KR101478832B1

KR101478832B1 - 다수의 투영 렌즈를 구비한 투영 조명 장치

Info

Publication number: KR101478832B1
Application number: KR20077030366A
Authority: KR
Inventors: 아우렐리안 도독; 발헬름 울리히; 하이코 펠트만
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2015-01-02
Also published as: JP2008545153A; JP6063637B2; WO2007003563A1; KR101407797B1; DE102005030839A1; KR20080022125A; JP6116788B2; JP2012168550A; KR20120040755A

Abstract

본 발명은, 각각의 물체 필드(50)가 이미지 필드(60, 60', 60")에 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 투영 조명 장치(1)에 관한 것이다. 상기 이미지 필드(60, 60', 60")는 기판 평면 내의 기판 영역(40) 안에 배치되며, 상기 기판 영역(40)은 상기 다수의 투영 대물렌즈(20)에 대해서 소정의 스캐닝 방향(S)으로 이동가능하며, 상기 적어도 하나의 투영 대물렌즈(20)는 상기 기판 평면에 대해 수직이 되지 않게 진행하는 광축의 서브섹션을 구비하고, 상기 서브섹션의 투영은 상기 스캐닝 방향(S)에 대해 평행하지 않게 상기 기판 면 안으로 진행하는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 투영 렌즈를 구비한 투영 조명 장치{Projection light facility provided with a plurality of projective lenses}

본 발명은 다수의 투영 대물렌즈를 구비한 투영 조명 장치에 관한 것으로, 특히, 개개의 투영 대물렌즈에 상대적으로 큰 공간을 제공할 수 있는 투영 조명 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 액정 또는 평판 디스플레이 장치의 리소그래피(lithography) 제조에 필요한 큰 이미지 필드(예를 들어, 1m 직경 이상)를 발생시키기 위한 다양한 시도가 알려져 있다. 특히, 다수의 투영 대물렌즈를 스캔닝 방향에 대해 가로질러 두 개의 열로 배치하여, 상기 다수의 투영 대물렌즈가 상기 두 개의 열로부터 서로 이동된 필드 섹션(field section)(이는, 도 27과 도 28에 도시된 바와 같이, 조명공정에서 중첩된다)을 결상(imaging)하는 방식이 알려져 있다. 도 27에 도시된 종래의 투영 조명 장치(1')는 예를 들어, 다수의 조명 시스템(2) 및 다수의 투영 대물렌즈(3)를 포함하며, 이들 사이에서 하나의 마스크 홀더(mask holder)(4)가 상기 투영 조명 장치(1')의 마스크 면 또는 레티클(reticle) 면 안에 배치된 마스크(5)를 지지하며, 이들의 구조는, 기판 면 또는 웨이퍼 면 안에 배치되고 기판 홀더(6)에 의하여 지지된 기판(7) 위에서 상기 투영 대물렌즈(3)에 의하여 결상된다.

종래기술에 따르면, 하나 또는 다수의 열로 배치된 대물렌즈는, 예를 들어, 미국특허출원 US 5,579,147, US 5,581,075, US 5,602,620, US 5,614,988, US 5,617,181, US 5,617,211, US 5,623,343, US 5,625,436, US 5,668,624, US 5,912,726, US 6,795,169, 국제특허출원 WO 0019261, 및 미국특허출원 US 6,144,495에 개시되어 있다.

개구(aperture) 크기가 증가함에 따라 광학소자의 직경이 증가하고, 그 결과 상기 투영 대물렌즈의 필요한 공간이 확대된다. 여기서, 특히, 반사굴절(catadioptic) 시스템은 큰 중공 미러(hollow mirror)(예를 들어, 0.5m 이상의 직경을 갖는)를 사용한다.

본 발명은 개개의 투영 대물렌즈에 상대적으로 큰 공간을 제공할 수 있는 다수의 투영 대물렌즈를 구비한 투영 조명 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명에 따른 투영 조명 장치는, 각각의 물체 필드(object field)가 이미지 필드(image field)로 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈를 포함하며, 상기 이미지 필드는 기판 평면 내의 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동 가능하며, 상기 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 상기 기판 평면에 대해 수직이 되지 않게 진행하는 광축의 서브섹션을 구비하며, 상기 서브섹션의 투영은 상기 스캐닝 방향에 대해 평행하지 않게 상기 기판 면 안으로 진행한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 투영과 상기 스캐닝 방향 사이의 각도는 수치에 따르면, 2°보다 크며, 바람직하게는, 3°보다 크고, 더욱 바람직하게는, 4°보다 크다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 서로 다른 투영 대물렌즈의 상기 투영 사이의 각도는 수치에 따르면, 2°보다 크며, 바람직하게는, 3°보다 크고, 더욱 바람직하게는, 4°보다 크다.

본 발명에 따르면, 특히, 각각 상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 연속적인 전체 투영 대물렌즈가 직선으로(즉, 종래기술에서와 같이, 상기 스캐닝 방향에 대해 수직으로 진행하는 직선 위에) 배치되는 것이 아니라, 오히려 이로부터 벗어나서 상기 스캐닝 방향에 대해서 또는 서로에 대해서 상기 투영 대물렌즈가 적절하게 배치되므로, 상기 개개의 투영 대물렌즈에서 확대된 공간이 사용되도록 투영 대물렌즈의 배치가 선택된다. 특히, 절곡된 광경로를 갖는 하나 또는 다수의 투영 대물렌즈는 기판 영역에 대해 수직이 되지 않게 진행하는 상기 광축의 적어도 하나의 서브섹션을 포함하고, 상기 광축의 서브섹션을 상기 스캐닝 방향에 대해 경사지게 설정한다. 이러한 절곡된 광경로를 갖는 투영 대물렌즈는 대개 상기 광축의 접힌 섹션의 말단에서 오목 미러를 포함하며, 본 발명에 따른 배치에 의하면, 상기 오목 미러에는 확대된 공간이 사용된다. 그 결과, 특히, 상기 오목 미러는, 상기 광축의 접이식 섹션이 각각 상기 스캐닝 방향에 대해 평행하게 진행하고 상기 오목 미러에 인접하는 투영 대물렌즈가 이미 상대적으로 작은 직경에서 충돌되는 종래기술에 따른 투영 대물렌즈의 직선 배치와 비교하여 상대적으로 큰 직경을 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 투영 조명 장치는, 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈를 포함하며, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동 가능하며, 상기 적어도 하나의 이미지 필드는 다수의 측면 라인에 의해 제한되며, 상기 다수의 측면 라인 중에서 가장 긴 측면 라인상의 법선은 상기 스캐닝 방향에 대해 평행하지 않도록 직선으로 진행한다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 법선과 상기 스캐닝 방향 사이의 각도는 수치에 따르면, 2°보다 크며, 바람직하게는, 3°보다 크고, 더욱 바람직하게는, 4°보다 크다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 두 개의 법선 사이의 각도는 수치에 따르면, 2°보다 크며, 바람직하게는, 3°보다 크고, 더욱 바람직하게는, 4°보다 크다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 투영 조명 장치는, 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈를 포함하며, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동 가능하며, 상기 각각의 이미지 필드는 다수의 꼭지점을 구비하며, 상기 이미지 필드는, 상기 하나의 이미지 필드 안의 두 개의 꼭지점 사이에서 가장 길게 발생하는 연결 직선이 상기 또 다른 이미지 필드 안의 두 개의 꼭지점 사이에서 가장 길게 발생하는 연결 직선에 대해 평행하지 않도록 배치된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 연결 직선 사이의 각도는 수치에 따르면, 2°보다 크며, 바람직하게는, 3°보다 크고, 더욱 바람직하게는, 4°보다 크다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 투영 조명 장치는, 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 다수의 투영 대물렌즈를 포함하며, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동 가능하며, 상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 순차적으로 배치되는 적어도 세 개의 이미지 필드는 비선형 곡선 위에 위치한다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 투영 조명 장치는, 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈를 포함하며, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 스캐닝 공정 중 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동가능하며, 상기 이미지 필드는, 하나의 그룹의 이미지 필드가 또 다른 그룹의 이미지 필드와 관련하여 상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 이동되도록 상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 각각 연장되는 적어도 두 개의 그룹 안에 배치되며, 상기 적어도 하나의 그룹의 이미지 필드는 비선형으로 진행하는 곡선을 따라서 배치된다.

