KR100315180B1 - 투영광학계및투영노광장치 - Google Patents

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Abstract

비교적 넓은 노광 영역을 확보하면서, 제 1 물체(레티클) 및 제 2 물체(웨이퍼)의 평면도가 매우 나쁜 경우에도, 실질적으로 작은 왜곡이 얻어지고, 컴팩트하게 높은 개구수를 갖는 고해상도의 투영 광학계 및 그를 구비한 투영 노광 장치가 제공된다. 제 1 물체의 이미지를 소정의 축소 배율로 제 2 물체에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 투영 광학계는 상기 제 1 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과, 어포컬계로 구성된 제 2 렌즈군(G2)과, 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)을 구비하되, 소정의 조건을 만족시키도록 구성된다.

Description

투영 광학계 및 투영 노광 장치
본 발명은 전반적으로 기판과 같은 제 2 물체상으로 제 1 물체상의 패턴을 축소 투영하기 위한 투영 광학계(projection optical systems) 및 투영 노광 장치(projection aligners)에 관한 것으로, 특히 제 2 물체인 기판(웨이퍼)상으로 제 1 물체인 레티클(마스크)상에 형성된 집적 회로 패턴의 투영 정렬에 이상적인투영 광학계 및 투영 노광 장치에 관한 것이다.
집적 회로 패턴이 더욱 미세화됨에 따라, 웨이퍼 프린팅에 이용되는 투영 광학계에 요구되는 성능이 더욱 엄격해졌다. 이러한 환경에서, 투영 광학계의 개선된 해상도를 얻기 위해, 노광 파장을 더욱 짧게하거나 투영 광학계의 개구수 NA를 증가시키는 것이 고려될 수 있다.
최근에는, 더욱 미세한 프린트 패턴을 성취하기 위해서, 노광에 이용되는 광원이 g 라인(436nm) 노광 파장을 방출하는 것으로부터 주로 i 라인(365nm) 노광 파장을 방출하는 것으로 대체되었다. 더욱이, 엑시머 레이저(248nm, 193nm)와 같은 비교적 짧은 파장을 가진 광을 방출하는 광원이 이용되기 시작했다.
그리고, 상술한 각각의 노광 파장을 이용하여 웨이퍼상으로 레티클상의 패턴의 투영 정렬을 수행하는 투영 광학계가 제안되고 있다.
해상도 개선에 따라 투영 광학계에 필요한 것은 이미지 왜곡의 감소이다. 여기서 "이미지 왜곡(image distortion)" 이라는 것은 투영 광학계 (왜곡된 수차)에 기인한 왜곡 이외에, 투영 광학계의 이미지 측상에 맺게될 웨이퍼의 곡률에 기인한 것과, IC 패턴 등이 묘사되는 투영 광학계의 물체측상에서 레티클의 곡률에 기인한 것이 있다.
따라서, 이미지 왜곡에 대한 웨이퍼 곡률에 기인한 영향을 감소시키기 위해 투영 광학계의 이미지 측상의 출사 동공을 더욱 멀리에 배치한, 소위, 이미지 측 텔레센트릭 광학계가 사용되었다.
한편, 레티클 곡률에 기인한 이미지 왜곡을 감소시키기는 것과 관련하여, 투영 광학계의 물체측을 텔레센트릭 광학계으로 구성하는 것이 고려되었고, 따라서, 투영 광학계의 입사 동공 위치를 물체로부터 비교적 더 멀리 배치하는 것이 제안되었다. 이러한 몇몇 예로서, 일본 특허 공개 공보 소화63-118115 호, 일본 특허 공개 공보 평4-157412호 및 일본 특허 공개 공보 평5-173065 호가 있다.
그러나, 이들 각 특허 공개 정보에서 제안된 투영 광학계는 개구수가 작고 해상도가 높지 않으며, 노광 영역이 좁다. 또한, 투영 광학계의 입사 동공 위치와 관련해서는, 입상 동공 위치를 단지 물체 평면(레티클)으로부터 비교적 더 멀리에 배치하며, 물체 측(레티클 면) 및 이미지 측(웨이퍼 측)의 텔레센트리시티(telecentricity)이 적절히 보정되지 않았다.
또한, 앞서 언급된 특허 정보에 제안된 투영 광학계중 몇몇이 물체면(레티클)으로부터 투영 광학계의 제 1 렌즈면까지의 거리를 증가시킴으로써 물체측에서 와 텔레센프리시티를 구현하고는 있지만, 물체측과 이미지측간의 거리(레티클과 웨이퍼간의 거리)가 노광 영역에 비해 매우 길기 때문에, 본질적으로 이러한 문제는 광학계의 사이즈가 증가함에 따라 발생하였다.
본 발명은 앞서 언급된 문제점들을 감안하여 이루어진 것으로, 제 1 물체(레티클) 및 제 2 물체(웨이퍼)의 평탄성이 극히 나쁜 경우에도, 비교적 큰 노광 영역을 유지하면서, 고해상도 및 큰 개구수를 가지며 사실상 비교적 작은 이미지 왜곡을 얻는 컴팩트 투영 광학계를 제공함은 물론, 그와 함께 제공되는 투영 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면에 따른 투영 광학계는 제1 물체의 이미지를 제 2 물체상에 축소된 배율로 투영하며, 상기 제 1 물체측에서 보았을 때 순서대로 정굴절력을 가진 제 1 렌즈군, 어포컬 시스템으로 사실상 구성된 제 2 렌즈군, 정굴절력을 가진 제 3 렌즈군을 포함한다. 또한, 본 발명의 투영 광학계은, 그의 초점 길이를 F로 나타내고, 투영 배율을 B로 나타내며, 제 1 물체와 제 2 물체간의 거리를 L로 나타내고, 제 1 물체와, 제 1 렌즈군중에서 제 1 물체에 가장 가까운 렌즈면까지의 거리를 do로 나타내며, 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1으로 표시하고, 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3로 나타내었을 때, 다음의 조건을 만족시키도록 구성된다.
1.8 ≤ ｜F/(B· L)｜
do/L ≤ 0.2
0.8 ≤ f3/f1≤ 1.5
본 발명의 다른 측면에 따른 투영 노광 장치는, 고정 패턴이 형성된 제 1 물체를 조사하는 조사 수단(illumination means)과, 상기 제 1 물체의 이미지를 제 2 물체상으로 투영하는 투영 광학계과, 상기 제 1 물체를 지지하는 제 1 지지 수단과, 상기 제 2 물체를 지지하는 제 2 지지 수단을 포함한다.
또한, 그의 투영 광학계는 상기 제 1 물체에서 보았을 때 순서대로 정굴절력을 갖는 제 1 렌즈군, 어포컬 시스템으로 사실상 구성되는 제 2 렌즈군, 정굴절력을 갖는 제 3 렌즈군을 포함한다.
또한, 본 발명의 투영 광학계은, 그의 초점 길이를 F 로 나타내고, 투영 배율을 B 로 나타내고, 제 1 물체와, 제 1 렌즈군중에서 제 1 물체에 가장 가까운 렌즈면까지의 거리를 do로 나타내고, 상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1으로 나타내고, 상기 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f1으로 나타냈을 때, 다음 조건을 만족시키도록 구성된다.
1.8 ≤ ｜F/(B · L)｜
do/L ≤ 0.2
0.80 ≤ f3/f1≤ 1.5
따라서, 본 발명에 따르면, 비교적 큰 노광 영역을 유지하면서, 그의 압축성에도 불구하고 양호한 비율로 다양한 수차를 보정함은 물론, 높은 개구수 및 고해상도를 갖는 투영 광학계가 제공된다. 이에 의해 고성능의 투영 노광 장치가 구현될 수 있다.
또한, 투영 광학계의 입사 동공 위치를 물체 평면(레티클 평면)보다 더 멀리에, 출사 동공 위치를 이미지 평면(웨이퍼 평면)으로부터 더욱 멀리에 배치하는, 소위, 양측 텔레센트릭 광학계(a both sides telecentric optical systems)가 구현될 수 있으므로, 물체면과 이미지면의 곡률로 인한 이미지 왜곡과 관련한 문제를 해결할 수 있다.
우선, 본 발명에 따른 실시예들을 기술하기 전에 기본적 구성 뿐만 아니라 다수의 양호한 조건을 기술하고자 한다.
제 1 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 개구 스톱(aperture stop:AS)은 투영광학계의 동공 위치에 설치되고, 투영 광학계의 입사 동공 위치는 개구 스톱 AS 보다는 보다더 물체측(레티클측)상에 배치되는 광학계에 의한 이미지 위치로서 근축 광선에 의해 주어지는 근축 양으로부터 알 수 있다.
