JP3757536B2 - 投影光学系及びそれを備えた露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、第1物体のパターンを第2物体としての基板等に投影するための投影光学系に関するものであり、特に、第1物体としてのレチクル(マスク)上に形成された半導体用または液晶用のパターンを第2物体としての基板(ウェハ、プレート等)上に投影露光するのに好適な投影光学系に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
集積回路のパターンの微細化が進むに従って、ウェハの焼付けに用いられる投影光学系に対し要求される性能もますます厳しくなってきている。このような状況の中で、投影光学系の解像力の向上については、露光波長λをより短くするか、あるいは投影光学系の開口数(N.A.)を大きくする事が考えられる。
【0003】
近年においては、転写パターンの微細化に対応するために、露光用の光源は、g線(436nm) の露光波長の光を発するものからi線(365nm) の露光波長の光を発するものが主として用いられるようになってきており、さらには、より短波長の光を発する光源、例えばエキシマレーザ(KrF:248nm,ArF:193nm)が用いられようとしている。
【0004】
そして、以上の各種の露光波長の光によってレチクル上のパターンをウェハ上に投影露光するための投影光学系が提案されている。
投影光学系においては、解像力の向上と共に要求されるのは、像歪を少なくすることである。ここで、像歪とは、投影光学系に起因するディストーション(歪曲収差)によるものの他、投影光学系の像側で焼き付けられるウェハの反り等によるものと、投影光学系の物体側で回路パターン等が描かれているレチクルの反り等によるものがある。
【0005】
近年ますます転写パターンの微細化が進み、像歪の低減要求も一段と厳しくなってきている。
そこで、ウェハの反りによる像歪への影響を少なくするためには、投影光学系の像側での射出瞳位置を遠くに位置させる、所謂像側テレセントリック光学系が従来より用いられてきた。
【0006】
一方、レチクルの反りによる像歪の軽減についても、投影光学系の入射瞳位置を物体面から遠くに位置させる、所謂物体側テレセントリック光学系にすることが考えられ、またそのように投影光学系の入射瞳位置を物体面から比較的遠くに位置させる提案がなされている。それらの例としては、特開昭63-118115 号、特開平4-157412号、特開平5-173065号等のものがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上の各特許公報にて提案された光学系の中には、物体側と像側とが共にテレセントリックである、所謂両側テレセントリック投影光学系が開示されている。
しかしながら、以上の各特許公報にて提案されている両側テレセントリック投影光学系では、解像力に寄与する開口数(N.A.)が十分に大きくなく、さらには各収差、特にディストーションの補正が十分ではなかった。
【0008】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、大きな開口数と広い露光領域とを確保しつつ両側テレセントリックとしながらも、諸収差、特にディストーションを極めて良好に補正し得る高性能な投影光学系を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明にかかる投影光学系は、第1物体の像を第2物体上に形成するものであって、第1物体側から順に、
正の屈折力を有し、3枚の正レンズを含む第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、3枚の負レンズと1枚の正レンズとを含む第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、3枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む第3レンズ群と、
負の屈折力を有し、3枚の負レンズを含む第4レンズ群と、
正の屈折力を有し、6枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む第5レンズ群とを備えるものであり、
第1レンズ群は少なくとも2枚の正レンズを含む部分群G1pを有し、
第2レンズ群は少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G2nを有し、
第3レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含む部分群G3pを有し、
第4レンズ群は少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G4nを有し、
第5レンズ群は少なくとも5枚の正レンズを含む部分群G5pと最も第2物体側に配置されて第2物体側に凹面を向けた正レンズG5gとを有し、
以下の条件を満足するものである。
【0010】
0.08 < f1/L< 0.25 (1)
0.03 <-f2/L< 0.1 (2)
0.08 < f3/L< 0.3 (3)
0.035<-f4/L< 0.11 (4)
0.1 < f5p/L<0.25 (5)
0.07 < f5g/L<0.21 (6)
0.25 < R5g/L<0.83 (7)
但し、
L :前記第1物体から前記第2物体までの距離、
f1 :前記第1レンズ群中の部分群G1pの焦点距離、
f2 :前記第2レンズ群中の部分群G2nの焦点距離、
f3 :前記第3レンズ群中の部分群G3pの焦点距離、
f4 :前記第4レンズ群中の部分群G4nの焦点距離、
f5p:前記第5レンズ群中の部分群G5pの焦点距離、
f5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの焦点距離、
R5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの第2物体側の凹面の曲率半径、
である。
【0011】
また、本発明において、第5レンズ群は第1物体側に向けられた第1の凹面N1を有することが好ましく、
