KR20100072356A

KR20100072356A - 액침 리소그래피용 굴절 투영 대물렌즈

Info

Publication number: KR20100072356A
Application number: KR1020107010802A
Authority: KR
Inventors: 아우렐리안 도독; 빌헬름 율리히; 한스-위르겐 로스탈스키
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 아게
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2010-06-30
Also published as: US20100323299A1; KR20060094969A; AU2003304557A1; US7969663B2; JP5105743B2; KR101129946B1; US7751129B2; US20080043345A1; DE10394297D2; JP2007515660A; KR101028938B1; WO2005050321A1

Abstract

액침 마이크로리소그래피용에 적합한 순수한 굴절성 투영 대물렌즈가 다섯 개의 렌즈 그룹들을 가진 단일-마디 시스템으로서 디자인되는데, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈 그룹과, 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈 그룹과, 음의 굴절력을 가진 제 3 렌즈 그룹과, 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 그룹과, 양의 굴절력을 가진 제 5 렌즈 그룹을 구비한다. 제 4 렌즈 그룹은 제 3 렌즈 그룹(LG3)과 제 4 렌즈 그룹(LG4) 사이에 주변광선 높이의 반곡점 인근에 위치한 입구면(E)을 가진다. 실질적으로 굴절력을 가진 어떠한 음의 렌즈도 임구면과 시스템 조리개(5) 사이에 배치되지 않는다. 본 발명의 투영 대물렌즈의 구현예들은 큰 이미지 필드와 함께 매우 큰 개구수 NA > 1 를 달성하며, 컴팩트한 디자인을 갖는다. 200 nm 이하의 동작 파장에 대하여, 투영 대물렌즈와 기판 사이에 액침 유체가 이용될 때, 실질적으로 100 nm 이하인 구조 폭(structural width)이 분해 가능하다.

Description

액침 리소그래피용 굴절 투영 대물렌즈{Refractive projection objective for immersion lithography}

본 발명은, 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 이미지 평면 사이에 배치된 액침 매질(immersion medium)을 이용하여, 투영 대물렌즈의 물체 평면(object plane)에 배치된 패턴을 투영 대물렌즈의 이미지 평면(image plane) 상에 결상하기 위한 굴절 투영 대물렌즈에 관한 것이다.

포토리소그래피 투영 대물렌즈들은 반도체 구성요소들 및 다른 미세 구조 요소들의 제조를 위하여 수십년간 사용되어 왔다. 포토리소그래피 투영 대물렌즈들은 포토마스크 또는 레티클(이하 마스크 또는 레티클이라고도 함)의 패턴을 감광층으로 코팅된 물체 상에 축소 스케일로 고해상도로 투영하기 위한 목적으로 사용된다.

병렬적으로 진행되는 세 가지 진전들이 100 nm 크기의 차수 또는 그 이하의 크기의 차수의 더욱 미세한 구조의 제조에 기여한다. 첫째로, 투영 대물렌즈의 이미지측 개구수(NA: numerical aperture)를 현재 상용되고 있는 값 이상으로 NA = 0.8 또는 그 이상의 범위로 증가시키려는 시도가 이루어지고 있다. 둘째로, 자외선의 더욱 짧은 파장이 사용되고 있는데, 바람직하게는 260 nm 이하의 파장, 예컨대 248 nm, 193 nm, 157 nm 또는 그 이하의 파장이 사용된다. 셋째로, 다른 수단이 해상도를 증가하기 위하여 사용되고 있는데, 예컨대 위상 변화 마스크(phase-shifting mask) 및/또는 경사 조명(oblique illumination)과 같은 것이다.

더욱이, 고굴절율의 액침 매질을 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 기판 사이에 도입함으로써 달성가능한 해상도를 개선하려는 시도들이 이미 있었다. 이하에서는 이 기술을 액침 리소그래피라 한다. 이 목적에 적합한 투영 대물렌즈들은 액침 대물렌즈 또는 액침 시스템이라 한다. 액침 매질의 도입은 유효 파장(effective wavelength) λ_eff = λ₀/n의 결과를 가져오는데, 여기서 λ₀는 진공에서의 파장이고 n은 액침 매질의 굴절율이다. 이것은 R = k₁(λ_eff/NA₀)의 해상도와 DOF = ±k₂(λ_eff/NA₀ ²)의 심도(DOF: depth of focus)의 결과를 가져오는데, 여기서 NA₀=sinΘ₀는 "건조(dry)" 개구수이고 Θ₀는 대물렌즈의 개구 각도(aperture angle)의 절반이다. 실험 상수 k₁과 k₂는 공정에 의존하는 상수들이다.

액침 리소그래피의 이론적인 장점은 유효 작동 파장(effective operating wavelength)의 감소와 그에 따른 해상도 증가이다. 이것은 진공에서의 파장을 변화시키지 않으면서도 달성될 수 있으며, 따라서 광 생성, 광학 재료 선택 또는 코팅 기술 등을 위하여 확립된 기술들이 적합한 파장을 위한 변경 없이 광범위하게 적용될 수 있다. 그러나 NA = 1 또는 그 이상의 범위의 매우 높은 개구수를 가진 투영 대물렌즈를 제공하기 위한 수단이 요구된다. 더욱이, 적합한 액침 매질이 이용가능해야만 한다.

n₁ ≒ 1.43 정도인 초순수(ultrapure water)가 193 nm에 대해 적합한 액침 매질로 대두되었다.

"Immersion Lithography at 157nm" by M. Switkes and M. Rothschild, J. Vac. Sci. Technol. Vol. 19(6), Nov./Dec. 2001, pages 1 ff.는 157 nm의 작동 파장에서 충분히 투명하며 마이크로리소그래피에서 현재 사용되는 몇몇 포토리지스트 재료들과 호환가능한 퍼플루오로폴리에테르(PPPE: perfluoropolyethers)에 기초한 액침 유체를 개시하고 있다. 테스트된 일 액침 유체는 157 nm에서 n₁ = 1.37의 굴절율을 가진다. 그 간행물은 또한 렌즈가 없는 광학 시스템도 개시하고 있는데, 그것은 NA = 0.86의 개구수와 함께 60 nm 구조 및 그 이하의 구조의 이미징을 가능하게 하는, 액침 간섭 리소그래피용 실리콘 거울 및 칼슘 플루오라이드 요소로 작동한다. 그 광학 시스템은 반도체 등과 같은 것의 일련의 제조에 사용하기에는 적합하지 않을 수 있다.

미국 등록특허 US 4,480,910 및 (EP 0 605 103에 대응하는) US 5,610,683은 액침 리소그래피용 투영 노출 기계를 개시하고 있는데, 그것은 투영 대물렌즈와 기판 사이에 액침 유체를 도입하기 위한 장치들을 갖는다. 광학 투영 시스템에 대한 어떠한 디자인도 특정되어 있지 않다.

본 발명은 액침 리소그래피에 적합하고 컴팩트한 전체 사이즈를 가지며 조건에 맞는 재료를 사용하여 제조될 수 있는 굴절 투영 대물렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명의 목적은 청구의 범위에 기재된 특징을 갖는 투영 대물렌즈를 이용하여 달성될 수 있다. 장점이 될 수 있는 개선점들은 종속항들에 특정되어 있다. 청구의 범위의 모든 청구항들의 기재는 상세한 설명에 참조로서 포함된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 투영 대물렌즈의 최종 광학 요소와 이미지 평면 사이에 배치된 액침 매질의 도움으로 투영 대물렌즈의 물체 평면에 배치된 패턴을 투영 대물렌즈의 이미지 평면 상에 결상하기 위한 굴절 투영 대물렌즈는, 이미지 평면 후에 위치한 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈 그룹과, 그 후에 위치한 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈 그룹과, 그 후에 위치한 음의 굴절력을 가진 제 2 렌즈 그룹과, 그 후에 위치한 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 그룹과, 그 후에 위치한 양의 굴절력을 가진 제 5 렌즈 그룹과, 제 4 렌즈 그룹으로부터 제 5 렌즈 그룹으로의 전이 영역(transition region)에 배치된 시스템 조리개(diaphragm)를 가지고, 제 4 렌즈 그룹은 제 3 렌즈 그룹과 제 4 렌즈 그룹 사이의 주변광선(marginal ray) 높이의 만곡 지점 인근에 입구면(entrance surface)을 가지며, 어떠한 실질적인 굴절력을 가진 음의 렌즈도 입구면과 시스템 조리개 사이에 배열되지 않는다.

"실질적인 굴절력을 가진 음의 렌즈"는 본 발명에서 광학 디자인을 위하여 실질적으로 발산하는 효과를 가진 렌즈를 의미한다. 이것은 특히 |Φ| > 0.12m^-1(디옵터, dpt: diopter)를 만족시키는 굴절력 Φ를 가진 음의 렌즈들을 포함한다.

주변광선 높이(marginal ray height)는 광축으로부터 주변광선까지의 수직 거리이며, 주변광선은 물체 필드의 중앙으로부터 시스템 조리개의 조리개 가장자리로 이어지는 광선으로, 시스템 조리개는 사용된 개구수를 결정하는 것이다.

