TW202334759A - 投影透鏡、投影曝光裝置及投影曝光方法 - Google Patents

投影透鏡、投影曝光裝置及投影曝光方法 Download PDF

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Abstract

一種折射投影透鏡（PO），其藉由紫外線範圍超過280 nm的電磁輻射將配置在投影透鏡的物件平面（OS）中的圖案成像到投影透鏡的圖像平面（IS）中，折射投影透鏡包含多個透鏡元件，這些透鏡元件沿光軸（OA）配置在物件平面（OS）和圖像平面（IS）之間，使得配置在物件平面中的圖案能夠利用透鏡元件成像到圖像平面中，適於附接孔徑光闌（AS）的光闌平面（BE），光闌平面位於物件平面和圖像平面之間，成像的主射線在光闌平面中與光軸（OA）相交。投影透鏡設計為大場透鏡，物場半徑至少為52 mm，成像比例為1:1，其相對於光闌平面（BE）鏡面對稱。

Description

投影透鏡、投影曝光裝置及投影曝光方法
[交互參照]
以下揭露內容是在2022年1月31日所申請第102022201001.9號德國專利申請案，其通過援引併入本申請案供參考。
本發明有關一種折射投影透鏡，其藉由工作波長在大於280 nm紫外線範圍內的電磁輻射將配置在投影透鏡的物件平面中的圖案成像到投影透鏡的圖像平面中；一種具有影透鏡的投影曝光裝置；及一種藉助於該影透鏡實現的投影曝光方法。
微影投影曝光方法現階段主要用於生產半導體元件和其他精細結構化元件，例如用於微影光罩。在此，使用光罩（倍縮光罩）或其他圖案生成器件，其承載或形成待成像結構的圖案，例如半導體元件層的線圖案。該圖案位於投影曝光裝置中的照明系統和投影透鏡之間的投影透鏡的物平面區域中，並且由照明系統提供的照明輻射進行照明。由圖案修改的輻射作為投影輻射利用投影透鏡傳播，所述投影透鏡將圖案成像到待曝光的基板上。基板的表面配置在投影透鏡的圖像平面中，圖像平面與物件平面光學共軛。基板通常塗覆輻射靈敏層（抗蝕劑、光阻劑）。
通常，半導體元件製造商對關鍵結構和非關鍵結構的暴露要求不同。目前，關鍵結構，即精細結構，主要使用折射或折反射浸漬系統生產以深紫外線範圍（DUV）的工作波長工作，特別是約193 nm。到目前為止，最精細的結構是使用EUV系統曝光。這些是僅使用反射組件構造的投影曝光裝置，其工作波長在約5 nm和20 nm之間的極紫外線範圍（EUV）內操作，例如約13.4 mm。
非關鍵結構，即較粗糙的結構，可使用更簡單且更具成本效益的系統進行曝光。
為了生產典型結構尺寸明顯大於150 nm的中臨界或非臨界層，通常使用設計成用於工作波長在大於280 nm的紫外線範圍內的投影曝光裝置來進行工作。在這個波長範圍內，通常使用折射投影透鏡，由於其關於光軸的旋轉對稱性，很容易控制其生產
工作波長為365.5 nm ± 2 nm的投影曝光裝置（所謂的i-line系統）特別經常用於這些應用。其使用汞蒸氣燈的i-線，藉助濾波器或以任何其他方式將其自然全帶寬限制成使用較窄的帶寬Δλ，例如約4 nm或5 nm。投影時使用波段較寬的紫外線，使得投影透鏡必須對色差進行較強的校正，以確保即使在寬帶投影光的情況下也能在所追求的分辨率下實現低像差成像。
過去也曾有過設計投影透鏡的提議，使得它們以非常寬帶的方式對所有三個汞線進行校正（例如，WO 2007/131161）。 如果使用所有的汞線，則更多的光可用於成像，因此與傳統的i-線系統相比，可以縮短曝光時間，因此可以增加產出（每單位時間曝光的組件數量）。
本發明的一目的是提供一種投影透鏡，一種投影曝光裝置和一種投影曝光方法，其使用工作波長在大於280 nm的UV輻射進行操作，並且可實現高產出率。
為了解決這個問題，本發明提供了一種具有如請求項1所述之特徵的折射投影透鏡。此外，提供具有如請求項15所述之特徵的投影曝光裝置及具有如請求項18所述之特徵的投影曝光方法。有利的改善結構在附屬請求項中說明。所有請求項的用語通過援引併入說明書的內容中供參考。
根據本發明請求的用語，提供一種折射投影透鏡，其實施為利用工作波長在大於280 nm的紫外線範圍內的電磁輻射將配置在投影透鏡的物件平面中的圖案成像到投影透鏡的圖像平面中。所有具有折射能力的光學元件都是透鏡元件，即折射光學元件。沿光軸將透鏡配置在物件平面和圖像平面之間，整體實施以進行該成像。一適合安裝孔徑光闌的光闌位置係位於物件平面和圖像平面之間，一成像的主射線在光闌位置與光軸相交。
根據本發明，該投影透鏡設計成物場高度至少為52 mm的大場透鏡。並且具有相對於光闌平面鏡像對稱的結構，以及1:1的成像比例。這對應於成像比例 。
在本申請案中，術語「大場透鏡」表示投影透鏡，考慮到其可用物場大小，將投影透鏡設計成至少可在單曝光步驟中曝光整個6”倍縮光罩（現今標準尺寸）的整體寬度。在這情況下，由物場高度OBH量化物場的可用大小。這對應於物場半徑，亦即，圍繞那些需要進行光學校正的物場點的最小圓的半徑滿足規範，亦即足夠好。這個圓需要大到能圍繞有效物場。
應該優選將投影透鏡作為步進器透鏡。在這情況下，將步進器透鏡理解成光學成像系統，其能夠在單曝光中將具有104*132 mm²的物場（對應於半對角線為84 mm）的6”倍縮光罩整個成像到晶圓上，而無需掃描。為此，必須對投影透鏡進行校正，以在物場半徑為84 mm的物場中校正光學像差。
根據發展，投影透鏡的物場半徑OBH為84 mm或更大。由於1:1的成像比例，可在重複步進製程中同時曝光16個「晶粒」。這有利於製程的高通量。然而，由於物場半徑增加，使得像差校正變得更加困難。
掃描儀系統可替代步進器。在這情況下，在任一時刻投影透鏡只成像該物場的一部分。因此，需要進行一掃描運動，在該掃描運動期間，倍縮光罩的相鄰部分被連續轉移到基板上，以執行一單曝光步驟。為了在掃描的單曝光步驟中轉移6”倍縮光罩的整個圖案，有效物場的寬度應為104 mm。這可藉由至少52 mm的物場半徑實現，並顯著簡化像差校正。55 mm的物場半徑將導致狹縫高度不超過約35 mm（沿掃描方向測量）。但是，狹縫高度最好為56 mm；為此，需要59 mm的物場半徑。使用此狹縫尺寸特別可在晶圓處獲得足夠的發光強度。
