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KR-102959411-B1 - DOUBLE-SIDED TELECENTRIC OBJECTIVE LENS SYSTEM FOR ULTRAVIOLET

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Abstract

본 발명의 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)은 사용 파장이 190nm에서 400nm인 자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 제1렌즈(101) 및 제2렌즈(102)로 구성되는 1군 렌즈, 제3렌즈(103) 및 제4렌즈(104)로 구성되는 2군 렌즈, 그리고 제5렌즈(105), 제6렌즈(106), 제7렌즈(107) 및 제8렌즈(108)로 구성되는 3군 렌즈를 포함하며, 물체측 주광선의 출사각이 0.5° 보다 작고 상측 주광선의 상면 입사각이 0.5° 보다 작은 것을 특징으로 한다.

Inventors

  • 여필상
  • 최순철
  • 김진형

Assignees

  • 한국전광(주)

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251202

Claims (20)

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  10. 사용 파장이 190nm에서 400nm인 자외선을 광원으로 사용할 수 있게 구성하되, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 제1렌즈(101) 및 제2렌즈(102)로 구성되는 1군 렌즈, 제3렌즈(103) 및 제4렌즈(104)로 구성되는 2군 렌즈, 그리고 제5렌즈(105), 제6렌즈(106), 제7렌즈(107) 및 제8렌즈(108)로 구성되는 3군 렌즈를 포함하며, 물체측 주광선의 출사각이 0.5° 보다 작고 상측 주광선의 상면 입사각이 0.5° 보다 작고, 물체 크기(Ho)와 상 크기(Hi)가 4.00 < |Ho/Hi| < 6.00인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 출사각은 0.1°이고, 상기 입사각은 0.1°인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서, 물체 크기(Ho)와 상 크기(Hi)는 |Ho/Hi| = 5.00인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  14. 청구항 10에 있어서, 물체측, 상기 1군 렌즈, 상기 2군 렌즈, 조리개, 상기 3군 렌즈, 상측 순으로 배치되되, 상기 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 2개의 렌즈로 구성되고, 상기 2군 렌즈는 음의 굴절력을 가지며 2개의 렌즈로 구성되며, 상기 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 4개의 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 1군 렌즈의 초점거리(f1)는 f1 = 296.2mm, 상기 1군 렌즈의 상기 제1렌즈(101)의 출사면에서 조리개까지 거리(d12)는 d12 = 286.0mm이며, 상기 초점거리(f1)와 상기 거리(d12)는 0.70 < d12/f1 < 1.20인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 초점거리(f1)와 상기 거리(d12)는 d12/f1 = 0.97인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 3군 렌즈의 초점거리(f3)는 f3 = 86.33mm, 조리개에서 상기 3군 렌즈의 상기 제5렌즈(105)의 입사면까지의 거리(d3)는 d3 = 59.1mm이며, 상기 초점거리(f3)와 상기 거리(d3)는 0.60 < d3/f3 < 0.80인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 초점거리(f3)와 상기 거리(d3)는 d3/f3 = 0.68인 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  19. 청구항 10에 있어서, 상기 1군 렌즈는 용융 실리카, 상기 2군 렌즈는 용융 실리카, 그리고 상기 3군 렌즈는 용융 실리카로 제작되는 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).
  20. 청구항 19에 있어서, 물체측 개구수(NAO)는 0.010 < NAO < 0.030을 만족하고, 상측 개구수(NA)는 0.100 < NA < 0.120을 만족하는 것을 특징으로 하는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100).

