JPH08179203A - 紫外線結像光学系 - Google Patents
紫外線結像光学系Info
- Publication number
- JPH08179203A JPH08179203A JP32103594A JP32103594A JPH08179203A JP H08179203 A JPH08179203 A JP H08179203A JP 32103594 A JP32103594 A JP 32103594A JP 32103594 A JP32103594 A JP 32103594A JP H08179203 A JPH08179203 A JP H08179203A
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- JP
- Japan
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- lens
- image forming
- imaging
- optical system
- collimator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レンズ系の一部のみを動かすことによってフ
ォーカシングができ、フォーカシング機構を小型化でき
る紫外線結像光学系を得ること、専用の測定系を要する
ことなく、レンズ性能を容易に評価することができる紫
外線結像光学系を得ること。 【構成】 紫外線光源からの発散光束を平行光束化する
コリメートレンズと；このコリメートレンズから出射さ
れた平行光束を結像する結像レンズと；を備えており、
かつ、このコリメートレンズは、結像レンズ側の後側焦
点が、該コリメートレンズの平行光束射出側の最終面よ
り結像レンズ側に位置し、結像レンズは、コリメートレ
ンズ側の前側焦点が該結像レンズ中に位置している紫外
線結像光学系。
ォーカシングができ、フォーカシング機構を小型化でき
る紫外線結像光学系を得ること、専用の測定系を要する
ことなく、レンズ性能を容易に評価することができる紫
外線結像光学系を得ること。 【構成】 紫外線光源からの発散光束を平行光束化する
コリメートレンズと；このコリメートレンズから出射さ
れた平行光束を結像する結像レンズと；を備えており、
かつ、このコリメートレンズは、結像レンズ側の後側焦
点が、該コリメートレンズの平行光束射出側の最終面よ
り結像レンズ側に位置し、結像レンズは、コリメートレ
ンズ側の前側焦点が該結像レンズ中に位置している紫外
線結像光学系。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、紫外線を光源として微細パター
ンをウエハ上に縮小投影する紫外線結像光学系に関す
る。
ンをウエハ上に縮小投影する紫外線結像光学系に関す
る。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回
路の微細パターンを半導体基板上に縮小投影する投影装
置は、集積回路の一層の高密度化の要求から、使用光の
短波長化が進み、エキシマレーザのような紫外線（紫外
域光）が使用されつつある。紫外域用の光学系には、可
視光用の通常の光学ガラスは透過率が不足するため使用
できない。このため、紫外域での透過率に優れている石
英（ＳｉＯ2 ）と蛍石（ＣａＦ2 ）が一般に用いられて
いるが、どちらも可視光で使われているガラス材料より
屈折率が低く、可視域用から近紫外域用のレンズ設計を
そのまま適用することはできず、レンズは収差補正のた
め大型化してしまう。
路の微細パターンを半導体基板上に縮小投影する投影装
置は、集積回路の一層の高密度化の要求から、使用光の
短波長化が進み、エキシマレーザのような紫外線（紫外
域光）が使用されつつある。紫外域用の光学系には、可
視光用の通常の光学ガラスは透過率が不足するため使用
できない。このため、紫外域での透過率に優れている石
英（ＳｉＯ2 ）と蛍石（ＣａＦ2 ）が一般に用いられて
いるが、どちらも可視光で使われているガラス材料より
屈折率が低く、可視域用から近紫外域用のレンズ設計を
そのまま適用することはできず、レンズは収差補正のた
め大型化してしまう。
【０００３】レンズの大型化は２つの問題点を招いた。
１つはフォーカシングのための機構の大型化である。回
折限界の性能を引き出すには、精密なフォーカス調整が
不可欠であるが、レンズが大型化すると、ウエハ側には
光軸と直交する方向の移動機構（ステッパ）もあるた
め、レンズ側とウエハ側のどちらをフォーカシングのた
めに動かすにしても、大掛かりな装置が必要になる。
１つはフォーカシングのための機構の大型化である。回
折限界の性能を引き出すには、精密なフォーカス調整が
不可欠であるが、レンズが大型化すると、ウエハ側には
光軸と直交する方向の移動機構（ステッパ）もあるた
め、レンズ側とウエハ側のどちらをフォーカシングのた
めに動かすにしても、大掛かりな装置が必要になる。
【０００４】第２に、レンズ性能の評価の困難さの問題
である。紫外線を用いた投影光学系は、回折限界の像形