最初，術語「步進器系統」僅指定所要成像的物場大小。再者，系統的成像比例β決定了曝光像場的大小。在這情況下，單「晶粒」的典型尺寸為26*33 mm²。如果（縮小）成像比例為4:1，則帶有6”倍縮光罩的步進器可在一曝光中恰好完全曝光一單「晶粒」。由於1:1的成像比例，因此可在單曝光步驟中同時曝光16個「晶粒」。
因此，相較於傳統系統，可增加通量。
設計問題中的重大挑戰主要特徵在於三個維度，特別是（i）像場大小，即應校正像差的像場半徑、（ii）在1:1系統的情況下，物側和像側的相應數值孔徑相同、（iii）所要獲得的像差水平。
前兩點通常結合在所謂的幾何光展量LLW中。幾何光展量LLW可定義為（無尺寸）物側數值孔徑NAO與利用物場高度OBH（以毫米為單位）參數化的物場尺寸的乘積，即 。
如果要修改欲校正的像場尺寸，例如從掃描儀區域增加到步進器場，為了獲得相同數量的校正構件的成功應該相應調整數值孔徑（即減少）。
優選上，投影透鏡設計成使得（物側和像側）數值孔徑NA小於0.3，尤其是NA等於0.25或更小。例如，數值孔徑可在0.1和0.2之間，特別是0.18。由於NA非常適中，使得指定場深度量的瑞利單位（Rayleigh unit）RU=λ/NA2非常大，因此殘留的次級光譜通常可忽略不計。因此，這簡化了像差校正。
在本發明的範疇內可實現軸向非常緊密排列的投影透鏡。根據一發展，該投影透鏡具有一在物件平面和圖像平面之間所測量出的安裝長度TT（「總軌道長度」）、一物場半徑OBH及一物側數值孔徑NAO，並滿足以下條件：(OBH * NAO) / TT ＞ 0.01。
安裝長度優選為一公尺量級，例如範圍在800 mm和1200 mm之間，特別是在1000 mm。
相較於現有技術，本文介紹的此類投影透鏡可獲得非常高的幾何光展量。根據一發展，該投影透鏡具有至少10 mm的幾何光展量LLW = OBH * NAO，該幾何光展量優選為15 mm或更大。光展量可認為是成像系統性能的量度。光展量越大，系統可成像的「更多」，例如更大的像場（如果OBH變大）或更精細的結構（如果使用更大的NA）。
所有示例性具體實施例的共同之處在於其是純粹的折射設計。因此，僅需要透鏡元件。這特別簡化了製造過程。例如從已知的折反射Offner系統中瞭解到（參見例如專利文獻US 3,748,015、US 4,293,188或US 2004/0001191 A1），是有意免除反射鏡的使用，即使這會簡化像差的校正，例如像場彎曲或縱向色差。
根據所主張發明的投影透鏡具有相對於光闌平面的鏡像對稱。光闌平面配置在物場（倍縮光罩）和像場（晶圓）之間的中間。這意味著出現在光闌上游（物件平面和光闌平面之間）的第一透鏡部分中的每個透鏡元件具有相同設計的對應部分，其以鏡像對稱方式配置在光闌下游的第二透鏡部分中。
對稱結構提供了優勢，尤其是在校正像差時。利用結構的對稱性，本質上校正橫向色差，就像畸變和彗形像差及其色差一樣。因此，不需為此設置單獨的校正構件。
優選上，僅使用汞i-線的紫外線輻射。這與傳統系統有很大區別，傳統系統以非常寬帶的方式對所有三個汞線進行校正。如果使用所有汞線，則更多射線可用於成像，但在相對較大的物場半徑上校正像差似乎很困難。
優選的示例性具體實施例被提供或設計用於光波長約365.5 nm及/或帶寬幾 nm（不超過5 nm）。因此，初級光譜（縱向色差）的縱向校正就足夠了。
對於以寬帶方式操作的折射投影透鏡，具有足夠不同色散特性的不同透鏡元件材料用於顏色校正（即，為了校正色差），所述透鏡元件材料必須在投影透鏡內分佈到具有不同射線高度比的區域中。典型的i-線投影透鏡中使用的透明材料具體包括：合成熔融石英（SiO 2）和特種玻璃，其由德國美因茨的肖特公司品名FK5、LF5和LLF1進行市售。在這些光學玻璃中，合成熔融石英和FK5玻璃是色散相對較低的玻璃（冕牌玻璃）的典型代表，而玻璃LF5和LLF1則是色散比較高的玻璃（燧石玻璃）的典型代表。其他製造商針對其不同類型玻璃提供不同的品名。
因此，在本發明中，由冕牌玻璃製成的透鏡元件稱為「冕牌玻璃透鏡元件」並且由燧石玻璃製成的透鏡元件也稱為「燧石透鏡元件」。
例如，利用使用至少一具有正折射力的冕牌玻璃透鏡和至少一具有負折射力的燧石透鏡的組合，可校正縱向色差。該透鏡元件成對應配置在光學成像系統的的區域中，其中成像邊緣射線具有盡可能大的射線高度（邊緣射線高度）。通常，這是在系統光闌附近的光闌區域中的情況。
由於結構的對稱性，使得示例性具體實施例的特徵在於，在光闌平面兩側上的透鏡元件包含至少一燧石透鏡元件，其由阿貝數相對較低的第一材料製成；及複數個冕牌玻璃透鏡元件，其由阿貝數高於第一材料的第二材料製成。在設計中必須使用至少一燧石透鏡元件來校正色差。如果不使用具有異常部分色散的材料作為燧石材料，則在縱向方向上自動設置次級光譜。舉例來說，這是針對諸如 LF5或LLF1或類似玻璃之可用材料的情況。
發明人已經理解燧石材料具有一些不利的特性。舉例來說，燧石玻璃通常通常呈現所用光的透射率降低，這等同於增加吸收率。這可能會導致不需要的副作用，諸如透鏡加熱及/或材料壓實。此外，目前波長範圍在280 nm左右（例如365 nm左右）的透明燧石材料都含有相當大比例的鉛和其他重金屬，因此只有獲得特別授權才能使用這些玻璃。目前幾乎沒有等效的無鉛替代玻璃。因此，相較於現有技術，開發使用更少燧石透鏡元件的通用投影透鏡是有幫助的。
在一些示例性具體實施例中以有針對性的方式減少使用燧石透鏡元件，優選上，在光闌平面的每一側上配置不超過兩燧石透鏡元件。在一些具體實施例中，燧石透鏡元件的使用數量可減少到在每個透鏡部分中僅使用單燧石透鏡元件，特別是具有負折射力的燧石透鏡元件。
一些示例性具體實施例的特徵在於，至少一具有正折射力的冕牌玻璃透鏡元件和至少一具有負折射力的燧石透鏡元件但不超過兩具有負折射力的燧石透鏡元件係配置在光闌平面周圍的光闌區域中光闌平面的每一側上，其中成像的主射線高度CRH和邊緣射線高度MRH之間的射線高度比CRH/MRH適用於條件 。優選上，在光闌平面的每一側上的光闌區域中僅設置單個具有負折射力的燧石透鏡元件。
將結合示例性具體實施例解釋關於校正像差選項的更多細節，特別是縱向色差（CHL）。
圖1示出微影投影曝光裝置WST的示例，其可用於生產半導體元件和其他精細結構元件，並使用紫外線（UV）範圍內的光或電磁輻射工作為了獲得低至幾分之一微米（µm）的分辨率。將汞蒸氣燈用作初級輻射源或用作光源LS。所述燈發射寬光譜，在質心波長約為436 nm的波長範圍內具有相對高強度I的發射線（可見光、藍色、g-線），約405 nm（可見光、紫色、h-線）和約365.5 nm（近紫外線、UV-A、i-線）。在示意圖I(λ)圖中說明了這部分光譜。
