置されており、このウエハＷは投影光学系の光軸Ａｘと直交する面内で２次元的に移動するウエハステージＷＳに保持されている。このウエハステージＷＳは、投影光学系の光軸Ａｘと直交する面内で２次元的に移動するのみならず、さらに、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とウエハＷの表面とを合致（合焦）させるために、投影光学系の光軸方Ａｘに移動可能に設けられており、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とウエハＷの表面との合焦は、ウエハステージＷＳの斜め上方に配置された斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）によって光学系的に検出される。
【００２５】
斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ１からの投射光がウエハＷの表面にて反射される際に、検出部ＡＦ２にて受光される光の位置を検出することにより、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とウエハＷの表面との合焦状態を光電的に検出する。
なお、マスクステージＲＳは、マスクステージＲＳの位置を計測する干渉計と駆動モータをを含む駆動系ＭＲによって２次元的に移動し、ウエハステージＷＳは、ウエハステージＷＳの位置を計測する干渉計と駆動モータを含む駆動系ＭＷによって２次元移動並びに光軸Ａｘの方向へ移動する。そして、制御系ＭＣは、マスクステージＲＳの位置を計測する駆動系ＭＲの内部の干渉計からのウエハステージＷＳの位置情報に基づいて駆動系ＭＲの駆動量を制御すると共に、ウエハステージＷＳの位置を計測する駆動系ＭＷの内部の干渉計からのウエハステージＷＳの位置情報に基づいて駆動系ＭＷの駆動量を制御する。さらに、制御系ＭＣは、斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）からの出力に基づいてウエハステージＷＳの光軸Ａｘに沿った方向での位置の制御を駆動系ＭＷを介して行っている。
【００２６】
また、マスクＲの上方には、マスクＲを均一に照明するための照明光学系ＩＳが設けられており、この照明光学系の内部には、248.4nm の露光波長の光を発振するエキシマレーザー光源が設けられている。そして、そのエキシマレーザー光源から供給されるレーザー光は、マスク上に所定の矩形状の照明領域を形成し、この時、投影光学系ＰＬの瞳位置に設けられた開口絞りＡＳの位置には、エキシマレーザーの光源像が形成され、所謂ケーラー照明がなされる。このように、ケーラー照明によって均一照明されたマスクＲの像が投影光学系ＰＬを通してウエハＷ上に露光（転写）される。
【００２７】
そして、ウエハＷ上におけるあるショット領域でのマスクＲ上のパターンの露光が完了すると、そのウエハＷ上の隣のショット領域へウエハステージを移動させて、隣のショット領域での露光を行い、さらに隣へのショット領域への露光のためにウエハステージＷＳを順次移動させて露光を行う所謂ステップ・アンド・リピート方式で露光が行われる。
【００２８】
なお、本発明では、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置に限ることなく、例えば、図１９に示す如く、マスクＲ上のパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハ上に露光する際に、マスクステージＲＳとウエハステージＷＳとを相対的に移動、即ちマスクＲとウエハＷとを移動させて走査露光する走査型露光装置にも適用することができる。この場合の走査型露光装置は、照明光学系ＩＳからの露光光によってスリット状（長方形状）または円弧状となる照明領域ＩＦでマスクＲ上を照明し、これによって、ウエハＷ上にスリット状（長方形状）または円弧状となる露光領域ＥＦを形成する構成とされることが望ましい。
【００２９】
以上の露光装置による露光の工程を経たウエハは、現像する工程を経てから現像したレジスト以外の部分を除去するエッチングの工程、エッチングの工程後の不要なレジストを除去するレジスト除去の工程等を経てウエハプロセスが終了すする。そして、ウエハプロセスが終了すると、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを切断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を付与するボンディイング、各チップ毎にパッテージングするパッケージング等の各工程を経て、最終的に半導体装置（ＬＳＩ等）が製造される。なお、以上には、投影露光装置を用いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工程により半導体素子を製造する例を示したが、投影露光装置を用いたフォトリソグラフィ工程によって、半導体装置として、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）を製造することができる。
【００３０】
以上の図１に示した如き構成を持つ投影露光装置によるフォトリソグラフィ工程によって半導体装置等を製造することができるが、マスクＲのパターンをウエハ上に投影する投影露光装置の投影光学系が高い光学性能を持つことがフォトリソグラフィ工程にて重要となる。
そこで、投影露光装置用の投影光学系を製造する際での本発明における投影光学系の調整方法に関して図２を参照しながら説明する。
【００３１】
図２は本発明による投影露光装置用の投影光学系の製造する際の調整方法に関する手順を示す図である。
〔ステップ１〕
ステップ１では、まず、図４に示す如く、所定の設計レンズデータによる設計値に従って投影光学系ＰＬを構成する各光学部材としての各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）、並びに各レンズを保持する保持枠、レンズ素子と保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒を製造する。すなわち、各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）は、周知のレンズ加工機を用いて所定の光学材料からそれぞれ所定の設計値に従う曲率半径、軸上厚を持つように加工され、また各レンズを保持する保持枠、レンズ素子と保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒は、周知の金属加工機等を用いて所定の保持材料（ステンレス、真鍮、セラミック等）からそれぞれ所定の寸法を持つ形状に加工される。
〔ステップ２〕
ステップ２では、ステップ１にて製造された投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）のレンズ面の面形状を例えばフィゾー型の干渉計を用いて計測する。図６には、光学素子の表面の形状を計測するフィゾー型の干渉計の１例が示してある。図６に示す如く、633nm の波長λの光を発するＨｅ−Ｎｅ気体レーザや363nm の波長λの光を発するＡｒレーザ、248nm の波長λに高調波化されたＡｒレーザ等のレーザ光源１１からの光は、レンズ１２を介してビームスプリッタ１３を反射し、コリメーターレンズ１４によって平行光束に変換される。その平行光束は、集光レンズ１５を介して被検物としてのレンズ１８の被検面（レンズ面）Ｓを照射する。ここで、集光レンズ１５には参照面が形成されており、光の１部は集光レンズ１５の参照面で反射し、残りの光は集光レンズ１５を通過して被検面Ｓで反射される。これらの反射光の波面は、それぞれ参照面と被検面Ｓの形状に応じた形状にとなる。これらの反射光は同一光路を辿って戻ることにより互いに重ね合わせられ、コリメーターレンズ１４、ビームスプリッタ１３、結像レンズ１６を介してＣＣＤ等の撮像装置１７の撮像面にて結像される。この時、撮像装置１７の撮像面には、両反射光の干渉による干渉縞が形成され、その干渉縞を計測することにより被検面Ｓの形状を正確に求めることができる。なお、フィゾー型の干渉計を用いてレンズ等の光学素子の表面（レンズ面）の形状を求めることは公知であり、この事は、例えば、特開平６２−１２６３０５号、特開平６−１８５９９７号等にて開示されている。
【００３２】
以上の如く、フィゾー型の干渉計を用いた光学素子の面形状の計測は、投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）の全てのレンズ面に関して行われる。そして、図３に示す如く、各計測した結果をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ３〕
ステップ２での投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子（Ｌ１〜Ｌ５）の全てのレンズ面の面形状の計測が完了した後、例えば、図４に示される如く、設計値に従って加工製造された光学ユニット、すなわち、レンズ等の光学素子（Ｌ１〜Ｌ５）とその光学素子（Ｌ１〜Ｌ５）を保持する保持枠（２Ａ〜２Ｅ）とで５つの光学ユニットそれぞれ組み上げる。そして、組み上げられた５つの光学ユニットを、鏡筒１の上部開口１ａを介して順次、ワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ）を介在させながら鏡筒１内に落とし込むように組み上げていく。そして、最初に鏡筒１内に落としこまれた光学ユニット（Ｌ５、２Ｅ）は、鏡筒１の先端（ウエハ側）に形成された突出部１ｂにてワッシヤ３Ｅを介して支持され、全ての光学ユニットが鏡筒１内に収容されることにより組み込む工程が完了する。この組み立て工程と平行して、保持ユニットと共に鏡筒内に収納されるワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ）の厚さを加味しながら工具（マイクロメータ等）を用いて、各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を計測する。そして、投影光学系の組み上げ作業との計測作業とを交互に行いながら、ステップ３の組み上げ工程完了した段階での投影光学系ＰＬの最終的な各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を求める。
【００３３】
このように、図３に示す如く、組み立て工程中または組み立て完了時での投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）間の間隔に関する計測結果をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
なお、以上の組み込む工程に際して、必要に応じて光学ユニットを調整しても良い。このとき、例えば、ワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ）の交換により光学素子間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光軸に対して光学素子を傾斜させる。また、鏡筒１の側面を貫通する雌螺子部を通して螺合するビスの先端が保持枠に当接するように鏡筒１を構成し、そのビスをドライバー等の工具を介して移動させることにより、保持部材間を光軸と直交する方向へずらし、偏心等の調整をしても良い。この事は、例えば特開平７−３５９６３号公報に開示されている。
【００３４】
また、保持枠（２Ａ〜２Ｅ）は、１つの光学素子を保持するものに限らず、複数の光学素子を同時保持する、即ちレンズ群を保持する構造であっても良い。また、図５に示す如く、各光学素子毎、または各レンズ群毎に光学素子を直接鏡筒（４Ａ〜４Ｅ）で保持し、その各鏡筒（４Ａ〜４Ｅ）をワッシヤ（５Ａ〜５Ｄ）等を介在させながら積み上げて光学系を組み立てる、所謂分割鏡筒方式で投影光学系ＰＬを組み上げても良い。
〔ステップ４〕
次に、ステップ４では、図４又は図５に示す如く、ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬに残存する低次の収差を計測する。
【００３５】
具体的には、一旦、投影光学系を図１に示す如き投影露光装置本体（又は投影露光装置本体と同じ構成を持つ検査機）に取りつけ、図７及び図８に示す如きテストマスク（ＴＲ１、ＴＲ２）を用いて、各種の収差（球面収差、コマ収差、非点収差、像面弯曲、歪曲収差等）を測定する。収差測定の一例として、像面弯曲の測定の場合には、図１に示す如き装置（または図１に示す構成を持つ検査機）に検査対象の投影光学系ＰＬを取りつけると共に、図７に示すテストマスクＴＲ１をマスクステージＲＳに保持する。この時のテストマスクＴＲ１は、ＸＹ平面内にて複数のマークが形成されたテストパターン領域ＰＡ１とそれの周辺に形成された遮光帯ＬＳＴとを有しており、そのテストパターン領域ＰＡ１には、例えば、Ｙ方向に所定のピッチを持つＹ方向マークＭ₁ と、Ｘ方向に所定のピッチを持つＸ方向マークＭ₂ と、ＸＹ方向に対して斜め４５度の方向に沿って所定のピッチを持つ斜め方向マーク（Ｍ₃ 、Ｍ₄ ）との４つのマークを持つマーク群が１７か所に形成されている。
【００３６】
図７に示す如きテストマスクＴＲ１を用いて、そのテストマスクＴＲ１を検査対象の投影光学系ＰＬを介して感光性基板としてのウエハ上所定のショット領域に焼き付ける。そして、ウエハステージＷＳを２次元的に移動させて投影光学系の露光領域を、上記所定のショット領域とは異なるショット領域に位置させ、斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）を用いてウエハステージＷＳを光軸Ａｘの方向に沿って所定量だけ移動させて当該異なるショット領域にテストマスクＴＲ１の像を焼き付ける。この様に、ウエハステージＷＳの２次元的な移動、光軸方向でのウエハステージＷＳの移動、露光の動作を繰り返して、投影光学系ＰＬの光軸方向に沿った複数の位置でのテストマスクＴＲ１の焼き付けを行う。なお、ショット領域の数が１つのウエハに収まらない場合には、別のウエハをウエハステージＷＳ上に載置する動作を挟んでも良い。
【００３７】
次に、実際にウエハＷ上に焼き付けられたパターンの各マーク像に基づいて、各マークの最良像の位置（露光領域内での位置および光軸方向での位置）を、電子顕微鏡等を用いて、焼き付けた全てのウエハに関して求めることにより、図９に示す如く、検査対象の投影光学系ＰＬの像面弯曲量を検出することができる。ここで、図９は、横軸に像高、縦軸にディフォーカス量を取った時の像面弯曲を示しており、図９の曲線ａは、ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬに残存する像面弯曲を示している。この曲線ａは、図７に示すテストマスクＴＲ１を用いて実際にウエハＷを試し焼きして得られた結果、すなわち最良マーク像の位置をプロットしたものである。
【００３８】
また、歪曲収差の測定の場合には、図１に示す如き装置（または図１に示す構成を持つ検査機）に検査対象の投影光学系ＰＬを取りつけると共に、図８に示すテストパターンをマスクステージＲＳに保持する。この時のテストマスクＴＲ２は、ＸＹ平面内にて複数のマークが形成されたテストパターン領域ＰＡ２とそれの周辺に形成された遮光帯ＬＳＴとを有しており、そのテストパターン領域ＰＡ２には、例えば、十字上の直交型のマーク（Ｍ_0,0 〜Ｍ_8,8 ）がＸ方向並びにＹ方向におてい等間隔となるように８１か所に形成されている。その後、実際のテストパターンを検査対象の投影光学系ＰＬを介して感光性基板としてのウエハ上に焼き付ける。このとき、ウエハ表面は投影光学系ＰＬの最良像面に位置するように斜入射オートフォーカス系（ＡＦ１、ＡＦ２）を用いてウエハステージＷＳの位置を設定する。そして、実際に焼き付けられたパターンの各マーク位置と焼き付けられるべき各マークの理想的な位置（設計値による各マーク位置）とのずれ量を電子顕微鏡等を用いて求めることにより、検査対象の投影光学系ＰＬの歪曲収差量を検出することができる。
【００３９】
ここで、図１０は、横軸に像高、縦軸にディフォーカス量を取った時の歪曲収差を示しており、図１０の曲線ａは、ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬに残存する像面弯曲を示している。この曲線ｂは、図７に示すテストマスクＴＲ１を用いて実際にウエハＷを試し焼きして得られた結果、即ち設計値に対する各マーク位置のずれ量を各像高についてプロットしたものである。
【００４０】
なお、以上では、諸収差を計測するために実際に露光を行った例を述べたが、投影面上のＣＣＤ等の撮像素子を配置して、その撮像素子と電気的に接続されたＣＲＴモニター等の表示装置を介して、テストマスク（ＴＲ１、ＴＲ２）の各マーク像の様子から諸収差量を求めても良い。
この収差計測工程において、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に関する情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ５〕
ステップ５は、以下に説明するサブステップ５ａとサブステップ５ｂをと含むものであり、これらのサブステップ５ａ，５ｂは、ステップ５の中で平行して行われる。
〔サブステップ５ａ〕
サブステップ５ａでは、ステップ４にて計測された投影光学系ＰＬに残存する低次の収差を除去するために、投影光学系ＰＬを調整する。
【００４１】
まず、投影光学系ＰＬの調整に先立って、コンピュータ、計算機等の演算系７は、図３に示す如く、メモリー部内に記憶された各情報、即ちステップ２にて得られた各光学素子の面形状に関する情報およびステップ３の組み立て工程にて得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情報等に基づいて、メモリー部内に予め記憶された光学基本データを修正して、実際に組上がった投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現する。その後、演算系７は、メモリー部内に記憶された情報としてステップ４にて得られた投影光学系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に関する情報と、実際に組上がった投影光学系ＰＬの製造過程での光学データとに基づいて、収差が補正し得る各光学素子の光学面の間隔（以下、光学面の間隔補正量と呼ぶ）を算出し、不図示のＣＲＴモニター等の表示系８にて、各光学素子の光学面の間隔補正量等の情報を表示する。
【００４２】
次に、コンピュータ等の演算系７にて算出された各光学素子の光学面の間隔補正量に基づいて、図４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換により光学素子間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光軸に対して光学素子を傾斜させる。また、鏡筒１の側面を貫通する雌螺子部を通して螺合するビスの先端が保持枠に当接するように構成し、そのビスをドライバー等の工具を介して移動させることにより、保持部材間を光軸と直交する方向へずらす。これらの調整手法を行うことにより投影光学系ＰＬを調整がなされ、例えば、図９、図１０の各曲線ａに示す如き像面弯曲、歪曲収差等の低次の収差が除去される。
【００４３】
なお、投影光学系ＰＬの調整に際しては、必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、ワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）、あるいは光学ユニットの交換を行って、再度、投影光学系ＰＬを組み上げる。
〔サブステップ５ｂ〕
このサブステップ５ｂでは、以上の如きサブステップ５ａの調整工程と平行して、投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を求める。すなわち、投影光学系ＰＬの調整工程時において、保持ユニットと共に鏡筒内に収納されるワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の厚さを加味しながら工具（マイクロメータ等）を用いて各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を計測する。そして、サブステップ５ａの調整作業とサブステップ５ｂの計測作業とを交互に行いながら、サブステップ５ａの調整工程が完了した時の投影光学系ＰＬの最終的な各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を求める。
【００４４】
このように、図３に示す如く、調整工程中または調整完了時での投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）間の間隔に関する計測した結果（各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報）をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ６〕
ステップ５において投影光学系ＰＬにて残存する低次の収差が投影光学系ＰＬの調整によって除去された後に、ステップ６においては、光学素子の製造誤差（例えば、所定の曲率半径を持つ球面レンズで構成されるレンズ素子が製造誤差により微小な凹凸を持つ微小非球面レンズで構成されること等）、またはステップ３の調整にて除去できない投影光学系の製造段階で生ずる組立て製造誤差等が起因して投影光学系ＰＬに残存する高次の収差を測定する。
【００４５】
収差の測定は、ステップ４にて述べたのと同様であるため詳細な説明は省略するが、例えば、テストマスク（ＴＲ１、ＴＲ２）を用いて、検査対象の投影光学系ＰＬを介して感光性基板としてのウエハ上に焼き付ける。実際にウエハＷ上に焼き付けられたパターンの各マーク像を、電子顕微鏡等を用いて、焼き付けた全てのウエハに関して検査することにより、検査対象の投影光学系ＰＬの高次の各収差を検出する。例えば、図９、図１０の各曲線ｂに示す如き像面弯曲、歪曲収差等の高次の収差が計測される。
【００４６】
このステップ６の高次の収差計測工程において、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ７〕
ステップ６にて得られた残存する高次収差量を補正する微小非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成するためには、投影光学系ＰＬの各光学部材の面形状の情報と、調整完了段階での投影光学系ＰＬの複数の光学部材間の最終的な光学面の間隔の情報と、投影光学系の光学基本設計データ等の光学設計に関する情報とに基づいて、ステップ５での調整完了時の投影光学系ＰＬの製造光学データを再現することが必要である。
【００４７】
このため、ステップ７は、前述のステップ２にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前述のステップ５にて得られた複数の光学部材間の光学面の間隔の情報と、投影光学系の光学設計情報に基づいて、ステップ６にて得られた残存する高次収差量を補正する微小非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成するものである。
【００４８】
この時の本ステップ７は、ステップ６にて計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高次の各収差を補正し得る非球面の位置、非球面の形状、非球面の数を決定する第１のサブステップ、その第１のサブステップの後、非球面加工すべき光学素子を取り出し、レンズ研磨加工機を用いて非球面加工を行う第２のサブステップ、第２のサブステップの後に、非球面加工された光学素子を投影光学系ＰＬに組み込み調整する第３のサブステップを有している。
〔第１のサブステップ〕
まず、ステップ２にて計測された各レンズ素子のレンズ面の面形状の情報、ステップ６にて求められた調整完了した時の投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報、並びに投影光学系ＰＬの光学設計情報に基づいて、ステップ７にて計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高次の各収差を補正し得る非球面を決定する。
【００４９】
例えば、コンピュータ等の演算系７は、ステップ６にて計測された検査対象の投影光学系ＰＬの高次の各収差に関する情報を用いて、ステップ５の調整工程に先立って得られた投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報（ステップ２にて得られた各光学素子の面形状に関する情報およびステップ３の組み立て工程にて得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情報等に基づいて、修正された投影光学系ＰＬの組上げ時での光学データの情報）を再修正して、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現する。
【００５０】
なお、ステップ５の調整工程に先立って得られた投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報を用いることなく、ステップ２にて計測された各レンズ素子のレンズ面の面形状の情報、ステップ３の組み立て工程にて得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情報、ステップ５にて求められた調整完了した時の投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報とを新たに用いて、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現しても良い。また、組み立て工程及び調整工程を経た時の投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔又は間隔変化量に関する履歴をコンソール等の入力系を介してコンピュータ計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させ、その履歴から調整完了した時の投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を求め、それを各レンズ素子のレンズ面の面形状の情報として用いても良い。
【００５１】
次に、以上の如き再現された調整完了時の製造光学データと、メモリー部内に記憶された情報としてステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高次の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき、コンピュータ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学系ＰＬに残存する高次の各収差を補正できるような微小非球面の位置、形状、非球面の数を決定する。
〔第２のサブステップ〕
さて、コンピュータ等の演算系７を用いた光線追跡により求められた微小非球面を投影光学系ＰＬに形成するために、必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加工を施すべき光学ユニットを取り出す。その後、光学ユニット内の光学素子の取り出した後に、光学素子の加工面に対して非球面加工をレンズ研磨加工機により行う。
【００５２】
図１１は、レンズ研磨加工機の構成を示すものであり、コンピュータ等の演算系７を用いて算出された非球面加工データをレンズ研磨加工機の入力系３１を介して制御部２０へ入力する。
図１１に示す如く、被加工対象としてのレンズ素子（光学素子）１０は、ＸＹ方向に移動可能な移動ステージ２１上に載置されており、それの端部が例えばピン２１ａに当接している。なお、図１１では、レンズ面等の光学面の屈折力が非常に弱い屈折性のレンズを被加工対象とした例を示しているが、レンズ面等の光学面の屈折力が零の光透過性の平行平面板を被加工対象とすることもできる。さらには、レンズ面等の光学面の屈折力が強い屈折性のレンズを被加工対象としても良いが、製造上を考慮すると、できるだけレンズ面等の光学面の屈折力が弱い光学部材を加工対象とすることが望ましい。
【００５３】
また、ステージ２１をＸＹ方向へ２次元的に移動させるために駆動部２２は、制御部２０によって制御されている。駆動部２２を介してステージ２１を移動させる際に、ステージ２１のＸＹ方向の位置を検出するために、エンコーダ、干渉計等からなる位置検出部３０がステージ２１の左端側に設けられており、この位置検出部３０からの検出信号は制御部２０へ伝達される。
【００５４】
また、研磨皿２３は、保持部２４を介して回転軸２５の一端に取り付けられており、図中のＺ方向を軸として回転可能である。この回転軸２５の他端には、制御部２０によって制御されるモータ２６が取り付けられている。回転軸２５を回転自在に支持する軸受２７は、不図示の本体に固設されている支持部２８に対してＺ方向へ移動可能に設けられている。この支持部２８には、制御部２０により制御されるモータ２９が取り付けられており、このモータ２９の作用により軸受け２７がＺ方向に沿って移動し、ひいては研磨皿２３がＺ方向へ移動する。なお、研磨皿２３を保持する保持部２４には、研磨皿２３と被加工物としてのレンズ素子１０との接触圧を検出するためのセンサ（不図示）が設けられており、このセンサからの接触圧に関する出力は制御部２９へ伝達される。
【００５５】
ステップ５におけるレンズ研磨加工機の動作について説明すると、まず、上述した如く、投影光学系ＰＬの高次の各収差を補正し得る光学素子に関する微小非球面の加工量、即ちコンピュータ等の計算系７を用いて算出された非球面加工データをレンズ研磨加工機の入力系３１を介して制御部２０へ入力すると共に、被加工物としての光学素子１０を図１１中のレンズ研磨加工機のステージ２１上に保持する。
【００５６】
次に、制御部２０は、モータ２６を介して研磨皿２３を回転させつつ駆動部２２を介してステージ２１のＸＹ方向に沿って移動させる。すなわち、研磨皿２３は、被加工物としての光学素子１０の加工面１０ａに沿ってなぞるように移動する。このとき、加工面１０ａにおける研磨量は、加工面１０ａと研磨皿２３との接触圧、及び研磨皿２３の滞留時間で決定される。
〔第３のサブステップ〕
以上のレンズ研磨加工機による加工が完了すると、被加工物としての光学素子１０は、蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠が取り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工機により非球面加工された光学素子を保持する光学ユニットを投影光学系ＰＬに組み込む。このとき、必要に応じて図４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換により光学素子間の光軸方向での相対間隔を微調整、あるいは光軸に対して光学素子を傾斜させたり、また保持部材間を光軸と直交する方向へずらす。これらの調整手法を行うことにより投影光学系ＰＬを調整がなされ、例えば、図９、図１０に示す如き像面弯曲、歪曲収差等の高次の収差が除去され、所望の結像性能を持つ投影光学系ＰＬの製造が達成される。
【００５７】
【実施例】
次に、以上の各ステップにより製造される投影光学系ＰＬに関して具体的に説明する。
図１２には、照明光学装置ＩＳ内部に配置される光源として、248.4nm の露光波長λを持つ光を供給するエキシマレーザとしたときの投影光学系のレンズ構成の例を示している。
【００５８】
図１２に示す如く、本例での投影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G₁と、負の屈折力を持つ第２レンズ群G₂と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G₃と、負の屈折力を持つ第４レンズ群G₄と、正の屈折力を持つ第５レンズ群G₅と、正の屈折力を第６レンズ群G₆とを有している。
【００５９】
まず、正の屈折力を持つ第１レンズ群はテレセントリック性を維持しながら主にディストーションの補正に寄与しており、具体的には、第１レンズ群にて正のディストーションを発生させて、この第１レンズ群よりも第２物体側に位置する複数のレンズ群にて発生する負のディストーションをバランス良く補正している。負の屈折力を持つ第２レンズ群及び負の屈折力を持つ第４レンズ群は、主にペッツバール和の補正に寄与し、像面の平坦化を図っている。負の屈折力を持つ第２レンズ群及び正の屈折力を持つ第３レンズ群では、この２つのレンズ群において逆望遠系を形成しており、投影光学系のバックフォーカス（投影光学系の最も第２物体側のレンズ面等の光学面から第２物体までの距離）の確保に寄与している。正の屈折力を持つ第５レンズ群及び同じく正の屈折力を第６レンズ群は、ディストーションの発生を抑えることと、第２物体側での高ＮＡ化に十分対応するために特に球面収差の発生を極力抑えることとに主に寄与している。
【００６０】
このとき、第１レンズ群の焦点距離をｆ₁ とし、第２レンズ群の焦点距離をｆ₂ 、第３レンズ群の焦点距離をｆ₃ 、第４レンズ群の焦点距離をｆ₄ 、第５レンズ群の焦点距離をｆ₅ 、第６レンズ群の焦点距離をｆ₆ 、第１物体面から第２物体面までの距離をＬとするとき、以下の条件（８）〜（１１）を満足することがより望ましい。
（８） ０．１＜ｆ₁ ／ｆ₃ ＜１７
（９） ０．１＜ｆ₂ ／ｆ₄ ＜１４
（１０） ０．０１＜ｆ₅ ／Ｌ＜０．９
