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JP7614962B2 - PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING ARTICLE - Google Patents
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PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING ARTICLE Download PDF

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Description

本発明は、投影光学系、露光装置、および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a projection optical system, an exposure apparatus, and a method for manufacturing an article.

半導体デバイスや、液晶または有機EL表示装置等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造工程であるリソグラフィ工程では、投影光学系を有する露光装置が用いられうる。露光装置では、投影光学系を介して原版(レチクル、マスク)のパターンを、感光材(レジスト)が塗布された基板(ウェハ、ガラスプレート等)に投影することにより、原版のパターンを基板上に転写することができる。 In the lithography process, which is a manufacturing process for semiconductor devices and flat panel displays (FPDs) such as liquid crystal or organic EL display devices, an exposure apparatus having a projection optical system can be used. In the exposure apparatus, the pattern of an original (reticle, mask) is projected via a projection optical system onto a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with a photosensitive material (resist), thereby transferring the pattern of the original onto the substrate.

露光装置の投影光学系としては、例えば、凹面鏡および凸面鏡で計3回反射させるテレセントリックな反射屈折型の光学系が知られている。このような投影光学系では、それを構成するレンズおよび/またはミラーに非球面を用い、物体面上に配置される原版上の照明領域(例えば円弧形状の領域)の像を等倍または拡大倍率で基板上に投影しうる。 A known example of the projection optical system of an exposure apparatus is a telecentric catadioptric optical system that uses a concave mirror and a convex mirror to reflect light a total of three times. In such a projection optical system, aspheric surfaces are used for the lenses and/or mirrors that make up the system, and an image of an illumination area (e.g., an arc-shaped area) on an original plate placed on the object plane can be projected onto the substrate at the same magnification or at a magnified magnification.

特許文献1には、原版上における円弧形状の照明領域の幅(スリット幅)を拡大することによりスループットを向上させることが可能な投影光学系の構成が提案されている。特許文献2には、投影光学系の結像倍率(投影倍率)を増大させることが可能な投影光学系の構成が提案されている。特許文献3には、デバイスの大型化に伴う原版の大型化を抑制するための拡大倍率を有する投影光学系の構成が提案されている。 Patent Document 1 proposes a configuration of a projection optical system that can improve throughput by expanding the width (slit width) of an arc-shaped illumination area on the original. Patent Document 2 proposes a configuration of a projection optical system that can increase the imaging magnification (projection magnification) of the projection optical system. Patent Document 3 proposes a configuration of a projection optical system that has a magnification ratio to suppress the increase in size of the original due to the increase in size of the device.

特開2006-78631号公報JP 2006-78631 A 特開2006-78592号公報JP 2006-78592 A 特開2008-89832号公報JP 2008-89832 A

鈴木章義著、「等倍2枚鏡系の解析」、光学 第14巻 第5号、1985年10月発行Akiyoshi Suzuki, "Analysis of a 1:1 Two-Mirror System," Optics, Vol. 14, No. 5, October 1985

露光装置に対する市場要求の変遷として、高精細化や大画面化、生産効率向上などが挙げられ、それに応えるためには、投影光学系の高解像力化や露光範囲の拡張が必要となる。つまり、露光装置の投影光学系には、高NA化、短波長化、像面上の投影領域の拡大などの更なる高仕様化が求められている。 Changes in market demand for exposure tools include higher definition, larger screens, and improved production efficiency. To meet these demands, it is necessary to improve the resolution of the projection optical system and expand the exposure range. In other words, there is a demand for even higher specifications for the projection optical system of exposure tools, such as higher NA, shorter wavelengths, and an expanded projection area on the image plane.

特許文献1~2に記載された投影光学系の構成では、2枚のレンズおよび非球面が凸面鏡の近傍に配置されているが、光学性能(特に、サジタルおよびメリディオナルの色像面、横収差の色ハロの補正)が不十分である。そのため、更なる高NA化および投影領域の拡大には適さない。また、特許文献3に記載された投影光学系の構成では、両面が非球面である1枚のレンズが凸面鏡の近傍に配置されているが、光学性能(特に、サジタルハロの像高差と色収差、横収差の補正)が不十分である。そのため、更なる高NA化および投影領域の拡大には適さない。 In the configurations of the projection optical systems described in Patent Documents 1 and 2, two lenses and an aspheric surface are placed near a convex mirror, but the optical performance (particularly the correction of the sagittal and meridional color image planes and the color halo of the lateral aberration) is insufficient. Therefore, it is not suitable for further increasing the NA or expanding the projection area. In the configuration of the projection optical system described in Patent Document 3, a single lens with aspheric surfaces on both sides is placed near a convex mirror, but the optical performance (particularly the correction of the image height difference of the sagittal halo, the chromatic aberration, and the lateral aberration) is insufficient. Therefore, it is not suitable for further increasing the NA or expanding the projection area.

そこで、本発明は、高仕様化と良好な光学性能とを両立させることが可能な投影光学系を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a projection optical system that can achieve both high specifications and good optical performance.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての投影光学系は、凹面鏡および凸面鏡を有し、物体面上における光軸外に位置する照明領域のパターンの像を前記凹面鏡、前記凸面鏡、前記凹面鏡の順に反射させて像面に投影する投影光学系であって、前記凹面鏡と前記凸面鏡との間の光路上に配置されたレンズ群を備え、前記凹面鏡は非球面であり、前記レンズ群は、第1非球面を有する第1レンズと、前記第1レンズと前記凸面鏡との間に配置され且つ第2非球面を有する第2レンズとを含み、前記第1レンズの前記第1非球面は、前記照明領域を二等分する子午平面と前記照明領域とが交わる線における2つの端点のうち前記光軸に近い端点をYi、前記光軸から遠い端点をYaとし、前記端点Yiからの主光線が入射する前記第1非球面の位置をPcr、前記端点Yaからのサジタルマージナル光線が入射する前記第1非球面の位置をPsmとし、前記位置Pcr、前記位置Psmにおけるパワーをそれぞれφcr、φsmとしたとき、φsm<φcrを満たし、且つ、前記位置Pcrから前記位置Psmへのパワー変化として、前記パワーφcrから前記パワーφsmまで負の方向にパワーが変化するように構成され、前記第2レンズの前記第2非球面は、前記第1非球面における前記位置Pcrから前記位置Psmへのパワー変化を補償するために、前記第1非球面の前記位置Pcrを通過した光線が入射する位置から、前記第1非球面の前記位置Psmを通過した光線が入射する位置に向かって、正の方向にパワーが変化している領域を有する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a projection optical system that has a concave mirror and a convex mirror, and projects an image of a pattern of an illumination area located off an optical axis on an object surface onto an image surface by reflecting the image on the concave mirror, the convex mirror, and the concave mirror in that order, the projection optical system further comprises a lens group arranged on an optical path between the concave mirror and the convex mirror , the concave mirror being aspherical, the lens group including a first lens having a first aspherical surface, and a second lens arranged between the first lens and the convex mirror and having a second aspherical surface, the first aspherical surface of the first lens being a first aspherical surface of a line at which a meridian plane that bisects the illumination area intersects the illumination area, the end point closer to the optical axis being Yi and the end point farther from the optical axis being Ya, the first aspherical surface of the first lens being a line at which a chief ray from the end point Yi is incident The second aspheric surface of the second lens is characterized in that, when a position of the aspheric surface is Pcr, a position of the first aspheric surface where a sagittal marginal ray from the end point Ya is incident is Psm, and powers at the position Pcr and the position Psm are φcr and φsm, respectively, φsm < φcr is satisfied, and as a power change from the position Pcr to the position Psm, the power changes in a negative direction from the power φcr to the power φsm, and in order to compensate for the power change from the position Pcr to the position Psm on the first aspheric surface, the second aspheric surface of the second lens has a region where the power changes in a positive direction from a position where a light ray that has passed through the position Pcr of the first aspheric surface is incident toward a position where a light ray that has passed through the position Psm of the first aspheric surface is incident.

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、例えば、高仕様化と良好な光学性能とを両立させることが可能な投影光学系を提供することができる。 The present invention can provide, for example, a projection optical system that can achieve both high specifications and good optical performance.

実施例1の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a projection optical system according to a first embodiment. 物体面における照明領域を示す図FIG. 1 shows an illumination area on an object plane. 実施例1のレンズ群の構成を説明するための図FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a lens group according to the first embodiment; 実施例1の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the first embodiment. 実施例1の投影光学系における縦収差図FIG. 1 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the first embodiment. 実施例1の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 1 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at the i-line in the projection optical system of Example 1. 実施例2の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a second embodiment. 実施例2の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the second embodiment. 実施例2の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the second embodiment. 実施例2の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at the i-line in the projection optical system of the second embodiment. 実施例3の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a third embodiment. 実施例3の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the third embodiment. 実施例3の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the third embodiment. 実施例3の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at the i-line in the projection optical system of Example 3. 実施例4の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a fourth embodiment. 実施例4の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the fourth embodiment. 実施例4の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the fourth embodiment. 実施例4の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at i-line in the projection optical system of Example 4. 実施例5の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a fifth embodiment. 実施例5の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the fifth embodiment. 実施例5の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the fifth embodiment. 実施例5の投影光学系における横収差図および波長320nmにおける波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at a wavelength of 320 nm in the projection optical system of Example 5. 実施例6の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a sixth embodiment. 実施例6の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the sixth embodiment. 実施例6の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the sixth embodiment. 実施例6の投影光学系における横収差図および波長320nmにおける波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at a wavelength of 320 nm in the projection optical system of Example 6. 実施例7の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to a seventh embodiment. 実施例7の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the seventh embodiment. 実施例7の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the seventh embodiment. 実施例7の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at i-line in the projection optical system of Example 7. 実施例8の投影光学系の構成を示す概略図FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system according to an eighth embodiment of the present invention. 実施例8の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 23 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system according to the eighth embodiment. 実施例8の投影光学系における縦収差図FIG. 13 is a longitudinal aberration diagram of the projection optical system according to the eighth embodiment. 実施例8の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図FIG. 13 is a diagram showing lateral aberration and wavefront aberration at i-line in the projection optical system of Example 8. 露光装置の構成例を示す概略図Schematic diagram showing an example of the configuration of an exposure apparatus 等倍2枚鏡系の基本パラメータを説明するための図A diagram for explaining the basic parameters of a 1:1 two-mirror system. 従来構成の投影光学系の概略図Schematic diagram of a conventional projection optical system 従来構成の投影光学系における縦収差図Longitudinal aberration diagram in a conventional projection optical system 従来構成の投影光学系における横収差図およびi線における波面収差を示す図1 is a diagram showing a lateral aberration diagram and a wavefront aberration diagram for the i-line in a projection optical system having a conventional configuration. 従来構成の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 13 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in a projection optical system having a conventional configuration. 特許文献1の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 1 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system of Patent Document 1. 特許文献1の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 1 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system of Patent Document 1. 特許文献1の投影光学系における非球面局所パワー変化を示す図FIG. 1 is a diagram showing a change in local power of an aspheric surface in the projection optical system of Patent Document 1. ゴーストおよびフレアの発生原因を説明するための図Diagram to explain the causes of ghosts and flares

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.

まず、露光装置に用いられる投影光学系において、本発明の目的とする高NA化、短波長化、像面上の投影領域(有効領域)の拡張化、小型化などの高仕様化と良好な光学性能との両立が容易ではない理由について、上記の非特許文献1を用いて説明する。非特許文献1によれば、例えば非特許文献1の式(21)から、横収差は、θの4乗、NA(φ)の3乗に比例し、残存波面収差は、h×NAに比例することが分かる。h、φ、θは、図27(非特許文献1の図1に相当)に示されるように、物体高、NA、主光線角に関するパラメータをそれぞれ表している。つまり、φを大きくしつつ凸面鏡とその上下の光線との距離を確保するためh、θも大きくすれば高NA化を実現し、h、θを大きくすれば投影領域の拡大を実現し、凹面鏡の径が小さくするためθを大きくすれば小型化を実現することができる。しかしながら、この場合、上記の収差の発生量が巨大になりうる。また、短波長化については、使用される硝材がほぼ石英に限られるため、特に色を含む像面湾曲、非点収差、横収差の補正が困難になり、さらにhを大きくして投影領域を拡張すれば、より補正が困難になりうる。そこで、本発明者は、鋭意検討により、高仕様化と良好な光学性能との両立を実現することができる投影光学系の構成を見出した。以下に、本発明に係る投影光学系の実施例について説明する。 First, the reason why it is not easy to achieve high specifications such as high NA, short wavelength, expansion of the projection area (effective area) on the image plane, and compactness in a projection optical system used in an exposure apparatus and good optical performance at the same time, which are the objectives of the present invention, will be explained using the above-mentioned non-patent document 1. According to non-patent document 1, for example, from equation (21) in non-patent document 1, it can be seen that the transverse aberration is proportional to the fourth power of θ and the third power of NA (φ), and the residual wavefront aberration is proportional to h× NA7. As shown in FIG. 27 (corresponding to FIG. 1 in non-patent document 1), h, φ, and θ respectively represent parameters related to the object height, NA, and chief ray angle. In other words, if h and θ are also increased while φ is increased to ensure the distance between the convex mirror and the light rays above and below it, a high NA can be achieved, if h and θ are increased, an expansion of the projection area can be achieved, and if θ is increased, the diameter of the concave mirror is reduced, so a compact design can be achieved. However, in this case, the amount of the above-mentioned aberrations can be enormous. Furthermore, when shortening the wavelength, since the glass material used is almost limited to quartz, it becomes difficult to correct field curvature, astigmatism, and lateral aberration, particularly including color, and if h is increased to expand the projection area, the correction becomes even more difficult. Therefore, the present inventors have conducted extensive research and found a configuration of a projection optical system that can achieve both high specifications and good optical performance. Below, an embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described.

