(57)【要約】【課題】広い露光領域および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れ、良好な光学性能を有する投影光学系を提供することである。【解決手段】マスクＭの像をプレートＰ上にほぼ等倍の倍率で投影する投影光学系ＰＬにおいて、マスクＭ側から順に、第１部分光学系Ｇ１と、投影光学系の瞳面に配置された開口絞りＡＳと、第２部分光学系Ｇ２とを備え、第１部分光学系Ｇ１と第２部分光学系Ｇ２とは、投影光学系ＰＬの瞳面に関して非対称に構成される。【選択図】　図１
2004086110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体の像を第２物体上にほぼ等倍の倍率で投影する投影光学系において、
前記第１物体側から順に、第１部分光学系と、開口絞りと、第２部分光学系とを備え、
前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とは、前記投影光学系の瞳面に関して非対称に構成されることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記開口絞りは、前記投影光学系の前記瞳面に配置されることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記投影光学系の前記第１物体側の作動距離をＷＤ１とし、前記投影光学系の前記第２物体側の作動距離をＷＤ２とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の投影光学系。
ＷＤ１≠ＷＤ２
【請求項４】
前記投影光学系は、前記第１物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群と、負屈折力を有する第１負レンズ群と、正屈折力を有する第２正レンズ群と、負屈折力を有する第２負レンズ群と、正屈折力を有する第３正レンズ群とを備え、
前記第１正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ１、前記第２正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ２、前記第３正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投影光学系。
０．８　＜　ＦＰＧ１／ＦＰＧ２　＜　１．８
０．８　＜　ＦＰＧ３／ＦＰＧ２　＜　１．８
【請求項５】
前記第１正レンズ群に非球面が含まれる場合には、
前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体から前記非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１とするとき、次の条件を満足し、
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
前記第３正レンズ群に前記非球面が含まれる場合には、前記投影光学系の共役長をＬ、前記第２物体から前記非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、次の条件を満足することを特徴とする請求項４記載の投影光学系。
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
【請求項６】
前記第１正レンズ群に含まれる第１非球面と、前記第３正レンズ群に含まれる第２非球面を備え、
前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体から前記第１非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１、前記第２物体から前記第２非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項４記載の投影光学系。
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
【請求項７】
４面以下の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記投影光学系は、前記第１物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群と、負屈折力を有する第１負レンズ群と、正屈折力を有する第２正レンズ群と、負屈折力を有する第２負レンズ群と、正屈折力を有する第３正レンズ群とを備え、
前記４面以下の非球面は、前記第１正レンズ群、前記第１負レンズ群、前記第２負レンズ群、及び前記第３正レンズ群のうちの少なくとも何れか１つの群に設けられることを特徴とする請求項７記載の投影光学系。
【請求項９】
前記投影光学系は、１以上の非球面を備え、
前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体及び前記第２物体から前記１以上の非球面までの光軸に沿った距離のうち短い方をＬＡＳＰとするとき、次の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の投影光学系。
０．０２＜ＬＡＳＰ／Ｌ＜０．１５
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系と、
前記第１物体面に設定されたマスクを照明するための照明光学系とを備え、