（１１） ０．０２＜ｆ₆ ／Ｌ＜１．６
条件（８）では、正の屈折力の第１レンズ群の焦点距離ｆ₁ と正の屈折力の第３レンズ群の焦点距離ｆ₃ との最適な比率、即ち、第１レンズ群と第３レンズ群との最適な屈折力（パワー）配分を規定している。この条件（８）は、主にディストーションをバランス良く補正するためのものであり、この条件（８）の下限を越えると、第３レンズ群の屈折力が第１レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、負のディストーションが大きく発生する。また、条件（８）の上限を越えると、第１レンズ群の屈折力が第３レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、負のディストーションが大きく発生する。
【００６１】
条件（９）では、負の屈折力の第２レンズ群の焦点距離ｆ₂ と負の屈折力の第４レンズ群の焦点距離ｆ₄ との最適な比率、即ち、第２レンズ群と第４レンズ群との最適な屈折力（パワー）配分を規定している。この条件（９）は、主にペッツバール和を小さくして、広い露光フィールドを確保しながら、像面湾曲を良好に補正するためのものであり、この条件（９）の下限を越えると、第４レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が大きく発生する。また、条件（９）の上限を越えると、第２レンズ群の屈折力が第４レンズ群の屈折力に対して相対的に弱くなるため、正のペッツバール和が大きく発生する。なお、第４レンズ群の屈折力を第２レンズ群の屈折力に対して相対的に強くして、広い露光フィールドのもとでペッツバール和をよりバランス良く補正するためには、上記条件（９）の下限値を０．８として、０．８＜ｆ₂ ／ｆ₄ とすることが好ましい。
【００６２】
条件（１０）では、正の屈折力の第５レンズ群の焦点距離ｆ₅ と第１物体（レチクル等）と第２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。この条件（１０）は、大きな開口数を保ちながら球面収差、ディストーション及びペッツバール和をバランス良く補正するためのものである。この条件（１０）の下限を越えると、第５レンズ群の屈折力が大きくなり過ぎ、この第５レンズ群にて負のディストーションのみならず負の球面収差が甚大に発生する。この条件（１０）の上限を越えると、第５レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎ、これに伴って負の屈折力の第４レンズ群の屈折力も必然的に弱くなり、この結果、ペッツバール和を良好に補正することができない。
【００６３】
条件（１１）では、正の屈折力の第６レンズ群の焦点距離ｆ₆ と、第１物体（レチクル等）から第２物体（ウェハ等）までの距離（物像間距離）Ｌとの最適な比率を規定している。この条件（１１）は、大きな開口数を保ちながら高次の球面収差及び負のディストーションの発生を抑えるためのものである。この条件（１１）の下限を越えると、第６レンズ群自身にて負のディストーションが大きく発生し、この条件（１１）の上限を越えると、高次の球面収差が発生する。
【００６４】
さて、図１１に示した本例の投影光学系ＰＬに関する諸元の値を以下の表１に掲げ、また表１に示す投影光学系ＰＬに関する上記条件（８）〜（１１）の条件対応値を表２に掲げる。
但し、左端の数字は物体側（レチクル側）からの順序を表し、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎは露光波長λが248.4nm における合成石英ＳｉＯ₂ の屈折率、ｄ0 は第１物体（レチクル）から第１レンズ群G1の最も物体側（レチクル側）のレンズ面（第１レンズ面）までの距離、Ｂｆは第６レンズ群G₆の最も像側（ウェハ側）のレンズ面から像面（ウェハ面）までの距離、Ｂは投影光学系の投影倍率、ＮＡは投影光学系の像側での開口数、Ｌは物体面（レチクル面）から像面（ウェハ面）までの物像間距離、ｆ₁ は第１レンズ群G₁の焦点距離、ｆ₂ は第２レンズ群G₂の焦点距離、ｆ₃ は第３レンズ群G₃の焦点距離、ｆ₄ は第４レンズ群G₄の焦点距離、ｆ₅ は第５レンズ群G₅の焦点距離、ｆ₆ は 第６レンズ群G₆の焦点距離を表している。
【００６５】
【表１】

【００６６】
【表２】

図１２に示す如く、表１の投影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G₁と、負の屈折力を持つ第２レンズ群G₂と、正の屈折力を持つ第３レンズ群G₃と、負の屈折力を持つ第４レンズ群G₄と、正の屈折力を持つ第５レンズ群G₅と、正の屈折力を第６レンズ群G₆とを有し、物体側（レチクルＲ側）及び像側（ウェハＷ側）においてほぼテレセントリックとなっており、縮小倍率を有するものである。なお、図１２に示す各実施例の投影光学系は、それぞれ物像間距離（物体面から像面までの距離、またはレチクルＲからウェハＷまでの距離）Ｌが1200、像側の開口数ＮＡが0.55、投影倍率Ｂが１／５、ウェハＷ上での露光領域の直径が31.2である。
【００６７】
図１２に示した投影光学系の具体的なレンズ構成を説明すると、まず、第１レンズ群G₁は、物体側から順に、像側に凸面を向けた形状の正レンズ（両凸形状のレンズ）Ｌ₁₁と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ₁₂と、両凸形状の２枚の正レンズ（Ｌ₁₃、Ｌ₁₄）とを有している。
そして、第２レンズ群G₂は、最も物体側に配置されてその像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（前方レンズ）Ｌ_2Fと、最も像側に配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（後方レンズ）Ｌ_2Rと、第２レンズ群G₂内の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ_2Fと第２レンズ群内の最も像側に位置する負メニスカスレンズＬ_2Rとの間に配置されて負の屈折力を持つ中間レンズ群G_2M とから構成されている。
【００６８】
その中間レンズ群G_2M は、物体側から順に、両凸形状の正レンズ（第１レンズ）Ｌ_M1と、像側により強い曲率の面を向けた負レンズ（第２レンズ）Ｌ_M2と、両凹形状の負レンズ（第３レンズ）Ｌ_M3、物体側により強い曲率の面を向けた負レンズ（第４レンズ）Ｌ_M4、像側により強い曲率の面を向けた正レンズ（第５レンズ）Ｌ_M5から構成されている。
【００６９】
また、第３レンズ群G₃は、像側により強い曲率の面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₃₁と、両凸形状の正レンズＬ₃₂と、物体側に凸面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₃₃と、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ₃₄とから構成されており、第４レンズ群G₄は、像側に凹面を向けた負レンズＬ₄₁と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₂と、両凹形状の負レンズＬ₄₃と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ₄₄とから構成されている。
【００７０】
ここで、第４レンズ群G₄中の負レンズＬ₄₁の像側の凹面と、負メニスカスレンズＬ₄₄の物体側の凹面との間の光路中には、開口絞りＡＳが配置される。
第５レンズ群G₅は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅₁と、像側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ₅₂と、両凸形状の正レンズＬ₅₃と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₄と、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ₅₅と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅₆と、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ₅₇と、像側に凹面を向けた負レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ₅₈とから構成され、第６レンズ群G₆は、物体側に凸面を向けた厚肉の正レンズＬ₆₁のみから構成される。
【００７１】
ここで、第１レンズ群G₁においては、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ₁₂の像側のレンズ面と、両凸形状の正レンズＬ₁₃の物体側のレンズ面とが同程度の曲率を有しかつ比較的近接しているため、これらの２つのレンズ面が高次のディストーションを補正している。
また、第２レンズ群G₂の最も物体側に配置される負の屈折力を持つ前方レンズＬ_2Fが像側に凹面を向けたメニスカス形状で構成されているため、コマ収差の発生を軽減することができ、中間レンズ群G_2M の正の屈折力を持つ第１レンズＬ_M1が像側に凸面を向けた形状のみならず物体側にも凸面を向けた両凸形状で構成されているため、瞳の球面収差の発生を抑えることができる。また、中間レンズ群G_2M の正の屈折力を持つ第５レンズＬ_M5が、その像側に配置される負の屈折力を持つ後方レンズＬ_2Rの凹面と対向する凸面を有するため、非点収差を補正することができる。
【００７２】
また、第４レンズ群G₄では、負レンズ（両凹形状の負レンズ）Ｌ₄₃の物体側に凹面を像側に向けた負レンズＬ₄₁を配置し、負レンズ（両凹形状の負レンズ）Ｌ₄₃の像側に凹面を物体側に向けた負レンズＬ₄₄を配置する構成であるため、コマ収差の発生を抑えつつペッツバール和を補正することができる。
また、第４レンズ群G₄中の負レンズＬ₄₁の像側の凹面と負レンズＬ₄₄の物体側の凹面との間に開口絞りＡＳを配置することによって、第３レンズ群G₃から第６レンズ群G₆までのレンズ群を開口絞りＡＳを中心にして、多少縮小倍率を掛けつつ対称性をあまり崩さずに構成できるため、非対称収差、特にコマ収差やディストーションの発生を抑制することができる。
【００７３】
また、第５レンズ群G₅中の正レンズＬ₅₃が、負メニスカスレンズＬ₅₄に対向する凸面を有し、かつ負メニスカスレンズＬ₅₄と反対側のレンズ面も凸面である両凸形状であるため、高ＮＡ化に伴う高次の球面収差の発生を良好に抑えることがてきる。
さて、次に、表１に示す基本設計データに基づく投影光学系ＰＬを製造する工程についての実施例を説明する。
〔ステップ１〕
図２に示した如く、前述のステップ１にて、表１に示すレンズデータを満たす投影光学系ＰＬを構成する各レンズ並びに各レンズを保持する保持枠、レンズと保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒を製造する。すなわち、各レンズは、周知のレンズ加工機を用いて所定の光学材料（石英）からそれぞれ所定の曲率半径、所定の軸上厚を持つように加工され、また各レンズを保持する保持枠、レンズと保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒は、周知の金属加工機等を用いて所定の保持材料（ステンレス、真鍮、セラミック等）からそれぞれ所定の寸法を持つ形状に加工される。
〔ステップ２〕
次に、ステップ２では、球面に加工されるべきレンズ面がレンズ面の加工誤差等により微小非球面化しているか否かについて正確なレンズ面の加工情報を得るために、ステップ１にて加工された全てのレンズのレンズ面に関して、図６に示す如きフィゾー型の干渉計を用いて各レンズのレンズ面の形状が計測される。その計測結果は、図３に示した如く、コンピュータ、計算機等の演算系７内のメモリー部にコンソール等の入力系６を介して記憶される。なお、フィゾー型の干渉計の内部に設けられた面形状算出部と演算系７とを電気的に接続し、面形状算出部からの出力結果を演算系７のメモリー部に入力する構成としても良い。
【００７４】
ここで、計測されたレンズ面の形状のデータに関する一例を表３に示す。表３に示す如く、ｒ1 〜ｒ3 、ｒ5 、ｒ6 、ｒ9 〜ｒ15、ｒ17、ｒ19、ｒ21〜ｒ23、ｒ31、ｒ34、ｒ35、ｒ37、ｒ45〜ｒ47、ｒ49〜ｒ52およびｒ54の２９面のレンズ面は、球面レンズ面とはなっておらず、加工誤差によって非球面となっている。なお、表３に示していないｒ4 、ｒ7 、ｒ8 、ｒ16、ｒ18、ｒ20、ｒ24、ｒ25、ｒ26〜ｒ30、ｒ32、ｒ33、ｒ36、ｒ38〜ｒ44、ｒ53〜ｒ56の２７面のレンズ面は表１に示す設計値どおり球面でレンズ面が加工されている。
【００７５】
なお、表３において、計測されたレンズ面の非球面形状は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、自然数をｉ、２ｉ次の非球面係数をＣ_2iとするとき、前述の（７）式のように表現している。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^0.5 〕＋Ｃ₂ ｈ² ＋Ｃ₄ ｈ⁴ ＋・・・・・＋Ｃ_2iｈ²ⁱ
但し、Ａ＝ｈ² ／ｒである。
【００７６】
なお、この非球面式（または（７）式）を上述の（８）式で表現した場合には、奇数次の非球面係数（Ｃ₁ 、Ｃ₃ 、Ｃ₅ 、Ｃ₇ 、Ｃ₉ 、Ｃ₉ 、Ｃ₁₁、Ｃ₁₃、Ｃ₁₅）を全て零とした場合となる。
【００７７】
【表３】
ｒ１（レンズＬ ₁₁ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−５．４７１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ７．２１１×１０^-12
Ｃ₆ ＝−６．９８７×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ３．５８１×１０^-18
Ｃ₁₀＝−９．９４０×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．５１５×１０^-25
Ｃ₁₄＝−１．１８９×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ３．７４６×１０^-34
ｒ２（レンズＬ ₁₁ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ９．６４０×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−１．５５９×１０^-11
Ｃ₆ ＝ ７．９８９×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−１．９９４×１０^-18
Ｃ₁₀＝ ２．６７６×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−１．９７０×１０^-26
Ｃ₁₄＝ ７．８４２×１０^-31 、Ｃ₁₆＝−１．４８６×１０^-35
ｒ３（レンズＬ ₁₂ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ２．５０４×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．８００×１０^-12
Ｃ₆ ＝−１．９４５×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ７．６８４×１０^-19
Ｃ₁₀＝−１．６１７×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．８８３×１０^-26
Ｃ₁₄＝−１．１４０×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ２．７９６×１０^-35
ｒ５（レンズＬ ₁₃ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−９．７７６×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．５８４×１０^-11
Ｃ₆ ＝−７．８３６×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．９７１×１０^-18
Ｃ₁₀＝−２．７０６×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ １．９４５×１０^-26
Ｃ₁₄＝−６．１７６×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ ３．９３９×１０^-36
ｒ６（レンズＬ ₁₃ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−１．２８１×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．９６７×１０^-12
Ｃ₆ ＝−１．６１９×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ２．５３９×１０^-19
Ｃ₁₀＝−４．１８０×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ５．７３３×１０^-27
Ｃ₁₄＝−４．３６５×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ １．３１５×１０^-35
ｒ９（レンズＬ _2F の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−８．０９１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．０５１×１０^-11
Ｃ₆ ＝−１．０７３×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ５．０７２×１０^-18
Ｃ₁₀＝−１．２３２×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ １．６１９×１０^-25
Ｃ₁₄＝−１．０９７×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ３．００５×１０^-34
ｒ１０（レンズＬ _2F の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ １．２０８×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−３．７１３×１０^-12
Ｃ₆ ＝ １．２３１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−３．０６８×１０^-18
Ｃ₁₀＝ ２．３４７×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−７．６９４×１０^-25
Ｃ₁₄＝ １．１６９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−６．７６０×１０^-33
ｒ１１（レンズＬ _M1 の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−３．２９６×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．２７９×１０^-11
Ｃ₆ ＝−５．５７２×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ３．５６３×１０^-17
Ｃ₁₀＝−１．４９２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ３．６４３×１０^-24
Ｃ₁₄＝−４．６５９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ２．３９７×１０^-32
ｒ１２（レンズＬ _M1 の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ２．００２×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−３．２５２×１０^-11
Ｃ₆ ＝ ２．３００×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−２．５４５×１０^-18
Ｃ₁₀＝−６．５０６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ ３．９２６×１０^-24
Ｃ₁₄＝−８．７６２×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ６．９６８×１０^-32
ｒ１３（レンズＬ _M2 の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ５．７６６×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−４．６３６×１０^-11
Ｃ₆ ＝ ６．５４９×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−４．６２９×１０^-17
Ｃ₁₀＝ １．８７１×１０^-20 、Ｃ₁₂＝−４．３４７×１０^-24
Ｃ₁₄＝ ５．３９６×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−２．７７７×１０^-32
ｒ１４（レンズＬ _M2 の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ４．５３９×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−７．９７９×１０^-11
Ｃ₆ ＝ ７．８８７×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−５．９８９×１０^-17
Ｃ₁₀＝ ４．５９６×１０^-20 、Ｃ₁₂＝−２．５８３×１０^-23
Ｃ₁₄＝ ７．５３３×１０^-27 、Ｃ₁₆＝−８．４０７×１０^-31
ｒ１５（レンズＬ _M3 の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−３．８５３×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ６．８８０×１０^-11
Ｃ₆ ＝−９．４０９×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ８．６２９×１０^-17
Ｃ₁₀＝−５．００２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ １．７１６×１０^-23
Ｃ₁₄＝−３．０６８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝ ２．１３９×１０^-31
ｒ１７（レンズＬ _M4 の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−３．４８４×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ４．８９１×１０^-11
Ｃ₆ ＝−６．５４７×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ５．８６４×１０^-17
Ｃ₁₀＝−３．０７２×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ８．９６９×１０^-24
Ｃ₁₄＝−１．３０８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝ ７．０３９×１０^-32
ｒ１９（レンズＬ _M5 の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ９．２９１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．７６２×１０^-12
Ｃ₆ ＝−５．６４１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ３．６１０×１０^-18
Ｃ₁₀＝−１．１４７×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ １．９５８×１０^-25
Ｃ₁₄＝−１．７１６×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ ６．０７０×１０^-34
ｒ２１（レンズＬ _2R の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−１．７９３×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ８．８０６×１０^-12
Ｃ₆ ＝−１．１３４×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ６．３６６×１０^-18
Ｃ₁₀＝−１．９３６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝ ３．２８４×１０^-25
Ｃ₁₄＝−２．８９０×１０^-29 、Ｃ₁₆＝ １．０２２×１０^-33
ｒ２２（レンズＬ _2R の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ２．０９５×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−２．３３９×１０^-11
Ｃ₆ ＝ １．４０６×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−４．５５２×１０^-18
Ｃ₁₀＝ ８．２８３×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−８．４９９×１０^-26
Ｃ₁₄＝ ４．５９３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝−１．０１７×１０^-34
ｒ２３（レンズＬ ₃₁ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−３．７００×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ １．８７０×１０^-12
Ｃ₆ ＝−５．３７６×１０^-16 、Ｃ₈ ＝ ３．５５９×１０^-20
Ｃ₁₀＝ １．０００×１０^-23 、Ｃ₁₂＝−２．１２９×１０^-27
Ｃ₁₄＝ １．５６６×１０^-31 、Ｃ₁₆＝−４．１１２×１０^-36
ｒ３１（レンズＬ ₄₁ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−１．６５２×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ２．７７４×１０^-12
Ｃ₆ ＝ ４．８１８×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−３．２５２×１０^-18
Ｃ₁₀＝ ９．３７２×１０^-22 、Ｃ₁₂＝−１．４３０×１０^-25
Ｃ₁₄＝ １．１２４×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−３．５８５×１０^-34
ｒ３４（レンズＬ ₄₂ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−１．７５６×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ １．６３１×１０^-11
Ｃ₆ ＝−７．０９１×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．１７９×１０^-19
Ｃ₁₀＝ １．０６８×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−３．８７５×１０^-25
Ｃ₁₄＝ ５．６３２×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−３．０４８×１０^-33
ｒ３５（レンズＬ ₄₃ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−３．４２７×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ５．３３６×１０^-11
Ｃ₆ ＝−３．９３２×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ １．３０８×１０^-17
Ｃ₁₀＝−１．１４６×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−４．０７０×１０^-25
Ｃ₁₄＝ １．１１７×１０^-28 、Ｃ₁₆＝−８．２９１×１０^-33
ｒ３７（レンズＬ ₄₄ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ４．７５０×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−２．６９２×１０^-12
Ｃ₆ ＝−１．５８３×１０^-14 、Ｃ₈ ＝ ２．２５６×１０^-17
Ｃ₁₀＝−１．２９８×１０^-20 、Ｃ₁₂＝ ３．７５８×１０^-24
Ｃ₁₄＝−５．３７９×１０^-28 、Ｃ₁₆＝ ３．０２０×１０^-32
ｒ４５（レンズＬ ₅₄ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−１．５８１×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−７．３００×１０^-12
Ｃ₆ ＝ ３．４３８×１０^-15 、Ｃ₈ ＝−６．４０７×１０^-19
Ｃ₁₀＝ ４．０４５×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ２．５５７×１０^-27
Ｃ₁₄＝−４．３９１×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ １．５０１×１０^-35
ｒ４６（レンズＬ ₅₄ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−２．３１９×１０^-8 、Ｃ₄ ＝ ２．１４２×１０^-11
Ｃ₆ ＝−９．７４３×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ ２．３５５×１０^-18
Ｃ₁₀＝−３．２３４×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ２．５４６×１０^-27
Ｃ₁₄＝−１．０７３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ １．８７７×１０^-35
ｒ４７（レンズＬ ₅₅ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ７．５３４×１０^-9 、Ｃ₄ ＝−１．３２４×１０^-12
Ｃ₆ ＝ １．７３８×１０^-16 、Ｃ₈ ＝ １．０５１×１０^-19
Ｃ₁₀＝−４．３７７×１０^-23 、Ｃ₁₂＝ ６．２１７×１０^-27
Ｃ₁₄＝−３．９３２×１０^-31 、Ｃ₁₆＝ ９．３８４×１０^-36
ｒ４９（レンズＬ ₅₆ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−８．４９９×１０^-9 、Ｃ₄ ＝ ４．４７１×１０^-12
Ｃ₆ ＝−２．４１２×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．０８０×１０^-18
Ｃ₁₀＝−２．７４７×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ３．７０９×１０^-26
Ｃ₁₄＝−２．５０３×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ６．６５４×１０^-35
ｒ５０（レンズＬ ₅₆ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−８．９９２×１０^-11 、Ｃ₄ ＝ ４．３８０×１０^-12
Ｃ₆ ＝−３．５３６×１０^-15 、Ｃ₈ ＝ １．４５９×１０^-18
Ｃ₁₀＝−３．３８８×１０^-22 、Ｃ₁₂＝ ４．４６６×１０^-26
Ｃ₁₄＝−３．１２０×１０^-30 、Ｃ₁₆＝ ８．９１２×１０^-35
ｒ５１（レンズＬ ₅₇ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝−２．８９３×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．２９１×１０^-14
Ｃ₆ ＝ １．２７１×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−７．０７５×１０^-18
Ｃ₁₀＝ １．８６３×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−２．６７３×１０^-25
