TW559885B - Projection optical system and exposure device having the projection optical system - Google Patents

Description

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發明之技術領域 本發明係有關投影光學系統及具備該投影光學系統之曝 光裝置’尤其是有關適用於在光蚀刻步驟中製造半導體元 件等微型裝置時使用之曝光裝置的反射折射型投影光學系 統。 先前技藝 近年來，半導體元件之製造及半導體晶片安裝基板之製 造曰益趨於微細化，轉印圖案之曝光裝置要求具有更高解 像力的投影光學系統。為求滿足高解像的要求，須將曝光 之光予以短波長化，並且擴大N A (投影光學系統之數值孔 徑）。但是，曝光之光的波長變短時，因光的吸收，符合 實用的光學玻璃種類有限。 如使用波長在200 nm以下之真空紫外區域之光，尤其是 氟雷射光（波長157 nm)作為曝光之光時，構成投影光學系 統之光透過性光學材料，必須採用氟化鈣（螢石：CaF2)及 氟化鋇（BaF：〇等氟化物結晶。實際上使用氟雷射光作為曝 光之光的曝光裝置，基本上係假設僅以螢石形成投影光學 系統的設計。螢石係屬於立方晶系之結晶，光學上為等方 性，實質上並無複折射。此外，先前之可視光區域的實驗 中，螢石中僅觀察出小的複折射（内部應力引起之隨機 者）。 發明所欲解決之問題 但是，於200 1年5月1 5日召開之光蝕刻相關研討會（2nd International Symposium on 157 nm Lithography)中，美國 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂

559885 A7 ______B7 五、發明説明（ ） NIST之John H· Burnett等人發表從實驗及理論兩方面確認 營石内存在固有複折射（intrinsic birefringence)。 依據該發表，螢石之複折射具有在結晶軸[m]*向及與 其等效之結晶軸卜1 11 ]、[ i i ]、[丨^丨]方向、與結晶軸 [100]方向及與其等效之結晶軸[〇1〇]、[〇〇1]方向幾乎為 零’其他方向實質上並非零的值。尤其是結晶軸[11〇]、 [-110]、[101]、[-101]、[011]、[0U]等六個方向，具有 對波長157 nm最大為6.5 nm/cm，對波長193 nm最大為3.6 nm/cm的複折射值。 此等複折射值為實質上大於隨機之複折射容許值之1 nm/cm的值，且僅非隨機部分通過數個透鏡可能累積複折 射的影響。先前技藝由於在設計投影光學系統時並未考慮 螢石的複折射性，因此從加工容易度等的觀點，通常係使 結晶軸[111 ]與光轴一致。此時，由於投影光學系統的 NA(數值孔徑）較大，自結晶軸[nl]相當程度傾斜的光線 亦通過透鏡，因此可能因複折射的影響造成成像性能惡 化。 有鑑於前述的問題，本發明之目的在提供一種即使使用 螢石等具固有複折射之光學材料，實質上不受複折射之影 響，具有良好光學性能的投影光學系統。此外，本發明之 目的在提供一種使用實質上不受複折射之影響，具有良好 光學性能之本發明的投影光學系統，可以高解像進行高精 度之投影曝光的曝光裝置及曝光方法。 解決問題之手段 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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、為求解決則述問題，本發明第一種發明之投影光學系 、’先包含數個透過構件及至少一個反射鏡，在第二面上形 成第一面之圖像，其特徵為： 構成則述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 、自&这第面上之一點射出之光束射入以前述結晶所形 成之結晶透過構件之各面時之光束的直徑為Pn，前述結晶 透過構件之有效直徑為En時，入射面及射出面均滿足

Pn/En<0.7 之條件式之結晶透過構件總數之7〇%以上的結晶透過構 件配置成其光軸與結晶軸[丨〇〇]大致一致。 本各月第一種發明之投影光學系統，包含數個透過構件 及至少一個反射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，其特 徵為： 構成如述技影光學系統之透過構件總數之9〇〇/〇以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 自前述第一面上之一點射出之光束射入以前述結晶所形 成足結晶透過構件之各面時之光束的直徑為pn，前述結晶 透過構件之有效直徑為En時，入射面及射出面均滿足阳 Pn/En> 0.9 之條件式之結晶透過構件總數之60%以上的結晶透過構 件配置成其光軸與結晶軸[ill]大致一致。 本發明第二種發明之投影光學系統，包含數個透過構件 及至少一個反射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，其特 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

559885 五、發明説明（ 徵為： .構成前述投影光學系統之透過構件總數之9G%以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 以則述結日日所形成之結晶透過構件總數2〇%以上之結晶 透過構件配置成其光軸與結晶軸[1〇〇]大致一致，且具有 250 mm以下的有效直徑。 本發月第四種發明之投影光學系統，包含數個透過構件 及土少一個反射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，其 徵為： 八 構成前述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成，並具備： 第一透鏡群，其係配置於前述第一面與前述第二面之間 的光程中； 9 第一反射面 之間的光程中 第二透鏡群 之間的光程中 弟二反射面 其係配置於前述第一透鏡群與前述第 面 其係配置於前述第一反射面與前述第 具有凹面反射鏡與往復光學系統； 其係配置於前述第二透鏡群與前述第 之間的光程中；及 第二透鏡群’其係配置於前述第二反射面與前述第 之間的光程中； 前述往復光學系統具有：以前述結晶所形成之第—負透 鏡L2 1 ;及以前述結晶所形成，並配置於前述第—負透鏡 L21與前述凹面反射鏡間之光程中的第二負透鏡乙22 ; 面 面 面 — 559885 A7 B7 五、發明説明（ 前述第一負透鏡L21之中心厚度為D21，前述第二負透鏡 L22之中心厚度為D22時，滿足 1.2<D21/D22<2.0 的條件式。 第四種發明之較佳態樣為：前述第—負透鏡L2i與第二 負透鏡L22配置成其光軸與結晶軸^丨丨]大致一致，其他結 晶軸以前述光軸為中心，具有僅約6〇度相對性旋轉的位^ 關係。或是，前述第一負透鏡L21與前述第二負透鏡L22宜 配置成其光軸與結晶軸_]大致-致，其他結晶轴以前述 光軸為中心，具有僅約45度相對性旋轉的位置關係。 本發明第五種發明之投影光學系統，包含數個透過構件 及至少一個反射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，立 徵為： ，、狩 構成前述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上 過構件以屬於立方晶系之結晶形成，並具備： 面之間 第一透鏡群，其係配置於前述第一面與前述第 的光程中； 第-反射面，纟係配置於前述第—透鏡群與前 之間的光程中； ~^ 第二透鏡群，其係配置於前述第—反射面與前 之，的光程中，具有凹面反射鏡與往復光學系統；—面 第二反射面，其係配置於前述第二透鏡群與前 之間的光程中；及 、昂二面 第三透鏡群，其係配置於前述第二反射面與前迷第二面 559885 A7

之間的光程中； 則述第一透鏡群具有某個特定結晶軸之設定方向實質 不同的兩個透過構件。 本發明第六種發明之投影光學系統，包含數個透 及至少—個反射鏡，在第二面上形成第一面之圖 徵為： 兵特 構成珂述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的 過構件以屬於立方晶系之結晶形成，並具備： 、 第一透鏡群，其係配置於前述第一面與前述第二 的光程中； 第一反射面，其係配置於前述第一透鏡群與前述 之間的光程中； 一 第一透鏡群，其係配置於前述第一反射面與前述第二面 之間的光程中，具有凹面反射鏡與往復光學系統； 第二反射面，其係配置於前述第二透鏡群與前述Μ二 之間的光程中；及 ；弟一

第二透鏡群，其係於前述第二反射面與前述第二面之間 的光程中沿著直線狀光軸配置； I 並構成前述第二透鏡群與前述第：r透锫敌、 币一适^群〈間的光程 中’形成有前述第一面之一次中間圖像， 前述第一透鏡群具有以前述結晶所形成夕 <心主少兩個透過 構件。 达 第五種發明及第六種發明之較佳態樣為：前逃第一透鏡 群具有一對透過構件，其係配置成其光軸與結晶⑻]= _________-10- _ ;紙張尺度適财s ®家職CNS) A4規格(21GX 297公爱)' ----

致-致’且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有僅約45度 相對性旋轉之位置關係。此外，前述第一透鏡群宜具有一 對透過構件，其係配置成其光軸與結晶軸[⑴]大致一致， 且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有僅約6〇度相對性旋 轉之位置關係。或是，前述第-透鏡群宜具有-對透過構 件，其係與光軸大致一致之結晶軸彼此不同。 本發明第七種發明之投影光學系統，包含數個透過構 件，在第二面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成則述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 自前述第一面上之一點射出之光束射入以前述結晶所形 成之結晶透過構件之各面時之光束的直徑為以，前述結晶 透過構件之有效直徑為以時，入射面及射出面均滿足

Pn/En<0.7 足條件式之結晶透過構件總數之7〇%以上的結晶透過構 件配置成其光軸與結晶軸[丨〇〇]大致一致。 本發明第八種發明之投影光學系統，包含數個透過構 件，在第二面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成前述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 自前述第一面上之一點射出之光束射入以前述結晶所形 成之結晶透過構件之各面時之光束的直徑為Pll，前述結晶 透過構件之有效直徑為En時，入射面及射出面均滿足

Pn/En> 0.9 本紙張尺度適财® ®家標準(CNS) A4規格(210X297公董) -11- 8 五、發明説明（ 本”第九種發明之投影光學系統，包含數個透過構 件，在罘一面上形成第一面之圖像，其特徵為： ，構成前述投影光㈣統之透過構件總數之嶋以上的透 過構件以屬於立方晶系之結晶形成， 以前述結晶所形成之結晶透過構件之總數惠以上之結 晶透過構件配置成其光轴與結晶軸[100]大致-致，且且有 250 mm以下的有效直徑。 八 另外’第-種發明〜第九種發明之投影光學系統，宜設 有具=非旋轉對稱之非球面形狀之至少_個光學面。此 外’弟-種發明〜第九種發明之投影光學系統，前述數個 透k構件且以對160 nm以下波長之光具有透過性的材料形 成。再者，第一種發明〜第九種發明之投影光學系統，屬 於前述立方晶系之材料宜具有氟化鈣及氟化鋇的至少一 方。 本發明第十種發明提供一種曝光裝置，其特徵為具備： 照明系統，其係用於照明設定在前述第一面上的掩模；及 第一種發明〜第九種發明之投影光學系統，其係用於將形 成於前述掩模上之圖案圖像形成於設定在前述第二面的感 光性基板上。 本發明第十一種發明提供一種曝光方法，其特徵為··照 明設定在前述第一面上之掩模，經由第一種發明〜第九種 ^明之投影光學系統’將形成於前述掩模上之圖案圖像投 ___ -12- 本紙張尺中®國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公复)— 559885