제 4 렌즈 그룹의 입구면과 시스템 조리개 사이에 어떠한 음의 렌즈도 존재하지 않도록 하는 것이 바람직한데, 이 영역에 오직 양의 렌즈들만이 위치하여 입구면 이후의 발산하는 빔 경로에서 빔 직경의 과도한 확대를 방지하도록 한다.

만일 본 발명의 이러한 특징에 따라 상당한 굴절력을 가진 음의 렌즈들이 상대적으로 큰 빔 직경의 영역에 배치된다면, 이 영역에서의 렌즈들의 최대 직경을 적절한 범위로 제한하는 것이 가능하다. 본원에서는 "상대적으로 큰 빔 직경"이라는 표현이 사용되며, 특히 렌즈에서의 주변광선 높이가 시스템 조리개에서의 주변광선 높이의 적어도 절반 정도일 때마다 사용된다. 본 발명은, 비록 음의 렌즈의 발산 효과가 보정이라는 측면에서는 바람직할지라도 음의 렌즈 이후의 발산 효과는 능동 렌즈(active lens)가 존재하지 않을 시 필요할 경우보다 잠재적으로 더 큰 렌즈 직경에 이르게 된다는 사실을 고려한다. 더욱이, 빔의 광선들은 이후의 이미지 평면 방향에서 재결합되어야만 하는데, 이는 양의 굴절력을 필요로 한다. 이를 위하여 필요한 양의 렌즈들은, 광선들을 모을 때 음의 렌즈들의 발산 효과를 보상할 필요가 없을 시, 전체적으로 더욱 적당한 디자인을 가질 수 있다. 더욱이, 렌즈들의 개수도 제한될 수 있다. 본 발명은 따라서 최소 렌즈 부피를 가진 컴팩트한 투영 대물렌즈들을 가능하게 한다.

몇몇 구현예들에서, 시스템 조리개와 이미지 평면 사이에 어떠한 음의 렌즈도 배치되지 않는다. 따라서, 이 영역은, 적절하다면 대략 또는 완전한 평면-평행판(plane-parallel plate)으로 보충될 수 있는, 양의 렌즈들만으로 구성될 수 있다.

개개 렌즈 그룹에 있어서의 본 발명에 따른 굴절력 분포는 두 개의 배(belly)와 그 사이의 마디(waist)를 갖는 투영 대물렌즈를 만드는데, 이는 필드 곡률(field curvature)의 훌륭한 보정의 결과를 가져온다. 본원에 개시된 바람직한 구현예들의 경우, 음의 굴절력의 렌즈와 양의 굴절력의 렌즈 사이의 광학 보정을 위해 필요한 변화들의 수를 최소화할 수 있다. 일 구현예에서, 최소 빔 직경의 마디가 제 3 렌즈 그룹의 영역에 존재한다. 상호 인접하는 렌즈들을 갖는 렌즈 더블릿(doublet)이 존재하는데, 렌즈 더블릿의 렌즈들의 굴졀력을 Φ_i와 Φ_i+1이라 할 시 마디와 이미지 평면 사이에서 오직 한 위치에서 Φ_i*Φ_i+1 < 0 이고 |Φ| > 0.12 m^-1이다. 양의 굴절력과 실질적으로 음인 굴력력(또는 그 반대) 사이에서 변화를 갖는 렌즈 더블릿이 물체 평면과 이미지 평면 사이에서 오직 세 위치에서만 발생하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여 그러한 투영 대물렌즈들의 작은 부피의 디자인이 가능하다.

제 2 재료를 사용하지 않고 색수차를 보정하는 것이, 다양한 물체 부분들에서 빔에 의하여 달성되어야만 하는 부가적인 기하학적 조건들을 야기한다는 것이 알려져 있다. 이러한 부가적인 조건들을 우회하기 위하여 제 2 광학 재료가 사용될 수 있다. 그러나 본 발명의 바람직한 구현예들에 제공되는 원자외선(DUV: deep ultraviolet) 파장 영역에서, 오직 몇몇의 충분히 낮은 흡수율을 가진 투명 광학 재료들만이 이용가능하다. 193 nm에서의 적용을 위하여, 주 재료로서 합성 실리카 글래스(SiO₂)와 제 2 재료로서 칼슘 플루오라이드(CaF₂) 또는 바륨 플루오라이드(BaF₂)와 같은 플루오르화물 결정 재료로 이루어진 것이 사용된다. 일반적으로, 157 nm에서 칼슘 플루오라이드가 주 재료로서 사용되고 바륨 플루오라이드가 제 2 재료로서 사용된다. 193 nm에서의 칼슘 플루오라이드의 이용은 또한 대물렌즈의 수명을 더 길게 할 수 있는데, 합성 석영 글래스에서 관찰된 강도 변화가, 높은 방사밀도(radiation density) 하에서 칼슘 플루오라이드에서는 발생하지 않기 때문이다. 그러나 합성 석영 글래스 외에 사용될 수 있는 플루오라이드화물 결정 재료는 실질적인 문제점을 갖는다. 한편, 그것들은 제한된 양으로만 이용가능하며 따라서 전처리(procurement) 비용이 높다. 더욱이, 몇몇 물리적 특성 및 화학적 특성들은 광학요소 제작을 어렵게 한다. 따라서, 몇몇 구현예들에서 이미지 보정을 위하여 비구면들이 사용된다.

일 구현예에서, 제 1 렌즈 그룹은 적어도 한 개의 비구면을 포함하며, 바람직하게는 적어도 두 개의 비구면들이 제 1 렌즈 그룹에 구비된다. 필드 근방이고 주광선 높이가 주변광선 높이보다 실질적으로 큰 영역에서의 비구면들의 배열은 효과적인 왜곡 보정을 위하여 사용될 수 있다. 제 1 렌즈 그룹은 바람직하게는 각각의 경우 한 개의 비구면을 갖는 두 개의 렌즈들을 구비한다. 복수개의 렌즈들에 있어서 비구면들을 분포시키는 것은 제조를 단순화시키는데, 큰 표면 변형을 방지할 수 있기 때문이다.

광학적으로 유용한 범위에서 많아야 한 개의 만곡 지점을 갖는 곡률을 갖는 적어도 하나의 비구면이, 주광선 높이가 주변광선 높이와 비교하여 크고 필드 근방인 제 1 렌즈 영역에 배열됨으로써 유용한 효과를 얻을 수 있다는 것이 알려져 있다. 예컨대 두 개의 그러한 면들이 제공될 수 있다. 하나 이상의 만곡점을 갖는 세 개 이상의 면들은 피해야만 한다. 광학적으로 유용한 범위에서 곡률의 만곡점이 존재하지 않거나 많아야 한 개인 비구면들은 생산 공학(production engineering) 용어로 효과적으로 마스터될 수 있으며 약간의 표면 거칠기를 갖도록 제조될 수 있다.

적어도 한 개의 비구면이 제 1 렌즈 영역에서 바람직하게 발생해야 한다. 더욱이, 제 1 렌즈 영역의 모든 비구면들이 |ΣCl_i|*10⁶ > 0.22 조건을 충족시키는 것이 바람직한데, 여기서 Cl_i는 i번째 표면의 비구면 표현의 h⁴항의 계수이다. 이것에 의하여 매개변수 Cl_i는 비구면의 변형에 대한 주요 구성요소를 나타낸다.

몇몇 구현예들에서, 투영 대물렌즈의 전체 길이(물체 평면/이미지 평면 거리)의 20% 이상의 광학적으로 유용한 직경을 가진 비구면들은 오목하다. 몇몇 구현예들에서, 이것은 모든 비구면들에 대해 적용된다. 만일 이 조건이 만족되면, 비구면은 적절한 비용으로 충분히 정확하게 테스트될 수 있다.

주광선 높이가 주변광선 높이에 실질적으로 대응하는 영역과 물체 평면 사이에서 연장된 제 2 렌즈 영역에 (왜곡에 기여하는 비구면들이 마주보는 면들인) 적어도 두 개의 비구면들이 배열될 때 왜곡 보정에 유리하다는 것이 증명되었다. 이 기여는 (8*C1+k*c³)(n-n')y y_p ³ 에 의하여 결정될 수 있는데, 여기서 C1은 비구면 상수이고, k는 비구면의 원추계수이며, c는 곡률이고, n과 n'은 그 면 이전과 이후의 굴절율들이며, y는 그 면에서의 근축 주변광선 높이(paraxial marginal ray height)이고 y_p는 그 면에서의 근축 주광선 높이(paraxial principal ray height)이다.

몇몇 구현예들에서, 물체측 텔레센트리즘(telecentrism) 제공 및 왜곡 보정을 위하여 광학 수단을 분리시키는 것은 0.9*PSA31 < PSA3 < 1.1*PSA31의 조건이 구면 동공 수차(PSA: spherical pupil aberration)에 대해 충족된다는 사실에 의하여 달성될 수 있다. 여기서 PSA31은 제 1 렌즈 영역 내의 모든 면들의 구면 동공 수차의 수차 계수들의 합이고, PSA3은 시스템의 모든 면들의 구면 동공 수차의 수차 계수들의 합이다. 이 조건을 만족시킴으로써, 물체 평면 인근의 제 1 렌즈 영역에서 동공 수차들을 주로 집중시키는 것이 가능하다. 이는 텔레센트리즘에 영향을 주는 것과 왜곡에 영향을 주는 것 사이의 분리를 가능하게 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 투영 대물렌즈들은 물체/이미지 간격 L과 초점거리 f'을 가지며 굴절율 n_r인 액침 매질을 이용하는데, L/f'*n_r > 2.5 의 조건을 만족시킨다. 이 조건이 만족되면 짧은 초점거리를 갖는 컴팩트 시스템이 가능하다.

