CN103076723A - 微光刻投影光学系统 - Google Patents

Abstract

总体上，本发明的一方面包括一种微光刻投影光学系统(101)，其包括：多个元件(310-360)，其被设置为将来自物平面(103)的光成像到像平面(102)，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面。所述旋转非对称表面从旋转对称表面偏离约10nm以上，并且所述光学系统是微光刻投影光学系统。

Description

微光刻投影光学系统

本申请是申请日为2006年9月12日且发明名称为“微光刻投影光学系统、用于制造装置的方法以及设计光学表面的方法”的中国专利申请No.200680033544.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种微光刻投影光学系统，特别是一种投影物镜、一种包括该光学系统的微光刻工具、一种使用该微光刻工具来微光刻制造微结构部件的方法、通过该方法制造的微结构部件、以及在该光学系统中设计光学表面的方法。

背景技术

投影物镜广泛用于微光刻中，其通过在沉积于基底上的光敏材料层上形成调制盘的图像，而将来自调制盘的图形转移到基底。通常，投影物镜可分为三种不同的类别：折射物镜、反射物镜和折反射物镜。折射物镜使用折射元件（例如透镜）以将来自物平面的光成像到像平面。反射物镜使用反射元件（例如反射镜）以将来自物平面的光成像到像平面。折反射物镜同时使用折射和反射元件以将来自物平面的光成像到像平面。

物镜，特别是用于投影系统中的物镜，可从T.Jewell的“Opticalsystem design issues in development of projection camera for EUVlithography”（Proc.SPIE2437（1995））获得。其他物镜可从EP0730169A、EP0730179A、EP0730180A、EP0790513A、US5063586A、US6577443A、US6660552A和US6710917A获得。

发明内容

本发明的目标是，改善光学系统在给定照射波长下的分辨率，所述光学系统尤其可用作微光刻投影曝光装置中的投影物镜。另外，根据本发明的光学系统相对于照射光应具有较高的光通过率。

该目标通过具有权利要求1的特征的光学系统实现。

在下面的说明中，根据本发明的旋转非对称表面还称作自由型曲面。不像球面或者非球面境，自由型曲面没有旋转对称轴。根据本发明的自由型曲面，不同于已知的用于EUV投影物镜的非球面旋转对称镜面之处在于，所述已知的非球面旋转反射镜表面是通过数学上的泰勒展开式描述的，即具有由旋转对称的n阶多项式给出的垂度。用于所有这些多项式的泰勒展开式的中心点通过共用的光轴限定。因为泰勒展开式容易计算，容易优化并且在这样的镜面制造中存在大量的经验，所以现有的镜面通过该展开式所描述。然而，本发明人认识到，现有的具有共用中心的泰勒展开式会导致不希望的畸变，且不能降低到特定水平以下。当根据本发明，光学表面之一实施为自由型或者旋转对称表面时，可以避免旋转对称光学表面所固有的所述畸变限制。使用自由型曲面，可以克服旋转对称表面所固有的数值孔径和畸变的限制，这在EUV微光刻保护领域是尤其有利的。在特定的实施例中，自由型曲面可以是关于光学系统的子午面镜面对称的表面。子午面由物平面的法线和物场的中心点以及光学系统的光学元件的孔径限定。有利地是，根据本发明的投影物镜是反射投影物镜。通常，光学系统的像平面平行于物平面。光学系统可以在像平面具有最小曲率半径为300mm的区域。在光学系统中，在物平面处，主光线相对于物平面法线可以是大约3°、5°、7°或者更大的角度。光学系统可以具有位于距离物平面为超过2.8m、特别是超过10m处的入射光瞳。通常，在具有自由型曲面的光学系统中，精确限定的瞳平面是不存在的。在光学系统的瞳平面上，相对于不同的场点的主光线汇集。在瞳平面上，来自每个场点的光线相叠加。术语瞳平面用来表示垂直于在光学系统中所引导光线的区域，其中，光强分布对应于在物平面中的照射角度分布。成像的光可以从位于物平面的物体反射。位于物平面的物体可以是通过多个元件成像到像平面的调制盘。该光学系统可以具有4X的缩小率。根据本发明的光学系统可以包括四个或者更多的反射元件。特别是，所述光学系统可以包括六个或更多个反射元件。可以设置多个元件用于将光成像到位于物平面和像平面之间的中间像平面。在这种情况下，可将场阑放置在中间像平面处或者附近。特别是，多个元件可包括五个元件，并且沿着从物平面到像平面的光路，中间像平面可位于第四和第五个元件之间。物平面和像平面相隔大约为1m或者更大的距离L。从物平面到像平面的光路长度大约是2L、3L、4L或者更大。多个元件在光路上可包括至少一对相邻元件，其中该对相邻元件间隔大约0.5L或者更多。有利地是，多个元件中没有一个元件会导致出射瞳的遮挡。所述多个元件可包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜具有距离物平面分别为d₁和d₂的最小距离，其中d₁/d₂大约是2或者更大。可选的是，d₁/d₂也可以小于2。在这种情况下，光学系统通常在物镜一侧具有大工作距离。所述多个元件在从物平面到像平面的光路上可包括第一元件，其中第一元件具有正的光焦度。该光学系统可包括位于物平面和像平面之间的孔径光阑。该光学系统的多个元件可包括三个元件，并且在从物平面到像平面的光路上，孔径光阑可位于第二和第三元件之间。可选的是，孔径光阑可位于第二或者第三元件处。光可通过孔径光阑一次或者两次。用于根据本发明的光学系统的光源可以是具有大约小于等于300nm、小于等于200nm、小于等于100nm的激光光源。

最佳拟合旋转非对称表面从对应于下面的公式的表面偏离小于或等于约0.1λ：

$z=\frac{c{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{j=2}{\overset{\mathrm{\α}}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j{x}^m{y}^n$

其中

$j=\frac{{(m+n)}^2+m+3n}{2}+1,$

z是平行于轴的表面的垂度，c是顶点曲率，k是锥体常量，C_j是单项式x^myⁿ的系数，以及α是整数。

根据权利要求2的自由型曲面的数学展开式给出了较好的且可重复的反射表面制造。在该展开式中，α可以是66。并且，m可以包括偶数，并且，m+n可以等于或者大于10。

根据权利要求3或者4的变化将物镜畸变适当降低到低于通过使用旋转对称光学表面可达到的极限。在一个或者更多的位置，旋转对称表面可偏离最合适的旋转对称表面大约100λ或者更大。在一个或者更多的位置，旋转对称表面可偏离最合适的旋转对称表面大约50nm或者更大、100nm或者更大、500nm或者更大、1000nm或者更大。

根据权利要求5的镜面对称的自由型光学表面降低了自由型光学表面的制造要求。

根据权利要求6的两个具有自由型光学表面的反射元件一方面导致更好的像差最小化的可能性，并且使得可以以较小的复杂度、且满足特定像差最小化要求地制造自由表面。该光学系统也可包括三个、四个、五个或者六个自由型元件。

根据权利要求7的包括不超过两个的具有正的主光线角度放大率的反射元件的光学系统，在反射镜上出现相对较低的入射光线角度，因此使得在开始端有较低的像差。这尤其在于使用根据权利要求8的仅包括一个具有正的主光线角度放大率的反射元件的光学系统。

根据权利要求9的光学系统的数值孔径允许高分辨率。像侧的数值孔径可以高达0.25、0.28、0.3、0.35、0.4或者更大。

根据权利要求10的像场尺寸允许有效使用微光刻投影装置中的光学系统。当通过自由型曲面改善像差校正时，现在具有矩形像场的设计成为可能，该设计在通过使用旋转对称表面时表现出太高的像差而不能适应指定的要求。该矩形场可具有大约2mm的最小尺寸，且可具有大约大于等于1mm的第一维度和大约大于等于1mm的第二维度，其中第一和第二维度是正交的。第二维度可以为大约10mm或者大约大于等于20mm。

根据权利要求11的畸变和根据权利要求12的波前误差使得投影质量仅由衍射，即投影光的波长，所限制。特别是，具有如此低畸变的光学系统优选使用在10和30nm范围内的EUV光源。

该光学系统可在物平面上具有不平行于物平面法线的主光线。根据权利要求13的主光线角使得，通过使用低数量的光学元件控制在投影物镜之前的照射光学元件中的光强分布，可以控制在像平面中的照射角度的分布。这一点通过使用用于主光线角度的会聚装置的光学系统是不可能的，因为这将导致对附加元件的要求，以获得控制面而通过控制面上的光强分布控制照射角度分布。在根据权利要求13的具有发散主光线的光学系统中，物平面位于光学系统的多个元件和入射光瞳之间。

根据权利要求14的最大入射角度有助于避免在开始端的高像差。在每个元件的表面上的最大入射角度可小于18°或者小于15°。

根据权利要求15的远心光学系统容许在像平面上设置的基底的高偏差。

根据权利要求16的光学系统允许获得非常高的分辨率。比率θ/NA可以是大约60或者更小，或者50或更小。

根据权利要求17的具有大约小于等于75mm的物－像偏移的光学系统允许光学系统的微光学设计。物像偏移可为大约小于等于50mm，或者大约小于等于25mm。在零物像偏移的情况下，光学系统可绕与物和像场的中心场点相交的轴旋转，无需中心场点转换。这在要求光学系统旋转时使用计量和测试工具的场合特别有利。

根据权利要求18的元件的干舷（freeboard）提供具有较小入射角度的主光线的紧凑设计。光学系统的四个或者更多的元件可以具有大约大于等于5mm的干舷。这降低了光学系统光学元件的支架和基底的设计要求。

根据权利要求19的具有光源的光学系统通过使用至少一个自由型表面而有利地利用像差最小化，因为在该光源的波长范围内，像差和畸变是可能的。更优选，波长在大约10nm到大约15nm的范围内。

根据权利要求20的光学系统的优点和根据权利要求21的微光刻工具对应于上面提及的根据权利要求1到19的各种光学系统。根据权利要求22的制造方法和根据权利要求23的元件也是如此。

根据权利要求24的设计方法提供一种可重复的设计方法以制造能以可控的方式制造的自由型表面。

并且，实施例可包括一个或者多个下述的优点。例如，实施例包括反射投影物镜，所述物镜在像平面是远心的。这可以在像侧工作距离范围内提供恒定或者近似恒定的图像放大率。

在一实施例中，折射投影物镜具有极高的分辨率。例如，投影物镜可以具有分辨小于大约50nm的结构的能力。在具有高的像侧数值孔径的投影物镜中可以获得高的分辨率，所述物镜被设计用于短波长下的操作（例如大约10nm到大约30nm）。

投影物镜可以提供低像差的图像，在一实施例中，校正投影物镜以获得大约30mλ或者更小的波前误差。在一实施例中，校正投影物镜以获得低于小于等于大约2nm的畸变。

实施例包括这样的反射物镜，其具有高的数值孔径，并且提供具有较低图像畸变、较低波前误差以及在较大的像场内的像平面上的远心性的成像。这些特性可通过使用一个或者多个自由型反射镜来获得。

在一些实施例中，无论投影物镜绕旋转轴的旋转是多少，都能容易地实现投影物镜的计量。例如，当投影物镜围绕该轴旋转时，投影物镜的实施例（例如，高NA的投影物镜）可获得较小或者零物像偏移，这会导致轴上场点较小或者无偏移。因此，当投影物镜旋转时，在同一场点能进行重复的计量，而无需重定位场点。

实施例还包括这样的反射投影物镜，其根本不具有场相关的光瞳遮拦或者中心光瞳遮拦。

投影物镜的实施例可适应于不同的波长范围内的操作，包括可见和紫外（UV）波长。实施例也可适应于极远UV（EUV）波长的操作。并且，实施例可适应于一个以上的波长或者在一个波长范围。

反射投影物镜的实施例可用于光刻工具中（例如光刻扫描仪）并且能提供相对低的过扫描。例如，通过使用具有矩形像场的投影物镜，可获得低的过扫描。在该实施例中，可对准图像以使得矩形场的边缘平行于晶片位置的前缘，避免为了扫描位置的角落而需要越过像场边缘扫描晶片位置的前缘，这在相对于弧形场扫描矩形或者方形晶片位置时经常发生。

实施例包括具有相对高的产量的光刻工具。例如，具有相对低的过扫描的实施例，比具有较大过扫描的可比较的系统更有效率。从而，这些低过扫描的系统比可比较的系统能提供更高的晶圆产量。

在一些实施例中，反射投影物镜具有低场相关的或者无场相关的荫影影响。例如，反射投影物镜可使其入射光瞳远离物平面（例如无穷远处），以在物场上获得一致的主光线光照角度。这能够减少或者避免场相关的荫影影响，该影响发生在主光线角度通过物场时变化的场合。可选的是，或者另外，投影物镜可具有较小的主光线入射角度值和/或者在投影物镜中的每个反射镜的子午截面中的光线的入射角度值的较小的变化，通过提供对于所述入射角优化的各个多层反射叠层，可获得每个反射镜的增加的平均反射率。

在特定实施例中，投影物镜可包括这样的特征，使得照射系统复杂度降低。例如，投影物镜的入射光瞳的位置可位于物平面之前。也就是说，起始于不同场点的主光线相对彼此发散。这能够使得不用在照射系统中使用望远镜来将照射系统的出射光瞳转像到投影物镜的入射光瞳的位置，而达到投影物镜的入射光瞳/照射系统的出射光瞳。

