KR20080080436A - 투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080080436A
KR20080080436A KR1020080018156A KR20080018156A KR20080080436A KR 20080080436 A KR20080080436 A KR 20080080436A KR 1020080018156 A KR1020080018156 A KR 1020080018156A KR 20080018156 A KR20080018156 A KR 20080018156A KR 20080080436 A KR20080080436 A KR 20080080436A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
optical system
crystal
projection optical
axis
Prior art date
Application number
KR1020080018156A
Other languages
English (en)
Inventor
아키히로 야마다
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20080080436A publication Critical patent/KR20080080436A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/7025—Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70341—Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
    • G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties
    • G03F7/70966—Birefringence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은, 제 1 물체면의 상을 제 2 물체면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 제 2 물체면의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재를 구비하고, 상기 복수의 광학부재는, 등방 결정으로 구성되고, <1 1 1>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 1 광학부재 및 제 2 광학부재와, <1 0 0>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 3 광학부재를 포함하고, 상기 제 1 광학부재, 상기 제 2 광학부재 및 상기 제 3 광학부재의 각각을 통과하는 광선과 광축이 이루는 최대각도 θ1, θ2, θ3이 │θi - θj│ < 5°(i, j = 1, 2, 3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계를 제공한다.
광학부재, 투영 광학계, 노광장치, 개구수

Description

투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법{PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE FABRICATION METHOD}
본 발명은, 투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그래피를 이용해서 반도체 메모리나 논리회로 등의 미세한 반도체 디바이스를 제조할 때에, 투영 노광장치가 종래부터 사용되고 있다. 투영 노광장치는, 레티클(마스크)에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등에 전사한다.
투영 노광장치로 전사할 수 있는 최소의 치수(해상도)는, 노광 광의 파장에 비례하고, 투영 광학계의 개구수(NA)에 반비례한다. 따라서, 최근의 반도체 디바이스의 미세화에의 요구에 따라, 노광 광의 단파장화 및 투영 광학계의 고NA화가 진행되고 있다. 예를 들면, 노광 광의 단파장화에 대해서는, 종래에는 KrF 엑시머 레이저(파장: 약 248nm)를 노광 광으로서 사용하고 있었다. 그렇지만, 최근에는 ArF 엑시머 레이저(파장: 약 193nm)를 노광 광으로서 사용하고 있다. 또한, 투영 광학계의 고NA화에 대해서는, 개구수 0.9를 넘는 투영 광학계가 개발되고 있다. 그렇지 만, 최근에는, 액침 노광 기술을 사용한 개구수 1.0을 넘는 투영 광학계(액침 투영 광학계)가 제안되고 있다. 여기에서, 액침 노광 기술이란, 투영 광학계의 최종 렌즈(최종면)와 웨이퍼와의 사이의 공간을 액체로 채움으로써, 투영 광학계의 고NA화를 더 진행시키는 것이다.
액침 투영 광학계는, 일반적으로, 최종 렌즈와 웨이퍼와의 사이의 공간을 채우는 액체로서 순수한 물을 사용하고, 최종 렌즈의 유리재로서 석영을 사용한다. 이 광학계의 구성상, 개구수의 한계값은 1.35 정도이다. 이들 환경에서, 순수한 물의 굴절률보다도 높은 굴절률을 가지는 액체와, 석영의 굴절률보다도 높은 굴절률을 가지는 유리재를 사용함으로써 개구수를 1.5 또는 1.65 이상까지 크게 하려고 하는 제안이 이루어지고 있다.
현재에서는, 파장 193nm의 광을 투과하고, 석영의 굴절률보다도 높은 굴절률을 가지는 유리재로서, LuAG(Lu3Al5012)이 주목받고 있다. 단, LuAG은 결정 유리재이기 때문에, 결정구조 기인의 복굴절을 나타낸다. 또한, LuAG의 굴절률이 커짐에 따라, 결정구조 기인의 LuAG의 복굴절도 커지는 경향이 있다. 예를 들면, CaF2(플루오르화 칼슘)에 있어서는, 파장 193nm의 빛에 대한 굴절률은 1.506이며, 결정구조 기인의 최대 복굴절은 3.4nm/cm이 된다. 한편, LuAG에 있어서는, 파장 193nm의 빛에 대한 굴절률은 2.14이며, 결정구조 기인의 최대 복굴절은 30nm/cm이 된다.
개구수 1.0을 넘는 액침 투영 광학계의 경우, 최종 렌즈와 웨이퍼와의 사이의 액체를 안정하게 제어하기 위해서, 일반적으로 최종 렌즈의 웨이퍼측의 면(웨이 퍼 바로 위의 면)이 평면으로 되어 있다. 따라서, 투영 광학계의 개구수 NA 및 최종 렌즈의 굴절률 nFL이 결정되면, 최종 렌즈를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 최대 각도 θMX는, 이하의 부등식(1)으로 정의된다.
θMX > arcsin(NA/nFL) × 180/π[°] ‥·(1)
도 13은, 최종 렌즈의 유리재를 LuAG(굴절률: 2.14)이라고 했을 경우에 있어서, 최종 렌즈를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 각도 θFL의 개구수 의존성을 나타낸다. 도 13에서는, 종축에 각도 θFL을, 횡축에 투영 광학계의 개구수를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 개구수가 1.5일 때의 각도 θFL은 44.5°이 되고, 개구수가 1.65일 때의 각도 θFL은 50°이 된다.
도 14a 및 14b는 등방 결정 유리재(평판 형상)의 결정구조 기인의 복굴절 분포를 각각 나타낸다. 도 14a는, <1 1 1>의 결정축(결정방위) 주변의 복굴절 분포를 나타낸다. 도 14b는, <1 0 0>의 결정축(결정방위) 주변의 복굴절 분포를 나타낸다. 도 14a 및 14b에 있어서, 반경 방향의 각 위치는 광선의 통과 각도를 나타내고, 방위 방향의 각 위치는 광선의 통과 방위각을 나타낸다. 또한, 각 단선의 길이는 상대 복굴절량을 나타내고, 단선의 방향은 복굴절의 빠른(fast) 축 방위를 나타낸다.
도 14a 및 14b를 참조하면, 등방 결정 유리재의 결정구조 기인의 복굴절은, <1 0 0>의 결정축방위 및 <1 1 1>의 결정축방위에서 0이 되고, <1 1 0>의 결정축방위에서 최대값이 된다. 따라서, <1 0 0>의 결정축 및 <1 1 1>의 결정축을 투영 광학계의 광축을 따라 배향시켰을 경우, 개구수를 크게 하면 통과 광선 각도가 커져, 결정구조 기인의 복굴절이 커져 버린다.
