KR100485376B1

KR100485376B1 - 투영광학계와이를구비하는노광장치,및디바이스제조방법

Info

Publication number: KR100485376B1
Application number: KR1019970034275A
Authority: KR
Inventors: 유따까 스에나가; 고따로 야마구찌
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2005-09-12
Also published as: JP3757536B2; TW417168B; KR19980032235A; JPH10161021A; US5930049A

Abstract

큰 개구수와 넓은 노광 영역을 확보함으로써, 양측 텔렉센트릭하면서도 많은 수차들, 특히 왜곡을 상당히 우수하게 보정한다.

제 1 물체의 이미지를 제 2 물체 상에 형성하는 투영 광학계가 제공되는바, 이는 제 1 물체측으로부터 순서대로, 적어도 2장의 양의 렌즈들을 갖는 부분군(G1p)을 구비하는 제 1 양의 렌즈군(G1)과; 적어도 3장의 음의 렌즈들을 갖는 부분군(G2n)을 구비하는 제 2음의 렌즈군(G2)과; 적어도 3장의 양의 렌즈들을 갖는 부분군(G3p)을 구비하는 제 3 양의 렌즈군(G3)과; 적어도 3장의 음의 렌즈들을 갖는 부분군(G4n)을 구비하는 제 4 음의 렌즈군(G4)과; 그리고 적어도 5장의 양의 렌즈들을 갖는 부분군(G5p)과 이 부분군(G5p) 보다 제 2 물체측에 가깝게 배치되고 제 2 물체측에 오목면이 향하는 양의 렌즈들(G5g)을 구비하는 제 5 양의 렌즈군(G5)을 포함한다. 이러한 구성에 의거하여, 본 발명의 투영 광학계는 각 부분군의 최적의 초점 거리 범위 및 양의 렌즈들(G5g)의 오목면(R5g)의 적절한 곡률 반경의 범위를 제공한다.

Description

투영 광학계와 이를 구비하는 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법

본 발명은 제 1 물체의 패턴을 제 2 물체로서의 기판 등에 투영하기 위한 투영 광학계에 관한 것으로, 특히 제 1 물체로서의 레티클(마스크) 상에 형성된 반도체용 또는 액정용 패턴을 제 2 물체로서의 기판(웨이퍼, 플레이트 등) 상에 중첩적으로 포토프린트(photoprint)하는 데에 적절한 투영 광학계에 관한 것이다.

집적 회로가 점점 소형화됨에 따라, 웨이퍼를 포토프린팅하는 데에 이용되는 투영 광학계에 대해 보다 높은 성능이 요구되고 있다. 이러한 상황에서 투영 광학계의 해상력의 향상시키기 위해, 보다 짧은 노광 파장(λ)을 이용하거나, 또는 투영 광학계의 개구수(N.A.)를 보다 크게 하는 것이 제시되어 있다.

최근에는, 프린팅 패턴들의 소형화에 대처하기 위해, g선(436mm) 내지 i선(365mm)의 파장을 갖는 노광광을 발하는 광원이 주로 이용되고 있다. 또한, 엑시머레이저(KrF: 248nm, ArF: 193nm)와 같이 보다 짧은 파장의 광을 발하는 광원이 이용된다. 결과적으로, 상기 언급한 파장의 노광광을 이용하여 레티클로부터의 패턴을 웨이퍼 상에 중첩적으로 포토프린트하는 투영 광학계가 제시되었다.

이러한 투영 광학계는 해상력을 향상시키고 이미지의 왜곡(distortion)의 레벨을 감소시킬 필요가 있다. 이때, 이미지의 왜곡은 투영 광학계에 의해 야기되는 왜곡(왜곡 수차) 뿐 아니라, 투영 광학계의 이미지측에 포토프린트되는 웨이퍼의 휨(warp)에 의한 왜곡, 및 투영 광학계의 물체측에서의 회로 패턴 등이 그려지는 레티클의 휨에 의해 야기되는 왜곡을 포함한다.

요즘 소형화가 점점 진행됨에 따라, 이미지 왜곡의 감소 요구 또한 더욱 엄격해지고 있다.

따라서, 이미지 왜곡에 대한 웨이퍼의 휨의 영향을 줄이기 위해 이미지측에서의 투영 광학계의 사출 동공(exit pupil)의 지점을 보다 먼 지점에 위치시키는 소위 "이미지측 텔레센트릭(telecentric) 광학계"가 개발되었다.

또한, 레티클의 휨에 의한 이미지 왜곡을 줄이기 위해 투영 광학계의 입사 동공(entrance pupil)의 지점을 물체측으로부터 보다 먼 지점에 위치시키는 소위 "물체측 텔레센트릭 광학계"를 이용하는 것이 제시되었다. 또한, 투영 광학계의 입사 동공의 지점을 물체면으로부터 비교적 멀리 위치시키는 기술이 제시되었다. 이러한 예로는 특개소 63-118115호, 특개평 4-157412호 및 특개평 5-173065호 등이 있다.

상기 언급한 일본 공개 특허들에서는, 텔레센트릭 물체측 및 텔레센트릭 이미지측을 갖는 소위 "양측 텔레센트릭(bitelecentric) 투영 광학계"가 개시된다.

하지만, 상기의 각 공개 특허들에서 제시되는 양측 텔레센트릭 투영 광학계에서는 해상력에 영향을 주는 개구수(NA)가 충분히 크지 않고, 각 수차, 특히 왜곡에 대한 보정 능력이 충분하지 않다.

