TWI247338B - Illumination optical system and exposure apparatus - Google Patents

Description

1247338 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係有關一種照射光學系統及使用該照射光 學系統之曝光設備；而更明確地，係有關一種照射光學系 統，其使用具有波長介於10 nm與200 nm之間的遠紫外 線（“EUV”）或X射線區之光源、以及一曝光設備，其使 用該照射光學系統以曝光一物體，諸如半導體晶圓之單晶 基底、及液晶顯示（LCD )之玻璃平板。 【先前技術】 一種使用例如EUV光或X射線之縮影投射曝光方法 已被提議爲供製造具有精細圖案之半導體電路裝置的方法 之一（參見，例如，日本專利申請案公告編號1 0- 7005 8( 或其美國對應案US 6,5 04,896B1)、日本專利申請案公告 編號2003 -045774(或其美國對應案編號2003 03 1 0 1 7A1)、 及曰本專利申請案公告編號2003 -045 784(或其美國對應案 編號 2003031017A1)。 此方法係使用EUV光以照射一形成電路圖案之遮罩 (或光罩）、並將遮罩上縮小尺寸的圖案投影至一晶圓表 面，使晶圓表面上的光阻曝光以供圖案轉印。 圖1 1槪略地顯示一種習知EUV縮影投射曝光設備 1 000的主要部份。於圖1 1中，1001代表EUV光發射點 、1 002代表EUV光、1 003代表濾光片、1 004代表第一 旋轉拋物面鏡、1 0 0 5代表反射積分器、1 0 〇 6代表第二旋 (2) 1247338 投射 台、 射光 室。 區域 區段 面鏡 、反 安裝 間之 維持 及一 來自 ，以 置並 1007 劑作 系統 由反 轉拋物面鏡、1 007代表反射遮罩、10〇8代表構成一 光學系統之多數鏡、1〇〇9代表晶圓、1〇1〇代表遮罩 1 0 1 1代表晶圓台、1 〇 1 2代表弧形孔徑、；[〇丨3代表雷 源、1 0 1 4代表雷射聚集光學系統、及1 〇丨7代表真空 圖1 3係一平面圖以顯示介於遮罩1 〇 〇 7上的照射 1 0 1 5與一欲曝光的弧形區域1 〇 1 6之間的關係。 曝光設備1000因而包含一產生EUV光之光源 1 0 1 3、1 0 1 4、一照射光學系統（亦即，第一旋轉拋物 1 004、反射積分器1〇〇5及第二旋轉拋物面鏡1 006 ) 射遮罩1 007、投射光學系統1〇〇8、晶圓1〇〇9、遮罩 台1 〇 1 〇、晶圓安裝台1 0 1 1、一用於遮罩與晶圓位置 精確對齊的對齊機構（未顯示）、真空室1 〇 1 7，其 整個光學系統真空之真空，以減少EUV光之衰減、 排氣裝置（未顯不）。 照射光學系統使用第一旋轉拋物面鏡1 004以將 發射點1001之EUV光1002聚集入反射積分器1〇〇5 形成次光源，並使用第二旋轉拋物面鏡1 006，以疊 聚集來自這些次光源之EUV光，而均勻地照射遮罩 〇 反射遮罩1 007在一多層鏡上，使用由EUV吸收 成的非反射部，而形成一予以轉印之圖案。投射光學 1 008使EUV光成像於晶圓1 009上，該EUV光具有 射遮罩1 0 0 7所反射之一電路圖案的資訊。 投射光學系統1 〇〇8被構成以在一偏軸、薄的弧形區 (3) 1247338 域（亦即，離開光軸中心）具有絕佳的成像性能。具有緊 接在晶圓1 009前的弧形開口之孔徑1012致使曝光得以僅 使用此薄的弧形區域。曝光係同時地掃瞄反射遮罩1 〇〇7 及晶圓1 009並轉移一矩形照射於遮罩之整個表面上。 投射光學系統1 〇 〇 8係由多數多層鏡所構成，並用以 投射遮罩1007上之減小尺寸圖案至晶圓1〇〇9表面上。投 射光學系統1 〇 〇 8通常形成一影像側的遠心系統，且一般 係提供一具有非遠心結構之物體側（或反射遮罩側），以 避免其與入射至反射遮罩1 007上之照射光的物理干擾。

