KR20010049550A - 투영광학계 및 이것을 가진 투영노광장치, 그리고디바이스제조방법 - Google Patents

투영광학계 및 이것을 가진 투영노광장치, 그리고디바이스제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감광기판에 물체의 상을 투영하는 투영광학계에 관한 것으로, 본 발명에 의한 투영광학계는, 그 양면에 비구면이 형성된 적어도 1매의 비구면렌즈를 포함한다. 적절한 파워의 분담과 적절한 비구면형상을 설정함으로써, 보다 적은 수의 렌즈를 가지고 고NA화와 보다 넓은 노광영역을 가진 고성능의 투영광학계를 달성할 수 있다.

Description

투영광학계 및 이것을 가진 투영노광장치, 그리고 디바이스제조방법{PROJECTION OPTICAL SYSTEM AND PROJECTION EXPOSURE APPARATUS WITH THE SAME, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 투영광학계 및 그것을 사용한 투영노광장치, 그리고 상기 장치를 사용한 디바이스제조방법에 관한 것으로써, 특히 본 발명은 예를 들면 IC, LSI, CCD, 또는 액정패널 등과 같은 서브미크론 또는 쿼터미크론(quarter-micron)이하의 고집적도의 마이크로디바이스 또는 반도체디바이스의 제조를 위하여 스텝-앤드-리피트방식 또는 스텝-앤드-스캔방식 등을 이용해서 감광기판에 레티클패턴을 프린트하는 투영노광공정에 적합하게 적용가능한 것이다.
일반적으로, 투영노광장치에 있어서는, 전자회로패턴이 위에 형성된 레티클이 조명계(조명광학계)로부터의 광(노광광)에 의해 조명되어서, 상기 패턴이 투영광학계를 통해 웨이퍼상에 투영된다.
반도체디바이스의 집적도가 증가함에 따라 투영광학계의 성능 또는 사양에 엄격한 것이 요구된다. 일반적으로, 고해상도를 위하여, 노광광의 파장의 단축, 투영광학계의 보다 양호한 수차의 보정, 또는 투영광학계의 개구수(NA)의 고NA화와 관련한 시도가 이루어져 왔다.
노광광으로서는, 예를 들면 KrF 또는 ArF, 또는 레이저와 같은 i선 램프광 또는 엑시머레이저의 레이저광이 사용된다.
개구수(NA)의 고NA화에 관해서는, NA가 0.6에서 0.65로, 그리고 그후 0.7로 증가되고 있다.
수차보정에 관해서는, 레티클 또는 웨이퍼의 뒤틀림에 의한 상의 왜곡을 저감하기 위해 양측 텔레센트릭계(물체 및 상쪽에 텔레센트릭인)를 형성하는 시도가 이루어져 왔으며, 다른 한편으로는, 투영광학계에 기인하는 왜곡이 극력감소되었다. 또, 각 상고(像高)에 있어서의 최량상점(最良像点)의 상면폭(像面幅)이 최소화되고, 각 상고에 있어서의 콘트라스트이득을 가능한 한 균일하게 하고 있다.
다른 한편으로는, 반도체디바이스제조공정은 많은 패턴 또는 선폭을 사용하고, 그에 따라서, 최량의 패턴상을 얻기 위하여 조명조건이 여러가지로 변화된다. 다른 조명조건하에서, 예를 들면, 왜곡에 있어서의 격차 또는 상면평탄성 등을 최소화하기 위해, 각 상고에 있어서의 코마수차를 저감하여 상면을 일치시킨다.
또, 투영노광장치로써 중요한 요소로 되어 있는 쓰루풋(throughput)을 향상시키기 위해 칩사이즈가 대형화되어 왔으며, 이것을 충족시키기 위해 투영광학계의 노광영역이 확대되고 있다.
투영노광장치에 사용되는 투영광학계에 관해서는, 일본국 공개특허공보 105861/1997, 동 48517/1998 및 동 79345/1998에 모든 렌즈계가 구면에 의해 규정된 투영광학계를 제안하고 있다.
또, 일본국 특허공보 48089/1995 및 일본국 공개특허공보 128592/1995, 동 179204/1996, 동 34593/1993, 동 197791/1998, 동 154657/1998, 동 352922/1998, 동 333030/1998 및 6957/1999에는 비구면이 수차보정을 위해 사용된 투영광학계를 제안하고 있다.
본 발명의 목적은, 노광영역 전체에 걸쳐서 높은 광학성능을 가지고, 왜곡, 상면의 만곡, 비점수차, 코마 및 구면수차와 같은 수차가 양호하게 보정될 수 있고, 개구수(NA)의 고NA화 및 노광영역의 확대를 달성할 수 있는 투영광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기한 투영광학계를 가진 투영광학장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 투영노광장치를 사용하는 디바이스제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 수치예 1에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 2는 수치예 1에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프,
도 3은 수치예 1에 따른 투영광학계의 수차에 대한 예시도,
도 4는 본 발명의 수치예 2에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계 투영광학계의 렌즈단면도,
도 5는 수치예 2에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프,
도 6은 수치예 2에 따른, 투영광학계의 수차도,
도 7은 본 발명의 수치예 3에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 8은 수치예 3에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프,
도 9는 수치예 3에 따른 투영광학계의 수치도,
도 10은 본 발명의 수치예 4에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 11은 수치예 4에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 12는 수치예 4에 따른 투영광학계의 수차도,
도 13은 본 발명의 수치예 5에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 14는 수치예 5에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 15는 수치예 5에 따른 투영광학계의 수차도,
도 16은 본 발명의 수치예 6에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 17은 수치예 6에 따른, 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 18은 수치예 6에 따른 투영광학계의 수차도,
도 19는 본 발명의 수치예 7에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 20은 수치예 7에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 21은 수치예 7에 따른 투영광학계의 수차도,
도 22는 본 발명의 수치예 8에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 23은 수치예 8에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 24는 수치예 8에 따른 투영광학계의 수차도,
도 25는 본 발명의 수치예 9에 따른, 투영노광장치에 사용되는 투영광학계의 렌즈단면도,
도 26은 수치예 9에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워의 변화를 설명하는 그래프,
도 27은 수치예 9에 따른 투영광학계의 수차도,
도 28A 및 도 28B는 각각 본 발명에 있어서의 비구면의 도입과 관련하여 광학적작용을 설명하는 그래프,
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 반도체디바이스제조시스템의 주요부의 블록도,
도 30은 반도체디바이스제조공정의 순서도,
도 31은 도 30의 순서도의 절차에 있어서의 웨이퍼공정의 상세를 설명하는 순서도
〈도면의 주요부분에 대한 설명〉
r1~r48: 면 Gi : 제 i렌즈군
IP : 상면 EP : 노광장치
1 : 엑시머레이저 2 : 조명광학계
3 : 레티클 또는 마스크 7 : 실리콘기판(웨이퍼)
900 : 얼라이먼트계 909 : 투영광학계
911 : 웨이퍼스테이지 913 : 검사장치
914 : 마스크수납장치 918 : 제어기
본 발명의 일 양상에 따르면, 물체의 상을 감광기판에 투영하는 투영광학계에 있어서, 상기 투영광학계는 양면 모두에 비구면이 형성된 적어도 1매의 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이 양상의 바람직한 형태에 있어서는, 상기 투영광학계의 각 비구면은 |△ASPH/L|〉1×10-6의 관계를 만족한다(여기서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 물체 대 상거리임).
여기에서, 비구면량은 설계곡률반경을 따르는 구면과 광축방향에 대한 비구면사이의 편차를 말한다.
투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지며, |L×ø0|〉17의 관계가 만족된다(여기서 L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, ø0는 부의 렌즈군의 파워의 합임).