この凹面N1の曲率半径をRn1とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
0.125<-Rn1/L<0.33 (8)
また、本発明の好ましい態様においては、第5レンズ群は、以下の条件を満足する少なくとも4枚の正レンズを含むものである。
【0012】
-10<(r1+r2)/(r1-r2)<-0.1 (9)
但し、
r1:少なくとも4枚の正レンズの第1物体側の面の曲率半径、
r2:少なくとも4枚の正レンズの第2物体側の面の曲率半径、
である。
【0013】
また、本発明の好ましい態様によれば、第5レンズ群は、第2物体側に向けられた第2の凹面N2と、該第2の凹面N2よりも第2物体側に位置し第2物体側に向けられた第3の凹面N3とを有するものであり、このとき以下の条件を満足することが好ましい。
0.16 <Rn2/L< 0.38 (10)
0.055<Rn3/L< 0.11 (11)
但し、
Rn2:前記第2の凹面N2の曲率半径、
Rn3:前記第3の凹面N3の曲率半径、
である。
【0014】
また、本発明の好ましい態様によれば、第2レンズ群は少なくとも1つの正レンズを含むものであり、該正レンズの第2物体を向いた面の曲率半径をRp1とするとき以下の条件を満足することが好ましい。
0.23 <-Rp1/L< 0.5 (12)
【0015】
【発明の実施の形態】
上述の構成の如き本発明にかかる投影光学系では、第1物体から順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群G1と、負の屈折力を持つ第2レンズ群G2と、正の屈折力を持つ第3レンズ群G3と、負の屈折力を持つ第4レンズ群G4と、正の屈折力を持つ第5レンズ群G5とを少なくとも有する構成としている。
【0016】
ここで、正の屈折力を持つ第1レンズ群G1は、第1物体から射出するテレセントリックな光束を第2レンズ群以降のレンズ群に導くと共に、正のディストーションを予め発生させて、第1レンズ群G1よりも第2物体側に配置されるレンズ群、特に第2、第4及び第5レンズ群で発生する負のディストーションを補正している。
【0017】
また、正の屈折力を持つ第3レンズ群G3も正のディストーションを発生させ、第2、第4及び第5レンズ群G4,G5で発生する負のディストーションを補正する役割を担っている。そして、この第3レンズ群G3と第2レンズ群G2とは、第2物体側から見ると、正・負の屈折力配置の望遠系を構成しており、これにより、投影レンズ全系の長大化を防ぐ機能を有している。
【0018】
負の屈折力を持つ第2及び第4レンズ群G2,G4は、主にペッツバール和の補正に寄与しており、平坦な像面を達成する機能を有する。
そして、正の屈折力を持つ第5レンズ群G5は、球面収差の発生を極力避けた状態で第2物体上に光束を導き、結像させる役割を持つ。
次に条件式について説明する。前述したように、本発明にかかる投影光学系では、以下の条件(1)〜(7)を満足する構成である。
【0019】
0.08 < f1/L< 0.25 (1)
0.03 <-f2/L< 0.1 (2)
0.08 < f3/L< 0.3 (3)
0.035<-f4/L< 0.11 (4)
0.1 < f5p/L<0.25 (5)
0.07 < f5g/L<0.21 (6)
0.25 < R5g/L<0.83 (7)
但し、
L :前記第1物体から前記第2物体までの距離、
f1 :前記第1レンズ群中の部分群G1pの焦点距離、
f2 :前記第2レンズ群中の部分群G2nの焦点距離、
f3 :前記第3レンズ群中の部分群G3pの焦点距離、
f4 :前記第4レンズ群中の部分群G4nの焦点距離、
f5p:前記第5レンズ群中の部分群G5pの焦点距離、
f5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの焦点距離、
R5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの第2物体側の凹面の曲率半径、
である。
条件(1)は、第1レンズ群G1中において主たる屈折力を担う部分群G1pの適正な屈折力を規定するものである。条件(1)の上限を越えると、第1レンズ群で発生する第2、第4及び第5レンズ群で発生する負のディストーションを補正しきれないため好ましくない。また、条件(1)の下限を越えると高次の正のディストーションの発生する原因となるため好ましくない。
【0020】
条件(2)は、第2レンズG2中において主たる負屈折力を担う部分群G2nの適正な負屈折力を規定するものである。条件(2)の上限を越えると、ペッツバール和の補正が不十分となり、像の平坦性の悪化を招く。また、条件(2)の下限を越えると正のディストーションの発生が大きくなり、第1及び第3レンズ群だけでは、この大きな正のディストーションの良好な補正が困難となる。
【0021】
条件(3)は、第3レンズ群G3中において主たる屈折力を担う部分群G3pの適正な正屈折力を規定するものである。条件(3)の上限を越えると、第2レンズ群とで形成する望遠系のテレ比が大きくなり系の長大化を招き、第3レンズ群G3での正のディストーションの発生量が小さく、第2、第4及び第5レンズ群で発生する負のディストーションを良好には補正できないため好ましくない。また、条件(3)の下限を越えると、高次の球面収差が発生し良好な結像性能を得ることができなくなるため好ましくない。
【0022】
条件(4)は、第4レンズ群G4中において主たる負屈折力を担う部分群G4nの適正な屈折力を規定するものである。条件(4)の上限を越えると、ペッツバール和の補正が不十分となり、像の平坦性の悪化を招くため好ましくない。また、条件(4)の下限を越えると高次の球面収差の発生の原因となり像のコントラストの悪化を招く。
【0023】
条件(5)は、第5レンズ群G5中において主たる正屈折力を担う部分群G5pの適正な屈折力を規定するものである。ここで、、条件(5)の上限を越えると、第5レンズ群G5全体の正屈折力が弱くなり過ぎ、結果的に投影レンズ全系の長大化を招くため好ましくない。また、条件(5)の下限を越えると負のディストーション及び負の球面収差の発生が大きくなり、像の悪化を招くため好ましくない。