본 발명은 목적은 큰 개구수와 넓은 노광 영역을 가짐으로써, 양측 텔레센트릭하면서도 많은 수차들, 특히 왜곡을 상당히 정확하게 보정할 수 있는 고성능의 투영 광학계를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 물체의 이미지를 제 2 물체 상에 형성하는 투영 광학계를 포함하는바, 이 투영 광학계는 제 1 물체측으로부터 순서대로:

양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈들을 갖는 제 1 렌즈군과;

음의 굴절력을 가지며, 3장의 음의 렌즈들과 1장의 양의 렌즈를 갖는 제 2 렌즈군과;

양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈들과 1장의 음의 렌즈를 갖는 제 3 렌즈군과;

음의 굴절력을 갖고, 3장의 음의 렌즈들을 갖는 제 4 렌즈군과;

양의 굴절력을 갖고, 6장의 양의 렌즈들과 1장의 음의 렌즈를 갖는 제 5 렌즈군을 포함하며;

상기 제 1 렌즈군은 적어도 2장의 양의 렌즈들을 포함하는 부분군(G1p)을 갖고;

상기 제 2 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈들을 포함하는 부분군(G2n)을 갖고;

상기 제 3 렌즈군은 적어도 3장의 양의 렌즈들을 포함하는 부분군(G3p)을 갖고;

상기 제 4 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈들을 포함하는 부분군(G4n)을 갖고;

상기 제 5 렌즈군은 적어도 5장의 양의 렌즈들을 포함하는 부분군(G5p) 및 제 2 물체측에 가장 가까이 배치되고 제 2 물체측에 오목면을 향하는 양의 렌즈들(G5g)을 가지며;

하기의 조건들 (1) 내지 (7)을 만족시킨다:

0.08 〈 f1/L 〈 0.25 (1)

0.03 〈 -f2/L 〈 0.1 (2)

0.08 〈 f3/L 〈 0.3 (3)

0.035 〈 -f4/L 〈 0.11 (4)

0.1 〈 f5p/L 〈 0.25 (5)

0.07 〈 f5g/L 〈 0.21 (6)

0.25 〈 R5g/L 〈 0.83 (7)

여기서,

L : 상기 제 1 물체로부터 상기 제 2 물체까지의 거리(전체 거리);

f1 : 상기 제 1 렌즈군의 부분군(G1p)의 초점 거리;

f2 : 상기 제 2 렌즈군의 부분군(G2n)의 초점 거리;

f3 : 상기 제 3 렌즈군의 부분군(G3p)의 초점 거리;

f4 : 상기 제 4 렌즈군의 부분군(G4n)의 초점 거리;

f5p : 상기 제 5 렌즈군의 부분군(G5p)의 초점 거리;

f5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 초점 거리;

R5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 제 2 물체측의 오목면의 곡률반경이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 제 5 렌즈군은 제 1 물체측을 향하는 제 1 오목면(N1)을 갖는 것이 바람직하고, 이 오목면(N1)의 곡률 반경을 Rn1으로 할 때 하기의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다:

0.125 〈 -Rn1/L 〈 0.33 (8)

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 5 렌즈군은 하기의 조건을 만족시키는 적어도 4장의 양의 렌즈들을 갖는다:

-10 〈 (r1+r2) / (r1-r2) 〈 -0.1 (9)

여기서,

r1 : 적어도 4장의 양의 렌즈의 제 1 물체측 면의 곡률 반경;

r2 : 적어도 4장의 양의 렌즈의 제 2 물체측 면의 곡률 반경이다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 제 5 렌즈군은 제 2 물체측을 향하는 제 2 오목면(N2)과, 상기 제 2 오목면(N2) 보다 제 2 물체측에 가깝게 위치하고 제 2 물체측을 향하는 제 3 오목면(N3)을 가지며, 하기의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다:

0.16 〈 Rn2/L 〈 0.38 (10)

0.055 〈 Rn3/L 〈 0.11 (11)

이때,

Rn2 : 상기 제 2 오목면(N2)의 곡률 반경이고;

Rn3 : 상기 제 3 오목면(N3)의 곡률 반경이다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 2 렌즈군은 적어도 1장의 양의 렌즈를 포함하고, 상기 양의 렌즈의 제 2 물체를 향하는 면의 곡률 반경을 Rp1으로 할 때 하기의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다:

0.23 〈 -Rp1/L 〈 0.5 (12)

상술한 구성과 같은 본 발명에 의한 투영 광학계는 적어도 제 1 물체(레티클R)로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과; 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)과; 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)과; 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)과; 그리고 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)을 구비하여 구성된다.

양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)은 제 1 물체로부터 방사되는 텔레센트릭 빔(이는 투영 광학계의 광축에 평행한 주요 방사선이다)을 제 2 렌즈군(G2) 뒤의 렌즈군들로 안내(guide)하고, 양의 왜곡을 미리 발생시켜 제 1 렌즈군(G1) 보다 제 2 물체측에 더 가깝게 배치되는 다음의 렌즈군들, 특히 제 2, 제 4 및 제 5 렌즈군에서 발생되는 음의 왜곡들을 보정한다.

또한, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)도 양의 왜곡을 발생시켜, 제 2, 제 4 및 제 5 렌즈군들(G2, G4및 G5) 각각에서 발생되는 음의 왜곡들을 보정한다. 그리고, 제 2 물체측(도 3의 오른쪽)으로부터 보면, 제 3 렌즈군(G3) 및 제 2 렌즈군(G2)은 양-음의 굴절력 배치를 갖는 텔레포토 시스템을 형성함으로써, 투영 렌즈 시스템의 전체 길이가 커지는 것을 방지하여, 바람직한 보정을 제공한다.

음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2) 및 제 4 렌즈군(G4)은 주로 페츠벌 합(Petzval sum)의 보정에 기여하여 평탄한 이미지를 제공한다.

양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)은 구면 수차를 최소화하면서 제 2 물체로 빔을 안내하고 이미징을 담당한다.

다음으로, 조건식에 대해 설명한다. 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 투영 광학계는 하기의 조건들 (1) 내지 (7)을 만족시키도록 구성된다:

0.08 〈 f1/L 〈 0.25 (1)

0.03 〈 -f2/L 〈 0.1 (2)

0.08 〈 f3/L 〈 0.3 (3)

0.035 〈 -f4/L 〈 0.11 (4)

0.1 〈 f5p/L 〈 0.25 (5)

0.07 〈 f5g/L 〈 0.21 (6)

0.25 〈 R5g/L 〈 0.83 (7)

여기서,

L : 상기 제 1 물체로부터 제 2 물체까지의 거리;

f1 : 상기 제 1 렌즈군의 부분군(G1p)의 초점 거리;

f2 : 상기 제 2 렌즈군의 부분군(G2n)의 초점 거리;

f3 : 상기 제 3 렌즈군의 부분군(G3p)의 초점 거리;

f4 : 상기 제 4 렌즈군의 부분군(G4n)의 초점 거리;

f5p : 상기 제 5 렌즈군의 부분군(G5p)의 초점 거리;

f5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 초점 거리;

R5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 제 2 물체측의 오목면의 곡률 반경이다.