그리고, 비구면은 |hb/h|〉0.35의 관계를 만족하는 면위에 형성된다(여기서, h는 축상의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임).
투영광학계는 그 국소곡률파워가 표면의 중심으로부터 표면의 주변부로 상호 역부호로 변화하는 영역을 가진 2개의 비구면을 포함한다.
상기 2개의 비구면은 상기 비구면렌즈의 양면에 있는 면이다.
상기 투영광학계의 각 비구면은 |△ASPH/L|〈0.02의 관계를 만족한다(여기서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 투영광학계 물체 대 상거리임).
또, 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, |Lx 0|〉70의 관계가 만족된다(여기서 L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, ø0는 부의 렌즈군의 파워의 합임).
비구면은 |hb/h|〈15의 관계를 만족하는 면위에 형성된다(여기서, h는 축상의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임)
투영광학계는 물체쪽과 상쪽 모두 텔레센트릭계이다.
상기 투영광학계의 각 비구면렌즈는 그 양면에 비구면이 형성된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기한 투영광학계를 포함하는 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기한 투영노광장치를 사용해서 레티클의 패턴을 웨이퍼상에 투영하고, 웨이퍼에의 현상공정을 통해서 디바이스를 제조하는 디바이스제조방법을 제공하는 것이다.
이들 목적 및 다른 목적, 특징, 그리고 유리한 점은 유첨도면을 참고한 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 유첨도면을 참조해서, 특히 몇몇 수치예와 함께 이하 설명한다.
도 1은 본 발명의 수치예 1에 따른, 투영노광장치에서 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도이고, 도 2는 수치예 1에 따른 투영광학계의 비구면렌즈의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 3은 수치예 1에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 4는 본 발명의 수치예 2에 따른, 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 5는 수치예 2에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 6은 수치예 2에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 7은 본 발명의 수치예 3에 따른, 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 8은 수치예 3에 따른 투영광학계 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 9는 수치예 3에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 10은 본 발명의 수치예 4에 따른 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 11은 수치예 4에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 12는 수치예 4에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 13은 본 발명의 수치예 5에 따른 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 단면도, 도 14는 수치예 5에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 15는 수치예 5에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 16은 본 발명의 수치예 6에 따른, 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 17은 수치예 6에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 18은 수치예 6에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 19는 본 발명의 수치예 7에 따른 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 20은 수치예 7에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 21은 수치예 7에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 22는 본 발명의 수치예 8에 따른, 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 23은, 수치예 8에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 24는 수치예 8에 따른 투영광학계의 수차도이다.
도 25는 본 발명의 수치예 9에 따른 투영노광장치에 사용하는 투영광학계의 렌즈단면도, 도 26은 수치예 9에 따른 투영광학계의 비구면의 국소곡률파워에 있어서의 변화를 설명하는 그래프, 도 27은 수치예 9에 따른 투영광학계의 수차도이다.
이들 렌즈단면도에 있어서, 참조문자(PL)은 투영광학계를 표시하고, 참조문자(Gi)는 물체쪽(보다 긴 거리의 공역쪽)으로부터 순서적으로 투영광학계의 i번째 렌즈군(i번째군)을 표시한다.
(IP)로 표시한 것은, 투영광학계가 투영노광장치에서 사용될때, 웨이퍼면에 대응하는 상면이다. 렌즈군(Gi)에 있어서, i에 홀수가 할당된 이들 렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 렌즈군이고, i에 짝수가 할당된 이들 렌즈군은 부의 굴절력을 가지는 렌즈군이다.
또, 그에 부가된 작은 원을 가진 이들 렌즈면은 비구면이다.
도 1, 4, 7 및 10에 각각 도시된 각 수치예에 있어서, 투영광학계는 물체쪽으로부터 순서적으로 정, 부 및 정의 굴절력을 각각 가지는 3개의 렌즈군(3군형)으로 구성된다.
도 13, 16 및 19에 각각 도시한 각 수치예에 있어서, 투영광학계는 물체쪽으로부터 순서적으로 정, 부, 정, 부 및 정의 굴절력을 갖는 5개의 렌즈군(5군형)으로 이루어진다.
도 22 및 25에 도시한 각 수치예 8 및 9에 있어서, 투영광학계는 물체쪽으로부터 순서적으로 각각, 정, 부, 정, 부, 정, 부 및 정의 굴절력을 가지는 7개의 렌즈군(7군형)으로 이루어진다.
이들 수치예에서, 적절한 파워의 분담이 전체 렌즈시스템에 걸쳐서 이루어지면서, 비구면이 적당한 렌즈면에 도입되고, 이에 의해 양호한 광학성능이 이루어진다.
본 발명에 따른 투영광학계는 큰 개구수 및 넓은 노광영역을 제공한다.
이 때문에 전체로써의 광학계는 파워의 분담(굴절력분담)이 적절하게 설정되는 것을 특징으로 하는, 정의 굴절력을 가진 렌즈군과 부의 굴절력을 가진 렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어진다.
본 발명에 따른 투영광학계는 양쪽(양면)에 비구면이 형성된 적어도 1매의 렌즈를 포함하며, 이에 의해 양호한 광학성능을 달성하고 있다.
본 발명에 따른 투영광학계는 종래의 투영광학계에 비해서 고NA화와 더 넓은 노광영역을 가능하게 한다. 이에 의거해서, 더 좋은 결상성능을 얻기 위하여, 수차보정을 위한 자유도를 개선시킬 필요가 있다. 이것을 고려하여, 1매 이상의 비구면렌즈가 사용될때, 비구면렌즈의 하나에는 그 양쪽(양면)에 비구면이 형성된다. 선택적으로, 모든 비구면렌즈가 그 양면에 비구면이 형성되어도 된다. 비구면이 양쪽에 형성된 비구면렌즈(이후 "양면비구면렌즈"로 칭함)와 비구면이 한쪽에만 형성된 비구면렌즈(이후 "편면비구면렌즈"로 칭함)사이의 수차보정에 대한 차이는 만족할만한 수차보정이 수차의 고차영역까지 요구되는 투영광학계의 경우에 특히 현저하다.
모두 구면렌즈로 구성된 투영광학계에 있어서, 부가적인 렌즈를 수용할 공간이 없는 경우에는, 렌즈의 수를 증가시키지 않고 수차보정의 자유도를 대폭 향상시키기 위하여 양면비구면렌즈의 도입이 매우 효과적이며, 이것은 몇몇 경우에 있어서는 렌즈의 수를 감소시킨다.
편면비구면렌즈에 있어서는, 그의 한면은 구면 또는 평면이다. 그 결과, 고차영역에 있어서의 수차를 보정할 수 있다고 하여도, 저차의 수차의 영향은 여전히 존재한다. 그러므로, 전체의 밸런스를 확실히 하기 위하여 약간의 조정을 하는 것이 필요하다. 그러나 양면비구면렌즈에 의해서는, 저차 또는 고차의 수차보정이 독립적으로 이루어질 수 있다.
또 보다 양호한 결상성능을 위하여, 본 발명에 있어서는, 렌즈배열이 파워의 분담에 대하여도 결정된다. 상면의 만곡 또는 비점수차의 보정을 위하여는 페쯔벌합(Petzval sum)이 더 작게 이루어져야하며, 이것은 비구면이 어디에 존재하는 지의 여부에 관계없이 광학계에 있어서의 파워의 배치에 따라서 결정된다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 한 형태에 있어서는, 아래의 식(1)에 의한 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
|Lx|〉17 (1)
(여기서, L은 투영광학계의 공역거리(물체 대 상거리)이고, ø는 부의 렌즈군의 전체파워이다) 일반적으로, 공역거리 L이 더 길어지면, 전체 파워 ø는 더 작아진다. 반면에, 공역거리가 더 짧아지면, 전체 파워 ø는 더 커진다.
