折射反射光学系统和具有该折射反射光学系统的曝光装置的制作方法

专利名称：折射反射光学系统和具有该折射反射光学系统的曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及折射反射光学系统和具有该折射反射光学系统的曝光装置，特别涉及最适合于通过平版照相技术制造半导体元件等时使用的曝光装置的高分辨率的折射反射型投影光学系统。
背景技术：
近年来，半导体元件的制造和半导体芯片安装基板的制造越来越细微化了，转印图形的曝光装置要求分辨率更高的投影光学系统。为了满足这样的高分辨率要求，必须使曝光光波长为短波，而且增大NA(投影光学系统的数值孔径)。可是，如果曝光光波长变短，由于光吸收使得实际耐用的光学玻璃种类受限制。例如，如果波长变为180nm以下，实际上能使用的硝化材料就只有萤石了。
在这种情况下，如果只由折射光学元件(透镜、平行平板等)构成投影光学系统，所形成的折射型投影光学系统完全不能进行色差补偿。换句话说，只用折射光学元件非常难以构成具有所要求分辨率的投影光学系统。对于这种情况，尝试只使用反射光学元件即反射镜构成投影光学系统。
可是，在这种情况下，所形成的反射型投影光学系统体积大，而且反射面必须使用非球面。而且，反射面为高精度非球面时制造是非常困难的。因此，提出了各种由用于短波长光的耐用光学玻璃构成的折射光学元件与反射镜组合的方案，即所谓折射反射型的小型光学系统。
其中，已知一种类型折射反射光学系统，只使用一个凹面反射镜，只一次形成中间像。这种类型的折射反射光学系统中，含有凹面反射镜的往复兼用光学系统部分只包括负透镜，不包括具有正光焦度的折射光学元件。结果，在光束宽的状态下，为了入射到凹面反射镜，往往使凹面反射镜的口径增大。
特别是，在含有凹面反射镜的往复兼用光学系统部分具有完全对称型结构的情况下，必须尽力抑制该往复兼用光学系统部分产生像差，以便减轻后面的折射光学系统部分的像差补偿负担。可是，由于采用对称型往复兼用光学系统，不容易充分确保第一面附近的工作距离，而且为了分离光路必须使用半棱镜。
而且，在设置在中间像形成位置后方的第二次成像光学系统中使用凹面反射镜的情况下，为了确保光学系统的必要亮度，在光束宽的状态下使之入射到凹面反射镜。结果，凹面反射镜的口径变大，难以小型化。
另一方面，已知一种类型的折射反射型光学系统，使用多个反射镜，只形成一次中间像。在这种类型的折射反射型光学系统中，可以减少折射反射光学系统部分的透镜数目。但是这种类型的折射反射型光学系统存在如下缺点。
将上述构成的往复兼用光学系统部分设置在缩小侧即第二面的折射反射光学系统，由于缩小倍率的关系，不能确保到反射镜反射后的第二面(晶片面)的距离充分长。因此，在光路中不能插入太多数量的透镜，使获得的光学系统亮度受限制。而且，即使能够实现具有大数值孔径的光学系统，由于在有限长度的光路中设置太多透射光学元件，不能确保作为第二面的晶片面与最靠近第二面的透镜面之间的距离，即所谓工作距离WD不能充分长。
在现有的折射反射光学系统中，由于必须转折光路，因此必然有多个光轴(是指连接构成光学系统的折射曲面或者反射曲面的曲率中心的直线)。结果，为了形成光学系统需要多个镜筒，光轴相互之间的调整工作非常困难，不能实现高精度的光学系统。而且，通过使用中心开口(透光部分)的一对反射镜，也能够形成所有光学元件沿着单一直线状光轴配置的折射反射光学系统。可是，这种类型的折射反射光学系统中由于必须遮拦不需被反射镜反射而沿着光轴行进的光，因此必须遮拦中心光束，所谓中心遮拦。结果，存在由于中心遮拦引起的特定频率的图形使得对比度下降的问题。
而且，现有的折射反射光学系统中，不能确保设置有效视场光阑和孔径光阑的位置。而且，如上所述，现有的折射反射光学系统不能确保充分长的工作距离。而且，如上所述，现有的折射反射光学系统的凹面反射镜容易大型化，不能实现光学系统的小型化。
EP1069448A1中公开的折射反射光学系统，虽然具有能够确保第二面一侧(晶片面一侧)工作距离、沿着同一光轴构成的优点，但是存在不能确保第一面一侧(掩模板一侧)的工作距离(作为第一面的掩模板面与最靠近掩模板一侧的透镜面之间的距离)充分长的缺点。WO01/51979A2中公开的折射反射光学系统，由于反射镜的口径过大，存在不能实现充分大的数值孔径的缺点。同样，2001-228401号日本专利公报中公开的折射反射光学系统也由于反射镜的口径过大，存在不能实现充分大的数值孔径的缺点。
发明的技术方案本发明就是鉴于上述问题提出的，目的在于提供一种折射反射光学系统，是容易调整而且能够高精度制造的光学系统，例如使用波长在180nm以下的真空紫外线波长范围内的光能够实现0.1μm以下的高图象分辨率。
进一步，本发明的目的是提供一种折射反射光学系统，能够确保设置有效视场光阑和孔径光阑的位置，例如使用波长在180nm以下的真空紫外线波长范围内的光能够实现0.1μm以下的高图象分辨率。
而且，本发明的目的是提供一种折射反射光学系统，能够确保充分长的工作距离，例如使用波长在180nm以下的真空紫外线波长范围内的光能够实现0.1μm以下的高图象分辨率。
而且，本发明的目的是提供一种折射反射光学系统，能够抑制凹面反射镜大型化，实现光学系统的小型化，例如使用波长在180nm以下的真空紫外线波长范围内的光能够实现0.1μm以下的高图象分辨率。
而且，本发明的目的是提供一种折射反射光学系统，能够在确保第一面一侧的工作距离充分长的同时，抑制反射镜口径大型化，实现充分大的数值孔径，例如使用波长在180nm以下的真空紫外线波长范围内的光能够实现0.1μm以下的高图象分辨率。
而且，本发明的目的是提供一种曝光装置，使用本发明的折射反射光学系统作为投影光学系统，例如使用波长在180nm以下的光进行曝光，能够以0.1μm以下的高图象分辨率很好地进行投影曝光。
而且，本发明的目的是提供一种微型器件制造方法，使用本发明的曝光装置，例如通过以0.1μm以下的高图象分辨率很好地进行投影曝光，能够制造高精度的微型器件。
为了实现上述目的，本发明的折射反射光学系统具有第一成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据来自第一面的光形成第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据通过第一成像光学系统的光形成第一面的第二中间像；和折射型第三成像光学系统，根据通过第二成像光学系统的光在第二面上形成第一面的最终像。构成第一成像光学系统、第二成像光学系统和第三成像光学系统的全部光学元件沿着单一直线光轴配置。
在该折射反射光学系统中，最好在第一成像光学系统和第二成像光学系统之间的光路上设置有向场透镜。
而且，第一成像光学系统最好具有两个反射镜和至少一个透镜组件。
在这种情况下，第一成像光学系统与向场透镜的合成光学系统，最好在第一面一侧和第二面一侧构成远心光学系统。
在上述各种折射反射光学系统中，最好第一成像光学系统具有设置在两个反射镜之间的光路上的至少一个负透镜组件。
而且，最好第二成像光学系统具有设置在两个反射镜之间的光路上的至少一个负透镜组件。
本发明的其他折射反射光学系统中，具有在第一面和第二面之间的光路上二次形成第一面的中间像、在第二面上形成第一面的第三次中间像作为最终像的多个光学元件，多个光学元件沿着单一直线光轴配置。
在这种折射反射光学系统中，最好中间像形成在离轴位置上。
本发明的其他折射反射光学系统，具有多个沿着单一直线光轴配置的反射镜，在第二面上形成第一面上的离轴矩形区域的像。
在这种折射反射光学系统中，最好进一步具有规定利用所述折射反射光学系统形成的像区域的视场光阑和规定所述折射反射光学系统的数值孔径的孔径光阑。
本发明的其他折射反射光学系统具有第一成像光学系统，至少具有第一反射镜和第二反射镜，根据来自第一面的光形成第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少具有第三反射镜和第四反射镜，根据通过第一成像光学系统的光形成第一面的第二中间像；和折射型第三成像光学系统，根据通过第二成像光学系统的光在第二面上形成第一面的最终像，构成第一成像光学系统、第二成像光学系统和第三成像光学系统的全部光学元件沿着单一直线光轴配置，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜中的两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜。
在这种折射反射光学系统中，通过在两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜来补偿倍率色差，最好倍率色差系数LAT满足条件|LAT|＜5×10-6。在这种情况下，或者在上述折射反射光学系统中，通过在两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜来补偿轴上色差，最好轴上色差系数AX满足条件|AX|＜2×10-4。
本发明的曝光装置具有用于照明掩模的照明系统、和用于把掩模上形成的图形像形成在感光性基板上的投影光学系统，投影光学系统由上面记载的折射反射光学系统构成，掩模对应于折射反射光学系统的第一面，感光性基板对应于折射反射光学系统的第二面。
在该曝光装置中，为了在感光性基板上扫描曝光掩模图形，最好进一步具有使掩模和感光性基板相对于折射反射光学系统进行移动的驱动系统。
本发明的微型器件制造方法具有利用上述曝光装置在感光性基板上对掩模图形进行曝光的曝光工序、把由曝光工序曝光的感光性基板显影的显影工序。
附图简要说明图1是用于说明本发明的折射反射光学系统的基本结构的图；图2表示的是把本发明的各个实施例涉及的折射反射光学系统作为投影光学系统的曝光装置的整体结构略图；图3表示的是在晶片上形成的矩形曝光区域(即实际曝光区域)与基准光轴之间的位置关系图；图4表示的是根据第一实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图5表示的是根据第一实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图6表示的是根据第二实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图7表示的是根据第二实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图8表示的是根据第三实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图9表示的是根据第三实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图10表示的是根据第四实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图11表示的是根据第四实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图12表示的是根据第五实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图13表示的是根据第五实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图14表示的是根据第六实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图15表示的是在第六实施例的晶片上形成的圆弧形实际曝光区域与基准光轴之间的位置关系图；图16表示的是根据第六实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图17表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图18表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图19表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统的横向像差图；
图20表示的是根据第八实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图21表示的是根据第八实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图22表示的是根据第八实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图23表示的是根据第九实施例的折射反射光学系统的透镜结构图；图24表示的是根据第九实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图25表示的是根据第九实施例的折射反射光学系统的横向像差图；图26是获得作为微型器件的半导体器件时的方法的流程图；图27是获得作为微型器件的液晶显示元件时的方法的流程图。
实现发明的最佳实施例图1是用于说明本发明的折射反射光学系统的基本结构的图。在图1中，本发明的折射反射光学系统适用于扫描曝光型曝光装置的投影光学系统。如图1所示，本发明的折射反射光学系统具有第一成像光学系统G1，用于形成设置在第一面上的作为投影原版的分划板(reticle)R的图形的第一中间像。而且，第一成像光学系统G1具有至少两个反射镜，即第一反射镜和第二反射镜。
通过第一成像光学系统G1后的光，通过具有至少两个反射镜即第三反射镜和第四反射镜的第二成像光学系统G2，形成分划板R的图形的第二中间像。通过第二成像光学系统G2后的光，通过不包括反射镜而具有折射光学元件的折射型第三成像光学系统G3，把分划板R的图形的最终像形成在设置于第二面上的作为感光基板的晶片W上。构成第一成像光学系统G1、第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3的全部光学元件沿着单一直线光轴AX配置。
根据更具体的结构，在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上设置有向场透镜FL。这里，向场透镜FL对于第一中间像的形成没有积极作用，具有把第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2连接成一个整体的作用。而且，第一成像光学系统G1除了两个反射镜之外，至少还具有一个透镜组件。因此第一成像光学系统G1与向场透镜FL的合成光学系统在分划板一侧(第一面一侧)和晶片一侧(第二面一侧)构成远心光学系统。而且，根据需要也可以在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上设置向场透镜。
而且，根据具体的结构，最好第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2中至少一个光学系统在两个反射镜之间的光路上设置至少一个负透镜组件(L13、L21)。根据这样的结构，即使折射光学元件(透镜组件)由单一的一种光学材料构成，也能够很好地补偿色差。
而且，规定利用折射反射光学系统形成的像区域的视场光阑FS可以设置在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的向场透镜FL附近，或者设置在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的向场透镜附近。在这种情况下，也可以是视场光阑不设置在照明光学系统中的结构。而且，也可以把孔径光阑AS设置在第三成像光学系统G3的光路上。
如上所述，在本发明的折射反射光学系统中，与现有的具有多个光轴的折射反射光学系统不同，所有光学元件沿着单一光轴AX设置。因此，由于形成光学系统不需要多个镜筒，光轴之间也不需要进行互相调整，容易用光学方法检测沿着单一光轴AX的各个光学元件的倾斜和位置偏差等，因此能够制造高精度的光学系统。而且，通过所述结构，如果使单一光轴AX与重力方向(铅直方向)一致，可以将透镜由于重力产生的偏转设定为回转对称，通过光学调整可以减小成像性能的恶化。
