JPH02220015A - 精密投影光学系 - Google Patents
精密投影光学系Info
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- JPH02220015A JPH02220015A JP1042349A JP4234989A JPH02220015A JP H02220015 A JPH02220015 A JP H02220015A JP 1042349 A JP1042349 A JP 1042349A JP 4234989 A JP4234989 A JP 4234989A JP H02220015 A JPH02220015 A JP H02220015A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- refractive power
- optical system
- projection optical
- focal length
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/02—Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、マスクの像をウエノ・上に縮少投影し、露光
を行なう半導体露光装置に用いられる半導体露光用の精
密投影光学系に関するものである。
を行なう半導体露光装置に用いられる半導体露光用の精
密投影光学系に関するものである。
従来の技術
半導体露光装置の原理について説明すると、第４図に示
すように光源１０１からの光を照明ミラー１０２を介し
てレチクル１０３に照射する。レチクル１０３を通過し
た光は、半導体露光用の投影光学系１０４により縮少さ
れ、ウェハ１０５上にレチクル１０３の像が形成され、
露光が行なわれる。
すように光源１０１からの光を照明ミラー１０２を介し
てレチクル１０３に照射する。レチクル１０３を通過し
た光は、半導体露光用の投影光学系１０４により縮少さ
れ、ウェハ１０５上にレチクル１０３の像が形成され、
露光が行なわれる。
上記半導体露光用の投影光学系１０４は、半導体の微細
パターンを投影するため、その解像度を１ミクロン以下
に設定しなければならず、したがって、レンズの開口比
（ＮＡ）を大きく、また、露光フィールドにおいてほぼ
無収差に等しくなければならない。更には、数回重ねて
露光を行なわねばならず、レンズの歪曲収差を非常に小
さくしなければならない。
パターンを投影するため、その解像度を１ミクロン以下
に設定しなければならず、したがって、レンズの開口比
（ＮＡ）を大きく、また、露光フィールドにおいてほぼ
無収差に等しくなければならない。更には、数回重ねて
露光を行なわねばならず、レンズの歪曲収差を非常に小
さくしなければならない。
従来の半導体露光用の投影光学系としては、例えば特公
昭５７−１２９６６号公報に記載されているようにｇ４
１ｔあるいはｉ線を光源として用いたものや、特開昭６
０−２８６１３号公報に記載されているようにエキシマ
レーザを光源として用いたものが知られている。
昭５７−１２９６６号公報に記載されているようにｇ４
１ｔあるいはｉ線を光源として用いたものや、特開昭６
０−２８６１３号公報に記載されているようにエキシマ
レーザを光源として用いたものが知られている。
発明が解決しようとする課題
しかし、ウエノ・１０５上に露光される像の解像線幅が
０．２５μｍになるようにした場合、上記従来のｇ線や
ｉ線の光源を用いた半導体露光用の投影光ＮＡ〉０．７
３と非常に大きくなるため、レンズ枚数やレンズ厚みが
大きくなり、またフィールドサイズが狭くなってしまい
実用化に乏しい。
０．２５μｍになるようにした場合、上記従来のｇ線や
ｉ線の光源を用いた半導体露光用の投影光ＮＡ〉０．７
３と非常に大きくなるため、レンズ枚数やレンズ厚みが
大きくなり、またフィールドサイズが狭くなってしまい
実用化に乏しい。
一方、従来のエキシマレーザの光源を用いた半導体露光
用の投影光学系では、波長λが小さくなるため、ＫｒＫ
エキシマレーザを用いた場合、ＮＡ〉０．５となり、Ｎ
Ａが非常に大きくなるため、レンズ枚数が多くなり、フ
ィールドサイズが狭くなる。
用の投影光学系では、波長λが小さくなるため、ＫｒＫ
エキシマレーザを用いた場合、ＮＡ〉０．５となり、Ｎ
Ａが非常に大きくなるため、レンズ枚数が多くなり、フ
ィールドサイズが狭くなる。
このため、ＮＡを小さくするようＡｒＦエキシマレーザ
