(57)【要約】　　　（修正有）【課題】第１対象物と第２対象物との間に配置可能な投影露光システムであり、高い解像度と高い経時安定性を備えたシステムを提供する。【解決手段】中央作業波長λを中心に幅δλを有する波長幅の光を用いて、前記第１対象物を前記第２対象物の領域内に投影するためのシステムであり、前記波長幅の相対幅δλ／λは０．００２より大きく、特に０．００５より大きいものであって、例えば、Ｈｇ−Ｉ線等の光を用いる。本投影露光システムは、いわゆるスリーバルジ系であり、全体として正の屈折力を有する３つのバルジ部と全体として負の屈折力を有する２つのウエスト部を備える。適切な方法を用いて、特に本投影露光システムを形成するレンズの材料を適切に選択することによって、システムの長期安定性が増す。【選択図】　図４ａ
2004046119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対象物と第２対象物との間に配置可能な投影露光システムであって、中央作業波長λを中心に幅δλを有する波長幅の光を用いて、前記第１対象物を前記第２対象物の領域内に投影するためのシステムであり、前記波長幅の相対幅δλ／λは０．００２より大きく、特に０．００５より大きいものであって、
少なくとも第１、第２、第３、第４および第５レンズ群を備え、これらのレンズ群は前記第１および第２対象物との間に光軸に沿ってこの順に連続して配置されており、各レンズ群は複数のレンズを含んでおり、このうち、前記第１、前記第３および前記第５レンズ群はそれぞれ正の屈折力を有し、前記第２および前記第４レンズ群は負の屈折力を有し、前記第５レンズ群は前記第２対象物の最も近くに配置されており、
各レンズはアッベ数　Ｖ＝（Ｎ（ｘ）−１）／Ｎ（ｘ−Δλ））−Ｎ（ｘ＋Δλ）を有する材料からなり、ここで、Ｎ（ｘ）は波長ｘでの前記材料の屈折率であり、Δλは波長差であり、極限値（Ｖｇ）より大きいアッベ数（Ｖ１）を有する材料からなる第１材料群および前記極限値（Ｖｇ）より小さいアッベ数（Ｖ２）を有する材料からなる第２材料群の少なくとも２つの材料群より前記材料を選択し、前記レンズのうち少なくとも１つは第１材料群の材料からなり正の屈折力を有し、前記レンズのうちの少なくとも１つは第２材料群の材料からなり負の屈折力を有するものであって、
前記第５レンズ群は、少なくとも３つの直接連続して配置されたレンズからなる部分群を備え、ここで前記部分群は、前記システムの全てのレンズのうち前記第２対象物に最も近い位置に配置されている終端レンズを備え、前記部分群に直接隣接するレンズは前記第２材料群の材料からなり、前記部分群の全てのレンズは前記第１材料群に含まれる材料からなることを特徴とする投影露光システム。
【請求項２】
請求項１に記載の投影露光システムであって、前記部分群は、４つのレンズを備え、特に５つのレンズを備え、特に少なくとも６つのレンズを備える。
【請求項３】
請求項１または２に記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料からなる全てのレンズのレンズ体積は、前記第１材料群の材料からなる全てのレンズのレンズ体積の２０％より少なく、好ましくは１５％より少ない。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の前記材料からなる前記レンズであって、前記部分群に直接隣接するレンズは、自由直径Ｄを有し、Ｄに関して、Ｄ＞０．７＊Ｄｍａｘ、好ましくは、Ｄ＞０．８＊Ｄｍａｘ、更に好ましくはＤ＞０．９＊Ｄｍａｘが当てはまり、ここでＤｍａｘは全てのレンズのうち最も大きい自由直径を有するレンズの自由直径を表す。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料からなる前記第５レンズ群の全てのレンズは、前記第１対象物の第１最外端フィールドポイントから出射されるビーム束の第１束断面が、前記第１最外端フィールドポイントと１８０°反対側の位置にある第１対象物の第２最外端フィールドポイントから出射されるビーム束の第２束断面に対して前記光軸を横切るように変位量ｑだけ変位するような領域内において、前記光軸に沿って配置されており、ｑ／ｄ＜０．１が当てはまり、ここでｄは各レンズの自由直径である。
【請求項６】
請求項５に記載の投影露光システムであって、第２材料群の材料からなり、システム絞りと前記第２対象物との間に配置された前記第５レンズ群の全てのレンズは、ｑ／ｄ＜０．０５であるような前記光軸に沿った領域内に配置される。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記部分群のうち少なくとも１つのレンズは、前記光軸に沿った最大厚みと自由直径とを有し、直径で最大厚みを割った比は０．３より大きく、好ましくは０．４５より大きい。
【請求項８】
請求項１から７のいずかに記載あるいは請求項１の前文に記載の投影露光システムであって、前記第５レンズ群のレンズは、前記第２材料群に含まれる材料からなり、波長３６５．５ｎｍでの屈折率は１．５９より小さい。
【請求項９】
特に請求項１から８のいずれかに記載の投影露光システムであって、中央作業波長λを中心に幅δλを有する波長幅の光を用いて、前記第１対象物を前記第２対象物の領域内に投影するためのシステムであり、前記波長幅の相対幅δλ／λは０．００５より大きいものであって、
少なくとも第１、第２、第３、第４および第５レンズ群を備え、これらのレンズ群は前記第１および第２対象物との間に光軸に沿ってこの順に連続して配置されており、各レンズ群は複数のレンズを含んでおり、このうち、前記第１、前記第３および前記第５レンズ群はそれぞれ正の屈折力を有し、前記第２および前記第４レンズ群は負の屈折力を有し、前記第５レンズ群は前記第２対象物の最も近くに配置されており、
各レンズはアッベ数　Ｖ＝（Ｎ（ｘ）−１）／Ｎ（ｘ−Δλ））−Ｎ（ｘ＋Δλ）を有する材料からなり、ここで、Ｎ（ｘ）は波長ｘでの前記材料の屈折率であり、Δλは波長差であり、極限値（Ｖｇ）より大きいアッベ数（Ｖ１）を有する材料からなる第１材料群および前記極限値（Ｖｇ）より小さいアッベ数（Ｖ２）を有する材料からなる第２材料群の少なくとも２つの材料群より前記材料を選択し、前記レンズのうち少なくとも１つは第１材料群の材料からなり、正の屈折力を有し、前記レンズのうちの少なくとも１つは第２材料群の材料からなり、負の屈折力を有するものであって、
前記第１および／または前記第２および／または前記第３および／または前記第４レンズ群の全てのレンズは、前記第１材料群に含まれる材料からなり、前記第１および／または前記第２および／または前記第３および／または前記第４レンズ群のうちの少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つの非球面を備えることを特徴とする。
【請求項１０】
請求項９に記載の投影露光システムであって、各レンズ群は、多くとも１つの、非球面を有するレンズを備える。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の投影露光システムであって、前記非球面を有する少なくとも１つのレンズは、前記光軸の方向において、前記レンズ群の最も外側の端部にあるレンズまたはこの端部にあるレンズに直接隣接するレンズである。
【請求項１２】
請求項１１に記載の投影露光システムであって、前記非球面を有する前記レンズは、前記レンズ群の前記外側の端部にあるレンズであって、前記レンズ群から遠ざかる方向に向いた前記レンズの表面が前記非球面である。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第１および前記第２および前記第３レンズ群の全てのレンズは、前記第１材料群に含まれる材料からなる。
【請求項１４】
