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JPH06300973A - 反射屈折縮小光学系 - Google Patents

反射屈折縮小光学系

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Publication number
JPH06300973A
JPH06300973A JP6006146A JP614694A JPH06300973A JP H06300973 A JPH06300973 A JP H06300973A JP 6006146 A JP6006146 A JP 6006146A JP 614694 A JP614694 A JP 614694A JP H06300973 A JPH06300973 A JP H06300973A
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positive
optical system
doublet
power
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JP6006146A
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David Williamson
デイビッド・ウィリアムソン
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ASML US Inc
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Publication date
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    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い開口数を有する、半導体のフォトリソグ
ラフィー製造に用いる反射屈折縮小光学系を提供する。 【構成】 鏡前方のレンズ群（ＬＧ１、ＬＧ２）は、凹
面鏡でまたはその近傍の開口絞りに無限遠の入射ひとみ
を結像するのに十分な屈折力のみを与える。鏡後方のレ
ンズ群（ＬＧ３）は、対象物から像寸法により大きな縮
小率を与え、開口絞りを無限遠の射出ひとみに投影す
る。高次の収差をさらに低減するために非球面の凹面鏡
が用いられる。この系は、２６×５ｍｍの像面に０．３
５ミクロンを下回るパターンを焼き付けることができ
る、０．７の比較的高い開口数を与える。それによって
この系は、半導体製造に用いられるようなステップアン
ドスキャンマイクロリソグラフィー露光装置によく適合
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は一般に、半導体の製造におい
て使用される光学系に関し、より特定的には、比較的高
い開口数を有する、暗くない反射屈折縮小光学系に関す
る。
【０００２】
【関連技術の説明】半導体は通常、種々のフォトリソグ
ラフィー技術を用いて製造される。半導体で用いられる
回路は、レチクルから半導体チップに複写される。この
複写はしばしば、光学系を使用することによって達成さ
れる。これらの光学系の設計は複雑なことが多く、半導
体チップ上に置かれる、小さくなる一方の構成要素を複
写するのに必要な所望の解像力を得るのが難しい。した
がって、０．３５ミクロンを下回る、非常に微細な構成
要素の形状を複写することができる光学系を開発するた
めに多大な努力がなされてきた。非常に微細な構成要素
の形状を複写できる光学系を開発する必要性に加えて、
開口数を増すことによって系の性能を高める必要があ
る。というのは開口数を増すと、光学系の解像度がより
高くなるからである。
【０００３】この発明の光学系に類似するものが、１９
９０年９月４日にウィリアムスン（Williamson）に発行
された「縮小光学系」（Optical Reduction System）と
題される米国特許第４，９５３，９６０号に開示されて
いる。そこに開示されるのは、０．４５の開口数を有
し、２４８ナノメートルの範囲で動作する縮小光学系で
ある。別の類似した光学系は、１９９２年２月１８日に
シンフ（Singh ）らに発行された「高分解能の縮小用反
射屈折リレーレンズ」（High Resolution Reduction Ca
tadioptric Relay Lens ）と題される、米国特許第５，
