JPH1048517A

JPH1048517A - 投影光学系

Info

Publication number: JPH1048517A
Application number: JP8208649A
Authority: JP
Inventors: Yuutou Takahashi; 友刀高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-20
Also published as: EP0828171A2; US5956182A; EP0828171A3

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系全体を実用的な大きさに留めたまま、特
に像面の平坦性を重視した高性能で広い露光領域を有す
る投影光学系を提供する。【解決手段】物体側から順に、互いに向かいあった凸面
の対を少なくとも２つ以上含む正屈折力の第１要素群Ｅ
１と、互いに向かいあった凹面の対を少なくとも２つ以
上含む負屈折力の第２要素群Ｅ２と、互いに向かいあっ
た凸面の対を少なくとも２つ以上含む正屈折力の第３要
素群Ｅ３と、互いに向かいあった凹面の対を少なくとも
２つ以上含む負屈折力の第４要素群Ｅ４と、互いに向か
いあった凸面の対を少なくとも２つ以上含む正屈折力の
第５要素群Ｅ５と、を含み、所定の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔語彙の定義〕本明細書中で「凸面」と
は、「硝材周辺部より硝材中心部の方が、空間に対し膨
らんでいる面」を意味する。また、本明細書中で「凹
面」とは、「硝材周辺部より硝材中心部の方が、空間に
対しへこんでいる面」を意味する。

【０００２】更に、「要素群」とは、「屈折面からなる
集合」を意味し、必ずしも空気等の媒質でかこまれたも
のであるとは限らない。

【０００３】

【産業上の利用分野】本発明は、電子回路パターン等が
描かれているレチクル等を半導体ウエハー等の表面上に
転写する投影露光装置に用いられる投影光学系に関す
る。

【０００４】

【従来の技術】従来より、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路や
液晶用フラットディスプレー等の製造において、投影露
光装置を使用した投影露光方法がかなり一般的に行なわ
れている。この種の投影露光装置では、良好な解像力及
び広い露光領域を達成するために、例えば、ＵＳＰ−
５，２６０，８３２号や特開平７−１４０３８４号公報
に開示されているような投影光学系が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、特に半導体の集
積回路のパターンは、ますます微細化してきており、ま
た、液晶用フラットディスプレーは、投影面積がより広
くなっている。このように、近年のＩＣ露光用投影光学
系に要求される光学性能はさらに良いものが求められて
きているが、ＵＳＰ−５，２６０，８３２号に開示され
ているような従来からの高性能なガウスタイプでも不十
分なものとなっている。

【０００６】このような５群構成の投影光学系は、これ
までにも、特開平７−１４０３８４号にも開示されてい
るが、この場合、３群ある正屈折力の凸レンズ群のう
ち、互いに逆向きの対の２組みの凸面の何れかの屈折力
が弱く、負屈折力の凹レンズ群で発生する光束を収束し
きれないため、光学系全体を小型化を達成できにくいも
のとなっている。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、光学系全
体を実用的な大きさに留めたまま、特に像面の平坦性を
重視した高性能で広い露光領域を有する投影光学系を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、物体側から順に、互いに向かいあった
凸面の対を少なくとも２つ以上含む正屈折力の第１要素
群Ｅ１と、互いに向かいあった凹面の対を少なくとも２
つ以上含む負屈折力の第２要素群Ｅ２と、互いに向かい
あった凸面の対を少なくとも２つ以上含む正屈折力の第
３要素群Ｅ３と、互いに向かいあった凹面の対を少なく
とも２つ以上含む負屈折力の第４要素群Ｅ４と、互いに
向かいあった凸面の対を少なくとも２つ以上含む正屈折
力の第５要素群Ｅ５と、を含み、前記第２要素群Ｅ２及
び前記第４要素群Ｅ４の向かいあった凹面の屈折力をφ
凹、前記第１要素群Ｅ１、前記第３要素群Ｅ３及び前記
第５要素群Ｅ５の向かいあった凸面の屈折力をφ凸と
し、物像間距離をＬとするとき、０．５＜｜Ｌ×φ凹｜＜１５０．５＜｜Ｌ×φ凸｜＜１５を満足することを特徴とする投影光学系を提供する。

