TWI242691B - Projection optical system and method for photolithography and exposure apparatus and method using same - Google Patents
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1242691 玖、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種例如微影系統之投影光學系 統。 本發明也有關於一種曝光裝置與曝光方法。本發明 可應用於一種適合曝光裝置在透過微影程序製造半導體元 件或液晶顯示器元件時使用之高解析度投影光學系統。 先則技術 下文當中術語”消像散器”(anastigmat)是指用以降低 像散現象（astigmatism)及/或包括球面像差（spherical aberration)之像差之一光學元件或一群光學元件。例如， 參考於 1992 年所出版之 Naumann/Schroder，Bauelemente der Optik，Carl Hauser Verlag Munchen Wien，第 6 版第 382-383頁對於術語消像散器之討論。術語”Margin鏡排列”是 指包含一凹鏡及至少一個接近此凹鏡之負倍數（negative powered)透鏡之光學元件，其中上述凹鏡不需要與上述負 倍數透鏡接觸。 對於用以製造半導體元件或類似產品之微影程序， 通常的策略爲使用投影曝光裝置經由投影光學系統來曝光 光罩（mask或reticle)之圖案（pattern)成像至塗佈光阻劑 (photoresist)之晶圓（wafei〇(或玻璃板或類似物品）上。隨著 半導體元件集積程度之增進’對於投影曝光裝置之投影光 學系統之可達成解析度之需求正穩定地增加。 結果，爲了滿足投影光學系統之解析度需求，因此 必須降低照明光（曝光光線）之波長λ及/或增加投影光學系 1200pif.doc/008 6 1242691 統之數値孔徑（numerical aperture，ΝΑ)。尤其，投影光學 系統之解析度是以ki/NA來表示（其中k是程序係數）。假 定投影光學系統與成像視場（field)之間的介質（通常是例如 空氣之氣體）之折射率爲η，且最大入射角度爲Θ，則在成 像側之數値孔徑(ΝΑ)能夠以η·8ίηθ來表示。 歷史上，微影之解析度已經藉由增加數値孔徑(NA)， 或降低照明光波長，或上述兩者之組合而予以改善。 若嚐試採用較大的介質入射角度Θ來增加數値孔徑， 則成像平面上的入射角度以及投影光學系統之射出角度將 變大，導致光學平面上的反射損耗增加。因此無法在成像 側確保大且有效的數値孔徑。一種用以增加數値孔徑(ΝΑ) 之已知技術爲利用例如具有高折射率之液體之介質來充塡 投影光學系統與成像視場之間的光徑。編號爲W0 99/49504 之專利揭露一種投影曝光方法，此方法照射曝光光束在光 罩上並且經由投影光學系統轉移該光罩之圖案至基片之 上，其中若該基片沿著一預定方向移動，則沿著該基片之 移動方向傳送一預定液體以便充塡於該投影光學系統基片 側之光學元件末端與該基片表面之間的空間，其並且揭露 一種投影曝光裝置，此裝置照射曝光光束在光罩上並且經 由投影光學系統轉移該光罩之圖案至基片之上，其中包 括：一個在保持該基片時移動之基片平台；一個液體供應 裝置，用以經由供應管線沿著預定方向供應預定液體，以 便充塡於該投影光學系統基片側之光學元件末端與該基片 表面之間的空間；以及一個液體回收裝置，用以經由該供 應管線及所安排之排放用管線從該基片表面回收該液體， 1200pif.doc/008 7 1242691 以便依照該預定方向將其插入該曝光光束之照射區域，而 其中當驅動該基片平台使其沿著該預定方向來移動該基片 時，將執行該液體之供應及回收。上述液體之流動方向可 能根據基片之移動方向而改變。上述投影曝光裝置可能具 備第二對供應管線及排放管線，其排列在將第一對供應管 線及排放管線旋轉180。之位置。上述投影曝光裝置也可能 包括一液體回收裝置，用以回收供應至該投影光學系統與 該基片之間的液體。 編號4,509,852之美國專利教導使用一種微影投影裝 置，其中藉由一投影透鏡將具有一圖案之光罩映像在一半 導體基片所塗佈之感光層之上。爲了改善解析能力以及避 免例如駐波和不均勻曝光之不良效應，因此在曝光期間利 用具有與上述感光層相同折射率之透明液體來充塡上述基 片與一投影透鏡之相鄰分界面之間的空間。 然而，與確保大且有效的成像側數値孔徑之組態有 關之具體建議尙未被提出。 液體浸沒之理論上的解析度改善在顯微技術領域是 眾所周知，其中多年來已經以大於1.0之數値孔徑(NAs)設 計油浸折光式（dioptdc)接物鏡，但是只覆蓋一個0.5毫米 (mm)或更小之非常小視場。例如，參考由warren Smith 所著且由光電工程國際學會（SPIE)出版社及麥格羅希爾 (McGraw HU1)國際出版公司所出版之”現代光學工程”第三 版第450頁。 應用於微影之液體浸沒也已經被提出許多年之久， 但是卻不見其被採用於生產中，這無疑是因爲實際的困難 1200pif.doc/008 1242691 所致。然而，當，，乾，，投影透鏡之數値孔徑(NAs)趨近h0之 理論極限時將強化上述理論之優點。例如，這些優點已經 在2002年4月由Burn J· Lin所著且出版於JM3 1(1) 7-12 之，，解析度、聚焦深度、以及浸沒微影之非傍軸 (nonparaxial)X/NA換算方程式之中的係數”當中予以曰兌 明。 對於微影之液體浸沒之實際問題的更多新近硏究也 已經變得更樂觀，例如，參考2002年10月由M. Switkes 及Μ· Rothschild所著且出版於JM3 1(3) 225-228之”藉由 液體浸沒增強157奈米(nm)微影之解析度”。然而，這些 論文當中無一談論光學設計的問題。 提出液體浸沒微影之早期論文包 M. Carter，A. Yen以及Η. I· Smith所著且出版於微電子工 程9, 31 (1989年）之”使用具有大於一之數値孔徑之透鏡之 光學投影微影”；於 1992 年由 H· Kawata，I. Matsumura，H. Yoshida以及K. Murata所著且出版於日本應用物理雜誌第 131部分之4174之”使用具有油浸透鏡之光學投影微影之 0.2微米（μιη)微小圖案之製造”；於1992年由G. Owen，R. F. W. Pease, D. A. Markle, A. Grenville, R. L. Hsieh, R. von Bimau以及Ν· I. Maluf所著且出版於真空科學技術雜誌之 B10-6, 3032之”1/S微米（μιη)光學微影”；以及於2001年 由Μ· Switkes及Μ· Rothschild所著且出版於真空科學技 術雜誌之B19-6, 2353之”157奈米(nm)之浸沒微影”。 最近的Switkes論文是最具意義的，其中提出使用水 作爲氟化氬（ArF)(或氟化氪（KrF))雷射光之浸沒液體，使 1200pif.doc/008 9 1242691 用過氟聚醚（Perfiu〇r〇p〇iyethers)作爲氟分子（F0雷射光之 浸沒液體，並且開始談論涉及掃描晶圓平台之實際問題。 另一個最近的論文已經開始談論微影所使用之較寬 廣視野之光學設計問題，部分地揭露具有大於ι·〇之數値 孔徑(NAs)之液體浸沒折光式微影投影透鏡設計：由Ulrich Wilhelm，Rostalski Hans-Juergen，Hudyma Russel Μ 所著且 出版於光電工程國際學會（SPIE)第4832冊[4832-18]之國 際光學設計會議（I〇DC)2002年6月之”深紫外光(DUV)微 影之折光式投影透鏡之發展”。 編號爲US 2001/0040722 A1之美國專利申請案說明 一種使用一個V型折疊鏡及兩個中間成像之折反射式 (catadioptric)設計。然而，這是一種特別爲光學檢驗而設 計之小視場系統（小於1毫米(mm))，並且不表示此種設計 可應用於微影所需之更大視場範圍與極小殘留像差及$ 真。 於2002年10月由Timothy A. Brunner等人所著且出 版於JM3 1(3) 188-196之“在Brewster角度之高數値孔徑 微影成像”，說明當”乾”投影透鏡之數値孔徑(NA)趨近i.〇 時以成像品質觀點來看之基本缺點。這些是關於因光阻介 面之菲涅耳（Fresnel)反射損耗而變差之向量成像衰減，其 在光阻劑內部更強烈地反射且失去可提供較佳成像品胃之_ 極化方向。這在對應於大約0.85之數値孔徑（NA)之 Brewster角度最爲強烈。 我們已經硏究液體浸沒折光式設計，並且已經發ί見 對於1·〇之數値孔徑(ΝΑ)及26毫米(mm)視場範圍而言最 1200pif.doc/008 10 1242691 大透鏡直徑必須在330毫米(mm)之等級，此爲可用高品質 石英之極限，並且超過氟化鈣之極限。當數値孔徑(NA)增 加時也會縮減光譜頻寬，對於”乾”折光式透鏡也有同樣的 情形。縮減視場範圍且增加放大率至超過4倍數（4X)將有 助於這些問題，但是這將使得”濕”微影工具不相容於現行 的”乾”系統。 已知”乾”折反射式設計具有較小的透鏡直徑及色差 (chromatic abeiraticms)。然而，除非添加液體至最終元件 與晶圓之間的空間否則無法將其轉換成液體浸沒式。這將 導致大量的球面像差，其必須在此設計之其他地方予以補 償。並且，若僅添加液體，則數値孔徑(NA)並未增加，這 是因爲數値孔徑(NA)之定義已經包括折射率。 將晶圓浸入液體是能將數値孔徑（NA)增加至等於液 體折射率(〜1.4)之理論上的最大値而非”乾”系統之1.0之必 要條件，但不是充分條件。就一固定放大率而言，傍軸 (paraxial)幾何光學理論（尤其是拉格朗治（Lagrange)不變量） 指出若要在晶圓上增加數値孔徑(NA)則必須相對應地增加 投影透鏡系統整條路徑上的數値孔徑(NA)。這將導致透鏡 直徑以及由比例D/R所定義之光學表面陡度之增加，其中 D是淨孔徑直徑而R是曲率半徑。同時，色差及高階 (high-order)像差也將隨著數値孔徑(NA)快速地增加。 因此，對於熟知此項光學設計之人士而言，能夠依 照浸沒液體折射率之比例增加”乾”投影透鏡之數値孔徑 (NA)，卻又不致於不切實際地增加透鏡大小和複雜度以及 令人難以接受地增加殘留像差顯然無法做到。 1200pif.doc/008 11 1242691 關於光學設計之教科書（例如由Wairen Smith所著且 由光電工程國際學會（SPIE)出版社及麥格羅希爾（McGraw Hill)國際出版公司所出版之”現代光學工程”第三版第449-450頁）說明曾經出現過在其最終元件上具有超半球面狀凸 表面（淨直徑/曲率半徑超過D/R=2之半球面狀）之浸入式顯 微接物鏡，而非具有與浸沒液體接觸之平坦表面。傳統上， 這種表面被設計成等光程的（aplanatic)，抑或接近等光程 的狀態。在等光程的狀態存在零球面像差、慧形像差(coma) 以及像散現象，並且透鏡元件內部的邊緣光線收斂角度比 入射在其上的邊緣光線收斂角度大了玻璃折射率之比例。 接近這種等光程的狀態最小化球面像差以及慧形像差，並 且是一種增加數値孔徑(NA)的簡單方式，其可使用於小視 場顯微鏡接物鏡，或例如編號爲US 2001/0040722之美國 專利申請案之先前技藝系統。 對於在更大視場範圍上需要更小像差之微影而言， 此種等光程的表面將提高上述視場上的高階像差變化，其 中包括歪曲球面像差（oblique spherical aberration)與慧形 像差。實際上通常使用這最終元件上的凸表面作爲代替， 其並非等光程的狀況，而是頗爲接近所謂的同軸或單心狀 況。在上述同軸情況下，最終元件內部的邊緣光線收斂角 度與入射在其上的邊緣光線收斂角度相同。此外存在零球 面像差及慧形像差’但更重要的是對於廣視場系統存在零 徑向歪曲球面像差。例如，參考於1959年7月由L Dyson 所著且出版於JOSA第49(7)冊第713頁之文章，或於1987 年由C. G. Wynne所著且出版於光學工程第26冊第4號之” 1200pif.doc/008 12 1242691 微影之單心式望遠鏡”。 於1955年由J. G. Baker所著且出版於天文學雜誌第 59冊第74-84頁之“折反射式折射望遠鏡”從正反兩面討論 一種根據 Schupmann(L. Schupmann，Die Medial-Fernrohre， Eine neue Konstruktion fur gr〇Pe astronomische Instrumente, Teubner，Leipzig，1899)所建議之觀念之望遠鏡。 發明內容 本發明之一目的爲提供一種可藉由在往成像視場之 光徑上提供具有高折射率之介質以及令人滿意地抑制光學 表面上的反射損耗而獲得大且有效的成像側數値孔徑之投 影光學系統。本發明之另一目的爲提供一種曝光裝置與一 種曝光方法，其具有大且有效的成像側數値孔徑並且能夠 經由具有高解析度之投影光學系統以高精確度來轉移及曝 光微小圖案。 根據本發明之第一觀點在此提供一種用以投影第一 平面之成像至第二平面上之投影光學系統，其中包括：一 邊界透鏡；以及至少一層在上述邊界透鏡與上述第二平面 之間的浸沒介質，其中具有一第一平面側光學表面之上述 邊界透鏡被製成對於經由上述邊界透鏡投影至上述第二平 面上的光而言入射前的邊緣光線收斂角度大於在上述邊界 透鏡內的邊緣光線收斂角度。 根據本發明之第二觀點在此提供一種用以投影第一 平面之成像至第二平面之投影光學系統，其中包括：一光 學系統；一邊界透鏡；以及至少一層在上述邊界透鏡與上 述第二平面之間的浸沒介質，其中來自上述第一平面之光 1200pif.doc/008 13 1242691 經由上述光學系統傳送’並以一預定邊緣光線收斂角度輸 出，而上述邊界透鏡是在用以接收上述光學系統所輸出之 光之位置，且被製成對於經由上述邊界透鏡投影至上述第 二平面上的光而言入射前的邊緣光線收斂角度大於在上述 邊界透鏡內的邊緣光線收斂角度° 上述光學系統（其表不上述光學投影系統之光學系 統，其中此光學系統包含於一光學投影系統）可能更包括 至少一個接近上述邊界透鏡且具有一非球面狀（aspheri c)光 學表面之正倍數（positive powered)透鏡元件。 或者，上述光學系統可能更包括一個接近上述邊界 透鏡且具有至少一非球面狀光學表面之第一正倍數透鏡元 件；以及一個在上述第一正倍數透鏡元件與上述邊界透鏡 之間且具有至少一非球面狀光學表面之第二正倍數透鏡元 件。 可能於上述光學系統之中，上述第一正倍數透鏡元 件具有大於26.1毫米(mm)且小於28.9毫米（mm)之軸厚 度’以及一個具有大於103毫米(mm)且小於114毫米(mm) 之軸曲率半徑之第一平面側表面；上述第二正倍數透鏡元 件具有大於26.5毫米(mm)且小於29.3毫米（mm)之軸厚 度’以及個具有大於83.2毫米（mm)且小於91.9毫米（mm) 之軸曲率半徑之第一平面側表面；並且上述邊界透鏡具有 大於41.6毫米(mm)且小於46·〇毫米（mm)之軸厚度，以及 —個具有大於56.9毫米(mm)且小於62.9毫米(mm)之軸曲 率半徑之第一平面側表面。 或者，上述光學系統可能包括一個接近上述邊界透 1200pif.doc/008 14 1242691 鏡且具有至少一非球面狀光學表面之第一正倍數透鏡兀 件；以及一個在上述第一正倍數透鏡元件與上述邊界透鏡 之間且具有至少一非球面狀光學表面之第二正倍數透鏡元 件，其中上述第一·正倍數透鏡兀件具有大於27.22笔;米（mm) 且小於27.77毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於107·6 毫米(mm)且小於109.8毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面 側表面；上述第二正倍數透鏡元件具有大於27·63毫米(mm) 且小於28.19毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於86·67 毫米(mm)且小於88.42毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面 側表面；並且上述邊界透鏡具有大於43·37毫米(mm)且小 於44·25毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於59.27毫 米(mm)且小於60.46毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面側 表面。 任何以上所定義之光學系統可能包括一個用以降低 球面像差之雙重高斯(double-Gauss)消像散器，其中包括： 一第三正倍數透鏡元件、一第一負倍數透鏡元件、一第二 負倍數透鏡元件以及一第四正倍數透鏡元件。 