KR100507558B1 - 투영광학시스템 및 이를 이용한 투영노광장치 - Google Patents
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Abstract
투영광학계는 정의 굴절력을 갖는 복수의 정렌즈군과, 부의굴절력을 갖는 적어도 하나의 부렌즈군을 갖고, L이 투영광학계의 공액거리이고 ø0가 각각의 부의 렌즈군의 파워의 합일때, 관계식 ｜Lxø0｜＞17은 만족되고, h가 축상마진광선의 높이이고 hb가 최축외주광선의 높이일때, 적어도 2개의 비구면은 관계식 ｜ hb/h｜＞0.35를 만족시키는 면상에 형성되고, △ASPH/L가 각 비구면의 비구면양일때, 관계식 ｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6은 만족되고, 적어도 2개의 비구면은, 면의 중심부에서 주변부까지, 면의 국소곡률파워가 대향신호에 상호 변화하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 투영광학계와 이를 이용한 투영노광장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 예를 들면, IC, LSI, CCD 또는 액정패널 등의 대형집적마이크로디바이스 또는 서브마이크론 또는 쿼터마이스론차수의 반도체소자의 제조를 위한 스텝앤드리피트방법 또는 스텝앤드스캔방법에 따라서 감광성기판위에 레티클패턴을 프린트하기 위한 투영노광처리에 적합하게 적용된다.
일반적으로, 투영노광장치에 있어서는, 투영노광장치상에 형성된 전자회로패턴을 갖는 레티클은 조명계(조명광학계)의 광(노광)으로 조사되고 패턴은 투영광학계를 개재하여 웨이퍼상에 투영된다.
반도체소자의 밀도가 증가함에 따라서, 엄격한 조건이 투영광학계의 성능과 사양에 적용되고 있다. 일반적으로, 더 높은 해상도를 위해, 노광파장의 단파장화, 투영광학계의 차수의 양호한 보정 또는 투영광학계의 개구수(NA)의 확장에 관련한 시도가 실행되고 있다.
노출광원에 관한 것으로서는, 예를 들면, KrF 또는 ArF 등의 엑사이머레이저광원 또는 i-라인램프의 광원이 사용된다. 또한, F2엑시머레이저광의 사용이 제안되고 있다.
투영광학계의 개구수(NA)의 확장으로서는, 개구수(NA)는 0.6에서 0.65로 증가되고 있으며 지금은 0.7이다.
비점수차보정에 관해서는, 많은 노력이 시도됨으로써 물체와 영상측에 텔레센트릭된 양측텔레센트릭시스템이 형성되어 레티클 또는 웨이퍼의 뒤틀림으로부터 초래하는 상왜곡수차을 저감하고, 또 한편으로는 투영광학계에 기인한 왜곡수차도 가능한 많이 저감된다. 또한, 각상높이에서 최고로 양호한 상점의 상면폭 상면굴곡량은 최소화되는 반면에, 각 상높이의 콘트라스트이득은 가능한 균일하게 된다.
반대로, 반도체소자제작공정은, 이것에 따라서, 많은 레티클패턴 또는 선폭을 사용하고, 조명조건은 최고의 패턴상을 얻기 위해 다양하게 변화된다. 수차 또는 상면평탄특성의 차를 최소화하기 위해, 예를 들면, 상이한 조명조건하에서, 각각의 상높이의 콤마(comma)수차는 저감되어 상평면의 레지스트레이션(REGISTRATION)을 얻는다.
또한, 투영노광장치의 시스템효율이 중요한 요소이므로, 칩사이즈는 시스템효율을 증가시키기 위해 확대되고 있다. 투영광학계의 노광영역은 이를 충족시키기 위해 확장된다.
투영노광장치용 투영광학계에 관해서는, 일본특개평 105861/1997호공보, 48517/1998호 공보 및 79345/1998호 공보는 모든 렌즈시스템이 구면으로 형성된 투영광학계를 제안하고 있다.
일본국 특개평 48089/1995호 공보 및 특개평 128592/1995호 공보, 179204/1996호 공보, 34593/1993호 공보, 197791/1988호 공보, 154657/1998호 공보, 325922/1998호 공보, 333030/1998호 공보 및 6957/1999호 공보는 비구면이 수차보정을 위해 사용되는 투영광학계을 제안하고 있다.
투영광학시스템에 있어서, 다양한 조명모드에 대해 성능의 변화가 없는 양호한 광학성능을 유지하면서 상대적으로 큰 개구수의 확장과 노광파장의 단축 및 개구수의 확대를 만족시키기 위해서는, 렌즈군의 렌즈구조뿐아니라 렌즈군(렌즈유닛)의 굴절력을 적절하게 설정하는 것이 필요하다.
일반적으로, 성능변화가 적은 양호한 광학성능을 얻기 위해서는, 각 렌즈군(유닛)의 굴절력은 각각의 렌즈군에서 발생하는 수차량을 저감하기 위해서는 더욱 작게되어야만 하고, 대안적으로는, 각각의 렌즈군에 사용되는 렌즈수는 수차보정상의 자유도를 확장하기 위해 증가되어야만 한다. 따라서, 넓은 노광영역과 단축된 노광파장 및 확장된 개구수(NA)의 사용이 모두 소망화된다면, 렌즈공액거리(물상거리)의 증가와 렌즈직경의 증가 또는 전체렌즈계의 무게 또는 두께증가와 같은 불편함을 야기시키는 렌즈수의 증가를 필연적으로 초래한다.
이때, 이런 경우에는, 환경변화 또는 렌즈조립정확도에 기인한 렌즈변형으로 인하여 결상성능의 열화의 문제가 발생한다. 렌즈직경의 확장에 의해, 이것의 무게에 기인한 렌즈의 변형은 커지게 된다. 또한, 소망의 성능이 어떤 공액거리내에서 달성된다면, 다수의 렌즈가 사용되야 하기 때문에, 각 렌즈의 두께는 감소되어야 하고, 이것의 무게에 기인한 렌즈변형은 더욱 증가된다.
큰 렌즈변형에 의해, 렌즈의 각표면의 곡률반경은 설계값으로부터 이탈하고, 이는 결상성능의 열화를 초래한다. 또한, 렌즈가, 기계적정밀도에 의하여 정밀하게 금속홀딩소자에 의해 유지되어도, 각 금속홀딩소자가 렌즈를 균일하게 유지하는 것은 어렵다. 따라서, 이것의 무게에 기인한 렌즈변형이 크게되고 렌즈가 광축에 대해 비대칭으로 변형되면, 이로인해 비대칭수차가 발생된다. 이는 결상성능의 열화에 대한 중요한 요소이다.
또한, 설계성능에 관해서, 예를 들면, 선폭(패턴선폭)의존하는 양호한 결상위치의 변화와, 화상높이에 의존하는 상점위치 또는 콘트라스트의 변화와, 상이한 조명조건간의 왜곡수차의 변화 및 상면평탄성의 변화에 관한 문제가 있다.
선폭에 의존하는 베스트결상위치의 변화는 보정되지 않은 잔류구면수차에 주로 기인한다.
상높이에 의존하는 상점위치 또는 콘트라스트의 변화는 각 화상높이의 새지틸(sagittal) 또는 미리디어늘(meridional) 상면의 변화, 또는 비점수차 및 콤마의 변화에 기인한다. 왜곡 또는 상이한 조명조건간의 상면평탄성의 변화는, 상이한 조명조건하에서 광선이 통과하는 퓨필평면(pupl plane)상의 영역의 잔존왜곡양 또는 수차량으로부터 발생한다. 상기 설명한 바와 같은 수차의 변화는 노광파장의 단축, 개구수의 확장 및 넓은 노광영역을 더욱 추구하면 훨씬 현저하게 된다.
엑시머레이저 등의 광원의 단파장영역에 있어서는, 사용가능한 렌즈재료는 석영(수정)및 형석에 한정된다는 다른 문제가 있다. 이것은 주로 감소되는 투과율때문이다. 많은 렌즈와 큰 전체유리두께를 갖는 광학시스템에 있어서, 웨이퍼상의 노광양은 매우 작기 때문에 시스템효율은 매우 낮아진다. 또한, 초점위치의 변화 또는 수차의 변화가 발생할 수도 있다.
반도체칩집적의 확장을 충족시키기 위해서는, 투영광학시스템의 개구수의 부가적인 확장과 부가적인 노광광원 파장의 단축이 소망된다. 그러나, 전체렌즈계의 두께 및 무게의 증가와 렌즈의 무게에 기인하는 렌즈변형의 생성을 억제하면서 소망의 광학성능을 달성하는 것은 어렵다. 최근에, 디자인최적화가 형성되어서 각렌즈군의 굴절렬은 더욱 작게되고 사용되는 렌즈수는 더욱 크게된다.
일본국 특개평 105861/1997호 공보, 48517/1998호 공보 및 79345/1998호 공보에서 설명되는 투영광학계에 있어서, 모든 렌즈는 구면으로 형성되어 있다. 렌즈개수는 27 내지 30개이다. 개구수(NA)는 약 0.6이다.
그러나, 이와 같은 구조에 있어서, NA가 더 크게되면, 수차보정은 동일렌즈수가 유지되는한 달성하기는 매우 어렵게 된다. 대안적으로, 전체렌즈길이가 증가되어야 되고, 또한, 렌즈직경이 크게되어야만 한다. 렌즈수가 수차보정을 위해 증가되더라도, 렌즈첨가를 위한 공간이 충분하지 않기 때문에, 각 렌즈의 두께는 작아져야만 하고 또한, 대안적으로는, 전체렌즈길이는 굉장히 크게 되어야만 한다.
어째튼, 렌즈의 무게에 기인한 렌즈변형은 명확하게 되고, 전체렌즈계는 거대화된다. 더구나, 단파장영역의 광원이 사용되면, 투과율은 렌즈재료에 의한 많은 흡수에 의해 저하된다. 이 서류에서 설명한 바와 같은 많은수의 렌즈를 갖는 광학계에 있어서, 웨이퍼상의 노광양은 굉장히 저하되고 시스템효율은 상당히 떨어진다. 또한, 초점위치의 시프트 또는 수차의 변화가 크게된다.
일본국 특개평 48089/1995호 공보 및 128592/1995호 공보에서 설명되는 투영광학ㅖ는 작은 개구수(NA)를 갖는다. 또한, 노광영역이 작다. 사용되는 부의 렌즈군의 파워가 작기 때문에, 광학계는 페즈발썸(Petzval sum)의 보정에 관해서는 불리하다. NA의 확장 또는 노광영역의 확대가 이 광학계에서 시도되면, 특히 필드곡률이 훨씬 악화된다. 또한, 두경우에 있어서, 투영광학계는 물체측상에 텔레센트릭되지 않기 때문에, 레티클의 임의의 곡률은 상왜곡수차를 직접적으로 생성하게 된다.
일본 특개평 179204/1996호 공보에서 설명되는 투영광학계에 있어서, 비구면은 웨이퍼측에 가장 근접한 표면상에 형성된다. 그러나, 비구면에 대한 특별한 설명은 없다. 촬상성능, 왜곡의 모정, 필디곡률 및 비점수차에 관해서는 충분하지 않다. 1.262마이크론 또는 0.896마이크론의 축외비점수차와 26.7㎚ 및 11.7㎚의 왜곡등의 큰 수차가 남아있다.
일본특개평 34593/1933호 공보에 설명된 투영광학계는 비구면을 사용하고, 렌즈계는 렌즈투과율과 수차의 보정을 유지하기 위한 적은 개수의 렌즈가 설치되어 있다. 그러나, 주로 해상도에 기여하는 개구수(NA)에 관해서는, 이것은 0.45로서 매우 작다. 또한, 렌즈시템은 10×10 내지 15×15의 매우작은 노광영역을 갖는다. 설명에 의하면, 비구면은, 주로 구면수차의 보정을 위해서, 부의 제 2군과 정의 제 4군에 도입된다. 부의 제 2군의 파워는 확대되어지나, 반면에, 비구면은 다른 정렌즈군의 균형에 의거하는 구면수차의 보정을 위해 제 2군에 추가된다. 또한, 비구면은, 구면수차의 보정을 위해, 큰 축광속직경을 갖는 제 4군에 도입된다.
그러나, 이 투영광학계에 있어서, 제 2군의 축외마진광선의 높이는 제 3 및 제 4군의 높이와 비교할때 매우낮기 때문에, 비구면의 도입에 의한 구면수차의 보정은 특히 매우 어렵다. 이유는 3차구면수차계수가 축외마진광선의 높이 "h"의 제 4파워에 비례하기 때문이다
또한, 제 2군의 최축외주광선의 높이가 매우 낮고, 광은 광축만을 따라서 진행한다. 따라서, 비구면자체가 물체측의 텔레센트리시티를 유지하면서 왜곡, 필드곡률 또는 비점수차 등의 수차를 보정하는 기능을 하나, 효과는 미약하다. 이유는 3차비점수차계수 또는 필드곡률계수가 주광선높이의 제 2파워에 비례하고, 왜곡계수가 주광선높이의 제 3파워에 비례하기 때문이다.
이 예에 의하면, 더큰 개구수(약 0.65) 또는 노광영역의 확장(ø는 약 27.3㎜)을 충족시키기 위해 시도되어도, 다수의 부파워를 산출하는 제 2군의 파워가 매우 작게되기 때문에, 페즈발썸(Petzval sum)은 보정될 수 없다. 결과적으로, 필드곡률과 비점수차는 더욱 악화된다. 또한 물체측상의 광속은 개구수의 증가와 함께 커짐으로써, 물체측의 필드곡률, 왜곡 및 텔레센트리시티를 주로 보정하는 역할을 하는 대상물측의 정의 제 1군과 부의 제 2군은 단일의 렌즈만이 설정되어 있기 때문에, 이러한 렌즈그룹에 의해 발생되는 수차보정에 대한 부하는 상당히 무겁게 됨으로써 양호한 결상성능을 유지하는 것은 어렵다.
일본특개평 197791/1998호 공보에서 설명되는 투영광학계는 더 작은 렌즈개수를 사용하여 상대적으로 넓은 노광영역과 고해상도를 제공한다. 노광영역은 약 ø25-ø29이고, 개구수는 0.48-0.50이나, 이것은 여전히 불충분하다.
일본 특개평 154657/1998호 공보에 설명되는 투영광학계는 비구면을 사용한다. 그러나, 진술한 바와 같이, 이 비구면은 특별한 명세의 투영광학계을 제공하기 위하여 수차를 보정하도록 설계되지 않았다. 이것은 투영광학계의 구성성분의 생산 또는 적용의 오차로부터 발생되는 더 높은 차수의 수차를 보정하도록 설계되어 있다.
광학설계는 전적으로 구면계에 행해지기 때문에, 제조오차가 비구면에 의해 보정되어도, 구면계의 설계성능보다 더 높은 성능은 이로인해 달성될 수 없다. 사실, 비구면양은 매우 작다. 따라서, 더큰 개구수를 충족시키려는 시도에 있어서, 상기 설명한 문제를 해결하기는 어렵다.
일본 특개평 325922/1998호 공보에 설명되는 투영광학계는 5개의 렌즈군을 구비하고, 제 1및 제 2렌즈군의 하나는 하나의 비구면이 설정되고, 제 4 및 제 5렌즈군의 하나는 하나의 비구면이 설정된다. 이는, 더 작은 렌즈수를 갖고서, 주로 왜곡수차 및 구면수차를 보정하기 위해 의도되고 있다.
여기서 설명되는 실시예에 있어서, 개구수는 0.6이다. 또한, 비구면은 제 4렌즈군에는 사용되지 않는다. 필드곡률과 비점수차는 양호하게 보정되어질 수 있으나, "언더(under)"구면수차의 고차구성요소가 존재한다. 또한, 왜곡수차는 최대상높이에서 약 30㎚의 크기이다.
본 서류에 있어서는, 큰 수차보정효과를 얻을 수 있는 면에 대해 비구면을 사용하도록 제한되고 있다. 그러나, 더욱 상세한 내용이 설명되어 있지 않다. 따라서, 수차는 개구수확대를 충족시키기 위해 시도되면 더욱 악화될 수도 있다.
보정에 대한 자유도를 확장하기 위해 부가렌즈의 사용이 시도되면, 상면측에 작은 공간이 있고 구면수치가 보정될 수는 있으나, 물체측의 제 1 내지 제 3군의 영역에 있어서, 렌즈는 조밀하게 중접된다. 따라서, 렌즈는 거기에 추가될 수 없다. 예를 들면, 필드곡률, 비점수차 및 왜곡을 보정하는 것이 어렵다. 렌즈두께가 작게되고 부가렌즈가 첨가된다면, 렌즈변형이 렌즈의 무게에 의해 발생할 것이다.
일본특개평 333630/1998호 공보에 설명되는 투영광학계는 비구면을 사용하고, 설명서에 의하면, 약 15개의 더작은 렌즈수에 의해, 이는 0.63 내지 0.75의 NA와 ø27 내지 30㎜의 노광영역을 달성한다. 설명서에 의하면, 렌즈시스템은 양의 2개군을 구비하고, 웨이퍼측의 제 1군은 현미경대물렌즈이고 레티클측의 제 2군은 가우시안타입렌즈이고, 이에 의해 이러한 렌즈군에서 발생되는 사지틀콤마(sugittal commas)는 서로 소멸된다. 구면수차를 보정하기, 위해, 적어도 하나의 비구면은 웨이퍼측 제 1군에 도입되고 또한 비구면은 제 2군의 큰직경표면에 도입된다.
그러나, 사지틀콤마는 설명되지 않고, 보정의 상새네용은 확실하지 않다. 본 출원의 발명가에 의해 형성된 시뮬레이션에 의하면, 화상높이 또는 메리디오널콤마수차(횡수차)에 기인한 사지탈헤일로우(sagittal halo)의 변화는 크다.
또한, 구면수차 및 비점수차가 보정되더라도, 외곡수차에 관해서는, 굉장치 높은 차수의 성분이 남아있다. 설명되는 제 1 내지 제 4실시예의 가장 큰 값은 12㎚, 45㎚, 26㎚ 및 46㎚이다. 웨이퍼측의 텔레센트리시티를 고려시에는, 제 1 내지 제 4실시예에 있어서, 1마이크론의 촛점심도당 상높이의 변화는 24㎚, 22㎚, 19㎚ 및 19㎚이다.
더군다나, 웨이퍼에서 렌즈까지의 거리는 11 내지 12㎚로 매우 짧기 때문에, 자동촛점유닛 등의 기구와의 기계적 간접의 가능성이 크다.
일본 특개평 6957/1999호 공보에 설명되는 투영노광장치는 비구면을 사용하여 큰 NA(NA=0.75 내지 0.80)을 제공한다. 설명서에 의하면, NA의 확대에 큰 영향을 주는 수차, 즉, 사지탈콤마수차와 고차의 구면수차의 보정을 위해 적어도 하나의 비구면은 제 4 또는 제 5군에 형성된다.
그러나, 여기에 설명된 실시예에 있어서, 사지탈콤마는 설명되지 않는다. 렌즈의 수는 27 내지 29개이고, 광학공액거리는 1200-1500㎜로서 매우 길다.
따라서, 광원이, 예를 들면, ArF엑시머레이저 등의 단파장영역의 파장을 갖는다면, 웨이퍼상의 노광양은 렌즈재료에 의한 큰 흡수에 의해 상당히 저하되고, 시스템효율은 매우 낮게된다. 또한, 렌즈의 열흡수는 초점위치의 이동과 수차의 변화를 야기시킨다. 더구나, 큰 NA와 긴 렌즈공액거리때문에, 렌즈긱경은 ø284-400㎚만큼크다. 무게에 의한 렌즈변형은 크게된다. 이용할 수 있는 공간이 없기 때문에, 렌즈공액거리를 감소시키거나 렌즈수를 증가시킴으로써 변형을 억제하는 것은 어렵다.
렌즈수는 비구면의 수를 증가시킴으로써 감소될 수도 있다. 그러나, 설명되는 제 1 내지 제 5실시예에 있어서, 사용되는 비구면의 수가 증가되어, 모든 렌즈계는 29개의 렌즈를 사용한다. 6개의 비구면의 최대수가 사용되는 제 5실시예에 있어서도, -0.484마이크론의 최외축외상 높이에 사지탈상면이 존재한다. 또한, 왜곡수차는 13.1㎚이고, 또한 고차의 구면수차가 존재한다.
설명되는 제 6 및 제 7실시예에 있어서, 의곡수차는 각각 33㎚ 및 58㎚이다. 제 8 및 제 9실시예에 있어서, 성능은 불충분한 데이타설명에 의해 확증될수는 없으나, 렌즈공액거리는 1500㎜로서 굉장히 크다.
본 발명의 목적은 투영광학계 및/또는 이를 사용하는 투영노광장치를 제공함으로써, 큰 개구수와 넓은 노광영역은 양호하게 달성될 수 있다.
본 발명의 제 1측면에 의하면, 정의 굴절력을 갖는 복수의 정렌즈군(유닛)과; 부의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 부렌즈군(유닛)을 구비하는 투영광학계가 제공되고, L이 상기 투영광학계의 공액거리이고 ø0가 각각의 부렌즈군의 파워의 합일때,
｜Lxø0｜＞17 .........(1)
(ø0=Σø0i, ø0i는 i번째 부군의 파워임)
인 관계식을 만족시키고;
h가 축상마진광선의 높이이고 hb가 최축외주광선의 주요광의 높이일때, 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(2)
인 관계식을 만족시키는 면상에 적어도 2개의 비구면이 형성되고; △ASPH가 각 비구면의 비구면양일때, 식
△ASPH/L＞1.0×10-6 .....(3)
인 관계식을 만족시키고; 상기 적어도 2개의 비구면은, 면의 중심부분에서 표면의 주변부쪽으로, 이것의 국소곡률력이 대향신호에 상호적으로 변화하는 영역을 포함한다.
제 1측면에 의거한 제 2측면에 있어서, 상기 적어도 2개의 비구면은, 물체측으로부터 순서대로, 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(2)
를 만족시키는 면에 이르기까지 이러한 표면상에 형성된다.
제 1 또는 제 2측면에 의거한 제 3측면에 있어서, 상기 적어도 2개의 비구면의 적어도 하나는 부렌즈군에 형성되고, 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하거나 양의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함한다.
제 1 내지 제 3측면에 의거한 제 4측면에 있어서는 다음의 관계식
｜Lxø0｜＜70 ........ (1a)
｜hb/h｜＜15 .........(2a)
｜△ASPH/L｜＜0.02 .........(3a)
을 만족한다.