Ｃ₁₄＝ ２．００８×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−６．１９０×１０^-34
ｒ５２（レンズＬ ₅₇ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ １．２２７×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．２８８×１０^-11
Ｃ₆ ＝ １．１７８×１０^-14 、Ｃ₈ ＝−５．９２２×１０^-18
Ｃ₁₀＝ １．６２３×１０^-21 、Ｃ₁₂＝−２．４４９×１０^-25
Ｃ₁₄＝ １．９１５×１０^-29 、Ｃ₁₆＝−６．０６５×１０^-34
ｒ５４（レンズＬ ₅₈ の像側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ４．１９４×１０^-8 、Ｃ₄ ＝−１．０６０×１０^-10
Ｃ₆ ＝ ２．１８３×１０^-13 、Ｃ₈ ＝−２．４８２×１０^-16
Ｃ₁₀＝ １．５５８×１０^-19 、Ｃ₁₂＝−５．４０６×１０^-23
Ｃ₁₄＝ ９．６７８×１０^-27 、Ｃ₁₆＝−６．９６０×１０^-31
〔ステップ３〕
次に、ステップ３では、ステップ２にてレンズ面が計測された各レンズが保持枠にそれぞれ保持されるように保持ユニットを組み立て、図４または図５に示す如く、組み立て上がった各保持ユニットを所定の順序で鏡筒に落とし込みながら投影光学系ＰＬが組み立てられる。この組み立て工程時において、各レンズの光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を、保持ユニットと共に鏡筒内に収納されるワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の厚さを加味しながら工具（マイクロメータ等）を用いて計測し、計測した結果をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ４〕
ステップ４において、ステップ３にて組み立てられた直後の投影光学系ＰＬの収差は、図７および図８に示すテストマスク等を用いて計測され、その時に像面弯曲が図９の曲線ａに示すように発生している。
〔ステップ５〕
このため、ステップ５では、投影光学系ＰＬの調整に先立って、コンピュータ、計算機等の演算系７により、メモリー部内に記憶された２つの情報（各レンズの面形状に関する情報（表３に示す光学データ）および組み立て工程にて得られた各レンズのレンズ面の間隔に関する情報）に基づいて、メモリー部内に予め記憶された光学基本データを修正する。そして、演算系７は、その修正された光学基本データの情報と、投影光学系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に関する情報とに基づいて、収差が補正し得る各レンズのレンズ面の間隔補正量を算出し、不図示のＣＲＴモニター等の表示系８にて、各レンズのレンズ面の間隔補正量等の情報を表示する。
【００７８】
この表示された各レンズのレンズ面の間隔補正量に基づいて、図４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換によりレンズ間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光軸に対してレンズを傾斜させる等の調整手法が行われる。これにより投影光学系ＰＬの調整がなされ、図９の各曲線ａに示す如き低次の像面弯曲が除去される。この調整工程と平行して、求められた投影光学系ＰＬの各レンズのレンズ面（光学面）の間隔の情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ６〕
ステップ６では、投影光学系ＰＬの調整によって低次の像面弯曲が除去された後に、投影光学系ＰＬに残存する高次の収差を測定する。
【００７９】
このときの測定は、ステップ２と同様にテストマスクＴＲ１を用いて検査対象の投影光学系ＰＬの高次の像面弯曲を検出する。本例の場合では、図９の曲線ｂに示す如く、高次の像面弯曲が図１３に示される如く発生している。
なお、本例の場合は、説明を簡単にするために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は表１のレンズデータに示す如く設計値どおりになっているものとする。
【００８０】
このステップ６の高次の収差計測工程において、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ７〕
〔第１のサブステップ〕
高次の像面弯曲を補正すべき非球面をもとめるに先立って、まず、コンピュータ等の演算系７は、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を用いて、ステップ５の調整工程に先立って得られた投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報（ステップ２にて得られた各レンズのレンズ面の面形状に関する情報およびステップ３の組み立て工程にて得られた各レンズのレンズ面の間隔に関する情報等に基づいて、修正された投影光学系ＰＬの組上げ時での光学データの情報）を再修正して、ステップ５の調整工程完了後における投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現する。
【００８１】
ここで、本例の場合は、説明を簡単にするために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は、表１のレンズデータに示す如く設計値どおりになっているものとする。このため、コンピュータ等の演算系７は、表１に示す投影光学系ＰＬのデータに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデータを更新（修正）する。
【００８２】
図１３には、表１に示す投影光学系ＰＬのデータに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデータを更新（修正）した時の像面弯曲の様子を示している。図１３に示す像面弯曲の曲線は、ステップ６にて実際に計測された図９の像面弯曲の曲線ｂと比較して、各像高にてほぼ同じ収差値を示しており、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データが再現されていることが理解できる。
【００８３】
次に、以上の如き再現された調整完了時の製造光学データとメモリー部内に記憶された情報としてステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高次の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき（本例では表１及び表３に示すデータに基づき）、コンピュータ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学系ＰＬに残存する高次の像面弯曲を補正できるような微小非球面を決定する。この時、本例では、第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体側の凹形状のレンズ面（第１３レンズ面）に、投影光学系ＰＬに残存する高次の像面弯曲を補正できるような微小非球面を設計した例を示している。
【００８４】
ここで、第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体側面（第１３レンズ面）に設けるべき非球面のデータを表４に掲げる。なお、表４には、前述の（１）式〜（５）式の対応値を併せて示してある。
【００８５】
【表４】
ｒ１３（負レンズＭ ₂ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ０．５０２×１０^-7
Ｃ₄ ＝−０．６８７×１０^-10
Ｃ₆ ＝ ０．７１７×１０^-13
Ｃ₈ ＝−０．６０５×１０^-16
Ｃ₁₀＝ ０．３０８×１０^-19
Ｃ₁₂＝−０．８７０×１０^-23
Ｃ₁₄＝ ０．１２８×１０^-26
Ｃ₁₆＝−０．７６７×１０^-31
Ｓ＝０．０２１μｍ
Ｓ（ｎ−１）／λ＝０．０４３０
Ｃ＝０．０００９９（１／ｍｍ）
ｄ／Ｄ＝０．１８０２
第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体側の凹面（第１３レンズ面）に設けるべき非球面は、図１４に示す如く、光軸から最大像高（最大有効径）までの間に２つの変曲点を持つ非球面形状を有しており、レンズ面全面としては、４つの変曲点を有している。このように、非球面全面において、変曲点を４つ以上持つ構成とすることが好ましく、これにより、高次の収差をバランス良く補正することが可能となる。なお、図１４は縦軸に非球面形状の変位量を示し、横軸にレンズ面の光軸からの高さを示している。
〔第２のサブステップ〕
さて、コンピュータ等の演算系７を用いた光線追跡により求められた表４に示す如き微小非球面を投影光学系ＰＬ中の負レンズＭ₂ の物体側の凹面（第１３レンズ面）に形成するために、必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加工を施すべき光学ユニットを取り出す。その後、光学ユニット内のレンズの取り出した後に、負レンズＭ₂ の物体側での凹面（第１３レンズ面）に対して非球面加工を図１１に示した如きレンズ研磨加工機により行う。
〔第３のサブステップ〕
以上の図１１のレンズ研磨加工機による加工が完了すると、加工が施された負レンズＭ₂ 、蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠が取り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工機により非球面加工されたレンズを保持する光学ユニットを投影光学系ＰＬに組み込む。
【００８６】
そして、組み込み完了した段階での像面弯曲を図１５に示す。図１５に示すように、図９の曲線ｂ及び図１３に示す如き高次の像面弯曲が除去され、優れた結像性能を持つ投影光学系ＰＬの製造が達成されていることが理解できる。
以上においては、高次の像面弯曲を補正する非球面を第２レンズ群Ｇ₂ の中間群Ｇ_M1内の負レンズＭ₂ の物体側面に設けた例を示したが、次に、高次の歪曲収差（ディストーション）を補正する非球面を設けた第２実施例を説明する。なお、説明を簡単にするために、第２実施例においても、前述の表１に示す基本レンズデータ及び表３に示す投影光学系を構成する各レンズの誤差非球面は、同一であるものとする。従って、表１に示すレンズデータを満たす投影光学系ＰＬを構成する各レンズ並びに各レンズを保持する保持枠、レンズと保持枠とからなる保持ユニットを収納する鏡筒を製造する工程としてのステップ１、ステップ１にて製造されたレンズのレンズ面を形状を計測する工程としてのステップ２、および投影光学系ＰＬを組み立てる工程としてのステップ３は同一であるため説明を省略する。
〔ステップ４〕
以上のステップ１〜ステップ３の工程を経た後、ステップ４において、ステップ３にて組み立てられた直後の投影光学系ＰＬの収差は、図７および図８に示すテストマスク等を用いて計測され、その時に歪曲収差（ディストーション）が図１０の曲線ａに示すように発生している。
〔ステップ５〕
このため、ステップ５では、投影光学系ＰＬの調整に先立って、コンピュータ、計算機等の演算系７により、メモリー部内に記憶された２つの情報（各レンズでのレンズ面の面形状に関する情報（表３に示す光学データ）および組み立て工程にて得られた各レンズのレンズ面の間隔に関する情報）に基づいて、メモリー部内に予め記憶された光学基本データを修正する。そして、演算系７は、その修正された光学基本データの情報と、投影光学系ＰＬに残存する諸収差に関する収差量に関する情報とに基づいて、収差を補正し得る各レンズのレンズ面（光学面）の間隔補正量を算出し、不図示のＣＲＴモニター等の表示系８にて、各レンズのレンズ面（光学面）の間隔補正量等の情報を表示する。
【００８７】
この表示された各レンズのレンズ面の間隔補正量に基づいて、図４または図５に示した検査対象となる投影光学系ＰＬ内部のワッシヤ（３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ）の交換によりレンズ間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光軸に対してレンズを傾斜させる等の調整手法が行われる。これにより投影光学系ＰＬを調整がなされ、図１０の各曲線ａに示す如き低次の歪曲収差が除去される。この調整工程と平行して、求められた投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔の情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ６〕
ステップ６では、投影光学系ＰＬの調整によって低次の歪曲収差が除去された後に、投影光学系ＰＬに残存する高次の歪曲収差を測定する。
【００８８】
このときの測定は、ステップ２と同様にテストマスクＴＲ２を用いて検査対象の投影光学系ＰＬの高次の歪曲収差を検出する。本例の場合では、図１０の曲線ｂに示す如く、高次の像面弯曲が図１６に示される如く発生している。
なお、本例の場合は、説明を簡単にするために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は表１のレンズデータに示す如く設計値どおりになっているものとする。
【００８９】
このステップ６の高次の収差計測工程において、図３に示す如く、計測された投影光学系ＰＬに残存する高次の収差量に関する情報をコンソール等の入力系６を介してコンピュータ、計算機等の演算系７のメモリー部に記憶させる。
〔ステップ７〕
〔第１のサブステップ〕
高次の歪曲収差を補正すべき非球面をもとめるに先立って、まず、コンピュータ等の演算系７は、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を用いて、ステップ５の調整工程に先立って得られた投影光学系ＰＬの製造光学データに関する情報（ステップ２にて得られた各レンズの面形状に関する情報およびステップ３の組み立て工程にて得られた各レンズの光学面の間隔に関する情報等に基づいて、修正された投影光学系ＰＬの組上げ時での光学データの情報）を再修正して、ステップ５の調整工程完了後における投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現する。
【００９０】
ここで、第２実施例の場合も、前述の第１実施例と同様に、説明を簡単にするために、調整工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの各レンズの光学面（レンズ面）の間隔は、表１のレンズデータに示す如く設計値どおりになっているものとする。このため、コンピュータ等の演算系７は、表１に示す投影光学系ＰＬのデータに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデータを更新（修正）する。
【００９１】
図１６には、表１に示す投影光学系ＰＬのデータに表３に示す非球面のデータを加味してレンズデータを更新（修正）した時の歪曲収差の様子を示している。図１６に示す歪曲収差の曲線は、ステップ６にて実際に計測された図９の歪曲収差の曲線ｂと比較して、各像高にてほぼ同じ収差値を示しており、ステップ５の調整工程完了後での投影光学系ＰＬの製造過程での光学データが再現されている理解できる。
【００９２】
次に、以上の如き再現された調整完了時の製造光学データとメモリー部内に記憶された情報としてステップ６にて得られた投影光学系ＰＬに残存する高次の諸収差に関する収差量に関する情報とに基づき（本例では表１及び表３に示すデータに基づき）、コンピュータ等の演算系７は光線追跡を行って、投影光学系ＰＬに残存する高次の歪曲収差を補正できるような微小非球面を決定する。この時、本例では、第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁の物体側の凸形状のレンズ面（第１レンズ面）に、投影光学系ＰＬに残存する高次の歪曲収差を補正できるような微小非球面を設計した例を示している。
【００９３】
ここで、第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁の物体側のレンズ面（第１レンズ面）に設けるべき非球面のデータを表５に掲げる。なお、表５には、前述の（１）式〜（５）式の対応値を併せて示してある。
【００９４】
【表５】
ｒ１（正レンズＬ ₁₁ の物体側面）
ｋ＝１
Ｃ₂ ＝ ０．５０２×１０^-7
Ｃ₄ ＝−０．３９２×１０^-10
Ｃ₆ ＝ ０．１６２×１０^-13
Ｃ₈ ＝−０．４７１×１０^-17
Ｃ₁₀＝ ０．９２１×１０^-21
Ｃ₁₂＝−０．１０９×１０^-24
Ｃ₁₄＝ ０．６９６×１０^-29
Ｃ₁₆＝−０．１８３×１０^-33
Ｓ＝０．０２４μｍ
Ｓ（ｎ−１）／λ＝０．０４９
Ｃ＝０．００１３８（１／ｍｍ）
ｄ／Ｄ＝０
第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁の物体側の凸形状のレンズ面（第１レンズ面）に設けるべき非球面は、図１７に示す如く、光軸から最大像高（最大有効径）までの間に２つの変曲点を持つ非球面形状を有しており、レンズ面全面としては、４つの変曲点を有している。このように、非球面全面において、変曲点を４つ以上持つ構成とすることが好ましく、これにより、高次の収差をバランス良く補正することが可能となる。なお、図１７は縦軸に非球面形状の変位量を示し、横軸にレンズ面の光軸からの高さを示している。
〔第２のサブステップ〕
さて、コンピュータ等の演算系７を用いた光線追跡により求められた表４に示す如き微小非球面を投影光学系ＰＬ中の第１レンズ群Ｇ₁ の正レンズＬ₁₁の物体側面に形成するために、必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解し、非球面加工を施すべき光学ユニットを取り出す。その後、光学ユニット内のレンズの取り出した後に、正レンズＬ₁₁の物体側でのレンズ面（第１レンズ面）に対して非球面加工を図１１に示した如きレンズ研磨加工機により行う。
〔第３のサブステップ〕
以上の図１１のレンズ研磨加工機による加工が完了すると、加工が施された正レンズＬ₁₁は蒸着工程等により反射防止膜が施された後、保持枠が取り付けられる。そして、最終的に、レンズ研磨加工機により非球面加工されたレンズを保持する光学ユニットを投影光学系ＰＬに組み込む。
【００９５】
そして、組み込み完了した段階での歪曲収差を図１８に示す。図１８に示すように、図１０の曲線ｂ及び図１６に示す如き高次の歪曲収差が除去され、優れた結像性能を持つ投影光学系ＰＬの製造が達成されていることが理解できる。
以上の各実施例では、像面弯曲と歪曲収差をそれぞれ独立に補正する非球面を示したが、投影光学系に残存する各収差を同時に補正する非球面を少なくとも１面以上形成しても良い。また、本発明による非球面は、像面湾曲、歪曲収差のみならずコマ収差、球面収差、非点収差等の収差やテレセントリック性などの結像特性などを補正することも可能である。さらには、これらの複数の収差等を同時に補正することも可能である。
【００９６】
さらに、以上の各実施例では、屈折力を持つレンズのレンズ面に非球面を形成した例を示したが、本発明では、平凸レンズの平面側（屈折力が零となる面）または平凹レンズの平面側（屈折力が零となる面）において、投影光学系中に残存する高次の収差を補正する非球面を形成しても良い。さらには、本発明では、投影光学系を反射屈折型の光学系で構成した場合、あるいは投影光学系を反射光学系で構成した場合における少なくとも１つの反射面に、投影光学系中に残存する高次の収差を補正する非球面を形成しても良い。
【００９７】
また、投影光学系とマスクとの間又は投影光学系と感光性基板（ウエハ）との間において、屈折力が零となる光透過性の平行平面板を挿脱可能に構成し、その平行平面板の表面において、投影光学系中に残存する高次の収差を補正する非球面を形成しても良い。この場合、以上に述べたステップ１からステップ８まで同じ工程を経ることになるが、投影光学系からの平行平面板の取り出し並びに投影光学系への平行平面板の取りつけが非常に簡単である。その結果、平行平面板を非球面加工する場合には、第２のサブステップにて非球面加工を施すための光学素子を取り出すために必要に応じて投影光学系ＰＬの１部または全部を分解する作業および第３のサブステップにおいて非球面加工、反射防止膜のコートが施された光学素子を取りつけるために投影光学系ＰＬを再度組み立て、調整する作業を不要とすることができ作業効率を向上させることができる。
【００９８】
なお、投影光学系に残存する収差を補正する本発明による非球面は、収差の回転対称な成分のみならず回転非対称な収差成分を除去できることは言うまでもない。このため、本発明による非球面は、光軸に対して回転非対称な形状としても良いことは明らかである。
また、以上の各実施例では、マスクパターンを感光性基板に縮小投影する投影光学系に残存する高次の収差を補正する非球面を設けた例を示したが、これに限らず、マスクパターンを感光性基板に等倍、または拡大で投影する投影光学系に残存する高次の収差を補正する非球面を設けても良い。
【００９９】
以上に示した各実施例では、投影光学系を構成する光学部品の加工精度が緩くても、組み上げた結果物としての投影光学系では高次の収差成分が除去されて高い光学性能を有することになるため、光学部品自体の不良率を低下させ、効率よく投影光学系を製造できる利点がある。また、光学部品の加工精度が今までと同程度であれば、今まで以上に高い光学性能を達成できる利点がある。
【０１００】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、投影光学系を構成する光学部品の不良や、投影光学系自身の不良を招くことなく、高次の収差成分が除去された高い光学性能を持つ投影光学系の効率の良い製造を可能とし得る。このため、本発明では、高次の収差成分が除去し得る投影光学系の製造方法、より微細なマスクパターンを感光性基板に良好に投影露光し得る投影露光装置、さらにはより高い集積度を持つ半導体素子を始めとした各種の素子の製造方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による投影露光装置の概略構成する説明するための図である。
【図２】図２は本発明による投影光学系の製造過程を説明するための図である。
【図３】図３は本発明による投影光学系の製造過程の光学データを再現するための過程を示す図である。
【図４】図１に示した投影光学系の保持構造の様子を示す図である。
【図５】図４に示した投影光学系の保持構造とは別の構造を示す図である。
【図６】投影光学系を構成する光学素子の光学面の形状を計測するフィゾー型干渉計の構成を示す図である。
【図７】投影光学系に残存する像面弯曲を計測するためのテストマスクの様子を示す図である。
【図８】投影光学系に残存する歪曲収差を計測するためのテストマスクの様子を示す図である。
【図９】投影光学系に残存する像面弯曲の様子を示す図である。
【図１０】投影光学系に残存する歪曲収差の様子を示す図である。
【図１１】投影光学系に残存する高次の諸収差を補正する非球面を光学面に形成する非球面加工機の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例にかかる投影光学系のレンズ構成図である。
【図１３】図１２に示した投影光学系に高次の像面弯曲が残存している様子を示す図である。
【図１４】図１３に示した高次の像面弯曲を補正するための非球面形状の様子を示す図である。
【図１５】図１４に示した非球面形状によって高次の像面弯曲が補正されている様子を示す図である。
【図１６】図１２に示した投影光学系に高次の歪曲収差が残存している様子を示す図である。
【図１７】図１６に示した高次の歪曲収差を補正するための非球面形状の様子を示す図である。
【図１８】図１７に示した非球面形状によって高次の歪曲収差が補正されている様子を示す図である。
【図１９】走査型投影露光装置の概略的な構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｒ・・・・・ マスク
Ｗ・・・・・ ウエハ
ＰＬ・・・・・ 投影光学系
１、４Ａ〜４Ｅ、・・・・・ 鏡筒
２Ａ〜２Ｅ・・・・・ 保持枠
３Ａ〜３Ｅ、５Ａ〜５Ｄ・・・・・ ワッシャ
Ｌ₁ 〜Ｌ₅ ・・・・・ レンズ
Ｇ₁ ・・・・・ 第１レンズ
Ｇ₂ ・・・・・ 第２レンズ
Ｇ₃ ・・・・・ 第３レンズ
Ｇ₄ ・・・・・ 第４レンズ
Ｇ₅ ・・・・・ 第５レンズ
Ｇ₆ ・・・・・ 第６レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection exposure apparatus that projects and exposes a mask on which a predetermined pattern is formed on a photosensitive substrate, and the production of a projection optical system thereof, in particular, a semiconductor element such as an LSI, a liquid crystal display element, Alternatively, it is suitable for a projection exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing a thin film magnetic head or the like.
[0002]
[Prior art]
As an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or the like, a mask as a projection original plate on which a predetermined pattern is formed is projected and exposed onto a photosensitive substrate via a projection optical system. Things are known. As such a projection optical system, a refraction-type projection optical system composed of a lens such as a refractive optical element having optical characteristics transmissive to light having an exposure wavelength, or a lens as a refractive optical element There are known a catadioptric projection optical system that combines a mirror as a reflective optical element, and a reflective projection optical system that is composed of a mirror as a reflective optical element.
[0003]
The projection magnification when projecting the mask pattern onto the photosensitive substrate using each of the projection optical systems described above may be reduced, equal or enlarged depending on the element to be manufactured.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The projection optical system of the exposure apparatus used when manufacturing the above various elements generally projects a very fine optical pattern with a high resolution and almost no aberration in order to project a fine mask pattern onto a photosensitive substrate. Performance is required.
Therefore, in order to realize a projection optical system that satisfies the specifications required in recent years, a technique for manufacturing the projection optical system is one major factor. For this reason, for example, a manufacturing error of an optical member itself such as a lens constituting the projection optical system, or an error due to an assembly manufacturing error generated at the stage of incorporating a plurality of optical members when the projection optical system is manufactured is corrected to the lens or the like. By changing the thickness of the washer inside the lens barrel that holds the optical member, the interval between the optical members can be adjusted to correct low-order aberrations that occur or remain during manufacturing.
[0005]
However, it has been impossible to correct high-order aberrations that occur or remain at the time of manufacture by the conventional adjustment method of the projection optical system described above. That is, a minute manufacturing error remaining in the optical member itself such as a lens, a minute aberration component (for example, higher-order image curvature, higher-order distortion, etc.) remaining even after adjusting the interval of the optical member, etc. It was difficult to remove.
[0006]
Therefore, even when the optical element and the assembled and adjusted projection optical system frequently fail, even if a projection optical system having high optical performance can be designed, it is extremely difficult to manufacture the projection optical system. For this reason, it is difficult to manufacture various elements such as a semiconductor element having a higher degree of integration by projecting and exposing a mask pattern that becomes increasingly fine on a photosensitive substrate by a projection optical system.
