JPH1079345A

JPH1079345A - 投影光学系及び露光装置

Info

Publication number: JPH1079345A
Application number: JP8255505A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kudo; 慎太郎工藤; Yutaka Suenaga; 豊末永
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-03-24
Also published as: EP0828172A1; KR100573913B1; KR19980024145A

Abstract

(57)【要約】【課題】入射瞳と射出瞳をほぼ無限遠に位置させるいわ
ゆる両側テレセントリックな光学系としながらも、広い
露光範囲での像面平坦性を確保するためのべッツバール
和の補正と、微細なパターンを高解像に転写するための
大きいＮＡの光束に対する諸収差の良好な補正との両立
を実現させることのできる高性能な投影光学系を提供す
る。【解決手段】第１物体Ｒの像を第２物体Ｗ上に投影する
投影光学系ＰＬにおいて、第１物体Ｒ側から順に、正の
パワーの第１レンズ群Ｇ₁と、正のパワーの第２レンズ
群Ｇ₂と、負のパワーの第３レンズ群Ｇ₃と、正のパワー
の第４レンズ群Ｇ₄と、負のパワーの第５レンズ群Ｇ
₅と、正のパワーの第６レンズ群Ｇ₆とを有し、且つ所要
の条件を満足することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は第１物体上のパター
ンを第２物体としての基板等に投影するための投影光学
系に関するものであり、特に、第１物体としてレチクル
（マスク）上に形成された半導体用または液晶用のパタ
ーンを、第２物体としての基板（ウエハ、プレート等）
上に投影露光するのに好適な投影光学系に係わるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路パター
ン転写には、主に縮小投影露光装置が用いられている。
この装置に用いられる投影光学系には、昨今の集積回路
の高集積化に伴い、広い露光領域と、その露光領域全体
にわたってのより高い解像力が要求されている。投影光
学系の解像力の向上については、露光波長をより短くす
るか、あるいは投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくす
ることが考えられる。露光波長の短波長化に関しては、
現在光源として主に使われている水銀ランプの紫外域ス
ぺクトルのｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）に
代わつて、次世代に向けてＫｒＦエキシマレーザー（２
４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）な
どが注目されている。そして、以上の各種の露光波長の
光によって、レチクル上のパターンをウエハ上に投影露
光するための投影光学系が提案されている。

【０００３】広い露光領域を達成するためには、投影光
学系に起因する像面湾曲の補正が欠かせず、その必要条
件としてペッツバール和を十分に小さくしなければなら
ない。しかし、現実的な露光装置全体の大きさの制約な
どから、投影光学系の全長（物像間距離）が制限される
ので、解像力の向上に関するＮＡを大きくするとき、ペ
ッツバール和の補正と広い露光領域全体でのコマ収差等
の他の収差の補正との両立は容易ではない。

