KR20040089688A - 굴절투사렌즈 - Google Patents

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KR20040089688A
KR20040089688A KR10-2004-7013547A KR20047013547A KR20040089688A KR 20040089688 A KR20040089688 A KR 20040089688A KR 20047013547 A KR20047013547 A KR 20047013547A KR 20040089688 A KR20040089688 A KR 20040089688A
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lens
refractive
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projection lens
convex surface
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KR10-2004-7013547A
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빌헬름 울리히
러셀 후다이마
한스-위르겐 로슈탈스키
칼-하인쯔 슈스터
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칼 짜이스 에스엠테 아게
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Abstract

본 발명은 굴절투사렌즈를 개시한다. 상기 굴절투사렌즈는 0.7 이상의 개구수(NA)를 가지며, 제1 볼록면, 제2 볼록면, 및 상기 두 개의 볼록면 사이에 배치된 웨이스트(waist)로 이루어지며, 상기 제1 볼록면은 최대직경(D1)을 가지고 상기 제2 볼록면은 최대직경(D2)을 가지며 0.8 < D1/D2< 1.1인 것을 특징으로 한다.

Description

굴절투사렌즈{Refractive projection lens}
이러한 단일 웨이스트 시스템은 예를 들어, US60/160799, EP 1 061 396 A2, 및 EP 1 139 138 A1 또는 WO 01/23933 - WO 01/23935호에 알려져 있다. 이러한 특허명세서로부터, 제1 물체측 렌즈 또는 제1의, 두 개의 제1 물체측 렌즈가 음의 굴절력을 갖는 것을 이미 알 수 있다. 또한, 이러한 명세서로부터, 비구면 렌즈를 사용함으로써 상(像)의 품질이 향상되는 것을 알 수 있다. 투사렌즈를 사용함으로써 얻을 수 있는 해상도는 상기 투사렌즈의 상(像)측 개구수에 비례하여 증가할 뿐만 아니라 노광파장에 반비례하므로, 해상도를 증가시키기 위해 가능한한 큰 개구수를 구비한 투사렌즈를 제공하기 위한 노력에 주목하여 왔다.
또한, 마이크로리소그래피에서 투사렌즈에 제안된 요구사항을 충족시키기 위해서, 고품질의 선택된 물질을 사용하는 것이 필요하다. 특히, 불화물질은 현재, 요구된 품질의 제한된 범위내에서만 사용할 수 있다. 따라서, 193nm의 노광파장에서, 색 수차 보상을 위해서 몇 개의 불화칼슘 렌즈가 상기 파장에 대해 설계된 투사렌즈에 사용된다. 또한, 물성이 조밀하지 않은 불화칼슘 렌즈를 웨이퍼 바로 앞에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 빛의 전파방향에서 제1 볼록면, 웨이스트(waist), 및 제2 볼록면으로 이루어지는 마이크로리소그래피 굴절투사렌즈에 관한 것이다. 이러한 종류의 굴절투사렌즈를 단일 웨이스트 시스템이라고도 부른다.
도 1은 투사노광장치를 도시하고,
도 2는 193nm 파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 3은 193nm 노광파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 4는 193nm 파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 5는 157nm 노광파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 6은 193nm 파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 7은 193nm 노광파장에 대한 투사렌즈를 도시하며,
도 8은 193nm 파장에 대한 투사렌즈를 도시하고,
도 9는 193nm 노광파장에 대한 투사렌즈를 도시한다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
101 투사노광장치
103 조명부
105 투사렌즈
107 광축
109 마스크
111 마스크 홀더
113 상(像)면
115 웨이퍼, 기판
117 기판 홀더
119 시스템 조리개
121 렌즈부
123 제1 볼록면
125 웨이스트
127 제2 볼록면
129 가장 좁은 수축부의 위치
본 발명은 물질의 사용을 줄임으로써 높은 개구수를 가지며 제조비용을 줄일 수 있는 굴절투사렌즈를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적은 특히 제2 볼록면의 최대직경을 줄임으로써 달성될 수 있다.
발산렌즈, 특히, 세 개의 네가티브 렌즈(negative lens)를 상기 투사렌즈의 진입영역에 배치함으로써, 상기 투사렌즈를 축소하는 데에 기여한다. 이는, 바람직하게는 상기 투사렌즈의 투사노광장치에 필요한 공간요구에 영향을 미친다. 또한, 상기 투사렌즈를 축소하는 것은 사용된 렌즈의 축소를 의미한다. 따라서, 사용된 물질 및 제조비용을 줄일 수 있게 된다.