請求項１３に記載の投影露光システムであって、前記第４レンズ群の全てのレンズも更に、前記第１材料群に含まれる材料からなる。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第１、第２、第３レンズ群の前記レンズのうちの前記第２材料群の材料からなるレンズのレンズ体積は、前記第２材料群の材料からなる全てのレンズのレンズ体積の１０％より小さい。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載あるいは請求項１の前文に記載の投影露光システムであって、前記第２対象物に最も近い位置に配置されるレンズ群は、少なくとも１組の疑似接合レンズ対を備えており、前記疑似接合レンズ対は、１対の直接隣接するレンズで形成されており、これらレンズのレンズ表面は、互いのレンズに向かうように配置され、前記光軸の方向の全ての点において、距離Ａだけ互いに隔てられている、ここで距離Ａは前記２つのレンズのうち大きい方の自由直径の２．５％より小さく、特に１．２５％より小さく、前記レンズ対のうち第１レンズは、第１材料群の材料からなり正の屈折力を有し、前記レンズ対の第２レンズは、第２材料群の材料からなり負の屈折力を有する。
【請求項１７】
請求項１６に記載の投影露光システムであって、２組の疑似接合レンズ対が絞りと前記第２対象物との間に配置されている。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の投影露光システムであって、前記絞りと前記第２対象物との間に配置された疑似接合レンズ対の互いのレンズに向かうように配置されたレンズ表面は、それぞれ前記第１対象物に向かって隆起している。
【請求項１９】
請求項１６から１８のいずれかに記載の投影露光システムであって、絞りと前記第１対象物との間に配置された疑似接合レンズ対の互いのレンズに向かうように配置されたレンズ表面は、それぞれ前記第２対象物に向かって隆起している。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第５レンズ群の領域内に配置された絞りを更に備える。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記光は、水銀−Ｉ線の光を含む。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第１材料群の材料は、０．９３＊ＮＦＫ５（λ）から１．０３＊ＮＦＫ５（λ）の範囲にある屈折率を有し、ここで、ＮＦＫ５（λ）は前記作業波長におけるＳＣＨＯＴＴ社製のＦＫ５ガラスの屈折率である。
【請求項２３】
請求項１から２１のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第１材料群の材料は、波長３６５．５ｎｍでの屈折率が１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さい。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料は、０．９７＊ＮＬＬＦ１（λ）から１．０７＊ＮＬＬＦ１（λ）の範囲にある屈折率を有し、ここで、ＮＬＬＦ１（λ）は前記作業波長におけるＳＣＨＯＴＴ社製のＬＬＦ１ガラスの屈折率である。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料は、波長３６５．５ｎｍでの屈折率が１．５４より大きい。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料は、０．９９＊ＮＬＦ５（λ）より小さい屈折率を有し、ここで、ＮＬＦ５（λ）は前記作業波長におけるＳＣＨＯＴＴ社製のＬＦ５ガラスの屈折率である。
【請求項２７】
請求項１から２６のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２材料群の材料は、波長３６５．５ｎｍでの屈折率が１．６４より小さく、特に１．５９より小さい。
【請求項２８】
請求項１から２７のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記極限値Ｖｇは、次式で決定される。
Ｖｇ　＝　（ＶＦＫ５（λ）＋　ＶＬＦ５（λ））／２
ここで、ＶＦＫ５（λ）は前記作業波長におけるＳＣＨＯＴＴ社製のＦＫ５ガラスのアッベ数であり、ＶＬＦ５（λ）は前記作業波長におけるＳＣＨＯＴＴ社製のＬＦ５ガラスのアッベ数である。
【請求項２９】
請求項１から２７のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記アッベ数が波長λ＝３６５．５ｎｍ、波長差Δλが３ｎｍで求められる場合、前記極限値Ｖｇは４００である。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第１材料群は石英ガラスを含む。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記第２対象物の側の開口数は、０．６より大きく、好ましくは０．６５より大きく、さらに好ましくは０．７より大きい。
【請求項３２】
請求項３１に記載の投影露光システムであって、前記作業波長の両側２ｎｍの半分の幅の値の光スペクトラムで決定される、前記システムのストレール数は、０．９５より大きく、特に０．９８より大きい。
【請求項３３】
請求項１から３２のいずれかに記載の投影露光システムであって、直接隣接する各レンズ対の相対する表面の間の最小距離は、２５ｍｍより小さく、好ましくは２０ｍｍより小さい。
【請求項３４】
請求項１から３３のいずれかに記載の投影露光システムであって、各レンズ対の相対する表面間の最小距離は、直接隣接する全てのレンズ対で平均すると、３ｍｍより小さく、好ましくは１．５ｍｍより小さい。
【請求項３５】
請求項１から３４のいずれかに記載の投影露光システムであって、前記投影露光システムはテレセントリックな関係になるよう両側に設ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１対象物を第２対象物の領域において投影する投影露光システムに関する。この投影露光システムは特に、小型化された装置を製造するための工程、特にリソグラフィ工程において使用するために提供される。従って、本投影露光システムは、比較的高い解像度およびそれに応じた高い開口数での投影を可能にするべく構成されている。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリソグラフィ工程において、製造すべき構造の幾何学的なイメージは、第１対象物としてマスクまたはレチクル上に設けられる。このマスクに、中央作業波長λを中心に幅δλを有する第１波長幅の光を照射する。この光によって、投影露光システムは、通常感光性層またはレジストで覆われたウエーハである第２対象物上にマスクを投影する。露光が終了した後、この感光性層は、更なる製造工程においてウエーハ内に小型化された構造を形成するために、更なるリソグラフィ工程を経る。通常、このような感光性層上でのマスクの投影によって、例えば、４：１の縮尺で縮小がなされる。
【０００３】
現在の投影露光システムは、特に、比較的広い波長幅の光を用いて、照射及び投影を行うように構成されている。従って、その対物レンズは、そのような広い波長幅においても、高解像度で十分誤差のない投影を保証するべく、かなり高い色補正機能を備えている必要がある。特に目標とする波長幅の相対幅δλ／λは、０．００５を超える値である。この結果、投影露光システムは特に、３６５．５ｎｍ±２ｎｍの波長幅の範囲の光からなるＨｇ−Ｉ線光に適している。しかしながら、現在の投影露光システムは、Ｈｇ−Ｉ線の使用に限られているわけではない。むしろ、その他の光源の使用、従ってその他の波長幅の使用もまた意図されている。
【０００４】
図１ａおよび図１ｂは、従来設計の投影露光システム１０１、すなわち、物体平面１０３内に配置可能なマスクを像平面１０５に投影するための対物レンズ１０１を通過するビーム路を模式的に示したものである。この従来の対物レンズ１０１は、Ｈｇ−Ｉ線であって波長λが３６５．５ｎｍの光を用いて、４：１の縮小および開口数ＮＡ＝０．６５の投影を行うよう設定されたものである。複数のレンズが光軸１０７に沿って配置されている。図１ａおよび図１ｂにおいて、物体平面１０３から像平面１０５までの一連の流れの上に、連続する数字を示したレンズが示されている。これらのレンズの下には、レンズの屈折表面の一連の番号が同じ順番で示されている。ここで、物体平面１０３に向かうように配置されている第１レンズのレンズ表面は、２で示されている。像平面１０５に向かって配置されている同レンズの表面は、３で示されており、物体平面１０３に向かって配置されているレンズ２のレンズ表面は、４等で示されている。