상기 또 다른 본 발명에 따른 측면에서도, 특히, 각각 상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 연속적이거나 인접한 전체 이미지 필드가 직선을 따라서 배치되는 것이 아니라, 특히 상기 이미지 필드는 적어도 하나의 비선형 곡선 위에 배치되므로, 상기 관련되는 이미지 필드를 발생시키는 투영 대물렌즈에는 확대된 공간이 사용된다. 이렇게 실현된 확대된 공간으로 인해, 이러한 투영 대물렌즈는 상대적으로 큰 직경의 광학 소자(특히, 미러 및 렌즈)를 사용하고, 따라서 상대적으로 높은 개구에 도달한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다수의 투영 대물렌즈는, 상기 제 1 비선형 곡선과 상기 제 2 비선형 곡선 사이의 스캐닝 방향과 관련하여 배치되는 제 2 그룹의 이미지 필드를 발생시키는 제 2 그룹의 투영 대물렌즈를 더 포함한다. 이러한 3열 배치에서는, 상기 기판 평면 안의, 상기 스캐닝 공정 중에 조명된 필드의 소정의 전체 크기에 대해서 상기 개개의 투영 대물렌즈로부터 발생된 이미지 필드가 2열 배치에서보다 약간 작을 수 있는데, 이는 상기 스캐닝 공정 중에 이미지 필드가 더 이상 결합되거나 중첩되지 않기 때문이다. 그 결과, 상기 개개의 투영 대물렌즈는 다시 상대적으로 작은 광학 소자를 포함할 수 있으므로, 더욱 양호한 공간 사용이 실현될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 인접한 투영 대물렌즈는 광학 소자가 서로 거꾸로 된 배치를 포함한다. 여기서, 상대적으로 큰 서브시스템 또는 이의 광학 소자가 상대적으로 작은 서브시스템 또는 이의 광학 소자 옆에 배치되는 경우에 보다 효율적인 공간사용이 발생한다. 이는, 인접한 투영 대물렌즈의 각각 가장 큰 광학 소자(예를 들어, 오목 미러)가 평행하게 배치되는 구조에 비하여 전체적으로 공간 절약적인 배치가 실현된다.

상기 스캐닝 방향에 대해 가로질러 양의 결상 배율 및, 상기 스캐닝 공정 진행중에 상기 기판 면 안에서 발생된 이미지 필드의 결상에 적합한 접합을 보장하기 위해서, 바람직한 실시예에서 상기 투영 대물렌즈는, 예를 들어, 홀수의 중간상(intermediate image)을 발생시키거나 예를 들어, 중간상 없이 이미지 전환을 위해서 루프 프리즘(roof prism) 또는 루프 미러 장치(roof mirror arrangement)를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 또한, 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 다수의 투영 대물렌즈를 포함하는 투영 조명 장치에 관한 것으로, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동가능하며, 상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 제 1 서브시스템 및 적어도 하나의 제 2 서브시스템을 포함하고, 상기 제 1 서브시스템은 반사굴절(catadioptric) 서브시스템이며, 상기 제 2 서브시스템은 순수 굴절 서브시스템이다.

이를 통해, 콤팩트(compact)한 구조가 실현될 수 있다. 특히, 여기서, 상기 두 개의 서브시스템의 광축이 서로 평행하게 이동될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 서브시스템으로부터 발생한 중간상은 상기 제 2 서브시스템의 광축에 대해서 중심에 배치된다. 이러한 배치는 상기 제 2, 순수 굴절 서브시스템의 3차원과 관련하여 바람직한데, 이는 상기 제 2 서브시스템의 렌즈 그룹이 상대적으로 작게 배치될 수 있고 상기 제 2 서브시스템에서의 수차의 필드 의존성이 감소되기 때문이다.

또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 물체 필드 안에는 투영 대물렌즈에 의하여 결상되는 패턴이 마이크로 전자기계 시스템(MEMS: Micro Electro Mechanical System), 특히, 하나 또는 다수의 디지털 마이크로미러장치(DMD: Digital Micromirror Device)에 의하여 발생된다.

이 경우, 상기 이미지의 배향(orientation)이 상기 DMD의 사용에 의하여 전자적으로 원하는 방식으로 제어 가능하므로, 한편으로는 중간상의 발생 또는 상기 포지티브 결상 배율을 형성하는 루프 프리즘의 사용이 생략될 수 있다. 또한, 여기서, 상기 투영 대물렌즈에 대해서 발생된 물체 필드의 이동이 생략될 수 있는데, 그 결과, 구조가 현저히 단순해지고 조정 비용이 감소된다. 또한, 상기 마스크 제조에 필요한 공정도 생략된다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 각각의 물체 필드가 이미지 필드 안에 결상되는 다수의 투영 대물렌즈를 포함하는 투영 조명 장치에 관한 것으로, 상기 이미지 필드는 기판 영역 안에 배치되며, 상기 기판 영역은 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 소정의 스캐닝 방향으로 이동가능하며, 상기 물체 필드는 상기 다수의 투영 대물렌즈에 대해서 고정되는 위치에 배치된다.