그러나, 광학계의 입사 동공 위치는 물체(광축으로부터 물체의 높이)의 높이 H 에 따라 통상 변화한다. 그러므로, 투영 광학계의 입사 동공 위치는 각 물체의 높이 H 에 따라 결정되는 것으로 간주될 수 있다.
한편, 이미지 왜곡에 대한 투영 광학계의 물체측의 레티클의 곡률로 인한 영향은 레티클 T 로부터 투영 광학계에 입사하는 입사 광선의 텔레센트리시티에 비례한다. 즉, 입사 광선의 주요 광선의 기울기는 투영 광학계의 광축으로써 대응된다.
여기서, 레티클상의 광축으로부티 높이 11 (물체 높이:H)에서 입사하는 광선(주요 광선)의 텔레센트리시티를 T(H)로 나타내고, 레티클상에서 광축으로부터의 높이 H(이후 물체 높이 H 로 칭함)에서 입사하는 광선(주도 광선)에 의해 결정되는 투영 광학계의 입사 동공 위치와 레티클간의 거리를 E(H)로 나타내면, T(H)와 E(H)의 관계는 다음 식(1)으로 된다.
T(H) = H/E(H) (1)
따라서, 이미지 왜곡에 대한 영향이 물체 높이 H에 무관하게 균일하게 하려는 목적으로 일정하게 균일한 텔레센트리시티를 얻기 위해서는, 물체 높이 H 에 비례하여 투영 광학계의 입사 동공 위치를 충분히 변화시켜야 한다. 즉, 물체 높이 H가 높을 때의 입사 동공의 위치보다는 물체 높이 H가 낮을 때 투영 광학계의 입사 동공 위치를 물체측(레티클측)에 더 가깝게 배치함으로써 이미지 왜곡에 대한 영향을 균일하게 할 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는, 통상 광학계의 입사 동공 위치가 물체 높이에 따라 변화하지만, 광학계의 입사 동공 위치가 이미지 왜곡에 주는 영향의 정도가 물체 높이에 따라 변화한다는 사실에 주목하여, 물체 높이 H의 높이(레티클상에서 광축으로 부터의 높이)에 따라 입사 동공 위치를 밸런싱시켜써, 전체 물체면(전체 렌즈면)상에서 이미지 왜곡에 대한 영향을 균일하게 하였다.
다음의 조건(I)은, 투영 광학계의 초점 길이(F)와, 투영 광학계의 이미지 배율(B)와 물체와 이미지간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)의 곱에 대한 최적의 비율을 제공한다.
1.8 ≤ ｜F/(B · L)｜ (I)
이 조건(I)은, 이미지측(웨이퍼측)상에서 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치(근축 광선에 의해 결정되는 투영 광학계의 출사 동공 위치)가 무한대에 있을때, 물체면(레티클면)으로부터 투영 광학계의 근축 입사 동공까지의 거리(E)와 물체와 이미지간의 거리(L)(레티클에서 웨이퍼까지의 거리)의 비율을 제공하는 것과 동일함을 의미한다.
구체적으로 설명하기 위해서, 제 1 도에서 도시하는 바와 같이, 전체 투영 광학계의 주 초점 f (레티클측상의 초점)는, 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치가 무한하다고 가정할 때, 근축 입사 동공 위치에 대응하며, h 가 투영 광학제의 제 1 주평면을 나타낼 때, 전체 투영 광학계의 초점 길이를 F 로 나타내고, 투영 광학계의 투영 배율을 B 로 나타내며, 물체면(레티클 면)으로부터 전체 투영 광학계의 주초점까지의 거리를 E 로 나타내면, 다음 관계가 성립한다.
B = F/E (2)
상기 언급된 식(2)를 변환하면,
E = F/B (3)
가 된다.
그리고, 물체와 이미지간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)로 식(3)의 양측을 나누고 그의 절대치를 취하면, 마침내 상기한 조건(I)과 관련하여 식(4)이 유도된다,
｜E/L｜= ｜F/(B · L)｜ (4)
이로부터, 조건(I)은, 이미지측(웨이퍼측)상에서 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치가 무한하다고 가정학 때, 물체면(레티클면)으로부터 근축 입사 동공까지의 거리(E)와, 물체와 이미지간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)의 최적 비율의 절대치를 제공함을 알 수 있다.
조건(I)의 최하한 이하이면, 투영 광학계의 입사 동공 위치는 물체와 이미지 간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)에 비해 너무 가깝고, 전체 물체면(전체 레티클 면)에 대한 텔레센트리시티는 악화되며, 따라서, 밸런싱과 보정이 어렵게 된다.
더욱이, 투영 광학계 구조의 복잡성을 피하기 위하여, ｜F/(B · L)｜≤6 에서 처럼 조건(I)의 최고치를 설정하는 것이 바람직하다. 조건(I)의 값이 6 을 초과하면, 허용된 입사 높이(물체 높이 H)애 의한 입사 동공 위치의 편차가 작아지고,물체 높이 H(레티클상에시 광측으로부터의 높이 H)로부터 입사하는 광선에 의해 결정되는 투영 광학계의 입사 동공 위치를 밸런싱시키기 위해 설계하는데 있어서의 자유도가 너무 작아지게 된다.
그러므로, 필요 이상으로 전체 물체면(레티클 면)에 대해 투영 광학계의 입사 동공 위치를 더욱 멀리 유지하는 것이 필요하고, 결과적으로, 투영 광학계를 더욱 많은 수의 렌즈로 구성하게 되며, 그에 따라 투영 광학계의 사이즈 및 그의 복잡도의 증가는 피할 수 없게 된다.
또한 이미지측(웨이퍼측)상에서 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치가 무한하다고 가정하면, 조건(I)은 투영 광학계의 최적의 근축 입사 동공 위치(근축 광선에 의해 결정되는 투영 광학계의 출사 동공 위치)를 제공하지만, 이것은 또한, 동시에 투영 광학계의 최적의 출사 동공 위치를 고려한 것이 된다.
구체적으로 설명하기 위해, 물체측(레티클측)에서의 투영 광학계의 근축 입사 동공 위치가 무한하다고 가정했을 때, 이 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치로부터 이미지 필드(웨이퍼 면) 까지의 거리를 E' 으로 나타내면, 파생 배율 식에 따라 다음의 식(5)이 얻어진다.
1/B = F/E' (5)
식(5)을 변환하던 다음 식(6)이 유도된다.
E = F · B=(F/B) ·B2(6)
상기 식(3)을 이응하면, 식(6)의 또 변환하여 다음 식(7)리 유도된다.
F = E ·B2(7)
이 식(7)은 식(3)을 투영 광학계의 투영 배율 B의 제곱(B2)으로 곱한 것과 등가이며, 식(7)의 양변을 물체와 이미지간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)로 나누고 그의 절대치를 취하면 다음 식(8)이 유도된다.
｜F · B/L｜ = ｜[F/(B · L)]｜·B2(8)
이 식(8)은 조건(I)과 관련하여 앞서 언급된 식(4)글 투영 광학계의 투영 배율 B의 제곱(B2)으로 곱한 것과 등가이며, 이것을 조건(I)에 적용하면 다음 식(9)이 얻어진다.
1.8·B2≤ ｜F/(B ·L)｜·B2(9)
따라서, 조건(I)은, 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치를 무한하다고 가정했을 때, 투영 광학계의 최적의 근축 입사 동공 위치를 제공하며, 동시에, 전체 조건(I)를 B2로 곱한 양을 고려함으로써, 투영 광학계의 근축 입사 동공 위치가 무한하다고 가정했을 때, 근축 출사 동공 위치에 대해서도 최적의 근축 출사 동공 위치도 제공함을 알 수 있다.
따라서, 이미지측(웨이퍼측)에서의 투영 광학계의 근축 출사 동공 위치 및 물체측(레티클측)에서의 투영 광학계의 근축 입사 동공 위치는 반드시 무한대일 필요는 없으며, 조건(I)의 범위내에 있는 한, 이미지측(웨이퍼측)과 물체측(레티클측)에서 텔레센트리시티를 양호한 비레관계로 유지할 수 있음을 알게 된다.
