TWI399569B - 投影光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

投影光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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Description

投影光學系統、曝光裝置以及元件製造方法
本發明是有關於一種投影光學系統、曝光裝置以及元件製造方法，且特別是有關於一種適用於X射線投影曝光裝置之理想的反射式投影光學系統，該X射線投影曝光裝置例如是使用X射線，並藉由鏡像投射(mirror projection)方式將光罩上之電路圖案轉印至感光性基板上。
先前，使用X射線之曝光裝置作為半導體元件等製造所使用之曝光裝置倍受關注。使用X射線作為曝光光線時，由於沒有可使用之透明光學材料以及折射光學材料，故而使用反射式光罩，並且使用反射式投影光學系統。先前，例如於美國專利第6,710,917號專利說明書(對應於日本專利特開2002－139672號公報)中，揭示有包含8片反射鏡之8片式鏡面反射式光學系統，作為可適用於使用X射線作為曝光光線之曝光裝置的投影光學系統。
[專利文獻1]美國專利第6,710,917號專利說明書。
專利文獻1之第2實施例所揭示之先前的反射式投影光學系統是3次成像式光學系統，其分別於第2反射鏡與第3反射鏡之間以及第6反射鏡與第7反射鏡之間形成中間像。於該例中，第6反射鏡是於最遠離光軸之位置上具有反射區域(使用區域)之反射鏡，即有效半徑最大之反射鏡。由於該最大之第6反射鏡之反射面形成為球面狀，故而即使反射區域位於較遠離光軸之位置上，亦可使用干涉儀而較容易地檢測出第6反射鏡之反射面的面形狀。相對於此，較難使用干涉儀檢測出位於較遠離光軸之位置上之非球面狀反射面的面形狀。
然而，於上述先前之反射式投影光學系統中，由於最大物體高度H0為110 mm，且最大之第6反射鏡之有效半徑MΦ約為400 mm，故而最大有效半徑MΦ相對於最大物體高度H0之比MΦ/H0約為3.66，成為於直徑方向上十分大型化之光學系統。又，由於光學系統之全長(物像間距離)TT約為1956 mm，故而全長TT相對於最大物體高度H0之比TT/H0約為17.8，成為於軸方向上十分大型化之光學系統。又，於上述先前之反射式投影光學系統中，像側數值孔徑NA為0.4，但為了實現高解析度，期望進一步使像側數值孔徑NA增大。
本發明是鑒於上述問題開發而成者，其目的在於提供一種至少具有8片反射鏡之3次成像式鏡像反射式光學系統，並且是於直徑方向上小型化之投影光學系統。
又，本發明之其他目的在於提供一種具有較大像側數值孔徑之投影光學系統。
又，本發明之目的在於提供一種曝光裝置，其將本發明之投影光學系統應用於曝光裝置中，藉此可使用如X射線作為曝光光線以確保較大之解像力，並可以高解析度及高處理量(throughput)地進行投影曝光。
為了解決上述問題，於本發明之第1形態中提供一種投影光學系統，其至少含有8片反射鏡且於第2面上形成第1面之縮小像，此投影光學系統具有：第1反射成像光學系統G1，其基於來自上述第1面之光而形成上述第1面之第1中間像；第2反射成像光學系統G2，其基於來自上述第1中間像之光而形成上述第1面之第2中間像；以及第3反射成像光學系統G3，其基於來自上述第2中間像之光而於上述第2面上形成上述縮小像。並且，構成上述第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成上述第1反射成像光學系統G1之數量，且大於等於構成上述第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量。
於本發明之第2形態中提供一種曝光裝置，包括：照明系統，用以對設定於上述第1面之光罩進行照明；以及上述第1形態的投影光學系統，用以將上述光罩之圖案投影到設定於上述第2面之感光性基板上。
於本第3形態中提供一種元件製造方法，包括：曝光製程，其使用上述第2形態之曝光裝置，將上述光罩之圖案曝光到上述感光性基板上；以及，顯影製程，其使經過上述曝光製程之上述感光性基板顯影。
本發明之投影光學系統，在至少包含8片反射鏡之3次成像式光學系統中，使構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成第1反射成像光學系統G1之反射鏡數量，且大於等於構成第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量，而第3反射成像光學系統G3例如由4個反射鏡M7~M10構成。其結果是，與由2個反射鏡構成之第3反射成像光學系統的先前技術不同，可將最大之反射鏡之有效半徑控制得較小。
又，於本發明中，可實現一種於直徑方向上小型化且具有較大之像側數值孔徑的投影光學系統。又，藉由將本發明之投影光學系統應用於曝光裝置中，可使用X射線作為曝光光線。此時，使光罩及感光性基板對於投影光學系統而相對移動，並以高解析度且高處理量地將光罩之圖案投影曝光至感光性基板上。其結果是，可使用具有較大解像力之掃描式曝光裝置，並以良好之曝光條件，高產量地製造高精度元件。
第1投影光學系統例如是由10個反射鏡M1~M10所構成，來自第1面(物體面)之光，其透過第1反射成像光學系統G1而形成第1面之第1中間像。來自於透過第1反射成像光學系統G1形成之第1中間像的光，其透過第2反射成像光學系統G2而形成第1面之第2中間像(第1中間像之像)。來自於透過第1反射成像光學系統G1而形成之第2中間像的光，其透過第3反射成像光學系統G3而於第2面(像面)上形成第1面之最終縮小像(第2中間像之像)。
即，第1面之第1中間像是形成於第1反射成像光學系統G1與第2反射成像光學系統G2之間的光路中，第1面的第2中間像是形成於第2反射成像光學系統G2與第3反射成像光學系統G3之間的光路中。在第1投影光學系統中，於如上述般之例如10片鏡面反射式之3次成像式基本結構中，構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成第1反射成像光學系統G1之反射鏡數量，且大於等於構成第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量。
具體而言，第3反射成像光學系統G3例如具有大於等於4片之反射鏡。進而，作為具體之一例，第1反射成像光學系統G1具有2個反射鏡，即具有第1反射鏡M1及第2反射鏡M2，第2反射成像光學系統G2具有4個反射鏡，即具有第3反射鏡M3~第6反射鏡M6，第3反射成像光學系統G3具有4個反射鏡，即具有第7反射鏡M7~第10反射鏡M10。
一般而言，於3次成像式反射光學系統中，於如上述美國專利第6,710,917所述般，藉由2個反射鏡而構成第3反射成像光學系統之先前技術之情形時，直接依靠光學系統之像側數值孔徑NA而決定第2反射成像光學系統中之最大反射鏡(進而，光學系統中之最大反射鏡)之有效半徑。於本例中，於例如10片鏡面反射式之3次成像式反射光學系統中，以構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成第1反射成像光學系統G1之反射鏡數量，且大於等於構成第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量之方式，使第3反射成像光學系統G3藉由例如4個反射鏡M7~M10而構成。
其結果，最大反射鏡之有效半徑與像側數值孔徑NA並不直接相關，即使將光學系統之像側數值孔徑NA設定得較大，亦可將最大反射鏡之有效半徑控制得較小。即，可實現於直徑方向上小型化且具有較大像側數值孔徑之投影光學系統。
又，於第1投影光學系統中，藉由2個反射鏡M1及M2而構成最靠近物體側之第1反射成像光學系統G1，藉此可避免第1反射成像光學系統G1中之反射鏡M1及M2的有效半徑大型化。若藉由4個反射鏡構成第1反射成像光學系統G1，則於第1反射成像光學系統G1之光路上，光束較為密集，因而防止反射鏡遮擋成像光束之設計十分困難。又，反射鏡本身相互接近，因而難以確保各反射鏡之內面所必需之空間。
於第1投影光學系統中，較好的是滿足下述條件式(1)。於條件式(1)中，H0是第1面之最大物體高度，MΦ是反射鏡M1~M10之有效半徑的最大值。即，MΦ是於具有最遠離光軸之反射區域(使用區域)的反射鏡(最大反射鏡)中，以光軸作為中心而外接於該反射區域之圓的半徑。
