TW200931198A - Reflective projection optical system, exposure apparatus, device manufacturing method, projection method, and exposure method - Google Patents

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200931198 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種反射投影光學系統、曝光設備及裝 置製造方法。 【先前技術】 近年來’電子δ又備的小型化需求已經增加對於半導 體裝置小塑化的需求。為了滿足半導體小型化的需求， 對於曝光設備正在研究降低輻射源的波長。但是，降低 波長會造成輻射吸收的增加’因此限制了可應用到實際 〇 的使用之光學玻璃的種類。為此原因，對於利用反射光 學元件的投影光學系統有進行研究(例如200〇年日本應 用物理’卷39，頁次6819-6826，Katsura Otaki所提出 的論文：超紫外線平版印刷術空中影像之非對稱特性 (’’Asymmetric Properties of the Aerial Image in Extreme Ultraviolet Lithography”，Jpn· Appl. Phys. Vol. 39(2000)， pp.6819-6826)。 在研發中的一種曝光設備係配置以照射形成在反 射在該倍縮光罩上該圖案的影像到感光基板上。利用該 ® 反射式倍縮光罩，施加傾斜照射，藉以區隔入射到該光 罩上的輻射與在該倍縮光罩上反射且進入該投影光學 糸統之輕射。 【發明内容】 但是在此例中，照射輻射係傾斜地入射到由該倍縮 光罩上之高度差異所形成的圖案上，因此該高度差異的 陰影即由該反射的輻射而構成在該圖案影像中。再者’ 如Otaki之研究，該照射輻射到該倍縮光罩的入射角之 變化亦可造成在該圖案影像中陰影中的變化。 本發明之一種態樣的目的為提供一種反射投影光 200931198 學系統，其配置以利用照射輻射所照射在該第一表面上 反射的輻射來投影第一表面的影像到第二表面上，該反 射投影光學系統實質上在該第一表面側與該第二表面 側上實質上皆為遠心。 ^根據一種態樣之反射投影光學系統為一種反射投 影光學系統，其利用照射輻射所照射在該第一表面上反 =的輻射來投影第一表面的影像到第二表面上，該投影 光學系統包含：第一光學單元，其包含至少一個反射光 學元件；及第二光學單元，其包含至少一反射光學元 件，其中該第一光學單元之第二表面侧上的焦點實質上 與該第二光學單元的第一表面側上的焦點一致，其中該 第一表面之垂直方向與入射到該第一表面之照射光束 f主要射線之間的角度大於在該反射投影光學系統之 第一表面侧上的數值孔徑之反正弦值，且其中在該投影 光學系統中所有的光學元件皆位在定義入射到該第一 表面之照射光束的外緣之射線群組的延伸表面外側。 根據另一種態樣之曝光設備為一種曝光設備，其投 影第一表面的影像到第二表面，該曝光設備包含：_種 照射該第一表面之照射光學設備；及上述的反射投影 學系統。 根據另一種態樣之裝置製造方法為一種裝置製造 方法，其包含：預備感光基板的步驟；配置該感光基板 在如申請專利範圍第8項所述之曝光設備中該第二表面 上，且投影位在該第一表面處之預定圖案的影像到該感 光基板上來進行其曝光的步驟；顯影在該遮罩上該圖案 的影像已經被投影於其上的該感光基板而形成形狀^ 對應於該感光基板之表面上該圖案的遮罩層的步驟；^ 經由該遮罩層處理該感光基板之表面的處理步驟。 200931198 本發明之一種態樣係提供該反射投影光學系統，其 配置以利用該照射輻射所照射在該第一表面上反射的 輻射來投影該第一表面的影像到該第二表面上，該反射 投影光學系統實質上在該第一表面侧與該第二表面側 上實質上皆為遠心。 【實施方式】 以下將參照附屬圖式說明具體實施例。在說明當 中，相同的元件或具有相同功能性的元件將以相同的參 考編號標示’而不贅述。

