投影光学系
【課題】構成レンズの枚数の増加を抑制しながら、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度及び光学特性が得られるコンパクトな投影光学系を提供する。
【解決手段】紫外線を用いてレティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群を備え、第２レンズ群は、最も開口絞りに近く配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズと、該レンズＬ２５よりも第１レンズ群側に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズを有し、第３レンズ群は、最も開口絞りに近く配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズと、該レンズよりも第４レンズ群側に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、全光学系の倍率をβとするとき、０．４１＜｜β｜＜２．４の条件を満たす。
【解決手段】紫外線を用いてレティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群を備え、第２レンズ群は、最も開口絞りに近く配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズと、該レンズＬ２５よりも第１レンズ群側に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズを有し、第３レンズ群は、最も開口絞りに近く配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズと、該レンズよりも第４レンズ群側に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、全光学系の倍率をβとするとき、０．４１＜｜β｜＜２．４の条件を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系に関し、特に、プリント基板等を製造するための投影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント回路基板、液晶基板等の製造において、投影露光機が広く用いられており、この投影露光機に用いられる投影光学系も広く知られている。この投影光学系では、特に、歪曲収差や像面湾曲を始めとする収差を補正して、高い解像度及び良好な光学特性を有することが重要となる。この場合、構成レンズの枚数を抑制しようとすると、露光するための像の領域が小さくなる。そこで、これに対処するため、主に液晶基板の製造を対象として、開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を大きく取ることにより、十分な大きさの像の領域が得られるようにした投影光学系が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９９８５０号
【特許文献２】特開２００２−７２０８０号
【特許文献３】特開２００６−２６７３８３号
【特許文献４】特開２００７−７９０１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜４に記載された投影光学系においては、製品の製造に十分な解像度及び光学特性を備え、かつ実用上十分な大きさの像の領域（露光領域）が得られる。しかし、何れの投影光学系においても、構成レンズとして、３０枚を超える多数のレンズを要するため、投影光学系の全長が長くなり、重量も増加し、製造コストも高騰する問題を有する。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。
【０００５】
従って、本発明の目的は上述の問題を解決して、構成レンズの枚数の増加を抑制しながら、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性が得られるコンパクトな投影光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上術の問題を解決するため、本発明の投影光学系の１つの実施態様は、紫外線を用いて、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、を備え、前記第２レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ１と、前記レンズ１よりも前記第１レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、前記第３レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ２と、前記レンズ２よりも前記第４レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、全光学系の倍率をβとするとき、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【０００７】
ここで、「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合も、１枚のレンズから構成される場合も含まれる。また、「物体」とは、具体的には、レティクル上の（面上に描かれた）パターンを意味し、「像」とは、基板上に投影されたこのパターンの像を意味する。
本実施態様では、紫外線を用いて、レティクルの面上のパターンの像を、レジストが塗布された基板面上に投影する。所謂フォトリソグラフィーにより、レティクル上のパターンと同一、または相似するパターンを基板上に形成することができる。更に波長の短い紫外線を用いることによって、より微細なパターンを形成することができる。
特に、第２レンズ群の最も開口絞りに近い（つまり、最も第３レンズ群に近い）位置と、第３レンズ群の最も開口絞りに近い（つまり、最も第２レンズ群に近い）位置に、凹レンズ（レンズ１とレンズ２）を配置することによって、像面湾曲を補正して、像の広い範囲における平坦性を確保することができる。
【０００８】
また、条件式Ａに示すように、物体と像との倍率を適切に選択することによって、像の広い範囲における収差を良好に補正することができる。
仮に、｜β｜の値が２．４以上の場合には、拡大倍率が大きくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。一方、仮に、｜β｜の値が０．４１以下の場合には、拡大倍率が小さくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。
【０００９】
以上のように、本実施態様によれば、上記のような凹レンズ（レンズ１とレンズ２）の配置や条件式Ａによって、構成レンズの枚数に比較して、従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。なお、全光学系の倍率βが、０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０の範囲にある場合、更に良好な収差の補正を実現できる。
【００１０】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、光学系の構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないことを特徴とする。
【００１１】
本発明のように、紫外線域の波長の光を用いて露光する場合に、接着剤により貼り合わられたレンズを用いた場合、通常、接着剤は紫外線によって劣化を起こし、光学系の経時変化を起こして、解像力低下や透過率低下の原因となる。従って、本実施態様においては、構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないので、そのような問題を解消することができる。
【００１２】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記レンズ１は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有し、前記レンズ２は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有することを特徴とする。
【００１３】
上述のように、第２レンズ群の最も開口絞りに近い位置と、第３レンズ群の最も開口絞りに近い位置に、それぞれ凹レンズを配置することによって、像面湾曲を補正しているが、本実施態様のように、各々の凹レンズを、開口絞りに凹面を向ける方向に配置することによって、更に、非点収差を良好に補正することができる。
【００１４】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、前記レンズ１の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ１、前記レンズ２の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１、ｒ２はそれぞれ、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１５】
本実施態様において、もし、条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２の両方の条件を満たさない場合には、下記のような問題が生じる。例えば、ｒ１／Ｌが０．１以上で、ｒ２／Ｌの値が−０．１以下の場合には、像面湾曲が補正不足となり、像の広い領域における平坦性を得ることができない。一方、ｒ１／Ｌが０．０２５以下で、ｒ２／Ｌの値が−０．０２５以上の場合には、像面湾曲が補正オーバーとなり、同様に、像の広い領域における平坦性を得ることができない。
また、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２のどちらか一方の条件だけを満たした場合には、像面湾曲を補正することができるが、非点収差を補正することが困難である。また、倍率が１倍（等倍）の場合を除き、コマ収差を補正することも困難である。
以上のように、本実施態様において、レンズ１の曲率半径ｒ１及びレンズ３の曲率半径ｒ２について、条件式Ｂ１及びＢ２の条件を満たすことによって、像面湾曲、非点収差、コマ収差を適切に補正することができ、球面収差も補正できる。
【００１６】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、光学系の構成レンズの総枚数が、１２枚以上２２枚以下であることを特徴とする。
【００１７】
特許文献１〜４に記載の投影光学系のように、レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
一方、構成レンズの枚数を１２枚を下回る場合には、プリント回路基板等の露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
よって、プリント回路基板等を露光する投影光学系においては、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることが好ましいと考えられる。
【００１８】
従って、本実施態様によれば、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることによって、プリント回路基板等の露光に必要なレベルの収差補正が可能であって、かつ全長が短いコンパクトな投影光学系を、低い製造コストで実現できる。
【００１９】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、物体側及び像側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする。
【００２０】
本実施形態では、投影光学系の物体側及び像側の両側において、光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。
投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００２１】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、物体と像との間の倍率が−１であることを特徴とする。
【００２２】
本実施態様では、上記の全光学系の倍率βの範囲のうち、等倍で投影する場合を示す。露光領域が比較的大きな場合に、歪曲収差を良好に補正するには、等倍で投影することが好ましい。また、光学系の構成としては、開口絞りを挟んで対称形に形成することが好ましい。
【００２３】
従って、本実施態様によれば、物体側及び像側共にテレセントリック光学系なので、設定された任意の倍率で、倍率誤差や位置誤差が生じず、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することができる。
【００２４】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記第４レンズ群の焦点をＦ４、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２５（条件式Ｃ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２５】
仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．２５以上の場合には、大きな歪曲収差と瞳の球面収差は発生するため、露光領域全体で良好なテレセントリックな状態を保てず、デフォーカスによる歪曲収差発生の恐れがある。一方、仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．０５以下の場合には、開口絞りから出た主光線を光軸に平行にまで曲げることができず、像側テレセントリックを得ることができない。
従って、条件式Ｄを満たすことによって、像側をテレセントリックにするために配置された正屈折力の第４レンズ群のパワーを最適化して、露光領域全体で良好なテレセントリックを得ることができる。
【００２６】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２７】
仮に、Ｙ／Ｌの値が０．１５以上の場合には、露光範囲に対して光学系の全長が短かすぎて、歪曲収差や像面湾曲等の収差を適正に補正することができない。一方、仮に、Ｙ／Ｌの値が０．０６以下の場合には、光学系の全長が長すぎるため、光学系の肥大化、製造コストの上昇を招き、延いては、露光装置全体の肥大化、製造コストの上昇の原因になる。
従って、本実施態様によれば、物体から像までの距離を適正な範囲に収めることによって、良好な収差補正でき、かつコンパクトで低いコストで製造可能な投影光学系を得ることができる。
【００２８】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記第１レンズ群の最も物体に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４とし、
前記第４レンズ群の最も像に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６とする場合において、
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２９】
仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が０．２５以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が−１以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ１を満たすことによって、第１レンズ群の最も物体に近いレンズのシェイプファクターを最適化することができる。
【００３０】
また、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が１以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が−０．２５以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ２を満たすことによって、第４レンズ群の最も像に近いレンズのシェイプファクターを最適化することができる。
【００３１】
以上のように、本実施態様によれば、条件式Ｅ１、Ｅ２を満たすことによって、最も物体に近いレンズ、及び最も像に近いレンズにおけるシェイプファクターを最適化することができるので、物体側及び像側共に、露光領域全体で良好なテレセントリック状態を保つことができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明の投影光学系においては、構成レンズの枚数に比較して、従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の投影光学系について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
（本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の説明）
始めに、図１を用いて、本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の１つの実施形態の説明を行なう。
図１は、投影露光装置２の基本構成を示す概略図であり、投影露光装置２は、照明装置２０、レティクル３０を載置するレティクルステージ３２、本発明に係る投影光学系１０、及び基板４０を載置する基板ステージ４２から主に構成される。また、図示されていないが、投影露光装置２には、その他、ステージ移動機構、基板搬送装置、付帯設備等が備えられている。
【００３４】
投影露光装置２は、紫外線を用いて、レティクル３０の面に描かれたパターンの像を、レジストが塗布された基板４０の面上に投影、露光することにより、所謂フォトリソグラフィーにより、レティクル３０上のパターンと同一、または相似するパターンを基板４０上に形成することができる。なお、図２以降の投影光学系１０の構成を示す図においては、レティクル３０の面上に描かれたパターンを「物体」として示し、基板４０上に投影されたこのパターンの像を、「像」として示してある。
【００３５】
光線が進む順に更に詳細に述べれば、照明装置２０から出力された紫外線波長域の光線が、レティクルステージ３２に載置されたレティクル３０に入射し、レティクル３０を透過して、光学投影系１０に入射する。そして、投影光学系１０を透過した光は、基板４０へ入射し、レティクル３０の面状に描かれたパターンの像が基板４０の面状に投影、露光され、このパターンと同一、または相似するパターンを基板４０上に形成することができる。基板４０の用途としては、例えば、プリント回路基板に用いることを例示できるが、必要とされる解像度、光学特性等によっては、液晶基板や半導体を始めとするその他の任意の用途に適用可能である。
【００３６】
図示されていないが、照明装置２０の内部には、光源が備えられており、この光源としては、短波長から長波長を含む比較的広波長帯域の紫外線を出射する光源を用いることができる。具体的には、例えば、７０〜４０５ｎｍといった広波長帯域の紫外線を同時に出射可能な水銀ランプ、フラッシュランプ等を用いることができる。
また、レティクルステージ３２及び基板ステージ４２は、移動機構により移動可能になっており、レティクル３０上のパターンと基板４０と間で、正確な位置合わせ行うことができる。
【００３７】
（投影光学系の説明）
次に、図２〜図４を用いて、本発明に係る投影光学系１０の詳細な説明を行なう。
図２〜図４に示す本発明に係る投影光学系１０の第１〜第３の実施形態は、何れも、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。なお、「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合も、１枚のレンズで構成される場合も含まれる。
【００３８】
＜投影光学系の第１の実施形態の説明＞
始めに、図２を参照して、本発明に係る投影光学系１０の第１の実施形態のレンズ構成を説明する。本実施形態では、レティクル３０（物体）側から基板４０（像）側の順に、１枚のレンズＬ１１から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、５枚のレンズＬ２１〜Ｌ２５から構成される正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、５枚のレンズＬ３１〜Ｌ３５から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、１枚のレンズＬ４１から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とが備えられている。
以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
図２及び表１に示すように、第１レンズ群Ｌ１は、両凸レンズＬ１１から構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側の順に、像側に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２１と、正屈折力の３枚のレンズＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４と、像側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２５とから構成されている。
つまり、第２レンズ群Ｌ２は、最も開口絞り１２に近い位置に負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２５（「レンズ１」と称する場合もある）と、レンズＬ２５よりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズ（本実施形態では、レンズＬ２２〜Ｌ２４の３枚）とを有している。また、凸レンズに凹レンズを組み合わせることにより、像の平坦性に寄与し、光学系の全長を短くすることにも寄与する。
【００４１】
第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側の順に、物体側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１と、正屈折力の３枚のレンズＬ３２、Ｌ３３、Ｌ３４と、物体側に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３５とから構成される。
つまり、第３レンズ群Ｌ３は、最も開口絞り１２に近い位置に負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１（「レンズ２」と称する場合もある）と、レンズＬ３１よりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズ（本実施形態では、レンズＬ３２〜Ｌ３４の３枚）とを有している。また、凸レンズに凹レンズを組み合わせることにより、像の平坦性に寄与し、光学系の全長を短くすることにも寄与する。
第４レンズ群Ｌ３は、両凸レンズＬ４１から構成されている。図２及び表１から明らかなように、本実施形態では、光学系１０では、開口絞り１２を中心に対称形に配置されたレンズ構成を有している。
【００４２】
特に、第２レンズ群Ｌ２の最も開口絞り１２に近い位置と、第３レンズ群Ｌ３の最も開口絞り１２に近い位置に、凹レンズ（レンズＬ２５とレンズＬ３１）を配置することによって、像面湾曲を補正して、像の広い範囲における平坦性を確保することができる。特に、各々の凹レンズ（レンズＬ２５、Ｌ３１）を、開口絞り１２に凹面を向ける方向に配置することによって、更に、非点収差を良好に補正することができる。
【００４３】
ここで、本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００４４】
【表２】
【００４５】
上記の表２によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である。
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
物体と像との間の倍率を、上記の条件式に示すような範囲にすることによって、像の広い範囲における収差を良好に補正することができる。
仮に、｜β｜の値が２．４以上の場合には、拡大倍率が大きくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。一方、仮に、｜β｜の値が０．４１以下の場合には、拡大倍率が小さくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。
【００４６】
以上のように、本実施態様によれば、上記のような凹レンズ（レンズＬ２５とレンズＬ３１）の配置や上記の条件式によって、構成レンズの枚数に比較して従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【００４７】
また、紫外線を用いて露光する場合に、接着剤により貼り合わられたレンズを用いると、通常、接着剤は紫外線によって劣化を起こし、光学系の経時変化を起こして、解像力低下や透過率低下の原因となる。しかし、本実施形態では、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていないので、そのような問題は生じず、長期間に渡り高い光学性能を発揮することができる。
【００４８】
上記の表２によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４８４であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４８４である。従って、本実施形態では、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
【００４９】
仮に、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２の両方の条件を満たさない場合には、下記のような問題が生じる。例えば、ｒ１／Ｌが０．１以上で、ｒ２／Ｌの値が−０．１以下の場合には、像面湾曲が補正不足となり、像の広い領域における平坦性を得ることができない。一方、ｒ１／Ｌの値が０．０２５以下でｒ２／Ｌの値が−０．０２５以上の場合には、像面湾曲が補正オーバーとなり、同様に、像の広い領域における平坦性を得ることができない。