を用いた場合、ＮＡ＞０．３９となり、従来用いられて
いるＮＡとなシ、フィールドサイズも広がる。
を用いた場合、ＮＡ＞０．３９となり、従来用いられて
いるＮＡとなシ、フィールドサイズも広がる。
しかし、上記従来のエキシマレーザを用いた半導体露光
用の投影光学系は、構成するレンズ枚数が１４〜１６枚
と多く、更にＡｒＦエキシマレーザにおいては、レンズ
の内部吸収率が高くなるため、露光量が低下したシ、ま
た内部吸収による発熱現象が起こシ、レンズが熱変形を
起こし、焦点すれとなるなどの課題があった。
用の投影光学系は、構成するレンズ枚数が１４〜１６枚
と多く、更にＡｒＦエキシマレーザにおいては、レンズ
の内部吸収率が高くなるため、露光量が低下したシ、ま
た内部吸収による発熱現象が起こシ、レンズが熱変形を
起こし、焦点すれとなるなどの課題があった。
そこで、本発明は、従来技術の以上のような課題を解決
するもので、少ないレンズ枚数でほぼ無収差とすること
ができ、またＡｒＦエキシマレーザのような短い波長の
光源を用いた場合においても、光の内部吸収を少なくす
ることができ、更に明るく高解像な投影像を得ることが
できるようにした精密投影光学系を提供しようとするも
のである。
するもので、少ないレンズ枚数でほぼ無収差とすること
ができ、またＡｒＦエキシマレーザのような短い波長の
光源を用いた場合においても、光の内部吸収を少なくす
ることができ、更に明るく高解像な投影像を得ることが
できるようにした精密投影光学系を提供しようとするも
のである。
課題を解決するための手段
そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、負の屈折力を持つ第１１／ンズと、負の屈折力を
持つ第２レンズと、正の屈折力を持つ第３レンズと、３
枚以下のレンズからなシ、正の屈折力を持つ第４レンズ
群とからなる４群構成のレンズ系で、非救面形状を有す
る面が１面以上あシ、次の条件を満足することを特徴と
する。
段は、負の屈折力を持つ第１１／ンズと、負の屈折力を
持つ第２レンズと、正の屈折力を持つ第３レンズと、３
枚以下のレンズからなシ、正の屈折力を持つ第４レンズ
群とからなる４群構成のレンズ系で、非救面形状を有す
る面が１面以上あシ、次の条件を満足することを特徴と
する。
（１） ４ ｆ＜ｆ、 ＜２Ｏｆ
（３） １０ｆ ＜Ｒｓ
ただし、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レン
ズ群の焦点距離、ｄ３４は第３レンズ後側主点位置より
第４レンズ群の前側主点位置までの間隔、Ｒ６は第３レ
ンズ光線入射側の曲率半径、ｆは全系の焦点距離である
。
ズ群の焦点距離、ｄ３４は第３レンズ後側主点位置より
第４レンズ群の前側主点位置までの間隔、Ｒ６は第３レ
ンズ光線入射側の曲率半径、ｆは全系の焦点距離である
。
上記条件（１）において、ｆ３が上限の２Ｏｆを超える
と、正の屈折力を持つ第４レンズ群の屈折力が大きくな
り、高次の歪曲収差が増大する。また、下限の４ｆよシ
小さくなると、絞υの付近にある第３レンズの屈折力が
大きくなるため、高次のコマ収差が増大する。
と、正の屈折力を持つ第４レンズ群の屈折力が大きくな
り、高次の歪曲収差が増大する。また、下限の４ｆよシ
小さくなると、絞υの付近にある第３レンズの屈折力が
大きくなるため、高次のコマ収差が増大する。
上記条件（２）はデイオプトリックシュミットの配高次
の歪曲収差が増大する。また、下限の０．６５よυ小さ
くなると、高次のコマ収差が増大する。
の歪曲収差が増大する。また、下限の０．６５よυ小さ
くなると、高次のコマ収差が増大する。
上記条件（３）において、Ｒ３がｌｏｆより小さくなる
と、高次の球面収差とコマ収差が増大する。
と、高次の球面収差とコマ収差が増大する。
作用
本発明の精密投影光学系は、第１レンズと第２レンズに
よシ半導体露光用としての特徴である縮小投影を行なう
うえでの像面湾曲を小さくするため、ペッシバール和を
小さくシ、第３レンズ及び第４レンズ群をデイオプトリ
ックシュミット型とし、これによυコマ収差、球面収差
を小さくしている。
よシ半導体露光用としての特徴である縮小投影を行なう
うえでの像面湾曲を小さくするため、ペッシバール和を
小さくシ、第３レンズ及び第４レンズ群をデイオプトリ
ックシュミット型とし、これによυコマ収差、球面収差
を小さくしている。
また、上記レンズ群に１面以上の非球面を用いることに
よシ、少ない枚数でほぼ無収差とすることができ、また
