KR20040044540A - 줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 시스템의조명 장치를 위한 줌 시스템 - Google Patents

줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 시스템의조명 장치를 위한 줌 시스템 Download PDF

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KR20040044540A KR10-2004-7003262A KR20047003262A KR20040044540A KR 20040044540 A KR20040044540 A KR 20040044540A KR 20047003262 A KR20047003262 A KR 20047003262A KR 20040044540 A KR20040044540 A KR 20040044540A
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칼 짜이스 에스엠티 아게
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Abstract

마이크로 리소그래피 투영 노광 시스템의 조명 장치에서 사용하기에 특히 적당하며 초점 거리 주밍(zooming) 렌즈의 형태로 구성된 줌 시스템이 개시된다. 상기 줌 시스템의 렌즈들은 물체 평면(6)과 상기 물체 평면의 푸리에 변환인 상 평면(8)을 한정한다. 상기 상 평면의 공액 쌍인 중간 동공 평면(25)과 상기 상 평면의 푸리에 변환인 중간 필드 평면(27)은 모두 물체 평면(6)과 상 평면(8)의 사이에 놓인다. 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈(31,32)는 상기 중간 상 평면들(25,27)의 근방에 배치된다. 상기 시스템은 짧은 길이의 이동으로 상 평면 상의 조명 영역을 크게 확장시키고 상기 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 중량이 가볍다는 점에서 특징이 있다.

Description

줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 시스템의 조명 장치를 위한 줌 시스템{A zoom system, in particular, a zoom system for an illumination device of a microlithographic projection system}
마이크로 리소그래피 투영 노광 시스템에서 채용된 조명 장치(illumination device)들의 목적은, 투영 렌즈의 광학적인 특성에 적합하도록 정밀하게 만들어진 방식의 광학기기열(optical train) 내에서 레티클(reticle) 뒤에 있는 투영 렌즈의 물체 평면(object plane) 내에 배치된 상기 레티클을 균일하게 조명하는 것이다. 상기 조명은, 레티클의 평면 내에 있는 모든 점들의 지향된 초점들이 투영 렌즈의 입사동(entrance pupil) 위에 가능한 한 정확하게 집중될 수 있도록 하기 위해 텔레센트릭(telecetric)하여야 한다. 또한, 상기 입사동이 채워지는 넓이가 가변적이고 조절 가능한, 부분적으로 간섭성(coherent) 조명을 제공하는 것 역시 바람직할 수도 있다. 줌 시스템은 조명의 간섭도(degree of coherence)를 변화시키는데 사용될 수도 있다. 포토리소그래피 마이크로 패터닝 공정 동안 광투영 분해능의 한계에 근접하는 것을 달성하도록 하기 위해서, 다양한 조명 모드(예컨대, 환상조명(annlar illumination)이나 4극 조명(quadrupole illumination))를 만듦으로써 조명은 종종 개별적인 레이아웃들 상의 패턴들에 적합하게 최적화된다. 원뿔형 또는 피라미드형 액시콘(axicon)과 같은 장치들이 그러한 목적을 위한 줌 시스템에 통합될 수도 있는데, 왜냐하면 가능한 최소의 광손실을 가진 초소형 장비(microdevice)를 제조하는데 사용되는 광원들의 광출력을 활용할 수 있도록 하기 위해 높은 조명효율에 대한 요구가 있기 때문이다.
그러한 요구를 만족하는 조명장치들은, 예컨대, 유럽특허 EP 0 747 772, 독일특허 DE 44 21 053 및 유럽특허 EP 0 687 956에 잘 개시되어 있다. 유럽특허 EP 0 747 772의 조명 시스템의 경우, 줌 시스템은, 광축을 따라 배치되어 있으며 물체 평면(object plane)과 상기 물체 평면의 푸리에 변환인 상 평면(image plane)을 한정하는 복수의 렌즈들을 가지고 있다. 줌 시스템의 렌즈들 중 두 개는 상 평면 상의 조명 영역(illuminated area)의 크기를 변화시키기 위해 줌 시스템의 주밍(zooming) 위치를 설정할 때 광축을 따라 이동 가능한 렌즈들이다. 2차원의 그래티큘러(graticular) 패턴들을 갖는 그래티큘러 회절 광학소자들은 줌 렌즈의 물체 평면과 출사동(exit pupil) 모두에 배치되어 있다. 그러한 배치는 광 유도 계수(light guidance factor)를 적절하게 증가시키는데, 여기서, 물체 평면에 배치된 그래티큘러 광학소자는, 줌 시스템과 함께, 상기 광 유도 계수의 작은 부분을 도입하며, 상 평면에 배치된 그래티큘러 광학소자는 상기 광 유도 계수의 대부분을 생성하고, 예컨대, 광학기기열 내에서 상기 광학소자 다음에 있는 로드(rod)형 광 인티그레이터(light integrator)의 직사각형 모양의 입사면(entrance surface)과같은 조명 필드의 크기에 적합하게 조명을 조정한다. 상기 그래티큘러 소자는 또한 래스터 소자(raster element 또는 rastered element)로도 불린다. 줌 시스템은 0.3 내지 0.9 범위의 간섭도를 갖는 부분적으로 간섭성 조명이 설정될 수 있도록 3배의 줌비(확대비)를 갖는다.
광손실 없이 조명의 간섭도를 조절할 수 있도록 하기 위한 웨이퍼 스테퍼의 조명 장치에서의 줌 시스템의 사용은 미국특허 제5,237,367호에 공지되었다.
또한 적은 광손실로 조명의 간섭도를 조절할 수 있는 웨이퍼 스테퍼를 조명하기 위한 역망원(afocal) 줌 시스템은 미국특허 제5,245,384호에 공지되었다.
평행 광선을 갖는 입사 광빔을 보다 큰 횡단면과 평행 광선을 갖는 여기 광빔으로 변환시키기 위해 빔 확대기(beam expander)로서 역할을 하는 역망원 광학 시스템을 구비한 조명 시스템은 미국특허 제5,955,243호에 공지되었다. 상기 시스템은, 제 2 렌즈군 뒤에 떨어진 위치에 있는 초점 평면 위로 입사 광빔을 함께 집중시키는 높은 양(+)의 굴절능을 가진 상기 제 2 렌즈군 앞에 있는 입사 단부에서 음(-)의 굴절능을 갖는 제 1 렌즈군을 가진다. 초점으로부터 오는 발산 빔을 평행하게 하는 양의 굴절능을 가진 제 3 렌즈군은 초점 평면 뒤에 멀리 떨어진 위치에 있다. 이러한 배치의 경우에, 제 2 및 제 3 렌즈군의 근방에서, 즉, 초점의 양쪽 면에서 레이저 빔의 에너지 밀도는 입사 레이저 빔의 에너지 밀도 보다 낮아야 하는데, 이는 렌즈들의 방사-유도 손상(radiation-induced damage)을 피하기 위해 의도된다. 여기서, 이들 렌즈들과 초점 사이의 거리는 최소 거리 보다 작게 되어서는 안된다.
많은 응용들, 특히, 반도체소자 및 다른 종류의 초소형장비들의 마이크로 리소그래피 제조 분야에서의 응용들에서, 먼 거리까지 렌즈들을 이동시킬 필요 없이 다양한 조명 설정들 사이를 전환시키는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대, 매우 다양한 일반적인 조명 설정들을 선택할 수 있도록 하기 위해, 얻을 수 있는 큰 확대비, 즉, 큰 범위의 상 크기 변환을 가지는 것이 종종 바람직하다. 특히 단파장, 예컨대, 193nm, 157nm 이나 그 이하의 파장에서 점점 중요해지는 경계 조건은 전송 손실을 제한하도록 하기 위해 시스템 내의 광학 표면들의 전체 개수를 최소화하는 것이다. 나아가, 줌 시스템의 출사 단부(상 단부)의 텔레센트릭성(telecentricity)은, 특히, 로드형 광 인티그레이터와 같이 각도-유지 광학소자들이 전적으로 그들의 줌 시스템을 따라 배치되어 있는 조명 시스템의 경우에, 광학기기열 내에서 상기 줌 시스템 다음에 있는 광학 시스템들에 적합하게 줌 시스템을 조절할 수 있도록 하는데 유리하다.
본 발명은 줌 시스템에 관한 것으로, 특히, 마이크로 리소프래피 투영 노광 시스템의 조명 장치를 위한 줌 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 줌 시스템이 실시예를 구비한 마이크로 리소그래피 투영 장치용 조명 장치의 일 실시예의 개략적인 개관도이다.
도 2는 본 발명에 따른 줌 시스템의 일 실시예에서 필드의 중심으로 진행하는 주변광선(marginal ray)의 경로와 필드의 에지로 진행하는 주요광선(principal ray)의 경로의 개략적인 묘사도이다.
도 3은 6 개의 줌 위치에 대한 본 발명에 따른 줌 시스템의 일 실시예에서 렌즈들을 통과하는 단면도이다.