其他特性和优点将通过以下的描述、图和权利要求而变得显而易见。

附图说明

图1是微光刻工具实施例的示意图；

图2A是图1中示出的微光刻工具的部分的示意图；

图2B是旋转对称表面和相应的旋转对称参考表面的横截面图；

图3是在子午截面示出的投影物镜实施例的横截面图；

图4是在子午截面示出的投影物镜的反射镜的部分的横截面图；

图5A是具有正的主光线角度放大率的反射镜上的光路示意图；

图5B是具有负的主光线角度放大率的反射镜上的光路示意图；

图6A是反射镜的占位面（footprint）的图；

图6B是图6A所示反射镜的横截面图；

图7A是一个环形段场的实施例的俯视图；

图7B是相对于一对晶圆晶片位置的环形段场的俯视图；

图7C是相对于一对晶圆晶片位置的矩形场的俯视图；

图8是图1所示的微光刻工具实施例的投影物镜的示意图；

图9是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图10是在子午截面所示的投影物镜的一部分的横截面图；

图11是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图12是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图13是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图14A是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图14B是包括图14A所示投影物镜和照射系统的光学系统的横截面图；

图15是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图16A是示出对于图15所示的投影物镜计算的随像场中的位置变化的畸变的x-y向量图；

图16B是示出对于图15所示的投影物镜计算的随像场中的位置变化的主光线角度的x-y向量图；

图17是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图18到20示出对于图17所示的投影物镜随像场中的位置变化的横向像差；

图21是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图22到24示出对于图21所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图25是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图26到28示出对于图25所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图29是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图30到32示出对于图29所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图33是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图34到36示出对于图33所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图37是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图38到40示出对于图37所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图41是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图42到44示出对于图41所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图45是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图46到48示出对于图45所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图49是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图50示出对于图49所示的投影物镜随着像场中的位置变化的像差；

图51是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图52是在子午截面所示的投影物镜的横截面图；

图53是显示一种半导体装置的制造步骤的流程图；以及

图54是显示晶圆处理步骤的流程图。

具体实施方式

一方面，本发明涉及具有一个或者多个具有自由型反射镜表面的反射镜（所谓自由型反射镜）的反射投影物镜。具有自由型反射镜的反射投影物镜可用于微光刻工具中。参考图1，微光刻工具100通常包括：光源110、照射系统120、投影物镜101和载物台130。示出了用于参考的笛卡尔坐标系。光源110发出波长λ的光，然后将光线112引导到照射系统120。照射系统120与光线互作用（例如扩展和均匀化）并且将光线122引导到位于物平面103的调制盘140。投影物镜101将从调制盘140反射的光成像到位于像平面102的基片的表面。在投影物镜101像侧的光示出为光线152。例如，如图1所示，该光线只是示意性的，并不作为相对于调制盘140的光路的实际描述。基片150被载物台130支撑，该载物台相对于投影物镜101移动基片150，使得投影物镜101将调制盘140成像到基片150的不同部分。

投影物镜101包括参考轴105。在投影物镜相对于子午截面对称的实施例中，参考轴105垂直于物平面103并且位于子午截面内。

选择光源110以提供具有工具100的希望运行波长λ的光。在一些实施例中，光源110是激光光源，例如KrF激光器(例如，具有大约248nm的波长)或者ArF激光器（例如，具有大约193nm的波长）。可使用非激光光源，包括发光二极管（LED），例如在电磁波谱的蓝色或者UV部分，例如大约365nm、大约280nm或者大约227nm，发射光的LED。

通常，对于设计用于光刻工具中的投影物镜，其波长λ处于电磁波谱的紫外部分、远紫外部分或者极远紫外部分。例如，λ可以为小于或等于约400nm（例如，小于或等于约300nm、小于或等于约200nm、小于或等于约100nm、小于或等于约50nm、小于或等于约30nm）。λ可以大于大约2nm（例如，大于或等于约5nm，大于或等于约10nm）。在实施例中，λ可以是大约193nm、157nm、13nm或者11nm。使用较短的波长是希望的，因为通常投影物镜的分辨率大致与波长成比例。因此相比于使用较长波长的相同的投影物镜，使用较短的波长能够使得投影物镜分辨像中更小的特征。然而，在特定实施例中，λ可以处于电磁波谱的非UV部分（例如，可见光部分）。

照射系统120包括被放置以组成具有均匀光强分布的校准光线的光学元件。照射系统120通常还包括光线引导光学远件，以将光线122引导到调制盘140。在一些实施例中，照射系统120还包括用于提供光线的希望偏振分布的元件。

通常，物平面103平行于像平面102。然而，在特定实施例中，像平面102相对于物平面103是倾斜的。例如，像平面102可以倾斜大于等于约1°的角度（例如，大于等于约2°、大于等于约3°、大于等于约4°、大于等于约5°）。

物平面103与像平面102间隔距离L，该距离也指投影物镜101的纵向尺寸或者径迹长度。径迹长度由两个平行平面之间的距离限定。第一个平面是物平面，第二个定义为距离物平面最近的平行平面，使得物场、像场和光学元件都位于这两个平行平面之间。通常，该距离取决于投影物镜101的具体设计和工具100的工作波长。在一些实施例中，例如为EUV光刻设计的工具中，L在大约1m到大约3m的范围内（例如，在大约1.5m到大约2.5m的范围内）。在特定实施例中，L小于2m，如小于或等于约1.9m（例如，小于或等于约1.8m，小于或等于约1.7m，小于或等于约1.6m，小于或等于约1.5m）。L可比大于或者等于0.2m更大（例如，大于或等于约0.3m，大于或等于约0.4m，大于或等于约0.5m，大于或等于约0.6m，大于或等于约0.7m，大于或等于约0.8m，大于或等于约0.9m，大于或等于约1m）。

成像光的光路长度与径迹长度的比值根据投影物镜101的具体设计变化。在一些实施例中，光路长度与径迹长度的比值可以是较高。例如，光路长度与径迹长度的比值可以是大约大于或者等于2（例如，大约大于或者等于2.5，大约大于或者等于3，大约大于或者等于3.5，大约大于或者等于4，大约大于或者等于4.5，大约大于或者等于5）。

投影物镜101具有放大比值，即指在物平面103上场的尺寸与相应像平面102上场的尺寸的比值。通常，用于光刻工具中的投影物镜是缩小投影物镜，这表示他们减小图像的尺寸或者缩小了图像。因此，在一些实施例中，与物平面103上的尺寸相比，投影物镜101能在像平面102上生成尺寸减小了大于或等于约2倍的场（例如，大于或等于约3倍，大于或等于约4倍，大于或等于约5倍，大于或等于约6倍，大于或等于约7倍，大于或等于约8倍，大于或等于约9倍，大于或等于约10倍）。也就是说，投影物镜101可以具有大于或等于约2倍的缩小率（例如，大于或等于约3倍，大于或等于约4倍，大于或等于约5倍，大于或等于约6倍，大于或等于约7倍，大于或等于约8倍，大于或等于约9倍，大于或等于约10倍）。然而，更通常地，投影物镜可被设计为提供放大的像或与物体尺寸相同的像。

还参考图2A，光线152限定光锥，其在像平面102上构成了调制盘图像。光锥的角度与投影物镜101的像侧数值孔径（NA）相关。像侧NA可以表示为：

NA=n_osinθ_max

其中n_o指与基片150的表面相邻的浸没介质的折射率，θ_max是来自投影物镜101的成像光线的最大光锥的半角度。

通常，投影物镜101可具有大于或等于约0.1的像侧NA（例如，大于或等于约0.15，大于或等于约0.2，大于或等于约0.25，大于或等于约0.28，大于或等于约0.3，大于或等于约0.35）。在一些实施例中，投影物镜101具有较高的像侧NA。例如，在一些实施例中，投影物镜101可具有大于0.4的像侧NA（例如，大于或等于约0.45，大于或等于约0.5，大于或等于约0.55，大于或等于约0.6）。通常，投影物镜101的分辨率根据波长λ和像侧NA变化。

不希望被理论限制，投影物镜的分辨率可基于波长和像侧NA确定，其公式为：

$R=k\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{NA}},$

其中R是能够印刷的最小尺寸，k是称为工艺因素的无量纲常量。k根据与光辐射（例如，偏振性）、照射特性（例如，部分相干性、环形照射、偶极装置、四极装置等）以及抗蚀剂材料相关的不同因素而变化。通常，k在大约0.4到大约0.8的范围内，但在某些应用中也可低于0.4或者高于0.8。

投影物镜101在像平面上也是标称远心的。例如，在像平面的暴露场上，相互平行的主光线可偏离小于或等于约0.5°（例如，小于或等于约0.4°，小于或等于约0.3°，小于或等于约0.2°，小于或等于约0.1°，小于或等于约0.05°，小于或等于约0.01°，小于或等于约0.001°）。因此，投影物镜101在像尺寸的工作距离内可提供充分恒定的放大率。在一些实施例中，主光线标称地垂直于像平面102。因此，晶圆表面的不平形状或者像平面的散焦不会导致像平面上的畸变或阴影影响。

在特定实施例中，投影物镜101具有相对高的分辨率（即，R的值可以较小）。例如，R可为小于或等于约150nm（例如，小于或等于约130nm，小于或等于约100nm，小于或等于约75nm，小于或等于约50nm，小于或等于约40nm，小于或等于约35nm，小于或等于约32nm，小于或等于约30nm，小于或等于约28nm，小于或等于约25nm，小于或等于约22nm，小于或等于约20nm，小于或等于约18nm，小于或等于约17nm，小于或等于约16nm，小于或等于约15nm，小于或等于约14nm，小于或等于约13nm，小于或等于约12nm，小于或等于约11nm，例如大约10nm）。

通过投影物镜101形成的像的质量可以以各种不同的方式量化。例如，可基于与高斯光学相关的理想条件下的像测量或者计算偏差来表征像。这些偏差是通常所谓的像差。用于量化与理想或者设想图形的波前偏差的一种度量是均方根波前误差（W_rms）。W_rms在“光学手册”（卷1，第二版，Michael Bass编辑（McGraw-Hill,Inc.,1995），页码35.3）中被定义，其在此引用作为参考。通常，物镜的W_rms值越低，与希望或者理想图形的波前偏差越小，图像质量也越好。在特定实施例中，投影物镜101对于在像平面102上的像可具有较小的W_rms。例如，投影物镜101可具有小于或等于0.1λ的W_rms（例如，小于或等于约0.07λ，小于或等于约0.06λ，小于或等于约0.05λ，小于或等于约0.045λ，小于或等于约0.04λ，小于或等于约0.035λ，小于或等于约0.03λ，小于或等于约0.025λ，小于或等于约0.02λ，小于或等于约0.015λ，小于或等于约0.01λ，例如大约0.005λ）。

另一种用于评估像质量的度量称为场曲。场曲指焦平面的场点相关位置的峰-谷距离。在一些实施例中，投影物镜101对于像平面102上的像可具有较小的场曲。例如，投影物镜101可具有小于或等于约50nm的像侧场曲（例如，小于或等于约30nm，小于或等于约20nm，小于或等于约15nm，小于或等于约12nm，小于或等于10nm）。

用于评估光学性能的另一个度量称为畸变。畸变指在像平面上场点相应地偏离理想像点位置的最大绝对值。在一些实施例中，投影物镜101可具有较小的最大畸变。例如，投影物镜101可具有小于或等于约50nm的最大畸变（例如，小于或等于约40nm，小于或等于约30nm，小于或等于约20nm，小于或等于约15nm，小于或等于约12nm，小于或等于10nm，小于或等于9nm，小于或等于8nm，小于或等于7nm，小于或等于6nm，小于或等于5nm，小于或等于4nm，小于或等于3nm，小于或等于2nm，例如1nm）。

并且，在特定实施例中，畸变可在像场变化较小的量。例如，畸变在像场可变化小于或等于约5nm（例如，小于或等于约4nm，小于或等于约3nm，小于或等于约2nm，小于或等于约1nm）。

作为一个反射系统，投影物镜101包括多个反射镜，其被设置为，以在基片150表面形成调制盘140的像的方式，将从调制盘140反射的光引导到基片150上。投影物镜的具体设计在下面描述。然而，更通常地，反射镜的数量、尺寸和结构通常取决于投影物镜101的希望的光学特性和工具100的物理限制。

通常，投影物镜101中的反射镜的数目可变化。通常，反射镜的数目与涉及物镜的光学性能特征的各种性能平衡相关，所述物镜的光学性能特征例如为，希望的通过率（例如，来自物的光强，其在像平面102上成像）、希望的像侧NA、以及相关的图像分辨率和希望的最大光瞳遮拦。

通常，投影物镜101具有至少4个反射镜（例如，大于或等于5个反射镜，大于或等于6个反射镜，大于或等于7个反射镜，大于或等于8个反射镜，大于或等于9个反射镜，大于或等于10个反射镜，大于或等于11个反射镜，大于或等于12个反射镜）。在一些实施例中，当希望将所有物镜的反射镜定位在物平面和像平面之间时，物镜101通常具有偶数个反射镜（例如，4个反射镜，6个反射镜，8个反射镜，10个反射镜）。在特定实施例中，当投影物镜的所有反射镜都放置在物平面和像平面之间时，也可使用奇数个反射镜。例如，当一个或者多个反射镜以较大的角度倾斜时，且在所有反射镜都放置在物平面和像平面之间时，投影物镜可包括奇数个反射镜。

通常，投影物镜101的反射镜中至少一个具有旋转对称或者自由型曲面。不像球面或者非球面反射镜，自由型镜面没有旋转对称轴。通常，自由型表面偏离旋转对称参考面（例如，球面或者非球面旋转对称参考表面），该参考面指最近似地拟合旋转非对称表面的旋转对称表面。

