KR100991590B1 - 침지 리소그래피용 굴절 투영 대물렌즈 - Google Patents

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Abstract

침지 마이크로리소그래피에 적합한 순 굴절 투영 대물렌즈는 다섯 개의 렌즈군을 가지는 단일-웨이스트 시스템으로서 설계되며, 이 경우에서 음의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 양의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 음의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 양의 굴절력을 가지는 제4렌즈군 및, 양의 굴절력을 가지는 제5렌즈군이 구비된다. 시스템 구경은 제4 및 제5렌즈군 사이의 최대 빔 지름의 영역 내에 있다. 본 발명에 따른 투영 대물렌즈의 실시예는 큰 영상 필드와 결합하여 NA>1의 매우 높은 개구수를 달성하고, 양호한 광학 보정 상태와 적절한 전체 크기로 구별된다. 실질적으로 100nm 이하의 패턴의 넓이는 200nm 이하의 구동 파장의 경우 침지액이 투영 대물렌즈와 기판 사이에 사용될 때 분해될 수 있다.
Figure R1020047014023
침지, 마이크로리소그래피

Description

침지 리소그래피용 굴절 투영 대물렌즈{Refractive projection objective for immersion lithography}
본 발명은 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 상면 사이에 배열되는 침지 매체를 이용하여 투영 대물렌즈의 물체면에 배열되는 패턴을 투영 대물렌즈의 상면에 투영하는 굴절 투영 대물렌즈에 관한 것이다.
포토리소그래피 투영 대물렌즈는 수십년 동안 반도체 성분과 이밖에 다른 미세하게 구성된 구조 요소를 생산하기 위해 사용되어 왔다. 투영 대물렌즈는 아래에서 마스크 또는 레티클로 표시되는 포토마스크 또는 레티클의 패턴을 감광층으로 코팅된 물체상에 매우 높은 분해능을 가지고 축소된 크기로 투영하는 목적으로 사용한다.
동시에 작용하는 세 가지의 개량이 100nm 또는 이하 크기의 차수를 가지는 모든 미세 구조의 생산에 주로 공헌한다. 첫째, 투영 대물렌즈의 상측(image-side) 개구수(NA)를 현재 상용값을 넘어서 NA=0.8 또는 이상의 영역으로 증가시키는 시도가 이루어지고 있다. 둘째, 지금까지 자외선의 더 짧은 파장, 바람직하게 260nm 미만의 파장, 예를 들어 248nm, 193nm, 157nm 또는 미만이 사용되고 있다. 마지막으로, 분해능을 증가시키기 위해 여전히 다른 기구, 예를 들어 위상 이동 마스크 및/또는 사선(oblique) 조명 등이 사용되고 있다.
또한, 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 기판 사이의 공간에 고굴절률의 침지 매체를 도입함으로써 달성가능한 분해능을 향상시키려는 시도가 이미 있었다. 상기 기술은 침지 리소그래피로 알려져 있다. 침지 매체를 도입하면 수학식 1과 같은 유효 파장을 생성한다.
Figure 112004040510750-pct00001
λ0는 진공 구동 파장이고 n은 침지 매체의 굴절률이다. 이 유효파장은 수학식 2와 같은 분해능과 수학식 3과 같은 초점심도(DOF;Depth of Focus)를 생성한다.
Figure 112004040510750-pct00002
Figure 112004040510750-pct00003
NA0=sinΘ0 는 "건식"개구수이고, Θ0는 대물렌즈의 구경각의 절반이다. 실험 상수 k1 및 k2 는 프로세스에 의존한다.
침지 리소그래피의 이론적 장점은 유효 구동 파장의 감소와 이로 인해 향상된 분해능에 있다. 이것은 비변화 진공 파장과 결합하여 달성될 수 있고, 광 물질 의 선택, 코팅 기술 등을 위해 광을 생성하도록 형성된 기술은 적합한 파장에 대해 변화없이 거의 채택될 수 있다. 하지만, NA=1 또는 그 이상 영역의 매우 높은 개구수를 가지는 투영 대물렌즈를 제공하기 위해서 측정이 필요하다. 더욱이, 적합한 침지 매체를 이용해야만 한다.
명칭이 "157nm에서 침지 리소그래피"(M. Switkes와 M. Rothschild, J. Vac. Sci. Technol. Vol. 19(6), Nov./Dec. 2001, 1쪽과 다음 쪽)인 논문은 157nm의 작동 파장에서 충분히 투명한 펄플루오로폴리에틸(PFPE; perfluoropolyether)을 기초로 하고 마이크로리소그래피에 현재 사용되는 소정 감광 물질과 호환될 수 있는 침지액을 제공한다. 테스트된 한 침지액은 157nm에서 굴절률 n=1.37 을 가진다. 이 간행물은 또한 침지 간섭 리소그래피용으로 칼슘 플로라이드 요소와 실리콘 거울과 함께 구동하는 무렌즈(lens-free) 광학 시스템을 설명하는데, 상기 시스템은 개구수 NA=0.86 과 결합하여 60nm 구조 및 그 이하의 투영을 허용하도록 의도된다. 상기 광학 시스템은 반도체 또는 그와 유사한 것의 연속 생산에 사용되기에 부적합할 수 있다.
미국특허 제 5,610,683 호(유럽특허 제 0 605 103 호에 해당)의 특허 명세서는 투영 대물렌즈와 기판 사이에 침지액을 도입하는 소자를 가지며, 침지 리소그래피용으로 제공되는 투영 노광 장치를 설명한다. 상기 광학 투영 시스템에 대해 어떠한 디자인도 특정되어 있지 않다.
미국 특허 제 5,900,354 호는 침지 리소그래피의 침지 매체로서 초임계액, 예를 들어 제논 가스를 사용하는 것을 제안한다. 적합한 투영 대물렌즈에 대해 어 떠한 디자인도 도시되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 침지 리소그래피에 적합하고, 적절한 전체 크기와 결합하여 침지 리소그래피에 적합한 고개구수, 웨이퍼 스테퍼 또는 웨이퍼 스캐너에 실질적으로 사용되기에 충분히 큰 영상 필드(image field) 및, 양호한 보정 상태를 가지는 굴절 투영 대물렌즈를 생성하는 것이다.
본 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 투영 대물렌즈를 수단으로 하여 달성된다. 유리한 실시예가 종속항에 특정된다. 모든 청구항의 표현은 참조로 발명의 상세한 설명에 포함된다.
본 발명의 일면에 따르면, 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 상면 사이에 배열되는 침지 매체를 이용하여 투영 대물렌즈의 물체면에 배열된 패턴을 투영 대물렌즈의 상면으로 투영시키는 굴절 투영 대물렌즈는,
상기 물체면에 후속하고 음의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
상기 제1렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제2렌즈군;
상기 제2렌즈군에 후속하고 음의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;
상기 제3렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제4렌즈군;
상기 제4렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제5렌즈군; 및
상기 제4렌즈군과 제5렌즈군 사이의 최대 빔 지름 영역 내에 배열되는 시스템 구경;을 구비한다.
