JPS6120920A - 投影レンズ - Google Patents

投影レンズ

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JPS6120920A
JPS6120920A JP14206084A JP14206084A JPS6120920A JP S6120920 A JPS6120920 A JP S6120920A JP 14206084 A JP14206084 A JP 14206084A JP 14206084 A JP14206084 A JP 14206084A JP S6120920 A JPS6120920 A JP S6120920A
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lens group
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meniscus
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は投影露光装置によってIC5LSI等の集積回
路を製造するときの投影レンズに関し、特に波長150
 n@〜400nWLの範囲内の短波長の輝線に近い発
光スペクトルを放射する光源を用いて集積回路のパター
ンをシリコ/ウェハー等に焼付けるときに有効な投影レ
ンズに関するものである。
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ェハーに焼付ける為の投影レン
ズには非常に高い解像力が要求されている。
一般に投影レンズによる投影像の解像力は使用する波長
が短かくなればなる程良くなる為に、なるべく短波長を
放射する光源が用−られている。例えば現在水銀灯によ
る波長436 nm又は365 nuの光が投影露光装
置に多く用いられている。そして投影レンズには高い解
像力を得る為に収差を完全に補正した理論限界値に近い
解像力が得られるような光学系が要求されてきている。
特にパターンを焼付ける為に解像力は画面中心に限らず
全画面にわたり理論的な限界値に近い解像力が得られる
ように収差補正がなされている。例えば集積回路の製造
において杜集積回路のパターンの焼付工程を複数回行う
為に光学的な諸収差のうち歪曲枢着はほぼ完全に補正さ
れた投影レンズが用いられている。
本発明は波長150n@〜400 nm程度の範囲内で
の比較的狭い発光スペクトル分布を有する光源を用いた
投影露光装置における高性能な投影レンズの提供を特徴
とする 特に本発明においては波長24B、5nm  を主たる
発光スペクトルとするエキシマレーザ−を用いインジエ
クショ/ロッキング等の手段によって波長幅を狭くした
場合に特有の効果を発揮する投影レンズの提供を目的と
している。
本発明の目的を達成する為の投影レンズの主たる特徴は
物体側より順に正、負そして正の屈折力の第1、第2そ
して第3レンズ群の3つのレンズ群を有し、前記第1レ
ンズ群は負の屈折力の第1−1レンズ群と正の屈折力の
第1−2レンズ群の2つのレンズ群を有しており前記第
1−1レンズ群は負の屈折力のレンズL□□、と物体側
に凸面を向けた負の屈折力のメニスカス形状のレンズL
□、2を有し、前記第1−2レンズ群は両レンズ面が凸
面のレンズL□22と少表くとも1枚の物体側に凸面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状のレンズ群L□22
を有し、前記第2レンズ群は物体側に凸面を向けた負の
屈折力のメニスカス形状のレンズL22と負の屈折力の
レンズL22と像面側に凸面を向けた負の屈折力のメニ
スカス形状のレンズL23を有し、前記第3レンズ群は
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L32と両レンズ面が凸面のレンズL32と少なく
とも2枚の物体側に凸面を向けた正の屈折力のレンズL
33と物体側の面が凸面の少なくとも1枚の正の屈折力
のメニスカス形状のレンズL34を有しており前記レン
ズL22の物体側と像面ill!のレンズ面の曲率半径
を各々R2F ’ R2HとしたときIR2F+ < 
lR2R1・・・・・・・・・(1)なる条件を満足す
ることである。
本発明は前述のような構成を採ることにより良好に収差
補正を行った投影し/ズを達成している。特に投影倍率
115、撮影画角14 X 14削の範囲内において良
好なる結像性能を得ている。
次に本発明の各a+14成ν件について詳述する。
第1−I レンズ群を負の屈折力のし7ズL□、□ と
物体11UIに凸面を向りた負の屈折力のメニスカス形
状のレンズL□□2で溝底することにより画面全体にわ
たり歪曲収差を良好に補正しマスクパターンを歪みなく
焼付けること全可能としている。そして第1−1レンズ