また、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２のどちらか一方の条件だけを満たした場合には、像面湾曲を補正することができるが、非点収差を補正することが困難である。また、倍率が１倍（等倍）の場合を除き、コマ収差を補正することも困難である。
従って、レンズＬ２５の曲率半径ｒ１及びレンズＬ３１の曲率半径ｒ２について、ｒ１／Ｌ及びｒ２／Ｌの絶対値が０．０２５から０．１の間の値となるようにすることによって、像面湾曲、非点収差、コマ収差を適切に補正することができ、球面収差も補正できる。
【００５０】
また、本実施形態の投影光学系１０は、構成レンズの総枚数が１２枚であって、１０枚以上２２枚以下の条件を満たす。構成レンズの枚数が１２枚であれば、投影系が表１に示すような適切な諸元を得ることによって、プリント回路基板の露光に必要なレベルまで収差を補正することができる。このことは、後述するように、本実施形態の投影光学系の諸収差を示す図（図５、６参照）から明らかである。
【００５１】
本実施形態においては、構成レンズの枚数が１２枚であるが、レンズ枚数を多くすれば（例えば、３０枚以上）、開口数ＮＡを大きくとれて露光面積を大きくすることができる。しかし、この場合、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
一方、第１レンズ群Ｌ１及び第４レンズ群Ｌ４にそれぞれ１枚のレンズを備え、第２レンズ群Ｌ２及び第３のレンズ群Ｌ３にそれぞれ５枚のレンズを備えた本実施形態の構成が、プリント回路基板の露光に必要なレベルの収差補正を実現できる最小レンズ構成であると考えられる。もし、構成レンズの枚数を１２枚より少なくする場合には、第２レンズ群Ｌ２及び第３のレンズ群Ｌ３の構成レンズを減らす必要があるが、この場合には、プリント回路基板の露光に必要なレベルまで収差を補正することが非常に困難である。
【００５２】
従って、プリント回路基板等を露光する投影光学系においては、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることが好ましいと考えられる。これにより、プリント回路基板等の露光に必要なレベルの収差補正が可能であって、全長が短いコンパクトな投影光学系を、低い製造コストで得ることができる。
【００５３】
＜テレセントリック光学系に関する説明＞
更に、投影光学系が、物体側及び像側共に、光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系であることが望ましい。
投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
従って、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にすることによって、設定された任意の倍率においても倍率誤差や位置誤差が生じず、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することができる。
【００５４】
以上のように、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にすることが重要であるが、上記の表２によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１９６９であり、本実施形態では、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．２以上の場合には、大きな歪曲収差と瞳の球面収差は発生するため、露光領域全体で良好なテレセントリックな状態を保てず、デフォーカスによる歪曲収差発生の恐れがある。一方、仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．０５以下の場合には、開口絞りから出た主光線を光軸に平行にまで曲げることができず、像側テレセントリックを得ることができない。
【００５５】
従って、Ｙ／Ｆ４を０．０５から０．２の間の値にすることによって、像側をテレセントリックにするために配置された正屈折力の第４レンズ群のパワーを最適化して、露光領域全体で良好なテレセントリックを得ることができる。
【００５６】
更に、上記の表２によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１０５２であり、本実施形態では、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす。
仮に、Ｙ／Ｌの値が０．１５以上の場合には、露光範囲に対して光学系の全長が短かすぎて、歪曲収差や像面湾曲等の収差を適正に補正することができない。一方、仮に、Ｙ／Ｌの値が０．０６以下の場合には、光学系の全長が長すぎるため、光学系の肥大化、製造コストの上昇を招き、延いては、露光装置全体の肥大化、製造コストの上昇の原因になる。
従って、物体から像までの距離を適正な範囲に収める（Ｙ／Ｌの値を０．０６から０．１５の間にする）ことによって、良好な収差補正でき、かつコンパクトで低いコストで製造可能な投影光学系を得ることができる。
【００５７】
上記の表２によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）も０である。従って、本実施形態では、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にするための条件式である
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １（条件式Ｅ２）
を満たす。
【００５８】
仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が０．２５以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が−１以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ１を満たすことによって、第１レンズ群の最も物体に近いレンズＬ１１のシェイプファクターを最適化することができる。
【００５９】
また、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が１以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が−０．２５以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ２を満たすことによって、第４レンズ群の最も像に近いレンズＬ４１のシェイプファクターを最適化することができる。
これにより、物体側及び像側共に、露光領域全体で良好なテレセントリック状態を保つことができる。
【００６０】
また、図２及び表１に示すように、 第１の実施形態では、光学系を、開口絞り１２を挟んで対称形に形成しており、更に、物体と像との間の倍率を−１（等倍）にしているが、このことは、露光領域が比較的大きな場合に、歪曲収差を良好に補正するのに好ましい。
【００６１】
以上のように、本発明に係る第１の実施形態により、光学系の収差を良好に補正することが可能となるが、このことは、露光波長が３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの露光光に対する諸収差を示す図５及び図６から明らかである。ここで、図５（ａ）は、投影光学系１０の像面湾曲を示す図であり、図５（ｂ）は投影光学系１０の歪曲収差図を示し、図６は投影光学系１０のコマ収差図を示す。各図において、露光波長３６５ｎｍに対する収差を実線で示し、露光波長４０５ｎｍに対する収差を破線で示す。
なお、図５（ａ）、（ｂ）の縦軸は物体高を示し、図５（ａ）のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、図５（ａ）のＳで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、図６の縦軸及び横軸のスケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。
本発明に係る投影光学系の第１の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【００６２】
次に、構成レンズの総枚数が２２枚の投影光学系１０を、投影光学系の第２の実施形態２として図３に示し、構成レンズの総枚数が１４枚の投影光学系１０を、投影光学系の第３の実施形態３として図４に示す。
【００６３】
＜投影光学系の第２の実施形態の説明＞
図３に示す投影光学系１０の第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。次に、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点にポイントを絞って、以下に説明する。
【００６４】
レンズ構成の概要について、第１の実施形態と第２の実施形態との間で異なる点を説明する。第２レンズ群Ｌ２において、開口絞り１２に最も近い位置に像側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズ（第１の実施形態：Ｌ２５、第２の実施形態：レンズＬ２８）と、このレンズよりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に、３枚の正屈折力のレンズ（第１の実施形態：レンズＬ２２〜Ｌ２４、第２の実施形態：レンズＬ２５〜Ｌ２７）とが配置されている点では、第１の実施形態及び第２の実施形態で同一である。しかし、第１実施形態においては、３枚の正屈折力のレンズよりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に、１枚の負屈折力のレンズ（レンズＬ２１）が配置されているが、第２実施形態においては、負屈折力のレンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ２１〜Ｌ２４）が配置されている点で異なる。
【００６５】
同様に、第３レンズ群Ｌ３において、開口絞り１２に最も近い位置に物体側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１と、このレンズＬ３１よりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に、３枚の正屈折力のレンズＬ３２〜Ｌ３４とが配置されている点では、第１の実施形態及び第２の実施形態で同一である。しかし、第１実施形態においては、３枚の正屈折力のレンズよりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に、１枚の負屈折力のレンズ（レンズＬ３５）が配置されているが、第２実施形態においては、負屈折力のレンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ３５〜Ｌ３８）が配置されている点で異なる。
【００６６】
第４レンズ群Ｌ４において、第１の実施形態では、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４１）のみから構成されているが、第２実施形態においては、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４５）の物体側に、凹レンズ及び凸レンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ４１〜Ｌ４４）が配置されている点で異なる。
【００６７】
第１レンズ群Ｌ１については、第１の実施形態及び第２の実施形態共に、１枚の両凸レンズ（レンズＬ１１）から構成されており同一である。また、第２の実施形態においても、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていない。以上のような、構成レンズの総枚数が２２枚の投影光学系１０の諸元の値を下表に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
また、本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００７０】
【表４】
【００７１】
上記の表４によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１．４５であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
上記の表４によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４２８であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４２８であって、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
