JP2002287029A - 投影光学系およびこれを用いた投影露光装置 - Google Patents
投影光学系およびこれを用いた投影露光装置Info
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Abstract
れ、倍率調整の際には、絞りの前後の対応位置に配され
たパワーの小さい単一レンズのペアを同一方向に同一距
離だけ移動させることで、結像倍率のずれを補正する調
整や、基板の伸縮等に応じた結像倍率の調整を、収差を
良好に保ちつつ、簡易かつ良好に行う。 【構成】 マスクパターンをワーク上に投影する投影光
学系において、物体側から順に、光束をテレセントリッ
クとするための正の第1レンズ群G1、倍率調整用のパ
ワーの弱い正の第2レンズ群G2、主たる結像性能の調
整を担っている第3レンズ群G3、絞り1、主たる結像
性能の調整を担っている第4レンズ群G4、倍率調整用
のパワーの弱い正の第5レンズ群G5、光束をテレセン
トリックとするための正の第6レンズ群G6が配列され
てなり、レンズ系全体として、絞り1を挟んで対称形状
とされている。
Description
投影露光装置に関し、特に、プリント基板の作製等に用
いられる投影光学系および投影露光装置に関するもので
ある。
において、原稿上のパターンをワーク上に投影するため
の投影光学系および投影露光装置が知られている。その
うち、特許第3026648号公報には、レンズ系が絞
りを挟んで対称形状に配置され、物体側および像側の光
束が略テレセントリックとされた等倍投影レンズが開示
されている。
て完全に対称形状であれば等倍結像とされることになる
が、一般には、構成部品の製造誤差等により、レンズ系
を完全な対称形状に作製することは困難であり、この結
果、結像倍率が僅かながら等倍からずれてしまう。した
がって、このずれを個々のレンズ系毎に補正する必要が
生じる。
させるときには像を正確に重ね合わせなければならず、
温度変化等に伴って伸縮する基板に応じ、露光時におい
て微妙な倍率の調整が必要になる。
ためにはレンズ系全体を光軸方向に移動させればよい
が、上述したような投影レンズ系では、物体側、像側と
もに略テレセントリックとされているため、レンズ系全
体を光軸方向に移動させても倍率を変化させることがで
きない。
れ、物体側および像側がともに略テレセントリックとさ
れた投影光学系および投影露光装置において、構成部品
の製造誤差により生じた結像倍率のずれを補正する調整
や、温度変化等に伴う基板の伸縮に応じた結像倍率の調
整を、収差を良好に保ちつつ、簡易かつ良好に行い得る
投影光学系および投影露光装置を提供することを目的と
するものである。
系は、第1、第2および第3のレンズ群からなる前群
と、第4、第5および第6のレンズ群からなる後群とが
絞りを挟んで略対称形状に配置され、前記第1および前
記第6の各レンズ群はテレセントリック光学系として機
能し、前記第2および前記第5の各レンズ群は倍率調整
機能を有する光学系とされ、前記第3および前記第4の
各レンズ群は主たる結像光学系とされてなることを特徴
とするものである。ここでいう、主たる結像光学系と
は、主に収差補正に寄与している光学系のことである。
順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、弱いパワー
の第2レンズ群と、正または負の第3レンズ群と、絞り
と、正または負の第4レンズ群と、弱いパワーの第5レ
ンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群とが配列さ
れてなり、これら第1から第6のレンズ群が前記絞りを
中心として略対称形状をなすように構成されてなること
を特徴とするものである。
よび像側の光束が略テレセントリックとされていること
が好ましい。また、上記第1および第2の投影光学系に
おいて、前記第2レンズ群と前記第5レンズ群を光軸の
同一方向に同一距離だけ移動させることで結像倍率を変
化させるように構成することが好ましい。また、前記第
2レンズ群と前記第5レンズ群は各々1枚の正レンズま
たは各々1枚の負レンズからなることが好ましい。
f2、前記第1、2、3の各レンズ群の合成焦点距離を
ffとしたとき、下記の条件式(1)または(2)を満
足することが好ましい。 5.5<f2 /ff<8.5 ………(1) −6.0<f2 /ff<−4.0 ………(2)
れかの投影光学系を用いて、照明光学系により照明され
た原稿側のパターンをワーク上に投影して露光するよう
に構成されていることを特徴とするものである。
図面を用いて説明する。なお、以下4つの実施例につい
て具体的に説明するが、各実施例の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明については省
略する。
の基本構成を示すものである。
ように、物体側から順に、光束をテレセントリックとす
るための正の第1レンズ群G1、倍率調整用のパワーの
弱い正の第2レンズ群G2、結像機能を有する(収差補
正に寄与する)第3レンズ群G3、絞り1、結像機能を
有する(収差補正に寄与する)第4レンズ群G4、倍率
調整用のパワーの弱い正の第5レンズ群G5、光束をテ
レセントリックとするための正の第6レンズ群G6、が
配列されてなり、レンズ系全体として、絞り1を挟んで
対称形状とされている。
ら順に、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズから
なる第1レンズL1および物体側に強い曲率の面を向け
た両凸レンズからなる第2レンズL2からなる。上記第
2レンズ群G2は、光軸方向に移動可能な1枚の両凸レ
ンズからなる第3レンズL3のみからなる。上記第3レ
ンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第4レンズL4および第5レンズL5、な
らびに物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズから
なる第6レンズL6からなる。
面を向けた負のメニスカスレンズからなる第7レンズL
7、ならびに像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ
からなる第8レンズL8および第9レンズL9からな
る。上記第5レンズ群G5は、光軸方向に移動可能な1
枚の両凸レンズからなる第10レンズL10のみからな
る。上記第6レンズ群G6は、物体側から順に、像側に
強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第11レンズ
L11および物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズからなる第12レンズL12からなる。
および第6レンズ群G6はテレセントリック機能を有
し、この光学系の物体側および像側の光束が略テレセン
トリックとされている。また、上記倍率調整機能を有す
る第2レンズ群G2と第5レンズ群G5は光軸方向に同
一距離だけ一体的に移動させることができるようになっ
ており、これにより結像倍率を変化させることが可能と
なる。
小さい単一レンズのペアを同一方向に同一距離だけ移動
させることにより行っているので、収差の変動を最小限
にとどめながら、倍率を変化させることができる。さら
に、移動させるレンズ枚数が少ないことから、比較的小
さな駆動力で倍率調整を行うことができる。
2、前記第1、2、3の各レンズ群の合成焦点距離をf
fとしたとき、下記の条件式(1)を満足する。 5.5<f2 /ff<8.5 ………(1) 上記条件式(1)の下限を下回ると、第2レンズ群G1
の正のパワーが強くなり、レンズのわずかな移動量で倍
率の変化が大きくなるため、必要な位置精度が高くなり
過ぎてしまう。
G1の正のパワーが弱くなり、位置精度は緩和される
が、倍率を変化させるのに必要なレンズの移動量が大き
くなってしまうため、機構の設計が難しくなる。
曲率半径R、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔D、各レンズの入射光波長λ(=404.66nm)にお
ける屈折率Nを下記表1に示す。
3、4において、各記号R、D、Nに対応させた数字は
物体側から順次増加するようになっている。
FNo.、全系の焦点距離f´、第1、2、3の各レン
ズ群の合成焦点距離ff、第2レンズ群の焦点距離
f2、上記条件式(1)に対応する数値を示す。
影倍率(×0.997)、(×1.0)および(×1.003)にお
ける諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションお
よび横収差)を示す収差図である。なお、各非点収差図
には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対す
る収差が示されている(以下の図面についても同じ)。
この図3、4、5から明らかなように、実施例1のズー
ムレンズによれば等倍付近において倍率調整した場合に
もその倍率調整範囲に亘って良好な収差補正がなされ
る。
について説明する。この実施例2の投影光学系は、上記
実施例1の投影光学系とほぼ同様の構成とされている。
曲率半径R、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔D、各レンズの入射光波長λ(=404.66nm)にお
ける屈折率Nを下記表2に示す。
FNo.、全系の焦点距離f´、第1、2、3の各レン
ズ群の合成焦点距離ff、第2レンズ群の焦点距離
f2、上記条件式(1)に対応する数値を示す。
影倍率(×0.997)、(×1.0)および(×1.003)にお
ける諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションお
よび横収差)を示す収差図である。なお、各非点収差図
には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対す
る収差が示されている。この図6、7、8から明らかな
ように、実施例2のズームレンズによれば等倍付近にお
いて倍率調整した場合にもその倍率調整範囲に亘って良
好な収差補正がなされている。
について説明する。
ように、上記実施例1の投影光学系とほぼ同様の6群1
2枚構成とされているが、倍率調整機能を有する第2レ
ンズ群G2と第5レンズ群G5が各々単一の両凹レンズ
L3、L10から構成されており、上記第1レンズ群G
1が、物体側から順に、像側に強い曲率の面を向けた両
凸レンズからなる第1レンズL1および物体側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズからなる第2レンズL2か
らなり、上記第6レンズ群G6が、物体側から順に、像
側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第11
レンズL11および物体側に強い曲率の面を向けた両凸
レンズからなる第12レンズL12からなる点で異なっ
ている。
曲率半径R、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔D、各レンズの入射光波長λ(=404.66nm)にお
ける屈折率Nを下記表3に示す。
FNo.、全系の焦点距離f´、第1、2、3の各レン
ズ群の合成焦点距離ff、第2レンズ群の焦点距離
f2、上記条件式(2)に対応する数値を示す。
の撮影倍率(×0.995)、(×1.0)および(×1.005)
における諸収差(球面収差、非点収差、ディストーショ
ンおよび横収差)を示す収差図である。なお、各非点収
差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に
対する収差が示されている。この図9、10、11から
明らかなように、実施例3の投影光学系によれば等倍付
近において倍率調整した場合にもその倍率調整範囲に亘
って良好な収差補正がなされている。
について説明する。この実施例4の投影光学系は、上記
実施例3の投影光学系とほぼ同様の構成とされている。
曲率半径R、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気
間隔D、各レンズの入射光波長λ(=404.66nm)にお
ける屈折率Nを下記表4に示す。
FNo.、全系の焦点距離f´、第1、2、3の各レン
ズ群の合成焦点距離ff、第2レンズ群の焦点距離
f2、上記条件式(2)に対応する数値を示す。
系の撮影倍率(×0.995)、(×1.0)および(×1.00
5)における諸収差(球面収差、非点収差、ディストー
ションおよび横収差)を示す収差図である。なお、各非
点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像
面に対する収差が示されている。この図12、13、1
4から明らかなように、実施例4のズームレンズによれ
ば等倍付近において倍率調整した場合にもその倍率調整
範囲に亘って良好な収差補正がなされている。
した投影露光装置を示す概略図である。この投影露光装
置は、例えばマスクパターン13に照明光を照射する光
源および照明光学系12と、該マスクパターン13の像
が投影されて、露光されるプリント基板等のワーク14
と、上記実施形態の投影光学系11と、ワーク14上の
マスクパターン13の像の大きさに基づいて、結像倍率
を検出する結像倍率検出手段21と、この検出された結
像倍率に応じて、前記投影光学系11の第2レンズ群G
2と第5レンズ群G5を光軸方向に同一距離だけ一体的
に移動させる駆動手段22を備えている。
置は、自動的に結像倍率を検出し、この検出結果に基づ
いて所定の倍率が維持されるように第2レンズ群G2と
第5レンズ群G5の配設位置が調整されるように構成さ
れているので、構成部品の製造誤差により生じた結像倍
率のずれを補正する調整や、温度変化等に伴うワーク1
4の伸縮に応じた結像倍率の調整を、簡易かつ良好に行
うことができる。
装置としては上記実施形態のものに限られるものではな
く、例えば各レンズ群を構成するレンズの枚数および形
状は適宜選択し得る。
系および投影露光装置によれば、光学系が絞りを中心と
した対称形状に形成され、倍率調整の際には、絞りの前
後の対応位置に配されたパワーの小さい単一レンズのペ
アを同一方向に同一距離だけ移動させることにより行っ
ているので、倍率を調整する際において、収差の変動を
最小限にとどめることができる。
じた結像倍率のずれを補正する調整や、温度変化等に伴
う基板の伸縮に応じた結像倍率の調整を、収差を良好に
保ちつつ、簡易かつ良好に行うことができる。
ける各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション
および横収差)
における各収差図(球面収差、非点収差、ディストーシ
ョンおよび横収差)
における各収差図(球面収差、非点収差、ディストーシ
ョンおよび横収差)
ける各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション
および横収差)
における各収差図(球面収差、非点収差、ディストーシ
ョンおよび横収差)
における各収差図(球面収差、非点収差、ディストーシ
ョンおよび横収差)
ける各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション
および横収差)
5における各収差図(球面収差、非点収差、ディストー
ションおよび横収差)
5における各収差図(球面収差、非点収差、ディストー
ションおよび横収差)
おける各収差図(球面収差、非点収差、ディストーショ
ンおよび横収差)
5における各収差図(球面収差、非点収差、ディストー
ションおよび横収差)
5における各収差図(球面収差、非点収差、ディストー
ションおよび横収差)
図
Claims (9)
- 【請求項1】 第1、第2および第3のレンズ群からな
る前群と、第4、第5および第6のレンズ群からなる後
群とが絞りを挟んで略対称形状に配置され、前記第1お
よび第6の各レンズ群はテレセントリック光学系として
機能し、前記第2および第5の各レンズ群は倍率調整機
能を有する光学系とされ、前記第3および前記第4の各
レンズ群は主たる結像光学系とされてなることを特徴と
する投影光学系。 - 【請求項2】 物体側から順に、正の屈折力を有する第
1レンズ群と、弱いパワーの第2レンズ群と、正または
負の第3レンズ群と、絞りと、正または負の第4レンズ
群と、弱いパワーの第5レンズ群と、正の屈折力を有す
る第6レンズ群とが配列されてなり、これら第1から第
6のレンズ群が前記絞りを中心として略対称形状をなす
ように構成されるとともに、倍率調整時に、前記第2レ
ンズ群と前記第5レンズ群が光軸方向に移動するように
構成されてなることを特徴とする投影光学系。 - 【請求項3】 物体側および像側の光束が略テレセント
リックとされていることを特徴とする請求項2記載の投
影光学系。 - 【請求項4】 前記第2レンズ群と前記第5レンズ群を
光軸の同一方向に同一距離だけ移動させることで結像倍
率を変化させるようにしたことを特徴とする請求項1〜
3のうちいずれか1項記載の投影光学系。 - 【請求項5】 前記第2レンズ群と前記第5レンズ群は
各々1枚の正レンズからなることを特徴とする請求項4
記載の投影光学系。 - 【請求項6】 前記第2レンズ群と前記第5レンズ群は
各々1枚の負レンズからなることを特徴とする請求項4
記載の投影光学系。 - 【請求項7】 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前
記第1、2、3の各レンズ群の合成焦点距離をffとし
たとき、下記の条件式(1)を満足することを特徴とす
る請求項5記載の投影光学系。 5.5<f2 /ff<8.5 ………(1) - 【請求項8】 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前
記第1、2、3の各レンズ群の合成焦点距離をffとし
たとき、下記の条件式(2)を満足することを特徴とす
る請求項6記載の投影光学系。 −6.0<f2 /ff<−4.0 ………(2) - 【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1項記載の
投影光学系を用いて、照明光学系により照明された原稿
側のパターンをワーク上に投影して露光するように構成
されていることを特徴とする投影露光装置。
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Family Applications (1)
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