TW493109B - Microlithography projection objective and projection exposure apparatus - Google Patents
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Description
A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/ 本發明包括三個部分，直一為呈古由a主奄 胜舛α 丨刀馮具有申凊專利範圍i之 的投物鏡’其二為具有申請專利範圍34之特徵 又〜又備，其三為具有申請專利範圍37 晶圓製造方法。 < 特徵的 ^ 鈉業界已經開始讨論以波長<193nm之光線進/一 =顯影（尤其是；^11/λ==13之麟微顯影）的技術，用來 4為結構<13〇nm(最好是<1〇〇nm)之微結構成像的可行 |±。一個微顯影系統的分辨率可以下式表示之： RES = kl · ( λ /ΝΑ) 式中kl是微顯影程序的參數，λ是入射光的波長， 是微顯影系統在成像側的數值孔徑。 在EUV範圍的成像系統所使用的最主要光學組件是 多層反射鏡系統。入=llnm時，Mo/Be系統是最適當的多 層反射鏡系統；；l=13nm時，Mo/Si系統是最適當的多層 鏡反射系統。 θ 右數值孔後為〇 · 15 ’則要以波長13 nm之入射光形成 5〇nm之微結構成像，所需的比參數kl=〇57。若u=〇.47， 則波長llnm之入射光可以形成35nm之微結構成像。 由於多層反射鏡系統的反射率只有70%左右，因此 對EUV微顯影用的投影物鏡而言，最重要的一點是如何 使EUV投影物鏡能夠以最少的光學組件達到足夠的光強 度。 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------- t /1!------------ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（Z ) 從具有很高的光強度和修正成像誤差的可能性的角度 來看，具有六面反射鏡、ΝΑ=0·20的微顯影系統是非常理 想的選擇。
在專利編號 US-A-5686728、ΕΡ 0779528、以及 US 5815310中均有提及這種具有六面反射鏡的微顯影系統。 專利編號US-A-5686728之投影微顯影系統的投影物 鏡具有六面反射鏡，這六面反射鏡的反射鏡面皆為非球面 形’且均沿著一條共同的光學軸配置，以獲得一路徑明確 的光程。 由於專利編號US-A-5686728中的投影物鏡僅用 於波長在100至3 OOnm之間的紫外線，因此其反射鏡 的非球面性很，約為±50μιη，且入射角很大，約為38 度。 即使光闌縮小至ΝΑ=0·2之後，從頂點到頂點的非球 面性仍有25μιη，而入射角則幾乎沒有變小。在EUV範圍 現今工業界對於反射鏡的表面平整性及反射性要求非常嚴 格’因此前述之非球面性和入射角是無法被接受的。 專利編號US-A-5686728中的投影物鏡的另一項缺點 是晶圓與最靠近的反射鏡之間的間距過短，故無法用於入 小於100nm的範圍，尤其是在波長為1 lnm及13nm時， 更是無法適用。在專利編號US-A-5686728中，由於晶圓 與最靠近的反射鏡之間的間距過短，所以反射鏡必須做的 非常薄。但由於波長為llnrn及13nm用的多層反射鏡系 統的鏡面與鏡面之間的應力非常大，所以太薄的反射鏡非 --------—‘—^.—----訂—-—^ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 '^— ------B7____ 五、發明說明（彡） 常不穩固。 專利編號EP-A-0779528中的投影物鏡具有六個反射 鏡，可用於EUV微顯影，當波長為13nm及llnm時亦可 使用。 EP-A-0779528中的投影物鏡也有類似的缺點，亦即 六個反射鏡中至少有二個反射鏡具有過高的非球面性 (26μηι /18.5μπι)。而且其配置方式會使晶圓與最靠近的反 射鏡之間的光學間距過短，導致反射鏡不穩固或甚至出現 負的機械間距。 有四份專利均提及四面反射鏡的投影物鏡，這四份專 利的專利編號如下： * US 5 315 629 * ΕΡ 0 480 617 * US 5 063 586 * ΕΡ 0 422 853 專利編號US 5 3 1 5 629提出的四面反射鏡的投影物 鏡的 ΝΑ=0·1，且為 4χ，31.25x0.5mm2。 專利編號ΕΡ 〇 480 617 Β1提出投影物鏡的二個ΝΑ 均為0.1，5x，25x2mm2的系統。 