결정구조 기인의 복굴절을 보정하기 위해서, 최종 렌즈와 같은 결정 유리재 또는 최종 렌즈와 같은 정도의 복굴절을 가지는 결정 유리재를 이용해 투영 광학계의 다른 렌즈를 형성하고, 이러한 결정 유리재의 광축 주변의 조립각도(assembly angle)를 제어하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 결정구조 기인의 복굴절을 보정하는 또 다른 기술도 종래부터 제안되어 있다. 이러한 기술에 대해서는 일본국 공개특허공보 특개2004-45692호 및 일본국 공개특허공보 특개2006-113533호를 참조할 수 있다.
그렇지만, 투영 광학계의 최종 렌즈에 사용되는 LuAG은 매우 고가여서, 투영 광학계의 다른 렌즈에 사용하는 것은 최대한 피하고 싶다. 또한, LuAG은, 투과율이 낮고(광 흡수가 크고), 또 온도 변화에 따라 굴절률의 변화가 크기 때문에, 노광시의 수차 변동을 억제하기 위해서 최대한 LuAG를 이용하는 것을 피하고 싶다.
또한, 일본국 공개특허공보 특개2004-45692호는, 통과 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 최대각도가 30°이상인 결정 유리재에 관해서 <1 0 0>의 결정축을, 투영 광학계의 광축을 따라 배향시켜서 결정구조 기인의 복굴절을 효율적으로 보정하는 기술을 개시하고 있다. 그렇지만, 일본국 공개특허공보 특개2004-45692호는, 결정구조 기인의 복굴절이 매우 큰(예를 들면, 복굴절이 20nm/cm을 넘는다) 고굴절률 재료에 대해서 고려하지 않고 있다. <1 0 0>의 결정축을 투영 광학계의 광축을 따라 배향시킨 결정 유리재의 조건뿐만 아니라, <1 1 1>의 결정축을 투영 광학계의 광축을 따라 배향시킨 결정 유리재의 조건도 규정하지 않으면, 결정구조 기인의 고굴절률 재료의 복굴절을 보정하는 것은 곤란하다.
일본국 공개특허공보 특개2006-113533호는, 최종 렌즈와 최종 렌즈에 인접하는 렌즈를, 결정구조 기인의 복굴절의 부호가 서로 반대가 되는 MgO(산화 마그네슘)과 CaO(산화 칼슘)을 사용해서 형성함으로써 고굴절률 결정 유리재의 결정구조 기인의 복굴절을 보정하는 기술을 개시하고 있다. 그렇지만, 일본국 공개특허공보 특개2006-113533호는, 결정구조 기인의 복굴절이 감소하는 MgO 및 CaO의 결정축의 구체적인 배치에 대해서 규정하고 있지 않다. 실제로, 노광장치에 사용할 수 있는 고품질의 MgO 및 CaO는 존재하지 않고, 개발도 행해지지 않고 있다.
본 발명은, 비용의 증대를 방지하고, 결정구조 기인의 복굴절의 영향을 감소시켜 뛰어난 결상 성능을 실현하는 투영 광학계를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 제 1 물체면의 상을 제 2 물체면에 투영하는 투영 광학계는 상기 제 2 물체면의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재를 구비하고, 상기 복수의 광학부재는, 등방 결정으로 구성되고, <1 1 1>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 1 광학부재 및 제 2 광학부재와, <1 0 0>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 3 광학부재를 포함하고, 상기 제 1 광학부재, 상기 제 2 광학부재 및 상기 제 3 광학부재의 각각을 통과하는 광선과 광축이 이루는 최대각도 θ1, θ2, 및 θ3이 │θi - θj│ < 5°(i, j = 1, 2, 3)을 만족한다.
본 발명의 다른 측면에 따른, 제 1 물체면의 상을 제 2 물체면에 투영하는 투영 광학계는 상기 제 2 물체면의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재를 구비하고, 상기 복수의 광학부재는, 등방 결정으로 구성되고, <1 1 1>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 1 광학부재 및 제 2 광학부재와, <1 0 0>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 3 광학부재 및 제 4 광학부재를 포함하고, 상기 제 1 광학부재, 상기 제 2 광학부재, 상기 제 3 광학부재 및 상기 제 4 광학부재의 각각을 통과하는 광선과 광축이 이루는 최대각도 θ1, θ2, θ3, θ4가 │θi - θj│ < 5°(i, j = 1, 2, 3, 4)을 만족한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 노광장치는, 광원으로부터의 빛으로 레티클을 조명하는 조명 광학계와, 상기 레티클의 패턴 상을 기판에 투영하는 청구항 1 또는 7에 기재된 투영 광학계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 디바이스 제조방법은, 상기의 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 스텝과, 노광된 상기 기판을 현상하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 그 외의 국면 또는 특징은 첨부된 도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
본 발명에 의하면, 비용의 증대를 방지하고, 결정구조 기인의 복굴절의 영향을 감소시켜 뛰어난 결상 성능을 실현하는 투영 광학계를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 부착하 고, 중복하는 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 일 측면에 따른 투영 광학계(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1은 투영 광학계(100)를 구성하는, 웨이퍼 근방의 광학부재(렌즈)를 나타낸다. 도 1에 있어서, 참조부호 AX는 투영 광학계(100)의 광축을 나타내고, 참조번호 IMG는 웨이퍼면에 해당하는 제 2 물체면을 나타낸다.
투영 광학계(100)는, 제 1 물체면(레티클 패턴)의 상을 제 2 물체면(IMG)에 투영한다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 투영 광학계(100)는 제 2 물체면(IMG)의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재(본 실시 예에서는 광학부재 LE01, LE02 및 LE03)를 포함한다. 또한, 투영 광학계(100)는, 투영 광학계(100)의 광학부재 LE01과 제 2 물체면(IMG)과의 사이의 공간이 고굴절률을 가지는 액체로 채워지는 액침 투영 광학계다.
