KR20180034378A - 반사굴절식 투영 대물렌즈 - Google Patents

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알렉산더 에플레
토랄프 그루너
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

대물면(5)내의 대물 필드(3)를 이미지면(9)내의 이미지 필드(7) 상에 이미징하기 위한 마이크로리쏘그래피용 반사굴절식 투영 대물렌즈(1)는 상기 대물 필드를 제1 실제 중간 이미지(13) 상에 이미징하기 위한 제1 부분 대물렌즈(11), 상기 제1 중간 이미지를 제2 실제 중간 이미지(17) 상에 이미징하기 위한 제2 부분 대물렌즈(13), 및 상기 제2 중간 이미지를 이미지 필드 상에 이미징하기 위한 제3 부분 대물렌즈(19)를 포함한다. 상기 제2 부분 대물렌즈는 정확하게 하나의 오목 미러를 갖지며 적어도 하나의 렌즈(L21, L22)를 갖는 반사굴절식 대물렌즈이다. 상기 대물면으로부터 오는 방사선을 상기 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제1 폴딩 미러(23) 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사선을 이미지면의 방향으로 편향시키기 위한 제2 폴딩 미러(25)가 제공된다. 제2 부분 대물렌즈의 렌즈(L21, L22)의 적어도 하나의 표면은 150nm와 250nm 사이이 동작 파장 및 0°와 30° 사이의 입사각 범위에 대해 0.2% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅을 가진다. 별도로 또는 추가로, 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 전체 표면은 주변 광선 동심도로부터의 편향이 20° 이상이 되도록 구성된다.

Description

반사굴절식 투영 대물렌즈{CATADIOPTRIC PROJECTION OBJECTIVE}
본 발명은 대물면내의 대물 필드를 이미지면내의 이미지 필드에 이미징하기 위한 3개의 부분 대물렌즈를 포함하는 반사굴절식 투영 대물렌즈에 관한 것이고, 그러한 투영 대물렌즈를 포함하는 마이크로리쏘그래피용 투영 노광 장치에 관한 것이고, 또한 그러한 투영 노광 장치를 이용하여 반도체 부품 및 다른 미세 구조의 부품을 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
대물 필드는 반사굴절식 투영 대물렌즈의 제1 부분 대물렌즈를 이용하여 제1 실제 중간 이미지 상에 이미징되고, 제1 중간 이미지는 제2 부분 대물렌즈를 이용하여 제2 실제 중간 이미지 상에 이미징되고, 제2 중간 이미지는 제3 부분 대물렌즈를 이용하여 이미지면내의 이미지 필드 상에 마지막으로 이미징된다. 이러한 경우, 제2 부분 대물렌즈는 정확하게 하나의 볼록 미러를 갖는 반사굴절식 대물렌즈이다. 더욱이, 반사굴절식 투영 대물렌즈는 2개의 폴딩 미러를 가지는데, 여기서 제1 폴딩 미러는 대물면으로부터 오는 투영 광을 제2 부분 대물렌즈의 오목 미러의 방향으로 편향시키고, 제2 폴딩 미러는 제2 부분 대물렌즈의 오목 미러로부터 오는 투영 광을 이미지면 방향으로 편향시킨다.
이러한 유형의 반사굴절식 투영 대물렌즈는 예를 들면 US 2009/0034061 및 US 2009/0092925에 공지되어 있다.
반사굴절식 투영 대물렌즈의 렌즈의 렌즈 표면에서, 공기 또는 가스와 렌즈 재료 사이의 굴절율의 차이로 인하여 광의 특정 부분이 반사된다. 이러한 반사가 반사방지 코팅에 의해 감소될 수 있지만, 완벽히 방지될 수는 없다. 렌즈 표면에서 반사되는 투영 광이 이미지면으로 통과할 수 있다면, 이러한 소위 미광은 실제 이미지의 콘트라스트를 감소시키는 백그라운드 조명을 유도한다.
그들의 렌즈 표면에 반사방지 코팅을 갖는 반사굴절식 투영 대물렌즈는 US 2008/0297884 A1에 공지되어 있다.
반사방지 코팅은 US 5,963,365 A에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 그러한 투영 대물렌즈에서의 미광을 감소하는 것이다.
이는 어떠한 유형의 투영 대물렌즈 광의 광 경로가 이미지면으로 통과할 수 있는지에 대한 질문에 대한 조사를 포함한다. 광 경로라 함은 광이 대물면에서 이미지면까지의 경로를 통과하는 광학 표면의 순서를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 경우, 투영 광이 반사굴절식 투영 대물렌즈의 광학 설계에 따라 렌즈 또는 거울의 광학 표면을 통과하도록 의도되는 투영 광 경로와 미광이 이미지면으로 통과하는 하나 이상의 미광 경로 사이에는 차별성이 있다. 미광 경로의 경우, 미광은 적어도 하나의 렌즈 표면에서 투과 보다는 반사되고, 따라서 투영 광 경로를 남기게 된다. 미광 경로를 결정하기 위하여, 각각의 렌즈 표면은 투과 표면 및 반사 표면 모두로 간주되는데, 렌즈 표면의 반사율은 광 빔이 투과 또는 반사되는 가능성을 관장한다. 별도 관점에서, 광 빔은 투영 및 반사 광빔으로 분할될 수 있으며, 반사율은 이 두개의 빔의 강도를 결정한다. 미광이 투영 대물렌즈내의 렌즈 표면에서 반사되는 빈도에 따라, 단일 반사, 이중 반사 또는 고차계의 반사로 구분된다. 반사의 강도는 반사율의 곱에 의존하므로, 단지 하나의 반사를 갖는 단일 반사는 미광 강도가 상대적으로 높다. 그러므로, 각각의 단일 반사는 허용 가능한 내성인지 또는 단일 반사로 인한 미광 강도를 감소하기 위한 대응하는 수단이 필요한지 여부에 대해 조사되어야 한다.
제2 부분 대물렌즈가 정확하게 하나의 오목 미러를 가지기 때문에, 또한 투영 광이 제1 폴딩 미러에 의해 이 오목 미러쪽으로 편향되고, 오목 미러에서의 반사 이후에는, 제2 폴딩 미러에 의해 이미지면쪽으로 편향된다는 사실로 인하여, 폴딩 미러와 오목 미러 사이의 제2 부분 대물렌즈의 렌즈는 2번 통과하게 된다. 그러므로, 투영 광은 1회는 오목 미러로 향하고 2회는 반사 이후 오목 미러에서 통과하는 그러한 렌즈를 통과한다. 2회 통과하는 그러한 렌즈의 렌즈 표면은 상기 렌즈 표면에서의 투과 대신에 반사되는 투영 광으로 인한 단일 반사를 초래할 수 있다. 이러한 경우, 투영 광이 오목 미러쪽으로 및 그 역으로 향하여 실제로는 통과하는 광 표면을 건너뜀에 의해 미광 경로를 형성할 수 있다. 일정 환경하에서, 미광 경로는 이미지면까지 도달할 수 있다. 다음으로 미광은 반사 렌즈 표면에서 시작한 오목 미러에서의 반사 이후에 투영 광이 통과하는 모든 광학 표면을 통과한다. 2번 통과한 제2 부분 대물렌즈의 렌즈는 그러므로 단일 반사로 인하여 이미지면내에서 미광을 발생하기가 특히 쉽다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 적어도 하나의 표면은 150nm와 250nm 사이의 동작 파장 및 0°와 30°사이의 입사각 범위에 대해 0.2% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮혀진다. 반사방지 코팅은 광이 렌즈에 진입할 때의 굴절율의 급작한 변경으로 인하여 반사 손실이 감소되는 방식으로 설계되는 코팅을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 경우, 여기에서 제공된 반사방지 코팅은 1차적으로 동작 파장에 의해 2차적으로는 입사각 범위에 의해 규정된다. 동작 파장은 투영 대물렌즈가 순차적으로 동작되는 투영 광의 파장을 의미하는 것으로 이해된다. 이는 일반적으로 150nm와 250nm 사이의 DUV 또는 VUV 파장 범위의 파장으로서, 다시 말하면 예를 들어 248nm, 193nm 또는 157nm 이다. 입사각은 광선이 렌즈 표면에 충돌하는 지점에서의 표면 법선(surface normal)에 대한 광선의 각을 의미하는 것으로 이해된다. 일반적으로, 많은 광선이 다양한 입사각으로 렌즈 표면의 지점 상에 충돌하므로, 반사방지 코팅은 한 입사각에 대해서만이 아니라 전체 입사각 범위에 대해 최적화되어야 한다. 이러한 경우, 렌즈 표면에서 반사를 완전히 방지하는 반사방지 코팅을 생성하는 것이 불가능하고, 상기 반사는 감소만 될 수 있다. 이러한 경우, 반사방지 코팅의 복잡도는 소정 입사각 범위에 대한 잔류 반사의 감소 정도에 따라 증가한다. 일반적으로, 두번 통과되는 렌즈 없이 이중 및 다중 반사가 투영 대물렌즈에서 우위를 차지하므로 이중 또는 다중 반사의 결과로서 미광 영향을 감소하기 위한 반사방지 코팅을 설계하는 것은 충분하다. 예를 들면 0.2% 를 넘는 입사각 범위내의 반사방지 코팅의 반사율은 허용 가능한 방식으로 이중 및 다중 반사를 감소시키는데 충분하다. 반사율의 추가 감소는 반사방지 코팅을 불필요하게 복잡하게 한다. 반대로, 이미지 필드내에서 종단하는 미광 경로가 단일 반사에 대해 이미 발생한 경우, 0.2%를 넘는 입사각 범위내의 반사방지 코팅의 반사율은 허용 불가능한 미광이 될 수 있다. 그러나, 엄밀하게는 두번 통과된 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 경우에 이러한 위험이 나타난다. 그러므로 이들 렌즈 표면은 이들 렌즈와 관련된 0°와 30° 사이의 입사각 범위에 대한 0.2% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮힌다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 150nm와 250nm 사이의 파장 및 0°와 30° 사이의 입사각 범위에 대한 0.1% 미만을 반사율을 갖는다.
0°내지 20°의 범위의 작은 입사각을 갖는 광선 즉, 광축에 가까운 광선에 대해, 렌즈 표면에서의 반사 이후에도 불구하고 이미지면을 통과하고 백그라운드 조명에 기여하는 확률은 특이하게 높으므로, 본 발명의 다른 실시예에서, 두번 통과하는 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 렌즈 표면은 입사각이 0° 내지 20° 범위이고 파장이 150nm와 250nm 사이인 0.1% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮힌다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 파장이 150nm와 250nm 사이이고 입사각이 0°내지 20° 범위인 0.05% 미만의 반사율을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 파장이 150nm와 250nm 사이이고 입사각이 0°내지 10° 범위인 0.02% 미만의 반사율을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 파장이 150nm와 250nm 사이이고 입사각이 0°내지 30° 범위인 0.2% 미만의 반사율 및 동시에 입사각이 0°내지 20° 범위인 0.1% 미만의 반사율을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 파장이 150nm와 250nm 사이이고 입사각이 0°내지 30° 범위인 0.2% 미만의 반사율, 입사각이 0°내지 20° 범위인 0.1% 미만의 반사율 및 입사각이 0°내지 10° 범위인 0.02% 미만의 반사율을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 파장이 150nm와 250nm 사이이고 입사각이 0°내지 30° 범위인 0.1% 미만의 반사율 및 동시에 입사각이 0°내지 10° 범위인 0.02% 미만의 반사율을 갖는다.
