KR20090093960A - Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method - Google Patents

Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method

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KR20090093960A
KR20090093960A KR1020097010491A KR20097010491A KR20090093960A KR 20090093960 A KR20090093960 A KR 20090093960A KR 1020097010491 A KR1020097010491 A KR 1020097010491A KR 20097010491 A KR20097010491 A KR 20097010491A KR 20090093960 A KR20090093960 A KR 20090093960A
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Abstract

A method of manufacturing a projection objective including the steps of defining an initial design for a projection objective and optimizing the design using a merit function having a plurality of merit function components AB, IRRAD EFP, each of which reflects a particular quality parameter. One of that merit function components defines a maximum irradiance requirement requiring that a normalized effective irradiance value representing an effective irradiance AB, IRRAD EFF normalized to an effective irradiance in an image surface of the projection objective does not exceed a predefined irradiance threshold value IRR TV on each optical surface of the projection objective except for a last optical surface directly adjacent to an image surface of the projective objective. Optical surfaces positioned within caustic regions and/or critically small effective sub-apertures on optical surfaces are thereby systematically avoided.

Description

투영 대물렌즈를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 투영 대물렌즈 {Method of manufacturing a projection objective and projection objective manufactured by that method}Method of manufacturing a projection objective and a projection objective manufactured by the above method

본 발명은 투영 대물렌즈에 대한 초기 설계를 정의하는 단계와 장점 함수를 사용하여 상기 설계를 최적화하는 단계를 포함하는 투영 대물렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 소형화된 장치들을 제조하는 마이크로리소그래피 공정에서 사용될 수 있는 투영 대물렌즈를 제조하는데 사용된다. 본 발명은 또한 그러한 방법에 의해 제조된 투영 대물렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a projection objective that includes defining an initial design for a projection objective and optimizing the design using an advantage function. The method is used to produce projection objectives that can be used in microlithography processes to make miniaturized devices. The invention also relates to a projection objective produced by such a method.

마이크로리소그래피 공정은 집적 회로, 액정 소자, 마이크로-패턴 구조 및 미소-기계 소자들과 같은 소형화된 장치들의 제조에서 공통적으로 사용된다. 그러한 공정에서, 투영 대물렌즈는 패터닝 구조(통상적으로 포토 마스크(마스크, 레티클))의 패턴을 기판(통상적으로 반도체 웨이퍼) 위로 투영시키는 역할을 한다. 상기 기판은 투영 방사광을 사용하여 패터닝 구조의 이미지로 노광되는 감광성층(레지스트)으로 코팅된다.Microlithography processes are commonly used in the manufacture of miniaturized devices such as integrated circuits, liquid crystal devices, micro-pattern structures and micro-mechanical devices. In such a process, the projection objective serves to project a pattern of a patterning structure (typically a photo mask (mask, reticle)) onto a substrate (usually a semiconductor wafer). The substrate is coated with a photosensitive layer (resist) that is exposed to an image of the patterning structure using projection radiation.

더욱 미세한 구조들을 형성하기 위하여, 투영 대물렌즈의 이미지측 개구수(NA)를 증가시키고 더욱 짧은 파장, 바람직하게는 약 260nm보다 작은 파장을 갖는 자외선 방사광(radiation)을 사용하는 것이 모두 추구된다. 결론적으로, 더욱 더 높은 요구들이 투영 대물렌즈의 복잡성 위에 놓인다. 투영 대물렌즈는 통상적으로 렌즈들, 만곡된 미러들 등과 같은 적어도 10개 또는 20개 또는 심지어 25개 이상의 다수의 광학 요소들을 갖는다. 어떠한 방식으로 배열된 다수의 광학 요소들을 포함하는 전체 구조뿐만 아니라 각각의 단일한 광학 요소는 큰 이미지 필드 내에서 기판 위에 패터닝 구조의 결상을 제공하고 낮은 정도의 수차들을 갖도록 높은 정확도로 설계되고 제조되어야 한다.In order to form finer structures, it is all pursued to increase the image-side numerical aperture NA of the projection objective lens and to use ultraviolet radiation having a shorter wavelength, preferably a wavelength smaller than about 260 nm. In conclusion, even higher demands are placed on the complexity of the projection objective. Projection objectives typically have at least 10 or 20 or even 25 or more multiple optical elements such as lenses, curved mirrors and the like. Each single optical element, as well as the entire structure comprising multiple optical elements arranged in some way, must be designed and manufactured with high accuracy to provide imaging of the patterning structure on the substrate within a large image field and to have a low degree of aberrations. do.

투영 대물렌즈의 새로운 설계를 만드는 것은 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들 및 품질 파라미터들의 최적화를 포함하는 복잡한 작업이다. 구조 파라미터들은, 렌즈들을 형성하는 재료의 굴절률, 렌즈들 및 미러들(적용 가능하다면)의 표면 형태 파라미터들, 각 렌즈의 제 1 표면과 제 2 표면들 사이의 거리, 상이한 광학 요소들의 표면들 사이의 거리, 투영 대물렌즈의 물체 평면과 투영 대물렌즈의 물체측 전방 요소의 입사면 사이의 거리, 투영 대물렌즈의 이미지측 전방 소자의 출사면과 이미지 평면 사이의 거리, 인접하는 광학 요소들 사이에, 물체 평면과 물체측 전방 요소 사이에 그리고 이미지 평면과 이미지측 전방 요소 사이에 배치된 매질의 굴절률을 포함한다.Creating a new design of a projection objective is a complex task involving the optimization of structural and quality parameters of the projection objective. Structural parameters include refractive index of the material forming the lenses, surface shape parameters of the lenses and mirrors (if applicable), the distance between the first and second surfaces of each lens, between the surfaces of different optical elements. Distance, the distance between the object plane of the projection objective lens and the incidence plane of the object-side front element of the projection objective lens, the distance between the exit face of the image-side front element of the projection objective lens and the image plane, between adjacent optical elements The refractive index of the medium disposed between the object plane and the object side front element and between the image plane and the image side front element.

품질 파라미터들은, 예컨대, 선택된 수차들, 이미지측 개구수, 투영 대물렌즈의 배율 등의 항목들에 있어서 투영 대물렌즈의 광학적 성능을 나타내는 파라미터들을 포함한다.The quality parameters include, for example, parameters indicating the optical performance of the projection objective lens in items such as selected aberrations, image-side numerical aperture, magnification of the projection objective lens, and the like.

투영 대물렌즈의 광학적 성능 및 다른 품질 특성들의 소망하는 세부 사항에 맞도록 설계를 최적화하는 것은 오늘날 소정의 경계 조건들을 관찰하면서 투영 대물렌즈의 파라미터들을 최적화하기 위하여 광선을 추적하는 것과 같은 계산적인 방법들을 포함한다. Optical Research Associates, Inc.에 의해 판매되는 렌즈 분석 및 설계 프로그램인 CODE V는 그러한 목적을 위하여 채용된, 공통적으로 사용되는 소프트웨어 도구이다. 최적화는 설계의 파라미터들에 따라 적절히 선택된 장점 함수(merit function)를 최소화하거나 최대화하는 것을 포함한다. 통상적으로, 장점 함수의 구성은, 특정 설계의 최적화 목표를 기술하는 광학적 측면, 제조성 측면 및 다른 측면들을 나타낼 수 있는 다수의 장점 함수 성분들을 사용함으로써 이루어진다.Optimizing the design to meet the desired details of the optical performance and other quality characteristics of the projection objectives today involves computational methods such as tracing rays to optimize the parameters of the projection objective while observing certain boundary conditions. Include. CODE V, a lens analysis and design program sold by Optical Research Associates, Inc., is a commonly used software tool employed for that purpose. Optimization includes minimizing or maximizing a suit function appropriately selected according to the parameters of the design. Typically, the construction of the benefit function is achieved by using a number of benefit function components that can represent optical, manufacturable and other aspects that describe the optimization goals of a particular design.

설계의 파라미터들의 높은 수로 인하여, 최적화 공정의 해 공간(solution space)은 높은 차원를 가지며, 요구된 세부 사항을 충족하는 설계로부터 먼 결과를 낳으면서 계산적인 방법이 가두어지는 그러한 해 공간 내에 많은 국소적인 최소들 및 최대들이 존재한다. 따라서, 마이크로리소그래피용 투영 대물렌즈를 설계하는 광학 설계자는 그의 직관력을 기초로 소정의 경계 조건들을 관찰하면서 및/또는 특정 응용에 적당한 새로운 설계의 원리를 결정하기 위해 세심한 작업을 충족시켜야 한다. 설계자는 따라서 컴퓨터 기반의 최적화를 위한 잠재적으로 성공적인 "시작 점"으로서 역할을 하는 "초기 설계"를 구체화하고 그런 후 그에 기반한 설계를 계산적인 최적화에 의해 향상시킬 것이다. 통상적으로, 소망하는 전체적인 세부 사항에 대하여 하나 이상의 결과들이 여전히 불충분할 것이며 만족스러운 해가 발견될 때까지 많은 노력이 시도되어야 할 것이다. 따라서, 계산적인 제조의 관점에 있어서 새로운 설계의 비용은 높을 것이다.Due to the high number of parameters in the design, the solution space of the optimization process has a high dimension and many local minimums in such solution spaces that are computationally trapped, resulting in results far from the design meeting the required details. And maxima exist. Accordingly, optical designers designing projection objectives for microlithography must meet careful work in order to observe certain boundary conditions based on their intuition and / or to determine new design principles suitable for a particular application. The designer will therefore embody an "initial design" that serves as a potentially successful "starting point" for computer-based optimization and then improve the design based on it by computational optimization. Typically, one or more results will still be insufficient for the desired overall details and much effort will have to be attempted until a satisfactory solution is found. Thus, in terms of computational manufacturing, the cost of the new design will be high.

일단 적절한 설계가 발견되었다면, 제조 공정의 실제 제품을 얻기 위하여 투영 대물렌즈의 광학 요소들이 제조되고 조립되어야 한다. 이러한 제조 단계 동안, 스크래치 및 오염들과 같은 광학적 표면들의 표면 결함들을 가능한 많이 회피하기 위하여 주의가 요구되어야 한다. 낮거나 중간의 개구 시스템들이 그러한 인공 결함들에 대해 상대적으로 관대할 수 있는 반면, 이미지측 개구수 NA > 1.0인 개구 범위에 있는 침지 동작(immersion operation)을 위해 설계된 투영 대물렌즈와 같은, 매우 높은 개구수의 리소그래피 투영 대물렌즈들의 제조 공정에 있어서 표면 결함들에 대하여 매우 엄격한 세부 사항들이 일반적으로 적용된다.Once the proper design has been found, the optical elements of the projection objective lens must be manufactured and assembled to obtain the actual product of the manufacturing process. During this manufacturing step, care must be taken to avoid as much as possible surface defects of optical surfaces such as scratches and contaminations. While low or medium aperture systems can be relatively tolerant to such artificial defects, very high, such as projection objectives designed for immersion operations in the aperture range of the image-side numerical aperture NA> 1.0. Very stringent details generally apply to surface defects in the manufacturing process of numerical aperture lithographic projection objectives.

적어도 하나의 중간상, 적어도 하나의 오목 미러 및 물체 표면으로부터 상기 오목 미러를 행해 오는 방사광을 편향시키기 위해 배치된 또는 상기 오목 미러로부터 이미지 표면을 향해 오는 방사광을 편향시키기 위해 배치된 적어도 하나의 평평한 폴딩 미러를 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈가 그러한 응용들에서 주로 적용된다. 대표적인 예들은, 예컨대, WO 2004/019128 A2 또는 JP 2005-003982 A에 도시되어 있다.At least one intermediate image, at least one concave mirror and at least one flat folding mirror arranged to deflect radiation coming from the concave mirror from the object surface or from the concave mirror towards the image surface Refractive index projection objectives with s are mainly applied in such applications. Representative examples are for example shown in WO 2004/019128 A2 or JP 2005-003982 A.

광학 표면들 상의 표면 결함들은 상이한 손상 메커니즘으로 인한 광 손실을 유발함으로써 기본적으로 투영 대물렌즈의 광학적 성능에 심각하게 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 이상적인 매끄러운 표면 위의 상대적으로 거친 표면 영역은 광학적 성능에 부정적으로 영향을 주면서 미광(stray light)을 통상적으로 초래할 것이다. 또한, 투명한 표면 결함은 위상 물체로서 작용을 하여 간섭으로 인한 광 손실이 발생할 수 있다. 불투명한 오염은 투영 빔의 영역을 차단할 수 있으며, 그럼으로써 이미지 필드에 있어서 세기 분포의 비균질성을 초래한다. 광학 표면들 상의 표면 결함들에 의해 초래되는 성능 열화에 대해 상대적으로 민감하지 않은 투영 대물렌즈를 가질 것이 요구된다.Surface defects on optical surfaces can seriously affect the optical performance of the projection objective by causing light loss due to different damage mechanisms. For example, relatively rough surface areas on an ideal smooth surface will typically result in stray light while negatively affecting optical performance. In addition, transparent surface defects can act as phase objects, resulting in light loss due to interference. Opaque contamination can block the area of the projection beam, thereby causing a heterogeneity of the intensity distribution in the image field. It is desired to have a projection objective that is relatively insensitive to performance degradation caused by surface defects on optical surfaces.

도 1은 정확하게 두 개의 중간상 및 하나의 오목 미러를 갖는 종래의 반사굴절식 투영 대물렌즈의 상세도를 도시하는 것으로, 여기서 광선속들의 상대적으로 작은 실제 서브-개구들이 중간상에 가까운 광학 표면들에서 발생하며(도 1a), 폴딩 미러들이 부식성 영역에 위치한다(도 1b).Figure 1 shows a detailed view of a conventional reflective refractive projection objective with exactly two mesophases and one concave mirror, where relatively small actual sub-openings of the beams occur at near-middle optical surfaces (FIG. 1A), the folding mirrors are located in the corrosive area (FIG. 1B).

도 2는 동공면에 위치하며 쌍극 조명(dipole illumination)으로 조명되는 렌즈 표면의 축 방향의 개략도를 도시하는 것으로, 여기서 극들 중 하나의 영역 내에 오염이 존재하고 있다.FIG. 2 shows an axial schematic view of the lens surface located at the pupil plane and illuminated by dipole illumination, where contamination is present in the region of one of the poles.

도 3은 매우 큰 방사조도의 집중을 갖는 광학 표면들을 회피하기 위한 제조 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 개략적인 흐름도를 도시하고 있다.FIG. 3 shows a schematic flow diagram illustrating a preferred embodiment of a manufacturing method for avoiding optical surfaces with a very large concentration of irradiance.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 실질적으로 동일한 래스터 필드 면적을 갖는 래스터 필드(raster field)들로 동공면을 분할하기 위한 동공점(pupil point)들의 동공 래스터를 도시한다.4 illustrates a pupil raster of pupil points for dividing the pupil plane into raster fields having substantially the same raster field area, in accordance with one embodiment of the present invention.

도 5는 동공면으로부터 먼 선택된 광학 표면 상의, 도 4에 도시된 동공 래스터의 광선들의 교차점들을 도시하는 것으로, 여기서 상대적으로 높은 유효 방사조도(또는 핀홀 방사조도)의 영역이 도시되어 있다.FIG. 5 shows the intersections of the rays of the pupil raster shown in FIG. 4 on a selected optical surface away from the pupil plane, where a region of relatively high effective irradiance (or pinhole irradiance) is shown.

도 6은 동공면으로부터 먼 선택된 광학 표면 상의, 도 4에 도시된 동공 래스터의 광선들의 교차점들을 도시하는 것으로, 여기서 부식 조건을 갖는 영역이 도시되어 있다.FIG. 6 shows the intersections of the rays of the pupil raster shown in FIG. 4, on a selected optical surface remote from the pupil plane, in which regions with corrosion conditions are shown.