【０００５】
図１ａおよび図１ｂは更に、光軸１０７上に配置されたフィールドポイント１１３を通る下側周縁ビーム１１１と上側周縁ビーム１０９、最外端フィールドポイント１２１を通る上側周縁ビーム１１５、主ビーム１１７および下側周縁ビーム１１０をそれぞれ示している。また、システム絞り１２３が示されており、中央フィールドポイント１１３を通る上側周縁ビーム１０９と最外端フィールドポイント１２１を通る上側周縁ビーム１１５とがほぼこの付近で交差している。フィールドポイント１１３と１２１をそれぞれ通る下側周縁ビーム１１１と１１９も同様に、この付近で交差する。
【０００６】
図１ａおよび図１ｂから明らかなように、図示されている対物レンズは、いわゆる「スリーバルジ系」のレンズである。つまり、投影光のビームの断面が、３つの拡張部、従って拡張部の間に配置された２つのくびれ部からなる。このようなくびれ部はビームウエストと呼ばれ、拡張部はビームバルジと呼ばれる。このような３つのバルジと２つのウエストを供えたビーム路は、従って、ビーム路を主に膨らませるようなレンズ群によって正の屈折力をもたらし、これに対応して、ビーム路を主に収縮させるようなレンズ群によって負の屈折力をもたらすように、レンズ群を順に配置することにより形成される。図１ａおよび図１ｂにおいて、これらのレンズ群を今後Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５と呼び、このうちＧ１、Ｇ３およびＧ５のレンズ群は、正の屈折力を提供し、Ｇ２およびＧ４のレンズ群は、負の屈折力を提供する。
【０００７】
レンズ番号１、３、９、１３、１４、１５、１６、２２、２７、３０および３１の網掛けを施したレンズは、フリントガラスと同様の高分散材料からなる。その他のレンズ２、４、５、６、７、８、１０、１１、１２、１７、１８、１９、２１、２３、２４、２５、２６、２８および２９は、クラウンガラスと同様の低分散材料からなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来設計による投影露光システムは、計算上は、開口数および収差に関する限り十分な投影特性を呈するものの、システムの部品に関して行われた比較実験によれば、特に、ウエーハの露光において生産率が高い等の場合に、動作時間の経過と共にこれらの部品およびシステムによる投影の品質が落ちる可能性があることが示されている。
【０００９】
従って、本発明の目的は、特定の投影特性に関する高い経時安定性を備えた、上述のような種類の投影露光システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、特に相対幅δλ／λが０．００２より大きい、より好ましくは０．００５より大きい波長幅の光を用いて、第１対象物を第２対象物の領域において投影するための、第１対象物と第２対象物との間に配置可能である投影露光システムに関する。このような波長幅に関して、従来リソグラフィにおいて同様に応用されていた、例えば、レーザによって提供されるような照射における特定の波長幅が十分により狭いものであるとする限りにおいて、この波長幅はかなり大きいものである。
【００１１】
更に、本投影露光システムは、いわゆるスリーバルジ系であって、５つのレンズ群からなる。第１対象物と第２対象物との間の配置された順に、第１、第３および第５レンズ群の各々は、全体として、正の屈折力を持ち、これらのレンズ群の間に配置されるレンズ群、すなわち、第２および第４レンズ群の各々は、全体として、負の屈折力を持つ。
【００１２】
使用される波長幅が広いために、本投影露光システムは色補正機能を呈する。このために、それぞれのレンズを製造するのに用いられる材料は、２つの材料群の中から選択される。第１の材料群は、極限値より大きいアッべ数を有する材料からなり、第２の材料群は、極限値より小さいアッベ数を有する。つまり、第１材料群の材料は、第２材料群の材料よりも低い分散性を有する。本投影露光システムのレンズのうち少なくとも１つは、第１材料群の材料からなり、正の屈折力を有する。一方、本投影露光システムのレンズのうち少なくとも他の１つは、第２材料群の材料からなり、負の屈折力を有する。
【００１３】
本発明は、所定の作業波長での使用に適したガラスの中には、その他のこのようなガラスに比べると、長期安定性が低いものがあるという知見に基づくものである。動作中にレンズ材料を通過する光によって、レンズ材料に変化が生じ、これによってレンズの光学特性にも変化が生じる可能性がある。このような種類の現象の機構は、「圧縮」、「レンズ加熱」あるいは「ソラリゼーション」として知られている。特に、比較的高い屈折率と高い分散性を有するこのようなガラスの長期安定性が低いことが現在分かった。
【００１４】
このような知見に基づき、本発明は、その第１の側面によれば、第５レンズ群、すなわち第２対象物に最も近い位置に配置されたレンズ群において、第１材料群に含まれる材料からなる少なくとも３つの直接連続して配置されたレンズからなる部分群が設けられているという特徴を有する。特に、この部分群は、第５レンズ群のうちの第２対象物に相対的に近い位置に配置されたレンズからなる。特に、前記部分群はまた、この投影露光システムのうち、第２対象物に最も近い、終端レンズとして配置されたレンズを含む。本発明によれば、実際には、保護プレート等のような、その他の要素であり、ビーム路がこれらを横切り、比較的光学的な影響の小さい要素が、このような終端レンズと第２対象物との間に配置されるという状態とも矛盾しない。これについて、例えば、屈折率が低く、光軸上での厚みが第１対象物と第２対象物との間の距離の１％より小さい面平行プレートまたはレンズとしてもよい。このような面平行プレートによれば、光学的効果として、特定の球面過修正が得られ、従って、球面収差のような特定の投影誤差を減少させるものである。
【００１５】
第２対象物に近い第５レンズ群のレンズは、システムにおける他のレンズと比べて小さい直径を有する。従って、全体の照射強度は、比較的狭い断面領域を通過することになり、故に比較的強い照射密度がシステムのこの領域において生じることとなる。従って、第２対象物に近いレンズは特に、動作時間が長くなると、光学的特性が劣化しやすい。というのも、照射密度や点灯時間が増すにつれて、光学特性の変化が増すことが分かっているからである。本発明によれば、これらのレンズは、第２材料群の材料でできていない。第２材料群の材料は、アッベ数が第１材料群のアッベ数より小さく、通常第１材料群より大きい屈折率を有する。同時に、第２材料群の材料は、第１材料群よりも高い吸収性を示すことが多い。従って、第２材料群の材料は、通常、高い照射負荷による変化をより受けやすい。本投影露光システムにおいて、第２対象物に近いレンズは、第１材料群の材料でできているので、従来のシステムに比べてこのシステムは高い長期安定性を示す。
【００１６】
第２対象物の近くに配置され、第１材料群でできた部分レンズ群は、できる限り多くのレンズからなり、特に４つのレンズ、より好ましくは５つのレンズ、更に好ましくは少なくとも６つのレンズからなる。
【００１７】
第２の材料群の材料からなる部分は、システム全体としてできるだけ少なくするのが好ましい。ただし、所望の色補正機能を得るためには、レンズにおいて、第２材料群の材料でできた一定の部分が必要である。本システムで使用される第２材料群の材料は、第１材料群の加工済み材料の体積比にして、２０％より少なく、より好ましくは１５％より少なくするのが好適であることがわかった。
【００１８】
ただし、必要な色補正機能に鑑みると、第５レンズ群の全てのレンズを第１材料群の材料にすることは不可能である。従って、部分群を第１材料群の材料で形成した後、少なくとも１つのレンズを第２材料群の材料で形成することが必要である。この第２材料群の材料でできたレンズは、できるだけ大きい自由直径とすることが好適であることがわかった。できるだけ大きな直径とすることにより、このレンズの場所における照射密度が減少される。
【００１９】