[0007]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and higher-order aberration components have been removed without causing defects in the optical components constituting the projection optical system or the projection optical system itself. It may be possible to produce a projection optical system with high optical performance. Therefore, in the present invention, a projection optical system manufacturing method capable of removing higher-order aberration components, a projection exposure apparatus that can satisfactorily project and expose a mask pattern on a photosensitive substrate, and a semiconductor element having a higher degree of integration An object of the present invention is to provide a method for manufacturing various elements including the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in a method for manufacturing a projection optical system for projecting and exposing a predetermined pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate,
A first step of producing a plurality of optical members to constitute the projection optical system;
A second step of measuring the surface shapes of the optical surfaces of the plurality of optical members manufactured by the first step;
A third step of assembling a projection optical system using the plurality of optical members manufactured in the first step;
A fourth step for measuring aberrations remaining in the projection optical system after the third step;
The projection optical system is adjusted to correct the aberration measured in the fourth step, and the optical surfaces between the plurality of optical members constituting the projection optical system during the adjustment or when the adjustment is completed A fifth step for obtaining
A sixth step of measuring higher-order aberrations remaining in the projection optical system after the fifth step;
Information on the surface shape of each optical member obtained in the second step, information on the spacing of the optical surfaces between the plurality of optical members obtained in the fifth step, and optical design of the projection optical system And a seventh step of forming at least one of the plurality of optical members an aspherical surface for correcting the remaining high-order aberration amount obtained in the sixth step based on the information.
[0009]
At this time, the aspherical surface formed in the seventh step is formed such that the maximum variation of the aspherical surface in the optical axis direction of the projection optical system is S, the exposure wavelength is λ, and the aspherical surface is formed. When the refractive index of the optical member is n,
0.02 <S (n-1) / λ <0.483
Is preferably satisfied.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus that illuminates the exposure light onto the pattern formed on the mask and exposes the pattern onto the photosensitive substrate via the projection optical system,
The projection optical system has a plurality of optical members for forming an image of the pattern on the photosensitive substrate,
An aspherical surface for correcting an aberration component remaining in the projection optical system is formed on at least one of the plurality of optical members;
When the maximum change amount of the aspheric surface in the optical axis direction of the projection optical system is S, the exposure wavelength is λ, and the refractive index of the optical member on which the aspheric surface is formed is n,
0.02 <S (n-1) / λ <0.483
Is satisfied.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor device,
Illuminating a predetermined pattern formed on the mask with exposure light; and
Projecting the pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system, and
The projection optical system has a plurality of optical members for forming an image of the pattern on the photosensitive substrate,
An aspherical surface for correcting an aberration component remaining in the projection optical system is formed on at least one of the plurality of optical members;
When the maximum change amount of the aspheric surface in the optical axis direction of the projection optical system is S, the exposure wavelength is λ, and the refractive index of the optical member on which the aspheric surface is formed is n,
0.02 <S (n-1) / λ <0.483
Is to satisfy.
[0012]
According to the fourth aspect of the present invention, a method for producing a projection optical system for projecting an image of a first object onto a second object by assembling in a predetermined order using a plurality of optical members. In
Prior to assembling the projection optical system using a plurality of optical members, a first step of measuring the shape of the optical surface of the plurality of optical members; and during or after assembling the projection optical system using the plurality of optical members A second step for obtaining information on the arrangement of the plurality of optical members, information on the shape of the optical surface of the plurality of optical members obtained in the first step, and the plurality of pieces obtained in the second step. And a third step of forming an aspherical surface for removing aberration remaining in the projection optical system in at least one of the plurality of optical members based on the step of obtaining information on the arrangement of the optical members.
[0013]
And in the above first to fourth aspects, when the aspheric surface is formed on the refractive surface of the optical member, and the curvature of the refractive surface is C,
| C | <0.02 (1 / mm)
It is desirable to satisfy
In the first to fourth aspects described above, from the refractive surface of the optical member closest to the first object (mask side) of the projection optical system to the second object side (photosensitive substrate side) of the projection optical system. The length along the optical axis to the refractive surface of the optical member is D, and the aspherical surface is formed from the refractive surface of the optical member closest to the first object side (mask side) of the projection optical system. When the distance along the optical axis to the refracting surface is d,
0 <d / D <0.37
It is good also as a structure which satisfies these conditions.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A plurality of optical members are arranged in a predetermined order to assemble the projection optical system, and at least one position of the plurality of optical members constituting the projection optical system is moved (the interval between the optical members is changed, and the optical member is moved in the optical axis direction). Or after moving in a direction perpendicular to the optical axis and further tilting the optical member, etc., or after completing the assembly adjustment, or after completing the assembly of the projection optical system using a plurality of optical members (for example, adjusting the projection optical system). In the present invention, after the assembly of the included projection optical system is completed, the high-order aberration component remaining in the projection optical system is removed from the optical surface (refractive surface, etc.) of an optical member in the projection optical system. It is corrected by making it spherical (small aspherical surface). An aspherical surface (micro aspherical surface) as used herein is different from an aspherical surface introduced to positively correct aberrations at the time of design in order to realize a projection optical system having a certain desired specification. The optical system is used to assemble and manufacture the projection optical system, for example, to correct remaining high-order aberrations that are difficult to remove due to manufacturing errors of the optical components themselves and adjustment errors of the projection optical system when assembled and adjusted. is there.
[0015]
The aspherical surface at this time is adjusted after the projection optical system is assembled using a plurality of optical members, or the projection optical system is assembled using a plurality of optical members (for example, projection optics including adjustment of the projection optical system). The first information obtained by measuring the shape of the optical surface of the plurality of optical members prior to the assembly process, etc.) and the projection optical system using the plurality of optical members during assembly or at the stage of completion of assembly. It is determined based on the obtained second information regarding the arrangement of the plurality of optical members. In this case, the residual aberration of the projection optical system at the stage where the assembly of the projection optical system using a plurality of optical members is completed is measured, and the measured aberration amount is determined using the first and second information. It is preferable to set a target value for determining the shape, position, and number of spherical surfaces.
[0016]
Here, as the aspheric surface according to the present invention, when the maximum change amount of the aspheric surface in the optical axis direction of the projection optical system is S and the refractive index of the optical member on which the aspheric surface is formed is n, It is preferable that the following expression (1) is satisfied.
(1) 0.02 <S (n-1) / λ <0.483
Exceeding the lower limit of the expression (1) is not preferable because the effect as an aspheric surface is reduced. If the upper limit of the above expression (1) is exceeded, the refractive power of the aspheric surface becomes too large, and it becomes difficult to control high-order aberrations. In addition, in this case, it is difficult to achieve the required accuracy in polishing the aspheric surface to be processed, and thus aspheric processing cannot be performed.
[0017]
Further, an aspherical surface according to the present invention is formed on at least one refracting surface (lens surface, refractive plane, etc.) of an optical member (lens) constituting the projection optical system, and the paraxial curvature of the refracting surface is defined as C. In this case, it is desirable to satisfy the following expression (2).
(2) | C | <0.02 (1 / mm)
If the upper limit of the above equation (2) is exceeded, the refractive power on the refracting surface on which the aspherical surface is to be formed increases, making it difficult to achieve the required accuracy in polishing the aspherical surface. Becomes difficult.
[0018]
Further, the length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the mask of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the photosensitive substrate of the projection optical system is D, and the most mask of the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member on the side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d, it is more preferable that the following condition (3) is satisfied.
(3) 0 ≦ d / D <0.37
The above equation (3) defines the optimum position of the aspherical surface with respect to the projection optical system that can satisfactorily correct distortion and field curvature as high-order aberrations.
[0019]
Exceeding the upper limit and lower limit of the above expression (3) is not preferable because it is difficult to satisfactorily correct distortion and field curvature as high-order aberrations.
In particular, in order to better correct higher-order image surface curvature, it is more preferable that the aspherical surface formed on the refractive surface in the projection optical system is provided at a position satisfying the following expression (4).
(4) 0.05 <d / D <0.37
In order to correct higher-order distortion in a more balanced manner, it is more preferable that the aspherical surface formed on the refractive surface in the projection optical system is provided at a position that satisfies the following expression (5).
(5) 0 ≦ d / D <0.14
When the aspherical surface according to the present invention described above has a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, the aspherical surface has, for example, a height from the optical axis h and a height h from the optical axis. The distance along the optical axis from the point on the aspherical surface to the tangential plane at the lens apex is X (h), the paraxial radius of curvature is r, the conic constant is k, the natural number is n, and the nth-order aspherical coefficient C_nIs expressed by the following equation (6).
[0020]

The aspherical surface according to the present invention can also be expressed as in the following (6), where the odd-order aspherical coefficient in the above equation (6) is zero.
[0021]

Where h is the height from the optical axis, X (h) is the distance along the optical axis from the point on the aspheric surface at the height h from the optical axis to the tangent plane at the lens apex, and r is the paraxial Radius of curvature, k is a conic constant, i is a natural number, C_2iIs a 2i-order aspheric coefficient.
[0022]
Here, when an aspherical shape rotationally symmetric with respect to the optical axis is configured, the aspherical surface according to the present invention has a high-order term of at least 12th order (in the above formula (6), n is at least 1-12. It is preferable to have a shape that takes into account high-order terms when natural numbers are used, and high-order terms when i is a natural number of at least 1 to 6 in the above formula (7). This makes it possible to correct higher-order aberrations remaining in the projection optical system.
[0023]
In addition, the aspherical surface according to the present invention may be configured not only rotationally symmetric with respect to the optical axis shown in the above formulas (6) and (7) but also with a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis. Needless to say.
Now, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a view showing a state of an exposure apparatus provided with a projection optical system PL.
[0024]
As shown in FIG. 1, a mask (reticle) R as a projection original plate on which a predetermined circuit pattern is formed is arranged on the object plane of the projection optical system PL, and the mask R is held on a mask stage RS. On the other hand, a wafer W coated with a resist is disposed as a photosensitive substrate on the image plane of the projection optical system PL, and this wafer W is two-dimensionally within a plane orthogonal to the optical axis Ax of the projection optical system. Is held by a wafer stage WS that moves to the position. This wafer stage WS not only moves two-dimensionally in a plane orthogonal to the optical axis Ax of the projection optical system, but also matches the image plane (exposure plane) of the projection optical system PL and the surface of the wafer W. (Focusing) is provided so as to be movable in the optical axis direction Ax of the projection optical system, and focusing between the image plane (exposure surface) of the projection optical system PL and the surface of the wafer W is performed on the wafer stage WS. Is detected optically by an oblique incidence autofocus system (AF1, AF2) disposed obliquely above.