光の内部吸収を少なくすることができ、更に明るく高解
像な投影像を得ることができる。
よシ、少ない枚数でほぼ無収差とすることができ、また
光の内部吸収を少なくすることができ、更に明るく高解
像な投影像を得ることができる。
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
まず、本発明の第１の実施例について説明する。
第１図は本発明の第１の実施例における精密投影光学系
を示す断面図である。
を示す断面図である。
第１図において、１は負の屈折力を持つ第１レンズ、２
は負の屈折力を持つ第２レンズ、３は正の屈折力を持つ
第３レンズ、４は３枚の正レンズ４ａ、４ｂ、４ｃから
次シ、正の屈折力を持つ第４レンズ群である。
は負の屈折力を持つ第２レンズ、３は正の屈折力を持つ
第３レンズ、４は３枚の正レンズ４ａ、４ｂ、４ｃから
次シ、正の屈折力を持つ第４レンズ群である。
上記第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３、第４
レンズ群４の正レンズ４ ａ、 ４ ｂｅ ４ ｃ
からなる４群構成において、光線入射側からの各面の曲
率半径をＲ１−Ｒ１２とし、光線入射側からの軸上の厚
みと、軸上の間隔をｄ、〜ａＳＳとし、波長１９３■に
おける上記各レンズ１〜５の硝材の屈折率をｎ、〜ｎ７
とし、次のように設定する。
レンズ群４の正レンズ４ ａ、 ４ ｂｅ ４ ｃ
からなる４群構成において、光線入射側からの各面の曲
率半径をＲ１−Ｒ１２とし、光線入射側からの軸上の厚
みと、軸上の間隔をｄ、〜ａＳＳとし、波長１９３■に
おける上記各レンズ１〜５の硝材の屈折率をｎ、〜ｎ７
とし、次のように設定する。
Ｒ１−−５７３，７５０００ｄｌ＝２００．００ ｎｌ
、＝１．５６０７６９Ｒ２＝ ５９１．４６１３ ｄ
２＝８１３．１２９Ｒ３＝−３２９，１９７９＊ ｄ
３＝ ９０．６８７ ｎ２＝１．５６０７６９Ｒ４＝−
６６６，４２０７ｄ４＝５５５．１２４Ｒ５−２２６２
，６８６本ｄ５＝１４０．７４１ ｎ３＝１．５６０７
６９Ｒ６＞１１９３．４２２ ｄ６＝ ５７．６３
２Ｒ７＝８６６．７５１０ ｄ７＝１５３．８３６
ｎ４＝１．５６０７６９Ｒ８＝７１８３．４８１
ｄ８＝３３３．０３１Ｒ９＝７５４．１４４３
ｄ９＝１２９．４４３ ｎ５＝１．５６０７６９
ＲＩＯシ５３１０．１２６ ｄｌｏ＝１２５．８１
Ｒ１１＝３４７．１１５５ ｄｌｌ＝１４９．８２
３ ｎ６＝１．５６０７６９Ｒ１２＝５３８．１７８
５中 傘印は非球面でアシ、面形状が次の式で表されるときの
係数に、 Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄの値は、次のよう
になる。
、＝１．５６０７６９Ｒ２＝ ５９１．４６１３ ｄ
２＝８１３．１２９Ｒ３＝−３２９，１９７９＊ ｄ
３＝ ９０．６８７ ｎ２＝１．５６０７６９Ｒ４＝−
６６６，４２０７ｄ４＝５５５．１２４Ｒ５−２２６２
，６８６本ｄ５＝１４０．７４１ ｎ３＝１．５６０７
６９Ｒ６＞１１９３．４２２ ｄ６＝ ５７．６３
２Ｒ７＝８６６．７５１０ ｄ７＝１５３．８３６
ｎ４＝１．５６０７６９Ｒ８＝７１８３．４８１
ｄ８＝３３３．０３１Ｒ９＝７５４．１４４３
ｄ９＝１２９．４４３ ｎ５＝１．５６０７６９
ＲＩＯシ５３１０．１２６ ｄｌｏ＝１２５．８１
Ｒ１１＝３４７．１１５５ ｄｌｌ＝１４９．８２
３ ｎ６＝１．５６０７６９Ｒ１２＝５３８．１７８
５中 傘印は非球面でアシ、面形状が次の式で表されるときの
係数に、 Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄの値は、次のよう
になる。
Ｚ （ｈ） ＝ （ｈ２／Ｒ）／（ｌ＋ １− （１＋
Ｋ） ｈ２／Ｒ２１＋Ａｈ’ ＋Ｂ ｈ’ ＋Ｃｈ’
＋Ｄ ｈ”ここで、Ｚ（ｈ）；ザブ値、ｈ：光軸からの
距離、Ｒ：曲率半径、Ｋ：円錐定数、ＡＢＣＤ ：非球
面係数である。
Ｋ） ｈ２／Ｒ２１＋Ａｈ’ ＋Ｂ ｈ’ ＋Ｃｈ’
＋Ｄ ｈ”ここで、Ｚ（ｈ）；ザブ値、ｈ：光軸からの
距離、Ｒ：曲率半径、Ｋ：円錐定数、ＡＢＣＤ ：非球
面係数である。
非球面係数
Ｒ３：に＝−０，３６０８Ａ＝２゜０１４Ｅ−１０，Ｂ
＝−２，３０２Ｅ−１５゜Ｒ５：に＝ ５．６６１ Ｒ１２：に＝ １．８１０ Ｃ＝４．０２３Ｅ−２０，Ｄ＝２．７２１Ｅ−２４゜Ａ
＝−８，３４３Ｅ−１０，Ｂ＝２．４９９Ｅ−１６゜
Ｃ＝−２，１８７′ＥＦ２１． Ｄ ＝−３，９１０Ｅ