0.5<MΦ/H0<2.5 (1)
若超過條件式(1)之上限值，則最大反射鏡之有效半徑MΦ變得過大，光學系統於直徑方向上將大型化，故而較不理想。另一方面，若低於條件式(1)之下限值，則實際上難以設計出例如10片鏡面反射式之3次成像式光學系統，故而較不理想。再者，為了更好地控制沿光學系統直徑方向之大型化，較好的是將條件式(1)之上限值設定為2.0。
又，於第1投影光學系統中，較好的是滿足下述之條件式(2)。於條件式(2)中，H0如上所述般，是第1面之最大物體高度，TT是第1面與第2面之間的軸上間隔(即物像間距離)。
10<TT/H0<15 (2)
若超過條件式(2)之上限值，則作為光學系統全長之軸上間隔TT變得過大，光學系統於軸方向(沿光軸之方向)上大型化，故而較不理想。另一方面，若低於條件式(2)之下限值，則實際上難以設計出例如10片鏡面反射式之3次成像式光學系統，故而較不理想。再者，為了更好地控制沿光學系統軸方向之大型化，較好的是將條件式(2)之上限值設定為13。
又，於第1投影光學系統中，較好的是於第4反射鏡M4之反射面之位置或其附近位置，或者第5反射鏡M5之反射面之位置或其附近位置上設置孔徑光闌。該結構於例如10片鏡面反射式之3次成像式光學系統中，有利於確保較大之像側數值孔徑NA。藉由該孔徑光闌而可將光束限制為任意大小，故而可對光量、或第2面(像面)上之焦點深度以及景深(depth of field)進行調節。又，於第1投影光學系統中，為了達到高解析度，較好的是像側(第2面側)之數值孔徑NA大於等於0.45。
另一方面，第2投影光學系統藉由例如8個反射鏡M1~M8而構成，來自第1面(物體面)之光，是透過第1反射成像光學系統G1而形成第1面之第1中間像。來自透過第1反射成像光學系統G1而形成之第1中間像的光，是透過第2反射成像光學系統G2而形成第1面之第2中間像(第1中間像的像)。來自透過第1反射成像光學系統G1形成之第2中間像的光，是透過第3反射成像光學系統G3而於第2面(像面)上形成第1面之最終縮小像(第2中間像的像)。
即，第1面之第1中間像是形成於第1反射成像光學系統G1與第2反射成像光學系統G2之間的光路中，第1面之第2中間像是形成於第2反射成像光學系統G2與第3反射成像光學系統G3之間的光路中。於第2投影光學系統中，於上述例如8片鏡面反射式之3次成像式基本結構中，構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成第1反射成像光學系統G1之反射鏡數量，且亦多於構成第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量。
換言之，於第2投影光學系統中，構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量最多。進而，作為具體之一例，第1反射成像光學系統G1具有2個反射鏡，即具有第1反射鏡M1及第2反射鏡M2；第2反射成像光學系統G2具有2個反射鏡，即具有第3反射鏡M3及第4反射鏡M4；第3反射成像光學系統G3具有4個反射鏡，即具有第5反射鏡M5~第8反射鏡M8。
於第2投影光學系統中，在例如8片鏡面反射式之3次成像式基本結構中，由於採用構成第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量為最多的結構，故而可將入射第3反射成像光學系統G3之光束的朝向設定為遠離光軸的朝向。藉由將入射第3反射成像光學系統G3之光束的朝向設定為遠離光軸的朝向，可避免第2反射成像光學系統G2中的反射鏡之有效直徑的大型化。即，可實現如具有8片反射鏡之3次成像式的8片鏡面反射式光學系統，其又是於直徑方向上小型化之投影光學系統。
又，於第2投影光學系統中，分別由2片反射鏡構成第1反射成像光學系統G1及第2反射成像光學系統G2，藉此，可以盡可能地將主光線之傾斜角度控制得較小，進而於第2反射成像光學系統G2中，可避免接受光束之反射鏡的有效直徑之大型化。
於第2投影光學系統中，較好的是滿足下述之條件式(3)。於條件式(3)中，H0是第1面之最大物體高度，MΦ是反射鏡M1~M8之有效半徑的最大值。即，MΦ是於具有最遠離光軸之反射區域(使用區域)的反射鏡(最大反射鏡)中，以光軸為中心而外接於該反射區域之圓的半徑。
0.7<MΦ/H0<2.5 (3)
若超過條件式(3)之上限值，則最大反射鏡之有效半徑MΦ變得過大，光學系統於直徑方向上大型化，故而較不理想。另一方面，若低於條件式(3)之下限值，則實際上難以設計出例如8片鏡面反射式之3次成像式光學系統，故而較不理想。即，於第2投影光學系統中，藉由滿足條件式(3)，可將最大反射鏡之有效半徑MΦ控制得較小，進而可防止投影光學系統之直徑方向的大型化。
又，於第2投影光學系統中，較好的是最大反射鏡之有效半徑MΦ滿足下述之條件式(4)。藉由滿足條件式(4)可將最大反射鏡之有效半徑MΦ控制得較小，進而可防止投影光學系統之直徑方向的大型化。
200mm<MΦ<350mm (4)
又，於第2投影光學系統中，較好的是滿足下述之條件式(5)。於條件式(5)中，d4是自第4反射鏡M4到第5反射鏡M5為止之沿著光軸的距離，d5是自第5反射鏡M5到第6反射鏡M6為止之沿著光軸的距離。
0.05<d5/d4<0.5 (5)
若低於條件式(5)之下限值，則第6反射鏡M6過於接近第5反射鏡M5，因而難以充分確保光束之寬度，故而較不理想。另一方面，若超過條件式(5)之上限值，則位於第4反射鏡M4與第6反射鏡M6之間的第3反射鏡M3會與第8反射鏡M8相互過於接近，並且第3反射鏡M3及第8反射鏡M8過於接近第4反射鏡M4或第6反射鏡M6，因而難以充分確保應配置於各反射鏡內面側之冷卻裝置等的空間(space)，故而較不理想。
又，於第2投影光學系統中，較好的是滿足下述之條件式(6)。於條件式(6)中，d4是自第4反射鏡M4到第5反射鏡M5為止之沿著光軸的距離，d6是自第6反射鏡M6到第7反射鏡M7為止之沿著光軸的距離。
0.1<d6/d4<1.0 (6)
若低於條件式(6)之下限值，則第7反射鏡M7之入射光線角度變得過大，因而易引起第7反射鏡M7之反射特性之劣化或不均一，故而較不理想。另一方面，若超過條件式(6)之上限值，則位於第4反射鏡M4與第6反射鏡M6之間的第3反射鏡M3會與第8反射鏡M8相互過於接近，並且第3反射鏡M3及第8反射鏡M8過於接近第4反射鏡M4或第6反射鏡M6，因而難以充分確保應配置於各反射鏡內面側之冷卻裝置等的空間，故而較不理想。
又，於第2投影光學系統中，較好的是於第4反射鏡M4之反射面的位置上設置孔徑光闌。該結構於例如8片鏡面反射式之3次成像式光學系統中，有利於確保較大之像側數值孔徑NA。藉由該孔徑光闌而可將光束限制為任意大小，故而可對光量、或第2面(像面)上之焦點深度以及景深進行調節。又，於第2投影光學系統中，為達到高解析度，較好的是像側(第2面側)之數值孔徑NA大於等於0.3，更好的是像側數值孔徑NA大於等於0.4。
於第2反射式投影光學系統中，為較好滿足上述之各條件式(3)~(6)，較好的是於第1面(物體面)至第2中間像之間所使用的反射鏡(即第1反射成像光學系統G1中之反射鏡以及第2反射成像光學系統G2中之反射鏡)的片數為4片；於第2中間像至第2面(像面)之間所使用的反射鏡(即第3反射成像光學系統G3中之反射鏡)的片數為4片。於未滿足該結構之情形時，難以全部滿足上述各條件式(3)~(6)，故而易產生各種缺點，例如反射鏡之有效直徑變大的缺點，向反射鏡之光束的入射角變大之缺點，或各反射鏡的間隔變窄之缺點等。
再者，較好的是，本發明之投影光學系統是對於像側(第2面側)而言為大致遠心(telecentric)之光學系統。藉由該結構，例如將其應用於曝光裝置之情形時，於投影光學系統之焦點深度內，即使於晶圓上存在凹凸，亦可獲得良好成像。
又，於本發明之投影光學系統中，較為理想的是，第1反射成像光學系統G1至少包含1片凹面反射鏡。藉由該結構，使來自第1面(物體面)之物體的發散光束收斂，而可以使第1中間像進行成像。若於第1成像光學系統G1中未包含凹面反射鏡，則無法使來自第1面之發散光束收斂，因而第1中間像成為虛像，且其形成位置亦將大大偏離光學系統。於此情形下，來自作為虛像之第1中間像的光束通過第1反射鏡M1旁邊時，由於光束之寬度處於已擴大之狀態，故而光學系統整體將變大。