아래의 조건(II)은, 물체면으로부티, 물체과 이미지간의 거리(L)(레티클과 웨이퍼간의 거리)에 대해 투영 광학계의 제 1 렌즈군중 물체측애 가장 가까운 렌즈던 까지의 최적 거리 do를 제공한다.
do/L ≤ 0.2 (II)
제 1 렌즈군중 물체측에 가장 가까운 렌즈면과 물체면(레티클면) 사이에 긴 거리(do)를 둠으로써, 투영 광학계의 입사 동공 위치를 더욱 멀리 배치하고 물체면(레티클면)을 텔레센트릭하게 할 수 있지만, 거리 do가 조건(II)좌 상한 이상으로 증가되는 경우 물체와 이미지간의 거리(L)에 대한 거리 do의 비율이 정점 커진다. 따라서, 바람직한 광학 성능을 얻기 위해서는, 투영 광학계를 포함하는 반사체와 같은 렌즈 및 광학 부재간의 간격이 현저히 변화하지 않기 때문에, 전체적으로 투영 광학계의 길이는 더욱 길어지며, 투영 광학계를 컴팩트하게 유지하기가 현실적으로 어렵게 된다.
또한, 이하의 조건(III)은, 투영 광학계가 제 1 물체측에서 보았을 때 순서대로, 정굴절력을 가진 제 1 렌즈군(G1), 사실상 어포컬 시스템으로 구성되는 제 2 렌즈군(G2) 및 정굴절력을 가진 제 3 렌즈군(G3)를 기본적으로 포함하는 경우에, 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이(f1)과 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이간의 최적의 비율을 제공한다.
0.80 ≤f3/ f1≤1.5 (III)
이러한 조건(III)은 큰 노광 영역을 유지하면서 고개구수 NA 를 실현시키는 고해상도의 투영 광학계를 달성하는 것이 목적이다. 이하에서 조건(III)을 설명함에 있어서, 우선, 본 발명에 따른 투영 광학계의 기술적인 구성이 설명된다.
제 2 도에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 투영 광학계는 물체측으로부터 보아서 순서대로 정굴절력을 가진 제 1 렌즈군(G1)과, 어포컬 시스템을 구성하는 제 2 렌즈군(G2) 및 정굴절력을 가진 제 3 렌즈군(G3)을 기본적으로 포함한다.
또한, 제 2 도에서, 물체(레티클)상의 물체 높이가 0 인 위치(투영 광학계의 광측과 레티클이 서로 교차하는 위치)로부터 실선으로 도시된 광선은 축방향 물체점(물체의 중심)으로부터의 근축 주변 광선을 의미하며, 물체 높이 H(광축으로부터 물체의 높이 H)의 위치로부터 점선으로 도시된 광선은 탈축 물체점으로부터의 근축 주변 광선을 의미한다. 본 발명에서 근축 주변 광선으로서 표시된 것은, 특정 수렴 각도를 갖는 물체점으로부터 방출되는 광신이 광학계로 입사할 때 근축 광선 궤적에 의해 얻어지는 가장 주변(외측)와 입사 광선이라고 가정하자.
앞서 언급된 렌즈 구성에 기초해 큰 노광 영역 및 투영 광학계의 압축성을 유지하면서 고 해상도를 갖는 투영 광학계를 제공하려면, 물체 높이에 기인한 수차 또는 관측 각도(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡된 수차와 같은 탈축 광선에 기인한 수차) 및 투영 광학계의 이미지측상에서 개구수 NA에 관련된 수차, 즉, 해상도에 관련된 수차(구면 수차와 같은 축방향 광선에 기인한 수차)를양호하게 비례적으로 보정할 필요가 있다.
이를 목적으로, 제 3 도에서 도시하는 바와 같이, 제 1 렌즈군(G1)에서 물체측(레티클)의 개구수 NAa와 제 2 렌즈군(G2)으로부터의 출사 동공에 관련된 개구수NAd의 비율과, 제 3 렌즈군(G3)으로부터 이미지측(웨이퍼측)의 개구수 NAb와 제 2 렌즈군(G2)으로의 입사 동공에 관련된 개구수 NAc의 비율을 거의 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.
이것은, 투영 광학계의 수차를 보정함에 있어서 제 1 렌즈군(G1)에서 물체측의 개구수 NAa와 제 2 렌즈군(G2)으로의 입사 동공에 관련된 개구수 NAc에 대한 부하(load)와, 투영 광학계의 수차를 보정함에 있어서 제 3 렌즈군(G3)에서 이미지측(웨이퍼측)의 개구수 NAb와 제 2 렌즈군(G2)으로의 출사 동공에 관련된 개구수 NAd에 대한 부하를 동등하게 함을 의미한다.
이상 설명한 것을 수식화하면, 다음 식(10) 및 (11)미 얻어진다.
NAa: NAd= NAb: NAc(10)
NAax NAc= NAbx NAd(11)
따라서, 투영 광학계의 투영 배율을 B로 나타내고, 제 1 렌즈군(G1)의 초점길이를 f1으로 나타내고, 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이를 f3로 나타내고, 투영 광학계의 광축으로부터 최대 물체 높이(예를 들면, 레티클상의 유용한 패턴 영역에서 대각선 길이의 ½)를 HMAX로 나타내면, 상기 식은 다음 식(12)으로 변형된다.
(NAb·B) x (HMAX/ f1) = NAbx (HMAX·B/f3) (12)
더욱이, 상기 식(12)를 변환하면 궁극적으로 다음 식(13)이 유도된다.
f1= f3(13)
식(13)으로 부터 제 1 렌즈군(G1) 의 초점 길이 f1와 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이 f3를 동일하게 함으로써, 관측 각도에 기인한 수차(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡된 수차) 및 해상도(투영 광학계의 이미지측에서의 개구수)에 관련된 수차(구면 수차)를 양호하게 비례적으로 보정함으로써, 큰 노광 영역을 유지하면서 이미지측에서 고 해상도와 고 개구수를 가진 투영 광학계를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 다양한 수차와 넓은 노광 영역의 밸런스를 유지하기 위하여, 상술한 식(13)을 만족시키는 것이 이상적이지만, 현실적으로는 상술한 조건(III)의 범위를 만족시키는 것으로 충분하다.
그러나, 조건(III)의 하한 아래로 내려간 경우, 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이가 고정되면, 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이 f1는 더욱 짧아지며, 투영 광학계의 출사 동공에 관련된 개구수 NA 는 커지게 된다. 결과적으로, 해상도(투영 광학계의 이미지측에서의 개구수)에 관련된 수차(구면 수차)를 보정하고 이미지측(웨이퍼측)에서의 개구수를 증가시키면서, 관측 각도에 기인한 수차(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡 수차)를 양호하게 보정하기 어렵고, 우수한 이미지 형성 성능을 얻을 수가 없게 된다. 반대로, 제 3 렌즈군(G3) 초점 길이 f3가 고정되면 제 1 렌즈군의 초점 길이는 더욱 길어지며, 해상도(투영 광학계의 이미지측에서의 개구수)에 관련된 수차(구면수차)와 관측 각도에 기인한 수차(이미지 필드 곡률, 비정 수차, 비대칭 수차 및 왜곡 수차)를 보정하기는 비교적 더 쉽지만, 물체면(레티클면)으로부터 투영 광학계의 제 1 렌즈면까지의 거리(do)는 더 길어진다. 이 때문에, 투영 광학계의 전체 길이뿐만 아니라, 렌즈의 직경이 더욱 길어지며, 투영 광학계를 컴팩트하게 유지하기 위한 시도가 매우 어렵게 된다. 조건(III)의 상한을 초과하면, 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이 f1가 고정된 경우, 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이 f3가 더욱 길어지며, 해상도(투영 광학계의 이미지측에서의 NA)에 관련된 수차(구면수차)와 관측 각도에 기인한 수차(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡 수차)를 보정하기가 비교적 더 쉽지만, 투영 광학계의 마지막 렌즈면으로부티 이미지 필드(웨이퍼면)까지의 거리는 더욱 길이진다. 이 때문에, 투영 광학계의 전체 길이는 물론, 렌즈의 직경이 더 길어지며, 투영 광학계를 컴팩트하게 하기 위한 시도가 불가능하게 된다. 반면에, 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이 f3가 고정된 경우 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이 f1는 더욱 짧아지고, 투영 광학계의 입사 동공과 관련하여 개구수 NA 는 더욱 커지며, 관측 각도에 기인한수차(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡 수차)를 보다 양호하게 하기는 어려워지며, 결과적으로 우수한 이미지 형성 성능을 획득할 수 없다. 또한, 투영 광학계를 더욱 컴팩트하게 유지하면서 더욱 바람직한 형성 성능을 획득하기 위해서는, 조건(III)의 상한을 1.2로 하여 f3/f1≤1.2로 한정하는 것이 바람직하다.
