KR101685654B1 - 투사 대물렌즈 시스템 - Google Patents

투사 대물렌즈 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101685654B1
KR101685654B1 KR1020137014649A KR20137014649A KR101685654B1 KR 101685654 B1 KR101685654 B1 KR 101685654B1 KR 1020137014649 A KR1020137014649 A KR 1020137014649A KR 20137014649 A KR20137014649 A KR 20137014649A KR 101685654 B1 KR101685654 B1 KR 101685654B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens group
lens
refractive index
lenses
aperture stop
Prior art date
Application number
KR1020137014649A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130121116A (ko
Inventor
리롱 주
Original Assignee
상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트 컴퍼니 리미티드 filed Critical 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20130121116A publication Critical patent/KR20130121116A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101685654B1 publication Critical patent/KR101685654B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/145—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
    • G02B15/1451—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive
    • G02B15/145121—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +-+-+
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G02B13/143—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation for use with ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0037—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration with diffracting elements
    • G02B27/0043—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration with diffracting elements in projection exposure systems, e.g. microlithographic systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70983—Optical system protection, e.g. pellicles or removable covers for protection of mask

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

투사 대물렌즈 시스템은 대물면에서 이미지면으로 굴절도수가 양인 제 1 렌즈그룹(S1); 굴절도수가 음인 제 2 렌즈그룹(S2); 굴절도수가 양인 제 3 렌즈그룹(S3); 굴절도수가 음인 제 4 렌즈그룹(S4); 굴절도수가 양이고 2개 서브렌즈 그룹으로 나누어지는 제 5 렌즈그룹(S5)을 포함한다. 개구 조리개(AS)가 2개의 서브렌즈 그룹 사이에 제공된다. 하기의 조건들 0.12<│L/f│<0.4 및 ΔR/R<1%이 충족되며, 여기서, f는 시스템의 유효 초점거리이고, L은 대물면과 이미지면 간의 거리이며, ΔR은 마진 필드 빔다발과 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들 간의 차를 나타내고, R은 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개의 반경을 나타낸다.

Description

투사 대물렌즈 시스템{PROJECTION OBJECTIVE LENS SYSTEM}
본 발명은 투사 대물렌즈 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 칩 및 기타 소형장치의 제작을 위한 스텝퍼(stepper) 타입의 리소그래피 도구에 사용하기 위한 투사 대물렌즈 시스템에 관한 것이다.
미국특허 No. 6,806,942는 상대 폭(δλ/λ)이 0.002보다 큰 또는 심지어 0.005보다 큰 파장 대역을 갖는 광원을 이용한 소위 쓰리-벌지 투-웨이스트(three-bulge two-waist projection) 투사 대물렌즈 시스템을 제안하였다. 상기 시스템에서, 3개의 벌지 각각은 굴절도수가 양이고 2개의 웨이스트 각각은 굴절도수가 음이다. 적절한 재료를 선택함으로써, 상대적으로 큰 색채보정이 달성되며 시스템의 안정성이 향상된다.
도 2와 함께 도 1은 미국특허 No. 6,806,942에 의해 제공된 5개의 그룹(G1,G2,G3,G4,G5)으로 나누어질 수 있는 31개의 광학요소들을 포함하는 투사 대물을 도시한 것이다. G1-G4가 도 1에 도시되어 있으며, G1은 5개의 렌즈, 즉, 제 1에서 제 5 렌즈로 구성되며, 이들 중에서 제 1 및 제 3 렌즈는 고투과율 재료로 제조되고 제 2 렌즈는 네거티브 렌즈이며; G2는 4개의 렌즈, 즉, 제 6에서 제 9 렌즈로 구성되며 이들 모두는 네거티브 렌즈이며 제 9 렌즈는 고굴절율 재료로 제조된다; G3는 4개의 렌즈, 즉, 제 10에서 제 13 렌즈로 구성되며 이들 모두는 포지티브 렌즈이며 제 13 렌즈는 고투과율 재료로 제조된다; G4는 제 14에서 제 16 렌즈로 구성되며, 이들 모두는 네거티브 렌즈이며 고굴절율 재료로 제조된다. 제 17에서 제 31 렌즈들로 구성된 G5가 도 2에 예시되어 있고, 이들 가운데 제 12 렌즈는 광학적 평면이며 제 22, 27, 30, 및 31 렌즈는 고굴절율 재료로 제조된다. 도 1에서, 광축(107); 대물면(103); 중앙 필드포인트(113); 상부 마진빔(109)뿐만 아니라 중앙 필드포인트의 하부 마진빔(111); 최외각 필드포인트(121); 및 상부 마진빔(115)뿐만 아니라 최외각 필드포인트의 하부 마진빔(119)이 더 나타나 있다. 더욱이, 도 2에서는, 시스템 조리개(123) 및 이미지면(105)이 더 나타나 있다.
