(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体の像を第２物体上に投影するための投影光学系において、
前記第１物体側から前記第２物体に向かって順に、
正の屈折力を有し、正の屈折力のレンズのみ構成される第１レンズ群と
負の屈折力を有し、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と
開口絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズ群と
負の屈折力を有し、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群と、
正の屈折力を有し、正の屈折力のレンズのみ構成される第６レンズ群とから構成され、
０．３＜ｆ１／ｆａ＜１．３
−０．３６＜ｆ２／ｆａ＜−０．０８
０．１３＜ｆ３／ｆａ＜０．５
を満足することを特徴とする投影光学系。但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆａ：前記第１、第２および第３レンズ群からなる前群の焦点距離、
【請求項２】
前記投影光学系において、
０．４５＜｜β｜＜２．２
０．３＜ｆ６／ｆｂ＜１．３
−０．３６＜ｆ５／ｆｂ＜−０．０８
０．１３＜ｆ４／ｆｂ＜０．５
を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。但し、
β：前記投影光学系の横倍率、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離、
ｆ６：前記第６レンズ群の焦点距離、
ｆｂ：前記第４、第５および第６レンズ群からなる後群の焦点距離、
【請求項３】
前記第２および第３レンズ群は、
−１．８＜ｒ１／ｒ２＜−０．６
１．０＜ｒ３／ｒ２＜１．８
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。但し、
ｒ１：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径、
ｒ２：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径、
ｒ３：前記第３レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、
【請求項４】
前記第４および第５レンズ群は、
１．０＜ｒ４／ｒ５＜１．８
−１．８＜ｒ６／ｒ５＜−０．６
を満足することを特徴とする請求項３に記載の投影光学系。但し、
ｒ４：前記第４レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、
ｒ５：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径、
ｒ６：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径
【請求項５】
前記投影光学系の構成レンズの総枚数が、１０枚以上２０枚以下であることを特徴とする請求項４に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記第１物体側及び前記第２物体側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする請求項５に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第１レンズ群は、１枚以上の正屈折力レンズで構成され、前記第６レンズ群は、１枚以上の正屈折力レンズで構成されることを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記開口絞りに関して対称的に配置された前群と後群とからなり、前記第１物体と前記第２物体との間の投影倍率が−１であることを特徴とする請求項５に記載の投影光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１物体のパターンを第２物体としての基板等に投影するための投影光学系に関するものであり、特に、第１物体としてのレティクル（ マスク）上に形成された半導体用、液晶用、タッチパネル用またはプリント基板用のパターンを第２物体としての基板（ウェハ、プレート等）上に投影露光するのに好適な投影光学系に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板、液晶基板、タッチパネル基板、プリント回路基板等の製造において、投影露光機が広く用いられており、この投影露光機に用いられる投影光学系も広く知られている。このような投影露光装置では、ｇ線(436nm)からｉ線(365nm)の露光光を供給する光源を用いて露光が行われている。投影光学系に対して要求される性能もますます厳しくなってきている。この投影光学系では、特に、歪曲収差や像面湾曲を始めとする収差を補正して、高い解像度及び良好な光学特性を有することが重要となる。この場合、構成レンズの枚数を抑制しようとすると、露光するための像の領域が小さくなる。そこで、これに対処するため、主に液晶基板の製造を対象として、開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）を大きく取ることにより、十分な大きさの像の領域が得られるようにした投影光学系が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９９８５０号
【特許文献２】特開２００２−７２０８０号
【特許文献３】特開２００６−２６７３８３号
【特許文献４】特開２００７−７９０１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜４に記載された投影光学系においては、製品の製造に十分な解像度及び光学特性を備え、かつ実用上十分な大きさの像の領域（露光領域）が得られる。しかし、何れの投影光学系においても、構成レンズとして、３０枚を超える多数のレンズを要するため、投影光学系の全長が長くなり、重量も増加し、製造コストも高騰する問題を有する。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。
従って、本発明の目的は上述の問題を解決して、構成レンズの枚数の増加を抑制しながら、半導体基板、液晶基板、タッチパネル基板、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性が得られるコンパクトな投影光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の問題を解決するため、本発明の１つの実施態様にかかる投影光学系は、
第１物体の像を第２物体上に投影するものであって、
前記第１物体側から前記第２物体に向かって順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有し、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群と、
正の屈折力をする第３レンズ群と、
開口絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズ群と、
負の屈折力を有し、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群と、
正の屈折力を持つ第６レンズ群とから構成されるものである。
本発明の好ましい態様によれば、以下の条件を満足するように構成される。
０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
−０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
但し、
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２ ：前記第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆａ ：前記第１、第２および第３レンズ群からなる前群の焦点距離、
である。
また、本発明の別の好ましい態様によれば、以下の条件を満足するように構成される。
０．４５ ＜ ｜ β ｜ ＜  ２．２
０ ．３ ＜ ｆ６ ／ ｆｂ ＜ １．３
−０．３６ ＜ ｆ５ ／ ｆｂ ＜ −０．０８
０．１３ ＜ ｆ４ ／ ｆｂ  ＜ ０．５
但し、
β ：前記投影光学系の横倍率、
ｆ４ ：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆ５ ：前記第５レンズ群の焦点距離、
ｆ６ ：前記第６レンズ群の焦点距離、
ｆｂ ： 前記第４、第５および第６レンズ群からなる後群の焦点距離、
である。
【０００６】
また、本発明のさらに別の好ましい態様によれば、以下の条件を満足するように構成される。
−１．８ ＜ ｒ１ ／ ｒ２ ＜ −０．６
１．０ ＜ ｒ３ ／ ｒ２ ＜ １．８
但し、
ｒ１ ：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径
ｒ２ ：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径、