또한, 더욱 컴팩트한 충분히 실현하기 위해서는, 앞서 언급된 조건 방정식(I) 내지 (III) 이외에도 다음의 조건(IV)를 또한 만족시키는 것이 바람직하다.
0.05 ≤f1/L ≤ 0.3 (IV)
여기서, f1은 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이를 나타내고, L은 제 1 물체(레티클)와 제 2 물체(웨이퍼)간의 거리(물체와 이미지 간의 거리)를 나타낸다.
조건(IV)은 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이 f1와 물체와 이미지간의 거리(L)의 최적의 비율을 제공함으로써 투영 광학개의 전체 길이를 단축할 수 있게 보장한다.
조건(IV)의 하한 아래로 내려가면, 제 1 렌즈군(G1)의 굴절력(refractive power)이 물체와 이미지간의 거리(L)에 비해 너무 강해지기 때문에 다양한 수차들을 보정하기가 어려워진다. 반면에, 조건(IV)의 상한을 초과하던, 투영 광학계의 전체 길이가 길어지므로 투영 광학계를 컴팩트하게 유지하기가 어려워진다.
또한, 투영 광학계의 전체 길이를 충분히 단축시키기 위해서, 다음의조건(V)을 만족시키는 것이 바람직하다.
0.04 ≤ HMAX/L ≤ 0.2 (V)
여기서, HMAX는 제 1 물체(레티클)에서 투영 광학계의 광축으로부터의 최대 물체 높이(레티클상에서 가용 패턴 영역내의 대각선 길이의 ½ )를 나타내고, L은 제 1 물체(레티클)와 제 2 물체(웨이퍼)간의 거리(물체와 이미지간의 거리)를 나타낸다고 가정하자.
조건(V)은, 최대 물체 높이 HMAX에 대해, 물체와 이미지간의 거리(L)의 최적의 비율을 제공하기 위한 것이다. 앞서 언급된 조건(II)좌 값이 고정되어 있더라도, 최대 물체 높이 HMAX에 대한 물체와 이미지간의 거리(L)가 더욱 길어져서, 조건(V)의 하한 아래로 내려가면, 투영 광학계의 전체 길이가 너무 길어지기 때문에 그 광학계를 컴팩트하게 유지하려는 시도가 불가능해진다. 반면에, 조건(V)의 상한을 초과하면, 전체 이미지 형성 필드(전체 웨이퍼면)에 대한 다양한 수차들을 양호하게 보정하기가 어려워진다.
또한, 다양한 수차들을 보정하는데 있어서의 자유도를 유지하면서, 다양한 수차들을 비례적으로 보정하려면, 제 1 렌즈군(G1)이 적어도 2개 이상의 정(positive)좌 렌즈를 구비하고, 제 2 렌즈군(G2)이 적어도 4개 이상의 부(negative)의 렌즈 및 적어도 4개 이상치 정의 렌즈를 구비하며, 제 3 렌즈군(G3)이 적어도 2개 이상의 정의 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.
지금까지, 물체측(레티클측)에서 보았을 때 순서대로 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1), 어포컬 시스템으로 이루어지는 제 2 렌즈군(G2) 및 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)을 구비하는 렌즈군들을 기초로 한 투영 광학계에 대해 설명하였으며, 제 2 렌즈군(G2)의 구성에 기초해 투영 광학계의 전체 사이즈를 컴팩트화하고 또한 이미지 필드 곡률을 양호하게 보정하기 위해서는, 제 2 렌즈군(G2)을 적어도, 제 2 도 및 제 3 도에 도시되어 있는 바와 같이, 물체측(레티클측)으로부터 보았을 때 순서대로 부의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 제 1 서브렌즈군(G21), 부의 굴절력을 갖는 제 2 서브렌즈군(G22) 및 부의 굴절력을 갖는 제 3 서브 렌즈군(G23)으로 구성하는 것이 바람직하다.
우선, 이러한 제 2 렌즈군(G2)에서 부의 제 1 서브 렌즈군(G21)과 정의 제 2 서브렌즈군(G22)은 이미지측(웨이퍼측)상에 주 포인트(main point)를 형성하며 물체면(레티클면)으로부터 투영 광학계까지의 거리를 단축시키며, 따라서 투영 광학계의 전체 길이를 단축시켜 역-갈릴레오계(또는 역초점계(retro-focus system))를 형성한다. 또한, 제 2 렌즈군(G2)의 제 3 서브 렌즈군(G23)은 이미지 필드 곡률을 만족스럽게 보정함으로써 이미지 필드를 평탄화(smooth)하여 주로 펫츠발 섬(Petzval sum)의 보정에 기여한다.
또한, 제 1 서브 렌즈군(G21)과 제 2 서브 렌즈군(G22)의 구성으로 인해 투영광학계의 입사 동공을 물체면(레티클 면)에 가깝게 하는 것은 위험하므로, 이 경우에는, 정의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(Gl)의 2차 초점(이미지측 또는 웨이퍼측)을 그와 거의 동시에 투영 광학계의 입사 동공 위치와 일치시키는 것이 바람직하며, 이렇게 함으로써, 투영 광학계의 전체 길이를 짧게 유지하면서 투영 광학계의 입사동공 위치를 물체면(레티클면)으로부터 멀리 배치할 수 있다.
앞서 언급된 제 2 렌즈군(G2)의 기본적 구성에 기초해 광학계를 충분히 컴팩트하게 유지하면서 제 2 렌즈군(G2)이 수차를 만족스럽게 보정하도록 기능하게 하기 위해서는, 제 1 서브 렌즈군(G21)의 초청 길이를 f21로 나타내고, 제 2 서브 렌즈군(G22)의 초점 길이를 f22로 나타내며, 제 3 서브렌즈군(G23)의 초점 길이를 f23으로 나타낸 경우, 다음의 조건 방정식(VI) 및 (VII)을 또한 만족시키는 것이 바람직하다.
1.5 ≤｜f22/f21｜ ≤ 5 (VI)
0.02 ≤｜f23/L ｜ ≤ 0.10 (VII)
조건(VI)은 역 갈릴레오계(또는 역 초점계) 및 제 2 서브렌즈군(G22)을 구비하는 제 1 서브 렌즈군(G21)에 대해 최적의 배율을 제공하는 것에 대응하며, 투영 광학계의 전체 길이를 컴펙트하게 유지하기 위한 조건이다. 조건(IV)의 하한 아래로 내려가면, 투영 광학계를 컴팩트하게 유지하기가 어렵다. 또한, 광학계를 만족할만큼 컴팩트하게 유지하려면, 조건(VI)의 하한 값이 1.7 이라고 가정했을 때, 1.7 ≤ ｜f22/f21｜인 것이 바람직하다. 반면에, 조건(VI)의 상한을 초과하면, 제 1 서브렌즈군(G21)의 초점 길이 f21가 짧아지며 다양한 수차들을 보정하기가 매우 어려워지고, 제 1 서브렌즈군(G21)의 초점 길이 f21가 고정되어 있더라도 제 2 서브렌즈군(G22)의 초점 길이 f22는 더욱 길어져서, 광학계는 충분히 컴팩트하게 되지 않는다.
또한, 조건(VII)은 제 3 렌즈군(G23)이 펫츠발 섬을 만족스럽게 보정하도록 기능하게 하기 위한 조건이다. 조건(VII)의 하한 아래로 내려가면 제 3 서브 렌즈군(G23)의 초점 길이 f23는 너무 짤아져서, 다량한 수차들을 보정하기가 어렵게 되고, 반면에 조건(VII)의 상한을 초과하면 펫츠발 섬은 불충분하게 보정되어 이미지 필드를 펑탄화하기가 어렵게 된다.
또한, 다양한 수차들을 보정하는데 있어서의 자유도를 유지하면서 다양한 수의 수차들을 보정하기 위하여 제 2 렌즈군(G2)이 적어도 4개 이상의 부 렌즈와 적어도 4개 이상의 정 렌즈를 갖는 구성이 바람직한데, 더욱 바람직한 제 2 렌즈군(G2)의 구성은 제 1 서브 렌즈군(G21)이 적어도 2개 이상의 부의 렌즈를 갖고 제 2 서브 렌즈군(G22)이 적어도 4개 이상의 정의 렌즈를 가지며 제 3 서브 렌즈군(G23)이 적어도 2개 이상의 부의 렌즈를 갖는 구성인 것이 바람직하다고 하는 효과는 이미 기술되었다.
더욱 바람직하게는 제 2 서브 렌즈군(G22)의 4개 이상의 정의 렌즈중 적어도 2 개의 정의 렌즈들이 양면 볼록(biconvex) 렌즈인 것이다.
