TWI443471B - 投影光學系統、曝光裝置、及元件製造方法 - Google Patents

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Description

投影光學系統、曝光裝置、及元件製造方法
本發明係關於一種投影光學系統、曝光裝置、及元件製造方法，且尤其是指一種可適用於曝光裝置之投影光學系統，該曝光裝置係運用於藉由光刻法(photolithography)以製造諸如半導體元件與液晶顯示元件的該等元件。
用於半導體元件與其他者之製造的光刻製程係運用一種曝光裝置而實施，以透過一種投影光學系統而投影一光罩(mask)(或一標線片(reticle))之圖案至一光敏(photosensitive)基板(塗覆有光阻之一晶圓或一玻璃板、或類似者)。一般的曝光裝置係配置以形成一個型式的圖案像於光敏基板之一個照射(shot)區域(單位曝光區域)。
對照於此，針對於產量改良所提出的曝光裝置係運用一種雙重(double)曝光方法，用於重疊二個型式的圖案於光敏基板之一個照射區域以形成一合成圖案(參考：專利文獻1，即：日本專利申請案公開第2000-21748號)。
揭示於專利文獻1之雙重曝光方法的曝光裝置係必須為備有例如一種雙頭式投影光學系統，以用於於經配置具有間距之二個光罩上形成平行於光敏基板上之一個照射區 域中的圖案像。習用的技術係無法提出針對於此型式之雙頭式投影光學系統的特定構成。
本發明係鑒於前述問題為已經達成，且本發明之一個目的係提出一種雙頭式投影光學系統，其係能夠形成例如為平行的二個間隔圖案之像於一預定區域。本發明之另一個目的係提出雙重曝光方法之一種曝光裝置，其係能夠重疊二個型式的圖案於光敏基板之一個照射區域以形成一合成圖案，其運用雙頭式投影光學系統以形成例如為平行的二個間隔圖案之像於一預定區域。
本發明之一個目的係確保像側的數值孔徑(numerical aperture)位於所需的位準而無須增大該光學系統之尺寸。
為了解決上述問題，本發明之一第一觀點係提出一種投影光學系統，用於形成一第一面之一像與一第二面之一像於一第三面，包含：一第一成像光學系統，配置於第一面與一第一共軛點之間的一光學路徑，第一共軛點係光學共軛於第一面之一光軸的一點；一第二成像光學系統，配置於第二面與一第二共軛點之間的一光學路徑，第二共軛點係光學共軛於第二面之一光軸的一點；一第三成像光學系統，配置於第三面、第一共軛點與第二共軛點之間的一光學路徑；一第一偏向件，用於導引自第一成像光學系統之光線至第三成像光學系統；及，一第二偏向件，用於導引自第二成像光學系統之光線至第三成像光學系統；其中，於第三成像光學系統之具有一倍率的每個光學元件係 一折射元件；其中，第一共軛點係位於第一成像光學系統之最接近第三面的一面與第三成像光學系統之最接近第一面的一面之間；其中，第二共軛點係位於第二成像光學系統之最接近第三面的一面與第三成像光學系統之最接近第二面的一面之間；其中，第一偏向件係配置於第一成像光學系統之最接近第三面的面與第三成像光學系統之最接近第一面的面之間；且其中，第二偏向件係配置於第二成像光學系統之最接近第三面的面與第三成像光學系統之最接近第二面的面之間。
本發明之一第二觀點係提出一種投影光學系統，用於形成一第一面之一像於一第二面，包含：一第一成像光學系統，配置於第一面與一共軛點之間的一光學路徑，該共軛點係光學共軛於第一面之一光軸的一點；一第二成像光學系統，配置於該共軛點與第二面之間的一光學路徑；及，一偏向件，用於導引自第一成像光學系統之光線至第二成像光學系統；其中，於第一成像光學系統與第二成像光學系統之具有一倍率的每個光學元件係一折射元件；其中，該共軛點係位於第一成像光學系統之最接近第二面的一面與第二成像光學系統之最接近第一面的一面之間；且，其中，該偏向件係配置於第一成像光學系統之最接近第二面的面與第二成像光學系統之最接近第一面的面之間。
本發明之一第三觀點係提出一種曝光裝置，其包含：第一觀點之投影光學系統，基於自其設定於第一面之一預定圖案的光線，用於投射該圖案之一像於其設定於第三面 之一光敏基板。
本發明之一第四觀點係提出一種曝光裝置，其包含：第二觀點之投影光學系統，基於自其設定於第一面之一預定圖案的光線，用於投射該圖案之一像於其設定於第二面之一光敏基板。
本發明之一第五觀點係提出一種元件製造方法，其包含：一曝光步驟，運用第三觀點或第四觀點之曝光裝置，用於曝光該光敏基板至其自預定圖案的光線；及，一顯影步驟，在該曝光步驟之後，用於顯影該光敏基板。
於本發明之雙頭式投影光學系統，第一成像光學系統係基於自第一物體面的光線而形成於或接近第一偏向件的位置之一第一中間像，且第三成像光學系統係基於自第一中間像的光線而形成於像面之一第一最終像。另一方面，第二成像光學系統係基於來自與第一物體面具有一間距之第二物體面的光線而形成於或接近第二共軛點的位置之一第二中間像，且第三成像光學系統係基於自第二中間像的光線而形成一第二最終像於平行於該像面之第一最終像的一位置處。
由於本發明之投影光學系統係採用針對於如上所述之二次成像的雙頭式投影光學系統之基本構成，其能夠確保像側的數值孔徑與有效成像區域為於所需的位準而無須增大該種光學系統之尺寸，且舉例而言，以於定位具有一間距之二個物體面上形成平行於像面上之一預定區域中的圖 案像。因此，舉例而言，當本發明之投影光學系統係應用至雙重曝光方法之曝光裝置時，該種曝光裝置係能夠於定位具有一間距之二個光罩上形成平行於該種投影光學系統之一有效成像區域之圖案像，以重疊二個型式的圖案於光敏基板上之一個照射區域中來形成一個合成圖案，且依次以高產量製造元件。
於本發明之投影光學系統，第一成像光學系統係基於自第一物體面的光線而形成一中間像，且第二成像光學系統係基於自該中間像的光線而形成於像面之一最終像。如上所述，由於本發明之投影光學系統係採用針對於二次成像的投影光學系統之基本構成，其能夠確保像側的數值孔徑為於所需的位準而無須增大該光學系統之尺寸。由於該光學系統之尺寸係可制止為免於增大且於第一面與第二面之間的距離係可作成較小，振動係可抑制於上述的投影光學系統。於第二面所形成之像的對比係藉由振動之抑制而可制止為免於降低於上述的投影光學系統。甚者，根據本發明之投影光學系統，於第一成像光學系統與第二成像光學系統之具有一倍率的每個光學元件係一折射元件。因此，此種投影光學系統係使得可能制止於光學系統之尺寸的增大，且此種投影光學系統係可為容易製造。此外，可能製造具有面準確度穩定之該等折射元件。
根據本發明之一個實施例的投影光學系統係例如一種 二次成像的雙頭式投影光學系統。明確而言，根據本發明之實施例的投影光學系統係包含：一第一成像光學系統，配置於一第一物體面(第一面)與一第一共軛點之間的一光學路徑中，第一共軛點係光學共軛於第一物體面之一光軸上的一點；一第二成像光學系統，配置於一第二物體面(第二面)與一第二共軛點之間的一光學路徑中，第二共軛點係光學共軛於第二物體面之一光軸上的一點；及，一第三成像光學系統，配置於一像面(第三面)、第一共軛點與第二共軛點之間的一光學路徑中。
第一共軛點係位於第一成像光學系統之最接近該像面的一面與第三成像光學系統之最接近第一物體面的一面之間。第二共軛點係位於第二成像光學系統之最接近該像面的一面與第三成像光學系統之最接近第二物體面的一面之間。
根據本發明之實施例的投影光學系統係包含：一第一偏向件，配置為接近第一共軛點且適以導引來自第一成像光學系統之光線至第三成像光學系統；及，一第二偏向件，配置為接近第二共軛點且適以導引來自第二成像光學系統之光線至第三成像光學系統。且，於第三成像光學系統之具有一倍率的每個光學元件係一折射元件。即，第三成像光學系統係一種折射光學系統。第一偏向件係配置於第一成像光學系統中最接近該像面的面與第三成像光學系統中最接近第一物體面的面之間。第二偏向件係配置於第二成像光學系統中最接近該像面的面與第三成像光學系統中最 接近第二物體面的面之間。於此種構成中，第一成像光學系統係基於來自第一物體面的光線而形成一第一中間影像於或接近第一共軛點的位置，且第三成像光學系統係基於來自第一中間像的光線而形成一第一最終像於該像面。第二成像光學系統係基於來自位在與第一物體面的一間距之第二物體面的光線而形成一第二中間像於或接近第二共軛點的位置，且第三成像光學系統係基於來自第二中間像的光線而形成一第二最終像於平行於該像面之第一最終像的一位置處。
由於根據本發明之實施例的投影光學系統係採用如上所述之二次成像的雙頭式基本構成，其能夠確保像側的數值孔徑與有效成像區域為於所需的位準而無須增大該種光學系統之尺寸，且舉例而言，以於定位具有一間距之二個物體面上形成平行於像面之一預定區域的圖案像。因此，舉例而言，當根據本發明之實施例的投影光學系統係應用至雙重曝光方法之曝光裝置，該種曝光裝置係能夠例如於定位具有一間距之二個光罩上形成平行於有效成像區域的圖案像，且能夠重疊二個型式的圖案於光敏基板之一個照射區域以形成一個合成圖案。
根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統係可具有一漸縮的比率。於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，第一成像光學系統與第二成像光學系統係亦較佳為如同第三成像光學系統所為者之折射光學系統。換言之，於第一成像光學系統與第二成像光學系統中具有一倍率的 每個光學元件係較佳為一折射元件。其中具有一倍率的每個光學元件為由一折射元件所構成的折射投影光學系統係經常運用作為用於習用曝光裝置之平版印刷術的一種投影光學系統，且在可靠度與生產力方面為同樣適用於曝光裝置的一種光學系統型式。
於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，第一成像光學系統與第二成像光學系統係較佳為具有相同構成。此係提供對稱相關於第三成像光學系統之光軸的一構成之一種光學系統，且達成於該種光學系統之穩定度、該種光學系統之構成的簡化、於該種光學系統之生產成本的降低、等等的改良。
