KR960018769A - 투영 광학 시스템 및 투영 노광장치 - Google Patents

투영 광학 시스템 및 투영 노광장치 Download PDF

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Abstract

[과제]
노광 영역이 크고, 해상도가 높으며, 개구수가 큰 투영 광학시스템 및 이것을 구비한 투영 노광 장치를 제공한다.
[해결수단]
투영 광학시스템은 제1물체(R)상의 상을 일정 축소율로 제2물체(W)상에 투영한다. 투영 광학시스템은 상기 제1물체(R)의 측면에서 보아 차례로 정의 굴절력을 갖는 제1렌지 그룹과, 실질적으로 어포컬시스템으로 되는 제2렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈 그룹을 구비한다. 전체 시스템(entire system)의 초점 거기를 F, 투영 광학 시스템의 투영 배율을 B, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L, 상기 투영 광학시스템의 광축에 대해 평행하고 상기 투영 광학 시스템의 제2물체측으로 부터의 광선이 상기 투영 광학 시스템에 사출될때에 이 사출 광선의 제1물체측에서의 연장선이 광축과 교차하는 점과 상기 제1물체면과의 사이의 거리를 e, 상기 투영 광학 시스템을 통해서오는 거친 상기 사출 광선이 상기 제1물체에 도달할때에 상기 투영 광학시스템의 광축에서의 상기 제1물체상의 광선의 높이를 h로 하면, 1.8≤｜F/(B·L)｜ 및, ｜h/e｜≤3/1000의 조건을 만족한다. 본 투영 광학 시스템을 구비하는 투영 노광장치도 제공한다.

Description

투영 광학 시스템 및 투영 노광장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제8도는 본 발명의 투영광학 시스템을 응용한 경우에 투영 노광 장치(projection aligner)의 개략 구조를 도시한 도면.

Claims (29)