【0024】
条件(6)は、第5レンズ群G5中において部分群G5pよりも第2物体側に配置される正レンズG5gの適正な屈折力を規定するものである。条件(6)の上限を越える場合には、正レンズG5gの屈折力が弱くなり過ぎ、第5レンズ群G5中における正レンズG5gよりも第1物体側に配置されるレンズに負担がかかり、結果として、球面収差の悪化や投影レンズ系の長大化を招くため好ましくない。また、条件(6)の下限を越える場合には、負のディストーション及び負の球面収差の発生が大きくなり像を悪化させるため好ましくない。
【0025】
条件(7)は、第5レンズ群G5中において最も第2物体側に配置される正レンズG5gの第2物体側に向けられた凹面の曲率半径の物像間距離に対する適切な範囲を規定するものである。この正レンズG5gの第2物体側のレンズ面では、第2物体側に凹面を向けることによって、高開口数の光束に対して負の球面収差の発生を極力抑えている。ここで、条件(7)の上限を越える場合には、この凹面で高次の負の球面収差が発生し投影レンズ系の高開口数化を図ることができないため好ましくない。また、条件(7)の下限を越える場合には、この凹面で光束が発散し過ぎるため効率よく光を曲げることができず、投影レンズ全系の長大化を招くため好ましくない。さらに、この場合には、第5レンズ群G5中の他の正レンズに負担が掛かるため、やはり球面収差の悪化を招くことになり好ましくない。
【0026】
本発明においては、第5レンズ群G5は、第1物体側に向けられた第1の凹面N1を有することが好ましく、この凹面N1の曲率半径Rn1が以下の条件(8)を満足することが好ましい。
0.125<-Rn1/L<0.33 (8)
第5レンズ群G5中の第1物体側に向けられた第1の凹面N1では、主に第5レンズ群G5中の正レンズから発生する負の球面収差を補正する機能を担っている。上記条件(8)では、物像間距離に対する第1の凹面N1の適切な曲率半径の比を規定している。ここで、条件(8)の上限を越えると、正レンズから生じる負の球面収差が補正不足となるため好ましくない。また、条件(8)の下限を越えると、球面収差が補正過剰となり、高次の正の球面収差が発生するため好ましくない。
【0027】
また、本発明においては、第5レンズ群G5は、以下の条件を満足する少なくとも4枚の正レンズを含むことが好ましい。
-10<(r1+r2)/(r1-r2)<-0.1 (9)
但し、
r1:少なくとも4枚の正レンズの第1物体側の面の曲率半径、
r2:少なくとも4枚の正レンズの第2物体側の面の曲率半径、
である。
上記条件(9)は、第5レンズ群G5に含まれる正レンズの形状を規定するものである。ここで、条件(9)の上限を越えるレンズ形状になる場合には、負の球面収差が大きく発生して補正困難になり、条件(9)の下限を越えるレンズ形状になる場合には、負のディストーションの発生が大きくディストーションの良好なる補正が困難になる。第5レンズ群G5は他のレンズ群よりも第2物体側に配置されるため、高い開口数の光束が通過する。このため、第5レンズ群G5において、上記条件(9)を満足する正レンズが4枚に満たない場合には、高い開口数における球面収差の良好な補正と、広い露光領域全体にわたるディストーションの良好なる補正とを両立できず好ましくない。
また、本発明において、第5レンズ群G5は、第2物体側に向けられた第2の凹面N2と、この第2の凹面N2よりも第2物体側に位置し第2物体側に向けられた第3の凹面N3とを有することが好ましく、これら第2および第3の凹面N2,N3は、このとき以下の条件を満足することが好ましい。
【0028】
0.16 <Rn2/L< 0.38 (10)
0.055<Rn3/L< 0.11 (11)
但し、
Rn2:第2の凹面N2の曲率半径、
Rn3:第3の凹面N3の曲率半径、
である。
第5レンズ群G5中の第2物体側に向けられた第2の凹面N2及び第3の凹面N3では、主に第5レンズ群G5中の正レンズから発生する負の球面収差及び負のディストーションを補正する機能を担っている。上記条件(10)および(11)では、物像間距離に対する第2及び第3の凹面N2,N3の適切な曲率半径の比をそれぞれ規定している。ここで、条件(10)及び(11)の上限を越えると、負の球面収差及び負のディストーションが残存するため好ましくなく、条件(10)及び(11)の下限を越えると、特に球面収差が補正過剰となり高次球面収差の発生原因となるため好ましくない。
【0029】
また、本発明においては、第2レンズ群G2中の正レンズにおける第2物体側を向いた面の曲率半径をRp1とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
0.23 <-Rp1/L< 0.5 (12)
条件(12)では全系に対する第2レンズ群G2中の正レンズの第2物体側に向けられた凸面の曲率半径を規定している。この凸面は、第2、第4及び第5レンズ群G2,G4,G5で発生する負のディストーションを補正する役割を担っている。ここで、条件(12)の上限を越えると、ディストーションの補正が十分行われず、負のディストーションが残存してしまうため好ましくない。また、条件(12)の下限を越えるとディストーションが補正過剰となり正の高次のディストーションが発生してしまうため好ましくない。
次に図面を参照して本発明の実施の形態にかかる投影光学系を投影露光装置に適用した例を示す。図1は本発明の実施の形態にかかる投影光学系を逐次露光型の投影露光装置に適用した例を示す斜視図であり、図2は本発明の実施の形態にかかる投影光学系を走査型露光装置に適用した例を示す斜視図である。
【0030】
これら図1および図2の投影露光装置は、ともに集積回路素子や液晶パネルなどのデバイスの回路パターンを形成する際の露光工程に用いられる。
まず、図1の例では、投影光学系PLの物体面には、所定の回路パターンが描かれた投影原板としてのレチクルR(第1物体)が配置されており、投影光学系PLの像面には基板としてのウエハW(第2物体)が配置されている。ここで、レチクルRはレチクルステージRSに保持されており、ウエハWは少なくとも図中XY方向に可動なウエハステージWSに保持されている。また、レチクルRの上方(Z方向側)には、紫外域の露光光によってマスクMの照明領域IAを均一に照明するための照明光学装置ILが配置されている。この実施の形態において、照明光学装置ILは、i線(λ=365nm)の紫外域の光を供給するものである。