[実施例1]
本発明に係る投影光学系の実施例1について説明する。図1は、本発明に係る実施例1の投影光学系PO1の構成を示す概略図である。投影光学系PO1は、凹面鏡M1および凸面鏡M2を有し、物体面上における光軸外に位置する照明領域のパターンの像を凹面鏡M1、凸面鏡M2、凹面鏡M1の順で反射させて像面に投影する。図1において、OAは光軸、OPは物体面、IPは像面、L1は第1非球面レンズ、SGは屈折光学部材、LGはレンズ群を表している。投影光学系PO1が露光装置に適用される場合、投影光学系PO1の物体面OPに原版が配置され、投影光学系PO2の像面IPに基板が配置されうる。物体面OPからNA0.1で射出された光束は、物体面OPからの光路順にL1→SG→M1→LG→M2→LG→M1→SG→L1で各光学素子を通過または反射して像面IPに等倍で結像される。即ち、実施例1の投影光学系PO1は、物体面OPにおける照明領域IRの像(具体的には、照明領域IRに設けられたパターンの像)を像面IPに等倍で投影する等倍系である。なお、投影光学系PO1の瞳位置(瞳面)は凸面鏡M2であり、凸面鏡M2の近傍に開口絞りを配置してもよい。また、屈折光学部材SGは、結像倍率または歪曲収差を調整するために使用されうる。
[Example 1]
A first embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO1 according to the first embodiment of the present invention. The projection optical system PO1 has a concave mirror M1 and a convex mirror M2, and projects an image of a pattern in an illumination area located off the optical axis on an object surface onto an image surface by reflecting the image of the pattern on the concave mirror M1, the convex mirror M2, and the concave mirror M1 in that order. In FIG. 1, OA represents the optical axis, OP represents the object surface, IP represents the image surface, L1 represents the first aspheric lens, SG represents the refractive optical element, and LG represents the lens group. When the projection optical system PO1 is applied to an exposure apparatus, an original may be placed on the object surface OP of the projection optical system PO1, and a substrate may be placed on the image surface IP of the projection optical system PO2. The light beam emitted from the object plane OP with NA 0.1 passes through or is reflected by each optical element in the order of the optical path from the object plane OP: L1 → SG → M1 → LG → M2 → LG → M1 → SG → L1, and is imaged at the image plane IP at the same magnification. That is, the projection optical system PO1 of the first embodiment is a life-size system that projects the image of the illumination area IR at the object plane OP (specifically, the image of the pattern provided in the illumination area IR) at the same magnification onto the image plane IP. The pupil position (pupil plane) of the projection optical system PO1 is the convex mirror M2, and an aperture stop may be disposed near the convex mirror M2. The refractive optical member SG can also be used to adjust the imaging magnification or distortion.

図1に示される構成例では、レンズ群LGは、凹面鏡M1と凸面鏡M2との間の光路上に配置され、レンズL2およびレンズL3を含みうる。レンズL2が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL3が、レンズL2(第1レンズ)と凸面鏡M2との間に配置され且つ第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例1において、レンズL2は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL2の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL3の凸面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。 In the configuration example shown in FIG. 1, the lens group LG is disposed on the optical path between the concave mirror M1 and the convex mirror M2, and may include a lens L2 and a lens L3. It may be understood that the lens L2 is a first lens having a first aspheric surface, and the lens L3 is a second lens disposed between the lens L2 (first lens) and the convex mirror M2 and having a second aspheric surface. In this embodiment 1, the lens L2 is a meniscus lens with its convex surface facing the concave mirror, and the surface of the lens L2 facing the concave mirror is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of the lens L3 facing the convex mirror is an aspheric surface (second aspheric surface).

図2Aは、物体面OPにおける照明領域IRを示している。照明領域IRは、物体面OPに配置された原版がスリット光で照明される領域として理解されてもよく、有効領域と呼ばれることがある。照明領域IRは、光軸OAが含まれないように物体面OP上における光軸外(光軸OAの外側)に位置している。本実施例1では、円弧状の照明領域IRについて説明するが、照明領域IRの形状は、円弧形状に限られるものではなく、矩形形状であってもよい。また、本実施例1では、図2Aに示されるように、照明領域IRの短手方向であるY軸方向の長さをスリット幅Sw、長手方向であるX軸方向の長さを照明幅(露光幅)W、照明領域IRにおける子午平面内の最小物体高を下限Yi、最大物体高を上限Yaと表す。子午平面は、照明領域IRの重心を物点として通過する主光線と光軸OPとを含む面(メリジオナル面)として、即ち、光軸OPを含み且つ照明領域IRを二等分する面として定義されうる。また、下限Yiは、照明領域IRと子午平面とが交わる線における2つの端点のうち光軸OPに近い端点として理解されてもよく、上限Yaは、当該2つの端点のうち光軸OPから遠い端点として理解されてもよい。投影光学系PO1では、照明幅Wが大きいほど一括露光時の大画面化が達成可能であり、スリット幅Swが大きいほど露光照度を上げることができるためスループット(即ち生産効率)が向上しうる。 Figure 2A shows the illumination area IR on the object plane OP. The illumination area IR may be understood as an area where the original placed on the object plane OP is illuminated by slit light, and may be called an effective area. The illumination area IR is located outside the optical axis (outside the optical axis OA) on the object plane OP so that the optical axis OA is not included. In this embodiment 1, an arc-shaped illumination area IR is described, but the shape of the illumination area IR is not limited to an arc shape and may be a rectangular shape. Also, in this embodiment 1, as shown in Figure 2A, the length in the Y-axis direction, which is the short side direction of the illumination area IR, is represented as the slit width Sw, the length in the X-axis direction, which is the long side direction, is represented as the illumination width (exposure width) W, the minimum object height in the meridian plane in the illumination area IR is represented as the lower limit Yi, and the maximum object height is represented as the upper limit Ya. The meridional plane can be defined as a surface (meridional surface) that includes the optical axis OP and the chief ray that passes through the center of gravity of the illumination area IR as an object point, that is, as a surface that includes the optical axis OP and bisects the illumination area IR. The lower limit Yi may be understood as the end point closer to the optical axis OP of the two end points of the line where the illumination area IR intersects with the meridional plane, and the upper limit Ya may be understood as the end point farther from the optical axis OP of the two end points. In the projection optical system PO1, the larger the illumination width W, the larger the screen size that can be achieved during one-shot exposure, and the larger the slit width Sw, the higher the exposure illuminance can be, which can improve throughput (i.e., production efficiency).

図2Bは、本実施例1のレンズ群LGの構成を示している。図2B(a)は、レンズ群LG(レンズL2、L3)および凸面鏡M2の拡大図を示し、図2B(b)は、レンズL2の非球面L2R1(凹面鏡側の面)での光束位置を示し、図2B(c)は、各非球面における局所パワーの変化を示している。前述したように、本実施例1のレンズ群LGは、最も凹面鏡M1側に配置され且つ凹面鏡M1側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズL2と、レンズL2と凸面鏡M2との間に配置されたレンズL3とを含む。レンズL2の凹面鏡M2側の面L2R1、および、レンズL3の凸面鏡M2側の面L3R2が非球面であり、以下では、それらの面を非球面L2R1および非球面L3R2と表記することがある。 Figure 2B shows the configuration of the lens group LG in this embodiment 1. Figure 2B (a) shows an enlarged view of the lens group LG (lenses L2, L3) and the convex mirror M2, Figure 2B (b) shows the light beam position on the aspheric surface L2R1 (surface on the concave mirror side) of lens L2, and Figure 2B (c) shows the change in local power on each aspheric surface. As described above, the lens group LG in this embodiment 1 includes lens L2, which is a meniscus lens arranged closest to the concave mirror M1 and with its convex surface facing the concave mirror M1 side, and lens L3 arranged between lens L2 and the convex mirror M2. The surface L2R1 of lens L2 on the concave mirror M2 side and the surface L3R2 of lens L3 on the convex mirror M2 side are aspheric surfaces, and these surfaces may be referred to as aspheric surfaces L2R1 and L3R2 below.

図2B(a)では、下限Yi(端点Yi)および上限Ya(端点Ya)をそれぞれ物点とする上側光線、主光線、下側光線を図示しており、下限Yiからの主光線が入射する非球面L2R1上の位置Pcrを×印で示している。図2B(b)では、下限Yiからの光束径を一点鎖線(Yi光束径)で示し、上限Yaからの光束径を短い点線(Ya光束径)で示している。そして、下限Yiからの主光線が入射する非球面L2R1上の位置Pcrを×印で示し、上限Yaからのサジタルマージナル光線が入射する非球面L2R1上の位置Psmを〇印で示している。また、図2B(b)では、光軸OAから位置Pcr、位置Psmの各々までを半径とした円を長い点線でそれぞれ示しており、本実施例1では、この点線で囲まれた領域内において非球面局所パワー形状が規定される。ここで、上限Yaからのサジタルマージナル光線とは、上限Yaからの球欠平面内のマージナル光線として理解されてもよく、上限Yaからのサジタル光線のうちのマージナル光線(周辺光線)として理解されてもよい。 Figure 2B(a) shows the upper ray, chief ray, and lower ray with the lower limit Yi (end point Yi) and the upper limit Ya (end point Ya) as object points, respectively, and indicates the position Pcr on the aspheric surface L2R1 where the chief ray from the lower limit Yi is incident with an x mark. In Figure 2B(b), the beam diameter from the lower limit Yi is indicated with a dashed line (Yi beam diameter), and the beam diameter from the upper limit Ya is indicated with a short dotted line (Ya beam diameter). The position Pcr on the aspheric surface L2R1 where the chief ray from the lower limit Yi is incident is indicated with an x mark, and the position Psm on the aspheric surface L2R1 where the sagittal marginal ray from the upper limit Ya is incident is indicated with a circle mark. In addition, in FIG. 2B(b), circles with radii extending from the optical axis OA to positions Pcr and Psm are shown by long dotted lines, and in this embodiment 1, the aspheric local power shape is defined within the area surrounded by the dotted lines. Here, the sagittal marginal ray from the upper limit Ya may be understood as a marginal ray within the sagittal plane from the upper limit Ya, or as a marginal ray (peripheral ray) among the sagittal rays from the upper limit Ya.

図2B(c)は、各非球面における局所パワーの変化を示しており、縦軸が非球面の半径方法の位置(高さ)、横軸が各非球面の局所パワー(以下では、非球面局所パワーと表記することがある)を表している。横軸の番号は、物体面OPから光路順に配置されている非球面の番号を示しており、3番目が非球面L2R1であり、4番目が非球面L3R2である。また、横軸に示される非球面局所パワーは、紙面右方向が正の方向、紙面左方向が負の方向を示している。図2B(c)では、非球面L2R1上の位置Pcr、位置Psmがそれぞれ×印、〇印で示されており、非球面L2R1上の位置Pcr、位置Psmを通過した光線がそれぞれ入射する非球面L3R2上での位置(高さ)も×印、〇印で示されている。 Figure 2B(c) shows the change in local power for each aspheric surface, with the vertical axis representing the position (height) in the radial direction of the aspheric surface, and the horizontal axis representing the local power of each aspheric surface (hereinafter sometimes referred to as aspheric surface local power). The numbers on the horizontal axis represent the numbers of the aspheric surfaces arranged in the order of the optical path from the object surface OP, with the third being aspheric surface L2R1 and the fourth being aspheric surface L3R2. The aspheric surface local power shown on the horizontal axis is positive in the right direction on the paper and negative in the left direction on the paper. In Figure 2B(c), the positions Pcr and Psm on the aspheric surface L2R1 are indicated by x marks and o marks, respectively, and the positions (heights) on the aspheric surface L3R2 where the light rays that have passed through the positions Pcr and Psm on the aspheric surface L2R1 are incident are also indicated by x marks and o marks.

ここで、本発明に係る投影光学系は、高仕様化と良好な光学性能との両立を実現するため、第1レンズの第1非球面における位置Pcr、位置Psmでの非球面局所パワーをそれぞれφcr、φsmとしたとき、第1非球面が式(1)を満たすように構成される。式(1)のφoaは、第1非球面における光軸上のパワーを示している。そして、第2レンズの第2非球面は、当該第1非球面における位置Pcrから位置Psmへのパワー変化(パワーφcrからパワーφsmへの変化)を補償するための領域を含む。
(φsm-φcr)/|φoa|< 0 ・・・(1)
Here, in order to achieve both high specifications and good optical performance, the projection optical system according to the present invention is configured so that the first aspheric surface of the first lens satisfies formula (1) when the aspheric local powers at positions Pcr and Psm on the first aspheric surface are φcr and φsm, respectively. φoa in formula (1) indicates the power on the optical axis of the first aspheric surface. The second aspheric surface of the second lens includes a region for compensating for the power change from position Pcr to position Psm on the first aspheric surface (change from power φcr to power φsm).
(φsm−φcr)/|φoa|< 0...(1)

本実施例1の投影光学系PO1の場合、前述したように、第1レンズはレンズL2であり、第1非球面は非球面L2R1であり、第2レンズはレンズL3であり、第2非球面は非球面L3R2である。そして、図2B(c)を参照すると、第1非球面としての非球面L2R1(3番目の非球面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)を満たしている。また、第2非球面としての非球面L3R2(4番目の非球面)は、第1非球面としての非球面L2R1での負の非球面局所パワーの変化を補償するように(好ましくは打ち消すように)非球面局所パワーが正の方向に変化している領域を有する。具体的には、非球面L3R2では、非球面L2R1の位置Pcrを通過した光線が入射する位置(×印)から、非球面L2R1の位置Psmを通過した光線が入射する位置(〇印)に向かって、非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。 In the case of the projection optical system PO1 of the present embodiment 1, as described above, the first lens is the lens L2, the first aspheric surface is the aspheric surface L2R1, the second lens is the lens L3, and the second aspheric surface is the aspheric surface L3R2. Referring to FIG. 2B(c), in the aspheric surface L2R1 (the third aspheric surface) as the first aspheric surface, the aspheric local power changes monotonically from φcr to φsm in the negative direction from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the above formula (1) is satisfied. In addition, the aspheric surface L3R2 (the fourth aspheric surface) as the second aspheric surface has a region in which the aspheric local power changes in the positive direction so as to compensate (preferably cancel) the change in the negative aspheric local power in the aspheric surface L2R1 as the first aspheric surface. Specifically, in aspheric surface L3R2, the local aspheric power changes monotonically in the positive direction from the position (x mark) where the light ray that passed through position Pcr of aspheric surface L2R1 is incident to the position (circle mark) where the light ray that passed through position Psm of aspheric surface L2R1 is incident.

次に、従来構成の投影光学系に対する本発明に係る投影光学系の構成の効果(補正メカニズムの差異)を明確にするため、従来構成の投影光学系POcの設計を試みた結果について説明する。従来構成の投影光学系POcでは、レンズ群LGが両面非球面の1枚のレンズL2のみを含むこと以外は、図1に示される実施例1の投影光学系PO1と同様の光学仕様(構成、設計自由度)を有する。従来構成の投影光学系POcの光学仕様は、以下の表1に示されるように、NA0.1、照明幅W=1100mm、スリット幅Sw=100mm(物体高519~619mm)である。以下の表2~表3は、従来構成の投影光学系POcの設計に使用した各種パラメータの数値例を示している(説明は段落0038に準ずる)。また、従来構成の投影光学系POcの概略図を図28に示し、従来構成の投影光学系POcにおける縦収差図を図29Aに、横収差図およびi線の波面収差RMSを図29Bにそれぞれ示している。図30は、従来構成の投影光学系POcにおける各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。 Next, to clarify the effect of the configuration of the projection optical system according to the present invention compared to a conventional projection optical system (difference in correction mechanism), the results of an attempt to design a conventional projection optical system POc will be described. The conventional projection optical system POc has the same optical specifications (configuration, design freedom) as the projection optical system PO1 of Example 1 shown in FIG. 1, except that the lens group LG includes only one lens L2 that is aspherical on both sides. The optical specifications of the conventional projection optical system POc are NA 0.1, illumination width W = 1100 mm, and slit width Sw = 100 mm (object height 519-619 mm), as shown in Table 1 below. Tables 2 and 3 below show examples of numerical values of various parameters used in the design of the conventional projection optical system POc (explanation conforms to paragraph 0038). Also, a schematic diagram of a conventional projection optical system POc is shown in Figure 28, a longitudinal aberration diagram of the conventional projection optical system POc is shown in Figure 29A, and a transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line are shown in Figure 29B. Figure 30 shows the change in local aspheric power in the conventional projection optical system POc, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius.