又，於本發明之投影光學系統中，較為理想的是，第2反射成像光學系統G2至少包含1片凹面反射鏡。藉由該結構，使來自第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像的發散光束收斂，因而可以使第2中間像進行成像。
若於第2成像光學系統G2中未包含凹面反射鏡，則無法使來自第1中間像之發散光束收斂，因而第2中間像成為虛像，且其形成位置亦將大大偏離光學系統。於此情形下，於第1投影光學系統中，來自作為虛像之第1中間像的光束通過第5反射鏡M5旁邊時，由於光束之寬度處於已擴大之狀態，故而光學系統整體將變大。於第2投影光學系統中，來自作為虛像之第1中間像的光束通過第3反射鏡M3旁邊時，由於光束之寬度處於已擴大之狀態，故而光學系統整體將變大。
又，於本發明之投影光學系統中，較為理想的是，第3反射成像光學系統G3至少包含1片凹面反射鏡。藉由該結構，使來自第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像的發散光束收斂，因而可於第2面(像面)上成像以作為最終像。若於第3成像光學系統G3中未包含凹面反射鏡，則無法使來自第2中間像之發散光束收斂，因而最終像會成為虛像，且無法於第2面上形成第1面之像。如上所述般，以使各中間像之成像位置位於大型反射鏡之附的方式構成投影光學系統，藉此使光束之寬度處於較窄之狀態下而讓光束通過大型反射鏡旁邊，以防止光學系統之大型化。
又，於本發明之投影光學系統中，較好的是所有反射鏡皆具有形成為非球面狀之反射面。如此，藉由導入非球面，可良好地校正像差並提高光學性能。再者，較為理想的是，各反射鏡之反射面形成為關於光軸而呈旋轉對稱之非球面狀，並且規定各反射面之非球面的最大次方數(order)大於等於10次方。
藉由將本發明之投影光學系統應用於曝光裝置，可使用X射線作為曝光光線。於此情形時，使光罩反感光性基板相對於投影光學系統進行相對移動，從而以高解析度且高處理量地將光罩之圖案投影曝光至感光性基板上。其結果是，可使用具有較大解像力之掃描式曝光裝置，並以良好之曝光條件，高產量地製造高精度的元件。
以下基於附圖，對本發明之實施形態加以說明。圖1是概略性地表示本發明實施形態之曝光裝置結構的示意圖。又，圖2是表示形成於晶圓上之圓弧狀有效成像區域與光軸之位置關係的示意圖。在圖1中，分別將Z軸設定為沿投影光學系統之光軸方向，即，作為感光性基板之晶圓之法線方向；將Y軸設定為晶圓面內與圖1之圖面平行之方向；並將X軸設定為晶圓面內與圖1之圖面垂直之方向。
圖1之曝光裝置例如具有雷射電漿X射線源1(laser plasma X－ray source)，作為用以供給曝光光線之光源。自X射線源1所射出之光，藉由波長選擇濾波器2，而入射照明光學系統3。於此，波長選擇濾波器2具有如下特性，即，選擇性地僅使X射線源1所供給之光中，特定波長(13.5 nm)之X射線透過，並阻止其他波長光透過。而透過波長選擇濾波器2之X射線藉由多個反射鏡所構成之照明光學系統3，而對由應轉印之圖案所形成的反射式光罩4進行照明。
光罩4(mask)藉由可沿Y方向移動之光罩平台5(mask stage)而保持，而光罩4之圖案面沿XY平面延展。繼而，光罩平台5之移動可藉由省略圖示之雷射干涉儀而進行測量。於光罩4上形成關於Y軸對稱之圓弧狀照明區域。來自於被照明之光罩4的光會藉由反射式投影光學系統6，而在作為感光性基板之晶圓7上形成光罩圖案的像。即，於晶圓7上，如圖2所示般，形成關於Y軸對稱之圓弧狀有效成像區域。參照圖2，於具有以光軸AX為中心之半徑Φ的圓形區域(成像圈(image circle))IF內，以與該成像圈IF相接之方式，設定有X方向之長度為LX，而Y方向之長度為LY的圓弧狀有效成像區域ER。
藉此，圓弧狀有效成像區域ER是以光軸AX為中心之輪帶狀區域之一部分，並且長度LY是沿著連結圓弧狀之有效成像區域ER之中心與光軸之方向的有效成像區域ER之寬度尺寸。
晶圓7藉由可沿X方向及Y方向二維移動之晶圓台8(wafer stage)而保持，且晶圓7的曝光面沿XY平面延展。再者，晶圓台8之移動與光罩平台5相同，可藉由省略圖示之雷射干涉儀而測量。藉此，使光罩平台5及晶圓台8沿Y方向移動，即，使光罩4及晶圓7對於投影光學系統6沿著Y方向進行相對移動並且進行掃描曝光，藉此，將光罩4之圖案轉印至晶圓7之l個曝光區域中。
此時，在投影光學系統6之投影倍率(轉印倍率)為1/4時，將晶圓台8之移動速度設定為光罩平台5移動速度的1/4以進行同步掃描。又，使晶圓台8沿著X方向及Y方向進行二維移動，並且重複進行掃描曝光，藉此依次將光罩4之圖案轉印至晶圓7之各曝光區域中。以下，參照第1實施例及第2實施例，就第1投影光學系統之具體結構加以說明。並參照第3實施例~第5實施例，就第2投影光學系統之具體結構加以說明。
於各實施例中，投影光學系統6是由用以形成光罩4之圖案的第1中間像的第1反射成像光學系統G1、用以形成光罩4之圖案的第2中間像(第1中間像的像)的第2反射成像光學系統G2，以及用以在晶圓7上形成光罩4之圖案的最終縮小像(第2中間像的像)的第3反射成像光學系統G3而構成。即，光罩圖案之第1中間像是形成於第1反射成像光學系統G1與第2反射成像光學系統G2之間的光路中，光罩圖案之第2中間像是形成於第2反射成像光學系統G2與第3反射成像光學系統G3之間的光路中。
具體而言，於第1實施例及第2實施例中，第1反射成像光學系統G1是藉由2個反射鏡M1及M2而構成，第2反射成像光學系統G2是藉由4個反射鏡M3~M6而構成，第3反射成像光學系統G3是藉由4個反射鏡M7~M10而構成。繼而，所有反射鏡M1~M10之反射面形成為關於光軸而呈旋轉對稱之非球面狀。
另一方面，於第3實施例~第5實施例中，第1反射成像光學系統G1是藉由2個反射鏡M1及M2而構成，第2反射成像光學系統G2是藉由2個反射鏡M3及M4而構成，第3反射成像光學系統G3是藉由4個反射鏡M5~M8而構成。繼而，所有反射鏡M1~M8之反射面形成為關於光軸而呈旋轉對稱之非球面狀。
再者，於各實施例中，有時並不一定會形成鮮明之中間像，但即使假設其為不鮮明之中間像(例如第1實施例之第2中間像I2)，亦可將其形成位置定義為最佳之中間像形成位置。又，於各實施例中，投影光學系統6是對於晶圓側(像側)而言為大致遠心之光學系統。
於各實施例中，使與光軸垂直方向之高度為y，使沿自非球面之頂點之切平面至高度y之非球面上之位置為止的光軸之距離(凹陷量)為z，使頂點曲率半徑為r，使圓錐係數為k，使n次之非球面係數為Cn時，非球面藉由下述之數學式(a)而表示。
z＝(y2 /r)/{1＋{1－(1＋k)．y2 /r2 }1 / 2 }＋C4．y4 ＋C6 ．y6 ＋C8 ．y8 ＋C1 0 ．y1 0 ＋………(a)
[第1實施例]
圖3是表示本實施形態之第1實施例之投影光學系統之結構的示意圖。請參照圖3，於第1實施例之投影光學系統中，來自光罩4的光，其依次於第1反射鏡M1之凹面狀反射面及第2反射鏡M2之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第1中間像I1。來自於利用第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像I1的光，其依次於第3反射鏡M3之凹面狀反射面、第4反射鏡M4之凹面狀反射面、第5反射鏡M5之凸面狀反射面、以及第6反射面M6之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第2中間像I2。
來自於利用第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像I2的光，其依次於第7反射鏡M7之凹面狀反射面、第8反射鏡M8之凹面狀反射面、第9反射鏡M9之凸面狀反射面、以及第10反射鏡M10之凹面狀反射面上經反射後，於晶圓7上形成光罩圖案之縮小像(三次像)。在第l實施例中，於第4反射鏡M4之反射面之附近位置上設置有孔徑光闌(未圖示)。
於下述之表(1)中，揭示有第1實施例之投影光學系統之資料的值。於表(1)之主要資料欄中，λ表示曝光光線之波長，β表示投影倍率，NA表示像側(晶圓側)數值孔徑，Φ表示晶圓7上之成像圈IF之半徑(最大像高度)，LX表示沿著有效成像區域ER之X方向的尺寸，LY表示沿著有效成像區域ER之Y方向的尺寸。又，於表(1)條件式對應值之欄中，H0表示光罩4上之最大物體高度，MΦ表示最大反射鏡之有效半徑，TT表示光罩4與晶圓7之間的軸上間隔。