專利編號US 5 063 586及EP 〇 422 853提出的投影 物鏡系統均具有一個正方形像場，面積至少為5x5mm2^ 這些通常是分散式系統的成像，其失真程度非常高，高達 數個百分點。因此這些物鏡僅能用於具有能在遮蔽罩上修 -----------—裝--------訂·1----'----^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 i、發明說明（今） 正失真之步進式顯影掃描設備。由於這類設計之成像失真 的情形嚴重，因此該投影物鏡系統不能用於波長小於 lOOnm的範圍。 專利編號US 5 153 898提出的是多層三至五面的反 射鏡系統。但在公開的專利說明書中僅就像場為正方形且 數值孔徑NA很小，NA小於〇·〇4的三面反射鏡系統提 出說明。因此這些系統的應用範圍僅限於微結構大於等 於〇·25μιη的成像，其成像失真程度位於數μιη的範圍。 在 Τ· Jewell 的 ”Optical system issues in development of projection camera for EUV lithography”，Proc SPIE 2437 (1995)之參考及之說明部份所揭示的為皆本發明之參考範 圍。 本發明的目的在於提出一種適用於以波長很短，最好 是小於lOOnm的範圍的光線進行微顯影、而且沒有上述 缺點、同時光學元件的數量要盡可能的少，且具有夠大的 數值孔徑的投影物鏡裝置。 本發明提出的一種包括五面反射鏡的投影物鏡裝置可 以達到上述目的。 如果將多層反射鏡系統的對EUV波長範圍的反光性 定為' 70%，則本發明的五面反射鏡系統由於少了 一面反 射鏡，因此在EUV波長範圍的透射率至少比六面反射鏡 系統高出30%。此外亦可使數值孔徑NA大於〇. 1 〇。本發 明的五面反射鏡系統具有高解析度、製造成本低、以及高 透射率等優點。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I---Γ —^w ----------,---^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 着丨
五、發明說明（f ) j本發明的第-種實施例中，投影物鏡之五面反射鏡 中取靠近晶圓的反射鏡的配置方式可使成像側的數值孔徑 或等於0·10，且成像側的光學自由工作間距至少和 最罪近曰曰圓的反射鏡的有效直徑一樣大，及/或晶圓側的 光:自由工作間距至少和最靠近晶圓的反射鏡的有效直徑 的二分之一再加上一段20至30nm長度的和一樣大，及/ 或晶圓側的光學自由工作間距至少有5〇mm，最好是 60mm 〇 在本發明的第二種實施例中，物側的數值孔徑NA大 於〇.1〇，且晶圓上的環形區寬度w位於下式範 1.0 mm ^ w 且與有效範圍内最適合的球面相比，所有反射鏡上的非球 面的頂點-頂點差值A的範圍受限於下式： A $ 24μηι_129μιη(0·20-ΝΑ)-2.1pm/mm(2mm-W) 若能將所有反射鏡上的非球面的頂點-頂點差值A的範圍 限制於下式範圍内，則更為理想： A S 9μηι - 50μιη(0·20 - ΝΑ) - 0·4μηι/ηπη (2mm - W) 在本發明的第三個實施例中，數值孔徑ΝΑ-0·1 〇， 本紙張尺度適用中_家標準（CNS)A4規格⑽x 297公髮） -------^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9
五、發明說明（名） 且晶圓側的環形區寬度wgimm，在所有反射鏡上相對 於所有法線之射線入射角AOI受下式之限制·· ΑΟΙ $ 22。— 2。（0·20 _ NA) 一 ο 3。/_ (2mm _ w) 當然也可以將前述的實施例加以組合，形成新的配置 方式；例如由前述三種配置方式組合而成的新配置方式可 以同時滿足前面提到的三個條件，也就是說，NA大於〇.ι〇 日守，光學自由工作間距大於50mm，同時非球面的頂點-頂點差值及入射角均位於前面定義的範圍内。 本專利所稱之非球面性是指非球面形表面與有用範圍 内最適當之球面之間的頂點_頂點差值A(或稱峰-峰差 值）。 在本專利所舉的實例中將以一個球面來趨近上述的條 件，該球面的中心點位於反射鏡的圖形軸上，且此圖形軸 在子午截面内有效範圍的最上端和最下端切入非球面。 入射角是指入射光與入射處的法線之間的夾角。而且 是取最大的角度做為入射角，也就是說，是以出現在反射 鏡上任一之最大入射角度做為入射角。 本專利所稱之有效直徑是指通常並非呈圓形之包絡圓 直徑之有效範圍。 晶圓側的光學自由工作間距最好是60mm。