雷射聚集光學系統1014聚集一來雷射光源1013之雷 射光束至發射點1 〇〇 1上之一目標（未顯示），其產生一 高溫電漿光源 1001。從此電漿光源熱輻射出之 EUV光 1 002被反射於第一旋轉拋物面鏡1 004並變爲平行EUV 光。此光被反射於反射積分器1005上並形成多數次光源 〇 來自這些次光源之EUV光被反射於第二旋轉拋物面 鏡1 006上並照射反射遮罩1 007。從次光源至第二旋轉拋 物面鏡1 0 06之距離與從第二旋轉拋物面鏡1 006至反射遮 罩1 007之距離被設爲等於第二旋轉拋物面鏡1 006之聚焦 距離。 因爲第二旋轉拋物面鏡1 006之焦點係位於次光源之 位置上，所以發射自次光源之EUV光係以平行光照射反 射遮罩1 007。投射光學系統1 00 8被構成以投射次光源之 一影像至一入射光瞳表面上，而藉此達成κ 〇 h 1 e r之照射 -6- (4) 1247338 條件。照射反射遮罩1 007上之一點的EUV光爲自所有次 光源射出之疊置EUV光束。 遮罩表面上之照射區域1 0 1 5係類似於（如圖1 2中所 示）一當作反射積分器1 005中之元件的凹面或凸面鏡之 平面形狀，該照射區域爲一包含予以被實際曝光之弧形狀 1 0 1 6的近似矩形形狀。投射光學系統1 〇 〇 8被構成以投射 次光源之一影像至其光瞳表面上。

然而，習知的EUV縮影投射曝光設備具有其缺點， 因爲旋轉拋物面鏡1004具有一反射表面（該反射表面係 非對稱於等向地自光源1001射出之EUV光1 002的光軸 )，且無法均勻地照射反射積分器1 005。於是，供照射 遮罩1 007之光線的角度分佈變爲不均勻，且圖案解析能 力變差。 【發明內容】