【０００９】また、物体側から順に、少なくとも２枚の
正レンズを有し全体として正屈折力の第１レンズ群Ｇ１
と、少なくとも２枚の負レンズを有し全体として負屈折
力の第２レンズ群Ｇ２と、少なくとも２枚の正レンズを
有し全体として正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、少なく
とも２枚の負レンズを有し全体として負屈折力の第４レ
ンズ群Ｇ４と、少なくとも２枚の正レンズを有し全体と
して正屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、少なくとも２枚の
負レンズを有し全体として負屈折力の第６レンズ群Ｇ６
と、少なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折
力の第７レンズ群Ｇ７と、を含むことを特徴とする投影
光学系も提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１上段に示される、正屈折力
（φ１＞０）の凸レンズ群、負屈折力（φ２＜０）の凹
レンズ群、正屈折力（φ３＞０）の凸レンズ群によって
構成された従来のガウスタイプでは、凹レンズ群に２枚
の凹レンズを使用している。しかし、さらに高い光学性
能を求めるには、この２枚の凹レンズに入射する光線の
入射角が大き過ぎ、発生した収差が他の面で補正しきれ
ない状況になっていることが分かった。

【００１１】そこで、この状況を打開するために、図１
下段に示すようにそれぞれの凹レンズを前後を入れ換え
分割して、更に互いに逆向きの凹面を向い合わせに配置
する。こうすれば、以前と同じ屈折力を保持したまま、
凹面の曲率半径はほぼ２倍大きくできるので、図１下段
及び図２に示すように、それぞれの面に入射する入射角
ｉ２ｃもほぼ１／２倍に減少させることができる。ま
た、図３に示すように、レンズの屈折力は同じでも、面
の向きにより入射角が変わるので、互いに逆向きの凹面
を向い合わせに配置することにより一面で発生する収差
を小さく抑えることができる。このように、曲率半径を
大きくし、凹面を向かい合わせに配置することにより、
各面で発生する収差を小さく抑えることができる。

【００１２】前述のＵＳＰ−５，２６０，８３２号で開
示されている投影光学系では、互いに逆向きの１対の凹
面のみで、凹レンズ群で発生する収差を補正しようとす
るものであった。また、これらの互いに逆向きの１対の
凹面の間にレンズが挿入されている場合においても、こ
の挿入レンズの形状は単純な構成であるので、それほど
収差補正には寄与しないため、これよりさらに性能を上
げることは非常に困難であった。

【００１３】本発明においては、この欠点を除去するた
めに、互いに逆向きの凹面の間に挿入したレンズにも負
の屈折力をもたせ、両側の凹面の屈折力の負担を軽くし
た構成にする。この様に、向かい合わせに配置した互い
に逆向きの凹面を２つ連続して配置するようにする。特
にこのように２つ以上連続して配置すると、負の屈折力
を分散させる効果は顕著にあらわれるのである。

【００１４】この変換により２枚の凹レンズが４枚の凹
レンズで形成されることになるが、さらにレンズ枚数を
増やし、互いに逆向きの凹面を増やすことにより、凹面
で発生する収差をさらに抑えることも可能である。更
に、図１下段に示すように、前述の従来のガウスタイプ
の両側の凸レンズ成分についても同様の処置を行なう。
つまりそれぞれのの凸レンズ成分をさらに分割して、前
後を入れ換え互いに逆向きの凸面を向い合わせに配置す
るのである。こうすれば、以前と同じ屈折力を保持した
まま、凸面の曲率半径はほぼ２倍大きくできるので、図
１下段及び図２に示すように、それぞれの面に入射する
入射角ｉ１ｃもほぼ１／２倍に減少させることができ、
各面で発生する収差も抑えることができるのである。

【００１５】互いに逆向きの凸面の対を２つ配置した任
意の中に、負の屈折力を持つ面を挿入すると、多少正の
屈折力を弱める働きがあるが、この場合は球面収差やコ
マ収差の補正に効果があり有効である。正の屈折力の低
下に対しては、他の部分に正の屈折面を増やすことによ
りカバーすることになる。この変換により４枚の凸レン
ズが８枚のレンズで形成されることになるが、さらにレ
ンズ枚数を増やし、形成される逆向きの面の対を増やし
ても良く、その場合はさらに収差発生を抑えることがで
きる。ただしこの場合、レンズ枚数が多くなることか
ら、各レンズの屈折面に反射防止膜を施したとしても、
反射光が増えフレアーを増加させる可能性がある。また
レンズ研磨のコストも増えることから、レンズ枚数を減
少させる意味で、互いに平面を向い合わせた部分はレン
ズ同士を結合させることにより、１枚のレンズにしてし
まうことも有効である。この処置により、入射光線の入
射角が増えたりすることは無い。例えば図１下段で、２
枚目及び３枚目のレンズを結合して１つの凸レンズにし
てしまうのである。４枚目及び５枚目、６枚目及び７枚
目、８枚目及び９枚目、１０枚目及び１１枚目について
も同様の処置が可能である。

【００１６】この処置を全て行なえば、図２に示すよう
に、光学系は７枚のレンズで構成されることになるが、
これはもとのレンズが６枚で構成されていたことを考え
ると、僅か１枚のレンズが増えたに過ぎない。ところが
中央の負屈折の要素群に含まれる互いに逆向きの凹面の
対は１個から２個に増え、両側の正屈折力の要素群に含
まれる互いに逆向きの凸面の対も１個から２個に増やす
ことができるのである。

