JPH0533370B2 - - Google Patents
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- JPH0533370B2 JPH0533370B2 JP59057581A JP5758184A JPH0533370B2 JP H0533370 B2 JPH0533370 B2 JP H0533370B2 JP 59057581 A JP59057581 A JP 59057581A JP 5758184 A JP5758184 A JP 5758184A JP H0533370 B2 JPH0533370 B2 JP H0533370B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
- G02B17/0892—Catadioptric systems specially adapted for the UV
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
- G02B17/0804—Catadioptric systems using two curved mirrors
- G02B17/0812—Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
-
- 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
- G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70233—Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
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- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
本発明は、例えば投影型走査露光装置、特に
LSIなどの製造に使用されるアライナ用光学系な
どに適用して好適な反射光学系に関するものであ
る。 従来のこの種の反射光学系には、例えば同心又
は非同心の凹面鏡、凸面鏡を使用した反射光学系
や、凹面鏡、凸面鏡の外に更に負のメニスカスレ
ンズ及び色収差補正機構を加えたほぼ同心の反射
光学系など、種々の形式のものが知られている。 そして、これらの反射光学系は軸外の半弧状領
域に良像域が形成されており、この良像域に対応
するマスクの部分像をウエハー上に形成し、マス
ク、ウエハーを一体として反射光学系に対して相
対的に走査してマスクの全体像をウエハー上に形
成するアライナが知られている。しかしながら、
従来の反射光学系の何れも非点収差、及び像面弯
曲が大きく、そのために良像域の幅は極めて狭く
例えば１mm程度であつて、アライナに適応した場
合に多くの走査時間、即ち露光時間を必要とし、
時間当りのウエハー焼付処理量が比較的小さいと
いう難点があつた。 本発明の目的は、このような従来例の欠点を改
善し、非球面レンズを導入して非点収差及び像面
弯曲を充分に補正しつつ、補正像高の良像域を拡
大し、更には時間当りのウエハー焼付量を増大す
る反射光学系を提供することにあり、その要旨は
次の通りである。 即ち、凹面鏡と凸面鏡をそれぞれの反射面同志
が対向するよう配置し、光軸外の被写体からの光
を前記凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡の順に反射するこ
とにより像面に結像させる反射光学系において、
前記凹面鏡と前記被写体の間に第１の光学部材を
設け、前記凹面鏡と前記像面の間に第２の光学部
材を設け、前記被写体の各点から光軸に平行に射
出する光線を前記第１の光学部材を介して前記凹
面鏡で反射した後に前記凸面鏡の前記光軸との交
点で反射させ、かつ前記凸面鏡の前記光軸との交
点で反射した後に前記凹面鏡で反射して前記第２
の光学部材を介して光軸と平行に前記像面に入射
させるように、少なくとも前記第１の光学部材の
前記光線の通過面を非球面とし、前記第１、第２
の光学部材で生ずる色収差を補正するために、前
記凸面鏡はその表面に屈折面を備えると共に、以
下の条件を満たす裏面反射鏡としたことを特徴と
する反射光学系。 ｜R5｜＜｜R4｜＜｜R5｜＋ｄ／２ 0.005≦ｄ／Ｄ≦0.03 ここで、Ｒ４は前記凸面鏡の屈折面の曲率半
径、Ｒ５は前記凸面鏡の反射面の曲率半径、ｄは
屈折面と反射面間の軸上肉厚、Ｄは前記凸面鏡の
有効径である。 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。 第１図に示す実施例では、凹面鏡Ｍ１とそれよ
りも半径の小さな凸面鏡Ｍ２とが、これらの光軸
Ｏが一致するように配置されると共に、これらの
曲率中心が同一方向になるようにして鏡面同志が
対向的に配置されている。そして、物体Ｓ１と凸
面鏡Ｍ２との間、及び物体Ｓ１と光軸Ｏの点Ｏ１
を中心に対称的な位置の像面Ｓ２と凸面鏡Ｍ２と
の間に、非球面レンズＬ１が光軸Ｏを中心として
対称的な形状で配置され、更に裏面鏡から成る凸
