KR100412174B1 - 반사굴절광학계및노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상측 위에 충분한 작업 거리를 확보하면서 큰 개구수를 실현하고 오목 거울의 직경을 감소시키는 배열을 갖는 반사굴절 광학계 및 이 반사굴절 광학계를 이용하는 노광 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따르는 반사굴절 광학계는 제 1 면 위의 패턴의 중간상을 형성하는 제 1 결상 광학계, 축소된 배율의 중간상을 제 2 면 위에 형성하는 제 2 결상 광학계 및 제 1 결상 광학계로부터 제 2 결상 광학계로 광속을 유도하는 제 1 광로 편향 부재를 포함한다. 제 1 결상 광학계는 정의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 제 1 광학 성분 그룹 및 제 1 결상 광학계를 향하는 오목면의 메니스쿠스 렌즈 성분 및 오목 거울을 갖는 제 2 결상 광학계를 갖는다. 특히, 정의 굴절력을 갖는 제 1 광학 요소 그룹은 제 1 평면으로부터 제 2 광학 요소 그룹으로의 광속을 인도하도록 배열된다.

Description

반사굴절 광학계 및 노광 장치
본 발명은 광리소그래피에 의해 반도체 소자 및 액정 디스플레이 장치 소자를 제조하는 데에 사용되는 스테퍼와 같은 투영 노광 장치의 투영 광학계에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광학계 요소로서 반사 시스템을 사용하는 반사굴절 투영 광학계에 관한 것이다.
반도체 소자, 액정 디스플레이 장치 요소 등을 제조하는 데에는, 광리소그래피 방법으로서, 레티클의 패턴 영상을 투영 광학계를 통해 약 1/4 내지 1/5 로 감소시키고 패턴 영상을 내광성 물질 등으로 피복된 웨이퍼 또는 유리판(이하 " 감광성 기판" 이라함) 위에 노광시키는 투영 노광 장치가 사용된다.
투영 노광 장치로서, 스테퍼와 같은 원-샷 노광 장치가 통상적으로 사용되어 왔다.
최근에는, 반도체 소자 등의 일체도(degree of integration)가 개선됨에 따라, 투영 노광 장치에 사용되는 투영 광학계에 필요한 해상력도 증가하고 있다.
이러한 요구에 부합하기 위해, 노광용 조명광의 파장(노광 파장)이 단축되어야 하거나, 투명 광학계의 개구수 NA 가 증가되어야 한다.
그러나, 노광 파장이 단축되는 경우에는, 조명광의 흡광으로 인하여 실제로 제한된 유형의 광학 유리 재료만을 사용할 수 있다.
이러한 이유로, 오직 굴절계만을 사용하는 투영 광학계를 형성하는 것이 어렵다.
한편, 반사 시스템으로만 구성된 투영 광학계도 또한 연구되어 왔다.
그러나, 이 경우에는 투영 광학계의 부피가 커진다.
또한, 반사 구면은 비구면이 되어야 하며, 비구면 표면을 큰 규모로 제조하기가 매우 어렵다.
그러므로, 노광 파장에 사용될 것에 대해 저항성을 갖는 광학 유리 재료로 만들어진 반사 시스템 및 굴절 시스템으로 구성된 소위 반사굴절 광학계(catadioptric optical system)에 의해 축소 투영 광학계를 형성하는 다양한 기술이 제안되었다.
예를 들어, 오목 거울 및 굴절 광학계를 포함하는 광학계를 결합시킴으로써 소정의 축소 배율의 레티클 영상을 투영하는 반사굴절 광학계에 대해, 예를 들어 미합중국 특허 제 4,779,966 호 및 일본 특개공 제 4-234722 호에 개재되어 있다.
미합중국 특허 제 4,779,966 호에 개재된 반사굴절 광학계는 이 굴절 광학계에 의해 형성된 중간상을 재집속시키기 위하여 물체측으로부터 순서대로, 굴절 광학계 및 반사굴절 광학계로 이루어진다.
일본 특개공 제 4-234722 호의 개재된 광학계는 이 반사굴절 광학계에 의해 축소 배율로 형성된 중간상을 재집속시키기 위하여 물체측으로부터 순서대로, 완전히 대칭형인 반사굴절 광학계 및 굴절 광학계로 이루어진다.
미합중국 특허 제 4,779,966 호 또는 일본 특개공 제 4-234722 호에에 개재된 반사굴절 광학계는 오목 거울을 포함하는 반사굴절 광학계에 굴절 광학계로서 부의 파워를 갖는 렌즈 성분만을 사용한다.
그러므로, 물체(중간상)으로부터 오목 거울까지의 광속의 직경만이 증가하여 오목 거울 자체의 직경은 감소될 수 없다.
또한, 미합중국 특허 제 4,779,966 호에 개재된 반사굴절 광학계에서는, 영상측(기판측)의 개구수가 증가하는 경우에는, 영상측에 인접한 광학계의 개구수가 증가하여야 한다.
이 경우, 영상측 위에 배열되는 반사굴절 광학계에서 오목 거울 위에 입사되는 광속의 직경은 증가하여야 한다.
결과적으로, 오목 거울의 직경이 증가한다.
또한, 미합중국 특허 제 4,779,966 호에 개재된 반사굴절 광학계는 축소 배율을 갖는 광학계이기 때문에, 오목 반사 거울로부터 감광성 기판 위의 영상 면까지의 광로가 길어질 수 없다.
이 광로에 배열된 굴절 렌즈의 수는 증가할 수 없으므로, 충분한 결상을 수행하기가 어렵다.
또한, 기판측에 가장 인접한 광학 요소의 발단면과 기판 표면(영상면) 사이의 거리, 즉 기판측 위의 충분한 작업 거리를 확보할 수 없다.
본 발명은 영상측 위에 충분한 작업 거리를 확보하면서 큰 개구수를 실현하고 오목 거물의 직경을 감소시키는 배열을 갖는 반사굴절 광학계 및 이 반사굴절 광학계를 이용하는 노광 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 제 1면과 제 2면이 서로 평행이 되도록 배치된 상태로 영상측 작동거리를 충분히 확보하면서 커다란 개구수를 실현함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필터를 반사굴절 광학계의 동공면에 배치하여 초점심도를 깊게한 반사굴절 광학계를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계는 원-샷 노광 장치 및 주사 노광 장치 모두에 적용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 적어도 주 표면 위에 감광성 기판 W 을 고정시킬 수 있는 제 1 스테이지 (3)(웨이퍼 스테이지), 소정 패턴을 갖는 마스크(레티클 R)를 고정시키기 위한 제 2 스테이지 (2)(레티클 스테이지), 소정의 파장을 갖는 노광 광속을 마스크로 방사하고 마스크 위의 소정 패턴의 영상을 기판 위로 전달하기 위한 조명 광학계(1), 및 제 1 및 2 도에 도시된 바와 같이, 마스크 위의 제 1 평면 P1(물체면) 위에 형성된 패턴을 기판 위의 제 2 평면 P2(영상면)으로 투영하기 위하여 제 1 스테이지(3)와 제 2 스테이지(2) 사이에 배열된, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계로 이루어진다.
감광성 기판 W 는 유리판, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 노광 표적(8), 및 노광표적(8)의 표면에 피복된 내광성 물질과 같은 감광성 재료(7)로 구성된다.
반사굴절 광학계는 제 3 도에 도시된 바와 같이, 마스크 위의 패턴의 중간상(1 차 상)을 형성하는 제 1 결상 광학계 G1, 축소 배율을 갖고 제 1 결상 광학계 G1에 의해 형성된 중간상 축소된 영상을 기판 위에 형성하도록 채택된 제 2 결상 광학계 G2(제 2 결상 광학계 G2및 제 1 결상 광학계 G1의 합성 배율은 축소 배율이다), 및 제 1 결상 광학계 G1로부터 제 2 결상 광학계 G2로 광속을 유도하기 위해 제 1 결상 광학계 G1로부터 제 2 결상 광학계 G2로 광로에 배열된 제 1 광로 편향 부재 M2로 이루어진다.
제 1 결상 광학계 G1은 정의 굴절력을 갖는 제 1 광학 성분 그룹 G11및 부의 렌즈 성분 및 오목 거울 M1로 구성되고 정의 굴절력을 갖는 제 2 광학 요소 그룹 G12으로 이루어진다.
제 1 결상 광학계 G1를 구성하는 각 요소는 마스크로부터의 광속이 제 1 광학 요소 G11를 통과하여 제 2 광학 요소 그룹 G12의 오목 거울 M1에 도달하고, 오목 거울 M1에 의해 반사된 광속이 다시 제 1 광학 요소 그룹 G11을 통과하여, 제 1 광로 편향 부재 M2에 도달하도록 배열된다.
제 2 결상 광학계 G2는 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 G21및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹 G22으로 이루어진다.
특히, 제 1 결상 광학계 G1로부터의 광속은 순차적으로 정면 광학 요소 그룹 G21및 배면 광학 요소 그룹 G22을 통과하여 기판 위의 제 2 평면 P2 (영상면)에 도달한다.
반사굴절 광학계에서 제 1 결상 광학계 G1는 제 1 면 P1과 제 1 광학 요소 그룹 G11사이의 광로에 배열되는 제 3 광학 요소 그룹 G13으로 이루어진다.
이 경우, 제 3 광학 요소 그룹 G13은 제 1 평면 P1 으로부터 제 1 광학 요소 그룹 G11으로의 순서대로 정의 굴절력을 갖는 전방 렌즈 그룹 G13f및 부의 굴절력을 갖는 배면 렌즈 그룹 G13R으로 이루어진다.
중력으로 인한 비대칭성 변형에 영향을 받는 광학 요소의 수를 최소화하기 위해, 반사굴절 광학계는 적어도 조명 광학계(1)로부터 조사되는 노광 광속의 진행 방향 및 제 2 결상 광학계로부터 기판 W 으로 방출된 노광 광속의 진행 방향이 중력 방향과 일치하고 마스크 위의 제 1 평면 P1(물체면) 및 기판 위의 제 2 평면(영상면)이 서로 평행하게 배열되도록 노광 장치에 배열되는 것이 바람직하다.
본 배열을 얻기 위한 하나의 측면은, 제 6 도에 도시된 바와 같이, 제 1 평면 P1 으로부터의 광속의 진행 방향을 변화시키기 위해 제 1 평면 P1(물체면)과 제 1 광로 편향 부재 M2사이에 배열함으로써, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2(영상면)을 서로 평행하게 배열할 수 있다.
제 9 도에 도시된 바와 같이, 제 2 결상 광학계 G1의 제 1 광학 요소 그룹 G21으로부터의 광속의 진행 방향을 변화시키기 위한 제 3 광로 편향 부재 M3이 정면 광학 요소 그룹 G21과 배면 광학 요소 그룹 G22사이에 배열되는 경우에도, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2은 서로 평행하게 배열된다.
제 6 도에서, 도면의 하부측은 노광 장치의 하부측에 해당하며, 도면의 상부측은 노광 장치의 상부측에 해당한다.
상기 배열을 갖는 본 발명에 있어서, 제 1 평면 P1 으로부터의 광속은 제 1 결상 광학계 G1에서 정의 굴절력을 갖는 제 1 광학 요소 그룹 G11을 통해 오목 거울 M1을 포함하는 제 2 광학 요소 그룹 G11에 도달한다.
이러한 이유로, 제 2 광학 요소 그룹 G12에 도달하는 광속의 직경은 제 1 광학 요소 그룹 G11에 의해 감소될 수 있다.
그러므로, 제 1 광학 요소 그룹 G12에서 오목 거울 M1의 직경은 감소될 수 있다.