−２３゜Ａ＝ １．２１３Ｅ−９，Ｂ ＝−２，０９４
丑１４゜Ｃ＝４．８０９Ｅ−１８，Ｄ＝−９，９６９Ｅ
−２３゜ｆ＝１００１１１１． Ｎ、Ａ＝０．４５．
Ｙ＝１０．６ｍ１ｌ、 λ＝１９３ｎｍｆ、＝１３８
２．４０． ｆ４／ｄｓ＋ ＝１．１２９．縮小比＝１
１５第２図（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の球面収差、非
点収差、歪曲収差をそれぞれ示し、第３図は、本実施例
の横収差を示し、像高Ｙ ＝ １０．６０ ｍの時のメ
リジオナル横収差を（ａ）、サジタル横収差を（ｂ）、
像高Ｙ＝Ｏの時の各横収差を、（ｃ）、（ｄ）に示す。
＝−２，３０２Ｅ−１５゜Ｒ５：に＝ ５．６６１ Ｒ１２：に＝ １．８１０ Ｃ＝４．０２３Ｅ−２０，Ｄ＝２．７２１Ｅ−２４゜Ａ
＝−８，３４３Ｅ−１０，Ｂ＝２．４９９Ｅ−１６゜
Ｃ＝−２，１８７′ＥＦ２１． Ｄ ＝−３，９１０Ｅ
−２３゜Ａ＝ １．２１３Ｅ−９，Ｂ ＝−２，０９４
丑１４゜Ｃ＝４．８０９Ｅ−１８，Ｄ＝−９，９６９Ｅ
−２３゜ｆ＝１００１１１１． Ｎ、Ａ＝０．４５．
Ｙ＝１０．６ｍ１ｌ、 λ＝１９３ｎｍｆ、＝１３８
２．４０． ｆ４／ｄｓ＋ ＝１．１２９．縮小比＝１
１５第２図（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の球面収差、非
点収差、歪曲収差をそれぞれ示し、第３図は、本実施例
の横収差を示し、像高Ｙ ＝ １０．６０ ｍの時のメ
リジオナル横収差を（ａ）、サジタル横収差を（ｂ）、
像高Ｙ＝Ｏの時の各横収差を、（ｃ）、（ｄ）に示す。
発明の効果
以上型するに本発明によれば、第１レンズと第２レンズ
によシペツシバール和を０に近ずける補正を行い、第３
レンズ及び第４レンズ群をデイオプトリックシュミット
系とし、これによシコマ収差、球面収差を補正すること
によシ、また、上記レンズ群に１面以上の非球面を設け
ることによ見少ない枚数でほぼ無収差とすることができ
る。
によシペツシバール和を０に近ずける補正を行い、第３
レンズ及び第４レンズ群をデイオプトリックシュミット
系とし、これによシコマ収差、球面収差を補正すること
によシ、また、上記レンズ群に１面以上の非球面を設け
ることによ見少ない枚数でほぼ無収差とすることができ
る。
また、光のレンズ内部での吸収を少なくすることができ
、明るく高解像な投影像を得ることができる。
、明るく高解像な投影像を得ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例における精密投影光学系
を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上記第
１の実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図、
第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ上記第１の実施例の横
収差を示す図、第４図≠＝傅はそし含半導体露光装置光
学系の原理を示す断面図である。 １・・・第１レンズ、２・・・第２レンズ、３・・・第
３レンズ、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・正レンズ、４・・・
第４レンズ群、５−・・第５レンズ°。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 口 ＾ 第 図
を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上記第
１の実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図、
第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ上記第１の実施例の横
収差を示す図、第４図≠＝傅はそし含半導体露光装置光
学系の原理を示す断面図である。 １・・・第１レンズ、２・・・第２レンズ、３・・・第
３レンズ、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・正レンズ、４・・・
第４レンズ群、５−・・第５レンズ°。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 口 ＾ 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 負の屈折力を持つ第１レンズと、負の屈折力を持つ第２