影曝光在設定於前述第二面之感光性基板上。 發明之實施形態 圖1係螢石之結晶軸方位的說明圖。參照圖1，勞石之钟 晶軸係依據立方晶系之XYZ座標系統定義。亦即，分別沿 著+X軸定義為結晶軸[1〇0]，沿著+γ軸定義為結晶軸 [010]，沿著+ Z軸定義為結晶軸[001]。 此外，分別於XZ平面，將與結晶軸[1〇〇]及結晶軸[〇()1] 構成45度的方向定義為結晶軸[1〇1]，於χγ平面，將與結 晶軸[100]及結晶軸[010]構成45度的方向定義為結晶軸 [110] ’於YZ平面，將與結晶軸[01〇]及結晶軸[〇〇1]構成45 度的方向定義為結晶軸[011]。再者，在對+ χ軸、+γ軸及 + Z軸構成相等銳角的方向定義為結晶軸[1 1 1 ]。 另外，圖1中僅顯示以+ χ軸、+Y軸及+z軸所定義之空 間的結晶軸，不過其他空間亦可同樣地定義結晶軸。如前 所述，螢石於圖1中實線顯示之結晶軸[m]方向，及與其 等效I典圖式的結晶軸[·ιη]、[u]、⑴]]方向的複折 射大致為零（最小）。 同樣地，圖1中以實線顯示之結晶軸[1〇〇]、[〇1〇]、[〇〇1] 方向，複折射亦大致為零（最小）。另外，圖丨中以虛線顯 示之結晶軸[110]、[101]、[011]，及與其等效之無圖式之 結晶軸[-110]、[· 101]、[01-丨]方向的複折射最大。 而Burnett等人在前述的發表中揭示減少複折射之影響的 方法。圖2係說明Burnett等人的方法圖，並顯示對光線入 射角（光線與光軸構成的角度）之複折射率的分布。圖2中

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以圖中虛線顯示之五個同心圓表示一刻度1〇度。因此，最 内側之圓表7F對光軸之入射角丨〇度的區域，最外側之圓表 示對光軸入射角5 0度的區域。 此外，實心圓表示具有較大折射率之無複折射的區域， 空心圓表示具有較小折射率之無複折射的區域。另外，粗 線圓及I的雙箭頭表示有複折射纟區域之較大折射率的方 向，細線圓及短的雙箭頭表示有複折射之區域之較小折射 率的方向。以後之圖3的上述符號相同。

Burnett等人的方法係使一對螢石透鏡（以螢石所形成的 透鏡）之光軸與結晶軸[丨丨丨]_致，且以光軸為中心，使一 對螢石透鏡僅以約60度相對性旋轉。因此，一方螢石透鏡 之複折射率的分布如圖2(a)所示，另一方之螢石透鏡之複 折射率的分布如圖2(b)所示。結果一對螢石透鏡整個複折 射率的分布如圖2( c)所示。 此時，參照圖2(a)及（b)可知，對應於與光軸一致之結 晶軸[111]的區域形成具有較小折射率之無複折射的區域。 此外，對應於結晶軸[100]、[010]、[〇〇1]之區域形成具有 較大折射率之無複折射的區域。再者，對應於結晶軸 [110]、[ 1 ο 1 ]、[0 11 ]之區域形成對周方向偏光之折射率較 小’對徑方向偏光之折射率較大的複折射區域。因而，各 個螢石透鏡於自光軸35·26度（結晶軸[丨丨^與結晶軸[11〇]構 成的角度）之區域受複折射的影響最大。 另外，參照圖2(c)可知，藉由使一對螢石透鏡僅6〇度相 對性旋轉，整個一對螢石透鏡，其複折射最大之結晶軸

559885 A7 --------------^ 五、發明説明（u ) πιο]、[101]、[oil]的影響減少。而自光抽35 26度之區域 殘留對周方向偏光之折射率小於對徑方向偏光之折射率的 複折射區域1言之，藉由使用B_鱗人的方法，光轴 雖殘留旋轉對稱的分布，但是可相當程度減少複折射的影 響。 此外，本發明之方法係使一對螢石透鏡(一般而言係以 螢石所形成的透過構件）之光軸與結晶軸[⑽K或與該結晶 軸[100]光學性等效之結晶軸）一致，且以光軸為中心，使 -對螢石透鏡僅約45度相對性旋轉。此時所謂與結晶軸 [100]光學性等效之結晶軸，係指結晶轴[〇1〇]、[刪]。 圖3係說明本發明的方法圖，i顯示對光線入射角（光線 與光軸構成的角度）之複折射率的分布。本發明之方法， 一方螢石透鏡之複折射率的分布如圖3( a)所示，另一方之 螢石透鏡之複折射率的分布如圖3(b)所示。結果一對螢石 透鏡整個複折射率的分布如圖3( c)所示。 參照圖3(a)及（b)可知，本發明之方法，對應於與光軸一 致 < 結晶軸[100]的區域形成具有較大折射率之無複折射的 區域。此外，對應於結晶軸!^^、[卜n]、[“丨丨]、[u· 1]足區域形成具有較小折射率之無複折射的區域。再者， 對應於結晶軸[101]、[1(M]、[11〇]、[卜⑼之區域形成對 周万向偏光之折射率較大，對徑方向偏光之折射率較小的 複折射區域《因而，各個螢石透鏡於自光軸45度（結晶軸 [100]與結晶軸丨⑺丨]構成的角度）之區域受複折射的影響最 大0 本紙張尺度適财S ®家料(CNS) Α4規格(210卩297公S- 559885

另外參照圖3( c)可知，藉由使一對勞石透鏡僅45度相 對性旋轉’整個一對勞石透鏡，其複折射最大之結晶軸 [101]、Π0-1]、[110]、[W0]的影響相當程度減少。而自 光袖45度之區域殘留對周方向偏光之㈣率大於對徑方向 偏光之折射率的複折射區域。換言之，藉由使用本發明的 方法’練雖殘留旋轉對稱的分布，但是可相當程度減少 複折射的影響。 另外，本發明方法之所謂使一方螢石透鏡與另一方螢石 透鏡，以光軸為中心僅約45度相對性旋轉，係指朝向與一 方螢石透鏡與另一方螢石透鏡之光軸不同方向之特定結晶 軸（如結晶軸[010]、[001]、[011]或[…-⑴各光軸為中心之 相對角度約45度者。具體而言，係指如一方螢石透鏡之結 晶軸[010]與另一方螢石透鏡之結晶軸[〇1〇]之以光軸為中 心的相對角度約4 5度。 此外，從圖3(a)及圖3(b)中亦知，以結晶軸[ι〇〇]作為光 軸的情況下，影響以光軸為中心之複折射的旋轉非對稱性 以90度的周期出現。因此，本發明方法之所謂以光軸為中 心僅約45度相對性旋轉，與以光軸為中心僅約45度+ (n X 90度）相對性旋轉’亦即’與僅以45度、135度、225度气 3 1 5度· ••相對性旋轉同義（此時η係整數）。 另外，Burnett等人之方法中所謂使一方螢石透鏡與另一 方螢石透鏡以光軸為中心僅約60度相對性旋轉，係指朝向 與一方螢石透鏡與另一方螢石透鏡之光軸不同方向之特定 結晶軸（如結晶軸[-111 ]、[ 11 -1 ]或[1 -11 ])各光軸為中心之

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相對角度約60度者。具體而言，係指如一方螢石透鏡之結 晶軸[-111]與另一方螢石透鏡之結晶軸卜丨丨丨]之以光軸為 中心的相對角度約60度。 此外，從圖2(a)及圖2(b)中亦知，以結晶軸[ln]作為光 軸的情況下，影響以光軸為中心之複折射的旋轉非對稱性 以120度的周期出現。因此，BurneU等人方法之所謂以光 軸為中心僅約60度相對性旋轉，與以光軸為中心僅約6〇度 + (n X 120度）相對性旋轉，亦即，與僅以6〇度、18〇度或 300度· ••相對性旋轉同義（此時11係整數）。 如上述之說明，藉由使一對螢石透鏡之光軸與結晶軸 [111]一致，且以光軸為中心使一對螢石透鏡僅約6〇度相對 性旋轉，或是藉由使一對螢石透鏡之光軸與結晶軸[1〇〇]一 致，且以光軸為中心使一對螢石透鏡僅約45度相對性旋 轉，光軸雖殘留旋轉對稱的分布，但是可相當程度減少複 折射的影響。 此時，使一對螢石透鏡之光軸與結晶軸[m]一致，以6〇 度相對旋轉時之殘留旋轉對稱分布，與使一對螢石透鏡之 光軸與結晶軸[100]—致，以45度相對旋轉時之殘留旋轉對 稱分布係反方向。換言之，使光軸與結晶軸[m]一致，以 60度相對旋轉之一對螢石透鏡（以下稱「結晶軸^"]之成 對透鏡」）之進相軸，與使與結晶軸[1〇〇] 一致，以45度相 對旋轉之一對螢石透鏡（以下稱r結晶軸[丨〇〇]之成對透 鏡」）足進相軸直交。另外，試料上存在複折射時，通過 該試料之振動面（偏光面）直交之兩個直線偏光之光的相位 -17- 本紙張尺度逋财® 8家料(CNH饿格(21G x 297公爱) 裝 訂

k 559885 A7 B7 五、發明説明（14 ) 因折射率之差而改變。亦即，對一方偏光，另一方偏光的 相位前進或遲緩，相位前進者之偏光方向稱之為進相軸， 相位遲緩者之偏光方向稱之為遲相軸。 因此，藉由組合結晶軸[111 ]之成對透鏡與結晶軸[丨〇〇] 之成對透鏡’亦可縮小殘留之旋轉對稱分布。如前所述， 如使用氟运射作為曝光之光的曝光裝置，由於係使用許多 螢石透鏡構成投影光學系統，因此欲儘量減少螢石之複折 射的影響，須組合結晶軸[111]之成對透鏡與結晶軸[1〇〇] 之成對透鏡來使用。 目前，製造光軸與結晶軸[100]一致之大口徑透鏡困難。 因此，使光軸與結晶軸[100] 一致之構造需要對小口徑採 用。換T <，投影光學系統於配置於物體面或圖像面（最 後圖像面及中間圖像面）近旁之較小口徑之透鏡群上，宜 採用使光軸與結晶軸[100] —致的構造，於配置於瞳面近旁 之較大口徑之透鏡群上，宜採用使光軸與結晶軸[m]一致 的構造。 再者，結晶軸[m]之成對透鏡與結晶軸[100]之成對透 鏡，對自軸上物點（光軸上之物點）射出之光，複折射的影 響形成旋轉對稱，而對自軸外物點（離開光軸之物點）射出 之光，複折射的影響不致形成旋轉對稱。 曰 轴πη]之成對透鏡時，容易產生奇數次旋轉對稱 成分（如三次旋轉對稱之3Θ&分反之’使用結晶轴[ι〇〇] 之成對透鏡時，容易產生偶數次旋轉對 (如四次旋轉對稱之4Θ成分）。 刀 I紙張尺度適财“家料_)规格(21()><297公董)------- 559885 A7 "----五、發明説明（15 ) -般而言’純刻時奇數Θ成分者比偶數Θ成分對光阻 圖像的不良影響較大。因此，於物體面或圖像面近旁使用 結晶軸[111]之成對透鏡時，因產生之奇數0成分造成圖像 面内（曝光裝置為曝光區域内）之成像性能差異大。另外， 於物體面或圖像面近旁使用結晶轴[100]之成對透鏡時，雖 產生偶數0成分，但是並無因產生之偶數Θ成分造成圖像 面内之成像性能差異大。㈣，於投影光學'找之瞳面近 旁’不論使用結晶轴[叫之成對透鏡或使用結晶轴[_ 之成對透鏡’並無因產生之奇數0成分及偶數0成分造成 之圖像面内的成像性能差異大。 第-種發明〜第四種發明之構成投影光學系統之透過構 件之總數90%以上的透過構件如以螢石等屬於立方晶系的 結晶形成。而帛一種發明之入射面及射出面均滿足以下條 件式（1)之結晶透過構件（以結晶所形成之透過構件）之總數 70%以上之結晶透過構件係配置成其光軸與結晶軸[1⑻]大 致一致。 Ρη/Εη<0.7 (1) 此時I Εη係結晶透過構件的有效直徑（亦即曝光裝置的 情況下，外接於自整個曝光區域射出之光束射入結晶透過 構件之各面時之光束之圓的直徑）。此外，ρη係自物體面 (第一面）上一點射出之光束射入結晶透過構件之各面時的 光束直仪（以下稱「部分徑」）。因此，入射面及射出面均 滿足條件式（1)之結晶透過構件只有配置於物體面或圖像 面（第二面及中間圖像面）近旁的結晶透過構件。