這光學系統之中，上述第三正倍數透鏡元件具有大 於43.9毫米(mm)且小於48.5毫米(mm)之軸厚度，以及一 個具有大於128毫米(mm)且小於141毫米(mm)之軸曲率 半徑之第一平面側表面；上述第一負倍數透鏡元件具有大 於11.9毫米（mm)且小於13.1毫米（mm)之軸厚度，以及一 個具有大於1540毫米(mm)且小於1710毫米(mm)之軸曲 率半徑之第一平面側表面；上述第二負倍數透鏡元件具有 大於11_9毫米（mm)且小於13·1毫米（mm)之軸厚度，以及 1200pif.doc/008 15 1242691 一個具有大於184毫米(mm)且小於204毫米(mm)之軸曲 率半徑之第一平面側表面；並且上述第四正倍數透鏡元件 具有大於30.6毫米(mm)且小於33.9毫米（mm)之軸厚度’ 以及一個具有大於189毫米(mm)且小於209毫米(mm)之 軸曲率半徑之第二平面側表面。 作爲前段所述之光學系統之替換’可能於上述光學 系統之中，上述第三正倍數透鏡元件具有大於45.71毫米 (mm)且小於46.63毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於 133.3毫米(mm)且小於136.0毫米(mm)之軸曲率半徑之第 一平面側表面；上述第一負倍數透鏡元件具有大於I2·% 毫米(mm)且小於12.63毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有 大於1608毫米(mm)且小於1641毫米(mm)之軸曲率半徑 之第一平面側表面；上述第二負倍數透鏡元件具有大於 12.38毫米(mm)且小於12.63毫米(mm)之軸厚度，以及一 個具有大於191.9毫米(mm)且小於195.8毫米(mm)之軸曲 率半徑之第一平面側表面；並且上述第四正倍數透鏡元件 具有大於31·91毫米(mm)且小於32.56毫米(mm)之軸厚 度，以及一個具有大於197.4毫米(mm)且小於201.3毫米 (mm)之軸曲率半徑之第二平面側表面。 如上述任何形式之光學系統可能包括一個包含一凹 鏡以及至少一負倍數Schupmann透鏡之折反射式消像散 器。 這光學系統之中，上述折反射式消像散器可能包括 兩個負倍數Schupmann透鏡。 任何上述光學系統可能被改爲使用紫外光。 1200pif.doc/008 16 1242691 上述光學系統可能包括一組大致上具有如第1表及 第2表所述之參數之光學元件。 上述光學系統可能包括一組具有大致上根據第1表 及第2表所述但是針對特定操作光波長調整以再度最佳化 之參數之光學元件。 根據本發明之第三觀點在此提供一種用以投影第一 平面之成像至第二平面上之方法，其中包括下列步驟：傳 送具有第一邊緣光線收斂角度之光至一邊界透鏡；經由上 述邊界透鏡傳送具有第二邊緣光線收斂角度之光；以及經 由一層浸沒液體傳送來自上述邊界透鏡之光至第二平面’ 其中第一邊緣光線收斂角度大於第二邊緣光線收斂角度。 上述方法可能包括下列步驟：經由至少一個接近上 述邊界透鏡且具有一非球面狀光學表面之正倍數透鏡元件 來傳送光。 或者，上述方法可能包括下列步驟··經由一個接近 上述邊界透鏡且具有至少一非球面狀光學表面之第一正倍 數透鏡元件來傳送光；以及經由一個位在上述第一正倍數 透鏡元件與上述邊界透鏡之間且具有至少一非球面狀光學 表面之第二正倍數透鏡元件來傳送光。這種方法可能包括 下列步驟：經由一個接近上述邊界透鏡且具有至少一非球 面狀光學表面之第一正倍數透鏡兀件來傳送光，經由一個 位在上述第一正倍數透鏡元件與上述邊界透鏡之間且具有 至少一非球面狀光學表面之第二正倍數透鏡元件來傳送 光；經由上述第一正倍數透鏡元件來傳送光，其具有大於 26.1毫米（mm)且小於28.9毫米(mm)之軸厚度’以及一個 1200pif.doc/008 17 1242691 具有大於103毫米(mm)且小於114毫米(mm)之軸曲率半 徑之第一平面側表面；經由上述第二正倍數透鏡元件來傳 送光，其具有大於26.5毫米(mm)且小於29.3毫米(mm)之 軸厚度，以及一個具有大於83.2毫米(mm)且小於91.9毫 米(mm)之軸曲率半徑之第一平面側表面；以及經由上述邊 界透鏡來傳送光，其具有大於41.6毫米（mm)且小於46.0 毫米（mm)之軸厚度，以及一個具有大於56.9毫米（mm)且 小於62.9毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面側表面。或 者，上述方法可能包括下列步驟：經由一個接近上述邊界 透鏡且具有至少一非球面狀光學表面之第一正倍數透鏡元 件來傳送光；經由一個位在上述第一正倍數透鏡元件與上 述邊界透鏡之間且具有至少一非球面狀光學表面之第二正 倍數透鏡元件來傳送光；經由上述第一正倍數透鏡元件來 傳送光，其具有大於27.22毫米(mm)且小於27.77毫米(mm) 之軸厚度，以及一個具有大於107.6毫米(mm)且小於109.8 毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面側表面；經由上述第二 正倍數透鏡元件來傳送光，其具有大於27.63毫米(mm)且 小於28.19毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於86.67 毫米(mm)且小於88.42毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面 側表面；以及經由上述邊界透鏡來傳送光，其具有大於 43.37毫米（mm)且小於44.25毫米(mm)之軸厚度，以及一 個具有大於59.27毫米(mm)且小於60.46毫米(mm)之軸曲 率半徑之第一平面側表面。 以上所定義之方法可能包括經由一個用以降低球面 像差之雙重高斯（double-Gauss)消像散器來傳送光之步驟， 1200pif.doc/008 18 1242691 此消像散器包括：一第三正倍數透鏡元件、一第一負倍數 透鏡元件、一第二負倍數透鏡元件以及一第四正倍數透鏡 元件。此種方法可能包括經由一個用以降低球面像差之雙 重高斯（double-Gauss)消像散器來傳送光之步驟，此消像散 器包括：一第三正倍數透鏡元件，其具有大於43.9毫米(mm) 且小於48.5毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於128 毫米（mm)且小於141毫米(mm)之軸曲率半徑之物件（〇bject) 側表面；一第一負倍數透鏡元件，其具有大於11.9毫米(mm) 且小於13·1毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於1540 毫米(mm)且小於1710毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面 側表面；一第二負倍數透鏡元件，其具有大於11.9毫米(mm) 且小於13.1毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大於184 毫米（mm)且小於204毫米(mm)之軸曲率半徑之第一平面 側表面；以及一第四正倍數透鏡元件，其具有大於30.6毫 米(mm)且小於33.9毫米(mm)之軸厚度，以及一個具有大 於189毫米(mm)且小於209毫米(mm)之軸曲率半徑之第 二平面側表面。或者，上述方法可能包括經由一個用以降 低球面像差之雙重高斯(double-Gauss)消像散器來傳送光之 步驟，此消像散器包括：一第三正倍數透鏡元件，其具有 大於45.71毫米(mm)且小於46.63毫米(mm)之軸厚度，以 及一個具有大於133.3毫米(mm)且小於136.0毫米(mm)之 軸曲率半徑之第一平面側表面；一第一負倍數透鏡元件， 其具有大於12·38毫米(mm)且小於12.63毫米(mm)之軸厚 度，以及一個具有大於1608毫米(mm)且小於1641毫米（mm) 之軸曲率半徑之第一平面側表面；一第二負倍數透鏡元 1200pif.doc/008 19 1242691 件，其具有大於12.38毫米(mm)且小於12.63毫米(mm)之 軸厚度，以及一個具有大於191.9毫米（mm)且小於195.8 毫米（mm)之軸曲率半徑之第一平面側表面；以及一第四正 倍數透鏡元件，其具有大於31.91毫米（mm)且小於32.56 毫米（mm)之軸厚度，以及一個具有大於197.4毫米(mm)且 小於201.3毫米(mm)之軸曲率半徑之第二平面側表面。 以上如本發明之第三觀點所述之任何方法可能包括 經由一個包含一凹鏡以及至少一負倍數Schupmann透鏡之 折反射式消像散器來傳送光之步驟，並且這方法可能包括 經由一個包含一凹鏡以及兩負倍數Schupmann透鏡之折反 射式消像散器來傳送光之步驟。 上述方法所使用之光可能是紫外光光束。 上述方法可能包括經由一組大致上具有如第1表及 第2表所述之光學特性之光學元件來傳送光之步驟。 上述方法可能包括經由一組大致上具有根據第1表 及第2表所述但是針對特定操作波長予以再度最佳化之光 學特性之光學元件來傳送光之步驟。 上述方法可能包括經由一組大致上具有根據第1表 及第2表所述但是針對特定操作波長及特定浸沒層厚度予 以再度最佳化之光學特性之光學元件來傳送光之步驟。 根據本發明之第四觀點在此提供一種用以投影第一 平面之成像至第二平面上之投影光學系統，其中包括一條 具有複數個透鏡之光徑，上述透鏡包括一個排列在最接近 上述第二平面之位置之邊界透鏡，其中上述邊界透鏡之第 一平面側表面具有一正折射倍數，並且對於上述光徑之中 1200pif.doc/008 20 1242691 具有折射率1之空氣而言，上述邊界透鏡與上述第二平面 之間的光徑充滿具有大於1 · 1之折射率之介質。 根據第四觀點之一較佳實施例，上述投影光學系統 滿足以下所表示之條件： 0.012 < Cb · D/NA < 0.475 其中Cb表示上述邊界透鏡在第一平面側之鏡面之曲 率；D表示光軸與有效成像形成區域最外面的點之間的距 離；以及NA表示在第二平面側的數値孔徑。於上述投影 光學系統之中，較佳情況爲可分離地排列至少一個大致上 不具有折射倍數之光學元件於上述邊界透鏡與上述第二平 面之間的光徑；並且上述邊界透鏡與上述光學元件之間的 光徑以及上述光學元件與上述第二平面之間的光徑充滿上 述介質。於此例中，上述大致上不具折射倍數之光學元件 具有可調整的姿勢。最好滿足條件|P · D|<1.0xl(l·4，其中 P表示上述大致上不具折射倍數之光學元件之折射倍數； 並且D表示光軸與有效成像形成區域最外面的點之間的距 離。 上述投影光學系統最好是一種包括至少一凹反射鏡 及一折射光學元件之反射/折射型光學系統。於此例中’ 上述投影光學系統最好具有一個偏離光軸之有效成像形成 區域，並且最好形成至少一個中間成像於上述投影光學系 統之光徑上。上述投影光學系統最好包括··一個用以形成 第一平面上的第一中間成像之第一成像形成光學系統；一 個具有至少一凹反射鏡且用以根據上述第一中間成像來形 成第二中間成像之第二成像形成光學系統；以及一個用以 1200pif.doc/008 21 1242691 根據第二中間成像之通量形成最終成像於第二平面上之第 三成像形成光學系統，其中第一偏轉鏡排列在第一成像形 成光學系統與第二成像形成光學系統之間的光徑上，第二 偏轉鏡排列在第二成像形成光學系統與第三成像形成光學 系統之間的光徑上，並且第一成像形成光學系統之光軸對 準第三成像形成光學系統之光軸。 第一平面側之數値孔徑最好是0.22或更大。通過上 述介質所發生之光量損耗最好是50%或更少。 本發明之第五觀點提供一種曝光裝置，其中包括一 個用以照明放置在第一平面上的光罩之照明系統；以及一 個用以形成上述光罩上所形成之圖案成像於放置在第二平 面上的感光基片之投影光學系統。 本發明之第六觀點提供一種曝光方法’其中包括下 列步驟：照明放置在第一平面上的光罩；以及經由上述投 影光學系統投影及曝光上述光罩上所形成之圖案成像於放 置在第二平面上的感光基片。 本發明之第七觀點提供一種用以轉移光罩上所形成 之圖案至感光基片上之曝光裝置’其中包括：一個用以照 明上述光罩上的指定照明區域之照明光學系統；以及一個 用以投影上述圖案之縮減成像於上述感光基片上的曝光區 域之投影光學系統，其中上述投影光學系統是一種包含一 個排列在最接近上述感光基片側之位置之邊界透鏡之反射 /折射型光學系統，上述曝光區域偏離上述反射/折射型投 影光學系統之光軸，且若假定上述投影光學系統之光徑之 中的空氣具有折射率1 ’則上述邊界透鏡與上述第二平面 1200pif.doc/008 22 1242691 之間的光徑充滿折射率大於Μ之介質。 於本發明之投影光學系統之部分觀點，藉由提供折 射率大於1.1之介質於排列在最接近成像側（第二平面側) 之位置之邊界透鏡之間的光徑可增加成像側數値孔徑 (NA)〇M. Switkes 與 Μ. Rothchild 於 2002 年 10 月版之 JM3 1(3)第225頁至第228頁所刊印之名稱爲”藉由液體浸沒提 高157奈米（nm)微影之解析度”之論文將過氟聚醚 (Florinat，美國Three-M公司對過氣聚醚所取之商業名稱) 與去離子水(deionized water)當作具有200奈米(nm)或更短 之波長λ之光束所使用之具有指定透射率之介質。 本發明之投影光學系統可降低光學表面上的反射損 耗，並且藉由提供正折射倍數給邊界透鏡在物件側（第一 平面側）的鏡面而最後確保大且有效的成像側數値孔徑。 於本發明之中，如以下所述，藉由在往成像視場之光徑上 提供具有高折射率之介質來抑制光學表面上的反射損耗至 令人滿意的水準’能夠獲得一種可保持大且有效的成像側 數値孔徑之投影光學系統。 最好滿足下列條件公式（1)。於此公式中，Cb表7^邊 界透鏡面對物件之鏡面之曲率；D表示光軸與有效成像形 成區域最外面的點之間的距離（假如是曝光裝置’則表不 光軸與有效曝光區域最外面的點之間的距離）；NA表示在 成像側(第二平面側）的數値孔徑。術語”有效成像形成區域” 與，，有效曝光區域”表示其像差已經予以充分地校正之成像 形成區域與曝光區域。 0.012 < Cb · D/NA < 0.475 (1) 1200pif.doc/008 23 1242691 因爲無法在整個有效成像形成區域（有效曝光區域）上 充分地完成像差校正，所以超過上述條件公式（1)之上限之 値並不適合。因爲無法達成充分地降低光學表面上的反射 損耗，導致較小的有效數値孔徑，最後導致較差的解析度， 所以低於上述條件公式（1)之下限之値並不適合。爲了進一 步降低反射損耗及吸收損耗並在整個有效成像形成區域 (有效曝光區域）上獲得高解析度，最好設定上述條件公式（1) 之上限爲0.400，且下限爲0.015。 如上所述，使用例如過氟聚醚（Flodnat)之氟基惰性 (inert)液體或例如去離子水之液體作爲置於邊界透鏡與成 像視場之間的高折射率介質，以便能夠確保所需之透射率 (以抑制光量損耗）。假如是曝光裝置，則液體可能因塗佈 在例如晶圓之基片上的光阻劑之污染而受損害。受污染的 液體可能污染邊界透鏡之成像側光學表面，導致邊界透鏡 及液體之透射率之減少。 因此，最好可分離地排列一個例如平行平板之光學 元件（通常是一個大致上不具折射倍數之光學元件）於邊界 透鏡與成像視場之間的光程。於投影光學系統之製造過 程，藉由有選擇地替換置於邊界透鏡與成像視場之間的光 學元件能夠調整彼茲弗（Petzval)總和並且校正成像平面之 曲率。 最好採用一種得以調整大致上不具有折射倍數之光 學元件之方向之組態。於此例中，透鏡離心率所造成之不 對稱像差能夠藉由將光學元件相對於光軸傾斜而予以校 正。大致上不具有折射倍數之光學元件最好滿足下列條件 1200pif.doc/008 24 1242691 公式（2): |P · D| < 1.0 X 10-4 (2) 於條件公式（2)，P表示一個大致上不具有折射倍數 之光學元件之折射倍數(=1/焦距）；且D表不光軸與有效 成像形成區域最外面的點之間的距離（假如是曝光裝置， 則表示光軸與有效曝光區域最外面的點之間的距離）。因 爲在藉由傾斜光學元件來校正不對稱像差時將導致其他像 差之重大變化，所以局於條件公式（2)之上限之値並不適 合。 上述投影光學系統最好包括一個具有至少一凹反射 鏡及一折射光學元件(透鏡組件）之反射/折射型光學系統。 這種組態可獲得一種具有大的有效成像形成區域（有效曝 光區域）以及大的成像側數値孔徑(NA)之投影光學系統。 一般而言，假如折射型投影光學系統單獨包含折射光學元 件，則爲了校正視場曲率必須藉由在具有較小數値孔徑之 物件側（靠近物件表面）交替地排列正透鏡群與負透鏡群， 使得彼茲弗（Petzval)總和儘可能接近〇。 然而，對於一個具有大的成像側數値孔徑之光學系 統，其物件側的數値孔徑也大。因此當校正彼茲弗（Petzval) 總和至0時難以在整個有效成像形成區域（有效曝光區域） 上令人滿意地校正球面像差或慧形像差。於本例中，因爲 物件側數値孔徑變小，所以藉由將放大率從1:4改變至例 如1:5或1:6之較高放大率’能夠達成彼茲弗（Petzval)總 和之校正。然而，當嚐試在曝光裝置中確保較寬廣的有效 曝光區域時，實作上將遭遇需要極大光罩之困難。 1200pif.doc/008 25 1242691 於一個具有至少一凹反射鏡及一折射光學系統之反 射/折射型投影光學系統之中，對照之下，雖然具有正折 射倍數，但是上述凹反射鏡對於彼茲弗（Petzval)總和之貢 獻類似於負透鏡。透過凹反射鏡與正透鏡之組合可輕易地 校正彼茲弗（Petzval)總和。