KR20010051043A - 두 개의 중간 상을 포함하는 카타디옵트릭 대물렌즈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개의 중간 상을 포함하는 카타디옵트릭 대물렌즈에 관한 것으로서, 렌즈 직경을 감소시킴과 동시에 중앙 모호를 줄임으로써 해상도를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 대물렌즈는 제 1 굴절 부분 대물렌즈, 제 1 중간 상, 카타디옵트릭 부분 대물렌즈, 제 2 중간 상, 제 2 굴절 부분 대물렌즈를 차례로 갖는다.
이러한 대물렌즈는 현미경 또는 마이크로리소그래픽 투사 노광 시스템에 유용하다.
Description
본 발명은 두 개의 중간 상 (intermediate image) 을 포함하는 카타디옵트릭 대물렌즈에 관한 것이다.
마이크로리소그래픽 투사 노광 시스템으로서 미국 특허 번호 제 4,701,035 호에서 히로스 (Hirose) 에 의해 공지되었다. 도 12 의 대물렌즈는 두 개의 굴절 부분 대물렌즈 및 하나의 카타디옵트릭 부분 대물렌즈를 포함한다. 모든 대물렌즈는 축에서 벗어나 있고, 축 대칭이 아니며, 순수 구형 시스템이다.
하나의 중간 상 및 굴절 부분 대물렌즈를 갖는 카타디옵트릭 대물렌즈는 축 대칭 및 중앙 모호를 갖는 마이크로리소그래픽 투사 시스템으로서 미국 특허 번호 제 5,488,299 호에서 엘리엇 (Elliott) 및 샤퍼 (Shafer)에 의해, 및 독일 특허출원 번호 제 196 39 586 호 (미국 특허출원 번호 제 09/263,788 호) 에서 슈스터 (Schuster) 에 의해 공지되었고, 후자는 본 발명의 양도자에 양도되어, 여기에서 참조로 인용되었다.
엘리엇 및 쉐이퍼는 하나의 미러의 중앙 개방에 가까운 중간 상을 나타내고, 렌즈는 만진 (Mangin) 미러를 형성하는 미러사이에 광로에 배열된다. 모든 광 표면은 구형이다.
슈스터는 구형인 미러만을 나타내고 미러들사이에 빔 경로에서 큰 렌즈를 피한다.
미국 특허 번호 제 5,004,331 호에는 해절틴 (Haseltine) 등에 의해 상을 돔 (dome) (플라이트 시뮬레이터) 으로 투사하는 카타디옵트릭 프로젝터가 개시되어 있다. 그 시스템은 시준된 광을 실질적으로 받는 수단으로서의 외부 출입 퓨필 (pupil), 회전상의 대칭인 굴절 서브시스템, 비구형 오목 미러의 중앙 개방부에 위치한 퓨필 상을 형성하는 공동축 렌즈를 포함하고, 그 비구형 오목 미러는 다른 오목 미러와 함께 굴절 퓨필 릴레이 시스템을 형성한다. 두 개의 미러는 굴절 서브시스템의 광축에 대하여 기울어져 있다. 전체 시스템은 구형 돔상에 넓은 필드의 상을 제공한다. 완전 시각 스펙트럼 색채 교정은 서로 다른 유리의 조합으로써 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 감소된 렌즈 직경 및 고성능을 갖는 고해상 대물렌즈를 얻을 수 있는 새로운 디자인의 대체예를 제공하는데 있다. 편리하게도 이 디자인은 현미경 검사 또는 마이크로리소그래피에 대한 VUV 스펙트럼 영역에서 사용될 수 있다.
청구항 1 내지 4 에 따른 대물렌즈로써 이 문제점들을 해결할 수 있다.
