KR100792652B1 - 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈 - Google Patents

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슈스터카를-하인쯔
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칼 짜이스 에스엠테 아게
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    • G02B13/143—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation for use with ultraviolet radiation

Abstract

본 발명은 광다발의 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영투영렌즈에 관한 것이다. 표면(29)이 비구면체인 렌즈(L205, L305, L405, L505, L605)는 상기 제 1 요부(23) 앞에 배치되고/배치되거나 표면(27)이 비구면체인 렌즈(L210, L310, L409, L509, L609)는 상기 제 1 요부(23) 뒤에 배치된다.
리소그래피용 투광 대물렌즈

Description

마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈 {PROJECTION LENS FOR MICROLITHOGRAPHY}
본 발명은 6개의 렌즈 그룹으로 세분될 수 있는 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 관한 것이다. 제 1, 제 3, 제 5 및 제 6 렌즈 그룹은 양의 굴절력을 가지며, 제 2 및 제 4 렌즈 그룹은 각각 음의 굴절력을 갖는다. 하기에서는 렌즈 어셈블리가 렌즈 그룹으로 세분되는 것이 자세하게 기술되며, 이 경우 확대 방향은 광선을 기초로 한다.
제 1 렌즈 그룹은 양의 굴절력을 가지며, 양의 굴절력을 갖는 렌즈로 끝난다. 상기 제 1 렌즈 그룹에 의해서 볼록한 부분이 형성되며, 이 때 상기 볼록한 부분에 또한 음의 렌즈가 배치되는 것은 사소한 것이다.
제 2 렌즈 그룹은 전체 굴절력으로 볼 때 음이다. 상기 제 2 렌즈 그룹은 렌즈 표면이 오목하면서 이미지측에 형성된 렌즈를 제 1 렌즈로서 포함한다. 제 2 렌즈 그룹은 실제로 하나의 요부(waist)를 묘사하고 있다. 상기 요부가 포함되어 있는 한, 제 2 렌즈 그룹내에 소수의 포지티브 렌즈가 포함되는 경우에도 결정적이지는 않다.
제 3 렌즈 그룹은, 이미지측에 볼록한 렌즈 표면을 가지며 오목볼록 렌즈일 수 있는, 양의 굴절력을 갖는 렌즈로 시작된다. 제 1 렌즈로서 두꺼운 오목볼록 렌즈가 제공되면, 상기 렌즈 내부에서 렌즈 그룹의 분리가 의도될 수 있다.
제 4 렌즈 그룹은 음의 굴절력을 갖는다. 상기 제 4 렌즈 그룹은 음의 굴절력을 갖는 렌즈로 시작되고, 그 다음으로 음의 굴절력을 갖는 다수의 렌즈가 후속된다. 상기 렌즈 그룹에 의해서 하나의 요부가 형성된다. 양의 굴절력을 갖는 렌즈가 다만 짧은 거리에서만 광흐름에 영향을 미치고 그에 의해 제 4 렌즈 그룹의 요부의 형상이 유지되는 한, 상기 렌즈 그룹 내부에 또한 양의 굴절력을 갖는 렌즈가 배치되는지 않는지는 문제가 되지 않는다.
제 5 렌즈 그룹은 전체적으로 볼 때 양의 굴절력을 갖는다. 상기 제 5 렌즈 그룹의 제 1 렌즈는 이미지측에 볼록한 렌즈면을 갖는다. 제 5 렌즈 그룹에 의해서 하나의 볼록한 부분이 형성된다.
최대 직경을 갖는 렌즈 다음에는 제 5 렌즈 그룹에 있는 적어도 2개의 양의 렌즈가 후속되며, 이 경우에는 음의 렌즈도 또한 허용된다.
제 6 렌즈 그룹도 마찬가지로 전체적으로 양의 굴절력을 갖는다. 제 6 렌즈 그룹의 제 1 렌즈는 음의 굴절력을 갖고, 이미지측에서 오목한 렌즈 표면을 갖는다. 제 6 렌즈 그룹의 상기 제 1 렌즈는 볼록한 부분의 최대 직경에 비해 훨씬 더 작은 직경을 갖는다.
상기와 같은 투영 대물렌즈는 특히 마이크로리소그래피에 사용된다. 이 대물렌즈는 예를 들어 본 발명자의 참여하에 형성된 동일 출원인의 DE 198 55 108 A호, DE 198 55 157 A호, DE 198 55 158 A호 및 그곳에 인용된 선행 기술에 공지되어 있다. 상기 간행물들은 본 출원서의 내용도 될 수 있다.
상기와 같은 투영 대물렌즈는 통상적으로 순수하게 구면인 렌즈로 구성되는데, 그 이유는 구면을 위한 제조 기술 및 테스트 기술이 바람직하기 때문이다.