第一圖為根據本發明具體實施例之曝光設備1的配 置之架構圖。第二圖為在曝光設備1中投㈣學系統PL 之配置。在第—圖中’z軸係設定成沿著投影光學系統 =的基準光學轴之方向，γ祕設定為在垂直於投影光 二先 之基準光學軸的平面上沿著平行於第一圖之 χ軸係設定為在垂直於投影光學系統 、 §月之基準光學軸Αχ的平面上垂直於第一圖 之平面的方向。 該第 .m u、μ軌例的曝光設備1具有波長選擇性濾波器 系統4、支撐倍縮光罩(遮罩)R的光罩平台 曝二學系統凡及支樓晶圓W的晶圓平台WS。 射照::缩：3以利用由EUV輻射來源2放射的輻 照射光學已經透過波長選擇性m3及 ^ 2 Α仃進，且使用投影光學系統PL投影在 有倍縮光罩R之圖案的圖案表面R1之第一表 第_1:到第二表面上做為晶圓w上投影表面W1。該 縮先罩R之圖案表面R1要被放 * ^之虛擬表面。該第二表面可假設為晶圓W的 放置的位置處虛擬表面，或作為由投影光學系 200931198 統PL所形成的影像表面。 如第一圖所示，放射波長為llSnm之EUV(超紫外 線，“Extreme Ultraviolet")輻射的放電電漿輻射來源係 做為例如用於供應曝光輻射的EUV輻射來源2。但是， EUV輻射來源2亦可為例如放射波長不同於13.5 nm之 EUV輻射的放電電漿輻射來源。可於此處應用的EUV 輻射來源2之其它範例包括雷射電漿輻射來源、一同步 加速器輻射來源等等。 來自EUV輻射來源2所放射的輻射行進通過波長 ❹ 選擇性濾波器3來進入照射光學系統4。此處的波長選 擇性濾波器3具有特性來僅選擇性僅傳送預定長度(例 如13.5 nm)之X射線，並由EUV輻射來源2供應的輻 射中阻隔其它波長的輻射。 然後由波長選擇性濾波器3傳送的EUV輻射經由 複數個反射鏡構成的照射光學系統4行進，以照射反射 倍縮光罩R，該光罩上係形成要被轉換的圖案。為了實 施朝向倍縮光罩R行進的輻射IB與反射在倍縮光罩R 上且朝向投影光學系統P L行進的輻射p B之間的射線區 ® 隔’曝光設備1係配置以使得該照射輻射傾斜地入射到 倍縮光罩R(傾斜照射）。 倍縮光罩R之配置使得在其上具有該圖案之圖案表 面R1的垂直線方向與投影光學系統PL之基準光學轴 Αχ不一致。倍縮光罩R的圖案表面R1係配置成相對於 ΧΥ平面為傾斜。倍縮光罩R由可沿著Υ方向移動的倍 縮光罩平台RS所夾持。該曝光設備配置以倍縮光罩平 台RS的移動可由一雷射干涉儀（未顯示於圖）測量。依此 方式，對稱於Υ軸的弧形照射區域IR(未顯示於第一圖） 即形成在倍縮光罩R上。 200931198 在被照射的倍縮光罩R之圖案表面Rl上反射的輕 射PB行進經由反射投影光學系統PL，以形成作為感光 基板之晶圓W的曝光表面W1上的圖案表面R1之影 像。意即，對稱於Y軸的弧形曝光區域形成在晶 = 之曝光表面W1上。 ❹ 晶圓W之配置為曝光表面W1之垂直線的方向與投 影光學系統PL之基準光學轴Ax不一致，且曝光表面 W1的垂直線之方向與倍縮光罩R之垂直線的方向不一 致'晶圓W的曝光表面W1係相對於灯平面為傾斜地 配置。晶圓W由沿著X方向及γ方向二維移動的晶圓 平台WS所夾持。該曝光設備亦配置以使得晶圓平台 WS的移動可由未呈現的雷射干涉儀做測量，如倍縮^ 罩平台RS之例。依此方式，倍縮光罩R之圖案^由執 行掃描曝光（scanning exposure)而沿著γ方向移^倍縮 光罩平台RS及晶圓平台WS時被轉換到晶圓w的曝光 區域中，即當其相對於投影光學系統！^沿著γ 動倍縮光罩R及晶圓W時。 在此時，投影光學系統PL之投影放大率（轉換放大 率)為1/4,在晶圓平台WS之移動速率被設定在倍縮光 ^平台RS之移動速率的四分之一的條件之下進行。該 ，描曝光在當沿著X方向及γ方向二維地移動晶圓平台 S時重複地進行，藉此倍縮光罩尺之圖案依序地二 到晶圓W上每個曝光區域中。 、 _·投，光學系統PL的特定配置將在以下參照第二 ，明。弟—圖所示為投影光學系統的配置。二 系統PL具有第—光學單元G卜其具有至少—個反射 兄做為反射光學元件；第二光學單元G2，其具有至少一 固反射鏡做為反射光學元件；及孔徑光闌AS，其沿著 200931198 該光學，⑯配置在第-光學單元gi及第二光學單元G2 之^第·光學單元G1由兩個反射鏡Ml、M2構成， 而第一士學單元02由四個反射鏡Μ3、M4、M5及M6 構成。意即’投影光學系統PL為由該等六個反射鏡構 成的反射投f彡光學純。孔徑細AS沿著該光學路程 來自倍縮光罩R配置在第二反射鏡M2與第三反射鏡 M3之間。 兄 一第:光學單元G1為相對於孔徑光闌AS位在沿著該 光，=彳f之倍縮光罩側R上的反射鏡M1、M2構成。第 ^光學單tlG2為相對於孔徑光闌as位在沿著該光學路 徑之晶圓側w上的反射鏡M3_M6構成。但是，當有反 射鏡其位置大致與孔徑光闌AS的位置一致時，於大致 與孔徑光闌AS之位置—致的反射鏡即視為排除於第一 及第二光學單元G卜G2兩者之外，且其它反射鏡即群 組成在孔徑光闌AS之前及之後的單元當中。 