【0031】
以上の構成により、照明光学装置ILから供給される紫外域の露光光は、レチクルR上の照明領域IAを均一に照明する。このレチクルRを通過した露光光は、投影光学系PLの開口絞りASの位置に光源像を形成する。すなわち、レチクルRは照明光学装置ILによってケーラー照明されている。そして、ウエハW上の露光領域EAには、レチクルRの照明領域IA内の像が形成され、これにより、ウエハWにはレチクルRの回路パターンが転写される。
【0032】
次に、図2の例では、レチクルRを保持するレチクルステージRSと、ウエハWを保持するウエハステージWSとが、露光中において互いに逆方向へ走査する点が図1の例とは異なっている。これにより、ウエハWには、レチクルR上の回路パターンの像が走査露光される。
以上の図1および図2の実施の形態では、投影光学系PLは、第1物体側(マスクM)側および第2物体側(プレートP側)において、実質的にテレセントリックとなっており、縮小倍率を有するものである。
【0033】
【実施例】
次に、図3〜図14を参照して本発明にかかる投影光学系の実施例について説明する。ここで、図3、図6、図9及び図12はそれぞれ第1〜第4実施例の投影光学系のレンズ断面図であり、図4、図7、図10及び図13はそれぞれ第1〜第4実施例の投影光学系の縦収差図、そして、図5、図8、図11及び図14はそれぞれ第1〜第4実施例の投影光学系の横収差図である。
[第1実施例]
図3において、第1実施例の投影光学系は、第1物体(レチクルR)側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3と、負屈折力の第4レンズ群G4と、正屈折力の第5レンズ群G5とから構成される。
【0034】
第1レンズ群G1は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の2枚の正レンズL13,L14、第1物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズL15及び第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL16から構成されている。この第1レンズ群G1においては、両凸形状の2枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群G1pを構成している。
【0035】
第2レンズ群G2は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第1物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。第2レンズ群G2においては、3枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群G2nを構成している。
【0036】
第3レンズ群G3は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けた形状の正レンズL31、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の2枚の正レンズL34,L35、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状に正レンズL36から構成されている、ここで、第3レンズ群G3においては、3枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群G3pを構成している。
【0037】
第4レンズ群G4は、第1物体側から順に、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズL41、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第2物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第4レンズ群G4においては、3枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群G4nを構成している。
【0038】
第5レンズ群G5は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第1物体側に凹面N1を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第2物体側に凹面N2を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の3枚の正レンズL56〜L58、第2物体側に凹面N3を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第2物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第5レンズ群G5では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群G5pを構成している。
【0039】
なお、第1実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置されている。
[第2実施例]
図6において、第2実施例の投影光学系は、第1物体(レチクルR)側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3と、負屈折力の第4レンズ群G4と、正屈折力の第5レンズ群G5とから構成される。
【0040】
第1レンズ群G1は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の2枚の正レンズL13,L14及び第2物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL15から構成されている。第1レンズ群G1においては、2枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群G1pを構成している。