なお、通常、収差図は物体面基準の入射瞳位置の符号により、メリディオナル上側光線、下側光線、サジタル光線の表示が入れ替わるが、ここでは全ての収差図において、光路図上での上側光線、下側光線が収差図と対応するように修正してある。また、表2~表3に示される各種パラメータの数値例では、縦収差図で像界が正の間隔、正の屈折率になるように、像面直前に鏡を挿入しており、鏡の枚数は偶数としている。上記の設定は、以下で説明する本発明に係る全ての実施例において共通に用いている。 Usually, in an aberration diagram, the meridional upper ray, lower ray, and sagittal ray are displayed interchangeably depending on the sign of the entrance pupil position based on the object plane, but here, in all aberration diagrams, the upper and lower rays on the optical path diagram have been corrected to correspond to the aberration diagram. Also, in the numerical examples of various parameters shown in Tables 2 and 3, a mirror is inserted just before the image plane so that the image field has a positive spacing and a positive refractive index in the longitudinal aberration diagram, and the number of mirrors is an even number. The above settings are used in common in all embodiments of the present invention described below.

従来構成の投影光学系POcでは、設計結果から、図29A~図29Bから主波長は365nm(i線とする)であり、例えば横収差から分かるように、以下の収差が残存することが確認された。
(収差1)色のメリディオナル像面湾曲は、中間像高では補正されるが、上下の像高端では傾向が逆転する(高い像高向けて短波長はアンダー、長波長はオーバー)
(収差2)色を含めたメリディオナル軸外球面収差(ハロ)はアンダー傾向
(収差3)色を含めたサジタル軸外球面収差(ハロ)は高い像高へ向けてアンダー傾向
(収差4)低像高のサジタルハロを支配する球面収差はオーバー傾向
また、結果として、i線の波面収差RMSは、中間の物体高では小さくなっているが、スリット幅の両端の物体高では40mλ、50mλ程度に増加していることが確認された。
In the projection optical system POc of the conventional configuration, the design results show that the dominant wavelength is 365 nm (i-line) as shown in FIGS. 29A-29B, and it has been confirmed that the following aberrations remain, as can be seen from the lateral aberration, for example.
(Aberration 1) The meridional curvature of color field is corrected at intermediate image heights, but the tendency is reversed at the upper and lower image height ends (short wavelengths are under-corrected and long wavelengths are over-corrected toward higher image heights).
(Aberration 2) Meridional off-axis spherical aberration (halo) including color tends to be under-corrected. (Aberration 3) Sagittal off-axis spherical aberration (halo) including color tends to be under-corrected toward higher image heights. (Aberration 4) The spherical aberration that governs the sagittal halo at low image heights tends to be over-corrected. As a result, it was confirmed that the wavefront aberration RMS for the i-line was small at intermediate object heights, but increased to approximately 40 mλ and 50 mλ at the object heights at both ends of the slit width.

この理由としては、レンズL2の凹面鏡側の面R1および凸面鏡側の面R2のどちらも、面のパワー変化が、収差1~3を補正するには負の方向だが、収差4を補正するには正の方向となるため、1面だけでは収差1~4の全体の補正が両立しないからである。また、面R1および面R2の2つの面での収差補正を考えても、全系のペッツバール和補正は、凹面鏡および凸面鏡のパワーが担っているため、メニスカスレンズのパワーはゼロに近い状態であり、面R1および面R2がベンディングするように動くことになる。つまり、収差補正の敏感度が類似しているため、面R1および面R2の各々で独立的に収差補正を行うことができない状態となっている。結果として、図30において、本実施例1の非球面L2R1の位置Pcr、位置Psmに相当する従来構成のレンズL2の位置での非球面局所パワーをそれぞれφcr(×印)、φsm(〇印)で示すように、それらの間でのパワー変化は極めて小さい。したがって、上記の従来構成と同様に、両面が非球面である1枚のレンズのみを凸面鏡の近傍に配置している特許文献3に記載の投影光学系では、上述したように収差が補正不足となりうる。 The reason for this is that for both surface R1 on the concave mirror side of lens L2 and surface R2 on the convex mirror side, the change in surface power is negative for correcting aberrations 1 to 3, but positive for correcting aberration 4, so a single surface alone cannot correct all of aberrations 1 to 4. Furthermore, even when considering aberration correction at two surfaces, surfaces R1 and R2, the Petzval sum correction for the entire system is carried out by the power of the concave and convex mirrors, so the power of the meniscus lens is close to zero, and surfaces R1 and R2 move in a bending manner. In other words, because the sensitivity of aberration correction is similar, surfaces R1 and R2 cannot each perform aberration correction independently. As a result, in Figure 30, the change in power between the aspheric local powers at the positions of lens L2 in the conventional configuration corresponding to positions Pcr and Psm of the aspheric surface L2R1 in this embodiment 1 is extremely small, as shown by φcr (marked with an x) and φsm (marked with an o), respectively. Therefore, in the projection optical system described in Patent Document 3, in which only one lens with aspheric surfaces on both sides is placed near the convex mirror, as in the above-mentioned conventional configuration, aberrations may be undercorrected, as described above.

これに対し、本発明に係る本実施例1の投影光学系PO1の構成によれば、レンズ群LGのうちレンズL2を凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズとすることで、球面収差の発生を抑えることができる。即ち、収差4を低減(抑制)することができる。そして、レンズ群LGにおける非球面のうち最も凹面鏡側に位置する非球面L2R1は、瞳位置である凸面鏡から離れており、像高毎の光線が通過する位置差が大きい。そのため、非球面L2R1における非球面局所パワー変化をφcrからφsmへ負の方向に変化させることにより、像高差に起因する収差1~3を同時に補正することが可能となる。一方、非球面L2R1だけでは収差4は増加しうるが、収差4についてはレンズL3の非球面L3R2を用いることで低減している。具体的には、像高毎の光線が通過する位置差が小さい瞳位置である凸面鏡の近傍にレンズL3の非球面L3R2を配置し、当該非球面L3R2の局所パワーを、レンズL2の非球面L2R1での負の方向のパワー変化が補償されるように正の方向に変化させている。これにより、レンズL2の非球面L2R1で補正した収差の一律成分と、主として収差4を補正できるため、全体として収差1~4を良好に補正することが可能となる。上記の収差補正の作用は、凸面鏡M2の反射前後で光線がレンズ群LGを2回通過するので上記の補正効果も大きくなりうる。 In contrast, according to the configuration of the projection optical system PO1 of the present embodiment 1 of the present invention, the occurrence of spherical aberration can be suppressed by making the lens L2 of the lens group LG a meniscus lens with the convex surface facing the concave mirror side. In other words, the aberration 4 can be reduced (suppressed). And, the aspheric surface L2R1 located closest to the concave mirror among the aspheric surfaces in the lens group LG is far from the convex mirror which is the pupil position, and the position difference through which the light rays pass for each image height is large. Therefore, by changing the aspheric local power change in the aspheric surface L2R1 from φcr to φsm in the negative direction, it is possible to simultaneously correct aberrations 1 to 3 caused by the image height difference. On the other hand, the aspheric surface L2R1 alone can increase the aberration 4, but the aberration 4 is reduced by using the aspheric surface L3R2 of the lens L3. Specifically, the aspheric surface L3R2 of lens L3 is placed near the convex mirror, which is the pupil position where the difference in position where the light rays pass for each image height is small, and the local power of the aspheric surface L3R2 is changed in the positive direction to compensate for the negative power change at the aspheric surface L2R1 of lens L2. This makes it possible to correct the uniform component of the aberration corrected by the aspheric surface L2R1 of lens L2 and mainly aberration 4, making it possible to correct aberrations 1 to 4 well overall. The effect of the above aberration correction can be greater because the light rays pass through lens group LG twice before and after reflection from convex mirror M2.

また、特許文献1~2に記載された投影光学系では、凸面鏡の近傍に2枚以上のレンズを配置している。特許文献1においてレンズ群に非球面を使用している実施例は、実施例1、実施例3、実施例4であり、特許文献2においてレンズ群に非球面を使用している実施例は、実施例3(特許文献1の実施例3と同一)、実施例4(特許文献1の実施例4と同一)である。検証のため、本発明者は、特許文献1の実施例1、実施例3、実施例4の非球面局所パワーを再現し、その結果を図31、図32、図33にそれぞれ示す(縦軸は有効半径で規格化している)。図31~図33の各図では、レンズ群における非球面の中で最も凹面鏡側に配置した非球面上において、上記で定義した位置Pcr、位置Psmでの非球面局所パワーをφcr(×印)、φsm(〇印)で示している。また、以降の非球面においても、位置Pcr、位置Psmを通過した光線がそれぞれ入射する位置を×印、〇印で示している。各図31~図33から明らかなように、メニスカスレンズに配置された非球面の中で最も凹面鏡側に配置した非球面は、φcr(×印)からφsm(〇印)に向けて正の方向に変化しており、本発明に係る投影光学系とは補正原理が異なっていることがわかる。したがって、特許文献1~2に記載された投影光学系の構成では、高仕様化と良好な収差補正の両立は困難である。 In addition, in the projection optical systems described in Patent Documents 1 and 2, two or more lenses are arranged near the convex mirror. In Patent Document 1, examples 1, 3, and 4 use aspheric surfaces in the lens group, and in Patent Document 2, examples 3 (same as example 3 in Patent Document 1) and 4 (same as example 4 in Patent Document 1) use aspheric surfaces in the lens group. For verification, the inventor reproduced the aspheric local powers of examples 1, 3, and 4 of Patent Document 1, and the results are shown in Figures 31, 32, and 33, respectively (the vertical axis is normalized by the effective radius). In each of Figures 31 to 33, the aspheric local powers at the positions Pcr and Psm defined above are shown by φcr (marked with an x) and φsm (marked with an o) on the aspheric surface arranged closest to the concave mirror among the aspheric surfaces in the lens group. In addition, in the subsequent aspheric surfaces, the positions where the light rays that have passed through positions Pcr and Psm are incident are shown by marks x and o, respectively. As is clear from each of Figures 31 to 33, the aspheric surface arranged on the meniscus lens closest to the concave mirror changes in the positive direction from φcr (marked with an x) to φsm (marked with an o), and it can be seen that the correction principle is different from that of the projection optical system according to the present invention. Therefore, with the configurations of the projection optical systems described in Patent Documents 1 and 2, it is difficult to achieve both high specifications and good aberration correction.

次に、本発明に係る投影光学系において、高仕様化と良好な光学性能との両立を実現するためのより好ましい構成条件について説明する。
本発明に係る投影光学系は、第2レンズの第2非球面(実施例1ではレンズL3の非球面L3R2)のパワーをφmrとし、凸面鏡M2のパワーをφtmとしたとき、以下の式(2)を満たすように構成されるとよい。式(2)は、球面収差を良好な範囲に補正するための条件であり、レンズ面がノーパワーを含む範囲を設定している。(φmr/φtm)が下限値(-0.12)より小さくなると、凸面形状となり正のパワーが大きくなるため、特に高次アンダーの球面収差が発生してしまう。一方、上限値(0.15)より大きくなると、オーバーの球面収差が発生しやすくなるため、低像高のサジタルハロもオーバーになり、結果的にサジタルハロ像高差が増大してしまう。
-0.12 ≦ φmr/φtm ≦ 0.15 ・・・(2)
Next, more preferable configuration conditions for achieving both high specifications and good optical performance in the projection optical system according to the present invention will be described.
The projection optical system according to the present invention may be configured to satisfy the following formula (2) when the power of the second aspheric surface of the second lens (the aspheric surface L3R2 of the lens L3 in the first embodiment) is φmr and the power of the convex mirror M2 is φtm. Formula (2) is a condition for correcting spherical aberration to a good range, and sets a range including no power for the lens surface. When (φmr/φtm) is smaller than the lower limit (-0.12), the lens surface becomes convex and the positive power becomes large, so that high-order under-spherical aberration occurs. On the other hand, when it is larger than the upper limit (0.15), over-spherical aberration is likely to occur, so that the sagittal halo of a low image height also becomes over, and as a result, the sagittal halo image height difference increases.
-0.12 ≦ φmr/φtm ≦ 0.15...(2)

また、本発明に係る投影光学系は、レンズ群LGの全体でのパワーをφAMとし、第2レンズ(実施例1ではレンズL3)のパワーをφTLとしたとき、以下の式(3)を満たすように構成されるとよい。式(3)は、レンズ群LGにおける複数のレンズのうち最も凸面鏡の近傍に配置されるレンズのパワーを規定している。光学系全系でのペッツバール和は、凹面鏡M1および凸面鏡M2のパワーで決定されるため、レンズ群LGのパワーφAMはノーパワーに近い値となり、符号は正と負の両方がありうる。そのため、パワーφAMの絶対値と第2レンズのパワーφTLとの比を規定している。本実施例1の投影光学系PO1では、最も凸面鏡の近傍に配置されるレンズL3のパワーは正の値を有する。また、当該レンズL3の凸面鏡側の面のパワーは、上記の式(2)で規定されているため、(|φAM|/φTL)が下限値(0.08)より小さくなると、当該レンズL3の凹面鏡側の面のパワーが正の方向に大きくなる。この場合、前述した式(1)を満たすように第1レンズの第1球面を構成したことによる上記の収差1~3の補正効果を低減させる(相殺させる)作用が働いてしまうため好ましくない。一方、上限値については、自動的にレンズ群LGのパワーφAMと同等のノーパワーとなるので1.0と規定されうる(好ましい上限値は0.95である)。
0.08 ≦ |φAM|/φTL ≦ 0.95 ・・・(3)
In addition, the projection optical system according to the present invention may be configured to satisfy the following formula (3) when the power of the entire lens group LG is φAM and the power of the second lens (lens L3 in the first embodiment) is φTL. Formula (3) specifies the power of the lens that is located closest to the convex mirror among the lenses in the lens group LG. Since the Petzval sum in the entire optical system is determined by the powers of the concave mirror M1 and the convex mirror M2, the power φAM of the lens group LG is close to no power, and the sign can be both positive and negative. Therefore, the ratio between the absolute value of the power φAM and the power φTL of the second lens is specified. In the projection optical system PO1 of the first embodiment, the power of the lens L3 that is located closest to the convex mirror has a positive value. In addition, since the power of the surface of the lens L3 facing the convex mirror is defined by the above formula (2), when (|φAM|/φTL) is smaller than the lower limit (0.08), the power of the surface of the lens L3 facing the concave mirror becomes large in the positive direction. In this case, the effect of correcting the above-mentioned aberrations 1 to 3, which is achieved by configuring the first spherical surface of the first lens to satisfy the above formula (1), is reduced (cancelled), which is undesirable. On the other hand, the upper limit automatically becomes no power, which is equal to the power φAM of the lens group LG, so that it can be defined as 1.0 (the preferred upper limit is 0.95).
0.08 ≦ |φAM|/φTL ≦ 0.95 ・・・(3)