面鏡Ｍ２の反射面が非球面とされている。 物体Ｓ１から出射された光束は、凹面鏡Ｍ１、
凸面鏡Ｍ２、凹面鏡Ｍ１の順に進行するため、物
体高Ｐ１はこれらの２つの鏡面Ｍ１，Ｍ２間で計
３回反射された後に、像面Ｓ２における点Ｐ２に
等倍結像されることになり、この反射光学系の絞
りの役割を凸面鏡Ｍ２が果している。この反射光
学系は凸面鏡Ｍ２の有効径の中心Ｏ２に関して対
称的に配置されているので、光束がこの中心Ｏ２
に入射するに際して非対称収差であるコマ収差や
歪曲収差が発生することはないが、非点収差と像
面弯曲の発生は免れ難い。 そこでこの反射光学系においては、非点収差と
像面弯曲は非球面レンズＬ１によつて補正するよ
うにされている。このために非球面レンズＬ１の
形状は、第２図の非点収差図で示す補正領域ｈ内
での各像高の光軸Ｏと平行な主光線の全てが凸面
鏡Ｍ２の中心Ｏ２へ入射し、また凸面鏡Ｍ２の中
心Ｏ２から反射した各主光線が像面に全て平行に
入射するように非球面レンズＬ１の形状が決めら
れている。 なお、収差が良好に補正できる範囲であれば、
主光線の全てが多少中心からずれていても、また
一部の主光線が中心からずれて入射するように、
また全ての主光線が像面に多少非平行に或いは一
部の主光線が多少非平行に入射するように非球面
レンズＬ１の形状を決めてもよい。このような場
合に、例えばレンズＬ１の物体Ｓ１側に非球面を
施し、線面Ｓ２側にメニスカスレンズ部材を用い
ることができる。しかしながら、一方だけに非球
面を施すよりも、双方に非球面を施す場合の方が
製作が容易である。 この場合に凹面鏡Ｍ１は凸レンズの作用をなす
から、補正領域ｈの半弧状の各像高に対応した凹
面鏡Ｍ１の各入射高での凹面鏡Ｍ１で発生する正
の球面収差の値に応じて、非球面レンズＬ１の対
応入射光で負の球面収差を発生させる。従つて、
正負の球面収差が補正領域ｈの各像高で互いに打
消し合うように非球面レンズＬ１の形状を選択す
れば、各像高の光軸Ｏに平行な主光線はこの光学
系の中心Ｏ２に入射することになる。つまり、補
正領域ｈ内での各像高の無限遠主光線が常に光学
系の中心Ｏ２へ集光するように補正されたとき、
中心Ｏ２での対称性からこの反射光学系全体の非
点収差は補正されることになる。 第２図の補正領域ｈはサジタル像面ｓとメリデ
イオナル像面ｍの傾きと許容深度との関係で決定
されるから、非点収差の補正、即ちサジタル像面
ｓとメリデイオナル像面ｍの非点隔差を無くし、
補正領域ｈ内の各像面の像面弯曲を小さくするた
めに非球面レンズＬ１が採用され、これによつて
補正領域ｈの拡大、スリツト幅の増大を図ること
ができる。なお、この非球面レンズＬ１の数は１
個ではなく、これを複数個としても特に支障はな
い。 これによつて非点収差が補正され、かつ前述し
たように光学系の対称性のためにコマ収差や歪曲
収差は発生することはないが、より一層高性能の
ものが要求される場合には、非球面レンズＬ１の
ガラス厚によつて生ずる色収差や他の収差が無視
できなくなる。そこで、凸面鏡Ｍ２を裏面鏡とし
更に非球面化することによつて、非球面レンズＬ
１の導入により生ずる色収差や横収差をも補正で
きるようにしたのである。即ち、非球面レンズＬ
１で発生する色収差については凸面鏡Ｍ２を裏面
鏡とすることによつて色収差の補正を行い、横収
差は凸面鏡Ｍ２の反射面に形成された非球面によ
り補正することになる。 第１図において、非球面レンズＬ１の働きによ
り補正領域ｈ内で各像高の光軸Ｏに平行な主光線
は常に凸面鏡Ｍ２の中心Ｏ２へ入射するから、凸
面鏡Ｍ２を非球面としても主光線関係の収差、即
ち非点収差・像面弯曲には全く影響を与えずに、
アツパー光線URとローワー光線LRの収差を補
正することができる。 この第１図に示す第１の実施例では凹面鏡Ｍ１
と凸面鏡Ｍ２はほぼ同心であり、非球面レンズＬ
１は緩い凸レンズで凹面鏡Ｍ１側の面を非球面と
し、補正領域ｈ内の各主光線が通過する部分は負
の成分を形成するようになつている。非球面レン
ズＬ１の導入によつて発生する色収差の補正は、
裏面鏡の正成分で行えばよい。 第２図は上述したようにその非点収差図、第３
図ａ，ｂは波長365nｍ、290nｍ、632.8nｍに対す
る凸面鏡Ｍ２の非球面量を変えた場合の横収差図
である。この第１の実施例における光学的構成の
数値例を第１表に記載する。なお、Riは光の進
行順序に従つて第ｉ番目面の光学部材面の曲率半
径、Diは第ｉ番目の光学部材の軸上厚又は空気
空隔であり、正負の符号は光が左から右に進行す
る部分を正としており、表中で右側の物質名はレ
ンズ構成物質を示している。
LSIなどの製造に使用されるアライナ用光学系な
どに適用して好適な反射光学系に関するものであ
る。 従来のこの種の反射光学系には、例えば同心又
は非同心の凹面鏡、凸面鏡を使用した反射光学系
や、凹面鏡、凸面鏡の外に更に負のメニスカスレ
ンズ及び色収差補正機構を加えたほぼ同心の反射
光学系など、種々の形式のものが知られている。 そして、これらの反射光学系は軸外の半弧状領
域に良像域が形成されており、この良像域に対応
するマスクの部分像をウエハー上に形成し、マス
ク、ウエハーを一体として反射光学系に対して相