上記の表４によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１４４３であって、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
上記の表４によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１１６９であって、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす
上記の表４によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０．２２４７であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）が０であって、
−１ ≦ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ≦ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ≦ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ≦ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たす。
【００７２】
表２及び表４の比較から明らかなように、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べてより大きなＮＡ値を取ることができ、よって更に高い解像度が得られる。ここで、第２の実施形態の投影光学系１０の像面湾曲を示す図を図７（ａ）に示し、投影光学系１０の歪曲収差図を図７（ｂ）に示し、投影光学系１０のコマ収差図を図８は示す。各図において、露光波長３６５ｎｍに対する収差を実線で示し、露光波長４０５ｎｍに対する収差を破線で示す。これらの図から、第２の実施形態では、光学系の収差を、第１の実施形態に比べて更に良好に補正することが可能であるこが実証された。
また、光学系の構成レンズの総枚数が２２枚を超える場合には、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
従って、本発明に係る第２の実施形態においては、第１の実施形態と比べて、更に大きな露光領域や、更に優れた解像度及び光学特性を期待でき、光学系の全長についても、３０枚を超えるレンズで構成された従来の光学系に較べて、十分にコンパクトな投影光学系を実現できる。
【００７３】
＜色消しレンズの説明＞
光には波長によって屈折率が異なる性質があるため、複数の波長を含む光線の場合に、波長により屈折率が異なることにより生じる色収差が生じる。この色収差を抑制するため、屈折率と色分散の異なる２枚のレンズ、例えば凸レンズと凹レンズを組み合わせた色消しレンズを用いることが有効である。第１の実施形態であれば、レンズＬ３４及びレンズＬ３５の組み合わせが色消しレンズに該当し、第２の実施形態であれば、レンズ４３及びレンズ４４の組み合わせが色消しレンズに該当する。
図５〜図８に、露光波長が３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの露光光に対する諸収差図が示されているが、波長による収差の差異が抑制されており、上記の色消しレンズが機能していると考えられる。なお、このような色消しレンズでは、アッベ数の大きな硝子材料を用いることが望ましい。これにより波長帯域の広い紫外線でも良好な色収差の補正が実現できる。
【００７４】
＜投影光学系の第３の実施形態の説明＞
次に、図４に示す投影光学系１０の第３の実施形態を説明すると、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。次に、第３の実施形態において、第１の実施形態と異なる点にポイントを絞って、以下に説明する。
【００７５】
レンズ構成の概要について、第１の実施形態と第３の実施形態との間で異なる点を説明する。第４レンズ群Ｌ４において、第１の実施形態では、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４１）のみから構成されているが、第３実施形態においては、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４３）の物体側に、色収差を補正可能なレンズＬ４１〜Ｌ４２が配置されている点で異なる。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、及び第３レンズ群Ｌ３の基本的なレンズ構成については、第１の実施形態と第３の実施形態とでは基本的に同一である（ただし、構成レンズの諸元は異なる）。また、第３の実施形態においても、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていない。
以上のような、構成レンズの総枚数が１４の投影光学系１０の諸元の値を下表に示す。
【００７６】
【表５】
【００７７】
本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００７８】
【表６】
【００７９】
上記の表６によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１．２であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
上記の表６によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４４７であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４４７であって、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１４８９であって、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１１５２であって、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）も０であって、
−１ ≦ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ≦ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ≦ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ≦ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たす。
【００８０】
ここで、第３の実施形態の投影光学系１０の像面湾曲を示す図を図９（ａ）に示し、投影光学系１０の歪曲収差図を図９（ｂ）に示し、投影光学系１０のコマ収差図を図１０は示す。これらの図から、第３の実施形態においても、光学系の収差を良好に補正することが可能であるこが実証された。
従って、本発明に係る第３の実施形態においても、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができ、特に、本実施形態は、収差を補正する性能と、光学系の大きさ（全長）において、程よくバランスのとれた投影光学系であるといえる。
【００８１】
（本発明の投影光学系のその他の実施形態の説明）
なお、本発明の投影光学系は、上述の実施形態だけでなく、その他の様々な実施形態が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の１つの実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の投影光学系の第１の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の投影光学系の第２の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の投影光学系の第３の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の投影光学系の第１の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図６】本発明の投影光学系の第１の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【図７】本発明の投影光学系の第２の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図８】本発明の投影光学系の第２の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【図９】本発明の投影光学系の第３の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図１０】本発明の投影光学系の第３の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【符号の説明】
【００８３】
２ 投影露光装置
１０ 投影光学系
１２ 開口絞り
２０ 照明装置
３０ レティクル
３２ レティクルステージ
４０ 基板
４２ 基板ステージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系に関し、特に、プリント基板等を製造するための投影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント回路基板、液晶基板等の製造において、投影露光機が広く用いられており、この投影露光機に用いられる投影光学系も広く知られている。この投影光学系では、特に、歪曲収差や像面湾曲を始めとする収差を補正して、高い解像度及び良好な光学特性を有することが重要となる。この場合、構成レンズの枚数を抑制しようとすると、露光するための像の領域が小さくなる。そこで、これに対処するため、主に液晶基板の製造を対象として、開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を大きく取ることにより、十分な大きさの像の領域が得られるようにした投影光学系が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９９８５０号
【特許文献２】特開２００２−７２０８０号
【特許文献３】特開２００６−２６７３８３号
【特許文献４】特開２００７−７９０１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜４に記載された投影光学系においては、製品の製造に十分な解像度及び光学特性を備え、かつ実用上十分な大きさの像の領域（露光領域）が得られる。しかし、何れの投影光学系においても、構成レンズとして、３０枚を超える多数のレンズを要するため、投影光学系の全長が長くなり、重量も増加し、製造コストも高騰する問題を有する。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。
【０００５】
従って、本発明の目的は上述の問題を解決して、構成レンズの枚数の増加を抑制しながら、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性が得られるコンパクトな投影光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上術の問題を解決するため、本発明の投影光学系の１つの実施態様は、紫外線を用いて、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、を備え、前記第２レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ１と、前記レンズ１よりも前記第１レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、前記第３レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ２と、前記レンズ２よりも前記第４レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、全光学系の倍率をβとするとき、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【０００７】
ここで、「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合も、１枚のレンズから構成される場合も含まれる。また、「物体」とは、具体的には、レティクル上の（面上に描かれた）パターンを意味し、「像」とは、基板上に投影されたこのパターンの像を意味する。
本実施態様では、紫外線を用いて、レティクルの面上のパターンの像を、レジストが塗布された基板面上に投影する。所謂フォトリソグラフィーにより、レティクル上のパターンと同一、または相似するパターンを基板上に形成することができる。更に波長の短い紫外線を用いることによって、より微細なパターンを形成することができる。
特に、第２レンズ群の最も開口絞りに近い（つまり、最も第３レンズ群に近い）位置と、第３レンズ群の最も開口絞りに近い（つまり、最も第２レンズ群に近い）位置に、凹レンズ（レンズ１とレンズ２）を配置することによって、像面湾曲を補正して、像の広い範囲における平坦性を確保することができる。
【０００８】
