TWI253509B - Optical system, especially a projection light facility for microlithography - Google Patents

Description

1253509 五、發明說明α) 本發明係有關一種光學系統，尤指用於微石版印刷投 影曝光設備，尤其是具縫隙狀場或非旋轉對稱照明，包括 一被镶欲在一鏡框中之光學元件，尤其是一透鏡或一反射 鏡，及作用於鏡框之一部份及/或光學元件之調節器。 歐洲專利E P 0 6 7 8 7 6 8 A 2曾提出此種光學系統。其 採用分步與掃描程序，一遮蔽罩只將一狹長缝隙條紋成像 於一晶圓上。為曝光整個場，晶圓被側向移動（掃描）。

其缺點在於，由於此縫隙幾何，接近晶圓的透鏡出現 一旋轉對稱照明，這意味因強迫性透鏡增溫而在透鏡上產 生的溫度分佈亦為旋轉對稱，因此，由於折射率與溫度之 線性關係及熱延展而在光軸上產生影像誤差，例如散光。 193 nm石版印刷中，採用石英玻璃與193 nm光會導致 石英玻璃體積減少，其隨N 12而單調遞增，此處N代表雷射 脈衝數，I代表脈衝劑量。此外，尚會導致折射率升高。 由於折射率升高會過度補償因收縮而造成的光程長度縮 短，故此種稱作致密化（C 〇 m p a c t i ο η )的效應導致波前被干 擾。此一如透鏡增溫一般，亦在光軸產生影像誤差，例如 散光。

不同於透鏡增溫補償，致密效應沒有被動補償。此處 需主動地藉改變透鏡元件而補償波前變化。由於折射設計 無法使用主動反射鏡（增設一反射鏡以補償影像誤差通常 不被採用），故需使用一或多個作為「調整元件」的透 鏡。轴上散光的校正不採光軸上之運動及偏心，而使用所 有平移自由度校正。

第6頁 1253509 五、發明說明（2) 歐洲專利E P 0 6 7 8 7 6 8 A 2建議，使用一作為「調整 元件」的透鏡，以校正因透鏡不均句增溫而造成的影像誤 差。依據其圖1 1 ，設徑向作用於透鏡的力。但利用此壓力 只能達到一非對稱之厚度變化。 歐洲專利E P 0 6 6 0 1 6 9 A 1提出一微石版印刷投影曝 光設備’其物鏡設有校正元件。此處設一對透鏡，其可繞 光軸旋轉。透鏡形狀產生的折射藉在一球面透鏡上疊設一 柱狀彎月形而被改變。 本發明之目的在於提供一種本文開端所述的光學系 統，其可使用簡單方法校正或最小化因系統不均勻溫度分 佈而造成的影像誤差。 具申請專利範圍第1項中各項特徵的光學系統達成了 上述目的。 不同於現行技術，本發明不只製造只產生不對稱厚度 變化的壓力，亦製造剪力或扭力而使光學元件，例如透 鏡，彎曲，該彎曲使得強迫出現的影像誤差被補償。藉本 發明調節器可使一光學元件，例如透鏡，變形1 0 0 nm至// m。如此而可補償散光r2及r4。 本發明方法以簡單方法快速且可靠地達到了理想的溫 度分佈。尤其是只要校正特定的影像誤差時，例如低次影 像誤差。 本發明另一重要優點為，需要時亦可「過度補償」或 附帶補償製造誤差。除了使多個透鏡對稱外，如現行技術 所採用，亦可個別「過度補償」透鏡，即蓄意地使溫度分

1253509 五、發明說明（3) 佈或變形在另一方向不對稱。如此整體而得到整個物鏡或 曝光設備的補償。 在補償製造誤差方面有兩種方法，即同時補償偶發之 製造誤差及特意導入一固定變形，以減半需要之校正值。 本發明方法亦可同時補償透鏡增溫及光學元件之致密效 應。 本發明光學系統可特別有利地應用於半導體石版印 刷，因隨著成像圖案的越來越小，出現的成像誤差一樣需 被最小化。 本發明調節器可特意地製造一散光，以補償熱散光及 光學元件，例如一透鏡，的致密效應。 亦為有利的是，可不受調節器之設置及數目左右，而 製造光學元件之其他變形。 本發明之有利設計見申請專利範圍附屬項及下述依據 附圖之實施例說明。 【圖式說明】 圖1係設本發明調節器之光學元件的俯視圖。 圖2係圖1線I I - I I之截面圖。 圖3係設本發明調節器之光學元件的第二實施例。 圖4係圖3線IV - IV之截面圖。 圖5係設本發明調節器之光學元件的第三實施例。 圖6係圖5線VI-VI之截面圖。

1253509 五、發明說明（4) 圖7係圖2， 4及6截面之半截面圖，顯示調節器另一實施型 式。 【符號說明】 1 透鏡 2 鏡框 3 調節器 4 接頭 5 框架

6 透鏡墊 由於微石版印刷投影曝光設備為一般所習知，以下將 只說明一光學元件，即一透鏡1，其被固定在一可變形鏡 框1中。設計作調整螺絲的調節器3設在一圍繞鏡框2的框 架5内。兩相對接頭4使鏡框2與框架5連接。為在光軸上求 穩定，必要時可沿光軸另設具高剛性之接頭4。如圖1及2 實施例所示，兩調節器3徑向相對。