그럼에도 불구하고, 이런 설계를 가진 투사 대물은 시스템이 특히 대물면에 상대적으로 열악한 텔레센트리시티(telecentricity)를 갖는 단점이 있다. 이는 시스템이 십자선 면의 불균일에 매우 민감하게 하며, 십자선 제작 동안 불균일이 발생할 수 있다. 그 결과, 투사 대물에 의해 확대된 후, 심지어 십자선 면의 작은 볼록 또는 오목으로 품질 및 특히 웨이퍼 면에 형성된 관련 이미지의 왜곡에 큰 변화가 초래될 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 투사 대물에서 십자선 면상의 미세한 볼록 및 오목의 확대로 야기된 웨이퍼면에 저하된 이미징 품질 문제를 방지하기 위해 대물면의 패턴을 이미지면에 이미징하기 위해 듀얼-텔레센트릭 대형개구 구조를 갖는 투사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 투사 대물은 대물면에서 이미지면으로 굴절도수가 양인 제 1 렌즈그룹; 굴절도수가 음인 제 2 렌즈그룹; 굴절도수가 양인 제 3 렌즈그룹; 굴절도수가 음인 제 4 렌즈그룹; 굴절도수가 양이고 제 1 서브렌즈 그룹과 제 2 서브렌즈 그룹을 포함하는 제 5 렌즈그룹; 및 제 1 및 제 2 서브렌즈 그룹 사이에 위치된 개구 조리개를 포함하고, 공식 0.12<│L/f│<0.4 및 ΔR/R<1%가 충족되며, f는 투사 대물렌즈 시스템의 유효 초점거리이고, L은 대물면과 이미지면 간의 거리이며, ΔR은 마진 필드 빔다발과 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들 간의 차를 나타내고, R은 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개의 반경을 나타낸다.
또한, 제 1 렌즈그룹은 굴절도수가 음이고 비구면 전방면을 갖는 적어도 하나의 네거티브 렌즈를 포함하는 제 1 서브렌즈그룹; 및 굴절도수가 양이고 적어도 3개의 렌즈를 포함하는 제 2 서브렌즈그룹을 구비할 수 있다.
또한, 제 2 렌즈그룹은 적어도 3개의 네거티브 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 제 3 렌즈그룹은 적어도 3개의 포지티브 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 제 4 렌즈그룹은 적어도 3개의 네거티브 렌즈를 포함할 수 있고, 제 4 렌즈그룹의 마지막 렌즈는 비구면 배후면을 갖는다.
또한, 제 5 렌즈그룹의 제 1 서브렌즈그룹의 모든 렌즈들은 포지티브 렌즈일 수 있고, 이들 가운데, 개구 조리개에 가장 가까이 배치된 렌즈는 개구 조리개로부터 굽은 전방면, 개구 조리개로부터 멀리 떨어진 정점과 양의 곡률반경을 갖는 전방면; 및 개구 조리개로부터 굽으며 개구 조리개로부터 멀리 떨어진 정점과 전방면의 곡률반경보다 더 큰 곡률반경을 배후면을 갖는다. 더욱이, 제 2 서브렌즈그룹은 비구면 배후면을 갖는 네거티브 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 투사 대물은 대물면과 제 1 렌즈그룹 사이에 배치된 제 1 평면; 개구 조리개와 제 5 렌즈그룹의 제 2 서브렌즈그룹 사이에 배치된 제 2 평면; 및 제 5 렌즈그룹과 이미지면 사이에 배치된 제 3 평면을 더 구비할 수 있다. 제 1 및 제 3 평면은 외부 충격으로부터 내부 광학렌즈를 보호하기 위한 커버 유리를 제공하고, 제 2 평면은 다른 광학소자들에 영향받는 시스템의 이미징 품질을 보상하기 위해 연마될 수 있는 스페어 요소로서 이용된다.