반사방지 코팅의 복잡성은 특히 반사방지 코팅이 구축된 채용된 층들의 수에서 나타난다. 본 발명의 일 실시예에서, 반사방지 코팅은 높은 굴절율을 갖는 재료 및 낮은 굴절율을 갖는 재료로 교대로 구성된 6개의 층을 포함한다. 이 경우, 재료는 동작 파장에 대해 낮은 굴절율을 갖는 재료의 굴절율보다 더 높은 굴절율을 갖는 경우, 높은 굴절율을 갖는 것으로 지정된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사방지 코팅은 높은 굴절율을 갖는 재료와 낮은 굴절율을 갖는 재료가 교대로 구성된 7개의 층을 포함한다.
높은 굴절율을 갖는 재료와 낮은 굴절율을 갖는 재료를 교대로 구성한 적어도 6개의 층의 이용으로 인하여, 0° 내지 30° 입사각 범위에 걸친 0.2% 미만의 반사율을 보장하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 낮은 굴절율을 갖는 채용된 재료는 마그네슘 불화물, 알루미늄 불화물, 나트륨 불화물, 리튬 불화물, 칼슘 불화물, 바륨 불화물, 스트론튬 불화물, 빙정석(cryolite), 추빙정석(chiolite) 및 그들의 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유전체 재료이다.
본 발명의 일 실시예에서, 고굴절율을 갖는 채용된 재료는 네오디뮴 불화물, 란타넘(lanthanum) 불화물, 가돌리늄(gadolinium) 불화물, 디스플로슘(dysprosium) 불화물, 알루미늄 산화물, 납 불화물, 이트륨(yttrium) 불화물 및 그들의 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유전체 재료이다.
제2 부분 대물렌즈의 표면에서의 반사로 인한 단일 반사들의 발생에 대하여, 20° 미만의 주변 광선 동심도(marginal ray concentricity)의 편향(deviation)을 갖는 표면들에 대해 특히 고려되어야 한다. 주변 광선 동심도는 주변 광선이 렌즈 표면 상에서 자신에게 다시 반사되는 상태를 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 주변 광선은 렌즈 표면에서 0°의 입사각을 가진다. 이러한 경우, 채용된 주변 광선은 광축으로부터 대물면에서 나타나서 투영 대물렌즈의 개구 조리개(aperture stop)을 통과하는 가상의 광선(fictitious ray)이며, 다시 말하면, 최대 개구수(numerical aperture)에 대응하는 입사각을 이미지면에서 가진다. 이러한 등급의 투영 대물렌즈는 축외 대물 필드(off-axis object field)를 가지므로 가상의 주변 광선이며, 다시 말하면 투영 대물렌즈의 광축은 대물 필드내에서 대물면을 교차하지 않는다. 광선 트레이싱에 있어서 미러 또는 렌즈의 물리적 경계 또는 다른 광학 소자에 의한 원축오차(vignetting)는 중요하지 않고, 다만 주변 광선이 투영 광 경로를 따라 트레이스되므로, 이러한 가상 주변 광선은 그럼에도 불구하고 수학적으로 트레이스될 수 있다. 그렇다면 렌즈 표면의 주변 광선 동심도와 단일 반사의 생성 사이의 관계는 무엇인가? 이상적 이미징의 경우에, 대물면으로부터 나타나는 주변 광선은 다음의 이미지면 즉, 이러한 등급의 투영 대물렌즈의 경우, 제1 중간 이미지의 평면, 제2 중간 이미지의 평면 및 이미지면내의 광축을 교차한다. 주변 광선 동심도가 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면에 대해 존재하는 경우, 주변 광선은 자신에게 다시 반사되고, 따라서 주변 광선이 나타나는 동일한 위치에서 다시 광축을 교차한다. 따라서 제1 중간 이미지면과 일치하는 소위 미광 중간 이미지면이 발생한다. 제1 중간 이미지가 축외 중간 이미지이므로, 제1 중간 이미지 및 미광 중간 이미지는 광축의 대향측에 위치한다. 따라서, 미광 중간 이미지는 오목 미러로부터 이미지면까지 투영 광 경로내에 위치하므로, 투영 광 경로를 따라가는 방식으로 미광이 이미지면을 통과하는 것이 가능하다. 제2 부분 대물렌즈가 1:1 대물렌즈이면, 제1 및 제2 중간 이미지면과 이에 따라 미광 중간 이미지면은 일치한다. 미광 중간 이미지는 결과적으로 제2 중간 이미지의 위치에서 생성되고, 궁극적으로는 제2 중간 이미지와 같이 제3 부분 대물렌즈에 의해 이미지면으로 이미지된다. 이미지면으로의 연속적인 미광 경로는 단일 반사로 인하여 발생한다. 주변 광선 동심도가 존재하고 주변 광선 동심도로부터의 편향이 20°미만인 경우의 렌즈 표면은 그러므로 단일 반사의 생성에 있어 특히 중요하며, 따라서 개선된 반사방지 코팅을 구비해야 한다.
단일 반사를 허용하는 표면의 개선된 반사방지 코팅 외에도, 단일 반사의 감소는 투영 대물렌즈의 광학 설계를 고안할 때 이미 고려될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 전체 표면은 주변 광선 동심도로부터의 편향이 20°이상이 되는 방식으로 구성된다. 결과적으로, 미광 중간 이미지는 제2 중간 이미지의 위치에서 생성되지 않고, 순차적으로 후자와는 다르게 제3 부분 대물렌즈에 의해 이미지면으로 이미지되지 않는다. 미광과 투영 광은 특히 제2 폴딩 미러의 영역내에서 상이한 빔 범위(extends)를 갖는다. 제2 폴딩 미러의 범위가 투영 광빔의 범위가 되므로, 미광 빔은 제2 폴딩 미러의 물리적 경계에 의해 비네트(vignetted)되고, 결과적으로 이미지면에 도달하지 못하거나 또는 강도가 크게 감소된 채 후자에 도달한다.
이미지 필드 곡선의 보정 및 색채 보정을 위하여, 제2 부분 대물렌즈는 복수개의 렌즈를 가질 수 있다. 두번 통과된 이들 렌즈는 단일 반사가 되는 표면을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 부분 대물렌즈는 정확하게 하나의 렌즈를 가진다. 이는 표면의 수를 단일 반사가 발생할 수 있는 2개의 표면으로 감소시킨다.
그러나, 투영 대물렌즈의 이미지 품질이 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 수의 감소로 인하여 손상되지 않도록 하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서, 이 렌즈는 이중비구면 렌즈(biaspherical lens)로 예시된다. 다시 말하면, 이 렌즈는 전면 및 후면 모두에 형성된 비구면 표면을 가진다. 또한, 자유도는 필요한 이미지 품질을 보장하도록 수용된다.
단일 반사를 회피하기 위하여 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 렌즈 표면의 목적된 구성에 의해, 개선된 반사방지 코팅을 갖는 단일 반사를 위해 중요한 렌즈 표면을 덮는 것에 의해, 또는 이들 두가지 방법의 결합된 응용에 의해 얻어질 수 있는 것은 미광으로 인한 이미지 평면에서의 백그라운드 조명이 전체적으로 현저히 감소된다는 것이다. 미광에 대한 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면의 영향 및 제안된 방법에 의한 그 감소를 정량화하기 위하여, 미광은 균일하게 조명되는 대물 필드 내에 배열되는 예를 들면 비발광체(non-luminous object)에 의해 측정된다. 이러한 경우, 이 물체는 예를 들면 사각형이고, 상이한 가장자리 길이를 가질 수 있다. 물체는 예를 들면 투영 광을 흡수하는 소형 박스일 수 있다. 미광이 없는 경우, 물체는 이미지면에 날카롭게 이미지 되어서, 물체의 이미지내의 강도는 주변 조명의 최대값의 0%이다. 그러나, 미광이 있는 경우는, 물체의 이미지는 암흑이 아니다. 미광 강도 분포는 대물렌즈의 범위(extent)를 고려하여, 물체의 이미지의 중심에서의 강도로부터 결정될 수 있다.
물체의 이미지의 중심에서의 미광의 강도는 물체의 조명 및 미광의 기원에 의존하여 가변이다. 물체의 조명은 그중에도 동공 채움 인자(σ)에 의해 특징을 갖는다. 동공 채움 인자(σ)=0.2인 경우, 투영 대물렌즈의 투영 동공은 최대 동공 반경의 20%의 반경에만 조명된다. 따라서, 물체는 광축에 대해 상대적으로 작은 각도를 갖는 광선에 의해서만 조명된다. 동공 채움 인자(σ)=1.0의 경우, 대조적으로, 투영 대물렌즈의 입사 동공은 완전히 조명되어, 물체는 대물면에서 최대 가능한 값으로 추정되는 광선에 의해 조명된다. 물체가 작은 동공 채움 인자로 조명되는 경우, 단일 반사로 인한 미광의 분포는 큰 동공 채움 인자로 조명되는 경우보다 더 커서, 광선이 광축에 대해 큰 각도를 가지므로, 렌즈 표면에서의 반사 이후에 이미지면으로 바로 통과하지 않고 예를 들면 렌즈 마운트(mount)에서 비네트된다. 따라서, 미광 측정은 예를 들면 동공 채움 인자 σ=0.2인 경우에 대해서 수행된다. 투영 노광 장치의 조명 시스템이 이러한 채움 인자를 제공하지 않는 경우, σ=0.2와 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자는 미광 측정장치용으로 이용된다.
상기 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면에 의한 단일 반사외에도, 이미지면의 이미지 필드내의 미광의 요인이 있다. 렌즈 표면에서의 이중 반사로 인한 이중 반사는 단일 반사에 비해 무시할 만한 강도를 갖는다. 표면 또는 볼륨 산란으로 인한 미광은 물체의 가장 자리 길이를 예를 들면 1.0mm로 충분히 큰 것으로 선택함에 의해 단일 반사로 인한 미광과는 구별이 될 수 있다. 물체의 이미지의 중심에서의 표면 또는 볼륨 산란으로 인한 미광의 강도는 단일 반사로 인한 미광의 강도와 비교하면 적어도 70% 낮다. 가장자리 길이가 더 증가되는 경우, 단일 반사로 인한 미광으로부터의 표면 또는 볼륨 산란으로 인한 미광의 분리가 더 나아지지만, 단일 반사로 인한 미광에 대한 신호 측정 또한 감소할 것이다. 1.0mm의 가장자리 길이를 갖는 물체가 유효하지 않다면, 0.8mm와 1.2mm 사이의 가장자리 길이에 대해 측정이 수행될 수 있다. 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면 상의 단일 반사를 감소시키기 위한 제안된 방법의 적용시, 물체의 이미지 중심에서의 미광 강도는 0.8mm와 1.2mm 사이의 가장자리 길이를 갖는 정방형 물체 및 σ=0.2와 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자의 경우에 대한 미광 측정에 대해 1.1% 미만이다.
일 실시예에서, 물체의 이미지 중심에서의 미광 강도는 0.8mm와 1.2mm 사이의 가장자리 길이를 갖는 정방형 물체 및 σ=0.2와 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자의 경우에 대한 미광 측정에 대해 0.9% 미만이다.
다른 실시예에서, 물체의 이미지 중심에서의 미광 강도는 0.8mm와 1.2mm 사이의 가장자리 길이를 갖는 정방형 물체 및 σ=0.2와 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자의 경우에 대한 미광 측정에 대해 0.5% 미만이다.