前面提及的投影物鏡不只用於EUV波長範圍，也可 以用於其他波長範圍。故本發明之應用範圍不僅限於EUV 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * 1 —^w ^--------訂-------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 A7 B7 五、發明說明（7 ) 波長範圍。 將投影物鏡的反射鏡適#安排，使光線行進不受阻 礙’可以避免成像品質變差，特別是由於中央遮蔽的情形 所造成的成像品質變差。 為了使系統的安裝和調整更為容易，在本發明的實施 ^，反射鏡的鏡面設置於與_主軸（HA)旋轉對稱之平 一為了能夠易於接近光闌並盡可能的縮小物鏡的體積， 同時使光線行進不受阻礙，最好是將投影物鏡裝置做成具 有中間像的系統。更有利的方式是，若系統是由第一及第 二個子:系統構成，且由第一個子系統（石<〇)產生一中間實 像，由第二個子系統將該中間實像成像於於晶圓上之實體 系統。如此就可以物體平面成像於整體鏡面系統之結構空 間内即包括第一、第二、第三、第四、第五面反射鏡的 構造空間之内。 在本發明的一種實施例中，光闌B位於第一個反射 鏡，上在本發明的另一種實施例中，可自由安置光闌的 光學位置及物理位置均位於第二及第三面反射鏡之間。 為了能夠對該五面反射鏡系統的成像誤差進行必要的 才又正在本發明的一種實施例中的五面反射鏡均採用非球 面反射鏡。 為了簡化製造過程，在本發明的另一種實施例中最多 只有四面反射鏡是採用非球面形反射鏡，則有一面反射 鏡，最好是最大的那一面反射鏡採用球面形反射鏡。 11 本紙張尺度適用1國國家標準（〇卿八4規格（21(^ 297公釐 493109 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（牙） 為了使解析度至少達到5〇_的程度，最好使系統整 $像場的脑波前誤差最大不超過〇 〇7λ，最好是〇 〇3 在本發明的目的各種實施例中，最好都使物鏡在影像 側形成遠心光程。 在-個以反射罩運作的投影系統中，如果沒有經過一 個可以減弱傳播之分光器來照明，如專利編號JP-a-95 28 31 16中所提及的分光器，就不可能在物鏡侧形成一遠心 光程。因此，為確保照明不受遮蔽’須在遮蔽罩上選擇一 主射束角。 若系統具有透射罩，則可以使投影物鏡在物鏡側形成 遠心光程。 晶圓上的遠心誤差不應超過1〇mrad，且最好能夠控 制在5mrad以下，若能夠控制在2mradw下更好。這樣 可以保證經由焦距的影像比例改變能夠保持在可容忍的範 圍内。 在本發明的各種實施例中，整個系統均可分成二個子 系統。最有利的方式是，第一個子系統是由三面反射鏡構 成的縮小系統，成像比例万之數值最好是_〇.5>万>_丨〇， 而第二個子系統則是由二面反射鏡構成。 本發明的内容除了投影物鏡裝置之外，還包括一套投 影曝光設備，包含至少一投影物鏡。本發明的第一實施例 之投影曝光設備具有一個反光罩，另一種實施例的投影曝 光設備則是以一個透射罩取代反光罩。 ---裝---- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) n n I ϋ
訂ί---I ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 493109 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（f ) 投影曝光設備最好具有一套可以照明一軸外環形區的 照明裝置，並使該系統構成一環形區掃猫器。掃晦細缝的 割線長度至少要有26mm，且環形區寬度大於〇 5mm，方 能獲得均勻的照明。 玆舉例並配合以下的圖形對本發明的裝置做進一 + 說明。 ^ 圖1 ··本發明的第1種實施例，真實的中間像位於第一及 第二個子系統之間。 圖2 :本發明的第2種實施例，光闌位於第二及第三面反 射鏡之間。 圖3A及3B :在不同的照明光場下，有效直徑的定義。 圖1及圖2所示為本發明之五面反射鏡投影物鏡的配 置方式，其光學自由工作間距至少和最靠近晶圓之反射鏡 的有效直徑一樣大。 在每張圖中均以相同的標號來表示各實施例中相同的 構造元件。另以下列括弧内的縮寫來表示各反射鏡： 第一面反射鏡（S1)，第二面反射鏡（S2) 第三面反射鏡（S3)，第四面反射鏡（S4) 第五面反射鏡（S5) 圖1所示之五面反射鏡投影物鏡的光程是由遮蔽罩表面（2) 至晶圓表面（4)。