시스템 조리개는 평면 시스템 조리개일 수 있는데, 이는 조리개 가장자리가 광축에 수직인 평면에 세팅된 조리개 직경에 의존하지 않을 경우이다. 조리개 오류를 갖는 시스템에서, 시스템 조리개가, 조리개 직경을 결정하고 투영 대물렌즈의 광축에 대한 축상 위치가 조리개 직경의 함수로서 변할 수 있는 조리개 가장자리를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 조리개 직경의 함수로서 빔 경로에 대한 효과적인 조리개 위치의 최적 적용을 가능하게 한다. 시스템 조리개는 예컨대 조리개 가장자리가 조리개 직경 조정 중 구면을 따라 이동할 수 있는 구 조리개로서 디자인될 수 있다. 시스템 조리개를 조리개 가장자리가 조리개 직경 조정 중 원뿔체의 옆면 상에서 이동할 수 있는 원추형 조리개로서 디자인할 수도 있다. 이것은 예컨대 축 상으로 배치가능한 평면 조리개를 이용하여 달성될 수 있다.

본 발명은 이미지측 개구수가 NA ≥ 0.9, NA ≥ 0.98, 특히 NA = 1.0, NA = 1.1 또는 그 이상인 투영 대물렌즈들의 디자인을 가능하게 하는데, 몇몇 구현예들에 대해서도 가능하다. 투영 대물렌즈들은 작동 파장에서 n₁ > 1.3 의 굴절율을 갖는 액침 유체에 적용될 수 있다. 그 결과, 액침이 없는 시스템과 비교할 시 유효 작동 파장이 대략 30% 이상 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 투영 시스템들은 광범위한 적절한 동작 거리에 대해 적용될 수 있다. 이 경우, 물체측 동작 거리 또는 물체 공간에서의 동작 거리는 물체 평면과 대물렌즈의 입구면 사이의 (최소) 축 상 거리인데, 이미지측 동작 거리 또는 이미지 공간에서의 동작 거리는 대물렌즈의 출사면과 이미지 평면 사이의 (최소) 축 상 거리이다. 건식 시스템으로서 사용되는 경우 가스로 채워지는 이미지 공간에서의 동작 거리는 액침 시스템의 경우 작동 중 액침 매질로 채워진다.

액침 시스템의 경우, 이미지 공간에서의 동작 거리를 고정할 시 특별한 판단기준이 고려돼야 한다. 한편, 큰 동작 거리는 (가스와 비교할 시) 통상적으로 액침 용액의 더 낮은 투과율 때문에 더 큰 방사 손실을 초래하며, 또한 이미지 평면 상부의 면들로부터의 더 큰 왜곡 특히 구 왜곡에의 기여를 초래한다. 한편, 이미지측 동작 거리는 충분히 커서 액침 유체의 판상 흐름(laminar flow)을 가능하게 해야만 한다. 적절하다면, 측정 기구 및 센서용 공간도 있어야만 한다. 가장 바람직한 구현예들에서, 이미지측 동작 거리는 대략 1 mm와 대략 15 mm 사이, 특히 대략 1.5 mm와 대략 10 mm 사이이다. 반면 대략 5 mm와 물체 필드 직경의 대략 25 % 내지 50 % 사이의 값들은 물체측 동작 거리에 대해 바람직한 것으로 증명되었다. 비록 마찬가지로 5 mm 이하의 값들도 가능하다는 것이 사실일지라도, 제 1 렌즈 요소들의 재료 품질 및 면 품질에 있어서의 (특히 광조(光條, striation)에 대한) 요구사항들이 더욱 요구되게 된다.

바람직한 구현예들은 축소 대물렌즈들로서 디자인된다. 확대 비율 |β|의 크기는 바람직하게는 1/5 내지 1/3의 범위 내, 특히 1/4.5 내지 1/3.5의 범위 내에 있어서, 특히 5:1 및 4:1의 축소들이 가능하다.

특정한 구현예에서, 제 3 렌즈 그룹으로부터 제 4 렌즈 그룹으로의 전이 영역에, 즉 실질적으로 증가하는 빔 직경 및 발산하는 방사의 영역에, 투영 방향에 있어서 음의 렌즈와 이것의 바로 뒤의 양의 렌즈를 구비하는 적어도 하나의 렌즈 더블릿(lens doublet)이 제공되는데, 음의 렌즈는 이미지측 오목면을 가지며 후속의 양의 렌즈는 물체측 오목면을 갖는다. 양볼록(biconvex) 공기 렌즈가 그것에 의하여 더블릿의 렌즈들 사이에 제공된다. 특히, 양의 렌즈는 물체 평면에 대해 상대적으로 오목하며 (R1+R2)/(R1-R2) < -1.5를 만족시키는 입구 단부 렌즈 반경 R1과 출사 단부 렌즈 반경 R2를 갖는 양의 메니스커스 렌즈이다. 렌즈 더블릿의 영역에서 발생하는, 특히 오목한 출사 단부에서 발생하는, 음의 렌즈의 빔 경로에 대한 곡선 모양은 전체 시스템의 보정에 매우 효과적인 기여를 할 수 있는 관통하는 방사의 큰 입사각이다. 내측 공기 렌즈와 접하는 적어도 하나의 렌즈 면은 비구면일 수 있다. 양 경계면들이 비구면인 것이 바람직하다.

일 구현예에서, 물체 평면에 대해 상대적으로 오목하며 D_L/D_min > 1.3의 조건을 만족시키는 양의 굴절력 또는 약한 음의 굴절력의 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈가 제 4 렌즈 그룹에 배열되는데, D_min은 메니스커스 렌즈에서의 최대 광선속(光線束) 직경이다. 조리개 영역에서의 약한 음의 메니스커스 렌즈와 양의 렌즈의 조합은 조리개에 의존하는 수차, 특히 구면 수차의 보정에 효과적인 기여를 할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 투영 대물렌즈의 모든 렌즈들은 동일한 재료로 구성된다. 사용된 재료는 예컨대 193nm 파장에서 작동하기 위한 합성 실리카 글래스와, 157nm의 파장에서 작동하기 위한 칼슘 플루오라이드일 수 있다. 오직 한 유형의 재료만을 사용하는 것은 제조를 더욱 용이하게 하며, 다른 파장에 대해 대물렌즈 디자인을 단순히 적용할 수 있게 한다. 많은 유형의 재료를 결합하는 것도 가능한데, 예컨대 색수차의 보정을 보조하기 위함이다. BaF₂, NaF, LiF, SrF, MgF₂ 등과 같은 다른 UV-투명 재료의 사용도 가능하다.

주로 석영 글래스 렌즈로 디자인된 몇몇 구현예들에서, 이미지 평면 바로 인근에 배열된 적어도 두 개의 렌즈 요소들은 동일한 결정 방향의 플루오라이드화물 결정 재료로 구성된다. 투영 대물렌즈들의 수명은 이것에 의하여 개선될 수 있다. 플루오라이드화물 결정 재료로 만들어진 적어도 하나의 양의 렌즈가 제 2 렌즈 그룹에 존재할 시 횡색수차(transverse chromatic aberration) 보정에 유리하다는 것이 증명되었다. 제 4 렌즈 그룹에서의 양의 렌즈의 렌즈 재료로서 플루오라이드화물 결정 재료를 사용하는 것은 또한 횡색수차 보정에 효과적인 기여를 할 수 있다. 제 3 렌즈 그룹에 적어도 하나의 음의 렌즈가 있을 경우 플루오라이드화물 결정 재료가 렌즈 제료로서 사용되었을 때 횡색수차 보정이 개선될 수 있다.

청구의 범위로부터 도출되는 것 외에도, 전술한 특징 및 다른 특징이 상세한 설명 및 도면으로부터 도출될 수 있으며, 개개 특징은 독자적으로 구현되거나 본 발명 및 다른 필드의 구현예들의 서브컴비네이션 형태로 복합적으로 구현될 수 있으며, 각각의 장점에 의하여 특허성이 인정될 수 있는 유용한 디자인을 만들어낼 수 있다.

액침 리소그래피에 적합하고 컴팩트한 전체 사이즈를 가지며 조건에 맞는 재료를 사용하여 제조될 수 있는 투영 대물렌즈가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제 1 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 굴절 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 4 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 5 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 6 구현예에 따른, 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 투영 대물렌즈의 렌즈 단면도이다.