結果，藉由上述反射/折射型光 學系統組態與液體浸沒光學系統組態之組合，能夠獲得一 種具有大的成像側數値孔徑及寬廣的有效成像形成區域 (有效曝光區域）之投影光學系統，其中一種具有高折射率 之液體(介質)置於由成像平面開始之光徑上。 於上述反射/折射型光學系統，有一問題爲如何分開 指向凹反射鏡之光束與凹反射鏡所反射之返回光束。對於 具有大的成像側數値孔徑之投影光學系統，增加光學元件 之有效直徑（採用較大的光學元件）是不可避免的。因此， 對於使用具有透射反射表面之稜鏡型分光鏡(beam splitter) 之反射/折射型光學系統，所遭遇的困難爲難以製造較大 尺寸的稜鏡型分光鏡。上述投影光學系統最好具有一種組 態，其中此系統擁有偏離光軸之有效成像形成區域，並且 有至少一中間成像形成於其光徑中。對於此種組態，藉由 排列一個用以分開靠近上述中間成像形成位置之光徑之平 反射鏡，能夠輕易地分開指向凹反射鏡之光束與凹反射鏡 所反射之返回光束。 此外，上述組態最好使得上述投影光學系統包括： 一個用以形成物件表面（第一平面）上的第一中間成像之第 一成像形成光學系統；一個具有至少一凹反射鏡且用以根 據上述第一中間成像之通量來形成第二中間成像之第二成 1200pif.doc/008 26 1242691 像形成光學系統；以及一個用以根據上述第二中間成像之 通量形成最終成像於成像視場（第二平面）上之第三成像形 成光學系統’其中第一偏轉鏡排列在上述第一成像形成光 學系統與上述第二成像形成光學系統之間的光徑上，第二 偏轉鏡排列在上述第二成像形成光學系統與上述第三成像 开夕成光學系統之間的光徑上，並且上述第一成像形成光學 系統之光軸對準上述第三成像形成光學系統之光軸。對於 此種組態’甚至對於具有大的成像側數値孔徑之投影光學 系統’能夠輕易地分開指向凹反射鏡之光束與凹反射鏡所 反射之返回光束。因爲上述第一成像形成光學系統與上述 第三成像形成光學系統同軸，所以也能夠比較簡易地完成 光學系統之組裝或調整。 如上所述，具備例如1:5或1:6之高放大率之投影光 學系統導致較大尺寸之光罩而不利於曝光裝置之應用。因 此，物件側數値孔徑最好是0.22或更大，以便在適當的放 大率下獲得高解析度。此外，通過位在邊界透鏡與成像視 場之間的介質所造成的光量損耗最好是50%或更少。若未 能滿足此種組態需求，則上述介質所吸收之光將產生熱， 並且在上述介質之折射率波動之效應下成像形成容易惡 化。 爲了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能 更明顯易懂，下文特舉其較佳實施例’並配合所附圖式’ 作詳細說明如下： 實施方式 第1圖是爲了比較的目的而繪示之折反射式”乾”投影 1200pif.doc/008 27 1242691 系統，其揭露於EP1 191378A1。這種”乾”投影系統包括共 同構成第一視場透鏡群G1之第一組視場透鏡元件L11至 L13、幫助校正像差之凹凸（meniscus)消像散器L14至L17、 以及正倍數組透鏡元件L18至L20 ;分光裝置FM(1，2); 包括兩個Schupmann透鏡L21、L22以及提供像差校正功 能之凹鏡CM之Mangin鏡排列G2。上述系統也包括共同 構成第二視場透鏡群G3之正倍數組透鏡元件L31至L33、 負倍數透鏡元件L34、正倍數組透鏡元件L35及L39、校 正像差之負倍數消像散器L40、以及正倍數透鏡元件L41。 光從光罩R經由第一視場透鏡群G1傳送，然後經由分光 鏡FM(1，2)至Mangin鏡排列G2，最後經由分光鏡FM(1，2) 及第二視場透鏡群G3。藉由這種排列成像可從光罩R以 負放大率傳送至晶圓W以便可控制地曝光晶圓上的光阻 劑。 第2圖及第3圖與第1表及第2表繪示本發明之一 詳細實施例。來自物件平面0P之光通過平面窗E201、第 一正倍數群視場透鏡元件E202及E203、用以降低球面像 差之消像散器E204至E208、第二正倍數群視場透鏡元件 E209至E21卜分光鏡E212及E218、包括兩個Schupmann 透鏡E213及E214和凹鏡E215之折反射式消像散器、分 光鏡E212及E218第二次、第三正倍數群視場透鏡元件 E219至E221、用以降低球面像差之雙重高斯（double-Gauss) 消像散器E222至E225、第四正倍數群視場透鏡元件E226 至E232、邊界透鏡E233、一層浸沒液體IL，並且到達成 像平面IP。 1200pif.doc/008 28 1242691 上述第四正倍數群視場透鏡元件包括第一正倍數透 鏡元件E231以及第二正倍數透鏡元件E232。上述雙重高 斯（double-Gauss)消像散器包括第三正倍數透鏡元件 E222、第一負倍數透鏡元件E223、第二負倍數透鏡元件 E224以及第四正倍數透鏡元件E225。 第1表及第2表提供光學元件E210至E233之曲率 半徑及光學表面之間的軸距之較佳値。如熟悉此項技藝人 士所了解，可能將所有第1表及第2表所提供之參數由其 指定値予以增減百分之一來設計可運作系統，並且經由適 當的修正甚至可達到增減百分之五。例如當以157奈米(nm) 操作時，將提供大於56.9毫米(mm)且小於62.9毫米(mm) 之曲率半徑給表面S263,或較佳情況爲大於59.27毫米(mm) 且小於60.46毫米(mm)，或最佳情況爲59.8643毫米(mm)。 若改變操作波長，則光學元件E202至E233之彎曲表面之 曲率半徑値以及光學元件E202至E211、E213至E215、 以及E219至E233之厚度與間距値必然會改變。 因此，透鏡元件E222至E225與E231至E233之厚 度，和光學表面 S240、S242、S244、S247、S259、S261 以及S263之曲率半徑可能具有下列之値： 第一正倍數透鏡元件E231具有大於26.1毫米(mm) 且小於28.9毫米（mm)之軸厚度，而物件側表面S259具有 大於103毫米（mm)且小於114毫米(mm)之軸曲率半徑； 第二正倍數透鏡元件E232具有大於26.5毫米(mm) 且小於29.3毫米（mm)之軸厚度，而物件側表面S261具有 大於83.2毫米（mm)且小於91.9毫米（mm)之軸曲率半徑； 1200pif.doc/008 29 1242691 邊界透鏡E233具有大於41.6毫米（mm)且小於46·〇 毫米（mm)之軸厚度，而物件側表面S263具有大於56.9毫 米(mm)且小於62.9毫米(mm)之軸曲率半徑； 第三正倍數透鏡元件E222具有大於43.9毫米（mm) 且小於48.5毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S240具有 大於128毫米(mm)且小於141毫米(mm)之軸曲率半徑； 第一負倍數透鏡元件E223具有大於11.9毫米(mm) 且小於13.1毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S242具有 大於1540毫米(mm)且小於1710毫米(mm)之軸曲率半徑； 第二負倍數透鏡元件E224具有大於11.9毫米(mm) 且小於13.1毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S244具有 大於184毫米(mm)且小於204毫米(mm)之軸曲率半徑； 第四正倍數透鏡元件E225具有大於30.6毫米(mtn) 且小於33.9毫米(mm)之軸厚度，而成像側表面S247具有 大於189毫米(mm)且小於209毫米(mm)之軸曲率半徑。 較佳情況爲上述投影光學系統之參數値範圍是在表 列指定値增減百分之一之狹小範圍內。 因此，當以157奈米(nm)之波長操作時，透鏡元件E222 至E225與E231至E233之厚度，和光學表面S240' S242、 S244、S247、S259、S261以及S263之曲率半徑可能氧有 下列之値： 第一正倍數透鏡元件E231具有大於27.22毫米 且小於27.77毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S259 ^ 有大於107.6毫米(mm)且小於109.8毫米(mm)之軸曲率米 徑； 1200pif.doc/008 30 1242691 第二正倍數透鏡元件E232具有大於27.63毫米(mm) 且小於28.19毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S261具 有大於86.67毫米(mm)且小於88.42毫米(mm)之軸曲率半 徑； 邊界透鏡E233具有大於43.37毫米（mm)且小於44.25 毫米（mm)之軸厚度，而物件側表面S263具有大於59.27 毫米(mm)且小於60.46毫米(mm)之軸曲率半徑； 第三正倍數透鏡元件E222具有大於45.71毫米(mm) 且小於46.63毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S240具 有大於133.3毫米(mm)且小於136.0毫米(mm)之軸曲率半 徑； 第一負倍數透鏡元件E223具有大於12.38毫米(mm) 且小於12.63毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S242具 有大於1608毫米(mm)且小於1641毫米(mm)之軸曲率半 徑； 第二負倍數透鏡元件E224具有大於12.38毫米(mm) 且小於12.63毫米(mm)之軸厚度，而物件側表面S244具 有大於191.9毫米(mm)且小於195.8毫米(mm)之軸曲率半 徑； 第四正倍數透鏡元件E225具有大於31.91毫米(mm) 且小於32.56毫米(mm)之軸厚度，而成像側表面S247具 有大於197.4毫米(mm)且小於201.3毫米(mm)之軸曲率半 徑。 較佳情況爲光學元件E201至E233之表面之曲率半 徑値，以及光學元件E201至E233之厚度具有根據第1表 1200pif.doc/008 31 1242691 及第2表之値。 有一重要特性爲在邊界透鏡E233之成像側表面S264 與成像平面IP之間存在著液體（不同於玻璃），其中兩者 可能是如第4圖所示之平面（無窮大曲率半徑）。應注意的 是可能使用不同於水之液體（例如過氟聚醚）於部分實施 例，術語”液體”之使用是指包括任何不同於玻璃之流體介 質，其具有大致上大於1之折射率。適合的液體包括水（可 能已經去離子及/或脫氧）以及過氟聚醚。 本發明之此實施例相較於將晶圓浸入氣體之第1圖 之乾微影投影系統提供已改善的解析度。將晶圓浸入液體 能夠降低入射在光阻劑之光之速度及波長達到大約1.4之 係數，而不會改變光源之波長。其因此讓數値孔徑(NA)明 顯地大於1.0，藉以避免若晶圓浸入折射率接近1.0之氣 體則將發生在最終透鏡表面之光的全內部反射。 所繪示之實施例提供數値孔徑(NA)1.2之特定”濕”折 反射式光學設計，高於例如第1圖之數値孔徑(ΝΑ)0·85之” 乾”式設計大約1.4倍係數。。 於本系統，液體浸沒之理論優點是藉由一種折反射 式大視場深紫外光微影投影光學設計來實現，其數値孔徑 (ΝΑ)增加至超過空氣之理論極限1.0,但是未使透鏡直徑 或表面曲率增加至超過實際製造極限，並且也未降低視場 大小或光源之光譜頻寬，而這卻可能發生在先前技藝折光 式設計。上述數値孔徑(ΝΑ)1·2之”濕”折反射式設計具有 可比擬數値孔徑(ΝΑ)0·85之”乾”折反射式設計之軌跡長度 (光罩-晶圓距離），以及相同的26毫米（mm)x5毫米(mm)瞬 1200pif.doc/008 32 1242691 間晶圓視場大小與較小的透鏡直徑增幅，而當覆蓋相同的 掃描視場在晶圓上時，這將最小化微影掃描工具p設計所 需之改變。 因爲對於視場曲率t父正並不需要大間距的倉及正倍 數透鏡兀件，所以折反射式設計比較好（雖然並非必要）。 相反地，藉由正倍數凹鏡（第2圖與第1表及第2表之元 件E215)使視場變平。接近此鏡之負倍數透鏡元件（所謂 Schupmann透鏡，第2圖與第1表及第2表之元件E213 及E214)提供進一步的視場曲率校正及充分的消色差 (achromatization)給要增加至超過1·〇之數値孔徑(Na)而不 需要第二種折射材料或降低光譜頻寬。這允許針對只使用 石英透鏡元件、無氟化鈣元件、以及作爲浸沒介質（第2 圖與第1表及第2表之IL)之大約1毫米(mm)厚度去離子 水之現有的〇_4皮米（pm)頻寬窄線氣化氨（ArF)準分子 (excimer)雷射來最佳化上述設計。 其將直接再度最佳化所揭露之設計以使用於窄線氟 化氪（KrF)雷射。上述設計槪念也可能應用於一種只使用 具有例如〇·1毫米(mm)厚度之過氟聚醚浸沒液體層之氟化 耗透鏡兀件之氟分子(F2)準分子雷射。 已經有許多種先前技藝”乾”折反射式設計被設計及發 表。然而，這發明最接近於（但不侷限於）所謂的”V型”折 反射式光學設計形式，其在兩個中間成像之間使用V型折 疊鏡。這種形式具有較小透鏡直徑之優點與類似於折光式 透鏡之機械組裝。然而應注意的是有V型折疊鏡之替代 品，例如具有相同效果之立體分光鏡。 1200pif.doc/008 33 1242691 爲了有效地操作最終透鏡元件表面與晶圓之間的液 體浸沒，因此這最終光學表面最好是平面表面（第2圖及 第4圖與第1表及第2表之表面S264)。因爲對於晶圓空 間之遠心系統而言主光線將以零入射角度進入液體，所以 這促進在晶圓掃描期間的液體動力學，最小化液體內氣泡 形成之可能性，並且最小化與液體折射率及色散 (dispersion)(橫向色差（lateral color))有關之放大率改變之 敏感度。 於傳統的液體浸沒顯微接物鏡，最終透鏡元件與液 體之間的折射率差導致球面像差，其藉由使用液體之最小 可能厚度以及尋求一種折射率符合儘可能接近上述透鏡元 件折射率之液體而予以最小化。在深紫外光微影的情況 下，將基於其他理由來選擇液體厚度，例如光學透射，和 液體動力學以及在晶圓掃描與步進期間的機械考慮。這種 設計並未被液體厚度之選擇或折射率所約束。目前，假定 液體厚度爲1毫米(mm)，但是可能針對不同的厚度或液體 折射率輕易地再度最佳化上述光學設計。當球面像差在大 視場範圍上是固定的，並且藉由至少一非球面狀表面能夠 輕易地在上述系統之瞳孔（pupil)表面予以校正時，具備與 液體相鄰之平面狀最終透鏡表面將再度促進這種情況。 於本發明之中，既非等光程的情況亦非同軸的情況 被使用於與晶圓相鄰之最終元件，亦即邊界透鏡（第2圖 及第4圖之元件E233上的表面S263)。於本例中，在元件 E233內部之邊緣光線收斂角度稍微小於進入元件E233之 前的（如第5圖及第6圖所示）。這種特性具有三個優點： 1200pif.doc/008 34 1242691 a.能夠限定此平面之d/R(淨直徑/曲率半徑）爲小於 1.5，這是在大型高品質光學元件之一般光學拋光技術之範 圍內。 b·可輕易地在此系統當中包括幾個非球面狀表面之 其他元件校正所導致之球面像差，這有利於校正在微影所 使用之廣視場上快速變化之高階像差，例如歪曲球面像 差、慧形像差、像散現象以及失真。這種策略對於具有兩 個中間成像之長型複雜系統特別有效，例如V型折反射式 設計。 c·在晶圓表面上沒有如同發生在精準同軸表面之聚 焦鬼影（ghost image)。 傳統顯微接物鏡在最後一個元件之前也使用至少一 元件，其具有等光程表面及同軸表面之組合。本發明之較 佳實施例在最後一個元件之前使用至少兩個正凹凸元件 (第2圖及第3圖與第1表及第2表之元件E231及E232) 作爲替代，其表面既非精準同軸亦非等光程，以避免接近 或超過臨界角度之極端曲率及極端入射角度。 這些表面當中至少一個可能是非球面狀，以便執行 類似的像差校正功能至較低數値孔徑(NA)”乾”式設計之中 那些可利用相鄰元件之間的空氣空間（例如第2圖之元件 E230與E231之間的空氣空間）達成的部分。 當例如第1圖之設計當中”乾”式數値孔徑（NA)0·85 被增加至，，濕，，式數値孔徑(NA)1.2時最後三個正元件之較 高光學倍數將最小化此系統其餘部分所需之透鏡元件尺寸 增幅。這是非常有利的，因爲不然的話透鏡將會大於利用 1200pif.doc/008 35 1242691 現有科技所能輕易製造的尺寸，並且將因此特別地昂貴。 上述最後三個正元件之較高光學倍數也讓瞳孔（孔徑， aperture stop)位置比例如第1圖之典型”乾”式設計更接近 晶圓。 已知折反射式”乾”微影投影系統之共同特性爲瞳孔與 晶圓之間的負倍數元件。這種用以校正像差之特性之缺點 爲對於”濕”折反射式光學投影系統而言，主要正倍數透鏡 因而將必須較大。本應用之新排列之優點爲其不需要此種 負倍數透鏡，並且這進一步最小化主要正倍數透鏡之透鏡 直徑以及光徑之長度。可藉由一個接近瞳孔之非球面狀表 面來代替執行”乾”式設計當中負透鏡元件(例如第1圖之元 件L38)之像差校正。 第2圖之負倍數透鏡群元件E222至E225是一種用 以降低球面像差之雙重高斯(double-Gauss)消像散器。其有 助於整個設計之視場曲率及橫向色差校正，同時最小化較 高階慧形像差及歪曲球面像差，不然的話他們在數値孔徑 (ΝΛ)1·2時的値將大於他們在’’乾”式設計當中數値孔徑 (ΝΑ)0.85(第1圖）時的値。這種特性之優點爲在數値孔徑 (ΝΑ)1.2時容許比原本可能狀況更寬廣之視野。 