【０００４】また、前記項目と共に像歪みの低減が重要
である。ここでいう像歪みとは、投影光学系によるディ
ストーション（歪曲収差）の他に、重ね合わせ露光時の
投影倍率誤差を含む。投影倍率誤差を低減させるため、
一般にこれらの投影光学系では、像面であるウエハの平
坦度や回路パターン転写時のフォーカスエラーなど、光
軸方向の誤差に起因する投影倍率の変化を無視できるよ
うに、射出瞳が実質的に無限遠にあるいわゆる像側テレ
セントリックな光学系としていることが多い。しかし今
日では回路パターンの微細化が進むにつれ、物体側での
マスクの平坦度等も無視できなくなってきており、物体
側、像側の両側テレセントリックな光学系が提案されて
いる。この例としては、特開昭６３−１１８１１５号、
特開平４−１５７４１２号、特開平５−１７３０６５号
等のものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の各特許公報にて
提案された光学系の中には、物体側、像側の両側テレセ
ントリックな投影光学系が開示されている。しかしなが
ら、以上の各特許公報にて提案されている両側テレセン
トリック投影光学系では、解像力に寄与する開口数（Ｎ
Ａ）が十分には大きくなく、さらにはペッッバール和と
他の収差の補正との両立が十分にはなされていなかっ
た。本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであ
り、入射瞳と射出瞳をほぼ無限遠に位置させるいわゆる
両側テレセントリックな光学系としながらも、広い露光
範囲での像面平坦性を確保するためのべッツバール和の
補正と、微細なパターンを高解像に転写するための大き
いＮＡの光束に対する諸収差の良好な補正との両立を実
現させることのできる高性能な投影光学系を提供するこ
とを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明に係わる投影光学系は、物体側より順に、
正のパワーの第１レンズ群、正のパワーの第２レンズ
群、負のパワーの第３レンズ群、正のパワーの第４レン
ズ群、負のパワーの第５レンズ群、及び正のパワーの第
６レンズ群を少なくとも有している。そして、Ｌ：第１物体から第２物体までの距離（物像間距離）Ｅ_n：最も第１物体側のレンズ面（第１レンズ面）の頂
点から入射瞳までの距離Ｅ_x：最も第２物体側（像側）のレンズ面（最終レンズ
面）の頂点から射出瞳までの距離 β：投影光学系の投影倍率ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離ｂｆ₁：第１レンズ群の最も第２物体側のレンズ面の頂
点から第１レンズ群の後側（第２物体側）焦点までの距
離ｆ₃：第３レンズ群の焦点距離ｆ₄：第４レンズ群の焦点距離ｆ₅：第５レンズ群の焦点距離ｆ₆：第６レンズ群の焦点距離とするとき、｜Ｅ_n｜＞Ｌ（１）｜Ｅ_x｜＞｜Ｌ／β｜（２）１．０＜ｂｆ₁／ｆ₁＜１．５（３）０．０４＜｜ｆ₃／Ｌ｜＜０．０６（４）０．０４＜｜ｆ₅／Ｌ｜＜０．０６（５）０．６＜ｆ₆／ｆ₄＜１．３（６）なる各条件を満足するように構成したものである。

【０００７】本発明による投影光学系では、物体側、像
側の両側をほぼテレセントリックな光学系とすることに
よって、物体面や像面のたわみなどの光軸方向のずれに
よる像歪みを無視できる量にする対策がとられている。
よって、光軸方向のずれによる像歪みが無視できる程度
の実質的なテレセントリックな光学系とするために、上
記条件（１）と（２）を満足する必要がある。条件式
（１）は入射瞳位置を規定したものである。ここでいう
入射瞳位置とは、絞りＡＳよりも第１物体側に配置され
た光学系による絞りＡＳの近軸領域における像位置を、
光学系の第１物体側の第１レンズ面頂点より測った距離
である。条件式（１）を満足しないと、第１物体面のた
わみ等による像面上での像歪みが無視できなくなる。同
様に条件式（２）は射出瞳位置を規定したものである。
条件式（２）を満足しないと、像面であるウエハなどの
第２物体の平坦度や、回路パターン転写時のフォーカス
エラーなど、光軸方向の誤差による像面上での像歪みが
無視できなくなる。

【０００８】また、正のパワーの第１レンズ群は第１物
体側をテレセントリックな光学系に維持すると共に、ペ
ッツバール和を補正するために、上記条件（３）を満足
しなければならない。条件式（３）は、ペッツバール和
を良好に補正するために、第１レンズ群の逆望遠系パワ
ー配置の程度を規定している。条件式（３）の下限を越
えると、第１レンズ群の後側主点が第１物体に近づき過
ぎてしまい、第１物体に近い位置に適切な負のパワーを
配置することができず、ペッツバール和を良好に補正す
ることが困難となる。逆に条件式（３）の上限を越える
と、ペッツバール和の補正には都合が良いが、第１物体
に近い位置に配置された負のパワーが相対的に強くなり
過ぎてしまい、ディストーションを良好に補正できなく
なってしまう。なお、下限値を１．０３とし、上限値を
１．４０とすることにより、更に良い結果が得られる。

【０００９】また、第１レンズ群は、物体側から順に負
のパワー、正のパワーとなる逆望遠系のパワー配置とす
ることが好ましい。このような逆望遠系のパワー配置と
することで、光束が緩やかに曲げられるようになり、高
次収差の発生を抑えることができる。