レンズの自由直径とは、レンズにおいて、対物レンズを通過するビーム路が最大限に利用可能な直径と解釈する。従って、あるレンズの自由直径とは、全体の直径から、例えばレンズ台等で覆われている領域を差し引いたものに基本的に相当する。
【００２０】
本システムで使用される全てのレンズの最大自由直径Ｄｍａｘに関して、部分群に近接し、第２材料群の材料でできたレンズの自由直径は、Ｄｍａｘの０．７倍より大きく、より好ましくはＤｍａｘの０．８倍より大きくする。
【００２１】
更に、色補正機能のために不可欠である第２材料群でできたレンズは、本システムのビーム路内において、照射密度が断面領域内でできるだけ均質に分布している場所に配置するのが好適であることがわかった。このような場所に関して、光軸に沿った領域内であって、第１対象物の異なるフィールドポイントから出射しているビーム束の断面が互いに若干変位しているような場所とすることが望ましい。このような領域は、自由直径に対する２つのビーム束の変位が、０．１以下の値を持つように選択し、ビーム束のうちの１つは、第１対象物の第１最外端フィールドポイントから出射され、２番目のビーム束は第１フィールドポイントの１８０°反対側の位置にある最外端フィールドポイントから出射されているのが好適であることがわかった。
【００２２】
この領域には通常、システム絞りが配置される位置が含まれる。更に、２つの１８０°反対側の位置にある最外端フィールドポイントからの２本のビーム束間の、この２本のビーム束の自由直径に対する変位は、システム絞りと第２対象物との間に配置された場所において、０．０５より小さくなるように選択することが好都合であることがわかった。
【００２３】
第２対象物に近い位置に配置される部分群のレンズを、放射による変化を比較的受けにくい第１材料群の材料で作成することにより、この部分群のうち少なくとも１つのレンズを特に厚いレンズとして形成することが可能であり、こうすることが好ましい。というのも、このような厚いレンズによって、特定の収差を補正することも可能となるからである。従って、この部分群のうち少なくとも１つのレンズの光軸に沿った最大厚みを、このレンズの自由直径の０．３倍より大きく、より好ましくは０．４５倍より大きくすることが好ましい。
【００２４】
更に、第４レンズ群のレンズ、すなわち、第２ビームウエストのレンズもまた放射による変化を受けやすいことがわかった。一方、この第２ビームウエストは、負の屈折力を有するレンズであって第２材料群の材料でできたレンズを配置する場所である。このようなレンズは要求される色補正機能のために必要である。
【００２５】
本発明の第２の側面によれば、投影露光システムにおいて、第２ビームウエストは第２材料群でできたレンズからなり、これらのレンズは、３６５．５ｎｍの波長での屈折率が１．５９より小さい材料から少なくともできている。従って、第２材料群の他の材料と比べると、比較的屈折率が小さく照射感度が低い第２材料群の材料が少なくとも、第２ビームウエストにおいて配置されている。
【００２６】
すでに説明したように、屈折率の高い材料は特に、照射による変化を受けやすいことがわかっている。従って、本発明の本側面によれば、第２材料群の材料でできたレンズを第２ビームウエストに配置する場合に、放射による変化を比較的受けにくい投影露光システムを提供するものである。
【００２７】
第３バルジすなわち第５レンズ群とは違って、本投影露光システムのその他の部分から、要求される色補正機能のために不可欠である第２材料群の材料でできたレンズを取り除くことは非常に困難であることがわかっている。
【００２８】
本発明の更なる側面によれば、第５レンズ群とは異なるレンズ群を、その全てのレンズが第１材料群の材料からなるものとし、これに伴う色補正機能の損失分を当該レンズ群の少なくとも１つのレンズを非球面とすることにより補正することを提案するものである。非球面のレンズ面の製作は、球面レンズ表面を製作する場合に比べて、ずっと複雑であり、かなり高いコストを伴うものである。にもかかわらず、本件の場合、製作における複雑さと光学系の長期安定性との間の好ましい妥協点が提示される。システムの大部分を第２材料群の材料でできたレンズの無い状態にしておくために、ごく少数のレンズ表面だけを非球面上にすればよいことがわかっているからである。第５レンズとは異なるレンズ群のうち、好ましくは２つ、特に好ましくは３つ、より好ましくは全てのレンズ群において、多くとも１つの、非球面レンズを備えるものとする。また、第５レンズ群とは異なるレンズ群のうち少なくとも１つ、すなわち、第１、第２、第３および／または第４レンズ群は、第２材料群の材料でできたレンズが全く無い状態にするのが好ましい。
【００２９】
これに関して、ビーム路において非球面が収差の補正に最大の影響を持つような場所に、非球面レンズを設けるのが更に好ましい。このような場所は、近接するレンズ群の境界部に位置することがわかっている。従って、各レンズ群のうち光軸上で最も外側の端部にあるレンズが非球面を有するよう選択することが好ましい。更に、この端部レンズのレンズ群から離れるような方向の側に、非球面を設けることが好ましい。
【００３０】
２つの異なるレンズ群のレンズの区別をはっきりさせるために、ビーム路において最外端フィールドポイントを通る外側周縁ビームの光路について検討することを提案する。本システムの３つのバルジ部において、前記周縁ビームの光路は内側、すなわち光軸に向かって曲がっている。一方、システムの２つのウエスト部において、周縁ビームは、外側、すなわち光軸から離れる方向に曲がっている。その結果、光路は、外側に曲がった部分と内側に曲がった部分との間に屈折点を有する。この方法によれば、大半の場合において、問題となるレンズをレンズ群のうちの１つに明確に割り振ることが可能となる。しかしながら、ある特定のレンズの第１表面によって周縁ビームが光軸から離れる方向に偏向されるものの、そのレンズの別のレンズ表面によって既にビームが光軸に向かって誘導されている場合もある。この場合には、前者の表面の作用によって、ビームウエストに割り当てられ、一方で、後者のレンズ表面の作用によってビームバルジに割り当てられる。しかしながら、前者の表面による光軸から離れる方向への偏向作用が、後者のレンズ表面による光軸に向かわせる偏向効果に勝る場合には、全体として、そのようなレンズは、ビームウエストすなわち第２および第４レンズ群に割り当てられ、その逆についても同じことが言える。
【００３１】
２つの異なるレンズ群のレンズの区別をはっきりさせる別の方法は、レンズ群の累積屈折力に関するものである。つまり、あるレンズ群が全体として発散作用を持ち、総屈折力が、システムにおける単一のレンズであって最も高い発散作用を有するレンズの屈折力よりも高い場合には、そのレンズ群はウエストであると解釈する。更に、ウエストにおける総屈折力の大きさは極大であり、つまり、その群に近接するレンズを組み込んだとき、または、そのレンズ群の端部レンズが省略されたときには、負の総屈折力が再び増加する。言い換えれば、ウエストの端部レンズはそれぞれ発散レンズである。
【００３２】
バルジも同じような方法で定義可能である。バルジは、収束作用を有し、総屈折力は、システムの単一のレンズであって最も高い収束作用を有するレンズの屈折力よりも高い。更に、バルジにおける総屈折力は極大であり、つまり、その群に近接するレンズを組み込んだとき、または、そのレンズ群の端部レンズが省略されたときには、正の総屈折力が再び減少する。言い換えれば、バルジの端部レンズはそれぞれ収束レンズである。
【００３３】
全体として、本投影露光システムは、ちょうど３つのバルジと２つのウエストを含んでいる。前述の基準を満たすこれら３つのレンズ群のみがバルジとして解釈され、全てのレンズ群の中で上述の基準を満たすレンズ群は、最も大きい正の総屈折力を呈するものである。同じことが２つのウエストにも当てはまる。
【００３４】
第１、第２、第３レンズ群の全てのレンズは、第１材料群の材料からなることが好ましい。この点に関して、第４レンズ群の全てのレンズもそのような材料からなることが更により好ましい。
【００３５】
ただし、第２ビームウエストの前方のレンズ群、すなわち第１、第２、または第３レンズ群内に、第２材料群からなるレンズ部分を、第２材料群の材料からなるレンズの総体積に占める割合がかなり小さくなるように配置した場合にも、良い結果が得られる。第１、第２および第３レンズ群に、第２材料群の材料からなるレンズを第２材料群の材料からなるレンズの総体積の１０％より少なくなるように設けた場合、好ましい値が得られる。