DE 198 18 444 A1호에는, 적어도 제 4 렌즈 그룹 또는 제 5 렌즈 그룹내에 비구면의 표면을 갖는 렌즈를 포함하는 투영 대물렌즈가 공지되어 있다. 상기 비구면의 표면에 의해서는 애퍼처 및 이미지 질의 상승에 도달될 수 있다. 도시된 투영 대물렌즈는 마스크 평면으로부터 초평면에 이르는 1200mm 내지 1500mm의 길이 연장부를 갖는다. 중요한 재료의 사용은 상기 길이와 연관이 있다. 상기와 같은 재료 사용에 의해서 높은 제조 비용이 야기되는데, 그 이유는 요구되는 높은 이미지 품질 때문에 다만 고품질의 재료만이 사용될 수 있기 때문이다. 직경이 대략 300mm까지의 비구면 렌즈가 필요한데, 이 렌즈의 제조는 비용이 특히 많이 소요된다. 전문 분야에서는, 요구되는 품질을 갖는 동시에 상기와 같이 큰 직경을 갖는 비구면 렌즈가 제조될 수 있는지의 여부가 불분명하다. 비구면의 표면이란, 회전 대칭이면서 구형이 아닌 모든 표면으로 이해할 수 있다. 특히 비구면의 렌즈 표면으로서는 회전 대칭 스플라인(spline)도 제공될 수 있다.
본 발명의 목적은, 재료의 사용이 감소되는 동시에 가급적 적은 렌즈를 포함하며, 양이나 크기면에서 가급적 작은 비구면 성질을 갖는 비구면 렌즈 표면이 사용되는 투영 대물렌즈를 제공하는 것이다. 상기와 같이 짧게 구성되는 높은 개구수의 투영 대물렌즈는 고비용으로 제조되어야 한다.
상기 목적은 특히 청구항 1 또는 3에 기술된 특징에 의해서 달성된다.
렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서 상기 렌즈 어셈블리의 전방 절반에 비구면의 렌즈 표면을 갖는 적어도 하나의 렌즈를 제공하는 조치에 의해서는, 높은 이미지 품질을 갖는 동시에 콤팩트하게 구성되는 투영 대물렌즈를 제공할 수 있는 가능성이 얻어진다.
양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈 그룹, 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈 그룹, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈 그룹, 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈 그룹, 각각 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈 그룹 및 제 6 렌즈 그룹(LG6)으로 구성된 6개의 렌즈 그룹으로 상기 렌즈 어셈블리를 세분할 때, 비구면 표면의 바람직한 위치는 제 2 렌즈 그룹의 마지막이다. 이 경우 비구면의 표면은 특히 제 2 렌즈 그룹의 마지막 렌즈상에 또는 제 3 렌즈 그룹의 처음에 배치되며, 특히 바람직하게는 제 3 렌즈 그룹의 제 1 렌즈상에 배치된다. 상기 비구면의 렌즈 표면에 의해서는 특히 이미지 필드 구역과 이미지 필드 가장자리 사이의 영역에 있는 이미지 에러의 보정이 가능해진다. 특별히 새져털 절단을 고려할 때 분명해지는 더 높은 수준의 이미지 에러가 보정될 수 있다. 새져털 절단면에서 볼 수 있는 상기 이미지 에러는 보정하기가 매우 어렵기 때문에, 상기와 같은 보정은 특히 중요한 기여가 된다.
청구항 2에 따른 실시예에서는 단 하나의 렌즈만이 비구면의 표면을 갖는 것이 제안된다. 이것은 제조 비용면에서 바람직한 영향을 미치는데, 그 이유는 정밀도가 높은 비구면의 표면이 현저한 기술적 비용 및 그로부터 결과되는 비용과 연관이 있기 때문이다. 정확히 하나의 비구면을 사용함으로써 비로서 매우 콤팩트한 투영 대물렌즈가 만들어질 수 있으며, 이 때 비구면에 소요되는 많은 비용은 중요하지 않은데, 그 이유는 필요한 재료를 줄이고 가공 및 테스트될 표면을 줄임으로써 현저한 비용 절감이 예상되기 때문이다.
적어도 하나의 제 1 요부를 포함하고, 상기 요부 앞과 뒤에 하나의 비구면의 표면을 갖는 렌즈 어셈블리를 제공하는 제 3 항에 따른 조치에 의해서, 특히 DUV 영역에 대해서 높은 이미지 품질 및 높은 개구수를 제공할 수 있는 렌즈 어셈블리가 만들어진다. 특히 상기와 같은 비구면의 표면을 사용함으로써, 이미지 품질이 높은 동시에 짧게 구성되는 투영 대물렌즈가 제공될 수 있다. 마이크로리소그래피에 사용되는 대물렌즈가 일반적으로 전체 연장부에 걸쳐 높은 재료 밀도를 가짐으로써, 결과적으로 현저한 재료 비용 절감은 길이 연장부의 감소와 연결된다. 특히 마이크로 리소그래피용 투영 대물렌즈에서는 다만 매우 높은 값의 재료들만이 사용될 수 있기 때문에, 요구되는 재료의 사용은 제조 비용에 상당한 영향을 미친다.