Description

자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템{DOUBLE-SIDED TELECENTRIC OBJECTIVE LENS SYSTEM FOR ULTRAVIOLET} 본 발명은 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 제조의 측정 또는 검사 공정에서 치수를 정밀하게 측정하거나 미세패턴 또는 결함을 정확하게 찾아낼 수 있는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 관한 것이다. 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈는 물체측과 상(image)측 모두에서 주광선이 광축과 평행하게 입사되고 출사되도록 설계된 특수 렌즈로, 자외선 스펙트럼 영역에서 고정밀 측정 및 이미징을 위해 사용되고 있다. 자외선을 사용하는 렌즈는 일반 가시광선 렌즈와 달리, 예를 들어 400nm 이하의 광을 효율적으로 투과하고 수차를 보정하기 위하여 예를 들어 용융 실리카와 같은 특별한 광학 재료를 사용하고 코팅하게 설계된다. 양면 텔레센트릭은 물체와 렌즈 사이의 거리가 변해도 원근 왜곡 없이 배율이 일정하게 유지되며, 이미지 센서의 위치 허용 오차도 상대적으로 관대하여, Z축 방향의 엄격한 계측에 매우 적합하게 사용된다. 이에, 반도체 제조의 측정 또는 검사 공정에서 치수를 정밀하게 측정하거나 미세패턴 또는 결함을 정확하게 찾아낼 수 있는 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 기술이 시장에 요구되고 있다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도; 도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도; 및 도 3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도이다. 본 발명의 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템은 사용 파장이 190nm에서 400nm이며, 물체측 주광선의 출사각이 0.5°보다 작고 상측 주광선의 상면 입사각이 0.5°보다 작으며, 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, 그리고 k+1번째 렌즈 내지 n번째 렌즈로 구성되는 3군 렌즈가 포함되게 구성한다. 본 발명은 물체 크기(Ho)와 상 크기(Hi)가 4.00 < |Ho/Hi| < 6.00을 만족하기 위하여, 물체측, 1군 렌즈, 2군 렌즈, 조리개, 3군 렌즈, 상측 순으로 배치되되, 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 2개~3개의 렌즈로 구성되고, 2군 렌즈는 음의 굴절력을 가지며 2개~3개의 렌즈로 구성되며, 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 3개~5개의 렌즈로 구성된다. 여기서, 1군 렌즈의 초점거리(f1)와 1군 렌즈의 m번째 렌즈의 출사면에서 조리개까지 거리(d12)는 0.7 < d12/f1 < 1.2를 만족하고, 3군 렌즈의 초점거리(f3)와 조리개에서 3군 렌즈의 k+1번째 렌즈의 입사면까지의 거리(d3)는 0.6 < d3/f3 < 0.8을 만족하게 구성된다. 또한, 1군 렌즈는 용융 실리카(Fused Silica), 2군 렌즈는 용융 실리카(Fused Silica) 또는 불화칼슘(CaF2), 그리고 3군 렌즈는 용융 실리카(Fused Silica)로 제작되며, 물체측 개구수(NAO)는 0.01 < NAO < 0.03을 만족하고, 상측 개구수(NA)는 0.10 < NA < 0.12를 만족하게 구성된다. 또한, 본 발명은 긴 동작거리를 구현하기 위하여, 물체에서 1군 렌즈의 1번채 렌즈의 입사면까지의 거리(Do)와 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 렌즈의 초점거리(f12)는 0.70 < Do/f12 < 1.40을 만족하게 구성된다. 또한, 본 발명은 상면 앞의 공간을 확보하기 위하여, 3군 렌즈의 n번째 렌즈의 출사면부터 상까지 거리(Di)와 3군 렌즈의 초점거리(f3)는 1.40 < Di/f3 < 1.80을 만족하게 구성된다. 이하, 첨부한 도면들을 참고로 본 발명의 바람직한 여러 실시예들에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도, 도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도, 그리고 도 3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템의 개략도이다. 제1실시예 도 1은 본 실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)의 왼쪽에 물체가 있고 오른쪽에 상(image)이 있는 예를 도시하였다. 