０８９，９１３号に開示されている。それに開示される
のは、２４８ナノメートルに制限されたスペクトル波長
を有し、かつ０．６の開口数を有する光学系である。
【０００４】これらの先行技術の光学系はその意図され
る目的のためには十分に機能するが、開口数を高めるこ
とによって系の性能を向上する必要性は増大する一方で
ある。したがって、比較的大きなスペクトル波長で、許
容可能な系の性能を実現し、かつ比較的高い開口数を有
する光学系が必要とされている。
【０００５】
【発明の概要】この発明は、対象物即ち長い共役側端部
から、縮小像即ち短い共役側端部までに、第１のレンズ
群と、第２のレンズ群と、ビームスプリッタキューブ
と、実質的にまたはほぼ同心の凹面鏡と、第３のレンズ
群とを有する反射屈折縮小光学系を含む。凹面鏡は、実
質的にほぼ単位倍率で動作する。これによって、鏡によ
ってもたらされる収差、およびビームスプリッタキュー
ブに入射するビームの直径が減じられる。凹面鏡の前方
にある第１および第２のレンズ群の屈折力は、無限遠の
入射ひとみを凹面鏡またはその近傍にある開口絞りに結
像するのに十分なだけである。凹面鏡の後方の第３のレ
ンズ群は、開口絞りを無限遠の射出ひとみに投影するの
に加えて、光学系の対象物から像までの実質的な縮小を
行う。非球面凹面鏡を用いることによって高次の収差が
低減される。
【０００６】したがって、この発明のある目的は、比較
的高い開口数を有する光学系を提供することである。
【０００７】この発明の別の目的は、このように高い開
口数でこれまで得られたものよりも実質的に広いスペク
トルバンド幅を有する光学系を提供することである。
【０００８】この発明の利点は、凹面鏡が実質的に単位
倍率により近く動作することである。
【０００９】この発明の特徴は、凹面鏡前方のレンズ群
の屈折力が、凹面鏡またはその近傍にある開口絞りに無
限遠の入射ひとみを結像するのに十分なだけであること
である。
【００１０】この発明のさらに別の特徴は、系の対象物
から像への縮小のほとんどが凹面鏡後方のレンズ群によ
って行なわれることである。
【００１１】これらのおよび他の目的、利点および特徴
は、以下の詳細な説明を考慮して容易に明らかになるで
あろう。
【００１２】
【好ましい実施例の説明】図１は、この発明の縮小光学
系の一実施例を示す。縮小光学系はその長い共役側端部
から、対象物即ちレチクル面１０、第１のレンズ群ＬＧ
１、偏向鏡２０、第２のレンズ群ＬＧ２、ビームスプリ
ッタキューブ３０、第１の４分の１波長板３２、凹面鏡
３４、第２の４分の１波長板３８、および第３のレンズ
群ＬＧ３を含む。像は、像面即ちウエハ面５０で結像さ
れる。第１のレンズ群ＬＧ１は、シェル１２と、正のレ
ンズ１４および負のレンズ１６を含む空隙ダブレット
と、正のレンズ１８とを含む。シェル１２は、屈折力が
ほとんど０のレンズである。第２のレンズ群ＬＧ２は、
正のレンズ２２と、負のレンズ２４および正のレンズ２
６を含む空隙ダブレットと、負のレンズ２８とを含む。
第３のレンズ群ＬＧ３は、強い正である２つの正のレン
ズ４０および４２と、シェル４４と、弱い正である２つ
の正のレンズ４６および４８とを含む。偏向鏡２０は、
この発明の動作に不可欠なわけではない。しかしなが
ら、偏向鏡によって対象物の面と像面とを平行にするこ
とができるので、ステップアンドスキャン系でのフォト
リソグラフィーを用いる半導体装置の製造という、この
発明の光学系で意図される応用には好都合である。
【００１３】ビームはレチクル即ち長い共役側端部で系
に入射し、第１のレンズ群ＬＧ１を通過し、偏向鏡２０
によって反射され、第２のレンズ群ＬＧ２を通過する。
ビームは、ビームスプリッタキューブ３０に入射し、表
面３６から反射され、４分の１波長板３２を通過して、
凹面鏡３４によって反射される。次に、ビームは逆方向
に４分の１波長板３２、ビームスプリッタキューブ３
０、４分の１波長板３８、第３のレンズ群ＬＧ３を通過
し、像面即ちウエハ面５０に焦点が合わされる。
【００１４】鏡の前方のレンズ群ＬＧ１およびＬＧ２の
屈折力は、凹面鏡３４またはその近傍の開口絞りに無限
遠の入射ひとみを結像するのに十分なだけである。レン
ズ群ＬＧ１およびＬＧ２を併せた屈折力は、やや負であ
る。シェル１２と空隙ダブレット１４および１６とは、
非点収差、像面湾曲、および歪曲を含む収差補正を助け
る。凹面鏡３４後方のレンズ群ＬＧ３は、開口絞りを無
限遠の射出ひとみに投影するのに加えて、対象物から像