오목 거울 M1의 직경의 감소는 오목 거울 M1을 정확하게 제조할 수 있게 하며 제조가를 감소시킨다.
또한, 본 발명에서는 중간상(1 차 상)이 형성되고, 제 2 결상 광학계 G1는오목 거울 M1및 부의 렌즈 성분을 갖는다.
이러한 배열에 의해 색수차가 최소화될 수 있다.
특히, 본 발명이 광원으로서 대형 오실레이션 파장 폭을 갖는 불화크립톤(KrF) 엑시머 레이져 또는 불화아르곤 (ArF) 엑시머 레이져를 사용하여 적용되는 경우에는, 색수차는 유리하게 최소화될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 제 1 결상 광학계 G1로부터 제 2 결상 광학계 G2로의 광로에서, 광속의 직경은 제 1 결상 광학계 G1에 의해 감소된다.
이러한 이유로, 이 광로에 배열된 제 1 광로 편향 부재 M2자체의 크기 감소를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 제 1 광로 편향 부재 M2는 광로를 편향하는 기능만을 갖는 부재에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 부재는 광속 스플리터와는 달리 광속을 분산시키는 기능을 가질 필요는 없다.
그러므로, 광량에 있어서의 손실은 거의 0%로 억제될 수 있으며, 조명광도 또한 유리하게 최소화될 수 있다.
본 발명에서는 광속 스플리터에서 광속 분산 표면의 특징에 있어서 불균일성 및 열 흡수로 인한 광속 분산 표면의 특성에 있어서의 변위에 의한 수차는 발생하지 않는다.
제 1 광로 편향 부재 M2는 제 1 결상 광학계 G1에 의해 형성된 중간상 부근에 배열되는 것이 보다 바람직하다.
이러한 배열에서, 광로를 편향시키는 데에 있어서, 중심 일탈 오차의 영향은 최소화될 수 있다.
예를 들어, 광로 편향 부재 M2에서 각도 오차가 발생되는 경우에는, 제 2 결상 광학계 G2는 제 1 결상 광학계 G1에 대해서 중심 일탈된다.
결과적으로, 제 2 평면 P2 에 형성된 영상은 제 1 평면 P1 에 대해서 단순히 이동하여, 결상 성능이 거의 영향을 받지 않는다.
본 발명에서, 필드 스톱은 제 1 결상 광학계 G1로부터 제 2 결상 광학계 G2까지의 경로로 배열되는 것이 바람직하다.
이 때에, 필드 스톱은 상기 광로 편향 부재와 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 제 2 결상 광학계 G2는 오목 거울 M1을 포함하지 않는다.
그러나, 큰 개구수를 가지고서도, 영상측에서 충분한 작업 거리를 확보할 수 있다.
본 발명에서, 제 2 결상 광학계 G2는 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 G21및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹 G22을 갖는다.
본 발명에서, 개구 스톱은 정면 광학 요소 그룹 G21과 배면 광학 요소 그룹G22사이의 광로에 배열될 수 있다.
그러므로, 개구 스톱이 다양한 개구 스톱에 의해 구성되는 경우에는, 간섭 인자(σ 치)를 조절할 수 있다.
촛점 깊이를 증가시키기 위해서는, 특수 필터를 제 2 결상 광학계 G2의 푸리에 변형 평면에 삽입할 수 있다.
해상력을 증진시키기 위하여 촛점 깊이를 증가시키는 방법으로서, 위상 이동법은 일본 특개공 제 62-50811 호에서 제안되었으며, 여기에서, 레티클 R 패턴에서의 소정 부분의 위상이 나머지 부분으로부터 이동된다.
본 발명에서는, 간섭 인자(σ 치)를 조절할 수 있기 때문에, 위상 이동법의 효과를 추가로 증가시킬 수 있다.
본 발명에서, 제 1 결상 광학계 G1는 바람직하게는 제 1 평면 P1 과 제 1 광학 요소 그룹 G11사이의 광로에 배열된 제 3 광학 요소 그룹 G13을 갖는다.
제 3 광학 요소 그룹 G13은 제 1 결상 광학계 G1를 확대하는 기능을 갖는다.
제 3 광학 요소 그룹 G13은 제 1 평면 P1 근처에 위치하며 비대칭 수차, 및 특히 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 및 제 2 결상 광학계 G2에 의해 완전히 보정될 수 없는 배율의 왜곡 및 색수차를 만족스럽게 보정하는 기능도 갖는다.
제 3 광학 요소 그룹 G 은 제 1 평면 P1 으로부터 제 1 광학 요소 그를 G11으로 순서대로 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 G13F및 부의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹 G13R을 갖는 것이 바람직하다.
이 배열에 의해, 만족스러운 텔레센트리시티가 유지되면서 전체 제 3 광학 요소 그룹 G13에 있어서의 직경 감소를 달성한다.
본 발명에서, 제 1 및 제 2 결상 광학계 G 및 G 는 다음의 식을 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 식에서, β1는 상기 제 1 결상 광학계의 결상 배율이며, β2는 상기 제 2 결상 광학계의 결상 배율이다.
상기 부등식 (1) 내지 (3) 은 본 발명에서 만족스러운 결상능을 얻기 위한 결상 광학계 G1및 G2의 적절한 배율 범위를 정의한다.
제 1 결상 광학계 G1의 결상 배율이 부등식 (1)의 하한치 아래에 있는 경우에는, 제 1 평면 (물체면) 위에서 소정의 물체 높이를 갖는 패턴의 중간상이 제 1 결상 광학계 G1의 광축 근처에 형성된다.
이것은 제 1 광로 편향 부재 M2의 배열을 바람직하지 못하게 한정한다.
또한, 제 1 평면 P1 으로부터 제 1 결상 광학계 G1로의 광속이 제 1 광로 편향 부재 M2로 바람직하지 못하게 간섭할 수 있다.
제 1 결상 광학계 G1의 결상 배율이 부등식 (1)의 상한치를 넘는 경우에는, 제 1 결상 광학계 G1의 직경, 및 특히 제 1 광학 요소 그룹 G11의 렌즈 직경은 제 2 결상 광학계 G2에 의해 수차 보정에 있어서 과중한 부담을 주도록 바람직하지 못하게 증가한다.
부등식 (1)의 상한치는 1.0 인 것이 더욱 바람직하다.
제 2 결상 광학계 G2의 결상 배율이 부등식 (2)의 하한치 아래에 있는 경우에는, 제 2 결상 광학계 G2자체에서 발생되는 수차가 바람직하지 못하게 증가한다.
또한, 중간상이 형성된 위치 근처에 있는 렌즈의 직경이 바람직하지 못하게 증가한다.
제 2 결상 광학계 G2의 결상 배율이 부등식 (2)의 상한치를 넘는 경우에는, 제 1 결상 광학계 G1는 원하는 감축 배율을 얻기 위해 매우 큰 감축 배율을 가져야 한다.
이 때에, 제 1 결상 광학계 G1로부터 유래된 수차가 바람직하지 못하게 증가하고, 제 1 광로 편향 부재 M2의 배열이 바람직하지 못하게 제한된다.
부등식 (2)의 상한치는 0.5 인 것이 더욱 바람직하다.
제 1 및 제 2 결상 광학계 G1및 G2의 결상 배율의 곱이 부등식 (3)의 하한치 아래에 있는 경우에는, 넓은 범위의 노광은 만족스러운 광학 성능을 달성할 수 없어 바람직하지 않다.
곱이 부등식 (3)의 상한치를 넘는 경우에는, 영상측 (기판측) 위의 개구수를 증가시키기가 어려워져서 바람직하지 못하다.
본 발명에서, 광학 성능을 추가로 개선하기 위해서, 전체 시스템의 페쯔벌 합을 0 에 근접시키는 것이 바람직하다.
이러한 관점에서, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계는 다음의 조건을 만족시키도록 배열하는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
PG1: 제 1 결상 광학계 G1의 페쯔벌 값,
PG2: 제 2 결상 광학계 G2의 페쯔벌 값,
PG11: 제 1 광학 요소 그룹 G11의 페쯔벌 값,
PG12: 제 2 광학 요소 그룹 G12의 페쯔벌 값,
PG21: 제 2 결상 광학계 G2에서 정면 광학 요소 그룹 G11의 페쯔벌 값,
PG22: 제 2 결상 광학계 G2에서 배면 광학 요소 그룹 G22의 페쯔벌 값.
마찬가지로, 제 3 광학 요소 그룹 G13이 제 1 평면 P1 과 제 1 광학 요소 그룹 G11사이의 광로에 배열되는 경우에는, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계는 부등식(5) 대신에 부등식 (7)을 만족시키도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
PG11: 제 1 광학 요소 그룹 G11의 페쯔벌 값,
PG12: 제 2 광학 요소 그룹 G12의 페쯔벌 값,
PG21: 제 2 결상 광학계 G2에서 정면 광학 요소 그룹 G21의 페쯔벌 값,
PG22: 제 2 결상 광학계 G2에서 배면 2 광학 요소 그룹 G22의 페쯔벌 값,
PG13: 제 1 결상 광학계 G1에서 제 3 광학 요소 그룹 G13의 페쯔벌 값을 나타낸다.
이 경우, 제 1 결상 광학계의 페쯔벌 값은 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 및 제 3 광학 요소 그룹(G13)의 페쯔벌 값의 합을 포함한다.
상기 조건식은, 각각 정의 굴절력을 갖는 요소의 그룹에 의한 페쯔벌 합에 있어서의 증가가 오목 거울 M1을 포함하는 제 2 광학 요소 그룹 G12에 의해 감소되며, 페쯔벌 합의 보정은 제 1 결상 광학계 G1및 제 2 결상 광학계 G2모두에 의해 수행된다.
상기 조건이 만족되지 않는 경우에는, 제 2 평면 P2 위의 영상면은 파괴되어 바람직하지 못하다.
그러나, 노광 영역으로서 소정의 영상 높이 부근의 부분을 사용하는 영역을 이용하는 경우에는, 소정의 영상 높이 부근의 영상면의 평평성 만을 고려할 필요가 있으므로, 상기 조건은 항상 만족스러울 필요는 없다.
본 발명에서, 제 2 결상 광학계 G2는 상이한 분산치를 갖는 적어도 두 개의 광학 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 배열로, 색수차 보정의 효과가 증가할 수 있다.
본 발명에서, 제 2 결상 광학계 G2의 정면 광학 요소 그룹 G21은 고분산 유리로 구성된 부의 렌즈 성분, 및 저분산 유리로 구성된 정의 렌즈 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
제 2 결상 광학계 G2의 배면 광학 요소 그룹 G22은 저분산 유리로 구성된 정의 렌즈 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 배열로, 색수차 보정 효과가 추가로 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 1 결상 광학계 G1에서, 제 2 광학 요소 그룹 G12의 메니스쿠스 렌즈 성분은 제 1 광학 요소 그룹 G11측 위의 렌즈 표면이 제 1 광학 요소 그룹 G11을 향하는 오목면이고, 오목 거울 M1측의 렌즈 표면이 제 1 광학 요소 그룹 G11을 향하는 오목면의 모양을 갖는 것이 바람직하다.
제 1 광학 요소 그룹 G11측위의 메니스쿠스 렌즈의 오목면(제 1 오목면) 및 오목 거울 M1측 위의 그 오목면(제 2 표면)은 다음의 부등식(8)을 만족시키도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
rA: 제 2 광학 요소 그룹 G12에서, 제 1 광학 요소 그룹 G11측 위의 메니스쿠스 렌즈 성분의 오목 표면의 곡률 반경,
rB: 제 2 광학 요소 그룹 G12에서, 오목 거울 M1측 위의 메니스쿠스 렌즈 성분의 오목 표면의 곡률 반경,
조건식(8)은 우수한 대칭의 코마를 얻기 위한 조건이다.
