200406593 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明爲關於投影光學系統以及具備該投影光學統的 曝光裝置。例如利用X光以鏡投影（ mirror projection)方 式，將罩幕上的電路圖案，複製到感光性基板上的X光投 影曝光裝置，所適合的反射型投影光學系統。 【先前技術】 從前，半導體元件等之製使用的曝光裝置，是將罩幕 (光柵標線片，reticule)上形成的電路圖案，透過投影光學 系統投影複製到如晶圓等的感光性基板上，在感光性基板 塗布著光阻劑，受到透過投影光學系統的投影曝光，光阻 劑被感光，形成對應罩幕圖案的光阻圖案。 此處，曝光裝置的解析度W，與曝光之波長λ及投影 光學系統的數値孔徑NA(numerical aperture)關係以下式表 示0 W = k · λ /ΝΑ (k :常數）.......(a) 因此，要提高曝光裝置的解析度，必需要縮短曝光的 波長λ，或增加投影光學系統的數値孔徑NA。一般由光 學設計的觀點，投影光學系統的數値孔徑ΝΑ，要大於某 所定數以上有困難，故只能就曝光波長之縮短化進行改 善。例如，曝光使用波長248nm的KrF準分子雷射（excimer laser)可得〇.25//m的解析度；使用波長193nm的ArF準 分子雷射，可得0.18//m的解析度。使用波長更短的X光 爲曝光，例如波長13nm時可得〇·1 # m以下的解析度。 12128pif.doc/008 5 200406593 但是’曝光使用χ光之場合，將失去可使用的透過光 學材料及折射光學材料，所以便需使用反射型的罩幕及反 射型的投影光學系統。先前，使用χ光爲曝光的曝光裝置 胃用之投影光學系統有如日本專利早期公開之特開昭61-47914號公報、美國專利第5,815,31〇號說明書、日本專 利早期公開之特開平9_211322號公報、美國專利第 5,686,728號說明書、日本專利早期公開之特開平10_9〇6〇2 號公報、國際專利早期公開之WO99/57606號公報中提示 的各種反射光學系統。 然而，日本專利早期公開之特開昭61-47914號公報中 揭露的先前之反射光學系統，爲罩幕及晶圓配置在光學系 統中的形態，當做曝光裝置的投影光學系統，實際上非常 困難。 又，美國專利第5,815,310號說明書或日本專利早期 公開之特開平9-211322號公報，或國際專利早期公開之 WO99/57606號公報中揭露的先前之反射光學系統，爲在 罩幕與晶圓之間配置光學系統之形態，部份的反射鏡大型 化，其有效直徑實質的較罩幕的有效値徑更大，所以製造 有困難。 再者，美國專利第5,686,728號說明書、或日本專利 早期公開之特開平10-90602號公報中揭示的先前之反射 光學系統，爲在罩幕與晶圓之間配置光學系統的形態，部 份的反射鏡大型化，其有效直徑實質的較罩幕的有效直徑 大，製造有困難。加上在晶圓側使用兩片凸面反射鏡’故 12128pif.doc/008 6 200406593 光線對光軸的角度變大，使反射鏡大型化。 然而，在曝光裝置搭載用X光爲曝光的投影光學系統 之場合，爲使X光反射良好，在反射面由數十層之多層膜 形成。先前的反射光學系統，將向各反射鏡的反射面之光 線入射角（反射面垂直線與光線形成之角）設定成比較大。 結果，容易在反射多層膜發生反射不均勻，而不能獲得十 分高的反射率，所以不能達成良好的反射特性。 【發明內容】 本發明因鑑於上述之問題，以提供一種對X光有良好 的反射特性，能抑制反射鏡的大型化且能良好的修正像差 的反射型投影光學系統爲目的。又因使用本發明的投影光 學系統於曝光裝置，所以另一目的爲提供一種用X光曝 光，仍能確保大解晰力的曝光裝置。 爲解決上述之問題，本發明第一形態提供的投影光學 系統，爲具備六個反射鏡，將第一面的縮小像在第二面上 形成的投影光學系統，其特徵爲：具備用以形成該一面的 中間像之第一反射成像光學系統，及將該中間像之影像在 第二面上形成的第二反射成像光學系統。且該第一反射成 像光學系統，由該第一面側依光的入射順序，設有第一反 射鏡Ml與開口光圈AS、第二反射鏡M2、第二反射鏡M3、 及第四反射鏡M4。