TWI451125B - 顯微蝕刻投影光學系統、包含此一光學系統之顯微蝕刻工具、使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件之方法、藉此一方法所生產之微結構元件以及於此一光學系統中設計一光學表面的方法 - Google Patents

顯微蝕刻投影光學系統、包含此一光學系統之顯微蝕刻工具、使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件之方法、藉此一方法所生產之微結構元件以及於此一光學系統中設計一光學表面的方法 Download PDF

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Description

顯微蝕刻投影光學系統、包含此一光學系統之顯微蝕刻工具、使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件之方法、藉此一方法所生產之微結構元件以及於此一光學系統中設計一光學表面的方法
本揭示內容係有關於顯微蝕刻投影光學系統，特別是有關於一種投影物鏡(projection objective)、一種包含此一光學系統的顯微蝕刻工具、一種使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件的方法、一種藉此一方法所生產之微結構元件、以及一種於此一光學系統中設計一光學表面的方法。
投影物鏡已廣泛使用於顯微蝕刻技術以藉由形成光罩(reticle)的圖像於一層配置於基板的感光材料上而將圖樣由光罩轉印到基板。一般而言，投影物鏡有3類：折射式物鏡(dioptric objective)；反射式物鏡(catoptric objective)；以及，反射折射式物鏡(catadioptric objective)。折射式物鏡使用折射元件(例如，透鏡元件)以使光線由物平面(object plane)映像到像平面(image plane)。反射式物鏡使用反射元件(例如，鏡面元件)以使光線由物平面映像到像平面。反射折射式物鏡使用折射及反射元件以使光線由物平面映像到像平面。
可由以下T. Jewell所著的文獻知悉物鏡，特別是用於投影系統的：“開發用於超紫外線蝕刻微影技術(EUV lithography)投影相機的光學系統設計議題”，Proc. SPIE 2437(1995)。可由以下專利文獻知悉其他的物鏡：歐洲專利第EP 0 730 169 A號、歐洲專利第EP 0 730 179 A號、歐洲專利第EP 0 730 180 A號、歐洲專利第EP 0 790 513 A號、美國專利第US 5 063 586 A號、美國專利第US 6 577 443 A號、美國專利第US 6 660 552 A號、以及美國專利第US 6 710 917 A號。
本發明之一目標是要改善一種光學系統，其係可特別用作在以給定照明波長解析的顯微蝕刻投影曝光裝置/器具中之投影物鏡。此外，本發明光學系統對於照明光線應有高光通量。
此一目標是用有例如後續申請專利範圍所述之特徵的光學系統達成。
在以下專利說明書中，本發明的旋轉不對稱表面也被稱作自由形式表面(freeform surface)。不像球面或非球面反射鏡，自由形式表面沒有旋轉對稱軸。本發明的自由形式表面與用於EUV投影物鏡的習知非球面旋轉對稱鏡面的不同處在於：此類習知非球面鏡面是用數學泰勒展開式描述，亦即，有下垂(sag)的是用n級有理對稱多項式給出。此一泰勒展開式所有多項式個項的中心點是用公共光軸定義。習知鏡面均以此展開式描述，因為泰勒展開式容易計算、容易優化且有許多製造此類鏡面的經驗。不過，就本發明人所知，有公共中心點的習知泰勒展開式會產生無法降到某一位準的有害失真(distortion)。如果根據本發明將光學表面中之一個具體實作成自由形式或旋轉不對稱表面，可避免旋轉對稱光學表面固有的失真限制。使用自由形式表面有可能克服旋轉對稱光學表面固有的數值孔徑和失真限制，這對EUV顯微蝕刻保護領域特別有利。在一特殊具體實施例中，自由形式表面可為對光學系統之子午平面呈鏡像對稱的表面。子午平面是用光學系統中之物平面的法線、物方視場(object field)的中心點、光學元件的孔徑界定的平面。本發明投影物鏡為反射式投影物鏡是有利的。一般而言，該光學系統的像平面係平行於物平面。該光學系統可具有一在像平面最小曲率半徑為300毫米的視場。在該光學系統中，主光線(chief ray)與物平面法線在物平面的角度約為3°，5°，7°或更多。該光學系統可有一入瞳(entrance pupil)，它與物平面的距離大於2.8米，特別是大於10米。一般而言，在有自由形式表面的光學系統中，不存在精確定義的光瞳面(pupil plane)。對應至不同場點(field point)的主光線都在該光學系統的光瞳面會合。在該光瞳面中，各個場點的射線束係疊加。光瞳面一詞是用來描繪與在光學系統中被導引之光束垂直的區域，其中光強分布係與物平面的照明角度分布相對應。位在物平面的物件可反射成像輻射(imaged radiation)。位於物平面的物件可為用多個元件映像到像平面的光罩。光學系統有4X縮小倍率。本發明光學系統可包含4個或更多個反射元件。特別是，該光學系統可包含6個或更多個。多個元件的排列可使輻射映像到在物平面與像平面之間的中間像平面。就此情形而言，視場光闌(field stop)可置於中間像平面或其附近。特別是，該等多個元件可包含5個元件而且該中間像平面可位於在物平面至像平面的輻射路徑中為第四個元件和第五個元件之間。物平面與像平面分開的距離L為約1米或更長。輻射由物平面至像平面的光學路徑長度可約為2L、3L、4L或更長。該等多個元件可包含至少一對在輻射路徑中為相鄰的元件而該對相鄰元件分開的距離為約0,5L或更多。有利的是，該等多個元件中沒有一個會遮攔出瞳(exit pupil)。該等多個元件可包含第一反射鏡與第二反射鏡，第一、第二反射鏡與物平面的最短距離分別為d1 與d2 ，在此d1 /d2 約為2或更多。替換地，d1 /d2 可小於2。在此情形下，該光學系統通常在物方會有大工作距離。該等多個元件可包含在物平面至像平面的輻射路徑中為第一的元件，在此該第一元件有正值光功率(positive optical power)。該光學系統可包含一位在物平面與像平面之間的孔徑光闌(aperture stop)。該光學系統的多個元件可包含3個元件且該孔徑光闌可位於在物平面至像平面的輻射路徑中為第二和第三個元件之間。替換地，該孔徑光闌可置於第二或第三元件。輻射可穿過該孔徑光闌一次或兩次。用於本發明光學系統的輻射源可為波長約為300奈米或更短、200奈米或更短、100奈米或更短的雷射輻射源。
如例如後續申請專利範圍所述之自由形式表面的數學展開式有優良且可重覆製造的反射表面。在此展開式中，α可為66。此外，m可為偶整數。此外，m+n可等於或大於10。
如例如後續申請專利範圍所述所述之偏差(deviation)能適當地使物鏡失真減少而可低於使用旋轉對稱光學表面可達成的下限。該旋轉不對稱表面在一或更多位置處可偏離旋轉對稱參考表面約100λ或更多。該旋轉不對稱表面在一或更多位置處可偏離旋轉對稱參考表面約50奈米或更多、約100奈米或更多、約500奈米或更多、或約1000奈米或更多。
如例如後續申請專利範圍所述之鏡像對稱自由形式光學表面能降低對生產自由形式光學表面的要求。
如例如後續申請專利範圍所述，兩個有自由形式光學表面的反射元件，一方面使得較佳的像差最小化成為有可能，另一方面也使得能以較不複雜的方式製成自由形式可符合最小化某一像差的要求成為有可能。該光學系統也可具有3個、4個、5個或6個自由形式元件。
如例如後續申請專利範圍所述，有不大於2個有正值主光線角放大倍率(positive chief ray angle magnification)的反射元件的光學系統在反射鏡上會有相對低的入射角，從而在出口會有較少的像差。特別是，如申請專利範圍第8項所述，這對於只有一個反射元件有正值主光線角放大倍率的光學系統仍然成立。
如例如後續申請專利範圍所述，該光學系統的數值孔徑可以有高解析度。像方(image-side)數值孔徑可高達0.25、0.28、0.3、0.35、0.4或更多。
如例如後續申請專利範圍所述，像方視場尺寸(image field dimension)使得在顯微蝕刻投影裝置/器具中有效使用光學系統成為有可能。由於是用自由形式表面改善像差校正(aberration correction)，因此此時設計有可能用矩形像方視場，然而使用旋轉對稱表面像差會太高而無法滿足要求。矩形場(rectangular field)可具有約2毫米的最小尺寸且可具有約1毫米或更長的第一尺寸和約1毫米或更長的第二尺寸，在此第一與第二尺寸為正交。第二尺寸可為約10毫米或約20毫米或更長。
如例如後續申請專利範圍所述之失真以及如例如後續申請專利範圍所述之波前誤差(wavefront error)會產生可能只受限於衍射(即，投影輻射的波長)的投影品質。有如此低失真的光學系統可特別加以優化供使用於波長在10至30奈米範圍內的EUV光源。
該光學系統可具有不平行於在物平面之物平面法線的主光線。如例如後續申請專利範圍所述之主光線角使得有可能藉由控制在有少數光學元件之投影物鏡前面的照明光件的光強分布來控制像平面中之照明角度的分布。這在使用有一組收歛主光線角的光學系統為不可能，因為這樣會導致需要額外的組件才能存取操控平面(manipulation plane)以經由該操控平面的光強分布來控制照明角度的分布。如例如後續申請專利範圍所述所述，在有發散主光線的光學系統中，物平面的位置是在多個元件和該光學系統的入瞳之間。
如例如後續申請專利範圍所述之最大入射角有助於避免在出口處有高像差。每一元件表面上的最大入射角可小於18°或比15°更小。
如例如後續申請專利範圍所述之遠心光學系統容許配置於像平面的基板的高度有差異。
如例如後續申請專利範圍所述之光學系統可產生極高的解析度。θ/NA的比率可為約60或更小，或50或更小。
如例如後續申請專利範圍所述有約75毫米或更小物像偏移(object-image shift)的光學系統可產生超薄光學設計(slim optical design)的光學系統。該物像偏移可為約50毫米或更小或約25毫米或更小。在零物像偏移的情形下，該光學系統可繞著貫穿物方及像方視場之中心場點的軸線旋轉而不需平移中心場點。在使用需要旋轉光學系統的測試及測量工具時，這特別有利。
如例如後續申請專利範圍所述，該等元件的自由空間(freeboard)可做出有小主光線入射角的小型設計。該光學系統的4個或更多元件可具有約5毫米或更多的自由空間。這可減少與光學系統中之光學元件的夾具和基板設計有關的要求。
如例如後續申請專利範圍所述有一輻射源的光學系統係通過利用至少一個自由形式表面來有利地促成像差最小化，因為像差與失真有可能是在該輻射源的波長範圍內。該波長是在約10奈米至約15奈米的範圍內較佳。
如例如後續申請專利範圍所述之光學系統和如例如後續申請專利範圍所述之顯微蝕刻工具的優點係與上述根據申請專利範圍之光學系統的優點相對應。這對於例如後續申請專利範圍所述的製造方法和根據例如後續申請專利範圍所述的組件也成立。
如例如後續申請專利範圍所述之設計方法有可重覆的設計指令而能以可重覆的方式製成自由形式表面。
此外，具體實施例可包括以下一或更多個優點。例如，具體實施例包括在像平面為遠心的反射式投影物鏡。這在像方工作距離的範圍內可提供不變或幾乎不變的圖像放大倍率。
在一些具體實施例中，反射式投影物鏡有極高解析度。例如，投影物鏡有解析小於約50奈米之結構的能力。在有大像方數值孔徑的投影物鏡中可實現高解析度，該像方數值孔徑係經設計成以短波長(例如，約10奈米至約30奈米)操作。
投影物鏡可提供低像差的圖像。在一些具體實施例中，投影物鏡係經修正成有約30m λ或更小的波前誤差。在一些具體實施例中，投影物鏡係經修正成有低於約2奈米或更短的失真。
具體實施例包括有大數值孔徑的反射式物鏡且提供相對大的像方視場低圖像失真、低波前誤差、遠心度(telecentricity)的圖像於像平面。通過使用一或更多自由形式反射鏡可實現該等特徵。
在一些具體實施例中，可輕易實現投影物鏡的測量而與投影物鏡繞著旋轉軸的旋轉無關。例如，投影物鏡的具體實施例(例如，大NA投影物鏡)可具有相對小或零物像偏移，以致當投影物鏡繞著該軸旋轉時，軸上(on-axis)場點不會有或很少的平移。因此，當投影物鏡須經旋轉時，在同一視場位置可重覆進行測量而不必再配置該視場位置。
具體實施例也包含反射式投影物件，其係完全沒有相依於視場的瞳遮攔(pupil obscuration)或沒有中心瞳遮攔(central pupil obscuration)。
投影物鏡的具體實施例可設計成能以各種不同的波長操作，包含可見光及紫外線(UV)波長。具體實施例可設計成能以超紫外線(EUV)波長操作。此外，具體實施例可設計成能使用一種以上的波長操作，或在一波長範圍內操作。
反射式投影物鏡的具體實施例可用於蝕刻工具(例如，蝕刻掃描器)且可提供相對低的過掃描(overscan)。例如，使用有矩形像方視場的投影物鏡可實現低過掃描。在此等具體實施例中，可對齊該圖像使得矩形場的邊緣與晶粒部位(die site)的前緣平行，這可避免需要掃描超出像方視場邊緣的晶粒部位前緣以便掃描晶粒部位的轉角，常見的例子是掃描與拱形視場相對的矩形或方形晶粒部位。
具體實施例包含有相對高通量的蝕刻工具。例如，有相對低過掃描的具體實施例的效率均比有較高過掃描的可比較系統高。因此，低過掃描系統可提供比可比較系統高的晶圓通量。
在一些具體實施例中，提供的反射式投影物鏡均有低或無場相依性(field dependence)的遮掩效應(shading effect)。例如，反射式投影物鏡可具有遠離物平面的入瞳(例如，無限遠)來提供有均勻照明角度的主光線至物方視場上。這可減少或避免在主光線角在物方視場有變化時會出現的場相依遮掩效應。替換地或另外，投影物鏡可具有數值相對小的主光線入射角及/或對於投影物鏡中各個反射鏡的子午橫截面(meridional section)中之射線有微小的入射角差異，如果針對該等入射角優化各個多層反射堆疊的話，能導致各個反射鏡的平均反射率增加。
在一些具體實施例中，投影物鏡可包含能減少照明系統複雜性的特徵。例如，投影物鏡的入瞳位置可在物平面前面。換言之，在不同場點開始的主光線是相互發散的。這使得投影物鏡的入瞳/照明系統的出瞳可存取而在照明系統中不使用望遠鏡轉播(relay)照明系統的出瞳到投影物鏡的入瞳位置。
圖式簡單說明：
由以下說明、附圖及申請專利範圍可明白其他的特徵及優點。
第1圖為顯微蝕刻工具之一具體實施例的示意圖。
第2A圖係圖示第1圖顯微蝕刻工具中之一部份的示意圖。
第2B圖為旋轉不對稱表面和對應旋轉對稱參考面的橫截面圖。
第3圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示的投影物鏡之一具體實施例。
第4圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示之投影物鏡的部份反射鏡。
第5A圖為有正值主光線角放大倍率之反射鏡的射線路徑示意圖。
第5B圖為有負值主光線角放大倍率之反射鏡的射線路徑示意圖。
第6A圖為反射鏡之佔用空間(footprint)的視圖。
第6B圖為第6A圖反射鏡的橫截面圖。
第7A圖為環節場(ring segment field)之一具體實施例的平面圖。
第7B圖為環節場和一對晶圓晶粒部位的相對平面圖。
第7C圖為矩形場與一對晶圓晶粒部位的相對平面圖。
第8圖為第1圖顯微蝕刻工具之具體實施例的投影物鏡示意圖。
第9圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第10圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示的部份投影物鏡。
第11圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第12圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第13圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第14A圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第14B圖的橫截面圖係圖示一包含第14A圖投影物鏡的光學系統與一照明系統。