제 1 결상 광학계 G1의 │rA│/rB이 조건식(8)의 상한치를 넘는 경우에는, 상부 코마는 바람직하지 못하게 증가한다.
제 1 결상 광학계 G1의 │rA│/rB이 조건식(8)의 하한치를 아래에 있는 경우에는, 하부 코마는 바람직하지 못하게 증가한다.
제 1 결상 광학계 G1에서 렌즈 성분은 제 1 및 제 2 오목 표면 사이에 있을수 있다.
본 발명에서는 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 식에서, f11는 제 1 광학 요소 그룹 G11의 촛점 길이이며, f12는 제 1 결상 광학계 G1에서 제 2 광학 요소 그룹 G12의 촛점 길이이다.
조건식(9)는 제 2 광학 요소 그룹 G12에서 오목 거울 M1의 크기를 추가로 감소시키기 위한 조건이다.
조건식(9)의 상한치를 넘는 경우에는, 제 1 광학 요소 그룹 G11으로부터 제 2 광학 요소 그룹 G12의 오목 거울 M1로의 광속의 직경이 바람직하지 못하게 증가하여, 오목 거울 M1의 직경을 증가시킨다.
f11/f12가 조건식 (9)의 하한치 아래에 있는 경우에는, 제 1 결상 광학계 G1에서 발생되는 색수차의 양이 바람직하지 못하게 증가하여, 제 2 결상 광학계 G2에서 색수차 보정의 부하가 증가된다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서, 정면 광학 요소 그룹 G21및 배면 광학 요소 그룹 G22은 다음의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
f21: 정면 광학 요소 그룹 G21의 촛점 길이,
f22: 배면 광학 요소 그룹 G22의 촛점 길이.
조건식 (10)의 상한치를 넘는 경우에는, 제 1 결상 광학계 G1의 결상 배율은 전체 반사굴절 광학계의 소정의 배율을 유지하기 위해 증가되어야 한다.
이것은, 제 2 결상 광학계 G2에서 정면 광학 요소 그룹 G11의 렌즈 직경의 증가라는 바람직하지 못한 결과를 가져온다.
│f21│/f22이 조건식(10)의 하한치 아래에 있는 경우에는, 제 1 결상 광학계 G1의 결상 배율은 전체 반사굴절 광학계의 소정의 배율을 유지하기 위해 매우 큰 감축 배율이 되어 야 한다.
이것은, 제 1 광로 편향 부재 M2의 배열에 대한 제한을 증가시키는 바람직하지 못한 결과를 가져온다.
본 발명에서, 정의 굴절력의 전향 렌즈 그룹 G13F및 부의 굴절력의 배면 렌즈 그룹 G13R을 갖는 제 3 광학 요소 그룹 G 이 제 1 결상 광학계 G1의 제 1 광학 요소 그룹 G11과 제 1 평면 P1 사이에 배열되는 경우에는, 전향 렌즈 그룹 G13F과 배면 렌즈 그룹 G13R은 다음의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
f13F: 전향 렌즈 그룹 G13F의 촛점 길이,
f13R: 배면 렌즈 그룹 G13R의 촛점 길이.
조건식 (11)은 제 1 평면 P1 측 위의 제 3 광학 요소 그룹 G13의 텔레센트리시티 및 왜곡 보정과 관련된 조건이다.
조건식(11)의 상한치를 넣는 경우에는, 전체 제 1 결상 광학계 G1의 배율은 거의 x1 으로 한정되어 바람직하지 않다.
또한, 왜곡 보정이 어려워진다.
f13F/f13R이 조건식 (11)의 하한치 보다 작게 설정되는 경우에는, 왜곡이 너무 보정된다.
또한, 제 3 광학 요소 그룹 G13으로부터 제 1 광학 요소 그룹 G11으로 진행되는 광속이 제 1 광로 편향 부재 M2에 의해 바람직하지 못하게 가려질 수 있다.
본 발명에 따른 반사굴절광학계는, 제 1 면의 축소된 영상을 제 2 면에 형성하기 위한 반사굴절 광학계로서, 반사굴절형의 제 1 결상 광학계 ; 및 굴절광학형 시스템의 제 2 결상 광학계 ; 를 구비하며,
상기 제 1 결상 광학계는, 제 1 광축과 제 1 광축에 따라 배열된 오목 거울을 갖고 ; 상기 제 2 결상 광학계는, 직선으로 뻗는 제 2 광축과 제 2 광축에 따라 배열된 렌즈를 갖고 ; 중간상은, 상기 제 1 과 제 2 결상 광학계간의 광로에 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계는, 제 1 면의 축소된 영상을 제 2 면에 형성하기 위한 반사굴절 광학계로서, 축소 배율을 갖는 제 1 결상 광학계 ; 및 상기 제 1 결상 광학계와 제 2 면간의 광로상에 배치되며, 축소 배율을 갖는 제 2 결상 광학계 ; 를 구비하고,
상기 제 1 과 제 2 결상 광학계 중의 하나는 굴절 광학계를 포함하며,
중간상은 상기 제 1 과 제 2 결상 광학계간의 광로상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 1 결상 광학계는, 상기 제 1 면의 초기 영상을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 2 결상 광학계는, 상기 제 2 면상에 상기 제 1 면의 최종 영상을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계는, 제 2 면상에 제 1 면의 영상을 형성하기 위한 반사굴절 광학계로서, 제 1 의 결상 광학계 ; 및 제 2 의 결상 광학계 ; 를 구비하고,
중간상은 상기 제 1 과 제 2 결상 광학계 간의 광로상에 형성되며,
필터가 반사굴절 광학계의 동공면에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 면이 형성된 영상의 영역을 변경하기 위한 필드 스톱은, 상기 중간상이 형성된 위치에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이하 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 명확해질 것이며, 이들은 예시로만 주어진 것이지 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 추가의 응용 범위는 하기 주어진 발명의 상세한 설명에 의해 명확해 질 것이다.
그러나, 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명의 정신 및 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것은 당업자에게는 명백한 것이므로, 발명의 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 예로 기재된 것이지만 단지 예시적인 것으로 주어진 것이다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 실시예는 제 1 내지 제 36 도를 참조하여 이하 설명한다.
이 반사굴절 광학계는 원-샷 노광 장치 및 주사 노광 장치 모두에 사용할 수 있다.
제 1 도는 원-샷 노광 방법을 사용하는 장치의 배열을 도시하는 도면이다.
제 1 도에서, 노광 장치는 그 주 표면(3a) 위에 감광성 기판 W 을 고정시킬 수 있는 이동 가능한 웨이퍼 스테이지 (3)(제 1 스테이지), 레티클 R 을 고정시키기 위한 이동 가능한 레티클 스테이지(2)(제 2 스테이지), 소정의 파장을 갖는 노광 광속을 조사하는 광원(100), 및 광원(100)으로부터의 노광 광속을 레티클 R 위로 조사하고 레티클 위의 전자 회로 등의 소정 패턴을 기판 W 위로 전달하기 위한 조명 광학계(1)로 이루어진다.
감광성 기판 W 는 실리콘 웨이퍼 또는 내광성 물질과 같은 감광성 재료(8)로 피복된 표면을 갖는 유리판과 같은 기판(7)으로 만들어진다.
조명 광학계(1)는 레티클 R 및 감광성 기판 W 을 정렬하기 위한 정렬광학계(110)를 갖는다.
노광 장치는 또한, 레티클 스테이지(2) 위에 고정된 레티클 R 을 교환시키거나 주 제어부(400)로부터의 지시에 따라 레티클 스테이지(2)를 이동시키기 위한 레티클 교환 시스템(200), 및 주 제어부로부터의 지시에 따라서 웨이퍼 스테이지(3)를 이동시키기 위한 스테이지 제어계(300)를 갖는다.
레티클 R 의 정렬 및 감광성 기판 W 의 정렬이 형성되는 경우에는, 주 제어부(400)는 정렬 광학계 (110)로부터 스테이지(2 및 3)의 일탈량을 구하여, 스테이지(2 및 3)의 이동량을 산출하고, 스테이지(2 및 3)으로의 이동 지시를 출력한다.
스테이지(2 및 3)는 주 제어부(400)로부터의 이동 지시 및 이동량에 따라서 소정의 방향으로 이동함으로써, 레티클 R 및 감광성 기판 W 사이의 상대적인 위치를 조절한다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계(5)는 레티클 스테이지(2)와 웨이퍼 스테이지(3) 사이, 즉 감광성 기판 W 위의 제 1 평 면 P1 과 제 2 평면 P2 사이에 배열되어, 레티클 R 위의 소정의 패턴의 축소된 영상을 제 2 평면 위로 투영한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계가 사용될 수 있는 주사 노광법을 사용하는 장치의 배열을 도시하는 도면이다.
제 1 도에 도시된 원-샷 노광 장치에서와 같이, 이 노광 장치는 이동 가능한 레티크 스테이지(2), 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(3), 조명 광학계(1)(광원(100)을 포함), 및 본 발명에 따른 반사굴절 광학계(5)로 이루어진다.
조명 광학계(1)는 광원(100)으로부터 노광 광속을 레티클 R 위의 소정의 모양을 갖는 조명 영역 Rf 위로 조사한다(제 4 도).
반사굴절 광학계(5)는 레티클 R 위의 축소된 영상을 기판 W(감광성 기판) 위로 투영한다.
레티클 스테이지 제어계(210)는 기판 W 의 제 2 평면 P2 에 평행한 방향으로 레티클 스테이지(2)를 이동시킬 수 있다.
레티클 스테이지 제어계(210)는 레티클 교환 시스템(200)에 포함된다.
마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 제어계(300)가 스테이지 (3)에 고정된 기판 W 의 위치를 변화시키기 위해 웨이퍼 스테이지(3)를 이동시킬 수 있다.
주 제어부(400)로서 제공되는 컴퓨터 시스템은 레티클 스테이지 제어계(210) 및 웨이퍼 스테이지 제어계(300)를 독립적으로 제어한다.
이 배열에 의해, 노광 장치는 기판 W 위의 노광 영역 Wf 과 레티클 R 위의 조명 영역 Rf 사이의 상대적인 위치가 변화되는 주사 노광을 수행할 수 있다.
상기 노광 장치와 관련된 기술은 USSNs. 08/255,927, 08/260,398, 및 08/299,305, 및 U.S.P. Nos. 4,497,015, 4,666,273, 5,194,893, 5,253,110, 5,333,035, 및 5,379,091 에 개재되어 있다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계는 이들 선행 기술에 개재된 모든 노광 장치에 적용될 수 있다.
USSN. 08/255,927 에는 주사 노광 장치에 적용할 수 있는 조명 광학계(레이져 원을 사용함)에 대해 기재되어 있다.
USSN. 08/260,398 은 주사 노광 장치에 적용할 수 있는 조명 광학계(램프 원을 사용함)에 대해 기재되어 있다.
USSN 08/299,305 에는 주사 노광 장치에 적용할 수 있는 정렬 광학계에 대해 기재되어 있다.
U.S.P. No. 4,497,015 에는 일반적인 노광 장치에 적용할 수 있는 조명 광학계(램프 원을 사용함)에 대해 기재하고 있다.
U.S.P. No. 4,666,273 에는 스텝-및-반복 노광 장치에 대해 기재하고 있다.
U.S.P. No. 5,194,893 에는 주사 노광 장치, 더욱 상세하게는 조명 광학계, 마스크측/레티클측 간섭계, 자동 집속 기구, 및 정렬 광학계에 대해서 기재하고 있다.
U.S.P. No. 5,253,110 에는 스텝-및-반복 노광 장치에 사용되는 조명 광학계(레이져 원을 사용함)에 대해 기재하고 있다.