[0025]
The oblique incidence autofocus system detects an image of the projection optical system PL by detecting the position of the light received by the detection unit AF2 when the projection light from the projection unit AF1 is reflected on the surface of the wafer W. The in-focus state between the surface (exposure surface) and the surface of the wafer W is detected photoelectrically.
The mask stage RS is two-dimensionally moved by a drive system MR including an interferometer that measures the position of the mask stage RS and a drive motor, and the wafer stage WS is an interferometer that measures the position of the wafer stage WS. Two-dimensional movement and movement in the direction of the optical axis Ax are performed by a drive system MW including a drive motor. The control system MC controls the driving amount of the driving system MR based on the positional information of the wafer stage WS from the interferometer inside the driving system MR that measures the position of the mask stage RS, and also controls the position of the wafer stage WS. The drive amount of the drive system MW is controlled based on the position information of the wafer stage WS from the interferometer inside the drive system MW that measures the above. Further, the control system MC controls the position of the wafer stage WS in the direction along the optical axis Ax based on the output from the oblique incidence autofocus system (AF1, AF2) via the drive system MW.
[0026]
Further, an illumination optical system IS for uniformly illuminating the mask R is provided above the mask R, and an excimer laser light source that oscillates light having an exposure wavelength of 248.4 nm is provided inside the illumination optical system. Is provided. The laser light supplied from the excimer laser light source forms a predetermined rectangular illumination region on the mask, and at this time, the position of the aperture stop AS provided at the pupil position of the projection optical system PL is A light source image of an excimer laser is formed, and so-called Koehler illumination is performed. Thus, the image of the mask R uniformly illuminated by Koehler illumination is exposed (transferred) onto the wafer W through the projection optical system PL.
[0027]
When the exposure of the pattern on the mask R in a certain shot area on the wafer W is completed, the wafer stage is moved to the next shot area on the wafer W to perform exposure in the next shot area. Exposure is performed by a so-called step-and-repeat method in which exposure is performed by sequentially moving the wafer stage WS for exposure to the adjacent shot region.
[0028]
In the present invention, the exposure apparatus is not limited to the step-and-repeat type exposure apparatus. For example, as shown in FIG. 19, when the pattern on the mask R is exposed on the wafer via the projection optical system PL, the mask The present invention can also be applied to a scanning exposure apparatus that performs scanning exposure by relatively moving the stage RS and the wafer stage WS, that is, by moving the mask R and the wafer W. In this case, the scanning exposure apparatus illuminates the mask R with the illumination area IF having a slit shape (rectangular shape) or an arc shape by the exposure light from the illumination optical system IS, and thereby the slit shape (on the wafer W) It is desirable that the exposure area EF be a rectangular shape or an arc shape.
[0029]
The wafer that has undergone the exposure process by the above exposure apparatus is subjected to a development process, an etching process for removing portions other than the developed resist, a resist removal process for removing unnecessary resist after the etching process, and the like. The wafer process ends. When the wafer process is completed, in the actual assembly process, the wafer is cut into chips for each burned circuit, dicing to form chips, bonding for providing wiring to each chip, and packaging for each chip. Through these steps, a semiconductor device (LSI or the like) is finally manufactured. In addition, although the example which manufactures a semiconductor element by the photolithography process in the wafer process using a projection exposure apparatus was shown above, a liquid crystal display element, as a semiconductor device by the photolithography process using a projection exposure apparatus, A thin film magnetic head and an image sensor (CCD, etc.) can be manufactured.
[0030]
A semiconductor device or the like can be manufactured by a photolithography process using the projection exposure apparatus having the configuration shown in FIG. 1, but the projection optical system of the projection exposure apparatus for projecting the pattern of the mask R onto the wafer has high optical performance. Having performance is important in the photolithography process.
Accordingly, a method for adjusting the projection optical system in the present invention when manufacturing a projection optical system for a projection exposure apparatus will be described with reference to FIG.
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing a procedure relating to an adjustment method when manufacturing a projection optical system for a projection exposure apparatus according to the present invention.
[Step 1]
In step 1, first, as shown in FIG. 4, each lens element (L1 to L5) as each optical member constituting the projection optical system PL according to a design value based on predetermined design lens data, and a holding frame for holding each lens. A lens barrel that houses a holding unit including a lens element and a holding frame is manufactured. That is, each lens element (L1 to L5) is processed from a predetermined optical material to have a radius of curvature and an axial thickness according to a predetermined design value by using a known lens processing machine, and holds each lens. The lens barrel that holds the holding frame and the holding unit composed of the lens element and the holding frame is formed into a shape having a predetermined size from a predetermined holding material (stainless steel, brass, ceramic, etc.) using a known metal processing machine or the like. Processed.
[Step 2]
In step 2, the surface shapes of the lens surfaces of the lens elements (L1 to L5) constituting the projection optical system PL manufactured in step 1 are measured using, for example, a Fizeau interferometer. FIG. 6 shows an example of a Fizeau interferometer that measures the shape of the surface of an optical element. As shown in FIG. 6, from a laser light source 11 such as a He—Ne gas laser that emits light having a wavelength λ of 633 nm, an Ar laser that emits light having a wavelength λ of 363 nm, or an Ar laser that is harmonicized to a wavelength λ of 248 nm. The light is reflected by the beam splitter 13 through the lens 12 and converted into a parallel light beam by the collimator lens 14. The parallel light beam irradiates the test surface (lens surface) S of the lens 18 as the test object via the condenser lens 15. Here, a reference surface is formed on the condensing lens 15, and a part of the light is reflected by the reference surface of the condensing lens 15, and the remaining light passes through the condensing lens 15 and is on the test surface S. Reflected. The wavefronts of these reflected lights have shapes corresponding to the shapes of the reference surface and the test surface S, respectively. These reflected lights overlap each other by returning along the same optical path, and are imaged on an imaging surface of an imaging device 17 such as a CCD via a collimator lens 14, a beam splitter 13, and an imaging lens 16. At this time, interference fringes due to interference of both reflected lights are formed on the imaging surface of the imaging device 17, and the shape of the test surface S can be accurately obtained by measuring the interference fringes. It is known that the surface (lens surface) of an optical element such as a lens is obtained using a Fizeau interferometer. This is, for example, disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-126305 and 6-185997. Etc. are disclosed.
[0032]
As described above, the measurement of the surface shape of the optical element using the Fizeau interferometer is performed on all lens surfaces of the lens elements (L1 to L5) constituting the projection optical system PL. Then, as shown in FIG. 3, each measurement result is stored in a memory unit of an operation system 7 such as a computer or a computer via an input system 6 such as a console.
[Step 3]
After the measurement of the surface shapes of all the lens surfaces of the lens elements (L1 to L5) constituting the projection optical system PL in step 2, for example, as shown in FIG. An optical unit, that is, an optical element (L1 to L5) such as a lens and a holding frame (2A to 2E) for holding the optical element (L1 to L5) are assembled. Then, the assembled five optical units are sequentially assembled through the upper opening 1a of the lens barrel 1 so as to be dropped into the lens barrel 1 with the washers (3A to 3E) interposed therebetween. The optical unit (L5, 2E) first dropped into the lens barrel 1 is supported via the washer 3E at the protrusion 1b formed at the tip (wafer side) of the lens barrel 1, The process of assembling is completed when the optical unit is accommodated in the lens barrel 1. In parallel with this assembly process, the optical surface (lens surface) of each lens element is used using a tool (micrometer, etc.) while taking into account the thickness of the washers (3A to 3E) housed in the lens barrel together with the holding unit. ) Information about the interval. Then, while alternately performing the assembly work of the projection optical system and the measurement work, the distance between the final optical surfaces (lens surfaces) of the lens elements of the projection optical system PL at the stage where the assembly process of step 3 is completed is determined. Ask.
[0033]
In this way, as shown in FIG. 3, the measurement results relating to the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lens elements of the projection optical system PL during the assembly process or at the completion of the assembly are input via the input system 6 such as a console. The data is stored in the memory unit of the arithmetic system 7 such as a computer or a computer.
It should be noted that the optical unit may be adjusted as necessary during the above assembling process. At this time, for example, by changing the washers (3A to 3E), the relative distance between the optical elements in the optical axis direction is changed, or the optical elements are inclined with respect to the optical axis. Further, by configuring the lens barrel 1 so that the tip of the screw that is screwed through the female screw portion that penetrates the side surface of the lens barrel 1 contacts the holding frame, and moving the screw via a tool such as a screwdriver, The holding members may be shifted in a direction orthogonal to the optical axis to adjust eccentricity or the like. This is disclosed in, for example, JP-A-7-35963.
[0034]
The holding frames (2A to 2E) are not limited to holding one optical element, and may have a structure that holds a plurality of optical elements simultaneously, that is, holds a lens group. Further, as shown in FIG. 5, the optical element is directly held by a lens barrel (4A to 4E) for each optical element or for each lens group, and each lens barrel (4A to 4E) is a washer (5A to 5D). The projection optical system PL may be assembled by a so-called divided lens barrel method in which the optical system is assembled by stacking them with the interposition of the like.
[Step 4]
Next, in step 4, as shown in FIG. 4 or 5, low-order aberrations remaining in the projection optical system PL assembled in step 3 are measured.
[0035]
Specifically, the projection optical system is once attached to a projection exposure apparatus main body (or an inspection machine having the same configuration as the projection exposure apparatus main body) as shown in FIG. 1, and a test mask (TR1,. Various aberrations (spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, distortion aberration, etc.) are measured using TR2). As an example of the aberration measurement, in the case of measuring the field curvature, the projection optical system PL to be inspected is attached to the apparatus as shown in FIG. 1 (or the inspection machine having the configuration shown in FIG. 1), and as shown in FIG. The test mask TR1 is held on the mask stage RS. The test mask TR1 at this time has a test pattern area PA1 in which a plurality of marks are formed in the XY plane and a light shielding band LST formed around the test pattern area PA1, and the test pattern area PA1 includes For example, a Y direction mark M having a predetermined pitch in the Y direction₁X-direction mark M having a predetermined pitch in the X-direction₂And an oblique direction mark (M) having a predetermined pitch along a direction of 45 degrees oblique to the XY direction._Three, M_Four) Are formed in 17 places.
[0036]
Using a test mask TR1 as shown in FIG. 7, the test mask TR1 is printed on a predetermined shot area on a wafer as a photosensitive substrate through a projection optical system PL to be inspected. Then, the wafer stage WS is moved two-dimensionally so that the exposure area of the projection optical system is positioned in a shot area different from the predetermined shot area, and the wafer stage is used by using the oblique incidence autofocus system (AF1, AF2). The WS is moved by a predetermined amount along the direction of the optical axis Ax, and an image of the test mask TR1 is printed on the different shot areas. In this way, the test mask at a plurality of positions along the optical axis direction of the projection optical system PL is obtained by repeating the two-dimensional movement of the wafer stage WS, the movement of the wafer stage WS in the optical axis direction, and the exposure operation. Burn TR1. If the number of shot areas does not fit on one wafer, an operation of placing another wafer on the wafer stage WS may be sandwiched.
[0037]
Next, based on each mark image of the pattern actually printed on the wafer W, the position of the best image of each mark (the position in the exposure region and the position in the optical axis direction) is determined using an electron microscope or the like. Thus, by obtaining all the wafers that have been baked, the amount of curvature of the image plane of the projection optical system PL to be inspected can be detected as shown in FIG. Here, FIG. 9 shows the field curvature when the horizontal axis represents the image height and the vertical axis represents the defocus amount, and the curve a in FIG. 9 represents the projection optical system PL assembled in step 3. Shows the remaining field curvature. This curve a is a plot of the result obtained by actually trial-baking the wafer W using the test mask TR1 shown in FIG. 7, that is, the position of the best mark image.
[0038]
When measuring distortion, the projection optical system PL to be inspected is attached to the apparatus as shown in FIG. 1 (or the inspection machine having the configuration shown in FIG. 1), and the test pattern shown in FIG. Hold in RS. The test mask TR2 at this time has a test pattern area PA2 in which a plurality of marks are formed in the XY plane and a light-shielding band LST formed in the periphery of the test pattern area PA2. For example, an orthogonal mark (M_0,0~ M_8,8) Are formed at 81 locations so as to be equally spaced in the X direction and the Y direction. Thereafter, an actual test pattern is printed on a wafer as a photosensitive substrate through the projection optical system PL to be inspected. At this time, the position of the wafer stage WS is set using the oblique incidence autofocus system (AF1, AF2) so that the wafer surface is positioned at the best image plane of the projection optical system PL. Then, the amount of deviation between each mark position of the actually burned pattern and the ideal position of each mark to be burned (each mark position according to the design value) is obtained using an electron microscope or the like, thereby projecting the inspection object. The amount of distortion of the optical system PL can be detected.
[0039]
Here, FIG. 10 shows distortion when the image height is taken on the horizontal axis and the defocus amount is taken on the vertical axis, and the curve a in FIG. 10 shows the projection optical system PL assembled in step 3. The remaining field curvature is shown. This curve b is a plot of the result obtained by actually trial-baking the wafer W using the test mask TR1 shown in FIG. 7, that is, the deviation of each mark position with respect to the design value for each image height.
[0040]
In the above description, an example in which exposure is actually performed to measure various aberrations has been described. However, a CRT monitor in which an image sensor such as a CCD is disposed on the projection surface and is electrically connected to the image sensor. Various aberration amounts may be obtained from the state of each mark image of the test mask (TR1, TR2) via a display device such as the above.
In this aberration measurement process, as shown in FIG. 3, the information about the aberrations related to the various aberrations remaining in the measured projection optical system PL is sent via the input system 6 such as a console to the memory unit of the calculation system 7 such as a computer or computer. Remember me.
[Step 5]
Step 5 includes sub-step 5a and sub-step 5b described below, and these sub-steps 5a and 5b are performed in parallel in step 5.
[Sub-step 5a]
In sub-step 5a, the projection optical system PL is adjusted to remove low-order aberrations remaining in the projection optical system PL measured in step 4.
[0041]
First, prior to the adjustment of the projection optical system PL, the calculation system 7 such as a computer or a computer, as shown in FIG. 3, displays each information stored in the memory unit, that is, the surface of each optical element obtained in step 2. Based on the information on the shape and the information on the distance between the optical surfaces of each optical element obtained in the assembly process of step 3, the optical basic data stored in advance in the memory unit is corrected, and the projection actually assembled The optical data in the manufacturing process of the optical system PL is reproduced. Thereafter, the arithmetic system 7 obtains information on the aberrations relating to the various aberrations remaining in the projection optical system PL obtained in step 4 as information stored in the memory unit, and the manufacturing process of the actually assembled projection optical system PL. On the basis of the optical data at, an optical surface interval (hereinafter referred to as an optical surface interval correction amount) of each optical element that can correct the aberration is calculated, and is displayed by a display system 8 such as a CRT monitor (not shown). Information such as the distance correction amount of the optical surface of each optical element is displayed.
[0042]
Next, based on the distance correction amount of the optical surface of each optical element calculated by the arithmetic system 7 such as a computer, the washers (3A to 3A) inside the projection optical system PL to be inspected shown in FIG. 3E, 5A to 5D), the relative distance in the optical axis direction between the optical elements is changed or the optical elements are inclined with respect to the optical axis. Further, the front end of the screw that is screwed through the female screw portion that penetrates the side surface of the lens barrel 1 is configured to abut the holding frame, and the screw is moved between the holding members by moving the screw through a tool such as a screwdriver. Shift in a direction perpendicular to the optical axis. By performing these adjustment methods, the projection optical system PL is adjusted, and, for example, low-order aberrations such as field curvature and distortion as shown by the curves a in FIGS. 9 and 10 are removed.
[0043]
When adjusting the projection optical system PL, part or all of the projection optical system PL is disassembled as necessary, and the washers (3A to 3E, 5A to 5D) or the optical unit are replaced. Assemble the projection optical system PL.
[Substep 5b]
In this sub-step 5b, in parallel with the adjustment process of sub-step 5a as described above, information on the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lens elements of the projection optical system PL is obtained. That is, in the adjustment process of the projection optical system PL, each lens is used with a tool (micrometer or the like) while taking into account the thickness of the washers (3A to 3E, 5A to 5D) housed in the lens barrel together with the holding unit. The distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the element is measured. Then, the optical surfaces (lens surfaces) of the final lens elements of the projection optical system PL when the adjustment process of the sub-step 5a is completed while the adjustment operation of the sub-step 5a and the measurement operation of the sub-step 5b are alternately performed. ).
[0044]
As described above, as shown in FIG. 3, the measurement result (the optical surface (lens surface of each lens element)) of the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of each lens element of the projection optical system PL during the adjustment process or at the completion of the adjustment. Information on the space) is stored in a memory section of an arithmetic system 7 such as a computer or computer via an input system 6 such as a console.
[Step 6]
After the low-order aberrations remaining in the projection optical system PL are removed by adjustment of the projection optical system PL in step 5, in step 6, an optical element manufacturing error (for example, with a spherical lens having a predetermined radius of curvature). This is due to the fact that the lens element to be constructed is composed of a micro aspherical lens having minute irregularities due to a manufacturing error, or an assembly manufacturing error that occurs in the manufacturing stage of the projection optical system that cannot be removed by the adjustment in Step 3. Then, higher-order aberrations remaining in the projection optical system PL are measured.
[0045]
The measurement of the aberration is the same as that described in step 4 and will not be described in detail. However, for example, using the test masks (TR1, TR2), the sensitivity is measured via the projection optical system PL to be inspected. Baking is performed on a wafer as a substrate. Each mark image of the pattern actually printed on the wafer W is inspected with respect to all the wafers printed using an electron microscope or the like, thereby detecting each higher-order aberration of the projection optical system PL to be inspected. . For example, higher-order aberrations such as field curvature and distortion as shown by the curves b in FIGS. 9 and 10 are measured.
[0046]
In the high-order aberration measurement process of step 6, as shown in FIG. 3, information on the measured high-order aberration remaining in the projection optical system PL is sent to the computer, computer, etc. via the input system 6 such as a console. The data is stored in the memory unit of the calculation system 7.
[Step 7]
In order to form on the at least one of the plurality of optical members a micro aspherical surface that corrects the remaining high-order aberration amount obtained in step 6, information on the surface shape of each optical member of the projection optical system PL and In step 5, based on information on the final optical surface spacing between the plurality of optical members of the projection optical system PL at the completion of the adjustment and information on optical design such as optical basic design data of the projection optical system. It is necessary to reproduce the manufacturing optical data of the projection optical system PL at the completion of the adjustment.
[0047]
For this reason, in step 7, the information on the surface shape of each optical member obtained in step 2 above, the information on the optical surface spacing between the plurality of optical members obtained in step 5 above, and the projection Based on the optical design information of the optical system, a minute aspherical surface for correcting the remaining high-order aberration amount obtained in step 6 is formed on at least one of the plurality of optical members.
[0048]
This step 7 at this time determines the position of the aspherical surface, the shape of the aspherical surface, and the number of aspherical surfaces that can correct each higher-order aberration of the projection optical system PL to be inspected measured in step 6. After the first sub-step, after the first sub-step, the optical element to be aspherically processed is taken out, and after the second sub-step, the second sub-step of performing aspherical processing using a lens polishing machine, A third sub-step for incorporating and adjusting the aspherical processed optical element in the projection optical system PL is provided.
[First sub-step]
First, information on the surface shape of the lens surface of each lens element measured in step 2, and the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lens elements of the projection optical system PL when the adjustment obtained in step 6 is completed. And an aspherical surface that can correct each higher-order aberration of the projection optical system PL to be inspected measured in step 7 is determined on the basis of the information on the optical design information of the projection optical system PL.
[0049]
For example, the calculation system 7 such as a computer uses the information regarding each higher-order aberration of the projection optical system PL to be inspected measured in step 6 to obtain the projection optical system obtained prior to the adjustment process in step 5. Information on manufacturing optical data of PL (corrected based on information on the surface shape of each optical element obtained in step 2 and information on the optical surface interval of each optical element obtained in the assembly process in step 3) Then, the optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL after the completion of the adjustment process in step 5 is reproduced.
[0050]
It should be noted that information on the surface shape of the lens surface of each lens element measured in step 2 without using information relating to the production optical data of the projection optical system PL obtained prior to the adjustment process in step 5, Information on the distance between the optical surfaces of the optical elements obtained in the assembling process, information on the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lens elements of the projection optical system PL when the adjustment obtained in step 5 is completed, and May be used to reproduce the optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL after the completion of the adjustment process in Step 5. Further, the history of the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of each lens element of the projection optical system PL or the amount of change in the distance after the assembly process and the adjustment process is calculated via an input system such as a console. The distance between the optical surfaces (lens surfaces) of each lens element of the projection optical system PL when the adjustment is completed is obtained from the history and used as information on the surface shape of the lens surface of each lens element. May be.