단일 반사의 형성이 동공 채움 인자에 크게 의존하므로, 미광에 대한 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면의 분포는 또한 2개의 상이한 동공 채움 인자에 대한 이미지 필드내의 이미지면에서의 미광을 측정함에 의해 및 미광의 변이를 결정함에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면 표면 또는 볼륨 산란과 같은 이미지 면내의 미광의 다른 요인은 대조적으로 동공 채움 인자에 대해 의존성이 적고, 단일 반사와 비교할 때 거의 조명에 있어 독립적인 백그라운드 조명을 유도한다. 그러므로 미광 측정은 예를 들면 먼저 σ=1.0의 동공 채움 인자에 의해 수행되고, 다음으로 σ=0.2의 동공 채움 인자에 대해 수행된다. 투영 노광 장치의 조명 시스템이 이들 채움 인자를 제공하지 않는 경우, σ=0.8과 σ=1.0 사이 및 σ=0.2과 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자는 미광 측정에 대해 이용된다. 단일 반사를 감소시키기 위한 제안된 측정법이 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면에 적용되는 경우, 이미지 필드내의 이미지 포인트에 대해 σ=0.2과 σ=0.3 사이의 동공 채움 인자에 대한 미광 강도와 σ=0.8과 σ=1.0 사이의 동공 채움 인자에 대한 미광 강도 사이의 최대차는 0.3% 미만이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 부분 대물렌즈는 0.8과 1.25 사이의 이미징 스케일의 절대값을 가진다. 그러므로, 제2 부분 대물렌즈는 제2 중간 이미지 상에 실질적으로 1:1로 제1 중간 이미지를 이미징한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 제2 부분 대물렌즈의 오목 미러는 동공면의 영역내에 배열되고, 그 위치는 근축 주광선(paraxial principal ray)과 투영 대물렌즈의 광축의 교차점에 기인한다. 이 경우, 오목 미러에서의 대물 필드로부터 나타나는 주광선의 최대 높이는 오목 미러의 최적 사용 영역의 직경의 20% 미만인 경우, 오목 미러는 동공면의 영역내에 배열된다.
제2 부분 대물렌즈가 한 편으로 0.8과 1.25 사이의 이미징 스케일의 절대값을 가지고, 다른 한 편으로 동공면의 영역에서 오목 미러를 가지는 경우, 오목 미러와 관련된 제2 부분 대물렌즈에 대해 실질적으로 대칭인 구성이 된다. 제2 부분 대물렌즈에서의 렌즈 표면이 주변 광선 동심도로부터 없거나 작은 편향을 갖는 경우, 상기 렌즈 표면에서 반사된 미광은 적어도 제2 중간 이미지와 거의 일치하는 미광 중간 이미지를 생성하며, 따라서 제3 부분 대물렌즈에 의해 이미지면으로 이미징된다. 이미지 필드 곡선의 및 색수차의 교정에 유리한 제2 부분 대물렌즈의 구조는 그러나 허용 불가능한 단일 반사를 초래할 수 있다. 렌즈 표면에서의 주변 광선 동심도로부터의 타겟화된 편향 또는 개선된 반사방지 코팅으로 렌즈 표면을 덮는 것에 의해 후자는 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 중간 이미지는 제2 폴딩 미러의 영역내에 배열된다. 이 경우, 광축에 대해 수직으로 배열되고 제2 폴딩 미러와 동일한 광축과의 교차점을 가지는 가상의 평면에서, 광축으로부터 광축에서 최대 거리의 대물 필드내의 대물점으로부터 나타나는 주광선까지의 방사 거리의 절반이, 주변 광선의 방사상 거리보다 더 큰 경우, 제2 중간 이미지는 제2 폴딩 미러의 영역내에 배열된다. 주변 광선 동심도를 결정하는데 이미 한정된 주변 광선이 이 경우 이용된다. 미광 중간 이미지가 이 경우 제2 중간 이미지 상에 위치하지 않는 순간, 미광 빔은 제2 폴딩 미러의 물리적 경계에 의해 비네트되며, 이 단일 반사의 미광 강도는 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서 제2 부분 대물렌즈의 전체 렌즈는 제1 중간 이미지나 제2 중간 이미지 보다는 오목 미러에 더 가까이 배열된다. 제2 부분 대물렌즈의 렌즈가 광축을 따라 연장되므로, 렌즈 간격을 결정하기 위하여는 두개의 렌즈 정점(vertices) 사이의 중간지점이 결정되고, 중간지점으로부터의 간격이 측정된다. 이 경우, 두개의 중간 이미지의 위치는 중간 이미지의 근축 위치로부터 기인한다. 중간 이미지보다는 오목 미러 인근에 배열된 제2 부분 대물렌즈의 렌즈들로 인하여, 이들은 또한 제2 폴딩 미러로부터도 떨어져 있다. 그러나, 제2 폴딩 미러에 대한 렌즈 표면의 거리가 더 클수록, 미광 중간 이미지가 이상적으로 제2 중간 이미지와 일치하지 않는다면 그 물리적 장벽으로 인한 제2 폴딩 미러의 비네팅 효과(vignetting effect)는 더 커진다.
본 발명의 일 실시예에서, 반사굴절식 투영 대물렌즈는 투영 대물렌즈 외에도 대물면내의 대물 필드를 조명하기 위한 조명 시스템을 추가로 갖는 마이크로리쏘그래픽을 위한 투영 노광 장치의 일부분이다.
투영 노광 장치를 이용하여 반도체 부품 및 다른 미세 구조 부품을 생산하기 위하여, 반사굴절식 투영 대물렌즈의 대물면내에 소정 패턴을 갖는 레티클(reticle) 및 상기 반사굴절식 투영 대물렌즈의 이미지면에 감광층을 갖는 웨이퍼가 제공되며, 레티글은 조명 시스템을 이용하여 조명되고, 마지막으로, 레티클의 조명 영역은 반사굴절식 투영 대물렌즈에 의해 웨이퍼 상에 이미징된다.
본 발명의 상세한 것은 도면으로 도식화된 예시된 실시예를 기초로 이하 상세히 설명된다.
도 1은 투영 광 경로와 함께 반사굴절식 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 2는 미광 경로와 함께 도 1의 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 3은 반사방지 코팅의 개략도.
도 4는 반사방지 코팅의 개략도.
도 5는 반사방지 코팅의 개략도.
도 6은 입사각의 함수로서 도 3 내지 도 5의 반사방지 코팅의 반사도 값을 갖는 도면.
도 7은 동공 채움 인자 σ=0.2에 대한 등고선 도식화로서의 미광 강도 분포를 도시하는 도면.
도 8은 반사율이 0.2%인 도 1의 투영 대물렌즈내에서 두번 통과된 렌즈의 반사방지 코팅의 경우에서의 미광 강도 프로파일을 도시하는 도면.
도 9는 도 1의 투영 대물렌즈내에서 두번 통과되는 렌즈의 도 4에 따른 반사방지 코팅의 경우의 미광 강도 프로파일을 도시하는 도면.
도 10은 미광 측정 기술을 도시하는 개략적 도면.
도 11은 투영 광 빔 경로와 함께 반사굴절식 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 12는 미광 경로와 함께 도 11의 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 13은 미광 경로와 함께 도 11의 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 14는 반사율이 0.2%인 도 11의 투영 대물렌즈내에서 두번 통과된 렌즈의 반사방지 코팅의 경우에서의 미광 강도 프로파일을 도시하는 도면.
도 15는 도 11의 투영 대물렌즈에서 두번 통과되는 렌즈의 도 4에 따른 반사방지 코팅의 경우의 미광 강도 프로파일을 도시하는 도면.
도 16은 투영 광 빔 경로와 함께 반사굴절식 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 17은 투영 광 빔 경로와 함께 반사굴절식 투영 대물렌즈의 렌즈 단면을 도시하는 도면.
도 18은 마이크로리쏘그래픽 투영 노광 장치의 개략도.
도 1은 반사굴절식 투영 대물렌즈(1)의 렌즈 단면을 도시한다. 투영 대물렌즈의 광학 설계는 2009년 4월 9일 공개된 오무라의 미국 특허 출원 2009-0092925A1을 참조로 하였으며, 도 4에 대응한다. 설계의 광학 데이터는 미국 특허 출원 2009-0092925A1에서의 표 1에 요약되어 있다. 투영 대물렌즈(1)의 광학 설계의 보다 상세한 설명을 위해, 미국 특허 출원 2009-0092925A1을 참조한다. 투영 대물렌즈(1)는 대물면(5)내의 대물 필드(3)를 이미지면(9)내의 이미지 필드(7) 상에 이미징한다. 제1 실제 중간 이미지(13) 상에 대물 필드(3)를 이미징하는 제1 부분 대물렌즈(11), 제2 실제 중간 이미지(17) 상에 제1 중간 이미지(13)를 이미징하는 제2 부분 대물렌즈(15), 및 이미지 필드(7) 상에 제2 중간 이미지(17)를 이미징하는 제3 부분 대물렌즈(19)를 포함한다. 제2 부분 대물렌즈(15)는 오목 미러(21) 및 두개의 렌즈(L21 및 L22)를 갖는 반사굴절식 대물렌즈로서 구체화된다. 폴딩 미러(23)는 제1 중간 이미지(13)의 영역내에 배열되며, 상기 폴딩 미러(23)는 대물면(5)으로부터 온 투영 광(31)을 오목 미러(21)의 방향으로 편향시킨다. 폴딩 미러(25)는 제2 중간 이미지(17)이 영역내에 배열되며, 상기 폴딩 미러는 오목 미러(21)로부터 온 투영 광을 이미지면(9)의 방향으로 편향시킨다.
미광이 이미지면(9)을 단일, 이중 또는 다중 반사로서 통과할 수 있고 그 백그라운드 조명을 유도하는 미광 경로를 결정하기 위하여 투영 대물렌즈(1)에 대해 미광 분석법이 수행된다. 도 2는 투영 광(31)이 오목 미러(21)와 대향하는 렌즈(L21)의 표면, 상기 표면은 이하 렌즈(L21)의 후면으로 칭함, 에서 반사된다는 사실로부터 미광 경로(33)가 발생하는 투영 대물렌즈(1)에 대해 도시한다. 도시된 미광 경로(33)에서, 투영 광 경로(31)로부터 편향하는 미광(33)은 렌즈(L22) 및 오목 미러(21)를 통과하지 않고, 전체 다른 광학 표면을 통과하는데, 여기서 투영 광(31)은 투영 광(31)이 오목 미러(21)에서 반사한 이후에 또한 렌즈(L22)를 통과한 이후에 다시 렌즈(L21)에 진입한다. 미광 경로(33)에서, 미광 중간 이미지(35)는 폴딩 미러(25)의 영역에서, 따라서 제2 중간 이미지(17)의 위치에서, 동시에 및 가상적으로 발생한다. 결과적으로, 가상적으로 전체 미광은 폴딩 미러(25)의 물리적 경계에 의한 비네트(vignetted) 없이 제2 폴딩 미러(25)에서 반사되며, 투영 광(31)과 유사한 방식으로, 이미지면(9)까지 제3 부분 대물렌즈(19)를 통과한다. 개구 조리개(29)는 미광에 의해 가상적으로 완전히 조명되므로, 투영 광(31)이 현저히 비네트되지 않고 개구 조리개면의 영역내에서 공간적으로 제한된 다이아프램에 의해 미광을 필터링하는 것은 가능하지 않다.
렌즈(L21)의 후면은 결과적으로 고도의 미광 강도를 갖는 단일 반사를 생성한다. 이러한 경우, 미광 강도는 투영 광의 강도에 렌즈(L21)의 후면의 반사율이 곱에 거의 대응한다. 이러한 강한 단일 반사는 렌즈(L21)의 후면이 0.6°의 주변 광선 동심도를 가지기 때문에 발생한다. 그러므로, 가상적인 주변 광선 동심도가 제공된다. 제2 부분 대물렌즈(15)가 1.03의 이미징 스케일 절대값을 가지고, 오목 미러(21)가 동공면의 영역내에 배열되며, 이에 의해 미광 중간 이미지(35)가 제2 중간 이미지(17)의 위치에서 가상적으로 생성되고, 따라서 미광(33)은 제2 폴딩 미러(25)를 통해 거의 완전히 전송된다.