도 7은 두 개의 중간상, 하나의 오목 미러 및 두 개의 평평한 편향 미러들을 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈의 일 실시예를 도시하는 것으로, 여기서 중간상들에 가까운 광학 표면들 상에서 부식 조건들이 체계적으로 회피되고 있다.7 shows an embodiment of a refracted projection objective having two intermediate images, one concave mirror and two flat deflection mirrors, in which corrosion conditions are systematically avoided on optical surfaces close to the intermediate images. have.

도 8은 도 7의 실시예의 제 1 및 제 2 폴딩 미러들 상의 직사각형 필드의 에지 둘레에 있는 선택된 필드점들의 자국을 도시한다.FIG. 8 shows the marks of selected field points around the edge of the rectangular field on the first and second folding mirrors of the embodiment of FIG. 7.

본 발명의 한 목적은 광학적 성능에 대하여 높은 표준을 유지하는 동시에 비용 효율적인 방식으로 마이크로리소그래피용의 복잡한 투영 대물렌즈를 제조할 수 있도록 투영 대물렌즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a projection objective that allows for the production of complex projection objectives for microlithography in a cost-effective manner while maintaining high standards for optical performance.

본 발명의 다른 목적은 투영 대물렌즈 내의 광학 표면들 상에 존재하는 표면 결함들에 대해 상대적으로 민감하지 않은 광학적 성능을 갖는 마이크로리소그래피용 투영 대물렌즈를 제조할 수 있도록 투영 대물렌즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a projection objective for producing a projection objective for microlithography having an optical performance that is relatively insensitive to surface defects present on optical surfaces in the projection objective. To provide.

본 발명의 다른 목적은 세기의 낮은 정도의 필드 변화를 갖는 투영 대물렌즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a projection objective lens having a low degree of field change in intensity.

본 발명의 다른 목적은 투영 대물렌즈 내의 광학 표면들 상의 오염들 및 다른 영향들에 의해 초래되는 표면 결함들에 대해 상대적으로 민감하지 않은 투영 대물렌즈를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a projection objective that is relatively insensitive to surface defects caused by contaminations and other effects on optical surfaces within the projection objective.

이들 및 다른 목적들에 대한 해결책으로서, 본 발명은, 한 방식에 따르면, 투영 대물렌즈에 대한 초기 설계를 정의하는 단계 및 장점 함수(merit function)를 사용하여 상기 설계를 최적화하는 단계를 포함하는 투영 대물렌즈를 제조하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은:As a solution to these and other objects, the present invention, according to one scheme, comprises a step of defining an initial design for a projection objective and optimizing the design using a benefit function. Provided is a method of making an objective lens, the method comprising:

특정 품질 파라미터를 각각 반영하는 다수의 장점 함수 성분들을 정의하는 단계로서, 상기 장점 함수 성분들 중 하나가, 투영 대물렌즈의 이미지 표면에서의 유효 방사조도에 대해 정규화된 유효 방사조도를 나타내는 정규화된 유효 방사조도 값이 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접한 마지막 광학 표면을 제외한 상기 투영 대물렌즈의 각각의 광학 표면 상에서의 소정의 방사조도 문턱값을 초과하지 않을 것을 요구하는 최대 방사조도 요구조건을 정의하는 단계;Defining a plurality of benefit function components each reflecting a particular quality parameter, wherein one of the benefit function components is a normalized validity representative of the effective irradiance normalized to the effective irradiance at the image surface of the projection objective Define a maximum irradiance requirement requiring that irradiance values not exceed a predetermined irradiance threshold on each optical surface of the projection objective except for the last optical surface directly adjacent to the image surface of the projection objective. Doing;

투영 대물렌즈의 예비적인 설계의 대응하는 특징에 기초하여 상기 장점 함수 성분들의 각각에 대한 수치적인 값을 계산하는 단계;Calculating a numerical value for each of the advantage function components based on the corresponding feature of the preliminary design of the projection objective;

상기 장점 함수 성분들로부터, 품질 파라미터들을 반영하는 수치적인 항목들로 표현 가능한 전체 장점 함수를 계산하는 단계;Calculating, from the advantage function components, an overall benefit function that can be expressed as numerical items reflecting quality parameters;

결과적인 전체 장점 함수가 소정의 수용 가능한 값에 도달할 때까지 투영 대물렌즈의 적어도 하나의 구조 파라미터를 연속적으로 변화시키고 각각의 연속적인 변화에 대한 결과적인 전체 장점 함수를 다시 계산하는 단계;Continuously changing at least one structural parameter of the projection objective lens and recalculating the resulting overall advantage function for each successive change until the resulting overall advantage function reaches a predetermined acceptable value;

결과적인 전체 장점 함수에 대한 소정의 수용 가능한 값을 갖는 최적화된 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 얻는 단계; 및Obtaining structural parameters of the optimized projection objective lens having a predetermined acceptable value for the resulting overall advantage function; And

상기 파라미터들을 구현하여 투영 대물렌즈를 제조하는 단계를 포함한다.Implementing the parameters to produce a projection objective.

용어 "방사조도(irradiance)"는 일반적으로 단위 면적 당 한 표면에서의 전자기 방사광의 파워(power)를 나타낸다. 구체적으로, 용어 "방사조도"는 표면에 입사하는 전자기 방사광의 파워를 나타낸다. 여기서 사용된 바와 같은 용어 "유효 방사조도"는, 단일한 물체 필드점(field point)으로부터 방사된 방사광으로부터 기원하는 기여인, 광학 표면에 입사하는 전체적인 방사조도에 대한 기여를 나타낸다. 그 대신에 상기 유효 방사조도는 본 출원에서 "핀홀 방사조도"라고 언급될 수 있다.The term "irradiance" generally refers to the power of electromagnetic radiation at one surface per unit area. Specifically, the term "irradiance" refers to the power of electromagnetic radiation that is incident on the surface. The term "effective irradiance" as used herein refers to the contribution to the overall irradiance incident on the optical surface, which is a contribution originating from the radiation emitted from a single object field point. Instead, the effective irradiance may be referred to as "pinhole irradiance" in the present application.

큰 값의 유효 방사조도가 광학 표면들 상에서 회피된다면, 투영 대물렌즈의 광학적 성능은 투영 대물렌즈 내의 광학 표면들 상에 존재하는 표면 결함들에 대해 상대적으로 민감하지 않게 될 수 있다.If a large value of effective irradiance is avoided on optical surfaces, the optical performance of the projection objective may become relatively insensitive to surface defects present on the optical surfaces in the projection objective.

많은 경우에, "마지막 광학 표면", 즉 이미지 표면에 가장 가까운 투영 대물렌즈의 광학 표면은, 상기 마지막 광학 표면이 최적화 공정으로부터 배제될 것을 요구하는 특별한 조건들에 지배를 받는다. 마지막 광학 표면에 걸친 방사광 광선들의 입사점들의 공간적인 분포는 관련된 투영 공정의 개념(건식 투영 또는 침지 투영)에 의해 크게 영향을 받으며 이미지측 작업 공간(기판 표면이 위치하게 되는, 마지막 광학 표면과 이미지 표면 사이의 공간)에서의 기하학적 조건들에 영향을 준다. 예를 들어, 침지 노광(immersion exposure)용 침지 액체를 도입시키기 위하여 마지막 광학 표면과 이미지 표면 사이에 좁은 간격(통상적으로 1밀리미터 또는 그 이상의 폭)을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 이미지 공간 내에서의 침지 매질의 유입 및 배출의 관점에서, 실질적으로 평평한 마지막 광학 표면을 가질 것이 종종 요구된다. 이러한 조건들 하에서, (예컨대, 유효 방사조도로 표현되는) 마지막 광학 표면의 세기 부하(intensity load)는 기본적으로, 이미지측 작업 거리, 유효 이미지 필드의 크기, 마지막 광학 요소 뒤에 있는 매질의 굴절률 및 이미지측 개구수 NA에 의해 결정된다. 따라서, 상기 마지막 광학 표면의 위치 및 표면 형태를 나타내는 구조 파라미터들은 자유 파라미터가 아니며 최적화 과정으로부터 배제되어야 한다.In many cases, the "last optical surface", ie the optical surface of the projection objective closest to the image surface, is subject to special conditions that require that the last optical surface be excluded from the optimization process. The spatial distribution of the points of incidence of the radiation beams over the last optical surface is greatly influenced by the concept of the relevant projection process (dry or immersion projection) and the image-side work space (the last optical surface and image on which the substrate surface is located). Geometrical conditions in the space between the surfaces). For example, it may be useful to provide a narrow gap (typically one millimeter or more in width) between the last optical surface and the image surface in order to introduce an immersion liquid for immersion exposure. In view of the entry and exit of the immersion medium in the image space, it is often required to have a substantially flat final optical surface. Under these conditions, the intensity load of the last optical surface (eg, expressed as an effective irradiance) is basically the image side working distance, the size of the effective image field, the refractive index of the medium behind the last optical element, and the image. It is determined by the side numerical aperture NA. Therefore, the structural parameters representing the position and surface shape of the last optical surface are not free parameters and should be excluded from the optimization process.

다양한 조건들이 광학 표면들 상의 유효 방사조도의 국소적인 최대를 초래하거나 또는 그에 기여할 수 있다. 예를 들어, 광학 표면이 부식성 영역 내에 놓여 있는 곳에서 큰 유효 방사조도 값들이 발생할 수도 있다. 일 실시예에서, 그러한 조건들은, 투영 대물렌즈 내의 잠재적인 부식성 영역들의 위치와 범위를 계산함으로써; 및 어떠한 광학 표면도 부식성 영역 내에 위치하지 않도록 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 최적화함으로써 체계적으로 회피된다.Various conditions may result in or contribute to a local maximum of effective irradiance on optical surfaces. For example, large effective irradiance values may occur where the optical surface lies within the corrosive region. In one embodiment, such conditions can be determined by calculating the location and range of potential corrosive regions in the projection objective; And by optimizing the structural parameters of the projection objective lens so that no optical surface is located in the corrosive region.

그 대신에 또는 그에 추가하여, 광선속(ray bundle)들의 실제 서브-개구들의 크기가 크게 작아지게 되는 곳에서 광학 표면들이 중요할 수 있다. 따라서, 본 방법의 일 실시예는 다음의 단계들, 즉: 다수의 대표적인 필드점들을 정의하는 단계; 상기 필드점들로부터 기원하는 광선속들 및 상기 광선속들과 광학 표면들과의 교차 구역들을 계산하는 단계로서, 여기서 광선속과 광학 표면과의 교차 구역이 상기 교차 구역의 면적에 의해 정의되는 서브-개구(sub-aperture) 크기를 갖는 실제 서브-개구를 정의하는 단계; 서브-개구 크기 문턱값을 정의하는 단계; 및 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접하는 마지막 광학 표면을 제외한 투영 대물렌즈의 모든 광학 표면들에 대해, 선택된 필드점들에 대한 실제 서브-개구 크기가 상기 서브-개구 크기 문턱값 아래로 떨어지지 않도록, 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 최적화하는 단계를 포함한다.Alternatively or in addition, optical surfaces may be important where the actual sub-openings of the ray bundles become significantly smaller. Thus, one embodiment of the method comprises the following steps: defining a number of representative field points; Computing beams originating from the field points and intersections of the beams with the optical surfaces, wherein the region of intersection of the beams with the optical surface is defined by the area of the intersection zone ( defining an actual sub-opening having a sub-aperture size; Defining a sub-opening size threshold; And for all optical surfaces of the projection objective except the last optical surface directly adjacent to the image surface of the projection objective, the actual sub-opening size for the selected field points does not fall below the sub-opening size threshold. To optimize the structural parameters of the projection objective.

본 방법의 실시예들은 매우 높은 유효 방사조도 집중의 한 가지 이상의 원인을 고려하는 작업들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 장점 함수 성분은 상술한 것과 같은 최대 방사조도 요구조건을 정의할 수도 있으며, 다른 장점 함수 성분은, 모든 광학 표면들(마지막 광학 표면을 제외) 상의 실제 서브-개구들의 크기가 소정의 실제 서브-개구 크기 문턱값 위에 놓여 있는 광학 표면들만을 결과적인 광학 설계가 자동적으로 갖도록 최소의 실제 서브-개구 요구조건을 정의할 수도 있다.Embodiments of the method may include tasks that consider one or more causes of very high effective irradiance concentrations. For example, one benefit function component may define a maximum irradiance requirement as described above, and another benefit function component may be that the size of the actual sub-openings on all optical surfaces (except the last optical surface) The minimum actual sub-opening requirement may be defined such that only the optical surfaces that lie above a given actual sub-opening size threshold automatically have the resulting optical design.

본 방법은 다양한 타입의 광학 시스템의 설계 특히, NA > 1을 얻을 수 있는 침지 리소그래피용 투영 대물렌즈에서 주로 발견되는 것과 같은, 상대적으로 높은 이미지측 개구수를 갖는 마이크로리소그래피에 사용되는 투영 대물렌즈의 설계에서 적용될 수 있다. 많은 수의 종래의 투영 대물렌즈의 상세한 분석은, 적어도 하나의 오목 미러 및 적어도 하나의 중간상(intermediate image)뿐만 아니라 상기 오목 미러를 향해 진행하는 빔속을 상기 오목 미러로부터 반사된 빔속(beam bundle)으로부터 분리하기 위한 적어도 하나의 평평한 편향 미러를 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈에서 작은 유효 및/또는 실제 서브-개구들 및/또는 부식 조건들이 특히 발생할 수 있다는 것을 보였다. 이러한 타입의 투영 대물렌즈들은, 부식 조건들이 발생하거나 및/또는 매우 작은 유효 및/또는 실제 서브-개구들이 발생하는 광학 표면들(이미지 표면에 인접한 마지막 광학 표면을 제외)을 갖지 않도록, 본 발명의 실시예들에 따라 설계될 수 있다.The method is useful for the design of various types of optical systems, in particular for projection objectives used in microlithography with relatively high image-side numerical apertures, such as those found mainly in projection objectives for immersion lithography that can achieve NA> 1. It can be applied in the design. Detailed analyzes of a large number of conventional projection objectives have shown that at least one concave mirror and at least one intermediate image, as well as beam beams traveling towards the concave mirror, are reflected from beam bundles reflected from the concave mirror. It has been shown that small effective and / or actual sub-openings and / or corrosion conditions may occur in particular in a refracted projection objective having at least one flat deflection mirror to separate. This type of projection objectives of the present invention does not have optical surfaces (except the last optical surface adjacent to the image surface) where corrosion conditions occur and / or very small effective and / or actual sub-openings occur. It can be designed according to the embodiments.

몇몇 실시예들에서, 투영 대물렌즈는 물체 표면에 배치된 비축(off-axis) 물체 필드를 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 배치된 비축 이미지 필드 위로 결상시키도록 배치된 다수의 광학 요소들을 포함하며, 상기 광학 요소들은:In some embodiments, the projection objective lens comprises a plurality of optical elements arranged to image an off-axis object field disposed on the object surface over the non-axis image field disposed on the image surface of the projection objective lens, The optical elements are:

물체 표면으로부터 오는 방사광으로부터 제 1 중간상을 형성하며 제 1 동공면(pupil surface)을 포함하는 제 1 굴절식 대물렌즈부;A first refractive objective lens unit forming a first intermediate image from radiation emitted from an object surface and including a first pupil surface;

상기 제 1 중간상을 제 2 중간상으로 결상시키는 적어도 하나의 오목 미러를 포함하며 상기 제 1 동공면에 광학적으로 공액인 제 2 동공면을 포함하는 제 2 대물렌즈부; 및A second objective lens unit including at least one concave mirror for forming the first intermediate image into a second intermediate image and including a second pupil plane optically conjugate to the first pupil plane; And

상기 제 2 중간상을 이미지 표면 위로 결상시키며 상기 제 1 및 제 2 동공면에 광학적으로 공액인 제 3 동공면을 포함하는 제 3 굴절식 대물렌즈부를 형성한다.The second intermediate image is imaged onto the image surface and forms a third refractive objective lens portion including a third pupil plane that is optically conjugate to the first and second pupil planes.

실시예들은 정확하게 두 개의 중간상들을 가질 수도 있다.Embodiments may have exactly two mesophases.

상기 제 2 대물렌즈부는 정확하게 하나의 오목 미러를 가질 수 있으며 상기 투영 대물렌즈는 물체 표면으로부터 오는 방사광을 상기 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제 1 폴딩 미러 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면의 방향으로 편향시키기 위한 제 2 폴딩 미러를 가질 수 있다. 상기 편향 미러들은 모두 평평할 수 있다. 투영 대물렌즈는 NA > 1인 침지 리소그래피용으로 설계될 수도 있다.The second objective lens portion may have exactly one concave mirror, and the projection objective lens may include a first folding mirror for deflecting the light emitted from the object surface in the direction of the concave mirror and the light emitted from the concave mirror on the image surface. It may have a second folding mirror for deflecting in the direction. The deflection mirrors may all be flat. The projection objective may be designed for immersion lithography with NA> 1.

본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 해결되는 문제들 중 몇몇에 대한 도입으로서, NA > 1의 침지 리소그래피에 대해 적합한 높은 개구의 반사굴절식 투영 대물렌즈를 고려한다. 많은 경우에 있어서, 그러한 설계들은 광학 표면들 상에 오히려 작은 실제 서브-개구들을 보인다. 여기서 사용되는 것과 같은, 용어 "실제 서브-개구(real sub-aperture)"는 광학 표면 상에서의 특정 물체점(object point)(즉, 물체 표면 내의 필드점)으로부터 기원하는 광선속(ray bundle)의 "자국"(교차 구역)을 나타낸다. 작은 실제 서브-개구들은, 적어도 하나의 오목 미러 및 적어도 하나의 중간상뿐만 아니라 상기 오목 미러를 향해 진행하는 빔속을 상기 오목 미러로부터 반사된 빔속으로부터 분리하기 위한 적어도 하나의 평평한 편향 미러를 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈에서 특히 발생할 수 있다.As an introduction to some of the problems solved by the preferred embodiments of the present invention, consider a high aperture refraction-refractive projection objective suitable for immersion lithography of NA> 1. In many cases, such designs show rather small actual sub-openings on the optical surfaces. As used herein, the term "real sub-aperture" refers to the "ray bundle" originating from a specific object point (ie, a field point within the object surface) on the optical surface. Mark ”(intersection). Small actual sub-openings are refractive with at least one concave mirror and at least one intermediate image as well as at least one flat deflection mirror for separating the beam traveling toward the concave mirror from the beam reflected from the concave mirror. This can occur especially with projection objectives.

설명의 목적을 위해, 도 1a는 WO 2004/019128 A2의 도 2로부터 취한 종래의 반사굴절식 투영 대물렌즈의 상세도를 도시하고 있다. 상기 투영 대물렌즈는 평평한 물체 표면(OS)으로부터의 물체 필드를 제 1 중간상(IMI1)으로 결상시키기 위한 제 1 굴절식 대물렌즈부(OP1), 상기 제 1 중간상(IMI1)을 제 2 중간상(IMI2)으로 결상시키기 위한 오목 미러(CM)를 포함하는 제 2 반사굴절식 대물렌즈부(OP2), 및 상기 물체 표면(OS)에 평행한 평평한 이미지 표면에 상기 제 2 중간상(IMI2)을 결상시키기 위한 (단지 부분적으로 도시된) 제 3 굴절식 대물렌즈부(OP3)를 포함한다. 제 1 평평한 폴딩 미러(FM1)는 물체 표면으로부터 오는 방사광(radiation)을 상기 오목 미러(CM)를 향해 편향시킨다. 상기 제 1 폴딩 미러에 대해 직각인 제 2 평평한 폴딩 미러(FM2)는 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면을 향해 편향시킨다.For the purposes of explanation, FIG. 1A shows a detailed view of a conventional reflective refractive projection objective taken from FIG. 2 of WO 2004/019128 A2. The projection objective lens includes a first refractive object lens unit OP1 for forming an object field from a flat object surface OS into a first intermediate image IMI1, and converts the first intermediate image IMI1 into a second intermediate image IMI2. ) And a second refraction objective lens unit OP2 including a concave mirror CM for forming an image, and a second intermediate image IMI2 on a flat image surface parallel to the object surface OS. A third refractive objective lens portion OP3 (only partially shown) is included. The first flat folding mirror FM1 deflects radiation coming from the object surface towards the concave mirror CM. A second flat folding mirror FM2 perpendicular to the first folding mirror deflects the light emitted from the concave mirror towards the image surface.

광축(AX)의 완전히 바깥쪽에 위치하는 유효 물체 필드의 비축(off-axis) 필드점(FP1)으로부터 기원하는 광선속(RB)은 광학 시스템 내의 광학 표면의 위치에 따라 변화하는 크기의 교차 구역들 내에서 광학 표면들과 교차한다. 상기 교차 구역들은 본 출원에서 "실제 서브-개구들"로 표시된다. 몇몇 대표적인 교차 구역들이 도 1에서 굵은 라인으로 강조되어 있다. 물체 표면 바로 다음에 있는 평면-평행판의 입사측 상의 제 1 실제 서브-개구(SA1)는 필드 표면(물체 표면)에 더 가까우며 상대적으로 작다. 메니스커스 렌즈의 오목한 입사측 상의 제 1 동공면(P1)에 가까운 제 2 실제 서브-개구(SA2)의 크기는 그 위치에 있는 동공의 크기와 실질적으로 대응하며 상대적으로 크다. 모든 실제 서브-개구들은 동공면(pupil surface)에서 실질적으로 중첩된다. 실제 서브-개구들은, 제 1 폴딩 미러(FM1)의 바로 상류측에 있는 포지티브 메니스커스 렌즈의 오목한 출사측 상의 실제 서브-개구(SA3)에 대해 알 수 있는 바와 같이, 그리고 제 1 중간상의 바로 상류측에 있는 제 1 폴딩 미러(FM1) 상에 형성된 실제 서브-개구(SA4)에 의해 알 수 있는 바와 같이, 광학 표면들이 제 1 중간상(IMI1)에 더 가깝게 위치할수록 점점 더 작아지게 된다. 반대로, 오목 미러(CM)의 바로 전방에 있는 네가티브 메니스커스 렌즈의 볼록면 상의 제 5 실제 서브-개구(SA5)는 상기 오목 미러(CM)가 위치하고 있는 제 2 동공(P2)의 크기에 실질적으로 대응하는 큰 크기를 갖는다.The light beam RB originating from the off-axis field point FP1 of the field of effective object located completely outside of the optical axis AX is in cross-sections of varying magnitudes depending on the position of the optical surface in the optical system. At the intersection with the optical surfaces. The intersection zones are designated as "actual sub-openings" in this application. Some representative cross sections are highlighted in bold lines in FIG. 1. The first actual sub-opening SA1 on the incidence side of the plane-parallel plate immediately after the object surface is closer to the field surface (object surface) and is relatively small. The size of the second actual sub-opening SA2 close to the first pupil plane P1 on the concave incidence side of the meniscus lens substantially corresponds to the size of the pupil at that position and is relatively large. All actual sub-openings substantially overlap at the pupil surface. The actual sub-openings, as can be seen for the actual sub-opening SA3 on the concave exit side of the positive meniscus lens immediately upstream of the first folding mirror FM1, and the first intermediate phase As can be seen by the actual sub-opening SA4 formed on the first folding mirror FM1 on the upstream side, the closer the optical surfaces are to the first intermediate image IMI1, the smaller it becomes. On the contrary, the fifth actual sub-opening SA5 on the convex surface of the negative meniscus lens just in front of the concave mirror CM is substantially equal to the size of the second pupil P2 in which the concave mirror CM is located. Has a corresponding large size.

비네팅(vignetting) 및 동공 암흑화(pupil obscuration)가 없는 이미지를 얻기 위하여 본 설계에서는 비축 물체 필드와 이미지 필드가 사용된다. 비축 필드가 사용될 때, "설계 물체 필드"의 크기가 증가하도록 비축 물체 필드와 광축 사이의 거리를 증가시키는 것과 함께 결상 수차들을 보정하기 위해 요구되는 노력이 증가한다. 상기 "설계 물체 필드"는, 의도된 리소그래피 공정에 충분한 결상 정확도를 갖는 투영 대물렌즈에 의해 투영될 수 있는 물체 표면의 모든 필드점들을 포함한다. 설계 물체 필드 내에서는 의도된 투영 목적을 위해 모든 결상 수차들이 충분히 보정되어야 하는 반면, 설계 물체 필드의 바깥에 있는 필드점들에 대해서는 수차들 중에서 적어도 하나가 소망하는 문턱값보다 크다. 따라서 보정을 용이하게 하기 위하여, 설계 물체 필드의 크기를 작게 유지하는 것이 요구될 수 있으며, 이는 또한 광축과 비축 물체 필드 사이의 오프셋을 최소화할 것을 요구한다. 이러한 오프셋을 최소화하기 위한 노력은 종종 필드 표면에 상대적으로 가까운 렌즈 표면들 및/또는 미러 표면들을 갖는 설계를 유도하는데, 그로 인하여 필드 표면들에 가까운 상기 광학 표면들 상에 존재하는 대응하는 실제 서브-개구들이 작아지게 된다. 예를 들어, 제 1 중간상(IMI1)의 바로 상류측에 있는 렌즈면 및 미러면 상의 실제 서브-개구들(SA3 및 SA4)은 상대적으로 작다.In order to obtain an image without vignetting and pupil obscuration, a stockpile field and an image field are used in this design. When the stock field is used, the effort required to correct the imaging aberrations increases with increasing the distance between the stock object field and the optical axis so that the size of the "design object field" increases. The "design object field" includes all field points of the object surface that can be projected by a projection objective with sufficient imaging accuracy for the intended lithography process. Within the design object field all imaging aberrations must be sufficiently corrected for the intended projection purpose, whereas for field points outside of the design object field at least one of the aberrations is larger than the desired threshold. Thus, in order to facilitate correction, it may be required to keep the size of the design object field small, which also requires minimizing the offset between the optical axis and the non-axis object field. Efforts to minimize such offsets often lead to designs having lens surfaces and / or mirror surfaces relatively close to the field surface, whereby corresponding actual sub-existing on the optical surfaces close to the field surfaces are present. The openings become small. For example, the actual sub-openings SA3 and SA4 on the lens surface and the mirror surface immediately upstream of the first intermediate image IMI1 are relatively small.

광학 표면들 상의 작은 실제 서브-개구들은 일반적으로, 심각한 표면 결함들이 실질적으로 없는, 제조 공정 및 결과적인 광학 표면들의 청결에 대하여 엄격한 요구조건들을 요구한다. 선택된 필드점으로부터 방출된 에너지가 작은 실제 서브-개구의 영역 내의 상대적으로 작은 면적에 집중되기 때문에, 작은 실제 서브-개구의 상기 영역 내에 존재하는 결함은 광선속 내에 존재하는 광 세기의 일부를 차단할 수도 있을 것이고, 그럼으로써 광 손실을 발생시킨다. 대응하는 실제 서브-개구가 작은 경우에, 주어진 크기의 표면 결함은 큰 실제 서브-개구를 갖는 영역에서보다 더욱 큰 광 손실 효과를 초래하는데, 왜냐하면 교란을 초래하는 결함의 면적과 실제 서브-개구의 면적(자국 면적) 사이의 비율이 단순히 더욱 바람직하지 않게 되기 때문이다. 결함들에 의해 초래된 국소적인 광 손실은 투영 대물렌즈로 제조된 구조들의 임계치수(critical dimension)에 관하여 직접적인 문제를 갖는 균일성 오차를 초래할 수 있다. 특히, 기판 상의 감광성 코팅(포토레지스트)의 감도와 관련하여 임계치수의 바람직하지 않은 변화(CD 변화)가 초래될 수도 있다.Small practical sub-openings on optical surfaces generally require stringent requirements on the manufacturing process and cleanness of the resulting optical surfaces, substantially free of serious surface defects. Since the energy emitted from the selected field point is concentrated in a relatively small area in the area of the small real sub-opening, defects present in the area of the small real sub-opening may block some of the light intensity present in the light beam. And thereby generate light loss. In the case where the corresponding actual sub-openings are small, surface defects of a given size result in a greater light loss effect than in areas with large actual sub-openings, since the area of the defects leading to disturbance and the actual sub-openings This is because the ratio between the areas (marked areas) simply becomes more undesirable. Local light loss caused by defects can lead to uniformity errors with direct problems with regard to the critical dimensions of structures made with projection objectives. In particular, an undesirable change in CD (CD change) may be caused with respect to the sensitivity of the photosensitive coating (photoresist) on the substrate.

또한, 국소화된 광 손실은 일반적으로 교란되지 않은 영역들의 방향으로 동공의 에너지 중심의 시프트로부터 기인하는 텔레센트릭성 오차들을 또한 초래할 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 2는 투영 대물렌즈 내의 원형 동공면에 위치하는 렌즈 표면(LS)의 축 방향의 개략도를 도시하고 있다. 투영 노광 장치는, 예를 들어, 밀집하여 패킹된 단일 방향 라인들을 프린팅할 때 초점 심도(depth of focus) 및/또는 콘트라스트를 향상시키기 위하여 쌍극 조명으로 동작된다. 투영 방사광의 대응하는 세기 분포는 두 개의 "극(pole)들", 즉 광 에너지가 집중되어 있는, 광축(AX)의 양측에 있는 제 1 극(PO1)과 제 2 극(PO2)에 의해 특징지어진다. 광축 상에는 어떠한 광 세기도 없다. 표면 오염(CON)이 제 1 극(PO1)의 영역 내에서 렌즈 표면(LS) 상에 존재한다. 상기 오염(CON)이 제 1 극(PO1)에 존재하는 광 에너지의 상당한 부분을 차단하기 때문에, 동공의 에너지 중심은 교란되지 않은 제 2 극(PO2)을 향해 시프트 될 것이다. 동공 내의 이러한 편심된 에너지 중심은 웨이퍼가 위치하는 이미지 공간 내에서 이미지의 세기 중심이 진행하는 진행 방향과 대응한다. 오염(CON)으로 인하여, 상기 진행 방향은 광축으로부터 벗어나며 광축에 대해 유한한 각도로 방향지어진다. 그 결과 공중 이미지의 비스듬한 배향이 초래되는데, 예를 들어 평평하지 않은 기판 표면으로 인해 및/또는 웨이퍼 스테이지에 의해 초래된 위치 변화들로 인해 기판 표면의 위치가 국소적으로 변화한다면 이는 텔레센트릭성-유발 왜곡을 가져올 수 있다.In addition, localized light loss can also result in telecentric errors resulting from the shift of the energy center of the pupil in the direction of generally undisturbed regions. As shown, FIG. 2 shows a schematic view in the axial direction of the lens surface LS located in the circular pupil plane in the projection objective. Projection exposure apparatus is operated with dipole illumination, for example, to improve depth of focus and / or contrast when printing densely packed unidirectional lines. The corresponding intensity distribution of the projected light is characterized by two "poles", the first pole PO1 and the second pole PO2 on both sides of the optical axis AX, in which the light energy is concentrated. Built. There is no light intensity on the optical axis. Surface contamination CON is present on the lens surface LS in the region of the first pole PO1. Since the contamination CON blocks a significant portion of the light energy present in the first pole PO1, the energy center of the pupil will shift towards the second pole PO2 that is not disturbed. This eccentric center of energy in the pupil corresponds to the direction in which the center of intensity of the image travels in the image space in which the wafer is located. Due to the contamination (CON), the direction of travel deviates from the optical axis and is directed at a finite angle with respect to the optical axis. This results in an oblique orientation of the aerial image, for example if the position of the substrate surface changes locally due to an uneven substrate surface and / or due to positional changes caused by the wafer stage. -May cause distortion.