조건 (1)은 제 1 렌즈군(G1) 중에서 주된 양의 굴절력의 제공을 담당하는 부분군(G1p)의 적절한 양의 굴절력을 규정한다. 조건 (1)의 상한(upper limit)을 넘는 값은 바람직하지 않은데, 그 이유는 제 2, 제 4 및 제 5 렌즈군들에서 발생하는 음의 왜곡이 완전하게 보정될 수 없기 때문이다. 조건 (1)의 하한(lower limit)을 넘는 값 또한 바람직하지 않는데, 그 이유는 고차(high-order)의 양의 왜곡을 발생시키기 때문이다.

조건 (2)는 제 2 렌즈군(G2) 중에서 주된 음의 굴절력의 제공을 담당하는 부분군(G2n)의 적절한 음의 굴절력을 규정한다. 이 조건 (2)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않은데, 그 이유는 페츠벌 합의 보정이 만족스럽게 이루어질 수 없게 되어, 이미지의 평탄성을 나빠지게 하기 때문이다. 조건 (2)의 값이 하한을 넘으면, 제 2 렌즈군(G2)에 의해 야기되는 양의 왜곡이 너무 커지게 됨에 따라, 제 1 및 제 3 렌즈군 만을 이용하여 이러한 큰 양의 왜곡을 보정하기가 어려워진다.

조건 (3)은 제 3 렌즈군(G3) 중에서 주된 양의 굴절력의 제공을 담당하는 부 분군(G3p)의 적절한 양의 굴절력을 규정한다. 이 조건 (3)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않는데, 그 이유는 제 2 렌즈군 및 제 3 렌즈군(G3)에 의해 형성되는 망원계의 텔레포토비(telephoto ratio)가 커져서 투영 렌즈계의 대형화를 초래하고, 제 3 렌즈군(G3)에서의 양의 왜곡의 발생량이 작아, 제 2, 제 4 및 제 5 렌즈군에서 발생하는 음의 왜곡을 보정할 수 없기 때문이다. 조건 (3)의 하한을 넘는 값 또한 바람직하지 않은데, 그 이유는 고차의 구면 수차가 발생하여 이미징 성능을 나빠지게 하기 때문이다.

조건 (4)는 제 4 렌즈군(G4) 중에서 주된 음의 굴절력의 제공을 담당하는 부분군(G4n)의 적절한 음의 굴절력을 규정한다. 이 조건 (4)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않은데, 그 이유는 페츠벌 합이 충분히 보정될 수 없게 되어 이미지의 평탄성을 나빠지게 하기 때문이다. 이 조건 (4)의 하한을 넘는 값 또한 바람직하지 않는데, 그 이유는 고차의 구면 수차가 발생되어 이미지의 콘트라스트를 악화시키기 때문이다.

조건 (5)는 제 5 렌즈군(G5) 중에서 주된 양의 굴절력의 제공을 담당하는 부분군(G5p)의 적절한 양의 굴절력을 규정한다. 여기에서, 조건 (5)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않는데, 그 이유는 제 5 렌즈군(G5) 전체의 양의 굴절력이 지나치게 약해지게 되어, 결과적으로 투영 렌즈계의 대형화를 야기시키기 때문이다. 조건(5)의 하한을 넘는 값 또한 바람직하지 않는데, 그 이유는 음의 왜곡 및 음의 구면수차의 발생이 커지게 되어 이미지의 평탄성을 나빠지게 하기 때문이다.

조건 (6)은 제 5 렌즈군(G5)에서 부분군(G5p) 보다 제 2 물체측에 보다 가까이 배치되는 양의 렌즈(G5g)의 적절한 양의 굴절력을 규정한다. 이 조건 (6)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않은데, 그 이유는 양의 렌즈(G5g)의 굴절력이 지나치게 약해지게 되어, 제 5 렌즈군(G5)에서 양의 렌즈(G5g) 보다 제 1 물체측에 보다 가까이 배치되는 렌즈들에 수차 보정의 부담이 가해지게 됨으로써, 결과적으로 구면 수차가 악화되어 이미징 성능이 더욱 나빠지게 되고, 투영 렌즈계의 대형화를 야기시키기 때문이다. 또한, 값이 조건 (6)의 하한을 넘으면, 음의 왜곡 및 음의 구면 수차의 발생이 커지게 되어 이미지의 평탄성을 나빠지게 한다.

조건 (7)은 투영 렌즈계의 물체와 이미지 간의 거리(전체 거리)에 대한, 제 5 렌즈군(G5)에서 부분군(G5p) 보다 제 2 물체측에 보다 가깝게 배치되는 양의 렌즈(G5g)의 제 2 물체측을 향하는 오목면의 곡률 반경의 적절한 범위를 규정한다. 이 양의 렌즈(G5g)의 오목면을 제 2 물체측으로 향하게 함으로써, 양의 렌즈(G5g)의 제 2 물제측에서의 높은 개구수의 빔에 대한 음의 구면 수차의 발생을 최소화한다. 여기서, 조건 (7)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않는데, 그 이유는 이 오목면에 고차의 음의 구면 수차가 발생되어 투영 렌즈계의 고개구수화를 달성할 수 없기 때문이다. 또한, 값이 조건 (7)의 하한을 넘으면, 이 오목면에서 빔이 지나치게 발산되기 때문에, 빔이 높은 효율로 굴절될 수 없게 되어, 투영 렌즈계의 대형화를 야기시킨다. 이 경우, 제 5 렌즈군(G5)의 다른 양의 렌즈들에 수차 보정의 부담이 가해지게 되어, 구면 수차를 악화시킨다.

본 발명의 장치에서, 제 5 렌즈군(G5)은 제 1 물체측을 향하는 제 1 오목면(N1)을 갖는 것이 바람직하고, 이 오목면(N1)의 곡률 반경(Rn1)은 하기의 조건 (8)을 만족시키는 것이 바람직하다:

0.125 〈 -Rn1/L 〈 0.33 (8)

제 1 물체측을 향하는 제 5 렌즈군(G5)의 제 1 오목면(N1)은 주로 제 5 렌즈군(G5)의 양의 렌즈들에 의해 발생되는 음의 구면 수차의 보정을 담당한다. 조건(8)에서는, 물체와 이미지 간의 거리(전체 길이)에 대한 제 1 오목면(N1)의 적절한 곡률 반경의 비를 규정한다. 여기서, 조건 (8)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않는데, 그 이유는 양의 렌즈들에 의해 발생되는 음의 구면 수차가 충분히 보정될 수 없기 때문이다. 조건 (8)의 하한을 넘는 값 또한 바람직하지 않는데, 그 이유는 구면 수차의 보정에 의해 고차의 구면 수차가 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 장치에서, 제 5 렌즈군(G5)은 하기의 조건 (9)를 만족시키는 적어도 4장의 양의 렌즈들을 갖는 것이 바람직하다:

-10 〈 (r1+r2) / (r1-r2) 〈 -0.1 (9)

여기에서,

r1은 적어도 4장의 양의 렌즈들의 제 1 물체측에 대한 곡률 반경이고,

r2는 적어도 4장의 양의 렌즈들의 제 2 물체측에 대한 곡률 반경이다.

상기 조건 (9)는 제 5 렌즈군(G5)에 포함되는 양의 렌즈들의 형상을 규정한다. 여기서, 조건 (9)의 값이 자신의 상한을 넘도록 렌즈가 형성되면, 음의 구면 수차가 너무 커져 보정할 수 없게 되고; 조건 (9)의 값이 자신의 하한을 넘도록 렌즈가 형성되면, 음의 왜곡이 너무 많이 발생되어 보정할 수 없게 된다. 제 5 렌즈군(G5)은 다른 렌즈군 보다 제 2 물체측에 보다 가깝게 배치되기 때문에, 보다 높은 개구수를 갖는 빔이 렌즈 군을 통과하게 된다. 이 때문에, 제 5 렌즈군(G5)에 상기 조건 (9)를 만족시키는 4장 미만의 양의 렌즈들이 있는 경우, 높은 개구수에서의 구면 수차의 보정 및 넓은 노광 범위에서의 왜곡의 보정을 동시에 달성하기가 어려워진다.

또한, 본 발명의 장치에서, 제 5 렌즈군(G5)은 제 2 물체측을 향하는 제 2 오목면(N2)과, 이 제 2 오목면(N2) 보다 제 2 물체측에 보다 가깝게 위치하고 제 2 물체측을 향하는 제 3 오목면(N3)을 갖는 것이 바람직하고, 이들 제 2 및 제 3 의 오목면(N2, N3)은 하기의 조건들을 만족시키는 것이 바람직하다:

0.16 〈 Rn2/L 〈 0.38 (10)

0.055 〈 Rn3/L 〈 0.11 (11)

여기서,

Rn2는 제 2 오목면(N2)의 곡률 반경이고,

Rn3는 제 3 오목면(N3)의 곡률 반경이다.

제 2 물체측을 향하는 제 5 렌즈군(G5)의 제 2 오목면(N2) 및 제 3 오목면(N3)은 주로 제 5 렌즈군(G5)의 양의 렌즈들로부터 발생되는 음의 왜곡 및 음의 구면 수차의 보정을 담당한다. 상기 조건들 (10) 및 (11)은 물체와 이미지 간의 거리(전체 길이)에 대한 제 2, 3 오목면(N2, N3)의 곡률 반경의 비를 각각 규정한다.

상기 조건들 (10) 및 (11)의 상한을 넘는 값은 바람직하지 않은데, 그 이유는 음의 구면 수차 및 음의 왜곡이 남기 때문이다. 조건들 (10) 및 (11)의 하한을 넘는 값 또한 바람직하지 않은데, 그 이유는 구면 수차가 과도하게 증가하여 고차의 구면 수차를 야기시키기 때문이다.

본 발명의 장치에서, 제 2 렌즈군(G2)의 양의 렌즈들에서 제 2 물체측을 향하는 면의 곡률 반경을 Rp1으로 하면, 하기의 조건 (12)를 만족시키는 것이 바람직하다:

0.23 〈 -Rp1/L 〈 0.5 (12)

조건 (12)는 물체와 이미지 간의 거리(전체 거리)에 대한 제 2 렌즈군(G2)의 양의 렌즈들의 제 2 물체측을 향하는 볼록면의 곡률 반경을 규정한다. 이 볼록면은 제 2, 제 4 및 제 5 렌즈군(G2, G4, G5)에서 각각 발생하는 음의 왜곡을 보정하는 역할을 한다. 여기서, 조건 (12)의 값이 상한을 넘는 것은 바람직하지 않은데, 그 이유는 왜곡의 보정이 불충분하여 음의 왜곡이 남기 때문이다. 조건 (12)의 값이 하한을 넘는 것 또한 바람직하지 않은데, 그 이유는 왜곡의 보정이 과잉이 되어 고차의 양의 왜곡을 야기시키기 때문이다.

다음으로, 도면을 참조하여 투영 노광계에 적용되는 본 발명의 투영 광학계의 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 스텝 앤 리피트 타입의 투영 노광계에 적용되는 본 발명의 투영 광학계의 일 실시예를 나타낸 사시도이다. 도 2는 스텝 앤 스캔타입의 투영 노광계에 적용되는 본 발명의 투영 광학계의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 1, 2의 투영 노광 장치는, 예를 들어 집적 회로 소자나 액정 패널 등의 IC 패턴을 형성하는 노광 공정에 이용된다.

먼저, 도 1에서, 투영 광학계(PL)의 물체면에는 소정의 회로 패턴이 그려진 마스크 기판으로서의 레티클(R)(제 1 물체)이 배치된다. 투영 광학계(PL)의 이미지면에는 기판으로서의 웨이퍼(W)(제 2 물체)가 배치된다. 이때, 레티클(R)은 레티클 스테이지(RS)에 유지되고, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(WS)에 유지된다. 이러한 스테이지들(RS 및 WS)은 모두 도면의 XY 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 레티클(R)의 상방향(Z 방향측)에는, 자외선의 노광광에 의해 레티클(R)의 조명 영역(IA)을 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계(IL)가 배치되어 있다. 본 실시예의 조명 광학계(IL)는 i선(λ=365mm)의 자외선 광을 공급한다.