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因而，第一種發明之配置於物體面或圖像面近旁之結晶 透過構件中某個部分（70%以上）的結晶透過構件，係使其 光軸與結晶軸[1 〇〇]大致一致。因此，由於第一種發明係採 用在配置於物體面或圖像面近旁之較小口徑之透鏡群上使 光軸與結晶軸[1〇〇]一致的構造，因此適用於大口徑透鏡困 難之結晶軸[100]之成對透鏡的製造容易。此外，由於在物 體面或圖像面近旁可使用結晶軸[1〇〇]之成對透鏡，因此雖 如前述產生偶數0成分，但是並無因產生之偶數0成分造 成圖像面内之成像性能差異大。 因而，第一種發明之投影光學系統即使使用螢石等具有 固有複折射的光學材料，仍可確保實質上不受複折射影響 的良好光學性能。另外，第一種發明若進一步嚴格限定該 結晶透過構件配置於物體面或圖像面的近旁，宜將條件式 (1) 的上限值設定在0.6。 另外，第二種發明之入射面及射出面均滿足以下條件式 (2) 足結晶透過構件之總數60%以上之結晶透過構件係配置 成其光軸與結晶軸[111]大致一致。 Pn/En> 0.9 (2) 因此，入射面及射出面均滿足條件式（2)之結晶透過構 件只有配置於投影光學系統之瞳面近旁的結晶透過構件。 因而，第二種發明之配置於瞳面近旁之結晶透過構件中某 個部分(6〇%以上)的結晶透過構件，係使其光軸與結晶軸 Π11]大致-致。因此，由於第二種發明係採用在配置於瞳 面近旁之車交大口徑之透鏡群上使光轴與結晶抽[⑴卜致的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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559885 A7 五、發明説明

構造，且採用較小口徑之诱 透叙群上使光軸與結晶軸[1 〇〇] — 致的構造，因此適用於士 η斤、去 1 、 偟透鏡困難之結晶軸[100]之成 織的製造客易。此外，由於並非在物體面或圖像面边 旁：而係在曈面近旁使用結晶軸[⑴]之成對透鏡，因此雖 如前述產生奇數0成分，抬σ Α 仁疋並典因產生之奇數0成分造 成圖像面内之成像性能差異大。 因而’第一種發明之投影光學系統即使使用螢石等且有 固有複折射的光學材料，亦可確保實質上不受複折射影響 的艮好先學性能。另外’第二種發明若進—步嚴格限定該 結晶透過構件s&置於瞳面的近旁’宜將條件式⑺的下限 值設定在0.94。 第三種發明之結晶透過構件之總數2〇%以上的結晶透過 構件係配置成其光軸與結晶軸[1〇〇]大致一致，且具有25〇 mm以下时效直徑。如前所述，如使用氟雷射光作為曝 光之光的曝光裝置，由於係使用許多勞石透鏡構成投影光 學系統，因此為求儘量減少螢石之複折射的影響，必須使 用一組或數組結晶軸[1〇〇]之成對透鏡。此外，如前所述， 從製造上的觀點，將結晶軸[1〇〇]之成對透鏡適用於大口徑 透鏡困難。 由於第三種發明對相當於整體之20%以上的結晶透過構 件，且對具有250 mm以下之有效直徑之較小口徑的結晶透 過構件，可適用結晶軸[1 〇〇]之成對透鏡，因此即使使用螢 石等具有固有複折射之光學材料，仍可確保實質上不受複 折射影響的良好光學性能。 .. -21- 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

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559885 A7 ______B7 五、發明説明（~" — 1 〇 第四種發明依自第一面射入光的順序，具備第一透鏡 群、第一反射面、具有凹面反射鏡與往復光學系統之第二 透鏡群、第二反射面、及第三透鏡群。此外，往復光學系 統依自第一面射入光的順序，具有：以結晶所形成之第一 負透鏡L21、與以結晶所形成之第二負透鏡l22。 因而，反射折射型之投影光學系統，以色像差修正與像 面彎曲修正（珀茲伐和的修正）為目的之一對負透鏡配置於 凹面反射鏡的近旁。但是，基於像差修正的目的，對通過 該一對負透鏡之光線光軸的角度較大，且因該一對負透鏡 係構成往復光學系統，因此該一對負透鏡對複折射的影響 較大。此時，為求儘量減少複折射的影響，宜以第一負透 鏡L 2 1與第二負透鏡L 2 2構成結晶軸[1 〇〇]之成對透鏡或結 晶軸[111]之成對透鏡。 從以上觀點，第四種發明之第一負透鏡L 2 1及第二負透 鏡L 2 2滿足以下的條件式（3 )。另外，條件式（3 )中之D 2 1 係第一負透鏡L 2 1的中心厚度，D 2 2係第二負透鏡L 2 2的 中心厚度。 1.2<D21/D22<2.0 (3) 一般而言，以兩個透鏡構成結晶軸[1 〇〇]之成對透鏡或結 晶軸[111 ]之成對透鏡時，兩個透鏡的中心厚度需要彼此大 致相等。但是，因第一負透鏡L 2 1之負折射力，對通過第 二負透鏡L22之光線光軸的角度大於對通過第一負透鏡 L21之光線光軸的角度，因此需要設定成第一負透鏡L21 之中心厚度D21大於第二負透鏡L22之中心厚度D22。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559885

如此，第四種發明藉由滿足定義第一負透鏡乙2丨之中心 厚度D21與第二負透鏡L22之中心厚度〇22之關係的條件 式（3)，即使使用螢石等具有固有複折射的光學材料，仍 可確保實質上不受複折射影響的良好光學性能。另外，為 求進一步良好地發揮第四種發明的效果，宜將條件式（3 ) 的上限值設定為1 ·9，將其下限值設定為丨3。 依據附圖說明本發明之實施形態。 圖4係概略顯示具備本發明實施形態之投影光學系統之 曝光裝置的構造圖。圖4中在晶圓w的法線方向上設定ζ 軸，在垂直於Ζ軸之面内，平行於圖4的紙面上設定γ軸， =垂直於Ζ軸之面内，在垂直於圖4的紙面上設定χ軸。本 實施形態係將本發明應用於具備反射折射型之投影光學系 統的掃瞄型投影曝光裝置上。 ’ 參照圖4，本實施形態之曝光裝置具備照明裝置5 1，其 係用於照明配置於第-面上的標線（掩模）R。照明裝置Μ 具有··光源，其係具有如供給157nm之波長光的氟雷射； 光子正σ器，其係藉由該光源之光形成特定形狀（圓形 狀、輪帶狀、二極狀、四極狀等）的二次光源；及照明視 野光圈等，其係定義標似上之照射範圍％ ;並以大致均 一的照度分布照明標線R上之照明區域。 —此時 <照明裝置51内的照明光程宜以惰性氣體淨化，本 實施形態係以氮淨化。標線汉搭載於標線載台^上，標線尺 及標線載台53藉由套筒52與外部環境隔離。該套扣的内 部空間亦宜以惰性氣體淨化，本f施形態係以氮淨化。

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藉由照明裝置5 1照明之標線R射出的光經由反射折射型 <投影光學系統PL ,導入作為感光性基板之晶圓w ,在晶 圓W上之曝光區域内形成標線r的圖案圖像。投影光學系 、·先P L具有沿著垂直方向的第一光軸a X 1、以及與其交又 的第二光軸AX2。投影光學系統PL内之投影光程亦宜以 惰性氣體淨化，本實施形態係以氦淨化。 晶圓W以其表面定位於作為投影光學系統p [之圖像面之 第二面的方式搭載於晶圓載台6 1上，晶圓w及晶圓載台6 i 藉由套筒62與外部環境隔離。該套筒62之内部空間亦宜以 惰性氣體淨化，本實施形態係以氮淨化。而後使標線載台 5 3與晶圓載台6丨以因應投影光學系統pL之倍率的速度 比，對投影光學系統PL沿著掃瞄方向之γ方向相對性移 動，並藉由照明標線R,在晶圓W上之曝光區域内轉印有 標線R上的圖案。 圖5係顯示形成於晶圓上之矩形曝光區域（亦即有效曝光 區域）與光軸的位置關係圖。如圖5所示，本實施形態於具 有以光軸A X 1為中心之半徑b的圓形區域（假設圓）〗F内， ί又有在自光軸AX1-向Y方向僅離開軸外量a的位置具有所 需大小之矩形的有效曝光區域E R。此時之有效曝光區域 ER之X方向的長度為lx(Ew)，其Y方向之長度為LY。 換各之，本貫施形態於晶圓W中，設有在自光軸a X工· 向Y方向僅離開軸外量A的位置具有所需大小之矩形的有 效曝光區域ER ’定義有以光軸AX1為中心，包括有效曝 光區域E R來疋義圓形之假設圓I f的半徑b。因此，對應於 _____-24- 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 一 -----—— 559885