실제 서브-개구 내의 상이한 위치들 사이에 국소적인 방사광 에너지 유입에 있어서 차이가 없거나 또는 매우 약간의 차이만 있을 정도로 상기 실제 서브-개구들이 실질적으로 균질하게 조명된다고 가정하면, 상술한 바와 같은 실제 서브-개구들의 크기는 어떠한 광학 표면들이 표면 결함들에 대하여 결정적일 것인지를 보이는 우수한 표시자로서 고려된다.Assuming that the actual sub-openings are substantially homogeneously illuminated such that there is no difference or very slight differences in local radiant energy input between the different positions within the actual sub-openings, the actual sub-as described above. The size of the openings is considered as a good indicator of which optical surfaces will be critical for surface defects.

실제 서브-개구들 내의 방사조도(irradiance)의 실질적으로 균질한 분포는 많은 순수 굴절식 광학 시스템들에 있어서 우수한 접근법일 수 있다. 그러나, 국소적인 방사조도에 있어서 심각한 차이들이 상기 실제 서브-개구들 내에 발생할 수 있을 정도로 실제 서브-개구 내의 국소적인 방사조도에 있어서 상당한 변화들이 존재할 수도 있다. 실제 서브-개구들 내의 국소적인 방사조도에 관한 가능한 비균질성을 고려하기 위하여, "유효 서브-개구(effective sub-aperture)"를 정의하는 것이 유용하다는 것을 발견하였는데, 이는 실제 서브-개구들 내의 방사조도의 국소적인 변화들을 고려할 수 있게 한다. 위에서 언급한 바와 같이, 광학 표면들 상의 결함들은 상대적으로 큰 방사광 에너지가 결함의 영역 내에 집중되는 경우에 심각할 수 있다. 따라서 실제 서브-개구 내에서, 상기 실제 서브-개구의 다른 부분들과 비교할 때 국소적인 방사조도가 상대적으로 큰 값을 가지는 경우에 그러한 영역들은 특히 심각할 수 있다. 방사광 에너지의 국소적인 집중과 관련된 문제들을 거의 피하기 위하여, 유효 방사조도에 대한 최대값이 발생하는 영역(또는 영역들)을 식별하기 위해 실제 서브-개구의 영역을 분석하는 것이 유용할 것으로 여겨진다. 기하학적인 묘사에 있어서, 국소적인 방사조도는 물체 평면 내에 있는 단일 필드점으로부터 기원하는 광선들의 "기하학적 광선 밀도"에 대한 특정 값으로 특징지워질 수도 있으며, 여기서 유효 방사조도에 대한 최대 값은 상기 기하학적 광선 밀도에 대해 최대 값이 발생하는 곳에서 발생한다.The substantially homogeneous distribution of irradiance in the actual sub-openings may be a good approach for many purely refractive optical systems. However, there may be significant changes in local irradiance in the actual sub-openings such that serious differences in local irradiance may occur in the actual sub-openings. In order to take into account possible heterogeneity with respect to local irradiance in actual sub-openings, it has been found useful to define an "effective sub-aperture", which is the illuminance in actual sub-openings. Allows for localized changes in As mentioned above, the defects on the optical surfaces can be serious when relatively large radiant energy is concentrated in the area of the defect. Thus, in real sub-openings, such areas can be particularly severe when the local irradiance has a relatively large value compared to other parts of the real sub-openings. In order to almost avoid the problems associated with the local concentration of radiant energy, it is believed that it would be useful to analyze the area of the actual sub-opening to identify the area (or areas) where the maximum value for effective irradiance occurs. In geometrical description, the local irradiance may be characterized by a specific value for the "geometric beam density" of the rays originating from a single field point in the object plane, where the maximum value for the effective irradiance is said geometric ray It occurs where the maximum value occurs for density.

이제, 기하학적 광선 밀도(또는 유효 방사조도)의 그러한 국소적인 최대들을 고려한 시스템 최적화를 생각한다. 시스템 레이아웃에 대한 공차(tolerance)는, 각각의 실제 서브-개구가 균질하게 조명된다고 가정하여 특정한 값을 가질 수 있다. 그러나 상기 공차는, 실제 서브-개구 내에서 방사광 에너지의 국소적인 집중이 발생하는 경우에 더욱 엄격하게 되어야 한다. 이러한 영향은 최대 기하학적 광선 밀도(또는 최대 유효 방사조도)를 갖는 위치를 나타내는 서브-개구에 대응하는 "유효 서브-개구"를 정의함으로써 고려될 수 있다. 이러한 개념 내에서, "유효 서브-개구"의 크기는, 실제 서브-개구가 균질하게 조명되는 시스템들에서의 "실제 서브-개구"의 크기와 동일하다. 그러나, 방사광 에너지의 국소적인 집중이 상기 실제 서브-개구 내에서 발생한다면, 이는 실제 서브-개구의 크기보다 작게 되는 유효 서브-개구의 크기에 의해 표현된다.Now consider a system optimization that takes into account such local maximums of geometric ray density (or effective irradiance). Tolerance to the system layout may have a certain value assuming that each actual sub-opening is uniformly illuminated. However, the tolerance must be tighter if local concentration of radiant energy occurs within the actual sub-opening. This effect can be considered by defining a "effective sub-opening" corresponding to the sub-opening indicating the position with the maximum geometric light beam density (or maximum effective irradiance). Within this concept, the size of the "effective sub-opening" is equal to the size of the "real sub-opening" in systems where the actual sub-opening is homogeneously illuminated. However, if a local concentration of radiant energy occurs within the actual sub-opening, this is represented by the size of the effective sub-opening being smaller than the size of the actual sub-opening.

실례로서, 도 1b는 WO 2004/019128 A2의 실시예5로부터 취한 또 다른 종래의 반사굴절식 투영 대물렌즈의 상세도를 도시한다. 동일한 또는 유사한 요소들은 도 1a에서와 동일한 참조 번호로 표시된다. 하나의 광선속(RB)이 물체 표면(OS)에 있는 선택된 필드점(FP1)으로부터 나온다. 물체 표면에서의 광선속의 개시각(opening angle)은 물체측 개구수 NAOBJ에 의해 결정된다. 광선들(R1 및 R2)을 포함하는 다양한 선택된 광선들의 궤적이 도시되어 있다. 도면으로부터 명백하듯이, 광선속(RB)의 광선들에 의해 정의된 기하학적 광선 밀도는 광학 표면들을 가로질러 제 1 폴딩 미러(FM1)의 상류측에 있는 큰 포지티브 메니스커스 렌즈(ML)의 영역까지 실질적으로 균질하다. 그러나, 광선들이 제 1 폴딩 미러(FM1)에 접근할수록, 광선들의 국소적인 밀도(즉, 기하학적 광선 밀도)는 광축에 더 가까운 영역과 비교할 때 광선속의 바깥쪽으로(광축(AX)으로부터 가장 멀리) 증가한다. 바꾸어 말하자면, 기하학적 광선 밀도는 제 1 중간상(IMI1)의 상류측에서 작은 거리에 있는 제 1 폴딩 미러의 영역에서 균질하지 않게 된다. 특히, 상이한 개구값으로 필드점(FP1)으로부터 기원하는 광선들(R1 및 R2)은 제 1 폴딩 미러(FM1)에 있는 또는 그에 가까이 있는 영역에서 교차한다. (단일한 광선들의 그러한 교차는 중간상들(IMI1, IMI2)에 각각 광학적으로 가까운 제 1 폴딩 미러(FM1) 및 제 2 폴딩 미러(FM2)의 영역들에서 특히 발생한다는 점을 유의한다.) 상이한 개구들로 공통의 필드점으로부터 기원하는 광선들의 교차는 "부식(caustic)" 조건의 존재를 나타낸다. 광선속(RB)의 광선들이 교차하는 영역들에, 즉 "부식성 영역(caustic region)들"에 제 1 폴딩 미러(FM1)와 제 2 폴딩 미러(FM2) 모두가 위치한다는 것은 도 1b로부터 명백하다.As an example, FIG. 1B shows a detailed view of another conventional reflective refractive projection objective taken from Example 5 of WO 2004/019128 A2. Identical or similar elements are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1A. One light beam RB emerges from the selected field point FP1 at the object surface OS. The opening angle of the light beam at the object surface is determined by the object side numerical aperture NA OBJ . The trajectory of various selected light rays, including light rays R1 and R2, is shown. As is apparent from the figure, the geometric light beam density defined by the light beams of the light beam RB extends across the optical surfaces to the area of the large positive meniscus lens ML upstream of the first folding mirror FM1. Substantially homogeneous. However, as the rays approach the first folding mirror FM1, the local density of the rays (i.e. the geometrical ray density) increases outward (farthest from the optical axis AX) as compared to the area closer to the optical axis. do. In other words, the geometric ray density is not homogeneous in the region of the first folding mirror which is a small distance upstream of the first intermediate image IMI1. In particular, the light rays R1 and R2 originating from the field point FP1 with different aperture values intersect in the region at or near the first folding mirror FM1. (Note that such intersection of single rays occurs especially in the areas of the first folding mirror FM1 and the second folding mirror FM2 optically close to the intermediate images IMI1, IMI2, respectively.) Different openings The intersection of the rays originating from the common field point to the furnaces indicates the presence of a "caustic" condition. It is evident from FIG. 1B that both the first folding mirror FM1 and the second folding mirror FM2 are located in the regions where the light beams of the light beam RB intersect, ie in the “caustic regions”.

상술한 바와 같이, 특정 필드점에 대응하는 기하학적 광선 밀도는 광학 표면 상의 총 방사조도에 대한 특정 필드점의 기여를 표현하는 것으로서 여겨질 수 있다. 이러한 기여는 본 출원에서 "유효 방사조도(effective irradiance)"라고 부른다. 사고 실험에서, 광학 시스템의 물체 평면 내의 (하나의 단일한 필드점을 나타내는) 조명 핀홀을 생각한다. 한 광선속이 상기 필드점으로부터 기원한다. 그 필드점에 대응하는 "유효 방사조도"는 한 선택된 광학 표면에서의 그 필드점으로부터 기원하는 광선속의 방사조도 기여이다. 상기 광학 표면에 입사하는 총 방사조도에 대한 이러한 기여는 물체 표면 내의 핀홀의 위치의 함수일 뿐만 아니라 상기 광학 표면 상의 위치(또는 장소)의 함수이다. (단일한 물체 필드점에 대응하는 방사조도인) 유효 방사조도의 모든 값들 중 최대값은 소정의 "방사조도 문턱값"을 초과하여서는 안되는 것으로 의도된다.As mentioned above, the geometric ray density corresponding to a particular field point can be considered as representing the contribution of a particular field point to the total irradiance on the optical surface. This contribution is called "effective irradiance" in this application. In thinking experiments, we consider illumination pinholes (which represent one single field point) in the object plane of the optical system. A beam of light originates from the field point. The "effective irradiance" corresponding to that field point is the irradiance contribution of the light beam originating from that field point at a selected optical surface. This contribution to the total irradiance incident on the optical surface is not only a function of the position of the pinhole in the object surface, but also a function of the position (or location) on the optical surface. It is intended that the maximum of all values of the effective irradiance (that is, the irradiance corresponding to a single object field point) should not exceed a predetermined "radiation threshold".

부식성 영역에서, 즉 부식 조건이 존재하는 영역에서, 유효 방사조도(핀홀 방사조도)는 상대적으로 작은 표면 면적 상에 심각한 광 에너지의 집중을 실질적으로 이끌며 발산하게 될 수 있다. 광선 진행의 관점에서, 상이한 개구수로 한 물체점으로부터 방출된 상이한 광선들이 한 광학 표면 상에서 또는 그 부근에서 교차한다면, 부식 조건은 그 광학 표면 상에 주어진다. 부식성 영역이 위치하는 광학 표면 상의 표면 결함은 상이한 개구각(aperture angle)으로 물체점으로부터 방출된 광선들에 영향을 주며, 그럼으로써 부식성 영역 바깥에 위치한 결함보다 실질적으로 더 결상 품질을 잠재적으로 악화시킨다.In corrosive areas, ie areas where corrosive conditions are present, effective irradiance (pinhole irradiance) can lead to substantial divergence and divergence of serious light energy on relatively small surface areas. In terms of ray propagation, if different light rays emitted from one object point with different numerical apertures intersect on or near one optical surface, then corrosion conditions are given on that optical surface. Surface defects on the optical surface where the corrosive areas are located affect the light rays emitted from the object point at different aperture angles, thereby potentially worsening the imaging quality substantially more than defects located outside the corrosive areas. .

본 발명에 따른 투영 대물렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예에 있어서, 광학 표면들 상의 부식 조건들의 발생 및/또는 광학 표면들 상의 너무 작은 유효 서브-개구들의 발생은, 투영 대물렌즈의 광학 요소들의 일반적인 배치를 이끄는 컴퓨터-기반의 광학 설계에 사용되는 소프트웨어에서 대응하는 서브-루틴으로 인해 체계적으로 회피된다. 그러한 부식 조건들이 체계적으로 회피되는 경우에, 결과적인 투영 대물렌즈의 광학적 성능을 실질적으로 위태롭게 하지 않고도 공정의 청결함에 대한 요구조건들이 완화될 수 있다.In one embodiment of the method of manufacturing a projection objective according to the invention, the occurrence of corrosion conditions on the optical surfaces and / or the generation of too small effective sub-openings on the optical surfaces is such that It is systematically avoided due to the corresponding sub-routines in the software used in computer-based optical designs that lead to general deployment. If such corrosion conditions are systematically avoided, the requirements for cleanliness of the process can be relaxed without substantially jeopardizing the optical performance of the resulting projection objective.

본 실시예에서, 계산적인 공정에서 사용되는 장점 함수(merit function) 성분들 중 하나는, (이미지 표면에 가장 가까운 마지막 광학 표면을 제외한) 각각의 광학 표면 상에서 발생하는 유효 방사조도 IRRDDEFF에 대한 최대 값이 소정의 방사조도 문턱값 IRRTV를 초과하지 않을 것을 요구하는 최대 방사조도 요구조건을 정의한다.In this embodiment, one of the benefit function components used in the computational process is the maximum for the effective irradiance IRRDD EFF occurring on each optical surface (except the last optical surface closest to the image surface). Define a maximum irradiance requirement that requires that the value not exceed a predetermined irradiance threshold IRRTV.

여기서 사용된 바와 같은, 용어 "방사조도"는 단위 면적 당, 한 표면에서의 전자기 방사광의 파워(power)를 나타낸다. 구체적으로, 상기 용어 "방사조도"는 표면에 입사하는 전자기 방사광의 파워를 나타낸다. 방사조도에 대한 SI 단위는 평방 미터 당 와트(W/㎡)이다. 방사조도는 때때로 세기로도 불리지만, 상이한 단위를 가지는 방출 세기(radiant intensity)와 혼동되어서는 안된다. ("핀홀 방사조도"로도 표기되는) 용어 "유효 방사조도"는, 하나의 단일한 물체 필드점으로부터 나오는 방사광으로부터 기원하는, 한 광학 표면에 입사하는 전체 방사조도에 대한 기여를 나타낸다. 광선 진행의 관점에서, 상기 "유효 방사조도"는 등거리 개구 계단들로 공통의 필드점으로부터 기원하는 상이한 광선들의 "기하학적 광선 밀도"에 대응한다. 유효 방사조도는 한 표면 상에서 균질할 수 있다. 일반적으로는, 상기 유효 방사조도는 (큰 국소적인 기하학적 광선 밀도에 대응하는) 최대 유효 방사조도의 영역과 (더 작은 기하학적 광선 밀도에 대응하는) 유효 방사조도에 대한 더 작은 값들의 영역을 정의하도록 한 표면에 걸쳐 변화할 수도 있다.As used herein, the term "irradiance" refers to the power of electromagnetic radiation on one surface per unit area. Specifically, the term "irradiance" refers to the power of electromagnetic radiation incident on the surface. SI units for irradiance are watts per square meter (W / m 2). Irradiance is sometimes called intensity, but should not be confused with radiant intensity with different units. The term “effective irradiance” (also referred to as “pinhole irradiance”) refers to the contribution to the total irradiance incident on one optical surface, originating from the radiation coming from one single object field point. In terms of ray propagation, the "effective irradiance" corresponds to the "geometric ray density" of the different rays originating from a common field point with equidistant aperture steps. Effective irradiance can be homogeneous on one surface. In general, the effective irradiance is defined to define a region of maximum effective irradiance (corresponding to a large local geometric ray density) and smaller values of effective irradiance (corresponding to a smaller geometric ray density). It may change over one surface.

