JPH10197791A

JPH10197791A - 投影レンズ

Info

Publication number: JPH10197791A
Application number: JP9015870A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 隆志加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】構成枚数が少なくかつ高解像力と広い露光領
域を確保した物体側、像側共にテレセントリックな投影
レンズを得ること。【解決手段】物体側より順に正の屈折力を有する第1
レンズ群L1と、負の屈折力を有する第2 レンズ群L2と、
正の屈折力を有する第3 レンズ群L3と、正の屈折力を有
する第4 レンズ群L4と、該第3 レンズ群L3中若しくはそ
の近傍に絞りとを有し、物体を縮小して像面上に投影す
ると共に物体側と像側が共にテレセントリックであり、
該第1 レンズ群L1の横倍率β₁ が条件式 0 < 1/β₁ ≦0.3 を満足している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影レンズに関し、
例えばICやLSI 等のデバイスやCCD 等の撮像デバイスや
液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等をリソグラ
フィー工程を用いて製作するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、またそれに伴う微細加工技術の進展も著し
い。特にその光加工においてはサブミクロンの解像力を
有する縮小投影露光装置、通称ステッパーを用いること
が主流であり、さらなる解像力向上に向けて投影レンズ
の開口数(NA)の拡大や、露光波長の短波長化が計られて
いる。

【０００３】従来より投影露光装置を用い、IC,LSI等の
半導体素子のパタ−ンをシリコン等のウエハに焼き付け
るための投影レンズには非常に高い解像力が要求され
る。一般に光学レンズによる投影像の解像力は使用する
波長が短くなる程良くなるので、できる限りの短波長を
放射する光源が用いられている。例えば短波長の光源と
しては、ArF やKrF エキシマレ−ザ−が注目されてい
る。

【０００４】ところでこれらエキシマレーザーの波長域
においてはレンズ材料として、使用可能な硝材が石英と
蛍石に限られてくる。これは主に透過率の低下に起因す
るものである。更にこの石英や蛍石に於いても従来のよ
うにレンズの構成枚数が多く全硝材厚が厚い投影レンズ
ではレンズの熱吸収による焦点位置の変動などの問題が
生じることになる。

【０００５】そこで、光学系の構成枚数を大幅に少なく
し、レンズ系の硝材全肉厚が非常に小さい縮小投影レン
ズが提案されている。例えば特公平 7-48089号公報等で
は、明るく高解像な投影像の得られる光学系が提案され
ている。

【０００６】また、特開平 5-34593号公報等では物体
側、像側共にテレセントリック系として構成した系が提
案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
7-48089 号公報等における光学系は、物体側においてテ
レセントリック光学系ではなく、物体面（レチクル面）
の反りによる像歪みの影響が懸念され好ましい構成であ
るとは言い難い。

【０００８】また、特開平 5-34593号公報等に提案され
ている光学系は両側テレセントリック系にて構成されて
いるが、第1群の倍率βが最大で2.5(1/β=0.4)程度であ
り、第1群の倍率が小さい為に軸上マージナル光線が第2
群で高くなるので、高解像力と広い露光領域を確保でき
ていない。

【０００９】本発明は、高解像力と広い露光領域を確保
した物体側、像側共にテレセントリックな投影レンズの
提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の投影レンズは、（１−１）物体側より順に正の屈折力を有する第1 レ
ンズ群L1と、負の屈折力を有する第2 レンズ群L2と、正
の屈折力を有する第3 レンズ群L3と、正の屈折力を有す
る第4 レンズ群L4と、該第3 レンズ群L3中若しくはその
近傍に絞りとを有し、物体を縮小して像面上に投影する
と共に物体側と像側が共にテレセントリックであり、該
第1 レンズ群L1の横倍率β₁ が条件式 0 < 1/β₁ ≦0.3 を満足していること等を特徴としている。

【００１１】特に、（１−１−１）前記第1 群L1の最も物体側のレンズは
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであ
り、前記第2 群L2は複数の負レンズを有し、前記第4 群
L4の最も像側のレンズは物体側に凸面を向けたメニスカ
ス形状の負レンズである。（１−１−２）前記第1 レンズ群L1は物体側より順に
少なくとも負の屈折力を有する前群L11 と正の屈折力を
有する後群L12 にて構成され、該前群の焦点距離f₁₁ と
該後群の焦点距離f₁₂ が条件式 0.2 < |f₁₂/f₁₁| < 0.8 を満足している。（１−１−３）前記第2 レンズ群L2の横倍率β₂ 及び
焦点距離f₂が以下の条件式 0 < β₂ < 0.15 0.05 < |f₂/L| < 0.15 但し、L:物体面から像面までの距離を満足する。（１−１−４）前記第3 レンズ群L3の横倍率β₃ が条
件式 |1/β₃| < 0.4 を満足する。（１−１−５）前記第4 レンズ群L4が以下の条件式 0.015< {f₄*(1-β₄)+H₄'}/L <0.15 但し、β₄:第4 レンズ群L4の横倍率 H₄':L4群の最終面から後側主点位置までの距離 L:物体面から像面までの距離を満足すること等を特徴としている。