【００１７】以上の様な面配置をとることにより、従来
のガウスタイプの２つの正レンズ群で発生する正のペッ
ツバール和を中央の凹レンズの成分で相殺することがで
きるようになる。以上が本発明の第１点目である。ま
た、本発明では、光学系全体を実用的な大きさに留める
ため、つまり光学系の小型化を達成するために、図４に
も示したような従来のこれまでの正屈折力群、負屈折力
群、正屈折力群の３群配置に代わって、図５に示すよう
な、物体側から順に、正屈折力群、負屈折力群、正屈折
力群、負屈折力群、正屈折力群という５群配置を採る。
この意味するところは、３群配置の場合、分かりやすく
簡明に説明するために、今仮に両側の正屈折力群の屈折
力がそれぞれほぼ等しい値と仮定すると、中央の負屈折
力群の屈折力は正屈折力群の２倍の屈折力にしておけ
ば、ペッツバール和は相殺する。つまり負屈折力群の屈
折力を正規化して１とすると、負屈折力群の屈折力はそ
の絶対値が２倍となる−２としておかなければならな
い。ところがこれを、正屈折力群、負屈折力群、正屈折
力群、負屈折力群、正屈折力群という５群配置とする
と、各正屈折力群の屈折力を同じ１とすればその総和は
３、これを２つの負屈折力群で相殺するので、１つの負
屈折力群の屈折力は−１．５で良いことになる。これは
負屈折力群を構成する各レンズの屈折角の減少を意味し
ており、発生収差の減少にもつながるのである。

【００１８】また別の見方をするすると、負屈折力群の
屈折力を以前と同じ−２とすれば、２つある負屈折力群
の屈折力の総和は−４であり、これに対応する正屈折力
群の屈折力の総和は４となる。これを３つの正屈折力群
で分配すれば、１つの正屈折力群あたり、４／３＝１．
３３３で、正屈折力群への光線の入射角を一定のまま、
その収差の発生をそれほど変えずに、屈折力を約３割大
きくることができ、これは全体の光学系をそれだけ小型
化することができることになる。

【００１９】以上の説明では、簡単のため、両側の正屈
折力群の屈折力を等しいと仮定したが、これは何もこれ
に限定するものではなく、一般的に言えることである。
両者の例の全長と径の違いを分かり易く示すため、今仮
に、結像倍率が等倍で構成されており、光学系全体の結
像倍率も等倍の場合を調べてみる。図４に示す３群配置
の負屈折力群では、負屈折力群の屈折力を正規化して１
とすると、焦点距離はその逆数で１となり、また負屈折
力群の屈折力は−２で、その焦点距離は−０．５となる
ので、図７に示すように物像間距離は６となり、またＮ
Ａを０．５とすると有効半径は１となることが分かる。

【００２０】これに対して図５に示す正屈折力群、負屈
折力群、正屈折力群、負屈折力群、正屈折力群という５
群配置では、収差の発生し易い負屈折力群の屈折力を３
群配置の場合と同じ値の−２にしておくと、２つの負屈
折力群が存在するので、全体での負屈折力群の屈折力は
−４となる。これから発生するペッツバール和を３つの
正屈折力群で相殺しなければならないので、１つの正屈
折力群の屈折力は４／３でなければならない。よって焦
点距離は３／４となる。やはり同様に各群の結像倍率を
等倍であると仮定すると、図５に示す通り物像間距離は
５、また同じＮＡでは有効半径は３／４となり、光学系
を小型化することができるのである。

【００２１】以上の説明では、簡単のため各群や全体光
学系が等倍で結像されている場合であったが、これらが
一般の倍率の場合でも、同様の傾向であることは明らか
である。以上のように５群配置にすることにより、原理
的に正屈折力群の有効径を小さくすることができるが、
有効径が小さいとこれにともなって、それほど収差を発
生させずに互いに逆向きの面の曲率を強めることができ
る。同様のことは余裕ができる負屈折力群においても言
え、互いに逆向きの曲率を強くすることができる。しか
し、あまり曲率を強くすると収差補正が困難になるた
め、本発明においては、凹面の屈折力をφ凹、凸面の屈
折力をφ凸とし、物像間距離をＬとするとき、０．５＜｜Ｌ×φ凹｜＜１５・・・（１）０．５＜｜Ｌ×φ凸｜＜１５・・・（２）の条件を満足することが必要である。