도 1 은 굴절 부분 대물렌즈, 카타디옵트릭 부분 대물렌즈 및 제 2 굴절 부분 대물렌즈를 차례로 갖고, 축소비가 1 : 6 인 대물렌즈의 예의 렌즈부를 나타내는 도;
도 2 는 축소비 1 : 5 인 대물렌즈의 다른 예를 나타내는 도;
도 3 은 축 대칭의 순수 카타디옵트릭 부분 대물렌즈를 갖는 대물렌즈의 개략적인 렌즈 배열을 나타내는 도;
도 4 는 굴절 부분 대물렌즈, 카톱트릭 부분 대물렌즈 및 제 2 굴절 부분 대물렌즈를 차례로 갖는 본 발명의 또다른 예를 나타내는 도; 및
도 5 는 본 발명에 따른 대물렌즈를 갖는 현미경을 개략적으로 나타내는 도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
L1, L2, L3 : 렌즈 LG1, LG2 : 렌즈 그룹
Im : 상 IMI1, IMI2 : 중간 상
M1, M2 : 오목 미러 S1, S2, S3 : 부분 대물렌즈
Ob : 물체
두 개의 중간 상과 함께 축 대칭, 두 개의 굴절 부분 대물렌즈, 하나의 카타디옵트릭 부분 대물렌즈, 두 개의 중간 상 및 적어도 하나의 굴절 부분 대물렌즈은 청구항 1 내지 3 에 따라 본 발명의 새로운 측면의 다양한 설명이다.
하나의 굴절 부분 대물렌즈에서 미러를 그룹짓는 다른 측면이 청구항 4 에 주어지고, 일 이상의 순수 굴절 부분 대물렌즈와 협력한다. 이 경우, 굴절 부분 대물렌즈는 페츠발 (Petzval) 합계 감소 또는 필드 플래트닝 (flattening) 을 수행하는 것이 제공된다. 예를 들면, 글라첼 이. (Glatzel E.) 의 논문 (ZEISS-Information 26 (1981), p.8~13), 미국 특허 번호 제 5,260,832 호 또는 제 5,903,400 호를 참조하면, 마이크로리소그래픽 투사 노광 렌즈로 만들어지는 한, 굴절 부분 대물렌즈를 네거티브 및 포지티브 렌즈 그룹에 의해 빔 수축 및 확장할 필요가 없다.
따라서, 굴절 부분 대물렌즈는 간단화되고, 렌즈 직경은 감소된다. 특히, VUV 스펙트럼 영역에 제안된 사용에 대하여 적당한 결정 또는 수정 유리의 재료 공급에 대해 큰 안심을 준다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 이점있는 형태는 종속항 5 내지 34 의 내용이다.
즉, 청구항 5 에 따라 이전의 독립항에 주어진 특징이 이점있게 결합되어 있다.
또한, 바람직한 실시예는 두 개의 공동축 중심 모호 대향 볼록 렌즈를 갖는 것으로, 인용된 스츄스터 또는 엘리엇 및 쉐이퍼 설계에 관계되어 있고, 대물렌즈의 매우 편리한 축 대칭 구성을 제공한다.
이러한 내부의 앨리어 (alia) 는 기계적 경도, 및 굴절 대물렌즈에 채택된 완성 스테퍼/스캐너 구조의 양립성에 이점이 있다.
원칙적으로 중앙 모호가 이미징에서 효과가 감소함에 따라, 많은 경우에 고리 모양 또는 4 중극의 조명에서, 또는 퓨필 필터링 및 아포디제이션 (apodisation) 에서처럼 결정적으로 이용하지만, 이 디자인의 미러의 중앙홀에 의한 모호의 감소는 중요하다.
청구항 7 은 미러 근처에서 중간 상을 놓음으로써 모호를 감소하는 바람직한 방법을 제공한다. 청구항 10 및 11 은 중앙 개방부의 양적 한계를 제공한다.
청구항 8 및 9 는 청구항 4 의 대체예를 나타내고, 렌즈는 미러 사이에 삽입된다. 네거티브 렌즈가 하나의 재료 색채 교정을 제공하기 위해 미러와 협력함에 따라, 레이저 광원의 밴드를 좁게 하거나 VUV 에서 색수차를 교정하는 재료쌍을 사용할 필요가 없다.
청구항 12 에 따라, 각각의 미러 구멍에서 주 광선 높이를 대략 같은 값으로 하는 것이 특히 이점이 있으나, 부호는 반대로 한다. 이 수단은 중앙의 모호를 최소화한다.
청구항 13 에 제공된 순서에서, 미러를 포함하는 부분 대물렌즈는 두 개의 굴절 부분 대물렌즈에 의해 프레임에 맞추어지고, 부분 대물렌즈의 특별한 교정 능력을 최대한 발휘하도록 미러를 포함하는 부분 대물렌즈에 의해 접속된 두 개의 중간 상 "평면" 이 곡선화되도록 하는 것이 바람직하다.