ｒ３ ：前記第３レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、
である。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件を満足するように構成される。
１．０ ＜ ｒ４ ／ ｒ５ ＜ １．８
−１．８ ＜ ｒ６ ／ ｒ５ ＜ −０．６
但し、
ｒ４ ：前記第４レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、
ｒ５ ：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径、
ｒ６ ：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径、
である。
【０００８】
第２物体の像を第１物体上に投影することでも、同じ効果をもたらす。
【０００９】
本発明の投影光学系は、構成レンズの総枚数が、１０枚以上２０枚以下であることを特徴とする。
【００１０】
更に、第１物体側と第２物体側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする。
【００１１】
第１レンズ群は、１枚以上の正屈折率レンズで構成され、
第６レンズ群は、１枚以上の正屈折率レンズで構成されることを特徴とする。
【００１２】
第１レンズ群は、曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有し、
第６レンズ群は、曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有することを特徴とする。
本発明は、開口絞りに関してほぼ対称的に配置された前群と後群とからなり、前記第１物体と前記第２物体との間の投影倍率が−１であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の投影光学系においては、両側テレセントリックでありながら、構成レンズの枚数の増加を抑制し、従来より広い露光領域において、諸収差を特に非点収差と像面湾曲を良好に補正することができるので、プリント回路等の多種基板を露光装置の投影光学系として十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ中間部分のレンズ外径が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の投影光学系の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の投影光学系の第２実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の投影光学系の第３実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の投影光学系の第４実施形態を示す概略図である。
【図５】第１実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図６】第１実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。
【図７】第２実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図８】第２実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。
【図９】第３実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図１０】第３実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。
【図１１】第４実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図１２】第４実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１つの実施態様にかかる投影光学系では、正・負・正・開口絞り・正・負・正の屈折力配置を採用しており、開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正することができる。
【００１６】
また、正の屈折力を持つ第１レンズ群は、第１物体側のテレセントリック性を維持させながら主に歪曲収差の補正に寄与している。また、正の屈折力を持つ第６レンズ群も、第２物体側のテレセントリック性を維持しながら主に歪曲収差の補正に寄与している。具体的には、これらの第１および第６レンズ群は、歪曲収差を発生させて、第２〜第５レンズ群から発生する歪曲収差をバランス良く補正している。
【００１７】
負の屈折力を持つ第２レンズ群および第５レンズ群は、主に全系のペッツバール和を補正する機能を有し、広い露光領域にわたる像面の平坦化を図っている。正の屈折力を持つ第３レンズ群は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第３レンズ群中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第３レンズ群から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００１８】
また、正の屈折力を持つ第４レンズ群は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第４レンズ群中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第４レンズ群から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００１９】
さて、上述の如き投影光学系においては、以下の条件（１） 〜 （３） を満足することが好ましい。
（１）  ０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
（２）  −０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
（３）  ０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
但し、
β ：前記投影光学系の横倍率、
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２ ：前記第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆａ ：前記第１、第２および第３レンズ群からなる前群の焦点距離、である。
【００２０】
上記条件（１）の上限を超える場合には、第１ 物体側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生する。更に第２および第３レンズ群の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（１）の下限を超える場合には、第１物体側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（２）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（２）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（２）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（３）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（３）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（３）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００２１】
更に、上述の如き投影光学系においては、以下の条件（４） 〜 （７） を満足することが好ましい。
（４）  ０．４５ ＜ ｜ β ｜ ＜  ２．２
（５）  ０ ．３ ＜ ｆ６ ／ ｆｂ ＜ １．３
（６）  −０．３６ ＜ ｆ５ ／ ｆｂ ＜ −０．０８
（７）  ０．１３ ＜ ｆ４ ／ ｆｂ  ＜ ０．５
但し、
ｆ４ ：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆ５ ：前記第５レンズ群の焦点距離、
ｆ６ ：前記第６レンズ群の焦点距離、
ｆｂ ：前記第４、第５および第６レンズ群からなる後群の焦点距離、である。
上記条件（４）は、投影光学系の前群と後群が開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正する最適な倍率範囲を規定している。条件（４）の倍率範囲を超える場合には、前群と後群の非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を補正することは困難となり、好ましくない。