제 1 요부 앞에 배치된 비구면의 표면은 제 1 렌즈 그룹의 마지막에 또는 제 2 렌즈 그룹의 처음에 배치될 수 있다. 제 1 요부 뒤에 배치된 비구면의 표면을 제 2 렌즈 그룹의 마지막 렌즈상에 또는 제 3 렌즈 그룹의 제 1 렌즈상에 배치하는 것도 또한 바람직하다고 밝혀졌다.
제 1 요부 앞에 제공된 비구면의 표면에 의해서는, 특별히 이미지 필드 구역의 영역에 있는 코마(coma)의 보정이 목표한대로 가능해진다. 상기 비구면의 렌즈 표면은 접선 방향의 절단 및 새져털 방향의 절단시의 비스듬한 비구면 수차(aberration)에 다만 적은 영향만을 미친다. 그와 달리 요부 뒤에 있는 비구면의 렌즈 표면에 의해서는 특히 이미지 필드 구역과 이미지 필드 가장자리 사이의 영역에서의 비스듬한 새져털 수차가 보정될 수 있다.
따라서 제 2 비구면 렌즈 표면을 제공하는 것은, 개구수가 높은 경우에 코마에 의해서 생기는 이미지 품질의 저하를 저지하기 위한 중요한 조치가 된다.
특히 개구수가 매우 높은, 청구항 7, 10에 따른 적용예에서는, 제 3 비구면 렌즈 표면을 제 3 렌즈 그룹내에 제공하는 것이 유리하다는 것을 확인할 수 있다.
청구항 9에 따르면, 코마의 폭넓은 보정을 위한 비구면을 갖는 렌즈를 제 6 렌즈 그룹내에서 특히 이미지 필드 가장자리의 영역에도 제공하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 특히 제 6 렌즈 그룹의 제 1 렌즈가 상기 비구면 렌즈 표면을 위해 예정된 위치로서 확인되었다.
제 3 렌즈 그룹의 마지막 렌즈상에 추가의 비구면 표면을 제공함으로써 또한 이미지 품질이 동일한 경우에 청구항 10에 따른 개구수의 상승도 가능해진다.
반경이 긴 비구면을 제공하는 것은 청구항 17에 따른 본 발명의 장점인데, 그 이유는 반경이 긴 렌즈면의 제조 및 테스트가 더 간단하기 때문이다. 상기 표면은 휨이 적다는 이유에서 처리 장치에 접근이 용이하다. 특히 반경이 긴 표면은 데카르트식 좌표를 이용한 측정 방법에 접근이 용이하다.
청구항 13에 따르면, 200nm 이하의 조명 파장용으로 설계된 투영 대물렌즈에서는 색지움 효과를 위해 밴드폭이 얇은 광원을 사용하는 경우에도 렌즈의 더 강력 한 확산으로 인해 적어도 2개의 상이한 재료를 상기 렌즈를 위해서 사용하는 것이 바람직하다고 나타났다.
석영 유리 외에 특히 플루오르화물, 특히 CaF2가 적합한 재료로서 공지되어 있다.
청구항 14에 따르면, 제 5 렌즈 그룹내에서 애퍼처 조리개 앞에 배치된 적어도 2개의 렌즈를 CaF2로 이루어진 횡방향 색수차를 보정하기 위해 제공하는 것이 바람직하다고 확인되었다.
청구항 15에 따라 색수차를 추가로 보정하기 위해서는, 양의 CaF2 렌즈 및 후속하는 음의 석영 렌즈를 이용하여 애퍼처 조리개 뒤에 색지움 렌즈를 통합하는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치는 비구면의 부분들을 보정하는데 유리하게 작용한다. 애퍼처 조리개 뒤에 있는 렌즈들에 의해서 특히 종방향 색수차가 보정될 수 있다.
일반적으로는 투영 대물렌즈의 길이 연장부의 단축에 의해서만 종방향 색수차가 감소된다. 따라서 본 발명에 따른 대물렌즈에서는, CaF2 렌즈의 사용을 줄일 때에 우수한 색지움 효과에 도달될 수 있다.
바람직한 추가의 조치들은 종속항에서 기술된다.
본 발명은 몇가지 실시예를 참조하여 하기에서 자세히 설명된다.
도 1은 투영 노광 장치의 개략도이다.
도 2는 비구면의 렌즈 표면을 갖는 투영 대물렌즈의 제 1 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
도 3은 2개의 비구면 렌즈 표면을 갖는 제 2 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
도 4는 3개의 비구면 렌즈 표면을 갖는 제 3 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
도 5a 내지 5g는 접선 방향의 횡방향 수차를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6g는 새져털 방향의 횡방향 수차를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 7f는 상기 절단면을 참조한 제 3 렌즈 어셈블리의 그루우브 에러를 나타낸 도면이다.