成を目的としているため、光学系に残存する収差量は波
長に比例して小さくならなければならない。このため、
可視光用のレンズに比べ、レンズ製造時の面精度等の加
工精度を高めるとともに高精度に調整する必要がある。
特に高精度の調整が可能であれば、加工精度をそれほど
高める必要がなくなるので、加工がしやすい。
である。紫外線を用いた投影光学系は、回折限界の像形
成を目的としているため、光学系に残存する収差量は波
長に比例して小さくならなければならない。このため、
可視光用のレンズに比べ、レンズ製造時の面精度等の加
工精度を高めるとともに高精度に調整する必要がある。
特に高精度の調整が可能であれば、加工精度をそれほど
高める必要がなくなるので、加工がしやすい。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、レンズ系の一部のみを動かす
ことによってフォーカシングができ、従って、フォーカ
シング機構を小型化できる紫外線結像光学系を得ること
を目的とする。また、本発明は、専用の測定系を要する
ことなく、レンズ性能を容易に評価することができる紫
外線結像光学系を得ることを目的とする。
ことによってフォーカシングができ、従って、フォーカ
シング機構を小型化できる紫外線結像光学系を得ること
を目的とする。また、本発明は、専用の測定系を要する
ことなく、レンズ性能を容易に評価することができる紫
外線結像光学系を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】本発明の紫外線結像光学系は、紫外線光
源からの発散光束を平行光束化するコリメートレンズ
と；このコリメートレンズから出射された平行光束を結
像する結像レンズと；を備えており、かつ、このコリメ
ートレンズは、結像レンズ側の後側焦点が、該コリメー
トレンズの平行光束射出側の最終面より結像レンズ側に
位置し、結像レンズは、コリメートレンズ側の前側焦点
が該結像レンズ中に位置していることを特徴としてい
る。
源からの発散光束を平行光束化するコリメートレンズ
と；このコリメートレンズから出射された平行光束を結
像する結像レンズと；を備えており、かつ、このコリメ
ートレンズは、結像レンズ側の後側焦点が、該コリメー
トレンズの平行光束射出側の最終面より結像レンズ側に
位置し、結像レンズは、コリメートレンズ側の前側焦点
が該結像レンズ中に位置していることを特徴としてい
る。
【０００７】条件式（１）、（２）、（３）は、紫外線
縮小投影光学系をコリメートレンズと結像レンズの２つ
のレンズに分けた本発明の光学系において、それぞれの
レンズの焦点位置として好ましい位置を示している。 （１）ｄ１／ｆ１＜１．０ （２）２．５０＜ｄ１／ｆ２ （３）１．５０＜ｄ２／ｆ２＜５．０ 但し、 ｄ１；コリメートレンズの上記最終面からコリメートレ
ンズの平行光束射出側の焦点位置迄の距離、 ｄ２；結像レンズの光束入射側の第１面から該結像レン
ズの前側焦点位置迄の距離、 ｆ１；コリメートレンズの焦点距離、 ｆ２；結像レンズの焦点距離、 である。
縮小投影光学系をコリメートレンズと結像レンズの２つ
のレンズに分けた本発明の光学系において、それぞれの
レンズの焦点位置として好ましい位置を示している。 （１）ｄ１／ｆ１＜１．０ （２）２．５０＜ｄ１／ｆ２ （３）１．５０＜ｄ２／ｆ２＜５．０ 但し、 ｄ１；コリメートレンズの上記最終面からコリメートレ
ンズの平行光束射出側の焦点位置迄の距離、 ｄ２；結像レンズの光束入射側の第１面から該結像レン
ズの前側焦点位置迄の距離、 ｆ１；コリメートレンズの焦点距離、 ｆ２；結像レンズの焦点距離、 である。
【０００８】
【発明の実施例】以下図示実施例について本発明を説明
する。本発明の紫外線結像光学系は、コリメートレンズ
と結像レンズの２つのレンズからなっており、両レンズ
の間は平行光束である。このように２つのレンズを光束
が平行になっている部分で分離すると、結像レンズだけ
を移動させてフォーカシングを行なっても、倍率が変化
しない。本発明では、平行光束を作り出すコリメートレ
ンズだけでなく、平行光束が入射する結像レンズも無限
補正、すなわち物体距離が無限大であるときの平行光束
入射時に最も良好な性能が得られるように収差が補正さ
れているから、結像レンズが移動しても、収差変化も起
こらない。よって、フォーカシングは結像レンズだけの
移動で行なうことができるので、フォーカシング機構の
簡略化ができる。また、露光面の微細な段差（露光面の
意図しない位置ズレ）に対しては、両側テレセントリッ
クになるように、両レンズの焦点位置を定め、絞位置を
定めているため、結像倍率が変化しない。ステッパの用
途では、レンズのフォーカシングや露光面の微細な段差
（露光面の意図しない位置ズレ）により倍率が変化しな
い結像倍率の安定性がきわめて重要な要素である。
する。本発明の紫外線結像光学系は、コリメートレンズ
と結像レンズの２つのレンズからなっており、両レンズ
の間は平行光束である。このように２つのレンズを光束
が平行になっている部分で分離すると、結像レンズだけ