본 발명의 제 5측면에 의하면, 정의 굴절력을 갖는 복수의 정렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 부렌즈군을 구비하는 투명광학계가 제공되고, 여기서, L이 상기 투영광학계의 공액거리이고 ø0는 각각의 부렌즈군의 파워의 합일때, 관계씩
｜Lxø0｜＞17을 만족하고,
h가 축마진광선의 높이이고 hb가 최축외광선의 높이일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ............(2)
를 만족시키는 부렌즈군의 면상에 형성되고, △ASPH가 비구면의 비구면양일때, 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 .....(3)
을 만족하고, 상기 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중앙부분에서 주변부쪽으로, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 증가하거나 또는 정의 방향으로 감소하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 5측면에 의거한 제 6측면에 있어서는, 적어도 하나의 비구면은,물체측으로부터 순서대로, 정의 렌즈군에 설정되고
｜hb/h｜＞0.35 ............(2)
의 관계식을 만족하는 면까지 면의 하나에 형성되고, 상기 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부분으로부터 주변부쪽으로, 이것의 국소곡률파워가 정의 방향으로 점진적으로 증가하고 또는 음의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 5 또는 제 6측면에 의거한 제 7측면에는, 다음의 식
｜Lxø0｜＜70 ........ (1a)
｜hb/h｜＜15 .........(2a)
｜△ASPH/L｜＜0.02 .........(3a)
을 만족한다.
본 발명의 제 8측면에 의하면, 물체측으로부터 이 순서대로 배치되는 것으로서, 정의 굴절력을 갖는 렌즈군의 3개의 렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 렌즈군을 구비하는 투영광학계가 제공되고; L은 상기 투영광학계의 공액거리이고 ø0는 상기 제 2부굴절력렌즈군의 파워일때, 관계식
｜Lxø0｜＞17 ...........(1)
을 만족하고,
h가 축마진광선의 높이이고 hb가 최축외주광선의 높이일때, 적어도 2개의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ............(2)
를 만족하는 면상에 형성되고, △ASPH가 각각의 비구면의 비구면양일때, 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 .....(3)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
제 8측면에 의거한 제 9측면에 있어서, 상기 적어도 2개의 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부방향으로, 표면의 국소곡률파워가 대향신호에 상호변화하는 영역을 포함한다.
제 8 또는 제 9측면에 의거한 제 10측면에 있어서는, 비구면은 물체측에 가장 근접한 정렌즈군에 형성되고, 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 표면의 국소곡률파워가 정의 방향으로 점진적으로 증가하거나 또는 부의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함한다.
제 8 내지 제 10측면에 의거한 제 11측면에 있어서는, 비구면은 상면측에 가장 근접하는 정렌즈군에 형성되고, 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하거나 또는 정의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함한다.
제 8 내지 제 11측면에 의거하는 제 12측면에 있어서는, 물체측에서 상면측의 순서로, 축외주광선높이의 부호가 반전된 후에 배치된 하나 또는 각 렌즈군은 이것위에 형성되는 적어도 하나의 비구면을 갖는다.
제 8 내지 제 12측면에 의거하는 제 13측면에 있어서는, 상면측에 가장 근접하여 배치된 정렌즈군에 있어서, 영상평면측으로부터 순서대로 정렌즈군의 제 2렌즈는 상측에 대면하는 오목면을 갖는 부렌즈를 구비하고, 상면측에 가장 근접하는 렌즈인 그 렌즈군의 렌즈는 상면에 대면하는 오목면을 갖는 정렌즈를 구비한다.
제 8 내지 제 13측면에 의거한 제 14측면에는, 비구면을 갖는 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 축상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 8 내지 제 13측면에 의거하는 제 15측면에서는, 비구면을 갖는 각 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 8 내지 제 13측면에 의거하는 제 16측면에서는, 상기 투영광학계의 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 대향측에 형성되는 2개의 비구면을 갖는다.
제 8 내지 제 13측면에 의거하는 제 17측면에 있어서는, 상기 투영광학계에 형성되는 각각의 비구면렌즈는, 이것의 대향측면에 형성되는 2개의 비구면을 갖는다.
제 8 내지 제 17측면에 의거하는 제 18측면은 다음의 관계식
｜Lxø0｜＜70 ........ (1a)
｜hb/h｜＜15 .........(2a)
｜△ASPH/L｜＜0.02 .........(3a)
을 만족한다.
본 발명의 제 19측면에서는, 물체측으로부터 이런 순서로 배치되는 것으로써 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈군(L1), 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군(L2), 정의 굴절력을 갖는 제 3렌즈군(L3), 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4), 정의 굴절력을 갖는 제 5렌즈군(L5)을 구비하는 투영광학계가 제공되고, h가 축상마진광선의 높이이고 hb가 최축외주광선의 높이일때, 적어도 2개의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(1)
를 만족시키는 면상에 형성되고, △ASPH가 광축에서 렌즈유효직경까지의 각 비구면의 가장 큰 비구면의 양이고 L이 물상거리일때, 각각의 비구면은 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 .....(2)
을 만족하고, 상기 비구면은, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 대향신호에 상호변화하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 19측면에 의거하는 제 20측면에서는, 상기 적어도 2개의 비구면의 적어도 하나는, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률력이 부의 방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 포함한다.
제 18 또는 제 19측면에 의거하는 제 21측면에 있어서는, 상기 적어도 2개의 비구면의 적어도 하나는 부의 굴절력을 갖는 렌즈군에 설정된다.
본 발명의 제 22측면에서는, 물체측으로부터 이와 같은 순서로서 배치된 것으로서, 정의굴절력을 갖는 제 1렌즈군(L1)과, 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군(L2)과, 정의굴절력을 갖는 제 3렌즈군(L3)과, 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4)과 정의 굴절력을 갖는 제 5렌즈군(L5)을 구비하는 투영광학계가 제공되어 있고, h가 축상마진광선의 높이이고, hb가 최축외주광선의 높이일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(1)
을 만족하는 표면상에 형성되고, △ASPH가 광축에서 렌즈유효직경까지의 상기 비구면의 최대비구면양이고 L이 물상거리일때, 상기 비구면은 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 .....(2)
을 만족하고, 상기 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 갖는다.
제 19 내지 제 21측면에 의거하는 제 23측면에 있어서, 상기 투영광학계에 설정되는 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 19 내지 제 22측면에 의거하는 제 24측면에 있어서, 상기 투영광학계에 설정되는 각각의 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 19 내지 제 22측면에 의거하는 제 25측면에 있어서, 상기 투영광학시스템에 설정되는 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 대향측상에 형성되는 비구면을 갖는다.
제 19 내지 제 22측면에 의거하는 제 26측면에 있어서, 상기 투영광학계에 형성되는 각각의 비구면렌즈는 이것의 대향측상에 형성되는 비구면을 갖는다.
제 19 내지 제 22측면에 의거하는 제 27측면에 있어서, 다음의 관계식
｜hb/h｜＜15 .........(2a)
｜△ASPH/L｜＜0.02 .........(3a)
을 만족시킨다.
제 19 내지 제 27측면에 의거하는 제 28측면에 있어서, L이 상기 투영광학계의 물상거리이고 ø0가 부렌즈군의 파워의 합일때, 관계식
｜Lxø0｜＞17 ...........(3)
(ø0=Σø0i, 여기서 ø0i는 i번째 부군의 파워)
을 만족한다.
제 28측면에 의거하는 제 29측면에 있어서, 관계식
｜LNø0｜＜70 ........ (1a)
를 만족한다.
본 발명의 제 30측면에서는, 물체측으로부터 이런 순서로 배치되어 있는 것으로서, 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈군(L1)과, 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군(L2)과, 정의 굴절력을 갖는 제 3렌즈군(L3)과, 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4)과, 정의 굴절력을 갖는 제 5렌즈군(L5)과, 부의 굴절력을 갖는 제 6렌즈군과, 정의 굴절력을 갖는 제 7렌즈군을 구비하는 투영광학시스템이 제공되고, 하나이상의 비구면이 상기 투영광학계에 형성되고; △ASPH가 광학축에서 렌즈유효직경까지의 각각의 비구면의 최대의 비구면양이고 L이 물상거리일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 .....(3)
을 만족한다.
제 30측면에 의한 제 31측면에 있어서, 적어도 하나의 비구면은 물체측에 가장 근접하는 제 1렌즈면과 조리개위치사이에 존재한다.
제 30측면 또는 제 31측면에 의거하는 제 32측면에 있어서, h가 축상마진광선의 높이이고 hb가 최축외주요광선의 높이일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(2)
를 만족시키는 면상에 형성된다.
제 32측면에 의거하는 제 33측면에 있어서, 적어도 2개의 비구면은 상기 투영광학계에 형성된다.
제 30 내지 제 33측면에 의거하는 제 34측면에 있어서, 비구면은 부의 굴절력을 갖는 렌즈군에 형성되고, 부의 굴절력의 렌즈군의 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 포함한다.
제 30 내지 제 34측면에 의거하는 제 35측면에 있어서, 적어도 2개의 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 대향신호에 상호적으로 변화하는 영역을 포함한다.
제 30 내지 제 35측면에 의거한 제 36측면에 있어서, 상기 투영광학계에 형성되는 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 30 내지 제 35측면에 의거하는 제 37측면에 있어서, 상기 투영광학계에 형성되는 각각의 비구면렌즈는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 형성되는 평면을 갖는다.
제 30 내지 제 35측면에 의거하는 제 38측면에 있어서, 상기 투영광학계에 형성되는 적어도 하나의 비구면렌즈는 이것의 대향측상에 형성되는 비구면을 갖는다.
제 30 내지 제 35측면에 의거하는 제 39측면에 있어서, 상기 투영광학계에 형성되는 각각의 비구면렌즈는 이것의 대향측상에 형성되는 비구면을 갖는다.
제 30 내지 제 39측면에 의거하는 제 40측면에 있어서, L이 상기 투영광학계의 물상거리이고 ø가 부렌즈군의 파워의 합일때, 관계식
｜LNø0｜＞17 ...........(1)
(ø0=Σø0i, 여기서 ø0i는 i번째 부군의 파워)
을 만족한다.
제 30 내지 제 40측면에 의거하는 제 41측면에 있어서, 관계식
｜△ASPH/L｜＜0.02 ...........(3a)
을 만족한다.
제 32 내지 제 33측면에 의거하는 제 41측면에 있어서, 관계식
｜hb/h｜＜15 .........(2a)
을 만족한다.
제 40측면에 의거하는 제 43측면에 있어서, 관계식
｜LNø0｜＜70 ........ (1a)
을 만족한다.
본 발명의 제 44측면에 의하면, 광원으로부터의 광으로 조명된 제 1물체의 패턴을 상기 설명한 것과 같은 투영광학장치를 사용하여 제 2물체상에 투영하기 위한 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 45측면에 의하면, 상기 투영광학시스템에 수직인 방향의 제 1 및 제 2물체를 서로가 동기되고 상기 투영광학시스템의 투영배율에 대응하는 속도비로서, 주사적으로 이동시키면서, 광원으로부터의 광에 의해 조명되는 제 1물체의 패턴을 상기 설명한 투영광학계를 사용하여 제 2물체상으로 투영하기 위한 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 제 46측면에 의하면, 상기 설명한 투영노광장치를 사용하여 웨이퍼를 레티클의 소자패턴에 노광시키는 스텝과, 노광된 웨이퍼를 현상하는 스텝을 구비하는 소자제조방법이 제공된다.
본 발명의 이러한 또는 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부도면과 함께 수반되는 본 발명의 바람직한 실시예의 이하 설명을 고려하여 더욱 명확하게 될 것이다.
(바람직한 실시의 설명)
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조하여 설명한다.
이런 렌즈단면도에 있어서, (PL)은 투영광학계를, (Gi)는, 대상물측(더먼거리의 공액측)으로부터 순서대로, 투영광학계의 i번째 렌즈군(1-th 군)을 표시한다.
(IP)는, 투영광학계가 투영노광장치에 사용될 때는, 웨이퍼면에 대응하는 상면이다. 렌즈군(G1)에 있어서는, "i"로 지정된 홀수(기수)를 갖는 이러한 렌즈군은 정의 굴절력을 갖는 렌즈군인 반면에, "i"로 지정된 짝수를 갖는 이러한 렌즈군은 부의 굴절력을 갖는 렌즈군이다.
렌즈군에 추가되는 작은원을 갖는 이러한 렌즈면은 비구면이다.
도 1, 4, 7, 10 및 13과 도 55 및 56의 각각의 렌즈단면도에 도시되는 각각의 수치예 1 내지 5와 18 및 19에 있어서, 투영광학계는, 물체측으로부터 순서대로, 정, 부, 정의 반사율을 갖는 3개의 렌즈군 또는 렌즈유닛(3군타입)을 구비한다.
도 16, 19, 22, 25, 28 및 31과 도 61, 64, 67, 70 및 73의 각각의 렌즈단면도에 도시되는 각각의 수치예 6 내지 11과 20 내지 24에 있어서는, 투영광학계는, 물체측으로부터 순서대로, 각각 정, 부, 정, 부 및 정의 굴절력을 갖는 5개의 렌즈군 또는 렌즈유닛(5군타입)을 구비한다.
도 34, 37, 40, 43, 47 및 50과 도 76, 79, 82 및 85각각의 렌즈단면도에 도시되는 각각의 수치예 12 내지 17과 25 내지 28에 있어서, 투영광학시스템은, 물체측으로부터 순서대로, 각각 정, 부, 정, 부, 정, 부 및 정의 굴절력을 갖는 7개의 렌즈군 또는 렌즈유닛(7군타입)을 구비한다.
이러한 수치예에 있어서, 적합한 굴절력분배는 전체렌즈시스텝을 통해 형성되고, 비구면은 적합한 렌즈페이스에 도입되고, 이에 의해 양호한 광학성능이 달성된다.
본 발명에 의한 투영광학계는 큰 개구수와 넓은 노광영역을 제공한다.
이를 위해, 광학계는 정의 굴절력을 갖는 렌즈군과 부의 굴절력을 갖는 렌즈그룹을 포함하는 복수의 렌즈군을 구비하고, 파워분배(굴절력분배)는 적절하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 파워분배를 적절하게 설정하기 위해, 식(1)으로 규정된 조건은 렌즈계의 공액거리L과 부렌즈군 또는 군들의 굴절력의 합ø의 곱으로서 설정된다. 일반적으로, 공액거리(물상거리)L이 길어지면, 부렌즈군의 굴절력ø는 작아진다. 반대로, 공액거리가 짧아지면, 부렌즈군의 전체 굴절력ø은 더 커진다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 공액거리와 전체굴절력의 곱은 17이상이 되도록 설정된다. 부굴절력렌즈군의 전체 굴절력은, 주로 상필드의 곡률과 비점수차의 만족스러운 보정을 위하여, 크게 형성된다. 식(1)의 조건의 아래 한계가 초과되면, 퍼즈발썸(petzval sum)은 양의 방향으로 증가하기 때문에, 영상필드의 곡률과 비점수차의 만족스런 보정을 이루기가 어렵게 된다.
식(2)의 조건은, 조건(1)을 만족하는 경우에, 비구면의 도입에 대한 적합한 표면을 규정한다. 종래의 축소투영광학계에 있어서는 텔레센트리시티를 유지하면서, 메리디오날 및 사지탈의 횡수차와 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차를 만족스럽게 보정하는 것은 매우 어렵다.
이는 다음의 이유때문이다. 텔레센트리시티, 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차는 광속의 중심을 통과하는 주광선과 관련되는 모든 수차양이다. 이러한 수차는, 전체의 렌즈계에 있어서, 주변광선이 높은 물체측상의 렌즈의 위치와 형상에 의존하기 때문에, 한편으로는 물체상의 모든 물체점으로부터 나오는 주요광선에 대해 텔레센트리시티를 유지하고, 다른 한편으로는, 왜곡, 상필드의 곡률과 비점수차를 보정하기 위해 동일의 주요광선을 굴절시키는 것은 특히 매우 어렵다.
또한, 렌즈면상에서 메리디오날 하부의 이러한 광선은 주요광선보다 훨씬 높은 높이에서 굴절하기 때문에, 메리디오날횡수차와 이러한 주요광선과 관련되는 수차의 균형을 유지하는 것은 어렵다.
동시에, 더높은 상높이에 대해 "언더(under)"인 경향을 갖는 상필드의 곡률을 보정하기 위해서는, 일반적으로 오목렌즈가 사용되어 광을 강하게 굴절시킨다. 그러나 고상높이에서 사지타의 횡수차의 주변부(사지탈헤일로우)는 또한 "오버(over)"로 변환되기 때문에, 이들을 만족스럽게 균형을 유지하는 것은 어렵다.
이런 조건하에서 개구수를 증가시키고 노광영역을 넓히는 것은 물체측 광속과 상높이의 부가적인 확대를 직접적으로 초래하고, 수차보정의 어려움을 증폭시킨다.
상기 내용을 고려하는 본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 식(2)의 조건은 만족되고 비구면은 축외주광선에 큰 영향을 갖는 그러한 표면위에 형성됨으로써, 개량될 상기 설명한 수차를 집중적이고 효과적으로 보정한다. 이는 다른 수차의 보정에 대한 부하를 효과적으로 감소시키고 양호한 광학적 성능을 달성한다.
식(2)의 조건의 더 아래한계를 초과하면, 축상마진광선에 대한 영향은, 축외주광선에 대한 영향보다 증가하기 때문에, 개량되야 하는 수차를 보정하는 효과는 줄어든다. 따라서, 확대된 개구수와 넓어진 노광영역을 얻는 것은 어렵게 된다.
본 발명의 양호한 이해를 위해서, 비구면이 여기에 도입될때 투영광학계의 광학성능을 이하 설명한다. 도 52, 53 및 54는 실시예의 파워배치의 각각의 개략도이고 전체렌즈시스템은 각각 5렌즈군 및 7렌즈군을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 도면에서 표시된 R은 물체인 레티클이고 W는 상면인 웨이퍼이다. 굵은선은 축상마진광선을 표시하고 이것의 면높이는 h로 나타낸다. 점선은 축외주광선을 표시하고 이것의 표면높이는 hb로 나타낸다. 광학시스템은, 물체측 및 상측양자 모두에 있어서, 바이텔레센트릭(bi-telecentric)이다.
도 52, 53 및 54에 도시되는 축소광학시스템에 있어서, 물체측 개구수는 투영배율과 상측개구수의 곱에 대응한다(본 명세서에서 "개구수"로 언급하는 용어는 상측 개구수를 의미한다). 따라서, 축상여유광선은 물체측에서 작고 상측에서 크다.
이런 이유로 인하여, 높이(h)는 물체측에서 작고, 상측에서 크다. 반대로, 투영배율때문에, 최대축외주광선의 높이(hb)는 물체측에서 높고, 상측에서 낮다.
일반적으로, 3차의 수차가 큰 표면에는, 큰 고차의 수차가 존재한다. 따라서, 양호한 수차보정을 위해서는, 각 표면에서 제 3차의 수차계수의 절대값은 작게되고 절대값이 전체적으로 작게될 필요가 있다. 왜곡수차계수는 hb의 제 3파워와 h의 제 1파워에 영향을 주고 필드곡률과 비점수차계수는 hb의 제 2파워와 h의 제 2파워에 영향을 준다. 콤마수차계수는 hb의 제 1파워와 h의 제 3파워에 영향을 주고, 구면수차계수는 h의 제 4파워에 영향을 준다.
도 52에 있어서, 조건(2)를 만족하는 높이h와 hb는 물체표면에서 렌즈군 G1과 G2까지이다. 따라서, 적어도 하나의 비구면을 렌즈군G1 또는 G2에 도입하는 것은 더낳은 광학성능을 위한 조건이다. 비구면이 렌즈군(G1)이 도입될때는, 높이(hb)는 가장 높게 되기 때문에, 왜곡수차계수를 제어하는 것이 매우 효과적이다.
비구면을 부의 굴절력을 갖는 렌즈군(G2)에 도입하는 것은 주로 필드곡률과 비점수차의 수차계수를 제어하는데 효과적이다. 그러나, 정의굴절력을 갖는 렌즈군(G1)과 삭제관계이기 때문에, 왜곡수차계수는 또한 효과적으로 제어될 수 있다.
일반적으로, 큰 높이(h)를 갖는 표면에서, 비구면의 사용은 구면수차계수 또는 콤마수차계수에 기여한다. 따라서, 정의굴절력을 갖는 렌즈군(G3)에 비구면을 도입하는 것은 비구면수차 또는 콤마수차의 보정에 효과적이다.
또한 도 53에 있어서, 조건(3)은 물체면과 렌즈군 G1과 G2간에서 만족되고, 부의굴절력의 2개의 렌즈군이 존재하기 때문에, 퍼즈발썸의 보정에 대해서는 이점이 있다(부의 렌즈군의 파워를 확대하기 위해 저위치에서 광선을 굴절하게 하는 필요성이 감소시키기 때문이다). 또한, 렌즈군(G1)과 (G2)간의 공간은 작게됨으로써, 렌즈군(G2)의 조건(2)의 값은 도 52의 3군타입과 비교할 때 크다.
따라서, 적어도 하나의 비구면을 렌즈군 G1 또는 G2에 도입하는 것은 더 낳은 광학성능의 조건이고, 수차보정능력은 도 52의 3군 타입렌즈시스템의 수정보정능력보다 더 크다. 렌즈군 G1 및 G2의 수차계수의 제어성은 도 52의 3군타입렌즈계의 그것과 유사하다.
포함된 2개의 부렌즈군이 있기 때문에, 필드곡률 또는 비점수차의 보정은 도 52의 3군타입렌즈시스템보다 더 쉽다. 렌즈군 G2에 인가되는 수차보정에 대한 부하는 더 작다. 대안적으로서, 비구면은, 비구면수차 또는 콤마수차의 보정을 위해 큰 높이 h의 렌즈군G3, G4 및 G5에 도입될 수도 있다.
도 54에 있어서, 조건(2)은 물체표면과 렌즈군G1, G2, G3 및 G4사이에서 만족될 수 있다. 도 52의 3군타입렌즈군 및 53의 5군타입렌즈군과 비교하였을때, 최축외주광선은 축여유광선에 상대적으로 높은 위치를 쉽게 유지할 수 있다. 이는 퍼즈발씸(petzval sun)의 보정에 이점이 있는 포함되어 있는 3개의 부의 렌즈군이 존재하고, 렌즈군G1, G2, G3 및 G4사이의 공간이 작기 때문이다.
따라서, 비구면은 보다 효과적으로 도입될 수 있고, 더욱 양호한 광학성능을 달성할 수 있다.
특히, 조건(2)에 관해서 큰 값을 나타내는 렌즈군 G1 또는 G2에 비구면을 도입함으로써 필드곡률과 비점수차는 성공적으로 보정될 수 있다. 렌즈군G3 및 G4를 고려시에는, 이것은 주로 콤마수차와 사지탈의 횡수차의 보정에 적합하다.
높은 h를 갖는 렌즈군G5, G6 또는 G7에 비구면의 사용은 구면수차 또는 콤마수차를 보정하는데 효과적이다.
비구면의 도입에 관한 광학기능을 상기 설명하였고, 더 양호한 촬상성능을 얻기위한 비구면의 더욱 효과적인 도입을 위해서는, 식(3)의 조건이 바람직하게 만족외어야만 한다.
식(3)은 비구면양에 관한 조건을 규정한다. 조건(3)의 아래한계를 초과하면, 비구면의 효과는 양호한 촬상성능을 얻기 위해 비구면이 설계에 사용되어도 양호하게 기능하지 않는다.
