JPH103041A - 反射屈折縮小光学系 - Google Patents
反射屈折縮小光学系Info
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- JPH103041A JPH103041A JP8175925A JP17592596A JPH103041A JP H103041 A JPH103041 A JP H103041A JP 8175925 A JP8175925 A JP 8175925A JP 17592596 A JP17592596 A JP 17592596A JP H103041 A JPH103041 A JP H103041A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビームスプリッターを用いた構成において、
結像性能の低下や光量損失やフレアー等の迷光の発生を
回避することができ、紫外線波長域でクオーターミクロ
ン単位の解像度を有する反射屈折縮小光学系。 【解決手段】 物体面からの発散光は、物体面からの発
散光をほぼ平行な光に変換するための第1光学系S1、
光路変換のための透過反射面を有するビームスプリッタ
ーBS、凹面鏡Mと少なくとも1つの負屈折力を有する
屈折素子とを有し且つ全体としてほぼ等倍の結像倍率を
有する第2光学系S2、ビームスプリッターBS、およ
び第3光学系S3を介して、物体面の縮小像を形成す
る。そして、所定の条件式(1)〜(3)を満足する。
結像性能の低下や光量損失やフレアー等の迷光の発生を
回避することができ、紫外線波長域でクオーターミクロ
ン単位の解像度を有する反射屈折縮小光学系。 【解決手段】 物体面からの発散光は、物体面からの発
散光をほぼ平行な光に変換するための第1光学系S1、
光路変換のための透過反射面を有するビームスプリッタ
ーBS、凹面鏡Mと少なくとも1つの負屈折力を有する
屈折素子とを有し且つ全体としてほぼ等倍の結像倍率を
有する第2光学系S2、ビームスプリッターBS、およ
び第3光学系S3を介して、物体面の縮小像を形成す
る。そして、所定の条件式(1)〜(3)を満足する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射面と屈折面とを
有する反射屈折縮小光学系に関し、特に半導体素子や液
晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に
使用される投影露光装置の投影光学系に好適な、紫外線
波長域でクオーターミクロン単位の解像度を有する反射
屈折縮小光学系に関するものである。
有する反射屈折縮小光学系に関し、特に半導体素子や液
晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に
使用される投影露光装置の投影光学系に好適な、紫外線
波長域でクオーターミクロン単位の解像度を有する反射
屈折縮小光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程において、フォトマクスまたはレチクル
(以下、「マスク」という)のパターンを投影光学系を
介してフォトレジスト等が塗布されたウエハ(またはガ
ラスプレート等)上に転写する投影露光装置が使用され
ている。この種の投影露光装置では、半導体素子等の集
積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像
力はますます高まっている。この解像力に関する要求を
満足するためには、照明光の波長を短くし且つ投影光学
系の開口数(NA)を大きくする必要がある。しかしな
がら、照明光の波長を短くすると、光の吸収が発生する
ため、実用に耐え得る光学材料の種類は限られる。たと
えば、300nm以下の波長を有する光の場合、実用上
使用可能な光学材料は石英および蛍石だけである。
ソグラフィ工程において、フォトマクスまたはレチクル
(以下、「マスク」という)のパターンを投影光学系を
介してフォトレジスト等が塗布されたウエハ(またはガ
ラスプレート等)上に転写する投影露光装置が使用され
ている。この種の投影露光装置では、半導体素子等の集
積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像
力はますます高まっている。この解像力に関する要求を
満足するためには、照明光の波長を短くし且つ投影光学
系の開口数(NA)を大きくする必要がある。しかしな
がら、照明光の波長を短くすると、光の吸収が発生する
ため、実用に耐え得る光学材料の種類は限られる。たと
えば、300nm以下の波長を有する光の場合、実用上
使用可能な光学材料は石英および蛍石だけである。
【0003】ところで、石英のアッベ数と蛍石のアッベ
数とは、色収差を補正するのに十分な程は離れていな
い。したがって、たとえば300nm以下の波長を有す
る光の場合、石英や蛍石からなる屈折系だけで投影光学
系を構成すると、色収差の補正が困難となる。一方、反
射系では、色収差が発生しない。そこで、投影露光装置
の投影光学系として、反射系と屈折系とを組み合わせ
た、いわゆる反射屈折光学系が種々提案されている。反
射系に対する光束の入出力を行うための光路変換用ビー
ムスプリッターを有する反射屈折縮小光学系としては、
特公平7−117648号公報、特開平6−30097
3号公報、特開平5−88089号公報、特開平3−2
82527号公報、およびPCT/EP95/0171
9の公表公報等に開示されている。
数とは、色収差を補正するのに十分な程は離れていな
い。したがって、たとえば300nm以下の波長を有す
る光の場合、石英や蛍石からなる屈折系だけで投影光学
系を構成すると、色収差の補正が困難となる。一方、反
射系では、色収差が発生しない。そこで、投影露光装置
の投影光学系として、反射系と屈折系とを組み合わせ
た、いわゆる反射屈折光学系が種々提案されている。反
射系に対する光束の入出力を行うための光路変換用ビー
ムスプリッターを有する反射屈折縮小光学系としては、
特公平7−117648号公報、特開平6−30097
3号公報、特開平5−88089号公報、特開平3−2
82527号公報、およびPCT/EP95/0171
9の公表公報等に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
公報に開示の従来の反射屈折縮小光学系では、光路変換
のための透過反射面を有するビームスプリッターを用い
ている。この場合、特開平3−282527号公報等に
も開示されているように、光量損失やフレアー等の迷光
の発生を回避するためには、ビームスプリッターとして
偏光ビームスプリッターの採用が必要となる。偏光ビー
ムスプリッターの透過反射面には、入射光がP偏光であ
る場合にはこれを透過させ、S偏光である場合にはこれ
を反射する多層構造の透過反射膜を形成する必要があ
る。しかしながら、波長がたとえば230nm以下にな
ると、光の吸収などの発生により、透過反射膜を形成す
るのに使用可能な物質は限定され、広範囲に亘る入射角
度を有する光線に対して透過反射膜の特性を一定に保つ
ことはかなり難しい。
公報に開示の従来の反射屈折縮小光学系では、光路変換
のための透過反射面を有するビームスプリッターを用い
ている。この場合、特開平3−282527号公報等に
も開示されているように、光量損失やフレアー等の迷光
の発生を回避するためには、ビームスプリッターとして
偏光ビームスプリッターの採用が必要となる。偏光ビー
ムスプリッターの透過反射面には、入射光がP偏光であ
る場合にはこれを透過させ、S偏光である場合にはこれ
を反射する多層構造の透過反射膜を形成する必要があ
る。しかしながら、波長がたとえば230nm以下にな
ると、光の吸収などの発生により、透過反射膜を形成す
るのに使用可能な物質は限定され、広範囲に亘る入射角
度を有する光線に対して透過反射膜の特性を一定に保つ
ことはかなり難しい。
【0005】また、従来の反射屈折縮小光学系では、偏
光ビームスプリッターの透過反射面に対して、少なくと
も1回は収斂光束または発散光束を入射させている。こ
のため、透過反射膜の角度特性などに起因して、結像性
能の低下を回避することはできず、光量損失やフレアー
等の迷光の発生も回避することができない。また、収斂
光束または発散光束を入射させる場合には透過反射膜を
多層構造で構成するため、収斂光束または発散光束が透
過反射膜に入射すると、波面収差が大きく発生し、解像