第15圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第16A圖的x-y向量圖係圖示經計算之失真與第15圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第16B圖的x-y向量圖係圖示經計算之主光線角與第15圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第17圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第18至20圖係圖示橫向像差與第17圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第21圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第22至24圖係圖示像差與第21圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第25圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第26至28圖係圖示像差與第25圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第29圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第30至32圖係圖示像差與第29圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第33圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第34至36圖係圖示像差與第33圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第37圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第38至40圖係圖示像差與第37圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第41圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第42至44圖係圖示像差與第41圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第45圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第46至48圖係圖示像差與第45圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第49圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第50圖係圖示像差與第49圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第51圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第52圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第53圖的流程圖係圖示製造半導體元件的步驟。
第54圖的流程圖係圖示晶圓片加工的步驟。
在一方面，本揭示內容係有關於數種反射式投影物鏡，彼等具有一或更多個有自由形式鏡面的反射鏡(被稱作自由形式反射鏡)。顯微蝕刻工具中可使用帶有數個自由形式反射鏡的反射式投影物鏡。請參考第1圖，顯微蝕刻工具100通常包含一光源110、一照明系統120、一投影物鏡101、以及一平台130。也圖示直角座標系供參考。光源110產生波長為λ的輻射且導引輻射光束112至照明系統120。照明系統120與輻射相互作用(例如，擴大與均勻化)且導引輻射光束122至一位於物平面103的光罩140。投影物鏡101使被光罩140反射的輻射142成像於一位於像平面102的基板150表面上。在投影物鏡101之像方上的輻射以射線152表示。如第1圖所示，該等射線僅供圖解說明用且不是要精確地繪出輻射相對於例如光罩140的路徑。基板150用平台130支撐，平台130係使基板150與投影物鏡101相對移動藉此投影物鏡101使光罩140成像於基板150的不同部份。
投影物鏡101包含一參考軸105。在關於子午橫截面呈對稱的投影物鏡具體實施例中，參考軸105係垂直於物平面103且在該子午橫截面內。
工具100的光源110係經選定以提供有想要操作波長的輻射λ。在一些具體實施例中，光源110為雷射光源，例如KrF雷射(例如，有約248奈米的波長)或ArF雷射(例如，有約193奈米的波長)。可使用的非雷射光源包括發光二極體(LED)，例如輻射藍光或電磁波譜中之UV部份(例如，約365奈米、約280奈米或約227奈米)的LED。
對設計供蝕刻工具操作的投影物鏡而言，通常波長λ在電磁波譜的紫外線部份、深紫外線部份或超紫外線部份中。例如，波長λ可為約400奈米或更短(例如，約300奈米或更短、約200奈米或更短、約100奈米或更短、約50奈米或更短、約30奈米或更短)。波長λ可大於約2奈米(例如，約5奈米或更長、約10奈米或更長)。在數個具體實施例中，波長λ可為約193奈米、約157奈米、約13奈米、或約11奈米。一般而言，最好使用相對較短的波長，因為投影物鏡的解析度大致與波長成正比。因此，相較於使用較長波長的投影物鏡，較短的波長使得同樣的投影物鏡可解析圖像中較小的特徵。不過，在一些具體實施例中，波長λ可在電磁波譜的非紫外線部份中(例如，可見光部份)。
照明系統120包含數個光學元件，彼等係經配置成可形成一條有均勻光強分布的準直輻射束。照明系統12通常也包含數個可導引光束122至光罩140的束偏轉光件(beam steering optic)。在一些具體實施例中，照明系統120也包含數個組件為該輻射束提供想要的極化分布。
物平面103通常與像平面102平行。不過，在一些具體實施例中，像平面102對物平面103為有斜度。例如，像平面102可傾斜約1°或更多(例如，約2°或更多，約3°或更多，約4°或更多，約5°或更多)。
物平面103係與像平面102分開一段距離L，它也被稱作投影物鏡101的縱長尺寸或軌道長度(tracklength)。軌道長度是用兩個平行平面之間的距離定義。第一平面為物平面，第二平面的定義為平行且最接近物平面的平面，使得物方視場、像方視場以及該等光學元件都位於這兩個平行平面之間。一般而言，此一距離係取決於投影物鏡101的特定設計和工具100的操作波長。在一些具體實施例中，例如在設計用於超紫外線蝕刻微影技術的工具中，L是在約1米至約3米的範圍內(例如，在約1.5米至約2.5米的範圍內)。在一些具體實施例中，L小於2米，例如約1.9米或更短(例如，約1.8米或更短，約1.7米或更短，約1.6米或更短，約1.5米或更短)。L可大於約0.2米或更長(例如，約0.3米或更長，約0.4米或更長，約0.5米或更長，約0.6米或更長，約0.7米或更長，約0.8米或更長，約0.9米或更長，約1米或更長)。
成像輻射之光學路徑長度與軌道長度的比率係隨著投影物鏡101的特定設計而有所不同。在一些具體實施例中，此一光學路徑長度與軌道長度的比率可相對高。例如，此一光學路徑長度與軌道長度的比率可為2或更多(例如，約2.5或更多，約3或更多，約3.5或更多，約4或更多，約4.5或更多，約5或更多)。
投影物鏡101的放大率係指在物平面103之場的尺寸與在像平面102之場的對應尺寸的比率。使用於蝕刻工具的投影物鏡通常為縮小型投影物鏡，意思就是會縮小或微縮圖像的尺寸。在一些具體實施例中，因此，相較於在物平面103的尺寸，投影物鏡101在像平面102產生尺寸被縮小約2X或更多的場(例如，約3X或更多，約4X或更多，約5X或更多，約6X或更多，約7X或更多，約8X或更多，約9X或更多，約10X或更多)。換言之，投影物鏡101有約2X或更多的縮小倍率，(例如，約3X或更多，約4X或更多，約5X或更多，約6X或更多，約7X或更多，約8X或更多，約9X或更多，約10X或更多)。然而，更具體言之，投影物鏡可經設計成可提供放大圖像或與物件有相同尺寸的圖像。
也請參考第2A圖，射線152係界定一在像平面102形成光罩圖像的光徑圓錐。射線圓錐的角度係與投影物鏡101的像方數值孔徑(NA )有關。以下公式可表示像方NA ：
NA =n o sin θ max ，
在此，n 0 係指鄰近基板150表面之浸沒介質(例如，空氣、氮、水、或真空環境)的折射率，而θ max 為源自投影物鏡101之圖像形成射線的最大圓錐的半角。
一般而言，投影物鏡101可具有約0.1或更大的像方NA (例如，約0.15或更大，約0.2或更大，約0.25或更大，約0.28或更大，約0.3或更大，約0.35或更大)。在一些具體實施例中，投影物鏡101有相對高的像方NA。 例如，在一些具體實施例中，投影物鏡101可具有大於0.4的像方NA (例如，約0.45或更大，約0.5或更大，約0.55或更大，約0.6或更大)。一般而言，投影物鏡101的解析度係隨著波長λ和像方NA 而有所不同。不希望受限於理論，可用以下公式，根據波長與像方NA 計算出投影物鏡的解析度，
在此R 為可印製的最小尺寸而k 為被稱作過程係數(process factor)的無單位常數。k 會隨著與輻射(例如，極化性質)、照明性質(例如，部份同調、環狀照明、偶極設定、四極設定、等等)、以及光阻材料有關的各種因素而有所不同。k 通常是在約0.4至約0.8的範圍內，但某些應用也可低於0.4且高於0.8。
投影物鏡101在像平面也標稱遠心。例如，在曝光場上方，源自在像平面呈相互平行的主光線可偏離約0.5°或更小(例如，約0.4°或更小，約0.3°或更小，約0.2°或更小，約0.1°或更小，約0.05°或更小，0.01°或更小，0.001°或更小)。因此，投影物鏡101在圖像大小工作距離的範圍內可提供大體不變的放大倍率。在一些具體實施例中，該等主光線均標稱正交於像平面102。因此，晶圓表面的不平坦拓樸或像平面的散焦(defocusing)在像平面中不會導致失真或遮掩效應。
在一些具體實施例中，投影物鏡101有相對高的解析度(亦即，R 值相對小)。例如，R 可為約150奈米或更短(例如，約130奈米或更短、約100奈米或更短、約75奈米或更短、約50奈米或更短、約40奈米或更短、約35奈米或更短、約32奈米或更短、約30奈米或更短、約28奈米或更短、約25奈米或更短、約22奈米或更短、約20奈米或更短、約18奈米或更短、約17奈米或更短、約16奈米或更短、約15奈米或更短、約14奈米或更短、約13奈米或更短、約12奈米或更短、約11奈米或更短，例如約10奈米)。
可用各種不同的方式量化用投影物鏡101形成的圖像品質。例如，基於測量或計算圖像與高斯光學有關之理想條件的偏差可描繪圖像的特徵。這些偏差通常習稱像差。有一用來量化波前偏離理想或想要形狀的度量標準是均方根波前誤差(Wrms )。在由Michael Bass編輯(McGraw-Hill,Inc.，1995)的“光學手冊”第2版第I卷第35.3頁中有Wrms 的定義，在此併入本文作為參考。一般而言，物鏡的Wrms 值愈小，波前與理想或想要形狀的偏離愈少，且圖像的品質愈佳。在一些具體實施例中，投影物鏡101對於在像平面102的圖像有相對小的Wrms 。例如，投影物鏡101的Wrms 約為0.1λ或更小(例如，約0.07λ或更小，約0.06λ或更小，約0.05λ或更小，約0.045λ或更小，約0.04λ或更小，約0.035λ或更小，約0.03λ或更小，約0.025λ或更小，約0.02λ或更小，約0.015λ或更小，約0.01λ或更小，例如約0.005λ)。
另一可用來評估圖像品質的度量標準是稱作場曲(field curvature)。場曲係指焦點平面(focal plane)中之場點相依位置的峰谷距離。在一些具體實施例中，投影物鏡101對於在像平面102的圖像可具有相對小的場曲。例如，投影物鏡101可具有約50奈米或更短的像方場曲(例如，約30奈米或更短、約20奈米或更短、約15奈米或更短、約12奈米或更短、10奈米或更短)。
另一可用來評估光學效能的度量標準是稱作失真。失真係指像平面的理想圖點位置的場點相依偏差的最大絕對值。在一些具體實施例中，投影物鏡101可具有相對小的最大失真。例如，投影物鏡101可具有約50奈米或更短的最大失真(例如，約40奈米或更短、約30奈米或更短、約20奈米或更短、約15奈米或更短、約12奈米或更短，10奈米或更短，9奈米或更短，8奈米或更短，7奈米或更短，6奈米或更短，5奈米或更短，4奈米或更短，3奈米或更短，2奈米或更短，例如1奈米)。
此外，在一些具體實施例中，像方視場的失真會有相對小量的變化。例如，像方視場的失真變化約5奈米或更短(例如，約4奈米或更短、約3奈米或更短、約2奈米或更短、約1奈米或更短)。
屬反射式系統的投影物鏡101係包含一些反射鏡，彼等係經排列成可以一種方式導引輻射由光罩140反射到基板150而在基板150表面上形成光罩140的圖像。以下會描述數種投影物鏡的特定設計。不過，更具體言之，反射鏡的數目、大小及結構通常取決於想要的投影物鏡101光學性質以及工具100的物理限制。
一般而言，投影物鏡101中反射鏡的數目可改變。反射鏡的數目通常係有關於與物鏡之光學效能特性相關的各種效能折衷，例如想要的通量(例如，物件在像平面102形成圖像的輻射強度)、想要的像方NA和有關的圖像解像度、以及想要的最大瞳遮攔。
一般而言，投影物鏡101至少有4個反射鏡(例如，5個或更多反射鏡，6個或更多反射鏡，7個或更多反射鏡，8個或更多反射鏡，9個或更多反射鏡，10個或更多反射鏡，11個或更多反射鏡，12個或更多反射鏡)。在想要物鏡中之所有反射鏡都在物平面與像平面之間的具體實施例中，物鏡101通常會有偶數個反射鏡(例如，4個反射鏡，6個反射鏡，8個反射鏡，10個反射鏡)。在一些具體實施例中，在投影物鏡的所有反射鏡都在物平面與像平面之間時可使用奇數個反射鏡。例如，在一或更多個反射鏡有相對大傾斜角時，投影物鏡在所有反射鏡都在物平面與像平面之間可包含奇數個反射鏡。
一般而言，投影物鏡101中至少一個反射鏡具有旋轉不對稱或自由形式表面。不像球面或非球面反射鏡，自由形式鏡面不會有旋轉對稱軸。自由形式表面通常會偏離旋轉對稱參考面(例如，球面或非球面旋轉對稱參考面)，所謂轉對稱參考面係指與旋轉不對稱表面最匹配的旋轉對稱表面。
由以下方式可計算出自由形式鏡面的旋轉對稱參考面。首先，取得描繪納入考慮之自由形式鏡面特徵的資訊。在反射鏡之光學資料為已知的具體實施例中，資訊係包括：測量反射鏡的基本半徑(例如1/c，在此c為頂點曲率(vertex curvature))、反射鏡的錐形常數(conic constant)k、以及描繪反射鏡特徵的多項式係數。替換地或另外，測量鏡面的表面面形精度(surface figure)(例如，使用干涉儀)可得到描繪反射鏡特徵的資訊。表面面形精度測量值可提供描述反射鏡之表面的函數z’(x’，y’)，在此z’為鏡面沿著z’軸對於不同(x’，y’)座標的下垂，如第2B圖所示。初始步驟也包含測定佔用反射鏡的空間，其係指物鏡鏡面實際用來反射形成圖像輻射的面積。佔用空間的測定可藉由使用射線追蹤程式追蹤通過物鏡的射線以及提取射線所接觸的反射鏡面積。
在得到描繪旋轉不對稱表面特徵的資訊之後，建立該表面的局部座標系使得表面的偏心(decentration)和傾斜均為零。設定表面的傾斜與偏心能為優化演算法定義一個明確的起點以測定參考面並且界定一軸z’，沿著軸z’可測定鏡面與參考面的下垂差(sag difference)。在已知鏡面的光學資料下，z’軸的測定係基於錐形常數k和基本半徑1/c。就光學資料的旋轉對稱部份而言，z’軸為旋轉不對稱表面之旋轉對稱部份的對稱軸。在以表面面形精度測量值描繪鏡面特徵的具體實施例中，z’軸係與測量軸(metrology axis)相對應(例如，干涉儀的光軸)。第2B圖為旋轉不對稱反射鏡201的二維斷面，在此局部座標系係以x’、y’、z’軸表示。對於第2B圖的橫截面，旋轉不對稱反射鏡201之佔用空間的邊界係以xmin 與xmax 表示。