【００２２】条件（１）の上限を越えると、凹面での負
の屈折力が強まり、ペッツバール和の補正には良いが、
コマ収差の発生が大きすぎ、他の面での補正が困難とな
る。また条件（１）の下限を越えると、凹面での負の屈
折力が弱まり、ペッツバール和の補正が不十分で像面が
湾曲し、広いフィールド（露光領域）が得られない。
尚、下限値を１．５とし、上限値を１０とすると更によ
い結果が得られる。

【００２３】また、条件（２）の上限を越えると、凸面
での正の屈折力が強まるためコマ収差の発生が大きす
ぎ、ペッツバール和の補正が不十分で像面が湾曲し、広
いフィールド（露光領域）が得られない。また条件
（２）の下限を越えると、凸面での正の屈折力が弱まる
ため、ペッツバール和の補正には良いが、正屈折力群を
構成するレンズの有効半径が増大し、またレンズ全長も
増えるため、光学系の大型化をもたらす。尚、下限値を
１．５とし、上限値を１０とすると更によい結果が得ら
れる。

【００２４】特開平７−１４０３８４号に開示された投
影光学系では、３群ある正屈折力群のうち、互いに逆向
きの対の２組みの凸面の何れかの屈折力が弱く、本発明
の条件を満たしていない。それゆえ、負屈折力群で発生
する光束を収束しきれず、小型化を達成できにくいもの
となっている。また２群ある負屈折力群のうち、互いに
逆向きの対の２組みの凹面の何れかの屈折力が弱く、本
発明の条件を満たしていない。これでは正屈折力群から
収束する光束を発散しきれないため、光学系の全長が長
くなり、小型化を達成できにくいものとなっている。

【００２５】同様に本発明の考え方を更に発展させ、物
体側に負屈折力群を追加して６群構成を採ることもで
き、また負屈折力群及び正屈折力群を追加して７群構成
とすると、図６に示すように、物像間距離は４．６７と
なり、凸レンズ群のレンズ有効径は０．６７と更に小型
化することができる。この場合、これらの物体側に追加
する負屈折力群及び正屈折力群は、ＮＡの小さい場所で
の使用なので、レンズ枚数は少なくても良く、また互い
に逆向きの面を持つ必要は必ずしもない。

【００２６】以上の説明では、分かり易くするために、
各群の屈折率を一定とし、各群の結像倍率を等倍と限定
し、各負屈折力群の屈折力は一定、各正屈折力群の屈折
力も一定、各群間隔も一定、全体光学系の結像倍率も等
倍と限定した場合の説明であるが、実際の仕様の光学系
において、厳密な計算を行なっても、この傾向はそう大
きくは変わらない。

【００２７】以上に述べた本発明の原理は、何も５群や
７群構成のものに限らず、物体側に正屈折力群、負屈折
力群を対にして交互に配置することが良い結果をもたら
すものであるが、特に図９に示すような、正屈折力群、
負屈折力群、正屈折力群、負屈折力群、正屈折力群、負
屈折力群、正屈折力群の７群構成にすると、レンズ枚数
を抑えつつ良好な性能をうることができる。レンズ枚数
の増加がゆるされれば、９群、１１群構成等にしても良
い。

【００２８】このように交互に配置させることが、負屈
折力群によって発散する光束をあまり広がらないうちに
正屈折力凸群で収束させ、これを繰り返すことで、負屈
折力群の屈折力を分散させ、ペッツバール和を良好な値
にすることができるのである。以上が本発明の第２点目
である。

【００２９】本発明では、上述の本発明の第１点目と第
２点目とを互いに連携させることにより、本発明の利点
が有効に発揮される。すなわち、図７に示すように、物
体から順に、正屈折力群（φ１＞０）、負屈折力群（φ
２＜０）、正屈折力群（φ３＞０）、負屈折力群（φ４
＜０）、正屈折力群（φ５＞０）という屈折力配置に、
向かいあった凸面の対及び向かいあった凹面の対を適宜
配置する。より具体的には、正屈折力群には、互いに向
かいあった凸面の対を２つ以上含ませ、負屈折力群に
は、互いに向かいあった凹面の対を２つ以上含ませ、条
件（１）及び（２）を満足させるようにする。このと
き、屈折力群は、面によって群分けされ、要素群とす
る。

【００３０】ここで、もし、本発明の第１点目のみしか
満足しないと、負屈折力群の屈折力を収差の発生を抑え
ながら大きくすることができるが、負屈折力群からの光
束の発散角が大きくなりすぎ、正屈折力群の有効径を大
きくしてしまう。結局この正屈折力群のレンズ径を大き
く出来ないことから、負屈折力群の屈折力をある程度ま
でしか大きくできなくなってしまう。また、本発明の第
２点のみしか満足しないと、互いに逆向きの凸面を含ま
ない正屈折力群と、互いに逆向きの凹面を含まない負屈
折力群を、順番に交互に配列することになるが、極端に
は図８に示したような、正レンズと負レンズを交互に配
置した、いわばロッドレンズ状のような光学系となり、
これは１本のロッドと１個の正レンズの組み合せと同等
の光学系と言わねばならない。このような光学系では、
なるほど屈折面は多く存在し、収差補正の自由度が多い
ように見えるが、実は各レンズ群に入る光線の入射角を
小さくできず、収差補正が困難となるのである。

