DE68916451T2

DE68916451T2 - Optisches Projektionssystem.

Info

Publication number: DE68916451T2
Application number: DE68916451T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Araki; Koichi Kawata; Keisuke Koga; Noboru Nomura; Takeo Sato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2009-03-10
Also published as: DE68916451D1; EP0332201A3; EP0332201B1; US4948238A; EP0332201A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein optisches Projektionssystem im allgemeinen und auf ein optisches Projektionssystein für Photolithographie, das zur Herstellung integrierter Schaltungen, hochintegrierter Schaltungen oder anderer Halbleitervorrichtungen verwendet wird, im besonderen.
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise integrierter Schaltungen, wird mittels Photolithographie ein Bild von einer Photomaske auf eine sich ergebende Struktur auf einem Halbleiter-Wafer übertragen. Eine solche Photolithographie beinhaltet im allgemeinen ein Belichtungsverfahren, bei dem ein Halbleiter-Wafer Licht ausgesetzt wird, das Informationen über eine Maskenstruktur aufweist. Zum Durchführen des Belichtungsverfahrens werden optische Projektionssysteme verwendet.
Im allgemeinen sind übertragene Maskenstrukturen sehr fein, so daß optische Projektionssysteme mit hoher Auflösung erforderlich sind. Die hohe Auflösung erfordert eine große numerische Apertur des optischen Projektionssystems und auch eine im Belichtungsfeld im wesentlichen bei null liegende Aberration des optischen Projektionssystems. Zusätzlich ist es, da, um zum Vollenden einer zusammengesetzten Maskenstruktur verschiedene Maskenstrukturen in überlappender Weise auf einen Halbleiter-Wafer zu übertragen, eine Vielzahl von Belichtungsschritten nacheinander durchgeführt wird, erforderlich, daß das optische Projektionssystem eine sehr kleine Verzeichnung aufweist.
Die Veröffentlichung der geprüften japanischen Patentanmeldung 57-12 966 offenbart ein optisches Projektionssystem, das eine g-Linien- und eine i-Linien-Lichtquelle verwendet. Dieses dem Stand der Technik entsprechende Projektionssystem erfordert im allgemeinen eine große Zahl dicker Linsen.
Die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 60-28 613 offenbart ein optisches Projektionssystem, das einen Excimer-Laser als Lichtquelle verwendet. Darüberhinaus wird das Laserlicht bei diesem dem Stand der Technik entsprechenden optischen Projektionssystem zu einem hohen Anteil durch Linsen des Systems absorbiert, wenn ein ArF-Excimer-Laser verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein hervorragendes optisches Projektionssystem für Photolithographie zu schaffen, wie es in den Patentansprüchen 1 und 4 definiert ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden optischen Projektionssystems.
Fig. 2(a) ist ein Diagramm, das die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 2(b) ist ein Diagramm, das den Astigmatismus des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 2(c) ist ein Diagramm, das die Verzeichnung des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 3(a) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen eine Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 3(b) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 3(c) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 3(d) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden optischen Projektionssystems.
Fig. 5(a) ist ein Diagramm, das die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 5(b) ist ein Diagramm, das den Astigmatismus des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 5(c) ist ein Diagramm, das die Verzeichnung des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 6(a) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen eine Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 6(b) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 6(c) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 6(d) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Modulationsübertragungsfunktion und der Ortsfrequenz des optischen Projektionssystems nach Fig. 4 zeigt.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden optischen Projektionssystems.
Fig. 9(a) ist ein Diagramm, das die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 9(b) ist ein Diagramm, das den Astigmatismus des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 9(c) ist ein Diagramm, das die Verzeichnung des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 10(a) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen eine Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberratlon des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 10(b) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 10(c) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. B zeigt.
Fig. 10(d) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 8 zeigt.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden optischen Projektionssystems.
Fig. 12(a) ist ein Diagramm, das die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 12(b) ist ein Diagramm, das den Astigmatismus des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 12(c) ist ein Diagramm, das die Verzeichnung des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 13(a) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen eine Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 13(b) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 13(c) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 13(d) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 11 zeigt.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht eines einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden optischen Projektionssystems.
Fig. 15(a) ist ein Diagramm, das die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 15(b) ist ein Diagramm, das den Astigmatismus des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 15(c) ist ein Diagramm, das die Verzeichnung des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 16(a) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen eine Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 16(b) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 10,60 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 16(c) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende meridionale Transversalaberration des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.
Fig. 16(d) ist ein Diagramm, das die bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe 0 mm ist, auftretende sagittale Transversalaberratian des optischen Projektionssystems nach Fig. 14 zeigt.