유사하게, 15.9°의 값을 갖는 렌즈(L21)의 전면은 낮은 주변 광선 동심도를 가지며, 이 결과, 이 표면은 이미지면(9)에서의 미광에 대해 기여를 한다. 오목 미러(21)와 대향하는 렌즈(L22)의 후면의 주변 광선 동심도는 24.0°이며, 렌즈(L22)의 전면의 주변 광선 동심도는 22.9°이며, 그 결과 이들 두개의 표면이 이미지면(9)내의 미광에 기여를 하더라도, 이들 기여의 크기는 렌즈(L21)의 후면의 그것에 비해 크게 부족하다. 매우 일반적으로, 두 렌즈는 두번 통과되고 이를 통해 투영 광(31)이 오목 미러(21)쪽을 향한 광경로 및 오목 미러(21)로부터 벗어나는 광경로 모두를 통과하므로, 제2 부분 대물렌즈(15)의 렌즈(L21 및 L22)는 미광에 민감한 것으로 간주되어야 한다. 두번 통과된 상기 렌즈(L21 및 L22)의 렌즈 표면에서 반사된 미광 광선이 제2 폴딩 미러(25)를 통과하자마자, 그러한 미광 광선이 이미지면(9)에 도달하고 외래 광선(extraneous light)에 기여할 가능성이 있다.
단일 반사의 경우, 이미지면(9)내의 미광의 강도는 미광이 반사되는 렌즈 표면의 반사율에 선형적으로 의존한다. 투영 대물렌즈(1)내에서 두번 통과되는 렌즈(L21 및 L22)의 렌즈 표면은 193.3nm의 투영 광 파장 및 0°과 30° 사이의 입사광 범위에 대해 0.2% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮혀진다. 도 3 내지 5는 그러한 반사방지 코팅의 다양한 예를 도시한다.
도 3은 렌즈의 기판(339)에서부터 시작하는 반사방지 코팅(337)의 층 순서를 개략적으로 도시하는데, 상기 기판은 석영(SiO2)으로 구성된다. 반사방지 코팅(337)은 고굴절율을 갖는 재료 및 저굴절율을 갖는 재료 중 교대로 구성된 6개의 층을 포함한다. 마그네슘 불화물(MgF2)은 저굴절율을 갖는 재료로서 이용된다. 란타늄 불화물(LaF3)은 고굴절율을 갖는 재료로서 이용된다. 개별 층들의 기하학적 두께, 재료 및 굴절율 또한 도 3에서 이용된 참조 번호가 표 1에 표시되어 있다. 개별 층들의 두께는 도 3에서 서로간에 대해 정확하게 도식화되어 있다.
참조 번호 두께 [nm] 재료 굴절율
339 기판 SiO2 1.56
341 21.568 LaF3 1.69
343 67.626 MgF2 1.42
345 29.775 LaF3 1.69
347 42.969 MgF2 1.42
349 34.261 LaF3 1.69
351 26.823 MgF2 1.42
도 4는 반사방지 코팅(437)의 실시예를 도시하며, 고굴절율을 갖는 재료 및 저굴절율을 갖는 재료가 교대로 구성된 차례로 6개의 층을 포함한다. MgF2가 저굴절율을 갖는 재료로서 이용되며, LaF3가 고굴절율을 갖는 재료로서 이용된다. 개별 층들의 두께, 재료 및 그 굴절율 및 도 4에서 이용된 참조 번호가 표 2에 편집되어 있다.
참조 번호 두께 [nm] 재료 굴절율
439 기판 SiO2 1.56
441 13.762 LaF3 1.69
443 69.414 MgF2 1.42
445 42.945 LaF3 1.69
447 16.440 MgF2 1.42
449 40.914 LaF3 1.69
451 30.145 MgF2 1.42
도 5는 반사방지 코팅(537)의 실시예를 도시하되, 고굴절율을 갖는 재료와 저굴절율을 갖는 재료가 교대로 구성된 7개의 층을 포함한다. MgF2는 저굴절율을 갖는 재료로서 이용되며, LaF3는 고굴절율을 갖는 재료로서 이용된다. 개별층들의 두께, 재료 및 그 굴절율 및 도 5에서 이용된 참조 번호가 표 3에 편집되어 있다.
참조번호 두께[nm] 재료 굴절율
539 기판 SiO2 1.56
541 37.738 MgF2 1.42
543 15.378 LaF3 1.69
545 9.098 MgF2 1.42
547 29.126 LaF3 1.69
549 36.117 MgF2 1.42
551 29.917 LaF3 1.69
553 33.958 MgF2 1.42
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 반사방지 코팅(337, 437 및 537)에 대해, 단위[%]의 반사값을 단위[°]의 입사각의 함수로서 도시한 도면이다. 일점 쇄선의 반사율 곡선(655)은 표 1에 따른 층 구조를 갖는 반사방지 코팅(337)에 대한 결과이며, 실선의 반사율 곡선(657)은 표 2에 따른 층 구조를 갖는 반사방지 코팅(437)에 대한 결과이며, 쇄선의 반사율 곡선(659)은 표 3에 따른 층 구조를 갖는 반사방지 코팅(537)에 대한 결과이다. 전체 3개의 반사방지 코팅에서, 0°에서 30°의 입사각 범위에 대해 반사율 곡선(655, 657, 659)은 반사율값이 0.2%이고, 반사율 곡선(657 및 659)은 반사율값이 0.1% 이하이다. 20° 입사각까지, 반사율 곡선(655, 657, 659)은 반사율값이 0.1% 이하이고, 더욱이 0.05% 이하이다. 전체 3개의 반사방지 코팅의 경우, 반사 곡선(655, 657, 659)은 0°내지 10°의 입사각 범위에 대해 반사율값이 0.02% 이하이다.적절한 광선 추적 프로그램에 의하면, 주어진 투영 대물렌즈의 광학 설계에 있어서, 반사방지 코팅을 고려한 이미지면내의 미광의 강도 분포를 계산하는 것이 가능하다. 도 7은 투영 대물렌즈(1)에 대하여 이미지면(9)내의 미광의 강도 분포(761)를 등고선 형태로 도시한다. 등고선은 0.1% 간격으로 도시된다. 이 경우, 미광 강도는 이미지 필드내의 균질한 주변 밝기에 관련된다. 시뮬레이션 에서, 대물 필드(3)는 σ=0.2의 동공 채움 인자로 균질하게 조명된다. 이 경우, 제2 부분 대물렌즈(15)에서 두번 통과된 렌즈(L21 및 L22)의 렌즈 표면에서의 단일 반사가 미광으로서 배타적으로 고려되었다. 이 경우, 렌즈 표면은 전체 입사각에 대해 0.2%의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮힌다. 이중 반사 또는 고차계 반사를 감소하는데 이용되는 것과 같은 반사방지 코팅은 상기 반사율 값을 가진다. 2개의 반사로 인한 반사가 0.2%*0.2%=0.0004%의 강도를 가지므로, 0.2%의 반사율은 이중 반사를 방지하기 위해서는 충분하다. 등고선 도시는 반사방지 코팅이 방해성 단일 반사의 형성을 효과적으로 억제하지 못함을 명백히 나타낸다. 단일 반사는 쇄선으로 도시된 이미지 필드(763)를 완벽히 조명하며, 전체 이미지 필드에 걸쳐 적어도 0.4%의 백그라운드 조명, 연장 영역에서는 0.8% 이상, 을 유도한다. 이미지면(9)내의 미광의 크기, 이 크기는 이미지 필드(7)의 크기와 유사함, 는 렌즈(L21)의 후면에서의 단일 반사에 대한 도 2에서 명백해지는 것처럼 대물 필드(3)의 미광 이미지가 이미지면(9)에서 대략 위치한다는 사실에 의해 초래된다.
도 8은 이미지 필드(7)의 수직 방향으로 이미지 필드(7)의 중심을 통과하는 선(765)을 따른 강도 분포(761)를 통과하는 단면을 강도 프로파일(867)로서 도시한다. 최대 미광 강도는 이미지 중심에서 0.93%이며, x=±13mm에서의 이미지 가장자리에서 0.41%이다. 미광 시뮬레이션이 동공 채움 인자가 σ=0.2인 조명 뿐만 아니라 동공 채움 인자가 σ=1.0인 조명으로 수행되는데, 이는 투영 대물렌즈의 전체 동공의 완전한 조명을 의미한다. 동공 채움 인자가 σ=1.0인 선 765를 따른 미광 강도 분포를 통과하는 단면이 도 8에서 감도 프로파일(869)로서 쇄선 형태로 도시된다. 투영 대물렌즈의 입사 동공의 완벽한 조명으로, 최대 미광 강도는 0.40%이다. 이미지 필드(7)내에서, 미광 강도는 사실상 일정 값을 가진다. 미광 강도가 동공 채움 인자에 크게 의존한다는 것은 명백하다. 그러므로, 동공 채움 인자가 σ=1.0인 이미지 필드(7)내의 최대 미광 강도는 동공 채움 인자가 σ=0.2인 경우에 비해 0.523%만큼 낮아진다. 이는 단일 반사에 의해 야기되는 미광의 특징이다. 표면 또는 볼륨 산란으로 인한 미광이 전체 이미지 필드의 백그라운드 조명을 유도하지만, 그 강도 분포는 단일 반사와 비교할 때 이미지면에서 동공 채움 인자와 사실상 독립적이다. 본 경우에서와 같이 측정된 미광이 동공 채움 인자에 크게 의존하는 경우, 단일 반사의 형성을 나타낸다.
도 9는 미광 강도 분포를 통과하는 단면을 σ=0.2의 동공 채움 인자에 대한 강도 프로파일(971) 및 σ=1.0의 동공 채움 인자에 대한 강도 프로파일(973)로서 도시하되, 이는 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면이 표 2에 나타낸 층 구조를 갖는 반사방지 코팅(437)로 덮히는 경우 발생한다. 개선된 반사방지 코팅으로, 이미지 필드(7)내의 최대 미광 강도는 σ=0.2인 동공 채움 인자에 대해 0.93%에서 0.02%로 감소되며, σ=1.0인 동공 채움 인자에 대해 0.40%에서 0.01%로 감소된다. 도 9에서 강도 축의 스케일은 도 8의 스케일에 비교할 때 1/10 배로 감소됨에 유의한다. 개선된 반사방지 코팅에 대해, 두개의 동공 채움 인자 사이의 미광의 최대 변이는 단지 0.01%이며, 따라서 무시할 만큼 작다. 단일 반사는 개선된 반사방지 코팅(437)을 이용하여 효과적으로 억제될 수 있다. 그러므로 이미지 필드(7)내에서 σ=0.2인 동공 채움 인자에 대해 한번 및 σ=1.0인 동공 채움 인자에 대해 한번 미광 강도를 측정함에 의해, 제2 부분 대물렌즈(15)에서 두번 통과된 렌즈의 단일 반사의 영향을 결정하는 것이 가능한데, 이는 선택된 동공 인자에 의존하지 않고 또한 미광에 대한 다른 요인을 갖는 다른 기여들에 대해서는 독립적이다.