도 4는 줌 시스템의 광학 표면의 함수로서 광학 표면 상의 레이저 광 입사의, 관련 레이저의 에너지 밀도에 대한 규준화된 최대 에너지 밀도의 그래프이다.
본 발명에 의해 언급된 문제점은 이동 가능한 렌즈들의 작은 변위로 넓은 범위에 걸쳐 상 크기를 변화시킬 수 있는 줌 시스템을 고안하고 있다. 줌 시스템은 또한, 바람직하게는, 출사 단부에서의 텔레센트릭성 및 높은 투과율을 특징으로 하여야 하며 조명 장치에서의 사용에 적합하여야 한다.
그러한 문제점은 청구항 제1항에서 언급된 특징들을 갖는 줌 시스템에 의해 해결된다. 유리한 실시예들은 그 종속항들에서 언급되어 있다. 모든 청구항들의 표현은 참조로서 본 상세한 설명의 전체적인 부분으로 이루어진다.
본 발명에 따른 줌 시스템의 경우, 상기 줌 시스템의 렌즈들은, 제 1 중간 상 평면(중간 동공 상 평면)이 상 평면과 쌍을 이루며, 상기 상 평면의 푸리에 변환인 제 2 중간 상 평면(중간 필드 상 평면)이 물체 평면과 상기 상 평면 사이에 놓여 있고, 줌 시스템의 렌즈들 중 적어도 하나는 상기 중간 상 평면들 중 적어도 하나의 근방에 배치되는 방식으로 구성되고 배치된다. 그러므로, 동공 평면(pupillary plane) 상에 필드 평면(field plane)(물체 평면)을 (무한대에서) 결상시키고 상기 필드 평면의 중간 상과 상기 동공 평면의 중간 평면을 모두 갖는 초점 거리 주밍 렌즈가 제안된다. 빔 직경은, 바람직하게는, 필드 평면의 중간 상 근방에서 큰 변화를 겪는 반면, 빔 발산은 중간 동공 상 평면 근방에서 큰 변화를 겪는다. 이는 중간 상 평면들의 근방에서 유익한 교정 효과를 얻는데 도움이 될 것이다. 만약 빔 직경에 있어서의 큰 변화 근방에 그리고/또는 빔 발산에 있어서의 큰 변화 근방에 렌즈가 배치되어 있다면, 관련된 각각의 중간 상 평면의 결합된 렌즈의 위치에 비해 상기 중간 상 평면의 위치의 상대적으로 작은 변위로 상 필드의 큰 확대를 얻을 수 있다. 중간 상들 근처에 위치하는 렌즈들 또한 빔 직경이 작은 곳 근방에 위치하기 때문에, 작은 광학소자들을 사용하기에 충분할 것이다. 따라서, 낮게 인가된 힘을 사용하여 가속될 수도 있고 정지될 수도 있는 경량 렌즈들이 사용될 수도 있다. 상술한 중간 상 평면 근처의 구역은, 바람직하게는, 광학적 근시야(near-field) 내의 국소 빔 높이에 대한 줌 시스템 내의 최대 빔 높이의 비율이 0.5 보다 작거나 같으며, 특히, 0.3 보다 작거나 같다는 사실에 특징이 있다.
본 발명에 따른 설계는 또한 상 평면에서의 복사조도(irradiance) 분포의 필드 및 각도 의존성에 대한 교정과 관련하여 유리한 점을 제공한다. 시스템의 상 평면에서 대략적으로 균일한 전력밀도 분포를 얻기 위해서, 상기 상 평면에 대해 쌍을 이루는 평면 내에서 상기 분포를 교정하는 수단을 구비하는 것이 유리할 것이다. 또한, 각도 상 분포(angular image distribution)를 설정하기 위해 상 평면의 푸리에 변환인 평면의 근방에서 광학적 교정 수단이 설치되어 있거나 설치될 수 있다면 유리할 것이다. 상술한 중간 상 평면들은, 교정이 효과적으로 이용되고 렌즈들, 특히 이동 가능한 렌즈들이 사용되는 평면들을 나타내기 때문에, 상 평면에서의 복사조도 분포의 필드 및 각도 의존성에 대한 교정은 줌 위치(zooming position)에 의존할 것이다.
원칙적으로, 단일 렌즈의 광학적 기능은 여러 렌즈들의 조합, 즉, 렌즈군에 의해 제공되거나 추가적인 비구면 표면에 의해 제공될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 본 특허출원에서 사용되는 것과 같은 "렌즈"란 용어는 렌즈 그룹들을 또한 포함한다.
양호한 줌 시스템의 경우, 렌즈들을 이동시킴으로써 상 크기가 크게 변화될 수 있도록 하기 위해 적어도 하나의 중간 상의 근방에 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈가 위치한다. 또한, 상기 줌 시스템은, 줌 위치들 사이를 바꿀 때 중간 상들의 축 상의 위치가 현저하게 변위될 수 있도록 설계될 수도 있는데, 그러한 경우, 중간 상 근방에 위치한 고정 렌즈도 역시 상 크기의 변화에 기여를 할 수 있다. 양호한 실시예들의 경우, 상 크기의 변화에 대한 주요한 기여는 중간 상 근방에 위치한 적어도 하나의 렌즈를 이동시킴으로써 일어나는데, 그럼으로써 중간 상 평면들의위치 또한 변경될 수 있다.
여러 실시예들은, 렌즈들 중 적어도 하나가 제 1 줌 위치에 있는 관련 중간 상의 상(image)측에 배치되고 제 2 줌 위치에 있는 상기 중간 상의 물체측에 배치된다는 사실(여기서 관련 중간 상 평면은 바람직하게는 동공 평면이다)과 상기 렌즈가 중간 상 근방을 통과한다는 사실(상기 중간 상의 위치는 렌즈가 변위될 때 조금만 변하거나 또는 전혀 변하지 않는다)에 특징이 있다. 고정 렌즈의 경우, 중간 상만의 변위, 또는 두 변위의 조합 역시 실현 가능하다. 빔 직경 및 빔 발산에 있어서의 변화는 중간 상 근방에서 각각 최대값에 이르기 때문에, 이들 실시예들의 경우에 최소 변위로 큰 확대비를 얻는 것이 가능하다.
이동 가능한 렌즈의 최대 이동 거리가 줌 시스템의 전체 길이의 10%를 넘지 않는다면 특히 유리한데, 이는 이동 가능한 렌즈들이 중간 상 근방에 배치될 때 상당히 실현 가능할 것이다. 여기서 사용된 것과 같은 "전체 길이"란 용어는 줌 시스템의 물체 평면과 상 평면 사이의 축 길이로 정의될 것이다. 그러한 특정 타입의 줌 시스템들을, 예컨대, 웨이퍼 스테퍼의 조명 장치와 같은 장치들에 통합시키는 것을 단순화할 양호한 실시예의 경우, 그 통합을 위해 얻을 수 있는 공간이 제한되는 경우이다.
양호한 실시예들은 4.0을 초과하는, 특히, 5.0을 초과하는 상-필드 확대비를 얻을 수 있다. 여기서, "확대비" 또는 "확대 계수" D는 상 평면 상의 조명 영역의 관련된 최소 반경에 대한 상 평면 상의 조명 영역의 최대 반경의 비로서 정의될 것이다. 확대 계수 5.5를 갖는 예시적인 실시예가 도면과 함께 상세하게 논의될 것이다.
개별적인 렌즈들의 이동 거리를 짧게 유지하는 동시에 최대 확대 계수를 얻기 위해서, 또 다른 실시예는 제 1 이동 가능 렌즈 및 상이한 줌 위치들 사이를 전환할 때 상이한 이동 곡선을 따라 이동하는 적어도 하나의 제 2 이동 가능 렌즈를 구비하는데, 이는, 예컨대, 독립적인 구동장치 또는 적절한 비선형 결합 메커니즘을 사용함으로써 성취될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 이동 가능 렌즈와 제 2 이동 가능 렌즈의 변위는, 렌즈들 또는 렌즈군들 사이의 공기-공간(air-space)의 길이가 상기 렌즈들 중 하나의 근방에서의 상 높이에 거의 비례하도록 결합되어 있거나 결합될 수 있는데, 이는 그 중에서도 특히 구동 메커니즘의 제어기의 설계를 단순화할 것이다.