종래에 있어서 미러는 관련 기술분야에서 비구형인 반면에, 청구항 14 에서 비구형 렌즈 표면이 이 디자인에 이점이 있다고 증명되었다는 것을 특별히 설명하고 있다. 최근에 제작된 굴절 투사 노광 대물렌즈에 대해서 모든 이점 및 제한은, 예를 들면, 스츄스터의 독일 특허출원 제 199 22 209 호 및 그에 인용된 참고 자료를 참조하면, 여기의 참조로 인용된 바와 같이, 본 발명의 디자인에서 비구형 표면의 사용을 또한 지지한다.
청구항 15 는 투사 노광 대물렌즈에 대해 종종 제안한 바와 같이, 회절성 표면이 굴절성 디자인에서처럼 본 발명에 있어서 또한 유용하다.
본 발명의 다른 이점과 특성은 청구항 16 내지 30 의 내용이다.
청구항 31 및 32 에 따르면, 이러한 대물렌즈가 현미경 또는 마이크로리소그래픽 투사 노광 시스템의 일부가 되는 것이 바람직하다. 청구항 33 은 마이크로리소그래픽 투사 노광에 대한 대물렌즈의 이점있는 사용을 제공한다. 청구항 34 는 이전의 청구항에 따라 대물렌즈를 사용하는 마이크로리소그래피의 이점있는 사용을 제공한다.
본 발명을 도면에 도시된 예에 기초하여 더 상세히 설명한다.
도 1 의 예는 마이크로리소그래피의 스캐너 투사 노광 장치용 6 : 1 축소 대물렌즈로서, 18.4 ㎜ 의 상 필드 직경, 상 측 NA = 0.75 를 구비하고, 물체 공간 및 상 공간에서 텔리센트릭 (telecentric) 하다.
모든 렌즈는 CaF2로 만들어졌고, 시스템은 157 ㎜ 의 F2엑시머 레이저에 의한 조명에 채택된다.
다른 재료를 갖는 다른 파장에 대한 변형이 가능하고, 예를 들면, 193 nm 및 석영 유리가 가능하다는 것이 확실하다.
제 1 부분 대물렌즈 (S1) 는 굴절력이 있고 축소비 -1/4.27 을 갖는다.
130 ㎜ 직경 정도의 네 개의 상대적으로 큰 렌즈의 두 개의 구별되는 렌즈 그룹 (LG1) 을 나타내고, 구경 평면뒤의 80 ㎜ 이하의 상당히 감소된 직경을 갖는 제 2 렌즈 그룹 (LG2) 을 나타낸다. 여기에서, 구경 평면 바로 뒤에 비구형 렌즈 표면만이 표면 (9) 상에 제공된다. 제 1 중간 상 (IMI1) 에 뒤이어, 제 2 부분 대물렌즈 (S2) 는 중앙홀을 갖는 두 개의 반향 오목 비구형 미러 (M1, M2), 및 그 미러들 사이에 배열된 두 개의 네거티브 오목-볼록렌즈 (25, 26 및 27, 28) 를 갖는 카타디옵트릭이다. 광빔은 그것들을 세 번 통과한다. 그 확대비는 1/0.99 이다.
이러한 1 에 가까운 확대비는 양호한 대칭 구성 및 최적의 왜곡 교정을 하게 한다.
또한, 이 배열은 특히 크로마틱 교정 및 필드 곡률 교정에 적당하다. 따라서, 단지 하나의 렌즈 재료 CaF2를 갖는다 하더라도, 한정되지 않은 F2레이저의 상대적으로 넓은 레이저 밴드폭 ±1.2 pm 이 이 대물렌즈에 채택된다.
제 2 중간 상 (IMI2) 다음의 제 3 부분 대물렌즈 (S3) 가 다시 굴절력이 있다.
그것은 강하게 휜 오목-볼록렌즈 (29, 30) 를 갖는 발산 광빔을 차지한다. 렌즈 표면 (40 및 41) 사이의 포지티브 에어 렌즈, 즉, 포지티브 렌즈의 형태인 에어 공간이 특징적이다.
-1/1.42 의 축소비로 시스템의 전체 축소비가 도달된다.