また、条件式Ａに示すように、物体と像との倍率を適切に選択することによって、像の広い範囲における収差を良好に補正することができる。
仮に、｜β｜の値が２．４以上の場合には、拡大倍率が大きくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。一方、仮に、｜β｜の値が０．４１以下の場合には、拡大倍率が小さくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。
【０００９】
以上のように、本実施態様によれば、上記のような凹レンズ（レンズ１とレンズ２）の配置や条件式Ａによって、構成レンズの枚数に比較して、従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。なお、全光学系の倍率βが、０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０の範囲にある場合、更に良好な収差の補正を実現できる。
【００１０】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、光学系の構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないことを特徴とする。
【００１１】
本発明のように、紫外線域の波長の光を用いて露光する場合に、接着剤により貼り合わられたレンズを用いた場合、通常、接着剤は紫外線によって劣化を起こし、光学系の経時変化を起こして、解像力低下や透過率低下の原因となる。従って、本実施態様においては、構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないので、そのような問題を解消することができる。
【００１２】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記レンズ１は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有し、前記レンズ２は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有することを特徴とする。
【００１３】
上述のように、第２レンズ群の最も開口絞りに近い位置と、第３レンズ群の最も開口絞りに近い位置に、それぞれ凹レンズを配置することによって、像面湾曲を補正しているが、本実施態様のように、各々の凹レンズを、開口絞りに凹面を向ける方向に配置することによって、更に、非点収差を良好に補正することができる。
【００１４】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、前記レンズ１の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ１、前記レンズ２の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１、ｒ２はそれぞれ、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１５】
本実施態様において、もし、条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２の両方の条件を満たさない場合には、下記のような問題が生じる。例えば、ｒ１／Ｌが０．１以上で、ｒ２／Ｌの値が−０．１以下の場合には、像面湾曲が補正不足となり、像の広い領域における平坦性を得ることができない。一方、ｒ１／Ｌが０．０２５以下で、ｒ２／Ｌの値が−０．０２５以上の場合には、像面湾曲が補正オーバーとなり、同様に、像の広い領域における平坦性を得ることができない。
また、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２のどちらか一方の条件だけを満たした場合には、像面湾曲を補正することができるが、非点収差を補正することが困難である。また、倍率が１倍（等倍）の場合を除き、コマ収差を補正することも困難である。
以上のように、本実施態様において、レンズ１の曲率半径ｒ１及びレンズ３の曲率半径ｒ２について、条件式Ｂ１及びＢ２の条件を満たすことによって、像面湾曲、非点収差、コマ収差を適切に補正することができ、球面収差も補正できる。
【００１６】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、光学系の構成レンズの総枚数が、１２枚以上２２枚以下であることを特徴とする。
【００１７】
特許文献１〜４に記載の投影光学系のように、レンズ枚数を多くすれば、開口数ＮＡを大きくとれ露光面積を大きくすることができるが、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
一方、構成レンズの枚数を１２枚を下回る場合には、プリント回路基板等の露光に必要なレベルまで収差を補正することができない。
よって、プリント回路基板等を露光する投影光学系においては、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることが好ましいと考えられる。
【００１８】
従って、本実施態様によれば、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることによって、プリント回路基板等の露光に必要なレベルの収差補正が可能であって、かつ全長が短いコンパクトな投影光学系を、低い製造コストで実現できる。
【００１９】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、物体側及び像側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする。
【００２０】
本実施形態では、投影光学系の物体側及び像側の両側において、光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系を形成している。
投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
【００２１】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、物体と像との間の倍率が−１であることを特徴とする。
【００２２】
本実施態様では、上記の全光学系の倍率βの範囲のうち、等倍で投影する場合を示す。露光領域が比較的大きな場合に、歪曲収差を良好に補正するには、等倍で投影することが好ましい。また、光学系の構成としては、開口絞りを挟んで対称形に形成することが好ましい。
【００２３】
従って、本実施態様によれば、物体側及び像側共にテレセントリック光学系なので、設定された任意の倍率で、倍率誤差や位置誤差が生じず、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することができる。
【００２４】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記第４レンズ群の焦点をＦ４、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２５（条件式Ｃ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２５】
仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．２５以上の場合には、大きな歪曲収差と瞳の球面収差は発生するため、露光領域全体で良好なテレセントリックな状態を保てず、デフォーカスによる歪曲収差発生の恐れがある。一方、仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．０５以下の場合には、開口絞りから出た主光線を光軸に平行にまで曲げることができず、像側テレセントリックを得ることができない。
従って、条件式Ｄを満たすことによって、像側をテレセントリックにするために配置された正屈折力の第４レンズ群のパワーを最適化して、露光領域全体で良好なテレセントリックを得ることができる。
【００２６】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２７】
仮に、Ｙ／Ｌの値が０．１５以上の場合には、露光範囲に対して光学系の全長が短かすぎて、歪曲収差や像面湾曲等の収差を適正に補正することができない。一方、仮に、Ｙ／Ｌの値が０．０６以下の場合には、光学系の全長が長すぎるため、光学系の肥大化、製造コストの上昇を招き、延いては、露光装置全体の肥大化、製造コストの上昇の原因になる。
従って、本実施態様によれば、物体から像までの距離を適正な範囲に収めることによって、良好な収差補正でき、かつコンパクトで低いコストで製造可能な投影光学系を得ることができる。
【００２８】
本発明の投影光学系のその他の実施態様は、更に、前記第１レンズ群の最も物体に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４とし、
前記第４レンズ群の最も像に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６とする場合において、
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たすことを特徴とする。
【００２９】
仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が０．２５以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が−１以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ１を満たすことによって、第１レンズ群の最も物体に近いレンズのシェイプファクターを最適化することができる。
【００３０】
また、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が１以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が−０．２５以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ２を満たすことによって、第４レンズ群の最も像に近いレンズのシェイプファクターを最適化することができる。
【００３１】
以上のように、本実施態様によれば、条件式Ｅ１、Ｅ２を満たすことによって、最も物体に近いレンズ、及び最も像に近いレンズにおけるシェイプファクターを最適化することができるので、物体側及び像側共に、露光領域全体で良好なテレセントリック状態を保つことができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明の投影光学系においては、構成レンズの枚数に比較して、従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の投影光学系について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
（本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の説明）
始めに、図１を用いて、本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の１つの実施形態の説明を行なう。
図１は、投影露光装置２の基本構成を示す概略図であり、投影露光装置２は、照明装置２０、レティクル３０を載置するレティクルステージ３２、本発明に係る投影光学系１０、及び基板４０を載置する基板ステージ４２から主に構成される。また、図示されていないが、投影露光装置２には、その他、ステージ移動機構、基板搬送装置、付帯設備等が備えられている。
【００３４】
投影露光装置２は、紫外線を用いて、レティクル３０の面に描かれたパターンの像を、レジストが塗布された基板４０の面上に投影、露光することにより、所謂フォトリソグラフィーにより、レティクル３０上のパターンと同一、または相似するパターンを基板４０上に形成することができる。なお、図２以降の投影光学系１０の構成を示す図においては、レティクル３０の面上に描かれたパターンを「物体」として示し、基板４０上に投影されたこのパターンの像を、「像」として示してある。
【００３５】
光線が進む順に更に詳細に述べれば、照明装置２０から出力された紫外線波長域の光線が、レティクルステージ３２に載置されたレティクル３０に入射し、レティクル３０を透過して、光学投影系１０に入射する。そして、投影光学系１０を透過した光は、基板４０へ入射し、レティクル３０の面状に描かれたパターンの像が基板４０の面状に投影、露光され、このパターンと同一、または相似するパターンを基板４０上に形成することができる。基板４０の用途としては、例えば、プリント回路基板に用いることを例示できるが、必要とされる解像度、光学特性等によっては、液晶基板や半導体を始めとするその他の任意の用途に適用可能である。
【００３６】
図示されていないが、照明装置２０の内部には、光源が備えられており、この光源としては、短波長から長波長を含む比較的広波長帯域の紫外線を出射する光源を用いることができる。具体的には、例えば、７０〜４０５ｎｍといった広波長帯域の紫外線を同時に出射可能な水銀ランプ、フラッシュランプ等を用いることができる。