投影曝光裝置是僅使用來自i-線的光的i-線系統，即中心工作波長約365.5 nm附近的UV光。i-線的自然全帶寬藉助濾波器或以任何其他方式被限制為更窄的使用帶寬Δλ，例如約5 nm。
在其出射面ES處，配置在光源LS下游的照明系統ILL產生大的、界限分明且基本上均勻照明的照明場，其適應光路徑下游設置的投影透鏡PO的遠心度要求。照明系統ILL具有用於設置不同照明模式（照明設置）的器件，並且，例如，其可在具有不同相干度σ的傳統軸上照明和離軸照明之間切換。
那些接收來自光源LS的光並由光形成照明輻射的光學組件是投影曝光裝置的照明系統ILL的一部分，該照明輻射被引導到倍縮光罩M。
配置在照明系統下游的是用於固定和操縱光罩M（倍縮光罩）的器件 RS，其中配置在倍縮光罩上的圖案位於投影透鏡PO的物件平面OS中，其與照明系統的出射平面ES重合，這裡也稱為倍縮光罩平面OS。
倍縮光罩平面OS的下游是投影透鏡PO，即成像系統，其以定義的成像比例β，將配置在光罩M處的圖案的圖像予以成像到塗覆光阻層的基板W上，其感光基板表面SS位於投影透鏡PO的像平面IS的區域中。
欲曝光的基板，在示例性情況下是半導體晶圓W，由也稱為「晶圓台」的器件WS所固持。
照明系統ILL產生的照明場定義了投影曝光期間使用的有效物場OF。在示例性情況下，後者是矩形的，其具有平行於y方向測量的高度A*並且其具有與其垂直（在x方向上）測量的寬度B*，B* ＜ A*。長寬比AR = B*/A*約為104/132。有效物場位於光軸的中心（正軸場）。使用具有此場尺寸的系統，可在單曝光步驟中將典型的6”倍縮光罩用於成像。
圖像區域IS中的有效像場與有效物場光學共軛，其形狀和高度B與寬度A之間的長寬比與有效物場相同。在1:1系統（成像比例 ）的情況下，像場的大小等於有效物場的大小。
關於場尺寸的一些敘述。如果像場的場尺寸為26 * 33 mm，則無需掃描即可在單曝光步驟中曝光整個的「晶粒」。術語「晶粒」表示半導體和微系統技術中的單未封裝件半導體晶圓。因此，投影曝光裝置可設計為用於重複步進製程的晶圓步進器。可省略執行晶粒曝光的掃描操作的器件。一投影曝光裝置也可設計為一用於步進掃描製程的晶圓掃描儀。在這情況下，應該提供用於執行晶粒曝光的掃描操作的器件。
在旋轉對稱系統中，以光軸OA為中心，涵蓋有效物場OF並接觸其角落的圓係指定所有場點的光學校正必須滿足規範的物場大小。
這也適用於有效物場中的所有場點。像差的校正變得越複雜，這個物場就必須越大。在這情況下，圓的大小由物場半徑（或物場直徑的一半）OBH參數化，其同時對應於物場點的最大場高度。
示例性具體實施例是具有1:1成像的步進器系統，因此可以同時曝光16個晶片。
為了更佳理解下面描述的示例性具體實施例的重要態樣，且為了闡明本申請中使用的術語及其含義，首先針對關於色差及其在折射光學系統中的校正進行解釋。
色差是由於透明光學材料的折射率n作為波長λ的函數而變化進而產生的光學系統的成像像差。此依賴性dn/dλ稱為光學材料的色散。通常，較短波長跟較長波長對比來說，波長越短，光學材料的折射率越大。
色差可細分為各種類別。第一類色差考慮了這樣一個事實，即在近軸區域（在光軸上）為每個波長生成專用圖像，並且這些圖像可能會根據其沿光軸的位置、其形式及/或其大小而產生變化。第一類色差包括縱向色差CHL（軸向色像差，光軸色AX）和倍率色差或倍率色差CHV（橫向色差LAT）。
縱向色差是作為波長函數的近軸焦點位置的縱向像差。如果較短波長的折射率大於較長波長的折射率，則較短波長在每個光學表面的折射更強，因此，例如，在簡單的正透鏡元件的情況下，相對較短波長的射線聚集在比相對較長波長的焦點更靠近透鏡元件的焦點位置處。兩焦點之間沿透鏡元件光軸的近軸距離是縱向色差。如果較短波長的射線焦點位置比較長波長的射線焦點位置更靠近成像系統，則縱向色差通常稱為「尚須校正」或「負校正」。
如果成像系統針對不同波長形成不同尺寸的圖像或離軸點的圖像形成色帶，則存在放大倍率色差或放大倍率色差（CHV）。可藉由不同波長的近軸圖像高度之間的橫向距離來量化放大倍率的色差。
所用光學材料的色散，即折射率的色變，也可能引起單色像差的變化，單色像差可能合併為第二類色差。例如，這些包括球面像差的色差、場曲的色差等。
為了進一步特徵化可能的像差，考慮使用來自寬帶輻射源的光進行成像，後者在中心波長λ附近發射具有不同波長的光，其中可由光譜帶寬Δλ（半峰全寬）表示輻射分佈。通常，隨著光譜帶寬Δλ的增加，色差的程度也會增加。對於光譜帶寬內的三個波長，可藉助沿著光軸的不同波長的焦點位置來表示出色差。這三個波長分量具有波長λ 1、λ 2和λ 3，其中λ 1＜ λ 2＜ λ 3。
縱向色差CHL的大小則對應於沿著不同波長聚焦的光軸的焦距範圍的最大長度。通常，多個波長中的一者係聚焦比其他波長更靠近於成像系統。最近的波長焦點位置和最遠的波長焦點位置之間的距離對應於寬帶光源成像系統的縱向色差的大小。中心波長λ沿光軸的焦點位置可以認為是焦距範圍內的像面。
近軸焦點位置隨波長的變化通常以冪級數展開。在這情況下，將線性部分稱為「初級光譜」，二次部分稱為「次級光譜」，此外，還可利用三次部分定義「三級光譜」。
可通過組合由具有不同色散的不同光學材料組成的會聚和發散透鏡元件來校正初級光譜。更具體係，可校正縱向色差，使得兩不同波長的近軸焦平面，例如光譜範圍的最小波長λ 1和最大波長λ 3，在光軸上重合。這種光學成像系統在本申請案也稱為「消色差化」或「消色差透鏡」。
通常，對於校正未擷取的其他波長，會保留縱向色差餘數。這種縱向色差餘數通常就是「次級光譜」。
在某些情況下，還可藉由選擇合適的光學材料、透鏡元件尺寸、距離和折射力等來校正次級光譜。可以將次級光譜校正成所考慮的波長範圍的所有三個波長λ 1、λ 2和λ 3的焦點位置位於相同的軸向位置；僅依次保留「三級光譜」。在本申請中，次級光譜也被校正的光學系統也稱為「複消色差校正」或「複消色差透鏡」。
換句話說，在消色差成像系統的情況下，兩間隔開的波長的縱向色差變得非常小（可能低至零值）。在複消色差光學成像系統的情況下，三個光譜間隔波長的縱向色差變得非常小（可能低至零值）。