도 8은 3개의 비구면 렌즈 표면을 갖는 제 4 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
도 9는 4개의 비구면 렌즈 표면을 갖는 제 5 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
도 10은 4개의 비구면 렌즈 표면을 갖는 제 6 렌즈 어셈블리의 렌즈 절단면이다.
먼저 투영 노광 장치의 원리적인 구성이 도 1을 참조하여 기술된다. 투영 노광 장치(1)는 조명 장치(3) 및 투영 대물렌즈(5)를 포함한다. 상기 투영 대물렌즈는 애퍼처 조리개(AP)를 갖는 렌즈 어셈블리(19)를 포함하며, 이 경우 렌즈 어셈블리(19)에 의해서 광축(7)이 결정된다. 조명 장치(3)와 투영 대물렌즈(5) 사이에는 마스크(9)가 배치되며, 이 마스크는 마스크 홀더(11)에 의해서 광경로 내부에 지지된다. 마이크로 리소그래피에서 사용되는 이와 같은 마스크(9)는 마이크로미터 내지 나노미터 크기의 구조물을 포함하는데, 이 구조물은 투영 대물렌즈(5)에 의해서, 1/10 까지, 특히 1/4 만큼 축소되어 이미지 평면(13)상에 투영된다. 이미지 평면(13)내에서는 기판 홀더(17)에 의해서 위치 설정된 기판 또는 웨이퍼(15)가 지지된다. 아직 해체 가능한 최소 구조물들은 조명을 위해 사용되는 광의 파장(λ) 및 투영 대물렌즈(5)의 개구수에 의존하며, 이 경우 최대로 달성 가능한 투영 노광 장치(1)의 해상도는 조명 장치(3)의 파장이 감소됨에 따라서 그리고 투영 대물렌즈(5)의 개구수가 증가됨에 따라서 상승한다.
투영 대물렌즈(5)는 본 발명에 따라 높은 해상도를 제공하기 위한 적어도 하나의 비구면을 갖는다.
렌즈 어셈블리(19)의 다양한 실시예들은 도 2-4 및 8-10에서 보여진다.
하기에서는 이미지의 질 및 해상도에 대한 높은 요구 사항들을 위해 설계된 투영 대물렌즈(5), 특히 상기 대물렌즈의 렌즈 어셈블리(19)가 자세하게 기술된다. 개별 렌즈들(L101-L130, L201-L230, L301-L330, L401-L429, L501-L529, L601-L629)의 데이터는 관련 표들에서 개별적으로 알 수 있다. 모든 렌즈 어셈블리(19)는 적어도 하나의, 비구면의 렌즈면(27)을 포함한다.
상기 비구면들은 하기의 방정식으로 기술되며,
Figure 112001000757037-pct00001
상기 식에서 P는 표에 제공된 비구면 상수(C1 내지 Cn)를 갖는 반경(h)의 함수로서의 새져털 높이(광축(7)에 대한 높이)이다. R은 표에 제공된 곡률 반경이다.
도 2에 도시된 렌즈 어셈블리(19)는 29개의 렌즈 및 L101-L130으로 표기되는 하나의 평탄 병렬 플레이트를 포함한다. 상기 렌즈 어셈블리(19)는 6개의 렌즈 그룹으로 세분될 수 있으며, LG1은 제 1 렌즈 그룹에 대해서 그리고 LG6는 제 6 렌즈 그룹에 대해서 표기된다. 제 1, 제 3, 제 5 및 제 6 렌즈 그룹은 양의 굴절력을 갖는데 반해, 제 1 요부(23) 및 제 2 요부(25)에 의해서 형성되는 제 2 렌즈 그룹(LG2) 및 제 4 렌즈 그룹(LG4)은 음의 굴절력을 갖는다. 상기 렌즈 그룹(19)은 KrF-엑시머 레이저에 의해서 형성되는 파장(λ = 193.3nm)용으로 설계되었으며, 하나의 비구면 렌즈면(27)을 갖는다. 애퍼처가 0.75인 경우에는 상기 렌즈 어셈블리(19)에 의해서 해체 가능한 0.10㎛의 구조물 폭이 얻어진다. 상기 렌즈 어셈블리를 통해 투과된 광은 물체측에서 파면이 구모양인 형태로 확대된다. 상기 대물렌즈에서는, RMS-팩터로도 표기되는 이상적인 파면의 최대 편차는 λ = 193.3nm인 파장과 관련하여 10.4mλ이다. 이미지 필드의 대각선은 28nm에 달한다. 대물렌즈 평면에 대한 마스크 평면의 전체 길이는 단지 1000mm에 달하며, 렌즈 하나의 최대 직경은 235mm에 달한다.
