TW466348B - Catadioptric objective for projection with adaptive mirror and projection exposure method - Google Patents

Description

46 634 8 五、發明說明（1) 其至 本發明係有關一種微石版印刷反折射投影物鏡 少設一彎鏡，及此種物鏡之工作方法。 專利US5, 142, 132曾提出一種設有此種物鏡及—平面 鏡的晶圓重步器，該平面鏡可被x/y 調節器列陣變形， 以校正光學誤差。在鏡之一最小部份置最多數目的調節器 被認為有利。可調鏡以大反射角工作’故其作用極不對 稱0 設有位置可變元件（z 驅動器）或以壓力或充填氣體成 构·而改變光程的微石版印刷投影物鏡具各種不同之設計及 $制電路。但其通常只是純折射物鏡。 歐洲專利0 660 169 Α1 曾提出一種微石版印刷折射 投影物鏡，其可藉柱面透鏡旋轉而校正非旋轉對稱之誤 &，並採用可縱向移動的透鏡。 設一彎鏡及偏振分光器的反折射投影物鏡例如見專利 dE 196 16 922.4及其引述。其内容被採納於本發明中。 亦已知其他反折射投影物鏡，例如Schupman 消色差 透鏡，亦稱作Η設計，如專利liS 5, 052, 763所述。 本發明之目的因此在於提供一種反折射縮小物鏡，其

第4頁 466348 五、發明說明（2) 以最簡單之設計有效控制及調整成像品質，尤其是有變化 性干擾時。並提供一種投影曝光方法。 本發明目的因申請專利範圍第1項之反折射投影物鏡 而達成。申請專利範圍第1 5項提出另一設計。有利之實施 形式見申請專利範圍第2至14及16至19項。 所有設計之共同點為設一可調彎鏡與少數個調節器， 該調節器之設置配合需要之鏡變形。 零件數目及組裝與控制花費被大為降低，且需要的形 狀校正調整比調節器列陣更精確。 申請專利範圍第20項提出本發明工作方法，並容許調 整裝置最多具八個作用點。 申請專利範圍2 1項提出優先檢測及校正之影像誤差， 其測量在影像平面範圍進行。 補充或取代的是投影曝光設備工作參數或遮蔽罩特性 的檢測，以作為控制變形之參數。 設計或校準系統即可決定相關形狀之設定。

第5頁 46 634 8 五、發明說明（3) 此外，依據申請專利範圍第23至24項，透鏡、遮蔽罩 及/或晶圓可移動，以改善成像品質。 本發明因此亦有關藉適當非旋轉時稱鏡變形而校正非 旋轉對稱亦非任意分佈之誤差的方法。此方法尤其適用具 狹窄矩形像場的晶圓重步器，以校正非旋轉對稱透鏡變 形。 以下將依據附圖進一步說明本發明。 圖示說明 圖1係設有反折射縮小物鏡及自適應鏡之投影曝光設備的 示意圖。 圖2係鏡上調節器之示意圖。 圖3係一晶圓掃描器像之示意圖。 圖4係設有調節器、調整件及多個作用點之自適應鏡的截 面圖。 圖1反折射投影曝光設備的核心為反折射縮小物鏡

第6頁 ' 4- b 6 3 4 8 五、發明說明（4) 922.4 (美國編號 1，所示實施例採納D E 1 9 6 1 6 08/845, 384)圖1及表1之規格 反折射縮小物鏡1包括一第一透鏡組LG1、一平面式 偏轉鏡S1、一第二透鏡組LG2、一分光塊SW、一；I四分之 —板L、一彎鏡S2及一第三透鏡組LG3。與一照明裝置2、 遮蔽罩3及放置在支座（晶圓夾頭）41上的晶圓4共同構成 習知投影曝光設備。 不同之處為彎鏡S2設作自適應鏡，故設調節器A1，A2 及一支架1 0。感測器4 2，例如一波前感測器，設在晶圓4 範圍，其在晶圓曝光時或晶圓被取離光程時測量成像品 質。 該 一控制單元2 0 - 最好是一計算機之功能性單元 計算機亦承擔起晶圓重步器或掃描器之控制及調整工作 - 利用感測器之信號，必要時以及其他感測器21，例如 感測氣壓及環境溫度之信號，而啟動調節A 1，A 2以調整成 像品質。 另外亦可設可軸向調整之透鏡一此處為第二透鏡組 LG2之透鏡LZ — 及/或可徑向調整之透鏡一此處為透 鏡L X，並經調整件L Z，L X 1而被控制單元2 0控制。