旋转对称参考表面可如下相对于自由型镜面确定。首先，获得表征考虑的自由型镜面的信息。在已知反射镜的光学数据的实施例中，该信息包括确定反射镜的基本半径（例如，1/c，其中c是顶点曲率）、反射镜的锥体常量、k、和表征反射镜的多项式系数。可选择地是，或者另外，表征反射镜的信息可以从反射镜表面的表面图形测量中获得（例如，使用干涉计获得）。表面图形测量可提供描述反射镜表面的函数z’(x’,y’)，其中z’是反射镜表面沿着不同(x’,y’)坐标的z’轴的垂度，如图2B所示。初始的步骤还包括确定反射镜的占位面，即在物镜中实际用来反射成像光的反射镜表面区域。该占位面可通过使用光线跟踪程序跟踪通过物镜的光线并且提取出光线接触的反射镜区域来获得。

在获得了表征旋转非对称表面特征的信息后，可建立该表面的局部坐标系，其中该表面的偏心和倾斜是零。设定该表面的倾斜和偏心对优化算法提供较好定义的开始点，所述优化算法确定参考面、并且还定义z’轴，沿着该轴，可确定在反射镜表面和参考面之间的垂度差。在已知反射镜表面的光学数据的情况下，z’轴可基于锥体常量、k、和基本半径、1/c来确定。对于光学数据的旋转对称部分，z’轴是旋转非对称表面的旋转对称部分的对称轴。在反射镜表面用表面图形测量来表征的实施例中，z’轴对应于计量轴（例如干涉光轴）。图2B对于旋转非对称反射镜201的二维部分示出了这点，其中局部坐标系表示为x’，y’和z’轴。旋转非对称反射镜201的占位面边界表示为图2B中的横截面的x_min和x_max。

然后相对于该坐标系可建立初始的参考表面。该初始参考表面具有零倾斜和零偏心。该初始参考表面或者是球形表面或者是旋转对称非球形表面。该初始参考表面通过指定近似旋转非对称镜面的旋转对称表面来建立。该初始参考表面给优化算法提供了起始点。一旦建立初始参考表面，确定沿着局部坐标系的z’轴测量的在初始参考表面的多个点与旋转非对称表面占位面表面的多个点之间的局部距离bi（i=1…N）。下一步，通过使用多个合适的参数和合适的算法确定局部距离（d_i）的最小值，而建立旋转对称参考表面（图2B中的表面211）。在旋转对称参考表面是球形表面的情况下，所述参数包括参考面的在局部坐标系中的球体中心位置、半径。在图2B中，球体中心距离坐标原点的偏心由坐标x_c和z_c示出（沿着y’轴的偏心量y_c在图2B中没有示出）。球形表面的半径设定为R，根据以下公式，优化参数R、x_c、y_c和z_c以提供局部距离d_i的最小值：

z’＝(R²-(x’-x_c)²-(y’-y_c)²)^1/2-z_c，

其为以坐标（x_c，y_c，z_c）为中心、半径为R的球形表面的公式。

在旋转对称参考表面是非球形表面的情况下，上述参数可包括参考表面的偏心和倾斜、基本半径、锥体常量和非球形系数。这些参数可基于以下公式确定：

$z^{\′}=\frac{c^{\′}{h}^2}{1+\sqrt{1-(1+k^{\′})c^{\′2}{h}^2}}+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_j^{\′}{h}^{2j},$

其为描述锥形和非球形表面的公式。这里，h²=x’²+y’²，并且A’_j是表征旋转对称参考表面偏离圆锥表面的系数。通常，用于拟合反射镜表面的参考表面的非球形系数A’_j的个数根据用于计算表面、可用时间和希望的精度水平的系统的计算能力而变化。在一些实施例中，参考表面可使用达到三阶的非球形系数计算。在特定实施例中，使用高于三阶的系数（例如，四阶，六阶）。对于锥形和非球形表面参数化的更多讨论，例如，可参考Code V产品手册，其可从Optical Research Associates获得（Pasadena，CA）

通常，可使用不同的优化算法进行拟合。例如，在一些实施例中，可使用最小二乘拟合算法，例如阻尼最小二乘拟合算法。阻尼最小二乘拟合算法可使用可商业获得的光学设计软件来计算，例如Code V或者ZEMAX（可从Optima Research,Ltd.,Standsted,United Kingdom获得）。

在定义了旋转对称参考表面以后，可确定并且可视化在镜面其他点之间的局部距离。还可确定旋转对称参考表面其他特征。例如，可确定旋转对称参考表面偏离旋转非对称镜面的最大值。

例如，自由型表面可具有大于或等于约λ的从最佳拟合球面或者旋转对称参考表面的最大偏离（例如，大于或等于约10λ，大于或等于约20λ，大于或等于约50λ，大于或等于约100λ，大于或等于约150λ，大于或等于约200λ，大于或等于约500λ，大于或等于约1000λ，大于或等于约10000λ，大于或等于约50000λ）。自由型表面可具有大于或等于约λ的从最佳拟合旋转非对称球面的最大偏离（例如，大于或等于约5λ，大于或等于约10λ，大于或等于约20λ，大于或等于约50λ，大于或等于约100λ，大于或等于约200λ，大于或等于约500λ，大于或等于约1000λ，大于或等于约10000λ）。在一些实施例中，自由型表面可具有小于或等于约1000λ的从最佳拟合旋转对称球面的最大偏离（例如，小于或等于约900λ，小于或等于约800λ，小于或等于约700λ，小于或等于约600λ，小于或等于约500λ）。

在特定实施例中，自由型表面可具有大于或等于10nm的从最佳拟合球面的最大偏离（例如，大于或等于约100nm，大于或等于约500nm，大于或等于约1μm，大于或等于约5μm，大于或等于约10μm，大于或等于约50μm，大于或等于约100μm，大于或等于约200μm，大于或等于约500μm，大于或等于约1000μm，大于或等于约2000μm，大于或等于约3000μm）。自由型表面可具有小于或等于约10mm的从最佳拟合球面的最大偏离（例如，小于或等于约5mm，小于或等于约3mm，小于或等于约2mm，小于或等于约1mm，小于或等于约500μm）。

自由型表面可具有大于或等于约10nm的从最佳拟合旋转对称非球面的最大偏离（例如，大于或等于约100nm，大于或等于约500nm，大于或等于约1μm，大于或等于约5μm，大于或等于约10μm，大于或等于约50μm，大于或等于约100μm，大于或等于约200μm，大于或等于约500μm，约1000μm）。自由型表面可具有小于或等于约10mm的从最佳拟合旋转对称非球面的最大偏离（例如，小于或等于约5mm，小于或等于约3mm，小于或等于约2mm，小于或等于约1mm，小于或等于约500μm）。

镜面的曲率用第一和第二平均主曲率表征，它们由反射中心场点的主光线的每个镜面上的点来确定。第一和第二平均主曲率可如Handbook of Mathematics by I.N.Bronstein,et al.,4^th Ed.(Springer,2004)，p567，所描述地计算。通常，反射镜的第一主曲率不同于反射镜的第二主曲率。在一些实施例中，第一和第二主曲率之间的差值的绝对值大于或等于约10^-8（例如，大于或等于10^-7，大于或等于5×10^-7，大于或等于约10^-6，大于或等于约5×10^-6，大于或等于约10^-5，大于或等于约5×10^-5，大于或等于约10^-4，大于或等于约5×10^-4，大于或等于约10^-3）。

通常，第一和/或第二主曲率可以为正的或者为负的。镜面的第一和/或第二主曲率可以相对较小。例如，在一些实施例中，对于在投影物镜101中的一个或多个反射镜，第一主曲率的绝对值是小于或等于约10^-2（例如，小于或等于约5×10^-3，小于或等于约3×10^-3，小于或等于约2×10^-3，小于或等于约10^-3）。在投影物镜101中反射镜的第一主曲率之和的绝对值可小于或等于约10^-3（例如，小于或等于约5×10^-4，小于或等于约3×10^-4，小于或等于约2×10^-4，小于或等于约10^-4，小于或等于5×10^-5，小于或等于10^-5）。

在特定实施例中，对于在投影物镜101中的一个或多个反射镜，第二主曲率的绝对值是小于或等于约10^-2（例如，小于或等于约5×10^-3，小于或等于约3×10^-3，小于或等于约2×10^-3，小于或等于约10^-3）。在投影物镜101中反射镜的第二主曲率之和的绝对值可以是小于或等于约10^-3（例如，小于或等于约5×10^-4，小于或等于约3×10^-4，小于或等于约2×10^-4，小于或等于约10^-4，小于或等于5×10^-5，小于或等于10^-5）。

在投影物镜101中反射镜的第一和第二主曲率之和，即，投影物镜101中所有反射镜的第一主曲率之和，投影物镜101中所有反射镜的第二主曲率之和，或投影物镜101中所有反射镜的第一和第二主曲率之和，都可以是较小的。例如，反射镜的第一和第二主曲率之和的绝对值可小于或等于约10^-3（例如，小于或等于约5×10^-4，约3×10^-4，小于或等于约2×10^-4，小于或等于约10^-4，小于或等于5×10^-5，小于或等于10^-5）。

在特定实施例中，自由型镜面可用公式数学地描述：

$Z=\frac{c{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{j=2}{\overset{66}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j{X}^m{Y}^n$

其中

$j=\frac{{(m+n)}^2+m+3n}{2}+1$

并且Z是平行于Z轴的表面的垂度（在投影物镜101中它可以平行或者不平行于Z轴，即，通常在投影物镜101中它是偏心并且倾斜于Z轴的），c是对应于顶点曲率的常量，k是锥体常量，并且C_j是单项式X_mY_n的系数。通常，c、k和C_j根据与投影物镜101相关的反射镜的希望光学特性来确定。并且，单项式的阶数，m+n，可以按需要变化。通常，较高阶的单项式能提供具有较高像差校正水平的投影物镜设计，然而，较高阶的单项式通常需要更大计算成本来确定。在一些实施例中，m＋n大于或等于10（例如，大于或等于15，大于或等于20）。如下所述，自由型反射镜公式的参数可使用可商业获得的光学设计软件来确定。在一些实施例中，m+n小于10（例如，小于或等于9，小于或等于8，小于或等于7，小于或等于6，小于或等于5，小于或等于4，小于或等于3）。

通常，除了上面所示的，自由型表面可使用公式数学描述。例如，在一些实施例中，自由型表面可使用Zernike多项式数学描述（例如在手册

中出现，其可从Optical Research Associates，Pasadena，CA商业获得。）或者使用二维的样条曲面。二维样条曲面的实例是Bezier样条或者非均匀有理Bezier样条（NURBS）。例如，二维样条曲面可用x-y平面上的网格点和相应z值或者斜率和这些点来描述。根据样条曲面的具体类型，通过利用例如多项式或者函数在网格点之间内插而获得全部曲面，所述多项式或者函数具有与连续性或者可微性相关的特性（例如解析函数）。

通常，在投影物镜101中的自由型反射镜的个数和位置可以变化。实施例可包括具有大于或等于两个自由型反射镜的投影物镜（例如，大于或等于三个自由型反射镜，大于或等于四个自由型反射镜，大于或等于五个自由型反射镜，大于或等于六个自由型反射镜）。

投影物镜101通常包括一个或者多个具有正光焦度的反射镜。也就是说，反射镜的反射部分具有凹面，被称作凹面镜。投影物镜101可包括大于或等于二的凹面镜（例如，大于或等于三，大于或等于四，大于或等于五，大于或等于六）。投影物镜101还可以包括具有负光焦度的反射镜。这就是说一个或者多个反射镜具有凸面的反射部分（称为凸面镜）。在一些实施例中，投影物镜101可包括大于或等于二的凸面镜（例如，大于或等于三，大于或等于四，大于或等于五，大于或等于六）。

在图3中示出了包括六个反射镜的投影物镜的实施例。特别地，投影物镜300包括六个自由型反射镜310、320、330、340、350和360。投影物镜300的数据在下面的表1A和表1B中示出。表1A示出了光学数据，而表1B示出了每个镜面的自由型常量。为了表1A和表1B的目的，反射镜名称如下对应：反射镜1（M1）对应反射镜310；反射镜2（M2）对应反射镜320；反射镜3（M3）对应反射镜330；反射镜4（M4）对应反射镜340；反射镜5（M5）对应反射镜350；反射镜6（M6）对应反射镜360。表1A和随后表中的“厚度”指光路中相邻元件的距离。对于自由型反射镜，单项式系数C_j与反射镜数量一起在表1B中提供，该反射镜从初始的投影物镜设计中被偏心和旋转（或者倾斜）。半径R是顶点曲率c的倒数。偏心用mm表示，旋转用度数表示。单项式系数的量纲为mm^＝j+1。N半径是一个无量纲的标量因子（例如，可阅读手册CODE V）。

在图3中，投影物镜300在子午截面内示出。子午面是投影物镜300的对称面。相对子午面的对称性是指，反射镜仅仅相对y轴偏心和相对x轴倾斜。并且，在x坐标轴上具有奇数阶（例如，x，x³，x⁵，等）的自由型反射镜的系数为零。

投影物镜300被配置成在13.5nm光照下工作，并具有0.35的像侧NA和1500mm径迹长度。成像光的光路长度是3833mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是2.56。投影物镜具有4X的缩小率、小于100nm的最大畸变、0.035λ的W_rms和28nm的场曲。投影物镜300的其他特征在随后对投影物镜101的讨论中出现。

例如，在来自物平面103的光路中的第一个反射镜，即反射镜310，具有正光焦度。反射镜320、340和360也是P反射镜。反射镜330和350具有负（N）光焦度。因此，在投影物镜300的光路中的反射镜顺序是PPNPNP。