力の低下や歪曲収差の発生を招いてしまう。さらに、偏
光ビームスプリッターと反射系である凹面鏡との間の光
路中に1/4波長板を用いる必要があるが、従来技術で
は1/4波長板に収斂光束または発散光束を入射させて
いる。このため、1/4波長板から射出された光束の偏
光状態が不均一になり、結像性能が低下し、光量損失や
フレアー等の迷光が発生する原因となってしまう。
光ビームスプリッターの透過反射面に対して、少なくと
も1回は収斂光束または発散光束を入射させている。こ
のため、透過反射膜の角度特性などに起因して、結像性
能の低下を回避することはできず、光量損失やフレアー
等の迷光の発生も回避することができない。また、収斂
光束または発散光束を入射させる場合には透過反射膜を
多層構造で構成するため、収斂光束または発散光束が透
過反射膜に入射すると、波面収差が大きく発生し、解像
力の低下や歪曲収差の発生を招いてしまう。さらに、偏
光ビームスプリッターと反射系である凹面鏡との間の光
路中に1/4波長板を用いる必要があるが、従来技術で
は1/4波長板に収斂光束または発散光束を入射させて
いる。このため、1/4波長板から射出された光束の偏
光状態が不均一になり、結像性能が低下し、光量損失や
フレアー等の迷光が発生する原因となってしまう。
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、ビームスプリッターを用いた構成において、
結像性能の低下や光量損失やフレアー等の迷光の発生を
回避することができ、紫外線波長域でクオーターミクロ
ン単位の解像度を有する反射屈折縮小光学系を提供する
ことを目的とする。
のであり、ビームスプリッターを用いた構成において、
結像性能の低下や光量損失やフレアー等の迷光の発生を
回避することができ、紫外線波長域でクオーターミクロ
ン単位の解像度を有する反射屈折縮小光学系を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体面からの発散光をほぼ平行
な光に変換するための第1光学系S1と、光路変換のた
めの透過反射面を有するビームスプリッターBSと、凹
面鏡Mと少なくとも1つの負屈折力を有する屈折素子と
を有し且つ全体としてほぼ等倍の結像倍率を有する第2
光学系S2と、第3光学系S3とを備え、前記物体面か
らの発散光は、前記第1光学系S1を介してほぼ平行な
光となり、前記ビームスプリッターBSを介して前記第
2光学系S2に入射し、前記凹面鏡Mによって反射さ
れ、前記ビームスプリッターBSにほぼ平行な光となっ
て再び入射し、前記第3光学系S3を介して前記物体面
の縮小像を形成し、前記凹面鏡Mの結像倍率をβm と
し、前記第2光学系S2の焦点距離をf2とし、前記第
3光学系S3の焦点距離をf3とし、前記第3光学系S
3の結像倍率をβ3としたとき、 0.7<|βm |<1.5 |f3/f2|<0.15 |β3|<0.15 の条件を満足することを特徴とする反射屈折縮小光学系
を提供する。
に、本発明においては、物体面からの発散光をほぼ平行
な光に変換するための第1光学系S1と、光路変換のた
めの透過反射面を有するビームスプリッターBSと、凹
面鏡Mと少なくとも1つの負屈折力を有する屈折素子と
を有し且つ全体としてほぼ等倍の結像倍率を有する第2
光学系S2と、第3光学系S3とを備え、前記物体面か
らの発散光は、前記第1光学系S1を介してほぼ平行な
光となり、前記ビームスプリッターBSを介して前記第
2光学系S2に入射し、前記凹面鏡Mによって反射さ
れ、前記ビームスプリッターBSにほぼ平行な光となっ
て再び入射し、前記第3光学系S3を介して前記物体面
の縮小像を形成し、前記凹面鏡Mの結像倍率をβm と
し、前記第2光学系S2の焦点距離をf2とし、前記第
3光学系S3の焦点距離をf3とし、前記第3光学系S
3の結像倍率をβ3としたとき、 0.7<|βm |<1.5 |f3/f2|<0.15 |β3|<0.15 の条件を満足することを特徴とする反射屈折縮小光学系
を提供する。
【0008】本発明の好ましい態様によれば、前記第3
光学系S3は、開口絞りASを有し、前記反射屈折縮小
光学系は、像側にテレセントリックである。また、前記
ビームスプリッターBSは、入射光の偏光状態に応じて
光を透過または反射する透過反射面を有する偏光ビーム
スプリッターであり、前記偏光ビームスプリッターBS
と前記凹面鏡Mとの間の光路中には、1/4波長板が設
けられ、前記1/4波長板は、前記偏光ビームスプリッ
ターBSを介してまたは前記凹面鏡Mを介してほぼ平行
な光が入射するように配置されていることが好ましい。
光学系S3は、開口絞りASを有し、前記反射屈折縮小
光学系は、像側にテレセントリックである。また、前記
ビームスプリッターBSは、入射光の偏光状態に応じて
光を透過または反射する透過反射面を有する偏光ビーム
スプリッターであり、前記偏光ビームスプリッターBS
と前記凹面鏡Mとの間の光路中には、1/4波長板が設
けられ、前記1/4波長板は、前記偏光ビームスプリッ
ターBSを介してまたは前記凹面鏡Mを介してほぼ平行
な光が入射するように配置されていることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】上述のように、本発明において
は、第1光学系S1を介してビームスプリッターBSに
入射する光束および第2光学系S2を介してビームスプ
リッターBSに入射する光束をそれぞれコリメート(ほ
ぼ平行な光に変換)することによって、ビームスプリッ
ターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差を少な
くしている。この構成により、透過反射膜において考慮
すべき角度特性の範囲が狭くなるので、より単純な構成
および限られた膜材料で十分な性能を有する透過反射膜
を形成することができる。
は、第1光学系S1を介してビームスプリッターBSに
入射する光束および第2光学系S2を介してビームスプ
リッターBSに入射する光束をそれぞれコリメート(ほ
ぼ平行な光に変換)することによって、ビームスプリッ
ターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差を少な
くしている。この構成により、透過反射膜において考慮
すべき角度特性の範囲が狭くなるので、より単純な構成
および限られた膜材料で十分な性能を有する透過反射膜
を形成することができる。
【0010】その結果、たとえば偏光ビームスプリッタ
ーを用いた構成においても、結像性能の低下や光量損失
やフレアー等の迷光の発生を回避しつつ、紫外線波長域
でクオーターミクロン単位の解像度を実現することがで
きる。また、透過反射膜で発生する波面収差が小さくな
り、解像力の低下や歪曲収差の発生を抑えることができ
る。さらに、第2光学系S2が少なくとも1つの負レン
ズと凹面鏡Mとを含むことにより、第1光学系S1およ
び第3光学系S3で発生する像面湾曲、球面収差、色収
差等を第2光学系S2で良好に補正することが可能とな
る。また、第2光学系S2がほぼ1倍の結像倍率を有す
ることにより、高次収差の発生を回避することができ
る。
ーを用いた構成においても、結像性能の低下や光量損失
やフレアー等の迷光の発生を回避しつつ、紫外線波長域
でクオーターミクロン単位の解像度を実現することがで
きる。また、透過反射膜で発生する波面収差が小さくな
り、解像力の低下や歪曲収差の発生を抑えることができ
る。さらに、第2光学系S2が少なくとも1つの負レン
ズと凹面鏡Mとを含むことにより、第1光学系S1およ
び第3光学系S3で発生する像面湾曲、球面収差、色収
差等を第2光学系S2で良好に補正することが可能とな
る。また、第2光学系S2がほぼ1倍の結像倍率を有す
ることにより、高次収差の発生を回避することができ
る。
【0011】以下、本発明の各条件式について説明す
る。本発明においては、以下の条件式(1)〜(3)を
満足する。 0.7<|βm |<1.5 (1) |f3/f2|<0.15 (2) |β3|<0.15 (3) ここで、 βm :凹面鏡Mの結像倍率 f2:第2光学系S2の焦点距離 f3:第3光学系S3の焦点距離 β3:第3光学系S3の結像倍率
る。本発明においては、以下の条件式(1)〜(3)を
満足する。 0.7<|βm |<1.5 (1) |f3/f2|<0.15 (2) |β3|<0.15 (3) ここで、 βm :凹面鏡Mの結像倍率 f2:第2光学系S2の焦点距離 f3:第3光学系S3の焦点距離 β3:第3光学系S3の結像倍率