レンズと、正の屈折力を持つ第３レンズと、３枚以下の
レンズからなり、正の屈折力を持つ第４レンズ群とから
なる４群構成のレンズ系で、非球面形状を有する面が１
面以上あり、次の条件を満足することを特徴とする精密
投影光学系。 （１）４ｆ＜ｆ＿３＜２０ｆ （２）０．６５＜ｆ＿４／ｄ＿３＿４＜１．４０（３）
１０ｆ＜Ｒ＿５ ただし、ｆ＿３は第３レンズの焦点距離、ｆ＿４は第４
レンズ群の焦点距離、ｄ＿３＿４は第３レンズ後側主点
位置より第４レンズ群の前側主点位置までの間隔、Ｒ＿
５は第３レンズ光線入射側の曲率半径、ｆは全系の焦点
距離である。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042349A JPH02220015A (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 精密投影光学系 |
| EP89104228A EP0332201B1 (en) | 1988-03-11 | 1989-03-09 | Optical projection system |
| DE68916451T DE68916451T2 (de) | 1988-03-11 | 1989-03-09 | Optisches Projektionssystem. |
| US07/321,683 US4948238A (en) | 1988-03-11 | 1989-03-10 | Optical projection system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042349A JPH02220015A (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 精密投影光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220015A true JPH02220015A (ja) | 1990-09-03 |
Family
ID=12633555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1042349A Pending JPH02220015A (ja) | 1988-03-11 | 1989-02-22 | 精密投影光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02220015A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6867922B1 (en) | 1999-06-14 | 2005-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and projection exposure apparatus using the same |
| WO2018135269A1 (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 単焦点レンズ系、および、カメラ |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP1042349A patent/JPH02220015A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6867922B1 (en) | 1999-06-14 | 2005-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and projection exposure apparatus using the same |
| WO2018135269A1 (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 単焦点レンズ系、および、カメラ |
| US11467374B2 (en) | 2017-01-20 | 2022-10-11 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Fixed focal length lens system and camera |
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