광학부재 LE01 내지 LE03은, LuAg 등의 고굴절률 등방 결정으로 구성된다. 광학부재 LE01 내지 LE03 중, 2개의 광학부재에 관해서는, <1 1 1>의 결정축이 광축 AX을 따라 배향되어 있고, 나머지의 1개의 광학부재에 관해서는, <1 0 0>의 결정축이 광축 AX을 따라 배향되어 있다. <1 1 1>의 결정축이 광축을 따라 배향되어 있는 2개의 부재를 광축 주변에 서로 다른 상대 각도로 조립함으로써, 동공 내 복굴절 분포의 비대칭 성분을 캔슬하여 작게 하는 것이 가능하다. 또한, <1 0 0>의 결정축이 광축을 따라 배향되어 있는 1개의 부재를 광축 주변에 조립하면, <1 1 1> 결정축이 광축을 따라 배향되어 있는 2개의 부재로 서로 강화하는 동공 내 복굴절 분포의 회전 대칭 성분을 캔슬하여 작게 하는 것이 가능하다. 이렇게, <1 1 1>의 결정축이 광축 AX을 따라 배향된 적어도 2개의 광학부재와, <1 0 0>의 결정축이 광축 AX을 따라 배향되어 있는 적어도 1개의 광학부재를 사용한다. 이렇게 함으로써, 이러한 광학부재의 각각에서 발생하는 복굴절을 캔슬하는 것이 가능하다.
도 1은, 광학부재 LE01 내지 LE03을 통과하는 광선(통과 광선) 중 광축 AX와 이루는 각도가 최대가 되는 광선의 성분을 포함한 최대 상고(像高)의 광속 LA를 나타낸다. 또한, 도 2는 광학부재 LE01을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ1을 나타낸다. 마찬가지로, 도 3은, 광학부재 LE02를 통과하는 광선 L2과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ2를 나타내고, 도 4는 광학부재 LE03를 통과하는 광선 L3과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ3을 나타낸다.
투영 광학계(100)에 있어서, 광학부재 LE01에 있어서의 최대각도 θ1, 광학부재 LE02에 있어서의 최대각도 θ2 및 광학부재 LE03에 있어서의 최대각도 θ3은, 이하의 부등식(2)을 만족한다.
│θi - θj│ < 5° (i, j = 1, 2, 3) ·‥ (2)
투영 광학계(100)는, 상술한 광학부재 LE01 내지 LE03과 관련된 조건을 충족하면, 20nm/cm을 넘는 복굴절이 결정구조 기인의 광학부재 LE01 내지 LE03에 포함되어 있어도 이 복굴절을 캔슬할 수 있다. 바꾸어 말하면, 3개의 광학부재 LE01 내지 LE03에서 생기는 결정구조 기인의 복굴절을 작게 하는 것이 가능하다.
또한, 투영 광학계(100)는, 광학부재 LE03의 바로 위의 광학부재를 등방 결정으로 구성함으로써, 결정구조 기인의 복굴절을 양호하게 보정할 수 있다. 이 경우, 광학부재 LE01 내지 LE03에 있어서의 최대각도 θ1 내지 θ3 중 가장 큰 각도 θmax 및 광학부재 LE03의 바로 위의 광학부재를 통과하는 광선과 광축 AX가 이루는 최대각도 θ4가, 이하의 부등식(3)을 만족하는 것이 바람직하다.
│θmax - θ4│ < 10° ·‥ (3)
이에 따라 결정구조 기인의 복굴절을 좀더 양호하게 보정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 투영 광학계(100)에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 5는, 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계(100)의 개략적인 단면도이다. 도 5는, 투영 광학계(100)를 구성하는 렌즈 중 제 2 물체면 (웨이퍼면) 근방의 렌즈를 나타낸다. 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계(100)는, 1.55의 개구수(NA)를 갖고, 복수의 렌즈와 적어도 1개의 반사부재를 포함한 반사굴절계다. 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계(100)는, 제 2 물체면(IMG)측으로부터 순차적으로 삽입되는, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113으로 구성되는 최종 렌즈(렌즈 군) L110과, 비구면 렌즈 L120을 포함한다. 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113은, LuAG로 구성되고, 비구면 렌즈 L120은, CaF2로 구성된다. 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)를 구성하는 (도면에 나타나 있지 않은) 기타의 렌즈는, 석영으로 구성된다.
제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서, 상고는 3.125mm 내지 16.625mm(물체 높이(object height)는 12.5mm 내지 66.5mm )까지 사용가능해, 26 × 7mm의 슬릿 유효영역을 확보하고 있다. 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)의 수치 제원표를, 이하의 표 1에 나타낸다. 표1에 있어서, 제 1 열은 제 2 물체면(IMG) 으로부터 빛의 진행 방향과 반대의 방향을 따라 할당된 면 번호를 나타낸다. 제 2 열은 면 번호에 대응한 각 면의 곡률반경(mm)을 나타낸다. 제 3 열은 각 면의 축상(on-axis) 간격(mm)을 나타낸다. 제 4 열은 각 면의 유리재를 나타낸다. 제 2 열에 나타낸 각 면의 곡률은, 제 1 물체면의 한 측면에서 볼록이면 포지티브(＋)이다.
(표 1)
NA = 1.55, (최대 상고) = 16.625 mm
면번호 곡률반경 축상 간격 유리재
1 제 2 물체면 1.000000
2 평면 14.042980 LuAG L111
3 평면 0.000000
4 평면 16.589870 LuAG L112
5 평면 0.000000
6 평면 26.367150 LuAG L113
7 87.00000 1.00000
8 196.24806 (비구면) 42.366835 CaF2 L120
9 104.60882
또한, 면번호 8의 비구면의 형상을 이하의 표 2에 나타낸다. 비구면의 형상은, X = (H2/4)/(1 + ((1 - (1 + k)·( H/r)2))1/2) + AH4 + BH6 + CH8 + DH10 + EH12로 주어지는데, 여기에서, X는 렌즈 정점에서 광축 방향으로의 변위량이고, H는 광축으로부터의 거리이며, k는 원추 정수이고, A, B, C, D 및 E는 비구면 계수다.
(표 2)
면번호 8
K = 1.198546261720e + 000
A = 1.317885777050e - 008
B = 1.203775426570e - 011
C = -8.534206855010e - 016
D = 1.342134448950e - 019
E = -1.049423473350e - 023
제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서, 최종 렌즈 L110(평행 평판 L111)과 제 2 물체면(IMG)과의 사이의 공간에는, 1.85의 굴절률을 가진 액체가 채워져 있다.