투사 대물렌즈 시스템은 작용 파장에서 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 높은 굴절률 재료와 작용 파장에서 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료를 포함한 적어도 2개 타입의 광학재료들을 포함할 수 있다. 추가로, 제 1 렌즈그룹의 제 1 서버렌즈그룹의 네거티브 렌즈는 낮은 굴절률 재료로 제조되고, 제 1 렌즈그룹의 제 2 서버렌즈그룹은 높은 굴절률 재료로 제조된 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 더욱이, 제 2 렌즈그룹의 네거티브 렌즈들 중 적어도 2개는 높은 굴절률 재료롤 제조될 수 있다. 또한, 제 3 렌즈그룹의 포지티브 렌즈들 중 적어도 하나는 높은 굴절률 재료로 제조될 수 있다. 게다가, 제 4 렌즈그룹의 네거티브 렌즈들 중 적어도 2개는 높은 굴절률 재료롤 제조될 수 있다. 별도로, 제 5 렌즈그룹의 제 1 서버렌즈그룹의 모든 렌즈들은 낮은 굴절률 재료로 형성되고, 비구면을 갖는 제 5 렌즈그룹의 제 2 서버렌즈그룹의 네거티브 렌즈는 높은 굴절률 재료로 형성되며 0.9Dmax보다 작지 않는 자유 직경을 갖는다.
또한, 투사 대물은 40mm보다 더 큰 대물면 작용거리, 10mm보다 더 큰 이미지면 작용거리, 형성된 이미지와 3mrad보다 작은 광축 간의 각(角), 및 0.5보다 더 큰 이미지면 개구수치를 가질 수 있다.
보다 바람직하기로, 투사 대물은 시스템은 45mm보다 더 큰 대물면 작용거리, 12mm보다 더 큰 이미지면 작용거리, 및 형성된 이미지와 1mrad 보다 더 작은 광축 간의 각, 대물면 및 이미지면 간의 거리 대 0.15에서 0.3 범위 내에 있는 투사 대물렌즈 시스템의 유효 초점거리의 비, 마진 필드 빔다발 및 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들 간의 차 대 0.5%보다 작은 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들의 비, 및 0.65보다 큰 이미지측 개구수치를 가질 수 있다.
또한, 투사 대물렌즈 시스템은 마이크로리소그래피 시스템에 사용될 수 있다.
본 발명은 0.65보다 큰 개구수치와 5nm의 최대 스펙트럼 폭을 가지며 따라서 자외선 스펙트럼 범위의 광, 및 특히 I라인의 광에 적합한 투사 대물을 제공할 수 있다. 더욱이, 투사 대물은 듀얼 텔레센트릭 시스템에 유사하게 기능한다. 즉, 대물면에서, 대물면 상의 각 필드 포인트로부터 방출된 메인 빔은 광축에 나란한 방향으로 제 1 광축에 들어간다; 한편 이미지면에서, 각 필드 포인트로부터 방출된 메인 빔은 3mrad 또는 심지어 어떤 경우 1mrad 보다 더 작게 광축에 대해 비스듬하게 광축에 준평행하게 시스템을 나가며, 그런 후 이미지면에 이미지된다. 따라서, 이 투사 대물은 십자선 면의 불균일에 민감하지 않다. 즉, 십자선 면상의 작은 볼록 또는 오목들로 인해 이미지 품질에서 특히 웨이퍼면에 형성된 관련 이미지의 왜곡에 큰 변화가 일어나지 않을 것이다.
더욱이, 대물과 이미지 면 간의 거리(L) 대 대물 투사렌즈 시스템의 유효 초점거리(f)의 비는 0.12 내지 0.4 범위, 더 바람직하게는 0.15 내지 0.3 범위내에 있어, 이는 소정 범위로 왜곡을 제어하는데 용이하게 하고 시스템 구조의 컴팩트함을 보장한다.
또한, 마진 필드 빔다발 및 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들 간의 차 대 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들의 비는 1% 보다 작은 바람직하게는 0.5%보다 작으며, 이는 동공 암식을 줄이는데 용이하고 전체 시스템을 통해 균일한 광에너지 분포를 달성하는데 도움이 된다.
더욱이, 이 투사 대물은 280nm 기술 노드, 특히 240nm 기술 노드에 광범위하게 이용될 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
도 1 및 도 2는 미국특허 No. 6,806,942에 의해 제공된 투사 대물을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투사 대물의 개략도이다.
도 4는 도 3의 투사 대물의 근축 필드곡률 및 왜곡을 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 투사 대물의 수차곡선을 도시한 것이다.
첨부도면을 참조로 하기에 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들을 설명한다. 이들 도면에서, 종래 기술 및 해당 기술분야에 잘 알려진 공통 부분들은 나타내지 않으며 본 발명을 설명하는데 강조하며 이들에 대한 관련 설명도 또한 설명의 편의를 위해 주어져 있지 않다.