根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統係可滿足下列的條件(1)與(2)。於條件(1)與(2)，β1係第一成像光學系統之成像倍率，β2係第二成像光學系統之成像倍率，且β係該種投影光學系統之一投影倍率。
5<∣β1/β∣　　　(1)
5<∣β2/β∣　　　(2)
比值∣β1/β∣最好不小於條件(1)之下限，否則第一成像光學系統之成像倍率β1將變得過小，而在不使彗形(comatic)像差與非球面像差惡化之情形下無法適當補償珀茲伐(Petzval)和，且無法在不增大光學系統之徑向尺寸之情形下確保一大的像側數值孔徑且形成一平坦的良好像。為了更良好的發揮本發明之功效，條件(1)之下限可設定為5.5。條件(1)之上限可設定為15。比值∣β1/β∣最好不超過此上限， 否則為了抑制像場彎曲而在第一中間像形成位置附近之第一偏向件會大型化，特別是第一成像光學系統沿光學路徑之總長將變得過大。
比值∣β2/β∣最好不小於條件(2)之下限，否則第二成像光學系統之成像倍率β2將變得過小，而在不使彗形像差與非球面像差惡化之情形下無法適當補償珀茲伐和，且無法在不增大光學系統之徑向尺寸之情形下確保一大的像側數值孔徑且形成一平坦良好像。為了更良好的發揮上述的功效，條件(2)之下限可設定為5.5。條件(2)之上限可設定為15。比值∣β2/β∣最好不大於此上限，否則為了抑制像場彎曲而在第二中間像之形成位置附近之第二偏向件會大型化，特別是第二成像光學系統沿光學路徑之總長將變得過大。
於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，第一成像光學系統與第二成像光學系統之各者係可由具有一正折射倍率之一第一透鏡單元、具有一負折射倍率之一第二透鏡單元、具有一正折射倍率之一第三透鏡單元、具有一負折射倍率之一第四透鏡單元、與具有一正折射倍率之一第五透鏡單元所構成，第一至第五透鏡單元係自光線之射入側的順序而命名。當其具有正、負、正、負、與正折射倍率之配置的5單元構成係以此種方式而被採用於第一成像光學系統與第二成像光學系統時，該珀茲伐(Petzval)條件係可滿足而未發生種種的像差(特別是：失真)。
根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統係可更包 含：配置於第一成像光學系統之光學路徑中的一第一中間偏向件、與配置於第二成像光學系統之光學路徑中的一第二中間偏向件，且於第一偏向件與第一中間偏向件之間的光軸上之一距離Li1、以及於第二偏向件與第二中間偏向件之間的光軸上之一距離Li2係可設定為至少130 nm。當此種構成係應用至例如雙重曝光方法之曝光裝置時，二個光罩係可配置為具有充分的間距以避免機械的干擾。
根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統係可配置以具有不包括於第一物體面上之光軸的一第一有效視野區域、與不包括於第二物體面上之光軸的一第二有效視野區域，以滿足下列的條件(3)與(4)。於條件(3)與(4)，LO1係為於像面上於光軸與對應至第一有效視野區域所形成的一第一有效成像區域之間的一間距，LO2係為於像面上於光軸與對應至第二有效視野區域所形成的一第二有效成像區域之間的一間距，且B係於像面上之一最大像高度。
0.03<LO1/B<0.4　　　(3)
0.03<LO2/B<0.4　　　(4)
比值LO1/B最好不小於條件(3)之下限，否則用以良好地分離自第一成像光學系統至第三成像光學系統之光線、及自第二成像光學系統至第三成像光學系統之光線之第一中間像之成像性能將變得過高，導致第一成像光學系統與第三成像光學系統之構成變得較為複雜。為了更良好的發揮上述的功效，條件(3)之下限可設定為0.05。另一方面，比值LO1/B最好為不超過條件(3)之上限，否則將難以在不 增大該光學系統之尺寸之情形下確保第一有效成像區域於所需的位準。為了更良好的發揮此功效，條件(3)之上限可設定為0.3。
比值LO2/B最好不小於條件(4)之下限，否則用以良好地分離自第二成像光學系統至第三成像光學系統之光線、及自第一成像光學系統至第三成像光學系統之光線之第二中間像之成像性能將變得過高，導致第二成像光學系統與第三成像光學系統之構成變得較為複雜。為了更良好的發揮上述的功效，條件(4)之下限可設定為0.05。另一方面，比值LO2/B最好為不超過條件(4)之上限，否則將難以在不增大該光學系統之尺寸之情形下確保第二有效成像區域於所需的位準。為了更良好的發揮此功效，條件(4)之上限可設定為0.3。
於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，於該投影光學系統與像面之間的光學路徑係可為填充一種液體。藉由採用液體浸入型式的構成，其中一液體浸入區域係形成於像側上，確保大的像側數值孔徑且亦確保相當大的有效成像區域係成為可行的。
於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，由第一偏向件之一反射面與第二偏向件之一反射面所作成的一稜線係可為位在於其中第一至第三成像光學系統之光軸為相交處的一點上。更為精確而言，由第一偏向件之平坦反射面的一虛擬延伸與第二偏向件之平坦反射面的一虛擬延伸所作成的一稜線係可為位在於其中第一成像光學系統之 射出側光軸、第二成像光學系統之射出側光軛、與第三成像光學系統之射入側光軸為相交處的一點上。於此情形，第一偏向件與第二偏向件係能夠適合分散自第一成像光學系統至第三成像光學系統之光線、及分散自第二成像光學系統至第三成像光學系統之光線。
於根據本發明之實施例的雙頭式投影光學系統，第一面與第二面係可為設定於一相同面上。
本發明之一個實施例係將基於隨附圖式而描述。圖1係立體圖，其示意顯示根據本發明之實施例的一種曝光裝置之構成。於圖1，Z軸係定義為沿著對於作為一光敏基板之一晶圓W的一法線之一方向，且X軸與Y軸係定義為沿著彼此垂直於晶圓W的面之方向。參考圖1，本實施例之曝光裝置係包含具有其之各別光軸AXa與AXb為設定沿著YZ平面(平行於Y方向且垂直於X方向的平面)之二個照明系統ILa與ILb。
由於配置為平行之第一照明系統ILa與第二照明系統ILb係具有相同構成，因此各個照明系統之構成與作用係僅針對於第一照明系統ILa而描述，而第二照明系統之參考符號與其之對應構件的參考符號係於括弧中。第一照明系統ILa(第二照明系統ILb)係具有一第一光學系統2a(2b)、一複眼(fly's eye)透鏡(或一微複眼透鏡)3a (3b)、及一第二光學系統4a (4b)。
供應曝光光線(至第一照明系統ILa(第二照明系統ILb)的照明光線)之一光源1a (1b)係可例如為用於供應具有波 長為約193 nm的光線之一ArF準分子雷射光源、或用於供應其具有波長為約248 nm的光線之一KrF準分子電射光源。照射自光源1a (1b)之一接近平行的光束係行進通過第一光學系統2a (2b)以射入複眼透鏡3a (3b)。第一光學系統2a (2b)係具有例如具有已知構成之一光束傳輸系統(未顯示)、一偏振狀態變化部(未顯示)等。光束傳輸系統係具有功能以導引入射光束至偏振狀態變化部而將其轉換成為具有適當尺寸與形狀之橫截面的光束，且以主動補償其入射至偏振狀態變化部之光束的位置變化與角度變化。
偏振狀態變動部係具有一功能以改變其入射至複眼透鏡3a (3b)之照明光線的偏振狀態。明確而言，偏振狀態變動部係例如為由水晶(rock crystal)之一半波板、水晶之一角度偏向稜鏡或水晶稜鏡、與石英玻璃(silica glass)之一角度偏向稜鏡或石英玻璃稜鏡所構成。半波板、水晶稜鏡、與石英稜鏡係配置為各者可旋轉於光軸AXa (AXb)。水晶稜鏡係具有去偏振作用，且石英稜鏡係具有一功能以修正其歸因於水晶稜鏡之角度偏向作用的光線曲線。
藉由適當設定半波板之晶軸的方向與水晶稜鏡之晶軸的方向，偏振狀態變動部係轉換入射自光束傳輸系統之線性偏振光線而成為其具有一不同振動方向之線性偏振光線，或轉換入射的線性偏振光線而成為非偏振光線，或直接照射入射的線性偏振光線而無需轉換。受到根據偏振狀態變動部之需要的偏振狀態轉換之光束係接著為入射至複眼透鏡3a (3b)。
入射至複眼透鏡3a (3b)的光束係由多個顯微透鏡元件所二維式分割以形成小的光源於該光束所入射之各別顯微透鏡元件之後聚焦平面上。由多個小的光源所組成之一實質面照明體係以此種方式而形成於複眼透鏡3a (3b)的後聚焦平面。來自複眼透鏡3a (3b)的光束係導引為通過第二光學系統4a (4b)至第一光罩Ma(第二光罩Mb)。
第二光學系統4a (4b)例如具有週知構成之一聚光器光學系統(未顯示)、一光罩遮蔽物(未顯示)、一成像光學系統(未顯示)、一路徑偏向反射器4aa (4ba)等。於此情形，自複眼透鏡3a (3b)的光束係行進為透過聚光器光學系統以一種重疊方式而照明該光罩遮蔽物。根據其形成複眼透鏡3a (3b)的各個顯微透鏡元件形狀之矩形的一照明視野係形成於該光罩遮蔽物上而作為一照明視野光闌(stop)。
已經通過光罩遮蔽物之一矩形孔徑(光線傳送部分)的光束係行進為經由成像光學系統與路徑偏向反射器4aa (4ba)，而以重疊方式照明第一光罩Ma(第二光罩Mb)。用於限制來自複眼透鏡3a (3b)的光束之一孔徑光闌(未顯示)係位在於接近複眼透鏡3a (3b)的射出面。孔徑光闌係具有一功能以改變其接近複眼透鏡3a (3b)的射出面(即：於照明光瞳(pupil)上)之光線強度分佈(其將於下文稱為“光瞳強度分佈”)的尺寸與形狀。
如於圖2所示，通過第一光罩Ma之一光束與通過第二光罩Mb之一光束係行進為通過雙頭式投影光學系統PL以分別形成第一光罩Ma之一圖案像與第二光罩Mb之一 圖案像於晶圓(光敏基板)W上。第一光罩Ma與第二光罩Mb之各者係置放於一光罩台MS上，如於圖2所示。光罩台MS係連接至光罩台驅動系統MSD。光罩台驅動系統MSD係驅動該光罩台MS於X方向、Y方向、及繞於Z方向之旋轉方向。晶圓W係置放於一晶圓台WS，如於圖2所顯示。晶圓台WS係連接至晶圓台驅動系統WSD。晶圓台驅動系統WSD係驅動該晶圓台WS於X方向、Y方向、Z方向、與繞於Z方向之旋轉方向。雙頭式投影光學系統PL係為一具有沿著X方向為彼此分開的二個有效視野、與一個有效成像區域之一種光學系統。雙頭式投影光學系統PL之內部的構成係將描述於下文。