최종 렌즈 L110는, 상기한 바와 같이, 2개의 평행 평판 L111 및 L112과, 포지티브의 초점거리를 가지는 평볼록 렌즈 L113를 포함하고, 전체로서 포지티브의 초점거리를 가지는 렌즈 군이다. 평행 평판 L111과 평행 평판 L112와의 사이, 및 평행 평판 L112과 평볼록 렌즈 L113과의 사이에는, 렌즈의 개구수 이상의 굴절률을 가지는 액층을 형성해도 된다. 그렇지만, 다층의 액층을 구성했을 경우에는, 이러한 다층 액층의 제어가 곤란하다. 또한, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113을 접착재를 사용해서 접착해도 된다. 그렇지만, 엑시머 레이저에 대한 접착재의 내구성 및 접착재 기인의 수차 변화가 문제가 된다. 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에서는, 옵티컬 콘택(optical contact)에 의해 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113를 결합(접착)시킨다. 이에 따라, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113(즉, 최종 렌즈 L110)을 유지하는 렌즈 유지 기구의 구성을 간소하게 할 수 있다고 하는 이점도 있다. 여기에서, "옵티컬 콘택"이란, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각 면을 고도로 평활화하고, 반 데르 발스(Van der Waals)의 힘을 이용해서 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113을 결합시키는 기술이다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113은, 파장 193nm의 빛에 대하여 2.14의 굴절률을 가지는 LuAG로 구성된다.
평행 평판 L111을 통과하는 광선과 광축 AX가 이루는 최대각도 θ1, 평행 평판 L112을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ2 및 평볼록 렌즈 L113을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ3은, 모두 46.4°이다. 따라서, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는, 부등식(2)을 충족시킨다.
평행 평판 L111은, <1 0 0>의 결정축을 광축 AX(광축방향)을 따라 배향시키고 있고, 그것의 <0 1 0>의 결정축을 Y축 방향을 따라 배향시킨다. 도 5에서는, 지면에 대하여 수직인 방향을 X축(지면에서 나오는 방향을 플러스 방향)으로 하여, 오른손 좌표계를 정의한다.
평행 평판 L112은, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX(광축방향)을 따라 배향시킨다. 또한, 평행 평판 L111의 <0 1 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상과 평행 평판 L112의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면으로 투여되는 결정면의 상이 이루는 상대각도가 광축 주위에서 45°가 되도록, 평행 평판 L111 및 평행 평판 L112이 배치되어 있다.
평볼록 렌즈 L113은, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX(광축방향)으로 배향시킨 다. 또한, 평행 평판 L112의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축에 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상과 평볼록 렌즈 L113의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축에 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상이 이루는 광축 주변의 상대 각도가 60°가 되도록, 평행 평판 L112 및 평볼록 렌즈 L113이 배치되어 있다.
제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는, 전술한 구성을 가짐으로써 최종 렌즈L110에서 발생하는 결정구조 기인의 복굴절을 감소시키는 것이 가능하다.
제 1 실시 예의 투영 광학계는, 부등식(2)을 충족시키는 경우, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 각의 각도차를 감소킬 수 있다. 도 14a 및 14b에 나타나 있는 바와 같이, 통과 광선 각도에 의존해 결정구조 기인의 등방 결정의 복굴절량이 변화하다. 따라서, 등방 결정의 <1 1 1>의 결정축 또는 <1 0 0>의 결정축을 광축 방향으로 배향시켰을 경우, 통과 광선 각도가 커짐에 따라 복굴절량이 커진다. 이때, 투영 광학계가 부등식(2)을 충족시키지 않고, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 각의 각도차가 상당히 커지는 것으로 가정한다. 이 경우, 각 광학부재 사이에서 각 상점(image point)에 해당하는 광속의 동공 내 복굴절량이 크게 변화해 버린다. 이에 따라, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 결정축(결정방위) 및 조립각도를 규정해서, 최종 렌즈 L110의 복굴절을 보정하는 효과가 감소하고, 복굴절을 양호하게 캔슬하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 최종 렌즈 L110에서 발생하는 결정구조 기인의 복굴절량이 증가한다. 투영 광학계(100)를 구성하는 그 외의 광학부재(렌즈)에 고굴절률 결정 유리재를 많이 사 용하지 않으면, 투영 광학계(100) 전체의 복굴절량을 감소시키는 것이 불가능하게 된다. 한편, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는 부등식(2)을 충족시키기 때문에, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113에 있어서의 통과 광선 각도가 대략 같아진다. 이것에 의해, 최종 렌즈 L110에서 발생하는 결정구조 기인의 복굴절을 효율적으로 보정할 수 있다.
또한, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 광축 AX으로 배향시키는 결정축의 방향은, 예를 들면 제조 오차 등에 의해 변동되어 버린다. 이 때문에, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 광축 AX으로 배향시키는 결정축과 광축 AX이 이루는 각도(즉, 각 광학부재의 결정축과 광축 AX 간의 어긋남) α는, 이하의 부등식(4)을 만족시키는 것이 바람직하다.
│α│ < 2.0° ...(4)
각도 α가 부등식(4)을 충족시키지 않는 경우에는, 최종 렌즈 L110에서 발생하는 결정구조 기인의 복굴절을 보정하는 양호한 효과를 얻는 것이 불가능하게 된다.
도 6a 및 6b는 최종 렌즈 L110의 결정구조 기인의 복굴절에 의해 형성되는 동공 내 리타단스(retardance) 분포를 각각 나타낸다. 도 6a는, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각각의 <1 0 0>의 결정축을 광축 AX을 따라 배향시켰을 경우의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 6b는, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 평가 상고는, 슬릿 중심에 해당하는 도 5에 나타낸 제 2 물체면(IMG)의 Y = 7.5mm, X = 0.0mm으로 설정되어 있다.
최종 렌즈 L110은, <1 0 0>의 결정축을 광축 AX를 따라 배향시키는 1개의 유리재로 이루어진다고 했을 경우, 다시 말해, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각각의 <1 0 0>의 결정축을 광축 AX을 따라 배향시키고, 광축 주변에 그들의 조립각도를 모두 같게 설정했을 경우를 생각한다. 도 6a에 나타나 있는 바와 같이, 동공 내 리타단스의 평균치에 대한 RMS로 0.26λ만큼 큰 리타단스 분포가 발생한다. 이렇게 큰 리타단스를 보정하기 위해서는, 최종 렌즈 L110 이외의 광학부재에도 LuAG을 많이 사용해야 한다. 그러나, LuAG은, 파장 193nm의 빛에 대한 투과율이 낮고, 또한 연마에 의해 원하는 면 정밀도를 얻는 것이 어렵기 때문에, LuAG을 많이 이용하는 것은 피하고 싶다.
