JPH0427523B2 - - Google Patents
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- JPH0427523B2 JPH0427523B2 JP9630288A JP9630288A JPH0427523B2 JP H0427523 B2 JPH0427523 B2 JP H0427523B2 JP 9630288 A JP9630288 A JP 9630288A JP 9630288 A JP9630288 A JP 9630288A JP H0427523 B2 JPH0427523 B2 JP H0427523B2
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Landscapes
- Lenses (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、縮小投影像を例えばハイレゾフイ
ルムやレジスト上にリード描画またはドツト描画
して液晶パターン、プリンターのサーマルヘツ
ド、エンコーダー、LSIのレチクル等を製造する
縮小投影装置に利用される短波長用の結像レンズ
に関するものである。 〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕 この種の縮小投影装置の結像レンズには、対象
物に対して高密度のパターンを焼き付けるために
非常に高い解像力が要求されている。 一般に、結像レンズによる解像力は使用波長が
短くなるに従つて向上するため、この種の投影装
置ではｈ線（405nｍ）あるいはｉ線（365nｍ）
といつた光を発生する超高圧水銀灯等の光源が用
いられている。なお、これらの装置ではハイレゾ
フイルムやレジスト等の短波長側に感度を持つ感
材を使用するため、短波長の光源は描画スピード
を向上させる上でも有利である。 また、高解像力を得るため、結像レンズの各収
差は理論限界に近い値に抑える必要がある。特に
ステツパーの結像レンズでは、LSI等のウエハー
を相対的にステツプさせて多数シヨツトに分割し
て露光を行なうため、各シヨツト毎のパターンの
ズレを防ぐ必要から歪曲収差についてはこれを完
全に補正する必要がある。 一般の光学系では色収差、球面収差、コマ収差
等を補正するため、分散の大きな硝材と小さな硝
材、屈折率の大きな硝材と小さな硝材とを組み合
わせている。例えば、全体としての正の屈折力を
有する光学系では、正レンズに比較的屈折率の高
い硝材を使用してそこで発生するペツツバール和
を抑える構成とすることが多い。ペツツバール和
を小さく抑えることが、像面湾曲のみでなく、他
の諸収差の補正上からも有利なことが多いからで
ある。 しかしながら、短波長用の光学系では紫外線吸
収による蛍光放射やソラリゼーシヨンを起こし難
い硝材、紫外域での透過率が高い硝材が要求され
るため、使用できる硝材の自由度が少なく、しか
もこれらの硝材は屈折率が低いため、上述したよ
うに正レンズの屈折率を高めることによつて収差
補正を行なうことが困難である。 そこで従来の投影装置では、光源からの光束を
波長選択フイルターを介して色収差をほぼ無視で
きる程度の狭いスペクトル幅に限定し、上記の各
収差のうち色収差補正のための設計上の制約を軽
減させ、他の収差補正を厳密に行なうようにして
いるものが多い。 しかしながら、投影光束のスペクトル幅を狭め
るほどエネルギーロスが大きくなるため、描画ス
ピードの向上の面からはスペクトル幅を可能な限
り広く採ることが望ましい。 この発明は、上記の各課題に鑑みてなされたも
のであり、短波長側、特にｉ線付近で従来より広
いスペクトル幅について色消しされた高解像度を
備える結像レンズの提供を目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本発明に係る結像レ
ンズの設計上の特徴は、全体を物体側より順に
正、負、正の屈折力を有する第１、第２、第３レ
ンズ群から構成し、第１レンズ群を２組の正レン
ズとし、第２レンズ群を２枚の負レンズとし、第
３レンズ群を３枚の正レンズを含む構成とすると
共に、これらの正レンズ中物体側の１枚を像側に
凸面を向けるメニスカスレンズ、像側の１枚を物
体側に凸面を向けるメニスカスレンズとし、各レ
ンズ群及び全系の焦点距離を各々f〓、f〓、f〓、ｆ
とするときに、 0.4＜｜f〓／ｆ｜＜1.2 …… 0.05＜｜f〓／ｆ｜＜0.4，f〓＜０ …… 0.2＜｜f〓／ｆ｜＜0.6 …… の条件を満たすことにある。 全体として正の屈折力を有する３群構成のレン
ズ系においては、物体側の第１群を正、第２群を
負、第３群を正とする構成が諸収差の補正の面か
ら最も有効な構成の１つである。 また、この結像レンズでペツツバール和を小さ
く抑えて像面湾曲を良好に補正するためには、前
述したように使用できる硝材が限られているこ
と、及びそれらの硝材の屈折力が小さいことから
個々のレンズの屈折力を抑えてレンズ構成枚数を
増やすことが望ましい。 そのため、この発明の結像レンズでは、比較的
大きな正の屈折力を有する第３レンズ群を、比較
的屈折力の小さい３枚以上の正レンズから構成す
ることにより、個々の面で発生する球面収差やコ
マ収差等の諸収差を極力低減させている。 また、第３レンズ群の最も物体側と最も像側に
は、それぞれ発散光束に対して凹面を向けるメニ
スカスレンズと、収斂光束に対して凸面を向ける
メニスカスレンズとが配置されている。これらの
メニスカスレンズは、球面収差の発生を抑える機
能を有しているばかりか、メニスカス形状を採る
ことによつて屈折力を小さく設定し、ペツツバー
ル和を小さく抑える上でも有益な構成となつてい
る。 第２レンズ群の焦点距離は、第１、第３の正レ
ンズ群で発生する補正不足の球面収差、コマ収
差、像面湾曲等の諸収差をバランス良く補正する
ために式の範囲内であることが必要となる。上
限を越えると負の第２レンズ群の屈折力が弱過ぎ
て前述の諸収差を補正しきれない。逆に下限を下
回ると負の屈折力が強く成りすぎて高次の収差が
補正過剰で残存し、良好な結像性能を保つことが
困難となる。 第１、第３レンズ群の焦点距離は、式との関
連でそれぞれ、式の範囲とすることが好まし
い。いずれも上限を越えれば正レンズの屈折力が
弱くなり過ぎて球面収差、コマ収差等の補正が困
難となり、下限を下回ると正レンズの屈折力が大
きくなり過ぎて正レンズで発生するペツツバール
和を第２レンズ群によつて相殺しきれなくなり、
像面湾曲の補正が困難となる。 更に、軸上の色収差、及び倍率の色収差を良好
に補正するためには、以下の条件式を満たすこと
が望ましい。 波長λに対する屈折率をn〓としたときに、 ν′＝n365−１／n350−n380 で定義される第２レンズ群の物体側のレンズの分
散値ν′〓1と、第２レンズ群の像側のレンズの分散
値ν′〓2と、第１、第３レンズ群の正レンズの分散
値ν′〓〓+とを、 ν′〓1＜75 ……−１ ν′〓2＜95 ……−２ ν′〓〓+＞100 ……−３ の条件を満たす値とすること、そして、第１、第
２レンズ群間の間隔d〓〓を、 0.05＜｜d〓〓／ｆ｜＜0.4 …… とすることである。 式は、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔
を焦点距離との関連で制限しようとするものであ
り、下限を下回ると第１レンズ群が第２レンズ群
に接近して第２レンズ群へ入射する光線の高さが
高くなるため、第２レンズ群の負の屈折力が弱く
なり過ぎてペツツバール和が増大し、像面湾曲の
補正が困難となる。また、上限を越えた場合には
反対に第２レンズ群へ入射する光線の高さが低い
ため、軸外光に関する倍率の色収差の補正が困難
となると共に、第２レンズ群の負の屈折力が増大
し過ぎ、高次の収差が発生して良好な結像性能が
得られない。 式は、ｉ線付近の波長における屈折率を用い
て定義した分散の範囲を示したもので、これらが
所定の範囲内にあることによりｉ線近傍での軸
上、倍率の色収差を良好に補正することができ
る。 なお、正レンズには低分散材料としてFk5また
は溶融石英といつた内部吸収の少ない硝材が適し
ており、第２レンズ群の負レンズは高分散材料と
してLF，Ｆ等のｉ線付近で比較的透過率の良い
硝材とすることが好ましい。 〔実施例〕 以下にこの発明の数値実施例を示す。表中Ｒは
物体側から順に示したレンズ面の曲率半径、Ｄは
光軸に沿つた各面間の距離（レンズ厚及び空気間
隔）、ｎはｄ線（波長588nｍ）における屈折率、
νdはアツベ数、n365，n350，n380はそれぞれ波長
365nｍ、350nｍ、380nｍにおける屈折率、FNO.は
Ｆナンバー、ｆは焦点距離である。 各数値実施例と前述した本発明の条件式〜
との関係は下表の通りである。
ルムやレジスト上にリード描画またはドツト描画
して液晶パターン、プリンターのサーマルヘツ
ド、エンコーダー、LSIのレチクル等を製造する
縮小投影装置に利用される短波長用の結像レンズ
に関するものである。 〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕 この種の縮小投影装置の結像レンズには、対象
物に対して高密度のパターンを焼き付けるために
非常に高い解像力が要求されている。 一般に、結像レンズによる解像力は使用波長が
短くなるに従つて向上するため、この種の投影装
置ではｈ線（405nｍ）あるいはｉ線（365nｍ）
といつた光を発生する超高圧水銀灯等の光源が用
いられている。なお、これらの装置ではハイレゾ
フイルムやレジスト等の短波長側に感度を持つ感
材を使用するため、短波長の光源は描画スピード
を向上させる上でも有利である。 また、高解像力を得るため、結像レンズの各収
差は理論限界に近い値に抑える必要がある。特に
ステツパーの結像レンズでは、LSI等のウエハー
を相対的にステツプさせて多数シヨツトに分割し
て露光を行なうため、各シヨツト毎のパターンの
ズレを防ぐ必要から歪曲収差についてはこれを完
全に補正する必要がある。 一般の光学系では色収差、球面収差、コマ収差
等を補正するため、分散の大きな硝材と小さな硝
材、屈折率の大きな硝材と小さな硝材とを組み合
わせている。例えば、全体としての正の屈折力を
有する光学系では、正レンズに比較的屈折率の高
い硝材を使用してそこで発生するペツツバール和
を抑える構成とすることが多い。ペツツバール和
を小さく抑えることが、像面湾曲のみでなく、他
の諸収差の補正上からも有利なことが多いからで
ある。 しかしながら、短波長用の光学系では紫外線吸
収による蛍光放射やソラリゼーシヨンを起こし難
い硝材、紫外域での透過率が高い硝材が要求され
るため、使用できる硝材の自由度が少なく、しか
もこれらの硝材は屈折率が低いため、上述したよ
うに正レンズの屈折率を高めることによつて収差
補正を行なうことが困難である。 そこで従来の投影装置では、光源からの光束を
波長選択フイルターを介して色収差をほぼ無視で
きる程度の狭いスペクトル幅に限定し、上記の各
収差のうち色収差補正のための設計上の制約を軽
減させ、他の収差補正を厳密に行なうようにして
いるものが多い。 しかしながら、投影光束のスペクトル幅を狭め
るほどエネルギーロスが大きくなるため、描画ス
ピードの向上の面からはスペクトル幅を可能な限
り広く採ることが望ましい。 この発明は、上記の各課題に鑑みてなされたも
のであり、短波長側、特にｉ線付近で従来より広
いスペクトル幅について色消しされた高解像度を
備える結像レンズの提供を目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本発明に係る結像レ
ンズの設計上の特徴は、全体を物体側より順に
正、負、正の屈折力を有する第１、第２、第３レ
ンズ群から構成し、第１レンズ群を２組の正レン
ズとし、第２レンズ群を２枚の負レンズとし、第
３レンズ群を３枚の正レンズを含む構成とすると
共に、これらの正レンズ中物体側の１枚を像側に
凸面を向けるメニスカスレンズ、像側の１枚を物
体側に凸面を向けるメニスカスレンズとし、各レ
ンズ群及び全系の焦点距離を各々f〓、f〓、f〓、ｆ
とするときに、 0.4＜｜f〓／ｆ｜＜1.2 …… 0.05＜｜f〓／ｆ｜＜0.4，f〓＜０ …… 0.2＜｜f〓／ｆ｜＜0.6 …… の条件を満たすことにある。 全体として正の屈折力を有する３群構成のレン
ズ系においては、物体側の第１群を正、第２群を
負、第３群を正とする構成が諸収差の補正の面か
ら最も有効な構成の１つである。 また、この結像レンズでペツツバール和を小さ
く抑えて像面湾曲を良好に補正するためには、前
述したように使用できる硝材が限られているこ
と、及びそれらの硝材の屈折力が小さいことから
個々のレンズの屈折力を抑えてレンズ構成枚数を
増やすことが望ましい。 そのため、この発明の結像レンズでは、比較的
大きな正の屈折力を有する第３レンズ群を、比較
的屈折力の小さい３枚以上の正レンズから構成す
ることにより、個々の面で発生する球面収差やコ
マ収差等の諸収差を極力低減させている。 また、第３レンズ群の最も物体側と最も像側に
は、それぞれ発散光束に対して凹面を向けるメニ
スカスレンズと、収斂光束に対して凸面を向ける
メニスカスレンズとが配置されている。これらの
メニスカスレンズは、球面収差の発生を抑える機
能を有しているばかりか、メニスカス形状を採る
ことによつて屈折力を小さく設定し、ペツツバー
ル和を小さく抑える上でも有益な構成となつてい
る。 第２レンズ群の焦点距離は、第１、第３の正レ
ンズ群で発生する補正不足の球面収差、コマ収
差、像面湾曲等の諸収差をバランス良く補正する
ために式の範囲内であることが必要となる。上
限を越えると負の第２レンズ群の屈折力が弱過ぎ
て前述の諸収差を補正しきれない。逆に下限を下
回ると負の屈折力が強く成りすぎて高次の収差が
補正過剰で残存し、良好な結像性能を保つことが
困難となる。 第１、第３レンズ群の焦点距離は、式との関
連でそれぞれ、式の範囲とすることが好まし
い。いずれも上限を越えれば正レンズの屈折力が
弱くなり過ぎて球面収差、コマ収差等の補正が困
難となり、下限を下回ると正レンズの屈折力が大
きくなり過ぎて正レンズで発生するペツツバール
和を第２レンズ群によつて相殺しきれなくなり、
像面湾曲の補正が困難となる。 更に、軸上の色収差、及び倍率の色収差を良好
に補正するためには、以下の条件式を満たすこと
が望ましい。 波長λに対する屈折率をn〓としたときに、 ν′＝n365−１／n350−n380 で定義される第２レンズ群の物体側のレンズの分
散値ν′〓1と、第２レンズ群の像側のレンズの分散
値ν′〓2と、第１、第３レンズ群の正レンズの分散
値ν′〓〓+とを、 ν′〓1＜75 ……−１ ν′〓2＜95 ……−２ ν′〓〓+＞100 ……−３ の条件を満たす値とすること、そして、第１、第
２レンズ群間の間隔d〓〓を、 0.05＜｜d〓〓／ｆ｜＜0.4 …… とすることである。 式は、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔
を焦点距離との関連で制限しようとするものであ
り、下限を下回ると第１レンズ群が第２レンズ群
に接近して第２レンズ群へ入射する光線の高さが
高くなるため、第２レンズ群の負の屈折力が弱く
なり過ぎてペツツバール和が増大し、像面湾曲の
補正が困難となる。また、上限を越えた場合には
反対に第２レンズ群へ入射する光線の高さが低い
ため、軸外光に関する倍率の色収差の補正が困難
となると共に、第２レンズ群の負の屈折力が増大
し過ぎ、高次の収差が発生して良好な結像性能が
得られない。 式は、ｉ線付近の波長における屈折率を用い
て定義した分散の範囲を示したもので、これらが
所定の範囲内にあることによりｉ線近傍での軸
上、倍率の色収差を良好に補正することができ
る。 なお、正レンズには低分散材料としてFk5また
は溶融石英といつた内部吸収の少ない硝材が適し
ており、第２レンズ群の負レンズは高分散材料と
してLF，Ｆ等のｉ線付近で比較的透過率の良い
硝材とすることが好ましい。 〔実施例〕 以下にこの発明の数値実施例を示す。表中Ｒは
物体側から順に示したレンズ面の曲率半径、Ｄは
光軸に沿つた各面間の距離（レンズ厚及び空気間
隔）、ｎはｄ線（波長588nｍ）における屈折率、
νdはアツベ数、n365，n350，n380はそれぞれ波長
365nｍ、350nｍ、380nｍにおける屈折率、FNO.は
Ｆナンバー、ｆは焦点距離である。 各数値実施例と前述した本発明の条件式〜
との関係は下表の通りである。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
以上説明した通り、この発明によれば紫外域に
おいて収差が少なく、解像力の高い結像レンズを
提供することができる。 また、所定の条件を満たすことによつて比較的
広い範囲に亘つて色消しすることかでき、使用で
きる光束のスペクトル幅を広げ、エネルギー効率
を高めて露光に要する時間を従来より短縮するこ
とができる。
おいて収差が少なく、解像力の高い結像レンズを
提供することができる。 また、所定の条件を満たすことによつて比較的
広い範囲に亘つて色消しすることかでき、使用で
きる光束のスペクトル幅を広げ、エネルギー効率
を高めて露光に要する時間を従来より短縮するこ
とができる。
第１図はこの発明の第１数値実施例に係る結像
レンズの断面図、第２図はその収差図である。第
３図は第２数値実施例に係る結像レンズの断面
図、第４図はその収差図である。第５図は第３数
値実施例に係る結像レンズの断面図、第６図はそ
の収差図である。 ，，……第１、第２、第３レンズ群。
レンズの断面図、第２図はその収差図である。第
３図は第２数値実施例に係る結像レンズの断面
図、第４図はその収差図である。第５図は第３数
値実施例に係る結像レンズの断面図、第６図はそ
の収差図である。 ，，……第１、第２、第３レンズ群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体側より順に正、負、正の屈折力を有する
第１、第２、第３レンズ群から構成され、第１レ
ンズ群は２組の正レンズから成り、第２レンズ群
は２枚の負レンズからなり、第３レンズ群は３枚
の正レンズを含むと共に、該正レンズ中物体側の
１枚は像側に凸面を向けるメニスカスレンズ、像
側の１枚は物体側に凸面を向けるメニスカスレン
ズであり、各レンズ群及び全系の焦点距離を各々
f〓、f〓、f〓、ｆとするときに、 0.4＜｜f〓／ｆ｜＜1.2 0.05＜｜f〓／ｆ｜＜0.4，f〓＜０ 0.2＜｜f〓／ｆ｜＜0.6 の条件を満たすことを特徴とする結像レンズ。 ２ 波長λに対する屈折率をn〓としたときに、 ν′＝n365−１／n350−n380 で定義される前記第２レンズ群の物体側のレンズ
の分散値ν′〓1と、該第２レンズ群の像側のレンズ
の分散値ν′〓2と、第１、第３レンズ群の正レンズ
の分散値ν′〓〓+とが、 ν′〓1＜75 ν′〓2＜95 ν′〓〓+＞100 の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の
結像レンズ。 ３ 前記第１、第２レンズ群間の間隔d〓〓が、 0.05＜｜d〓〓／ｆ｜＜0.4 の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の
結像レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9630288A JPH01267513A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 結像レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9630288A JPH01267513A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 結像レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01267513A JPH01267513A (ja) | 1989-10-25 |
| JPH0427523B2 true JPH0427523B2 (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=14161236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9630288A Granted JPH01267513A (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 結像レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01267513A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6511701B2 (ja) * | 2014-01-22 | 2019-05-15 | リソテック株式会社 | 投影光学系、投影露光装置、及びデバイス製造方法 |
| JP6557066B2 (ja) * | 2015-06-22 | 2019-08-07 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッドの製造方法およびサーマルプリントヘッド |
-
1988
- 1988-04-19 JP JP9630288A patent/JPH01267513A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01267513A (ja) | 1989-10-25 |
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