於本實施例，第一照明系統ILa係形成伸長於Y方向之一矩形的照明區域IRa於第一光罩Ma上，如於圖3(a)之左側所示。第二照明系統ILb係形成伸長於Y方向之一矩形的照明區域IRb於第二光罩Mb上，如於圖3(a)之右側所示。舉例而言，第一照明區域IRa與第二照明區域IRb係以第一照明系統ILa之光軸Axa及第二照明系統ILb之光軸Axb為中心分別形成。
即，對應於第一光罩Ma之一圖案區域Paa中的第一照明區域IRa之一圖案係藉由偏振狀態變動部所設定於第一照明系統ILa的偏振狀態並且由孔徑光闌所設定之光瞳強度分佈的尺寸與形狀所定義之一照明條件下而被照明。又，對應於第二光罩Mb(其沿著X方向而與第一光罩Ma分開為一間距)之一圖案區域Pab上的第二照明區域IRb之 一圖案係藉由偏振狀態變動部所設定於第二照明系統ILb的偏振狀態並且由孔徑光闌所設定之光瞳強度分佈的尺寸與形狀所定義之一照明條件下而被照明。
於此種方式，如於圖3(b)所顯示，由第一照明區域IRa所照明之第一光罩Ma的一圖案像係形成於其伸長投影光學系統PL之一有效成像區域ER的Y方向上之一矩形第一區域(第一有效成像區域)ERa裡，且由第二照明區域IRb所照明之第二光罩Mb的一圖案像係形成於其具有伸長於有效成像區域ER的Y方向之矩形的相同輪廓且定位為沿著X方向而平行於第一區域ERa之一第二區域(第二有效成像區域)Erb裡。更明確而言，當投影光學系統PL係沿著垂直方向之Z方向而自頂部所觀之時，第一光罩Ma之第一照明區域IRa的圖案像與第二光罩Mb之第二照明區域IRb的圖案像係被形成平行於第一照明系統ILa所形成的第一照明區域IRa、與第二照明系統ILb所形成的第二照明區域IRb之間的區域中。
於本實施例，當第一光罩Ma、第二光罩Mb、與晶圓W係相對於投影光學系統PL而同步移動於沿著X方向的相同方向時，第一光罩Ma之圖案與第二光罩Mb之圖案係藉由掃描曝光而雙重轉印至晶圓W之一個照射區域以形成一個合成圖案。然後，前述的雙重掃描曝光係藉著晶圓W相對於投影光學系統PL之沿著XY平面的二維步進移動而重複，藉此，第一光罩Ma之圖案與第二光罩Mb之圖案的合成圖案係依序形成於晶圓W上之各個照射區域 中。
圖4係製圖，其顯示於本實施例之基準光軸與形成於晶圓的矩形靜止(still)曝光區域之間的定位關係。於本實施例，如於圖4所顯示，於以基準光軸AX(重合於晶圓W上的光軸AX3)為中心且具有半徑B之一圓形區域(像圓)IF中，具有預定尺寸之一矩形的第一靜止曝光區域(對應於第一有效成像區域)ERa係設定在其距離自基準光軸AX之於-X方向上的一離軸量LO1之位置處，且具有預定尺寸之一矩形的第二靜止曝光區域(對應於第二有效成像區域)ERb係設定在其距離自基準光軸AX之於+X方向上的一離軸量LO2之位置處。第一靜止曝光區域ERa與第二靜止曝光區域ERb係相對通過基準光軸AX且平行於Y軸之一軸線成對稱。
靜止曝光區域ERa、ERb係具有其各別X方向長度LXa、LXb(=LXa)與其各別Y方向長度LYa、LYb(=LYa)。因此，如於圖3(a)所顯示，於第一光罩Ma上，具有尺寸與形狀為對應於第一靜止曝光區域ERa之矩形第一照明區域(對應於第一有效視野區域)IRa，係對應矩形第一靜止曝光區域ERa而形成於相距與光軸AX1之於-X方向中的離軸量LO1對應之距離的位置。同理，於第二光罩Mb上，具有尺寸與形狀為對應於第二靜止曝光區域ERb之矩形第二照明區域(對應於第二有效視野區域)IRb，係對應矩形第二靜止曝光區域ERb而形成於相距與光軸AX2之於+X方向中的離軸量LO2(=LO1)對應之距離的位置。
圖5係製圖，其示意顯示於本實施例之一邊界透鏡與一晶圓之間的構成。關於圖5，於本實施例之雙頭式投影光學系統PL中，邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑係填充一種液體Lm。於本實施例，液體Lm係純水(去離子水)，其可容易地在半導體製造設施等其他設施大量取得。然而，注意的是：液體Lm亦可為其含有H+ 、Cs+ 、K+ 、Cl- 、SO4 2- 、或PO4 2- 之水、異丙醇(isopropanol)、甘油(glycerol)、己烷(hexane)、庚烷(heptane)、或癸烷(decane)。
於藉著晶圓W相對投影光學系統PL的相對移動以實施掃描曝光之步進掃描(step-and-scan)方法的曝光裝置中，例如可藉由應用國際公告WO 99/49504號所揭示的技術、日本專利申請案公開第10-303114號所揭示的技術等，使液體Lm可自掃描曝光之開始至結束持續填充於投影光學系統PL的邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑。於國際公告WO 99/49504號所揭示的技術中，一液體供應裝置係透過一供應管與一排放嘴部而供應為受控制於一預定溫度之液體，藉以填充於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑，且一液體回收裝置係透過一回收管與一流入嘴部而回收自晶圓W之液體。
圖14係製圖，示意顯示於當應用於國際公告WO 99/49504所揭示的技術之實施例的一個實例之一邊界透鏡與一晶圓之間的構成。晶圓W係固定於一Z台109上，其經由一晶圓座(未圖示)以控制聚焦位置(於Z方向之位置)與晶圓W之傾斜角度。Z台109係固定於一XY台110上， 其移動沿著XY平面，XY平面係本質為平行於投影光學系統PL之像面。
明確而言，藉由一種針對於液體之一槽、一加壓泵、與一溫度控制元件等等所組成之液體供應元件105使此液體Lm經由一預定的排放嘴部等而以一溫度經控制狀態供應至晶圓W上，且運用一種由該液體槽、與一吸取泵等等所組成之液體回收元件106，使液體經由一預定的流入嘴部等等而回收自晶圓W。舉例而言，液體Lm之溫度係設定於約於其中容納此實例之投影曝光裝置的腔室內之溫度位準。且，一細尖端的排放嘴部121a與二個擴大端的流入嘴部123a與123b(參閱：圖15)係配置以便夾設投影光學系統PL之透鏡Lb的末端於X方向上，且排放嘴部121a係經由一供應管121連接至液體供應元件105，而流入嘴部123a與123b係經由一回收管123連接至液體回收元件106。再者，亦具有二對排放嘴部及流入嘴部為配置成便於Y方向上夾設透鏡Lb的末端，以及一對嘴部，其置放於該對排放嘴部121a及流入嘴部123a與123b若是旋轉約180度後所將處之位置。
圖15係顯示圖14之投影光學系統PL的透鏡Lb之末端Lb1與晶圓W、以及其夾設此末端Lb1於X方向之二對排放嘴部及流入嘴部的定位關係，且於此圖15，排放嘴部121a係配置於末端Lb1之+X方向側而流入嘴部123a與123b係配置於-X方向側。此外，流入嘴部123a與123b係配置以打開如扇狀之一種形式，其平行於X軸且通過末 端Lb1的中心之軸。接著，一獨立對排放嘴部122a及流入嘴部124a與124b係配置於該對排放嘴部121a及流入嘴部123a與123b若是旋轉約180度後所將處之位置，且排放嘴部122a係經由一供應管122為連接至液體供應元件105，而流入嘴部124a與124b係經由一回收管124為連接至液體回收元件106。
此外，圖16係顯示圖14之投影光學系統PL的透鏡Lb之末端Lb1與二對夾設此末端Lb1於Y方向之排放嘴部及流入嘴部的定位關係，於此圖16，一排放嘴部127a係配置於末端Lb1之+Y方向側而流入嘴部129a與129b係配置於-Y方向側，且排放嘴部127a係經由一供應管127連接至液體供應元件105，而流入嘴部129a與129b係經由一回收管129連接至液體回收元件106。此外，一獨立對的排放嘴部128a及流入嘴部130a與130b係配置於該對排放嘴部127a及流入嘴部129a與129b若是旋轉約180度後所將處之位置，且排放嘴部128a係經由一供應管128為連接至液體供應元件105而流入嘴部130a與130b係經由一回收管130為連接至液體回收元件106。液體供應元件105係經由供應管121、122、127、與128之至少一者而供應溫度受控制的液體於透鏡Lb的末端Lb1與晶圓W之間，且液體回收元件106係經由回收管123、124、129、與130之至少一者而回收該液體。
其次，解說用於供應及回收液體Lm之方法。
於圖15，當步進移動晶圓W於由實線所示之箭頭125A 的方向(-X方向)，液體供應元件105係經由供應管121與排放嘴部121a而供應液體Lm於透鏡Lb的末端Lb1與晶圓W之間。然後，液體回收元件106係經由回收管123與流入嘴部123a與123b而回收自晶圓W上之液體Lm。於此時，液體Lm係於統頭125B的方向(-X方向)而流動於晶圓W，且液體Lm之穩定填充於晶圓W與透鏡Lb之間。
另一方面，當步進移動晶圓W於由虛線所示之箭頭126A的方向(+X方向)，液體供應元件105係運用供應管122與排放嘴部122a而供應液體Lm於透鏡Lb的末端Lb1與晶圓W之間，且液體回收元件106係運用回收管124與流入嘴部124a與124b而回收液體Lm。於此時，液體Lm係於箭頭126B的方向(+X方向)流動於晶圓W上，且於晶圓W與透鏡Lb之間的空間係填充液體Lm。以此方式，藉由此實例之投影曝光裝置，由於於X方向設置彼此為逆向之二對排放嘴部及流入嘴部，因此即使當晶圓W移動於+X方向或-X方向時，仍能繼續穩定填充液體Lm於晶圓W與透鏡Lb之間的空間。
此外，由於液體Lm係流動於晶圓W之上，因此具有下述優點，即使粒子(包括：來自抗蝕層(resist)之散射的粒子)附著於晶圓W亦能藉由液體Lm之流動而移除該等粒子。並且，由於液體Lm係由液體供應元件105所調整至一預定溫度，因此晶圓W之面的溫度係經調整，而可防止因晶圓之熱膨脹導致之重疊精度之降低等，熱膨脹係歸因於曝光期間所產生的熱量。因此，即使是當存在對準及曝 光的一時間差，亦可藉著運用增強式全晶圓對準(EGA, enhanced global alignment)方法之對準防止其歸因於晶圓熱膨脹之重疊精度的降低。此外，藉著此實例之投影曝光裝置，液體Lm係流動於如同該晶圓W為移動之方向的相同方向，故可回收已經吸收粒子與熱量之液體而無須將其聚集於透鏡Lb之末端Lb1正下方的曝光區域。