유효 방사조도의 상대적으로 큰 값들이 광학 표면 상에서 발생하는 경우, 그러한 광학 표면들은 스크래치 및 오염과 같은 표면 결함들에 대하여 위험하게 될 수 있다. 유효 방사조도의 상대적으로 큰 값들은, 예를 들어, 광학 표면 상의 부식 조건들에 의해 및/또는 광학 표면 상의 너무 작은 유효 서브-개구들에 의해 초래될 수 있다.If relatively large values of effective irradiance occur on the optical surface, such optical surfaces can be dangerous for surface defects such as scratches and contamination. Relatively large values of effective irradiance can be brought about, for example, by corrosion conditions on the optical surface and / or by too small effective sub-openings on the optical surface.

투영 대물렌즈의 광학적 설계(레이아웃)를 계산하는데 사용되는 소프트웨어 프로그램 내에서 구현되는 최적화 루틴의 일 실시예가 도 3에 도시된 개략적인 흐름도를 참조하여 이제 설명된다. 제 1 단계(S1)(수차들에 대한 최적화, OPT AB)에서, 광학적 설계의 기본적인 레이아웃이 최적화 설계(D1)를 얻도록 수차들에 관하여 최적화된다. 이를 위하여, 투영 대물렌즈의 하나의 이상의 구조 파라미터들을 변화시키기 위해 그리고 상기 설계의 결과적인 전체 수차들을 계산하기 위해 적절한 광학적 설계 프로그램의 통상적인 서브루틴들이 사용될 수 있다. 결과적으로 최적화 설계(D1)는, 하나 이상의 광학 표면들 상에서 유효 방사조도의 큰 집중이 국소적으로 발생하는 광학 표면들을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다.One embodiment of an optimization routine implemented within a software program used to calculate the optical design (layout) of a projection objective is now described with reference to the schematic flowchart shown in FIG. 3. In the first step S1 (optimization for aberrations, OPT AB), the basic layout of the optical design is optimized with respect to the aberrations to obtain the optimization design D1. To this end, conventional subroutines of an appropriate optical design program can be used to change one or more structural parameters of the projection objective and to calculate the resulting overall aberrations of the design. As a result, the optimization design D1 may or may not have optical surfaces where a large concentration of effective irradiance occurs locally on one or more optical surfaces.

제 2 단계(S2)에서, 투영 대물렌즈의 이미지 표면에서의 유효 방사조도에 대해 정규화된 유효 방사조도를 나타내는 정규화된 유효 방사조도 값 IRRADEFF이 (투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접한 마지막 광학 표면을 제외한) 상기 투영 대물렌즈의 각각의 광학 표면 상에서의 소정의 방사조도 문턱값 IRRTV을 초과하는지 아닌지 여부를 결정하기 위하여, 상기 최적화된 설계가 분석된다.In a second step S2, the normalized effective irradiance value IRRAD EFF representing the normalized effective irradiance normalized to the effective irradiance at the image surface of the projection objective is equal to the last optical directly adjacent to the image surface of the projection objective. The optimized design is analyzed to determine whether or not the predetermined irradiance on each optical surface of the projection objective lens (excluding the surface) exceeds the threshold value IRRTV.

만약 정규화된 유효 방사조도 값 IRRADEFF이 어떠한 광학 표면 상에서도(마지막 광학 표면은 가능하면 제외하고) 방사조도 문턱값 IRRTV을 초과하지 않는다면, 최적화 설계(D1)를 나타내는 파라미터들은, 수차 정도(aberration level) AB가 소정의 수차 문턱값 ATV의 위에 있는지 또는 아래에 있는지 여부를 결정하기 위하여 수차 결정 단계(S3)로 입력된다. 만약 수차 정도가 수차 문턱값 아래에 있다면, 최적화 설계(D2)가 최적화 과정의 결과로서 출력된다. 최종적인 설계(D2)는, 제 2 단계(S2)에서의 방사조도 결정에 대한 입력으로서 역할을 하는 최적화 설계(D1)와 동일할 것이다.If the normalized effective irradiance value IRRAD EFF does not exceed the irradiance threshold IRRTV on any optical surface (except for the last optical surface if possible), then the parameters representing the optimization design (D1) are the aberration level. An aberration determination step S3 is entered to determine whether AB is above or below a predetermined aberration threshold ATV. If the degree of aberration is below the aberration threshold, the optimization design D2 is output as a result of the optimization process. The final design D2 will be identical to the optimization design D1 which serves as an input to the irradiance determination in the second step S2.

만약 제 2 단계(S2)에서의 방사조도 결정이, 최적화 설계(D1)의 정규화된 유효 방사조도 값 IRRAD이 적어도 하나의 광학 표면에 대해(마지막 광학 표면 제외) 방사조도 문턱값 IRRTV을 초과한다고 결정한다면, 계산 루틴은 방사조도 최적화 단계(S4)(OPT IRRAD)로 진행하며, 여기서 중요한 광학 표면들 상의 방사조도의 국소적인 집중을 감소시키기 위하여 상기 최적화 설계(D1)는 유효 방사조도에 대하여 다시 최적화된다. 이를 위하여, 투영 대물렌즈의 적어도 하나의 구조 파라미터가 변경되며 최대 방사조도 요구조건을 정의하는 장점 함수 성분을 포함하여 전체적인 장점 함수가 채용된다. 그런 후 결과적인 재최적화 설계(D1')는, 이제 정규화된 방사조도 값이 고려된 광학 표면들의 각각에 대해 방사조도 문턱값 IRRTV 아래에 있는지 여부를 결정하기 위하여 단계(S1)를 통해 방사조도 결정 단계(S2)로 입력된다. 두 개 이상의 재최적화 단계들을 포함하는 반복이 상기 목적을 위해 사용될 수 있다.]If the irradiance determination in the second step S2 determines that the normalized effective irradiance value IRRAD of the optimization design D1 exceeds the irradiance threshold IRRTV for at least one optical surface (except the last optical surface) If so, the calculation routine proceeds to the irradiance optimization step S4 (OPT IRRAD), where the optimization design D1 is again optimized for effective irradiance to reduce the local concentration of irradiance on the critical optical surfaces. do. To this end, at least one structural parameter of the projection objective is changed and an overall advantage function is employed, including an advantage function component that defines the maximum irradiance requirement. The resulting reoptimization design D1 ′ then determines irradiance through step S1 to determine whether the normalized irradiance value is now below the irradiance threshold IRRTV for each of the considered optical surfaces. It is input to step S2. An iteration that includes two or more reoptimization steps can be used for this purpose.]

만약 상기 결과적인 재최적화 설계(D1')가 방사조도의 국소적인 최대의 발생에 관하여 최적화되었다고 방사조도 결정 단계(S2)가 결정하면, 방사조도에 관한 재최적화가 하나 이상의 임계 수차들을 각각의 수차 문턱값 위에 있도록 하는지 여부를 결정하기 위하여 최적화된 구조가 수차 결정 단계(S3)로 입력된다. 만약 재최적화 설계가 수차들에 대하여 여전히 수용 가능하다면, 최종 설계(D2')가 얻어지며 단계(S5)에서 출력된다.If the irradiance determination step S2 determines that the resulting reoptimization design D1 ′ has been optimized with respect to the local maximum occurrence of irradiance, then reoptimization with respect to irradiance produces one or more critical aberrations for each aberration. The optimized structure is input to the aberration determination step S3 to determine whether or not to be above the threshold. If the reoptimization design is still acceptable for aberrations, the final design D2 'is obtained and output in step S5.

만약 상기 설계가 수차들에 관하여 최적화되어야 할 필요가 있다면, (방사조도에 관하여 이미 최적화되어 있는) 상기 광학적 설계를 수차들에 관하여도 변형하기 위하여, 단계(S2)로부터 받은 구조 파라미터들이 단계(S1)로 입력된다. 수차에 관하여 상기 설계를 재최적화하고 모든 중요한 광학 표면들에 대하여 임계 방사조도 문턱값 IRRTV 아래의 정규화된 방사조도 값을 여전히 얻기 위하여 하나 이상의 반복들이 필요할 수도 있다. 최종적인 설계(D2')는 재최적화 과정의 결과이다.If the design needs to be optimized with respect to aberrations, in order to modify the optical design (already optimized with respect to irradiance) also with respect to aberrations, the structural parameters received from step S2 are converted to step S1. ) Is entered. One or more iterations may be needed to reoptimize the design with respect to aberration and still obtain normalized irradiance values below the critical irradiance threshold IRRTV for all critical optical surfaces. The final design (D2 ') is the result of the reoptimization process.

몇몇 실시예들에서, 결정 단계(S2)를 결정하는 방사조도에 관한 서브루틴은, 이미지 표면에 가장 가까운 마지막 광학 표면을 제외하고 모든 광학 표면들 상의 너무 작은 서브-개구들을 회피하도록 하고 모든 광학 표면들 상의 부식 조건들의 발생을 회피하도록 할 수 있다.In some embodiments, the subroutine with respect to the irradiance determining the determining step S2 allows to avoid too small sub-openings on all optical surfaces except the last optical surface closest to the image surface and all optical surfaces. It is possible to avoid the occurrence of corrosion conditions on the field.

광학 표면들 상의 부식 조건의 발생을 체계적으로 회피하도록 설계된 계산적인 루틴의 일 실시예가 이제 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된다.One embodiment of a computational routine designed to systematically avoid the occurrence of corrosion conditions on optical surfaces is now described with reference to FIGS. 4-6.

제조 방법의 계산적인 부분의 제 1 단계에서, 다수의 대표적인 필드점들이 정의된다. 상기 대표적인 필드점들로부터 기원하는 광선속들의 광선들에 대한 광선 추적이 수행된다.In the first step of the computational part of the manufacturing method, a number of representative field points are defined. Ray tracing is performed for rays of light beams originating from the representative field points.

제 2 단계에서, 동공 래스터(pupil raster)가 정의되는데, 여기서 상기 동공 래스터는 투영 대물렌즈의 동공면에 있는 래스터 점(raster point)들의 어레이를 나타내며, 상기 래스터 점들은 2차원 어레이 내에서 소정의 거리로 서로로부터 떨어져 있다.In a second step, a pupil raster is defined, wherein the pupil raster represents an array of raster points in the pupil plane of the projection objective, the raster points being defined within a two-dimensional array. Away from each other by distance.

제 3 단계에서, 대표적인 필드점들로부터 기원하며 상기 동공 래스터의 래스터 점들을 통과하는 광선들의 광선 궤적이 각각의 대표적인 필드점들에 대해 계산된다. 이 목적을 위하여, CODE V, OSLO 또는 ZEMAX와 같은 상업적으로 입수 가능한 설계 프로그램들이 사용될 수 있다.In a third step, the ray trajectory of the rays originating from the representative field points and passing through the raster points of the pupil raster is calculated for each representative field point. For this purpose, commercially available design programs such as CODE V, OSLO or ZEMAX can be used.

동공 래스터는 통상적으로 투영 대물렌즈의 전체 활용 가능한 개구를 둘러싸는데, 여기서 상기 개구는 각각의 대표적인 필드점으로부터 기원하는 광선속의 개시각을 결정한다. 도 4에 개략적으로 도시된 동공 래스터의 실시예에서, 동공면 내의 래스터 점들의 좌표들은, 이웃하는 래스터 점들(즉, 소정의 거리로 서로 직접적으로 인접하는 래스터 점들)이 방위각 방향으로 동일한 거리를 갖도록 극좌표로 주어져 있다. 본 실시예에서, 둘레 방향(방위각 방향)으로 이웃하는 래스터 점들 사이의 각도 계단 폭은 10/3도이다. 반경 방향(방사 방향)으로의 래스터 점들의 좌표는 각각의 광선들과 광축 사이에 포함된 개구각에 대응한다. 상기 각도는 본 출원에서 "동공각(pupil angle)"으로도 불린다. 동공각의 사인(sine)의 절대값은 각도 0과 최대 각도 kmax = NAㆍβ 사이에서 제곱근 함수 에 따라 계단형으로 증가하는데, 여기서 i = 0, 1, ..., n 이고, NA는 투영 대물렌즈의 이미지측 개구수이며, β는 물체 필드와 이미지 필드 사이의 배율이다. 그렇게 함으로써, 동공면은 실질적으로 동일한 래스터 필드 면적을 갖는 래스터 필드(또는 래스터 셀)들로 재분할된다.The pupil raster typically surrounds the entire available aperture of the projection objective, where the aperture determines the starting angle of the light beam originating from each representative field point. In the embodiment of the pupil raster shown schematically in FIG. 4, the coordinates of the raster points in the pupil plane are such that neighboring raster points (ie, raster points directly adjacent to each other at a predetermined distance) have the same distance in the azimuthal direction. It is given in polar coordinates. In this embodiment, the angular step width between neighboring raster points in the circumferential direction (azimuth direction) is 10/3 degrees. The coordinates of the raster points in the radial direction (radiation direction) correspond to the opening angle contained between the respective light rays and the optical axis. This angle is also referred to as "pupil angle" in this application. The absolute value of the sine of the pupil angle is the square root function between the angle 0 and the maximum angle k max = NA · β With i = 0, 1, ..., n, where NA is the image-side numerical aperture of the projection objective lens, and β is the magnification between the object field and the image field. By doing so, the pupil plane is subdivided into raster fields (or raster cells) having substantially the same raster field area.

제 4 단계에서, 투영 대물렌즈 내의 광학 표면들과 선택된 광선들과의 교차점들이 (몇몇의 경우들에서 이미지 표면에 바로 인접하는 마지막 광학 표면을 잠재적으로 제외하고) 각각의 광학 표면에 대하여 계산된다.In a fourth step, the intersections of the optical surfaces in the projection objective with the selected rays are calculated for each optical surface (potentially in some cases except the last optical surface immediately adjacent to the image surface).