第2レンズ群G2は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第2物体側に凹面を向けた形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第1物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。ここで、第2レンズ群G2では、3枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群G2nを構成している。
【0041】
第3レンズ群G3は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL31、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の正レンズL34及び第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL35から構成されている。第3レンズ群においては、3枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群G3pを構成している。
【0042】
第4レンズ群G4は、第1物体側から順に、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第2物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第4レンズ群G4においては、3枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群G4nを構成している。
【0043】
第5レンズ群G5は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第1物体側に凹面N1を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第2物体側に凹面N2を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の3枚の正レンズL56〜L58、第2物体側に凹面N3を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第2物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第5レンズ群G5では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群G5pを構成している。
【0044】
なお、第2実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置されている。
[第3実施例]
図9において、第3実施例の投影光学系は、第1物体(レチクルR)側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3と、負屈折力の第4レンズ群G4と、正屈折力の第5レンズ群G5とから構成される。
【0045】
第1レンズ群G1は、第1物体側から順に、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11、両凸形状の3枚の正レンズL12〜L14及び第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL15から構成されている。第1レンズ群G1では、2枚の正レンズL12,L13が正屈折力の部分群G1pを構成している。
第2レンズ群G2は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL24から構成されている。第2レンズ群G2においては、3枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群G2nを構成している。
【0046】
第3レンズ群G3は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の2枚の正レンズL31,L32及び両凸形状の3枚の正レンズL33〜L35から構成されている。ここで、第3レンズ群G3においては、3枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群G3pを構成している。
第4レンズ群G4は、第1物体側から順に、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第1物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL44及び第2物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第4レンズ群G4においては、3枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群G4nを構成している。
【0047】
第5レンズ群G5は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の2枚の正レンズL52,L53、第1物体側向けられた凹面N1と第2物体側に向けられた凹面N2を持つ両凹形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の3枚の正レンズL56〜L58、第2物体側に凹面N3を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第2物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第5レンズ群G5では、正レンズL51〜L53、負レンズL54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群G5pを構成している。
【0048】