하기 바람직한 구현예들의 설명에 있어서, "광축"은 광학 구성요소들의 곡률 중심들을 통과하는 직선을 의미한다. 방향 및 거리는, 그것들이 이미지 평면 또는 그곳에 배치되어 노출될 기판 방향으로 향해진 경우 이미지 측 상에서로서 또는 이미지를 향하는 것으로서 기술되며, 그것들이 광축에 관하여 물체 방향으로 향해진 경우 물체 측 상에서로서 또는 물체를 향하는 것으로서 기술된다. 예들에 있어서, 물체는 집적회로 패턴을 가진 마스크(레티클)이지만, 다른 패턴, 예컨대 격자 패턴도 또한 포함될 수 있다. 예들에서, 이미지는 기판으로서 작용하는 웨이퍼 상에 형성되어 포토리지스트층으로 코팅되지만, 다른 기판들도 물론 가능하여 예컨대 액정 디스플레이용 요소들 또는 광학 격자용 기판도 가능하다. 상술된 초점거리는 공기에 관한 초점거리이다.

본 발명의 순수 굴절 축소 대물렌즈(1)의 통상적인 디자인이 도 1에 도시되어 있다. 실질적으로 균일한 액침에 있어서, 그것은 물체 평면(2)에 배치된 레티클 등의 패턴을 축소된 스케일, 예컨대 5:1의 스케일(확대율 β = 0.2)로 이미지 평면(3)에 결상하기 위하여 작용한다. 이것은 회전 대칭 단일 마디 시스템이거나, 물체 평면 및 이미지 평면에 수직인 광축(4)을 따라 배열된 다섯 개의 연속적인 렌즈 그룹들을 가진 두 개의 배(belly) 시스템이다. 이미지 평면(2) 직후의 제 1 렌즈 그룹(LG1)은 음의 굴절력을 갖는다. 그 직후의 제 2 렌즈 그룹(LG2)은 양의 굴절력을 갖는다. 그 직후의 제 3 렌즈 그룹(LG3)은 음의 굴절력을 갖는다. 그 직후의 제 4 렌즈 그룹은 양의 굴절력을 갖는다. 그 직후의 제 5 렌즈 그룹(LG5)은 양의 굴절력을 갖는다. 이미지 평면은 제 5 렌즈 그룹 직후에 배치되어 투영 대물렌즈는 다른 렌즈를 갖지 않거나 제 1 렌즈 그룹 내지 제 5 렌즈 그룹 외의 다른 렌즈 그룹을 갖지 않는다. 이러한 굴절력 분배는 물체측 제 1 배(6), 이미지측 배(8) 및 그 사이의 마디(7)를 갖는 두 개의 배 시스템을 제공하는데, 여기서 최소 빔 직경을 갖는 마디(X)가 존재한다. 제 4 렌즈 그룹으로부터 제 5 렌즈 그룹으로의 전이 영역에서 시스템 조리개(5)는 상대적으로 큰 빔 직경의 영역에 있다.

투영 대물렌즈를 이용하여 가능한 투영은 그것의 주광선과 주변광선의 경로로 특징지어질 수 있다. 주광선(A)으로 표시된 것은 광축에 평행하거나 예각으로 물체 필드의 외측 주변 지점으로부터 이어져 시스템 조리개(5)의 영역에서 광축(4)을 지나는 광선이다. 주변광선(B)은 물체 필드의 중앙으로부터, 즉 축상 필드 지점으로부터 시스템 조리개(5) 또는 그 근방의 위치에 통상적으로 위치하는 구경 조리개(aperture stop)의 조리개 가장자리로 이어진다. 외측 필드 지점으로부터 구경 조리개의 반대편 가장자리로 이어지는 광선(C)은 이하에서 코마광선(coma ray)라 한다. 광축으로부터 이 광선들의 수직 거리는 대응하는 광선 높이 h_A, h_B 및 h_C이다.

이러한 빔 경로들에 대하여, 제 4 렌즈 그룹(LG4)은, 제 3 렌즈 그룹(LG3)과 제 4 렌즈 그룹(LG4)에 있어서 주변광선 높이의 만곡점 인근에 있는 입구면(E)을 갖는다.

제 1 렌즈 영역(LB1)은 물체 평면(2)에서 시작하여, 주변광선(B)과 코마광선(C)이 교차하여 |h_B/h_c| < 1 의 조건이 제 1 렌즈 영역(LB1)에서 만족되도록 하는 평면까지이다. 이 렌즈 영역(LB1)에서의 주광선 높이는 주변광선 높이에 비해 크다. 여기에 배치된 렌즈 면들을 근접 필드(near field)라 한다. 제 2 렌즈 영역(LB2)은 물체 평면(2)으로부터, 주광선 높이와 주변광선 높이가 크기에 있어서 대략 같아지는 영역에까지 이르는데, 이 경우 특히 |h_B/h_A| < 1.2 가 성립한다. 본 발명의 변형예에 따른 투영 시스템에 있어서, 제 2 렌즈 영역(LB2)의 길이는 물체 평면(2)과 이미지 평면(3) 사이의 거리(L)의 1/4보다 크고 1/2보다 작다. 이 물체-이미지 거리는 투영 대물렌즈의 전체 거리(전장)라고 할 수도 있다.

본 발명의 통상적인 구현예에 따른 투영 대물렌즈에 있어서, 제 1 렌즈 그룹(LG1)은 적어도 두 개의 음의 렌즈들을 가지며, 제 2 렌즈 그룹(LG2)은 적어도 세 개의 양의 렌즈들을, 제 3 렌즈 그룹(LG3)은 적어도 두 개의 음의 렌즈들을, 제 4 렌즈 그룹(LG4)은 적어도 두 개의 양의 렌즈들을, 그리고 제 5 렌즈 그룹(LG5)은 적어도 세 개의 양의 렌즈들을 갖는다.

물체 평면(2) 이후의 제 1 렌즈 그룹(LG1)은 실질적으로 광다발(light bundle)을 제 1 배(6)로 넓히는 기능을 한다. 그것은 비구면 입구면을 가진 얇은 음의 렌즈(11)와, 비구면 입구면을 가진 그 뒤의 다른 얇은 음의 렌즈(12)와, 물체측의 오목한 면과 약한 굴절력을 가진 그 뒤의 두꺼운 이중 구면 메니스커스 렌즈(13)를 갖는다. 물체에 가장 가까운 렌즈들(11, 12)의 입구면들 상의 (필드 근방에 배치된) 비구면들은 텔레센트리즘의 보정보다도 왜곡 및 비점수차의 획기적인 보정에 효과적으로 기여한다. 상이한 렌즈들의 두 개의 표면들에서의 비구면성의 분포는 렌즈들의 제조를 단순화할 수 있다.

제 2 렌즈 그룹(LG2)은 네 개의 양의 렌즈들(14, 15, 16, 17)을 구비하는데, 특히 (양볼록 렌즈(15)에 의해 만들어진) 물체측의 오목 면과 비구면 입구면을 가진 입구-단부 메니스커스 렌즈(14)와, 비구면 오목 출사면과 그것의 구면 렌즈 면들의 곡률과 동일한 의미를 가진 양의 메니스커스를 가진 두꺼운 양의 메니스커스 렌즈(16)를 구비한다. 이 디자인은, 양볼록 렌즈(15)의 물체측 및 이미지측 상의 메니스커스 면들의 곡률들이 반대 의미를 가지며 상호 비켜진 오목 면들을 가질 때, 메니스커스 및 양의 렌즈에 대한 낮은 피상적인 부하를 보장하며, 따라서 수차가 작도록 한다. 양볼록 양의 렌즈(14)와 그 이후의 메니스커스(16) 사이의 양오목(concave) 공기 렌즈는 강한 비점수차의 부족교정(undercorrection)을 제공하며, 따라서 마디(7) 이전의 시스템의 전방부에서의 비점수차 기여의 보상에 효과적인 영향을 발휘한다.

제 3 렌즈 그룹(3)은 세 개의 음의 렌즈들(18, 19, 20)을 구비한다. 구면 렌즈 면들을 가진 양오목 렌즈(18)는 이 경우 최소 빔 직경의 마디(X) 이전에 얼마간 떨어져서 배치된다. 마디 이후에 얼마간 떨어져서는, 물체측 오목 구면 입구면과 비구면 출사면을 가진 음의 메니스커스 렌즈(19)가 있다. 이 뒤에는 구면 입구면과 비구면 출사면을 가진 양오목 음의 렌즈(20)가 있다. 렌즈들(19, 20)의 출사측들 상의 비구면들은 코마 및 비점수차 보정에 크게 기여한다.

제 3 렌즈 그룹(LG3)의 출사-단부 음의 렌즈(20) 이후 빔은 최대 발산을 갖는데, 강한 보정 효과를 가져오는 관통 방사의 매우 큰 입사각이 렌즈(20)의 비구면 출사측 상에서 발생한다.

제 4 렌즈 그룹(LG4)은 그 입구 단부에 물체 평면에 대해 오목한 두 개의 양의 메니스커스 렌즈들(21, 22)을 구비하는데, 시스템 조리개(5) 직전의 양볼록 양의 렌즈(23)가 메니스커스 렌즈들을 뒤따른다. 여기서, 전면 렌즈(21)의 입구면만이 비구면이고, 제 4 렌즈 그룹의 모든 다른 면들은 구면이다. 제 3 렌즈 그룹(LG3)이 오직 음의 렌즈들만을 구비하여 강한 빔 발산을 가져온 반면, 후속의 제 4 렌즈 그룹(LG4)은 오직 양의 렌즈들만을 구비하고 강하게 수렴하는 영향을 발휘하여 발산각이 시스템 조리개(5) 방향에 있어서 급격하게 증가하도록 한다. 음의 굴절력과 그 이후의 양의 굴절력 사이에서의 전송은 제 3 렌즈 그룹과 제 4 렌즈 그룹 사이에 주변광선 높이의 만곡점을 생성하는데, 그 인근에 제 4 렌즈 그룹의 입구면(E)이 인근에 존재한다. 이 입구면(E)과 시스템 조리개 사이에 음의 굴절력을 가진 렌즈가 배치되지 않는다는 것이 이 디자인 특유의 특징이다.