상기 실시예에서 상기 비구면 렌즈 표면(27)은 조명 장치를 마주보고 있는 렌즈(L110)의 측면상에 배치된다.
상기 비구면 렌즈 표면(27)에 의해서 비로서 전술한 우수한 출력 데이터를 갖는 투영 대물렌즈를 제공하는 것이 가능해졌다. 상기 비구면 렌즈면(27)은 이미지 에러를 보정하기 위해서, 그리고 이미지의 질이 동일한 경우에 요구되는 전체 길이를 감소시키기 위해서 이용된다. 본 경우 상기 비구면(27)에 의해서는 특히 이미지 구역과 이미지 필드 가장자리 사이의 영역에 있는 더 높은 수준의 이미지 에러가 보정된다. 상기 보정은 특히 이미지의 품질을 새져털 방향으로 높이는 작용을 한다.
파장이 더 짧으면 사용 가능한 렌즈 재료의 확산이 증대된다. 그 결과 193nm 또는 157nm와 같은 짧은 파장용의 투영 대물렌즈에서는 이미지 색수차가 강하게 나타난다. 따라서 193nm용의 통상의 실시예는 플린트로서의 석영 유리 및 크론으로서의 CaF2를 무색화를 위한 렌즈 재료로서 포함한다.
문제가 있는 CaF2를 전체적으로 최소로 사용하는 경우, 제 3 렌즈 그룹(LG3)내에 있는 하나의 CaF2 렌즈(L114)는 재료의 동질성에 대해 높은 요구를 제기하는데, 그 이유는 상기 렌즈가 애퍼처 조리개(AP)로부터 멀리 떨어져 배치되어 있기 때문이다. 그러가 상기 렌즈는 그 대신에 요구도가 높은 CaF2의 사용 가능성을 훨씬 개선시키는 근소한 직경을 갖는다.
횡방향 색수차를 보정하기 위해서 3개의 CaF2 렌즈(L119, L120, L121)가 제 5 렌즈 그룹(LG5)에 있는 애퍼처 조리개(AP) 앞에 배치되어 있다. 애퍼처 조리개(AP) 바로 뒤에는 색지움 렌즈(achromat)가 배치되어 있는데, 이 렌즈는 볼록 CaF2 렌즈(L122) 및 석영 유리로 이루어진 후속하는 오목볼록 렌즈(L123)로 구성된다. 상기 CaF2 렌즈는 광흐름 때문에 CaF2 렌즈(L114)보다 품질이 더 낮을 수 있는데, 그 이유는 중앙 영역에서의 품질의 편차가 동시에 모든 이미지 필드 영역에 대해서 더 용이하게 보정될 수 있기 때문이다(조절시의 렌즈 회전에 의해서).
추가의 CaF2 렌즈(L129)는 제 6 렌즈 그룹내에 배치되어 있다. 조사(압밀 작용; compaction)의 결과로 야기되는 렌즈 가열 및 굴절률 변동의 영향이 CaF2로 이루어진 상기 렌즈에 의해서 감소될 수 있다.
L101-L130에 대한 개별 데이터들은 표 1a 및 표 1b 에서 알 수 있다. 광학적으로 이용되는 모든 CaF2렌즈의 직경은 235mm보다 더 작다. CaF2의 사용 가능성은 요구되는 직경에 따라서 더욱 한정되기 때문에, 사용되는 CaF2렌즈의 요구되는 직경은 매우 중요하다.
도 3에는 λ = 248nm용으로 설계된 렌즈 어셈블리(19)의 단면이 도시되어 있다. 상기 렌즈 어셈블리(19)는 2개의 비구면 렌즈면(27, 29)을 갖는다. 제 1 비구면 렌즈면(27)은 렌즈(L210)상에 이미지측으로 배치되어 있다. 상기 제 2 비구면 렌즈 표면(27)을 조명 장치를 향하고 있는 렌즈(L211)의 측면상에 배치하는 것도 생각할 수 있다. 2개의 렌즈(L210 및 L211)는 비구면 렌즈 표면(27)을 수용하기 위해서 예정되어 있다. 렌즈(L210 및 L211) 대신에 하나의 비구면 렌즈 표면을 갖는 오목볼록 렌즈를 제공하는 것도 생각할 수 있다. 제 2 비구면 렌즈 표면(29)은 제 1 렌즈 그룹의 끝 영역, 즉 조명 장치(3)를 마주보고 있는 렌즈(L205)의 측면상에 배치되어 있다. 상기 비구면 렌즈 표면(29)을 그 다음 렌즈(L206)상에서 제 2 렌즈 그룹의 처음 부분에 배치하는 것도 생각할 수 있다.