用於與光譜寬帶光源一起工作的折射投影透鏡中，不同透鏡元件材料的阿貝數差異盡可能大到可用於校正色差。阿貝數v有助於表示出材料在相關波長範圍內的色散特性。例如，可以使用以下公式計算材料的阿貝數： ，其中n 1、n 2和n 3是適用波長為λ 1、λ 2和λ 3以及λ 1＜ λ 2＜ λ 3的材料折射率。一般來說，阿貝數低代表材料色散比較強，阿貝數高代表材料色散比較弱。因此，阿貝數有時也稱為「倒數相對色散」。
在這情況下，阿貝數vHg應該與紫外光譜範圍的範圍有關。為此，使用了汞譜線的折射率n 1、n 2、n 3，分別在365.0（n 1是i-線）、404.7（n 2是h-線）和435.8 nm（n 3是g-線）。所用玻璃的阿貝值列於表10中。
根據折射率和阿貝數，可將用於汞蒸氣燈發射線工作波長的透鏡元件材料分為不同的三組。第一組包括阿貝數在40到70範圍內的材料。本文中，計算波長λ 1= 365.01 nm、波長λ 2= 404.65 nm和波長λ 3= 435.84 nm的阿貝數，對應於汞蒸氣燈的i-線、h-線和g-線的波長。第一組中的材料在汞i-線處的典型折射率在1.46到1.56的範圍內。第一組材料特別包括合成熔融石英（SiO 2）和各種硼矽酸鹽玻璃，諸如BK7玻璃或玻璃K5、K7或FK5。
第二組包含阿貝數大於70的材料。第二組中的一些材料，例如結晶氟化鈣（氟石或CaF 2），具有折射率小於1.46。
第三組包含阿貝數小於40的材料。這些材料的折射率約大於1.56。第三組材料特別包括典型的燧石玻璃，諸如LLF-6玻璃、LLF-1玻璃或LF-5玻璃。
為了利用折射器件減少色差，光學系統應該具有由至少兩種具有不同色散或不同阿貝數的材料製成的透鏡元件。因此，應該組合由具有相對低阿貝數的第一材料製成的第一光學元件和由相較於第一材料具有更高阿貝數的第二材料製成的第二光學元件。
通常，第二組材料用作相關冕牌玻璃材料。通常，第三組材料用作相關燧石材料。第一組材料可以與第三組材料組合用作相對冕牌玻璃材料，並且與第二組材料組合用作相對的燧石材料。舉例來說，結合第三組材料（例如LF5、LLF1、LLF6）的情況下，合成熔融石英（SiO 2）用作相關冕牌玻璃材料。相比之下，如果合成熔融石英結合第二組材料（例如CaF 2），則熔融石英充當相對的燧石材料。
在本申請案的範疇內，具有相對低阿貝數的第一材料也稱為「相對燧石材料」並且具有相對較高阿貝數的第二材料也稱為「相對冕牌玻璃材料」。為簡化起見，採用相對冕牌玻璃材料製成的透鏡元件也簡稱為「冕牌玻璃透鏡」，而由相對燧石材料製成的透鏡，在本申請更具體的示例性具體實施例中也簡稱為「燧石透鏡元件」。通常，使用來自第一和第三材料組的材料。
在以下投影透鏡的優選具體實施例的描述中，術語「光軸」表示通過彎曲透鏡元件表面曲率中心的直線。在示例中，物件是具有積體電路圖案的光罩（倍縮光罩）；其也可能與不同的圖案有關，例如光柵。在示例中，圖像被投影到具有光阻層的晶圓上，該晶圓充當基板。其他基材也是可能的，例如用於液晶顯示器的元件或用於光柵的基板。
根據成像的輪廓和主射線與邊緣射線之間的關係可闡明一些特性。在這情況下，主射線CR是指從物場的邊緣點開始並且在光瞳平面的區域中與光軸相交的射線，亦即，在光闌平面BE的區域中適合安裝孔徑光闌AS。本申請意義上的邊緣射線MR從物場的中心通向孔徑光闌的邊緣。這些射線與光軸的垂直距離產生相應的射線高度。就本申請案提及「邊緣射線高度（MRH）」或「主射線高度（CRH）」而言，這分別是指近軸邊緣射線高度和近軸主射線高度。
術語「光闌區域」BB表示光闌平面BE周圍的區域（即光闌平面的上游和下游），其中成像的主射線高度CRH與邊緣射線高度MRH的射線高度比 小於1。因此，相對較大的邊緣射線高度出現在光闌區域中。
在圖式中，冕牌玻璃透鏡元件（特別是熔融石英透鏡元件或由FK5製成的透鏡元件）係由開口透鏡元件表示。燧石透鏡（特別是由LF5或LLF1製成的透鏡）係由剖面線透鏡表示。非球面表面係由非球面短劃標記。
實施方式結尾彙集的表格中載明圖式中所示的投影透鏡的規格，表格中的編號分別對應到相對圖式中的標號。
表2至6採用表格形式總結了相對設計的規範。在這情況下，「SURF」欄指出折射表面或以其他方式所區分表面的數值、「RADIUS」欄指出表面的半徑r（以 mm為單位）、「THICKNESS」欄指出距離d，指定為表面與接續表面之間的厚度（以 mm為單位）、「MATERIAL」欄指出光學元件的材料。「INDEX1」、「INDEX2」和「INDEX3」欄分別指出材料在波長365.5 nm（INDEX1）、波長364.5 nm（INDEX2）和波長366.5 nm（INDEX3）處的折射率。「SEMIDIAM」欄指出透鏡元件（以 mm為單位）或光學元件的可用自由半徑或自由光學半直徑。半徑r=0（在「RADIUS」欄中）對應於平面。一些光學表面是非球面的。「A」結尾的表格標號指出對應的非球面數據，其中非球面是根據以下規格計算出：
在這情況下，半徑的倒數 指出表面曲率，h指出表面點與光軸之間的距離（即射線高度）。因此，p(h)指出矢高，即在z方向（光軸方向）上，表面點和表面頂點之間的距離。係數K、C1、C2、...在表中以結尾「A」表示。
表7清楚概述了示例性具體實施例的重要設計參數，例如數值孔徑NA、物場半徑OBH和成像比例。
在以下示例性具體實施例的描述中，相同或對應特徵件在所有圖式中使用相同或相同的參考符號。透鏡元件按照從物件平面到圖像平面的順序進行標號，因此，例如，透鏡元件L1是緊接續在物件平面之後的第一透鏡元件。為清楚起見，不是所有透鏡元件都具有參考標號。
圖2示出具有選定射束的折射投影透鏡200的第一示例性具體實施例的示意性經向透鏡元件剖面圖，用於闡明在工作期間通過投影透鏡的投影輻射的成像射束路徑或投影射束路徑。
投影透鏡作為1:1成像系統，其將配置在其物件平面OS中的光罩圖案成像到其圖像平面IS上，直接平行對齊於物件平面，即，不產生中間圖像，並且不改變尺寸，特別是-1:1的比例（成像比例為-1）。
在物件平面和圖像平面之間，成像系統的唯一光瞳平面PUP位於光學成像的主射線CR與光軸OA相交的位置。系統的孔徑光闌AS安裝在光瞳平面區域中。因此，適合安裝孔徑光闌的位置或平面在此也稱為光闌平面BE。