이 참고문헌에 기재된 조명 광학계는 주사 노광 장치에 사용할 수도 있다.
U.S.P. No. 5,333,035 는 일반적인 노광 장치에 사용되는 변형된 조명 광학계에 대해 기재하고 있다.
U.S.P. No. 5,379,091 에는 주사 노광 장치에 사용되는 조명 광학계(레이져 광원을 사용함)에 대해 기재하고 있다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명한다.
후술하는 각 실시예에서, 본 발명은 레티클 R 의 물체 평면 P1 위에 형성된 패턴 영상을 내광성 물질로 피복된 웨이퍼 (감광성 기판 W) 위로 상기한 바와 같이전달하기 위해 노광 장치의 투영 광학계에 사용된다.
본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 도식적인 배열은 제 3 도를 참조하여 설명한다.
제 3 도에 있어서, 레티클 R 위의 제 1 평면 P1 을 통과하는 광속은 전방 렌즈 그룹 G13F및 배면 렌즈 그룹 G13R에 의해 구성된 제 3 광학 요소 그룹 G13을 통과하여, 제 1 광학 요소 그룹 G11을 통과하고, 제 2 광학 요소 그룹 G12에 도달한다.
제 2 광학 요소 그룹 G12는 제 1 광학 요소 그룹 G11측을 향하는 오목 표면을 갖는 오목 거울 M1을 갖는다.
제 1 광학 요소 그룹 G11으로부터의 광속은 제 2 광학 요소 그룹 G12에 도달하여, 오목 거울 M1에 의해 반사되어, 제 1 광로 편향 부재로서 제공되는 광로 편향 부재 M2을 향하여 다시 제 1 광학 요소 그룹 G11을 통과한다.
이 실시예에서, 광로 편향 부재 M2(제 3 도에 도시된 편향 평면 Mp)는 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 및 제 3 광학 요소 그룹 G13의 광축 AX1에 대해서 45˚기울어진다.
제 2 광학 요소 그룹 G12으로부터의 광속은 광로 편향 거울 M2근처의 레티클 R 의 중간상을 형성하기 위해 집광 광속으로 된다.
광로 편향 거울 M2에 의해 반사된 광속은 차례로 정면 광학 요소 그룹 G21, 개구 스톱(6), 및 배면 광학 요소 그룹 G22을 통과하여, 기판 W 의 영상면 P2 위의 레티클 R 의 제 2 영상(중간상의 영상)을 제 2 평면위에 형성시킨다.
제 3 도에서, AX2는 정면 광학 요소 그룹 G21및 배면 광학 요소 그룹 G22의 광축을 나타낸다.
다음 실시예에서는 레티클 R 의 중간상을 형성하기 위한 광학계를 제 1 결상 광학계 G1라 하고, 중간상을 재집속하기 위한 광학계를 제 2 결상 광학계 G2라 한다.
제 3 도에 도시된 실시예에서, 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 및 제 3 광학 요소 그룹 G13은 제 1 결상 광학계 G1를 구성하며, 정면 광학 요소 그룹 G21및 배면 광학 요소 그룹 G22은 제 2 결상 광학계 G2을 구성한다.
제 3 광학 요소 그룹 G13은 제 4 실시예에서 설명되는 바와 같이 필수적인 것은 아니다.
제 4 도에 도시된 바와 같이, 주사 노광 장치에서, 조명 광학계(1)는 레티클 R 위에서 조명 영역 Rf 위에 노광 광속을 조사한다.
이러한 조작에 의해, 제 5 도에 도시된 바와 같이 노광 영역 Wf 가 기판 W 위에 형성된다.
레티클 스테이지 제어계(210)는 주 제어부(400)로부터의 지시에 따라서 제 4도의 화살표로 나타낸 방향으로 스테이지(2)를 이동시킴으로써, 레티클 R 을 이동시킨다.
웨이퍼 스테이지 제어계(300)는 주 제어부(400)로부터의 지시에 따라서 제 5 도의 화살표로 나타낸 방향으로 스테이지(3)를 이동시킴으로써, 웨이퍼 W 를 이동시킨다.
제 6 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 또 다른 배열(제 3 도에 도시된 배열의 제 1 응용)을 도시하는 도면이다.
제 3 도에서와 같이 동일한 참고번호가 제 6 도의 동일한 부재를 나타낸다.
제 6 도는 제 2 광로 편향 부재로서 제공되는 광로 편향 거울 M0이 제 3 광학 요소 그룹 G13과 제 1 광학 요소 그룹 G11사이에 배열된다는 점이 제 3 도와 상이하다.
광로 편향 거울 M0은 제 1 광학 요소 그룹 G11및 제 2 광학 요소 그룹 G12의 광축 AX1에 대해서 45˚기울어진다.
거울 M0에 대한 법선은 광로 편향 거울 M2의 법선에 대하 수직이다.
이러한 배열에 의해, 제 1 결상 광학계 G1및 광로 편향 거울 M2을 통한 광속의 진행 방향은 제 1 평면 P1 으로부터의 광속의 방향과 일치한다.
이러한 이유로, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 가 서로 평행하게 배열될 수 있다.
그러므로, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 을 고정시키고 주사하는 기구가 쉽게 형성될 수 있다.
제 6 도에 도시된 응용에서, 광로 편향 거울 M0및 M2은 일체로서 형성될 수 있다.
이 경우, 광로 편향 거울 M0및 M2의 반사면은, 서로 수직이며, 그 사이의 각도 유지를 돕도록 만드는 것이 용이할 수 있다.
또한, 광로 편향 거울 M0및 M2가 일체로 형성되는 경우에는, 렌즈 배열의 자유도를 증가시키기 위해 이들 거울 M0및 M2의 크기 축소를 달성할 수 있다.
제 7 도는 레티클 R 위의 조명 영역 Rf 및 레티클 R 의 이동 방향(제 7 도에서 화살표로 나타냄)을 도시한 평면도이다.
제 8 도는 웨이퍼 W 위의 조명 영역 Wf 및 웨이퍼 W 의 이동 방향(제 8 도에서 화살표로 나타냄)을 도시한 평면도이다.
제 6 도에 도시된 반사굴절 광학계의 배열은 큰 규모 광마스크 또는 유리 플레이트를 사용하는 투영 노광 방법을 수행하는 경우에 효과적이다.
이 경우, 제 6 도의 광학계는 제 1 표면 P1 및 제 2 표면 P2 이 수직으로 배열되도록 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 배열에 의해 마스크 또는 플레이트의 중력에 대한 만곡을 방지할 수 있다.
그러므로, 오목 거울 M1은 수평으로 배열되기 때문에, 오목 거울 M1의 수평 배열은 광학 성능에 대해 현저히 효과적이다.
제 9 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 또 다른 배열(제 3 도에 도시된 배열의 제 2 응용)을 도시한 도면이다.
제 3 도에서와 같이 동일한 참고번호가 제 9 도의 동일한 부재를 나타낸다.
제 10 도는 레티클 R 위의 조명 영역 Rf 및 레티클 R 의 이동 방향(제 10 도에서 화살표로 나타냄)을 도시한 평면도이다.
제 11 도는 웨이퍼 W 위의 조명 영역 Wf 및 웨이퍼 W 의 이동 방향(제 11 도에서 화살표로 나타냄)을 도시한 평면도이다.
제 9 도는 정면 광학 요소 그룹 G21의 광축 AX2a(배면 광학 요소 그룹 G22의 광축 AX2b)에 대하여 45˚경사진 제 3 광로 편향 부재로서 제공되는 광로 편향 거울 M3이 제 2 결상 광학계 G2에서 정면 광학 요소 그룹 G21과 배면 광학 요소 그룹 G22사이에 개구 스톱(6)과 함께 배열된다는 점이 제 3 도와 상이하다.
이러한 배열에 의해, 배면 광학 요소 G22로부터 방출되어 제 2 평면 P2 에 도달한 광속의 진행 방향은 제 1 결상 광학계 G1의 제 1 평면 P1 으로부터의 광속의 방향과 일치한다.
이러한 이유로, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 가 서로 평행하게 배열될 수 있다.
그러므로, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 을 고정시키고 주사하는 기구가 쉽게 형성될 수 있다.
제 9 도에 도시된 실시예에서, 광로 편향 거울 M2및 M3은 제 1 결상 광학계 G1에서 제 1 광학 요소 그룹 G11로부터 광로 편향 거울 M2로의 광속의 진행 방향이 제 2 결상 광학계 G2에서 광로 편향 거울 M3로부터 배면 광학 요소 그룹 G22으로의 광속의 진행 방향과 반대가 되도록 배열된다.
이러한 이유로, 반사굴절 광학계 자체가 콤팩트하게 만들어 질 수 있다.
특히, 이 배열에 따라서, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 사이의 간격은 전체 노광 장치를 콤팩트하게 감소시킬 수 있다.
제 9 도에 도시된 응용에서, 광로 편향 거울 M2은 제 1 결상 광학계에 의해 형성된 중간상 부근에 배열할 수 있기 때문에, 광로 편향 거울 M2의 크기 감축은 광학계의 배열에 있어서 자유도의 증가를 실현할 수 있다.
제 6 및 9 도에 도시된 응용에서, 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 이 수평으로 배열되도록 광학계를 배열하는 경우에는, 중력에 의해 비대칭 변형을 받는 광학 요소의 수가 최소화된다.
이러한 이유로, 제 1 및 제 2 평면 P1 및 P2 가 수평으로 배열되는 것이 바람직하며, 동시에, 제 1 평면 P1 은 (장치의 상부에서) 제 2 평면 P2 위에 배열되는 것이 바람직하다.
특히, 제 9 도에 도시된 응용에서, 제 2 결상 광학계 G2에서 정면 광학 요소 그룹 G21을 제외한 요소는 비대칭으로 변형되지는 않는다.
그러므로, 이 배열은 광학 성능에 있어서 매우 유리하다.
오목 거울 M1의 수평 배열은 특히 효과적이다.
본 명세서에서, 수평 방향이란 중력 방향에 수직인 방향을 의미한다.
그러므로, 수평으로 배열된 부재란 중력 방향에 수직인 평면에 놓인 부재를 의미한다.
한편, 수직 방향은 수평 방향에 수직인 방향을 의미하며, 추가로 수평 방향에 수직인 평면 위의 놓인 부재를 의미한다.
상기 각각의 배열에서, 개구 스톱(6)은 제 2 결상 광학계 G2에 배열될 수 있다.
이 때에, 개구 스톱(6)은 시그마(σ) 가변 스톱으로 구성된다. 시그마(σ) 가변 스톱은 투영 광학계 (5)에 대한 조명 광학계(1)의 개구수 NA 의 비율로서 시그마(σ) 값을 변화시킬 수 있다.
개구 스톱(6)이 제 2 결상 광학계 G2에 배열되는 경우에는, 투영 광학계(5)의 개구수 NA 가 변화될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서, 개구 스톱(6)은 기계적 간섭을 거의 받지 않는 제 2 결상 광학계 G2에 배열되는 것이 바람직하다.
개구 스톱(6)(σ 가변 스톱)을 배열하는 대신에, 촛점 길이를 증가시키기 위해 가변 특수 필터를 배열할 수도 있다.
특수 필터는 제 32 내지 34 도를 참조하여 이하 설명한다.
다음의 실시예에서, 광학계는 물체측(레티클 측) 및 영상측(기판 측)에서 텔레센트릭하며, 물체측 위의 각각의 지점으로부터의 주요 광선은 광축 위의 한 점에서 교차한다.
이러한 상황에서, 주요 광선이 교차하는 점을 포함하는 평면을 푸리에 변형 평면이라 부른다.