表1A

表1B

对于投影物镜300中的反射镜，自由型曲面从每个反射镜的最佳拟合球面的最大偏离如下：对于反射镜310是154μm；对于反射镜320是43μm；对于反射镜330是240μm；对于反射镜340是1110μm；对于反射镜350是440μm；对于反射镜360是712μm。自由型曲面从最佳拟合旋转对称非球面的最大偏离是：对于反射镜310为47μm；对于反射镜320为33μm；对于反射镜330为96μm；对于反射镜340为35μm；对于反射镜350为152μm；对于反射镜360为180μm；

反射镜310的第一和第二主曲率分别是9.51×10^-4和9.30×10^-4。投影物镜300中其他反射镜的第一和第二主曲率分别如下：反射镜320是2.76×10^-5和1.56×10^-5；反射镜330是-2.38×10^-3和-2.17×10^-3；反射镜340是1.79×10^-3和1.75×10^-3；反射镜350是-2.64×10^-3和-2.10×10^-3；反射镜360是1.93×10^-3和1.91×10^-3。投影物镜300的第一主曲率之和是-3.19×10^-4。第二主曲率之和是3.29×10^-4。第一和第二主曲率之和是9.97×10^-6，并且第一和第二主曲率之和的倒数是1.00×10^-5。

在特定实施例中，投影物镜101中反射镜的放置使得来自物平面103的光成像到一个或者多个中间像平面。例如，投影物镜300将来自物平面103的光成像到处于反射镜360附近的位置305的中间像。具有一个或者多个中间像的实施例，还包括大于或等于两个的瞳平面。在一些实施例中，为了基本上在瞳平面上放置孔径光阑，这些瞳平面中至少一个是物理可接触的。孔径光阑用于限定投影物镜的孔径的尺寸。

在投影物镜101中，中间像上的慧差可能较大。慧差可通过在主光线和上下光线交叉点处的上下光线之间的距离来量化。在一些实施例中，该距离可以是大于或等于约1mm（例如，大于或等于约2mm，大于或等于约3mm，大于或等于约4mm，大于或等于约5mm，大于或等于约6mm，大于或等于约7mm）。在投影物镜中，中间像上的慧差可以较小。在一些实施例中，该距离可以是小于或等于约1mm（例如，小于或等于约0.1mm，小于或等于约0.01mm）。

通常，投影物镜的反射镜被形成为，使得其反射大部分垂直入射到其上、或在某特定入射角度范围内入射到其上的波长为λ的光。例如，反射镜可构形成为，使得其反射大于或等于约50%（例如，大于或等于约60%，大于或等于约70%，大于或等于约80%，大于或等于约90%，大于或等于约95%，大于或等于约98%）的波长λ的垂直入射光。

在一些实施例中，反射镜包括多层不同材料的膜叠层，其被设置为可基本上反射波长λ的垂直入射光。叠层中的每层膜可具有大约λ/4的光学厚度。多层叠层可包括大于或等于约20（例如，大于或等于约30、大于或等于约40、大于或等于约50）的膜。通常，用于构成多层叠层的材料会根据工作波长λ来选择。例如，多层交替的钼和硅或钼和铍薄膜可用来构成用于反射10nm到30nm范围中的光的反射镜（例如，λ大约分别为13nm，或者11nm）。通常，多层交替的钼和硅膜优选用于λ＝11nm，多层交替的钼铍和膜优选用于λ＝13nm。

在特定实施例中，反射镜由这样的石英玻璃形成，其被涂敷单层的铝、并再涂敷一层或多层介质材料，例如由MgF₂、LaF₂或Al₂O₃形成的层。例如，可使用由具有介质涂层的铝形成的反射镜用于具有大约193nm波长的光。

通常，被反射镜反射的波长为λ的光的百分率根据镜面上光线入射角度而变化。因为成像光沿着多个不同的路径穿过反射投影物镜传播，所以每个反射镜上光的入射角度会变化。该效应参考图4示出，其中示出了在子午截面上的反射镜400的部分，其包括凹面反射表面401。成像光沿多个不同路径在表面401上入射，所述路径包括由光线410、420和430所示的路径。光线410、420和430在表面401的部分上入射，其中表面法线不同。这些部分的表面法线的方向由线411、421和431示出，分别对应于光线410、420和430。光线410、420和430分别以角度θ₄₁₀、θ₄₂₀和θ₄₃₀入射到表面401上。通常，角度θ₄₁₀、θ₄₂₀和θ₄₃₀可变。

对于投影物镜101中的每个反射镜，成像光的入射角度可用不同的方式表征。一种表征是在投影物镜101的子午截面上入射到每个反射镜上的子午光线的最大入射角度。子午光线是指位于子午截面中的光线。通常，在投影物镜101中对于不同的反射镜θ_max可变。

在一些实施例中，投影物镜101中所有反射镜的最大θ_max值是小于或等于约75°（例如，小于或等于约70°，小于或等于约65°，小于或等于约60°，小于或等于约55°，小于或等于约50°，小于或等于约45°）。θ_max可大于大约5°（例如，大于或等于约10°，大于或等于约20°）。在一些实施例中，最大θ_max值可以较小。例如，最大θ_max值可以是小于或等于40°（例如，小于或等于约35°，小于或等于约30°，小于或等于约25°，小于或等于约20°，小于或等于约15°，小于或等于约13°，小于或等于约10°）。

作为一个实例，在投影物镜300中，反射镜310的θ_max是8.22°，反射镜320的θ_max是10.38°，反射镜330的θ_max是22.35°，反射镜340的θ_max是7.49°，反射镜350的θ_max是24.58°，反射镜360的θ_max是6.15°。

在一些实施例中，θ_max最大值（角度）与像侧NA的比值可以是小于或等于约100（例如，小于或等于约80，小于或等于约70，小于或等于约68，小于或等于约60，小于或等于约50，小于或等于约40，小于或等于约30）。

另一种表征是在投影物镜101的子午截面中的对应于每个反射镜上的中央场点的主光线入射角度。这个角度称为θ_CR。通常，θ_CR可变。例如，对于投影物镜300，反射镜310具有6.59°的θ_CR，反射镜320具有7.93°的θ_CR，反射镜330具有20.00°的θ_CR，反射镜340具有7.13°的θ_CR，反射镜350具有13.06°的θ_CR，反射镜360具有5.02°的θ_CR。在一些实施例中，在投影物镜101中，θ_CR的最大值，θ_CR（max）可以较低。例如，θ_CR（max）可以是小于或等于约35°（例如，小于或等于约30°，小于或等于约25°，小于或等于约20°，小于或等于约15°，小于或等于约13°，小于或等于约10°，小于或等于约8°，小于或等于约5°）。对于投影物镜300，θ_CR（max）为20.00°，它是反射镜330的θ_CR。

在一些实施例中，θ_CR(max)的最大值（角度）与像侧NA的比值可以是小于或等于约100（例如，小于或等于约80，小于或等于约70，小于或等于约68，小于或等于约60，小于或等于约50，小于或等于约40，小于或等于约30）。

投影物镜101中的每个反射镜也可表征为投影物镜101子午面上光线的入射角度范围Δθ。对于每个反射镜，Δθ对应于θ_max与θ_min之间的差值，其中θ_min是在投影物镜101子午面上入射每个反射镜的光线的最小角度。通常，Δθ对于投影物镜101中的每个反射镜可变。对于一些反射镜，Δθ可以较小，例如，Δθ可以是小于或等于约20°（例如，小于或等于约15°，小于或等于约12°，小于或等于约10°，小于或等于约8°，小于或等于约5°，小于或等于约3°，小于或等于2°）。可选地是，对于投影物镜101中的一些反射镜，Δθ可以较大。例如，一些反射镜的Δθ可以是大于或等于20°（例如，大于或等于约25°，大于或等于约30°，大于或等于约35°，大于或等于约40°）。对于投影物镜300，反射镜310的Δθ_max是3.34°，反射镜320的Δθ_max是4.92°，反射镜330的Δθ_max是5.18°，反射镜340的Δθ_max是0.98°，反射镜350的Δθ_max是24.07°和反射镜360的Δθ_max是2.77°。

在一些实施例中，投影物镜101中所有反射镜的Δθ最大值，Δθ_max，可以较小。例如，Δθ_max可以小于或等于约25°（例如，小于或等于约20°，小于或等于约15°，小于或等于约12°，小于或等于约10°，小于或等于约9°，小于或等于约8°，小于或等于约7°，小于或等于约6°，小于或等于约5°，小于或等于约3°）。对于投影物镜300，Δθ_max是24.07°

另一种表征投影物镜101中光路的方式是通过每个反射镜上的主光线放大率，也就是指在从每个反射镜反射之前和之后，在主光线（例如，在子午截面）和参考轴105之间角度正切的商。例如，参考图5A，其中在从反射镜510反射之前，主光线501从参考轴105偏离，并且从反射镜510反射回参考轴105，反射镜510具有正的主光线角度放大率。参考图5B，可选地，其中在从反射镜520反射之前和之后，主光线502都偏离参考轴105，反射镜520具有负的主光线角度放大率。在两种情况下，主光线放大率由tan(α)/tan(β)给出。在特定实施例中，在投影物镜中，多个具有正主光线角度放大率的反射镜对应于在一个或者多个反射镜上较大的入射角度。因此，具有仅仅一个具有正的主光线角度放大率的反射镜的投影物镜也可在反射镜上表现出较小的入射光角度。对于投影物镜300，反射镜310、320、330和350具有负的主光线角度放大率，而反射镜340具有正的主光线角度放大率。

投影物镜101中反射镜间的相对间距根据投影物镜的具体设计可变。在相邻反射镜之间较大的距离（相对于光路）可对应于反射镜上较小的入射光角度。在特定实施例中，投影物镜101可包括至少一对隔开大于50％的投影物镜径迹长度的相邻反射镜。例如，在投影物镜300中，反射镜340和350相距大于50％的投影物镜径迹长度。

在特定实施例中，与物平面和光路中的第二个反射镜之间的距离d_op-2相比，在物平面和光路中的第一个反射镜之间具有较大的相对距离d_op-1，，该实施例可对应于反射镜上较低的入射光角度。例如，d_op-1/d_op-2大于或等于约2（例如，大于或等于约2.5，大于或等于约3，大于或等于约3.5，大于或等于约4，大于或等于约4.5，大于或等于约5）的实施例，也可具有较低的入射光角度。在投影物镜300中，d_op-1/d_op-2是2.38。

通常，在投影物镜101中的占位面尺寸和反射镜的形状可变。占位面形状指反射镜投影到x-y平面上的形状。反射镜的占位面可以是圆形、椭圆形、多边形（例如，矩形、正方形、六边形）、或者不规则形状。在实施例中，占位面相对于投影物镜101的子午面对称。

在特定实施例中，反射镜可具有的占位面的最大尺寸为小于或等于约1500mm（例如，小于或等于约1400mm，小于或等于约1300mm，小于或等于约1200mm，小于或等于约1100mm，小于或等于约1000mm，小于或等于约900mm，小于或等于约800mm，小于或等于约700mm，小于或等于约600mm，小于或等于约500mm，小于或等于约400mm，小于或等于约300mm，小于或等于约200mm，小于或等于约100mm）。反射镜可具有的占位面的最大尺寸为大于或等于约10mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约50mm）。

在图6A中示出具有椭圆形占位面的反射镜600的实例。反射镜600具有x方向的最大尺寸，其由M_x表示。在实施例中，M_x可以是小于或等于约1500mm（例如，小于或等于约1400mm，小于或等于约1300mm，小于或等于约1200mm，小于或等于约1100mm，小于或等于约1000mm，小于或等于约900mm，小于或等于约800mm，小于或等于约700mm，小于或等于约600mm，小于或等于约500mm，小于或等于约400mm，小于或等于约300mm，小于或等于约200mm，小于或等于约100mm）。M_x可大于约10mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约50mm）。

反射镜600相对于子午线601对称。反射镜600沿着子午线601具有尺寸M_y。对于反射镜600，M_y比M_x小，然而，更通常地，M_y可以是小于，等于或者大于M_x。在一些实施例中，M_y的范围为0.1M_x至M_x（例如，大于或等于约0.2M_x，大于或等于约0.3M_x，大于或等于约0.4M_x，大于或等于约0.5M_x，大于或等于约0.6M_x，大于或等于约0.7M_x，大于或等于约0.8M_x，大于或等于约0.9M_x）。可选地是，在特定实施例中，M_y可以是大于或等于约1.1M_x（例如，大于或等于约1.5M_x），例如在从大约2M_x到10M_x的范围内。M_y可以是小于或等于约1000mm（例如，小于或等于约900mm，小于或等于约800mm，小于或等于约700mm，小于或等于约600mm，小于或等于约500mm，小于或等于约400mm，小于或等于约300mm，小于或等于约200mm，小于或等于约100mm）。M_y可大于约10mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约50mm）。

在投影物镜300中，反射镜310的M_x和M_y分别是303mm和139mm；反射镜320的M_x和M_y分别是187mm和105mm；反射镜330的M_x和M_y分别是114mm和62mm；反射镜340的M_x和M_y分别是299mm和118mm；反射镜350的M_x和M_y分别是99mm和71mm；反射镜360的M_x和M_y分别是358mm和332mm；

在一些实施例中，反射镜的基座可在一个或者多个方向延伸到镜面之外（例如，反射镜的反射成像光的部分）。例如，反射镜的基座可在x和/或y方向延伸超过光学有效表面大于或等于约10mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约30mm，大于或等于约40mm，大于或等于约50mm）。通过提供可附接到安装装置的非光学有效的表面，反射镜基座延伸有利于连接将反射镜安装到投影物镜101中。