표 1 의 상세한 데이터는, CaF2가 매우 비싸고 제한된 유용성 때문에, 실용적인 실행 가능성에 도움을 주는 제한된 직경의 상대적으로 적은 구성원소로 이루어진다. 또한, CaF2의 광로가 제한됨으로써, 157 ㎜ 에서의 중요한 흡수의 문제를 감소시킨다.
카타디옵트릭 제 2 부분 대물렌즈 (S2) 의 완전한 축 구성에 필요한 중앙 모호는 원리상 대물렌즈의 조절 전달 기능을 악화시키는 것과 같이 어떤 장애이다.
그런데, 통상의 굴절 투사 노광 대물렌즈에서도 작지만 구별되는 중앙 모호는 연합 시스템 등의 빔 경로를 수용하기 위해 채택된다.
실제 크기의 미러 직경이더라도, 중앙 모호를 작게 유지하기 위해서 디자인의 노력이 취해진다.
주 광선 높이가 두 개의 홀에서 같은 값이고 부호가 반대일 때, 미러 홀의 직경이 최소화된다고 확인되었다.
또한, 미러 홀은 두 개의 중간 상 (IMI1 및 IMI2) 다음에 배열되고, 빔 직경은 최소이다. 또한, 제 1 부분 대물렌즈 (S1) 는 그 홀을 절대적으로 작게 하기 위해서 실질적인 상 축소를 갖음으로써, 전체 미러 직경은 실제적으로 작은 값에 제한된다.
미러 홀은 필드의 가장자리에서 가장 근접한 광선보다 직경이 2.0 ㎜ 크도록 크기가 정해진다.
렌즈 표면 (9) 의 바로 앞에 제 1 부분 대물렌즈 (S1) 의 퓨필 (구멍) 평면에 삽입된다. 직경이 20.25 % 이고, 면적이 4.1 % 와 같은 크기이어야 한다. 필드의 가장자리에서 영역 모호는 중앙에서와 같은 값이고 MTF 곡선은 필드에 걸쳐 완전히 균일하다.
이 예의 파면 교정은 17 × 7 mm2의 필드에 걸쳐 0.011 웨이브 rms 이상이고 17 × 6 mm2의 필드에 걸쳐 0.009 웨이브 rms 이하이다. 왜곡은 2.4 ppm 이고 중앙의 이동은 10 nm 이다.
색채 교정은 세로 방향의 색채에 대해 CHL = 34 nm/pm 에 도달함으로써, 한정되지 않은 F2레이저의 ±1.2 pm 밴드폭이 허용될 수 있다.
도 2 및 표 2 의 예는 상당히 증가된 NA = 0.75 및 증가된 상 필드 22 × 9 mm2를 갖는 반면에, 축소비는 5 : 1 로 변한다. 전체 시스템은 제 1 예와 유사하지만, 어떤 상당한 편향을 갖는다.
제 1 굴절 부분 대물렌즈 (S1) 는 구멍 평면을 향해 오목한 두 개의 오목-볼록렌즈 (209, 210 및 211, 212) 에 둘러싸인 구멍 평면을 갖는다. 여기에서, 모호 디스크 (OD) 는 상술한 바와 같이 필드 독립 모호를 위해 삽입된다.
두 개의 렌즈 표면 (209 및 217) 은 비구형이고, 제 1 렌즈 표면은 각 편향에 영향을 주기 위해 구명 평면 다음에 있고 제 2 렌즈 표면은 필드 영역에서 더욱 크다.
제 1 부분 대물렌즈 (S1) 의 배율은 -1/4.67 이다. 따라서, 카타디옵트릭 부분 대물렌즈는 작을 수 있다.
제 2 부분 대물렌즈 (S2) 는 두 개의 비구형 미러 (M21, M22) 및 두 개의 네거티브 오목-볼록렌즈 (223, 224 및 225, 226) 를 갖는 카타디옵트릭이다. 그들의 거리는 상당히 감소되었지만, 빔 경로에서 각은 증가된다. 이는 소정의 큰 필드 및 큰 NA 에서 230 mm 의 매우 제한된 직경을 갖게 한다. 축소비는 -1/0.97 이다. 또한, 이 실시예에서, 중앙 모호는 전 필드를 걸쳐 일정하게 직경의 20 % 이다.
중간 상에서 높은 NA 0.7 는 미러 (M21, M22) 에서 작은 홀이 있을 수 있게 하고, 그 미러들 사이에 요구되는 색채 교정을 제공하는 렌즈 (223, 224 및 225, 226) 의 좀 강한 굴절력은 이 예에 있어서 특별하다.