[0051]
Next, manufacturing optical data at the completion of the adjustment as described above, and information relating to aberrations relating to high-order aberrations remaining in the projection optical system PL obtained in step 6 as information stored in the memory unit. Based on the above, the calculation system 7 such as a computer performs ray tracing to determine the position, shape, and number of aspheric surfaces of the micro aspheric surface that can correct each higher-order aberration remaining in the projection optical system PL.
[Second sub-step]
Now, in order to form in the projection optical system PL a minute aspheric surface obtained by ray tracing using a calculation system 7 such as a computer, a part or all of the projection optical system PL is decomposed as necessary, and an aspheric surface is obtained. Take out the optical unit to be processed. Thereafter, after the optical element in the optical unit is taken out, the aspherical surface processing is performed on the processing surface of the optical element by a lens polishing processing machine.
[0052]
FIG. 11 shows a configuration of the lens polishing machine, and aspherical surface processing data calculated by using an arithmetic system 7 such as a computer is input to the control unit 20 via the input system 31 of the lens polishing machine. .
As shown in FIG. 11, a lens element (optical element) 10 as an object to be processed is placed on a moving stage 21 that can move in the XY directions, and its end abuts against, for example, a pin 21a. . Note that FIG. 11 shows an example in which a refractive lens having a very weak refractive power of an optical surface such as a lens surface is an object to be processed, but light transmission with zero refractive power of the optical surface such as a lens surface is performed. It is also possible to set a parallel plane plate having a characteristic as a workpiece. Further, a refractive lens having a strong refractive power on an optical surface such as a lens surface may be processed. However, in consideration of manufacturing, an optical member having a refractive power as weak as possible on the optical surface such as a lens surface is processed. Is desirable.
[0053]
In addition, the drive unit 22 is controlled by the control unit 20 in order to move the stage 21 two-dimensionally in the XY directions. In order to detect the position of the stage 21 in the X and Y directions when the stage 21 is moved via the drive unit 22, a position detection unit 30 including an encoder, an interferometer, and the like is provided on the left end side of the stage 21, A detection signal from the position detection unit 30 is transmitted to the control unit 20.
[0054]
Further, the polishing dish 23 is attached to one end of the rotating shaft 25 via the holding portion 24, and can be rotated around the Z direction in the figure. A motor 26 controlled by the control unit 20 is attached to the other end of the rotating shaft 25. A bearing 27 that rotatably supports the rotary shaft 25 is provided so as to be movable in the Z direction with respect to a support portion 28 fixed to a main body (not shown). A motor 29 controlled by the control unit 20 is attached to the support unit 28, and the bearing 27 is moved along the Z direction by the action of the motor 29, and consequently the polishing plate 23 is moved in the Z direction. The holding unit 24 that holds the polishing dish 23 is provided with a sensor (not shown) for detecting a contact pressure between the polishing dish 23 and the lens element 10 as a workpiece. An output related to the contact pressure is transmitted to the control unit 29.
[0055]
The operation of the lens polishing machine in step 5 will be described. First, as described above, the processing amount of the micro aspheric surface relating to the optical element capable of correcting each higher-order aberration of the projection optical system PL, that is, the calculation system 7 such as a computer. 11 is input to the control unit 20 via the input system 31 of the lens polishing machine, and the optical element 10 as the workpiece is placed on the stage 21 of the lens polishing machine in FIG. Hold on.
[0056]
Next, the control unit 20 rotates the polishing dish 23 via the motor 26 and moves it along the XY direction of the stage 21 via the drive unit 22. That is, the polishing dish 23 moves so as to trace along the processing surface 10a of the optical element 10 as a workpiece. At this time, the polishing amount on the processing surface 10a is determined by the contact pressure between the processing surface 10a and the polishing dish 23 and the residence time of the polishing dish 23.
[Third sub-step]
When the processing by the lens polishing machine is completed, the optical element 10 as a workpiece is attached with a holding frame after an antireflection film is applied by a vapor deposition process or the like. Finally, an optical unit that holds the optical element that has been aspherically processed by the lens polishing machine is incorporated into the projection optical system PL. At this time, if necessary, the relative distance in the optical axis direction between the optical elements is changed by replacing the washers (4A to 4E, 5A to 5D) inside the projection optical system PL to be inspected shown in FIG. 4 or FIG. Fine adjustment, or tilting the optical element with respect to the optical axis, or shifting between the holding members in a direction perpendicular to the optical axis. By performing these adjustment methods, the projection optical system PL is adjusted, and for example, higher-order aberrations such as image surface curvature and distortion as shown in FIGS. 9 and 10 are removed, and a desired imaging performance is obtained. Production of the projection optical system PL is achieved.
[0057]
【Example】
Next, the projection optical system PL manufactured by the above steps will be specifically described.
FIG. 12 shows an example of the lens configuration of the projection optical system when an excimer laser that supplies light having an exposure wavelength λ of 248.4 nm is used as the light source disposed inside the illumination optical apparatus IS.
[0058]
As shown in FIG. 12, the projection optical system in this example has a first lens group G having a positive refractive power in order from the reticle R side as the first object.₁And the second lens group G having negative refractive power₂And the third lens group G having positive refractive power_ThreeAnd the fourth lens group G having negative refractive power_FourAnd the fifth lens group G having positive refractive power_FiveAnd positive refractive power in the sixth lens group G₆And have.
[0059]
First, the first lens group having a positive refractive power mainly contributes to correction of distortion while maintaining telecentricity. Specifically, the first lens group generates positive distortion, and this Negative distortion generated in a plurality of lens groups located on the second object side of the first lens group is corrected in a well-balanced manner. The second lens group having negative refracting power and the fourth lens group having negative refracting power mainly contribute to correction of the Petzval sum and attempt to flatten the image plane. In the second lens group having negative refracting power and the third lens group having positive refracting power, an inverse telephoto system is formed in these two lens groups, and the back focus of the projection optical system (the most of the projection optical system). This contributes to securing the distance from the optical surface such as the lens surface on the second object side to the second object. The fifth lens group having a positive refractive power and the sixth lens group having the same positive refractive power have particularly spherical aberration in order to suppress the occurrence of distortion and sufficiently cope with a high NA on the second object side. Mainly contributes to minimizing generation.
[0060]
At this time, the focal length of the first lens unit is f₁And the focal length of the second lens group is f₂, The focal length of the third lens unit is f_Three, The focal length of the fourth lens group is f_Four, The focal length of the fifth lens group is f_Five, The focal length of the sixth lens group is f₆When the distance from the first object plane to the second object plane is L, it is more desirable to satisfy the following conditions (8) to (11).
(8) 0.1 <f₁/ F_Three<17
(9) 0.1 <f₂/ F_Four<14
(10) 0.01 <f_Five/L<0.9
(11) 0.02 <f₆/L<1.6
In the condition (8), the focal length f of the first lens unit having a positive refractive power₁And the focal length f of the third lens unit having positive refractive power_Three, That is, an optimal refractive power (power) distribution between the first lens group and the third lens group. This condition (8) is mainly for correcting distortion in a well-balanced manner. If the lower limit of this condition (8) is exceeded, the refractive power of the third lens group will be smaller than the refractive power of the first lens group. Since it becomes relatively weak, large negative distortion occurs. If the upper limit of condition (8) is exceeded, the refractive power of the first lens group becomes relatively weak with respect to the refractive power of the third lens group, so that a large negative distortion occurs.
[0061]
In the condition (9), the focal length f of the second lens unit having a negative refractive power₂Focal length f of the fourth lens unit with negative refractive power_Four, That is, an optimal refractive power (power) distribution between the second lens group and the fourth lens group. This condition (9) is mainly for reducing the Petzval sum and ensuring a wide exposure field, while favorably correcting curvature of field. When the lower limit of this condition (9) is exceeded, Since the refractive power of the four lens groups is relatively weak with respect to the refractive power of the second lens group, a large positive Petzval sum is generated. If the upper limit of the condition (9) is exceeded, the refractive power of the second lens group becomes relatively weak with respect to the refractive power of the fourth lens group, and a large positive Petzval sum is generated. In order to correct the Petzval sum in a balanced manner under a wide exposure field by making the refractive power of the fourth lens group relatively stronger than the refractive power of the second lens group, the above condition (9 ), 0.8 <f₂/ F_FourIt is preferable that
[0062]
In the condition (10), the focal length f of the fifth lens unit having a positive refractive power_FiveAnd the distance (distance between object images) L between the first object (reticle etc.) and the second object (wafer etc.) is defined. This condition (10) is for correcting spherical aberration, distortion and Petzval sum with a good balance while maintaining a large numerical aperture. When the lower limit of the condition (10) is exceeded, the refractive power of the fifth lens group becomes too large, and not only negative distortion but also negative spherical aberration occurs greatly in the fifth lens group. When the upper limit of this condition (10) is exceeded, the refractive power of the fifth lens group becomes too weak, and accordingly, the refractive power of the fourth lens group having a negative refractive power also inevitably becomes weak. Cannot be corrected satisfactorily.
[0063]
In condition (11), the focal length f of the sixth lens unit having a positive refractive power₆And an optimum ratio between the distance (inter-image distance) L from the first object (reticle or the like) to the second object (wafer or the like). This condition (11) is for suppressing the occurrence of high-order spherical aberration and negative distortion while maintaining a large numerical aperture. If the lower limit of the condition (11) is exceeded, large negative distortion occurs in the sixth lens group itself, and if the upper limit of the condition (11) is exceeded, higher-order spherical aberration occurs.
[0064]
Now, the values of the specifications relating to the projection optical system PL of this example shown in FIG. 11 are listed in Table 1 below, and the values corresponding to the above conditions (8) to (11) relating to the projection optical system PL shown in Table 1 Are listed in Table 2.
However, the numbers on the left end indicate the order from the object side (reticle side), r is the radius of curvature of the lens surface, d is the distance between the lens surfaces, and n is the synthetic quartz SiO 2 when the exposure wavelength λ is 248.4 nm.₂Is the distance from the first object (reticle) to the lens surface (first lens surface) closest to the object side (reticle side) of the first lens group G1, and Bf is the sixth lens group G.₆Is the distance from the lens surface closest to the image side (wafer side) to the image surface (wafer surface), B is the projection magnification of the projection optical system, NA is the numerical aperture on the image side of the projection optical system, and L is the object plane (reticle) Surface-to-image distance from the image surface (wafer surface), f₁Is the first lens group G₁Focal length, f₂Is the second lens group G₂Focal length, f_ThreeIs the third lens group G_ThreeFocal length, f_FourIs the fourth lens group G_FourFocal length, f_FiveIs the fifth lens group G_FiveFocal length, f₆Is the 6th lens group G₆Represents the focal length.
[0065]
[Table 1]

[0066]
[Table 2]

As shown in FIG. 12, the projection optical system in Table 1 has a first lens group G having positive refractive power in order from the reticle R side as the first object.₁And the second lens group G having negative refractive power₂And the third lens group G having positive refractive power_ThreeAnd the fourth lens group G having negative refractive power_FourAnd the fifth lens group G having positive refractive power_FiveAnd positive refractive power in the sixth lens group G₆And is substantially telecentric on the object side (reticle R side) and image side (wafer W side), and has a reduction magnification. The projection optical system of each embodiment shown in FIG. 12 has an object-image distance (distance from the object plane to the image plane, or distance from the reticle R to the wafer W) L of 1200, and an image-side numerical aperture NA. Is 0.55, the projection magnification B is 1/5, and the diameter of the exposure region on the wafer W is 31.2.
[0067]
A specific lens configuration of the projection optical system shown in FIG. 12 will be described. First, the first lens group G₁Is a positive lens (biconvex lens) L having a convex surface facing the image side in order from the object side.₁₁And a meniscus negative lens L with a convex surface facing the object side₁₂And two positive lenses (L₁₃, L₁₄).
Second lens group G₂Is a negative meniscus lens (front lens) L which is disposed closest to the object side and has a concave surface facing the image side._2FAnd a negative meniscus lens (rear lens) L which is disposed closest to the image side and has a concave surface facing the object side._2RAnd the second lens group G₂Negative meniscus lens L located closest to the object_2FAnd a negative meniscus lens L located closest to the image side in the second lens unit_2RIntermediate lens group G with negative refractive power arranged between_2MIt consists of and.
[0068]
Intermediate lens group G_2MIs a biconvex positive lens (first lens) L in order from the object side._M1And a negative lens (second lens) L having a stronger curvature surface on the image side_M2And a biconcave negative lens (third lens) L_M3, Negative lens (fourth lens) L with the surface of stronger curvature facing the object side_M4Positive lens (fifth lens) L with the surface of curvature that is stronger on the image side_M5It is composed of
[0069]
The third lens group G_ThreeIs a positive lens (positive meniscus lens) L having a surface with a stronger curvature on the image side.₃₁And a biconvex positive lens L₃₂And a positive lens (positive meniscus lens) L having a convex surface facing the object side₃₃And a positive lens L with a surface with a stronger curvature on the object side₃₄The fourth lens group G_FourIs a negative lens L with the concave surface facing the image side₄₁Negative meniscus lens L with the concave surface facing the image side₄₂And a negative lens L with a biconcave shape₄₃And a negative lens L with a concave surface facing the object side₄₄It consists of and.
[0070]
Here, the fourth lens group G_FourInside negative lens L₄₁Image side concave surface and negative meniscus lens L₄₄An aperture stop AS is disposed in the optical path between the concave surface on the object side.
5th lens group G_FiveIs a positive meniscus lens L with a convex surface facing the image side₅₁And a positive lens L with a more curvature-oriented surface on the image side₅₂And a biconvex positive lens L₅₃Negative meniscus lens L with the concave surface facing the object side₅₄And a positive lens L with a surface with a stronger curvature on the object side₅₅And a positive meniscus lens L with a convex surface facing the object side₅₆And a positive lens (positive meniscus lens) L having a surface with a stronger curvature on the object side₅₇And a negative lens (negative meniscus lens) L with the concave surface facing the image side₅₈The sixth lens group G₆Is a thick positive lens L with a convex surface facing the object side₆₁Consists of only.
[0071]
Here, the first lens group G₁, A meniscus negative lens L with a convex surface facing the object side₁₂Image side lens surface and biconvex positive lens L₁₃Since these lens surfaces have the same degree of curvature and are relatively close to each other, these two lens surfaces correct higher-order distortion.
Second lens group G₂A front lens L having a negative refractive power disposed on the most object side of the lens_2FHas a meniscus shape with a concave surface facing the image side, so the occurrence of coma can be reduced and the intermediate lens group G_2MThe first lens L having a positive refractive power of_M1However, it is possible to suppress the occurrence of spherical aberration of the pupil, because it is configured with a biconvex shape with the convex surface facing the object side as well as the shape with the convex surface facing the image side. Intermediate lens group G_2M5th lens L with positive refractive power_M5Is a rear lens L having a negative refractive power disposed on the image side._2RAstigmatism can be corrected because it has a convex surface facing the concave surface.
[0072]
The fourth lens group G_FourThen, negative lens (biconcave negative lens) L₄₃Negative lens L with concave surface facing the image side₄₁A negative lens (biconcave negative lens) L₄₃Negative lens L with concave surface facing object side₄₄Therefore, the Petzval sum can be corrected while suppressing the occurrence of coma aberration.
The fourth lens group G_FourInside negative lens L₄₁Image side concave surface and negative lens L₄₄By placing an aperture stop AS between the concave surface on the object side of the third lens group G_ThreeTo 6th lens group G₆The lens group up to and including the aperture stop AS can be configured without a significant loss of symmetry while applying a somewhat reduced magnification, so that it is possible to suppress the occurrence of asymmetric aberrations, particularly coma and distortion.
[0073]
The fifth lens group G_FiveInside positive lens L₅₃Is negative meniscus lens L₅₄Negative meniscus lens L having a convex surface facing₅₄Since the lens surface on the opposite side is also a biconvex shape which is a convex surface, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of high-order spherical aberration associated with an increase in NA.
Now, an embodiment of a process for manufacturing the projection optical system PL based on the basic design data shown in Table 1 will be described.
[Step 1]
As shown in FIG. 2, in the above-described step 1, each lens constituting the projection optical system PL that satisfies the lens data shown in Table 1, a holding frame that holds each lens, and a holding unit that includes the lens and the holding frame are provided. The lens barrel to be stored is manufactured. That is, each lens is processed from a predetermined optical material (quartz) to have a predetermined radius of curvature and a predetermined axial thickness using a known lens processing machine, and a holding frame and a lens for holding each lens. A lens barrel that houses a holding unit including a holding frame is processed into a shape having a predetermined size from a predetermined holding material (stainless steel, brass, ceramic, etc.) using a known metal processing machine or the like.
[Step 2]
Next, in step 2, in order to obtain accurate lens surface processing information as to whether or not the lens surface to be processed into a spherical surface is made into a micro aspheric surface due to a processing error of the lens surface, the processing is performed in step 1. For the lens surfaces of all the lenses, the shape of the lens surface of each lens is measured using a Fizeau interferometer as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the measurement result is stored in a memory unit in an operation system 7 such as a computer or a computer via an input system 6 such as a console. Note that the surface shape calculation unit provided inside the Fizeau interferometer and the calculation system 7 are electrically connected, and the output result from the surface shape calculation unit is input to the memory unit of the calculation system 7. good.
[0074]
Here, an example of the measured lens surface shape data is shown in Table 3. As shown in Table 3, r1 to r3, r5, r6, r9 to r15, r17, r19, r21 to r23, r31, r34, r35, r37, r45 to r47, r49 to r52 and r54 are 29 lens surfaces. It is not a spherical lens surface, but is aspheric due to processing errors. Note that the 27 lens surfaces r4, r7, r8, r16, r18, r20, r24, r25, r26 to r30, r32, r33, r36, r38 to r44, and r53 to r56 not shown in Table 3 are shown in Table 1. The lens surface is processed with a spherical surface as designed.
[0075]
In Table 3, the measured aspheric surface shape of the lens surface is the light from the point on the aspheric surface at the height h from the optical axis to the tangential plane at the lens apex, where h is the height from the optical axis. The distance along the axis is X (h), the paraxial radius of curvature is r, the conic constant is k, the natural number is i, the 2nd order aspheric coefficient is C_2iIs expressed as the above-mentioned equation (7).
X (h) = A / [1+ (1-kA / r)^0.5] + C₂h²+ C_Fourh^Four+ ... + C_2ih²ⁱ
However, A = h²/ R.
[0076]
When this aspherical expression (or expression (7)) is expressed by the above-mentioned expression (8), an odd-order aspherical coefficient (C₁, C_Three, C_Five, C₇, C₉, C₉, C₁₁, C₁₃, C₁₅) Is all zero.