부수적으로, 본 발명에 따른 제 2 렌즈군(G2)이 어포컬계(afocal system)를 포함하지만, 반드시 완벽한 어포컬계일 필요는 없다.
구체적으로, 물체(레티클)상에서 물체 높이 H가 축방향 물체점으로서 제로인 위치에서, 근측 주변 광선을 추적했을 때, 근축 주변 광선의 경사각의 변동이 처음으로 작게되는 물체측(레티클측)에 가장 가까운 영역에서 근축 주변 광선의 경사각이 제로이거나 제로에 가장 가깝게 되는 렌즈들간의 점을 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2) 사이의 경계로서 표시한 경우 및, 근축 주변 광선의 경사각의 변동이 마지막으로 작게되는 이미지측(웨이퍼측)에 가장 가까운 영역에서 근축 주변 광선의 경사각이 제로이거나 제로에 가장 가깝게 되는 렌즈들간의 점이 제 2 렌즈군(G2)과 제 3 렌즈군(G3) 사이의 경계로서 표시된 경우, 이 경우에 제 2 렌즈군(G2)은 본 발명이 의미하는 어포컬계의 정의에 포함된다.
따라서, 본 발명에 의해 포함된 제 2 렌즈군(G2)의 어포컬계를 보다 용이하게 이해하기 위해, 제 4 도 내지 제 7 도를 참조하여 제 1 렌즈군(G1)내지 제 3 렌즈군(G3)의 분할을 설명한다. 제 4 도 및 제 5 도는, 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 처음으로 작게되는 물체측에 가장 가까운 영역(a1, a2)에서 근축 주변 광선을 추적했을 때 근축 주변 광선의 광로를 정성적으로 도시한 것이며, 제 6 도 및 제 7 도는, 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 마지감으로 작게되는 이미지측(웨이퍼측)에 가장 가까운 영역(b1, b2)에서 근축 주변 광선을 추적했을 때 근축 주변 광선의 광로를 정성적으로 도시한 것이다. 이와 같이 하여, 제 4 도 내지 제 7 도의 근축 주변 광선의 광로에서 도시된 점들은 광축 Ax 로부터 근축 주변 광선이 통과하게 되는 투영 광학계의 각 렌즈면들의 점들을 나타낸다.
우선, 제 4 도는 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 작아지게 되는 영역 a1이 포함될 때, 초기에 피크 값을 나타내면서, 근축 주변 광선이 투영 광학계의 각 렌즈를 통과하는 위치 또는 그 위치 근방에서 근축 주변 광선의 경사를 도시한 것이다. 이 경우, 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2)간의 경계는 렌즈들간의 공간da1에서 근축 주변 광선의 경사각이 영역 a1에서 0 또는 0 에 최근접하는 위치하는 것이 바람직하다.
제 5 도에는, 투영 광학계의 각 렌즈로 입사하는 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 처음으로 작아지는 영역 a2이 투영 광학계의 물체측(레티클측)에 근접한 영역에 포함된 상태에서, 근축 주변 광선의 경사각이 증가하는 경향을 가질 때의 근축 주변 광선의 경사가 도시되어 있다. 이 경우, 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2)간이 경계는 렌즈들간의 공간 da2에서 근축 주변 광선의 경사각이 영역 a2에서 0 또는 0 에 가장 근접하는 위치인 것이 바람직하다.
제 6 도에는 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 작아지는 영역 b1이, 근축 주변 광선이 투영 광학계의 각 렌즈로 입사하는 위치에 또는 그 근방에 포함될 때 마지막으로 피크 값을 나타내는 근축 주변 광선의 경사가 도시되어 있다 이 경우, 제 2 렌즈군(G2)과 제 3 렌즈군(G3)간의 경계는 렌즈들간의 공간에서 근축 주변광선의 경사각이 영역 b1에서 0 또는 0 에 최근접하는 위치 db1인 깃이 바람직하다.
제 7 도는 투영 광학계의 각 렌즈로 입사하는 근축 주변 광선의 경사각의 변화가 마지막으로 작아지는 영역 b2이 포함된 상태에서, 근축 주변 광선의 경사각이 감소하는 경향에 있을 때의 근축 주변 광선의 경사를 나타낸다. 이 경우, 제 2 렌즈군(G2)과 제 3 렌즈군(G3)간의 경계는 렌즈들간의 공간에서 근축 주변 광선의 경사각이 0 또는 0 에 최근정한 위치 db2인 것이 바람직하다.
앞서 언급된 제 1 렌즈군(G1) 내지 제 3 렌즈군(G3)의 렌즈 구성에 기초해서 제 2 렌즈군(G2)이 어포컬계로서 기능하게 하기 위하여, 근축 주변 광선이 물체(레티클)상의 축방향 물체점으로부터 제 2 렌즈군(G1)으로 입사할 때 근축 주변 광신의 입사각을 u1으로 나타내고, 물체(레티클)상의 축방향 물체점으로부터 근축 주변 광선이 제 2 렌즈군(G2)으로 입사할 때 근축 주변 광선의 입사각을 u2'로 나타내며,물체(레티클)상의 축방향 물체점으로부터 근축 주변 광선이 제 2 렌즈군(G2)으로부터 출사될 때 근축 주변 광선의 출사각을 u3'으로 나타내면 다음의 방정식을 만족시키는 것이 바람직하다.
｜u2/u1｜ ≤ 0.5 (VIII)
｜u2'/u3'｜ ≤ 0.5 (IX)
이들 조건(VII) 및 (IX)이 만족되지 않는 한, 관측 각도에 기인한 수차(이미지 필드 곡률, 비점 수차, 비대칭 수차 및 왜곡 수차) 및, 투영 광학계의 이미지측의 개구수 NA 에 관련된 수차(구면 수차)들을 양호하게 비례적으로 보정하기가 어렵게 되고, 본 발명의 목적에 따른 유형의 투영 광학계를 실현하는 것이 될가능하게 된다.
또한, 제 2 렌즈군(G2)이 어포컬계로서 충분히 기능하게 하기 위해서, 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이를 f1로 나타내고, 제 2 렌즈군(G2)의 초점 길이를 f2로 나타내며, 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이를 f3로 나타낸 경우, 다음의 방정식을 만족시키는 것이 바람직하다.
｜f2｜ > f1(X)
｜f2｜ > f3(XI)
이들 조건(X)이 만족되지 않는 한, 제 1 렌즈군(Gl)의 물체측(레티클측)을텔레센트릭하게 할 수 먼고, 본 발명의 목적에 따른 유형의 투영 광학계를 얻을 수 없다.
또한, 제 2 렌즈군(G2)의 초점 길이가 부인 경우, 조건(XI)의 관계로부터 제 2 렌즈군(G2)으로부터 출사되는 근축 주변 광선은 발산한다. 이 때문에, 투영 광학계의 이미지측(웨이퍼측)의 개구수 NA 는 더욱 작아지고, 고해상도를 갖는 투영 광학계를 실현하기가 어립게 된다. 그리고, 투영 광학계의 이미지측(웨이퍼측)의 개구수 NA 를 고정시키려는 시도는 제 3 렌즈군(G3)의 렌즈직경을 증가시켜 광학계를 컴팩트하게 유지하기가 어렵다. 또한, 제 2 렌즈군의 초점 길이가 정인 경우, 조건(XI)의 관계로부터 투영 광학계의 이미지측(웨이퍼측)에 개구수 NA 를 고정시키는 것은 가능하지만, 투영 광학계와 이미지 필드(웨이퍼면)간의 거리(후방 초점)를 고정시키기가 불가능하게 되어 바람직하지 못하다.
이 때문에, 투영 광학계와 이미지 필드간의 거리(후방 초점)를 고정시키려는 시도는 제 2 렌즈군(G2)의 렌즈 직결을 증가시켜, 광학계가 컴팩트하게 유지할 수 없게 한다.