因此’考量前述問題，本發明之一示範性目的係提供 一種照射光學系統及使用該照射光學系統之曝光設備，其 較先前技術提供更均勻角度分佈之光，以照射一遮罩。 爲了達成上述目的，一種依據本發明之一型態以照射 一物體表面的照射光學系統包含一光學單元，其將來自一 光源區段之光線轉變爲大致平行的光，並包含第一及第二 鏡，其中第一鏡具有一開口，而由第二鏡所反射之光係通 過該開口。 本發明之其他特徵及優點將從以下配合後附圖形之敘 (5) 1247338 述而變得淸楚明白，其中類似的參考數字係指示其所有圖 形中之相同或類似的部件。 【實施方式】 現在將依據後附圖形以詳細地描述本發明之較佳實施 例。 第一實施例 圖1係依據本發明之一實施例的一槪略視圖。如圖所 示，1代表一激發雷射光束。2代表一電漿發射點。3 a代 表一噴嘴，其注射一液滴以當作電漿產生之一耙；及3b 代表一液滴復原部分’用以復原及再循環未爲激發雷射光 束所接收之液滴。4代表一聚光器鏡，其接收射出自電漿 發射點之光線。6a代表一過濾器，其移除來自電漿之飛 行粒子（碎片）；及6b代表一波長濾光片，其移除EUV 光以外的光線。7代表一針孔孔徑，其係配置於或接近於 聚光器鏡4之聚集點上。8代表一真空室，其內含電漿光 源。這些元件構成一光源區段。5代表由聚光器鏡4所聚 集之EUV光。9代表一連接器，其於真空狀態下，連接 一曝光設備主體至一電漿光源區段。 1 Oa及1 Ob係一平行化光學系統之部分，該光學系統 透過孔徑7以接收EUV光、將其轉變爲平行光、且包含 一凹面鏡及一凸面鏡。1 1 a係一具有多數圓柱形鏡之積分 器、而11 b及1 1 c係一光學系統之部分，該光學系統包含 (6) 1247338 —旋轉拋物面鏡’以將來自積分器11 a之光線聚集爲弧形 形狀。1 2代表一具有弧形開口及部分可變寬度之弧形光 闌。1 3代表一遮蔽葉片，用以限制照射光至一所欲的曝 光區域。1 4代表一遮蔽成像系統，其係針對遮蔽葉片】3 (以當作物體側）及反射遮罩1 6 (以當作影像側）以想 要的倍率來成像，並於反射遮罩上形成一弧形照射區域。 14a、14b、14c及14d個別代表遮蔽成像系統14中之一 曲面鏡；而14e係一平面鏡，其反射遮蔽成像系統14之 影像側光線1 4 ’’而以一預定角度進入反射遮罩1 6。1 5 代表一置於遮蔽成像系統1 4中之一光瞳表面上的孔徑光 闌。這些元件構成一照射光學系統，以利用來自光源區段 之光線照射反射遮罩1 6。 1 7代表一固持反射遮罩1 6之遮罩台。1 8代表一投射 光學系統，其包含多數鏡，1 9代表一塗敷光敏材料之晶 圓’20代表一固持晶圓19之晶圓台，及21代表一真空 室’其維持整個光學系統於真空氣氛中，以減少EUV光 的衰減。 高功率激發脈衝雷射光束1 (自包含一激發雷射光源 及聚光器光學系統（未顯示）之激發雷射部分射出）被構 成以聚集於發射點2之一位置上，並形成一電漿光源區段 。當作此雷射電漿光源（諸如，氙）之靶的液滴被構成以 規律的時間間隔連續地從噴嘴3 a射出，並通過聚集點2 。當如此所射出之液滴位於元件2之位置上時，則激發脈 衝雷射光束1便照射液滴，以自發射點2產生高溫電漿， -9- (7) 1247338 而來自此電漿之熱輻射產生EUV光。 雖然本實施例係使用氙液滴爲靶，但靶亦可使用射入 一真空之氙氣體、一產生自絕熱擴張之叢集、已被冷卻於 金屬表面上之固化氙氣、及一金屬帶（諸如銅）。另一方 面，EUV光源可使用一聚頻磁鐵（undulator )，或者一 所謂的排出法，諸如Z夾止法、電漿聚焦、毛細管排出、 及中空陰極觸發的Z夾止。 自發射點2射出之EUV光係由聚光器鏡4 (諸如一 旋轉球體鏡）所聚集，並取出爲一 EUV光束。過濾器6a 直接自電漿及其附近移除飛行於前之飛行粒子（碎片）， 而濾光片6b移除EUV曝光所不必要的波長成分。接著， 光線被聚集入針孔孔徑7，該孔徑係設於容納電漿光源的 真空室8與容納曝光設備主體的真空室2 1之間的一邊界 表面上。連接器9連接容納有光源的真空室8至其容納有 曝光設備主體的真空室21。 已通過針孔孔徑7之EUV光5係藉由平行化光學系 統而被轉變爲大致平行的光1 〇 ’，該平行化光學系統包含 一於其中心具有開口之凹面鏡1 〇a、及一具有較凹面鏡 10a更小之直徑的凸面鏡10b。於此，凹面鏡10a具有一 用於由凸面鏡1 〇 b所反射之光的開口，且其開口被置於光 源區段中之聚光器鏡的光軸（或旋轉對稱軸）上。這些鏡 1 0a及1 Ob具有一約略旋轉對稱之反射面。其光軸約略符 合聚光器鏡4 ’之光軸（或者一旋轉對稱喉）。因此，EU V 發射點2被置於或接近平行化光學系統之光軸上。 -10- (8) 1247338 上述聚光器鏡4、及鏡l〇a與10b形成一反射多層， 以有效地反射EUV光，且因爲其吸收來自高溫電漿2之 輻射能，所以於曝光期間變爲高溫。因此，該些鏡係由〜 種具有高導熱性材料（諸如金屬）所製，且具有諸如水冷 卻之冷卻機構（未顯示），以利於曝光期間持續的冷卻。 現在將參考其他圖形以提供此平行化光學系統之詳細描述 〇 圖9係上述平行化光學系統之一主要部分的槪略視圖 〇 如圖所示，鏡 1 〇a被設置並整合有一水冷卻機構 2 003於其後表面上，且當一冷卻水循環系統（未顯示） 於此冷卻機構中循環水時，自其後表面冷卻。鏡1 〇a係藉 由一固持機構2002而被固持於鏡桶，該固持機構2002包 含一位置精細調整機構，諸如一包含壓電元件之平行連結 ，並精確地控制鏡1 〇 a之定向。 類似地，一冷卻機構2006被設置於並整合於鏡10b 之後表面。鏡l〇b係由兩或更多桿2004所固持。類似於 鏡10a，這些桿2004係藉由一固持機構2005而接觸鏡桶 ，並固持及精確地控制被固持於鏡桶中之鏡1 〇b。 利用桿2004之固持結構可使用（例如）四個配置爲 彼此正交之桿，並將鏡1 〇b固定至交叉中心上。另一方面 ，固持結構可將三個桿配置以1 20度之角度間隔’並固定 鏡1 〇b至中心上。因爲即使爲桿部份屏蔽EUV光5時’ 光分佈仍在光行進方向中維持旋轉對稱，所以於中心周圍 -11 - 1247338 (9) 之桿2004的旋轉對稱配置將保持絕佳的照射。 上述桿2 0 0 4係由一種諸如金屬之堅硬材料所製，而 至少兩個桿2004被製成中空以流通冷卻水。冷卻水循環 系統（未顯示）容許冷卻水循環於鏡1 〇b之一冷卻機構 2006 中。 圖1 〇係一通道之一實施例的視圖，該通道係供冷卻 水流通且於整合至鏡10b之冷卻機構2006中。此實施例 藉由於具有想要厚度之一金屬平板中挖掘一溝槽，而形成 一通道2101。一孔以一垂直紙張表面之方向，穿透通道 之起始點2 1 02及終止點2 1 03，一插塞被安裝至此孔且被 連接至中空桿，以利冷卻水流通於金屬平板之後表面中。 因爲此冷卻機構2006係黏附至且整合至鏡10b之後 表面，所以當冷卻水於通道2 1 0 1中從起始點2 1 02流通至 終止點2 1 03時，水不會自通道漏出。如以上所討論，當 冷卻水循環系統（未顯示）經由（中空）桿2004而供應 冷卻水至冷卻機構2006時，鏡10b被如所需地冷卻。 雖未明確地描述，光學系統中之每一鏡的反射表面係 形成一反射多層，以有效地反射EUV光，且鏡可由一種 具有高導熱性諸如金屬之材料所製。 已被轉變狀態爲約略是平行光的EUV光10’進入具有 多數反射圓柱形鏡之積分器1 1 a，而平面鏡1 1 b及旋轉拋 物面鏡1 1 c係藉由將各圓柱形表面所分割之發散光束聚集 爲弧形形狀，藉此形成一弧形照射區域，其具有均勻的光 強度分佈於弧形狹縫1 2中之開口上。 -12- (10) 1247338 現在將參考另一圖形以說明積分器丨〗a如何均勻地照 射弧形區域。