특수 필터가 이 푸리에 변형 평면 위에 배열된다.
푸리에 변형 평면 위에서 회절광의 차수는 광축으로부터의 거리에 의해 결정된다.
광축으로부터의 거리가 증가함에 따라서, 차수도 증가한다.
일반적인 투영 노광 광학계는 0 차 및 1 차 회절광을 사용한다.
그러므로, 제 32 및 33 도에 도시된 바와 같이, 필터의 영역은 두 부분, 즉 반경 r1의 광축 부근에 0 차 광 성분이 존재하는 영역 FA, 및 반경 반경 r1에서 반경 r2까지의 개구부 부근에 1 차 광 (및 고차의 회절광)이 존재하는 영역 FB 로 나뉘어진다.
제 34 도에 도시된 바와 같이, 동심적으로 분리된 필터는 중심 영역 FA 를 통해 s-편광 만을 투과시키고 주변 영역 FB 를 통해서는 p-편광만을 투과시키기 위해 편광 필름을 만든다.
물론, 중심 영역 FA 가 p-편광 만을 투과시키고, 주변 영역 FB 가 S-편광 만을 투과시킬 수 있다.
이 때에, 중심 영역 FA 의 굴절률은 주변 영역 FB 의 굴절률 보다 낮게 설정된다.
상기 배열에서, 특수 필터의 주변 영역 FB 를 투과하는 광속은 촛점 면 위의 영상을 정상적으로 형성한다.
한편, 특수 필터의 중심 영역 FA를 투과하는 광속은 렌즈로부터 떨어진 위치에서 집속되며, 그것은 정상 촛점면 보다 큰 거리에 있다.
주변 영역 FB를 투과하고 중심 영역 FA 를 투과하는 광속은 상이한 편광 상태를 가져서, 이들 광속은 서로 간섭하지 않는다.
그러므로, 촛점 깊이가 증가될 수 있다.
촛점 깊이를 증가시키는 기술은 예를 들어, 일본 특개공 제 61-91662, 5-234850, 6-120110, 6-124870, 7-57992, 및 7-57993 호에 개재되어 있으며, 이들은 모두 본 발명에 응용할 수 있다.
특히, 이들 기술은 분리된 패턴을 형성하는 데에 효과적으로 사용할 수 있다.
스톱이 중간상이 형성되는 평면 위에 배열되는 경우에는, 이 스톱은 필드 스톱으로 구성될 수 있다.
본 명세서의 실시예에서, 필드 스톱은 제 1 결상 광학계 G1와 제 2 결상 광학계 G2사이에 배열될 수 있다.
상기 실시예에서는 제 3, 6, 및 9 도에 도시된 바와 같이, 중간상이 거울 근처에 형성된다.
그러므로, 스톱은 거울 근처에 배열될 수 있다.
스톱의 배열은 제 35 도에 도시되어 있다.
필드 스톱이 배열되는 경우에는, 광로 편향 거울 M2은 제 3 도에 도시된 바와 같이 제 1 결상 광학계 G1의 제 1 광학 요소 그룹 G11에 가능한한 가까이 배열된다.
이 경우, 중간상이 형성되는 평면 P3 은 광로 편향 거울 M2부근의 부분으로부터 제 2 결상 광학계 G2의 정면 광학 요소 그룹 G21에 가까이 이동한다.
이 배열에서, 광로 편향 거울 M2, 제 1 결상 광학계 G1의 제 1 광학 요소 그룹 G11, 및 필드 스톱은 서로 기계적으로 거의 간섭하지 않고 기능을 한다.
광차단 부재로 구성된 필드 스톱 S 은 중간상이 형성된 평면 P3 에 배열된다.
필드 스톱 S가 이동하는 경우에는, 중간상을 형성하는 범위가 변한다.
그러므로, 제 2 평면 P2 위에서 최종적으로 영상을 형성하는 범위도 따라서 변한다.
필드 크기를 변화시키는 기술은 예를 들어, 일본 특개공 제 57-192024, 60-30132, 60-45252, 일본 실용신안 공개공보 제 62-124845 호 및 U.S.P. Nos. 4,473,293 및 4,474,463 에 개재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 기재된 실시예에 응용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 필드 스톱은 필요에 따라 이동 가능한 광차단 부재를 이동시킴으로써 실현된다.
대신에, 상이한 크기의 거울이 필드 스톱 대신에 교체 및 사용될 수 있다.
제 35 도에 도시된 가변 개구부를 갖는 필드 스톱의 모양은 직사각형에 한정되는 것이 아니며, 물론 직사각형 이외에 호형 또는 다각형으로 응용될 수도 있다.
본 발명의 반사굴절 광학계의 실시예는 다음에 설명한다.
다음의 실시예에서 제 12 도에 도시된 바와 같이, 렌즈 배열은 광로 전개를 나타낸다.
광로 전개에 있어서, 반사면은 투명한 표면으로 나타내며, 광학 요소는 레티클 R(제 1 평면 P1)으로부터의 광속이 통과하는 순서로 배열된다.
오목 반사 거울의 반사 표면(예를 들어, r18)에서는 실제 평면(예를 들어, r17)을 사용한다.
렌즈 및 간격 사이의 모양을 나타내기 위해, 레티클 R 의 패턴 표면(영상면 P1)은 제 0 표면으로 정하며, 레티클 R 로부터의 광속이 기판 W에 도달할 때까지 통과하는 각 표면을 제 i 표면(i = 1, 2, ...)이라 한다.
제 i 표면의 곡률 반경 ri의 부호는 볼록 표면이 전개된 광로 다이아그램에서 레티클 R 을 향하는 경우에 양이 된다.
제 i 표면과 제 (i + 1) 표면 사이의 표면-대-표면 거리는 di라고 한다.
기준 d0은 제 1 평면 P1 과 제 1 표면 사이의 거리를 나타낸다.
SiO2및 CaF2는 각각 유리 재료로서 합성 실리카 및 불화물을 나타낸다.
기본 파장(193.0 nm) 에서 합성 실리카 및 불화물의 굴절률은 다음과 같다.
합성 실리카: 1.56019
불화물: 1.50138
분산치 1/v 는 다음과 같다:
합성 실리카: 1780
불화물: 2550
실시예에서의 분산치는 기본 파장(193.0 nm)에 대하여 ±0.1 nm 의 분산치이다.
제 1 실시예
본 발명에 따른 제 1 실시예, 예를 들어 제 3 도에 도시된 배열을 제 12 및 13 도를 참조하여 설명한다.
제 12 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 1 렌즈 배열을 도시하는 광로 전개이다.
제 13 도는 제 12 도의 반사굴절 광학계의 레티클 R 위의 필드를 도시한 평면도이다.
제 12 도에 도시된 렌즈 그룹의 렌즈 배열(제 1 렌즈 배열 )에 대해 설명한다.
전면 렌즈 그룹 G13F은 레티클 R 측으로부터 순서대로 물체측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L131, 및 양볼록 정의 렌즈 성분 L132으로 이루어진다.
전면 렌즈 그룹 G13F다음에 배열된 배면 렌즈 그룹 G13R은 제 1 광학 요소 그룹 G11을 향한 강한 오목 표면을 갖는 양오목 부의 렌즈 성분 L133으로 이루어진다.
제 1 광학 요소 그룹 G11은 레티클 R측으로부터 순서대로 양볼록 렌즈 성분 L111, 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L112, 및 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L113으로 이루어진다.
제 2 광학 요소 그룹 G12은 레티클 R 측으로부터 차례로 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L121, 및 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 오목 거울 M1로 이루어진다.
레티클 R 로부터의 광속은 차례로 전면 렌즈 그룹 G13F, 배면 렌즈 그룹 G13R,및 제 1 광학 요소 그룹 G11을 통과하여 제 2 광학 요소 그룹 G12에 도달한다.
제 2 광학 요소 그룹 G12으로부터의 광속은 제 1 광학 요소 그룹 G11을 다시 통과하여 배면 렌즈 그룹 G13R과 제 1 광학 요소 그룹 G11사이에 레티클 R의 중간상을 형성한다.
정면 광학 요소 그룹 G21은 중간상측으로부터 차례로, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L211, 양볼록 정의 렌즈 성분 L212, 중간상측을 향한 강한 오목 면을 갖는 양오목 부의 렌즈 성분 L213, 양볼록 정의 렌즈 성분 L214, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L215, 양볼록 정의 렌즈 성분 L216, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L217, 양볼록 정의 렌즈 성분 L218, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L219으로 이루어진다.
정면 광학 요소 그룹 G21다음에 배열되는 배면 광학 요소 그룹 G22은 중간상측으로부터 차례로, 양볼록 정의 렌즈 성분 L221, 중간상측을 향한 오목 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L222, 거의 평면-볼록 정의 렌즈 성분 L223, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠수 부의 렌즈 성분 L224, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L225, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스정의 렌즈 성분 L226, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L227, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L228, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L229으로 이루어진다.
제 12 도에서, OP1 은 제 1 평면 P1 으로부터 오목 거울 M1의 반사면으로의 광로를 나타내며, OP2 은 오목 거울 M1의 반사면으로부터 거울 M2의 반사면으로의 광로를 나타내고, OP3 은 거울 M2의 반사면으로부터 제 2 평면으로의 광로를 나타낸다.
제 1 실시예의 데이타를 표 1 에 기재한다.
이 실시예에서, 전체 시스템의 배율은 x1/4 (축소)이며, 기판 W 측의 개구수 NA 는 0.6 이다.
제 13 도에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 반사굴절 광학계는 레티클 R 위의 광축 AX 로부터 80 내지 104 물체 높이에서 존 필드(zone field)를 갖는다.
물체 높이의 유니트는 거리 d 또는 d0의 유니트와 일치한다.
표 1 에 도시된 실시예에서, 광로 편향 거울 M2은 제 7 및 제 28 표면에 위치한다.
표 1 에서, 오목 거울 M1은 제 18 표면에 해당하며, 그 실제 표면은 제 17 표면에 해당한다.
표 1
조건 해당값은 다음과 같다.
제 14 도는 제 12 도에 도시된 제 1 렌즈 배열을 갖는 제 1 실시예의 길이 수차를 도시한 그래프이다.
제 15 도는 제 1 실시예의 배율의 색수차를 도시한 그래프이다.
제 16 도는 제 1 실시예의 횡 수차를 도시한 그래프이다.
이들 그래프에서, NA 는 개구수를 나타내며, Y 는 영상 높이를 나타낸다.
J, K 및 L 은 각각 193.0 nm, 192.9 nm, 및 193.1 nm 의 파장을 나타낸다.
제 14 도에 도시된 구면 수차를 도시하는 그래프에서, 점선은 사인 조건 일탈량을 나타낸다.
비점수차를 나타내는 그래프에서, 점선은 메리디오날 영상면을 나타내며, 실선은 사기탈 영상면을 나타낸다.
제 16 도에 도시된 횡 수차를 나타내는 그래프에서, 각 코마 위의 수는 물체 높이를 나타낸다.
제 14 내지 16 도에 도시된 다양한 수차로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예에서 수차는 큰 개구수 NA, 0.6 임에도 불구하고 넓은 범위에서 만족스럽게 보정된다.
또한, 제 14 내지 16 도에 도시된 다양한 수차로부터 명확한 바와 같이, 이 실시예에서 배율의 축상 및 색수차도 0.1 nm 의 파장 범위에서 만족스럽게 보정된다.
제 16 도에 도시된 횡수차의 수차 곡선은 특정한 기울기를 갖는다.
이것은 최적 성능이 촛점 이탈된 부분에서 얻어진다는 것을 의미한다.
제 2 실시예
본 발명에 따른 제 2 실시예, 예를 들어 제 3 도에 도시된 배열을 제 17 및 18 도를 참조하여 설명한다.