寸法への縮小のほとんどを行う。２つの強い正のレンズ
４０および４２は、像での高い開口数を与え、射出ひと
みを無限遠に結像する。シェル４４はほとんど屈折力を
持たない。２つの弱い正のレンズ４６および４８は、高
次の収差を補正するのを助ける。
【００１５】第２のレンズ群ＬＧ２における負のレンズ
２４は、ビームスプリッタキューブ３０および凹面鏡３
４に向けられる大きく発散するビームを与える。強い正
のレンズ２２は、横方向の色補正を与える。レンズ２４
および２６を含む空隙ダブレットは、球面収差およびコ
マ収差を補正するのを助ける。凹面鏡３４は好ましくは
非球面であり、したがって高次の収差をさらに低減する
のを助ける。
【００１６】ビームスプリッタキューブ３０によっても
たらされる透過の損失は、対象物即ちレチクルを平面偏
光で照射し、かつビームスプリッタキューブ３０と凹面
鏡３４との間に真の４分の１波長板３２を設けることに
よって最小になる。真の４分の１波長板とは、Ｓおよび
Ｐ偏光状態の間で４分の１波長分位相の遅れをもたらす
複屈折材料の厚さを有するものを意味する。これは、２
分の１＋４分の１波長の整数倍またはその位相の遅れが
４分の１波長だけ異なる材料の２つの厚さを有するもの
とは大きく異なる。入射角の大きなばらつきという悪影
響は、このような真の０次波長板を用いることによっ
て、および入射面における像面寸法を制限することによ
って高い開口数で最小になる。さらに、凹面鏡３４およ
びビームスプリッタキューブ３０後方のレンズ群ＬＧ３
における開口数を増すことによって、これらの素子にお
いて最大の入射角度のばらつきが認められない。
【００１７】しかしながら、約０．５を上回る開口数で
平面偏光を使用すると、結像の際に小さいがそれとわか
る非対称をもたらす。この発明において、これは、ビー
ムスプリッタキューブ３０を最後に通過した後に第２の
４分の１波長板３８を導入し、平面偏光を円偏光に変換
することによって効果的に除去できる。この円偏光は、
その結像動作においては偏光されていない光と区別でき
ない。
【００１８】図１に示される光学系は、４対１の縮小率
で動作するように設計される。したがって、像空間にお
ける開口数は、０．７から４のファクタだけ低減され
て、対象物すなわちレチクルにおいて０．１７５にな
る。第１のレンズ群ＬＧ１を出る際に、凹面鏡３４の近
傍の系の開口絞りに無限遠の入射ひとみを結像するため
にレンズ群ＬＧ１において必要な正の屈折力の結果、開
口数は０．１２に低減される。第２のレンズ群ＬＧ２を
出てビームスプリッタに入射する際の開口数は、０．１
９である。これは、第２のレンズ群ＬＧ２の全体の負の
屈折力によって、物体空間の開口数０．１７５に非常に
類似している。これは、ビームスプリッタキューブに入
射する際の開口数が典型的には０に近い、またはほとん
どコリメートされる先行技術の系とは対照的である。凹
面鏡３４はほとんど同心であるので、それから反射され
るビームの開口数は、０．１９から０．３５にわずかに
増加する。第３のレンズ群ＬＧ３は、ウエハ面即ち像面
５０において開口数を２倍にして、その最終値を０．７
にする。
【００１９】この発明は、負の第２の群ＬＧ２および強
い正の第３のレンズ群ＬＧ３によってビームスプリッタ
キューブのエッジによる妨害なく、比較的高い開口数を
達成する。この発明において板状のビームスプリッタで
はなくビームスプリッタキューブ３０を用いることが重
要であるのは、約０．４５を上回る開口数ではビームス
プリッタキューブの方がより優れた性能を与えるからで
ある。ガラスの屈折率によってキューブ内の開口数が低
減される上に、傾斜板ビームスプリッタではビームスプ
リッタに入射する非平行ビームにおいてもたらされるで
あろう収差がない。
【００２０】この発明に従う、図１に示されるレンズ系
に関する構成データは、以下の表１〜表３で与えられ
る。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】表３の素子番号５０の欄を参照して、開口
直径が２６．５０１９ｍｍとなっている。この開口は像
面寸法に直すと約２６×５ｍｍになる。すなわち、この
発明によれば、２６×５ｍｍの像面に０．３５ミクロン
を下回るパターンを焼付けることができる。
【００２５】凹面鏡３４は以下の式に従う非球面の反射
表面を有する。
【００２６】
【数１】