前記投影光学系を介して前記マスク上に形成されたパターンを前記第２物体面に設定された感光性基板へ露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系を用いて、前記第１物体面に設定された前記マスクのパターンを前記第２物体面に設定された感光性基板へ露光する露光工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロデバイス（半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される投影露光装置に最適な投影光学系、この投影光学系を備えた露光装置、及びこの露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、テレビ等に用いられる表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようになっている。液晶表示パネルは、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターンニングすることによって製造される。このフォトリソグラフィ工程のための装置として、マスク上に形成された原画パターンを屈折型の投影光学系を介してプレート上のフォトレジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられている。特に、最近では、低温ポリ（多結晶）シリコンを用いた液晶表示パネルにより高精細化が要望されており、広い視野に亘って高い解像力を有する露光装置が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、高解像力を有する投影露光装置を実現するためには、搭載される投影光学系の開口数を大きく設定する必要がある。一方、投影光学系の焦点深度は、開口数の二乗に反比例する。このため、開口数が大きく設定された高解像度を有する投影光学系においては、焦点深度が狭くなる。従って、投影光学系においては、像面の平坦性を最大にすることが求められている。解決手段の一つとして、投影光学系の光学部材の反射面、屈折面に非球面を採用することが提案されている。例えば、特開２００２−７２０８０号公報には、非球面を用いた投影光学系を搭載した投影露光装置が開示されている。ここでは、等倍対称型の投影光学系に非球面が採用されているため、一つの非球面を導入すると、実質２面が非球面となる。非球面の製造に関わるコストは、球面の製造コストに比べて高く、延いては投影露光装置の高コスト化につながるという不都合がある。
【０００４】
本発明の課題は、広い露光領域および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れ、良好な光学性能を有する投影光学系を提供することである。また、この投影光学系を備えた露光装置及びこの露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の投影光学系は、第１物体の像を第２物体上にほぼ等倍の倍率で投影する投影光学系において、前記第１物体側から順に、第１部分光学系と、開口絞りと、第２部分光学系とを備え、前記第１部分光学系と前記第２部分光学系とは、前記投影光学系の瞳面に関して非対称に構成されることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２記載の投影光学系は、前記開口絞りが、前記投影光学系の前記瞳面に配置されることを特徴とする。
【０００７】
本請求項１、請求項２記載の投影光学系によれば、瞳面に配置された開口絞りに関して、第１部分光学系と第２部分光学系とを非対称に構成することにより、第１部分光学系と第２部分光学系とを対称に構成し、自動的に投影光学系の投影倍率を等倍とする場合に比較して、投影光学系の設計の自由度を増大させることができる。
【０００８】
また、請求項３記載の投影光学系は、前記投影光学系の前記第１物体側の作動距離をＷＤ１とし、前記投影光学系の前記第２物体側の作動距離をＷＤ２とするとき、
ＷＤ１≠ＷＤ２
の条件を満足することを特徴とする。
【０００９】
本請求項３記載の投影光学系によれば、ＷＤ１≠ＷＤ２の条件を満足するため、露光装置の仕様を考慮した設計を行うことができる。即ち、収差補正の観点からは、第１物体側及び第２物体側の作動距離を可能な限り小さくすることが求められるが、例えば、走査型の露光装置に本投影光学系を用いる場合には、マスクステージの機構が大きくなるので、第１物体側の作動距離を長くする必要がある。この場合には、ＷＤ１＞ＷＤ２とすることが好ましい。一方、プレート交換を重視する場合には、プレートステージの機構が大きくなり、第２物体側の作動距離を長くする必要がある。この場合には、ＷＤ１＜ＷＤ２とすることが好ましい。
【００１０】
また、請求項４記載の投影光学系は、前記投影光学系が、前記第１物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群と、負屈折力を有する第１負レンズ群と、正屈折力を有する第２正レンズ群と、負屈折力を有する第２負レンズ群と、正屈折力を有する第３正レンズ群とを備え、前記第１正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ１、前記第２正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ２、前記第３正レンズ群の焦点距離をＦＰＧ３とするとき、
０．８　＜　ＦＰＧ１／ＦＰＧ２　＜　１．８
０．８　＜　ＦＰＧ３／ＦＰＧ２　＜　１．８
の条件を満足することを特徴とする。
【００１１】
本請求項４記載の投影光学系によれば、上述の条件式を満足することにより、像面湾曲の量を小さく抑え、かつ球面収差の量も小さくすることが可能となる。上述の条件式の下限を超えると球面収差の補正が困難なり、上述の条件式の上限を超えると像面湾曲の補正が困難となる。
【００１２】
また、請求項５記載の投影光学系は、前記第１正レンズ群に非球面が含まれる場合には、前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体から前記非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