【００１２】又、本発明の投影露光装置は、（１−２）レーザー光源からの光を照明光学系を介し
て第1 物体に照射し、該第1 物体上のパターンを(1-1)
〜(1-1-5) 項のいずれか１項に記載の投影レンズで第2
物体上に投影して露光する。（１−３）レーザー光源からの光を照明光学系を介し
て第1 物体に照射し、該第1 物体上のパターンを(1-1)
〜(1-1-5) 項のいずれか１項に記載の投影レンズで第2
物体上に該第1 物体と第2 物体の双方を該投影レンズの
光軸と垂直方向に該投影レンズの投影倍率に対応させた
速度比で同期させて走査して投影して露光する。こと等
を特徴としている。

【００１３】又、本発明のデバイスの製造方法は、（１−４）(1-2) 項又は(1-3) 項の投影露光装置を用い
てレチクル上のパターンを前記投影光学系によりウエハ
面上に投影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介し
てデバイスを製造すること等を特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図1 は本発明の投影レンズの基本
構成図である。本発明の投影レンズは物体側O から順に
正の屈折力を持つ第1 レンズ群L1、強い負の屈折力を持
つ第2 レンズ群L2、正の屈折力を持つ第3 レンズ群L3、
正の屈折力を持つ第4 レンズ群L4の4群から成ってい
る。更に、第1 レンズ群は物体側から負の屈折力を持つ
第11レンズL11 、正の屈折力を持つ第12レンズ群L12 か
ら構成している。又、第4 レンズ群は物体側から正の屈
折力を持つ第41レンズL41 、負の屈折力を持つ第42レン
ズ群L42 を有している。絞りは第3 レンズ群中若しくは
その前又は後ろに設けている。

【００１５】図1 には軸上物点のマージナル光線と軸外
物点からの主光線の光路を図示している。マージナル光
線は第1 レンズ群L1によって傾角が緩められ、次いで第
2 レンズ群L2によって傾角が増す。その後、絞りの縁を
通った後第3 レンズ群L3によって傾きが逆、即ち右下が
りの光線となり、第4 レンズ群L4により更に傾角を強め
られて像点に到達する。

【００１６】一方、軸外物てんから出る主光線は光軸と
平行に射出し、第1 レンズ群L1によって右下がりの光線
となり、第2 レンズ群L2によって傾きが緩められ、絞り
中心を通った後第3 レンズ群L3で僅かに傾きが緩めら
れ、次いで第4 レンズ群L4によって光軸と平行になり像
面に到達する。

【００１７】以上のように本発明の投影レンズは物体側
と像側の両側においてテレセントリックな光学系となっ
ている。

【００１８】本発明の投影レンズは、物体側においてテ
レセントリック光学系を構成するために、物体側の第1
レンズ群L1には正の屈折力を有するレンズ群を用いてい
る。更に、第1 レンズ群L1の横倍率β₁ は以下の条件式
(1) の範囲に規定している。

【００１９】0 < 1/β₁ ≦0.3 ・・・(1) 式(1) の上限値を越えると、第2 レンズ群L2への軸上光
線の入射高が高くなり第2 レンズ群L2において高次の球
面収差を発生してしまう。また、下限値を越えると第1
レンズ群L1の焦点距離が一定の場合、必要以上に物体と
第1 レンズ群L1の前側主点位置が離れ過ぎてしまい、全
系が大型化してしまう。また、物体O と第1 レンズ群L1
の前側主点位置の距離を一定とすると第1 レンズ群L1の
焦点距離が短くなり、大きな画角が得られなくなる。

【００２０】更に第1 レンズ群L1は少なくとも負の屈折
力を有する第11レンズ群（前群)L11と正の屈折力を有す
る第12レンズ群 (後群)L12とで構成することが好まし
い。このように第1 レンズ群L1を物体側より負、正の順
に2 つの群で構成することで、第1 レンズ群L1をレトロ
フォ−カスタイプとし、第1 レンズ群L1の主点位置を像
面側に移動させている。