미러 (M21, M22) 는 150 ㎛ 로 제한된 구로부터 최대로 편향된 비구형이고, 양호한 생산과 테스트를 하게 한다.
또한, 미러 사이의 렌즈상에 비구형 표면은 상 질을 증가할 수 있다. 제 3 네거티브 렌즈는 필요하다면 색채 교정을 최적화한다.
제 3 부분 대물렌즈 (S3) 는 도 1 보다 더욱 휘어진 특징적인 제 1 오목-볼록렌즈 (227, 228) 를 나타낸다. 이는 코마 교정을 돕는다. 또한, 두 개의 최종 렌즈 (249, 250 및 251, 252) 가 상 평면 (Im) 을 향한 오목-볼록렌즈의 오목부인 것과 같이, 제 2 렌즈 (229, 230) 는 중간 상 (IMI) 측면상에 오목-볼록렌즈의 오목부이고, 이는 애플러내티즘 (aplanatism) 및 구형 수차 교정에 바람직하다.
렌즈 표면 (238 및 239) 사이에 배열된 포지티브 에어 렌즈는 구형 수차의 주요 부분을 교정한다. 이 효과를 위해 필드 영역보다 대물렌즈의 퓨필 영역에서 더 많이 배열되는 것이 바람직하다. 그런데, 퓨필 평면앞의 배열은 접선 및 화살 방향에서 불명료한 구형 수차에 영향을 주게 된다.
퓨필 평면을 향한 오목-볼록렌즈의 오목부로서, 렌즈 (245, 246) 는 그 앞에 만들어진 에어 공간과 함께 상술한 에어 공간의 효과를 돕는다.
제 3 부분 대물렌즈 (S23) 의 배율은 1 에 가까운 -1/1.11 이다. 그런데, 배열은 퓨필 평면에 대칭과는 떨어짐으로써, 강하게 왜곡된 중간 상 (IMI) 은 상 평면 (Im) 에서 상당히 교정된 상으로 변환될 수 있다.
각각의 부분 대물렌즈는 각각의 역할을 갖는다. (S21) 은 축소를 수행하고, (S22) 는 색채 및 페츠발 교정을 실행하고, (S23) 은 상 에러의 세밀한 조정을 실행한다.
제 2 실시예는 최선의 에러 교정을 위해서 세밀하게 조정되지는 않지만, 이러한 디자인의 실행 가능성의 원칙을 제공한다.
표 1 및 표 2 의 예의 비구형 표면은,
z = 구로부터의 축 편향, h = 광축으로부터의 방사상의 높이를 갖는 것으로 설명된다.
도 3 의 예는 물체 (Ob) 와 상 (Im) 사이에 중간 상 (IMI) 과 함께 순수 카톱트릭 (catoptric) 부분 대물렌즈 (S31) 및 순수 굴절 부분 대물렌즈 (S32) 를 갖는다. 상술한 예의 카타디옵트릭 부분 대물렌즈의 큰 네거티브 렌즈를 피한다. 미러 (M1, M2) 는 페츠발 교정, 즉, 필드 곡률의 교정에 순수하게 사용된다.
대물렌즈의 크로마틱 특성은 굴절 부분 대물렌즈 (S32) 에 의해 정의된다. 서로 다른 렌즈의 사용은 아크로마티제이션 (achromatization) 을 하게 한다. 특별히 도핑된 형에서, DUV/VUV 엑시머 레이저 시스템에 대해 플루오라이드의 조합, 즉, 칼슘 플루오라이드 (플루오르스파, 플루오라이트), 바륨 플루오라이드, 스트론튬 플루오라이드, NaF, LiF 등 및/또는 석영 유리는 적당하다. 따라서, 157 mm 의 마이크로리소그래피에 대해, 예를 들면, 포지티브 렌즈 (L1, L3) 는 칼슘 플루오라이드로 만들어질 수 있고 네거티브 렌즈 (L2) 는 바륨 플루오라이드 또는 NaF 로 만들어질 수 있다.
굴절 부분 볼록렌즈 (S32) 는 실제의 마이크로리소그래피 또는 현미경 대물렌즈에서 더 많은 렌즈를 갖고 도시된 렌즈 (L1 내지 L3) 는 단지 개략적인 예인 것이 당연하다.