其，在標線R上形成有在自光軸八又丨-向丫方向上僅對應於 軸外量A足距離離開的位置具有對應於有效曝光區域ERi 大小及形狀的矩形照明區域（亦即有效照明區域），不過省 略圖式。 以下，依據具體數值說明實施例。各實施例之構成投影 光學系統之全邵透過構件（折射光學構件：透鏡成分）係使 用螢石（CaF2結晶）。此外，曝光之光之氟雷射光的振盪中 心波長為157.6 nm，於157.6 nm附近之CaF2折射率，每 + lpm之波長變化以-2.6X 10·6的比率變化，每·lpm之波長 變化以+2·6 X 1〇·6的比率變化。換言之，於157·6 nm附 近’ CaF2之折射率的分散（dn/d又）為2.6 X 10_6/pm。 因此’各實施例之對中心波長157.6 nm之CaF2折射率為 1.55930666，對 157.6 nm+lpm= 157.601 nm 之 CaFjj射率 為 1·55930406 ’ 對 157.6 nm- lpm= 157.599 nm之 CaF2折射率 為 1.55930926。 此外’各實施例之非球面，將垂直於光軸之方向的高度 設為y ’將沿著自非球面頂點之接平面至高度y之非球面上 之位置之光軸的距離（下垂量）設定為Z，將頂點曲率半徑 設定為r，將圓錐係數設定為/C，將η次非球面係數設定為 C η時，以下列公式（a)表示。各實施例之形成非球面形狀 的透鏡面上，在面編號的右側註記*符號。 【第一公式】 z=(y2/r)/〔 l+{l-(l+/c) · y2/r2} 1/2〕 + C4 · y 4+ C6 · y 6+ C8 · y 8+ C10 · y 10 -25- 本紙伕尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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+ Ci2 · y 12+ C丨4 · y 丨4 (a) [第一種實施例] 圖6係顯示第-種實施例之投影光學系統之透鏡構造 圖。而第-種實施例係應用本發明在對波長寬為157 6⑽ ±1 pm《曝光（光修正含色像差之各種像差之反射折射型 的投影光學系統。 如圖6所示’第一種實施例之投影光學系統^包含：折 射型第-成像光學系統（第一透鏡群）G i，纟係用於形成配 置於第一面I標線R之圖案的第一中間圖像；第二成像光 學系統（第二透鏡群）G2，其係包含凹面反射鏡cm與兩個 負透鏡L 2 1，L 2 2，用於形成第二中間圖像（與第一中間圖 像大致等倍圖像之標線圖案的二次圖像）；及折射型第三 成像光學系統（第二透鏡群）G 3，其係用於依據來自第二中 間圖像之光，在配置於第二面的晶圓w上形成標線圖案的 最後圖像（標線圖案的縮小圖像）。 另外’於第一成像光學系統G 1與第二成像光學系統g 2 間的光程中’於第一中間圖像形成位置近旁配置有使來自 第一成像光學系統G 1之光偏向第二成像光學系統g 2用的 第一光程彎曲鏡FM1。並在第二成像光學系統G2與第三 成像光學系統G 3間的光程中，於第二中間圖像形成位置近 旁配置有使來自第二成像光學系統G2之光偏向第三成像光 學系統G 3用的第二光程彎曲鏡ρ Μ 2。第一中間圖像及第 二中間圖像分別形成於第一光程彎曲鏡F Μ 1與第二成像光 學系統G 2間的光程中，及第二成像光學系統〇 2與第二光 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 559885 A7 _____B7 五、發明説明（ ） 23 程彎曲鏡F Μ 2間的光程中。 此外，第一成像光學系統G 1及第三成像光學系統g 3均 具有直線狀延伸之單一光軸，亦即具有基準光軸Αχι。基 準光軸ΑΧ 1沿著重力方向（亦即垂直方向）定位。因而標線 R及晶圓W係沿著與重力方向直交之面，亦即沿著水平面 彼此平行配置◊此外，構成第一成像光學系統〇丨之全部透 鏡及構成第三成像光學系統G 3之全部透鏡亦於基準光軸 AX1上，沿著水平面配置。 另外’第二成像光學系統G 2亦具有直線狀延伸的光軸 AX2，該光軸AX2設定成與基準光軸AX1直交。再者， 第一光程彎曲鏡F Μ 1及第二光程彎曲鏡ρ Μ 2均具有平面狀 的反射面（第一反射面及第二反射面），並一體構成具有兩 個反射面的一個光學構件（一個光程彎曲鏡F μ )。這兩個 反射面的交線（嚴格而言係其假設延長面的交線）設定成與 第一成像光學系統G 1、及第三成像光學系統g 3之光軸 ΑΧ1及第二成像光學系統G2之光軸ΑΧ2交叉於一點。 第一種實施例之投影光學系統藉由第二成像光學系統g2 之凹面反射鏡CM及負透鏡L21，L22，補償折射光學系統 之第成像光學系統G 1及第三成像光學系統G 3產生的色 像差及正值的珀茲伐和。此外，第二成像光學系統g2藉由 具有大致等倍之成像倍率的構造，可在第一中間圖像近旁 形成第二中間圖像。 第一成像光學系統G 1自標線側起，依序包含：雙凸透鏡 L 1 1、於標線側朝向非球面狀之凹面之負彎月形透鏡 _ -27- ¥紙張尺度適用中S ®家標準(CNS) A4規格(210X297公黄) ' -- 559885 A7 B7

五、發明説明（24 L 1 2、於標線側朝向凹面之正彎月形透鏡l 1 3、於晶圓側 朝向非球面狀之凹面的正彎月形透鏡L 1 4、於標線側朝向 凹面之負彎月形透鏡L 1 5、於標線側朝向凹面之正彎月形 透鏡L 1 6、於標線側朝向凹面之正彎月形透鏡l 1 7、雙凸 透鏡L 1 8、及於晶圓側朝向非球面狀之凹面的正彎月形透 鏡 L 1 9 〇 此外，第二成像光學系統G 2沿著光行進路徑，自標線側 (亦即入射側）起，依序包含：於標線側朝向非球面狀之凹 面的負彎月形透鏡L 2 1、於標線側朝向凹面之負彎月形透 鏡L 2 2、及於標線側朝向凹面之凹面反射鏡c μ。 再者’弟二成像光學系統G 3沿著光行進方向，自標線側 起，依序包含雙凸透鏡L 3 1、於標線側朝向凸面的正資月 形透鏡L 3 2、於標線側朝向凸面的正彎月形透鏡[3 3、於 標線側朝向非球面狀之凹面的雙凹透鏡L 3 4、於標線側朝 向非球面狀之凹面的正彎月形透鏡L35、於晶圓側朝向非 球面狀之凹面的正弯月形透鏡L36、開口光圈as、雙凸透 鏡L37、於標線側朝向凹面的負彎月形透鏡l38、於標線 側朝向平面之平凸透鏡L39、雙凸透鏡L31〇、於晶圓側朝 向非球面狀之凹面的正彎月形透鏡L311、於標線側朝向凸 面的正.4月开> 透鏡L 3 12、及於晶圓側朝向平面的平凸透鏡 L313。 以下表（1)中顯示第一種實施例之投影光學系統的諸元 值。表（1)的主要諸元中，λ表示曝光之光的中心波長， /3表示投影倍率（全部系統之成像倍率），Να表示圖像側

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線 -28-

559885 A7 B7 五、發明説明（25 ) (晶圓側）的數值孔徑，B表示晶圓W上之假設圓ip的半徑， A表示有效曝光區域ER的軸外量，LX(Ew)表示沿著有效曝 光區域ER之X方向的尺寸（長邊尺寸），LY表示沿著有效曝 光區域ER之Y方向的尺寸（短邊尺寸）。 此外’表（1 )之光學構件諸元中，面編號表示沿著自物 體面（第一面）之標線面起至圖像面（第二面）之晶圓面之光 線行進方向之自標線側起的各面順序，r表示各面的曲率 半徑（非球面的情況下為頂點曲率半徑：mm)，d表示各面 之軸上間隔，亦即面間隔（mm)，（c · D)表示各螢石透鏡 中與其光軸一致之結晶軸C及其他特定結晶軸的角度位置 D ’ En表示勞石透鏡各面之有效直徑（mm)，Pn表示部分 徑（亦即自物體面上一點射出之光束射入各面時的光束直 徑：mm) 〇 另外，面間隔d於每次被反射時改變其符號。因此，面 間隔d的符號於自第一光程彎曲鏡F M丨之反射面起至凹面 反射鏡CM止的光程中，及自第二光程彎曲鏡之反射 面起至圖像面止的光程中為負，在其他光程中為正。因而 第一成像光學系統G 1之朝向標線側的凸面曲率半徑為正， 凹面之曲率半徑為負。另外，第三成像光學系統G3之朝向 標線側之凹面的曲率半徑為正，凸面的曲率半徑為負。再 者，第二成像光學系統G 2之沿著光行進路徑朝向標線側 (亦即入射側）之凹面的曲率半徑為正，凸面的曲率半徑為 負。 此外，角度位置D，於結晶軸〇為結晶軸[丨丨^時，如為 適用中g 8家料(CNS) Μ規格(纟㈣297公复厂---— 五、發明説明（26 ) 一 " 對〜曰曰軸卜1 π ]之基準方位的角度，於結晶軸C為結晶軸 [100]時’如為對結晶軸[〇 1 〇]之基準方位的角度。此時所 明基準方位’係定義成如對於標線面通過光軸ΑΧ 1而任意 设定（万位的光學性對應者。具體而言，於標線面在+γ 万向上設定基準方位時，第—成像光學系統G丨之基準方位 為&+¥方向，第二成像光學系統G2之基準方位為+Z方向 (標線面之+ γ方向上光學性對應的方向），第三成像光學系 、”先G 3之基準方位為· γ方向（標線面之+ γ方向上光學性對 應的方向）。 因此，如（C · D) = ( 100 · 〇)表示光軸與結晶軸[1〇〇] 一致 之勞石透鏡中，其結晶軸_]沿著基準方位配置。此外 (C · D) = ( 100 · 45)表示光軸與結晶軸[1〇〇] 一致之螢石透 鏡中，其結晶軸[010]配置成對基準方位 (C.〇) = (,〇〇.= 透鏡構成結晶軸[1 00]的透鏡對。 此外如（C · D) 一（ 1 1 1 · 0)表示光軸與結晶軸[Π 1 ] 一致 之螢石透鏡中，其結晶軸[.lu]沿著基準方位配置。此外 (C · D) = (lll · 60)表示光軸與結晶軸[U1]一致之螢石透 鏡中，其結晶軸[.m]配置成對基準方位構成㈣。亦 即，(⑴·〇)之勞石透鏡與(C.D) = (⑴· 6〇)之 螢石透鏡構成結晶軸[111]的透鏡對。 另外’上述角度位置D的說明中’基準方位的設定對全 那的透鏡不需要共通，如只須各透鏡對的單位共通即可。 此外，對基準方位之角度測量之對象的特定結晶抽，於結 -3〇-