상기 구성으로, 조명 광학계(IL)로부터 공급되는 자외선의 노광광은 레티클(R) 상의 조명 영역(IA)을 균일하게 조명한다. 레티클(R)을 통과한 노광광은 투영광학계(PL)의 개구 조리개(AS)에 광원의 이미지를 형성한다. 즉, 레티클(R)은 조명광학계(IL)를 이용하는 코플러 조명 기술(Kohler illumination technique)에 의해 조명된다. 웨이퍼(W) 상의 노광 영역(EA)에는 레티플(R)의 조명 영역(IA) 내의 이미지가 형성되고, 이에 의해 웨이퍼(W)에는 레티클(R)의 회로 패턴이 프린트된다.

다음으로, 도 2의 실시예는 레티클(R)을 유지하는 레티클 스테이지(RS) 및 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(WS)가 노광하는 동안 서로 역방향으로 스캔한다는 점에서 도 1의 실시예와 다르다. 이러한 기능에 의해, 웨이퍼(W)에는 레티클(R) 상의 회로 패턴의 이미지가 스캔 노광된다.

이상의 도 1, 2의 실시예들에서, 투영 광학계(PL)는 제 1 물체측(레티클(R)측) 및 제 2 물체측(웨이퍼(W)측) 모두에서 실질적으로 텔레센트릭하며, 축소 배율을 갖는다. 즉, 웨이퍼(W) 상에 형성된 이미지의 크기는 레티클(R) 상의 패턴 보다 작다.

실시예

다음으로, 도 3 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 투영 광학계의 실시예들에 대해 설명한다. 여기서, 도 3, 도 6, 도 9 및 도 12는 각각 제 1 내지 제 4 실시예의 투영 광학계의 렌즈의 단면도이고, 도 4, 도 7, 도 10 및 도 13은 각각 제 1 내지 제 4 실시예의 투영 광학계의 종수차도이고, 도 5, 도 8, 도 11 및 도 14는 각각 제 1 내지 제 4 실시예의 투영 광학계의 횡수차도이다.

[제 1 실시예]

도 3에서, 제 1 실시예의 투영 광학계는 제 1 물체(레티클 R)측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과, 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)과, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)과, 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)과, 그리고 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)으로 구성된다.

제 1 렌즈군(G1)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 양볼록 형상의 양의 렌즈(L11), 양오목 형상의 음의 렌즈(L12), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L13, L14), 제 1 물체측으로 볼록면이 향하는 평볼록 형상의 양의 렌즈(L15) 및 제 2 물체측으로 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L16)로 구성된다. 제 1 렌즈군(G1)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G1p)은 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L13, L14)로 구성된다.

제 2 렌즈군(G2)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 양볼록 형상의 양의 렌즈(L21), 제 2 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L22), 양오목 형상의 음의 렌즈(L23) 및 제 1 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L24)로 구성된다. 제 2 렌즈군(G2)에서, 음의 굴절력을 갖는 부분군(G2n)은 3장의 음의 렌즈들(L22 내지 L24)로 구성된다.

제 3 렌즈군(G3)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 평볼록 형상의 양의 렌즈(L31), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L32), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L33), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L34, L35) 및 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L36)로 구성된다. 제 3 렌즈군(G3)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G3p)은 3장의 양의 렌즈들(L33 내지 L35)로 구성된다.

제 4 렌즈군(G4)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 렌즈(L41), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L42), 양오목 형상의 음의 렌즈(L43), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L44) 및 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L45)로 구성된다. 제 4 렌즈군(G4)에서, 음의 굴절력을 갖는 부분군(G4n)은 3장의 음의 렌즈들(L42 내지 L44)로 구성된다.

제 5 렌즈군(G5)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L51), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L52), 제 1 물체측에 오목면(N1)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L53), 제 2 물체측에 오목면(N2)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L54), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L55), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 3장의 양의 렌즈들(L56 내지 L58), 제 2 물체측에 오목면(N3)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L59) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(G5g)로 구성된다. 이 제 5 렌즈(G5)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G5p)은 양의 렌즈들(L51, L52), 음의 렌즈들(L53, L54) 및 양의 렌즈들(L55 내지 L57)로 구성된다.

제 1 실시예의 투영 광학계에서, 개구 조리개(AS)는 제 4 렌즈군(G4)과 제 5 렌즈군(G5) 사이에 배치된다.

[제 2 실시예]

도 6에서, 제 2 실시예의 투영 광학계는, 제 1 물체측(레티클 R)으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과, 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)과, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(C3)과, 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)과, 그리고 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)으로 구성된다.

제 1 렌즈군(G1)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 양볼록 형상의 양의 렌즈(L11), 양오목 형상의 음의 렌즈(L12), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L13, L14) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 메니스커스 형상의 음의 렌즈들(L15)로 구성된다. 제 1 렌즈군(G1)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G1p)은 2장의 양의 렌즈들(L13, L14)로 구성된다.

제 3 렌즈군(G3)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L31), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L32), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L33), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L34) 및 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L35)로 구성된다. 제 3 렌즈군에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G3p)은 3장의 양의 렌즈들(L33 내지 L35)로 구성된다.

제 4 렌즈군(G4)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L41), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L42), 양오목 형상의 음의 렌즈(L43), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L44) 및 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L45)로 구성된다. 제 4 렌즈군(G4)에서, 음의 굴절력을 갖는 부분군(G4n)은 3장의 음의 렌즈들(L42 내지 L44)로 구성된다.

제 5 렌즈군(G5)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L51), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L52), 제 1 물체측에 오목면(N1)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L53), 제 2 물체측에 오목면(N2)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L54), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L55), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 3장의 양의 렌즈들(L56 내지 L58), 제 2 물체측에 오목면(N3)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L59) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(G5g)로 구성된다. 제 5 렌즈군(G5)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G5p)은 양의 렌즈들(L51, L52), 음의 렌즈들(L53, L54) 및 양의 렌즈들(L55 내지 L57)로 구성된다.

제 2 실시예의 투영 광학계에서, 개구 조리개(AS)는 제 4 렌즈군(G4)과 제 5 렌즈군(G5) 사이에 배치된다.

[제 3 실시예]

도 9에서, 제 3 실시예의 투영 광학계는, 제 1 물체(레티클 R)측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(C1)과, 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)과, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)과, 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)과, 그리고 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)으로 구성된다.