본 발명의 바람직한 일형태에 있어서는, 공역거리와 전체파워의 적(積)은 17이상으로 설정된다. 부의 굴절력렌즈군의 전체파워는 주로 상면의 만곡 및 비점수차의 만족할만한 보정을 위하여 더 크게 이루어진다.
만일 식(1)의 하한을 초과하면, 페쯔벌합이 정의 방향으로 증가하여 비구면이 사용되는 경우에도 상면의 만곡 및 비점수차의 보정이 만족할만하게 이루어지기 어렵게 된다.
비구면의 도입의 결과로써 훨씬 더 양호한 결상성능을 얻기 위하여는, 아래의 식(2)에 의한 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
|△ASPH/L|〉1×10-6 (2)
(여기서, △ASPH는 비구면량이고, L은 물체 대 상거리임)
여기에서, 비구면량이란 설계곡률반경을 따르는 구면과, 광축방향에 대한 비구면사이의 편차를 말한다.
조건 (2)의 하한을 초과하면, 양호한 결상성능을 얻기 위해 설계상 비구면을 사용한다고 하여도 비구면의 효과는 충분히 발휘되지 않는다.
예를 들면, 공역거리가 1000㎜이고, 사용되는 파장이 193㎜이라면, 식 (2)로부터, △ASPH는 약 10뉴톤링에 해당하는 0.001㎜이다. 이것은 투영광학계에 사용되는 비구면으로써는 충분히 큰 값이다. 또, 비구면의 보다 효과적인 사용을 위하여는 다음의 관계를 만족하여 비구면량을 확대해도 된다.
|△ASPH/L|〉1×10-5
본 발명의 바람직한 한 형태에 있어서는, 비구면이 아래의 식 (3)에 의한 조건을 만족하는 표면에 형성되는 것이 바람직하다.
|hb/h|〉0.35 (3)
식 (3)의 조건은 식 (1)의 만족에 의거해서 비구면의 도입을 위한 적절한 면을 규정한다. 종래의 축소투영광학계에 있어서는, 텔레센트릭성을(telecentric 性)을 유지하면서 메리디오널(meridional) 및 서지탈(sagittal)의 횡방향수차는 물론, 왜곡, 상면의 만곡 및 비점수차를 양호하게 보정하는 것이 매우 어렵다.
이것은 다음의 이유때문이다. 텔레센트릭성, 왜곡, 상면의 만곡, 및 비점수차는 모두 광속(光束)의 중심을 통과하는 주광선에 관한 수차량이다. 이들 수차는 전체로써의 렌즈시스템에 있어서 주광선의 높이가 높은 물체쪽렌즈의 위치 및 형상에 의존하고 있으나, 한편으로 물체상의 모든 물점(物点)으로부터의 주광선에 대한 텔레센트릭성을 유지한다고 하여도, 다른 한편으로 왜곡수차, 상면의 만곡 및 비점수차를 보정하기 위하여 동일한 주광선을 굴절시키는 것은 실제적으로 아주 어렵다.
또, 렌즈면상에서, 메리디오널밑의 이들 광선들은 주광선보다 여전히 더 높은 위치에서 굴절되기 때문에, 메리디오널 횡방향수차 및 이들 주광선에 관한 수차의 균형을 잡는 것은 어렵다. 동시에, 보다 높은 상고(像高)에 대하여 "under"의 경향을 가진 상면의 만곡을 보정하기 위하여는, 보통 광을 강하게 굴절시키기 위하여 오목렌즈가 사용된다. 그러나, 그후, 높은 상고에서의 서지탈횡방향수차의 주변부(서지탈헤일로우)는 "over"로 변한다. 이와 같이, 그들을 양호하게 균형을 잡는 것은 어렵다.
이들 상황하에서 개구수를 고NA화하고 노광영역을 넓히는 것은 물체쪽광속 및 상고의 확대로 직접 인도하고, 이것은 수차보정에서의 어려움을 증폭시킨다.
본 발명의 바람직한 한 형태에 있어서는, 상기한 내용을 고려하여 식 (3)의 조건을 만족하고, 축외의 주광선에 큰 영향력을 가지는 면에 비구면이 형성되며, 이에 의해 개선되어야 할 상기한 수차를 집중적으로 그리고 효과적으로 보정한다. 이것은 다른 수차의 보정을 위한 부담을 효과적으로 감소시키고, 양호한 광학성능을 실현한다.
만약, 식 (3)의 조건의 하한을 초과하면, 축상의 주변광선에 대한 영향이 축외의 주광선에 대해서 보다 오히려 증가하고, 그러므로, 개선되어야 할 수차를 보정하는 효과는 감소한다. 이와 같이, 고NA화와 더 넓은 노광영역을 얻는 것은 어려워진다.
또, 보다 양호한 수차의 보정을 위하여 아래의 식 (1a), (2a) 및 (3a)에 의해 규정된 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
|Lx|〈70 (1a)
|△ASPH/L|〈0.02 (2a)
|hb/h|〈15 (3a)
만일, 식 (1a)의 조건의 상한을 초과하면, 부의 굴절력을 갖는 부의 렌즈군의 힘은 너무 강해진다. 그러므로, 페쯔벌합이 과보정되어, 상면의 만곡과 비점수차를 양호하게 보정하는 것이 어려워진다.
또, 정의 굴절력을 가진 정의 렌즈군의 렌즈직경은 더 커지며, 그 렌즈의 수는 증가한다.
만일, 식 (2a)의 조건의 상한을 초과하면, 렌즈는 물체면에 너무 가까워지고, 작용거리를 유지할 수 없다. 만일 투영광학계의 배율이 과도하게 작으면, 조건을 초과하더라도 작용거리는 유지될 수 있다. 그러나 이러한 과도하게 작은 배율을 가지는 광학계는 리소그래피에서의 사용을 위해 실용적이 아니다.
식 (3)의 조건의 상한을 초과하면, 비구면량은 너무 커져서 렌즈의 가공에 필요한 시간이 크게 증가한다. 또, 비구면에서 발생하는 고차수차가 크게 되고, 이것은 수차의 보정을 양호하게 행하는 것을 아주 어렵게 만든다.
본 발명에 따르면, 비구면의 도입을 효과적으로 이룰 수 있으며, 부가적으로, 다음의 조건중 적어도 하나가 만족되면, 비구면의 효과는 더욱 개선된다.
(a1) 면의 중심으로부터 면의 주변부로 상호 역부호로 국소곡률파워가 변화하는 영역을 가진 2개의 비구면이 있어야 한다.
(a2) 상기 2개의 비구면은 비구면렌즈의 양쪽에 형성되는 것이어야 한다.
(a3) 각 렌즈군은 그 양면에 비구면이 형성된 적어도 1매의 비구면렌즈를 포함해야 한다.
비구면의 사용에 의한 수차보정에 관하여는, 일반적으로, 비구면에는 그면에서의 수차의 발생을 감소시키기 위하여 어떠한 렌즈면이 도입된다(즉, 보조도입). 한 예로써, 볼록단렌즈의 경우에 있어서, 구면수차는 "under" 이기때문에, 주변부에서 곡률이 더 작아지는 비구면이 구면수차를 보정하기 위하여 사용된다.
본 발명에 있어서는, 그와 비교할때, 한편으로 렌즈의 수를 감소시키는 것을 목적으로 하여, 다른 면과 조합하여 수차를 없애기 위하여 비구면이 도입되고, 이에 의해 역시 양호한 성능을 얻는다(즉, 적극적 도입). 그렇게 함으로써, 수차가 성공적으로 보정된다.