【００２７】ここで定数は以下のとおりである。 ＣＵＲＶ＝−０．００２８９０５１ Ｋ ＝ ０．００００００ Ａ ＝ ６．０８９７５ × １０-11 Ｂ ＝ ２．６４３７８ × １０-14 Ｃ ＝ ９．８２２３７ × １０-19 Ｄ ＝ ７．９８０５６ × １０-23 Ｅ ＝−５．９６８０５ × １０-27 Ｆ ＝ ４．８５１７９ × １０-31 表１〜表３の構成に従うレンズは、２４８．４ナノメー
トルを中心とするビームに関して最適化される。石英ガ
ラスの単一の屈折材料および屈折力の大部分が、図１に
示される実施例のスペクトルバンド幅を、約１０ピコメ
ートルつまり０．０１ナノメートルに制限する。これ
は、線の細められたフッ化クリプトンエキシマレーザ光
源のために十分なスペクトルバンド幅である。図１に示
される実施例は、石英ガラスが十分に透過させるいかな
る波長に関しても最適化され得る。
【００２８】より広いスペクトルバンド幅は、分散の異
なる２つの光学材料を用いることによって達成され得
る。この発明の第２の実施例は、図２に示される。第２
の実施例に係る光学系はその長い共役側端部から、対象
物即ちレチクル面１０、レンズ群ＬＧ４、偏向鏡１２
２、レンズ群ＬＧ５、表面１３８を有するビームスプリ
ッタキューブ１３２、第１の４分の１波長板１３４、凹
面鏡１３６、第２の４分の１波長板１４０、レンズ群Ｌ
Ｇ６を含む。像は、像面即ちウエハ面５０で結像され
る。レンズ群ＬＧ４は、負のレンズ１１２および正のレ
ンズ１１４を含む空隙ダブレットと、弱い正のレンズ１
１６と、正のレンズ１１８とシェル１２０とを含む。レ
ンズ群ＬＧ５は、正のレンズ１２４、負のレンズ１２
６、正のレンズ１２８、および負のレンズ１３０を含
む。レンズ群ＬＧ６は、２つの正のレンズ１４２と、正
のレンズ１４４および負のレンズ１４６を含む「接合さ
れた」ダブレットと、正のレンズ１４８と、シェル１５
０および正のレンズ１５２を含む「接合された」ダブレ
ットとを含む。
【００２９】この第２の実施例は、レンズ群ＬＧ４の個
々の正のレンズの１つ、レンズ群ＬＧ５の負のレンズ、
およびレンズ群ＬＧ６の２つの正のレンズにフッ化カル
シウムを用いる。
【００３０】この発明の図２に示される第２の実施例の
構成データは、以下の表４〜表６に示される。
【００３１】
【表４】
【００３２】
【表５】
【００３３】
【表６】
【００３４】ここで表３の下の式で用いられる非球面鏡
１３４に関する定数は以下のとおりである。
【００３５】ＣＵＲＶ＝−０．００２８６７４４ Ｋ ＝ ０．００００００ Ａ ＝−１．９２０１３ × １０-09 Ｂ ＝−３．５０８４０ × １０-14 Ｃ ＝ ２．９５９３４ × １０-19 Ｄ ＝−１．１０４９５ × １０-22 Ｅ ＝ ９．０３４３９ × １０-27 Ｆ ＝−１．３９４９４ × １０-31 この第２の実施例は、約２００ピコメートルつまり０．
２ナノメートルのスペクトルバンド幅を有し、かつ１９
３．３ナノメートルを中心とするビームに関して最適化
される。やや細くされたフッ化アルゴンエキシマレーザ
は光源として十分である。さらに、屈折材料の両方が十
分に透過させるいかなる波長に関してもこの設計は最適
化され得る。材料の分散が減少するにつれて、バンド幅
は一般により長い波長に関して増大する。たとえば、約
２４８．４ナノメートルであれば、このような２つの材
料での設計は、少なくとも４００ピコメートル、０．４
ナノメートルのバンド幅で動作する。
【００３６】波長が３６０ナノメートルよりも長くなる
と、より広範囲の光学ガラスが十分な透過を有し始め
る。図３に示される第３の実施例は、このガラスの選択
が広がったことおよび分散がさらに低減されたことを活
用する。その長い共役側端部から、これは対象物または
レチクル面１０、レンズ群ＬＧ７、偏向鏡２２２、レン
ズ群ＬＧ８、表面２３８を有するビームスプリッタキュ
ーブ２３２、第１の４分の１波長板２３４、凹面鏡２３
６、第２の４分の１波長板２４０、およびレンズ群ＬＧ
９を含む。像は、像面またはウエハ面５０で結像され
る。レンズ群ＬＧ７は、負のレンズ２１２および正のレ
ンズ２１４を含む空隙ダブレット、正のレンズ２１６お
よび負のレンズ２１８を含む空隙ダブレット、ならびに
正のレンズ２２０を含む。レンズ群ＬＧ８は、正のレン
ズ２２４、負のレンズ２２６、正のレンズ２２８、およ
び負のレンズ２３０を含む。レンズ群ＬＧ９は、正のレ
ンズ２４２、正のレンズ２４４および負のレンズ２４６
を含む接合されたダブレット、正のレンズ２４８、なら
びにシェル２５０および正のレンズ２５２を含む接合さ
れたダブレットを含む。
【００３７】図３に示される第３の実施例の構成データ