特别是，在适用于曝光装置的投影光学系统中的情况下，通过在沿着单一光轴AX使在直立状态下使用，可以沿着垂直于重力方向的平面(即水平面)互相平行设置分划板R和晶片W，而且沿着重力方向的单一光轴AX水平设置构成投影光学系统的所有透镜。结果，分划板R、晶片W和构成投影光学系统的所有透镜保持水平，不受由于自重产生的非对称变形影响，对于光学调整、机械设计和确保高分辨率等都是非常有利的。
而且，本发明中，由于第三成像光学系统G3的折射光学系统部分具有正光焦度，所以可以使容易为正的珀兹伐(Petzval)和，与第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2中的凹面反射镜部分的负珀兹伐和相互抵消，能够完全把所有珀兹伐和抑制为0。
而且，在包括反射镜的所有光学元件沿着单一光轴配置的结构中，对于反射镜怎样设计光路是一个大问题。一个解决方法如前所述，考虑如下技术，即在反射镜的中央形成开口(透光部分)，通过所述中央开口设计光路。可是，在这种现有技术中，必然地不得不在入射光瞳部分形成中心遮拦，由于该中心遮拦导致光学成像性能下降。
与此相反，本发明中，在第一成像光学系统G1中，来自分划板图形的光束绕过第一反射镜的外侧入射到第二反射镜。然后，被第二反射镜反射后的光束被第一反射镜反射之后，绕过第二反射镜的外侧形成第一中间像。进一步，在第二成像光学系统G2中，来自第一中间像的光束绕过第三反射镜的外侧入射到第四反射镜。然后，被第四反射镜反射后的光束被第三反射镜反射之后，绕过第四反射镜的外侧形成第二中间像。本发明的第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2是相对第一中间像的形成位置大致对称的结构。结果，能够确保分划板一侧的工作距离(最靠近分划板一侧的光学面与分划板之间沿着光轴的距离)较大。即，通过设计成使通过第二成像光学系统G2形成的第二中间像位置远离第三反射镜，能够确保分划板一侧的工作距离。根据Schupmann消色差原理(An achromat of the Schupmann’(参见R.Kingstake，“Lens Design Fundamentals”，Academic Press，1978，Page(89))，如果到来自负透镜的共轭像(分划板R、中间像)的距离差(图1中，如果从分划板R到第二反射镜的距离为c，从第二反射镜到第一反射镜的距离为b，从第一反射镜到中间像的距离为a，a+b-c)大，难以补偿色差。本发明的第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2是相对第一中间像的形成位置大致对称的结构，因此到来自第一成像光学系统G1的负透镜的共轭像的距离差(a+b-c)能够被第二成像光学系统G2抵消，从补偿色差的角度看是有利的。
通过采用如上所述的结构，能够避免入射光瞳处产生中心遮拦，进而能够避免由于中心遮拦引起的光学成像性能的降低。而且，通过适当选择整个折射反射光学系统的成像倍率，容易设定绕过各个反射镜外侧的光路。结果，如图1所示，能够把分划板场上偏离光轴AX的较大矩形照明区域IR内形成的分划板图形的最终像形成在晶片场上偏离光轴AX的较大矩形实际曝光区域ER内。与此相对应，分划板图形的第一中间像和第二中间像形成在偏离光轴AX的位置上。
这样，装载了以本发明的折射反射光学系统作为投影光学系统的曝光装置，能够一边沿着规定方向(扫描方向)移动分划板R和晶片W，一边以矩形照明区域IR和实际曝光区域ER为基础进行扫描曝光。与此相反，装载了以全部光学元件沿着单一光轴设置的折射反射光学系统作为作为投影光学系统的现有曝光装置，不能确保比较大的矩形照明区域和实际曝光区域，以细长圆弧状的照明区域和实际曝光区域为基础进行扫描曝光。
在这种情况下，在现有曝光装置中，由于实际曝光区域形状是细长的圆弧状，进行扫描曝光时为了使实际曝光区域总是进入投影光学系统的焦深内，晶片座的倾斜调整非常困难。而且，在现有曝光装置中，由于实际曝光区域形状是细长的圆弧状，分划板R和晶片W沿着扫描方向所要移动的量即扫描宽度变大。本发明中，由于实际曝光区域形状是比较大的矩形形状，进行扫描曝光时为了使实际曝光区域总是进入投影光学系统的焦深内，容易进行晶片座的倾斜调整，扫描宽度也变小。
下面，根据


本发明的实施例。
图2表示的是把本发明的各个实施例涉及的折射反射光学系统作为投影光学系统的曝光装置的整体结构略图。在图2中，构成投影光学系统PL的折射反射光学系统的基准光轴为AX，设定Z轴平行于基准光轴AX，在垂直于光轴AX的面内，Y轴平行于图2中的纸面，X轴垂直于纸面。
图示的曝光装置是以F2激光光源(振荡中心波长为157.6nm)，作为供给紫外区域的照明光的光源100。光源100发射的光通过照明光学系统IL均匀照明形成有规定图形的分划板(掩模)R。而且，光源100和照明光学系统IL之间的光路用壳体(未示出)封闭，从光源100到照明光学系统IL中最靠近分划板一侧的光学元件之间的空间或者置换为对曝光光吸收率低的气体，氦气或者氮气等惰性气体，或者大致保持真空状态。
分划板R通过分划板支架RH支撑在分划板座RS上，并平行于XY平面。分划板R上形成有欲转印的图形，整个图形区域中长边沿着X方向短边沿着Y方向的矩形图形区域被照明。通过图中省略的驱动系统的作用，分划板座RS可以沿着分划板面(即XY平面)作二维运动，其位置坐标通过使用分划板移动镜RM的干涉仪RIF进行测量和控制位置。
来自分划板R上形成的图形的光通过折射反射型投影光学系统PL在作为感光基板的晶片W上形成分划板图形的像。晶片W通过晶片台(晶片支架)WT支撑在晶片座WS上，并平行于XY平面。因此，晶片W上长边沿着X方向短边沿着Y方向的矩形曝光区域内形成图形像，与分划板R上的矩形照明区域光学对应。通过图中省略的驱动系统的作用，晶片座WS可以沿着晶片面(即XY平面)作二维运动，其位置坐标通过使用晶片移动镜WM的干涉仪WIF进行测量和控制位置。
图3表示的是晶片上形成的矩形曝光区域(即实际曝光区域)与基准光轴之间的位置关系的图。如图3所示，在各个实施例中(但第六实施例除外)，在具有以基准光轴AX为中心的半径A(对应于最大像高)的圆形区域(成像圆)IF内，在从基准光轴AX向-Y方向偏心的位置上设定具有所需尺寸的矩形实际曝光区域ER。其中，实际曝光区域ER在X方向上的长度为LX，在Y方向上的长度为LY。
因此，如图1所示，分划板R上在从基准光轴AX向+Y方向偏心的位置上形成尺寸和形状与实际曝光区域ER对应的矩形照明区域IR。即，在具有以基准光轴AX为中心的半径B(对应于最大物高)的圆形区域内，在从基准光轴AX向+Y方向偏心的位置上设定具有所希望尺寸的矩形照明区域IR。
在图示的曝光装置中，形成如下结构，即构成投影光学系统PL的光学元件中，在设置于最靠近分划板一侧的光学元件(各个实施例中的透镜L11)和设置于最靠近晶片一侧的光学元件(第一和第二实施例中的透镜L38、第三实施例中的透镜L312、第四实施例中的透镜L39、第五、第六和第九实施例中的透镜L315、第七和第八实施例中的透镜L317)之间，投影光学系统PL的内部保持气密状态，光投影光学系统PL内部的气体被置换为氦气或者氮气等惰性气体，或者大致保持真空状态。
在照明光学系统IL和投影光学系统PL之间的狭窄光路上设置有分划板R和分划板座RS等，密封包围分划板R和分划板座RS等的壳体(未示出)内部或者填充氮气或氦气等惰性气体，或者大致保持真空状态。
在投影光学系统PL与晶片W之间的狭窄光路上设置有晶片W和晶片座WS等，密封包围晶片W和晶片座WS等的壳体(未示出)内部或者填充氮气或氦气等惰性气体，或者大致保持真空状态。这样，在从光源100至晶片W的整个光路上形成几乎没有吸收曝光光的氛围。
如上所述，通过投影光学系统PL限定的分划板R上的照明区域和晶片W上的曝光区域(即实际曝光区域ER)是短边沿着Y方向的矩形。因此，通过一边使用驱动系统和干涉仪(RIF、WIF)等对分划板R和晶片W进行位置控制，一边使分划板座RS和晶片座WS沿着矩形曝光区域和照明区域的短边方向即Y方向移动，进而使分划板R和晶片W向相反方向(即相反方向)同步移动(扫描)，在晶片W上宽度等于曝光区域的长边而且长度对应于晶片W的扫描量(移动量)的区域内分划板图形被扫描曝光。
在各个实施例中，由本发明的折射反射光学系统构成的投影光学系统PL具有折射反射型第一成像光学系统G1，用于形成被设置在第一面上的分划板R的图形的第一中间像；折射反射型第二成像光学系统G2，根据通过第一成像光学系统G1的光形成分划板R的图形的第二中间像；和折射型第三成像光学系统G3，根据通过第二成像光学系统G2的光在设置于第二面上的晶片W上形成分划板R的图形的最终像(分划板图形的缩小像)。
而且，在各个实施例中，构成第一成像光学系统G1、第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3的全部光学元件沿着单一直线光轴AX配置。在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上设置有第一向场透镜。在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上设置有第二向场透镜。基准光轴AX被沿着重力方向(即铅直方向)而定位。结果，分划板R和晶片W设置成沿着垂直于重力方向的平面即水平面互相平行。此外，构成投影光学系统PL的全部光学元件(透镜和反射镜)也在基准光轴AX上沿着水平面被配置。
在各个实施例中，构成投影光学系统PL的全部折射光学元件(透镜组件)使用萤石(CaF2晶体)。曝光光F2激光光源的振荡中心波长为157.6nm，在157.6nm附近CaF2的折射率每当波长变化+1pm时以-2×10-6比例变化，CaF2的折射率每当波长变化-1pm时以+2×10-6的比例变化。换句话说，在157.6nm附近CaF2的折射率色散(dn/dλ)为2×10-6pm。
因此，在各个实施例中，CaF2对于中心波长157.6nm的折射率为1.560000。在第一实施例、第二实施例和第四实施例中，CaF2对于波长157.6nm+0.5pm＝157.6005nm的折射率为1.559999，CaF2对于波长157.6nm-0.5pm＝157.5995nm的折射率为1.560001。在第三实施例、第五实施例和第六实施例中，CaF2对于波长157.6nm+0.3pm＝157.6003nm的折射率为1.5599994，CaF2对于波长157.6nm-0.3pm＝157.5997nm的折射率为1.5600006。在第七实施例～第九实施例中，CaF2对于波长157.6nm+0.4pm＝157.6004nm的折射率为1.5599992，CaF2对于波长157.6nm-0.4pm＝157.5996nm的折射率为1.5600008。
在各个实施例中，在垂直于光轴方向上的高度为y，从非球面顶点处的切平面到非球面上高度为y处的位置沿着光轴的距离(垂度量)为z，顶点曲率半径为r，二次曲线系数为k，n次非球面系数为Cn时，非球面用下面的式子(a)表示z＝(y2/r)/{1+[1-(1+k)·y2/r2]1/2}+C4·y4+C6·y6+C8y8+C10·y10(a)在各个实施例中，在形成非球面的透镜面上的面序号右侧标有*号。

图4表示的是根据第一实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构图。在图4的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凸面朝向晶片一侧的正弯月透镜L11、非球面凸面朝向晶片一侧的正弯月透镜L12、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L13、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凸面朝向晶片一侧的负弯月透镜L31、非球面凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L32、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L33、孔径光阑AS、非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L34、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、双凸透镜L37、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L38。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L41、非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L42、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L43。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，由非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L51构成。
因此，在第一实施例中，来自分划板R的光通过正弯月透镜L11、正弯月透镜L12和负弯月透镜L13入射到凹面反射镜M12上。被凹面反射镜M12反射后的光通过负弯月透镜L13被凹面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41～L43)中形成分划板图形的第一中间像。
来自第一向场透镜(L41～L43)中形成的第一中间像的光被凹面反射镜M22反射，通过负弯月透镜L21被凹面反射镜M21反射之后，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜L51附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二向场透镜L51附近形成的第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L38在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(1)中示出第一实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(1)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上的成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
在表(1)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(1)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/4NA＝0.70A＝17mmB＝68mmLX＝22mmLY＝5mm(光学元件主要参数)面序号 rdn(分划板面) 64.5820581 -209.99497 24.5254841.560000 (透镜L11)2* -166.93294 2.2183193 -155.66573 15.6577381.560000 (透镜L12)4* -112.14862 222.3685365 -137.10069 10.6875001.560000 (透镜L13)6 -297.35521 5.1640347 -230.99151 -5.164034 (凹面反射镜M12)8 -297.35521 -10.6875001.560000 (透镜L13)9 -137.10069-202.26853610 9031.77704 238.120070 (凹面反射镜M11)11* -476.24503 35.5193221.560000 (透镜L41)12 -183.40344 1.00000013* 232.87955 33.6915241.560000 (透镜L42)14 -6107.18575 1.00000015 296.13333 25.4572331.560000 (透镜L43)16* 365.41518 301.17131617 -2848.33830-261.483816 (凹面反射镜M22)18 165.31377 -10.6875001.560000 (透镜L21)