优选，反射镜基座延伸不应在阻塞投影物镜101中的光路的方向上。当光通过反射镜时，反射镜边缘和光路之间的距离与称作“干舷”的参数有关，该参数是在最接近反射镜边缘的光线和被反射镜反射的最接近反射镜边缘的光线之间的最小距离。在一些实施例中，投影物镜101可包括具有大于或等于约20mm（例如，大于或等于约25mm，大于或等于约30mm，大于或等于约35mm，大于或等于约40mm，大于或等于约45mm，大于或等于约50mm）的干舷的一个或者多个反射镜。大的干舷提供了在反射镜加工中的灵活性，因为投影物镜可容纳延伸的反射镜基座，而不阻挡成像光。然而，在投影物镜中，较小的干舷对应于反射镜上小的入射光角度。在一些实施例中，投影物镜101可包括具有小于或等于约15mm（例如，小于或等于约12mm，小于或等于约10mm，小于或等于约8mm，小于或等于约5mm）的干舷的一个或者多个反射镜。在特定实施例中，投影物镜101包括一个或者多个具有在5到25mm之间的干舷的一个或多个反射镜。例如，在投影物镜300中，反射镜310、320、330、350和360具有在5到25mm之间的干舷。

通常，投影物镜101中反射镜的厚度可变。反射镜的厚度指反射镜法线到它的光学表面的尺寸。通常，反射镜应该具有充足的厚度以便于装配进投影物镜中。参考图6B，反射镜600的厚度可用最大厚度T_max和最小厚度T_min来描述。通常，T_max和T_min之间的差取决于镜面曲率和反射镜基座的结构。在一些实施例中，T_max小于或等于约200mm（例如，小于或等于约150mm，小于或等于约100mm，小于或等于约80mm，小于或等于约60mm，小于或等于约50mm，小于或等于约40mm，小于或等于约30mm，小于或等于约20mm）。在特定实施例中，T_min大于或等于约1mm（例如，大于或等于约2mm，大于或等于约5mm，大于或等于约10mm，大于或等于约20mm，大于或等于约50mm，大于或等于约100mm）。

在一些实施例中，投影物镜中任何反射镜的最大尺寸是小于或等于约1500mm（例如，小于或等于约1400mm，小于或等于约1300mm，小于或等于约1200mm，小于或等于约1100mm，小于或等于约1000mm，小于或等于约900mm，小于或等于约800mm，小于或等于约700mm，小于或等于约600mm，小于或等于约500mm，小于或等于约300mm）。在一些实施例中，投影物镜中任何反射镜的最大尺寸是大于或等于约10mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约30mm，大于或等于约40mm，大于或等于约50mm，大于或等于约75mm，大于或等于约100mm）。

通常，投影物镜101的场形状可变。在一些实施例中，场具有弧形形状，例如环段的形状。参考图7A，环段场700可由x维度的d_x、y维度的d_y和半径维度d_r来表征。d_x和d_y分别对应于沿x方向和y方向的场的尺寸。d_r对应于环半径，其从轴705至场700的内边界测量获得。环段场700相对于平行于y-z平面的平面对称，并由线710表示。通常，d_x、d_y、和d_r的尺寸根据投影物镜101的设计变化。通常，d_y比d_x小。在物平面103和像平面102上相关的场维度d_x、d_y、和d_r的大小根据投影物镜101的放大率或者缩小率变化。

在一些实施例中，在像平面102上的d_x较大。例如，在像平面102上的d_x可大于或等于1mm（例如，大于或等于约3mm，大于或等于约4mm，大于或等于约5mm，大于或等于约6mm，大于或等于约7mm，大于或等于约8mm，大于或等于约9mm，大于或等于约10mm，大于或等于约11mm，大于或等于约12mm，大于或等于约13mm，大于或等于约14mm，大于或等于约15mm，大于或等于约18mm，大于或等于约20mm，大于或等于约25mm）。d_x可以是小于或等于约100mm（例如，小于或等于约50mm，小于或等于约30mm）。像平面102上的d_y可以在大约0.5mm到大约5mm之间的范围内（例如，大约1mm，大约2mm，大约3mm，大约4mm）。

通常，像平面102上的d_r大于或等于约10mm。例如，像平面102上的d_r可以是大于或等于约15mm（例如，大于或等于约20mm，大于或等于约25mm，大于或等于约30mm）。在一些实施例中，d_r可以是非常大（例如，大于或等于约1m，大于或等于约5m，大于或等于约10m）。在特定实施例中，场是矩形形状，d_r是无穷大。例如，投影物镜300具有矩形场。特别地是，在像平面测量，投影物镜300具有在y维度为2mm和在x维度为26mm的矩形场。

更通常地，对于其他场形状，投影物镜101在像平面102上可具有大于1mm的最大场尺寸（例如，大于或等于约3mm，大于或等于约4mm，大于或等于约5mm，大于或等于约6mm，大于或等于约7mm，大于或等于约8mm，大于或等于约9mm，大于或等于约10mm，大于或等于约11mm，大于或等于约12mm，大于或等于约13mm，大于或等于约14mm，大于或等于约15mm，大于或等于约18mm，大于或等于约20mm，大于或等于约25mm）。在特定实施例中，投影物镜具有不超过大约100mm的最大场尺寸（例如，小于或等于约50mm，小于或等于约30mm）。

在一些实施例中，像场形状对应于（例如在一个或多个维度）晶圆上晶片位置的形状，所述晶圆利用投影物镜101曝光。例如，当曝光晶圆时，像场被成形为降低过扫描。过扫描指需要超过晶片位置的边缘扫描像场以曝光整个位置。通常，这发生在像场的形状与晶片位置形状不一致的情形下。

过扫描可以由在像差前边缘与晶片位置后边缘之间的最大距离的比值来表征（例如，表示为百分比），在所述晶片位置，处于其后边缘的角落被曝光。参考图7B，过扫描对应于d_os与d_y的比值，其中d_os是在像场700前边缘和晶片位置720后边缘间的距离，在所述晶片位置的后边缘角落721和722被曝光。在特定实施例中，投影物镜可具有较小的过扫描。例如，投影物镜可具有小于或等于约5％的过扫描（例如，小于或等于约4％，小于或等于约3％，小于或等于约2％，小于或等于约1％，小于或等于约0.5％，小于或等于约0.1％）。

在特定实施例中，使用的投影物镜101可具有零过扫描。例如，参考图7C，在使用像场730曝光方形的晶片位置740的实施例下，可以以零过扫描进行扫描。

参考图8，通常，投影物镜101引入物像偏移d_ois，其根据投影物镜的具体设计变化。物像偏移是指像场中的点到物场中的相应点的距离，其在x-y平面中测量。对于具有光轴（投影物镜中每个反射镜的公共旋转对称轴）的投影物镜，物像偏移可使用如下公式计算：

d_ois=h_o(1-M)

其中h_o指物场上中心场点在x-y平面上距离光轴的距离，并且M是投影物镜的放大率。例如，对于具有4X缩小率（例如，M=0.25）并且中心场点距离光轴有120mm的投影物镜，d_ois是90mm。

在一些实施例中，投影物镜101可具有较小的物像偏移，例如，投影物镜具有零物像偏移。具有较小的物像偏移的投影物镜可具有较细长的光学设计。并且，在具有零物像偏移的实施例中，投影物镜101可沿着与物场和像场上中心场点相交的轴旋转，而不需要中心场点相对于例如载物台130平移。例如，当在中心场点的法线位置放置用于相对于投影物镜101检测和对准晶圆的计量工具时，这是有利的，因为当投影物镜旋转时，中心场点相对该位置没有平移。从而，在操作过程中，投影物镜旋转时，零物像偏移使得投影物镜101的计量和测试更加便利。这在图8中示出，其示出了在像平面150中的测试和计量工具150a，其测试表面例如是二维的CCD阵列。该测试和计量工具被放置以使得与轴150一致的参考轴与检测面中心点相交。测试和计量工具150a的检测面的横向延伸大于物像偏移d_ois。由于较小的物像偏移d_ois，测试和计量工具150a能测量投影物镜101的投影质量，而无需考虑投影物镜101绕着参考轴105的旋转。

在一些实施例中，投影物镜101具有小于或等于约80mm的d_ois（例如，小于或等于约60mm，小于或等于约50mm，小于或等于约40mm，小于或等于约30mm，小于或等于约20mm，小于或等于约15mm，小于或等于约12mm，小于或等于约10mm，小于或等于约8mm，小于或等于约5mm，小于或等于约4mm，小于或等于约3mm，小于或等于约2mm，小于或等于约1mm）。例如，投影物镜300具有57mm的d_ois。

投影物镜101的实施例可具有较大的像侧自由工作距离。像侧自由工作距离指在像平面102和最邻近像平面102的反射成像光的反射镜的镜面之间的最短距离。这个自由工作距离的定义不同于在通常具有旋转对称表面的光学系统中的定义，其中，自由工作距离通常是在光轴中测量。根据本申请，对应于定义的自由工作距离在图9中示出，其中示出了距离像平面102的最近反射镜，反射镜810。光从反射镜810的表面811反射。像侧自由工作距离标记为d_w。在一些实施例中，d_w大于或等于约25mm（例如，大于或等于约30mm，大于或等于约35mm，大于或等于约40mm，大于或等于约45mm，大于或等于约50mm，大于或等于约55mm，大于或等于约60mm，大于或等于约65mm）。在特定实施例中，d_w是大约小于或等于200mm（例如，小于或等于约150mm，小于或等于约100mm，小于或等于约50mm）。例如，投影物镜300具有大约45mm的像侧自由工作距离。较大的像侧工作距离也是希望的，因为其允许基片150的表面位于像平面102处，而不用接触面向像平面102的反射镜810的一侧。

类似地，物侧自由工作距离指在物平面103和在投影物镜101中最靠近反射成像光的物平面103的反射镜的反射面的镜面之间的最短距离。在一些实施例中，投影物镜101具有较大的物侧自由工作距离，例如，投影物镜101可具有大于或等于约50mm的物侧自由工作距离（例如，大于或等于约100mm，大于或等于约150mm，大于或等于约200mm，大于或等于约250mm，大于或等于约300mm，大于或等于约350mm，大于或等于约400mm，大于或等于约450mm，大于或等于约500mm，大于或等于约550mm，大于或等于约600mm，大于或等于约650mm，大于或等于约700mm，大于或等于约750mm，大于或等于约800mm，大于或等于约850mm，大于或等于约900mm，大于或等于约950mm，大于或等于约1000mm）。在特定实施例中，物侧自由工作距离不大于大约2000mm（例如，小于或等于约1500mm，小于或等于约1200mm，小于或等于约1000mm）。例如，投影物镜300具有大约300mm的物侧自由工作距离。在希望进入投影物镜101和物平面103之间的空间的实施例中，较大的物侧自由工作距离是有利的。例如，在调制盘140是反射调制盘的实施例中，需要从面朝物镜101的一侧照射调制盘。因此，这就要求在投影物镜101和物平面103之间有足够的空间，以允许通过照射系统120以希望的照射角度照射调制盘。并且，通常，较大的物侧自由工作距离使得在工具的其他部分的设计中具有灵活性，例如，通过在投影物镜101和调制盘140的支撑结构间提供足够的空间以安装其他部件（例如，均匀过滤器）。

通常，投影物镜101设计为主光线或者会聚、发散、或者在调制盘140处基本相互平行。相应地，对应于物平面103，投影物镜101的入射光瞳位置可变。例如，在调制盘140处主光线会聚的情况下，入射光瞳位于物平面103的像平面一侧。相反地，在调制盘140处主光线发散的情况下，物平面103位于入射光瞳和像平面102之间。并且，在物平面103和入射光瞳之间的距离可变。在一些实施例中，入射光瞳大约位于距离物平面103（沿着垂直于物平面103的轴测量）大于或等于1m处（例如，大于或等于约2m，大于或等于约3m，大于或等于约4m，大于或等于约5m，大于或等于约8m，大于或等于约10m）。在一些实施例中，入射光瞳相对物平面103位于无穷远处。这对应于在调制盘140处，主光线相互平行的情况。对于投影物镜300，在物平面103上，主光线入射中心场点的角度是7°，形成中心场点主光线的主光线角度的最大变化是0.82°。入射光瞳在物平面103的与像平面102相对的一侧，距离物平面103为1000mm。

照射系统120可设置成使得照射系统的出射光瞳基本位于投影物镜101的入射光瞳处。在特定实施例中，照射系统120包括望远镜子系统，其将照射系统的出射光瞳投影到投影物镜101的入射光瞳位置。然而，在一些实施例中，照射系统120的出射光瞳位于投影物镜101的入射光瞳处，而没有在照射系统中使用望远镜。例如，当物平面103位于投影物镜101和投影物镜的入射光瞳之间时，照射系统120的出射光瞳可与投影物镜的入射光瞳一致，而没有在照射系统中使用望远镜。

通常，投影物镜101可使用可商业获得的光学设计软件，例如ZEMAX、OSLO、或者Code V来设计。通常，例如，通过指定投影物镜的初始设计（例如反射镜的放置）、以及例如光波长、场尺寸和数值孔径的参数，而开始设计。然后，对于指定的光学性能标准，如波前误差、畸变、远心性和场曲率等，所述代码优化设计。

在特定实施例中，初始的投影物镜通过位于光轴中心的旋转对称反射镜（例如，球面或者非球面的反射镜）来表示。然后，每个反射镜从光轴偏心到使反射镜满足一些预定标准的位置。例如，每个反射镜可从光轴偏心一定量，该量对于特定的场，最小化通过反射镜的入射主光线角度。在实施例中，反射镜可偏心大于或等于约5mm（例如，大于或等于约10mm，大于或等于约20mm，大于或等于约30mm，大于或等于约50mm）。在特定实施例中，反射镜可偏心于小于或等于约200mm（例如，小于或等于约180mm，小于或等于约150mm，小于或等于约120mm，小于或等于约100mm）。