【００３１】また前述のＵＳＰ−５，２６０，８３２号
に開示されているように、互いに逆向きの凹面の組みの
後に正屈折力群を配し、さらに互いに逆向きの凹面の組
みを含むように構成したものの一例を図１０に示す。図
１０からもわかるように、光線の入射角ｉ２ｂは、図８
で示した光学系ほど大きくはないが、本発明による図９
に示した光学系よりも大きくなっている。

【００３２】この様に、本発明の第１点と第２点を連携
させることで、本発明の効果を有効に発揮させることが
できる。以上では、要素群に関して説明を行ったが、上
述のように要素群は屈折面で分けるものであるから、こ
れをレンズで分けるようにすると、物体側から順に、少
なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折力の第
１レンズ群Ｇ１と、少なくとも２枚の負レンズを有し全
体として負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、少なくとも２
枚の正レンズを有し全体として正屈折力の第３レンズ群
Ｇ３と、少なくとも２枚の負レンズを有し全体として負
屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、少なくとも２枚の正レン
ズを有し全体として正屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、少
なくとも２枚の負レンズを有し全体として負屈折力の第
６レンズ群Ｇ６と、少なくとも２枚の正レンズを有し全
体として正屈折力の第７レンズ群Ｇ７と、を含む投影光
学系になる。

【００３３】本発明の第２点目より、正屈折力の第１レ
ンズ群Ｇ１から正屈折力の第５レンズ群Ｇ５までは、上
述の説明により、必要となる。また、２対の向かい合っ
た凹面或いは凸面を含ませるために、最低限２枚の負レ
ンズ或いは正レンズが必要になる。そして、要素群の分
け方では条件（１）及び（２）が必要になったが、これ
をレンズで分けによる投影光学系で達成しようとする
と、条件（１）及び（２）を満足する代わりとして、更
に、負屈折力の第６レンズ群Ｇ６及び正屈折力の第７レ
ンズ群Ｇ７が必要になるのである。

【００３４】尚、本発明の投影光学系は、物体（レチク
ル）および像（ウエハー）の平坦性の悪化に起因する像
の歪みを防ぐために、物体側の入射瞳と像側の射出瞳を
無限遠近くにする、いわゆる両テレセントリックにする
ことが望ましい。以下に示す実施例では、物体側および
像側に正屈折力群を配置することにより、テレセン性を
確保している。

【００３５】

【実施例】以下に、本発明の数値実施例を示す。〔第１実施例〕第１実施例は、１／４倍の倍率を持つ投
影光学系であり、像側の開口数ＮＡは０．６、最大物体
高は５２．８であり、これはレチクルのサイズで、７
４．５×７４．５（一括露光）、または９０×５５（ス
キャン露光）等の面積を露光できる。

【００３６】光学ガラスは屈折率は１．５０８３９の溶
融石英であり、全２９枚のレンズと開口絞り付近にフィ
ルター１枚を使用し、紫外線エキシマレーザーの２４８
ｎｍの単色波長における球面収差、コマ収差、非点収
差、歪曲収差を良好に補正し、優れた性能の光学系を提
供している。レンズの最大有効径は２２０以下でありな
がら、物体像間距離は１１４４という、非常に小型の光
学系を達成することができたものである。

【００３７】表１に本実施例の諸元を示し、図１１に本
実施例の光学系の断面図、図１２に本実施例の光学系の
横収差図、図１３に本実施例の光学系の非点収差及び歪
曲収差図をそれぞれ示す。表１中で、溶融石英はQUARTZ
と記載してある。また、横収差図は、像高Ｙが１３．
２、１２．０、８．０５及び３．９６のときを示した。
非点収差図は、原点を最良像面としており、ガウス像面
を基準としていない。

【００３８】尚、第１要素群Ｅ１の互いに向かいあった
凸面をＳ１１〜Ｓ１４とし、第２要素群Ｅ２の互いに向
かいあった凹面をＳ２１〜Ｓ２４とし、第３要素群Ｅ３
の互いに向かいあった凸面をＳ３１〜Ｓ３４とし、第４
要素群Ｅ４の互いに向かいあった凹面をＳ４１〜Ｓ４４
とし、第５要素群Ｅ５の互いに向かいあった凸面をＳ５
１〜Ｓ５４とする。第６要素群Ｅ６の互いに向かいあっ
た凹面をＳ６１〜Ｓ６４とし、第７要素群Ｅ７の互いに
向かいあった凸面をＳ７１〜Ｓ７４とする。