상기 투사렌즈의 말단영역에서 고개구수에 의해 발생한 고차수의 구면수차를 보상하기 위해서, 음의 굴절력을 가지며 웨이스트(waist)의 가장 좁은 수축부와 조리개 사이에 배치된, 심하게 굽어진 메니스커스(meniscus) 렌즈를 제공하는 것이 바람직하다.
상기 메니스커스 렌즈는 물체로 향한 측면에서 볼록표면을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 웨이스트의 가장 좁은 수축부와 상기 조리개 사이에, 볼록한 렌즈표면이 서로 대향한 두 개의 메니스커스 렌즈를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 시스템 조리개를 배치하기 위해 상기 제2 볼록면에 자유영역을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 자유영역을 제공함으로써, 축방향으로 이전할 수 있는 조리개를 제공할 수 있다.
또한, 상기 조리개를 배치하는 데에 사용가능한 이와같은 구조공간에서 아무런 문제없이 굽어진 조리개를 사용할 수 있다.
상기 렌즈로 떨어지는 광선 또는 상기 렌즈를 떠나는 광선의 입사각 및 출사각이 60°보다 작도록 상기 렌즈표면을 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 방식은 특히 바람직하게는, 상기 렌즈의 사용가능한 코팅(coating)에 영향을 미치거나, 상대적으로 간단한 코팅이 반사방지코팅(antireflection coating)으로 제공될 수 있다. 이는, 반사방지코팅과 같은 코팅의 효율이 특히 입사광선의 입사각에 좌우되기 때문이다.
또다른 바람직한 방식은 추후 종속항에 개시되어 있다.
본 발명은 이하 실시예를 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예는 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
우선, 마이크로리소그래피의 투사노광장치(101)의 기본 구조가 도 1에 도시되어 있다. 상기 투사노광장치(101)는 조명부(103)와 투사렌즈(105)를 구비한다. 상기 투사렌즈(105)는 개구부 조리개(aperture diaphragm)(119)를 구비한 렌즈부(121)를 포함한다. 여기서, 상기 렌즈부(121)에 의해 광축(107)이 정의된다. 상기 조명부(103)와 상기 투사렌즈(105) 사이에는, 마스크 홀더(111)에 의해 광 경로(beam path)에서 지지되는 마스크(109)가 배치된다. 마이크로리소그래피에 사용된 이와 같은 마스크(109)는 상기 투사렌즈(105) 또는 상기 렌즈부(121)에 의해 인수(factor) 10까지, 특히 대략 인수 4까지 상(像)면(113) 위에서 감소되어 이미지화(imaging)되는 마이크로미터-나노미터 구조를 갖는다. 상기 상(像)면(113)에서는 기판 홀더(117)에 의해 배치된 기판 또는 웨이퍼(115)가 지지된다. 여전히 해상가능한 최소 구조는 노광에 사용된 빛의 파장과, 상기 투사렌즈(105)의 상(像)측 개구수(NA)에 따라 달라진다. 여기서, 상기 투사노광장치(101)의 최대 도달가능한 해상도는 감소하는 파장과 상기 투사렌즈(105)의 증가하는 상(像)측 개구수에 따라 증가한다.
도 2 내지 도 5에는 상기 투사렌즈(105)의 가능한 렌즈부(121)가 상세히 도시되어 있다. 디자인(design)이라고도 부를 수 있는 상기 도시된 렌즈부(121)는 0.85 또는 0.9의 상(像)측 개구수를 구비한다. 도 2 내지 도 4 및 도 6 내지 도 9에 도시된 디자인은 193nm의 노광파장에 대해 설계되어 있다. 도 5에 도시된 투사렌즈는 157nm의 노광파장에 대해 설계되어 있다. 수차(收差)가 매우 작게 발생하여 70nm까지의 구조 폭이 해상될 수 있는 점은 이러한 모든 설계에 대해 일반적 사항이다. 여기서, 한편으로는, 파면결함(wavefront error)이 노광에 사용된 빛의 파장의 5/1,000보다 작고, 다른 한편으로는, 왜곡(distortion)이 1nm보다 작다. 종방향 색 수차는 380nm/pm보다 작다. 이와같이 이미지화(imaging)가 매우 양호하게 보정되는 26 x 10.5mm2의 최대 필드크기는 마이크로리소그래피에서 생산적으로 사용할 수 있다. 상기 필드크기 또는 필드형태를 구성함으로써, 이러한 렌즈부를 구비한 상기 투사렌즈를 특히 리소그래피(lithography) 주사장치에 사용하기에 적합하다.
