TW200410054A - Beam-splitter optics design that maintains an unflipped (unmirrored) image for a catadioptric lithographic system - Google Patents

Beam-splitter optics design that maintains an unflipped (unmirrored) image for a catadioptric lithographic system Download PDF

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Description

200410054 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種改良的微影（或石版印刷）系統和 方法，特別是關於使用折反射式曝光光學件，以投射高精 度之不迴轉影像的一種微影系統和方法。 【先前技術】 微影術是用於在一基材表面上創造圖樣的一種方法， 此種基材可包含用於製造平板顯示器、電路板、各種積體 電路、及類似物者。此種應用經常使用的基材是半導體晶 圓。雖然此說明書爲了方便說明而採用~半導體晶圓/的 用語，但熟悉該項技藝者將瞭解此說明書亦可適用於熟悉 該項技藝者所習知的他種基材。設置於晶圓平台上的晶圓 ，於微影期間係暴露於一影像，該影像是由微影設備中的 曝光光學件投射於晶圓表面上。所謂 '影像/係指曝光的 原始（或來源）影像，所謂~投射影像/係指實際接觸晶 圓表面的影像。雖然此情況的光學微影術中使用曝光光學 件，但在特殊的應用情況，亦可使用不同型的曝光設備。 例如X射線或光子微影，每一中都需要熟悉該項技藝者 所習知之不同的曝光設備。此處所討論之微影術的特殊例 子，僅做說明之用。 投射影像在例如沉積於晶圓表面上的光阻材料層上的 特徵會產生變化，此變化對應於曝光期間投射於晶圓上的 圖樣。曝光之後，蝕刻該層以得一圖案層’該圖案對應於 -4- (2) (2)200410054 曝光期間投射於晶圓上的圖樣。然後，此圖案層用於移除 晶圓內下面構造層的暴露部分，例如導體、半導體、或絕 緣層。重複此程序和其他步驟，直到所要的圖樣在晶圓表 面上成形。 分步掃描（step-and-scan )技術連同具有狹窄影像縫 細（i m a g i n g s 1 〇 t )的投射光學件系統一起使用，一次只 一個場（field )掃描在晶圓上，而非一次就將整個晶圓曝 光。此係藉由同時移動晶圓和光罩，使得影像縫細於掃描 期間橫越過該場而達成。然後，晶圓平台必須在各廠曝光 間非同時地步進移動，以使多份光罩圖案可曝光在晶圓表 面上。以此方式，投射於晶圓上的影像品質最大化。 曝光光學件包含折射和/或反射元件，亦即透鏡和/ 或反射鏡。現今用於商業製造的大部分曝光光學件，指包 含透鏡，但折反射（即折射元件和反射元件的組合）曝光 光學件的使用已日漸增加。使用折射元件和反射元件，可 於製造期間控制許多微影變數，但使用反射鏡會導致影像 迴轉（flip )的問題。 因此，需要能在半導體晶圓上產生未迴轉（非鏡射） 影像的光學系統設計。再者，此光學系統應能與較早之折 反射系統的光射設計相容。最後，需要能均勻且對稱熱分 布的光學系統設計，以減少熱補償系統的負擔。 【發明內容】 本發明係關於一種折反射式微影曝光裝置’以在一半 -5- (3) (3)200410054 導體晶圓上形成一影像圖案。明確地說，本發明是一折反 射式微影系統，其包含一光罩光學組、一分光器、一非球 面反射鏡光學組、一摺疊反射鏡、和一半導體晶圓光學組 。光束通過光罩上的影像圖案，而至分光器立方體上，且 被分光器反射於非球面反射鏡。非球面反射鏡將光逆向反 射通過分光器立方體。設於非球面反射鏡和分光器立方體 間光學路徑中的四分之一波片，改變進入分光器立方體之 光的極性。在通過分光器立方體之後，位於鄰近分光器立 方體的摺疊反射鏡將光反射。設於摺疊反射鏡和分光器立 方體間光學路徑中的另一四分之一波片，改變進入分光器 立方體之光的極性。然後光束被分光器立方體反射於晶圓 光學組上，晶圓光學組放大、聚焦、且/或對齊光束，並 稍後於半導體晶圓上形成圖案。半導體晶圓上的圖案對應 於光罩上的影像圖案。 在本發明的一實施例中，一擋板插入分光器立方體和 晶圓光學組間，該擋板用於吸收分光器立方體內部反射結 果所產生的背景散射光。背景散射光是光束通過分光器立 方體並反射離開分光器立方體表面而產生的。此外，擋板 大致吸收背景散射光，且不會將背景散射光反射回分光器 立方體內。 在本發明的另一貫施例中，分光器立方體包含背一間 隔片分隔開的二光學半稜鏡。分隔片的厚度隨物件平面光 束和晶圓平面光束之影像軸間的偏移而改變，物件平面光 束從物件平面通過，並穿過光學件的光罩組，晶圓平面光 -6 - (4) (4)200410054 束通過晶圓組。