제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에서는, 상기한 바와 같이, 최종 렌즈 L110가 광축 AX를 따라 배향된 서로 다른 결정축을 갖고 LuAG을 함유한 복수의 부재로 구성되고, 또 광축 주위의 조립각도가 규정되어 있다. 이에 따라, 최종 렌즈 L110의 전체의 리타단스는, 도 6b에 나타나 있는 바와 같이 동공 내 리타단스의 평균치에 대한 0.046λ의 RMS이고, 도 6a에 나타낸 것의 1/5 이하이다. 이 점에서, 최종 렌즈 L110 이외의 광학부재에 CaF2이나 BaLiF3등을 사용한다. CaF2은 결정구조 기인의 복굴절이 최대 3.4nm/cm이다. BaLiF3은 CaF2의 특성과 비슷한 특성을 지니며, 결정구조 기인의 복굴절이 최대 25nm/cm이다. 이에 따라, 최종 렌즈 L110의 결정구조 기인의 복굴절을 보정할 수 있다. 또한, 반사 방지용으로 렌즈의 표면에 형성되 는 박막(반사방지막)의 복굴절, 및 유리재의 잔류 응력 복굴절을 이용해, 최종 렌즈 L110의 결정구조 기인의 복굴절을 보정하는 것도 가능하다.
비구면 렌즈 L120은, 본 실시 예에서는 CaF2로 구성되고, 그것의 <1 1 1>의 결정축은 광축 AX(광축방향)으로 배향되어 있다. 비구면 렌즈 L120의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면에 투영되는 결정면의 상과, 평볼록 렌즈 L113의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면에 투영되는 결정면의 상이 이루는 각의 상대각도가 광축 주위에서 0°이 되도록, 비구면 렌즈 L120 및 평볼록 렌즈 L113이 배치되어 있다.
비구면 렌즈 L120을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도 θ4와, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도와의 각도차는 몇 도이며, 부등식(3)을 충족시킨다.
제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는, 부등식(3)을 충족시키는 경우, 부등식(2)과 같이, 최종 렌즈 L110 및 비구면 렌즈 L120의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 각의 각도차를 작게 할 수 있다. 제 1 실시 예에서는, 비구면 렌즈 L120은, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX으로 배향시키고 있어, 최종 렌즈 L110를 분할해도 보정할 수 없는, <1 1 1>의 결정축에 기인하는 리타단스 분포 성분을 보조적으로 보정한다. 이때, 투영 광학계는 부등식(3)을 충족시키지 않고, 최종 렌즈 L110 및 비구면 렌즈 L120의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 각의 각도차가 커지는 경우를 생각한다. 이 경우, 각 상점(image point)에 해당하는 광속의 동공 내 리타단스 분포에 있어서, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX으로 배향시킨 최종 렌즈 L110의 광학부재의 리타단스 분포 성분은, 비구면 렌즈 L120의 리타단스 분포 성분과 크게 다르다. 이에 따라, 비구면 렌즈 L120의 결정축(결정방위) 및 조립각도를 규정해서 최종 렌즈 L110의 복굴절을 보정하는 효과가 감소하고, 복굴절을 양호하게 캔슬하는 것이 곤란하게 된다. 한편, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는 부등식(3)을 충족시키기 때문에, 최종 렌즈 L110 및 비구면 렌즈 L120에 있어서의 통과 광선 각도가 대략 서로 같아진다. 이것에 의해, 최종 렌즈 L110의 결정구조 기인의 복굴절을 효율적으로 보정할 수 있다.
도 7a 및 7b는 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서의 결정구조 기인의 복굴절에 의해 형성되는 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 7a는, 도 5에 나타낸 제 2 물체면(IMG) 위의 Y=7.5mm, X=0.0(슬릿 중심에 해당)의 상고에서의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 7b는, 도 5에 나타낸 제 2 물체면(IMG) 위의 Y=7.5mm, X=13mm(슬릿 에지에 해당)의 상고에서의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 7a 및 7b를 참조하면, 동공 내 리타단스의 평균치에 대한 RMS는, 슬릿 중심에서 42.5mλ으로, 슬릿 에지에서 43.6mλ로 보정된다.
이렇게, 제 1 실시 예의 투영 광학계(100)는, 비용의 증대를 방지하는 동시에 결정구조 기인의 복굴절의 영향을 감소시켜 뛰어난 결상 성능을 실현할 수 있다. 단, 최종 렌즈 L110의 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 구성은, 제 1 실시 예에 나타낸 것에 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 최종 렌즈 L110를 구성하는 2개의 광학부재가 <1 1 1>의 결정축을 광축 AX으로 배향하고, 나 머지의 1개의 광학부재가 <1 0 0>의 결정축을 광축 AX으로 배향하면 된다. 또한, 각 광학부재의 최적의 조립각도를, 필요에 따라 설정한다. 또한, 최종 렌즈 L110를 구성하는 각 광학부재의 결정축, 유리재, 곡률이나 두께 등도 필요에 따라 설정하면 된다. 또한, 최종 렌즈 L110를 구성하는 광학부재의 개수는, 평행 평판 L111, L112 및 평볼록 렌즈 L113의 3개에 특히 한정되는 것은 아니다. 등방 결정으로 구성되는 광학부재를 3개의 광학부재에 추가해서 4개의 광학부재로 최종 렌즈 L110를 구성해도 된다.
도 8은, 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)의 개략적인 단면도다. 도 8은 투영 광학계(100)를 구성하는 제 2 물체면(웨이퍼면) 근방의 렌즈를 나타낸다. 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)는, 1.70의 개구수(NA)를 갖고, 복수의 렌즈와 적어도 1개의 반사부재를 포함한 반사굴절형의 광학계다. 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)는, 제 2 물체면(IMG)의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 볼록 렌즈 L151, L152, L153, L154로 구성되는 최종렌즈(렌즈 군) L150을 포함한다. 볼록 렌즈 L151, L152, L153 및 L154은, LuAG로 구성된다. 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)를 구성하는 그 외의 렌즈(미도시)는, 석영으로 구성된다.