예를 들면, 공액거리가 1000㎜이고 사용된 파장이 193㎚이면, 식(2)으로부터, △ASPH는 약 10뉴턴링에 대응하는 0.001㎜와 같다. 이것은 투영광학계에 사용되는 비구면으로서는 충분히 큰 값이다. 또한, 비구면의 더욱 효과적인 사용을 위해, 다음의 관계식
｜△ASPH/L｜＞1×10-5
은 비구면양을 증가시키기 위해 만족될 수도 있다.
본 발명은 비구면의 효과적인 도입을 가능하게 한다. 그러나, 물체로부터의 복수의 광빔에 단일의 비구면을 사용함으로써, 수차보정을 위해 굴절력에 소망의 변화를 인가하는 데는 제안이 있다. 따라서, 바람직하게는, 수차보정기능을 공유하기 위해, 상기 설명하는 조건을 만족시키는 적어도 2개의 비구면이 사용될 수도 있다. 양호한 결과는 이를 통해 얻을 수 있다.
또한, 상기 언급된 식(1a),(2a) 및 (3a)에 의해 형성되는 조건은, 수차의 더욱 양호한 보정을 위해서, 만족되는 것이 바람직하다.
식(1a)의 조건의 상위한계까 초과되면, 부의 렌즈군의 파워 또는 부의 굴절력을 갖는 렌즈군이 과도하게 강하게 된다. 따라서, 페즈발씸(petzvel sum)은 과보정되고, 만족스럽게 상필드의 곡률과 비점수차를 보정하는 것은 어렵게 된다.
또한, 정의 굴절력을 갖는 정의 렌즈군의 렌즈직경은 더욱 커지게 되거나 렌즈개수가 증가한다.
식(2a)의 조건의 상위한계가 초과되면, 렌즈는 물체면에 너무 밀접하게 되고 작동거리는 유지될 수 없다. 투영광학시스템의 배율이 극도로 작으면, 작동거리는 조건이 초과되어도 유지될 수도 있다. 그러나, 이와 같은 극도의 작은 배율을 갖는 광학시스템은 리소그라피용으로 실용화되지 않는다.
식(3a)의 조건이 상위한계가 초과될때는, 비구면양은 너무 크게되어, 렌즈머시닝에 필요한 시간의 큰 증가를 발생시킨다. 또한, 비구면에 발생되는 고차의 수차는 강하게 되고, 이는 수차의 만족스러운 보정을 매우 어렵게 만든다.
또한, 비구면의 곡률의 변화에 관하여는, 비구면을 사용하는 효과는 이타조건중 적어도 하나가 만족될때 현저하게 증가된다.
(a1) 표면의 중심부에서 주변부까지, 로컬곡률이 대향신호에 의해 상호적으로 변화하는 영역을 갖는 적어도 2개의 비구면이 존재해야만 한다.
(a2) 부의 렌즈군에 형성되는 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 표면의 국소곡률이 부의 방향으로 점진적으로 증가하거나, 또는 정의방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함해야 한다.
(a3) (a1) 및 (a2)의 비구면를 따라서 정의렌즈군에 형성된 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 표면의 국소곡률이 정의방향으로 점진적으로 증가하거나, 또는 부의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함해야한다.
비구면의 사용에 의한 수차의 보정에 있어서는, 일반적으로, 비구면은 어떤렌즈에 도입되어 그 표면에서의 수차형성을 감소시킨다(즉, 부가적인 도입). 볼록단일렌즈의 경우에는, 구면수차가 "아래(under)"이기 때문에, 일예는 주변부에서 곡률이 더욱 작게되는 비구면은 구면수차를 보정하기 위해 사용되는 것이다.
본 발명에 있어서, 여기에 있는 것과 비교할때, 렌즈수의 감소는 중요한 목표이고, 비구면은 다른 표면과의 조합에 의한 수차를 제거하기 위해 도입함으로써, 즉 정의도입과 같은 양호한 성능을 달성한다. 이와 같이 함으로써, 수차는 성공적으로 보정된다
보다 상세하게는, 조건(a1)을 만족시킴으로써, 2개의 비구면파워를 제거하는 관계가 규정된다. 이에 의해, 물체로부터 보조 변화는 복수의 수차가 동시에 최소화될 수 있는 굴절력의 변화를 발생시키고, 이는 단지 하나의 구면 또는 단지 비구면을 갖는 렌즈의 사용에 의해 얻을 수 없다는 것은 확실하다.
왜곡, 필드의 곡률, 비점수차, 사지탈 횡수차 또는 메리디오날 횡수차 등의 쉽게 보정되지 않는 고차의 수차는, 예를 들면, 고차영역에서, 상기 조건(a1)의 기능에 의해 양호하게 보정 될 수 있다.
특히, 2개의 비구면은 다른 비구면이 제 2렌즈군G2에 형성되는 동안에 하나의 비구면은 제 1렌즈군G1에 형성되도록 분포됨으로써, 텔레센트리시티, 왜곡수차, 곡률수차는 매우 양호하게 보정될 수 있다.
2개의 비구면 모두가 제 2렌즈군 G2에 도입될 때는 필드의 곡률, 메리디오날 및 사지탈의 횡수차 및 왜곡수차는 매우 양호하게 보정된다.
2개의 비구면에 도 54의 7군타입렌즈시스템의 제 3렌즈군G3과 제 4렌즈군G4에 도입될때는, 사지탈의 횡수차와 콤마수차가 매우 양호하게 보정 될 수 있다.
또한, 조건(a2)을 만족시키는 것은 필드의 곡률과 사지탈의 횡수차의 보정에 특히 효과적이다.
이는, 페즈발씸(petzval sum)이 양호하게 보정되면 "아래(under)"의 경향을 갖는 사지탈의 필드곡률을 보정하는 것은 여전히 어렵기 때문에, 설명한 바와 같이, 메리디오날 또는 사지탈의 횡수차로 이것을 균형잡기가 어렵기 때문이다. 본 발명에 있어서는, 조건(a2)을 만족시킴으로써, 부의 굴절력방향의 굴절력을 특히 크게 함으로써 "오버(over)"측에 대한 필드곡률의 "언더(under)"부분을 보정한다. 비구면이외의 면에서 수차의 보정을 위한 자유도가 상당히 확대되어서, 예를 들면, 메리디오날 또는 사지탈의 횡수차 및 왜곡수차가 매우 양호하게 보정될 수 있다는 부수적인 이점이 제공한다.
중요한 특징으로서, 조건(a3)을 만족시키는 것은 물체 즉 텔레센트리시티와 고차왜곡수차의 보정을 위해 특히 효과적이다.
보다 상세하게는, 본 발명에 있어서는, 부의 렌즈군의 파워를 크기하기 위한 식(1)의 조건은 페즈발씸(petzval sum)과 관계하는 상필드의 곡률과 비점수차의 보정을 가능하게 한다. 그러나, 이는 고차 부의 굴절력때문에 물체측 상에 텔레센트리시트의 균형에 영향을 주고, 고차 "언더(under)"왜곡수차가 생성된다. 조건(a3)이 만족될때는, 물체측 텔레센트리시티는 다시 양호하게 달성된다. 동시에, 대향방향의 "오버(over)"왜곡수차가 생성되어 이를 제거함으로써, 보정은 양호하게 달성된다.
추가적으로, 복수의 비구면이 도입되면, 수차보정은 전체시스템에 대해 훨씬 성공적으로 달성될 수 있다. 구면수차와 콤마수차는 비구면이 큰 축마진광선높이를 갖는 렌즈군에 즉, 도 52의 제 3렌즈군G3, 도 53의 제 3, 제 4, 제 5렌즈군G3, G4 및 G5, 도 54의 제 5, 제 6 및 제 7렌즈군인 G5, G6 및 G7에 도입될 때 만족스럽게 보정될 수 있고, 각 비구면은, 표면의 중심부로부터 주변부로, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하거나 또는 정의 방향으로 감소하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 파워분배는 적절하게 설정되고 비구면은 적합한 위치에 형성된다. 또한, 적합한 비구면양은 여기에 설정되고, 비구면형상은 소정의 조건 또는 조건을 만족시키도록 결정된다. 이런 구성으로서, 예를 들면, 왜곡수차, 필드곡률, 비점수차, 콤마수차 및 구면수차는 듀얼텔레센트리시티를 유지하면서 양호하게 보정된다. 따라서, 더욱 양호한 광학성능을 갖는 투영광학계가 성취된다.
3군타입의 렌즈시스템에서는, 비구면을 사용하는 효과는 다음 조건의 적어도 하나가 만족될때 상당히 강화될 수 있다.
(b1) 표면의 중심부로부터 주변부까지, 국소곡률파워가 대향신호에 대해 상호적으로 변화하는 영역을 갖는 적어도 2개의 비구면이 있어야 한다.
(b2) 물체측에 가장 근접하는 정의렌즈군(G1)에 형성되는 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 정의 방향으로 점진적으로 증가하거나, 또는 부의방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함해야만 한다.
(b3)상면측에 가장 근접하는 양의 렌즈군(G3)에 형성되는 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 부의방향으로 점진적으로 증가하거나, 또는 정의 방향으로 점진적으로 감소하는 영역을 포함해야만 한다.
(b4) 물체측에서 상면측순서로서, 축의 주광선높이의 부호가 반전된 후에 배치된 렌즈는 적어도 하나의 비구면을 가져야한다.
비구면의 사용에 의한 수차보정에 있어서는, 일반적으로, 비구면은 그 표면에서 수차의 생성을 감소시키기 위해 어떤 렌즈표면에 도입된다(즉 보조적인 도입). 일예로서, 블록신호렌즈의 경우에는, 구면수차가 "언더(under)"이기 때문에, 곡률이 주변부에서 작은 비구면은 구면수차를 보정하기 위해 사용된다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태는, 그것과 함께 비교할때, 3군렌즈구조가 기본적으로 사용되고, 렌즈수를 감소하는 것을 하나의 목적으로 하면서, 비구면은 다른면과의 조합의 수차를 보정하기 위해 도입되고, 이에 의해, 매우 양호한 성능을 달성한다(즉, 포지티브도입). 그렇게 함으로써, 수차는 성공적으로 보정된다.
보다 상세하게는, 렌즈군G1과 G2의 조건(b1)을 만족시킴으로써, 2개의 비구면파워를 제거하는 조건이 형성된다. 이에 의해, 물체로부터의 보조광에 인가되는 굴절력의 변화는 복수의 수차가 동시에 최소화될 수 있는 굴절력변화를 생성하고, 이는 단지 구면 또는 하나의 비구면만을 갖는 렌즈의 사용에 의해 얻을 수 없다는 것은 확실하다.
쉽게 보정되지 않는 고차의 수차, 즉 왜곡, 필드의 곡률, 비점수차, 사지탈 횡수차 또는 메리디오널의 횡수차는, 예를 들면, 고차영역에 있어서, 상기 조건(b1)의 기능에 의해 양호하게 보정될 수 있다.
상기 조건(b2)를 만족시키는 것은 물체측 텔레센트리시티와 고차왜곡수차의 보정에 특히 효과적이다.
보다 상세히하면, 본 발명에 있어서는, 부의렌즈군G2의 파워를 크게하기 위한 식(1)의 조건은 퍼즈발썸(petzval sum)에 관계하는 상필드의 곡률 또는 비점수차의 보정을 가능하게 하나, 고차의 부의 파워때문에 물체측에 텔레센트리시티의 균형에 영향을 주어서, 고차의 "언더(under)"왜곡수차가 생성된다. 조건(b2)이 만족될 때는, 물체측 텔레센트리시티는 다시 양호하게 달성된다. 동시에, 대향방향의 "오버(over)"왜곡수차가 발생하여 이를 제거한다. 따라서, 보정은 양호하게 달성될 수 있다.
또한, 조건(b3)을 만족시키는 것은 주로 구면수차를 보정하는데 효과적이다. 이는, 촬상성능을 형성하는 양의 제 3렌즈군G3에서, "언더(under)"구면수차가 생성되기 때문이다. 조건(b3)은 만족시킴으로써, "오버(over)"구면수차는 정으로 생성되고 이에 의해 수차보정은 성공적으로 달성된다.
조건(b4)을 만족시키는 것은 콤마수차와 낮은 차수의 왜곡수차를 주로 보정하는데 효과적이다. 조리개을 가로질러서, 주요광선의 높이 (hb)의 부호는 반전된다. 조리개(즉 물체측)전에, 비구면의 사용은 축외광선의 하부광선의 보정에 효과적이고, 반면에, 조리개(화상측)후에는, 상부광선의 보정에 효과적이다. 따라서, 비구면을 조리개후에 렌즈에 도입시킴으로써, 콤마수차를 만족스럽게 보정한다.
추가적으로, 축소투영시스템에 있어서, 상측의 렌즈는 개구수를 위해 상대적으로 큰 렌즈직경을 갖는 반면에 작은 상높이를 갖는다. 따라서, 비구면을 사용함으로써, 낮은 차수의 왜곡수차는 보정된다.
비구면축에 대향하는 비구면렌즈의 페이스는 평탄면일수도 있다. 이는 렌즈생성, 조립 및 수정동안에 렌즈축얼라인먼트를 용이하게 하고, 용이한 제작이라는 점에 이점을 제공한다.
비구면측에 대향하는 비구면렌즈의 페이스는 비구면일수도 있다. 이는 수차보정을 위한 자유도를 확장한다. 또한, 이러한 비구면의 곡률변화가 동일방향에 설정될때는, 비구면렌즈의 임의의 편심율의 영향은 감소된다.
설명한 바와 같이, 본 발명의 하나의 바람직한 형태에 의한 3군 타입의 렌즈시스템에 있어서, 파워분배는 더 작은 렌즈수를 갖는 렌즈구조에 알맞게 설정되고, 비구면은 적합한 위치에 형성된다. 또한, 적합한 비구면양은 여기에 설정되고; 비구면 형상은 소정의 조건 또는 조건을 만족시키기 위해 결정된다. 이런 구정으로서, 예를 들면, 왜곡수차, 필드의곡률, 비점수차, 콤마수차 및 구면수차는 듀얼텔레센트리시티를 유지하면서 양호하게 보정된다. 따라서, 더 양호한 광학성능을 갖는 투영광학계가 달성된다.
도 53의 렌즈단면도에 도시되는 5군타입렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로, 정의굴절력을 갖는 제 1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군(G2), 정의굴절력을 갖는 제 3렌즈군(G3), 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군(G4) 및 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군(G5)을 구비한다. 비구면 또는 면은 적합한 면에 적용되고, 이에 의해 양호한 광학성능이 형성된다. 조리개는 제 4 및 제 5렌즈군인 (G4)와 (G5)간에 배치되거나, 제 4 또는 제 5렌즈군 (G4)및 (G5)에 근접한다.
실제적으로, 전체렌즈계는 2개의 부렌즈군을 포함하고, 이에 의해 요구되는 강한 음의 굴절력은 광학시스템에 분포된다. 이런 구성으로서, 필드의 곡률은 효과적으로 보정되고, 또한, 전체적으로 짧은 길이를 갖는 광학시스템이 달성된다.
정 또는 부의 굴절력을 갖는 5렌즈군은 대안적으로 배치되고, 모든 렌즈가 구면으로 형성시에 큰 개구수와 고해상도가 시도되면, 사용되는 렌즈수의 증가는 필연적으로 초래된다.
따라서, 도 53에 도시되는 광학계의 굴절력구조에 있어서, 큰 개구수를 갖고 더 작은 렌즈수를 포함하고, 보정된 양호한 수차가 있는 광학계을 달성하기 위해서는, 적어도 하나의 비구면이 광학계에 도입된다.
보다 상세히하면, 본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 물체의 상을 상면에 투영하기위한, 5군타입렌즈계의 투영광학계은, 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈군(G1)과, 부의굴절력을 갖는 제 2렌즈군(G2)과, 정의 굴절력을 갖는 제 3렌즈군(G3)과, 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군(G4)및 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군(G5)을 구비하고, h가 축마진광선의 높이이고 hb가 최축외주광선의 높이일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 ...........(2)
을 만족하는 면상에 형성되고, △ASPH는 광축에서 렌즈유효직경까지 비구면의 최대 비구면양이고 L이 물상 거리일때, 비구면은 관계식
｜△ASPH/L｜＞1.0×10-6 ..............(3)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
식(2)의 조건은 비구면의 도입을 위한 적합한 면을 규정한다. 종래의 축소투영광학계에 있어서, 텔레센트리시티를 유지하면서 메리디오날 및 사지탈의 횡수차와 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차를 만족스럽게 보정하는 것은 매우 어렵다.
이는 다음의 이유때문이다. 텔레센트리시티, 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차는 광속의 중심을 통과하는 주광선에 관련되는 모든 수차양이다. 이러한 수차는 물체측상의 렌즈의 위치와 형태에 의존하나, 전체렌즈계에 있어서, 중요광선의 높이는 높고, 한편으로는, 물체상의 모든 물체포이트로부터의 주요광선에 대한 텔레센트리시트를 유지하는 것은 실질적으로 어렵고, 또 한편으로는 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차를 보정하기 위해 동일주요광선을 굴절시키는 것은 매우 어렵다.
또한, 렌즈면상에서 메리디오날 하부의 이런 광선은 주요광선보다 훨씬 높은 위치에서 굴절되기 때문에, 메리디오날 횡수차와 이러한 주요광선에 관한 수차의 균형을 이루는 것은 어렵다. 동시에, 고상높이에 대해 "언더(under)"인 경향을 갖는 상필드의 곡률을 보정하기 위해서는, 일반적으로, 오목렌즈를 사용하여 광을 강하게 굴절시킨다. 그러나, 고상높이에서 사지탈 횡수차의 주변부(사지탈 헤일로우)는 또한 "오버(over)"를 변경한다. 따라서, 이들을 만족스럽게 균형을 이루는 것은 어렵다.
이러한 상태하에서 확대된 개구수와 넓어진 노광영역은 물체측광속과 상높이의 부가적인 확대를 직접적으로 유도하고, 수차보정의 어려움을 증폭시킨다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 의한 5군타입렌즈계에 있어서, 상기 내용을 고려시에, 식(2)의 조건은 만족되고 비구면이 축외주요광선에 큰 영향을 갖는 이와 같은 면에 형성됨으로써, 보정되어야 하는 상기 설명한 수차를 집중적이고 효과적으로 보정한다. 이는 다른 수차의 보정에 대한 부하를 효과적으로 감소시키고, 양호한 광학성능을 달성한다.
식(2)의 조건의 하위한계가 초과되면, 축외주요광선보다 축마진광선에 대한 영향이 증가하기 때문에, 개량되는 수차를 보정하는 효과는 감소한다. 따라서 확대된 개구수와 넓은 노광영역을 얻는 것은 어렵게 된다.
도 53에 있어서, 식(2)의 조건은 물체표면에서 렌즈군 G1, G2 및 G3의 범위에서 만족된다. 따라서, 적어도 하나의 비구면은 식(2)을 만족시키는 렌즈군 G1, G2 및 G3범위의 표면에 도입될 수도 있고, 이에 의해 더욱 양호한 광학성능을 달성할 수 있다.
실질적으로, 비구면이 렌즈군G1에 도입되면, 높이 hb는 최고가 되기 때문에, 왜곡수차계수를 제어하는데 매우 효과적이다.
비구면을 부의 제 2렌즈군G2에 도입하는 것은 주로 필드곡률과 비점수차수차계수를 제어하는데 효과적이다. 그러나, 이는 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군G1과 상쇄관계이기 때문에, 왜곡수차계수는 효과적으로 또한 제어될 수 있다.
제 3렌즈군은 높이(h)를 갖고, 비구면의 사용은 구면수차계수 또는 콤마수차계수에 기여한다. 따라서, 여기에 비구면을 도입하는 것은 구면수차 또는 콤마수차의 보정에 효과적이다.
비구면의 도입에 관한 광학기능은 상기 설명되고, 비구면도입의 결과로써 훨씬양호한 촬상성능을 얻기 위해서는, 식(3)에 의해 규정된 조건이 만족되는 것이 바람직하다.
식(3)은 비구면양에 관한 상태를 정의한다. 식(3)의 하위한계가 초과되면, 비구면의 효과는 비구면이 양호한 상성능을 얻기위한 설계에 사용되더라도 양호하게 동작하지 않는다.
예를 들면, 공액거리가 1000㎜이고 사용파장이 193㎚이면, 식(2)으로부터, △ASPH는 약 10뉴톤링에 대응하는 0.001㎜와 동일하다. 이는 투영광학계에 사용되는 비구면으로서 충분히 큰 값이다.
또한, 비구면의 보다 효과적인 사용을 위해, 다음식
｜△ASPH/L｜＞1×10-5 .....(3b)
을 만족시키는 적어도 하나의 비구면이 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, L은 상기 투영광학계의 물상거리이고 ø0는 부렌즈군의 파워의 합일때, 다음의 관계식
｜Lx ø0｜＞17
이 만족되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 공액거리(물상거리)L이 더 길어지면, 전체파워 ø는 더 작아진다. 반대로 공객거리가 더 짧아지면, 전체파워 ø는 더 커진다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 공액거리와 전체파워의 곱은 17이하가 되지 않도록 설정된다. 따라서 부의굴절력렌즈군의 전체굴절력은, 상필드의 곡률과 비점수차의 만족스러운 보정을 위해, 더 크게된다. 이 조건의 하위한계가 초과되면, 페즈발썸(patzval sum)은 정의방향으로 증가함으로써, 상필드의 곡률 또는 비점수차의 만족스러운 보정은 달성하기가 어렵다.
또한, 식(1a),(2a) 및 (3a)에 의해 규정되는 조건은, 더욱 양호한 수차보정을 위해, 만족되는 것이 바람직하다.
식(2a)의 조건의 상위한계가 초과되면, 렌즈는 물체면에 너무 근접하게 되어 동작거리를 유지시킬 수 없다. 투영광학계의 배율이 지나치게 작으면, 동작거리는 비록 조건이 초과되더라도 유지될 수도 있다. 그러나, 이런 극도의 작은 배율을 갖는 광학시스템은 리소그래피용으로 실용화되지 않는다.
식(3a)의 조건의 상위한계가 초과될때는, 비구면양은 너무크게되고, 렌즈머시닝에 필요한 시간이 크게 증가하는 것을 초래한다. 또한, 비구면에 생성되는 고차의 수차는 강하게 되고, 이는 수차의 만족스러운 보정을 매우 어렵게 한다.
식(1a)의 상위한계조건이 초과되면, 부의굴절력을 갖는 렌즈군 또는 부의렌즈군의 파워는 너무 강하게 됨에 따라, 페즈발썸(petzval sum)은 과보정되고, 이는 상필드의 곡률과 비점수차를 만족스럽게 주로 보정하는 것은 어렵게 된다.
또한, 정의굴절력을 갖는 정렌즈군의 렌즈직경은 커지게되고, 또는 렌즈수는 증가한다.
제 5군타입의 렌즈계에 있어서, 다음 조건의 적어도 하나는 만족되는 것이 바람직하다. 이는 비구면사용의 효과를 향상시키고, 더욱 양호한 수차보정을 달성한다.