光闌區域BB圍繞光闌平面延伸，在所述光闌區域BB中成像的主射線高度CRH和邊緣射線高度MRH之間的射線高度比適用於條件 。因此，邊緣射線高度高於主射線高度。光學結構可表示如下：
在物側第一透鏡部分OP1中，物件平面OS緊接著是具有負折射力的前透鏡元件組NV（「負群組」），其由具有負折射力的物側凹彎月形透鏡元件L1提供。
具有正折射力的第一透鏡元件組LG1和總共四個透鏡元件L1-L4緊隨物件平面OS。第一透鏡元件組匯集來自物件平面的多個場點的射線，並因此至少概略在投影射束路徑中形成凸起。
具有負折射力的第二透鏡元件組LG2緊跟著第一透鏡元件組LG1。該第二透鏡元件組包含五個透鏡元件L5至L9，並在投影射束路徑中的物件平面OS和光闌平面BE之間的邊緣射線高度的局部最小值附近產生束腰。
一具有正折射力的第三透鏡元件組LG3和總共三個透鏡元件L10至L12緊接續在第二透鏡元件組LG2之後。第三透鏡元件組的透鏡配置在第二透鏡元件組LG2與適於安裝孔徑光闌AS的光闌平面之間。
由於相對於光闌平面的鏡像對稱性，在像側第二透鏡部分OP2中的光闌平面BE的另一側上出現鏡像折射力序列。在物件平面OS和光闌平面BE之間的第一透鏡部分OP1的每個透鏡元件Lx，在光闌平面和圖像平面IS之間的第二透鏡部分OP2中具有鏡像且相同的對應部分Lx’。
舉例來說，在兩側緊鄰光闌平面配置三個正透鏡元件。根據習知教示，將燧石負透鏡元件附接在光闌平面附近會更有利，因為其邊緣射線高度較大，因此，燧石透鏡元件在縱向色差將具有更佳效果。然而，目前的假設是，為了在大物場中獲得良好的校正狀態，更有利的是配置至少兩（選擇性三個）正透鏡元件緊鄰光闌平面。
投影透鏡特徵在於折射力順序為N-P-N-P-P-N-P-N，其中「P」代表正折射力的透鏡元件組，「N」代表負折射力的透鏡元件組。在負的第三透鏡元件組LG3的區域中，光闌平面的每一側只有一明顯的束腰。
第一示例性具體實施例包含在像側數值孔徑NA為0.18的情況下，OBH為84 mm的步進曝光場；成像比例為-1。光展量LLW為15.12。
該示例性具體實施例具有多個（2×12）折射力相對較小的透鏡元件。多個透鏡元件（L1、L2、L5-8、L10-12）由熔融石英製成。由發散燧石透鏡元件（L9，由LF5材料製成）校正縱向色差。
前部分的兩燧石透鏡L2和L3具有正折射力，對縱向色差的校正産生相反效果，但這可以忽略不計，因為與L9相比，透鏡元件的邊緣射線高度要小得多：透鏡元件對縱向色差校正的貢獻與邊緣射線高度的平方成正比。在這一點上使用燧石材料的原因可從以下兩特性中看出：（i）燧石透鏡元件具有更高的折射率。這有助於校正單色像差，例如球面像差和像散。（ii）燧石透鏡元件有助於系統的整體燧石折射力，進而校正珀茲伐和的色差。
可看出只要各種材料上的各個折射能力的總和消失，珀茲伐和的色差就會消失。因此，為了校正珀茲伐和的色差，除了校正縱向色差所需的至少一燧石材料製成的負透鏡外，還需要至少一具有正折射力的燧石透鏡。
該設計具有明顯的束腰結構。因此，L1的負折射力使得能夠形成顯著凸起的正透鏡元件L2、L3、L4。接下來是一長束腰，主要是負折射力（L5、L7、L9）和單個弱正透鏡元件（L6、L8）。然後，多個射束由透鏡元件L10、L11、L12柔性準直並引導通過中央孔徑光闌。射束準直是圖像平面聚焦的必要條件，其遵循結構的對稱性。
此外，藉由使用2x4非球面表面來輔助校正像差。非球面僅在石英透鏡元件上。
整體設計的安裝長度TT（物件平面和圖像平面之間的軸向距離）為1000 mm，因此觀察到條件(OBH*NAO) / TT ＞ 0.01。物側和像側兩者上的遠心度只有很小的偏差。
在以下示例性具體實施例中，相同的附圖標號用於對應或相似的特徵，為了清楚起見，不再單獨提及這些特徵。第二至第五示例性具體實施例各自包含在像側數值孔徑NA為0.18的情況下，OBH為84 mm的步進曝光場；成像比例為-1，每例安裝長度為1000 mm。
第二示例性具體實施例（圖3中的投影透鏡300）在光闌區域BB中具有與第一示例性具體實施例非常相似的結構。一區別在於，每個透鏡部分中配置了雙非球面，具體而言，分別是最靠近曝光場的透鏡元件L1和L1’，每個透鏡元件設計為負彎月形透鏡元件，其凹面指向最近的場平面。這有助於將透鏡元件的數量減少一透鏡元件，使每個透鏡部分只有11個透鏡元件。同樣，燧石透鏡元件的數量減少到每個透鏡部分中只有兩燧石透鏡元件。正如在第一示例性具體實施例中，每個透鏡部分僅包括在光闌區域BB內設計為雙凹透鏡元件的單燧石透鏡元件L8或L8’。附加上，類似第一示例性具體實施例，一添加的正燧石透鏡元件L3或L3’配置在更靠近曝光場的區域中。
相較於第二示例性具體實施例，第三示例性具體實施例（圖4中的投影透鏡400）的區別在於，第二示例性具體實施例的燧石材料製成的正透鏡元件（L3）取代成熔融石英製成的透鏡元件。因此，該示例性具體實施例的每個透鏡部分僅具有單燧石透鏡元件，具體為L8或L8’。因此，原則上無法再完全校正珀茲伐和的色差。然而，由於相對適中的數值孔徑（NA = 0.18）和隨之而來的相對較大的場深，這對於成像性能而言似乎相對不重要。
圖5中的投影透鏡500（第四示例性具體實施例）是使用最少燧石透鏡元件的另一示例，這是因為每個透鏡部分僅設置一燧石透鏡元件。此外，從先前的示例性具體實施例開展，可進一步減少所使用透鏡元件的數量。利用附加的非球面實現了對這一目標的重要貢獻。在這情況下，所有不由燧石玻璃組成的透鏡元件都設計為具有單非球面透鏡元件表面的非球面透鏡元件。因此，非球面的數量從2x4（在第三示例性具體實施例中）增加到2x6，使得透鏡元件的數量可減少到2x8。
第五示例性具體實施例（圖6中的投影透鏡600）說明了利用每個透鏡部分（透鏡元件L1或L1’）的近場雙非球面可進一步減少透鏡元件的數量，現在每個透鏡部分中的透鏡元件數量減少到7個。
以用作曝光步進器的汞i-線（365.5 nm）的對稱1:1微影系統為例，亦即，可不經過掃描，使用單曝光對整個6”倍縮光罩進行成像。但是，也可使用物場小於104 x 132 mm²（例如僅104 x 28 mm²）的掃描系統。 表2
SURF RADIUS THICKNESS MATERIAL INDEX1 INDEX2 INDEX3 SEMIDIAM.