【００１０】第１レンズ群に引き続く正のパワーの第２
レンズ群は、主にディストーションを補正している。具
体的には、この正のパワーの第２レンズ群によって正の
ディストーションを発生させて、第１レンズ群の凹面
と、負のパワーの第３レンズ群によって発生する負のデ
ィストーションとをバランス良く補正している。

【００１１】負のパワーの第３レンズ群と負のパワーの
第５レンズ群は、主にぺッツバール和を補正している。
ここで、上記条件（４）と（５）を満足すると、ペッツ
バール和と他諸収差の良好な補正との両立が可能とな
り、大きいＮＡの光学系を達成することができる。条件
式（４）の上限を越えると、第３レンズ群の負のパワー
が弱くなりすぎてしまい、ペッツバール和を良好に補正
することができない。逆に条件式（４）の下限を越える
と、第３レンズ群の負のパワーが強くなりすぎてしま
い、第３レンズ群で発生するコマ収差やディストーショ
ンを良好に補正できなくなってしまう。同様に条件式
（５）の上限を越えると、第５レンズ群の負のパワーが
弱くなりすぎてしまい、ペッツバール和を良好に補正す
ることができない。逆に条件式（５）の下限を越える
と、第５レンズ群の負のパワーが強くなりすぎてしま
い、第５レンズ群で発生するサジタルコマフレアを良好
に補正できなくなってしまう。

【００１２】正のパワーの第４レンズ群と正のパワーの
第６レンズ群は、負のパワーの第５レンズ群をそれらの
間に配置して、ダブルガウス・タイプの変型を構成して
いる。この構成をとることにより、ダブルガウスの特徴
である対称性による収差相殺の長所を十分に活用するこ
とができる。上記条件（６）は、この対称性による良好
な収差補正に適した第４レンズ群と第６レンズ群のパワ
ーの比率を規定するものである。この条件式（６）の上
限を越えても下限を越えても、対称性による収差相殺補
正の適切な範囲から出てしまい、コマ収差やディストー
ションの良好な補正ができなくなってしまう。

【００１３】本発明においては、 ΣＰ₁：第１レンズ群のペッツバール和 ΣＰ₂：第２レンズ群のペッツバール和 ΣＰ₃：第３レンズ群のペッツバール和とするとき、 −０．５＜（ΣＰ₁＋ΣＰ₂）／ΣＰ₃＜−０．２（７）なる条件を満足することが好ましい。条件式（７）の下
限を越えると、第２レンズ群によるペッツバール和の増
大が、第１レンズ群と第３レンズ群に比較して相対的に
無視できなくなる。この結果、第２レンズ群によるペッ
ツバール和の増大分を相殺するために、第５レンズ群の
負のパワーの負担が重くなり、第５レンズ群で発生する
サジタルコマフレアを補正しきれなくなってしまう。逆
に条件式（７）の上限を越えると、ペッツバール和の補
正に関しては問題ないが、第１レンズ群と第３レンズ群
の凹面で発生する負のディストーションに比較して、第
２レンズ群の凸面による効果が相対的に弱くなりすぎて
しまい、第２レンズ群による正のディストーションの発
生が不十分となる。この結果、第１レンズ群と第３レン
ズ群で発生する負のディストーションを良好に補正する
のが困難となってしまう。

【００１４】なお、各レンズ面のペッツバール和への寄
与Ｐ_iとは、一般的に次式（ａ）で定義され、あるレン
ズ群の部分系ペッツバール和とは、そのレンズ群に属す
る各レンズの各レンズ面でのべッツバール和の寄与Ｐ_i
の和をとったものである。ここで、ｒ_iは第ｉレンズ面の曲率半径、ｎ_iは第ｉレン
ズ面に続く媒質の屈折率を意味し、また、ｒ_iが∞即ち
平面のとき、Ｐ_iは０となる。

【００１５】本発明においてはまた、ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離とするとき、０．１４＜ｆ₂／Ｌ＜０．２５（８）なる条件を満足することが好ましい。条件式（８）の上
限を越えると、第２レンズ群の正のパワーが弱くなりす
ぎてしまい、ディストーションを良好に補正することが
困難となる。逆に条件式（８）の下限を越えると、第２
レンズ群の正のパワーが強くなりすぎてしまい、ペッツ
バール和を増大させると共に、高次のディストーション
の発生が顕著になる。