間隔片的寬度依物件平面光束和晶圓平面 光束之影像軸間所欲的偏移量而定，該寬度在一實施例中 可爲零（換句話說，兩光學半稜鏡的光學表面呈光學接觸 )，而在另一實施例中可改變。間隔片的寬度決定入射於 擋板和晶圓組之背景散射光的量，間隔片可由類似於分光 器立方體之光學半稜鏡的光學材料所製成。此外，在另一 實施例中，分光器立方體包含由複數間隔片分隔開的二光 學半稜鏡，該複數間隔片更有效率地校準雙折射。 本發明的系統和方法提供相對均勻的熱分布，藉由允 許雙程通過分光器立方體，本發明將光通過系統所產生的 熱對稱地分步，此可減少熱補償系統的負擔。 又’使用本發明的系統和方法，通過光罩光學組的光 被摺疊偶數次。此不會產生影像鏡射，且可防止半導體晶 圓上形成不當迴轉的影像。 本發明進一步的特徵和優點，及本發明不同實施例的 構造和操作，將參照附圖描述如下。 [實施方式】 目錄 1 .槪述 2 ·術語說明 3 ·分光器光學件設計 a .不具間隔片的分光器光學件設計 b .不具間隔片的分光器光學件設計內之影像路徑 -7- (5) (5)200410054 c.具間隔片的分光器光學件設計 d ·具間隔片的分光器光學件設計內之影像路徑 4.結論 雖然本發明於此參照實施例做說明，但應瞭解本發明 並不限於此。熟悉該項技術者利用此處所提供的技術，將 可認知在本發明範疇內之附加的修飾、運用、及實施例， 和以使用本發明爲主的其他領域。 1. 槪述 本發明係關於使用折反射式曝光光學件，以投射高品 質之不迴轉影像的一種微影系統和方法。本發明可更有效 率和更適時地生產半導體。 第一圖顯示能實施本發明的一例示環境。一擴散光 1 0 2的系統1 0 0顯示於第一圖，該擴散光丨〇 2從不會改變 光1 02的空間相干性且能大致消除斑紋圖案之光源（例如 雷射）1 〇 4發出。雷射1 〇 4可爲激元、深超紫外線激元雷 射、或類似者。束調節器1 0 8接收光1 02並輸出光於照明 光學件1 1 0，照明光學件；I丨〇將光傳輸經過光罩n 2，再 藉由投射光學件]1 4傳輸至基材1 1 6上。此系統之一實施 例可爲一微影系統，或類似者。 2. 術語說明 爲了更淸楚描寫本發明，下列用語的定義於整份說明 書都一致。 -8- (6) (6)200410054 、非球面鏡〃係指具有一非球面表面的反射鏡。相對 於球面表面的反射作用，折反射光學系統中使用的反射鏡 非球面表面，可以提昇或阻止意外的電磁能量波前。 、分光器/是用以將一光束分割成二以上分離光束的 光學裝置。一種簡單的分光器可以是呈一角度插入光束中 的一薄片玻璃，以將該光束的一部份轉向不同方向。一種 更複雜的分光器是由兩直角稜鏡以斜面相互貼合而成’其 中一稜鏡的貼合面在貼合前，鍍上具有所欲反射性質的金 屬層或介電層，該反射性質包含反射百分比和所欲的顏色 。例如在彩色影視照相機，使用三方向的分光稜鏡，且在 其間的介面上沉積多層薄膜，以將紅光和綠光分別轉向至 兩視像管，留下藍色影像通過至第三視像管。在微影系統 中，分光器能讓與分光器相同極性的光通過，並反射與分 光器不同極性的光。 ~折反射光學系統/意指使用折射和反射兩者才獲得 焦度的光學系統。雖然折反射光學系統中之透鏡和反射鏡 的相對焦度，會依系統之不同而改變，但該等系統之特徵 在於：以使用反射表面來獲得系統焦度之重要部分，結合 折射表面的很少或零焦度。這些系統可產生改善像差特徵 的影像。 ~中間影像/是指光學系統於最後焦平面之前形成的 影像。 ~四分之一波片/是指由雙折射晶體所製成的板，該 晶體的厚度和折射率差，可使得在光通過的通常元件和非 -9- (7) (7)200410054 通常元件間，形成四分之一循環的相位差。 、光罩/是指位於影像平面的光學元件，其包含一圖 樣，以助指示一器具或量測目標特徵。光罩可簡單如一對 十字線，或複雜如一圖案。在產生半導體圖案的情況，光 罩是承受積體電路影像的玻璃基材或石英基材。 、晶圓/是指從單晶的、熔融的、多晶的、或非晶形 材料的錠塊切下的截面薄片，其具有硏光或拋光的精加工 表面。晶圓用於當作製造電子裝置或光學的基材。晶圓典 型地由矽、石英、砷化鎵、或磷化 所製成。、晶圓-和 、基材/在此案中可互換。 3 ·分光器光學件設計 a ·不具間隔片的分光器光學件設計 第二a圖顯示本發明具有分光器立方體而不具間隔片 的實施例，第二b圖顯示本發明具有分光器立方體且具有 間隔片的實施例。第三a圖顯示第二a圖之實施例的光束 旅行路徑，第三b圖顯示第二b圖之實施例的光束旅行路 徑。 第二a圖顯示本發明實施例的折反射系統200。折反 射系統200具有一光罩光學組210、一分光器220、一非 球面反射鏡光學組2 3 0、一摺疊反射鏡22 5、擋板2 5 0、 晶圓光學組2 4 0、和複數四分之一波片2 0 2 ( a、b、c、d 光罩光學組2 ] 0鄰近分光器立方體2 2 0，晶圓光學組 (8) (8)200410054 240也鄰近分光器立方體22 0。