또한, 전술한 바와 같이, 제 2 렌즈군(G2)은 물체측(레티클측)으로부터 보았을 때 순서대로, 부의 굴절력을 갖는 제 1 서브렌즈군(G21), 정의 굴절력을 갖는 제 2 서브렌즈군(G22) 및 부의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G23)을 구비하지만, 제 2 도 및 제 3 도에서 도시된 바와 같이, 부의 굴절력을 갖는 제 3 서브 렌즈군(G23)의 이미지측에 정의 굴절력을 갖는 제 4 서브렌즈군(G24)을 배치하는 것도 허용가능하다. 이 경우, 투영 광학제의 이미지측(웨이퍼측)의 개구수 NA 를 증가시킬 목적으로 주로 구면 수차의 보정에 관련되는 제 3 렌즈군(G3)에서의 구면 수차를 보정하는데 있어 부하를 제 4 렌즈군(G4)과 공유할 수 있기 때문에, 양호하게 밸런싱된 구면 수차 보정이 달성될 수 있다. 이 때, 제 1 서브렌즈군(G21)과 제 2 서브렌즈군(G22)은 역갈릴레오계 또는 역 초점계를 구성하고, 제 3 서브렌즈군(G23)과 제 4 서브렌즈군(G24)은 역 갈릴레오계 또는 역 초점계를 구성한다. 따라서, 제 2 렌즈군(G2)은 투영 광학계를 컴팩트하게 유지하는데 기어하는 두 개의 광학계(역 갈릴레오계 또는 역 초점계)를 갖는 것으로 되므로, 제 4 렌즈군(G24)의 추가하여도 사실상 투영 광학계의 사이즈가 증가되지 않는다.
또한, 제 2 렌즈군(G2)이 4개의 서브렌즈군을 가지는 경우에도, 앞서 언급된 조건들(I) 내지 (XI)을 적용할 수 있음은 물론이며, 더욱이, 제 4 서브렌즈군(G24)이 제 2 렌즈군에 위치된 경우, 그 구성은 적어도 2개 이상의 정의 굴절력을 갖는 렌즈를 구비하여 만족할만한 구면 수차 보정을 성취하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제 2 렌즈군(G2)이 단지, 물체측(레티클측)으로부터 보았을 때 순서대로, 부의 굴절력을 갖는 제 1 서브렌즈군(G21), 정의 굴절력을 갖는 제 2 서브렌즈군(G22) 및 부굴절력을 갖는 제 3 서브렌즈군(G23)을 구비하는 경우에는, 제 2 렌즈군(G23)으로부터의 광선을 오히려 수렴시킴으로써 제 3 렌즈군(G21)으로부터 출사되는 광선을 거의 평행한 광선속으로 만들 수 있다. 이 경우도, 앞서 언급된 조건(I) 내지 (IX)를 적용할 수 있다. 따라서, 제 4 서브렌즈군(G24)의 렌즈 구성은 제 2 렌즈군을 구체적으로 구성하는 데 있어서 필수적인 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 본 실시예에서 투영 광학계는 제 8 도에 도시된 투영 노광 장치에 적용되는 것이다.
우선, 제 8 도를 간단히 설명하기 위하여, 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계(PL) 의 물체면상에 고정된 집적 회로 패턴이 형성된 투사용 원판으로 서의 레티클(R)을 배치하고, 투영 광학계(PL)의 이미지 필드상에 기판으로서의 웨이퍼(W)를 배치한다. 레티클(R)은 레티클 스테이지(RS)에 의해 유지되고 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(WS)에 의해 유지된다. 또한, 조사 광학 장치(IS)는 레티클(R)을 고르게 조사할 수 있도록 레티클(R) 위에 설치된다.
이러한 구성에 따른 조사 광학 장치(IS)로부터 공급되는 광은 레티클(R)을 조사하고, 조사 광학 장치(IS)의 광원에 의해 이미지는 투영 광학계(PL)의 동공 위치(개구 스톱(AS) 위치)에 형성되어, 소위 켈러 조사(Koehler illumination)가 제공된다. 그리고, 투영 광학계(PL)에 의해 켈러 조사된 레티클(R)상의 패턴은 투영 광학계(PL)에 의해 웨이퍼(W)상으로 노광(인쇄)된다.
본 발명은 광원으로서 248nm노광 파장을 공급하는 빛을 공급하는 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용하는 투영 광학계의 예를 도시하고 있으며, 이러한 광원은 조사 광학 장치(IS)와 내부에 설치되고, 제 9 도 내지 제 11 도에는 제 1 실시예 내지 제 3 실시예의 투영 광학계의 렌즈 구성이 도시되어 있다.
제 9 도 내지 제 11 도에 도시되어 있는 바와 같이, 각 실시예의 투영 광학계는 물체측(레티클측)으로부터 보았을 때 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1), 어포컬계를 구성하는 제 2 렌즈군(G2) 및 정의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈군(G3)을 포함하며, 제 2 렌즈군(G2)는 물체측(레티클축)으로부터 보았을 때 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제 1 서브 렌즈군(G21), 징의 굴절력을 가지는 제 2 서브 렌즈군(G23), 부의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈군(G23) 및 정의 굴절력을 가지는 제 4 서브렌즈군(G24)를 가지며, 물체측(레티클측)에서는 물론 이미지측(웨이퍼측)에서도 텔레센트릭하다.
우선, 제 9 도에 도시되어 있는 제 1 실시예에서와 같은 투영 광학계는 사양으로서, 물체와 이미지간의 거리(L)(물체면에서 이미지 필드까지의 거리, 또는 레티클R에서 웨이퍼 W까지의 거리)가 1000 이고, 이미지측의 개구수 NA가 0.56 이고, 투영 배율 B가 ¼ 이고, 웨이퍼 W 의 노광 영역 직경이 24.4 이다.
첫 번째 실시에의 구체적인 렌즈 구성을 설명하면, 제 9 도에 도시하는 바와같이, 정의 굴절력을 가지는 제 1 렌즈군(G1)은 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 이미지측을 향해 볼록면을 갖는 정의 굴절력을 갖는 메니스커스 렌즈(L11)와 정의 굴절력을 갖는 양면볼록 렌즈(L12)를 포함하며, 제 2 렌즈군(G2)의 제 1 서브렌즈군(G21)은 물체측으로부터 보았을 때 순서대로 이미지측을 향해 보다 강한 곡률을 가지는 부의 굴절력의 메니스커스 렌즈(L211), 부의 굴절력의 양면오목 렌즈(L212), 이미지측을 향해 보다 강한 곡률을 가지는 부의 굴절력의 렌즈(L213) 및 물체측을 향해 보다 강한 곡률을 가지는 부의 굴절력의 렌즈(L214)를 구비한다. 그리고, 제 2 렌즈군(G2)의 제 2 서브렌즈군(G22)은 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 이미지측을 향해 보다 강한 곡률을 가지는 정 굴절력의 렌즈(L221), 3개의 정 굴절력의 양면 오목 렌즈(L222∼L224) 및 물체측을 향해 오목면을 가지는 정 굴절적의 메니스커스 렌즈(L225)를 구비하며, 제 2 렌즈군(G2)의 제 3 서브렌즈군(G23)은 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 이미지측을 향해 보다 강한 곡률을 가지는 부 굴절력의 렌즈(L231), 부 굴절력의 양면오목 렌즈(L232) 및 물체측을 향해 더욱 강한 곡률을 가지는 부 굴절력의 렌즈(L233)를 구비한다. 제 2 렌즈군(G2)의 제 4 서브렌즈군(G24)은, 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 이미지측을 향해 각기 오목면을 가지는 2 개의 정 굴절력의 렌즈(L241,L242)와 정 굴절럭의 양면오목 렌즈(L243)를 구비하고, 제 3 렌즈군(G3)은, 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 물체측을 향해 각기 오목면을 가지는 2 개의 정 굴절력의 렌즈(L31,L32), 물체측을 향해 오목면을 가지는 부굴절력의 메니스커스 렌즈(L33) 및 물체측을 향해 오목면을 가지는 정 굴절력의 렌즈(L34)를 구비한다.
다음으로, 제 10 도에 도시되어 있는 두 번째 실시예의 투영 광학계는, 물체와 이미지간의 거리(L)가 1000 이고, 이미지측의 개구수 NA 가 0.57 이고, 투영 배율 B 가 ¼ 이며, 웨이퍼 W 의 노광 영역 직경이 26.0인 사양을 갖는다.
제 10 도에 도시된 바와 같이, 두 번째 실시예의 구체적인 렌즈 구성은 기본적으로 제 9 도에서 이미 도시되어 있는 제 1 실시예의 렌즈 구성과 같다.
또한, 제 11 도에 도시된 세 번째 실시예의 투영 광학계는 물체와 이미지간의 거리(L)가 1000 이고, 상측의 개구수 NA 가 0.61 이고, 투영 배율 B 가 ¼ 이며, 웨이퍼 W 의 노광 영역 직경이 24.2 인 사양을 갖는다.
제 11 도에 도시된 바와 같이, 세 번째 구체적인 렌즈 구성은 전술의 첫 번째 실시예와 유사하기만, 제 2 렌즈군(G2)의 제 1 서브렌즈군(G21)의 렌즈 구성이 상이하다.