又，面序號表示沿著自物體面(即光罩面)朝向像面(即晶圓面)之光線行進方向的光罩側的反射面之順序，r表示各反射面之頂點曲率半徑(mm)，d表示各反射面之軸上間隔，即，面間隔(mm)。再者，面間隔d於每次反射後，將改變其符號。繼而，不受光線之入射方向之影響，使朝向光罩側之凸面的曲率半徑為正，凹面之曲率半徑為負。上述之標記於下述之表(2)中亦相同。
(非球面資料)1面κ＝0.000000 C4 ＝0.116001×10－ 8 C6 ＝0.240996×10－ 1 4 C8 ＝0.106659×10－ 1 9 C1 0 ＝－0.457864×10－ 2 4 C1 2 ＝－0.154517×10－ 2 8 C1 4 ＝0.331050×10－ 3 4 C1 0 ＝－0.232288×10－ 3 9
2面κ＝0.000000 C4 ＝－0.195136×10－ 9 C6 ＝0.312496×10－ 1 5 C8 ＝0.191526×10－ 2 0 C1 0 ＝0.356571×10－ 2 6 C1 2 ＝0.201978×10－ 3 0 C1 4 ＝－0.273473×10－ 3 5
3面κ＝0.000000 C4 ＝0.113499×10－ 9 C6 ＝－0.267770×10－ 1 4 C8 ＝0.307287×10－ 1 9 C1 0 ＝－0.263486×10－ 2 4 C1 2 ＝0.322718×10－ 2 9 C1 4 ＝－0.282489×10－ 3 4 C1 6 ＝0.102818×10－ 3 9
4面κ＝0.000000 C4 ＝－0.739871×10－ 9 C6 ＝－0.219194×10－ 1 3 C8 ＝－0.210581×10－ 1 7 C1 0 ＝0.394058×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.136815×10－ 2 5 C1 4 ＝0.916312×10－ 3 0 C1 6 ＝－0.373612×10－ 3 4
5面κ＝0.000000 C4 ＝－0.683812×10－ 8 C6 ＝－0.826523×10－ 1 4 C8 ＝0.124502×10－ 1 7 C1 0 ＝－0.569937×10－ 2 2 C1 2 ＝0.155970×10－ 2 6 C1 4 ＝－0.229023×10－ 3 1 C1 8 ＝0.141107×10－ 3 6
6面κ＝0.000000 C4 ＝－0.608142×10－ 9 C6 ＝－0.197226×10－ 1 3 C8 ＝0.312227×10－ 1 8 C1 0 ＝－0.455408×10－ 2 3 C1 2 ＝0.363955×10－ 2 8 C1 4 ＝－0.169409×10－ 3 3 C1 0 ＝0.342780×10－ 3 9
7面κ＝0.000000 C4 ＝0.340247×10－ 9 C6 ＝0.281829×10－ 1 4 C8 ＝－0.101932×10－ 1 7 C1 0 ＝0.269773×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.351690×10－ 2 7 C1 4 ＝0.235824×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.651102×10－ 3 8
8面κ＝0.000000 C4 ＝0.112544×10－ 8 C6 ＝－0.988047×10－ 1 3 C8 ＝0.228419×10－ 1 7 C1 0 ＝－0.348634×10－ 2 2 C1 2 ＝0.279593×10－ 2 7 C1 4 ＝－0.661230×10－ 3 3 C1 6 ＝－0.281001×10－ 3 8
9面κ＝0.000000 C4 ＝0.365602×10－ 8 C8 ＝0.782229×10－ 1 2 C8 ＝－0.151237×10－ 1 5 C1 0 ＝－0.137067×10－ 2 0 C1 2 ＝－0.568041×10－ 2 3 C1 4 ＝0.732647×10－ 2 7
10面κ＝0.000000 C4 ＝0.204229×10－ 9 C6 ＝0.121726×10－ 1 4 C6 ＝0.720901×10－ 2 0 C1 0 ＝0.267646×10－ 2 5 C1 2 ＝0.501662×10－ 3 0 C1 4 ＝－0.328350×10－ 3 5 C1 6 ＝0.422058×10－ 4 0
(條件式對應值)H0＝172mm MΦ＝256.5mm(於第6反射鏡M6中最大)TT＝2075.12mm(1)MΦ/H0＝1.49(2)TT/H0＝12.06
圖4是表示第1實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。圖4表示像高比100%、像高比98%、及像高比95%之午面像差(meridional coma)以及弧矢彗差(Sagittal.Coma)。根據像差圖可明確得知，於第1實施例中，在對應於有效成像區域ER之區域中，彗形像差得到良好地校正。又，雖已省略圖示，但可確認，在對應於有效成像區域ER之區域中，除彗形像差以外之其他各像差，例如球面像差或失真(distortion)等亦得到良好地校正。
[第2實施例]
圖5是表示本實施形態之第2實施例之投影光學系統之結構的示意圖。請參照圖5，於第2實施例之投影光學系統中，來自光罩4的光，其依次於第1反射鏡M1之凹面狀反射面及第2反射鏡M2之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第1中間像I1。來自於利用第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像I1的光，其依次於第3反射鏡M3之凹面狀反射面、第4反射鏡M4之凸面狀反射面、第5反射鏡M5之凹面狀反射面、以及第6反射鏡M6之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第2中間像I2。
來自於利用第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像I2的光，其依次於第7反射鏡M7之凹面狀反射面、第8反射鏡M8之凸面狀反射面、第9反射鏡M9之凸面狀反射面、以及第10反射鏡M10之凹面狀反射面上經反射後，於晶圓7上形成光罩圖案之縮小像(三次像)。在第2實施例中，於第5反射鏡M5之反射面之附近位置上，設置有孔徑光闌(未圖示)。於下述之表(2)中，揭示有第2實施例之投影光學系統之資料的值。
(非球面資料)1面κ＝0.000000 C4 ＝0.508128×10－ 9 C6 ＝0.137308×10－ 1 4 C8 ＝－0.779297×10－ 2 0 C1 0 ＝－0.180403×10－ 2 4 C1 2 ＝0.511420×10－ 2 9 C1 4 ＝－0.816526×10－ 3 4 C1 6 ＝0.461004×10－ 3 9
2面κ＝0.000000 C4 ＝－0.264512×10－ 9 C6 ＝－0.845668×10－ 1 5 C8 ＝－0.687232×10－ 2 0 C1 0 ＝－0.946709×10－ 2 6 C1 2 ＝－0.127970×10－ 3 0 C1 4 ＝0.468930×10－ 3 5 C1 0 ＝－0.289182×10－ 4 0
3面κ＝0.000000 C4 ＝0.364091×10－ 9 C6 ＝－0.115365×10－ 1 4 C5 ＝0.594384×10－ 1 9 C1 0 ＝－0.978649×10－ 2 4 C1 2 ＝0.104000×10－ 2 8 C1 4 ＝－0.631265×10－ 3 4 C1 6 ＝0.174791×10－ 3 9
4面κ＝0.000000 C4 ＝0.844011×10－ 8 C6 ＝0.296619×10－ 1 3 C8 ＝－0.992554×10－ 1 8 C1 0 ＝0.346066×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.904695×10－ 2 7 C1 4 ＝0.201765×10－ 3 1 C1 6 ＝－0.213067×10－ 3 6
5面κ＝0.000000 C4 ＝0.993708×10－ 1 0 C6 ＝－0.690271×10－ 1 4 C8 ＝－0.104237×10－ 1 8 C1 0 ＝0.101592×10－ 2 3 C1 2 ＝－0.112016×10－ 2 7 C1 4 ＝0.402209×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.564544×10－ 3 7