【００３９】また、条件対応値を表２に示す。

【００４０】

【表１】面番号曲率半径面間隔硝材 0.0 105.268 レチクル 1 -669.68334 20.0 QUARTZ Ｅ７Ｇ１ 2 -309.99459 0.1 Ｓ７１ 3 210.29663 27.886 QUARTZ Ｓ７２ 4 -516.37585 0.100 Ｓ７３ 5 270.30754 19.249 QUARTZ Ｓ７４ 6 -7567.33941 0.100 7 182.90544 11.000 QUARTZ Ｇ２ 8 104.85643 20.500 Ｅ６Ｓ６１ 9 -264.44547 11.000 QUARTZ Ｓ６２ 10 172.70392 16.000 Ｓ６３ 11 -249.30625 11.000 QUARTZ Ｓ６４ 12 235.21985 35.766 13 -111.29536 23.005 QUARTZ 14 -133.32390 0.100 Ｅ１Ｓ１１ 15 -460.00737 30.000 QUARTZ Ｇ３ 16 -223.26007 0.100 17 1915.62813 30.000 QUARTZ 18 -211.75310 0.100 Ｓ１２ 19 161.95905 40.000 QUARTZ Ｓ１３ 20 -3974.64491 22.406 21 -745.39682 10.000 QUARTZ 22 -9743.67518 26.532 23 268.27626 11.000 QUARTZ Ｓ１４Ｇ４ 24 114.96474 27.000 Ｅ２Ｓ２１ 25 -228.25526 11.000 QUARTZ Ｓ２２ 26 167.51021 34.000 Ｓ２３ 27 -130.00000 11.000 QUARTZ Ｓ２４ 28 -1300.88357 7.742 29 -311.67129 25.000 QUARTZ Ｅ３Ｇ５ 30 -190.88633 0.100 Ｓ３１ 31 2674.55282 37.000 QUARTZ 32 -228.59122 0.100 Ｓ３２ 33 1317.72265 35.000 QUARTZ 34 -317.60710 0.100 35 193.21354 50.000 QUARTZ Ｓ３３ 36 -1045.73820 0.100 37 165.16413 24.000 QUARTZ Ｓ３４ 38 308.29209 7.565 39 856.28379 11.000 QUARTZ Ｅ４Ｇ６ 40 130.37900 35.000 Ｓ４１ 41 -249.45861 11.000 QUARTZ Ｓ４２ 42 175.52447 32.000 Ｓ４３ 43 -144.77608 11.000 QUARTZ Ｓ４４ 44 -740.78121 3.986 45 0.00000 5.000 QUARTZ 46 0.00000 3.986 47 0.00000 5.986 絞りＳ 48 -613.66107 25.598 QUARTZ Ｅ５Ｇ７ 49 -187.65130 0.100 Ｓ５１ 50 602.78505 35.000 QUARTZ 51 -295.54740 0.100 Ｓ５２ 52 213.08484 35.000 QUARTZ 53 -2955.27523 0.100 54 173.99718 33.578 QUARTZ Ｓ５３ 55 1169.89682 0.100 56 151.76291 32.183 QUARTZ Ｓ５４ 57 296.12642 10.384 58 -963.67753 26.400 QUARTZ 59 1673.62416 1.909 60 787.04410 63.396 QUARTZ 61 -773.03300 20.467 0.00000 ウェハー

【００４１】

【表２】面番号｜Ｌ×φ凸｜｜Ｌ×φ凹｜１４Ｓ１１４．３６１８Ｓ１２２．７５１９Ｓ１３３．５９２３Ｓ１４２．１７２４Ｓ２１５．０６２５Ｓ２２２．５５２６Ｓ２３３．４７２７Ｓ２４４．４７３０Ｓ３１３．０５３２Ｓ３２２．５４３５Ｓ３３３．０１３７Ｓ３４３．５２４０Ｓ４１４．４６４１Ｓ４２２．３３４２Ｓ４３３．３１４３Ｓ４４４．０２４９Ｓ５１３．１０５１Ｓ５２１．９７５４Ｓ５３３．３４５６Ｓ５４３．８３〔第２実施例〕第２実施例は１／４倍の倍率を持つ投影
光学系であり、像側の開口数ＮＡは０．６、最大物体高
は５２．８であり、これはレチクルのサイズで、７４．
５×７４．５（一括露光）、または９０×５５（スキャ
ン露光）等の面積を露光できる。