在投影光學系統PL中，第一光學單元G1的晶圓W 侧上的焦點大致與第二光學單元G2的倍縮光罩R侧上 的焦點一致。因此，投影光學系統PL為光學系統，其 同時在倍縮光罩R侧與晶圓W侧上皆為遠心。 如第二圖所示，反射鏡Ml為凹面鏡，反射鏡M2 為凸面鏡，反射鏡M3為凸面鏡，反射鏡M4為凹面鏡， 反射鏡M5為凸面鏡，而反射鏡M6為凹面鏡。來自倍 縮光罩R的輻射成功地反射在反射鏡Ml之反射面上， 且反射在反射鏡M2之反射面上，然後傳送通過孔徑光 闌AS。然後，該輻射即成功地反射在反射鏡m3的反射 面上，反射在反射鏡M4的反射面上，反射在反射鏡M5 的反射面上，且反射在反射鏡M6的反射面上，以在晶 圓W之曝光表面W1上形成該倍縮光罩圖案的縮小影 200931198 像。 從反射鏡M1-M6當中至少一組反射鏡的反射面可 以开>成為非球面狀，其相對於作為旋轉對稱轴的基準轴 為旋轉地對稱。因此，所有反射鏡M1-M6之反射面可 以形成為非球面狀，其相對於作為旋轉對稱軸的基準轴 為旋轉地對稱。此處反射鏡M1-M6之每個反射鏡的基 準軸代表通過在該反射鏡之反射面上方的曲率中心，且 其垂直於該曲率中心處的相切平面之軸。意即，此處反 射鏡M1-M6之每個反射鏡的基準轴代表通過在該反射 © 鏡之反射面上方，且其垂直於該反射面上方的相切平面 之軸。 在投影光學系統PL中反射鏡M1-M6當中至少一組 反射鏡之基準軸彼此並不一致。 如第二圖所示，倍縮光罩R之圖案表面R1係傾斜 地配置，所以其垂直線方向與投影光學系統PL之基準 光學轴Αχ並不一致。特別是，倍縮光罩R之圖案表面 R1與投影光學系統PL之基準光學轴Αχ垂直的^面具 有一個有限角度α。此處之投影光學系統之基準光 © 學軸Ax代表平行於投影光學系統PL之桶的中心^且通 過孔役光闌AS之中心位置的軸。角度為環繞X軸之 旋轉角度。 晶圓W的曝光表面W1亦為傾斜配置，所以其垂直 線的方向與投影光學系統PL之基準光學轴Αχ X 一效。 如第三圖所示，倍縮光罩R之圖案表面R1的垂直 方向N與入射到圖案表面R1之光束的主要射線l之間 的角度β大於投影光學系統PL之倍縮光罩r側上該數 值孔徑的反正弦值。意即’可維持以下的關係式（i): 200931198 ⑴， β > sin'1 (ΝΑ) /中ΝΑ為技景夕光學系統pL之倍縮光罩尺侧上的數值 孔4且技衫光學系統PL係假設為配置在對於所使用 f波長具有反射係數為i的環境中（基本上係在空氣 真空中）。 第四圖所示為入射到倍縮光罩R之圖案表面R1之 光束1B的光學路徑，及反射在圖案表面R1且進入 投影光學系統PL之投影光束pB的光學路徑。如第四圖 所二，當我們考慮到由定義了入射到圖案表面R1之照 射光束IB的外緣之射線群組所形成的想像表面IM時， 構成投影光學系統PL之光學元件M1_M6僅位在與存在 有照射光束IB的側面之相反侧上的空間中，其相對於 此想像表面IM之延伸面做為邊界。換言之，構成投影 光學系統PL之所有光學元件M1_M6係配置成位在定義 入射到圖案表面R1之照射光束m的外緣之射線群組的 延伸面外側。 以下將參照第五圖所示之流程圖說明使用本具體 實施例之曝光設備1的製造裝置的方法。第五圖的第一 步驟S101為沉積金屬膜在一批次中的每一晶圓w上。 下一步驟S102係施加光阻到該批次中晶圓賈上的金屬 膜之上。後續步驟S103為依序經由該投影光學系統使 用本具體實施例之曝光設備轉換在倍縮光罩尺上的圖案 之影像到該批次中晶圓W上的每個照攝區域當中。 後續步驟S104係執行在該批次中晶圓w上該光阻 的顯影。此步驟即可形成遮罩層，其形狀對應於在晶圓 w之曝光表面W1上圖案表面R1。 步驟S105係經由在步驟sl〇4中形成的該遮罩層處 200931198 理晶圓W之曝光表面W1。特別是，使用該阻抗圖案做 為遮罩來自該批次中的晶圓w上執行蝕刻，藉此對應於 倍縮光罩R上的圖案之電路圖案即形成在每個晶圓w 上的每個照攝區域中。然後例如半導體裝置的裝置即經 由包括在上方層形成電路圖案的步驟來製造。該半導體 裝置製造方法允許我們利用相當微細的電路圖案以良 好的流量來製造該等半導體裝置。 / 本具體實施例之曝光設備1使用反射倍縮光罩尺及

反射投影光學系統PL，而非透明光學材料。因此，其可 以例如使用由EUV輕射來源2放射的波長約13 5誰之 EUV輕射來投影倍縮光罩R _案表面R1之影像到晶 ，W上。因此’曝光設備〗能夠在其解析能力下達到顯 者的改善。 在投影光學系統孔中，第一光學單元〇1的晶圓w 侧上的焦點大致與第二光學單元G2的倍縮光罩r侧上 =、點-致。因此，投影光學系統K能夠同時在倍縮 光罩R側與晶圓W側上達到實質上皆為遠心。 系統PL中，倍縮光罩R之圖案表面R1 的=方向與晶圓W之曝光表面則垂直線方向不 -致。為此原因，其能夠實現同時在倍縮光罩r侧盘晶 有圖案表_上形成：案具 且由於圖案表面Ri之高度差異的陰t 光 表面W1上的圖案表面的影像當中構成。為 圓w的曝光表面W1上形成的圖案影像之 圍内，其通常要計算由反射倍縮光罩R ^ 結構所構成的陰影’並調整形成在反射倍:以:: 12 200931198 圖案之線寬。此時，當該照射輻射以多種角度入射到倍 縮光罩R時，在該圖案影像中陰影化的程度將會不同， 且其很難來調整形成在反射倍縮光罩R上的圖案之線 見為此原因，反射倍縮光罩R可經由許多步驟預備， 其將造成倍縮光罩R本身會很昂貴的問題。 相反地，本具體實施例之曝光設備丨的投影光學系 統PL1可在倍縮光罩r側與晶圓w 的遠心。為此原因，即使當形成在倍縮光 ❹ ❹ 面R1上的圖案具有該兩度差異，由；^該高度差異在該 圖案的影像中構成的陰影可以使其均勻化。當在該圖案 的影像中形成的高度差異圖案之陰影可被均勻化時，即 可簡化修正倍縮光罩R之步驟。 再者，於投影光學系統PL中，反射當中 至少一組反射鏡之基準軸彼此並不一致。 夠同時在倍軸Μ側與晶圓上達_心，= 較佳地抑制持續發生的像差。 在才又衫光學系統PL中，反射鏡_M6當中至少一 組反射鏡為旋轉對稱㈣面鏡’且駐少—組反射鏡之 = ?等非球面鏡之旋轉對稱的軸。此配置使其能 夠較佳地抑制持續發生的像差。 學系統PL中，倍縮光罩R之圖案表面R1 ΐίίί射到倍縮光罩R之圖案表面R1的光束 角度θ A於投影光學系統PL之倍縮 t 2 NA之反正弦值。意即，可維持關係 > 14夠良好地區隔反射在倍縮光罩R之圖 、止匕Vt：的輕射’即使對於入射到投影光學系統PL 之光采的寬度。 構成技衫光學系統pL之所有光學元件μι·μ6係配 13 200931198 置成位在定義入射到圖案表面R1之照射光束IB的外緣 之射線群組的延伸面外侧。因此，其能夠增加該照射光 學系統存在於相對於該延伸面之邊界的該投影光學系 統之相反侧上的空間中之配置的自由度。 投影光學系統PL係由六個反射鏡M1-M6構成，且 孔徑光闌AS係配置在沿著來自該倍縮光罩之圖案表面 R1的光學路徑之第二反射鏡M2與第三反射鏡M3之 間。此配置能夠良好地抑制扭曲及波峰像差。 以下將說明投影光學系統PL之第一範例做為參照 © 第六圖到第十二B圖之具體實施例的修正範例。第六圖 所示為根據該第一範例的投影光學系統P L之配置。 請參照第六圖，該第一範例的投影光學系統PL具 有由兩個反射鏡Ml、M2構成的第一光學單元G1，由 四個反射鏡M3-M6構成的第二光學單元G2，及沿著該 光學路徑配置在第一光學單元G1與第二光學單元〇2 之間的孔徑光闌AS。該孔徑光闌AS沿著該光學路徑來 自倍縮光罩R配置在第二反射鏡M2與第三反射鏡M3 之間。 ❹ 弟七圖到弟九圖所不為根據該第一範例之投影光 學系統PL的規格數值。第七圖到第九圖之表格代表根 據該第一範例之投影光學系統PL的規格數值，其中該 曝光輻射的波長為13.5 nm，該投影放大率為1/4，且該 影像侧（晶圓侧）數值孔徑為0.26。第七圖所示為根據該 第一範例之投影光學系統PL中每個反射面上方及表面 區隔(mm)之曲率半徑。第八圖所示為根據該第一範例之 投影光學系統PL中每個表面之非球面資料的表格。第 九圖所示為根據該第一範例之投影光學系統PL中每個 表面之偏心資料。 200931198 在第七圖中所示的表格中之表面區隔代表每個反 射面之轴向間隔(mm)。該表面區隔係假設為在每次反射 改變其符號。再者，不論射線的入射方向為何，面向倍 縮光罩R側之凸面的曲率半徑被決定為正’而面向倍縮 光罩R侧之凹面的曲率半徑被決定為負。第七圖之物件 表面代表光罩R之圖案表面R1 ’而該最後影像表面為 晶圓W之曝光表面W1。 如第七圖所示，反射鏡Ml為一凹面鏡，反射鏡m2 為凸面鏡，反射鏡M3為凸面鏡’反射鏡M4為凹面鏡， ❹ 反射鏡M5為凸面鏡，而反射鏡M6為凹面鏡。 在該第一範例的投影光學系統PL中，每一個反射 鏡M1-M6之反射面係形成為對於該基準軸為旋轉對稱 的非球面形狀。非球面由以下的公式(2)表示，其中y為 垂直於該基準轴之方向上的高度，z為沿著由位在該非 球面上方之相切平面到高度y處該非球面上位置的該光 學軸的距離，r為在上方處的曲率半徑，/c為錐形係數， 而Cn為第n階的非球面係數。 ❹ Z = (y2/l)/ {1+ {1 — (1+/c ) .y2/r2}1/2 + c4.y4 + c6.y6 +c8.y8 + c10.y10+." (2) /c、C4、C6、C8、c10、C12、C14，及 C16 在第八圖 之非球面資料中為當每個反射面由上式（2)表示時之該 等係數的數值。 第九圖中的偏心代表在每個反射鏡M1-M6之反射 面，曲率中心之γ方向上的偏移量(mm)，而傾斜度(。） 為每個非球面相對於Y方向之旋轉對稱軸的傾斜角度。 接下來’第十圖所示為在當倍縮光罩R之圖案表面 15 200931198 R1使用該第一範例的投影光學系

上時在曝光表面W1上得到的=PL被投影到晶圓W ER。如第十圖所示，形成相對二曝光區域之一部份 區域。第十-圖到第十三圖所示 的弧形曝光 曝光區域ER上的點fl-fi5之射線達在第十圖所示之 表格。 射線的射線追跡之結果的 第十

之弧形中心的位置。 、疋在包括曝光區域ER

個』二:表::相為：在=域= R::rr性餘弦及l方向性:弦第十= 到達在曝先區域取上的個別點細處 ====·。之在晶圓W側上的Μ方 =向性餘與L方向性餘_纽下參照第十四 =及第十四3_解釋。第十四Α圖所示為厘方向 性餘弦。第十四Β圖所示g方向性餘弦。如第十四α 1所示Μ方向性餘弦為射線Li到達每個點打_〇5相 =於主要射線Lq之γ方向性的傾斜角％的餘弦值。在 第十四A圖中箭頭方向由+M表示，其代表厘方向性餘 弦的正方向。如第十四B圖所示，L方向性餘弦為一射 線L到達每個點fl_fl5相對於主要射線“之X方向性 的傾斜角YL的餘弦值。在第十四B圖中之箭頭方向由 +L表示，其代表L方向性餘弦的正方向。 木因此’其可視為在第十二A圖的表格中之點fi-f 15 田中Μ方向性餘弦與L方向性餘弦的數值彼此愈靠近， 在該第一範例之投影光學系統PL之光罩側上可達到的 16 200931198 遠心性愈佳。因此，其可視為在第十二B圖的表格中之 點Π-Π5當中Μ方向性餘弦與l方向性餘弦的數值彼 此愈靠近，在該第一範例之投影光學系統PL之晶圓侧 上可達到的遠心性愈佳。 第十三圖的表格所示為該第一範例之投影光學系 統PL之倍縮光罩側上遠心程度及在該第一範例之投影 光學系統PL之晶圓側上遠心程度。意即，由第十二a 圖，在該倍縮光罩侧上的M方向性餘弦的最大值為在點 fl3處的值1.0500272，而在該倍縮光罩側上的M方向 ❹ 性餘弦的最小值為在點Ο處的值0.104997280548。因 此’Μ方向性餘弦的最大值（1 0500272)與Μ方向性餘弦 的，小值（0.104997280548)之間的差異為5.43962 χ 10_6。再者，由第十二Α圖，在該倍縮光罩侧上的1^方 向性餘弦的最大值為在點f13處的值134 χ 1〇-6，而在 該倍縮光罩侧上的L方向性餘弦的最小值為在點矜處的 值/1.23 X 1〇_7 。因此，£方向性餘弦的最大值Q 34 χ 10 )與L方向性餘弦的最小值(_丨23 X 1〇·7)之間的差異 為 1.463 X 1〇-6。 ❹ 在投影光學系統PL中，如第十三圖所示，在該光 罩侧上Μ方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異及l 方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異皆非常小。例 如由事實上這些數值在光學系統中僅在該晶圓侧上為 遠心時大約為1〇_2的層級亦很明顯。 2 由第十一 Β圖’在該晶圓侧上的Μ方向性餘弦的 最大值為在點fl3處的值〇·0〇〇442309,而在該晶圓侧上 的Μ方向性餘弦的最小值為在點fl5處的值 0.000433735。因此，Μ方向性餘弦的最大值(〇 000442309) 與Μ方向性餘弦的最小值(0.000433735)之間的差異為 17 200931198 8.574 x 10-6。再者’由第十二B圖，在該晶圓側上的l 方向性餘弦的最大值為在點打4處的值L45 X ^ w ，而 在該晶圓侧上的L方向性餘弦的最小值為在點f9處的值 -2.80 X 1〇-7。因此，L方向性餘弦的最大值（1.45 χ 1Q’ 與L方向性餘弦的最小值(-2.80 x 1(T7)之間的差異為 1.73 xlO-6。 、’ 在投影光學系統PL中，如第十三圖所示，在該曰 圓侧上Μ方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異H 方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異皆非常小。因 ❹ 此由第十三圖亦可瞭解到該第一範例的投影光學系統 PL做為一種光學系統可達到同時於該光罩側與該晶圓 侧上為實質上遠心。 以下將說明投影光學系統PL之第二範例做為來昭 第十五圖到第二十一圖之具體實施例的修正範例。 五圖所示為根據該第二範例的投影光學系統PL之配置。 請參照第十五圖，該第二範例的投影光學系統PL 具有由兩個反射鏡Ml、M2構成的第一光學單元G1， 由四個反射鏡M3-M6構成的第二光學單元G2，及沿著 ❹ 該光學路徑配置在第一光學單元G1與第二光學單元G2 之間的孔徑光闌AS。孔徑光闌AS沿著該光學路徑來自 倍縮光罩R配置在第二反射鏡M2與第三反射鏡M3之 間。 第十六圖到第十八圖所示為根據該第二範例之投 影光學系統PL的規格數值。第十六圖到第十八圖的^ 格代表根據該第二範例之投影光學系統PL的規格數 值’其中該曝光輻射的波長為13.5 nm，該投影放大率 為1/4，且該影像侧（晶圓侧）數值孔徑為〇 26。第十六圖 所示為根據該第二範例之投影光學系統PL中每個反射 18 200931198 面上方及表面區隔(mm)之曲率半徑。第十七圖所示為根 據該第二範例之投影光學系統PL中每個表面之非球面 資料的表格。第十八圖所示為根據該第二範例之投影光 學系統PL中每個表面之偏心資料。 在第十六圖中所示的表格中之表面區隔代表每個 反射面之轴向間隔(mm)。如第十六圖所示，反射鏡M1 為凹面鏡，反射鏡M2為凸面鏡，反射鏡M3為凸面鏡， 反射鏡M4為凹面鏡，反射鏡M5為凸面鏡，而反射鏡 M6為凹面鏡。 Ο

在該第二範例的投影光學系統PL中，每一個反射 鏡M1-M6之反射面係形成為對於該基準軸為旋轉對稱 的一非球面形狀，並由公式(2)所表示。c4、c6、c8、C1()、 Cn、CM，及Cie在第十七圖之非球面資料中為當每個 反射面由上式P)表示時之該等係數的數值。 第十八圖中的偏心代表在每個反射鏡M1_M6之反 面的曲率中心之γ方向上的偏移量(mm)，而傾斜度 ()為該非球面之旋轉對稱軸的傾斜角度。 第十九圖到第 1〜叫〜不一卞一圖所示為經由該第二範例之 投衫光學祕PL中的反射之射線追跡的結果表格，其 用於到達如第十圖所示之曝光區域ER 點㈣ =。第十九圖的表格顯示在晶圓w之曝光區域现上 點細之位置。該原點係設定 之弧形中心的位置。 個别^十的表格所示為到達在曝光區域欣上的

光=每個射線相對於該主要射線之在倍縮 先罩R側上的Μ方向性餘弦及L 圖的表格所示為到達在曝光區诗仰V 第一十Β 處的母個射線㈣於該主要射線之在晶圓w侧上的m 19 200931198 方向性餘弦及L方向性餘弦。其可視為在第二十A圖的 表格中之點fl-fl5當中M方向性餘弦與L方向性餘弦 的數值彼此愈靠近，在鮮二範狀射彡光學系統pL 之倍縮光罩側上可達到的遠讀愈佳。其亦可視為在第 —十B圖的表格中之點fl_fl5當中M方向性餘弦與l 方向性餘弦的數值彼此愈靠近，在該第二範例之投影光 學系統之晶圓側上可達到的遠心性愈佳/ W光 ^第二十一圖的表格所示為該第二範例之投影光學 o f統之倍縮光罩側上遠心程度及在該第二範例之投 衫光學系統PL之晶圓側上遠心程度。意即，由第二十 A圖，在該倍縮光罩侧上的M方向性餘弦的最大值為在 點Π3處的值0.105〇〇537,而在該倍縮光罩侧上的河方 向性餘弦的最小值為在點β處的值〇1〇4995618。因 此，Μ方向性餘弦的最大值(0.10500537)與Μ方向性餘 弦的最小值(0.104995618)之間的差異為9.7521 X ΙΟ—6。 再者，由第二十Α圖，在該倍縮光罩侧上的L·方向性餘 弦的最大值為在點fl3處的值157 χ 1〇_6,而在該倍縮 Ο A罩側上，L彳向性餘弦的最小值為在點f5處的值 、1.67Χ ΙΟ7。因此，[方向性餘弦的最大值力 一、L方向性餘弦的最小值(-1.67 X 1〇-7)之間的差異為 1.737 χ10·6〇 ' =在該投影光學系統PL中，如第二—圖所示，在 讀倍縮光罩侧上Μ方向性餘弦的最大值與最小值之間 的差異及L方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異皆 #常小。 =由第二十Β圖，在該晶圓侧上的μ方向性餘弦的 最大值為在點f13處的值-0.002549737,而在該晶圓側 上的Μ方向性餘弦的最小值為在點β處的值 20 200931198 -0.002560105。因此’ Μ方向性餘弦的最大值 (-0.002549737)與Μ方向性餘弦的最小值（_〇 002560105) 之間的差異為1.03682 xlO·5。再者，由第二十β圖，在 該晶圓侧上的L方向性餘弦的最大值為在點fl4的值 1.70 X 10_6，而在該晶圓側上的乙方向性餘弦的最小值 為在點f7的值_3.71 X UT7 。因此，l方向性餘弦的最 大值（1·70 X 1〇 6)與L方向性餘弦的最小值(_3 71 X 1〇-7) 之間的差異為2.071 X ΗΤ6。

在投影光學系統PL中，如第二十一圖所示，在該 晶圓侧上Μ方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異 及L方向性餘弦的最大值與最小值之間的差異皆非常 小。因此由第二十一圖亦可瞭解到該第一範例的投影光 學系統PL做為一種光學系統可實現同時於該倍縮光罩 側與該晶圓側上為實質上遠心。 以上說明該具體實施例，但其必須注意到本發明並 不限於上述具體實施例及範例，而可用多種方式修改。 例如’以上的範例顯示該等配置中在投影光學系統扎 中所有反射鏡M1-M6之基準轴與基準光學轴Αχ不一 致’但並不限於此’其亦有可能例如 盆 將其基準轴為不一致，或是-種配置 中所有反射鏡之基準軸皆不一致。再 示該等配置中在投影先聲备絲ρτ夕心上的範例顯 μ θ 掉a先學系統之所有反射鏡Μ1·Μ6 的反射面接為該％轉對稱非球面狀 其亦可能採用例如一錄麻罢㈣女、立不限於此 ㈣射㈣二 置中僅有—組反射鏡為旋轉 對％非球面狀，或是—種配置中沒有 對稱非球面狀。 汉純轉 在投影光學系统pl中反射鏡的數目並不限於以上 具體實施例及範例中的數目（6個）。 21 200931198 其亦可能採用一種配置當中該第一表面（圖案表面 R1)及該第二表面（曝光表面W1)係彼此平行，且其中這 些第一與第二表面之垂直線並不平行於該基準光學軸 Αχ。 其必須注意到上述的具體實施例係為了方便暸解 本發明來做說明，但並非限制本發明。因此，在以上具 體實施例中所揭示的每個元件係要涵蓋屬於本發明之 技術範疇的所有設計變化與等同者。在以上具體實施例 中每個構成元件與其它元件可以例如以其任何組合來 ❹ 使用。 【圖式簡單說明】 第一圖為根據具體實施例之曝光設備的配置圖。 第二圖為根據該具體實施例之曝光設備中投影光 學系統的配置圖。 第三圖解釋倍縮光罩的垂直線與入射到該倍縮光 罩的光束之主要射線之間的角度。 第四圖為在該倍縮光罩附近之光學路徑的架構圖。 G 第五圖為半導體裝置之製造方法的流程圖。 第六圖為根據第一範例的投影光學系統之配置圖。 第七圖為根據該第一範例之投影光學系統中於每 個反射表面之上方及該表面區隔處的曲率半徑。 第八圖為根據該第一範例之投影光學系統中每個 表面之非球面資料。 第九圖為根據該第一範例之投影光學系統中每個 表面之偏心貧料。 第十圖為在晶圓上形成的弧形曝光區域上的位置。 第十一圖為在該晶圓的曝光區域上個別點的位置 22 200931198 之座標。 J十二Α圖為主要射線與到達該曝光 J的母個射線之間的角度之M方向性餘弦及以:： ，十二B®為主要射線與到達該曝 ，的每個射線之間的角度之Μ方向性餘弦及=固： 第十二圖為對於在該曝光區域上的點 餘弦之最大值與最小值之間的差異，及T 方向性 ❿ Ο 最大值與最小值之間的差異。 向性餘弦之 第十四A圖為解釋Μ方向性餘弦。 第十四Β圖為解釋L方向性餘弦。 第十五圖為根據第二範例的投影光學系統之 圖。 第十六圖為根據該第二範例之投影光學系 每個反射表面之上方及該表面區隔處的曲 、 第十七圖為根據該第二範例之投影 二 個表面之非球面資料。 既干母 第十八圖為根據該第二範例之投影 個表面之偏心資料。 尤予糸統中母 第十九圖為在該晶圓的曝光區域上個別點的 之座標。 第二十Α圖為主要射線與到達該曝光區域上個別點 處的每個射性之間的角度之M方向性餘弦及[方向性餘 弦0 第二十B圖為主要射線與該曝光 射線之_歧之M方向性餘及L方向性 處的 第二十一圖為對於在該曝光區域上的點之Μ方向 23 200931198 性餘弦之最大值與最小值之間的差異，及L方向性餘弦 之最大值與最小值之間的差異。