上記条件（５）の上限を超える場合には、第２物体側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生する。更に第４および第５レンズ群の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（５）の下限を超える場合には、第２物体側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（６）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（６）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（６）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（７）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（７）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（７）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００２２】
また、上述の如き投影光学系においては、以下の条件（８） 〜 （９） を満足することが好ましい
（８）  −１．８ ＜ ｒ１ ／ ｒ２ ＜ −０．６
（９）  １．０ ＜ ｒ３ ／ ｒ２ ＜ １．８
但し、
ｒ１ ：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径、
ｒ２ ：前記第２レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径、
ｒ３ ：前記第３レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、である。
上記条件（８） は、第２レンズ群における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（８） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
上記条件（９） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（９）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（９）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００２３】
更に、上述の如き投影光学系においては、以下の条件（１０） 〜 （１１） を満足することが好ましい。
（１０）  １．０ ＜ ｒ４ ／ ｒ５ ＜ １．８
（１１）  −１．８ ＜ ｒ６ ／ ｒ５ ＜ −０．６
但し、
ｒ４ ：前記第４レンズ群の各レンズ面の中に、各曲率半径の絶対値の一番小さい値、
ｒ５ ：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第一物体側の凹面の曲率半径、
ｒ６ ：前記第５レンズ群の互いに向き合った凹面組の中に第二物体側の凹面の曲率半径である。
上記条件（１０）
は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（１０）の上限を超える場合には、負の球面収差と上側のコマ収差が大きく発生し、逆に、上記条件（１０）の下限を超える場合には、正の球面収差と下側のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（１１） は、第２レンズ群における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（１１） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
【００２４】
上述の如き投影光学系においては、第２物体の像を第１物体上に投影することでも、諸収差の補正量が同様で、同じ効果をもたらす。
【００２５】
上述の如き投影光学系においては、構成レンズの総枚数が、１０枚以上２０枚以下であることを特徴とする。
特許文献１〜４に記載の投影光学系のように、レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。一方、構成レンズの枚数が１０枚を下回る場合には、プリント回路基板等の露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
よって、本投影光学系においては、構成レンズの総枚数を１０枚以上２０枚以下にすることが好ましいと考えられる。
【００２６】
本発明の投影光学系は、更に、物体側及び像側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする。
【００２７】
本実施形態では、投影光学系の物体側及び像側の両側において、光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。  投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００２８】
本発明の投影光学系は、第１レンズ群に１枚以上の正屈折率レンズで構成され、第６レンズ群に１枚以上の正屈折率レンズで構成されることを特徴とする。第１および第６レンズ群が相対的に大型のレンズであるため、正屈折率レンズで構成されるレンズ群が、大型レンズの枚数が少なくなり、製造誤差の発生も少なく、更なるコスト削減の要因となる。また、光学系全体の透過率も向上し、レンズから発熱の問題も低減できる。
【００２９】
本発明の投影光学系は、第１レンズ群に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有し、第６レンズ群に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有することを特徴とする。第１および第６レンズ群が相対的に大型のレンズであるため、曲率半径の絶対値が同じである曲面で構成されたレンズは、製造コスト削減の要因となる。レンズ製造精度の向上が容易となる。
【００３０】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、第１物体と第２物体との間の投影倍率が−１であることを特徴とする。開口絞りに関して対称的に配置された前群と後群とからなり、コマ収差、歪曲収差および倍率色収差がゼロに補正ことが可能とあり、製造コストが削減され、好ましい。
【実施例１】
【００３１】
〔第１実施例〕図１は、本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第１実施例にかかる投影光学系は、第１物体側Ｐ１から第２物体側Ｐ２側の順に、１枚のレンズＬ１から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、２枚のレンズＬ２〜Ｌ３から構成される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、２枚のレンズＬ４〜Ｌ５から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＡＳと、２枚のレンズＬ６〜Ｌ７から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、２枚のレンズＬ８〜Ｌ９から構成される負屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、１枚のレンズＬ１０から構成される正屈折力の第６レンズ群Ｇ６とが備えられている。また、第２レンズ群Ｇ２の一対の負レンズＬ２〜Ｌ３に互いに向き合った凹面の組を形成し、第５レンズ群Ｇ５の一対の負レンズＬ８〜Ｌ９に互いに向き合った凹面の組を形成する。以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、計１０枚のレンズから構成されている。
次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。正・負・正・開口絞り・正・負・正の屈折力配置を採用しており、開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正することができる。
また、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性を維持させながら主に歪曲収差の補正に寄与している。また、正の屈折力を持つ第６ レンズ群Ｇ６も、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性を維持しながら主に歪曲収差の補正に寄与している。
負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２および第５ レンズ群Ｇ５は、主に全系のペッツバール和を補正する機能を有し、広い露光領域にわたる像面の平坦化を図っている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群Ｇ２は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第３レンズ群Ｇ３中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００３２】