該第二反射成像光學系統，由該第一 面側依光的入射順序，配有第五反射鏡M5及第六反射鏡 M6 〇 該第一形態的較適配置爲，各反射鏡Ml〜M6之光線 12128pif.doc/008 7 200406593 最大入射角A，在各反射鏡Ml〜M6需滿足A<25°的條件。 又，設各反射鏡Ml〜M6的有效直徑爲(/) Μ，各反射鏡 Ml〜Μ6之反射面的曲率半徑爲R，則各反射鏡皆能滿足 0 M/|R|<1.0的條件較佳。 又，依該第一形態的較適配置，光束之主光線的光軸 由上述之第一面向該第一反射鏡Ml的傾斜度α需滿足5 ° <|α |<10°之條件。又，各反射鏡Ml〜Μ6亦最好能滿足 0 Mg 700mm的條件。 另外，依第一形態之較適配置，各反射鏡的反射面， 爲對光軸成旋轉對稱的非球面形狀，規定各反射面的非球 面函數的最大次數爲10次以上。又，在前述之第二面側 則約略成遠心的光學系統較佳。 本發明的第二形態提供的曝光裝置，其特徵爲配備： 照明系統，用以照明在前述第一面設置的罩幕；以及第一 形態的投影光學系統，將該罩幕的圖案投影曝光到前述之 第二面的感光性基板上。 該第二形態的較適配置爲，該照明系統有光源供給X 光爲曝光，能對該投影光學系統相對移動該罩幕與感光性 基板，使該罩幕的圖案向該感光性基板上投影曝光。 爲讓本發明之上述原理和其他目的、特徵和優點能更 明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 【實施方式】 本發明的投影光學系統’由第一面（物體面）發出的光’ 12128pif.doc/008 8 200406593 經第一反射成像光學系統G1，形成第一面的中間像。然 後，經第一反射成像光學系統G1形成的第一面之中間像 發出之光，通過第二反射成像光學系統G2，在第二面（像 面）上形成中間像的像(第一面的縮小像）。 此處，第一反射成像光學系統G1之構成包括：第一 反射鏡Ml，用以反射由第一面來的光；及開口光圈AS ; 及第二反射鏡M2用以反射在第一反射鏡Ml反射的光； 及第三反射鏡M3，用以反射在第二反射鏡M2反射的光； 以及第四反射鏡M4，用以反射在第三反射鏡反射的光。 又，第二反射成像光學系統G2之構成包括··第三反射鏡 M5，用以反射中間像來的光；以及第六凹面反射鏡M6,用 以反射在第五反射鏡M5反射的光。 本發明，採用第一面的縮小像在第二面上形成二次成 像之構造，故能夠良好地進行修正歪曲像差（失真）。又， 在第一反射鏡Ml與第二反射鏡M2之間的光路中配置開 口光圈AS，能夠壓小光線之入射角容易變大的第三反射 鏡M3的入射角。通常，在這樣的六枚鏡光學系統，爲了 避免光束的干擾，開口光圈一般被設在反射鏡的近前方。 此場合，光圈的位置受限制，其上及下慧形像差（coma aberration)難以平衡。本發明，在第一反射鏡Ml與第二 反射鏡M2之間配置開口光圏AS，能夠確保光圏位置的自 由度，同時能夠容易使上下慧形像差平衡。又，如將開口 光圏AS配置於第二反射鏡M2與第三反射鏡M3之間， 或在第三反射鏡M3與第四反射鏡M4之間，則第一反射 12128pif.doc/008 9 200406593 鏡Ml的有效直徑變大。又因向罩幕(reticule)的入射角及 由罩幕反射的反射角己受決定，由罩幕到射出瞳口（開口 光圈）的光路變長，使罩幕的物體高變高，其結果’使成 像倍率不得不降到1/5〜1/6。對此，本發明在第一反射鏡 Ml與第二反射鏡M2之間（中間）配設開口光圏AS ’所以’ 能夠小型化並保持成像倍率爲1/4,且呈現良好的光學性 能，結果，在反射多層膜不易發生反射不均且能能得到十 分高的反射率，對X光亦能確保良好的反射特性。 又，壓小向第三反射鏡M3的入射角’也可以縮小容 易變大的第四反射鏡M4的有效値徑。如上所述，本發明 能呈現一種反射型的投影光學系統’對X光有良好之反射 特性，可抑置反射鏡的大型化，能進行良好的像差修正。 本發明中，各反射鏡Ml〜M6的光線之最大入射角A， 在各反射鏡Ml〜M6，均需滿足以下的條件式（1) A<25〇 ...............(1) 超出條件式（1)的上限値，則向反射多層膜之光線的最 大入射角A過大，容易發生反射不均稱’且不能得到十分 高的反射率，所以不佳。 又，本發明的各反射鏡Ml〜M6，最好皆能滿足下述的 條件式(2)。在條件式(2)中，4 Μ爲各反射鏡Ml〜M6的有 效直徑，R爲各反射鏡M1〜M6的反射面之曲率半徑。 