【0012】条件式(1)は、凹面鏡Mの結像倍率につ
いて適切な範囲を規定している。条件式(1)の上限値
および下限値で規定される範囲を逸脱すると、ビームス
プリッターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差
が大きくなりすぎて、上述の本発明の作用効果を奏する
ことができなくなる。また、第2光学系S2で発生する
高次収差も大きくなる。なお、条件式(1)において、
上限値を1.3に、下限値を0.8に設定することがさ
らに好ましい。
いて適切な範囲を規定している。条件式(1)の上限値
および下限値で規定される範囲を逸脱すると、ビームス
プリッターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差
が大きくなりすぎて、上述の本発明の作用効果を奏する
ことができなくなる。また、第2光学系S2で発生する
高次収差も大きくなる。なお、条件式(1)において、
上限値を1.3に、下限値を0.8に設定することがさ
らに好ましい。
【0013】条件式(2)は、第2光学系S2の焦点距
離と第3光学系S3の焦点距離との比について適切な範
囲を規定している。条件式(2)の上限値を上回ると、
ビームスプリッターBSの透過反射面に入射する光線の
角度の差が大きくなりすぎて、上述の本発明の作用効果
を奏することができなくなる。なお、条件式(2)にお
いて、上限値を0.1に設定することがさらに好まし
い。
離と第3光学系S3の焦点距離との比について適切な範
囲を規定している。条件式(2)の上限値を上回ると、
ビームスプリッターBSの透過反射面に入射する光線の
角度の差が大きくなりすぎて、上述の本発明の作用効果
を奏することができなくなる。なお、条件式(2)にお
いて、上限値を0.1に設定することがさらに好まし
い。
【0014】条件式(3)は、第3光学系の結像倍率に
ついて適切な範囲を規定している。条件式(3)の上限
値を上回ると、ビームスプリッターBSへの透過反射面
に入射する光線の角度の差が大きくなりすぎて、上述の
本発明の作用効果を奏することができなくなる。なお、
条件式(3)において、上限値を0.1に設定すること
がさらに好ましい。
ついて適切な範囲を規定している。条件式(3)の上限
値を上回ると、ビームスプリッターBSへの透過反射面
に入射する光線の角度の差が大きくなりすぎて、上述の
本発明の作用効果を奏することができなくなる。なお、
条件式(3)において、上限値を0.1に設定すること
がさらに好ましい。
【0015】また、いわゆるスリットスキャンタイプの
投影露光装置では、細長い矩形状(スリット状)の照明
フィールドをマスク上に形成し、マスクとウエハとを投
影光学系に対して相対移動させながら走査露光を行うこ
とによって、マスクパターンをウエハ上に転写する。こ
のスリットスキャンタイプの投影露光装置に本発明の反
射屈折縮小光学系を適用する場合、照明フィールドの長
手方向に対してビームスプリッターBSの透過反射面が
平行になるように構成することが好ましい。この構成に
より、ビームスプリッターBSの透過反射面に入射する
光線の角度の差を大きくすることなく、像面であるウエ
ハ上において大きな露光領域を確保することが可能とな
る。
投影露光装置では、細長い矩形状(スリット状)の照明
フィールドをマスク上に形成し、マスクとウエハとを投
影光学系に対して相対移動させながら走査露光を行うこ
とによって、マスクパターンをウエハ上に転写する。こ
のスリットスキャンタイプの投影露光装置に本発明の反
射屈折縮小光学系を適用する場合、照明フィールドの長
手方向に対してビームスプリッターBSの透過反射面が
平行になるように構成することが好ましい。この構成に
より、ビームスプリッターBSの透過反射面に入射する
光線の角度の差を大きくすることなく、像面であるウエ
ハ上において大きな露光領域を確保することが可能とな
る。
【0016】また、本発明の反射屈折縮小光学系を像側
にテレセントリックに構成することにより、像面のたわ
み(光軸方向のずれ)に起因する像歪みをほぼ無視する
ことのできる量に抑えることができる。さらに、第3光
学系S3の光路中に可変絞り(開口部の径が可変の開口
絞り)を設けることにより、いわゆるコヒーレンスファ
クタ(σ値)を調整することができる。なお、例えば特
公昭62−50811号公報には、焦点深度を深くし且
つ解像力を増大させる手法として、マスクパターン中の
所定部分の位相を他の部分の位相からシフトさせる位相
シフト法が提案されている。本発明においては、コヒー
レンスファクタ(σ値)を調整することが可能であるた
め、この位相シフト法の効果をさらに向上させることが
できるという利点がある。また、位相シフト法以外に、
いわゆる瞳フィルターと呼ばれる技術を適用して焦点深
度を深くすることも可能である。
にテレセントリックに構成することにより、像面のたわ
み(光軸方向のずれ)に起因する像歪みをほぼ無視する
ことのできる量に抑えることができる。さらに、第3光
学系S3の光路中に可変絞り(開口部の径が可変の開口
絞り)を設けることにより、いわゆるコヒーレンスファ
クタ(σ値)を調整することができる。なお、例えば特
公昭62−50811号公報には、焦点深度を深くし且
つ解像力を増大させる手法として、マスクパターン中の
所定部分の位相を他の部分の位相からシフトさせる位相
シフト法が提案されている。本発明においては、コヒー
レンスファクタ(σ値)を調整することが可能であるた
め、この位相シフト法の効果をさらに向上させることが
できるという利点がある。また、位相シフト法以外に、
いわゆる瞳フィルターと呼ばれる技術を適用して焦点深
度を深くすることも可能である。
【0017】また、本発明では、光量損失やフレアー等
の迷光の発生を回避するために、ビームスプリッターB
Sとして偏光ビームスプリッターを採用することが好ま
しい。なお、偏光ビームスプリッターの採用に伴って、
偏光ビームスプリッターBSと凹面鏡Mとの間の光路中
には、1/4波長板を付設することが必要となる。この
場合、偏光ビームスプリッターBSを介して入射する場
合にも凹面鏡Mを介して入射する場合にも、1/4波長
板に対して常にほぼ平行な光(軸上物点からのすべての
光線が光軸に対してたとえば5°以下の角度をなす)が
入射するように構成することが好ましい。この構成によ
り、1/4波長板から射出される各光線の偏光状態をほ
ぼ均一にすることができ、光量損失やフレアー等の迷光
の発生を著しく低減し、結像性能の低下を抑えて、クオ
ーターミクロン以下の解像度を実現することができる。
の迷光の発生を回避するために、ビームスプリッターB
Sとして偏光ビームスプリッターを採用することが好ま
しい。なお、偏光ビームスプリッターの採用に伴って、
偏光ビームスプリッターBSと凹面鏡Mとの間の光路中
には、1/4波長板を付設することが必要となる。この
場合、偏光ビームスプリッターBSを介して入射する場
合にも凹面鏡Mを介して入射する場合にも、1/4波長
板に対して常にほぼ平行な光(軸上物点からのすべての
光線が光軸に対してたとえば5°以下の角度をなす)が
入射するように構成することが好ましい。この構成によ
り、1/4波長板から射出される各光線の偏光状態をほ
ぼ均一にすることができ、光量損失やフレアー等の迷光
の発生を著しく低減し、結像性能の低下を抑えて、クオ
ーターミクロン以下の解像度を実現することができる。
【0018】また、本発明では、ビームスプリッターB
Sを直方体状のプリズム型ビームスプリッターで構成す
ることにより、非点収差やコマ収差の発生を回避するこ
とができる。また、本発明では、第3光学系S3がたと
えば1/4波長板のような偏光面変換光学要素を有し、
この偏光面変換要素はほぼ平行な光が入射するように配
置されていることが好ましい。この場合、偏光面変換要
素である1/4波長板の作用により円偏光状態で物体像
を形成することができるので、各光線の偏光状態をほぼ
均一に保ったまま、物体面の微細パターンの方向性に依
存しない結像性能を得ることができる。
Sを直方体状のプリズム型ビームスプリッターで構成す
ることにより、非点収差やコマ収差の発生を回避するこ
とができる。また、本発明では、第3光学系S3がたと
えば1/4波長板のような偏光面変換光学要素を有し、
この偏光面変換要素はほぼ平行な光が入射するように配