다음의 단계들에서, 동공면 내의 직접적으로 이웃하는 래스터 점들의 쌍들이 고려된다. 직접적으로 이웃하는 래스터 점들은, 상기 쌍의 두 래스터 점들이 동일한 방위각 좌표 또는 동일한 동공각 좌표를 갖는 반면 각각의 다른 좌표들이 미리 선택된 계단 폭에 따라 각각의 좌표 방향으로 하나의 좌표 계단만큼씩 상이한 것을 특징으로 한다. 이웃하는 래스터 점들의 각각의 쌍에 대해, 다음과 같은 계차몫(difference quotient)이 계산되며:In the following steps, pairs of directly neighboring raster points in the pupil plane are considered. Directly neighboring raster points indicate that the two raster points of the pair have the same azimuthal coordinate or the same pupillographic coordinate, while each of the other coordinates differs by one coordinate step in each coordinate direction according to the preselected step width. It features. For each pair of neighboring raster points, the following difference quotient is calculated:

여기서, f는 각각의 광학 표면의 번호를 나타내며, i, j는 이웃하는 동공 래스터 점들의 색인을 나타낸다. 수학식(1)에서, 변수 x와 k는 벡터이다. 벡터 x의 성분들은 실제 공간에서 광학 표면들 상의 한 점의 좌표를 나타낸다. 벡터 k의 성분들은 광학 시스템의 입사동공(entrance pupil)에서의(즉, 동공 공간에서의) 광선의 진행 방향을 가리키는 단위 벡터의 x, y, z 좌표들을 나타내는 방향 사인 값들이다. 따라서, 수학식(1)에서 계차몫은, 동공 공간 내의 소정의 계단 폭(변수 k)을 갖는 계단과 광학 표면 상의 실제 공간 내의 대응하는 계단 폭(변수 x) 사이의 관계를 나타내는 측정값이다. 바꾸어 말하자면, 수학식(1)의 계차몫에 의해 정의된 그레디언트(gradient) 파라미터 gf ij는 동공 좌표들에 있어서의 주어진 차에 대한 각각의 표면 상의 교차점들의 변화의 정도를 나타낸다. (수학식(1)의 계차몫은 유한한 계단 폭이 수치 계산에서 통상적으로 사용된다는 것을 나타내는 미분몫(differential quotient)의 근사치이다. 수학식(1)의 계차몫은 계단 폭이 영(0)에 접근함에 따라 미분몫이 된다.)Where f represents the number of each optical surface and i, j represent the index of neighboring pupil raster points. In equation (1), the variables x and k are vectors. The components of the vector x represent the coordinates of a point on the optical surfaces in real space. The components of the vector k are directional sine values representing the x, y, z coordinates of the unit vector indicating the direction of travel of the ray in the entrance pupil of the optical system (ie in pupil space). Thus, the equator quotient in Equation (1) is a measure indicating the relationship between a step having a predetermined step width (variable k) in the pupil space and a corresponding step width (variable x) in real space on the optical surface. In other words, the gradient parameter g f ij defined by the quotient of equation (1) represents the degree of change of intersections on each surface for a given difference in pupil coordinates. (The difference quotient in Equation (1) is an approximation of the differential quotient indicating that finite step widths are commonly used in numerical calculations. The difference quotient in Equation (1) is zero in step width. As you approach, it becomes a derivative.)

위의 수학식(1)에 주어진 수치적 기준은 선형 그레디언트를 사용하여 정의된 것임을 유의한다. 더욱 정확하게는, 방향 공간 내의 관련된 하나와 대응하는 표면 상의 한 격자 메시 요소(grid mesh element)의 영역들 사이의 비율이 제어될 수 있었을 것이다. 그러나 실용적으로는, 거의 직교하는 방향들로 선형 그레디언트를 제어하는 것이 대부분의 경우에 광선 밀도의 국소적인 피크를 회피하기에 충분한다는 것을 보여준다.Note that the numerical criteria given in Equation (1) above are defined using linear gradients. More precisely, the ratio between the related one in the directional space and the areas of one grid mesh element on the corresponding surface could be controlled. In practice, however, it is shown that controlling the linear gradient in nearly orthogonal directions is sufficient to avoid local peaks of light density in most cases.

추가적인 단계에서, 광학 표면들 상의 이웃하는 교차점들 사이의 수용 가능한 최소 그레디언트를 나타내는 그레디언트 문턱값이 정의된다. 예를 들어, 그레디언트 문턱값 gf ij(min) = 10mm가 정의될 수 있다.In an additional step, a gradient threshold is defined that represents the minimum acceptable gradient between neighboring intersections on the optical surfaces. For example, the gradient threshold g f ij (min) = 10 mm can be defined.

그레디언트 파라미터의 의미를 추가적으로 설명하는 것으로서, 도 5는 선택된 대표적인 필드점에 대한 선택된 광학 표면 상의 도 4에 도시된 동공 래스터의 광선들의 교차점들을 도시한다. 광학 표면의 우하부에 있는 높은 방사조도 영역(HIRAD)에서 교차점들의 국소적인 밀도가 상기 높은 방사조도 영역에 대해 직경 방향으로 반대쪽에 있는 좌상부에서와 같이 광학 표면의 다른 부분들에서보다 상당히 더 크기 때문에, 교차점들의 분포 및 그 결과로서 광학 표면에 걸친 방사조도의 분포가 균일하지 않다는 것이 명백하다. 그러나, 광학 표면 상에는 부식 조건들이 주어지지 않는데, 왜냐하면 (각각의 영역 내의 방사조도의 양을 나타내는 이웃하는 교차점들 사이의 계단 폭이 상기 광학 표면에 걸쳐 크게 변화함에도 불구하고) 방위각 방향 및 반경 방향으로의 일련의 교차점들이 동공면에서와 동일하기 때문이다. 도 5에 도시된 상황은 그레디언트 파라미터 gf ij에 대하여 4.7mm의 값에 대응한다.As further explaining the meaning of the gradient parameter, FIG. 5 shows the intersections of the rays of the pupil raster shown in FIG. 4 on the selected optical surface for the selected representative field point. In the high irradiance region (HIRAD) at the bottom right of the optical surface, the local density of the intersections is significantly larger than in other parts of the optical surface, such as in the upper left portion radially opposite to the high irradiance region. Because of this, it is evident that the distribution of intersections and consequently the distribution of irradiance across the optical surface is not uniform. However, no corrosion conditions are given on the optical surface, because in the azimuthal and radial directions (although the step width between neighboring intersections representing the amount of irradiance in each region varies greatly across the optical surface). This is because the series of intersections of is the same as in the pupil plane. The situation shown in FIG. 5 corresponds to a value of 4.7 mm for the gradient parameter g f ij .

다음의 단계에서, 그레디언트 파라미터의 최소값이 각각의 광학 표면들에 대해(선택적으로, 마지막 광학 표면을 제외하고) 계산된다. 만약 특정 광학 표면에 대해 계산된 최소값이 그레디언트 문턱값보다 더 작다는 것이 발견된다면, 각각의 광학 표면에 대한 최소 그레디언트가 그레디언트 문턱값과 같거나 그보다 커질 때까지 증가하도록 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들이 최적화된다. 예를 들어, 상기 최적화 과정은 각각의 광학 표면과 이웃하는 필드면(field surface)(물체 표면, 중간상 표면 또는 이미지 표면과 같은) 사이의 거리를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 그 대신에 또는 그에 추가하여, 이웃하는 교차점들에 대해 계산된 그레디언트를 증가시키기 위하여 최소 그레디언트 영역 내의 광학 표면의 국소적인 경사가 변경될 수도 있다.In the next step, the minimum value of the gradient parameter is calculated for each optical surface (optionally, except for the last optical surface). If it is found that the minimum value calculated for a particular optical surface is smaller than the gradient threshold, the structural parameters of the projection objective are optimized to increase until the minimum gradient for each optical surface is greater than or equal to the gradient threshold. do. For example, the optimization process may include increasing the distance between each optical surface and neighboring field surfaces (such as object surface, mesophase surface, or image surface). Alternatively or in addition, the local tilt of the optical surface within the minimum gradient region may be changed to increase the calculated gradient for neighboring intersections.

"유효 서브-개구"의 대응하는 반경 RSUBEFF는 다음의 수학식(2)에 따라 계산될 수 있다.The corresponding radius R SUBEFF of the "effective sub-opening" can be calculated according to the following equation (2).

여기서, Min(gf ij)는 수학식(1)에 있는 계차몫의 최소값이며 NAOBJ는 이미지측 개구수이다. 그레디언트 파라미터에 대해 최소값을 갖는 영역이 최대 기하학적 광선 밀도(및 최대 유효 방사조도)를 갖는 영역과 대응한다는 점을 유의한다.Where Min (g f ij ) is the minimum value of the series quotient in Equation (1) and NA OBJ is the image-side numerical aperture. Note that the area with the minimum value for the gradient parameter corresponds to the area with the maximum geometric light density (and the maximum effective irradiance).

최적화 과정의 최종적인 결과로서, 그레디언트 파라미터가 그레디언트 문턱값과 같거나 그보다 크도록 투영 대물렌즈의 모든 광학 표면들이 위치하고 성형된다. 방사조도의 관점에 있어서, 이러한 요구조건은, 투영 대물렌즈의 이미지 표면에서의 방사조도에 대해 정규화된 방사조도를 나타내는 정규화된 방사조도 값 IRRAD가 투영 대물렌즈의 각각의 광학 표면(투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접하는 마지막 광학 표면을 제외하고) 상의 소정의 방사조도 문턱값 IRRTV를 초과하지 않는다는 조건과 대응한다. 방사조도가 정규화된 방사조도에 대한 수용 가능한 최대값을 초과하지 않는 경우에, 투영 대물렌즈의 광학적 성능은, 상술한 바와 같이, 광학 표면들 상의 잠재적인 결함들에 대해 상대적으로 민감하지 않게 된다.As a final result of the optimization process, all optical surfaces of the projection objective are positioned and shaped so that the gradient parameter is equal to or greater than the gradient threshold. In terms of irradiance, this requirement is that the normalized irradiance value IRRAD, which represents the normalized irradiance for the irradiance at the image surface of the projection objective, is defined by each optical surface (projection objective of the projection objective). Corresponds to the condition that the predetermined irradiance on (except the last optical surface directly adjacent to the image surface) does not exceed the threshold value IRRTV. If the irradiance does not exceed the maximum acceptable value for normalized irradiance, then the optical performance of the projection objective will be relatively insensitive to potential defects on the optical surfaces, as described above.

비교를 위하여, 도 6은 필드점에 대해 부식 조건이 발생하는 영역 내에 있는 "가상의" 시스템 표면 상의 동공 래스터의 광선들의 교차점들을 도시한다. 가상 표면의 좌상부에서, 동공의 외측 에지에서의 동공 좌표들에 대응하는 교차점들이 광축과 상기 동공의 외측 에지 사이의 어딘가에 위치하는 래스터 점들에 대응하는 교차점들보다 축 광선(axial ray)의 교차점에 더 가까이 놓여 있다는 것이 명백하다. 바꾸어 말하자면, (동공 래스터에서 상이한 반경 방향 좌표들에 의해 표현되는) 상이한 개구수로 어떤 필드점으로부터 기원하는 광선들은, 동공면 내의 더 큰 개구값에 대응하는 광선이 더 작은 개구값들에 대응하는 광선들보다 축 광선에 더 가깝게 광학 표면과 교차하도록, 각각의 광학 표면 상에서 또는 그 부근에서 교차한다. 이러한 설명에서, 그레디언트 파라미터 gf ij는 부식성 영역(CAUSTIC)(좌상부)에 놓여 있는 광학 표면의 영역에서 0mm의 최소값을 얻는다.For comparison, FIG. 6 shows the intersections of the rays of the pupil raster on the "virtual" system surface in the region where corrosion conditions occur with respect to the field point. At the upper left of the imaginary surface, the intersections corresponding to the pupil coordinates at the outer edge of the pupil are at the intersection of the axial ray rather than the intersections corresponding to raster points located somewhere between the optical axis and the outer edge of the pupil. It is clear that it lies closer. In other words, light rays originating from a certain field point with different numerical apertures (represented by different radial coordinates in the pupil raster) correspond to smaller aperture values where light rays corresponding to larger aperture values in the pupil plane. Intersect on or near each optical surface to intersect the optical surface closer to the axial ray than the light rays. In this description, the gradient parameter g f ij obtains a minimum value of 0 mm in the region of the optical surface lying in the corrosive region CAUSTIC (upper left).

이러한 방법을 채용하는 것은, 어떠한 광학 표면들도 부식성 영역에 및/또는 매우 작은 유효 서브-개구들을 갖는 영역에 위치하지 않는 광학적 설계를 체계적으로 유도한다. 그러한 광학 표면들이 광학 시스템 내에서 회피되는 경우에, 표면 품질 및/또는 오염에 관한 세부 사항들이 완화될 수 있으며, 그럼으로써 광학 시스템의 제조를 용이하게 할 수 있다.Employing this method systematically leads to an optical design in which no optical surfaces are located in corrosive areas and / or in areas with very small effective sub-openings. If such optical surfaces are avoided in the optical system, details regarding surface quality and / or contamination can be relaxed, thereby facilitating the manufacture of the optical system.

도 7은 그러한 조건들을 따르는 반사굴절식 투영 대물렌즈(100)의 일 실시예를 도시한다. 상기 투영 대물렌즈는 λ=193nm의 공칭 UV-동작 파장에 대해 설계되어 있다. 그 세부 사항은 표 1 및 표 1a에 주어져 있다. 투영 대물렌즈(100)는, 정확하게 두 개의 중간 실상(real intermediate image)(IMI1, IMI2)을 형성하면서, 평평한 물체 표면(OS)(물체 평면)에 배치된 레티클 상의 패턴의 이미지를 축소된 스케일로, 예컨대 4;1로 평평한 이미지 표면(IS)(이미지 평면)으로 투영시키도록 설계되어 있다. 직사각형의 유효 물체 필드(OF)와 이미지 필드(IF)는 광축(AX)의 완전히 바깥쪽에 있는 비축(off-axis)이다. 제 1 굴절식 대물렌즈부(OP1)는 물체 표면에 있는 패턴을 확대된 스케일로 제 1 중간상(IMI1)으로 결상하도록 설계된다. 제 2 반사굴절식(굴절식/반사식) 대물렌즈부(OP2)는 제 1 중간상(IMI1)을 1:(-1)에 가까운 배율로 제 2 중간상(IMI2)으로 결상시킨다. 제 3 굴절식 대물렌즈부(OP3)는 제 2 중간상(IMI2)을 강한 축소 비율로 이미지 표면(IS) 위로 결상시킨다.7 shows one embodiment of a refracted projection objective lens 100 that follows such conditions. The projection objective is designed for a nominal UV-operation wavelength of λ = 193 nm. The details are given in Table 1 and Table 1a. The projection objective 100 forms an image of a pattern on a reticle disposed on a flat object surface OS (object plane) on a reduced scale, precisely forming two real intermediate images IMI1, IMI2. For example, it is designed to project onto a flat image surface IS (image plane), for example 4: 1. The rectangular effective object field OF and the image field IF are off-axis completely outward of the optical axis AX. The first refractive objective lens unit OP1 is designed to image the pattern on the object surface into the first intermediate image IMI1 on an enlarged scale. The second reflection refractive index (refraction / reflection) objective lens unit OP2 forms the first intermediate image IMI1 into the second intermediate image IMI2 at a magnification close to 1: (-1). The third refractive objective lens unit OP3 forms the second intermediate image IM2 over the image surface IS at a strong reduction ratio.