【００１６】本発明においてはまた、第３レンズ群と第
５レンズ群とに属する各レンズの各レンズ面のパワーを
φとするとき、何れのレンズ面についても、｜φ・Ｌ｜＜６．７（９）なる条件を満足することが好ましい。条件式（９）の範
囲を越えて何れかのレンズ面のパワーが強くなりすぎて
しまうと、高次収差の発生が顕著になり、他のレンズ群
で補正するのが困難となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
以下の各実施例は、本発明による投影光学系を露光装置
に応用したものである。まず露光装置の全体構成を図１
によって説明する。投影光学系ＰＬの物体面には、所定
の回路パターンが形成された投影原版としてのレチクル
Ｒ（第１物体）が配置されており、投影光学系ＰＬの像
面には、基板としてのウエハＷ（第２物体）が配置され
ている。レチクルＲはレチクルステージＲＳに保持さ
れ、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持されている。
レチクルＲの上方には、ケーラー照明法によってレチク
ルＲを均一に照明する照明光学装置ＩＳが配置されてお
り、また投影光学系ＰＬは物体側にテレセントリックに
構成されている。したがって投影光学系ＰＬの開口絞り
ＡＳの位置には、照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成
される。そしてレチクルＲのパターン像が、投影光学系
ＰＬによりウエハＷ上に露光（転写）される。いずれの
実施例も、照明光学装置ＩＳ内部に配置される光源とし
て、１９３．４ｎｍの露光波長λを持つ光を供給するエ
キシマレーザを使用している。

【００１８】図２〜図６は、本発明による投影光学系の
第１〜第５実施例のレンズ構成図を示している。図２〜
図６に示す如く、各実施例の投影光学系は、第１物体と
してのレチクルＲ側より順に、正のパワーの第１レンズ
群Ｇ₁と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ₂と、負のパワー
の第３レンズ群Ｇ₃と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ
₄と、負のパワーの第５レンズ群Ｇ₅と、正のパワーの第
６レンズ群Ｇ₆とを有し、物体側（レチクルＲ側）及び
像側（ウエハＷ側）においてほぼテレセントリックとな
っており、縮小倍率を有するものである。またいずれの
実施例の投影光学系も、像側のＮＡが０．６、投影倍率
βが１／４である。ウエハＷ上での露光領域の直径は、
第１実施例と第２実施例では２６．８であり、第３〜第
５実施例では３０．６である。

【００１９】次に図２に示す第１実施例の具体的なレン
ズ構成について説明する。第１レンズ群Ｇ₁は物体側よ
り順に、１枚の両凹レンズＬ₁₁と２枚の凸レンズＬ₁₂、
Ｌ₁₃を配置することによって、逆望遠系を構成してい
る。ここではＬ₁₁を両凹レンズとすることで、負のパワ
ーを２面に分担させて負のディストーションの発生を抑
え、しかも負のパワーを十分に強くして、良好にペッツ
バール和を補正している。

【００２０】第２レンズ群Ｇ₂は物体側より順に、１枚
の凸レンズＬ₂₁と、像側に凹面を向けた負メニスカスレ
ンズＬ₂₂と、凸レンズＬ₂₃の３枚によって構成されてい
る。物体高によって光束の通る部分がより異なる凸レン
ズＬ₂₁によって、ディストーションを効果的に補正する
と共に、メニスカスレンズＬ₂₂の像側に向けた凹面によ
って条件式（７）を満足するように構成し、こうして第
２レンズ群Ｇ₂でのペッツバール和の増大を抑えてい
る。

【００２１】第３レンズ群Ｇ₃は物体側より順に、像側
に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₁、両凹レンズＬ
₃₂、そして物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ₃₃の３枚
のレンズによりて構成されている。本第１実施例のよう
に、ペッツバール和の補正に必要な負のパワーを少なく
とも４面に分担させることが、コマ収差の発生を他のレ
ンズ群で補正可能な量に抑えるのに好ましい。