置されていることが好ましい。この場合、偏光面変換要
素である1/4波長板の作用により円偏光状態で物体像
を形成することができるので、各光線の偏光状態をほぼ
均一に保ったまま、物体面の微細パターンの方向性に依
存しない結像性能を得ることができる。
【0019】また、本発明では、正の屈折力を有する第
1レンズ群G1と、少なくとも2枚の負レンズを含み全
体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、少な
くとも2枚の正レンズを含み全体として正の屈折力を有
する第3レンズ群G3とで第1光学系S1を構成するこ
とにより、各収差を良好に補正することができる。さら
に、本発明の反射屈折縮小光学系を物体側にテレセント
リックに構成することにより、物体面のたわみ(光軸方
向のずれ)に起因する像歪みをほぼ無視することのでき
る量に抑えることができる。
1レンズ群G1と、少なくとも2枚の負レンズを含み全
体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、少な
くとも2枚の正レンズを含み全体として正の屈折力を有
する第3レンズ群G3とで第1光学系S1を構成するこ
とにより、各収差を良好に補正することができる。さら
に、本発明の反射屈折縮小光学系を物体側にテレセント
リックに構成することにより、物体面のたわみ(光軸方
向のずれ)に起因する像歪みをほぼ無視することのでき
る量に抑えることができる。
【0020】本発明では、上述の第1光学系S1の構成
および物体側にテレセントリックな構成に加えて、次の
条件式(4)を満足することが望ましい。 1.2<|f3/f12|<2.5 (4) ここで、 f12:第1光学系S1中の第2レンズ群G2の焦点距離
および物体側にテレセントリックな構成に加えて、次の
条件式(4)を満足することが望ましい。 1.2<|f3/f12|<2.5 (4) ここで、 f12:第1光学系S1中の第2レンズ群G2の焦点距離
【0021】条件式(4)は、第3光学系S3の焦点距
離と第1光学系S1中の第2レンズ群G2の焦点距離と
の比について適切な範囲を規定している。条件式(4)
の上限値を上回ると、第2レンズ群G2の屈折力が強く
なりすぎて、歪曲収差および像面歪曲の高次収差を良好
に補正することができなくなってしまう。一方、条件式
(4)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2によるペ
ッツバール和の補正が不十分となる。その結果、第2レ
ンズ群G2によるペッツバール和の補正不足を補うため
に、第2光学系S2のペッツバール和補正の負担が大き
くなり、コマ収差および球面収差の高次収差を良好に補
正することができなくなってしまう。
離と第1光学系S1中の第2レンズ群G2の焦点距離と
の比について適切な範囲を規定している。条件式(4)
の上限値を上回ると、第2レンズ群G2の屈折力が強く
なりすぎて、歪曲収差および像面歪曲の高次収差を良好
に補正することができなくなってしまう。一方、条件式
(4)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2によるペ
ッツバール和の補正が不十分となる。その結果、第2レ
ンズ群G2によるペッツバール和の補正不足を補うため
に、第2光学系S2のペッツバール和補正の負担が大き
くなり、コマ収差および球面収差の高次収差を良好に補
正することができなくなってしまう。
【0022】前述したように、本発明では、ビームスプ
リッターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差を
少なくしている。したがって、波長がたとえば230n
m以下の紫外線波長域においても、透過反射を複雑な多
層構造にする必要がなく、良好な結像性能を確保し、よ
り微細な解像度を実現することができる。
リッターBSの透過反射面に入射する光線の角度の差を
少なくしている。したがって、波長がたとえば230n
m以下の紫外線波長域においても、透過反射を複雑な多
層構造にする必要がなく、良好な結像性能を確保し、よ
り微細な解像度を実現することができる。
【0023】また、本発明では、少なくとも2つの互い
に異なる光学材料からなる屈折素子を含むように第3光
学系S3を構成することにより、広い帯域の波長光に対
して良好な色収差補正が可能となる。特に、少なくとも
1つの石英からなる負レンズと、少なくとも3つの蛍石
からなる正レンズとを含むように第3光学系S3を構成
することにより、色収差の高次収差を良好に補正するこ
とができる。
に異なる光学材料からなる屈折素子を含むように第3光
学系S3を構成することにより、広い帯域の波長光に対
して良好な色収差補正が可能となる。特に、少なくとも
1つの石英からなる負レンズと、少なくとも3つの蛍石
からなる正レンズとを含むように第3光学系S3を構成
することにより、色収差の高次収差を良好に補正するこ
とができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。本発明の各実施例にかかる反射屈折縮小
光学系は、第1光学系S1と、ビームスプリッターBS
と、凹面鏡Mを有する第2光学系S2と、第3光学系S
3とを備えている。そして、物体面からの発散光は、第
1光学系S1を介してほぼ平行な光となり、ビームスプ
リッターBSを介して第2光学系S2に入射し、凹面鏡
Mによって反射され、ビームスプリッターBSにほぼ平
行な光となって再び入射し、第3光学系S3を介して物
体面の縮小像を形成する。なお、第1光学系S1は、正
の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有
する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レン
ズ群G3とから構成されている。
いて説明する。本発明の各実施例にかかる反射屈折縮小
光学系は、第1光学系S1と、ビームスプリッターBS
と、凹面鏡Mを有する第2光学系S2と、第3光学系S
3とを備えている。そして、物体面からの発散光は、第
1光学系S1を介してほぼ平行な光となり、ビームスプ
リッターBSを介して第2光学系S2に入射し、凹面鏡
Mによって反射され、ビームスプリッターBSにほぼ平
行な光となって再び入射し、第3光学系S3を介して物
体面の縮小像を形成する。なお、第1光学系S1は、正
の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有
する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レン
ズ群G3とから構成されている。
【0025】〔第1実施例〕図1は、本発明の第1実施
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図1において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、両凸レンズ、両凸レンズ、および両凹レ
ンズから構成されている。また、第2レンズ群G2は、
物体側から順に、両凹レンズ、両凹レンズ、および物体
側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成されてい
る。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物
体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、
両凸レンズ、平面鏡FM、および物体側に凹面を向けた
正メニスカスレンズから構成されている。
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図1において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、両凸レンズ、両凸レンズ、および両凹レ
ンズから構成されている。また、第2レンズ群G2は、
物体側から順に、両凹レンズ、両凹レンズ、および物体
側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成されてい
る。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物
体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、