19383.70240 -5.00000020255.80102 5.000000(凹面反射镜M21)21383.70240 10.687500 1.560000 (透镜L21)22165.31377281.48381623* 896.07542 60.560876 1.560000 (透镜L51)24 -133.46870 19.15768725 -130.23246 70.000000 1.560000 (透镜L31)26* -151.76418175.88735227* 132.53665 15.000000 1.560000 (透镜L32)28 94.29966 25.75922329104.80691 17.096377 1.560000 (透镜L33)30* 291.29374 30.71626731 ∞ 6.113832(孔径光阑AS)32* -426.89300 18.954117 1.560000 (透镜L34)33 -107.18535 14.68491934152.17692 18.992313 1.560000 (透镜L35)35 2173.98608 1.00000036 84.63119 31.851802 1.560000 (透镜L36)37* 383.82672 1.07229138262.82386 15.136062 1.560000 (透镜L37)39 -676.46385 1.00000040 80.48028 37.973817 1.560000 (透镜L38)41* -2872.34135 6.000000(晶片面)(非球面数据)2面κ＝0.000000C4＝-0.291653×10-6C6＝0.688361×10-11C8＝-0.173883×10-15C10＝0.114644×10-11
4面κ＝0.000000C4＝0.245562×10-6C6＝0.937520×10-11C8＝-0.121380×10-14C10＝0.619768×10-1911面κ＝0.000000C4＝-0.317890×10-7C6＝-0.350349×10-11C8＝0.549441×10-15C10＝-0.185236×10-1913面κ＝0.000000C4＝0.274807×10-7C6＝-0.280710×10-11C8＝-0.990831×10-16C10＝-0.764627×10-2016面κ＝0.000000C4＝0.507380×10-7C6＝-0.797166×10-11C8＝-0.693684×10-16C10＝0.761192×10-2023面κ＝0.000000C4＝-0.124616×10-6C6＝0.245376×10-10C8＝-0.436363×10-14C10＝0.165599×10-1826面κ＝0.000000C4＝-0.652972×10-7C6＝0.117653×10-10C8＝-0.107028×10-14C10＝0.613946×10-19
27面κ＝0.000000C4＝-0.272313×10-7C6＝-0.517344×10-11C8＝-0.904051×10-15C10＝-0.601541×10-1930面κ＝0.000000C4＝0.303099×10-6C6＝0.157674×10-10C8＝0.136800×10-14C10＝0.231671×10-1832面κ＝0.000000C4＝-0.161006×10-6C6＝0.118724×10-10C8＝0.790687×10-15C10＝0.271051×10-1937面κ＝0.000000C4＝0.894445×10-7C6＝0.728182×10-10C8＝-0.886021×10-14C10＝0.108877×10-1741面κ＝0.000000C4＝0.677633×10-6C5＝-0.377321×10-9C8＝0.103549×10-12C10＝0.227795×10-16
图5表示的是根据第一实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第一实施例中，对于波长范围为157.6nm±0.5pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图6表示的是根据第二实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构图。在图6的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凸面朝向晶片一侧的正弯月透镜L11、非球面凸面朝向晶片一侧的正弯月透镜L12、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L13、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凸面朝向晶片一侧的负弯月透镜L31、非球面凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L32、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L33、孔径光阑AS、非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L34、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L37、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L38。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L41、非球面凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L42、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L43。在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，由非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L51构成。
因此，在第二实施例中，来自分划板R的光通过正弯月透镜L11、正弯月透镜L12和负弯月透镜L13入射到凹面反射镜M12上。被凹面反射镜M12反射后的光通过负弯月透镜L13被凹面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41～L43)中形成分划板图形的第一中间像。
来自第一向场透镜(L41～L43)中形成的第一中间像的光被凹面反射镜M22反射，通过负弯月透镜L21被凹面反射镜M21反射之后，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜L51附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二向场透镜L51附近形成的第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L38，在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(2)中示出第二实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(2)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(2)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(2)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/5NA＝0.8A＝21mmB＝105mmLX＝22mmLY＝5mm(光学元件主要参数)面序号 r d n(分划板面) 89.0977961 -183.14650 19.722044 1.560000 (透镜L11)2* -172.17054 34.2634313 -461.61726 32.462803 1.560000 (透镜L12)4* -180.99449199.5506355 -272.56734 13.359375 1.560000 (透镜L13)6 -988.74052 13.7908037 -326.92312-13.790803(凹面反射镜M12)8 -988.74052-13.359375 1.560000 (透镜L13)9 -272.56734 -179.45063510 1164.40577226.600813(凹面反射镜M11)11* -673.49253 52.893617 1.560000 (透镜L41)12 -170.57409 1.00000013* 145.84783 18.775044 1.560000 (透镜L42)14 177.50368 1.000000
15 174.53532 35.709621 1.560000 (透镜L43)16*297.00962294.044471172044.05791247.356971 (凹面反射镜M22)18 160.43373-10.687500 1.560000 (透镜L21)19 366.71769-12.00000020 264.23742 12.000000 (凹面反射镜M21)21 366.71769 10.687500 1.560000 (透镜L21)22 160.43373267.35697123*385.86277 39.609336 1.560000 (透镜L51)24-192.31716 45.85124225-210.15146 15.000000 1.560000 (透镜L31)26* -216.35913193.99663927*224.33623 28.450755 1.560000 (透镜L32)28 112.85221 2.25954929 118.06671 31.990438 1.560000 (透镜L33)30* -575.87913 51.43102331∞ 32.226964 (孔径光阑AS)32*739.93426 27.150099 1.560000 (透镜L34)33-203.64309 1.00000034 180.06059 22.479157 1.560000 (透镜L35)35 737.32257 1.00000036 135.48460 23.362271 1.560000 (透镜L36)37*559.50671 4.22913938 120.7016024.4872311.560000 (透镜L37)39 372.54409 8.97314740 91.5929344.8333711.560000 (透镜L38)41* -2636.41853 6.000000(晶片面)(非球面数据)
2面κ＝0.000000C4＝-0.264407×10-7C6＝-0.476678×10-12C8＝0.155729×10-15C10＝-0.517698×10-204面κ＝0.000000C4＝0.280731×10-7C6＝0.571906×10-12C8＝0.469828×10-17C10＝0.988050×10-2111面κ＝0.000000C4＝0.275486×10-7C6＝-0.579812×10-11C8＝0.188014×10-15C10＝-0.327703×10-2013面κ＝0.000000C4＝-0.305645×10-7C6＝-0.100924×10-11C8＝0.185962×10-16C10＝-0.380314×10-2016面κ＝0.000000C4＝0.476746×10-7C6＝-0.515517×10-11C8＝-0.536543×10-16C10＝0.833063×10-2023面κ＝0.000000C4＝-0.916646×10-7C6＝0.125088×10-11C8＝-0.367721×10-16C10＝-0.108975×10-20
26面κ＝0.000000C4＝-0.696241×10-7C6＝0.269136×10-10C8＝-0.305398×10-14C10＝0.112606×10-1827面κ＝0.000000C4＝0.216592×10-7C6＝0.590674×10-11C8＝0.832609×10-16C10＝-0.333598×10-1930面κ＝0.000000C4＝0.180772×10-6C6＝0.105754×10-10C8＝0.691500×10-15C10＝0.189377×10-1932面κ＝0.000000C4＝-0.173909×10-7C6＝0.507430×10-11C8＝-0.989619×10-16C10＝-0.182632×10-1937面κ＝0.000000C4＝0.764004×10-7C6＝0.873773×10-11C8＝-0.285150×10-15C10＝0.481104×10-1841面κ＝0.000000C4＝0.145715×10-6C6＝-0.124981×10-9C8＝0.704755×10-13C10＝-0.114853×10-16
图7表示的是根据第二实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明第二实施例中与第一实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.5pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图8表示的是根据第二实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构图。在图8的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凸透镜L11、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L31、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L32、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L33、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L34、双凸透镜L35、非球面凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L36、孔径光阑AS、非球面凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L37、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L38、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L39、凸面朝向分划板一侧的正弯月透L310、双凹透镜L311和凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L312。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成双凸透镜L41、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L42。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，从分划板一侧顺次由凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L51和双凸透镜L52构成。