본 발명에 따른 줌 시스템은 개별적인 광학 표면들 상의 최소 입사각으로 "느슨한(lax)" 또는 "이완된(relaxed)" 빔 유도를 가능하게 하며, 줌 시스템의 중심에 대하여 대략 대칭인 것이 바람직한 굴절능의 양호한 분포를 설계하는 것을 가능하게 한다. 굴절능의 분포는 양-음-양-양의 순서인 것이 양호한데, 여기서 맨 앞과 맨 뒤의 양의 굴절능은 축 방향으로 고정된 렌즈들에 의해 제공되며, 그 다음에 오는 음의 굴절능과 양의 굴절능은 이동 가능한 렌즈들에 의해 제공된다. 그들의 상-단부 양의 굴절능이 그들의 물체-단부 굴절능을 초과한다면, 특히, 물체-단부 굴절능의 약 3배라면 바람직한데, 이는 그들의 중간 필드 상(intermediate field image)의 근방에서 상기 관련된 물체의 크기에 비해 낮은 빔 높이를 얻는 것을 가능하게 할 것이다. 모든 이동 가능한 렌즈 또는 렌즈군의 굴절능은 고정된 렌즈군들의 굴절능을 초과하며, 특히, 바람직하게는 고정된 렌즈군들의 굴절능의 2배 이상이다. 이는 이동 가능한 렌즈들 근방에서 강력한 광학적 효과를 집중시킬 것인데, 이는 짧은 렌즈 이동으로 큰 확대비를 얻는데 도움이 될 것이다. 특히, 이동 가능한 렌즈들 하나 하나의 굴절능은 전체 시스템의 최대 굴절능 보다 클 수 있으며, 바람직하게는 전체 시스템의 최대 굴절능 보다 적어도 5배에서 10배 더 클 수 있다.
바람직한 실시예들의 양호한 빔 유도는 또한 전체 시스템의 초점 거리로 특징지워 질 수도 있는데, 상기 초점 거리는 상의 직경 또는 조명 영역의 직경에 의존하는 최소값 f1내지 최대값 f2의 범위에 있을 것이다. 여기서, 최소 초점 거리는 시스템의 전체 길이 보다는 작으며, 시스템 전체 길이의 1/3 보다 작을 수도 있다. 그러나, 최대 초점 거리는 시스템의 전체 길이 보다 바람직하게는 더 크며, 시스템의 전체 길이의 2배를 초과할 수도 있다. 시스템의 최소 초점 거리에 대한 시스템의 최대 초점 거리의 비는 시스템의 확대 계수 D와 같다.
양호한 실시예의 경우에, 광학소자들의 전체 개수는, 본 발명에 따른 줌 시스템에서 일어나는 추가적인 실물 크기(full-scale)의 결상에도 불구하고, 지금까지 사용되어 왔던 줌 시스템에 비해 감소될 수도 있다. 그러한 감소는 물체 평면과 상 평면 사이에 적어도 하나의 비구면 표면을 갖는 적어도 하나의 광학적 구성요소를 배치함으로써 성취될 수 있다. 적어도 하나의 중간 상의 근방에 배치된 비구면 표면을 갖는 적어도 하나의 비구면 광학적 구성요소이 제공된다면 특히 유리할 것이다. 그러한 비구면 표면은 바람직하게는 이동 가능한 광학소자에 배치되어야 하는데, 이는 넓은 범위에 걸쳐 비구면 표면의 교정 효과를 변경시킬 수 있게 할 것이다. 양호한 시스템의 경우, 적어도 하나의 고정된 렌즈와 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈 모두가 적어도 하나의 비구면 표면을 가진다. 특히, 시스템의 렌즈들 중 1/3 이상이 비구면 표면을 가질 수도 있는데, 이는 요구되는 렌즈들의 전체 개수와 상기 렌즈들의 제조에 요구되는 재료의 양 모두를 더욱 감소시킬 것이다. 20개 또는 15개 보다 적은 광학 표면을 갖는 줌 시스템이 실현 가능하다. 바람직하게는, 도면에 도시된 5 개의 렌즈로 된 줌 시스템의 경우와 같이, 심지어 더 적은 광학적 표면, 예컨대, 12개 또는 단지 10개의 광학적 표면들이 있을 수 있다.
높은 복사 에너지 밀도(radiant-energy density)로 인한 렌즈들의 손상을 방지하기 위하여, 상기 시스템은, 어떠한 광학 재료들도 빔 허리(beam waist)의 중간 근방에, 즉, 중간 필드 상(제 2 중간 상 평면)을 둘러싸는 높은 에너지 밀도 근시야 구역의 중간 근방에 배치되지 않도록 구성될 수 있다. 상기 "높은 에너지 밀도 근시야 구역"은, 상기 근시야 구역 외부에서, 렌즈들 상의 조명 반점의 직경이 중간 필드 평면에서의 최소 조명 반점 보다 훨씬 더 큰 크기를 갖는다. 예컨대, 그러한 줌 시스템이, 상기 줌 시스템의 물체 평면에 배치된 광학기기열 내에서 뒤쪽에 초점 조절용 회절격자(focusing grating)를 생성하는 2차원 그래티큘러 패턴을 갖는 그래티큘러 광학소자를 구비하는 조명 장치에 통합된다면, 이는 줌 렌즈 내에는 상기 초점 조절용 회절격자의 상(image)이 놓여 있고 상기 초점 조절용 회절격자의 상 근방에는 어떠한 광학 재료도 배치되어 있지 않은 것을 제공할 수 있을 것이다.줌 시스템의 광학 표면 상에서 광 입사의 최대 에너지 밀도가 물체 평면 상에서 광 입사의 에너지 밀도 보다 고정적으로 1.5배 작은 것이 제공될 수도 있는데, 이는 광학 표면 상에 광으로 유발된 오염 물질의 축적 및/또는 렌즈들의 손상 및 서비스 수명의 단축을 이끌 수도 있는 복사에너지 밀도의 극치(peak)를 신뢰성 있게 방지하게 할 것이다.
상술한 그리고 그 밖의 특징들은 청구항 및 상세한 설명 모두에서 언급된 것과 같으며 또한 도면에 묘사된 것과 같다. 여기서, 관련된 개별적인 특징들은 단독으로 특허받을 수 있거나 본 발명의 실시예에서 나타난 부분들의 조합의 형태로 특허받을 수 있는 특징을 나타낼 수도 있으며, 단독으로 특허받을 수 있는 유리한 실시예들 뿐만 아니라 다른 분야들에서 구현될 수도 있다.
도 1은 반도체소자 및 그 밖의 종류의 초소형 장치들을 제조하는데 사용할 수 있으며 마이크로미터 크기 이하까지의 공간적인 분해능을 얻을 수 있도록 하기 위해 원자외선(deep-ultraviolet) 스펙트럼 영역으로부터의 광으로 동작하는 마이크로 리소그래피 투영 노광 시스템의 조명 장치(1)의 예를 도시한다. 광빔이 상기 조명 시스템의 광축(3)과 동축상에 있는 약 157nm의 동작 파장을 갖는 AnF2액시머 레이저는 광원(2)으로서 역할을 한다. 193nm의 파장에서 동작하는 ArF 액시머 레이저, 248nm의 파장에서 동작하는 KrF 액시머 레이저 또는 368nm이나 436nm의 동작 파장을 갖는 수은램프(mercury-vapor lamp)와 같은 다른 UV 광원들도 역시 사용될 수 있다. 광원(2)으로부터의 광은 먼저 빔 확대기(4)로 입사되는데, 상기 빔 확대기는, 예컨대, 독일특허 DE 41 24 311에 따른 미러들의 배열일 수도 있으며, 간섭성을 저감시키고 빔의 단면적을 예컨대 y = 35mm ± 10mm, x = 10mm ± 5mm 까지 증가시키는 역할을 한다. 도시된 실시예의 경우, 다른 경우에는 제공되었을 선택 셔터(optional shutter)가 레이저(2)용의 적절한 펄스 제어기로 대체되어 있다.
제 1 그래티큘러 회절 광학소자(래스터 소자)(5)는 빔 경로 내에 배치된 줌 렌즈(7)의 물체 평면(6) 내에 배치되어 있으며, 상기 빔 경로 내에는 상기 줌 렌즈의 상 평면(8) 또는 제 2 그래티큘러 회절 광학소자(래스터 소자)(9)의 출사동이 배치되어 있다.
광학기기열 내에서 더 뒤쪽에 배치된 입력-결합 광학기(input-couplingoptics)(10)는 플루오르화 칼슘(calcium fluoride)으로 제조된 로드형 광 인티그레이터(12)의 입사면(11)으로 광을 전송하며, 상기 광 인티그레이터는 복수의 내부 반사기들을 통해 상기 광학기에 의해 전송된 광을 혼합하고 균질화한다. 조절가능한 필드 스톱(field stop)으로서 역할을 하는 레티클/마스킹 시스템(REMA)(14)이 내부에 있는 중간 필드 평면은 로드(12)의 출사면(13)과 일치한다. 광학기기열의 더 뒤쪽에 있는 렌즈(15)는 상기 중간 필드 평면 및 마스킹 시스템(14)을 레티클(16)(마스크 또는 포토리소그래피 레이아웃) 위에 결상시키며, 제 1 렌즈군(17), 필터 또는 스톱이 삽입될 수도 있는 중간 동공 평면(18), 제 2 렌즈군(19) 및 제 3 렌즈군(20), 그리고, 이들 사이에 배치되어 있으며 수평축을 가진 긴(대략 3m) 조명 장치를 통합시키고 수평 평면을 가진 레티클(16)을 마운팅시킬 수 있는 편향 미러(21)를 포함하고 있다.