제 1 렌즈군(G1)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상 음의 렌즈(L11), 양볼록 형상의 3장의 양의 렌즈들(L12 내지 L14) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L15)로 구성된다. 제 1 렌즈군(G1)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G1p)은 2장의 양의 렌즈들(L12, L13)로 구성된다.

제 2 렌즈군(G2)은, 제 1 물체측로부터 순서대로, 양볼록 형상의 양의 렌즈(L21), 제 2 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L22), 양오목 형상의 음의 렌즈(L23) 및 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L24)로 구성된다. 제 2 렌즈군(G2)에서, 음의 굴절력을 갖는 부분군(G2n)은 3장의 음의 렌즈들(L22 내지 L24)로 구성된다.

제 3 렌즈군(G3)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 2장의 양의 렌즈들(L31, L32) 및 양볼록 형상의 3장의 양의 렌즈들(L33 내지 L35)로 구성된다. 제 3 렌즈군(G3)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G3p)은 3장의 양의 렌즈들(L33 내지 L35)로 구성된다.

제 4 렌즈군(G4)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체면에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L41), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L42), 양오목 형상의 음의 렌즈(L43), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L44) 및 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L45)로 구성된다. 제 4 렌즈군(G4)에서, 음의 굴절력을 갖는 부분군(G4n)은 3장의 음의 렌즈들(L42 내지 L44)로 구성된다.

제 5 렌즈군(G5)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L51), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L52, L53), 제 1 물체측을 향하는 오목면(N1)과 제 2 물체측을 향하는 오목면(N2)을 갖는 양오목 형상의 음의 렌즈(L54), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L55), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 3장의 양의 렌즈들(L56 내지 L58), 제 2 물체 측에 오목면(N3)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L59) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈들(G5g)로 구성된다. 제 5 렌즈군(G5)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G5p)은 양의 렌즈들(L51 내지 L53), 음의 렌즈(L54) 및 양의 렌즈들(L55 내지 L57)로 구성된다.

제 3 실시예의 투영 광학계에서, 개구 조리개(AS)는 제 4 렌즈군(G4)과 제 5 렌즈군(G5) 사이에 배치된다.

[제 4 실시예]

도 12에서, 제 4 실시예의 투영 광학계는, 제 1 물체(레티클 R)측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과, 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)과, 양의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3)과, 음의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)과, 그리고 양의 굴절력을 갖는 제 5 렌즈군(G5)으로 구성된다.

제 1 렌즈군(G1)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 양볼록 형상의 양의 렌즈(L11), 양오목 형상의 음의 렌즈(L12), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L13, L14), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 평볼록 형상의 양의 렌즈(L15) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 평오목 형상의 음의 렌즈(L16)로 구성된다. 제 1 렌즈군(G1)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(C1p)은 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L13, L14)로 구성된다.

제 3 렌즈군(G3)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 형상의 양의 렌즈(L31), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L32), 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L33), 양볼록 형상의 2장의 양의 렌즈들(L34, L35), 및 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L36)로 구성된다. 제 3 렌즈군(G3)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G3p)은 3장의 양의 렌즈들(L33 내지 L35)로 구성된다.

제 5 렌즈군(G5)은, 제 1 물체측으로부터 순서대로, 제 1 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈(L51), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L52), 제 1 물체측에 오목면(N1)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L53), 제 2 물체측에 오목면(N2)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L54), 양볼록 형상의 양의 렌즈(L55), 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 매니스커스 형상의 3장의 양의 렌즈들(L56 내지 L58), 제 2 물체측에 오목면(N3)을 향하는 매니스커스 형상의 음의 렌즈(L59) 및 제 2 물체측에 오목면을 향하는 매니스커스 형상의 양의 렌즈들(G5g)로 구성된다. 제 5 렌즈군(G5)에서, 양의 굴절력을 갖는 부분군(G5p)은 양의 렌즈들(L51, L52), 음의 렌즈들(L53, L54) 및 양의 렌즈들(L55 내지 L57)로 구성된다.

제 4 실시예의 투영광학계에서, 개구 조리개(AS)는 제 4 렌즈군(G4)과 제 5 렌즈군(G5) 사이에 배치된다.

하기의 표 1 내지 표 8은 수치 실시예의 원래의 값 및 조건대응수치를 나타낸다.

여기서, 각 표의 왼쪽 끝의 숫자는 제 1 물체측(레티클 R측)으로부터의 순서, r은 렌즈면의 곡률 반경, d는 렌즈면 분리 간격, n은 365nm에서의 굴절율, d0는 제 1 물체(레티클 R)로부터 이에 가장 가까운 제 1 렌즈군(G1)의 렌즈면(제 1 렌즈면)까지의 거리, WD는 제 2 물체측(웨이퍼 W)에 가장 가까운 제 5 렌즈군(G5)의 렌즈면으로부터 제 2 물체면(웨이퍼 W면)까지의 거리, β는 투영 광학계의 투영배율, NA는 투영 광학계의 제 2 물체측에서의 개구수, ΦEX는 제 2 물체면(플레이트 P면)에서의 노광 영역의 반경, L은 물체와 이미지 사이의 거리(제 1 물체(레티클 R)에서 제 2 물체(웨이퍼 W)까지의 거리), f1은 제 1 렌즈군(G1)의 부분군(G1p)의 초점 거리, f2는 제 2 렌즈군(G2)의 부분군(G2n)의 초점 거리, f3은 제 3 렌즈군(G3)의 부분군(G3p)의 초점 거리, f4는 제 4 렌즈군(G4)의 부분군(G4n)의 초점 거리, f5p는 제 5 렌즈군(G5)의 부분군(G5p)의 초점 거리이다. 또한, 각 표에서 f5g는 제 5 렌즈군(C5)의 양의 렌즈들(G5g)의 초점 거리, R5g는 제 2 물체측(웨이퍼 W측)에 대한 제 5 렌즈군(G5)의 양의 렌즈들(G5g)의 오목면의 곡률 반경, Rn1은 제 1 물체측(레티클 R측)을 향하는 제 5 렌즈군(G5)의 제 1 오목면(N1)의 곡률 반경, Rn2는 제 2 물체측(웨이퍼 W측)을 향하는 제 5 렌즈군(G5)의 제 2 오목면(N2)의 곡률 반경, Rn3은 제 2 물체측을 향하는 제 5 렌즈군(G5)의 제 2 오목면(N2) 보다 제 2 물체쪽에 보다 가깝게 위치하는 제 3 오목면(N3)의 곡률 반경, Rp1은 제 2 물체측(웨이퍼 W측)을 향하는 제 2 렌즈군(G2)의 양의 렌즈의 면의 곡률 반경이다.