を移動させてフォーカシングを行なっても、倍率が変化
しない。本発明では、平行光束を作り出すコリメートレ
ンズだけでなく、平行光束が入射する結像レンズも無限
補正、すなわち物体距離が無限大であるときの平行光束
入射時に最も良好な性能が得られるように収差が補正さ
れているから、結像レンズが移動しても、収差変化も起
こらない。よって、フォーカシングは結像レンズだけの
移動で行なうことができるので、フォーカシング機構の
簡略化ができる。また、露光面の微細な段差（露光面の
意図しない位置ズレ）に対しては、両側テレセントリッ
クになるように、両レンズの焦点位置を定め、絞位置を
定めているため、結像倍率が変化しない。ステッパの用
途では、レンズのフォーカシングや露光面の微細な段差
（露光面の意図しない位置ズレ）により倍率が変化しな
い結像倍率の安定性がきわめて重要な要素である。
【０００９】また本発明の対象とする紫外線結像光学系
は、縮小倍率を持っている。従って、紫外線光源からの
光束を平行光束化するコリメートレンズは、比較的小さ
いＮＡで広いイメージサークルを持ち、一方、結像レン
ズは、画角はコリメートレンズと同じであるが、比較的
大きいＮＡでコリメートレンズより狭いイメージサーク
ルを持つこととなる。このようにすると、コリメートレ
ンズと結像レンズはそれぞれ、平行光束を入射させる干
渉計を用いて、残存波面収差を容易にかつ高精度に測定
することができる。一般的に、平行光束に対して収差補
正されていないレンズの性能評価は、その装置専用の干
渉計を新たに用意する必要があるが、平行光束に対して
収差補正されているレンズは、汎用の干渉計で性能測定
ができる。本発明のコリメートレンズと結像レンズは、
ともに平行光束入射（出射）であるから、汎用の干渉計
で性能測定ができ、その性能測定の結果に基づいて、収
差補正、偏心調整等のレンズの調整を行なうことができ
る。つまり、本発明の紫外線結像光学系は、汎用の干渉
計を用いてその性能を容易に確認しながら、調整、使用
ができる。
は、縮小倍率を持っている。従って、紫外線光源からの
光束を平行光束化するコリメートレンズは、比較的小さ
いＮＡで広いイメージサークルを持ち、一方、結像レン
ズは、画角はコリメートレンズと同じであるが、比較的
大きいＮＡでコリメートレンズより狭いイメージサーク
ルを持つこととなる。このようにすると、コリメートレ
ンズと結像レンズはそれぞれ、平行光束を入射させる干
渉計を用いて、残存波面収差を容易にかつ高精度に測定
することができる。一般的に、平行光束に対して収差補
正されていないレンズの性能評価は、その装置専用の干
渉計を新たに用意する必要があるが、平行光束に対して
収差補正されているレンズは、汎用の干渉計で性能測定
ができる。本発明のコリメートレンズと結像レンズは、
ともに平行光束入射（出射）であるから、汎用の干渉計
で性能測定ができ、その性能測定の結果に基づいて、収
差補正、偏心調整等のレンズの調整を行なうことができ
る。つまり、本発明の紫外線結像光学系は、汎用の干渉
計を用いてその性能を容易に確認しながら、調整、使用
ができる。
【００１０】さらに、レンズの解像力は、該レンズの実
効ＮＡで決まるため、周辺部迄均一な特性を得るために
は、瞳の不一致によって周辺の光量が減ることは避けな
ければならない。縮小倍率で用いる本発明の紫外線結像
光学系では、前述のようにコリメートレンズは比較的低
ＮＡ狭イメージサークル、結像レンズは比較的高ＮＡ広
イメージサークルであるから、高ＮＡの結像レンズはレ
ンズ枚数も多く全長も長くなりがちである。このため結
像レンズの入射瞳をレンズの外に出すと、レンズ直径が
大きくなりすぎ、レンズのコバ厚の確保が難しくなる。
効ＮＡで決まるため、周辺部迄均一な特性を得るために
は、瞳の不一致によって周辺の光量が減ることは避けな
ければならない。縮小倍率で用いる本発明の紫外線結像
光学系では、前述のようにコリメートレンズは比較的低
ＮＡ狭イメージサークル、結像レンズは比較的高ＮＡ広
イメージサークルであるから、高ＮＡの結像レンズはレ
ンズ枚数も多く全長も長くなりがちである。このため結
像レンズの入射瞳をレンズの外に出すと、レンズ直径が
大きくなりすぎ、レンズのコバ厚の確保が難しくなる。
【００１１】本発明はこのため、結像レンズはレンズの
中に前側焦点を入り込ませた逆望遠タイプとし、一方、
コリメートレンズは後側焦点がレンズの外に位置するタ
イプとして、テレセントリック系を構成し、使用時の倍
率変化を避けるようにしている。
中に前側焦点を入り込ませた逆望遠タイプとし、一方、
コリメートレンズは後側焦点がレンズの外に位置するタ
イプとして、テレセントリック系を構成し、使用時の倍
率変化を避けるようにしている。
【００１２】条件式（１）は、本発明の紫外線結像光学
系のレンズ全長に関する制限で、上限を上回るようなレ
トロフォーカスレンズにすると、全長が長くなりすぎ
る。条件式（２）は、コリメートレンズと結像レンズの
瞳を一致させるための条件で、下限を下回ると、両者の
瞳を一致させることが困難になる。条件式（３）は、像
面湾曲の補正と瞳を一致させるための条件で、下限を下