【００２１】そしてこのような配置をとることにより、
物体面と第1 レンズ群L1の第1 面との間隔を効果的に縮
めることが可能となり、光学系をコンパクトに構成する
ことができるとともに、第1 レンズ群L1の非点収差と像
面湾曲の劣化を補正できる。

【００２２】また第1 レンズ群L1中の前側に負の屈折力
を有する第11レンズ群L11 を配置することで第4 レンズ
群L4との対称性も良くなり画面全体にわたり歪曲収差を
良好に補正し、マスクパタ−ンを歪みなく結像すること
を可能としている。

【００２３】更に、軸上物点のマ−ジナル光線高が低い
第1 レンズ群L1に負レンズを配置することで像面湾曲を
良好に補正している。

【００２４】また、第1 レンズ群L1を構成する2 つのレ
ンズ群の焦点距離は以下の条件式を満たすことがより望
ましい。

【００２５】0.2 < |f₁₂/f₁₁| <0.8 ・・・(2) f₁₁: 第11レンズ群L11 の焦点距離 f₁₂: 第12レンズ群L12 の焦点距離式(2) は、第1 レンズ群L1を構成する第11レンズ群L11
及び第12レンズ群L12の焦点距離の比率を規定するもの
である。つまり、第11レンズ群L11 と第12レンズ群L12
によるレトロフォ−カスの配置においてその度合いを示
すものである。

【００２６】式(2) の上限を越えると、第12レンズ群L1
2 の焦点距離f₁₂ に対して第11レンズ群L11 の焦点距離
f₁₁ がかなり短くなり、前述の補正効果が過剰となり、
第1レンズ群L1にて諸収差が大きく発生して補正しきれ
なくなる。更に、第1 レンズ群L1に望まれる焦点距離を
達成するためには第11レンズ群L11 と第12レンズ群L12
をかなり離して配置する必要があり、第1 レンズ群L1の
有効径が極端に大きくなってしまう。

【００２７】一方、式(2) の下限値を越えると、前述の
レトロフォ−カス配置の効果が不足する。

【００２８】次に、第1 レンズ群L1を出射した光束は強
い負の屈折力を有する第2 レンズ群L2によって、強い発
散光束となる。この第2 レンズ群L2は、第1 レンズ群L1
から入射する光束の光線高が低く抑えられていることで
強い負の屈折力を与えることができ、その結果、ペッツ
バ−ル和を補正し、画面全体の像面湾曲を良好に補正し
ている。

【００２９】但し第2 レンズ群L2については、強い負の
屈折力を有しているため、強い正の球面収差が発生す
る。そこで本発明の投影レンズではここに非球面を導入
することによりレンズ構成枚数を極端に増加させること
なく良好に球面収差を補正している。

【００３０】また、第2 レンズ群L2の横倍率β₂ を以下
の条件式(3) の範囲内にすることが望ましい。

【００３１】0 < β₂ < 0.15 ・・・(3) 式(3) の上限値を越えると、第1 レンズ群L1における横
倍率β₁ を前記条件内に確保しようとすると、全系の所
定の倍率を確保するのが難しくなる。また全系の所定の
倍率を確保するために、第1 レンズ群L1における横倍率
β₁ を低下させると、第2 レンズ群L2に入射する光線高
が大きくなり、諸収差を十分補正することが困難にな
る。

【００３２】また、式(3) の下限値を越えると、第1 レ
ンズ群L1からの軸上光束が収束光となり、全系の所定の
倍率を確保するために第1 レンズ群L1の焦点距離f₁及び
第2レンズ群L2の焦点距離f₂が短くなってしまい、歪曲
等の軸外収差及び正の球面収差を補正することが困難に
なる。

【００３３】また、以下の式(4) は第2 レンズ群L2の焦
点距離f₂を規定する条件式である。本条件式を満足する
ことにより、更に効果的な収差補正を行なうことができ
る。

【００３４】0.05 < |f₂/L| < 0.15 ・・・(4) 但し、L:物体面から像面までの距離（物像間距離）式(4) の上限値を越えると、第2 レンズ群L2の焦点距離
f₂が長くなりペッツバ−ル和を十分に補正できない。ま
た下限値を越えると、負の屈折力が強すぎて、より強い
正の球面収差が発生してしまうとともに第3 レンズ群L3
の屈折力もかなり強くする必要がでてくるために諸収差
を補正することが非常に困難になる。

【００３５】第3 レンズ群L3は第2 レンズ群L2からの発
散光束を収束光或いは平行光束に近い状況にするため
に、正の屈折力を有する。この第3 レンズ群L3の強い正
の屈折力により、第4 レンズ群L4への光線の入射高を高
くならないようにして第4 レンズ群L4における高次収差
の発生を抑えている。更にこれによって、第2 レンズ群
L2の屈折力をも強くすることができるために第2 レンズ
群L2による像面湾曲の補正を良好に行なうことができ
る。