6面κ＝0.000000 C4 ＝－0.147278×10－ 9 C6 ＝0.289847×10－ 1 4 C8 ＝－0.117536×10－ 1 9 C1 0 ＝0.904016×10－ 2 5 C1 2 ＝－0.126090×10－ 2 9 C1 4 ＝0.8917778×10－ 3 5 C1 6 ＝－0.246391×10－ 4 0
7面κ＝0.000000 C4 ＝0.239911×10－ 8 C6 ＝－0.106622×10－ 1 3 C8 ＝－0.102213×10－ 1 7 C1 0 ＝0.293508×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.338392×10－ 2 7 C1 4 ＝0.186988×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.408415×10－ 3 8
8面κ＝0.000000 C4 ＝0.509178×10－ 8 C6 ＝－0.802605×10－ 1 3 C8 ＝0.203590×10－ 1 7 C1 0 ＝－0.365572×10－ 2 2 C1 2 ＝0.398740×10－ 2 7 C1 4 ＝－0.235851×10－ 3 2 C1 6 ＝0.578475×10－ 3 8
9面κ＝0.000000 C4 ＝0.292014×10－ 7 C6 ＝0.100877×10－ 1 1 C8 ＝0.550615×10－ 1 6 C1 0 ＝0.558854×10－ 2 1 C1 2 ＝0.113236×10－ 2 3 C1 4 ＝－0.164271×10－ 2 7 C1 6 ＝0.156404×10－ 3 1
10面κ＝0.000000 C4 ＝0.992296×10－ 1 0 C6 ＝0.286731×10－ 1 5 C8 ＝0.106136×10－ 2 0 C1 0 ＝0.263325×10－ 2 6 C1 2 ＝0.337439×10－ 3 1 C1 4 ＝－0.137211×10－ 3 0 C1 6 ＝0.952444×10－ 4 2
(條件式對應值)H0＝212mm MΦ＝308.4mm(於第7反射鏡M7中最大)TT＝2600.00mm(1)MΦ/H0＝1.45(2)TT/H0＝12.26
圖6是表示第2實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。圖6表示有像高比100%、像高比98%、及像高比96%之午面像差以及弧矢彗差。根據像差圖可明確知道，第2實施例亦與第1實施例相同，在對應於有效成像區域ER之區域中，彗形像差得到良好校正。又，雖已省略圖示，但可確認，在對應於有效成像區域ER之區域中，除彗形像差以外之其他各像差，例如球面像差或失真等亦得到良好校正。
[第3實施例]
圖7是表示本實施形態之第3實施例之投影光學系統之結構的示意圖。請參照圖7，於第3實施例之投影光學系統中，來自光罩4之光依次於第1反射鏡M1之凹面狀反射面及第2反射鏡M2之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第1中間像IMI1。來自於利用第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像IMI1的光，其依次於第3反射鏡M3之凹面狀反射面及第4反射鏡M4之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第2中間像IMI2。
來自於利用第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像IMI2之光，其依次於第5反射鏡M5之凹面狀反射面、第6反射鏡M6之凸面狀反射面、第7反射鏡M7之凸面狀反射面、以及第8反射鏡M8之凹面狀反射面上經反射後，於晶圓7上形成光罩圖案之縮小像(三次像)。在第3實施例中，於第4反射鏡M4之反射面之附近位置上，設置有孔徑光闌(未圖示)。
於以下表(3)中，揭示第3實施例之投影光學系統之資料的值。於表(3)之主要資料欄中，λ表示曝光光線之波長，β表示投影倍率，NA表示像側(晶圓側)數值孔徑，Φ表示晶圓7上之成像圈IF之半徑(最大像高度)，LX表示沿著有效成像區域ER之X方向的尺寸，LY表示沿著有效成像區域ER之Y方向的尺寸。又，於表(3)條件式對應值之欄中，H0表示光罩4上之最大物體高度，MΦ表示最大反射鏡之有效半徑，d4表示自第4反射鏡M4到第5反射鏡M5為止之沿著光軸的距離，d5表示自第5反射鏡M5到第6反射鏡M6為止之沿著光軸的距離，d6表示自第6反射鏡M6到第7反射鏡M7為止之沿著光軸的距離。
又，面序號表示沿著自物體面(即光罩面)朝向像面(即晶圓面)之光線行進方向的光罩側的反射面之順序，r表示各反射面之頂點曲率半徑(mm)，d表示表示各反射面之軸上間隔，即，面間隔(mm)。再者，面間隔d於每次反射後，將改變其符號。繼而，不受光線之入射方向影響，使朝向光罩側之凸面的曲率半徑為正，凹面的曲率半徑為負。上述之標記於下述之表(4)及表(5)中亦相同。
(非球面資料)1面κ＝0.000000 C4 ＝0.376005×10－ 9 C6 ＝0.182032×10－ 1 4 C8 ＝0.156853×10－ 1 9 C1 0 ＝－0.787066×10－ 2 5 C1 2 ＝0.128851×10－ 2 8 C1 4 ＝－0.337168×10－ 3 3 C1 6 ＝0.586262×10－ 3 8
2面κ＝0.000000 C4 ＝－0.118394×10－ 9 C6 ＝0.102094×1.0－ 1 6 C8 ＝0.201683×10－ 2 1 C1 0 ＝0.211163×10－ 2 6 C1 2 ＝－0.584886×10－ 3 1 C1 4 ＝0.592388×10－ 3 0 C1 0 ＝－0.244248×10－ 4 1
3面κ＝0.000000 C4 ＝0.250274×10－ 9 C6 ＝－0.121652×10－ 1 4 C8 ＝0.847867×10－ 2 0 C1 0 ＝－0.852992×10－ 2 5 C1 2 ＝0.694170×10－ 3 0 C1 4 ＝－0.519261×10－ 3 5 C1 6 ＝0.229762×10－ 4 0
4面κ＝0.000000 C4 ＝0.706339×10－ 9 C6 ＝0.275097×10－ 1 3 C8 ＝0.271764×10－ 1 8 C1 0 ＝0.148411×10－ 2 1 C1 2 ＝－0.173338×10－ 2 5 C1 4 ＝0.143508×10－ 2 9 C1 6 ＝－0.360609×10－ 3 4
5面κ＝0.000000 C4 ＝0.766574×10－ 9 C6 ＝0.101735×10－ 1 3 C8 ＝－0.803136×10－ 1 8 C1 0 ＝0.253815×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.373640×10－ 2 7 C1 4 ＝0.272624×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.794560×10－ 3 8
6面κ＝0.000000 C4 ＝0.544604×10－ 8 C6 ＝－0.468971×10－ 1 3 C8 ＝0.118132×10－ 1 7 C1 0 ＝－0.467772×10－ 2 2 C1 2 ＝0.110567×10－ 2 6 C1 4 ＝－0.132363×10－ 3 1 C1 6 ＝0.636477×10－ 3 7
7面κ＝0.000000 C4 ＝－0.139822×10－ 7 C6 ＝0.115093×10－ 1 1 C8 ＝－0.727190×10－ 1 6 C1 0 ＝0.300816×10－ 1 9 C1 2 ＝－0.698916×10－ 2 3 C1 4 ＝0.124380×10－ 2 6 C1 6 ＝－0.106375×10－ 3 0