また、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群Ｇ５は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第４レンズ群Ｇ４中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００３３】
0005903809.tif 000002
0005903809.tif 000003
0005903809.tif 000004
【００３４】
上記の結果によれば、以下の条件（１） 〜 （３） を満足している。
（１）  ０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
（２）  −０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
（３）  ０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
上記条件（１）の上限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生する。更に第２および第３レンズ群Ｇ３の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（１）の下限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（２）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（２）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（２）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（３）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（３）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（３）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００３５】
更に、以下の条件（４） 〜 （７） を満足している。
（４）  ０．４５ ＜ ｜ β ｜ ＜  ２．２
（５）  ０ ．３ ＜ ｆ６ ／ ｆｂ ＜ １．３
（６）  −０．３６ ＜ ｆ５ ／ ｆｂ ＜ −０．０８
（７）  ０．１３ ＜ ｆ４ ／ ｆｂ  ＜ ０．５
上記条件（４）は、投影光学系の前群と後群が開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正する最適な倍率範囲を規定している。条件（４）の倍率範囲を超える場合には、前群と後群の非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を補正することは困難となり、好ましくない。
上記条件（５）の上限を超える場合には、第２ 物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生する。更に第４および第５レンズ群Ｇ５の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（５）の下限を超える場合には、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（６）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（６）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（６）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（７）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（７）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（７）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００３６】
また、以下の条件（８） 〜 （９） を満足している
（８）  −１．８ ＜ ｒ１ ／ ｒ２ ＜ −０．６
（９）  １．０ ＜ ｒ３ ／ ｒ２ ＜ １．８
上記条件（８） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（８） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
上記条件（９） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（９）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（９）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００３７】
更に、以下の条件（１０） 〜 （１１） を満足している。
（１０）  １．０ ＜ ｒ４ ／ ｒ５ ＜ １．８
（１１）  −１．８ ＜ ｒ６ ／ ｒ５ ＜ −０．６
上記条件（１０）
は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（１０）の上限を超える場合には、負の球面収差と上側のコマ収差が大きく発生し、逆に、上記条件（１０）の下限を超える場合には、正の球面収差と下側のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（１１） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（１１） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
【００３８】
以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、計１０枚のレンズから構成されている。
レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。一方、構成レンズの枚数が１０枚を下回る場合には、プリント回路基板等の露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
【００３９】
以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、物体側及び像側共に光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。  投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００４０】
第１レンズ群Ｇ１に１枚の正屈折率レンズで構成され、第６レンズ群Ｇ６に１枚の正屈折率レンズで構成される。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、正屈折率レンズで構成されるレンズ群が、大型レンズの枚数が少なくなり、製造誤差の発生も少なく、更なるコスト削減の要因となる。また、光学系全体の透過率も向上し、レンズから発熱の問題も低減できる。
【００４１】
以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、第１物体側Ｐ１と第２ 物体側Ｐ２との間の投影倍率が−１である。開口絞りに関して対称的に配置された前群と後群とからなり、コマ収差、歪曲収差および倍率色収差がゼロに補正ことが可能とあり、製造コストが削減され、好ましい。
【００４２】
図５は、第１実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。図６は、第１実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。各収差図において、Ｙは像高をそれぞれ示している。非点収差図のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、Ｓで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、コマ収差図の縦軸スケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。各収差図から明らかなように、第１実施例の投影光学系では、大きな投影視野（有効径２０４ｍｍ）の全体に亘って諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていること、特に非点収差図を参照すると像面の平坦性が良好に確保されていることがわかる。
本発明に係る投影光学系の第１の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、各種基板を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、第２、第３、第４および第５レンズＧ２〜Ｇ５の外径が抑えられたコンパクトな投影光学系で、低いコストで実現することができる。
【実施例２】
【００４３】