は、以下の表７〜表９に示される。
【００３８】
【表７】
【００３９】
【表８】
【００４０】
【表９】
【００４１】ここで表３の下の式で用いられる非球面鏡
２３４に関する定数は以下のとおりである。
【００４２】ＣＵＲＶ＝−０．００２９１６４８ Ｋ ＝ ０．００００００ Ａ ＝−１．２７２８５ × １０-9 Ｂ ＝−１．９２８６５ × １０-14 Ｃ ＝ ６．２１８１３ × １０-19 Ｄ ＝−６．８０９７５ × １０-23 Ｅ ＝ ６．０４２３３ × １０-27 Ｆ ＝ ３．６４４７９ × １０-32 この第３の実施例は、３６５．５ナノメートルの波長を
中心として、８ナノメートルのスペクトルバンド幅で動
作する。このスペクトルバンド幅のビームは、Ｉライン
波長でろ波された水銀アークランプによって与えられ得
る。この第３の実施例において用いられる石英ガラス以
外の光学ガラスは、一般にＩラインガラスとして既知で
ある。これらの光学ガラスは、水銀Ｉライン波長で最小
の吸収またはソラリゼーション効果を有する。これらの
ガラスは、アメリカ合衆国、０８８８７６−３５１９、
ニュージャージー州（New Jersey）、ソマビル市（Some
rville）、ブランチバーグタウンシップ（Branchburg T
ownship ）、コロンビアロード（Columbia Road ）５０
に所在するオハラコーポレイション（O'Hara Corporati
on）の一般的に入手可能なガラスカタログに見い出され
るだろう。
【００４３】図４は、この発明の縮小光学系の第４の実
施例を示す。この実施例は、０．６３の開口数を有し、
２４８．４ナノメートルの波長を中心として、３００ピ
コメートル、好ましくは１００ピコメートルのスペクト
ルバンド幅で動作し得る。第４実施例の光学系は共役側
端部から、対象物即ちレチクル面４１０、第１のレンズ
群ＬＧ１、偏向鏡４２０、第２のレンズ群ＬＧ２、ビー
ムスプリッタキューブ４３０、第１の４分の１波長板４
３２、凹面鏡４３４、第２の４分の１波長板４３８、お
よび第３のレンズ群ＬＧ３を含む。像は、像面即ちウエ
ハ面４５０で結像する。
【００４４】第１のレンズ群ＬＧ１は、シェル４１２
と、正のレンズ４１４および負のレンズ４１６を含む空
隙ダブレットと、正のレンズ４１８とを含む。第２のレ
ンズ群ＬＧ２は、正のレンズ４２２と、負のレンズ４２
４および正のレンズ４２６を含む空隙ダブレットと、負
のレンズ４２８とを含む。第３のレンズ群ＬＧ３は、２
つの正のレンズ４４０および４４２と、シェル４４４
と、２つの正のレンズ４４６および４４８とを含む。や
はり、図１に示される実施例のように、図４の偏向鏡４
２０はこの発明の動作に不可欠なわけではないが、対象
物４１０と像面４５０とが互いに平行になるのを可能に
し、フォトリソグラフィーを用いる半導体装置の製造に
好都合である。
【００４５】図４に示される第４の実施例の構成データ
は、以下の表１０〜表１４に示される。
【００４６】
【表１０】
【００４７】
【表１１】
【００４８】
【表１２】
【００４９】
【表１３】
【００５０】
【表１４】
【００５１】表３の下の数１で用いられる非球面鏡４３
４に関する定数は以下のとおりである。
【００５２】ＣＵＲＶ＝−０．００３３２６１４ Ｋ ＝ ０．００００００ Ａ ＝−４．３２２６１Ｅ−１０ Ｂ ＝ ３．５０２２８Ｅ−１４ Ｃ ＝ ７．１３２６４Ｅ−１９ Ｄ ＝ ２．７３５８７Ｅ−２２ この第４の実施例は、２４８．４ｎｍを中心とするビー
ムに関して最適化される。石英ガラスである単一の屈折
材料および屈折力の大部分が、図４に示される実施例の
スペクトルバンド幅を制限する。しかしながら、第４の
実施例の最大開口数は、初めの３つの実施例の０．７で
はなく０．６３なので、第４の実施例は３００ピコメー
トル、好ましくは１００ピコメートルのスペクトル全幅
半値バンド幅にわたる許容可能な結像を与える。したが
って、前者においては狭くされない、後者においては狭
くされるエキシマレーザが、照射源のために用いられ得
る。
【００５３】第４の実施例のＬＧ１およびＬＧ２の正味
の屈折力が、弱い負である最初の３つの実施例とは異な
り、弱い正である点において、第４の実施例は、最初の
３つの実施例とは異なる。さらに、このことは、ＬＧ１
とＬＧ２を加えた全体の結像力が正であっても負であっ
てもよく、それでも凹面鏡２３４でまたはその近傍で無
限遠の入射ひとみが結像できることを示している。
【００５４】図５は、この発明の縮小光学系の第５の実