【００２２】第４レンズ群Ｇ₄は物体側より順に、凸レ
ンズＬ₄₁、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ
₄₂、そして４枚の凸レンズＬ₄₃、Ｌ₄₄、Ｌ₄₅、Ｌ₄₆によ
って構成されている。負メニスカスレンズＬ₄₂の物体側
に向けた凹面は、第２レンズ群Ｇ₂のＬ₂₂の機能と同様
にペッツバール和の増大を抑えており、こうして第３レ
ンズ群Ｇ₃と第５レンズ群Ｇ₅でのペッツバール和補正の
負担を軽減して、過度のサジタルコマフレア等の発生を
防いでいる。

【００２３】第５レンズ群Ｇ₅は物体側より順に、像側
に凹面を向けた平凹レンズＬ₅₁、像側に凹面を向けた負
メニスカスレンズＬ₅₂、両凹レンズＬ₅₃、そして物体側
に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₅₄の４枚の凹レン
ズによって構成されている。なお、本第１実施例では、
第５レンズ群Ｇ₅内の凹レンズＬ₅₃とＬ₅₄の間に開口絞
りＡＳを配置している。ここで凹レンズＬ₅₁の像側に向
けた凹面と凹レンズＬ₅₄の物体側に向けた凹面は、互い
に絞りＡＳに関して対称な向きに配置されており、こう
して非点収差の発生を抑制している。しかしそれだけで
は負のパワーを強くしたとき、ダブルガウス・タイプに
付随する問題点であるサジタルコマフレアが十分に補正
しきれない。そこで本第１実施例では、凹レンズＬ₅₁と
Ｌ₅₄の向かい合う凹面の間に２枚の凹レンズＬ₅₂、Ｌ₅₃
を挿入することによって、各凹面に負のパワーを分担さ
せ、サジタルコマ収差の発生を抑え、なお且つぺッツバ
ール和を良好に補正して像面湾曲の平坦性を確保してい
る。

【００２４】第６レンズ群Ｇ₆は物体側より順に、３枚
の凸レンズＬ₆₁、Ｌ₆₂、Ｌ₆₃と、物体側に凹面を向けた
負メニスカスレンズＬ₆₄と、３枚の凸レンズＬ₆₅、
Ｌ₆₆、Ｌ₆₇と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ₆₈と、２枚の凸レンズＬ₆₉、Ｌ₆₁₀との都合１０枚の
レンズによって構成されている。凹レンズＬ₆₄は光束が
大きく広がったところに配置され、物体側に凹面を向け
たメニスカス形状とすることで、効率よく球面収差を補
正している。また、凸レンズに関しては、ＮＡ０．６の
光束に対して高次の球面収差やコマ収差の発生をできる
だけ抑えるように、正のパワーを多数のレンズ面に分割
している。本第１実施例では、第６レンズ群Ｇ₆のパワ
ーを８枚の正レンズと２枚の負レンズで構成している
が、第６レンズ群Ｇ₆は少なくとも６枚の正レンズを有
することが、球面収差補正上好ましい。また、凹レンズ
Ｌ₆₈では、像側に向けた凹面によってディストーション
の補正とコマ収差の補正との良好なバランスを可能とし
ている。

【００２５】次に、図３に示す第２実施例の具体的なレ
ンズ構成は、第１実施例と類似するが、第１レンズ群Ｇ
₁が物体側より順に、凸レンズＬ₁₁と凹レンズＬ₁₂、そ
して２枚の凸レンズＬ₁₃、Ｌ₁₄の４枚のレンズから構成
されている点で異なる。凸レンズＬ₁₁と凹レンズＬ₁₂で
は、ペッツバール和の補正を維持しつつ、高次のディス
トーション補正と全露光領域にわたるテレセントリック
性との良好なバランスに寄与している。