이미지 면에서의 미광을 측정하기 위하여, 예를 들면 소위 Kirk 테스트가 채용되는데, 이는 그중에서도 US2009/0086179A1에 개시되어 있다. Kirk 테스트에서, 소정 가장자리 길이, 예를 들면 1.0mm, 를 가지며 스스로는 발광하지 않는 정방향 물체가 대물 필드(3)내에 배열된다. 사용된 물체는 예를 들면 소형 박스로서, 조명광은 완벽히 흡수하며, 따라서 "암흑"으로 간주될 수 있다. 대조적으로, 소형 박스의 주변은 조명광에 의해 균질하게 조명된다. 소형 박스는 투영 대물렌즈(1)에 의해 이미지면(9)에 이미징된다. 이상적인 이미징 및 미광을 무시하는 경우에, 정방향의 비조명 영역이 이미지면(9)에서 발생할 것이다. 도 10은 소형 박스의 이미지의 영역내의 강도 프로파일의 단면을 개략적으로 도시한다. 이상적 이미징 및 미광을 무시하는 경우, 쇄선으로 표시된 강도 곡선(1075)은 소형 박스의 이미지의 영역내에서 100% 내지 0%로 급작하게 떨어진다. 그러나, 미광은 강도가 검지될 수 있는 것보다 더 소형 박스의 이미지의 중심(1081)에서 어둡지 않다. 실선 형태로 도시된 강도 곡선(1077)은 제2 부분 대물렌즈(15)의 렌즈 표면에서의 단일 반사를 고려할 때 발생하는 강도 프로파일을 도시한다. 표면 또는 볼륨 산란으로 인한 미광은 일점 쇄선으로 도시된 강도 프로파일(1079)을 유도하고, 소형 박스의 충분한 가장자리 길이를 고려할 때 소형 박스의 이미지의 중심에서의 현저히 낮은 미광 강도를 유도한다. 소형 박스의 가장자리 길이가 1.0mm 인 것으로 인해, 미광의 측정 동안, 제2 부분 대물렌즈(15)의 렌즈 표면의 분포를 다른 미광 분포와 구별하는 것이 가능하다. 이 경우, 소형 박스의 이미지의 중심(1081)에서의 강도값은 소형 박스 외부에 배열된 미광 소스로 인한 결과인 집적된 미광 강도에 대응한다.
σ=0.2의 동공 채움 인자 및 1.0mm의 가장자리 길이를 갖는 소형 박스에 대해, 부분 대물렌즈(15)의 렌즈 표면이 전체 입사각에 대해 0.2%의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮히는 경우, 1.1%의 강도가 소형 박스의 이미지의 중심에서 발생한다. 대조적으로, 렌즈(L21 및 L22)의 렌즈 표면이 표 2에 표시된 반사방지 코팅(437)로 덮히는 경우, 소형 박스의 이미지의 중심에서의 미광 강도는 0.3%로 감소한다. 0.8mm 내지 1.2mm 사이의 가장자리 길이를 갖는 정방형 소형 박스를 이용하는 Kirk 테스트에 따른 미광의 측정은 따라서 단일 반사로 인한 미광 비율을 직접 결정하는 것이 가능하다.
도 11은 반사굴절식 투영 대물렌즈(1101)의 렌즈 단면을 도시한다. 도 1의 구성 요소에 대응하는 도 11에서의 구성 요소는 도 1의 참조 번호에 1100을 증가시킨 것과 동일하고, 이러한 구성 요소의 설명에 있어서는 도 1과 관련된 설명을 참조한다.
투영 대물렌즈(1101)에 대한 광학 데이터가 표 4에 편집되어 있다. 비구면 표면은 이하의 만곡편차 공식에 의해 설명될 수 있다.
Figure pat00001
이 경우, p는 방사상의 거리(radial distnace)가 h[mm]인 경우의 평면(광축에 수직)으로부터 비구면 표면의 정점까지의 비구면 표면의 축 거리를 [mm]로 나타내며, R은 정점 반경(vertex radius)을 [mm]로 나타내며, K는 원뿔형 상수를 나타내며, Ck는 차수 k의 각 비구면 상수를 [
Figure pat00002
]로 나타낸다. 투영 대물렌즈(1101)는 이미지면(1109)에서 개구수 NA=1.2를 갖는다. 동작 파장은 193.306nm이다. 이미지 필드(1107)는 26.0mm ×5.5mm에 이르고, 광축(112)으로부터의 최대 거리는 1.98mm이다. 투영 대물렌즈(1101)는 0.25의 이미징 스케일의 절대값을 갖는다. 침지형 투영 대물렌즈가 여기에 포함되며, 여기서 동작 동안 침지액으로 사용되는 물이 최종 렌즈 표면과 노광될 물체 사이에 위치한다.
제1 부분 대물렌즈(1111)가 표면(1 내지 20)에 의해 형성되며, 제2 부분 대물렌즈(1115)가 표면(22 내지 26)에 의해 형성되며, 제3 부분 대물렌즈(1119)가 표면(28 내지 52)에 의해 형성된다. 평면 미러로서의 폴딩 미러(1123 및 1125)가 이미징에 영향을 주지않고 단지 투영 광(1131)을 편향할 뿐이므로, 표면 번호(21 및 27)를 갖는 폴딩 미러(1123 및 1125)는 3개의 부분 대물렌즈(1111, 1115 및 1119) 중 임의의 하나에 할당되지 않는다. 제1 부분 대물렌즈(1111)는 1.05의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제2 부분 대물렌즈(1115)는 1.01의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제3 부분 대물렌즈(1119)는 0.23의 이미지 스케일의 절대값을 가진다.
대물 필드(1103)로부터 나타나고 개구 다이아프램(1129)의 위치에 있는 광축(1127)을 교차하는 모든 주광선은 오목 미러(1121)에서 오목 미러(1121)의 광학적으로 활용되는 영역의 직경의 9.1% 미만인 높이를 가진다. 오목 미러(1121)는 따라서 투영 대물렌즈(1101)의 동공면의 영역내에 배열된다.
대물점(x=52.00mm, y=29.93mm)으로부터 나타나는 주광선은 광축(1127)에 수직이고 제2 폴딩 미러(1125)와 동일한 위치에서 광축(1127)을 교차하는 가상의 면내에서 광축으로부터 70mm 방사 거리를 가진다. 대조적으로 가상의 주변 광선은 이 면에서 1.5mm의 방사 거리를 가진다. 이 경우, 대물점(x=52.0mm, y=29.93mm)은 대물 필드(1103)내에서 광축(1127)로부터 최대 거리를 가진다. 제2 중간 이미지(1117)는 제2 폴딩 미러(1125)의 영역내에 배열된다.
표 4에서의 렌즈 표면의 순서는 투영 광 경로에 대응한다. 투영 광 경로는 표시된 순서로 모든 표면을 통과한다. 제2 부분 대물렌즈(1115)의 렌즈(L1111)는 2회 통과되고, 따라서 표 4에서 2회로 표시되고, 표면 번호는 22 및 23와 26 및 25이다. 이 경우, 렌즈(L1111)는 제2 부분 대물렌즈(1115)내의 단일 렌즈이다. 렌즈(L1111)와 오목 미러(1121) 사이의 간격은 40.2mm 이다. 제1 근축 중간 이미지는 오목 미러(1121)로부터 312.12mm의 간격을 가지며, 제2 근축 중간 이미지는 오목 미러(1121)로부터 316.25mm의 간격을 가진다. 렌즈(L1111)은 그러므로 제1 중간 이미지(1113) 보다 또는 제2 중간 이미지(1117) 보다 더 오목 미러(1121)에 가까이 배열된다.
원칙적으로, 두번 통과되는 렌즈로서의 제2 부분 대물렌즈내의 그 배열로 인하여, 렌즈(L1111)는 이미지면(1109)내의 단일 반사의 생성에 대해 중요하다. 그러나, 오목 미러(1121)와 대향하는 렌즈(L1111)의 렌즈 표면 즉, 렌즈(L1111)의 후면은 30°의 주변 광선 동심도를 가지며, 전면은 30.8°의 주변 광선 동심도를 가진다. 그러므로 두 표면은 주변 광선 동심도로부터 상당히 편향한다. 동시에, 제2 폴딩 미러(1125)의 범위가 투영 광 빔(1131)의 범위가 되도록 한다. 그러므로, 제2 폴딩 미러(1125) 상의 투영 광 빔의 범위는 141.1mm×65.4mm이고, 제2 폴딩 미러(1125)는 145mm×70mm의 범위를 갖는다. 단일 반사의 형성은 주변 광선 동심도로부터의 렌즈(L1111)의 두개의 렌즈 표면의 편향 및 투영 광 빔의 범위에 적응된 제2 폴딩 미러(1125)로 인하여 크게 억제된다.
도 12는 도 11의 실시예로서, 투영 광(1131)이 렌즈(L1111)의 후면에서 반사되는 경우 형성되는 미광 경로(1233)를 도시한다. 미광 경로(1233)로부터 미광 중간 이미지(1235)가 제2 폴딩 미러(1125) 상에는 형성되지 않으나, 폴딩 미러(1125)로부터 멀리 떨어져서 개구 조리개(1129)를 갖는 개구 조리개면의 주변에 형성된다. 그러므로 제2 폴딩 미러(1125)에서의 미광 빔은 제2 폴딩 미러(1125) 보다 훨씬 큰 범위를 가지며, 크게 비네트된다. 결과적으로, 대물면(1105)내의 미광 빔은 최대 가능 개구와 비교할 때 작은 개구만을 가진다. 또한, 이러한 미광은 개구 조리개(1129)의 영역에 크게 집중되어 있어, 광축 주변의 다이아프램에 의해 차단될 수 있다.
도 13은 도 11의 실시예로서, 투영 광(1131)이 렌즈(L1111)의 전면에서 반사되는 경우 형성되는 미광 경로(1333)를 도시한다. 이 경우, 미광 중간 이미지(1335)는 렌즈(L1111)의 직후에 형성되고 따라서 유사하게 폴딩 미러(1335)로부터 떨어져서, 제2 폴딩 미러(1125)에서의 미광 빔은 제2 폴딩 미러(1125) 보다 더 큰 범위를 가지고, 크게 비네트된다.
주변 광선 동심도에서 20° 이상으로 편향하는 렌즈(L1111)의 전면 및 후면에 의해, 이미지면(1109)내에서의 단일 반사의 형성은 크게 억제될 수 있다.
제2 부분 대물렌즈(1115)의 렌즈 표면의 특정 구성에 의한 단일 반사의 감소를 도시하기 위하여, 투영 대물렌즈(1101)에 대해 미광 시뮬레이션이 수행되며, 이미지면(1109)에서의 미광 강도 분포가 결정된다. 시뮬레이션에서, 대물 필드(1103)는 먼저 σ=0.2의 동공 채움 인자를 가지며, 다음으로 σ=1.0인 동공 채움 인자를 갖는다. 이 경우, 제2 부분 대물렌즈(1115)에서 두번 통과된 렌즈(L1111)의 렌즈 표면에서의 단일 반사가 미광으로서 고려된다. 이 경우, 렌즈 표면은 전체 입사각에 대해 0.2%의 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮힌다. 도 14는 이미지 필드(1107)의 중심을 통해 이미지 필드(1107)의 수직 방향으로 진행하는 선을 따라 σ=0.2인 동공 채움 인자에 대한 미광 강도 분포를 통한 단면을 강도 프로파일(1483)로 도시한다. 최대 미광 강도는 이미지 중심에서 0.18%이고, x=±13mm에서의 이미지 가장 자리에서 0.13% 이다. σ=1.0의 동공 채움 인자에 대한 미광 강도 분포를 통한 단면은 도 14에서 강도 프로파일(1485)로서 도시된다. 투영 대물렌즈의 입사 동공의 완벽한 조명하는 최대 미광 강도는 정확하게 0.01%이다. 동공 채움 인자에 대한 미광의 의존성이 여전히 명백하지만, σ=1.0의 동공 채움 인자와 σ=0.2의 동공 채움 인자 사이의 변이는 단지 0.17%이다.