상기의 각 실시예의 다양한 값들로부터 명백한 바와 같이, 제 1 내지 제 4 실시예들의 투영 광학계는 넓은 노광 영역을 유지하면서도 높은 개구수를 제공한다.

도 4, 도 7, 도 10 및 도 13은 각각 제 1 내지 제 4 실시예의 투영 광학계의 종수차도를 나타내고 있다. 그리고, 도 5, 도 8, 도 11 및 도 14는 각각 제 1 내지 제 4 실시예의 투영 광학계의 탄젠트 방향(tangential direction) 및 시상 방향(sagittal direction)에서의 횡수차도를 나타낸다. 각 수차도에서, NA는 투영 광학계의 개구수를 나타내고, Y는 이미지의 높이를 나타낸다. 비점 수차도에서, 점선은 탄젠트 방향의 이미지 평면을 나타내고, 실선은 시상 방향의 이미지 평면을 나타낸다.

각 수차도를 비교함으로써, 각 실시예들에서는 다양한 수차들이 균일하게 보정된다는 것을, 보다 구체적으로는 넓은 노광 영역 전체에서 다양한 수차들이 우수하게 보정된다는 것을 명백히 알 수 있다.

주목할 사항으로서, 상기 각 실시예들에서는 광원으로서 i선 자외광이 이용되었다. 하지만, 본 발명은 오로지 이것에만 한정되지 않는다. 193nm, 248.8nm의 광을 공급하는 엑시머 레이저 등의 극자외선 광원, g선(435.8nm) 또는 h선(404.7nm)의 광을 공급하는 수은 아크 램프, 또는 그 이외의 자외 영역의 광을 공급하는 광원이 이용될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 큰 개구수와 넓은 노광 영역을 확보함으로써, 양측 텔레센트릭하면서도 많은 수차들, 특히 왜곡을 상당히 우수하게 보정할 수 있는 고성능의 투영 광학계를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 투영 광학계를 투영 노광 장치에 적용하면, 상당히 정밀한 패턴을 웨이퍼 상의 넓은 노광 영역에 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 원리를 포함하는 투영 노광계가 스텝 앤 리피트 타입의 투영 노광계에 적용되는 일 실시예의 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 원리를 포함하는 투영 노광계가 스텝 앤 스캔 타입의 투영 노광계에 적용되는 일 실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 투영 광학계의 렌즈 구성도이다.

도 4는 제 1 실시예의 투영 광학계에 대한 종수차도이다.

도 5는 제 1 실시예의 투영 광학계에 대한 횡수차도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 투영 광학계의 렌즈 구성도이다.

도 7은 제 2 실시예의 투영 광학계에 대한 종수차도이다.

도 8은 제 2 실시예의 투영 광학계에 대한 횡수차도이다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 투영 광학계의 렌즈 구성도이다.

도 10은 제 3 실시예의 투영 광학계에 대한 종수차도이다.

도 11은 제 3 실시예의 투영 광학계에 대한 횡수차도이다.

도 12은 본 발명의 제 4 실시예의 투영 광학계의 렌즈 구성도이다.

도 13은 제 4 실시예의 투영 광학계에 대한 종수차도이다.

도 14는 제 4 실시예의 투영 광학계에 대한 횡수차도이다.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

G1: 제 1 렌즈군

G2: 제 2 렌즈군

G3: 제 3 렌즈군

G4: 제 4 렌즈군

G5: 제 5 렌즈군

G1p: 제 1 렌즈군의 부분군

G2n: 제 2 렌즈군의 부분군

G3p: 제 3 렌즈군의 부분군

G4n: 제 4 렌즈군의 부분군

G5p: 제 5 렌즈군의 부분군

G5g: 제 5 렌즈군의 양의 렌즈

Claims

제 1 물체의 이미지를 제 2 물체 상에 프린트하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제 1 물체로부터 순서대로,

양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈들을 포함하는 제 1 렌즈군과;

음의 굴절력을 가지며, 3장의 음의 렌즈들과 1장의 양의 렌즈군을 포함하는 제 2 렌즈군과;

양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈군과 1장의 음의 렌즈군을 포함하는 제 3 렌즈군과;

음의 굴절력을 갖고, 3장의 음의 렌즈군을 포함하는 제 4 렌즈군과;

양의 굴절력을 갖고, 6장의 양의 렌즈와 1장의 음의 렌즈를 포함하는 제 5 렌즈군을 포함하고;

상기 제 1 렌즈군은 적어도 2장의 양의 렌즈를 포함하는 부분군(G1p)을 갖고;

상기 제 2 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈를 포함하는 부분군(G2n)을 갖고;

상기 제 3 렌즈군은 적어도 3장의 양의 렌즈를 포함하는 부분군(G3p)을 갖고;

상기 제 4 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈를 포함하는 부분군(G4n)을 갖고;

상기 제 5 렌즈군은 적어도 5장의 양의 렌즈를 포함하는 부분군(G5p)과 상기 제 2 물체측에 가장 가깝게 배치되고 상기 제 2 물체측에 오목면을 향하는 양의 렌즈(G5g)를 갖고,

하기의 조건:

0.08 〈 f1/L 〈 0.25 (1)

0.03 〈 -f2/L 〈 0.1 (2)

0.08 〈 f3/L 〈 0.3 (3)

0.035 〈 -f4/L 〈 0.11 (4)

0.1 〈 f5p/L 〈 0.25 (5)

0.07 〈 f5g/L 〈 0.25 (6)

0.25 〈 R5g/L 〈 0.83 (7)

