JPH0644100B2 - 反射光学系 - Google Patents

反射光学系

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JPH0644100B2
JPH0644100B2 JP60054015A JP5401585A JPH0644100B2 JP H0644100 B2 JPH0644100 B2 JP H0644100B2 JP 60054015 A JP60054015 A JP 60054015A JP 5401585 A JP5401585 A JP 5401585A JP H0644100 B2 JPH0644100 B2 JP H0644100B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は反射光学系に関し、特に、 IC ,LSI等の半導
体を製造するときの投影露光装置に用いられる反射光学
系に関するものである。
(従来技術) 従来より投影露光装置を用い IC ,LSI等の集積回路の
パターンをシリコンウエハーに焼付ける為の反射光学系
が例えば特開昭48-12039号公報、特開昭52-5544号公
報、特開昭53-100230 号公報等で提案されている。特開
昭48-12039号公報や特開昭52-5544号公報では凹面鏡と
凸面鏡の2枚の反射鏡を曲率中心が同心若しくは非同心
となるようにし、かつ全系の結像倍率が等倍になるよう
にして反射光学系を構成している。又特開昭53-100230
号公報では凹面鏡と凸面鏡の他に負の屈折力のメニスカ
ス形状のレンズを用い光学性能の向上を図つている。
このように従来の反射光学系は結像倍率が等倍であつた
為に光学系を対称に配置して構成することが出来、該収
差のうちコマ収差や歪曲収差等が零となり少ない数の反
射鏡にもかかわらず比較的高い光学性能を容易に得るこ
とができた。
一方最近 IC 製造においてはマスク面上のパターンをウ
エハ面上に縮少させて投影露光する所謂ステツパー型の
投影露光装置がマスク製作、製造時のゴミ、ウエハのう
ねり等の点でからして全体的にスループツトが向上する
為各方面で使用されてきている。
しかしながら一般に投影露光装置に用いる反射光学系を
結像倍率が縮少系となるように構成しようとする光学系
を非対称で構成しなくてはならず、この結果、等倍系の
場合に比べてコマ収差や歪曲収差等が多く発生し、全体
的に光学性能を良好に維持するのが困難になつてくる。
特に結像倍率が1/4〜1/10のものは、良好に収差補正を
行うのが大変困難である。
この他投影露光装置の投影系を反射光学系によらず屈折
光学系のみで構成したものも種々提案されている。しか
しながら一般に屈折光学系は高解像力を得る為になるべ
く短波長側の光を使用する為に透過率が低下となり、更
に使用するガラスの種類が限られてくる為に色収差を良
好に補正するのが困難である。
(本発明の目的) 本発明は投影露光装置に好適な縮少系の高性能な反射系
のみ若しくは反射系と屈折系を用いた反射光学系の提供
を目的とする。
(本発明の目的を達成する為の主たる特徴) 凹面鏡、凸面鏡そして凹面鏡の順に反射させた後、物体
像を所定位置に結像させるようにした4つのミラー系S
,S,S,Sを順次配置し、前記4つのミラー
系S,S,S,Sにおいて各々結像を繰り返す
ように構成した反射光学系であつて、前記4つのミラー
系S,S,S,Sのうち少なくとも1つのミラ
ー系の光軸を他のミラー系の光軸と偏心させ、かつ光軸
上の所定領域のみを結像用として使用すると共に全系の
結像倍率が縮少系となるように構成したことである。
又本発明の目的を更に良好に達成する為の特徴は実施例
において詳述されている。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。同
図の反射光学系は同一方向に曲率中心を有しかつ同一光
軸上に位置するように凹面鏡、凸面鏡そして凹面鏡の3
つの反射鏡を有するミラー系を4つ配置し、全体の結像
倍率が縮少となるように構成している。同図では反射鏡
〜Mで第1ミラー系S、反射鏡M〜Mで第
2ミラー系S、反射鏡M〜Mで第3ミラー系
、反射鏡M10〜M12で第4ミラー系Sを各々
構成している。光軸上の所定領域内の物点Pからの光
束は第1ミラー系Sの反射鏡M,M,Mの順で
反射し第1像点P′に結像する。第1像点P′は第
2ミラー系Sの物点Pになり物点Pからの光束は
第2ミラー系Sの反射鏡M,M ,Mの順で反
射し第2像点P′に結像する。以下同様に第2像点P
′即ち物点Pは第3ミラー系Sにより第3像点P
′に、物点Pは第4ミラー系Sにより第4像点P
′に結像するように構成されている。
本実施例では各ミラー系を凹面鏡、凸面鏡そして凹面鏡
の所謂正、負、正の屈折力の3つの反射鏡を基本構成と
し、このミラー系を4つ用いることにより縮少系にもか
かわらず各ミラー系より発生する収差を少なくしつつ全
体的にコマ収差、歪曲収差等の諸収差の補正を良好に行
つている 又本実施例では4つのミラー系のうち少なくとも1つの
ミラー系の光軸を他のミラー系の光軸に対して偏心させ
ることにより光軸上の所定領域、好ましくは円弧領域の
結像関係を良好に維持しつつ縮少系の反射光学系を達成
している。
特に本実施例では第1ミラー系Sと第2ミラー系S
の光軸を各々一致させた光軸L12と第3ミラー系S
第4ミラー系Sの光軸Lを各々一致させた光軸L34
2つの光軸を有している。そして光軸L12と光軸L4
平行偏心させることにより各ミラー系どおしの機械的な
干渉を防止し、更に光束のケラレを少なくし効率良く最
終像面P′へ拘束を導光させつつ全体的に縮少系の反
射光学系を構成している。
このときの平行偏心量Δは第3ミラー系へ入射する主
光線の高さを基準とするのが収差補正及び光束のケラレ
を少なくする上で好ましい。
本実施例では物点Pの光軸L12からの高さをhとする
とき像点P′即ち物点Pの光軸L12からの高さh′
は第1ミラー系と第2ミラー系の結像倍率が各々0.42,
0.8 である為h′=0.336 となる。
ここで光軸L34に対する物点Pの光軸上の高さをh
とすると平行偏心量Δを Δ=0.336h+h ……(イ) となるように定めている。尚収差補正上及び光束のケラ
レ防止の点から必ずしも(イ)式に限定する必要はなく 0.7(β1・β2h+h3)<Δx<1.3(β1・β2h+h3)……(ロ) の範囲内で平行偏心させれば本発明の目的を達成するこ
とができる。
例えば第3ミラー系の光軸を本実施例の如く第1、第2
ミラー系の光軸に対して平行偏心させないと第3ミラー
系の反射鏡Mより反射した光束は第2ミラー系の反射
鏡Mでケラレてしまう。これを避ける為には例えばプ
リズムを反射鏡Mと反射鏡Mとの間に配置しなくて
はならない。この為投影露光装置に用いる場合には物点
と最終像点P′との走査方向を合致させねばなら
ないので新たに平面鏡や全反射プリズムを設けなくては
ならず装置全体が複雑化してくるので好ましくない。本
実施例の如く偏心光学系を用いれば物点Pと像点
′の走査方向を同一とすることができる。
本実施例では4つのミラー系のうち少なくとも1つのミ
ラー系を等倍若しくは拡大系で構成することによつて他
のミラー系で発生する諸収差、特に球面収差、コマ収
差、像面湾曲等を打ち消す様にしている。
例えば4つのミラー系を全て縮少系で構成すれば結像倍
率の点からすれば効率的となるが各ミラー系より発生す
る諸収差を互いに打ち消す作用が少なくなり全体的に良
好なる収差補正が難しくなる為である。
本実施例では第1、第2、第3、第4ミラー系の結像倍
率は各々0.42,0.8 ,0.65,1.1 で全体の結像倍率は0.
24である。
第4ミラー系を拡大系として第1、第2、第3ミラー系
で発生した収差を補正するようにしている。
尚本発明において光軸上円弧状の範囲内の結像性能を特
に良好に維持する為には物点から数えて第i番目の反射
鏡の曲率半径をRi、第i番目と第i+1番目の空気間隔
をDiとするとき |R1|>|R2| ……(1) |D1|>|D2| ……(2) なる条件を満足させるのが好ましい。
条件式(1),(2)は第1ミラー系の反射鏡MとM及び
空気間隔の構成に関するものであり条件式(1),(2)を外
れて反射鏡Mの曲率半径が反射鏡Mの曲率半径より
大きくなるか又は反射鏡MとMとの間隔が反射鏡M
とMの間隔より大きくなるメリデイオナルフレアー
が増大すると共に非点隔差が増大し円弧状の結像性能を
良好に維持するのが難しくなる。
又本発明において更に好ましくは第2、第3、第4ミラ
ー系において各反射鏡及び空気間隔を |R1/R2|>|R4/R6| ……(3) |R7/R8|>|R10/R11| ……(4) |R9/R8|>|R12/R11| ……(5) |D10|>|D11| ……(6) の如く設定するのが好ましい。
条件式(3)は第1ミラー系の反射鏡M,Mと第2ミ
ラー系の反射鏡M,Mの曲率半径を制限し画面全体
のコマ収差を良好に補正する為であり、条件式(3)を外
れると画面全体のコマフレアーが増大してくる。
条件式(4)は第3ミラー系の反射鏡M,Mと第4ミ
ラー系の反射鏡M10,M11の曲率半径に関するものであ
り条件式(4)を外れるとサジタルフレアーが増大し又非
点隔差も増大してくる。
条件式(5),(6)は第3ミラー系の反射鏡M,Mと第
4ミラー系の反射鏡M11,M12及び第4ミラー系の各反
射鏡の空気間隔に関するものであり拡大系とした第4ミ
ラー系を有効に用い良好なる収差補正を行う為であり条
件式(5),(6)を外れると画面全体にフレアーが発生し、
かつ非点収差も増大し、良好なる光学性能を得るのが困
難になつてくる。
第3図は本発明の他の実施例の光学系の概略図である。
同図の実施例は第1図の実施例において第1ミラー系S
と第2ミラー系Sとの間にレンズ群Qを配置し、
第3ミラー系Sと第4ミラー系Sとの間にレンズ群
を配置し、口径比の拡大を図りつつ色収差の補正を
良好に行つている。
特に本実施例ではレンズ群Qを第1ミラー系Sの像
面側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状のレン
ズで又レンズ群Qを第3ミラー系Sの像面側に凹面
を向けた正の屈折力のメニスカス形状のレンズで各々構
成し、軸外の球面収差の補正を行うと共に色収差の補正
を良好に行い口径比の拡大を図っている。尚レンズ群Q
,Qを構成するレンズはメニスカス形状であれば屈
折力は正であつても負であつても良い。
又レンズ群Q,Qは各々拡大若しくは等倍系のミラ
ー系との間と縮少系のミラー系の一部に各々配置するの
が収差の補正を容易に行うことが出来るので好ましい。
本実施例においてレンズ群Qを第1ミラー系Sとし
て、レンズ群Qを第3ミラー系の一部として考えたと
きの結像倍率は各々0.42,0.8 ,0.697 ,1.04である。
次に第1図、第3図に示す実施例の数値実施例を示す。
Riは物点Pから数えて第i番目の反射鏡の曲率半径、
Diは物点Pから数えて第i番目と第i+1番目の空気
間隔、SiO2は石英ガラスである。空気間隔は光の進行方
向左方から右方に測つたときを正、その逆を負として示
している。
(本発明の効果) 本発明によれば正、負そして正の屈折力の反射鏡を有す
る4つのミラー系を配置し、そのうち少なくとも1つの
ミラー系の光軸を他のミラー系の光軸と偏心させ、光軸
上一定範囲内の領域のみを使用するようにし全体的に縮
少系となるように構成することによつて良好なる結像性
能の得られる反射光学系を達成することができる。
又ミラー系の一部にレンズ群を配置すれば軸外の球面収
差と色収差の補正を良好に行い口径比の拡大を図つた反
射光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図は各々本発明の数値実施例1,2の光学
断面図、第2図、第4図は各々本発明の数値実施例1,
2の横収差図である。収差図において(A)はメリデイオ
ナル面、(B)はサジタル面での収差を示す。Yは物
高、M〜M12は各々反射鏡である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】凹面鏡、凸面鏡そして凹面鏡の順に反射さ
    せた後、物体像を所定位置に結像させるようにした4つ
    のミラー系S,S,S,Sを順次配置し、前記
    4つのミラー系S,S,S,Sにおいて各々結
    像を繰り返すように構成した反射光学系であつて、前記
    4つのミラー系S,S,S,Sのうち少なくと
    も1つのミラー系の光軸を他のミラー系の光軸と偏心さ
    せ、かつ光軸上の所定領域のみを結像用として使用する
    と共に全系の結像倍率が縮小系となるように構成したこ
    とを特徴とする反射光学系。
  2. 【請求項2】前記反射光学系は少なくとも1つの縮少系
    と少なくとも1つの等倍若しくは拡大系のミラー系を有
    していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    反射光学系。
  3. 【請求項3】前記ミラー系Sを縮少系で構成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の反射光学系。
  4. 【請求項4】前記2つのミラー系S,Sの光軸L12
    を共軸とし、前記2つのミラー系S,Sの光軸L34
    を共軸とし前記光軸L12と光軸L34を互いに偏心させて
    構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    反射光学系。
  5. 【請求項5】物点から数えて第i番目の反射鏡の曲率半
    径をRi、第i番目と第i+1番目の空気間隔をDiとした
    とき |Ri|>|R2| |Di|>|D2| なる条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の反射光学系。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第5項記載の反射光学系に
    おいて |R1/R2|>|R4/R6| |R7/R8|>|R10/R11| |R9/R8|>|R12/R11| |D10|>|D11| なる条件を満足することを特徴とする反射光学系。
  7. 【請求項7】前記ミラー系SとSとの間にレンズ群
    を前記ミラー系SとSとの間にレンズ群Q2を各
    々配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の反射光学系。
  8. 【請求項8】前記レンズ群Qを前記ミラー系Sの像
    面側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズで、前記レ
    ンズ群Qを前記ミラー系Sを像面側に凹面を向けた
    メニスカス形状のレンズで各々構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第7項記載の反射光学系。
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US5071240A (en) * 1989-09-14 1991-12-10 Nikon Corporation Reflecting optical imaging apparatus using spherical reflectors and producing an intermediate image
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