また、本発明に係る投影光学系は、第1レンズの第1非球面(実施例1ではレンズL2の非球面L2R1)が以下の式(4)を満たすように構成されるとよい。((φsm-φcr)/|φoa|)が下限値(-0.95)より小さくなると、収差1~3を過剰に補正してしまう。そのため、最も凹面鏡側に配置した非球面L2R1を有するレンズL2と、レンズL2と凸面鏡M2との間に配置されたレンズL3の非球面L3R2とによる正の非球面局所パワー変化では、収差のバランスが保てなくなる。その結果、短波長のメリ像面湾曲がオーバーに残存したり(長波長はアンダー)、色を含むサジタル及びメリディオナルのハロ高次成分がオーバーに残存したりしてしまう。一方、上限値(-0.055)より大きくなると、逆に上記の収差1~3の補正効果が不足するため、収差1~3が残存してしまう。
-0.95 ≦ (φsm-φcr)/|φoa| ≦ -0.055 ・・・(4)
In addition, the projection optical system according to the present invention may be configured such that the first aspheric surface of the first lens (aspheric surface L2R1 of lens L2 in Example 1) satisfies the following formula (4). If ((φsm-φcr)/|φoa|) is smaller than the lower limit (-0.95), the aberrations 1 to 3 are overcorrected. Therefore, the positive aspheric local power change caused by the lens L2 having the aspheric surface L2R1 arranged closest to the concave mirror and the aspheric surface L3R2 of the lens L3 arranged between the lens L2 and the convex mirror M2 cannot maintain the balance of the aberrations. As a result, the meri field curvature of short wavelengths remains over (long wavelengths are under), and the sagittal and meridional halo high-order components including color remain over. On the other hand, if it is larger than the upper limit (-0.055), the correction effect of the above-mentioned aberrations 1 to 3 is insufficient, so the aberrations 1 to 3 remain.
-0.95 ≦ (φsm-φcr)/|φoa| ≦ -0.055 ・・・(4)

また、本発明に係る投影光学系は、凸面鏡M2の曲率半径をRtとし、第2レンズ(実施例1ではレンズL3)の凹面鏡側の面の曲率半径をRm1、第2レンズの凸面鏡側の面の曲率半径をRm2としたとき、以下の式(5)を満たすように構成されるとよい。実施例1の投影光学系PO1において、第2レンズの凹面鏡側の面とは、レンズL3の面のうち非球面L3R2とは反対側の面であり、第2レンズの凸面鏡側の面とは、レンズL3の非球面L3R2である。式(5)は、凸面鏡M2と、レンズ群LGにおいて最も凸面鏡の近傍に配置されるレンズ面との多重反射により発生する不要光を抑制する条件である。凸面鏡M2の近傍に配置されたレンズ面の曲率半径が凸面鏡M2の曲率半径に近い場合、当該レンズ面が反射面として作用する不要光の近軸バック位置が像面近傍となり、ゴーストおよびフレアの原因となる場合がある。このときの光路を図34に示す。レンズに実線矢印で入射した光線が、各レンズ面で反射した後の光線を代表的な点線パターンで表現している。不要光を抑制する対策の1つとして、レンズ面の反射防止膜の反射率を低減することが挙げられるが、その代わりに又は追加的に、投影光学系の設計時に、不要光を発生させるレンズ面の曲率半径を考慮し、その近軸バック位置を像面から遠ざけることが好ましい。式(5)における(Rt/Rm1)または(Rt/Rm2)の値が1であるときに凸面鏡の曲率半径とレンズ面の曲率半径とが同一となるため、不要光の近軸バック位置が最も像面に近くなるため好ましくない。式(5)では、(Rt/Rm1)または(Rt/Rm2)の上限値を0.31とし、レンズ面の曲率半径を凸面鏡の曲率半径よりも大きくしている。さらに負の値であれば、不要光の近軸バック位置は像面から大きく乖離するため好ましい。上限値が0.31の場合、およそ不要光の近軸バック位置は1300mm、NA0.1では像面上での光束径は260mmと大きくなるので、不要光の照度を低減(抑制)することができる。
Rt/Rm1 ≦ 0.31 且つ Rt/Rm2 ≦ 0.31 ・・・(5)
In addition, the projection optical system according to the present invention may be configured to satisfy the following formula (5) when the radius of curvature of the convex mirror M2 is Rt, the radius of curvature of the surface of the second lens (lens L3 in Example 1) on the concave mirror side is Rm1, and the radius of curvature of the surface of the second lens on the convex mirror side is Rm2. In the projection optical system PO1 of Example 1, the surface of the second lens on the concave mirror side is the surface of the lens L3 on the opposite side to the aspheric surface L3R2, and the surface of the second lens on the convex mirror side is the aspheric surface L3R2 of the lens L3. Formula (5) is a condition for suppressing unnecessary light generated by multiple reflections between the convex mirror M2 and the lens surface arranged closest to the convex mirror in the lens group LG. When the radius of curvature of the lens surface arranged close to the convex mirror M2 is close to the radius of curvature of the convex mirror M2, the paraxial back position of the unnecessary light, which acts as a reflecting surface, is close to the image plane, which may cause ghosts and flares. The optical path in this case is shown in FIG. 34. The solid arrows indicate the light rays incident on the lens, and the light rays reflected by each lens surface are represented by the representative dotted line patterns. One of the measures to suppress unnecessary light is to reduce the reflectance of the anti-reflection film on the lens surface. However, instead of or in addition to this, it is preferable to consider the radius of curvature of the lens surface that generates the unnecessary light when designing the projection optical system, and to move the paraxial back position away from the image surface. When the value of (Rt/Rm1) or (Rt/Rm2) in formula (5) is 1, the radius of curvature of the convex mirror and the radius of curvature of the lens surface are the same, so the paraxial back position of the unnecessary light is closest to the image surface, which is not preferable. In formula (5), the upper limit value of (Rt/Rm1) or (Rt/Rm2) is set to 0.31, and the radius of curvature of the lens surface is larger than the radius of curvature of the convex mirror. Furthermore, if the value is negative, the paraxial back position of the unnecessary light is significantly separated from the image surface, which is preferable. When the upper limit value is 0.31, the paraxial back position of the unwanted light is approximately 1300 mm, and at NA 0.1, the light beam diameter on the image plane becomes large at 260 mm, so that the illuminance of the unwanted light can be reduced (suppressed).
Rt/Rm1≦0.31 and Rt/Rm2≦0.31 (5)

また、本発明に係る投影光学系は、以下の式(6)に示されるように、最大物体高からの主光線が凹面鏡M1からレンズ群LGに入射する角度2θが30度より大きくなるように構成されるとよい。角度2θは、前述した図27を参照されたい。式(6)は、投影光学系の小型化を達成するための条件である。本発明に係る投影光学系では、レンズ群LGにおける非球面の形状(局所パワー変化)を適切に設定したことにより収差補正能力が向上したことで、凹面鏡M1、凸面鏡M2のパワー配置を短縮することができる。そのため、凹面鏡M1の有効径も短縮可能であり、小型化を達成することが可能となる。比較のため、特許文献1の実施例1、実施例2、実施例4において、角度2θは、それぞれ19.9°、19.2°、26.8°と小さい値となっているため、高NA化および照明領域の拡張化を行う場合には、投影光学系が大型化してしまう。
2θ > 30° ・・・(6)
In addition, the projection optical system according to the present invention may be configured so that the angle 2θ at which the chief ray from the maximum object height is incident on the lens group LG from the concave mirror M1 is greater than 30 degrees, as shown in the following formula (6). For the angle 2θ, see FIG. 27 described above. Formula (6) is a condition for achieving a compact projection optical system. In the projection optical system according to the present invention, the aberration correction capability is improved by appropriately setting the shape (local power change) of the aspheric surface in the lens group LG, and therefore the power arrangement of the concave mirror M1 and the convex mirror M2 can be shortened. Therefore, the effective diameter of the concave mirror M1 can also be shortened, and compactness can be achieved. For comparison, in Examples 1, 2, and 4 of Patent Document 1, the angle 2θ is small, 19.9°, 19.2°, and 26.8°, respectively, so that when the NA is increased and the illumination area is expanded, the projection optical system becomes large.
2θ > 30°...(6)

次に、実施例1の投影光学系PO1の具体的な構成例について説明する。実施例1の投影光学系PO1の構成については、図1を用いて前述したとおりである。以下の表4は、本実施例1の投影光学系PO1の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例1の投影光学系PO1は、NA0.1でありながら、照明幅1100mmの大画面化、および、スリット幅100mmの生産効率向上が可能な仕様を実現している。また、以下の表5~表6は、本実施例1の投影光学系PO1における各種パラメータの数値例を示している。表5において、「面番号」は、投影光学系PO1に設けられた複数の面に対して物体面OPから光路順に付与された番号を示している。「非球面設定」は、各面が非球面か否かを示しており、「ASP」と記載されている面が非球面である。「R」は曲率半径(mm)を、「D」は面間隔(mm)を、「glass」は硝材をそれぞれ示している。但し、空気の屈折率を1とし、「glass」において“-1”を乗じている箇所は反射を表し、“SiO2”となっている箇所は、硝材が合成石英であることを示している。表5では、波長ごとの屈折率も示している。また、表6に示される「asp_data」は非球面係数であり、本実施例1の投影光学系PO1における非球面は全て、以下の式(7)で表される非球面式によって定義されうる。このように構成された実施例1の投影光学系PO1は、以下の表7に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件を全て満たしている。
z=(1/R)h2/(1+(1-(1+k)(1/R)221/2
+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12
+Fh14+Gh16+Hh18+Jh20 ・・・(7)
Next, a specific example of the configuration of the projection optical system PO1 of the first embodiment will be described. The configuration of the projection optical system PO1 of the first embodiment has been described above with reference to FIG. 1. Table 4 below shows the optical specifications of the projection optical system PO1 of the first embodiment, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO1 of the first embodiment has a NA of 0.1, but achieves a specification that allows a large screen with an illumination width of 1100 mm and an improvement in production efficiency with a slit width of 100 mm. Tables 5 to 6 below show examples of numerical values of various parameters in the projection optical system PO1 of the first embodiment. In Table 5, "surface number" indicates the number given to the multiple surfaces provided in the projection optical system PO1 in the order of the optical path from the object surface OP. "Aspheric setting" indicates whether each surface is aspheric or not, and surfaces marked with "ASP" are aspheric. "R" indicates the radius of curvature (mm), "D" indicates the surface spacing (mm), and "glass" indicates the glass material. However, the refractive index of air is 1, the parts where "glass" is multiplied by "-1" indicate reflection, and the parts where it is "SiO2" indicate that the glass material is synthetic quartz. Table 5 also shows the refractive index for each wavelength. Furthermore, "asp_data" shown in Table 6 is an aspheric coefficient, and all aspheric surfaces in the projection optical system PO1 of this embodiment 1 can be defined by the aspheric equation expressed by the following equation (7). The projection optical system PO1 of the embodiment 1 configured in this way satisfies all of the configuration conditions of the above equations (1) to (6), as shown in the following Table 7.
z=(1/R)h 2 /(1+(1-(1+k)(1/R) 2 h 2 ) 1/2 )
+Ah 4 +Bh 6 +Ch 8 +Dh 10 +Eh 12
+Fh 14 +Gh 16 +Hh 18 +Jh 20 ...(7)

図3は、実施例1の投影光学系PO1において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図3の縦軸は、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した値を示している。また、図3の横軸の番号は、物体面OPから光路順に配置されている非球面の番号を示しており、横軸に示される非球面局所パワーは、紙面右方向が正の方向、紙面左方向が負の方向を示している。なお、図3の縦軸および横軸は、後述する図6、図9、図12、図15、図18、図21、図24でも同様である。 Figure 3 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO1 of Example 1, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. The vertical axis of Figure 3 shows the value of the position (height) of each aspheric surface normalized by the effective radius. The numbers on the horizontal axis of Figure 3 indicate the numbers of the aspheric surfaces arranged in the order of the optical path from the object surface OP, and the aspheric local power shown on the horizontal axis indicates the positive direction to the right of the page and the negative direction to the left of the page. The vertical and horizontal axes of Figure 3 are the same in Figures 6, 9, 12, 15, 18, 21, and 24 described later.

図3の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は凹面鏡M1の非球面であり、それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、3番目の非球面はレンズL2の非球面L2R1、4番目の非球面はレンズL3の非球面L3R2であり、表5の7面、10面にそれぞれ対応する。なお、本実施例1の投影光学系PO1は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 On the horizontal axis of FIG. 3, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, the second aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1, and these aspheric surfaces can be used mainly to correct the field curvature, astigmatism, and telecentricity that depend on the height of the chief ray. The third aspheric surface is the aspheric surface L2R1 of the lens L2, and the fourth aspheric surface is the aspheric surface L3R2 of the lens L3, which correspond to the seventh and tenth surfaces in Table 5, respectively. Note that since the projection optical system PO1 of this embodiment 1 is a symmetrical system, the aspheric surfaces on the optical path from the object surface OP to the convex mirror M2 will be described here, and the aspheric surfaces on the optical path from the convex mirror M2 to the image surface IP, which have a similar tendency, will not be described.