[0077]
[Table 3]
r1 (Lens L ₁₁ Side of object)
k = 1
C₂= -5.471 × 10^-9  , C_Four= 7.21 × 10^-12
C₆= -6.987 × 10^-15, C₈= 3.581 × 10^-18
C_Ten= -9.940 × 10^{-twenty two}, C₁₂= 1.515 × 10^{-twenty five}
C₁₄= -1.189 x 10^-29, C₁₆= 3.746 × 10^-34
r2 (Lens L ₁₁ Side of the statue)
k = 1
C₂= 9.640 × 10^-9  , C_Four= -1.559 x 10^-11
C₆= 7.989 × 10^-15, C₈= -1.994x10^-18
C_Ten= 2.676 × 10^{-twenty two}, C₁₂= -1.970 × 10^-26
C₁₄= 7.842 × 10^-31, C₁₆= -1.486 × 10^-35
r3 (Lens L ₁₂ Side of object)
k = 1
C₂= 2.504 × 10^-9  , C_Four= 1.800 × 10^-12
C₆= -1.945x10^-15, C₈= 7.684 × 10^-19
C_Ten= -1.617 x 10^{-twenty two}, C₁₂= 1.883 × 10^-26
C₁₄= -1.140 × 10^-30, C₁₆= 2.796 × 10^-35
r5 (Lens L ₁₃ Side of object)
k = 1
C₂= -9.776x10^-9  , C_Four= 1.584 × 10^-11
C₆= −7.836 × 10^-15, C₈= 1.971 × 10^-18
C_Ten= -2.706 × 10^{-twenty two}, C₁₂= 1.945 × 10^-26
C₁₄= -6.176 × 10^-31, C₁₆= 3.939 × 10^-36
r6 (Lens L ₁₃ Side of the statue)
k = 1
C₂= -1.281 × 10^-8  , C_Four= 6.967 × 10^-12
C₆= -1.619 x 10^-15, C₈= 2.539 × 10^-19
C_Ten= -4.180 × 10^{-twenty three}, C₁₂= 5.733 × 10^-27
C₁₄= -4.365x10^-31, C₁₆= 1.315 × 10^-35
r9 (Lens L _2F Side of object)
k = 1
C₂= −8.091 × 10^-9  , C_Four= 1.051 × 10^-11
C₆= -1.073 × 10^-14, C₈= 5.072 × 10^-18
C_Ten= -1.232 × 10^{-twenty one}, C₁₂= 1.619 × 10^{-twenty five}
C₁₄= -1.097x10^-29, C₁₆= 3.005 × 10^-34
r10 (Lens L _2F Side of the statue)
k = 1
C₂= 1.208 × 10^-8  , C_Four= -3.713 × 10^-12
C₆= 1.231 × 10^-15, C₈= -3.068x10^-18
C_Ten= 2.347 × 10^{-twenty one}, C₁₂= -7.694 × 10^{-twenty five}
C₁₄= 1.169 × 10^-28, C₁₆= -6.760 × 10^-33
r11 (Lens L _M1 Side of object)
k = 1
C₂= -3.296x10^-8  , C_Four= 6.279 × 10^-11
C₆= -5.572 × 10^-14, C₈= 3.563 × 10^-17
C_Ten= -1.492 × 10^-20, C₁₂= 3.643 × 10^{-twenty four}
C₁₄= -4.659x10^-28, C₁₆= 2.397 × 10^-32
r12 (Lens L _M1 Side of the statue)
k = 1
C₂= 2.002 × 10^-8  , C_Four= -3.252 × 10^-11
C₆= 2.300 × 10^-14, C₈= -2.545x10^-18
C_Ten= -6.506 × 10^{-twenty one}, C₁₂= 3.926 × 10^{-twenty four}
C₁₄= -8.762 × 10^-28, C₁₆= 6.968 × 10^-32
r13 (Lens L _M2 Side of object)
k = 1
C₂= 5.766 × 10^-9  , C_Four= -4.636 × 10^-11
C₆= 6.549 × 10^-14, C₈= -4.629x10^-17
C_Ten= 1.871 × 10^-20, C₁₂= -4.347x10^{-twenty four}
C₁₄= 5.396 × 10^-28, C₁₆= -2.777x10^-32
r14 (Lens L _M2 Side of the statue)
k = 1
C₂= 4.539 × 10^-8  , C_Four= -7.979x10^-11
C₆= 7.887 × 10^-14, C₈= -5.989 × 10^-17
C_Ten= 4.596 × 10^-20, C₁₂= -2.583 x 10^{-twenty three}
C₁₄= 7.533 × 10^-27, C₁₆= -8.407 × 10^-31
r15 (Lens L _M3 Side of object)
k = 1
C₂= 3.853 × 10^-8  , C_Four= 6.880 × 10^-11
C₆= -9.409 × 10^-14, C₈= 8.629 × 10^-17
C_Ten= −5.002 × 10^-20, C₁₂= 1.716 × 10^{-twenty three}
C₁₄= -3.068x10^-27, C₁₆= 2.139 × 10^-31
r17 (Lens L _M4 Side of object)
k = 1
C₂= -3.484 x 10^-8  , C_Four= 4.891 × 10^-11
C₆= −6.547 × 10^-14, C₈= 5.864 × 10^-17
C_Ten= -3.072 × 10^-20, C₁₂= 8.969 × 10^{-twenty four}
C₁₄=-1.308 x 10^-27, C₁₆= 7.039 × 10^-32
r19 (Lens L _M5 Side of object)
k = 1
C₂= 9.291 × 10^-9  , C_Four= 1.762 × 10^-12
C₆= −5.641 × 10^-15, C₈= 3.610 × 10^-18
C_Ten=-1.147 x 10^{-twenty one}, C₁₂= 1.958 × 10^{-twenty five}
C₁₄= -1.716 x 10^-29, C₁₆= 6.070 × 10^-34
r21 (Lens L _2R Side of object)
k = 1
C₂= -1.793x10^-9  , C_Four= 8.806 × 10^-12
C₆=-1.134 x 10^-14, C₈= 6.366 × 10^-18
C_Ten=-1.936 x 10^{-twenty one}, C₁₂= 3.284 × 10^{-twenty five}
C₁₄= -2.890 × 10^-29, C₁₆= 1.022 × 10^-33
r22 (Lens L _2R Side of the statue)
k = 1
C₂= 2.095 × 10^-8  , C_Four= -2.339 × 10^-11
C₆= 1.406 × 10^-14, C₈= -4.552x10^-18
C_Ten= 8.283 × 10^{-twenty two}, C₁₂= -8.499 × 10^-26
C₁₄= 4.593 × 10^-30, C₁₆= −1.017 × 10^-34
r23 (Lens L ₃₁ Side of object)
k = 1
C₂= -3.700 × 10^-9  , C_Four= 1.870 × 10^-12
C₆= -5.376 × 10^-16, C₈= 3.559 × 10^-20
C_Ten= 1.000x10^{-twenty three}, C₁₂= -2.129 × 10^-27
C₁₄= 1.566 × 10^-31, C₁₆= -4.112 × 10^-36
r31 (Lens L ₄₁ Side of object)
k = 1
C₂= -1.652 x 10^-8  , C_Four= 2.774 × 10^-12
C₆= 4.818 × 10^-15, C₈= -3.252 × 10^-18
C_Ten= 9.372 × 10^{-twenty two}, C₁₂= -1.430x10^{-twenty five}
C₁₄= 1.124 × 10^-29, C₁₆= -3.585 × 10^-34
r34 (Lens L ₄₂ Side of the statue)
k = 1
C₂= -1.756 × 10^-8  , C_Four= 1.631 × 10^-11
C₆= −7.091 × 10^-15, C₈= 1.179 × 10^-19
C_Ten= 1.068 × 10^{-twenty one}, C₁₂= -3.875 × 10^{-twenty five}
C₁₄= 5.632 × 10^-29, C₁₆= -3.048x10^-33
r35 (Lens L ₄₃ Side of object)
k = 1
C₂= -3.427 × 10^-8  , C_Four= 5.336 × 10^-11
C₆= -3.932 × 10^-14, C₈= 1.308 × 10^-17
C_Ten=-1.146 x 10^{-twenty one}, C₁₂= -4.070 × 10^{-twenty five}
C₁₄= 1.117 × 10^-28, C₁₆= −8.291 × 10^-33
r37 (Lens L ₄₄ Side of object)
k = 1
C₂= 4.750 × 10^-8  , C_Four= −2.692 × 10^-12
C₆= -1.583 x 10^-14, C₈= 2.256 × 10^-17
C_Ten= -1.298x10^-20, C₁₂= 3.758 × 10^{-twenty four}
C₁₄= -5.379 × 10^-28, C₁₆= 3.020 × 10^-32
r45 (Lens L ₅₄ Side of object)
k = 1
C₂= -1.581 × 10^-9  , C_Four= -7.300 × 10^-12
C₆= 3.438 × 10^-15, C₈= -6.407 × 10^-19
C_Ten= 4.045 × 10^{-twenty three}, C₁₂= 2.557 × 10^-27
C₁₄= -4.391 × 10^-31, C₁₆= 1.501 × 10^-35
r46 (Lens L ₅₄ Side of the statue)
k = 1
C₂= -2.319 x 10^-8  , C_Four= 2.142 × 10^-11
C₆= -9.743 × 10^-15, C₈= 2.355 × 10^-18
C_Ten= -3.234 × 10^{-twenty two}, C₁₂= 2.546 × 10^-27
C₁₄= -1.073 × 10^-30, C₁₆= 1.877 × 10^-35
r47 (Lens L ₅₅ Side of object)
k = 1
C₂= 7.534 × 10^-9  , C_Four= -1.324 × 10^-12
C₆= 1.738 × 10^-16, C₈= 1.051 × 10^-19
C_Ten= -4.377x10^{-twenty three}, C₁₂= 6.217 × 10^-27
C₁₄= -3.932 × 10^-31, C₁₆= 9.384 × 10^-36
r49 (Lens L ₅₆ Side of object)
k = 1
C₂= -8.499 × 10^-9  , C_Four= 4.471 × 10^-12
C₆= -2.412 × 10^-15, C₈= 1.080 × 10^-18
C_Ten= -2.747x10^{-twenty two}, C₁₂= 3.709 × 10^-26
C₁₄= -2.503 x 10^-30, C₁₆= 6.654 × 10^-35
r50 (Lens L ₅₆ Side of the statue)
k = 1
C₂= −8.992 × 10^-11, C_Four= 4.380 × 10^-12
C₆= −3.536 × 10^-15, C₈= 1.594 × 10^-18
C_Ten= -3.388 × 10^{-twenty two}, C₁₂= 4.466 × 10^-26
C₁₄= -3.120 × 10^-30, C₁₆= 8.912 × 10^-35
r51 (Lens L ₅₇ Side of object)
k = 1
C₂= -2.893 x 10^-8  , C_Four= -1.291 × 10^-14
C₆= 1.271 × 10^-14, C₈= −7.075 × 10^-18
C_Ten= 1.863 × 10^{-twenty one}, C₁₂= -2.673 x 10^{-twenty five}
C₁₄= 2.008 × 10^-29, C₁₆= -6.190 × 10^-34
r52 (Lens L ₅₇ Side of the statue)
k = 1
C₂= 1.227 × 10^-8  , C_Four= -1.288 × 10^-11
C₆= 1.178 × 10^-14, C₈= -5.922 × 10^-18
C_Ten= 1.623 × 10^{-twenty one}, C₁₂= -2.449x10^{-twenty five}
C₁₄= 1.915 × 10^-29, C₁₆= −6.065 × 10^-34
r54 (Lens L ₅₈ Side of the statue)
k = 1
C₂= 4.194 × 10^-8  , C_Four= −1.060 × 10^-Ten
C₆= 2.183 × 10^-13, C₈= -2.482x10^-16
C_Ten= 1.558 × 10^-19, C₁₂= -5.406 × 10^{-twenty three}
C₁₄= 9.678 × 10^-27, C₁₆= -6.960 × 10^-31
[Step 3]
Next, in step 3, the holding unit is assembled so that each lens whose lens surface is measured in step 2 is held by the holding frame, and each assembled holding unit is assembled as shown in FIG. 4 or FIG. The projection optical system PL is assembled while being dropped into the lens barrel in a predetermined order. At the time of this assembling process, the tool ( The measurement result is stored in a memory unit of an arithmetic system 7 such as a computer or a computer via an input system 6 such as a console.
[Step 4]
In Step 4, the aberration of the projection optical system PL immediately after being assembled in Step 3 is measured using a test mask or the like shown in FIGS. 7 and 8, and the field curvature at that time is shown by a curve a in FIG. Has occurred.
[Step 5]
For this reason, in step 5, prior to the adjustment of the projection optical system PL, two pieces of information (information relating to the surface shape of each lens (optical information shown in Table 3) stored in the memory unit by the calculation system 7 such as a computer or a computer. The basic optical data stored in advance in the memory unit is corrected based on the data) and information on the lens surface spacing of each lens obtained in the assembly process. Then, the arithmetic system 7 corrects the distance between the lens surfaces of each lens that can correct the aberration based on the information on the corrected optical basic data and the information on the aberration amount related to the various aberrations remaining in the projection optical system PL. The amount is calculated, and information such as a lens surface interval correction amount of each lens is displayed on a display system 8 such as a CRT monitor (not shown).
[0078]
Based on the displayed distance correction amount of the lens surface of each lens, the washer (3A to 3E, 5A to 5D) in the projection optical system PL to be inspected shown in FIG. An adjustment method such as changing the relative distance in the optical axis direction or tilting the lens with respect to the optical axis is performed. As a result, the projection optical system PL is adjusted, and low-order field curvatures as indicated by the curves a in FIG. 9 are removed. In parallel with this adjustment step, the obtained information on the distance between the lens surfaces (optical surfaces) of the respective lenses of the projection optical system PL is sent to the memory unit of the computing system 7 such as a computer or computer via the input system 6 such as a console. Remember me.
[Step 6]
In step 6, after the low-order image plane curvature is removed by adjusting the projection optical system PL, the high-order aberration remaining in the projection optical system PL is measured.
[0079]
In the measurement at this time, the high-order image surface curvature of the projection optical system PL to be inspected is detected using the test mask TR1 as in Step 2. In the case of this example, as shown by a curve b in FIG. 9, a higher-order field curvature is generated as shown in FIG.
In the case of this example, in order to simplify the explanation, the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL at the stage where the adjustment process is completed is designed as shown in the lens data in Table 1. It is assumed that it is as per value.
[0080]
In the high-order aberration measurement process of step 6, as shown in FIG. 3, information on the measured high-order aberration remaining in the projection optical system PL is sent to the computer, computer, etc. via the input system 6 such as a console. The data is stored in the memory unit of the calculation system 7.
[Step 7]
[First sub-step]
Prior to determining the aspherical surface for correcting the higher-order image surface curvature, first, the computing system 7 such as a computer performs the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL after completion of the adjustment process of step 5. ), Information relating to the manufacturing optical data of the projection optical system PL obtained prior to the adjustment process in step 5 (information relating to the surface shape of the lens surface of each lens obtained in step 2 and steps) Based on the information regarding the distance between the lens surfaces of each lens obtained in the assembling step 3, the optical data information at the time of assembling the corrected projection optical system PL is re-corrected, and the adjustment in step 5 is performed. The optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL after the completion of the process is reproduced.
[0081]
Here, in the case of this example, in order to simplify the explanation, the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL at the stage where the adjustment process is completed is shown in the lens data in Table 1. It is assumed that it is as designed. For this reason, the calculation system 7 such as a computer updates (corrects) the lens data by adding the aspherical data shown in Table 3 to the data of the projection optical system PL shown in Table 1.
[0082]
FIG. 13 shows a state of curvature of field when the lens data is updated (corrected) by adding the aspherical data shown in Table 3 to the data of the projection optical system PL shown in Table 1. The field curvature curve shown in FIG. 13 shows substantially the same aberration value at each image height as compared with the field curvature curve b of FIG. 9 actually measured in step 6. It can be understood that the optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL after the completion of the adjustment process is reproduced.
[0083]
Next, the manufacturing optical data at the completion of the adjustment as described above and the information regarding the aberration amount relating to the high-order aberrations remaining in the projection optical system PL obtained in step 6 as the information stored in the memory unit, and (Based on the data shown in Table 1 and Table 3 in this example), the calculation system 7 such as a computer performs a ray tracing to correct a high-order image surface curvature remaining in the projection optical system PL. Determine the aspherical surface. At this time, in this example, the second lens group G₂Intermediate group G_M1Inside negative lens M₂In this example, a minute aspherical surface that can correct higher-order image surface curvature remaining in the projection optical system PL is designed on the object-side concave lens surface (13th lens surface).
[0084]
Here, the second lens group G₂Intermediate group G_M1Inside negative lens M₂Table 4 shows aspherical data to be provided on the object side surface (the thirteenth lens surface). Table 4 also shows corresponding values of the above-described equations (1) to (5).
[0085]
[Table 4]
r13 (negative lens M ₂ Side of object)
k = 1
C₂= 0.502 × 10^-7
C_Four= -0.687x10^-Ten
C₆= 0.717 × 10^-13
C₈= −0.605 × 10^-16
C_Ten= 0.308 × 10^-19
C₁₂= −0.870 × 10^{-twenty three}
C₁₄= 0.128 × 10^-26
C₁₆= -0.767x10^-31
S = 0.021 μm
S (n-1) /λ=0.0430
C = 0.0099 (1 / mm)
d / D = 0.1802
Second lens group G₂Intermediate group G_M1Inside negative lens M₂The aspherical surface to be provided on the object-side concave surface (the 13th lens surface) has an aspherical shape having two inflection points between the optical axis and the maximum image height (maximum effective diameter) as shown in FIG. The entire lens surface has four inflection points. As described above, it is preferable that the entire aspheric surface has four or more inflection points, whereby high-order aberrations can be corrected in a well-balanced manner. In FIG. 14, the vertical axis indicates the amount of displacement of the aspherical shape, and the horizontal axis indicates the height of the lens surface from the optical axis.
[Second sub-step]
Now, a microlens as shown in Table 4 obtained by ray tracing using an arithmetic system 7 such as a computer is converted into a negative lens M in the projection optical system PL.₂In order to form the concave surface on the object side (the thirteenth lens surface), part or all of the projection optical system PL is disassembled as necessary, and an optical unit to be subjected to aspherical processing is taken out. Then, after taking out the lens in the optical unit, the negative lens M₂The aspherical surface processing is performed on the concave surface (13th lens surface) on the object side by a lens polishing machine as shown in FIG.
[Third sub-step]
When the processing by the lens polishing machine in FIG. 11 is completed, the processed negative lens M is processed.₂After the antireflection film is applied by a vapor deposition process or the like, the holding frame is attached. Finally, an optical unit that holds the lens that has been aspherically processed by the lens polishing machine is incorporated into the projection optical system PL.
[0086]
FIG. 15 shows the field curvature at the stage where the incorporation is completed. As shown in FIG. 15, it can be understood that the high-order field curvature as shown in curve b of FIG. 9 and FIG. 13 is removed, and the production of the projection optical system PL having excellent imaging performance is achieved. .
In the above, the aspherical surface for correcting the higher-order field curvature is the second lens group G.₂Intermediate group G_M1Inside negative lens M₂In the second embodiment, an aspherical surface that corrects higher-order distortion (distortion) is provided. In order to simplify the description, in the second embodiment, the basic lens data shown in Table 1 and the error aspheric surfaces of the lenses constituting the projection optical system shown in Table 3 are the same. To do. Accordingly, step 1 as a process of manufacturing each lens constituting the projection optical system PL that satisfies the lens data shown in Table 1, a holding frame that holds each lens, and a lens barrel that holds a holding unit composed of the lens and the holding frame. Step 2 as a process of measuring the shape of the lens surface of the lens manufactured in Step 1 and Step 3 as a process of assembling the projection optical system PL are the same, and thus description thereof is omitted.
[Step 4]
After passing through the steps 1 to 3 above, in step 4, the aberration of the projection optical system PL immediately after being assembled in step 3 is measured using the test mask shown in FIG. 7 and FIG. At that time, distortion (distortion) occurs as shown by a curve a in FIG.
[Step 5]
For this reason, in step 5, prior to the adjustment of the projection optical system PL, two pieces of information (information on the surface shape of the lens surface of each lens (table) are stored in the memory unit by the calculation system 7 such as a computer or a computer. 3) and basic optical data stored in advance in the memory unit based on the optical data shown in FIG. Then, the arithmetic system 7 determines the lens surface (optical surface) of each lens that can correct the aberration based on the information on the corrected optical basic data and the information on the aberration amount relating to the various aberrations remaining in the projection optical system PL. ) Is calculated, and information such as the interval correction amount of the lens surface (optical surface) of each lens is displayed on a display system 8 such as a CRT monitor (not shown).
[0087]
Based on the displayed distance correction amount of the lens surface of each lens, the washer (3A to 3E, 5A to 5D) in the projection optical system PL to be inspected shown in FIG. An adjustment method such as changing the relative distance in the optical axis direction or tilting the lens with respect to the optical axis is performed. Thereby, the projection optical system PL is adjusted, and low-order distortion aberrations as shown by the respective curves a in FIG. 10 are removed. In parallel with this adjustment step, the obtained information on the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL is input to the memory unit of the computing system 7 such as a computer or computer via the input system 6 such as a console. Remember me.
[Step 6]
In Step 6, after the low-order distortion is removed by adjusting the projection optical system PL, the high-order distortion remaining in the projection optical system PL is measured.
[0088]
In the measurement at this time, the high-order distortion aberration of the projection optical system PL to be inspected is detected using the test mask TR2 as in Step 2. In the case of this example, as shown by a curve b in FIG. 10, a higher-order field curvature is generated as shown in FIG.
In the case of this example, in order to simplify the explanation, the distance between the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL at the stage where the adjustment process is completed is designed as shown in the lens data in Table 1. It is assumed that it is as per value.
[0089]
In the high-order aberration measurement process of step 6, as shown in FIG. 3, information on the measured high-order aberration remaining in the projection optical system PL is sent to the computer, computer, etc. via the input system 6 such as a console. The data is stored in the memory unit of the calculation system 7.
[Step 7]
[First sub-step]
Prior to determining the aspherical surface for correcting higher-order distortion, first, the computing system 7 such as a computer performs the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL after the adjustment process in step 5 is completed. Information relating to the manufacturing optical data of the projection optical system PL obtained prior to the adjustment process in step 5 (information relating to the surface shape of each lens obtained in step 2 and the assembly process in step 3). The optical data information at the time of assembling of the corrected projection optical system PL) is re-corrected based on the information regarding the optical surface interval of each lens obtained in (5), and after the adjustment process in step 5 is completed. The optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL is reproduced.