可选地是，或者另外，每个反射镜可倾斜到某一位置，使得反射镜满足一些预定标准。该倾斜指每个反射镜对称轴相对于投影物镜的初始配置的光轴的取向。反射镜可倾斜大于或等于约1°（例如，大于或等于约2°，大于或等于约3°，大于或等于约4°，大于或等于约5°）。在一些实施例中，反射镜可倾斜小于或等于约20°（例如，小于或等于约15°，小于或等于约12°，小于或等于约10°）。

在偏心和/或者倾斜后，可确定每个反射镜的自由型表面，以针对具体的光学性能标准，优化投影物镜优化。

除了反射镜，投影物镜101可包括一个或者多个其他部件，例如一个或多个孔径光阑。通常，孔径光阑的形状可变。孔径光阑的例子包括圆形孔径光阑、椭圆形孔径光阑、以及或者多边形孔径光阑。孔径光阑还可放置为，使得成像光两次通过或者一次通过孔径光阑。投影物镜101中的孔径光阑可相互交换，并且/或者具有可调的孔径。

在一些实施例中，投影物镜101包括场光阑。例如，在投影物镜包括中间像的实施例中，可将场光阑放置在中间像处或者附近。

实施例可包括隔板（例如，遮蔽晶圆避免杂散光）。在一些实施例中，投影物镜101可包括用于监控投影物镜中的反射镜位置变化的元件。这些信息可用来调节反射镜以校正反射镜之间的任何相对移动。反射镜调整可以自动化。用于监控/调整反射镜位置的系统的例子在U.S.6,549,270B1中公开。

参考图10，投影物镜1000的实施例包括六个反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060的实施例，具有0.35的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060都是自由型反射镜。投影物镜1000以4X的缩小率将来自物平面103的光成像到像平面102。投影物镜1000的径迹长度是1497mm，成像光的光路长度是4760mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是3.18。

投影物镜1000的入射光瞳位于距离物平面103的1000mm处，物平面位于入射光瞳和反射镜之间。由于反射调制盘位于物平面103处，照射光器件可位于位置1070处，对应于入射光瞳。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面上103的主光线角度的最大变化量是0.82°。

投影物镜1000具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm，像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1000具有13mm的物像偏移。

投影物镜1000的性能包括0.021λ的像侧W_rms。畸变小于10nm，并且像侧场曲率是19nm。投影物镜1000提供位于反射镜1040和1050之间的中间像。中间像处的慧差较大。特别是，在主光线和位于上和下光线交叉处的上和下光线之间的距离是7mm。

反射镜的光焦度在从物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1010具有正光焦度，反射镜1020具有负光焦度，反射镜1030具有正光焦度，反射镜1040具有正光焦度，反射镜1050具有负光焦度，反射镜1060具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1010是323mm×152mm，反射镜1020是107mm×59mm，反射镜1030是297mm×261mm，反射镜1040是277mm×194mm，反射镜1050是99mm×72mm，反射镜1060是268mm×243mm。

反射镜1010从最佳拟合球面的最大偏离是475μm。反射镜1020、1030、1040、1050和1060从最佳拟合球面的最大偏离分别是1234μm、995μm、1414μm、170μm和416μm。每个反射镜从最佳拟合非球面的最大偏离对于反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060分别是236μm、102μm、102μm、148μm、54μm和327μm。

反射镜1010的第一和第二主曲率分别是1.16×10^－3和1.05×10^-3。对于投影物镜1000中其他反射镜，第一和第二主曲率分别如下：反射镜1020是-3.02×10^-3和-1.13×10^-3，反射镜1030是5.97×10^-4和4.96×10^-4，反射镜1040是5.50×10^-4和3.63×10^-4，反射镜1050是-2.24×10^-3和-2.04×10^-3，反射镜1060是2.57×10^-3和2.48×10^-3。投影物镜1000的第一主曲率的和为-3.78×10^-4。第二主曲率之和为1.22×10^-3。第一和第二主曲率之和8.45×10^-4，并且第一和第二主曲率之和的倒数是1.18×10³。

中心场点的入射主光线角度，对于反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060，分别是3.40°、9.86°、6.48°、10.13°、13.66°和7.00°。子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max，对于反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060分别是3.94°、10.42°、7.45°、14.34°、24.28°和8.61°。对于反射镜1010、1020、1030、1040、1050和1060，Δθ分别是1.13°、2.74°、3.42°、9.96°、23.69°和3.95°。

反射镜1010、1020、1030、1050和1060具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜1030具有正的主光线角度放大率，而反射镜1040和1050具有负的主光线角度放大率。

投影物镜1000的像侧自由工作距离是45mm。物侧自由工作距离是252mm。

在投影物镜1000中，d_op-1/d_op-2是3.14。并且，相邻反射镜对1020和1030，1030和1040，以及1040和1050被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。并且，在反射镜1010和物平面103之间的距离大于投影物镜径迹长度的50％。

投影物镜1000的相关数据在下面的表2A和表2B中示出。表2A和表2B以及随后的表中的参数和参数单位都是与上面表1A和1B中对应参数和单位相同。表2A示出了光学数据，而表2B示出了对于每个反射镜表面的自由型常量。为了表2A和表2B的目的，反射镜名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1010，反射镜2（M2）对应于反射镜1020，反射镜3（M3）对应于反射镜1030，反射镜4（M4）对应于反射镜1040，反射镜5（M5）对应于反射镜1050，以及反射镜6（M6）对应于反射镜1060。

表2A

表2B

参考图11，投影物镜1000的实施例包括反射镜1110、1120、1130、1140、1150和1160，并且具有0.35的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1110、1120、1130、1140、1150和1160都是自由型反射镜。投影物镜1100以4X的缩小率将来自物平面103的光成像到像平面102上。投影物镜1100的径迹长度是2000mm，成像光的光路长度是5337mm。因此，光路长度与径迹长度的比值大约是2.67。投影物镜1100具有放置在反射镜1120处的孔径光阑1106。

投影物镜1100的入射光瞳位于无穷远处。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面103上主光线角度的最大变化量小于0.06°。

投影物镜1100具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm。像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1100具有31mm的物像偏移。

投影物镜1100的性能包括0.025λ的像侧W_rms。像侧场曲率是10nm。投影物镜1100提供位于反射镜1140和1150之间的中间像。

反射镜的光焦度在物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1110具有正光焦度，反射镜1120具有正光焦度，反射镜1130具有负光焦度，反射镜1140具有正光焦度，反射镜1150具有负光焦度，反射镜1160具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1110是291mm×195mm，反射镜1120是159mm×152mm，反射镜1130是157mm×53mm，反射镜1140是295mm×66mm，反射镜1150是105mm×86mm，反射镜1160是345mm×318mm。

中心场点的入射主光线角度，对于反射镜1110、1120、1130、1140、1150和1160，分别是4.38°、4.03°、18.37°、7.74°、12.64°和5.17°。子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max，对于反射镜1110、1120、1130、1140、1150和1160分别是6.48°、6.44°、20.05°、9.12°、21.76°和7.22°。对于反射镜1110、1120、1130、1140、1150和1160，Δθ分别是4.27°、4.92°、4.09°、3.12°、19.37°和4.61°。

反射镜1110、1150和1160具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜1140具有正的主光线角度放大率，而反射镜1110、1120、1130和1150具有负的主光线角度放大率。

投影物镜1000的像侧自由工作距离是25mm。物侧自由工作距离是163mm。

在投影物镜1100中，d_op-1/d_op-2是6.57。并且，相邻反射镜对1040和1050被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。并且，在反射镜1110和物平面103之间的距离大于投影物镜径迹长度的50％。

投影物镜1100的相关数据在下面的表3A和表3B中示出。表3A示出了光学数据，而表3B示出了每个反射镜表面的非球面常量。在表3A和表3B中，反射镜的名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1110，反射镜2（M2）对应于反射镜1120，反射镜3（M3）对应于反射镜1130，反射镜4（M4）对应于反射镜1140，反射镜5（M5）对应于反射镜1150，反射镜6（M6）对应于反射镜1160。

表3A

表3B

参考图12，投影物镜1200的实施例包括六个反射镜1210、1220、1230、1240、1250和1260，并具有0.35的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1210、1220、1230、1240、1250和1260都是自由型反射镜。投影物镜1200以4X的缩小率将来自物平面103光成像到像平面102。参考轴1205，垂直于物平面103和像平面102，与物场和像场中相应的场点相交。投影物镜1200的径迹长度是1385mm，成像光的光路长度是4162mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是3.01。投影物镜1200具有放置于反射镜1220处的孔径光阑。

投影物镜1200的入射光瞳位于无穷远处，物平面位于入射光瞳和反射镜之间。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面上103的主光线角度的最大变化量是0.06°。

投影物镜1200具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm，像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1200具有零物像偏移。

投影物镜1200提供位于反射镜1240和1250之间的中间像。

反射镜的光焦度在从物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1210具有正光焦度，反射镜1220具有负光焦度，反射镜1230具有正光焦度，反射镜1240具有正光焦度，反射镜1250具有负光焦度，反射镜1260具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1210是250mm×153mm，反射镜1220是70mm×69mm，反射镜1230是328mm×153mm，反射镜1240是325mm×112mm，反射镜1250是87mm×75mm，反射镜1260是269mm×238mm。

中心场点的入射主光线角度，对于反射镜1210、1220、1230、1240、1250和1260，分别是6.13°、10.61°、8.65°、8.26°、14.22°和5.23°。子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max，对于反射镜1210、1220、1230、1240、1250和1260分别是6.53°、11.63°、8.91°、11.39°、24.26°和7.44°。对于反射镜1210、1220、1230、1240、1250和1260，Δθ分别是1.07°、3.64°、1.74°、7.44°、21.70°和4.51°。

反射镜1210、1220、1250和1260具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜1240具有正的主光线角度放大率，而反射镜1210、1220、1230和1250具有负的主光线角度放大率。

投影物镜1200的像侧自由工作距离是40mm。物侧自由工作距离是439mm。

在投影物镜1200中，d_op-1/d_op-2是1.91。并且，相邻反射镜对1240和1250被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。并且，在反射镜1210和物平面103之间的距离大于投影物镜径迹长度的50％。

投影物镜1200的相关数据在下面的表4A和表4B中示出。表4A示出了光学数据，而表4B示出了每个反射镜表面的自由型常量。在表4A和表4B中，反射镜的名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1210，反射镜2（M2）对应于反射镜1220，反射镜3（M3）对应于反射镜1230，反射镜4（M4）对应于反射镜1240，反射镜5（M5）对应于反射镜1250，反射镜6（M6）对应于反射镜1260。

表4A

表4B

参考图13，投影物镜1300的实施例包括六个反射镜1310、1320、1330、1340、1350和1360，并具有0.35的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1310、1320、1330、1340、1350和1360都是自由型反射镜。投影物镜1300以4X的缩小率将来自物平面103的光成像到像平面102。投影物镜1300的径迹长度是1500mm，成像光的光路长度是4093mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是2.73。投影物镜1300具有位于反射镜1320处的孔径光阑。

投影物镜1300的入射光瞳位于无穷远处。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面上103的主光线角度最大变化量小于0.1°。

投影物镜1300具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm，像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1300具有119mm的物像偏移。

投影物镜1300提供位于反射镜1340和1350之间的中间像。

反射镜的光焦度在从物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1310具有正光焦度，反射镜1320具有负光焦度，反射镜1330具有正光焦度，反射镜1340具有正光焦度，反射镜1350具有负光焦度，反射镜1360具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1310是271mm×173mm，反射镜1320是69mm×65mm，反射镜1330是290mm×115mm，反射镜1340是272mm×66mm，反射镜1350是81mm×67mm，反射镜1360是274mm×243mm。

对于反射镜1310、1320、1330、1340、1350和1360，中心场点的入射主光线角度分别是9.66°、12.15°、9.10°、5.45°、13.31°和4.60°。对于反射镜1310、1320、1330、1340、1350和1360，子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max分别是11.20°、15.46°、9.63°、8.64°、23.31°和6.17°。对于反射镜1310、1320、1330、1340、1350和1360，Δθ分别是3.25°、7.32°、1.57°、6.92°、21.18°和3.63°。

反射镜1340具有正的主光线角度放大率，而反射镜1310、1320、1330和1350具有负的主光线角度放大率。投影物镜1300的像侧自由工作距离是40mm。物侧自由工作距离是582mm。该大物侧自由工作距离允许插入其他部件，特别是照射系统，例如，附加的掠射入射折叠式反射镜或者均匀性过滤器。

在投影物镜1300中，d_op-1/d_op-2是1.63。并且，相邻反射镜对1340和1350被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。并且，在反射镜1310和物平面103之间的距离大于投影物镜径迹长度的50％。

投影物镜1300的相关数据在下面的表5A和表5B中示出。表5A示出了光学数据，而表5B示出了每个反射镜表面的非球面常量。在表5A和表5B中，反射镜的名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1310，反射镜2（M2）对应于反射镜1320，反射镜3（M3）对应于反射镜1330，反射镜4（M4）对应于反射镜1340，反射镜5（M5）对应于反射镜1350，反射镜6（M6）对应于反射镜1360。

表5A

表5B

参考图14A，投影物镜1400的实施例包括六个反射镜1410、1420、1430、1440、1450和1460，并具有0.40的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1410、1420、1430、1440、1450和1460都是自由型反射镜。投影物镜1400以4X的缩小率将来自物平面103的光成像到像平面102。投影物镜1400的径迹长度是1498mm，成像光的光路长度是3931mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是2.62。投影物镜1300具有置于反射镜1420和1430之间的光瞳平面。