圖3A係具有多數凸面圓柱表面（其接收平行光）之 反射凸面圓柱積分器11a的典型透視圖，而大致平行的 EUV光10’以所示方向進入。圖3B係具有多數凹面圓柱 表面（其展現類似於圖3 A之效果）之反射凹面圓柱積分 器的典型透視圖。圖1中之積分器11a係一反射凸面圓柱 形積分器（如圖3A中所示），但其可爲圖3B中所示之 反射凹面圓柱形積分器或其組合。 圖4係反射凸面圓柱形積分器之一典型橫斷面視圖， 圖5係用以解釋反射凸面圓柱形積分器之圓柱形表面上的 EUV光之反射的視圖，及圖6係反射自反射凸面圓柱形 積分器之EUV光的角度分佈圖。於各圖形中，參考數字 1 1 a代表反射凸面圓柱形積分器。

如圖3A中所示，當大致平行之EUV光1 1入射於具 有多數圓柱形表面之積分器1 1 a上時，次光源被形成接近 積分器表面且自此次光源射出之EUV光具有一圓錐角度 分佈。接著，藉由反射一 EUV光至鏡上，該鏡係具有一 焦點於此次光源之位置上，以及照射反射遮罩或一與反射 遮罩共軛之表面而可得弧形照射。 爲了解釋具有多數圓柱形表面之反射積分器的操作’ 現在將參考圖5以描述當平行光入射於一圓柱形鏡上時， 反射光之動作。現在假設平行光係以對垂直於中心軸之表 面呈角度0，入射於一圓柱形表面上。 -13- (11) 1247338 當入射平行光之一射線向量被界定爲PI = (0, -COS 0， sin0)，且圓柱形反射表面上之一法線向量被界定爲n =

(-s i η a，c 〇 s α，〇)，則反射光之射線向量變爲p 2 = (- c 〇 s Θ X sin2a，cos0 x cos2a5 sin0)。如圖 6 中所示，於一 相位空間中之反射光的描繪射線向量於一 xy平面上形成 一具有半徑cos 0之圓形。因此，反射光變爲圓錐發散光 ，而次光源被置於此圓錐表面之一頂點上。當積分器11a 具有一凹面圓柱形表面時，此次光源係存在爲反射表面外 部之一實像，而當積分器具有一凸面圓柱形表面時，此次 光源係存在爲反射表面內部之一虛像。如圖4中所示，當 反射表面被限制爲圓柱形表面之部分且具有2 Φ之一中心 角度時，則射線向量P2於xy平面上存有如圖6中所示之 具有4 φ之中心角度的弧形6 0 1。

接著，假設一具有焦距f及焦點接近次光源之位置上 的旋轉拋物面鏡，該焦點是由於平行光入射於上述圓柱形 鏡上所形成，及一照射表面位於離開此鏡之距離爲f。次 光源射出圓錐發散光，其接著被反射於具有焦距f之鏡上 並接著被轉變爲平行光。反射光爲具有半徑爲f X cos 0 及中心角度爲2 Φ之弧形區段的片光束。因此，如圖6中 所示，僅有弧形區域601被以f X cos0之半徑及2Φ之中 心角度照射於照射表面上。 前述說明係指一圓柱形鏡。現在參考圖2，將描述積 分器1 1 a，其平行地配置多數圓柱形表面於一大區域上， 並接收具有某一光束直徑之平行光10’於圖〗所示之方向 -14- (12) 1247338

於圖2中，11a爲上述積分器，lib爲一平面鏡，11c 爲一旋轉拋物面鏡，而1 2爲一具有弧形開口之弧形光闌 。旋轉拋物面鏡1 1 c係一鏡，其爲中心對稱於一軸2 0 1 AX 周圍、且具有一反射表面，該反射表面爲藉由將具有焦點 2 02之拋物線體繞著一軸201 AX旋轉而形成之表面的一部 分。一介於焦點202與鏡有效部中心點204之間的距離爲 焦距f。介於點204與弧形光闌1 2之間的距離被設定約 略等於焦距f。