然後，建立該座標系的初始參考面。該初始參考面有零傾斜和零偏心。該初始參考面為球面或者是旋轉對稱非球面。建立該初始參考面係藉由指定一與該旋轉不對稱鏡面近似的旋轉對稱表面。該初始參考面為優化演算法的起點。一旦建立該初始參考面後，計算出初始參考面中之許多點與旋轉不對稱表面佔用空間之表面上的點(沿著局部座標系z’軸測量)之間的局部距離bi (i=1...N)。接下來，旋轉對稱參考面(第2B圖中的表面211)的建立係藉由使用一些配適參數與一配適演算法運算出該等局部距離(di )的最小值。在旋轉對稱參考面為球面的情形下，該等參數係包括：球面在該參考面之局部座標系內的中心點位置和半徑。在第2B圖中，球面中心點與座標系原點的偏差係以座標xc 、zc 表示(第2B圖未圖示沿著y’軸的偏心量yc )。用R表示球面的半徑。對於半徑為R、中心點座標在(xc ，yc ，zc )的球面，基於以下方程式，優化R、xc 、yc 及zc 以提供該等局部距離(di )的最小值：
z’=(R2 -(x’-xc )2 -(y’-yc )2 )1/2 -zc ，
在旋轉對稱參考面為非球面的情形下，該等參數可包括：參考面的偏心與傾斜、基本半徑、圓錐常數、以及數個非球面係數。可基於以下描述錐形及非球面的方程式計算出該等參數：
在此，h 2 =x ’2 +y ’2 ，以及A j 均為特徵化旋轉對稱參考面偏離錐面的係數。可依照用來計算表面的計算能力、可用時間、以及想要的精確度改變用來使參考面與鏡面配適的非球面係數(A’ j )個數。在一些具體實施例中，參考面的計算可使用達第三階的非球面係數。在一些具體實施例中，使用高於第三階的係數(例如，第四階，第六階)。關於參數化錐形及非球面的額外說明請參考，例如，Optical Research Associates(美國加州巴莎迪那市)所售之Code V產品手冊。
一般而言，可使用各種優化演算法實現配適。例如，在一些具體實施例中，最小平方配適演算法，例如可使用阻尼式最小平方配適演算法。例如，使用市售光學設計軟體(例如，Code V或ZEMAX(售自在英國Stansted的Optima Research公司)，可完成阻尼式最小平方配適演算法。
在測定旋轉對稱參考面後，可計算出及繪出鏡面其他點之間的局部距離。可測定旋轉對稱參考面的其他特性。例如，可測定旋轉對稱參考面與旋轉不對稱鏡面的最大偏差。
例如，自由形式表面與最適球面(best fit sphere)或旋轉對稱參考面的最大偏差可為約λ或更多(例如，約10λ或更多，約20λ或更多，約50λ或更多，約100λ或更多，約150λ或更多，約200λ或更多，約500λ或更多，約1,000λ或更多，約10,000λ或更多，約50,000λ或更多)。自由形式表面與最適旋轉對稱非球面的最大偏差可為約λ或更多(例如，約5λ或更多，約10λ或更多，約20λ或更多，約50λ或更多，約100λ或更多，約200λ或更多，約500λ或更多，約1,000λ或更多，約10,000λ或更多)。在一些具體實施例中，自由形式表面與最適旋轉對稱非球面的最大偏差可為約1,000λ或更少(例如，約900λ或更少，約800λ或更少，約700λ或更少，約600λ或更少，約500λ或更少)。
在一些具體實施例中，自由形式表面與最適球面的最大偏差為10奈米或更多(例如，約100奈米或更多、約500奈米或更多、約1微米或更多，約5微米或更多，約10微米或更多，約50微米或更多，約100微米或更多，約200微米或更多，約500微米或更多，約1,000微米或更多，約2,000微米或更多，約3,000微米或更多)。自由形式表面與最適球面的最大偏差可為約10毫米或更少(例如，約5毫米或更少，約3毫米或更少，約2毫米或更少，約1毫米或更少，約500微米或更少)。
自由形式表面與最適旋轉對稱非球面的最大偏差可為10奈米或更多(例如，約100奈米或更多，約500奈米或更多，約1微米或更多，約5微米或更多，約10微米或更多，約50微米或更多，約100微米或更多，約200微米或更多，約微米或更多，約1,000微米)。自由形式表面與最適旋轉對稱非球面的最大偏差可為約10毫米或更少(例如，約5毫米或更少，約3毫米或更少，約2毫米或更少，約1毫米或更少，約500微米或更少)。
鏡面的曲率係以第一與第二平均主曲率(mean principal curvature)為其特徵，兩者是在反射中央場點之主光線的各個鏡面上之點測定。第一與第二主曲率的計算在I. N. Bronstein等人所著的第4版數學手冊 第567頁中有描述(Springer，2004)。一般而言，反射鏡的第一主曲率可與該反射鏡的第二主曲率不相同。在一些具體實施例中，第一與第二主曲率之差額的絕對值可為約10-8 或更多(例如，10-7 或更多，5 x 10-7 或更多，約10-6 或更多，約5 x 10-6 或更多，約10-5 或更多，約5 x 10-5 或更多，約10-4 或更多，約5 x 10-4 或更多，約10-3 或更多)。
一般而言，第一及/或第二主曲率可為正值或負值。用於鏡面的第一及/或第二主曲率可相對小。例如，在一些具體實施例中，用於投影物鏡101中之一或更多反射鏡的第一主曲率的絕對值約為10-2 或更少(例如，約5 x 10-3 或更少，約3 x 10-3 或更少，約2 x 10-3 或更少，約10-3 或更少)。用於投影物鏡101中之反射鏡的第一主曲率總合的絕對值可為約10-3 或更少(例如，約5 x 10-4 或更少，約3 x 10-4 ，約2 x 10-4 或更少，約10-4 或更少，5 x 10-5 或更少，10-5 或更少)。
在一些具體實施例中，用於投影物鏡101中之一或更多反射鏡的第二主曲率的絕對值約為10-2 或更少(例如，約5 x 10-3 或更少，約3 x 10-3 或更少，約2 x 10-3 或更少，約10-3 或更少)。用於投影物鏡101中之反射鏡的第二主曲率總合的絕對值可為約10-3 或更少(例如，約5 x 10-4 或更少，約3 x 10-4 ，約2 x 10-4 或更少，約10-4 或更少，5 x 10-5 或更少，10-5 或更少)。
投影物鏡101中之反射鏡的第一與第二主曲率的總合，亦即，投影物鏡101中之所有反射鏡的第一主曲率總合，投影物鏡101中之所有反射鏡的第二主曲率總合，或投影物鏡101中之所有反射鏡的所有第一及第二主曲率的總合，可相對小。例如，反射鏡的第一與第二主曲率總合之絕對值可約為10-3 或更少(例如，約5 x 10-4 或更少，約3 x 10-4 ，約2 x 10-4 或更少，約10-4 或更少，5 x 10-5 或更少，10-5 或更少)。
在一些具體實施例中，可用以下方程式數學描述自由形式的鏡面：
且Z 為與Z軸平行之表面的下垂(此Z軸可能與投影物鏡101的z軸平行或不平行，亦即，對投影物鏡101的z軸大體有偏心和傾斜)，c 為與頂點曲率相對應的常數，k 為錐形常數，以及C j 為單項X m Y n 的係數。通常基於反射鏡相對於投影物鏡101的想要光學性質，決定c 、k 、及C j 的數值。此外，按需要可改變單項的階數m +n 。階次較高的單項通常可提供有等級較高的像差校正的投影物鏡設計，不過，階次較高的單項通常要花更多成本於計算。在一些具體實施例中，m +n 為10或更多(例如，15或更多，20或更多)。如以下所述，可用市售光學設計軟體計算出自由形式反射鏡方程式的參數。在一些具體實施例中，m +n 小於10(例如，9或更小，8或更小，7或更小，6或更小，5或更小，4或更小，3或更小)。
一般而言，可用除上述方程式以外的方程式數學描述自由形式表面。例如，在一些具體實施例中，可用例如列於Optical Research Associates(美國加州巴莎迪那市)所售之CODE V手冊之中的詹尼克多項式(Zernike polynomials)或使用二維樣條曲面(two-dimensional spline surface)數學描述自由形式表面。二維樣條曲面的例子為Bezier樣條或非均勻有理Bezier樣條(NURBS)。二維樣條曲面的描述，例如，可用x-y平面之中的網格點和對應z值或斜率以及該等點。取決於樣條表面的特定類型，例如，使用有與連續性或可微分性有關之性質的多項式或函數(例如，解析函數)，用網格點的特定插值法得到完整的表面。
一般而言，可改變投影物鏡101中之自由形式反射鏡的數目與位置。具體實施例包括有兩個或更多自由形式反射鏡的投影物鏡(例如，3個或更多自由形式反射鏡，4個或更多自由形式反射鏡，5個或更多自由形式反射鏡，6個或更多自由形式反射鏡)。
投影物鏡101通常包含一或更多個有正值光功率的反射鏡。換言之，反射鏡的反射部份為凹面且被稱作凹面鏡。投影物鏡101可包含2個或更多(例如，3個或更多，4個或更多，5個或更多，6個或更多)凹面鏡。投影物鏡101也可包含一或更多有負值光功率的反射鏡。這意謂一或更多個反射鏡具有呈凸面的反射部份(稱作凸面鏡)。在一些具體實施例中，投影物鏡101包含2個或更多(例如，3個或更多，4個或更多，5個或更多，6個或更多)個凸面鏡。
第3圖係圖示有6個反射鏡之投影物鏡的具體實施例。特別是，投影物鏡300包含6個自由形式反射鏡310、320、330、340、350、360。用於投影物鏡300的資料列於以下的表1A與表1B。表1A為光學資料，而表1B為用於各個鏡面的自由形式常數。就表1A與表1B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡310；反射鏡2(M2)對應至反射鏡320；反射鏡3(M3)對應至反射鏡330；反射鏡4(M4)對應至反射鏡340；反射鏡5(M5)對應至反射鏡350；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡360。表1A內及後續表格之中的“厚度”係指輻射路徑中相鄰元件之間的距離。表1B提供自由形式反射鏡的單項係數(C j )，以及反射鏡與初始投影物鏡設計的偏心量及旋轉量(或傾斜)。半徑R為頂點曲率c 的倒數。偏心的單位為毫米而旋轉的單位為度。單項係數的單位為毫米-j+1 。N半徑 為無單位比例因素(請參考，例如，CODEV的手冊)。
第3圖係圖示投影物鏡300的子午橫截面。子午平面為投影物鏡300的對稱平面。子午平面的對稱係指反射鏡只對y軸有偏心且只對x軸傾斜。此外，自由形式反射鏡的x奇數次方係數(例如，x、x3 、x5 、等等)均為零。
投影物鏡300係經組態成可用13.5奈米的輻射操作且有0.35的像方NA和1,500毫米的軌道長度。成像輻射的光學路徑長度為3,833毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約為2.56。投影物鏡有：4X的縮小倍率、小於100奈米的最大失真、0.035λ的Wrms 、以及28奈米的場曲。在以下投影物鏡101的說明中會提出投影物鏡300的其他特性。
例如，在物平面103之輻射路徑中的第一反射鏡，即反射鏡310，係具有正值光功率。反射鏡320、340及360也為正值(P)反射鏡。反射鏡330與350均有負值(N)光功率。因此，反射鏡在投影物鏡300的輻射路徑中的順序為PPNPNP。
關於投影物鏡300之中的反射鏡，以下為各個反射鏡的自由形式表面與最適球面的最大偏差：反射鏡310有154微米；反射鏡320有43微米，反射鏡330有240微米；反射鏡340有1,110微米；反射鏡350有440微米；以及，反射鏡360有712微米。以下為自由形式表面與最適旋轉對稱非球面的最大偏差：反射鏡310有47微米；反射鏡320有33微米，反射鏡330有96微米；反射鏡340有35微米；反射鏡350有152微米；以及，反射鏡360有180微米。
反射鏡310的第一與第二主曲率分別為9.51 x 10-4 與9.30 x 10-4 。以下分別為投影物鏡300中其他反射鏡的第一與第二主曲率：反射鏡320有2.76 x 10-5 與1.56 x 10-5 ；反射鏡330有-2.38 x 10-3 與-2.17 x 10-3 ；反射鏡340有1.79 x 10-3 與1.75 x 10-3 ；反射鏡350有-2.64 x 10-3 與-2.10 x 10-3 ；以及，反射鏡360有1.93 x 10-3 與1.91 x 10-3 。用於投影物鏡300的第一主曲率之總合為-3.19 x 10-4 。第二主曲率的總合為3.29 x 10-4 。第一與第二主曲率的總合為9.97 x 10-6 且第一與第二主曲率的倒數總合為1.00 x 105 。
在一些具體實施例中，反射鏡在投影物鏡101中的排列係使輻射由物平面103映像到一或更多個在中間的像平面。例如，投影物鏡300使輻射由物平面103成像為在反射鏡360附近之位置305的中間圖像。有一或更多中間圖像的具體實施例也包含2個或更多光瞳面。在一些具體實施例中，光瞳面中之至少一個為物理上可存取以便大體放置孔徑光闌於該光瞳面處。孔徑光闌是用來界定投影物鏡之孔徑的大小。
投影物鏡101中之中間圖像的彗形像差(coma)可相對大。彗形像差可用主光線與在上、下射線交叉處的上、下射線之間的距離量化。在一些具體實施例中，此一距離可為約1毫米或更多(例如，約2毫米或更多，約3毫米或更多，約4毫米或更多，約5毫米或更多，約6毫米或更多，例如約7毫米)。投影物鏡中在中間圖像的彗形像差可相對小。在一些具體實施例中，該距離可為約1毫米或更小(例如，約0.1毫米或更小，0.01毫米或更小)。
一般而言，投影物鏡101中可組成數個反射鏡使得彼等能反射大部份波長為λ的輻射，該輻射係垂直入射於其上或以在某一範圍內的入射角入射於其上。例如，可組成數個反射鏡使得彼等能反射約50%或更多(例如，約60%或更多，約70%或更多，約80%或更多，約90%或更多，約95%或更多，98%或更多)的垂直入射、波長為λ的輻射。
在一些具體實施例中，該等反射鏡係包含多層不同材料膜的堆疊，該等材料膜係經排列成可反射大部份垂直入射、波長為λ的輻射。堆疊中之各層薄膜可具有約λ/4的光學厚度。多層堆疊可包含約20層或更多(例如，約30層或更多，約40層或更多，約50層或更多)薄膜。一般而言，基於操作波長λ選定用來形成多層堆疊的材料。例如，鉬與矽或鉬與鈹的多層交替膜可用來形成用以反射波長在10奈米至30奈米範圍內之輻射的反射鏡(例如，分別為約13奈米或約11奈米的波長λ)。一般而言，λ=11奈米用鉬與矽的多層交替膜較佳，而λ=13奈米用鉬與鈹的多層交替膜較佳。
在一些具體實施例中，反射鏡係由以單層鋁再塗上一或更多層電介質材料(例如，由MgF2 、LaF2 、或Al2 O3 形成之層)的石英玻璃製成。例如，有約193奈米波長的輻射可用由有數層電介質塗層的反射鏡。
一般而言，波長為λ之輻射被反射鏡反射的百分比為輻射入射於鏡面之角度的函數。由於成像輻射會沿著不同的路徑傳播通過反射式投影物鏡，因此可改變輻射對各個反射鏡的入射角。茲以第4圖圖解說明此一效果，此圖係圖示一部份反射鏡400的子午橫截面，包括反射凹面401。成像輻射沿著許多不同路徑入射於表面401上，包括圖中射線410、420及430。射線410、420及430是在不同表面法線處入射於表面401的部份上。這些部份的表面法線方向圖中是用各自對應到射線410、420及430的直線411、421及431表示。射線410、420及430係各自以θ410 、θ420 及θ430 的角度入射於表面401上。通常可改變角度θ410 、θ420 及θ430 。
對於投影物鏡101的各個反射鏡，可用多種方法描繪成像輻射入射角的特徵。有一特徵量為子午射線在投影物鏡101子午橫截面中之各個反射鏡上的最大入射角。子午射線係指位於子午橫截面的射線。對於投影物鏡101中之不同反射鏡，通常可改變θmax 。
在一些具體實施例中，投影物鏡101中所有反射鏡之θmax 的最大值約為75°或更小(例如，約70°或更小，約65°或更小，約60°或更小，約55°或更小，約50°或更小，約45°或更小)。θmax 可大於約5°(例如，約10°或更多，約20°或更多)。在一些具體實施例中，θmax 的最大值可相對小。例如，θmax 的最大值可為約40°或更小(例如，約35°或更小，約30°或更小，約25°或更小，約20°或更小，約15°或更小，約13°或更小，約10°或更小)。
例如，在投影物鏡300中，反射鏡310的θmax 為8.22°，反射鏡320的θmax 為10.38°，反射鏡330的θmax 為22.35°，反射鏡340的θmax 為7.49°，反射鏡350的θmax 為24.58°，以及反射鏡360的θmax 為6.15°。
在一些具體實施例中，θmax (單位：度)的最大值與像方NA的比率可為約100或更小(例如，約80或更小，約70或更小，68或更小，約60或更小，約50或更小，約40或更小，約30或更小)。