対的に走査してマスクの全体像をウエハー上に形
成するアライナが知られている。しかしながら、
従来の反射光学系の何れも非点収差、及び像面弯
曲が大きく、そのために良像域の幅は極めて狭く
例えば１mm程度であつて、アライナに適応した場
合に多くの走査時間、即ち露光時間を必要とし、
時間当りのウエハー焼付処理量が比較的小さいと
いう難点があつた。 本発明の目的は、このような従来例の欠点を改
善し、非球面レンズを導入して非点収差及び像面
弯曲を充分に補正しつつ、補正像高の良像域を拡
大し、更には時間当りのウエハー焼付量を増大す
る反射光学系を提供することにあり、その要旨は
次の通りである。 即ち、凹面鏡と凸面鏡をそれぞれの反射面同志
が対向するよう配置し、光軸外の被写体からの光
を前記凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡の順に反射するこ
とにより像面に結像させる反射光学系において、
前記凹面鏡と前記被写体の間に第１の光学部材を
設け、前記凹面鏡と前記像面の間に第２の光学部
材を設け、前記被写体の各点から光軸に平行に射
出する光線を前記第１の光学部材を介して前記凹
面鏡で反射した後に前記凸面鏡の前記光軸との交
点で反射させ、かつ前記凸面鏡の前記光軸との交
点で反射した後に前記凹面鏡で反射して前記第２
の光学部材を介して光軸と平行に前記像面に入射
させるように、少なくとも前記第１の光学部材の
前記光線の通過面を非球面とし、前記第１、第２
の光学部材で生ずる色収差を補正するために、前
記凸面鏡はその表面に屈折面を備えると共に、以
下の条件を満たす裏面反射鏡としたことを特徴と
する反射光学系。 ｜R5｜＜｜R4｜＜｜R5｜＋ｄ／２ 0.005≦ｄ／Ｄ≦0.03 ここで、Ｒ４は前記凸面鏡の屈折面の曲率半
径、Ｒ５は前記凸面鏡の反射面の曲率半径、ｄは
屈折面と反射面間の軸上肉厚、Ｄは前記凸面鏡の
有効径である。 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。 第１図に示す実施例では、凹面鏡Ｍ１とそれよ
りも半径の小さな凸面鏡Ｍ２とが、これらの光軸
Ｏが一致するように配置されると共に、これらの
曲率中心が同一方向になるようにして鏡面同志が
対向的に配置されている。そして、物体Ｓ１と凸
面鏡Ｍ２との間、及び物体Ｓ１と光軸Ｏの点Ｏ１
を中心に対称的な位置の像面Ｓ２と凸面鏡Ｍ２と
の間に、非球面レンズＬ１が光軸Ｏを中心として
対称的な形状で配置され、更に裏面鏡から成る凸
面鏡Ｍ２の反射面が非球面とされている。 物体Ｓ１から出射された光束は、凹面鏡Ｍ１、
凸面鏡Ｍ２、凹面鏡Ｍ１の順に進行するため、物
体高Ｐ１はこれらの２つの鏡面Ｍ１，Ｍ２間で計
３回反射された後に、像面Ｓ２における点Ｐ２に
等倍結像されることになり、この反射光学系の絞
りの役割を凸面鏡Ｍ２が果している。この反射光
学系は凸面鏡Ｍ２の有効径の中心Ｏ２に関して対
称的に配置されているので、光束がこの中心Ｏ２
に入射するに際して非対称収差であるコマ収差や
歪曲収差が発生することはないが、非点収差と像
面弯曲の発生は免れ難い。 そこでこの反射光学系においては、非点収差と
像面弯曲は非球面レンズＬ１によつて補正するよ
うにされている。このために非球面レンズＬ１の
形状は、第２図の非点収差図で示す補正領域ｈ内
での各像高の光軸Ｏと平行な主光線の全てが凸面
鏡Ｍ２の中心Ｏ２へ入射し、また凸面鏡Ｍ２の中
心Ｏ２から反射した各主光線が像面に全て平行に
入射するように非球面レンズＬ１の形状が決めら
れている。 なお、収差が良好に補正できる範囲であれば、
主光線の全てが多少中心からずれていても、また
一部の主光線が中心からずれて入射するように、
また全ての主光線が像面に多少非平行に或いは一
部の主光線が多少非平行に入射するように非球面
レンズＬ１の形状を決めてもよい。このような場
合に、例えばレンズＬ１の物体Ｓ１側に非球面を
施し、線面Ｓ２側にメニスカスレンズ部材を用い
ることができる。しかしながら、一方だけに非球
面を施すよりも、双方に非球面を施す場合の方が
製作が容易である。 この場合に凹面鏡Ｍ１は凸レンズの作用をなす
から、補正領域ｈの半弧状の各像高に対応した凹
面鏡Ｍ１の各入射高での凹面鏡Ｍ１で発生する正
の球面収差の値に応じて、非球面レンズＬ１の対
応入射光で負の球面収差を発生させる。従つて、
正負の球面収差が補正領域ｈの各像高で互いに打
消し合うように非球面レンズＬ１の形状を選択す
れば、各像高の光軸Ｏに平行な主光線はこの光学
系の中心Ｏ２に入射することになる。つまり、補
正領域ｈ内での各像高の無限遠主光線が常に光学
系の中心Ｏ２へ集光するように補正されたとき、
中心Ｏ２での対称性からこの反射光学系全体の非
点収差は補正されることになる。 第２図の補正領域ｈはサジタル像面ｓとメリデ
イオナル像面ｍの傾きと許容深度との関係で決定
されるから、非点収差の補正、即ちサジタル像面
ｓとメリデイオナル像面ｍの非点隔差を無くし、
補正領域ｈ内の各像面の像面弯曲を小さくするた
めに非球面レンズＬ１が採用され、これによつて
補正領域ｈの拡大、スリツト幅の増大を図ること
ができる。なお、この非球面レンズＬ１の数は１
