(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体の像を第２物体上に形成する投影光学系において、
前記第１物体側から順に、
正の屈折力を有し、３枚の正レンズを含む第１レンズ群と、
負の屈折力を有し、３枚の負レンズと１枚の正レンズとを含む第２レンズ群と、
正の屈折力を有し、３枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む第３レンズ群と、
負の屈折力を有し、３枚の負レンズを含む第４レンズ群と、
正の屈折力を有し、６枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む第５レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを含む部分群Ｇ１ｐを有し、
前記第２レンズ群は少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ２ｎを有し、
前記第３レンズ群は少なくとも３枚の正レンズを含む部分群Ｇ３ｐを有し、
前記第４レンズ群は少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ４ｎを有し、
前記第５レンズ群は少なくとも５枚の正レンズを含む部分群Ｇ５ｐと最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた正レンズＧ５ｇとを有し、
以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
0.08 ＜ ｆ１/Ｌ＜ 0.25
0.03 ＜-ｆ２/Ｌ＜ 0.1
0.08 ＜ ｆ３/Ｌ＜ 0.3
0.035＜-ｆ４/Ｌ＜ 0.11
0.1  ＜ ｆ５ｐ/Ｌ＜0.25
0.07 ＜ ｆ５ｇ/Ｌ＜0.21
0.25 ＜ Ｒ５ｇ/Ｌ＜0.83
但し、
Ｌ    ：前記第１物体から前記第２物体までの距離、
ｆ１  ：前記第１レンズ群中の部分群Ｇ１ｐの焦点距離、
ｆ２  ：前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎの焦点距離、
ｆ３  ：前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐの焦点距離、
ｆ４  ：前記第４レンズ群中の部分群Ｇ４ｎの焦点距離、
ｆ５ｐ：前記第５レンズ群中の部分群Ｇ５ｐの焦点距離、
ｆ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの焦点距離、
Ｒ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの第２物体側の凹面の曲率半径、である。
【請求項２】
前記第５レンズ群は、第１物体側に向けられた第１の凹面Ｎ１を有し、
該凹面Ｎ１の曲率半径をＲｎ１とするとき以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
0.125＜-Ｒｎ１/Ｌ＜0.33
【請求項３】
前記第５レンズ群は、以下の条件を満足する少なくとも４枚の正レンズを含むことを特徴とする請求項１または２記載の投影光学系。
-10＜（ｒ１+ｒ２）/（ｒ１-ｒ２）＜-0.1
但し、
ｒ１：前記少なくとも４枚の正レンズの第１物体側の面の曲率半径、
ｒ２：前記少なくとも４枚の正レンズの第２物体側の面の曲率半径、である。
【請求項４】
前記第５レンズ群は、第２物体側に向けられた第２の凹面Ｎ２と、該第２の凹面Ｎ２よりも第２物体側に位置し第２物体側に向けられた第３の凹面Ｎ３とを有し、
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の投影光学系。
0.16 ＜Ｒｎ２/Ｌ＜ 0.38
0.055＜Ｒｎ３/Ｌ＜ 0.11
但し、
Ｒｎ２：前記第２の凹面Ｎ２の曲率半径、
Ｒｎ３：前記第３の凹面Ｎ３の曲率半径、
である。
【請求項５】
前記第２レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを含み、該正レンズの第２物体を向いた面の曲率半径をＲｐ１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４の何れか一項記載の投影光学系。
0.23 ＜-Ｒｐ１/Ｌ＜ 0.5
【請求項６】
前記第２レンズ群中の正レンズは、前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎよりも第１物体側に配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第３レンズ群中の負レンズは、前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐよりも第１物体側に配置されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第４レンズ群の最も第１物体側には、第１物体側に凸面を向けたレンズが配置され、前記第４レンズ群の最も第２物体側には、第２物体側に凸面を向けたレンズが配置されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項９】
前記第２レンズ群の最も第１物体側には、正レンズが配置され、
前記第２レンズ群の最も第２物体側には、部分群Ｇ２ｎが配置されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記第５レンズ群中の第１及び第２の凹面Ｎ１，Ｎ２は、前記第５レンズ群中の部分群Ｇ５ｐ中に位置することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記第１レンズ群中の部分群Ｇ１ｐは、正レンズのみからなることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１２】
前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎは、負レンズのみからなることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１３】
前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐは、正レンズのみからなることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１４】
前記第４レンズ群中の部分群Ｇ４ｎは、負レンズのみからなることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項記載の投影光学系。