【００２６】図４に示す第３実施例の具体的なレンズ構
成は、第１実施例と類似するが、第１レンズ群Ｇ₁が物
体側より順に、像側に凸面を向けたメニスカス正レンズ
Ｌ₁₁と凸レンズＬ₁₂との２枚の凸レンズから構成されて
いる点が異なる。このように第１レンズ群Ｇ₁の逆望遠
系を構成する際に、負レンズを含まなくてもよい。すな
わち物体側に向けた凹面とある程度厚いレンズ厚を持つ
正メニスカスレンズＬ₁₁を利用することで、条件式
（３）を満たすことができ、この結果ペッツバール和を
良好に補正することができる。また第６レンズ群Ｇ₆中
の物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₆₄と、像
側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ₆₉との間に、４
枚の凸レンズＬ₆₅、Ｌ₆₆、Ｌ₆₇、Ｌ₆₈を有する。すなわ
ち先の第１実施例では、この部分に３枚の凸レンズ
Ｌ₆₅、Ｌ₆₆、Ｌ₆₇を配置していたが、球面収差とコマ収
差を良好に補正するためには、この部分に少なくとも３
枚以上の凸レンズを配置することが好ましい。この第３
実施例では４枚の凸レンズを配置することにより、より
良好に球面収差とコマ収差を補正している。

【００２７】図５に示す第４実施例の具体的なレンズ構
成は、第３実施例と類似するが、第４レンズ群Ｇ₄の凸
レンズＬ₄₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ₄₂との間の距離の点で、主に異なる。このＬ₄₁とＬ₄₂
との間隔の影響で、第４実施例では高次収差補正のバラ
ンスが他の実施例と多少異なるが、他の実施例とほぼ同
様の機能を達成している。

【００２８】図６に示す第５実施例の具体的なレンズ構
成は、第３実施例に類似するが、第１レンズ群Ｇ₁が物
体側より順に、１枚の両凹レンズＬ₁₁と２枚の凸レンズ
Ｌ₁₂、Ｌ₁₃との３枚から構成される点で主に異なる。第
１レンズ群Ｇ₁を負レンズＬ₁₁を含む３枚の構成にする
ことによって、ペッツバール和をより積極的に補正して
いる。また第６レンズ群Ｇ₆において、物体側に凹面を
向けた凹レンズＬ₆₄と像側に向けた凹面を持つ凹レンズ
Ｌ₆₉の間に、第３実施例と同様に４枚の凸レンズＬ₆₅、
Ｌ₆₆、Ｌ₆₇、Ｌ₆₈を配置しているので、広い画角に対し
てもコマ収差の補正が可能となっている。よって広い露
光領域においても像面湾曲、球面収差、コマ収差等を良
好にバランス良く補正している。

【００２９】以下の表１〜表５に、それぞれ第１〜第５
実施例の諸元の値を掲げる。各表中、第１欄の数字は物
体側（レチクル側）からの各レンズ面の番号、第２欄ｒ
は各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面の間
隔、第４欄は各レンズの材質、第５欄は各レンズの属す
るレンズ群の番号を表す。露光波長１９３．４ｎｍに対
する合成石英（ＳｉＯ₂）と蛍石（ＣａＦ₂）の屈折率ｎ
は、ＳｉＯ₂：ｎ＝１．５６０１９ＣａＦ₂：ｎ＝１．５０１３８である。

【００３０】また以下の表６に、各実施例について、前
記各条件式に関連する諸値を掲げる。同表中、（７）欄
の［Σ］は、条件式（７）の（ΣＰ₁＋ΣＰ₂）／ΣＰ₃
を意味する。また（９）欄中、Ｓは第３レンズ群Ｇ₃と
第５レンズ群Ｇ₅中で最大のパワーφを有するレンズ面
の番号、ｒ_minはそのレンズ面の曲率半径、ｎはそのレ
ンズ面を有するレンズの屈折率、｜φ・Ｌ｜はそのレン
ズ面についての値を示す。したがって最大のパワーφを
有するレンズ面について条件式（９）を満たす限り、第
３レンズ群Ｇ₃と第５レンズ群Ｇ₅に属する他のレンズ面
は、当然に条件式（９）を満たすことになる。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】実施例番号１２３４５ (1)Ｅ_n 4040.2 4143.5 3221.0 3098.6 3315.9 Ｌ 1200 1200 1200 1200 1200 (2)Ｅ_x -19785.5 -21729.2 -16530.8 -16521.4 -17323.4 β -0.25 -0.25 -0.25 -0.25 -0.25 ｜Ｌ／β｜ 4800 4800 4800 4800 4800 (3)ｂｆ₁ 425.457 374.783 426.000 404.945 415.223 ｆ₁ 402.204 361.596 405.169 390.801 375.243 ｂｆ₁／ｆ₁ 1.058 1.036 1.051 1.036 1.107 (4)ｆ₃ -58.747 -58.282 -63.470 -61.333 -66.475 ｜ｆ₃／Ｌ｜ 0.049 0.049 0.053 0.051 0.055 (5)ｆ₅ -64.565 -63.925 -58.541 -60.395 -60.039 ｜ｆ₅／Ｌ｜ 0.054 0.053 0.049 0.050 0.050 (6)ｆ₄ 123.634 122.810 128.251 131.647 131.280 ｆ₆ 109.563 108.867 103.822 106.137 105.207 ｆ₆／ｆ₄ 0.886 0.886 0.810 0.806 0.801 (7)［Σ］ -0.422 -0.431 -0.442 -0.453 -0.357 (8)ｆ₂ 258.588 266.756 266.822 255.282 275.357 ｆ₂／Ｌ 0.215 0.222 0.222 0.213 0.229 (9)Ｓ 14 19 8 12 14 ｒ_min 118.18165 -118.38102 105.42692 109.25270 116.41300 ｎ 1.56019 1.56019 1.56019 1.56019 1.56019 ｜φ・Ｌ｜ 5.688 5.679 6.376 6.153 5.775

【００３７】図７〜図１１に、それぞれ第１〜第５実施
例の球面収差、非点収差、歪曲収差、及び横収差を示
す。各収差図において、ＮＡは投影光学系の開口数、Ｙ
は像高を示す。また、非点収差図中、破線はメリジオナ
ル像面、実線はサジタル像面を示す。各収差図より明ら
かなように、各実施例とも、所要のレンズ構成を取り、
且つ前記各条件式を満たすことにより、良好な結像性能
を有することが分かる。

【００３８】なお、以上の各実施例では、１９３．４ｎ
ｍの光を供給するエキシマレーザを露光光源として用い
た例を示したが、本発明はこれらの光源に限られること
なく、２４８．４ｎｍの光を供給するエキシマレーザ等
の極紫外光源や、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）の光を供給する水銀アークランプ、さらにはそれ以
外の紫外領域の光を供給する光源を用いたものにも応用
し得る。また、本実施例では露光波長のスペクトル幅が
単色とみなせない場合での色収差補正を施す２種類の光
学材料を用いたレンズ構成を示したが、エキシマレーザ
の発振波長の狭帯域化の技術が向上すれば、低コスト化
の可能な単一光学材料で構成してもよいし、逆に複数種
の光学材料を組み合わせて、より広いスペクトル幅の色
収差を補正してスループットの向上を図ってもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明による投影光学系
によれば、両側テレセントリックな光学系としながら、
諸収差がバランス良く補正され、しかも大きな開口数を
待つ高解像な投影光学系が達成できる。特に、本発明の
投影光学系では、ディストーションとべッツバール和が
極めて良好に補正されている。従って本発明によれば、
大きな開口数に対する高次のコマ収差等の補正のみなら
ず、広い露光範囲での像面平坦性の確保と像歪を非常に
低減する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影光学系を適用する露光装置を
示す概略図である。

【図２】本発明による第１実施例のレンズ構成図であ
る。

【図３】本発明による第２実施例のレンズ構成図であ
る。

【図４】本発明による第３実施例のレンズ構成図であ
る。

【図５】本発明による第４実施例のレンズ構成図であ
る。

【図６】本発明による第５実施例のレンズ構成図であ
る。

【図７】本発明による第１実施例の諸収差図である。

【図８】本発明による第２実施例の諸収差図である。

【図９】本発明による第３実施例の諸収差図である。

【図１０】本発明による第４実施例の諸収差図である。

【図１１】本発明による第５実施例の諸収差図である。

【符号の説明】

ＰＬ…投影光学系ＩＳ…照明光学装置Ｒ…レチクルＲＳ…レチクルステ
ージＷ…ウエハＷＳ…ウエハステー
ジＡＳ…開口絞りＧ₁〜Ｇ₆…レンズ群Ｌ₁₁〜Ｌ₆₁₁…レン
ズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体の像を第２物体上に投影する投影
光学系において、前記第１物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群
と、正のパワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レ
ンズ群と、正のパワーの第４レンズ群と、負のパワーの
第５レンズ群と、正のパワーの第６レンズ群とを有し、
且つ以下の各条件を満足することを特徴とする投影光学
系。｜Ｅ_n｜＞Ｌ（１）｜Ｅ_x｜＞｜Ｌ／β｜（２）１．０＜ｂｆ₁／ｆ₁＜１．５（３）０．０４＜｜ｆ₃／Ｌ｜＜０．０６（４）０．０４＜｜ｆ₅／Ｌ｜＜０．０６（５）０．６＜ｆ₆／ｆ₄＜１．３（６）但し、Ｌ：前記第１物体から第２物体までの距離Ｅ_n：最も第１物体側のレンズ面の頂点から入射瞳まで
の距離Ｅ_x：最も第２物体側のレンズ面の頂点から射出瞳まで
の距離 β：投影光学系の投影倍率ｆ₁：前記第１レンズ群の焦点距離ｂｆ₁：前記第１レンズ群の最も第２物体側のレンズ面
の頂点から第１レンズ群の後側焦点までの距離ｆ₃：前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₄：前記第４レンズ群の焦点距離ｆ₅：前記第５レンズ群の焦点距離ｆ₆：前記第６レンズ群の焦点距離である。
【請求項２】前記第１レンズ群は、逆望遠系のパワー配
置であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】以下の条件を満足する、請求項１又は２記
載の投影光学系。 −０．５＜（ΣＰ₁＋ΣＰ₂）／ΣＰ₃＜−０．２（７）但し、ΣＰ₁：前記第１レンズ群のペッツバール和 ΣＰ₂：前記第２レンズ群のペッツバール和 ΣＰ₃：前記第３レンズ群のペッツバール和である。
【請求項４】以下の条件を満足する、請求項１、２又は
３記載の投影光学系。０．１４＜ｆ₂／Ｌ＜０．２５（８）但し、ｆ₂：前記第２レンズ群の焦点距離である。
【請求項５】前記第３レンズ群と前記第５レンズ群とに
属する各レンズの各レンズ面のパワーをφとするとき、
何れのレンズ面についても以下の条件を満足する、請求
項１、２、３又は４記載の投影光学系。｜φ・Ｌ｜＜６．７（９）
【請求項６】｜β｜＜１である、請求項１、２、３、４
又は５記載の投影光学系。
【請求項７】前記第６レンズ群は正のパワーのレンズを
６枚以上有する、請求項１、２、３、４、５又は６記載
の投影光学系。
【請求項８】照明光学装置によってレチクルを照明し、
該レチクル上のパターンを投影光学系によってウエハ上
に転写する露光装置において、前記投影光学系は前記レチクル側から順に、正のパワー
の第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群と、負の
パワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群
と、負のパワーの第５レンズ群と、正のパワーの第６レ
ンズ群とを有し、且つ以下の各条件を満足することを特
徴とする露光装置。｜Ｅ_n｜＞Ｌ（１）｜Ｅ_x｜＞｜Ｌ／β｜（２）１．０＜ｂｆ₁／ｆ₁＜１．５（３）０．０４＜｜ｆ₃／Ｌ｜＜０．０６（４）０．０４＜｜ｆ₅／Ｌ｜＜０．０６（５）０．６＜ｆ₆／ｆ₄＜１．３（６）但し、Ｌ：前記レチクルからウエハまでの距離Ｅ_n：最もレチクル側のレンズ面の頂点から入射瞳まで
の距離Ｅ_x：最もウエハ側のレンズ面の頂点から射出瞳までの
距離 β：投影光学系の投影倍率ｆ₁：前記第１レンズ群の焦点距離ｂｆ₁：前記第１レンズ群の最もウエハ側のレンズ面の
頂点から第１レンズ群の後側焦点までの距離ｆ₃：前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₄：前記第４レンズ群の焦点距離ｆ₅：前記第５レンズ群の焦点距離ｆ₆：前記第６レンズ群の焦点距離である。