(c1) 식(2) 및 (3)의 조건을 만족시키는 표면상에 형성되는 적어도 2개의 비구면이 형성되어야 하고, 비구면은,표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률곡파워가 대향신호에 의해 상대적으로 변화하는 영역을 포함해야만 한다.
(c2) 조건(2)와 (3)을 만족하고 부렌즈에 설정되는 적어도 하나의 비구면은, 면의 중심부에서 주변부까지 이것의 국소곡률력이 부의방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 구비해야만 한다.
(c3) 정렌즈군에 형성되는 적어도 비구면의 하나는, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 정의방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 구비해야 한다.
비구면의 사용에 의한 수차의 보정에 관해서는, 일반적으로, 2종류의 방법이 있다. 하나는 비구면을 어떤 렌즈면에 도입하여 그 표면(보조도입)에서 수차의 생성을 감소시키는 것이다. 다른 방법은 비구면을 다른 표면(포지티브도입)과의 관계로서 수차를 제거하기 위해 도입하는 것이다. 본 발명은 근본적으로 후자에 의거하고, 이에 의해 수차는 양호하게 보정된다.
상기 조건(c1)을 만족시키면서 두 비구면의 국소파워간의 상쇄 관계를 형성시킴으로써, 굴절력의 변화를 발생시키는 것이 쉽게 되므로서 복수의 수차는 동시에 최소화된다.
특히, 왜곡, 필드의 곡률, 비점수차, 사지탈 횡수차 또는 메리디오날의 횡수차 등의 쉽게 보정되지 않는 고차의 수차는, 예를 들면, 고차영역에서, 상기 조건(c1)의 기능에 의해 양호하게 보정될 수 있다.
더욱 바람직스럽게는, 조건(c1)을 만족하는 2개의 비구면은 렌즈군G1과 G2의 하나에 형성될 수도 있다. 대안적으로, 이러한 2개의 비구면은 각각의 렌즈군G1과 G2에 도입될 수도 있다. 이는 더욱 양호한 성능을 위해 바람직하다.
상기 설명한 조건의 비구면을 렌즈군G1과 G2의 하나 또는 양자에 도입시킴으로써, 주로 왜곡수차와 상면은 효과적으로 보정될 수 있다.
조건(2)을 만족시키는 것은 필드의 곡률과 메리디오날 및 사지탈 횡수차의 보정에 특히 효과적이다. 이는, 페즈발썸(petzval sum)의 양호하게 보정되더라도, 큰상높이의 필드곡률, 특히, "언더(under)"의 경향을 갖는 사지탈 필드곡률을 보정하는 것은 여전히 어렵고, 설명한 바와 같이, 메리디오날 또는 사지탈의 횡수차로서 이것의 균형을 이루는 것은 어렵다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태는, 조건(2)을 만족시키는 비구면을 도입함으로써, 근축파워를 지나치게 확장하지 않고서 주변부의 부의 굴절력 방향의 파워는 크게된다. 결과적으로, 필드곡률의 "언더(under)"부분은 "오버(over)"측으로 보정된다.
이는 비구면이외의 면에서 수차의 보정을 위한 자유도가 상당히 확장됨으로써, 예를 들면, 메리디오날 또는 사지탈의 횡수차와 왜곡수차가 매우 양호하게 보정될 수 있다는 부수적인 이점을 제공한다.
보다 바람직하게는, 조건(c2)을 만족하는 하나이상의 비구면이 렌즈군G1 또는 G2에 형성될 수도 있다. 이는 양호한 성능을 위해 바람직하다. 비구면을 렌즈군(G1)과 (G2)의 하나 또는 양쪽에 도입함으로써, 주로 왜곡수차와 상면은 효과적으로 보정될 수 있다.
조건(c3)에서 규정된 바와 같이, 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 정의방향으로 점진적으로 증가하는 영역을 갖는 비구면의 도입은 부가적인 성능의 향상을 위해 바람직하다.
상기 설명한 바와 같은 비구면의 사용은 주로 물체측 텔레센트리시티와 고차 왜곡수차의 보정에 효과적이다.
상기 설명한 일예에 있어서, 5개의 렌즈군을 갖는 렌즈계에서, 강한 부의 굴절력을 갖는 2개의 렌즈군의 파워는 증가되어 페즈발썸(petzval sum)에 관련하는 상필드의 곡률 또는 비점수차의 보정을 가능하게 한다. 그러나, 고차의 부파워때문에 물체측상에서 텔레센트리시티의 균형에 영향을 미치고, 고차의 "언더(under)"왜곡수차가 발생된다.
이를 고려함에 있어서, 물체측의 텔레센트리시티는 다시 양호하게 달성되고, 동시에, 대향방향의 "오버(over)"왜곡수차가 생성되어 이를 제거한다. 따라서, 보정은 양호하게 달성될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 조건(c1)과 (c2)의 적어도 하나를 만족시키는 비구면의 도입에 의해, 고해상도를 갖고 양호하게 수차보정된 광학계가 달성될 수 있다. 또한, 조건(c3)을 만족시키는 비구면의 도입은 양호한 성능의 광학시스텝을 제공하는데 효과적이다.
물론, 복수의 비구면이 도입될 수도 있고, 이에 의해 더욱 양호한 수차보정을 전체렌즈계에 걸쳐서 얻을 수 있다. 표면의 중심부로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률이 동일방향으로 감소하는 영역을 갖는 비구면이 축마진광선의 높이가 높은 정의굴절력의 렌즈군, 즉 렌즈군G3 또는 G5에 도입될때, 구면수차 또는 콤마수차의 성공적인 보정을 얻을 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 조리개는 제 4렌즈군 G4 또는 제 5렌즈군G5에 배치될 수도 있다. 조리개는 하나의 렌즈군 또는 렌즈군사이에 배치될 수도 있다.
비구면렌즈를 고려할때, 이것의 비구면의 대향측상의 이것의 페이스는 항상 구면이 되는 것은 아니다. 그 페이스가 평면을 구비하면, 이런 비구면요소의 제작 및 조립동작은 더욱 쉽게 된다. 이것은 비구면이 큰 유효직경을 갖는 렌즈상에 형성되는곳에 효과적이다. 투영광학계에 사용되는 모든 비구면렌즈의 다소는 이것의 비구면의 대향측상의 페이스에 평탄면을 갖을 수도 있다. 또한, 모든 비구면렌즈는 비구면의 대향측상의 페이스에 평탄면을 갖을 수도 있다.
이것의 비구면에 대향하는 측상의 비구면의 페이스는 비구면으로 형성될 수도 있다. 즉, 2중비구면렌즈가 사용될 수도 있다. 이 경우에는, 투영광학계의 모든 비구면렌즈는 이중비구면렌즈를 구비하거나, 또는 이들의 다소만이 2중비구면렌즈를 구비할 수도 있다.
도 54에 도시되는 투영광학계의 제 7군타입 렌즈계의 굴절력배열에 있어서, 조건(3)을 만족시키는 적어도 하나의 비구면은, 엘레멘트렌즈수를 지나치게 증가시키지 않으면서 수차가 양호하게 보정되는 광학시스템을 달성하기 위해 광학시스템내의 표면에 도입된다.
식(3)은 비구면의 효과적인 사용에 관한 조건을 정의한다. 이 조건을 만족시키는 적어도 하나의 비구면의 도입으로서, 비구면을 사용하는 효과는 양호하게 동작하고, 수차는 성공적으로 보정된다.
조건(3)이 만족되지 않으면, 수차보정은 렌즈수가 더 커지지 않으면 어렵게 된다.
예를 들면, 물상거리가 1000㎜이고 사용파장이 193㎚이면, 식(3)으로부터, 비구면량 △ASPH는 약 10뉴턴링에 대응하는 0.001㎜와 동일하게 된다. 이는 투영광학계에 사용되는 구면으로서 충분히 큰값이다.
또한, 7군구조의 투영광학계의 비구면의 더욱 효과적인 사용을 위해서는, 조건(3)은
｜△ASPH/L｜＞1×10-5 .....(3a)
로 변환되는 것이 바람직하다.
도 54에 도시되는 투영광학계는, 물체측의 제 1렌즈면으로부터 조리개면까지, 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈군L1과, 부의굴절력을 갖는 제 2렌즈군(L2)과, 정의굴절력을 갖는 제 3렌즈군(L3)과, 부의굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4)과, 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군(L5) 및 부의굴절력을 갖는 제 6렌즈군(L6)을 구비한다.
물체에 가까운 이 영역내에는, 축외광선의 높이는 높고, 축광선은 낮다. 또한, 조리개에 인접하면, 축광선이 물체면에 인접하는 축외광선보다 높게되면서 축외광선의 높이는 낮게된다.
따라서, 조리개전과 조리개영역근처전에 있어서, 주광선의 높이와 축광선의 높이간의 관계는 크게 변화한다. 특히, 물체에 근접해서, 큰 개구수를 달성하는 것은 개구수광이 더욱 넓게되는 것을 의미한다.
이를 고려시에, 조리개전에, 특히 왜곡수차, 비점수차, 콤마수차 등의 축외수차의 발생은 가능한 작게되어야만 한다. 이것이 이루어지지 않으면, 축수차와 축외수차는 균형을 이루지못하고, 광학계에 대한 수차보정은 매우 어렵게 된다. 따라서, 식(3)에 의해 규정되는 영역내에 설정되는 적어도 하나의 비구면은 도입되는 것이 바람직하고, 이에 의해, 왜곡수차, 비점수차, 콤마수차 등의 축외수차는 효과적으로 보정될 수 있다.
조리개는 제 6렌즈군 (L6)에 인접하여 배치되거나 또는 제 5렌즈군 (L5)에 인접하여 배치될 수도 있다.
상기 설명한 제 7군구조에 있어서, 적어도 하나의 비구면은, 물체측에서, 조리개의 위치쪽으로 제 1렌즈간에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제 7군 구조에 있어서, h가 축마진광선의 높이이고 hb가 다수의 축외주요광선의 높이일때, 적어도 하나의 비구면은 관계식
｜hb/h｜＞0.35 .....(2)
을 만족시키는 면위에 형성되는 것이 바람직하다.
종래의 축소투영광학계에 있어서, 텔레센트리시티를 유지하면서 메리디오날 및 사이탈의 횡수차와 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차를 만족스럽게 보정하는 것은 매우 어렵다.
이는 다음이유때문이다. 텔레센트리시티, 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차는 광속의 중앙을 관통하는 주요광선에 관련된 모든 수차양이다. 이러한 수차는 물체측상의 렌즈의 위치와 형태에 달려있으나, 전체 렌즈계에 있어서, 주요광선의 높이는 높고, 한편으로는, 물체상의 모든 물체점으로부터의 주광선에 대한 텔레센트리시티를 유지하고, 다른 한편으로는, 왜곡, 상필드의 곡률 및 비점수차를 보정하기 위해 동일 주광선을 굴절시키는 것은 특히 매우 어렵다.
또한, 렌즈면상에서 메리디오날아래의 이러한 광선은 주요광선보다 훨씬높은 높이에서 굴절되기 때문에, 메리디오날 횡수차와 이런 주광선에 관련한 수차의 균형을 이루는 것은 어렵다. 동시에, 높은 상의 높이에 대해 "언더(under)"인 경향을 갖는 상필드의 곡률을 보정하기 위해서는, 일반적으로 오목렌즈가 사용되어 광을 강하게 굴절시킨다. 그러나, 고상높이에서 사지탈 횡수차의 주변부는 부가적으로 "오버(over)"로 변환한다. 따라서, 이들을 만족스럽게 균형을 이루는 것은 어렵다.
이러한 조건하에서 확대된 개구수와 넓은 노광영역을 물체측광속과 상높이의 부가적인 확대를 직접적으로 야기시키고, 이는 수차보정에 어려움을 증폭시킨다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 의한 7군구조의 투영광학계에 있어서, 상기 내용을 고려하면, 식(2)의 조건을 만족시키고, 비구면이 축외주광선에 큰영향을 갖는 표면상에 형성됨으로써, 개량될 상기 설명한 수차를 중점적이고 효과적으로 보정한다. 이는 다른수차의 보정에 대한 부하를 효과적으로 감소시키고, 양호한 광학성능을 달성한다.
식(2)의 하위한계조건이 초과되면, 축외주요광선보다, 축여유광에 대한 영향이 증가함으로써, 개량될 수차를 보정하는 효과는 감소된다. 따라서, 확대된 개구수와 넓은 노출영역을 얻는 것이 어렵게 된다.
도 54에 있어서, 조건(2)은 물체측으로부터 렌즈군 G1-G4범위에서 만족된다. 따라서, 적어도 하나의 비구면을 이 범위에 도입하는 것은 더욱 양호한 광학성능을 위한 하나의 조건이다.
특히, 비구면이 렌즈군G1에 도입될때는, 축외주요광선의 높이 hb가 최고이기때문에, 왜곡수차계수를 제어하는 것이 매우 효과적이다.
비구면을 부의굴절력을 갖는 렌즈군G2에 도입하는 것은 주로 필드곡률과 비점수차의 수차를 제어하는데 효과적이다. 그러나, 이는 정의굴절력을 갖는 렌즈군G1과 상쇄관계이기 때문에, 왜곡수차계수는 효과적으로 또한 제어될 수 있다. 정의 렌즈군G3에 있어서, 축광선의 높이 h는 높고 비구면의 사용은 구면수차계수 또는 콤마수차계수에 기여하기 때문에, 구면수차 또는 콤마수차의 더욱 양호한 보정을 위해, 비구면은 이 렌즈군에 양호하게 도입될 수도 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, L은 상기 투영광학계의 물상거리이고 ø는 부의렌즈군의 굴절력의 합일때, 관계식
｜Lxø0｜＞17
은 만족되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 공액거리(물상거리)L가 더욱 길어지면, 부렌즈군의 전체굴파워ø는 더욱 작게된다. 반면에, 공액거리가 더욱 짧아지면, 부렌즈군의 전체굴절력ø은 더욱 커진다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 공액거리와 전체굴절력의 곱은 17이상으로 설정된다. 따라서, 부의굴절력렌즈군의 전체 파워는, 주로 상필드의곡률과 비점수차의 만족스러운 보정을 위해 더욱 크게된다. 조건의 하위한계가 초과되면, 페즈발썸(petzval sum)은 정의방향으로 증가함으로써, 상필드의 곡률 또는 비점수차의 만족스러운 보정은 달성하기 어렵다.
또한, 제 7군구조에 있어서, 이전에 설명된 식(1a),(2a) 및 (3a)에 의해 규정된 조건은, 수차의 더욱 양호한 보정을 위해, 만족되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 식(3a)의 조건의 상위한계가 초과되면, 비구면양은 커지고, 렌즈처리시간은 길게된다. 또한, 큰고차의 수차가 비구면에 생성되고, 이는 수차보정을 어렵게 한다.
식(2a)의 조건의 상위한계가 초과되면, 렌즈는 물체면에 너무 근접되기 때문에 동작거리가 유지되지 못한다. 투영광학계의 배율이 극도로 작으면, 동작거리는 조건이 초과되더라도 유지될 수도 있다. 그러나, 이와 같은 극도의 작은 배율을 갖는 광학계는 리소그래피용으로 실용화되지 않는다.
식(1a)의 조건의 상위한계가 초과되면, 부의 굴절력을 갖는 부렌즈군 또는 렌즈군들의 파워는 굉장히 강하게 된다. 따라서, 퍼스발썸(petzval sum)은 과보정되고, 만족스럽게 상필드의 곡률과 비점수차를 주로 보정하는 것은 어렵게 된다.
또한, 정의굴절력을 갖는 정렌즈군의 렌즈직경은 더욱 커지거나, 렌즈수는 증가한다.
7군타입렌즈군에 있어서, 다음식의 적어도 하나가 만족되는 것이 바람직하다. 이는 비구면을 사용하는 효과를 향상시키고, 더욱 양호한 수차보정을 달성한다.
(d1) 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 대향신호에 상호적으로 변화하는 영역을 포함하는 적어도 2개의 비구면이 존재해야만 한다.
(d2) 부렌즈군에 형성되는 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심으로부터 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 부의 방향으로 점진적으로 증가하거나 또는 정의방향으로 점진적으로 감소하는 영역은 포함해야만 한다.
(d3) 정렌즈군에 형성된 적어도 하나의 비구면은, 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 정의방향에서 점진적으로 증가하거나 또는 부의 방향에서 점진적으로 감소하는 영역을 포함해야만 한다.
비구면의 사용에 의한 수차의 보정에 관하여는, 일반적으로, 2가지 방법이 있다. 하나의 방법은 비구면을 어떤 렌즈면에 도입하여 그면(보조적인도입)에서 수차의 생성을 감소시키는 것이다. 다른 방법은 비구면을 도입하여 다른면(정의도입)과의 관계에서 수차를 제거하는 것이다. 본 발명은 근본적으로 후자에 의거하고, 이에 의해 수차는 양호하게 보정된다.
상기 조건(d1)을 만족시키면서 2개의 비구면의 국소파워간의 상쇄관계를 형성함으로써, 굴절력의 변화를 쉽게 생성하기 때문에 복수의 수차가 동시에 최소화될 수 있다.
특히, 고차영역에 있어서, 왜곡, 필드의 곡률, 비점수차, 사지탈의 횡수차 또는 메리디오날의 횡수차 등의 쉽게 보정될 수 없는 고차의 수차는, 예를 들면, 상기 조건(d1)의 기능에 의해 양호하게 보정될 수 있다.
보다 바람직하게는, 조건(d1)을 만족시키는 2개의 비구면은 렌즈군(G1) 및 (G2)의 하나에 형성될 수도 있다. 대안적으로, 이러한 2개의 비구면은 각각의 렌즈군 (G1)과 (G2)에 도입될 수도 있다. 이는 더욱 양호한 성능을 위해 바람직하다.
상기 설명한 조건의 비구면을 렌즈군 (G1), (G2)의 하나 또는 양자에 도입함으로써, 주로 왜곡수차와 상면은 효과적으로 보정될 수 있다.
조건(d2)을 만족시키는 것은 필드곡률과 메리디오날 및 사지탈의 횡수차의 보정에 특히 효과적이다.
이는, 퍼즈발썸(petzval sum)이 양호하게 보정되더라도, 큰 상의 높이의 필드곡률, 특히, "언더(under)"의 경향을 갖는 정중의 필드곡률을 보정하는 것은 여전히 어렵고, 따라서, 설명한 바와 같이, 메리디오날 또는 사지탈 횡수차로 이것의 균형을 이루는 것은 어렵다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서는, 조건(d2)을 만족시키는 비구면을 도입함으로써, 주변부의 부굴절력 방향의 파워는, 근축력을 과도하게 확장하지 않으면서, 크게 될 수 있다. 결과적으로, 필드곡률의 "언더(under)"부분은 "오버(over)"측으로 보정된다.
이는 비구면이외의 면에서 수차의 보정을 위한 자유도가 상당히 증가될 수 있는 부가적인 이점을 제공함으로써, 예를 들면, 메리디오날 또는 사지탈 횡수차 및 왜곡수차가 매우 용이하게 보정될 수 있다.
보다 바람직하게는, 조건(d2)을 만족시키는 하나이상의 비구면이 렌즈군(G1 ), (G2)에 제공될 수도 있다. 이것은 더욱 양호한 성능에 바람직하다. 비구면을 렌즈군 (G1), (G2)의 하나 또는 양쪽에 도입시킴으로써, 주로 왜곡수차와 상면은 효과적으로 보정될 수 있다.
조건(d3)에서 규정된 바와 같이, 표면의 중심부로부터 주변부에 까지 이것의 국소곡률파워가 정의방향에서 점진적으로 증가하는 영역을 갖는 비구면의 도입은 부가적인 성능의 향상에 바람직하다.
상기 설명한 바와 같은 비구면의 사용은 물체측 텔레센트리시티와 고차 왜곡수차의 보정에 주로 효과적이다.
상기 설명한 예에 있어서, 7개의 렌즈군을 갖는 레즈계중의 3개의 렌즈군의 파워는 확대되고 퍼즈발씸(petzval sum)과 관련하는 상필드의 곡률 또는 비점수차의 보정을 가능하게 하기 위해 확대된다. 그러나, 이는 고차의 부굴절력때문에 물체측상의 텔레센트리시트의 균형에 영향을 미치고, 고차의 "언더(under)"왜곡수차가 생성된다.
이를 고려하여, 물체측텔레센트리시티는 다시 양호하게 달성되고, 동시에, 대향방향의 "오버(over)"왜곡수차는 이를 제거하기 위해 생성된다. 따라서, 보정은 용이하게 달성된다.
상기 설명한 바와 같이, 조건(d1), (d2)의 적어도 하나를 만족시키는 비구면의 도입에 의해, 고해상도와 양호하게 수차보정된 광학계가 달성될 수 있다. 또한, 조건(d3)을 만족시키는 비구면의 보급은 더욱 양호한 성능의 광학시스템을 제공하는데 효과적이다.
물론, 상기 설명한 비구면에 추가하여, 복수의 비구면이 도입될 수도 있고, 이에 의해 더욱 양호한 수차보정은 전체렌즈계를 통해 얻어진다. 표면의 중심부에서 주변부까지, 이것의 국소곡률파워가 동일방향에서 감소하는 영역을 갖는 비구면이 축여유광선의 높이가 높은 정굴절력 렌즈군, 즉, 렌즈군G5 또는 G7에 도입될때, 구면수차 또는 콤마수차의 성공적인 보정이 달성된다.
비구면렌즈를 고려시에, 이것의 비구면의 대향측상의 페이스는 항상 구면이되는 것은 아니다. 그 페이스가 평면을 구비하면, 그런 비구면요소의 생산 및 조립동작은 더욱 쉽게된다. 이것은 비구면이 큰유효직경을 갖는 렌즈상에 형성되는 곳에 특히 효과적이다. 투영광학계에 사용되는 모든 비구면의 다소는 이것의 비구면의 대향측상의 페이스에 평면을 갖을 수도 있다. 또한, 모든 비구면렌즈는 비구면의 대향측면상의 페이스에서 평면을 갖을 수도 있다.
비구면에 대향하는 측상의 비구면렌즈의 페이스는 비구면으로 형성될 수도 있다. 즉, 이중비구면렌즈가 사용될 수도 있다. 그 경우에 있어서, 투영광학계의 모든 비구면렌즈는 이중비구면렌즈를 구비하거나, 또는 이들의 다소만이 이중비구면렌즈를 구비할 수도 있다.
다음으로는, 본 발명의 투영광학계에 적용할 수 있는 비구면처리방법의 일예를 설명한다.
리소그라피등에 사용되는 큰 직경의 렌즈를 충족시킬 수 있는 비구면렌즈를 형성하기 위한 처리공정에 관해서는, 일예가 Robert A. Jones, OPTICAL ENGINEERING, MAR/Apr VoL.22, No. 2, 1983의 "텔레스코프미러세그먼트의 컴퓨터제어된 폴리싱"에 보고되어 있다. 이 예에 있어서, 3차원의 컴퓨터제어된 연마기는 비구면형상을 생산하는데 사용되고, 이후에는, 컴퓨터제어된 폴리싱머신(CCP)은 비구면을 완성하는데 사용된다. 0.025λrms(λ=633m)의 형상의 정밀도가 보고되어 있다.