559885 A7 B7 五、發明説明（27 ) 晶軸[1 00]之透鏡對的情況下並不限定於結晶軸[0 1 0]，於 結晶軸[111]之透鏡對的情況下並不限定於結晶軸[-11 1]， 如可以各透鏡對的單位適切地設定。 【表1】 (主要諸元） λ =157.6 nm β =-0.25 ΝΑ=0·845 Β= 13·7 mm Α=3 mm LX(Ew) = 22 mm LY=5 mm (光學構件諸元） 面編號 r d (C-D) En Pn (標線面） 172.1769 109,6 0.0 1 400.0235 41.8662 (100 · 0) 188.9 75.2 (Lll) 2 -347.1859 1.0000 190.5 82.8 3* -600.0000 18.0000 (100 · 0) 190.1 83.1 (LI 2) 4 -750.0000 1.0000 193.2 86.4 5 -3025.0000 32.5027 (100 · 45) 193.5 86.8 (L13) 6 -234.6874 85.1493 194.3 91.0 7 113.4563 30.0000 (111 · 0) 136.7 91.9 (L14) 8* 149.1516 96.6080 122.9 84.1 9 -73.6173 20.0000 (111 · 60) 85.3 65.6 (LI 5) -31- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（28 ) 10 -989.6932 10.7493 110.6 71.4 11 -160.7004 35.0000 (111-0) 113.2 73.5 (L16) 12 -95.3602 50.7412 132.9 84.1 13 -424.3704 37.0769 (100 · 0) 179.4 85.5 (L17) 14 -146.7977 1.0000 187.1 88.3 15 776.8772 34.7330 (100 · 45) 189.7 86.3 (L18) 16 -288.5244 35.5981 189.1 80.8 17 247.7452 23.2315 (100 · 0) 157.1 62.4 (L19) 18* 1266.8867 86.0000 149.9 54.1 19 〇〇 -344.3312 (FM1) 20* 160.0000 -28.0000 (111 · 60) 181.8 181.2 (L21) 21 1039.6240 -41.9146 220.8 220.6 22 170.0000 -22.0000 (111 · 0) 226.6 226.3 (L22) 23 320.1540 -23.0904 279.2 274.3 24 214.3847 23.0904 283.0 278.6 (CM) 25 320.1540 22.0000 (111 · 0) 280.0 274.3 (L22) 26 170.0000 41.9146 233.4 226.3 27 1039.6240 28.0000 (111 · 60) 231.4 220.6 (L21) 28* 160.0000 344.3312 194.5 181.3 29 〇〇 -107.9714 (FM2) 30 -35622.5326 -27.1721 (100 · 0) 161.3 66.0 (L31) 31 255.2732 -1.0000 167.2 74.9 32 -235.1006 -29.1962 (100 · 45) 177.9 77.7 (L32) 33 -3051.6986 -48.5453 176.7 81.1 -32- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559885 A7 B7 五、發明説明（29 ) 34 •199.4066 -40.0000 (100 · 45) 169.4 92.7 (L33) 35 -459.7296 -27.0927 158.2 91.4 36* 287.3970 -18.0000 (100 · 0) 154.1 92.6 (L34) 37 -220.0062 -184.2361 151.4 96.7 38* 800.0000 -25.0000 (111.0) 203.3 185.7 (L35) 39 281.6929 -42.3986 209.0 193.2 40 -245.7289 -29.9440 (111 · 0) 224.5 223.7 (L36) 41* -751.7736 -25.0557 221.8 221.7 42 〇〇 -5.0000 222.1 221.8 (AS) 43 -377.9882 -44.5303 (111 · 0) 227.8 221.9 (L37) 44 465.0394 -24.9317 226.2 218.8 45 190.2750 -25.0000 (111 · 60) 225.2 215.9 (L38) 46 290.8465 -1.0000 234.0 220.9 47 〇〇 -26.0925 (111 · 60) 231.0 215.1 (L39) 48 511.4816 -1.0000 230.0 212.7 49 -359.2933 -31.7546 (100 · 0) 217.8 199.2 (L310) 50 3025.0000 -1.0000 211.6 190.5 51 -159.8173 -35.0702 (100 · 45) 184.8 166.3 (L311) 52* -692.0711 -1.0000 171.5 148.8 53 -144.3846 -32.5926 (100 · 45) 150.3 130.9 (L312) 54 -556.7937 -3.9828 129.6 104.8 55 -864.1658 -30.0000 (100 · 0) 123.3 97.0 (L313) 56 〇〇 -19.0000 87.4 60.0 (晶圓面） 27.4 0.0 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（ (非球面資料） 3面 /C = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4= - 0.602153 X 10'7 C6=0.642542 X 10'12 Cs: -0.372433 X 10"17 C,〇=-0.480060 X 10'21 Ci2： = -0.144795 X 10'26 C,4= 0.574983 X 10'30 8面 /c = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4= -0.226135 X 10'6 C6=- 0.397050 X 10'11 c8= 0.311311 X 10*14 C10=-0.167278 X 10'19 C12: = - 0.535643 X 10-22 Cu= 0.453868 X 10'26 18面 /c = 〇.〇〇〇〇〇〇 c4= 0.106013 X ΙΟ-7 C6=- 0.208393 X 10·丨3 c8 = 0.763337 X 10*17 Ci〇=- 0.1 585 1 7 X 10*20 C12: = 0.257865 X 10·24 Ci4=-〇.1 5894〇X ΙΟ"28 20面（與28面同一面） /c = 〇.〇〇〇〇〇〇 c4= -0.168137 X 10-7 C6=-0.321045 X ΙΟ-12 匚8 = -0.1 10295 X ΙΟ'16 C10=0.142977 X 10'22 Ci2: = -0.385364 X 10'25 C14=〇.281223 X 10'29 36面 /c = 〇.〇〇〇〇〇〇 C4= 0.566421 X 10-9 C6=-0.144281 X ΙΟ-12 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（31 C8=- 0.407549 X 10·丨6 C,〇=0.15042〇X 10'21 C12=-〇.144722 X 10·24 C14=〇.2 1035 1 X 10-28 38面 /c =0.000000 C4=〇.243329 X 10'7 C6= 0.432744 X 1 (T12 C8=-〇.401074 X ΙΟ'17 Clo=0.447378 X 10'21 C12=-〇.13 1322 X ΙΟ-25 C14=0.666740 X ΙΟ'30 41面 /c = 0.000000 C4=-〇.146733 X 10'7 C6=0.142452 X 10*12 C8=-〇.l〇4738 X 10-16 C,〇=0.566175 X 10'21 C12=- 0.213308 X 10·26 Ci4=〇.143968 X 10'30 52面 /c =0.000000 C4=-〇.338977 X 10'7 C6=- 0.58583 1 X 10*12 C8=0.436295 X ΙΟ'16 C10=-〇.477058 X 10-20

Ci2=〇.125962 X 10'24 C 14= - 〇. 1 12458 X 10'29 (條件式對應值） D2 1 = 28 mm D22=22 mm (1) Pn/En=0.40,0.43(L11) Ρη/Εη=0·44, 0.45(L12)

Pn/En=0.45,0.47(L13)

Pn/En=0.67,0.68(L14) -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559885 A7 B7 五、發明説明（32 )

Pn/En=0.65,0.63(L16)

Pn/En=0.48,0.47(L17)

Pn/En=0.46,0.43(L18) Ρη/Εη=0·40, 0.36(L19)

Pn/En=0.41，0.45(L31)

Pn/En=0.445 0.46(L32)

Pn/En=0.55, 0_58(L33) (2) Pn/En=1.005 1.00(L21)

Pn//En=1.00, 0.98(L22)

Pn/En=0.91，0.92(L35)

Pn/En=1.00, 1.00(L36)

Pn/En=0.97, 0.97(L37)

Pn/En=0.96? 0.94(L38)

Pn/En=0.93? 0.93(L39)

Pn/En=0.91，0.90(L310) (3) D21/D22=1.273 圖7係顯示第一種實施例之橫像差圖。像差圖中的Y表示 像高，實線表示中心波長1 57.6 nm，虛線表示1 5 7.6 nm+ 1 pm= 1 57.60 1 nm，單點線表示 1 57.6 nm-1 pm= 1 57.599 nm。從像差圖上可知，第一種實施例對波長寬為157.6 nm ± 1 pm之曝光之光可良好地修正色像差。 [第二種實施例] 圖8係顯示第二種實施例之投影光學系統之透鏡構造 圖。而第二種實施例係應用本發明在對波長寬為157.6 nm -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 559885 A7 ____ B7 五、發明説明（33 ) ± 1 pm之曝光之光修正含色像差之各種像差之反射折射型 的投影光學系統。 如圖8所示，第二種實施例之投影光學系統Pl包含：第 一透鏡群G 1 1，其係包含兩個透鏡l 1 1及L 1 2 ;第二透鏡 群G12 ’其係包含凹面反射鏡cm及三個透鏡L20〜L22 ; 及第二透鏡群G 1 3，其係包含1 3個透鏡L3 1〜L3 13。此時 所謂第一透鏡群G 1 1與第二透鏡群G 1 2，係構成用於形成 配置於第一面之標線R圖案之中間圖像的成像光學系統。 此外’第三透鏡群G13係構成依據來自中間圖像之光，在 配置於第二面上之晶圓w上形成標線圖案之最後圖像（標 線圖案之縮小圖像）的成像光學系統。 另外’於第一透鏡群G 1 1與第二透鏡群G 1 2間的光程 中’配置有使來自第一透鏡群G11之光偏向第二透鏡群 G12用的第一光程彎曲鏡fmI。並在第二透鏡群G12與第 三透鏡群G 1 3間的光程中，於中間圖像形成位置近旁配置 有使來自第二透鏡群G12之光偏向第三透鏡群G13用的第 二光程彎曲鏡F Μ 2。中間圖像形成於第二透鏡群g 1 2與第 二光程彎曲鏡FM2間的光程中。 此外，第一透鏡群G 1 1具有直線狀延伸之單一光軸，亦 即具有基準光軸A X 1，第三透鏡群G 1 3具有直線狀延伸之 單一光軸，亦即具有基準光軸AX3。基準光軸AX1與基準 光軸AX3彼此平行，並沿著重力方向（亦即垂直方向）定 位。因而標線R及晶圓W係沿著與重力方向直交之面，亦 即沿著水平面彼此平行配置。此外，構成第一透鏡群G 1 1 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（34 ) 之全部透鏡於基準光軸AX1上，沿著水平面配置，構成第 三透鏡群G13之全部透鏡於基準光軸Αχ3上，沿著水平面 配置。 另外’第二透鏡群G 1 2亦具有直線狀延伸的光軸a X 2， 該光軸AX2設定成以與直角實質上不同之特定角度與基準 光軸AX1(基準光軸AX3)交叉。再者，第一光程彎曲鏡 F Μ 1及弟《一光私 ’考曲鏡F Μ 2均具有平面狀的反射面（第一 反射面及第二反射面），並一體構成具有兩個反射面的一 個光學構件（一個光程彎曲鏡FM)。第二種實施例之投影 光學系統藉由第二透鏡群G 1 2之凹面反射鏡c Μ及負透鏡 L 2 1，L 2 2，補償折射光學系統之第一透鏡群g 1 1及第三 透鏡群G 1 3產生的色像差及正值的珀茲伐和。 第一透鏡群G 1 1自標線側起，依序包含：於標線側朝向 凹面之正’鳥月形透1¾ L 1 1、及於晶圓側朝向非球面狀之凹 面之正彎月形透鏡L 1 2。 此外，第二透鏡群G 1 2沿著光行進路徑，自標線側（亦 即入射側）起，依序包含：於標線側朝向凸面的正彎月形 透鏡L 2 0、於標線側朝向凹面之負彎月形透鏡l 2 1、於標 線側朝向凹面之負彎月形透鏡L 2 2、及於標線側朝向凹面 之凹面反射鏡CM。 再者，第三透鏡群G 1 3沿著光行進方向，自標線側起， 依序包含雙凸透鏡L 3 1、於標線側朝向非球面狀之凹面的 正彎月形透鏡L 3 2、於標線側朝向非球面狀之凸面的正實 月形透鏡L 3 3、於晶圓側朝向非球面狀之凸面的負彎月形 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) — Φ 裝 訂