【主要元件符號說明】 1 曝光設備 2 超紫外線輻射來源 3 波長選擇性濾波器 4 照射光學系統 R 倍縮光罩 RS 倍縮光罩平台 R1 第一表面 IB 照射光束 PB 投影光束 PL 投影光學系統 W 晶圓 WS 晶圓平台 W1 曝光表面 G1 第一光學單元 G2 第二光學單元 M1-M6 反射鏡 AS 孔徑光闌 Αχ 基準光學軸 PL1 投影光學系統 IM 想像表面 IR 弧形照射區域 ΝΑ 數值孔徑 ER 曝光區 24

Claims (1)

1. 200931198 七、申請專利範圍： 1. 一種反射投影光學系統’其利用來自照射光學系統之 照射光束所照射的該第一表面上之反射的輻射投影 第一表面的影像到第二表面上， 該投影光學系統包含：第一光學單元，該光學單 元包含至少一個反射光學元件’及第二光學單元，該 光學單元包含至少一個反射光學元件， 其中在該第一光學單元之該第二表面侧上焦點 實質上與該第二光學單元的該第一表面側上的焦點 ❹ 一致， 其中該第/表面之垂直方向與入射到該第一表 面之照射光束之主要射線之間的角度大於該反射投 影光學系統之該第一表面侧上數值孔徑的反正弦 值，及 其中在該投影光學系統中所有該等光學元件係 位置在定義入射到該第一表面之照射光束的外緣之 射線群組的延伸表面外侧。 2. 如申請專利範圍第1項之反射投影光學系統，其中在 ❹ 該第一光學單元與該第二光學單元之所有該等反射 光學元件當中至少一組反射光學元件的基準軸彼此 並不一致。 3. 如申請專利範圍第2項之反射投影光學系統，其中在 該第一光學單元與該第二光學單元之所有該等反射 光學元件當中至少一組反射光學元件為旋轉對稱非 球面鏡，且其中該等基準轴為該等個別非球面鏡的 轉對稱軸。 4. 如申請專利範圍第1項到第3項中任一項之反射投影 光學系統，該反射投影光學系統同時在該第一表 25 200931198 5. 及該第二表面側上為實質遠心。 ST”1項到第4項中任-項之反射投影 志’其中該第—表面之垂直線的方向與該第二 表面之垂直線的方向不一致。 6. ^請專利範圍第i項到第5項中任—項之反射投影 統，該反射投影光學系統包括該第-光學單元 及該第一光學單元之間的孔徑光闌。

   ❹ 7. 如=專利範圍第i項到第6項中任一項之反射投影 ^系統’該反射《彡光學系統由六個反射鏡構成， ”中该孔#光_沿著來自該第—表面的光學路徑 配置在該第二反射鏡與該第三反射鏡之間。 8. —種投影第一表面的影像到第二表面上的曝光設 備，該曝光設備包含： 照射光學設備以照射該第一表面；及 該反射投影光學系統如申請專利範圍第丨項到 第7項中任一項所述。 9. 一種裝置製造方法，包含： 預備感光基板的步驟； 配置該感光基板在如申請專利範圍第8項之曝 光設備中的該第二表面上’且投影位在該第一表面處 預定圖案的影像到該感光基板上來進行其曝光的步 顯影該遮罩上之圖案的影像已經被投影到其上 的該感光基板，以形成形狀為對應於在該感光基板之 表面上的該圖案的遮罩層之步驟；及 經由該遮罩層處理該感光基板之表面的處理步 驟。 10. —種用於利用來自照射光學系統之照射光束所照射 26 200931198 的該第一表面上之反射的輻射投影第一表面的影像 到第二表面上的投影方法，該投影方法包含： 導引在該第一表面上反射的輻射到包含至少一 個反射光學元件的第一光學單元； 導引來自該第一光學單元的輻射到包含至少一 個反射光學元件的第二光學單元；及 利用來自該第二光學單元的輻射投影該第一表 面的影像到該第二表面上； 其中在該第一光學單元之該第二表面侧上之一 © 個焦點實質上與該第二光學單元的該第一表面侧上 之一個焦點一致， 其中該第一表面之垂直方向與入射到該第一表 面之照射光束之主要射線之間的角度大於該反射投 影光學系統之第一表面側上之數值孔徑的反正弦 值，及 其中在該投影光學系統中所有該等光學元件係 位在定義入射到該第一表面之照射光束的外緣之射 線群組的延伸表面外側。 ❿ 11. 一種投影第一表面的影像到第二表面上的曝光方 法，該曝光方法包含： 照射該第一表面；及 使用如申請專利範圍第10項所述之投影方法投 影該第一表面的影像到該第二表面上。 12. —種裝置製造方法，包含： 預備感光基板； 配置該感光基板在該第二表面上，且投影位在該 第一表面處之預定圖案的影像到該感光基板上來藉 由使用如申請專利範圍第11項所述之曝光方法進行 27 200931198

   其曝光； 顯影該遮罩上之圖案的影像已經被投影到其上 的該感光基板，以形成形狀為對應於在該感光基板之 表面上的該圖案的遮罩層；及 經由該遮罩層處理該感光基板的表面。 28