제 17 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 2 렌즈 배열을 도시하는 광로 전개이다.
제 18 도는 제 17 도의 반사굴절 광학계의 레티클 R 위의 필드를 도시한 평면도이다.
제 17 도에 도시된 렌즈 그룹의 렌즈 배열(제 2 렌즈 배열)에 대해 설명한다.
전면 렌즈 그룹 G13F은 양볼록 정의 렌즈 성분 L131으로 이루어진다.
배면 렌즈 그룹 G13R은 양오목 부의 렌즈 성분 L132으로 이루어진다.
제 1 광학 요소 그룹 G11은 레티클 R측으로부터 순서대로 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L111, 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L112, 거의 평면-볼록 정의 렌즈 성분 L113, 및 양볼록 정의 렌즈 성분 L114으로 이루어진다.
제 2 광학 요소 그룹 G12은 레티클 R 측으로부터 차레로 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L121, 및 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L122, 및 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 오목 거울 M1로 이루어진다.
제 1 결상 광학계 G1는 제 1 광학 요소 그룹 G11과 배면 렌즈 그룹 G13R사이에 중간상을 형성하도록 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 전면 렌즈 그룹 G13F, 및 배면 렌즈 그룹 G13R으로 구성된다.
제 3 광학 요소 그룹 G13은 전면 렌즈 그룹 G13F및 배면 렌즈 그룹 G13R로 구성된다.
정면 광학 요소 그룹 G21은 중간상측으로부터 차례로, 기판측을 향한 강한오목 면을 갖는 양오목 부의 렌즈 성분 L211, 양볼록 정의 렌즈 성분 L212, 양오목 부의 렌즈 성분 L213, 양볼록 정의 렌즈 성분 L214, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L215, 거의 평면-볼록 정의 렌즈 성분 L216, 및 양볼록 정의 렌즈 성분 L217으로 이루어진다.
배면 광학 요소 그룹 G22은 중간상측으로부터 차례로, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 양볼록 정의 렌즈 성분 L221, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L222, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L223, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠수 정의 렌즈 성분 L224, 중간상측을 향한 오목 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L225, 양오목 부의 렌즈 성분 L226, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L227, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L228으로 이루어진다.
제 1 실시예의 데이타를 표 1 에 기재한다.
이 실시예에서, 전체 시스템의 배율은 x1/4 (축소)이며, 기판 W 측의 개구수 NA 는 0.6 이다.
제 18 도에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레티클 R 위의 광축 AX 로부터 16 내지 72 물체 높이에서 직사각형 필드를 갖는다.
주사 노광은 이 필드에서 수행할 수 있다.
물체 높이의 유니트는 거리 d 또는 d0의 유니트와 일치한다.
표 2 에 도시된 실시예에서, 광로 편향 거울 M2은 제 5 및 제 35 표면에 위치한다.
표 2 에서, 오목 거울 M1은 제 21 표면에 해당하며, 그 실제 표면은 제 20 표면에 해당한다.
표 2
조건 해당치는 다음과 같다.
제 19 도는 제 2 실시예의 길이 수차를 도시한 그래프이다.
제 20 도는 제 2 실시예의 배율의 색수차를 도시한 그래프이다.
제 21 도는 제 2 실시예의 횡 수차를 도시한 그래프이다.
이들 그래프에서, NA 는 개구수를 나타내며, Y 는 영상 높이를 나타낸다.
J, K 및 L 은 각각 193.0 nm, 192.9 nm, 및 193.1 nm 의 파장을 나타낸다.
제 19 도에 도시된 구면 수차를 도시하는 그래프에서, 점선은 사인 조건 일탈량을 나타낸다.
비점수차를 나타내는 그래프에서, 점선은 메리디오날 영상면을 나타내며, 실선은 사기탈 영상면을 나타낸다.
제 21 도에 도시된 횡 수차를 나타내는 그래프에서, 각 코마 위의 수는 물체 높이를 나타낸다.
제 19 내지 21 도에 도시된 다양한 수차로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예에서 수차는 큰 개구수 NA, 0.6 임에도 불구하고 넓은 범위에서 만족스럽게 보정된다.
또한, 제 19 내지 21 도에 도시된 다양한 수차로부터 명확한 바와 같이, 이 실시예에서 배율의 축상 및 색수차도 0.1 nm 의 파장 범위에서 만족스럽게 보정된다.
제 3 실시예
본 발명에 따른 제 3 실시예, 예를 들어 제 3 도에 도시된 배열을 제 22 및 23 도를 참조하여 설명한다.
제 22 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 3 렌즈 배열을 도시하는 광로 전개이다.
제 23 도는 제 22 도의 반사굴절 광학계의 레티클 R 위의 필드를 도시한 평면도이다.
제 22 도에 도시된 렌즈 그룹의 렌즈 배열(제 3 렌즈 배열)에 대해 설명한다.
전면 렌즈 그룹 G13F은 양볼록 정의 렌즈 성분 L131으로 이루어진다.
배면 렌즈 그룹 G13R은 양오목 부의 렌즈 성분 L132으로 이루어진다.
제 1 광학 요소 그룹 G11은 양볼록 정의 렌즈 성분 L111으로 이루어진다.
제 2 광학 요소 그룹 G12은 레티클 R 측으로부터 차례로 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L121, 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L122, 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L123, 및 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 오목 거울 M1로 이루어진다.
제 1 결상 광학계 G1는 제 1 광학 요소 그룹 G11, 제 2 광학 요소 그룹 G12, 전면 렌즈 그룹 G13F, 및 배면 렌즈 그룹 G13R으로 구성된다.
제 3 광학 요소 그룹 G13은 전면 렌즈 그룹 G13F및 배면 렌즈 그룹 G13R로 구성된다.
제 1 결상 광학계 G1는 제 1 광학 요소 그룹 G11과 배면 렌즈 그룹 G13R사이의 광로에 레티클 R 의 중간상을 형성한다.
정면 광학 요소 그룹 G21은 중간상측으로부터 차례로, 영상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L211, 양볼록 정의 렌즈 성분 L212, 양오목 부의 렌즈 성분 L213, 양볼록 정의 렌즈 성분 L214, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L215, 양볼록 정의 렌즈 성분 L216, 양볼록 정의 렌즈 성분 L217, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L218, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L219으로 이루어진다.
배면 광학 요소 그룹 G22은 중간상측으로부터 차례로, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 양볼록 정의 렌즈 성분 L221, 중간상측을 향한 오목 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L222, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L223, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L224, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L225, 양오목 부의 렌즈 성분 L226, 및 평면-볼록 정의 렌즈 성분 L227으로 이루어진다.
제 1 실시예의 데이타를 표 3 에 기재한다.
이 실시예에서, 전체 시스템의 배율은 x1/4 (축소)이며, 기판 W 측의 개구수 NA 는 0.6 이다.
제 23 도에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레티클 R 위의 광축 AX 로부터 16 내지 72 물체 높이에서 직사각형 필드를 갖는다.
주사 노광은 이 필드에서 수행할 수 있다.
물체 높이의 유니트는 거리 d 또는 d0의 유니트와 일치한다.
표 3 에 도시된 실시예에서, 광로 편향 거울 M2은 제 7 및 제 30 표면에 위치한다.
표 3 에서, 오목 거울 M1은 제 20 표면에 해당하며, 그 실제 표면은 제 19 표면에 해당한다.
표 3
조건 해당치는 다음과 같다.
제 24 도는 제 3 실시예의 길이 수차를 도시한 그래프이다.
제 25 도는 제 3 실시예의 배율의 색수차를 도시한 그래프이다.
제 26 도는 제 3 실시예의 횡 수차를 도시한 그래프이다.
이들 그래프에서, NA 는 개구수를 나타내며, Y 는 영상 높이를 나타낸다.
J, K 및 L 은 각각 193.0 nm, 192.9 nm, 및 193.1 nm 의 파장을 나타낸다.
제 24 도에 도시된 구면 수차를 도시하는 그래프에서, 점선은 사인 조건 일탈량을 나타낸다.
비점수차를 나타내는 그래프에서, 점선은 메리디오날 영상면을 나타내며, 실선은 사기탈 영상면을 나타낸다.
제 26 도에 도시된 횡 수차를 나타내는 그래프에서, 각 코마 위의 수는 물체높이를 나타낸다.
제 24 내지 26 도에 도시된 다양한 수차로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예에서 수차는 큰 개구수 NA, 0.6 임에도 불구하고 넓은 범위에서 만족스럽게 보정된다.
또한, 제 24 내지 26 도에 도시된 다양한 수차로부터 명확한 바와 같이, 이 실시예에서 배율의 축상 및 색수차도 0.1 nm 의 파장 범위에서 만족스럽게 보정된다.
제 4 실시예
본 발명에 따른 제 4 실시예, 예를 들어 제 3 도에 도시된 배열을 제 27 및 28 도를 참조하여 설명한다.
제 27 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 4 렌즈 배열을 도시하는 광로 전개이다.
제 28 도는 제 27 도의 반사굴절 광학계의 레티클 R 위의 필드를 도시한 평면도이다.
제 27 도에 도시된 렌즈 그룹의 렌즈 배열(제 4 렌즈 배열)에 서 제 1 결상 광학계 G1는 제 1 내지 제 3 실시예의 반사굴절 광학계의 렌즈 배열과는 달리 제 1 광학 요소 그룹 G11및 제 2 광학 요소 그룹 G12로 구성된다.
즉, 제 1 결상 광학계 G1는 제 3 광학 요소 그룹 G13를 포함하지 않는다.
렌즈 그룹의 렌즈 배열(제 4 렌즈 배열)은 제 27 도를 참조하여 설명한다.
제 1 광학 요소 그룹 G11은 양볼록 정의 렌즈 성분 L111으로 이루어진다.
제 2 광학 요소 그룹 G12은 레티클 R 측으로부터 차례로 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L121, 레티클 R 측을 향한 볼록면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L122, 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L123, 및 레티클 R 측을 향한 오목면을 갖는 오목 거울 M1로 이루어진다.
이 실시예에서, 레티클 R 의 중간상을 형성하기 위한 제 1 결상 광학계 G1는 제 1 광학 요소 그룹 G11및 제 2 광학 요소 그룹 G12으로 구성된다.
중간상을 재집속하는 제 2 결상 광학계 G2은 정면 렌즈 그룹 G21및 배면 렌즈 그룹 G22(후술함)로 구성된다.
정면 광학 요소 그룹 G21은 중간상측으로부터 차례로, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L211, 양볼록 정의 렌즈 성분 L212, 중간상측을 향한 오목 면을 갖는 양오목 부의 렌즈 성분 L213, 양볼록 정의 렌즈 성분 L214, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L215, 양볼록 정의 렌즈 성분 L216, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L217, 양볼록 정의 렌즈 성분 L218, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L219으로 이루어진다.
배면 광학 요소 그룹 G22은 중간상측으로부터 차례로, 양볼록 정의 렌즈 성분 L221, 중간상측을 향한 오목 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L222, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L223, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 부의 렌즈 성분 L224, 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L225, 중간상측을 향한 강한 볼록 면을 갖는 양볼록 정의 렌즈 성분 L226, 양오목 부의 렌즈 성분 L227, 양볼록 정의 렌즈 성분 L228, 및 중간상측을 향한 볼록 면을 갖는 메니스쿠스 정의 렌즈 성분 L229으로 이루어진다.
제 1 실시예의 데이타를 표 4 에 기재한다.
이 실시예에서, 전체 시스템의 배율은 x1/4 (축소)이며, 기판 W 측의 개구수 NA 는 0.6 이다.
제 28 도에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레티클 R 위의 광축 AX 로부터 16 내지 72 물체 높이에서 직사각형 필드를 갖는다.