상기 굴절력 분포는 두 개의 벨리(belly)와 그 사이의 단일 웨이스트를 구비 하는 투영 대물렌즈를 생성하는데, 이에 의해 상면 만곡의 효과적인 보정이 달성된다. 시스템 구경은 상면 다음의 벨리의 최대 빔 지름 영역에 위치하며, 바람직하게는 최대 빔 지름의 적어도 90% 또는 95%가 시스템 구경의 위치에서 상에 가까운 벨리 내 존재한다. 어떤 실시예에서, 시스템 구경은 상에 근접하는 최대 빔 지름 평면과 상면의 사이에 위치할 수 있고, 따라서 대물렌즈의 투과 조명(transilluminate)된 지름은 이미 상면을 향해 감소하는 영역 내에 위치할 수 있다. 이것이, 시스템 구경이 상에 가까운 벨리 내의 최대 빔 지름 영역의 앞쪽 의 비교적 먼 거리에 물체측상에 위치하는 종래의 굴절 투영 대물렌즈와의 실질적인 차이이다.
설계는 상면 개구수 NA≥0.9를 허용하고, 바람직한 실시예에서 NA=1.1 또는 그 이상을 달성하는 것도 가능하다. 바람직한 투영 대물렌즈는 구동 파장에서 굴절률 n>1.3을 가지는 침지액에 적용된다. 결과적으로, 침지 없는 시스템과 비교하면 30% 또는 그 이상으로 유효 구동 파장의 감소가 달성될 수 있다.
투영 대물렌즈는, 침지 매체로 채워지는 공간이 아주 작은 축방향 두께를 가짐으로써 침지 매체에서의 투과 손실이 투과 광량의 10 내지 20% 이하가 되도록 유리하게 설계될 수 있다. 결과적으로 200μm 미만의 상측 작동 거리, 특히 100μm 미만의 작동 거리가 선호된다. 다른 한 편으로, 최종 광학 요소와 기판 표면 사이의 접촉을 피하여야 하기 때문에, 10 내지 20μm 의 작동 거리에 대한 하한값에 미치지 않아야 한다. 적합한 투명 침지액이 주어지면, 1 또는 그 이상의 밀리미터 영역 내 더 큰 작동 거리도 가능하다.
바람직한 투영 대물렌즈는 침지 대물렌즈로서 대물렌즈의 적합성을 위해 반드시 단일 또는 조합이 되는 다수의 유리한 구조적 및 광학적 특성에 의해 구별된다.
예를 들어, 상기 투영 대물렌즈는 렌즈군의 굴절력이 시스템 구경의 양측에서 동일 차수의 크기일 때 선호될 수 있다. 특히, 제4렌즈군의 초점거리와 제5렌즈군의 초점거리 사이의 비는 대략 0.9 및 대략 1.1 사이로 제공될 수 있다. 상기 투영 대물렌즈는 물체에 가까운 렌즈군과 상에 가까운 렌즈군의 초점 거리 또는 굴절력이 크기상 유사할 때 비슷하게 유리할 수 있다. 특히, 제1렌즈군과 제5렌즈군의 초점 거리의 크기의 비는 대략 0.7 및 대략 1.3 사이, 바람직하게는 대략 0.9 및 1.1 사이에 있을 수 있다. 더욱이, 상기 투영 대물렌즈는 강한 양의 굴절력이 상에 가까운 영역에 집중될 때 상측(image-side)의 고개구수를 생성하는데 유리할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 투영 대물렌즈의 전체 길이와 시스템 구경에 후속하는 제5렌즈군의 초점거리 사이의 비는 5보다 크고, 특히 6, 7, 또는 심지어 8보다 크다. 물체면과 상면 사이의 축 거리는 여기서 전체 길이로 표시된다.
양호한 보정 상태를 달성하기 위해, 바람직한 실시예에서 제1렌즈군은 적어도 하나의 비구면을 포함하도록 제공된다. 유리하게는, 복수개의 비구면 렌즈, 여기서는 예를 들어 두 개도 제공될 수 있다. 상기 영역의 비구면은 왜곡과 비점수차의 보정에 특히 효과적인 공헌을 한다. 코마와 비점수차의 보정을 위해, 웨이스트 영역 내 위치하는 제3렌즈군이 적어도 하나의 비구면 표면, 예를 들어 두 개의 비구면 렌즈가 바람직한데, 복수의 비구면 렌즈를 가질 때 유리하다. 바람직한 실 시예에서, 투영 대물렌즈의 보정 상태의 미세 설정을 조절하도록 각 렌즈군에 적어도 하나의 비구면 렌즈가 제공된다. 렌즈를 간단히 생산하도록, 비구면 렌즈의 수는 바람직한 실시예의 경우처럼 예를 들어 9 미만 또는 7 미만으로 제한되어야 한다.
본 발명에 따른 투영 대물렌즈의 유리한 투영 특성, 특히 매우 높은 개구수의 경우 양호한 보정 상태는 사용되는 렌즈의 형태와 배열에 따른 어떤 특별한 특성에 의해 조성된다. 예를 들어, 물체면에 대해 볼록하고 음의 굴절력을 가지는 적어도 한 매니스커스 렌즈가 물체면에 근접한 지역 내, 특히 제1렌즈군 내에 배열될 때 유리하다. 상기 렌즈는 대물렌즈의 제3렌즈를 형성할 수 있는데, 탄젠셜 비점수차의 보정에 유리하다.
제2렌즈군은 바람직하게 물체면에 대해 오목하고 물체면에 마주하는 면이 양의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈, 특히 복수의 메니스커스 렌즈를 구비한다. 상기 렌즈는 바람직하게 물체면에 대해 볼록하고, 그 면상에 양의 굴절력을 가지고, 상면에 마주하는, 제2렌즈군의 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 메니스커스 렌즈와 조합한다. 적어도 한 개의 양면오목 양의 렌즈는 바람직하게는 반대쪽으로 굽은 메니스커스 또는 메니스커스군 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 물체면에 대해 오목한 적어도 하나의 양의 메니스커스 렌즈, 양면볼록한 양의 렌즈 및, 상면에 대해 오목한 적어도 하나의 양의 메니스커스 렌즈의 일련 순서가 제2렌즈군 내 형성될 수 있다. 첫 번째 벨리의 비교적 큰 빔 지름 영역 내 렌즈의 상기 일련 순서는 광학 표면의 낮은 영역 스트레스에 관해서 상기 영역 내 주 광선의 확실한 "변형"에 유리하다. 이것은 투영 대물렌즈의 낮은 전체 수차에 유리하다. 상기 응용의 의미에 있어 유리한 영역 스트레스는 광학면에 입사하는 광선의 입사각이 가능한 한 작고 임계치를 넘지 않을 때 발생한다. 여기서 입사각으로 표시된 것은 광선의 입사점에서 광학 표면에 대한 광선의 입사 방향과 광학 표면의 표면 법선 사이의 각이다. 입사각이 작아질수록 그리고 따라서 영역 스트레스가 작아질수록, 적합한 무반사 코팅의 발전이 더 용이해지고 조정에 대한 설계의 허용공차는 더 커진다.