光罩光學組210橫過晶圓 光學組2 4 0，所以分光器立方體2 2 0分隔光罩光學組2 1 0 和晶圓光學組240。 非球面反射鏡光學組230鄰近分光器立方體220，摺 疊反射鏡225也鄰近分光器立方體220。非球面反射鏡光 學組2 3 0橫過摺疊反射鏡2 2 5 ’所以分光器立方體2 2 0分 隔非球面反射鏡光學組2 3 0和摺疊反射鏡2 2 5。如第二a 圖顯所示，光罩光學組2 1 0和晶圓光學組2 4 0在同一光軸 上，非球面反射鏡光學組23 0和摺疊反射鏡225也在同一 光軸上。但光罩光學組2 1 0和晶圓光學組240的光軸’可 不同於非球面反射鏡光學組2 3 〇和摺疊反射鏡2 2 5的光軸 (如第三a圖）。如熟悉相關技藝人士所習知的，折反射 系統2 0 0中的每一光學部件，可採用其他構造。 光罩光學組 210包含一光罩 210、一四分之一波片 2 02a、和一光罩透鏡2 03。四分之一波片202a設於光罩 210和光罩透鏡203間，光罩透鏡203鄰近分光器立方體 2 2 0。本實施例的光罩透鏡2 0 3可具有正折射焦度或負折 射焦度。 非球面反射鏡光學組2 3 0包含一非球面反射鏡2 3 1、 一第一非球面反射鏡透鏡2 3 2、和一第二非球面反射鏡透 鏡 2 3 3。第一非球面反射鏡透鏡2 3 2位於非球面反射鏡 2 3 1和第二非球面反射鏡透鏡2 3 3間。本實施例的第一非 球面反射鏡透鏡2 3 2具有正折射焦度，而第二非球面反射 鏡透鏡2 3 3具有負折射焦度。四分之一波片2 02b鄰近第 (9) (9)200410054 二非球面反射鏡透鏡2 3 3和分光器立方體2 2 0。本實施例 的非球面反射鏡2 3 1凹反射鏡。 四分之一波片2 02d分隔摺疊反射鏡22 5和分光器立 方體22 0。本實施例的摺疊反射鏡22 5是一平反射鏡。在 另一實施例中的摺疊反射鏡，是具有光學焦度的反射鏡。 晶圓光學組240具有複數個晶圓組透鏡242 ( a、b、 ……m )。晶圓組透鏡2 4 2 ( a、b.......m )設於半導體晶 圓2 4 1和分光器立方體2 2 0閒。在一實施例中的晶圓組透 鏡 2 4 2 ( a、b....... m )，具有不同的折射焦度，換言之 ，一些晶圓組透鏡具有正折射焦度，而另一些晶圓組透鏡 具有負折射焦度。例如晶圓組透鏡242a具有正折射焦度 ，而晶圓組透鏡24 2i具有負折射焦度。 擋板 250和四分之一波片 202c分隔分光器立方體 220和晶圓光學組240。擋板250鄰近分光器立方體220 和四分之一波片202c，四分之一波片202c鄰近晶圓光學 組240的晶圓組透鏡242a和擋板2 5 0。 如第二a圖所示，分光器立方體220包含一第一稜鏡 2 2 1和一第二稜鏡2 2 2。第一稜鏡2 2 1鄰近第二稜鏡2 2 2 。再者，第一稜鏡221鄰近四分之一波片202b，而第二 稜鏡222鄰近四分之一波片202d和擋板250。第二稜鏡 222包含一第一光學表面280a，第二稜鏡222包含一第二 光學表面 280b。第一光學表面 280a鄰近第二光學表面 2 80b 〇 在本發明的一實施例中，光罩光學組2 1 0的功能在於 -12- (10) 200410054 開始處理光束。光罩2 1 0上的影像圖案即是將形成於 體晶圓24 1上的影像圖案，光罩光學組2 1聚焦、顯 且/或對齊穿經光罩2 1 0的光線。 分光器立方體220是具有極性的反射鏡’因此具 光器立方體22 0相同極性的光，可通過分光器立方體 ，但不同極性的光會被分光器立方體220反射。若光 與四分之一波片 2 0 2 ( a、b、c、d )相同的極性，則 會進入並離開分光器立方體220。因爲分光器立方體 包含鄰近第二棱鏡222的第一稜鏡221，所以光會依 耳定律直接反射於非球面反射鏡光學組23 0 (即入射 於反射角）。 非球面反射鏡231增加由分光器立方體220反射 射影像的大小。位於非球面反射鏡2 3 1和分光器立 220間之光學路徑的四分之一波片202b能掉換光的 ，該光線帶有由分光器立方體22 0反射的入射影像。 極性的改變，光線會進入並通過分光器立方體2 2 0。 面反射鏡2 3 1以熟悉本發明技藝人士所知的方式，執 些工作和任何其他潛在的工作。 摺疊反射鏡2 2 5接收由非球面反射鏡2 3 1反射而 光，並通過分光器立方體22 0。位於摺疊反射鏡225 光器立方體2 20間光學路徑中的四分之一波片202d 換光的極性，並將該光反射回分光器立方體220內。 施例中的摺疊反射鏡2 2 5是一不具任何光學焦度的平 鏡，另一實施例中的摺疊反射鏡2 2 5具焦度，且放大 半導 像、 與分 220 具有 光也 220 斯涅 角等 之入 方體 極性 因爲 非球 行這 來的 和分 ，掉 一實 反射 和/ (11) (11)200410054 或對齊從分光器立方體220來的光。 擋板2 5 0防止光從分光器立方體2 2 0洩漏。進入分光 器立方體220內的光，被分光器立方體220內的各光學表 面（例如第一光學表面2 8 0 a和第二光學表面2 8 0 b )反射 。該光沿著某一光學軸反射，但有些光經分光器立方體 220而分散，且不沿著光學軸反射。此產生背景散射光， 而該背景散射光造成形成於半導體晶圓2 4 1上之影像的扭 曲。擋板2 5 0用於吸收、過濾、阻擋、或防止該背景散射 光。擋板2 5 0大致防止背景散射光造成形成於半導體晶圓 241上之影像的扭曲。擋板25 0吸收由於分光器立方體 220內部反射鎖產生的任何背景散射光。當光被折反射系 統2 00內的各光學面（例如第一光學表面2 80a、第二光 學表面2 8 Ob、和其他表面）反射時，擋板2 5 0上形成兩 個影像。第一影像是光罩2 0 1上之影像圖案的集中影像， 第二影像是光罩2 0 1上之影像圖案的分散影像（由背景散 射光所造成），該集中影像是所要的影像，但分散影像則 非所欲。因此，爲了防止半導體晶圓2 4 1上的影像扭曲， 所以擋板2 5 0吸收分散影像，而讓集中影像通過至晶圓光 學組2 4 〇。一實施例中的檔板2 5 0，是由能吸收光的任何 習知材料所製成。 第四圖顯示具有一開口 2 5 1的擋板。帶有光罩2 0 1圖 案之集中影像的光束通過開口 2 5 1。擋板2 5 0上開口 2 5 1 的尺寸、形狀、和位置可依應用狀況而特定，此外，擋板 2 5 0的尺寸和形狀也可依應用狀況而特定。擋板25 0可由 (12) (12)200410054 任何金屬、塑膠、或其他能吸收、過濾、阻擋、或防止大 致所有波長之背景散射光的材料所製成。熟悉該項技藝人 士可瞭解，檔板2 5 0亦可採用其他實施例。一實施例中之 開口 2 5 1的尺寸爲3 0毫米X 2 6毫米。 再回到第2 a圖，本實施例的折反射系統2 0 0，在同 一光學軸271上具有光罩組210、分光器立方體220、及 晶圓組240，此會影響形成於半導體晶圓24丨上的影像。 此外，因爲這些光學組位於相同的光學軸2 7 1上，所以從 光罩201引導來的光，有可能直接通過分光器立方體220 而達晶圓光學組240上，且不會被分光器立方體220反射 。因此這些光構成（上述）背景散射光，且這些光在半導 體經援24 1上所形成的影像造成影像扭曲。所以，擋板 2 5 0將到達半導體晶圓之背景散射光的量減至最少。 晶圓組2 4 0接收從分光器立方體2 2 0而來的聚焦影像 。一實施例中之晶圓組2 4 0的透鏡1 4 2 ( a、b.......m ) 放大並對齊影像。透鏡1 42可具有不同的折射焦度。被放 大和被對齊的光在半導體晶圓24 1上形成圖案，該圖案與 光罩201上的影像圖案相同。 b ·不具間隔片的分光器光學件設計內之影像路徑 第三a圖顯示折反射系統2 0 0第二a圖實施例的光束 路徑。在此實施例中。供進入光罩20 1，並經過透鏡光罩 組3 1 0。光3 0 1被透鏡光罩組3 1 0放大、聚焦、且/或對 齊。第二a圖的光罩組2 1 0包含光罩2 0 1和透鏡光罩組 -15 - (13) (13)200410054 然後，光301進入分光器立方體220的第一稜鏡221 ;分光器立方體2 2 0將光3 〇 ]反射·，第一稜鏡2 2 1的第一 光學表面2 8 0 a將光30 1反射.；非球面反射鏡光學組230 接收反射光3 0 2 ;位於非球面反射鏡2 3 1和分光器立方體 220間光學路徑中的四分之—波片202b (未示於第3a圖 )，改變光3 02的極性；在非球面反射鏡23 1將光3 02反 射之前，非球面反射鏡光學組2 3 0內的光學部件，進一步 將光聚焦、放大、且/或對齊。 改變極性後，極性光（帶有極性的.光）3 0 3反向通過 分光器立方體220;在光3 03進入分光器立方體220之前 ，非球面反射鏡光學組2 3 0內的光學部件，放大且/或對 齊極性光3 03所代表的影像；因爲極性光3 0 3和分光器立 方體22 0具相同極性，所以極性光3 03通過分光器立方體 2 20 ° 摺疊反射鏡2 2 5接收聚焦的極性光3 0 3，並將其反射 回分光器立方體220內。位於摺疊反射鏡22 5和分光器立 方體2 2 0間光學路徑中的四分之一波片2 0 2 d (未示於第 3 a圖）’掉換光3 03的極性，並將其反射成極性光3 〇4。 極性光3〇4和分光器立方體220的第二稜鏡222具相同極 性，所以第二稜鏡222將光3 04反射向晶圓組3 40和半導 體晶圓2 4 1。更明確地說，第二稜鏡2 2 2的第二光學表面 280b將光3〇4反射，使光束3〇4變成光束305。 在第二稜鏡222反射之後，光305通過擋板250;光 (14) (14)200410054 3 0 5形成一中間影像2 99 (如第2a圖所示）；在光305 通過擋板2 5 0之前，形成中間影像2 9 9 ;光束3 〇 5帶有光 罩201影像圖案的集中影像和分散影像。在通過擋板250 之後，擋板2 5 0消除分散影像，而讓帶有集中影像的光 3 0 6通過。擋板2 5 0吸收分光器立方體220內的任何背景 散射光。 光3 06通過晶圓組3 40，在此處藉由晶圓組3 40內的 光學物件進一步將光306聚焦、放大、且/或對齊；光束 3 0 6變成聚焦、放大、且/或對齊的光束3 0 7。聚焦、放 大、且/或對齊的光3 0 7在半導體晶圓241上形成影像圖 案；半導體晶圓241上形成影像圖案與形成於光罩201上 的影像圖案相同。 此設計之一優點在於，折反射系統220內的光學部件 (即光罩光學組210、分光器立方體220、非球面反射鏡 光學組2 3 0等），將光反射偶數次。此消除了影像鏡射的 可能性。第一稜鏡22 1將通過光罩的光做第一次反射。非 球面反射鏡2 3 1做第二次反射，並將光導入通過分光器立 方體2 2 0，直至摺疊反射鏡2 2 5上。摺疊反射鏡2 2 5做第 三次反射，將光反向導入分光器立方體22 0的第二稜鏡 2 2 2。第二稜鏡2 2 2做第四次反射，將光導入晶圓光學組 3 4 0和半導體晶圓2 4 1。因爲光反射了偶數次，所以形成 於半導體晶圓24 1上的影像圖案不會被鏡射。 c.具間隔片的分光器光學件設計 -17- (15) (15)200410054 第二b圖顯示顯示折反射系統的另一實施例。第二b 圖顯示光罩光學組2 1 0、非球面反射鏡光學組2 3 0、分光 器立方體2 2 0、摺疊反射鏡2 2 5、擋板2 5 0、晶圓光學組 240、和四分之一波片 202(a、b、c、d)。光罩光學組 2 1 0的元件和功能、非球面反射鏡光學組2 3 0、摺疊反射 鏡22 5、和晶圓光學組240，類似於第二a圖的實施例。 再參照第二b圖，分光器立方體220包含一第一稜鏡 221、一間隔片22 3、和一第二稜鏡222。間隔片22 3分離 第一稜鏡221和第二稜鏡222。光罩光學組210鄰近第一 稜鏡221，光罩組透鏡203鄰近第一稜鏡221，非球面反 射鏡光學組2 3 0鄰近第一稜鏡221，摺疊反射鏡225鄰近 第二稜鏡222，擋板2 5 0鄰近間隔片223，晶圓光學組 240鄰近第二稜鏡222。在一實施例中，間隔片223可由 與第一稜鏡2 2 1和第二稜鏡2 2 2相同的材料製成。 間隔片2 2 3造成光罩光學組2 1 0的軸2 7 2 a和晶圓光 學組2 4 0的軸2 7 2 b間的偏移。此相較於第二a圖，光罩 光學組2 1 0和晶圓光學組2 4 0沒有單一軸2 7 1。因此，間 隔片22 3消除分光器立方體220內的一些背景散射光。 此外，間隔片2 2 3具有兩分離的分光器表面2 8 1 a、 281b。第一分光器表面281a在第一稜鏡221內，第二分 光器表面281b在第二稜鏡222內。間隔片2 2 3的第一分 光器表面281a並不鄰近間隔片22 3的第二分光器表面 2 8 1 b，此與第二a圖的實施例不同，在第二a圖的實施例 ，第一分光器表面281a鄰近第二分光器表面281b。在第 -18- (16) (16)200410054 二b圖是分光器立方體220內的兩不同表面把光反射掉， 此不同於第二a圖的實施例，在第二a圖是第一光學表面 2 8 0a和第二光學表面2 8 0b把光反射掉。 因爲間隔片2 2 3造成軸2 7 2 a和軸2 7 2 b間的偏移，所 以當穿過光罩光學組210的光直接通過分光器立方體220 而達晶圓光學組2 4 0上時’間隔片2 2 3有助防止產生背景 散射光。依允許來自光罩光學組2 1 0通過分光器立方體 2 2 0而達晶圓光學組2 4 0之光的量’可改變或預定間隔片 223的寬度。所以間隔片2W愈寬，則不會被分光器立方 體220內的光學表面反射掉而允許直接通過分光器立方體 2 2 0的光會愈少；間隔片2 2 3愈窄，則允許直接通過分光 器立方體220的光會愈多。因此’間隔片223的寬度’可 依應用的情況而特定’亦即依設計者想要來自光罩光學組 210通過分光器立方體22 0而達晶圓光學組24〇之光的量 的多寡而定。 即便間隔片2 2 3控制直接通過分光器立方體2 2 〇之背 景散射光的量，但來自光罩光學組的光會產生額外的背景 散射光，該額外的背景散射光是由分光器1方體2 2 0的內 部反射所造成。如上所述’由於分光器立方體2 2 〇的內部 反射，在光進入晶圓光學組之前’該背景散射光在檔板 2 5 0上形成一分散影像。 在另一實施例中，間隔片22 3可包含複數的間隔片。 該等複數間隔片可呈多層配置，且可由與第一稜鏡22 1和 第二稜鏡222類似的光學材料製成。再者，該等複數間隔 (17) (17)200410054 片最好可做雙折射修正。此實施例產生一更相干的光束’ 該相干光束被分光器立方體2 2 0反射出來’且最後在晶圓 上產生影像。 因此，擋板2 5 0和間隔片2 2 3的結合，可控制直接通 過分光器立方體220之光的量、和在分光器立方體220內 由內部反射所造成之散射光的量。擋板250用於阻擋會在 擋板25 0上形成的任何分散影像，擋板2 5 0不阻擋也在擋 板2 5 0上形成的任何集中影像。 一實施例的摺疊反射鏡225是一平反射鏡，另一實施 例的摺疊反射鏡225具有光學焦度。類似於第2a圖，此 允許光進一步聚焦、對齊、且/或放大。 d.具間隔片的分光器光學件設計內之影像路徑 圖3 b顯示第二b圖折射系統2 0 0實施例之光束的影 像路徑。圖3 b顯示光罩2 0 1、光罩光學件3 1 0、具有間隔 片2 2 3的分光器立方體2 2 0、非球面反射鏡光學組2 3 0、 摺疊反射鏡2 2 5、擋板2 5 0、晶圓光學件3 4 0、和半導體 晶圓2 4 1。 光束3 0 1經由光罩2 0 1上的影像圖案進入折反射系統 200，並通過光罩光學件310。然後光束301進入分光器 立方體220的第一稜鏡22〗，第一稜鏡221以第一分光器 表面2 8 1 a，將光3 0 1反射於非球面反射鏡光學組2 3 0，光 束301變成反射光束302。 非球面反射鏡光學組2 3 0聚焦、放大、且/或對齊光 (18) (18)200410054 束3 0 2，非球面反射鏡2 3 1 (未示於第3 b圖）反射光束 3 0 2。位於非球面反射鏡2 3 1和分光器立方體2 2 0間光學 路徑中的四分之一波片202b (未示於第3a圖），改變光 3 0 2的極性，光束3 0 2變成極性光束3 1 3。 因爲光束313和分光器立方體220 (包含第一稜鏡 2 2 1、間隔片2 2 3、第二稜鏡2 2 2 )具有相同的極性，所以 光束3 1 3通過分光器立方體2 2 0。在通過分光器立方體 220後，摺疊反射鏡225將光束313反射回分光器立方體 2 2 0內。位於摺疊反射鏡2 2和分光器立方體2 2 0間光學 路徑中的四分之一波片202d (未示於第3a圖），改變光 束3 1 3的極性，光束3 1 3變成極性光束3 1 4。 之後，光束314進入分光器立方體220的第二稜鏡 222，第二稜鏡222以第二分光器表面281b將光束314反 射於晶圓光學件3 4 0。光束3 1 4變成反射光束3 1 5。 光束3 1 5代表形成於光罩20 1上之影像圖案的集中影 像或中間影像299 (第2b圖），中間影像2 99在光束315 通過擋板2 5 0前成形，並進入晶圓組光學件3 4 0。分散影 像形成在擋板2 5 0。由分光器立方體220內部反射所產生 的背景散射光，造成分散影像的形成。擋板2 5 0阻擋分散 影像進入晶圓組光學件3 4 0，以免負面地影響半導體晶圓 2 4 1上的影像。 此外，間隔片2 2 3在光罩光學件軸2 7 2 a和晶圓光學 件軸272b間產生偏移，因此，如第2a圖所示之實施例， 光線3 0 1不會直接通過分光器立方體2 2 0而達晶圓組光學 (19) (19)200410054 件 3 40。 再參照第3 b圖，晶圓光學件3 4 0進一步放大和/或 對齊光束315，光束315變成光束317。光束317代表光 罩2 0 1上圖案之更聚焦和/或更對齊的集中影像，然後， 光線3 1 7在半導體經援24 1上形成影像。 類似第2 a圖的設計，此設計的優點在於折反射系統 220內的光學部件（即光罩光學組2 1 0、分光器立方體 220、非球面反射鏡光學組2 3 0等），將光反射偶數次。 此消除了影像鏡射的可能性。第一稜鏡22 1將通過光罩的 光做第一次反射。非球面反射鏡2 3 1做第二次反射，並將 光導入通過分光器立方體220，直至摺疊反射鏡225上。 摺疊反射鏡2 2 5做第三次反射’將光反向導入分光器立方 體220的第二稜鏡222。第二稜鏡222做第四次反射，將 光導入晶圓光學組340和半導體晶圓241。因爲光反射了 偶數次，所以形成於半導體晶圓2 4 1上的影像圖案不會被 鏡射。此外，因爲分光器立方體220增加間隔片223，並 結合擋板2 5 0，所以從光罩光學組2 1 0洩漏經過分光器立 方體220之光的量減少了。 4.結論 本發明方法、系統、和元件的例示實施例已描述如上 ，如別處所強調的’這些例示實施例僅做說明之用，而無 限制之意。其他實施例亦可行’且爲本發明所含蓋。此等 實施例爲熟悉相關技藝人士基於此處所包含的技術而能顯 -22- (20) (20)200410054 而易知。因此本發明的幅度和範圍，應非爲上述任何實施 例所限制，而應依下列申請專利範圍和與其均等者所定義 【圖式簡單說明】 於此倂入並構成說明書之一部份的附圖，連同說明書 一起說明本發明，且進一步說明本發明的原理，使熟悉相 關技藝人士能製造和使用本發明。 第一圖顯示能實施本發明一實施例的一系統。 第二a圖顯示本發明的一實施例，其顯示不具間隔片 的分光器立方體。 第二b圖顯示本發明的一實施例，其顯示具有間隔片 的分光器立方體。 第三a圖顯示本發明第二a圖實施例的光束旅行路徑 〇 第三b圖顯示本發明第二b圖實施例的光束旅行路徑 〇 第四圖顯示本發明擋板的實施例。 本發明已參照附圖加以描述，圖式中類似的參考數字 ，代表相同或功能類似的元件。此外，一參考數字之最左 邊的位數，表示參考數字第一次在該圖式中出現。 主要元件對照表 1 00 系統 -23- (21)200410054 1 02 擴 散 光 1 04 光 源 1 08 束 調 節 器 110 昭 明 光 學 件 112 光 罩 114 投 射 光 學 件 116 基 材 200 折 反 射 系 統 20 1 光 罩 202a、 b 、( c、d 四 分 之 一 波 片 203 光 罩 透 鏡 2 10 光 罩 光 學 組 2 2 1 第 一 稜 鏡 222 第 二 稜 鏡 223 間 隔 片 225 摺 疊 反 射 鏡 23 0 非 球 面 反 射 鏡 23 1 非 球 面 反 射 鏡 232 第 一 非 球 面 反 23 3 第 二 非 球 面 反 240 晶 圓 光 學 組 24 1 半 導 體 晶 圓 2 4 2 a 〜m 晶 圓 組 透 1¾ 250 檔 板 ❿ -24- (22)200410054 25 1 開口 27 1 軸 2 72a 光罩光學件軸 2 72b 晶圓光學件軸 2 8 0a 第一光學表面 2 8 0b 第二光學表面 28 1a 第一分光器表面 28 1b 第二分光器表面 299 中間影像 3 10 透鏡光罩組 340 晶圓組 3 02,3 1 5 反射光 3 0 1 ,3 0 5,3 0 6,3 0 7 光 3 0 3,3 04,3 1 3,314 極性光 -25-

Claims (1)

  1. (1) (1)200410054 拾、申請專利範圍 1 . 一種供投射一圖案於一基材上的光學系統，該圖 案已形成於一光罩上，該系統包含 一分光器，具有由一間隔片分隔開的一對稜鏡； 一光罩透鏡組，位於鄰近該光罩和該分光器的一第一 側； 一非球面反射鏡光學組，位於鄰近該分光器的一第二 側； 一摺疊反射鏡光學組，位於鄰近該分光器的一第三側 ，且相反於該非球面反射鏡組； 一晶圓光學組，位於鄰近該分光器的一第四側，且相 反於該光罩透鏡組；及 其中從該光罩投射並經過該光罩透鏡組的光，被該分 光器反射於該非球面反射鏡光學組，被反射經過該分光器 而至該摺疊反射鏡光學組上，且被該分光器反射於該晶圓 光學組上。 2. 如申請專利範圍第1項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該光學系統進一步包含位於鄰近 該分光器的該第四側和該晶圓光學組的一擋板，其中該檔 板防止由該分光器內部光反射所產生的背景散射光，進入 該晶圓光學組。 3. 如申請專利範圍第2項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中•該光學系統進一步包含當光通過 該分光器而至該晶圓光學組時，形成在該擋板的一中間影 -26- (2) (2)200410054 像。 4 .如申請專利範圍第1項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該非球面反射鏡光學組進一步包 含一非球面反射鏡和位於該非球面反射鏡和該分光器間的 複數透鏡。 5 .如申請專利範圍第1項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該晶圓光學組進一步包含位於該 分光器和一晶圓間的一光路徑中的複數透鏡。 6.如申請專利範圍第1項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該摺疊反射鏡光學系統包含具有 一光學焦度的一摺疊反射鏡。 7 .如申請專利範圍第1項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該摺疊反射鏡光學組包含一平摺 疊反射鏡。 8. 一種供投射一圖案於一基材上的光學系統，該圖 案已形成於一光罩上，該系統包含 一光罩透鏡； 一分光器，具有一間隔片以分隔開的一對稜鏡； 一非球面反射鏡； 一摺疊反射鏡；及 一晶圓光學元件； 其中從該光罩投射並經過該光罩透鏡的光，被該分光 器反射於該非球面反射鏡，被反射經過該分光器而至該摺 疊反射鏡上，且被該分光器反射於該晶圓光學元件上。 -27- (3) (3)200410054 9 ·如申請專利範圍第8項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該光學系統進一步包含位於該分 光器和該晶圓光學元件的一擋板，其中該擋板防止由該分 光器內部光反射所產生的背景散射光，向該晶圓光學元.件 傳輸。 10.如申請專利範圍第9項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中該擋板包含一不透明的屏蔽，以 減少該系統上漫射光效應。 η·如申請專利範圍第8項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，進一步包含位於該非球面反射鏡和該 分光器間的複數透鏡。 1 2 ·如申請專利範圍第8項所述供投射一圖案於一基 材上的該光學系統，其中由通過該分光器的光所產生的偏 移’隨著該間隔片的一寬度而變化。 1 3 · 一種在一光學系統中的一晶圓片上形成一影像的 3¾ ’藉由一光通過一光罩和一分光器，該分光器具有由 ~胃隔片分隔開的光學稜鏡部，該方法包含下列步驟： (a )將光導入一分光器； (b )將從該分光器來的極性光再導向一非球面反射 鏡； (c )將從該非球面反射鏡來的光反射於一摺疊反射 中光通過分光器光學稜鏡部和該間隔片； (d )將從該摺疊反射鏡來的光反射回該分光器內； ^ e )將被該摺疊反射鏡反射的光，通過該分光器， -28- (4) (4)200410054 並至該晶圓片上。 1 4 . 一種在一光學系統中的一基材上形成一影像的方 法，藉由一光通過一光罩和一分光器，該分光器具有由一 間隔片分隔開的一第一光學半稜鏡和一第二光學半稜鏡’ 該方法包含下列步驟： (a)將光通過該光罩和該第一光學半稜鏡而至一非 球面反射鏡，其中光被該非球面反射鏡反射回該分光器內 (b )該光被該非球面反射鏡反射之後，通過該第一 光學半稜鏡、該間隔片、和該第二光學半稜鏡，而至一摺 疊反射鏡上，其中光被該摺疊反射鏡反射； (c )該光被該摺疊反射鏡反射之後，通過該第二光 學半稜鏡，而至該基材上。 15. —種供投射一圖案於一基材上的光學系統，該圖 案已形成於一光罩上，該系統包含 —分光器，具有一對棱鏡； 0 一光罩透鏡組，位於鄰近該光罩和該分光器的一第一 側； 一非球面反射鏡光學系統，位於鄰近該分光器的一第 二側； 一摺疊反射鏡光學組，位於鄰近該分光器的一第三側 ，且相反於該非球面反射鏡系統； 一晶圓光學系統，位於鄰近該分光器的一第四側，且 相反於該光罩透鏡組；及 -29- (5) (5)200410054 其中從該光罩投射並經過該光罩透鏡組的光，被該分 光器反射於該非球面反射鏡光學系統，被反射經過該分光 器而至該摺疊反射鏡光學系統上，且被該分光器反射於該 晶圓光學系統上。 · 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中在該分光器立方體內的該稜鏡 ，被一間隔片所分隔。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中該光學系統進一步包含位於鄰 近該分光器的該第四側和該晶圓光學系統的一擋板，其中 該擋板防止由該分光器內部光反射所產生的背景散射光， 進入該晶圓光學系統。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中該光學系統進一步包含當光通 過該分光器而至該晶圓光學系統時，形成在該檔板的一中 間影像。 1 9 ·如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中該非球面反射鏡光學系統進一 步包含一非球面反射鏡和位於該非球面反射鏡和該分光器 間的複數透鏡。 2 〇 .如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中該晶圓光學系統進一步包含位 於該分光器和一晶圓間的一光路徑中的複數透鏡。 2 1 .如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 -30- (6) (6)200410054 基材上的該光學系統，其中該摺疊反射鏡光學系統包含具 有一光學焦度的一摺疊反射鏡。 22. 如申請專利範圍第1 5項所述供投射一圖案於一 基材上的該光學系統，其中該摺疊反射_鏡光學系統包含一 平摺疊反射鏡。 23. 一種在一光學系統中的一晶圓光學元件上形成一 影像的方法，包含下列步驟： (a)將光通過一光罩透鏡而進入一分光器，其中該 分光器具有由一間隔片分隔開的光學稜鏡部； (b )光被該分光器反射於一非球面反射鏡上； (c )光被該非球面反射鏡反射通過該分光器，而至 一摺疊反射鏡上；及 (d )光被該摺疊反射鏡反射通過該分光器，而至一 晶圓光學元件上。
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