回ると、結像レンズの像面湾曲の補正が不十分になり、
良好な特性が得られない。一方、上限を上回ると、瞳を
一致させることが困難になる。
系のレンズ全長に関する制限で、上限を上回るようなレ
トロフォーカスレンズにすると、全長が長くなりすぎ
る。条件式（２）は、コリメートレンズと結像レンズの
瞳を一致させるための条件で、下限を下回ると、両者の
瞳を一致させることが困難になる。条件式（３）は、像
面湾曲の補正と瞳を一致させるための条件で、下限を下
回ると、結像レンズの像面湾曲の補正が不十分になり、
良好な特性が得られない。一方、上限を上回ると、瞳を
一致させることが困難になる。
【００１３】次に、具体的な数値実施例を３例説明す
る。これら実施例の結像光学系はいずれも、コリメート
レンズ１１と、結像レンズ１２とからなっていて、結像
レンズ１２群内に絞Ｓが位置している。ステッパの用途
では、図の左方に紫外線光源、照明用光源、及び紫外線
光源によって照明されるレチクル（縮小投影用パター
ン）位置し、右方に、本結像光学系によってレチクルの
像が縮小投影されるウエハ（感光材料）が位置する。
る。これら実施例の結像光学系はいずれも、コリメート
レンズ１１と、結像レンズ１２とからなっていて、結像
レンズ１２群内に絞Ｓが位置している。ステッパの用途
では、図の左方に紫外線光源、照明用光源、及び紫外線
光源によって照明されるレチクル（縮小投影用パター
ン）位置し、右方に、本結像光学系によってレチクルの
像が縮小投影されるウエハ（感光材料）が位置する。
【００１４】［実施例１］この実施例は、コリメートレ
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が８群８枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図１に示し、そ
の諸収差図を図２に示す。
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が８群８枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図１に示し、そ
の諸収差図を図２に示す。
【００１５】表および図面中、NAは開口数、M は横倍
率、fBはバックフォーカス、Ｒはレンズ各面の曲率半
径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎ(266nm) 、Ｎ
(248nm)はそれぞれ波長２６６ｎｍ、２４８ｎｍの光に
対する屈折率を示す。
率、fBはバックフォーカス、Ｒはレンズ各面の曲率半
径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎ(266nm) 、Ｎ
(248nm)はそれぞれ波長２６６ｎｍ、２４８ｎｍの光に
対する屈折率を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】［実施例２］この実施例は、コリメートレ
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が７群７枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図３に示し、そ
の諸収差図を図４に示す。
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が７群７枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図３に示し、そ
の諸収差図を図４に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】［実施例３］この実施例は、コリメートレ
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が７群７枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図５に示し、そ
の諸収差図を図６に示す。
ンズ１１が５群５枚、結像レンズ１２が７群７枚からな
っている。この実施例のレンズ構成図を図５に示し、そ
の諸収差図を図６に示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】実施例１ないし３の各条件式に対する数値
を表４に表す。
を表４に表す。
【表４】
【００２２】実施例１ないし３は、条件式（１）ないし
（３）をみたし、諸収差もとなっている。
（３）をみたし、諸収差もとなっている。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明の紫外線結像光学
系によれば、レンズ系の一部のみを動かすことによって
フォーカシングができ、従って、フォーカシング機構を
小型化できる。また、本発明の紫外線結像光学系によれ
ば、専用の測定系を要することなく、レンズ性能を容易
に評価することができる。
系によれば、レンズ系の一部のみを動かすことによって