如第5圖及第6圖所示，能夠看出投射至邊界透鏡 Ε233之光錐之邊緣光線角度L在進入邊界透鏡Ε233時減 少〇 第5圖及第6圖繪示一實施例，其中可看出在進入 邊界透鏡Ε233之前的邊緣光線MR之幾何焦點F是位於 此邊界透鏡之兩個光學表面S263與S264之間，並且也在 1200pif.doc/008 36 1242691 此邊界透鏡之曲率中心cc與此邊界透鏡之光學表面S263 之間。 從第ό圖也可看出，邊界透鏡E233之折射率典型上 可能不等於（且實際上將高於）此層浸沒液體IL之折射率， 當由邊界透鏡Ε233行進至浸沒液體層尙未撞擊成像平面 IP之前邊緣光線之角度s可能增加。 應注意的是術語，，物件平面，，、”成像平面”、”瞳孔平 面，，以及，，平面鏡，，並未侷限於平面表面或平面數學表面’ 而也可能是彎曲的物理或數學表面。也應注意的是第1圖 至第6圖之插圖並未按比例，並且分光鏡E212、E218可 能是一個具有由此通過之兩光徑之單一元件。 第1表之非球面狀表面A(l)至A(12)是由方程式(3) 所定義： Z = (CURV)Y2/{l + [l-(l+K)(CURV)2Y2]i/2} + (A)Y4 + (B)Y6 + (C)Y8 + (D)Yi〇 + (E)Yi2 + (F)Ym + (G)Y“ + (H)Y18 + (J)Y20 (3) CURV是頂點曲率半徑之倒數値，而CURV(Curv)、 A、B、C、D、E、F、G、H以及J之値列表於第2表。 於第1表，半徑之正負號表示曲率之方向，CC表示 凹表面而CX表示凸表面。於第1表之實施例，透鏡元件 E202 至 E211、E213 至 E217、E219 至 E228 以及 E229 至 E233之任一個之最大直徑只有242.8毫米（mm)。 1200pif.doc/008 37 1242691 第1表 元件 曲率半徑 至下一表面之軸距 後 前 後 前 E201 無窮大 無窮大 8.0000 1.0000 E202 296.2214 CX -960.8207 CX 29.0933 1.0000 E203 29.3195 CX 219.1233 CC 31.5402 69.4729 E204 105.2542 CX 433.274 A(l) 30.2818 1.1583 E205 77.5810 CX 85.0063 CC 35.9523 30.5076 E206 >101.0777 CC -109.0575 CX 50.0000 22.2382 E207 -86.9124 CC -277.5585 CX 17.0119 14.1315 E208 -313.0101 CC -121.4285 CX 47.1365 1.0000 E209 244.5825 A(2) -150.1716 CX 43.8716 1.0000 E210 287.8659 CX -1006.7736 CX 33.3703 3.9387 E211 232.1539 CX 3443.7633 A(3) 26.1499 64.9981 E212 無窮大 -248.6029 E213 99.3337 A(4) 760.1855 CX -12.5000 -41.6713 E214 1 12.9332 CC 210.0532 CX -12.5000 -23.5805 E215 150.9146 CC 23.5805 E216 210.0532 CX 112.9332 CC 12.5000 41.6713 E217 760.1855 CX 99.3337 A(5) 12.5000 248.6029 E218 無窮大 -64.0489 E219 3037.9516 CC 252.1281 CX -26.2012 -1.0000 E220 -422.2688 CX 878.8560 CX -28.0789 >1.0000 E221 -197.8858 CX -1895.1 173 CC -36.9167 -1.0000 E222 -134.6900 CX 221.3134 A(6) -46.1691 -18.4179 E223 -1624.3296 CX 89.3372 A(7) -12.5000 -44.5981 E224 193.8597 CC 211.4093 A(8) -12.5000 -14.8193 E225 -1550.8977 CX 199.3485 CX -32.2367 -85.9268 E226 1142.6351 A(9) 305.6765 CX -26.7479 -1.0002 E227 -341.9216 CX -5217.2118 CC -30.8753 -1.0000 E228 -274.1211 CX 3414.1345 A(10) -33.1045 -9.8682 AS 無窮大 5.3722 E229 -337.4484 CX -6051.4400 CC -40.2177 -1.0007 E230 -286.9832 CX .47776.7480 CC -29.3234 -1.0000 E231 -108.7000 CX 152.1155 A(ll) -27.4984 -1.0000 E232 -87.5448 CX 167.7647 A(12) -27.9141 -1.0000 E233 -59.8643 CX 無窮大 -43.8105 IL 無窮大 無窮大 -1.0000 1200pif.doc/008 38 1242691 第2表 K A B C D 非球面 Curv E F G H J 〇.〇〇〇〇〇〇 1.35800E-07 4.43804E-13 5.17522E-16 -2.13416E-20 A(l) 0.00230801 1.24264E-23 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 -2.93564E-09 3.96730E-13 -3.34166E-17 -3.22241 E-22 A(2) -0.00408861 5.62462E-26 -1.64835E-30 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 2.58800E-08 -1.30225E-14 -1.33600E-17 7.99491 E-22 A(3) 0.00029038 -2.36540E-26 4.15511E-31 0.00000E+00 0.00000E+00 O.OOOOOE+OO 〇.〇〇〇〇〇〇 -7.39601 E-08 -3.15605E-12 -2.13807E-16 -1.63643 E-20 A(4) 0.01006708 -2.27561 E-26 -3.78485E-28 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 -7.39601 E-08 -3.15605E-12 -2.13807E-16 -1.63643E-20 A(5) 0.01006708 -2.27561 E-26 -3.78485E-28 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 4.41668E-09 -5.79647E-13 -2.25277E-17 6.73716E-22 A(6) -0.00451848 -1.21801E-25 -1.34613E-30 0.00000E+00 0.00000E+00 O.OOOOOE+OO 〇.〇〇〇〇〇〇 -6.93411 E-08 -3.30971E-12 -3.11788E-16 -2.65850E-20 A⑺ -0.01119354 -2.48878E-24 -1.79947E-28 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 -4.72629E-08 6.08755E-12 -1.63469E-16 -2.65475E-20 A(8) >0.00473016 1.16802E-24 -3.23662E-29 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 1.10141E-08 -5.01692E-13 -2.00493E-17 -8.25872E-22 A(9) 0.00087517 3.68761 E-26 2.41555E-31 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 -6.20015E-09 -1.26050E-13 -3.59314E-17 1.65781E-21 A(l〇) -0.00029290 -3.84229E-26 2.58938E-31 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 3.58357E-08 -7.83628E-12 7.6948 IE-16 -7.68364E-20 A(ll) -0.00657395 9.31381E-25 5.59854E-28 0.00000E+00 0.00000E+00 0_00000E+00 〇.〇〇〇〇〇〇 -1.91466E-07 4.589321 E-12 1.26164E-15 4.61975E-19 A(12) -0.00596073 -6.00362E-23 -8.48073E-28 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 39 1200pif.doc/008 1242691 第7圖簡略地繪示本發明之曝光裝置之組態。於第7 圖中，設定Z軸平行於投影光學系統PL之參考光軸AX ; 設定Y軸平行於第7圖之紙面，且在一個垂直於參考軸AX 之平面之內；並且設定X軸垂直於第7圖之紙面。 第7圖所示之曝光裝置具有氟化氬（ArF)準分子雷射 源（振盪中心波長：193.306奈米（nm)，使用於第二及第四 實施例）或氟分子(F2)雷射源（振盪中心波長：157.63 1奈米 (nm)，使用於第三實施例)作爲光源1〇〇，用以供應紫外線 範圍之照明光。光源100所發射之光經由照明光學系統IL 疊加地照明其上具有預定圖案之光罩R。光源100與照明 光學系統IL之間的光徑利用一外殼（未顯示)予以密封，並 且由光源100至照明光學系統IL當中最接近光罩之光學 元件之空間被替換成例如氦或氮之惰性氣體（其爲一種具 有低曝光吸收率之氣體），或大致上保持真空狀態。 光罩R經由光罩保持器RH保持平行於光罩平台上的 XY平面。要轉移之圖案已經形成於光罩R之上。在整個 圖案區域之X方向上有一長邊且在整個圖案區域之Y方 向上有一短邊之矩形（槽狀）圖案區域將予以照明。光罩平 台RS在一個未顯示之驅動系統的作用下沿著光罩表面（亦 即上述XY平面）二維地活動。一個使用光罩活動鏡RM之 干擾儀RIF測量位置座標，並且控制位置。 來自光罩R上所形成之圖案之光經由投影光學系統 PL在作爲感光基片之晶圓W上形成光罩圖案成像。晶圓 W經由晶圓保持器工作台WT保持平行於晶圓平台WS上 的XY平面。爲了對應於光罩R上的矩形照明區域，因此 1200pif.doc/008 40 1242691 形成圖案成像於晶圓w上的一個在x方向上有一長邊且 在γ方向上有一短邊之矩形曝光區域。晶圓平台WS在一 個未顯示之驅動系統的作用下沿著晶圓表面（亦即上述XY 平面）二維地活動。一個使用晶圓活動鏡WM之干擾儀WIF 測量位置座標，並且控制位置。 第8圖繪示本發明之第二及第三實施例當中晶圓上 所形成之矩形有效曝光區域與參考光軸之間的位置關係。 於本發明之第二及第三實施例，如第8圖所示，具有半徑 B之圓形區域（成像圓）IF圍繞作爲中心之參考光軸AX， 具有預定大小之矩形有效曝光區域ER被設定在一個於Y 方向偏離上述參考軸達A距離之位置。有效曝光區域ER 具有X方向長度LX及Y方向長度LY。 換言之，於第二及第三實施例，設定具有預定大小 之矩形有效曝光區域ER在一個於Y方向與參考光軸AX 相隔偏軸量A之位置，並且調節圓形成像圓IF之半徑b 以便完全包絡有效曝光區域ER並以參考光軸AX作爲其 中心。爲了對此予以響應，因此在光罩R上，一個具有對 應於有效曝光區域ER之大小及形狀之矩形照明區域（亦即 有效照明區域）形成於一個在Y方向上離參考光軸AX相 當於偏軸量A之距離之位置。 第9圖繪示本發明之第四實施例當中晶圓上所形成 之矩形有效曝光區域與參考光軸之間的位置關係。於本發 明之第四實施例，如第9圖所示，具有半徑B之圓形區域 (成像圓）IF圍繞作爲中心之參考光軸AX，於X方向以長 薄形狀延伸之矩形有效曝光區域ER被設定爲以上述參考 1200pif.doc/008 41 1242691 光軸作爲中心。有效曝光區域ER具有X方向長度LX及 Y方向長度LY。因此，雖然並未繪示，但是爲了對此予 以響應，所以一個具有相當於有效曝光區域ER之大小及 形狀且圍繞參考光軸AX作爲其中心之矩形照明區域形成 於光罩R之上。 對於形成投影光學系統PL之光學元件，本實施例之 曝光裝置具有一種組態，其中投影光學系統PL的內部於 排列在最接近光罩之位置之光學元件（第四實施例之透鏡 L11)與排列在最接近晶圓W之位置之邊界透鏡Lb之間保 持不透氣狀態。投影光學系統PL當中的氣體被替換成例 如氦或氮之惰性氣體，或大致上保持真空狀態。光罩R、 光罩平台RS以及類似物品排列在照明光學系統IL與投影 光學系統PL之間的狹窄光徑上。一個密封光罩R、光罩 平台RS以及類似物品之外殼（未顯示）的內部充滿上述例 如氮或氦之惰性氣體，或其內部大致上維持真空狀態。 第10圖簡略地繪示上述實施例當中邊界透鏡與晶圓 之間的組態。於個別實施例，排列在投影光學系統PL中 最接近晶圓之位置之邊界透鏡Lb具有朝向光罩之凸表面 (第一鏡面）。換言之，邊界透鏡Lb在光罩側之鏡面Sb具 有正折射倍數。平行平板Lp可分離地插入邊界透鏡Lb與 晶圓W之間的光徑。邊界透鏡Lb與平行平板Lp之間的 光徑以及平行平板Lp與晶圓W之間的光徑充滿折射率大 於1.1之介質Lm。第二及第四實施例使用去離子水，而 第三實施例使用例如過氟聚醚（Florinat)之氟基惰性液體介 質Lm 〇 1200pif.doc/008 42 1242691 當相對於投影光學系統PL來移動晶圓w時，於— 個根據用以完成掃描及曝光之步進掃描程序之曝光裝置之 中’爲了在掃描曝光之從頭到尾整個期間繼續以液體介質 Lm充塡投影光學系統PL之邊界透鏡Lb與晶圓W之間的 光徑，因此可應用例如一種揭露於編號爲WO99/49504之 國際專利申請案之技術，或一種揭露於編號爲10-303114 之曰本待審專利申請案之技術。 上述編號爲WO99/49504之國際專利申請案所揭露之 技術包括下列步驟：由液體供給裝置經供給管線及排出噴 嘴以一種溫度已調整至指定準位之液體(介質Lm)來充塡邊 界透鏡Lb與晶圓W之間的光徑；以及藉上述液體供給裝 置經收集管線及吸入噴嘴從晶圓W收集上述液體。調整 所供應液體之數量及所收集液體之數量以響應晶圓W相 對於投影光學系統PL之移動速度。 另一方面，上述編號爲10-303114之日本待審專利申 請案所揭露之技術包括下列步驟··使用成爲容器之晶圓保 持器工作台WT以便容納液體(介質Lm);以及藉由在（上 述液體之）內底部中央抽真空來定位及保持晶圓W。採用 一種組態使得投影光學系統之殼體管道尖端浸入上述液體 並且邊界透鏡Lb在晶圓端之光學鏡面到達液面。 將大致上不會吸收曝光之空氣置於由光源100至晶 圓W之整個光徑上。如上所述，投影光學系統PL所調節 之光罩R上的照明區域與晶圓W上的曝光區域(亦即有效 曝光區域ER)都是在Y方向上具有短邊之矩形。因此，當 利用一驅動系統及一干擾儀（RIF，WIF)來執行光罩R及晶 1200pif.doc/008 43 1242691 圓w之位置控制時，藉由於上述矩形曝光區域及照明區 域之短邊方向上同步地移動（掃描）光罩平台RS及晶圓平 台WS(亦即光罩R及晶圓W)，能夠掃描及曝光光罩圖案 在晶圓W上的一個寬度等於上述曝光區域之長邊且長度 相當於晶圓W之掃描量(移動量）之區域。 於上述實施例，非球面狀表面是以下列方程式（4)(相 當於使用不同符號之方程式（3))來表示’其中假定y是垂 直於光軸之方向上的高度，z是在光軸方向上位於非球面 頂點之接觸平面與位於高度y之非球面位置之間的距離（下 垂量），r是頂點曲率半徑，κ是錐形係數，以及Cn是η維 非球面係數。於上述實施例，非球面狀透鏡表面以*標記 於其表面編號之右邊。 z = (y2/r)/{l + [l-(l+K) · y2/r2] 1/2} + C4 · y4 + C6 · y6 +