BESCHREIBUNG DES ERSTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß Fig. 1 enthält ein einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes optisches Projektionssystem eine erste Linse 1, eine auf die erste Linse 1 folgende zweite Linse 2 und eine auf die zweite Linse 2 folgende dritte Linse 3. Auf die dritte Linse 3 folgt eine Gruppe 4 vierter Linsen 4a, 4b und 4c. Die Linse 4a der Gruppe 4 folgt unmittelbar auf die dritte Linse 3. Innerhalb der Gruppe 4 geht die Linse 4a der Linse 4b voran, und die Linse 4c folgt auf die Linse 4b. Einfallende Strahlen gehen nacheinander durch die erste Linse 1, die zweite Linse 2, die dritte Linse 3 und die Gruppe der vierten Linsen 4. Diese Linsen 1 bis 4c werden durch (nicht gezeigte) bekannte Vorrichtungen so gehalten, daß sie eine gemeinsame optische Achse haben.
Die erste Linse 1 hat einen negativen Brechwert. Die zweite Linse 2 hat einen negativen Brechwert. Die dritte Linse 3 hat einen positiven Brechwert. Die vierten Linsen 4a bis 4c haben jeweils einen positiven Brechwert. Die Gruppe der vierten Linsen 4 hat einen positiven Brechwert.
Vorzugsweise ist mindestens eine der Flächen der Linsen 1 bis 4c nichtsphärisch. Vorzugsweise sind die folgenden Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt:
4f < f3 < 20f
(2) 0,65 < (f4/d34) < 1,40
(3) 10f < R5
wobei das Zeichen "f" die Brennweite des optischen Projektionssystems, das Zeichen "f3" die Brennweite der dritten Linse 3, das Zeichen "f4" die Brennweite der Gruppe der vierten Linsen 4, das Zeichen "d34" den Abstand zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dein vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 und das Zeichen "R5" den Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der dritten Linse 3 bezeichnet.
Zum Bezeichnen der Kenngrößen der Linsen 1 bis 4c und der Beziehungen zwischen den Linsen 1 bis 4c werden zahlreiche Zeichen eingeführt. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberfläche der ersten Linse 1 werden jeweils durch die Zeichen R1 und R2 bezeichnet. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberfläche der zweiten Linse 2 werden jeweils durch die Zeichen R3 und R4 bezeichnet. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberfläche der dritten Linse 3 werden jeweils durch die Zeichen R5 und R6 bezeichnet. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberfläche der Linse 4a werden jeweils durch die Zeichen R7 und R8 bezeichnet. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberf läche der Linse 4b werden jeweils durch die Zeichen R9 und R10 bezeichnet. Die Krümmungsradien der vorderen und der rückseitigen Oberfläche der Linse 4c werden jeweils durch die Zeichen R11 und R12 bezeichnet.
Die Dicke der ersten Linse 1 wird durch das Zeichen d1 bezeichnet. Die Dicke der zweiten Linse 2 wird durch das Zeichen d3 bezeichnet. Die Dicke der dritten Linse 3 wird durch das Zeichen d5 bezeichnet. Die Dicke der Linse 4a wird durch das Zeichen d7 bezeichnet. Die Dicke der Linse 4b wird durch das Zeichen d9 bezeichnet. Die Dicke der Linse 4c wird durch das Zeichen dll bezeichnet. Es sei angemerkt, daß die Linsendicken d1, d3, d5, d7, d9 und d11 entlang der optischen Achse gemessen sind.
Der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche der ersten Linse 1 und der vorderen Oberfläche der zweiten Linse 2 wird durch das Zeichen d2 bezeichnet. Der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche der zweiten Linse 2 und der vorderen Oberfläche der dritten Linse 3 wird durch das Zeichen d4 bezeichnet. Der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche der dritten Linse 3 und der vorderen Oberfläche der Linse 4a wird durch das Zeichen d6 bezeichnet. Der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche der Linse 4a und der vorderen Oberfläche der Linse 4b wird durch das Zeichen d8 bezeichnet. Der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche der Linse 4b und der vorderen Oberfläche der Linse 4c wird durch das Zeichen d10 bezeichnet. Es sei angemerkt, daß diese Abstände d2, d4, d6, d8 und d10 entlang der optischen Achse gemessen sind.
Die Brechungsindizes von Glasmaterial der Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b und 4c werden jeweils durch die Zeichen n1, n2, n3, n4, n5 und n6 bezeichnet. Diese Brechungsindizes nl bis n6 werden bezüglich Licht, das eine Wellenlänge von 193 nm hat, bestimmt.
Bei einem Beispiel des optischen Projektionssystems dieses Ausführungsbeispiels sind die Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b und 4c so konstruiert, daß die vorgenannten Linsenparameter folgende Werte haben.
wobei das Zeichen "*" darauf hinweist, daß die zugehörige Fläche nichtsphärisch ist, und die Radien R1 bis R12 und die Dicken und Abstände dl bis dll in Einheiten von mm dargestellt sind.
Die nichtsphärischen Oberflächen (R3, R5 und R12) der Linsen 2, 3 und 4c sind folgendermaßen konstruiert. Allgemein sind die Kenngrößen einer nichtsphärischen Fläche durch folgende bekannte Gleichung definiert.
wobei das Zeichen Z(h) die Deformationsgröße (sag guantity), das Zeichen "h" den Abstand von der optischen Achse, das Zeichen R den Krümmungsradius, das Zeichen K den Kegelkoeffizienten und die Zeichen A, B, C und D nichtsphärische Oberflächenkoeffizienten bezeichnen.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R3) der Linse 2 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R3: K = -0,03608 A = 2,014E-10 B -2,302E-15 C = 4,023E-20 D = 2,721E-24
wobei das Zeichen E einen Exponenten bezeichnet, und "E-N" bedeutet, daß der "E-N" vorangehende Wert mit 10-N multipliziert wird.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R5) der Linse 3 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R5: K = 5,661 A = -8,343E-10 B = 2,499E-16 C = 2,187E-21 D = -3,910E-23
Bezüglich der nichtsphärischen Oberflache (R12) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R12: K = 1,810 A = 1,213E-9 B = -2,094E-14 C = 4,809E-18 D = -9,969E-23
Das vorstehende Beispiel des optischen Projektionssystems hat die folgenden Eigenschaften. Unter Bedingungen, bei denen Licht mit einer Wellenlänge λ von 193 nm verwendet wird und eine Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist, beträgt die Brennweite "f" des optischen Projektionssystems 100mm; ist die numerische Apertur N.A. des optischen Projektionssystems 0,45; ist die Vergrößerung des optischen Projektionssystems 1/5; beträgt die Brennweite f3 der dritten Linse 3 1382,40 mm; und liegt das Verhältnis "f4/d34" zwischen der Brennweite f4 der Gruppe der vierten Linsen 4 und dem Abstand d34 zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dein vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 bei 1,129.
Fig. 2(a), Fig. 2(b) und Fig. 2(c) zeigen jeweils die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung des vorstehenden Beispiels des optischen Projektionssystems.
Fig. 3(a) und Fig. 3(b) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des vorstehenden Beispiels des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist. Fig. 3(c) und Fig. 3(d) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des vorstehenden Beispiels des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 mm ist.
Die erste Linse 1 und die zweite Linse 2 haben die Wirkung, daß sie eine Korrektur erreichen, die die Petzvalsche Summe auf einen Wert nahe null bringt. Die dritte Linse 3 und die Gruppe der vierten Linsen 4 sind zur Bildung einer dioptrischen Schmidtoptik konstruiert, die die Koma und die sphärische Aberration des optischen Projektionssystems korrigiert. Diese korrigierenden Anordnungen und das Vorhandensein von mindestens einer nichtsphärischen Linsenfläche stellen sicher, daß das optische Projektionssystem im wesentlichen frei von Aberrationen sein und aus einer kleinen Zahl von Linsen bestehen kann. Zusätzlich absorbiert das optische Projektionssystem Licht zu einem geringeren Anteil als die dein Stand der Technik entsprechenden Systeme.