[0090]
Here, also in the case of the second embodiment, as in the first embodiment described above, in order to simplify the description, the optical surfaces (lens surfaces) of the lenses of the projection optical system PL at the stage where the adjustment process is completed are simplified. ) Is assumed to be as designed as shown in the lens data of Table 1. For this reason, the calculation system 7 such as a computer updates (corrects) the lens data by adding the aspherical data shown in Table 3 to the data of the projection optical system PL shown in Table 1.
[0091]
FIG. 16 shows the state of distortion when the lens data is updated (corrected) by adding the aspherical data shown in Table 3 to the data of the projection optical system PL shown in Table 1. The distortion curve shown in FIG. 16 shows substantially the same aberration value at each image height as compared with the distortion curve b shown in FIG. It can be understood that the optical data in the manufacturing process of the projection optical system PL after the completion of the process is reproduced.
[0092]
Next, the manufacturing optical data at the completion of the adjustment as described above and the information on the aberration amount relating to the higher-order aberrations remaining in the projection optical system PL obtained in step 6 as the information stored in the memory unit; (Based on the data shown in Tables 1 and 3 in this example), the calculation system 7 such as a computer performs ray tracing to correct a high-order distortion aberration remaining in the projection optical system PL. Determine the sphere. At this time, in this example, the first lens group G₁Positive lens L₁₁In this example, a minute aspherical surface that can correct higher-order distortion remaining in the projection optical system PL is designed on the object-side convex lens surface (first lens surface).
[0093]
Here, the first lens group G₁Positive lens L₁₁Table 5 shows data of the aspheric surface to be provided on the object side lens surface (first lens surface). Table 5 also shows the corresponding values of the above-described equations (1) to (5).
[0094]
[Table 5]
r1 (positive lens L ₁₁ Side of object)
k = 1
C₂= 0.502 × 10^-7
C_Four= -0.392 × 10^-Ten
C₆= 0.162 × 10^-13
C₈= −0.471 × 10^-17
C_Ten= 0.921 × 10^{-twenty one}
C₁₂= −0.109 × 10^{-twenty four}
C₁₄= 0.696 × 10^-29
C₁₆= −0.183 × 10^-33
S = 0.024 μm
S (n-1) /λ=0.049
C = 0.00138 (1 / mm)
d / D = 0
First lens group G₁Positive lens L₁₁The aspherical surface to be provided on the object-side convex lens surface (first lens surface) has two inflection points between the optical axis and the maximum image height (maximum effective diameter) as shown in FIG. It has an aspherical shape, and the entire lens surface has four inflection points. As described above, it is preferable that the entire aspheric surface has four or more inflection points, whereby high-order aberrations can be corrected in a well-balanced manner. In FIG. 17, the vertical axis indicates the amount of displacement of the aspheric shape, and the horizontal axis indicates the height of the lens surface from the optical axis.
[Second sub-step]
Now, the first lens group G in the projection optical system PL is converted into a small aspherical surface as shown in Table 4 obtained by ray tracing using the arithmetic system 7 such as a computer.₁Positive lens L₁₁In order to form on the object side surface, part or all of the projection optical system PL is disassembled as necessary, and an optical unit to be subjected to aspherical processing is taken out. Then, after taking out the lens in the optical unit, the positive lens L₁₁The aspherical surface processing is performed on the lens surface (first lens surface) on the object side by a lens polishing machine as shown in FIG.
[Third sub-step]
When the processing by the lens polishing machine in FIG. 11 is completed, the processed positive lens L₁₁After the antireflection film is applied by a vapor deposition process or the like, a holding frame is attached. Finally, an optical unit that holds the lens that has been aspherically processed by the lens polishing machine is incorporated into the projection optical system PL.
[0095]
FIG. 18 shows the distortion aberration at the stage when the integration is completed. As shown in FIG. 18, it can be understood that the high-order distortion as shown in the curve b of FIG. 10 and FIG. 16 is removed, and the production of the projection optical system PL having excellent imaging performance is achieved.
In each of the above embodiments, an aspherical surface that independently corrects the curvature of field and distortion is shown. However, at least one aspherical surface that simultaneously corrects each aberration remaining in the projection optical system may be formed. . The aspherical surface according to the present invention can correct not only curvature of field and distortion, but also coma, spherical aberration, astigmatism and other imaging characteristics such as telecentricity and the like. Furthermore, it is also possible to correct these plural aberrations at the same time.
[0096]
Further, in each of the above embodiments, an example in which an aspherical surface is formed on the lens surface of the lens having refractive power has been shown. However, in the present invention, the plane side of the plano-convex lens (surface where the refractive power becomes zero) or the plano-concave lens An aspherical surface that corrects higher-order aberrations remaining in the projection optical system may be formed on the flat surface side (surface where the refractive power becomes zero). Furthermore, in the present invention, when the projection optical system is configured by a catadioptric optical system, or when the projection optical system is configured by a reflection optical system, at least one reflection surface remains in the projection optical system. An aspherical surface that corrects the next aberration may be formed.
[0097]
In addition, a light transmissive parallel plane plate having a refractive power of zero can be inserted and removed between the projection optical system and the mask or between the projection optical system and the photosensitive substrate (wafer). An aspherical surface that corrects higher-order aberrations remaining in the projection optical system may be formed on the surface of the face plate. In this case, the same process is performed from step 1 to step 8 described above, but it is very easy to take out the parallel plane plate from the projection optical system and attach the parallel plane plate to the projection optical system. As a result, when aspherical surface processing is performed on a plane parallel plate, part or all of the projection optical system PL is disassembled as necessary in order to take out an optical element for performing aspherical surface processing in the second substep. Work and a third sub-step, aspheric processing, anti-reflective coating coated optical element can be mounted, and the work of reassembling and adjusting the projection optical system PL can be eliminated, improving work efficiency. Can be made.
[0098]
Needless to say, the aspherical surface according to the present invention for correcting the aberration remaining in the projection optical system can remove not only the rotationally symmetric component of aberration but also the rotationally asymmetrical aberration component. For this reason, it is obvious that the aspheric surface according to the present invention may have a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis.
In each of the above embodiments, an example in which an aspherical surface that corrects higher-order aberrations remaining in the projection optical system for reducing and projecting the mask pattern onto the photosensitive substrate is provided. However, the present invention is not limited to this. May be provided with an aspherical surface that corrects higher-order aberrations remaining in the projection optical system that projects the image on the photosensitive substrate at the same magnification or magnification.
[0099]
In each of the embodiments described above, even if the processing accuracy of the optical components constituting the projection optical system is low, the projection optical system as a result of assembling has high optical performance by removing higher-order aberration components. Therefore, there is an advantage that the defect rate of the optical component itself can be reduced and the projection optical system can be manufactured efficiently. Further, if the processing accuracy of the optical component is about the same as before, there is an advantage that higher optical performance can be achieved than before.
[0100]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a projection optical system having high optical performance from which higher-order aberration components are removed without causing defects in optical components constituting the projection optical system or defects in the projection optical system itself. It is possible to enable efficient production of the product. For this reason, in the present invention, a projection optical system manufacturing method capable of removing higher-order aberration components, a projection exposure apparatus that can satisfactorily project and expose a finer mask pattern on a photosensitive substrate, and a higher degree of integration. Various device manufacturing methods including a semiconductor device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the projection optical system according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a process for reproducing optical data of a manufacturing process of a projection optical system according to the present invention.
4 is a diagram showing a state of a holding structure of the projection optical system shown in FIG.
5 is a view showing a structure different from the holding structure of the projection optical system shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a Fizeau interferometer that measures the shape of an optical surface of an optical element that constitutes a projection optical system.
FIG. 7 is a diagram showing a state of a test mask for measuring an image plane curvature remaining in the projection optical system.
FIG. 8 is a diagram showing a state of a test mask for measuring distortion aberration remaining in the projection optical system.
FIG. 9 is a diagram showing a state of an image surface curvature remaining in the projection optical system.
FIG. 10 is a diagram illustrating a state of distortion remaining in the projection optical system.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an aspherical surface processing machine that forms an aspherical surface for correcting high-order aberrations remaining in the projection optical system on an optical surface.
FIG. 12 is a lens configuration diagram of a projection optical system according to an example of the present invention.
13 is a diagram illustrating a state in which a higher-order image surface curvature remains in the projection optical system illustrated in FIG.
14 is a diagram showing an aspherical shape for correcting the higher-order field curvature shown in FIG. 13; FIG.
15 is a diagram illustrating a state in which a higher-order field curvature is corrected by the aspherical shape illustrated in FIG. 14;
16 is a diagram illustrating a state in which high-order distortion remains in the projection optical system illustrated in FIG.
17 is a diagram showing an aspherical shape for correcting the higher-order distortion aberration shown in FIG. 16. FIG.
18 is a diagram showing a state in which high-order distortion is corrected by the aspherical shape shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning projection exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
R ... Mask
W ... Wafer
PL ... Projection optical system
1, 4A-4E, ...
2A-2E ... Holding frame
3A-3E, 5A-5D ... Washers
L₁~ L_Five・ ・ ・ ・ ・ Lens
G₁... 1st lens
G₂... 2nd lens
G_Three・ ・ ・ ・ ・ Third lens
G_Four... 4th lens
G_Five... 5th lens
G₆... 6th lens

Claims (23)

第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光学系の製造方法において、
前記投影光学系を構成すべき複数の光学部材を製造する第１工程と、
該第１工程によって製造された複数の光学部材の光学面の面形状をそれぞれ計測する第２工程と、
前記第１工程にて製造された前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立てる第３工程と、
該第３工程後にて前記投影光学系に残存する収差を計測するための第４工程と、
該第４工程によって計測された収差を補正するために前記投影光学系を調整すると共に
、 該調整中又は調整完了時での前記投影光学系を構成する前記複数の光学部材間の光学面の間隔を求める第５工程と、
前記第５工程後にて前記投影光学系に残存する高次の収差を計測する第６工程と、
前記第２工程にて得られた各光学部材の面形状の情報と、前記第５工程にて得られた前記複数の光学部材間の光学面の間隔の情報と、前記投影光学系の光学設計情報とに基づいて、前記第６工程にて得られた残存する高次収差量を補正する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第７工程とを有することを特徴とする投影光学系の製造方法。In a method for manufacturing a projection optical system for projecting an image of a first object onto a second object,
A first step of producing a plurality of optical members to constitute the projection optical system;
A second step of measuring the surface shapes of the optical surfaces of the plurality of optical members manufactured by the first step;
A third step of assembling a projection optical system using the plurality of optical members manufactured in the first step;
A fourth step for measuring aberrations remaining in the projection optical system after the third step;
The projection optical system is adjusted to correct the aberration measured in the fourth step, and the optical surfaces between the plurality of optical members constituting the projection optical system during the adjustment or at the completion of the adjustment A fifth step for obtaining
A sixth step of measuring higher-order aberrations remaining in the projection optical system after the fifth step;
Information on the surface shape of each optical member obtained in the second step, information on the spacing of the optical surfaces between the plurality of optical members obtained in the fifth step, and optical design of the projection optical system And a seventh step of forming, on at least one of the plurality of optical members, an aspherical surface that corrects the remaining high-order aberration amount obtained in the sixth step based on the information. Projection optical system manufacturing method. 前記第７工程にて形成される前記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系の製造方法。The optical member in which the aspherical surface formed in the seventh step has S as the maximum change amount of the aspherical surface in the optical axis direction of the projection optical system, the exposure wavelength is λ, and the aspherical surface is formed. When the refractive index of n is n,
0.02 <S (n-1) / λ <0.483
The projection optical system manufacturing method according to claim 1, wherein: 前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投影光学系の製造方法。When the aspherical surface is formed on the refractive surface of the optical member and the curvature of the refractive surface is C,
| C | <0.02
The method for manufacturing a projection optical system according to claim 1, wherein: 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0 ≦ d / D <0.37
The projection optical system manufacturing method according to claim 1, wherein the following condition is satisfied. 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0.05 <d / D <0.37
The projection optical system manufacturing method according to claim 1, wherein the following condition is satisfied. 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0 ≦ d / D <0.14
The projection optical system manufacturing method according to claim 1, wherein the following condition is satisfied. 前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。  7. The method for manufacturing a projection optical system according to claim 1, wherein the aspherical surface has a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis. 前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣn とするとき、以下の式を満足することを特徴とする請求項７に記載の投影光学系の製造方法。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^０．５〕
＋Ｃ_１ｈ^１＋Ｃ_２ｈ^２＋Ｃ_３ｈ^３＋Ｃ_４ｈ^４＋・・・・・＋Ｃ_ｎｈ^ｎ
但し、Ａ＝ｈ^２／ｒである。The height of the aspherical surface is h from the optical axis, and the distance along the optical axis from the point on the aspherical surface at the height h from the optical axis to the tangent plane at the lens apex is X (h), 8. The following expression is satisfied, where r is the radius of curvature of the axis, k is the conic constant, n is a natural number of at least 1 to 12, and Cn is the nth-order aspheric coefficient. Manufacturing method of the projection optical system.
X (h) = A / [1+ (1-kA / r) ^0.5 ]
+ C ₁ h ¹ + C ₂ h ² + C ₃ h ³ + C ₄ h ⁴ + ... + C _n h ⁿ
However, A = h ² / r. 前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。  5. The method for manufacturing a projection optical system according to claim 1, wherein the aspherical surface has a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis. 前記第５工程は、前記複数の光学部材間の光学面の間隔を調整する工程と、前記複数の光学部材を傾斜調整する工程と、前記複数の光学部材を偏心調整する工程とを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。  The fifth step includes a step of adjusting an optical surface interval between the plurality of optical members, a step of adjusting the inclination of the plurality of optical members, and a step of adjusting the eccentricity of the plurality of optical members. 10. A method for producing a projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is a production method. 複数の光学部材を用いて所定の順序で組み立てることにより、第１物体の像を第２物体上へ投影するための投影光学系を製造する方法において、
複数の光学部材を用いて前記投影光学系を組み立てるに先立って複数の光学部材の光学面の形状を計測する第１工程と、
前記複数の光学部材を用いて投影光学系を組み立て中又は組み立て後に前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る第２工程と、
前記投影光学系の組み立て後に前記投影光学系に残存する収差を計測する第３工程と、
前記第１工程にて得られた前記複数の光学部材の光学面の形状に関する情報と、前記第２工程にて得られた前記複数の光学部材の配置に関する情報を得る工程とに基づいて、前記第３工程にて得られた前記投影光学系に残存する収差を除去する非球面を前記複数の光学部材の少なくとも１つに形成する第４工程を有することを特徴とする投影光学系の製造方法。In a method of manufacturing a projection optical system for projecting an image of a first object onto a second object by assembling in a predetermined order using a plurality of optical members,
A first step of measuring the shape of the optical surfaces of the plurality of optical members prior to assembling the projection optical system using the plurality of optical members;
A second step of obtaining information relating to the arrangement of the plurality of optical members during or after assembling the projection optical system using the plurality of optical members;
A third step of measuring an aberration remaining in the projection optical system after the assembly of the projection optical system;
Based on the information on the shape of the optical surface of the plurality of optical members obtained in the first step and the step of obtaining information on the arrangement of the plurality of optical members obtained in the second step, A method for producing a projection optical system, comprising a fourth step of forming an aspheric surface for removing aberration remaining in the projection optical system obtained in the third step on at least one of the plurality of optical members. . 前記第４工程にて形成される前記非球面は、前記投影光学系の光軸方向における前記非球面の最大変化量をＳとし、露光波長をλ、前記非球面が形成されている前記光学部材の屈折率をｎとするとき、
０．０２＜Ｓ（ｎ−１）／λ＜０．４８３
を満足することを特徴とする請求項１１記載の投影光学系の製造方法。The aspherical surface formed in the fourth step is such that the maximum variation of the aspherical surface in the optical axis direction of the projection optical system is S, the exposure wavelength is λ, and the aspherical surface is formed. When the refractive index of n is n,
0.02 <S (n-1) / λ <0.483
The projection optical system manufacturing method according to claim 11, wherein: 前記非球面を前記光学部材の屈折面に形成し、該屈折面の曲率をＣとするとき、
｜Ｃ｜＜０．０２
を満足することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投影光学系の製造方法。When the aspherical surface is formed on the refractive surface of the optical member and the curvature of the refractive surface is C,
| C | <0.02
Method of manufacturing a projection optical system according to claim 11 or claim 12, characterized by satisfying the. 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0 ≦ d / D <0.37
Method of manufacturing a projection optical system according to claim 13 claim 11, characterized by satisfying the condition. 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０．０５＜ｄ／Ｄ＜０．３７
の条件を満足することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0.05 <d / D <0.37
Method of manufacturing a projection optical system according to claim 13 claim 11, characterized by satisfying the condition. 前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記投影光学系の最も第２物体側の光学部材の屈折面までの光軸に沿った長さをＤとし、前記投影光学系の最も第１物体側の光学部材の屈折面から前記非球面が形成される光学部材の屈折面までの光軸に沿った距離をｄとするとき、
０≦ｄ／Ｄ＜０．１４
の条件を満足することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The length along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object of the projection optical system to the refractive surface of the optical member closest to the second object of the projection optical system is defined as D, and the projection optical system When the distance along the optical axis from the refractive surface of the optical member closest to the first object side to the refractive surface of the optical member on which the aspherical surface is formed is d,
0 ≦ d / D <0.14
Method of manufacturing a projection optical system according to claim 13 claim 11, characterized by satisfying the condition. 前記非球面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The aspherical surface, a manufacturing method of a projection optical system according to claims 11 to claim 16, characterized in that it has a rotationally symmetrical shape with respect to the optical axis. 前記非球面は、光軸からの高さをｈとし、光軸からの高さｈにおける非球面上の点からレンズ頂点での接平面までの光軸に沿った距離をＸ（ｈ）、近軸の曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、少なくとも１から１２までの自然数をｎ、ｎ次の非球面係数をＣ_n とするとき、以下の式を満足することを特徴とする請求項１７に記載の投影光学系の製造方法。
Ｘ（ｈ）＝Ａ／〔１＋（１−ｋＡ／ｒ）^０．５〕
＋Ｃ_１ｈ^１ ＋Ｃ_２ｈ^２＋Ｃ_３ｈ^３＋Ｃ_４ｈ^４ ＋・・・・・＋Ｃ_ｎｈ^ｎ
但し、Ａ＝ｈ^２／ｒである。The height of the aspheric surface from the optical axis is h, and the distance along the optical axis from the point on the aspheric surface at the height h from the optical axis to the tangential plane at the lens apex is X (h), the radius of curvature of the axis r, a conic constant k, a natural number of at least 1 to 12 n, when the n-th order aspherical coefficient and C _n, to claim 17, characterized by satisfying the following expression A manufacturing method of the projection optical system.
X (h) = A / [1+ (1-kA / r) ^0.5 ]
+ C ₁ h ¹ + C ₂ h ² + C ₃ h ³ + C ₄ h ⁴ + ・ ・ ・ ・ ・ + C _n h ⁿ
However, A = h ² / r. 前記非球面は、光軸に対して回転非対称な形状を有していることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The aspherical surface, a manufacturing method of a projection optical system according to claims 11 to claim 16, characterized in that it has a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis. 前記複数の光学部材の配置に関する情報は、前記複数の光学部材の間隔に関する情報を含んでいることを特徴とする請求項１１から１９のいずれかに記載の投影光学系の製造方法。The information on the arrangement of the plurality of optical members, the production method of the projection optical system according to any one of claims 11 to 19, characterized in that it contains information about the distance between the plurality of optical members. 請求項１から請求項１０、請求項１１から請求項２０のいずれかに記載の投影光学系の製造方法に従って製造された投影光学系。A projection optical system manufactured according to the method for manufacturing a projection optical system according to any one of claims 1 to 10 and 11 to 20 . 照明光学系からの露光光をマスク上に形成されたパターンに照明し、該パターンを投影光学系を介して感光性基板に露光する投影露光装置において、
請求項２１に記載の投影光学系を備えていることを特徴とする投影露光装置。In a projection exposure apparatus that illuminates exposure light from an illumination optical system onto a pattern formed on a mask and exposes the pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system,
A projection exposure apparatus comprising the projection optical system according to claim 21 . 請求項２２に記載の投影露光装置を用いてマスク上に形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法であって、
前記照明光学系からの露光光を前記マスク上の前記パターンに照明する工程と、前記パターンを投影光学系を介して前記感光性基板に露光する工程とを備えていることを特徴とする露光方法。An exposure method for exposing a photosensitive substrate with a pattern formed on a mask using the projection exposure apparatus according to claim 22 ,
An exposure method comprising: illuminating the pattern on the mask with exposure light from the illumination optical system; and exposing the pattern to the photosensitive substrate through a projection optical system. .

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