8面κ＝0.000000 C4 ＝0.104978×10－ 9 C6 ＝0.410888×10－ 1 5 C8 ＝0.155889×10－ 2 0 C1 0 ＝0.569660×10－ 2 6 C1 2 ＝0.241797×10－ 3 1 C1 4 ＝－0.175669×10－ 3 7 C1 6 ＝0.938871×10－ 4 2
(條件式對應值)H0＝196mm MΦ＝264.5mm(於第8反射鏡M8中最大)d4＝1085.9mm d5＝137.8mm d6＝251.4mm(3)MΦ/H0＝1.35(5)d5/d4＝0.127(6)d6/d4＝0.232
圖8是表示第3實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。圖8表示有像高比100%、像高比98%、及像高比96%之午面像差以及弧矢彗差。根據像差圖可明確知道，第3實施例亦與第1實施例及第2實施例相同，於對應於有效成像區域ER之區域中，彗形像差得到良好校正。又，雖已省略圖示，但可確認，在對應於有效成像區域ER之區域中，除彗形像差以外之其他各像差，例如球面像差或失真等亦得到良好校正。
[第4實施例]
圖9是表示本實施形態之第4實施例之投影光學系統之結構的示意圖。請參照圖9，在第4實施例之投影光學系統中，來自光罩4之光依次於第1反射鏡M1之凹面狀反射面及第2反射鏡M2之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第1中間像IMI1。來自於利用第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像IMI1的光，其依次於第3反射鏡M3之凹面狀反射面及第4反射鏡M4之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第2中間像IMI2。
來自於利用第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像IMI2的光，其依次於第5反射鏡M5之凹面狀反射面、第6反射鏡M6之凸面狀反射面、第7反射鏡M7之凸面狀反射面、以及第8反射鏡M8之凹面狀反射面上經反射後，於晶圓7上形成光罩圖案之縮小像(三次像)。如上所述，第4實施例之投影光學系統具有與第3實施例之投影光學系統相同之結構。又，第4實施例亦與第3實施例相同，於第4反射鏡M4之反射面之附近位置上，設置有孔徑光闌(未圖示)。於下述之表(4)中，揭示有第4實施例之投影光學系統之資料的值。
(非球面資料)1面κ＝0.000000 C4 ＝0.854996×10－ 9 C6 ＝－0.475389×10－ 1 4 C8 ＝－0.201483×10－ 1 9 C1 0 ＝0.114775×10－ 2 3 C1 2 ＝0.270326×10－ 2 8 C1 4 ＝－0.470048×10－ 3 3 C1 6 ＝－0.998173×10－ 3 8
2面κ＝0.000000 C4 ＝－0.145803×10－ 9 C6 ＝0.167018×10－ 1 8 C8 ＝0.432608×10－ 2 1 C1 0 ＝0.694633×10－ 2 6 C1 2 ＝－0.206028×10－ 3 0 C1 4 ＝0.281403×10－ 3 5 C1 6 ＝－0.160816×10－ 4 0
3面κ＝0.000000 C4 ＝－0.556168×10－ 1 0 C6 ＝－0.612263×10－ 1 5 C8 ＝0.551408×10－ 2 0 C1 0 ＝－0.240010×10－ 2 5 C1 2 ＝0.854573×10－ 3 2 C1 4 ＝0.923964×10－ 3 6 C1 6 ＝－0.545633×10－ 4 1
4面κ＝0.000000 C4 ＝0.155488×10－ 5 C6 ＝0.924077×10－ 1 4 C8 ＝0.936845×10－ 1 9 C1 0 ＝－0.232354×10－ 2 2 C1 2 ＝0.313243×10－ 2 6 C1 4 ＝－0.214867×10－ 3 0 C1 6 ＝0.594030×10－ 3 5
5面κ＝0.000000 C4 ＝0.461229×10－ 9 C6 ＝0.475149×10－ 1 3 C8 ＝－0.140154×10－ 1 7 C1 0 ＝0.254331×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.270811×10－ 2 7 C1 4 ＝0.160432×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.402361×10－ 3 8
6面κ＝0.000000 C4 ＝0.155013×10－ 7 C6 ＝－0.190659×10－ 1 2 C8 ＝0.210945×10－ 1 7 C1 0 ＝0.510947×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.299461×10－ 2 0 C1 4 ＝0.601177×10－ 3 1 C1 6 ＝－0.465302×10－ 3 6
7面κ＝0.000000 C4 ＝0.346619×10－ 7 C6 ＝0.234019×10－ 1 1 C8 ＝0.222764×10－ 1 6 C1 0 ＝－0.105228×10－ 1 9 C1 2 ＝0.592445×10－ 2 3 C1 4 ＝－0.114659×10－ 2 6 C1 6 ＝0.865774×10－ 3 1
8面κ＝0.000000 C4 ＝0.515678×10－ 1 0 C6 ＝0.218527×10－ 1 5 C8 ＝0.887551×10－ 2 1 C1 0 ＝－0.372574×10－ 2 7 C1 2 ＝0.959645×10－ 3 1 C1 4 ＝－0.111348×10－ 3 5 C1 6 ＝0.646376×10－ 4 1
(條件式對應值)H0＝180mm MΦ＝280.9mm(於第5反射鏡M5中最大)d4＝1457.8mm d5＝137.4mm d6＝234.6mm(3)MΦ/H0＝1.56(5)d5/d4＝0.094(6)d6/d4＝0.161
圖10是表示第4實地例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。圖10表示有像高比100%、像高比98%、及像高比96%之午面像差以及弧矢彗差。根據像差圖可明確知道，第4實施例亦與第1實施例~第3實施例相同，在對應於有效成像區域ER之區域中，彗形像差得到良好校正。
又，雖已省略圖示，但可確認，在對應於有效成像區域ER之區域中，除彗形像差以外之其他各像差，例如球面像差或失真等亦得到良好校正。
[第4實施例]
圖11是表示本實施形態之第5實施例之投影光學系統之結構的示意圖。請參照圖11，於第5實施例之投影光學系統中，來自光罩4之光依次於第1反射鏡M1之凹面狀反射面及第2反射鏡M2之凹面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第1中間像IMI1。來自於利用第1反射成像光學系統G1所形成之第1中間像IMI1的光，其依次於第3反射鏡M3之凹面狀反射面及第4反射鏡M4之凸面狀反射面上經反射後，形成光罩圖案之第2中間像IMI2。
來自於利用第2反射成像光學系統G2所形成之第2中間像IMI2的光，其依次於第5反射鏡M5之凹面狀反射面、第6反射鏡M6之凸面狀反射面、第7反射鏡M7之凸面狀反射面、以及第8反射鏡M8之凹面狀反射面上經反射後，於晶圓7上形成光罩圖案之縮小像(三次像)。
如上所述般，第5實施例之投影光學系統具有與第3實施例之投影光學系統相類似之結構，但第4反射鏡M4之反射面為凸面狀，此點與第3實施例不同。又，第5實施例亦與第3實施例相同，於第4反射鏡M4之反射面之附近位置上，設置有孔徑光闌(未圖示)。於下述之表(5)中，揭示有第5實施例之投影光學系統之資料的值。
(非球面資料)1面κ＝0.000000 C4 ＝0.231571×10－ 9 C6 ＝0.121887×10－ 1 4 C8 ＝0.431280×10－ 2 0 C1 0 ＝0.244468×10－ 2 4 C1 2 ＝－0.494136×10－ 2 9 C1 4 ＝0.638817×10－ 3 4 C1 6 ＝－0.239065×10－ 3 9