임팩트되는 광선이 개별 표면 법선에 대해 큰 각을 취하게 되는 렌즈 표면상에 비구면(27, 29)을 배치하는 경우에는 매우 큰 효과가 얻어진다. 이 경우에는 특히 임팩트 각의 큰 변동이 중요하다. 도 10에서는 비구면 렌즈 표면(31)에서의 sin i의 값이 0.82의 값까지 도달된다. 그 결과 본 실시예에서는, 렌즈(L210, L211)의 서로 마주보고 있는 렌즈 표면이 대응하는 렌즈(L210, L211)의 각각의 다른 렌즈 표면에 비해 광흐름에 더 큰 영향을 미치게 된다.
길이가 1000mm이고 최대 렌즈 직경이 237.3mm인 경우에는 상기 렌즈 어셈블리가 248.38nm의 파장에서 0.75의 개구수를 갖는다. 이미지 필드의 대각선은 27.21mm에 달한다. 0.15㎛의 구조물 폭이 얻어질 수 있다. 이상적인 파면(wave- front)의 최대 편차는 13.0mλ에 달한다. 상기와 같은 출력 데이터가 얻어지는 정확한 렌즈 데이터는 표 2a 와 표 2b 에서 볼 수 있다.
248.38nm 파장용의 렌즈 어셈블리의 다른 실시예는 도 4에 도시되어 있다. 상기 렌즈 어셈블리(19)는 각각 하나의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31)을 갖는 3개의 렌즈(L305, L310, L328)를 포함한다. 상기 비구면 렌즈 표면(27, 29)은 도 3에 나타난 위치에서 끝난다. 상기 비구면 렌즈 표면(27)에 의해서는 이미지 필드 구역을 위해 중간 수준의 코마가 조절될 수 있다. 이 때 단면에 대한 반작용은 접선 방향으로 및 새져털 방향으로 적어진다.
제 3의 추가 비구면 렌즈 표면(31)은 렌즈(L328)상에서 마스크측으로 배치된다. 상기 비구면 렌즈 표면(31)은 이미지 필드 가장자리 쪽으로 코마의 보정을 지지한다.
파장이 248.38nm이고, 길이가 단지 1000mm이며, 최대 렌즈 직경이 247.2mm인 경우에는, 상기 3개의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31)에 의해서 0.77의 더욱 증가된 개구수 및 전체 이미지 필드에서 우수하게 해체될 수 있는 0.14㎛의 구조물 폭이 얻어진다. 이상적인 파면의 최대 편차는 12.0mλ에 달한다.
LG5에 있는 렌즈의 직경을 유지하고, 거의 0이 되어야 하는 본 시스템에 바람직한 펫츠발 총합을 유지하기 위해서, 제 3 렌즈 그룹(LG3)에 있는 3개의 렌즈(L312, L313, L314)는 확대된다. 상기 3개의 렌즈 그룹(L312-L314)을 위해 필요한 축방향 공간을 마련하기 위해서, 다른 렌즈의 두께 및 그와 함께 특히 제 1 그룹(LG1)의 렌즈의 직경은 감소된다. 이것은 제한된 공간내에서 매우 큰 이미지 필드 및 애퍼처를 제공하기 위한 특이한 방법이다.
상기 렌즈 어셈블리에 의해서 달성되는 높은 이미지 품질은 도 5a - 5g, 도 6a - 6g 및 도 7a - 7f에서 확인할 수 있다.
도 5a - 5g는 이미지 높이(Y')(mm로)를 위해서 자오선 방향으로의 횡방향 수차(DYM)를 보여준다. 모두 최고의 DW'까지 야기된 흐름을 보여준다.
도 6a - 6g는 동일한 이미지 높이를 위해서 새져털 방향으로의 횡방향 수치(DZS)를 절반 애퍼처 각(DW')의 함수로서 보여준다.
도 7a - 7f는 동일한 이미지 높이를 위해서 전체적으로 거의 0 인 홈형상의 에러(DYS)를 나타낸다.
정확한 렌즈 데이터들은 표 3a 와 표 3b 에서 얻을 수 있으며, 표 3a 와 표 3b 에서는 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31)이 높은 이미지 품질을 보장하는 데 상당한 부분을 담당한다.
λ = 248.38nm인 파장용의 추가 렌즈 어셈블리는 도 8에 도시되어 있다. 길이가 단지 1000mm인 경우에는 상기 렌즈 어셈블리(19)가 다만 3개의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31)에서 0.8의 개구수를 가지며, 대각선이 27.21mm 에 달하는 전체 이미지 필드에서는 우수하게 해체될 수 있는 0.13㎛ 의 구조물 폭을 갖는다. 최대 렌즈 직경은 255mm에 달하며, 제 5 렌즈 그룹(LG5)의 영역에서 나타난다. 상기 렌즈 직경은 대각선이 27.21mm인 이미지 필드에서 0.8의 애퍼처에 비해 매우 작다. 3개의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 33) 모두 렌즈 어셈블리(19)의 전방 렌즈 그룹(LG1 - LG3)에 배치되어 있다. 상기 렌즈 어셈블리에서 이상적인 파면의 편차는 단지 9.2mλ이다.