559885 A7 B7 五、發明説明（35 ) 透鏡L 3 4、於標線側朝向凸面之正彎月形透鏡L 3 5、雙凸 透鏡L 3 6、於晶圓側朝向非球面狀之凹面的正彎月形透鏡 L 3 7、開口光圈A S、於晶圓側朝向非球面狀之凹面的正彎 月形透鏡L 3 8、於標線側朝向非球面狀之凸面的雙凸透鏡 L 3 9、於晶圓側朝向非球面狀凹面之正彎月形透鏡l 3 1 〇、 於標線側朝向凸面之正彎月形透鏡L 3 1 1、於晶圓側朝向 平面之平凸透鏡L 3 1 2、及於晶圓側朝向平面之平凸透鏡 L3 1 3。 以下表（2)中顯示第二種實施例之投影光學系統的諸元 值。表（2 )的主要諸元中，又表示曝光之光的中心波長， 冷表示投影倍率（全部系統之成像倍率），N A表示圖像側 (晶圓側）的數值孔徑，B表示晶圓W上之假設圓IF的半 徑，A表示有效曝光區域er的軸外量，lx(Ew)表示沿著 有效曝光區域ER之X方向的尺寸（長邊尺寸），LY表示沿 著有效曝光區域ER之Y方向的尺寸（短邊尺寸）。 此外’表（2 )之光學構件諸元中，面編號表示沿著自物 體面（第一面）之標線面起至圖像面（第二面）之晶圓面之光 線行進方向之自標線側起的各面順序，r表示各面的曲率 半徑（非球面的情況下為頂點曲率半徑·· mm)，d表示各面 <軸上間隔，亦即面間隔（mm) ,(C.D)表示各螢石透鏡 中與其光軸一致之結晶軸C及其他特定結晶軸的角度位置 D，En表示勞石透鏡各面之有效直徑（mm)，以表示部分 徑（亦即自物體面上一點射出之光束射入各面時的光束直 徑：mm)。

裝 訂

-39- 559885 A7 B7

另外，面間隔d於每次被反射時改變其符號。因此，面 間隔d的符號於自第一光程彎曲鏡FM1之反射面起至凹面 反射鏡CM止的光程中，及自第二光程彎曲鏡FM2之反射 面起至圖像面止的光程中為負，在其他光程中為正。因而 第一透鏡群Gl 1之朝向標線側的凸面曲率半徑為正，凹面 《曲率半徑為負。另外，第三透鏡群G13之朝向標線側之 凹面的曲率半徑為正，凸面的曲率半徑為負。再者，第二 透鏡群G12之沿著光型進路徑朝向標線側（亦即入射側）之 凹面的曲率半徑為正，凸面的曲率半徑為負。 此外，角度位置D，於結晶軸C為結晶軸[1 π ]時，如為 對結晶軸[-111]之基準方位的角度，於結晶軸c為結晶軸 [1 0 0 ]時’如為對結晶軸[〇 1 〇 ]之基準方位的角度。此時所 謂基準方位，係定義成如對於標線面通過光軸AX1而任意 設定之方位的光學性對應者。具體而言，於標線面在+ γ方 向上設定基準方位時，第一透鏡群G11之基準方位為+ γ方 向，第二透鏡群G12之基準方位為在YZ平面内垂直於第二 透鏡群G12之光軸方向之朝向+ z側方向（標線面之+ γ方向 上光學性對應的方向），第三透鏡群〇13之基準方位為-Y方 向（標線面之+ γ方向上光學性對應的方向）。 因此’如（C · D) = ( 100 · 0)表示光軸與結晶軸[1()〇] 一致 之勞石透鏡中，其結晶軸[〇1〇]沿著基準方位配置。此外 (C · D) = (1〇〇 · 45)表示光軸與結晶軸[1〇〇] 一致之螢石透 鏡中’其結晶軸[〇1〇]配置成對基準方位構成45度。亦即， (C · D) = ( 1〇〇 · 〇)之螢石透鏡與（c · D) = ( 1〇〇 · 45)之螢石

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透鏡構成結晶軸[1 00]的透鏡對。 卜如（C D) 一（ 1 1 1 · 0)表示光軸與結晶軸[丨丨i ] 一致 之勞石透鏡中，其結晶軸[.⑴]沿著基準方位配置。此外 (f · D) = (111 · 60)表示光軸與結晶軸[iu] 一致之螢石透 鏡中，其結晶軸卜⑴]配置成對基準方位構成Μ度。亦 即（C D)一（111 · 〇)之螢石透鏡與（c . d) = ( 11 1 . 60)之 螢石透鏡構成結晶軸[1 1 1 ]的透鏡對。 另外，上述角度位置D的說明中，基準方位的設定對全 邵的透鏡不需要共通，如只須各透鏡對的單位共通即可。 此外，對基準方位之角度測量之對象的特定結晶軸，於結 晶軸[100]之透鏡對的情況下並不限定於結晶軸[〇1〇]，於 結晶軸[1 1 1 ]之透鏡對的情況下並不限定於結晶軸卜u丨], 如可以各透鏡對的單位適切地設定。另外表（2)顯示之第 一種貫施例之投影光學系統，第一透鏡群g 11之光抽ΑΧ 1 與第三透鏡群G13之光軸AX3係設定成在沿著第二透鏡群 G12之光軸AX2的方向上，僅離開28 mm ^ 【表2】 (主要諸元） λ =157.6 nm β =-0.20 NA=0.85 B= 16 mm A=6 mm LX(Ew) = 25 mm -41- 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 559885 A7 B7 五 發明説明（ LY=4 mm (光學構件諸元） 面編號 r d (C.D) En Pn (標線面） 55.0000 160.0 0.0 1 -36367.4518 20.0000 (100 · 0) 179.0 18.9 (Lll) 2 -1062.8043 1.0000 182.6 23.2 3 280.9165 20.0000 (100 · 45) 187.8 23.6 (L12) 4* 415.2262 95.0000 186.5 27.2 5 〇〇 -433.8558 (FM1) 6 -371.9043 -22.0000 (111 · 0) 215.0 200.3 (L20) 7 -431.3807 -61.1156 211.5 200.3 8 212.6132 -24.0000 (111 · 60) 211.9 206.4 (L21) 9 1049.8448 -78.7383 235.1 231.0 10 230.5993 -14.0000 (111 · 0) 264.6 264.0 (L22) 11 409.0076 -25.1705 291.1 291.1 12 305.0366 25.1705 303.6 303.6 (CM) 13 409.0076 14.0000 (111 · 0) 290.0 290.0 (L22) 14 230.5993 78.7383 261.1 261.1 15 1049.8448 24.0000 (111 · 60) 229.6 223.6 (L21) 16 212.6132 61.1156 208.4 197.6 17 -431.3807 22.0000 (111-0) 205.6 187.3 (L20) 18 -371.9043 405.8558 207.5 185.6 19 〇〇 -97.6805 (FM2) 20 -426.2770 -35.0000 (100 · 0) 190.1 38.8 (L31) -42-

裝 訂

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（39 ) 21 475.3746 -129.7461 193.1 47.0 22* 223.1752 -20.0000 (100 · 45) 204.1 87.5 (L32) 23 175.3843 -2.0000 211.2 94.0 24* -307.4406 -50.0000 (100 · 45) 212.7 97.0 (L33) 25 -320.7051 -31.8616 205.0 99.5 26 1442.3776 -35.0000 (100 · 0) 206.6 106.4 (L34) 27* 12973.0946 -267.4936 211.4 113.2 28 -1294.6603 -24.4071 (100 · 0) 217.4 184.0 (L35) 29 -192.7645 -21.1755 214.9 189.3 30 -443.6804 -33.0735 (100 · 45) 216.5 197.2 (L36) 31 1121.7631 -3.7878 220.9 204.5 32 -199.4497 -50.0000 (111 · 60) 238.9 229.7 (L37) 33* -696.1940 -40.6353 231.7 224.9 34 〇〇 -33.2167 226.9 225.4 (AS) 35 -304.6891 -30.0000 (111-0) 232.3 226.5 (L38) 36* -851.3806 -10.7098 228.6 220.8 37* -328.2837 -44.9842 (111 · 60) 232.6 220.6 (L39) 38 674.3501 -5.0565 230.1 215.7 39 -193.3359 -43.4538 (111.0) 204.8 187.9 (L310) 40* -3621.6899 -10.3834 191.8 170.2 41 -139.4754 -30.5579 (111 · 60) 153.2 133.1 (L311) 42 -572.9507 -5.3048 138.2 111.7 43 -770.6036 -24.0000 (100 · 45) 129.4 101.0 (L312) 44 〇〇 -1.5000 103.5 72.9 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（4〇 ) 45 〇〇 -24.0000 (100 · 0) 99.4 68.4 (L313) 46 996.9945 -12.0000 70.9 38.5 (晶圓面） 32.0 0.0 (非球面資料） 4面 /C =0.000000 C4=-〇.171501 X 1〇·7 C6=0.289616 X ΙΟ*12 C8=- 0.3 19359 X 10*1 7 C10=0.365520 X ΙΟ'22 C12=- 0.591578 X 10- 26 C14=〇.277385 X 10°° 22面 /c = 0.000000 c4=0.352797 X 10'7 C6=0.326095 X 10'13 C8=0.168419 X ΙΟ'16 C 丨 〇=-0·178654 Χ 10.2 丨 C12=〇.247299 X 10'25 C,4=〇 24面 /c =0.000000 C4=0.173821 X 10_7 C6=0.562009 X ΙΟ'12 C8=0.290071 X 10·17 Ci〇=0.891793 X 10'22 Cl2=-〇.127257 X 10* 25 C 丨4=0 27面 /c =0.000000 C4=0.422508 X 10*7 C6=-0.557914 X 10·12 C8=0.186795 X 10'16 C10=-0.373550 X 10'21 C12=〇.825654 X 10-26 C 14= - 0.345254 X ΙΟ-30 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（41 ) 33面 κ =0.000000 C4=-〇.199219 X 1〇·7 C6=0.205 130 X 10'13 C8=- 0.1 83004 X ΙΟ"17 C,〇=0.133382 X 10'22 Cl2=- 0.240936 X ΙΟ-26 C 14= - 0.772406 X 10'3 36面 κ = 0.000000 C4=-0,290300 X 10'7 C6=-0.721200 X ΙΟ-12 C8=-0.139940 X ΙΟ-17 C,〇=-0.114214X ΙΟ-20 CI2=〇.41663 1 X ΙΟ-25 37面 /c = 0.000000 C 14= 0 C4=-0.970779 X 10'8 C6=- 0.30 1 841 X 10'12 C8=- 0.5303 10 X 10·丨7 C10=-0.102259 X 10'20 C12=0.710645 X ΙΟ-25 40面 κ =0.000000 c 14= 〇 C4=0.41 1350 X 10·8 C6=- 0.1 88947 X 10'11 C8=〇.442046 X 10'16 Clo=-0.214186X 10'20 C12=0.861492 X 10'25 (條件式對應值） D21 = 24 mm D22= 14 mm C u= 〇 ⑴ Pn/En=0.11，0.13(Lll) -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（42 )

Pn/En=0.13,0.15(L12)

Pn/En=0.20,0.24(L31)

Pn/En=0.435 0.44(L32)

Pn/En=0.46, 0.49(L33)

Pn/En=0.51? 0.54(L34)

Pn/En=0.69?0.54(L313) (2) Pn/En=0.93,0.95(L20)