此外，當步進移動晶圓W於Y方向，液體Lm之供應及回收係自Y方向而完成。
明確而言，當步進移動晶圓W於由圖16的實線所示之箭頭131A的方向(-Y方向)，液體供應元件105係經由供應管127與排放嘴部127a而供應液體，且液體回收元件106係運用回收管129與流入嘴部129a與129b而回收液體，且液體係於箭頭131B的方向(-Y方向)而流動於其直接在透鏡Lb的末端Lb1之下方的曝光區域上。此外，當步進移動晶圓於+Y方向，液體係運用供應管128、排放嘴部128a、回收管130、及流入嘴部130a與130b而供應及回收，且液體係於+Y方向而流動於其直接在末端Lb1之下方的曝光區域上。藉由此舉，與晶圓W移動於X方向之情形同樣地，即使晶圓W移動於+Y方向或-Y方向，仍能填充液體Lm於晶圓W與透鏡Lb的末端Lb1之間的空間。
甚者，不同於僅為運用其實行液體Lm自X方向或Y方向之供應及回收的嘴部，舉例而言，設置一種用於實行液體Lm自一對角方向之供應及回收的嘴部係亦為可接 受。
圖17係顯示液體Lm之供應及回收於投影光學系統PL的透鏡Lb與晶圓W之間的空間之情況，且於此圖17，晶圓W係移動於箭頭125A的方向(-X方向)，且其供應自排放嘴部121a之液體Lm係流動於箭頭125B的方向(-X方向)，而回收係藉由流入嘴部123a與123b所作成。
另一方面，揭示於日本專利申請案公開第10-303114號的技術係構成於其能夠儲存液體的容器形狀之一種晶圓座台，且藉由真空吸引而定位及固定晶圓W(於液體中)於該台之內側底部的中央。又，投影光學系統PL之筒尖端係配置成到達液體之內部，且因此邊界透鏡Lb之晶圓側的光學面係配置成置放於液體中。
圖18係製圖，示意顯示於應用日本專利申請案公開第10-303114號所揭示的技術時之實施例的一個實例之邊界透鏡與晶圓之間的構成。
晶圓W係固定於一座台WH，其藉由吸引而保持晶圓W之背側。一壁部HLB係設置於環繞座台WH之整個周邊的固定高度，且液體Lm係填充於壁部HLB之內側而達到一預定的深度。晶圓W係由真空吸引而被固定於座台WH之內側底部上的一凹陷部分中。再者，一環形輔助板HRS係設置為環繞座台WH之內側底部，以包圍晶圓W之周邊具有一預定的餘隙寬度。輔助板HRS之面的高度係界定為約等於一種標準型式的晶圓W之面的高度，晶圓W係藉由吸引而保持於座台WH上。
於該實例，如於圖18所示，由於投影透鏡系統PL之尖端係浸入於液體Lm，投影透鏡系統PL係設計以使得至少其尖端為防水，藉以防止液體為洩漏至透鏡鏡筒。
座台WH係以一種方式而安裝於一XY台234，致能於沿著投影透鏡PL的光軸AX之Z方向的平移移動(包括：於實例之粗略與精細的移動)及在其垂直於光軛AX之XY平面的微幅傾斜移動。XY台234係於X與Y方向之二維方式而移動於一底座230上。座台WH係透過三個Z致動器232A、232B、與232C而安裝於XY台234。Z致動器232A-232C之各者係由例如一壓彈性元件、一音圈馬達、一直流馬達、與一起升凸輪之組合所組成的一種機構。當該三個Z致動器係驅動於Z方向為相同量時，座台WH係可為平行於Z方向(聚焦方向)而平移，而當該三個Z致動器係驅動於Z方向為彼此不同的量時，座台WH之傾斜方向與量係可調整。
XY台234之二維移動係由一驅動馬達236所引起，諸如：用於旋轉一饋入螺桿之直流馬達、或於一種非接觸方式以產生推力之線性馬達。驅動馬達236係由一晶圓台控制器235所控制，晶圓台控制器235係接收自一雷射干涉計233之測量座標位置，該雷射干涉計233用於測量固定於座台WH的一邊緣部分之一移動鏡MRw的反射面之X與Y位置變化中各者。
於該實例，由於投影透鏡PL之工作距離係小而使得液體Lm將為填充於投影透鏡PL的前透鏡元件與晶圓W 之間的狹窄空間，針對於一種斜向入射型式的聚焦感測器係難以斜向投射自上方之一投射光束於其對應於投影透鏡系統PL的投影視野之晶圓面上。因此，於該實例，如於圖18所示，一種聚焦對準感測器FAD係配置為環繞投影透鏡系統PL的透鏡筒之下端部，聚焦對準感測器FAD係包括一種離軸型式聚焦位準偵測系統(不具有於投影透鏡系統PL的投影視野之內的任何聚焦偵測點)與一種用於以離軸方式偵測於晶圓W上的對準標記之標記偵測系統。
基於來自聚焦對準感測器FAD之聚焦訊號Sf，一主控制器240係傳送其最佳適用於三個Z致動器232A、232B、與232C之各者的驅動資訊至晶圓台控制器235。晶圓台控制器235係控制三個Z致動器232A、232B、與232C之各者以作成對於晶圓W上的一實際投影區域之聚焦與傾斜調整。
主控制器240係亦基於來自聚焦對準感測器(FAD)之對準訊號Sa而管理XY台234之座標位置，以對準第一光罩Ma(第二光罩Mb)與晶圓W之相對位置。再者，當於晶圓W之各個照射(shot)區域係掃描及曝光，主控制器240係實行該光罩台控制器220與晶圓台控制器235之同步控制，使得第一光罩Ma(第二光罩Mb)與晶圓W係將以一固定速度而移動於Y方向，固定速度係具有其對應於投影透鏡系統PL之投影倍率的一速度比值。
於座台WH之液體Lm的狀態(其為根據該實例之曝光裝置的一特徵)係將參考圖19而描述於下文。影線係為了 於圖19之觀視方便而未省略，即使是影線係為了於其他圖式之觀視方便而省略。圖19係自投影透鏡系統PL的尖端至座台WH之部分截面圖。下端面Pe為平坦且上端面為凸面之一正透鏡元件Lb係固定在於透鏡筒內之投影透鏡系統PL的尖端處。透鏡元件Lb之下端面Pe係被修整使得下端面Pe係將為齊平於透鏡筒之金屬部的尖端之端面(齊平面修整)，而防止液體Lm之流動成為不穩定。一外角部分214(其為浸入於液體Lm在投影透鏡系統PL之透鏡筒的尖端之一部分)係去角為例如具有如於圖19所示之大的曲度，藉以降低於液體Lm之流動的阻力且因此以防止一不必要的渦流或不穩定的流動之產生。再者，複數個突出的吸引面213係形成於座台WH之內側底部的一中央部分中，藉由真空吸引以保持晶圓W之背面。明確而言，此等吸引面213係假定一環形區之形狀，該環形區係由具有高度為約1毫米且同心地形成具有於晶圓W之半徑方向上的預定間距之複數個環形地部分。然後，一溝槽係切割於各個環形地部分之中央，且各個溝槽係連接至於座台WH之內的管路212、及連接至用於真空吸引之一真空源。
於該實例，容易取得及處理之純水係可運用為液體Lm。
於本實施例，一供應/排放機構係運用以循環液體Lm於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑。隨著作為一浸入液體之液體Lm係以小的流量率而循環於此方式，該液體係可藉由防腐效應、模具防止、等等而防止為改變品質。 此外，亦可防止其歸因於曝光之熱量吸收的像差變化。
於本實施例之一實例，如於下述的圖6所示，投影光學系統PL係由一第一成像光學系統G1、一第二成像光學系統G2、一第三成像光學系統G3、一第一平面鏡(第一偏向件)M1、與一第二平面鏡(第二偏向件)M2所構成。第一成像光學系統G1係配置於第一光罩Ma與一第一共軛點之間的光學路徑中，第一共軛點係光學共軛於第一光罩Ma之光軸上的一點(第一成像光學系統G1之射入側的光軸AX1)。第二成像光學系統G2係配置於第二光罩Mb與一第二共軛點之間的光學路徑中，第二共軛點係光學共軛於第二光罩Mb之光軸上的一點(第二成像光學系統G2之射入側的光軸AX2)。第三成像光學系統G3係配置於晶圓W以及第一共軛點與第二共軛點之間的光學路徑。第一平面鏡M1係配置為接近第一共軛點，且第二平面鏡M2係配置為接近第二共軛點。
第一成像光學系統G1、第二成像光學系統G2、與第三成像光學系統G3係均為折射光學系統且第一成像光學系統G1與第二成像光學系統G2係具有相同的構成。第一成像光學系統G1與第二成像光學系統G2之各者係由其具有一正折射倍率之一第一透鏡單元G11、G21、具有一負折射倍率之一第二透鏡單元G12、G22、具有一正折射倍率之一第三透鏡單元G13、G23、具有一負折射倍率之一第四透鏡單元G14、G24、與具有一正折射倍率之一第五透鏡單元G15、G25所構成，第一至第五透鏡單元係自光 線之射入側的順序而命名。
一第一中間平面鏡(第一中間偏向件)M1i係配置於第一成像光學系統G1之光學路徑中的第三透鏡單元G13與第四透鏡單元G14之間，且一第二中間平面鏡(第二中間偏向件)M2i係配置於第二成像光學系統G2之光學路徑中的第三透鏡單元G23與第四透鏡單元G24之間。如於圖2所示，由第一平面鏡M1之反射面的一虛擬延伸與第一平面鏡M2之反射面的一虛擬延伸所作成之一稜線係位於其中第一成像光學系統G1之射出側的光軸AX1、第二成像光學系統G2之射出側的光軸AX2、與第三成像光學系統G3之射入側的光軸AX3為相交之點處。投影光學系統PL係虛擬為遠心於物體側與像側之二者。
於實例之投影光學系統PL中，沿著-Z方向而行進自第一光罩Ma之光線係通過於第一成像光學系統G1之透鏡單元G11、G12、與G13，該光線接著為由第一中間平面鏡M1i所偏向至-X方向，且行進通過於第一成像光學系統G1之透鏡單元G14、G15以形成其接近第一平面鏡M1之一第一中間像。同理，沿著-Z方向而行進自第二光罩Mb之光線係通過於第二成像光學系統G2之透鏡單元G21、G22、與G23，該光線接著為由第二中間平面鏡M2i所偏向至+X方向，且行進通過於第二成像光學系統G2之透鏡單元G24、G25以形成其接近第二平面鏡M2之一第二中間像。第三成像光學系統G3係基於來自第一中間像的光線而形成於晶圓W上之一第一最終縮小像，且基於來自第 二中間像的光線而形成於其平行於晶圓W上之第一縮小像的一位置處之一第二最終縮小像。