施例を示す。好ましくは、この実施例は０．６０の開口
数を有し、２４８．４ナノメートルを中心とし、３００
ピコメートルのスペクトルバンド幅で動作する。第５の
実施例に係る光学系は長い共役側端部から、対象物即ち
レチクル面５１０、第１のレンズ群ＬＧ１、偏向鏡５２
０、第２のレンズ群ＬＧ２、ビームスプリッタキューブ
５３０、第１の４分の１波長板５３２、凹面鏡５３４、
第２の４分の１波長板５３８、および第３のレンズ群Ｌ
Ｇ３を含む。像は、像面またはウエハ面で結像される。
【００５５】第１のレンズ群ＬＧ１は、シェル５１２
と、正のレンズ５１４および負のレンズ５１６を含む空
隙ダブレットと、正のレンズ５１８とを含む。第２のレ
ンズ群ＬＧ２は、正のレンズ５２２と、負のレンズ５２
４および正のレンズ５２６を含む空隙ダブレットと、負
のレンズ５２８とを含む。第３のレンズ群ＬＧ３は、２
つの正のレンズ５４０および５４２と、シェル５４４
と、２つの正のレンズ５４６および５４８とを含む。や
はり、図１に示される実施例のように、図５の偏向鏡５
２０はこの発明の動作に不可欠なわけではないが、対象
物の面と像面とが互いに平行になるのを可能にし、フォ
トリソグラフィーを用いる半導体装置の製造に好都合で
ある。
【００５６】図５に示される第５の実施例の構成データ
は、以下の表１５〜表１９に示される。
【００５７】
【表１５】
【００５８】
【表１６】
【００５９】
【表１７】
【００６０】
【表１８】
【００６１】
【表１９】
【００６２】表３の下の数１に用いられる非球面鏡５３
４に関する定数は以下のとおりである。
【００６３】ＣＵＲＶ＝−０．００３２５９９５ Ｋ ＝ ０．００００００ Ａ ＝−６．９１７９９Ｅ−１０ Ｂ ＝ ５．２６９５２Ｅ−１５ Ｃ ＝ ６．１００４６Ｅ−１９ Ｄ ＝ １．５９４２９Ｅ−２２ この第５の実施例は、２４８．４ｎｍを中心とするビー
ムに関して最適化される。石英ガラスである単一の屈折
材料および屈折力の大部分が、図５に示される実施例の
スペクトルバンド幅を制限する。しかしながら、第５の
実施例は、最初の３つの実施例の０．７ではなく０．６
の最大開口数を有するので、第５の実施例は３００ピコ
メートルのスペクトル全幅半値バンド幅にわたる許容可
能な結像を与える。したがって、狭くされないエキシマ
レーザが照射源のために用いられ得る。
【００６４】第５の実施例は、第５の実施例のＬＧ１お
よびＬＧ２の正味の屈折力が、最初の３つの実施例のよ
うに弱い負ではなく、弱い正である点において、最初の
３つの実施例とは異なる。さらに、このことは、ＬＧ１
とＬＧ２を加えた全体の結像力が正であっても負であっ
てもよく、それでも凹面鏡５３４でまたはその近傍で無
限遠の入射ひとみが結像できることを示している。
【００６５】好ましい実施例が示され、説明されたが、
この発明の範囲および精神を逸脱することなく種々の変
更が可能であることが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一の屈折材料を用いるこの発明の一実施例の
概略図である。
【図２】２つの異なる屈折材料を用いるこの発明の別の
実施例の図である。
【図３】２つ以上の異なる屈折材料を用いるこの発明の
さらに別の実施例の図である。
【図４】この発明の縮小光学系の第４の実施例を示す図
である。
【図５】この発明の縮小光学系の第５の実施例を示す図
である。
【符号の説明】
ＬＧ１ 第１のレンズ群 ＬＧ２ 第２のレンズ群 ＬＧ３ 第３のレンズ群 ３０ ビームスプリッタキューブ ３２ ４分の１波長板 ３４ 凹面鏡 ３８ ４分の１波長板

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 比較的高い開口数を有する反射屈折縮小
    光学系であって、長い共役側端部から短い共役側端部ま
    でに、 負の屈折力を与えるための第１のレンズ手段と、 ビームスプリッタと、 凹面鏡と、 正の屈折力を与えるための第２のレンズ手段とを含み、 前記第１のレンズ手段の負の屈折力は、前記鏡またはそ
    の近傍の開口絞りに無限遠の入射ひとみを結像するのに
    十分な屈折力のみを与え、前記第２のレンズ手段の正の
    屈折力は実質的に系の屈折力のすべてを与え、射出ひと
    みを無限遠に結像する、反射屈折縮小光学系。
  2. 【請求項２】 長い共役側端部から短い共役側端部まで
    に、 正の屈折力の第１のレンズ群と、 負の屈折力の第２のレンズ群と、 ビームスプリッタと、 ４分の１波長板と、 凹面鏡と、 正の屈折力の第３のレンズ群とを含み、 前記第１のレンズ群の正の屈折力は、前記鏡またはその