투영 렌즈(도시되지 않음) 및 상기 투영 렌즈의 물체 평면 내의 레티클(16)을 고정시키는 조절 가능한 웨이퍼 홀더와 함께, 본 조명 시스템은 회절 광학소자 및 그 밖의 종류의 초소형 장치들 뿐만 아니라 전자회로 부품들의 마이크로 리소그래피 제조를 위한 투영 노광 시스템을 형성한다.
웨이퍼 스테퍼의 경우, 일반적으로, 임의의 종횡비(aspect ratio), 예컨대, 1:1 내지 1:2의 범위에 있는, 특히, 1:1.3의 종횡비를 갖는 직사각형이 될, 레티클(16) 상의 마이크로칩에 대응하는 전체적인 패터닝된 표면은 가능한 한 균일하게 조명되며, 여기서 조명 영역의 가장자리는 가능한 한 예리하게 한정된다.
웨이퍼 스캐너의 경우, 통상 1:2 내지 1:8의 범위에 있는 종횡비를 갖는 레티클 상의 직사각형인 좁은 스트립이 조명되며, 상기 조명 영역은 마이크로칩의 전체적인 패터닝된 필드 위에서 점차적으로 스캐닝된다. 여기서, 다시 한 번, 상기 조명은 극히 균일하게 배치되어야 하며 스캐닝 방향에 대해 수직 방향을 따라 예리하게 한정된 가장자리를 가져야 한다.
많은 경우에 있어서, 레티클(16) 상의 조명 영역은 또한 다른 형태들을 가질 수도 있다. 레티클/마스킹 시스템(14)의 개구(aperture) 및 로드(12)의 단면 윤곽은 조명 영역의 요구된 형태에 맞도록 정확하게 만들어져야 한다.
구성 부품들, 특히, 로드형 광 인티그레이터(12) 앞에 있는 그래티큘러 광학소자들(5,9)은, 로드의 입사면(11)이 가능한 최대의 효율로, 즉, 입사면을 가득 채우는 것에 의한 상당한 광손실 없이 매우 균일하게 조명되도록 선택되어야 한다. 그러한 목적을 위해, 직사각형 횡단면 및 비-선대칭(non-axisymmetric) 발산 윤곽(profile)을 갖는 광 확대기(4)로부터의 콜리메이팅 된(collimated) 광빔의 발산 및 윤곽은 광 유도 계수를 동시에 증가시키는 제 1 그래티큘러 회절 광학소자(5)에 의해 초기에 변경된다. 특히, 상기 제 1 그래티큘러 회절 광학소자(5)는 육각형 형태의 복사조도 분포를 생산하는 수 많은 육각형 형태의 셀들을 가지고 있다. 제 1 그래티큘러 회절 광학소자의 개구수(numerical aperture) NA는, 예컨대, NA = 0.025 인데, 이는 도입될 전체 광 유도 계수의 약 10% 정도를 도입하는 것이다. 줌 광학기(7)의 초점면 전방에 배치된 제 1 그래티큘러 회절 광학소자(5)는, 상기 줌 광학기(7)와 함께, 후방 초점면 또는 상 평면(8) 상에 가변의 크기를 갖는 조명 반점(illuminated spot)를 만드는데, 여기에 직사각형의 복사조도 윤곽을 만드는 굴절 광학소자의 형태로 구성된 제 2 그래티큘러 광학소자(9)가 배치된다. 이 후자의 소자는 대부분의 광 유도 계수를 제공하며, 필드 크기에 적당하도록, 즉, 입력-결합 광학기(10)를 통과하여 있는 로드형 광 인티그레이터(12)의 직사각형 형태의 입사면(11)의 단면적에 적당하도록 광 유도 계수를 조절한다.
줌 렌즈(7)를 제외하고, 조명 시스템의 레이아웃은, 예컨대, 유럽 특허 EP 0 747 772에 개시된 것과 같은 형태일 수도 있는데, 참조에 의해 상기 유럽 특허의 대응하는 개시는 본 상세한 설명의 전체적인 부분을 이룬다. 다른 설계들도 역시 가능하다. 예컨대, 상기 입력-결합군(10) 및 로드형 광 인티그레이터(12)를 통합한 모듈 대신에 벌집 모양의 콘덴서와 필드 렌즈를 통합한 모듈이 제공될 수도 있다.
줌 시스템(7)의 레이아웃, 동작 모드 및 공간적인 특징들은 이하에서 보다 상세하게 논의될 것이다. 줌 시스템(7)의 결상 특성들을 명확히 하기 위해, 도 2는 상기 시스템 내의 표시된 광선의 경로를 개략적으로 묘사하고 있다. 줌 시스템(7)은 초점 거리 주밍 줌 렌즈이며, 상기 렌즈의 물체 평면(6)과 상 평면(8)은 푸리에 변환된 평면이다. 입사 필드의 가장자리에 있는 점으로부터의 주요광선(26)이 평면(제 1 중간 상 평면)(25)에 놓여 있는 광축(3)과 교차한다는 사실에 의해 광축의 위치가 결정되는 중간 동공 상은 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에 있는 상 평면(8)과 공액 쌍을 이룬다. 상기 주요광선은 또한 "필드-가장자리로부터 개구 중심을 향한 광선(field-edge-to-aperture-center ray)"으로 불릴 것이며, 물체 평면(6)의 위치에서 광축(3)에 실질적으로 평행하게 전파된다. 상기 주요광선(26)의 광축과의 제 2 교차점은 상 평면(8) 내에 놓여 있다. 또한, 중간 필드 상이 배치되는 상 평면(8)의 푸리에 변환인 제 2 중간 상 평면(27)이 물체 평면과 상 평면 사이에 놓여 있다. 필드 평면(6)과 공액 쌍을 이루는 상기 중간 필드 상 평면의 축상 위치는, 광축(3)과 일치하는 중앙 빔의 가장자리에 근접한 제한 개구(limiting aperture)를 통과하는 주변광선(28)이 광축을 두 번째 교차한다는 사실을 근거로 한다. 필드-가장자리로부터 개구 중심을 향한 광선(28)은 상 평면의 위치에서 광축(3)과 실질적으로 평행하게 전파된다. 상기 시스템은, 중간 필드 상(27)에서의 최소 빔 높이가 물체 평면(6)에서의 빔 높이의 50% 이하, 특히, 20% 이하가 되도록 설계된다. 도면을 기초로 여기서 논의된, 필드 평면인 물체 평면(6)과 동공 평면인 상 평면(8) 사이의 일련의 중간 상들은 줌 렌즈(7)의 모든 줌 위치들에 대해 주어지는데, 중간 동공 상(25)과 중간 필드 상(27)의 축상 위치는 그러나 변할 수도 있다.
이제, 5 개의 렌즈를 갖는 줌 시스템(7)에 대한 바람직한 실시예의 광학적 설계가 도 3 및 표 1 내지 표 3을 기초로 보다 상세하게 논의될 것이다. 상기 줌 시스템(7)은 약 1,220mm의 고정된 전체 길이(물체 평면과 상 평면 사이의 거리)를 가진다. 입사면(F2) 및 출사면(F3)을 갖는 양면이 볼록한 제 1 렌즈(30)는 필드 평면(6)으로부터 144mm의 작업 거리에 배치되어 있다. 상기 렌즈 다음에는, 보다 작은 직경을 가지며 줌 시스템의 어떤 다른 렌즈들 보다도 더 가볍고, 입사면(F4)과 출사면(F5)를 가지며, 가변의 공기 공간에 의해 상기 제 1 렌즈와 떨어져 있는 양면이 오목한 제 2 렌즈(31)가 있다. 상기 렌즈 다음에는, 비구면 입사면(F6)과 비구면 출사면(F7)을 갖는 양면이 볼록한 제 3 렌즈(32)가 있다. 상기 제 2 렌즈(31)와 제 3 렌즈(32)는 축 방향으로 이동 가능하며, 축 방향으로 이동 가능한 줌 시스템의 렌즈들만을 나타낸다. 제 3 렌즈(32) 다음에는, 양의 굴절능을 가지며, 거의 평평한 입사면(F8)과 비구면 출사면(F9)을 갖고, 상기 제 3 렌즈와는 멀리 떨어져 있는 고정된 제 4 렌즈(33)가 있다. 상기 제 4 렌즈 다음에는, 볼록한 입사면(F10)과 상 평면(8)의 110mm 앞에 위치하는 평평한 출사면(F11)을 가지며, 고정된 공기 공간에 의해 상기 제 4 렌즈와 떨어져 있는 고정된 제 5 렌즈(34)가 있다. 선택적으로, 후자의 렌즈(34)는, 서로 대향하고 있으며, 바람직하게는, 일반적인 환상 조명 또는 일반적인 4중극 조명 중 하나를 선택할 수 있도록 하기 위해 서로 접촉할 때까지 함께 슬라이딩 될 수도 있는, 원뿔형 또는 피라미드형 표면을 갖는 한 쌍의 액시콘으로 대체될 수도 있다. 제 4 렌즈(33)와 제 5 렌즈(34) 사이에는 선택적인 편향 미러(deflecting mirror)를 설치할 수 있는 충분한 공간이 있다. 이 공간을 이동하는 광선은 단지 6°정도의 퍼짐각(angular spread)을 갖는데, 이는 간단하지만 효율적인 미러 코팅을 사용 가능하게 할 것이다.