도 2 내지 도 9에 도시된 렌즈부(121)의 우수한 광학적 특성을 상세히 살펴보기 전에, 우선 상기 렌즈부(121)의 기본구조를 상세히 설명한다. 광 빔의 전파방향에서, 상기 렌즈부(121)는 제1 볼록면(123), 웨이스트(125), 및 제2 볼록면(127)을 구비한다. 상기 웨이스트(125)는 가장 좁은 수축부의 위치(129)를 포함한다. 시스템 조리개(119)는 상기 제2 볼록면(127)에 배치된다.
상기 렌즈부(121)는 5개의 렌즈군(LG1 내지 LG5)으로 분할될 수도 있다. 제1 렌즈군(LG1)은 렌즈 표면(2 내지 7)을 갖는 세 개의 네가티브 렌즈(negative lens)를 포함한다. 상기 제1의, 두 개의 네가티브 렌즈는 물체측으로 굽어져 있는 것이 바람직하다. 상기 제1의, 세번째 네가티브 렌즈는 상(像)측으로 굽어진 메니스커스(meniscus) 렌즈인 것이 바람직하다. 상기 제1 렌즈군(LG1)에는 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(LG2)이 연결된다. 이때, 상기 제1 볼록면(123)의 최대직경을 갖는 렌즈가 상기 제2 렌즈군(LG2)에 배치된다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 양의 굴절력을 갖는 렌즈만을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2 렌즈군(LG2)에는 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군(LG3)이 연결된다. 상기 제3 렌즈군(LG3)은 음의 굴절력을 갖는 적어도 세 개의 연속적인 렌즈를 포함한다. 제4 렌즈군(LG4)은 상기 제3 렌즈군(LG3)과 연결되고 양의 굴절력을 갖는다. 상기 제4 렌즈군(LG4)은 상기 시스템 조리개(119) 앞에서 끝난다.
상기 시스템 조리개(119) 뒤에 배치된 렌즈들에 의해 제5 렌즈군(LG5)이 형성되며, 상기 제5 렌즈군은 마찬가지로 양의 굴절력을 갖는다. 상기 제5 렌즈군(LG5)은 상기 제2 볼록면(127)에서 최대직경을 갖는 렌즈를 포함한다. 이때, 상기 직경은 D2로 나타낸다.
이러한 모든 예들은 파면의 우수한 보정에 의해 특징지워진다. 발생하는 상의 수차는 파장의 5/1,000보다 작은 값으로 보정된다. 주 광선의 왜곡은 1nm보다 작은 값으로 보정된다.
상기 전술한 굴절력 분할의 바람직한 효과는 비구면을 사용함으로써 증가한다. 상기 제1 렌즈군(LG1)내의 발산렌즈상의 두 개의 비구면은 주로 왜곡의 보정에 기여할 뿐만 아니라, 최외곽 필드 포인트(field point)의 주 광선의 물체측 및 상(像)측 원동심성(telecentricity)에 기여한다.
상기 제3 렌즈군(LG3)은 약하게 발산하는 메니스커스 렌즈로 시작되며, 상기 메니스커스 렌즈의 볼록면은 상기 마스크(109)로 향해 있다. 상기 메니스커스 렌즈에는 양의 굴절력을 갖는 렌즈와 강하게 발산하는 적어도 두 개의 양면 볼록렌즈가 연결된다. 상기 제2 렌즈군(LG2)에 비구면이 구비되는 경우, 상기 비구면은 상기웨이퍼(115)로 향한 오목표면에 배치된다. 개구수차 및 코마(coma)의 고차항을 보정하기 위해서, 적어도 하나의 비구면이 상기 렌즈군(LG4 및 LG5) 각각에 배치되거나 상기 제2 볼록면(127)의 최대직경에 근접한 조리개(119) 앞과 뒤에 배치된다. 상기 웨이스트(125)와 상기 조리개(119) 사이에, 즉, 제4 렌즈군(LG4)에는 적어도 하나의 발산 메니스커스 렌즈가 배치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바람직한 실시예는 상기 웨이퍼(115)로 향한 볼록표면을 구비하므로 상기 조리개(119) 바로 뒤에 따르는 발산 메니스커스 렌즈와 유사한 형태를 갖는다.