도 15는 σ=0.2의 동공 채움 인자에 대한 강도 프로파일(1487) 및 σ=1.0이 동공 채움 인자에 대한 강도 프로파일(1489)을 미광 강도 분포를 통한 단면으로서 도시하는데, 이는 제2 부분 대물렌즈의 렌즈 표면이 반사방지 코팅(437)로 덮히는 경우 발생하며, 그 층 구조는 표 2에 나타나 있다. 개선된 반사방지 코팅으로, 이미지 필드(1107)내의 최대 미광 강도는 σ=0.2의 동공 채움 인자에 대해 0.18%에서 0.004%로 감소되고, σ=1.0의 동공 채움 인자에 대해 0.01% 내지 0.002%이다. 도 15에서 강도축의 스케일이 도 14의 스케일에 비해 1/10 만큼 감소되었음에 유의한다. 결과적으로, 단일 반사는 실제로는 더 이상 검출되지 않는다.
1.0mm의 가장자리 길이를 갖는 정방형 소형 박스를 이용한 Kirk 테스트가 채택될 경우, 부분 대물렌즈(1115)의 모든 렌즈 표면이 전체 입사각에 대해 0.2% 반사율을 갖는 반사방지 코팅으로 덮혀지는 경우, 소형 박스의 이미지의 중심에서 σ=0.2의 동공 채움 인자에 대해 강도가 0.4%가 된다. 대조적으로, 렌즈(L1111)의 렌즈 표면이 표 2에서 나타낸 반사방지 코팅(437)으로 덮히는 경우, 소형 박사의 이미지의 중심에서의 미광 강도는 0.3%로 감소된다.
도 16은 반사굴절식 투영 대물렌즈(1601)의 렌즈 단면을 도시한다. 도 16에서의 구성 요소는 도 1의 구성 요소와 대응하는 경우, 도 1의 것과 동일하고 수를 1600만큼 증가시켰으며, 이들 구성 요소의 설명은 도 1에 관한 설명을 참조로 하였다.
투영 대물렌즈(1601)에 대한 광학 데이터가 표 5에 편집되어 있다. 투영 대물렌즈(1601)는 이미지면(1609)내에서 NA=1.2의 개구수(numerical aperture)를 가진다.
반사굴절식 투영동작 파장은 193.306nm이다. 이미지 필드(1607)는 26mm×5.5mm이고, 광축(1627)으로부터 1.98mm의 최소 거리를 갖는다. 투영 대물렌즈(1601)는 0.25의 이미징 스케일의 절대값을 갖는다. 침지형 투영 대물렌즈가 여기에 포함되며, 여기서 동작 동안 침지액으로 사용되는 물이 최종 렌즈 표면과 노광될 물체 사이에 위치한다.
제1 부분 대물렌즈(1611)가 표면(1 내지 20)에 의해 형성되며, 제2 부분 대물렌즈(1615)가 표면(22 내지 26)에 의해 형성되며, 제3 부분 대물렌즈(1619)가 표면(28 내지 52)에 의해 형성된다. 제1 부분 대물렌즈(1611)는 1.03의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제2 부분 대물렌즈(1615)는 1.01의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제3 부분 대물렌즈(1619)는 0.24의 이미지 스케일의 절대값을 가진다.
대물 필드(1603)로부터 나타나고 개구 다이아프램(1629)의 위치에 있는 광축(1627)을 교차하는 모든 주광선은 오목 미러(1621)에서 오목 미러(1621)의 광학적으로 활용되는 영역의 직경의 8.6% 미만인 높이를 가진다. 오목 미러(1621)는 따라서 투영 대물렌즈(1601)의 동공면의 영역내에 배열된다.
대물점(x=52.00mm, y=29.93mm)으로부터 나타나는 주광선은 광축(1627)에 수직이고 제2 폴딩 미러(1625)와 동일한 위치에서 광축(1627)을 교차하는 가상의 면내에서 68.29mm 방사 거리를 가진다. 대조적으로 가상의 주변 광선은 이 면에서 0.82mm의 방사 거리 만을 가진다. 이 경우, 대물점(x=52mm, y=29.93mm)은 대물 필드(1603)내에서 광축(1627)으로부터 최대 거리를 가진다. 제2 중간 이미지(1617)는 제2 폴딩 미러(1625)의 영역내에 배열된다.
렌즈(L1611)는 제2 부분 대물렌즈(1615)내에서 단일 렌즈이다. 렌즈(L1611)의 전면 및 후면 모두가 비구면 표면으로서 구성된다. 렌즈(L1611)와 오목 미러(1621) 사이의 거리는 40.2mm이다. 제1 근축 중간 이미지는 오목 미러(1621)로부터 300.48mm의 거리를 가지고, 제2 근축 중간 이미지는 오목 미러(1621)로부터 316.25mm의 거리를 가진다. 그러므로, 렌즈(L1611)는 제1 중간 이미지(1613) 또는 제2 중간 이미지(1617) 보다 더 오목 미러(1621)에 가깝게 배열된다.
오목 미러(1621)와 대향하는 렌즈(L1611)의 렌즈 표면 즉, 렌즈(L1611)의 후면은 30.9°의 주변 광선 동심도를 가지며, 전면은 30.2°의 주변 광선 동심도를 가진다. 두 면 모두는 주변 광선 동심도로부터 상당히 편향한다.
도 17은 대물렌즈(1701)의 렌즈 단면을 도시한다. 도 1의 구성 요소에 대응하는 도 17에서의 구성 요소는 도 1의 참조 번호에 1700을 증가시킨 것과 동일하고, 이러한 구성 요소의 설명에 있어서는 도 1과 관련된 설명을 참조한다.
투영 대물렌즈(1701)에 대한 광학 데이터가 표 6에 편집되어 있다. 투영 대물렌즈(1701)는 이미지면(1709)에서 NA=1.2의 개구수를 가진다. 동작 파장은 193.307nm이다. 이미지 필드(1707)는 26.0mm×5.5mm이고, 광축(1727)으로부터 1.98mm의 최소 거리를 갖는다. 투영 대물렌즈(1701)는 0.25의 이미징 스케일의 절대값을 갖는다. 침지형 투영 대물렌즈가 여기에 포함되며, 여기서 동작 동안 침지액으로 사용되는 물이 최종 렌즈 표면과 노광될 물체 사이에 위치한다.
제1 부분 대물렌즈(1711)가 표면(1 내지 22)에 의해 형성되며, 제2 부분 대물렌즈(1715)가 표면(24 내지 28)에 의해 형성되며, 제3 부분 대물렌즈(1719)가 표면(30 내지 58)에 의해 형성된다. 제1 부분 대물렌즈(1711)는 0.96의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제2 부분 대물렌즈(1715)는 1.00의 이미지 스케일의 절대값을 가지며, 제3 부분 대물렌즈(1719)는 0.26의 이미지 스케일의 절대값을 가진다.
대물 필드(1703)로부터 나타나고 개구 다이아프램(1729)의 위치에 있는 광축(1727)을 교차하는 모든 주광선은 오목 미러(1721)에서 오목 미러(1721)의 광학적으로 활용되는 영역의 직경의 7.5% 미만인 높이를 가진다. 오목 미러(1721)는 따라서 투영 대물렌즈(1701)의 동공면의 영역내에 배열된다.
대물점(x=52mm, y=29.93mm)으로부터 나타나는 주광선은 광축(1727)에 수직이고 제2 폴딩 미러(1725)와 동일한 위치에서 광축(1727)을 교차하는 가상의 면내에서 67.77mm 방사 거리를 가진다. 대조적으로 가상의 주변 광선은 이 면에서 1.27mm의 방사 거리 만을 가진다. 이 경우, 대물점(x=52mm, y=29.93mm)은 대물 필드(1703)내에서 광축(1727)으로부터 최대 거리를 가진다. 제2 중간 이미지(1717)는 제2 폴딩 미러(1725)의 영역내에 배열된다.
렌즈(L1712)는 제2 부분 대물렌즈(1715)내에서 단일 렌즈이다. 렌즈(L1712)의 전면 및 후면 모두가 비구면 표면으로서 구성된다. 렌즈(L1712)와 오목 미러(1721) 사이의 거리는 33.4mm이다. 제1 근축 중간 이미지는 오목 미러(1721)로부터 188.92mm의 거리를 가지고, 제2 근축 중간 이미지는 오목 미러(1721)로부터 189.59mm의 거리를 가진다. 그러므로, 렌즈(L1712)는 제1 중간 이미지(1713) 또는 제2 중간 이미지(1717) 보다 더 오목 미러(1721)에 가깝게 배열된다.
오목 미러(1721)와 대향하는 렌즈(L1712)의 렌즈 표면 즉, 렌즈(L1712)의 후면은 38.6°의 주변 광선 동심도를 가지며, 전면은 20.0°의 주변 광선 동심도를 가진다. 두 면 모두는 주변 광선 동심도로부터 상당히 편향한다. 투영 대물렌즈(101)의 렌즈(L1111) 및 투영 대물렌즈(1601)의 렌즈(L1611)와 비교하면, 렌즈(L1712)의 렌즈 휨(bending)은 렌즈(L1111 또는 L1611)의 그것에 대향한다. 렌즈(L1111 또는 L1611)의 전면의 경우 가상 주변 광선의 교차점에서의 표면 법선은 주변 광선과 광축(1127 및 1627) 사이를 주행하지만, 렌즈(L1712)의 전면의 경우 가상 주변 광선은 주변 광선의 교차점에서의 표면 법선과 광축(1727) 사이를 주행한다. 결과적으로, 렌즈(L1712)의 전면은 제1 중간 이미지(1713)로부터 입사되는 주변 광선에 대해 볼록형 곡선이다.
도 18은 반도체 성분 또는 다른 미세 구조의 성분을 생산하는 역할을 하는 포토리쏘그래피용 투영 노광 장치(1801)를 개략적으로 도시한다. 투영 노광 장치(1801)는 193nm의 동작 파장을 갖는 광원으로서 엑시머 레이저(1803)를 가지지만, 예를 들면 동작 파장이 157nm인 다른 엑시머 레이저도 또한 가능하다. 하방으로 배치된 조명 시스템(1805)은 날카롭게 바운드되고 균질하게 조명된 조명 필드를 생성하며, 이는 하방으로 배치된 투영 대물렌즈(1813)의 요구에 대해 그 각도 분포에 대하여 동시에 적응된다. 조명 시스템(1805)은 조명 모드를 선택하기 위한 장치를 가지며, 따라서 예를 들면 조명 시스템(1805)의 출사 동공에서 또는 하방에 설치된 투영 대물렌즈(1813)의 입사 동공에서 다양한 동공 채움 인자(σ)를 갖는 일반 조명, 환형 조명, 쌍극 조명 또는 4극 조명을 생성할 수 있다.
레티클(1807)을 유지하고 조정하기 위한 장치(1809)가 조명 시스템(1805)의 광 방향으로 하류에 배열된다. 마스크로도 불리는 레티클(1807)은 이미징될 구조를 갖는다. 장치(1809)에 의해, 레티클(1807)은 대물면(1811)에서 스캐닝을 목적으로 스캔 방향으로 이동될 수 있다.
투영 대물렌즈(1813)는 도 1, 11, 16 및 17의 도움으로 설명하는 것처럼 반사굴절식 투영 대물렌즈이다. 반사굴절식 투영 대물렌즈(1813)는 조명 시스템(1805)에 의해 웨이퍼(1815) 상에 축소된 방식으로 조명되는 레티클의 일부를 이미징한다. 웨이퍼(1815)는 투영 광의 조명에 의해 노광되는 감광층이다.