표 1은 렌즈 표면의 곡률 반경 r[mm], 각각의 렌즈들의 두께 d[mm], 및 렌즈의 표면에서 발생하는 빔의 반 세기 직경(half-maximum-intensity beam diameter) hmax[mm]을 열거하고 있다. 표 2는 줌 시스템의 비구면 표면(F6 및 F9)의 비구면 상수(aspheric constant)를 일반적인 표기법으로 열거하고 있다. 표 3은 6 개의 상이한 줌 위치(도 3의 맨 위에서부터 맨 아래까지 진행하면서 제 1 줌 위치 내지 제 6줌 위치까지)에 대한 렌즈 표면(F3, F7 및 F11) 다음의 가변의 공기 공간의 축 방향 길이[mm]를 열거하고 있다. 모든 렌즈들은 CaF2로 제조되는데, 상기 CaF2는 157.63nm의 동작 파장에서 n=1.558의 공칭(nominal) 굴절능 n을 갖는다. 중간 동공 평면(25) 및 중간 필드 평면(27)의 축 방향 위치 또한 표시되어 있다.
상기 줌 시스템의 기능 및 다른 특별한 특징들은 이하에서 논의될 것이다. 물체 평면(필드 평면(6))은 직사각형의 윤곽 및 약 20mm x 15mm의 크기를 갖는 복사조도 분포에 의해 조명을 받는다. 상기 물체 평면에 배치된 제 1 그래티큘러 회절 광학소자(5)는 각도 공간(angle space)에서 육각형 형상을 갖는 물체 평면 내에 각 복사조도 분포(angular irradiance distribution)를 생성한다. 그곳에서의 평균 개구수는 27mrad이다. 이 광은 줌 시스템의 렌즈들을 통과하고 상 평면(8) 상에 육각형의 조명 영역을 생성하는데, 상기 조명 영역의 크기는 두 개의 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 위치를 변경함으로써 연속적으로 변경 가능하다. 본 특정 실시예의 경우, 상기 육각형과 동일한 영역에 외접하는 원의 반경은 최소 약 10mm(도 3의 맨 위에 있는 제 1 줌 위치)로부터 최대 약 55mm(도 3의 맨 아래에 있는 제 6 줌 위치)까지 변할 수 있는데, 이는 5.5의 확대비에 해당하는 것이다. 그러므로, 최대 상 직경은 줌 시스템의 전체 길이의 약 10% 이하이다. 즉, 줌 시스템은 "긴" 줌 시스템이다. 어떠한 줌 위치에 대해서도, 복사조도 분포의 가장자리를 따라 발생하는 큰 변화가 무시된다면, 상 평면(8)에 대한 에너지 밀도의 변화는 약 5% 또는 그 이하이다. 상 평면에서의 주변광선의 방향은 어떠한 줌 위치에 대해서도 광축(3)의방향과 1mrad 또는 그 이하의 차이가 난다. 상 평면에 입사하는 광빔은 어떠한 줌 위치에 대해서도 약 0.055 이하의 개구수를 갖는데, 이는 줌 위치에 따라 변하는 상 평면의 정확한 위치가 실제의 고정된 상 평면에서의 복사조도 분포에 대해 거의 영향을 주지 않게 할 것이다. 더욱이, 그러한 낮은 개구수의 복사조도 분포 내에서 각각의 각도 분포는 결상 성능에 매우 작은 영향만을 준다. 상 평면 내의 최소 조명 영역은 물체 평면 내의 조명 반점의 면적 보다 작고, 상 평면 내의 최대 조명 영역은 물체 평면의 면적을 초과한다.
도 4에 도시된 다양한 시스템의 표면에서 발생하는 최대 에너지 밀도는 광학 표면 F2 내지 F11 모두에 대해서 물체 평면(6)에서의 레이저 광의 에너지 밀도의 1.5배 보다 작다. 그러므로, 줌 시스템의 렌즈들 중 어느 것도 과도하게 높은 복사 에너지 밀도에 노출되지 않는데, 이는 대부분, 어떠한 광학 재료들도 어떠한 줌 위치에 대해서도 중간 필드 상 평면(27)의 높은 복사 에너지 밀도 근시야 내에 배치되지 않는다는 사실(이는 다른 요인들로부터 명백해질 것이다)로부터, 상기 높은 복사 에너지 밀도의 초점이 어떠한 줌 위치에 대해서도 이동 가능한 제 3 렌즈(32)와 고정된 제 4 렌즈(33) 사이의 공기 공간의 중앙 삼등분(central third) 영역 내에 위치한다는 사실로부터, 또는 상기 렌즈들(32,33)의 위치에 있는 조명 반점들의 직경이 중간 필드 평면에 있는 조명 반경의 최소 직경 보다 훨씬 더 크다는 사실로부터 기인한다. 예컨대 그래티큘러 광학소자로부터 생성될 수 있는 초점 조절용 회절격자가 물체 평면의 근방에 배치된다면, 이 초점 조절용 회절격자의 상은 또한 에너지 밀도에 있어서 어떠한 광학 재료들로부터도 멀리 떨어져 위치할 것이다. 왜냐하면 상기 초점 조절용 회절격자의 상은 중간 필드 평면(27)의 근방에 놓일 것이기 때문이다.
또한, 이러한 양호한 에너지 분포는, 렌즈의 조명 영역의 직경이 어떠한 줌 위치에 대해서도 렌즈 직경의 적어도 90%인 렌즈가 적어도 하나는 존재한다는 사실로부터 명백하다. 상기 고려된 예시적인 실시예의 경우에, 이러한 조건은 제 1 고정 렌즈(30) 및 제 1 이동 가능한 렌즈(31)에 의해 만족된다. 이러한 조건을 만족하는 렌즈들은 어떠한 줌 위치에 대해서도 비슷한 에너지 밀도에 노출될 것인데, 이는 특히 본 특정 실시예의 경우에 유용하다. 왜냐하면 상대적으로 작은 직경의 렌즈들을 사용하기 때문이다. 상기 실시예는 또한 이동 가능한 렌즈(32)와 고정된 렌즈들(33,34)을 갖는데, 상기 렌즈들의 조명 영역들은 크게 변화하며 각각의 관련 렌즈 직경의 60% 내지 100% 범위의 직경을 가진다. 상이한 줌 위치들에 대해서 이들 렌즈들이 노출되는 에너지 밀도가 크게 변함에도 불구하고, 실질적으로 본 특정 실시예의 경우에는 어떠한 악영향도 없다. 왜냐하면 관련된 모든 렌즈들은 상당히 큰 직경을 갖기 때문이다. 관련된 조명 반점들의 직경의 상대적으로 큰 변화의 한 가지 이점은, 큰 직경의 상들을 생성하는 줌 위치를 위해서는 렌즈들의 가장자리 근방의 영역들이 활용될 수 있는 동시에, 작은 직경의 상들을 생성하는 줌 위치에서 발생하는 결상 오차에 대한 교정을 하는데는 렌즈 표면들의 중심 영역이 활용될 수 있다는 점이다.
본 발명에 따른 줌 시스템의 경우, 작은 직경을 가지며 경량일 수 있는 이동 가능한 렌즈들의 상대적으로 짧은 축 방향 이동으로 큰 확대비 D를 얻는다. 왜냐하면 상기 시스템의 적어도 하나의 중간 상(25,27)의 근방에 이동 가능한 렌즈들이 배치되어 있기 때문이다. 상기 이동 가능한 렌즈들(31,32)은 모두, 적은 량의 렌즈 재료가 이동되어야 하고 이들을 이동시키는데 사용된 메커니즘이 간단히 구성될 수 있도록 단일물(singlet)이다. 특히, 무게에 있어서 가장 가벼운 렌즈(31)는 이동 가능한 렌즈이다. 이동 가능한 렌즈들 중 적어도 하나의 직경은 최대 상 직경의 40% 보다 작고, 특히, 25% 보다 작은 것으로 정해질 수 있다. 도 3으로부터, 제 2 렌즈(31)는, 물체에 가장 가까운 위치(35)(제 1 줌 위치)와 상에 가장 가까운 위치(36)(제 3 줌 위치) 사이에서 상기 렌즈를 이동시키기 위해, 줌 시스템의 전체 길이의 5% 보다 작은 길이에 해당하는 단지 약 55mm 만큼 축 방향으로 이동되어야 한다는 것을 알 수 있다. 제 3 렌즈(32)는, 물체에 가장 가까운 위치(37)(제 1 줌 위치)와 상에 가장 가까운 위치(38)(제 6 줌 위치) 사이에서 상기 렌즈를 이동시키는데 있어서, 줌 시스템의 전체 길이의 10% 보다 작은 길이에 해당하는 120mm 보다 작은 길이만큼 이동된다. 이는, 이동 가능한 렌즈들의 가벼운 무게와 함께, 이들 렌즈들을 이동시키는데 적은 량의 에너지가 요구될 것이라는 점을 의미한다.