苐7頁 ，4〇 634 8 五、發明說明（5) 由於半導體石版印刷所使用波長越來越短，故出現受 時間左右之不同材料效應，其影響曝光光學元件之成像品 質。此處由於吸收增強而產生透鏡增溫，其影響極大，故 需測量或模擬出現之影像誤差及時間曲線，然後以一控制 回路加以校準。波長為2 4 8 n m以下時，吸收隨照射強度及 時間而增加。吸收增加（感應吸收）導致另一透鏡增溫， 而需如上加以校準。另一效應為折射率之持續上升，其係 由材料收縮所致"此效應亦受照射左右，稱作致密化。此 處亦需影像誤差動態校正。但由於長時間，校正亦需為準 靜態。透鏡增溫會使包含一分光方塊之反折射設計出現特 別大的影像誤差。此處需依據材料特性而主動校正光瞳誤 差。 因此，建議採用一自適應鏡，其配備有適當的調節器 A1、A2，以在物鏡1工作時校準因材料及程序所產生的影 像誤差，而確保物鏡1之成像品質。只使用球面對心元件 時，彎鏡S 2為必要，以校準特定影像誤差，例如軸之像 散。 此建議適用所有包含一成像反射鏡之反折射設計。此 種系統，尤其是應用一縫隙狀像場（掃描器）時，物鏡之 增溫非旋轉對稱，故在轴上出現像散。 因透鏡增溫、感應吸收及分光方塊致密化造成的主要

46 634 8 五、發明說明（6) 影像誤差為：（括弧中為常見值） al)轴像散（150 nm) Μ )軸慧形像差（20 nm ) c 1 )焦點位置改變（1 " m ) dl )像場偏移（橫向）（1 00 nm ) el)尺度誤差（1—5 ppm) f 1 )影像比例尺（50 nm ) gl)四波性之光曈誤差 hi)球面像差之光曈誤差 這些誤差在數小時内才達到靜態狀態，故調整相當 慢0 由於是掃描系統，故像場為縫隙狀（例如8 X 2 5mm )。因此，在透鏡中出現橢圓照明分佈（尤其是透鏡組 LG3接近晶圓的透鏡），而導致下述影像誤差： a 2 )軸像散 c 2 )焦點位置改變（0 · 5 β m ) e2)尺度誤差（1—5 ppm) f 2 )影像比例尺（1 00 nm )

第9頁 五、發明說明（7) 分光系統所需之；I四分之一板與掃描器縫隙之軸夾45 度角。由於矩形λ四分之一板的支撐，板之彎曲亦會在4 5度方向上造成像散。 a 3 ) 4 5 °像散 其補償方法為： 鏡 應 適 器 調 個 四 備配 要 需 少 至 及 器 Λ-Λ-即 調 個 兩 要 需 只 散 像特 J8l- 0°光 正於 校稱 只對 散器 像節 同 ο g 1 ):由於方塊之幾何而只為0 四波性，故需設四 個調節器Ai，其四重旋轉對稱於光軸，且集體啟動。調節 器調整範圍：一50nni至+ 50nm，解析度與穩定性：< 1 nm ° b1 ):以一可徑向移動之對心透鏡（在本實施例中為 透鏡LX )補償。 若對 。成

第10頁 4 6 634 8 五、發明說明（8) cl) ，dl) ，c2):在韩向上校準晶圓4。 el) ，hl) ，e2) ，f2) ••轴向移動遮蔽罩3及利用 z調整件LZ1在z方向（軸向）移動透鏡LZ或透鏡組。 測量影像誤差： 像場偏移（d 1 )、尺度（e 1，e 2 )、焦點位置（c 1， c 2 )、像散（a 1，a 2，a 3 )及影像比例尺（f 1，ί 2 )可在 重步器中測得，例如U S 5，1 4 2，ί 3 2 所述。更高序之影像 誤差需依據經驗預先測出或模擬（F Ε計算）。此處需注 意，以測試干涉儀或高解析度波前感測器測量時，物鏡之 不同工作模式（ΝΑ，σ ，調整盤傳輸）性能各不相同。因 此需將性能儲存在控制單元2 0記憶體的特殊檢視表申。 圖2彎鏡S 2之俯視圖顯示調節器Ai在彎鏡S 2上的作用 區域，圖3顯示縫隙狀像場B F。 四重旋轉對稱於X及y軸的四個區域C可補償四波 性。其被集體啟動，並使設計作彈性膜具四個彼此對稱局 部極點的彎鏡S 2變形。調節器A i在區域C中的位置（半徑 )、調整行程及受彈性影響變形面之形狀配合物鏡1與像 場B F的尺度。其方法為利用光學設計計算及有限元件計