個ではなく、これを複数個としても特に支障はな
い。 これによつて非点収差が補正され、かつ前述し
たように光学系の対称性のためにコマ収差や歪曲
収差は発生することはないが、より一層高性能の
ものが要求される場合には、非球面レンズＬ１の
ガラス厚によつて生ずる色収差や他の収差が無視
できなくなる。そこで、凸面鏡Ｍ２を裏面鏡とし
更に非球面化することによつて、非球面レンズＬ
１の導入により生ずる色収差や横収差をも補正で
きるようにしたのである。即ち、非球面レンズＬ
１で発生する色収差については凸面鏡Ｍ２を裏面
鏡とすることによつて色収差の補正を行い、横収
差は凸面鏡Ｍ２の反射面に形成された非球面によ
り補正することになる。 第１図において、非球面レンズＬ１の働きによ
り補正領域ｈ内で各像高の光軸Ｏに平行な主光線
は常に凸面鏡Ｍ２の中心Ｏ２へ入射するから、凸
面鏡Ｍ２を非球面としても主光線関係の収差、即
ち非点収差・像面弯曲には全く影響を与えずに、
アツパー光線URとローワー光線LRの収差を補
正することができる。 この第１図に示す第１の実施例では凹面鏡Ｍ１
と凸面鏡Ｍ２はほぼ同心であり、非球面レンズＬ
１は緩い凸レンズで凹面鏡Ｍ１側の面を非球面と
し、補正領域ｈ内の各主光線が通過する部分は負
の成分を形成するようになつている。非球面レン
ズＬ１の導入によつて発生する色収差の補正は、
裏面鏡の正成分で行えばよい。 第２図は上述したようにその非点収差図、第３
図ａ，ｂは波長365nｍ、290nｍ、632.8nｍに対す
る凸面鏡Ｍ２の非球面量を変えた場合の横収差図
である。この第１の実施例における光学的構成の
数値例を第１表に記載する。なお、Riは光の進
行順序に従つて第ｉ番目面の光学部材面の曲率半
径、Diは第ｉ番目の光学部材の軸上厚又は空気
空隔であり、正負の符号は光が左から右に進行す
る部分を正としており、表中で右側の物質名はレ
ンズ構成物質を示している。
【表】
【表】
また、第２表、第３表は第１の実施例におい
て、凸面鏡Ｍ２に関する数値をそれぞれ若干変更
した変形例であり、第４図、第５図にそれぞれ横
収差図を示している。
て、凸面鏡Ｍ２に関する数値をそれぞれ若干変更
した変形例であり、第４図、第５図にそれぞれ横
収差図を示している。
【表】
【表】
【表】
第６図、第７図、第８図ａ，ｂは第２の実施例
の構成図、非点収差図、横収差図を示し、凹面鏡
Ｍ１と非球面の凸面鏡Ｍ２とはほぼ同心であり、
凸面鏡Ｍ２の屈折面が非球面とされている。補正
領域ｈ内で各像高の主光線が通過する非球面部分
は像高が高くなるにつれて、つまり凹面鏡Ｍ１の
屈折力が大きくなるに従つて、参照球面よりも負
の成分を持つように形成されている。第４表はこ
の第２の実施例の数値例である。
の構成図、非点収差図、横収差図を示し、凹面鏡
Ｍ１と非球面の凸面鏡Ｍ２とはほぼ同心であり、
凸面鏡Ｍ２の屈折面が非球面とされている。補正
領域ｈ内で各像高の主光線が通過する非球面部分
は像高が高くなるにつれて、つまり凹面鏡Ｍ１の
屈折力が大きくなるに従つて、参照球面よりも負
の成分を持つように形成されている。第４表はこ
の第２の実施例の数値例である。
【表】
【表】
また、第５表、第６表は第２の実施例におい
て、凸面鏡Ｍ２に関する数値をそれぞれ若干変更
した変形例であり、第９図、第１０図にそれぞれ
横収差図を示している。
て、凸面鏡Ｍ２に関する数値をそれぞれ若干変更
した変形例であり、第９図、第１０図にそれぞれ
横収差図を示している。
【表】
【表】
【表】
なお、これらの表において、非球面レンズＬ
１，Ｌ２の非球面量ΔSはΔS＝（ΔRH2−
ΔRH1）／ΔHと定義する。ここで、ΔHは第１
１図ａに示すように非球面レンズＬでＨ２−Ｈ１
で与えられる半弧状の良像域を示し、ΔRH１，
ΔRH２は第１１図ｂに示すように高さＨ１，Ｈ
２における参照球面からの非球面量を表してい
る。なお、ｂにおける実線Ａは点Ｏ３を中心とす
る参照球面を、点線Ｂは非球面を示している。 そして、これらの表から判るように非球面レン
ズの非球面量ΔSは１／104と１／10との間にあ
り、ΔSが１／104よりも小となると非球面の変化
量が少なくなり、非球面の効果が薄れてきて広い
スリツト巾が得られなくなる。またΔSが１／10
より大きくなると非球面の変化量が増大し、サジ
タル像面ｓとメリデイオナル像面ｍが離れてゆ
き、広いスリツト巾が得られなくなる。 また、凸面鏡Ｍ２の非球面量Δxは、凸面鏡Ｍ
２の有効径をＤ、第１１図ｂに示すように光軸か
ら凸面鏡Ｍ２の有効半径の７割の高さにおける凸
面鏡の参照球面から求めた非球面量をΔRとする
とき、ΔR／Ｄと定義している。非球面量Δxは
９／106と8.6／105の間にあり、Δxが９／106より
も小となると非球面の効果が少なくなり、Δxが
8.6／105よりも大きくなると非球面の変化量が増
大し、広いスリツト巾が得られなくなる。 またこれらの表から、参照球面の大きさによつ
て非球面レンズの非球面量ΔSの許容値が変化し
てくることが判る。即ち、参照球面｜Ｒ｜が1000
mmよりも大の場合に、非球面量ΔSは１／103と
１／10の間にあり、ΔSがこれらの下限値及び上
限値を越えると、先に述べた場合と同様のデメリ