φ M/|R| < 1.0 ............(2) 超過條件式（2)的上限値’則各反射鏡Ml〜M6(特別是 第四反射鏡M4)的形狀測定時之開口角（反射鏡測定時的 12128pif.doc/008 10 200406593 ΝΑ)過大，高精度之形狀測定有困難，故不佳。又，要進 行更高精度的形狀測定，將條件式（2)的上限値設定爲 0.45，則更佳。 又，本發明，由第一面向第一反射鏡Ml的光束主光 線之光軸的傾角^ ’希望能滿足以下的條件式（3) 5。< | α | < 1〇。 ..........(3) 超出條件式（3)的上限値，則在第一面設置反射罩幕之 場合，容易受反射之影的影響故不佳。另一方面，小於條 件式（3)的下限値，則在第一面設置反射罩幕之場合’入射 光與反射光會互相干擾，故亦不佳。 又，本發明中，各射鏡Ml〜Μ6的有效直徑0Μ，均希 望能滿足以下之條件式(4) φ 700mm ................(4) 超出條件式（4)的上限値，則該反射鏡的有效直徑過 大，致光學系統大型化，故不適合。 又，本明爲良好地修正像差以提升光學性能’各反射 鏡的反射面爲與光軸旋轉對稱的非球面狀’各反射面之非 球面曲率的最大次數，要10次上較適合。又，本發明的 第二面側大致爲遠心光學系統較佳。如此構造，如使用於 曝光裝置之場合，在投影光學系統的焦點深度內，既使晶 圓有凹凸亦可良好成像。 又，使用本發明的投影光學系統於曝光裝置’可使用 X光爲曝光。此時，使罩幕及感光性基板對投影光學系統 相對移動，將罩幕的圖案向感光基板上投影曝光。結果’ 12128pif.doc/008 11 200406593 如使用具有大解析度的掃描型之曝光裝置，在良好的曝光 條件下，能夠製造高精度的微元件。 下面，依據附圖說明本發明的實施例。 第1圖不本發明實施例的曝光裝置之構造槪略圖。第 2圖爲在晶圓上形成之圓弧狀的曝光區域(即有效曝光區域) 與光軸的位置關係圖。在第1圖中設定，投影光學系統的 光軸方向，亦即感光基板之晶圓的法線方向爲Z軸；在晶 圓面內與紙面平行的方向爲Y軸·，在晶圓面內與紙面垂直 之方向爲X軸。 第1圖的曝光裝置，配備例如雷射電漿X光源1，爲 供給曝光的光源，由X光源1射出的光，經波長選擇濾波 器2，射入照明光學系統3。此處的波長選擇濾波器2，具 有選擇只透過X光源1供給之光中所定波長（13.5nm)的X 光，而遮蔽其他波長之光透過的特性。 透過波選擇濾波器2的X光，經過由複數的反射鏡構 成的照明光學系統3,照明形成全部複製圖案的反射型罩 幕4。罩幕4安置於罩幕台5，該罩幕台5可沿Y方向移 動，使圖案面沿XY平面延伸。罩幕台5可用圖中省略的 雷射干涉儀計測其移動。如此，在罩幕4上形成與Y軸對 稱之圖弧狀的照明區域。 由被照明的罩幕4之圖案反射的光’通過反射型的投 影光學系統6，在當做感光基板的晶圓7上形成罩幕圖案 的像。即在晶圓7上，如第2圖所示，形成與Y軸對稱的 圓弧狀之曝光區域。參照第2圖，在以光軸AX爲中心， 12128pif.doc/008 12 200406593 半徑0的圓形區域（圖像圈）IF內，設定與該圖像圈IF連接 X方向長度LX，Y方向長度LY的圓弧狀之有效曝光區域 ER。 晶圓7，配置於前沿X方向及Y方向二度方向移動的 晶圓台8，其曝光面可沿XY平面延伸。該晶圓台8的移 動與罩幕台5同樣地，用圖中省略的雷射干涉儀計測。如 此，可使罩幕台5及晶圓台8邊沿Y方向移動，即對投影 光學系統6使罩幕4及晶圓7，一邊沿Y方向相對移動， 一進行掃描曝光，可在晶圓的一個曝光區域複製罩幕4的 圖案。 此時，投影光學系統6的投影倍率(轉寫複製倍率)爲1/4 之場合，設定晶圓台8的移動速度爲罩幕台5之移動速度 的1/4，進行同步掃描。又，使晶圓台8沿X方向及Y方 向二度方向移動，返復掃描曝光，可在晶圓7的各曝光區 域，逐次複製罩幕4的圖案。以下，參照第一實施例至第 三實施例，說明投影光學系統6的具體構造。 各實施例中的投影光學系統6之構造包括：第一反射 成像光學系統G1，用以形成罩幕4之圖案的中間像；以 及第二反射成像光學系統G2,用以將罩幕圖案的中間像 的像(罩幕4的圖案之二次像)反射到晶圓7上。