於本實施例之實例，各個非球面面係由下列的數學式(a)所代表，其中，y為於其垂直於光軸之方向的一高度，z為自非球面面之頂部的一正切平面至高度y之非球面面的位置而沿著光軸的一距離(垂度(sag))，r為於頂部之曲度的半徑，κ為一錐形係數，且Cn 為第n階的一非球面係數。於下文所提出之表(1)，非球面形狀之各個透鏡面係伴隨標記*於一面編號之右側。
z=(y2 /r)/[1+{1-(1+κ)．y2 /r2 }1/2 ]+C4 ．y4 +C6 ．y6 +C8 ．y8 +C10 ．y10 +C12 ．y12 +C14 ．y14 +C16 ．y16 　　　(a)
[實例]
圖6係製圖，顯示根據本實施例之一個實例的一種投影光學系統之透鏡構成。參考圖6，於該實例之投影光學系統PL中第一成像光學系統G1之第一透鏡單元G11係由具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L11、一雙凸面透鏡L12、與具有一凸面於射入側上之一負凹凸透鏡L13所構成，該等透鏡係自光線之射入側的順序而命名。第一成像光學系統G1之第二透鏡單元G12係由具有一凸面於射入側上之一負凹凸透鏡L21、具有一非球面形狀之一凸面於射入側上之一凹凸透鏡L22、具有一凹面於射入側上之一負凹凸透鏡L23、與具有一凹面於射入側上之一負凹凸透鏡L24所構成，該等透鏡係自光線之射入側的順序而 命名。
第一成像光學系統G1之第三透鏡單元G13係由具有一非球面形狀之一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L31、具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L32、一雙凸面透鏡L33、與一雙凸面透鏡L34所構成，該等透鏡係自光線之射入側的順序而命名。第一成像光學系統G1之第四透鏡單元G14係由具有一非球面形狀之一凹面於射出側上之一雙凹面透鏡L41、與一雙凹面透鏡L42所構成，該等透鏡係自光線之射入側的順序而命名。第一成像光學系統G1之第五透鏡單元G15係由具有一非球面形狀之一凸面於射入側上之一雙凸面透鏡L51、具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L52、與一雙凸面透鏡L53所構成，該等透鏡係自光線之射入側的順序而命名。第二成像光學系統G2係具有如同第一成像光學系統G1之相同的構成，且因此其構成的詳細說明係在此省略。
第三成像光學系統G3係由具有一凸面於射入側上之一正凹凸透鏡L1、具有一凸面於射入側上之一正凹凸透鏡L2、具有一凸面於射入側上之一正凹凸透鏡L3、具有一非球面形狀之一凹面於射入側上之一雙凹面透鏡L4、具有一非球面形狀之一凹面於射出側上之一雙凹面透鏡L5、具有一非球面形狀之一凹面於射出側上之一雙凹面透鏡L6、具有一非球面形狀之一凸面於射出側上之一正凹凸透鏡L7、具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L8、具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L9、具有一凸面於射入側上之一 正凹凸透鏡L10、一雙凹面透鏡L11、具有一凹面於射入側上之一正凹凸透鏡L12、具有一凸面於射入側上之一正凹凸透鏡L13、具有一非球面形狀之一凹面於射出側上之一正凹凸透鏡L14、具有一非球面形狀之一凹面於射出側上之一正凹凸透鏡L15、具有一凸面於射入側上之一負凹凸透鏡L16、與具有一平面於射出側上之一平凸面透鏡L17(邊界透鏡Lb)所構成。於該實例，近軸光瞳位置係位在正凹凸透鏡L12之內且一孔徑光闌(AS, aperture stop)係配置在此近軸光瞳位置處。孔徑光闌AS係可配置在不同於此近軸光瞳位置之於光軸方向的一個或更多位置處。
於該實例，於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑係填充其具有針對於運用作為光線(曝光光線)之氟化氬(ArF)準分子(excimer)雷射光(波長λ=193.306 nm)的折射率為1.435876之純水(Lm)。所有的光學透明件(P1、L11-L13、L21-L24、L31-L34、L41、L42、L51-L53、L1-L17 (Lb))係均由其具有針對於運用光線的折射率為1.5603261之石英玻璃(SiO2 )所作成。
以下的表(1)係提出此實例之投影光學系統PL的規格之諸值。於表(1)之主要規格，λ係代表曝光光線之中心波長，β係代表投影倍率之大小，NA係代表像側(晶圓側)的數值孔徑，B係代表於晶圓W上之像圓IF的半徑(最大像高度)，LXa與LXb係代表靜止曝光區域ERa與ERb沿著X方向的長度(較短側的長度)，且LYa與LYb係代表靜止曝光區域ERa與ERb沿著Y方向的長度(較長側的長度)。 於表(1)之光學構件的規格，“面編號(surface nnmber)”係代表自光線之射入側的各個面之一順序，r係代表各個面之曲度半徑(針對於一非球面面之頂部的曲度半徑：毫米)，d係各個面之一軸向間距或面分隔(毫米)，φ係各個面之一明確(clear)孔徑直徑尺寸(直徑：毫米)，且n係針對於中心波長之折射率。由於第二成像光學系統G2係具有如同第一成像光學系統G1之相同的構成，針對於第二成像光學系統G2之光學構件的規格係省略於表(1)。於對應於表(1)之條件的諸值，Li1係代表於平面鏡M1與第一中間平面鏡M1i之間的光軸之距離，且Li2係代表於平面鏡M2與第二中間平面鏡M2i之間的光軸之距離。
(wafer surface)(非球面資料)
第11個面：κ=0 C4 =1.37393×10-8 C6 =-7.78559×10-12 C8 =1.98875×10-15 C10 =-7.94757×10-18 C12 =3.96286×10-21 C14 =-1.06425×10-24 C16 =1.03200×10-28
第17個面：κ=0 C4 =-2.59194×10-8 C6 =8.66157×10-13 C8 =1.37970×10-17 C10 =5.93627×10-21 C12 =6.85375×10-25 C14 =-2.90262×10-29 C16 =6.11666×10-33
第27個面：κ=0 C4 =1.44892×10-8 C6 =4.21963×10-13 C8 =2.05550×10-17 C10 =-7.36804×10-22 C12 =1.54488×10-25 C14 =-2.87728×10-30 C16 =0
第30個面：κ=0 C4 =-3.55466×10-9 C6 =-2.75444×10-14 C8 =7.98107×10-19 C10 =-1.12178×10-23 C12 =1.02335×10-28 C14 =-4.83517×10-34 C16 =0
第43個面：κ=0 C4 =-3.96417×10-8 C6 =2.38949×10-11 C8 =-3.60945×10-15 C10 =3.38133×10-19 C12 =-1.95214×10-23 C14 =5.34141×10-28 C16 =0
第46個面：κ=0 C4 =-3.86838×10-8 C6 =1.52228×10-11 C8 =-2.61526×10-15 C10 =1.58228×10-19 C12 =-2.06992×10-23 C14 =-9.75169×10-28 C16 =0
第48個面：κ=0 C4 =-1.68578×10-7 C6 =1.16791×10-11 C8 =-7.98020×10-16 C10 =4.50628×10-20 C12 =-1.93836×10-24 C14 =3.72188×10-29 C16 =0
第50個面：κ=0 C4 =4.18393×10-8 C6 =8.93158×10-13 C8 =-3.08968×10-17 C10 =-5.18125×10-21 C12 =2.79972×10-25 C14 =-4.07427×10-30 C16 =0
第65個面：κ=0 C4 =-2.46119×10-9 C6 =-4.80943×10-13 C8 =4.23462×10-17 C10 =-1.44192×10-21 C12 =2.64358×10-26 C14 =-2.03060×10-31 C16 =0
第67個面：κ=0 C4 =7.65330×10-9 C6 =4.60588×10-12 C8 =-2.33473×10-16 C10 =1.90470×10-20 C12 =-6.40667×10-25 C14 =2.75306×10-29 C16 =0
(對應於條件之諸值)
β1=β2=-2.477, β=0.25, LO1=LO2=1.0mm
B=14mm, Li1=Li2=545.01mm
(1)∣β1/β∣=9.909
(2)∣β2/β∣=9.909
(3)LO1/B=0.0714
(4)LO2/B=0.0714
圖7係顯示於該實例之橫向像差的圖。於像差圖，Y係指示像高度。由圖7之像差圖而為顯明的是：於該實例之投影光學系統係針對於波長為193.306 nm之準分子雷射光而適當補償像差，而確保極大的像側數值孔徑(NA=1.20)與包括該對靜止曝光區域ERa、ERb (26 mm×4.2 mm)之相當大的靜止曝光區域ER (26 mm×10.4 mm)。
於本實施例之投影光學系統PL，如上所述，具有大的折射率之純水Lm係介於邊界透鏡Lb與晶圓W之間的光學路徑，藉此確保大的有效像側數值孔徑與相當大的有效成像區域。即，該實例可確保高的像側數值孔徑1.20與該對矩形靜止曝光區域ERa、ERb(針對於其具有中心波長為193.306 nm之ArF準分子電射光)，且可將一電路圖案以高解析度雙重曝光於例如26 mm×33 mm之矩形曝光區域中。