보정상태는 도 2a 내지 도 2c 내지 도 5a 내지 도 5c에 도시된다. 상기 도면의 각각의 예에는 구면수차 및 비점수차(astigmation)의 곡선(curve)을 사용하여 파면의 RMS값의 특성을 나타낸다. 평균 제곱 파면 변형에 대응하는 상기 RMS값은 하기 수학식에서와 같이 결정될 수 있다.
[수학식 1]
여기서, W는 파면결함이고, 꺽어진 괄호는 평균값형성을 위한 피연산자이다.
종방향 색 수차(CHL)는 하기 수학식에서와 같이 결정되며 표 1에 제공된다.
[수학식 2]
여기서, s'는 마지막 표면 뒤의 근축(paraxial) 상(像)의 폭이며, λ1와 λ2는 기준파장이다. CHL의 단위는 nm/pm이다.
단일 웨이스트 시스템을 선택함으로써, 예를 들어 WO 01/23935에서와 같이 일반적으로 보정되는 색 수차가 나타날 때, 적어도 두 가지 물질, 예를 들어, 193nm 파장에서 SiO2와 CaF2와 같은 물질을 사용함으로써 유리한 영향을 미친다.
이와는 달리, 도 2 내지 도 9에 도시된 실시예에는 단 한가지 물질이 사용된다. 상기 실시예에 따르면, 가장 좁은 수축부의 위치(129) 뒤에 메니스커스 렌즈를 정확하게 배치함으로써 색 수차에 있어서 우수한 상(像)의 품질을 얻을 수 있다. 상기 상(像)의 품질은 385nm/pm보다 작은 종방향 색 수차 또는 "축방향 색"에 의해 특징지워진다. 색 배율(magnification) 수차 또는 "횡방향 색"은 우수한 값을 나타내는 0.8ppm/pm보다 작다. 이는 상(像)의 가장자리에서 11nm/pm의 색 배율 수차에 대응한다. 여기서, ppm은 백만(million)에 대한 비율(parts)을 나타낸다.
사용가능한 부가적인 제2 물질을 사용함으로써, 색 수차의 보정 및/또는 고에너지 밀도가 나타나는 지점에서 조밀화(compaction) 및 비조밀화(rarefaction) 효과를 방지할 수 있다. 여기서, 조밀화 및 비조밀화 효과는 고에너지 밀도 영역에서의 물질에 따른 굴절률의 변화를 의미한다.
색 수차에 대해 우수한 상의 품질은 상기 두 개의 볼록면(123, 127)의 형태에 의해 뒷받침된다. 상기 제1 볼록면(123)의 최대직경(D1)과 상기 제2 볼록면(127)의 최대직경(D2)의 비율은 하기 조건을 만족한다.
0.8 < D1/D2< 1.1. 바람직하게는, 0.8 < D1/D2< 1.0이다.
본 실시예에 따르면, 모든 렌즈부(121)는 적어도 0.85의 개구수(NA)를 갖는다. 그러나, 물론, 열화되지않는 상의 품질을 갖는 상대적으로 큰 필드를 제공하거나 상기 실시예에 도시된 품질보다 상의 품질을 개선하거나 비구면의 사용을 줄이기 위해서, 상대적으로 작은 상측 개구수를 갖는 렌즈부에 이와같은 특별한 배치를 적용할 수 있다. 이와같은 설계는 고개구수임에도 불구하고 작은 광선 편향 또는 대부분의 표면에서의 광선각에 의해 특징지워진다. 따라서, 저차원의 작은 상(像)의 수차만이 발생한다.