両凸レンズ、平面鏡FM、および物体側に凹面を向けた
正メニスカスレンズから構成されている。
【0026】また、第2光学系S2は、ビームスプリッ
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、両凸レンズ、両
凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、両凹レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズ、および両凸レンズから構成されている。なお、ビ
ームスプリッターBSを偏光ビームスプリッターで構成
する場合には、平行平面板PP1を1/4波長板、ある
いはその支持基板にすることができる。
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、両凸レンズ、両
凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、両凹レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズ、および両凸レンズから構成されている。なお、ビ
ームスプリッターBSを偏光ビームスプリッターで構成
する場合には、平行平面板PP1を1/4波長板、ある
いはその支持基板にすることができる。
【0027】また、ビームスプリッターBSは、互いに
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図1では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図1では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
【0028】次の表(1)に、本発明の第1実施例の諸
元の値を掲げる。表(1)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(1)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
元の値を掲げる。表(1)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(1)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
【0029】
【表1】 β=−0.25 NAi =0.60 d0=70.000 面番号 r d n 1 314.200 20.000 1.560194 2 -1091.965 0.500 3 265.607 22.880 1.560194 4 -574.035 1.392 5 -13337.789 20.000 1.560194 6 332.064 35.916 7 -275.075 20.000 1.560194 8 206.410 19.511 9 -271.275 20.000 1.560194 10 1139.570 22.244 11 -147.673 23.783 1.560194 12 -821.846 18.163 13 -280.185 24.133 1.560194 14 -202.276 0.500 15 69284.072 41.298 1.501375 16 -230.221 0.500 17 2305.962 34.012 1.560194 18 -377.993 120.000 19 ∞ -120.000 (平面鏡FM) 20 14475.428 -25.000 1.560194 21 1059.011 -70.000 22 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 23 ∞ 100.000 1.560194 (透過反射面) 24 ∞ 2.000 25 ∞ 12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 26 ∞ 25.280 27 -247.692 20.000 1.560194 28 -759.263 4.155 29 -587.489 -4.155 (凹面鏡M) 30 -759.263 -20.000 1.560194 31 -247.692 -25.280 32 ∞ -12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 33 ∞ -2.000 34 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 35 ∞ -100.000 1.560194 (透過反射面) 36 ∞ -10.000 37 ∞ -17.527 (開口絞りAS) 38 -195.435 -36.117 1.501375 39 988.951 -6.087 40 479.971 21.208 1.560194 41 -795.270 -0.500 42 -547.870 -31.004 1.501375 43 629.850 -0.500 44 -192.633 -25.000 1.501375 45 -649.405 -0.500 46 -129.125 -22.497 1.501375 47 -316.689 -11.395 48 910.042 -24.583 1.560194 49 -85.152 -1.877 50 -86.103 -31.270 1.501375 51 -1752.508 -0.500 52 -145.029 -45.000 1.560194 53 2827.090 -17.000 (条件対応値) βm = 0.99999 f2 = -1859.89150 β3 = 0.04057 f3 = 144.38775 f12 = -84.02783 (1)|βm | = 0.99999 (2)|f3/f2|= 0.07763 (3)|β3| = 0.04057 (4)|f3/f12|= 1.71833
【0030】図2は、第1実施例の横収差図であって、
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図2の各横収差図を参照すると、第1実施例で
は、各像高において良好に収差補正されていることがわ
かる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差が
良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図2の各横収差図を参照すると、第1実施例で
は、各像高において良好に収差補正されていることがわ
かる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差が
良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
【0031】〔第2実施例〕図3は、本発明の第2実施
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図3において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、および
両凸レンズから構成されている。また、第2レンズ群G
2は、物体側から順に、両凹レンズ、両凹レンズ、およ
び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成さ
れている。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順
に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、物体側
に凹面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、平面
鏡FM、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、お
よび両凸レンズから構成されている。
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図3において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、および
両凸レンズから構成されている。また、第2レンズ群G
2は、物体側から順に、両凹レンズ、両凹レンズ、およ