此處，第 一反射成像光學系統G1，由四面反射鏡Ml〜M4構成；第 二反射成像光學系統G2，由二面反射鏡M5及M6構成。 又，各實施例中，所有反射鏡的反射面，爲對光軸旋 旋對稱的非球面形狀。且各實施例中，在第一反射鏡Ml 12128pif.doc/008 13 200406593 到第二反射面M2的光路中，配置開口光圈AS。又，各實 施例之投影光學系統6，在晶圓側爲遠心的光學系統。 各實施例的非球面形狀，設與光軸垂直之方向的高度 爲y，由非球面的頂點之平面起，在高度y的非球面上之 位置到光軸的距離爲z，頂點曲率半徑爲r，圓錘係數爲k， η次的非球面係數爲Cn時可用以下之公式(b)表示 z= (y2/r)/(l + {l-(l+k) · yVr2}1/2} + C4 · y4 + C6 · y6 + C8 · y8 + C10 · yl0+........⑻ 第一實施例 第3圖示本實施形態之第一實施例的投影光學系統的 構造圖。參考第3圖，在第一實施例的投影光學系統，由罩 幕4(第3圖未圖示）來的光，順次在第一凹面反射鏡Ml的 反射面、第二凹面反射鏡M2的反射面、第三凸面反射鏡 M3的反射面、及第四凹面反射鏡M4的反射面，反射後 形成罩幕圖案的中間像。然後，形成的罩幕圖案中間像的 光，透過第一反射成像光學系統G1，在第五凸面反射鏡 M5的反射面，及第六凹面反射鏡M6的反射面順次反射 後，在晶圓7上形成罩幕圖案的縮小像(二次像）。 下面的表一列示第一實施例的投影光學系統的各單元 之値。在表一中，λ爲曝光之波長，/3爲投影倍率，NA 爲像側（晶圓側）光圏數値孔徑，Η0爲在罩幕上的最大物 體高度，0爲晶圓上的圖像圈（ima§e circle)IF的半徑（最 大像高），LX爲有效曝光區域ER之沿X方向的長度，LY 爲有效曝光區域ER之沿Y方向的長度。 12128pif.doc/008 14 200406593 又，面的編號爲由當做物體面的罩幕面，到當做像面 的晶圓面，沿光線的進行方向，由罩幕側算起的反射面之 順序，r爲各反射面的頂點曲率半徑(mm)，d分別表示各 反射面的軸間隔亦即面的間隔(mm)。又，面間隔d在每次 反射時改變其正負號。曲率半徑r與光線的入射方向無關， 面向罩幕側的凸面之曲率半徑爲正，凹面的曲徑爲負値。 上述之表示法在以後的表二及表三亦相同。 第~表 [主要單元] λ = 13.5nm β - 1/4 ΝΑ - 0.26 HO = 124mm φ = 31mm LX = 26mm Ly = 2mm [光學器材各元件條件] 面編號 r d (罩幕面） 652.352419 1 -790.73406 -209.979693(第一反射鏡 Ml) 2 〇〇 -141.211064(開口光圈 AS) 3 3000.00000 262.342040 (第二反射鏡 M2) 4 478.68563 -262.292922(第三反射鏡M3) 5 571.53754 842.912526 (第四反射鏡M4) 12128pif.doc/008 15 200406593 6 296.70332 -391.770887(第五反射鏡 M5) 7 471.35911 436.582453 (第六反射鏡 M6) (晶圓面） (非球面資料） 第1面： k = 〇.〇〇〇〇〇〇 c4: =0.246505 x i〇-8 C6 = =-0.446668 x 10·13 c8 = =0.120146 x 10·17 C10 =-0.594987 x 10'22 C12 =0.340020 x ΙΟ"26 C14 =0.254558 x 1〇-30 C16 = -0.806173 x ΙΟ·34 C18 =0.68643 1 x 10·38 C20 =-0.209184 x ΙΟ'42 第: ;面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4: =-0.413181 : κ ΙΟ'9 c6 = =0.717222 x i〇-14 C8 = =-0.713553 ; x 1019 C10 =0.255721 x 10-21 C12 =-0.495895 x l〇-24 C14 =0.324678 x 1(T27 C16 =-0.103419 x l〇·30 C18 =0.164243 x 10·34 C20 =-0.104535 x ΙΟ'38 第4面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = =-0.217375 : x 10'8 c6 = =0.385056 x l〇·13 C8: =-0.347673 : x 10_17 C10 =0.186477 x 10·21 C12 =-0.244210 x ΙΟ'26 C14 =-0.704052 x ΙΟ'30 C16 =0.833625 : x l〇-34 C18 =-0.418438 x 10·38 16 12128pif.doc/008 200406593 C20 = 0.792241 χ ΙΟ·43 第5面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.380907 χ ΙΟ·10 C8 = 0.113527 χ ΙΟ*19 C12 = 0.416047 x ΙΟ'29 C16 = -0.583757 χ ΙΟ·39 C2〇 = 0.176571 χ ΙΟ*49 第6面 k = 0.000000 C4 = -0.190330 χ ΙΟ'8 C8 = -0.471080 χ ΙΟ·16 C12 = 0.284390 x 10_22 C16 = 0.131472 χ ΙΟ'28 C20 = 0.365714 χ 10·36 第7面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.668635 χ ΙΟ·10 C8 = 0.468613 χ ΙΟ.20 C12 = 0.431536 χ 10·28 C16 = 0.938415 χ 10'37 C2〇 = 0.165315 χ ΙΟ 46 [各條件式對應値] φ Μ4 = 493.843 mm c6 = -0.334201 x l〇-15 c10 = :-0.535935 χ ΙΟ'25 c14 = =0.881874 χ ΙΟ'34 Ci8 : :-0.780811 χ ΙΟ 45 c6 = 0.134021 x 1011 Cio = =-0.968673 χ ΙΟ'20 c14 = :-0.265057 χ 10"25 Ci8 = :-0.341329 χ 10*32 c6 = 0.359674 x 10·15 Cio = :-0.440976 x l〇·24 C14 = =-0.257984 χ 10-32 Ci8 = :-0.190247 χ ΙΟ'41 17 12128pif.doc/008 200406593 R4 = 571.53754 mm (1) A = 21·03ο (2) 0M/|R|=O.864 (第四反射鏡M4最大） (3) |α I = 6.016° (105mrad) (4) 0 M = 493.843 mm (第四反射鏡M4最大） 第4圖示第一實施例的投影光學系統之慧形像差圖。 第4圖中示像高比100%、像高比97%及像高比94%的子 午線的慧形像差（meridioual coma)及弧形的慧形像差 (sagittal coma)。由像差圖可知，在第一實施例中，有效曝 光區域ER對應之區域內，慧形像差的修正良好。又，在 圖中未顯示，在有效曝光區域ER對應的區域，慧形像差 以外的其他各種像差，例如球面像差，或失真等亦被確認 可良好修正。 第二實施例 第5圖示實施形態之第二實施例的投影光學系統之構 造圖。參照第5圖，第二實施例的投影光學系統亦與第一 實施例同樣地，由罩幕4(第5圖未圖示）來的光，在第一 凹面反射鏡Ml的反射面、第二凹面反射鏡M2的反射面、 第三凸面反射鏡M3的反射面、及第四凹面反射鏡M4的 反射面順次反射之後，形成罩幕圖案的中間像。然後，經 該第一反射成像光學系統G1形成的罩幕圖案之中間像反 射的光，在第五凸面反射鏡M5的反射面、及第六凹面反 射鏡M6的反射面順次反射之後，在晶圓7上形成罩幕圖 案的縮小像（二次像）。 12128pif.doc/008 18 200406593 以下的第二表列示第二實施例的投影光學系統的各種 單元之値。 