시스템 조리개(5) 이후의 제 5 렌즈 그룹(LG5)은 실질적으로 큰 개구수를 만드는 기능을 담당한다. 이를 위하여 오로지 집속 렌즈들만이 제공되는데, 특히, 시스템 조리개 직후에 위치하고 구면 입구면과 이미지측 상이 오목한 비구면 출사면을 갖는 양의 메니스커스 렌즈와, 실질적으로 평평한 입구면과 볼록한 출사면을 가진 실질적으로 평볼록(planoconvex)인 양의 렌즈(26)와, 구면 입구면과 이미지측 오목한 비구면 출사면을 가진 그 후의 양의 메니스커스 렌즈(27)와, 구면 입구면과 이미지측 오목한 비구면 출사면을 가진 다른 양의 메니스커스 렌즈(28)와, 구면 입구면과 평평한 출사면을 가진 최종 평볼록 렌즈(29)가 제공된다. 양의 렌즈들은 구형으로 강한 부족보정 효과를 발휘하며, 코마에 대해서는 과보정 효과를 발휘한다. 이 디자인으로, 제 3 렌즈 그룹과 제 4 렌즈 그룹 사이의 전이부의 약한 음/양 더블릿과, 조리개 근방의 제 4 렌즈 그룹과 제 5 렌즈 그룹의 비구면들에 의하여 구면 수차 및 코마의 대부분이 에 의해 보정된다. 그 결과, 제 4 렌즈 그룹(LG4)과 제 5 렌즈 그룹(LG5)은 구면 수차 및 코마의 훌륭한 보정 상태 달성의 기능을 한다.

시스템은 32 mm의 물체측 동작 거리(물체 빽 초점거리, object back focal distance)와, 액침 액체(10)로 채워질 수 있는 6 mm의 이미지측 동작 거리를 갖는다.이 시스템은 탈이온수(굴절율 n ≒ 1.47) 또는 그와 유사한 굴절율을 갖는 다른 적합한 투명 액체가 193 nm에서 액침 액체로 사용될 수 있도록 디자인된다.

디자인의 상세한 설명은 표 1에서 표 형태로 요약되어 있다. 여기서, 열 1은 굴절면의 번호 또는 다른 방식으로 구별되는 것을 나타내고, 열 2는 면의 반경 r을 나타내며(mm), 열 4는 두께라고 하여 그 뒤의 면으로부터의 그 면의 거리(d)를 나타내고(mm), 열 5는 광학 구성요소들의 재료를 나타낸다. 열 6은 재료의 굴절율을 나타내며, 렌즈들의 유용한 자유 반경 또는 자유 직경의 절반값이 열 7에 나타나 있다(mm). 비구면들은 열 3에서 "AS"로 표시되어 있다.

구현예의 경우, 면들 중 10개, 상세하게는 면들(2, 4, 8, 13, 19, 21, 22, 31, 35, 37)은 비구면이다. 표 2는 대응하는 비구면 데이타를 보여주는데, 비구면들은 다음 식을 이용하여 계산되었다.

p(h) = [ ((1/4)h²) / (1 + SQRT(1 - (1+k)(1/r)²h²)) ] + C1*h⁴ + C2*h⁶ + …

여기서, 반지름의 역수 1/r은 면 곡률을 나타내며, h는 광축으로부터 면 지점의 거리(즉, 광선 높이)를 나타낸다. 따라서, p(h)는 소위 사지타(sagitta), 즉 z 방향, 즉 광축 방향에 있어서 면 정점으로부터 면 지점의 거리를 나타낸다. 상수 K, C1, C2, … 는 표 2에 나타나 있다.

이들 데이터를 이용하여 재현될 수 있는 광학 시스템(1)은 대략 193 nm의 작동 파장에 대해 디자인된 것인데, 모든 렌즈들에 대해 사용된 합성 석영 글래스는 n = 1.5608 의 굴절율을 갖는다. 이미지측 개구수는 1.0이다. 물체측 및 이미지측 텔레센트릭 시스템이 n_r = 1.47 의 액침 매질(10)의 굴절율에 적용된다. 대물렌즈는 대략 1037 mm의 전체 길이(이미지 평면과 물체 평면 사이의 거리)(L)를 갖는다. 대략 22 mm의 광전도체(photoconductance)(개구수와 이미지 사이즈의 곱)가 대략 22 mm의 이미지 사이즈에 대해 달성된다.

투영 대물렌즈의 몇몇 특별한 특징에 대해 설명한다. 투영 대물렌즈는 오직 다섯 개의 음의 렌즈들을 갖는데, 이들은 한편으로는 입구에서 대물렌즈 근방에서 집중되며(렌즈들(11, 12)), 다른 한편으로는 마디(7)의 영역에서 집중된다(렌즈들(18, 19, 20)). 따라서, 상이한 부호의 굴절력의 렌즈들 사이의 전이부가 있는 것은 시스템에 오직 세 개의 위치에서만인데, 특히 제 1 렌즈 그룹(LG1) 내에서 렌즈들(12, 13) 사이에서의 음/양 전이와, 렌즈 그룹들(LG2, LG3) 사이 또는 렌즈들(17, 18) 사이에서의 양/음 전이와, 렌즈 그룹들(LG3, LG4) 사이의 음/양 전이이다. 최후 전이 이후 물체 평면에 이르기까지 오직 양의 렌즈들만이 위치해 있는데, 최후 전이는 제 4 렌즈 그룹의 입구면(E)의 영역에서 발생하며 가장 좁은 압축의 위치(X) 이후의 주변광선 높이의 프로파일에서의 만곡점을 정의한다. 이 영역에 음의 렌즈들을 배치시킴으로써, 그리고 이에 의하여 발산하는 굴절력을 피할 수 있는 가능성 때문에, 제 2 배(8)에서의 렌즈 직경들이 상대적으로 작게 유지될 수 있으며, 그 결과 디자인은 전체적으로 작은 부피를 가질 수 있다. 동시에, 렌즈들의 개수가 저감될 수 있어, 가장 좁은 압축의 위치(X)와 이미지 평면 사이에 오직 10 개의 렌즈들만이 배치되고, 전체 시스템에 있어서 오직 18 개의 렌즈들만이 있게 된다. 이는 더욱이 작은 부피의 컴팩트한 디자인을 가능하게 한다.

(마디(7)에서 가장 작은 렌즈(19)의 볼록한 출사측인) 한 가지 예외 외에는, 모든 비구면들이 오목 렌즈 면들 상에 위치한다. 이것은 렌즈 제조시 비구면들의 테스트를 용이하게 하는데, 볼록 면들의 테스트와의 대조에 의하여 오목 면들을 테스트하기 위하여 상대적으로 컴팩트한 테스트 광학장치를 이용하는 것이 가능하기 때문이다. 표 2의 비구면 데이터로부터 어떠한 큰 왜곡도 비구면에 의해 발생하지 않으며 비구면들은 그들의 곡률에 있어서 만곡점을 갖지 않거나 많아야 한 개의 만곡점을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이것은 비구면의 제조를 용이하게 하며, 따라서 특히 낮은 표면 거칠기를 가진 비구면 제조를 가능하게 한다.

제 3 렌즈 그룹(LG3)의 출구에서의 양오목 음의 렌즈(20)와, 제 4 렌즈 그룹(LG4)의 입구에서 이미지측 상이 오목한 양의 메니스커스 렌즈(21)는, 시스템의 총 보정에 상당한 기여를 하는 음/양 렌즈 더블릿을 형성한다. 이것은 이 렌즈 더블릿의 상호 마주보는 비구면들의 디자인에 의하여 영향받을 수 있는데, 큰 입사각의 방사가 발생하는 양볼록 공기 렌즈의 경계를 정한다. 그것에 의하여 보정되는 것은 주로 모든 차수의 구면 수차이다. 동시에, 코마 및 비점 수차와 같은 더 높은 차수의 다른 수차들 또한 강하게 영향받는다. 입사각이 크기 때문에, 렌즈(20)의 이미지측 면은 구면 수차를 과도보정하는 방식으로 작용한다. 그에 대비하여, 그 다음 렌즈의 물체측 면의 형상은, 작은 입사각을 가진 광선이 입사하여 구면 수차에 대한 오직 작은 기여만이 발생하도록 하는 효과를 갖는다. 렌즈 그룹들(LG4, LG5)에서의 광선들의 부드러운 굴절은 구면 수차를 부족보정하지만, 과도보정을 초과할 정도로 강하지는 않다. 실질적으로 오나전한 보정은 이러한 방식으로 달성된다.