また、レティクルステージ３２及び基板ステージ４２は、移動機構により移動可能になっており、レティクル３０上のパターンと基板４０と間で、正確な位置合わせ行うことができる。
【００３７】
（投影光学系の説明）
次に、図２〜図４を用いて、本発明に係る投影光学系１０の詳細な説明を行なう。
図２〜図４に示す本発明に係る投影光学系１０の第１〜第３の実施形態は、何れも、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。なお、「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合も、１枚のレンズで構成される場合も含まれる。
【００３８】
＜投影光学系の第１の実施形態の説明＞
始めに、図２を参照して、本発明に係る投影光学系１０の第１の実施形態のレンズ構成を説明する。本実施形態では、レティクル３０（物体）側から基板４０（像）側の順に、１枚のレンズＬ１１から構成される正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、５枚のレンズＬ２１〜Ｌ２５から構成される正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、５枚のレンズＬ３１〜Ｌ３５から構成される正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、１枚のレンズＬ４１から構成される正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とが備えられている。
以上のように、投影光学系の第１の実施形態では、計１２枚のレンズから構成されている。次に、本投影光学系の諸元の値を下表に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
図２及び表１に示すように、第１レンズ群Ｌ１は、両凸レンズＬ１１から構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側の順に、像側に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２１と、正屈折力の３枚のレンズＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４と、像側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２５とから構成されている。
つまり、第２レンズ群Ｌ２は、最も開口絞り１２に近い位置に負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ２５（「レンズ１」と称する場合もある）と、レンズＬ２５よりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズ（本実施形態では、レンズＬ２２〜Ｌ２４の３枚）とを有している。また、凸レンズに凹レンズを組み合わせることにより、像の平坦性に寄与し、光学系の全長を短くすることにも寄与する。
【００４１】
第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側の順に、物体側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１と、正屈折力の３枚のレンズＬ３２、Ｌ３３、Ｌ３４と、物体側に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３５とから構成される。
つまり、第３レンズ群Ｌ３は、最も開口絞り１２に近い位置に負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１（「レンズ２」と称する場合もある）と、レンズＬ３１よりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズ（本実施形態では、レンズＬ３２〜Ｌ３４の３枚）とを有している。また、凸レンズに凹レンズを組み合わせることにより、像の平坦性に寄与し、光学系の全長を短くすることにも寄与する。
第４レンズ群Ｌ３は、両凸レンズＬ４１から構成されている。図２及び表１から明らかなように、本実施形態では、光学系１０では、開口絞り１２を中心に対称形に配置されたレンズ構成を有している。
【００４２】
特に、第２レンズ群Ｌ２の最も開口絞り１２に近い位置と、第３レンズ群Ｌ３の最も開口絞り１２に近い位置に、凹レンズ（レンズＬ２５とレンズＬ３１）を配置することによって、像面湾曲を補正して、像の広い範囲における平坦性を確保することができる。特に、各々の凹レンズ（レンズＬ２５、Ｌ３１）を、開口絞り１２に凹面を向ける方向に配置することによって、更に、非点収差を良好に補正することができる。
【００４３】
ここで、本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００４４】
【表２】
【００４５】
上記の表２によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である。
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
物体と像との間の倍率を、上記の条件式に示すような範囲にすることによって、像の広い範囲における収差を良好に補正することができる。
仮に、｜β｜の値が２．４以上の場合には、拡大倍率が大きくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。一方、仮に、｜β｜の値が０．４１以下の場合には、拡大倍率が小さくなり過ぎて、歪曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正することが困難になる。
【００４６】
以上のように、本実施態様によれば、上記のような凹レンズ（レンズＬ２５とレンズＬ３１）の配置や上記の条件式によって、構成レンズの枚数に比較して従来より広い露光領域において、収差を良好に補正することができるので、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【００４７】
また、紫外線を用いて露光する場合に、接着剤により貼り合わられたレンズを用いると、通常、接着剤は紫外線によって劣化を起こし、光学系の経時変化を起こして、解像力低下や透過率低下の原因となる。しかし、本実施形態では、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていないので、そのような問題は生じず、長期間に渡り高い光学性能を発揮することができる。
【００４８】
上記の表２によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４８４であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４８４である。従って、本実施形態では、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
【００４９】
仮に、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２の両方の条件を満たさない場合には、下記のような問題が生じる。例えば、ｒ１／Ｌが０．１以上で、ｒ２／Ｌの値が−０．１以下の場合には、像面湾曲が補正不足となり、像の広い領域における平坦性を得ることができない。一方、ｒ１／Ｌの値が０．０２５以下でｒ２／Ｌの値が−０．０２５以上の場合には、像面湾曲が補正オーバーとなり、同様に、像の広い領域における平坦性を得ることができない。
また、上記の条件式Ｂ１及び条件式Ｂ２のどちらか一方の条件だけを満たした場合には、像面湾曲を補正することができるが、非点収差を補正することが困難である。また、倍率が１倍（等倍）の場合を除き、コマ収差を補正することも困難である。
従って、レンズＬ２５の曲率半径ｒ１及びレンズＬ３１の曲率半径ｒ２について、ｒ１／Ｌ及びｒ２／Ｌの絶対値が０．０２５から０．１の間の値となるようにすることによって、像面湾曲、非点収差、コマ収差を適切に補正することができ、球面収差も補正できる。
【００５０】
また、本実施形態の投影光学系１０は、構成レンズの総枚数が１２枚であって、１０枚以上２２枚以下の条件を満たす。構成レンズの枚数が１２枚であれば、投影系が表１に示すような適切な諸元を得ることによって、プリント回路基板の露光に必要なレベルまで収差を補正することができる。このことは、後述するように、本実施形態の投影光学系の諸収差を示す図（図５、６参照）から明らかである。
【００５１】
本実施形態においては、構成レンズの枚数が１２枚であるが、レンズ枚数を多くすれば（例えば、３０枚以上）、開口数ＮＡを大きくとれて露光面積を大きくすることができる。しかし、この場合、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
一方、第１レンズ群Ｌ１及び第４レンズ群Ｌ４にそれぞれ１枚のレンズを備え、第２レンズ群Ｌ２及び第３のレンズ群Ｌ３にそれぞれ５枚のレンズを備えた本実施形態の構成が、プリント回路基板の露光に必要なレベルの収差補正を実現できる最小レンズ構成であると考えられる。もし、構成レンズの枚数を１２枚より少なくする場合には、第２レンズ群Ｌ２及び第３のレンズ群Ｌ３の構成レンズを減らす必要があるが、この場合には、プリント回路基板の露光に必要なレベルまで収差を補正することが非常に困難である。
【００５２】
従って、プリント回路基板等を露光する投影光学系においては、構成レンズの総枚数を１２枚以上２２枚以下にすることが好ましいと考えられる。これにより、プリント回路基板等の露光に必要なレベルの収差補正が可能であって、全長が短いコンパクトな投影光学系を、低い製造コストで得ることができる。
【００５３】
＜テレセントリック光学系に関する説明＞
更に、投影光学系が、物体側及び像側共に、光軸と主光線が平行とみなせるテレセントリック光学系であることが望ましい。
投影露光装置では、設定された任意の倍率で、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することが要求され、特に、倍率誤差が生じることを防止する必要がある。一方、一般に光学系では、焦点深度の範囲内において良好な像を結ぶので、仮に、像側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、倍率誤差が発生する恐れがある。また、物体側がテレセントリック光学系でない場合には、常に、レティクル上のパターンの位置誤差の恐れが生じる。
従って、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にすることによって、設定された任意の倍率においても倍率誤差や位置誤差が生じず、レティクル上のパターンの像を基板上に忠実に投影することができる。
【００５４】
以上のように、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にすることが重要であるが、上記の表２によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１９６９であり、本実施形態では、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．２以上の場合には、大きな歪曲収差と瞳の球面収差は発生するため、露光領域全体で良好なテレセントリックな状態を保てず、デフォーカスによる歪曲収差発生の恐れがある。一方、仮に、Ｙ／Ｆ４の値が０．０５以下の場合には、開口絞りから出た主光線を光軸に平行にまで曲げることができず、像側テレセントリックを得ることができない。
【００５５】
従って、Ｙ／Ｆ４を０．０５から０．２の間の値にすることによって、像側をテレセントリックにするために配置された正屈折力の第４レンズ群のパワーを最適化して、露光領域全体で良好なテレセントリックを得ることができる。
【００５６】
更に、上記の表２によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１０５２であり、本実施形態では、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす。
仮に、Ｙ／Ｌの値が０．１５以上の場合には、露光範囲に対して光学系の全長が短かすぎて、歪曲収差や像面湾曲等の収差を適正に補正することができない。一方、仮に、Ｙ／Ｌの値が０．０６以下の場合には、光学系の全長が長すぎるため、光学系の肥大化、製造コストの上昇を招き、延いては、露光装置全体の肥大化、製造コストの上昇の原因になる。
従って、物体から像までの距離を適正な範囲に収める（Ｙ／Ｌの値を０．０６から０．１５の間にする）ことによって、良好な収差補正でき、かつコンパクトで低いコストで製造可能な投影光学系を得ることができる。
【００５７】
上記の表２によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）も０である。従って、本実施形態では、物体側及び像側共にテレセントリック光学系にするための条件式である
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １（条件式Ｅ２）
を満たす。
【００５８】
仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が０．２５以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）の値が−１以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ１を満たすことによって、第１レンズ群の最も物体に近いレンズＬ１１のシェイプファクターを最適化することができる。
【００５９】
また、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が１以上の場合には、瞳の球面収差が良好に補正されなくなり、露光領域全体で良好な物体側テレセントリック状態を保つことが困難となり、微小な像側のデフォーカスにより歪曲収差を生じる恐れがある。一方、仮に、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）の値が−０．２５以下の場合には、非点収差の補正が困難となり、露光領域全体で良好な像を得ることが困難になる。
よって、条件式Ｅ２を満たすことによって、第４レンズ群の最も像に近いレンズＬ４１のシェイプファクターを最適化することができる。
これにより、物体側及び像側共に、露光領域全体で良好なテレセントリック状態を保つことができる。
【００６０】
また、図２及び表１に示すように、 第１の実施形態では、光学系を、開口絞り１２を挟んで対称形に形成しており、更に、物体と像との間の倍率を−１（等倍）にしているが、このことは、露光領域が比較的大きな場合に、歪曲収差を良好に補正するのに好ましい。
【００６１】
以上のように、本発明に係る第１の実施形態により、光学系の収差を良好に補正することが可能となるが、このことは、露光波長が３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの露光光に対する諸収差を示す図５及び図６から明らかである。ここで、図５（ａ）は、投影光学系１０の像面湾曲を示す図であり、図５（ｂ）は投影光学系１０の歪曲収差図を示し、図６は投影光学系１０のコマ収差図を示す。各図において、露光波長３６５ｎｍに対する収差を実線で示し、露光波長４０５ｎｍに対する収差を破線で示す。
なお、図５（ａ）、（ｂ）の縦軸は物体高を示し、図５（ａ）のＴで示す線は、タンジェンシャル像面の像面湾曲を示し、図５（ａ）のＳで示す線はサジタル像面の像面湾曲を示す。また、図６の縦軸及び横軸のスケールは、５目盛分で５０ミクロンを示す。
本発明に係る投影光学系の第１の実施形態においては、投影光学系の収差を良好に補正することが可能であって、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができる。
【００６２】
次に、構成レンズの総枚数が２２枚の投影光学系１０を、投影光学系の第２の実施形態２として図３に示し、構成レンズの総枚数が１４枚の投影光学系１０を、投影光学系の第３の実施形態３として図４に示す。
【００６３】
＜投影光学系の第２の実施形態の説明＞
図３に示す投影光学系１０の第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。次に、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点にポイントを絞って、以下に説明する。
【００６４】
レンズ構成の概要について、第１の実施形態と第２の実施形態との間で異なる点を説明する。第２レンズ群Ｌ２において、開口絞り１２に最も近い位置に像側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズ（第１の実施形態：Ｌ２５、第２の実施形態：レンズＬ２８）と、このレンズよりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に、３枚の正屈折力のレンズ（第１の実施形態：レンズＬ２２〜Ｌ２４、第２の実施形態：レンズＬ２５〜Ｌ２７）とが配置されている点では、第１の実施形態及び第２の実施形態で同一である。しかし、第１実施形態においては、３枚の正屈折力のレンズよりも第１レンズ群Ｌ１側の位置に、１枚の負屈折力のレンズ（レンズＬ２１）が配置されているが、第２実施形態においては、負屈折力のレンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ２１〜Ｌ２４）が配置されている点で異なる。
【００６５】
同様に、第３レンズ群Ｌ３において、開口絞り１２に最も近い位置に物体側（つまり開口絞り１２）に凹面を向けた負屈折力のメニスカス形状のレンズＬ３１と、このレンズＬ３１よりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に、３枚の正屈折力のレンズＬ３２〜Ｌ３４とが配置されている点では、第１の実施形態及び第２の実施形態で同一である。しかし、第１実施形態においては、３枚の正屈折力のレンズよりも第４レンズ群Ｌ４側の位置に、１枚の負屈折力のレンズ（レンズＬ３５）が配置されているが、第２実施形態においては、負屈折力のレンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ３５〜Ｌ３８）が配置されている点で異なる。
【００６６】
第４レンズ群Ｌ４において、第１の実施形態では、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４１）のみから構成されているが、第２実施形態においては、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４５）の物体側に、凹レンズ及び凸レンズを含む４枚のレンズ（レンズＬ４１〜Ｌ４４）が配置されている点で異なる。
【００６７】
第１レンズ群Ｌ１については、第１の実施形態及び第２の実施形態共に、１枚の両凸レンズ（レンズＬ１１）から構成されており同一である。また、第２の実施形態においても、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていない。以上のような、構成レンズの総枚数が２２枚の投影光学系１０の諸元の値を下表に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
また、本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００７０】
【表４】
【００７１】
上記の表４によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１．４５であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
上記の表４によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４２８であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４２８であって、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
上記の表４によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１４４３であって、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
上記の表４によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１１６９であって、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす
上記の表４によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０．２２４７であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）が０であって、
−１ ≦ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ≦ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ≦ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ≦ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たす。
【００７２】
表２及び表４の比較から明らかなように、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べてより大きなＮＡ値を取ることができ、よって更に高い解像度が得られる。ここで、第２の実施形態の投影光学系１０の像面湾曲を示す図を図７（ａ）に示し、投影光学系１０の歪曲収差図を図７（ｂ）に示し、投影光学系１０のコマ収差図を図８は示す。各図において、露光波長３６５ｎｍに対する収差を実線で示し、露光波長４０５ｎｍに対する収差を破線で示す。これらの図から、第２の実施形態では、光学系の収差を、第１の実施形態に比べて更に良好に補正することが可能であるこが実証された。
また、光学系の構成レンズの総枚数が２２枚を超える場合には、光学系の全長が長くなり、重量も増し、非常に製造コストの高い光学系となる。また、レンズ枚数が多いことで製造誤差の発生も大きく、高いレンズ製造精度を要するため、更なるコストアップの要因となる。また、光学系全体の透過率も低下し、レンズから発熱の問題も生じる。
従って、本発明に係る第２の実施形態においては、第１の実施形態と比べて、更に大きな露光領域や、更に優れた解像度及び光学特性を期待でき、光学系の全長についても、３０枚を超えるレンズで構成された従来の光学系に較べて、十分にコンパクトな投影光学系を実現できる。
【００７３】
＜色消しレンズの説明＞
光には波長によって屈折率が異なる性質があるため、複数の波長を含む光線の場合に、波長により屈折率が異なることにより生じる色収差が生じる。この色収差を抑制するため、屈折率と色分散の異なる２枚のレンズ、例えば凸レンズと凹レンズを組み合わせた色消しレンズを用いることが有効である。第１の実施形態であれば、レンズＬ３４及びレンズＬ３５の組み合わせが色消しレンズに該当し、第２の実施形態であれば、レンズ４３及びレンズ４４の組み合わせが色消しレンズに該当する。
図５〜図８に、露光波長が３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの露光光に対する諸収差図が示されているが、波長による収差の差異が抑制されており、上記の色消しレンズが機能していると考えられる。なお、このような色消しレンズでは、アッベ数の大きな硝子材料を用いることが望ましい。これにより波長帯域の広い紫外線でも良好な色収差の補正が実現できる。
【００７４】
＜投影光学系の第３の実施形態の説明＞
次に、図４に示す投影光学系１０の第３の実施形態を説明すると、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、物体側から像側の順（つまり、光線が通過する順）に、正屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、開口絞り１２と、正屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｌ４とを備えている。次に、第３の実施形態において、第１の実施形態と異なる点にポイントを絞って、以下に説明する。
【００７５】
レンズ構成の概要について、第１の実施形態と第３の実施形態との間で異なる点を説明する。第４レンズ群Ｌ４において、第１の実施形態では、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４１）のみから構成されているが、第３実施形態においては、１枚の両凸レンズ（レンズＬ４３）の物体側に、色収差を補正可能なレンズＬ４１〜Ｌ４２が配置されている点で異なる。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、及び第３レンズ群Ｌ３の基本的なレンズ構成については、第１の実施形態と第３の実施形態とでは基本的に同一である（ただし、構成レンズの諸元は異なる）。また、第３の実施形態においても、構成レンズとして、貼り合わせレンズを用いていない。
以上のような、構成レンズの総枚数が１４の投影光学系１０の諸元の値を下表に示す。
【００７６】
【表５】
【００７７】
本実施形態の投影光学系１０の全光学系の倍率をβ、物体側の開口数をＮＡ、投影光学系１０の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹ、第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２５の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズＬ３１の開口絞り１２に向けた凹面の曲率半径をｒ２、第１レンズ群Ｌ１の両凸レンズＬ１１の物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４、第４レンズ群Ｌ４の両凸レンズＬ４１の像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６、第４レンズ群Ｌ４の焦点をＦ４とすると、下表のような結果が得られる。