【００３６】また、第3 レンズ群L3の横倍率β₃ は以下
の条件式を満足することが好ましい。

【００３７】|1/β₃| < 0.4 ・・・(5) 式(5) の上限値を越えると、第3 レンズ群L3の横倍率の
値β₃ が絶対値で小さくなる。即ち、そのような倍率を
達成するには、第3 レンズ群L3の焦点距離をより短くす
るか或いは第2 レンズ群L2との主点間隔を大きくするこ
とになる。前者の場合、第3 レンズ群L3にて発生する強
い負の球面収差及びコマ収差を補正することが非常に困
難になる。後者の場合、主点間隔が大きすぎると第2 レ
ンズ群L2からの発散光束により第3 レンズ群L3の有効径
が大きくなってしまう。

【００３８】第4 レンズ群L4は像側においてテレセント
リック光学系を構成するために、正の屈折力を有するレ
ンズ群を用いている。更に、この第4 レンズ群L4は物体
側から順に少なくとも正の屈折力を有する第41レンズ群
（前群)L41と負の屈折力を有する第42レンズ群 (後群)L
42を有することが望ましい。この2 つの群を物体側より
正、負の順に配置することで、第4 レンズ群をテレフォ
トタイプとし、第4 レンズ群L4の主点位置を物体側に移
動させている。

【００３９】このような配置をとることにより、第4 レ
ンズ群L4を高NAにした際に球面収差とコマ収差の値を小
さくできるため、比較的少ない枚数で第4 レンズ群L4を
構成できる。

【００４０】但し、この群においては更に以下の条件式
をも同時に満足することが望ましい。

【００４１】 0.015 <{f₄*(1-β₄)+H₄'}/L<0.15 ・・・(6) 但し、f₄ :第4 レンズ群L4の焦点距離、 β₄:第4 レンズ群L4の横倍率 H₄':第4 レンズ群L4の最終面から後側主点位置までの距
離式(6) 中の{f₄*(1- β₄)+H₄'} は第4 レンズ群L4の最終
面から像面までの距離、即ちバックフォーカスであり、
式(6) は第4 レンズ群L4のバックフォ−カスを確保する
ための条件である。式(6) の上限値を越える場合、第4
レンズ群L4の横倍率β₄ を一定とすると、（イ）第4 レ
ンズ群L4の最終面から後側主点位置までの距離H₄' が一
定の時、第4 レンズ群L4の焦点距離f₄が長くなってしま
う、または、（ロ）第4 レンズ群L4の焦点距離f₄を一定
とするとレンズ最終面から後側主点位置までの距離H₄'
が短くなってしまうために画角に対するコマ収差の変動
が大きくなり大画角が得にくい、等の問題が生じてしま
う。

【００４２】また、第4 レンズ群L4のレンズ最終面から
後側主点位置までの距離H₄' 及び第4 レンズ群L4の焦点
距離f₄が一定であるとすると、第4 レンズ群L4の横倍率
β₄はマイナス値を取り、第3 レンズ群L3の倍率をプラ
ス値にする必要がある。従って、第4 レンズ群L4に入射
する光線高が高くなり、第4 レンズ群L4の有効径が大き
くなってしまう。

【００４３】また、式(6) の下限値を越える場合、バッ
クフォ−カスを確保することが困難になる。

【００４４】更に、第4 レンズ群L4の最終レンズに負の
屈折力の強い面を持たせることで、ペッツバ−ル和にも
有利な構成となっている。但し、ペッツバ−ル和の補正
に関して言えば、最終レンズは必ずしも負の屈折力を有
する必要はなく、正の屈折力を有するレンズの肉厚を厚
くすることによってもペッツバ−ル和を補正することが
可能である。

【００４５】以下に本発明の数値実施例1〜3 を示す。
図2〜4 は、それぞれ本発明の数値実施例1〜3 のレンズ
構成図であり、図中L1〜L4は各々第1 〜4 レンズ群を示
す。また、図5〜7 はそれぞれ上記数値実施例の収差図
である。収差図中、ΔS はサジタル像面、ΔM はメリジ
オナル像面を示す。

【００４６】図2 は本発明の投影光学系の数値実施例1
のレンズ断面図である。本数値実施例では、投影倍率β
=-0.25、像側開口数NA=0.50 、物像間距離（物体面〜像
面の距離）L=1000、基準波長193nm 、画面範囲はφ29mm
である。