【００４２】光学ガラスは屈折率は１．５０８３９の溶
融石英であり、全３０枚のレンズを使用し、紫外線エキ
シマレーザーの２４８ｎｍの単色波長における球面収
差、コマ収差、非点収差、歪曲収差を良好に補正し、優
れた性能の光学系を提供している。レンズの最大有効径
は２２０以下でありながら、物体像間距離は１２００と
いう、非常に小型の光学系を達成することができたもの
である。

【００４３】表３に本実施例の諸元を示し、図１４に本
実施例の光学系の断面図、図１５に本実施例の光学系の
横収差図、図１６に本実施例の光学系の非点収差及び歪
曲収差図をそれぞれ示す。表３中で、溶融石英はQUARTZ
と記載してある。また、横収差図は、像高Ｙが１３．
２、１２．０、８．０５及び３．９６のときを示した。
非点収差図は、原点を最良像面としており、ガウス像面
を基準としていない。

【００４４】尚、第１要素群Ｅ１の互いに向かいあった
凸面をＳ１１〜Ｓ１４とし、第２要素群Ｅ２の互いに向
かいあった凹面をＳ２１〜Ｓ２４とし、第３要素群Ｅ３
の互いに向かいあった凸面をＳ３１〜Ｓ３４とし、第４
要素群Ｅ４の互いに向かいあった凹面をＳ４１〜Ｓ４４
とし、第５要素群Ｅ５の互いに向かいあった凸面をＳ５
１〜Ｓ５４とする。

【００４５】また、条件対応値を表４に示す。

【００４６】

【表３】面番号曲率半径面間隔硝材 0.00000 92.000 レチクル 1 2493.23732 25.000 QUARTZ Ｅ７Ｇ１ 2 -236.58134 10.000 Ｓ７１ 3 -148.11147 15.000 QUARTZ 4 -148.34915 0.100 Ｓ７２ 5 119.90171 35.000 QUARTZ Ｓ７３ 6 1824.15576 0.100 7 274.63898 15.000 QUARTZ Ｓ７４Ｇ２ 8 106.93904 13.726 Ｅ６Ｓ６１ 9 671.60093 11.000 QUARTZ 10 110.28695 25.000 Ｓ６２ 11 -125.90464 11.000 QUARTZ Ｓ６３ 12 172.41263 64.790 13 -1143.55993 23.000 QUARTZ Ｓ６４Ｇ３ 14 -307.74033 0.100 Ｅ１ 15 -8562.31817 30.000 QUARTZ 16 -290.74206 0.100 Ｓ１１ 17 1020.26237 45.000 QUARTZ 18 -255.59916 0.100 Ｓ１２ 19 171.99888 45.000 QUARTZ Ｓ１３ 20 -14811.05009 0.100 21 193.20293 15.000 QUARTZ Ｓ１４Ｇ４ 22 118.39968 34.814 Ｅ２Ｓ２１ 23 -818.52074 15.000 QUARTZ 24 6209.59730 9.300 25 -335.94897 11.000 QUARTZ Ｓ２２ 26 140.10037 40.000 Ｓ２３ 27 -153.76519 11.000 QUARTZ Ｓ２４ 28 1508.16730 9.572 29 -482.58926 20.000 QUARTZ Ｅ３Ｇ５ 30 -251.12791 0.100 Ｓ３１ 31 -3776.08034 23.000 QUARTZ 32 -458.90305 0.100 33 707.19806 40.000 QUARTZ 34 -249.98389 0.100 Ｓ３２ 35 196.24303 50.000 QUARTZ Ｓ３３ 36 -761.51138 0.100 37 228.86296 15.000 QUARTZ Ｇ６ 38 159.74733 0.100 39 145.33393 20.000 QUARTZ Ｓ３４ 40 141.86524 35.000 Ｅ４Ｓ４１ 41 -271.75071 11.000 QUARTZ Ｓ４２ 42 155.67524 20.000 Ｓ４３ 43 -744.49686 15.000 QUARTZ 44 -729.49976 14.697 45 -153.05350 11.000 QUARTZ Ｓ４４ 46 -47484.19937 5.000 47 0.00000 7.000 絞りＳ 48 -897.96322 23.906 QUARTZ Ｅ５Ｇ７ 49 -210.31265 0.100 Ｓ５１ 50 701.37353 35.000 QUARTZ 51 -310.76514 0.100 Ｓ５２ 52 262.98965 35.000 QUARTZ 53 -1180.57855 0.100 54 181.39870 40.000 QUARTZ Ｓ５３ 55 1390.24765 0.100 56 154.33848 26.840 QUARTZ Ｓ５４ 57 456.12487 12.730 58 -494.82949 44.682 QUARTZ 59 -455.26201 0.100 60 692.73137 66.877 QUARTZ 61 1914.75411 20.467 0.00000 ウェハー