  1. 제1물체상의 상(image)을 일정 축소율로 제2물체상에 투영하는 투영 광학 시스템에 있어서, 상기 제1물체의 측면에서 보아 차례로 정의 굴절력을 갖는 제1렌지 그룹과, 실질적으로 어포컬(afocal) 시스템으로 되는 제2렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈 그룹을 포함하고, 전체 시스템(entire system)의 초점 거기를 F로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 투영 배율을 B로 표시하며, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 광축에 대해 평행하고 상기 투영 광학 시스템의 제2물체측으로 부터의 광선이 상기 투영 광학 시스템에 사출될때에 이 사출 광선의 제1물체측에서의 연장선이 광축과 교차하는 점과 상기 제1물체면과의 사이의 거리를 e로 표시하며, 상기 투영 광학 시스템을 거친 상기 사출 광선이 상기 제1물체에 도달할때에 상기 투영 광학시스템의 광축에서의 상기 제1물체상의 광선의 높이를 h로 표시한 경우에, 1.8≤｜F/(B·L)｜ 및, ｜h/e｜≤3/1000의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투영 광학 시스템의 광축에서의 제1물체의 최대 높이를 H로 표시하고, 전체 시스템의 초점거리를 F로 표시하며, 상기 투영 광학 시스템의 투영 배율을 B로 표시한 경우에, ｜BH/F｜≤8/1000의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 전체 시스템의 초점 거리를 F로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 광축에 대해서 평행하고 상기 투영 광학 시스템의 제2물체측에서의 광선이 상기 투영 광학 시스템을 사출할때에 상기 사출 광선의 제1물체축에서의 연장선이 광축과 교차하는 점과 상기 제1물체면과의 사이의 거리를 e로 표시하며, 상기 투영 광학시스템을 거친 상기 사출·광선이 상기 제1물체측에 도달할때에 상기 투영 광학시스템의 광축에서 상기 제1물체상의 상기 광선의 높이를 h로 표시하고, 상기 투영 광학 시스템의 광축에서 상기 제1물체의 최대 높이를 H로 표시한 경우에, Fh/(BHe)≤4의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹의 초정거리를 f1로 표시하고, 상기 제3렌즈 그룹의 초점거리를 f3으로 표시한 경우에, 0.80≤f3/f1≤1.5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹의 초점 거리를 f1로 표시하고, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시한 경우에, 0.05≤f1/L≤0.3의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1물체상의 상기 투영 광학 시스템의 광축에서 물체의 최대 높이를 H로 표시하고, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시한 경우에, 0.03≤H/L≤0.2의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖고, 상기 제2렌즈 그룹은 적어도 4개의 부의 렌즈 및, 적어도 4개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제3렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3렌즈 그룹중 적어도 하나의 렌즈 그룹이 비구면 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2렌즈 그룹은 상기 제1물체측에서 보아 차례로 정의 굴절력을 갖는 제1서브렌즈 그룹, 정의 굴절력을 갖는 제2서브렌즈 그룹 및, 부의 굴절력을 갖는 제3서브렌즈 그룹을 적어도 구비한 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1서브렌즈 그룹의 초점거리를 f21로 표시하고, 상기 제2서브렌즈 그룹의 초점거리를 f22로 표시한 경우에, 1.5≤f22/f21≤5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3서브렌즈 그룹의 초점 거리를 f23으로 표시하고, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시한 경우에, 0.02≤｜f23/L｜≤0.10의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹, 상기 제2렌즈 그룹의 제1서브렌즈 그룹 및, 상기 제2렌즈 그룹의 제2서브렌즈 그룹의 합성 초점 거리를 fa로 표시하고, 상기 제2렌즈 그룹의 제3서브렌즈 그룹의 초점거리를 f23으로 표시한 경우에, 4≤｜fa/f23｜의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시하고, 상기 제1렌즈 그룹(G1)의 초점 거리를 f1로 표시하며, 상기 제3렌즈 그룹(G3)의 초점 거리를 f3으로 표시하고, 상기 제2렌즈 그룹에 있어서 물체측으로부터 제i번째인 제i번째 서브렌즈 그룹의 초점 거리를 f2i로 표시한 경우에, -50≤(L/f1)+(L/f3)+∑(L/f2i)≤0.5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부위 렌즈를 갖고, 상기 제2서브렌즈 그룹은 적어도 4개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제3서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2서브렌즈 그룹은 2개의 양오목 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1물체상의 축방향 초짐에서의 근접축(paraxial) 마지널(marginal)광선이 상기 제1렌즈 그룹에 들어갈때에 상기 근첩축 마지널 광선의 입사각을 u1으로 표시하고, 상기 제1물체상의 측상 초점에서의 근접축 마지널 광선이 상기 제2렌즈 그룹에 들어갈때에 상기 근접축 마지널 광선의 입사각을 u2로 표시하며, 상기 제1물체상의 축상 초점에서의 근접축 마지널 광선이 상기 제2렌즈 그룹으로부터 나올때에 상기 근접축 마지널 광선의 사출각을 u2′로 표시하고, 상기 제1물체상의 축상 초점에서의 근접축 마지널 광선이 상기 제3렌즈 그룹으로부터 나을때에 상기 근접축 마지널 광선의 사출각을 u3′으로 표시한 경우에, ｜u2/u1｜≤0.5 및 ｜u2′/u3′1≤0.5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹의 초점 거리를 f1로 표시하고, 상기 제2렌즈 그룹의 초점거리를 f2로 표시하며, 상기 제3렌즈 그룹의 초점거리를 f3으로 표시한 경우에, ｜f2｜/f1＞1 및 ｜f2｜/f3＞1의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  18. 