【００４７】数値実施例1 の具体的なレンズ構成は、以
下の通りである。まず正の屈折力を有する第1 レンズ群
L1は、物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状
の正レンズ、両凸形状の正レンズ、及び像側に凹面を向
けたメニスカス形状の正レンズよりなる。そして、最も
物体側の負レンズが第11レンズ群L11 であり、その他の
レンズが第12レンズ群L12 を構成している。

【００４８】そして、負の屈折力を有する第2 レンズ群
L2は、物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ2 枚よりなる。第
3 レンズ群L3は、物体側から順に像側に強い凸面を向け
た正レンズ、両凸形状の正レンズよりなる。

【００４９】第4 レンズ群L4は、物体側から順に物体面
に凸面を向けた正レンズ、両凸形状の正レンズ、像側に
凹面を向けたメニスカス形状の負レンズよりなる。そし
て、物体側の2 つの正レンズが第41レンズ群L41 を構成
しており、最後の負レンズが第42レンズ群L42 を構成し
ている。

【００５０】図3 は本発明の数値実施例2 の投影光学系
のレンズ断面図を示している。本数値実施例では、投影
倍率β=-0.25、像側開口数NA=0.50 、物像間距離（物体
面〜像面の距離）L=1000、基準波長193nm 、画面範囲は
φ25mmである。

【００５１】数値実施例2 の具体的なレンズ構成は、以
下の通りである。まず正の屈折力を有する第1 レンズ群
L1は、物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状
の正レンズ、両凸形状の正レンズよりなる。そして、最
も物体側の負レンズが第11レンズ群L11 であり、その他
のレンズが第12レンズ群L12 を構成している。

【００５２】そして、負の屈折力を有する第2 レンズ群
L2は、物体側から順に物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、両凹形状の負レンズよりなる。第3 レ
ンズ群L3は、両凸形状の正レンズよりなる。そして、絞
りは第3 レンズ群の直前に設けている。

【００５３】第4 レンズ群L4は、物体側から順に物体面
に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の
正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レン
ズよりなる。そして、物体側の2 つの正レンズが第41レ
ンズ群L41 を構成しており、最後の負レンズが第42レン
ズ群L42 を構成している。

【００５４】図4 は本発明の数値実施例3 の投影光学系
のレンズ断面図を示している。本数値実施例では、投影
倍率β=-0.25、像側開口数NA=0.48 、物像間距離（物体
面〜像面の距離）L=1000、基準波長193nm 、画面範囲は
φ29mmである。

【００５５】数値実施例3 の具体的なレンズ構成は、以
下の通りである。まず正の屈折力を有する第1 レンズ群
L1は、物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状
の正レンズ、両凸形状の正レンズよりなる。そして、最
も物体側の負レンズが第11レンズ群L11 であり、その他
のレンズが第12レンズ群L12 を構成している。

【００５６】そして、負の屈折力を有する第2 レンズ群
L2は、物体側から順に物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の負レンズ、両凹形状の負レンズよりなる。第3 レ
ンズ群L3は、両凸形状の正レンズ2 枚よりなる。そし
て、絞りは第3 レンズ群の中に設けている。

【００５７】第4 レンズ群L4は、物体側から順に物体面
に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の
正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レン
ズよりなる。そして、物体側の2 つの正レンズが第41レ
ンズ群L41 を構成しており、最後の負レンズが第42レン
ズ群L42 を構成している。

【００５８】以下に上記の数値実施形態の構成諸元を示
す。数値実施形態において、r_iは物体側より順に第i 番
目のレンズ面の曲率半径、diは物体側より順に第i 番目
のレンズ厚及び空気間隔、niは物体側より順に第i 番目
のレンズのガラスの屈折率を示すものとする。