상기 웨이퍼 부근에서 렌즈 및 평행으로 배열된 폐쇄 플레이트(closure plate)에 대한 큰 입사각을 피할 수 없으므로, 고차수의 수차가 불가피하게 발생한다. 이러한 고차수의 수차를 보상하기 위해서, 상기 시스템에는 소수의 표면이 구비된다. 상기 소수의 표면에는, 입사광선 또는 상기 렌즈로부터 방출되는 광선이, 사인(sign)을 선택함으로써 고차수의 수차에 대항하는(oppose) 큰 입사각 또는 굴절각을 갖는다. 이러한 이유로, 상기 실시예에는 음의 굴절력을 가지며 상기 제4 및 제5 렌즈군에 배치되는 강하게 굽어진 메니스커스 렌즈들이 제공된다. 상기 렌즈들의 대다수, 또는 모든 렌즈의 적어도 80%는 입사광이 60°이하의 입사각을 갖는 렌즈표면을 구비한다. 이는 마찬가지로 상기 광선이 다시 방출되는 렌즈표면에도 적용된다.
이로 인해, 상기 렌즈들의 최적 코팅가능성이 용이해지거나 상기 렌즈표면에서의 후면반사가 더욱 감소될 수 있다. 이는, 이와같은 코팅의 효율이 입사각에 크게 의존하며 일반적으로 입사각이 증가함에 따라 감소하기 때문이다. 균질층 시스템에서는 전체표면에 대해 일정한 투과율을 얻고 상기 렌즈상의 입사각의 완전한 스펙트럼을 얻을 수 없다. 특히, 50°와 60°사이의 각 영역의 전이지대에서는 투과율이 동일한 코팅에 비해 상당히 저하된다. 그러므로, 첫째, 입사각을 일반적으로 가능한한 작게 유지하고 둘째, 보정이유로 큰 입사각을 피할 수 없는 경우에 상기 조리개에 인접한 최대입사각으로 상기 렌즈들을 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 특정의 입사각 스펙트럼은 상기 렌즈의 정의된 환상(ring) 지대에서만 발생한다. 상기 투과율에 대한 최적의 결과를 얻기 위해서, 상기 코팅은 직경에 따라 변하여 입사각의 각각의 영역에 최적으로 적합화된다.
도시된 디자인에서 최대 변경된 조리개 시스템을 제공하기 위해서, 상기 조리개 영역에는 LAP으로 나타낸 자유영역이 상기 조리개의 영역에 제공된다. 따라서, 이러한 요구에 따라 상기 상(像)으로 이동할 수 있는 조리개가 사용될 수 있다. 또한, 최대 변경된 조리개가 사용될 수 있고, 상기 조리개의 위치를 바꿀 수 있는 메카니즘을 이미 구비하는 조리개 마운트(diaphragm mounts)가 제공될 수 있다. 이는, 이러한 구조를 제공하기 위해 충분한 구조공간이 사용가능해야만 하기 때문이다. 상기 시스템 조리개(119) 앞에 배치된 상기 마지막 두 개의 렌즈는 상기 자유영역(LAP)을 제공할 수 있도록 상당한 기여해야 한다.
상기 두 개의 볼록면(123, 127)내의 작은 직경(D1, D2), 짧은 구조길이 1,000-1,150mm, 및 소수의 렌즈를 사용함으로써, 요구되는 렌즈물질을 감소시킬 수 있다. 55kg 이하의 렌즈 질량(m)을 몇 가지 실시예에서 달성할 수 있다(표 1 참조). 도 2 내지 도 9에 도시된 렌즈부의 렌즈들은 54-68kg의 범위에 존재한다.
큰 개구수를 구비한 시스템은 상기 제2 볼록면(127) 내의 특별히 큰 직경 및 큰 구조길이(OO')를 요구하는 경향이 있다. 상기 웨이스트(125)와 상기 제2 볼록면(127) 사이의 전이부(transition)에 대한 디자인은 작은 볼록면 직경과 다루기쉬운 구조길이를 얻는 데에 중요하다. 여기서, 그 볼록면이 서로 대향되게 배치된 두 개의 집속(converging) 메니스커스 렌즈가 사용된다. 이러한 배치로 인해, 상기 최대 렌즈직경 및 특히 요구되는 렌즈 블랭크의 질량이 상기 제2 볼록면(127)의 디자인으로 인해 작게 유지될 수 있다. 질량을 가능한한 작게 얻기 위해서, 하기 관계가 유지되어야한다.
[수학식 3]
여기서, L은 레티클에서 웨이퍼까지 측정된 구조길이이며, NA는 상(像)측 개구수이며, DMAX는 상기 시스템의 최대직경이므로 D1또는 D2이 되며, 2yb는 상(像) 필드의 직경이다. 이는, 상기 제1 볼록면의 최대직경(D1)이 상기 제2 볼록면의 최대직경(D2)과 최대로 동일할 때 특히 바람직하다.