【００４７】

【表４】面番号｜Ｌ×φ凸｜｜Ｌ×φ凹｜１６Ｓ１１２．１０１８Ｓ１２２．３９１９Ｓ１３３．５５２１Ｓ１４３．１６２２Ｓ２１５．１５２５Ｓ２２１．８２２６Ｓ２３４．３５２７Ｓ２４３．９７３０Ｓ３１２．４３３４Ｓ３２２．４４３５Ｓ３３３．１１３９Ｓ３４４．２０４０Ｓ４１４．３０４１Ｓ４２２．２４４２Ｓ４３３．９２４５Ｓ４４３．９９４９Ｓ５１２．９０５１Ｓ５２１．９６５４Ｓ５３３．３６５６Ｓ５４３．９５

【００４８】

【発明の効果】正屈折力の要素群、負屈折力の要素群と
いう交互の構成を採ること及び互いに逆向きの対の面を
２組み持つ構成とすることにより、光学系の原理的な全
長とレンズ径を縮小すると共に、収差の発生を抑えるこ
とができる。特に、ペッツバール和を低い値に保つこと
が可能である。これにより、小型でありながら、高い解
像力と広い露光領域の両者を満足する投影光学系を得る
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の作用の基本概念を示
した図である。

【図２】図２は、図１に示した例の平面部を結合した
図である。

【図３】図３は、入射光線が同一で入射面が異なる場
合を示した図である。

【図４】図４は、従来の投影光学系の屈折力配置を示
した図である。

【図５】図５は、本発明の投影光学系の屈折力配置
（第２の作用の基本概念）を示した図である。

【図６】図６は、図５に示した例を更に発展させた投
影光学系の屈折力配置を示した図である。

【図７】図７は、本発明の投影光学系の基本概念を示
した図である。

【図８】図８は、従来の投影光学系のレンズ配置を表
した図である。

【図９】図９は、図６に示した屈折力配置をレンズ配
置として示した図である。

【図１０】図１０は、別の従来の投影光学系のレンズ
配置を表した図である。

【図１１】図１１は、第１実施例の投影光学系の断面
図である。

【図１２】図１２は、第１実施例の投影光学系の横収
差図である。

【図１３】図１３は、第１実施例の投影光学系の非点
収差及び歪曲収差図である。

【図１４】図１４は、第２実施例の投影光学系の断面
図である。

【図１５】図１５は、第２実施例の投影光学系の横収
差図である。

【図１６】図１６は、第２実施例の投影光学系の非点
収差及び歪曲収差図である。

【符号の説明】

Ｓ絞りＥ１〜７各要素群Ｓ１１〜Ｓ７４各向かいあった面Ｇ１〜７各レンズ群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、互いに向かいあった凸面の対を少なくとも２つ以上含む
正屈折力の第１要素群Ｅ１と、互いに向かいあった凹面の対を少なくとも２つ以上含む
負屈折力の第２要素群Ｅ２と、互いに向かいあった凸面の対を少なくとも２つ以上含む
正屈折力の第３要素群Ｅ３と、互いに向かいあった凹面の対を少なくとも２つ以上含む
負屈折力の第４要素群Ｅ４と、互いに向かいあった凸面の対を少なくとも２つ以上含む
正屈折力の第５要素群Ｅ５と、を含み、前記第２要素群Ｅ２及び前記第４要素群Ｅ４の向かいあ
った凹面の屈折力をφ凹、前記第１要素群Ｅ１、前記第
３要素群Ｅ３及び前記第５要素群Ｅ５の向かいあった凸
面の屈折力をφ凸とし、物像間距離をＬとするとき、０．５＜｜Ｌ×φ凹｜＜１５０．５＜｜Ｌ×φ凸｜＜１５を満足することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】物体側に、更に、負屈折力の第６要素群Ｅ
６を有することを特徴とする請求項１記載の投影光学
系。
【請求項３】前記第６要素群Ｅ６は凹面を少なくとも２
つ以上有す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】物体側に、更に、正屈折力の第７要素群Ｅ
７を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の投影
光学系。
【請求項５】前記第７要素群Ｅ７は凸面を少なくとも２
つ以上有す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】物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折力の
第１レンズ群Ｇ１と、少なくとも２枚の負レンズを有し全体として負屈折力の
第２レンズ群Ｇ２と、少なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折力の
第３レンズ群Ｇ３と、少なくとも２枚の負レンズを有し全体として負屈折力の
第４レンズ群Ｇ４と、少なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折力の
第５レンズ群Ｇ５と、少なくとも２枚の負レンズを有し全体として負屈折力の
第６レンズ群Ｇ６と、少なくとも２枚の正レンズを有し全体として正屈折力の
第７レンズ群Ｇ７と、を含むことを特徴とする投影光学
系。