본 발명은 또한, 미세구조화된(microstructured) 소자를 마이크로리소그래피 방식으로 제조하는 방법 및 이러한 방법을 사용하여 제조된 미세구조화된 소자, 특히, LCD 장치 또는 평판 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예들은 설명부 및 종속항들에서 추론될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다수의 투영 대물렌즈를 구비한 투영 조명 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이며,

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 투영 조명 장치를 사용하여 각각 발생된 이미지 필드의 배치를 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 3은 종래기술에 따른 투영 조명 장치에 사용되는 공간(도 3a)과 비교하여 본 발명에 따른 투영 조명 장치의 투영 대물렌즈의 프레임에 사용되는 공간(도 3b)을 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 투영 조명 장치에서 사용하기 위한 필드 조리개의 배치의 일 예를 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 5 내지 도 14는 본 발명에 따른 투영 조명 장치의 각각의 투영 대물렌즈의 다양한 실시예를 나타내며,

도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 투영 조명 장치의 인접한 투영 대물렌즈들의 바람직한 배치를 나타내며,

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 투영 조명 장치를 사용하여 발생된 이미지 필드의 배치를 개략적으로 나타내며,

도 18은 도 17의 이미지 필드를 배치하기 위한 투영 조명 장치의 구조를 개략적으로 도시하며,

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 투영 조명 장치의 구조를 개략적으도 도시하며,

도 20 내지 도 25는 본 발명의 또 다른, 바람직한 실시예에 따른 투영 조명 장치의 다양한 실시예를 나타내며,

도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다수의 투영 대물렌즈를 포함하는 투영 조명 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 27은 종래기술에 따른 다수의 투영 대물렌즈를 포함하는 투영 조명 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이고,

도 28은 도 27의 투영 조명 장치를 사용하여 발생된 이미지 필드의 배치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 도시된 실시예들을 참조로 하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 다수의 투영 대물렌즈를 구비한 투영 조명장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

투영 조명 장치(1)는 다수의 조명 시스템(10) 및 다수의 투영 대물렌즈(20)를 포함하며, 상기 조명 시스템(10)과 상기 투영 대물렌즈(20) 사이에서 마스크 홀더(31)가 투영 조명 장치(1)의 마스크 평면 또는 레티클 평면 안에 배치된 마스크(30)를 지지하며, 이들의 구조는 상기 투영 대물렌즈(20)에 의하여, 기판 평면 또는 웨이퍼 평면 안에 배치되고 기판 홀더(41)에 의하여 지지된 기판(4) 위에 결상된다. 도 1에 점선으로 표시된 바와 같이, 상기 다수의 투영 대물렌즈(20)에 의하여 다수의 이미지 필드(60) 위에 결상되는 다수의 물체 필드(50)가 배치되어 있다. 상기 투영 대물렌즈(20)의 광축은 서로 평행하게 진행한다. 상기 투영 대물렌즈(20)는 각각의 결상 배율 β∼1 을 갖는다. 여기서, 상기 결상 배율 외에도 상기 스캐닝 방향(도 1에서는 y방향)에 수직인 방향으로 유효 결상 배율은 β_x=1이므로, 예를 들어, 수직인 물체 필드(50)로부터 수직 이미지 필드(60)도 발생되며, 이때, 스캐닝 공정 중에 발생한 개개의 이미지 필드(60)가 서로 적합화된다.

특히, 도 1 및 도 2의 도시는 예시적으로만 사용되며, 여기서, 상기 투영 대물렌즈, 상기 물체 필드 또는 이미지 필드의 수는 임의적이며, 일반적으로 실질적으로 더 크다.

도 1을 참조하면, 상기 투영 대물렌즈(20)에 의하여 결상된 물체 필드(50)와 상기 발생한 이미지 필드(60)(보다 정확하게는, 상기 물체 필드(50) 내지 상기 발생한 이미지 필드(60)의 각각의 중심)는 상기 발생한 이미지 필드를 개략적으로 도시하는 도 2a에서와 같이, 두 개의 오목한 곡선(A, B)을 따라서 배치되도록 상기 투영 대물렌즈(20)의 배치가 선택되는 것은 더욱 자명한 사실이다. 도 2b 및 도 2c에는, 이미지 필드(60')(도 2b에서) 또는 이미지 필드(60")(도 2c에서)의 또 다른 기하학적 형태를 포함하는 각각의 해당하는 배치가 도시되어 있다. 여기서, 상기 이미지 필드(60')는 육각형의 기하학적 형태를 포함하고, 상기 이미지 필드(60")는 사다리꼴 형태의 기하학적 형태를 포함한다. 이때, 여기에 도시되지 않은 물체 필드는 각각 해당하는 기하학적 형태를 포함한다. 여기서도, 상기 이미지 필드(60' 내지 60")가 두 개의 오목곡선(A', B') 또는 오목곡선(A", B")을 따라서 배치되는 것을 알 수 있다. 상기 물체 필드(50) 또는 상기 이미지 필드(60)의 배치를 기재하는 이러한 곡선의 진행을 위해서, 상기 개개의 물체 필드(50) 또는 상기 이미지 필드(60)에 적합한 각각의 일정한 기하학적 기준이 도출될 수 있다. 이때, 예를 들어, 이러한 곡선은 각각, 상기 물체 필드(50) 또는 상기 이미지 필드(60)의 기하학적 중앙 또는 중심에 의하여 진행될 수 있다.

또한, 도 2a 내지 도 2c에는, 각각의 이미지 필드(60, 60' 내지 60")에 대해 서 각각 두 개의 방향(x, y)이 도시되어 있으며, 서로 다르게 표시된 이미지 필드에 대해서 x1-x7 내지 y1-y7로 숫자가 매겨져 있다. 상기 방향(x1-x7 내지 y1-y7)은 각각, 가장 긴(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에서와 같이 다수의 동일한 길이의), 직선으로 진행하는 측면 라인에 배치된다. 이때, x방향은 각각, 이러한 측면 라인에 대해 평행하게 진행하고, y방향은 이에 수직으로 진행한다. 굽어진 곡선(A, B)을 따라서 배치된 각각의 이미지 필드에 대해서, 그에 속하는 y방향(다시 말해서, 가장 긴 측면 선 위의 법선의 방향)도 상기 스캐닝 방향(S)에 대해 평행하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른, 상기 이미지 필드를 각각 발생시키는 투영 대물렌즈의 배치는, 상기 각각의 이미지 필드의, 가장 긴 측면 선 위의 법선이 상기 스캐닝 방향(S)에 대해서 일정한 각도 이하가 되는 기준에 의해서도 정의될 수 있다. 이때, 이러한 각도는 적어도 2°, 바람직하게는, 적어도 3°, 더욱 바람직하게는 4°이다.