제 2 실시 예의 투영 광학계(100)는, 3.125mm 내지 16.5mm(상고는 12.5mm 내지 66.0mm )까지의 범위의 상고를 사용할 수 있고, 26×7mm의 슬릿 유효 영역을 확보하고 있다. 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)의 수치 제원표를 이하의 표 3에 나타낸다. 표 3에 있어서, 제 1 열은 제 2 물체면(IMG)으로부터 빛의 진행 방향과 반대의 방향에 따른 면 번호를 나타낸다. 제 2 열은 면 번호에 대응한 각 면의 곡률 반경(mm)을 나타낸다. 제 3 열은 각 면의 축상 간격(mm)을 나타낸다. 제 4 열은 유리재를 나타낸다.
(표 3)
NA = 1.70, (최대 상고) = 16.5mm
면번호 곡률반경 축상 간격 유리재
1 제 2 물제면 0.50000
2 평면 16.500000 LuAG L151
3 500.00000 0.000000
4 500.00000 16.500000 LuAG L152
5 400.00000 0.000000
6 400.00000 16.000000 LuAG L153
7 150.00000 0.000000
8 150.00000 21.000000 LuAG L154
9 84.86056 1.000000
제 2 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서, 최종 렌즈 L150(볼록 렌즈 L151)과 제 2 물체면(IMG)과의 사이의 공간에는, 1.80의 굴절률을 가지는 액체가 채워져 있다.
최종 렌즈 L150은, 상기한 바와 같이, 4개의 볼록 렌즈 L151 내지 L154을 포함하고, 전체로서 포지티브의 초점거리를 가지는 렌즈 군이다. 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)에서는, 옵티컬 콘택에 의해 볼록 렌즈 L151, L152, L153, L154를 결합(접착)시킨다.
제 2 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서, 볼록 렌즈 L151 내지 L154는, 상기한 바와 같이, 파장 193nm의 빛에 대하여 2.14의 굴절률을 가지는 LuAG로 구성된다.
볼록 렌즈 L151 내지 L154의 각각을 통과하는 광선과 광축 AX이 이루는 최대각도는, 모두 52.6°이다. 볼록 렌즈 L151에 있어서의 최대각도 θ1, 볼록 렌즈 L152에 있어서의 최대각도 θ2 및 볼록 렌즈 L153에 있어서의 최대각도 θ3 및 볼록 렌즈 L154에 있어서의 최대각도 θ4는, 이하의 부등식(5)을 충족시킨다.
│θi - θj│ < 5° (i, j = 1, 2, 3, 4) ·‥ (5)
볼록 렌즈 L151은, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX(광축방향)으로 배향시킨다. 볼록 렌즈 L151의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상을 도 8의 Y축 방향으로 배향시킨다. 도 8에서는, 지면에 대하여 수직인 방향을 X축(지면에서 나오는 방향을 플러스 방향)으로 하여 오른손의 좌표계를 정의하고 있다.
볼록 렌즈 L152은, <1 1 1>의 결정축을 광축 AX(광축방향)으로 배향시킨다. 또한, 볼록 렌즈 L151의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축과 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상과 볼록 렌즈 L152의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축에 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상이 이루는 상대각도가 광축 주위에서 60°가 되도록, 볼록 렌즈 L151 및 L152가 배치되어 있다.
볼록 렌즈 L153은, <1 0 0>의 결정축을 광축 AX(광축방향)으로 배향시킨다. 또한, 볼록 렌즈 L152의 <1 0 0>의 결정축을 따른, 광축에 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상과, 볼록 렌즈 L153의 <0 1 0>의 결정축을 따른, 광축에 수직인 면으로 투영되는 결정면의 상이 이루는 상대각도가 광축주위에서 0°가 되도록, 볼록 렌즈 L152 및 L153이 배치되어 있다.
볼록 렌즈 L154은, <1 0 0>의 결정축을 광축 AX(광축방향)으로 배향시킨다. 또한, 볼록 렌즈 L153의 <0 1 0>의 결정축을 따른 결정면과, 볼록 렌즈 L154의 <0 1 0>의 결정축을 따른 결정면이 이루는 상대각도가 광축 주위에서 45°가 되도록, 볼록 렌즈 L153 및 L154이 배치되어 있다.
제 2 실시 예의 투영 광학계(100)는, 전술한 구성을 가짐으로써 최종 렌즈L150에서 발생하는 결정구조 기인의 복굴절을 감소시키는 것이 가능하다.
제 2 실시 예의 투영 광학계(100)에 있어서의 결정구조 기인의 복굴절에 의해 형성되는 동공 내 리타단스 분포를 도 9a 및 9b에 나타낸다. 도 9a는, 도 8에 나타낸 제 2 물체면(IMG) 위의 Y = 6.0mm, X=0.0(슬릿 중심에 대응)의 상고에서의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 9b는, 도 5에 나타낸 제 2 물체면(IMG) 위의 Y = 6.0mm, X=13mm(슬릿 에지에 해당)의 상고에서의 동공 내 리타단스 분포를 나타낸다. 도 9a 및 9b을 참조하면, 동공 내 리타단스의 평균치에 대한 RMS는, 슬릿 중심에서 40.6mλ, 슬릿 에지에서 43.4mλ로 보정되어 있다.
이렇게, 제 2 실시 예의 투영 광학계(100)는, 비용의 증대를 방지하는 동시에, 결정구조 기인의 복굴절의 영향을 줄여서 뛰어난 결상 성능을 실현할 수 있다. 단, 본 발명은, 최종 렌즈 L150를 구성하는 2개의 광학부재의 <1 1 1>의 결정축을 광축 AX으로 배향하고, 나머지의 2개의 광학부재의 <1 0 0>의 결정축을 광축 AX으로 배향하고 있으면 결정축의 순서를 제약하지 않는다. 또한, 각 광학부재의 최적의 조립각도를, 필요에 따라 설정한다. 또한, 최종 렌즈 L150을 구성하는 각 광학부재의 결정축, 유리재, 곡률이나 두께 등도 필요에 따라 설정한다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 투영 광학계(100)를 적용한 노광장치(200)에 관하여 설명한다. 도 10은, 본 발명에 따른 노광장치(200)의 개략적인 단면도다.
노광장치(200)는, 투영 광학계(100)와 웨이퍼(240)와의 사이에 공급되는 액체 LW을 통해서, 레티클(220)의 패턴을 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼(240)에 노광하는 액침노광장치다.