び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成さ
れている。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順
に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、物体側
に凹面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、平面
鏡FM、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、お
よび両凸レンズから構成されている。
【0032】また、第2光学系S2は、ビームスプリッ
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、両凸レンズ、両
凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、両凹レンズ、両凸レンズ、および両凸レンズから構
成されている。なお、ビームスプリッターBSを偏光ビ
ームスプリッターで構成する場合には、平行平面板PP
1を1/4波長板、あるいはその支持基板にすることが
できる。
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、両凸レンズ、両
凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、両凹レンズ、両凸レンズ、および両凸レンズから構
成されている。なお、ビームスプリッターBSを偏光ビ
ームスプリッターで構成する場合には、平行平面板PP
1を1/4波長板、あるいはその支持基板にすることが
できる。
【0033】また、ビームスプリッターBSは、互いに
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図3では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図3では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
【0034】次の表(2)に、本発明の第2実施例の諸
元の値を掲げる。表(2)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(2)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
元の値を掲げる。表(2)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(2)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
【0035】
【表2】 β=−0.25 NAi =0.60 d0=70.000 面番号 r d n 1 555.994 20.000 1.560194 2 729.291 0.500 3 333.918 20.000 1.560194 4 985.568 0.500 5 330.373 22.384 1.560194 6 -476.963 41.837 7 -358.637 20.000 1.560194 8 199.211 21.596 9 -244.073 20.000 1.560194 10 645.547 22.034 11 -167.097 25.269 1.560194 12 -702.581 18.292 13 -196.727 23.587 1.560194 14 -189.086 1.476 15 -2889.795 38.060 1.560194 16 -241.138 0.500 17 889.873 33.956 1.560194 18 -486.862 115.000 19 ∞ -115.000 (平面鏡FM) 20 -683.956 -20.000 1.560194 21 -398.742 -11.922 22 -827.833 -25.379 1.501375 23 965.222 -70.000 24 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 25 ∞ 100.000 1.560194 (透過反射面) 26 ∞ 2.000 27 ∞ 12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 28 ∞ 25.802 29 -245.802 20.000 1.560194 30 -789.602 3.853 31 -621.462 -3.853 (凹面鏡M) 32 -789.602 -20.000 1.560194 33 -245.802 -25.802 34 ∞ -12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 35 ∞ -2.000 36 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 37 ∞ -100.000 1.560194 (透過反射面) 38 ∞ -10.000 39 ∞ -10.000 (開口絞りAS) 40 -247.504 -43.599 1.501375 41 360.874 -4.625 42 328.629 -24.769 1.560194 43 -537.148 -4.554 44 -400.000 -35.000 1.501375 45 590.915 -0.500 46 -222.033 -25.000 1.501375 47 -1399.535 -0.500 48 -151.374 -25.173 1.501375 49 -523.965 -10.596 50 799.139 -44.009 1.560194 51 -217.225 -2.500 52 -244.374 -31.923 1.560194 53 3319.649 -0.500 54 -200.174 -45.000 1.560194 55 13505.786 -17.000 (条件対応値) βm = 1.19675 f2 =-4132.86154 β3 = -0.00509 f3 = 152.98618 f12 = -87.67512 (1)|βm | = 1.19675 (2)|f3/f2|= 0.03702 (3)|β3| = 0.00509 (4)|f3/f12|= 1.74492
【0036】図4は、第2実施例の横収差図であって、
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図4の各横収差図を参照すると、第2実施例で
は、各像高において収差が良好に補正されていることが
わかる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差
が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図4の各横収差図を参照すると、第2実施例で
は、各像高において収差が良好に補正されていることが
わかる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差
が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
【0037】〔第3実施例〕図5は、本発明の第3実施
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図5において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズ、両凸レンズ、および両凸レンズから構成されてい
る。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹
レンズ、両凹レンズ、および物体側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズから構成されている。さらに、第3レン
ズ群G3は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、平面鏡F
M、および両凸レンズから構成されている。
例にかかる反射屈折縮小光学系のレンズ構成を概略的に
示す図である。図5において、第1レンズ群G1は、物