なお、第3実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置されている。
[第4実施例]
図12において、第4実施例の投影光学系は、第1物体(レチクルR)側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3と、負屈折力の第4レンズ群G4と、正屈折力の第5レンズ群G5とから構成される。
【0049】
第1レンズ群G1は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL11、両凹形状の負レンズL12、両凸形状の2枚の正レンズL13,L14、第1物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズL15及び第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL16から構成されている。この第1レンズ群G1においては、両凸形状の2枚の正レンズL13,L14が正屈折力の部分群G1pを構成している。
【0050】
第2レンズ群G2は、第1物体側から順に、両凸形状の正レンズL21、第2物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL22、両凹形状の負レンズL23及び第1物体側に凹面を向けた平凹形状の負レンズL24から構成されている。第2レンズ群G2においては、3枚の負レンズL22〜L24が負屈折力の部分群G2nを構成している。
【0051】
第3レンズ群G3は、第1物体側から順に、第2物体側に凸面を向けた形状の正レンズL31、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL32、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、両凸形状の2枚の正レンズL34,L35、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状に正レンズL36から構成されている、ここで、第3レンズ群G3においては、3枚の正レンズL33〜L35が正屈折力の部分群G3pを構成している。
【0052】
第4レンズ群G4は、第1物体側から順に、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL41、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL42、両凹形状の負レンズL43、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL44及び第2物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL45から構成される。第4レンズ群G4においては、3枚の負レンズL42〜L44が負屈折力の部分群G4nを構成している。
【0053】
第5レンズ群G5は、第1物体側から順に、第1物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL51、両凸形状の正レンズL52、第1物体側に凹面N1を向けたメニスカス形状の負レンズL53、第2物体側に凹面N2を向けたメニスカス形状の負レンズL54、両凸形状の正レンズL55、第1物体側に凸面を向けたメニスカス形状の3枚の正レンズL56〜L58、第2物体側に凹面N3を向けたメニスカス形状の負レンズL59及び第2物体側に凹面を向けた形状のメニスカス形状の正レンズG5gから構成されている。ここで、第5レンズ群G5では、正レンズL51,L52、負レンズL53,L54及び正レンズL55〜L57が正屈折力の部分群G5pを構成している。
【0054】
なお、第4実施例の投影光学系においては、開口絞りASは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置されている。
さて、以下に示す表1〜表8に数値実施例の諸元の値並びに条件対応数値を掲げる。
【0055】
但し、各表において、左端の数字は第1物体側(レチクルR側)からの順序を表し、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面間隔、nは365.0nmにおける屈折率、d0は第1物体(レチクルR)から第1レンズ群G1の最も第1物体側(レチクルR側)のレンズ面(第1レンズ面)までの距離、WDは第5レンズ群G5の最も第2物体側(ウエハW側)のレンズ面から第2物体面(ウエハW面)までの距離、βは投影光学系の投影倍率、NAは投影光学系の第2物体側での開口数、φEXは第2物体面(プレートP面)における露光領域の半径、Lは物像間距離(第1物体(レチクルR)から第2物体(ウエハW)までの距離)、f1は第1レンズ群G1中の部分群G1pの焦点距離、f2は第2レンズ群G2中の部分群G2nの焦点距離、f3は第3レンズ群G3中の部分群G3pの焦点距離、f4は第4レンズ群G4中の部分群G4nの焦点距離、f5pは第5レンズ群G5中の部分群G5pの焦点距離である。また、各表において、f5gは第5レンズ群中の正レンズG5gの焦点距離、R5gは第5レンズ群中の正レンズG5gの第2物体側(ウエハW側)の凹面の曲率半径、Rn1は第5レンズ群G5中の第1物体側(レチクルR側)に向けられた第1の凹面N1の曲率半径、Rn2は第5レンズ群G5中の第2物体側(ウエハW側)に向けられた第2の凹面N2の曲率半径、Rn3は第5レンズ群G5中の第2物体側に向けられて第2の凹面N2よりも第2物体側に位置する第3の凹面N3の曲率半径、Rp1は第2レンズ群G2中の正レンズの第2物体側(ウエハW側)に向けられた面の曲率半径である。
【0056】
【表1】
【0057】
【表2】
【0058】
【表3】
【0059】
【表4】
【0060】
【表5】
【0061】
【表6】
【0062】
【表7】
【0063】
【表8】
以上の各実施例の諸元の値より、第1〜第4実施例の投影光学系は、広い露光領域を確保しながら、高い開口数が達成されている事が理解できる。
【0064】