BESCHREIBUNG DES ZWEITEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit Ausnahme folgender Änderungen der Ausführung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ähnlich ist. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 enthält zusätzlich eine fünfte Linse 5, die auf eine Gruppe vierter Linsen 4 folgt. Die fünfte Linse 5 hat mit Linsen 1 bis 3 und der Gruppe der vierten Linsen 4 eine gemeinsame optische Achse. Die fünfte Linse 5 hat einen negativen Brechwert.
Die Krümmungsradien der vorderen Oberflache und der rückseitigen Oberfläche der fünften Linse 5 werden durch die Zeichen R13 und R14 bezeichnet. Der entlang der optischen Achse gemessene Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche einer Linse 4c und der vorderen Oberfläche der fünften Linse 5 wird durch das Zeichen d12 bezeichnet. Die entlang der optischen Achse gemessene Dicke der fünften Linse 5 wird durch das Zeichen d13 bezeichnet. Bezüglich Licht, das eine Wellenlänge von 193 nm hat, ist der Brechungsindex von Glasmaterial der fünften Linse 5 durch das Zeichen n7 bezeichnet.
Bei einem Beispiel des optischen Projektionssystems dieses Ausführungsbeispiels sind die Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c und 5 so konstruiert, daß die vorgenannten Linsenparameter folgende Werte haben.
wobei das Zeichen "*" darauf hinweist, daß die zugehörige Fläche nichtsphärisch ist, und die Radien R1 bis R14 und die Dicken und Abstände d1 bis d14 in Einheiten von mm dargestellt sind.
Die nichtsphärischen Oberflächen (R1, R3 R5, R12 und R13) der Linsen 1, 2, 3, 4c und 5 sind folgendermaßen konstruiert. Gemäß der vorangehenden Beschreibung sind die Kenngrößen einer nichtsphärischen Fläche durch die Gleichung (1) definiert.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R1) der Linse 1 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R1: K = -5,946 A = 4,194E-8 B = 2,179E-13 C = -1,844E-16 D = 3,136E-20
wobei das Zeichen E einen Exponenten bezeichnet, und "E-N" bedeutet, daß der "E-N" vorangehende Wert mit 10-N multipliziert wird.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R3) der Linse 2 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R3: K = -369,862 A = -1,603E-8 B = 2,167E-13 C = -4,502E-18 D = 2,483E-22
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R5) der Linse 3 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R5: = K 29,473 A = -1,310E-9 B = -7,525E-15 C = 2,489E-20 D = -2,782E-25
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R12) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R12: K = 0,0327 A = -1,065E-9 B = -1,233E-13 C = 8,755E-19 D = 1,161E-23
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R13) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R13: K = -62,855 A = -7,389E-7 B = 2,930E-10 C = -2,209E-14 D = -6,476E-17
Unter Bedingungen, bei denen Licht mit einer Wellenlänge λ von 193 nm verwendet wird und eine Bildhöhe Y 10,60 mm ist, beträgt die Brennweite "f" des optischen Projektionssystems 100mm; ist die numerische Apertur N.A. des optischen Projektionssystems 0,45; ist die Vergrößerung des optischen Projektionssystems 1/5; beträgt die Brennweite f3 der dritten Linse 3 851,722 mm; und liegt das Verhältnis "f4/d34" zwischen der Brennweite f4 der Gruppe der vierten Linsen 4 und dem Abstand d34 zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dein vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 bei 0,882.
Fig. 5(a), Fig. 5(b) und Fig. 5(c) zeigen jeweils die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung des optischen Projektionssystems.
Fig. 6(a) und Fig. 6(b) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist. Fig. 6(c) und Fig. 6(d) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 mm ist.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Modulationsübertragungsfunktion (MÜF) und der Ortsfrequenz des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm und bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 min ist.