於該實例，光學共軛於光罩Ma、Mb的圖案面(物體面)之光軸AX1與光軸AX2的各別點之第一共軛點與第二共軛點係位於透鏡L53與L1之間。即，第一共軛點係位於第一成像光學系統G1之最接近晶圓W的一面(透鏡L53於晶圓W之側的一面)與第三成像光學系統G3之最接近第 一光罩Ma的一面(透鏡L1於第一光罩Ma之側的一面)之間。第二共軛點係位於第二成像光學系統G2之最接近晶圓W的一面(透鏡L53於晶圓W之側的一面)與第三成像光學系統G3之最接近第二光罩Mb的一面(透鏡L1於第二光罩Mb之側的一面)之間。因此，各個成像光學系統係明確為定義如後：第一成像光學系統G1係作為自光罩Ma至第一共軛點之光學系統；第二成像光學系統G2係作為自光罩Mb至第二共軛點之光學系統；第三成像光學系統G3係作為自第一共軛點與第二共軛點至晶圓W之光學系統。以下的定義係可應用至本發明：倘若其光學共軛於物體面之光軸的點之一共軛點係位於一光學元件(例如：一透鏡)的情況，當該共軛點係接近(於實際長度)光學元件之一射入面，一直到相鄰於物體側上之相關光學元件的光學元件之光學系統係定義為第一成像光學系統或第二成像光學系統；當該共軛點係接近(於實際長度)光學元件之一射出面，一直到該相關光學元件之光學系統係定義為第一成像光學系統或第二成像光學系統。
第一平面鏡M1係位於第一成像光學系統G1之最接近晶圓W的面(透鏡L53之於晶圓W側的面)與第三成像光學系統G3之最接近第一光罩Ma的面(透鏡L1之於第一光罩Ma側的面)之間。第二平面鏡M2係位於第二成像光學系統G2之最接近晶圓W的面(透鏡L53之於晶圓W側的面)與第三成像光學系統G3之最接近第二光罩Mb的面(透鏡L1之於第二光罩Mb側的面)之間。
於上述的實施例，第一成像光學系統G1與第二成像光學系統G2係均為折射光學系統，且第一成像光學系統G1與第二成像光學系統G2係具有相同的構成。然而，本發明係不受限於此實例，而是可以種種形式實施為第一成像光學系統G1與第二成像光學系統G2之光學系統型式(反射式、折反射式、等等)、折射率之配置等等。上述的實施例係本發明之應用至液體浸入式的投影光學系統，而無須為受限於此實例，本發明係亦可同樣應用至於像側不具有液體浸入區域之乾式投影光學系統。
於上述的實施例，由第一平面鏡M1的反射面與第二平面鏡M2的反射面所作成之稜線係位於其中第一成像光學系統G1之射出側光軸AX1、第二成像光學系統G2之射出側光軸AX2、與第三成像光學系統G3之射出側光軸AX3相交的點處。然而，無須受限於此，由第一平面鏡M1的反射面與第二平面鏡M2的反射面所作成之稜線、與各別的成像光學系統G1-G3之光軸AX1-AX3之間的位置關係，可有各種變更。
於上述的實施例，二個照明系統ILa、ILb之光軸AXa、AXb係各自設定為沿著平行於第一光罩Ma與第二光罩Mb上所形成的矩形照明區域IRa、IRb之縱向方向(Y方向)的平面(YZ平面)，且第一光罩Ma與第二光罩Mb係間隔為沿著矩形照明區域IRa、IRb之橫向方向(X方向)。然而，無須受限於此，採用如於圖8(a)所示之配置的一修正實例係亦為可能，其中，具有沿著YZ平面(二個照明系統ILa、 ILb之光軸AXa、AXb為設定於其上)之較短的長度的矩形照明區域IRa、IRb係形成於各別的光罩Ma與Mb，且其中光罩Ma與Mb係間隔為沿著照明區域IRa、IRb之縱向方向(Y方向)。
於圖8所示的配置之修正實例，如於圖8(b)所示，由第一照明區域IRa所照明之第一光罩Ma的圖案像係形成於其伸長於有效成像區域ER之X方向之矩形的第一區域ERa，且由第二照明區域IRb所照明之第二光罩Mb的圖案像係形成於第二區域ERb，第二區域ERb係具有其類似伸長於有效成像區域ER之X方向的矩形輪廓且於Y方向為位在並置於第一區域ERa。於此情形，當第一光罩Ma、第二光罩Mb、與晶圓W係相對於投影光學系統而同步移動為沿著Y方向時，第一光罩Ma之圖案與第二光罩Mb之圖案係藉由掃描曝光而雙重轉印至於晶圓W之一個照射區域上以形成一個合成圖案。
於上述的實施例，矩形的第一照明區域IRa與第二照明區域IRb係分別形成為置中於第一照明系統ILa之光軸Axa上及於第二照明系統ILb之光軸Axb上。然而，無須受限於此照明區域IRa、IRb的輪廓、照明區域IRa、Irb相對於光軸AXa與光軸AXb的位置關係等，亦能有各種形式。
於上述的實施例，第一照明系統ILa之光軸AXa與第二照明系統ILb之光軸AXb係分別為非同軸於第一成像光學系統G1之光軸AX1與第二成像光學系統G2之光軸 AX2，但是亦可能採用一種構成，其中，第一照明系統ILa之光軸AXa係同軸於第一成像光學系統G1之光軸AX1，且其中，第二照明系統ILb之光軸AXb係同軸於第二成像光學系統G2之光軸AX2。
於上述的實施例，孔徑光闌AS係配置於第三成像光學系統G3，但是取代其或附加於其，孔徑光闌AS係可配置於第一成像光學系統G1及於第二成像光學系統G2。孔徑光闌AS係可為一可變孔徑光闌，其孔徑直徑係可變。於此情形，於第一成像光學系統G1之可變孔徑光闌的孔徑直徑係可於大小為不同於第二成像光學系統G2之可變孔徑光闌的孔徑直徑。一種用於調變光束之光學調變器(所謂的一種光瞳(pupil)濾波器)係可位於第一成像光學系統G1之光瞳面及於第二成像光學系統G2之光瞳面上，使得其可根據一光束通過光瞳面之位置而調變該光束。調變之型式係包括：振幅調變、相位調變、偏振調變、等等。
於上述的實施例，其中曝光裝置係應用以曝光如一週期圖案與一隔離圖案之混合圖案於一晶圓之一層，光罩圖案係可分離成為對應於週期圖案之一第一圖案與對應於隔離圖案之一第二圖案，第一圖案係形成於第一光罩Ma，且第二圖案係形成於第二光罩Mb。然後，雙重曝光係可由此等第一與第二照明系統ILa、ILb而實施於最佳化的照明條件下(關於透過第一光罩Ma之光線的曝光條件與關於透過第二光罩Mb之光線的曝光條件)。
亦能應用本發明至以下情形：具有沿著X方向之伏仰 (pitch)方向的一週期圖案係設置於第一光罩Ma，具有沿著Y方向之伏仰方向的一週期圖案係設置於第二光罩Mb，且此等圖案係雙重轉印於一晶圓之一層。以下的照明條件係可應用至此情形：第一光罩Ma之照明的照明條件係沿著於第一光罩Ma之週期圖案的俯仰方向之雙極照明以及第一光罩Ma之圖案面(或晶圓面)的S偏振光線；第二光罩Mb之照明的照明條件係沿著於第二光罩Mb之週期圖案的俯仰方向之雙極照明以及針對於第二光罩Mb之圖案面(或晶圓面)的S偏振光線。
亦能實施漸進式聚焦曝光於條件在於：第一光罩Ma之圖案像的面係自第二光罩Mb之圖案像的面而移位於光軸(第三成像光學系統G3的光軸AX3)之方向。於此情形，各個圖案像的面係可為平行於或是傾斜自晶圓面。用於照明第一光罩Ma之照明光線的波長係可為不同於用於照明第二光罩Mb之照明光線者。舉例而言，亦可實施多波長曝光，其達成如同上述的漸進式聚焦曝光之相同效應，而用於照明第一光罩Ma之照明光線的波長係作成稍微不同於用於照明第二光罩Mb之照明光線的波長。
倘若當關於通過第一成像光學系統G1與第三成像光學系統G3的光線之曝光條件係不同於關於通過第二成像光學系統G2與第三成像光學系統G3的光線者(如上所述)，第一成像光學系統G1與第三成像光學系統G3之組合光學系統的成像性能係可能不同於第二成像光學系統G2與第三成像光學系統G3之組合光學系統者。舉例而言， 為了能採取一種構成以控制第一成像光學系統G1與第三成像光學系統G3之組合光學系統的成像性能及第二成像光學系統G2與第三成像光學系統G3之組合光學系統的成像性能，其係藉由允許於第一成像光學系統G1之至少一個光學元件的位置與姿勢之調整及於第二成像光學系統G2之至少一個光學元件的位置與姿勢之調整。於此構成，亦可允許於第三成像光學系統G3之一個光學元件的位置與姿勢之調整。
於上述的實施例，第一圖案與第二圖案係藉由掃描於光敏基板之一個照射區域的曝光而為雙重轉印以形成一個合成圖案。然而，無須受限於此，亦可能實施於光敏基板上之一第一個照射區域中第一圖案的掃描曝光或單次照射(one-shot)曝光且於光敏基板上之一第二個照射區域中之第二圖案的掃描曝光或單發曝光。
於上述的實施例，第一光罩之第一照明區域的圖案像與第二光罩之第二照明區域的圖案像係平行形成於光敏基板。然而，無須受限於此，亦可能運用一種投影光學系統以形成第一光罩之第一照明區域的圖案像與第二光罩之第二照明區域的圖案像為彼此對準於光敏基板上，藉以實施其對準於光敏基板上之一個照射區域中第一圖案與第二圖案之掃描曝光或單發曝光以形成一個合成圖案。
於上述的實施例，於第一光罩之圖案的像與於第二光罩之圖案的像係形成於光敏基板上。然而，無須受限於此，亦可能運用一種投影光學系統以形成其彼此為間隔於一個 共同光罩上之第一圖案與第二圖案的像於光敏基板，藉以實施第一圖案與第二圖案之雙重掃描曝光或單發曝光於光敏基板之一個照射區域中以形成一個合成圖案。
前述的實施例係本發明之應用至雙頭式投影光學系統，但無須為受限於此，本發明係亦可為類似應用至普通的單頭式投影光學系統，以形成一個物體面(第一面)之像於一像面(第二面)。明確而言，根據本發明之一種單頭式投影光學系統係包含：一第一成像光學系統，配置於一物體面與一共軛點之間的一光學路徑中，共軛點係光學共軛於物體面之一光軸上的一點；一第二成像光學系統，配置於共軛點與一像面之間的一光學路徑中；及，一偏向件，配置為接近該共軛點且為適以導引自第一成像光學系統之光線至第二成像光學系統，且於第一成像光學系統與第二成像光學系統中具有一倍率的每個光學元件係一折射元件。
於前述的實施例，第一中間平面鏡M1i係配置於第一成像光學系統G1之光學路徑上的第三透鏡單元G13與第四透鏡單元G14之間，且第二中間平面鏡M2i係配置於第二成像光學系統G2之光學路徑上的第三透鏡單元G23與第四透鏡單元G24之間。然而，如於圖11所示，第一與第二中間平面鏡M1i、M2i係可分別為未配置於第一成像光學系統G1之光學路徑中與第二成像光學系統G2之光學路徑中。於此情形，於投影光學系統PL中，沿著-X方向而行進自第一光罩Ma之光線係通過於第一成像光學系統 G1之透鏡單元G11至G15，以形成其接近第一平面鏡M1之一第一中間像。同理，沿著+X方向而行進自第二光罩Mb之光線係通過於第二成像光學系統G2之透鏡單元G21至G25，以形成其接近第二平面鏡M2之一第二中間像。