另一特徵量為主光線與各個反射鏡在投影物鏡101子午橫截面中之中心場點相對應的入射角。此一角度係以θCR 表示。通常可改變θCR 。例如，就投影物鏡300而言，反射鏡310有6.59°的θCR ，反射鏡320有7.93°的θCR ，反射鏡330有20.00°的θCR ，反射鏡340有7.13°的θCR ，反射鏡350有13.06°的θCR ，以及反射鏡360有5.02°的θCR 。在一些具體實施例中，投影物鏡101中θCR 的最大值，θCR (max)，可相對小。例如，θCR (max)可約為35°或更小(例如，約30°或更小，約25°或更小，約20°或更小，約15°或更小，約13°或更小，約10°或更小，約8°或更小，約5°或更小)。就投影物鏡300而言，θCR (max)，它是反射鏡330的θCR ，等於20.00°。
在一些具體實施例中，θCR (max)(單位：度)的最大值與像方NA的比率可約為100或更小(例如，約80或更小，約70或更小，68或更小，約60或更小，約50或更小，約40或更小，約30或更小)。
投影物鏡101中之各個反射鏡的特徵也可為投影物鏡101子午橫截面之射線的入射角範圍Δθ。對每一反射鏡，Δθ對應至θmax 與θmin 的差額，在此θmin 為各個反射鏡在投影物鏡101子午橫截面中的射線最小入射角。一般而言，可改變投影物鏡101中之各個反射鏡的Δθ。對於一些反射鏡，Δθ可相對小。例如，Δθ可約為20°或更小(例如，約15°或更小，約12°或更小，約10°或更小，約8°或更小，約5°或更小，約3°或更小，2°或更小)。替換地，對於一些投影物鏡101中之反射鏡，Δθ可相對大。例如，一些反射鏡的Δθ可約為20°或更多(例如，約25°或更多，約30°或更多，約35°或更多，約40°或更多)。就投影物鏡300而言，反射鏡310的Δθmax 為3.34°，反射鏡320的Δθmax 為4.92°，反射鏡330的Δθmax 為5.18°，反射鏡340的Δθmax 為0.98°，反射鏡350的Δθmax 為24.07°，以及反射鏡360的Δθmax 為2.77°。
在一些具體實施例中，投影物鏡101中之所有反射鏡Δθ的最大值，即Δθmax ，可相對小。例如，Δθmax 可約為25°或更小(例如，約20°或更小，約15°或更小，約12°或更小，約10°或更小，約9°或更小，約8°或更小，約7°或更小，約6°或更小，約5°或更小，例如3°)。就投影物鏡300而言，Δθmax 為24.07°。
另一描繪投影物鏡101中之輻射路徑特徵的方式是用各個反射鏡的主光線放大倍率，其係指主光線(例如，子午橫截面中的)在被各個反射鏡反射前後與參考軸105之夾角的正切的商數。例如，請參考其中主光線501在被反射鏡510反射前係岔開參考軸105且被反射鏡510反射回到參考軸105的第5A圖，反射鏡510係具有正值主光線角放大倍率。替換地，請參考其中主光線502在被反射鏡520反射前後都岔開參考軸105的第5B圖，反射鏡520係具有負值主光線角放大倍率。在這兩種情形中，主光線放大倍率為tan(α)/tan(β)。在一些具體實施例中，有多個正值主光線角放大倍率的反射鏡可對應至在投影物鏡中之一個或更多反射鏡上的相對大入射角。因此，其中只有一個反射鏡有正值主光線角放大倍率的投影物鏡在該等反射鏡上也可展現相對小的入射角。就投影物鏡300而言，反射鏡310、320、330及350具有負值主光線角放大倍率，而反射鏡340有正值主光線角放大倍率。
投影物鏡101中之反射鏡的相對間隔可依照該投影物鏡的特定設計而有所不同。相鄰反射鏡之間有相對大距離(就輻射路徑而言)可對應至反射鏡上相對小的輻射入射角。在一些具體實施例中，投影物鏡101可包含至少一對分開距離大於投影物鏡軌道長度之50%的相鄰反射鏡。例如，在投影物鏡300中，反射鏡340與350分開的距離大於投影物鏡軌道長度的50%。
在一些具體實施例中，相較於物平面與輻射路徑中第二反射鏡之間的距離dOP-2 ，物平面與輻射路徑中第一反射鏡之間有相對大的距離dOP-1 也可對應至反射鏡上相對小的輻射入射角。例如，其中dOP-1 /dOP-2 約為2或更大(例如，約2.5或更大，約3或更大，約3.5或更大，約4或更大，約4.5或更大，約5或更大)的具體實施例也可具有反射鏡上相對小的輻射入射角。在投影物鏡300中，dOP-1 /dOP-2 為2.38。
一般而言，可改變投影物鏡101中之反射鏡的佔用空間大小與形狀。佔用空間形狀係指反射鏡投影到x -y 平面上的形狀。反射鏡的佔用空間可為圓形、橢圓形、多邊形(例如，矩形、方形、六角形)，或不規則形狀。在數個具體實施例中，佔用空間對於投影物鏡101的子午平面有對稱性。
在一些具體實施例中，反射鏡可具有最大尺寸約為1,500毫米或更小的的佔用空間(例如，約1,400奈米或更小、約1,300毫米或更小，約1,200毫米或更小，約1,100毫米或更小，約1,000毫米或更小，約900毫米或更小，約800毫米或更小，約700毫米或更小，約600毫米或更小，約500毫米或更小，約400毫米或更小，約300毫米或更小，約200毫米或更小，約100毫米或更小)。反射鏡可具有最大尺寸為約10毫米以上的佔用空間(例如，約20毫米或更大，約50毫米或更大)。
第6A圖係圖示一有橢圓形佔用空間的反射鏡600例子。反射鏡600具有在x方向為Mx 的最大尺寸。在數個具體實施例中，Mx 可約為1,500毫米或更小(例如，約1,400奈米或更小、約1,300毫米或更小，約1,200毫米或更小，約1,100毫米或更小，約1,000毫米或更小，約900毫米或更小，約800毫米或更小，約700毫米或更小，約600毫米或更小，約500毫米或更小，約400毫米或更小，約300毫米或更小，約200毫米或更小，約100毫米或更小)。Mx 可約為10毫米以上(例如，約20毫米或更大，約50毫米或更大)。
反射鏡600係關於子午線601呈對稱。沿著子午線601，反射鏡600有尺寸My 。對於反射鏡600My 比Mx 小的情形，不過，更一般而言，My 的尺寸可小於、等於、或大於Mx 。在一些具體實施例中，My 是在約0.1Mx 至約1Mx 的範圍內(例如，約0.2Mx 或更大，約0.3Mx 或更大，約0.4Mx 或更大，約0.5Mx 或更大，約0.6Mx 或更大，約0.7Mx 或更大，約0.8Mx 或更大，約0.9Mx 或更大)。替換地，在一些具體實施例中，My 可約為1.1Mx 或更大(例如，約1.5Mx 或更大)，例如在約2Mx 至約10Mx 的範圍內。My 可約為1,000毫米或更小(例如，約900毫米或更小，約800毫米或更小，約700毫米或更小，約600毫米或更小，約500毫米或更小，約400毫米或更小，約300毫米或更小，約200毫米或更小，約100毫米或更小)。My 可大於約10毫米(例如，約20毫米或更大，約50毫米或更大)。
在投影物鏡300中，反射鏡310的Mx 與My 分別為303毫米與139毫米；反射鏡320的Mx 與My 分別為187毫米與105毫米；反射鏡330的Mx 與My 分別為114毫米與62毫米；反射鏡340的Mx 與My 分別為299毫米與118毫米；反射鏡350的Mx 與My 分別為99毫米與71毫米；以及，反射鏡360的Mx 與My 分別為358毫米與332毫米。
在一些具體實施例中，反射鏡的底部在一或更多方向可延伸超出鏡面(亦即，反射鏡反射成像輻射的部份)。例如，反射鏡的底部在x方向及/或y方向可延伸超出有光學作用的表面約10毫米或更多(例如，約20毫米或更多，約30毫米或更多，約40毫米或更多，約50毫米或更多)。藉由提供可接附於安裝裝置/器具的無光學作用表面，反射鏡底部延伸以利安裝反射鏡於投影物鏡101內。
反射鏡底部延伸不在會閉塞投影物鏡101中之輻射路徑的方向中較佳。反射鏡的邊緣與輻射通過該反射鏡時之輻射路徑的距離係與被稱作“自由空間”的參數有關，此係最靠近反射鏡邊緣的輻射與離反射鏡邊緣最近能被反射鏡反射的輻射之間的最短距離。在一些具體實施例中，投影物鏡101可包含一或更多個有約20毫米或更多自由空間的反射鏡(例如，約25毫米或更多，約30毫米或更多，約35毫米或更多，約40毫米或更多，約45毫米或更多，約50毫米或更多)。當投影物鏡可容納反射鏡延伸底部而不閉塞成像輻射時，大自由空間在反射鏡製造時可提供彈性。不過，投影物鏡中相對小的自由空間可對應至反射鏡的小入射角。在一些具體實施例中，投影物鏡101可包含一或更多個有約15毫米或更小自由空間的反射鏡(例如，約12毫米或更小，約10毫米或更小，約8毫米或更小，約5毫米或更小)。在一些具體實施例中，投影物鏡101包含一或更多個自由空間在5毫米至25毫米之間的反射鏡。例如，在投影物鏡300中，反射鏡310、320、330、350及360均有在5毫米至25毫米之間的自由空間。
一般而言，可改變投影物鏡101中之反射鏡的厚度。反射鏡厚度係指反射鏡與其光學表面垂直的尺寸。反射鏡通常應有足夠的厚度以利安裝於投影物鏡內。請參考第6B圖，反射鏡600厚度的特徵為最大厚度Tmax 和最小厚度Tmin 。Tmax 與Tmin 之間的差額通常取決於鏡面的曲率和反射鏡底部的結構。在一些具體實施例中，Tmax 約為200毫米或更小(例如，約150毫米或更小，約100毫米或更小，約80毫米或更小，約60毫米或更小，約50毫米或更小，約40毫米或更小，約30毫米或更小，約20毫米或更小)。在一些具體實施例中，Tmin 約為1毫米或更多(例如，約2毫米或更多，約5毫米或更多，約10毫米或更多，約20毫米或更多，約50毫米或更多，約100毫米或更多)。
在一些具體實施例中，投影物鏡中任一反射鏡的最大尺寸約為1,500毫米或更小(例如，約1,400奈米或更小，約1,300毫米或更小，約1,200毫米或更小，約1,100毫米或更小，約1,000毫米或更小，約900毫米或更小，約800毫米或更小，約700毫米或更小，約600毫米或更小，約500毫米或更小，例如約300毫米)。在一些具體實施例中，投影物鏡中任一反射鏡的最大尺寸約為10毫米或更大(例如，約20毫米或更大，約30毫米或更大，約40毫米或更大，約50毫米或更大，約75毫米或更大，約100毫米或更大)。
一般而言，可改變投影物鏡101的視場形狀。在一些具體實施例中，該視場的形狀為拱形，例如為環狀物之一節的形狀。請參考第7A圖，環節視場700的特徵可為x尺寸dx 、y尺寸dy 、以及徑向尺寸dr 。dx 與dy 係分別對應至z方向與y方向中的視場尺寸。dr 對應至環半徑，其係由軸705量到視場700的內緣。環節視場700係關於一平行於y-z平面之平面呈對稱且以直線710表示。一般而言，dx 、dy 及dr 係隨著投影物鏡101的設計而有所不同。dy 通常小於dx ，視場尺寸dx 、dy 及dr 在物平面103與像平面102的相對大小係隨著投影物鏡101的放大倍率或縮小倍率而有所不同。
在一些具體實施例中，在像平面102的dx 相對較大。例如，在像平面102的dx 可大於1毫米(例如，約3毫米或更大，約4毫米或更大，約5毫米或更大，約6毫米或更大，約7毫米或更大，約8毫米或更大，約9毫米或更大，約10毫米或更大，約11毫米或更大，約12毫米或更大，約13毫米或更大，約14毫米或更大，約15毫米或更大，約18毫米或更大，約20毫米或更大，約25毫米或更大)。dx 可約為100毫米或更小(例如，約50毫米或更小，約30毫米或更小)。在像平面102的dy 可在約0.5毫米至約5毫米的範圍內(例如，約1毫米、約2毫米、約3毫米、約4毫米)。
通常，在像平面102的dr 約為10毫米或更大。例如，在像平面102的dr 可約為15毫米或更大(例如，約20毫米或更大，約25毫米或更大，約30毫米或更大)。在一些具體實施例中，dr 可為極大(例如，約1米或更大，約5米或更大，約10米或更大)。在一些具體實施例中，視場的形狀為矩形且dr 為無限大。例如，投影物鏡300有矩形場。特別是，投影物鏡300有y尺寸為2毫米、x尺寸為26毫米(在像平面測量)的矩形場。
更一般地，對於其他的視場形狀，投影物鏡101在像平面102可具有大於1毫米的最大視場尺寸(例如，約3毫米或更大，約4毫米或更大，約5毫米或更大，約6毫米或更大，約7毫米或更大，約8毫米或更大，約9毫米或更大，約10毫米或更大，約11毫米或更大，約12毫米或更大，約13毫米或更大，約14毫米或更大，約15毫米或更大，約18毫米或更大，約20毫米或更大，約25毫米或更大)。在一些具體實施例中，投影物鏡有不大於約100毫米的最大視場尺寸(例如，約50毫米或更小，約30毫米或更小)。
在一些具體實施例中，該像方視場形狀(例如，一或更多尺寸)可對應至在使用投影物鏡101曝光之晶圓上之一晶粒部位的形狀。例如，可將該像方視場的形狀製作成在曝光晶圓時可減少過掃描。過掃描係指像方視場需要掃描超出晶粒部位邊緣以使整個部位曝光。通常在像方視場的形狀與晶粒部位的形狀不一致時會有此一需要。
過掃描的特徵可為在使晶粒部位後緣之轉角曝光的位置處像方視場的前緣與晶粒部位後緣的最大距離與dy 的比率(例如，以百分比表示)。請參考第7B圖，過掃描係對應至dos 與dy 的比率，在此dos 為在使轉角721與722曝光的位置處像方視場700前緣與晶粒部位720後緣的距離。在一些具體實施例中，投影物鏡可具有相對低的過掃描。例如，投影物鏡可具有約5%或更低的過掃描(例如，約4%或更低，約3%或更低，約2%或更低，約1%或更低，約0.5%或更低，0.1%或更低)。
在一些具體實施例中，投影物鏡101可使用零百分比的過掃描。例如，請參考第7C圖，在像方視場730用來曝光方形晶粒部位740的具體實施例中，用零百分比的過掃描可完成掃描。
請參考第8圖，一般而言，投影物鏡101導入一物像偏移d ois ，其係隨著投影物鏡的特定設計而有所不同。該物像偏移係指像方視場中之一點與物方視場中對應點的距離(在x-y 平面中測量)。對於有一光軸(投影物鏡中之各個反射鏡的旋轉對稱公共軸)的投影物鏡，可用以下公式計算出該物像偏移：
d ois =h o (1-M)
在此h 0 係指x-y平面中物方視場的中心場點與光軸的距離，而M 為投影物鏡放大率。例如，就有4X縮小倍率(亦即，M =0.25)且中心場點與光軸的距離為120毫米的投影物鏡而言，d ois 等於90毫米。
在一些具體實施例中，投影物鏡101可具有相對小的物像偏移。例如，投影物鏡有零物像偏移。有相對小物像偏移的投影物鏡可為有相對超薄的光學設計。此外，在有零物像偏移的具體實施例中，投影物鏡101可繞著貫穿物方、像方視場中之中心場點的軸線旋轉而對於例如平台130中心場點不用平移。這對以下的情形是有利的，例如，用於檢驗晶圓和使晶圓對準於投影物鏡101的測量工具(例如，檢測光學系統，例如美國專利第6,240,158 B1號中所揭示的)均安置於中心場點的標稱位置，因為在投影物鏡旋轉時，中心場點對此位置不會有平移。因此，在操作時需要旋轉投影物鏡時，零物像偏移會使投影物鏡101的測量及測試容易些。這以第8圖圖解說明，其係圖示位於像平面150內檢測表面(例如，二維CCD陣列)的測試或測量工具150a。測試及測量工具150a的配置係使得與軸線105重合的參考軸貫穿檢測表面的中心點。測試及測量工具150a的檢測表面的橫向延伸大於物像偏移dois 。由於有小物像偏移dois ，測試及測量工具150a能夠測量投影物鏡101的投影品質而與投影物鏡101對參考軸105的旋轉無關。
在一些具體實施例中，投影物鏡101有約80毫米或更小的d ois (例如，約60毫米或更小，約50毫米或更小，約40毫米或更小，約30毫米或更小，約20毫米或更小，約15毫米或更小，約12毫米或更小，約10毫米或更小，約8毫米或更小，約5毫米或更小，約4毫米或更小，約3毫米或更小，約2毫米或更小，約1毫米或更小)。例如，投影物鏡300有57毫米的d ois 。
投影物鏡101的具體實施例可具有相對大的像方自由工作距離(image-side free working distance)。該像方自由工作距離係指像平面102與反射鏡最靠近像平面102、反射成像輻射的鏡面之間的最短距離。此一自由工作距離的定義不同於有旋轉對稱表面的習知光學系統(其中自由工作距離永遠是在光軸中測量)。關於本申請案的自由工作距離之定義係以第9圖圖解說明，圖中反射鏡810為最靠近像平面102的反射鏡。輻射會被反射鏡810的表面811反射。像方自由工作距離以dw 表示。在一些具體實施例中，dw 約為25毫米或更大(例如，約30毫米或更大，約35毫米或更大，約40毫米或更大，約45毫米或更大，約50毫米或更大，約55毫米或更大，約60毫米或更大，約65毫米或更大)。在一些具體實施例中，dw 約為200毫米或更小(例如，約150毫米或更小，約100毫米或更小，約50毫米或更小)。例如，投影物鏡300有約45毫米的像方自由工作距離。最好有相對大的工作距離，因為這使得基板150的表面可置於像平面102而不會與反射鏡810面對像平面102的那一面接觸。