図3では、非球面L2R1の位置Pcr、位置Psmがそれぞれ3番目の非球面に×印、〇印で示されており、非球面L2R1の位置Pcr、位置Psmを通過した光線がそれぞれ入射する非球面L3R2の位置も4番目の非球面に×印、〇印で示されている。図3に示されるように、3番目の非球面L2R1(表5の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、4番目の非球面L3R2(表5の10面)では、3番目の非球面L2R1のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は凹面鏡M1の1550mmであるため、小型化も実現可能である。 In FIG. 3, the positions Pcr and Psm of the aspheric surface L2R1 are indicated by an x and a circle on the third aspheric surface, respectively, and the positions of the aspheric surface L3R2, into which the light rays passing through the positions Pcr and Psm of the aspheric surface L2R1 are incident, are also indicated by an x and a circle on the fourth aspheric surface. As shown in FIG. 3, in the third aspheric surface L2R1 (surface 7 in Table 5), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with a circle), and the configuration condition of the above formula (1) or formula (4) is satisfied. On the other hand, in the fourth aspheric surface L3R2 (surface 10 in Table 5), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x mark to the circle mark so as to compensate for the power change of the third aspheric surface L2R1. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications. In addition, the maximum effective diameter of concave mirror M1 is 1550 mm, making it possible to achieve compact size.

本実施例1の投影光学系PO1における縦収差図を図4Aに、横収差図およびi線の波面収差RMSを図4Bにそれぞれ示す。図29A~図29Bに示される従来構成の投影光学系POcの収差図および波面収差RMSと比較すれば一目瞭然であるが、物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(365nm)の波面収差RMSは、最大でも13.9mλと良好な性能を有している。 Figure 4A shows the longitudinal aberration diagram of the projection optical system PO1 of this embodiment 1, and Figure 4B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line. It is clear from a comparison with the aberration diagram and wavefront aberration RMS of the conventional projection optical system POc shown in Figures 29A and 29B that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line (365 nm) is a maximum of 13.9 mλ, demonstrating good performance.

[実施例2]
本発明に係る投影光学系の実施例2について説明する。実施例2は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 2]
A projection optical system according to a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図5は、本発明に係る実施例2の投影光学系PO2の構成を示す概略図である。本実施例2の投影光学系PO2は、実施例1の投影光学系PO1と比べ、レンズ群LGの構成が異なるが、それ以外は同様の構成を有している。本実施例2のレンズ群LGは、レンズL2およびレンズL3を含みうる。レンズL2が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL3が、レンズL2(第1レンズ)と凸面鏡M2との間に配置され且つ第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例2において、レンズL2は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL2の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL3の凹面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。実施例1ではレンズL3の凸面鏡側の面が非球面であるのに対し、本実施例2ではレンズL3の凹面鏡側の面が非球面である点で異なる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO2 according to a second embodiment of the present invention. The projection optical system PO2 according to the second embodiment has a different configuration of the lens group LG compared to the projection optical system PO1 according to the first embodiment, but otherwise has a similar configuration. The lens group LG according to the second embodiment may include a lens L2 and a lens L3. The lens L2 may be understood as a first lens having a first aspheric surface, and the lens L3 may be understood as a second lens disposed between the lens L2 (first lens) and the convex mirror M2 and having a second aspheric surface. In the second embodiment, the lens L2 is a meniscus lens with a convex surface facing the concave mirror side, and the surface of the lens L2 on the concave mirror side is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of the lens L3 on the concave mirror side is an aspheric surface (second aspheric surface). The difference is that the surface of the lens L3 on the convex mirror side is an aspheric surface in the first embodiment, whereas the surface of the lens L3 on the concave mirror side is an aspheric surface in the second embodiment.

以下の表8は、本実施例2の投影光学系PO2の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例2の投影光学系PO2は、NA0.1でありながら、照明幅1100mmの大画面化、および、スリット幅100mmの生産効率向上が可能な仕様を実現している。また、以下の表9~表10は、本実施例2の投影光学系PO2における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例2の投影光学系PO2は、以下の表11に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件のうち、式(5)の構成条件以外は全て満たしている。式(5)の構成条件を満たしていない理由は、ゴーストおよびフレアについての反射防止膜による対策を主としているためである。 Table 8 below shows the optical specifications of the projection optical system PO2 of this embodiment, including the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO2 of this embodiment has a NA of 0.1, but achieves a large screen with an illumination width of 1100 mm and a slit width of 100 mm, which improves production efficiency. Tables 9 and 10 below show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system PO2 of this embodiment. The explanations in the table and the aspheric expressions are the same as in the first embodiment. The projection optical system PO2 of the second embodiment thus configured satisfies all of the above formulas (1) to (6) except for formula (5), as shown in Table 11 below. The reason that formula (5) is not satisfied is because the main countermeasure against ghosts and flares is the anti-reflection coating.

図6は、実施例2の投影光学系PO2において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図6の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は凹面鏡M1の非球面であり、それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、3番目の非球面はレンズL2の凹面鏡側の非球面、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面であり、表9の7面、9面にそれぞれ対応する。なお、本実施例2の投影光学系PO2は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 6 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO2 of Example 2, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 6, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, and the second aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1. These aspheric surfaces can be used mainly to correct the field curvature, astigmatism, and telecentricity that depend on the height of the chief ray. The third aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L2, and the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, which correspond to the seventh and ninth surfaces in Table 9, respectively. Note that since the projection optical system PO2 of Example 2 is a symmetrical system, the aspheric surfaces on the optical path from the object surface OP to the convex mirror M2 will be described here, and the aspheric surfaces on the optical path from the convex mirror M2 to the image surface IP, which have a similar tendency, will not be described.

図6に示されるように、3番目の非球面(表9の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、4番目の非球面(表9の9面)では、3番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は凹面鏡M1の1550mmであるため、小型化も実現可能である。 As shown in Figure 6, in the third aspheric surface (surface 7 in Table 9), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with a circle), and the configuration conditions of formula (1) or (4) above are satisfied. On the other hand, in the fourth aspheric surface (surface 9 in Table 9), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x mark to the circle mark so as to compensate for the change in power of the third aspheric surface. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications. In addition, the maximum effective diameter is 1550 mm for concave mirror M1, making it possible to achieve compactness.

本実施例2の投影光学系PO2における縦収差図を図7Aに、横収差図およびi線の波面収差RMSを図7Bにそれぞれ示す。図29A~図29Bに示される従来構成の投影光学系POcの収差図および波面収差RMSと比較すれば一目瞭然であるが、物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(365nm)の波面収差RMSは、最大でも5.6mλと良好な性能を有している。 Figure 7A shows the longitudinal aberration diagram for the projection optical system PO2 of this embodiment, and Figure 7B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS for the i-line. It is immediately clear when compared with the aberration diagram and wavefront aberration RMS for the projection optical system POc of the conventional configuration shown in Figures 29A and 29B, that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS for the i-line (365 nm) is a maximum of 5.6 mλ, demonstrating good performance.

[実施例3]
本発明に係る投影光学系の実施例3について説明する。実施例3は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 3]
A projection optical system according to a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図8は、本発明に係る実施例3の投影光学系PO3の構成を示す概略図である。本実施例3の投影光学系PO3は、実施例1の投影光学系PO1と比べ、レンズ群LGの構成が異なるが、それ以外は同様の構成を有している。本実施例3のレンズ群LGは、レンズL2、レンズL3およびレンズL4を含みうる。レンズL2が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL3および/またはレンズL4が、それぞれ第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例3において、レンズL2は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL2の凸面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL3の凹面鏡側の面、および/または、レンズL4の凸面鏡側の面が、それぞれ非球面(第2非球面)となっている。 Figure 8 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO3 of Example 3 according to the present invention. The projection optical system PO3 of Example 3 has a different configuration of the lens group LG compared to the projection optical system PO1 of Example 1, but otherwise has a similar configuration. The lens group LG of Example 3 can include lenses L2, L3, and L4. It may be understood that lens L2 is a first lens having a first aspheric surface, and lens L3 and/or lens L4 are second lenses each having a second aspheric surface. In Example 3, lens L2 is a meniscus lens with a convex surface facing the concave mirror side, and the surface of lens L2 facing the convex mirror side is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of lens L3 facing the concave mirror side and/or the surface of lens L4 facing the convex mirror side are each aspheric surfaces (second aspheric surfaces).

以下の表12は、本実施例3の投影光学系PO3の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例3の投影光学系PO3は、NA0.1でありながら、照明幅1100mmの大画面化、および、スリット幅100mmの生産効率向上が可能な仕様を実現している。また、以下の表13~表14は、本実施例3の投影光学系PO3における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例3の投影光学系PO3は、以下の表15に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件を全て満たしている。 Table 12 below shows the optical specifications of the projection optical system PO3 of this embodiment, including the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO3 of this embodiment achieves specifications that enable a large screen with an illumination width of 1100 mm and improved production efficiency with a slit width of 100 mm, despite having an NA of 0.1. Tables 13 and 14 below show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system PO3 of this embodiment. The table explanations and aspheric formulas are the same as those in the first embodiment. The projection optical system PO3 of the third embodiment, configured in this manner, satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6), as shown in Table 15 below.

図9は、実施例3の投影光学系PO3において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図9の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は凹面鏡M1の非球面であり、それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、3番目の非球面はレンズL2の凸面鏡側の非球面、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面、5番目の非球面はレンズL4の凸面鏡側の非球面であり、表13の8面、9面、12面にそれぞれ対応する。なお、本実施例3の投影光学系PO3は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 9 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO3 of Example 3, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 9, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, the second aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1, and these aspheric surfaces can be used mainly to correct the field curvature, astigmatism, and telecentricity that depend on the height of the chief ray. The third aspheric surface is the aspheric surface on the convex mirror side of lens L2, the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, and the fifth aspheric surface is the aspheric surface on the convex mirror side of lens L4, which correspond to the 8th, 9th, and 12th surfaces in Table 13, respectively. In addition, since the projection optical system PO3 in this embodiment 3 is a symmetric system, we will explain here the aspheric surfaces on the optical path from the object plane OP to the convex mirror M2, and will omit a description of the aspheric surfaces on the optical path from the convex mirror M2 to the image plane IP, which have a similar tendency.

図9に示されるように、3番目の非球面(表13の8面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、4番目の非球面(表13の9面)および/または5番目の非球面(表13の12面)では、3番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワー-が正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は凹面鏡M1の1550mmであるため、小型化も実現可能である。 As shown in FIG. 9, in the third aspheric surface (surface 8 in Table 13), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the configuration conditions of formula (1) or (4) above are satisfied. On the other hand, in the fourth aspheric surface (surface 9 in Table 13) and/or the fifth aspheric surface (surface 12 in Table 13), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x mark to the o mark so as to compensate for the change in power of the third aspheric surface. This maximizes the effect of aberration correction, achieving high specifications. In addition, the maximum effective diameter is 1550 mm for the concave mirror M1, making it possible to achieve compactness.

本実施例3の投影光学系PO3における縦収差図を図10Aに、横収差図およびi線の波面収差RMSを図10Bにそれぞれ示す。図29A~図29Bに示される従来構成の投影光学系POcの収差図および波面収差RMSと比較すれば一目瞭然であるが、物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(365nm)の波面収差RMSは、最大でも3.5mλと良好な性能を有している。 The longitudinal aberration diagram of the projection optical system PO3 of this embodiment 3 is shown in FIG. 10A, and the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line are shown in FIG. 10B. When compared with the aberration diagram and wavefront aberration RMS of the projection optical system POc of the conventional configuration shown in FIG. 29A-FIG. 29B, it is immediately apparent that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line (365 nm) is a maximum of 3.5 mλ, demonstrating good performance.

[実施例4]
本発明に係る投影光学系の実施例4について説明する。実施例4は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 4]
A fourth embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. The fourth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図11は、本発明に係る実施例4の投影光学系PO4の構成を示す概略図である。本実施例4の投影光学系PO4は、実施例1の投影光学系PO1と比べ、レンズ群LGの構成が異なるが、それ以外は同様の構成を有している。本実施例4のレンズ群LGは、レンズL2、レンズL3およびレンズL4を含みうる。レンズL2および/またはレンズL3が、それぞれ第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL4が第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例4において、レンズL2およびレンズL3は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL2および/またはレンズL3の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL4の凸面鏡側の面が、非球面(第2非球面)となっている。 Figure 11 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO4 according to a fourth embodiment of the present invention. The projection optical system PO4 of this embodiment has a different configuration of the lens group LG compared to the projection optical system PO1 of the first embodiment, but otherwise has a similar configuration. The lens group LG of this embodiment can include a lens L2, a lens L3, and a lens L4. It may be understood that the lens L2 and/or the lens L3 are first lenses having a first aspheric surface, and the lens L4 is a second lens having a second aspheric surface. In this embodiment, the lens L2 and the lens L3 are meniscus lenses with a convex surface facing the concave mirror side, and the surface of the lens L2 and/or the lens L3 on the concave mirror side is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of the lens L4 on the convex mirror side is an aspheric surface (second aspheric surface).

以下の表16は、本実施例4の投影光学系PO4の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例4の投影光学系PO4は、NA0.1でありながら、照明幅1100mmの大画面化、および、スリット幅100mmの生産効率向上が可能な仕様を実現している。また、以下の表17~表18は、本実施例4の投影光学系PO4における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例4の投影光学系PO4は、以下の表19に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件を全て満たしている。 Table 16 below shows the optical specifications of the projection optical system PO4 of this embodiment 4, including the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO4 of this embodiment 4 achieves specifications that enable a large screen with an illumination width of 1100 mm and improved production efficiency with a slit width of 100 mm, despite having an NA of 0.1. Tables 17 to 18 below show examples of numerical values of various parameters in the projection optical system PO4 of this embodiment 4. The table explanations and aspheric formulas are the same as those in embodiment 1. The projection optical system PO4 of embodiment 4 configured in this way satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6), as shown in Table 19 below.

図12は、実施例4の投影光学系PO4において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図12の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は凹面鏡M1の非球面であり、それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、3番目の非球面はレンズL2の凹面鏡側の非球面、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面、5番目の非球面はレンズL4の凸面鏡側の非球面であり、表17の7面、9面、12面にそれぞれ対応する。なお、本実施例4の投影光学系PO4は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 12 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO4 of Example 4, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 12, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, the second aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1, and these aspheric surfaces can be used mainly to correct the field curvature, astigmatism, and telecentricity that depend on the height of the chief ray. The third aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L2, the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, and the fifth aspheric surface is the aspheric surface on the convex mirror side of lens L4, which correspond to the 7th, 9th, and 12th surfaces of Table 17, respectively. In addition, since the projection optical system PO4 in this embodiment 4 is a symmetric system, the aspheric surface on the optical path from the object plane OP to the convex mirror M2 will be described here, and a description of the aspheric surface on the optical path from the convex mirror M2 to the image plane IP, which has a similar tendency, will be omitted.