상기 각각의 렌즈부(121)의 특징을 나타내는 데이타가 하기 표 1에 제공된다. Lgeo는 상기 투사렌즈에 배치된 모든 렌즈의 중간두께의 합이다. LV는 시스템 조리개 주위의 자유 구조공간을 위한 측정값을 나타내며, LAP는 상기 조리개 앞의마지막 렌즈표면에서 상기 조리개 뒤의 상기 제1 렌즈표면까지의 자유거리를 나타낸다.
[수학식 4]
여기서, Lgeo는 상기 투사렌즈에 배치된 모든 렌즈의 중간두께의 합이며, L은 상면(O')에서 물체면(O)까지의 거리이다.
[표 1]
도 2에 도시된 렌즈부의 정확한 렌즈 데이타는 도 2로부터 알 수 있다.
[표 2]
비구면 상수:
비구면 표면은 하기 수학식에 의해 설명된다.
[수학식 5]
여기서, P는 표에 주어진 비구면 상수 K, C1내지 Cn을 포함한 직경(h)(광축(7)에 대한 높이)의 함수인 아치의 높이(Sagitta)이다. R은 상기 표에 주어진 정점(vertex) 직경이다.
상기 상(傷)에 대한 상 수차의 분포가 도 2a 내지 도 2c에 도시된다. 도 2a에는 종방향구면수차(longitudinal spherical aberration)가 도시된다. 여기서, 수직축은 상대적인 개구수를 나타내고, 수평축은 종방향 수차를 나타낸다. 비점수차의 과정을 도 2b로부터 알 수 있다. 수직축은 물체높이를 나타내고, 수평축은 디포커싱(defocusing)(mm)을 나타낸다. 도 2c에는 왜곡이 도시되어 있다. 수평축은 왜곡(%)을 나타내고, 수직축은 물체높이를 나타낸다.
도 3에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 3으로부터 알 수 있다.
[표 3]
비구면 상수
도 3a 내지 도 3c에는 도 2a 내지 도 2c에 이미 설명된 바와 같은 구면수차,
비점수차, 및 왜곡이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 5로부터 알 수 있다.
[표 4]
비구면 상수
구면수차, 비점수차, 및 왜곡에 대한 상(像)의 품질은 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있다.
도 5에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 5로부터 알 수 있다.
[표 5]
비구면 상수
도 6에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 6으로부터 알 수 있다.
[표 6]
비구면 상수
도 7에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 7로부터 알 수 있다.
[표 7]
비구면 상수
도 8에 도시된 렌즈부에 대한 정확한 데이타는 표 8로부터 알 수 있다.
[표 8]
비구면 상수

Claims (26)

  1. 0.7 이상의 개구수(NA)를 가지며 제1 볼록면, 제2 볼록면, 및 상기 두 개의 볼록면 사이에 배치된 웨이스트(waist)로 이루어지는 마이크로리소그래피의 굴절투사렌즈에 있어서,
    상기 제1 볼록면은 최대직경(D1)을 가지고 상기 제2 볼록면은 최대직경(D2)을 가지며 0.8 < D1/D2< 1.1인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최대직경사이의 관계는 0.9 < D1/D2< 1.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  3. 빛의 전파방향에서,
    음의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군;
    양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군;
    광 빔을 수축하기 위해 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군;
    양의 굴절력을 갖는 후속하는 제4 렌즈군; 및
    양의 굴절력을 갖는 후속하는 제5 렌즈군을 구비한 시스템 조리개를 구비하며,
    상기 조리개의 앞과 뒤에는 각각 물체(object)측으로 휘어진
    메니스커스(meniscus) 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 하기 수식이 성립하며,
    여기서, L은 웨이퍼의 레티클(reticle)로부터 측정된 구조길이이며, NA는 상(像)측 개구수이며, DMAX는 상기 시스템의 최대직경, 즉, D1또는 D2이고, 2yb는 상(像) 필드의 직경인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에서 있어서, 상기 제1 렌즈군은 적어도 두 개의, 바람직하게는 세 개의 네가티브 렌즈(negative lens)를 구비하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  6. 제1 볼록면, 제2 볼록면, 및 상기 두 개의 볼록면 사이에 배치되며 가장 좁은 수축지점(place of constriction)을 포함한 웨이스트(waist)로 이루어지는 굴절투사렌즈에 있어서,
    상기 가장 좁은 수축지점 뒤에 그리고 상기 시스템 조리개 앞에는 서로 대향한 볼록표면을 갖는 두 개의 메니스커스(meniscus) 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  7. 제1 볼록면, 이에 후속하는 웨이스트(waist), 및 상기 웨이스트 위에 배치되는 제2 볼록면으로 이루어지는 굴절투사렌즈에 있어서,
    상기 제2 볼록면 내에 시스템 조리개가 배치되며,