0 0.000 55.489
1 -200.653 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.2
2 -1010.698 13.566 97.5
3 981.347 46.056 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.5
4 -211.180 1.000 109.8
5 723.111 31.131 LLF1 1.579164 1.579477 1.578854 110.0
6 -390.169 10.634 109.6
7 226.903 24.328 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 96.5
8 1049.072 18.797 94.1
9 147113.888 7.000 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 86.3
10 129.093 65.380 75.7
11 -295.363 12.745 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 70.0
12 -149.865 31.821 69.7
13 -148.623 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.4
14 211.535 29.110 62.5
15 -670.286 15.987 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 65.5
16 -225.414 19.748 66.2
17 -98.051 6.999 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 66.1
18 1454.493 6.703 77.1
19 -4835.846 31.764 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 79.6
20 -146.129 1.000 82.3
21 -1139.947 25.367 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 88.4
22 -196.150 1.000 89.9
23 1706.555 27.385 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 91.4
24 -243.157 2.999 91.6
25 0.000 2.999 88.2
26 243.157 27.385 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 91.6
27 -1706.555 1.000 91.4
28 196.150 25.367 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 89.9
29 1139.947 1.000 88.4
30 146.129 31.764 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 82.3
31 4835.846 6.703 79.6
32 -1454.493 6.999 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 77.1
33 98.051 19.748 66.1
34 225.414 15.987 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 66.2
35 670.286 29.110 65.5
36 -211.535 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.5
37 148.623 31.821 62.4
38 149.865 12.745 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 69.7
39 295.363 65.380 70.0
40 -129.093 7.000 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 75.7
41 -147113.888 18.797 86.3
42 -1049.072 24.328 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 94.1
43 -226.903 10.634 96.5
44 390.169 31.131 LLF1 1.579164 1.579477 1.578854 109.6
45 -723.111 1.000 110.0
46 211.180 46.056 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 109.8
47 -981.347 13.566 108.5
48 1010.698 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 97.5
49 200.653 55.489 90.2
50 0.000 0.000 84.0
表2A
SRF 1 3 12 15 35
K 0 0 0 0 0
C1 1.556817E-07 -7.751526E-08 1.152818E-07 1.106397E-07 -1.106397E-07
C2 -3.056346E-11 2.390564E-11 1.738212E-12 2.636125E-12 -2.636125E-12
C3 1.297670E-15 -2.332133E-15 3.881138E-16 2.560794E-17 -2.560794E-17
C4 8.491171E-20 1.084662E-19 -6.298423E-20 5.839551E-21 -5.839551E-21
C5 -1.895677E-23 -2.295160E-24 1.244399E-23 -2.068605E-24 2.068605E-24
C6 1.221464E-27 1.168621E-29 -1.244426E-27 2.626725E-28 -2.626725E-28
SRF 38 47 49
K 0 0 0
C1 -1.152818E-07 7.751526E-08 -1.556817E-07
C2 -1.738212E-12 -2.390564E-11 3.056346E-11
C3 -3.881138E-16 2.332133E-15 -1.297670E-15
C4 6.298423E-20 -1.084662E-19 -8.491171E-20
C5 -1.244399E-23 2.295160E-24 1.895677E-23
C6 1.244426E-27 -1.168621E-29 -1.221464E-27
表3
SURF RADIUS THICKNESS MATERIAL INDEX1 INDEX2 INDEX3 SEMIDIAM.
0 0.000 56.960
1 -152.507 19.482 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.6
2 -299.336 1.000 98.5
3 330.750 46.756 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 106.2
4 -266.521 36.322 106.6
5 205.579 26.444 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 95.1
6 1122.671 67.004 93.1
7 -486.776 6.997 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 69.0
8 227.711 11.969 64.5
9 1387.683 18.089 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 63.7
10 -170.878 15.194 62.8
11 -105.571 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 60.9
12 188.530 33.004 62.0
13 -682.872 20.113 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 66.9
14 -178.054 28.329 67.8
15 -97.114 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 67.7
16 4591.627 6.761 79.5
17 -1604.813 31.793 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 82.0
18 -148.650 0.993 84.9
19 -963.024 27.129 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 91.5
20 -188.861 0.998 93.0
21 2122.290 27.687 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 94.9
22 -252.641 2.991 95.1
23 0.000 2.991 91.8
24 252.641 27.687 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 95.1
25 -2122.290 0.998 94.9
26 188.861 27.129 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 93.0
27 963.024 0.993 91.5
28 148.650 31.793 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 84.9
29 1604.813 6.761 82.0
30 -4591.627 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 79.5
31 97.114 28.329 67.7
32 178.054 20.113 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 67.8
33 682.872 33.004 66.9
34 -188.530 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.0
35 105.571 15.194 60.9
36 170.878 18.089 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.8
37 -1387.683 11.969 63.7
38 -227.711 6.997 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 64.5
39 486.776 67.004 69.0
40 -1122.671 26.444 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 93.1
41 -205.579 36.322 95.1
42 266.521 46.756 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 106.6
43 -330.750 1.000 106.2
44 299.336 19.482 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 98.5
45 152.507 56.960 90.6
46 0.000 0.000 84.0
表3A
SRF 1 2 10 13 33
K 0 0 0 0 0
C1 3.879678E-07 2.680864E-07 1.554667E-07 1.332664E-07 -1.332664E-07
C2 -3.856109E-11 -3.432170E-11 6.188552E-14 1.528943E-12 -1.528943E-12
C3 -9.892283E-16 5.170746E-16 5.909591E-16 -2.362353E-16 2.362353E-16
C4 5.011228E-19 1.752725E-19 -3.913635E-19 4.583681E-20 -4.583681E-20
C5 -5.478951E-23 -1.610997E-23 8.348405E-23 -8.184644E-24 8.184644E-24
C6 2.692253E-27 5.340503E-28 -1.142445E-26 6.330550E-28 -6.330550E-28
SRF 36 44 45
K 0 0 0
C1 -1.554667E-07 -2.680864E-07 -3.879678E-07
C2 -6.188552E-14 3.432170E-11 3.856109E-11
C3 -5.909591E-16 -5.170746E-16 9.892283E-16
C4 3.913635E-19 -1.752725E-19 -5.011228E-19
C5 -8.348405E-23 1.610997E-23 5.478951E-23
C6 1.142445E-26 -5.340503E-28 -2.692253E-27
表4
SURF RADIUS THICKNESS MATERIAL INDEX1 INDEX2 INDEX3 SEMIDIAM.
0 0.000 57.800
1 -139.359 23.493 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.6
2 -317.928 0.999 100.4
3 324.384 47.144 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.2
4 -284.373 29.328 108.6
5 152.215 47.512 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 97.6
6 -898.785 38.018 95.3
7 -224.903 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 77.2
8 211.078 19.405 70.2
9 363.178 20.330 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 68.1
10 -234.067 24.784 67.0
11 -135.545 6.997 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 61.6
12 170.803 38.010 60.7
13 -1050.726 13.849 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 64.7
14 -305.455 22.876 65.2
15 -95.190 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 65.3
16 -10858.385 6.731 76.4
17 -1032.176 31.098 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 78.8
18 -136.299 1.014 81.6
19 -1050.186 26.605 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 88.1
20 -184.274 1.048 89.5
21 1483.193 25.695 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.8
22 -264.183 3.281 90.9
23 0.000 3.281 87.8
24 264.183 25.695 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.9
25 -1483.193 1.048 90.8
26 184.274 26.605 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 89.5
27 1050.186 1.014 88.1
28 136.299 31.098 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 81.6
29 1032.176 6.731 78.8
30 10858.385 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 76.4
31 95.190 22.876 65.3
32 305.455 13.849 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 65.2
33 1050.726 38.010 64.7
34 -170.803 6.997 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 60.7
35 135.545 24.784 61.6
36 234.067 20.330 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 67.0
37 -363.178 19.405 68.1
38 -211.078 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 70.2
39 224.903 38.018 77.2
40 898.785 47.512 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 95.3
41 -152.215 29.328 97.6
42 284.373 47.144 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.6
43 -324.384 0.999 108.2
44 317.928 23.493 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 100.4
45 139.359 57.800 90.6
46 0.000 0.000 84.0
表4A
SRF 1 2 10 13 33
K 0 0 0 0 0
C1 4.502414E-07 2.926858E-07 1.351396E-07 9.457687E-08 -9.457687E-08
C2 -4.134066E-11 -3.546123E-11 4.038608E-12 2.360083E-12 -2.360083E-12
C3 -1.009207E-15 4.957139E-16 -2.487710E-16 -1.110830E-16 1.110830E-16
C4 5.203906E-19 1.734823E-19 1.551639E-20 9.206137E-21 -9.206137E-21
C5 -5.751903E-23 -1.529489E-23 -1.405004E-23 -1.990656E-24 1.990656E-24
C6 2.870459E-27 4.714738E-28 3.258394E-29 2.678650E-28 -2.678650E-28
SRF 36 44 45
K 0 0 0
C1 -1.351396E-07 -2.926858E-07 -4.502414E-07
C2 -4.038608E-12 3.546123E-11 4.134066E-11
C3 2.487710E-16 -4.957139E-16 1.009207E-15
C4 -1.551639E-20 -1.734823E-19 -5.203906E-19
C5 1.405004E-23 1.529489E-23 5.751903E-23
C6 -3.258394E-29 -4.714738E-28 -2.870459E-27
表5
SURF RADIUS THICKNESS MATERIAL INDEX1 INDEX2 INDEX3 SEMIDIAM.