본 발명에 따른 투사 대물은 총 길이가 1200mm 보다 크지 않으며 5nm 파장대역; 0.25의 확대비율; 0.5보다 큰, 더 바람직하게는 0.65보다 큰 이미지측 개구수치; 56mm보다 큰 이미지측 대각선 필드; 대물면과 이미지면 간의 거리(L) 대 유효 초점거리(f)의 비, 즉, 0.12<│L/f│<0.4 범위, 더 바람직하게는 0.15<│L/f│<0.3 범위 내의 L/f를 갖는 I-라인의 광에 적합하다. 대물측에서, 각 필드 포인트로부터 대물면으로 방출된 메인 빔은 광학축에 평행한 방향으로 제 1 광학소자에 들어간다; 한편 이미지측에서, 각 필드 포인트로부터 방출된 메인 빔은 광축에 대해 3 mrad보다 작은, 더 바람직하게는 1 mrad보다 작은 각도로 광축에 준평행한 방향으로 투사 대물을 나가며, 그런 후 이미지면에 이미지된다. 대물측 작용거리는 40mm보다 큰, 더 바람직하게는 45mm보다 크며; 이미지측 작용거리는 10m보다 큰, 더 바람직하게는 12mm보다 크다. 여기서, 대물측 작용거리는 이 광학 평면에 의해 대물면이 투사되는 경우 대물면에서 상기 대물면에 놓이는 광학 평면까지의 거리를 말하거나, 광학 평면에 의해 대물면이 투사되지 않을 경우 대물면에서 제 1 광학렌즈까지 광축을 따른 최단거리를 말한다. 이미지측 작용거리는 광학 평면에 의해 이미지면이 투사되는 경우 이미지측에 놓이는 광학 평면으로부터 이미지면까지의 거리를 말하거나, 광학 평면에 의해 이미지면이 투사되지 않을 경우 마지막 광학소자로부터 이미지면까지의 광축을 따른 최단거리를 말한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투사 대물을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3에서 "대물" 및 "이미지"는 대물면과 이미지면을 각각 나타내며, AS는 개구 조리개를 나타낸다. 투사 대물은 27개의 광학렌즈를 포함한 30개의 광학소자들과 3개의 광학 평면(P1,P2,P3)로 구성된다. 이들 광학소자들은 광이 대물면을 지나는 방향으로 연이어 배치되고 굴절도수의 분포에 따라 5개 그룹, 즉, 제 1 렌즈그룹(S1), 제 2 렌즈그룹(S2), 제 3 렌즈그룹(S3), 제 4 렌즈그룹(S4), 및 제 5 렌즈그룹(S5)으로 나누어질 수 있다. 제 1 렌즈그룹(S1)은 굴절도수가 양이고 L1에서 L5의 5개 광학렌즈를 포함하며, 이들 가운데, 렌즈(L1)는 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료로 제조된 네거티브 렌즈이며 최적기준구면(Best-Fit Sphere, BFS)의 시상 차(sag difference)보다 0.3mm 보다 적은 시상 차를 갖는 비구면 전방면(1)을 갖고 후단(rear stages)에서 왜곡 보정을 용이하게 하도록 고차 수차의 발생을 억제하는 기능을 한다. 제 2 렌즈그룹(S2)은 굴절도수가 음이고 L6에서 L8의 3개 광학렌즈를 포함하며, 이들 가운데, 렌즈(L8)는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 높은 굴절률 재료로 제조된다. 제 3 렌즈그룹(S3)은 굴절도수가 양이고 L9에서 L11의 3개 광학렌즈를 포함하며, 이들 가운데, 렌즈(L9 및 L10)는 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료로 제조되고, 렌즈(L11)는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 높은 굴절률 재료로 제조된다. 제 4 렌즈그룹(S4)은 굴절도수가 음이고 L12에서 L15의 4개 광학렌즈를 포함하며, 이들 가운데 렌즈(L13 및 L14)는 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료로 제조되고 렌즈(L15)는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 높은 굴절률 재료로 제조되고 필드관련 수차를 보정하는 기능을 하는 비구면 배후면을 갖는다. 제 5 렌즈그룹(S5)은 굴절도수가 양이고 L16에서 L27의 12개 광학렌즈와 광학 평면(P2)을 포함하며, 이는 이들의 기능에 따라 2개의 서브렌즈그룹(LS1 및 LS2)으로 더 나누어질 수 있다. 서브렌즈그룹(LS1 및 LS2) 사이에 개구 조리개(AS)가 배치된다. 제 1 서브렌즈그룹(LS1)은 3개의 광학렌즈(L16에서 L18)와 광학평면(P2)을 포함한다. 제 1 서브렌즈그룹(LS1)의 모든 광학렌즈들은 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료로 제조된 양의 렌즈이며, 이들 가운데, 개구 조리개(AS)에 가장 가까이 배치된 양의 렌즈(L18)는 개구 조리개(AS)로부터 굽은 제 1 면을 갖는다; 제 1 면은 정점이 개구 조리개(AS)로부터 멀리 떨어져 있고 양의 곡률반경을 갖는다. 렌즈(L18)의 제 2 면도 또한 개구 조리개(AS)로부터 멀리 떨어져 있다. 제 2 면은 또한 정점이 개구 조리개(AS)로부터 멀리 떨어져 있고 제 1 면의 곡률반경보다 더 큰 곡률반경을 갖는다. 이런 설계는 개구 조리개에서 펫츠발(Petzval) 필드 곡률을 효과적으로 보정할 수 있다. 제 2 서브렌즈그룹(LS2)은 L19에서 L27의 9개의 광학렌즈를 포함하며, 이들 가운데, 렌즈(L20) 이외의 모든 렌즈들은 1.6보다 작은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률 재료로 제조된다; 렌즈(L20)는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 높은 굴절률 재료로 제조되는 네거티브 렌즈이며 0.9 Dmax보다 작지 않은 자유 직경을 갖는 비구면 배후면을 갖는다. 렌즈(L20)의 주요 기능은 비구면 조리개와 관련된 수차를 보정하는 것이다. 마진 필드 빔다발(즉, 마진 필드 포인트로부터 방출된 빔다발)과 중앙 필드 빔다발(즉, 중앙 필드 포인트로부터 방출된 빔다발)의 개구 조리개에서의 반경들 간에 차 대 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서의 반경 비는 1% 보다 적고, 더 바람직하게는 0.5%보다 적다.