類似地，物方(object-side)自由工作距離係指物平面103與投影物鏡101中之反射鏡最靠近物平面103的反射面且反射成像輻射的鏡面之間的最短距離。在一些具體實施例中，投影物鏡101有相對大的物方自由工作距離。例如，投影物鏡101可具有約50毫米或更大的物方自由工作距離(例如，約100毫米或更大，約150毫米或更大，約200毫米或更大，約250毫米或更大，約300毫米或更大，約350毫米或更大，約400毫米或更大，約450毫米或更大，約500毫米或更大，約550毫米或更大，約600毫米或更大，約650毫米或更大，約700毫米或更大，約750毫米或更大，約800毫米或更大，約850毫米或更大，約900毫米或更大，約950毫米或更大，約1,000毫米或更大)。在一些具體實施例中，該物方自由工作距離不大於約2,000毫米(例如，約1,500毫米或更小，約1,200毫米或更小，約1,000毫米或更小)。例如，投影物鏡300有約300毫米的物方自由工作距離。相對大的物方自由工作距離對想要有存取投影物鏡101與物平面103之間的空間的具體實施例是有利的。例如，在光罩140為反射式光罩的具體實施例中，必須從面對物鏡101的那一面照射該光罩。因此，投影物鏡101與物平面103之間應有足夠的空間以使照明系統120能以想要的照明角度照明該光罩。此外，一般而言，較大的物方自由工作距離使得其餘工具的設計有彈性，例如，藉由提供足夠的空間以安裝其他的組件(例如，均勻性濾光片)於投影物鏡101與光罩140的支撐結構之間。
一般而言，投影物鏡101可經設計成使得主光線在光罩140會相互收歛、發散、或者是平行。相應地，可改變投影物鏡101之入瞳相對於物平面103的位置。例如，在主光線光罩140為收歛的情形下，入瞳位於物平面103朝像平面的那一面上。反之，在主光線在光罩140為發散的情形下，物平面103是位在入瞳與像平面102之間。此外，可改變物平面103與入瞳之間的距離。在一些具體實施例中，入瞳與物平面103的距離(此係沿著與物平面103垂直之軸測量)為約1米或更長(例如，約2米或更長，約3米或更長，約4米或更長，約5米或更長，約8米或更長，約10米或更長)。在一些具體實施例中，入瞳是位在相對於物平面103為無限遠處。這對應至主光線在光罩140為相互平行。就投影物鏡300而言，主光線在物平面103中心場點的入射角為7°且形成中心場點主光線的主光線角的最大變化量為0.82°。在物平面103對像平面102為反面的那一面上，入瞳與物平面103相距1,000毫米。
照明系統120可經配置成使得照明系統的出瞳大體位在投影物鏡101的入瞳處。在一些具體實施例中，照明系統120包含一望遠鏡子系統，其係將照明系統的出瞳投影到投影物鏡101之入瞳的位置。不過，在一些具體實施例中，照明系統120的出瞳是位於投影物鏡101的入瞳處而在照明系統中不使用望遠鏡。例如，當物平面103是在投影物鏡101與投影物鏡的入瞳之間時，照明系統120的出瞳可與投影物鏡的入瞳重合而在照明系統中不使用望遠鏡。
一般而言，使用諸如ZEMAX、OSLO、或Code V之類的市售光學設計系統可設計投影物鏡101。設計通常一開始是指定初始投影物鏡設計(例如，反射鏡的排列)以及數種參數，例如輻射波長、視場大小和數值孔徑。然後，程式優化該設計以符合指定的光學效能準則，例如，波前誤差、失真、遠心度、以及場曲。
在一些具體實施例中，初始投影物鏡的設計為以光軸為中心的旋轉對稱反射鏡(例如，球面或非球面反射鏡)。然後，各個反射鏡偏離光軸至一該反射鏡能滿足一些預設準則的位置。例如，各個反射鏡可偏離光軸且數量能使用於特定視場之反射鏡的主光線入射角最小化。在數個具體實施例中，反射鏡的偏心為約5毫米或更大(例如，約10毫米或更大，約20毫米或更大，約30毫米或更大，約50毫米或更大)。在一些具體實施例中，反射鏡的偏心為約200毫米或更小(例如，約180毫米或更小，約150毫米或更小，約120毫米或更小，約100毫米或更小)。
替換地或另外，各個反射鏡可傾斜至一該反射鏡能滿足某些預設準則的位置。該傾斜係指各個反射鏡對稱軸相對於投影物鏡初始組態之光軸的方向。反射鏡可傾斜約1°或更多(例如，約2°或更多，約3°或更多，約4°或更多，約5°或更多)。在一些具體實施例中，反射鏡均傾斜約20°或更小(例如，約15°或更小，約12°或更小，約10°或更小)。
在偏心及/或傾斜後，可決定各個反射鏡的自由形式形狀以優化投影物鏡設計來符合指定的光學效能準則。
除了反射鏡以外，投影物鏡101可包含一或更多個其他的組件，例如一或更多孔徑光闌。一般而言，可改變孔徑光闌的形狀。孔徑光闌的例子包含圓形孔徑光闌、橢圓形孔徑光闌、及/或多邊形孔徑光闌。孔徑光闌也可配置成可使得成像輻射雙程(double pass)或單程(single pass)穿過孔徑光闌。孔徑光闌在投影物鏡101中可互換及/或為可調整孔徑。
在一些具體實施例中，投影物鏡101包含一視場光闌。例如，在投影物鏡包含一中間圖像的具體實施例中，視場光闌可置於該中間圖像或其附近。
具體實施例可包含擋板(baffle)(例如，以遮蔽晶圓免於雜散輻射)。在一些具體實施例中，投影物鏡101可包含數個組件(例如，干涉儀)用以監視投影物鏡內之反射鏡的位置變化。此一資訊可用來調整反射鏡以修正反射鏡之間的任何相對運動。可自動化反射鏡的調整。在美國專利第6,549,270 B1號中有揭示用於監視/調整反射鏡位置的系統例子。
請參考第10圖，投影物鏡1000之一具體實施例包含：6個反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060，且有0.35的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060均為自由形式反射鏡。投影物鏡1000使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。投影物鏡1000的軌道長度等於1497毫米且成像輻射的光學路徑長度等於4760毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於3,18。
投影物鏡1000的入瞳與物平面103的距離為1,000毫米且物平面是在入瞳與反射鏡之間。由於反射式光罩位在物平面103，照明光件可置於位置1070，其係對應至入瞳。在物平面103的中心場點的主光線角為7°。主光線角在物平面103的最大變化量為0.82°。
投影物鏡1000有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1000有13毫米的物像偏移。
投影物鏡1000的性能包含有0.021λ的像方Wrms 。失真小於10奈米，且像方場曲等於19奈米。投影物鏡1000提供一在反射鏡1040、1050之間的中間圖像。在中間圖像處的彗形像差相對大。特別是，在上下射線交叉位置處主光線與上下射線的距離為7毫米。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1010有正值光功率；反射鏡1020有負值光功率；反射鏡1030有正值光功率；反射鏡1040有正值光功率；反射鏡1050有負值光功率；以及，反射鏡1060有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡1010為323毫米x 152毫米；反射鏡1020為107毫米x 59毫米；反射鏡1030為297毫米x 261毫米；反射鏡1040為277毫米x 194毫米；反射鏡1050為99毫米x 72毫米；以及，反射鏡1060為268毫米x 243毫米。
反射鏡1010與最適球面的最大偏差為475微米。反射鏡1020、1030、1040、1050及1060與最適球面的最大偏差分別為1,234微米、995微米、1,414微米、170微米及416微米。對於反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060，各個反射鏡與最適非球面(best fit asphere)的最大偏差分別為236微米、102微米、102微米、148微米、54微米及372微米。
反射鏡1010的第一與第二主曲率分別為1.16 x 10-3 與1.05 x 10-3 。以下為投影物鏡1000中之其他反射鏡的第一與第二主曲率：反射鏡1020為-3.02 x 10-3 與-1.13 x 10-3 ；反射鏡1030為5.97 x 10-4 與4.96 x 10-4 ；反射鏡1040為5.50 x 10-4 與3.63 x 10-4 ；反射鏡1050為-2.24 x 10-3 與-2.04 x 10-3 ；以及，反射鏡1060為2.57 x 10-3 與2.48 x 10-3 。投影物鏡1000的第一主曲率總合為-3.78 x 10-4 。第二主曲率總合為1.22 x 10-3 。第一與第二主曲率的總合為8.45 x 10-4 且第一與第二主曲率的倒數總合為1.18 x 103 。
關於反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060，中心場點的主光線入射角分別為3.40°、9.86°、6.48°、10.13°、13.66°及7.00°。關於反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為3.94°、10.42°、7.45°、14.34°、24.28°及8.61°。反射鏡1010、1020、1030、1040、1050及1060的Δθ分別為1.13°、2.74°、3.42°、9.96°、23.69°及3.95°。
反射鏡1010、1020、1030、1050及1060均有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡1030有正值主光線角放大倍率而反射鏡1040與1050均有負值主光線角放大倍率。
投影物鏡1000的像方自由工作距離為45毫米。物方自由工作距離為252毫米。
在投影物鏡1000中，dOP-1 /dOP-2 等於3.14。此外，相鄰反射鏡1020與1030、1030與1040、以及1040與1050中各對分開的距離均大於投影物鏡之軌道長度的50%。此外，反射鏡1010與物平面103的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1000的資料列於以下的表2A與表2B。表2A與表2B及後續表格的參數、參數單位都與列於前述表1A與1B的對應參數及參數單位一樣。表2A為光學資料，而表2B為用於各個鏡面的自由形式常數。就表2A與表2B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1010；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1020；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1030；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1040；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1050；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡1060。
請參考第11圖，投影物鏡1000之一具體實施例包含6個反射鏡1110、1120、1130、1140、1150及1160，且有0.35的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1110、1120、1130、1140、1150及1160均為自由形式反射鏡。投影物鏡1100使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。投影物鏡1100的軌道長度等於2000毫米且成像輻射的光學路徑長度等於5337毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於2,67。投影物鏡1100有一位於反射鏡1120的孔徑光闌1106。
投影物鏡1100的入瞳位於無限遠。在物平面103的中心場點的主光線角等於7°。主光線角在物平面103的最大變化量小於0.06°。
投影物鏡1100有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1100有31毫米的物像偏移。
投影物鏡1100的性能包含有0.025λ的像方Wrms 。像方場曲等於10奈米。投影物鏡1100提供一在反射鏡1140、1150之間的中間圖像。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1110有正值光功率；反射鏡1120有正值光功率；反射鏡1130有負值光功率；反射鏡1140有正值光功率；反射鏡1150有負值光功率；以及，反射鏡1160有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡1110為291毫米x 195毫米；反射鏡1120為159毫米x 152毫米；反射鏡1130為157毫米x 53毫米；反射鏡1140為295毫米x 66毫米；反射鏡1150為105毫米x 86毫米；以及，反射鏡1160為345毫米x 318毫米。
關於反射鏡1110、1120、1130、1140、1150及1160，中心場點的主光線入射角分別為4.38°、4.03°、18.37°、7.74°、12.64°及5.17°。關於反射鏡1110、1120、1130、1140、1150及1160，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為6.48°、6.44°、20.05°、9.12°、21.76°及7.22°。反射鏡1110、1120、1130、1140、1150及1160的Δθ分別為4.27°、4.92°、4.09°、3.12°、19.37°及4.61°。
反射鏡1110、1150及1160都有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡1140有正值主光線角放大倍率而反射鏡1110、1120、1130及1150都有負值主光線角放大倍率。
投影物鏡1100的像方自由工作距離為25毫米。物方自由工作距離為163毫米。
在投影物鏡1100中，dOP-1 /dOP-2 等於6.57。此外，相鄰反射鏡1040與1050分開的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。此外，反射鏡1110與物平面103的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1100的資料列於以下的表3A與表3B。表3A為光學資料，而表3B為用於各個鏡面的非球面常數。就表3A與表3B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1110；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1120；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1130；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1140；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1150；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡1160。
請參考第12圖，投影物鏡1200之一具體實施例包含6個反射鏡1210、1220、1230、1240、1250及1260，且有0.35的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1210、1220、1230、1240、1250及1260均為自由形式反射鏡。投影物鏡1200使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。與物平面103、像平面102正交的參考軸1205係貫穿物方、像方視場中之對應場點。投影物鏡1200的軌道長度等於1385毫米且成像輻射的光學路徑長度等於4162毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於3,01。投影物鏡1200有一位於反射鏡1220的孔徑光闌。