더 구체적으로는, 조건(a1)을 만족함으로써 2개의 비구면파워를 취소하는 관계가 규정된다. 이에 의해, 물체로부터 임의의 광에 인가되는 굴절력에 있어서의 변화는 복수의 수차가 동시에 최소화될 수 있는 굴절력의 변화를 발생하고, 이것은 구면만 또는 하나의 비구면만을 가진 렌즈를 사용하는 것에 의해서는 달성할 수 없는 것이다. 예를 들면, 더 높은 영역에 있어서의 왜곡, 상면의 만곡, 비점수차, 서지탈횡방향수차 또는 메리디오널횡방향수차와 같은 쉽게 보정할 수 없는 고차의 수차를 상기한 조건 (a1)의 작용에 의해 양호하게 보정할 수 있다.
그러나, 비구면을 가진 하나의 렌즈를 고려하면, 비구면에 있어서의 변화는 한면에 구면을 가진 비구면과 양면에 비구면을 가진 비구면렌즈사이에 있어서 다르다. 한면에 구면을 가진 비구면의 경우에 있어서, 그 한면이 구면에 의해 결정되기 때문에 다른 비구면과의 취소에 의거해서 수차가 제어될때 직경방향의 굴절력에 있어서의 변화는 커진다(실선이 구면형상을 나타내고, 파선이 비구면형상을 나타내는 도 28A를 참조).
이와 같이, 1매의 유닛렌즈로써 보면, 고차의 수차가 쉽게 발생될 수 있는 상황이다. 이것은 렌즈제조시에 시스템이 어떠한 편심에 더 민감해진다는 것을 의미한다. 반면에, 양면에 비구면을 가진 비구면의 경우에 있어서는, 상기한 조건 (a2)를 만족함으로써, 직경방향에 있어서의 굴절력변화의 확대를 억제할 수 있다(실선이 구면형상을 나타내고, 파선이 비구면형상을 나타내는 도 28B참조). 이것은 비구면까지의 상호 벤딩(bending)이라 할 수 있다. 이와 같이 하나의 유닛렌즈로써 보면, 편면비구면렌즈에 비해서, 고차수차의 발생이 양호하게 억제된다. 이것은 렌즈제조시에 편심과 관련해서도 특히 유리한 점이다.
상기한 내용을 고려하여, 조건 (a3)을 만족함으로써, 렌즈군에서 발생된 수차를 억제하면서 비구면파워 취소기능이 적용될 수 있고(비구면의 보조도입으로써), 다른 한편으로 성공적인 수차보정이 가능하게 된다.
바람직하게는 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군은 적어도 하나의 비구면을 포함하고, 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군은 적어도 2개의 비구면을 포함한다. 그 경우에 있어서, 왜곡, 상면의 만곡, 비점수차, 서지탈횡방향수차 및 메리디오널횡방향수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 투영광학계는 기본적으로 대향면에 비구면을 가지는 비구면렌즈를 사용한다. 파워의 분담이 적절하게 설정되고, 적정한 비구면량이 설정된다. 또, 비구면의 형상은 소정의 조건을 만족하도록 규정된다. 이러한 구성에 의해서, 양측텔레센트릭성을 유지하면서 특히 왜곡, 상면의 만곡 및 비점수차가 보정된다. 또, 렌즈수를 감소시키고 투영광학계를 완성할 수 있다.
본 발명에 따른 투영광학계의 수치예에 있어서의 렌즈구성의 중요한 특징을 이하 설명한다.
[예 1]
도 1은 본 발명의 수치예 1에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율 β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 이 광학계는 15개의 작은 수의 렌즈에 의해 완성되고, 9개의 비구면을 사용하며, 그중 6개는 양면비구면이다.
표 1은 본 발명의 조건과 관련하여 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 2는 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하여, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소굴절파워에 있어서의 변화의 부의 방향 및 정의 방향에 각각 대응하는 것이다. 도 3은 본 예의 수차도를 나타낸다.
수치예 1에 있어서, (r7) 및 (r8)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r8)은 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. 또 (r9) 및 (r10)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)~(r14)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. 또, (r29) 및 (r30)이 양면비구면인 반면, (r18), (r21) 및 (r23)이 평면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)~(r30)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다.
이 예에 있어서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식 (2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히 2면의 양면 비구면이 제 1군내에 위치하고, 2면의 양면비구면이 제 2군내에 위치하여, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다.
이러한 구성에 의해서, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 하나의 부의 렌즈와 3개의 정의 렌즈에 의해서 형성된다. 특히, (r7) 및 (r8)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소되는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상술한 조건(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 바와 같은 작용을 만족한다.
제 2렌즈군은 3개의 부의 렌즈에 의해 형성된다. (r9) 및 (r10)의 양면비구면은 마찬가지로 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소되는 영역을 포함한다. 이와 같이하여 상술한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 바와 같은 작용을 만족한다.
제 3렌즈군은 7매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈에 의해 형성된다. (r18), (r21), 및 (r23)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 주로 구면수차를 보정하기 위하여 부의 방향으로 변화한다. (r29) 및 (r30)의 양면비구면은 주로 저차의 왜곡수차를 보정하는 기능을 한다. 국소곡률파워에 있어서의 변화는 역부호를 가지고 서로 취소되어, 조건 (a1) 및 (a2)의 작용이 만족된다. 그러나 전체로써 국소곡률파워는 정의 방향으로 변화한다.
이 예에 있어서, 각 렌즈군은 또한 조건 (3)이 만족되도록 양면비구면렌즈군을 가진다.
이러한 구성에 의해서, 도 3에 예시된 바와 같이 수차가 양호하게 보정된다.
[예 2]
도 4는 본 발명의 수치예 2에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율 β=1:4, 렌즈공역거리 L=979㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 이 광학계는 14개의 작은 수의 렌즈에 의해 완성되고, 10면의 비구면을 사용하며, 그중 6면은 양면비구면이다.
표 2는 본 발명의 조건과 관련하여 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 5는 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 변화의 부의 방향 및 정의 방향에 각각 대응하는 것이다. 도 6은 본 예의 수차도이다.
수치예 2에 있어서, (r7) 및 (r8)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r8)은 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r9) 및 (r10)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)~(r14)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. 또, (r17), (r18), (r21), (r22), (r27) 및 (r28)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)~(r28)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다.
이 예에 있어서, 표 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식 (2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효율적으로 이용된다. 특히 2면의 양면비구면은 제 1군에 위치하고, 2면의 양면비구면은 제 2군에 위치하며, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해서, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 1매의 부의 렌즈 및 3매의 정의 렌즈에 의해서 형성된다. 특히, (r7) 및 (r8)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소되는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용이 만족된다.
제 2렌즈군은 3매의 부의 렌즈에 의해 형성된다. (r9) 및 (r10)의 양면비구면은 마찬가지로 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소되는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여 상기한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 6매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈에 의해 형성된다. (r18), (r21), 및 (r22)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 주로 구면수차를 보정하기 위하여 부의 방향으로 변화한다. (r27) 및 (r28)의 양면비구면은 주로 저차의 왜곡수차를 보정하는 기능을 한다. 이와 같이하여, 조건 (a1) 및 (a2)의 작용이 만족되도록 국소곡률파워에 있어서의 변화가 역부호를 가지고 서로 취소되는 것을 특징으로 하는 영역이 존재한다. 그러나, 전체적으로, 국소곡률파워는 정의 방향으로 변화한다.
본 예에 있어서, 각 렌즈군은 또한 조건 (3)이 만족되도록 양면비구면렌즈군을 가진다.
이러한 구성에 의해서, 도 6에 예시된 바와 같이 수차가 양호하게 보정된다.