0 0.000 66.365
1 -199.533 15.802 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 90.4
2 -126.741 1.533 93.5
3 848.271 36.096 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 103.3
4 -367.658 19.010 103.9
5 407.500 21.070 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 91.3
6 4053.676 85.043 89.6
7 -187.800 18.098 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.9
8 123.553 64.319 60.6
9 356.148 11.492 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 73.3
10 463.241 39.181 73.5
11 -108.121 7.128 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 74.0
12 1824.505 1.404 89.3
13 1376.122 44.363 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 92.8
14 -157.381 4.552 95.6
15 443.299 56.019 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 107.9
16 -163.323 0.498 108.7
17 0.000 0.498 104.2
18 163.323 56.019 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.7
19 -443.299 4.552 107.9
20 157.381 44.363 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 95.6
21 -1376.122 1.404 92.8
22 -1824.505 7.128 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 89.3
23 108.121 39.181 74.0
24 -463.241 11.492 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 73.5
25 -356.148 64.319 73.3
26 -123.553 18.098 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 60.6
27 187.800 85.043 62.9
28 -4053.676 21.070 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 89.6
29 -407.500 19.010 91.3
30 367.658 36.096 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 103.9
31 -848.271 1.533 103.3
32 126.741 15.802 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 93.5
33 199.533 66.365 90.4
34 0.000 0.000 84.0
表5A
SRF 1 4 6 7 9
K 0 0 0 0 0
C1 -3.865767E-08 1.477249E-07 -2.970278E-07 -4.029114E-07 1.507906E-07
C2 -1.676923E-11 -3.793500E-11 4.747555E-11 4.815137E-11 -1.584248E-11
C3 -1.780786E-16 1.545914E-15 -4.137536E-15 2.983414E-15 8.832833E-16
C4 1.791800E-19 9.815092E-20 3.652948E-19 -1.759165E-18 5.232436E-20
C5 -2.730495E-23 -1.120480E-23 -2.909069E-23 2.561074E-22 -9.661947E-24
C6 1.396583E-27 2.974752E-28 1.237502E-27 -1.281065E-26 7.970738E-28
SRF 13 16 18 21 25
K 0 0 0 0 0
C1 2.119515E-08 3.831308E-08 -3.831308E-08 -2.119515E-08 -1.507906E-07
C2 -3.529856E-13 1.194220E-12 -1.194220E-12 3.529856E-13 1.584248E-11
C3 3.632528E-16 3.596652E-17 -3.596652E-17 -3.632528E-16 -8.832833E-16
C4 -4.860291E-20 1.645053E-21 -1.645053E-21 4.860291E-20 -5.232436E-20
C5 2.514316E-24 -7.774899E-26 7.774899E-26 -2.514316E-24 9.661947E-24
C6 -4.975080E-29 2.819935E-30 -2.819935E-30 4.975080E-29 -7.970738E-28
SRF 27 28 30 33
K 0 0 0 0
C1 4.029114E-07 2.970278E-07 -1.477249E-07 3.865767E-08
C2 -4.815137E-11 -4.747555E-11 3.793500E-11 1.676923E-11
C3 -2.983414E-15 4.137536E-15 -1.545914E-15 1.780786E-16
C4 1.759165E-18 -3.652948E-19 -9.815092E-20 -1.791800E-19
C5 -2.561074E-22 2.909069E-23 1.120480E-23 2.730495E-23
C6 1.281065E-26 -1.237502E-27 -2.974752E-28 -1.396583E-27
表6
SURF RADIUS THICKNESS MATERIAL INDEX1 INDEX2 INDEX3 SEMIDIAM.
0 0.000 75.810
1 -245.191 20.980 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 94.1
2 -139.596 27.771 96.1
3 171.276 42.632 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 97.1
4 8532.088 87.623 95.7
5 -196.785 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 64.6
6 144.025 71.168 62.4
7 276.899 11.318 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 72.3
8 358.279 41.122 72.2
9 -102.925 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 72.4
10 1685.182 4.768 87.2
11 4395.516 47.601 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 92.3
12 -168.929 0.998 97.1
13 423.713 53.723 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.2
14 -161.935 0.498 108.7
15 0.000 0.498 104.3
16 161.935 53.723 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 108.7
17 -423.713 0.998 108.2
18 168.929 47.601 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 97.1
19 -4395.516 4.768 92.3
20 -1685.182 6.998 LF5 1.619068 1.619457 1.618683 87.2
21 102.925 41.122 72.4
22 -358.279 11.318 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 72.2
23 -276.899 71.168 72.3
24 -144.025 6.999 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 62.4
25 196.785 87.623 64.6
26 -8532.088 42.632 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 95.7
27 -171.276 27.771 97.1
28 139.596 20.980 SILUV 1.474477 1.474623 1.474332 96.1
29 245.191 75.810 94.1
30 0.000 0.000 84.0
表6A
SRF 1 2 4 5 7
K 0 0 0 0 0
C1 2.678285E-07 3.168599E-07 -1.933666E-07 -3.602011E-07 1.249264E-07