노광장치(200)는, 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 조명부(210)와, 레티클(220)을 탑재하는 레티클 스테이지(225)와, 투영 광학계(100)와, 웨이퍼(240)를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(245)와, 측거부(250)와, 스테이지 제어부(260)를 포함한다. 또한, 노광장치(200)는, 액체공급부(270)와, 액침제어부(280)와, 액체회수부(290)와, 노즐유닛(NU)도 포함한다.
조명부(210)는, 광원부(212)와, 조명 광학계(214)를 포함한다. 본 실시 예에서는, 광원부(212)의 광원으로서, 파장 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 사용한다.
조명 광학계(214)는, 광원부(212)로부터의 빛으로 레티클(220)을 조명한다.
레티클(220)은, 레티클 반송계(미도시)에 의해 노광장치(200)의 외부로부터 반송되고, 레티클 스테이지(225)에 의해 지지 및 구동된다.
레티클 스테이지(225)는, 레티클 척(미도시)을 통해서 레티클(220)을 지지하고, 스테이지 제어부(260)에 의해 제어된다.
투영 광학계(100)는, 제 1 물체면으로서의 레티클(220) 위의 패턴 상을 제 2 물체면으로서의 웨이퍼(240) 위에 투영한다. 투영 광학계(100)는, 전술한 바와 같은 형태의 어떤 것이든 적용가능하고, 여기에서는 그것의 상세한 설명은 생략한다. 단, 투영 광학계(100)는, 액침노광장치 이외의 장치에도 적용할 수 있다.
본 실시 예에서는, 기판으로서 웨이퍼(240)를 사용한다. 그러나, 웨이퍼(240) 대신에 유리 플레이트 등의 다른 기판을 사용할 수도 있다. 웨이퍼(240)에는, 포토레지스트가 도포되어 있다.
액체홀딩부(244)는, 웨이퍼 스테이지(245)에 의해 지지된 웨이퍼(240)의 주위에 배치된다. 액체홀딩부(244)는, 웨이퍼(240)의 표면과 같은 높이의 표면을 갖는 판이다. 또한, 액체홀딩부(244)는, 웨이퍼(240)의 외주 부근의 샷 영역을 노광할 때에, 웨이퍼(240)의 외측의 영역에서 액체 LW를 홀드한다.
측거부(250)는, 레티클 스테이지(225)의 위치 및 웨이퍼 스테이지(245)의 위치를, 참조 미러 252 및 254, 및, 레이저 간섭계 256 및 258을 사용해서 실시간으로 계측한다. 측거부(250)에 의한 측거 결과는, 스테이지 제어부(260)에 전달된다.
스테이지 제어부(260)는, 측거부(250)의 측거 결과에 의거하여 레티클(220)과 웨이퍼(240)를 위치 결정하여 동기 제어하기 위해, 레티클 스테이지(225) 및 웨이퍼 스테이지(245)의 구동을 제어한다.
액체공급부(270)는, 투영 광학계(100)의 최종 렌즈와 웨이퍼(240)와의 사이의 공간 또는 간극에 액체 LW를 공급한다. 액체공급부(270)는, 액체공급배관(272)을 포함한다. 액체공급부(270)는, 투영 광학계(100)의 최종 렌즈의 주위에 배치된 액체공급배관(272)을 거쳐서 그 공간에 액체 LW를 공급한다. 이에 따라, 투영 광학계(100)와 웨이퍼(240)와의 사이의 공간에는, 액체 LW의에 의해 얇은 액막이 형성된다.
액침제어부(280)는, 웨이퍼 스테이지(245)의 현재 위치, 속도, 가속도 등의 정보를 스테이지 제어부(260)로부터 취득하고, 이 취득한 정보에 의거하여 액침노광과 관련된 제어를 행한다.
액체회수부(290)는, 액체공급부(270)에 의해 투영 광학계(100)와 웨이퍼(240)와의 사이에 공급된 액체 LW를 회수하는 기능을 갖고, 액체회수배관(292)을 포함한다. 액체회수배관(292)은, 액체공급부(270)에 의해 투영 광학계(100)와 웨이퍼(240)와의 사이에 공급된 액체 LW를 노즐유닛(NU)에 형성된 액체회수구를 거쳐서 회수한다.
노즐유닛(NU)의 웨이퍼(240)측에는 액체공급구와 액체회수구가 형성되어 있다. 액체공급구는, 액체 LW를 공급하기 위해 사용되고, 액체공급배관(272)에 접속된다. 액체회수구는, 공급한 액체 LW를 회수하기 위해 사용되고, 액체회수배관(292)에 접속된다.
노광에 있어서, 광원부(212)로부터 발생한 광속은, 조명 광학계(214)에 의해 레티클(220)을 조명한다. 레티클(220)의 패턴은, 투영 광학계(100)에 의해, 액체 LW을 거쳐서 웨이퍼(240)에 결상된다. 노광장치(200)에 사용하는 투영 광학계(100)는, 스루풋이 높고, 품질이 좋으며, 경제성이 좋은 디바이스(반도체 소자, LCD소자, 촬영소자(CCD 등), 박막자기 헤드 등)을 제공할 수 있다.
다음에, 도 11 및 도 12를 참조하면, 노광장치(200)를 이용한 디바이스 제조 방법의 실시 예를 설명한다. 도 11은, 디바이스(IC이나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 플로차트다. 여기에서는, 반도체 칩의 제조를 예로 들어 설명한다. 스텝 1(회로 설계)에서는, 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(레티클 제작)에서는, 설계한 회로 패턴을 가진 레티클을 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 사용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는, 전공정으로 불리며, 레티클과 웨이퍼를 사용해서 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는, 후공정으로 불리며, 스텝 4에서 제조된 웨이퍼를 반도체 칩으로 형성하고, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는, 스텝 5에서 작성된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 통해서 반도체 디바이스가 완성되고, 이것이 출하된다(스텝 7).
도 12는, 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트다. 스텝 11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극형성)에서는, 웨이퍼 위에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는, 노광장치(200)를 이용해 레티클의 회로 패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는, 현상한 레지스트 상 이외의 부분을 에칭한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복해 행함으로써 웨이퍼 위에 다층의 회로 패턴이 형성된다. 이러한 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이렇게, 노광장치(200)를 사용하는 디바이스 제조방법, 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 일 측면을 구성한다.
또한, 예시적인 실시 예를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 이하의 특허청구범위는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 일 측면에 따른 투영 광학계의 개략적인 단면도다.
도 2는, 도 1에 나타낸 투영 광학계의 광학부재를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 최대각도를 도시한 도면이다.