2面κ＝0.000000 C4 ＝－0.368731×10－ 9 C6 ＝0.792402×10－ 1 7 C8 ＝－0.743340×10－ 2 0 C1 0 ＝0.505399×10－ 2 4 C1 2 ＝－0.150979×10－ 2 8 C1 4 ＝0.239336×10－ 3 3 C1 6 ＝－0.151068×10－ 3 8
3面κ＝0.000000 C4 ＝－0.436493×10－ 1 1 C6 ＝－0.112575×10－ 1 5 C8 ＝－0.234158×10－ 2 1 C1 0 ＝0.738850×10－ 2 7 C1 2 ＝－0.142461×10－ 3 1 C1 4 ＝0.549051×10－ 3 7 C1 6 ＝－0.177829×10－ 4 2
4面κ＝0.000000 C4 ＝0.272542×10－ 8 C6 ＝－0.862336×10－ 1 4 C8 ＝－0.290743×10－ 1 8 C1 0 ＝0.328569×10－ 2 1 C1 2 ＝－0.731631×10－ 2 5 C1 4 ＝0.839298×10－ 2 9 C1 6 ＝－0.383443×10－ 3 3
5面κ＝0.000000 C4 ＝0.114214×10－ 8 C6 ＝0.140842×10－ 1 3 C8 ＝－0.827726×10－ 1 8 C1 0 ＝0.251783×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.394160×10－ 2 7 C1 4 ＝0.321773×10－ 3 2 C1 6 ＝－0.105868×10－ 3 7
6面κ＝0.000000 C4 ＝0.106948×10－ 7 C0 ＝－0.197037×10－ 1 2 C8 ＝0.330423×10－ 1 7 C1 0 ＝0.186892×10－ 2 2 C1 2 ＝－0.235952×10－ 2 6 C1 4 ＝0.477465×10－ 3 1 C1 6 ＝－0.342664×10－ 3 6
7面κ＝0.000000 C4 ＝0.389494×10－ 7 C6 ＝0.251770×10－ 1 1 C8 ＝0.832026×10－ 1 6 C1 0 ＝－0.142242×10－ 2 0 C1 2 ＝－0.179862×10－ 2 4 C1 4 ＝0.367202×10－ 2 7 C1 6 ＝－0.290292×10－ 3 1
8面κ＝0.000000 C4 ＝0.793865×10－ 1 0 C0 ＝0.681225×10－ 1 5 C8 ＝0.403356×10－ 2 0 C1 0 ＝0.281988×10－ 2 6 C1 2 ＝0.474794×10－ 3 0 C1 4 ＝－0.404330×10－ 3 5 C1 6 ＝0.277730×10－ 4 0
(條件式對應值)H0＝176mmMΦ＝300.6mm(於第3反射鏡M3中最大)d4＝1007.5mm d5＝127.3mm d6＝224.3mm(3)MΦ/H0＝1.71(5)d5/d4＝0.126(6)d6/d4＝0.223
圖12是表示第5實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。圖12表示有像高比100%、像高比98%、及像高比95%之午面像差以及弧矢彗差。根據像差圖可明確知道，第5實施例亦與第1實施例~第4實施例相同，在對應於有效成像區域ER之區域中，彗形像差得到良好校正。又，雖已省略圖示，但可確認，在對應於有效成像區域ER之區域中，除彗形像差以外之其他各像差，例如球面像差或失真等亦得到良好校正。
如上所述般，在第1實施例及第2實施例中，相對於波長為13.5nm之雷射電漿X射線而言，可確保像側數值孔徑是0.5之較大的像側數值孔徑，並且可確保於晶圓7上有使各像差得以良好校正之26mm×2mm的圓弧狀有效成像區域。又，在第3實施例~第5實施例中，相對於波長為13.5nm之雷射電漿X射線而言，可確保像側數值孔徑是0.4之較大的像側數值孔徑，並且可確保於晶圓7上有使各像差得以良好校正之26mm×2mm的圓弧狀有效成像區域。因此，於晶圓7上，可藉由掃描曝光，以小於等於0.1 μm之高解析度，將光罩4之圖案轉印至大小例如為26mm×2mm之各曝光區域中。
又，於第1實施例中，最大之第6反射鏡M6之有效半徑MΦ約為256mm，最大有效半徑MΦ相對於最大物體高度H0之比MΦ/H0約為1.49，與先前技術相比，已控制得足夠小。又，自物體(光罩)至像(晶圓)為止之距離(物像間距離)，即，光學系統之全長TT約為2075mm，全長TT相對於最大物體高度H0之比TT/H0約為12.1，與先前技術相比，已控制得足夠小。藉此，於第1實施例中，可達成於直徑方向及軸方向上實現光學系統之小型化。與先前技術相比，且可確保像側數值孔徑是0.5之較大的像側數值孔徑。
另一方面，於第2實施例中，最大之第7反射鏡M7之有效半徑MΦ約為308mm，最大有效半徑MΦ相對於最大物體高度H0之比MΦ/H0約為1.45，與先前技術相比，已控制得足夠小。又，光學系統之全長TT約為2600mm，全長TT相對於最大物體高度H0之比TT/H0約為12.3，與先前技術相比，已控制得足夠小。藉此，第2實施例與第1實施例相同，於直徑方向及軸方向上實現光學系統之小型化。與先前技術相比，且可確保像側數值孔徑是0.5之較大的像側數值孔徑。
又，於第3實施例~第5實施例中，最大反射鏡之有效半徑MΦ為約265mm~約301mm左右，已控制得足夠小。如此，於第3實施例~第5實施例中，可抑制反射鏡之直徑方向的大型化，進而實現光學系統之直徑方向的小型化。又，於第3實施例~第5實施例中，自物體(光罩)至像(晶圓)為止之距離(物像間距離)TT被控制於2489mm~2700mm之範圍內，故而可控制光學系統之軸方向之大型化，亦可良好地維持光學性能。
於上述實施形態之曝光裝置中，利用照明系統而照明光罩(照明製程)，並使用投影光學系統而於感光性基板上對光罩所形成之轉印用圖案進行曝光(曝光製程)，藉此，可製造微型元件(micro device)(半導體元件、攝影元件、液晶顯示元件、及薄膜磁頭等)。以下，使用本實施形態之曝光裝置而於作為感光性基板之晶圓等上形成特定之電路圖案，藉此，參照圖13之流程圖，就獲得作為微型元件之半導體元件時之方法的一實施例加以說明。
首先，於圖13之步驟301中，於1批次之晶圓上蒸鍍金屬膜。於下一步驟302中，於該1批次之晶圓上之金屬膜上塗佈光阻層。其後，於步驟303中，使用本實施形態之曝光裝置，並藉由該投影光學系統，將光罩(主光罩)上之圖案的像依次曝光轉印至該1批次之晶圓上的各曝光區域上。
其後，於步驟304中，使該1批次之晶圓上之光阻層顯影後，於步驟305中，於該1批次之晶圓上將光阻圖案作為罩幕而進行蝕刻，藉此於各晶圓上之各投影區域內，形成對應於光罩上圖案的電路圖案。其後，進而形成上層之電路圖案，藉此製造半導體元件等元件。根據上述半導體元件製造方法，可以較好的處理量獲得具有極細電路圖案之半導體元件。
再者，於上述本實施形態中，使用雷射電漿X射線源作為用以供給X射線之光源，但本發明並非限定於此，亦可使用例如同步輻射(SOR)光作為X射線。
又，於上述實施形態中，是將本發明應用於具有用以供給X射線之光源的曝光裝置，但本發明並非限定於此，亦可將本發明應用於具有供給X射線以外之其他波長光之光源的曝光裝置中。進而，於上述實施形態中，是將本發明應用於曝光裝置之投影光學系統中，但本發明並非限定於此，亦可將本發明應用於其他普通投影光學系統中。
1．．．雷射電漿X射線源
2．．．波長選擇濾波器
3．．．照明光學系統
4．．．光罩
5．．．光罩平台
6．．．投影光學系統
7．．．晶圓
8．．．晶圓台
301、302、303、304、305．．．步驟
AX．．．光軸
ER．．．有效成像區域
G1~G3．．．反射成像光學系統
IF．．．成像圈
I1、I2、IMI1、IMI2．．．中間像
LX、LY．．．長度
M1~M10．．．反射鏡
圖1是概略性地表示本實施形態之曝光裝置結構的示意圖。
圖2是表示形成於晶圓上之圓弧狀有效成像區域與光軸之位置關係的示意圖。
圖3是表示本實施形態之第1實施例之投影光學系統之結構的示意圖。
圖4是表示第1實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。
圖5是表示本實施形態之第2實施例之投影光學系統之結構的示意圖。
圖6是表示第2實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。
圖7是表示本實施形態之第3實施例之投影光學系統之結構的示意圖。