ツトを生ずる。 更に、参照球面｜Ｒ｜が200mm以下の場合には、
ΔSは１／104と１／103との間にあり、これらの
下限値及び上限値を越えると同様のデメリツトが
生ずる。 非球面レンズＬ１，Ｌ２のそれぞれ２つの光学
部分を構成するガラスのアツベ数をν1、ν2とする
と、 60＜ν1＜100 60＜ν2＜100 なる条件を満足することが望ましい。このアツベ
数ν1、ν2が下限値60よりも小さい場合には色収差
の発生が増大し、使用波長域が非常に狭く限定さ
れる。なお、アツベ数ν1、ν2が100よりも大きな
光学ガラスは現在のところ存在しない。 そして、色収差の補正は凸面鏡Ｍ２の屈折面の
曲率半径をＲ４、その反射面のそれをＲ５、凸面
鏡Ｍ２の有効径をＤ、光軸Ｏ上の厚さをｄとし
て、 ｜R5｜＜｜R4｜＜｜R5｜＋ｄ／２ を満足することが好ましい。 また、0.005≦ｄ／Ｄ≦0.03 を満足することが望ましく、これらの条件外とな
ると、色収差が増大することになる。 次に、本発明に係る反射光学系を半導体焼付装
置に適応した例を第１２図、第１３図を使用して
説明する。第１２図は焼付装置の光学的配置を示
し、１はマスク照明用光学系であり、水平な光軸
に沿つて球面ミラー２、円弧状水銀ランプから成
る光源３、レンズ４、フイルタ５、45度ミラー
６、レンズ７が配置されている。なお、フイルタ
５はウエハーに対して感光性を有する光を除去
し、マスク・ウエハーのアライメント時に照明光
路中に挿入される。このマスク照明用光学系１は
マスクを円弧状に或いは半弧状に照明することに
よつて、反射光学系の結像領域を円弧状或いは半
弧状に制限している。８は上部水平面に配置され
たマスクであり、このマスク８は図示しない公知
のマスク保持具によつて保持されている。このマ
スク８の下方には、マスク８の像をウエハー９上
に形成する本発明に係る反射光学系１０が配置さ
れている。なお、非球面レンズＬの光軸Ｏを対称
とする物体側Ｓ１と像面Ｓ２側とは先の実施例と
異なり分離されており、それぞれミラー１１，１
２によつて光束偏向して使用される。ウエハー９
は公知のウエハー保持具によつて保持されてお
り、ウエハー保持具は通常の保持具と同様にＸ、
Ｙ、θ方向に微調整可能となつている。 照明用光学系としてマスク８との間には、アラ
イメント時に顕微鏡光学系１３が挿入され、マス
ク８、ウエハー９が所定の位置関係であるか否か
が判断される。マスク８、ウエハー９が所定の位
置関係にない場合は、先に述べたウエハー保持具
のＸ、Ｙ、θ調整部材により、マスク８に対して
ウエハー９を調節移動させて所定の関係にする。 続いて、この焼付装置の外観が示された第１３
図を説明する。第１３図において２０はランプハ
ウスであり、この中に第１２図の照明光学系１が
内蔵されている。２１はアライメント用顕微鏡光
学系１３が配置されているユニツトであり、この
ユニツト２１は前後に移動可能に支持されてい
る。２２はマスク支持具、２３はウエハー支持具
であり、これらの支持具２２，２３は結合部材２
４によつて一体的に移動するように連結されてい
る。ここで、支持具２２，２３は一体的に移動す
るが、ウエハー９は支持具２３に対して微小移動
が可能である。２５は結合部材２４に固定された
アームであり、このアーム２５はガイド２６によ
つて支持されている。そして、ガイド２６に含ま
れる水平移動機構によつて、支持具２２，２３は
一体的に水平にかつ直線的に移動される。２７は
反射結像光学系を収納する筒、２８は基台、２９
はターンテーブル、３０はオートフイーダであ
る。このオートフイーダ３０によつてウエハー９
はターンテーブル２９を介してウエハー支持具２
３上に自動的に供給される。 次に、この装置の動作を説明すると、先ずマス
ク８とウエハー９の相互位置関係のアライメント
が行われる。このアライメント時には、前述した
フイルタが照明用光学系１中に挿入され、マスク
８上にレンズ４，７によつて半弧状光源像が非感
光性の光によつて形成される。この際に、顕微鏡
光学系１３もレンズ７とマスク８の間に挿入され
ている。この顕微鏡光学系１３によつて、マスク
８、ウエハー９のアライメントマークを観察し、
両アライメントマークの調整をウエハー支持具２
３を操作することによつて行う。マスク８、ウエ
ハー９のアライメント終了後に、前述のフイルタ
及び顕微鏡光学系１３は光路から退避する。同時
に、光源３は消灯或いは不図示のシヤツタ手段に
よつて遮光され、次いで光源３の点灯或いはシヤ
ツタの開放によつて、感光性の半弧状光源像がマ
スク８上に形成される。これと同時に、アーム２
５がガイド２６を水平方向に移動開始する。この
水平移動によつてマスク８全体の像がウエハー９
上に焼付けられることになる。 このようにして本発明に係る反射光学系によれ
ば、非球面レンズの導入により補正領域の各像高
でのサジタル像面ｓ、メリデイオナル像面ｍを広
範囲に一致するように補正して補正像高の良像域
を拡大することが可能になる。また良像域の拡
大、即ちスリツト幅の拡大によつて露光時間を短
縮できるという効果が得られる。特に、凹面鏡Ｍ
１と凸面鏡Ｍ２との同心性に制限されず、球面系
のみのレンズ構成と異なつて、配置する位置も制