웨이퍼(1815)는 장치(1819)에 의해 유지되며, 이 장치는 레티클의 스캔 움직임과 동기화된 웨이퍼(1815)의 수평 움직임을 허용한다. 장치(1819)는 또한 웨이퍼(1815)를 투영 대물렌즈(1813)의 이미지면(1817)내에 최적으로 위치시키는 메니퓰레이터를 갖는다. 장치(1819)는 투영 대물렌즈의 침지용으로 설계된다. 장치는 웨이퍼(1815)를 유지하기 위한 얕은 움푹한 부분(depression) 또는 들어간 부분(recess)을 갖는 유지 유닛(1821)을 갖는다. 유지 유닛(1821)은 침지 매체(1825)가 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 주변 가장자리(1823)를 갖는다.
투영 노광 장치는 중앙 컴퓨터 유닛(1827)에 의해 제어된다.
그러므로, 투영 노광 장치(1801)를 이용하여 반도체 부품 및 다른 미세 구조의 부품을 생산하기 위하여, 반사굴절 투영 대물렌즈(1813)의 대물면(1811)내의 소정 패턴을 갖는 레티클(1807)이 마련되고, 반사굴절식 투영 대물렌즈(1813)의 이미지면에 감광층을 갖는 웨이퍼(1815)가 마련되며, 레티클(1807)은 조명 시스템(1805)에 의해 조명되고, 마지막으로, 레티클(1807)의 조명 영역은 반사굴절식 투영 대물렌즈(1813)을 이용하여 웨이퍼(1815) 상에 이미징된다.
NA 1.2
물체 높이 60
파장 193.306
표면 RADIUS 두께 재료 굴절율 직경의 반
0 0.000000 50.000000 　 　 60.0
1 0.000000 8.000000 SiO2 1.560326 75.8
2 0.000000 59.610620 　 　 77.4
3 1439.380884 32.013517 SiO2 1.560326 97.3
4 -271.207483 2.110453 　 　 99.0
5 583.614042 16.197420 SiO2 1.560326 100.5
6 1991.428343 3.396948 　 　 100.2
7 137.148931 46.192632 SiO2 1.560326 99.4
8 1990.872673 35.955682 　 　 95.9
9 71.140440 46.083036 SiO2 1.560326 64.8
10 74.802466 57.285100 　 　 47.1
11 -67.442491 36.623983 SiO2 1.560326 45.5
12 -120.009774 0.999896 　 　 67.8
13 -316.440706 21.841425 SiO2 1.560326 76.2
14 -166.255801 36.560578 　 　 81.2
15 -182.509454 38.166255 SiO2 1.560326 94.7
16 -116.928613 0.999888 　 　 100.2
17 2344.762362 37.265639 SiO2 1.560326 108.4
18 -253.120036 0.999878 　 　 109.2
19 208.087128 40.064181 SiO2 1.560326 102.3
20 -744.545556 61.091342 　 　 99.6
21 0.000000 -287.184726 미러 　 70.8
22 100.735080 -15.000002 SiO2 1.560326 77.3
23 1546.908367 -32.735719 　 　 95.3
24 154.868408 32.735719 미러 　 97.4
25 1546.908367 15.000002 SiO2 1.560326 95.3
26 100.735080 287.184726 　 　 77.3
27 0.000000 -67.470410 미러 　 71.5
28 1166.218905 -26.117540 SiO2 1.560326 89.9
29 228.675901 -0.999977 　 　 92.6
30 -229.673150 -62.112757 SiO2 1.560326 102.2
31 1651.573796 -4.139282 　 　 101.4
32 -168.631918 -115.053946 SiO2 1.560326 98.5
33 -494.607195 -10.890377 　 　 72.1
34 -2693.637221 -9.999917 SiO2 1.560326 71.0
35 -182.034682 -26.163167 　 　 66.3
36 458.881180 -9.999883 SiO2 1.560326 66.6
37 -150.000000 -53.839743 　 　 70.5
38 116.341201 -37.590742 SiO2 1.560326 73.3
39 158.311181 -1.000526 　 　 96.0
40 540.901698 -31.553546 SiO2 1.560326 112.9
41 236.220218 -0.999904 　 　 117.3
42 -344.717958 -65.184212 SiO2 1.560326 139.6
43 282.807945 -3.863222 　 　 140.0
44 -254.540028 -48.998341 SiO2 1.560326 136.3
45 -13988.972761 -24.472967 　 　 133.8
46 0.000000 10.645713 　 　 124.2
47 -159.621355 -50.079617 SiO2 1.560326 115.6
48 -320.728784 -20.982865 　 　 106.5
49 -125.755069 -48.738034 SiO2 1.560326 87.2
50 -767.843186 -0.999622 　 　 74.0
51 -57.414214 -57.012850 SiO2 1.560326 50.1
52 0.000000 -1.000000 H2O 1.470000 16.4
53 0.000000 0.000000 　 　 　
　 비구면 상수 　 　 　
표면 8 15 20 23 25
K 0 0 0 0 0
C1 6.212168E-08 -2.065631E-08 3.954655E-08 4.109750E-08 4.109750E-08
C2 -2.284725E-12 1.154467E-12 -1.975939E-13 -2.014598E-12 -2.014598E-12
C3 4.919789E-17 -1.754944E-16 -2.888308E-17 1.434330E-16 1.434330E-16
C4 1.170467E-20 -1.439257E-21 1.773508E-21 -1.120664E-20 -1.120664E-20
C5 -1.050170E-24 4.255683E-25 -5.791298E-26 6.611410E-25 6.611410E-25
C6 2.860117E-29 -2.463045E-29 9.438651E-31 -1.801493E-29 -1.801493E-29
　 　 　 　 　 　
표면 33 35 37 40 43
K 0 0 0 0 0
C1 -8.304509E-08 -1.571447E-07 1.854475E-07 5.368234E-09 -2.403621E-08
C2 3.027151E-12 -1.893541E-11 1.105850E-11 -9.295068E-13 -1.650116E-13
C3 -1.487997E-15 2.354878E-15 -3.337902E-15 -4.764400E-17 -1.675626E-17
C4 1.391498E-19 -3.277504E-19 5.695337E-19 -6.981458E-22 7.042709E-22
C5 -5.936943E-24 3.740597E-24 -5.380116E-23 5.210284E-26 -7.079479E-27
C6 -3.355570E-28 3.816347E-27 2.436028E-27 1.403914E-30 -9.754026E-32
　 　 　 　 　 　
표면 48 50 　 　 　
K 0 0 　 　 　
C1 3.410190E-08 -1.004308E-07 　 　 　
C2 -6.659776E-12 4.830886E-12 　 　 　
C3 4.814964E-16 -1.220533E-15 　 　 　
C4 -2.364870E-20 1.499788E-19 　 　 　
C5 7.232487E-25 -1.105452E-23 　 　 　
C6 -9.143981E-30 2.727683E-28 　 　 　
　 분산 및 틸트 　 　 　
표면 Δx Δy Δz alpha beta
21 0 0 0 45 0
27 0 0 0 45 0
NA 1.2
물체 높이 60
파장 193.306
표면 RADIUS 두께 재료 굴절율 직경의 반
0 0.000000 50.000000 　 　 60.0
1 0.000000 8.000000 SiO2 1.560326 75.8
2 0.000000 52.869064 　 　 77.4
3 1151.891547 30.208455 SiO2 1.560326 95.4
4 -297.772920 3.256949 　 　 97.0
5 392.306364 20.384062 SiO2 1.560326 99.2
6 2065.429234 7.942304 　 　 98.7
7 127.761865 45.517258 SiO2 1.560326 96.0
8 969.751914 34.534602 　 　 92.1
9 72.468670 38.613055 SiO2 1.560326 62.1
10 73.543725 56.553595 　 　 46.3
11 -68.108298 31.573318 SiO2 1.560326 46.0
12 -109.674176 0.999866 　 　 65.2
13 -328.152276 23.012797 SiO2 1.560326 74.4
14 -156.396340 49.715086 　 　 79.2
15 -201.140848 38.713984 SiO2 1.560326 98.1
16 -122.640971 0.999882 　 　 103.2
17 2881.906041 35.379085 SiO2 1.560326 109.1
18 -269.889474 0.999898 　 　 109.8
19 201.477991 40.395129 SiO2 1.560326 102.2
20 -820.910555 64.207152 　 　 99.4
21 0.000000 -272.609099 미러 　 68.5
22 95.391786 -15.000002 SiO2 1.560326 75.6
23 1195.870422 -32.735719 　 　 93.6
24 150.428374 32.735719 미러 　 95.7
25 1195.870422 15.000002 SiO2 1.560326 93.6
26 95.391786 272.609099 　 　 75.6
27 0.000000 -66.033144 미러 　 69.5
28 1947.063451 -26.673854 SiO2 1.560326 89.0
29 233.589947 -0.999701 　 　 91.7
30 -199.473771 -82.749765 SiO2 1.560326 101.9
31 3119.046646 -0.999910 　 　 98.4
32 -163.659814 -97.677532 SiO2 1.560326 94.7
33 -539.497284 -13.721631 　 　 71.9
34 641.496250 -9.999860 SiO2 1.560326 70.4
35 -263.409377 -22.259722 　 　 65.3
36 545.844495 -9.999869 SiO2 1.560326 65.6
37 -150.000000 -51.094164 　 　 69.1
38 122.880466 -44.260917 SiO2 1.560326 72.0
39 175.327963 -1.012444 　 　 98.0
40 452.453640 -29.086710 SiO2 1.560326 112.9
41 252.725536 -0.999886 　 　 117.1
42 -302.044457 -64.007583 SiO2 1.560326 139.9
43 305.246700 -6.812911 　 　 140.0
44 -260.892072 -48.787934 SiO2 1.560326 137.1
45 -63738.396409 -13.368774 　 　 134.7
46 0.000000 12.334911 　 　 129.6
47 -172.500300 -51.001701 SiO2 1.560326 121.3
48 -373.082563 -16.645823 　 　 113.1
49 -112.356012 -65.439167 SiO2 1.560326 89.5
50 -320.098458 -1.015712 　 　 65.8
51 -54.459312 -52.887119 SiO2 1.560326 47.4
52 0.000000 -1.000000 H2O 1.470000 16.4
53 0.000000 0.000000 　 　 15.0
　 비구면 상수 　 　 　
표면 8 15 20 22 23
K 0 0 0 0 0
C1 6.337290E-08 -2.289285E-08 3.811590E-08 -1.408703E-08 3.501090E-08
C2 -2.575433E-12 1.432217E-12 -4.102034E-14 -1.345623E-12 -1.799694E-12
C3 7.627829E-17 -1.580637E-16 -3.621641E-17 -1.762608E-16 1.094631E-16
C4 1.450407E-20 -5.394281E-22 2.030758E-21 -3.325862E-20 -9.420105E-21
C5 -1.543958E-24 3.014031E-25 -6.452103E-26 -2.817912E-25 6.875122E-25
C6 4.707930E-29 -1.444085E-29 1.025805E-30 -4.961418E-28 -2.101511E-29
　 　 　 　 　 　
표면 25 26 33 35 37
K 0 0 0 0 0
C1 3.501090E-08 -1.408703E-08 -3.145690E-08 -2.578536E-07 1.520597E-07
C2 -1.799694E-12 -1.345623E-12 4.063324E-12 -2.457425E-11 1.942927E-11
C3 1.094631E-16 -1.762608E-16 -1.462751E-15 2.999712E-15 -4.917419E-15
C4 -9.420105E-21 -3.325862E-20 7.092121E-20 -3.983598E-19 8.521190E-19
C5 6.875122E-25 -2.817912E-25 7.491721E-24 -1.456563E-23 -8.041405E-23
C6 -2.101511E-29 -4.961418E-28 -1.243101E-27 5.238173E-27 3.671590E-27
　 　 　 　 　 　
표면 40 43 48 50 　
K 0 0 0 0 　
C1 -1.092116E-08 -3.583758E-08 4.087867E-08 -1.635385E-07 　