도 3으로부터, 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 이동 곡선들 사이에 간단하고 선형적인 관계가 없다는 것을 또한 쉽게 알 수 있다. 반대로, 보다 큰 렌즈(32)의 위치는, 가장 작은 직경의 조명 영역을 생성하는 제 1 줌 위치로부터 가장 큰 직경의 조명 영역을 생성하는 제 6 줌 위치로 전환할 때 상 평면을 향해 더 가까이 연속적으로 이동되는 반면, 이들 렌즈들 중 보다 작은 렌즈(31)의 위치는 제 1 줌 위치로부터 제 2 줌 위치 전환할 때 상을 향해 이동되고, 제 2 줌 위치로부터 제 3줌 위치로 전환할 때 실질적으로 변하지 않고 그대로 있으며, 그런 후 제 3 줌 위치로부터 제 6 줌 위치로 전환할 때 물체 평면(6)을 향해 이동되는데, 이는 이동 가능한 렌즈들(31,32)에 대해 별개의 구동장치들을 이용함으로써 또는 이들 렌즈들을 결합하기 위한 비선형 메커니즘을 이용함으로써 성취될 수 있다. 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 쌍 사이의 공기 공간의 길이는 상기 공기 공간 내의 상의 높이에 대략 비례한다는 것을 알 수 있는데, 이는 상기 렌즈들의 운동의 제어를 단순화시킬 수 있다.
이동 가능한 렌즈와 고정된 렌즈 사이의 축 방향 거리는 이동 가능한 렌즈의 최대 이동 거리의 2배를 항상 초과하고 있다는 것을 알 수 있는데, 이는 이동 가능한 렌즈들에 대한 구동 메커니즘을 설치하는데 이용할 수 있는 충분한 양의 공간을 남겨둔다. 상기 이동 가능한 렌즈들(31,32)은 줌 시스템(7)의 중앙 삼등분 영역 내에 위치하는데, 이는 이들 이동 가능한 요소들이 이동할 수 있는 가이드 레일을 설치하는데 이용할 수 있는 충분한 공간을 남겨둔다. 충분한 공간은, 그래티큘러 광학소자(5)를 바꾸기 위한 선택적 장치를 수용하기 위해 및/또는, 만약 존재한다면, 줌 시스템 내에 존재할 수도 있는 편향 미러(편향 미러는 고정된 렌즈들(33,34) 사이에 배치될 수 있다)를 수용하기 위해 상기 가이드 레일을 수용하는 공간의 축 방향의 바깥에도 남아 있다. 어떠한 고정된 렌즈들도 이동 가능한 렌즈들 사이에 위치하지 않는데, 이는 이들 렌즈들의 이동 길이에 대한 제약을 제거한다. 몇몇 특정 줌 위치의 경우에는, 몇몇 다른 줌 위치의 경우에 제 2 이동 가능한 렌즈(32)가 배치되었던 위치에 제 1 이동 가능한 렌즈(31)가 위치할 수도 있는데, 이는, 관련된예시적인 실시예의 경우에 최소 상 직경의 적어도 25%가 될, 이동 가능한 렌즈들 사이에 유지되는 최소 거리가 항상 존재하도록 줌 시스템을 설계하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 상기 이동 가능한 렌즈들은, 적어도 원리적으로 높은 가속도에서 발생할 수도 있는 오버슈팅(overshooting)으로 인한 충돌을 방지할 수 있도록 언제나 최소 거리만큼 떨어져 있을 것이다. 이는 동작에 있어서 줌 시스템의 신뢰성을 향상시킬 것이다.
이동 가능한 렌즈들 중 보다 큰 렌즈는 줌 위치들 사이를 전환할 때 중간 동공 상(25) 근방을 통과한다는 것을 또한 알 수 있다. 상기 중간 동공 상은, 제 1 줌 위치의 경우 제 3 렌즈(32)의 상(image) 측에 놓여 있으며, 제 2 줌 위치의 경우 제 3 렌즈(32) 내에, 다른 모든 줌 위치의 경우 제 3 렌즈(32)의 물체 측에 놓여 있다. 제 3 렌즈(32)의 입사면(F6)이 중간 동공 상의 근방을 통과하여 지나가는 비구면 표면이기 때문에, 상기 비구면 표면은, 주어진 줌 위치의 경우에서 조명 필드의 크기 및 입사각에 대한 상 평면(8) 상의 복사조도 분포의 의존성을 교정하는데 활용될 수도 있는 줌 시스템에 의해 획득될 수 있는 결상 성능에 특히 강한 영향을 줄 수 있다.
본 발명에 따른 줌 시스템의 특별한 특징은 또한 상기 줌 시스템의 굴절능 분포로부터 명확해 진다. 양의 굴절능을 갖는 축 방향으로 고정된 렌즈 또는 렌즈군 다음에는 음의 굴절능을 갖는 축 방향으로 이동 가능한 렌즈 또는 렌즈군이 있다. 상기 렌즈 또는 렌즈군 다음에는 양의 굴절능을 갖는 축 방향으로 이동 가능한 렌즈 또는 렌즈군과 양의 굴절능을 갖는 축 방향으로 고정된 렌즈 또는 렌즈군이있는데, 여기서 상기 제 2 고정된 렌즈군의 굴절능은 바람직하게는 제 1 고정된 렌즈군의 굴절능을 초과하며, 바람직하게는 상기 제 1 렌즈군의 굴절능의 적어도 3배이다. 이러한 굴절능 분포는 중간 필드 상(27)의 위치에서 물체의 크기에 비해 상술한 매우 낮은 상 높이로 반영된다. 또한, 각각의 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 굴절능은 고정된 렌즈들 또는 렌즈군들의 굴절능을 초과하며, 특히, 고정된 렌즈들 또는 렌즈군들의 굴절능의 2배 이상이라는 점이 현저한데, 이는 이동 가능한 렌즈들의 근방에 상당한 광학적 영향을 집중시키며, 이는 이동 가능한 렌즈들의 짧은 이동 거리로 상 크기에 있어서의 큰 변화를 얻는데 도움이 된다. 각각의 이동 가능한 렌즈들(31,32)의 굴절능은 전체 시스템의 굴절능을 초과하며, 특히, 전체 시스템의 굴절능의 10배 또는 그 이상일 수도 있다. 이는 또한 이동 가능한 렌즈들 근방에서 짧은 이동 거리로 광학적 영향을 양호하게 집중시키는 것에 반영된다.
이러한 굴절능 분포는 그 성질상 줌 시스템의 축 중앙점에 대해 대략적으로 대칭이다. 이는 상기 줌 시스템의 광학기기 내의 상대적으로 "느슨한" 빔 유도를 얻을 수 있게 하는데, 그것은, 다른 이유들 중에서도 특히, 줌 시스템의 광학적 표면에 부딪치는 복사선(radiation)의 최대 입사각 i가 어떠한 줌 위치에 대해서도 44°(sin i < 0.69)이거나 그 이하라는 사실로부터 명백할 것이다. 여기서, "입사각"은 입사점에서의 광빔의 입사 방향과 광학적 표면에 대한 국소적인 수직선 사이의 각도로서 정의된다. 이러한 낮은 입사각은 결상 오차를 회피하는데 유리하며, 가장 중요하게는, 적절한 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)을 사용하는 렌즈들의 광학적 표면들을 효과적으로 반사 방지 코팅할 수 있게 한다. 이는 전체 시스템의 투과율(transmittance)을 증가시키고 산란광(stray light)을 제거할 수 있게 할 것이다.
상기 상대적으로 "느슨한" 빔 유도는 또한 시스템의 초점 거리로부터도 명백하다. 도시된 실시예의 경우에, 줌 시스템의 초점 거리는, 최소 상 직경을 생성하는 줌 위치(제 1 줌 위치)의 경우 f1= 308mm이고, 최대 상 직경을 생성하는 줌 위치(제 6 줌 위치)의 경우 f2= 2,031mm이다. 이는, 최소 상 직경을 생성하는 초점 거리 f1을 최대 상 직경을 생성하는 초점 거리 f2및 특히 유리한 것으로 인식된 시스템의 전체 길이(OL)와 관련 짓는 초점 거리에 관한 조건에 따르는데, 상기 조건에 따르면 상기 전체 길이가 f1을 초과하는 경우, 특히, f1의 적어도 3배인 경우 및/또는 상기 전체 길이가 f2보다 작은 경우, 특히, f2의 1/2 보다 작은 경우에 특히 유리하다.
제 1 렌즈(30)는 광축(3)에 수직인 서로 수직한 축들을 따라 이동될 수도 있도록 탑재된다. 줌 시스템은, 제 1 접근에 대해, 상기 제 1 렌즈의 광축으로부터의 편심(decentering)이 단지 상 필드의 오프셋을 생성하도록 설계된다. 전형적인 편심은 수분의 1mm 내지 수 mm의 범위일 수 있다. 이러한 편심은, 예컨대, 광학소자들 및/또는 그들의 마운팅의 공차(tolerance)에 기인하는 상 필드의 변위를 감소시키거나 또는 완전히 보상하는데 활용될 수 있다.
상기 제 1 렌즈(30)는 또한 줌 시스템의 전체 길이의 15% 또는 그 이하에 해당하는 물체 평면(6)으로부터의 거리에서 물체 평면(6)에 가까이 위치하는데, 이는 가스 퍼징(gas purging) 방식을 사용하여 그래티큘러 광학소자(5)와 줌 시스템(7) 사이의 공간을 청소하는데 도움이 되며, 또한 좁은 경계 구역들을 갖는 상 평면에서 에너지 분포를 요구하는 수차, 특히, 구면 수차의 교정을 단순화시킨다. 상기 줌 시스템은 물체 단부에서의 복사조도 분포, 예컨대, 필드 크기, 필드 형태, 개구수 및 주요광선의 방향에 맞도록 조정될 수도 있다. 특히, 상기 줌 시스템의 기초를 이루는 기본 원리는, 물체 평면에서의 텔레센트릭 복사조도 분포가 균일한 복사조도 분포로 대체된다면 변하지 않고 유지될 것이다.
본 발명은 또한 줌 시스템의 렌즈들의 위치를 변경하지 않고 상 평면(8)에서의 복사조도 분포를 변경시키는 방법을 포함한다. 줌 시스템의 입사 단부에서 레이저의 복사조도 분포의 기울임 및/또는 편심은, 관련된 줌 위치에 관계 없이, 줌 시스템의 상 평면에서 복사조도 분포의 일정한 상(image)의 변위 및 일정한 각도의 기울기를 설정하는데 활용될 수도 있다는 것이 발견되었다. 여기서 "기울임"은 조명 시스템의 광축에 대해 각을 이루도록 레이저 빔의 전파 방향을 변경시키는 것으로 정의된다. 줌 시스템의 입사 단부에서 복사조도 분포의 "편심"은 광축에 수직한 방향을 따른 복사조도 분포를 변위시키는 것으로 정의된다.
상기 기울임 및/또는 편심에 추가하여, 또는 그 대신에, 조명 장치에 입사하는 레이저 복사선의 수렴/발산을 조작하거나 재조정하는 것은 주어진 줌 위치에 대한 상 평면의 축 방향 위치(z-축을 따른 위치)를 변경시키는 것을 가능하게 할 것이다. 여기서 제안된 입사 레이저 빔의 수렴/발산을 변경시키는 것에 의한 z-축을따른 상 평면(8)의 위치 조작은 줌 시스템의 상 평면(8)의 축 방향 위치를 조정하거나 설정하는데 활용될 수도 있다. 줌 시스템에 입사하는 레이저 복사선의 수렴/발산은, 예컨대, 줌 시스템을 향한 빔 경로에서 광학소자들을 삽입함으로써 및/또는 이동시킴으로써, 예컨대, 렌즈들을 삽입함으로써 및/또는 이동시킴으로써 및/또는 빔 확대기(4)를 사용하여 빔 발산을 조작함으로써 변경될 수도 있는데, 이는, 레이저 복사선의 주요광선이 더 이상 실질적으로 서로 평행하지 않고 수렴하는 것을 제공할 수 있을 것이며, 이는 거의 점 상태(point-like)의 광원의 위치를 무한대로부터 유한한 거리까지 이동시킬 것이다. 이러한 수렴/발산의 도입은, 국부적으로 변하지 않는 주어진 주요광선에 대한 스톱(stop) 또는 각 복사조도 분포(angular irradiance distribution)를 도입하는 DOE나 그와 유사한 것을 사용한 스톱의 도입과는 구별되어야 한다. 이러한 방법은, 예컨대, 줌 시스템에 대한 어떠한 구조적인 변경도 없이, 설치된 줌 렌즈들의 다양한 줌 위치에 대해 상 평면(8)의 위치를 상관시키는데 유용하다. 예컨대, 주어진 줌 위치에 대해서 0.1mrad 만큼 입사 레이저 빔의 주요광선의 방향을 변경시키는 것은 상 평면(8)을 약 10mm 만큼(제 1 줌 위치의 경우) 그리고 500mm 만큼(제 5 줌 위치의 경우) 축 방향으로 변위시킬 것인데, 이는 줌 시스템의 전체 길이의 약 1% 및 50% 범위의 변위에 각각 해당하는 것이다. 따라서, 가장 큰 조명 영역을 생성하는 줌 위치와 관련된 상 평면의 위치는, 최소 조명 영역을 생성하는 상 평면의 위치와는 사실상 독립적으로 변경될 수도 있다. 이러한 방법은 관련된 줌 시스템의 종류에 관계 없이 다른 조명 장치들에서도 역시 활용될 수 있다.
표면 번호 r(mm) d(mm) hmax(mm)
F1 0.0 144.29 16.50
F2 376.148 8.00 20.41
F3 -484.148 307.053 20.40
F4 -64.925 4.00 12.15
F5 93.605 5.10 12.46
F6 52.433 21.00 25.46
F7 -59.443 317.642 25.38
F8 -2538.89 23.00 46.76
F9 -89.597 240.065 48.88
F10 800.00 40.00 56.33
F11 0.0 110.00 56.07
표면 번호 ConicityConstant, k C1 C2 C3 C4
F6 -0.50178 -2.3893 e-06 -1.02488 e-09 7.7479 e-13 -1.0364 e-16
F9 1.32194 2.4680 e-07 1.4767 e-10 -4.4164 e-14 1.667 e-17
표면 번호 제1줌위치 제2줌위치 제3줌위치 제4줌위치 제5줌위치 제6줌위치
F3 307.05 358.51 362.07 352.29 345.10 338.04
F5 5.10 24.12 46.02 67.84 79.15 89.34
F7 317.64 247.17 221.70 209.66 205.55 202.42
본 발명은 마이크로 리소그래피 투영 시스템의 조명 장치를 위한 줌 시스템을 기초로 기술되었다. 그러나, 본 발명은 그러한 응용에 한정되지는 않는다. 본 발명에 따른 줌 시스템은 영상 시스템(imaging system), 예컨대, 사진기용 줌 렌즈로서도 역시 사용될 수 있다. 여기서 기술된 조명 시스템과 함께 그 응용을 하는데 있어서, 상기 시스템의 성질은 시스템의 복사조도 분포의 균일성, 시스템의 에지 폭, 시스템의 텔레센트릭성 등을 특징으로 한다. 이러한 특징들은 시스템의 영상광학기를 특징짓는 결상 오차들과 직접적으로 대응한다. 예컨대, 시스템의 복사조도 분포의 균일성은 왜곡, 즉, 상의 왜곡에 대응한다. 시스템의 에지 폭은 상의 선명도(sharpness) 또는 영상 광학기의 공간적인 해상도에 대응한다. 영상 시스템의 경우에, 텔레센트릭성은, 시스템의 상 평면에 위치하는 검출기, 예컨대, 감광층이 상이한 입사 방향으로부터 오는 광에 대해 다르게 반응하는 경우에만 필수적인 요구사항일 것이다. 시스템의 비네팅(vignetting) 없음은 노출될 필름이 위치하는 상 필드의 위로부터의 조명을 균일하게 하는 것과 동일하다.

Claims (46)

  1. 줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 노광 시스템의 조명 장치용 줌 시스템에 있어서,
    광축(3)을 따라 배치되고, 물체 평면(6)과 상기 물체 평면의 푸리에 변환된 평면인 상 평면(8)을 한정하는 복수의 렌즈들을 포함하고,
    상기 렌즈들 중 적어도 하나는 상 평면(8)에 놓여 있는 조명 영역의 크기를 변화시킬 수 있도록 광축(3)을 따라 이동 가능한 렌즈(31,32)이며,
    제 1 중간 상 평면(25)은 상기 상 평면과 공액 쌍을 이루고, 상기 상 평면의 푸리에 변환인 제 2 중간 상 평면(27)은 상기 물체 평면과 상 평면 사이에 놓여 있으며, 상기 렌즈들(31,32) 중 적어도 하나는 상기 중간 상 평면들(25,27) 중 적어도 하나의 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 렌즈들(31,32) 중 적어도 하나는 상기 중간 상 평면들(25,27) 중 적어도 하나의 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 상 평면들(25,27) 중 적어도 하나의 위치는 이동 가능한렌즈들(31,32)을 이동시킴으로써 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈들(32) 중 적어도 하나는 상기 줌 시스템의 제 1 줌 위치의 경우에 중간 상(25)의 상(imgae) 측에 배치되어 있으며, 상기 줌 시스템의 제 2 줌 위치의 경우에 상기 중간 상(25)의 물체 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간 상 평면은 동공 중간 상 평면인 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    전송된 빔의 발산은 상기 제 1 중간 상 평면(25)의 근방에서 크게 변하며, 전송된 빔의 직경은 상기 제 2 중간 상 평면(27)의 근방에서 크게 변하는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 중간 상 평면(27)(필드 중간 상 평면)에서의 최소 빔 높이는 물체 평면(6)에서의 빔 높이의 50% 보다 작고, 특히, 20% 보다 작은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 렌즈들의 최대 이동 범위는 줌 시스템(7)의 전체 길이의 약 10% 보다 크지 않으며 및/또는 크더라도 상기 상 평면에서의 최대 조명 가능 직경과 같은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 렌즈들 중 적어도 하나는, 줌 시스템의 전체 길이의 약 5% 보다 크지 않은 최대 이동 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    이동 가능한 렌즈(31,32)와 고정된 렌즈(30,33) 사이의 거리는 상기 관련된 이동 가능한 렌즈의 최대 이동 범위를 항상 초과하는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 이동 가능한 렌즈(31,32)는 단일물(singlet) 렌즈인 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 이동 가능한 렌즈들(31,32)은 상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이의 중앙 삼등분 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 평면(8)에서의 조명 영역의 최대 직경은 줌 시스템의 전체 길이의 약 10% 보다 작은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    이동 가능한 렌즈들(31,32) 사이의 최소 거리는 상기 물체 평면에서의 최대 조명 가능 직경의 적어도 25%인 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    무게가 최소인 렌즈는 이동 가능한 렌즈(31)인 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  16. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    고정된 렌즈들은 이동 가능한 렌즈들(31,32) 사이에 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  17. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 평면(8)에 놓여 있는 조명 영역의 최소 크기에 대한 상기 영역의 최대 크기의 비(확대 계수)(D)는 적어도 4이며, 상기 확대 계수는 바람직하게는 5 보다 크거나 5와 같은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  18. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 렌즈들 중 적어도 하나는, 줌 시스템의 상 평면(8)에서의 최대 조명 가능 직경의 50% 보다 작은, 특히, 25% 보다 작은 최대 조명 가능 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  19. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    어떠한 줌 위치에 대해서도 렌즈 직경의 적어도 80%, 특히, 적어도 90%인 직경을 갖는 조명 영역을 갖는 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈(31) 및/또는 적어도 하나의 고정된 렌즈(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  20. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 영역이 렌즈 직경의 약 60% 내지 약 100% 범위의 광범위한 가변 직경을 갖는 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈(32) 및/또는 적어도 하나의 고정된 렌즈(33,34)가 제공되며, 여기서 상기 렌즈의 직경은 바람직하게는 평균 렌즈 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  21. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 줌 위치 사이를 전환할 때 상이한 이동 곡선을 따라 이동 가능한 제 1 이동 가능한 렌즈(31) 및 적어도 제 2 이동 가능한 렌즈(32)가 제공되는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 이동 가능한 렌즈(31) 및 제 2 이동 가능한 렌즈(32)의 운동은, 상기 렌즈들 사이의 공기 공간의 길이가 상기 렌즈들 근방의 상의 높이에 거의 비례하도록 결합된 또는 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  23. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 비구면 표면(F6,F9)을 갖는 적어도 하나의 광학적 구성요소(32,33)가 상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  24. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 비구면 표면(F6)을 갖는 적어도 하나의 광학적 구성요소(33)는 중간 상(25)의 근방에 배치되어 있는 또는 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  25. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 비구면 표면(F6)을 갖는 적어도 하나의 이동 가능한 광학적 구성요소(32)는 상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  26. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 고정된 렌즈(33) 및 적어도 하나의 이동 가능한 렌즈(32)는 적어도 하나의 비구면 표면(F9,F6)을 가지며, 및/또는 모든 렌즈들 중 1/3 이상은 비구면 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  27. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    필드 중간 상(27)을 둘러싸는 강하게 조명된 근시야(near field) 내에는 어떠한 광학적 재료들도 배치되지 않으며, 상기 근시야는 바람직하게는 어떠한 줌 위치에 대해서도 광학적 재료들을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  28. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    광학적 표면에 입사되는 광의 에너지 밀도는, 상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에 배치된 어떠한 광학적 표면들에 대해서도 물체 평면(6)에서의 발광 에너지 밀도(luminous energy density)를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  29. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 적어도 하나(30)는, 줌 시스템의 광축(3)에 대해 횡 방향으로 편심 될 수 있도록 탑재되는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  30. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 광학소자(30)는 상기 물체 평면(6)의 근방에 배치되어 있으며, 상기 물체 평면(6)과 상기 광학소자(30) 사이의 거리는 바람직하게는 줌 시스템의 전체 길이의 15% 보다 작은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  31. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 줌 시스템의 상 단부(image end)는 텔레센트릭한 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  32. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 줌 시스템은 어떠한 비네팅(vignetting)도 없이 충분히 동작하는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  33. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 평면(6)과 상 평면(8) 사이에는 20개 보다 적은 광학적 표면, 특히, 15개 보다 적은 광학적 표면이 제공되며, 상기 줌 시스템은 바람직하게는 단지 10개의 광학적 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  34. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정된 렌즈들(33,34) 사이에는 편향 미러(deflecting mirror)를 통합시키기 위한 공간이 제공되며, 광선의 입사각은 상기 공간의 근방에서 바람직하게는 10°보다 작고, 특히, 7°보다 작은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  35. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 평면에서의 조명 영역의 최소 직경 f1과 최대 직경 f2는, 줌 시스템의 전체 길이(OL)에 대하여 다음의 조건들 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
    OL > f1, 특히, OL > 3f1
    OL < f2, 특히, OL < f2/2
  36. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    양의 굴절능을 가지는 고정된 렌즈, 음의 굴절능을 가지는 이동 가능한 렌즈, 양의 굴절능을 가지는 이동 가능한 렌즈, 및 양의 굴절능을 가지는 고정된 렌즈가 광학기기열 내에 서로 잇따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  37. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 이동 가능한 렌즈가 제공되며, 상기 제 2 이동 가능한 렌즈(32)의 굴절능은 상기 제 1 이동 가능한 렌즈(31)의 굴절능의 적어도 3배인 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  38. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 이동 가능한 렌즈는, 모든 고정된 렌즈의 굴절능을 초과하는, 특히, 모든 고정된 렌즈의 굴절능의 적어도 2배인 굴절능을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  39. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의, 바람직하게는 모든, 이동 가능한 렌즈는 전체 줌 시스템의 굴절능을 초과하는 굴절능을 가지며, 특히, 바람직하게는 전체 줌 시스템의 굴절능의 적어도 5배 또는 10배인 굴절능을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  40. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    광학적 표면에 입사되는 복사선(radiation)의 최대 입사각은 50°보다 작으며, 특히, 45°보다 작은 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  41. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 평면(8)에서의 광빔은 어떠한 줌 위치에 대해서도 0.055 보다 작은 개구수를 갖는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  42. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 줌 시스템은 광축(3)에 따른 상기 상 평면(8)의 축 방향 위치를 조절하기 위한 수단을 구비하며, 상기 조절 수단은 바람직하게는 광원(2)으로부터의 복사선의 수렴/발산을 변경시키기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 시스템.
  43. 조명 시스템에 의해 공급된 조명의 간섭성(coherence)을 변경시키기 위한 줌 시스템을 구비한 마이크로 리소그래피 투영 노광 시스템용 조명 시스템(1)에 있어서,
    상기 줌 시스템은 제 1 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 따라 구성된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  44. 제 43 항에 있어서,
    초점 조절용 회절격자(focusing grating)의 상이 상기 줌 시스템 내부에 생성되도록 하는 타입의 상기 초점 조절용 회절격자를 생성하도록 설계된 그래티큘러(래스터) 광학소자(5)가 상기 줌 시스템의 상기 물체 평면(6)에 배치되어 있으며, 여기서 상기 초점 조절용 회절격자의 상 근방에는 어떠한 광학적 재료들도 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 줌 시스템은 물체 평면(6)과 상 평면(8)을 가지며, 상기 상 평면(8)의 축 방향 위치를 조절하기 위한 수단이 제공되고, 상기 조절 수단은 바람직하게는, 조명 시스템의 광원(2)으로부터의 복사선이 줌 시스템에 입사하기 전에, 상기 복사선의 이동 방향을 따라 상기 복사선의 수렴/발산을 변경시키기 위한 수단들을 제공하는 것을 특징으로하는 조명 시스템.
  46. 반도체소자 및 다른 종류의 초소형 장치(microdevice)들을 제조하는 방법에 있어서,
    선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따라 구성된 줌 시스템(7)을 포함하는 조명 장치(1)를 사용하여 투영 렌즈의 물체 평면에 배치된 레티클(16)을 조명하는 단계; 및
    감광성 기판 위에 레티클을 결상시키는 단계;를 포함하며,
    상기 레티클을 조명하는 단계를 포함하는 상기 단계는, 줌 시스템의 광축을 따라 줌 시스템의 적어도 하나의 렌즈를 이동시킴으로써 레티클에 입사된 광빔의 특성을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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