〔第２実施例〕図２は、本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第２実施例にかかる投影光学系は、第１物体側Ｐ１から第２物体側Ｐ２側の順に、２枚のレンズＬ１〜Ｌ２から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、２枚のレンズＬ３〜Ｌ４から構成される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、２枚のレンズＬ５〜Ｌ６から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＡＳと、２枚のレンズＬ７〜Ｌ８から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、２枚のレンズＬ９〜Ｌ１０から構成される負屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１２から構成される正屈折力の第６レンズ群Ｇ６とが備えられている。また、第２レンズ群Ｇ２の一対の負レンズＬ３〜Ｌ４に互いに向き合った凹面の組を形成し、第５レンズ群Ｇ５の一対の負レンズＬ９〜Ｌ１０に互いに向き合った凹面の組を形成する。以上のように、投影光学系の第２の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。正・負・正・開口絞り・正・負・正の屈折力配置を採用しており、開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正することができる。
また、正の屈折力を持つ第１ レンズ群Ｇ１は、第１ 物体側Ｐ１側のテレセントリック性を維持させながら主に歪曲収差の補正に寄与している。また、正の屈折力を持つ第６レンズ群Ｇ６も、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性を維持しながら主に歪曲収差の補正に寄与している。
負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２および第５ レンズ群Ｇ５は、主に全系のペッツバール和を補正する機能を有し、広い露光領域にわたる像面の平坦化を図っている。正の屈折力を持つ第３
レンズ群Ｇ３は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群Ｇ２は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第３レンズ群Ｇ３中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００４４】
また、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群Ｇ５は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第４レンズ群Ｇ４中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００４５】
0005903809.tif 000005
0005903809.tif 000006
0005903809.tif 000007
【００４６】
上記の結果によれば、以下の条件（１） 〜 （３） を満足している。
（１）  ０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
（２）  −０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
（３）  ０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
上記条件（１）の上限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生する。更に第２および第３レンズ群Ｇ３の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（１）の下限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（２）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（２）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（２）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（３）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（３）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（３）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００４７】
更に、以下の条件（４） 〜 （７） を満足している。
（４）  ０．４５ ＜ ｜ β ｜ ＜  ２．２
（５）  ０ ．３ ＜ ｆ６ ／ ｆｂ ＜ １．３
（６）  −０．３６ ＜ ｆ５ ／ ｆｂ ＜ −０．０８
（７）  ０．１３ ＜ ｆ４ ／ ｆｂ  ＜ ０．５
上記条件（４）は、投影光学系の前群と後群が開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正する最適な倍率範囲を規定している。条件（４）の倍率範囲を超える場合には、前群と後群の非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を補正することは困難となり、好ましくない。
上記条件（５）の上限を超える場合には、第２ 物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生する。更に第４および第５レンズ群Ｇ５の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（５）の下限を超える場合には、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（６）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（６）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（６）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（７）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（７）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（７）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００４８】
また、以下の条件（８） 〜 （９） を満足している
（８）  −１．８ ＜ ｒ１ ／ ｒ２ ＜ −０．６
（９）  １．０ ＜ ｒ３ ／ ｒ２ ＜ １．８
上記条件（８） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（８） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
上記条件（９） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（９）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（９）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００４９】
更に、以下の条件（１０） 〜 （１１） を満足している。
（１０）  １．０＜ｒ４／ｒ５＜１．８
（１１）  −１．８＜ｒ６ ／ ｒ５ ＜−０．６
上記条件（１０） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（１０）の上限を超える場合には、負の球面収差と上側のコマ収差が大きく発生し、逆に、上記条件（１０）の下限を超える場合には、正の球面収差と下側のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（１１） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（１１） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
【００５０】
以上のように、投影光学系の第２の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。一方、構成レンズの枚数が１０枚を下回る場合には、露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
【００５１】
以上のように、投影光学系の第２の実施形態では、物体側及び像側共に光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。  投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００５２】