這個系統可視為由下面二個部分串聯而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） , ί 袭------- -訂—、--I ^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 493109 A7 B7 五、發明說明（/ 0 ) 成·· 一 一個由SI、S2、及S3構成的三面反射鏡子系統，可 以將si產生的影像轉換成縮小的實像，即中間影像z; 一 個由S4及S5構成的二面反射鏡子系統，可以將中 間像Z在合乎遠心要求的條件下成像於晶圓表面（4)。 因為各子系統的像差可以彼此抵消掉，所以整個系統 能夠提供足夠好的成像品質。 實體光闌B設置於第一面反射鏡（S1)上。將光闌設置 於這個位置可以十分有5文的遮蔽第二面反射鏡（S2)反射的 光線，為了要防止光線射出光闌B之範圍，可採用一窄 環以阻止由第一面反射鏡（S1)射向第二面反射鏡（s2)之光 線。在圖1所示的實施例中，可以將光闌做成—開口位於 第一面反射鏡（S1)内的，或是置於第一面反射鏡及第二面 反射鏡之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖1的實施例中，立於最靠近晶圓的反射鏡（S4)及 晶圓表面（4)之間的光學自由工作間距D大於反射鏡（S4) 的有效直徑，也就是說，合乎以下的條件： 反射鏡（S4)及晶圓表面（4)之間的光學工作間距 > 反射鏡 (S4)的有效直徑。 當然也可以使用不同的間距條件。例如：光學自由工 493109 A7 五、發明說明（"） 作間距大於最靠近晶圓的反射鏡（S4)的有效直徑的三分之 一加上20mm的和，或是大於5〇mm。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1之實施例的光學自由工作間距為60mm。 这樣的光學工作間距可以確保機械工作間距會大於 0，且用於波長小於l〇〇nm，最好是u/13nm的光學組件 時具有足夠的強度。 光學組件包括用於波長Λ =i3nm及；^ =llnm之Mo/Si 及/或Mo/Be多層系統，其中適用於波長又=13nm的典型 多層系統有40層Mo/Si層，適用於波長又㈠匕瓜的M〇/Be 多層系統約有70層。系統能夠達到的反光程度約為7〇%。 上述多層系統各層的張力可達到35〇MPa或更高。這種張 力能造成表面變形，尤其是邊緣部分更可能出現變形。 依據下式： RES = ΚΙ · λ /ΝΑ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當隶小數值孔徑ΝΑ == 0· 15時，本發明之系統，例如 圖1的實施例在條件為Κ1 = 0.57，λ = Bnm時的名目解 析度至少為50nm，在條件為Κ1==〇47，λ=Πηιη其名 目解析度為35nm。式中的kl是微顯影程序的特有參數。 在圖1所示的物鏡中，光程不會受到阻礙。例如要形 成26 X 34mm2或26 X 52mm2的影像格式，最好將本發明 的投影物鏡應用於環形區掃瞄投影曝光設備中，而該掃瞄 細縫的割線長度至少為26mm。 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493109 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（/之） 在投影曝光設備中可使用多種不同的光罩，如反光 罩、透視罩及型板罩，而在影像側為遠心之系統，在物側 可以為遠心光程或非遠心光程。例如要在物側形成一遠心 光程，而使用的是反光罩，則必須採用一使透射減弱的分 光器。若在物側為非遠心光程時，光罩的表面不平整备造 成像比例尺之誤差。在遮蔽罩2上的主射束角最好能二控 制在1〇度以下，以便用現有的技術即可使遮蔽罩的表面 達到平整性的要求。 而且，在圖1的實施例中，當數值孔徑為〇15時， 在晶圓上的成像侧遠心誤差為3 土 〇. 1 mrad。 此實施例中的所有反射鏡S1至85均為非球面形， 這些反射鏡在有效範圍内的最大非球面性為14μιη。非球 面性的最大值出現在第三面反射鏡(S3)上。從製造的觀點 來看，低非球面性具有很大的好處，這是因為多層反射鏡 的表面加工困難度，會隨著非球面偏差和非球面梯度的^ 高而大幅度的升高。 在圖1的實施例中，最大入射角18 9度出現在第二 面反射鏡（S2)上。當又=13nm時，圖！之實施例的 寬度環形區波前誤差小於0.023入。 圖1及圖2之實施例的一項優點是，可以克服由奇數 數目反射鏡所構成之反射鏡系統無法實現一延伸之遮蔽 罩一投影鏡片一晶圓之結構的缺點。該缺點由於遮蔽罩 平面及晶圓平面是由同一方向所照明的，尤其是在具有近 乎法線入射角之系統的情況下。