旋轉拋物面鏡11c被配置以致其旋轉軸20 1 AX被配 置平行於接近積分器1 1 a之反射表面的反射表面，並對齊 圓柱形表面。如圖所示，平面鏡1 1 b被置於有效部中心點 2 04與旋轉拋物面鏡1 lc上的焦點202之間，與焦點202 相對於鏡1 lb之反射表面成對稱的點202’可被置於約略 積分器1 1 a上之反射表面有效部的中心位置上。換言之， 從位置204至位置202’的光學路徑長度等於焦距f。 此配置提供位置202’與弧形光闌12離開，旋轉拋物 面鏡1 1 b之焦距f之分離或傅立葉轉換表面之關係。因此 ，如所示入射於積分器11a上之大致平行的EUV光10’被 聚集接近弧形光闌1 2之開口。 射至旋轉拋物面鏡1 1 c之EUV光具有主射線介於〇 · 與45 ^之間（更明確地爲2(Γ )的低入射角度f。藉此， 當光線被聚集於弧形狹縫1 2中時，失焦量減少，且聚集 效率增進於接近弧形開口處而非高入射角度。藉此，由於 -15- 1247338 (13) 遮蔽之光學損失減少，所以照射系統之效率增進。

因爲反射於鏡（其平行地配置多數圓柱形表面）上之 光線具有如上所述之角度分佈，所以弧形區域被照射以半 徑f X cos ε於接近弧形光闌12處，其中ε係射至積分器 1 1 a之光入射角。因爲入射於接近弧形光闌1 2之一點上 的光線係得自其平行地配置多數圓柱形表面之整個照射區 域，所以角度範圍v (亦即，聚集NA )變爲v = D/f，其 中D係大致平行之EUV光10’的光束直徑。 於此情況下，因爲積分器1 1 a上之多數圓柱形表面疊 置光線，所以，弧形照射區域保持均勻的光強度。換言之 ，此可達成有效且均勻的弧形照射。

回到圖1，將提供此實施例之曝光設備的說明。如圖 所示，遮蔽葉片1 3部分地限制被形成接近弧形光闌1 2中 之開口的弧形照射區域，而遮蔽成像系統1 4以一所欲倍 率放大或縮影弧形照射區域。因此，反射遮罩1 6被照射 以一弧形形狀，藉由以一所欲的入射角度將弧形照射區域 引入由遮罩台17所固持之反射遮罩16。弧形照射區域之 曲率的中心係符合投射光學系統i 8之光軸丨8Αχ。 電路圖案被曝光在當投射光學系統1 8以適用以曝光 之倍率，將具有自被照射成弧形之反射遮罩1 6取得之電 路圖案資訊之反射EUV光，投射至塗敷有一光敏材料之 晶圓1 9上時，該電路圖案被曝光。 上述晶圓被固定於晶圓台20上，在距離量測設備， 諸如雷射干涉儀（未顯示）之控制下，晶圓台作用以提供向 -16- 1247338 (14) 後向前及向上向下的平行移動於紙表面上。於整個表面上 之掃瞄曝光需要（例如）反射遮罩1 6被掃瞄以速度v於 平行於紙表面之方向，及需要晶圓1 9被同時地同步掃瞄 以速度v/M於平行於紙之方向，其中Μ係投射光學系統 1 8之放大倍率。

投射光學系統1 8包括多數多層反射鏡，並提供有絕 佳的成像性能於偏軸的、薄的弧形區域。投射光學系統 1 8被構成以投射減小尺寸之遮罩1 6上圖案於晶圓1 9表 面之上，並形成一影像側（或晶圓側）遠心系統。投射光 學系統1 8提供一具有非遠心結構之物體側（或反射遮罩 側），以避免與其入射於反射遮罩1 6上之照射光的物理 干擾，且本實施例係以（例如）約相對於遮罩1.6之法線 方向的6度傾斜影像側主射線。

現在將說明（1 )使用弧形照射之掃瞄曝光，（2 )藉 由使用弧形光闌1 2之校正不均勻曝光的方法，及（3 )依 此順序之遮蔽成像系統的結構。 圖7Α及7Β個別地顯示晶圓表面上之掃瞄曝光開始 及結束狀態。如圖所示，70 1代表晶圓表面上之一弧形照 射區域。7 02代表一曝光區域以當作一待曝光物體。於此 圖形中，當晶圓台被驅動時，曝光區域702於紙張上從左 至右移動。弧形照射區域70 1被構成以相對地掃瞄曝光區 域7 02。遮蔽葉片動作以當曝光開始及曝光結束外，將弧 形照射區域70 1與照射部相隔。此將被描述於遮蔽葉片之 操作。上述也可應用於與此實施例之掃瞄方向相對相反的 -17- (15) 1247338 方向之掃瞄曝光。