도 1에 도시된 구현예의 변형예를 도 2를 참조하여 설명한다. 여기서, 기본적인 디자인의 특징들은 도 1에서와 동일한 참조번호를 사용하여 표시된다. 시스템은 이미지측 개구수 NA = 1.1 을 갖는다. 이 디자인의 상세한 설명은 표 3 및 표 4에 나타나 있다.

제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 디자인은 도 1의 제 1 구현예에 실질적으로 대응한다. 그에 대비하여, 두꺼운 양의 메니스커스 렌즈(16)는 두 개의 더 얇은 양의 메니스커스 렌즈들(116, 116')로 분리되는데, 그 결과 광학 면들의 피상적인 부하를 감소시키는 것이 가능하다. 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 렌즈들의 경우, 음의 메니스커스 렌즈(19)는 가장 작은 압축의 위치(X)에 더 가깝게 위치한 양오목 음의 렌즈(119)에 의해 실질적으로 교체되었다.

도 1에 따른 구현예의 경우에서와 같이, 제 4 렌즈 그룹은 비구면 입구면을 가진 물체측이 오목한 양의 메니스커스(121)로 도입되었다. 제 4 렌즈 그룹에서 그 뒤에는 비구면 입구면을 가진 양볼록 양의 렌즈(122)와, 이중 구면 양볼록 양의 렌즈(123) 및 양의 메니스커스(124)가 있는데, 시스템 조리개(5) 이전에 배치되며 약한 양의 굴절력을 갖는다. 양의 메니스커스 렌즈(124)가 조리개 이전의 약하게 발산하는 빔 경로에 위치하며 물체측 볼록면을 갖는데, 이 면에서 보정을 지지하는 상대적으로 큰 입사각이 발생한다.

제 5 렌즈 그룹(LG5)은 다섯 개의 양의 렌즈들(125, 126, 127, 128, 129)을 구비한다. 비구면 출사면을 가진 입구측 양볼록 렌즈(125)는 시스템 조리개(5) 영역으로 투영한다. 기 뒤에는 세 개의 양의 메니스커스 렌즈들(126, 127, 128)이 위치하는데, 이들은 이미지 평면에 대해 오목하며 마지막 두 개의 렌즈들(127, 128)의 출사면들은 비구면이다. 구면 입구면과 평평한 출사면을 가진 평볼록 렌즈(129)는 이미지측 상에서 시스템 끝에 위치한다.

이 시스템에서의 조정가능한 조리개 직경의 구경 조리개는 구면 조리개로 디자인될 수 있는데, 이는 조리개를 조르는 중(during stop downing) 양볼록 렌즈(125)의 입구측과 접촉하는 것을 방지하기 위함이다. 또는, 만일 적절한 평평한 조리개가 이용될 수 있다면, 축상으로 이동가능하도록 할 수도 있다.

도 1에 따른 구현예에서와 같이, 오직 다섯 개의 음의 렌즈들만이 제공되며, 이들은 두 개의 그룹들(입력 그룹(111, 112) 및 렌즈 그룹(LG3))에 집중된다. 따라서, 굴절력의 부호가 바뀌는 것은 오직 세 위치에서만 발생한다. 오직 양의 렌즈들만이 제 4 렌즈 그룹의 입구면(E)과 이미지 평면 사이에 위치하여, 이미지 평면 방향에 있어서의 마디 이후에서 광선들은 매우 효과적으로 재결합되며, 렌즈 직경들은 적절하게 유지될 수 있다. NA = 1.1 이라는 매우 큰 개구수에도 불구하고, 렌즈들의 개수는 20 개로 상대적으로 매우 적으며, 그것에 의하여 최적화된 부피를 갖는 컴팩트한 디자인이 가능하다.

본 발명의 제 3 구현예에 따른 투영 대물렌즈가 도 3에 도시되어 있는 바, 이는 제 1 구현예 또는 제 2 구현예의 변형을 구성한다. 이 경우, 기초적인 디자인의 특징들은 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조번호로 표시되어 있다. 시스템은 이미지측 개구수 NA = 1.1 을 갖는다. 디자인의 상세한 설명은 표 5 및 표 6에 나타나 있다.

제 1 렌즈 그룹(LG1) 및 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 디자인은 도 2에 따른 구현예에 실질적으로 대응한다. 참조번호는 그에 따라 만들어져 있다. 도 2에 따른 구현예와 대비하여, 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 렌즈들의 경우 양오목 메니스커스 렌즈(218)의 입구면은 비구면이다. 후속하는 음의 렌즈(219)는 물체측 오목면과 비구면 출사면을 가진 메니스커스 방식이며 도 1의 구현예에서와 같이 마디(X) 이후에 얼마간 떨어져 위치한다.

제 4 렌즈 그룹(LG4)의 디자인은 렌즈들의 형상 및 순서에 있어서 제 1 구현예의 디자인에 대응하며, 따라서 참조번호는 그에 따라 만들어졌다. 그러나 거기서의 렌즈 그룹(LG4)와 대비하여, 이 렌즈 그룹의 중앙 양의 렌즈(222)의 입구면은 비구면이다.

제 5 렌즈 그룹(LG5)은 다섯 개의 양의 렌즈들(225, 226, 227, 228, 229)을 구비한다. 입구측의 비구면 출사면을 가진 두꺼운 양볼록 렌즈(225)는 시스템 조리개(5)의 영역으로 투영하여, 예컨대 구면 조리개 또는 축상으로 이동가능한 구경 조리개가 여기에 제공되도록 한다. 이중 구면 양볼록 양의 렌즈(226)가 그 뒤에 후속된다. 이 뒤에는 두 개의 양의 메니스커스 렌즈들(227, 228)이 위치하는데, 이들은 이미지 평면에 대하여 오목하며 그 입구면들은 구면이고 그 출사면들은 비구면이다. 비구면 입구면과 평평한 출사면을 가진 평볼록 렌즈(229)가 이미지측 상에서 시스템의 마지막에 위치한다.

다른 시스템과 대비하여 본 시스템의 특별한 특징은 물체측 제 1 배의 직경이 이미지측 제 2 배(8)의 직경보다 훨씬 더 작다는 것이다. 제 4 렌즈 그룹의 입구면(E)의 영역에서의 이 결과는, 보정에 효과적인 큰 입사각을 가진 특히 강한 빔 발산인데, 특히 음의 렌즈(220)의 비구면 출사에서의 강한 빔 발산이다. 제 2 배의 최대 직경과 제 1 배의 최대 직경 사이의 비는 시스템의 색 보정에 밀접하게 관련되어 있다. 제 1 배의 직경이 작으면 작을 수록, 횡색수차 보정이 더욱 개선된다. 이 구현예에서 이 비는 대략 1.37로서, 그 결과 색수차의 훌륭한 보정이 달성될 수 있다.

도 4에 제 4 구현예가 도시되어 있다. 여기서, 기본적인 디자인의 특징들은 전술한 구현예들에서와 동일한 참조번호로 나타내어 있다. 시스템은 이미지측 개구수 NA = 1.1을 가진다. 이 디자인의 상세한 설명은 표 7 및 표 8에 주어져 있다.

제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 디자인은 제 3 구현예 또는 제 2 구현예의 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)에 실질적으로 대응하며, 따라서 참조번호 역시 대응할 수 있다. 상이한 점은 주로 출력측 렌즈들(316, 316', 317)의 디자인이다. 비록 도 3을 참조하여 설명한 구현예의 경우에서와 같이 이 렌즈들이 이미지측이 오목한 면을 가진 양의 메니스커스 렌즈들로 디자인된다고 하더라도, (면의) 휨은 다른 구현예들의 휨과 상이하다. 양의 렌즈(316)는 구면 입구면과 오직 약하게 굽은 오목 출사면을 갖는다. 그 뒤에는 매우 약한 굴절력을 가진 강하게 굽은 메니스커스(316')와 비구면 출사측이 위치한다. 그 뒤에는, 동일한 방식으로 굽은 메니스커스(317)의 볼록한 구면 입구면에 의한 작은 공기 틈이 존재하며, 메니스커스(317)는 오목한 구면 출사면을 갖는다.

제 3 렌즈 그룹(LG3)의 내측에, 이미지측이 오목하고 비구면 출사면을 가진 메니스커스에 의해 형성된 중앙 음의 렌즈(319)가 있는데, 이는 최소 압축의 위치(X) 인근에 배치되어 있다.

다른 구현예들에서와 같이, 제 3 렌즈 그룹과 제 4 렌즈 그룹 사이에서의 전이부는 강한 보정 렌즈 더블릿(320, 321)에 의해 형성되는데, 이는 큰 입사각이 발생하는 상호 대향하는 비구면 오목면들을 갖는다.

제 4 렌즈 그룹 내에서 이미지측 상이 볼록한 양의 메니스커스(321) 뒤에는, 비구면 입구측을 가진 양볼록 양의 렌즈(322)와, 실질적으로 평평한 출사면을 가진 이중 구면 양볼록 양의 렌즈(323)와, 이미지 평면에 대해 오목하며 약한 음의 굴절력(-0.11 m^-1)을 가진 메니스커스(324)와, 물체측 오목면을 가진 얇은 이중 구면 양의 메니스커스(324')가 있다. 메니스커스들(324, 324')의 상호 대향한 오목면들은 빔 경로의 작은 압축이 일어나는 양볼록 공기 렌즈를 감싼다. 그 결과 구면 수차 및 코마가 실질적으로 더욱 용이하게 보정되며, 제 2 배의 직경을 감소시킬 수 있다.