Cs · y8 + Ci〇 · y10 + C12 · y12 + Cm · y14 + Ci6 · y16 + Ci8 · y18 + C20 · y20 (4) 第11圖繪示本發明之第二實施例之投影光學系統之 透鏡組態。於第二實施例，投影光學系統PL包括：用以 形成排列在物件平面（平面1)上的光罩之圖案之第一中間 成像之折射型第一成像形成光學系統G1 ;用以形成第二 中間成像（第二中間成像是上述光罩圖案之二次成像）且包 括凹反射鏡CM之第二成像形成光學系統G2 ;以及根據 來自第二中間成像之光形成上述光罩圖案之最終成像（上 述光罩圖案之縮減成像）於排列在成像視場（平面2)上的晶 圓W之折射型第三成像形成光學系統G3。 用以偏轉由第一成像形成光學系統G1往第二成像形 1200pif.doc/008 44 1242691 成光學系統G2之光之第一光徑彎曲鏡Ml排列在第一成 像形成光學系統G1與第二成像形成光學系統G2之間的 光徑上第一中間成像之形成位置附近。用以偏轉由第二成 像形成光學系統G2往第三成像形成光學系統G3之光之 第二光徑彎曲鏡M2排列在第二成像形成光學系統G2與 第三成像形成光學系統G3之間的光徑上第二中間成像之 形成位置附近。 第一成像形成光學系統G1具有直線延伸的光軸 AX1。第三成像形成光學系統G3具有直線延伸的光軸 AX3。設定光軸AX1及光軸AX3以便對準作爲共同單一 光軸之參考光軸AX。參考光軸AX位於重力方向（亦即垂 直方向）。結果，光罩R與晶圓W沿著垂直於重力方向之 平面彼此平行地排列著，亦即沿著水平平面。此外，所有 形成第一成像形成光學系統G1之透鏡以及所有形成第三 成像形成光學系統G3之透鏡都沿著水平平面排列在參考 光軸AX上。 另一方面，第二成像形成光學系統G2也具有直線延 伸的光軸AX2，並且設定此光軸AX2以便垂直於參考光 軸AX。第一光徑彎曲鏡Ml與第二光徑彎曲鏡M2都具有 平反射鏡面，並且整合成有如具有兩個反射鏡面之單一光 學元件（單一光徑彎曲鏡）。設定這兩個反射鏡面之交叉線 (嚴格來說是其虛擬延伸表面之交叉線）以便將第一成像形 成光學系統G1之AX1、第二成像形成光學系統G2之 AX2、以及第三成像形成光學系統G3之Αχ3交叉於一點。 於第二實施例，使用氟化氬（ArF)準分子雷射源作爲 1200pif.doc/008 45 1242691 光源100。使用石英（Si〇2)於所有形成投影光學系統PL之 折射光學元件（透鏡組件）以及平行平板Lp。上述作爲曝光 光線之氟化氧（ArF)準分子雷射光束具有193.306奈米(nm) 之振盪中心波長，並且石英對於此中心波長具有1.5603261 之折射率。使用對於上述曝光光線具有1.47之折射率之去 離子水作爲位於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的介質Lm。 於第二實施例之投影光學系統PL之中，第一成像形 成光學系統G1從光罩側開始依序包括：其凸鏡面指向光 罩之正凹凸透鏡L11 ;其非球面狀凸表面或鏡面指向晶圓 之雙凸透鏡L12 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L13 ; 其凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L14;其凹表面指向光罩 之負凹凸透鏡L15;其凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L16 ; 其非球面狀凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L17 ;其凹鏡面 指向光罩之正凹凸透鏡L18 ;雙凸透鏡L19 ;以及其非球 面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡L110。 第二成像形成光學系統G2從光罩側(亦即從入射側） 開始沿著光的前進路徑依序包括：其非球面狀凹旨自 光罩之負凹凸透鏡L21 ;其凹表面指向光罩之負凹凸透鏡 L22 ;以及凹反射鏡CM。 第三成像形成光學系統G3從光罩側開始在光的前進 方向上依序包括：其凹表面指向光罩之正凹凸透纟竟L31 ; 雙凸透鏡L32;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡 L33 ;雙凸透鏡L34 ;其非球面狀凹表面指向光罩之正凹 凸透鏡L35 ;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡 L36 ;孔徑AS ;雙凸透鏡L37 ;其凹表面指向光罩之負凹 1200pif.doc/008 46 1242691 凸透鏡L38 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L310 ;其非 球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡L311 ;其凸鏡面指 向光罩之正凹凸透鏡L3 12 ;以及其平表面指向晶圓之平 凸透鏡L313(邊界透鏡Lb)。 平行平板Lp排列在作爲邊界透鏡Lb之平凸透鏡L3 13 與晶圓W之間的光徑上。邊界透鏡Lb與平行平板Lp之 間的光徑，以及平行平板Lp與晶圓W之間的光徑充滿一 種包括去離子水之介質Lm。 下列第3表及第4表繪示第11圖之第二實施例之投 影光學系統PL的各種參數。於第3表，λ表示曝光光線之 中心波長；β表示投影放大率（所有系統之成像形成放大 率）；ΝΑ表示在成像側（晶圓側）的數値孔徑；Β表示晶圓 W上的成像圓IF之半徑；Α表示有效曝光區域ER之偏軸 量；LX表示有效曝光區域ER在X方向上的大小(長邊大 小）；LY表示有效曝光區域ER在Y方向上的大小（短邊大 小）。 表面編號表示從光罩側開始依照光的前進方向由作 爲物件表面（平面1)之光罩表面往作爲成像視場（平面2)之 晶圓表面之序列；r表示上述表面之曲率半徑(假如是非球 面狀鏡面則表示頂點曲率半徑，單位爲毫米）；d表示上述 表面在軸上的間隔，亦即表面間隔（毫米）；ED表示每一表 面之有效直徑（毫米）；η表示相對於中心波長之折射率。 每次反射發生時表面間隔d將改變正負號。在第一 光徑彎曲鏡Ml之反射表面至凹反射鏡CM之光徑上以及 在第二光徑彎曲鏡M2之反射表面至成像視場之光徑上表 1200pif.doc/008 47 1242691 面間隔之正負號爲負。在其他光徑上，上述正負號爲正。 對於第一成像形成光學系統G1，指向光罩之凸表面之曲 率半徑具有正號，而凹表面之曲率半徑具有負號。另一方 面，對於第三成像形成光學系統G3，指向光罩之曲率半 徑具有正號，而凸表面之曲率半徑具有負號。對於第二成 像形成光學系統G2，指向光罩（亦即在入射側）之凹表面之 曲率半徑具有正號，而凸表面之曲率半徑具有負號。第3 表及第4表之符號也使用於接下來的第5表及第6表。 下列參數値應用於第3表及第4表： λ = 193.306 奈米(nm) β = -1/4 ΝΑ = 1.0 D = B = 15 毫米(mm) A = 3 毫米（mm) LX = 26 毫米(mm) LY = 4.4 毫米(mm)
Cb = 0.01095(毫米 VUmm)] P = 0(毫米）-i(mm)_i Cb.D/NA = 0·164 |P-D| = 0 1200pif.doc/008 48 1242691 扁號 1 r(mm) d(mm) η 108.2689 501 244.17278 32.6883 ~~1.5603261 (Lit) 5ΤΠ 1243 1.0855 40.5868 503 218.00254 43.8864 1.5603261~~ (L12) 504^ -901.16882 1 505 95.35438 40.6221 1.5603261 (L13) 506 255.04609 43.5025 507 -357.02117 25.9377 1.5603261 (L14) 508 -305.85533 29.8146 509 -123.85265 28.7005 1.5603261 (L15) 510 -2549.65778 4.178 511 -591.66174 23.2188 1.5603261 (L16) 512 -399.04534 8.7209 513^ -231.3931 20.2346 1.5603261 (L17) 514 -148.33833 17.4652 515 -354.63058 50 1.5603261 (L18) 516 -136.53902 1 5 17 581 1.09639 34.5332 1.5603261 (L19) 518 -219.00801 1 519 208.57104 29.3963 1.5603261 (L110) 520^ 18419.59845 90.9569 521 00 -244.3047 (Ml) 522^ 13 1.03687 -18.0014 1.5603261 (L21) 523 ；3ϋ5·47877 -26.1693 524 100.48802 -16.0009 1.5603261 (L22) 525 385.87639 -26.7822 526 149.24479 26.7822 (CM) 527 385.87639 16.0009 1.5603261 (L22) 528 100.48802 26.1693 529 305 18.0014 1.5603261 ΓΓ7Τ1 530$ 131.03687 244.3047 531 00 -64.0489 (M2) 532 529.91 109 -39.4419 1.5603261 (L31) 533 219.30879 -26.0915 534 -1009.84284 -33.6721 1.5603261 (L32) 535 345.39448 -1 536 -176.43124 -49.9914 1.5603261 (L33) 537^ -663.25312 -119.1058 538 205.20912 -14.0042 1.5603261 (L34) 539 -198.561 -115.18iy 540^ 1437.46317 -"-49.995 8~~ 1.5603261 (L35) 541 188.22741 -15.3421 542 -212.79097 -49.9776 1.5603261 (L36) 543^ -1223.58584 -25.593 544 00 -1.0003 (AS) 545 -15481.75066 -23.7U99 1.5603261 (L3?) $46 362.44209 -12.9484 547 209.8877 -14.0041 1.5603261 (L38) 548 345.U3468 -1.0007 549 -11942.14877 -29.1119 1.5603261 (L39) 550 278.1043 -1 551 -157.59127 -26.2942 1.5603261 (L310) 552 -333.08397 -1 5Τ3 -127.00506 -33.438 1.5603261 (L311) 554^ -354.79236 -1.0073 555 -1 19.95893 -27.9U94 1.5603261 (L312) 556 -139.80778 -1 557 -9 1.35661 -34.5243 1.5603261 (L313:Lb) 558 00 -1 1.47 (Lm) 559 00 -4 1.5603261 (Lp) 560 00 -5 1.47 (Lm) 晶_
1200pif.doc/008 49 1242691 第4表 --- 一 非球面 K C 1 2 C4 C 1 4 ^6 c8 Ci〇 4 0 6.02784xl〇-26 3.88992χ1〇-8 0 -7.82619χ1〇-13 5.12223χ1〇-17 -2.73274χ1〇-21 13 0 -1.04055 xl〇-24 -6.25952χ1〇-8 3.26369χ1〇-29 5.48030χ10-13 -3.31838χ1〇"16 1.38375χ1〇-20 ---- 20 0 -1.24577xl〇-26 1·72798χ1〇-8 6.24349x10'31 -1.61452χ1〇-13 -4.93244χ1〇-19 1.04591 χ1〇-22 22 及 30 0 -5.01578xl〇-25 -8.82578χ1〇-8 2.58145χ1〇-29 -2.18452χ1〇-12 -8.66533χ1〇-17 -3.62594x10_21 37 0 4.71865χ10·28 -7.06709χ10-9 -1.92011χ10-31 2.17699χ10·13 4.99998χ10·18 9.16340x10'23 40 0 0 5.99640x10'8 0 -2.38721χ1〇-13 -2.67049x1 Ο·18 8.91192x1 Ο·22 43 0 -2.95585xl〇-26 -1.17799x1 Ο·8 0 -5.24366χ1〇·13 -2.67126χ1〇-17 1.52192χ1〇-21 54 0 -6.31540x10'25 -5.15363χ1〇-9 -1.49243χ1〇-29 -2·43381χ10·12 6.03374χ10-17 2.56676χ1〇-21
第12圖繪示橫向像差(lateral aberration)。於像差圖 中，Y表示成像高度。第12圖所使用之符號也應用於接 下來的第14圖與弟16圖。由％ 12圖所不之像差圖可淸 楚得知，於第二實施例中，當利用氟化氬（ArF)準分子雷 射光束確保非常大的成像側數値孔徑(NA=1.0)時，能夠在 整個有效曝光區域上令人滿意地校正像差。 50 1200pif.doc/008 1242691 第13圖繪示本發明之第三實施例之投影光學系統之 透鏡組態。第三實施例之投影光學系統PL是一種基本上 具有與第二實施例相同組態之反射/折射型光學系統。然 而，不同於第二實施例，於第三實施例之中使用氟分子(F2) 雷射源作爲光源100。使用氟化鈣（CaF〇於所有形成投影 光學系統PL之折射光學元件（透鏡組件）以及平行平板 Lp。作爲曝光光線之氟分子（F2)雷射光束具有157.631奈 米(nm)之振盪中心波長，並且對於此中心波長，氟化鈣具 有1.5592267之折射率。使用一種對於上述曝光光線具有 1·36之折射率之氟基惰性液體作爲邊界透鏡Lb與晶圓W 之間的介質Lm。 於第三實施例之投影光學系統PL之中，第一成像形 成光學系統G1從光罩側開始依序包括：其凸表面指向光 罩之正凹凸透鏡L11 ;其非球面狀凸表面指向晶圓之雙凸 透鏡L12 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L13 ;其凹表 面指向光罩之正凹凸透鏡L14 ;其凹表面指向光罩之負凹 凸透鏡L15 ;其凹表面指向光罩之負凹凸透鏡L16 ;其非 球面狀凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L17;其凹表面指向 光罩之正凹凸透鏡L18 ;雙凸透鏡L19 ;以及其非球面狀 表面指向晶圓之雙凸透鏡L110。 第二成像形成光學系統G2從光罩側(亦即從入射側) 開始沿著光的前進路徑依序包括：其非球面狀凹表面指向 光罩之負凹凸透鏡L21 ;其凹表面指向光罩之負凹凸透鏡 L22 ;以及凹反射鏡CM。 第三成像形成光學系統G3從光罩側開始沿著光的前 1200pif.doc/008 51 1242691 進路徑依序包括：其凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L31 ; 雙凸透鏡L32;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡 L33 ;雙凸透鏡L34 ;其非球面狀凹表面指向光罩之正凹 凸透鏡L35 ;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡 L36 ;孔徑AS ;雙凸透鏡L37 ;其凹表面指向光罩之負凹 凸透鏡L38 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L310 ;其非 球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡L311 ;其凸表面指 向光罩之正凹凸透鏡L312 ;以及其平表面指向晶圓之平 凸透鏡L313(邊界透鏡Lb)。 平行平板Lp排列在作爲邊界透鏡Lb之平凸透鏡L3 13 與晶圓W之間的光徑上。邊界透鏡Lb與平行平板Lp之 間的光徑，以及平行平板Lp與晶圓W之間的光徑充滿一 種包括氟基惰性液體之介質Lm。於第三實施例之中，較 大的光量損耗發生於通過上述包括氟基惰性液體之介質 Lm，平行平板Lp與晶圓W之間的距離（亦即工作距離)被 設定爲一個明顯小於第一實施例之値。下列第5表及第6 表繪不第二實施例之投影光學系統P L之各種爹數。下列 參數値應用於第5表及第6表： λ = 157.631 奈米(nm) β = -1/4 ΝΑ = 1.0 D = B = 15 毫米(mm) A = 3 毫米(mm) LX = 26 毫米（mm) LY = 4.4 毫米(mm) 1200pif.doc/008 52 1242691