상기 렌즈 어셈블리(19)의 정확한 렌즈 데이터는 표 4a 와 표 4b 에서 얻을 수 있다.
제 4의 추가 구면(33)을 렌즈(L513)의 조명 장치와 마주보고 있는 측면상에 제공함으로써, 0.8의 개구수가 0.85까지 더욱 상승될 수 있다. 개구수가 0.70인 경우에 이미지측에서 88.8°의 각도에 비해 116.4°의 개방각을 결과적으로 얻어내는 상기와 같이 높은 개구수는 대각선이 27.21mm인 이미지 필드에서 유일한 것이다. 우수하게 해체될 수 있는 구조물 폭은 0.12㎛에 달하고, 이상적인 파면의 최대 편차는 다만 7.0mλ에 달한다. 상기와 같은 렌즈 어셈블리(19)는 도 9에 도시되어 있으며, 이 경우 정확한 렌즈 데이터는 표 5a, 및 표 5b 에서 얻을 수 있다.
전술한 실시예인 도 1 - 도 3 및 St.d.T.DE198 18 444 A호에 비해 상기 렌즈 어셈블리(19)에서는 마지막 2개의 렌즈가 하나의 렌즈로 통합된다. 상기와 같은 조치에 의해서 렌즈 제조시의 경비 절감 외에 끝 영역에서 렌즈 마운트가 절약될 수 있으며, 그럼으로써 추가 장치, 특히 포커스 센서를 위한 공간이 만들어진다.
도 10에는 λ = 157.63인 파장용으로 설계된 렌즈 어셈블리(19)가 도시되어 있다. 상기 렌즈 어셈블리에 의해서 조명될 수 있는 이미지 필드는 이미지 필드 대각선이 14.3mm인 6 x 13mm 까지 축소되어 상기 피어싱(piercing)-방법에 매칭된다.
길이가 단지 579.5mm이고 최대 직경이 167mm인 경우에는 4개의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)에 의해서 0.85의 개구수 및 우수하게 해체될 수 있는 0.07㎛의 구조물 폭이 얻어질 수 있다. 파장이 λ = 157.63nm인 경우에 이상적인 파면의 편차는 9.5mλ이다.
짧은 파장으로 인해 석영 렌즈의 흡수가 상당히 높음으로써, 결과적으로 렌즈 재료로서의 CaF2에 접근 회수가 증가된다. 요부(23, 25)의 영역, 즉 제 2 및 제 4 렌즈 그룹(LG2 및 LG4)내에는 소수의 석영 유리 렌즈가 제공된다. 상기 석영 유리 렌즈는 최고의 투과성을 가져야 한다. 오목볼록 렌즈(L625)의 형태로 된, 석영 유리로 이루어진 추가의 렌즈는 색지움 렌즈를 형성하기 위해서 렌즈 그룹(LG5)내에 제공된다. 렌즈 그룹(LG6)의 비구면 렌즈 표면을 갖는 렌즈(L628)도 석영 유리로 이루어진다. 그에 의해 비구면(33)은 더 용이하게 가공될 재료 상에 형성된다.
그럼으로써 상기 렌즈 어셈블리(19)의 종방향 색수차는 상기와 같은 최고의 애퍼처에서도 매우 작다.
도시된 실시예들은, 직경이 큰 비구면(27, 29, 31, 33)이 특히 제 5 렌즈 그룹내에 있지 않은 경우에도 우수한 출력 데이터를 얻을 수 있다는 사실을 보여준다. 사용된 작은 비구면 렌즈면들은 우수하게 완성 및 테스트될 수 있다.
실시예들에서 언급된 렌즈 어셈블리(19)는 다만 청구항들에 의해서 결정된 설계 공간만을 보여준다. 물론 상기 실시예를 참조하여 구체화된 장점들은 청구항 및 상기 항들의 조합에 따라 서로 조합될 수 있다.