体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズ、両凸レンズ、および両凸レンズから構成されてい
る。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹
レンズ、両凹レンズ、および物体側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズから構成されている。さらに、第3レン
ズ群G3は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズ、平面鏡F
M、および両凸レンズから構成されている。
【0038】また、第2光学系S2は、ビームスプリッ
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、平行平面板PP
2、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸
面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズ、両凹レンズ、物体側に凸面を向け
た正メニスカスレンズ、および両凸レンズから構成され
ている。なお、ビームスプリッターBSを偏光ビームス
プリッターで構成する場合には、平行平面板PP1を1
/4波長板、あるいはその支持基板にすることができ
る。また、平行平面板PP2は、製造工程において光学
系の収差調整に使用される。
ターBS側から順に、平行平面板PP1、ビームスプリ
ッターBS側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、およ
び凹面鏡Mから構成されている。さらに、第3光学系S
3は、物体側から順に、開口絞りAS、平行平面板PP
2、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、物体側に凸
面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズ、両凹レンズ、物体側に凸面を向け
た正メニスカスレンズ、および両凸レンズから構成され
ている。なお、ビームスプリッターBSを偏光ビームス
プリッターで構成する場合には、平行平面板PP1を1
/4波長板、あるいはその支持基板にすることができ
る。また、平行平面板PP2は、製造工程において光学
系の収差調整に使用される。
【0039】また、ビームスプリッターBSは、互いに
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図5では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
接合された2つの直角プリズムから構成された、いわゆ
るプリズム型ビームスプリッターである。図5では、ビ
ームスプリッターBSの透過反射面が、第1光学系S1
からの光を反射し且つ第2光学系S2からの光を透過さ
せる特性を有する。しかしながら、透過反射面の特性
は、この面に蒸着される薄膜の特性に依存して規定され
る。したがって、第1光学系S1からの光を透過させ且
つ第2光学系S2からの光を反射するように、ビームス
プリッターBSの透過反射面を構成することもできる。
この場合、第2光学系S2は、ビームスプリッターBS
の図中右側に配置される。
【0040】次の表(3)に、本発明の第3実施例の諸
元の値を掲げる。表(3)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(3)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
元の値を掲げる。表(3)において、βは光学系全体の
縮小倍率を、NAi は像側の開口数を、d0は物体面と
光学系の最も物体側の面(第1レンズ群G1の最も物体
側の面)との軸上距離をそれぞれ表している。また、面
番号は物体面から像面へ光線の進行する方向に沿った物
体側からの面の順序を、rは各面の曲率半径を、dは各
面の軸上間隔をそれぞれ示している。なお、各面の曲率
半径rの符号は、物体面と平面鏡FMとの間では物体側
に凸面を向ける場合を正とし、平面鏡FMとビームスプ
リッターBSとの間およびビームスプリッターBSと凹
面鏡Mとの間ではビームスプリッターBSに凸面を向け
る場合を正とし、ビームスプリッタBSと像面との間で
は像側に凸面を向ける場合を正としている。また、面間
隔dの符号は、平面鏡FMからビームスプリッターBS
までの光路中では負とし、凹面鏡Mから像面までの光路
中では負とし、その他の光路中では正としている。さら
に、表(3)において、nは基準波長λ=193.4n
m(ArFエキシマレーザの波長)に対する屈折率を表
している。第1実施例では、光学材料として、石英(n
=1.560194)および蛍石(n=1.50137
5)を使用している。なお、基準波長に対する±0.1
nmの分散値1/νは、石英で1780であり、蛍石で
2550である。
【0041】
【表3】 β=−0.25 NAi =0.60 d0=70.000 面番号 r d n 1 -497.618 20.000 1.560194 2 -875.940 0.500 3 337.655 20.000 1.560194 4 -950.510 0.500 5 279.194 20.715 1.560194 6 -1596.131 50.228 7 -442.564 20.000 1.560194 8 182.303 21.885 9 -267.157 20.000 1.560194 10 490.095 24.760 11 -152.766 25.567 1.560194 12 -929.646 18.053 13 -251.508 24.406 1.560194 14 -200.005 0.500 15 13855.562 39.787 1.501375 16 -241.464 0.500 17 1728.652 35.323 1.560194 18 -375.728 115.000 19 ∞ -115.000 (平面鏡FM) 20 -3357.182 -30.000 1.560194 21 2081.751 -70.000 22 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 23 ∞ 100.000 1.560194 (透過反射面) 24 ∞ 2.000 25 ∞ 12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 26 ∞ 25.653 27 -247.315 20.000 1.560194 28 -806.848 4.137 29 -615.891 -4.137 (凹面鏡M) 30 -806.848 -20.000 1.560194 31 -247.315 -25.653 32 ∞ -12.000 1.560194 (平行平面板PP1) 33 ∞ -2.000 34 ∞ -100.000 1.560194 (ビームスプリッターBS) 35 ∞ -100.000 1.560194 (透過反射面) 36 ∞ -10.000 37 ∞ -10.000 (開口絞りAS) 38 ∞ -12.000 1.560194 (平行平面板PP2) 39 ∞ -0.500 40 -216.191 -43.772 1.501375 41 460.928 -2.467 42 420.850 -23.112 1.560194 43 -888.877 -0.500 44 -396.225 -35.000 1.501375 45 1739.264 -0.500 46 -204.053 -25.000 1.501375 47 -679.139 -0.500 48 -144.496 -23.801 1.501375 49 -404.349 -10.700 50 1098.048 -45.000 1.560194 51 -74.633 -1.798 52 -75.091 -25.467 1.501375 53 -766.110 -0.500 54 -138.815 -45.000 1.560194 55 4034.485 -17.000 (条件対応値) βm = 1.20927 f2 = -3697.92106 β3 = -0.00451 f3 = 152.73332 f12 = -81.65645 (1)|βm | = 1.209275 (2)|f3/f2|= 0.041302 (3)|β3| = 0.004519 (4)|f3/f12|= 1.870442