フォーカシングができ、従って、フォーカシング機構を
小型化できる。また、本発明の紫外線結像光学系によれ
ば、専用の測定系を要することなく、レンズ性能を容易
に評価することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すレンズ構成図であ
る。
る。
【図２】図１のレンズ構成による諸収差図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示すレンズ構成図であ
る。
る。
【図４】図３のレンズ構成による諸収差図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すレンズ構成図であ
る。
る。
【図６】図５のレンズ構成による諸収差図である。
１１ コリメートレンズ １２ 結像レンズ Ｓ 絞
Claims (3)
- 【請求項１】 紫外線光源からの光束を平行光束化する
コリメートレンズと；このコリメートレンズから出射さ
れた平行光束を結像する結像レンズと；を備え、 上記コリメートレンズは、結像レンズ側の後側焦点が、
該コリメートレンズの平行光束射出側の最終面より結像
レンズ側に位置し、 上記結像レンズは、コリメートレンズ側の前側焦点が該
結像レンズ中に位置していることを特徴とする紫外線結
像光学系。 - 【請求項２】 請求項１において、さらに次の条件式
（１）、（２）、（３）を満足する紫外線結像光学系。 （１）ｄ１／ｆ１＜１．０ （２）２．５０＜ｄ１／ｆ２ （３）１．５０＜ｄ２／ｆ２＜５．０ 但し、 ｄ１；コリメートレンズの上記最終面から結像レンズ側
の焦点位置迄の距離、 ｄ２；結像レンズのコリメートレンズ側の第１面から該
結像レンズの前側焦点位置迄の距離、 ｆ１；コリメートレンズの焦点距離、 ｆ２；結像レンズの焦点距離。 - 【請求項３】 請求項１または２において、コリメート
レンズの後側焦点位置と結像レンズの前側焦点位置とは
一致しており、その位置に絞が設けられている紫外線結
像光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32103594A JPH08179203A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 紫外線結像光学系 |
| US08/577,550 US5930032A (en) | 1994-12-22 | 1995-12-22 | UV image forming optical system and lens for UV radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32103594A JPH08179203A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 紫外線結像光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179203A true JPH08179203A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18128079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32103594A Pending JPH08179203A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 紫外線結像光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08179203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504687A (ja) * | 1999-07-07 | 2003-02-04 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | ブロードバンド紫外線カタディオプトリックイメージングシステム |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP32103594A patent/JPH08179203A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504687A (ja) * | 1999-07-07 | 2003-02-04 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | ブロードバンド紫外線カタディオプトリックイメージングシステム |
| JP4761684B2 (ja) * | 1999-07-07 | 2011-08-31 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | ブロードバンド紫外線カタディオプトリックイメージングシステム |
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