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KR-102959409-B1 - BROADBAND DOUBLE-SIDED TELECENTRIC OBJECTIVE LENS SYSTEM FOR DEEP ULTRAVIOLET

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Abstract

본 발명의 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)은 190nm~300nm의 파장 대역폭을 갖는 심자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 제1렌즈(101), 제2렌즈(102) 및 제3렌즈(103)로 구성되는 1군 렌즈, 제4렌즈(104) 및 제5렌즈(105)로 구성되는 2군 렌즈, 제6렌즈(106), 제7렌즈(107), 제8렌즈(108), 제9렌즈(109) 및 제10렌즈(110)로 구성되는 3군 렌즈, 그리고 제11렌즈(111)로 구성되는 4군 렌즈를 포함하며, 물체측 주광선의 물체면 출사각은 1.00°이하이고, 상(image)측 주광선의 상면 입사각은 1.00°이하인 것을 특징으로 한다.

Inventors

  • 여필상
  • 양태호
  • 최순철

Assignees

  • 한국전광(주)

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251202

Claims (20)

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  10. 190nm~300nm의 파장 대역폭을 갖는 심자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 제1렌즈(101), 제2렌즈(102) 및 제3렌즈(103)로 구성되는 1군 렌즈, 제4렌즈(104) 및 제5렌즈(105)로 구성되는 2군 렌즈, 제6렌즈(106), 제7렌즈(107), 제8렌즈(108), 제9렌즈(109) 및 제10렌즈(110)로 구성되는 3군 렌즈, 그리고 제11렌즈(111)로 구성되는 4군 렌즈를 포함하며, 물체측 주광선의 물체면 출사각은 1.00°이하이고, 상(image)측 주광선의 상면 입사각은 1.00°이하인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 출사각은 0.00°이고, 상기 입사각은 0.05°인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  12. 청구항 10에 있어서, 물체측 개구수(NAO)는 0.04 < NAO < 0.10이고, 상측 개구수(NA)는 0.08 < NA < 0.15인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 물체측 개구수(NAO)는 NAO = 0.08이고, 상기 상측 개구수(NA)는 NA = 0.12인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  14. 청구항 10에 있어서, 물체측 시야범위(FOV) 및 상기 1군 렌즈와 상기 2군 렌즈를 합친 초점거리(f12)는 0.050 < FOV/f12 < 0.090인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 물체측 시야범위(FOV) 및 상기 초점거리(f12)는 FOV/f12 = 0.063인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 3개의 렌즈로 구성되고, 상기 2군 렌즈는 2개의 렌즈로 구성되며, 상기 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 5개 렌즈로 구성되고, 상기 4군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 1개로 구성되는 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 색수차를 보정하기 위하여, 상기 2군 렌즈의 상기 제4렌즈(104)는 용융 실리카, 상기 제5렌즈(105)는 불화칼슘, 상기 3군 렌즈의 상기 제6렌즈(106)는 용융 실리카, 상기 제7렌즈(107)는 불화칼슘, 상기 제8렌즈(108)는 불화칼슘, 상기 제9렌즈(109)는 용융 실리카, 그리고 상기 제10렌즈(110)는 불화칼슘으로 제조되는 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  18. 청구항 17에 있어서, 물체와 상기 1군 렌즈 사이 또는 상기 4군 렌즈와 상(image) 사이에 빔분할기가 배치되는 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  19. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 구면수차와 비점수차를 보정하기 위하여, 상기 1군 렌즈와 상기 2군 렌즈를 합친 렌즈계와 상기 3군 렌즈와 상기 4군 렌즈를 합친 렌즈계의 사이에 조리개(A)가 배치되는 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  20. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 긴 동작 거리를 확보하기 위하여, 물체에서 상기 1군 렌즈의 상기 제1렌즈(101)의 입사면까지의 광로정(Lo) 및 상기 1군 렌즈와 상기 2군 렌즈를 합친 초점거리(f12)가 0.20 < Lo/f12 < 0.60이며, 상기 4군 렌즈의 상기 제11렌즈(111)의 출사면에서 상면까지의 광로정(Li) 및 상기 3군 렌즈와 상기 4군 렌즈를 합친 초점거리(f34)가 0.80 < Li/f34 < 1.50인 것을 특징으로 하는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).