【００３６】
本発明の他の側面によれば、第５レンズ群、すなわち、第２対象物に最も近い位置に配置されたレンズ群は、本出願において擬似接合レンズ対と呼ぶ一対のレンズを含む。この擬似接合レンズ対は、２枚の直接隣接したレンズからなり、これらレンズのレンズ表面は、互いのレンズに向かうように配置され、総断面に渡ってごくわずかな距離で互いに隔てられている。２枚のレンズ表面間の距離は、これらの２枚のレンズのうち大きい方の自由直径の２．５０％より小さく、特に１．２５％より小さくする。レンズ対のうち１枚のレンズは、第１材料群の材料からなり正の屈折力を有し、レンズ対のもう１枚のレンズは、第２材料群の材料からなり負の屈折力を有する。負の屈折力のレンズのレンズ表面であって、もう一方のレンズに向かうように配置されたレンズ表面は、凹面である。
【００３７】
負の屈折力のレンズのもう一方のレンズ表面であって、レンズ対のもう一方のレンズから遠ざかる方向に配置されるレンズ表面は、凸レンズ面であることが好ましい。
【００３８】
また、光学系のシステム絞りと第２対象物との間にこのような擬似接合レンズ対を２組配置するのが好都合であることがわかった。
【００３９】
これに関して、システム絞りと第２対象物との間に配置されるこれらの擬似接合レンズ対のうちの少なくとも１つは、互いのレンズ表面に向かうように配置されたレンズ表面を含み、これらのレンズ表面は、２枚のレンズ表面の曲率中心が第２対象物の側に位置するように曲がっていることが同じように好ましい。また、システム絞りと第１対象物との間に配置される擬似接合レンズ対の互いのレンズ表面に向かうように配置されたレンズ表面は、これら互いの表面に向かうように配置されたレンズ表面の曲率中心が第１対象物の側に位置するように曲がっているのが同様に好ましいことがわかった。
【００４０】
第５レンズ群の領域内に絞りを配置すると、本システムの好ましい構成が得られる。
【００４１】
また、本システムは、Ｈｇ−Ｉ線光の使用に特に適している。
【００４２】
ここでいう第１材料群の材料は、３６５．５ｎｍの波長で計測した際の屈折率が、１．５５より小さいことが好ましく、更に好ましくは１．５３より小さい。
【００４３】
従って、ドイツ、マインツのＳＣＨＯＴＴ社製の、出願時にはＦＫ５と呼ばれているガラスは、第１材料群に含まれる。第１材料群の他の定義として、第１材料群の全ての材料は、このＦＫ５ガラスの屈折率の１．０３倍より小さい屈折率を有するとしてもよい。
【００４４】
逆に、第２材料群の材料としては、３６５．５ｎｍの波長での屈折率が１．５４より大きい材料を選択する。従って、特に、ＳＣＨＯＴＴ社製のＬＬＦ１というガラスは第２材料群に含まれる。第２材料群の材料の別の定義として、第２材料群の全ての材料は、このＬＬＦ１ガラスの屈折率の０．９７倍で始まってこの屈折率の１．０７倍で終わる屈折率の範囲内にあるといえる。
【００４５】
ただし、ＳＣＨＯＴＴ社製のガラスで出願時にＬＦ５と呼ばれているガラスは、第２材料群に含めないのが好ましい。従って、第２材料群の材料の屈折率の上限は、ＳＣＨＯＴＴ社製のＬＦ５ガラスの屈折率によって定義できる。従って、第２材料群の材料の波長３６５．５ｎｍでの屈折率は、１．６４より小さく、特に１．５９より小さいものである。
【００４６】
アッベ数に関して、第２材料群の材料と第１材料群の材料とを区別する極限値Ｖｇは、ＳＣＨＯＴＴ社製のガラスＦＫ５とＬＦ５のアッベ数の中間とするのが好ましい。アッベ数が波長λ＝３６５．５ｎｍ、波長差Δλが３ｎｍで求められる場合、この極限値Ｖｇは４００とすることが好ましい。
【００４７】
更に、第１材料群は、石英ガラスを含むのが好ましい。
【００４８】
高解像度用途とするためには、システムの第２対象物側での開口数は、０．６０より大きく、特に好ましくは０．６５より大きく、最も好ましくは０．７０より大きくする。
【００４９】
光学的投影の品質は、いわゆるストレール数によっても特徴づけることが可能である。本投影露光システムについては、ストレール数は、０．９５より大きいことが好ましく、更に好ましくは０．９８より大きくする。
【００５０】
更に、このような高解像度システムは、個々のレンズ表面が受ける光学的負荷、すなわち各レンズ表面によってもたらされるビームの屈折をできるだけ低く抑えるために、比較的多くのレンズを第１対象物と第２対象物との所定の距離において設けることを特徴とする。従って、近接するレンズ表面間の最短距離、すなわち、レンズの種類に応じて光軸上であるいはレンズの端部で測定されるレンズ間の距離は、２５ｍｍより小さくするのが好ましく、より好ましくは２０ｍｍより小さくする。相対するレンズ表面間の最短距離は、本投影露光システム全体で平均すると、３ｍｍより小さく、好ましくは１．５ｍｍより小さい。
【００５１】
本露光投影システムが第１対象物と第２対象物との間のわずかな位置ずれの影響を受けないようにするためにテレセントリックな関係になるよう両側に設けるのが好ましい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
本発明の投影露光システムの一実施形態を図２ａおよび図２ｂに示す。
【００５４】
図２ａおよび図２ｂに示す投影露光システムの光学データを下記の表１に示す。表１において、第１欄は各屈折面の番号を示し、第２欄は屈折面の曲率半径を示し、第３欄は隣接する屈折面間の軸上の距離を示し、第４欄は屈折面の間に配置された材料を示し、第５欄は波長３６５．５ｎｍで測定したこの光学材料の屈折率を示し、第６欄は各屈折面に配置されたレンズの自由直径の半値を示している。対物レンズ１０１に使用されるガラスはＳＣＨＯＴＴ社製であるため、第４欄にはガラスの種類としてＳＣＨＯＴＴ社の製品の製品名（２００１年秋現在）が示されている。
【００５５】
【表１】
2004046119.tif 000003
2004046119.tif 000004
【００５６】
各媒体の屈折率、すなわち気体および光学材料の屈折率は、気圧９５０ｍｂａｒ、２２℃でのものである。各媒体は気圧１０１３．３ｍｂａｒ、２０℃の大気中で屈折率ｎ＝１の規格のものである。従って、低い気圧と高い温度のため、屈折率がｎ＜１という結果となり得る。表２に対応する数値を示す。
【００５７】
【表２】
2004046119.tif 000005
【００５８】
光軸１０７に沿って、それぞれ球状レンズ面を有する３１個のレンズを連続して配置し、続いて石英ガラスでなり、厚さ２ｍｍの面平行の端部プレートを配置する。図２ａおよび図２ｂにおいて、当該プレートを参照番号３２を付して示す。このシステムはほぼ平面の物体平面１０３を、同様にほぼ平面の像平面１０５に結像するよう機能する。図２ａおよび図２ｂはさらに、中央フィールドポイント１１３より発せられるビーム束の上側周縁ビーム１０９および下側周縁ビーム１１１と、最外端下側フィールドポイント１２１から発せられる上側周縁ビーム１１５、主ビーム１１７および下側周縁ビーム１１９を示す。周縁ビーム１０９、１１１、１１５、および１１７の経路から明らかなように、投影露光システム１０１はスリーバルジ系である。当該システムの３１個のレンズ、または前記端部プレート３２を含めると３２個の光学素子は５つのグループに分割される。レンズ１〜５は第１レンズ群Ｇ１をなし、全体で正の屈折力を有する。レンズ６〜９は第２レンズ群Ｇ２をなし、全体で負の屈折力を有する。レンズ１０〜１３は第３レンズ群Ｇ３をなし、全体で正の屈折力を有する。レンズ１４〜１６は第４レンズ群Ｇ４をなし、全体で負の屈折力を有する。レンズ１７〜３１およびプレート３２は第５レンズ群Ｇ５をなし、全体で正の屈折力を有する。システム絞り１２３は第５レンズ群Ｇ５の、中央フィールドポイント１１３からの下側周縁ビーム１１１が下側フィールドポイント１２１の下側周縁ビーム１１９と交わる領域に配置される。
【００５９】
光学素子には下記に示す材料を使用する。レンズ２、５、６、７、８、１０、１１、１２、１３、１４、１７、１８、１９、２１、２３、２４、２５、２６、２８、２９、３０、および３１は、ＳＣＨＯＴＴ社製のＦＫ５材料で形成されている。レンズ１、３、および２２はＳＣＨＯＴＴ社製のＬＦ５材料で形成されている。レンズ４、９、１５、１６、および２７は、ＳＣＨＯＴＴ社製のＬＬＦ１材料で形成されている。部品２０および３０は、石英ガラスが使用されている。