図12に示されるように、3番目の非球面(表17の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。また、4番目の非球面(表17の9面)でも、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、5番目の非球面(表17の12面)では、3番目および/または4番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は凹面鏡M1の1550mmであるため、小型化も実現可能である。 As shown in FIG. 12, in the third aspheric surface (surface 7 in Table 17), the aspheric local power changes in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the above-mentioned condition of the composition of formula (1) or (4) is satisfied. In addition, in the fourth aspheric surface (surface 9 in Table 17), the aspheric local power changes in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the above-mentioned condition of the composition of formula (1) or (4) is satisfied. On the other hand, in the fifth aspheric surface (surface 12 in Table 17), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x to the o so as to compensate for the power change of the third and/or fourth aspheric surfaces. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications. In addition, the maximum effective diameter is 1550 mm for the concave mirror M1, so that miniaturization is also possible.

本実施例4の投影光学系PO4における縦収差図を図13Aに、横収差図おおびi線の波面収差RMSを図13Bにそれぞれ示す。図29A~図29Bに示される従来構成の投影光学系POcの収差図および波面収差RMSと比較すれば一目瞭然であるが、物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(365nm)の波面収差RMSは、最大でも4.3mλと良好な性能を有している。 The longitudinal aberration diagram of the projection optical system PO4 of this embodiment 4 is shown in FIG. 13A, and the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line are shown in FIG. 13B. When compared with the aberration diagram and wavefront aberration RMS of the projection optical system POc of the conventional configuration shown in FIG. 29A-FIG. 29B, it is immediately apparent that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line (365 nm) is a maximum of 4.3 mλ, demonstrating good performance.

[実施例5]
本発明に係る投影光学系の実施例5について説明する。実施例5は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 5]
A fifth embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. The fifth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図14は、本発明に係る実施例5の投影光学系PO5の構成を示す概略図である。本実施例5の投影光学系PO5は、実施例1の投影光学系PO1と比べ、レンズ群LGの構成が異なるが、それ以外は同様の構成を有している。本実施例5のレンズ群LGは、レンズL2およびレンズL3を含みうる。レンズL2が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL3が、第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例5において、レンズL2は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL2の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL3の凹面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。 Figure 14 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO5 of Example 5 according to the present invention. The projection optical system PO5 of Example 5 has a different configuration of the lens group LG compared to the projection optical system PO1 of Example 1, but otherwise has a similar configuration. The lens group LG of Example 5 can include a lens L2 and a lens L3. It may be understood that the lens L2 is a first lens having a first aspheric surface, and the lens L3 is a second lens having a second aspheric surface. In Example 5, the lens L2 is a meniscus lens with a convex surface facing the concave mirror side, and the surface of the lens L2 facing the concave mirror side is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of the lens L3 facing the concave mirror side is an aspheric surface (second aspheric surface).

以下の表20は、本実施例5の投影光学系PO5の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例5の投影光学系PO5は、実施例1~4よりも短波長化しており、主波長はDUV(deep ultra-violet:深紫外光)波長である320nm、NAも0.12と大きくしている。また、照明幅は900mm、スリット幅は50mmである。短波長化、高NA化、照明幅の点で、高解像力および大画面化が可能な仕様を実現している。また、以下の表21~表22は、本実施例5の投影光学系PO5における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例5の投影光学系PO5は、以下の表23に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件のうち、式(6)の構成条件以外は全て満たしている。 The following Table 20 shows the optical specifications of the projection optical system PO5 of this embodiment 5, including the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO5 of this embodiment 5 has a shorter wavelength than those of the first to fourth embodiments, a main wavelength of 320 nm, which is the DUV (deep ultra-violet) wavelength, and a larger NA of 0.12. The illumination width is 900 mm, and the slit width is 50 mm. In terms of the shorter wavelength, higher NA, and illumination width, specifications that enable high resolution and a larger screen are realized. In addition, the following Tables 21 to 22 show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system PO5 of this embodiment 5. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those of the first embodiment. The projection optical system PO5 of the fifth embodiment thus configured satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6) except for the configuration condition of formula (6), as shown in the following Table 23.

図15は、実施例5の投影光学系PO5において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図15の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は凹面鏡M1の非球面であり、それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、3番目の非球面はレンズL2の凹面鏡側の非球面、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面であり、表21の7面、9面にそれぞれ対応する。なお、本実施例5の投影光学系PO5は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 15 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO5 of the fifth embodiment, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 15, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, and the second aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1. These aspheric surfaces can be used mainly to correct the field curvature, astigmatism, and telecentricity that depend on the height of the chief ray. The third aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of the lens L2, and the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of the lens L3, which correspond to the seventh and ninth surfaces in Table 21, respectively. Note that since the projection optical system PO5 of the fifth embodiment is a symmetrical system, the aspheric surfaces on the optical path from the object surface OP to the convex mirror M2 will be described here, and the aspheric surfaces on the optical path from the convex mirror M2 to the image surface IP, which have a similar tendency, will not be described.

図15に示されるように、3番目の非球面(表21の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、4番目の非球面(表21の9面)では、3番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。 As shown in Figure 15, in the third aspheric surface (surface 7 in Table 21), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with a circle), satisfying the configuration conditions of formula (1) or (4) above. On the other hand, in the fourth aspheric surface (surface 9 in Table 21), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x to the circle so as to compensate for the change in power of the third aspheric surface. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications.

本実施例5の投影光学系PO5における縦収差図を図16Aに、横収差図および波長320nmの波面収差RMSを図16Bにそれぞれ示す。物体面上の照明領域は、短波長化しているにも関わらず、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、波長320nmの波面収差RMSは、最大でも29.5mλと良好な性能を有している。 Figure 16A shows the longitudinal aberration diagram for the projection optical system PO5 of this embodiment 5, and Figure 16B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS at a wavelength of 320 nm. It can be seen that, despite the shorter wavelength of the illumination area on the object plane, both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration, are well corrected. In addition, the wavefront aberration RMS at a wavelength of 320 nm is a maximum of 29.5 mλ, demonstrating good performance.

[実施例6]
本発明に係る投影光学系の実施例6について説明する。実施例6は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 6]
A sixth embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. The sixth embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図17は、本発明に係る実施例6の投影光学系PO6の構成を示す概略図である。本実施例6の投影光学系PO6は、実施例1の投影光学系PO1と比べ、第1非球面レンズL1と屈折光学部材SGとの間に第2非球面レンズL2を有するとともに、レンズ群にレンズL3およびレンズL4を含みうる。レンズL3が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL4が、第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例6において、レンズL3は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL3の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL4の凹面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。 Figure 17 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO6 according to a sixth embodiment of the present invention. Compared to the projection optical system PO1 of the first embodiment, the projection optical system PO6 of the sixth embodiment has a second aspherical lens L2 between the first aspherical lens L1 and the refractive optical element SG, and may include lenses L3 and L4 in the lens group. It may be understood that lens L3 is a first lens having a first aspherical surface, and lens L4 is a second lens having a second aspherical surface. In this sixth embodiment, lens L3 is a meniscus lens with a convex surface facing the concave mirror, and the surface of lens L3 facing the concave mirror is an aspherical surface (first aspherical surface). In addition, the surface of lens L4 facing the concave mirror is an aspherical surface (second aspherical surface).

以下の表24は、本実施例6の投影光学系PO6の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例6の投影光学系PO6は、実施例5と同様に実施例1~4よりも短波長化しており、主波長はDUV(deep ultra-violet:深紫外光)波長である320nmとしている。NAは、実施例5より大きい0.15としている。また、照明幅は900mm、スリット幅は50mmである。短波長化、高NA化、照明幅の点で、高解像力および大画面化が可能な仕様を実現している。また、以下の表25~表26は、本実施例6の投影光学系PO6における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例6の投影光学系PO6は、以下の表27に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件を全て満たしている。 The following Table 24 shows the optical specifications of the projection optical system PO6 of this embodiment 6, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. The projection optical system PO6 of this embodiment 6 has a shorter wavelength than the projection optical system PO6 of the first to fourth embodiments, as in the fifth embodiment, and the dominant wavelength is 320 nm, which is a DUV (deep ultra-violet) wavelength. The NA is 0.15, which is larger than that of the fifth embodiment. The illumination width is 900 mm, and the slit width is 50 mm. In terms of the shorter wavelength, higher NA, and illumination width, specifications that enable higher resolution and larger screens are realized. In addition, the following Tables 25 to 26 show examples of numerical values of various parameters in the projection optical system PO6 of this embodiment 6. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as in the first embodiment. The projection optical system PO6 of the sixth embodiment thus configured satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6), as shown in the following Table 27.

図18は、実施例6の投影光学系PO6において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図18の横軸において、1番目および2番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、3番目の非球面は第2非球面レンズL2の非球面、4番目の非球面は凹面鏡M1の非球面である。それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、5番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面、6番目の非球面はレンズL4の凹面鏡側の非球面であり、表25の9面、11面にそれぞれ対応する。なお、本実施例6の投影光学系PO6は対称系であるため、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 18 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO6 of Example 6, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 18, the first and second aspheric surfaces are the aspheric surfaces of the first aspheric lens L1, the third aspheric surface is the aspheric surface of the second aspheric lens L2, and the fourth aspheric surface is the aspheric surface of the concave mirror M1. These aspheric surfaces can be used primarily to correct the curvature of field, astigmatism, and telecentricity, which depend on the height of the chief ray. The fifth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, and the sixth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L4, which correspond to the ninth and eleventh surfaces of Table 25, respectively. In addition, since the projection optical system PO6 in this embodiment 6 is a symmetric system, we will explain here the aspheric surfaces on the optical path from the object plane OP to the convex mirror M2, and will omit a description of the aspheric surfaces on the optical path from the convex mirror M2 to the image plane IP, which have a similar tendency.

図18に示されるように、5番目の非球面(表25の9面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、6番目の非球面(表25の11面)では、5番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は凹面鏡M1の1524mmであるため、高NA化(NA0.15)および小型化も実現可能である。 As shown in FIG. 18, in the fifth aspheric surface (surface 9 in Table 25), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the configuration conditions of formula (1) or (4) above are satisfied. On the other hand, in the sixth aspheric surface (surface 11 in Table 25), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x mark to the o mark so as to compensate for the change in power of the fifth aspheric surface. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications. In addition, since the maximum effective diameter is 1524 mm for the concave mirror M1, it is also possible to achieve a high NA (NA 0.15) and compact size.

本実施例6の投影光学系PO6における縦収差図を図19Aに、横収差図および波長320nmの波面収差RMSを図19Bにそれぞれ示す。物体面上の照明領域は、短波長化しているにも関わらず、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、波長320nmの波面収差RMSは、最大でも10.7mλと良好な性能を有している。 Figure 19A shows the longitudinal aberration diagram for the projection optical system PO6 of this embodiment 6, and Figure 19B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS at a wavelength of 320 nm. It can be seen that, despite the shorter wavelength of the illumination area on the object plane, both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration, are well corrected. In addition, the wavefront aberration RMS at a wavelength of 320 nm is a maximum of 10.7 mλ, demonstrating good performance.

[実施例7]
本発明に係る投影光学系の実施例7について説明する。実施例7は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 7]
A seventh embodiment of the projection optical system according to the present invention will be described. The seventh embodiment basically inherits the contents described in the first embodiment, and is the same as that described in the first embodiment except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as those described in the first embodiment.

図20は、本発明に係る実施例7の投影光学系PO7の構成を示す概略図である。本実施例7の投影光学系PO7は、物体面OPにおける照明領域IRの像(具体的には、照明領域IRに設けられたパターンの像)を像面IPに拡大して投影する拡大系である。図20の例において、L1は第1非球面レンズ、L2は第2非球面レンズ、M1は第1凹面鏡、LGはレンズ群、M2は凸面鏡、M3は第2凹面鏡、L5は第3非球面レンズ、L6は第4非球面レンズを表している。OAは光軸、OPは物体面、IPは像面である。物体面OPからNA0.12で射出された光束は、物体面OPからの光路順にL1→L2→M1→LG→M2→LG→M3→L5→L6で各光学素子を通過または反射して像面IPに拡大して(1.2倍で)結像される。なお、投影光学系PO7の瞳位置(瞳面)は凸面鏡M2であり、凸面鏡M2の近傍に開口絞りを配置してもよい。 Figure 20 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO7 according to a seventh embodiment of the present invention. The projection optical system PO7 according to the seventh embodiment is a magnifying system that magnifies and projects an image of an illumination area IR (specifically, an image of a pattern provided in the illumination area IR) on an object surface OP onto an image surface IP. In the example of Figure 20, L1 represents a first aspheric lens, L2 represents a second aspheric lens, M1 represents a first concave mirror, LG represents a lens group, M2 represents a convex mirror, M3 represents a second concave mirror, L5 represents a third aspheric lens, and L6 represents a fourth aspheric lens. OA represents the optical axis, OP represents the object surface, and IP represents the image surface. The light beam emitted from the object surface OP with NA 0.12 passes through or is reflected by each optical element in the order of the optical path from the object surface OP: L1 → L2 → M1 → LG → M2 → LG → M3 → L5 → L6, and is magnified (1.2 times) and imaged on the image surface IP. The pupil position (pupil plane) of the projection optical system PO7 is the convex mirror M2, and the aperture stop may be located near the convex mirror M2.

また、本実施例7のレンズ群LGは、レンズL3およびレンズL4を含みうる。レンズL3が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL4が、第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例7において、レンズL3は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL3の凹面鏡側の面が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL4の凹面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。 The lens group LG of this embodiment 7 may include a lens L3 and a lens L4. It may be understood that lens L3 is a first lens having a first aspheric surface, and lens L4 is a second lens having a second aspheric surface. In this embodiment 7, lens L3 is a meniscus lens with its convex surface facing the concave mirror, and the surface of lens L3 facing the concave mirror is an aspheric surface (first aspheric surface). In addition, the surface of lens L4 facing the concave mirror is an aspheric surface (second aspheric surface).

以下の表28は、本実施例7の投影光学系PO7の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例7の投影光学系PO7では、主波長を365.5nmとしており、NAを0.1(像面側)としている。また、照明幅は875mm、スリット幅は67mmであるが、像面で換算した場合の照明幅は1050mm、スリット幅は80mmである。このような拡大系の構成(即ち、拡大倍率を有する構成)では、照明幅を大きくして大画面化を実現することができるとともに、物体面OPに配置される原版のサイズを小さくすることができる。つまり、原版を安価に作製することができるというメリットがある。また、以下の表29~表30は、本実施例7の投影光学系PO7における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例7の投影光学系PO7は、以下の表31に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件のうち、式(6)の構成条件以外は全て満たしている。 The following Table 28 shows the optical specifications of the projection optical system PO7 of this embodiment, including the specifications shown in FIG. 2A. In the projection optical system PO7 of this embodiment, the dominant wavelength is 365.5 nm, and the NA is 0.1 (image surface side). The illumination width is 875 mm, and the slit width is 67 mm, but the illumination width converted at the image surface is 1050 mm, and the slit width is 80 mm. In such a magnification system configuration (i.e., a configuration having a magnification), the illumination width can be increased to realize a large screen, and the size of the original placed on the object surface OP can be reduced. In other words, there is an advantage that the original can be produced inexpensively. In addition, the following Tables 29 to 30 show examples of the numerical values of various parameters in the projection optical system PO7 of this embodiment. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as those in the first embodiment. The projection optical system PO7 of Example 7 configured in this manner satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6) except for the configuration condition of formula (6), as shown in Table 31 below.