這種情況導致於遮蔽罩平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐 -------^--------^ί.---Γ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雜 ^109 ^109 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明) 面及晶圓平面位於物鏡之同一側。 在圖1及圖2的實施例中遮蔽罩平面（2)係置於投影 系統之内。反射鏡的配置方式應使在投影系統中光學軸的 方向上之結構空間盡可能的大，在本發明的一種實施例中 為40〇mm，以供容置遮蔽罩支索。此外，在物體平面上， 即遮蔽罩，與經過物鏡之光束間有一足夠之距離，這一設 計確保一夠大的物體，即遮蔽罩，亦可採以環形場掃描之 操作以進行掃描。在一有利的實施例中，遮蔽罩大約可以 被掃瞄到200mm，相當於晶圓上之5〇mm。 在圖1的實施例中，位於晶圓之前的第二個反射鏡子 系統（S4，S5)的二面反射鏡的半徑R幾乎為一樣長，只相 差百分之幾，這二片薄薄的橢圓球反射鏡之間的間距約為 R//2。靠近遮蔽罩2的三面反射鏡子系統是由三面幾乎 是同心的反射鏡(SI，S2，S3)構成，且的第一面反射鏡， 即主反射鏡（S1)和第三面反射鏡（83)的半徑幾乎一樣大。 罪近遮蔽罩的二面反射鏡子系統不同於受干擾之奥夫那 (Offner)系統，主要在於光闌b之位置在於主鏡面上，而 且在遮蔽罩上之光程為非遠心的。 在二個子系統之間所形成之中間實像z。遮蔽罩2上 主射束角的傾斜度可使反光罩在照明時不會造成光損失。 此外，在圖1及圖2的實施例中，反射鏡之間的距離 必須大到讓反射鏡能夠有足夠的厚度，以便反射鏡具有足 夠的強度來承受多層反射鏡系統中出現的應力。 表1為圖1所示系統之各項元件的參數，為依據c〇de 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17 .------裝--------訂----------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明說明（/癸） ^Nomenclature。表！之物 〇 ^ 丁、兄為一環形區面積為26 及數值孔徑為〇, 15的4Χ物鏡系統。系統之成像侧 平均半徑約為26mm。 I 11 J 1111 —^w ^ -1------^·ΙΙΙΙΓΙ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Α7 Β7 五、發明說明（/Γ ) 表
半徑 INF A(l) A(2) A(3) 成像 A(4) A(5) 成像寬 厚度 -693.4069 354.7680 -92.4573 -262.3106 孔徑光闌 0.0000 354.7680 148.5214 0.0000 -148.5214 -415.6887 564.2101 590.1176 276.5162 -276.5162 276.5162 59.0000 直徑 52.0652 135.9392 114.0805 52.0652 52.1468 150.4663 191.7567 194.3744 375.2582 763.1343 488.5602 161.9611 56.7269 150.9852 71.4698 54.0239 種類 REFL(反射鏡） REFL(反射鏡） REFL(反射鏡） REFL(反射鏡） REFL(反射鏡） 非球面形常數： {CURy) y2 r6^(C) v^(D)v 10 ------.—一—^ in—I ί—*——(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 非球面 CURV K A B C D A(l) 0.00101481 5.839224 O.OOOOOE+OO 3.87962E-14 4.75060E-18 -3.72457E-22 A(2) 0.00199897 -1.3091 52 0.00000E+00 2.41371E-15 1.338 1 1E-19 -4.72546E-24 A(3) 0.00101913 -0.062382 O.OOOOOE+OO -4.60126E-18 2.36912E-23 -4.12881E-29 A(4) 0.00276967 9.874573 O.OOOOOE+OO -3.75169E-13 2.32666E-17 -7.34689E-21 A(5) 0.00276492 0.0767 1 8 0.00000E+00 2.43566E-1 7 -1.36024E-20 1.02666E-25 參考波長 =1 3nm 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493109 A7 五、發明說明（〆 在圖2中的實施例也是一種五面反射鏡系统， B位於第1面反射鏡和第3面反射鏡之間。