Cb = 0.01087(毫米 VKmm)-P = 〇(毫米）-1(mm)_l Cb-D/NA = 0.163 |P.D| = 0 1200pif.doc/008 53 1242691 表面_號 r(mm) d(mm) η ΨΜ 101.913 501 225.91 181 34.4965 1.5592267 (L11) 502 1436.06203 33.7438 503 201.91225 -49.2729— 1.5592267 (L12) 504^ -841.64457 1 505 96.6787 38.2983 1.5592267 (L13) 506 257.84523 43.1608 507 -380.28084 27.546 1.5592267 (L14) 508 -312.16425 30.1639 509 -124.06734 28.9267 1.5592267 (L⑸ 510 -557.96151 3.8304 511 -366.97659 22.7734 1.5592267 (L16) 512 -456.35163 12.9347 5135^ -254.00244 19.0622 1.5592267 (L17) 514 -156.7197 14.5386 515 -336.79481 46.8839 1.5592267 (L18) 516 -133.2981 2.8796 517 2442.55879 49.687 1.5592267 (L19) 518 -237.47884 1.195 519 210.34651 30.7754 1.5592267 (L11ϋ) 520^ -18494.54411 86.6055 521 00 -256.5916 ΓΜΤ1 522^ ί 37.75129 -18 1.5592267 (L21) 523 355.77715 ~~-27.9942- 524 100.61796 -16 1.5592267 (L22) 525 376.58992 -26.125 526 150.70332 26.125 (CM) 527 376.58992 16 1.5592267 (L22) 528 100.61796 —27.9942-- 529 355.77715 18 1.5592267 (L21) 530^ 137.75129 ~256.5916 531 00 -64.0489 (M2) 532 529.4817 -37.2168 1.5592267 (L31) 533 217.84933 -45.5764 534 -906.17992 -39.8472 1.5592267 (L32) 5Τ3 390.17706 -1 536 -175.866 -49.6987 1.5592267 (L33) 537^ -666.25803 -123.631 538 193.90829 -14.451 1.5592267 (L34) 539 -194.01757 -115.5693 540^ 1756.45056 -49.9992 ~1.5592267 (L35) 541 192.14442 -16.6644 542 -212.68601 -46.8499 1.5592267 (L36) 543^ -1313.55988 -26.5088 544 00 -1 (AS) 545 -46713.1214 -22.7123 1.5592267 (L37) 546 380.61069 -13.0721 547 213.48092 -14.0147 1.5592267 (L38) 548 358.25443 -1 549 -3283.23016 -29.4719 1.5592267 (L39) 550 287.34852 -1 551 -177.16315 -23.5067 1.5592267 (L310) 552 -351.98397 -1 553 -121.82696 -35.6149 1.5592267 (L311) 554^ -392.8455 -1 555 -117.938 -28.2524 1.5592267 (L312) 556 -138.49028 -1 557 -91.96471 -39.69 1.5592267 (L3 13:Lb) 558 00 -1 1.36 (JLm) 559 00 -4 1.5592267 (Lp) 560 00 -1 1.36 (Lm) ^Ί1
1200pif.doc/008 54 1242691 第6表 非球面 K c12 C4 C 1 4 c6 c8 Ci 〇 4 0 8.18197xl〇-26 -4.99618χ1〇-8 0 -7.39398χ1〇-13 6.1673〇χ1〇-17 -3.94177χ1〇-21 13 0 -5.93253xl〇-25 -6.25952χ1〇-8 1.35088χ1〇-29 1.42305χ10-12 -2.81530χ10-16 1.39566x1 Ο·20 20 0 -1.38926χ1〇-26 1.68383χ1〇-8 5.21818χ1〇·31 -1.06688χ1〇-13 -2.92682χ10·18 2.12089χ10-22 22 及 30 0 -7.40500χ10-26 -8.30158χ10-δ -9.34635χ1〇-30 -1.66607χ10-12 -6.51740χ10'17 -4.60984χ1〇-21 37 0 -5.40821χ10-29 -5.68895χ1〇-9 -2.41357χ1〇-31 2.19286χ1〇-13 5.12916χ1〇·18 6.51778χ1〇-23 40 0 0 5.94153χ1〇-8 0 -2.72431χ10'13 -3.72411χ1〇-18 8.85563χ1〇-22 43 0 -3.00290χ10-26 -1.10623x1 Ο·8 0 -5.34092χ10·13 -2.58209χ10-17 1.51679χ1〇-21 54 0 -7.25627χ1〇-25 -5.82309χ10-9 2.57401χ10-29 -2.25140χ10-12 6.80911χ10-17 3.12945χ1〇-21
第14圖繪示第三實施例之橫向像差。由第14圖所 示之像差圖可淸楚得知，於第三實施例中，當保持非常大 的成像側數値孔徑(NA=1.0)時，能夠在整個有效曝光區域 上令人滿意地校正像差。 第15圖繪示本發明之第四實施例之投影光學系統之 透鏡組態。投影光學系統PL是一種折射型光學系統，不 55 1200pif.doc/008 1242691 同於第一、第二以及第三實施例。然而，於第四實施例， 如同於第二實施例，使用氟化氬（ArF)準分子雷射源作爲 光源100，並且使用相對於上述曝光光線具有1.47之折射 率之去離子水作爲置於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的介質 Lm 〇 於第四實施例，使用石英（Si〇2)或氟化鈣（CaF2)於形 成投影光學系統PL之折射光學元件（透鏡組件）以及平行 平板 Lp。尤其，透鏡 L13、L17、L18、L114、L115、L122 以及L123(Lb)是由氟化鈣所製成，而其他透鏡與平行平板 Lp是由石英所製成。上述作爲曝光光線之氟化氬(ArF)準 分子雷射光束具有193.306奈米(nm)之振盪中心波長。對 於此中心波長石英具有1.5603261之折射率，且氟化鈣具 有1.5014548之折射率。 第四實施例之投影光學系統PL從光罩側開始依序包 括：其非球面狀凹表面指向晶圓之雙凹透鏡L11 ;其凹表 面指向光罩之負凹凸透鏡L12 ;其凹表面指向光罩之正凹 凸透鏡L13 ;其非球面狀凹表面指向光罩之正凹凸透鏡 L14 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L16 ;其凸表面指 向光罩之正凹凸透鏡L17;其凸表面指向光罩之正凹凸透 鏡L18 ;其凸表面指向光罩之負凹凸透鏡L19 ;其非球面 狀凹表面指向光罩之雙凹透鏡L110 ;其非球面狀凹表面 指向晶圓之雙凹透鏡L111 ;其非球面狀凹表面指向晶圓之 雙凹透鏡L112 ;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透 鏡L113 ;雙凸透鏡L114 ;雙凸透鏡L115 ;其凸表面指向 光罩之負凹凸透鏡L116 ;孔徑AS ;雙凹透鏡L117 ;其凹 1200pif.doc/008 56 1242691 表面指向光罩之正凹凸透鏡L118;雙凸透鏡U19 ;其凸 表面指向光罩之正凹凸透鏡L120 ;其非球面狀凹表面指 向晶圓之正凹凸透鏡L121 ;其凸表面指向光罩之正凹凸 透鏡L122 ;以及其凸表面指向光罩之負凹凸透鏡L123(邊 界透鏡Lb)。 平行平板Lp排列在作爲邊界透鏡Lb之負凹凸透鏡 L123與晶圓W之間的光徑上。邊界透鏡Lb與平行平板Lp 之間的光徑，以及平行平板Lp與晶圓W之間的光徑充滿 一種包括去離子水之介質Lm。 下列第7表及第8表繪不第四實施例之投影光學系 統PL之參數。於第7表及第8表，λ表示曝光光線之中心 波長；β表示投影放大率(整個系統之成像形成放大率）；ΝΑ 表示在成像側（晶圓側）的數値孔徑；Β表示晶圓W上的成 像圓之半徑；LX表示有效曝光區域ER在X方向上的大 小(長邊大小）；LY表示有效曝光區域ER在Υ方向上的大 小(短邊大小）。 表面編號表示從光罩側開始依照光的前進方向由作 爲物件表面（平面1)之光罩表面往作爲成像視場(平面2)之 晶圓表面之表面序列；r表示每一表面之曲率半徑(假如是 非球面狀表面則表不頂點曲率半徑，單位爲毫米）；d表示 每一表面在軸上的間隔，亦即表面間隔（毫米）；ED表示每 一表面之有效直徑(毫米）；η表示對於中心波長之折射率。 在此假定指向光罩之凸表面之曲率半徑是正的，而凹表面 則具有負曲率半徑。下列參數値應用於第7表及第8表： λ = 193.306 奈米（nm) 1200pif.doc/008 57 1242691 β = -1/4 ΝΑ - 0.9 D = Β = 12 毫米(mm) LX = 22 毫米（mm) LY = 9 毫米（mm)
Cb = 0.002(毫米 P 二 0(毫米 Cb-D/NA = 0.0267 |P-D| = 0 58 1200pif.doc/008 1242691 表面編號 r(mm) d(mm) η rmWm 55.85 15 501 -2ίΤ3.36467 22.0016 1.5603261 (Lll) 502^ 216.83131 37.6588 503 -99 35.9329 1.5603261 (L12) 504 -530.65397 1 505 -2085.24301 49.6884 1.5014548 (L13) 506 -211.94203 1 507^ -1300.49159 51 1.5603261 (L14) 508 -228.7234 1 509 449.54298 42.9915 1.5603261 (L15) 510 -31743139.73 4.4564 511 286.16093 46.424 1.5603261 (L16) 512 700 27.3629 513 2ϋϋ 44.5225 1.5014548 (L17) 514 835.17809 1 5 15 176.47U58 44.0153 1.5014548 (L18) 5 16 4997.43477 1 517 1190.04003 14.0931 1.5603261 (L19) 518 1 17.90394 42.896 5ΤζΡ -174.99987 14 1.5603261 (LI 10) 520 122.55049 22.0064 521 -9702.06368 10 1.5603261 (Llll) 522^ 501·ϋ497 22.5348 523 -150 15.2478 1.5603261 (LI 12) 524ψ 545.44066 5.0208 525 670.66815 37.0463 1.5603261 (LI 13) 526^ 1258.71661 9.9406 527 5070.2394 51.1959 1.5014548 (L114) 528 -161.64547 1 529 827.78244 41.9662 1.5014548 (LI 15) 530 -354.18335 2.2506 531 4796.10166 21.3348 1.5603261 (LI 16) 532 2003.44485 100.6473 533 〇〇 19.4869 (AS) 534 -1507.37025 26.9184 1.5003261 (Lll?) 535 1249.53353 17.3121 536 -3874.77086 48.5508 1.5603261 (LI 18) 537 -333.94853 1 538 1503.93894 41.7658 1.5603261 (L119) 539 -563.59244 1 540 186 57.7875 1.5603261 (L120) 541 997.61736 1 542 158.43716 36.373 1 1.5603261 (L121) 543^ 202.36197 1 544 120 48.8077 1.5014548 (L122) 545 244.45698 7.8937 546 500 45.5175 1.5U14548 (L123:Lb) 547 100.78932 4.5 1.47 (Lm) 548 00 4 1.5603261 (Lp) 549 00 9 1.47 (Lm) 550 551 -177.16315 -23.5067 1.5592267 (L310) 552 -351.98397 -1 553 -121.82696 -35.6149 1.5592267 (L311) 554^ -392.8455 -1 555 -117.938 -28.2524 1.5592267 (L312) 556 -138.49028 -1 557 -91.96471 -39.69 1.5592267 (L3l3:Lb) 558 00 -1 1.36 (Lm) 559 00 -4 1.5592267 (Lp) 560 00 -1 1.36 (Lm) 晶_ 59 1200pif.doc/008 1242691 第8表 非球面 K C12 C4 C14 c6 c8 Ci〇 2 0 -2.03062xl〇-24 -1.49703x10'7 5.69043 χΙΟ·29 6.71854χ10'12 -3.64562χ1〇-16 4.13593χ10·20 7 0 1.74725xl〇-28 -1.18880x10'8 -4.32881χ1〇-32 1.02901x1ο-13 -7.54528χ10'19 5.83141χ1〇-23 19 0 3.26842xl〇-24 -7.74045x10"8 -3.56309χ10-28 1.56057Χ10-11 -1·10312χ10-15 3.62488χ1〇-20 22 0 -4.51996xl〇-24 -1.04821χ10-7 4.81943χ10·28 8.80831χ10-12 3.69747χ10·17 -2.96855x10'20 24 0 -8.61747χ10_25 1.27905χ10-8 -7.01397χ10-29 7.05643χ10-13 -4.87282x10'16 4.68907x10'20 26 0 -4.70258χ10·25 7.26173χ1〇-8 1·17373χ10·29 -3.04123χ1〇-12 -2.32724χ10'17 8.20189χ10·21 43 0 3.04007x10'27 -1.90186χ1〇-8 4.59309x1 Ο·31 -8.61256χ1〇-14 1.45348χ1〇-17 4.84634x1 Ο·24 第16圖繪示第四實施例之橫向像差。由第16圖所 示之像差圖可淸楚得知，於第四實施例，當利用氟化氬(ArF) 準分子雷射光束於上述折射型投影光學系統之中維持較大 的成像側數値孔徑(ΝΑ=0.9)時，能夠在整個有效曝光區域 上令人滿意地校正像差。 因此，於第二實施例，對於具有193.306奈米(nm)波 長之截化氯（ArF)準分子雷射光束能夠確保1. 〇之1¾成像側 數値孔徑，並且在晶圓W上一個半徑爲15毫米（mm)之成 60 1200pif.doc/008 1242691 像圓內維持一個具有26毫米(mm)x4.4毫米(mm)大小之矩 形有效曝先區域（固疋的曝光區域）’以作爲一*個已經充分 地校正各種像差之區域。例如，能夠在26毫米（mm)x33 毫米（mm)矩形曝光區域內以高解析度掃描及曝光電路圖 案。 於第三實施例，對於具有157.631奈米(nm)波長之氟 分子（F2)雷射光束能夠確保1.0之高成像側數値孔徑，並 且在晶圓W上一個半徑爲15毫米(mm)之成像圓內維持一 個具有26毫米(mm)x4.4毫米(mm)大小之矩形有效曝光區 域（固定的曝光區域），以作爲一個已經充分地校正各種像 差之區域。例如，能夠在26毫米(mm)x33毫米(mm)矩形 曝光區域內以高解析度掃描及曝光電路圖案。 於第四實施例，對於具有193.306奈米(nm)波長之氟 化氬(ArF)準分子雷射光束能夠確保0.9之高成像側數値孔 徑，並且在晶圓W上一個半徑爲12毫米(mm)之成像圓內 維持一個具有22毫米(mm)x9毫米(mm)大小之矩形有效曝 光區域（固定的曝光區域），以作爲一個已經充分地校正各 種像差之區域。例如，能夠在22毫米(mm)x33毫米(mm) 矩形曝光區域內以高解析度掃描及曝光電路圖案。 同時，於第二實施例，所有透鏡組件都是由石英所 製成，藉由利用氟化鈣製成小直徑透鏡能夠避免因石英成 型而導致成像形成功能惡化之風險，曝光能量聚集於此種 透鏡（例如排列在晶圓W附近之邊界透鏡Lb或透鏡 L312)。 