図21は、実施例7の投影光学系PO7において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図21の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は第2非球面レンズL2の非球面、3番目の非球面は第1凹面鏡M1の非球面である。8番目の非球面は第2凹面鏡M3の非球面、9番目の非球面は第3非球面レンズL5の非球面、10番目の非球面は第4非球面レンズL6の非球面である。それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、歪曲収差、コマ収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面、5番目の非球面はレンズL4の凹面鏡側の非球面であり、表29の7面、9面にそれぞれ対応する。なお、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 21 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO7 of Example 7, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 21, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, the second aspheric surface is the aspheric surface of the second aspheric lens L2, and the third aspheric surface is the aspheric surface of the first concave mirror M1. The eighth aspheric surface is the aspheric surface of the second concave mirror M3, the ninth aspheric surface is the aspheric surface of the third aspheric lens L5, and the tenth aspheric surface is the aspheric surface of the fourth aspheric lens L6. These aspheric surfaces can be used mainly to correct field curvature, astigmatism, distortion, coma, and telecentricity, which depend on the height of the chief ray. Additionally, the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, and the fifth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L4, which correspond to the seventh and ninth surfaces, respectively, on Table 29. Note that here, we will only explain the aspheric surfaces on the optical path from object plane OP to convex mirror M2, and will omit a description of the aspheric surfaces on the optical path from convex mirror M2 to image plane IP, which have a similar tendency.

図21に示されるように、4番目の非球面(表29の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、5番目の非球面(表29の9面)では、4番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。 As shown in Figure 21, in the fourth aspheric surface (surface 7 in Table 29), the aspheric local power changes monotonically in the negative direction from φcr to φsm from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with a circle), satisfying the configuration conditions of formula (1) or (4) above. On the other hand, in the fifth aspheric surface (surface 9 in Table 29), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x to the circle so as to compensate for the change in power of the fourth aspheric surface. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications.

本実施例7の投影光学系PO7における縦収差図を図22Aに、横収差図およびi線(波長365.5nm)の波面収差RMSを図22Bにそれぞれ示す。物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(波長365.5nm)の波面収差RMSは、最大でも19.6mλと良好な性能を有している。 Figure 22A shows the longitudinal aberration diagram of the projection optical system PO7 of this embodiment 7, and Figure 22B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line (wavelength 365.5 nm). It can be seen that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line (wavelength 365.5 nm) is a maximum of 19.6 mλ, demonstrating good performance.

[実施例8]
本発明に係る投影光学系の実施例8について説明する。実施例8は、実施例1および実施例7で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1および実施例7で説明したとおりである。例えば、式(1)~(6)で示した構成条件、各種定義などは実施例1で説明したとおりである。
[Example 8]
Example 8 of the projection optical system according to the present invention will be described. Example 8 basically inherits the contents explained in Examples 1 and 7, and is the same as explained in Examples 1 and 7 except for what will be mentioned below. For example, the configuration conditions and various definitions shown in formulas (1) to (6) are the same as explained in Example 1.

図23は、本発明に係る実施例8の投影光学系PO8の構成を示す概略図である。本実施例8の投影光学系PO8は、実施例7の投影光学系PO7と比べ、レンズ群LGの構成が異なるが、それ以外は同様の構成を有している。本実施例8のレンズ群は、レンズL3およびレンズL4を含みうる。レンズL3が、第1非球面を有する第1レンズであり、レンズL4が、第2非球面を有する第2レンズであると理解されてもよい。本実施例8において、レンズL3は、凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、レンズL3の凹面鏡側の面および/または凸面鏡側の面の双方が非球面(第1非球面)となっている。また、レンズL4の凹面鏡側の面が非球面(第2非球面)となっている。実施例7ではレンズL3の凹面鏡側の面のみが非球面であるのに対し、本実施例8ではレンズL3の凹面鏡側の面および凸面鏡側の面の双方が非球面である点で異なる。 Figure 23 is a schematic diagram showing the configuration of a projection optical system PO8 of Example 8 according to the present invention. The projection optical system PO8 of Example 8 has a different configuration of the lens group LG compared to the projection optical system PO7 of Example 7, but otherwise has a similar configuration. The lens group of Example 8 may include a lens L3 and a lens L4. The lens L3 may be understood to be a first lens having a first aspheric surface, and the lens L4 may be understood to be a second lens having a second aspheric surface. In Example 8, the lens L3 is a meniscus lens with a convex surface facing the concave mirror side, and both the surface of the lens L3 on the concave mirror side and/or the surface of the lens L3 on the convex mirror side are aspheric (first aspheric). In addition, the surface of the lens L4 on the concave mirror side is aspheric (second aspheric). The difference is that in Example 7, only the surface of the lens L3 on the concave mirror side is aspheric, whereas in Example 8, both the surface of the lens L3 on the concave mirror side and the surface of the lens L3 on the convex mirror side are aspheric.

以下の表32は、本実施例8の投影光学系PO8の光学仕様を示しており、図2Aで示した諸元も記載している。本実施例8の投影光学系PO8では、実施例7と同様に、主波長を365.5nmとしており、NAを0.1(像面側)としている。また、照明幅は875mm、スリット幅は67mmであるが、像面で換算した場合の照明幅は1050mm、スリット幅は80mmである。このような拡大系の構成(即ち、拡大倍率を有する構成)では、照明幅を大きくして大画面化を実現することができるとともに、物体面OPに配置される原版のサイズを小さくすることができる。つまり、原版を安価に作製することができるというメリットがある。また、以下の表33~表34は、本実施例8の投影光学系PO8における各種パラメータの数値例を示している。表の説明および非球面式は実施例1と同様である。このように構成された実施例7の投影光学系PO7は、以下の表35に示されるように、上記の式(1)~(6)の構成条件を全て満たしている。 The following Table 32 shows the optical specifications of the projection optical system PO8 of this embodiment 8, and also includes the specifications shown in FIG. 2A. In the projection optical system PO8 of this embodiment 8, the dominant wavelength is 365.5 nm, and the NA is 0.1 (image surface side), as in the seventh embodiment. The illumination width is 875 mm, and the slit width is 67 mm, but the illumination width converted at the image surface is 1050 mm, and the slit width is 80 mm. In such a magnification system configuration (i.e., a configuration having a magnification), the illumination width can be increased to realize a large screen, and the size of the original placed on the object surface OP can be reduced. In other words, there is an advantage that the original can be manufactured inexpensively. In addition, the following Tables 33 to 34 show examples of numerical values of various parameters in the projection optical system PO8 of this embodiment 8. The explanation of the table and the aspheric formula are the same as in the first embodiment. The projection optical system PO7 of the seventh embodiment configured in this way satisfies all of the configuration conditions of the above formulas (1) to (6), as shown in the following Table 35.

図24は、実施例8の投影光学系PO8において、各非球面の位置(高さ)を有効半径で規格化した非球面局所パワー変化を示している。図24の横軸において、1番目の非球面は第1非球面レンズL1の非球面、2番目の非球面は第2非球面レンズL2の非球面、3番目の非球面は第1凹面鏡M1の非球面である。10番目の非球面は第2凹面鏡M3の非球面、11番目の非球面は第3非球面レンズL5の非球面、12番目の非球面は第4非球面レンズL6の非球面である。それらの非球面は、主光線の高さに依存する像面湾曲、非点収差、歪曲収差、コマ収差、テレセン度を主に補正するために用いられうる。また、4番目の非球面はレンズL3の凹面鏡側の非球面、5番目の非球面はレンズL3の凸面鏡側の非球面、6番目の非球面はレンズL4の凹面鏡側の非球面であり、表33の7面、8面、9面にそれぞれ対応する。なお、ここでは、物体面OPから凸面鏡M2に至る光路上における非球面について説明し、同様の傾向となる凸面鏡M2から像面IPに至る光路上の非球面については説明を省略する。 Figure 24 shows the change in aspheric local power in the projection optical system PO8 of Example 8, where the position (height) of each aspheric surface is normalized by the effective radius. On the horizontal axis of Figure 24, the first aspheric surface is the aspheric surface of the first aspheric lens L1, the second aspheric surface is the aspheric surface of the second aspheric lens L2, and the third aspheric surface is the aspheric surface of the first concave mirror M1. The tenth aspheric surface is the aspheric surface of the second concave mirror M3, the eleventh aspheric surface is the aspheric surface of the third aspheric lens L5, and the twelfth aspheric surface is the aspheric surface of the fourth aspheric lens L6. These aspheric surfaces can be used mainly to correct field curvature, astigmatism, distortion, coma, and telecentricity, which depend on the height of the chief ray. Additionally, the fourth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L3, the fifth aspheric surface is the aspheric surface on the convex mirror side of lens L3, and the sixth aspheric surface is the aspheric surface on the concave mirror side of lens L4, which correspond to the seventh, eighth, and ninth surfaces on table 33. Note that here, only the aspheric surfaces on the optical path from object plane OP to convex mirror M2 will be described, and a description of the aspheric surfaces on the optical path from convex mirror M2 to image plane IP, which have a similar tendency, will be omitted.

図24に示されるように、4番目の非球面(表33の7面)では、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。また、5番目の非球面(表33の8面)でも、位置Pcr(×印)から位置Psm(〇印)に向かって非球面局所パワーがφcrからφsmへ負の方向に単調に変化しており、上記の式(1)または式(4)の構成条件を満たしている。一方、6番目の非球面(表33の9面)では、4番目の非球面のパワー変化および/または5番目の非球面のパワー変化が補償されるように、×印から〇印へ向かって非球面局所パワーが正の方向に単調に変化している。これにより、収差補正の効果を最大限に引き出し、高仕様化を達成している。また、最大有効径は第2凹面鏡M3の1658mmであるため、小型化も実現可能である。 As shown in FIG. 24, in the fourth aspheric surface (surface 7 in Table 33), the aspheric local power changes monotonically from φcr to φsm in the negative direction from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the above-mentioned condition of the composition of formula (1) or (4) is satisfied. In addition, in the fifth aspheric surface (surface 8 in Table 33), the aspheric local power changes monotonically from φcr to φsm in the negative direction from position Pcr (marked with an x) to position Psm (marked with an o), and the above-mentioned condition of the composition of formula (1) or (4) is satisfied. On the other hand, in the sixth aspheric surface (surface 9 in Table 33), the aspheric local power changes monotonically in the positive direction from the x to the o so that the power change of the fourth aspheric surface and/or the power change of the fifth aspheric surface is compensated. This maximizes the effect of aberration correction and achieves high specifications. In addition, the maximum effective diameter of the second concave mirror M3 is 1658 mm, making it possible to achieve compact size.

本実施例8の投影光学系PO8における縦収差図を図25Aに、横収差図およびi線(波長365.5nm)の波面収差RMSを図25Bにそれぞれ示す。物体面上の照明領域は、メリディオナル、サジタル共に、色収差も含め良好に補正されていることが分かる。また、i線(波長365.5nm)の波面収差RMSは、最大でも17.4mλと良好な性能を有している。 Figure 25A shows the longitudinal aberration diagram of the projection optical system PO8 of this embodiment 8, and Figure 25B shows the transverse aberration diagram and the wavefront aberration RMS of the i-line (wavelength 365.5 nm). It can be seen that the illumination area on the object plane is well corrected for both meridional and sagittal aberrations, including chromatic aberration. In addition, the wavefront aberration RMS of the i-line (wavelength 365.5 nm) has good performance, with a maximum of 17.4 mλ.

<露光装置の実施形態>
本発明に係る投影光学系を有する露光装置の実施形態について説明する。図26は、本実施形態の露光装置EAの構成例を示す概略図である。本実施形態の露光装置EAは、例えば、原版9と基板20とを相対的に走査しながら原版9のパターンを基板20上に転写する走査露光装置であり、照明光学系IL、投影光学系POおよび制御部CNTを備えうる。制御部CNTは、例えばCPU(Central Processing Unit)やメモリなどを有するコンピュータによって構成され、露光装置EAの各部を制御して基板20の露光を制御する。また、原版9および基板20は、不図示の原版駆動機構(原版ステージ)および基板駆動機構(基板ステージ)によってそれぞれ保持されて駆動される。
<Embodiments of Exposure Apparatus>
An embodiment of an exposure apparatus having a projection optical system according to the present invention will be described. FIG. 26 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an exposure apparatus EA of this embodiment. The exposure apparatus EA of this embodiment is, for example, a scanning exposure apparatus that transfers a pattern of an original 9 onto a substrate 20 while scanning the original 9 and the substrate 20 relatively, and can include an illumination optical system IL, a projection optical system PO, and a controller CNT. The controller CNT is configured by a computer having, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and controls each part of the exposure apparatus EA to control the exposure of the substrate 20. In addition, the original 9 and the substrate 20 are held and driven by an original driving mechanism (original stage) and a substrate driving mechanism (substrate stage), respectively, not shown.

照明光学系ILは、例えば、光源LS、第1コンデンサレンズ3、オプティカルインテグレータ4(フライアイレンズ)、第2コンデンサレンズ5、スリット規定部材6、結像光学系7、平面ミラー8を含みうる。光源LSは、例えば、水銀ランプ1と楕円ミラー2とを含みうる。スリット規定部材6は、原版9の照明領域(即ち、原版9を照明するスリット光の断面形状)を規定する。結像光学系7は、スリット規定部材6によって規定されたスリット光を投影光学系POの物体面OPに結像するように構成されている。平面ミラー8は、照明光学系ILにおいて光路を折り曲げる。なお、図26に示される露光装置EAでは、光源LSが照明光学系ILの構成要素として設けられているが、それに限られず、光源LSは照明光学系ILの構成要素でなくてもよい。 The illumination optical system IL may include, for example, a light source LS, a first condenser lens 3, an optical integrator 4 (fly-eye lens), a second condenser lens 5, a slit definition member 6, an imaging optical system 7, and a plane mirror 8. The light source LS may include, for example, a mercury lamp 1 and an elliptical mirror 2. The slit definition member 6 defines the illumination area of the original 9 (i.e., the cross-sectional shape of the slit light that illuminates the original 9). The imaging optical system 7 is configured to image the slit light defined by the slit definition member 6 on the object plane OP of the projection optical system PO. The plane mirror 8 bends the optical path in the illumination optical system IL. Note that, in the exposure apparatus EA shown in FIG. 26, the light source LS is provided as a component of the illumination optical system IL, but this is not limiting, and the light source LS does not have to be a component of the illumination optical system IL.