도 2d 내지 도 2f는, 두 개의 꼭지점 사이에서 가장 길게 발생되는 연결 직선이 d1 내지 d7로 표시되는 해당하는 이미지 필드(60, 60', 60") 각각의 또 다른 도시이다. 도 2d(직사각형 이미지 필드(60)를 구비한)에 따르면, 이러한 연결 직선 각각은 상기 직사각형 이미지 필드(60) 안의 대각선에 해당한다. 도 2e(육각형 이미지 필드(60')를 구비한)에서, 상기 연결 직선 각각은 상기 두 개의, 최외곽의, 서로 대향하는 꼭지점 사이의 연결에 해당하며, 도 2f(사다리꼴 형태의 이미지 필드(60")를 구비한)에서, 상기 연결 직선은 상기 사다리꼴의 가장 긴 측면 라인에 해당한다. 각각의 굽어진 곡선(A, B)을 따라서 배치된 이미지 필드에 대해서, 그에 속하는 연결 직선(d1-d7)도 스캐닝 방향(S)에 대해 평행하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른, 이미지 필드 각각을 발생시키는 투영 대물렌즈의 배치는, 상기 각각의 이미지 필드의 두 개의 꼭지점 사이에서 가장 길게 발생하는 연결 직선이 스캐닝 방향(S)에 대해서 일정한 각도 이하가 되는 기준에 의해서도 정의될 수 있다. 이때, 이러한 각도는 적어도 2°, 바람직하게는, 적어도 3°, 더욱 바람직하게는 4°이다.

물체 필드(50) 또는 이미지 필드(60)(투영 대물렌즈(20)의 실시예에 따라서 물체 평면 또는 중간상 평면 안에 배치된)는, 도 4의 필드 조리개(70 내지 71)에 의하여 도 2a 및 도 4a에서와 같이 직사각형으로, 도 4b에서와 같이 사다리꼴이거나 또는 임의의 또 다른 적합한 형태로 형성되므로, 마스크 홀더(31) 뿐만 아니라 기판 홀더(41)가 상기 도시된 스캐닝 방향의 가로 화살표 "S"에 의하여 이동되는 조명공정에서, 상기 이미지 필드(60)는, 도 2a 내지 도 2c에 표시된 각각의 수직선으로부터도 점선으로 표시된 선을 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 곡선 "A" 및 "B"로부터 중첩된다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배치로 인해, 개개의 투영 대물렌즈(20)에 대해 확대된 공간이 사용된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 배치에 사용되는 공간(도 3b의 음영으로 표시된 평면에 따름)과 도 27 및 도 28에 도시된 종래기술에 따른 물체 필드 내지 이미지 필드의 직선 형태의 배치에 사용되는 공간(도 3a의 음영으로 표시된 평면에 따름)이 비교된다. 도 3b에 도시된 사다리꼴 형태의 음영으로 표시된 평면 안에서 직사각형(그의 상대적으로 작은 측면 길이는 상기 사다리꼴 형태의 음영으로 표시된 평면의 상대적으로 작은 측면 길이에 해당함)에 대해서 돌출하는 삼각형 면이 획득되었음을 알 수 있으며, 이는 2차원적 투영, 예를 들어, 상기 기판 면 위에서 상기 획득된 구조를 도시하는 것이다.

도 3b에 도시된 공간을 실질적으로 채우고 상기 이미지 필드가 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 배치되는 투영 대물렌즈는 절곡된 광경로(folded, optical path)를 갖는 각각의 투영 대물렌즈이다. 여기서, 도 3b에서 상기 각각의 사다리꼴 면의 가장 긴 중앙 축은 절곡된 광축의 방향으로 진행하고, 이러한 방향은 p1-p7로 표시된다. 본 발명에 따른 개개의 투영 대물렌즈 배치의 결과로서, 기판 면 안으로의 광축(상기 기판 면에 대해 수직이 되지 않게(도 3b에 따르면, 화살표(p1-p7)의 방향으로) 진행하는)의 각각의 서브섹션의 투영 또한, 상기 스캐닝 방향에 대해 평행하게 진행하는 것이 아니라 소정의 각도 하에 위치한다. 이때, 이러한 각도는 적어도 2°, 바람직하게는, 적어도 3°, 더욱 바람직하게는 4°이다.

본 발명에 따라 획득한, 확대된 공간의 결과로서, 상기 투영 조명 장치(1)의 투영 대물렌즈(20)는 상대적으로 큰 직경의 광학 소자(특히, 미러와 렌즈)를 사용함으로써, 상대적으로 높은 개구에도 도달한다.

상기 투영 대물렌즈(20)의 배치 또는, 이에 의하여 발생된 이미지 필드(60)의 배치는 도 2 및 도 3에 도시된 구체적인 배치에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라 가해진 공간의 증가분이 만곡된 곡선 위의, 또 다른 적합한 배치에서도 발생한다. 보다 바람직하게는, 상기 투영 대물렌즈(20)의 이미지 필드(60)가 배치되는 상기 곡선(A, B)은, 상기 곡선(A, B) 사이에 진행하는 중앙 축에 대해 거울 대칭으로 배치되는 오목한 곡선이다. 상기 곡선(A, B)은, 본 발명이 이에 제한되지 않는 한, 특히 원호의 형태일 수 있으나, 예를 들어, 포물선 또는 타원형과 같은 또 다른 원뿔 단면의 형태도 가질 수 있다.

이하, 본 발명이 이러한 실시예에 제한되지 않는 한, 상기 각각의 투영 대물렌즈의 바람직한 실시예가 도 5 내지 도 14를 참조로 하여 설명될 것이다.

도 5a를 참조하면, 개개의 투영 대물렌즈(110)는 대략 순수 굴절 및 절곡되지 않은 광경로를 포함하고, 각각 두 개의 포지티브 렌즈 그룹(111, 112 또는 113, 114)을 구비하는 두 개의 서브시스템(110a, 110b)으로 이루어질 수 있는데, 상기 서브시스템(110a, 110b) 사이에 중간상이 발생된다. 도 5b를 참조하면, 두 개의 포지티브 렌즈 그룹(121, 122 또는 123, 124) 및 중간상 근처에서 통과되는 절곡을 갖는 폴딩 미러(125 또는 126)를 각각 구비하는 두 개의 서브시스템(120a, 120b)을 포함하는 투영 대물렌즈(120)의 구조가 도시되어 있다. 도 5c를 참조하면, 두 개의 이중 미러(131, 132) 및 하나의 중간상을 구비한 절곡된 광경로를 갖는 투영 대물렌즈(130)의 또 다른 변형이 도시되어 있다. 여기서, 상기 이중 미러(131, 132) 사이에는 제 1 포지티브 렌즈 그룹(133), 제 2 네가티브 렌즈 그룹(134), 제 2 포지티브 렌즈 그룹(135), 및 제 4 포지티브 렌즈 그룹(136)이 배치된다.

상기 도시된 투영 대물렌즈(140)는 다이슨(Dyson) 타입으로, 본 발명의 의미에서 대물렌즈로 이해되며, 이는 오목 미러(여기서: "145") 및 포지티브 렌즈 그룹(여기서: "143")을 구비한 시스템을 포함한다. "다이슨 타입" 표시는, 이러한 오목 미러 및 상기 포지티브 렌즈 그룹이 반드시 서로 중심 배치되지 않고, (여기에 도시된 바와 같이) 네가티브 렌즈 그룹(144)도 색수차의 보정을 위해서 상기 오목 미러(145)에 배치되는 시스템으로도 이해되어야 한다.