第11頁 '4 6 634 8_ 五、發明說明C9) 算。 由於四區域C被集調整，故可依據圖4所示只設一調節 器A4，該調節器經一對稱橋形調整件4 1 0 — 如設有壓緊 球41 1，41 2以達到精確無力矩之力輸入一使彎鏡S2在區 域C對稱變形。調整件4 1 0亦可只以兩臂影響兩區域B。 圖2所不之區域A — 與兩區C重疊一 作用在於校 正y軸0° 像散。在y軸45° 上的兩區域B作用在於校正45 度像散。此處區域A及B調節器Ai亦成對設置，並容許如圖 4設調整件。 時 散 像< 正糾 校區 的 又 予 施 交 字 十 呈 在 而。 力) 壓之 予反 施或 膜( 鏡利 對有 為 力 拉 膜 鏡 域 區 在 可如所示，在彎鏡S 2光軸方向上施予軸向力，但亦 可施予垂直力一垂直於光軸而在鏡平面上一及其中間 與混合形式和力矩。調節器亦可作用於彎鏡S 2圓周。 本發明特別簡單，因只需使用少數個獨立的調節器而 影響特定的少數光學誤差。並可達到真正的控制，如純前 饋控制。且可達到可調元件之過度補償，以克服其他元件 之誤差影響一在投影曝光設備中某處。製造公差、透鏡 增溫及致密化，還有充填氣體等造成的折射率改變皆可被

第12頁 4 6 634 8 五、發明說明（ίο) 補償。為縮短調整行程，可在主動鏡或系統之其他部份預 做設定。 圖號 說 明 1 反 折 射 物 鏡 1 照 明 裝 置 3 遮 蔽 罩 4 晶 圓 10 支 架 20 控 制 單 元 21， 22, 42 感測； 41 支座 4 10 調 整 件 Ai 調 節 器 A1， A2, A3 ，A4 調 Λ-Λ- 即 A, B j C 作 用 域 BF 像 場 LG1 第 —_ 透 鏡 組 LG2 第 二 透 鏡 組 LX, LZ 透 鏡 LX1 y LZ1 調 整 件 S2 彎 鏡 4 11 4 1 2 壓 緊 球

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Claims (1)

1. 4 6 63^ ^ _ 案號88108138 ¥〇 年々Ta /Jl曰 修正:_ 六、申請專利範圍 1 . 一種微石版印刷反折射投影物鏡’至少設有一彎鏡 (S2)，其特徵在於 -至少一彎鏡（S2)可變形 -設調整元件（Ai，410)，其使叮變形彎鏡（S2)變形 -調整元件（A i, 4 1 0 )配合特定影像誤差及其校正。 2.根據申請專利範圍第1項所述之反折射投影物鏡’其中 只設一個彎鏡（S 2 ) ° 3 ·根據申請專利範圍第1或第2項所述之反折射投影物鏡， 其中彎鏡（S2)上設一調整件（410)、一調節器（A4)及兩 作用區域（B)，兩作用區域（B )對稱於彎鏡（s 2 )光軸’而 以此彎鏡校正像散。 4.根據申請專利範圍第1或第2項中所述之反折射投影物 鏡，其中彎鏡（S 2)上設一第二調整件、一第二調節器及 四作用區域（C)，四作用區域（C)四重對稱於彎鏡（S2)光 轴。 5 ·根據申請專利範圍第1或第2項中所述之反折射投影物 鏡，其中 —至少設一感測器（4 2 )，以檢測投影影像