완전 굴절 시스템과 비교하여 카타디옵트릭 대물렌즈의 굴절 부분 대물렌즈 (S32) 가 페츠발 교정이 필요없으므로, 간단화될 수 있다. 따라서, 종래의 굴절 마이크로리소그래픽 축소 투사 대물렌즈에서는 2 이상의 허리부분을 갖는 허리부분 및 볼록 형상이 필요가 없다. 단지 하나의 소형 빔 축소의 허리부분이 남아 있다. 따라서, 굴절 부분 대물렌즈 (S32) 는 직경이 더욱 짧고 작아질 수 있고 더 적은 렌즈를 갖을 수 있다. 전달 및 대조는 증가하는 반면에, 비용은 감소한다. 비구형 렌즈 표면은 이 효과를 더욱 돕는다.
카톱트릭 부분 대물렌즈 (S31) 는 렌즈가 없으므로, 그 직경은 결정적이지 않다. 예를 들면, 종래기술의 천문학에서는 1 미터 이상의 직경을 갖는 정밀한 비구형 미러가 있다.
카톱트릭 및 굴절 부분 렌즈의 배열은 차례로 변화할 수 있는 것이 분명하다. 따라서, 카톱트릭 부분 시스템의 직경은 굴절 부분 대물렌즈의 배율에 따라 감소된다.
물체 (Ob) 및 상 (Im) 의 양호한 허용 가능성 및 교정에 필요한 더 많은 디자인 공간 때문에, 도 4 의 예에 도시된 바와 같이, 시스템이 중간 상 (IMI1 및 IMI2) 과 함께 제 1 굴절 부분 대물렌즈 (S41), 카톱트릭 부분 대물렌즈 (S42) 및 제 2 굴절 부분 대물렌즈 (S43) 까지 연장된다면, 이점이 있다.
최소의 모호를 갖는 제 1 및 제 2 실시예, 및 미러 (M1, M2) 사이에 큰 렌즈가 없는 제 3 예의 이점은 결합될 수 있다.
표 3 은 이 예의 디자인 데이터를 제공한다. 이는 대부분은 LiF 이고 약간은 NaF 의 모든 결정 렌즈를 갖는 157 nm 대물렌즈로서, 1.5 pm 밴드폭을 갖는 좁지 않은 F2레이저에 대하여 탁월한 크로마틱 특성을 제공한다. 감소비는 1 : 5 이고, 최대 상 필드 높이는 11.88 mm 이고, NA = 0.75 이다. 최대 렌즈 직경은 190.5 mm 이고, 최대 미러 직경은 201 mm 이다. (Ob) ~ (Im) 의 총 길이는 1.459 m 이다.
DUV 내지 VUV 마이크로리소그래픽 대물렌즈에서 결정 렌즈의 사용은 공동 발명자 슈스터 및 동일 양수인의 1999년 6월 29일자 독일 출원 제 199 29 701.0 호 (99032 P) 의 채택에서 이루어진다. 또한, 대체로 인용된 출원은 본 원의 개시된 일 부분이 될 것이다.
따라서, 전체 LiF 렌즈 시스템에서, 네거티브 NaF 렌즈가 채택되고, 제 1 부분 대물렌즈 (S41) 에 하나의 포지티브 NaF 오목-볼록렌즈 (408, 409) 가 추가되어, 후자의 크로마틱 수차가 감소된다.
비구형 표면이 수많은 표면에서 이 디자인에 채택되고, 이는 이점이 있다. 따라서, 미러 (440 및 441) 는 비구형이다. 우선, 부분 대물렌즈 (S41) 를 감소시키고, 제 2 볼록부분은 하나의 비구형을 포함하고, 제 2 허리부분은 하나의 비구형을 포함하고, 제 3 볼록부분은 두 개의 비구형을 포함한다. 제 3 부분 대물렌즈 (S43) 에서 제 1 볼록부분은 하나의 비구형을 포함하는 반면에, 두 개의 볼록부분의 제 2 볼록부분은 두 개의 비구형을 포함한다.
표 3 의 예의 비구형 표면은,
로 설명된다.
P 는 표 3 에 주어진 비구형 상수 C1내지 C6를 갖는 반경 h (광축에 대한 광선 높이) 의 기능으로서 높이 편향이다. δ는 표에 주어진 반경의 역수이다.