렌즈들의 유형에 관하여, 시스템 조리개(5) 이후의 제 5 렌즈 그룹(LG5)의 디자인은 도 2를 참조하여 설명한 구현예에 실질적으로 대응하며, 따라서 참조번호는 그에 대응한다.

특히 제 1 배의 출력 영역에서의 렌즈들의 구성과, 특히 시스템 조리개 직전의 약한 굴절력을 가진 반대로 굽은 메니스커스들(324, 324')은, 전술한 구현예들에 비하여 이 시스템의 렌즈들의 최대 직경을 실질적으로 줄일 수 있도록 하는 새로운 보정 수단을 제공한다. 이에 의하여 작은 부피를 가진 컴팩트한 디자인이 가능하다.

도 2에 도시된 제 2 구현예의 변형예를 도 5를 참조하여 설명한다. 여기서 기본 디자인의 특징들은 도 2에서와 동일한 참조번호로 나타내었으며, 다만 렌즈들에 대한 참조번호는 각각의 경우 300씩 증가하였다. 렌즈들의 유형 및 순서는 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 경우와 다르지 않으며, 따라서 이 범위에서의 설명은 도 2를 참조하여 설명한 실시예를 참조할 수 있다. 이 디자인의 상세한 설명은 표 9 및 10에 주어져 있다.

도 2에 도시된 디자인과 대조하면, 투영 대물렌즈(400)에서 입력측 렌즈들(411, 412)은 살짝 더 두꺼운 구성을 가지며, 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 중앙 렌즈(419)도 마찬가지인데, 후자는 여기서 이미지측 오목면을 가진 음의 메니스커스로 구성된다.

이 시스템 특유의 특징은 물체 공간에서의 실질적으로 더 작은 동작 거리이다. 이것은 대략 112 mm 의 물체 필드 직경을 단지 9.14 mm 가 되도록 한다(제 2 구현예에 대해서는 32 mm). (대물렌즈의 물체 필드 직경은 각각의 경우 표로부터 번호 0의 표면의 자유 반경(1/2 직경)의 두배인 것으로 간주될 수 있다) 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 필드 곡률에 대한 보정 영향은 더 작은 물체측 동작 거리에 의하여 강화된다. 이것은 특히 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 스트레스가 경감된 디자인을 가능하게 하며, 동시에 수차의 감소를 가능하게 한다. 더욱이, 텔레센트리즘과 왜곡이 더욱 효과적으로 보정될 수 있다. 도 5에 따른 시스템은 도 2에 도시된 시스템에 비하여 일반적으로 더욱 스트레스가 경감되며 개선된 교정성을 갖는다. 대략 5mm 와 대략 물체 필드 직경의 대략 25 % (대략 50 % 까지) 사이의 물체측 동작 거리에 대한 값들이 특히 바람직하다. 5 mm 이하의 경우, 제 1 렌즈 요소들의 표면 품질 및 재료 품질에 대한, 특히 광조(光條, striation)에 대한 요구사항이 급격하게 증가한다. 상대적으로 큰 동작 거리의 경우 장점이 줄어든다.

보정 수단으로서 물체 빽 초점거리(물체측 동작 거리)의 이용은 다음가 같은 방식으로 설명될 수 있다. 한편으로는, 물체 빽 초점거리의 감소는 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈 그룹의 필드 곡률에 대한 영향력을 강화한다. 이는 제 3 렌즈 그룹(마디)의 스트레스 경감된 디자인을 가능하게 하며, 동시에 그 수차 기여를 감소시킬 수 있도록 한다. 다른 한편으로는, 텔레센트리즘 및 왜곡은 더욱 강하게 영향받아 그것에 의하여 보정될 수 있다. 텔레센트리즘 보정 및 왜곡 보정의 어떠한 분리는 가능하다.

물체 공간에서의 짧은 동작 거리는 전면(front) 렌즈들이 물체에 더욱 근접하도록 하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 후자의 비구면들도 가능하게 한다. 이것은 필드에 의존하는 왜곡에 대한 보정 효과를 부가적으로 강화시킨다.

최소 동작 거리는, 전면 비구면 상의 서브개구들이 충분히 커서 표면 품질의 내역이 여전히 수차 예산 내에 있을 수 있도록 세팅되어야만 한다.

그러한 짧은 물체측 동작 거리는 모든 고-개구(high-aperture) 리소그래피 투영 대물렌즈들의 경우에 있어서 유용할 수 있는데, 예컨대 대략 NA = 0.8 (건조, dry)에서, 예들로서 도시된 NA = 1.1 이상(현재 NA = 1.3 까지)의 액침 대물렌즈까지의 이미지측 개구수를 가진 경우에 유용할 수 있다. 이것은 특히 물체측 동작 거리가 20 mm 이하 또는 심지어 10 mm 이하일 때에도 성립한다. 레티클 핸들링을 위한 자유 디자인 공간에 대한 제한보다는, 일반적으로 그러한 고 개구를 이용한 광학 보정에서의 달성가능한 장점이 더 중요하다.

도 1에 도시된 제 1 구현예의 변형예를 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서, 기본적인 디자인의 특징들은 도 1의 참조번호에 대응한다. 렌즈들은 대응하는 참조번호를 갖는데, 다만 렌즈들에 대한 참조번호는 각각의 경우 500씩 증가하였다. 이 디자인의 상세한 설명은 표 11 및 12에 주어져 있다.

도 1에 따른 구현예와 대조하면, 물체 평면 이후의 제 4 렌즈(514)는 양의 메니스커스로 구성되지 않고, 실질적으로 평볼록 렌즈로 구성된다. 제 3 렌즈 그룹의 중앙 렌즈(519)는 인접한 음의 렌즈들 사이에 위치하지만, 메니스커스 렌즈로 구성되는 것이 아니라 양오목 렌즈로 구성된다. 시스템 조리개(5) 이후의 모든 렌즈 요소들은 이미지측에 오목 면을 가진 양의 메니스커스 렌즈들로 형성된다. 그것에 의하여 제 2 배의 직경은 더욱 작아지며, 동시에 시스템 조리개는 더 큰 이동 공간을 구비한다. 도 1에 따른 구현예와 실질적으로 상이한 것은 이미지 공간에서의 매우 작은 동작 공간인데, 이는 오직 1.73 mm에 불과하다(도 1의 경우 대략 13 mm). 그것에 의하여 액침 매질에서의 전송 문제가 감소된다.

본 발명은 또한 마이크로리소그래피용 투영 노출 장치에 관한 것인데, 이는 본 발명에 따른 굴절 투영 대물렌즈를 포함한다는 점에서 구별된다. 투영 노출 장치는 바람직하게는 액침 매질을 도입하고 유지하기 위한 장치도 또한 갖는데, 예컨대 투영 대물렌즈의 최종 광학면과 노광될 기판 사이에 적합한 굴절계수를 가진 액체이다. 본 발명은 또한 바도체 구성요소들 및 다른 미세 구조 요소들의 제조방법에 관한 것인데, 각각의 경우 투영 대물렌즈의 물체 평면에 배열된 패턴의 이미지가 이미지 평면의 영역, 즉 투영 대물렌즈와 노광된 기판 사이에 배열되며 조사되는 작동 파장의 광에 대해 투과성인 액침 매질에서 결상된다.

본 발명에 따르면, 액침 리소그래피에 적합하고 컴팩트한 전체 사이즈를 가지며 조건에 맞는 재료를 사용하여 제조될 수 있는 굴절 투영 대물렌즈를 구현할 수 있다.