도 88은 기계처리공정에 의한 비구면을 제삭하기 위한 순서를 설명하는 개략도이다. 도면에서 표시된(501)은 기판이고, (502)는 기판회전메커니즘이다. (503)은 스테이지이고, (504)는 구면패드이다. (505)는 구면패드회전메커니즘이고, (506)은 부하제어메커니즘이다. (507)은 연마액체공급노즐이고, (508)은 연마액체이다. 기판(501)은 기동가능한 스테이지(503)상에 회전하여 장착되고, 기판은 회전메커니즘(502)에 의해 회전된다.
회전되는 기판(501)의 표면에 대한 접촉압력은 부하제어메커니즘(506)에 의해 제어된다. 패드회전메커니즘(505)에 의해 회전되는 구면패드(405)는 기판의 표면에 접촉한다. 연마액체(508)가 액체공급메커니즘(507)에 의해 접촉면에 공급됨으로써, 접촉면은 연마된다.
부하제어메커니즘(506)에 의해 적용되는 스테이지(503)의 위치와 구면패드(504)의 접촉압력은 도시되지 않은 컴퓨터에 의해 제어된다. 이 순서에 의해서, 비구면렌즈는 생성될 수 있다. 그러나, 비구면공정방법은 여기에 제한되지 않고, 임의의 다른 방법이 사용가능하다.
본 발명에 의한 투영노광계의 수치예에 있는 렌즈구조의 중요한 특징을 이하 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 수치예 1에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 17매라고 하는 적은 수의 렌즈로 달성되고 있고, 6개의 비구면을 사용하고 있다.
표 1은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 2는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 3은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 1에 있어서, 면 r1 - r8은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, 모두 구면이다. 면 r9 - r16은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r10 및 r12가 비구면이다. 면 r17 - r34는 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r20, r23, r25 및 r33이 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 1에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합(Petzval sum)의 조건을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 2군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 부렌즈 1매와, 정렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 4매로 구성되어 있으나, 예를 들면, 상면만곡이나 왜곡수차를 보정하기 위해, r10 및 r12의 비구면은 서로 상쇄되도록 국소곡률파워변화가 상호 반대부호로 되는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1) 및 (a2)로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은, 정렌즈 8매와 부렌즈 1매로 구성되어 있으나, 그중 정렌즈 5매는 형석(n=1.5014)으로 이루어져, 색수차의 보정도 고려하고 있다. r20, r23 및 r25의 비구면은, 주로 구면수차를 보정하기 위해 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있고, r33의 비구면은 주로 왜곡수차의 저차성분을 보정하고 있고, 그의 국소곡률파워는, 양의 방향으로 변화하고 있다.
상기 렌즈계에 있어서는, 상면쪽에 오목면을 향하고 있는 부의 메니스커스렌즈와, 제 1오목면이 상면쪽을 향하고 있는 정렌즈로 이루어진 1쌍의 렌즈를 배치해서, 상면만곡, 코마수차 및 왜곡수차의 보정에 활용하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 3에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 2]
도 4는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 17매라고 하는 적은 수의 렌즈로 달성되고 있고, 9개의 비구면을 사용하고 있다.
표 2는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 5는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 6은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 2에 있어서, 면 r1 - r10은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r2 및 r5가 비구면이다. 면 r11 - r16은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r11 및 r15가 비구면이다. 면 r17 - r34는 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r20, r23, r32 및 r33이 비구면이다.
비구면 r2, r5, r15, r23, r32 및 r33을 지닌 각 렌즈에 있어서, 비구면에 대향하는 쪽상의 면이 평면이다.
본 실시예에서는, 표 2에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 4개의 비구면이 사용된다. 즉, 제 1렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고, 제 2렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 부렌즈 1매와, 정렌즈 4매로 구성되어 있고, 특히, r2 및 r5의 비구면은 국소곡률파워가 점차로 양의 방향으로 변화하는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a3)으로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되어 있다. 그중, 면 r11의 중심부분과 면 r15는, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하여, 조건(a2)의 작용을 만족시키고 있다. 또, 예를 들면, 상면만곡이나 왜곡수차의 고차성분을 보정하기 위해, r10 및 r15의 비구면은 주변부에 있어서 서로 상쇄되도록 국소곡률파워변화가 상호 반대부호로 되는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정되는 작용을 만족시키고 있다.
또한, 면 r11의 중심부분, 면 r15, 제 1렌즈군(G1)의 면 r2의 중심부분 및 면 r5에 있어서도, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하는 영역을 지니고 있으므로, 이것에 대해서도, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있다. 이것은, 예를 들면, 텔레센트릭성 및 왜곡수차의 보정에 유효하다.
제 3렌즈군은, 정렌즈 7매와 부렌즈 2매로 구성되어 있으나, 그중 정렌즈 8매중 5매는 형석(n=1.5014)으로 이루어져, 색수차의 보정도 고려하고 있다. r20, r23 및 r27의 비구면은, 주로 구면수차를 보정하기 위해 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있고, r32 및 r33의 비구면은 주로 왜곡수차를 보정하고 있고, 그의 국소곡률파워는, 양의 방향으로 변화하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 6에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 3]
도 7은 본 발명의 수치실시예 3에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 17매라고 하는 적은 수의 렌즈로 달성되고 있고, 또, 7개의 비구면을 사용하고 있다.
표 3은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 8은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 9는 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 3에 있어서, 면 r1 - r8은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r2 및 r7이 비구면이다. 면 r9 - r16은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r12가 비구면이다. 면 r17 - r34는 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r20, r23, r25 및 r33이 비구면이다.
비구면을 지닌 각 비구면렌즈에 있어서, 그 비구면에 대향하는 쪽상의 면이 평면이다.
본 실시예에서는, 표 3에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 3개의 비구면을 사용한다. 즉, 제 1렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고, 제 2렌즈군에 1개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 부렌즈 1매와, 정렌즈 3매로 구성되어 있으나, 특히, r7의 비구면은, 국소곡률파워가 점차로 양의 방향으로 변화하고 있어, 전술한 조건(a3)으로 규정된 작용을 만족시키는 동시에, r2의 비구면의 중심부분과의 관계에 있어서, 서로 상쇄되도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 되어 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 4매로 구성되어 있으나, 페쯔발합의 보정을 위해, 상면쪽의 2매의 렌즈는 파워가 강하게 되어 있으므로, 이것을 상쇄하기 위해, r12의 면의 중심부분에서는 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화하고 있으나, 주변부분에 서는, 고차의 상면만곡을 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 전술한 조건(a2)로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
또한, 이 주변부분과, 제 1렌즈군(G1)의 비구면 r7은, 서로 상쇄하기 위해, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하는 영역을 지니고 있으므로, 상기 조건(a1)의 작용도 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은, 정렌즈 8매와 부렌즈 1매로 구성되어 있으나, r20, r23 및 r25의 비구면은, 주로 구면수차를 보정하기 위해 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있고, r33의 비구면은 주로 왜곡수차를 보정하고 있고, 그의 국소곡률파워는, 주로 왜곡수차의 보정을 위해, 양의 방향으로 변화하고 있다.
상기 렌즈계에 있어서는, 상면쪽에 오목면을 향하고 있는 부의 메니스커스렌즈와, 제 1오목면이 상면쪽을 향하고 있는 정렌즈로 이루어진 1쌍의 렌즈를 배치해서, 상면만곡, 코마수차 및 왜곡수차의 보정에 활용하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 9에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 4]
도 10은 본 발명의 수치실시예 4에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 15매라고 하는 적은 수의 렌즈로 달성되고 있고, 또, 8개의 비구면을 사용하고 있다.
표 4는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 11은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 12는 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 4에 있어서, 면 r1 - r8은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r7 및 r8이 비구면이다. 면 r9 - r14는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r9 및 r10이 비구면이다. 면 r15 - r30은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r18, r23, r29 및 r30이 비구면이다.
면 r7과 r8; r9와 r10; 및 r29와 r30을 지닌 각 렌즈는, 양면이 비구면으로 되어 있는 양면-비구면렌즈이다.
본 실시예에서는, 표 4에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 4개의 비구면을 사용한다. 즉, 제 1렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고, 제 2렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 부렌즈 1매와, 정렌즈 3매로 구성되어 있으나, 특히, 양면-비구면렌즈의 면인 r7 및 r8의 비구면은, 서로 상쇄하기 위해, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키는 동시에, 전술한 조건(a3)의 작용도 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되어 있으나, 양면-비구면렌즈의 면인 r9 및 r10의 비구면은, 서로 상쇄하기 위해, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있는 동시에, 상기 조건(a2)의 작용도 만족시키고 있다.
마찬가지로, 상기 면 r8과 r9와의 관계, 면 r7과 r10과의 관계에 있어서도, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있다. 따라서, 상호 상쇄해도, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 3렌즈군은, 정렌즈 7매와 부렌즈 1매로 구성되어 있으나, r18 및 r23의 비구면은, 주로 구면수차를 보정하기 위해 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있고, r29의 비구면은 주로 왜곡수차를 보정하기 위해, 그의 주변부분의 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화하고 있다.
상기 렌즈계에 있어서는, 상면쪽에 제 2오목면을 향하고 있는 부렌즈와, 제 1오목면이 상면쪽을 향하고 있는 정렌즈로 이루어진 1쌍의 렌즈를 배치해서, 상면만곡, 코마수차 및 왜곡수차의 보정에 활용하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 12에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 5]
도 13은 본 발명의 수치실시예 5에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 14매라고 하는 적은 수의 렌즈로 달성되고 있고, 또, 10개의 비구면을 사용하고 있다.
표 5는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 14는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 15는 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 5에 있어서, 면 r1 - r8은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r7 및 r8이 비구면이다. 면 r9 - r14는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r9 및 r10이 비구면이다. 면 r15 - r28은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r17, r18, r21, r22, r27 및 r28이 비구면이다.
상기 비구면을 지닌 각 렌즈는, 양면이 비구면으로 되어 있는 양면-비구면렌즈이다.
본 실시예에서는, 표 5에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 4개의 비구면을 사용한다. 즉, 제 1렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고, 제 2렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 부렌즈 1매와, 정렌즈 3매로 구성되어 있으나, 특히, 양면-비구면렌즈의 면인 r7 및 r8의 비구면은, 서로 상쇄하기 위해, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키는 동시에, 전술한 조건(a3)으로 규정된 작용도 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되어 있으나, 양면-비구면렌즈의 면인 r9 및 r10의 비구면은, 서로 상쇄하기 위해, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있는 동시에, 상기 조건(a2)의 작용도 만족시키고 있다.
마찬가지로, 상기 면 r8과 r9와의 관계, 면 r7과 r10과의 관계에 있어서도, 상기 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키고 있다. 따라서, 상호 상쇄되나, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 3렌즈군은, 정렌즈 6매와 부렌즈 1매로 구성되어 있으나, r18, r21 및 r22의 비구면에 있어서, 주로 구면수차를 보정하기 위해 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있고, r27의 비구면은, 예를 들면, 왜곡수차를 보정하기 위해, 그의 주변부분의 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화하고 있다.
상기 렌즈계에 있어서는, 상면쪽에 오목면을 향하고 있는 부의 메니스커스렌즈와, 제 1오목면이 상면쪽을 향하고 있는 정렌즈로 이루어진 1쌍의 렌즈를 배치해서, 상면만곡, 코마수차 및 왜곡수차의 보정에 활용하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 15에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 6]
도 16은 본 발명의 수치실시예 6에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 248nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1050mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 27매의 렌즈로 달성되고 있고, 또, 2개의 비구면을 사용하고 있다.
표 6은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 17은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 18은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 6에 있어서, 면 r1 - r6은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, 모두 구면이다. 면 r7 - r16은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r13이 비구면이다. 면 r17 - r26은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, 모두 구면이다. 면 r27 - r34는 부의 제 4렌즈군(G4)으로, 모두 구면이다. 면 r35 - r54는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r53이 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 6에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 1개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 3매로 구성되어, 주로 텔레센트릭성 및 왜곡수차를 보정하고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 5매로 구성되고, r13의 비구면은 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 전술한 조건(a2)로 규정된 작용을 만족시키고 있다. 또, 제 1렌즈군과의 관계에 있어서, 예를 들면, 왜곡수차도 보정하고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 5매로 구성되어 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 4매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합의 보정을 행하고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 8매와 부렌즈 2매로 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 도 18에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 7]
도 19는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 248nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1050mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 27매의 렌즈로 달성되고 있고, 또, 2개의 비구면을 사용하고 있다.
표 7은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 20은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 21은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 7에 있어서, 면 r1 - r6은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, 모두 구면이다. 면 r7 - r14는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r10 및 r11이 비구면이다. 면 r15 - r24는 정의 제 3렌즈군(G3)으로, 모두 구면이다. 면 r25 - r32는 부의 제 4렌즈군(G4)으로, 모두 구면이다. 면 r33 - r54는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, 모두 구면이다.
본 실시예에서는, 표 7에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 2렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 3매로 구성되어, 주로 텔레센트릭성 및 왜곡수차를 보정하고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 4매로 구성되고, r10 및 r11의 비구면은 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용뿐만 아니라 조건(a2)의 작용도 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 5매로 구성되어 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 4매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합의 보정을 행하고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 9매와 부렌즈 2매로 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 도 21에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 8]
도 22는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 248nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1050mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 24매라고 하는 5군형 렌즈계로서 비교적 적은 렌즈로 달성되고 있다. 7개의 비구면을 사용하고 있고, 그중, 4개의 비구면이, 양면이 비구면을 지닌 2개의 양면-비구면렌즈의 비구면이다.
표 8은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 23은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 24는 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 8에 있어서, 면 r1 - r6은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r3 및 r4가 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r7 - r14는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r9 및 r10이 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r15 - r26은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r20이 (한쪽면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r27 - r30은 부의 제 4렌즈군(G4)으로, 모두 비구면이다. 면 r31 - r48은, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r35 및 r47이 (한쪽면-비구면렌즈의) 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 8에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 (양면-비구면렌즈의) 2개의 비구면을, 제 2렌즈군에 (양면-비구면렌즈의) 2개의 비구면을, 제 3렌즈군에 1개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 3매로 구성되고, 특히 (양면-비구면렌즈의) r3 및 r4의 비구면은 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화되고 있는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1) 및 (a3)으로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 4매로 구성되고, (양면-비구면렌즈의) r9 및 r10의 비구면은 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화되고 있는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1) 및 (a2)로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 5매 및 부렌즈 1매로 구성되고, 특히, r20의 비구면은, 예를 들면, 구면수차를 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 2매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합의 보정을 행하고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 8매와 부렌즈 1매로 구성되어 있다. r35의 비구면은, 구면수차를 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있다. r47의 비구면은, 예를 들면, 왜곡수차를 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있는 영역을 지니고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 24에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 9]
도 25는 본 발명의 수치실시예 9에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 16매라고 하는 5군형 렌즈계로서 비교적 적은 렌즈로 달성되고 있다. 7개의 비구면을 사용하고 있고, 이들 모두가 한쪽면이 평면인 렌즈상에 형성된 비구면이다..
표 9는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 26은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 27은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 9에 있어서, 면 r1 - r4는 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r3이 비구면이다. 면 r5 - r10은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r8이 비구면이다. 면 r11 - r16은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r12가 비구면이다. 면 r17 - r20은 부의 제 4렌즈군(G4)으로, r18이 비구면이다. 면 r21 - r32는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r22, r25 및 r31이 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 9에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 1개의 비구면을, 제 2렌즈군에 1개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 2매로 구성되고, 특히 r3의 비구면은 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화되고 있어, 전술한 조건(a3)으로 규정된 작용을 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되고, r8의 비구면은 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화되고 있어, 전술한 조건(a2)의 작용을 만족시키고 있다. 동시에, 제 1렌즈군의 면 r3과의 관계에 있어서 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 반대방향으로 변화하게 되어, 전술한 조건(a1)의 작용도 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되고, 특히, r12의 비구면은, 예를 들면, 구면수차를 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 2매로 구성되어 있고, r18의 비구면은, 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화하고 있으며, 이것은, 이 렌즈군자체에서 발생시키는 발산작용을 효과적으로 소거시키고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 6매로 구성되어 있다. r22, r25 및 r31의 비구면은, 구면수차를 보정하기 위해, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있다. r31의 비구면은, 왜곡수차를 보정하는 작용도 한다.
본 실시예에 있어서는, 각 렌즈군에 비구면이 형성되어 있어, 도 27에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 10]
도 28은 본 발명의 수치실시예 10에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 16매라고 하는 5군형 렌즈계로서 매우 적은 렌즈로 달성되고 있다. 12개의 비구면을 사용하고 있고, 이들은 모두, 양면이 비구면을 지닌 양면-비구면렌즈의 비구면이다.
표 10은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 29는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 30은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 10에 있어서, 면 r1 - r4는 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r3 및 r4가 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r5 - r10은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r9 및 r10이 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r11 - r16은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r13 및 r14가 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r17 - r20은 부의 제 4렌즈군(G4)으로, r19 및 r20이 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다. 면 r21 - r32는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r21 및 r22와 r25 및 r26이 (양면-비구면렌즈의) 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 10에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 (양면-비구면렌즈의) 2개의 비구면을, 제 2렌즈군에 (양면-비구면렌즈의) 2개의 비구면을, 제 3렌즈군에 (양면-비구면렌즈의) 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 2매로 구성되고, 특히 r3 및 r4의 비구면은 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화되고 있는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용뿐만 아니라 전술한 조건(a3)으로 규정된 작용도 만족시키고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되고, (양면-비구면렌즈의) r9 및 r10의 비구면은 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화되고 있는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1)의 작용뿐만 아니라 조건(a2)의 작용도 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되고, 특히, r13 및 r14의 비구면은, 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화되고 있는 영역을 지니고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키고 있다. 또, 총합으로서, 음의 방향이 잔존하여, 예를 들면 구면수차를 보정하고 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 2매로 구성되어 있고, (양면-비구면렌즈의) r19 및 r20의 비구면은 국소곡률파워가 양의 방향으로 변화하고 있다. 이것에 의해, 이 렌즈군자체에서 발생시키는 발산작용을 효과적으로 소거시키고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 5매와 부렌즈 1매로 구성되어 있다. r21 및 r22의 비구면은, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있다. 또, 총합으로서, 음의 방향이 잔존하여, 예를 들면 구면수차를 보정하고 있다.
또, (양면-비구면렌즈의) r25 및 r26의 비구면은 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 주로 구면수차를 보정하고 있다. 또한, 정렌즈 5매중 4매는 형석(n=1.50140)으로 이루어져 있어, 색수차도 보정하고 있다.
본 실시예에 있어서는, 각 렌즈군에 양면-비구면렌즈를 구비하고 있어, 도 30에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 11]
도 31은 본 발명의 수치실시예 11에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 248nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:5, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 31.3mm이다. 이 광학계는 24매라고 하는 5군형 렌즈계로서 비교적 적은 렌즈로 달성되고 있다. 또, 12개의 비구면을 사용하며, 이들은 모두 양면이 비구면을 지닌 양면-비구면렌즈상에 형성된 비구면이다.
표 11 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 32는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 33은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 11에 있어서, 면 r1 - r8은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, 모두 구면이다. 면 r9 - r18은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r12 및 r13이 비구면이다. 면 r19 - r28은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, 모두 구면이다. 면 r29 - r32는 부의 제 4렌즈군(G4)으로, r29 및 r32가 비구면이다. 면 r33 - r48은, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r47이 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 11에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 3매와 부렌즈 1매로 구성되어, 예를 들면, 텔레센트릭성 및 왜곡수차를 양호하게 보정하고 있다.
제 2렌즈군은, 정렌즈 1매와 부렌즈 4매로 구성되고, r12의 비구면은 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a2)의 작용을 만족시키고 있으며, 동시에, 면 r13과의 관계에 있어서 서로 상쇄하도록 국소곡률파워가 반대방향으로 변화하고 있어 상기 조건(a1)의 작용도 양호하게 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 5매로 구성되어 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 2매로 구성되어 있고, r29 및 r32의 비구면은, 국소곡률파워가 상호 반대부호로 변화하고 있다. 또, 총합으로서, 양의 방향이 잔존하여, 이 렌즈군자체에서 발생시키는 발산작용을 고차로 효과적으로 소거시키고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 7매와 부렌즈 1매로 구성되어 있다. r47의 비구면은 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 예를 들면, 구면수차, 코마수차 및 왜곡수차를 보정하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 33에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 12]
도 34는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1130mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 26매의 렌즈로 달성되고 있고, 5개의 비구면을 사용하고 있다.
표 12는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 35는 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 36은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 12에 있어서, 면 r1 - r4는 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r3이 비구면이다. 면 r5 - r12는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r8 및 r9가 비구면이다. 면 r13 - r18은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, 모두 구면이다. 면 r19 - r24는 부의 제 4렌즈군(G4)으로, 모두 구면이다. 면 r25 - r34는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, r33이 비구면이다. 면 r35 - r40은 부의 제 6렌즈군(G6)으로, 모두 구면이다. 면 r41 - r52는 정의 제 7렌즈군(G7)으로, r52가 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 12에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 1개의 비구면을, 제 2렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 2매로 구성되고, r3의 비구면은, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 4매로 구성되고, r8 및 r9의 비구면은 국소곡률파워가 반대방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있는 동시에, 상기 조건(a2)의 작용도 만족시키고 있다. 또, 제 1렌즈군의 면 r3 및 r8과의 관계에 있어서도, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 3매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 5매로 구성되어 있다. r33의 비구면은, 주변부분에서의 국소곡률파워가 약간 양의 방향으로 변화하고 있어, 다음의 제 6렌즈군의 강한 발산작용을 고차로 소거시키는 데 효과적이다.
제 6렌즈군은 3매의 부렌즈로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다.
제 7렌즈군은 6매의 정렌즈로 구성되어 있고, r52의 비구면은, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 왜곡수차 및 코마수차를 보정하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 36에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 13]
도 37은 본 발명의 수치실시예 13에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1130mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 26매의 렌즈로 달성되고 있고, 3개의 비구면을 사용하고 있다.
표 13은 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 36은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 39는 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 13에 있어서, 면 r1 - r6은 정의 제 1렌즈군(G1)으로, 모두 구면이다. 면 r7 - r12는 부의 제 2렌즈군(G2)으로, 모두 구면이다. 면 r13 - r18은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, 모두 구면이다. 면 r19 - r24는 부의 제 4렌즈군(G4)으로, r19 및 r20이 비구면이다. 면 r25 - r34는, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, 모두 구면이다. 면 r35 - r40은 부의 제 6렌즈군(G6)으로, 모두 구면이다. 면 r41 - r52는 정의 제 7렌즈군(G7)으로, r49가 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 13에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 4렌즈군에 2개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차 및 상면만곡을 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 3매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다. 또, 면 r19 및 r21은, 국소곡률파워가 약간 반대방향으로 변화하고 있어, 전술한 조건(a1)로 규정된 작용을 만족시키고 있다. 또, 그 총합으로서는, 양의 방향이 잔존하고 있으므로, 이 렌즈군의 발산작용을 고차로 소거시키는 데 효과적이다.