第１レンズ群Ｇ１に１枚の正屈折率レンズで構成され、第６レンズ群Ｇ６に１枚の正屈折率レンズで構成される。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、正屈折率レンズで構成されるレンズ群が、大型レンズの枚数が少なくなり、製造誤差の発生も少なく、更なるコスト削減の要因となる。また、光学系全体の透過率も向上し、レンズから発熱の問題も低減できる。
【００５３】
以上のように、投影光学系の第２の実施形態では、第１レンズ群Ｇ１に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有し、第６レンズ群Ｇ６に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有する。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、曲率半径の絶対値が同じである曲面で構成されたレンズは、製造コスト削減の要因となる。レンズ製造精度の向上が容易となる。
以上のように、投影光学系の第２の実施形態では、第１物体側Ｐ１と第２ 物体側Ｐ２との間の投影倍率が−１である。開口絞りに関して対称的に配置された前群と後群とからなり、コマ収差、歪曲収差および倍率色収差がゼロに補正ことが可能とあり、製造コストが削減され、好ましい。
【００５４】
図７は、第２実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。図８は、第２実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。各収差図において、Ｙは像高をそれぞれ示している。非点収差図のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、Ｓで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、コマ収差図の縦軸スケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。各収差図から明らかなように、第２実施例の投影光学系では、大きな投影視野（有効径２０４ｍｍ）の全体に亘って諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていること、特に非点収差図を参照すると像面の平坦性が良好に確保されていることがわかる。
本発明に係る投影光学系の第２の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、各種基板を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、第２、第３、第４および第５レンズＧ２〜Ｇ５の外径が抑えられたコンパクトな投影光学系で、低いコストで実現することができる。
【実施例３】
【００５５】
〔第３実施例〕図３は、本実施形態の第３実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第３実施例にかかる投影光学系は、第１ 物体側Ｐ１から第２ 物体側Ｐ２側の順に、２枚のレンズＬ１〜Ｌ２から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、２枚のレンズＬ３〜Ｌ４から構成される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、２枚のレンズＬ５〜Ｌ６から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＡＳと、２枚のレンズＬ７〜Ｌ８から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、２枚のレンズＬ９〜Ｌ１０から構成される負屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１２から構成される正屈折力の第６レンズ群Ｇ６とが備えられている。また、第２レンズ群Ｇ２の一対の負レンズＬ３〜Ｌ４に互いに向き合った凹面の組を形成し、第５レンズ群Ｇ５の一対の負レンズＬ９〜Ｌ１０に互いに向き合った凹面の組を形成する。以上のように、投影光学系の第３の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。正・負・正・開口絞り・正・負・正の屈折力配置を採用しており、開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正することができる。
また、正の屈折力を持つ第１ レンズ群Ｇ１は、第１ 物体側Ｐ１側のテレセントリック性を維持させながら主に歪曲収差の補正に寄与している。また、正の屈折力を持つ第６レンズ群Ｇ６も、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性を維持しながら主に歪曲収差の補正に寄与している。
負の屈折力を持つ第２ レンズ群Ｇ２および第５ レンズ群Ｇ５は、主に全系のペッツバール和を補正する機能を有し、広い露光領域にわたる像面の平坦化を図っている。正の屈折力を持つ第３
レンズ群Ｇ３は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群Ｇ２は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第３レンズ群Ｇ３中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００５６】
また、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群Ｇ５は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第４レンズ群Ｇ４中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００５７】
0005903809.tif 000008
0005903809.tif 000009
0005903809.tif 000010
【００５８】
上記の結果によれば、以下の条件（１） 〜 （３） を満足している。
（１）  ０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
（２）  −０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
（３）  ０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
上記条件（１）の上限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生する。更に第２および第３レンズ群Ｇ３の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（１）の下限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（２）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（２）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（２）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（３）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（３）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（３）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００５９】
更に、以下の条件（ ４ ） 〜 （ ７ ） を満足している。
（４）  ０．４５ ＜｜ β ｜ ＜２．２
（５）  ０ ．３ ＜ｆ６ ／ ｆｂ ＜１．３
（６）  −０．３６ ＜ｆ５ ／ ｆｂ ＜−０．０８
（７）  ０．１３ ＜ｆ４ ／ ｆｂ  ＜０．５
上記条件（４）は、投影光学系の前群と後群が開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正する最適な倍率範囲を規定している。条件（４）の倍率範囲を超える場合には、前群と後群の非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を補正することは困難となり、好ましくない。
上記条件（５）の上限を超える場合には、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生する。更に第４および第５レンズ群Ｇ５の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（５）の下限を超える場合には、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（６）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（６）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（６）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（７）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（７）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（７）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００６０】