광선의 가장 좁은 축소 영역을 웨이스트로 표시한다. 웨이스트 영역의 제3렌즈군은 첫 번째 벨리의 하부를 수렴시키며, 가능한 한 적은 수차로 방사(radiation)를 재확장시키는 역할을 한다. 상기 목적을 위해 제3렌즈군은 음의 굴절력을 가지는 렌즈만을 가지는 것이 유리하다. 제3렌즈군 내부에 위치하는 대칭면을 참조로, 제3렌즈군이 실질적인 대칭 구성일 때 특히 유리하다는 것이 판명되었다. 이는 특히 동일 형태의 상호 할당된 렌즈가 대칭 평면의 물체측과 상측 상에 배열된다는 사실 때문에 구별된다. 렌즈 형태의 대칭성은 바람직하게 제3렌즈군에 마주하는 제2렌즈군의 출사 영역과 제3렌즈군에 마주하는 제4렌즈군의 입사영역이 제3렌즈군 내에 위치하는 대칭면에 대해 실질적으로 대칭적으로 구성될 수 있도록 제2 및 제4렌즈군의 경계 영역으로 확장된다. 음 및 양의 메니스커스 렌즈의 대칭 배열은 실시예와 결합되어 더 상세히 설명될 것이다. 대칭성은 거의 수차가 없는 것과 함께 렌즈의 낮은 영역 스트레스를 증진시킨다.
양면 볼록 렌즈와 상을 향해 후속하고, 물체를 향해 오목한 렌즈 표면을 가 지는 메니스커스 형태의 음의 렌즈를 가지는 적어도 하나의 더블릿(doublet)은 시스템 구경의 직접적인 상부 영역, 즉 제4렌즈군에 제공된다. 서로 직접적으로 후속할 수 있는 두 개의 상술한 더블릿을 구비하는 실시예가 특히 유리하다. 상면에 대해 볼록한 양의 에어렌즈는 더블릿의 렌즈 사이에 각각 배열된다. 양면볼록렌즈와 발산 메니스커스로 이루어지는 더블릿은 보정 상태에 긍정적인 효과를 가지고 시스템 구경의 현저한 양의 회절력을 가지는 렌즈에 도입되는 수차를 상쇄시킬 수 있다. 게다가 낮은 영역 스트레스와 결합하여 웨이스트로부터 나오는 레디에이션을 집속시키도록, 제4렌즈군의 물체측 입사영역 내, 물체를 향해 오목하고 양의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈를 배열하는 것이 유리할 수 있다.
아주 높은 개구수를 달성하기 위해서, 제5렌즈군이 오직 양의 렌즈만을 구비하면 유리하다. 예를 들어, 개구 스탑과 상면 사이에 네 개 또는 그 이상의 양의 렌즈를 배열하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 상을 향해 오목하고 양의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈가 제5렌즈군 내 제공될 때마다 유리한 표면 로드(load)가 달성될 수 있다. 특히, 두 개 또는 그 이상의 이러한 렌즈가 제공될 수 있다. 최종 광학 요소는 바람직하게 구면 입사면과 실질적으로 평면 출사면을 가지는 평-볼록 렌즈로 형성되는 것이 바람직하다. 한편으로는 이에 의해 구면 수차와 코마의 양호한 보정을 달성하는 것이 가능하고, 다른 한편으로는 실질적으로 평면 출사면이 침지 리소그래피에 대해 유리하다. 바람직한 실시예에서 평-볼록 렌즈는 구면의 중심이 렌즈 외부에 위치하는 비반구형이다. 이러한 형태의 절두형(truncated) 반구형 렌즈는 작동 거리의 요동에 대한 감소된 민감도를 생성할 수 있다.
상기 설계 원리의 일부 또는 전부를 제공함으로써, 렌즈의 표면 로드를 낮게 유지하여 NA=0.9 또는 1의 구경에도 불구하고 사인값(sine)이 대략 90% 또는 심지어 상측 개구수의 대략 85%인 입사각이 어떠한 광학 표면에서도 발생하지 않는 바람직한 실시예에서의 성공이 이루지고, 이는 렌즈의 코팅과 대물렌즈의 조정을 간단히 한다.
바람직한 실시예에서, 투영 대물렌즈의 모든 렌즈는 동일한 물질로 이루어진다. 193nm의 구동 파장에서 예를 들어 합성 석영 유리(quartz glass)가, 157nm의 구동 파장에서 예를 들어 칼슘 플로라이드(calcium fluoride)가 상기 물질로서 사용될 수 있다. 단지 한 종류의 물질의 사용은 생산을 용이하게 하고 다른 파장에 대물렌즈 설계를 간단히 응용하는 것을 허용한다. 예를 들어 색수차의 보정을 지원하도록 여러 종류의 물질을 조합할 수도 있다. BaF2, NaF, SrF, MgF2 등등과 같은 다른 자외선-투명 물질을 사용하는 것도 가능하다.
청구항에 더하여, 상세한 설명과 도면도 선행하는 특징과 그외 다른 특징들을 공개하여, 본 발명의 실시예와 다른 분야의 실시예의 경우 각각의 특징들을 독자적으로 또는 복수로 하부 조합의 형태로 실행할 수 있고, 그 자체로 보호될 수 있는 유리한 설계를 이루도록 할 수 있다. 도면에서:
도 1은 193nm 구동 파장용으로 설계된 굴절 투영 대물렌즈의 제1실시예에 의 한 렌즈 단면을 보인다.
도 2는 193nm 구동 파장용으로 설계된 굴절 투영 대물렌즈의 제2실시예에 의한 렌즈 단면을 보인다.
도 3은 157nm 구동 파장용으로 설계된 굴절 투영 대물렌즈의 제3실시예에 의한 렌즈 단면을 보인다.
도 4는 193nm 구동 파장용으로 설계된 굴절 투영 대물렌즈의 제4실시예에 의한 렌즈 단면을 보인다.
바람직한 실시예의 다음 상세한 설명에서, "광축"이라는 용어는 광학 구성요소의 곡률의 중심을 통과하는 직선을 표시한다. 광학 구성요소들이 그곳에 노출되어 위치하는 상면 또는 기판의 방향으로 배열될 때, 방향과 거리는 상측 또는 상을 향한 것으로 설명되며, 광학 구성요소들이 광축에 대해 물체를 향할 때 물체측 또는 물체를 향한 것으로 설명된다. 예에서, 물체는 집적회로의 패턴을 가지는 마스크(레티클)이지만 다른 패턴, 예를 들어 그레이팅도 될 수 있다. 예에서, 상이 기판으로 이용되고 감광층을 제공하는 웨이퍼상에 형성되지만, 다른 기판은 예를 들어 액정 디스플레이용의 예시 요소 또는 광 그레이팅용으로 또한 가능하다. 초점거리는 공기에 대한 초점거리로 특정된다.