【請求項１５】
前記第１物体を照明する照明光学系と、
前記第１物体を支持する第１支持部材と、
請求項１乃至１４のいずれか一項記載の投影光学系と、
前記第２物体を支持する第２支持部材とを備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１６】
所定の回路パターンが描かれたマスクを紫外域の露光光で照明する工程と、
請求項１乃至１４のいずれか一項記載の投影光学系を用いて前記照明されたマスクの像を基板上に形成する工程とを含むデバイス製造方法。
【請求項１７】
第１物体の像を第２物体上に形成する投影光学系において、
前記第１物体と前記第２物体との間の光路中に配置されて、少なくとも２枚の正レンズを含む部分群Ｇ１ｐを備え、全体として３枚の正レンズを含む正屈折力の第１レンズ群と、
前記第１レンズ群と前記第２物体との間の光路中に配置されて、少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ２ｎを備え、全体として３枚の負レンズと１枚の正レンズとを含む負屈折力の第２レンズ群と、
前記第２レンズ群と前記第２物体との間の光路中に配置されて、少なくとも３枚の正レンズを含む部分群Ｇ３ｐを備え、全体として３枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む正屈折力の第３レンズ群と、
前記第３レンズ群と前記第２物体との間の光路中に配置されて、少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ４ｎを備え、全体として３枚の負レンズを含む負屈折力の第４レンズ群と、
前記第４レンズ群と前記第２物体との間の光路中に配置されて、少なくとも５枚の正レンズを含む部分群Ｇ５ｐと最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた正レンズＧ５ｇとを備え、全体として６枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む正の屈折力の第５レンズ群とを備え、
以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
0.08 ＜ ｆ１/Ｌ＜ 0.25
0.03 ＜-ｆ２/Ｌ＜ 0.1
0.08 ＜ ｆ３/Ｌ＜ 0.3
0.035＜-ｆ４/Ｌ＜ 0.11
0.1  ＜ ｆ５ｐ/Ｌ＜0.25
0.07 ＜ ｆ５ｇ/Ｌ＜0.21
0.25 ＜ Ｒ５ｇ/Ｌ＜0.83
但し、
Ｌ    ：前記第１物体から前記第２物体までの距離、
ｆ１  ：前記第１レンズ群中の部分群Ｇ１ｐの焦点距離、
ｆ２  ：前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎの焦点距離、
ｆ３  ：前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐの焦点距離、
ｆ４  ：前記第４レンズ群中の部分群Ｇ４ｎの焦点距離、
ｆ５ｐ：前記第５レンズ群中の部分群Ｇ５ｐの焦点距離、
ｆ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの焦点距離、
Ｒ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの第２物体側の凹面の曲率半径、である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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物体としてのレチクル（マスク）上に形成された半導体用または液晶用のパターンを第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。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路のパターンの微細化が進むに従って、ウェハの焼付けに用いられる投影光学系に対し要求される性能もますます厳しくなってきている。このような状況の中で、投影光学系の解像力の向上については、露光波長λをより短くするか、あるいは投影光学系の開口数（N.A.）を大きくする事が考えられる。
【０００３】
近年においては、転写パターンの微細化に対応するために、露光用の光源は、ｇ線(436nm) の露光波長の光を発するものからｉ線(365nm) の露光波長の光を発するものが主として用いられるようになってきており、さらには、より短波長の光を発する光源、例えばエキシマレーザ（KrF:248nm,ArF:193nm)が用いられようとしている。
【０００４】
そして、以上の各種の露光波長の光によってレチクル上のパターンをウェハ上に投影露光するための投影光学系が提案されている。
投影光学系においては、解像力の向上と共に要求されるのは、像歪を少なくすることである。ここで、像歪とは、投影光学系に起因するディストーション（歪曲収差）によるものの他、投影光学系の像側で焼き付けられるウェハの反り等によるものと、投影光学系の物体側で回路パターン等が描かれているレチクルの反り等によるものがある。
【０００５】
近年ますます転写パターンの微細化が進み、像歪の低減要求も一段と厳しくなってきている。
そこで、ウェハの反りによる像歪への影響を少なくするためには、投影光学系の像側での射出瞳位置を遠くに位置させる、所謂像側テレセントリック光学系が従来より用いられてきた。
【０００６】
一方、レチクルの反りによる像歪の軽減についても、投影光学系の入射瞳位置を物体面から遠くに位置させる、所謂物体側テレセントリック光学系にすることが考えられ、またそのように投影光学系の入射瞳位置を物体面から比較的遠くに位置させる提案がなされている。それらの例としては、特開昭63-118115 号、特開平4-157412号、特開平5-173065号等のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の各特許公報にて提案された光学系の中には、物体側と像側とが共にテレセントリックである、所謂両側テレセントリック投影光学系が開示されている。
しかしながら、以上の各特許公報にて提案されている両側テレセントリック投影光学系では、解像力に寄与する開口数（N.A.）が十分に大きくなく、さらには各収差、特にディストーションの補正が十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、大きな開口数と広い露光領域とを確保しつつ両側テレセントリックとしながらも、諸収差、特にディストーションを極めて良好に補正し得る高性能な投影光学系を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明にかかる投影光学系は、第１物体の像を第２物体上に形成するものであって、第１物体側から順に、