1 pm 스펙트럼 거리의 두 개의 라인에 대해 계산된 파면 에러가 최대 필드 높이에서 8 밀리람다 (millilambda) 미만이고 광축상에 5 밀리람다 미만으로 감소될 때, 대물렌즈는 높은 교정도를 갖는다.
시스템의 중앙 모호는 카톱트릭 부분 대물렌즈 (S42) 의 미러 (440, 441) 의 거리 및 직경을 확대함으로써 필요하도록 설계될 수 있다.
통상적인 비대칭 구조의 카톱트릭 및 카타디옵트릭 투사 노광 시스템에 있어서 링 섹터 필드 이미지는 일반적이다. 본 발명내에서 실현할 수 있다. 따라서, 미러는 광빔을 출입을 위해 단지 오프-축 링 섹터 개방이 필요하고, 따라서 퓨필은 원형의 중앙 모호에 비교하여 더욱 감소된 효과를 갖는 두 개의 섹터 모호만을 갖는다.
도 5 는 본 발명에 따라 대물렌즈를 갖는 현미경을 개략적으로 나타낸다.
우선 DUV/VUV 정밀검사 현미경에 대해 이치에 맞으므로, 접안렌즈에 의한 직접의 시각 관찰은 도시되지 않지만, 공지의 적당한 종류의 이미지 검출기 (CCD) 가 대물렌즈의 상 평면에 제공된다. 대물렌즈는 두 개의 굴절 부분 대물렌즈 (S51, S53), 및 중간 카톱트릭 또는 카타디옵트릭 부분 대물렌즈 (S52) 로 이루어진다. 그 예는 두 개의 축 대향 미러 (M1, M2) 및 그 사이에 하나의 네거티브 렌즈 (L) 를 나타낸다.
대물렌즈의 디자인은 상술한 실시예에 나타낸 것과 같이 일반적이지만, 확대를 얻기 위해 뒤바뀐 상 및 물체 평면을 갖고, 더 높은 배율 및 더 작은 필드를 갖는다.
조명 시스템 (Ill) 은 물체 (Ob) 에 조명을 적당히 비춘다.
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본 발명에 따른 카타디옵트릭 대물렌즈의 굴절 부분 대물렌즈가 간단화되고 감소된 렌즈 직경을 갖을 수 있다. 그에 따라 비용 절감의 효과를 갖을 수 있다. 또한, 중앙의 모호를 감소시킴으로써 고성능을 갖는 고해상 대물렌즈를 얻을 수 있다.
Claims (34)
- 두 개의 중간 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 축 대칭의 카타디옵트릭 대물렌즈.
- 두 개의 굴절 부분 대물렌즈 및 하나의 카타디옵트릭 부분 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 카타디옵트릭 대물렌즈.
- 제 1 부분 대물렌즈, 제 1 중간 상, 제 2 부분 대물렌즈, 제 2 중간 상, 및 제 3 부분 대물렌즈를 포함하고, 상기 부분 대물렌즈중의 적어도 하나는 순수 굴절 부분 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 적어도 제 1 부분 대물렌즈, 중간 상, 및 제 2 부분 대물렌즈를 포함하고, 상기 부분 대물렌즈의 하나는 순수 굴절 부분 대물렌즈이고 다른 하나는 순수 카톱트릭 부분 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 두 개의 항의 조합인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,중앙의 구멍을 갖는 두 개의 대향 오목 미러 및 광축을 갖는 부분 대물렌즈를 포함하고,상기 오목 미러는 상기 광축에 대하여 축 대칭 배열되고, 오목 표면은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 6 항에 있어서,상기 오목 미러 각각은 상기 광축상에 위치한 정점을 갖고,상기 중간 상 각각은 최대 상 높이를 갖고 상기 광축상에 송곳점을 갖는 표면상에 제공되고,상기 정점중의 적어도 하나는 상기 송곳점을 가지는 상의 최대 상 높이 미만인 거리로 상기 송곳점중의 적어도 하나로부터 떨어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,적어도 하나의 렌즈는 두 개의 오목 미러 사이의 빔 경로에 배열된 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 8 항에 있어서,상기 적어도 하나의 렌즈는 네거티브 굴절성을 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 6 항 내지 제 9 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 오목 미러는 각각의 반경이 이웃하는 상기 중간 상의 상기 최대 상 높이의 1.5 배 보다 크지 않는 중앙 개방부를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 6 항 내지 제 10 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 중앙 개방부의 상기 각각의 반경은 상기 오목 미러의 최대 광빔 높이의 25 % 미만인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 6 항 내지 제 11 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,광빔은 각각의 구멍에 주 광선 높이를 갖고, 두 개의 구멍에서 같은 값을 가지지만 부호가 반대인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,제 1 굴절 부분 대물렌즈, 적어도 하나의 미러를 포함하는 부분 대물렌즈, 및 제 2 굴절 부분 대물렌즈가 차례로 배열된 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 굴절 부분 대물렌즈의 적어도 하나의 렌즈는 비구형 표면인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 