限されず非球面の補正のみに注目すればよいこと
になり、高性能の反射光学系が得られる。なお実
施例によれば、像高ｈが100〜90mm即ちスリツト
巾が約10mmまでに良像域が拡大されている。
１，Ｌ２の非球面量ΔSはΔS＝（ΔRH2−
ΔRH1）／ΔHと定義する。ここで、ΔHは第１
１図ａに示すように非球面レンズＬでＨ２−Ｈ１
で与えられる半弧状の良像域を示し、ΔRH１，
ΔRH２は第１１図ｂに示すように高さＨ１，Ｈ
２における参照球面からの非球面量を表してい
る。なお、ｂにおける実線Ａは点Ｏ３を中心とす
る参照球面を、点線Ｂは非球面を示している。 そして、これらの表から判るように非球面レン
ズの非球面量ΔSは１／104と１／10との間にあ
り、ΔSが１／104よりも小となると非球面の変化
量が少なくなり、非球面の効果が薄れてきて広い
スリツト巾が得られなくなる。またΔSが１／10
より大きくなると非球面の変化量が増大し、サジ
タル像面ｓとメリデイオナル像面ｍが離れてゆ
き、広いスリツト巾が得られなくなる。 また、凸面鏡Ｍ２の非球面量Δxは、凸面鏡Ｍ
２の有効径をＤ、第１１図ｂに示すように光軸か
ら凸面鏡Ｍ２の有効半径の７割の高さにおける凸
面鏡の参照球面から求めた非球面量をΔRとする
とき、ΔR／Ｄと定義している。非球面量Δxは
９／106と8.6／105の間にあり、Δxが９／106より
も小となると非球面の効果が少なくなり、Δxが
8.6／105よりも大きくなると非球面の変化量が増
大し、広いスリツト巾が得られなくなる。 またこれらの表から、参照球面の大きさによつ
て非球面レンズの非球面量ΔSの許容値が変化し
てくることが判る。即ち、参照球面｜Ｒ｜が1000
mmよりも大の場合に、非球面量ΔSは１／103と
１／10の間にあり、ΔSがこれらの下限値及び上
限値を越えると、先に述べた場合と同様のデメリ
ツトを生ずる。 更に、参照球面｜Ｒ｜が200mm以下の場合には、
ΔSは１／104と１／103との間にあり、これらの
下限値及び上限値を越えると同様のデメリツトが
生ずる。 非球面レンズＬ１，Ｌ２のそれぞれ２つの光学
部分を構成するガラスのアツベ数をν1、ν2とする
と、 60＜ν1＜100 60＜ν2＜100 なる条件を満足することが望ましい。このアツベ
数ν1、ν2が下限値60よりも小さい場合には色収差
の発生が増大し、使用波長域が非常に狭く限定さ
れる。なお、アツベ数ν1、ν2が100よりも大きな
光学ガラスは現在のところ存在しない。 そして、色収差の補正は凸面鏡Ｍ２の屈折面の
曲率半径をＲ４、その反射面のそれをＲ５、凸面
鏡Ｍ２の有効径をＤ、光軸Ｏ上の厚さをｄとし
て、 ｜R5｜＜｜R4｜＜｜R5｜＋ｄ／２ を満足することが好ましい。 また、0.005≦ｄ／Ｄ≦0.03 を満足することが望ましく、これらの条件外とな
ると、色収差が増大することになる。 次に、本発明に係る反射光学系を半導体焼付装
置に適応した例を第１２図、第１３図を使用して
説明する。第１２図は焼付装置の光学的配置を示
し、１はマスク照明用光学系であり、水平な光軸
に沿つて球面ミラー２、円弧状水銀ランプから成
る光源３、レンズ４、フイルタ５、45度ミラー
６、レンズ７が配置されている。なお、フイルタ
５はウエハーに対して感光性を有する光を除去
し、マスク・ウエハーのアライメント時に照明光
路中に挿入される。このマスク照明用光学系１は
マスクを円弧状に或いは半弧状に照明することに
よつて、反射光学系の結像領域を円弧状或いは半
弧状に制限している。８は上部水平面に配置され
たマスクであり、このマスク８は図示しない公知
のマスク保持具によつて保持されている。このマ
スク８の下方には、マスク８の像をウエハー９上
に形成する本発明に係る反射光学系１０が配置さ
れている。なお、非球面レンズＬの光軸Ｏを対称
とする物体側Ｓ１と像面Ｓ２側とは先の実施例と
異なり分離されており、それぞれミラー１１，１
２によつて光束偏向して使用される。ウエハー９
は公知のウエハー保持具によつて保持されてお
り、ウエハー保持具は通常の保持具と同様にＸ、
Ｙ、θ方向に微調整可能となつている。 照明用光学系としてマスク８との間には、アラ
イメント時に顕微鏡光学系１３が挿入され、マス
ク８、ウエハー９が所定の位置関係であるか否か
が判断される。マスク８、ウエハー９が所定の位
置関係にない場合は、先に述べたウエハー保持具
のＸ、Ｙ、θ調整部材により、マスク８に対して
ウエハー９を調節移動させて所定の関係にする。 続いて、この焼付装置の外観が示された第１３
図を説明する。第１３図において２０はランプハ
ウスであり、この中に第１２図の照明光学系１が
内蔵されている。２１はアライメント用顕微鏡光
学系１３が配置されているユニツトであり、この
ユニツト２１は前後に移動可能に支持されてい
る。２２はマスク支持具、２３はウエハー支持具
であり、これらの支持具２２，２３は結合部材２
４によつて一体的に移動するように連結されてい
る。ここで、支持具２２，２３は一体的に移動す
るが、ウエハー９は支持具２３に対して微小移動
が可能である。２５は結合部材２４に固定された
アームであり、このアーム２５はガイド２６によ
つて支持されている。そして、ガイド２６に含ま