[예 3]
도 7은 본 발명의 수치예 3에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율 β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 본 광학계는 15매의 작은 수의 렌즈에 의해 완성되고, 8면의 비구면을 가지며, 그중 6면은 양면비구면이다.
표 3은 본 발명의 조건과 관련하여 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 8은 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 표시한다. 좌측 및 우측방향은 국소굴절파워에 있어서의 변화의 부의 방향 및 정의 방향에 각각 대응하는 것이다. 도 9는 본 예의 수차도이다.
수치예 3에 있어서, (r7) 및 (r8)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r8)은 정의 제 1렌즈군(G1)에 속하고, (r9) 및 (r10)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)~(r14)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. (r29)~(r30)이 양면비구면인 반면, (r18) 및 (r23)이 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)~(r30)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다.
본 예에 있어서는, 표 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식 (2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히 2면의 양면비구면이 제 1군내에 위치하고, 2면의 양면비구면이 제 2군에 위치하며, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 1매의 부의 렌즈와 3매의 정의 렌즈에 의해서 구성된다. 특히, (r7) 및 (r8)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상술한 조건(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다.
제 2렌즈군은 3매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r9) 및 (r10)의 양면비구면은 마찬가지로 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소되는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여 상술한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 7매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈로 구성된다. (r18) 및 (r23)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 주로 구면수차를 보정하기 위하여 부의 방향으로 변화한다. (r29) 및 (r30)의 양면비구면은 주로 저차의 왜곡수차를 보정하는 기능을 한다. 특히, 면(29)의 주변부에 있어서, 국소곡률파워는 정의 방향으로 변화한다.
본 예에 있어서, 각 렌즈군은 조건 (a3)도 만족되도록 양면비구면렌즈를 가진다.
이러한 구성에 의해, 도 9에 도시된 바와 같이 수차는 양호하게 보정된다.
[예 4]
도 10은 본 발명의 수치예 4에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율 β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 본 광학계는 13매의 작은 수의 렌즈에 의해 완성되며, 6면의 비구면을 사용하고, 그중 2면은 양면비구면이다.
표 4는 본 발명의 조건과 관련하여 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 11은 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 표시한다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 변화의 부의 방향 및 정의 방향에 각각 대응하는 것이다. 도 12는 본 예의 수차도이다.
수치예 4에 있어서, (r2) 및 (r5)가 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r8)은 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r10)이 편면비구면이고, (r11) 및 (r12)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)~(r14)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. (r19)가 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)~(r16)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다.
본 예에 있어서, 표 4에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 이어서 식 (2)의 조건을 만족함으로써, 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히, 2면의 편면비구면은 제 1렌즈군에 위치하고, 1면의 편면비구면과 2개의 양면비구면은 제 2렌즈군에 위치하며, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 1매의 부의 렌즈와 3매의 정의 렌즈에 의해서 구성된다. (r2) 및 (r5)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 정의방향으로 변화한다.
제 2렌즈군은 3개의 부의 렌즈에 의해 구성된다. 예를 들면, 상면의 만곡 및 왜곡수차와 같은 고차성분의 보정을 위하여, (r10) 및 (r12)는 물론 (r10) 및 (r11)의 비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건 (a1)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다. 다른 한편으로는, 양면비구면으로써의 면 (r11) 및 (r12)는 중심부에 있어서 부호가 상호반대에 있는 동안 파워는 주변부에서 모두 정의방향으로 변화한다. 또, 제 1렌즈군의 (r10)의 면과 (r5)의 면사이의 관계에 있어서, 상기한 조건 (a1)의 작용이 만족되도록 국소곡률파워에 있어서의 변화가 상호역부호를 가져서 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역이 존재한다. 이와 같이하여, 그 구성은 예를 들면 왜곡을 보정하는 데 효과적이다.
제 3렌즈군은 5매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈로 구성된다. (r19)의 1면의 면만이 비구면이고, 국소곡률파워는 주로 구면수차를 보정하기 위하여 부의 방향으로 변화한다.
이러한 구성에 의해, 도 12에 예시된 바와 같이 수차는 양호하게 보정된다.
[예 5]
도 13은 본 발명의 수치예 5에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 248㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율=1:4, 렌즈공역거리 L=1050㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 이 광학계는 5군렌즈시스템으로써는 상대적으로 적은 수인 24매의 렌즈에 의해 완성되며, 7면의 비구면을 사용하고, 그중 4면은 양면비구면이다.
표 5는 본 발명의 조건과 관해서 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 14는 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기에서, 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 변화의 부의 방향과 정의 방향에 각각 대응한다. 도 15는 본 예의 수차도이다.
수치예 5에 있어서, (r3) 및 (r4)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r6)는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r9) 및 (r10)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r7)~(r14)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. (r20)이 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)~(r26)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다. 모든면이 비구면인 것을 특징으로 하는 (r27)~(r30)은 부의 제 4렌즈군(G4)에 속한다. (r35) 및 (r47)이 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r31)~(r48)은 정의 제 5렌즈군(G5)에 속한다.
본 예에 있어서, 표 5에 도시된 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식 (2)의 조건을 만족함으로써, 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히, 2면의 양면비구면은 제 1렌즈군에 위치하고, 2면의 양면비구면은 2렌군에 위치하며, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 잘 보정된다.
제 1렌즈군은 3매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. 특히 (r3) 및 (r4)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용이 만족된다.
제 2렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r9) 및 (r10)의 양면비구면은 마찬가지로 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 5매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈로 구성된다. (r20)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 예를 들면 구면수차를 보정하기 위하여 부의 방향으로 변화한다.
제 4렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성되며, 주로 페쯔벌합을 보정하는 기능을 한다.
제 5렌즈군은 8매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r35)의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 부의 방향으로 변화하여 주로 구면수차를 보정한다. (r47)의 비구면은 정의 방향으로 변화하여 예를 들면 왜곡수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 도 15에 예시된 바와 같이, 수차는 양호하게 보정된다.
[예 6]
도 16은 본 발명의 수치예 6에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎜, 개구수 NA=0.65, 투영배율 β=1:4 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 본 광학계는 5군렌즈시스템으로써는 상대적으로 적은 수인 16매의 렌즈에 의해 완성되며, 12면의 비구면을 사용하고, 이들 모두가 양면비구면이다.
표 6은 본 발명의 조건에 관해서, 본 예의 관련된 여러수치를 나타낸다. 도 17은 비구면에 있어서의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 변화의 부의 방향과 정의 방향에 각각 대응한다. 도 18은 본 예의 수차도이다.
수치예 6에 있어서, (r3) 및 (r4)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)~(r4)는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r9) 및 (r10)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r5)~(r10)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. (r13) 및 (r14)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r11)~(r16)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다. (r19) 및 (r20)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r17)~(r20)은 부의 제 4렌즈군(G4)에 속한다. (r25) 및 (r26)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r21)~(r32)는 정의 제 5렌즈군(G5)에 속한다.
본 예에 있어서, 표 6에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식 (2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히, 2면의 양면비구면이 제 1렌즈군에 위치하고, 2면의 양면비구면은 제 2군에 위치하며, 이에 의해 식 (3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡, 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 2매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. 특히 (r3) 및 (r4)에서의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호를 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다.
제 2렌즈군은 3매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r9) 및 (r10)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 조건 (a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 3매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r13) 및 (r14)의 양면비구면은 국소곡률파워에 있어서의 변화가 상호역부호를 가지고 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여 조건 (a1) 및 (a2)의 작용이 만족된다. 그러나 전체적으로 부의 방향으로의 성분이 잔존하고, 예를 들면 구면수차가 보정된다.
제 4렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r19) 및 (r20)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워는 모두 정의 방향으로 변화하고, 이에 의해 이 렌즈군 자체에 의해 발생되는 발산작용이 취소된다.