주사 노광은 이 필드에서 수행할 수 있다.
물체 높이의 유니트는 거리 d 또는 d0의 유니트와 일치한다.
표 4 에 도시된 실시예에서, 광로 편향 거울 M2은 제 2 내지 제 6 표면 및 제 27 내지 제 32 표면에 위치한다.
표 4 에서, 오목 거울 M1은 제 17 표면에 해당하며, 그 실제 표면은 제 16 표면에 해당한다.
표 4
제 29 도는 제 4 실시예의 길이 수차를 도시한 그래프이다.
제 30 도는 제 4 실시예의 배율의 색수차를 도시한 그래프이다.
제 31 도는 제 4 실시예의 횡 수차를 도시한 그래프이다.
이들 그래프에서, NA 는 개구수를 나타내며, Y 는 영상 높이를 나타낸다.
J, K 및 L 은 각각 193.0 nm, 192.9 nm, 및 193.1 nm 의 파장을 나타낸다.
제 29 도에 도시된 구면 수차를 도시하는 그래프에서, 점선은 사인 조건 일탈량을 나타낸다.
비점수차를 나타내는 그래프에서, 점선은 메리디오날 영상면을 나타내며, 실선은 사기탈 영상면을 나타낸다.
제 31 도에 도시된 횡 수차를 나타내는 그래프에서, 각 코마 위의 수는 물체 높이를 나타낸다.
제 29 내지 31 도에 도시된 다양한 수차로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예에서 수차는 큰 개구수 NA, 0.6 임에도 불구하고 넓은 범위에서 만족스럽게 보정된다.
또한, 제 29 내지 31 도에 도시된 다양한 수차로부터 명확한 바와 같이, 이 실시예에서 배율의 축상 및 색수차도 0.1 nm 의 파장 범위에서 만족스럽게 보정된다.
상기 한 바와 같이, 본 발명의 상기 각각의 실시예에 따라서, 매우 큰 개구수에도 불구하고 넓은 노광 영역 Wf 에서 다양한 수차가 만족스럽게 보정되는 반사굴절 광학계가 제공된다.
상기 각 실시예에서, 오목 거울 M1의 직경은 오목 거울의 상당한 크기 축소를 달성하기 위해 약 250 내지 300 이 된다.
오목 거울 M1의 직경 유니트는 거리 d 또는 d0의 유니트와 일치한다.
각 실시예의 수치로부터 명백한 바와 같이, 충분한 작업 거리가 확보된다.
상기 각 실시예에서, 제 1 광로 편향 수단으로서 제공된 광로 편향 거울 M2은 제 1 결상 광학계 G1에 의해 형성된 중간상 근처에 배열된다.
이러한 배열로, 광로 편향 거울 M2에 대한 제 1 및 제 2 결상 광학계 G1및 G2의 중심이탈 오차의 영향이 최소화될 수 있다.
상기 각 실시예에서, 광로 편향 거울 M2의 반사면에 도달한 광속의 직경이감소되기 때문에, 광로 편향 거울 자체가 컴팩트해질 수 있다.
그러므로, 광로 편향 거울 M2에 의한 광속의 차단은 기판 위의 노광 영역을 증가시키기 위해 최소화될 수 있다.
상기 각 실시예에서, 광로 편향 거울 M2은 표면 반사 거울로 구성된다.
대신에, 후면 반사 거울도 사용할 수 있다.
상기 각 실시예에서, 제 1 결상 광학계 G1로부터의 광속은 광로 편향 거울 M2에 의해 90˚편향된 다음 제 2 결상 광학계 G2유도된다.
이 배열에 의해 제 1 결상 광학계 G1와 제 2 결상 광학계 G2사이의 중심 이탈 조절을 쉽게 달성할 수 있다.
상기 각 실시예에서, 개구 스톱(6)은 제 2 결상 광학계 G2의 정면 광학 요소 그룹 G11및 배면 광학 요소 그룹 G22사이에 배열될 수 있다.
그러므로, 개구 스톱(6)이 가변 개구 직경을 갖는 경우에는, σ 가변 노광을 수행할 수도 있다.
제 1 실시예(제 12 도)에 따른 반사굴절 광학계는 존 필드를 갖는다.
그러므로, 소정의 영상 높이에 의한 수차만이 보정될 필요가 있다.
광속 스플리터를 제 2 내지 제 4 실시예의 광로 편향 거울 M2대신에 사용하는 경우에는, 레티클 R 위의 광축 AX 로부터 0 내지 72 의 물체 높이를 사용하는 원-샷 노광도 물론, 제 1 도에 도시된 노광 장치에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, 참고로, 제 36 도는 제 9 도의 반사굴절 광학계를 사용하는 통상의 노광 장치를 도시한 것이다.
제 36 도에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 결상 광학계 G2로부터 방출된 광속의 진행 방향에 포함되는 제 2 결상 광학계 G2의 광축 AX2b는 중력 방향과 일치하는 반면 제 1 평면 P1 및 제 2 평면 P2 와는 서로 평행하게 배열된다.
본 발명에 따라서 상기한 바와 같이, 영상측에 충분한 작업 거리를 확보하면서 큰 개구수를 실현하고, 오목 거울의 직경의 크기를 감축할 수 있다.
상술한 본 발명으로부터 다양한 방법으로 본 발명을 변형할 수 있음은 명백하다.
이러한 변형은 모두 본 발명에 속하는 것으로 보아야 할 것이며 당업자에 명백한 이러한 변형은 다음에 첨부되는 특허 청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1994. 11. 7.자 출원된 기본 일본국 출원 번호 제 271631/1994(6-271631)호 및 047142/1995 (6-047142)호가 본 발명의 참조 자료로 사용할 수 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계가 적용될 수 있는 원-샷 노광 장치의 배열을 도시한 도면.
제 2 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계가 적용될 수 있는 주사 노광 장치의 배열을 도시한 도면.
제 3 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 기본 배열을 도식적으로 도시한 도면.
제 4 도는 조명 광학계측으로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 5 도는 제 2 결상 광학계측으로부터 본 기판 표면을 도시한 평면도.
제 6 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 1 응용 배열을 도식적으로 도시한 도면.
제 7 도는 조명 광학계로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 8 도는 제 2 결상 광학계측으로부터 본 기판 표면을 도시한 평면도.
제 9 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계의 제 2 응용 배열을 도식적으로 도시한 도면.
제 10 도는 조명 광학계측으로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 11 도는 제 2 결상 광학계측으로부터 본 기판 표면을 도시한 평면도.
제 12 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서 제 1 렌즈 배열에 의해 형성된 전개된 광로에 대한 도면.
제 13 도는 조명 광학계로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 14 내지 16 도는 제 12 도에 도시된 반사굴절 광학계에서 다양한 광행차를 도시한 그래프.
제 17 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서 제 2 렌즈 배열에 의해 형성된 전개된 광로에 대한 도면.
제 18 도는 조명 광학계로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 19 내지 21 도는 제 17 도에 도시된 반사굴절 광학계에서 다양한 광행차를 도시한 그래프.
제 22 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서 제 3 렌즈 배열에 의해 형성된 전개된 광로에 대한 도면.
제 23 도는 조명 광학계로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 24 내지 26 도는 제 22 도에 도시된 반사굴절 광학계에서 다양한 광행차를 도시한 그래프.
제 27 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에서 제 3 렌즈 배열에 의해 형성된 전개된 광로에 대한 도면.
제 28 도는 조명 광학계로부터 본 레티클 표면을 도시한 평면도.
제 29 내지 31 도는 제 27 도에 도시된 반사굴절 광학계에서 다양한 광행차를 도시한 그래프.
제 32 내지 34 도는 본 발명에 따른 반사굴절 광학계에 적용되는 특수 필터를 도시한 도면.
제 35 도는 필드 스톱을 갖는 반사굴절 광학계의 배열의 일부를 도시한 도면.
제 36 도는 통상의 노광 장치에 적용되는 반사굴절 광학계의 배열을 도시한 도면.

Claims (56)

  1. 제 1 면 위의 패턴의 중간상을 형성하고, 정의 굴절력을 갖는 제 1 광학 성분 그룹, 및 부의 렌즈 성분 및 오목 거울을 포함하며 정의 굴절력을 갖는 제 2 광학 성분 그룹으로 이루어지는 제 1 결상 광학계;
    축소된 배율을 갖고 상기 제 1 결상 광학계에 의해 형성된 중간상의 영상을 제 2 면 위에 형성하도록 채택된 제 2 결상 광학계로서, 상기 제 2 결상 광학계 및 상기 제 1 결상 광학계의 합성 배율이 축소 배율이고;
    상기 제 1 결상 광학계로부터 상기 제 2 결상 광학계로 광속을 유도하기 위해 상기 제 1 결상 광학계로부터 상기 제 2 결상 광학계로 광로에 배열된 제 1 광로 편향 부재로 이루어지며,
    제 1 평면으로부터의 광속이 상기 제 1 광학 요소 그룹을 통과하여 상기 제 1 광학 요소 그룹의 상기 오목 거울에 도달하고, 상기 오목 거울에 의해 반사된 광속이 상기 제 1 광학 요소 그룹을 다시 통과하여 상기 제 1 광로 편향 부재에 도달함을 특징으로 하여, 제 1 평면 위의 패턴의 영상을 제 2 평면 위에 형성시키는 반사굴절 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광로 편향 부재가 상기 제 1 광학 요소 그룹의 광축으로부터 이동된 위치에서 제 1 평면과 상기 제 1 광학 요소 그룹 사이에 배열되며,
    상기 제 1 결상 광학계에서 제 1 광학 요소 그룹이 상기 제 1 광로 편향 부재와 상기 제 2 광학 요소 그룹 사이에 부분적으로 배열됨을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 요소 그룹에서 상기 부의 렌즈 성분이 상기 제 1 광학 요소 그룹을 향하는 오목 표면의 메니스쿠스 모양을 가짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹으로 이루어지며, 상기 제 1 결상 광학계로부터의 광속이 순차적으로 상기 정면 광학 요소 그룹 및 배면 광학 요소 그룹을 통과하여 평면에 도달함을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 추가로 상기 정면 광학 요소 그룹과 상기 배면 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열된 개구 스톱으로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 결상 광학계가 추가로 제 1 평면과 상기 제 1 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열되며, 제 1 평면으로부터 상기 제 1 광학 요소 그룹으로의 다음 순서에 따라 정의 굴절력을 갖는 전방 렌즈 그룹 및 부의 굴절력을 갖는 배면 렌즈 그룹을 갖는 제 3 광학 요소 그룹으로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹으로 이루어지며, 상기 제 1 결상 광학계로부터의 광속이 상기 정면 광학 요소 그룹 및 상기 배면 요소 그룹을 순차적으로 통과하여 제 2 평면에 도달함을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 결상 광학계가 축소 배율을 가짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
    상기 식에서, β1는 상기 제 1 결상 광학계의 결상 배율이며, β2는 상기 제 2 결상 광학계의 결상상 배율이다.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계를 구성하는 각 렌즈 성분이 필수적으로 상이한 분산치를 갖는 적어도 두개의 광학 재료로 구성됨을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계에서 상기 정면 광학 요소 그룹이 고-분산 유리의 부의 렌즈 성분 및 저-분산 유리의 정의 렌즈 성분을 포함하며,
    상기 제 2 결상 광학계의 배면 렌즈 요소 그룹이 저-분산 유리의 정의 렌즈 성분을 포함함을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 반사굴절광학계.
    상기 식에서,
    PG1: 상기 제 1 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG2: 상기 제 2 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG11: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG12: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG21: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG22: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
    상기 식에서,
    PG1: 상기 제 1 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG2: 상기 제 2 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG11: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG12: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG13: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 3 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG21: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG22: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값.