圖2與圖i中 相同的構造元件均以相同的標號來表示。 與圖1的實施例一樣，在圖2的實施例中，晶圓上的 光學自由工作間距大約也是6〇mm，大於最靠近晶圓的反 射鏡（S4)的直徑。 ，圖1的實施例不一樣的地方是，在圖2的實施例中， 位於第1面射鏡和第2面反射鏡之間的光闌B為可自由 接近。 若λ=13ηηι，圖2之實施例的波前誤差為〇·〇24λ， 環形區寬度在1.7mm之内。 表二為圖2所示系統之各項元件的參數，依據c〇de V-Nomenklatur。表二之物鏡系統為一環形區面積為26 χ 1.7mm2及數值孔徑ΝΑ為〇·15的4χ物鏡系統。系統之成 像側平均半徑約為26mm。 ；---,--裝--------訂 --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 20 493109 B7 五、發明說明) 表 元件編號 物體 半徑 INF 厚度 -693.4069 直徑 種類 154.7165 354.7645 186.0707 -92.4523 177.8997 -262.3122 154.7165 1 A(l) 0.0000 236.0296 155.0648 REFL(反射鏡） 37.83 14 0.0000 孔徑光闌 37.8314 2 A(2) 184.2473 -168.2690 108.2091 290.4780 REFL(反射鏡） 3 A(3) -435.4421 603.7111 685.3018 431.6713 REFL(反射鏡） 673.5394 148.3568 4 5 A(4) A(5) 275.33 1 0 -275.33 1 0 61.3839 REFL(反射鏡） 275.33 10 153.1871 REFL(反射鏡） 成像 成像寬 63.1295 72.9358 54.0638 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 非球面形常數： z= A£urv) γ2 y^i/2 + ⑷ K4+ (丑）K6+ (C) K8+ (Z7) K10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 非球面 CURV K A B C D A(l) 0.00130732 0.1 30035 O.OOOOOE+OO 1.69206E-15 -1.65350E-19 8.14629E-24 A(2) 0.00277574 0.091769 0.00000E+00 -7.44262E-14 2.28766E-17 -2.87177E-21 A(3) 0.00102490 -0.014023 0.00000E+00 -2.96927E-17 1.64882E-22 -3.87456E-28 A(4) 0.00210508 12.753039 0.00000E+00 -8.1 3 887E-14 -1.07272E-16 3.553 1 9E-20 A(5) 0.00262203 0.1 4249 1 0.00000E+00 3.75 1 38E-17 3.86791E-20 -3.22849E-24 參考波長 =1 3nm 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 493109 A7 五、發明說明（/2 ) 攸圖3A及3B可以清楚的看出前面多次提及的有效 直控D的定義。 例如，圖3A中一反射鏡上的照明區（1〇〇)為一正方形 區。因此其有效直徑D就是將正方形照明區（1()…包住之 包絡圓（102)的直徑。正方形照明區（1〇〇)的邊角（1〇4)應剛 好位於包絡圓（102)上。 圖3B是另一個例子。照明區（1〇〇)的形狀如一腎狀， 將本發明之物鏡用於微顯影投影曝光設備中，所需要的有 放範圍就疋這種腎狀的曝光區。包絡圓（1〇2)將腎狀曝光 區（100)全部包住，且其圓周上有二個點（1〇6，1〇8)觸及腎 狀曝光區（100)之邊緣。 本發明是第一個提出最適合用於EXJV環形區，且最 佳成像比例為4x、5x、以及6x之五面反射鏡_投影物鏡 的專利發明。本發明之系統在所要求的像場上能夠達到足 夠的解析度，且因為非球面性相當不明顯、入射角夠小、 而且有足夠的空間容置反射鏡支架，故同時具有構造簡 單，功能足夠的優點。 ------,---!·裝--------訂 ί---.----^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適ϋ國家標準（CNS)A4規格⑵ο X 297公釐） 22