도 3은, 도 1에 나타낸 투영 광학계의 또 다른 광학부재를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 최대각도를 도시한 도면이다.
도 4는, 도 1에 나타낸 투영 광학계의 또 다른 광학부재를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 최대 각도를 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계의 개략적인 단면도다.
도 6a 및 6b는, 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계에 있어서의 최종 렌즈의 결정구조 기인의 복굴절에 의해 형성되는 동공 내 리타단스 분포를 도시한 면이다.
도 7a 및 7b는, 제 1 실시 예에 따른 투영 광학계에 있어서의 결정구조 기인의 복굴절에 의한 동공 내 리타단스 분포를 도시한 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 투영 광학계의 개략적인 단면도다.
도 9a 및 9b는, 제 2 실시 예에 따른 투영 광학계에 있어서의 결정구조 기인의 복굴절에 의해 형성되는 동공 내 리타단스 분포를 도시한 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 측면에 따른 노광장치의 개략적인 단면도다.
도 11은, 디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 플로차트다.
도 12는, 도 10의 스텝 4에서의 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트다.
도 13은, 최종 렌즈의 유리재를 LuAG(굴절률:2.14)이라고 했을 경우에, 최종 렌즈를 통과하는 광선과 투영 광학계의 광축이 이루는 각도 θFL의 개구수 의존성을 나타내는 그래프다.
도 14a 및 14b는, 등방 결정 유리재의 결정구조 기인의 복굴절 분포를 도시한 도면이다.

Claims (10)

  1. 제 1 물체면의 상을 제 2 물체면에 투영하는 투영 광학계로서,
    상기 제 2 물체면의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재를 구비하고,
    상기 복수의 광학부재는, 등방 결정으로 구성되고, <1 1 1>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 1 광학부재 및 제 2 광학부재와, <1 0 0>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 3 광학부재를 포함하며,
    상기 제 1 광학부재, 상기 제 2 광학부재 및 상기 제 3 광학부재의 각각을 통과하는 광선과 광축이 이루는 최대각도 θ1, θ2, 및 θ3이
    │θi - θj│ < 5° (i, j = 1, 2, 3)
    상기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광학부재는, 옵티컬 콘택에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광학부재는, 포지티브 촛점거리를 가진 렌즈와, 평행 평판을 포함한 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 평행 평판은, 같은 등방 결정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광학부재는, 본래 LuAG으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 광학부재의 각각은, 볼록 렌즈인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  7. 제 1 물체면의 상을 제 2 물체면에 투영하는 투영 광학계로서,
    상기 제 2 물체면의 한 측면으로부터 순차적으로 삽입된 복수의 광학부재를 구비하고,
    상기 복수의 광학부재는, 등방 결정으로 구성되고, <1 1 1>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 1 광학부재 및 제 2 광학부재와, <1 0 0>의 결정축을 광축방향으로 배향시킨 제 3 광학부재 및 제 4 광학부재를 포함하며,
    상기 제 1 광학부재, 상기 제 2 광학부재, 상기 제 3 광학부재 및 상기 제 4 광학부재의 각각을 통과하는 광선과 광축이 이루는 최대각도 θ1, θ2, θ3, θ4가
    │θi - θj│ < 5° (i, j = 1, 2, 3, 4)
    상기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
  8. 광원으로부터의 빛으로 레티클을 조명하는 조명 광학계와,
    상기 레티클의 패턴 상을 기판에 투영하는 청구항 1 또는 7에 기재된 투영 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이에 액체를 공급하는 액체공급부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 청구항 8에 기재된 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 스텝과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
KR1020080018156A 2007-03-01 2008-02-28 투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법 KR20080080436A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00051936 2007-03-01
JP2007051936A JP2008216498A (ja) 2007-03-01 2007-03-01 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080080436A true KR20080080436A (ko) 2008-09-04

Family

ID=39431077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080018156A KR20080080436A (ko) 2007-03-01 2008-02-28 투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7474380B2 (ko)
EP (1) EP1965228A1 (ko)
JP (1) JP2008216498A (ko)
KR (1) KR20080080436A (ko)
TW (1) TW200907585A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009031603A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Canon Inc 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法
JP2009086038A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Canon Inc 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526331A (ja) * 2001-05-15 2004-08-26 カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー フッ化物結晶レンズを含む対物レンズ
JP2004045692A (ja) 2002-07-11 2004-02-12 Canon Inc 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法
AU2003298405A1 (en) * 2002-09-03 2004-03-29 Carl Zeiss Smt Ag Optimization method for an objective with fluoride crystal lenses and objective with fluoride crystal lenses
WO2005059645A2 (en) * 2003-12-19 2005-06-30 Carl Zeiss Smt Ag Microlithography projection objective with crystal elements
JP2006113533A (ja) * 2004-08-03 2006-04-27 Nikon Corp 投影光学系、露光装置、および露光方法
KR20070105976A (ko) 2005-02-25 2007-10-31 칼 짜이스 에스엠티 아게 광학시스템, 특히 마이크로리소그래픽 투사노출장치용대물렌즈 또는 조명장치
DE102006038398A1 (de) 2006-08-15 2008-02-21 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
US7474380B2 (en) 2009-01-06
US20080212058A1 (en) 2008-09-04
JP2008216498A (ja) 2008-09-18
EP1965228A1 (en) 2008-09-03
TW200907585A (en) 2009-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9891539B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US7317571B2 (en) Catadioptric projection optical system, exposure apparatus having the same, device fabrication method
EP1881520A1 (en) Projection optical system, exposure apparatus and exposure method
JP2004205698A (ja) 投影光学系、露光装置および露光方法
US7253971B2 (en) Catadioptric projection optical system and exposure apparatus having the same
EP1980890B1 (en) Cata-dioptric imaging system, exposure device, and device manufacturing method
US7268952B2 (en) Catadioptric projection system, and exposure apparatus having the same
WO2004097911A1 (ja) 投影光学系、露光装置、および露光方法
US20090161087A1 (en) Projection optical system, aligner, and method for fabricating device
US6924937B2 (en) Aberration correcting optical system
US7714985B2 (en) Projection optical system
KR20080080436A (ko) 투영 광학계, 노광장치 및 디바이스 제조방법
US7843645B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing device
JP2004354555A (ja) 反射屈折型の投影光学系、露光装置および露光方法
JP2016136273A (ja) 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法
JP2009145700A (ja) 反射屈折投影光学系、露光装置およびデバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application