更為明確而言，如於圖12所示，根據本發明之一種單頭式的投影光學系統係例如為由上述實施例中之第一成像光學系統G1、第一平面鏡(對應於前述的偏向件)M1、與第三成像光學系統(對應於前述的第二成像光學系統)G3所構成。於此情形，下列的構成係針對於如上所述的彼等者之相同理由為較佳：該種投影光學系統係滿足條件(1)與(3)；第一成像光學系統G1係具有正、負、正、負、與正折射倍率之配置；在配置於第一成像光學系統之光學路徑中的中間偏向件、與偏向件之間的光軸上之距離係至少為130毫米；投影光學系統與像面之間的光學路徑係填充一液體。於此情形，第一光罩Ma與晶圓面係可配置為彼此平行。
於圖12所示的投影光學系統，第一中間平面鏡M1i係配置於第一成像光學系統G1之光學路徑中的第三透鏡單元G13與第四透鏡單元G14之間。然而，如於圖13所示，第一中間平面鏡M1i係可為未配置於第一成像光學系統G1之光學路徑中。於此情形，於投影光學系統PL，沿著-X方向而行進自第一光罩Ma之光線係通過於第一成像光學系統G1之透鏡單元G11至G15，以形成其接近第一平面鏡M1之一第一中間像。
由於圖12與13所示的投影光學系統係均採用二次成像的雙頭式基本構成，因此能夠確保像側的數值孔徑於一所需位準而未增大該光學系統之尺寸。由於該光學系統之尺寸係可避免為增大且於第一面與第二面之間的距離係可作成較小，振動係可抑制於圖12及圖13所示的投影光學系統中。形成於晶圓W上的像之對比係可藉由抑制振動而避免為降低於圖12與13所示的投影光學系統中。甚者，根據圖12以及圖13所顯示的投影光學系統，於第一成像光學系統G1與第三成像光學系統G3(對應於上述的第二成像光學系統)之其具有一倍率的每個光學元件係一折射元件。因此，可能限制於圖12所示的投影光學系統及於圖13所示的投影光學系統之光學系統尺寸的增大，且可為容易製造於圖12所示的投影光學系統及於圖13所示的投影光學系統。
上述的實施例係本發明之應用至其安裝於曝光裝置上之投影光學系統，而無須為受限於此，本發明係亦可應用至其他適當的雙頭式或單頭式投影光學系統。於上述的實施例，光罩係可更換為一種圖案形成元件，以用於基於預定的電子資料來形成預定圖案。此圖案形成元件之運用係使得於同步準確度之影響為最小，甚至是當圖案面為垂直。圖案形成元件係可例如為一空間光線調變器，諸如：數位微鏡元件(DMD, Digital Micromirror Device)，其包括基於預定電子資料所驅動的複數個反射元件。舉例而言，具有DMD之曝光裝置係揭示於日本專利申請案公開第8- 313842號或公開第2004-304135號。除了類似DMD之非照射式的反射式空間光學調變器之外，亦可能運用一種透射式空間光學調變器或一種自我照射式像顯示元件。
根據前述的實施例之曝光裝置係藉由組裝含有如於本發明申請案之申請專利範圍範疇內所提及的各別構件之種種子系統而製造，藉以維持預定機械準確度、電氣準確度、與光學準確度。為了確保此等種種的準確度，以下的調整係實施在組裝之前或之後：用於達成針對於種種光學系統的光學準確度之調整；用於達成針對於種種機械系統的機械準確度之調整；用於達成針對於種種電氣系統的電氣準確度之調整。自種種子系統至曝光裝置的組裝步驟係包括於種種子系統之間的機械連接、電氣電路之接線連接、氣壓電路之管路連接、等等。不用描述的是：自種種子系統至曝光裝置的組裝步驟之前，存在各別子系統之組裝步驟。自種種子系統至曝光裝置的組裝步驟之完成後，整體調整係實行以確保作為整體曝光裝置之種種的準確度。曝光裝置之製造係最好於一無塵室實行，其中溫度、潔淨度、等等係受控制。
根據上述的實施例之曝光裝置係可製造微元件(半導體元件、成像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭、等等)，其係透過藉由照明光學裝置以照明一光罩(標線片)(照明步驟)、及藉由投影光學系統以轉印於光罩中所形成的一轉印圖案至一光敏基板(曝光步驟)上之一種製程。藉由上述的實施例之曝光裝置而形成一預定電路圖案於一晶圓或類似者(作 為一光敏基板)以得到半導體元件(作為微元件)之一種方法的一個實例係將參考圖9之流程圖而描述於下文。
於圖9之第一步驟301係沉積一金屬膜於一批(lot)之各個晶圓。下一個步驟302係施加一光阻於該批之各個晶圓上的金屬膜。後續的步驟303係運用上述的實施例之曝光裝置，以透過該曝光裝置之投影光學系統而依序地轉印於一光罩之一圖案的像至於該批之各個晶圓上的各個照射區域。後續的步驟304係實行於該批之各個晶圓上的光阻之顯影，且下一個步驟305係運用於該批之各個晶圓上的光阻圖案作為一光罩以實行蝕刻，因而形成其對應於光罩上的圖案之一種電路圖案於各個晶圓上的各個照射區域。
然後，諸如半導體元件之元件係透過包括電路圖案之形成於上層的步驟而製造。上述的半導體元件製造方法係能在高產量下得到具有極度細微的電路圖案之半導體元件。步驟301至305係安排以實行針對於金屬之沉積於晶圓、抗蝕層之施加於金屬膜、曝光、顯影及蝕刻的各別步驟，而不用敘述的是：該種製程係可修改如後：在此等步驟之前，一矽氧化物膜係形成於晶圓，一抗蝕層係接著為施加於矽氧化物膜，之後則實行用以曝光、顯影及蝕刻的步驟。
上述的實施例之曝光裝置係亦可製造如為一種微元件之一種液晶顯示元件，其藉由形成預定圖案(電路圖案、電極圖案、等等)於板(玻璃基板)上。於此情形之一種方法的一個實例係將參考圖10之流程圖而描述於下文。於圖10 中，一圖案形成步驟401係藉由上述實施例之曝光裝置以執行所謂的光刻(photolithography)步驟而轉印一光罩之一圖案於一光敏基板(塗覆一抗蝕層或類似者之玻璃基板)上。此光刻步驟係造成形成其包括多個電極與其他者之一預定圖案於光敏基板上。然後，曝光的基板係透過其包括一顯影步驟、一蝕刻步驟、一抗蝕層移除步驟、等等之各個步驟而處理，藉此預定的圖案係形成於基板，隨後為下一個濾色器(color filter)形成步驟402。
下一個濾色器形成步驟402係形成一濾色器，其中眾多組其對應於紅(R, Red)、綠(G, Green)與藍(B, Blue)之三點係陣列於一矩陣圖案，或是其中R、G與B之三個條帶的濾波器組係陣列於一水平掃描線方向。在濾色器形成步驟402之後，一單元(cell)組裝步驟403係執行。單元組裝步驟403係組裝一液晶面板(液晶單元)，其係運用具有於圖案形成步驟401所得到之預定圖案的基板、於濾色器形成步驟402所得到的濾色器、與其他者。
於單元組裝步驟403，液晶面板(液晶單元)係製造，舉例而言，藉由注入一液晶於具有圖案形成步驟401所得到之預定圖案的基板與於濾色器形成步驟402所得到的濾色器之間。後續的模組組裝步驟404係附接種種的構件，諸如：電路、與用於組裝液晶面板(液晶單元)之顯示作業的之一種背光，以完成液晶顯示元件。上述之液晶顯示元件的製造方法係允許於高產量下得到其具有極度細微的電路圖案之液晶顯示元件。
解說於前文之實施例係描述以利於本發明之瞭解而非限制本發明。因此，揭示於上述的實施例之要素係意指以納入其歸屬於本發明之技術範疇內的所有設計變化與等效者。任何的組合與類似者係可能為於上述的實施例之構成與類似者之間。
1a、1b‧‧‧光源
2a、2b‧‧‧第一光學系統
3a、3b‧‧‧複眼透鏡
4a、4b‧‧‧第二光學系統
4aa、4ba‧‧‧路徑偏向反射器
105‧‧‧液體供應元件
106‧‧‧液體回收元件
109‧‧‧Z台
110‧‧‧XY台
121、122、127、128‧‧‧供應管
121a、122a、127a、128a‧‧‧排放嘴部
123、124、129、130‧‧‧回收管
123a、123b、124a、124b‧‧‧流入嘴部
129a、129b、130a、130b‧‧‧流入嘴部
125A、125B‧‧‧箭頭(-X方向)
126A、126B‧‧‧箭頭(+X方向)
131A、131B‧‧‧箭頭(-Y方向)
212‧‧‧外角部分
213‧‧‧吸引面
214‧‧‧管路
220‧‧‧光罩台控制器
230‧‧‧底座
232A、232B、232C‧‧‧Z致動器
233‧‧‧電射干涉計
234‧‧‧XY台
235‧‧‧晶圓台控制器
236‧‧‧驅動馬達
240‧‧‧主控制器
AS‧‧‧孔徑光闌
AX、AX1、AX2、AX3、AXa、AXb‧‧‧光軸
B‧‧‧半徑
ER、ERa、Erb‧‧‧曝光區域(有效成像區域)
FAD‧‧‧聚焦對準感測器
G1、G2、G3‧‧‧成像光學系統
G11、G21‧‧‧第一透鏡單元
G12、G22‧‧‧第二透鏡單元
G13、G23‧‧‧第三透鏡單元
G14、G24‧‧‧第四透鏡單元
G15、G25‧‧‧第五透鏡單元
HLB‧‧‧壁部
HRS‧‧‧輔助板
IF‧‧‧圓形區域(像圓)
ILa、Ilb‧‧‧照明系統
IRa、Irb‧‧‧照明區域
L1、L2、L3、L7、L8、L9 (G3)‧‧‧正凹凸透鏡
L4、L5、L6 (G3)‧‧‧雙凹面透鏡
L10、L12、L13、L14、L15 (G3)‧‧‧正凹凸透鏡
L11 (G3)‧‧‧雙凹面透鏡
L16 (G3)‧‧‧負凹凸透鏡
L17 (G3)‧‧‧平凸面透鏡
L11、L31、L32、L52 (G1)‧‧‧正凹凸透鏡
L12、L33、L34、L51、L53 (G1)‧‧‧雙凸面透鏡
L13、L21、L23、L24 (G1)‧‧‧負凹凸透鏡
L22 (G1)‧‧‧凹凸透鏡
L41、L42 (G1)‧‧‧雙凹面透鏡
Lb‧‧‧邊界透鏡
Lb1‧‧‧邊界透鏡Lb之末端
Lm‧‧‧液體
LO1、LO2‧‧‧離軸量
LXa、LXb‧‧‧X方向長度
LYa、LYb‧‧‧Y方向長度
M1、M2‧‧‧平面鏡
M1i、M2i‧‧‧中間平面鏡(中間偏向件)
Ma、Mb‧‧‧光罩
MRw‧‧‧移動鏡
MS‧‧‧光罩台
MSD‧‧‧光罩台驅動系統
PAa、PAb‧‧‧圖案區域
Pe‧‧‧透鏡Lb之下端面
PL‧‧‧投影光學系統(投影透鏡系統)
Sa‧‧‧對準訊號
Sf‧‧‧聚焦訊號
W‧‧‧晶圓
WH‧‧‧座台
WS‧‧‧晶圓台
WSD‧‧‧晶圓台驅動系統
圖1係一立體圖，其示意地顯示一根據本發明一個實施例之一種曝光裝置的構成。
圖2係一製圖，其示意地顯示於該實施例中一種雙頭式投影光學系統與二個光罩之間的關係。