즉, 첫 번째 및 두 번째 실시예에서 제 1 서브렌즈군(G21)은 4 개의 부 굴절력의 렌즈를 구비하지만, 제 11 도에 도시되어 있는 세 번째 실시예에서는 제 1 서브렌즈(G21)가 3 개의 부 굴절력의 렌즈를 구비한다.
구체적으로, 세 번째 실시예의 제 1 서브렌즈군(G21)은 물체측으로부터 보았을 때 순서대로, 물체측을 향해 볼록면을 가지는 두 굴절력의 메니스커스렌즈(L221), 부 굴절력의 양면오목 렌즈(L212) 및 물체측을 향해 더욱 강한 곡률을 가지는 부 굴절력의 렌즈(L213)를 구비한다.
이하에는 본 발명에 의한 조건들에 대응하는 각 실시예의 다양한 값 및 수치값들을 기술한다. 이 리스트에서, 좌측의 수는 물체측(렌즈측)으로부터 연속하는 순서를, r은 렌즈면들의 곡률 반경을, d는 렌즈들간의 간격을, n은 노광 파장λ 이 248nm 일때 응용가능한 실리카 SiO2의 굴절율을, do는 물체(레티클)로부터 제 1 렌즈군(G1)의 물체측(레티클측)에 최근접한 렌즈면(제 1 렌즈면)까지의 거리를, B는 투영 광학계의 이미지측의 개구수를, F는 전체 광학계의 초점 길이를, L은 물체와 이미지 사이예서 물체면(레티클면)으로부터 이미지 필드(웨이퍼측)까지의 거리를, f1은 제 1 렌즈군(G1)의 초점 길이를, f2는 제 2 렌즈군(G2)의 초점 길이를, f3는 제 3 렌즈군(G3)의 초점 길이를, H 는 투영 광학계의 광축으로부터 최대 물체 높이를, f21은 제 1 서브렌즈(G21)의 초점 길이를, f22는 제 2 서브렌즈(G22)의 초점 길이를, f23은 제 3 서브렌즈(G23)의 초점 길이를, u1은 축방향 물체점(레티클중심)으로부터의 근축 주변 장선이 물체(레티클)의 제 1 렌즈군(G1)애 입사할때의 근축 주변 광선의 입사각을, u2는 축방향 물체점(레티클중심)으로부터 근축 주변 광선이 물체(레티클)의 제 2 렌즈군(G2)에 입사할때의 근축 주변 광선의 입사각을, u2'은 축방향 물체점 (레티클중심)으로부터의 근축 주번 광선이 물체(레피클)의 제 2 렌즈군(G2)으로부터 출사될때의 근축 주변 광선의 출사각을, u3'은 축방향 물체점(레티크의 중심)으로부티의 근축 주변 광선이 물체(레티클)의 제 3 렌즈군(G3)으로부터 출사될때의 근축 주변 광선의 출사각을 나타낸다.
[제 1 실시예]
[제 2 실시예]
[제 3 실시예]
각 실시예에 있는 상기 다수의 요소 값들로부터, 비교적 적은 수의 렌즈를 포함하는 구성과 전체 광학계의 컴팩트함에도 불구하고, 비교적 큰 노광 영역과 0.55 이상의 높은 개구수 N4 을 유지하면서, 물체측(레티클측)과 이미지측(웨이퍼측) 모두에서 텔레센트리시티를 성취하고 있음을 알수 있다.
또한, 제 12 도 내지 제 14 도에는 본 발명에 따른 첫 번째 내지 세 번째 실시예에서의 다양한 수차가 각각 도시된다. 각 도면에서, NA 는 투영 광학계의 개구수를, Y 는 이미지 높이를 나타내며, 각각의 비점 수차 도면에서 점선은 경선적(經線的) 이미지면, 실선은 구결적(球缺的) 이미지면을 나타낸다.
각 수차 도면의 비교로부터, 각 실시예과도 모든 수차가 밸런스 양호하게 보정되면서, 0.55 이상의 높은 개구수를 갖는 고해상도의 투영 광학계가 달성되고 있음을 알 수 있다. 특히, 왜곡 수차는 이미지 전체에 걸쳐서 무한히 0에 가까운 상태로까지 양호하게 보정되고 있음을 알 수 있다.
제 1 도는 양측 텔레센트리시티 기능을 갖는, 본 발명에 따른 투영 광학계를 개념적으로 도시한 도면,
제 2 도는 본 발명에 따른 투영 광학계의 기본 구조도,
제 3 도는 제 2 도에 도시된 바와 같은 구성에 의해 양호한 비율로 다양한 수차가 보정되는 방법을 도시한 도면,
제 4도는 축방향 물체점(레티클 중심)으로부터 근축 주변 광선의 경사 각도의 변화가 처음 작아지는, 물체측(레티클측)에 가장 가까운 영역에서, 렌즈면을 통과하는 근축 주변 광선의 높이가 피크 값을 나타낼 때 근축 주변 광선의 광로의 기울기를 정성적으로 도시한 도면,
제 5 도는 축방향 물체점(레티클 중심)으로부터 근축 주변 광선의 경사 각도의 변화가 처음 작아지는, 물체측(레티클측)애 가장 가까운 영역에서, 축방향 주변 광선의 경사 각도가 증가하는 경향을 가질 때 축방향 주변 광선의 광로의 이동을 정성적으로 도시한 도면,
제 6도는 축방향 주변 광선의 경사 각도의 변화가 마지막으로 작아지는, 이미지측(웨이퍼측)에 가장 가까운 영역에서, 렌즈면을 통과하는 축방향 주변 광선의 높이가 피크 값을 나타낼 때 축방향 주변 광선의 광로의 기울기를 정성적으로 도시한 도면,
제 7 도는 축방향 주변 광선의 경사 각도의 변화가 처음 작아지는, 이미지측(웨이퍼측)에 가장 가까운 영역에서, 축방향 주변 광선의 경사 각도가 감소하는 경향을 가질 때 축방향 주변 광선의 광로의 기울기를 정성적으로 도시한 도면,
제 8 도는 본 발명에 따른 투영 광학 시스템이 적용되는 투영 노광 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면,
제 9 도는 본 발명에 따른 일실시예의 렌즈 구조를 도시한 도면,
제 10 도는 본 발명에 따른 두 번째 실시예의 렌즈 구조를 도시한 도면,
제 11 도는 본 발명에 따른 세 번째 실시예의 렌즈 구조를 도시한 도면,
제 12 도는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 다양한 수차를 도시한 도면,
제 13 도는 본 발명에 따른 제 2 실시예에서의 다양한 수차를 도시한 도면,
제 14 도는 본 발명에 따른 제 3 실시예에서의 다양한 수차를 도시한 도면,

Claims (29)

  1. 제 1 물체의 이미지를 소정의 축소 배율로 제 2 물체에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 제 1 물체측에서부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈군과,
    상기 제 1 물체측에서부터 순서대로, ①부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 서브 렌즈군과, ②정의 굴절력을 갖는 적어도 4개 이상의 렌즈를 포함하는 제 2 서브 렌즈군과, ③부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 서브 렌즈군과, ④정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 4 서브 렌즈군을 포함하는 실질적으로 어포컬계로 구성되는 제 2 렌즈군과,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈군을 포함하되,
    상기 투영 광학제의 초점 길이를 F, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 B, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체 사이의 거리를 L, 상기 제 1 물체로부터 상기 제 1 렌즈군중 제 1 물체측에 가장 근접하여 위치하는 린즈면까지의 거리를 do, 상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1, 상기 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3으로 할 때,
    1.8 ≤ ｜F/(B ·L)｜
    do/L ≤ 0.2
    0.80 ≤ ｜f3/f1｜ ≤ 1.5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1로 할 때,
    0.05 ≤ f1/L ≤ 0.3
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 물체상에서 투영 광학계의 광축으로부터의 최대 물체 높이를 HMAX로 할 때,
    0.04 ≤ HMAX/L ≤ 0.2
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  4. 제 1 항에 있이서,
    상기 제 1 서브렌즈군의 초점 길이를 f21, 상기 제 2 서브렌즈군의 초점 길이를 f22로 할 때,
    1.7 ≤ ｜f22/f21｜ ≤ 5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 서브렌즈군은 2개의 양면볼록 형상의 렌즈를 포함하는 투영 광학계.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 상기 제 1 렌즈군에 입사될 때의 근축 주변 광선의 입사각을 u1, 상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근측 주변 광선이 제 2 렌즈군에 입사될 때의 근축 주변 광선의 입사각을 u2, 상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 제 2 렌즈군으로부터 출사될 때의 근축 주변 광선의 출사각을 u2', 상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 제 3 렌즈군으로부터 출사될 때의 근축 주변 광선의 출사각을 u3'으로 할 때,
    ｜u2/u1｜ ≤ 0.5
    ｜u2'/u3'｜ ≤ 0.5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈군의 초점 길이를 f2, 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3으로 할때,
    ｜f2｜ > f1
    ｜f2｜ > f3
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 렌즈군의 초점 길이를 f21, 상기 제 2 서브 렌즈군의 초점 길이를 f22로 할 때,
    1.5 ≤ ｜f22/f21｜ ≤ 5
    의 조건을 발족시키는 투영 광학계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 서브렌즈군의 초점 길이를 f23으로 할 때,
    0.02 ≤ ｜f23/L｜ ≤ 0.10
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  10. 청구항 1에 따른 투영 광학계를 사용함으로써, 마스크상에 형성된 소정의 패턴을 기판상에 노광시키는 노광 방법에 있어서,
    소정의 노광 파장의 광을 이용하여, 상기 제 1 물체의 상기 마스크를 조명하는 단계와,
    상기 투영 광학계에 의해 상기 제 2 물체의 상기 기판에 상기 마스크상에 형성된 상기 패턴의 이미지를 투영하는 단계를 포함하는 노광 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마스크상에 형성된 상기 소정의 패턴은 집적 회로 패턴인 노광 방법.