因此，在第三实施例中，来自分划板R的光通过双凸透镜L11入射到凹面反射镜M12上。被凹面反射镜M12反射后的光被凹面反射镜M11反射之后，通过第一向场透镜(L41和L42)形成分划板图形的第一中间像。
来自通过第一向场透镜(L41和L42)形成的第一中间像的光被凹面反射镜M22反射，通过负弯月透镜L21被凹面反射镜M21反射之后，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51和L52)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过第二向场透镜(L51和L52)和构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L312在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(3)中示出第三实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(3)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(3)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(3)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/5NA＝0.8A＝18mmB＝90mmLX＝20mmLY＝5mm(光学元件主要参数)面序号r d n(分划板面)115.5572921 637.80078 35.884968 1.560000 (透镜L11)2 -384.35892264.9553263 -649.27643 -234.955326(凹面反射镜M12)4 1823.09082264.955326(凹面反射镜M11)5 801.77882 37.945664 1.560000 (透镜L41)6 -494.28706 3.4457777 369.70210 39.503113 1.560000 (透镜L42)8*-792.94351343.8657889-1937.59830 -284.229026(凹面反射镜M22)10 155.49061-12.344063 1.560000 (透镜L21)11 512.20865-17.29269912 227.77903 17.292699(凹面反射镜M21)13 512.20865 12.344063 1.560000 (透镜L21)14 155.49061314.22902615-689.77068 17.668624 1.560000 (透镜L51)16-259.40459 1.000000
178014.40173 18.9973311.560000 (透镜L52)18-384.30480 56.71667719* -1649.43052 30.0000001.560000 (透镜L31)20-393.58799164.72480821 631.85472 15.0000001.560000 (透镜L32)22 150.20509 19.65624923 538.55887 15.0000001.560000 (透镜L33)241467.74312 31.82129125 165.43316 25.2933981.560000 (透镜L34)26*367.95233 6.92952527 350.71428 45.3140991.560000 (透镜L35)28-265.00281 45.93988329* -222.47865 20.0000001.560000 (透镜L36)30-254.36058 1.00000031∞ 14.234702 (孔径光阑AS)32* -300.54174 30.0000001.560000 (透镜L37)33-831.20280 1.00000034 202.39550 41.1494821.560000 (透镜L38)35* -341.32295 1.00000036 135.74819 60.7684051.560000 (透镜L39)37*873.19608 4.92045038 95.14679 23.7323221.560000 (透镜L310)39 382.32196 4.15278440 -7890.70221 15.0000001.560000 (透镜L311)41 554.20021 1.82382842 164.57547 17.9982141.560000 (透镜L312)43 21350.59500 6.000000(晶片面)(非球面数据)8面
κ＝0.000000C4＝0.120134×10-7C6＝-0.141075×10-12C8＝0.191837×10-17C10＝-0.169436×10-2219面κ＝0.000000C4＝-0.153558×10-7C6＝-0.750057×10-13C8＝-0.110884×10-16C10＝0.325196×10-2226面κ＝0.000000C4＝0.494425×10-7C6＝0.707114×10-12C8＝0.176474×10-16C10＝0.615523×10-2129面κ＝0.000000C4＝-0.755499×10-8C6＝0.321947×10-11C8＝-0.596697×10-17C10＝0.457591×10-2032面κ＝0.000000C4＝-0.509707×10-7C6＝-0.426764×10-11C8＝0.576131×10-17C10＝-0.691255×10-2035面κ＝0.000000C4＝0.283140×10-9C6＝0.915262×10-12C8＝0.266523×10-16C10＝0.112707×10-21
37面κ＝0.000000C4＝0.443648×10-7C6＝0.354423×10-11C8＝0.351861×10-16C10＝-0.206407×10-19图9表示的是根据第三实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第三实施例中，对于波长范围为157.6nm±0.3pm的曝光光色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图10表示的是根据第四实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图10的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L11、非球面凹面朝向晶片一侧的负弯月透镜L12、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L13、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L31、非球面凹面朝向晶片一侧的负弯月透镜L32、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L33、孔径光阑AS、非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L34、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L37、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L38、非球面凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L39。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L41、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L42、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L43。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，从分划板一侧顺次由非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L51、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L52构成。
因此，在第四实施例中，来自分划板R的光通过双凸透镜L11、负弯月透镜L12和负弯月透镜L13入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光通过负弯月透镜L13被凹面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41～L43)中形成分划板图形的第一中间像。
来自第一向场透镜(L41～L43)中形成的第一中间像的光被凹面反射镜M22反射，通过负弯月透镜L21被凹面反射镜M21反射之后，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51和L52)中形成分划板图形的第二中间像。来自第二向场透镜(L51和L52)中形成的第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L39，在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(4)中示出第四实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(4)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(4)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(4)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/5NA＝0.6A＝21mmB＝105mmLX＝22mmLY＝6mm(光学元件主要参数)
面序号 rd n(分划板面) 89.7507121487.10912 59.670314 1.560000 (透镜L11)2* -519.083761.0000003903.03433 15.000000 1.560000 (透镜L12)4* 1000.08801 242.7532505 -175.15215 13.359375 1.560000 (透镜L13)6 -345.121454.3394287 -279.08379 -4.339428(凹面反射镜M12)8 -345.12145 -13.359375 1.560000 (透镜L13)9 -175.15215 -153.07197710 1708.26507 200.770780(凹面反射镜M11)11 249.41241 26.953146 1.560000 (透镜L41)12 718.705771.00000013 309.55923 20.466222 1.560000 (透镜L42)14* 307.163481.00000015 130.97653 54.347087 1.560000 (透镜L43)16*-1198.98798 237.40399817 -932.83768 -186.980264(凹面反射镜M22)18 136.92807 -10.687500 1.560000 (透镜L21)19 362.11962 -9.73623420 239.027169.736234(凹面反射镜M21)21 362.11962 10.687500 1.560000 (透镜L21)22 136.92807 279.61657023 234.11735 35.444231 1.560000 (透镜L51)24* 166013.12617 19.14588425 443.29340 39.864137 1.560000 (透镜L52)26* 5423.37926 22.50587827 224.26889 15.000000 1.560000 (透镜L31)
28* 450.00000 191.48732929 131.47312 15.0000001.560000 (透镜L32)30* 73.42096 6.65517331 107.95341 21.9066211.560000 (透镜L33)32* -557437.69550 42.47656933 ∞ 2.832772 (孔径光阑AS)34*-431.12055 17.9738891.56000 (透镜L34)35 -118.75437 1.00000036 99.31449 15.0000001.560000 (透镜L35)37 127.78163 1.00000038 92.45252 21.8528011.560000 (透镜L36)39* 118.80433 6.19553140 198.80815 21.1829331.560000 (透镜L37)41*-156.29012 1.00000042 77.69761 24.5893091.560000 (透镜L38)43* 443.02200 1.00000044* 133.51267 31.1889521.560000 (透镜L39)4517904.27963 6.018159(晶片面)(非球面数据)2面κ＝0.000000C4＝-0.815643×10-7C6＝0.413258×10-11C8＝-0.113569×10-15C10＝0.147898×10-204面κ＝0.000000C4＝0.114732×10-6C6＝-0.219867×10-11
C8＝0.617602×10-16C10＝-0.322366×10-2114面κ＝0.000000C4＝-0.117278×10-6C6＝0.199688×10-11C8＝0.688425×10-16C10＝-0.127291×10-2016面κ＝0.000000C4＝0.191460×10-6C6＝0.172729×10-11C8＝-0.417938×10-15C10＝0.122892×10-1924面κ＝0.000000C4＝0.101006×10-6C6＝-0.601731×10-11C8＝0.336098×10-15C10＝-0.113255×10-1926面κ＝0.000000C4＝-0.259409×10-6C6＝0.200455×10-10C8＝-0.886510×10-15C10＝0.203312×10-1928面κ＝0.000000C4＝0.254720×10-6C6＝-0.499612×10-11C8＝-0.101235×10-15C10＝0.475827×10-1930面κ＝0.000000
C4＝-0.122986×10-6C6＝-0.297417×10-10C8＝-0.286999×10-14C10＝-0.314877×10-1832面κ＝0.000000C4＝0.260763×10-6C6＝0.278223×10-10C8＝0.311168×10-14C10＝0.409140×10-1834面κ＝0.000000C4＝-0.246966×10-7C6＝-0.328800×10-11C8＝0.155119×10-14C10＝0.481917×10-1939面κ＝0.000000C4＝0.363517×10-6C6＝0.688387×10-12C8＝0.263082×10-14C10＝0.401937×10-1841面κ＝0.000000C4＝0.171166×10-6C6＝-0.110988×10-10C8＝0.989095×10-15C10＝0.238040×10-1843面κ＝0.000000C4＝0.130469×10-6C6＝0.132452×10-9C8＝-0.246540×10-13C10＝0.404311×10-1744面