また、以下の条件（ ８ ） 〜 （ ９ ） を満足している
（８）  −１．８ ＜ｒ１ ／ ｒ２ ＜−０．６
（９）  １．０ ＜ｒ３ ／ ｒ２ ＜１．８
上記条件（８） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（８） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
上記条件（９） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（９）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（９）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００６１】
更に、以下の条件（１０） 〜 （１１） を満足している。
（１０）  １．０＜ｒ４／ｒ５＜１．８
（１１）  −１．８＜ｒ６ ／ ｒ５ ＜−０．６
上記条件（１０） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（１０）の上限を超える場合には、負の球面収差と上側のコマ収差が大きく発生し、逆に、上記条件（１０）の下限を超える場合には、正の球面収差と下側のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（１１） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（１１） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
【００６２】
以上のように、投影光学系の第３の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。一方、構成レンズの枚数が１０枚を下回る場合には、露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
【００６３】
以上のように、投影光学系の第３の実施形態では、物体側及び像側共に光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。  投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００６４】
第１レンズ群Ｇ１に１枚の正屈折率レンズで構成され、第６レンズ群Ｇ６に１枚の正屈折率レンズで構成される。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、正屈折率レンズで構成されるレンズ群が、大型レンズの枚数が少なくなり、製造誤差の発生も少なく、更なるコスト削減の要因となる。また、光学系全体の透過率も向上し、レンズから発熱の問題も低減できる。
【００６５】
以上のように、投影光学系の第３の実施形態では、第１レンズ群Ｇ１に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有し、第６レンズ群Ｇ６に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有する。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、曲率半径の絶対値が同じである曲面で構成されたレンズは、製造コスト削減の要因となる。レンズ製造精度の向上が容易となる。
【００６６】
以上のように、投影光学系の第３の実施形態では、第１物体側Ｐ１と第２物体側Ｐ２との間の投影倍率が−１である。開口絞りに関して対称的に配置された前群と後群とからなり、コマ収差、歪曲収差および倍率色収差がゼロに補正ことが可能とあり、製造コストが削減され、好ましい。
【００６７】
図９は、第３実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。図１０は、第３実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。各収差図において、Ｙは像高をそれぞれ示している。非点収差図のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、Ｓで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、コマ収差図の縦軸スケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。各収差図から明らかなように、第３実施例の投影光学系では、大きな投影視野（有効径２０４ｍｍ）の全体に亘って諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていること、特に非点収差図を参照すると像面の平坦性が良好に確保されていることがわかる。
本発明に係る投影光学系の第３の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、各種基板を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、第２、第３、第４および第５レンズＧ２〜Ｇ５の外径が抑えられたコンパクトな投影光学系で、低いコストで実現することができる。
【実施例４】
【００６８】
〔第４実施例〕図４は、本実施形態の第４実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第４実施例にかかる投影光学系は、第１物体側Ｐ１から第２物体側Ｐ２側の順に、２枚のレンズＬ１〜Ｌ２から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、２枚のレンズＬ３〜Ｌ４から構成される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、２枚のレンズＬ５〜Ｌ６から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＡＳと、２枚のレンズＬ７〜Ｌ８から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、２枚のレンズＬ９〜Ｌ１０から構成される負屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１２から構成される正屈折力の第６レンズ群Ｇ６とが備えられている。また、第２レンズ群Ｇ２の一対の負レンズＬ３〜Ｌ４に互いに向き合った凹面の組を形成し、第５レンズ群Ｇ５の一対の負レンズＬ９〜Ｌ１０に互いに向き合った凹面の組を形成する。以上のように、投影光学系の第４の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。正・負・正・開口絞り・正・負・正の屈折力配置を採用しており、開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正することができる。
また、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性を維持させながら主に歪曲収差の補正に寄与している。また、正の屈折力を持つ第６レンズ群Ｇ６も、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性を維持しながら主に歪曲収差の補正に寄与している。
負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２および第５ レンズ群Ｇ５は、主に全系のペッツバール和を補正する機能を有し、広い露光領域にわたる像面の平坦化を図っている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第２レンズ群Ｇ２は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第３レンズ群Ｇ３中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００６９】
また、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４は、主に球面収差の補正に寄与するとともに、非点収差と像面湾曲の補正に寄与している。ここで、互いに向き合った凹面の組を形成する一対の負レンズを持つ第５レンズ群Ｇ５は、この凹面によって正のペッツバール和を発生させて、第４レンズ群Ｇ４中の正レンズ成分から発生する負のペッツバール和を補正するとともに、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から発生する負の球面収差を補正する機能を有している。
【００７０】
0005903809.tif 000011
0005903809.tif 000012