最好限制有關第三成像透鏡群之放大率之條件，此 1200pif.doc/008 61 1242691 條件表示式能夠予以限制如下： 0.75 < MA/MG3 < 1·1 (5) 最好是 〇·8 < MA/MG3 < 1·〇5 其中ΜΑ表示整個光學系統之放大率，而MG3表示 第三成像透鏡系統G3之放大率。 當進入用以分開光徑之平面鏡之光之數値孔徑（NA) 變大時，將難以分開光徑，以致於必須加大光軸與曝光區 域之間的距離。爲了確保足夠的曝光區域，因此上述光學 系統將不可避免地變大。縱使在成像側預期有大的數値孔 徑(NA)，然而藉由滿足有關第三成像透鏡群之放大率之條 件表示式，將緩和關於進入上述平面鏡之數値孔徑之增 幅，使得光徑分開更加容易。因此，確保在成像側有大的 數値孔徑（NA)，並且能夠獲得良好的光學效能而不致使光 學系統變大。 爲了使數値孔徑（NA)變大且爲了避免位於孔徑附近 之透鏡之直徑變大，因此必須縮減孔徑與成像平面（第二 平面）之間的距離，以及增加排列在孔徑與成像平面之間 的聚焦透鏡群之複合正折射倍數。同時，爲了避免因保持 透鏡元件而導致透鏡變形，因此必須確保足夠的透鏡邊緣 厚度，使得聚焦透鏡群最好是由五個或更少的透鏡元件組 成。並且，爲了有效地增加正折射倍數，因此聚焦透鏡群 最好不包括負透鏡元件。 爲了參考的目的，以下摘錄各實施例之總放大率MA 與第三級G3之放大率MG3。 放大率 MA MG3 MA/MG3 1200pif.doc/008 62 1242691 第一實施例 1/4 1/3.55 0.888 第二實施例 1/4 1/3.53 0.883 第三實施例 1/4 1/3.78 0.945 第五實施例 1/4 1/3.42 0.855 第9表及第10表繪示與第五實施例有關之各種値。 下列參數應用於第19圖所示之第五實施例： ΝΑ(成像側）：1_25 放大率ΜΑ: 1/4 曝光區域：Α=3·5毫米(mm)，Β=15.1毫米(mm) —矩形區域26(mm)毫米x4(mm)毫米 中心波長：193.306(nm)奈米 石英玻璃之折射率：1.5603261 淨化水之折射率：1.4368163 石英玻璃之色散（dn/dX)·· -1.591E-6/皮米（pm) 淨化水之色散（dn/cR): -2.096E-6/皮米(pm) 同時，使用氟分子(F〇雷射之微影機器之浸沒液體之 一個例子爲過氟聚醚(PFPE)。 於第19圖之第五實施例之投影光學系統PL，第一成 像形成光學系統G1從光罩側開始依序包括：其凸表面指 向光罩之正透鏡L11 ;其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡 L12 ;具有晶圓側非球面狀表面之雙凸透鏡L13 ;其凸表 面指向光罩之正凹凸透鏡L14 ;其凹表面指向光罩之正凹 凸透鏡L15 ;其凹表面指向光罩之負凹凸透鏡L16 ;其凹 表面指向光罩之正凹凸透鏡L17;其非球面狀凹表面指向 光罩之正凹凸透鏡L18 ;正透鏡L19 ;以及其非球面狀表 1200pif.doc/008 63 1242691 面指向晶圓之正凹凸透鏡LUO ° 第二成像形成光學系統G2從光罩側（亦即從入射側) 開始沿著光的前進路徑依序包括：其非球面狀凹表面指向 光罩之負凹凸透鏡L21 ;其凹表面指向光罩之負凹凸透鏡 L22 ;以及凹反射鏡CM。 第三成像形成光學系統G3從光罩側開始在光的前進 方向上依序包括：其凹表面指向光罩之正凹凸透鏡L31 ; 雙凸透鏡L32 ;正透鏡L33 ;其非球面狀凹表面指向晶圓 之正凹凸透鏡L34;其非球面狀凹表面指向晶圓之雙凹負 透鏡L35;其非球面狀凹表面指向晶圓之負凹凸透鏡L36 ; 雙凸透鏡L37 ;其非球面狀表面指向光罩之正透鏡L38 ; 其凸表面指向光罩之正凹凸透鏡L39;其非球面狀表面指 向晶圓之正透鏡L310 ;孔徑AS ;雙凸透鏡L311 ;正透鏡 L312 ;其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡L313 ; 其非球面狀凹表面指向晶圓之正凹凸透鏡L314 ;以及其 平鏡面指向晶圓之平凸透鏡L3 15(邊界透鏡Lb)。 由第2〇圖可明顯得知，第五實施例在±〇.4皮米(pm) 之波長範圍內對於色差獲得優異的校正。 1200pif.doc/008 64 1242691 第9表 表面編號 r(mm) d(mm) 材料 物件平商 00 81.9091 601 2634.49417 21.2504 石英 602 -395.77168 1.0000 6〇3 150.00000 50.0000 石英 604 369.68733 54.9152 005 179.71446 34.0868 石英 ό〇6 ASP-1 6.6932 607 88.93816 50.0000 石英 608 91.86919 23.6059 009 -98.63242 50.0000 石英 610 -88.50693 12.0495 611 -76.47U08 38.6573 石英 612 -344.46033 15.7028 613 -334.92667 50.0661 石英 614 -117.23873 Ι.ϋϋϋϋ 615 ASF-2 43.8716 石英 616 -181.49712 1.0000 617 289.19628 27.8483 石英 618 5892.12201 12.1517 619 227.01362 27.1570 石英 620 ASP-3 69.0O0O 621 00 -236.5116 (Ml) 622 ASF-4 -12.5O0O 石英 623 1144.45984 -50.1326 624 110.85976 -12.5000 石英 625 213.24820 -26.1588 626 155.15866 26.1588 (CM) 627 213.24820 12.5000 石英 628 110.85976 5U.I326 629 1144.45984 12.5000 石英 630 ASP-4 236.5 1 16 631 00 -64.0489 (M2) 632 3037.95158 -22.3312 石英 633 259.31045 -i.oooo 634 -470.92323 -24.5450 石英 635 700.75092 -Ι.ϋϋϋϋ 636 -228.28898 -45.9798 石英 637 -4362.49907 -Ι.ΟϋΟΟ 638 -147.0U156 -50.0000 石英 639 ASF-5 -13.1758 640 810.59426 >12.5000 石英 641 ASF-6 -4U.9252 642 -2113.41076 -12.5000 石英 643 ASP-7 -16.1803 644 -562.31334 -30.6877 石英 645 1126.64825 -80.2339 646 ASF-8 -22.6585 石英 647 586.42327 -1.0000 648 -361.03935 -33.1534 石英 649 -3170.02757 -1.0ΟΟΟ 650 -310.02927 -49.2493 石英 651 ASP-9 -9.8682 652 00 -5.3722 孔徑 F5T -777.31707 -35.8824 石英 654 13 12.61222 -1.0007 655 -319.73575 -35.9439 石英 656 3225.49072 -1.0ΟΟΟ 657 -130.49530 -28.4950 石英 658 ASF-10 -1.0000 659 -95.22134 -34.3036 石英 660 ASF-11 -ι.ϋοοο 661 -61.85167 -50.0000 石英 662 00 -Ι.ϋϋϋϋ 去離子水 成像平面 00
1200pif.doc/008 65 1242691 第ι〇表 非球面編 曲率 K A Β C D 號 (CURV) E F G Η J 0 7·81812χ10·8 6.03387χ10_13 3.16794x10·丨6 -3.45599x10'20 ASP-1 -0.00209291 1.67268χ10*24 0 0 0 0 0 -1.14607χ10*08 4.60861χ10*13 -1·61766χ10·17 ·5.41414χ10·24 ASP-2 -0.00252981 5.36076xl〇·27 -1.16131χ1〇-31 0 0 0 0 1.29530xlO·08 2.7932〇χ1〇·13 -1.95862χ1〇·17 6.49032 χΙΟ·22 ASP-3 0.00029038 -1.02409x1 Ο·26 4.06450x10'32 0 0 0 0 •8.88014xlO·08 -3.40911x10·丨2 -1.98985χ1〇·16 -1.45801χ1〇-20 ASP-4 0.00934352 -9.23066x1 Ο*26 -1.30730χ10'28 0 0 0 0 -3.21829χ10'οδ 4.08976χ10·13 9.46190χ10'17 •1.12686χ10·20 ASP-5 -0.00197848 1.09349χ1〇-24 -2.30304χ10-29 0 0 0 0 -1.40846χ1〇·°8 3.73235χ10'12 5.78170χ10·17 4.02044χ10-20 ASP-6 -0.0104007 1.81116χ1〇·24 -3.46502 χΙΟ·28 0 0 0 0 3.76564χ10·08 2.04565χ10·12 6.72661χ1〇·17 3·35779χ10·21 ASP-7 -0.00689746 -5.51576χ10*25 2.95829χ10*28 0 0 0 0 1.54429x1 Ο*08 -1.52631χ1〇-13 -1.17235χ10*17 -3.02626x1 Ο·22 ASP-8 -0.00029365 -2.05070x1 Ο*28 3.61487χ10*31 0 0 0 0 -9.78469x10'09 2.15545χ1〇·14 -2.66488χ1〇-17 1.19902x10'21 ASP-9 0.00123523 -2.50321 χΙΟ·26 2·_6χ10·3 丨 0 0 0 0 2.76215χ10*09 -4·06793χ10_12 4.51389χ10*16 -5.07074x10'20 ASP-10 -0.00508157 1.83976x10'24 •6.22513χ1〇-29 0 0 0 0 -1.08228χ10*°7 -9.51194χ1〇·12 1.14605χ10·15 -1.27400x10.丨9 ASP-11 -0.00460959 1.59438χ1〇·23 -5.73173χ10*28 0 0 0 66 1200pif.doc/008 1242691 上述實施例之曝光裝置藉由利用照明裝置（照明步驟) 照明光罩（光罩），以及藉由投影光學系統曝光光罩上所形 成之圖案以傳送至感光基片上，使製造微元件（例如半導 體元件、影像讀寫頭元件、液晶顯示器元件以及薄膜磁頭） 得以實現。利用本實施例之曝光裝置來形成預定電路圖案 於例如晶圓之感光基片上之一種用以獲得作爲微元件之半 導體兀件之典型技術將爹照弟17圖所不之流程圖予以巨兌 明。 。
於第Π圖所示之步驟301，蒸汽沈積金屬薄膜至一 批次晶圓之上。於下一個步驟302，以光阻劑塗佈此批次 晶圓上的這些金屬薄膜。接著於步驟303，利用本實施例 之曝光裝置連續地曝光光罩上的圖案成像並轉移至此批次 晶圓上的個別瞄準區域。此後，於步驟304顯像此批次晶 圓上的光阻劑之後’將在此批次晶圓上以如同光罩之光P且 圖案來執行蝕刻，以便於上述個別瞄準區域之中形成與光 罩上的圖案相對應之電路圖案。 J A 然後’藉由形成上層之電路圖案來製造例如半導體 元件之元件。根據上述半導體元件製造方法，能夠以高^ 產率獲得具有非常微小電路圖案之半導體元件。於步驟^〇1 至305 ’蒸汽沈積金屬至晶圓之上；接著以光阻劑塗佈上 述金屬薄膜；然後執行曝光、顯影以及軸刻步驟。在執行 這些步驟之前，且在形成氧化矽薄膜於晶^之後，可能塗 佈光阻劑至上述氧化矽薄膜上，接著是曝光、顯影以 刻步驟。 根據本實施例之曝光裝置，藉由形成指定圖案（電路 1200pif.doc/008 67 1242691 圖案、電極圖案或類似圖案）於板（玻璃基片）上能夠獲得 作爲微元件之液晶顯示器元件。一種在此階段所應用之典 型技術將參照第18圖所示之流程圖予以說明。在第18圖， 於圖案形成步驟401，利用本實施例之曝光裝置藉由轉移 及曝光光罩圖案至感光基片（塗佈光阻劑之玻璃基片或類 似物品）上來執行微影步驟。此微影程序之結果爲許多包 括電極及類似物之指定圖案形成於感光基片之上。上述指 定圖案經由例如顯影、鈾刻以及光阻劑剝離之步驟形成於 已曝光的基片之上，接著上述程序前進至下一個濾色器形 成步驟402。 然後，於濾色器形成步驟402，許多組包含紅（R)、 綠（G)以及藍（B)的這種點以矩陣形狀排列’或複數組紅 (R)、綠（G)以及藍(B)之帶式濾色器以水平掃描線排列，以 便形成濾色器。在濾色器形成步驟402之後，將執行元件 組裝步驟403。於元件組裝步驟403,利用圖案形成步驟401 所產生之具有指定圖案之基片以及濾色器形成步驟402所 獲得之濾色器來組裝液晶面板（液晶元件）。例如’於元件 組裝步驟403，將液晶注入圖案形成步驟401所產生之具 有指定圖案之基片與濾色器形成步驟402所獲得之濾色器 之間的空間，以製造液晶面板（液晶元件）。 接著，於模組組裝步驟404 ’附著例如用以產生所組 裝之液晶面板（液晶元件）及背景光之電路之組件部分，因 而完成液晶顯示器元件。根據上述液晶顯示器元件製造方 法，能夠以高生產率獲得具有非常微小電路圖案之液晶顯 示器元件。 1200pif.doc/008 68 1242691 於上述實施例，本發明應用於根據步進及掃描程序 之曝光裝置，其中當光罩與基片相對於投影光學系統移動 時將掃描及曝光光罩圖案至基片之曝光區域。然而，本發 明並未侷限於此，而也可應用於步進及重複程序之曝光裝 置，其中在光罩與基片處於固定狀態下集總地轉移光罩圖 案至基片上，並且藉由連續地逐步移動基片來循序地曝光 光罩圖案至曝光區域上。 於上述實施例，使用氟化氬（ArF)準分子雷射源或氟 分子（F2)雷射源。然而，本發明並未侷限於此，而可能使 用其他適當的光源。於上述實施例之中本發明應用於安裝 在曝光裝置之投影光學系統。雖然本發明應用於安裝在曝 光裝置之投影光學系統，但是本發明並未侷限於此，而也 可應用於其他普遍使用的投影光學系統。 根據本發明之投影光學系統，如上所述，藉由在往 成像視場之光徑上提供具有高折射率之介質，以及提供正 折射倍數至邊界透鏡在物件側的鏡面上，能夠令人滿意地 抑制光學鏡面上反射損耗之發生，並且能夠維持大且有交女 的成像側數値孔徑。 > 因此，對於使用本發明之投影光學系統之曝光裝置 與曝光方法’能夠經由具有大且有效的成像側數値孔徑及 高解析度之投影光學系統以高精確度轉移及曝光微小圖 案。利用本發明之一種安裝了投影光學系統之曝光裝置_ 藉由高解析度投影光學系統透過高精確度投影及曝光可样 得令人滿意的微元件。 \ 圖式簡單說明 1200pif.doc/008 69 1242691 第1圖是爲了比較的目的而繪不之折反射式，，乾”投$ 系統。 第2圖繪示根據本發明之第一實施例之折反射式、液 體浸沒投影透鏡系統。 第3圖繪示位於第2圖光徑上的最終光學元件。 第4圖繪示邊界透鏡' 浸沒液體層以及成像平面。 第5圖繪示如本發明之第一實施例所述進入最終透 鏡元件之邊緣光線路徑。 第6圖繪示如本發明之第一實施例所述通過最終透 鏡元件進入浸沒液體層之邊緣光線路徑。 第7圖簡略地繪示本發明之曝光裝置之組態。 第8圖繪示本發明之第二及第三實施例當中晶圓上 所形成之矩形有效曝光區域與參考光軸之間的位置關係。 第9圖繪示第四實施例當中晶圓上所形成之矩形有 效曝光區域與參考光軸之間的位置關係。 第10圖簡略地繪示第二至第四實施例當中邊界透鏡 與晶圓之間的組氣° 第11圖繪示本發明之第二實施例之投影光學系統之 透鏡組態。 第12圖繪示第二實施例之橫向像差。 第13圖繪示本發明之第三實施例之投影光學系統之 透鏡組態。 第14圖繪示本發明之第三實施例之橫向像差。 第15圖繪示本發明之第四實施例之投影光學系統之 透鏡組態。 1200pif.doc/008 70 1242691 第16圖繪示第四實施例之橫向像差。 第17圖是以半導體元件作爲微型元件時所使用之技 術之流程圖。 第18圖是以液晶顯示器元件作爲微型元件時所使用 之技術之流程圖。 第19圖繪不本發明之第五實施例之透鏡組態。 第20圖是第五實施例之各種像差之繪圖。 圖式標記說明 100 光源 A 有效曝光區域ER與參考光軸ΑΧ在Y方向之距 離 AS 孔徑 AS1 孔徑 AS2 孔徑 AX 參考光軸 B 成像圓IF之半徑 CC 邊界透鏡之曲率中心 CM 凹反射鏡 E201 平面窗 E202，E203 第一正倍數群視場透鏡元件 E204-E208 消像散器 E209-E211 第二正倍數群視場透鏡元件 E212 分光鏡 E213 Schupmann 透鏡 E214 Schupmann 透鏡 1200pif.doc/008 71 1242691 E215 凹鏡 E216 Schupmann 透鏡 E217 Schupmann 透鏡 E21 8 分光鏡 E219-E221 第三正倍數群視場透鏡元件 E222-E225 雙重高斯（double-Gauss)消像散器 E222 第三正倍數透鏡元件 E223 第一負倍數透鏡元件 E224 第二負倍數透鏡元件 E225 第四正倍數透鏡元件 E226-E232 第四正倍數群視場透鏡元件 E231 第一正倍數透鏡元件 E232 第二正倍數透鏡元件 E233 邊界透鏡 ER 有效曝光區域 F 邊緣光線L之幾何焦點 FM(1，2) 分光裝置 G1 第一視場透鏡群(或第一成像形成光學系統) G2 Mangin鏡排列（或第二成像形成光學系統） G3 第二視場透鏡群（或第三成像形成光學系統) IF 成像圓 IL 浸沒液體（或第7圖：照明光學系統） IP 成像平面 L 邊緣光線 L11-L13 第一組視場透鏡元件 1200pif.doc/008 72 1242691 L14-L17 凹凸消像散器 L18-L20 正倍數組透鏡元件 L2 1 Schupmann 透鏡 L22 Schupmann 透鏡 L31-L33 正倍數組透鏡元件 L34 負倍數透鏡元件 L35-L39 正倍數組透鏡元件 L40 負倍數消像散器 L41 正倍數透鏡元件 L110 正凹凸透鏡（或第15圖：雙凹透鏡) L111 雙凹透鏡 L112 雙凹透鏡 L113 正凹凸透鏡 L114 雙凸透鏡 L115 雙凸透鏡 L116 負凹凸透鏡 L117 雙凹透鏡 L118 正凹凸透鏡 L119 雙凸透鏡 L120 正凹凸透鏡 L121 正凹凸透鏡 L122 正凹凸透鏡 L123 負凹凸透鏡 L310 正凹凸透鏡 L311 正凹凸透鏡 1200pif.doc/008 73 1242691 L312 正凹凸透鏡 L313 平凸透鏡（或第19圖：正凹凸透鏡) L314 正凹凸透鏡 L3 1 5 平凸透金見