본 실시예는 사용 파장이 190nm에서 400nm이며, 물체측 주광선의 출사각이 바람직하게 0.5°보다 작고, 더욱 바람직하게 0.1°이며, 상측 주광선의 상면 입사각이 바람직하게 0.5°보다 작고, 더욱 바람직하게 0.1°이며, 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 8개의 렌즈, 구체적으로 제1렌즈(101) 및 제2렌즈(102)로 구성되는 1군 렌즈, 제3렌즈(103) 및 제4렌즈(104)로 구성되는 2군 렌즈, 그리고 제5렌즈(105), 제6렌즈(106), 제7렌즈(107) 및 제8렌즈(108)로 구성되는 3군 렌즈가 포함되게 구성하였다. 본 실시예는 8개의 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 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(100)은 동축선상에 소정 간격을 두고 정렬되는 물체에 가깝게 위치한 제1렌즈(101), 제2렌즈(102), 제3렌즈(103), 제4렌즈(104), 조리개(A), 제5렌즈(105), 제6렌즈(106), 제7렌즈(107) 및 상(image)에 가깝게 위치한 제8렌즈(108)를 포함한다. 여기서, 제2렌즈(102)는 제1렌즈(101)와 가깝고, 제3렌즈(103)는 제2렌즈(102)와 먼 거리를 두고, 제4렌즈(104)는 제3렌즈(103)와 가깝고, 제5렌즈(105)는 제4렌즈(104)와 거리를 두고, 제5렌즈(105) 내지 제8렌즈(108)는 서로 가깝게 위치한다. 본 실시예는 물체 크기(Ho)와 상 크기(Hi)가 바람직하게 4.00 < |Ho/Hi| < 6.00, 더욱 바람직하게 |Ho/Hi| = 5.00을 만족하기 위하여, 물체측, 1군 렌즈, 2군 렌즈, 조리개, 3군 렌즈, 상측 순으로 배치되되, 1군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 2개의 렌즈로 구성되고, 2군 렌즈는 음의 굴절력을 가지며 2개의 렌즈로 구성되며, 3군 렌즈는 양의 굴절력을 가지며 4개의 렌즈로 구성하였다. 여기서, 1군 렌즈의 초점거리(f1)는 바람직하게 f1 = 296.2mm, 1군 렌즈의 제1렌즈(101)의 출사면에서 조리개까지 거리(d12)는 바람직하게 d12 = 286.0mm이며, 초점거리(f1)와 거리(d12)는 바람직하게 0.70 < d12/f1 < 1.20, 더욱 바람직하게 d12/f1 = 0.97을 만족하게 구성하였고, 3군 렌즈의 초점거리(f3)는 바람직하게 f3 = 86.33mm, 조리개에서 3군 렌즈의 제5렌즈(105)의 입사면까지의 거리(d3)는 바람직하게 d3 = 59.1mm이며, 초점거리(f3)와 거리(d3)는 바람직하게 0.60 < d3/f3 < 0.80, 더욱 바람직하게 d3/f3 = 0.68을 만족하게 구성하였다. 또한, 1군 렌즈는 용융 실리카, 2군 렌즈는 용융 실리카, 그리고 3군 렌즈는 용융 실리카로 제작되며, 물체측 개구수(NAO)는 바람직하게 0.010 < NAO < 0.030, 더욱 바람직하게 NAO = 0.022를 만족하고, 상측 개구수(NA)는 바람직하게 0.100 < NA < 0.120, 더욱 바람직하게 NA = 0.110을 만족하게 구성하였다. 또한, 본 실시예는 긴 동작거리를 구현하기 위하여, 물체에서 1군 렌즈의 제1렌즈(101)의 입사면까지의 거리(Do)는 바람직하게 Do = 403.0mm, 1군 렌즈와 2군 렌즈를 합친 렌즈의 초점거리(f12)는 바람직하게 f12 = 469.6mm이며, 거리(Do)와 초점거리(f12)는 바람직하게 0.70 < Do/f12 < 1.40, 더욱 바람직하게 Do/f12 = 0.86을 만족하게 구성하였다. 또한, 본 실시예는 상면 앞의 공간을 확보하기 위하여, 3군 렌즈의 제8렌즈(108)의 출사면부터 상까지 거리(Di)는 바람직하게 Di = 141.0mm, 3군 렌즈의 초점거리(f3)는 바람직하게 f3 = 86.3mm이며, 거리(Di)와 초점거리(f3)는 바람직하게 1.4 < Di/f3 < 1.8, 더욱 바람직하게 Di/f3 = 1.63을 만족하게 구성하였다. 정렬렌즈 렌즈면곡률반경(mm) 렌즈두께(mm)렌즈간격(mm)굴절률(Nd)아베수(Vd)물체INFINITY403.00제1렌즈입사면763.44920.001.45847　67.80　출사면-763.4494.90제2렌즈입사면182.10522.001.45847　67.80　출사면1000243.81제3렌즈입사면-66.7610.001.45847　67.80　출사면-10005.00제4렌즈입사면145.1086.001.45847　67.80　출사면38.10921.20조리개INFINITY59.10　제5렌즈입사면-600.9311.001.45847　67.80　출사면-675.00제6렌즈입사면199.92611.001.45847　67.80　출사면108.35110.00제7렌즈입사면407.93211.001.45847　67.80　출사면-168.0855.00제8렌즈입사면95.16711.001.45847　67.80　출사면1000상INFINITY140.99 제2실시예 도 2는 본 실시예에 따른 자외선용 양면 텔레센트릭 대물렌즈 시스템(200)의 왼쪽