投影物镜1400的入射光瞳位于距离物平面103的1000mm处，物平面位于入射光瞳和反射镜之间。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面上103的主光线角度最大变化量是0.82°。

投影物镜1400具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm，像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1400具有38mm的物像偏移。

投影物镜1400的性能包括0.083λ的像侧W_rms。畸变大约是100nm，并且像侧场曲率是36nm。投影物镜1400提供位于反射镜1440和1450之间的中间像。

反射镜的光焦度在从物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1410具有正光焦度，反射镜1420具有正光焦度，反射镜1430具有负光焦度，反射镜1440具有正光焦度，反射镜1450具有负光焦度，反射镜1360具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1410是326mm×159mm，反射镜1420是210mm×123mm，反射镜1430是120mm×66mm，反射镜1440是312mm×119mm，反射镜1450是112mm×83mm，反射镜1460是405mm×379mm。

对于反射镜1410、1420、1430、1440、1450和1460，中心场点的入射主光线角度分别是6.70°、8.08°、20.41°、6.68°、14.52°和5.67°。对于反射镜1410、1420、1430、1440、1450和1460，子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max分别是8.61°、10.91°、21.98°、7.41°、27.19°和6.86°。对于反射镜1410、1420、1430、1440、1450和1460，Δθ分别是3.92°、5.69°、3.82°、1.79°、26.83°和3.20°。

反射镜1410、1420、1430、1450和1460具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜1440具有正的主光线角度放大率，而反射镜1410、1420、1430和1450具有负的主光线角度放大率。

投影物镜1400的像侧自由工作距离是45mm。物侧自由工作距离是291mm。

在投影物镜1400中，d_op-1/d_op-2是2.47。并且，相邻反射镜对1440和1450被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。

投影物镜1400的相关数据在下面的表6A和表6B中示出。表6A示出了光学数据，而表6B示出了每个反射镜表面的非球面常量。在表6A和表6B中，反射镜的名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1410，反射镜2（M2）对应于反射镜1420，反射镜3（M3）对应于反射镜1430，反射镜4（M4）对应于反射镜1440，反射镜5（M5）对应于反射镜1450，反射镜6（M6）对应于反射镜1460。

表6A

表6B

参考图14B，投影物镜1400可用于光学系统1401中，它包括光源1405和照射光学元件，所述照射光学元件包括收集单元1415、光谱纯度过滤器1425、场分段反射镜1435和光瞳分段反射镜1445。光源1405是EUV光源，设置为给投影物镜提供13.5nm波长的光。收集单元1415收集来自光源1405的光，并将光引导到光谱纯度过滤器1415，所述过滤器过滤除13.5nm波长以外的入射光，并将13.5nm的光引导到场分段反射镜1435。与光瞳分段反射镜1445一起，场分段反射镜以13.5nm的光照射位于物平面103处的反射调制盘。提供光照使得主光线从调制盘发散。用这种方式将光照提供给调制盘，而不用使用附加的部件，例如，掠射入射反射镜。

参考图15，投影物镜1500包括六个反射镜1510、1520、1530、1540、1550和1560的实施例，并具有0.40的像侧数值孔径和13.5nm的工作波长。反射镜1510、1520、1530、1540、1550和1560都是自由型反射镜。投影物镜1500以4X的缩小率将来自物平面103的光成像到像平面102。投影物镜1500的径迹长度是1499mm，成像光的光路长度是4762mm。从而，光路长度与径迹长度的比值大约是3.18。

投影物镜1500的入射光瞳位于距离物平面103的1000mm处，物平面位于入射光瞳和反射镜之间。由于位于物平面103的反射调制盘，照射光学元件，特别是具有光瞳刻面的反射镜，可放置于对应于入射光瞳的位置1501处。物平面103上中心场点的主光线角度是7°。物平面上103的主光线角度最大变化量是0.82°。

投影物镜1500具有矩形场。像侧场宽度d_x是26mm，像侧场长度d_y是2mm。投影物镜1500具有7mm的物像偏移。

投影物镜1500的性能包括0.040λ的像侧W_rms。也参考图16A，像场上畸变是小于约3nm。像侧场曲率是35nm。投影物镜1500提供位于反射镜1540和1550之间的中间像。参考图16B，主光线在像场上，在大约0.001rad（0.06°）的范围内垂直于像平面102。

反射镜的光焦度在从物平面103到像平面102的光路上按顺序如下：反射镜1510具有正光焦度，反射镜1520具有负光焦度，反射镜1530具有正光焦度，反射镜1540具有正光焦度，反射镜1550具有负光焦度，反射镜1560具有正光焦度。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜1510是253mm×162mm，反射镜1520是105mm×66mm，反射镜1530是227mm×301mm，反射镜1540是182mm×220mm，反射镜1550是111mm×85mm，反射镜1560是289mm×275mm。

对于反射镜1510、1520、1530、1540、1550和1560，中心场点的入射主光线角度分别是3.96°、12.21°、7.51°、11.98°、15.82°和8.08°。对于反射镜1510、1520、1530、1540、1550和1560，子午截面上每个反射镜的最大入射角度θ_max分别是4.47°、12.81°、8.55°、16.91°、27.68°和9.96°。对于反射镜1510、1520、1530、1540、1550和1560，Δθ分别是1.10°、3.61°、4.19°、12.12°、27.17°和4.79°。

反射镜1510、1520、1540、1550和1560具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜1530具有正的主光线角度放大率，而反射镜1510、1520、1540和1550具有负的主光线角度放大率。

投影物镜1500的像侧自由工作距离是45mm。物侧自由工作距离是260mm。

在投影物镜1500中，d_op-1/d_op-2是3.05。并且，相邻反射镜对1520和1530、1530和1540、1540和1550被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。并且，在反射镜1510和物平面103之间的距离大于50%的投影物镜径迹长度。

投影物镜1500的相关数据在下面的表7A和表7B中示出。表7A示出了光学数据，而表7B示出了每个反射镜表面的非球面常量。在表7A和表7B中，反射镜的名称如下对应：反射镜1（M1）对应于反射镜1510，反射镜2（M2）对应于反射镜1520，反射镜3（M3）对应于反射镜1530，反射镜4（M4）对应于反射镜1540，反射镜5（M5）对应于反射镜1550，反射镜6（M6）对应于反射镜1560。

表7A

表7B

图17到20示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。所有下面光学数据的表，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图17到20的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：            0.26

成像因子：            1:4

物场形状：            矩形

物侧扫描场宽度：      100mm

物侧扫描场高度：      8mm

长度：                2360mm

像平面倾斜度：        -3.084°

该实施例示出了具有数值孔径、场尺寸、系统尺寸、波前和畸变校正的平衡组合的系统。

下表中示出光学数据：

x_物/mm和y_物/mm表示物平面中的x坐标和y坐标。值畸变(x)和畸变(y)表示在相应坐标的畸变。畸变的绝对值/nm表示了在像平面上测量的相应坐标轴上的畸变绝对值。远心/度表示了各坐标的主光线角度。13.5nm的波前误差表示波长λ＝13.5nm的光照单元中的RMS波前误差。由于光学系统相对于yz平面镜面对称，因此，足以提供在物平面中具有正的x坐标的场点的数据。

图18到20示出了根据图17，在物镜的出射光瞳坐标系中的横向像差。这些像差示出了15个场点的波前误差，即，在x=0、x=x_max/2和x=x_max处的物场中心处，在y_min和y_max之间等距的五个y坐标。

图21到24示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。所有下面光学数据的表，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图21到24的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：            0.3

成像因子：            1:4

物场形状：            矩形

物侧扫描场宽度：      100mm

物侧扫描场高度：      8mm

长度：                2354mm

像平面倾斜度：        -3.798°

该实施例示出了具有增加了数值孔径的系统。

光学数据可从下表中获得：

图22到24示出了根据图21，在物镜的出射光瞳坐标系中的横向像差。

图25到28示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图25到28的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：           0.25

成像因子：           1:5

物场形状：           矩形

物侧扫描场宽度：     100mm

物侧扫描场高度：     8mm

长度：               3030mm

像平面倾斜度：       0°

该实施例示出了具有平行的物像平面的系统。

并且，该实施例示出了了1:5的不同的成像因子。

光学数据可从下表中获得：

图26到28示出了根据图25，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图29到32示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图29到32的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：        0.24

成像因子：        1:5

物场形状：        矩形

物侧扫描场宽度：  100mm

物侧扫描场高度：  8mm

长度：            2273mm

像平面倾斜度：    0°

与图25的实施例比较，该实施例具有稍微低的数值孔径和稍微高的剩余像差，但是根据图17系统长度。

光学数据可从下表中获得：

图30到32示出了根据图29，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图33到36示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图33到36的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：          0.30

成像因子：          1:5

物场形状：          矩形

物侧扫描场宽度：    100mm

物侧扫描场高度：    8mm

长度：              2332mm

像平面倾斜度：      -4.515°

在该光学系统中，在无光学部件的遮拦下实现了非常高的数值孔径。

光学数据可从下表中获得：

图34到36示出了根据图33，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图37到40示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面具有光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图37到40的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：         0.20

成像因子：         1:4

物场形状：         矩形

物侧扫描场宽度：   100mm

物侧扫描场高度：   8mm

长度：             2084mm

像平面倾斜度：     +6.890°

该实施例示出了反射镜排列，其中具有相对于物平面法线的高主光线角度。这有利于未示出的光路与在反射掩模或者调制盘上的成像光路径之间的分隔。并且，在该实施例中，镜面上的入射最大角度较低，有利于多层反射结构的制造。

光学数据可从下表中获得：

图38到40示出了根据图37，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图41到44示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面具有光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图41到44的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：          0.22

成像因子：          1:4

物场形状：          矩形

物侧扫描场宽度：    100mm

物侧扫描场高度：    6mm

长度：              1610mm

像平面倾斜度：      -3.269°

该光学系统具有100mm的整个物场宽度，并组合高数值孔径和显著低于2m的长度。

光学数据可从下表中获得：

图42到44示出了根据图41，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图45到48示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面具有光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图45到48的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：         0.2

成像因子：         1:4

物场形状：         矩形

物侧扫描场宽度：   48mm

物侧扫描场高度：   6mm

长度：             805mm

像平面倾斜度：     -3.254°

由于具有较小的物场，该光学系统非常紧凑。

光学数据可从下表中获得：

图46到48示出了根据图45，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

在图17到52中所示的所有实施例都示出了具有矩形物场的光学系统。

图49到50示出了本发明另一个实施例，其具有四个被设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜S1、第二反射镜S2、第三反射镜S3、第四反射镜S4。在所有下面具有光学数据的表中，将反射镜S1到S4表示为M1到M4。对于根据图49到50的实施例，给出下面的数据：

数值孔径：         0.22

成像因子：         1:4

物场形状：半径为600mm的环段，方位角

物侧扫描场宽度：   100mm

物侧扫描场高度：   8mm

长度：             2418mm

像平面倾斜度：     -3.284°

该实施例示出了所述设计优点对于具有非矩形物场的光学系统也是适用的。

光学数据可从下表中获得：

图50示出了根据图49，在物镜的出射光瞳的坐标系中的横向像差。

图51示出了本发明另一个实施例，其具有六个设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3、第四反射镜M4、第五反射镜M5和第六反射镜M6。该投影物镜具有0.40的像侧数值孔径。场形状为矩形，其宽度为26mm，高度为2mm。工作波长为13.5nm。反射镜光焦度依次是PNPNNP。该光学系统具有位于反射镜M4和M5之间的中间像。该投影物镜的入射光瞳位于距离物平面3000的1000mm处，物平面位于入射光瞳和反射镜之间。径迹长度是1736mm，物像偏移是65mm。光路长度是4827mm。

该投影物镜的性能包括0.037λ的像侧W_rms。畸变小于12nm。像侧场曲率是25nm。

物平面上中心场点的主光线角度是7°。物平面上主光线角度最大变化量是0.82°。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜M1是323mm×215mm，反射镜M2是131mm×102mm，反射镜M3是267mm×183mm，反射镜M4是70mm×52mm，反射镜M5是124mm×109mm，反射镜M6是447mm×433mm。

对于反射镜M1到M6，中心场点的入射主光线角度是4.06°、11.34°、12.20°、31.60°、12.27°和7.64°。对于反射镜M1到M6，子午截面上的最大入射角度θ_max是4.96°、12.38°、16.54°、41.24°、29.42°和9.25°。对于反射镜M1到M6，子午面的入射角度带宽是1.08°、2.71°、9.83°、22.72°、29.13°和4.28°。反射镜M2和M4具有大于5mm并且小于25mm的干舷。反射镜M3具有正的主光线角度放大率，而反射镜M1、M2、M4和M5具有负的主光线角度放大率。

该投影物镜的像侧自由工作距离是45mm。物侧自由工作距离是400mm。

在该投影物镜中，d_op-1/d_op-2是2.67。并且，调制盘和反射镜M1，以及反射镜M2和M3被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。

图51的投影物镜的相关数据在下面的表8A和表8B中示出。表8A示出了光学数据，而表8B示出了每个反射镜表面的非球面常量。

表8A

表8B

图51的投影物镜不同于图3、10、11、12、13、14和15的实施例之处主要在于反射镜M4的形状。与这些前面描述的实施例相比，图51的实施例的反射镜M4是凸面的。