을 만족시키며, 여기서,

L : 상기 제 1 물체측으로부터 상기 제 2 물체측까지의 거리

f1 : 상기 제 1 렌즈군의 부분군(G1p)의 초점 거리

f2 : 상기 제 2 렌즈군의 부분군(G2n)의 초점 거리

f3 : 상기 제 3 렌즈군의 부분군(G3p)의 초점 거리

f4 : 상기 제 4 렌즈군의 부분군(G4n)의 초점 거리

f5p : 상기 제 5 렌즈군의 부분군(G5p)의 초점 거리

f5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 초점 거리

R5g : 상기 제 5 렌즈군의 양의 렌즈(G5g)의 제 2 물체측의 오목면의 곡률 반경인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 1 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은 상기 제 1 물체측을 향하는 제 1 오목면(N1)을 갖고,

상기 오목면(N1)의 곡률 반경을 Rn1으로 할 때 하기의 조건:

0.125 〈 -Rn1/L 〈 0.33 (8)

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은 하기의 조건:

-10 〈 (r1+r2) / (r1-r2) 〈 0.1 (9)

을 만족시키는 적어도 4장의 양의 렌즈를 포함하며,

상기 r1은 적어도 4장의 양의 렌즈의 제 1 물체측 면의 곡률 반경이고,

상기 r2는 적어도 4장의 양의 렌즈의 제 2 물체측 면의 곡률 반경인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 2 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은, 상기 제 2 물체측을 향하는 제 2 오목면(N2), 및 상기 제 2 오목면(N2) 보다 상기 제 2 물체측에 가깝게 위치하고 상기 제 2 물체측을 향하는 제 3 오목면(N3)을 가지며,

하기의 조건:

0.16 〈 Rn2/L 〈 0.38 (10)

0.055 〈 Rn3/L 〈 0.11 (11)

을 만족시키며, 여기서,

상기 Rn2는 상기 제 2 오목면(N2)의 곡률 반경이고,

상기 Rn3는 상기 제 3 오목면(N3)의 곡률 반경인 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 렌즈군은 적어도 1장의 양의 렌즈를 포함하고, 상기 양의 렌즈의 상기 제 2 물체를 향하는 면의 곡률 반경을 Rp1으로 할 때 하기의 조건:

0.23 〈 -Rp1/L 〈 0.5 (12)

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 렌즈군의 양의 렌즈는 상기 제 2 렌즈군의 부분군(G2n) 보다 상기 제 1 물체측에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 3 렌즈군의 음의 렌즈는 상기 제 3 렌즈군의 부분군(G3p) 보다 상기 제 1 물체측에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 4 렌즈군 중에서 상기 제 1 물체측의 가장 가까이에는 상기 제 1 물체측에 볼록면을 향하는 렌즈가 배치되고, 상기 제 4 렌즈군 중에서 상기 제 2 물체측의 가장 가까이에는 상기 제 2 물체측에 볼록면을 향하는 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 렌즈군 중에서 상기 제 1 물체측의 가장 가까이에는 양의 렌즈가 배치되고,

상기 제 2 렌즈군 중에서 상기 제 2 물체측의 가장 가까이에는 부분군(G2n)이 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군의 제 1, 2 오목면(N1, N2)은 상기 제 5 렌즈군의 부분군(G5p)에 위치하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 렌즈군의 부분군(G1p)은 양의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 렌즈군의 부분군(G2n)은 음의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 3 렌즈군의 부분군(G3p)은 양의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제 4 렌즈군의 부분군(G4n)은 음의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 1 물체의 이미지를 제 2 물체 상에 형성하는 투영 광학계에 있어서,

상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체 사이의 광로에 배치되고, 양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈군과;

상기 제 1 렌즈군과 상기 제 2 물체 사이의 광로에 배치되고, 음의 굴절력을 가지며, 3장의 음의 렌즈와 1장의 양의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈군과;

상기 제 2 렌즈군과 상기 제 2 물체 사이의 광로에 배치되고, 양의 굴절력을 가지며, 3장의 양의 렌즈와 1장의 음의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈군과;

상기 제 3 렌즈군과 상기 제 2 물체 사이의 광로에 배치되고, 음의 굴절력을 가지며, 3장의 음의 렌즈를 포함하는 제 4 렌즈군과;

상기 제 4 렌즈군과 상기 제 2 물체 간의 광로에 배치되고, 양의 굴절력을 가지며, 6장의 양의 렌즈와 1장의 음의 렌즈를 포함하는 제 5 렌즈군을 포함하며;

상기 제 1 렌즈군은 적어도 2장의 양의 렌즈를 포함하는 제 1 부분군을 갖고;

상기 제 2 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈를 포함하는 제 2 부분군을 가지며;

상기 제 3 렌즈군은 적어도 3장의 양의 렌즈를 포함하는 제 3 부분군을 갖고;

제 4 렌즈군은 적어도 3장의 음의 렌즈를 포함하는 제 4 부분군을 가지며; 그리고

상기 제 5 렌즈군은 적어도 5장의 양의 렌즈를 포함하는 제 5 부분군과, 상기 제 2 물체측에 가장 가깝게 배치되고 상기 제 2 물체측에 오목면을 향하는 양의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 15 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은 상기 제 1 물체측을 향하는 제 1 오목면을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 16 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은 상기 제 2 물체측을 향하는 제 2 오목면을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 17 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈군은, 상기 제 2 오목면과 상기 제 2 물체 사이의 광로에 배치되어, 상기 제 2 물체측을 향하는 제 3 오목면을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 17 항에 있어서,

상기 제 5 렌즈의 상기 제 1, 2 오목면(N1, N2)은 상기 제 5 렌즈군의 제 5 부분군에 위치하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 렌즈군의 제 1 부분군은 양의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 15 항에 있어서,

상기 제 2 렌즈군의 제 2 부분군은 음의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 15 항에 있어서,

상기 제 3 렌즈군의 제 3 부분군은 양의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
제 15 항에 있어서,

상기 제 4 렌즈군의 제 4 부분군은 음의 렌즈만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.
상기 제 1 물체를 조명하는 조명 광학계와;

상기 제 1 물체를 지지하는 제 1 지지 부재와;

상기 제 1 항 내지 제 14 항 및 제 17 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계와; 그리고

상기 제 2 물체를 지지하는 제 2 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
소정의 회로 패턴이 그려진 마스크를 자외선의 노광광으로 조명하는 공정과;

상기 상기 제 1 항 내지 제 14 항 및 제 17 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계를 이용하여 상기 조명된 마스크의 이미지를 기판 상에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.