다양한 실시예의 동일하거나 상호 대응하는 특징들은 명확하게 하기 위해 동일한 참조부호로 나타낸다.
본 발명에 따른 순수 굴절 감소 대물렌즈(1)의 실시예의 전형적인 설계가 도 1에 도시된다. 이것은 실질적으로 균질한 침지와 결합하여 물체면(2)에 배열된 레티클 또는 그와 유사한 것의 패턴을 상면(3)에 감소된 크기, 예를 들어 5:1의 크기로 투영하는 목적으로 이용한다. 이것은 광축(4)을 따라 배열되는 다섯 개의 렌즈 군을 가지고, 물체면과 상면에 수직하고, 그 사이에 위치하는 물체측 벨리(6), 상측 벨리(8) 및 웨이스트(7)를 형성하는 회전 대칭 단일-웨이스트 시스템이다. 물체면(2)에 후속하는 제1렌즈군(LG1)은 음의 굴절력과 -166mm의 초점거리를 가진다. 이에 후속하는 제2렌즈군(LG2)은 121mm의 초점거리와 함께 양의 굴절력을 가진다. 이에 후속하는 제3렌즈군(LG3)은 음의 굴절력을 가지고 -33mm의 초점거리를 가진다. 이에 후속하는 제4렌즈군(LG4)은 166mm의 초점거리와 함께 양의 굴절력을 가지는데 이에 따라 크기에 있어 제1렌즈군의 초점거리와 일치한다. 이에 후속하는 제5렌즈군(LG5)은 양의 굴절력과 170mm의 초점거리를 가지는데, 이는 크기 측면에서 제4렌즈군과 제1렌즈군(LG1)의 초검거리의 크기 순이다. 시스템 구경(5)은 상에 근접하는 최고 빔 지름의 영역 내 제4렌즈군(LG4)과 제5렌즈군(LG5) 사이, 즉 대물렌즈의 제2벨리(8) 내에 배열된다.
물체면(2)에 후속하는 제1렌즈군(LG1)은 광속의 제1벨리(6)로의 확장에 대해 실질적인 원인이 된다. 상기 제1렌즈군은 음의 굴절력을 가지는 세 개의 렌즈(11, 12, 13)를 구비하는데, 제1렌즈(11)와 제2렌즈(12)는 양면볼록 음의 렌즈로 형성된다. 제3렌즈(13)는 특정한 형태로서 오목면이 물체(2)를 향하지 않고 상면(3)을 향하는 발산 메니스커스이다. 이러한 배열은 탄젠셜 비점수차를 보정하기에 더 유리하다. 그렇지 않으면, 제1렌즈군은 두 개의 비구면 렌즈를 구비하는데, 특히 제 2 및 제3렌즈의 입사면이 비구면이다. 비구면 렌즈는 왜곡과 비점수차의 매우 양호한 보정에 긍정적인 영향을 미친다.
제2렌즈군(LG2)은 오목면이 레티클 또는 물체면(2)을 마주하는 네 개의 집광 메니스커스(14, 15, 16, 17) , 양면 볼록 양의 렌즈(18) 및, 오목면이 웨이퍼 또는 상면(3)을 마주하는 두 집광 메니스커스(19, 20)를 구비한다. 서로에 대해 반대로 향하는 오목 표면을 가지고 메니스커스 표면의 곡률이 양면 볼록 렌즈(18)의 물체측과 상측 상에 반대 방향으로 형성되는 설계는, 메니스커스와 양의 렌즈(18)에 작은 영역 스트레스를 보장함으로써 최소 수차를 보장한다. 양면 볼록 양의 렌즈(18)와 후속하는 메니스커스 렌즈(19) 사이의 양면 오목 에어 렌즈는 그것의 현저한 비점수차 부족 보정과 웨이스트(7) 상부쪽 시스템의 앞 부분의 비점수차의 균형 처리(balancing-out)에 바람직한 영향을 준다.
제3렌즈군(LG3)은 오직 발산 렌즈만으로 이루어지는데, 특히 상측에 오목 표면을 가지는 음의 메니스커스 렌즈(21), 이에 후속하는 양면오목 음의 렌즈(22), 이에 후속하는 다른 양면오목 음의 렌즈 및, 이에 후속하고 물체측 오목면을 가지는 음의 메니스커스 렌즈(24)로 이루어진다. 렌즈(22)와 렌즈(23) 사이에 위치하는 대칭면(9)에 대해, 상기 네 개의 렌즈는 렌즈 형태(메니스커스 렌즈 또는 양면오목 렌즈) 및 광학 표면의 곡률 방향에 대해 미러 대칭으로 설계된다. 제2렌즈군의 최종 두 렌즈(19, 20)와 이에 후속하는 제4렌즈군(LG4)의 첫 번째 두 렌즈(25, 26)와 함께, 일련의 두 개의 집광 메니스커스(19, 20)와 하나의 발산 메니스커스(21)가 있는데, 상기 세 개는 웨이스트 또는 대칭면(9)에 마주하는 오목 표면을 가진다. 반대로 거울대칭 방향에서, 즉 대칭면(9)의 상측에서 두 양면오목 음의 렌즈(22, 23)는 웨이스트에서, 즉 최소 지름 영역에서, 제4렌즈군의 발산 메니스커스(24)와 두 집광 메니스커스(25, 26)에 의해 다시 후속된다. 대칭 면(9)에 대해 거울 대칭인 상기 설계는 광학 표면의 낮은 텐션(tension) 또는 영역 스트레스를 지원하고 따라서 최소 수차를 지원한다.
제3렌즈군은 최소 렌즈(22)의 출사면과 음의 메니스커스 렌즈(24)의 출사면의 형태로 코마 수차와 비점수차의 보정에 실질적 기여를 하는 두 개의 비구면을 포함한다.
제4렌즈군(LG4)은 물체면에 대해 오목하고 두 개의 더블릿(27, 28) (29, 30)에 의해 후속되는 메니스커스 렌즈(25, 26)를 입사측에 구비한다. 더블릿의 각각은 물체측에 집광 양면볼록렌즈(27, 29)를 각각 구비하고 이의 하부에 물체면에 대해 오목 표면이 향하는 발산 메니스커스(28, 30)를 각각 구비한다. 구면 수차가 현저히 과잉 보정된 두 개의 발산 메니스커스(28)(f'=-728mm)와 (30)(f'=-981mm)는 현저히 부족 보정된 시스템 구경(5)의 하부에 후속하는 제5렌즈군(LG5)의 집광 렌즈에 대해 상쇄작용을 한다. 집광 양면볼록 렌즈와 더블릿의 발산 메니스커스의 조합은 제2벨리(8) 영역내 상의 수차 보정에 아주 긍정적인 영향을 미친다. 탄젠셜 비점수차의 현저한 과잉 보정으로, 두 메니스커스(28, 30), 특히 두꺼운 메니스커스(28)는 제5렌즈군(LG5) 내 부족 보정에 대해 상홰작용을 한다.
시스템 구경(5)의 하부에 위치한 제5렌즈군(LG5)은 고개구수를 생성하는 실질적 원인이다. 이 목적을 위해 제공되는 것은 배타적으로 집광 렌즈, 특히 상을 향해 오목한 면을 가지는 시스템 구경(5)의 영역에 배열되는 양의 메니스커스 렌즈(31), 이에 후속하며 약하게 만곡된 입사면을 가지고 더 강하게 만곡된 출사면을 가지는 양면볼록 양의 렌즈(32), 이에 후속하며 상을 향해 오목한 면을 가지는 양의 메니스커스 렌즈(23), 유사하게 상을 향해 오목한 표면을 가지는 다른 양의 메니스커스 렌즈(24) 및, 구면의 입사면과 평면의 출사면을 가지는 최종 평-볼록 렌즈(35)이다. 양의 렌즈(31, 32, 33 및 34)는 구면 수차에 대해 현저히 부족 보정되고 코마에 대해 과잉 보정된다. 상기 설계의 경우, 구면 수차와 코마의 보정은 따라서 시스템 구경(5)의 상부에 위치하는 제4렌즈군(LG4)의 구성과 결합하여 실질적으로 실현되고 이들 수차의 대응하는 오프셋을 생성한다.
결과적으로, 제4렌즈군(LG4)과 제5렌즈군(LG5)은 조합되어 구면 수차 및 코마의 양호한 보정 상태를 달성하는 원인이 된다. 제1더블릿의 양면 볼록 렌즈(27)의 입사측 상의 비구면은 구면 수차의 보정을 실질적으로 지원하지만, 삼차의 코마도 또한 보정한다. 시스템 구경(5)의 주변에 배열되고, 물체를 향해 볼록한, 양의 메니스커스 렌즈(31)의 출사면의 비구면은 제5렌즈군(LG5)의 입사측에서 고차수의 수차를 주로 보정하며, 따라서 양호한 수차 중간물을 설정하는데 실질적인 공헌을 한다. 구경 수차와 코마의 보정에 있어 유사한 긍정적인 영향은 평-볼록 렌즈(35)의 구면의 볼록 입사면에 의해 발휘된다. 후자는 구면 수차에 대해 과잉 보정되고 코마에 대해 부족 보정된다.
시스템은 상측에 대략 8.4mm의 작동 거리를 가지는데, 이것은 침지액(10)에 의해 채워질 수 있다. 탈이온수(굴절률 n=1.47) 또는 다른 적합한 투명액은 침지 액으로 예를 들어 193nm에서 사용될 수 있다.
광학 시스템(1)의 보정 상태는 매우 훌륭하다. 모든 수차가 보정된다. 파면 변형의 RMS 값은 4mλ 에서 매우 낮다. 영역 내에서 모든 필드 포인트(field point)의 왜곡은 1nm 이하이다. 193nm의 구동 파장에서 구동하도록 생산된 투영 대물 렌즈는 렌즈생산과 코팅을 위한 전형적인 기술을 이용하여 생산될 수 있고, 실질적으로 100nm 이하의 구조 분해능을 허용한다.
설명된 설계는 기본적으로 근접장 리소그라피에 적합하며, 더욱이 균질한 침지를 사용함으로써 적합하다. 이 목적을 위해, 최종적인 평-볼록 렌즈(35)는 예를 들어 합성 석영 유리로 이루어지는 렌즈를 형성하도록 침지층(10)과 결합된다. 에바네센트 필드(evanescent field)의 충분한 광 에너지가 결합되는 것을 허용하도록, 이 경우 투영 대물렌즈의 출사면과 상면 사이의 작동 거리는 100nm 또는 그 이하의 영역 내이어야 한다.
상기 설계의 명세서는 표 1에 테이블의 형태로 공지된 방식으로 요약화되었다. 여기서, 컬럼 1은 굴절면의 수를 나타내며, 또는 다른 구별되는 방식으로 컬럼 2는 표면의 반지름(r)을 나타내며, 컬럼 3은 두께로서 후속하는 표면으로부터 표면의 거리(d)(mm)를 나타내며, 컬럼 4는 광학 구성요소의 물질을 나타내고, 컬럼 5는 입사면에 후속하는 구성요소의 물질의 굴절률을 나타낸다. 렌즈의 유용한, 자유 반지름(free radii) 또는 자유 지름의 1/2(mm)은 컬럼 6에 상술되어 있다.
실시예의 경우, 여섯 개의 표면, 특히 표면(4, 6, 15, 29, 34 및 44)은 비구면이다. 표 2는 대응하는 비구면 데이터를 특정하는데, 비구면은 다음의 규칙을 사 용하여 계산된다:
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여기서 반지름의 역수(1/r)는 표면 곡률을 확정하고 h는 광축으로부터 표면 포인트까지의 거리이다. 결과적으로, p(h)는 소위 새지터(sagitta), 즉 z 방향 즉, 광축방향으로 표면 정점으로부터 표면 포인트까지의 거리를 나타낸다. 상수(K, C1, C2...) 등은 표 2에 다시 재현되었다.
상술한 데이터의 도움으로 재생될 수 있는 광학 시스템(1)은 대략 193nm 의 구동 파장용으로 설계되는데, 이를 위해 모든 렌즈로 사용되는 합성 석영 유리는 굴절률 n=1.56029를 가진다. 상측의 개구수는 1.1이다. 상기 시스템은 침지 매체(10)의 굴절률 n=1.56 에 적용되는데, 이것은 광의 허상의 이상적인 커플링을 침지층(10)에 허용한다. 대물렌즈는 1162mm 의 전체 길이(상면과 물체면 사이의 거리)를 가진다. 24.1mm의 광 전도율(개구수와 상 크기의 곱, 에텐듀 또는 기하학적 플럭스로 표시)은 주어진 상 크기가 22mm 일 때 획득된다.
도 1에 도시되는 투영 대물렌즈의 변형예가 도 2에 설명된다. 동일한 형태 또는 동일한 기능의 렌즈 또는 렌즈군은 명확성을 위해 동일한 참조부호로 표시된다. 상기 시스템(1')은 n=1.37의 침지 매체의 굴절률에 대해 최적화되고, 이것은 펄플루오르폴리에틸(PFPE)에 기초한 침지액의 굴절률에 대해 157nm로 이미 문헌으로부터 공지된 값에 대응한다.
제4 및 제5 렌즈군은 설계에 있어 도 1에 따른 것과 상이하다. LG4에 있어서, 도 1의 제1더블릿의 두꺼운 메니스커스 렌즈(28)는 단지 약하게 만곡된 출사면을 가지는 물체측 양면오목 음의 렌즈(28')와 상응하게 단지 약하게 만곡된 입사면을 가지는 후속한 양면볼록 양의 렌즈(28")로 분리된다. 이러한 분리는 상기 영역 내 광학 표면의 영역 스트레스를 더욱 감소시킨다. 투영의 가장자리 광선은 물체를 향해서 오목한 메니스커스(30)의 입사면의 상부의 후속한 렌즈(29, 30) 사이의 공기 공간 내 수렴 형태로 조사된다. 제5렌즈군(LG5)에서 도 1의 설계의 경우 분리되고 시스템 구경(5)의 하부에 있는 입사측 렌즈(31, 32)는 단일의 양면 볼록 양의 렌즈(32')를 형성하도록 조합된다. 이것은 시스템 구경(5)의 하부에 이격되어 위치하고, 특히 쉽게 접근될 수 있다. 더욱 특별한 특징은 시스템 구경(5)이 상에 근접한 최대 빔 지름의 평면과 상면(3) 사이, 즉 렌즈의 투과 조명되는 지름이 상면을 향해 이미 감소된 곳에 위치한다. 다른 렌즈는 도 1의 동일한 참조부호의 렌즈의 형태와 배열과 일치한다. 상기 설계의 경우, 더욱이 모든 렌즈는 합성 석영 유리로 이루어진다. 설명된 표시의 상기 설계의 명세서는 표 3 및 4에 명기되어 있다.
도 3에 제3실시예가 도시되어 있고, 이는 표 5 및 6에 명세서가 주어진 투영 대물렌즈(1")를 위해 157nm의 구동 파장용으로 설계된다. 렌즈의 순서와 형태로부터 상기 설계가 도 1 및 2로 설명되어지는 설계 원리에 기초한다는 것과 동일한 참조부호가 상응하는 기능을 가지는 렌즈 및 렌즈군에 대해 사용되는 것을 알 수 있다. 도 1에 따른 실시예에서와 같이, 어떠한 다른 광학 요소도 대물렌즈의 제1양면오목 음의 렌즈(11)의 상부에 배열될 수 없다. 도 2에 따른 실시예의 경우와 같이, 도 1에서 여전히 단일 매수인 제4렌즈군(LG4)의 두꺼운 메니스커스 렌즈(28)는 양면오목 음의 렌즈(28')와 이에 바로 후속하는 양면볼록 양의 렌즈(28")로 분리된다. 도 2에 따른 실시예의 경우와 마찬가지로, 도 1에 따른 실시예의 입사측 렌즈(31, 32)의 기능은 상면을 향해 광선 결합을 시작하는 단일, 양면볼록 양의 렌즈(32')에 의해 계승된다. 도 2에 따른 실시예의 경우와 유사한 방식으로 시스템 구경(5)은 최대 빔 지름 영역의 하부의 제2벨리(8)의 내측, 즉 빔 지름이 이미 상면을 향해 다시 감소되는 곳에 위치한다.
침지 매체의 굴절률은, 157nm에서 충분히 투명한 PFPE에 기초한 침지액에 대해 문헌에서 이미 공지된 값에 대응하는 n=1.37로 설정된다. 상측의 작동 거리는 대략 50μm로 설정되는데, 이는 실제 사용시 침지층의 두께에 해당한다. 적합한 침지액은 낮은 두께의 경우 90% 이상의 높은 투과값을 여전히 가지는 것으로 추정될 수 있고, 단지 무시할만한 낮은 투과 손실이 침지 영역 내 일어나는데, 이는 만족할만한 웨이퍼 작업 처리량을 달성하기에 유리하다. 70nm미만의 패턴 폭이 훌륭한 보정 상태의 상기 순 굴절 투영 대물렌즈를 이용하여 분해(resolve)될 수 있는데, 이는 종래의 수단을 사용하여 달성될 수 있다.
표 7 및 8은 도 3에 따른 실시예로부터 유도되는 투영 대물렌즈의 실시예의 명세서(그림으로 도시되지 않았음)를 나타내는데, 이는 물체를 향해 오목한 두꺼운 메니스커스 렌즈(17)가 동일 방향으로 만곡된 얇은 메니스커스 렌즈로 대체된다는 점에 있어서 본질적으로 상이하다. 표 5 및 6의 비교로부터 결과적으로 동등하게 양호한 광학 물성과 결합하여 더 작은 렌즈 지름과 더 작은 전체 길이를 가지는 콤 팩트 설계가 가능하다는 것을 알 수 있다.
193nm의 구동 파장용으로 설계되고 표 9 및 10에 그 명세서가 나타난 투영 대물렌즈(1"')의 제4실시예가 도 4에 도시된다. 상기 실시예는 4:1의 투영 크기를 가지고 NA=0.9의 상측 개구수를 가진다. 나머지 실시예와의 비교는 동일한 기본적 광학 원리와 결합하여 더 작은 렌즈 물질이 요구되는 것을 보여준다. 다른 실시예의 경우에 25 대신 단지 23 렌즈에 대한 요구가 있고 더욱이 평균 및 최대 렌즈 지름이 선행하는 실시예보다 작다. 특히, 제2렌즈군(LG2) 내 물체를 향해 오목한 단지 세 개의 메니스커스(14, 15, 16)에 대한 공급이 있고 다른 실시예의 메니스커스(17)에 대응하는 렌즈는 없다. 다른 실시예와 대조적으로 제4렌즈군(LG4)에서 단지 하나의 더블릿(27, 28) 만이 제공되고 따라서 상기 렌즈군에서 또한 한 개의 렌즈를 절약한다. 제3렌즈군(LG3)과 이에 접하는 제2렌즈군의 렌즈쌍(19, 20)과 제4렌즈군의 렌즈쌍(25, 26)은 다른 실시예의 렌즈에 대응한다. 도 4에 따른 실시예가 구현되어 비교적 큰 투영 크기와 비교적 큰 필드를 위해 발명의 영역 내에서 유리한 설계의 해결책을 실행하는 것도 가능하다.
도시된 모든 실시예의 보정상태는 양호하다. 모든 수차는 보정된다. 파면 변형의 최대 RMS 값은 매우 낮고 도 1 및 2에 따른 실시예에서 4.5mλ 이하이고 표 7 및 8에 따른 실시예에서 6.5mλ 이하이고, 도 4에 따른 실시예에서 5.2mλ 이하이다. 모든 시스템내에서 왜곡은 모든 필드 포인트에 대해 1nm 이하의 영역 내 있다.
본 기술분야의 당업자는 예들로부터 상기 디자인의 수많은 변형이 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 각각의 렌즈는 두 개 또는 그 이상의 분리 렌즈로 분리될 수 있거나 분리된 렌즈들은 본질적으로 동일한 기능을 가지는 단일 렌즈를 형성하도록 조합될 수 있다.
두 개 또는 그 이상의 렌즈 물질을 가지는 실시예도 가능하다. 예를 들어, 193nm 용의 실시예의 경우, 색수차 보정을 용이하게 하고 칼슘 플로라이드 렌즈를 사용함으로써 고 레디에이션 에너지 밀도 영역 내 콤팩션(compaction)으로 인한 굴절률의 변화를 피하도록 합성 석영 유리와 칼슘 플로라이드로 이루어지는 렌즈 조합을 제공하는 것이 가능하다. 또한 바륨 플로라이드, 소듐 플로라이드, 리튬 플로라이드, 스트론튬 플로라이드, 마그네슘 플로라이드 등과 같이 사용되는 자외선에 대해 투명한 다른 물질의 사용이 가능하다.
침지 리소그래피용의 반사굴절광학(catadioptic) 시스템도 여기에서 나타난 실시예의 본질적 구조 특성을 사용하여, 특히 상에 가까운 제2벨리와 개구 스탑의 영역에서 설계될 수 있다.
다양한 예의 실시예에 설명된 발명의 기술적인 교시는, 목적이 침지 리소그래피에 적합한 광학 시스템의 설계일 때, 특히 그런 콤팩트 설계의 하나일 때, 설계 경계 조건의 범위가 고려되어야 한다는 것을 보여준다. 다음 특징은 개별적으로 또는 결합되어 이로울 수 있다. 상 필드 지름이 대략 1% 보다 큰, 특히 전체 길이의 대략 1.5%보다 큰 침지 대물렌즈가 유리하다. 유리한 광 전도율(상 필드 지름과 개구수의 곱)은 1% 이상의 영역, 특히 모든 길이의 2% 이상의 영역에 있다. 개구 스탑과 상면 사이의 네 개 또는 그 이상의 집광 렌즈가 유리한데, 이는 상기 영역 내 제공되는 집광 렌즈에 대해서만 바람직하다. 바람직하게는 네 개를 넘는, 다섯 개 또는 여섯 개의 후속적인 집광 렌즈가 제2렌즈군에서 유리하다. 상기의 경우, 바람직하게 물체측 오목 표면을 가지는 둘 또는 그 이상의 집광 메니스커스가 제2렌즈군의 입사 영역에서 유리하고, 상을 향해 오목한 표면을 가지는 두 개 또는 그 이상의 집광 메니스커스가 제2렌즈군의 끝에서 유리하다. 제1벨리 또는 제2렌즈군의 영역에서 현저한 빔 확장은 최대 빔 지름이 물체 필드 지름의 바람직하게 1.8 배이상, 특히 2배 이상이 유리하다. 제2렌즈군의 최대 렌즈 지름은 수축 영역 내 제3렌즈군의 최소 자유 렌즈 지름의 대략 두 배일 수 있다. 수축 영역에 후속하는 제2벨리 내 최대 렌즈 지름은 크기에서 바람직하게 동일 차수이고, 특히 제3렌즈군의 최소 자유 지름의 두 배보다 클 수 있다. 제3렌즈군의 영역에서, 즉 시스템의 웨이스트 영역에서, 두 개의 오목면은 바람직하게는 서로 직접적으로 반대이고 동일하게 만곡된 두 개의 표면에 의해 둘러싸인다. 물체와 상을 향해 각각 인접하는 렌즈는 동일한 방식으로 바람직하게 설계되고 배열된다.
특별한 렌즈 분포가 유리할 수 있다. 특히, 이는 실질적으로 더 많은 수의 렌즈가 구경의 하부보다는 시스템 구경의 상부에 위치할 때 유리하다. 구경의 상부에 위치하는 렌즈수는 바람직하게 시스템 구경의 하부의 렌즈수의 적어도 네 배, 특히 다섯 배 이상이다. 다섯 또는 그 이상의 집광 렌즈는 최소 수축 영역과 시스템 구경 또는 개구 스탑 사이에 바람직하게 배열된다; 가장 좁은 수축 영역과 상에 특히 근접하여 배열되는 개구 스탑 사이의 축 거리는 유리하게 적어도 투영 대물렌즈의 전체 길이의 26%, 적절하게는 30% 또는 35% 이상이다.
다른 특별한 특성은 투영의 주 광선과 가장자리 광선 사이의 궤도와 관계에 관한 것이다. 여기서 주 광선으로 표시된 것은 물체 필드의 가장자리 점으로부터 평행하게 또는 광축에 대해 예각으로 조사되고 시스템 구경 영역 내 광축을 지나는 광선이다. 현재 응용의 관점에서 가장자리 광선은 물체 필드의 중간으로부터 개구 스탑의 가장자리까지 이른다. 광축으로부터 이 광선의 수직 거리는 해당 광선의 높이를 생성한다. 주 광선 높이가 절대치로 제2렌즈군의 끝에 이르기까지 가장자리 광선 높이보다 클 때 유리할 수 있고, 상기 관계는 제3렌즈군의 영역 내에 이르기까지 바람직하게 역전되지 않는다. 최대 가장자리 광선의 높이는 바람직하게 제3렌즈군의 가장 좁은 수축 영역 내 가장자리 광선 높이의 두 배, 특히 2.3 내지 2.5 배이상이다. 가장자리 광선의 지름이 제4 및 제5렌즈군 사이의 영역 내, 즉 시스템 구경의 영역 내에서 작게 유지될 때 유리하다. 이것은 시스템 구경에 후속하는 제5렌즈군의 최소 가능한 초점 거리에 해당한다. 제5렌즈군의 초점 거리는 바람직하게 15% 미만, 특히 전체 길이의 10% 미만이다. 바람직한 시스템은 두 배로 텔레센트릭하고 따라서, 주 광선은 물체면과 상면의 둘 다에 실질적으로 수직이다. 바람직한 시스템에서, 물체 필드로부터 나오는 주 광선은 적어도 다섯 개의 렌즈 후방에 발산 궤도, 즉 광축으로부터 여전히 상승하는 주 광선 높이를 가지는 궤도를 여전히 가져야 한다. 더욱이 물체에 근접한 대물렌즈 영역 내 최대 주 광선의 발산각의 사인은 물체측 개구수의 50%를 초과할 때 유리하다. 복수의 비구면이, 바람직한 보정 상태를 용이하게 하도록, 가장자리 광선 높이가 주 광선 높이보다 크고, 물체에 근접하는 영역 내 바람직하게 제공된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 굴절 투영 대물렌즈를 포함한다는 점에서 구 별되는 마이크로 리소그래피용 투영 노광 장치에 관한 것이다. 투영 노광 장치는 바람직하게 침지 매체, 예를 들어 적합한 굴절률의 액체를 도입하여 유지하기로 의도된 장치를, 투영 대물렌즈의 최종 광학 표면과 노출되는 기판 사이에 구비한다. 또한 반도체 구성요소와 다른 미세하게 구성된 구조 요소를 생산하는 방법이 포함되는데, 상기의 경우 투영 대물렌즈의 물체면에 배열되는 패턴의 상이 상면의 영역 내 투사되는 경우에, 투영 대물렌즈와 기판 사이에 배열되는 침지 매체는 구동 파장에서 투과 조명되는 광에 노출되고 투명하다.
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본 발명에 따른 굴절 투영 대물렌즈는 마이크로 리소그래피용 투영 노광 장치에 사용된다. 투영 노광 장치 내에 침지 매체를 도입하여 미세 구조의 효과적인 생산에 이용된다.

Claims (42)

  1. 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 상면 사이에 배열된 침지 매체를 이용하여 투영 대물렌즈의 물체면에 배열된 패턴을 투영 대물렌즈의 상면으로 투영하는 굴절 투영 대물렌즈로서,
    상기 물체면에 후속하고 음의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(LG1);
    상기 제1렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(LG2);
    상기 제2렌즈군에 후속하고 음의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(LG3);
    상기 제3렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(LG4);
    상기 제4렌즈군에 후속하고 양의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(LG5); 및
    상기 제4 및 제5렌즈군의 사이에 최대 빔 지름 영역 내에 배열되는 시스템 구경(5);을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 구경(5)은 상에 근접한 최대 빔 지름 평면과 상면(3)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상측 개구수 NA≥0.9를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투영 대물렌즈는 구동 파장에서 굴절률 n>1.3 을 가지는 침지 매체(10)로 된 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투영 대물렌즈는 10μm 내지 200μm의 상측 작동거리를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4렌즈군(LG4)의 초점거리와 상기 제5렌즈군(LG5)의 초점거리의 비는 0.9 내지 1.1인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈군(LG1)과 제5렌즈군(LG5)의 초점거리의 크기의 비는 0.7 내지 1.3인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    투영 대물렌즈의 전체 길이와 제5렌즈군(LG5)의 초점거리의 비는 5 이상인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 비구면은 상기 제3렌즈군(LG3)에 구비되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 비구면, 최대 아홉 개의 비구면, 또는 하나 이상 아홉 개 이하의 비구면 중 어느 하나가 상기 제1렌즈군에 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    물체면에 대해 볼록하고 음의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈(13)가 상기 제1렌즈군(LG1) 내측에 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 적어도 네 개의 양의 굴절력을 가지는 연속되는 렌즈(14 내지 20)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군(LG2)은, 물체면(2)에 마주하는 입사측에 양의 굴절력을 가지며 물체면에 대해 오목한 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(14, 15, 16, 17), 상기 상면에 마주하는 출사면에 양의 굴절력을 가지며 물체면에 대해 볼록한 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(19, 20), 또는 상기 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(14, 15, 16, 17)와 상기 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(19, 20)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군(LG2)은 순서대로 상기 물체면에 대해 오목하고 양의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(14, 15, 16, 17), 양면볼록 양의 렌즈(18) 및, 상면에 대해 오목하고 양의 굴절력을 가지는 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(19, 20)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군(LG3)은 음의 굴절력을 가지는 렌즈(21, 22, 23, 24)만을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군(LG3)의 내 위치하는 대칭면(9)에 대해, 제3렌즈군은 대칭 구조인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군(LG3)에 마주하는 상기 제2렌즈군(LG2)의 출사 영역과 상기 제3렌즈군에 후속하는 상기 제4렌즈군(LG4)의 입사 영역은 상기 제3렌즈군 내 위치하는 대칭면(9)에 대해 대칭적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4렌즈군(LG4)은 양면 볼록 양의 렌즈(27, 29) 및 상기 양의 렌즈 각각의 하부에 물체에 대해 오목한 렌즈 표면을 가지는 음의 메니스커스 렌즈(28, 30)를 가지는 적어도 하나의 더블릿(27, 28, 29, 30)을 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    물체측 입사영역에 상기 제4렌즈군(LG4)은 양의 굴절력을 가지고 물체면(2)에 대해 오목한 적어도 하나의 매니스커스 렌즈(25, 26)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광학 표면에 입사하는 방사의 최대 입사각의 사인값은 상측 개구수의 90% 미만인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제5렌즈군(LG5)은 양의 굴절력을 가지는 렌즈만을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 적어도 네 개의 양의 렌즈(31 내지 35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  24. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제5렌즈군(LG5)은 양의 굴절력을 가지고 상을 향해 오목한 렌즈면을 가지는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈(33, 34)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  25. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    최종 광학 요소로서 상기 제5렌즈군(LG5)은 구면 입사 표면을 가지는 평-볼록 렌즈(35)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 평-볼록 렌즈(35)는 비반구면의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  27. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    모든 렌즈는 동일한 물질로 이루어지고, 193nm 의 구동 파장용 렌즈 물질로서 합성 석영 유리를 사용하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  28. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    물체에 인접한 벨리(6), 물체로부터 떨어진 벨리(8) 및 이들 사이의 웨이스트(7)를 가지는 단일-웨이스트 시스템인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  29. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    영상 필드의 지름은 10nm 이상인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  30. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광 전도율은 전체 길이의 1% 이상인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  31. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    시스템 구경의 하부보다는 시스템 구경(5)의 상부에 더 많은 렌즈들이 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  32. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    양의 굴절력을 가지는 적어도 다섯 개의 렌즈는 웨이스트와 시스템 구경(5) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  33. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    웨이스트와 시스템 구경 사이의 거리는 적어도 전체 거리의 26% 이상인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  34. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    가장자리 광선의 최대 높이는 가장 좁은 축소 위치에 있어 가장자리 광선의 높이의 적어도 두 배인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  35. 제1항 또는 제2항에 따른 굴절 투영 대물렌즈(1, 1', 1")를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치.
  36. 소정 패턴을 가지는 마스크를 제공하는 단계;
    사전규정된 파장의 자외선으로 마스크를 조명하는 단계; 및
    상기 제1항 또는 제2항에 따른 투영 대물렌즈를 이용하여 투영 대물렌즈의 상면의 영역에 배열되는 감광 기판 상에 패턴의 상을 투영하는 단계;를 포함하고,
    침지 매체가 투영 대물렌즈의 최종 광학 표면과 투영시 투과 조명되는 기판 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 구성요소를 생산하는 방법.
  37. 제3항에 있어서,
    상기 상측 개구수는 적어도 NA=1.0인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  38. 제17항에 있어서,
    두 개의 반대로 만곡된 오목 표면이 제3렌즈군(LG3) 내에서 서로에 대해 대향하고 서로에 대해 오목한 두 오목 표면에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  39. 제21항에 있어서,
    광학 표면에 입사하는 방사의 최대 입사각의 사인값은 상측 개구수의 85% 미만인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  40. 제25항에 있어서,
    최종 광학 요소로서 상기 제5렌즈군(LG5)은 평면 출사 표면을 가지는 평-볼록 렌즈(35)를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  41. 제27항에 있어서,
    모든 렌즈는 동일한 물질로 이루어지고, 157nm 파장용 렌즈 물질로서 칼슘 플로라이드를 사용하는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
  42. 제29항에 있어서,
    상기 영상 필드의 지름은 전체 길이의 1.0% 이상인 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
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