제 5렌즈군은 정렌즈 5매로 구성되어 있다.
제 6렌즈군은 3매의 부렌즈로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다.
제 7렌즈군은 6매의 정렌즈로 구성되어 있고, r49의 비구면은, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 예를 들면, 왜곡수차 및 코마수차를 보정하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 39에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 14]
도 40은 본 발명의 수치실시예 14에 의한 투영렌즈계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계의 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공액길이 L=1000mm, 노광영역의 직경 ø 27.3mm이다. 이 광학계는 22매의 렌즈로 달성되고 있고, 4개의 비구면을 사용하고 있다.
표 14는 상기 조건에 따른 본 실시예의 상세를 표시하고 있다. 도 41은 비구면의 파워의 변화를 표시한 것으로, 세로축은 광축으로부터 비구면의 높이를 유효직경으로 정규화한 값을 표시하고, 가로축은 비구면번호를 표시한다. 좌·우방향은 각각 국소곡률파워변화의 음·양의 방향에 상당한다. 도 41은 본 실시예의 수차를 표시한 것이다.
수치실시예 14에 있어서, 면 r1 - r4는 정의 제 1렌즈군(G1)으로, r3이 비구면이다. 면 r5 - r10은 부의 제 2렌즈군(G2)으로, r8이 비구면이다. 면 r11 - r16은 정의 제 3렌즈군(G3)으로, r13이 비구면이다. 면 r17 - r20은 부의 제 4렌즈군(G4)으로, 모두 구면이다. 면 r21 - r26은, 정의 제 5렌즈군(G5)으로, 모두 구면이다. 면 r27 - r30은 부의 제 6렌즈군(G6)으로, 모두 구면이다. 면 r31 - r44는 정의 제 7렌즈군(G7)으로, r43이 비구면이다.
본 실시예에서는, 표 14에 표시한 바와 같이, 먼저, 페쯔발합의 보정을 위해 조건식(1)을 만족시키고, 그리고, 조건식(2) 및 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 제 1렌즈군에 1개의 비구면을, 제 2렌즈군에 1개의 비구면을, 제 3렌즈군에 1개의 비구면을 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡수차, 상면만곡 및 새지틀(sagittal)횡수차를 양호하게 보정하고 있다.
제 1렌즈군은, 정렌즈 2매로 구성되고, r3의 비구면은, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 이 렌즈군자체의 수렴작용을 고차로 소거시키는 데 효과적이다.
제 2렌즈군은, 부렌즈 3매로 구성되고, r8의 비구면은, 국소곡률파워가 중심부분에서는 음의 방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있고, 주변부분에서는, 양의 방향으로 변화하고 있어, 이 렌즈군자체의 발산작용을 고차로 소거시키는 데 효과적이다. 또한, 주변부분에서는, 제 1렌즈군의 면 r3과의 관계에 있어서 국소곡률파워가 반대방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a1)로 규정된 작용도 만족시키고 있다.
제 3렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되고, r13의 비구면은, 국소곡률파워가 중심부분에서는 양의 방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a1)의 작용을 만족시키고 있고, 주변부분에서는, 음의 방향으로 변화하고 있어, 이 렌즈군자체의 수렴작용을 고차로 소거시키는 데 효과적이다. 또한, 주변부분에서는, 제 2렌즈군의 면 r8과의 관계에 있어서 국소곡률파워가 반대방향으로 변화하고 있어, 상기 조건(a1)로 규정된 작용도 만족시키고 있다.
제 4렌즈군은 부렌즈 2매로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다.
제 5렌즈군은 정렌즈 3매로 구성되어 있다.
제 6렌즈군은 2매의 부렌즈로 구성되어 있고, 주로 페쯔발합을 보정하고 있다.
제 7렌즈군은 6매의 정렌즈와 1매의 부렌즈로 구성되어 있고, r43의 비구면은, 국소곡률파워가 음의 방향으로 변화하고 있어, 예를 들면, 구면수차, 코마수차 및 왜곡수차를 보정하고 있다.
이러한 구성에 의해, 도 42에 표시한 바와 같이 각종 수차를 양호하게 보정하고 있다.
[실시예 15]
도 46은 본 발명의 수치예 16에 의한 투영광학계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계는 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 물상간거리 L=1000mm, 직경 ø 27.3mm의 노광영역을 갖는다. 이 광학계는 7군타입렌즈계와 같은 작은 20개의 렌즈에 의해 달성된다. 광학계는 8개의 비구면을 사용한다.
조건에 대해서, table 16은 본 실시예의 상세내용을 도시한다. 도 47은 비구면의 굴절력의 변화를 도시하고, 여기서 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축을 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향을 각각의 국부곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다. 도 45는 이 실시예의 수차를 도시한다.
수치예 15에 있어서, 면 r1 - r2는 정의 제 1렌즈군G1으로, r2는 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r5 내지 r8은 부의 제 2렌즈군G2에 속하고, r8는 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r9내지 r8은 정의 제 3렌즈군G3에 속하고, r10은 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r13 내지 r16은 부의 제 4렌즈군G4에 소갛고, r15는 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r17 내지 r22는 정의 제 5렌즈군G5에 속하고, r18은 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r17내지 r26은 부의 제 6렌즈군 G6에 속하고, r25는 비구면인 것을 특징으로 한다. 면 r27내지 r34는 정의 제 7렌즈군G7에 속하고, r30과 r39는 비구면(중비구면렌즈의)인 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, table 15에 도시된 바와 같이 Petzval sum의 수정을 위한 관계식의 제 1조건을 만족한다. 관계식(2)와 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 하나의 비구면은 각각의 제 1, 제 2, 제 4 및 제 7렌즈 도입도미으로써, 예를 들면, 텔레센트리시트, 왜곡수차, 필드의 곡률은 양호하게 수정된다.
제 1렌즈군은 1개의 정의렌즈가 형성된다. r2의 비구면은 이것의 국소곡률이 정의방향에서 변화하기 때문에, 상기 섬령한 조건 a1의 기능을 만족시킨다.
제 2렌즈군은, 2개의 부의렌즈가 형성된다. r3와 r4의 비구면은 국소곡률력은 부의방향에서 변화하기 때문에, 조건(a2)의 기능을 만족시킨다. 조건(a1)에 의해 정의된 기능은 만족된다.
제 3렌즈군은 2개의 정의렌즈가 형성된다. r10의 비구면에서는, 국소곡률력은 부의방향에서 변화함으로써, 조건(a3)의 기능을 만족시킨다. 또한, 국소곡률력의 변화는 제 2렌즈군의 면r8과 관련하여 대향방향이기 때문에, 조건(a1)에 정의된 기능은 또한 만족된다.
제 5렌즈군은 2개의 부의 렌즈가 형성되고, 부의 렌즈는 petzval sum을 주로 보정하는 역할을 한다. r15의 비구면에 있어서, 국소곡률력은 면의 중심부분인 부의방향에서 변화함으로써, 상기 설명한 조건(a2)에 의해 정의되는 기능을 만족시킨다. 주변부에 있어서는, 국소곡률력은 정의방향에서 변화하고 이는 고차에 있어서, 이 렌즈군 자체의 다이버징작용을 제거하는데 효과적이다.
제 5렌즈군은 2개의 정의렌즈가 형성된다. r18의 비구면은 국소곡률력이 부의 방향에서 변화하는 영역을 포함하므로써, 예를 들면, 구면수차를 수정한다.
제 6렌즈군은 2개의 부의렌즈가 형성되고, 주로 부의렌즈는 petzval sum을 보정하는 역할을 한다. r25의 비구면에 있어서, 국소곡률력은 중심부분인 부의방향에서 변화하고, 반면에 국소곡률력은 주변부인 정의방향에서 변화한다. 이는, 고차에 있어서, 이렌즈군 자체의 다이버징작용을 제거하는데 효과적이다.
제 7렌즈군은 6개의 정의렌즈와 하나의 부의렌즈가 형성된다. r30의 비구면은 부의 방향에서 변화하는 영역을 포함함으로써, 주로 구면수차를 보정한다. 비구면 r39은, 중심부에서의 국소곡률력의 변화는 다소는 부의 방향에 있으나, 주변부에 있어서 국소곡률력은 정의 방향에 있고, 이에 의해 왜곡과 코머(comna)가 수정된다.
이 배치에 있어서, 도 48에 도시된 바와 같이, 수차는 만족스럽게 수정된다.
[실시예 16]
도 46은 본 발명의 수치예 16에 의한 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장은 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 물상거리 L=1000mm, 직경 ø 27.3mm의 노광영역을 갖는다. 이 광학계는 7군타입렌즈계와 같은 매우 작은 17개의 렌즈에 의해 달성된다. 광학계는 8개의 비구면을 사용하고, 8개의 비구면은 2중비구면렌즈에 형성된다.
조건에 대해서, 표 16은 본 실시예의 상세내용을 도시한다. 도 47은 비구면의 굴절력의 변화를 도시하고, 여기서 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축은 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향을 각각의 국부곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다. 도 48는 이 실시예의 수차를 도시한다.
수치예 16에 있어서, 면 r1 - r2는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속하고, r1과 r2는 잊ㅇ비구면렌즈의 비구면이다. 면 r3 내지 r4은 부의 제 2렌즈군(G2)에 속하고, r3와 r4는 비구면(2중비구면렌즈의)인 것을 특징으로 한다. 면 r5내지 면 r8은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속하고, 이것의 모든 면은 비구면이다. 면 r9 내지 면 r12은 부의 제 4렌즈군G4에 속하고, r9와 r10은 비구면(2중비구면렌즈의)인 것을 특징으로 한다. 면 r13 내지 면 r16은 정의 제 5렌즈군(G5)에 속하고, 이것의 모든면은 비구면이다. 면 r17내지 면 r20은 부의 제 6렌즈군 G6에 속하고, 모든면은 비구면이다. 면 r21내지 면 r34는 정의 제 7렌즈군(G7)에 속하고, r33과 r34는 비구면(2중비구면렌즈의)인 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 표 16에 도시된 바와 같이 Petzval sum의 수정을 위한 관계식(1)의 제 1조건은 만족된다. 관계식(2)와 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 하나의 비구면은 각각의 제 1, 제 2, 제 4 및 제 7렌즈 도입되고, 이에 의해, 예를 들면, 텔레센트리시트, 왜곡수차, 필드의 곡률은 양호하게 수정된다.
제 1렌즈군은 1개의 정의렌즈가 형성된다. r1과 r2의 비구면은 이것의 국소곡률이, 대향신호에 의해 상호 변화하는 영역을 포함하기 때문에, 조건(a3)의 기능과 상기 설명한 조건 (a1)의 기능을 만족시킨다. 전체적으로는, 정방향에 굴절력이 잔존한다.
제 2렌즈군은, 1개의 부렌즈가 형성된다. r3와 r4의 비구면은 국소곡률력이 대향신호에 의해 상호변화하는 영역을 포함하기 때문에, 조건(a1)과 (a2)의 기능을 만족시킨다. 전체적으로는, 부의방향에 굴절력이 잔존하고, 군은 제 1군과 상쇄관계이다. 또한 이점에 있어서, 조건(a1)에 의해 정의된 기능은 만족된다.
제 3렌즈군은 2개의 정의렌즈가 형성되고, 2개의 정의렌즈군은 자오선 또는 정중의 횡수차를 보정하는데 효과적이다.
제 4렌즈군은 2개의 부의렌즈가 형성된다. r9와 r10의 비구면은, 최외각주변부에 있어서, 서로 약한 상쇄관계이다. 그러나, 전체적으로는, 정의방향의 굴절력변화가 남아있다. 따라서, 이는 이 렌즈군 자체의 다이버징작용을 제거하는 기능을 한다.
제 5렌즈군은 2개의 정의렌즈가 형성된다.
제 6렌즈군은 2개의 부의렌즈가 형성되고, 주로 부의렌즈는 petzval sum을 보정하는 역할을 한다.
제 7렌즈군은 6개의 정의렌즈와 하나의 부의렌즈가 형성된다. r33과 r34의 비구면에 있어서, 이것의 국소곡률력은, 주변부에서, 대향신호에 의해 상호변화하기 때문에, 상기 설명한 조건(a1)의 기능을 만족시킨다. 전체적으로는 부의 방향의 국소곡률력이 남아있고, 이는, 예를 들면, 왜곡, 구면수차를 효과적으로 수정한다.
이 배치에 있어서, 도 48에 도시된 바와 같이, 수차는 만족스럽게 수정된다.
[실시예 17]
도 49은 본 발명의 수치실시예 17에 의한 투영광학계의 렌즈단면도이고, 이는 액정소자에 대한 패턴을 생성하기 위한 장치에 특히 적합하게 사용된다. 투영광학계는 기준파장 435.8nm(g-라인), 개구수 NA=0.10, 투영배율β=1:1.25, 물상간거리 L=1250mm, 직경 ø85.0mm의 노광영역을 갖는다. 이 광학계는 작은 26(20)개의 렌즈에 의해 달성된다. 광학계는 5개의 비구면을 사용한다.
조건에 대해서, 표 17은 본 실시예의 상세내용을 도시한다. 도 50는 비구면의 굴절력의 변화를 도시하고, 여기서 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축을 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향을 각각의 국소곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다. 도 51는 이 실시예의 수차를 도시한다.
색수치가 이 실시예에서 고려된다. 유리재료가 g-라인에 대해 다음의 굴절률(n)
굴절률 n=1.603377
=1.594224
=1.480884
를 갖을때, 유리재료는 h라인(404.7㎚)에 대해 다음의 굴절률:
굴절계수 n=1.607780
=1.600939
=1.483290
을 갖는다.
수치예 17에 있어서, 면 r1 내지 r8은 정의 제 1렌즈군G1에 속하고, r2는 비구면. 면 r9 내지 r16은 부의 제 2렌즈군G2에 속하고, r13은 비구면이다. 면 r17내지 r18은 정의 제 3렌즈군G3에 속하고, 모두는 구면이다. 면 r19 내지 r24는 부의 제 4렌즈군G4에 속하고, 모두는 구면이다. 면 r25 내지 r30은 정의 제 5렌즈군G5에 속하고, r27은 비구면이다. 면 r31내지 r42은 부의 제 6렌즈군 G6에 속하고, r34는 비구면이다. 면 r43내지 r48는 정의 제 7렌즈군G7에 속하고, r47은 비구면이다.
이 실시예에 있어서, 표 17에 도시된 바와 같이, Petzval sum의 수정을 위한 관계식(1)의 제 1조건을 만족한다. 관계식(2)와 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 하나의 비구면은 각각의 제 1, 제 2, 제 6 및 제 7렌즈군에 도입되고, 이에 의해, 예를 들면, 텔레센트리시트, 왜곡수차, 필드의 곡률은 양호하게 수정된다. 이 광학계는 단위배율보다 큰 1.25×배율을 갖고 있으며, 상면측에서도, 주광선은 높은 위치를 통과한다. 따라서, 비구면을 제 6과 제 7렌즈군에 도입하는 것은 효과적이다.
제 2렌즈군의 비구면 r13에 있어서, 상기 설명한 조건(a2)의 기능은 만족된다. 또한, 제 6렌즈군의 비구면r34와 제 7렌즈군의 비구면 r47의 관계를 통해서, 조건(a1)에 의해 규정되는 기능은 만족된다.
제 5렌즈군의 비구면 r27에 있어서, 국소곡률력은 부의 방향에서 변화하기 때문에, 주로 구면수차가 보정된다.
이 배치에 있어서, 도 51에 도시된 바와 같이, 수차는 만족스럽게 수정된다.
[실시예 18]
도 55은 본 발명의 수치예 18에 의한 투영광학계의 렌즈단면도이다. 이 투영광학계는 기준파장 193nm, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 공액거리L=1000mm, 직경 ø 27.3mm의 노광영역을 갖는다. 이 광학계는 13개의 작은 렌즈개수에 의해 달성된다. 광학계는 5개의 비구면을 사용한다.
조건에 대해서, 표 18은 본 실시예의 상세내용을 도시한다. 도 56은 비구면의 굴절력의 변화를 도시하고, 여기서 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축은 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향은 각각의 국소곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다. 도 57는 이 실시예의 수차를 도시한다.
수치예 18에 있어서, 면 r1 내지 r8은 정의 제 1렌즈군G1에 속하고, r2와 r5는 비구면이다. 면 r9 내지 r14는 부의 제 2렌즈군G2에 속하고, r10과 r12는 비구면이다. 면 r15 내지 r26은 정의 제 3렌즈군G3에 속하고, r19은 비구면이다.
이 실시예에 있어서, 표 18에 도시된 바와 같이 Petzval sum의 수정을 위한 관계식의 제 1조건을 만족한다. 관계식(2)와 (3)을 만족시키는 비구면으로서, 4개의 비구면이 사용된다. 즉, 2개의 비구면은 제 1렌즈군에 위치되고, 2개의 비구면은 제 2렌즈군에 위치된다. 이런 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트리시트, 왜곡수차, 필드의 곡률은 양호하게 수정된다.
제 1렌즈군은 하나의 부의 렌즈와 3개의 정의 렌즈가 형성된다. r2와 r5의 비구면에서는, 이것의 국소곡률력이 정의방향에서 점진적으로 변화하기 때문에, 상기 설명한 조건(b2)에 의해 정의된 기능은 만족된다.
제 2렌즈군은, 3개의 부의렌즈가 형성된다. r10과 r12의 비구면은 고차의 필드곡률과 왜곡을 수정하기 위해, 이것의 국소곡률력이 대향신호에 상호변화하여 각각을 상쇄시키는 영역을 포함한다. 따라서 상기 설명된 조건(b1)에 의해 정의된 기능은 만족된다.
추가적으로, 제 1렌즈군의 면 r10, r2 및 r5간의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향신호에 상호적으로 변화하는 영역이 있다. 따라서, 이점에 있어서, 조건(b1)의 기능은 만족된다. 이는, 예를 들면 텔레센트리시트와 왜곡의 수정에 효과적이다.
제 3렌즈군은 5개의 정의렌즈와 하나의 부의렌즈가 형성된다. r19의 면은 주로 구면수차를 수정하기 위해 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 비구면이다. 따라서 상기 설명한 조건(b3)과 (b4)의 기능은 만족된다.
이 렌즈계에 있어서, 상면측에 대면하는 오목면을 갖는 부의 메니스커스렌즈와 상면측에 대면하는 제 1오목면을 갖는 정의 메니스커스렌즈를 갖는 한쌍의 렌즈는 필드곡률, 콤마수차 및 왜곡수차의 보정을 돕기위해 배치된다.
이런 구성으로서, 도 57에 도시된 바와 같이, 수차는 만족스럽게 수정된다.
[실시예 19]
도 58은 본 발명의 수치예 19에 의한 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎚, 개구수 NA=0.65, 투영배율β=1:4, 물상간거리 L=1000mm, 직경 ø 27.3mm의 노광영역을 갖는다. 이 광학계는 작은수 14개의 렌즈에 의해 달성된다. 광학계는 8개의 비구면을 사용한다.
조건에 대해서, 표 19은 본 실시예의 상세내용을 도시한다. 도 59은 비구면의 굴절력의 변화를 도시하고, 여기서 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축을 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향은 각각의 국소곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다. 도 45는 이 실시예의 수차를 도시한다.
수치예 19에 있어서, 면 r1 내지 r6는 정의 제 1렌즈군G1에 속하고, r1과 r2는 비구면이다. 면 r7 내지 r12는 부의 제 2렌즈군G2에 속하고, r8, r9 및 r10은 비구면이다. 면 r13내지 r28는 정의 제 3렌즈군G3에 속하고, r16, r21 및 r27은 비구면이다. 면 r1과 r2를 갖는 각각의 렌즈와; 면 r8과 r9는 이것의 양측상에 비구면을 갖는 2중의 비구면렌즈이다.
이 실시예에 있어서, 표 19에 도시된 바와 같이 Petzval sum의 수정을 위한 관계식의 제 1조건을 만족한다. 관계식(2), (3)을 만족시키는 비구면으로서, 5개의 비구면이 사용된다. 즉, 두개의 비구면은 제 1렌즈군에 위치되고, 3개의 비구면은 제 2렌즈군에 위치된다. 이런 구성으로서, 예를 들면, 텔레센트리시티, 왜곡수차 및 필드의 곡률은 양호하게 수정된다.
제 1렌즈군은 3개의 정의렌즈가 형성된다. 2중비구면렌즈의 면인 비구면r1과 r2의 비구면에 있어서, 이것의 국소곡률력은 대향신호에 상호적으로 변화하여 서로 상쇄시킴으로써, 상기 설명한 조건(b1)에 의해 정의된 기능과 동시에, 상기 설명한 조건(b2)의 기능을 만족시킨다. 제 2렌즈군은 3개의 부의 렌즈가 형성된다. 2중비구면렌즈의 면인 r9과 r10의 비구면에 있어서, 국소곡률력은 대향신호에 상호적으로 변화하여 서로를 상쇄시킨다. 따라서, 조건(b1)의 기능은 만족된다.
유사하게, 면 r8과 r10, 면 r2와 r8 및 면 r2와 r9사이에 있어서 조건(b1)에 의해 정의된 기능이 만족된다. 따라서, 상호상쇄를 통해서, 예를 들면, 텔레센트리시티, 왜곡 및 필드곡률은 양호하게 수정된다. 또한, 2중비구면렌즈는 조건(b1)의 동작을 제공하기 위해 사용되기 때문에, 렌즈제작에 기인하는 임의의 텔레센트리시트의 영향은 감소될 수 있다.
제 3렌즈군은 7개의 정의렌즈와 1개의 부의렌즈가 제공된다. r16과 r21의 비구면에 있어서, 국소곡률력은 주로 구면수차를 수정하기 위해 부의 방향에서 변화함으로써, 조건(b3)의 기능은 만족된다. r27의 비구면에 있어서, 주변부에서서 이것의 국소곡률력은 정의방향에서 변화하고, 따라서, 조건(b4)의 기능을 만족시킨다.
렌즈계에 있어서, 상면측에 대면하는 제 2오목면을 갖는 부의 렌즈와 상면측에 대면하는 제 1오목면을 갖는 정의 메니스커스렌즈를 구비하는 한쌍의 렌즈는 필드곡률, 콤마수차 및 왜곡수차의 수정을 돕기위해 배치된다.
이와 같은 구성으로서, 도 60에 도시된 바와 같이, 수차는 만족스럽게 수정된다.
[실시예 20-24]
다음으로, 본 발명의 수치예 20 내지 24에 의한 투영광학계의 렌즈구조의 중요한 특징을 설명한다. 이 예에 있어서, 투영광학계는 물체측(레티클측)과 상면측(웨이퍼측)에 대략 텔레센트릭하게 형성된다. 투영광학계는 투영배율β=1:4, 개구수 NA=0.65 및 물상거리(물체측에서 상까지)L=1000㎜를 갖는다. 기준파장은 193㎚이다. 화면범위를 고려하여, 웨이퍼상의 노광영역의 직경은 ø27.3㎜이다.