    물체면(O)에서 상기 조리개로 향한 마지막 렌즈 표면까지의 영역은 LF로 표시되고, 상기 조리개에 후속하는 제1 렌즈표면에서 상(像)면까지의 영역은 LR로 표시되고, LF와 LR사이의 영역은 LAP로 표시되며,
    길이비(LV)는 하기 수식을 성립하며,
    여기서, Lgeo는 상기 굴절투사렌즈에 배치된 모든 렌즈의 중간두께의 합이고, L은 상면(O')에서 물체면(O)까지의 거리인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 개구수는 0.7 이상, 바람직하게는 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 상기 투사렌즈의 광의 폭(etendue) 값은 상기 구조길이의 2% 이상이며, 상기 광의 폭 값은 상 필드 직경과 상기 상측 개구수의 곱으로 정의되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  10. 제1항, 제3항 내지 제5항, 제6항, 제7항, 또는 제8항중 어느 한 항에 있어서, 한가지 물질로 이루어진 렌즈만이 사용되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제5 렌즈군의 구조길이(OO')와 초점거리의 비는 8 이상인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 비구면 표면을 포함하며, 바람직하게는 두 개의 비구면 표면이 구비되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  13. 제12항에 있어서, 상기 비구면 표면은 상기 제1 렌즈군(LG1) 내에 위치하며, 바람직하게는 상기 레티클로 향한 표면 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비구면 표면은 상기 제1 렌즈군(LG1) 내에 위치하며, 바람직하게는 상기 레티클로 향한 집속표면 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 굴절투사 렌즈.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비구면 표면이 상기 제3 렌즈군(LG3)에 사용될 때 상기 비구면 표면은 항상 상기 웨이퍼로 향한 표면 위에서 사용되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  16. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 및 제7항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 렌즈군에는 비구면 표면이 구비되지 않는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제1 렌즈군(LG1)에는 상기 물체면에 대해 볼록하고 음의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 메니스커스 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제5 렌즈군(LG5)은 적어도 두 개의 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제5 렌즈군(LG5)은 적어도 두 개의 양면볼록 렌즈 및 상기 이미지에 대해 오목한 두 개의 집속 메니스커스 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제5 렌즈군(LG5)은 최대 5개의 집속렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 렌즈군(LG1, LG2)에서는 상기 최외곽 필드 포인트(field point)의 주 광선의 높이가 축 포인트(axis point)를 이미지화(imaging)하는 가장자리광선의 높이보다 크며, 상기 비율은 상기 렌즈군(LG3) 내에서 반대로 되는 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 축 포인트를 이미지화하는 가장자리광선의 최대높이는 상기 렌즈군(LG3) 내의 가장 좁은 수축부의 높이의 3배 이상인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  23. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제2 렌즈군(LG2)의 최대직경은 상기 물체필드 직경의 2배인 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  24. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 렌즈군(LG3)에서 최소 자유직경은 상기 물체필드 직경의 1.2배보다 작으며, 바람직하게는 1.1배보다 작은 것을 특징으로 하는 굴절투사렌즈.
  25. 제1항 내지 제25항중 어느 한 항에 따른 투사렌즈를 포함하는 마이크로리소그래피의 투사노광장치.
  26. 마이크로구조의 부품을 제조하는 방법에 있어서,
    감광층을 구비하는 기판은 마스크와, 제1항 내지 제25항중 어느 한 항에 따른 렌즈부를 구비한 투사노광장치를 사용하여 자외선에 의해 노광되며, 경우에 따라서는 상기 감광층 현상후에 상기 마스크에 포함된 패턴에 대응하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 부품을 제조하는 방법.
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