群の有する負の屈折力を2つのし/ズL□□0.L□□
2に適切に分担させることにより広画角化を図9焼付範
囲を拡大させてスループットの向上を図っている。
レンズL□□1はレンズL1□2と同様に物体側に凸面
を向けたメニスカス形状で構成しても又は両レンズ面を
凹面となるように構成しても良好なる収差補正が可能で
ある。
第1−2レンズ群を両レンズ面が凸面のレンズL02、
と少なくとも1枚の物体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群L122 で構成することK
より第1−1レンズ群で発生する内向性のコマ収差とハ
ロー収差を補正し高解像力化を図っている。
レンズ群L122は1枚のレンズで構成しても2枚以上
のレンズで構成しても良い。2枚以上のレンズで構成す
ればより良好にコマ収差とI・ロー収差を補正すること
ができる。
第2レンズ群を物体側に凸面を向けた負の屈折力のメニ
スカス形状のレンズL21と負の屈折力のレンズL22
そして像面側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカス形
状のレンズL23で構成することにより第1−2レンズ
群で発生ずる負の球面収差及び画面中間から周辺にかけ
てのサジタルフレアーを補正している。特にレンズL2
2により第1−2レンズ群で発生する負の球面収差及び
ハロー収差を、又レンズL22とレンx L23 Kよ
シ画面周辺でのサジタルフレアーを補正している。
第2レンズ群を前述の如く構成すると軸外光線の主光線
より上方側の光束が補正過剰となり外向性のコマ収差を
発生させる原因となる。そこで第3レンズ群を像面側に
凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状のレンズL3
2と両レンズ面が凸面のレンズL32そして少なくとも
21枚の正の屈折力のメニスカス形状のレンズL33゜
L34で構成することにより第2レンズ群で発生した外
向性りコマ収差と画面中間から周辺にかけての像面湾曲
及び歪曲収差を合わせてバランス良く補正している。
条件(t)はレンズL22の物体側のレンズ面の屈折力
を像面側のレンズ面に些ぺて強める為のものでありこれ
により開口数03近傍の球面収差及び画面周辺のサジタ
ルフレアーを良好に補正している。条件0)を外れると
球面収差及びサジタルフレアーを良好に補正するのが困
難となる。
レンズL22は両レンズ面が凹面であっても又は像面側
に凸面を向けたメニスカス形状であっても条件(1)を
満足するレンズ形状であれば良い。
特に第1−1レンズ群のレンズL0□、が両凹レンズで
構成するときはレンズL22を像面側に凸面を向けたメ
ニスカス形状で構成するのが収差補正上好ましい。
本発明の目的は以上の諸条件を満足することにより達成
されるものであるが更により良好に本発明の目的を達成
するには次の諸条件を満足するのが好ましい。
前記第11第2そして第3レンズ群の焦点距離を各々/
1 、/2− 、/3、前記第1−1レンズ群と前記第
1−2レンズ群の焦点距離を各々f、1.f□2、前記
レンズL1□□の焦点距離を7111  ’前記レンズ
L1□、の物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々
R、RとするとIF     IR き 0.85(lJ工//2 l (Z 2   ・・・・
・・・・・(2)0.75(げ、/f21 (1,4・
・・・・・・・・(3)14<げ0、/f□21<L5
   ・・・・・・・・・(4)L2<7□1□/f1
1<2−1     ・・・・・・・・・(5)IRl
pl ) IRIHl         曲・曲(6)
なる諸条件を満足することである。
条件(21、f3+はレンズ性能の基本の1つとしての
各レンズ群の屈折力を適切に設定することにより画面全
体の像面湾曲を良好に補正するためであり下限値を越え
るとペッツバール和か犬となり像面が補正不足となり、
上限値を越えると像面湾曲が補正過剰となり画面全体の
収差を良好に補正するのが困難となる。
条件(4)は条件(21、+31の屈折力配置のもとて
第1−1レンズ群に上る歪曲収差の補正と第1−2レン
ズ群による内向性のコマ収差とハロー収差の補正と共に
画面全体の像面湾曲を少なくして高解像力化を図る為の
ものである。条件(4)の下限値を越えると像面湾曲が
補正不足となり父上限値を越えると像面湾曲が補正過剰
となってくる。
条着(5)は負の屈折力の第1−1レンズ群の物体側の
レンズL0□、に対する負の屈折力の分担を適切に設定
し歪曲収差を良好に補正す不為である。条件(5)の下
限値を越えると歪曲収差は補正不足となり又下限値を越
えると歪曲収差は補正過剰となってくる。
条件+(1)はレンズL1□1の物体側のレンズ面の屈
折力を像面側のレンズ面の屈折力より弱くする為のもの