圖8是表示第3實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。
圖9是表示本實施形態之第4實施例之投影光學系統之結構的示意圖。
圖10是表示第4實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。
圖11是表示本實施形態之第5實施形態之投影光學系統之結構的示意圖。
圖12是表示第5實施例之投影光學系統之彗形像差的示意圖。
圖13是表示獲得作為微型元件之半導體裝置時之方法之一實施例的流程圖。
1．．．雷射電漿X射線源
2．．．波長選擇濾波器
3．．．照明光學系統
4．．．光罩
5．．．光罩平台
6．．．投影光學系統
7．．．晶圓
8．．．晶圓台
AX．．．光軸

Claims (26)

  1. 一種投影光學系統，其至少包括8片反射鏡且於第2面上形成第1面之縮小像，該投影光學系統包括：第1反射成像光學系統G1，其基於來自上述第1面之光而形成上述第1面之第1中間像；第2反射成像光學系統G2，其基於來自上述第1中間像之光而形成上述第1面之第2中間像；以及第3反射成像光學系統G3，其基於來自上述第2中間像之光而於上述第2面上形成上述縮小像；其中，構成上述第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成上述第1反射成像光學系統G1之數量，且大於等於構成上述第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中構成上述投影光學系統的全部的反射鏡是：配置於上述第1面與上述第2面之間的空間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之投影光學系統，其中上述第2反射成像光學系統是：配置於上述第1反射成像光學系統與上述第2面之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之投影光學系統，其中上述第3反射成像光學系統是：配置於上述第2反射成像光學系統與上述第2面之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中構成上述投影光學系統的全部的反射鏡是：沿著單一的直線狀的光軸而配置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之投影光學系統，其中上述投影光學系統是對於上述第2面側而言為遠心之光學系統。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中上述投影光學系統包括10個反射鏡，上述第3反射成像光學系統G3具有大於等於4個之反射鏡。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之投影光學系統，其中上述第1反射成像光學系統G1按照來自上述第1面之光的入射順序，其包括第1反射鏡M1與第2反射鏡M2；上述第2反射成像光學系統G2按照來自上述第1中間像之光的入射順序，其包括第3反射鏡M3、第4反射鏡M4、第5反射鏡M5與第6反射鏡M6；上述第3反射成像光學系統G3按照來自上述第2中間像之光的入射順序，其包括第7反射鏡M7、第8反射鏡M8、第9反射鏡M9與第10反射鏡M10。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之投影光學系統，其中當使上述第1面之最大物體高度為H0，並使上述10個反射鏡之有效半徑的最大值為MΦ時，滿足0.5<MΦ/H0<2.5之條件。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之投影光學系統，其中當使上述第1面之最大物體高度為H0，並使上述第1面與上述第2面之間的軸上間隔為TT時，滿足10<TT/H0<15之條件。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之投影光學系統，其中 在上述第4反射鏡M4之反射面的位置或其附近位置上，設置有孔徑光闌。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之投影光學系統，其中在上述第5反射鏡M5之反射面的位置或其附近位置上，設置有孔徑光闌。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之投影光學系統，其中上述第2面側之數值孔徑NA大於等於0.45。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中上述投影光學系統包括8個反射鏡，並且構成上述第3反射成像光學系統G3之反射鏡數量多於構成上述第2反射成像光學系統G2之反射鏡數量。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之投影光學系統，其中上述第1反射成像光學系統G1按照來自上述第1面之光的入射順序，其包括第1反射鏡M1與第2反射鏡M2；上述第2反射成像光學系統G2按照來自上述第1中間像之光的入射順序，其包括第3反射鏡M3與第4反射鏡M4；上述第3反射成像光學系統G3按照來自上述第2中間像之光的入射順序，其包括第5反射鏡M5、第6反射鏡M6、第7反射鏡M7與第8反射鏡M8。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之投影光學系統，其中當使上述第1面之最大物體高度為H0，並使上述8個反射鏡之有效半徑的最大值為MΦ時，滿足0.7<MΦ/H0<2.5之條件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之投影光學系統，其中上述8個反射鏡之有效半徑的最大值MΦ滿足200mm<MΦ<350mm之條件。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之投影光學系統，其中當使自上述第4反射鏡M4到上述第5反射鏡M5為止之沿著光軸之距離為d4，並使自上述第5反射鏡M5到上述第6反射鏡M6為止之沿著光軸的距離為d5時，滿足0.05<d5/d4<0.5之條件。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之投影光學系統，其中當使自上述第4反射鏡M4到上述第5反射鏡M5為止之沿著光軸之距離為d4，並使自上述第6反射鏡M6到上述第7反射鏡M7為止之沿著光軸之距離為d6時，滿足0.1<d6/d4<1.0之條件。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之投影光學系統，其中在上述第4反射鏡M4之反射面的位置設置有孔徑光闌。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之投影光學系統，其中上述第2面側之數值孔徑NA大於等於0.30。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中上述第1反射成像光學系統G1至少包括1個凹面反射鏡。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中上述第2反射成像光學系統G2至少包括1個凹面反射鏡。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之投影光學系統，其中上述第3反射成像光學系統G3至少包括1個凹面反射鏡。
  25. 一種曝光裝置，包括： 照明系統，用以對設定於上述第1面之光罩進行照明；以及如申請專利範圍第1項至第24項中任一項所述之投影光學系統，用以將上述光罩的圖案投影到設定於上述第2面之感光性基板上。
  26. 一種元件製造方法，包括：曝光製程，其使用如申請專利範圍第25項所述之曝光裝置，將上述光罩的圖案曝光到上述感光性基板；以及顯影製程，其使經過上述曝光製程之上述感光性基板顯影。
TW095104830A 2005-02-15 2006-02-14 投影光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 TWI399569B (zh)

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