BESCHREIBUNG DES DRITTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit Ausnahme folgender Änderungen der Ausführung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 7 ähnlich ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind die Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c und 5 so konstruiert, daß ihre Linsenparameter folgende Werte haben.
wobei das Zeichen "*" darauf hinweist, daß die zugehörige Fläche nichtsphärisch ist, und die Radien R1 bis R14 und die Dicken und Abstände d1 bis d14 in Einheiten von mm dargestellt sind.
Die nichtsphärischen Oberflächen (R1, R3, R5, R12 und R13) der Linsen 1, 2, 3, 4c und 5 sind folgendermaßen konstruiert. Gemäß der vorangehenden Beschreibung sind die Kenngrößen einer nichtsphärischen Fläche durch die Gleichung (1) definiert.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R1) der Linse 1 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R1: K = -0,302 A = 2,593E-8 B = 3,952E-13 C = -2,140E-16 D = 3,756E-20
wobei das Zeichen E einen Exponenten bezeichnet, und "E-N" bedeutet, daß der "E-N" vorangehende Wert mit 10-N multipliziert wird.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R3) der Linse 2 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R3: K = -184,400 A = -1,541E-8 B = 7,278E-14 C = -2,926E-19 D = 6,444E-23
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R5) der Linse 3 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R5: K = 41,240 A = -1,168E-9 B = -6,467E-15 C = 2,090E-20 D = -1,210E-25
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R12) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R12: K = D,0290 A = -1,084E-9 B = -3,270E-14 C = -3,170E-19 D = 2,105E-24
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R13) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R13: K = -16,008 A = -5,892E-7 B = 2,437E-10 C = -2,210E-14 D = -6,476E-17
Unter Bedingungen, bei denen Licht mit einer Wellenlänge λ von 193 nm verwendet wird und eine Bildhöhe Y 10,60 mm ist, beträgt die Brennweite "f" des optischen Projektionssystems 100mm; ist die numerische Apertur N.A. des optischen Projektionssystems 0,45; ist die Vergrößerung des optischen Projektionssystems 1/5; beträgt die Brennweite f3 der dritten Linse 3 778,620 mm; und liegt das Verhältnis "f4/d34" zwischen der Brennweite f4 der Gruppe der vierten Linsen 4 und dem Abstand d34 zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dein vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 bei 0,867.
Fig. 9(a), Fig. 9(b) und Fig. 9(c) zeigen jeweils die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung des optischen Projektionssystems.
Fig. 10(a) und Fig. 10(b) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist.
Fig. 10(c) und Fig. 10(d) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 mm ist.