  12. 제 1 물체의 이미지를 소정의 축소 배율을 기초로 제 2 물체에 투영하는 투영 광학계에 있어서, 상기 제 1 물체측에서부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈군과,
    상기 제 1 물체측에서부터 순서대로, ①부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 서브렌즈군과, ②정의 굴절력을 갖는 적어도 4개 이상의 렌즈를 포함하는 제 2 서브렌즈군과, ③부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 서브렌즈군을 포함하는 실질적으로 어포컬계로 구성되는 제 2 렌즈군과,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈군을 포함하되,
    상기 투영 광학계의 초점 길이를 F, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 B, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체 사이의 거리를 L, 상기 제 1 물체로부터 상기 제 1 렌즈군중 제 1 물체쪽에 가장 근접하여 위치하는 렌즈면까지의 거리를 do, 상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1, 상기 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3으로 할 때,
    1.8 ≤｜F/(B ·L)｜ ≤ 6
    do/L ≤ 0.2
    0.80 ≤ ｜f3/f1｜≤1.5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1, 상기 제 3 렌프군의 초점 길이를 f3으로 할때,
    0.80 ≤ f3/f1≤ 1.2
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈군은 약한 정의 굴절력을 갖는 투영 광학계.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1로 할 때,
    0.05 ≤ f1/L ≤ 0.3
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 서브렌즈군의 초점 길이를 f21, 상기 제 2 서브 렌즈군의 초점 길이를 f22로 할 때,
    1.5 ≤｜f22/f21｜≤ 5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 서브 렌즈군의 초점 길이를 f23으로 할 때,
    0.02 ≤ ｜f23/L｜ ≤0.10
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 상기 제 1렌즈군에 입사될 때의 근축 주변 광신의 입사각을 u1, 상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 제 2 렌즈군에 입사될 때의 근축 주변 광선의 입사각을 u2, 상기 제 1 물체상에서 축상의 물점으로부터의 근축 주변 광선이 제 2 렌즈군으로부터 출사될 때의 근축 한계 광선의 사출각을 u2', 상기 제 1 물체상에서 의 축상 물점으로부터의 근축 주변 광선이 제 3 렌즈군에서 출사될 때의 근축 주변광선의 출사각을 u3'으로 할 때,
    ｜u2/u1｜ ≤ 0.5
    ｜u2'/u3'｜ ≤ 0.5
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈군의 초점 길이를 f2제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3로 할 때,
    ｜f2｜ > f1
    ｜f2｜ > f3
    의 조건을 만족시키는 투영 광학계.
  20. 청구항 12에 따른 투영 광학계를 사용함으로써, 마스크상에 형성된 소정의패턴을 기판상에 노광시키는 노광 방법에 있어서,
    소정의 노광 파장의 광을 이용하여, 상기 게 1 물체의 상기 마스크를 조명하는 단계와,
    상기 투영 광학계에 의해 상기 제 2 물체의 상기 기판에 상기 마스크상에 형성된 상기 패턴의 이미지를 투영하는 단계를 포함하는 노광 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 마스크상에 형성된 상기 소정의 패턴은 집적 회로 패턴인 노광 방법.
  22. 투영 노광 장치에 있어서,
    패턴이 형성된 제 1 물체를 조명하는 조명계와,
    제 2 물체상에 상기 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계와,
    상기 제 1 물체를 지지하는 제 1 지지 유닛과,
    상기 제 2 물체를 지지하는 제 2 지지 유닛을 포함하고,
    상기 투영 광학계는, 상기 제 1 물체측에서부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈군과,
    상기 제 1 물체측으로부터 순서데로, ①부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 서브렌즈군과, ②정의 굴절력을 갖는 적어도 4개 이상의 렌즈를 포함하는 제 2 서브렌즈군과, ③부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 서브렌즈군과, ④정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 4 서브 렌즈군을 포함하는 실질적으로 어포컬계로 구성되는 제 2 렌즈군과,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈군을 포함하되,
    상기 투영 광학계의 초점 길이를 F, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 B 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체 사이의 거리를 L, 상기 제1 물체로부터, 상기 제 1 렌즈군중 제 1 물체쪽에 가장 근접하여 위치하는 렌즈면까지의 거리를 do, 상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1상기 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3으로 할 때,
    1.8 ≤ ｜F/(B ·L)｜
    do/L ≤ 0.2
    0.80 ≤ ｜f3/f1｜ ≤ 1.5
    의 조건을 만족시키는 투영 노장 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 서브렌즈군은, 상기 제 2 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 부 굴절력의 렌즈, 양면오목 형상의 부 굴절력의 렌즈, 상기 제 1 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 부 굴절력의 렌즈를 포함하는 투영 노광 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    제 2 서브렌즈군은, 상기 제 1 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 정 굴절력의 렌즈, 양면볼록 형상을 갖는 적어도 2개의 렌즈, 상기 제 2 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 정 굴절력의 렌즈를 포함하는 투영 노광 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 3 서브렌즈군은, 상기 제 2 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 부 굴절력의 렌즈, 양면오목 형상의 부 굴절력의 렌즈, 상기 제 1 물체측을 향해 보다 강한 곡율의 면을 갖는 부 굴절력의 렌즈를 포함하는 투영 노광 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 4 서브렌프군의 적어도 2개의 정 굴절적의 렌즈는 상기 제 2 물체측을 향해 볼록면을 갖는 렌즈를 갖는 투영 노광 장치.
  27. 투영 노광 장치는,
    패턴이 형성된 제 1 물체를 조명하는 조명계와,
    제 2 물체상에 상기 패턴의 이미지를 투영하는 투영 광학계와,
    상기 제 1 물체를 지지하는 제 1 지지 유닛과,
    상기 제 2 물체를 지지하는 제 2 지지 유닛을 포함하고,
    상기 투영 광학계는, 상기 제 1 물체측에서부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈군과,
    상기 제 1 물체측으로부터 순서대로, ①부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 1 서브렌즈군과, ②정의 굴절력을 갖는 적어도 4개 이상의 렌즈를 포함하는 제 2 서브 렌즈군과, ③부의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 서브 렌즈군을 포함하는 실질적으로 어포컬게로 구성되는 제 2 렌즈군과,
    정의 굴절력을 갖는 적어도 2개 이상의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈군을 포함하되,
    상기 투영 광학계의 초점 길이를 F, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 B, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체 사이의 거리를 L, 상기 제 1 물체로부터 상기 제 1 렌즈군중 제 1 물체쪽에 가장 근접하여 위치하는 렌즈면까지의 거리를 do, 상기 제 1 렌즈군의 초점 길이를 f1, 상기 제 3 렌즈군의 초점 길이를 f3으로 할 때,
    1.8 ≤ ｜F/(B ·L)｜ ≤ 6
    do/L ≤ 0.2
    0.80 ≤ ｜f3/f1｜ ≤ 1.5
    의 조건을 만족시키는 투영 노광 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈군은 상기 제 3 렌즈군의 제 2 물체측에서 정의 굴절력을 갖는 제 4서트렌즈군을 더 포함하는 투영 노광 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 4 서브렌즈군은 적어도 2개의 정 굴절력의 렌즈를 포함하는 투영 노광 장치.
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