投影物鏡1200的入瞳位於無限遠且物平面是在入瞳與反射鏡之間。在物平面103的中心場點的主光線角等於7°。主光線角在物平面103的最大變化量小於0.06°。
投影物鏡1200有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1200有零物像偏移。
投影物鏡1200提供一在反射鏡1240、1250之間的中間圖像。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1210有正值光功率；反射鏡1220有負值光功率；反射鏡1230有正值光功率；反射鏡1240有正值光功率；反射鏡1250有負值光功率；以及，反射鏡1260有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡1210為250毫米x 153毫米；反射鏡1020為70毫米x 69毫米；反射鏡1230為328毫米x 153毫米；反射鏡1240為325毫米x 112毫米；反射鏡1250為87毫米x 75毫米；以及，反射鏡1260為269毫米x 238毫米。
關於反射鏡1210、1220、1230、1240、1250及1260，中心場點的主光線入射角分別為6.13°、10.61°、8.65°、8.26°、14.22°及5.23°。關於反射鏡1210、1220、1230、1240、1250及1260，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為6.53°、11.63。、8.91°、11.39°、24.26°及7.44°。反射鏡1210、1220、1230、1240、1250及1260的Δθ分別為1.07°、3.64°、1.74°、7.44°、21.70°及4.51°。
反射鏡1210、1220、1250及1260均有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡1240有正值主光線角放大倍率，而反射鏡1210、1220、1230及1250均有負值主光線角放大倍率。
投影物鏡1200的像方自由工作距離為40毫米。物方自由工作距離為439毫米。
在投影物鏡1200中，dOP-1 /dOP-2 等於1.91。此外，相鄰反射鏡1240與1250分開的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。此外，反射鏡1210與物平面103的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1200的資料列於以下的表4A與表4B。表4A為光學資料，而表4B為用於各個鏡面的非球面常數。就表4A與表4B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1210；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1220；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1230；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1240；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1250；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡1260。
請參考第13圖，投影物鏡1300之一具體實施例包含6個反射鏡1310、1320、1330、1340、1350及1360，且有0.35的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1310、1320、1330、1340、1350及1360均為自由形式反射鏡。投影物鏡1300使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。投影物鏡1300的軌道長度等於1500毫米且成像輻射的光學路徑長度等於4093毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於2,73。投影物鏡1300有一位於反射鏡1320的孔徑光闌。
投影物鏡1300的入瞳位於無限遠。中心場點在物平面103的主光線角等於7°。主光線角在物平面103的最大變化量小於0.1°。
投影物鏡1300有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1000有119毫米的物像偏移。
投影物鏡1300提供一在反射鏡1340、1350之間的中間圖像。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1310有正值光功率；反射鏡1320有負值光功率；反射鏡1330有正值光功率；反射鏡1340有正值光功率；反射鏡1350有負值光功率；以及，反射鏡1360有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx xMy 表示)：反射鏡1310為271毫米x 173毫米；反射鏡1320為69毫米x65毫米；反射鏡1330為290毫米x 115毫米；反射鏡1340為272毫米x 66毫米；反射鏡1350為81毫米x 67毫米；以及，反射鏡1360為274毫米x243毫米。
關於反射鏡1310、1320、1330、1340、1350及1360，中心場點的主光線入射角分別為9.66°、12.15°、9.10°、5.45°、13.31°及4.60°。關於反射鏡1310、1320、1330、1340、1350及1360，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為11.20°、15.46°、9.63°、8.64°、23.31°及6.17°°反射鏡1310、1320、1330、1340、1350及1360的Δθ分別為3.25°、7.32°、1.57°、6.92°、21.18°及3.63°。
反射鏡1340有正值主光線角放大倍率，而反射鏡1310、1320、1330及1350都有負值主光線角放大倍率。投影物鏡1300的像方自由工作距離為40毫米。物方自由工作距離為582毫米。像這樣大的物方自由工作距離使得插置附加組件成為有可能，特別是照明系統的組件，例如附加的切入射折疊式反射鏡(grazing incidence folding mirror)或均勻性濾光片。
在投影物鏡1300中，dOP-1 /dOP-2 等於1.63。此外，相鄰反射鏡1340與1350分開的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。此外，反射鏡1310與物平面103的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1300的資料列於以下的表5A與表5B。表5A為光學資料，而表5B為用於各個鏡面的非球面常數。就表5A與表5B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1310；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1320；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1330；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1340；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1350；and反射鏡6(M6)對應至反射鏡1360。
請參考第14A圖，投影物鏡1400之一具體實施例包含6個反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460，且有0.40的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460均為自由形式反射鏡。投影物鏡1400使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。投影物鏡1400的軌道長度等於1498毫米且成像輻射的光學路徑長度等於3931毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於2,62。投影物鏡1400有一位於反射鏡1420、1430之間的光瞳面。
投影物鏡1400的入瞳與物平面103的距離為1,000毫米且物平面是在入瞳與反射鏡之間。中心場點在物平面103的主光線角等於7°。主光線角在物平面103的最大變化量等於0.82°。
投影物鏡1400有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1000有38毫米的物像偏移。
投影物鏡1000的性能包含有0.083λ的像方Wrms 。失真大約等於100奈米，而像方場曲等於36奈米。投影物鏡1400提供一在反射鏡1440、1450之間的中間圖像。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1410有正值光功率；反射鏡1420有正值光功率；反射鏡1430有負值光功率；反射鏡1440有正值光功率；反射鏡1050有負值光功率；以及，反射鏡1460有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡1410為326毫米x 159毫米；反射鏡1420為210毫米x 123毫米；反射鏡1430為120毫米x 66毫米；反射鏡1440為312毫米x 119毫米；反射鏡1450為112毫米x 83毫米；以及，反射鏡1460為405毫米x 379毫米。
關於反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460，中心場點的主光線入射角分別為6.70°、8.08°、20.41°、6.68°、14.52°及5.67°。關於反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為8.61°、10.91°、21.98°、7.41°、27.19°及6.86°。反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460的Δθ分別為3.92°、5.69°、3.82°、1.79°、26.83°及3.20°。
反射鏡1410、1420、1430、1440、1450及1460都有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡1440有正值主光線角放大倍率，而反射鏡1410、1420、1430及1450都有負值主光線角放大倍率。
投影物鏡1400的像方自由工作距離為45毫米。物方自由工作距離為291毫米。
在投影物鏡1400中，dOP-1 /dOP-2 等於2.47。此外，相鄰反射鏡1440與1450分開的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1400的資料列於以下的表6A與表6B。表6A為光學資料，而表6B為用於各個鏡面的非球面常數。就表6A與表6B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1010；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1020；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1030；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1040；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1050；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡1060。
請參考第14B圖，投影物鏡1400可用於光學系統1401，該系統包含一光源1405與數個包含一集光器單元(collector unit)1415、一光譜純度濾光片(spectral purity filter)1425、一視場刻面反射鏡(field facet mirror)1435以及一光瞳刻面反射鏡(pupil facet mirror)1445的照明光件。光源1405為一經組態成可提供13.5奈米的輻射至投影物鏡的EUV光源。集光器單元1415收集光源1405的輻射且導引輻射到光譜純度濾光片1415，光譜純度濾光片1415係過濾波長在13.5奈米以外的入射輻射且導引13.5奈米的輻射到視場刻面反射鏡1435。連同光瞳刻面反射鏡1445，視場刻面反射鏡用13.5奈米的輻射照明一位於物平面103的反射式光罩。提供該輻射使得主光線由該光罩分岔發散。輻射可以此方式提供至光罩而不需使用附加組件，例如切入射反射鏡。
請參考第15圖，投影物鏡1500之一具體實施例包含6個反射鏡1510、1520、1530、1540、1550及1560，且有0.40的像方數值孔徑和13.5奈米的操作波長。反射鏡1510、1520、1530、1540、1550及1560均為自由形式反射鏡。投影物鏡1500使輻射以4X的縮小倍率由物平面103映像到像平面102。投影物鏡1500的軌道長度等於1499毫米且成像輻射的光學路徑長度等於4762毫米。因此，光學路徑長度與軌道長度的比率大約等於3,18。
投影物鏡1500的入瞳與物平面103相距1000毫米且物平面是在入瞳與反射鏡之間。由於反射式光罩是在物平面103，數個照明光件，特別是有數個光瞳刻面的反射鏡，可置於與該入瞳相對應的位置1501。中心場點在物平面103的主光線角等於7°。主光線角在物平面103的最大變化量等於0.82°。
投影物鏡1500有矩形場。像方場寬度dx 等於26毫米。像方場長度dy 等於2毫米。投影物鏡1500有7毫米的物像偏移。
投影物鏡1500的性能包含有0.040λ的像方Wrms 。也請參考第16A圖，像方視場的失真小於約3奈米。像方場曲等於35奈米。投影物鏡1500提供一在反射鏡1540、1550之間的中間圖像。請參考第16B圖，在像方視場，主光線以約0.001弧度(0.06°)的範圍與像平面102正交。
以下沿著物平面103到像平面102的輻射路徑列出反射鏡的光功率：反射鏡1510有正值光功率；反射鏡1520有負值光功率；反射鏡1530有正值光功率；反射鏡1540有正值光功率；反射鏡1550有負值光功率；以及，反射鏡1560有正值光功率。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡1510為253毫米x 162毫米；反射鏡1520為105毫米x 66毫米；反射鏡1530為227毫米x 301毫米；反射鏡1540為182毫米x 220毫米；反射鏡1550為111毫米x 85毫米；以及，反射鏡1560為289毫米x 275毫米。
關於反射鏡1510、1520、1530、1540、1550及1560，中心場點的主光線入射角分別為3.96°、12.21°、7.51°、11.98°、15.82°及8.08°。關於反射鏡1510、1520、1530、1540、1550及1560，各個反射鏡對子午橫截面的最大入射角θmax 分別為4.47°、12.81°、8.55°、16.91°、27.68°及9.96°。反射鏡1510、1520、1530、1540、1550及1560的Δθ分別為1.10°、3.61°、4.19°、12.12°、27.17°及4.79°。
反射鏡1510、1520、1540、1550及1560都有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡1530有正值主光線角放大倍率，而反射鏡1510、1520、1540及1550都有負值主光線角放大倍率。
投影物鏡1500的像方自由工作距離為45毫米。物方自由工作距離為260毫米。