3개의 평행한 평면들은 대물면에 가장 가까운 제 1 렌즈, 개구 조리개의 상류에 있는 렌즈, 및 이미지면에 가장 가까운 마지막 렌즈의 위치에 각각 배치된다. 제 1 및 마지막 광학 평면(P1 및 P3) 모두가 외부 충격으로부터 내부 광학렌즈를 보호하기 위한 커버 유리로서 이용된다. 개구 조리개의 상류에 있는 평면(P2)은 다른 광학소자들의 오차를 처리함으로써 이런 품질이 영향받을 경우 시스템의 이미지 품질을 보상하기 위해 필요하다면 연마될 수 있는 스페어 요소로서 이용된다.
투사 대물렌즈 시스템의 특정 파라미터들이 아래의 표 1 및 표 2에 주어져 있다.
　 곡률반경 두께/간격 재료
대물면 무한 45 　
　 무한 10 SIO2_SPECIAL
　 무한 21.291784 　
비구면 1 -127.664 13.0000008 SIO2_SPECIAL
　 403.7343 26.6211634 　
　 -778.817 22.199007 SFSL5Y_OHARA
　 -232.075 0.90000085 　
　 -2144.44 21.2984307 PBL25Y_OHARA
　 -285.97 0.90000058 　
　 410.3625 38.2095441 SFSL5Y_OHARA
　 -335.117 0.9 　
　 560.3234 43.9689786 SIO2_SPECIAL
　 -1515.89 0.90050112 　
　 375.3889 13.0000095 SFSL5Y_OHARA
　 119.1344 25.7368229 　
　 -333.52 13.0000001 PBL1Y_OHARA
　 164.3053 37.3304366 　
　 -129.505 13.0000006 PBL25Y_OHARA
　 432.1449 11.0086134 　
　 2259.792 33.6790584 SFSL5Y_OHARA
　 -173.011 0.9000002 　
　 691.1496 42.6063845 SFSL5Y_OHARA
　 -190.485 0.9 　
　 213.3955 21.8899283 PBL25Y_OHARA
　 1048.559 0.90000012 　
　 117.877 38.580341 SFSL5Y_OHARA
　 102.0075 23.4251256 　
　 338.7309 13 SFSL5Y_OHARA
　 113.6737 31.9399276 　
　 -177.806 13 SFSL5Y_OHARA
　 217.5526 34.029126 　
　 -98.9313 28.5786433 PBL25Y_OHARA
비구면 2 1514.817 3.22171727 　
　 779.0035 32.2685968 SFSL5Y_OHARA
　 -214.491 0.90000019 　
　 -499.07 32.6496724 SFSL5Y_OHARA
　 -158.71 0.9 　
　 51.06465 36.8371529 SFSL5Y_OHARA
　 -1412.52 8.08037644 　
　 1.00E+18 20 SIO2_SPECIAL
　 1.00E+18 34.5117836 　
개구조리개 1.00E+18 -2.5 　
　 303.9157 36.1734063 SFSL5Y_OHARA
　 -519.266 9.93615773 　
　 -305.013 20 PBL25Y_OHARA
비구면 3 229.4571 14.8367387 　
　 417.609 28.6769175 SFSL5Y_OHARA
　 -217.042 10.3837664 　
　 362.6817 29.705095 SFSL5Y_OHARA
　 -1349.77 16.524509 　
　 250.2507 36.9088222 SFSL5Y_OHARA
　 -549.975 0.9000001 　
　 154.5506 40.7076006 SFSL5Y_OHARA
　 503.9516 0.90000001 　
　 308.7465 44.3719893 SFSL5Y_OHARA
　 1215.241 0.9 　
　 -4661.36 36.9312861 SFSL5Y_OHARA
　 53.79116 3.6355942 　
　 49.68648 21.7953991 SFSL5Y_OHARA
　 311.6276 4.44934018 　
　 무한 6 SIO2_SPECIAL
　 무한 12 　
이미지면 무한 0 　
　 K A B C D
비구면 1 0 -1.31E-08 -7.15E-13 -3.35E-17 -5.51E-21
비구면 2 0 1.90E-08 -9.50E-13 1.84E-17 -2.24E-23
비구면 3 0 1.00E-08 -1.21E-13 -6.13E-18 -3.10E-22
도 4는 도 3의 투사 대물의 근축 필드곡률 및 왜곡을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 구조는 필드곡률 및 비점수차의 작은 값을 갖는다: 필드곡률 값은 100nm보다 작고 비점수차 값은 70nm 보다 작다.