제 5렌즈군은 5매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r21)및 (r21)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워에 있어서의 변화가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역이 존재한다. 이와 같이하여, 조건 (a1) 및 (a2)의 작용이 만족된다. 그러나, 전체적으로, 부의 방향으로의 성분이 잔존하고, 예를 들면 구면수차가 보정된다. (r25) 및 (r26)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워는 모두 부의 방향으로 변화하고, 마찬가지로 주로 구면수차가 보정된다. 5매의 정의 렌즈중 4매는 색수차보정에 효과적인 형식(n=1.5014)으로 이루어진다.
본 예에 있어서는, 각 렌즈군은 조건 (a3)도 역시 만족되도록 양면비구면렌즈를 가진다.
이러한 구성에 의해, 도 18에 예시된 바와 같이 수차가 양호하게 보정된다.
[예 7]
도 19는 본 발명의 수치에 7에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎚, 개구수NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 이 광학계는 5군렌즈시스템으로써는 경이적으로 작은 수인 13매의 렌즈에 의해 완성되고, 12면의 비구면을 사용하며, 그들 모두가 양면비구면이다.
표 7은 조건에 관하여 본예의 관련된 수치를 나타낸다. 도 20은 비구면의 파워에 있어서의 변화를 나타내며, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면이 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 부의 방향 및 정의방향에 각각 대응한다. 도 21은 본 예의 수차도이다.
수치예 7에 있어서, (r1) 및 (r2)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)-(r2)는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속하며, (r5) 및 (r6)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r3)-(r8)은 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. 면(r11) 및 (r12)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)-(r14)는 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다. (r15) 및 (r16)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r15)-(r18)은 부의 제 4렌즈군(G4)에 속한다.
(r25) 및 (r26)은 물론 (r21) 및 (r22)도 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r19)-(r26)은 정의 제 5렌즈군(G5)에 속한다.
본 예에 있어서, 표 7에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식(2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히 2면의 양면비구면이 제 1군에 위치하고, 2면의 양면비구면이 제 2군에 위치하며, 이에 의해 식(3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 1매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r1) 및 (r2)의 양면비구면은 상호역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 식(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용이 만족된다. 전체적으로, 정의 방향에 있어서의 파워의 변화가 잔존한다.
제 2렌즈군은 1매의 정의 렌즈와 2매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r5) 및 (r6)의 양면비구면은 마찬가지로 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 식(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용이 만족된다. 전체적으로, 부의 방향으로의 파워의 변화가 잔존한다. 이와 같이 하여, 제 1렌즈군과 취소관계에 있는 점에 있어서도, 조건(a1)의 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 3매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r11) 및 (r12)의 양면비구면은 국소곡률파워가 모두 부의 방향으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함하고, 이와 같이 하여 이에 의해 예를 들면 구면수차가 보정된다.
제 4렌즈군은 2개의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r15) 및 (r16)의 양면비구면은 그의 국소곡률파워가 상호 역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다.
이와 같이 하여, 상기한 조건(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 작용을 만족한다. 전체적으로, 부의 방향에 있어서의 파워의 변화가 잔존하며, 이것은 예를 들면 구면수차를 보정하는 데 효과적이다.
제 5렌즈군은 4매의 정의렌즈에 의해 구성된다. (r21) 및 (r21)의 양면비구면은 국소곡률파워가 모두 부의 방향으로 변화하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함하며, 이와 같이 하여 예를 들면 구면수차가 보정된다. (r25) 및 (r26)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워는 상기한 조건(a1) 및 (a2)가 만족되도록 상호역부호로 변화한다. 이에 의해 예를 들면 왜곡 및 코마수차가 보정된다.
본예에 있어서, 각 렌즈군은 조건(a3)도 역시 만족되도록 양면비구면을 가진다.
이러한 구성에 의해서, 도 21에 예시된 바와 같이, 수차가 양호하게 보정된다.
[예 8]
도 22는 본 발명의 수치예 8에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎚, 개구수NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 이 광학계는 7군렌즈시스템으로써는 상대적으로 적은 수인 19매의 렌즈에 의해 완성되고, 9면의 비구면을 사용하며, 그중 6면은 양면비구면이다.
표 8은 조건에 관하여 본예의 관련된 수치를 나타낸다. 도 23은 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기에서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 부의 방향 및 정의방향에 각각 대응한다. 도 24은 본 예의 수차도이다.
수치예 8에 있어서, (r3)가 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1)-(r4)는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r5) 및 (r6)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r5)-(r8)은 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다. (r11)이 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)-(r12)는 정의 제 3렌즈군(G2)에 속한다. 모두가 구면인 면(r13)-(r18)은 부의 제 4렌즈군에 속한다. (r21)이 편면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r19)-(r24)는 정의 제 5렌즈군(G5)에 속한다. 모두가 구면인 면(r25)-(r28)은 부의 제 6렌즈군(G6)에 속한다. (r37) 및 (r38)은 물론(r31) 및 (r32)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r29)-(r38)은 정의 제 7렌즈군에 속한다.
본 예에 있어서, 표 8에 도시된 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식(2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히 1면의 비구면이 제 1군에 위치하고, 2면의 양면비구면이 제 2군에 위치하며, 1면의 비구면이 제 3렌즈군에 위치하며, 이에 의해 식(3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 2매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r3)의 편면비구면에 있어서 극소곡률파워는 정의 방향으로 변화한다.
제 2렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r5) 및 (r6)의 양면비구면은 국소률파워가 상호역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함한다. 이와 같이하여, 상기한 식(a1) 및 (a2)에 규정된 작용이 만족된다. 전체적으로, 부의 방향에 있어서의 파워의 변화가 잔존한다. 이와 같이 하여, 제 1렌즈군과 취소관계에 있는 점에 있어서도 역시 조건(a1)의 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 2매의 정의 렌즈에 의해 형성된다. (r11)의 비구면은 국소곡률파워가 정의 방향으로 변화하여 것을 특징으로 하는 영역을 포함하며, 이것은 메리디오널 및 서지탈횡방향수차를 보정하는 데 효과적이다. 또, 제 2렌즈군의 면(r5)과 취소관계에 있는 점에 있어서도 역시 조건(a1)의 작용이 만족된다.
제 4렌즈군은 3매의 부의 렌즈로 구성되며, 주로 폐쯔벌합이 보정된다.
제 5렌즈군은 3매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r22)에서의 비구면에 있어서, 국소곡률파워는 부의 방향으로 변화하고, 이와 같이 해서 예를 들면 구면수차가 보정된다.
제 6렌즈군은 2매의 부의 렌즈로 구성되며, 주로 페쯔벌합이 보정된다.
제 7렌즈군은 5매의 정의 렌즈로 구성된다. (r31) 및 (r32)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워는 모두 부의 방향으로 변화하고, 이와 같이 하여, 예를 들면 구면수차가 보정된다. (r37) 및 (r38)의 양면비구면에 있어서, 국소곡률파워는 상기한 조건(a1) 및 (a2)의 작용이 만족되도록 상호역부호로 변화하여 서로 취소한다. 예를 들면 왜곡 및 코마수차가 그에 의해 보정된다.
이러한 구성에 의해, 도 21에 예시된 바와 같이 수차가 양호하게 보정된다.
[예 9]
도 25는 본 발명의 수치예 9에 따른 투영광학계의 렌즈단면도이다. 투영광학계는 기준파장 193㎚, 개구수NA=0.65, 투영배율β=1:4, 렌즈공역거리 L=1000㎜ 및 직경 ø27.3㎜의 노광영역을 가진다. 본 광학계는 7군렌즈시스템으로써는 비교적 작은 수인 17매의 렌즈에 의해서 완성되고, 8면의 비구면을 사용하며, 모두가 양면비구면이다.