の条件を満足し、前記第３正レンズ群に前記非球面が含まれる場合には、前記投影光学系の共役長をＬ、前記第２物体から前記非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
の条件を満足することを特徴とする。
【００１３】
本請求項５記載の投影光学系によれば、上述の条件式を満足することにより、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００１４】
また、請求項６記載の投影光学系は、前記第１正レンズ群に含まれる第１非球面と、前記第３正レンズ群に含まれる第２非球面を備え、前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体から前記第１非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１、前記第２物体から前記第２非球面までの前記投影光学系の光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
の条件を満足することを特徴とする。
【００１５】
本請求項６記載の投影光学系によれば、上述の条件式を満足することにより、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００１６】
また、請求項７記載の投影光学系は、４面以下の非球面を有することを特徴とする。
【００１７】
本請求項７記載の投影光学系によれば、投影光学系は、４面以下の非球面を有するため、広い投影視野を有し、瞳面に関して非対称に構成された投影光学系において、収差補正が困難となる収差、即ち、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差の４収差をそれぞれ独立に補正することができる。
【００１８】
また、請求項８記載の投影光学系は、前記投影光学系が、前記第１物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群と、負屈折力を有する第１負レンズ群と、正屈折力を有する第２正レンズ群と、負屈折力を有する第２負レンズ群と、正屈折力を有する第３正レンズ群とを備え、前記４面以下の非球面は、前記第１正レンズ群、前記第１負レンズ群、前記第２負レンズ群、及び前記第３正レンズ群のうちの少なくとも何れか１つの群に設けられることを特徴とする。
【００１９】
本請求項８記載の投影光学系によれば、４面以下の非球面は、第１正レンズ群、第１負レンズ群、第２負レンズ群、及び第３正レンズ群のうちの少なくとも何れか１つの群に設けられるため、容易に、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差の４収差をそれぞれ独立に補正することができる。
【００２０】
また、請求項９記載の投影光学系は、前記投影光学系が、１以上の非球面を備え、前記投影光学系の共役長をＬ、前記第１物体及び前記第２物体から前記１以上の非球面までの光軸に沿った距離のうち短い方をＬＡＳＰとするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ／Ｌ＜０．１５
の条件を満足することを特徴とする。
【００２１】
本請求項９記載の投影光学系によれば、上述の条件式を満足することにより、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００２２】
また、請求項１０記載の露光装置は、請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系と、前記第１物体面に設定されたマスクを照明するための照明光学系とを備え、前記投影光学系を介して前記マスク上に形成されたパターンを前記第２物体面に設定された感光性基板へ露光することを特徴とする。
【００２３】
本請求項１０記載の露光装置によれば、良好な光学性能を有する本発明の投影光学系を用いて、装置および材料の高コスト化を招くことなく、良好な露光を行うことができる。
【００２４】
また、請求項１１記載の露光方法は、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影光学系を用いて、前記第１物体面に設定された前記マスクのパターンを前記第２物体面に設定された感光性基板へ露光する露光工程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
本請求項１１記載の露光方法によれば、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れ、良好な光学性能を達成する投影光学系を備えた露光装置を用いるため、大面積で良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるプレート（ガラス基板）の法線方向に沿ってＺ軸を、プレート面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、プレート面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
図１に示す露光装置は、例えば、高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、ミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの光束は、コリメートレンズ４によりほぼ平行な光束に変換された後、所望の波長域の光束を選択的に透過させる波長選択フィルター５に入射する。本実施の形態の場合、波長選択フィルター５では、ｉ線（λ＝３６５ｎｍ）の光だけが選択的に透過する。
【００２７】