더욱이, 도 5는 도 3의 투사 대물의 수차곡선을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 모든 주요 수차들이 잘 보정되었고 단지 약간의 구형색수차(spherochromatic aberration)만이 남아 있다.
본 명세서에 기술된 투사 대물은 단지 설명을 위해 제공되나 본 발명을 어떤 식으로든 제한하지 않는 단지 본 발명의 몇몇 바람직한 실시예들이다. 본 발명의 개념에 비추어 논리 분석, 추론 또는 제한된 실험을 통해 당업자들이 얻는 임의의 기술 방안들은 특허청구범위에 정의된 바와 같이 본원의 범위 내에 있다.

Claims (16)

  1. 대물면에서 이미지면으로:
    굴절도수가 양인 제 1 렌즈그룹;
    굴절도수가 음인 제 2 렌즈그룹;
    굴절도수가 양인 제 3 렌즈그룹;
    굴절도수가 음인 제 4 렌즈그룹;
    굴절도수가 양이고 제 1 서브렌즈 그룹과 제 2 서브렌즈 그룹을 포함하는 제 5 렌즈그룹; 및
    제 1 및 제 2 서브렌즈 그룹 사이에 위치된 개구 조리개를 포함한 투사 대물렌즈 시스템으로서,
    제 1 렌즈그룹은 굴절도수가 음이고 비구면 전방면을 갖는 적어도 하나의 네거티브 렌즈를 포함하는 제 1 서브렌즈그룹; 및 굴절도수가 양이고 적어도 3개의 렌즈를 포함하는 제 2 서브렌즈그룹을 구비하고,
    투사 대물렌즈 시스템은 작용 파장에서 굴절률이 1.6보다 큰 높은 굴절률 재료와 작용 파장에서 굴절률이 1.6보다 작은 낮은 굴절률 재료를 포함하는 적어도 2개의 타입의 광학재료들을 포함하며;
    제 1 렌즈그룹의 제 1 서버렌즈그룹의 네거티브 렌즈는 낮은 굴절률 재료로 제조되고, 제 1 렌즈그룹의 제 2 서버렌즈그룹은 높은 굴절률 재료로 제조된 적어도 하나의 렌즈를 포함하고,
    제 5 렌즈그룹의 제 1 서브렌즈그룹의 모든 렌즈들은 낮은 굴절률 재료로 형성된 포지티브 렌즈이고,
    제 5 렌즈그룹의 제 2 서브렌즈그룹은 비구면 배후면을 갖는 포지티브 렌즈 및 높은 굴절률 재료로 형성된 네거티브 렌즈를 포함하며,
    하기의 공식:
    ΔR/R<1%
    이 충족되며,
    ΔR은 마진 필드 빔다발과 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서의 반경들 간의 차를 나타내고, R은 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서의 반경을 나타내는 투사 대물렌즈 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 렌즈그룹은 적어도 3개의 네거티브 렌즈를 포함하는 투사 대물렌즈 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 2 렌즈그룹의 네거티브 렌즈들 중 적어도 1개는 높은 굴절률 재료로 제조되는 투사 대물렌즈 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 3 렌즈그룹은 적어도 3개의 포지티브 렌즈를 포함하는 투사 대물렌즈 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 3 렌즈그룹의 포지티브 렌즈들 중 적어도 하나는 낮은 굴절률 재료로 제조되는 투사 대물렌즈 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 4 렌즈그룹은 적어도 3개의 네거티브 렌즈를 포함하고, 제 4 렌즈그룹의 마지막 렌즈는 비구면 배후면을 갖는 투사 대물렌즈 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 4 렌즈그룹의 네거티브 렌즈들 중 적어도 1개는 높은 굴절률 재료로 제조되는 투사 대물렌즈 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    개구 조리개에 가장 가까이 배치된 제 5 렌즈그룹의 제 1 서브렌즈그룹의 포지티브 렌즈는
    개구 조리개로부터 굽은 전방면, 개구 조리개로부터 멀리 떨어진 전방면의 정점, 양인 전방면의 곡률반경; 및
    개구 조리개로부터 굽은 배후면, 개구 조리개로부터 멀리 떨어진 배후면의 정점, 전방면의 곡률반경보다 더 큰 배후면의 곡률반경을 갖는 투사 대물렌즈 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    대물면과 제 1 렌즈그룹 사이에 배치된 제 1 평면;
    개구 조리개와 제 5 렌즈그룹의 제 1 서브렌즈그룹 사이에 배치된 제 2 평면; 및
    제 5 렌즈그룹과 이미지면 사이에 배치된 제 3 평면을 더 구비하는 투사 대물렌즈 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 및 제 3 평면은 외부 충격으로부터 내부 광학렌즈를 보호하기 위한 커버 유리를 제공하고, 제 2 평면은 다른 광학소자들에 영향받는 시스템의 이미징 품질을 보상하기 위해 연마될 수 있는 보상소자로서 이용되는 투사 대물렌즈 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    비구면을 갖는 제 5 렌즈그룹 중 제 2 서브렌즈그룹의 네거티브 렌즈의 자유직경은 0.9Dmax보다 작지 않고, Dmax는 모든 렌즈들의 가장 큰 자유 직경인 투사 대물렌즈 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    시스템은 40mm보다 더 큰 대물면 작용거리, 10mm보다 더 큰 이미지면 작용거리, 및 0.5보다 더 큰 이미지면 개구수치를 갖는 투사 대물렌즈 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    시스템은 45mm보다 더 큰 대물면 작용거리, 12mm보다 