0005903809.tif 000013
【００７１】
上記の結果によれば、以下の条件（１） 〜 （３） を満足している。
（１）  ０ ．３ ＜ ｆ１ ／ ｆａ ＜ １．３
（２）  −０．３６ ＜ ｆ２ ／ ｆａ ＜ −０．０８
（３）  ０．１３ ＜ ｆ３ ／ ｆａ  ＜ ０．５
上記条件（１）の上限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生する。更に第２および第３レンズ群Ｇ３の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（１）の下限を超える場合には、第１物体側Ｐ１側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（２）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（２）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（２）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（３）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（３）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（３）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００７２】
更に、以下の条件（ ４ ） 〜 （ ７ ） を満足している。
（４）  ０．４５ ＜ ｜ β ｜ ＜  ２．２
（５）  ０ ．３ ＜ ｆ６ ／ ｆｂ ＜ １．３
（６）  −０．３６ ＜ ｆ５ ／ ｆｂ ＜ −０．０８
（７）  ０．１３ ＜ ｆ４ ／ ｆｂ  ＜ ０．５
上記条件（４）は、投影光学系の前群と後群が開口絞りに関して極力対称性を持たせているため、非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を極めて良好に補正する最適な倍率範囲を規定している。条件（４）の倍率範囲を超える場合には、前群と後群の非対称収差、特にコマ収差、歪曲収差を補正することは困難となり、好ましくない。
上記条件（５）の上限を超える場合には、第２物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、正の歪曲収差が大きく発生する。更に第４および第５レンズ群Ｇ５の外径が大きくなり、製造コストがかさむ。逆に上記条件（５）の下限を超える場合には、第２
物体側Ｐ２側のテレセントリック性が崩れて、負の歪曲収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（６）では、主に全系のペッツバール和および球面収差を良好に補正するためである。上記条件（６）の上限を超える場合には、正の像面湾曲と正の球面収差が大きく発生し、逆に、上記条件（６）の下限を超える場合には、負の像面湾曲と負の球面収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（７）は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（７）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（７）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００７３】
また、以下の条件（８） 〜 （９） を満足している
（８）  −１．８ ＜ ｒ１ ／ ｒ２ ＜ −０．６
（９）  １．０ ＜ ｒ３ ／ ｒ２ ＜ １．８
上記条件（８） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（８） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
上記条件（９） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（９）の上限を超える場合には、正の球面収差と正の像面湾曲収差が大きく発生し、逆に、上記条件（９）の下限を超える場合には、負の球面収差と負の像面湾曲収差が大きく発生するため好ましくない。
【００７４】
更に、以下の条件（１０） 〜 （１１） を満足している。
（１０）  １．０ ＜ ｒ４ ／ ｒ５ ＜ １．８
（１１）  −１．８ ＜ ｒ６ ／ ｒ５ ＜ −０．６
上記条件（１０） は、主に球面収差と像面湾曲収差を良好に補正するためである。上記条件（１０）の上限を超える場合には、負の球面収差と上側のコマ収差が大きく発生し、逆に、上記条件（１０）の下限を超える場合には、正の球面収差と下側のコマ収差が大きく発生するため好ましくない。
上記条件（１１） は、第２レンズ群Ｇ２における互いに向かい合った凹面の最適な形状を規定するものである。ここで、条件（１１） の範囲から外れる場合には、この気体レンズの形状の対称性がくずれコマ収差の発生を招き、それに加えて球面収差、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。
【００７５】
以上のように、投影光学系の第４の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。
レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。一方、構成レンズの枚数が１０枚を下回る場合には、露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
【００７６】
以上のように、投影光学系の第４の実施形態では、物体側及び像側共に光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。  投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００７７】
第１レンズ群Ｇ１に１枚の正屈折率レンズで構成され、第６レンズ群Ｇ６に１枚の正屈折率レンズで構成される。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、正屈折率レンズで構成されるレンズ群が、大型レンズの枚数が少なくなり、製造誤差の発生も少なく、更なるコスト削減の要因となる。また、光学系全体の透過率も向上し、レンズから発熱の問題も低減できる。
【００７８】
以上のように、投影光学系の第４の実施形態では、第１レンズ群Ｇ１に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有し、第６レンズ群Ｇ６に曲率半径の絶対値が同じである曲面が２面以上を有する。第１および第６レンズ群Ｇ６が相対的に大型のレンズであるため、曲率半径の絶対値が同じである曲面で構成されたレンズは、製造コスト削減の要因となる。レンズ製造精度の向上が容易となる。
【００７９】
図１１は、第４実施形態における投影光学系の非点収差および歪曲収差を示す図である。図１２は、第４実施形態における投影光学系のコマ収差を示す図である。各収差図において、Ｙは像高をそれぞれ示している。非点収差図のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、Ｓで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、コマ収差図の縦軸スケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。各収差図から明らかなように、第４実施例の投影光学系では、大きな投影視野（有効径２０４ｍｍ）の全体に亘って諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていること、特に非点収差図を参照すると像面の平坦性が良好に確保されていることがわかる。
本発明に係る投影光学系の第４の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、各種基板を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、第２、第３、第４および第５レンズＧ２〜Ｇ５の外径が抑えられたコンパクトな投影光学系で、低いコストで実現することができる。
【符号の説明】
【００８０】
Ｐ１    第１物体側
Ｐ２    第２物体側
ＡＳ    開口絞り
【図１】
0005903809.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005903809.tif 000017
【図５】
0005903809.tif 000018
【図６】
0005903809.tif 000019
【図７】
0005903809.tif 000020
【図８】
0005903809.tif 000021
【図９】
0005903809.tif 000022
【図１０】
0005903809.tif 000023
【図１１】
0005903809.tif 000024
【図１２】
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