第二表 [主要單元] λ = 13.5nm β = 1/4 ΝΑ = 0.26 HO = 124mm φ =31 mm LX = 26mm LY = 2mm d 652.287522 -209.527897(第一反射鏡 Ml) -140.380205(開口光圏 AS) 258.361844 (第二反射鏡 M2) -262.681731(第三反射鏡M3) 846.980968 (第四反射鏡M4) _392.752979(第五反射鏡M5) 435.679282 (第六反射鏡M6) [光學器材各元件條件] 面編號 r 1 (罩幕面） -787.44217 2 〇〇 3 3000.00000 4 469.36430 5 570.54321 6 299.31443 7 471.59115 (晶圓面） (非球面資料) 第1面： 12128pif.doc/008 19 200406593 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.247869 x 10 8 C8 = 0.958066 x 1018 第3面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.417360 x 10_9 C8 = -0.321841 x 10'18 第4面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 - -0.217867 x 10"8 C8 = -0.435308 x 1(T18 第5面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.393210 x 1010 C8 = -0.128915 x l〇-20 第6面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.194804 x 10·8 C8 = -0.446261 x 1016 第7面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.6657080 x ΙΟ10 C8 = 0.179080 x ΙΟ 20 [各條件式對應値] C6 = -0.446870 x l〇-13 C10 = -0.138288 x l〇-22 C6 = 0.728058 x l〇-14 C10 = 0.326202 x 10"22 C6 = 0.898857 x 10'14 C10 = 0.929250 x ΙΟ·23 C6 = 0.444510 x ΙΟ'16 C10 = 0.361021 x l〇-26 C6 = 0.134157 x 10·11 C10 = 0.293579 x 10_20 C6 = 0.369325 x 1015 C10 = 0.905639 x 10_26 20 12128pif.doc/008 200406593 φ Μ4 = 495.552 mm R4 = 570.54321 mm (1) A = 21·13° (2) 0M/|R|=O.869 (第四反射鏡M4最大） (3) I α 丨=6.017° (105mrad) (4) 0 Μ = 495.552 mm (第四反射鏡M4最大） 第6圖示第二實施例的投影光學系統之慧形像差圖。 第6圖中不像尚比100%，像局比97%及像高比94%的子 午線的慧形像差及弧形的慧形像差。由像差圖可知，第二 實施例亦與第一實施例同樣，在有效曝光區域ER對應的 區域內，慧形像差的修正良好。又，在圖中省略，在有效 曝光域ER的對應區域，慧形像差以外的其他像差，例如 球面像差或失真亦被確認可良好修正。 第三實施例 第7圖示本實施形態之第三實施例的投影光學系統之 構造圖。參照第7圖，第三實施例的投影光學系統亦與第 一、第二實施例一樣，由罩幕4(未圖示）來的光，在第一 凹面反射鏡Ml的反射面、第二凹面反射鏡M2的反射面、 第三凸面反射鏡M3的反射面、及第四凹面反射鏡M4的 反射面順次反射之後，形成罩幕圖案的中間像。然後，通 過第一反射成像光學系統G1形成的罩幕圖案中間像反射 的光，在第五凸面反射鏡M5的反射面，及第六凹面反射 鏡M6的反射面順次反射後，在晶圓7上形成罩幕圖案的 縮小像(二次像）。 12128pif.doc/008 21 200406593 第二表 [主要單元] λ = 13.5nm β = 1/4 ΝΑ = 0.2 HO = 123.2mm φ = 30.8mm LX = 26mm LY = 1.6mm [光學器材各元件條件] 面編號 r d (罩幕面） 667.196541 1 -802.22590 -224.525594(第一反射鏡 Ml) 2 oo -150.148134(開口光圈 AS) 3 3000.00000 105.048134 (第二反射鏡 M2) 4 266.77177 -280.541999(第三反射鏡M3) 5 550.14959 1021.966625(第四反射鏡M4) 6 583.14150 -389.319673(第五反射鏡M5) 7 483.86136 (晶圓面） 427.319673 (第六反射鏡M6) (非球面資料) 第1面： k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.340529 X 10·9 C6 = -0.342668 x 10 14 22 12128pif.doc/008 200406593 C8 = 0.659070 x ΙΟ19 第3面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.101329 χ ΙΟ'7 C8 = -0.720166 x ΙΟ17 第4面 k = 0.000000 C4 = -0.183771 χ ΙΟ·7 C8 = -0.399771 χ ΙΟ·17 第5面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = -0.127462 χ 10"9 C8 = -0.762347 χ 10'21 第6面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.867056 χ 10·8 C8 = -0.161606 χ 1017 第7面 k = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4 = 0.114806 χ ΙΟ"9 C8 = 0.337364 χ ΙΟ·20 [各條件式對應値] φ Μ4 = 492.220 mm R4 = 550.14959 mm C10 = -0.993138 χ 10 24 C6 = 0.152043 x l〇-12 C10 = 0.428521 x 1(T21 C6 = 0.113126 χ ΙΟ'12 C10 = 0.102190 χ ΙΟ'21 C6 = -0.359385 χ 10·15 C10 = -0.509371 χ ΙΟ·26 C6 = 0.187263 χ 10'12 C10 = 0.431953 χ 10'21 C6 = 0.501739 χ ΙΟ'15 C10 = -0.215229 χ 10 26 23 12128pif.doc/008 200406593 (1) A = 23.96。 (2) 0]\4/丨11丨=〇.895 (第四反射鏡乂4最大） (3) I α I = 5.61° (105mrad) (4) 0 Μ = 492.220 mm (第四反射鏡M4最大） 第8圖示第三實施例的投影光學系統之慧形像差圖， 第8圖中顯示像高比100%、像高比97%及像高比95%的 子午線的慧形像差，及弧形的慧形像差。由像差圖可知， 第三實施例亦與第一及第二實施例同樣，在有效曝光區域 ER的對應區域內，慧形像差的修正良好，又雖未做圖示， 在有效曝光區域ER的對應區域，慧形像差以外的其他像 差，例如球面像差或失真亦被確認可良好修正。 以上所述的各實施例中，對波長13^nm的雷射電漿X 光，能夠確保0.26或0.2的像側數値孔徑（numerical aperture)。而且在晶圓7上，亦能確保有各種像差修正良 好的26mm X 2mm或26mm X 1.6mm之圓弧狀有效曝光區 域。因此，在晶圓7上的例如26mm X 33mm大的各曝光 區域，能夠將罩幕4的圖案，以0.1/zm以下的高解像度 掃描複製上去。 又，在上述各實施例，最大的第四凹面反射鏡M4的 有效直徑大約有492〜495mm，已被抑制至十分之小。如此， 各實施例中，反射鏡的大型化被抑制，可要求光學系統的 小型化。