더 큰 이미지면 작용거리, 및 형성된 이미지와 1mrad 보다 더 작은 광축 간의 각, 대물면과 이미지면 간의 거리 대 0.15에서 0.3 범위내에 있는 투사 대물렌즈 시스템의 유효 초점거리의 비, 마진 필드 빔다발 및 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경들 간의 차 대 0.5%보다 작은 중앙 필드 빔다발의 개구 조리개에서 반경의 비, 및 0.65보다 큰 이미지측 개구수치를 갖는 투사 대물렌즈 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 투사 대물렌즈 시스템을 이용한 마이크로-리소그래피 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020137014649A 2010-12-01 2011-11-25 투사 대물렌즈 시스템 KR101685654B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010567535.9 2010-12-01
CN201010567535.9A CN102486569B (zh) 2010-12-01 2010-12-01 一种投影物镜***
PCT/CN2011/082945 WO2012072004A1 (zh) 2010-12-01 2011-11-25 一种投影物镜***及使用该投影物镜***的微光刻***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130121116A KR20130121116A (ko) 2013-11-05
KR101685654B1 true KR101685654B1 (ko) 2016-12-12

Family

ID=46152084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137014649A KR101685654B1 (ko) 2010-12-01 2011-11-25 투사 대물렌즈 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8970964B2 (ko)
EP (1) EP2648027B1 (ko)
KR (1) KR101685654B1 (ko)
CN (1) CN102486569B (ko)
TW (1) TW201232091A (ko)
WO (1) WO2012072004A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364928B (zh) * 2012-03-31 2015-09-30 上海微电子装备有限公司 一种投影物镜光学***
CN102998779B (zh) * 2012-08-08 2015-11-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种变焦距光刻物镜***
CN104238092B (zh) * 2014-10-14 2017-06-13 中国科学院光电技术研究所 一种用于桌面stepper光刻机的投影物镜
CN109581622B (zh) * 2017-09-29 2020-12-04 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种投影物镜
CN109164559B (zh) * 2018-10-11 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种大数值孔径近红外物像双侧远心光学***
CN109143548B (zh) * 2018-10-11 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种长工作距离高分辨率物像双侧远心光学***
CN109188660B (zh) * 2018-10-11 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种小型化物方远心光学***
CN109633875B (zh) * 2019-01-14 2023-10-27 广东奥普特科技股份有限公司 一种可连续变倍的远心镜头
CN109975962B (zh) * 2019-04-16 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种具有长工作距离的双侧远心光学***
WO2020235145A1 (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 コニカミノルタ株式会社 紫外線用光学系及び配光測定装置
CN110895367B (zh) * 2019-11-22 2024-03-05 福建福光天瞳光学有限公司 一种1.0倍110mm物距高分辨率工业双远心镜头
CN113568281B (zh) * 2021-07-29 2023-10-03 中国科学院光电技术研究所 一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜***
CN114563866B (zh) * 2022-03-14 2024-02-20 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 投影物镜***
CN118068543B (zh) * 2024-04-19 2024-06-25 南京信息工程大学 一种长工作距高分辨率物方远心镜头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6700645B1 (en) 1998-01-22 2004-03-02 Nikon Corporation Projection optical system and exposure apparatus and method
JP2006147809A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Canon Inc 露光装置の投影光学系、露光装置およびデバイスの製造方法