κ＝0.000000C4＝0.736368×10-6C6＝0.554124×10-10C8＝0.111988×10-13C10＝0.498595×10-17图11表示的是根据第四实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第四实施例中与第一和第二实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.5pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图12表示的是根据第五实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图12的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L11、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L12、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凹透镜L31、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L32、双凸透镜L33、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L34、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、双凸透镜L37、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L38、孔径光阑AS、非球面凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L39、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L310、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L311、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L312、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L313、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L314、和双凸透镜L315。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成双凸透镜L41、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L42。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，从分划板一侧顺次由非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L51和双凸透镜L52构成。
因此，在第五实施例中，来自分划板R的光通过正弯月透镜L11和负弯月透镜L12入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光通过负弯月透镜L12被凹面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41和L42)附近形成分划板图形的第一中间像。
来自第一中间像的光通过第一向场透镜(L41和L42)被凹面反射镜M22和凹面反射镜M21顺次反射之后，在第二向场透镜(L51和L52)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过第二向场透镜(L51和L52)和构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L315，在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(5)中示出第五实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(5)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(5)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(5)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/5NA＝0.8A＝18mmB＝90mmLX＝20mmLY＝5mm(光学元件主要参数)面序号r d n(分划板面)61.0000001 211.27080 26.106514 1.560000 (透镜L11)2 459.51275321.9068293-213.95008 20.000000 1.560000 (透镜L12)4 -1566.75457 16.8028205-284.67128-16.802820 (凹面反射镜M12)6 -1566.75457-20.000000 1.560000 (透镜L12)7-213.95008 -291.90682981086.35493358.709650 (凹面反射镜M11)9 318.29494 44.860140 1.560000 (透镜L41)
10 -887.18127 1.00000011171.70178 32.360508 1.560000 (透镜L42)12* 289.71170 292.76155613 -1680.12168-262.761555(凹面反射镜M22)14417.88785 346.788846(凹面反射镜M21)15* -280.27770 23.000000 1.560000 (透镜L51)16 -181.49299 1.00000017362.82014 70.000000 1.560000 (透镜L52)18 -416.73075 146.09815519 -156.85191 20.000000 1.560000 (透镜L31)20267.60016 1.00000021187.76395 25.225435 1.560000 (透镜L32)22* 384.80207 2.96131823431.01527 41.508704 1.560000 (透镜L33)24 -276.05667 1.00000025308.47916 20.000000 1.560000 (透镜L34)26136.01010 20.20612127277.79256 21.000000 1.560000 (透镜L35)28333.49880 1.00000029125.27880 25.793541 1.560000 (透镜L36)30* 216.27362 7.60152431154.24702 48.496542 1.560000 (透镜L37)32 -544.19222 18.72223033 -285.23875 20.000000 1.560000 (透镜L38)34 -800.51580 10.00000035 ∞ 13.059929(孔径光阑AS)36* -322.74880 16.000000 1.560000 (透镜L39)37 -286.86928 1.00000038164.94509 45.299315 1.560000 (透镜L310)39* -210.06061 2.81882040 -163.13416 15.000000 1.560000 (透镜L311)
41 -369.63693 1.00000042111.12796 27.284262 1.560000 (透镜L312)43* 1842.35594 1.00000044 92.22880 20.000000 1.560000 (透镜L313)45177.36266 1.23699846177.43094 16.861444 1.560000 (透镜L314)47186.23389 1.00000048165.56422 15.000000 1.560000 (透镜L315)49 -1131.06283 6.000000(晶片面)(非球面数据)12面κ＝0.000000C4＝0.181313×10-7C6＝0.145718×10-12C8＝-0.178341×10-17C10＝0.265148×10-2115面κ＝0.000000C4＝-0.588707×10-7C6＝-0.844226×10-12C8＝-0.743823×10-16C10＝-0.197114×10-2122面κ＝0.000000C4＝-0.294829×10-7C6＝0.384432×10-11C8＝-0.393756×10-16C10＝-0.345603×10-2130面κ＝0.000000
C4＝0.100809×10-6C6＝0.669526×10-12C8＝-0.609327×10-17C10＝0.830042×10-2136面κ＝0.000000C4＝-0.137850×10-6C6＝-0.508803×10-11C8＝-0.272924×10-15C10＝-0.202953×10-1939面κ＝0.000000C4＝-0.111530×10-6C6＝0.650079×10-11C8＝0.157560×10-15C10＝-0.172336×10-1943面κ＝0.000000C4＝0.170111×10-6C6＝-0.258296×10-11C8＝0.608232×10-15C10＝0.232160×10-19图13表示的是根据第五实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第五实施例中与第三实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.3pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图14表示的是根据第六实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图14的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L11、近似平面的凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凹透镜L31、非球面凹面朝向晶片一侧的负弯月透镜L32、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L33、双凹透镜L34、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、双凸透镜L37、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L38、孔径光阑AS、非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L39、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L310、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L311、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L312、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L313、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L314、和双凸透镜L315。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，该第一向场透镜从分划板一侧顺次由如下元件构成凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L41、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L42。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，从分划板一侧顺次由非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L51和双凸透镜L52构成。
因此，在第六实施例中，来自分划板R的光通过正弯月透镜L11入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光被凹面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41和L42)中形成分划板图形的第一中间像。
来自第一向场透镜(L41和L42)中形成的第一中间像的光被凹面反射镜M22反射，通过负弯月透镜L21被凹面反射镜M21反射之后，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51和L52)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过第二向场透镜(L51和L52)和构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L315在晶片W上形成分划板图形的最终像。
上述第一实施例～第五实施例中是在晶片W上形成矩形实际曝光区域ER，但是在第六实施例中是形成圆弧状的实际曝光区域ER。图15表示的是在第六实施例的晶片上形成的圆弧形实际曝光区域与基准光轴之间的位置关系图。如图15所示，在实施例6中，在具有以基准光轴AX为中心的半径A(对应于最大像高)的圆形区域(成像圆)IF内，在从基准光轴AX向+Y方向偏心的位置上设定具有所需尺寸的圆弧形实际曝光区域ER。其中，圆弧形实际曝光区域ER在X方向上的长度为LX’，在Y方向上的长度为LY’。因此，在分划板R上，在从基准光轴AX向-Y方向偏心的位置上形成尺寸和形状与圆弧状实际曝光区域ER对应的圆弧状照明区域IR。即，在具有以基准光轴AX为中心的半径B(对应于最大物高)的圆形区域内，在从基准光轴AX向-Y方向偏心的位置上设定具有所希望尺寸的圆弧形照明区域IR。
下面的表(6)中示出第六实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(6)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX’表示沿着圆弧状实际曝光区域ER的X方向的尺寸，LY’表示沿着圆弧状实际曝光区域ER的Y方向的尺寸。
而且，在表(6)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。
表(6)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/5NA＝0.8A＝18mmB＝90mmLX’＝20mmLY’＝3mm(光学元件主要参数)面序号 rd n(分划板面)60.0000001 419.1885219.580407 1.560000 (透镜L11)21680.57391 254.9936083-489.61861 -224.993608(凹面反射镜M12)42084.90414 254.993608(凹面反射镜M11)5 -1514.7773769.985952 1.560000 (透镜L41)6-244.82172 1.0000007 364.2804232.967769 1.560000 (透镜L42)8* -3138.44099 509.6235089 -2184.60801 -442.835110(凹面反射镜M22)10149.68327 -20.000000 1.560000 (透镜L21)11559.08929 -16.78839812263.0026516.788398(凹面反射镜M21)13559.0892920.000000 1.560000 (透镜L21)
14 149.68327442.83511015* 1889.70924 23.000000 1.560000 (透镜L51)16 -264.21722 1.00000017 233.99661 35.823627 1.560000 (透镜L52)18 -619.37646 38.98745619 -5441.96593 20.000000 1.560000 (透镜L31)20 502.25155 1.00000021 182.75539 20.000000 1.560000 (透镜L32)22* 97.20773 1.4571832397.56626 26.063961 1.560000 (透镜L33)24 183.48181 23.00131625 -240.13113 20.000000 1.560000 (透镜L34)26 145.02922 19.97324627 -950.10258 21.000000 1.560000 (透镜L35)28 -183.48772 69.06737229 126.47126 23.315183 1.560000 (透镜L36)30* 187.64534 7.84119431 217.50174 40.946892 1.560000 (透镜L37)32 -326.63509 22.44951333 -196.62797 20.000000 1.560000 (透镜L38)34 -267.67602 10.00000035 ∞ 12.422431 (孔径光阑AS)36* -340.00000 16.000000 1.560000 (透镜L39)37 248.51990 1.00000038 156.19975 43.018450 1.560000 (透镜L310)39* -324.35639 5.12106740 -177.96849 15.000000 1.560000 (透镜L311)41 358.98302 1.00000042 107.39866 29.810536 1.560000 (透镜L312)
43* -5286.38967 1.00000044 88.6039220.000000 1.560000 (透镜L313)45178.21372 1.00000046177.2876617.334341 1.560000 (透镜L314)47131.47878 1.21366848131.3284115.001321 1.560000 (透镜L315)49 -1923.73296 6.000000(晶片面)(非球面数据)8面κ＝0.000000C4＝0.554200×10-8C6＝-0.280967×10-13C8＝0.778972×10-18C10＝-0.177500×10-2215面κ＝0.000000C4＝-0.109228×10-7C6＝-0.364285×10-12C8＝0.142762×10-16C10＝-0.362739×10-2122面κ＝0.000000C4＝0.225626×10-7C6＝-0.154524×10-12C8＝0.164766×10-16C10＝0.164885×10-2030面κ＝0.000000C4＝0.379428×10-7C6＝0.163017×10-11C8＝0.684667×10-16C10＝-0.115849×10-20
36面κ＝0.000000C4＝-0.146106×10-6C6＝-0.502919×10-11C8＝-0.270461×10-15C10＝-0.186877×10-1939面κ＝0.000000C4＝-0.159225×10-6C6＝0.844367×10-11C8＝0.120649×10-15C10＝-0.173041×10-1943面κ＝0.000000C4＝0.204302×10-6C6＝-0.422928×10-11C8＝0.824463×10-15C10＝0.719034×10-20图16表示的是根据第六实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第六实施例中与第三实施例和第五实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.3pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图17表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图17的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凸透镜L11、近似平面的凸面朝向晶片一侧的凸面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L22、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L31、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L32、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L33、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L34、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L35、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L36、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L37、双凸透镜L38、凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L39、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L310、非球面凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L311、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L312、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L313、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L314、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L315、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L316、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L317。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，从分划板一侧顺次由双凸透镜L41、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L42构成。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，由非球面凸面朝向分划板一侧的双凸透镜L51构成。
因此，在第七实施例中，来自分划板R的光通过双凸透镜L11入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光被凸面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41和L42)附近形成分划板图形的第一中间像。
来自第一中间像的光通过负弯月透镜L22被凹面反射镜M22反射之后，通过负弯月透镜L22和负弯月透镜L21入射到凹面反射镜M21。被凹面反射镜M21反射的光，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L317在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(7)中示出第七实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(7)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(7)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。而且，表(7)的条件公式对应值中，LAT表示倍率色差系数，AX表示轴上色差系数。
表(7)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/4NA＝0.845
A＝18mmB＝72mmLX＝22mmLY＝4mm(光学元件主要参数)面序号 rd n(分划板面) 64.3131221633.35560 29.362563 1.560000 (透镜L11)2 -297.41454 217.6315523 -376.41908 -187.631552 (凹面反射镜M12)4 -1719.92425 217.631552 (凸面反射镜M11)5 1020.41099 44.070507 1.560000 (透镜L41)6406.991161.0000007426.60624 46.118329 1.560000 (透镜L42)8* -604.42303 465.8268539 -401.62011 20.000000 1.560000 (透镜L22)10 -2157.318676.87107211 -632.50781 -6.871072 (凹面反射镜M22)12 -2157.31867 -20.000000 1.560000 (透镜L22)13 -401.62011 401.56584114 163.07026 -20.000000 1.560000 (透镜L21)15 512.54817 -14.26101216 296.41597 14.261013 (凹面反射镜M21)17 512.54817 20.000000 1.560000 (透镜L21)18 163.07026 458.43691319* 8910.30168 26.990021 1.560000 (透镜L51)20 -390.023331.00000021 154.61680 27.437462 1.560000 (透镜L31)22 266.36618 10.83848023 578.36195 20.000000 1.560000 (透镜L32)
24156.5839110.00000025200.1504520.000000 1.560000 (透镜L33)26* 355.2406710.00000027199.9420720.000000 1.560000 (透镜L34)28565.87990 165.71418429 1057.1861020.000000 1.560000 (透镜L35)30132.3564530.14198931 -325.8957021.445301 1.560000 (透镜L36)32 -460.40857 1.00000033180.4203625.000000 1.560000 (透镜L37)34* 290.7396215.60790335153.5219154.725337 1.560000 (透镜L38)36 -377.4795310.00000037 -596.7896016.523215 1.560000 (透镜L39)38 -292.83030 4.26101139 -234.6020920.000000 1.560000 (透镜L310)40 -317.1539619.98726441* -596.2328616.000000 1.560000 (透镜L311)42 -10714.58691 1.00000043201.1133020.217332 1.560000 (透镜L312)44561.52434 5.00000045161.8118641.142108 1.560000 (透镜L313)46* 311.48442 7.34454947 -177.2836815.000000 1.560000 (透镜L314)48 -264.46461 1.00000049114.4788721.221832 1.560000 (透镜L315)50* 284.79460 1.00000051 87.3235228.536749 1.560000 (透镜L316)52301.26342 4.000000
53 149.7141826.671264 1.560000 (透镜L317)54 1921.15947 6.000000(晶片面)(非球面数据)8面κ＝0.000000C4＝0.118332×10-7C6＝-0.901477×10-13C8＝0.456579×10-18C10＝0.500107×10-2319面κ＝0.000000C4＝0.362526×10-7C6＝-0.325425×10-12C8＝-0.715942×10-17C10＝0.938233×10-2226面κ＝0.000000C4＝0.784516×10-7C6＝0.132181×10-11C8＝0.390546×10-16C10＝0.194862×10-2034面κ＝0.000000C4＝0.770740×10-7C6＝0.108454×10-11C8＝-0.141384×10-16C10＝-0.154327×10-2041面κ＝0.000000C4＝-0.111168×10-6C6＝-0.459164×10-11C8＝-0.179391×10-15C10＝-0.627753×10-20
46面κ＝0.000000C4＝-0.806181×10-7C6＝0.979363×10-11C8＝-0.432122×10-15C10＝0.353438×10-2050面κ＝0.000000C4＝0.171550×10-6C6＝-0.506941×10-11C8＝0.172612×10-14C10＝-0.907247×10-19(条件公式对应值)LAT＝-3.9×10-7AX＝-5.2×10-5图18和图19表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第七实施例中，对于波长范围为157.6nm±0.4pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图20表示的是根据第八实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图20的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凸透镜L11、近似平面的凸面朝向晶片一侧的凸面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L22、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L31、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L32、双凸透镜L33、非球面凹面朝向晶片一侧的负弯月透镜L34、双凹透镜L35、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L36、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L37、双凸透镜L38、凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L39、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L310、非球面凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L311、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L312、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L313、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L314、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L315、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L316、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L317。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，从分划板一侧顺次由双凸透镜L41、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L42构成。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，由非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L51构成。
因此，在第八实施例中，来自分划板R的光通过双凸透镜L11入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光被凸面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41和L42)附近形成分划板图形的第一中间像。
来自第一中间像的光通过负弯月透镜L22被凹面反射镜M22反射之后，通过负弯月透镜L22和负弯月透镜L21入射到凹面反射镜M21。被凹面反射镜M21反射的光，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L317在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(8)中示出第五实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(8)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(8)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。而且，表(8)的条件公式对应值中，LAT表示倍率色差系数，AX表示轴上色差系数。
表(8)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/4NA＝0.845A＝18mmB＝72mmLX＝22mmLY＝4mm
(光学元件主要参数)面序号 rd n(分划板面) 64.6444271 567.00647 29.7741491.560000 (透镜L11)2-305.96356 215.8056823-375.35826 -185.805682 (凹面反射镜M12)4 -1771.14235 215.805682 (凸面反射镜M11)51046.06672 43.6210581.560000 (透镜L41)6-403.215361.0000007 421.69510 45.5581901.560000 (透镜L42)8* -640.00612 490.6357799-305.40131 10.0000001.560000 (透镜L22)10 -663.424921.00000011 -681.00059 -1.000000 (凹面反射镜M22)12 -663.42492 -10.0000001.560000 (透镜L22)13 -305.40131 -433.35280014163.68529 -12.3440631.560000 (透镜L21)15526.44415 -14.93891616294.23457 14.938916 (凹面反射镜M21)17526.44415 12.3440631.560000 (透镜L21)18163.68529 474.35280019* -742.11875 26.8943681.560000 (透镜L51)20 -266.210121.00000021 -400.00000 15.0000001.560000 (透镜L31)22 -534.635361.00000023184.35678 20.0000001.560000 (透镜L32)24153.88212 10.00000025168.88100 50.0000001.560000 (透镜L33)26 -1758.10942 10.000000
27235.07511 20.0000001.560000 (透镜L34)28* 189.46638 163.80124529 -2896.25856 20.0000001.560000 (透镜L35)30124.65800 29.89850431 -242.21131 17.0057991.560000 (透镜L36)32 -357.22247 1.00000033192.53113 25.0000001.560000 (透镜L37)34* 412.29894 8.98769335152.52351 53.1778391.560000 (透镜L38)36 -296.92089 10.00000037 -316.87875 15.0000001.560000 (透镜L39)38 -219.63445 3.10579139 -194.61097 20.0000001.560000 (透镜L310)40 -271.06241 20.33305641* -523.95508 16.0000001.560000 (透镜L311)42 -1588.24429 1.00000043255.61070 18.8331041.560000 (透镜L312)44 1097.97464 5.00000045151.14790 42.4457071.560000 (透镜L313)46* -331.45182 8.72526147 -170.85207 15.0000001.560000 (透镜L314)48 -227.87568 1.00000049112.98983 21.6585271.560000 (透镜L315)50* 277.63494 1.00000051 85.92800 24.5913651.560000 (透镜L316)52235.86682 4.00000053137.24923 31.5024561.560000 (透镜L317)54 1707.95360 6.000000(晶片面)
(非球面数据)8面κ＝0.000000C4＝0.115614×10-7C6＝-0.898054×10-13C8＝0.586813×10-18C10＝0.189867×10-2319面κ＝0.000000C4＝0.128999×10-7C6＝-0.445747×10-12C8＝0.542677×10-17C10＝-0.302494×10-2228面κ＝0.000000C4＝0.535059×10-7C6＝0.132973×10-11C8＝0.750691×10-16C10＝0.629454×10-2034面κ＝0.000000C4＝0.887048×10-7C6＝0.117209×10-11C8＝-0.416125×10-15C10＝-0.382530×10-2041面κ＝0.000000C4＝-0.113856×10-6C6＝-0.516355×10-11C8＝-0.221902×10-15C10＝-0.928183×10-2046面κ＝0.000000
C4＝-0.824280×10-7C6＝0.998838×10-11C8＝-0.426713×10-15C10＝0.170015×10-2050面κ＝0.000000C4＝0.159085×10-6C6＝-0.478787×10-11C8＝0.166305×10-14C10＝-0.824509×10-19(条件公式对应值)LAT＝-5.7×10-8AX＝-3.9×10-5图21和图22表示的是根据第七实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第八实施例中与第七实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.4pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
图23表示的是根据第九实施例的折射反射光学系统(投影光学系统PL)的透镜结构的图。在图20的折射反射光学系统中，第一成像光学系统G1从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凸透镜L11、近似平面的凸面朝向晶片一侧的凸面反射镜M11、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L12、凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M12。
第二成像光学系统G2从分划板一侧顺次由如下元件构成即凹面朝向晶片一侧的凹面反射镜M21、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L21、近似平面的凹面朝向分划板一侧的凹面反射镜M22。
第三成像光学系统G3从分划板一侧顺次由如下元件构成即双凸透镜L31、非球面凹面朝向晶片一侧的双凹透镜L32、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L33、双凹透镜L34、凸面朝向分划板一侧的负弯月透镜L35、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L36、双凸透镜L37、、凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L38、非球面凹面朝向分划板一侧的双凹透镜L39、双凸透镜L310、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L311、凹面朝向分划板一侧的负弯月透镜L312、非球面凹面朝向晶片一侧的正弯月透镜L313、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L314、凸面朝向分划板一侧的正弯月透镜L315。
在第一成像光学系统G1和第二成像光学系统G2之间的光路上，设置有第一向场透镜，从分划板一侧顺次由双凸透镜L41、非球面凸面朝向晶片一侧的双凸透镜L42构成。而且，在第二成像光学系统G2和第三成像光学系统G3之间的光路上，设置有第二向场透镜，由非球面凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L51和凹面朝向分划板一侧的正弯月透镜L52构成。
因此，在第九实施例中，来自分划板R的光通过双凸透镜L11和负弯月透镜L12入射到凹面反射镜M12。被凹面反射镜M12反射后的光被凸面反射镜M11反射之后，在第一向场透镜(L41和L42)附近形成分划板图形的第一中间像。
来自第一中间像的光被凹面反射镜M22反射之后，通过负弯月透镜L21入射到凹面反射镜M21。被凹面反射镜M21反射的光，通过负弯月透镜L21在第二向场透镜(L51和L52)附近形成分划板图形的第二中间像。来自第二中间像的光通过构成第三成像光学系统G3的各个透镜L31～L315在晶片W上形成分划板图形的最终像。
下面的表(9)中示出第九实施例的折射反射光学系统各参数的数值。表(9)中的各主要参数中，λ表示曝光光的中心波长，β表示投影倍率(整个系统的成像倍率)，NA表示像一侧(晶片一侧)数值孔径，A表示晶片W上成像圆IF的半径即最大像高，B表示对应于最大像高A的最大物高，LX表示沿着实际曝光区域ER的X方向的尺寸(长边的尺寸)，LY表示沿着实际曝光区域ER的Y方向的尺寸(短边的尺寸)。
而且，在表(9)的各个光学参数中，第一列的面序号表示从分划板一侧开始的面序号，第二列的r表示各面的曲率半径(在非球面情况下是顶点曲率半径mm)，第三列的d表示各面的轴上间隔，即面间隔(mm)，第四列的n表示对于中心波长的折射率。而且，在每次反射时面间隔d的符号改变。因此，面间隔d的符号在从凹面反射镜M12到凹面反射镜M11的光路中和从凹面反射镜M22到凹面反射镜M21的光路中为负，在其他光路中为正。而且，与光的入射方向无关，朝向分划板一侧的凸面的曲率半径为正，朝向分划板一侧的凹面的曲率半径为负。而且，表(9)的条件公式对应值中，LAT表示倍率色差系数，AX表示轴上色差系数。
表(9)(主要参数)λ＝157.6nmβ＝1/4NA＝0.845A＝18mmB＝72mmLX＝22mmLY＝4mm(光学元件主要参数)面序号 rd n(分划板面) 60.0000001 991.47248 28.195143 1.560000 (透镜L11)2-267.50588 192.866330
3 -212.01226 15.000000 1.560000 (透镜L12)4 -359.05656 7.4383805 -274.13902 -7.438380 (凹面反射镜M12)6 -359.05656-15.000000 1.560000 (透镜L12)7 -212.01226 -162.8663308 -2397.49986215.304710 (凸面反射镜M11)9480.51853 46.865206 1.560000 (透镜L41)10 -546.66851 1.00000011 379.33588 44.717026 1.560000 (透镜L42)12* -630.25132422.57111313 -1860.74365 -369.081141 (凹面反射镜M22)14 136.07113-15.000000 1.560000 (透镜L21)15 388.51075 -8.48997216 269.57337 8.489972 (凹面反射镜M21)17 388.51075 15.000000 1.560000 (透镜L21)18 136.07113399.08114119* -368.26543 30.000000 1.560000 (透镜L51)20 -253.70093 1.00000021 -2467.73840 30.000000 1.560000 (透镜L52)22 -400.60099 68.35097223 171.28983 44.279149 1.560000 (透镜L31)24 -3312.88121 44.77000025 -448.65736 20.000000 1.560000 (透镜L32)26* 168.02309 10.00000027 170.42305 25.208415 1.560000 (透镜L33)28 769.81302 99.80404129 -1652.36364 20.000000 1.560000 (透镜L34)30 132.90519 15.02601631 530.98620 70.000000 1.560000 (透镜L35)
32 452.64324 1.00000033 177.34168 25.0000001.560000 (透镜L36)34* 415.66350 1.00000035 138.37477 47.5653381.560000 (透镜L37)36 -654.96909 10.00000037 -2112.93849 34.9942221.560000 (透镜L38)38 -411.84982 16.21555939*-4467.59569 16.0000001.560000 (透镜L39)40 568.03899 1.00000041 359.65731 20.5275311.560000 (透镜L310)42 -5233.89502 5.00000043 146.19360 42.2627821.560000(透镜L311)44* -225.18468 5.39288645 -155.97378 15.0000001.560000 (透镜L312)46 -257.64593 1.0000004787.50795 24.6518271.560000 (透镜L313)48* 221.10625 1.0000004983.17065 29.2228191.560000 (透镜L314)50 263.21163 4.00000051 149.89321 16.0109491.560000 (透镜L315)52 1461.12239 6.000000(晶片面)(非球面数据)12面κ＝0.000000C4＝0.269991×10-7C6＝-0.510706×10-12C8＝0.110177×10-16C10＝-0.123713×10-21