도 62, 65, 68, 71 및 74에 있어서, 종축은 유효직경에 대해 표준화되는 광축으로부터 비구면의 높이를 표시하고, 횡축은 비구면수를 표시한다. 왼쪽 및 오른쪽방향은 각각의 국소곡률력의 정의방향 및 부의 방향에 대응한다.
(실시예 20)
도 61에 도시된 수치예 20에 있어서, 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈군 (L1)과, 부의굴절력을 갖는 제 2렌즈군(L2)과, 정의 굴절력을 갖는 제 3렌즈군(L3)과, 부의굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4) 및 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군(L5)을 구비하고, 정의굴절력을 갖는 프론트(front)유닛(L51)과 정의굴절력을 갖는 리어(rear)유닛(L52)을 포함한다.
렌즈광학계는 7개의 비구면을 사용한다. 표 20는 식(2),(3) 및 (1)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. Table(20)에 있어서, 조건(2)을 만족시키는 이러한 비구면만을 도시한다. 도 63은 비점수차를 도시하고 도 62는 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군(L1)은, 물체측으로부터 순서대로, 상면측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄형상의 정의렌즈와, 물체측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커형상의 정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 비구면렌즈를 구비한다.
r5의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한(c3)의 기능을 만족시킨다. 이러한 비구면에 의해서, 주로 정의 왜곡이 생성되어 왜곡수차의 보정에 기여한다.
제 2렌즈군(L2)는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 비구면의 부렌즈와 쌍오목형상의 부의 렌즈를 구비한다.
이 예에서와 같이 복수의 부의렌즈를 위치시킴으로써, Petzval sum은 강한 굴절력을 분산시키면서 양호하게 수정된다. r10은 비구면은 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군(L1)의 면r10과의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향방향에서 변화하는 영역이 존재함으로써, 조건(c1)의 기능을 만족시킨다.
제 3렌즈군(L3)은 제 2렌즈군(L2)으로부터의 발산광을 수렴광으로 변환시키기 위한 정의굴절력을 갖는다. 물체측으로부터 순서대로, 제 3렌즈군 (L3)은 쌍블록형상의 정의렌즈와, 쌍블록형상의 비구면의 정의렌즈 및 쌍블록형상의 정의렌즈를 구비한다. 제 3렌즈군(L3)의 강한 정의굴절력에 의해, 부의굴절력을 갖는 제 4렌즈군(L4)상의 입사높이는 낮게되고, 제 4렌즈군(L4)의 굴절력을 강하게 함으로써, Petzval sum은 만족스럽게 수정된다. 또한, 비구면의 사용에 의해, 구면수차와 콤마수차는 양호하게 수정된다.
제 4렌즈군(L4)는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 부의렌즈 및 쌍오목형상의 비구면의 부의렌즈를 구비한다. 제 4렌즈군L4와 제 2렌즈군L2는 강한 부의 굴절력을 생성하고, 이에 의해 Petzval sum은 성공적으로 수정될 수 있다. 또한, 비구면의 사용에 의해, 강한 곡률을 갖는 오목면에 생성되는 주로구면수차와 콤마수차는 효과적으로 수정될 수 있다.
제 5렌즈군L5는 정의굴절력을 갖으므로써, 상측에 텔레센트릭되는 광학계를 제공한다. 물체측으로부터 순서대로, 광학계는 쌍블록형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈 및 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 비구면의 부의렌즈를 구비한다.
상면에 근접하는 오목면에 사용되는 비구면은 주로 콤마와 왜곡의 수정에 기여한다.
이 실시예에 있어서, 7개의 비구면렌즈를 사용함으로써, 큰 개구수(NA)의 광학계는 17의 렌즈수로 형성된다.
이 실시예에 있어서, 제 1내지 제 4렌즈군인 L1 내지 L4 각각은 제 5렌즈군L5이 3개의 비구면이 형성되는 동안에 하나의 비구면이 형성된다. 그러나, 제 1 내지 제 4렌즈군 각각은 하나이상의 비구면을 가질수도 있다. 또한, 비구면이 없는 렌즈군이 있을 수도 있다. 이것은 이하 설명되는 다른 실시예의 경우이다.
(실시예 21)
도 64는 제 1 및 제 5렌즈군인 L1과 L5의 렌즈구조와 각 렌즈군의 배율과 촛점길이의 점에 있어서 도 61의 수치예 20과 상이한 수치예 21을 도시한다.
렌즈광학계는 8개의 비구면을 사용한다. 표 21은 식(2), (3) 및 (1)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 66은 수차를 도시하고, 도 65는 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로, 쌍볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의 렌즈 및 쌍볼록형상의 정의렌즈를 구비한다. 제 2면위의 비구면은, 양호한 균형을 갖으면서, 제 1과 제 2렌즈군인 L1과 L2에서 생성되는 왜곡수차를 효과적으로 수정한다.
제 2렌즈군L2는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 대략 평탄오목형상의 2개의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 비구면의 부렌즈를 구비한다.
비구면r10의 비구면은 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 영역을 포함함으로써, 상기 설명한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 면 r10과 r11간의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향방향에서 변화하는 영역이 존재함으로써, 조건(c1)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r2와 제 2렌즈군L2의 면r11은 이것의 국소곡률력이 대향방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 조건(c1)의 기능은 만족된다.
제 3렌즈군L3는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와 쌍볼록형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다.
이 실시예에 있어서, 색수차의 보정을 위해, 형석렌즈는 제 3렌즈군L3에 도입되고, 유사한 형석렌즈가 제 5렌즈군L5에 사용된다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 비구면의 부의렌즈를 구비한다. 비구면의 사용에 의해, 예를 들면, 강한 곡률을 갖는 오목면에서 생성되는 구면수차와 콤마수차는 효과적으로 수정될 수 있다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 상축에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 2개의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다.
제 5렌즈군L5에 있어서, 비구면은 물체면상의 광축으로부터 방출되는 광속인 축광속이 높은 위치에 위치되고, 이 비구면은 강한 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군L5에서 생성되는 부의 구면수차의 수정을 위해 주로 사용된다.
상면에 인접하는 볼록면에 사용되는 비구면은 콤마와 왜곡의 수정에 주로 기여한다.
이 실시예에 있어서, 8개의 비구면렌즈를 사용함으로써, 큰 개구수(NA)의 광학계는 19의 렌즈수가 제공된다.
(실시예 22)
도 67은 7개의 비구면을 사용하는 렌즈광학계의 수치예 22를 도시한다. 표 22는 식(2),(3) 및 (1)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 69는 수차를 도시하고, 도 68은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다. 수치예 20에 대한 이 실시예의 주요한 차이는 비구면렌즈가 비구면렌즈의 비구면에 대향하는 측에 평면을 갖는 적어도 하나의 비구면을 갖는다는 것이다. 이 실시예에 있어서, 7개의 비구면렌즈의 6개는 비구면렌즈의 비구면에 대향하는 측에 형성되는 평면을 갖는다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평볼록형상의 정의렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평볼록형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다. r3의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 구비하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다.
제 2렌즈군L2는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈와, 평오목형상의 비구면의 부의렌즈 및 쌍오목형상의 부의렌즈를 구비한다. 강한 부의 굴절력에 의해, Petzval sum은 만족스럽게 수정된다. r8의 비구면은 국소곡률력이 부의 방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c2)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r3과의 관계에 있어서는, 이것의 국소곡률력이 대향방향에서 상호 변화하는 영역이 있다. 따라서, 상기 설명한 조건(c1)에 의해 규정되는 기능도 또한 만족된다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 비구면의 정의렌즈와 쌍볼록형상의 2개의 정의렌즈를 구비한다. 제 3렌즈군L3은 강한 정의굴절력을 가져야만 하기 때문에, 복수의 정의렌즈가 형성된다.
제 4렌즈군 L4는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 평탄오목형상의 비구면의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 부의렌즈를 구비한다. 비구면을 사용함으로써, 예를 들면, 강한곡률을 갖는 오목면에 생성되는 고차의 구면수차와 콤마수차는 효과적으로 수정된다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의 렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의 렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다.
제 5렌즈군L5에 있어서, 비구면은 물체면상의 광축으로부터 방출되는 광속인 축광속이 높은 위치에 설치되고, 이 비구면은 강한 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군L5에서 생성되는 부의 구면수차의 보정을 위해 주로 사용된다.
본 실시예에 있어서, 7개의 비구면을 사용함으로써, 큰 개구수(NA)의 광학계를 16의 렌즈수가 형성된다.
(실시예 23)
도 70은 주로 제 2, 제 3 및 제 5렌즈군 L2, L3 및 L5의 렌즈구조에 있어서 도 67의 수치예 22와 상이한 수치예 23을 도시한다.
이 실시예에 있어서, 7개의 비구면렌즈의 6개는 이것의 비구면측에 대향하는 측에 형성되는 평면을 갖는다.
이 렌즈광학계는 7개의 비구면을 사용한다. 표 23은 식(2)(3) 및 (1)의 조건에 대응하는 값을 표시한다. 도 72는 비점수차를 도시하고, 도 71은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명된다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의 렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다. 비구면r3는 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 구비하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다.
제2 렌즈군L2는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 평탄오목형상의 비구면의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 부의렌즈를 구비한다. r8은 비구면은, 국소곡률력이 부의 방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c2)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면 r3과의 관계에 있어서는, 이것의 국소곡률력이 대향방향에서 상호변화하는 영역이 있다. 따라서, 상기 설명한 조건(c1)에 의해 형성되는 기능도 또한 만족한다. 또한, 제 2렌즈군L2의 면 r6의 관계에 의해, 이것의 국소곡률력이 대향신호에 상호변화하는 영역이 존재하는 것으로 보인다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 2개의 정의렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 정의메니스커스렌즈를 구비한다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 평면오목형상의 비구면의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 부의렌즈를 구비한다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 정의 메니스커스형상의 렌즈를 구비한다.
이 실시예에 있어서, 7개의 비구면을 사용함으로써, 큰 개구수(NA)의 광학시스템은 15의 렌즈수가 형성된다.
대안적인 형태로서, 모든 비구면렌즈는 렌즈의 비구면에 대향하는 측에 평면을 갖을 수도 있다.
(실시예 23)
도 73은, 비구면렌즈중에서, 수치예 20 내지 23과 상이한 수치예 24를 도시하는 것으로서, 비구면렌즈의 양페이스상에 비구면을 갖는 적어도 하나의 렌즈(이중비구면렌즈)가 존재한다.
이 실시예에 있어서, 사용된 모든 6개의 비구면렌즈는 이중비구면렌즈이다.
렌즈광학계는 7개의 비구면을 사용한다. 표 24는 식(2),(3) 및 (1)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 75는 수차를 도시하고, 도 74는 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 쌍비구면의 정의 렌즈를 구비한다. r1의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 구비하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다. 또한 면 r2와의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향신호에 상호 변화하는 영역이 있고, 상기 설명한 조건(c1)의 기능은 만족된다.
제 2렌즈군L2는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커형상의 정의렌즈와, 쌍오목형상의 쌍비구면의 부의렌즈 및 물체측에 대면하는 오목면을 갖는 대략 평탄오목형상의 부의렌즈를 구비한다.
r3의 비구면은 부의 방향에서 국소곡률력이 변화하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c2)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다. 또한, 면 r4과의 관계에 있어서는, 이것의 국소곡률력이 대향방향에서 상호변화하는 영역이 있다. 따라서 상기 설명한 조건(c1)에 의해 형성되는 기능도 또한 만족된다. 또한, 제 2렌즈군L2의 면r6과의 관계에 의해, 이것의 국소곡률력이 대향방향에서 상호변화하는 영역이 존재하는 것으로 보인다.
또한, 제 1렌즈군L1의 비구면r1과 제 2렌즈군L2의 비구면r3과 r4에 있어서, 주변부에서는, 국소곡률력은 대향방향에서 상호 변화한다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평면볼록형상의 2중 비구면의 정의렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커서 형상의 정의렌즈를 구비한다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 2중비구면의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 부의 렌즈를 구비한다.
제 5렌즈군 L5는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 이중비구면정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 이중비구면정의렌즈를 구비한다.
이 실시예에서는, 6개의 쌍비구면렌즈를 사용함으로써, 큰 개구수(NA)의 광학계는 13개의 렌즈수가 형성된다.
이 실시예에 있어서, 렌즈광학계의 모든 비구면렌즈는 이것의 양측에 비구면을 갖는 이중비구면렌즈이다. 그러나, 이것이 항상 필요한 것은 아니다. 이것의 비구면에 대향하는 측상에 구면을 갖는 비구면렌즈가 사용될 수도 있다.
또한, 이것의 비구면에 대향하는 측상에 평면을 갖는 비구면렌즈는, 단일로 또는 이것의 비구면에 대향하는 측상에 구면을 갖는 비구면렌즈와의 조합에 의해, 포함될 수 있다.
이 실시예는 6개의 쌍비구면렌즈를 사용한다. 그러나, 렌즈수는 여기에 제한되지 않는다. 렌즈수는 설계되는 광학계의 수차보정에 따라서 변화될 수도 있다.
비구면형상을 고려한 코니컬상수K는, 상기 설명한 일부의 실시예에 있어서는, 0으로서 선택된다. 그러나, 비구면은 코니컬상수K를 변수로서 선택하면서 설계될 수도 있다.
또한, 수치예 21을 제외한 이러한 실시예에 있어서, 실리카는 렌즈유리재료로 사용된다. 그러나, 형석도 사용될 수 있다. 실리카와 형석 양쪽이 사용될 때, 색수차는 매우 양호하게 수정될 수 있다.
더욱 양호한 상성능을 위해서는, 부가적인 비구면이 사용될 수도 있다. 특히, 물체와 조리개간의 조건(2)와 (3)을 만족시키는 비구면을 추가하는 것은, 예를 들면, 왜곡과 필드의 곡률을 성공적으로 수정하는데 매우 효과적이다.
이러한 실시예에 있어서, 노광광원은 248㎚의 KrF파장과 193㎚의 ArF파장을 사용한다. 그러나, 예를 들면, F2레이저파장 등의 다른 파장도 사용될 수 있다. 또한, 투영광학계의 배율은 이러한 실시에의 1:4에 제한되지 않는다. 임의의 다른 배율이 사용될 수도 있다.
상기 설명한 바와 같이, 비구면의 사용에 의해, 렌즈수는 상당히 감소되고, 따라서 큰 개구수를 갖는 투영광학계는 달성된다.
렌즈의 비구면에 대향하는 측의 비구면렌즈의 페이스는 평면으로 제작될때, 제작과 조정이 쉬운 투영광학계가 제공된다. 비구면측에 대향하는 측의 페이스를 구면으로 제작되고, 자유도는 상당히 확장되기 때문에, 더욱 양호한 수차보정을 얻을 수 있다.
[실시예 25 내지 28]
이하 설명되는 수치예 25 내지 28은 7군구조를 갖는 투영광학계에 관한 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 투영광학계는, 물체측으로부터 순서대로, 정의굴절력을 갖는 제 1렌즈군L1과, 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군L2와, 정의굴절력을 갖는 제 3렌즈군L3과, 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군L4와, 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군L5와, 부의굴절력을 갖는 제 6렌즈군L6와 정의굴절력을 갖는 제 7렌즈군L7을 구비한다. 비구면은 적합한 면에 형성됨으로써, 양호한 광학성능을 얻는다.
이 투영광학계는 부의굴절력을 갖는 3개의 렌즈군을 포함한다. 렌즈광학계의 강한 부의 굴절력을 이런 3개의 렌즈군에 분배시킴으로써, petzval sum의 양호한 수정이 가능하다. 또한, 더 짧은 전체길이의 광학계가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 수치예 24 내지 28에 의한 투영광학계의 렌즈구조의 중요한 특징은 이하 설명한다. 이러한 실시예에 있어서, 투영광학계는 물체측(레티클측)과 상면측(웨이퍼측)상에서 대략 텔레센트릭하게 형성된다. 투영광학계는 비울 β=1:4와, 개구수 NA=0.65와, 물상거리(물체측에서 상면까지)L=1000㎜를 갖는다. 기준파장은 193㎚이다. 상면범위를 고려할때, 웨이퍼상의 노광영역의 직경은 ø27.3㎜이다.
도 77, 80, 83 및 86에 있어서, 종축은 유효직경에 대해 표준화된 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면수를 나타낸다. 왼쪽과 오른쪽방향은 각각 국소곡률력의 변화의 부와 정의 방향에 대응한다.
(실시예 25)
도 76에 도시되는 수치예 25에 있어서, 렌즈계는 물체측으로부터 순서대로, 정의굴절력을 갖는 제 1렌즈군L1과, 부의 굴절력을 갖는 제 2렌즈군L2과, 정의굴절력을 갖는 제 3렌즈군L3과, 부의굴절력을 갖는 제 4렌즈군L4과, 정의굴절력을 갖는 제 5렌즈군L5과, 부의 굴절력을 갖는 제 4렌즈군L4과, 정의 굴절력을 갖는 제 5렌즈군L5과, 부의 굴절력을 갖는 제 6렌즈군L6 및 정의굴절력을 갖는 제 7렌즈군을 구비한다.
렌즈광학계는 7개의 비구면을 사용한다. 표 25는 식(1),(2) 및 (3)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 78은 수치를 도시하고, 도 77은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 단일로서, 상면측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
r2의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 (c3)의 기능을 만족시킨다. 이러한 비구면으로서, 주로 정의왜곡이 생성되고 왜곡수차의 보정에 기여한다.
제 2렌즈군L2는, 단일로서, 쌍오목형상의 비구면부의 렌즈를 구비한다.
r3의 비구면은 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r2와의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향방향에서 상호변화하는 영역이 있고, 따라서 조건(c1)의 기능을 만족시킨다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 정의렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면은 갖는 대략 평탄볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 비구면부의 렌즈구비한다. 비구면r11은 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 섬령한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r2와의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향방향에서 신호변화하는 영역이 있고, 따라서 조건(c1)의 기능을 만족시킨다. 이 비구면은, 예를 들면, 상면과 콤마수차의 양호한 균형수정에 주로 기여한다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 주로 평탄볼록형상의 정의렌즈와 쌍볼록형상의 정의렌즈를 구비한다.
제 6렌즈군L6은, 단독으로, 쌍오목형상의 비구면부의 렌즈를 구비한다. 이 비구면은 강한 부의굴절력에 의해 생성되는 구면수차와 콤마수차의 보정에 주로 기여한다.
제 7렌즈군L7은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 비구면정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 정의 렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 2개의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈 및 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈를 구비한다.
제 7렌즈군에 있어서, 비구면은 물체면상의 광축으로부터 반사되는 광속인 축광속이 높은곳에 위치되고, 이 비구면은 강한 정의굴절력을 갖는 제 6렌즈군에 생성되는 부의 구면수차의 보정에 주로 사용된다. 상측에 인접하는 볼록면에 사용되는 비구면을 콤마와 왜곡의 보정에 주로 기여한다.
상기 설명한 바와 같이, 조건(3)을 만족시키는 적어도 하나의 비구면을 렌즈광학계에 도입시킴으로써, 비구면을 사용하는 효과는 큰 개구수의 광학계를 제공하는 데 충분한 기능을 한다.
특히, 렌즈광학계의 스톱전에 5개의 비구면을 위치시키는 것은, 예를 들면, 왜곡수차, 비점수차 및 콤마의 양호한 균형수정에 효과적이다. 또한, 비구면은 조건(2)를 만족시키는 면에 형성된다. 즉, 비구면은 축외주광선에 매우 영향을 미치는 면이다. 이러한 구성으로서, 주로 축의 광선에 관련한 수차가 한편으로 보정되고, 다른 수차의 보정을 위한 부하가 또한편으로는 감소됨으로써, 양호한 광학성능이 달성된다.
이 실시에에 있어서, 조건(2)을 만족시키는 비구면은 r2, r3 및 r11의 면이다. 또한, 상기 설명한 조건(c1)과 (c2)의 조건의 적어도 하나를 만족시키는 비구면이 도입될때, 비구면의 효과는 강화되고 더욱 양호한 수차보정을 얻는다.
이 실시예는 7개의 비구면을 사용하고, 큰 개구수(NA)의 광학계는 16의 렌즈수가 형성된다.
(실시예 26)
도 79에 도시되는 수치예 26에 있어서, 렌즈광학계는 7개의 비구면을 사용한다. Table(26)은 식(1),(2), 및 (3)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 81은 수차를 도시하고, 도 80은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 단독으로, 상면측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
r2의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 (c3)의 기능을 만족시킨다.
제 2렌즈군L2는, 단독으로, 쌍오목형상의 비구면부의 렌즈를 구비한다.
r3의 비구면은 국소곡률력이 부의 방향에서 변하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r2와의 관계에 있어서, 국소곡률력이 대향방향에서 상호변화하는 영역이 있고, 따라서 조건(c1)의 기능을 만족시킨다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 정의렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 비구면 부의렌즈 구비한다.
제 5렌즈군L5는 쌍볼록형상의 3개의 정의렌즈를 구비한다.
제 6렌즈군L6은, 단독으로 쌍오목혀앙의 비구면부의렌즈를 구비한다.
제 7렌즈군L7은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 비구면정의 렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 2개의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈 및 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
이 실시에는 7개의 비구면을 사용하고, 큰 개구수(NA)의 광속인 축광속이 높은곳에 위치되고, 이 비구면은 강한 정의굴절력을 갖는 광학계는 17의 렌즈수가 형성된다.
(실시예 27)
도 82는 본 발명의 수치예 27에 의한 투영광학계는 도시한다. 표(27)은 식(1),(2), 및 (3)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 84는 수차를 도시하고, 도 83은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다. 이 시스템은 8개의 비구면을 사용하고, 식(3)에 대응하는 값은 표 27에 도시된다.
이 실시에에 있어서, 모든 비구면렌즈는 렌즈의 비구면에 대향하는 측상에 평면을 갖는다.
렌즈구조의 상세내용을 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로 상면측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
r2의 비구면은 국소곡률력이 부의방향에서 변화하는 영역을 포함한다.
제 2렌즈군L2, 물체측으로부터 순서대로, 상면측에 대면하는 오목면을 갖는 평면오목형상의 2개의 비구면부의 렌즈를 구비한다.
비구면r4 및 r6의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변하는 영역을 포함한다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r2와의 관계에 있어서, 면r4와 r6의 양자는 국소곡률력이 대향방향에서 상호 변화하는 영역을 포함하고, 따라서, 조건(c1)의 기능을 만족시킨다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 비구면의 정의렌즈와 쌍블록형상의 정으렌즈를 구비한다. 비구면r10은 국소곡률력이 부의방향에서 변하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)의 기능을 만족시킨다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의렌즈와, 쌍오목형상의 부의렌즈와 물체측에 대면하는 오목면을 갖는 평면오목형상의 비구면의 부의 렌즈를 구비한다. r17의 비구면은 국소곡률력이 부의 방향에서 변하는 영역을 포함하고, 상기 설명한 조건(c2)의 기능을 만족시킨다. 또한, 제 3렌즈군L3의 면r10의 관계에 의해, 국소곡률력이 대향방향에서 상호 변화하는 영역이 있고, 따라서 조건(c1)의 기능을 만족시킨다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스타입의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 정의렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평면볼록형상의 비구면정의렌즈를 구비한다.