でありこれにより画面全体の歪曲収差を更に良好に補正
している。条件(6)を外れると歪曲収差が補正不足と
なってくるので好ましくない。
本発明において第3レンズ群のレンズL33 トレ/ズ
L34を3つ品玉のレンズに分割して各レンズの屈折力
の負担を少なくすれば画面全体にわたりコマ収差及び像
面湾曲を更に良好に補正することが出来より高解像力化
が達成出来る。
後述する数値実施例では使用波長幅が非常に狭い為に単
一のガラスで構成した場合を示したが使用波長幅に応じ
て複数のガラス例えばCaF  、MgF2等で構成し
ても良いことは当然である。
以上説明したように本発明によれば投影露光装置におい
て高解像力を有した高性能な投影レンズを達成すること
ができる。
次に本発明♀数値実Mftl11〜5の時数11道を示
す。数値実施例においてR,は物体側より)脳に第1番
目のレンズ面の曲率半径、D、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1駅
に第i番目のレンズのガラスの屈折率である。
硝材の5IO2をを溶融石英であり波長248.5rr
yr+での屈折率は1.521130である。
数値実施例は投影倍率15、NA−fl、3、画面範囲
14 X 14の場合である。
数値実施例1 ヱ   D  硝材 1 2000.527  8.00 81022   
 215.96B’     6.853  211.
060   &00 81024    128.64
1   60.005  195.942 24.0O
5IO26−218,4731,00 7’  99.751 20.0O5IO28388,
30430,00 976,62120,008102 1050,48440,00 11−67,4221ZOO5IO2 12292L877   60.00 13  −4&915 2α00 5IO214−67
,129LOO 15−387,2311&OO5IO216−117,
9831,00 17307,37916,505IO218−238,
7941,00 19139,9991&50 5IO22014444
35LOO 2186,8222Q、OO’  5IO2数値実施例
2 1   D  硝材 1  −856.710  8.0O5IO22195
,5886,82 3256,8908,0O5IO2 4100,85575,50 5229,81924,00SIO□ 6    −156.275    1.C10711
1,47815,0O5IO2 8300,960175 9195,7981?、00 810210    4
51.07G     3.3511   96.35
7 410 5IO21245,10615,00 13−117,1151LOO8I0214   −1
6&640   2LO015   −43.270 
 40.0O5IO216−79,931400 17−97810001&00  5IO218−11
7,930195 19423,48016,505IO220−270,
0272+0Q 21   170.348  1&50  8I022
2    329.598   2a0023    
8L424  2α00   BIO224107,2
70 数値実施例3 R,D   硝材 1 416&419   B、00 81022  2
00.360  6.85 3  227.621   &OO5IO24129゜
7gl  s5.o。
5  202h930  24.0OSIO□6 −2
01575  1.00 7  97.004 20.00 8IO28376,
9462LOG 9    73.952   20.00  5TOQ
10     49.693   45.0011  
−68.265  12+1O5TO212324,2
6040J10 13  −45.28(120,0O5IO214−6
3,0481,00 15−382,89818,00]0216   −1
05.801    1.0017  380.662
  16.5OSIO□18   −227.226 
   1.0019  145.429  18.50
  5IO2201903,5601,Q0 21   87.353  20.0OSIO□22 
   106.271 数値実施例4 RD   硝材 1  −856.710  8.0O5IO22195
,588(i、82 3  256.890  8.0O5IO24100,
85575,50 5229,81924,005IO2 5−156,2751,00 7111,47815,005IO2 8300,960Z75 9   1’95.798  17.0O5IO210
451,070、3,35 If     95.355  440O5IO212
44,98015,00 13−118,441110O5IO224−173,
7062ZO0 15−4148440,0O5IO2 」6     −8LO524,00 17−9783,0001&OO5IO21B    