Description

심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템{BROADBAND DOUBLE-SIDED TELECENTRIC OBJECTIVE LENS SYSTEM FOR DEEP ULTRAVIOLET} 본 발명은 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 제조의 검사 공정에서 넓은 파장 대역의 광원에서 높은 성능을 발휘하여 미세한 검사 영역을 정확하게 이미징할 수 있는 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 관한 것이다. 심자외선을 사용한 반도체 검사는 심자외선 광선을 반도체 웨이퍼의 손상 없이 고해상도로 결함을 감지할 수 있어 수율 향상과 품질 보증에 필수적인 역할을 한다. 심자외선을 사용하여 반도체 결함을 검사하는 경우, 렌즈 성능을 높이기 위해서는 넓은 파장 대역이 요구되는 데, 일반적으로 넓은 파장의 광원은 취급이 쉽고 가격이 저렴하나 렌즈의 성능이 확보되기 어려우나, 193nm의 자외선(UV) 파장을 생성하는 아르곤-플루오라이드 엑시머 레이저와 같은 광원은 렌즈의 성능이 확보되기는 하나 짧은 파장 대역을 갖고, 취급이 어려우며, 가격이 비싸다. 이에, 취급이 쉽고 가격이 저렴하면서 넓은 파장 대역을 갖는 광원을 사용하면서 높은 성능을 구현할 수 있는 대물렌즈 기술이 시장에 요구되고 있다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도; 도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도; 및 도 3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도이다. 본 발명의 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템은 266nm에서 피크(peak) 밝기(특정 부분에서 순간적으로 낼 수 있는 최대 밝기)를 가지면서 190nm~300nm의 파장 대역폭, 구체적으로 260nm~275nm의 파장 대역폭, 더욱 구체적으로 기준 파장에서 ±5nm까지 색수차가 보정된 넓은 파장 대역폭을 갖는 심자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 n개의 렌즈, 구체적으로 1번째 렌즈 내지 m번째 렌즈로 구성되는 1군 렌즈, m+1번째 렌즈 내지 k번째 렌즈로 구성되는 2군 렌즈, k+1번째 렌즈 내지 x번째 렌즈로 구성되는 3군 렌즈 및 x+1번째 렌즈 내지 n번째 렌즈로 구성되는 4군 렌즈가 포함되게 구성한다. 본 발명은 물체측과 상측 모두에서 텔레센트릭(telecentric) 특성을 요구하는 검사 렌즈로 사용하기 위하여, 물체측 주광선의 물체면 출사각은 1.00°이하로 하면서 상(image)측 주광선의 상면 입사각은 1.00°이하가 되게 하고, 물체측 개구수(NAO)는 0.04 < NAO < 0.10, 상측 개구수(NA)는 0.08 < NA < 0.15가 되게 하며, 넓은 면적의 시야범위(FOV)을 갖되 물체측 시야범위(FOV) 및 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 초점거리(f12)는 0.050 < FOV/f12 < 0.090가 되게 한다. 또한, 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 2개 또는 3개의 렌즈로 구성되고, 2군 렌즈는 2개 또는 3개의 렌즈로 구성되며, 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 4개 또는 5개 렌즈로 구성되고, 4군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 1개 또는 2개 렌즈로 구성된다. 또한, 본 발명은 넓은 파장 대역의 심자외선을 광원으로 사용하면서 렌즈의 성능을 확보하도록, 심자외선의 파장 영역에서 사용할 수 있는 용융 실리카와 불화칼슘을 렌즈 재료로 사용하되, 이 재료 사용으로 인해 불가피하게 생기게 되는 색수차를 보정하기 위하여, 2군 렌즈와 3군 렌즈에 각각 불화칼슘으로 제작된 1개 이상의 렌즈와 용융 실리카로 제작된 1개 이상의 렌즈를 사용하고, 물체와 1군 렌즈 사이 또는 4군 렌즈와 상(image) 사이에 빔분할기가 배치되게 구성한다. 또한, 본 발명은 구면수차와 비점수차를 보정하기 위하여, 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 렌즈계와 3군 렌즈와 4군 렌즈를 합친 렌즈계의 사이에 조리개가 배치되게 구성한다. 또한, 본 발명은 긴 동작 거리를 확보하기 위하여, 물체에서 1군 렌즈의 1번째 렌즈의 입사면까지의 광로정(Lo) 및 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 초점거리(f12)가 0.20 < Lo/f12 < 0.60이 되게 구성하며, 또한 4군 렌즈의 n번째 렌즈의 출사면에서 상(image)면까지의 광로정(Li) 및 3군 렌즈와 4군 렌즈를 합친 초점거리(f34)가 0.80 < Li/f34 < 1.50가 되게 구성한다. 여기서, 1군 렌즈의 굴절력(P1)은 0.005mm-1 < P1 < 0.015mm-1, 2군 렌즈의 굴절력(P2)은 -0.002mm-1 < P2 < 0.011mm-1, 3군 렌즈의 굴절력(P3)은 0.00mm-1 < P3 < 0.01mm-1, 그리고 4군 렌즈의 굴절력(P4)은 0.005mm-1 < P4 < 0.015mm-1가 되게 구성한다. 