【００７８】
【表６】
【００７９】
上記の表６によれば、全光学系の倍率の絶対値｜β｜は１．２であり、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４（条件式Ａ）
の条件を満たし、更に好ましい条件である
０．７ ＜ ｜β｜ ＜ ２．０
の条件も満たしている。
上記の表６によれば、ｒ１／Ｌの値が０．０４４７であり、ｒ２／Ｌの値が−０．０４４７であって、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１（条件式Ｂ１）
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１（条件式Ｂ２）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、Ｙ／Ｆ４の値が０．１４８９であって、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２（条件式Ｃ）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、Ｙ／Ｌの値が０．１１５２であって、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５（条件式Ｄ）
の条件を満たす。
上記の表６によれば、（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）値が０であり、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６）も０であって、
−１ ≦ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ≦ ０．２５（条件式Ｅ１）
−０．２５ ≦ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ≦ １（条件式Ｅ２）
の条件を満たす。
【００８０】
ここで、第３の実施形態の投影光学系１０の像面湾曲を示す図を図９（ａ）に示し、投影光学系１０の歪曲収差図を図９（ｂ）に示し、投影光学系１０のコマ収差図を図１０は示す。これらの図から、第３の実施形態においても、光学系の収差を良好に補正することが可能であるこが実証された。
従って、本発明に係る第３の実施形態においても、プリント回路基板等を製造するのに十分な露光領域、解像度、及び光学特性を備え、かつ全長が抑えられたコンパクトな投影光学系を、低いコストで実現することができ、特に、本実施形態は、収差を補正する性能と、光学系の大きさ（全長）において、程よくバランスのとれた投影光学系であるといえる。
【００８１】
（本発明の投影光学系のその他の実施形態の説明）
なお、本発明の投影光学系は、上述の実施形態だけでなく、その他の様々な実施形態が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の投影光学系を備えた投影露光装置の１つの実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の投影光学系の第１の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の投影光学系の第２の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の投影光学系の第３の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の投影光学系の第１の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図６】本発明の投影光学系の第１の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【図７】本発明の投影光学系の第２の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図８】本発明の投影光学系の第２の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【図９】本発明の投影光学系の第３の実施形態の光学系の（ａ）像面湾曲を示す図、及び（ｂ）歪曲収差図である。
【図１０】本発明の投影光学系の第３の実施形態の光学系のコマ収差図である。
【符号の説明】
【００８３】
２ 投影露光装置
１０ 投影光学系
１２ 開口絞り
２０ 照明装置
３０ レティクル
３２ レティクルステージ
４０ 基板
４２ 基板ステージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を用いて、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、
物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、を備え、
前記第２レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ１と、前記レンズ１よりも前記第１レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、
前記第３レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ２と、前記レンズ２よりも前記第４レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、
全光学系の倍率をβとするとき、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４
の条件を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
光学系の構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記レンズ１は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有し、
前記レンズ２は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、
前記レンズ１の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ１、
前記レンズ２の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ２としたとき、
ｒ１、ｒ２はそれぞれ、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１
の条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載の投影光学系。
【請求項５】
光学系の構成レンズの総枚数が、１２枚以上２２枚以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の投影光学系。
【請求項６】
物体側及び像側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする請求項５に記載の投影光学系。
【請求項７】
物体と像との間の倍率が−１であることを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第４レンズ群の焦点をＦ４、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２５
の条件を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５
の条件を満たすことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記第１レンズ群の最も物体に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４とし、
前記第４レンズ群の最も像に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６とする場合において、
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １
の条件を満たすことを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の投影光学系。
【請求項１】
紫外線を用いて、レティクル上のパターンの像を基板上に投影露光する投影光学系であって、
物体側から像側の順に、正屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、開口絞りと、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、を備え、
前記第２レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ１と、前記レンズ１よりも前記第１レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、
前記第３レンズ群は、最も前記開口絞りに近い位置に配置された負屈折力のメニスカス形状のレンズ２と、前記レンズ２よりも前記第４レンズ群側の位置に配置された少なくとも１枚の正屈折力のレンズとを有し、
全光学系の倍率をβとするとき、
０．４１ ＜ ｜β｜ ＜ ２．４
の条件を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
光学系の構成レンズとして、貼り合わせレンズを含まないことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記レンズ１は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有し、
前記レンズ２は、前記開口絞りに凹面を向けたメニスカス形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、
前記レンズ１の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ１、
前記レンズ２の前記開口絞りに向けた凹面の曲率半径をｒ２としたとき、
ｒ１、ｒ２はそれぞれ、
０．０２５ ＜ ｒ１／Ｌ ＜ ０．１
−０．０２５ ＞ ｒ２／Ｌ ＞ −０．１
の条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載の投影光学系。
【請求項５】
光学系の構成レンズの総枚数が、１２枚以上２２枚以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の投影光学系。
【請求項６】
物体側及び像側共にテレセントリック光学系であることを特徴とする請求項５に記載の投影光学系。
【請求項７】
物体と像との間の倍率が−１であることを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第４レンズ群の焦点をＦ４、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０５ ＜ Ｙ／Ｆ４ ＜ ０．２５
の条件を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記投影光学系の物体面から像面までの距離をＬ、像の最大像高をＹとしたとき、
０．０６ ＜ Ｙ／Ｌ ＜ ０．１５
の条件を満たすことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記第１レンズ群の最も物体に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの物体側の曲率半径をｒ３、像側の曲率半径をｒ４とし、
前記第４レンズ群の最も像に近い位置の正の屈折力を有する両凸レンズの像側の曲率半径をｒ５、物体側の曲率半径をｒ６とする場合において、
−１ ＜ （ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４） ＜ ０．２５
−０．２５ ＜ （ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５−ｒ６） ＜ １
の条件を満たすことを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の投影光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１３９８３９（Ｐ２０１０−１３９８３９Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１６８４０（Ｐ２００８−３１６８４０）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（５０１４６６９３８）株式会社目白プレシジョン (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（５０１４６６９３８）株式会社目白プレシジョン (31)
【Ｆターム（参考）】
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