れる水平移動機構によつて、支持具２２，２３は
一体的に水平にかつ直線的に移動される。２７は
反射結像光学系を収納する筒、２８は基台、２９
はターンテーブル、３０はオートフイーダであ
る。このオートフイーダ３０によつてウエハー９
はターンテーブル２９を介してウエハー支持具２
３上に自動的に供給される。 次に、この装置の動作を説明すると、先ずマス
ク８とウエハー９の相互位置関係のアライメント
が行われる。このアライメント時には、前述した
フイルタが照明用光学系１中に挿入され、マスク
８上にレンズ４，７によつて半弧状光源像が非感
光性の光によつて形成される。この際に、顕微鏡
光学系１３もレンズ７とマスク８の間に挿入され
ている。この顕微鏡光学系１３によつて、マスク
８、ウエハー９のアライメントマークを観察し、
両アライメントマークの調整をウエハー支持具２
３を操作することによつて行う。マスク８、ウエ
ハー９のアライメント終了後に、前述のフイルタ
及び顕微鏡光学系１３は光路から退避する。同時
に、光源３は消灯或いは不図示のシヤツタ手段に
よつて遮光され、次いで光源３の点灯或いはシヤ
ツタの開放によつて、感光性の半弧状光源像がマ
スク８上に形成される。これと同時に、アーム２
５がガイド２６を水平方向に移動開始する。この
水平移動によつてマスク８全体の像がウエハー９
上に焼付けられることになる。 このようにして本発明に係る反射光学系によれ
ば、非球面レンズの導入により補正領域の各像高
でのサジタル像面ｓ、メリデイオナル像面ｍを広
範囲に一致するように補正して補正像高の良像域
を拡大することが可能になる。また良像域の拡
大、即ちスリツト幅の拡大によつて露光時間を短
縮できるという効果が得られる。特に、凹面鏡Ｍ
１と凸面鏡Ｍ２との同心性に制限されず、球面系
のみのレンズ構成と異なつて、配置する位置も制
限されず非球面の補正のみに注目すればよいこと
になり、高性能の反射光学系が得られる。なお実
施例によれば、像高ｈが100〜90mm即ちスリツト
巾が約10mmまでに良像域が拡大されている。
図面は本発明に係る反射光学系に実施例を示
し、第１図は第１の実施例の構成図、第２図はそ
の非点収差図、第３図ａ，ｂは横収差図、第４
図、第５図はそれぞれ第１の実施例の変形例にお
ける横収差図、第６図は第２の実施例の構成図、
第７図はその非点収差図、第８図ａ，ｂは横収差
図、第９図、第１０図はそれぞれ第２の実施例の
変形例における横収差図、第１１図ａ，ｂは非球
面量ΔSの説明図、第１２図、第１３図は本発明
に係る反射光学系を使用した焼付装置の構成図で
ある。 符号Ｍ１は凹面鏡、Ｍ２は凸面鏡、Ｌ１，Ｌ
２，Ｌは非球面レンズ、ｈは補正領域、Ｏ２は凸
面鏡の中心、ΔHは良像域、ｓはサジタル像面、
ｍはメリデイオナル像面、１は照明用光学系、８
はマスク、９はウエハー、１０は反射光学系、１
３は顕微鏡光学系である。
し、第１図は第１の実施例の構成図、第２図はそ
の非点収差図、第３図ａ，ｂは横収差図、第４
図、第５図はそれぞれ第１の実施例の変形例にお
ける横収差図、第６図は第２の実施例の構成図、
第７図はその非点収差図、第８図ａ，ｂは横収差
図、第９図、第１０図はそれぞれ第２の実施例の
変形例における横収差図、第１１図ａ，ｂは非球
面量ΔSの説明図、第１２図、第１３図は本発明
に係る反射光学系を使用した焼付装置の構成図で
ある。 符号Ｍ１は凹面鏡、Ｍ２は凸面鏡、Ｌ１，Ｌ
２，Ｌは非球面レンズ、ｈは補正領域、Ｏ２は凸
面鏡の中心、ΔHは良像域、ｓはサジタル像面、
ｍはメリデイオナル像面、１は照明用光学系、８
はマスク、９はウエハー、１０は反射光学系、１
３は顕微鏡光学系である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 凹面鏡と凸面鏡をそれぞれの反射面同志が対
向するよう配置し、光軸外の被写体からの光を前
記凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡の順に反射することに
より像面に結像させる反射光学系において、前記
凹面鏡と前記被写体の間に第１の光学部材を設
け、前記凹面鏡と前記像面の間に第２の光学部材
を設け、前記被写体の各点から光軸に平行に射出
する光線を前記第１の光学部材を介して前記凹面
鏡で反射した後に前記凸面鏡の前記光軸との交点
で反射させ、かつ前記凸面鏡の前記光軸との交点
で反射した後に前記凹面鏡で反射して前記第２の
光学部材を介して光軸と平行に前記像面に入射さ
せるように、少なくとも前記第１の光学部材の前
記光線の通過面を非球面とし、前記第１、第２の
光学部材で生ずる色収差を補正するために、前記
凸面鏡はその表面に屈折面を備えると共に、以下
の条件を満たす裏面反射鏡としたことを特徴とす
る反射光学系。 ｜R5｜＜｜R4｜＜｜R5｜＋ｄ／２ 0.005≦ｄ／Ｄ≦0.03 ここで、Ｒ４は前記凸面鏡の屈折面の曲率半
径、Ｒ５は前記凸面鏡の反射面の曲率半径、ｄは
屈折面と反射面間の軸上肉厚、Ｄは前記凸面鏡の
有効径である。 ２ 前記第１、第２の光学部材で生ずる横収差を
補正するために前記凸面鏡の反射面と屈折面の少
なくとも一方を非球面とした特許請求の範囲第１