また、図4、図7、図10及び図13はそれぞれ第1〜第4実施例の投影光学系の縦収差図を示している。そして、図5、図8、図11及び図14はそれぞれ第1〜第4実施例の投影光学系の子午方向(タンジェンシャル方向)及び球欠方向(サジタル方向)における横収差図を示している。
ここで、各収差図において、NAは投影光学系の開口数、Yは像高を示しており、また、非点収差図中において、点線は子午的像面(タンジェンシャル像面)、実線は球欠的像面(サジタル像面)を示している。
【0065】
各収差図の比較より、各実施例とも諸収差がバランス良く補正され、特に広い露光領域の全てにおいて諸収差が良好に補正されていることが理解される。
なお、以上の各実施例では、光源としてi線の紫外光を供給するものを用いた例を示したがこれに限ることなく、193nm,248.8nm の光を供給するエキシマレーザ等の極紫外光源や、g線(435.8nm)やh線(404.7nm)の光を供給する水銀アークランプ、さらにはそれ以外の紫外領域の光を供給する光源を用いたものにも応用し得ることは言うまでもない。
【0066】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、大きな開口数と広い露光領域とを確保しつつ両側テレセントリックとしながらも、諸収差、特にディストーションを極めて良好に補正し得る高性能な投影光学系を実現できる。
そして、本発明にかかる投影光学系を投影露光装置に適用すれば、極めて微細な回路パターンをウエハ上の広い露光領域に形成することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる投影光学系を一括露光型の投影露光装置に適用した例を概略的に示す斜視図である。
【図2】本発明にかかる投影光学系を走査露光型の投影露光装置に適用した例を概略的に示す斜視図である。
【図3】第1実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図4】第1実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図5】第1実施例の投影光学系による横収差図である。
【図6】第2実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図7】第2実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図8】第2実施例の投影光学系による横収差図である。
【図9】第3実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図10】第3実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図11】第3実施例の投影光学系による横収差図である。
【図12】第4実施例の投影光学系のレンズ構成図である。
【図13】第4実施例の投影光学系による縦収差図である。
【図14】第4実施例の投影光学系による横収差図である。
【符号の説明】
G1:第1レンズ群、
G2:第2レンズ群、
G3:第3レンズ群、
G4:第4レンズ群、
G5:第5レンズ群、
G1p:第1レンズ群中の部分群、
G2n:第2レンズ群中の部分群、
G3p:第3レンズ群中の部分群、
G4n:第4レンズ群中の部分群、
G5p:第5レンズ群中の部分群、
G5g:第5レンズ群中の正レンズ、
Claims (17)
- 第1物体の像を第2物体上に形成する投影光学系において、
前記第1物体側から順に、
正の屈折力を有し、3枚の正レンズを含む第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、3枚の負レンズと1枚の正レンズとを含む第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、3枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む第3レンズ群と、
負の屈折力を有し、3枚の負レンズを含む第4レンズ群と、
正の屈折力を有し、6枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む第5レンズ群とを備え、
前記第1レンズ群は少なくとも2枚の正レンズを含む部分群G1pを有し、
前記第2レンズ群は少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G2nを有し、
前記第3レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含む部分群G3pを有し、
前記第4レンズ群は少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G4nを有し、
前記第5レンズ群は少なくとも5枚の正レンズを含む部分群G5pと最も第2物体側に配置されて第2物体側に凹面を向けた正レンズG5gとを有し、
以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
0.08 < f1/L< 0.25
0.03 <-f2/L< 0.1
0.08 < f3/L< 0.3
0.035<-f4/L< 0.11
0.1 < f5p/L<0.25
0.07 < f5g/L<0.21
0.25 < R5g/L<0.83
但し、
L :前記第1物体から前記第2物体までの距離、
f1 :前記第1レンズ群中の部分群G1pの焦点距離、
f2 :前記第2レンズ群中の部分群G2nの焦点距離、
f3 :前記第3レンズ群中の部分群G3pの焦点距離、
f4 :前記第4レンズ群中の部分群G4nの焦点距離、
f5p:前記第5レンズ群中の部分群G5pの焦点距離、
f5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの焦点距離、
R5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの第2物体側の凹面の曲率半径、である。 - 前記第5レンズ群は、第1物体側に向けられた第1の凹面N1を有し、
該凹面N1の曲率半径をRn1とするとき以下の条件を満たすことを特徴とする請求項1記載の投影光学系。