將提供有關一種以上述掃瞄曝光中之弧形光闌1 2來 校正不均勻曝光之方法的詳細敘述。如圖所示，8 1 0代表 一多重可移動邊緣，用以部分地改變弧形光闌1 2中之一 狹縫寬度8 1 1。8 1 1代表一用以形成弧形照射區域之狹縫 開口。8 1 2代表由上述積分器1 1 a及鏡系統1 1 b及1 1 c所 形成的一弧形照射區域，而此照射區域係界定通過狹縫開 口 8 1 1之光線。 當掃瞄曝光將反射遮罩1 6中之減小尺寸的電路圖案 轉印至晶圓1 9上時，假如於弧形狹縫有不均勻光強度， 則會發生不均勻曝光。此問題之一解決之道係使用一種驅 動系統（未顯示），以移動可移動邊緣8 1 0而僅縮小至提 供弧形狹縫中相當強之光強度的狹縫寬度，並減少供掃瞄 曝光之光量一理想的量。結果，具有均勻強度之曝光由於 累積而可獲得於整個已曝光表面上。

遮蔽葉片13包含四個光遮蔽板 801、802、803及 8 04，而上及下光遮蔽板8 03及804係遮蔽弧形狹縫開口 8 1 2中於弧形照射區域8 1 2之兩端上的光線，並界定圖 7A中所示之曝光區域702的縱向寬度（或掃瞄寬度）。 藉由移動於橫向方向並於掃瞄曝光中從一拍攝之曝光 開始至曝光結束開啓並關閉孔徑，光遮蔽板801及8 02係 界定曝光區域702中之一橫向寬度（或掃瞄長度）。 如圖1中所示，遮蔽成像系統1 4係一成像光學系統 ，其使用遮蔽葉片1 3爲一影像表面、及使用反射遮罩1 6 -18- (16) 1247338 (於圖形中之位置1 02上）爲一影像表面，並包含反射多 層鏡。此成像系統係作用以成像且形成一適於投射光學系 統1 8之弧形照射區域，藉由對其配置軸1 0 A接近一中心 處之物體側弧形區域應用一想要的倍率。成像表面適當地 校正影像側上之失焦，而影像表面上之點直徑被設計爲5 mm或更小，最好是1 mm或更小。 如圖所示，14a、Mb、14c及14d爲凹面或凸面球狀 或非球狀鏡，其使用供旋轉對稱之中心軸1 0AX，且於此 實施例中爲從14a之凹面、凹面、凸面及凹面。遮蔽成像 系統1 4中之光瞳表面被置於或接近鏡1 4b之反射表面上 ，於該表面上設有孔徑光闌1 5。孔徑光闌1 5改變其開口 型態，以改變於反射遮罩側上之照射光的收斂角（或所謂 的相干因數σ )，或提供修飾的照射。 當平面鏡1 4e反射圖1中所示之遮蔽成像系統1 4的 影像側光i 4 ’並使其角度朝向反射遮罩1 6時，則由光1 4 ’ 所形成之一弧形照射區域的指向被反向且弧形之中心係符 合一介於投射系統1 8的中心軸1 8 AX與反射遮罩之間的 交叉點。光1 4 ’之主射線被構成以符合與投射光學系統1 8 之物體側光1 8 ’的主射線（相對於反射遮罩上之一反射表 面）。 此實施例之照射裝置的使用將（1 )達成有效且均勻 的弧形照射並減少不均勻的光強度；（2 )實現一良好聚 焦的弧形照射於遮罩表面上；（3 )充分地校正不均勻的 光強度；及（4 )切換一相干因數σ並提供修改的照射。 -19- (17) 1247338 因此，本實施例提供適於一曝光設備之照射光學系統。 第二實施例

現在將描述使用第一實施例之曝光設備的裝置製造方 法之一實施例。圖1 4係用以解釋裝置（亦即，諸如1C及 LSI、LCDs、CCDs等等之半導體晶片）之製造的流程。 於此，將描述一半導體晶片之製造爲一範例。步驟1 (電 路設計）設計一半導體裝置電路。步驟2 (遮罩製造）形 成一具有設計好之電路圖案的遮罩。步驟3 (晶圓製作） 使用諸如矽之材料以製造一晶圓。步驟4 (晶圓製程）係 稱爲一預處理，透過使用遮罩及晶圓之光微影術，以於晶 圓上形成實際的電路。步驟5 (組裝）亦稱爲後處理，係 將步驟4中所形成之晶圓形成爲一半導體晶片並包含一組 裝步驟（例如，切割、接合）、封裝步驟（晶片密封）等 等。步驟6 (檢驗）對步驟5中所製之半導體裝置執行各 種測試，諸如有效測試及耐用測試。透過這些步驟，一半 導體裝置被完成並運送（步驟7)。 圖1 5係上述晶圓製程之一詳細流程。步驟1 1 (氧化 )係氧化晶圓之表面。步驟1 2 ( CVD )形成一絕緣膜於 晶圓之表面上。步驟1 3 (電極形成）係藉由氣相沈積等 以形成電極於晶圓上。步驟1 4 (離子植入）係將離子植 入晶圓。步驟1 5 (抗蝕劑製程）係塗敷一光敏材料於晶 圓上。步驟1 6 (曝光）係使用第一實施例之曝光設備以 使遮罩上之電路圖案曝光至晶圓上。步驟1 7 (顯影）係 -20- (18) 1247338 顯影曝光之晶圓。步驟1 8 (鈾刻）係鈾刻一已顯影之抗 蝕劑影像以外的部分。步驟1 9 (抗蝕劑剝除）移除蝕刻 後不用的抗鈾劑。這些步驟被重複，且一電路圖案被形成 於晶圓上。 本實施例之製造方法的使用將能夠製造高度整合的裝 置，其係之前所難以製造的。