부분 대물렌즈의 적어도 하나의 렌즈는 회절성 광 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,적어도 하나의 미러를 포함하는 상기 부분 대물렌즈는-1/0.7 과 -1/1.3 의 범위에서 확대비를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 13 항 및 제 16 항에 있어서,상기 제 1 굴절 부분 대물렌즈는 -1/3 내지 -1/8 의 확대비를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 13 항 내지 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,상기 제 2 굴절 부분 대물렌즈는 -1/0.8 내지 -1/2 의 확대비를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 굴절 부분 대물렌즈의 적어도 하나의 렌즈는 제 1 포지티브 렌즈 그룹, 네거티브 렌즈 그룹 및 제 2 포지티브 렌즈 그룹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 네거티브 렌즈 그룹은 적어도 두 개의 네거티브 오목-볼록렌즈를 포함하고, 오목 표면은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 포지티브 렌즈 그룹의 적어도 하나는 적어도 4 개의 포지티브 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,모든 렌즈는 동일한 재료로 이루어지고, 바람직하게는 플루오라이드 결정인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 4 항 내지 제 21 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,렌즈는 적어도 두 개의 서로 다른 플루오라이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 23 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상 필드는 오프-축 링 섹터인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 24 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,제 1 부분 대물렌즈는 퓨필 평면을 갖고 중앙 모호 장치는 상기 퓨필 평면 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 25 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,적어도 하나의 굴절 부분 대물렌즈는 적어도 제 1 렌즈 그룹 및 제 2 렌즈 그룹을 갖고, 그 중의 하나는 더 적은 렌즈 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 14 항 및 제 26 항에 있어서,적어도 하나의 비구형 렌즈 표면은 더 적은 렌즈 직경을 갖는 렌즈 그룹의 렌즈상에 있는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 27 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,제 3 부분 대물렌즈는 상기 퓨필 평면 근처에, 즉, 상기 제 3 부분 대물렌즈의 길이의 25 % 와 75 % 사이의 상기 제 2 중간 상으로부터 떨어진 위치에 적어도 하나의 포지티브 에어 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 28 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상 측면 부분 대물렌즈는 상기 제 2 중간 상에 뒤이어, 중간 상의 측면상에 오목-볼록렌즈의 오목부인 두 개의 제 1 렌즈, 및 상에 인접한, 상의 측면상에 오목-볼록렌즈의 오목부인 두 개의 최종 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 29 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,상기 상 측면 부분 대물렌즈는 상기 퓨필 평면을 갖고,상기 상 측면 부분 대물렌즈의 길이의 25 % 와 75 % 사이의 상 평면으로부터 떨어져서 배열된 적어도 하나의 렌즈는 상기 퓨필 평면을 향한 오목-볼록렌즈의 오목부인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
- 제 1 항 내지 제 30 항 중 적어도 하나의 항에 있어서의 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경.
- 제 1 항 내지 제 30 항 중 적어도 하나의 항에 있어서의 투사 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래픽 투사 노광 장치.
- 제 1 항 내지 제 30 항 중 적어도 하나의 항에 있어서의 투사 대물렌즈가 마이크로리소그래픽 투사 노광용인 것을 특징으로 하는 투사 대물렌즈의 사용 방법.
- VUV 광으로 마스크를 조명하는 단계 및, 제 1 항 내지 제 30 항 중 적어도 하나의 항에 있어서의 투사 대물렌즈를 통해 기판상에 상기 마스크의 상을 투사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 마이크로리소그래픽 구성방법.
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