Pn/En=0.97?0.98(L21) Ρη/Εη=1·00, 1.00(L22)

Pn/En=0.91，0.93(L36)

Pn/En=0.96? 0.97(L37)

Pn/En=0.975 0.97(L38)

Pn/En=0.95? 0.94(L39) (3) D21/D22=1.714 圖9係顯示第二種實施例之橫像差圖。像差圖中的Y表示 像高，實線表示中心波長157.6 nm，虛線表示157.6 nm+lpm= 1 57.60 1 nm » 單點線表示 1 57·6 nm-lpm= 1 57.599 nm。從像差圖上可知，第二種實施例對波長寬為1 5 7.6 nm 土 lpm之曝光之光亦可良好地修正色像差。 以上各實施例之構成投影光學系統PL的全部（1 00%)透 過構件係以螢石形成。其中第一種實施例於入射面及射出 面均滿足條件式（1)之螢石透鏡（L11〜L14，L16〜L19, L31〜L33)的總數為11個，相當於其中約82%的9個螢石透 鏡（L11〜L13, L17〜L19，L31〜L33)配置成其光軸與結晶軸 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 559885 A7 B7 五、發明説明（43 [1〇〇]—致。 由於第一種實施例係採用在配置於物體面（標線面）或圖 像面（中間圖像形成面及晶圓面）近旁之較小口徑之透鏡群 上使光軸與結晶軸[100]—致的構造，因此適用於大口徑透 鏡困難之結晶軸[100]之成對透鏡的製造容易。此外，由於 在物體面或圖像面近旁可使用結晶軸[100]之成對透鏡，因 此雖如前述產生偶數0成分，但是並無因產生之偶數0成 分造成圖像面内之成像性能差異大。 此外，第一種實施例之入射面及射出面均滿足條件式（2) 之營石透鏡（L21〜L22, L35〜L310)的總數為8個，相當於其 中約88%之7個螢石透鏡（L21〜L22, L35〜L39)配置成其光 軸與結晶軸[U 1 ] —致。 由於第一種實施例係採用在配置於瞳面（透鏡L i 5近旁， 凹面反射鏡CM，開口光圈AS)近旁之較大口徑之透鏡群上 使光轴與結晶軸[111 ] 一致的構造，且採用較小口徑之透鏡 群上使光轴與結晶轴[1 〇 〇 ] 一致的構造，因此適用於大口徑 透^困難之結晶轴[1 〇 〇 ]之成對透鏡的製造容易。此外，由 於並非在物體面或圖像面近旁，而係在瞳面近旁使用結晶 軸[Π1]之成對透鏡，因此雖如前述產生奇數0成分，但是 並典因產生之奇數（9成分造成圖像面内之成像性能差異 大。 再者，第一種實施例之螢石透鏡的總數為24個，相當於 其中約58%的14個螢石透鏡（L11〜L13, L17〜L19, L31〜L34, L310〜L313)配置成其光軸與結晶軸[100]大致一致，且具 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 559885

A7 B7 有250 mm以下的有效直徑。因而第一種實施例對全部相當 數量的螢石透鏡，且對具有250 mm以下之有效直徑之較小 口 的螢石透鏡，可適用結晶軸[丨〇〇]的成對透鏡，因此可 有效減少螢石之複折射的影響。 此外，第一種實施例係以配置於凹面反射鏡CM近旁之 一對負透鏡L21與L22構成結晶軸[111]之成對透鏡，由於 負透鏡L21之中心厚度〇21與負透鏡L22之中心厚度D22滿 足條件式（3)，因此可有效減少螢石之複折射的影響。 另外，第二種實施例之入射面及射出面均滿足條件式（i) <螢石透鏡（L11〜L12，L31〜L34，L313)的總數為7個，相 當於其中100%之7個螢石透鏡（L11〜L12, L31〜L34, L313) 配置成其光軸與結晶軸[1 00] —致。 由於第二種實施例係採用在配置於物體面（標線面）或圖 像面（中間圖像形成面及晶圓面）近旁之較小口徑之透鏡群 上使光軸與結晶軸[1 0 0 ] —致的構造，因此適用於大口徑透 鏡困難之結晶軸[100]之成對透鏡的製造容易。此外，由於 在物體面或圖像面近旁可使用結晶軸[100]之成對透鏡，因 此雖如前述產生偶數0成分，但是並無因產生之偶數0成 分造成圖像面内之成像性能差異大。 此外，第二種實施例之入射面及射出面均滿足條件式（2) 之螢石透鏡（L20〜L22, L36〜L39)的總數為7個，相當於其 中約86%之6個螢石透鏡（L20〜L22, L35〜L39)配置成其光 軸與結晶軸[111 ] 一致。 由於第二種貫施例亦採用在配置於瞳面（凹面反射鏡 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公ϋ -------

裝 訂

559885 A7 B7 五、發明説明（ CM，開口光圈AS)近旁之較大口徑之透鏡群上使光轴與結 晶軸[1 1 1 ] 一致的構造，且採用較小口徑之透鏡群上使光轴 與結晶軸[100]—致的構造，因此適用於大口徑透鏡困難之 結晶軸[100]之成對透鏡的製造容易。此外，由於並非在物 體面或圖像面近旁，而係在瞳面近旁使用結晶軸[1 1 1 ]之成 對透鏡，因此雖如前述產生奇數0成分，但是並無因產生 之奇數0成分造成圖像面内之成像性能差異大。 再者，第二種實施例之螢石透鏡的總數為1 8個，相當於 其中約56%的10個螢石透鏡（L11〜L12，L31〜L36, L312〜L313)配置成其光軸與結晶軸[100]大致一致，且具 有2 5 0 mm以下的有效直徑。因而第二種實施例對全部相當 數量的螢石透鏡，且對具有250 mm以下之有效直徑之較小 口徑的螢石透鏡，亦可適用結晶軸[100]的成對透鏡，因此 可有效減少螢石之複折射的影響。 此外，第二種實施例亦係以配置於凹面反射鏡CM近旁 之一對負透鏡L21與L22構成結晶軸[in]之成對透鏡，由 於負透鏡L21之中心厚度D21與負透鏡L22之中心厚度D22 滿足條件式（3)，因此可有效減少螢石之複折射的影響。 另外，第二種實施例之第一透鏡群G11係以一對透鏡L11 與L 12構成結晶軸[10 0 ]的成對透鏡，不過藉由適切設定成 使與透鏡L11之光軸一致之結晶軸以及與透鏡L 12之光軸一 致之結晶軸彼此不同，亦可有效減少螢石之複折射的影 響。 此外，第一種實施例及第二種實施例的光軸係導入旋轉 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 559885 A7 B7

五、發明説明（46 ) 對稱的非球面，不過宜至少導入一面具有非旋轉對稱之非 球面形狀的光學面。此時’因螢石之複折射造成波面像差 惡化中，不因三次旋轉對稱成分等之偏光成分產生的像 差’可I皆由非旋轉對稱之非球面作用予以修正。另外，第 一及第二種實施例之螢石的固有複折射值，係使用於200i 年7月18曰公開之光钱刻相關研討會（Internati〇nal— SEMATECH Calcium Fluoride Birefringence Workshop) 中’美國 NIST(National Institute of Standards and

Technology)之 John H. Burnett 等人所發表的值。 另外，上述的實施形態係使用螢石作為複折射性的光學 材料，不過並不限定於此，亦可使用其他的單軸性結晶， 如氟化鋇（BaF2)、氟化鋰（UF)、氟化鈉（NaF)、氟化鳃 (SrF2)等。此時’氟化鋇（BaF2)等結晶軸方位亦宜遵照本 發明來決定。 此外’上述實施形態之投影光學系統的數個透過構件， 除屬於氟化鈣及氟化鋇等立方晶系，且對16〇 nm以下波長 之光具有透過性的材料之外，亦可使用摻雜有氟及氫等， 對160 nm以下波長之光具有透過性的改質石英。以此種改 貝石英所形成之透過構件，可使用於如配置於第一面與投 影光學系統間之光程中，及投影光學系統與第二面間之光 &中’大致將投影光學系統内保持在密封狀態用的淨化 窗。 K f施形•態之曝光裝置藉由照明裝置照明標線（掩 換）（照明步驟），藉由使用投影光學系統將形成有掩模之轉

559885 A7 ____ _B7_ 五、發明説明（47 ) 印用圖案曝光在感光性基板上（曝光步驟），可製造微型裝 置（半導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭 等）。以下，參照圖1 〇之流程圖，說明藉由使用本實施形 態之曝光裝置，在感光性基板之晶圓等上形成特定電路圖 案’以獲得微型裝置之半導體裝置的一種方法。 首先，於圖1 0的步驟301中，在一批晶圓上蒸鍍有金屬 膜。其次於步驟302中，在該一批晶圓上的金屬膜上塗敷 有光阻。之後，於步驟303中，使用本實施形態之曝光裝 置’掩模上之圖案圖像經由該投影光學系統，依序曝光轉 印在該一批晶圓上的各照射區域上。之後，於步驟3〇4 中’執行該一批晶圓上之光阻的顯像後，於步驟305中， 藉由在該一批晶圓上，將光阻圖案作為掩模進行蝕刻，於 各晶圓上之各照射區域内形成有對應於掩模上之圖案的電 路圖案。 之後，再藉由形成上層之電路圖案等，製成半導體元件 等裝置。採用上述之半導體裝置的製造方法，可通量良好 地獲传具有極微細之電路圖案的半導體裝置。另外，步驟 301〜步驟305係在晶圓上蒸鍍金屬，在該金屬膜上塗敷光 阻，繼續進行曝光、顯像、蝕刻等各步驟，不過，亦可在 此等步驟之前，於晶圓上形成矽氧化膜後，在該矽氧化膜 上塗敷光阻，繼續進行曝光、顯像、蝕刻等各步驟。 此外，本實施形態之曝光裝置，亦可藉由在板（玻璃基 板）上形成特定圖案（電路圖案、電極圖案等），獲得微型裝 置的液晶顯示元件。以下，參照圖丨丨之流程圖，說明此時 __ -51- 本紙張尺度適财㈣家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)------ 559885 A7