雖然以上實施例描述使用13.5 nm之EUV光的照射 系統，但本發明可應用於其使用不同光的照射光學系統， 例如具有波長於10 nm與200 nm之間的EUV或E射線區 中的光。非玻璃材料也可應用作用於具有波長介於20與 5 0 nm之間的光之一透鏡，而光學系統應僅包含鏡。因此 ’本發B月可有效地應用於其使用此區之照射光學系統。 因爲可執行本發明之許多明顯爲廣泛不同的實施例而 不背離其精神及範圍，故應理解本發明並不限定於其特定 實施例，除了申請專利範圍中所界定者以外。

【圖式簡單說明】 後附圖形（其被倂入說明書且構成說明書之一部分） 說明本發明之實施例且（連同其敘述）用以解釋本發明之 原理。 圖1係依據本發明之一實施例的一槪略視圖。 圖2係一接收平彳了光/積分器的視圖。 圖3 A係一具有多數凸形圓柱表面之反射積分器的槪 略視圖’而圖3 B係一具有多數凹形圓柱表面之反射積分 -21 - (19) 1247338 器的槪略視圖。 圖4係積分器之一橫斷面形狀的視圖。 圖5係一用以解釋其反射於一圓柱表面上之光線的角 度分佈之視圖。 圖6係一顯示由圓柱表面上所反射之光線所形成的弧 形區域之視圖。

圖7A係一掃瞄曝光開始狀態下之視圖，而圖7B係 一掃瞄曝光結束狀態下之視圖。 圖8係一可變弧形光闌及一遮蔽葉片之槪略視圖。 圖9係平行化光學系統之槪略視圖。 圖1 0係~顯示冷卻機構中之一通道的視圖。 圖1 1係一習知技術說明之槪略視圖。 圖1 2係一習知反射積分器之槪略透視圖。 圖1 3係一習知的已照射區域及一待被曝光的弧形區 域之視圖。

圖1 4係一用以解釋供製造裝置（半導體晶片，諸如 ICs、LS Is、等等、LCDs、CCDs、及其他）之方法的流程 圖。 圖1 5係圖1 4中所示之晶圓製程的步驟4之詳細流程 圖。 元件對照表 1 :激發雷射光束 2 :電漿發射點 -22- (20) 1247338 3 a :噴嘴 3 b :液滴復原部分 4 :聚光器鏡 5: EUV 光 6 a :過濾器 6b :波長濾光片 7 :針孔孔徑

8 :真空室 9 :連接器 1 0 a :凹面鏡 1 0 b :凸面鏡 1 0 A X :中心軸 1 1 a :積分器 1 1 b :平面鏡 1 1 c :旋轉拋物面鏡

12 :狹縫 13 :遮蔽葉片 1 4 :遮蔽成像系統 1 5 :孔徑光闌 1 6 :反射遮罩 1 7 :遮罩台 1 8 :投射光學系統 1 9 :晶圓 20 :晶圓台 -23- 1247338 (21) 21 :真空室 201AX ：軸 2 0 2 :焦點 2 0 4 :中心點 6 0 1 :弧形 ‘ 7 0 1 :弧形照射區域 7 0 2 :曝光區域 801,802，803，804:光遮蔽板 $ 8 1 0 :可移動邊緣 8 1 1 :狹縫開口 8 1 2 :弧形照射區域 1 0 0 0 :曝光設備 1 00 1 : EUV光發射點 1 002： EUV 光 1 0 0 3 :過濾器 1 0 0 4 :第一旋轉拋物面鏡 φ 1 0 0 5 :反射積分器 1 0 0 6 :第二旋轉拋物面鏡 1 0 0 7 :反射遮罩 ： 1 008 :鏡 ： 1 0 0 9 ·晶 Η 1 0 1 0 :遮罩台 1 0 1 1 :晶圓台 1 0 1 2 :弧形孔徑 -24- (22) (22)1247338 1 Ο 1 3 :雷射光源 1 0 1 4 :雷射聚集光學系統 1 0 1 5 :照射區域 1 0 1 6 :弧形區域 1 0 1 7 ··真空室 · 2002 :固持機構 2003 :水冷卻機構 2 0 04 :桿 _ 2005 :固持機構 2 0 0 6 :冷卻機構 2 1 0 1 :通道 2 1 0 2 :起始點 2 10 3:終止點