【００５９】また、非球面の形状は次式

【００６０】

【数１】で与えられるものとする。ここに、X はレンズ頂点から
光軸方向への変位量、Hは光軸からの距離、r_iは曲率半
径、Kは円錐定数、A,B,C,D,E,F は非球面係数である。（数値実施例１）物体面〜第１面距離：95mm i r_i di 1 848.666 12.79 n 1=1.56000 2 199.581 30.74 3 -164.827 28.15 n 2=1.56000 4 -147.180 4.00 5 243.560 39.91 n 3=1.56000 6 -458.267 0.30 7 342.628 37.75 n 4=1.56000 8 1538.679 123.36 9 223.469 12.79 n 5=1.56000 10 212.246 14.74 11 -820.802 12.94 n 6=1.56000 12 213.472 21.00 13 -132.160 12.79 n 7=1.56000 14 146.984 109.34 15 -20560.189 37.75 n 8=1.56000 16 -168.791 0.10 17 ∞ （絞り） 40.44 18 1570.355 40.45 n 9=1.56000 19 -345.849 129.70 20 216.391 29.80 n10=1.56000 21 2629.844 12.00 22 175.682 40.99 n11=1.56000 23 -931.263 7.30 24 119.617 41.35 n12=1.56000 25 73.064 非球面係数 i K A B C 2 -2.7083e+00 0.0e0 1.9894e-08 1.7830e-12 4 1.6488e-01 0.0e0 8.1295e-09 5.1981e-13 5 4.8089e-01 0.0e0 2.2111e-09 8.2532e-13 10 0.0000e+00 0.0e0 6.3398e-09 2.5785e-11 12 -2.2550e+00 0.0e0 -5.2931e-08 -4.1188e-11 13 4.3759e+00 0.0e0 -1.1821e-07 3.4855e-11 16 -3.1495e-01 0.0e0 2.4015e-09 -1.9098e-14 18 -4.1404e+01 0.0e0 -1.5502e-09 -1.9709e-13 20 -2.2013e-01 0.0e0 -6.0362e-09 -2.1515e-13 22 -2.0888e-01 0.0e0 -1.0321e-08 -9.1351e-13 25 5.7316e-01 0.0e0 -9.3930e-08 -2.6574e-11 i D E F 2 -1.1861e-17 -4.7686e-20 3.1621e-24 4 2.6131e-17 8.2690e-22 7.8357e-25 5 -1.2593e-17 -4.0843e-21 1.0271e-25 10 7.7499e-15 -9.0794e-19 6.1929e-22 12 -3.2975e-15 -5.3927e-18 2.1809e-21 13 1.6381e-14 -3.9831e-18 4.0516e-21 16 1.1953e-17 -1.8894e-22 4.6717e-26 18 9.2742e-18 -1.3579e-22 8.9188e-27 20 -2.1115e-17 -4.7427e-22 -3.1101e-26 22 7.6415e-18 3.2466e-21 7.0419e-26 25 -1.2390e-14 1.7619e-18 -1.7255e-21 （数値実施例２）物体面〜第１面距離：95mm i r_i di 1 974.986 11.86 n 1=1.56000 2 174.677 27.23 3 -280.455 26.09 n 2=1.56000 4 -179.462 5.00 5 221.711 37.09 n 3=1.56000 6 -268.706 180.00 7 -120.462 11.86 n 4=1.56000 8 -190.956 20.00 9 -182.895 11.86 n 5=1.56000 10 131.116 135.02 11 ∞ （絞り） 32.11 12 332.596 44.47 n 6=1.56000 13 -201.079 144.42 14 156.062 21.95 n 7=1.56000 15 172.057 40.98 16 162.000 37.95 n 8=1.56000 17 -692.789 5.00 18 82.719 56.26 n 9=1.56000 19 56.781 非球面係数 i K A B C 2 0.0000e+00 0.0e0 2.8906e-08 2.4011e-12 4 -3.0723e-01 0.0e0 -2.2467e-08 -9.1420e-13 5 9.0405e-01 0.0e0 3.1268e-09 8.7128e-13 8 0.0000e+00 0.0e0 -9.2437e-08 3.6065e-11 9 3.9038e+00 0.0e0 -7.8299e-08 4.4624e-11 12 -5.9922e+00 0.0e0 -1.2789e-08 -5.0237e-13 14 4.4079e-02 0.0e0 -1.9867e-08 1.7455e-13 16 4.6998e-02 0.0e0 -4.6069e-10 -1.4508e-12 １9 2.9990e-01 0.0e0 1.6088e-07 3.5381e-11 i D E 2 -6.1565e-17 -5.4164e-20 4 -8.7940e-17 2.3923e-21 5 -2.5228e-17 -6.8802e-21 8 4.0366e-15 6.7747e-19 9 8.5671e-15 0.0000e+00 12 2.3947e-17 -3.5616e-22 14 8.7496e-17 -1.7261e-21 16 -2.1682e-16 2.2915e-21 19 1.0562e-14 -7.4673e-18 （数値実施例３）物体面〜第１面距離：95.850mm i r_i di 1 709.688 11.86 n 1=1.56000 2 174.079 29.23 3 -371.211 26.09 n 2=1.56000 4 -228.182 5.69 5 189.538 33.95 n 3=1.56000 6 -352.850 193.29 7 -123.270 11.86 n 4=1.56000 8 -429.776 20.00 9 -111.839 11.86 n 5=1.56000 10 207.619 108.57 11 1177.869 35.00 n 6=1.56000 12 -253.729 3.00 13 ∞ （絞り） 31.98 14 381.823 37.50 n 7=1.56000 15 -357.627 120.86 16 166.912 21.95 n 8=1.56000 17 146.252 44.69 18 144.218 37.71 n 9=1.56000 19 -478.446 5.00 20 89.025 46.23 n10=1.56000 21 64.459 非球面係数 i K A B C 2 0.0000e+00 0.0e0 -2.2865e-08 3.2666e-12 4 -1.4269e-02 0.0e0 -1.9244e-08 -1.0393e-12 5 -5.5303e-01 0.0e0 -3.4715e-09 8.0275e-13 8 0.0000e+00 0.0e0 -1.8839e-07 -1.7530e-13 9 1.8453e+00 0.0e0 -1.2264e-07 1.7172e-11 12 6.4388e-01 0.0e0 -4.0311e-09 -1.3180e-13 14 -4.9807e+00 0.0e0 -1.0757e-08 -5.1969e-13 16 1.3584e-02 0.0e0 -2.0572e-08 3.6915e-13 18 6.8209e-02 0.0e0 -1.6711e-09 -1.6442e-12 21 2.0654e-01 0.0e0 1.2188e-07 2.9972e-11 i D E 2 2.6269e-18 -2.6087e-20 4 -3.1174e-17 -1.6240e-22 5 3.5720e-17 -4.2913e-21 8 2.0169e-15 2.8074e-18 9 5.4145e-15 5.0618e-18 12 1.1017e-17 -5.3498e-22 14 1.0555e-17 -3.6192e-22 16 7.7352e-17 -1.7553e-21 18 -2.0157e-16 1.8713e-21 21 5.9252e-15 3.6125e-19 以下の表は上記の各数値実施例における各条件式の値で
ある。