비축 물체 필드(OF)의 외측 필드점의 주광선(CR)의 경로는 투영 빔의 빔 경로를 따라가기 용이하도록 도 7에서 굵게 도시되어 있다. 본 출원의 목적을 위해, (주요 광선으로도 알려진) 상기 용어 "주광선"은 유효하게 사용되는 물체 필드(OF)의 (광축으로부터 가장 먼) 최외측 필드점으로부터 입사동공의 중심으로 진행하는 광선을 나타낸다. 시스템의 회전 대칭으로 인하여, 주광선은 예시의 목적을 위해 도면에 도시된 바와 같이 자오선 평면(meridional plane) 내에 있는 등가의 필드점으로부터 선택될 수 있다. 물체측에서 실질적으로 텔레센트릭한 투영 대물렌즈에 있어서, 주광선은 광축에 대해 평행하거나 또는 매우 작은 각도로 물체 표면으로부터 나온다. 결상 과정은 또한 주변광선의 궤적에 의해 특징지어진다. 여기서 사용된 바와 같이 "주변광선"은 축상의 물체 필드점(광축 상에 있는 필드점)으로부터 개구 조리개의 에지로 진행하는 광선이다. 상기 주변광선은 비축 유효 물체 필드가 사용될 때 비네팅으로 인해 이미지 형성에 기여하지 않을 수 있다. 주광선과 주변광선은 투영 대물렌즈의 광학적 특성들을 특징짓도록 선택된다. 그러한 선택된 광선들과 주어진 축상의 위치에서의 광축 사이에 포함된 각도는 각각 "주광선 각도"(CRA) 및 "주변광선 각도"(MRA)라고 불린다. 그러한 선택된 광선들과 주어진 축상의 위치에서의 광축 사이의 반경 방향 거리는 각각 "주광선 높이"(CRH) 및 "주변광선 높이"(MRH)라고 불린다.The path of the chief ray CR of the outer field point of the off-axis object field OF is shown in bold in FIG. 7 so as to follow the beam path of the projection beam. For the purposes of the present application, the term "primary rays" (also known as primary rays) refers to rays which travel from the outermost field point (farthest from the optical axis) of the object field OF to be used effectively to the center of the incident pupil. Indicates. Due to the rotational symmetry of the system, the chief rays can be selected from equivalent field points within the meridional plane as shown in the figure for purposes of illustration. In the projection objective lens which is substantially telecentric on the object side, the chief ray emerges from the object surface parallel or very small with respect to the optical axis. The imaging process is also characterized by the trajectory of the ambient light. As used herein, a "peripheral ray" is a ray traveling from the object field point on the axis (field point on the optical axis) to the edge of the aperture stop. The ambient light may not contribute to image formation due to vignetting when a stockpile effective object field is used. The main and ambient light are chosen to characterize the optical properties of the projection objective. The angle included between such selected light rays and the optical axis at a given axial position is called "primary ray angle" (CRA) and "peripheral ray angle" (MRA), respectively. The radial distance between such selected light beams and the optical axis at a given axial position is called "primary ray height" (CRH) and "ambient ray height" (MRH), respectively.

상기 주광선(CR)이 광축과 교차하는 위치들에서 세 개의 상호 공액인 동공면들(P1, P2 및 P3)이 형성된다. 제 1 동공면(P1)은 물체 평면과 제 1 중간상 사이의 제 1 대물렌즈부 내에 형성되고, 제 2 동공면(P2)은 제 1 중간상과 제 2 중간상 사이의 제 2 대물렌즈부 내에 형성되며, 제 3 동공면(P3)은 제 2 중간상과 이미지 표면(IS) 사이의 제 3 대물렌즈부 내에 형성된다.Three mutually conjugate pupil surfaces P1, P2, and P3 are formed at positions where the chief ray CR crosses the optical axis. The first pupil plane P1 is formed in the first objective lens section between the object plane and the first intermediate image, and the second pupil plane P2 is formed in the second objective lens section between the first intermediate image and the second intermediate image. The third pupil plane P3 is formed in the third objective lens portion between the second intermediate image and the image surface IS.

제 2 대물렌즈부(OP2)는 단일한 오목 미러(CM)를 포함한다. 제 1 평평한 폴딩 미러(FM1)가, 물체 표면으로부터 상기 오목 미러(CM)의 방향으로 오는 방사광을 반사하도록, 광축(AX)에 대해 45°의 각도로 제 1 중간상(IMI1)에 광학적으로 가깝게 배치된다. 제 1 폴딩 미러의 평평한 미러면에 대해 직각으로 배열된 평평한 미러면을 갖는 제 2 폴딩 미러(FM2)는 상기 오목 미러(CM)로부터 오는 방사광을 물체 표면과 평행한 이미지 표면의 방향으로 반사한다.The second objective lens unit OP2 includes a single concave mirror CM. The first flat folding mirror FM1 is disposed optically close to the first intermediate image IMI1 at an angle of 45 ° with respect to the optical axis AX such that the first flat folding mirror FM1 reflects the emission light coming from the object surface in the direction of the concave mirror CM. do. The second folding mirror FM2 having the flat mirror surface arranged at right angles to the flat mirror surface of the first folding mirror reflects the light emitted from the concave mirror CM in the direction of the image surface parallel to the object surface.

상기 폴딩 미러들(FM1, FM2)은 중간상의 광학적 근방에 각각 위치하고 있으며, 그 결과 에텐듀(etendue)(기하학적 플럭스)가 작게 유지된다. 중간상들은 바람직하게는 상기 평평한 미러면들 상에 위치하지 않는데, 이는 광학적으로 가장 가까운 미러면과 상기 중간상 사이의 유한한 최소 거리를 가져온다. 이는, 스크래치 또는 불순물과 같은 미러면 내의 어떠한 결함도 이미지 표면 위로 예리하게 결상되지 않도록 하는 것을 보장한다.The folding mirrors FM1 and FM2 are located in the vicinity of the optical in the intermediate phase, respectively, so that the etendue (geometric flux) is kept small. The intermediate phases are preferably not located on the flat mirror surfaces, which results in a finite minimum distance between the optically closest mirror surface and the intermediate phase. This ensures that no defects in the mirror surface, such as scratches or impurities, are sharply imaged onto the image surface.

제 1 대물렌즈부(OP1)는 제 1 동공면(P1)의 양측에서 포지티브 굴절력을 각각 갖는 두 개의 렌즈 그룹(LG1, LG2)을 포함한다. 제 1 렌즈 그룹(LG1)은 투영 대물렌즈의 텔레센트릭한 입사동공을 제 1 동공면(P1)에 결상시킴으로써 단일 푸리에 변환을 수행하는 푸리에 렌즈 그룹의 방식으로 작용하도록 설계된다. 이러한 푸리에 변환은 제 1 동공면에서 17° 정도의 상대적으로 작은 최대 주광선 각도 CRAP1를 유도한다. 그 결과, 라그랑쥬 불변식(Lagrange invariant)에 따라, 제 1 동공면에서의 방사빔의 직경 D1 = 145mm로 표시된 바와 같이, 제 1 동공의 광학적 자유 직경이 상대적으로 크다.The first objective lens unit OP1 includes two lens groups LG1 and LG2 each having positive refractive power at both sides of the first pupil plane P1. The first lens group LG1 is designed to act in the manner of a Fourier lens group which performs a single Fourier transform by imaging the telecentric incident pupil of the projection objective lens on the first pupil plane P1. This Fourier transform leads to a relatively small maximum chief ray angle CRA P1 of about 17 ° at the first pupil plane. As a result, according to the Lagrange invariant, the optical free diameter of the first pupil is relatively large, as indicated by the diameter D 1 = 145 mm of the radiation beam at the first pupil plane.

큰 동공 직경과 함께 상대적으로 작은 주광선 각도는 동공 공간(PS)의 상대적으로 큰 축 방향 확장에 대응한다. 본 출원의 목적을 위하여, 상기 동공 공간은, 광선 높이비 RHR = CRH/MRH에 대해 조건 RHR < |B| << 1이 충족되도록 주변광선 높이 MRH가 주광선 높이 CRH보다 충분히 큰 영역으로서 정의된다. 광선 높이비의 상한(upper limit) B는, 예를 들어, 0.4보다 작을 수 있으며 또는 0.3보다 작을 수 있고 또는 0.2보다 작을 수 있다. 만약 상기 조건이 충족되면, 동공 공간에 적용된 보정은 실질적으로 필드에 일정한(field-constant) 효과를 가질 것이다. 동공 공간의 축 방향 확장은 각각의 동공에서의 주광선 각도가 감소함에 따라 증가한다. 본 실시예에서, 조건 RHR < 0.3이 충족된다.The relatively small chief ray angle along with the large pupil diameter corresponds to the relatively large axial expansion of the pupil space PS. For the purposes of the present application, the pupil space is subject to the condition RHR <| B | for beam height ratio RHR = CRH / MRH. The ambient light height MRH is defined as an area sufficiently larger than the main light height CRH such that << 1 is satisfied. The upper limit B of the ray height ratio can be, for example, less than 0.4 or less than 0.3 or less than 0.2. If the above conditions are met, the correction applied to the pupil space will have a substantially field-constant effect. The axial expansion of the pupil space increases as the chief ray angle at each pupil decreases. In this embodiment, the condition RHR <0.3 is satisfied.

본 실시예에서, 상기 동공 공간(PS)은 동공면의 바로 하류측에 있는 LG2의 제 1 렌즈(L1-6)(양볼록 렌즈)를 포함하며, 동공면의 이미지측 상에 있는 그에 후속하는 렌즈(L1-7)까지 그리고 제 1 동공면의 바로 상류측에 있는 양볼록 포지티브 렌즈(L1-5)까지 확장된다. 자유 공간 내에 하나 이상의 얇은 보정 소자들을 위치시킬 수 있도록 적어도 40mm의 축 방향 확장을 각각 갖는 자유 공간들(FS1(=41mm) 및 FS2(=62mm))이 동공 공간(PS) 내의 동공면(P1)의 양측에, 즉 상기 동공면에 광학적으로 가깝게 형성된다. 따라서, 본 실시예는, 필드의 모든 필드점들에 대해 실질적으로 동일한 보정 효과(필드에 일정한 보정)를 얻기 위하여 제 1 동공면(P1)에 광학적으로 가까운 하나 이상의 보정 소자들을 개재시키는 것을 가능하게 한다.In the present embodiment, the pupil space PS comprises a first lens L1-6 (biconvex lens) of LG2 immediately downstream of the pupil plane, which is subsequently on the image side of the pupil plane. It extends to the lens L1-7 and to the biconvex positive lens L1-5 immediately upstream of the first pupil plane. Free spaces FS1 (= 41 mm) and FS2 (= 62 mm) each having an axial extension of at least 40 mm so as to place one or more thin correction elements in the free space, the pupil plane P1 in the pupil space PS On both sides of, i.e., optically close to the pupil plane. Thus, this embodiment makes it possible to interpose one or more correction elements optically close to the first pupil plane P1 in order to obtain substantially the same correction effect (correction constant in the field) for all field points of the field. do.

동공 공간(PS)에서 조건 RHR ~ 0이 충족되는 제 1 동공면(P1)에 평행판(PP)이 배치된다. 상기 평행판은 투영 대물렌즈의 초기 설계의 일부이며, 동일한 두께와 재료를 갖는 평면 평행판으로서 실질적으로 형성될 수도 있는 보정 소자를 위한 위치홀더(placeholder)로서 역할을 할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 표면이 비구면 형태를 갖는다.In the pupil space PS, the parallel plate PP is disposed on the first pupil plane P1 where the conditions RHR to 0 are satisfied. The parallel plate is part of the initial design of the projection objective and can serve as a placeholder for the correction element, which may be substantially formed as a planar parallel plate with the same thickness and material, wherein at least one The surface has an aspherical shape.

위에서 언급한 바와 같이, 마이크로리소그래피에서 통상적으로 사용되는 고개구(high-aperture) 투영 대물렌즈에 있어서, 광선속들의 상대적으로 작은 실제 및/또는 유효 서브-개구들이 어떤 광학 표면들, 예를 들어 필드면에 가까운 광학 표면들에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서, 제 1 폴딩 미러(FM1)와 제 2 폴딩 미러(FM2)는 모두, 각각의 작은 실제 서브-개구들이 상기 폴딩 미러들 상에서 발생하도록, 이웃하는 중간상(IMI1 및 IMI2)에 각각 광학적으로 가까이에 위치한다. 일반적으로, 광학 표면 상에서의 방사조도는 서브-개구들의 크기가 감소할수록 증가한다. 상대적으로 큰 값의 방사조도가 광학 표면 상에서 발생하는 경우, 그 광학 표면은 스크래치 및 오염과 같은 표면 결함에 대하여 결정적일 수 있다. 또한, 부식 조건들이 광학 시스템 내의, 특히 필드면에 가까운 어떤 광학 표면들 상에 발생할 수도 있다. 광학 표면이 부식성 영역 내에 있는 경우, 방사조도는 발산하게 될 수 있다.As mentioned above, in the high-aperture projection objective commonly used in microlithography, the relatively small real and / or effective sub-openings of the light beams may cause some optical surfaces, for example field planes. May occur at optical surfaces close to. For example, in the embodiment of FIG. 7, both the first folding mirror FM1 and the second folding mirror FM2 are adjacent intermediate images IMI1 such that each small actual sub-openings occur on the folding mirrors. And IMI2), respectively, in optical proximity. In general, the irradiance on the optical surface increases as the size of the sub-openings decreases. When relatively large values of irradiance occur on the optical surface, the optical surface may be critical for surface defects such as scratches and contamination. Corrosion conditions may also occur on the optical system, in particular on some optical surfaces close to the field plane. If the optical surface is in the corrosive region, the irradiance may be divergent.

이러한 효과들로 인하여, 표면 품질 및 오염에 대한 세부 사항들은, 작은 서브-개구들의 영역에 있는 및/또는 부식 조건이 발생하는 영역에 있는 광학 표면들을 갖는 광학 시스템에서 특히 엄격하게 유지되어야 한다. 한편, 만약 그러한 표면들이 광학 시스템에서 회피된다면, 표면 품질 및/또는 오염에 대한 세부 사항들은 완화될 수 있으며, 그럼으로써 광학 시스템의 제조를 용이하게 할 수 있다.Due to these effects, details about surface quality and contamination should be kept particularly strict in optical systems with optical surfaces in the region of small sub-openings and / or in the region where corrosion conditions occur. On the other hand, if such surfaces are avoided in the optical system, details about surface quality and / or contamination can be relaxed, thereby facilitating the manufacture of the optical system.

도 7의 실시예의 제조에 있어서, 상대적으로 큰 서브-개구를 얻기 위하여 제 1 및 제 2 폴딩 미러들(FM1 및 FM2)이 중간상으로부터 충분히 떨어져 위치하도록 광선 경로를 보정하는 것과 그리고 또한 상기 두 폴딩 미러들(FM1 및 FM2)에서 어떠한 부식 조건도 발생하지 않도록 부식 조건들을 제어하는 것에 관하여 특별한 강조가 있었다. 이는, 제 1 폴딩 미러(FM1)와 제 2 폴딩 미러(FM2) 상의 직사각형 필드의 에지 둘레에 있는 18개의 선택된 필드점들의 자국을 도시하고 있는 도 8에서 질적으로 예시되고 있다. 각각의 자국에서, 광선속들은 10개의 등거리 개구 계단들로 도시되어 있다. 동일한 필드점으로부터 기원하는 상이한 개구의 광선속들에 대응하는 실질적으로 타원형인 라인들이 교차하지 않으며, 폴딩 미러들의 교차 없이 끼워져 있다는 것이 명백하다. 이는, 제 1 및 제 2 폴딩 미러가 모두 부식 조건이 없는 영역들에, 즉 "부식-없는" 영역들에 있다는 것을 나타낸다. 또한, 기하학적으로 상기 폴딩 미러들(FM1, FM2)과 오목 미러 사이의 이중-경로 영역에 배치되어 있는 그리고 광학적으로 제 1 및 제 2 중간상들에 상대적으로 가까이 배치되어 있는 양볼록 포지티브 렌즈가 부식-없는 영역에 있다. 그 결과, 도 7의 실시예는 중간상들(IMI1, IMI2)에 가까운 광학 표면들 상의 표면 결함 및/또는 오염에 대해 상대적으로 관대하다.In the manufacture of the embodiment of FIG. 7, the beam path is corrected so that the first and second folding mirrors FM1 and FM2 are located far enough from the intermediate phase to obtain a relatively large sub-opening and also the two folding mirrors. Special emphasis was placed on controlling the corrosion conditions so that no corrosion conditions occurred in the fields FM1 and FM2. This is qualitatively illustrated in FIG. 8, which shows the marks of 18 selected field points around the edge of the rectangular field on the first folding mirror FM1 and the second folding mirror FM2. In each track, the beams are shown in ten equidistant opening steps. It is evident that the substantially elliptical lines corresponding to the beams of the different openings originating from the same field point do not intersect and are fitted without the intersection of the folding mirrors. This indicates that both the first and second folding mirrors are in regions free of corrosion conditions, ie in “corrosion-free” regions. In addition, a biconvex positive lens geometrically disposed in the double-path area between the folding mirrors FM1 and FM2 and the concave mirror and optically disposed relatively close to the first and second intermediate images is corroded. There is no area. As a result, the embodiment of FIG. 7 is relatively tolerant of surface defects and / or contamination on optical surfaces close to the intermediate images IMI1, IMI2.