C2 -4.180387E-11 -3.046929E-11 3.098033E-11 4.075956E-11 -1.419538E-11
C3 -3.200353E-15 -4.385053E-15 -4.010763E-15 -1.397169E-15 8.232973E-16
C4 7.607847E-19 9.452445E-19 3.681612E-19 1.006822E-19 3.296397E-20
C5 -3.738705E-23 -6.704496E-23 -1.951021E-23 -4.108267E-23 -1.351250E-23
C6 6.471811E-28 1.926133E-27 4.511682E-28 3.968684E-27 1.789603E-27
SRF 11 14 16 19 23
K 0 0 0 0 0
C1 4.486274E-08 4.340755E-08 -4.340755E-08 -4.486274E-08 -1.249264E-07
C2 -1.534573E-12 1.330151E-12 -1.330151E-12 1.534573E-12 1.419538E-11
C3 4.347996E-16 3.621365E-17 -3.621365E-17 -4.347996E-16 -8.232973E-16
C4 -4.481159E-20 1.688777E-21 -1.688777E-21 4.481159E-20 -3.296397E-20
C5 1.473479E-24 -8.437869E-26 8.437869E-26 -1.473479E-24 1.351250E-23
C6 -3.605964E-30 2.740874E-30 -2.740874E-30 3.605964E-30 -1.789603E-27
SRF 25 26 28 29
K 0 0 0 0
C1 3.602011E-07 1.933666E-07 -3.168599E-07 -2.678285E-07
C2 -4.075956E-11 -3.098033E-11 3.046929E-11 4.180387E-11
C3 1.397169E-15 4.010763E-15 4.385053E-15 3.200353E-15
C4 -1.006822E-19 -3.681612E-19 -9.452445E-19 -7.607847E-19
C5 4.108267E-23 1.951021E-23 6.704496E-23 3.738705E-23
C6 -3.968684E-27 -4.511682E-28 -1.926133E-27 -6.471811E-28
表7
Design N336a N342a N343a N344a N345a
NA 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18
OBH 84 84 84 84 84
Maßstab -1 -1 -1 -1 -1
LLW 15.12 15.12 15.12 15.12 15.12
200:折射投影透鏡 300:投影透鏡 400:投影透鏡 500:投影透鏡 600:投影透鏡 A*:高度 AS:孔徑光闌 AX:光軸色 B*:寬度 BB:光闌區域 BE:光闌平面 BP:光闌位置 CR:主射線 ES:出射面 h:距離 ILL:照明系統 IS:圖像平面 L1~L12:透鏡元件 LG1、LG1’:第一透鏡元件組 LG2、LG2’:第二透鏡元件組 LG3、LG3’:第三透鏡元件組 LG4:第四透鏡元件組 LLW:幾何光展量 LS:光源 M:光罩/倍縮光罩 NV:前負群組 OA:光軸 OBH:物場半徑 OF:物場 OS:物件平面 OP1:第一透鏡部分 OP2:第二透鏡部分 PO:投影透鏡 PUP:光瞳平面 RS:器件 SS:感光基板表面 W:半導體晶圓/光敏基板 WS:器件 WST:投影曝光裝置
結合參考以下附圖，可從申請專利範圍和本發明示例性具體實施例的描述明白本發明的進一步優點和態樣。在圖式中：
圖1示出根據一個示例性具體實施例之投影曝光裝置的示意圖；
圖2示出根據一第一示例性具體實施例之投影透鏡的示意性經向透鏡元件剖面圖；
圖3至圖6示出根據第二、第三、第四和第五示例性具體實施例之投影透鏡的經向透鏡元件示意剖面圖。
500:投影透鏡
AS:孔徑光闌
BB:光闌區域
BE:光闌平面
CR:主射線
IS:圖像平面
LG1、LG1’:第一透鏡元件組
LG2、LG2’:第二透鏡元件組
LG3、LG3’:第三透鏡元件組
OS:物件平面
OP1:第一透鏡部分
OP2:第二透鏡部分

Claims (19)

  1. 一種折射投影透鏡（PO），其藉由工作波長在大於280 nm的紫外線範圍內的電磁輻射將配置在投影透鏡的物件平面（OS）中的圖案成像到投影透鏡的圖像平面（IS），該折射投影透鏡（PO）包含：多個透鏡元件，該等透鏡元件沿光軸（OA）配置在該物件平面（OS）和該圖像平面（IS）之間，因此配置在該物件平面的圖案（PAT）可藉由該等透鏡元件成像到該圖像平面，其中一光闌平面（BE）適於附接位於該物件平面和該圖像平面之間的孔徑光闌（AS），一成像主射線在該光闌平面中與光軸（OA）相交； 其特徵在於： 該投影透鏡設計成大場透鏡，其物場半徑（OBH）至少為52 mm，並具有成像比例為1:1，相對於該光闌平面（BE）成鏡像對稱的結構。
  2. 如請求項1所述之投影透鏡，其特徵在於該物場半徑（OBH）至少為84 mm。
  3. 如請求項1或2所述之投影透鏡，其特徵在於物側和像側數值孔徑小於0.3，該數值孔徑優選在0.1和0.2之間的範圍內。
  4. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該投影透鏡具有一物場半徑OBH、一物側數值孔徑NAO、及一幾何光展量LLW = OBH * NAO，NAO至少為10 mm，該幾何光展量優選為15 mm或更大。
  5. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該投影透鏡具有一在該物件平面（OS）和該圖像平面（IS）之間測量的安裝長度TT、一物場半徑OBH和一物側數值孔徑NAO，該安裝長度TT是，且在於適用條件(OBH * NAO) / TT ＞ 0.01。
  6. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該等透鏡元件包含至少一燧石透鏡元件，其由具有相對低阿貝數的第一材料製成；及至少一冕牌玻璃透鏡元件，其由阿貝數高於該第一材料數的第二材料製成，優選在該光闌平面的每一側上配置不超過兩燧石透鏡元件，特別是在該光闌平面（BE）的每一側上僅配置一單燧石透鏡元件。
  7. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該單燧石透鏡元件（L6、L8）具有負折射力。
  8. 如請求項7所述之投影透鏡，其特徵在於具有負折射力的該單燧石透鏡元件（L6、L8）配置在該光闌區域（BB）中，特別是在射線高度比為 的區域中，及/或在於該單燧石透鏡元件是一雙凹透鏡元件。
  9. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該投影透鏡包含在該光闌平面（BE）的每一側上，具有正折射力的該至少一燧石透鏡元件（L21、L1）。
  10. 如請求項6所述之投影透鏡，其特徵在於具有正折射力的該燧石透鏡元件（L21、L1）配置在場平面的光學附近，在滿足成像射線高度比條件CRH/MRH ＞ 0.7的區域。
  11. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於至少兩正透鏡配置在該光闌平面（BE）的每一側上並緊鄰該光闌平面（BE）。
  12. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於在該光闌平面（BE）的每一側上的該等透鏡元件中的至少一者是非球面，其具有至少一旋轉對稱的非球面透鏡元件表面。
  13. 如請求項12所述之投影透鏡，其特徵在於該等非球面透鏡元件中的至少一者配置成雙非球面，其中一入射面和出射面設計成旋轉對稱的非球面透鏡表面，優選上，最靠近該物件平面（OS）和最靠近該圖像平面（IS）的透鏡元件是一雙非球面。
  14. 如前述請求項中任一項所述之投影透鏡，其特徵在於該投影透鏡是針對汞蒸氣燈（LS）的i-線紫外線輻射、及/或具有帶寬不超過5 nm的紫外線輻射而設計。
  15. 一種投影曝光裝置（WST），其用於曝光配置在投影透鏡（PO）的圖像平面（IS）區域中的輻射靈敏基板，該輻射靈敏基板具有配置在該投影透鏡的物件平面（OS）區域中的圖案的至少一圖像，該投影曝光裝置包含： 一光源（LS），用於發射工作波長大於280 nm的紫外線範圍內的電磁輻射； 一照明系統（ILL），用於接收該光源的光並形成指向該圖案的照明輻射；及 一投影透鏡（PO），用於將該圖案的結構成像到一感光基板（W）； 該投影透鏡（PO）係如請求項1至14中任一項所述予以具體實施。
  16. 如請求項15所述之投影曝光裝置，其特徵在於該投影曝光裝置（WST）是設計成一用於重複步進製程的晶圓曝光步進機。
  17. 如請求項15或16所述之投影曝光裝置，其特徵在於該光源是一汞蒸氣燈（LS），用於發射該汞蒸氣燈（LS）的i-線的電磁輻射，及/或在於該輻射具有帶寬不超過5 nm。
  18. 一種投影曝光方法，其利用光罩的圖案的至少一圖像曝光輻射靈敏基板，該方法包括下列步驟： 在一照明系統和一投影曝光裝置的投影透鏡之間提供圖案，使得該圖案配置在該投影透鏡的物件平面區域中； 固持該基板，使得該基板的輻射靈敏表面配置在與該物件平面光學共軛的該投影透鏡的圖像平面區域中； 使用該照明系統提供的工作波長大於280 nm的紫外線範圍內的照明輻射對光罩的照明區域進行照明； 利用該投影透鏡將位於該照明區域中的該圖案的一部分投影到該基板上的像場，其中投影輻射的所有射線有助於像場中的圖像生成而形成投影光路徑， 其中使用如請求項1至14中任一項所述之投影透鏡。
  19. 如請求項18所述之投影曝光方法，其特徵在於沒有掃描的重複步進製程中曝光該基板及/或在於使用汞蒸氣燈的i-線的照明輻射，及/或帶寬不超過5 nm的照明輻射。
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