도 7을 참조하면, 투영 대물렌즈(150)는 상기 투영 대물렌즈(140)의 변형으로서 오목 미러(145) 대신에 평면 미러(155)을 포함할 수도 있다. 여기서, 기능이 동일한 나머지 부재는 "10" 만큼 커진 참조부호로 도시된다.

도 8을 참조하면, 투영 대물렌즈(160)는 오프너(Offner) 타입의 반사굴절 시스템으로도 구성될 수 있는데, 본 발명의 의미에서 대물렌즈로 이해되며, 이는 광경로 내에서 중심을 공유하는 순서로 오목 미러, 볼록미러, 및 상기 오목 미러를 갖는 시스템을 구성한다. 상기 도시된 투영 대물렌즈(160)는 폴딩 미러(161), 오목 미러(162), 볼록 미러(163)(광선이 상기 오목 미러(162) 전후에서 반사되는), 및 루프 프리즘(164)을 포함한다.

도 9를 참조하면, 루프 프리즘(164)은 대응하는 미러 배치에 의해서도 사용될 수 있다. 상기 미러 배치에서는 프리즘과 달리, 반사 평면(171, 172)(도 9a) 또는 (173, 174)(도 9b)이 외부에 위치한다. 여기서, 상기 루프 프리즘과 유사하게, 이미지 복귀가 단지 하나의 공간 방향(예를 들어, x방향)으로 이루어지되며, 상대적으로 얇은, 통과하는 라인을 따라서 두 개의 광선(s1, s2)(도 9a) 또는 (s3, s4)(도 9b)의 각각의 진행이 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 각각 다이슨 타입인 두 개의 서브시스템(180a, 180b)도 투영 대물렌즈(180) 안에 서로 결합되거나 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 서브시스템(180a, 180b) 사이에 중간상이 형성된다. 상기 서브시스템(180a, 180b) 각각 은 이중 폴딩 미러(181a 또는 181b), 포지티브 렌즈 그룹(182a 또는 182b), 네가티브 렌즈 그룹(183a 또는 183b), 및 오목 미러(184a 또는 184b)을 포함한다.

도 11을 참조하면, 하나는 오프너(Offner) 타입이고 나머지 하나는 다이슨 (Dyson) 타입인 두 개의 서브시스템(190a, 190b)도 투영 대물렌즈(190) 안에 서로 결합되거나 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 서브시스템(190a, 190b) 사이에 중간상(IMI)이 형성된다. 상기 오프너 타입의 서브시스템(190a)은 폴딩 미러(191), 오목 미러(192), 볼록 미러(193), 및 폴딩 미러(194)를 포함한다. 상기 다이슨 타입의 서브시스템(190b)은 폴딩 미러(195), 포지티브 렌즈 그룹(196), 네가티브 렌즈 그룹(197), 오목 미러(198), 및 제 2 폴딩 미러(199)를 포함한다. 여기서, 상기 두 개의 서브시스템(190a, 190b)의 광축이 일치되어서는 안 되는데, 이는 상기 다이슨 타입의 서브시스템(S2)의 치수와 관련하여 유리하기 때문이다.

도 12를 참조하면, 각각 오프너(Offner) 타입인 두 개의 서브시스템(200a, 200b)도 투영 대물렌즈(200) 안에 서로 결합되거나 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 서브시스템(180a, 180b) 사이에 중간상이 형성된다. 상기 오프너 타입의 서브시스템(200a, 200b) 각각은 폴딩 미러(201a 또는 201b), 오목 미러(202a 또는 202b), 볼록미러(203a 또는 203b), 및 폴딩 미러(204a 또는 204b)를 포함한다.

도 13을 참조하면, 하나는 다이슨(Dyson) 타입이고 나머지 하나는 순수 굴절형인 두 개의 서브시스템(210a, 210b)도 투영 대물렌즈(210) 안에 서로 결합되거나 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 서브시스템(210a, 210b) 사이에 중간상이 형성된다. 상기 다이슨 타입의 서브시스템(210a)은 폴딩 미러(211), 포지티브 렌즈 그 룹(212), 네가티브 렌즈 그룹(213), 오목 미러(214) 및 제 2 폴딩 미러(215)를 포함한다. 상기 순수 굴절형 서브시스템(210b)은 두 개의 포지티브 렌즈 그룹(216, 217)을 포함한다. 여기서도, 상기 두 개의 서브시스템(210a, 210b)의 광축이 일치되어서는 안 되는데, 이는, 상기 순수 굴절형 서브시스템(210b)의 치수와 관련하여 유리하기 때문이다. 따라서, 상기 두 개의 서브시스템의 광축이 서로 평행한 이동을 갖는 경우가 바람직하다. 여기서, 더욱 바람직하게는, 도 13에 따르면, 상기 제 1 서브시스템(210a)으로부터 발생한 중간상이 상기 제 2 서브시스템(210b)의 광축에 대해 중심에 배치된다. 다시 말해서, 상기 제 2 서브시스템(210b)은 상기 중간상에 대해 센터링 될 수 있다. 이러한 배치의 장점은, 상기 제 2 서브시스템(210b)의 렌즈 그룹(216, 217)이 더 작게 배치될 수 있고, 또한, 수차의 필드 의존성도 상기 제 2 서브시스템(210b)에서 감소한다는 점이다.

도 14를 참조하면, 하나는 오프너 타입이고 나머지 하나는 순수 굴절형인 두 개의 서브시스템(S1, S2)도 투영 대물렌즈(220) 안에 서로 결합되거나 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 서브시스템(S1, S2) 사이에 중간상(IMI)이 형성된다. 상기 오프너 타입의 서브시스템(S1)은 폴딩 미러(221), 오목 미러(222), 볼록미러(223), 및 폴딩 미러(224)를 포함한다. 상기 순수 굴절형 서브시스템(S2)은 두 개의 포지티브 렌즈 그룹(225, 226)을 포함한다. 여기서도, 상기 두 개의 서브시스템(S1, S2)의 광축이 일치되어서는 안 되는데, 이는, 상기 순수 굴절형 서브시스템(S2)의 치수와 관련하여 유리하기 때문이다. 이와 관련한 실시예가 도 13에 도시되어 있다.

기본적으로 본 발명에 따른 투영 조명 장치 안의 전체 투영 대물렌즈가 각각 동일한 구조, 특히, 상기 바람직한 실시예에 따른 구조일 수 있는 반면에, 서로 인접한 투영 대물렌즈의 각각의 상대적 배치가 시스템 측면에서 달라지는 또 다른 바람직한 배치도 존재한다. 즉, 이에 기초한, 이하 설명된 실시예는, 일반적으로 상기 개개의 투영 대물렌즈의 상기 실시예에서 상기 오프너 타입의 서브시스템에 필요한 공간이 상기 다이슨 타입의 서브시스템에 필요한 공간보다 크며, 상기 오프너 타입의 서브시스템에 필요한 공간은 다시 순수 굴절형 서브시스템에 필요한 공간보다 크다는 사실에 근거를 둔다. 이러한 환경에서, 하기 두 가지 실시예에서 각각 상기 구조와 관련하여 적합한 상대적인 배치의 수에 의하여 연속적인 투영 대물렌즈가 고려된다.