波長選択フィルター５を介して選択された露光波長の光（ｉ線の光）は、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ６に入射する。フライアイレンズ６は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと平行になるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。フライアイレンズ６を構成する各レンズエレメントは、マスク上において形成すべき照野の形状（ひいてはプレート上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。また、フライアイレンズ６を構成する各レンズエレメントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。
【００２８】
したがって、フライアイレンズ６に入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、各レンズエレメントの後側焦点面には１つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ６の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。フライアイレンズ６の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り７に入射する。開口絞り７は、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り７は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。
【００２９】
開口絞り７を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系８の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスク（第１物体）Ｍを重畳的に均一照明する。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるプレート（第２物体）Ｐ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてプレートＰを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、プレートＰの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００３０】
なお、一括露光では、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、プレートの各露光領域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場合、マスクＭ上での照明領域の形状は正方形に近い矩形状であり、フライアイレンズ６の各レンズエレメントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、スキャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、マスクおよびプレートを投影光学系に対して相対移動させながらプレートの各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光（走査露光）する。この場合、マスクＭ上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がたとえば１：３の矩形状であり、フライアイレンズ６の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形状となる。
【００３１】
上述の投影光学系ＰＬは、マスクＭの像をプレートＰ上にほぼ等倍の倍率で投影する投影光学系であり、マスクＭ側から順に、第１部分光学系Ｇ１と、投影光学系の瞳面に配置される開口絞りＡＳと、第２部分光学系Ｇ２とを備え、第１部分光学系Ｇ１と第２部分光学系Ｇ２とは、投影光学系の瞳面に関して非対称に構成されている。
【００３２】
本実施の形態にかかる投影光学系によれば、瞳面に配置された開口絞りＡＳに関して、第１部分光学系Ｇ１と第２部分光学系Ｇ２とが非対称に構成されているため、第１部分光学系と第２部分光学系とを対称に構成し、自動的に投影光学系の投影倍率を等倍とする場合に比較して、投影光学系の設計の自由度を増大させることができる。
【００３３】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、投影光学系のマスクＭ側の作動距離（マスクＭから投影光学系ＰＬまでの光軸方向の距離）をＷＤ１とし、投影光学系のプレートＰ側の作動距離（プレートＰから投影光学系ＰＬまでの光軸方向の距離）をＷＤ２とするとき、ＷＤ１≠ＷＤ２の条件を満足する。この投影光学系によれば、ＷＤ１≠ＷＤ２の条件を満足するため、露光装置の仕様を考慮した設計を行うことができる。即ち、収差補正の観点からは、第１物体側及び第２物体側の作動距離を可能な限り小さくすることが求められるが、例えば、走査型の露光装置に本投影光学系を用いる場合には、マスクステージの機構が大きくなるので、第１物体側の作動距離を長くする必要がある。従って、この場合には、ＷＤ１＞ＷＤ２とすることが好ましい。一方、プレート交換を重視する場合には、プレートステージの機構が大きくなり、第２物体側の作動距離を長くする必要がある。従って、この場合には、ＷＤ１＜ＷＤ２とすることが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、図２及び図３に示すように正屈折力を有する第１正レンズ群ＰＧ１と、負屈折力を有する第１負レンズ群ＮＧ１と、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２と、負屈折力を有する第２負レンズ群ＮＧ２と、正屈折力を有する第３正レンズ群ＰＧ３とを備え、第１正レンズ群ＰＧ１の焦点距離をＦＰＧ１、第２正レンズ群ＰＧ２の焦点距離をＦＰＧ２、第３正レンズ群ＰＧ３の焦点距離をＦＰＧ３とするとき、
０．８　＜　ＦＰＧ１／ＦＰＧ２　＜　１．８
０．８　＜　ＦＰＧ３／ＦＰＧ２　＜　１．８
の条件を満足する。
【００３５】
本実施の形態にかかる投影光学系によれば、上述の条件式を満足するため像面湾曲の量を小さく抑え、かつ球面収差の量も小さくすることが可能となる。上述の条件式の下限を超えると球面収差の補正が困難なり、上述の条件式の上限を超えると像面湾曲の補正が困難となる。
【００３６】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、第１正レンズ群ＰＧ１に含まれる第１非球面ＡＳＰ１と、第３正レンズ群ＰＧ３に含まれる第２非球面ＡＳＰ２を備え、投影光学系ＰＬの共役長をＬ、マスクＭから第１非球面ＡＳＰ１までの投影光学系ＰＬの光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１、プレートＰから第２非球面ＡＳＰ２までの投影光学系ＰＬの光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
の条件を満足する。
【００３７】
本実施の形態にかかる投影光学系によれば、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００３８】
また、本実施の形態にかかる投影光学系において、第１正レンズ群ＰＧ１又は第３正レンズ群ＰＧ３に非球面が含まれるようにしてもよい。第１正レンズ群ＰＧ１に非球面が含まれる場合には、投影光学系ＰＬの共役長をＬ、マスクＭから非球面までの投影光学系ＰＬの光軸に沿った距離をＬＡＳＰ１とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ１／Ｌ＜０．１５
の条件を満足し、第３正レンズ群ＰＧ３に非球面が含まれる場合には、投影光学系ＰＬの共役長をＬ、プレートＰから非球面までの投影光学系ＰＬの光軸に沿った距離をＬＡＳＰ２とするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ２／Ｌ＜０．１５
の条件を満足する。本実施の形態にかかる投影光学系によれば、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００３９】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、４面以下の非球面を有する。本実施の形態にかかる投影光学系によれば、投影光学系は、４面以下の非球面、例えば４面の非球面を有する場合には、広い投影視野を有し、瞳面に関して非対称に構成された投影光学系において、収差補正が困難となる収差、即ち、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差の４収差をそれぞれ独立に補正することができる。
【００４０】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、図２及び図３に示すように投影光学系ＰＬが、マスクＭから順に、正屈折力を有する第１正レンズ群ＰＧ１と、負屈折力を有する第１負レンズ群ＮＧ１と、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２と、負屈折力を有する第２負レンズ群ＮＧ２と、正屈折力を有する第３正レンズ群ＰＧ３とを備え、４面以下の非球面は、第１正レンズ群ＰＧ１、第１負レンズ群ＮＧ１、第２負レンズ群ＮＧ２、及び第３正レンズ群ＰＧ３のうちの少なくとも何れか１つの群に設けに設けるようにしてもよい。この場合には、容易に、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差の４収差をそれぞれ独立に補正することができる。
【００４１】
また、本実施の形態にかかる投影光学系は、投影光学系が、１以上の非球面を備え、投影光学系の共役長をＬ、マスクＭ及びプレートＰから１以上の非球面までの光軸に沿った距離のうち短い方をＬＡＳＰとするとき、
０．０２＜ＬＡＳＰ／Ｌ＜０．１５
の条件を満足する。この場合には、コマ収差の補正を良好に行うことが可能となる。従って、本投影光学系では、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れた、良好な光学性能を達成することができる。
【００４２】
〔第１実施例〕
図２は、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ＰＬ１は、物体側（すなわちマスクＭ側）から順に、第１部分光学系Ｇ１と、開口絞りＡＳと、この開口絞りＡＳに関して第１部分光学系Ｇ１と非対称的に構成された第２部分光学系Ｇ２とから構成されている。換言すると、第２部分光学系Ｇ２は、そのレンズ形状、そのレンズ間隔およびその光学材料において、投影光学系ＰＬ１の瞳面に配置された開口絞りＡＳに関して第１部分光学系Ｇ１と非対称的に構成されている。この投影光学系ＰＬ１は、マスク（第１物体）Ｍの像をプレート（第２物体）Ｐ上にほぼ等倍の倍率で投影する。
【００４３】
第１部分光学系Ｇ１は、物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群ＰＧ１と、負屈折力を有する第１負レンズ群ＮＧ１と、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２の一部とから構成されている。
【００４４】