又，一般情況，反射面的曲率半徑太大時變成幾 近平面，則高精度製造有困難，上述各實施例中，曲率半 徑最大的第二凹面反射鏡M2之曲率半徑R2被控制在 12128pif.doc/008 24 200406593 3000mm，故各反射面之製造可良好進行。 又，上述各實施例，射入罩幕4的光線群及在罩幕4 反射的光線群，與光軸AX形成的角度α己被壓小到約6 °C左右，故使用反射型罩幕4，亦可避免入射光與反射光 的干擾，而且不易受反射之影的影響，所以不易性能惡化。 又有罩幕4的位置設定有少許之誤差，亦不易招致大的倍 率變化之優點。 上述實施例的曝光裝置，用照明系統照明罩幕（照明工 程）；使用投影光學系統將在罩幕形成的複製用圖案，在 感光性基板曝光（曝光工程），以製造微元件（半導體元件、 攝影元件、液晶顯示元件，薄膜磁頭等）。以下，參照第9 圖的流程圖說明，使用本實施例的曝光裝置，在晶圓等之 感光性基板形成所定的電路圖案，製造微元件的半導體元 件之方法的一例。 首先，在第9圖的301步驟，在一批的晶圓上蒸鍍金屬 膜。再於步驟302，在該一批之晶圓的金屬膜上塗布光阻 劑。其後的步驟303，使用本實施例的曝光裝置，將罩幕 上的圖案像透過投影光學系統，在該批晶圓上的各照射區 域順次曝光複製。 其後，於步驟304，該批晶圓上的光阻劑顯像後，步 驟305，在該批晶圓上以光阻劑圖案爲罩幕，進行蝕刻， 使罩幕上的圖案對應的電路圖案，在各晶圓上之各照射區 域形成。其後，進行更上層的電路圖案之形成，以製造半 導體元件等之微元件。依上述的半導體元件製造方法，能 12128pif.doc/008 25 200406593 夠以良好之生產率製造具有極細微之電路圖案的半導體元 件。 又，上述的實施例，使雷射電漿X光源爲供給X光的 光源，但並無此限制；使用同步加速放射光（SOR)爲X光 源也可以。 在上述的實施例，本發明適用於有供給X光之光源的 曝光裝置，但並不以此限，對於X光以外的其他波長之光 爲光源的曝光裝，本發明亦可適用。 又，在上述的實施例，使用本發明爲曝光裝置的投影 光學系統，但不以此爲限，其他的一般投影光學系統亦可 適用本發明。 發明效果 如以上說明，本發明的投影光學系統，因在第一反射 鏡與第二反射鏡之間配置開口光圈，故能抑制光線之入射 角容易變大的第三反射鏡的入射角。其結果，在反射多層 膜不易發生反射不均勻且可得十分高的反射率，所以對X 光亦能確保良好的反射特性。又，壓小向第三反射鏡的光 線入射角，亦可抑制有效直徑容易變大的第四反射鏡的有 效直徑。即，本發明可提供對X光亦有良好的反射特性， 能夠抑制反射鏡的大型化且能良好地進行像差修正的反射 型投影光學系統。 又，因使用本發明的投影光學系統之曝光裝置，可使 用X光爲曝光。此場合，使罩幕及感光性基板對投影光學 系統相對移動，將罩幕的向感光性基板上投影曝光。其結 12128pif.doc/008 26 200406593 果，能夠使用具有大解像力的掃描型曝光裝置，在良好的 曝光條件下’製造局精度的微兀件。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式之簡單說明】 第1圖示本發明實施例的曝光裝置之構造槪略圖。 第2圖示在晶圓上形成的圓弧狀曝光區域(即有效曝光 區域）與光軸的位置關係。 第3圖示本發明第一實施例之投影光學系統的構造 圖。 第4圖示第一實施例之投影光學系統的慧形像差 (comaaberration)圖。 第5圖示本發明第二實施例之投影光學系統的構造 圖。 第6圖示第二實施例之投影光學光系的慧形像差圖。 第7圖示本發明第三實施例之投影光學系統的構造 圖。 第8圖示第三實施例之投影光學系統的慧形像差圖。 第9圖示製造微元件之半導體元件的手法之一例的流 程圖。 【圖式之標示說明】 1 雷射電漿X光光源 12128pif.doc/008 27 200406593 2 波長選擇濾波器 3 照明光學系統 4 反射型罩幕 5 罩幕台 6 投影光學系統 7 晶圓 8 晶圓台
Ml〜M6反射鏡 AS 開口光圈 IF 圖像圏（image circule) Ψ 圖像圏之半徑 ER 有效曝光區域 ΑΧ 光軸 LX 有效曝光區域X方向長度 LY 有效曝光區域Υ方向長度
Gl、G2成像光學系統 12128pif.doc/008 28