在投影物鏡1500中，dOP-1 /dOP-2 等於3.05。此外，相鄰反射鏡1520與1530、1530與1540、以及1540與1550中各對分開的距離均大於投影物鏡之軌道長度的50%。此外，反射鏡1510與物平面103之間的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於投影物鏡1500的資料列於以下的表7A與表7B。表7A為光學資料，而表7B為用於各個鏡面的非球面常數。就表7A與表7B的目的而言，以下為與反射鏡有關的元件符號：反射鏡1(M1)對應至反射鏡1510；反射鏡2(M2)對應至反射鏡1520；反射鏡3(M3)對應至反射鏡1530；反射鏡4(M4)對應至反射鏡1540；反射鏡5(M5)對應至反射鏡1550；以及，反射鏡6(M6)對應至反射鏡1560。
第17至20圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第17至20圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.26
成像因子：1：4
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：8毫米
長度：2360毫米
像平面的傾斜度：-3,084°
此一具體實施例為一種以平衡方式組合數值孔徑、視場大小、系統大小、波前以及失真修正的系統。
下表為光學資料：
X物件/毫米 和Y物件/毫米 係表示在物平面之中的xy座標。數值失真(x)/奈米和失真(y)/奈米表示在各個座標處的失真。失真/奈米的絕對值表示各個座標在像平面測量的失真絕對值。遠心度/度表示在各個座標處的主光線角。13,5奈米的波前誤差表示以照明波長λ=13,5奈米為單位的RMS波前誤差。由於光學系統關於yz平面呈鏡像對稱，這足以給出在物平面有正值x座標的場點資料。
第18至20圖以第17圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。該等像差圖係圖示15個場點的波前誤差，亦即，在物方視場中心點x=0、x=xmax /2、x=xmax 處各在ymin 與ymax 之間有5個等距y座標。
第21至24圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第21至24圖具體實施例的資料：
數值孔徑：　0.3
成像因子：　1:4
物方視場的樣式：　矩形
掃描場在物方的寬度：　100毫米
掃描場在物方的高度：　8毫米
長度：　2354毫米
像平面的傾斜度：-3,798°
此一具體實施例係展示一種有增加之數值孔徑的系統。
下表為光學資料：
第22至24圖以第21圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第25至28圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第25至28圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.25
成像因子：1：5
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：8毫米
長度：3030毫米
像平面的傾斜度：0°
此一具體實施例為一種物平面與像平面平行的系統。此外，此一具體實施例的不同處為有1：5的成像因子。
下表為光學資料：
第26至28圖以第25圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第29至32圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第29至32圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.24
成像因子：1：5
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：8毫米
長度：2273毫米
像平面的傾斜度：0°
相較於第25圖的具體實施例，此一具體實施例有小一點的數值孔徑且殘餘像差稍多，但有第17圖系統的長度。
下表為光學資料：
第30至32圖以第29圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第33至36圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第33至36圖具體實施例的資料：
數值孔徑：　0.30
成像因子：　1：5
物方視場的樣式：　矩形
掃描場在物方的寬度：　100毫米
掃描場在物方的高度：　8毫米
長度：　2332毫米
像平面的傾斜度：　-4,515°
此光學系統可實現有極大數值孔徑而不會遮攔光學元件。
下表為光學資料：
第34至36圖以第33圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第37至40圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第37至40圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.20
成像因子：1：4
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：8毫米
長度：2084毫米
像平面的傾斜度：+6,890°
此一具體實施例為一種對於物平面法線會有高主光線角的反射鏡排列。這有助於分開未圖示的照明射線路徑、反射遮罩或光罩的成像射線路徑。此外，在此具體實施例中鏡面的最大入射角是稍微小點，這有助於多層反射結構的製造。
下表為光學資料：
第38至40圖以第37圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第41至44圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第41至44圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.22
成像因子：1：4
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：6毫米
長度：1610毫米
像平面的傾斜度：-3,269°
此一光學系統具有全寬為100毫米的物方視場且結合高數值孔徑和明顯低於2米的長度。
下表為光學資料：
第42至44圖以第41圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第45至48圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第45至48圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.2
成像因子：1：4
物方視場的樣式：矩形
掃描場在物方的寬度：48毫米
掃描場在物方的高度：6毫米
長度：805毫米
像平面的傾斜度：-3,254°
有稍微較小的物方視場，此一光學系統的結構極緊湊。
下表為光學資料：
第46至48圖以第45圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
圖示於第17至52圖的所有具體實施例都為有矩形物方視場的光學系統。
第49至50圖圖示另一具有4個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡S1、第二反射鏡S2、第三反射鏡S3、第四反射鏡S4。所有後續有光學資料的表格把反射鏡S1至S4稱為M1至M4。以下為第49至50圖具體實施例的資料：
數值孔徑：0.22
成像因子：1：4
有600毫米半徑和-4,8°<Φ<
物方視場的樣式：+4,8°
方位角的環節
掃描場在物方的寬度：100毫米
掃描場在物方的高度：8毫米
長度：2418毫米
像平面的傾斜度：-3,284°
此一具體實施例的設計優點是可轉換為有非矩形物方視場的光學系統。
下表為光學資料：
第50圖以第49圖物鏡之出瞳的座標系圖示橫向像差。
第51圖圖示另一具有6個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡M1、第二反射鏡M2、第三反射鏡M3、第四反射鏡M4、第五反射鏡M5、以及第六反射鏡M6。此一投影物鏡有0,40的像方數值孔徑。視場形狀為寬26毫米高2毫米的矩形。操作波長等於13,5奈米。反射鏡之光功率的順序為PNPNNP。此一光學系統有一在反射鏡M4、M5之間的中間圖像。此投影物鏡的入瞳與物平面3000的距離為1000毫米，且物平面3000是在入瞳與反射鏡之間。軌道長度等於1736毫米。物像偏移等於65毫米。光學路徑長度等於4827毫米。
投影物鏡的性能包含有0,037λ的像方Wrms 。失真小於12奈米。像方場曲等於25奈米。
中心場點在物方的主光線角等於7°。主光線角在物平面3000的最大變化量等於0,82。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡M1為323毫米x 215毫米；反射鏡M2為131毫米x 102毫米；反射鏡M3為267毫米x 183毫米；反射鏡M4為70毫米x 52毫米；反射鏡M5為124毫米x 109毫米；反射鏡M6為447毫米x 433毫米。
關於反射鏡M1至M6，中心場點的主光線入射角為4,06°；11,34°；12,20°；31,60°；12,27°；以及7,64°。反射鏡M1至M6對子午橫截面的最大入射角為4,96°；12,38°；16,54°；41,24°；29,42°；以及9,25°。反射鏡M1至M6在子午橫截面的入射角頻寬為1,08°；2,71°；9,83°；22,72°；29,13°；以及4,28°。較小的M2與M4都有大於5毫米且小於25毫米的自由空間。反射鏡M3有正值主光線角放大倍率，而反射鏡M1、M2、M4及M5都有負值主光線角放大倍率。
此一投影物鏡的像方自由工作距離為45毫米。物方自由工作距離為400毫米。
在此投影物鏡中，dOP-1 /dOP-2 等於2,67。此外，光罩與反射鏡M1以及反射鏡M2與M3分開的距離都大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於第51圖投影物鏡的資料列於以下的表8A、8B。表8A為光學資料，而表8B為各個鏡面的非球面常數。
第51圖投影物鏡與第3、10、11、12、13、14、15圖具體實施例不同的地方主要是在於反射鏡M4的形狀。與前述具體實施例相反，第51圖具體實施例的反射鏡M4為凸透鏡。
第52圖圖示另一具有6個反射鏡全設計成自由形式表面的本發明具體實施例。圖中繪出物平面3000、像平面3002、第一反射鏡M1、第二反射鏡M2、第三反射鏡M3、第四反射鏡M4、第五反射鏡M5、以及第六反射鏡M6。此一投影物鏡有0,35的像方數值孔徑。視場形狀為寬26毫米高2毫米的矩形。操作波長等於13,5奈米。反射鏡之光功率的順序為PPNPNP。此一光學系統有一在反射鏡M4、M5之間的中間圖像。此一投影物鏡的入瞳位於物平面3000在像平面那一面有1749毫米的距離處。孔徑光闌位於反射鏡M2上。軌道長度等於1700毫米。物像偏移等於41毫米。光學路徑長度等於4156毫米。
此一投影物鏡的性能包含0,020λ的像方Wrms 。失真小於1,1奈米。像方場曲等於17奈米。
物件的中心場點的主光線角等於6°。主光線角在物平面3000的最大變化量等於0,58。
以下為各個反射鏡的佔用空間的尺寸(以Mx x My 表示)：反射鏡M1為169毫米x 148毫米；反射鏡M2為159毫米x 136毫米；反射鏡M3為120毫米x 61毫米；反射鏡M4為265毫米x 118毫米；反射鏡M5為101毫米x 77毫米；反射鏡M6為345毫米x 329毫米。
反射鏡M1至M6的中心場點的主光線入射角為8,11°；9,49°；21,03°；8,01°；13,67°；5,03°。反射鏡M1至M6在子午橫截面的最大入射角為10,31°；12,06°；21,56°；8,45°；24,59°,6,36°。反射鏡M1至M6在子午橫截面的入射角頻寬為4,56°；5,34°；1,85°；1,23°；22,98°；3,16°。反射鏡M4有正值主光線角放大倍率，而反射鏡M1、M2、M3及M5都有負值主光線角放大倍率。
此一投影物鏡的像方自由工作距離為45毫米。物方自由工作距離為441毫米。
在此投影物鏡中，dOP-1 /dOP-2 為1,89。此外，反射鏡M4與M5分開的距離大於投影物鏡之軌道長度的50%。
用於第52圖投影物鏡的資料係列於下表9A、9B。表9A為光學資料，而表9B為各個鏡面的非球面常數。
第52圖的投影物鏡有由物平面3000開始且相互收歛的主光線。
顯微蝕刻工具，例如前述及圖示於第1圖的顯微蝕刻工具100，可用於例如半導體元件(例如，半導體晶片、液晶顯示器(LCD)面板、或電荷耦合元件(CCD)檢測器的陣列)的製造。用於製造半導體元件的製程步驟順序通常會隨著正被製造之特定裝置而有所不同。第53圖的流程圖係圖示一製造半導體元件的步驟順序的實施例。最初，在步驟5310中，生產者設計要製成半導體元件的積體電路。隨後，在步驟5320中，基於該積體電路的設計製造數個遮罩(亦即，光罩)。在實際建造該積體電路之前，如步驟5330所示，準備數個晶圓(例如，矽晶圓)。接下來，在晶圓片加工步驟中，使用該等遮罩形成該積體電路於晶圓上(步驟5340)。以下會描述更多晶圓加工的細節。在形成該積體電路於晶圓後，切割晶圓、接合、及封裝以製成個別的微晶片(步驟5350)。這些組裝步驟常被稱作後段加工。在組裝後，檢驗該等晶片(步驟5360)。例如，可測試晶片的可操作性及/或耐久性。隨後出貨通過檢驗步驟5360的裝置到客戶(步驟5370)。
第54圖係圖示晶圓片加工步驟之細節的流程圖。大體言之，晶圓片加工係有關於形成許多不同的材料層(例如，導電材料、半導體材料、及/或電介質材料)於一晶圓片上(步驟5410)。其中一或更多層是用蝕刻微影製程(lithographic process)製作圖樣(步驟5420)。不以各種方式形成諸層。例如，層之形成可包括在氧化製程步驟中氧化晶圓的表面(步驟5411)。在一些具體實施例中，層之形成可包括例如用例如化學氣相沉積法(CVD)沉積材料於晶圓的表面上(步驟5412)。在一些具體實施例中，層之形成係包括例如用氣相沉積法以電極形成製程形成電極於晶圓上(步驟5412)。層之形成可包括以離子植入製程植入離子至晶圓(步驟5414)。
在形成一材料層後，可使用蝕刻微影製程製作該層的圖樣。這通常包括以光阻製程塗佈光阻於晶圓(步驟5415)。步驟5416為使用蝕刻工具(前述蝕刻工具100)的曝光製程藉由曝光將遮罩的電路圖樣印製晶圓上。步驟5417為使已曝光光阻顯影的顯影製程。在顯影後，在蝕刻製程(etching process)中蝕刻晶圓中顯影光阻所暴露的部份(步驟5418)。最後，在光阻分離製程中去除晶圓中剩餘的光阻材料(步驟5419)。
重覆步驟5410與5420以在晶圓上形成數個積體電路。具體實施例可包括額外的製程步驟，例如在製作材料層的圖樣之前或之後的晶圓研磨，例如。
其他的具體實施例都在申請專利範圍中。
100．．．顯微蝕刻工具
101．．．投影物鏡
102．．．像平面
103．．．物平面
105．．．參考軸
110．．．光源
112,122．．．輻射光束
120．．．照明系統
130．．．平台
140．．．光罩
142．．．輻射
150．．．基板
150a．．．測試或測量工具
152．．．射線
201．．．旋轉不對稱反射鏡
211．．．表面
300．．．投影物鏡
305．．．位置
310,320,330,340,350,360．．．自由形式反射鏡
400．．．反射鏡
401．．．反射凹面
410,420,430．．．射線
411,421,431．．．表示射線的直線
501,502．．．主光線
510,520,600．．．反射鏡
601．．．子午線
700．．．環節場
705．．．軸
710．．．直線
720．．．晶粒部位
721,722．．．轉角
730．．．像方視場
740．．．方形晶粒部位
810．．．反射鏡
811．．．表面
1000．．．投影物鏡
1010,1020,1030,1040,1050,1060．．．反射鏡
1070．．．位置
1100．．．投影物鏡
1106．．．孔徑光闌