제3항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖고 상기 제3렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제2렌즈 그룹은 상기 제1물체측으로부터 보아서 차례로 부의 굴절력을 갖는 제1서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제2서브렌즈 그룹 및, 부의 굴절력을 갖는 제3서브렌즈 그룹을 가지고, 상기 제1서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 가지며, 상기 제2서브렌즈 그룹은 적어도 4개의 정의 렌즈를 갖고, 상기 제3서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  19. 제3항에 있어서, 상기 제2렌즈 그룹은 상기 제1물체측으로부터 보다 차례로 부의 굴질력을 갖는 제1서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제2서브렌즈 그룹과, 부의 굴절력을 갖는 제3서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제4서브렌즈 그룹을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈룰 갖고, 상기 제3렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제1서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖고, 상기 제2서브렌즈 그룹은 적어도 4개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제3서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖고, 상기 제4서브렌즈 그룹이 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학 시스템.
  21. 투영 노광장치에 있어서, 소정 패턴이 형성되고 있는 제1물체를 조명하는 조명 수단과, 상기 제1물체의 상을 제2물체상에 투영하는 투영 광학시스템과, 상기 제1물체를 유지하는 제1유지 수단과, 상기 제2물체를 유지하는 제2유지 수단을 구비하고, 상기 투영 광학 시스템은 상기 제1물체의 측면에서 보다 차례로 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈 그룹과, 실질적으로 어포컬 시스템으로 되는 제2렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈 그룹을 갖고 있으며, 전체 시스템의 초점 거리를 F로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 투영 배율을 B로 표시하며, 상기 제1물체와 제2물제와의 사이의 거리를 L로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 광축에 대해 평행하고 상기 투영 광학 시스템의 제2물체측으로부터의 광선이 상기 투영 광학 시스템에 사출될때에 이 사출 광선의 제1물체측에서의 연장선이 광축과 교차하는 점과 상기 제1물체면과의 사이의 거리를 e로 표시하며, 상기 투영 광학 시스템을 거치 상기 사츨 광선이 상기 제1물체에 도달할때에 상기 투영 광학시스템의 광축에서 상기 제1물체상의 광선의 높이를 h로 표시한 경우에, 1.8≤｜F/(B·L)｜ 및, ｜h/e｜≤3/1000의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖고, 상기 제3렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제2렌즈 그룹은 상기 제1물체측으로부터 보아서 차례로 부의 굴절력을 갖는 제1서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제2서브렌즈 그룹 및, 부의 굴절력을 갖는 제3서브렌즈 그룹을 갖고, 상기 제1서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 가지며, 상기 제2서브렌즈 그룹은 적어도 4개의 정의 렌즈를 갖고, 상기 제3서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2렌즈 그룹이 상기 제1물체측으로부더 보아 차례로 부의 굴절력을 갖는 제1서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제2서브렌즈 그룹과, 부의 굴절력을 갖는 제3서브렌즈 그룹과, 정의 굴절력을 갖는 제4서브렌즈 그룹을 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖고, 상기 제3렌즈 그룹은 적어도 2개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제1서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖고, 상기 제2서브렌즈 그룹은 적어도 4개의 정의 렌즈를 가지며, 상기 제3서브렌즈 그룹은 적어도 2개의 부의 렌즈를 갖고, 상기 제4서브렌즈 그룹이 적어도 2개의 정의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 투영 광학 시스템의 광축에서의 제1물체의 최대 높이를 H로 표시하고, 전체 시스템의 초점거리를 F로 표시하며, 상기 투영 광학 시스템의 투영 배율을 B로 표시한 경우에, ｜BH/F｜≤8/1000의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  26. 제21항에 있어서, 전체 시스템의 초점 거리를 F로 표시하고, 상기 투영 광학시스템의 광축에 대해서 평행하고 상기 투영 광학 시스템의 제2물체측에서의 광선이 상기 투영 광학 시스템을 사출할때에 상기 사출광선의 제1물체측에서의 연장선이 광축과 교차하는 점과 상기 제1물체면과의 사이의 거리를 e로 표시하며, 상기 투영 광학시스템을 거친 상기 사출 광선이 상기 제1물체측에 도달할때에 상기 투영 광학시스템의 광축에서 상기 제1물체상의 상기 광선의 높이를 h로 표시하고, 상기 투영 광학 시스템의 광축에서 상기 제1물체의 최대 높이를 H로 표시한 경우에, Fh/(BHe)≤4의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹의 초점거리를 f1로 표시하고, 상기 제3렌즈 그룹의 초점거리를 f3으로 표시한 경우에, 0.80≤f3/f1≤1.5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  28. 제2l항에 있어서, 상기 제1렌즈 그룹의 초점 거리를 f1로 표시하고, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시한 경우에, 0.05≤f1/L≤0.3의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
  29. 제21항에 있어서, 상기 제1물체상의 상기 투영 광학 시스템의 광축에시 물체의 최대 높이를 H로 표시하고, 상기 제1물체와 제2물체와의 사이의 거리를 L로 표시한 경우에, 0.03≤H/L≤0.2의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
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