"万法。圖u之圖案形成步驟4〇1中，係 貫施形態之曝光裝置’將掩模圖案轉印 ： (塗敷有光阻之玻璃基板等)上的所謂光蚀刻步；=板 =刻步驟，於感純基板上形成包含許多電極等㈣= •木。《後’經過曝光之基板藉由進行顯像步驟、蝕 驟、標線㈣步驟等各步驟，在基板上形成有特定圖案‘， 繼續進行下一個濾色器形成步驟4〇2。 " 其’入，於濾色為形成步驟402中，成矩陣狀排列許多對 應於R(Red)，G(Green)，B(Blue)的三個點組，並形成在數 條水平掃瞄線方向排列有R，G，B之三條帶狀之濾色器組的 滤色器。繼續於濾色器組形成步驟4〇2後，執行單元組裝 步驟403。單元組裝步驟403係使用具有圖案形成步驟4〇ι 所獲得之特定圖案的基板、及濾色器形成步驟4〇2所獲得 之濾色器等組裝液晶面板（液晶單元）。單元組裝步驟4〇3 如在具有圖案形成步驟401所獲得之特定圖案的基板與濾 色器形成步驟402所獲得之濾色器之間注入液晶，以製造 液晶面板（液晶單元）。 之後，於模組組裝步驟404中，安裝使所組裝之液晶面 板（液晶單元）執行顯示動作的電路、背照光等各零件，完 成液晶顯示元件。採用上述之液晶顯示元件的製造方法， 可通量良好地獲得具有極微細之電路圖案的液晶顯示元 件0 另外，上述實施形態係應用本發明在搭載於曝光裝置上 的投影光學系統，不過並不限定於此，亦可應用本發明在 -52- 中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇x 297公釐)~ 559885 五、發明説明（49 ) 其他的一般投影光學系統上。此外，上述之實施形態係使 用供給157 nm波長光的氟雷射光源，不過並不限定於此， 亦可使用如供給193 nm波長光之氟化氬準分子雷射光源' 供給126 nm波長光之氬雷射光源、及供給146 11爪波長光之 氪雷射光源等。 發明之功效 如以上說明，本發明即使使用螢石等具有固有複折射之 光學材料，仍可實現實質上不受複折射影響，而具有良好 光學性能的投影光學系統。因此，本發明於使用實質上不 受複折射影響而具有良好光學性能之本發明之投影光學系 統的曝光裝置及曝光方法，可以高解像進行高精度的投影 曝光。此外，使用搭載本發明之投影光學系統的曝光裝 置’可藉由經由高解像之投影光學系統的高精度投影曝 光，製造良好的微型裝置。 圖式之簡單說明 圖1係螢石之結晶軸方位的說明圖。 圖2 (a)〜2(c)係Burnett等人之方法的說明圖，顯示對光 線入射角之複折射率的分布。 圖3 (a)〜3(c)係本發明之方法的說明圖，顯示對光線入 射角之複折射率的分布。 圖4係概略顯示本發明實施形態之具備光學系統之曝光 裝置的構造圖。 圖5係顯示形成於晶圓上之矩形曝光區域（亦即有效曝光 區域）與基準光軸的位置關係圖。 -53- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2i〇x297公着） 559885 A7 ______Β7 五、發明説明（5〇 ) 圖ό係顯示第一種實施例之投影光學系統P L的透鏡構造 圖。 圖7係顯示第一種實施例的橫像差圖。 圖8係顯示第二種實施例之投影光學系統p l的透鏡構造 圖。 圖9係顯示弟一種貫施例的橫像差圖。 圖1 0係獲得微型裝置之半導體裝置時之方法的流程圖。 圖1 1係獲得微型裝置之液晶顯示元件時之方法的流程 圖。 元件符號之說明 G1弟一成像光學系統（第一透鏡群） G 2弟一成像光學系統（第二透鏡群） G 3弟二成像光學系統（第三透鏡群） G11第一透鏡群 G12第二透鏡群 G13第三透鏡群 CM 凹面反射鏡 FM1第一光程彎曲鏡 FM2第二光程彎曲鏡 R標線 PL投影光學系統 W晶圓 5 1 照明裝置 52, 62 套筒 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X 297公董） "' 559885 A7 B7 五 發明説明（ 53標線載台 62 晶圓載台 -55-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 559885 、申請專利範圍 1. -種投影光學系統’其包含數個透過構件及至少一個反 射4¾ ’在第一面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成前述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的 透過構件以屬於立方晶系之結晶形成， ,自前述第-面上之―點射出之光束射入以前述結晶所 形成之結晶透過構件之各面時之光束的直徑為&，前述 結晶透過構件之有效直徑為如時，人射面及射出面均滿 足 Pn/En<0.7 之條件式之結晶透過構件總數之7G%以上的結晶透過構 件配置成其光軸與結晶軸[1〇〇]大致一致。 2· 一種投影光學系統’其包含數個透過構件及至少一個反 射叙，在帛二面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成則述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的 透過構件以屬於立方晶系之結晶形成， /自前述第一面上之一點射出之光束射入以前述結晶所 形成足結晶透過構件之各面時之光束的直徑為h，前述 結晶透過構件之有效直徑為如時，入射面及射出面均滿 足 Pn/En> 0.9 之釭件式之結晶透過構件總數之6〇%以上的結晶透過構 件配置成其光軸與結晶軸[丨丨丨]大致一致。 3· 一種投影光學系統，其包含數個透過構件及至少一個反 射銃，在第二面上形成第一面之圖像，其特徵為·· 297公釐) tag ^m^(CNS) Α4*^(2ι〇χ -56· it 7¾ m 光學系統之透過構件總數之9G%以上的 透過構件以屬於立方晶系之結晶开彡成， 以前述結晶所开彡士、 曰、泰、Pr播彼 /成足、、、口晶透過構件總數20〇/〇以上之結 曰曰透過構件配置成並 σ 、；罝成其先軸與結晶軸[100]大致一致，且且 有250 mm以下的有效直徑。 ，、 一種投影光學手絲，甘a 、 、次其包含數個透過構件及至少一個斤 射鏡，在第二面上形诸筮 , 反 、、 上开/成罘一面心圖像，其特徵為·· 厂則逑投影光學系、統之透過構件總數之9g% 透過構件以屬於立方q 的 ^ 旬、上万0曰系芡結晶形成，並具備： 第透麵群，其係配置於前述第一面與前述、 間的光程中； — 第反射@，其係配置於前述第一透鏡群與卜 面之間的光程中； 、昂一 第二透鏡群，其係配置於前述第一反射面與前述〜一 面之間的光程中，具有凹面反射鏡與往復光學系統弟一 第二反射面，其係配置於前述第二透鏡群與前二 面之間的光程中；及 弟一 第三透鏡群，其係配置於前述第二反射面與前、屯〜 面之間的光程中； ^丰二 則述往復光學系統具有：以前述結晶所形成之第 透鏡L21 ;及以前述結晶所形成，並配置於前迷第’、 透鏡L21與前述凹面反射鏡間之光程中的第二 負 L22； 〜負透鏡 前述第一負透鏡L21之中心厚度為D21，前迷第貞 57 559885

   申請專利範圍 A B CD 透鏡L22之中心厚度為D22時，滿足 1.2<D21/D22<2.0 的條件式。 5·如申請專利範圍第4項之投影光學系統，其中前述第一 負透鏡L21與前述第二負透鏡L22配置成其光軸與結晶軸 [111]大致一致，其他結晶軸以前述光軸為中心，具有僅 約60度相對性旋轉的位置關係。 6·如申請專利範圍第4項之投影光學系統，其中前述第一 負透鏡L21與前述第二負透鏡L22配置成其光軸與結晶軸 [100]大致一致，其他結晶軸以前述光軸為中心，具有僅 約45度相對性旋轉的位置關係。 7· —種投影光學系統，其包含數個透過構件及至少一個反 射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成前述投影光學系統之透過構件總數之9〇%以上的 透過構件以屬於立方晶系之結晶形成，並具備： 罘一透鏡群，其係配置於前述第一面與前述第二面 間的光程中； 第一反射面，其係配置於前述第一透鏡群與前述第二 面之間的光程中； 一 第二透鏡群，其係配置於前述第一反射面與前述第二 面=間的光程中，具有凹面反射鏡與往復光學系統； 第一反射面，其係配置於前迷第二透鏡群與前述第二 面之間的光程中；及 一 第三透鏡群，其係配置於前述第二反射面與前述第二 -58- 本紙張尺度適財S ®家標準(CNS) A4規格(21〇x297公藿) 559885 A BCD

   六、申請專利範圍 面之間的光程中； 如述第一透鏡群具有某個特定結晶軸之設定方向〜并 上不同的兩個透過構件β 翁 8·如申請專利範圍第7項之投影光學系統，其中前述第〜 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光軸與結晶輪 [100]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，^有 僅約45度相對性旋轉的位置關係。 9·如申請專利範圍第8項之投影光學系統，其中前述第一 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光軸與結晶輪 [111]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有 僅約60度相對性旋轉的位置關係。 10.如申請專利範圍第7項之投影光學系統，其中前述第— 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光軸與結晶軸 [111 ]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有 僅約60度相對性旋轉的位置關係。 11·如申請專利範圍第7項之投影光學系統，其中前述第一 透鏡群具有一對透過構件，其係與光軸大致一致之結晶 軸彼此不同。 12·-種投影光學㈣’其包含數個透過構件及至少一個反 射鏡，在第二面上形成第一面之圖像，其特徵為： 構成則述投影光學系統之透過構件總數之以上的 透過構件以屬於立方晶系之結晶形成，並具備： 第一透鏡群，其係配置於前述第一面與前述第二面之 間的光程中； -59- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 559885 A BCD 申請專利範圍 /、係配置於如述第 ·?泰如· . 面之間的光程中； 、弟a群與前述第: 第二透鏡群’其係配置於前述第一反射面 面〈間的光程中，具有凹面反射鏡與往復光學系统 弟二反射面，其係配置於前述第二透鏡群與 二 面之間的光程中；及 第一透鏡群，其係於則述第二反射面與前述第二面4 間的光程中沿著直線狀光軸配置； 並構成前述第二透鏡群與前述第三透鏡群之間的光卷 中’形成有前述第一面之一次中間圖像， 前述第一透鏡群具有以前述結晶所形成之至少兩個透 過構件。 13.如申請專利範圍第12項之投影光學系統，其中前述第一 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光軸與結晶輕 [100]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有 僅約45度相對性旋轉的位置關係。 14·如申請專利範圍第13項之投影光學系統，其中前述第一 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光轴與結晶輕 [111]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有 僅約60度相對性旋轉的位置關係。 15.如申請專利範圍第12項之投影光學系統，其中前述第一 透鏡群具有一對透過構件，其係配置成光軸與結晶輕 [111]大致一致，且其他結晶軸以前述光軸為中心，具有 僅約6 0度相對性旋轉的位置關係。 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210x 297公釐)

   C8 _ ----------D8 、申請專利範^ —— 16·如申凊專利範圍第12項之投影光學系統，其中前述第一 透叙群具有一對透過構件，其係與光軸大致一致之結晶 軸彼此不同。 17·如申凊專利範圍第1至16項中任一項之投影光學系統， 其中至少設有一個光學面，其係具有非旋轉對稱的非球 面形狀。 18.如申請專利範圍第1至16項中任一項之投影光學系統， 其中前述數個透過構件係以對16〇 nm以下波長之光具有 透過性的材料形成。 19·如申凊專利範圍第1至丨6項中任一項之投影光學系統， 其中屬於前述立方晶系之材料具有氟化鈣及氣化鋇之至 少一方。 2〇·-種曝光裝置，其特徵為具備：照明系、统，其係用於照 明$又疋在前述第一面上的掩模；及 申請專利範圍第1至19項中任一項之投影光學系統， 其係用於將形成於前述掩模上之圖案圖像形成於設定在 前述第二面的感光性基板上。 21·—種曝光方法，其特徵為··照明設定在前迷第一面上之 掩模，經由申請專利範圍第丨至19項中任—項之投影光 學系統，將形成於前述掩模上之圖案圖像投影曝光在設 定於前述第二面之感光性基板上。 -61- I紙張尺度適财s S家職CNS) A4規格(21GX 297公釐) ------