圖3係一製圖，其包括(a)分別為形成於一第一光罩與於一第二光罩上之矩形照明區域，及(b)透過該投影光學系統所形成之第一光罩的一圖案像與第二光罩的一圖案像。
圖4係一製圖，其顯示於該實施例中形成於一晶圓上的矩形靜止曝光區域與一基準光軸之間的定位關係。
圖5係一製圖，其示意地顯示一於該實施例一邊界透鏡與一晶圓之間的構成。
圖6係一製圖，其顯示一根據該實施例一實例之一種投影光學系統的透鏡構成。
圖7係一製圖，其顯示於該實例之投影光學系統中的橫向像差。
圖8係一製圖，其包括(a)於不同於該實施例的一佈局之一修正實例中的一對矩形照明區域及(b)透過於此修正實 例中之投影光學系統所形成的一對圖案像。
圖9係一種製造半導體元件之方法的一流程圖。
圖10係一種製造液晶顯示元件之方法的一流程圖。
圖11係一製圖，其顯示一根據該實施例一實例之一經修正實例的一種投影光學系統之透鏡構成。
圖12係一製圖，其顯示一根據該實施例一實例之另一經修正實例的一種投影光學系統之透鏡構成。
圖13係一製圖，其顯示一根據該實施例一實例之另一經修正實例的一種投影光學系統之透鏡構成。
圖14係一製圖，其示意地顯示一於該實施例一實例中一邊界透鏡與一晶圓之間的構成。
圖15係一製圖，其顯示於圖14中該投影光學系統的邊界透鏡之一端與一排放嘴部及一流入嘴部的定位關係。
圖16係一製圖，其顯示於圖14中該投影光學系統的邊界透鏡之一端與用於供應及回收一液體之排放嘴部及流入嘴部的定位關係。
圖17係關鍵部分的一放大圖，其顯示該液體為供應至/及回收自圖14中該邊界透鏡與該晶圓之間的空間之方式。
圖18係一製圖，其示意地顯示一於該實施例另一實例中一邊界透鏡與一晶圓之間的構成。
圖19係一部分截面圖，其顯示一環繞於圖18中之一種投影透鏡系統的詳細構成。
1a、1b‧‧‧光源
2a、2b‧‧‧第一光學系統
3a、3b‧‧‧複眼透鏡
4a、4b‧‧‧第二光學系統
4aa、4ba‧‧‧路徑偏向反射器
AXa、AXb‧‧‧光軸
ILa、ILb‧‧‧照明系統
Ma、Mb‧‧‧光罩
PL‧‧‧投影光學系統
W‧‧‧晶圓

Claims (20)

  1. 一種投影光學系統，其用於形成一第一面之一像與一第二面之一像於一第三面上，該投影光學系統包含：一第一成像光學系統，其配置於該第一面與一第一共軛點之間的一光學路徑中，該第一共軛點係光學共軛於該第一面之一光軸上的一點；一第二成像光學系統，其配置於該第二面與一第二共軛點之間的一光學路徑中，該第二共軛點係光學共軛於該第二面之一光軸上的一點；一第三成像光學系統，其配置於該第三面以及、該第一共軛點與該第二共軛點之間的一光學路徑中；一第一偏向件，其用於導引來自該第一成像光學系統之光線至該第三成像光學系統；及一第二偏向件，其用於導引來自該第二成像光學系統之光線至該第三成像光學系統；其中於該第三成像光學系統中具有一倍率的每個光學元件係一折射元件；其中該第一共軛點係位於該第一成像光學系統中最接近該第三面的一面與該第三成像光學系統中最接近該第一面的一面之間；其中該第二共軛點係位於該第二成像光學系統中最接近該第三面的一面與該第三成像光學系統中最接近該第二面的一面之間；其中該第一偏向件係配置於該第一成像光學系統中最 接近該第三面的面與該第三成像光學系統中最接近該第一面的面之間；其中該第二偏向件係配置於該第二成像光學系統中最接近該第三面的面與該第三成像光學系統中最接近該第二面的面之間；其中以該第一至第三成像光學系統之各光軸相交於一點之方式配置各成像光學系統，且以稜線位於各光軸相交之點之方式配置該第一及第二偏向件。
  2. 如申請專利範圍第1項之投影光學系統，其中該第一偏向件係配置為接近該第一共軛點，且該第二偏向件係配置為接近該第二共軛點。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其具有一漸縮比率。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其中於該第一成像光學系統與該第二成像光學系統中具有一倍率的每個光學元件係一折射元件。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其中該第一成像光學系統與該第二成像光學系統係具有相同構成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其滿足下列條件：5<|β1/β|；5<|β2/β|；其中β1係該第一成像光學系統之一成像倍率，β2係該 第二成像光學系統之一成像倍率，且β係該投影光學系統之一投影倍率。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其滿足下列條件：5.5<|β1/β|；5.5<|β2/β|；其中β1係該第一成像光學系統之一成像倍率，β2係該第二成像光學系統之一成像倍率，且β係該投影光學系統之一投影倍率。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其滿足下列條件：5<|β1/β|<15；5<|β2/β|<15；其中β1係該第一成像光學系統之一成像倍率，β2係該第二成像光學系統之一成像倍率，且β係該投影光學系統之一投影倍率。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其滿足下列條件：5.5<|β1/β|<15；5.5<|β2/β|<15；其中，β1係該第一成像光學系統之一成像倍率，β2係該第二成像光學系統之一成像倍率，且β係該投影光學系統之一投影倍率。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其中 該第一成像光學系統與該第二成像光學系統之各者係由具有一正折射倍率之一第一透鏡單元、具有一負折射倍率之一第二透鏡單元、具有一正折射倍率之一第三透鏡單元、具有一負折射倍率之一第四透鏡單元、與具有一正折射倍率之一第五透鏡單元所構成，其中該等第一至第五透鏡單元係自光線之射入側的順序而命名。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其更包含：配置於該第一成像光學系統之一光學路徑中的一第一中間偏向件、與配置於該第二成像光學系統之一光學路徑中的一第二中間偏向件；其中於該第一偏向件與該第一中間偏向件之間的光軸上之一距離及於該第二偏向件與該第二中間偏向件之間的光軸上之一距離的各者係至少為130mm。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其具有不包括於該第一面上之光軸的一第一有效視野區域、與不包括於該第二面上之光軸的一第二有效視野區域，且其滿足下列條件：0.03<LO1/B<0.4；0.03<LO2/B<0.4；其中LO1係在該第三面上於該光軸與對應至該第一有效視野區域所形成的一第一有效成像區域之間的一間距，LO2係在該第三面上於該光軸與對應至該第二有效視野區域所形成的一第二有效成像區域之間的一間距，且B係於該第三面上之一最大像高度。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其具有不包括於該第一面上之光軸的一第一有效視野區域、與不包括於該第二面上之光軸的一第二有效視野區域，且其滿足下列條件：0.05<LO1/B<0.4；0.05<LO2/B<0.4；其中LO1係在該第三面上於該光軸與對應至該第一有效視野區域所形成的一第一有效成像區域之間的一間距，LO2係在該第三面上於該光軸與對應至該第二有效視野區域所形成的一第二有效成像區域之間的一間距，且B係於該第三面上之一最大像高度。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其具有不包括於該第一面上之光軸的一第一有效視野區域、與不包括於該第二面上之光軸的一第二有效視野區域，且其滿足下列條件：0.03<LO1/B<0.3；0.03<LO2/B<0.3；其中LO1係在該第三面上於該光軸與對應至該第一有效視野區域所形成的一第一有效成像區域之間的一間距，LO2係在該第三面上於該光軸與對應至該第二有效視野區域所形成的一第二有效成像區域之間的一間距，且B係於該第三面上之一最大像高度。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其具有不包括於該第一面上之光軸的一第一有效視野區域、與 不包括於該第二面上之光軸的一第二有效視野區域，且其滿足下列條件：0.05<LO1/B<0.3；0.05<LO2/B<0.3；其中LO1係在該第三面上於該光軸與對應至該第一有效視野區域所形成的一第一有效成像區域之間的一間距，LO2係在該第三面上於該光軸與對應至該第二有效視野區域所形成的一第二有效成像區域之間的一間距，且B係於該第三面上之一最大像高度。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其係運用於該投影光學系統與該第三面之間的一光學路徑為填充一液體之一狀態。
  17. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其中由該第一偏向件之一反射面與該第二偏向件之一反射面所作成的一稜線係位於該等第一至第三成像光學系統之光軸為相交的一點上。
  18. 如申請專利範圍第1或2項之投影光學系統，其中該第一面與該第二面係設定於一相同面上。
  19. 一種曝光裝置，包含：如申請專利範圍第1至18項任一項所述之投影光學系統，其用以基於自設定於第一面之一預定圖案的光線，投射該圖案之一像至設定於第三面之一光敏基板。
  20. 一種元件製造方法，其包含：一曝光步驟，其運用如申請專利範圍第19項所述之曝 光裝置而以來自該預定圖案的光線曝光該光敏基板；一顯影步驟，其顯影該圖案為轉印於其上之光敏基板，以形成對應於該圖案之一形狀的一光罩層於該光敏基板之一面上；及一處理步驟，其透過該光罩層以處理該光敏基板之表面。
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