【００６０】
ＬＦ５材料およびＬＬＦ１材料は、フリントガラスの群に分類される。ＦＫ５材料は、クラウンガラスの群に分類され得る。
【００６１】
像平面１０５に近い、すなわち操作中にウエーハに近くなる、レンズ２８、２９、３０、および３１は、ＦＫ５材料で形成されている。波長３６５．５ｎｍに対して測定された場合にこの材料の屈折率は１．５０３９３３６９であり、１．５５よりも小さい。さらに、当該材料はアッベ数Ｖ３６５．５が約５６０である。このアッベ数は、下記方程式により求めたものである。
【００６２】
【数１】
2004046119.tif 000006
【００６３】
（ただし、Ｎｘは波長ｘでの前記材料の屈折率である。）
ＦＫ５材料のアッベ数はこのように、極限値Ｖｇ（たとえば４００）よりも高い。
【００６４】
ＳＣＨＯＴＴ社製のＦＫ５材料は、本願において第１材料群と称される材料群に属する。
【００６５】
ＬＦ５材料は屈折率が１．６１９０６７６８であり、アッベ数Ｖ３６５．５は、同様に前記方程式より求めると約２７０である。
【００６６】
ＬＬＦ１材料は屈折率が１．５７９１６３２９であり、アッベ数Ｖ３６５．５は、同様に前記方程式より求めると約３１０である。
【００６７】
ＬＦ５ガラスとＬＬＦ１ガラスの屈折率はこのように１．５４より高く、それらのアッベ数は一例としての極限値Ｖｇ＝４００よりも小さい。
【００６８】
このシステムは主に波長約３６５．５ｎｍに対するものとして設計されているが、使用される材料のうち、ＦＫ５材料は、この波長約３６５．５ｎｍの照射にたいして二番目に高い長期安定性を示す。最も高い安定性を示すものは、石英ガラスで形成されている部品２０および３２である。
【００６９】
ＬＬＦ１材料は照射負荷に対してＦＫ５よりも低い安定性を示し、ＬＦ５材料は全材料中でもっとも低い長期安定性を示す。第２材料群で形成されている部品１、３、４、９、１５、１６、２２、および２７のうち、レンズ２２のみＬＦ５材料で形成されている。ただしレンズ２２はシステム中で自由直径が最大のレンズのひとつであり、断面積が大きいために照射負荷が小さくなる。ＬＦ５材料で形成され、自由直径１９５．６９ｍｍを有するレンズ２２のサイズは、自由直径２１２．８７ｍｍでシステム中最大の自由直径を有するレンズ２４のサイズの、９１．９％である。
【００７０】
さらに、ＬＦ５材料で形成されているレンズ２２が配置されているのは、ビーム路中で、１８０°反対側の両端のフィールドポイントから発せられたそれぞれのビーム束の断面が互いに変位している度合いが比較的小さい位置である。これは図３に詳しく示されている。この図で、Ｄはレンズ２２の自由直径の半分であり、ｒ１は最外端下側フィールドポイント１２１から発せられたビーム束の半径を表し、ｒ２は前記最外端下側フィールドポイント１２１に対し光軸１０７をはさんで直径に沿って１８０°反対側にある別の最外端フィールドポイント１２１から発せられるビーム束の半径を表す。
【００７１】
これら２つのビーム束のビーム束中心の１３１および１３２のあいだの距離は、図３にｑで示されている。図３では、２Ｄに対するｑの比率は約２０％であり、これは必ずしも実際の状態、たとえば、レンズ２２内の状態と対応しない。
【００７２】
図２ａおよび図２ｂ、図３を参照して記載される実施の形態の変形例を以下に示す。図２ａおよび図２ｂ、図３を参照して記載される実施の形態の部材と構造及び機能が同じ部材は、同じ参照符号を付して示す。
【００７３】
（実施の形態２）
図４ａおよび図４ｂは、別の投影露光システム１０１を示し、その光学データは下記の表３に示される。
【００７４】
【表３】
2004046119.tif 000007
2004046119.tif 000008
【００７５】
図４ａおよび図４ｂに示される投影露光システムの３２個のレンズすべては、球面を有する。レンズ１〜５は第１レンズ群Ｇ１に属し、正の屈折力を有する。レンズ６〜１０は第２レンズ群Ｇ２に属し、負の屈折力を有する。レンズ１１〜１４は第３レンズ群Ｇ３に属し、全体で正の屈折力を有する。レンズ１５〜１８は第４レンズ群Ｇ４に属し、全体で負の屈折力を有する。レンズ１９〜３２および端部プレート３３は第５レンズ群Ｇ５に属し、全体で正の屈折力を有する。
【００７６】
図４ａおよび図４ｂに示されたシステムは、図２ａおよび図２ｂに示されたシステムに非常に似ているが、第５レンズ群Ｇ５中の、第２対象物１０５に近接しレンズ３０、３１、および３２を含む部分群１３１のうち、二つのレンズ、すなわち３１および３２が石英ガラスで形成されている点で異なる。ただし、ウエーハに近接して配置されているレンズ群１３１のレンズ３０、３１、および３２はどれも、第２材料群の材料で形成されていない。図４ａおよび図４ｂに示される実施の形態でもまた、フリントガラス（すなわちここではＬＬＦ１およびＬＦ５）で形成されている部品は比較的少ない。ＬＦ５材料、すなわち、照射負荷の影響を受けやすい前述の２種類の材料のうちのひとつで形成されているレンズ２４は、第５レンズ群Ｇ５における、自由ビーム束径が比較的大きくなる領域に配置される。
【００７７】
（実施の形態３）
投影露光システムの別の実施の形態を図５ａおよび図５ｂに示し、その光学データを下記の表４に示す。
【００７８】
【表４】
2004046119.tif 000009
2004046119.tif 000010
【００７９】
図５ａおよび図５ｂに示される光学系１０１は、それぞれが球面を有する２９個のレンズと、端部プレート３０とを備えている。これらレンズを、正の屈折力および負の屈折力を有するレンズ群へ分類すると、以下のようになる。
【００８０】
レンズ１〜５は第１レンズ群Ｇ１に属し、正の屈折力を有する。レンズ６〜９は第２レンズ群Ｇ２に属し、負の屈折力を有する。レンズ１０〜１４は第３レンズ群Ｇ３に属し、全体で正の屈折力を有する。レンズ１５〜１７は第４レンズ群Ｇ４に属し、全体で負の屈折力を有する。レンズ１８〜２９および端部プレート３０は第５レンズ群Ｇ５に属し、全体で正の屈折力を有する。
【００８１】
第５レンズ群Ｇ５は、第２材料群の材料により形成されているレンズを一つだけ（レンズ２２）備えている。その材料は、ＬＦ５材料である。このレンズもまた、１８０°反対側の両端の最外端フィールドポイントから発せられたそれぞれのビーム束の断面が互いに変位している度合いが非常に小さくなる領域に配置され、その変位の値はこのレンズの自由直径の１０％よりも小さい。第５レンズ群Ｇ５のレンズのうちレンズ２３〜２９よりなる部分群１３１は、ＦＫ５材料で形成されている。これらは、第２対象物すなわちウエーハに近接しているレンズであり、照射密度および照射光の屈折の両方について非常に大きな負荷を受ける。したがってこれらのレンズは、特に耐照射性の高い第１材料群の材料によって形成される。
【００８２】
（実施の形態４）
図６ａおよび図６ｂに示される投影露光システム１０１の一実施の形態は、３２個の光学部品を備える（その光学データを下記の表５に示す）。これらのレンズをレンズ群Ｇ１〜Ｇ５へ分類すると、以下のようになる。
【００８３】
レンズ１〜５は第１レンズ群Ｇ１に属し、正の屈折力を有する。レンズ６〜１０は第２レンズ群Ｇ２に属し、負の屈折力を有する。レンズ１１〜１５は第３レンズ群Ｇ３に属し、全体で正の屈折力を有する。レンズ１６〜１８は第４レンズ群Ｇ４に属し、全体で負の屈折力を有する。レンズ１９〜３１およびレンズ３２は第５レンズ群Ｇ５に属し、全体で正の屈折力を有する。
【００８４】
【表５】
2004046119.tif 000011
2004046119.tif 000012
【００８５】
対象物すなわちウエーハに最も近接して配置された、レンズ２５〜３２を含む部分群１３１は、ＦＫ５材料で形成されている。レンズ群Ｇ５のレンズのうちひとつだけ、すなわちレンズ２４だけが、第２材料群の材料、すなわちＬＦ５材料で形成されている。このレンズも非常に大きい自由直径を有する。
【００８６】
第３レンズ群Ｇ３には、第２材料群の材料は全く使用されていない。
【００８７】