C2 -9.361667E-13 3.835468E-14 -5.710459E-12 1.465150E-12 　
C3 -4.749385E-17 -2.007621E-17 3.741501E-16 -2.027656E-15 　
C4 -4.357573E-22 1.168203E-21 -1.621453E-20 2.148610E-19 　
C5 1.246971E-25 -2.521599E-26 4.063636E-25 -1.061058E-23 　
C6 -1.486578E-30 1.420584E-31 -4.118469E-30 -6.881746E-28 　
　 분산 및 틸트 　 　 　
표면 Δx Δy Δz alpha beta
21 0 0 0 45 0
27 0 0 0 45 0
NA 1.2
물체 높이 60
파장 193.306
표면 Radius 두께 재료 굴절율 직경의 반
0 0.000000 50.000000 　 　 60.0
1 0.000000 8.000000 SiO2 1.560326 75.8
2 0.000000 50.933772 　 　 77.4
3 -727.775952 25.801782 SiO2 1.560326 91.7
4 -216.030845 0.999536 　 　 94.2
5 211.040976 39.710297 SiO2 1.560326 100.0
6 -1076.869902 0.999021 　 　 98.8
7 112.711195 31.326403 SiO2 1.560326 87.5
8 214.295126 0.999021 　 　 82.2
9 66.802488 35.387213 SiO2 1.560326 65.6
10 66.108395 78.774319 　 　 54.5
11 -55.465504 9.999279 SiO2 1.560326 46.8
12 -298.251888 8.105868 　 　 72.0
13 -253.844073 52.611973 SiO2 1.560326 80.0
14 -100.868104 0.999465 　 　 90.1
15 -254.089180 50.743218 SiO2 1.560326 105.4
16 -122.616553 0.999454 　 　 113.0
17 -325.389469 35.368071 SiO2 1.560326 127.5
18 -192.299059 0.999384 　 　 130.8
19 857.924664 43.506291 SiO2 1.560326 134.2
20 -402.182966 0.999406 　 　 133.9
21 176.032352 46.901034 SiO2 1.560326 117.2
22 891.737549 71.819796 　 　 112.8
23 0.000000 -160.998496 미러 　 69.5
24 -208.477853 -20.000004 SiO2 1.560326 53.4
25 -111.736857 -23.422421 　 　 54.3
26 134.874404 23.422421 미러 　 55.0
27 -111.736857 20.000004 SiO2 1.560326 54.3
28 -208.477853 160.998496 　 　 53.4
29 0.000000 -65.065512 미러 　 67.8
30 4804.317970 -34.969769 SiO2 1.560326 101.2
31 223.557361 -0.999140 　 　 104.7
32 -647.576916 -33.517562 SiO2 1.560326 114.7
33 511.971879 -0.999339 　 　 115.8
34 -182.695186 -51.687095 SiO2 1.560326 118.0
35 -4375.653897 -0.999619 　 　 115.4
36 -131.735101 -46.203705 SiO2 1.560326 97.8
37 -1809.243103 -4.477930 　 　 91.6
38 -573.465666 -9.999876 SiO2 1.560326 88.1
39 -83.272578 -56.613234 　 　 66.8
40 99.102012 -9.999038 SiO2 1.560326 66.0
41 -124.605516 -52.681306 　 　 67.0
42 96.638032 -42.501820 SiO2 1.560326 69.1
43 143.757600 -0.999495 　 　 94.1
44 -589.601528 -42.492551 SiO2 1.560326 123.1
45 416.503743 -0.999625 　 　 125.6
46 -393.581824 -32.891473 SiO2 1.560326 135.3
47 929.275942 -0.999694 　 　 135.2
48 -239.988808 -45.788842 SiO2 1.560326 138.8
49 -1114.851901 -57.991878 　 　 136.9
50 0.000000 35.538482 　 　 125.2
51 -256.373888 -39.977376 SiO2 1.560326 125.8
52 -2489.189597 -0.999817 　 　 122.9
53 -112.292298 -50.358269 SiO2 1.560326 100.7
54 -179.732403 -23.614201 　 　 86.6
55 -186.994041 -26.151602 SiO2 1.560326 79.8
56 2504.333895 -0.998913 　 　 74.1
57 -52.818237 -54.338932 SiO2 1.560326 47.2
58 0.000000 -1.000000 H2O 1.470000 16.4
59 0.000000 0.000000 　 　 　
　 비구면 상수 　 　 　
표면 8 15 22 24 25
K 0 0 0 0 0
C1 8.438429E-08 -1.014379E-07 -9.680776E-10 4.589290E-07 6.275710E-07
C2 -2.229236E-12 2.468382E-12 4.462665E-13 -3.839142E-11 -6.326297E-11
C3 5.317063E-16 -1.792692E-16 2.908499E-18 3.043656E-15 7.577756E-15
C4 -5.325798E-20 4.554263E-21 -1.022012E-21 6.631085E-19 7.226551E-20
C5 5.933879E-24 -1.724388E-25 4.498781E-26 -2.125048E-22 -2.141074E-22
C6 -2.077845E-28 5.778429E-31 -7.354023E-31 2.274431E-26 2.995536E-26
　 　 　 　 　 　
표면 27 28 37 39 40
K 0 0 0 0 0
C1 6.275710E-07 4.589290E-07 -7.232518E-08 -3.945726E-08 -3.396052E-07
C2 -6.326297E-11 -3.839142E-11 -2.217467E-13 -3.426461E-12 -1.972920E-11
C3 7.577756E-15 3.043656E-15 2.847604E-16 -1.874953E-16 3.767085E-15
C4 7.226551E-20 6.631085E-19 -4.835319E-20 -1.321859E-19 -5.439776E-19
C5 -2.141074E-22 -2.125048E-22 3.646996E-24 1.333399E-23 2.984282E-23
C6 2.995536E-26 2.274431E-26 -1.391467E-28 -5.465124E-28 -2.440112E-27
　 　 　 　 　 　
표면 44 47 54 56 　
K 0 0 0 0 　
C1 -1.325605E-08 -4.372799E-08 -7.345028E-08 -7.547169E-08 　
C2 1.550416E-12 8.360768E-13 -1.135658E-11 -6.239064E-12 　
C3 -6.951071E-17 -3.668297E-18 8.060461E-16 1.564526E-15 　
C4 1.294568E-21 -1.473145E-21 -1.202219E-19 -3.045032E-19 　
C5 5.461199E-26 7.932242E-26 7.589632E-24 2.788162E-23 　
C6 -2.663009E-30 -1.459442E-30 -3.785640E-28 -1.205165E-27 　
　 분산 및 틸트 　 　 　
표면 Dx Dy Dz alpha beta
23 0 0 0 45 0
29 0 0 0 45 0

Claims (12)

  1. 대물면의 대물 필드를 이미지면의 이미지 필드 상에 이미징하기 위한 마이크로리쏘그래피용 반사굴절식 투영 대물렌즈로서,
    - 상기 대물 필드를 제1 실제 중간 이미지 상에 이미징하기 위한 제1 부분 대물렌즈,
    - 상기 제1 중간 이미지를 제2 실제 중간 이미지 상에 이미징하기 위한 제2 부분 대물렌즈, 및
    - 상기 제2 중간 이미지를 상기 이미지 필드 상에 이미징하기 위한 제3 부분 대물렌즈를 포함하되,
    상기 제2 부분 대물렌즈는 정확히 하나의 오목 미러를 가지고, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 반사굴절식 대물렌즈이고,
    상기 대물면으로부터 오는 방사선을 상기 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제1 폴딩 미러 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사선을 상기 이미지면의 방향으로 편향시키기 위한 제2 폴딩 미러가 제공되며,
    상기 제2 부분 대물렌즈의 상기 렌즈의 적어도 하나의 표면은 150nm와 250nm 사이의 동작 파장에 대해 및 0°와 30° 사이의 입사각 범위에 대해 0.2% 미만의 반사율을 갖는 반사방지 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사방지 코팅은 고굴절율을 갖는 재료와 저굴절율을 갖는 재료가 교대로 구성된 적어도 6개의 층을 포함하는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저굴절율을 갖는 재료는 마그네슘 불화물, 알루미늄 불화물, 나트륨 불화물, 리튬 불화물, 칼슘 불화물, 바륨 불화물, 스트론튬 불화물, 빙정석(cryolite), 추빙정석(chiolite) 및 그들의 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유전체 재료인, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 고굴절율을 갖는 재료는 네오디뮴 불화물, 란타넘(lanthanum) 불화물, 가돌리늄(gadolinium) 불화물, 디스프로슘(dysprosium) 불화물, 알루미늄 산화물, 납 불화물, 이트륨(yttrium) 불화물 및 그들의 결합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유전체 재료인, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 표면은 주변 광선 동심도로부터의 편향이 20°미만이며,
    광축으로부터 상기 대물면에 나타나고 상기 이미지면에서 최대 개구수에 대응하는 입사각을 가지는 주변 광선(marginal ray)이 렌즈 표면에서 0°의 입사각을 가지는 경우 주변 광선 동심도가 존재하는 것을 특징으로 하는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  6. 대물면내의 대물 필드를 이미지면내의 이미지 필드 상에 이미징하기 위한 마이크로리쏘그래피용 반사굴절식 투영 대물렌즈로서,
    - 상기 대물 필드를 제1 실제 중간 이미지 상에 이미징하기 위한 제1 부분 대물렌즈,
    - 상기 제1 중간 이미지를 제2 실제 중간 이미지 상에 이미징하기 위한 제2 부분 대물렌즈, 및
    - 상기 제2 중간 이미지를 상기 이미지 필드 상에 이미징하기 위한 제3 부분 대물렌즈를 포함하되,
    상기 제2 부분 대물렌즈는 정확하게 하나의 오목 미러를 가지고, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 반사굴절식 대물렌즈이고,
    상기 대물면으로부터 오는 방사선을 상기 오목 미러의 방향으로 편향시키기 위한 제1 폴딩 미러 및 상기 오목 미러로부터 오는 방사선을 상기 이미지면의 방향으로 편향시키기 위한 제2 폴딩 미러가 제공되며,
    광축으로부터 상기 대물면에 나타나고 상기 이미지면에서 최대 개구수에 대응하는 입사각을 가지는 주변 광선(marginal ray)이 렌즈 표면에서 0°의 입사각을 가지는 경우 주변 광선 동심도가 존재하고,
    상기 제2 부분 대물렌즈의 렌즈의 전체 표면은 상기 주변 광선 동심도로부터의 편향이 20° 이상이 되도록 구성되는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 부분 대물렌즈는 정확하게 하나의 렌즈를 갖는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 렌즈의 양 렌즈 표면은 비구면 방식으로 구성되는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부분 대물렌즈는 0.8과 1.25 사이의 이미징 스케일의 절대값을 갖는, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 미러는 동공면의 영역에 배열되며, 상기 오목 미러에서 상기 대물 필드로부터 나타나는 전체 주광선의 최대 높이는 상기 오목 미러의 광학적으로 활용되는 영역의 직경의 20% 미만인, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  11. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 중간 이미지는 상기 제2 폴딩 미러의 영역에 배열되며, 상기 광축에 수직으로 배열되며 상기 제2 폴딩 미러와 동일한 상기 광축과의 교차점을 가지는 평면에서, 상기 광축으로부터 상기 광축에서 최대 거리의 상기 대물 필드내의 대물점으로부터 나타나는 주광선까지의 방사 거리의 절반이, 상기 광축으로부터 대물면에서 나타나고 상기 이미지면에서 최대 개구수에 대응하는 입사각을 갖는 주변 광선의 방사 거리보다 큰, 반사굴절식 투영 대물렌즈.
  12. 조명 시스템 및 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 반사굴절식 투영 대물렌즈를 포함하는 마이크로리쏘그래피용 투영 노광 장치.
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