0.125<-Rn1/L<0.33 - 前記第5レンズ群は、以下の条件を満足する少なくとも4枚の正レンズを含むことを特徴とする請求項1または2記載の投影光学系。
-10<(r1+r2)/(r1-r2)<-0.1
但し、
r1:前記少なくとも4枚の正レンズの第1物体側の面の曲率半径、
r2:前記少なくとも4枚の正レンズの第2物体側の面の曲率半径、である。 - 前記第5レンズ群は、第2物体側に向けられた第2の凹面N2と、該第2の凹面N2よりも第2物体側に位置し第2物体側に向けられた第3の凹面N3とを有し、
以下の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の投影光学系。
0.16 <Rn2/L< 0.38
0.055<Rn3/L< 0.11
但し、
Rn2:前記第2の凹面N2の曲率半径、
Rn3:前記第3の凹面N3の曲率半径、
である。 - 前記第2レンズ群は、少なくとも1つの正レンズを含み、該正レンズの第2物体を向いた面の曲率半径をRp1とするとき以下の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項記載の投影光学系。
0.23 <-Rp1/L< 0.5 - 前記第2レンズ群中の正レンズは、前記第2レンズ群中の部分群G2nよりも第1物体側に配置されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第3レンズ群中の負レンズは、前記第3レンズ群中の部分群G3pよりも第1物体側に配置されることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第4レンズ群の最も第1物体側には、第1物体側に凸面を向けたレンズが配置され、前記第4レンズ群の最も第2物体側には、第2物体側に凸面を向けたレンズが配置されることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第2レンズ群の最も第1物体側には、正レンズが配置され、
前記第2レンズ群の最も第2物体側には、部分群G2nが配置されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項記載の投影光学系。 - 前記第5レンズ群中の第1及び第2の凹面N1,N2は、前記第5レンズ群中の部分群G5p中に位置することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第1レンズ群中の部分群G1pは、正レンズのみからなることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第2レンズ群中の部分群G2nは、負レンズのみからなることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第3レンズ群中の部分群G3pは、正レンズのみからなることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第4レンズ群中の部分群G4nは、負レンズのみからなることを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項記載の投影光学系。
- 前記第1物体を照明する照明光学系と、
前記第1物体を支持する第1支持部材と、
請求項1乃至14のいずれか一項記載の投影光学系と、
前記第2物体を支持する第2支持部材とを備えることを特徴とする投影露光装置。 - 所定の回路パターンが描かれたマスクを紫外域の露光光で照明する工程と、
請求項1乃至14のいずれか一項記載の投影光学系を用いて前記照明されたマスクの像を基板上に形成する工程とを含むデバイス製造方法。 - 第1物体の像を第2物体上に形成する投影光学系において、
前記第1物体と前記第2物体との間の光路中に配置されて、少なくとも2枚の正レンズを含む部分群G1pを備え、全体として3枚の正レンズを含む正屈折力の第1レンズ群と、
前記第1レンズ群と前記第2物体との間の光路中に配置されて、少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G2nを備え、全体として3枚の負レンズと1枚の正レンズとを含む負屈折力の第2レンズ群と、
前記第2レンズ群と前記第2物体との間の光路中に配置されて、少なくとも3枚の正レンズを含む部分群G3pを備え、全体として3枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む正屈折力の第3レンズ群と、
前記第3レンズ群と前記第2物体との間の光路中に配置されて、少なくとも3枚の負レンズを含む部分群G4nを備え、全体として3枚の負レンズを含む負屈折力の第4レンズ群と、
前記第4レンズ群と前記第2物体との間の光路中に配置されて、少なくとも5枚の正レンズを含む部分群G5pと最も第2物体側に配置されて第2物体側に凹面を向けた正レンズG5gとを備え、全体として6枚の正レンズと1枚の負レンズとを含む正の屈折力の第5レンズ群とを備え、
以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
0.08 < f1/L< 0.25
0.03 <-f2/L< 0.1
0.08 < f3/L< 0.3
0.035<-f4/L< 0.11
0.1 < f5p/L<0.25
0.07 < f5g/L<0.21
0.25 < R5g/L<0.83
但し、
L :前記第1物体から前記第2物体までの距離、
f1 :前記第1レンズ群中の部分群G1pの焦点距離、
f2 :前記第2レンズ群中の部分群G2nの焦点距離、
f3 :前記第3レンズ群中の部分群G3pの焦点距離、
f4 :前記第4レンズ群中の部分群G4nの焦点距離、
f5p:前記第5レンズ群中の部分群G5pの焦点距離、
f5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの焦点距離、
R5g:前記第5レンズ群中の正レンズG5gの第2物体側の凹面の曲率半径、である。
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