Claims (1)
- 493109 修正 曰 案號 89104421 六、申請專利範圍 1 · 一種微顯影投影物鏡裝置，用於低波長，尤其是低於 10Onm之波長，該微顯影投影物鏡裝置包含第一面反射 鏡（si)、第二面反射鏡（S2)、第三面反射鏡（S3)、第四 面反射鏡（S4)、以及第五面反射鏡（S5)，其特徵為成像 側的數值孔徑ΝΑ-0·1〇，且最靠近受曝光之物體的反射 鏡，最好是最靠近晶圓的反射鏡，其配置方式能夠滿足 以下的要求： 成像側的光學自由工作間距至少和最靠近晶圓的反射鏡 的有效直徑D —樣大，及/或 成像側的光學自由工作間距至少和最靠近晶圓的反射鏡 的有效直徑D的三分之一加上一段長度2〇_至3〇_的和 一樣大，及/或 成像侧的光學自由工作間距至少有50mm，最好是6〇_。 2· —種微顯影投影物鏡裝置，用於低波長，尤其是低於 1 0Onm波長，該微顯影投影物鏡裝置包含第一面反射鏡 (si)、第二面反射鏡（S2)、第三面反射鏡（s3)、第四面 反射鏡（S4)、以及第五面反射鏡（S5)，其特徵為：成像 側的數值孔徑Nm10，且五面反射鏡中至少有四面為 非球面形反射鏡。 3. —種微顯影投影物鏡裝置，用於低波長，尤其是低於 1 0Onm之波長，該微顯影投影物鏡裝置包含第一面反射 鏡（si)、第二面反射鏡（S2)、第三面反射鏡（s3)、第四第23頁 2002. 04. 23. 023 493109六、申請專利範圍 面反射鏡（S4)、以及具有一環形區之第五面 (工其特徵4 :微顯影投影物鏡裝置包括第1:第2個 4特：=二範子圍二：所姻㈡物鏡裝置，其 ;反射以統，第2個子糸統則為-靠近於晶圓之二 5. -種微顯影投影物鏡裝置，用於低波長苴 之波長’該微顯影投影物鏡以包含第二:反於 :反二S4，面反射鏡(S2)、第三面反射鏡⑻）、第四 面反射鏡（S4)、以及包含一環形 U5)，其特& & . # =區之第五面反射鏡 的環形區寬上V 1像側：J值孔徑NAW.10 ;晶圓上 、又W = 1 · 0 in in ,與有效給圖咖曰 比，所古g i μ ，、β欢乾圍内取適合的球面相 有反射鏡上的非球面的頂點 受限於下式： J只”、、占頂點差值（A )的範圍 _ :严— 12”m(〇.2〇 — Na) _ 21〔― (2- 〇種:=影投影物鏡裝置，用於低波長，尤其是低於 之波長，該微顯影投影物鏡裝置包含第一面反射 鏡⑻）、h面反'射鏡（S2) 1三面反射鏡（S3)、第四第24頁 2002. 04.23.024 493109 案號 89104421 六、申請專利範圍 面反射鏡（S4)、以及具有一環形區之第五面反射鏡 (S 5 )’其特徵為：成像側的數值孔徑n A - 〇 · 1 〇 ;成像側 的環形區寬度W - 1· Omm，在所有反射鏡上相對於法線之 射線的入射角（AOI)受下式之限制： ' / AOI ^ 22〇 2〇 (〇·20 - NA) -〔 〇· 3 W) 〇 /mm 〕 （2mm - 7 · —種微顯影投影物鏡裝置，用於低波，尤其是低於 10Onm之波長，該微顯影投影物鏡裝置包含第'一面反射 鏡（so、第二面反射鏡（S2)、第三面反射鏡（S3)、第四 面反射鏡（S4)、以及第五面反射鏡（S5)，其特徵為：成 像側的數值孔徑NAg〇.10，且反射鏡的配^ ^使 面位於由第-、第二、第三、第四、及第 鏡構成之反射鏡系統的構造空間内。 8特mξ ξ第7項所述之微顯影投影物鏡裝置，其 特斂為·遮敗罩平面即為物體平面作為成像之用。 特：π::: Ξ第8項所述之微顯影投影物鏡裝置，其 =為·反射鏡的配置方式能夠在遮蔽罩平面區域留下 一句：遮蔽罩進行掃瞄的橫向構造空間，如此即可獲得修正案號 89104421 六、申請專利範圍 1 0·如申請專利範圍第9 ^ & 4 , 貝所逃之^顯影投影物鏡裝置，i 供遮蔽罩支索使用的二遮；罩平面區域留下 受阻擔的光程。 ^構造空間，如此即可獲得-不 t員,]又衫物縣置’其特徵為：物體經由第一的 —、及第三面反射鏡（S1，S2，S3)構成之第一個子 反η實成像於一中間像上，同時由第四及第五面、 曰曰 直，成之第二個子系統將中間像成像： W面内的真實系統圖像内。 申請專利範圍如項之微影物鏡裝置 :::成像側的數值孔徑N A 2反射鏡的配置/、特 式使供物體成像的平面位於由第一、第二、第二 四、及第五面反射鏡構成之反射鏡系統的構造空；内第影物鏡裝置，其特 的平面。 