표 9는 본 발명의 조건에 관하여 본예의 관련된 여러 수치를 나타낸다. 도 26은 비구면의 파워에 있어서의 변화를 예시하며, 여기서 종축은 유효직경에 대하여 정규화된, 광축으로부터의 비구면의 높이를 나타내고, 횡축은 비구면의 번호를 나타낸다. 좌측 및 우측방향은 국소곡률파워에 있어서의 변화의 부의 방향과 정의방향에 각각 대응한다. 도 27은 본예의 수차도이다.
수치예 9에 있어서, (r1) 및 (r2)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r1) 및 (r2)는 정의 제 1렌즈군(G1)에 속한다. (r3) 및 (r4)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r3) 및 (r4)는 부의 제 2렌즈군(G2)에 속한다.
모두가 비구면인 면(r5)-(r8)은 정의 제 3렌즈군(G3)에 속한다. (r9) 및 (r10)이 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r9)-(r12)는 부의 제 4렌즈군(G4)에 속한다. 모두가 구면인 것을 특징으로 하는 면(r13)-(r16)은 정의 제 5렌즈군(G5)에 속한다. 모두가 구면인 것을 특징으로 하는 (r17)-(r20)은 부의 제 6렌즈군(G6)에 속한다. (r33) 및 (r34)가 양면비구면인 것을 특징으로 하는 면(r21)-(r34)는 정의 제 7렌즈군(G7)에 속한다.
본 예에 있어서, 표 9에 나타낸 바와 같이, 먼저 페쯔벌합의 보정을 위한 식(1)의 조건이 만족되고, 그후 식(2)의 조건을 만족함으로써 비구면이 효과적으로 이용된다. 특히 2면의 양면비구면이 제 1군에 위치하고, 2면의 양면비구면이 제 2군에 위치하며, 이에 의해 식(3)의 조건이 만족된다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 텔레센트릭성, 왜곡 및 상면의 만곡이 양호하게 보정된다.
제 1렌즈군은 1매의 정의 렌즈에 의해 구성된다. (r1) 및 (r2)의 양면비구면은 상호역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 영역을 포함하며, 이에 의해 상기한 조건(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다. 전체적으로, 정의 방향으로의 파워의 변화가 잔존한다.
제 2렌즈군은 1매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r3) 및 (r4)의 양면비구면은 국소곡률파워가 상호역부호로 변화하여 서로 취소하는 것을 특징으로 하는 주변부에 있어서의 영역을 포함한다. 이와 같이 하여, 상기한 식(a1) 및 (a2)에 의해 규정된 것과 같은 작용이 만족된다. 전체적으로, 부의 방향으로의 파워의 변화가 잔존한다. 이와 같이 하여, 제 1렌즈군과 취소관계에 있는 점에 있어서도 조건(a1)의 작용이 만족된다.
제 3렌즈군은 2매의 정의 렌즈에 의해 구성되고, 이것은 메리디오널 및 서지탈횡방향수차를 보정하는 데 효과적이다.
제 4렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r9) 및 (r10)에서의 양면비구면은 그들의 가장바깥주변부에서 서로 약간 취소하는 관계에 있다. 그러나, 전체적으로, 정의 방향에 있어서의 파워변화가 남는다. 이러한 구성에 의해, 이 군(群)자체에서 발생되는 발산기능이 보정된다.
제 5렌즈군은 2매의 정의 렌즈에 의해 구성된다.
제 6렌즈군은 2매의 부의 렌즈에 의해 구성되고, 주로 폐쯔벌합이 보정된다.
제 7렌즈군은 6매의 정의 렌즈와 1매의 부의 렌즈에 의해 구성된다. (r33) 및 (r34)에서의 비구면에 있어서, 주변부에 있어서의 국소곡률파워는 상기한 조건(a1) 및 (a2)의 작용이 만족되도록 상호역부호로 변화한다. 그러나, 전체적으로, 부의 방향에 있어서의 파워의 변화가 잔존한다.
이러한 구성에 의해, 도 27에 예시한 바와 같이 수차가 양호하게 보정된다.
상기한 예들의 몇몇 예에서는 비구면형상에 관한 원추정수(圓錐定數) k를 0으로써 취한다. 그러나, 비구면형상은 원추상수k를 변수로 취하고 설계되어도 된다.
또, 몇몇 예에서는 모든 렌즈가 실리카(n=1.5602)의 유리재료로 이루어진다. 그러나, 형석을 사용해도 된다. 실리카와 형석을 모두 사용하면, 색수차가 아주 작게되도록 보정할 수 있다.
이들 예에 있어서는, 노광광원은 193㎚의 ArF파장 또는 248㎚의 KrF파장을 사용한다. 그러나, 렌즈의 형태에 관계없이 250㎚이하의 파장을 사용해도 된다. 예를 들면 F2레이저파장을 사용해도 된다.
다음에, 이들 수치예의 구조적인 상세를 이하 설명한다. 이하 기술되는 수치예데이터에 있어서, "ri"은 물체쪽으로부터 순서적으로 i번째 렌즈면의 곡률반경이고, "di"는 물체쪽으로부터 순서적으로 i번째 렌즈의 두께 또는 공간이다. 또 "ni"는 물체쪽으로부터 순서적으로 i번째렌즈의 두께 또는 공간이다. 또 "ni"는 물체적으로부터 순서적으로 i 번째렌즈의 유리재료의 굴절률이다.
비구면형상은 다음식에 의해 주어진다.
A·H4+B·H6+C·H8+D·H10+E·H12+F·H14+G·H16+ …
여기서 X는 렌즈정점으로부터의 광축방향으로의 변위량, H는 광축으로부터의 거리, ri는 곡률반경, k는 원추정수, A, B, C…G는 비구면계수이다. 여기에서, 노광파장 193㎜에 대한 실리카 및 형석의 굴절률은 각각 1.5602와 1.5014이다.
다음은 수치예 1-9에 대한 수치데이터이다. 또, 다음의 표 1-9는 상기한 조건과 이들 수치예사이의 관계를 나타낸다.
도 29는 본 발명에 따른 투영광학계를 사용하는 반도체 디바이스 제조시스템의 주요부에 대한 개략도이다. 본 실시예의 제조시스템은 레티클 또는 포토마스크(제 1물체)에 형성된 회로패턴을 웨이퍼 또는 감광기판(제 2물체)에 프린트함으로써 반도체디바이스를 제조하도록 구성한다. 일반적으로, 상기 시스템은 투영광학계, 마스크 수납장치, 마스크검사장치 및 제어기를 포함하며, 이들 모두는 클리닝룸(cleaning roon)에 배치된다.
도 29에서 (1)은 광원으로써의 엑시머레이저, (2)는 유닛화된 조명광학계이다. 레티클 또는 마스크(제 1물체)(3)는 노광위치(EP)에 위치하며, 그후 소정의 개구수(NA)로 상부로부터 마스크를 조명한다. (909)는 예를 들면 수치예 1-9 중 어느 하나에 따른 투영광학계이고, 이것은 레티클(3)의 회로패턴을 실리콘기판(웨이퍼)(7)상에 투영하여 패턴을 프린트하는 기능을 수행한다.
(900)은 노광처리의 실행이전에 레티클(3)과 웨이퍼(7)을 위치맞춤하는 얼라이먼트계이다. 얼라이먼트계(900)는 적어도 하나의 레티클 관찰용 현미경계를 포함한다. (911)은 웨이퍼스테이지이다.
상기한 각 부재는 투영노광장치의 구성요소이다.
(914)는 내부에 복수의 마스크를 수납하는 마스크수납장치, (913)은 마스크상의 이물질의 유무를 검사하는 검사장치이며, 이 검사장치(913)는 선택된 마스크가 마스크수납장치(914)로부터 인출되어 노광위치(EP)에 세트되기 전에 이물검사를 행하기 위해 사용된다.