图52示出了本发明另一个实施例，其具有六个设计为自由型曲面的反射镜。示出了物平面3000、像平面3002、第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3、第四反射镜M4、第五反射镜M5和第六反射镜M6。该投影物镜具有0.35的像侧数值孔径。场形状为矩形，其宽26mm，高2mm。工作波长为13.5nm。反射镜光焦度依次是PPNPNP。该光学系统具有一个位于反射镜M4和M5之间的中间像。该投影物镜的入射光瞳以1749mm的距离位于物平面3000的像平面一侧。孔径光阑位于反射镜M2上。径迹长度是1700mm，物像偏移是41mm。光路长度是4156mm。

该投影物镜的性能包括0.020λ的像侧W_rms。畸变小于1.1nm。像侧场曲率是17nm。

物平面上中心场点的主光线角度是6°。物平面3000上主光线角度最大变化量是0.58°。

每个反射镜的占位面的尺寸，给定为M_x×M_y，如下所示：反射镜M1是169mm×148mm，反射镜M2是159mm×136mm，反射镜M3是120mm×61mm，反射镜M4是265mm×118mm，反射镜M5是101mm×77mm，反射镜M6是345mm×329mm。

对于反射镜M1到M6，中心场点的入射主光线角度是8.11°、9.49°、21.03°、8.01°、13.67°和5.03°。对于反射镜M1到M6，子午截面上的最大入射角度θ_max是10.31°、12.06°、21.56°、8.45°、24.59°和6.36°。对于反射镜M1到M6，子午截面的入射角度带宽是4.56°、5.34°、1.85°、1.23°、22.98°和3.16°。反射镜M4具有正的主光线角度放大率，而反射镜M1、M2、M3和M5具有负的主光线角度放大率。

该投影物镜的像侧自由工作距离是45mm。物侧自由工作距离是441mm。

在该投影物镜中，d_op-1/d_op-2是1.89。并且，反射镜M4和M5被大于50％的投影物镜径迹长度隔开。

图52的投影物镜的相关数据在下面的表9A和表9B中示出。表9A示出了光学数据，而表9B示出了每个反射镜表面的非球面常量。

表9A

表9B

图52中的投影物镜的主光线从物平面3000射出后彼此汇聚。

微光刻工具，例如在上面图1中描述和示出的微光刻工具100，可用于半导体装置的制造中，例如半导体芯片、液晶显示器面板（LCD）或者电荷耦合装置（CCD）阵列检测器。通常，在制造半导体装置中，加工步骤的顺序根据具体制造的装置可变。图53示出了制造半导体装置中的步骤顺序实例的流程图。开始，在步骤5310中，生产者设计用于半导体装置的将要制造的集成电路。然后，在步骤5320中，根据集成电路的设计生成掩模（例如，调制盘）。在实际生成集成电路之前，如步骤5330所示制备晶圆（例如，硅晶圆）。下一步，在晶圆处理步骤（步骤5340）中，利用掩模在晶圆上形成集成电路。晶圆处理的细节将在下面更详细地讨论。在晶圆上形成集成电路后，切割、焊接和封装晶圆，以制造独立的微芯片（步骤5350）。这些装配步骤通常称为后处理。在装配之后，检查芯片（步骤5360）。例如，可以测试芯片的可操作性和/或者持久性。通过检查步骤5360装置随后被运送给用户（步骤5370）。

图54是示出了晶圆处理步骤细节的流程图。通常，晶圆处理包括，在晶圆上形成多个不同材料的层（例如，导电材料、半导体材料、以及/或者介质材料）（步骤5410）。利用光刻工艺构图这些层中的一个或者多个（步骤5420）。这些层可用各种方法形成。例如，形成所述层可包括：在氧化加工步骤（步骤5411）中氧化晶圆的表面。在一些实施例中，形成所述层包括，例如通过化学气相沉积（CVD），在晶圆的表面沉积材料（步骤5412）。在特定实施例中，形成所述层包括例如通过气相沉积在晶圆上形成电极的电极形成工艺（步骤5412）。形成所述层可包括用于对晶圆注入离子的离子注入工艺（步骤5414）。

在形成材料层后，可使用光刻工艺构图所述层。这通常包括对晶圆施加抗蚀剂的抗蚀过程（步骤5415）。步骤5416是曝光过程，其通过曝光，利用光刻工具，例如上述的光刻工具100，将掩模的电路图形印刷到晶圆上。步骤5417是显影过程，其中显影已曝光的抗蚀剂。在显影之后，在蚀刻处理中，蚀刻通过显影的抗蚀剂暴露的晶圆的部分（步骤5418）。最后，在抗蚀剂分离处理中，将剩余的抗蚀剂材料从晶圆除去（步骤5419）。

重复步骤5410和5420，从而在晶圆上形成集成电路。实施例可包括其他处理步骤，例如，在材料层上构图之前或之后进行晶圆抛光。

其他实施例被包括在权利要求中。

Claims (48)

1.一种微光刻投影光学系统，包括：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述旋转非对称表面从旋转对称参考表面偏离，所述旋转对称参考表面为最近似地拟合旋转非对称表面的旋转对称表面，距离在垂度方向上，

其中，所述光学系统在所述像平面上的场具有300mm的最小半径。

2.根据权利要求1所述的微光刻投影光学系统，其中，所述光学系统在所述像平面上的场为矩形场。

3.一种光学系统，包含：

多个元件，其被设置为使得在工作期间将来自物平面中的物场的光成像到像平面中的像场，

其中，

所述像平面不平行于所述物平面；

所述像场具有第一维度和垂直于所述第一维度的第二维度；

所述像场的第一维度大约大于等于1mm；

而所述像场的第二维度大约大于等于1mm；以及

所述光学系统为投影光学系统。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述光学系统在所述像平面上的场为矩形场。

5.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述像场具有大约2mm的最小尺寸。

6.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述像场具有大于等于10mm的第二维度。

7.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述像场具有大于等于20mm的第二维度。

8.根据权利要求3所述的光学系统，具有所述像场处的小于或等于10nm的静态畸变，所述光学系统具有大于0.3的像侧数值孔径，并且在所述像场处的波前误差小于或等于λ/14，其中λ为所述光的波长。

9.根据权利要求3所述的光学系统，其中，主光线在所述物平面上彼此发散。

10.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为在所述多个元件的工作期间将来自物平面的波长为λ的光成像，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，通过所述光学系统的光路可用主光线表征，并且，对于所述光学系统的子午截面，中心场点的主光线在每个所述元件表面上具有入射角之间的θ度的最大值，所述光学系统具有大于或等于0.3的像侧数值孔径NA，并且比值θ/NA小于等于68，所述光学系统的子午截面为由所述物平面的法线和所述物场的中心点，以及所述光学系统的光学元件的孔径所限定的平面。

11.根据权利要求10所述的投影光学系统，其中，所述多个元件的反射元件的数量为4。

12.根据权利要求10所述的投影光学系统，其中，所述多个元件的反射元件的数量为6。

13.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称自由型表面，

其中，具有所述自由型表面的所述至少一个反射元件的参考表面关于所述光学系统的共同参考轴偏心和倾斜，

其中，具有所述自由型表面的所述至少一个反射元件在偏心方向上偏心，并且关于倾斜轴倾斜，该偏心方向垂直于所述共同参考轴，该倾斜轴与所述共同参考轴和所述偏心方向二者垂直。

14.根据权利要求13所述的投影光学系统，其中，具有所述自由型表面的所述至少一个反射元件偏心大于或等于约5mm。

15.根据权利要求13所述的投影光学系统，其中，具有所述自由型表面的所述至少一个反射元件倾斜大于或等于约1°。

16.根据权利要求13所述的投影光学系统，其中，所述多个元件的反射元件的数量为4。

17.根据权利要求13所述的投影光学系统，其中，所述多个元件的反射元件的数量为6。

18.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述旋转非对称表面为自由型表面，

所述光路上的第一反射元件具有距离所述物平面的距离d1，并且

所述光路上的第二反射元件具有距离所述物平面的距离d2，

比率d1/d2大约是2或者更大。

19.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述旋转非对称表面为自由型表面，

其中，所述多个元件被设置为使得不超过两个的反射元件具有正的主光线角度放大率。

20.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，至少一个所述反射元件具有占位面，即在所述光学系统中实际用来反射成像光的所述反射元件表面的区域，所述占位面在所述反射元件的反射表面的正交方向上跨越两个尺寸Mx、My，比率My/Mx大于等于0.2。

21.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述多个元件包含大于或等于四个的元件，其具有大约小于或等于25mm的干舷，所述干舷为在最接近反射镜边缘的光线和被所述反射镜反射的最接近所述反射镜边缘的光线之间的最小距离。

22.一种光学系统，包含：

微光刻投影光学系统，其包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

所述光学系统还包括照射系统，该照射系统包括一个或多个元件，所述元件被设置为，将来自光源的光引导到位于所述物平面处的物，其中，所述照射系统包括位于对应于所述光学系统的入射光瞳的位置处的元件。

23.一种微光刻投影光学系统，包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述微光刻投影光学系统具有大于或等于0.2的像侧数值孔径。

24.一种设计光学系统中的旋转非对称表面的方法，该光学系统包含：

多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，至少一个所述元件是反射元件，其具有位于光路上的旋转非对称表面，

其中，所述旋转非对称表面从旋转对称参考表面偏离，

其中，所述方法包含以下步骤：

-从相对于旋转对称轴旋转对称的设计开始，该旋转对称轴与参考轴重合；

-通过平行于该参考轴而相对于所述参考轴平移所述旋转对称轴，而偏心所述旋转对称设计；

-通过相对于所述参考轴倾斜所述旋转对称轴，而倾斜所述旋转对称设计；

-通过从所述偏心和倾斜的设计进行自由型偏离，而最小化光学像差。

25.根据权利要求1、3、10、13、18-23的至少一个所述的光学系统，其中，所述旋转非对称表面具有的从最佳拟合旋转对称非球面的最大偏离在1μm和500μm之间的范围内。

26.根据权利要求1、3、10、13、18-23的至少一个所述的光学系统，包含多个元件，其被设置为将来自物平面的波长为λ的光成像到像平面，其中λ小于等于100nm。

27.根据权利要求1的光学系统，其中，最佳拟合旋转非对称表面从对应于下面的公式的表面偏离小于或等于0.1λ：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{j=2}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j{x}^m{y}^n$

其中

$j=\frac{{(m+n)}^2+m+3n}{2}+1,$

z是平行于轴的表面的垂度，c是顶点曲率，k是锥体常量，C_j是单项式x^myⁿ的系数，以及α是整数。

28.根据权利要求1的光学系统，其中，在一个或多个位置，所述旋转非对称表面从所述最佳拟合旋转对称表面偏离大于或等于10λ。

29.根据权利要求1的光学系统，其中，在一个或多个位置，所述旋转非对称表面从所述最佳拟合旋转对称表面偏离大于或等于20nm。

30.根据权利要求1的光学系统，其中，所述多个元件定义子午面，并且所述元件相对于所述子午面是镜面对称的。

31.根据权利要求1的光学系统，其中，所述多个元件包括两个反射元件，所述反射元件具有位于光路上的旋转非对称表面。

32.根据权利要求1的光学系统，其中，所述多个元件包括不超过两个的反射元件，所述反射元件具有正的主光线角度放大率。

33.根据权利要求32的光学系统，其中，所述多个元件包括不超过一个的反射元件，所述反射元件具有正的主光线角度放大率。

34.根据权利要求1的光学系统，其中，所述微光刻投影光学系统具有大于或等于0.2的像侧数值孔径。

35.根据权利要求1的光学系统，其中，所述光学系统在像平面上具有矩形场，并且，其中，在正交方向的每个方向上，所述矩形场在彼此正交的两个方向上都具有大于或等于1mm的最小尺寸。

36.根据权利要求1的光学系统，其中，在所述像场处的静态畸变为小于或等于10nm。

37.根据权利要求1的光学系统，其中，在所述像场处的波前误差是小于或等于λ/14。

38.根据权利要求1的光学系统，其中，所述主光线在物平面上彼此发散。

39.根据权利要求38的光学系统，其中，对于所述光学系统的子午截面，所述主光线在每个所述元件表面上的最大入射角小于20°。

40.根据权利要求1的光学系统，其在所述像平面是远心的。

41.根据权利要求1的光学系统，其中，通过所述光学系统的光路可用主光线表征，并且，对于所述光学系统的子午截面，中心场点的主光线在每个所述元件表面上具有θ度的最大入射角，所述光学系统具有大于0.3的像侧数值孔径NA，并且比值θ/NA小于68。

42.根据权利要求1的光学系统，其中，所述光学系统具有小于或等于75mm的物像偏移。

43.根据权利要求1的光学系统，其中，所述多个元件包括大于或等于四个的元件，其具有小于或等于25mm的干舷。

44.根据权利要求1的光学系统，还包括光源，其被配置为对物平面提供波长为λ的光。

45.根据权利要求44的光学系统，还包括照射系统，其包括一个或多个元件，所述元件被设置为，将来自光源的光引导到位于物平面处的物，其中，所述照射系统包括位于对应于光学系统的入射光瞳的位置处的元件。

46.一种微光刻工具，包括：

根据权利要求45的光学系统；

第一可移动的载物台，其被配置成定位物平面上的调制盘，以使得所述光学系统将所述调制盘成像到像平面；以及

第二可移动的载物台，其被配置成定位像平面上的物件，以使得所述调制盘的像位于所述物件的表面。

47.一种用于微光刻制造微结构部件的方法，包括以下步骤：

提供具有至少一层光敏材料的基片；

提供具有将被投影的结构的掩模；

提供根据权利要求46的微光刻工具；

使用所述微光刻工具，将所述掩模的至少部分投影到所述层的区域。

48.一种微结构部件，其通过根据权利要求47的方法制造。

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