 −117,9301,951942&480  1a
50  5IO220−270,027ZOO 2117o、348  1 &50   S 10 z
22     329.598   25.0023 
  81.424  20.0O5IO224107,
270 数値実施例5 工   D  硝材 1 168L1848.0O5IO2 2167,0696,85 316&830  8.00 5IO24127,66
660,00 5195,94224005IO2 6−21&473    1.00 7  99.751 20.00 5IO2838&3
04   30.00 9  7a621 20.0O5IO21050,48
440,00 11−67,4221LOO5IO2 1229SL877   60.00 13  −4&915 20.0’0 810214 
  −67.129   、 1.0015 −387
.231 1&00 5IO216−117,9831
,Q O 17307,37916,505IO218−2311
794LOO 19  139.999  1&50  5IO220
1444,4351,00 218445320,008I O□ 22     97.937
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の数値実施例1のレンズ断面図、第2図
〜第6図は各々本発明の数値実施例1〜5の諸収差図で
ある。 図中1.[1,璽は各々第11第2、第3レンズ群、1
 .1  は各々第1−1、第1−2しンズ群、Y社像
高、Mはメリデイオナル像面、Sはサジタル像面である
。 特許出願人 ・キャノン株式会社 第 1 図 箋  2  M 第  3  ロ − 第 4  図 第  5  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側より順に正、負そして正の屈折力の第1、
    第2そして第3レンズ群の3つのレンズ群を有し、前記
    第1レンズ群は負の屈折力の第1−1レンズ群と正の屈
    折力の第1−2レンズ群の2つのレンズ群を有しており 前記第1−1レンズ群は負の屈折力のレンズL_1_1
    _1と物体側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカス形
    状のレンズL_1_1_2を有し、前記第1−2レンズ
    群は両レンズ面が凸面のレンズL_1_2_1と少なく
    とも1枚の物体側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカ
    ス形状のレンズ群L_1_2_2を有し、 前記第2レンズ群は物体側に凸面を向けた負の屈折力の
    メニスカス形状のレンズL_2_1と負の屈折力のレン
    ズL_2_2と像面側に凸面を向けた負の屈折力のメニ
    スカス形状のレンズL_2_3を有し、前記第3レンズ
    群は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L_3_1と両レンズ面が凸面のレンズL_3
    _2と物体側に凸面を向けた正の屈折力のレンズL_3
    _3と物体側の面が凸面の少なくとも1枚の正の屈折力
    のメニスカス形状のレンズL_3_4を有しており 前記レンズL_2_2の物体側と像面側のレンズ面の曲
    率半径を各々R_2_F、R_2_Rとしたとき|R_
    2_F|<|R_2_R| なる条件を満足することを特徴とする投影レンズ。 (2)前記第1、第2そして第3レンズ群の焦点距離を
    各々f_1、f_2、f_3、前記第1−1レンズ群と
    前記第1−2レンズ群の焦点距離を各々f_1_1、f
    _1_2、前記レンズL_1_1_1の焦点距離をf_
    1_1_1、前記レンズL_1_1_1の物体側と像面
    側のレンズ面の曲率半径を各々R_1_F、R_1_R
    とするとき 0.85<|f_1/f_2|<2.2 0.75<|f_3/f_2|<1.4 1.4<|f_1_1/f_1_2|<2.51.2<
    f_1_1_1/f_1_1<2.1|R_1_F|>
    |R_1_R| なる諸条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の投影レンズ。
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US07/212,148 US4977426A (en) 1983-12-28 1988-06-24 Projection exposure apparatus
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