US20100085550A1 (en) 2008-10-07 2010-04-08 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system and exposure apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1195095A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Nikon Corp 投影光学系
DE19855108A1 (de) 1998-11-30 2000-05-31 Zeiss Carl Fa Mikrolithographisches Reduktionsobjektiv, Projektionsbelichtungsanlage und -Verfahren
EP1006388A3 (de) * 1998-11-30 2002-05-02 Carl Zeiss Reduktions-Projektionsobjektiv der Mikrolithographie
TW448307B (en) 1999-12-21 2001-08-01 Zeiss Stiftung Optical projection system
JP2002365538A (ja) * 2001-06-13 2002-12-18 Nikon Corp 投影光学系および該投影光学系を備えた露光装置
DE10143385C2 (de) * 2001-09-05 2003-07-17 Zeiss Carl Projektionsbelichtungsanlage
JP4228130B2 (ja) * 2001-11-05 2009-02-25 株式会社ニコン 投影光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
DE10221386A1 (de) * 2002-05-14 2003-11-27 Zeiss Carl Smt Ag Projektionsbelichtungssystem
DE102006038454A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
CN100587539C (zh) * 2006-09-27 2010-02-03 上海微电子装备有限公司 一种投影光学***
TW200846695A (en) * 2007-05-18 2008-12-01 Asia Optical Co Inc Zooming projection lens
CN100492181C (zh) * 2007-07-17 2009-05-27 上海微电子装备有限公司 一种全折射浸液式投影光学***、装置及其应用
CN101320122B (zh) * 2008-07-08 2010-09-15 上海微电子装备有限公司 一种投影光学***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6700645B1 (en) 1998-01-22 2004-03-02 Nikon Corporation Projection optical system and exposure apparatus and method
JP2006147809A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Canon Inc 露光装置の投影光学系、露光装置およびデバイスの製造方法
US20100085550A1 (en) 2008-10-07 2010-04-08 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system and exposure apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
TW201232091A (en) 2012-08-01
CN102486569B (zh) 2014-06-18
TWI447472B (ko) 2014-08-01
KR20130121116A (ko) 2013-11-05
US20130250434A1 (en) 2013-09-26
WO2012072004A1 (zh) 2012-06-07
US8970964B2 (en) 2015-03-03
CN102486569A (zh) 2012-06-06
EP2648027A4 (en) 2014-05-07
EP2648027B1 (en) 2016-04-20
EP2648027A1 (en) 2013-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101685654B1 (ko) 투사 대물렌즈 시스템
US7203008B2 (en) Very high-aperture projection objective
EP0770895B2 (en) Projection optical system and exposure apparatus provided therewith
KR101288187B1 (ko) 반사굴절식 투영 대물렌즈
JP6986145B2 (ja) 投影対物レンズ
KR102659492B1 (ko) 리소그래피 투영 대물렌즈
JP5105743B2 (ja) 浸漬リソグラフィー用屈折性投影対物レンズ
CN105807410B (zh) 一种基于高数值孔径的折反射式投影物镜
US20070268594A1 (en) Projection Optical System
US6806942B2 (en) Projection exposure system
CN104035187B (zh) 一种大数值孔径的纯折射式干式投影光学***
KR101685655B1 (ko) 리소그래피용 대형 필드 투사대물렌즈
CN109375480B (zh) 一种光刻投影物镜及光刻机
JP2007513372A (ja) 投影光学系
JP2005524866A (ja) 超高開口度の投影対物レンズ
CN105652606B (zh) 一种折反式深紫外光刻物镜设计方法
CN115542675A (zh) 投影光刻物镜及光刻机
CN117369084A (zh) 投影光刻物镜及光刻机
CN115524927A (zh) 大视场投影物镜及光刻机
JPS60140310A (ja) 投影レンズ
CN115542676A (zh) 投影光刻物镜及光刻机
CN116804800A (zh) 一种可调倍率双远心投影光学***

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant