200907585 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關係於投影光學系統、曝光設備、及半導體裝 置的製造方法。 【先前技術】 一種投影曝光設備傳統上係藉由使用光微影術，來製 造例如半導體記憶體或邏輯電路的微圖案半導體裝置。該 投影曝光設備經由一投影光學系統轉印形成在光罩（遮罩 )上之電路圖案至例如一晶圓。 投影曝光設備可以轉印的最小尺寸（解析度）係成比 例於曝光源的波長並反比於投影光學系統的數値孔徑（ NA)。隨著微圖案半導體裝置的最近需求，曝光源的波 長被縮短及投影光學系統的ΝΑ增加。例如，爲了縮短曝 光源的波長，傳統上已經使用KrF準分子雷射（波長約 248nm)作爲曝光源。然而，近年來，ArF準分子雷射（ 波長約1 9 3 n m )係被使用作爲曝光源。爲了增加投影光學 系統之N A，已經發展出具有數値孔徑大於〇 · 9的投影光 學系統。然而，近年來’已經提議使用浸入式曝光技術及 具有數値孔徑大於1 . 〇的投影光學系統（浸入式投影光學 系統）。浸入式曝光技術更藉由在晶圓與投影光學系統之 最終透鏡（最後面）間之空間塡入以液體，而增加投影光 學系統的NA。 浸入式投影光學系統大致使用純水作爲塡入最終透鏡 -4- 200907585 與晶圓間之空間的液體，並使用石英作爲最終透鏡 材料。由此系統的配置看來’數値孔徑的極限値約 在這些條件下，已經提議藉由使用具有折射率高於 液體及折射率高於石英的玻璃材料’來增加數値 1 .5或1 .65或更多。 現在，L u A G ( L u 3 A15 Ο ! 2 )已經受到很大之注 作爲傳送具有1 93nm波長之光的玻璃材料並具有大 的折射率。然而，因爲LuAG爲一結晶玻璃材料， 歸因於晶體結構的雙折射。當LuAG的折射率增
LuAG的歸因於晶體結構的雙折射也增加。例如， 氟化鈣）相對於具有193nm波長的光具有1.506折 具有歸因於其晶體結構的3.4nm/cm最大雙折射。 面，LuAG相對於193nm的波長具有2. 14的折射率 歸因於晶體結構的3 0nm的最大雙折射。 當浸入式投影光學系統具有大於1 . 〇之數値孔 在晶圓側之最終透鏡的表面（直接在晶圓上之表面 被作成平坦，以穩定地控制於最終透鏡與晶圓間之 當投影光學系統的數値孔徑NA與最終透鏡的折射 被決定時，在投影光學系統之光軸與通過最終透鏡 間之最大角0 MX可以如下決定： ΘΜΧ > arcsin(NA/nFL) χ 180/π[°] ...(1) 圖1 3顯示當最終透鏡的玻璃材料爲LuAG ( 2 . 1 4 )時，投影光學系統之光軸與通過最終透鏡之 之角度0 FL與數値孔徑之關係。在圖1 3中，縱座 的玻璃 1.35° 純水之 孔徑至 意，以 於石英 其顯示 加時， CaF2 ( 射率並 另一方 並具有 徑時， )大致 液體。 率 nFL 之光束 折射率 光束間 標代表 -5- 200907585 角度6> FL ’橫座標表示投影光學系統的數値孔徑。參考圖 13’當數値孔徑爲u時，角度0FL爲44.5。，及當數値 孔徑爲1.65時，則爲50。。 圖1 4A及1 4B各自顯示歸因於其晶體結構的等向晶體 玻璃材料（平面形）之雙折射分佈。圖14A顯示在<U1> 晶軸（結晶取向）的雙折射分佈。圖14B顯示在<10 〇>晶 軸（結晶取向）之雙折射率分佈。在圖14A及14B中，各 個沿著徑向的位置表示光束的通過角度，及各個沿著方位 方向的位置表示光束的通過取向角。每一短線的長度表示 相對雙折射量，及短線的方向表示雙折射的快軸取向。 參考圖1 4A、1 4B，歸因於其晶體結構的等向結晶玻 璃材料的雙折射在<1〇〇>晶軸取向及<111>晶軸取向中爲零 ，在<110>晶軸取向中採最大値。因此，當<1〇〇>晶軸及 < 111 >晶軸沿著投影光學系統的光軸取向時，作爲數値孔 徑之光束的通過角度增加’造成歸因於晶體結構的雙折射 增加。 爲了校正晶體結構的雙折射，有人提議一種技術，使 用與最終透鏡相同的結晶玻璃材料或與最終透鏡所用之幾 乎相同雙折射率的結晶玻璃材料來形成投影光學系統的其 他透鏡，並控制在光軸旁之結晶玻璃材料的組合角。傳統 上，已經有提議另一校正歸因於晶體結構的雙折射的技術 。日本專利公開2004-45692及2006-113533可以表示此兩 技術。
不好的是，因爲用於投影光學系統最終透鏡的LuAG -6- 200907585 很昂貴，所以我們經常儘可能避免使用它作爲投影光學系 統的其他透鏡。再者，因爲LuAG具有低透光率（具有高 光吸收率）及其折射率回應於溫度而有大變化，所以，我 們也儘可能避免使用LuAG，以抑制曝光時之像差變動。 日本專利公開2004-45 692揭示一種有效以校正歸因 於晶體結構的雙折射的技術，藉由將結晶玻璃材料的 <100>晶軸朝向沿著投影光學系統之光軸，在通過光束與 投影光學系統之光軸間，展現30。或更多之最大角。然而 ’日本專利公開20〇4_45692並未考量具有歸因於其晶體 結構之大雙折射（例如具有大於20nm/cm之雙折射）的高 折射率材料。除非不只有 < 丨00>晶軸被指向沿著投影光學 系統之光軸的結晶玻璃材料的狀態，同時，有< 1 1 1 >晶軸 也被指向沿著投影光學系統的光軸被界定時之結晶玻璃材 料·的狀態，否則將會很難校正歸因於其晶體結構的高折射 率材料的雙折射。 曰本專利公開2006- 1 1 3 5 3 3揭示一種校正歸因於晶體 €構的高射率結晶玻璃材料的雙折射的技術，其藉由使用 具:有歸因於它們晶體結構的相反符號之雙折射的MgO (氧 化鎂）及CaO (氧化鈣），來形成最終透鏡與鄰近之透鏡 。然而’日本專利公開2006-113533並未界定MgO及CaO 之晶軸的具體配置，以來降低歸因於晶體結構的雙折射的 降低。實際上，可以用於曝光設備的高品質MgO及CaO 並未存在同時也正在開發中。 200907585 【發明內容】 本發明提供一種投影光學系統’其防止成本上之增加 並藉由降低歸因於晶體結構的雙折射的影響’來完成優良 的攝像功能。 依據本發明之一態樣，提供有一投影光學系統，其将 在第一物面上之影像投影至第二物面，該系統包含多數光 學構件，其被依序由第二物面側插入，該等多數光學構件 係由等向晶體作成並包含第一光學構件與第二光學構件， 其中各個< 1 1 1 >晶軸係朝向光軸的方向，及一第三光學 件’其<100>晶軸係朝向該光軸方向，其中在光軸與通過 該第一光學構件、該第二光學構件、及該第三光學構件的 光束間之最大角0 1、6> 2及Θ 3分別滿足I 0 i- 0 j|<5。（ i， j = 1，2，3 )。 依據本發明另一態樣，提供一投影光學系統，其投影 在第一物面上之影像至第二物面，該光學系統包含：多數 光學構件被依序由第二物面側插入，該等多數光學構件係 由等向晶體作成並包含第一光學構件與第二光學構件，其 中各個< 1 1 1 >晶軸係朝向光軸的方向，及第三光學構件及 第四光學構件’其<1〇〇>晶軸係朝向該光軸方向，其中在 光軸與通過該第一光學構件、該第二光學構件、該第三光 學構件、及該第四光學構件的光束間之最大角5) 1、0 2、 03 及 Θ4 分別滿足丨 。 依據本發明另一態樣’提供有一曝光設備，其包含一 照明光學系統’架構以來自光源的光照射光罩，及該投影 -8- 200907585 光學系統係被架構以投影光罩的圖案影像至〜基材。 依據本發明之另一態樣，提供有一裝置製造方法，其 包含步驟有：使用上述曝光設備以曝光一基材；及執行被 曝光之基材的顯影程序。 本發明之其他態樣與特性將由以下之例示實施例參考 附圖的詳細說明加以了解。 【實施方式】 本發明之較佳實施例將參考附圖加以說明。相同元件 符號用以表示所有圖中之相同構成元件，其重覆說明將被 省略。 圖1爲依據本發明一態樣之投影光學系統1 〇 〇的剖面 圖。圖1顯示晶圓附近形成投影光學系統1 〇 〇的光學構件 (透鏡）。在圖1中’元件符號AX表示投影光學系統 1 〇〇的光軸，及元件符號IMG表示對應於晶圓面的第二物 面。 投影光學系統1 00將在第一物面上之影像（光罩圖案 )投影至第二物面IM G。如圖1所示，投影光學系統1 〇 〇 包含多數光學構件（在此實施例爲光學構件LEO 1、LE02 及LE03) ’依序由第二物面IMG側插入。投影光學系統 1 〇 〇爲浸入式投影光學系統，其中，在第二物面IM G與投 影光學系統1 0 0之光學構件L Ε 0 1間之空間被塡入以具有 高折射率之液體。 光學構件LEO 1至LE03係由高折射率等向晶體，例 200907585 如LuAG作成。光學構件le〇1至LE03之兩者的<1 1 1>晶 軸係沿著光軸AX取向，而剩餘之光學構件的<10〇>晶軸 係沿著光軸AX取向。當< i> 晶軸沿著光軸取向的兩構 件被以不同相對角度組裝於光軸旁時，有可能取消或降低 在瞳孔中之雙折射分佈的非對稱分量。另外，當< 1 〇 〇>晶 軸沿著光軸取向的一構件組裝在光軸旁時，有可能取消或 降低在瞳孔中之雙折射分佈的旋轉對稱分量，這加強 < 1 1 1 >晶軸沿著光軸取向的兩構件。以此方式，使用了至 少在<1 1 1>晶軸沿著光軸AX取向的兩構件及<100>晶軸沿 著光軸AX取向的至少一光學構件。這有可能取消個別光 學構件的雙折射。 圖1顯示在最大影像高度的光束LA，其包含一光束 分量，其形成與通過光學構件LE01至LE03之光束（通 過光束）的光軸AX的最大角。圖2顯示在光軸AX與通 過光學構件LE01之光束間之最大角Θ1。同樣地，圖3顯 示於光軸AX與通過光學構件LE02間之光束L2間之最大 角Θ2，及圖4顯示於光軸AX與通過光學構件LE03之光 束L3間之最大角0 3。 在光學構件LE01、LE02、LE03中之最大角0 1、02 及0 3分別滿足投影光學系統1 00 : |θί - 0j | <5° (i, j = 1, 2, 3) …（2) 當投影光學系統100滿足上述有關光學構件LEO 1至 LE03的條件時，如果有的話，有可能取消光學構件LEO 1 至LE03之晶體結構的雙折射超出20nm/cm。換句話說， -10- 200907585 有可能降低歸因於晶體結構的三光學構件LE01至LE03 的雙折射。 當在光學投影系統100之光學構件LE03上的光學構 件係由等向晶體作成時，有可能滿足地校正歸因於晶體結 構的雙折射。在此時，在光學構件LEO 1至LE03的最大 角Θ1至03的最大角0max，及光軸AX與通過在光學構 件LE 0 3正上方之光學構件的光束間之最大0 4較佳滿足 I6max - Θ4| < 10° …（3) 這可能更滿意地校正歸因於晶體結構的雙折射。 依據本發明之投影光學系統1 0 0將更詳述如下。 圖5爲依據第一實施例之投影光學系統1 〇〇的剖面圖 。圖5顯示形成投影光學系統1 〇 〇之接近第二物面（晶圓 面）IMG之透鏡。依據第一實施例之投影光學系統丨00係 爲具有1.55數値孔徑（NA)的反射折射光學系統並包含 至少一反射構件。依據第一實施例之投影光學系統i 00包 含一最終透鏡（透鏡群）L110，其包含有由LuAG作成之 平行板L 1 1 1及L 1 1 2與平凸透鏡l 1 1 3，而非球面透鏡 L 1 2 0則由C aF 2作成。依據第一實施例之投影光學系統 1 0 0的其他透鏡（未示出）係由石英作成。 依據第一實施例之投影光學系統丨0 0可以使用範圍由 3.125mm至1 6.625mm之影像高度（物高度範圍由12 5mm 至66.5mm) ’確保狹縫有效區域爲2 6 x 7 m m。依據第—實 施例之投影光學系統1 〇 0的數値規格係被顯示於下表1中 -11 - 200907585 。參考表1，第一行顯示沿著相反於光由第二物面IMg行 進的方向之表面號。第二行顯示對應於表面號之每—表面 的曲率半徑（mm)。第三行顯示每一表面之在軸（〇n_ axis )間距（mm )。第四行顯示每一表面之玻璃材料類型 。如果第一物面側爲凸面，則示於第二行中之每—表面的 曲率係爲正。 (表 1 ) NA=1 .55， (最大影像高度）=16.625 mm 表面號 曲率半徑 在軸間距 玻璃材料類型 1 第二物面 1.000000 2 平面 14.042980 LuAG Llll 3 平面 〇.〇〇〇〇〇〇 4 平面 16.589870 LuAG L112 5 平面 〇.〇〇〇〇〇〇 6 平面 26.367150 LuAG L113 7 87.00000 1.00000 8 196.24806 42.366835 CaF2 L120 (非球面） 9 104.60882 表面號8之非球面的形狀係顯示於以下之表2中。非 球面之形狀係由 X = (H2/4)/(l+((l-(l+k) · (Η/〇2))ι/2) + ah4 + bh6 + ch8 + dh10 + eh12 >其中X爲在光學軸方向中之 透鏡頂點位移的量，Η爲離開光軸的距離，k爲錐常數， 及A、B、C、D及E爲非球面係數。 -12- 200907585 (表2) 表面號8 K = 1.198546261720e + 000 A = 1.317885777050e - 008 B = 1.203775426570e - Oil C = -8.534206855010e - 016 D = 1.342134448950e - 019 E = -1.049423473350e - 023 在依據第一實施例之投影光學系統1 00中， 面IM G與最終透鏡L 1 1 0 (平行板L 1 1 1 )間之空 以具有折射率1 . 8 5之液體。 如上所述，最終透鏡L 11 0係一透鏡群，其 行板L111及L112與平凸透鏡113，其具有正焦 折射率大於或等於透鏡數値孔徑之液體層係被形 板L111與L112之間及在平行板L112與平凸玄 之間。然而，很難控制大量之液體層。平行板 L 1 1 2與平凸透鏡L 1 1 3可以使用黏著劑加以結合 黏著劑相對於準分子雷射之耐用性與由於黏著劑 差變化也會造成問題。依據第一實施例之投影 1 〇 〇的平行板L丨丨丨及L 1 1 2與平凸透鏡L 1 1 3係 觸加以結合。這也有簡化固持平行板L111及L1 透鏡L 1 1 3 (即最終透鏡L 1 1 1 0 )的透鏡固持機構 。於此“光學接觸”表示一種高度平滑平行板LI 1 ] 與平凸透鏡L113表面並使用Van der Waals力將 技術。 於第二物 間被塡入 包含兩平 距。具有 成在平行 !鏡 L 1 1 3 LI 1 1 及 。然而， 使用之像 光學系統 以光學接 12與平凸 配的優點 1 及 L112 之結合的 -13- 200907585 如上所述’依據第一實施例之投影光學系統丨〇 0的平 行板L111及L112與平凸透鏡L113係由相對於具有 1 93 nm波長的光’具有2.14折射率的LuAG所作成。 在光軸AX與通過平行板LU1及L112與平凸透鏡 L113的光束間之所有最大角0 1、及03分別爲46.4。 。因此’依據第一實施例之投影光學系統丨〇 〇滿足不等式 (2 ) ° 平行板L 1 1 1的< 1 〇 〇 >晶軸係朝向光軸a X (光軸方向 )，及其<〇1〇>晶軸係朝向Y軸方&。在圖5中，右手座 標系統係被定義爲使得垂直於紙面的方向爲X軸（自紙面 出來的方向爲正方向）。 平行板L 1 1 2的< 1 1 1 >晶軸係朝向光軸AX (光軸方向 )。平行板L 1 1 1及L 1 1 2係被安排使得於沿著平行板 L 1 1 1的< 0 1 0 >晶軸與平行板l 1 1 2之< 1 〇 〇 >晶軸間之結晶面 影像間之相對角變成繞著光軸4 5。，這些影像係被投影至 一垂直於光軸的一面。 平凸透鏡L113之<111>晶軸朝向光軸AX (光軸方向 )°平行板L 1 1 2及平凸透鏡L 1 1 3被安排使得順著平行板 L 1 1 2與平凸透鏡L 1 1 3間< 1 0 〇>晶軸的結晶面的影像間之 相對角變成繞著光軸60° ’該等影像係被投影至垂直於光 軸的一平面。 以上述配置’依據第一實施例之投影光學系統1〇〇可 以降低歸因於晶體結構的最終透鏡L 1 1 0之雙折射。 當依據第一實施例之投影光學系統滿足不等式（2 ) -14 - 200907585 時，有可能降低於光軸ΑΧ與通過平行板L111及L112與 平凸透鏡L113之光束間之角度差。如圖14A及14B所示 ，歸因於晶體結構的等向晶體的雙折射量取決於光束的通 過角加以改變。當等向晶體的< 111 >晶軸或< 1 〇〇>晶軸朝向 光軸方向時，雙折射的量隨著光束通過角的增加而增加。 假設投影光學系統並未滿足不等式（2)，及光軸AX與 通過平行板L1U及L112與平凸透鏡L113之光束間之角 度差增加一相當程度。在此時，在光束之瞳孔中之對應於 每一影像點的雙折射量改變於個別光學構件之間。這降低 了界定晶軸的影響（結晶取向）及平行板L 1 11及L 1 1 2與 平凸透鏡L 1 1 3的組裝角度，並校正最終透鏡L 1 1 0的雙折 射，因此很難校正滿意地取消雙折射。因此，歸因於晶體 結構的最終透鏡L 1 1 0的雙折射量增加。因而無法降低整 體投影光學系.統1 00的雙折射量，除非使用高折射率結晶 玻璃材料於投影光學系統1 00的很多其他光學構件（透鏡 )上。相反地，因爲依據第一實施例之投影光學系統1 00 滿足不等式（2)，所以，相對於平行板L111及L112與 平凸透鏡L113的光束的通過角變成幾乎彼此相等。這變 得可有效地校正歸因於晶體結構的雙折射。 平行板L 1 1 1及L 1 1 2與平凸透鏡L 1 1 3的晶軸的取向 由於例如製造誤差而隨著光軸AX變化。爲此理由，光軸 AX與各個平行板L111及L112與平凸透鏡L113(其較佳 順著光軸AX)間之角度（即在光軸AX與各個光學構件 之晶軸間之偏移）α較佳滿足： -15- 200907585 ΙαΙ < 2.0° ...(4) 如果角度α並未滿足不等式（4 )，則不可能取得校 正歸因於其晶體結構的最終透鏡L 1 1 0的雙折射的滿意結 果。 圖6A及6B各個顯示在瞳孔中之減速分佈，其係由歸 因於晶體結構的最終透鏡L 1 1 0之雙折射所形。圖6 A顯示 當各個平行板L111及L112與平凸透鏡L113的<100>晶 軸朝向光軸AX時，瞳孔中之減速分佈。圖6B顯示依據 第一實施例之投影光學系統1 00的瞳孔中之減速分佈。評 估影像闻度被設定爲 Y = 7.5mm及X = 0.0mm，在對應於狹 縫中心之圖5所示之第二物面IM G上。 假設當由玻璃材料作成之最終透鏡L 1 1 0中，< 1 00>晶 軸係沿著光軸ΑΧ ;即各個平行板L 1 1 1及L 1 1 2與平凸透 鏡L113之<100>晶軸係沿著光軸ΑΧ，及所有其組裝角係 被設置在光學軸旁相等。如圖6Α所示，以在瞳孔中之減 速之平均値的RMS所產生之減速分佈大到0.26 λ。爲了 校正此一大減速，LuAG必須用於最終透鏡L 1 1 0以外之很 多光學透鏡。然而，因爲LuAG相對於具有193 nm波長之 光具有低透射率及想要表面準確度很難藉由硏磨取得，所 以，很多元件均想要避免使用LuAG。 如上所述，依據第一實施例之投影光學系統1 00的最 終透鏡L1 10包含具有LuAG並朝向光軸AX的不同晶軸的 多數構件，其在光軸旁的組裝角被規定。如圖6B所示， 最終透鏡L1 10之整體減速對於瞳孔中之平均値係爲0.046 -16- 200907585 λ RMS ’其係小於或等於圖6A中之1/5。針對於此，CaF2 、：BaLiF3或類似物係被使用作爲最終透鏡L110以外之其 他光學構件。CaF2具有歸因於其晶體結構的3.4nm/Cm的 最大雙折射。BaLiF3具有類似於CaF2特徵並具有歸因於 其晶體結構之25 nm/cm之最大雙折射。這使得其可能校正 歸因於其晶體結構的最終透鏡L 1 1 0的雙折射。也有可能 使用形成在透鏡表面上之薄膜（反反射膜）的雙折射防止 反射，來校正歸因於晶體結構的最終透鏡L 1 1 0的雙折射 ，及玻璃材料的殘留應力雙折射。 在此實施例中，非球面透鏡L120係由CaF2作成，其 < 1 1 1 >晶軸係朝向光軸 AX (光軸方向）。非球面透鏡 L 1 2 0及平凸透鏡L 1 1 3係被安排使得在沿著非球面透鏡 L 1 2 0與平凸透鏡L 1 1 3之< 1 0 0>晶軸之晶面的影像間之相 對角度在光軸旁變成〇°。 在光軸AX與通過非球面透鏡L120之最大角（94與光 軸AX與通過各個平行板L111及L112與平凸透鏡L113 之光束間之最大角間之差有幾度’其滿足不等式（3)。 當依據第一實施例之投影光學系統1 0 0滿足不等式（ 3 )時，有可能減少光軸AX與通過最終透鏡L 1 1 0與非球 面透鏡L120之光束間之角度差，如同在不等式（2)中。 在第一實施例中，非球面透鏡L120之<111>晶軸係朝向光 軸AX，使得即使藉由分開最終透鏡L110也不能校正之屋V 因於<111>晶軸之減速分佈分量也可以被補充校正。考量 當投影光學系統不能滿足不等式（3)時’及光軸AX與 -17- 200907585 通過各個最終透鏡L110與非球面透鏡L120的光束間之角 度差增加相當量。在對應於一影像點的光束之瞳孔中之減 速分佈中，< 1 11 >晶軸朝向光軸AX之最終透鏡L 1 1 0的光 學構件的減速分佈分量與非球面透鏡L 1 2 0之減速分佈分 量顯著不同。這降低了界定晶軸（結晶取向）及非球面透 鏡L 1 2 0之組裝角並校正最終透鏡L 1 1 0之雙折射的影響， 並且變得很困難滿意地取消雙折射。相反，因爲依據第一 實施例之投影光學系統1 00滿足不等式（3 )，相對於最 終透鏡L 1 1 0及非球面透鏡L 1 20之通過角變成幾乎彼此相 等。這使得可能可以有效地校正歸因於晶體結構之最終透 鏡L 1 1 0的雙折射。 圖7A及7B各個顯示瞳孔中之減速分佈，其係藉由歸 因於其晶體結構的依據第一實施例之投影光學系統1 〇 〇的 雙折射所形成。圖7A顯示在圖5所示之第二物面IMG上 之影像高度Y = 7.5mm及X = 0. 〇mm (對應於狹縫中心）的 瞳孔中之減速分佈。圖7B顯示在圖5所示之第二物面 IMG上之影像高度Y = 7.5mm及X= 13 mm (對應於狹縫邊緣 )。參考圖7A及7B，瞳孔中之減速的平均値之RMS係 在狹縫中心被校正至 42.5m λ及在狹縫邊緣被校正至 4 3 · 6 m λ 。 以此方式，依據第一實施例之投影光學系統100可以 防止成本增加並藉由降低歸因於晶體結構的雙折射的影響 ，而完成優良之攝像效能。然而，最終透鏡L110的平行 板L111及L112與平凸透鏡L113的配置並不特別限定於 -18- 200907585 第一實施例所示者。例如’其只需要最終透鏡L 1 1 0的兩 光學構件的< 1 1 1 >晶軸朝向光軸ΑΧ，而其餘的光學構件的 < 1 〇 〇>晶軸朝向光軸ΑΧ即可。並將如所需地將各個光學 構件的最佳組裝角設定。最終透鏡L 11 〇的各個光學構件 的晶軸、玻璃材料、曲線、厚度等等也可如所需地設定。 最終透鏡L· 1 1 0的光學構件數量並未特別設限；即，其並 不特別限定爲平行板L111及L112與平凸透鏡L113。最 終透鏡L 1 1 0可以藉由將由等向晶體作成之光學構件加至 三光學構件加以由四光學構件所形成。 圖8爲依據第二實施例之投影光學系統丨〇 〇的剖面圖 。圖8顯示接近第二物面（晶圓面）的透鏡，其形成了投 影光學系統1 〇 0。依據第二實施例之投影光學系統丨〇 〇係 爲反射折射光學系統’其具有1 · 7 〇的數値孔徑（N a )及 包含多數透鏡及至少一反射構件。依據第二實施例之投影 光學系統100包含一最終透鏡（透鏡群）L150，其包含有 凸透鏡L151、L152、L153及L154’被依序由第二物面 IMG側插入。凸透鏡L151、L152、L153及L154係由 LuAG作成。依據第二實施例之投影光學系統1〇〇的其他 透鏡（未示出）係由石英作成。 依據桌一貫施例之投影光學系統1 〇 〇可以使用影像高 度範圍由3.125mm至16.5 mm (物體高度範圍由12.5mm 至66.0mm) ’確保狹縫有效區域26x7mm。依據第二實施 例之投影光學系統1 〇〇的數値規格係顯示於表3中。參考 表3，第一行顯示相反於光由第二物面IMG行進的方向之 -19- 200907585 表面號。第二行顯示對應於表面號之每一面的曲率半徑（ mm)。第三行顯示每一表面之在軸間距（mm)。 (表 3 ) NA= 1 .70 * (最大影像局度）=16. ,5mm 表面號 曲率半徑 在軸間距 玻璃材料類型 1 第二物面 0.50000 2 平坦 16.500000 LuAG L151 3 500.00000 〇.〇〇〇〇〇〇 4 500.00000 16.500000 LuAG L152 5 400.00000 〇.〇〇〇〇〇〇 6 400.00000 16.000000 LuAG L153 7 150.00000 〇.〇〇〇〇〇〇 8 150.00000 21.000000 LuAG L154 9 84.86056 1.000000 在依據第二實施例之投影光學系統1 00中，於第二物 面IM G與最終透鏡L 1 5 0 (凸透鏡L 1 5 1 )間之空間被塡入 以具有1 . 8 0折射率的液體。 如上所述，最終透鏡L 1 5 0係爲一透鏡群，其包含四 凸透鏡L151至L154並具有一整體爲正的焦距。依據第二 實施例之投影光學系統1 〇 〇的凸透鏡L 1 5 1、L 1 5 2、L 1 5 3 及L 1 54係爲光學接觸所結合。 如上所述，依據第二實施例之投影光學系統1 〇〇的凸 透鏡L15 1-L154係由相對於具有193nm波長之光，具有 2.14折射率的LuAG所作成。 所有在光軸AX與通過凸透鏡L151至L154之光束間 -20- 200907585 之最大角度爲52.6°。在凸透鏡L151'L152、L153及 L154中之最大角0 1、02、03、04分別滿足： |θΐ - 0j| <5° (i, j = 1, 2, 3, 4) ...(5) 凸透鏡L151之<111>晶軸係朝向光軸ΑΧ (光軸方向 )。被投影至垂直於光軸之平面的凸透鏡L 1 5 1之< 1 0 0>晶 軸的晶面的影像係如圖8所示朝向γ方向。在圖8中，右 手座標系統被界定爲使得垂直於紙面之方向爲X軸（自紙 面出來之方向爲正）。 凸透1¾ L152之<111>晶軸係朝向ΑΧ (光軸方向）。 凸透鏡L 1 5 1及L 1 5 2係被安排使得沿著凸透鏡l 1 5 1及 L152之<100>晶軸的晶面影像間之相對角變成60°在光軸 旁，該等影像係被投影至垂直於光軸的平面。 凸透1¾ L153之<100>晶軸朝向光軸AX (光軸方向） 。凸透鏡LH2及LU3係被排列使得凸透鏡L152之 <1〇〇>晶軸與凸透鏡L153之<〇1〇>晶軸之被投影至垂直於 光軸的平面的影像間之相對角於光軸旁變成0 °。 凸透鏡L154之<100>晶軸係朝向光軸AX (光軸方向 )。凸透鏡L153及L154係被安排使得沿著凸透鏡L153 及L154之<010>晶軸之晶面間之相對角度在光軸旁變成 45° ° 以上述配置，依據第二實施例之投影光學系統1 00可 以降低歸因於晶體結構的最終透鏡L 1 5 0之雙折射。 圖9A及9B各個顯示在瞳孔中之減速分佈，其係由依 據第二實施例之歸因於結晶結構的投影光學系統1 0 0的雙 -21 - 200907585 折射所形成。圖9A顯示在圖8所示之第二物面IMG上之 影像高度 Y = 6.0mm及X = 0.0mm (對應於狹縫中心）的瞳 孔中之減速分佈。圖9B顯示在圖5所示之第二物面IMG 上之影像高度Y = 6.0mm及X=13mm (對應於狹縫邊緣）。 參考圖9A及9B，瞳孔中之減速的平均値之RMS係在狹 縫中心被校正至40.6m；l及在狹縫邊緣被校正至43.4ηαλ 〇 以此方式，依據第二實施例之投影光學系統1 0 0可以 防止成本增加並藉由降低歸因於晶體結構的雙折射的影響 ，而完成優良之攝像效能。然而，本案並未限定晶軸的順 序，只要最終透鏡L 1 5 0的兩光學構件的< 1 1 1 >晶軸朝向光 軸A X及剩餘兩光學構件的< 1 〇 〇 >晶軸係朝向光軸A X即可 。每一光學構件的最佳組裝角係被如所需地設定。最終透 鏡L 1 5 0的各個光學構件的晶軸、玻璃材料、曲線、厚度 等等也可如所需地設定。 可使用依據本發明之投影光學系統100的曝光設備 200將參考圖10加以解釋。圖10爲依據本發明之曝光設 備2 0 0的剖面圖。 曝光設備200係爲一浸入式曝光設備，其藉由使用步 進及掃描（step&scan)設計的曝光經由投影光學系統1〇〇 及晶圓240間之液體LW，而將光罩220上之圖案轉印至 晶圓240 。 如圖10所示，曝光設備200包含照明單元210、安裝 有光卓的光罩機台225、投影光學系統100、安裝有晶圓 -22 - 260 200907585 240之晶圓機台、距離量測單元250、及機台控制單元 。曝光設備200同時也包含一液體供給單元270、浸 制單元280、液體回收單元290、及噴嘴單元NU。 照明單元2 1 0包含光源單元2 1 2及照明光學系統 。在此實施例中，具有193nm波長之ArF準分子雷射 用作爲光源單元212的光源。 照明光學系統2 1 4以來自光源單元2 1 2之光來照 罩 220。 光罩220係爲一光罩傳輸系統（未示出）由曝光 200外側所送來’並爲光罩機台225所支撐與驅動。 光罩機台225經由光罩夾盤（未示出）支撐該 220並爲機台控制單元260所控制。 投影光學系統1 〇〇將作爲第一物面的光罩220上 案影像投影至作爲第二物面的晶圓240。投影光學 100可以是任意上述形式，其說明將不再重覆。然而 影光學系統100係可應用至浸入式曝光設備以外之設帝 在本實施例中’晶圓240係被用作爲基材。然而 有可能使用例如玻璃板之其他基材來替代晶圓24〇。 240被塗覆以光阻。 一液體固持單元244被安排在爲晶圓機台245所 的晶圓240旁。液體固持單元244係爲—具有表面與 240表面對齊的一板。液體固持單元244將液體lw 在晶圓2 4 0外之區域中’以曝露接近晶圓2 4 〇週邊的 區域中。
入控 2 14 被使 明光 設備 光罩 之圖 系統 ，投 tfc 用0 ，也 晶圓 支撐 晶圓 保持 昭射 /»\\ -4 J -23 - 200907585 距離量測單元25 0使用參考鏡252及254與雷射干涉 儀256及258，來即時量測光罩機台及晶圓機台245 之位置。由距離量測單元2 5 0所取得之距離量測結果係送 至機台控制單元26〇。 根據由距離量測單元250取得之量測結果，機台控制 單元260執行對光罩機台225及晶圓機台245之驅動的控 制，以對準及同步控制光罩220及晶圓240。 液體供給單元270供給液體LW至晶圓240與投影光 學系統1 00之最終透鏡間之空間或間隙。液體供給單元 270包含液體供給管272。液體供給單元270經由安排在 〇〇之最終透逆旁之液體供給管272供給液體LW至該空間 。以此操作，以液體LW，使得一薄液膜被形成在投影光 學系統1 〇〇與晶圓240間之空間。 浸入控制單元280由機台控制單元260取得有關於例 如現行位置、速度、及晶圓機台245之加速的資訊，並根 據所取得之資訊，執行有關於浸式曝光的控制。 液晶回收單元290具有回收被液體供給單元270所供 給於投影光學系統100與23 0間之液體LW的功能，並包 含一液體回收管292。液體回收管292經由形成在噴嘴單 元NU中之液體回收埠回收被液體供給單元270所供給於 投影光學系統100與晶圓240間之液體LW。 液體供給埠及液體回收埠係被形成在晶圓240側的噴 嘴單元NU上。液體供給埠係被用以供給液體LW並連接 至液體供給管272。液體回收埠係用以回收所供給之液體 -24- 200907585 LW並連接至液體回收管292。 在曝光時，照明光學系統214以爲光源單元212所發 射的光束照射光罩22 0。投影光學系統1 〇〇經由液體LW 攝像在光罩220之圖案於晶圓240上。用於曝光設備200 之投影光學系統1 〇 〇可以以高產量、高品質及良好經濟效 益，提供裝置（例如半導體裝置、LCD裝置、影像感應裝 置（例如CCD )、及薄膜磁頭）。 參考圖11及12，將說明使用上述曝光設備20 0之裝 置製造方法的實施例。圖11爲一解釋如何製造裝置（即 半導體晶片，如1C及LSI、LCD、CCD及類似物）之流程 圖。於此’以半導體晶片的製造爲例子加以說明。步驟1 (電路設計）設計一半導體裝置電路。步驟2(光罩製造 )形成具有所設計電路圖案之光罩。步驟3 (晶圓加工） 製造使用例如矽之材料的晶圓。步驟4 (晶圓處理），其 也稱爲預處理’用以經由微影使用光罩與晶圓形成實際電 路。步驟5 (組裝），也稱爲後處理，將形成於步驟4中 之晶圓內，形成半導體晶片並包含組裝步驟（例如切片、 黏結）、封裝步驟（晶片密封）、等等。步驟6 (檢視） 對步驟5所完成之半導體裝置，執行各種測試，例如有效 性測試及耐用性測試。經由這些步驟，半導體裝置被完成 及運送（步驟7)。 圖1 2爲步驟4中之晶圓處理的詳細流程圖。步驟j i (氧化）氧化晶圓表面。步驟1 2 ( CVD )在晶圓表面上， 形成絕緣層。步驟1 3 (電極形成）以氣相沈積等在晶圓上 -25- 200907585 形成電極。步驟14 (離子佈植）佈植離子至晶圓。步驟 1 5 (光阻處理）施加感光材料至晶圓上。步驟1 6 (曝光） 使用曝光設備200以曝光來自光罩的電路圖案至晶圓。步 驟1 7 (顯影）顯引已曝光之晶圓。步驟1 8 (蝕刻）鈾刻 顯影光阻影像以外之部份。步驟1 9 (光阻剝離）移除鈾刻 後未使用光阻。這些步驟係被重覆，以在晶圓上形成多層 電路圖案。本實施例之裝置製造方法可以製造較傳統爲高 之品質裝置。因此，使用曝光設備200之裝置製造方法與 所得之裝置構成本發明之一態樣。 雖然本發明已經參考例示實施例加以說明，可以了解 的是，本發明並不限於所述實施例。以下之申請專利範圍 係用以包含最大解釋，以包圍所有這些修改及其等效結構 與功能。 【圖式簡單說明】 圖1爲依據本發明一態樣之投影光學系統之剖面圖； 圖2爲投影光學系統之光軸與經過圖1所示之投影光 學系統之光學構件之光束間之最大角的示意圖； 圖3爲投影光學系統之光軸與經過圖1所示之投影光 學系統之另一光學構件的光束間之最大角示意圖； 圖4爲投影光學系統之光軸與經過圖1所示之投影光 學系統之另一光學構件的光束間之最大角示意圖； 圖5爲依據本發明第一實施例之投影光學系統之剖面 圖； 26· 200907585 圖6A及6B爲藉由依據歸因於晶體結構之第一實施例 之投影光學系統之最終透鏡的雙折射所形成之瞳孔中之減 速分佈圖； 圖7A及7B爲藉由依據歸因於晶體結構之第一實施例 之投影光學系統之雙折射所形成之瞳孔中之減速分佈圖； 圖8爲依據本發明第二實施例之投影光學系統之剖面 圖； 圖9A及9B爲藉由依據歸因於晶體結構之第二實施例 之投影光學系統之雙折射所形成之瞳孔中之減速分佈圖； 圖1 〇爲依據本發明一態樣之曝光設備的剖面圖； 圖11爲用以解釋製造裝置的方法之流程圖； 圖1 2爲圖1 0之步驟4中之晶圓程序的詳細流程圖； 圖1 3爲一圖表顯示當最終透鏡的玻璃材料爲LuAG ( 折射率爲2_ 14 )時，投影光學系統與通過最終透鏡之光束 間之角度β FL與數値孔徑之關係圖； 圖1 4Α及1 4Β爲歸因於晶體結構之等向晶體玻璃材料 的雙折射分佈圖。 【主要元件符號說明】 100 :投影光學系統 IMG :第二物面 LE01-LE03 ：光學構件 L 1 1 0 :最終透鏡 L 1 1 1 :平行板 -27- 200907585 L 1 1 2 :平行板 L 1 1 3 :平凸透鏡 L 1 2 0 :非球面透鏡 L 1 5 0 :最終透鏡 L 1 5 1 :凸透鏡 L 1 5 2 :凸透鏡 L 1 5 3 :凸透鏡 L 1 5 4 :凸透鏡 2 0 0 :曝光設備 2 1 0 :照明單元 2 1 2 :光源單元 2 1 4 :照明系統 220 :光罩 2 2 5 :光罩機台 240 :晶圓 244 :液體固持單元 245 :晶圓機台 250 :距離量測單元 2 5 2 :參考鏡 2 5 4 :參考鏡 2 5 6 :雷射干涉儀 2 5 8 :雷射干涉儀 2 6 0 :機台控制單元 2 70 :液體供給單元 200907585 272 :液體供給管 2 80 :浸入控制單元 290 :液體回收單元 292 :液體回收管 NU :噴嘴單元 LW :液體