【0042】図6は、第3実施例の横収差図であって、
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図6の各横収差図を参照すると、第3実施例で
は、各像高において収差が良好に補正されていることが
わかる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差
が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
(a)は最大像高Y=15における横収差図であり、
(b)は中間像高Y=7.5における横収差図であり、
(c)は光軸上すなわち像高Y=0における横収差図で
ある。なお、各横収差図において、実線は基準波長λ=
193.4nmに対する収差曲線を、二点鎖線は波長λ
=193.3nmに対する収差曲線を、破線は波長λ=
193.35nmに対する収差曲線を、一点鎖線は波長
λ=193.45nmに対する収差曲線を、点線は波長
λ=193.5nmに対する収差曲線をそれぞれ表して
いる。図6の各横収差図を参照すると、第3実施例で
は、各像高において収差が良好に補正されていることが
わかる。特に、193.4±0.1nmにおいて色収差
が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわか
る。
【0043】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、ビーム
スプリッターに入射する光束をコリメートすることによ
って、その透過反射面に入射する光線の角度の差を少な
くしているので、透過反射膜において考慮すべき角度特
性の範囲が狭くなり、より単純な構成および限られた膜
材料で十分な性能を有する透過反射膜を形成することが
できる。その結果、たとえば偏光ビームスプリッターを
用いた構成においても、結像性能の低下や光量損失やフ
レアー等の迷光の発生を回避しつつ、紫外線波長域でク
オーターミクロン単位の解像度を実現することができ
る。
スプリッターに入射する光束をコリメートすることによ
って、その透過反射面に入射する光線の角度の差を少な
くしているので、透過反射膜において考慮すべき角度特
性の範囲が狭くなり、より単純な構成および限られた膜
材料で十分な性能を有する透過反射膜を形成することが
できる。その結果、たとえば偏光ビームスプリッターを
用いた構成においても、結像性能の低下や光量損失やフ
レアー等の迷光の発生を回避しつつ、紫外線波長域でク
オーターミクロン単位の解像度を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる反射屈折縮小光学
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図2】第1実施例の横収差図であって、(a)は最大
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
【図3】本発明の第2実施例にかかる反射屈折縮小光学
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図4】第2実施例の横収差図であって、(a)は最大
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
【図5】本発明の第3実施例にかかる反射屈折縮小光学
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図6】第3実施例の横収差図であって、(a)は最大
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
像高Y=15における横収差図であり、(b)は中間像
高Y=7.5における横収差図であり、(c)は光軸上
すなわち像高Y=0における横収差図である。
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群 S1 第1光学系 S2 第2光学系 S3 第3光学系 FM 平面鏡 M 凹面鏡 BS ビームスプリッター AS 開口絞り PP1、PP2 平行平面板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 H01L 21/30 515D
Claims (9)
- 【請求項1】 物体面からの発散光をほぼ平行な光に変
換するための第1光学系S1と、光路変換のための透過
反射面を有するビームスプリッターBSと、凹面鏡Mと
少なくとも1つの負屈折力を有する屈折素子とを有し且
つ全体としてほぼ等倍の結像倍率を有する第2光学系S
2と、第3光学系S3とを備え、 前記物体面からの発散光は、前記第1光学系S1を介し
てほぼ平行な光となり、前記ビームスプリッターBSを
介して前記第2光学系S2に入射し、前記凹面鏡Mによ
って反射され、前記ビームスプリッターBSにほぼ平行
な光となって再び入射し、前記第3光学系S3を介して
前記物体面の縮小像を形成し、 前記凹面鏡Mの結像倍率をβm とし、前記第2光学系S
2の焦点距離をf2とし、前記第3光学系S3の焦点距
離をf3とし、前記第3光学系S3の結像倍率をβ3と
したとき、 0.7<|βm |<1.5 |f3/f2|<0.15 |β3|<0.15 の条件を満足することを特徴とする反射屈折縮小光学
系。 - 【請求項2】 前記第3光学系S3は、開口絞りASを
有し、 前記反射屈折縮小光学系は、像側にテレセントリックで
あることを特徴とする請求項1に記載の反射屈折縮小光
学系。 - 【請求項3】 前記ビームスプリッターBSは、入射光
の偏光状態に応じて光を透過または反射する透過反射面
を有する偏光ビームスプリッターであり、 前記偏光ビームスプリッターBSと前記凹面鏡Mとの間
の光路中には、1/4波長板が設けられ、 前記1/4波長板は、前記偏光ビームスプリッターBS
を介してまたは前記凹面鏡Mを介してほぼ平行な光が入
射するように配置されていることを特徴とする請求項1
または2に記載の反射屈折縮小光学系。 - 【請求項4】 前記第3光学系S3は、入射光の偏光状
態を変換するための偏光面変換光学要素を有し、 前記偏光面変換光学要素は、ほぼ平行な光が入射するよ
うに配置されていることを特徴とする請求項3に記載の
反射屈折縮小光学系。 - 【請求項5】 前記ビームスプリッターBSは、プリズ
ム型ビームスプリッターであることを特徴とする請求項
1乃至4のいずれか1項に記載の反射屈折縮小光学系。 - 【請求項6】 前記第1光学系S1は、正の屈折力を有
する第1レンズ群G1と、少なくとも2枚の負レンズを
含み全体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、少なくとも2枚の正レンズを含み全体として正の屈
折力を有する第3レンズ群G3とから構成され、 前記反射屈折縮小光学系は、物体側にテレセントリック
光学系であり、 前記第3光学系S3の焦点距離をf3とし、前記第1光
学系S1中の前記第2レンズ群G2の焦点距離をf12と
したとき、 1.2<|f3/f12|<2.5 の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至5のい
ずれか1項に記載の反射屈折縮小光学系。 - 【請求項7】 前記物体面からの光の波長は、230n
m以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
か1項に記載の反射屈折縮小光学系。 - 【請求項8】 前記第3光学系S3は、少なくとも2つ
の互いに異なる光学材料からなる屈折素子を有すること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の反
射屈折縮小光学系。 - 【請求項9】 前記第3光学系S3は、少なくとも1つ
の石英からなる負レンズと、少なくとも3つの蛍石から
なる正レンズとを有することを特徴とする請求項8に記
載の反射屈折縮小光学系。
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EP (1) | EP0813085A3 (ja) |
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