如圖2所示，鏡框2為鍋形，其底部開放，兩調節器3 設在其上緣且產生一徑向力。透鏡1貼在鏡框2楔形底緣 上，故如圖2所示藉調節器3以箭頭A所示方向施力時，在 箭頭B所示方向平行於光軸對透鏡產生一撓矩。設計作調 整螺絲的調節器3可為液壓式，若有需要亦可為其他型 式。如所示，該調節器將一扭矩導入鏡框2，而導致透鏡1

第9頁 1253509 五、發明說明（5) 彎曲變形。 圖3及4顯示一框架5，一如圖1及2之實施例，亦將一 扭矩導入可變形鏡框2。尤其如圖4所示，框架5與鏡框2平 行於光軸上下相疊，故此處兩相對調節器3之縱軸平行於 光轴，如此同樣可產生平行於光軸的力。 調節器3旋轉9 0 °設有未詳示之固定及夾緊處4，以連 接框架5與鏡框2。不同於圖1及2之實施例，鏡框2在兩相 對處固定在框架5上，且在旋轉90°的位置以光軸方向被 彎曲。 圖5及6所示實施例沿光軸無位移，因此處同時在下方 兩相對位置及上方旋轉9 0 ° 位置以調節器3施壓。如所 示，與圖3及4所示之實施例相同，水平相對的調節器對透 鏡1產生向下的撓矩，垂直相對調節器則產生向上的撓 矩。框架與鏡框的連接利用四個接頭4，其對稱分佈在圓 周上調節器3之間。 圖7截面圖中顯示出設計作壓電調節器之調節器3。如 此可在框架5或鏡框2的環形台上分散設置較多數目之調節 器，例如二十個，使得在壓電激活時，視其在圓周上的分 佈而對透鏡1產生特定形狀的撓矩。為了瞬間導入，此處 在壓電調節器3與透鏡1之間設楔型透鏡墊6。 藉設多個壓電調節器3及其在圓周上的任意分佈，可 製造，必要時並重疊，散光之任意方向、三波紋及其他效 果，例如柱面透鏡效果。 藉上述調節器可使透鏡1對鏡框變形，使可補償其他

1253509 五、發明說明（6) 透鏡表面瑕疵造成的成像誤差。亦即在一個或數個透鏡1 進行「過度補償」。如此而改善整個物鏡的成像品質。此 外，並可補償因石英致密或透鏡工作時增溫造成的折射改 變，而確保物鏡整個壽命期的光學品質。 一般而言，在物鏡上部三分之一設一用於變形之透鏡 8，其光束直徑與透鏡直徑之比提供正確的畸變作用與散 光作用之比。此外，並以光束直徑調整場分佈。光闌處的 透鏡出現一散光，其在整個場上為恆定且無畸變作用。極 靠近遮蔽罩的透鏡則出現一畸變作用，但散光作用極低。

調節器，尤其是壓電調節器，可設有一傳動裝置，例 如線性或槓桿傳動裝置。此處可有利地使用固體接頭。

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Claims (1)

1. 曰 修J 種光學系統，尤指用於微石版印刷投影曝光設備 在f是具縫隙狀場戒#旋轉對稱照明，包括一被鑲嵌 及；ΪίΙ之光學元件，尤其是—透鏡或-反射鏡， 調節琴d框或光學凡件之調節器，其特徵在於， 力矩生/Λ⑴非旋轉對稱且非徑向之力及/或 產生無厚度變化之幫曲。 如申請專利範圍第1項所述風 3)作用於透鏡（1)的可變形鏡糸統，其中調節器 (1 )產生剪力及/或撓矩。 ），使得鏡框（2 )對透鏡 其中設至少兩 3·如申請、專利範圍第 相對調節器（3 )。 2項所述之光學系統 a ·如申凊專利範圍第3項 節器（3)產生平行於光轴的剪之光學系統，其中兩相對調 啁節器（3)產生相反方向及/或力矩，兩旋轉9〇。的 门之男力及/或力矩。 5·如申請專利範圍第2或3項 器（3)具液壓、機械或電操作^ j之光學系統，其中調節 整件。 ^如申請專利範圍第5項所 “ 節器（3)產生平行於光軸的剪力之光學系統，其中兩相對調 調節器（3)產生相反方向及/或力矩，兩旋轉90。的 ^力及/或力矩。

   1253509 案號88110136_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第1項所述之光學系統，其中調節器 (3 )為壓電調節器，其直接或經中間件（6 )而作用於透鏡 其 器 節 同 充f 系 、、-學 光個 -多 之， 述設 所i 項 π分 第上 圍厶口 範形 利環 專的 請框 申鏡 如或 \)y .5 8 Γν 得 架使 框， 在 3 /(V 中 力 或 / 及 力 的 IA 光 於 行 平 近 接 少 至 生 產 3 κί\ 器 節 周 電。 壓矩 壓 在 中 其 統 系 學 光 之 述 項 b間 或之 7 ) 第C 圍鏡 範透 利)# 專3 請C 器 申 節 士周 9 電 墊 鏡 透 1 Ο.如申請專利範圍第9項所述之光學系統，其中透鏡墊 (6 )至少接近楔形。 1 1. 一種如申請專利範圍第1至1 0項任一項所述之光學系 統，其中調節器具傳動裝置，最好設固體接頭。

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