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Claims (32)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 광다발의 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서,
    비구면의 표면(29)을 갖는 렌즈(L205, L305, L405, L505, L605)가 상기 제 1 요부(23) 앞에 배치되거나, 비구면의 표면(27)을 갖는 렌즈(L210, L310, L409, L509, L609)가 상기 제 1 요부(23) 뒤에 배치되거나, 또는
    비구면의 표면(29)을 갖는 렌즈는 상기 제 1 요부(23) 앞에 배치되며, 비구면의 표면(27)을 갖는 렌즈는 제 1 요부(23) 뒤에 배치되고,
    상기 렌즈 어셈블리(19)는 이미지측에서 적어도 0.8의 개구수를 가지며,
    모든 비구면의 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)은 적어도 300mm 의 최대 곡률 반경(R)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    비구면의 표면(27, 29)을 갖는 렌즈들(L205 및 L210, L305 및 L310, L405 및 L409, L505 및 L509, L605 및 L609) 사이에 적어도 2개의 비구면 렌즈(L206-L209; L306-L309; L406-L408; L506-L508; L606-L608)가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리가 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈 그룹(LG1), 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈 그룹(LG2), 음의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈 그룹(LG3), 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈 그룹(LG4) 및 각각 양의 굴절력을 갖는 제 5 및 제 6 렌즈 그룹(LG5, LG6)을 포함하며, 상기 제 1 렌즈 그룹(LG1)이 비구면의 표면(29)을 갖는 렌즈(L205, L305, L405, L505, L605)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 요부(23) 앞에 있는 제 2 렌즈 그룹(LG2)내에 비구면 렌즈(29)가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈 그룹(LG3)이 비구면의 면(27, 33)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈 그룹(LG2)이 요부(23) 뒤에 배치된 비구면의 표면(27)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 6 렌즈 그룹(LG6)이 비구면의 표면(31)을 갖는 렌즈(L328, L528, L628)를 첫번째 렌즈로서 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  10. 제 5 항 또는 제 9 항에 있어서,
    제 3 렌즈 그룹(LG3)의 마지막 렌즈(L513)가 비구면의 표면(33)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  11. 제 3 항 내지 제 6 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 280mm 의 최대 렌즈 직경을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  12. 삭제
  13. 제 3 항 내지 제 6 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 적어도 2개의 상이한 렌즈 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  14. 제 6 항에 있어서,
    애퍼처 조리개 앞에 있는 적어도 2개의 마지막 양의 렌즈(L120 및 L121, L619-L621)는 CaF2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 색지움 렌즈(37)를 형성하기 위해서 CaF2로 이루어진 양의 렌즈(39)를 포함하며, 상기 렌즈 다음에 석영 유리로 이루어진 음의 렌즈(41)가 후속되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  16. 제 5 항, 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 6 렌즈 그룹(LG6)이 CaF2로 이루어진 하나의 렌즈(L129, L629)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  17. 삭제
  18. 제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 마이크로리소그래피용 투영 대물렌즈에 있어서,
    상기 비구면의 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)의 직경이 렌즈 어셈블리(19)의 최대 직경의 90%보다 더 작은 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  19. 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치에 있어서,
    제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 투영 대물렌즈(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  20. 250nm보다 더 짧은 파장의 광선을 방출하는 광원으로서 엑시머 레이저를 포함하는 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치에 있어서,
    제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 투영 대물렌즈(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  21. 제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 대물렌즈 출구측에서 0.85 범위에 있는 높은 개구수를 가지며, 상기 렌즈 어셈블리(19)의 모든 렌즈(L501-L529)에서는 각각의 렌즈(L501-L529)상에 임팩트되는 광선의 모든 투영각의 사인-값이 렌즈 어셈블리(19)의 개구수보다 더 작은 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  22. 제 5 항, 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서,
    제 3 렌즈 그룹(LG3)의 최대 직경이 제 5 렌즈 그룹(LG5)의 최대 직경보다 적어도 10% 더 작은 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  23. 제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 어셈블리를 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서,
    적어도 하나의 비구면 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)에 적어도 sin i = 0.75의 각도 부하가 제공되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  24. 감광층이 제공된 기판을, 마스크 및 제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 어셈블리(19)를 포함하는 투영 노광 장치에 의하여 자외선 레이저광에 노광시킴으로써, 마스크상에 얻어진 견본에 상응하게 구조화하는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조화된 부품의 제조 방법.
  25. 제 3 항에 있어서,
    모든 비구면의 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)은 350 내지 1000mm 의 최대 곡률 반경(R)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  26. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 250mm의 최대 렌즈 직경을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  27. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)가 석영 유리 및 1플루오르화물 혹은 2플루오르화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  28. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 6 렌즈 그룹(LG6)에서 CaF2로 이루어진 렌즈(L129, L629)는 상기 렌즈 어셈블리(19)의 마지막 렌즈(L629)인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  29. 제 18 항에 따른 마이크로리소그래피용 투영 대물렌즈에 있어서,
    상기 비구면의 렌즈 표면(27, 29, 31, 33)의 직경이 렌즈 어셈블리(19)의 최대 직경의 80%보다 더 작은 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  30. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리가 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈 그룹(LG1), 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈 그룹(LG2), 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈 그룹(LG3), 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈 그룹(LG4),양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈 그룹(LG5), 양의 굴절력을 갖는 제 6 렌즈 그룹(LG6)을 포함하며, 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 끝에 있는 렌즈 또는 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 처음에 있는 렌즈가 비구면의 표면(27)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리(19)에서 단 하나의 렌즈(L110)가 비구면의 표면(27)을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  32. 제 24 항에 있어서,
    자외선 레이저광에 노광된 감광층을 현상한 후에 마스크상에 얻어진 견본에 상응하게 상기 기판을 구조화하는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조화된 부품의 제조 방법.
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