投影光学系POは、物体面OPに配置された原版9のパターンを、像面IPに配置された基板20に投影する。これにより基板20が露光され、原版9のパターンが基板上に転写されうる。投影光学系POは、等倍結像光学系(等倍系)、拡大結像光学系(拡大系)および縮小結像光学系(縮小系)の何れとしても構成されうるが、本実施形態では等倍結像光学系または拡大結像光学系として構成されうる。また、投影光学系POとしては、前述した実施例1~8の投影光学系PO1~PO8のいずれかが適用されうる。 The projection optical system PO projects the pattern of the original 9 placed on the object plane OP onto the substrate 20 placed on the image plane IP. This exposes the substrate 20, and the pattern of the original 9 can be transferred onto the substrate. The projection optical system PO can be configured as any of an equal-magnification imaging optical system (equal-magnification system), a magnification imaging optical system (magnification system), and a reduction imaging optical system (reduction system), but in this embodiment it can be configured as an equal-magnification imaging optical system or a magnification imaging optical system. In addition, any of the projection optical systems PO1 to PO8 of the above-mentioned Examples 1 to 8 can be used as the projection optical system PO.

投影光学系POは、物体面OPから像面に至る光路上に、物体面OPから順に、第1非球面レンズ10、第1平面鏡12、第1凹面鏡13、凸面鏡15、第2凹面鏡16、第2平面鏡17、第2非球面レンズ19を備えうる。また、第1非球面レンズ10と第1平面鏡12との間に第1屈折部材11が配置され、第2平面鏡17と第2非球面レンズ19との間に第2屈折部材18が配置されうる。第1屈折部材11および第2屈折部材18は、結像倍率および/または歪曲収差の調整に使用されうる。さらに、本実施形態の投影光学系POは、凹面鏡(第1凹面鏡13、第2凹面鏡16)と凸面鏡15との間にレンズ群14が設けられる。レンズ群14には、前述した実施例1~8のいずれかのレンズ群LGが適用されうる。なお、第1平面鏡12の鏡面(反射面)を含む平面と第2平面鏡17の鏡面(反射面)を含む平面とは、互いに90度の角度をなすとよい。第1平面鏡12および第2平面鏡17は一体的に(即ち、1つの構造物として)構成されてもよい。また、第1凹面鏡13および第2凹面鏡16は一体的に(即ち、1つの構造物として)構成されてもよい。 The projection optical system PO may include, in order from the object surface OP, a first aspherical lens 10, a first plane mirror 12, a first concave mirror 13, a convex mirror 15, a second concave mirror 16, a second plane mirror 17, and a second aspherical lens 19 on an optical path from the object surface OP to the image surface. In addition, a first refracting member 11 may be disposed between the first aspherical lens 10 and the first plane mirror 12, and a second refracting member 18 may be disposed between the second plane mirror 17 and the second aspherical lens 19. The first refracting member 11 and the second refracting member 18 may be used to adjust the imaging magnification and/or distortion. Furthermore, in the projection optical system PO of this embodiment, a lens group 14 is provided between the concave mirror (first concave mirror 13, second concave mirror 16) and the convex mirror 15. The lens group 14 may be any of the lens groups LG in the above-mentioned Examples 1 to 8. In addition, the plane including the mirror surface (reflecting surface) of the first plane mirror 12 and the plane including the mirror surface (reflecting surface) of the second plane mirror 17 should form an angle of 90 degrees with each other. The first plane mirror 12 and the second plane mirror 17 may be configured integrally (i.e., as a single structure). Also, the first concave mirror 13 and the second concave mirror 16 may be configured integrally (i.e., as a single structure).

<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像(加工)する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<Embodiments of a method for manufacturing an article>
The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The method for manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent applied to a substrate using the above-mentioned exposure apparatus (a step of exposing the substrate), and a step of developing (processing) the substrate on which the latent image pattern has been formed in the step. Furthermore, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article compared to conventional methods.

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.

PO:投影光学系、OP:物体面、IP:像面、LG:レンズ群、M1,M3:凹面鏡、M2:凸面鏡 PO: Projection optical system, OP: Object plane, IP: Image plane, LG: Lens group, M1, M3: Concave mirror, M2: Convex mirror

Claims (17)

凹面鏡および凸面鏡を有し、物体面上における光軸外に位置する照明領域のパターンの像を前記凹面鏡、前記凸面鏡、前記凹面鏡の順に反射させて像面に投影する投影光学系であって、
前記凹面鏡と前記凸面鏡との間の光路上に配置されたレンズ群を備え、
前記凹面鏡は非球面であり、
前記レンズ群は、第1非球面を有する第1レンズと、前記第1レンズと前記凸面鏡との間に配置され且つ第2非球面を有する第2レンズとを含み、
前記第1レンズの前記第1非球面は、前記照明領域を二等分する子午平面と前記照明領域とが交わる線における2つの端点のうち前記光軸に近い端点をYi、前記光軸から遠い端点をYaとし、前記端点Yiからの主光線が入射する前記第1非球面の位置をPcr、前記端点Yaからのサジタルマージナル光線が入射する前記第1非球面の位置をPsmとし、前記位置Pcr、前記位置Psmにおけるパワーをそれぞれφcr、φsmとしたとき、
φsm<φcr
を満たし、且つ、前記位置Pcrから前記位置Psmへのパワー変化として、前記パワーφcrから前記パワーφsmまで負の方向にパワーが変化するように構成され、
前記第2レンズの前記第2非球面は、前記第1非球面における前記位置Pcrから前記位置Psmへのパワー変化を補償するために、前記第1非球面の前記位置Pcrを通過した光線が入射する位置から、前記第1非球面の前記位置Psmを通過した光線が入射する位置に向かって、正の方向にパワーが変化している領域を有する、ことを特徴とする投影光学系。
1. A projection optical system having a concave mirror and a convex mirror, the projection optical system projects an image of a pattern of an illumination area located off an optical axis on an object plane onto an image plane by reflecting the image on the concave mirror, the convex mirror, and the concave mirror in this order,
a lens group disposed on an optical path between the concave mirror and the convex mirror,
the concave mirror is aspheric;
the lens group includes a first lens having a first aspheric surface, and a second lens disposed between the first lens and the convex mirror and having a second aspheric surface;
Regarding the first aspheric surface of the first lens, when one of two end points of a line at which a meridional plane that bisects the illumination area intersects with the illumination area is defined as Yi, and the other end point is defined as Ya, a position on the first aspheric surface at which a principal ray from the end point Yi is incident is defined as Pcr, a position on the first aspheric surface at which a sagittal marginal ray from the end point Ya is incident is defined as Psm, and powers at the positions Pcr and Psm are defined as φcr and φsm, respectively,
φsm<φcr
and the power is changed in a negative direction from the power φ to the power φ as a change in power from the position P to the position P,
the second aspheric surface of the second lens has a region in which power changes in a positive direction from a position where a light ray that has passed through the position Pcr on the first aspheric surface is incident to a position where a light ray that has passed through the position Psm on the first aspheric surface is incident, in order to compensate for a power change from the position Pcr to the position Psm on the first aspheric surface .
前記第2レンズの前記第2非球面のパワーをφmrとし、前記凸面鏡のパワーをφtmとしたとき、
-0.12 ≦ φmr/φtm ≦ 0.15
を満たす、ことを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。
When the power of the second aspheric surface of the second lens is φmr and the power of the convex mirror is φtm,
-0.12 ≦ φmr/φtm ≦ 0.15
2. The projection optical system according to claim 1, wherein the following expression is satisfied:
前記レンズ群の全体でのパワーをφAMとし、前記第2レンズのパワーをφTLとしたとき、
0.08 ≦ |φAM|/φTL ≦ 0.95
を満たす、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の投影光学系。
When the power of the entire lens group is φAM and the power of the second lens is φTL,
0.08 ≦ |φAM|/φTL ≦ 0.95
3. The projection optical system according to claim 1, wherein the following is satisfied:
前記第1非球面における前記光軸上のパワーをφoaとしたとき、
-0.95 ≦ (φsm-φcr)/|φoa|≦ -0.055
を満たす、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投影光学系。
When the power on the optical axis of the first aspheric surface is φoa,
-0.95 ≦ (φsm-φcr)/|φoa|≦ -0.055
4. The projection optical system according to claim 1, wherein the following is satisfied:
前記第1レンズは、前記レンズ群のうち最も前記凹面鏡側に配置されたレンズである、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。 5. The projection optical system according to claim 1, wherein the first lens is a lens in the lens group that is disposed closest to the concave mirror. 前記第1レンズは、前記凹面鏡側に凸面を向けたメニスカスレンズである、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。 6. The projection optical system according to claim 1, wherein the first lens is a meniscus lens having a convex surface facing the concave mirror side. 前記第2レンズは、前記レンズ群のうち最も前記凸面鏡側に配置されたレンズである、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。 7. The projection optical system according to claim 1, wherein the second lens is a lens in the lens group that is disposed closest to the convex mirror. 前記第2レンズのパワーは正である、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。 8. The projection optical system according to claim 1, wherein the second lens has a positive power. 前記凸面鏡の曲率半径をRtとし、前記第2レンズの前記凹面鏡側の面の曲率半径をRm1、前記第2レンズの前記凸面鏡側の面の曲率半径をRm2としたとき、
Rt/Rm1≦0.31 且つ Rt/Rm2 ≦ 0.31
を満たし、
前記第2レンズの前記凹面鏡側の面および前記凸面鏡側の面のうち少なくとも一方が前記第2非球面である、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。
When the radius of curvature of the convex mirror is Rt, the radius of curvature of the surface of the second lens facing the concave mirror is Rm1, and the radius of curvature of the surface of the second lens facing the convex mirror is Rm2,
Rt/Rm1≦0.31 and Rt/Rm2 ≦0.31
Fulfilling
9. The projection optical system according to claim 1, wherein at least one of a surface of the second lens facing the concave mirror and a surface of the second lens facing the convex mirror is the second aspheric surface.
最大物体高からの主光線が前記凹面鏡から前記レンズ群に入射する角度が30度より大きい、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の投影光学系。 10. The projection optical system according to claim 1, wherein an angle at which a chief ray from a maximum object height enters said lens group from said concave mirror is greater than 30 degrees. 前記照明領域は円弧状の領域である、ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の投影光学系。 11. The projection optical system according to claim 1, wherein the illumination area is an arc-shaped area. 前記物体面と前記凹面鏡との間、および/または前記像面と前記凹面鏡との間の光路上に非球面レンズを更に備える、ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の投影光学系。 12. The projection optical system according to claim 1, further comprising an aspheric lens on an optical path between the object surface and the concave mirror and/or between the image surface and the concave mirror. 前記投影光学系は等倍系である、ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の投影光学系。 13. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is a unity magnification system. 前記投影光学系は拡大系である、ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の投影光学系。 13. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is a magnification system. 凹面鏡および凸面鏡を有し、物体面上における光軸外に位置する照明領域のパターンの像を前記凹面鏡、前記凸面鏡、前記凹面鏡の順に反射させて像面に投影する投影光学系であって、1. A projection optical system having a concave mirror and a convex mirror, the projection optical system projects an image of a pattern of an illumination area located off an optical axis on an object plane onto an image plane by reflecting the image on the concave mirror, the convex mirror, and the concave mirror in this order,
前記凹面鏡と前記凸面鏡との間の光路上に配置されたレンズ群を備え、a lens group disposed on an optical path between the concave mirror and the convex mirror,
前記レンズ群は、第1非球面を有する第1レンズと、前記第1レンズと前記凸面鏡との間に配置され且つ第2非球面を有する第2レンズとを含み、the lens group includes a first lens having a first aspheric surface, and a second lens disposed between the first lens and the convex mirror and having a second aspheric surface;
前記第1レンズの前記第1非球面は、前記照明領域を二等分する子午平面と前記照明領域とが交わる線における2つの端点のうち前記光軸に近い端点をYi、前記光軸から遠い端点をYaとし、前記端点Yiからの主光線が入射する前記第1非球面の位置をPcr、前記端点Yaからのサジタルマージナル光線が入射する前記第1非球面の位置をPsmとし、前記位置Pcr、前記位置Psmにおけるパワーをそれぞれφcr、φsmとしたとき、Regarding the first aspheric surface of the first lens, when one of two end points of a line at which a meridional plane that bisects the illumination area intersects with the illumination area is defined as Yi, and the other end point is defined as Ya, a position on the first aspheric surface at which a principal ray from the end point Yi is incident is defined as Pcr, a position on the first aspheric surface at which a sagittal marginal ray from the end point Ya is incident is defined as Psm, and powers at the positions Pcr and Psm are defined as φcr and φsm, respectively,
φsm<φcrφsm<φcr
を満たし、Fulfilling
前記第2レンズの前記第2非球面は、前記第1非球面における前記位置Pcrから前記位置Psmへのパワー変化を補償するための領域を有し、the second aspheric surface of the second lens has a region for compensating for a power change from the position Pcr to the position Psm on the first aspheric surface,
前記凸面鏡の曲率半径をRtとし、前記第2レンズの前記凹面鏡側の面の曲率半径をRm1、前記第2レンズの前記凸面鏡側の面の曲率半径をRm2としたとき、When the radius of curvature of the convex mirror is Rt, the radius of curvature of the surface of the second lens facing the concave mirror is Rm1, and the radius of curvature of the surface of the second lens facing the convex mirror is Rm2,
Rt/Rm1≦ 0.31 且つ Rt/Rm2 ≦ 0.31Rt/Rm1≦0.31 and Rt/Rm2≦0.31
を満たし、Fulfilling
前記第2レンズの前記凹面鏡側の面および前記凸面鏡側の面のうち少なくとも一方が前記第2非球面である、ことを特徴とする投影光学系。a surface of said second lens facing said concave mirror and a surface of said second lens facing said convex mirror, said surface being the second aspheric surface.
基板を露光する露光装置であって、
原版を照明する照明光学系と、
請求項1乃至15のいずれか1項に記載の投影光学系と、
を備え、
前記投影光学系は、物体面に配置された前記原版のパターンを、像面に配置された前記基板上に投影する、ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus for exposing a substrate, comprising:
an illumination optical system for illuminating the original;
A projection optical system according to any one of claims 1 to 15 ,
Equipped with
an exposure apparatus, wherein the projection optical system projects a pattern of the original, which is arranged on an object plane, onto the substrate, which is arranged on an image plane;
請求項16に記載の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品の製造方法。
an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 16 ;
a processing step of processing the substrate exposed in the exposure step,
A method for manufacturing an article, comprising the steps of: manufacturing an article from the substrate processed in the processing step.
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