BESCHREIBUNG DES VIERTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 11 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit Ausnahme folgender Änderungen der Ausführung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 7 ähnlich ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind die Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c und 5 so konstruiert, daß ihre Linsenparameter folgende Werte haben.
wobei das Zeichen "*" darauf hinweist, daß die zugehörige Fläche nichtsphärisch ist, und die Radien R1 bis R14 und die Dicken und Abstände d1 bis d14 in Einheiten von mm dargestellt sind.
Die nichtsphärischen Oberflächen (R1, R3, R5, R12 und R13) der Linsen 1, 2, 3, 4c und 5 sind folgendermaßen konstruiert. Gemäß der vorangehenden Beschreibung sind die Kenngrößen einer nichtsphärischen Fläche durch die Gleichung (1) definiert.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R1) der Linse 1 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R1: K = -109,360 A = 1,387E-8 B = -1,549E-12 C = 8,326E-17 D = -1,882E-20
wobei das Zeichen E einen Exponenten bezeichnet, und "E-N" bedeutet, daß der "E-N" vorangehende Wert mit 10-N multipliziert wird.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R3) der Linse 2 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R3: K = -3933,68 A = -2,565E-8 B = 3,056E-13 C = -7,972E-18 D = 3,337E-22
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R5) der Linse 3 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R5: K = 3,993 A = -1,415E-9 B = -5,250E-14 C = -5,048E-19 D = -1,293E-23
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R12) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R12: K = -0,00887 A = -1,399E-9 B = -3,901E-13 C = -2,368E-19 D = 1,441E-22
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R13) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R13: K = 5,798 A = -8,440E-7 B = 5,184E-10 C = -2,209E-14 D = -6,476E-17
Unter Bedingungen, bei denen Licht mit einer Wellenlänge λ von 193 nm verwendet wird und eine Bildhöhe Y 10,60 mm ist, beträgt die Brennweite "f" des optischen Projektionssystems 100mm; ist die numerische Apertur N.A. des optischen Projektionssystems 0,45; ist die Vergrößerung des optischen Projektionssystems 1/5; beträgt die Brennweite f3 der dritten Linse 3 905,876 mm; und liegt das Verhältnis "f4/d34" zwischen der Brennweite f4 der Gruppe der vierten Linsen 4 und dem Abstand d34 zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dem vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 bei 0,907.
Fig. 12(a), Fig. 12(b) und Fig. 12(c) zeigen jeweils die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung des optischen Projektionssystems.
Fig. 13(a) und Fig. 13(b) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist. Fig. 13(c) und Fig. 13(d) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 min ist.

BESCHREIBUNG DES FÜNFTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 14 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit Ausnahme folgender Änderungen der Ausführung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 7 ähnlich ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 sind die Linsen 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c und 5 so konstruiert, daß ihre Linsenparameter folgende Werte haben.
wobei das Zeichen "*" darauf hinweist, daß die zugehörige Fläche nichtsphärisch ist, und die Radien R1 bis R14 und die Dicken und Abstände d1 bis d14 in Einheiten von mm dargestellt sind.
Die nichtsphärischen Oberflächen (R3, R5, R12 und R13) der Linsen 2, 3, 4c und 5 sind folgendermaßen konstruiert.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung sind die Kenngrößen einer nichtsphärischen Fläche durch die Gleichung (1) definiert.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R3) der Linse 2 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R3: K = -0,05174 A = 2,681E-10 B = -8,178E-16 C = 5,872E-20 D = 2,065E-24
wobei das Zeichen E einen Exponenten bezeichnet, und "E-N" bedeutet, daß der "E-N" vorangehende Wert mit 10-N multipliziert wird.
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R5) der Linse 3 sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R5: K = 5,8542 A = -8,3l8E-10 B = 2,365E-16 C = -2,343E-21 D = -2,984E-27
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R12) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgendermaßen gewählt.
R12: K = 1,6202 A = 1,038E-9 B = -1,150E-14 C = 3,064E-18 D = 9,213E-23
Bezüglich der nichtsphärischen Oberfläche (R13) der Linse 4c sind die Koeffizienten K und A bis D folgenderinaßen gewählt.
R13: K = 0,0000 A = -1,434E-10 B = -1,001E-10 C = 2,288E-17 D = -2,529E-30
Unter Bedingungen, bei denen Licht mit einer Wellenlänge λ von 193 nm verwendet wird und eine Bildhöhe Y 10,60 mm ist, beträgt die Brennweite "f" des optischen projektionssystems 100mm; ist die numerische Apertur N.A. des optischen Projektionssystems 0,45; ist die Vergrößerung des optischen Projektionssystems 1/5; beträgt die Brennweite f3 der dritten Linse 3 1416,653 mm; und liegt das Verhältnis "f4/d34" zwischen der Brennweite f4 der Gruppe der vierten Linsen 4 und dem Abstand d34 zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse 3 und dem vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen 4 bei 1,125.
Fig. 15(a), Fig. 15(b) und Fig. 15(c) zeigen jeweils die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung des optischen Projektionssystems.
Fig. 16(a) und Fig. 16(b) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 10,60 mm ist.
Fig. 16(c) und Fig. 16(d) zeigen jeweils die meridionale Transversalaberration und die sagittale Transversalaberration des optischen Projektionssystems bei Bedingungen, bei denen die Bildhöhe Y gleich 0 mm ist.