1110,1120,1130,1140,1150,1160．．．反射鏡
1200．．．投影物鏡
1205．．．參考軸
1210,1220,1230,1240,1250,1260．．．反射鏡
1300．．．投影物鏡
1310,1320,1330,1340,1350,1360．．．反射鏡
1400．．．投影物鏡
1401．．．光學系統
1405．．．光源
1410,1420,1430,1440,1450,1460．．．反射鏡
1415．．．集光器單元
1425．．．光譜純度濾光片
1435．．．視場刻面反射鏡
1445．．．光瞳刻面反射鏡
1500．．．投影物鏡
1501．．．位置
1510,1520,1530,1540,1550,1560．．．反射鏡
3000．．．物平面
3002．．．像平面
5310．．．積體電路設計
5320．．．製造遮罩
5330．．．準備晶圓
5340．．．晶圓加工
5350．．．組裝
5360．．．檢驗
5370．．．出貨
5410,5420．．．晶圓加工
5411．．．氧化
5412．．．CVD
5413．．．形成電極
5414．．．離子植入
5415．．．光阻製程
5416．．．光阻曝光
5417．．．光阻顯影
5418．．．蝕刻
5419．．．光阻分離
d1 ,d2 ,dn ,dN-1 ,di ,di+1 ．．．反射鏡與物平面的最短距離
dx ．．．x尺寸
dy ．．．y尺寸
dr ．．．徑向尺寸
dw ．．．像方自由工作距離
dois ．．．物像偏移
k．．．過程係數
L．．．距離
R．．．可印製的最小尺寸
Mx ．．．x方向最大尺寸
My ．．．y方向最大尺寸
Tmax ．．．最大厚度
Tmin ．．．最小厚度
S1-S4．．．反射鏡
M1．．．反射鏡1
M2．．．反射鏡2
M3．．．反射鏡3
M4．．．反射鏡4
M5．．．反射鏡5
M6．．．反射鏡6
Δθ．．．入射角範圍
θmin ．．．最小入射角
由以下說明、附圖及申請專利範圍可明白其他的特徵及優點。
第1圖為顯微蝕刻工具之一具體實施例的示意圖。
第2A圖係圖示第1圖顯微蝕刻工具中之一部份的示意圖。
第2B圖為旋轉不對稱表面和對應旋轉對稱參考面的橫截面圖。
第3圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示的投影物鏡之一具體實施例。
第4圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示之投影物鏡的部份反射鏡。
第5A圖為有正值主光線角放大倍率之反射鏡的射線路徑示意圖。
第5B圖為有負值主光線角放大倍率之反射鏡的射線路徑示意圖。
第6A圖為反射鏡之佔用空間(footprint)的視圖。
第6B圖為第6A圖反射鏡的橫截面圖。
第7A圖為環節場(ring segment field)之一具體實施例的平面圖。
第7B圖為環節場和一對晶圓晶粒部位的相對平面圖。
第7C圖為矩形場與一對晶圓晶粒部位的相對平面圖。
第8圖為第1圖顯微蝕刻工具之具體實施例的投影物鏡示意圖。
第9圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第10圖的橫截面圖為以子午橫截面圖示的部份投影物鏡。
第11圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第12圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第13圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第14A圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第14B圖的橫截面圖係圖示一包含第14A圖投影物鏡的光學系統與一照明系統。
第15圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第16A圖的x-y向量圖係圖示經計算之失真與第15圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第16B圖的x-y向量圖係圖示經計算之主光線角與第15圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第17圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第18至20圖係圖示橫向像差與第17圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第21圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第22至24圖係圖示像差與第21圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第25圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第26至28圖係圖示像差與第25圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第29圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第30至32圖係圖示像差與第29圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第33圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第34至36圖係圖示像差與第33圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第37圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第38至40圖係圖示像差與第37圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第41圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第42至44圖係圖示像差與第41圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第45圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第46至48圖係圖示像差與第45圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第49圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第50圖係圖示像差與第49圖投影物鏡的像方視場中之位置的函數。
第51圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第52圖為一以子午橫截面圖示之投影物鏡的橫截面圖。
第53圖的流程圖係圖示製造半導體元件的步驟。
第54圖的流程圖係圖示晶圓片加工的步驟。
100．．．顯微蝕刻工具
101．．．投影物鏡
102．．．像平面
103．．．物平面
105．．．參考軸
110．．．光源
112,122．．．輻射光束
120．．．照明系統
130．．．平台
140．．．光罩
142．．．輻射
150．．．基板

Claims (41)

  1. 一種顯微蝕刻投影光學系統，其係包含：多個反射元件，彼等係經排列成可使波長為λ 的輻射由一物平面中一物場映像到一像平面中一像場，其中該像場具有相互正交的一第一尺寸與一第二尺寸，該第一尺寸大於1毫米，且該第二尺寸也大於1毫米，其中在該像場的靜態失真約為10奈米或更少，其中在該像場的波前誤差約為λ/14或更少，其中數條主光線係相互發散於該物平面；其中該顯微蝕刻投影光學系統有約0.3或更大的像方數值孔徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統包含4或6個反射元件以將該輻射成像。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該像場為矩形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該像場具有300毫米之一最小曲率半徑。
  5. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中λ為100奈米或更短。
  6. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統具有約75毫米或更少的物像偏移。
  7. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該等多個元件界定一子午平面且該等元件關於該子午平面係呈鏡像對稱。
  8. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該等多個元件包含不大於兩個有正值主光線角放大倍率的反射元件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該等多個元件包含不大於一個有正值主光線角放大倍率的反射元件。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中對於該光學系統之一子午橫截面，該等主光線在每一該等元件的表面上都有小於20°的最大入射角。
  11. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其係在該像平面呈遠心。
  12. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中通過該光學系統之一輻射路徑的特徵在於有數條主光線，且對於該光學系統之一子午橫截面，一中心場點的主光線在每一該等元件的表面上有等於θ度的最大入射角，該光學系統有大於0.3的像方數值孔徑NA，且θ/NA的比率小於68。
  13. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光 學系統，其中該等多個元件包含4個或更多有約25毫米或更少之自由空間的元件。
  14. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其更包含一輻射源，該輻射源係經組態成可提供波長為λ的輻射至一物平面。
  15. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其更包含一或更多個元件的照明系統，該一或更多個元件係經排列成可導引該輻射源的輻射至一位於該物平面的物件，其中該照明系統包含一位置與該光學系統之一入瞳相對應的元件。
  16. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該像平面係與該物平面平行。
  17. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該像平面係與該物平面不平行。
  18. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該第二尺寸為10毫米或更大。
  19. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中通過該光學系統之一輻射路徑的特徵在於有該數條主光線，該數條主光線以一角度與該物平面交會，該角度係不平行於該物平面之法線(object plane normal)。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中相對於該物平面之法線，該角度係3度或更大。
  21. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該物平面係設置於該多個反射元件與該光學系統之一入瞳之間。
  22. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該成像輻射係從設置於該物平面之一物件被反射。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該物係一光罩，該光罩被該多個反射元件成像至該像平面。
  24. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統具有4X縮小倍率。
  25. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該多個反射元件被設置以將該輻射成像至該物平面與該像平面之間之一中間像平面。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統包含一視場光闌，該視場光闌設置於該中間像平面或其附近。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統包含5個反射元件，且延著該輻射之路徑，該中央像平面係位於從該物平面至該像平面的該第4個反射元件與該第5個反射元件之間。
  28. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該物平面與該像平面之間隔距離(L)為1公尺或更大。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該輻射從該物平面至該像平面之一光學路徑長度為兩倍的該間隔距離(L)或更大。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該複數個元件包含至少一對在該輻射路徑上的鄰近元件，其中該對鄰近元件間的距離為0.5倍的該間隔距離(L)或更大。
  31. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中無一該複數個元件在該像平面導致一出瞳遮攔。
  32. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該複數個元件中包含一第一鏡與一第二鏡，該第一鏡與該第二鏡從該物平面具有最小實體距離分別為d1 與d2 ，其中d1 /d2 係為2或更大。
  33. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該複數個元件中包含在該輻射路徑上從該物平面至 該像平面之一第一元件，其中該第一元件具有正值光功率。
  34. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該光學系統包含在該物平面與該像平面間之一孔徑光闌。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該複數個元件包含3個元件，且該孔徑光闌係位於從該物平面至該像平面之第2個元件與第3個元件之間。
  36. 如申請專利範圍第34項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該輻射通過該孔徑光闌一次。
  37. 如申請專利範圍第34項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該輻射通過該孔徑光闌二次。
  38. 如申請專利範圍第1-4項其中任一項所述之顯微蝕刻投影光學系統，其中該輻射波長介於約5奈米至約30奈米之間。
  39. 一種顯微蝕刻工具，其係包含：一如申請專利範圍第15項的光學系統；一第一活動平台，其係組態成可決定一光罩在該物平面的位置藉此該光學系統得以使該光罩映像到該像平面；以及，一第二活動平台，其係組態成可決定一物件在該像平面的位置使得該光罩的圖像是在該物件的表面。
  40. 一種用於顯微蝕刻生產數個微結構元件的方法，其係包含以下步驟：- 提供一有至少一層輻射敏感材料的基板，- 提供一遮罩，其係具有一待投影之結構，- 提供一根據申請專利範圍第39項的顯微蝕刻工具，- 使用該顯微蝕刻工具，將該遮罩之至少一部份投影至該層之一區域上。
  41. 一種微結構元件，其係藉由如申請專利範圍第40項所述之方法而製成的。
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