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Claims (1)

1. (1) 1247338 拾、申請專利範圍 1 · 一種用以照射一物體表面的照射光學系統，該照 射光學系統包含一光學單元，其將來自一光源區段之光線 轉變爲大致平行的光，並包含第一及第二鏡，第一及第二 鏡均具有一反射面，該等反射面係在光學系統的光軸旁大 致呈旋轉對稱’該第一鏡將來自光源區段的光引入第二鏡 ’其中第一鏡在該光軸上具有一開口，而由第二鏡所反射 之光係通過該開口。 2 ·如申請專利範圍第1項之照射光學系統，進一步 包含： 一反射積分器，使用來自該光學單元之光線而形成多 數次光源；及 一鏡單元，用以疊置其來自多數次光源之光線至物體 表面上。 3 .如申請專利範圔第1項之照射光學系統，其中光 源區段包含一聚光器鏡，而開口被置於聚光器鏡之一光軸 上。 4.如申請專利範圍第1項之照射光學系統，其中第 一鏡係一凹面鏡，而第二鏡係一凸面鏡。 5 ·如申請專利範圍第2項之照射光學系統，其中積 分器具有一反射表面，其具有多數凸面或凹面圓柱形表面 或其組合。 6.如申請專利範圍第1項之照射光學系統，其中第 一及第二鏡具有一冷卻機構，其包含一流通冷卻液之通道 -26- (2) 1247338 7. 如申請專利範圍第4項之照射光學系統，進一步 包含二或更多用以固定凸面鏡之桿’至少兩個桿具有一流 通冷卻液之通道。 8. 如申請專利範圍第2項之照射光學系統，其中該 鏡單元具有一弧形形成光學單元，用以將來自次光源之光 線聚集爲一弧形照射區域。 9. 如申請專利範圍第8項之照射光學系統，其中弧 形形成光學單元包含一彎曲鏡，其具有一接近積分器之反 射表面的焦點，及至少一鏡，入射於彎曲表面上之光線具 有4 5度或更小的角度。 10. 如申請專利範圍第9項之照射光學系統，其中彎 曲鏡係一旋轉拋物面鏡。 11. 如申請專利範圍第9項之照射光學系統，其中角 度爲2 0度或更小。 12. 如申請專利範圍第8項之照射光學系統，其中鏡 單元包含= 一弧形光闌，其具有一弧形開口配置於或接近一表面 上，其弧形照射區域係形成於此表面上； 一遮蔽葉片；及 一遮蔽成像單元，供以一預定倍率放大或減小弧形開 口，並將弧形開口成像於物體表面上。 13·如申請專利範圍第1項之照射光學系統，其中光 源區段包含一聚光器鏡，及 -27- (3) 1247338 其中該照射光學系統進一步包含一具有針孔之孔徑.， 其係配置接近於光源區段之聚光器鏡的一聚集點。 14·如申請專利範圍第1項之照射光學系統，其中該 光學系統之光軸與在該光源區段中之一聚光器鏡的光軸一 致。

   15. 如申請專利範圍第1項之照射光學系統，其中該 光源區段中之發光點係位在光學系統的光軸上或接近該光 學系統之光軸。 16. —種曝光設備，包含：

   一照射光學系統，用以照射一形成一圖案之遮罩，該 照射光學系統包含一光學單元，其將來自一光源區段之光 線轉變爲大致平行的光，並包含第一及第二鏡，第一鏡及 第二鏡均具有一反射面，該等反射面係在光學系統之光軸 旁大致呈旋轉對稱，該第一鏡將來自光源區段之光引入第 二鏡，其中第一鏡在該光軸上具有一開口，而由第二鏡所 反射之光係通過該開口；及 一投射光學系統，用以投射遮罩上之圖案至一基底上 1 7 · —種裝置製造方法，包含下列步驟： 使用一曝光設備以曝光一物體；及 顯影所曝光之物體， 其中該曝光設備包含： 一照射光學系統，用以照射一形成一圖案之遮罩，該 照射光學系統包3 —光學單兀，其將來自一光源區段之光 -28- (4) 1247338 線轉變爲大致平行的光，並包含第一及第二鏡，第一鏡及 第二鏡均具有一反射面，該等反射面在光學系統之光軸旁 大致呈旋轉對稱，該第一鏡將來自光源區段之光引入第二 鏡，其中第一鏡在該光軸上具有一開口，而由第二鏡所反 射之光係通過該開口；及 一投射光學系統，用以投射遮罩上之圖案至一基底上

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