제어기(918)는 시스템의 전체 시퀀스를 제어하는 기능을 한다. 구체적으로는, 예를 들면 위치맞춤동작, 노광동작 및 웨이퍼의 스텝이송과 같은 투영노광장치의 기본 동작은 물론, 수납장치(914) 및 검사장치(913)의 동작시퀀스를 제어한다.
다음에, 상기한 디바이스제조시스템에 의거한 반도체디바이스 제조방법을 이하 설명한다.
도 30은 예를 들면 반도체칩(예 : IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD 등과 같은 마이크로디바이스의 제조절차에 대한 순서도이다.
스텝 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정, 스텝 2는 회로패턴설계에 의거해서 마스크를 제작하는 공정, 스텝 3은 실리콘과 같은 재료를 사용해서 웨이퍼를 제작하는 공정, 스텝 4는 상기 제작된 마스크와 웨이퍼를 사용해서 웨이퍼상에 리소그래피에 의해 회로를 실제적으로 형성하는 웨이퍼공정("전공정"이라 칭함), 이에 이어지는 스텝 5는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체칩화하는 조립공정("후공정"이라 칭함)이며, 조립(다이싱 및 본딩)공정 및 패키징(칩 봉입)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에서 제조된 반도체디바이스에 대한 동작검사, 내구성검사 등이 행해지는 검사공정이다. 이러한 공정을 거쳐서 반도체디바이스가 완성되고, 출하된다(스텝 7).
도 31은 상세한 웨이퍼공정을 나타내는 순서도이다.
스텝 11은 웨이퍼표면을 산화하는 산화공정, 스텝 12는 웨이퍼표면상에 절연막을 형성하는 CVD공정, 스텝 13은 진공증착에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성하는 전극형성공정, 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정, 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광재료)를 도포하는 레지스트공정, 스텝 16은 상기한 노광장치에 의해 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정, 스텝 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정, 스텝 18은 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거하는 에칭공정, 스텝 19는 에칭공정후에 웨이퍼상에 남아있는 레지스트재료를 분리하는 레지스트분리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 회로패턴이 다중으로 형성된다.
이들 공정에 의해 고밀도의 마이크로디바이스를 제조할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 투영노광장치는 레티클(3)의 전체회로패턴이 웨이퍼상에 한번에 프린트되는 형태의 것이지만, 이 대신에, 본 발명은 레이저광원으로부터의 광이 조명광학계에 의해 레티클의 회로패턴의 일부분에 투영되는 주사형의 투영노광장치에 적용가능하고, 레티클과 웨이퍼가 투영광학계에 대하여 상대적으로 그리고 투영광학계의 광축에 수직방향으로 주사되면서 이동하는 동안, 레티클의 회로패턴이 웨이퍼상에 투영되어 프린트된다.
본 발명에 따르면, 노광영역전체에 걸쳐서 높은 광학성능을 가지고, 왜곡, 상면의 만곡, 비점수차, 코마 및 구면수차와 같은 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 개구수(NA)의 고NA화 및 노광영역의 확대를 달성할 수 있는 투영광학계, 이것을 가진 투영노광장치 및 이 노광장치를 사용하는 디바이스제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 구성을 참조하여 기술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 출원은 다음의 청구범위의 범주 및 개선의 목적에 포함되는 변형 또는 변경을 포함하는 것이다.

Claims (32)

  1. 물체의 화상을 감광기판에 투영하는 투영광학계에 있어서,
    상기 투영광학계는 그 양면에 비구면이 형성된 비구면렌즈를 적어도 1매 가지는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계의 각 비구면은 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는투영광학계.
    ｜△ASPH/L｜〉 1×10-6
    (여기서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 물체 대상의 거리임).
  3. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜Lx 0｜〉 17
    (여기서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  4. 제 1항에 있어서, 다음의 관계를 만족하는 표면위에 비구면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기서, h는 축상의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임).
  5. 제 2항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계
    ｜Lx 0｜〉 17
    (여기서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  6. 제 5항에 있어서, 상기 비구면은 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기서, h는 축의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임).
  7. 제 6항에 있어서, 상기 투영광학계는 그 국소곡률파워가 면의 중심으로부터 면의 주변부로 상호 역부호로 변화하는 영역을 가진 2면의 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 2면의 비구면은 상기 비구면렌즈의 양면에 있는 면인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 비구면은 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기서, h는 축의 주변광선이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임).
  10. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 그 국소곡률파워가 표면의 중심으로부터 표면의 주변부로 서로 역방향으로 변화하는 영역을 포함하는 2면의 비구면을 가진 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 2면의 비구면은 상기 비구면렌즈의 양면에 있는 면인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 각 렌즈군은 그 양면에 비구면이 형성된 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  13. 제 5항에 있어서, 각 렌즈군은 그 양면에 비구면이 형성된 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계의 각 비구면은 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜△ASPH/L｜〈 0.02
    (여기서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 물체 대상의 거리임).
  15. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜Lx 0｜〈 70
    (여기서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  16. 제 1항에 있어서, 비구면이 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〈 15
    (여기에서, h는 축의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥의 주광선의 높이임).
  17. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계는 물체쪽 및 상쪽에서 모두 텔레센트릭계인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 투영광학계의 각 비구면렌즈는 그 양면에 비구면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계의 각 비구면은 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜△ASPH/L｜〉 1×10-6
    (여기에서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 물체 대 상거리임).
  20. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜Lx 0｜〉 17
    (여기에서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  21. 제 18항에 있어서, 비구면이 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기에서, h는 축상의 주변광선이고, hb는 축의 가장바깥쪽의 주광선의 높이임).
  22. 제 19항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜Lx 0｜〉 17
    (여기서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  23. 제 22항에 있어서, 상기 비구면은 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기서, h는 축상의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장 바깥쪽의 주광선의 높이임).
  24. 제 19항에 있어서, 상기 비구면은 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〉 0.35
    (여기에서, h는 축상의 주변광선이고, hb는 축의 가장 바깥쪽 광선의 높이임).
  25. 제 22항에 있어서, 각 렌즈군은 그 양면에 비구면이 형성된 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  26. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계는 그 국소곡률파워가 면의 중심으로부터 면의 주변부로 상호역부호로 변화하는 영역을 가지고, 2면의 비구면을 지닌 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  27. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계의 각 비구면은 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜△ASPH/L｜〈 0.02
    (여기에서, △ASPH는 비구면의 비구면량이고, L은 상기 투영광학계의 물체 대 상거리임).
  28. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계는 정의 굴절력렌즈군과 부의 굴절력렌즈군을 포함하는 복수의 렌즈군으로 이루어지고, 다음의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜Lx 0｜〈 70
    (여기에서, L은 상기 투영광학계의 공역거리이고, 0는 부의 렌즈군의 파워의 합계임).
  29. 제 18항에 있어서, 상기 비구면은 다음의 관계를 만족하는 면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 투영광학계.
    ｜hb/h｜〈 15
    (여기에서, h는 축상의 주변광선의 높이이고, hb는 축의 가장바깥의 주광선의 높이임).
  30. 제 18항에 있어서, 상기 투영광학계는 물체쪽 및 상쪽 모두에서의 텔레센트릭계인 것을 특징으로 하는 투영광학계.
  31. 제 1항에 기재된 투영광학계를 포함하는 투영노광장치.
  32. 제 31항에 기재된 투영광학노광장치를 사용해서 웨이퍼상에 레티클의 패턴을 투영하고, 웨이퍼에의 현상공정에 의해 디바이스를 제조하는 디바이스제조방법.
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