도 15를 참조하면, 연속적인 투영 대물렌즈의 배치는, 제 1 투영 대물렌즈(230)가 결합되거나 연속적으로 오프너 타입의, 제 1 서브시스템(230a) 및 다이슨 타입의, 제 2 서브시스템(230b)을 포함하고, 이에 따라 구조적 측면에서 도 11의 투영 대물렌즈(190)에 해당하도록 선택된다. 상기 제 1 투영 대물렌즈(230)에 인접하여 제 2 투영 대물렌즈(240)가 따르는데, 상기 제 2 투영 대물렌즈(240)는 결합하거나 연속적으로 다이슨 타입의 제 1 서브시스템(240a) 및 오프너 타입의 제 2 서브시스템(240b)을 포함한다.

도 16을 참조하면, 연속적인 투영 대물렌즈의 배치는, 제 1 투영 대물렌즈(250)가 결합되거나 연속적으로 순수 굴절 타입의, 제 1 서브시스템(260a) 및 다이슨 타입의, 제 2 서브시스템(250b)을 포함하도록 선택된다. 상기 제 1 투영 대물 렌즈(250)에 인접하여 제 2 투영 대물렌즈(260)가 따르며, 상기 제 2 투영 대물렌즈(260)는 서로 결합되거나 연속적으로 다이슨 타입의 제 1 서브시스템(260a) 및 순수 굴절 타입의 제 2 서브시스템(260b)을 포함하므로, 상기 제 2 투영 대물렌즈(260)는 구조적 측면에서 도 13의 투영 대물렌즈(210)에 해당한다.

도 15 및 도 16에 도시된 배치는 각각, 도 1에 도시된 일련의 투영 대물렌즈(20) 각각을 따라서 유사하게 진행될 수 있으므로, 상대적으로 큰 서브시스템 또는 이의 광학 소자가 상대적으로 작은 서브시스템 또는 이의 광학 소자 옆에 배치되는데, 이는, 전체적으로 공간 절약적인 배치를 유발하거나(예를 들어, 다양한 오프너 시스템(230a, 240b)으로 이루어진 큰 오목 미러가 인접한 대물렌즈 안에 연속적으로 배치되는 것과 같은) 상대적으로 큰 공간 사용을 유발함으로써, 또 다른 구조 절약이 허용된다.

도 17 및 도 18에 도시된 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 투영 조명 장치 안의 투영 대물렌즈는 (2개 대신에) 3개의 열로도 배치될 수 있다. 여기서, 다시 상기 투영 대물렌즈는 바람직하게는, 도 17에 따르면, 발생된 이미지 필드가 두 개의, 서로 오목한 곡선(A, B)을 따라서 배치되도록 상기 두 개의 외부 열에 배치되며, 상기 곡선(A, B) 사이에서 상기 투영 대물렌즈에 의하여 상기 중앙 열에서 발생된 이미지 필드가 위치하고, 다시 도 17에 따르면, 이렇게 발생된 배치에 위치되므로, 상기 스캐닝 공정 중에 발생한 이미지 필드(60)가 서로 적합화되고 중첩된다. 이러한 실시예의 또 다른 장점은, 상기 3열 배치의 결과로서 상기 기판 평면 내에서의 스캐닝 공정 중에 조명된 이미지의 소정의 전체 크기에 대해서, 상 기 개개의 투영 대물렌즈로부터 발생된 이미지 필드가 2열 배치에서보다 작을 수 있다는 점인데, 이는 상기 스캐닝 공정 중에 이미지 필드가 더 이상 서로 결합되거나 중첩되지 않기 때문이다. 그 결과, 상기 개개의 투영 대물렌즈는 다시 상대적으로 작은 광학 소자를 포함할 수 있으므로, 특히, 전술한 배치와 관련하여(예를 들어, 도 15 및 도 16) 보다 양호한 공간 사용이 실현된다.

세 개(도 17의 "a-a" 방향에서 관찰할 때 점선으로 표시된 선을 따라서 배치된)의 투영 대물렌즈의 (예시적이지만 제한적이지 않은) 구조가 도 18에 도시되어 있다. 이에 따라, 상기 중앙의 곡선 "C" 위에서 이미지 필드를 발생하기 위해서 상기 투영 대물렌즈(300)에는 순수 굴절 시스템이 사용되며, 이는, 도 18에 따르면, 예를 들면, 제 1 포지티브 그룹(301)과 제 2 포지티브 그룹(302)으로 이루어진 제 1 서브시스템(300a) 및 제 1 포지티브 그룹(303)과 제 2 포지티브 그룹(304)으로 이루어진 제 2 서브시스템(300bb)을 포함한다. 상기 서브시스템(300a, 300bb) 사이에 중간상이 발생된다. 외부(굽어진) 곡선 "A"과 "B" 위에서 이미지 필드를 발생하기 위해서 상기 투영 대물렌즈에는 도 10과 관련하여 도시된 투영 대물렌즈(180)의 구조를 갖는 투영 대물렌즈가 사용된다. 상기 투영 대물렌즈에서, 각각 다이슨 타입인 두 개의 서브시스템(180a, 180b)이 서로 결합되거나 연속적으로 배치되며 이들 사이에 중간상이 형성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 도 1에 도시된 스캐닝 공정의 변형으로, 이동가능한 마스크 홀더 및 마스크 평면 또는 레티클 평면 내의 이동가능한 부재가 생략될 수 있는 스캐닝 공정 또는 이러한 투영 조명 장치가 사용된다. 본 발명의 이러한 측면에 따르면, 종래기술에 따른 마스크 대신에 소위 "DMD(digital micromirror device, 또한 변형가능한(deformable) 마이크로미러장치)"가 사용된다. 상기 DMD는 잘 알려진 방식으로, 축을 중심으로 회전가능한 다수의 마이크로미러로 이루어진 매트릭스 형태의 배치를 포함한다. 상기 마이크로미러에 의하여, 전자 제어 광이 (상기 각각의 미러의 반사 방향에 따라서) 상기 대물렌즈의 광선 경로 안에서 원하는 대로 결합되거나 분리될 수 있으므로, 상기 대물렌즈 안에 결합된 광(예를 들어, 종래기술에 따른 레티클 위의 크롬 코팅에 의하여 실현된)의 전자제어된 변조가 실현된다.

이동가능한 레티클 평면 또는 레티클 플랫폼을 생략할 수 있는 점과 그에 수반되는 감소된 조정비용 및 상기 마스크 제조 공정에 필요한 비용을 줄이는 것 외에도, 본 발명에 따른 투영 조명 장치에서 바로 DMD를 사용하는 것은, 상기 포지티브 결상 배율을 형성하거나 수직 이미지 배향을 위해서 중간상의 발생을 생략할 수 있는 또 다른 장점을 갖는다. 이는, 상기 이미지의 정확한 배향이 상기 DMD의 사용에 의하여 전자적으로 원하는 방식으로 제어가능하기 때문이다. 또한, 이러한 측면에 따르면, 다수의 투영 대물렌즈는, 상기 발생한 이미지 필드가 다수의 열을 따라서 배치되도록 배치된다. 여기서, 특히, 2열(도 2와 유사하게) 및 3열(도 17과 유사하게)이 중요할 수 있다. 이때, 이러한 2열(또는, 도 17에 따른 3열의 경우, 두 개의 외부 열)은 다시 바람직하게는, 전술한 바와 같이 사용하게 되는 공간의 바람직한 확대를 실현하기 위해서 오목한 곡선의 형태를 갖는다.

상기 사전에 언급한 DMD 사용의 장점은 상기 투영 대물렌즈의 직선 배치의 경우에서도 실현된다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 일반적으로도 다수의 투영 대물렌즈를 포함하는 투영 조명 장치에 관한 것으로, 상기 투영 조명 장치에서는 적어도 하나의 MEMS(Micro Electro Mechanical System), 특히, DMD가 상기 투영 대물렌즈 의하여 결상되는 물체 필드를 발생시키기 위해 사용된다.

도 19 내지 도 24에는, DMD를 사용한 결상 시스템의 서로 다른 실시예가 도시되어 있으며, 상기 실시예들은 특히 조명 광의 결합과 관련하여 구분된다.

도 19a를 참조하면, 조명 렌즈(402)를 사용하여 광원(401)으로부터 발생한 조명 광의 결합이 빔스플리터 입방체(403)에 의해 결상 시스템(400)에서 수행되는데, 상기 빔스플리터 입방체(403)에서 부분투과층(404)은 광을 반사하여 DMD(405)로 향하게 하며, 전자제어에 따라 DMD 구조에서 반사된 광은 상기 부분투과층(404)을 통과한 후에 대물렌즈(406)로 향한다. 도 19b를 참조하면, 상기 광원(401) 및 상기 조명렌즈(402)로부터 발생하는 광은 우선적으로도 폴딩 미러(407)에서 방향 전환될 수 있다.

광원(411), 조명렌즈(412), 및 부분투과층(414)과 DMD(415)를 구비한 빔스플리터 입방체(413)를 포함하는 결상 시스템(410)이 도 20에 도시되어 있다. 여기서, 상기 DMD(415)로부터 상기 빔스플리터 입방체(413)를 통과한 후에 광은 굴절 그룹(416) 및, 그 사이에 중간상이 발생되는 두 개의 평면 미러 면(417, 418)에 입사한다. 폴딩 미러(419)는 이미지 평면에 대한 광경로를 절곡시킨다. 중간상의 발생은 상기 실시예에 따라서 반드시 필요하지는 않은데, 이는 상기 DMD 사용의 결과로서 상기 이미지의 정확한 배향이 전자적으로 원하는 방식으로 제어가능하기 때문이 다.

광원(421), 조명렌즈(422), 및 부분투과층(424)과 DMD(425)를 구비한 빔스플리터 입방체(423)를 포함하는 결상 시스템(420)의 또 다른 가능한 배치가 도 21에 도시되어 있다. 여기서, 상기 빔스플리터 입방체(423)로 향한 광경로는 포지티브 렌즈 그룹(424), 네가티브 렌즈 그룹(425), 오목 미러(426), 및 폴딩 미러(427)를 포함한다.

광원(431), 조명렌즈(432), 및 부분투과층(434)과 DMD(435)를 구비한 빔스플리터 입방체(433)를 포함하는 결상 시스템(430)이 도 22에 도시되어 있다. 여기서, 포지티브 렌즈 그룹(436)이 빔스플리터 입방체(433)와 DMD(435) 사이에 배치되고, 또 다른 포지티브 렌즈 그룹(437)이 상기 빔스플리터 입방체(433)와 이미지 평면 사이에 배치된다. 이러한 구조에서, 상기 포지티브 렌즈 그룹(436)은 상기 조명 시스템의 일부 및 상기 투영 대물렌즈의 일부를 형성하는데, 이는 상기 DMD(435)로 안내되는 광선 및 상기 DMD(435)로부터 나오는 광선이 모두 상기 포지티브 렌즈 그룹(436)을 통과하기 때문이다. 여기서, 상기 조명은 동공에 가깝게 상기 대물렌즈에 결합된다.

도 23 및 도 24는 빔스플리터 입방체를 구비하지 않은 결상 시스템(440, 450)을 도시한다. 여기서, 상기 조명 광 각각은, 상기 DMD(443 또는 454)에서의 반사 후에 상기 각각의 투영 대물렌즈(444 또는 455)를 통과하기 전에, 상기 DMD(도 23에서는 직접, 또는 도 24에서는 폴딩 미러(453)에 의하여)에 경사지게 결합된다.

또 다른 실시예에서, 결상될 물체는 다수의 DMD로도 조립될 수 있다. 여기 서, 상기 DMD의 가장자리가 보이지 않도록, 부가적인 시스템을 사용하여 필드 세그먼트의 광학적 조립이 수행된다. 도 25에는, 예를 들어, 3개 세그먼트가 조립될 수 있는 장치(500)가 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 3개 세그먼트는 세 개의 서로 다른 DMD(501, 502, 503)에 해당한다. 상기 DMD(501, 502, 503)의 조명은 동공에 가깝게 상기 대물렌즈에 결합된다.

도 23 및 도 24는 빔스플리터 입방체를 구비하지 않은 결상 시스템(440, 450)을 도시한다. 여기서, 상기 조명 광 각각은, 상기 DMD(443 또는 454)에서의 반사 후에 상기 각각의 투영 대물렌즈(444 또는 455)를 통과하기 전에, 상기 DMD(도 23에서는 직접, 또는 도 24에서는 폴딩 미러(453)에 의하여)와 경사지게 결합된다.

또 다른 실시예에서, 결상될 물체는 다수의 DMD로도 조립될 수 있다. 여기서, 상기 DMD의 가장자리를 보이지 않게 하기 위해서, 상기 필드 세그먼트의 광학적 조립을 부가적인 시스템을 사용하여 수행한다. 도 25에는, 예를 들어, 세 개의 서로 다른 DMD(501, 502, 503)에 해당하는 세 개의 세그먼트가 결합될 수 있는 장치(500)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 DMD(501, 502, 503)의 조명은 공통의 조명 렌즈(504)에 의하여 광원(508)으로부터 발생되며, 빔스플리터 입방체(505)를 사용하여, 상기 세 개의 서로 다른 DMD(501, 502, 503)에 해당하는 세 개의 세그먼트가 결합되는 포지티브 렌즈 군(506)에 결합된다. 상기 조립된 세그먼트들은 직접 또는 도 25에 도시된 바와 같이 투영 대물렌즈(507)에 의하여 기판 평면 또는 웨이퍼 위로 결상된다. 세 개의 DMD의 수도 단지 예시적이므로, 두 개 또는 세 개 이상의 DMD도 유사한 방식으로 결합될 수 있음이 자명하다.

이러한 측면에서도 다수의 결상 시스템 또는 투영 대물렌즈는, 발생된 이미지 필드가 다수의 열을 따라서 배열되도록 배치된다. 대응하는 투영 조명 장치(600)의 구조의 개략적인 사시도가 도 26에 도시되어 있다. 여기서, 광원(602)을 구비한 조명 렌즈(601), DMD(603), 및 투영 대물렌즈(604)는 도 26에 도시된 상대적인 장치를 포함한다.

열(line)에서의 배치는 다시 특히, 2열(도 2와 유사하게) 및 3열(도 17과 유사하게)로 수행될 수 있다. 여기서, 이러한 2열(또는, 도 17의 3열의 경우, 두 개의 외부 열)은 다시, 바람직하게는, 오목 곡선의 형태를 가짐으로써, 상술한 바와 같이, 사용되는 공간이 바람직하게 확대된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

각각의 물체 필드(50)가 이미지 필드(60, 60', 60")에 결상되는 적어도 두 개의 투영 대물렌즈(20)를 포함하는 투영 조명 장치(1)로서,

상기 이미지 필드(60, 60', 60")는 기판 영역(40) 안에 배치되며, 상기 기판 영역(40)은 상기 다수의 투영 대물렌즈(20)에 대해서 스캐닝 방향(S)으로 이동 가능하며,

상기 이미지 필드(60, 60', 60") 중 적어도 하나는 다수의 측면 라인에 의하여 제한되며, 상기 다수의 측면 라인 중에서 가장 긴 측면 라인 상의 법선(y1-y7)이 상기 스캐닝 방향(S)에 대해 평행하지 않게 진행하도록 직선으로 진행하며,

서로 다른 이미지 필드의 적어도 두 개의 법선 사이의 각도는 2°보다 크며,

상기 투영 대물렌즈(20)는 결상 배율 β=1을 가지며,

상기 각각의 물체 필드는 이미지 필드들에 개별적으로 대응하고, 상기 각각의 물체 필드는 대응하는 각각의 이미지 필드의 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 법선과 상기 스캐닝 방향(S) 사이의 각도는 2°보다 큰 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 몇 개의 투영 대물렌즈에 있어서, 상기 각각의 투영 대물렌즈의 전체 서브시스템의 광축은 상기 투영 대물렌즈의 균일한 광축을 형성하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 몇 개의 투영 대물렌즈는 제 1 서브시스템(210a, 220a) 및 적어도 하나의 제 2 서브시스템(210b, 220b)을 포함하며,

상기 제 1 서브시스템(210a, 220a)은 반사굴절(catadioptric) 서브시스템이고, 상기 제 2 서브시스템(210b, 220b)은 순수 굴절 서브시스템인 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 서브시스템 및 상기 제 2 서브시스템의 광축은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 서브시스템(210a, 220a)으로부터 발생된 중간상은 상기 제 2 서브시스템(210b, 220b)의 광축을 중심으로 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈(20) 각각은 동일한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 투영 조명장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

인접한 투영 대물렌즈(230, 240, 250, 260)는 광학 소자가 서로 거꾸로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈(20) 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 폴딩 미러를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈(20) 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 중간상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈(20) 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 홀수의 중간상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 오목 미러를 구비한 적어도 하나의 반사굴절 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 루프 프리즘(roof prism)(141, 151, 164) 또는 루프 미러 장치(171-174)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 오프너 타입의 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 다이슨 타입의 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 적어도 하나의 오프너 타입의 서브시스템 및 적어도 하나의 다이슨 타입의 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

제 1 투영 대물렌즈(230)는 오프너 타입의 제 1 서브시스템(230a) 및 다이슨 타입의 제 2 서브시스템(230b)을 포함하고,

상기 제 1 투영 대물렌즈에 인접한 제 2 투영 대물렌즈(240)는 상기 제 1 투영 대물렌즈(230)의 제 1 서브시스템(230a)에 인접한 다이슨 타입의 제 1 서브시스템(240a) 및 상기 제 1 투영 대물렌즈(230)의 제 2 서브시스템(230b)에 인접한 오프너 타입의 제 2 서브시스템(240b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

제 1 투영 대물렌즈는 오프너 타입의 제 1 서브시스템 및 제 2 순수 굴절 서브시스템을 포함하고,

상기 제 1 투영 대물렌즈에 인접한 제 2 투영 대물렌즈는 상기 제 1 투영 대물렌즈의 제 1 서브시스템에 인접한 제 1 순수 굴절 서브시스템 및 상기 제 1 투영 대물렌즈의 제 2 서브시스템에 인접한 오프너 타입의 제 2 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

제 1 투영 대물렌즈(260)는 다이슨 타입의 제 1 서브시스템(260a) 및 제 2 순수 굴절 서브시스템(260b)을 포함하고,

상기 제 1 투영 대물렌즈(260)에 인접한 제 2 투영 대물렌즈(250)는 상기 제 1 투영 대물렌즈(260)의 제 1 서브시스템(260a)에 인접한 제 1 순수 굴절 서브시스템(250a) 및 상기 제 1 투영 대물렌즈(260)의 제 2 서브시스템(260b)에 인접한 다이슨 타입의 제 2 서브시스템(250b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 오프너 타입의 두 개의 서브시스템을 포함하는 것으로서, 상기 두 개의 서브시스템 사이에 중간상이 발생되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 대물렌즈 중의 적어도 하나의 투영 대물렌즈는 다이슨 타입의 두 개의 서브시스템을 포함하는 것으로서, 상기 두 개의 서브시스템 사이에는 중간상이 발생되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 물체 필드(50)는 레티클 영역(30) 안에 배치되며,

상기 레티클 영역(30)은 상기 다수의 투영 대물렌즈(20)에 대해서 상기 스캐닝 방향(S)으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 물체 필드(50)는 상기 다수의 투영 대물렌즈(20)에 대해서 고정되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 24항에 있어서,

상기 물체 필드 중의 적어도 하나의 물체 필드 안에는 투영 대물렌즈에 의하여 결상되는 패턴이 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)에 의하여 발생가능한 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 25항에 있어서,

상기 MEMS는 적어도 하나의 디지털 마이크로미러장치(DMD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 물체 필드 중의 적어도 하나의 물체 필드 안에는 투영 대물렌즈에 의하여 결상되는 패턴이 다수의 DMD에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 다수의 DMD로부터 발생된 패턴은 공통의 물체 필드에 조립되는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투영 조명 장치는, 250nm 미만의 파장에 대해 동작하는 것을 특징으로 하는 투영 조명 장치.
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