   ^ 15 I 2001.04. 04.016 4 6 634 I#. 8810813R 泠主—— 六、申請專利範圍 ^' -控制單元（2 0 )將直少一感測器（4 2 )與調整元件（A . 4 1 0 )聯結成一控制電路’以最小化影像误差。 6, 根據申請專利範圍第5瑣中所述之反折射投影物鏡， 中 其 -至少設一第二感測器（2 1 ’ 2 2 )， -控制單元（20)將I少一感測器（42)與調整元件 (A i，4 1 0 )聯結成一控制電路，以最小化影像誤 差。 7. 根據申請專利範圍第5項所述之反射投影物鏡，其中感 ’則器（4 2 )是一波前感測器。 8，根據申請專利圍第5項所述之反折射投影物鏡’其中感 測器（42)是一攝影機，尤其是一CCD攝影機。 9 ·根據申請專利範第1或第i項中所述之反折射投影物鏡， 其中感測器（2 1，2 2 )檢測時間、溫度、壓力、放射、光 脈衝數或曝光數。 1 0 · &根據申請專利範圍第1或第2項中所述之反折射投影物 & ’其中至少一透鏡（LZ, LX)位置可改變。

   第16頁 2001.04. 04.017 9〇 #- 修正 ^ ^ ^ 88108138 六、申請專利範圍 11. 根據申請專利圍第10項所述之反折射投影物 立 位置可平行於光轴改變，或光程為可變。 12. Λ據ϋ利範圍第10項所述之反折射投影物鏡，其 中位置可垂直於光軸改變D 1 %根物據/請Λ利严圍第1 〇項中至少一項所述之反折射投 景/物鏡，其中位置可繞光軸旋轉改變。 14:據/ΛΥ範圍第1翅項中所述之反折射投影物 銳”中5周整几件包括一或多個調節器un，盆护狀& 設置配合彎鏡（S2)之變形。 其形狀及 15 · 種试石版印刷反折射投 (S 2 ) ’其特徵在於， 影物鏡，至少設有一彎 鏡 一至少一彎鏡（S2)可變形 r戈上< =S2)之變形為兩重或四重旋轉對稱或旋轉對 私或上述對稱之重疊 甲j 抑，周/P ^Al)或調節器（Ai)操作的調件（410)以變 y八 形狀及位置配合彎鏡（S2 )形狀及對稱。 6:據其

   2001.04.04.018 4 6 634 8 修正 _案號 88]⑽]如 六、申請專利範圍 有一隨半徑單調地增的梯度。 17根據申μ利利自第丄5項所述之反折射投影物鏡，其 中設四調節5| (Ή _ Λ j1 Μ < U1~A4)或調整件（4 10)作用區域，其四重 對稱於光軸。 s 18.根據申2專利圍"斤述之反折射投影物 ^ ^ °又7、個作用區域，在每區域各有一調節器（A i) ”周整件U10)作用於管鏡（S2)，其中四區域（c)為四重 對稱且成對同步化’其餘兩區域（B)為兩重對稱且各在 兩區域（C)正中間。 1 9 · j艮據申請專利範圍第}或第15項中所述之反折射投影物 ’其中調卽器（A丨）或調節器（A丨）操作的調整件（4 i 〇 ) 平行或垂直於彎鏡（S2)光軸而作用。 2 0 一種南像品質之微石版印刷投影曝光設備工作方法， $括一反折射投影物鏡，其至少設有一彎鏡（S2 )，該彎 1兄（S 2 )可變形’變形利用調節器（A i)或調整件（4 1 0 )， 其最多有四個’最好是三對作用區域（A，B,C)。 2 1 ’根據申請專利範圍第2 〇項之方法，其中在影像平面檢 測像場偏移、尺度、焦點位置、像散及/或影像比例 尺’調節器（A 1 )或調整件（4丨〇 )被與其獨立啟動。

   第18頁 2001.04.04.019 "4 0 δ 3 4 8 ----案號88108138 办年么月人^ 你不 六、申請專^ ^-- 22_根據申請專利範圍第20或21項之方法，其中檢測投影 $光設備之工作參數，尤其是投影物鏡（1)之數值孔 !三照明裝置（2)種類及相干度及/或遮蔽罩（3)特性， 調節器（Ai )或調整件（410)被與其獨立啟動。 2 3.根據申請專利範圍第2 〇或第21項中所述之方法，其中 至少—透鏡（LZ，LY)可移動’尤其是平行於光軸、繞光 轴旋轉或垂直於光軸。 Λ 24 _根據申請專利範圍第2〇或第21項中所述之方法，其中 遮蔽罩（3 )或晶圓（4)位置可改變。 2 5 .根據申請專利範圍第2 〇或第21項中所述之方法，其中 透鏡增溫及/或致密化，最好同時被補償。 26‘根據申請專利範圍第1 、竿15 、第20或第21項中所述之 投影物鏡使用於根據申請專利範圍第2 〇至2 5項中至少— 項所述方法之用途。

   第19頁 2001.04.04. 020