【００６１】

【表１】図8 は本発明の投影レンズを用いた半導体デバイスの製
造システムの要部概略図である。本実施形態はレチクル
やフォトマスク等に設けた回路パターンをウエハ (感光
基板、第2 物体) 上に焼き付けて半導体デバイスを製造
するものである。システムは大まかに投影露光装置、マ
スクの収納装置、原板の検査装置、コントローラとを有
し、これらはクリーンルームに配置されている。

【００６２】同図において1 は光源であるエキシマレー
ザ、2 はユニット化された照明光学系であり、これらに
よって露光位置E.P.にセットされたレチクル (マスク、
第1物体)3を上部から所定のNA（開口数）で照明してい
る。909 は例えば図2 に示す数値実施例1 の投影レンズ
であり、レチクル3 上に形成された回路パターン (物
体) をシリコン基板等のウエハ7 上に投影して焼付けす
る。

【００６３】900 はアライメント系であり、露光動作に
先立ってレチクル3 とウエハ7 とを位置合わせする。ア
ライメント系900 は少なくとも１つのレチクル観察用顕
微鏡系を有している。911 はウエハステージである。以
上の各部材によって投影露光装置を構成している。

【００６４】914 はマスクの収納装置であり、内部に複
数のマスクを収納している。913 はマスク上の異物の有
無を検出する検査装置である。この検査装置913 は選択
されたマスクが収納装置914 から引き出されて露光位置
E.P.にセットされる前にマスク上の異物検査を行ってい
る。

【００６５】コントローラ918 はシステム全体のシーケ
ンスを制御しており、収納装置914、検査装置913 の動
作指令、並びに投影露光装置の基本動作であるアライメ
ント・露光・ウエハのステップ送り等のシーケンスを制
御している。

【００６６】以下、本システムを用いた半導体デバイス
の製造方法の実施形態を説明する。

【００６７】図9 は本発明のデバイス (ICやLSI 等の半
導体チップ、或いは液晶パネルやCCD 等）の製造方法の
フローチャートである。これについて説明する。ステップ1 （回路設計）では半導体デバイスの回路設計
を行なう。ステップ2 （マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ3 （ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4 （ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記
用意したマスク (レチクル)3とウエハ7 と本発明の投影
レンズとを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に
実際の回路を形成する。ステップ5 （組立）は後工程と呼ばれ、ステップ4 によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ6 （検査）ではステップ5 で作製された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷（ステップ7 ）される。

【００６８】図10は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
チャートである。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によ
って形成する。ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布
する。ステップ16（露光）では本発明の投影レンズ909 によっ
てレチクルの回路パターンをウエハに投影露光する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジスト以外の
部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥離）ではエッチングがすんで不
要となったレジストを取り除く。

【００６９】これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００７０】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。