  14. 제 1 항에 있어서,
    추가로 제 1평면으로부터의 광속의 증폭 방향을 변화시키기 위하여 상기 제 1 결상 광학계에서 제 1 평면과 상기 제 1 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열됨으로써, 제 1 평면과 제 2 평면이 서로 평행하게 유지되는 제21 광로 편향 부재로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 광로 편향 부재가 상기 제 1 광학 요소 그룹의 광축으로부터 이동된 위치에서 상기 제 1 광로 편향 부재와 제 1 평면 사이에 배열됨을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  16. 제 4 항에 있어서,
    추가로 상기 제 1 결상 광학계 및 상기 정면 광학 요소 그룹을 투과되는 광속의 증폭 방향을 변화시키기 위하여 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 정면 광학 요소 그룹과 상기 배면 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열됨으로써, 제 1 평면과 제 2 평면이 서로 평행하게 유지되는 제 2 광로 편향 부재로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  17. 제 1 항에 있어서,
    추가로 중간상이 상기 제 1 결상 광학계에 의해 형성되는 평면위에 배열되고, 제 2 평면위의 결상 영역의 크기를 변화시키는 필드 스톱으로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  18. 제 4 항에 있어서,
    추가로 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 정면 광학 요소 그룹과 상기 배면 광학 요소 그룹 사이에 배열되고 촛점의 깊이를 증가시키기 위해 채택된 필터로 이루어짐을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  19. 제 14 항의 상기 반사굴절 광학계로 구성된 구성 요소가 상기 제 2 결상 광학계로부터 제 2 평면으로 방출된 광속의 진행 방향이 제 1 평면 및 제 2 평면이서로 평행하도록 배열되면서, 중력 방향에 수직인 방향과 일치하도록 배열됨을 특징으로 하는 상기 반사굴절 광학계의 설치 방법.
  20. 제 16 항의 상기 반사굴절 광학계로 구성된 구성 요소가 상기 제 2 결상 광학계로부터 제 2 평면으로 방출된 광속의 진행 방향이 제 1 평면 및 제 2 평면이 서로 평행하도록 배열되면서, 중력 방향과 일치하도록 배열됨을 특징으로 하는 상기 반사굴절 광학계의 설치 방법.
  21. 감광성 기판을 주 표면 위에 고정시킬 수 있는 제 1 스테이지;
    소정의 패턴을 갖는 마스크를 고정시키기 위한 제 2 스테이지;
    소정의 파장을 갖는 노광 광속을 상기 마스크로 조사하고 상기 마스크 위의 소정의 패턴을 상기 기판 상으로 전달하기 위한 조명 광학계; 및
    상기 마스크 위의 패턴을 상기 기판 위로 투영하기 위한 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지 사이에 제공되는 반사 굴절광학계로 이루어지며, 이 반사굴절 광학계가
    상기 마스크 위의 중간상을 형성하고, 정의 굴절력을 갖는 제 1 광학 요소 그룹, 및 부의 렌즈 성분 및 오목 거울을 포함하며 정의 굴절력을 갖는 제 2 광학 요소 그룹으로 이루어진 제 1 결상 광학계,
    축소 배율을 가지며 상기 제 1 결상 광학계에 의해 상기 기판 위에 형성된 중간상의 형상을 형성하도록 조절되는 제 2 결상 광학계로서, 제 2 결상 광학계와제 1 결상 광학계의 합성 배율이 축소된 배율을 가지고,
    상기 제 1 결상 광학계로부터 상기 제 2 결상 광학계로의 광속을 인도하기 위해 상기 제 1 결상 광학계로부터 상기 제 2 결상 광학계로의 광로에 배열된 제 1 광로 편향 부재로 이루어지며,
    상기 마스크로부터의 광속은 상기 제 1 광학 요소 그룹을 통과하여 상기 제 2 광학 요소 그룹에서의 상기 오목 거울에 도달하고, 상기 오목 거울에 의해 반사된 광속은 상기 제 1광학 요소 그룹을 다시 통과하여 상기 제 1 광로 편향 부재에 도달함을 특징으로 하는 노광 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 장치.
    상기 식에서, β1는 상기 제 1 결상 광학계의 결상 배율이며, β2는 상기 제 2 결상 광학계의 결상상 배율이다.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 정의 굴절력을 갖는 정 면 광학 요소 그룹 및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹으로 이루어지며, 상기 제 1 결상 광학계로부터의 광속이 순차적으로 상기 정면 광학 요소 그룹 및 상기 배면 광학 요소 그룹을 통과하여 상기 기판 위의 영상면에 도달함을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 장치.
    상기 식에서,
    PG1: 상기 제 1 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG2: 상기 제 2 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG11: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG12: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG21: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG22: 상기 제 2 결상 광학계에서 사익 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 결상 광학계가 추가로 제 2 스테이지와 상기 제 1 광학 요소 그룹사이의 광로에 배열되며, 상기 제 2 스테이지로부터 상기 제 1 광학 요소 그룹으로의 다음 순서에 따라 정의 굴절력을 갖는 전방 렌즈 그룹 및 부의 굴절력을 갖는 배면 렌즈 그룹을 갖는 제 3 광학 요소 그룹으로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 정의 굴절력을 갖는 정면 광학 요소 그룹 및 정의 굴절력을 갖는 배면 광학 요소 그룹으로 이루어지며, 상기 제 1 결상 광학계로부터의 광속이 순차적으로 상기 제 1 정면 광학 요소 그룹 및 상기 배면 광학 요소 그룹을 통과하여 상기 기판 위의 영상면에 도달함을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 장치.
    상기 식에서,
    PG1: 상기 제 1 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG2: 상기 제 2 결상 광학계의 페쯔벌 값,
    PG11: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG12: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG13: 상기 제 1 결상 광학계에서 상기 제 3 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG21: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 1 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값,
    PG22: 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 제 2 광학 요소 그룹의 페쯔벌 값.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 추가로 상기 마스크로부터의 광속의 진행 방향을 변화시키기 위해 상기 제 1 결상 광학계에서 제 2 스테이지와 상기 제 1 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열됨으로써, 상기 기판이 제 1 스테이지에 의해 고정되고, 상기 마스크가 상기 제 2 스테이지에 의해 고정되는 경우에 상기 마스크 위의 물체면 및 상기 기판 위의 영상면이 서로 평행하게 유지되게 함을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 광로 편향 부재가 상기 제 1 광학 요소 그룹의 광축으로부터 이동된 위치에서 상기 제 1 광로 편향 부재와 상기 제 2 스테이지 사이의 광로에 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 26 항에 있어서,
    추가로 상기 제 1 결상 광학계 및 상기 정면 광학 요소 그룹을 투과되는 광속의 진행 방향을 변화시키기 위하여 상기 제 2 결상 광학계에서 상기 정면 광학 요소 그룹과 상기 배면 광학 요소 그룹 사이의 광로에 배열됨으로써, 상기 기판이 상기 제 1 스테이지에 의해 고정되고, 상기 마스크가 상기 제 2 평면에 의해 고정되는 경우 상기 마스크 위의 물체면과 상기 기판 위의 영상면이 서로 평행하게 유지되는 제 3 광로 편향 부재로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 상기 조명 광학계로부터 방사되고 상기 마스크를 통과하는 노광 광속의 진행 방향 및 상기 제 2 결상 광학계로부터 상기 기판 위의 영상면으로 방사되는 노광 광속의 진행 방향이 중력 방향과 일치하고, 상기 마스크가 상기 제 2 스테이지에 의해 고정되고, 상기 기판이 상기 제 1 스테이지에 의해 고정되는 경우, 상기 마스크 위의 물체면 및 상기 기판 위의 영상면이 서로 평행하게 유지됨을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 반사굴절 광학계가 상기 조명 광학계로부터 방사되고 상기 마스크를 통과하는 노광 광속의 진행 방향 및 상기 제 2 결상 광학계로부터 상기 기판 위의 영상면으로 방사되는 노광 광속의 진행 방향이 중력 방향과 일치하고, 상기 마스크가 상기 제 2 스테이지에 의해 고정되고, 상기 기판이 상기 제 1 스테이지에 의해 고정되는 경우, 상기 마스크 위의 물체면 및 상기 기판 위의 영상면이 서로 평행하게유지됨을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 21 항에 있어서,
    추가로 소정의 파장을 갖는 노광 광속을 방사하는 광원으로서 엑시머 레이져로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 광로 편향 부재가 상기 제 1 광학 요소 그룹의 광축으로부터 이동된 위치에서 제 1 평면과 상기 제 1 광로 편향 부재 사이에 배열됨을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 반사 굴절 광학계가 추가로 상기 마스크로부터의 광속 진행방향을 변화시키기 위해 상기 제 1 결상 광학계의 상기 제 1 광학 요소 그룹과 상기 제 2 스테이지 사이의 광로에 배열됨으로써 상기 기판이 상기 제 1 스테이지에 의해 고정되고, 상기 마스크가 제 2 스테이지에 의해 고정되는 경우 상기 마스크 위의 물체면 및 상기 기판 위의 영상면이 서로 평행하게 유지되는 제 2 광로 편향 부재로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 1 면의 축소된 영상을 제 2 면에 형성하기 위한 반사굴절 광학계로서,
    반사굴절형의 제 1 결상 광학계 ; 및
    굴절광학형 시스템의 제 2 결상 광학계 ; 를 구비하며,
    상기 제 1 결상 광학계는, 제 1 광축과 제 1 광축에 따라 배열된 오목 거울을 갖고 ;
    상기 제 2 결상 광학계는, 직선으로 뻗는 제 2 광축과 제 2 광축에 따라 배열된 렌즈를 갖고 ;
    중간상은, 상기 제 1 과 제 2 결상 광학계간의 광로에 형성되는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 과 제 2 광축은, 상호 교차하는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 과 제 2 광축은, 상호 직각으로 교차하는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계는, 가변의 개구 스톱을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가 정면 그룹과 배면 그룹을 포함하고,
    상기 가변의 개구 스톱이 상기 정면 그룹과 상기 배면 그룹간의 광로에 배치된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  41. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면으로부터 광의 진행방향을 변경하기 위한 제 1 광로 편향면을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 광로 편향면 간에 배치된 렌즈를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 렌즈의 광축이, 상기 제 1 면과 제 2 광축에 대응하는 상기 제 1 광로 편향면 간에 배치된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 광로 편향면 간의 광로상에 렌즈가 배치되어 있지않은 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  45. 제 41 항에 있어서,
    오목 거울에 의해 광의 진행방향을 변경하기 위한 제 2 광로 편향면을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  46. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    오목 거울에 의해 광의 진행방향을 변경하기 위한 제 2 광로 편향면을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 제 2 광로 편향면이 상기 제 1 과 상기 제 2 결상 광학계간의 광축상에 배치된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 제 2 광로 편향면이 중간상 근처에 배치된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  49. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 광축에 따라 배열된 렌즈를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는반사굴절 광학계.
  50. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면상의 필드영역이 광축을 방지하도록 설정된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  51. 제 50 항에 있어서,
    필드영역이 원호 형상 또는 직사각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  52. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 과 제 2 면이, 상호 평행으로 설정된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  53. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 결상 광학계가, 상기 제 1 과 제 2 면간의 광로상의 가장 제 1 면측에 위치한 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 제 2 결상 광학계가, 상기 제 2 면상에 상기 제 1 면의 최종 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  55. 제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 결상 광학계가, 상기 제 1 면의 초기 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
  56. 제 36항에 있어서,
    필터가 반사굴절 광학계의 동공면에 배치된 것을 특징으로 하는 반사굴절 광학계.
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