1 3 '如申請專利範圍第丨2項之微顯 徵為··以遮蔽罩表面作為供物體 ^如申請專利範圍第13項之微顯影，爲㈣裝置 :ί 射鏡的配置方式能夠罩表面留下足夠 供遮敝罩進行掃瞄的橫向構造空間，如此即可 不受阻擋的光程。 & '第26頁 .2002· 〇4· 23. 〇26 曰 891Q4421 六、申請專利範圍 ·、如申請專利範圍第1 3項之雜投影物鏡裝置，其特 ，為：反射鏡的配置方式能夠_蔽罩表面留下供遮 蔽罩支索使用的軸向構造空間’如此即可獲一 阻擋的光程。 =·如申請專利範圍第n項所述的微顯影投影物鏡裝置， 蔽置第—個子系統設置於靠近物體及/或靠近遮 1 其7特如徵申：專第利”第16項所述之微顯 ，、特说為·第一個子系統的第一面反 鏡的半徑R幾乎一樣長。 于鏡和第二面反射 U·如申請專利範圍第3、5、6和7 微顯影投影物鏡裝置，其特徵、棋、\之任一項所述的 二面反射鏡的半徑R幾乎一樣長。 成第2個子系統的 1 9.如申請專利範圍第1 8項所之述 置，其特徵為··構成第2個子系^微顯影投影物鏡裝 間距約為R/。 μ、'、的二面反射鏡之間的 2 〇 ·如申請專利範圍第3、5、 最靠近受曝光之物體 微顯影投影物鏡裝置，其特徵為°7·項m其中之任一項所述的 2002. 04, 23. 〇27 493109 一案號 89104421 年月日 修正 六、申請專利範圍 的反射鏡，最好是最靠近晶圓的反射鏡的配置方式能夠 滿足以下的要求： 成像側的光學自由工作間距至少和最靠近晶圓的反射鏡 的有效直徑D —樣大，及/或 成像側的光學自由工作間距至少和最靠近晶圓的反射鏡 的有效直徑D的三分之一加上一段長度2〇_至3〇_的和 一樣大，及/或 成像側的光學自由工作間距δ卜古 F间距至少有1 2 3 4〇mm，最好是60_。 2 1 ·如申請專利範圍第6項或 裝置’其特徵為：成像側的 上的環形區寬度W -1. 〇mm， 相比，所有反射鏡上的非球 圍受限於下式： 第7項所述的微顯影投影物鏡 數值孔徑ΝΑ^0·10，且晶圓 與有效範圍内最適合的球面 面的頂點〜頂點差值（A)的範 A ^ 24 // m - W) 129#m(0.2〇 〜να) 2.1 [μm/mm ) (2mm2002. 04. 23.028 1 2 ·如申請專利範圍第1、2、3 r 2 所述的微顯影投影物鏡裝置，直、/和7項其中之任一項 3 設置於與一主軸（HA)旋轉對之、特徵為：反射鏡的鏡面 4 冉之平面上。 493109___ 案號sm 04421__年月 曰 你π： 六、申清專利蛇圍 射鏡（S2)及第三面反射鏡（S3)之間的光程上的光闌b係 設置於第一面反射鏡（S1)上。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項所述之微顯影投影物鏡裝置， 其特被為··光闌位於第二面反射鏡（S 2)及第三面反射鏡 (S3)之間，且該位置易於自由的接近。 2 5 ·如申請專利範圍第1、2、3、5、6和7項其中之任〆頊 的微顯影投影物鏡裝置，其特徵為：成像側的數值孔狡 ΝΑ^Ο.ΐο ’且晶圓上的環形區寬，與有效範園 内最適合的球面相比，所有反射鏡上的非球面的頂點一 頂點差值（A )的範圍受限於下式： A ^ 9/zm - 50 ^ m(0. 20 - NA) (2mm - w) 如申請專利範圍第3、5、6和7項其中之任一項所述ί 做·、、、員影投影物鏡裝置，豆特微為· 兄衣1八符倣馮·至少有四面反射鏡為 非球面形反射鏡。 q 2:.:徵？專:有 28·如申請專利範圍第1、 3 和7項其中之任 項493109所述的微顯影投影物鏡裝置 鏡（g1 )、第二面反射鏡（S2) 之第一個子系統的成像比例 特徵為··由第一面反射 、及第三面反射鏡（S3)構成 為一負值，最好為-0· 5>石 2:述如:專利範圍第1、2、3、5、6和7項其中之任-項 ι·ιηε、、顯衫投影物鏡裝置，其特徵為：系統整個像場的 rmS波則誤差最大為0.07 λ ，最好是〇.〇3 λ。 3 0 如φ上主^ 立輯科广專利範圍第29項所述之微顯影投影物鏡裝置’ 八’ $為··像場的寬度至少有1 · 0 m m。 31 ·如申請專利範圍第1 所行、沾靶圓第1、ZJ，U、b和7項其中之任一項 程:L、微顯影投影物鏡裝置，其特徵為··成像側為遠心光 5 3其2特如二請專 3 3 ·、如申請專利範圍第1、2、3 所述的微顯影投影物鏡裝置， 的主射束朝光學軸的方向前進 、6和7項其中之任一項 ’、特彳攻為：照射在物體上 34·如申請專利範圍第1、2 6和7項其中之任一項4931^
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