    近傍の開口絞りに前記第２のレンズ群を介して無限遠の
    入射ひとみを結像するのに十分な屈折力を与え、前記第
    ２のレンズ群の負の屈折力は前記凹面鏡のために必要な
    共役像を与え、前記第３のレンズ群の正の屈折力は系全
    体の屈折力の残りを与え、射出ひとみを無限遠に結像す
    る、請求項１に記載の反射屈折縮小光学系。
  3. 【請求項３】 前記ビームスプリッタと前記凹面鏡との
    間に置かれる第１の４分の１波長板をさらに含む、請求
    項１に記載の縮小光学系。
  4. 【請求項４】 前記ビームスプリッタと前記第３のレン
    ズ群との間に置かれる第２の４分の１波長板をさらに含
    む、請求項３に記載の縮小光学系。
  5. 【請求項５】 前記第１のレンズ群が、少なくとも２つ
    の異なる材料からできる屈折素子を含み、 前記第２のレンズ群が、少なくとも２つの異なる材料か
    らできる屈折素子を含む、請求項１または２に記載の縮
    小光学系。
  6. 【請求項６】 前記第１のレンズ群が、 少なくとも１つの正の屈折力のレンズと、 実質的に屈折力が０の第１のレンズと、 第１のダブレットとを含み、 それによって、前記少なくとも１つの正の屈折力のレン
    ズは、前記鏡の近傍の開口絞りに無限遠の入射ひとみを
    結像し、前記実質的に屈折力が０の第１のレンズおよび
    前記第１のダブレットは、非点収差、像面湾曲、および
    歪曲等の収差を補正するのを助ける、請求項１または２
    に記載の縮小光学系。
  7. 【請求項７】 前記第１のレンズが空隙ダブレットであ
    る、請求項６に記載の縮小光学系。
  8. 【請求項８】 前記第２のレンズ群が、 少なくとも１つの負の屈折力のレンズと、 正のレンズと、 第２のダブレットとを含み、 それによって、前記少なくとも１つの負の屈折力のレン
    ズは、前記ビームスプリッタおよび前記鏡のために発散
    するビームを与え、前記正のレンズは横方向の色補正を
    与え、前記第２のダブレットは球面収差およびコマ収差
    の補正を助ける、請求項６に記載の縮小光学系。
  9. 【請求項９】 前記第３のレンズ群が、 第１の少なくとも１つの正の屈折力のレンズと、 実質的に屈折力が０の第２のレンズと、 前記第１の少なくとも１つの正の屈折力のレンズよりも
    弱い、第２の少なくとも２つの正の屈折力のレンズとを
    含み、 それによって、前記第１の少なくとも１つの正の屈折力
    のレンズは、像での高い開口数を与え、無限遠に射出ひ
    とみを結像し、前記実質的に屈折力が０の第２のレンズ
    および前記第２の少なくとも２つの正の屈折力のレンズ
    は高次の収差の補正を与える、請求項８に記載の反射屈
    折縮小光学系。
  10. 【請求項１０】 前記第２のレンズが「接合された」ダ
    ブレットである、請求項９に記載の縮小光学系。
  11. 【請求項１１】 前記第１のレンズ群と前記第２のレン
    ズ群との間に置かれる偏向鏡をさらに含む、請求項１ま
    たは２に記載の縮小光学系。
  12. 【請求項１２】 前記鏡が非球面である、請求項１また
    は２に記載の縮小光学系。
  13. 【請求項１３】 前記第１のレンズ手段および前記第２
    のレンズ手段が、少なくとも２つの異なる材料でできた
    屈折素子を含む、請求項１または２に記載の縮小光学
    系。
  14. 【請求項１４】 比較的高い開口数を有する反射屈折縮
    小光学系であって、長い共役側端部から短い共役側端部
    までに、 第１のダブレットと、 第１の正のレンズと、 第２の正のレンズと、 シェルと、 第３の正のレンズと、 第１の負のレンズと、 第４の正のレンズと、 第２の負レンズと、 ビームスプリッタキューブと、 第１の４分の１波長板と、 凹面鏡と、 第２の４分の１波長板と、 第５の正のレンズと、 第２のダブレットと、 第６の正レンズと、 第３のダブレットとを含み、 系に入射するビームが、前記第１のダブレット、前記第
    １の正のレンズ、前記第２の正のレンズ、前記シェル、
    前記第３の正のレンズ、前記第１の負のレンズ、前記第
    ２の負のレンズ；前記ビームスプリッタキューブ、前記
    第１の４分の１波長板を通過し、前記凹面鏡に反射され