19面κ＝0.000000C4＝0.121430×10-7C6＝-0.146728×10-12C8＝0.126272×10-18C10＝0.894134×10-2326面κ＝0.000000C4＝0.691903×10-7C6＝0.102075×10-11C8＝0.983473×10-16C10＝0.117306×10-2034面κ＝0.000000C4＝0.993275×10-7C6＝0.240380×10-11C8＝0.301051×10-16C10＝-0.215154×10-2039面κ＝0.000000C4＝-0.140256×10-6C6＝-0.785178×10-11C8＝-0.323968×10-15C10＝-0.150679×10-1944面κ＝0.000000C4＝-0.100300×10-6C6＝0.114834×10-10C8＝-0.384285×10-15C10＝-0.139887×10-2048面κ＝0.000000C4＝0.200382×10-6C6＝-0.794777×10-11C8＝0.361073×10-14C10＝-0.138717×10-18
(条件公式对应值)LAT＝+9.7×10-7AX＝-4.5×10-5图24和图25表示的是根据第九实施例的折射反射光学系统的横向像差图。在像差图中，Y表示像高(mm)。如像差图所示，可以判明在第九实施例中与第七实施例和第八实施例相同，对于波长范围为157.6nm±0.4pm的曝光光，色差得到很好的补偿。而且，球差、彗差、像散、畸变(畸变像差)被很好地补偿为几乎趋近零像差状态，成像性能优良。
如上所述，在第一实施例中，对于中心波长为157.6nm的F2激光光源能够确保0.7的像侧NA，而且能够在晶片W上确保半径为17mm的成像圆，该成像圆内能够充分补偿以色差为首的各种像差。另一方面，在第二实施例中，对于中心波长为157.6nm的F2激光光源能够确保0.8的像侧NA，而且能够在晶片W上确保半径为21mm的成像圆，该成像圆内能够充分补偿以色差为首的各种像差。而且，在第三实施例、第五实施例和第六实施例中，对于中心波长为157.6nm的F2激光光源能够确保0.8的像侧NA，而且能够在晶片W上确保半径为18mm的成像圆，该成像圆内能够充分补偿以色差为首的各种像差。而且，在第四实施例中，对于中心波长为157.6nm的F2激光光源能够确保0.6的像侧NA，而且能够在晶片W上确保半径为21mm的成像圆，该成像圆内能够充分补偿以色差为首的各种像差。而且，在第七至第九实施例中，对于中心波长为157.6nm的F2激光光源能够确保0.845的像侧NA，而且能够在晶片W上确保半径为18mm的成像圆，该成像圆内能够充分补偿以色差为首的各种像差。
因此，第一实施例和第二实施例能够确保22mm×5mm的充分大的矩形实际曝光区域，第四实施例能够确保22mm×大约6mm的充分大的矩形实际曝光区域，并且能够达到0.1μm以下的高分辨率。因此，在晶片W上，例如在22mm×33mm大小的各个曝光区域内，通过扫描曝光能够高精度转印分划板R的图形。第三实施例和第五实施例能够确保20mm×5mm的充分大的矩形实际曝光区域，并且能够达到0.1μm以下的高分辨率。因此，在晶片W上，例如在20mm×33mm大小的各个曝光区域内，通过扫描曝光能够高精度转印分划板R的图形。第六实施例能够确保20mm×3mm的充分大的圆弧形实际曝光区域，并且能够达到0.1μm以下的高分辨率。因此，在晶片W上，例如在20mm×33mm大小的各个曝光区域内，通过扫描曝光能够高精度转印分划板R的图形。第七实施例至第九实施例能够确保在22mm×4mm的充分大的矩形实际曝光区域，并且能够达到0.1μm以下的高分辨率。因此，在晶片W上，例如在22mm×33mm大小的各个曝光区域内，通过扫描曝光能够高精度转印分划板R的图形。此外，在上述各个实施例中，能够确保约6mm的充分长的晶片侧工作距离。而且，在各个实施例中，能够确保约60mm～115mm的充分长的分划板侧工作距离。
在第一实施例中，透镜L41的有效直径最大约为240mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm。另一方面，在第二实施例中，凹面反射镜M21的有效直径最大约为250mm，透镜L41的有效直径最大约为268mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm以下。在第三实施例中，透镜L41的有效直径最大约为260mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm以下。在第四实施例中，透镜L11的有效直径最大约为235mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm以下。在第五实施例中，透镜L41的有效直径最大约为250mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm以下。在第六实施例中，透镜L41的有效直径最大约为250mm，其他大部分透镜的有效直径在200mm以下。在第七实施例中，凹面反射镜M21的有效直径最大约为260mm，透镜L41和L42的有效直径最大约为280mm，其他大部分透镜的有效直径在190mm以下。在第七实施例中，凹面反射镜M21的有效直径最大约为260mm，透镜L41和L42的有效直径最大约为277mm，其他大部分透镜的有效直径在179mm以下。在第九实施例中，凹面反射镜M21的有效直径最大大约为217mm，透镜L41和L42的有效直径最大约为280mm，其他大部分透镜的有效直径在176mm以下。这样，在各个实施例中，能够防止凹面反射镜和透镜大型化，实现光学系统小型化。
在上述各个实施例中，都是三次成像式光学系统，而且是通过非常少数量的透镜来构成(第一实施例和第二实施例中是16个透镜，第三实施例和第四实施例中是18个透镜，第五实施例和第六实施例中21个透镜，第七实施例和第八实施例中是23个透镜，第九实施例中是21个透镜)。由于在使用F2激光的光学系统中不能获得良好的增透膜，因此如果透镜数量多容易导致透镜面上发生光损失。从这一点来看，在上述各个实施例中，透镜数量少，构成抑制透镜面上光损失的结构。而且，上述各个实施例还是非球面面数非常少的结构(第一实施例和第二实施例中是12个面，第三实施例和第四实施例中是14个面，第五实施例和第六实施例中是7个面，第七实施例～第九实施例中是7个面)。
另外，第七实施例～第九实施例中，第一成像光学系统G1中包括的两个反射镜M11和M12与第二成像光学系统G2中包括的两个反射镜M21和M22中，在两个反射镜的前方分别设置一个负透镜。具体地说，在第七实施例和第八实施例中，在凹面反射镜M21的前方设置负弯月透镜L21，在凹面反射镜M22的前方设置负弯月透镜L22。另一方面，在第九实施例中，在凹面反射镜M12的前方设置负弯月透镜L12，在凹面反射镜M21的前方设置负弯月透镜L21。这样，第七实施例～第九实施例通过在两个反射镜的前方分别设置一个负透镜，能够补偿倍率色差和轴上色差。
这里，参照表(7)～表(9)的条件公式对应值，在第七实施例～第九实施例中，倍率色差系数LAT和轴上色差AX满足如下条件公式(1)和(2)。
|LAT|＜5×10-6(1)|AX|＜2×10-4(2)而且，为了进一步更好地补偿倍率色差和轴上色差，最好分别设定条件公式(1)的上限值为2.5×10-6，条件公式(2)的上限值为1.0×10-4。
使用根据上述实施例的曝光装置，通过照明光学系统照明分划板(掩模)(照明步骤)，使用投影光学系统把分划板上形成的转印用图形扫描曝光在感光性基板上(曝光步骤)，能够制造微型器件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。下面参照图26的流程图，说明在用本实施例的曝光装置作为感光性基板的晶片等上形成规定电路图形，获得作为微型器件的半导体器件时的一个例子。
首先，在图26的步骤301，在一批晶片上蒸镀金属膜。然后在步骤302，在所述一批晶片的金属膜上涂敷光致抗蚀膜。然后，在步骤303，使用本实施例的曝光装置，把分划板上的图形通过所述的投影光学系统顺次曝光转印在所述一批晶片的各短区域内。然后，在步骤304，把所述一批晶片上的光致抗蚀膜显影之后，在步骤305，通过将抗蚀膜图形作为掩模在所述一批晶片上进行蚀刻，在各个晶片的各短区域内形成对应于分划板上的图形的电路图形。然后，通过进一步形成上层电路图形等，制造半导体元件等器件。利用上述半导体器件制造方法，能够大批量制造电路图形极其细微的半导体器件。
而且，在本实施例中，通过在板(玻璃基板)上形成规定图形(电路图形、电极图形等)，能够制造作为微型器件的液晶显示元件。下面，参照图27的流程图对此种方法的一个例子进行说明。在图27中，在图形形成工序401中，使用各个实施例的曝光装置，把分划板上的图形转印曝光在感光性基板上(涂敷了抗蚀膜的基板等)，执行所谓光刻工序。通过所述光刻工序，在感光性基板上形成包括多个电极等的规定图形。然后，所曝光的基板经过显影工序、蚀刻工序、分划板剥离工序等各个工序，在基板上形成规定图形，转移到下面的彩色滤光片形成工序402。
然后，在彩色滤光片形成工序402中，对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)的三个点组排列成多个阵列状，或者R、G、B三个条状滤光片组沿着多个水平扫描线方向排列，形成彩色滤光片。然后，在彩色滤光片形成工序402之后，执行单元组装工序403。在单元组装工序403中，使用在图形形成工序401中获得的具有规定图形的基板和在彩色滤光片形成工序402中获得的彩色滤光片等，组装液晶面板(液晶单元)。在单元组装工序403中，例如向在图形形成工序401中获得的具有规定图形的基板和在彩色滤光片形成工序402中获得的彩色滤光片之间注入液晶，制造液晶面板(液晶单元)。
然后，在模块组装工序404中，安装实现所组装的液晶面板(液晶单元)的显示动作的电路、背景光等各部件，完成液晶显示元件。利用上述液晶显示元件制造方法，能够大批量制造电路图形极其细微的液晶显示元件。
而且，在上述实施例中，使用的是提供波长为157.6nm光的F2激光光源，但是并不限于此，例如也可以使用提供波长为248nm光的KrF受激准分子激光光源、提供波长为193nm光的ArF受激准分子激光光源、或者提供波长为126nm光的Ar2激光光源等。
而且，在上述实施例中，是将本发明适用于扫描曝光型曝光装置的投影光学系统，但是并不限于此，也可以把本发明适用于所有曝光型的曝光装置的投影光学系统，或者适用于曝光装置的投影光学系统以外的普通成像光学系统。
权利要求
1.一种折射反射光学系统，具有第一成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据来自第一面的光形成上述第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据通过上述第一成像光学系统的光形成上述第一面的第二中间像；和折射型第三成像光学系统，根据通过上述第二成像光学系统的光在第二面上形成上述第一面的最终像；构成上述第一成像光学系统、上述第二成像光学系统和上述第三成像光学系统的全部光学元件沿着单一直线光轴配置。
2.根据权利要求1所述的折射反射光学系统，在上述第一成像光学系统和上述第二成像光学系统之间的光路上设置有向场透镜。
3.根据权利要求1或2所述的折射反射光学系统，上述第一成像光学系统具有两个反射镜和至少一个透镜组件。
4.根据权利要求2或3所述的折射反射光学系统，上述第一成像光学系统与上述向场透镜的合成光学系统在第一面一侧和第二面一侧构成远心光学系统。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的折射反射光学系统，上述第一成像光学系统具有设置在上述两个反射镜之间的光路上的至少一个负透镜组件。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的折射反射光学系统，上述第二成像光学系统具有设置在上述两个反射镜之间的光路上的至少一个负透镜组件。
7.一种折射反射光学系统，具有多个光学元件，在第一面和第二面之间的光路上二次形成上述第一面的中间像、在上述第二面上形成上述第一面的第三次中间像作为最终像，所述多个光学元件沿着单一直线光轴配置。
8.根据权利要求7所述的折射反射光学系统，上述中间像形成在离轴位置上。
9.一种折射反射光学系统，具有多个沿着单一直线光轴配置的反射镜，在第二面上形成第一面上偏离上的述光轴的矩形区域的像。
10.根据权利要求9所述的折射反射光学系统，具有规定利用所述折射反射光学系统形成的像区域的视场光阑和规定所述折射反射光学系统的数值孔径的孔径光阑。
11.一种折射反射光学系统，具有第一成像光学系统，至少具有第一反射镜和第二反射镜，根据来自第一面的光形成上述第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少具有第三反射镜和第四反射镜，根据通过上述第一成像光学系统的光形成上述第一面的第二中间像；和折射型第三成像光学系统，根据通过上述第二成像光学系统的光在第二面上形成上述第一面的最终像；构成上述第一成像光学系统、上述第二成像光学系统和上述第三成像光学系统的全部光学元件沿着单一直线光轴配置；上述第一反射镜、上述第二反射镜、上述第三反射镜和上述第四反射镜中的两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜。
12.根据权利要求11所述的折射反射光学系统，通过在上述两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜来补偿倍率色差，倍率色差系数LAT满足如下条件|LAT|＜5×10-6。
13.根据权利要求11或12所述的折射反射光学系统，通过在上述两个反射镜的反射面前方分别设置至少一个负透镜来补偿轴上色差，轴上色差系数AX满足如下条件|AX|＜2×10-4。
14.一种曝光装置，具有用于照明上述掩模的照明系统；和用于把上述掩模上形成的图形图像形成在感光性基板上的投影光学系统，上述投影光学系统由权利要求1至13中任何一项所述的折射反射光学系统构成，上述掩模对应于上述折射反射光学系统的第一面，上述感光性基板对应于上述折射反射光学系统的第二面。
15.根据权利要求14所述的曝光装置，为了在上述感光性基板上扫描曝光上述掩模图形，进一步具有使上述掩模和上述感光性基板相对于上述折射反射光学系统进行移动的驱动系统。
16.一种微型器件制造方法，具有利用权利要求14或15所述的曝光装置在上述感光性基板上对上述掩模图形进行曝光的曝光工序；和把通过上述曝光工序曝光的上述感光性基板显影的显影工序。
全文摘要
一种折射反射光学系统，具有第一成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据来自第一面的光形成第一面的第一中间像；第二成像光学系统，至少具有两个反射镜，根据通过第一成像光学系统的光形成第一面的第二中间像；和折射型第三成像光学系统，根据通过第二成像光学系统的光在第二面上形成第一面的最终像；构成第一成像光学系统、第二成像光学系统和第三成像光学系统的全部光学元件沿着单一直线光轴配置。
文档编号G02B13/22GK1535392SQ0181786
公开日2004年10月6日 申请日期2001年10月23日 优先权日2000年10月23日
发明者高桥友刀 申请人:株式会社尼康