이하, 첨부한 도면들을 참고로 본 발명의 바람직한 여러 실시예들에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도, 도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도, 그리고 도 3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도이다. 제1실시예 도 1은 본 실시예에 따른 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)의 왼쪽에 물체가 있고 오른쪽에 상(image)이 있는 예를 도시하였다. 본 실시예는 266nm에서 피크 밝기를 가지면서 바람직하게 190nm~300nm의 파장 대역폭, 더욱 바람직하게 260nm~275nm의 파장 대역폭, 가장 바람직하게 기준 파장에서 ±5nm까지 색수차가 보정된 넓은 파장 대역폭을 갖는 심자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 11개의 렌즈, 구체적으로 제1렌즈(101), 제2렌즈(102) 및 제3렌즈(103)로 구성되는 1군 렌즈, 제4렌즈(104) 및 제5렌즈(105)로 구성되는 2군 렌즈, 제6렌즈(106), 제7렌즈(107), 제8렌즈(108), 제9렌즈(109) 및 제10렌즈(110)로 구성되는 3군 렌즈, 그리고 제11렌즈(111)로 구성되는 4군 렌즈가 포함되게 구성하였다. 본 실시예는 11개의 렌즈들이 정렬된 예를 제시하였으나, 이는 본 실시예의 특정 설계에 따른 것으로, 본 발명의 목적을 달성하는 한 그 보다 다소 많거나 다소 적어도 무방하다. 각 렌즈의 렌즈면은 도면에서 좌측면이 입사면이고, 도면에서 우측면을 출사면이다. 곡률반경(mm)은 각 렌즈의 입사면과 출사면의 곡률반경이고, 렌즈두께(mm)는 각 렌즈의 입사면에서 출사면까지의 거리이며, 렌즈간격(mm)은 한 렌즈의 출사면에서 다른 가장 인접한 한 렌즈의 입사면까지의 거리이다. 곡률반경(mm), 렌즈두께(mm), 렌즈간격(mm), 굴절률(Nd) 및 아베수(Vd)에 관한 구체적인 수치는 [표 1]에 기재하였다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 심자외선용 광대역 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)은 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 물체에 가깝게 위치한 제1렌즈(101), 제2렌즈(102), 제3렌즈(103), 제4렌즈(104), 제5렌즈(105), 조리개(A), 제6렌즈(106), 제7렌즈(107), 제8렌즈(108), 제9렌즈(109), 제10렌즈(110) 및 상(image)에 가깝게 위치한 제11렌즈(111)를 포함한다. 여기서, 제2렌즈(102)는 제1렌즈(101)와 거리를 두고, 제3렌즈(103)는 제2렌즈(102)와 거리를 두고, 제4렌즈(104)는 제3렌즈(103)와 먼 거리를 두고, 제5렌즈(105)는 제4렌즈(104)와 가깝고, 제6렌즈(106)는 제5렌즈(105)와 거리를 두고, 제6렌즈(106) 내지 제10렌즈(110)는 서로 가깝고, 제11렌즈(111)는 제10렌즈(110)와 먼 거리를 두고 위치한다. 본 실시예는 물체측과 상측 모두에서 텔레센트릭 특성을 요구하는 검사 렌즈로 사용하기 위하여, 물체측 주광선의 물체면 출사각은 바람직하게 1.00° 이하, 더욱 바람직하게 0.00°, 상측 주광선의 상면 입사각은 바람직하게 1.00° 이하, 더욱 바람직하게 0.05°가 되게 하였고, 물체측 개구수(NAO)는 바람직하게 0.04 < NAO < 0.10, 더욱 바람직하게 NAO = 0.08, 상측 개구수(NA)는 바람직하게 0.08 < NA < 0.15, 더욱 바람직하게 NA = 0.12가 되게 하였으며, 넓은 면적의 시야범위(FOV)를 갖되 물체측 시야범위(FOV) 및 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 초점거리(f12)는 바람직하게 0.050 < FOV/f12 < 0.090, 더욱 바람직하게 FOV/f12 = 0.063이 되게 하였다. 또한, 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 3개의 렌즈로 구성되고, 2군 렌즈는 2개의 렌즈로 구성되며, 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 5개 렌즈로 구성되고, 4군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 1개로 구성하였다. 또한, 본 실시예는 넓은 파장 대역의 심자외선을 광원으로 사용하면서 렌즈의 성능을 확보하도록, 심자외선의 파장 영역에서 사용할 수 있는 용융 실리카와 불화칼슘을 렌즈 재료로 사용하되, 이 재료 사용으로 인해 불가피하게 생기게 되는 색수차를 보정하기 위하여, 2군 렌즈의 제4렌즈(104)는 용융 실리카, 제5렌즈(105)는 불화칼슘, 3군 렌즈의 제6렌즈(106)는 용융 실리카, 제7렌즈(107)는 불화칼슘, 제8렌즈(108)는 불화칼슘, 제9렌즈(109)는 용융 실리카, 그리고 제10렌즈(110)는 불화칼슘으로 제조하였고, 물체와 1군 렌즈 사이 또는 4군 렌즈와 상(image) 사이에 빔분할기를 배치하였다. 또한, 본 실시예는 구면수차와 비점수차를 보정하기 위하여, 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 렌즈계와 3군 렌즈와 4군 렌즈를 합친 렌즈계의 사이에 조리개(A)를 배치하였다. 또한, 본 실시예는 긴 동작 거리