正の屈折力を有し、３枚の正レンズを含む第１レンズ群と、
負の屈折力を有し、３枚の負レンズと１枚の正レンズとを含む第２レンズ群と、
正の屈折力を有し、３枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む第３レンズ群と、
負の屈折力を有し、３枚の負レンズを含む第４レンズ群と、
正の屈折力を有し、６枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む第５レンズ群とを備えるものであり、
第１レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを含む部分群Ｇ１ｐを有し、
第２レンズ群は少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ２ｎを有し、
第３レンズ群は少なくとも３枚の正レンズを含む部分群Ｇ３ｐを有し、
第４レンズ群は少なくとも３枚の負レンズを含む部分群Ｇ４ｎを有し、
第５レンズ群は少なくとも５枚の正レンズを含む部分群Ｇ５ｐと最も第２物体側に配置されて第２物体側に凹面を向けた正レンズＧ５ｇとを有し、
以下の条件を満足するものである。
【００１０】
0.08 ＜ ｆ１/Ｌ＜ 0.25                      （１）
0.03 ＜-ｆ２/Ｌ＜ 0.1                       （２）
0.08 ＜ ｆ３/Ｌ＜ 0.3                       （３）
0.035＜-ｆ４/Ｌ＜ 0.11                      （４）
0.1  ＜ ｆ５ｐ/Ｌ＜0.25                     （５）
0.07 ＜ ｆ５ｇ/Ｌ＜0.21                     （６）
0.25 ＜ Ｒ５ｇ/Ｌ＜0.83                     （７）
但し、
Ｌ    ：前記第１物体から前記第２物体までの距離、
ｆ１  ：前記第１レンズ群中の部分群Ｇ１ｐの焦点距離、
ｆ２  ：前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎの焦点距離、
ｆ３  ：前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐの焦点距離、
ｆ４  ：前記第４レンズ群中の部分群Ｇ４ｎの焦点距離、
ｆ５ｐ：前記第５レンズ群中の部分群Ｇ５ｐの焦点距離、
ｆ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの焦点距離、
Ｒ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの第２物体側の凹面の曲率半径、
である。
【００１１】
また、本発明において、第５レンズ群は第１物体側に向けられた第１の凹面Ｎ１を有することが好ましく、
この凹面Ｎ１の曲率半径をＲｎ１とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
0.125＜-Ｒｎ１/Ｌ＜0.33                      （８）
また、本発明の好ましい態様においては、第５レンズ群は、以下の条件を満足する少なくとも４枚の正レンズを含むものである。
【００１２】
-10＜（ｒ１+ｒ２）/（ｒ１-ｒ２）＜-0.1        （９）
但し、
ｒ１：少なくとも４枚の正レンズの第１物体側の面の曲率半径、
ｒ２：少なくとも４枚の正レンズの第２物体側の面の曲率半径、
である。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、第５レンズ群は、第２物体側に向けられた第２の凹面Ｎ２と、該第２の凹面Ｎ２よりも第２物体側に位置し第２物体側に向けられた第３の凹面Ｎ３とを有するものであり、このとき以下の条件を満足することが好ましい。
0.16 ＜Ｒｎ２/Ｌ＜ 0.38                     （10）
0.055＜Ｒｎ３/Ｌ＜ 0.11                     （11）
但し、
Ｒｎ２：前記第２の凹面Ｎ２の曲率半径、
Ｒｎ３：前記第３の凹面Ｎ３の曲率半径、
である。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、第２レンズ群は少なくとも１つの正レンズを含むものであり、該正レンズの第２物体を向いた面の曲率半径をＲｐ１とするとき以下の条件を満足することが好ましい。
0.23 ＜-Ｒｐ１/Ｌ＜ 0.5                     （12）
【００１５】
【発明の実施の形態】
上述の構成の如き本発明にかかる投影光学系では、第１物体から順に、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とを少なくとも有する構成としている。
【００１６】
ここで、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１は、第１物体から射出するテレセントリックな光束を第２レンズ群以降のレンズ群に導くと共に、正のディストーションを予め発生させて、第１レンズ群Ｇ１よりも第２物体側に配置されるレンズ群、特に第２、第４及び第５レンズ群で発生する負のディストーションを補正している。
【００１７】
また、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３も正のディストーションを発生させ、第２、第４及び第５レンズ群Ｇ４，Ｇ５で発生する負のディストーションを補正する役割を担っている。そして、この第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２とは、第２物体側から見ると、正・負の屈折力配置の望遠系を構成しており、これにより、投影レンズ全系の長大化を防ぐ機能を有している。
【００１８】
負の屈折力を持つ第２及び第４レンズ群Ｇ２，Ｇ４は、主にペッツバール和の補正に寄与しており、平坦な像面を達成する機能を有する。
そして、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５は、球面収差の発生を極力避けた状態で第２物体上に光束を導き、結像させる役割を持つ。
次に条件式について説明する。前述したように、本発明にかかる投影光学系では、以下の条件（１）〜（７）を満足する構成である。
【００１９】
0.08 ＜ ｆ１/Ｌ＜ 0.25                      （１）
0.03 ＜-ｆ２/Ｌ＜ 0.1                       （２）
0.08 ＜ ｆ３/Ｌ＜ 0.3                       （３）
0.035＜-ｆ４/Ｌ＜ 0.11                      （４）
0.1  ＜ ｆ５ｐ/Ｌ＜0.25                     （５）
0.07 ＜ ｆ５ｇ/Ｌ＜0.21                     （６）
0.25 ＜ Ｒ５ｇ/Ｌ＜0.83                     （７）
但し、
Ｌ    ：前記第１物体から前記第２物体までの距離、
ｆ１  ：前記第１レンズ群中の部分群Ｇ１ｐの焦点距離、
ｆ２  ：前記第２レンズ群中の部分群Ｇ２ｎの焦点距離、
ｆ３  ：前記第３レンズ群中の部分群Ｇ３ｐの焦点距離、
ｆ４  ：前記第４レンズ群中の部分群Ｇ４ｎの焦点距離、
ｆ５ｐ：前記第５レンズ群中の部分群Ｇ５ｐの焦点距離、
ｆ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの焦点距離、
Ｒ５ｇ：前記第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの第２物体側の凹面の曲率半径、
である。
条件（１）は、第１レンズ群Ｇ１中において主たる屈折力を担う部分群Ｇ１ｐの適正な屈折力を規定するものである。条件（１）の上限を越えると、第１レンズ群で発生する第２、第４及び第５レンズ群で発生する負のディストーションを補正しきれないため好ましくない。また、条件（１）の下限を越えると高次の正のディストーションの発生する原因となるため好ましくない。
【００２０】
条件（２）は、第２レンズＧ２中において主たる負屈折力を担う部分群Ｇ２ｎの適正な負屈折力を規定するものである。条件（２）の上限を越えると、ペッツバール和の補正が不十分となり、像の平坦性の悪化を招く。また、条件（２）の下限を越えると正のディストーションの発生が大きくなり、第１及び第３レンズ群だけでは、この大きな正のディストーションの良好な補正が困難となる。
【００２１】
条件（３）は、第３レンズ群Ｇ３中において主たる屈折力を担う部分群Ｇ３ｐの適正な正屈折力を規定するものである。条件（３）の上限を越えると、第２レンズ群とで形成する望遠系のテレ比が大きくなり系の長大化を招き、第３レンズ群Ｇ３での正のディストーションの発生量が小さく、第２、第４及び第５レンズ群で発生する負のディストーションを良好には補正できないため好ましくない。また、条件（３）の下限を越えると、高次の球面収差が発生し良好な結像性能を得ることができなくなるため好ましくない。
【００２２】
条件（４）は、第４レンズ群Ｇ４中において主たる負屈折力を担う部分群Ｇ４ｎの適正な屈折力を規定するものである。条件（４）の上限を越えると、ペッツバール和の補正が不十分となり、像の平坦性の悪化を招くため好ましくない。また、条件（４）の下限を越えると高次の球面収差の発生の原因となり像のコントラストの悪化を招く。
【００２３】
条件（５）は、第５レンズ群Ｇ５中において主たる正屈折力を担う部分群Ｇ５ｐの適正な屈折力を規定するものである。ここで、、条件（５）の上限を越えると、第５レンズ群Ｇ５全体の正屈折力が弱くなり過ぎ、結果的に投影レンズ全系の長大化を招くため好ましくない。また、条件（５）の下限を越えると負のディストーション及び負の球面収差の発生が大きくなり、像の悪化を招くため好ましくない。
【００２４】
条件（６）は、第５レンズ群Ｇ５中において部分群Ｇ５ｐよりも第２物体側に配置される正レンズＧ５ｇの適正な屈折力を規定するものである。条件（６）の上限を越える場合には、正レンズＧ５ｇの屈折力が弱くなり過ぎ、第５レンズ群Ｇ５中における正レンズＧ５ｇよりも第１物体側に配置されるレンズに負担がかかり、結果として、球面収差の悪化や投影レンズ系の長大化を招くため好ましくない。また、条件（６）の下限を越える場合には、負のディストーション及び負の球面収差の発生が大きくなり像を悪化させるため好ましくない。
【００２５】
条件（７）は、第５レンズ群Ｇ５中において最も第２物体側に配置される正レンズＧ５ｇの第２物体側に向けられた凹面の曲率半径の物像間距離に対する適切な範囲を規定するものである。この正レンズＧ５ｇの第２物体側のレンズ面では、第２物体側に凹面を向けることによって、高開口数の光束に対して負の球面収差の発生を極力抑えている。ここで、条件（７）の上限を越える場合には、この凹面で高次の負の球面収差が発生し投影レンズ系の高開口数化を図ることができないため好ましくない。また、条件（７）の下限を越える場合には、この凹面で光束が発散し過ぎるため効率よく光を曲げることができず、投影レンズ全系の長大化を招くため好ましくない。さらに、この場合には、第５レンズ群Ｇ５中の他の正レンズに負担が掛かるため、やはり球面収差の悪化を招くことになり好ましくない。
【００２６】
本発明においては、第５レンズ群Ｇ５は、第１物体側に向けられた第１の凹面Ｎ１を有することが好ましく、この凹面Ｎ１の曲率半径Ｒｎ１が以下の条件（８）を満足することが好ましい。
0.125＜-Ｒｎ１/Ｌ＜0.33                      （８）
第５レンズ群Ｇ５中の第１物体側に向けられた第１の凹面Ｎ１では、主に第５レンズ群Ｇ５中の正レンズから発生する負の球面収差を補正する機能を担っている。上記条件（８）では、物像間距離に対する第１の凹面Ｎ１の適切な曲率半径の比を規定している。ここで、条件（８）の上限を越えると、正レンズから生じる負の球面収差が補正不足となるため好ましくない。また、条件（８）の下限を越えると、球面収差が補正過剰となり、高次の正の球面収差が発生するため好ましくない。
【００２７】
また、本発明においては、第５レンズ群Ｇ５は、以下の条件を満足する少なくとも４枚の正レンズを含むことが好ましい。
-10＜（ｒ１+ｒ２）/（ｒ１-ｒ２）＜-0.1        （９）
但し、
ｒ１：少なくとも４枚の正レンズの第１物体側の面の曲率半径、
ｒ２：少なくとも４枚の正レンズの第２物体側の面の曲率半径、
である。
上記条件（９）は、第５レンズ群Ｇ５に含まれる正レンズの形状を規定するものである。ここで、条件（９）の上限を越えるレンズ形状になる場合には、負の球面収差が大きく発生して補正困難になり、条件（９）の下限を越えるレンズ形状になる場合には、負のディストーションの発生が大きくディストーションの良好なる補正が困難になる。第５レンズ群Ｇ５は他のレンズ群よりも第２物体側に配置されるため、高い開口数の光束が通過する。このため、第５レンズ群Ｇ５において、上記条件（９）を満足する正レンズが４枚に満たない場合には、高い開口数における球面収差の良好な補正と、広い露光領域全体にわたるディストーションの良好なる補正とを両立できず好ましくない。
また、本発明において、第５レンズ群Ｇ５は、第２物体側に向けられた第２の凹面Ｎ２と、この第２の凹面Ｎ２よりも第２物体側に位置し第２物体側に向けられた第３の凹面Ｎ３とを有することが好ましく、これら第２および第３の凹面Ｎ２，Ｎ３は、このとき以下の条件を満足することが好ましい。
【００２８】
0.16 ＜Ｒｎ２/Ｌ＜ 0.38                     （10）
0.055＜Ｒｎ３/Ｌ＜ 0.11                     （11）
但し、
Ｒｎ２：第２の凹面Ｎ２の曲率半径、
Ｒｎ３：第３の凹面Ｎ３の曲率半径、
である。
第５レンズ群Ｇ５中の第２物体側に向けられた第２の凹面Ｎ２及び第３の凹面Ｎ３では、主に第５レンズ群Ｇ５中の正レンズから発生する負の球面収差及び負のディストーションを補正する機能を担っている。上記条件（10）および（11）では、物像間距離に対する第２及び第３の凹面Ｎ２，Ｎ３の適切な曲率半径の比をそれぞれ規定している。ここで、条件(10)及び(11)の上限を越えると、負の球面収差及び負のディストーションが残存するため好ましくなく、条件（10）及び（11）の下限を越えると、特に球面収差が補正過剰となり高次球面収差の発生原因となるため好ましくない。
【００２９】
また、本発明においては、第２レンズ群Ｇ２中の正レンズにおける第２物体側を向いた面の曲率半径をＲｐ１とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
0.23 ＜-Ｒｐ１/Ｌ＜ 0.5                     （12）
条件(12)では全系に対する第２レンズ群Ｇ２中の正レンズの第２物体側に向けられた凸面の曲率半径を規定している。この凸面は、第２、第４及び第５レンズ群Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５で発生する負のディストーションを補正する役割を担っている。ここで、条件(12)の上限を越えると、ディストーションの補正が十分行われず、負のディストーションが残存してしまうため好ましくない。また、条件（12）の下限を越えるとディストーションが補正過剰となり正の高次のディストーションが発生してしまうため好ましくない。
次に図面を参照して本発明の実施の形態にかかる投影光学系を投影露光装置に適用した例を示す。図１は本発明の実施の形態にかかる投影光学系を逐次露光型の投影露光装置に適用した例を示す斜視図であり、図２は本発明の実施の形態にかかる投影光学系を走査型露光装置に適用した例を示す斜視図である。
【００３０】
これら図１および図２の投影露光装置は、ともに集積回路素子や液晶パネルなどのデバイスの回路パターンを形成する際の露光工程に用いられる。
まず、図１の例では、投影光学系ＰＬの物体面には、所定の回路パターンが描かれた投影原板としてのレチクルＲ（第１物体）が配置されており、投影光学系ＰＬの像面には基板としてのウエハＷ（第２物体）が配置されている。ここで、レチクルＲはレチクルステージＲＳに保持されており、ウエハＷは少なくとも図中ＸＹ方向に可動なウエハステージＷＳに保持されている。また、レチクルＲの上方（Ｚ方向側）には、紫外域の露光光によってマスクＭの照明領域ＩＡを均一に照明するための照明光学装置ＩＬが配置されている。この実施の形態において、照明光学装置ＩＬは、ｉ線(λ=365nm)の紫外域の光を供給するものである。
【００３１】
以上の構成により、照明光学装置ＩＬから供給される紫外域の露光光は、レチクルＲ上の照明領域ＩＡを均一に照明する。このレチクルＲを通過した露光光は、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置に光源像を形成する。すなわち、レチクルＲは照明光学装置ＩＬによってケーラー照明されている。そして、ウエハＷ上の露光領域ＥＡには、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の像が形成され、これにより、ウエハＷにはレチクルＲの回路パターンが転写される。
【００３２】
次に、図２の例では、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳと、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳとが、露光中において互いに逆方向へ走査する点が図１の例とは異なっている。これにより、ウエハＷには、レチクルＲ上の回路パターンの像が走査露光される。
以上の図１および図２の実施の形態では、投影光学系ＰＬは、第１物体側（マスクＭ）側および第２物体側（プレートＰ側）において、実質的に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。
【００３３】
【実施例】
次に、図３〜図１４を参照して本発明にかかる投影光学系の実施例について説明する。ここで、図３、図６、図９及び図１２はそれぞれ第１〜第４実施例の投影光学系のレンズ断面図であり、図４、図７、図１０及び図１３はそれぞれ第１〜第４実施例の投影光学系の縦収差図、そして、図５、図８、図１１及び図１４はそれぞれ第１〜第４実施例の投影光学系の横収差図である。
［第１実施例］
図３において、第１実施例の投影光学系は、第１物体（レチクルＲ）側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
【００３４】
第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の２枚の正レンズL13,L14、第１物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズL15及び第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL16から構成されている。この第１レンズ群Ｇ１においては、両凸形状の２枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群Ｇ１ｐを構成している。
【００３５】
第２レンズ群Ｇ２は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第１物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。第２レンズ群Ｇ２においては、３枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群Ｇ２ｎを構成している。
【００３６】
第３レンズ群Ｇ３は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けた形状の正レンズL31、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の２枚の正レンズL34,L35、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状に正レンズL36から構成されている、ここで、第３レンズ群Ｇ３においては、３枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群Ｇ３ｐを構成している。
【００３７】
第４レンズ群Ｇ４は、第１物体側から順に、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズL41、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第２物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第４レンズ群Ｇ４においては、３枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群Ｇ４ｎを構成している。
【００３８】
第５レンズ群Ｇ５は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第１物体側に凹面Ｎ１を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第２物体側に凹面Ｎ２を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の３枚の正レンズL56〜L58、第２物体側に凹面Ｎ３を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第２物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第５レンズ群Ｇ５では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群Ｇ５ｐを構成している。
【００３９】
なお、第１実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に配置されている。
［第２実施例］
図６において、第２実施例の投影光学系は、第１物体（レチクルＲ）側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
【００４０】
第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の２枚の正レンズL13,L14及び第２物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL15から構成されている。第１レンズ群Ｇ１においては、２枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群Ｇ１ｐを構成している。
第２レンズ群Ｇ２は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第２物体側に凹面を向けた形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第１物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。ここで、第２レンズ群Ｇ２では、３枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群Ｇ２ｎを構成している。
【００４１】
第３レンズ群Ｇ３は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL31、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の正レンズL34及び第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL35から構成されている。第３レンズ群においては、３枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群Ｇ３ｐを構成している。
【００４２】
第４レンズ群Ｇ４は、第１物体側から順に、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第２物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第４レンズ群Ｇ４においては、３枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群Ｇ４ｎを構成している。
【００４３】
第５レンズ群Ｇ５は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第１物体側に凹面Ｎ１を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第２物体側に凹面Ｎ２を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の３枚の正レンズL56〜L58、第２物体側に凹面Ｎ３を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第２物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第５レンズ群Ｇ５では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群Ｇ５ｐを構成している。
【００４４】
なお、第２実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に配置されている。
［第３実施例］
図９において、第３実施例の投影光学系は、第１物体（レチクルＲ）側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
【００４５】
第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側から順に、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11、両凸形状の３枚の正レンズL12〜L14及び第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL15から構成されている。第１レンズ群Ｇ１では、２枚の正レンズL12,L13が正屈折力の部分群Ｇ１ｐを構成している。
第２レンズ群Ｇ２は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL24から構成されている。第２レンズ群Ｇ２においては、３枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群Ｇ２ｎを構成している。
【００４６】
第３レンズ群Ｇ３は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の２枚の正レンズL31,L32及び両凸形状の３枚の正レンズL33〜L35から構成されている。ここで、第３レンズ群Ｇ３においては、３枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群Ｇ３ｐを構成している。
第４レンズ群Ｇ４は、第１物体側から順に、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第１物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL44及び第２物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第４レンズ群Ｇ４においては、３枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群Ｇ４ｎを構成している。
【００４７】
第５レンズ群Ｇ５は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の２枚の正レンズL52,L53、第１物体側向けられた凹面Ｎ１と第２物体側に向けられた凹面Ｎ２を持つ両凹形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の３枚の正レンズL56〜L58、第２物体側に凹面Ｎ３を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第２物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第５レンズ群Ｇ５では、正レンズL51〜L53、負レンズL54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群Ｇ５ｐを構成している。
【００４８】
なお、第３実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に配置されている。
［第４実施例］
図１２において、第４実施例の投影光学系は、第１物体（レチクルＲ）側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
【００４９】
第１レンズ群Ｇ１は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の２枚の正レンズL13,L14、第１物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズL15及び第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL16から構成されている。この第１レンズ群Ｇ１においては、両凸形状の２枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群Ｇ１ｐを構成している。
【００５０】
第２レンズ群Ｇ２は、第１物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第２物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第１物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。第２レンズ群Ｇ２においては、３枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群Ｇ２ｎを構成している。
【００５１】
第３レンズ群Ｇ３は、第１物体側から順に、第２物体側に凸面を向けた形状の正レンズL31、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の２枚の正レンズL34,L35、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状に正レンズL36から構成されている、ここで、第３レンズ群Ｇ３においては、３枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群Ｇ３ｐを構成している。
【００５２】
第４レンズ群Ｇ４は、第１物体側から順に、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第２物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第４レンズ群Ｇ４においては、３枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群Ｇ４ｎを構成している。
【００５３】
第５レンズ群Ｇ５は、第１物体側から順に、第１物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第１物体側に凹面Ｎ１を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第２物体側に凹面Ｎ２を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第１物体側に凸面を向けたメニスカス形状の３枚の正レンズL56〜L58、第２物体側に凹面Ｎ３を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第２物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第５レンズ群Ｇ５では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群Ｇ５ｐを構成している。
【００５４】
なお、第４実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に配置されている。
さて、以下に示す表１〜表８に数値実施例の諸元の値並びに条件対応数値を掲げる。
【００５５】