第１のバルジ部である第１レンズ群Ｇ１、および第１のウエスト部である第２レンズ群Ｇ２はそれぞれ、第２材料群の材料で形成されたレンズを一つ備える。すなわち、ＬＦ５で形成されたレンズおよびＬＬＦ１で形成されたレンズをそれぞれ備える。第４レンズ群に対応する第２のウエスト部は、第２材料群のＬＬＦ１材料で形成された二つのレンズを備える。したがって、システム１０１が含む第２材料群の材料の体積率は特に小さい。
【００８８】
また、ウエーハに最も近く配置されているレンズ３０および３１は、石英ガラスで形成されている。
【００８９】
（実施の形態５）
投影露光システム１０１のさらに別の実施の形態を図７ａおよび図７ｂに示し、その光学データを下記の表６に示す。
【００９０】
【表６】
2004046119.tif 000013
2004046119.tif 000014
【００９１】
非球面は、表の第２欄に“ＡＳ”の略称を追加することにより示されており、下記の非球面の式により表される。
【００９２】
【数２】
2004046119.tif 000015
【００９３】
（ｒは非球面の頂点における半径、ｈは光軸から面上の一点への距離、ｐ（ｈ）は矢印高さ（ａｒｒｏｗ　ｈｅｉｇｈｔ）、すなわち面の頂点を通り光軸に対し垂直である平面からの距離、Ｋは円錐定数、およびＣ１〜Ｃ６は非球面定数を表す。）
レンズ１０の第２対象物１０５側のレンズ面２１以外の面はすべて、球面のレンズ面である。このスリーバルジ系を５つのレンズ群に分類すると以下のようになる。
【００９４】
レンズ１〜４は第１レンズ群Ｇ１に属し、正の屈折力を有する。レンズ５〜９は第２レンズ群Ｇ２に属し、負の屈折力を有する。レンズ１０〜１４は第３レンズ群Ｇ３に属し、全体で正の屈折力を有する。レンズ１５〜１８は第４レンズ群Ｇ４に属し、全体で負の屈折力を有する。レンズ１９〜３０およびレンズ３１は第５レンズ群Ｇ５に属し、全体で正の屈折力を有する。
【００９５】
レンズ１５、１６、１７、１８、２４、および２８のみが、第２材料群の材料で形成されている。これらのレンズはすべてＬＬＦ１材料よりなる。従って、この対物レンズは、第２材料群の材料であるＬＬＦ１およびＬＦ５のうち照射に影響されやすい材料であるＬＦ５材料で形成されたレンズを全く備えていない。
【００９６】
第５レンズ群Ｇ５は、フリントガラス製のレンズとしては、最大に近い自由直径を有するレンズ２４と、レンズ２８とのふたつだけを備えている。レンズ２８でさえ、最大自由直径を有するレンズ２５の自由直径の０．７６５倍という、比較的大きな自由直径を有している。
【００９７】
端部プレート３１は石英ガラスで形成され、厚さが５ｍｍであり、したがって像領域の曲率補正にかなり貢献する。この面平行プレート３１に隣接したレンズ２９および３０は石英ガラス製の特に厚いレンズである。レンズ２９は、厚さの自由直径に対する比が０．３８８である。レンズ３０のこの比率は、０．５７９である。第１〜４レンズ群のうち、第４レンズ群Ｇ４のみが第２材料群の材料であるＬＬＦ１材料で形成されたレンズを備えている。レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、第２材料群で形成されたレンズを全く備えていない。
【００９８】
この特に優れた構成は、とりわけ、レンズの一つ、すなわちレンズ１０が非球面を有するために可能になっている。非球面が補正を可能にし、一方で、第２材料群の材料のレンズ体積の削減を可能にする。ここで、レンズ１０は第３レンズ群の端のレンズであり、レンズ群Ｇ３とレンズ群Ｇ２の境界をなしている。レンズ１０の領域では、ビーム路が第１のウエスト部から第２のバルジ部へ移り、図７ａからも明らかなように、特に下側最外端フィールドポイント１２１からの下側周縁ビーム１１９の曲率が、曲率偏向点を示している。
【００９９】
（実施の形態６）
図８ａおよび図８ｂの対物レンズ１０１は、下記の表７の光学データを示す。
【０１００】
【表７】
2004046119.tif 000016
2004046119.tif 000017
2004046119.tif 000018
【０１０１】
レンズ１および３の第１対象物１０３側の各レンズ面２および６と、レンズ１０の第２対象物１０５側のレンズ面２１と以外は、全ての面が球面である。
【０１０２】
このスリーバルジ系を５つのレンズ群に分類すると以下のようになる。
【０１０３】
レンズ１、２は第１レンズ群Ｇ１に属し、正の屈折力を有する。レンズ３〜５は第２レンズ群Ｇ２に属し、負の屈折力を有する。レンズ６〜１０は第３レンズ群Ｇ３に属し、全体で正の屈折力を有する。レンズ１１〜１５は第４レンズ群Ｇ４に属し、全体で負の屈折力を有する。レンズ１６〜２８は第５レンズ群Ｇ５に属し、全体で正の屈折力を有する。
【０１０４】
ここで、番号２４〜２８の５つのレンズを備える部分群１３１は、ＦＫ５材料により形成されている。従って、第２対象物１０５すなわちウエーハに最も近接して配置されている５つのレンズが、照射にたいし比較的感度の高い第２材料群の材料で形成されていない。第２材料群の材料であるＬＦ５材料で形成されている、ウエーハから見て最初のレンズは、レンズ２３である。このレンズの自由直径はほぼ最大に近く、自由直径が最大であるレンズ２０の自由直径の９２．３％である。さらに、第５レンズ群Ｇ５のレンズ２２および１９は、ＬＦ５材料で形成され、レンズ２３とほぼ同等の自由直径を有する。したがって第２材料群で形成された第５レンズ群のレンズはすべて、非常に大きなレンズであり、したがって比較的低い照射密度で照射される。さらに、これらレンズはまた、１８０°反対側の両端の最外端フィールドポイントから発せられたそれぞれのビーム束がその断面において互いに変位している度合いｑが小さく、最大でもビーム束径の３％であるため、特に均一に透過照射される（図３参照）。
【０１０５】
第５レンズ群Ｇ５以外には、第２のビームウエスト部分である第４レンズ群Ｇ４のみが、第２材料群の材料で形成されたレンズを含んでいる。レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は第２材料群の材料を全く含んでいない。レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のレンズはすべてＦＫ５材料で形成されている。
【０１０６】
システム１０１のこの非常に有効な構成は、なによりも、レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のレンズがいくつかの非球面を有することによって可能になっている。レンズ１、３、および１０はそれぞれひとつの非球面を有している。レンズ３および１０はそれぞれレンズ群Ｇ２およびＧ３の端のレンズである。レンズ３は第２レンズ群Ｇ２のレンズ群Ｇ１側の端のレンズであり、レンズ１０はレンズ群Ｇ３のレンズ群Ｇ４側の端のレンズである。さらに、レンズ群Ｇ２およびＧ３の前記端のレンズ（レンズ３および１０）の、レンズ群Ｇ１側およびレンズ群Ｇ４側の面は、非球面である。したがってこれらは、ビーム路でもっとも屈折点が位置する可能性の高い、端のレンズの表面である。対物レンズのこの領域では、光学誤差、たとえば色誤差を修正する可能性が特に高く、従って非球面が特に高い効果を発揮する。
【０１０７】
システム１０１の光学特性の安定性に関し特に好適なこの構成は、とりわけビーム路の第３のバルジ部、すなわち第５レンズ群Ｇ５が、三つの疑似接合レンズ対を含んでいることにより達成される。これらレンズ対は、レンズ１８と１９との一対、２１と２２との一対、２３と２４との一対である。各レンズ対のレンズの一つ、すなわちレンズ１８、２１、２４はＦＫ５材料で形成され、正の屈折力を有し、各レンズ対の他方のレンズ、すなわち１９、２２、および２３はＬＦ５材料で形成され、負の屈折力を有する。さらに、各レンズ対において対となるレンズの対向するレンズ面の半径曲率は、偏差がわずかであり、これらレンズ面間の距離は比較的小さい。特に、疑似接合レンズ対において、負の屈折力（１９、２２、および２３）を有するレンズは凹凸レンズである。また、疑似接合レンズ対１８、１９はシステム絞り１２３の左側、すなわち第１対象物に近いほうの、ビーム路に配置される。この疑似接合レンズ対の対向するレンズ面の曲率中心は、このレンズ対について、第１対象物に近いほうに配置される。これは、この二つのレンズ面が第２対象物側に膨らんでいることを意味する。逆に、レンズ２３、２４が構成する疑似接合レンズ対のレンズ面４８、４９は、第１対象物側、すなわちマスク側に膨らんでいる。従って、その曲率中心は、これらのレンズについて、第２対象物側に位置する。