【００７１】なお、以上の実施形態の投影露光装置はレ
チクル3 上の回路パターンを1 度でウエハ7 上に露光す
る投影露光装置であったが、これに代えてレーザー光源
からの光を照明光学系を介してレチクル3 の一部分に照
射し、該レチクル3 上の回路パターンを投影レンズでウ
エハ7 上にレチクル3 とウエハ7 の双方を投影レンズの
光軸と垂直方向に該投影レンズの投影倍率に対応させた
速度比で同期させて走査して投影・露光する所謂走査型
の投影露光装置としても良い。

【００７２】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、構成枚数が
少なくかつ高解像力と広い露光領域を確保した物体側、
像側共にテレセントリックの投影レンズを達成する。

【００７３】又、本発明の投影レンズを用いた投影露光
装置によれば、従来製造が難しかった高集積度の半導体
デバイスを容易に製造することができるデバイスの製造
方法を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投影レンズの基本構成図

【図２】本発明の投影レンズの数値実施例1 のレンズ
断面図

【図３】本発明の投影レンズの数値実施例2 のレンズ
断面図

【図４】本発明の投影レンズの数値実施例3 のレンズ
断面図

【図５】数値実施例1 の収差図

【図６】数値実施例2 の収差図

【図７】数値実施例3 の収差図

【図８】本発明の投影レンズを用いた半導体デバイス
の製造システムの要部概略図

【図９】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図１０】ウエハプロセスの詳細なフローチャート

【符号の説明】

L1 ：第1 レンズ群 L11 ：第11レンズ群 (第1 レンズ群を構成する前群) L12 ：第12レンズ群 (第1 レンズ群を構成する後群) L2 ：第2 レンズ群 L3 ：第3 レンズ群 L4 ：第4 レンズ群 L41 ：第41レンズ群 (第4 レンズ群を構成する前群) L42 ：第42レンズ群 (第4 レンズ群を構成する後群) O ：物体 I ：像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に正の屈折力を有する第1
レンズ群L1と、負の屈折力を有する第2 レンズ群L2と、
正の屈折力を有する第3 レンズ群L3と、正の屈折力を有
する第4 レンズ群L4と、該第3 レンズ群L3中若しくはそ
の近傍に絞りとを有し、物体を縮小して像面上に投影すると共に物体側と像側が
共にテレセントリックであり、該第1 レンズ群L1の横倍
率β₁ が条件式 0 < 1/β₁ ≦0.3 を満足していることを特徴とする投影レンズ。
【請求項２】前記第1 群L1の最も物体側のレンズは物
体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、
前記第2 群L2は複数の負レンズを有し、前記第4 群L4の
最も像側のレンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形
状の負レンズであることを特徴とする請求項１の投影レ
ンズ。
【請求項３】前記第1 レンズ群L1は物体側より順に少
なくとも負の屈折力を有する前群L11 と正の屈折力を有
する後群L12 にて構成され、該前群の焦点距離f₁₁ と該
後群の焦点距離f₁₂ が条件式 0.2 < |f₁₂/f₁₁| < 0.8 を満足していることを特徴とする請求項１又は２の投影
レンズ。
【請求項４】前記第2 レンズ群L2の横倍率β₂ 及び焦
点距離f₂が以下の条件式 0 < β₂ < 0.15 0.05 < |f₂/L| < 0.15 但し、L:物体面から像面までの距離を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の投影レンズ。
【請求項５】前記第3 レンズ群L3の横倍率β₃ が条件
式 |1/β₃| < 0.4 を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の投影レンズ。
【請求項６】前記第4 レンズ群L4が以下の条件式 0.015< {f₄*(1-β₄)+H₄'}/L <0.15 但し、β₄:第4 レンズ群L4の横倍率 H₄':L4群の最終面から後側主点位置までの距離 L:物体面から像面までの距離を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載の投影レンズ。
【請求項７】レーザー光源からの光を照明光学系を介
して第1 物体に照射し、該第1 物体上のパターンを請求
項１〜６のいずれか１項に記載の投影レンズで第2 物体
上に投影して露光することを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】レーザー光源からの光を照明光学系を介
して第1 物体に照射し、該第1 物体上のパターンを請求
項１〜６のいずれか１項に記載の投影レンズで第2 物体
上に該第1 物体と第2 物体の双方を該投影レンズの光軸
と垂直方向に該投影レンズの投影倍率に対応させた速度
比で同期させて走査して投影して露光することを特徴と
する投影露光装置。
【請求項９】請求項７又は８の投影露光装置を用いて
レチクル上のパターンを前記投影光学系によりウエハ面
上に投影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介して
デバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方
法。