    て、逆方向に前記第１の４分の１波長板および前記ビー
    ムスプリッタキューブを通過し、前記第２の４分の１波
    長板、前記第５の正のレンズ、前記第２のダブレット；
    前記第６の正のレンズ、および前記第３のダブレットを
    通過するように配置される、反射屈折縮小光学系。
  15. 【請求項１５】 前記シェルと前記第３の正のレンズと
    の間に置かれる偏向鏡をさらに含む、請求項１４に記載
    の縮小光学系。
  16. 【請求項１６】 比較的高い開口数を有する反射屈折縮
    小光学系であって、長い共役側端部から短い共役側端部
    までに、 第１のダブレットと、 第２のダブレットと、 第１の正のレンズと、 第２の正のレンズと、 第１の負のレンズと、 第３の正のレンズと、 第２の負のレンズと、 ビームスプリッタキューブと、 第１の４分の１波長板と、 凹面鏡と、 第２の４分の１波長板と、 第４の正のレンズと、 第３のダブレットと、 第５の正のレンズと、 シェルと、 第６の正のレンズとを含み、 系に入射するビームが、前記第１のダブレット、前記第
    ２のダブレット、前記第１の正のレンズ、前記第２の正
    のレンズ、前記第１の負のレンズ、前記第３の正のレン
    ズ、前記第２の負のレンズ、前記ビームスプリッタキュ
    ーブ、前記第１の４分の１波長板を通過し、前記凹面鏡
    に反射され、逆方向に前記第１の４分の１波長板および
    前記ビームスプリッタキューブを通過し、前記第２の４
    分の１波長板、前記第４の正のレンズ、前記第３のダブ
    レット、前記第５の正のレンズ、前記シェル、および前
    記第６の正のレンズを通過するように配置される、反射
    屈折縮小光学系。
  17. 【請求項１７】 前記第１の正のレンズと前記第２の正
    のレンズとの間に置かれる偏向鏡をさらに含む、請求項
    １６に記載の縮小光学系。
  18. 【請求項１８】 前記ビームスプリッタがキューブであ
    る、請求項１ないし１３のいずれかに記載の縮小光学
    系。
  19. 【請求項１９】 前記開口絞りが前記ビームスプリッタ
    と前記凹面鏡との間にある、請求項１ないし１３のいず
    れかに記載の縮小光学系。
  20. 【請求項２０】 可変の開口が前記ビームスプリッタと
    前記凹面鏡との間に置かれる、請求項１９に記載の縮小
    光学系。
  21. 【請求項２１】 前記凹面鏡が、系全体の縮小率の１．
    ６ないし２．７倍の縮小率を含む、請求項１ないし１３
    のいずれかに記載の縮小光学系。
  22. 【請求項２２】 比較的高い開口数を有する反射屈折縮
    小光学系であって、長い共役側端部から短い共役側端部
    までに、 正の屈折力の第１のレンズ群と、 負の屈折力の第２のレンズ群と、 ビームスプリッタと、 凹面鏡と、 正の屈折力の第３のレンズ群と、 前記ビームスプリッタキューブと前記凹面鏡との間に置
    かれる第１の４分の１波長板と、 前記ビームスプリッタキューブと前記第３のレンズ群と
    の間に置かれる第２の４分の１波長板とを含み、 前記第１および第２のレンズ群の正の屈折力は、前記鏡
    でまたはその近傍で開口絞りに入射ひとみを無限遠に結
    像するのに十分な屈折力のみを与え、前記第２のレンズ
    群の負の屈折力は前記凹面鏡に関する正しい共役像を与
    え、前記第３のレンズ群の正の屈折力は、系全体の屈折
    力の残りを与え、射出ひとみを無限遠に結像する、反射
    屈折縮小光学系。
  23. 【請求項２３】 第１の４分の１波長板および／または
    第２の４分の１波長板が、真のゼロ次４分の１波長板で
    ある、請求項２２に記載の縮小光学系。
  24. 【請求項２４】 比較的高い開口数を有する反射屈折縮
    小光学系であって、長い共役側端部から短い共役側端部
    までに、 正の屈折力の第１のレンズ群と、 負の屈折力の第２のレンズ群と、 ビームスプリッタと、 凹面鏡と、 正の屈折力の第３のレンズ群とを含み、 前記系に入射するビームが、前記第１のレンズ群、前記
    第２のレンズ群、前記ビームスプリッタキューブを通過
    し、前記凹面鏡に反射され、逆方向に前記ビームスプリ
    ッタおよび前記第３のレンズ群を通過するように配置さ
    れる、反射屈折縮小光学系。
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