제 6렌즈군L6은 쌍오목형상의 2개의 부의렌즈를 구비한다.
제 7렌즈군L7은, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 2개의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스의 정의렌즈와 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다.
이 실시예는 8개의 비구면을 사용하고, 큰 개구수(NA)의 광학계는 19의 렌즈수가 형성된다.
(실시예 28)
도 85는 본 발명의 수치예 28에 의한 투영광학계를 도시한다. 표 28은 식(1),(2) 및 (3)의 조건에 대응하는 값을 도시한다. 도 87은 수차를 도시하고, 도 86은 비구면의 국소곡률력의 변화를 도시한다. 이 렌즈시스템은 9개의 비구면을 사용한다. 보다 상세하게는, 3개의 이중비구면렌즈(각각은 이것의 양페이스상에 2개의 비구면을 갖는다)와 이것의 비구면에 대향하는 측에 구면을 갖는 3개의 모노비구면렌즈이다. 따라서, 전체 9개의 비구면을 갖는 6개의 비구면이 사용된다.
렌즈구조의 상세내용은 이하 설명한다.
제 1렌즈군L1은, 물체측으로부터 순서대로, 상면측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평볼록형상의 정의렌즈와 쌍볼록형상의 정의렌즈를 구비한다.
r3의 비구면은 국소곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 구비하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다.
제 2렌즈군L2는, 물체측으로부터 순서대로, 쌍오목형상의 비구면렌즈와 쌍오목형상의 부의 렌즈를 구비한다.
r5와 r6의 비구면은 국소곡률력이 부의 방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c2)에 의해 형성되는 기능을 만족시킨다. 또한, 제 1렌즈군L1의 면r3에 상대적으로 국소곡률력이 대향신호에서 상호변화하여 서로를 상쇄시키는 영역이 있다. 따라서, 상기 설명한 조건(c1)에 의해 형성되는 기능도 또한 만족된다. 또한, 면r5와 r6사이에 있어서, 이것의 주변부에서, 이들의 국소곡률력은 대향신호에 상호변화하여 서로를 상쇄시킨다.
제 3렌즈군L3은, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 대면하는 오목면을 메니스커스형상의 정의렌즈와 쌍볼록형상의 비구면의 정의렌즈를 구비한다. 비구면r11은 곡률력이 정의방향에서 변화하는 영역을 포함하고, 따라서 상기 설명한 조건(c3)의 기능을 만족시킨다.
제 4렌즈군L4는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 2개의 부의 렌즈를 구비한다.
제 5렌즈군L5는, 물체측으로부터 순서대로, 상측에 대면하는 볼록면을 갖는 평탄볼록형상의 정의렌즈와, 쌍볼록형상의 비구면정의렌즈와, 물체측에 대면하는 볼록면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 정의렌즈를 구비한다.
제 6렌즈군L6은, 물체측으로부터 순서대로 상측에 대면하는 오목면을 갖는 대략 평탄볼록형상의 부의 렌즈와 쌍오목형상의 부의 렌즈를 구비한다.
제 7렌즈군L7은, 물체측으로부터 순서대로, 쌍볼록형상의 정의렌즈와, 쌍보록형상의 2중비구면정의렌즈와 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 2개의 정의렌즈와, 상측에 대면하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 2중비구면의 정의렌즈를 구비한다.각
이 실시예는 3개의 2중 비구면렌즈(각각은 이것의 양측에 2개의 비구면을 포함함)와 3개의 단일비구면렌즈(각각은 이것의 비구면측에 대향하는 측상에 구면을 포함)를 이용하고, 큰 개구수(NA)의 광학시스템은 19의 렌즈수가 형성된다.
더욱 양호한 촬상성능을 위해, 부가적인 비구면이 사용될 수도 있다. 특히, 물체와 스탑간의 조건(3)을 만족시키는 비구면의 추가는, 예를 들면, 왜곡 및 필드곡률을 성공적으로 보정하는데 매우 효과적이다.
스텝후에 이것이 렌즈군에 추가될때, 구면수차 및 콤마 등의 다양한 수차에 대한 부가적인 향상도 얻을 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 비구면을 사용함으로써, 렌즈수는 상당히 감소될 수 있고, 또한 큰 개구수의 투영광학계는 달성된다.
비구면대 대향하는 측상에서 비구면의 페이스는 평면으로 제작되고, 제작과 조정이 쉬운 투영광학계가 제공된다. 비구면에 대향하는 측의 페이스가 구면으로 제작될때, 자유도는 상당히 확대되고, 더욱 양호한 수차보정을 얻을 수 있다.
코니컬계수K는, 상기 설명한 수치예 1 내지 28의 일부에 있어서는, 0으로서 선택된다. 그러나, 비구면은 코니컬계수k를 변수로 취하면서도 설계될 수도 있다.
또한, 상기 설명한 일부 실시예에서는, 실리카(n=1.5602)는 렌즈유리재료로서 사용된다. 그러나, 형석도 사용될 수 있다. 실리카와 형석의 양쪽이 사용될때, 색수차는 보정되어 매우 작게된다.
이러한 많은 실시예에 있어서, 노광원은 193㎚(실시예 17의 h-라인)의 ArF파장레이저를 사용한다. 그러나, 예를 들면, KrF엑시머레이저(파장248㎚) 또는 F2레이저(파장 157㎚) 등의 250㎚보다 짧은 임의의 파장이 사용될 수도 있다. 또한, 투영광학계의 배율은 이 실시예의 1:4에 한정되지 않는다. 예를 들면, 1:5 등의 임의의 다른 배율이 사용될 수도 있다.
다음으로는, 이러한 수치예의 구조적상세를 설명한다.
이하 설명되는 수치예데이터에 있어서, "ri"는, 물체측으로부터 순서대로, i-번째렌즈면의 곡률반경을 언급하고, "di"는 물체측으로부터 순서대로, i번째렌즈두께 또는 에어스페이싱(ari spacing)을 의미한다. 또한 "ni"는, 물체측으로부터 순서대로, i-th렌즈의 유리재료의 굴절인덱스를 언급한다.
비구면의 형상은 다음의 식에 의해 주어질 수 있다.
A·H4+B·H6+C·H8+D·H10+E·H12+F·H14+G·H
16…
여기서 X는 렌즈꼭지점으로부터의 광축방향에 있는 배수량이고, H는 광축으로부터의 거리이고, ri는 곡률반경이고, k는 코니컬상수이고, A, B, C…G는 비구면게수이다.
노출파장193㎚에 대한 융해된 실리카와 형석의 굴절계수는 각각 1.5602 및 1.5014이다.
또한, 명세서에 언급되는 비구면의 국소곡률력은 상기식 X와 H의 X(H)로서
PH=(N'-N)/C로써 주어지고,
여기서 ρ=(HX12)3/2/X"이고 N과 N'는 굴절력의 전후에 있어서의 중간굴절력인 것을 특징으로 한다.
다음은 수치예 1 내지 28에 대한 수치데이터이다. 또한, 이하 Table 1 내지 28은 상기 설명한 조건과 이러한 수치예간의 관계를 도시한다.
도 89는 본 발명에 의한 투영광학계를 사용하는 반도체소자 제작시스템의 주요부분의 개략도이다. 본 실시예의 제작시스템은 레티클 또는 포토마스크(제 1물체)상에 형성되는 회로패턴을 프린팅함으로써, 웨이퍼 또는 감광성기판(제 2물체)상에 반도체소자를 생산하도록 구성된다. 일반적으로, 시스템은 투영광학계, 마스크수용부, 마스크컴사부와 제어부를 포함하고, 이것의 모드는 청결실에 배치된다.
도 89에서 (1)은 광원인 엑시머레이저이고, (2)는 유닛으로서 제공되는 조사광학계이다. 레티클 또는 마스크(제 1물체)(3)는 노광위치(EP)에 위치시킨 후에, 마스크는 소정의 개구수(NA)로서 위로부터 조사된다. 예를 들면, 909는 도 1의 수치예에 의한 투영광학계로서, 이는 레티클(3)의 회로패턴을 실리콘기판(웨이퍼)(7)상에 투영하고 기판위에 패턴을 프린트한다.
(900)은, 노광처리전에, 레티클(3)과 웨이퍼(7)를 정렬하기 위한 정렬시스템이다. 이 정렬시스템(900)는 적어도 하나의 레티클관측마이크로스코프시스템을 구비한다. (911)은 웨이퍼스테이지이다. 상기 설명된 요소는 투영노광장치의 구성요소이다.
(914)는 안에 복수의 마스크를 수용하기 위한 마스크수용부이다. (913)은 마스크상의 임의의 외부입자의 존재/부존재를 관측하기 위한 관측부이다. 이 관측부(913)는 선택된 마스크가 마스크수용부(914)로 인출되기 위해 이동할때나, 노광위치(EP)에 공급될때 입자관측을 실행하기 위해 사용된다.
제어부(918)은 시스템의 시퀀스를 제어하는 역하릉ㄹ 한다. 특히, 제어부는 예를 들면, 정렬기능, 노광기능 및 웨이퍼스텝다이드모션 등의 투영노광장치의 기본적인 기능과 수용부(914)와 관측부(913)의 기능에 대한 시퀀스를 제어한다.
다음으로, 상기 설명한 소자제작시스템에 의거하는 반도체소자제조방법의 일실시예를 설명한다.
도 90은 반도체칩(예를 들면, IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD 등의 마이크로디바이스의 제작에 대한 절차의 흐름도이다.
스텝 1은 반도체소자의 회로를 설계하기 위한 설계공정이다. 스텝 2는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 제작하기 위한 공정이다. 스텝 3은 실리콘등의 재료를 사용함으로써 웨이퍼를 제작하기 위한 공정이다. 스텝 4는, 이렇게 제작되는 마스크와 웨이퍼를 사용함으로써, 회로가 리소그래피를 개재하여 웨이퍼상에 특히 형성되는 웨이퍼공정(선공정으로 칭함)이다. 이것 이후의 스텝 5는 스텝 4에서 처리되는 웨이퍼를 반도체칩안에 형성하는 조립스템(후처리로 칭함)이다. 이 스텝은 조립공정(다이싱과 본딩)과 패키징(침봉합)을 포함한다. 스텝 6은 동작체크, 내구성체크와 스텝 5에 의해 형성되는 반도체소자에 대한 체크가 수행되는 관측스텝이다. 이러한 처리로서, 반도체소자는 완성되고 선적된다(스텝 7)
도 91을 웨이퍼처리의 상세를 도시하는 흐름도이다.
스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화하기 위한 산화처리공정이다. 스텝 12는 웨이퍼면상에 절연층을 형성하기 위한 CUD처리공정이다. 스텝 13은 증착에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성하기 위한 전극형성처리과정이다. 스텝 14는 이온을 웨이퍼에 주입하기 위한 이온주입처리공정이다. 스텝 15는 웨이퍼에 리지스트(감광성재료)를 도포하기 위한 리지스트처리공정이다. 스텝 16은, 노광에 의해, 상기 설명하는 노광장치를 개재하여 마스크의 회로패턴을 웨이퍼상에 프린트하기 위한 노광처리공정이다. 스텝 17은 노광웨이퍼를 현상하기 위한 현상처리고정이다. 스텝 18은 현상된 리지스트상이외의 부분을 제거하기 위한 에칭처리공정이다. 스텝 19는 에칭처리공정을 실행한 후에 웨이퍼상에 잔류하는 레지스트재료를 분리하기 위한 레지스트분리처리공정이다. 이러한 처리공정을 반복함으로써, 회로패턴은 기판상에 중첩하여 형성된다.
이러한 처리공정으로서, 고밀도 마이크로디바이스는 제작될 수 있다. 상기 설명한 실시예에 있어서, 투영노광장치는 레티클(3)의 전체회로패턴이 웨이퍼상에 한번에 프린트되는 타입의 투영노광장치이다.
이를 대신하여, 본 발명은 레이저광원으로부터의 광이 조명광학장치를 개재하여 레티클의 회로패턴의 일부에 투영되는 스케닝타입의 투영노광장치에 적용될 수 있고, 레티클과 기판은 상대적으로 투영광학계와 투영광학계의 광축방향에 수직인 방향으로 주사적으로 이동됨으로써, 레티클의 회로패턴은 웨이퍼상에 투영되고 프린트된다.
본 발명은 여기에 설명되는 구조를 참조하여 설명되고 있으나, 설정된 상세내용에 한정되지 않고 이 출원은 다음의 청구항의 범위 또는 개량목적내에서 발생될 수 있는 수정 또는 변화 등을 커버하도록 의도된다.
본 발명은 비구면을 유효하게 사용하여 구성렌즈개수를 줄이고 수차를 보정함으로써 노광영역전반에 걸쳐서 높은 광학성능을 구비하고, 고 NA화, 넓은 투영노광영역을 용이하게 달성할 수 있는 투영광학계 및 이를 사용한 투영노광장치를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수치예 1에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 2는 수치예 1에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하는 그래프
도 3은 수치예 1의 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 4는 본 발명의 수치예 2에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 5는 수치예 2에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 6은 수치예 2에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 7은 본 발명의 수치예 3에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 8은 수치예 3에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 9는 수치예 3에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 10은 본 발명의 수치예 4에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 11은 수치예 4에 의한 투영광학계의의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 12는 수치예 4에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 13은 본 발명의 수치예 5에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 14는 수치예 5에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 15는 수치예 5에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 16은 본 발명의 수치예 6에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 17은 수치예 6에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 18은 수치예 6에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 19는 본 발명의 수치예 7에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 20은 수치예 7에 의한 투영광학계의 비구면의 극소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 21은 수치예 7에 의한 투영광학시스템의 수차를 도시하는 도면
도 22는 본 발명의 수치예 8에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 23은 수치예 8에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 24는 수치예 8에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 25는 본 발명의 수치예 9에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 26은 수치예 9에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 27은 수치예 9에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 28은 본 발명의 수치예 10에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 29는 수치예 10에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 30은 수치예 10에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 31은 본 발명의 수치예 11에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 32는 수치예 11에 의한 투영노광장치의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 33은 수치예 11에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 34는 본 발명의 수치예 12에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈다면도
도 35는 수치예 12에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 36은 수치예 12에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 37은 본 발명의 수치예 13에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 38은 수치예 13에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 39는 수치예 13에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 40은 본 발명의 수치예 14에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 41은 수치예 14에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하는 그래프
도 42는 수치예 14에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 43은 본 발명의 수치예 15에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 44는 수치예 15에 의한 투영광학계의 비구면의 극소곡률력의 변화를 설명하는 그래프
도 45는 수치예 15에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 46은 본 발명의 수치예 16에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 47은 수치예 16에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 48은 수치예 16에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 49는 본 발명의 수치예 17에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 50은 수치예 17에 의한 투영광학계의 비구면의 로컬커버처파워의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 51은 수치예 17에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 52는 본 발명이 적용되는 3 그룹시스템의 광학기능을 설명하기 위한 계략도
도 53은 본 발명에 적용되는 5그룹시스템의 광학기능을 설명하기 위한 계략도
도 54는 본 발명에 적용되는 7그룹시스템의 광학기능을 설명하기 위한 계략도
도 55는 본 발명의 수치예 1에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 56은 수치예 18에 의한 투영광학시스템의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 57은 수치예 18에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 58은 본 발명의 수치예 19에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 59는 수치예 19에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 60은 수치예 19에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 61은 본 발명의 수치예 20에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 62는 수치예 20에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 63은 수치예 20에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 64는 본 발명의 수치예 21에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 65는 수치예 21에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 66는 수치예 21에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 67은 본 발명의 수치예 22에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 68은 수치예 22에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 69는 수치예 22에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 70은 본 발명의 수치예 23에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 71은 수치예 23에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 72는 수치예 23에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 73은 본 발명의 수치예 24에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 74는 수치예 24에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 75는 수치예 24에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 76은 본 발명의 수치예 25에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 77은 수치예 25에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 78은 수치예 25에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 79는 본 발명의 수치예 26에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 80은 수치예 26에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 81은 수치예 26에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 82는 본 발명의 수치예 27에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 83은 수치예 27에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 84는 수치예 27에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 85는 본 발명의 수치예 28에 의한 투영노광장치용 투영광학계의 렌즈단면도
도 86은 수치예 28에 의한 투영광학계의 비구면의 국소곡률력의 변화를 설명하기 위한 그래프
도 87은 수치예 28에 의한 투영광학계의 수차를 도시하는 도면
도 88은 본 발명에 이용가능한 비구면처리시스템의 계략도
도 89는 본 발명의 실시예에 의한 반도체디바이스제작시스템의 주요부분의 블럭도
도 90은 반도체디바이스제작공정의 흐름도
도 91은 도 90의 흐름도의 절차에 있는 웨이퍼처리의 상세내용을 설명하기 위한 흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
501: 기판 502: 기판회전메커니즘
503: 스테이지 504: 구면패드
505: 구면패드회전메커니즘 506: 부하제어메커니즘
507: 연마액체공급노즐 508: 연마액체
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- 물체의 화상을 화상면 위에 투영하고, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군을 물체쪽으로부터 차례대로 포함하는 투영광학계로서,15 > │hb/h│＞ 0.35의 관계(여기서, h는 축상마지널광선의 높이이고, hb는 최축외주광선의 높이임)를 만족하는 위치에 배치되는 2개의 비구면을 포함하고;0.02 > │△ASPH/L│＞ 1.0 ×10-6의 관계(여기서, △ASPH는 2개의 비구면의 각각의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 공액거리임)를 만족하고;상기 2개의 비구면은, 그 지역 곡률 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 상호 반대부호로 변화하는 영역을 포함하고,상기 투영광학계의 부의 렌즈군의 파워의 총계를 ø0로 하면,70 > │Lxø0│>17의 관계(ø0 = ∑ø0i이고, 여기서 ø0i가 i번째 부의 렌즈군의 파워임)를 만족하고;상기 2개의 비구면은 상기 제 1 및 제 2렌즈군에 각각 형성되거나, 또는 상기 2개의 비구면의 양쪽 모두가 상기 제 2렌즈군에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 제 47항에 있어서,상기 2개의 비구면은,15 > │hb/h│＞0.35의 관계를 만족하는 연속적인 표면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 제 47항에 있어서,상기 2개의 비구면 중의 적어도 1개의 면은 부의 렌즈군에 형성되고,상기 적어도 1개의 비구면은, 그 지역 곡률 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 부의 방향으로 점차적으로 증가하거나 정의 방향으로 점차적으로 감소하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 광원으로부터의 광에 의해 물체를 조명하는 조명광학계와;광을 물체로부터 화상면 위로 투영하고 제 47항에 기재된 투영광학계와;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
- 제 50항에 기재된 투영노광장치를 사용하여, 화상면 위에 배치된 웨이퍼를 노광하는 공정과;노광된 웨이퍼를 현상하는 공정과:를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
- 물체의 화상을 화상면 위에 투영하고, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군을 물체쪽으로부터 차례대로 포함하는 투영광학계로서,상기 투영광학계는, 상기 제 1렌즈군과 제 2렌즈군내에서,15 > │hb/h│＞ 0.35의 관계(여기서, h는 축상마지널광선의 높이이고, hb는 최축외주광선의 높이임)를 만족하는 소정의 위치에 배치되는 복수의 비구면을 포함하고;0.02 > │△ASPH/L│＞ 1.0 ×10-6의 관계(여기서, △ASPH는 상기 복수의 비구면 중의 적어도 1개의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 공액거리임)를 만족하고;상기 적어도 1개의 비구면은, 그 지역 곡률 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 부의 방향으로 점차적으로 증가하거나 또는 정의 방향으로 점차적으로 감소하는 영역을 포함하고;상기 투영광학계의 부의 렌즈군의 파워의 총계를 ø0로 하면,70 > │Lxø0│>17의 관계(ø0 = ∑ø0i이고, 여기서 ø0i가 i번째 부의 렌즈군의 파워임)를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 제 52항에 있어서,상기 복수의 비구면은 상기 제 2렌즈군에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 제 52항에 있어서,상기 정의 렌즈군은,15 > │hb/h│＞0.35의 관계를 만족하는 위치에 적어도 1개의 비구면을 가지고,상기 적어도 1개의 비구면은, 그 지역 굴곡 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 정의 방향으로 점차적으로 증가하거나 또는 부의 방향으로 점차적으로 감소하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 광원으로부터의 광에 의해 물체를 조명하는 조명광학계와;광을 물체로부터 화상면 위로 투영하고 제 52항에 기재된 투영광학계와;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
- 제 55항에 기재된 투영노광장치를 사용하여, 화상면 위에 배치된 웨이퍼를 노광하는 공정과;노광된 웨이퍼를 현상하는 공정과:를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
- 물체의 화상을 화상면 위에 투영하고, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군을 물체쪽으로부터 차례대로 포함하는 투영광학계로서,15 > │hb/h│＞ 0.35의 관계(여기서, h는 축상마지널광선의 높이이고, hb는 최축외주광선의 높이임)를 만족하는 위치에 배치되는 2개의 비구면을 포함하고;0.02 > │△ASPH/L│＞ 1.0 ×10-6의 관계(여기서, △ASPH는 2개의 비구면의 각각의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 공액거리임)를 만족하고;상기 2개의 비구면은, 필드와 메리디오날 곡률 및 사지탈 횡수차를 정확하게 보정하도록 그 지역 곡률 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 상호 반대부호로 변화하는 영역을 포함하고,상기 투영광학계의 부의 렌즈군의 파워의 총계를 ø0로 하면,70 > │Lxø0│>17의 관계(ø0 = ∑ø0i이고, 여기서 ø0i가 i번째 부의 렌즈군의 파워임)를 만족하고;상기 2개의 비구면은 상기 제 1 및 제 2렌즈군에 각각 형성되거나, 또는 상기 2개의 비구면의 양쪽 모두가 상기 제 2렌즈군에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
- 물체의 화상을 화상면 위에 투영하고, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군을 물체쪽으로부터 차례대로 포함하는 투영광학계로서,상기 투영광학계는, 상기 제 1렌즈군과 제 2렌즈군내에서,15 > │hb/h│＞ 0.35의 관계(여기서, h는 축상마지널광선의 높이이고, hb는 최축외주광선의 높이임)를 만족하는 소정의 위치에 배치되는 복수의 비구면을 포함하고;0.02 > │△ASPH/L│＞ 1.0 ×10-6의 관계(여기서, △ASPH는 상기 복수의 비구면 중의 적어도 1개의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 공액거리임)를 만족하고;상기 적어도 1개의 비구면은, 필드와 메리디오날 곡률 및 사지탈 횡수차를 정확하게 보정하도록 그 지역 곡률 파워가 표면의 중심부로부터 외주부까지 부의 방향으로 점차적으로 증가하거나 또는 정의 방향으로 점차적으로 감소하는 영역을 포함하고;상기 투영광학계의 부의 렌즈군의 파워의 총계를 ø0로 하면,70 > │Lxø0│>17의 관계(ø0 = ∑ø0i이고, 여기서 ø0i가 i번째 부의 렌즈군의 파워임)를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
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