【０１０８】
第２対象物に最も近く配置されているレンズ（２８および２７）は、それぞれ面平行プレートとして設けられている。それらの厚さは比較的厚い。厚さの自由直径に対する比が、レンズ２８は０．４１３であり、レンズ２７は０．２９１である。
【０１０９】
（実施の形態７）
投影露光システム１０１のさらに別の実施の形態を図９ａおよび図９ｂに示す。当該システムは下記の表８に示す光学データを有する。
【０１１０】
【表８】
2004046119.tif 000019
2004046119.tif 000020
2004046119.tif 000021
【０１１１】
レンズ１および２を備えた第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有する。レンズ３〜５を備えたレンズ群Ｇ２は、負の屈折力を有する。レンズ６〜１０を備えたレンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する。レンズ１１〜１５をそなえたレンズ群Ｇ４は、負の屈折力を有する。レンズ１６〜２８を備えたレンズ群Ｇ５は、全体で正の屈折力を有する。
【０１１２】
図９ａおよび図９ｂに示される投影露光システム１０１は図８ａおよび図８ｂに示されるものと非常に似ている。前記対物レンズの主要な相異点は、この場合レンズ５が非球面を有することにある。当該レンズシステムは非球面を有するレンズを全部で４つ備え、そのうちの一つが第１レンズ群Ｇ１に、二つが第２レンズ群Ｇ２に、４つめは第３レンズ群Ｇ３に含まれている。ここでも非球面は各レンズ群の端のレンズの、隣接したレンズ群側に設けられている。たとえば、第２レンズ群Ｇ２に属するレンズ５はレンズ群Ｇ３側に非球面を有する。
【０１１３】
（実施の形態８）
図１０ａおよび図１０ｂは、投影露光システム１０１のさらに別の実施の形態を示す。当該システム１０１の光学データを下記の表９に示す。
【０１１４】
【表９】
2004046119.tif 000022
2004046119.tif 000023
2004046119.tif 000024
【０１１５】
投影露光システムの本実施の形態では、第１、第３、第５レンズ群Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５はそれぞれレンズ１と２、レンズ６〜１０、レンズ１５〜２７（および２８）を備え、全体として正の屈折力を有する。レンズ群Ｇ２およびＧ４はそれぞれレンズ３〜５、１１〜１４を備え、全体として、負の屈折力を有する。
【０１１６】
本実施の形態は、第２材料群の材料で形成されたレンズが第５レンズ群Ｇ５、すなわち、第３のバルジ部に限定して含まれているため、特に有効な投影露光システムとなっている。これらレンズ１８、２０、および２２はＬＦ５ガラスで形成されており、最大であるレンズ２１の径の８０％を超える自由直径をそれぞれ有している。従って、本実施の形態では、照射の影響を受けやすい第２材料群の材料で形成されているレンズは、ビーム束径が大きいため比較的照射密度が低く、かつ、第１対象物の平面の異なる点から発せられた別々のビーム束の間の変位が小さいため全レンズ面が均等に照射される、という特徴の領域に限定して配置されている。したがって、高い照射密度で起こる、照射による劣化が、当該投影露光システム１０１には比較的起こりにくい。
【０１１７】
この有効な実施の形態は、なによりも、レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が非球面を有するレンズをひとつずつ備え、そのレンズがそれぞれの有効な端部に配置されていることにより、可能になっている。さらに、第２対象物１０５の近くに配置された二つのレンズ２６、２７は、それぞれ厚さの自由直径に対する比が０．３１１および０．６５７と、厚めのレンズである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】投影露光システムの従来の構成を示す図。
【図１ｂ】投影露光システムの従来の構成を示す図。
【図２ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態１を示す図。
【図２ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態１を示す図。
【図３】ビーム束の変位を説明するための、投影露光システムのビーム路の断面を示す図。
【図４ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態２を示す図。
【図４ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態２を示す図。
【図５ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態３を示す図。
【図５ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態３を示す図。
【図６ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態４を示す図。
【図６ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態４を示す図。
【図７ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態５を示す図。
【図７ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態５を示す図。
【図８ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態６を示す図。
【図８ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態６を示す図。
【図９ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態７を示す図。
【図９ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態７を示す図。
【図１０ａ】本発明の投影露光システムの実施の形態８を示す図。
【図１０ｂ】本発明の投影露光システムの実施の形態８を示す図。
【符号の説明】
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｇ３　第３レンズ群
Ｇ４　第４レンズ群
Ｇ５　第５レンズ群
１０１　投影露光システム
１０３　物体平面、第１対象物
１０５　像平面、第２対象物
１０７　光軸
１０９　上側周縁ビーム
１１１　下側周縁ビーム
１１３　中央フィールドポイント
１１５　上側周縁ビーム
１１７　主ビーム
１１９　下側周縁ビーム
１２１　下側フィールドポイント
１２３　システム絞り
１３１　レンズ部分群
【図１ａ】
2004046119.tif 000025
【図１ｂ】
2004046119.tif 000026
【図２ａ】
2004046119.tif 000027
【図２ｂ】
2004046119.tif 000028
【図３】
2004046119.tif 000029
【図４ａ】
2004046119.tif 000030
【図４ｂ】
2004046119.tif 000031
【図５ａ】
2004046119.tif 000032
【図５ｂ】
2004046119.tif 000033
【図６ａ】
2004046119.tif 000034
【図６ｂ】
2004046119.tif 000035
【図７ａ】
2004046119.tif 000036
【図７ｂ】
2004046119.tif 000037
【図８ａ】
2004046119.tif 000038
【図８ｂ】
2004046119.tif 000039
【図９ａ】
2004046119.tif 000040
【図９ｂ】
2004046119.tif 000041
【図１０ａ】
2004046119.tif 000042
【図１０ｂ】
2004046119.tif 000043