但し、各表において、左端の数字は第１物体側（レチクルＲ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365.0nmにおける屈折率、d0は第１物体（レチクルＲ）から第１レンズ群Ｇ１の最も第１物体側（レチクルＲ側）のレンズ面（第１レンズ面）までの距離、ＷＤは第５レンズ群Ｇ５の最も第２物体側（ウエハＷ側）のレンズ面から第２物体面（ウエハＷ面）までの距離、βは投影光学系の投影倍率、ＮＡは投影光学系の第２物体側での開口数、φEXは第２物体面（プレートＰ面）における露光領域の半径、Ｌは物像間距離（第１物体（レチクルＲ）から第２物体（ウエハＷ）までの距離）、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１中の部分群Ｇ１ｐの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２中の部分群Ｇ２ｎの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３中の部分群Ｇ３ｐの焦点距離、ｆ４は第４レンズ群Ｇ４中の部分群Ｇ４ｎの焦点距離、ｆ５ｐは第５レンズ群Ｇ５中の部分群Ｇ５ｐの焦点距離である。また、各表において、ｆ５ｇは第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの焦点距離、Ｒ５ｇは第５レンズ群中の正レンズＧ５ｇの第２物体側（ウエハＷ側）の凹面の曲率半径、Ｒｎ１は第５レンズ群Ｇ５中の第１物体側（レチクルＲ側）に向けられた第１の凹面Ｎ１の曲率半径、Ｒｎ２は第５レンズ群Ｇ５中の第２物体側（ウエハＷ側）に向けられた第２の凹面Ｎ２の曲率半径、Ｒｎ３は第５レンズ群Ｇ５中の第２物体側に向けられて第２の凹面Ｎ２よりも第２物体側に位置する第３の凹面Ｎ３の曲率半径、Ｒｐ１は第２レンズ群Ｇ２中の正レンズの第２物体側（ウエハＷ側）に向けられた面の曲率半径である。
【００５６】
【表１】
0003757536.tif 000002
0003757536.tif 000003
0003757536.tif 000004
【００５７】
【表２】
0003757536.tif 000005
【００５８】
【表３】
0003757536.tif 000006
0003757536.tif 000007
0003757536.tif 000008
【００５９】
【表４】
0003757536.tif 000009
【００６０】
【表５】
0003757536.tif 000010
0003757536.tif 000011
0003757536.tif 000012
【００６１】
【表６】
0003757536.tif 000013
【００６２】
【表７】
0003757536.tif 000014
0003757536.tif 000015
0003757536.tif 000016
【００６３】
【表８】
0003757536.tif 000017
以上の各実施例の諸元の値より、第１〜第４実施例の投影光学系は、広い露光領域を確保しながら、高い開口数が達成されている事が理解できる。
【００６４】
また、図４、図７、図１０及び図１３はそれぞれ第１〜第４実施例の投影光学系の縦収差図を示している。そして、図５、図８、図１１及び図１４はそれぞれ第１〜第４実施例の投影光学系の子午方向（タンジェンシャル方向）及び球欠方向（サジタル方向）における横収差図を示している。
ここで、各収差図において、ＮＡは投影光学系の開口数、Ｙは像高を示しており、また、非点収差図中において、点線は子午的像面（タンジェンシャル像面）、実線は球欠的像面（サジタル像面）を示している。
【００６５】
各収差図の比較より、各実施例とも諸収差がバランス良く補正され、特に広い露光領域の全てにおいて諸収差が良好に補正されていることが理解される。
なお、以上の各実施例では、光源としてｉ線の紫外光を供給するものを用いた例を示したがこれに限ることなく、193nm,248.8nm の光を供給するエキシマレーザ等の極紫外光源や、ｇ線(435.8nm)やｈ線(404.7nm)の光を供給する水銀アークランプ、さらにはそれ以外の紫外領域の光を供給する光源を用いたものにも応用し得ることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、大きな開口数と広い露光領域とを確保しつつ両側テレセントリックとしながらも、諸収差、特にディストーションを極めて良好に補正し得る高性能な投影光学系を実現できる。
そして、本発明にかかる投影光学系を投影露光装置に適用すれば、極めて微細な回路パターンをウエハ上の広い露光領域に形成することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる投影光学系を一括露光型の投影露光装置に適用した例を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる投影光学系を走査露光型の投影露光装置に適用した例を概略的に示す斜視図である。
【図３】第１実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図４】第１実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図５】第１実施例の投影光学系による横収差図である。
【図６】第２実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図７】第２実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図８】第２実施例の投影光学系による横収差図である。
【図９】第３実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図１０】第３実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図１１】第３実施例の投影光学系による横収差図である。
【図１２】第４実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図１３】第４実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図１４】第４実施例の投影光学系による横収差図である。
【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、
Ｇ１ｐ：第１レンズ群中の部分群、
Ｇ２ｎ：第２レンズ群中の部分群、
Ｇ３ｐ：第３レンズ群中の部分群、
Ｇ４ｎ：第４レンズ群中の部分群、
Ｇ５ｐ：第５レンズ群中の部分群、
Ｇ５ｇ：第５レンズ群中の正レンズ、
【図１】
0003757536.tif 000018
【図２】
0003757536.tif 000019
【図３】
0003757536.tif 000020
【図４】
0003757536.tif 000021
【図５】
0003757536.tif 000022
【図６】
0003757536.tif 000023
【図７】
0003757536.tif 000024
【図８】
0003757536.tif 000025
【図９】
0003757536.tif 000026
【図１０】
0003757536.tif 000027
【図１１】
0003757536.tif 000028
【図１２】
0003757536.tif 000029
【図１３】
0003757536.tif 000030
【図１４】
0003757536.tif 000031