Claims

투영 대물렌즈의 이미지 평면으로, 투영 대물렌즈의 물체 평면에 배열된, 패턴을 이미징하는 투영 대물렌즈로서,
물체 평면 직후의, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈 그룹(LG1);
제 1 렌즈 그룹 직후의, 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈 그룹(LG2);
제 2 렌즈 그룹 직후의, 음의 굴절력을 가진 제 3 렌즈 그룹(LG3);
제 3 렌즈 그룹 직후의, 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 그룹(LG4);
제 4 렌즈 그룹 직후의, 양의 굴절력을 가진 제 5 렌즈 그룹(LG5); 및
제 4 렌즈 그룹에서 제 5 렌즈 그룹으로의 전이 영역에 배열된 시스템 조리개(5);를 구비하고,
제 4 렌즈 그룹은 제 3 렌즈 그룹(LG3)과 제 4 렌즈 그룹(LG4) 사이에 주변광선 높이의 변곡점 인근에 위치한 입구면(E)을 가지며, 실질적인 굴절력을 가진 어떠한 음의 렌즈도 입구면과 시스템 조리개(5) 사이에 배열되지 않고, 제 5 렌즈 그룹(LG5)은 양의 굴절력의 렌즈들만을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항에 있어서,
오직 양의 렌즈들만이 입구면(E)과 시스템 조리개(5) 사이에 배열되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 양의 렌즈는, 대략 또는 완전한 평면-평행판(plane-parallel plate)으로 보충되는 것을 특징으로 하는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
최소 빔 직경의 마디(X)는 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 영역에 존재하고, 상호 인접하는 렌즈들을 가지며 Φ_i * Φ_i+1 < 0 (Φ_i와 Φ_i+1은 렌즈쌍의 렌즈들의 굴절력이며, |Φ_i| > 0.12 m^-1)인 렌즈 쌍(20, 21, 120, 121, 220, 221, 320, 321)이 이 마디와 이미지 평면(3) 사이에 오직 한 곳에 존재하는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상호 인접하는 렌즈들을 가지며 Φ_i * Φ_i+1 < 0 (Φ_i와 Φ_i+1은 렌즈쌍의 렌즈들의 굴절력이며, 바람직하게는 |Φ_i| > 0.12 m^-1)인 렌즈 쌍이 물체 평면과 이미지 평면 사이에 오직 세 곳에 존재하는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 렌즈 그룹(LG1)은 적어도 하나의 비구면을 포함하는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 렌즈 그룹(LG1)은 적어도 두 개의 렌즈들을 포함하며 각 렌즈는 한 개의 비구면을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주광선 높이가 주변광선 높이와 비교하여 큰 제 1 렌즈 영역(LB1)에, 광학적으로 유용한 범위에서 많아야 한 개의 변곡점을 갖는 곡률을 갖는 적어도 한 개의 비구면이 배치되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
한 개 이상의 변곡점을 갖는 세 개 이하의 비구면들이 제 1 렌즈 영역(LB1)에 배열되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 렌즈 영역(LB1)의 비구면들은 |ΣCl_i|*10⁶ > 0.22 (Cl_i는 i번째 면의 비구면 표현의 h⁴ 항의 계수) 의 조건을 만족시키는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
투영 대물렌즈 전체 길이의 20% 이상의 광학적으로 유용한 직경을 가진 복수개의 비구면들이 오목한 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주광선 높이가 실질적으로 주변광선 높이에 대응하는 영역과 물체 평면(2) 사이에서 연장된 제 2 렌즈 영역(LB2)에, 왜곡에의 비구면 기여가 반대 부호를 가진, 적어도 두 개의 비구면들이 배치되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 한 개의 비구면이 제 3 렌즈 그룹(LG3)에 구비되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 한 개의 비구면이 각 렌즈 그룹에 배치되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 두 개의 비구면들은 부여된 포락 구(enveloping sphere)에 대해 1.2 mm 이상의 왜곡을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 렌즈 영역(LB1) 내의 모든 면들의 구면 동공 수차의 수차 계수들의 합을 PSA31이라 하고, 시스템의 모든 면들의 구면 동공 수차의 수차 계수들의 합을 PSA3이라 할 때, 구면 동공 수차(PSA: spherical pupil aberration)에 대해 0.9*PSA31 < PSA3 < 1.1*PSA31의 조건이 충족되는 투영 대물렌즈.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
물체/이미지 거리(L)와 초점거리(f')를 가지며, 굴절율 n_r의 액침 매질에 적용되고, L/f' * n_r > 2.5 의 조건을 충족시키는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
시스템 조리개(5)는 조리개 직경을 결정하는 조리개 가장자리를 가지며, 투영 대물렌즈의 광축에 대한 조리개의 축 상 위치가 조리개 직경의 함수로서 가변할 수 있는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
시스템 조리개는 구면 조리개 또는 원뿔 조리개로 디자인된 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
시스템 조리개는 축상에서 이동가능한 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 3 렌즈 그룹(LG3)에서 제 4 렌즈 그룹(LG4)으로의 전이 영역에, 약한 굴절력을 가진 음의 렌즈와 전송 방향으로 직후에 위치한 양의 렌즈를 구비하는 적어도 하나의 렌즈 더블릿(lens doublet, 20, 21, 120, 121, 220, 221, 320, 321)이 구비되고, 음의 렌즈는 이미지측에 오목면을 가지며, 후속하는 양의 렌즈는 물체측에 오목면을 갖는 투영 대물렌즈.
제 21 항에 있어서,
양의 렌즈(21, 121, 221, 321)는 물체 평면에 대해 오목하며 (R1+R2)/(R1-R2) < -1.5 를 만족시키는 입구 단부 렌즈 반경(R1)과 출사 단부 렌즈 반경(R2)을 갖는 양의 메니스커스 렌즈인 투영 대물렌즈.
제 21 항에 있어서,
렌즈 더블릿의 상호 대향하는 오목면들은 비구면인 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
물체 평면에 대해 오목하며 D_L/D_min > 1.3의 조건을 만족시키는 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈(124, 324', 424)(D_min은 제 4 렌즈그룹에서의 최소 광선속 직경, D_L은 메니스커스 렌즈에서의 최대 광선속 직경)가 제 4 렌즈 그룹(LG4)에 배열된 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
모든 렌즈들은 동일한 재료로 구성되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
대다수 렌즈들은 합성 석영 글라스로 구성되고, 이미지 평면 바로 인근에 배열된 렌즈 요소들 중 적어도 두 개는 동일한 결정 방향의 플루오라이드화물 결정 재료로 구성되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
대다수 렌즈들은 합성 석영 글라스로 구성되고, 플루오라이드화물 결정 재료로 만들어진 적어도 한 개의 양의 렌즈는 제 2 렌즈 그룹(LG2)에 구비되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
대다수 렌즈들은 합성 석영 글라스로 구성되고, 플루오라이드화물 결정 재료로 만들어진 적어도 한 개의 양의 렌즈는 제 4 렌즈 그룹에 구비되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
대다수 렌즈들은 합성 석영 글라스로 구성되고, 제 3 렌즈 그룹의 적어도 한 개의 음의 렌즈는 플루오라이드화물 결정 재료로 만들어지는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
이미지측 개구수는 NA ≥ 0.98 인 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
작동 파장에서 n > 1.3 의 굴절율을 가진 액침 매질(10)에 적용되는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
투영 대물렌즈는 적어도 1 mm 의 이미지측 동작 거리를 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
20 mm 이하의 물체측 동작 거리를 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
물체 필드 직경의 50 % 보다 작은 물체측 동작 거리를 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
대략 5 mm와 물체 필드 직경의 대략 25 % 사이의 물체측 동작 거리를 갖는 투영 대물렌즈.
제 33 항에 있어서,
물체측 개구수 NA > 0.8 을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 2 렌즈 그룹(LG2)은 적어도 네 개의 연속적인 양의 굴절력의 렌즈들을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 2 렌즈 그룹(LG2)은 물체 평면(2)을 향한 입구측 상에 물체 평면에 대해 오목하며 양의 굴절력을 갖는 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈들을 가지며, 제 2 렌즈 그룹은 이미지 평면을 향한 출사측 상에 물체 평면에 대해 볼록하며 양의 굴절력을 가진 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈들을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
이 배열의 제 2 렌즈 그룹(LG2)은 물체 평면에 대해 오목하고 양의 굴절력을 가진 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈와, 양볼록 양의 렌즈와, 이미지 평면에 대해 오목하고 양의 굴절력을 가진 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈를 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 3 렌즈 그룹(LG3)은 음의 굴절력의 렌즈들만을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
물체측 입구영역에서 제 4 렌즈 그룹(LG4)은 물체 평면(2)에 대해 오목하며 양의 굴절력을 가진 적어도 한 개의 메니스커스 렌즈를 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 5 렌즈 그룹(LG5)은 적어도 한 개의 양의 굴절력의 메니스커스 렌즈와 이미지측으로 오목한 렌즈 면들을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 5 렌즈 그룹(LG5)은 구면 또는 비구면 곡선의 입구면과 실질적으로 평평한 출사면을 갖는 평볼록 렌즈를 최종 광학 요소로서 갖는 투영 대물렌즈.
제 43 항에 있어서,
평볼록 렌즈는 비-반구형(non-hemispherical) 디자인을 갖는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
물체 인근의 배(6)와, 이미지 인근의 배(8)와, 그 사이에 있는 하나의 마디(7)를 갖는 단일-마디 시스템(one-waist system)인 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
최대 주변광선 높이는 가장 좁은 압축의 위치(X)에서의 주변광선 높이의 적어도 두 배인 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
물체 인근의 배(6)는 제 1 배 직경을 가지고, 이미지 인근의 배(8)는 제 2 배 직경을 가지며, 제 2 배 직경과 제 1 배 직경 사이의 배 직경 비율은 1.1 이상인 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
투영 대물렌즈가 제 1 렌즈 그룹 내지 제 5 렌즈 그룹 외에 더 이상의 렌즈 또는 렌즈 그룹을 갖지 않도록 이미지 평면이 제 5 렌즈 그룹 직후에 위치하는 투영 대물렌즈.
제 1 항 또는 제 2 항의 투영 대물렌즈를 갖는, 마이크로리소그래피용 투사 노출 장치.
사전설정된 패턴을 가진 마스크를 제공하는 단계;
사전설정된 파장의 자외선으로 마스크를 조사하는 단계; 및
제 1 항 또는 제 2 항의 투영 대물렌즈를 이용하여, 패턴의 이미지를 투영 대물렌즈의 이미지 평면의 영역에 배치된 감광성 기판 상에 결상하는 단계를 구비하는 반도체 구성요소 및 다른 미세 구조 구성요소를 제조하는 방법.