ここで、第１正レンズ群ＰＧ１は、物体側（マスクＭ側）から順に、両凹レンズＬ１、両凹レンズＬ２、物体側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６から構成されている。また、第１負レンズ群ＮＧ１は、物体側から順に、像側（プレートＰ側）に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８、両凹レンズＬ９、両凹レンズＬ１０、両凹レンズＬ１１から構成さている。また、第１部分光学系Ｇ１を構成する第２正レンズ群ＰＧ２の一部は、両凸レンズＬ１２、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５、両凸レンズＬ１６、両凸レンズＬ１７、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１８から構成されている。
【００４５】
また、第２部分光学系Ｇ２は、物体側から順に、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２の一部、負屈折力を有する第２負レンズ群ＮＧ２と、正屈折力を有する第３正レンズ群ＰＧ３とから構成されている。
【００４６】
ここで第２部分光学系Ｇ２を構成する第２正レンズ群ＰＧ２の一部は、両凸レンズＬ１９、両凸レンズＬ２０、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１、両凸レンズＬ２２から構成されている。また、第２負レンズ群ＮＧ２は、両凹レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５、両凸レンズＬ２６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２７から構成されている。また、第３正レンズ群ＰＧ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２８、両凸レンズＬ２９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３０、像側に非球面状に形成された凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１、両凹レンズＬ３２から構成されている。
【００４７】
次の（表１）に、第１実施例の投影光学系の諸元の値を掲げる。（表１）の主要諸元において、ＮＡは物体側での開口数（像側での開口数も同じ）を、Ｙ０は最大像高をそれぞれ示している。また、（表１）の光学部材諸元において、第１カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序を、第２カラムのｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、第３カラムのｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、第４カラムのｎは露光光（λ＝３６５ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
なお、第１実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｘとし、頂点曲率半径をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の（数式１）で表される。
【００４８】
【数１】
（数式１）
ｘ＝（ｙ２／ｒ）／〔１＋｛１−（１＋κ）・ｙ２／ｒ２｝１／２〕＋Ｃ４・ｙ４＋Ｃ６・ｙ６＋Ｃ８・ｙ８＋Ｃ１０・ｙ１０＋Ｃ１２・ｙ１２
第１実施例において、非球面状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。
【００４９】
【表１】
2004086110.tif 000003
2004086110.tif 000004
2004086110.tif 000005
2004086110.tif 000006
なお、（表１）において、像高Ｙは５３．５ｍｍであり、プレートＰ側での開口数は０．２７５である。また、第０番目の面はマスクＭを示している。
【００５０】
ここで、（表１）に掲げる第１実施例の各像高におけるベストフォーカス位置（ガウス像点からの差）と波面収差Ｗのｒｍｓ値を露光波長λ＝３６５ｎｍを単位として、（表２）に掲げる。
【００５１】
【表２】
2004086110.tif 000007
（表２）から本発明における第１実施例では、大きな投影視野（有効径１０７ｍｍ）の全体に亘って、像面の平坦性が良好に確保され、良好な光学性能を有していることがわかる。
【００５２】
〔第２実施例〕
図３は、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実施例では、第１実施例と同様に、投影光学系ＰＬ２が、物体側から順に、第１部分光学系Ｇ１と、開口絞りＡＳと、この開口絞りＡＳに関して第１部分光学系Ｇ１と非対称的に構成された第２部分光学系Ｇ２とから構成され、ほぼ等倍の投影倍率を有する。また、第１部分光学系Ｇ１も第１実施例と同様に、物体側から順に、正屈折力を有する第１正レンズ群ＰＧ１と、負屈折力を有する第１負レンズ群ＮＧ１と、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２の一部から構成されている。また、第２部分光学系Ｇ２は、第１実施例と同様に、物体側から順に、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２の一部、負屈折力を有する第２負レンズ群ＮＧ２と、正屈折力を有する第３正レンズ群ＰＧ３とから構成されている。
【００５３】
ここで、第１正レンズ群ＰＧ１は、物体側から順に、像側の面が非球面により構成された両凹レンズＬ１、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３、両凸レンズＬ４、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５から構成されている。また、第１負レンズ群ＮＧ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６、両凸レンズＬ７、両凹レンズＬ８、両凹レンズＬ９、両凹レンズＬ１０から構成さている。また、第１部分光学系Ｇ１を構成する第２正レンズ群ＰＧ２の一部は、両凸レンズＬ１１、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４、両凸レンズＬ１５、両凸レンズＬ１６、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１７から構成されている。
【００５４】
また、第２部分光学系Ｇ２は、物体側から順に、正屈折力を有する第２正レンズ群ＰＧ２の一部、負屈折力を有する第２負レンズ群ＮＧ２と、正屈折力を有する第３正レンズ群ＰＧ３とから構成されている。
【００５５】
ここで第１部分光学系Ｇ１を構成する第２正レンズ群ＰＧ２の一部は、両凸レンズＬ１８、両凸レンズＬ１９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０、両凸レンズＬ２１から構成されている。また、第２負レンズ群ＮＧ２は、両凹レンズＬ２２、両凹レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２５、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６から構成されている。また、第３正レンズ群ＰＧ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２７、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２８、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３０、物体側の面が非球面状に形成された両凹レンズＬ３１から構成されている。
【００５６】
次の（表３）に、第２実施例の投影光学系の諸元の値を掲げる。（表３）の主要諸元において、ＮＡは物体側での開口数（像側での開口数も同じ）を、Ｙ０は最大像高をそれぞれ示している。また、（表３）の光学部材諸元において、第１カラムの面番号は物体側からの光線進行方向に沿った面の順序を、第２カラムのｒは各面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径：ｍｍ）を、第３カラムのｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、第４カラムのｎは露光光（λ＝３６５ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００５７】
なお、第２実施例において非球面は、上述の第１実施例において用いた（数式１）で表される。第２実施例において、非球面状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。
【００５８】
【表３】
2004086110.tif 000008
2004086110.tif 000009
2004086110.tif 000010
2004086110.tif 000011
なお、（表３）において、像高Ｙは５３．５ｍｍであり、プレートＰ側での開口数は０．２７５である。また、第０番目の面はマスクＭを示している。ここで、（表３）に掲げる第２実施例の各像高におけるベストフォーカス位置（ガウス像点からの差）と波面収差Ｗのｒｍｓ値を露光波長λ＝３６５ｎｍを単位として、（表４）に掲げる。
【００５９】
【表４】
2004086110.tif 000012
（表４）から本発明における第２実施例では、大きな投影視野（有効径１０７ｍｍ）の全体に亘って、像面の平坦性が良好に確保され、良好な光学性能を有していることがわかる
なお、上述の実施の形態では、ｉ線（３６５ｎｍ）の露光光を供給する超高圧水銀ランプを光源として用いた例を示したが、露光光の波長はｉ線には限られない。例えば、光源として超高圧水銀ランプを用い、ｇ線（４３６ｎｍ）のみ、ｈ線（４０５ｎｍ）のみ、ｇ線とｈ線、ｈ線とｉ線、またはｇ線とｈ線とｉ線とを露光光としても良い。
【００６０】
また、光源として２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ、１５７ｎｍの光を供給するＦ２レーザなどを光源として用いても良い。ここで、ＫｒＦエキシマレーザを光源として用いる場合においては、露光光を狭帯化したときには投影光学系中の屈折性光学素子として石英ガラスを用い、露光光量を増すために露光光を狭帯化しないときには投影光学系中の屈折性光学素子として石英ガラスと蛍石とを用いる。また、ＡｒＦエキシマレーザを光源として用いる場合においては、投影光学系中の屈折性光学素子として石英ガラスと蛍石とを用いる。また、Ｆ２レーザを光源として用いる場合には、投影光学系中の屈折性光学素子として蛍石を用いる。
【００６１】
また、上述の実施の形態では、液晶表示素子やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の表示デバイスの製造のリソグラフィー工程で用いる投影露光装置について説明したが、本発明は表示デバイス製造用の投影露光装置には限定されず、例えば半導体デバイス製造用、フォトマスク製造用、磁気ヘッド製造用、プリント配線基板の製造用にも適用することが可能である。なお、半導体デバイス製造用の投影露光装置ではワークとしてウェハを用い、表示デバイス製造用の投影露光装置ではワークとしてガラス基板を用い、フォトマスク製造用の投影露光装置ではワークとしてガラス基板或いはシリコン基板を用い、磁気ヘッド製造用の投影露光装置では、ワークとしてローバーと呼ばれるバー形状の基板を用い、プリント配線基板製造用の投影露光装置では、ワークＷとしてエポキシ樹脂等の樹脂基板を用いる。また、本発明は、基板及びワークの少なくとも一方として帯状のフィルムを用いる投影露光装置にも適用できる。このような投影露光装置は、例えばＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式の電子部品の実装に使用されるフィルム回路基板の製造に用いられるフィルム露光装置が知られている。
【００６２】
また、上記の実施の形態では、基板上の所定のショット領域に対してレチクル（マスク）上のパターン像を一括転写する一括露光方式または、レチクル（マスク）上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の方向ヘレチクル及び基板を同期して走査することにより、基板上の１つのショット領域にレチクルのパターン像を逐次的に転写するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を採用したが、露光装置をスティッチング及びスリットスキャン型の露光装置としても良い。
【００６３】
スティッチング及びスリットスキャン型の露光装置では、レチクル（マスク）上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の第１の方向にレチクル及び基板を同期して走査することにより、基板上の第１列目の領域への露光が行われる。その後、そのレチクルを交換するか、又はそのレチクルを上記照明領域の第１の方向と直交する第２の方向に沿って所定量だけ移動させて、基板を照明領域の第２の方向と共役な方向に横ずれさせる。そして、再びレチクル上の所定形状の照明領域に対して相対的に第１の方向にレチクル及び基板を同期して走査することにより、基板上の第２列目の領域への露光を行う。このようなスティッチング及びスリットスキャン型の露光装置では、投影光学系の露光フィールドよりも広い基板上の領域にレチクルのパターンを露光することができる。なお、このようなスティッチング及びスリットスキャン型の露光装置は、米国特許第５，４７７，３０４号公報、特開平８−３３０２２０号公報（及びこれに対応する米国特許第６，２９５，１１９号公報）、特開平１０−２８４４０８号公報、特開２０００−２７７４０８号公報、特開２０００−３２１７８４号公報などに開示されている。
【００６４】
また、上記の実施の形態の投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図４のフローチャートを参照して説明する。図４において、パターン形成工程４０１では、本実施の形態の露光装置を用いてレチクル（マスク）のパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。即ち、所定のパターンが形成されたマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いて、マスクのパターンをプレートへ露光する（露光工程）。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００６５】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００６６】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の投影光学系によれば、収差を良好に補正でき、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れ、良好な光学性能を達成することができる。また、瞳面に配置された開口絞りに関して、第１部分光学系と第２部分光学系とを非対称に構成することにより、第１部分光学系と第２部分光学系とを対称に構成し、自動的に投影光学系の投影倍率を等倍とする場合に比較して、投影光学系の設計の自由度を増大させることができる。
【００６８】
また、本発明の露光装置によれば、良好な光学性能を有する本発明の投影光学系を用いて、装置および材料の高コスト化を招くことなく、良好な露光を行うことができる。
【００６９】
また、本発明の露光方法によれば、広い投影視野および高い解像力を確保しつつ、像面の平坦性に優れ、良好な光学性能を達成する投影光学系を備えた露光装置を用いるため、大面積で良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる投影光学系を備えた露光装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第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。
【図３】本発明の第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。
【図４】本発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
ＰＬ１・・・・投影光学系
ＰＬ２・・・・投影光学系
Ｇ１・・・・・・第１部分光学系
Ｇ２・・・・・・第２部分光学系
ＰＧ１・・・・第１正レンズ群
ＮＧ１・・・・第１負レンズ群
ＰＧ２・・・・第２正レンズ群
ＮＧ２・・・・第２負レンズ群
ＰＧ３・・・・第３正レンズ群
ＡＳ・・・・・・開口絞り
ＡＳＰ１・・第１の非球面
ＡＳＰ２・・第２の非球面
１・・・・・・・・光源
Ｍ・・・・・・・・マスク
Ｐ・・・・・・・・プレート
【図１】
2004086110.tif 000013
【図２】
2004086110.tif 000014
【図３】
2004086110.tif 000015
【図４】
2004086110.tif 000016