Lb 邊界透鏡
Lm 介質
Lp 平行平板 LX 有效曝光區域ER之X方向長度 LY 有效曝光區域ER之Y方向長度 MR 邊緣光線 Ml 第一光徑彎曲鏡 M2 第二光徑彎曲鏡 0P 物件平面 PL 投影光學系統 R 光罩 RH 光罩保持器 RIF 干擾儀 RM 光罩活動鏡 RS 光罩平台 S 邊緣光線之角度 5223 分光鏡E212之表面 5224 透鏡E213之表面 5225 透鏡E213之表面 5226 透鏡E214之表面 5227 透鏡E214之表面 1200pif.doc/008 74 1242691 S228 透鏡E215之表面 S233 分光鏡E218之表面 5240 透鏡E222之表面 5241 透鏡E222之表面 5242 透鏡E223之表面 5243 透鏡E223之表面 5244 透鏡E224之表面 5245 透鏡E224之表面 5246 透鏡E225之表面 5247 透鏡E225之表面 5254 孔徑AS2之表面 5255 透鏡E229之表面 5256 透鏡E229之表面 5257 透鏡E230之表面 5258 透鏡E230之表面 5259 透鏡E231之表面 5260 透鏡E231之表面 5261 透鏡E232之表面 5262 透鏡E232之表面 5263 透鏡E233之表面 5264 透鏡E233之表面 5265 成像平面IP之表面 5501 透鏡L11之表面 5502 透鏡L11之表面 5503 透鏡L12之表面 1200pif.doc/008 75 S504 透鏡L12之表面 S505 透鏡L1 3之表面 S506 透鏡L1 3之表面 S507 透鏡L14之表面 S508 透鏡L14之表面 S509 透鏡L1 5之表面 S510 透鏡L1 5之表面 S511 透鏡L1 6之表面 S512 透鏡L16之表面 S513 透鏡L17之表面 S514 透鏡L17之表面 S515 透鏡L1 8之表面 S516 透鏡L1 8之表面 S517 透鏡L19之表面 S518 透鏡L19之表面 S519 透鏡L110之表面 S520 透鏡L110之表面 S522 透鏡L21之表面 S523 透鏡L21之表面 S524 透鏡L22之表面 S525 透鏡L22之表面 S526 凹反射鏡CM之表面 S527 透鏡L22之表面 S528 透鏡L22之表面 S529 透鏡L21之表面 1200pif.doc/008 76 1242691 S530 透鏡L21之表面 5532 透鏡L31之表面 5533 透鏡L31之表面 5534 透鏡L32之表面 5535 透鏡L32之表面 5536 透鏡L33之表面 5537 透鏡L33之表面 5538 透鏡L34之表面 5539 透鏡L34之表面 5540 透鏡L35之表面 5541 透鏡L35之表面 5542 透鏡L36之表面 5543 透鏡L36之表面 5544 孔徑AS之表面 5545 透鏡L37之表面 5546 透鏡L37之表面 5547 透鏡L38之表面 5548 透鏡L38之表面 5549 透鏡L39之表面 5550 透鏡L39之表面 5551 透鏡L310之表面 5552 透鏡L310之表面 5553 透鏡L311之表面 5554 透鏡L311之表面 5555 透鏡L312之表面 1200pif.doc/008 77 1242691 5556 透鏡L312之表面 5557 透鏡L313之表面 5558 透鏡L313之表面 5559 平行平板Lp之表面 5560 平行平板Lp之表面 5601 透鏡L11之表面 5602 透鏡L11之表面 5603 透鏡L12之表面 5604 透鏡L12之表面 5605 透鏡L13之表面 5606 透鏡L13之表面 5607 透鏡L14之表面 5608 透鏡L14之表面 5609 透鏡L15之表面 5610 透鏡L15之表面 5611 透鏡L16之表面 5612 透鏡L16之表面 5613 透鏡L17之表面 5614 透鏡L17之表面 5615 透鏡L18之表面 5616 透鏡L18之表面 5617 透鏡L19之表面 5618 透鏡L19之表面 5619 透鏡L110之表面 5620 透鏡L110之表面 1200pif.doc/008 78 1242691 5622 透鏡L21之表面 5623 透鏡L21之表面 5624 透鏡L22之表面 5625 透鏡L22之表面 5626 凹反射鏡CM之表面 5627 透鏡L22之表面 5628 透鏡L22之表面 5629 透鏡L21之表面 5630 透鏡L21之表面 5632 透鏡L31之表面 5633 透鏡L31之表面 5634 透鏡L32之表面 5635 透鏡L32之表面 5636 透鏡L33之表面 5637 透鏡L33之表面 5638 透鏡L34之表面 5639 透鏡L34之表面 5640 透鏡L35之表面 5641 透鏡L35之表面 5642 透鏡L36之表面 5643 透鏡L36之表面 5644 透鏡L37之表面 5645 透鏡L37之表面 5646 透鏡L38之表面 5647 透鏡L38之表面 1200pif.doc/008 79 1242691 S648 透鏡L39之表面 S649 透鏡L39之表面 S650 透鏡L310之表面 S651 透鏡L310之表面 S652 孔徑AS之表面 S653 透鏡L3 11之表面 S654 透鏡L311之表面 S655 透鏡L312之表面 S656 透鏡L312之表面 S657 透鏡L313之表面 S658 透鏡L313之表面 S659 透鏡L314之表面 S660 透鏡L314之表面 S661 透鏡L315之表面 S662 透鏡L3 15之表面 Sb 邊界透鏡Lb之鏡面 W 晶圓 WIF 干擾儀 WM 晶圓活動鏡 ws 晶圓平台 WT 晶圓保持器工作台
1200pif.doc/008 80
Claims (1)
1242691
第㈣1!23099號專利範圍無劃線修正本 修正日期：94年1月19曰 拾、申請專利範圍： 1·—種用以投影一第一平面（OP)之一成像至一第二平 面（IP)上之投影光學系統，該投影光學系統包括： 一邊界透鏡(E233);以及 至少一層浸沒介質（IL)，位在該邊界透鏡(E233)與該 第二平面(IP)之間， 其中具有一第一平面側光學表面（S263)之該邊界透鏡 (E233)被製成對於經由該邊界透鏡（E233)投影至該第二平 面（IP)上的光而言入射前的邊緣光線收斂角度(L)大於在該 邊界透鏡(E233)內的邊緣光線收斂角度(S)。 2·如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，該投 影光學系統更包括： 至少一個正倍數透鏡元件(E231，E232)，該些透鏡元件 接近該邊界透鏡（E233)，並且具有一非球面狀光學表面 (S259，S260，S261，S262) 〇 3. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統’該投 影光學系統更包括： 一第一正倍數透鏡元件(E231)，該透鏡元件接近該邊 界透鏡（E233)，並且具有至少一非球面狀光學表面 (S259，S260);以及 一第二正倍數透鏡元件(E232)，該透鏡元件位在該第 一正倍數透鏡元件(E231)與該邊界透鏡(E233)之間’並且具 有至少一非球面狀光學表面（S261,S262)。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之投 1200pifl.doc/008 81 I24269l 影光學系統，該投影光學系統更包括一個用以降低球面像 差之雙重高斯(double-Gauss)消像散器，該消像散器包括一 弟二正倍數透鏡兀件（E222)、一^第一^負倍數透鏡兀件 (E223)、一第二負倍數透鏡元件(E224)以及一第四正倍數透 鏡元件(E225)。 5·如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之投 影光學系統，該投影光學系統更包括一個包含一凹鏡(E215) 以及至少一負倍數Schupmann透鏡(E213，E214)之折反射式 消像散器。 6·如申請專利範圍第5項所述之投影光學系統，其中 該折反射式消像散器包括兩個負倍數Schupmann透鏡 (E213，E214) 〇 7. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之投 影光學系統，該投影光學系統改爲使用紫外光。 8. —種用以投影第一平面（0P)之成像至第二平面（IP) 之投影光學系統，其中包括： —光學系統； 一邊界透鏡(E233);以及 至少一層浸沒液體（IL)，位在該邊界透鏡（E233)與該 第二平面(IP)之間， 其中來自該第一平面（OP)之光經由該光學系統傳送， 並以一預定邊緣光線收斂角度(L)輸出’ 而且定位該邊界透鏡(E233)以接收該光學系統所輸出 之該光，並改成對於經由該邊界透鏡(E233)投影至該第二 1200pifl.doc/008 82 1242691 平面（IP)上的光而言入射前的該邊緣光線收斂角度（L)大於 在該邊界透鏡(E233)內的邊緣光線收斂角度（S)。 9·如申請專利範圍第8項所述之投影光學系統，其中 該光學系統包括： 至少一個正倍數透鏡元件(E231，E232)，該些透鏡元件 接近該邊界透鏡（E233)，並且具有一非球面狀光學表面 (S259，S260，S261，S262) 〇 1〇·如申請專利範圍第8項所述之投影光學系統，其中 該光學系統包括： 一第一正倍數透鏡元件(E231)，該透鏡元件接近該邊 界透鏡（E233)，並且具有至少一非球面狀光學表面 (S259，S260);以及 一第二正倍數透鏡元件(E232)，該透鏡元件位在該第 一正倍數透鏡元件(E231)與該邊界透鏡(E233)之間，並且具 有至少一非球面狀光學表面（S261，S262)。 11. 如申請專利範圍第8項至第10項之任一項所述之 投影光學系統，其中該光學系統包括： 一雙重高斯(double-Gauss)消像散器，用以降低球面像 差，該消像散器包括一第三正倍數透鏡元件(E222)、一第 一負倍數透鏡元件(E223)、一第二負倍數透鏡元件(E224) 以及一第四正倍數透鏡元件(E225)。 12. 如申請專利範圍第8項至第10項之任一項所述之 投影光學系統，其中該光學系統更包括一個包含一凹鏡 (E215)以及至少一負倍數Schupmann透鏡(E213，E214)之折 1200pifl.doc/008 83 1242691 反射式消像散器。 13.如申請專利範圍第I2項所述之投影光學系統，其 中該折反射式消像散器包括兩個負倍數Schupmann透鏡 (E213，E214)。 14·如申請專利範圍第8項至第10項之任一項所述之 投影光學系統，該投影光學系統改爲使用紫外光。 I5·—種用以投影一第一平面之一成像至一第二平面 (IP)上之方法，該方法包括下列步驟： 傳送具有一第一邊緣光線收斂角度(L)之光至一邊界 透鏡(E233); 經由該邊界透鏡(E233)傳送具有一第二邊緣光線收斂 角度（S)之光；以及 經由一層浸沒液體(IL)傳送來自該邊界透鏡(E233)之 光至該第二平面(IP)， 其中該第一邊緣光線收斂角度(L )大於該第二邊緣光 線收斂角度（S)。 16·如申請專利範圍第15項所述之投影方祛，其中包 括經由至少一個接近該邊界透鏡（E233)且具有一非球面狀 光學表面（S259，S260，S261，S262)之正倍數透鏡元件 (E231，E232)來傳送光之步驟。 17·如申請專利範圍第15項所述之投影方法，其中包 括下列步驟： 經由一個接近該邊界透鏡(E233)且具有至少一非球面 狀光學表面（S259，S260)之第一正倍數透鏡元件(E231)來傳 1200pifl.doc/008 84 1242691 送光；以及 經由一個位在該第一正倍數透鏡元件(E231)與該邊界 透鏡（E233)之間且具有至少一非球面狀光學表面 (S261，S262)之第二正倍數透鏡元件(E232)來傳送光。 18·如申請專利範圍第15項至第I7項之任一項所述之 投影方法，其中更包括經由一個用以降低球面像差之雙重 高斯（double-Gauss)消像散器來傳送光之步驟，該消像散器 包括一第三正倍數透鏡元件(E222)、一第一負倍數透鏡元 件(E223)、一第二負倍數透鏡元件(E224)以及一第四正倍數 透鏡元件(E225)。 19·如申請專利範圍第15項至第17項之任一項所述之 投影方法，其中包括經由一個包含一凹鏡(E215)以及至少 一負倍數Schupmann透鏡作213$214)之折反射式消像散器 來傳送光之步驟。 20·如申請專利範圍第19項所述之投影方法，其中包 括經由兩個負倍數Schupmann透鏡(E213，E214)來傳送光之 步驟。 21·如申請專利範圍第15項至第17項之任一項所述之 投影方法，其中該光是一束紫外光。 22·—種曝光裝置，其中包括一個用以照明一個放置在 該第一平面（0P)上的光罩之照明系統；以及一個申請專利 範圍第1項至第3項、第8項至第10項、以及第Μ項至 第I7項之任一項所述之投影光學系統，用以將該光罩上所 形成之一圖案成像形成於一個放置在該第二平面（ιρ)上的 1200pifl.d〇c/〇〇8 85 1242691 感光基片。 23. —種曝光方法，其中包括下列步驟：照朋一個放置 在該第一平面（OP)上的光罩；以及經由申請專利範圍第1 項至第3項、第8項至第10項、以及第15項至第17項之 任一項所述之投影光學系統，投影及曝光該光罩上所形成 之一圖案成像於一個放置在該第二平面(IP)上的感光基片。 24. 如申請專利範圍第5項所述之投影光學系統，更包 括： 至少一光學組件(Lp)，位於該邊界透鏡與該第二平面 之間。 25. 如申請專利範圍第11項所述之投影光學系統，更 包括： 至少一光學組件(Lp)，位於該邊界透鏡與該第二平面 之間。 26. 如申請專利範圍第15項至第17項之任一項所述之 投影方法，其中包括經由位於該邊界透鏡與該第二平面之 間的一光學組件來傳送光之步驟。 27. —種曝光裝置，其中包括一個用以照明一個放置在 該第一平面（OP)上的光罩之照明系統；以及一個申請專利 範圍第5項所述之投影光學系統，用以將該光罩上所形成 之一圖案成像形成於一個放置在該第二平面（IP)上的感光 基片。 28. —種曝光方法，其中包括下列步驟：照明一個放置 在該第一平面（OP)上的光罩；以及經由申請專利範圍第5 1200pifl.doc/008 86 1242691 項所述之投影光學系統，投影及曝光該光罩上所形成之一 圖案成像於一個放置在該第二平面(IP)上的感光基片。 29·—種曝光裝置，其中包括一個用以照明一個放置在 該第一平面（OP)上的光罩之照明系統；以及一個申請專利 範圍第11項所述之投影光學系統，用以將該光罩上所形成 之一圖案成像形成於一個放置在該第二平面（IP)上的感光 基片。 3〇·—種曝光方法，其中包括下列步驟：照明一個放置 在該第一平面（OP)上的光罩；以及經由申請專利範圍第11 項所述之投影光學系統，投影及曝光該光罩上所形成之一 圖案成像於一個放置在該第二平面(IP)上的感光基片。 1200pifl.doc/008 87
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