바람직한 실시예들에 대한 상기 설명은 예시의 방식으로 주어졌다. 개개의 특징들은 본 발명의 실시예들로서 단독으로 또는 결합하여 구현될 수 있으며, 또는 다른 분야의 응용에서 구현될 수도 있다. 또한, 이들은, 제출된 바와 같이 본 출원에서 보호를 청구하는 또는 본 출원의 존속 기간 동안 보호를 청구할 권리에서 보호 받을 수 있는 유리한 실시예들을 나타낼 수 있다. 주어진 명세서로부터, 본 기술분야의 당업자는 본 발명 및 그에 따른 이점들을 이해할 뿐만 아니라, 개시된 구조 및 방법에 대한 명백한 다양한 변화 및 변형들을 발견할 것이다. 따라서 본 출원인은, 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 정신 과 범위 내에 있는 그러한 변화 및 변형들을 모두 커버할 것을 추구한다.The above description of the preferred embodiments has been given by way of example. Individual features may be implemented alone or in combination as embodiments of the invention, or may be implemented in other applications. In addition, they may represent advantageous embodiments that may be protected from the right to claim protection in the present application or to claim protection for the duration of the application as submitted. From the given specification, those skilled in the art will understand the present invention and the benefits thereof, as well as find various obvious changes and modifications to the disclosed structures and methods. Applicant therefore seeks to cover all such variations and modifications as fall within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

모든 청구범위의 내용은 참조에 의해 본 명세서의 일부를 구성한다.The contents of all claims form part of this specification by reference.

Claims (14)

투영 대물렌즈에 대한 초기 설계를 정의하는 단계 및 장점 함수를 사용하여 상기 설계를 최적화하는 단계를 포함하는 투영 대물렌즈를 제조하는 방법에 있어서,1. A method of manufacturing a projection objective comprising: defining an initial design for a projection objective and optimizing the design using an advantage function, the method comprising: 특정 품질 파라미터를 각각 반영하는 다수의 장점 함수 성분들을 정의하는 단계로서, 상기 장점 함수 성분들 중 하나가, 투영 대물렌즈의 이미지 표면에서의 유효 방사조도에 대해 정규화된 유효 방사조도를 나타내는 정규화된 유효 방사조도 값이 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접한 마지막 광학 표면을 제외한 상기 투영 대물렌즈의 각각의 광학 표면 상에서의 소정의 방사조도 문턱값을 초과하지 않을 것을 요구하는 최대 방사조도 요구조건을 정의하는 단계;Defining a plurality of benefit function components each reflecting a particular quality parameter, wherein one of the benefit function components is a normalized validity representative of the effective irradiance normalized to the effective irradiance at the image surface of the projection objective Define a maximum irradiance requirement requiring that irradiance values not exceed a predetermined irradiance threshold on each optical surface of the projection objective except for the last optical surface directly adjacent to the image surface of the projection objective. Making; 상기 장점 함수 성분들의 각각에 대한 수치적인 값을, 투영 대물렌즈의 예비적인 설계의 대응하는 특징에 기초하여 계산하는 단계;Calculating a numerical value for each of the advantage function components based on the corresponding feature of the preliminary design of the projection objective; 상기 장점 함수 성분들로부터, 품질 파라미터들을 반영하는 수치적인 항목들로 표현 가능한 전체 장점 함수를 계산하는 단계;Calculating, from the advantage function components, an overall benefit function that can be expressed as numerical items reflecting quality parameters; 결과적인 전체 장점 함수가 소정의 수용 가능한 값에 도달할 때까지, 투영 대물렌즈의 적어도 하나의 구조 파라미터를 연속적으로 변화시키고 각각의 연속적인 변화에 대한 결과적인 전체 장점 함수를 다시 계산하는 단계;Continuously changing at least one structural parameter of the projection objective lens and recalculating the resulting overall advantage function for each successive change until the resulting overall advantage function reaches a predetermined acceptable value; 결과적인 전체 장점 함수에 대한 소정의 수용 가능한 값을 갖는 최적화된 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 얻는 단계; 및Obtaining structural parameters of the optimized projection objective lens having a predetermined acceptable value for the resulting overall advantage function; And 상기 파라미터들을 구현하여 투영 대물렌즈를 제조하는 단계를 포함하는 방법.Implementing the parameters to produce a projection objective. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 투영 대물렌즈 내의 잠재적인 부식성 영역들의 위치와 범위를 계산하는 단계; 및Calculating the location and extent of potential corrosive regions in the projection objective; And 어떠한 광학 표면도 부식성 영역 내에 위치하지 않도록 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 최적화하는 단계를 포함하는 방법.Optimizing the structural parameters of the projection objective such that no optical surface is located in the corrosive region. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 다수의 대표적인 필드점들을 정의하는 단계;Defining a plurality of representative field points; 투영 대물렌즈의 동공면 내의 서로 떨어져 있는 래스터 점들의 어레이를 나타내는 동공 래스터를 정의하는 단계;Defining a pupil raster representing an array of raster points spaced apart from each other in the pupil plane of the projection objective; 각각의 대표적인 필드점들에 대해, 상기 대표적인 필드점들로부터 기원하여 상기 동공 래스터의 래스터 점들을 통과하는 광선들의 광선 궤적을 계산하는 단계;For each representative field point, calculating a ray trajectory of light rays originating from the representative field points and passing through the raster points of the pupil raster; 각각의 광학 표면에 대해, 상기 광학 표면과 광선들과의 교차점들을 계산하는 단계;For each optical surface, calculating intersections of the optical surface with light rays; 각각의 광학 표면에 대해, 서로 직접적으로 인접하여 배열된 이웃하는 래스터 점들에 대응하는 교차점들 사이의 각각의 그레디언트를 나타내는 다수의 그레디언트 파라미터들을 계산하는 단계;For each optical surface, calculating a plurality of gradient parameters indicative of each gradient between intersections corresponding to neighboring raster points arranged directly adjacent to each other; 이웃하는 교차점들 사이의 수용 가능한 최소 그레디언트를 나타내는 그레디언트 문턱값을 정의하는 단계; 및Defining a gradient threshold representative of the minimum acceptable gradient between neighboring intersections; And 상기 마지막 광학 표면을 제외하고 투영 대물렌즈의 각각의 광학 표면에 대하여 상기 그레디언트 파라미터가 상기 그레디언트 문턱값 아래에 있지 않도록 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 최적화하는 단계를 포함하는 방법.Optimizing the structural parameters of the projection objective lens for each optical surface of the projection objective except for the last optical surface such that the gradient parameter is not below the gradient threshold. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 실질적으로 동일한 래스터 필드 면적을 갖는 래스터 필드들로 상기 동공면이 재분할되도록 상기 동공 래스터가 정의되는 방법.Wherein the pupil raster is defined such that the pupil plane is subdivided into raster fields having substantially the same raster field area. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 동공 래스터는 이웃하는 래스터 점들이 방위각 방향으로 동일한 거리를 갖도록 극좌표로 정의되며, 동공각(pupil angle) k가 0과 kmax = NAㆍβ 사이에서 에 따라 계단형으로 변화하고, 여기서 i = 0, 1, ..., n 이고, NA는 투영 대물렌즈의 이미지측 개구수이며, β는 물체 필드와 이미지 필드 사이의 배율인 방법.The pupil raster is defined in polar coordinates such that neighboring raster points have the same distance in the azimuth direction, and the pupil angle k is between 0 and k max = NA.β. And i = 0, 1, ..., n, where NA is the image-side numerical aperture of the projection objective lens, and β is the magnification between the object field and the image field. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 다수의 대표적인 필드점들을 정의하는 단계;Defining a plurality of representative field points; 상기 필드점들로부터 기원하는 광선속들 및 상기 광선속들과 광학 표면들과의 교차 구역들을 계산하는 단계로서, 광선속과 광학 표면과의 교차 구역이 상기 교차 구역의 면적에 의해 정의되는 실제 서브-개구 크기를 갖는 실제 서브-개구를 정의하는 단계;Calculating the luminous flux originating from the field points and the intersections of the luminous fluxes and the optical surfaces, wherein the intersection of the luminous flux with the optical surface is the actual sub-opening size defined by the area of the intersection area Defining an actual sub-opening with; 서브-개구 크기 문턱값을 정의하는 단계;Defining a sub-opening size threshold; 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 직접적으로 인접하는 마지막 광학 표면을 제외한 투영 대물렌즈의 모든 광학 표면들에 대해, 선택된 필드점들에 대한 실제 서브-개구 크기가 상기 서브-개구 크기 문턱값 아래에 있지 않도록, 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들을 최적화하는 단계를 포함하는 방법.For all optical surfaces of the projection objective except the last optical surface directly adjacent to the image surface of the projection objective, the actual sub-opening size for the selected field points is not below the sub-opening size threshold. Optimizing the structural parameters of the projection objective lens. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 투영 대물렌즈에 있어서, 투영 대물렌즈의 물체 표면에 제공된 패턴을 투영 대물렌즈의 이미지 표면 위로 결상시키도록 구성된 다수의 광학 요소들을 포함하는 투영 대물렌즈.7. A projection objective made according to the method of any one of claims 1 to 6, comprising a plurality of optical elements configured to image a pattern provided on an object surface of a projection objective onto an image surface of the projection objective. Projection objective lens included. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 투영 대물렌즈는 물체 표면에 배치된 비축 물체 필드를 이미지 표면에 배치된 비축 이미지 필드로 결상시키도록 설계된 반사굴절식 투영 대물렌즈이며,The projection objective lens is a refraction type projection objective lens designed to form an off-axis object field disposed on an object surface with an off-axis image field disposed on an image surface, 적어도 하나의 오목 미러;At least one concave mirror; 적어도 하나의 중간상; 및At least one mesophase; And 물체 표면으로부터 오는 방사광을 상기 오목 미러로 편향시키도록 배치되거나 또는 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면으로 편향시키도록 배치된 적어도 하나의 폴딩 미러를 포함하는 투영 대물렌즈.And at least one folding mirror arranged to deflect emission light from an object surface into the concave mirror or to deflect radiation light from the concave mirror to an image surface. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 광학 요소들은:The optical elements are: 물체 표면으로부터 오는 방사광으로부터 제 1 중간상을 형성하며 제 1 동공면을 포함하는 제 1 굴절식 대물렌즈부;A first refractive objective lens portion forming a first intermediate image from radiation emitted from an object surface and including a first pupil plane; 상기 제 1 중간상을 제 2 중간상으로 결상시키는 적어도 하나의 오목 미러를 포함하며 상기 제 1 동공면에 광학적으로 공액인 제 2 동공면을 포함하는 제 2 대물렌즈부; 및A second objective lens unit including at least one concave mirror for forming the first intermediate image into a second intermediate image and including a second pupil plane optically conjugate to the first pupil plane; And 상기 제 2 중간상을 이미지 표면 위로 결상시키며 상기 제 1 및 제 2 동공면에 광학적으로 공액인 제 3 동공면을 포함하는 제 3 굴절식 대물렌즈부를 형성하는 투영 대물렌즈.And a third refractive objective lens image forming the second intermediate image over the image surface and including a third pupil plane that is optically conjugate to the first and second pupil planes. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 투영 대물렌즈는 정확하게 두 개의 중간상을 가지며 및/또는 상기 제 2 대물렌즈부는 정확하게 하나의 오목 미러를 갖고, 상기 투영 대물렌즈는 물체 표면으로부터 오는 방사광을 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제 1 폴딩 미러 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면의 방향으로 편향시키기 위한 제 2 폴딩 미러를 구비하고, 및/또는 상기 투영 대물렌즈는 NA > 1인 침지 리소그래피용으로 설계되는 투영 대물렌즈.The projection objective has exactly two intermediate images and / or the second objective has exactly one concave mirror, and the projection objective has a first folding for deflecting radiation from the object surface in the direction of the concave mirror. A projection and a second folding mirror for deflecting light emitted from the concave mirror in the direction of the image surface, and / or the projection objective is designed for immersion lithography with NA> 1. 물체 표면에 배치된 비축 물체 필드를 투영 대물렌즈의 이미지 표면에 배치된 비축 이미지 필드로 결상시키도록 구성된 광학 표면들을 갖는 다수의 광학 요소들을 포함하는 투영 대물렌즈에 있어서,A projection objective comprising a plurality of optical elements having optical surfaces configured to image an off-axis object field disposed on an object surface into an off-axis image field disposed on an image surface of the projection objective lens. 적어도 하나의 오목 미러;At least one concave mirror; 적어도 하나의 중간상; 및At least one mesophase; And 물체 표면으로부터 오는 방사광을 상기 오목 미러로 편향시키도록 배치되거나 또는 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면으로 편향시키도록 배치된 적어도 하나의 폴딩 미러를 포함하며,At least one folding mirror disposed to deflect radiation from an object surface into the concave mirror or to deflect radiation from the concave mirror to an image surface, 어떠한 광학 표면도 부식성 영역 내에 위치하지 않도록 상기 투영 대물렌즈의 구조 파라미터들이 조정되어 있는 투영 대물렌즈.A projection objective in which the structural parameters of the projection objective are adjusted such that no optical surface is located in the corrosive region. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 광학 요소들은:The optical elements are: 물체 표면으로부터 오는 방사광으로부터 제 1 중간상을 형성하며 제 1 동공면을 포함하는 제 1 굴절식 대물렌즈부;A first refractive objective lens portion forming a first intermediate image from radiation emitted from an object surface and including a first pupil plane; 상기 제 1 중간상을 제 2 중간상으로 결상시키는 적어도 하나의 오목 미러를 포함하며 상기 제 1 동공면에 광학적으로 공액인 제 2 동공면을 포함하는 제 2 대물렌즈부; 및A second objective lens unit including at least one concave mirror for forming the first intermediate image into a second intermediate image and including a second pupil plane optically conjugate to the first pupil plane; And 상기 제 2 중간상을 이미지 표면 위로 결상시키며 상기 제 1 및 제 2 동공면에 광학적으로 공액인 제 3 동공면을 포함하는 제 3 굴절식 대물렌즈부를 형성하는 투영 대물렌즈.And a third refractive objective lens image forming the second intermediate image over the image surface and including a third pupil plane that is optically conjugate to the first and second pupil planes. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 투영 대물렌즈는 정확하게 두 개의 중간상을 가지며 및/또는 상기 제 2 대물렌즈부는 정확하게 하나의 오목 미러를 갖고, 상기 투영 대물렌즈는 물체 표면으로부터 오는 방사광을 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제 1 폴딩 미러 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사광을 이미지 표면의 방향으로 편향시키기 위한 제 2 폴딩 미러를 구비하고, 및/또는 상기 투영 대물렌즈는 NA > 1인 침지 리소그래피용으로 설계되는 투영 대물렌즈.The projection objective has exactly two intermediate images and / or the second objective has exactly one concave mirror, and the projection objective has a first folding for deflecting radiation from the object surface in the direction of the concave mirror. A projection and a second folding mirror for deflecting light emitted from the concave mirror in the direction of the image surface, and / or the projection objective is designed for immersion lithography with NA> 1. 제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,The method according to claim 11, 12 or 13, 상기 적어도 하나의 폴딩 미러는 평평한 미러인 투영 대물렌즈.And the at least one folding mirror is a flat mirror.
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