Claims

1. Optisches Projektionssystem für Photolithographie mit

einer ersten Linse (1), einer zweiten Linse (2) und einer dritten Linse (3), die nacheinander in der Bewegungsrichtung eines Strahls angeordnet sind, wobei die erste Linse (1) einen vorbestimmten negativen Brechwert hat, die zweite Linse (2) einen vorbestimmten negativen Brechwert hat und die dritte Linse (3) einen vorbestimmten positiven Brechwert hat,

einer Gruppe vierter Linsen (4), die in der Bewegungsrichtung des Strahls auf die dritte Linse (3) folgt und einen vorbestimmten positiven Brechwert hat,

wobei mindestens eine der Flächen der ersten Linse (1), der zweiten Linse (2), der dritten Linse (3) und der vierten Linsen (4a, 4b, 4c) nichtsphärisch ist, und die folgenden Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt sind

(1) 4f < f3 < 20f

(2) 0,65 < (f4/d34) < 1,40

(3) 10f < R5

wobei das Zeichen "f" die Brennweite des optischen Projektionssystems, das Zeichen "f3" die Brennweite der dritten Linse (3), das Zeichen "f4" die Brennweite der Gruppe der vierten Linsen (4), das Zeichen "d34" den Abstand zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse (3) und dem vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen (4) und das Zeichen "R5" den Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der dritten Linse (3) bezeichnet.

2. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 1, wobei die vordere Oberfläche der dritten Linse (3) nichtsphärisch ist.

3. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 1, wobei jede der vierten Linsen (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten positiven Brechwert hat.

4. Optisches Projektionssystem für Photolithographie mit

einer fünften Linse (5), die in der Bewegungsrichtung des Strahls auf die Gruppe der vierten Linsen (4) folgt und einen vorbestimmten negativen Brechwert hat,

wobei mindestens eine der Flächen der ersten Linse (1), der zweiten Linse (2), der dritten Linse (3), der vierten Linsen (4a, 4b, 4c) und der fünften Linse (5) nichtsphärisch ist, und die folgenden Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt sind

(1) 4f < f3 < 20f

(2) 0,65 < (f4/d34) < 1,40

(3) 10f < R5

wobei das Zeichen "f" die Brennweite des optischen Projektionssystems, das Zeichen "f3" die Brennweite der dritten Linse (3), das Zeichen "f4" die Brennweite der Gruppe der vierten Linsen (4), das Zeichen "d34" den Abstand zwischen dem rückseitigen Hauptpunkt der dritten Linse (3) und dem vorderen Hauptpunkt der Gruppe der vierten Linsen (4) und das Zeichen "R5" den Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der dritten Linse bezeichnet.

5. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 4, wobei die vordere Oberfläche der dritten Linse (3) nichtsphärisch ist.

6. Optisches Projektionssystem nach Anspruch 4, wobei jede der vierten Linsen (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten positiven Brechwert hat.