項に記載の反射光学系。 ３ 前記凸面鏡の反射面に非球面を形成し、前記
第１の光学部材の非球面と前記凸面鏡の非球面が
下記の条件を満たすようにした特許請求の範囲第
２項に記載の反射光学系。 １／104≦｜（ΔRH2−ΔRH1）／ΔH｜≦１／10 ９／106＜ΔR／Ｄ＜8.6／105 ここで、ΔHは前記被写体が存する前記光軸か
らの高さＨ１と高さＨ２とで囲まれる領域の幅、
ΔRH２とΔRH１は参照球面に対して負の屈折力
が増える方向を正として、高さＨ１と高さＨ２で
の前記非球面の参照球面からの前記参照球面の半
径方向に関するずれ、Ｄは前記凸面鏡の有効径、
ΔRは有効径Ｄの凸面鏡の半径の７割の高さでの
反射面の参照球面からのずれ量である。 ４ 前記参照球面の曲率半径をＲとするとき、下
記の条件を満たすようにした特許請求の範囲第３
項に記載の反射光学系。 ｜Ｒ｜＞1000の場合、 １／103＜｜（ΔRH2−ΔRH1）／ΔH｜＜１／10 ｜Ｒ｜＜200の場合、 １／104＜｜（ΔRH2−ΔRH1）／ΔH｜＜１／103 ５ 前記第１の光学部材と共に前記被写体の各点
から光軸に平行に射出する光線を前記第１の光学
部材を介して前記凹面鏡で反射した後に前記凸面
鏡の前記光軸との交点で反射させかつ前記凸面鏡
の前記光軸との交点で反射した後に前記凹面鏡で
反射して前記第２の光学部材を介して光軸と平行
に前記像面に入射させるように、前記第２の光学
部材をメニスカスレンズで構成した特許請求の範
囲第３項又は第４項に記載の反射光学系。 ６ 前記第１の光学部材と共に前記被写体の各点
から光軸に平行に射出する光線を前記第１の光学
部材を介して前記凹面鏡で反射した後に前記凸面
鏡の前記光軸との交点で反射させ、かつ前記凸面
鏡の前記光軸との交点で反射した後に前記凹面鏡
で反射して前記第２の光学部材を介して光軸と平
行に前記像面に入射させるように、前記第２の光
学部材に前記光線の通過面に前記条件を満たす非
球面を有するようにした特許請求の範囲第３項又
は第４項に記載の反射光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057581A JPS60201316A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 反射光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057581A JPS60201316A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 反射光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201316A JPS60201316A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH0533370B2 true JPH0533370B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=13059815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59057581A Granted JPS60201316A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 反射光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60201316A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5196869B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2013-05-15 | キヤノン株式会社 | 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP5201979B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2013-06-05 | キヤノン株式会社 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
| JP2017049438A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 株式会社目白６７ | 観察装置 |
| JP2024125015A (ja) | 2023-03-03 | 2024-09-13 | キヤノン株式会社 | 光学装置、投影光学系、露光装置、および物品製造方法 |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59057581A patent/JPS60201316A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60201316A (ja) | 1985-10-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |