TWI451208B - 投射曝光系統與投射曝光方法 - Google Patents

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TWI451208B
TWI451208B TW100134770A TW100134770A TWI451208B TW I451208 B TWI451208 B TW I451208B TW 100134770 A TW100134770 A TW 100134770A TW 100134770 A TW100134770 A TW 100134770A TW I451208 B TWI451208 B TW I451208B
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Zeiss Carl Smt Gmbh
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Description

投射曝光系統與投射曝光方法
本發明關於投射曝光系統與投射曝光方法。
微影投射曝光方法與系統目前用於製造半導體組件及其他精細圖案化組件。微影曝光程序涉及利用載有或形成有要成像結構之圖案(pattern)的光罩(mask)(遮罩(reticle))。此圖案定位在照射系統(illumination system)及投射物鏡(projection objective)間的投射曝光系統中，且在投射物鏡的物件表面(object surface)區域中。藉由主要輻射源(primary radiation source)提供主要輻射以及藉由照射系統的光學組件轉換主要輻射，以產生導向到照射場(illuminated field)中之光罩圖案的照射輻射。經光罩及圖案修改的輻射通過投射物鏡，其在投射物鏡的影像表面(image surface)中形成圖案的影像(image)，而要曝光的基板(substrate)配置在影像表面中。此基板一般載有輻射敏感層(radiation-sensitive layer)(光阻(photoresist))。
當微影投射曝光系統用於製造積體電路時，光罩(遮罩)可含有對應於積體電路個別層的電路圖案。此圖案可成像到做為基板的半導體晶圓的曝光區(exposure area)。
於許多應用中，投射物鏡設計成縮減投射物鏡，用於以|β|<1的放大率在基板上形成圖案的縮減影像，以例如4：1(|β|=0.25)或5：1(|β|=0|2)縮減。亦可使用等比放大投射物鏡(|β|=1)。例如在製造液晶面板或其他大型微結構組件時，可使用具有|β|>1之放大率的投射物鏡。
投射曝光執行於針對要成像的特定圖案類型而適當選擇的預定影像側數值孔徑(image-side numerical aperture) NA。當投射物鏡針對像差校正(aberration correction)等方面設計而得到特定最大影像側數值孔徑(設計NA)時，實際用於曝光程序的有效數值孔徑(effective numerical aperture)通常利用設置在投射物鏡之瞳表面(pupil surface)或瞳表面附近(亦即在投射物鏡之影像表面有傅立葉轉換關係的位置)的機械孔徑光闌(mechanical aperture stop)來界定。可使用具有固定直徑之孔徑開口的非可變孔徑光闌。於許多案例中使用能改變孔徑開口直徑的可變孔徑光闌，藉此能針對特定應用將有效影像側數值孔徑設定到小於投射物鏡之最大可得影像側NA的值。
在投射物鏡之瞳表面的可變孔徑光闌需要校正相當好的瞳，以確保藉由調上(stopping up)或調下(stopping down)孔徑光闌而在實際用於曝光之有效數值孔徑上的改變對要成像的所有場點(field point)而言具有實質相同的效應(場固定效應(field-constant effect))。再者，機械孔徑光闌在瞳表面區域中需要安裝空間。因此，在瞳表面區域中不應有光學元件之折射或反射光學表面。再者，光學上接近瞳表面的位置較佳可為瞳過濾元件(pupil filter element)及/或可調式操縱裝置(adjustable manipulation device)的位置，用於刻意地(主動地)改變投射物鏡的成像品質(imaging property)。因此，可能難以在投射物鏡的適當瞳位置提供可變或非可變孔徑光闌。
光罩的圖案可包含不同類型的部分圖案。舉例而言，具有密集堆積平行線的線圖案可出現在圖案的一個部分，以及孤立的特徵(例如接觸孔)可出現在光罩的另一個部分。成像具有小節距的線圖案可能需要相當高的NA以足夠的解析度成像，而孤立的特徵可能需要相對較低的NA值來成像，以增加投射物鏡的聚焦深度(depth of focus，DOF)。可能難以找到適當折衷的NA以足夠的解析度來成像密集線及孤立的特徵兩者。
再者，由於對微影製程效率的要求增加，有增加光源功率的趨勢。再者，使用日益縮短的波長。運用特定的照射設定(illumination setting)來最佳化各種圖案類型的成像條件。結果在光學系統內的光學材料或其他組件觀察到各種時間相依的性質變化，其可能非常敏感地影響曝光系統的成像品質。於操作期間，由於光學系統之部件中增加吸收造成透鏡組及其他透明元件的不均勻加熱(透鏡加熱)，是動態影響成像品質的一個效應。
本發明之一目的在於提供一種投射曝光系統與投射曝光方法，其實質上能針對有效影像側數值孔徑NA來設定所需的值，而無位在投射物鏡之瞳表面的傳統機械孔徑光闌的要求所造成的限制。
本發明之另一目的在於提供一種投射曝光系統以及投射曝光方法，其組態成在各種照射設定以及不同類型的光罩及圖案狀況以穩定的操作條件進行操作。
本發明之另一目的在於提供一種投射曝光系統與投射曝光方法，其降低對光學組件及其他組件加熱造成的效應之敏感度(sensitivity)。
本發明之另一目的在於提供一種投射曝光系統與投射曝光方法，其忠實地成像具有不同類型部分圖案並列的光罩結構。
為了達到本發明上述及其他目的，根據本發明之一實施例，提供具有申請專利範圍第1項之特徵的投射曝光系統以及具有申請專利範圍第19項之特徵的投射曝光方法。較佳實施例提供在申請專利範圍的附屬項。所有申請專利範圍的用語結合與此做為參考。
角度選擇過濾配置(angle-selective filter arrangement)係配置在投射物鏡之過濾平面(filter plane)中，其位於場表面(field surface)或接近於場表面。在過濾平面上或接近於過濾平面之場表面係光學共軛於投射物鏡之影像表面，其中圖案之影像形成於基板。因此，過濾配置的位置係光學上遠離瞳表面。
有許多方式特性化表示一位置是「光學上接近於場表面」。一般而言，藉由子孔徑比(sub-aperture ratio)SAR來定義光學表面(optical surface)(例如過濾配置的表面)的軸向位置可能有用，子孔徑比SAR定義如下：
SAR=(sign CRH)*(MRH/(|MRH|+|CRH|))。
於此定義中，參數MRH表示近軸邊界光線高度(paraxial marginal ray height)，而參數CRH表示成像程序之近軸主光線高度(paraxial chief ray height)，且正負號函數(signum function)sign(x)表示x的符號，其中可認為sign(0)=1。針對本案的目的，「主光線(亦為主要光線(principle ray))」一詞表示從有效使用物場最外面的場點(離光學軸(optical axis)最遠的)行進到入射瞳(entrance pupil)之中心的光線。於旋轉對稱系統中，主光線可選自子午面(meridional plane)中的等效場點(field point)。於投射物鏡在物件側實質為遠心(telecentric)的狀況中，主光線以相對於光學軸為平行或非常小角度的方式從物件表面射出。成像程序進一步藉由邊界光線的軌線而特性化。於此所用之「邊界光線」為從軸向物場點(在光學軸上的場點)行進到孔徑光闌邊緣的光線。當使用偏軸有效物鏡場(off-axis effective objective field)時，由於光暈效應(vignetting)，邊界光線對影像形成可能沒有貢獻。主光線及邊界光線於此皆用在近軸近似(paraxial approximation)。在預定軸向位置上，此類選擇光線與光學軸之間的徑向距離分別表示為「主光線高度(CRH)」及「邊界光線高度(MRH)」。
近軸邊界光線及近軸主光線的定義可參見例如Michael J. Kidger等人之「基本光學設計(Fundamental Optical Design)」，係發表於SPIE PRESS,Bellingham,Washington,USA(第二章)，其文獻內容於此併入做為參考。
近軸子孔徑比於此定義為帶符號的量，其提供描述沿著光學路徑到場平面或瞳平面之位置的相對鄰近的量測。於上述定義中，將近軸子孔徑比正規化(normalized)到-1及1之間的值，其中對場平面而言SAR=0的條件成立，且從SAR=-1跳到SAR=+1或從SAR=+1跳到SAR=-1之不連續點係對應瞳平面。因此，位在光學上接近場平面的光學表面(例如物件表面或影像表面)的特徵在於近軸子孔徑比的值接近於0，而光學上接近瞳表面之軸向位置的特徵在於近軸子孔徑比的絕對值接近於1。近軸子孔徑比的正負號表示是在參考平面光學上游或下游之平面的位置。舉例而言，在瞳表面上游一小段距離及瞳表面下游一小段距離之近軸子孔徑比可能具有相同的絕對值，但是因為通過瞳表面時主光線高度改變了符號的事實，所以具有相反的符號。舉例而言，此定義可為彗形光線(coma ray)在相關表面上之交點的符號。
因此，光學上接近場表面之平面具有接近於0的近軸子孔徑比，而光學上接近瞳表面的平面具有絕對值接近於1的近軸子孔徑比。光學上接近場表面的位置可具有的特徵在於近軸子孔徑比的絕對值接近於0，例如|SAR|0.4。
在某些實施例中，過濾配置係配置成使得過濾配置之至少一光學表面是在|SAR|<0.4的位置。較佳地，滿足|SAR|<0.2的條件，甚至是滿足|SAR|<0.1的條件。若|SAR|越小，則針對不同場點可得到分得越清楚的過濾效應。
過濾配置係配置在物件表面光學下游(optically downstream)之投射光束路徑(projection beam path)中。於運作時，圖案放置在物件表面。因此，於運作時，藉由過濾配置之角度選擇過濾考慮到圖案對輻射光線之角分佈(angular distribution)的影響。具體而言，可藉由過濾配置有效地阻擋繞射角大於成像程序所需之最大繞射角之光線。再者，過濾配置係配置在光罩下游的狀況中，可有效地阻擋光罩上不利人造物所造成的雜散輻射(stray radiation)。
過濾配置可位在投射物鏡之瞳表面的光學上游(optically upstream)，而使已經通過角度選擇過濾配置之輻射通過瞳表面。於此案例中，過濾配置位在瞳表面的物件側。投射物鏡具有超過一個瞳表面的狀況中，與過濾配置有關聯的場平面可在所有瞳表面的上游或至少在最接近影像表面之最後瞳表面的上游。
於一實施例中，與角度選擇過濾配置相關聯的場平面為投射物鏡之影像平面。於此案例中，角度選擇過濾配置係光學配置在最接近影像表面之最後瞳表面與影像表面之間。過濾配置可為投射物鏡的一部分。舉例而言，最後光學元件之出射側可塗有過濾塗層(filter coating)。亦可將過濾配置放置在投射物鏡之出射側與影像表面之間。於此案例中，有助於過濾配置的改變。
「角度選擇過濾配置」一詞表示具有過濾效應(filtering effect)的過濾配置，過濾效應根據入射到過濾配置之光線入射角AOI之預定過濾函數(predefined filter function)而刻意且實質地變化。入射角AOI定義為照到過濾配置之光線與入射點之表面法線間所夾的角度。過濾配置之表面法線係平行投射物鏡之光學軸，入射角的正弦函數(sin(AOI))對應於在過濾配置入射側之個別光線的數值孔徑。
過濾函數(或個別的過濾配置)針對入射角小於截止入射角(cut-off angle of incidence)AOICUT 之光線具有入射輻射強度之相對高透射率(high transmittance)(低衰減(low attenuation))之通帶(pass band)，以及針對入射角大於截止入射角之光線具有入射輻射強度之相對低透射率(高衰減)之止帶(stop band)。入射角對應於通帶內之角度的光線係以強度損失相對較少的方式通過過濾配置，而入射角在止帶內之光線係實質被過濾配置所阻擋，使得角度選擇過濾配置之光學下游只出現一點或沒有這些光線。具有這些性質的過濾配置可描述為角空間(angular space)中的低通過濾器(low pass filter)。
「透射率」一詞係指過濾配置所造成的光線之輻射強度損失程度。舉例而言，透射率T可藉由過濾配置光學下游光線的出射側強度IOUT (即光線與過濾配置作用後)與過濾配置光學上游個別光線的入射側強度IIN (即光線尚未受到過濾配置的影響)之間的比IOUT /IIN 進行量化。
過濾配置的結構可設計成使得落在通帶內之光線強度的80%或更高、或85%或更高、或90%或更高仍出現在過濾配置之光學下游的光線中。另一方面，對落在止帶內的光線則典型具有實質的阻擋效率。舉例而言，入射角在止帶內之光線強度典型減少至少90%、或至少95%或至少98%，使得在角度選擇過濾配置之光學下游中僅出現少於10%或甚至少於5%或少於2%的這些光線強度。
角度選擇過濾配置之有效過濾結構設計成使得通帶與止帶間的暫態(transition)是位在角空間中使AOICUT =arcsin(NA x |β|)之條件成立的某個位置。於此條件中，|β|表示位在過濾配置或其附近之場表面與投射物鏡之影像表面間影像形成(image formation)之放大率(magnification)。若滿足此條件，則在所需影像側數值孔徑NA，角度選擇過濾配置實質阻擋行進方向對影像形成不應有影響之光線，而讓行進方向為影像形成所需之光線通過角度選擇過濾配置之通帶並可對影像形成有所貢獻。
當放置在瞳表面之機械孔徑光闌作用於阻擋孔徑光闌開口內緣外的光線時，根據本實施例之角度選擇過濾配置做為角空間中的孔徑光闌，其藉由光線的入射角是否在場表面或其附近而不是藉由入射位置是否在瞳表面或其附近進行辨別。由於角度選擇過濾配置係配置在場表面或其光學上附近處，且由於場表面與投射物鏡之瞳表面有傅立葉轉換關係，根據本實施例之角度選擇過濾配置能有效地阻擋不希望對影像形成有影響的輻射。
於某些實施例中，過濾配置組態成使得在AOI>AOICUT 之止帶中來自所有入射角之輻射的積分透射率(integral transmittance)不超過在AOI<AOICUT 之通帶中輻射的積分透射率的1%。如此得到非常低程度的寄生輻射(parasitic radiation)。「寄生輻射」一詞表示影像形成時不希望有但卻通過過濾器之輻射。依據製程要求，可使用更嚴苛的門檻值。舉例而言，可將截止角定義成在AOI<AOICUT 之通帶中只有不超過0.2%積分透射率之輻射通過過濾配置。
選替或此外，截止角可定義成過濾函數之透射率值為通帶中最大透射率的50%或更少之入射角。於某些案例中，截止角可定義為過濾函數之透射率值為通帶中最大透射率的20%之入射角。於此案例中，T(AOICUT )=0.2 TMAX 之條件成立。在可得到較低程度寄生輻射的狀況中，可定義更嚴苛的條件。舉例而言，可滿足T(AOICUT )=0.1 TMAX 之條件或T(AOICUT )=0.04 TMAX 之條件。
在通帶之高透射率(低衰減)與止帶之低透射率(高衰減)間可能希望有相對清晰的暫態，以確保實質所有用於影像形成所需之光線以強度損失很少的方式通過，而有效地阻擋影像形成不需要的光線。於某些實施例中，過濾函數在具有最大透射率梯度之入射角附近，包含在通帶與止帶間的暫態，其中最大衰減梯度(或透射率)為每度入射角約至少40%的透射率。舉例而言，以最大衰減梯度為每度入射角約至少50%的透射率或每度入射角約至少55%的透射率或更高者而言，暫態可更為陡峭。
一般而言，截止入射角AOICUT 的值取決於需要過濾之曝光系統及製程。於某些實施例中，截止入射角為8°或更大、或10°或更大、或12°或更大。另一方面，典型的截止入射角可為25°或更小、或20°或更小。針對具有有用縮減比(例如4：1或5：1)之乾式或浸潤式投射物鏡而言，可涵蓋大範圍的引人注目的的NA值。舉例而言，在具有4：1縮減投射物鏡之193 nm投射曝光系統運作於NA=1.35時，對放在接近物件表面之過濾配置而言，截止角可能接近於20°，例如約19.7°。
於某些實施例中，過濾配置係配置在光學上接近投射物鏡之物件表面之投射光束路徑中。「光學上接近」一詞係指在物件表面與過濾配置之間沒有其他的光學表面。於這些實施例中，進入投射物鏡的整個輻射已限制在預定NA值行進方向為影像形成所需之輻射。藉此有效降低造成透鏡加熱及/或對比損失之潛在不利輻射的程度。
於某些實施例中，過濾配置係配置在光罩與投射物鏡之一光學元件之第一曲形光學表面(curved optical surface)之間的光學路徑中。於此案例中，入射到過濾配置的輻射尚未受到投射物鏡之光學元件的光學力影響，得到過濾配置之角度限制過濾對整個場而言可為實質固定的優點。
於某些實施例中，過濾配置係配置在光罩與投射物鏡間之光學路徑中。於此案例中，過濾配置可獨立於光罩與投射物鏡進行裝設，有助於過濾配置的插置、移除及/或調換(exchange)。
投射物鏡組態成在物件表面與影像表面間產生至少一實際中間影像(real intermediate image)的狀況中，過濾配置可配置在中間影像或光學上接近中間影像。舉例而言，若難以放置接近物件表面或光罩時(例如缺乏安裝空間時)，可採用此項選擇。
本發明亦關於一種投射曝光方法，其可使用根據本發明之投射曝光系統來執行。本投射曝光方法包含以下步驟：光學地放置提供預設圖案(prescribed pattern)之光罩於照射系統及投射物鏡之間，使得圖案設置在投射物鏡之物件表面；以具有操作波長(operating wavelength)λ之照射輻射來照射光罩；在影像側數值孔徑NA，將圖案之影像投射到設置在投射物鏡之影像表面的輻射敏感基板；使用角度選擇過濾配置，角度選擇過濾一個過濾平面中的輻射，此過濾平面位於投射物鏡之在圖案光學下游之場表面上或接近於場表面；其中角度選擇過濾配置作用於根據角度選擇過濾函數(angle-selective filter function)過濾入射到過濾配置之輻射，過濾函數包含：針對入射角小於截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對高透射率之通帶，以及針對入射角大於截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對低透射率之止帶；其中AOICUT =arcsin(NA*|β|)的條件成立，β為在過濾平面上或接近於過濾平面之場表面與投射物鏡之影像表面間之影像形成的放大率。
其中將具有第一截止入射角之第一過濾函數之第一過濾配置調換為具有第二截止入射角之第二過濾函數之第二過濾配置，其中第二截止入射角大於或小於第一截止入射角，藉此可改變(增加或減少)該程序的有效影像側數值孔徑，而無須操縱可變機械孔徑光闌。
此可有利於光罩改變，其中將提供第一圖案之第一光罩調換為提供第二圖案之第二光罩，其中第二圖案不同於第一圖案，且第一圖案及第二圖案需要不同NA值來達到最佳成像。
若應用此方法，則可省略在投射物鏡中之可變機械孔徑光闌。於某些實施例中，投射物鏡不具有可變機械孔徑光闌，其有助於架構及改善系統穩定性。
前述及其他性質可參見申請專利範圍以及說明內容與圖式，其中個別特徵可單獨使用或以次組合方式使用而成為本發明實施例以及用於其他領域，且可個別代表優勢且可專利的實施例。
於以下較佳實施例的描述中，「光學軸」一詞係指穿過光學元件之曲率中心的直線或一序列直線段。光學軸可藉由摺疊鏡(folding mirror)(偏向鏡(deflecting mirror))彎折，而使光學軸的後續直線段之間夾有角度。於以下所呈現的實例中，物件為載有積體電路的一層圖案或某些其他圖案(例如光柵圖案)的光罩(遮罩)。物件的影像投射到做為基板的晶圓(其上塗有光阻層)，但是也可使用其他類型的基板，例如液晶顯示器的組件或光學光柵的基板。「光學上游」及「光學下游」等詞係指在光束路徑中元件的相對位置。若第一元件是在第二元件的光學上游，則輻射在通過第二元件之前先通過第一元件。第二元件則是定位在第一元件的光學下游。
圖1示意地顯示晶圓掃描機(wafer scanner)WS形式的微影投射曝光系統，其利用步進及掃瞄模式(step-and-scan mode)的浸潤式微影來製造大型積體半導體組件。此投射曝光系統包含具有操作波長λ193 nm的準分子雷射(Excimer laser)做為主要輻射源S。於其他實施例中使用其他主要輻射源，例如發射約248 nm、157 nm或126 nm。光源之光學下游的照射系統ILL在其出射面ES產生大又清晰界定且均勻照射的照射場(illumination field)，其係符合下游投射物鏡PO之遠心要求。照射系統ILL具有選擇照射模式的裝置，於此實例中可在具有可變同調度之傳統軸上照射(conventional on-axis illumination)及偏軸照射(off-axis illumination)之間改變，偏軸照射尤其是環形照射(在照射系統的瞳表面具有環形照射區)以及雙極或四極照射。
配置在照射系統下游的是用於支托及操縱光罩M的裝置RS，而使形成於光罩上的圖案位在照射系統的出射面ES，其與投射物鏡PO的物件表面OS一致。用於支托及操縱光罩的裝置RS通常稱為「光罩台」且含有光罩支托器以及掃描驅動器，其中於掃描運作期間，掃描驅動器能使光罩平行投射物鏡的物件表面OS或垂直照射系統及投射物鏡的光學軸在掃描方向(y方向)移動。
縮減投射物鏡PO設計成將光罩提供之圖案的影像以縮減比例4：1成像到塗有光阻層的晶圓W(放大率|β|=0.25)。亦可使用其他縮減比例例如5：1或8：1。用做為輻射敏感基板的晶圓W設置成使得具有光阻層的宏觀平面基板表面SS實質與投射物鏡的平面影像表面IS一致。晶圓由包含掃描驅動器的裝置WST(晶圓台)所支托，而與光罩M一起同步移動。晶圓台包含平行於光學軸OA升/降基板的z操縱器手段，以及使基板繞垂直光學軸的兩個軸傾斜的傾斜操縱手段。
用於支托晶圓W的裝置WST(晶圓台)架構成用於浸潤式微影。其包含容托裝置RD，其可藉由掃描驅動器移動，且其底部具有用於容納晶圓W的平凹部。周圍邊緣形成針對液體浸潤媒介(liquid immersion medium)IM的平向上開口又液體緊密容器(liquid tight receptacle)，液體浸潤媒介IM可藉由未顯示出的裝置導入此容器並從此容器排出。將邊緣的高度尺寸化，而使已填充的浸潤媒介可完全地覆蓋晶圓W的表面SS，且投射物鏡PO的出射側端部區域可浸入浸潤液體，其中物鏡出射端及晶圓表面之間有正確設定的操作距離。
投射物鏡PO具有最接近影像表面IS的最後光學元件，其中該元件的平出射面為投射物鏡PO的最後光學表面。於投射曝光系統的運作期間，最後光學元件的出射面完全浸在浸入液體IM中且被浸潤液體IM所潤濕。
於其他實施例中，出射面配置在晶圓之基板表面SS上方幾微米的工作距離，而使得投射物鏡的出射面與基板表面之間有空氣填充的間隙(乾式系統)。
如圖1之插圖示意地所示，照射系統ILL能產生具有矩形的照射場。照射場的尺寸及形狀決定投射物鏡實際用於將光罩上圖案的影像投射到投射物鏡之影像表面的有效物場OF的尺寸及形狀。此有效物場在平行於掃描方向具有長度A*以及在垂直於掃描方向的交叉掃描方向具有寬度B*>A*，且不包含光學軸(偏軸場)。
投射物鏡PO可包含複數示意所示的透鏡元件(典型的透鏡元件數目通常超過10個或超過15個透鏡)，以及若適合的話也有其他的透明光學組件。投射物鏡可純粹為折射式的(僅有透鏡元件)。除了透鏡元件外，投射物鏡還可包含至少一動力型(曲型)反射鏡，例如至少一凹面鏡，藉此形成折反射式投射物鏡(catadioptric projection objective)。
在微影領域的許多應用而言，投射物鏡之影像側數值孔徑為NA>0.6，以及在許多實施例中，NA是在約NA=0.65及NA=0.95之間，其可藉由乾式物鏡來達到。使用浸潤式系統可得到NA1的NA值，例如NA1.1或NA1.2或NA1.3或NA1.4或NA1.5或NA1.6或NA1.7或以上。基本上依據影像側NA及輻射源波長的組合，典型的解析度可低到約150nm或130nm或100nm或90nm或50 nm或40 nm或更低。
投射物鏡PO為設計用於將設置在物件表面OS之物件的影像形成於影像表面IS的光學成像系統，其中影像表面與物件表面光學共軛。可不形成中間影像或可經由一或更多的中間影像(例如兩個中間影像)而得到此成像。
於沒有中間影像的投射物鏡中，在物件表面OS與影像表面IS之間形成一個單一瞳表面。在形成一或更多中間影像的案例中，投射物鏡具有兩個或更多的瞳表面。一般而言，瞳表面相對於場表面(例如物件表面或中間影像表面或影像表面)是在傅立葉轉換平面中。瞳表面P示意地顯示於圖1。
例如於圖1及圖2中所示，角度選擇過濾配置是配置在過濾平面FP，其中過濾平面FP光學上接近投射物鏡之物件表面OS，其在光罩M所形成或所載有之圖案PAT之光學下游投射光束路徑中。具體而言，過濾配置係配置在光罩M與投射物鏡PO間的光學路徑中，其在投射物鏡之光學元件的第一曲面CS上游(比較圖2)。在此實施例中，第一曲面為投射物鏡之第一透鏡L1的凸入射面，但也可以是凹面。在某些實施例中，透明平面板(transparent plane plate)可配置在過濾配置及第一透鏡L1之間。
過濾支托器FH用於將過濾配置固定在光罩與投射物鏡之間的位置。操作連接到過濾支托器的過濾改變系統(filter changing system)FCS用於選擇性將過濾配置插入到光罩與投射物鏡之間的空間，或將過濾配置從投射光束路徑中移開。不同的過濾配置(即具有不同的過濾函數的過濾配置)可提供於儲存裝置或卡匣中，使得具有第一過濾函數的第一過濾配置可調換為具有第二過濾函數的第二過濾配置，其中第二過濾函數不同於第一過濾函數。藉此，可將過濾配置調換成另一個具有不同光學效應的過濾配置而不會幹擾光罩或投射物鏡。
於圖2的實施例中，形成薄膜(pellicle)PEL的薄透明膜配置在光罩M之位於光罩與過濾配置FA之間的圖案側。當配置在光罩上的圖案PAT是配置在物件表面中時，在薄膜與圖案相距一段距離的案例中，沈積在薄膜外的各灰塵或其他粒子相距投射物鏡之物件表面OS外一段距離。因此，藉由投射物鏡投射到晶圓上之圖案的影像不會受到灰塵粒子或類似者的不利影響，因為這些粒子不是在要精確聚焦到基板的正確位置上。利用薄膜來保護光罩圖案，且通常改善半導體裝置製造程序的產量。
可提供用於主動冷卻過濾配置的冷卻裝置(cooling device)，以散熱掉運作期間產生的熱，藉此穩定光學校能。再者，除了過濾配置，可提供輻射吸收器(radiation absorber)。輻射吸收器可用於吸收過濾配置阻擋的及反射的輻射。輻射吸收器可主動地冷卻。藉由這些元件，可改善熱穩定，以及可降低不利輻射的程度。
角度選擇過濾配置FA為透射過濾器形式，並包含過濾基板(filter substrate)SUB，於圖2的實施例中，過濾基板SUB係由對操作波長的輻射而言為實質透明的材料製成的平面平行板(plane parallel plate)所形成。過濾基板可為例如由熔矽或氟化鈣所製成的板件。角度選擇性多層過濾塗層(angle-selective multilayer filter coating)FC塗到過濾基板面對光罩的平入射面。於其他實施例中，單一過濾塗層可塗到過濾基板出射側(即遠離光罩的表面上)。可在基板兩側塗有過濾塗層。
單層的順序及結構與多層過濾塗層的材料組合可具體組態成使得角度選擇過濾配置能作用於根據角度選擇過濾函數，來過濾從光罩側入射到過濾配置的輻射。過濾函數將過濾配置針對輻射的透射率T的相依性定義為入射到過濾配置之輻射中個別光線之入射角AOI的函數。
平面過濾塗層定向成垂直於投射物鏡的光學軸，使得過濾配置的表面法線在過濾配置FA的各點上平行於光學軸。入射角AOI通常定義為照到過濾配置表面之光線與入射點之表面法線間所夾的角度時，入射角AOI對應於光線角(ray angle)，即入射到過濾配置之光線與光學軸OA所夾的角度。
角度選擇過濾配置FA在入射角域中設計成低通干涉過濾器(low pass interference filter)。圖3示意地顯示此類型低通過濾器的某些特性。過濾函數(即函數T=f(AOI))的特徵在於針對入射角小於截止入射角AOICUT 而有入射輻射的強度的相對高的透射率的通帶PB，以及針對入射角大於截止入射角AOICUT 具有相對低的透射率的止帶SB。因此，以相對低入射角入射到過濾配表面的光線會僅以一點點衰減來通過過濾配置，藉此在過濾配置的出射側提供高強度。另一方面，對應於入射角大於截止角的光線實質上被過濾配置所阻擋，因為對這些角度的透射率T是非常低。
因此，過濾配置下游(即過濾配置的影像側)的輻射束主要是由角度對應於通帶PB中入射角的光線所構成(即AOI<AOICUT )，而光線角大於截止角之光線的強度會非常小或實質上沒有強度。
過濾配置的層結構組態成使得在角空間中截止角AOICUT 的位置匹配針對特定程序之投射物鏡所需之物件側數值孔徑NA。具體而言，將截止角選擇成使得AOICUT =arcsin NAOBJ ，其中NAOBJ 為針對該程序之物件側有效數值孔徑(object-side effective numerical aperture)。在物件表面與影像表面之間具有放大因子β的成像系統中，此對應於AOICUT =arcsin(NA x |β|)的條件，其中NA為投射物鏡之影像側數值孔徑。
可知光學上接近物件表面之低通過濾配置FA對影像側數值孔徑NA具有類似的限制效應，做為提供於投射物鏡適當的瞳表面中之機械孔徑光闌。當瞳表面中的機械孔徑光闌阻擋所有試圖在孔徑光闌內緣外的位置通過瞳表面的光線時，位在該位置或接近該位置(其與投射物鏡之瞳表面具有傅立葉轉換關係)的角度選擇過濾配置實質阻擋所有入射角大於截止角的光線，並傳輸入射角小於截止角的光線。
相較於在投射物鏡之瞳表面中的傳統機械孔徑光闌，本案中所述之角度選擇過濾配置針對各種理由可為較佳選擇。舉例而言，機械孔徑光闌在投射物鏡之瞳表面區域需要安裝空間。因此可能限制光學設計者要將透鏡或其他光學元件擺放在投射物鏡內何處的自由度。於使用角度選擇過濾配置的實施例中，可將透鏡或反射鏡或瞳過濾器(pupil filter)適當地放置在瞳表面。
再者，當使用機械孔徑光闌時，瞳在投射物鏡中通常較佳具有合理的校正狀態，而在運作期間有效直徑改變時，避免光學性質的漂移。於使用角度選擇過濾配置的實施例中對瞳的校正狀態要求較不嚴苛。
再者，因透鏡加熱造成的問題，可利用在投射物鏡之物件表面或附近的角度選擇過濾配置來降低，而不是利用在投射物鏡之適當瞳表面的投射光束中更下游的機械孔徑光闌。在投射物鏡中提供機械孔徑光闌的狀況中，行進角度超過數值孔徑極限的光線仍可能會加熱設置在機械孔徑光闌上游(即在物件表面與孔徑光闌之間)的反射鏡或易受影響的透鏡之透鏡部分。只有在機械孔徑光闌之下游區域中，光線的角譜限制在已容許通過孔徑光闌的光線。另一方面，若角度選擇過濾配置放置在瞳表面的上游，尤其是投射物鏡在光罩與投射物鏡之間外側，可避免超過孔徑的光線(即對應於影像形成不希望的光線角之光線)進入投射物鏡或至少可將強度降到實質消除這些光線造成透鏡加熱的程度。
於某些實施例中，例如於圖1之實施例中，投射物鏡不具有可變機械孔徑光闌來限制在瞳表面P或附近之投射光束的截面。可提供或可不提供固定的孔徑光闌。
現配合圖4說明數值實例。圖4為顯示穿透角度選擇過濾基板之第一實施例之入射角AOI與透射率T[%]之函數關係的圖式。此過濾配置包含例如由熔矽製成的透明過濾基板以及塗佈到基板之一表面的角度選擇性介電多層過濾塗層(angle-selective dielectric multilayer filter coating)。代表多層干涉過濾塗層之規格參見表1。過濾配置係針對操作波長λ=193.4 nm來設計。
於表1中，第一欄表示基板側(層0)朝反射層(40)之自由表面的各層號。其他欄顯示這些層的幾何厚度d[nm]及個別材料。層1至40形成具有低折射率材料(於此為錐冰晶石(Chiolith)(Na5 Al3 F14 ))與高折射率材料(於此為Al2 O3 )之交替層的介電多層堆疊。
參數n及k定義材料的複合折射率(complex refractive index)N=n-ik，其中n為複合折射率的實部且k為複合折射率的虛部。無因次的吸收係數k有時也表示為消光係數(extinction coefficient)且與關係式k=(αλ)/4π之有因次吸收係數α[1/cm]相關，其中λ表示光的對應波長。於此，對Al2 O3 而言，n=1.85；k=0.001，以及對錐冰晶石而言，n=1.38；k=0。
對0°與約13°間之所有角度AOI而言，透射率T為96%或更高，且對約AOI=16.6°而言通常超過90%以上。在此區域旁為在入射角範圍具有陡峭梯度透射的暫態，其中最大梯度為每度入射角約55%的透射率(約在AOI=17°)。在AOI=18°，透射率約為28%，且在AOI=19°，透射率約為7%，其中對超過約20°之入射角而言，透射率值通常低於2%。在約AOI=17.6°，透射率已降到約最大值的50%，且在約AOI=18.3°，已降到約最大值的20%。
於第一實施例中，過濾配置為在表面上塗有表1之塗層的平面平行板。此過濾配置插置於光罩與投射物鏡之間且在光學上接近物件平面的位置。於例示程序中，希望投射物鏡具有NA=1.25的有效影像側數值孔徑。此值可藉由浸潤式微影得到。再者，投射物鏡具有4：1的縮減比例，即物件表面與影像表面間影像形成的放大率β，且|β|=0.25。
針對標稱(nominal)UV操作波長λ=193 nm所設計的合適投射物鏡顯示於例如國際專利申請案WO 2004/019128 A2號之圖19，並如其實施例5(表9及10)。在縮減放大率4:1，於尺寸26 mm x 4 mm的矩形偏軸影像場中得到NA=1.25的影像側數值孔徑。此參考文獻的個別揭露併入於此做為參考。
於例示程序中，允許有不超過1%的寄生輻射。此可藉由提供過濾器來達成，其中在超過截止角之空間中(在較高的入射角)，所有透射率值的積分不應超過程序中發生的所有入射角之透射率值的積分的1%。於選替要求實例中，希望截止是發生在透射率降到通帶中最大值的20%的入射角。
具
有圖4所示之過濾函數的角度選擇過濾器符合這些要求。在AOI約18.3°，透射率已降到最大值的20%，其值在例示定義中對應於截止角AOICUT 。
以sin(AOICUT )=0.313、sin(AOICUT )=NAOBJ 以及NA=1/|β| NAOBJ 而言，此對應於NA=1.255的有效影像側數值孔徑。
若容許的寄生強度量限制在最多為總強度的1%，則會對應於18.2°的截止入射角以及NA=1.249。
因此，具有圖4所示之過濾函數的角度選擇過濾配置實質將4：1縮減投射物鏡的影像側數值孔徑限制於NA1.25。
現配合表5及6呈現其他數值實例。
圖5顯示國際專利申請案WO 2004/019128 A2號中針對表1及2以及圖2所示λ=193nm之標稱UV操作波長所設計的折反射投射物鏡的物件側入射部分。圖5是基於用於參考文件中包含參考符號之原圖的剪圖。在矩形偏軸影像場中，縮減放大率4：1(|β|=0.25)可得到NA=1.20的影像側數值孔徑。最大物件高度為Y’=14.318 mm。該參考文件的個別揭露於此併入做為參考。
投射物鏡包含透明平面板E201，其形成最接近物件表面OP的第一光學元件。該板光學地接近物件表面。具體而言，針對量化使用子孔徑比SAR，在面對物件表面的前表面，SAR=0.32，且在影像側後表面，SAR=0.33。表1之過濾塗層可形成在該板的任一側。於此實例中，前側塗有過濾塗層FC(參見插圖)。
於例示程序中，希望浸潤式投射物鏡具有NA=1.20的有效影像側數值孔徑。程序的容限(process tolerance)定義成使得在透射率降到通帶最大值的50%的入射角發生截止。表1之過濾塗層中，此對應於AOICUT 17.6°。以sin(AOICUT )=0.302、sin(AOICUT )=NAOBJ 以及NA=1/|β| NAOBJ 而言，此對應於接近NA=1.20的有效影像側數值孔徑。
圖6顯示國際專利申請案WO 2005/069055 A2號中針對表32及32A以及圖32所示λ=193 nm之標稱UV操作波長所設計的折反射投射物鏡的物件側入射部分。圖6是基於用於參考文件中包含參考符號之原圖的剪圖。在矩形偏軸影像場中，縮減放大率4:1(|β|=0.25)可得到NA=1.20的影像側數值孔徑。最大物件高度為Y’=16.5 mm。該參考文件的個別揭露於此併入做為參考。
投射物鏡包含由熔矽製成的薄雙凸正透鏡1712，其形成最接近物件平面1701的第一光學元件。此透鏡光學上接近物件表面。具體而言，針對量化使用子孔徑比SAR，在面對物件表面的前表面，SAR=0.13，且在影像側後表面，SAR=0.16。表1之過濾塗層可形成在該板的任一側。於此實例中，透鏡形成過濾基板且塗層塗在前側(參見插圖)。
於例示程序中，希望浸潤式投射物鏡具有NA=1.20的有效影像側數值孔徑。程序的容限定義成使得在透射率降到通帶最大值的50%的入射角發生截止。表1之過濾塗層中，此對應於AOICUT 17.6°。以sin(AOICUT )=0.302、sin(AOICUT )=NAOBJ 以及NA=1/|β| NAOBJ 而言，此對應於接近NA=1.20的有效影像側數值孔徑。
支撐過濾塗層的前表面以約585 mm的曲率半徑些微的彎曲。此曲率影響過濾塗層的光學效應，因為在曲形表面上的入射角不會正確對應光線與光學軸所夾的光線角。此效應可藉由調整從照射系統射出之輻射的遠心性質而至少部分獲得補償。具體而言，遠心角可以場座標之函數些微地變化。一般而言，若過濾塗層形成在曲面上，曲率應為適中的(例如大於400 mm或大於500 mm或更大的曲率半徑)。
有各種的方法將本發明的實施例實施於投射曝光裝置。於圖7示意的實施例中，載有過濾塗層FC的基板SUB作為形成薄膜PEL之相對薄的薄膜的形式。一般而言，薄膜用做為過濾基板的狀況中，角度選擇過濾配置可定位在非常接近光罩圖案。於此實施例中，提供支托結構HS而將薄膜(過濾配置)固定在離光罩圖案側一小段距離的預定位置。支托結構也接到光罩的邊緣，使得光罩及過濾配置FA形成可一起調換的單元。過濾塗層的過濾函數可配合圖案結構，以提供最適合成像圖案PAT之特徵的有效影像側數值孔徑。
於其他實施例中(圖中未顯示)，角度選擇過濾配置的過濾塗層形成在可獨立於光罩進行調換的薄膜上。
依據所需過濾函數的要求，僅以一個角度選擇過濾器可能難以得到最佳過濾函數。於某些實施例中，在光學路徑中可依序提供連續兩個或更多個過濾配置。舉例而言，相繼設置在光學路徑中的兩個過濾配置的過濾函數可彼此配合，使得各過濾塗層在止帶提供部分的阻擋動作，且兩個過濾配置在通帶皆具有高透射率。
於圖8示意所示的實施例中，過濾配置包含兩側皆塗佈的透明過濾基板SUB。此過濾基板具有塗有第一角度選擇過濾塗層(angle-selective filter coating)FC1的第一表面S1以及塗有不同於第一角度選擇過濾塗層FC1之第二角度選擇過濾塗層FC2的第二表面S2，其中第一過濾塗層及第二過濾塗層之過濾函數彼此互補，以產生過濾配置的整體過濾函數(複合過濾函數(composite filter function))。
於某些應用中，光罩可具有兩個或更多個並列的部分圖案(或子圖案(sub-pattern))，其中這些部分圖案具有不同的結構。舉例而言，一個部分圖案可能包含密集堆積的平行線，其需要相對較高的解析度而對應相對較高的影像側數值孔徑，而另一個部分圖案可能具有接觸孔或其他較粗的特徵，其較佳以較低的影像側數值孔徑成像，以增加例如聚焦深度(DOF)。根據一實施例，角度選擇過濾配置可用於針對光罩的不同部分提供不同的有效影像側數值孔徑。於圖9A示意所示的實施例中，光罩M具有兩個互鄰圖案區，其在光罩的出射側形成有不同的子圖案PAT1及PAT2。於此，第一子圖案PAT1包含密集堆積的平行線。第二子圖案PAT2包含具有較大線節距及較大線寬的線圖案，即較粗的圖案。
對應的過濾配置FA分別具有兩個對應的過濾區(filter area)FA1及FA2。第一過濾區FA1配置在緊鄰第一子圖案PAT1下游的光學路徑中，而第二過濾區FA2配置在緊鄰第二子圖案PAT2的下游。於第一過濾區FA1中的第一過濾塗層FC1配合提供對應相對較高影像側數值孔徑NA1之第一截止入射角(AOICUT 1)，以最佳適合提供高解析度(參見圖9B)。第二過濾塗層FC2具有不同的層結構及/或材料組合，且組態成提供第二截止角AOICUT 2<AOICUT 1，其對應於較小的影像側數值孔徑及較大的聚焦深度。
此配置對步進及重複程序(step-and-repeat process)與步進及掃瞄程序(step-and-scan process)可能都很有用。於步進及重複程序中，同時成像兩個圖案區PAT1、PAT2，而較大的NA作用於較精細的圖案PAT1且針對較粗的圖案PAT2提供較小的解析度。於步進及掃瞄程序中，可依據掃描方向與相鄰子圖案間的相對方位，同時或相繼成像圖案區。
適合用於形成角度選擇過濾配置的介電過濾塗層可以各種方式架構。於下提供某些實例，可由其中衍生出變化例，以提供具有所需阻擋效率(blocking efficiency)及所需截止角的過濾配置。於這些實例中，過濾塗層包含具有四分之一波厚度的某些分率d(λ/4)的層，其定義成d(λ/4)=λ(nm)/(4*n*cosα’)，其中α’為司乃爾(Snellius)折射定律中的折射角(n0 *sinα0 =n*sinα’)，其中α0 為入射角，且n0 為在入射側介質上的折射率。
具有對操作波長實質上無透射之高效率止帶的合適角度選擇過濾塗層可衍生自反射介電層結構(reflective dielectric layer structure)，其在具有非常低透射率之反射帶(止帶)外具有高透射率(通帶)。
於以下針對多層結構之標記中，「H」代表高折射率材料且「L」代表低折射率材料，即具有比該高折射率材料還低之折射率的材料。所有實施例均針對Al2 O3 做為高折射率材料以及錐冰晶石作為低折射率材料進行計算。如上所述，針對Al2 O3 ，n=1.85；k=0.001，針對錐冰晶石，n=1.38；k=0。
「(1H1L)」一詞代表由一高折射率層及一低折射率層所組成的層對。在括弧後的數字代表在層結構中層對的接續數。角項(λ/4)41°代表用於計算四分之一波厚度的角度。「1L」一詞代表一個單一低折射率四分之一波層。「1.70L」一詞代表針對個別角度具有1.7倍四分之一波厚度之低折射率材料層。
圖10顯示在一側塗有根據(1H1L)23(λ/4) 41°之過濾塗層之基板的過濾函數的圖式。此簡單的設計具有窄的通帶、相對平滑的暫態以及寬的止帶。截止入射角約為8°。此系統可用做為參考系統。
為了增加通帶的角寬度，針對介電反射鏡的多層結構因此可藉由在基板一側塗有接續窄帶寬塗層(subsequent narrow bandwidth coating)或在透明基板兩側塗佈進行結合。圖11示意地顯示一過濾配置的過濾函數，其在平面平行基板之前側(F)具有第一塗層及在背側(B)有第二塗層(相較於圖8)。第一塗層為(1L1H)14 1L(λ/4) 44°，且第二塗層為(1L1H)20(λ/4) 44°。根據在前側的第一塗層，因結合造成的過濾函數COM特徵在於通帶的寬度及通帶與止帶間暫態的陡峭度，而在入射角大於50°行為是取決於背側塗層的性質。截止入射角是在約16°與18°之間。
若多層塗層包含厚度大於或低於四分之一波厚度的一層或更多層，則可得到在通帶之帶寬及/或通帶與止帶間暫態之陡峭度的改善。舉例而言，多層過濾塗層可根據Fabry Perot設計來架構。具體而言，過濾塗層可包含層厚度大於對應四分之一波厚度之低折射率材料的一或更多的單層，此低作用層夾在兩個高折射率材料的四分之一波層之間。形成在基板之一側並根據Fabry Perot設計之多層過濾塗層的過濾函數顯示於圖12。層結構如下：(1H1L) 11 1H 1.70L 1H(1L1H)10 2.00L(1H’1L’)10 1H’1.73L’1H’(1L’1H’)10。針對(λ/4) 47°計算層H及L。針對(λ/4)57°計算層H’及L’。由圖12可知，高透射率通帶延伸到約14°，其後接著是對超過約18°的入射角而言幾乎沒有透射的陡峭暫態。
圖13顯示在透明基板兩側皆塗有介電過濾塗層之過濾配置的組合過濾函數。在前側的第一塗層對應於：針對(λ/4) 47°為(1H1L)11 1H 1.7L 1H(1L1H)10。在背側的第二塗層針對(λ/4)54°對應於(1H1L)11 1H 2L 1H(1L1H)11。可知通帶中針對0°與約12°間之入射角的組和透射率約為85%，其係得自單側塗層的個別透射率但在未塗佈的背側並無反射損失。針對12°與約18°間之入射角，存在著具有陡峭透射率梯度之窄暫態。止帶延伸超過非常高的入射角，其中過濾塗層之高角端主要受到背側塗層的行為影響。截止入射角約為16°。
可使用非四分之一波的Fabry Perot設計做為四分之一波Fabry Perot設計的選替方案。
已以例舉方式提出上述較佳實施例的說明。熟此技藝者由所提供的揭露不僅會瞭解本發明及其伴隨優點，也會明顯發現針對所揭露之結構及方法的各種改變及修改。因此，意欲涵蓋所有落入本發明精神及範疇內的改變及修改，如所附申請專利範圍及其均等所定義者。
所有申請專利範圍的內容引用為本說明的一部分。
1701．．．物件平面
1712．．．雙凸正透鏡
A*．．．長度
AOI．．．入射角
AOICUT ．．．截止入射角
AOICUT 1．．．第一截止入射角
AOICUT 2．．．第二截止角
B．．．背側
B*．．．寬度
COM．．．結合造成的過濾函數
CS．．．第一曲面
E201．．．透明平面板
ES．．．出射面
F．．．前側
FA．．．角度選擇過濾配置
FA1、FA2．．．過濾區
FC．．．過濾塗層
FC1．．．第一過濾塗層
FC2．．．第二過濾塗層
FCS．．．過濾改變系統
FH．．．過濾支托器
FP．．．過濾平面
HS．．．支托結構
ILL．．．照射系統
IM．．．液體浸潤媒介
IS．．．影像表面
L1．．．第一透鏡
M．．．光罩
OA．．．光學軸
OF．．．有效物場
OP．．．物件表面
OS．．．物件表面
P．．．瞳表面
PAT．．．預設圖案
PAT1．．．第一子圖案
PAT2．．．第二子圖案
PB．．．通帶
PEL．．．薄膜
PO．．．投射物鏡
RD．．．容托裝置
RS．．．光罩台
S．．．主要輻射源
S1．．．第一表面
S2．．．第二表面
SB．．．止帶
SS．．．基板表面
SUB．．．過濾基板
W．．．基板
WS．．．晶圓掃描機
WST．．．晶圓台
圖1示意地顯示根據一實施例之微影投射曝光系統；
圖2顯示接近投射物鏡之物件表面之區域的示意細節，其中過濾配置及薄膜定位在光罩及投射物鏡之間；
圖3示意地顯示角度選擇低通過濾配置的某些特性特徵；
圖4為顯示入射角AOI與角度選擇透射過濾配置之第一實施例之透射率T[%]間之函數關係的圖式；
圖5顯示折反射式投射物鏡之物件側端部，其中平面過濾配置形成投射物鏡的第一元件；
圖6顯示折反射式投射物鏡之物件側端部，其中第一透鏡的物件側入射面塗有過濾塗層；
圖7顯示角度選擇過濾配置之一實施例，其中載有過濾塗層的基板為薄膜；
圖8顯示過濾配置，其包含在兩側塗有角度選擇過濾塗層之透明過濾基板；
圖9於圖9A中顯示角度選擇過濾配置，其針對光罩的不同部分提供不同的相鄰第一過濾塗層及第二過濾塗層，而於圖9B中顯示第一過濾塗層及第二過濾塗層之過濾函數；
圖10至圖13顯示不同介電多層干涉塗層的過濾函數，其在低入射角具有通帶以及在高入射角具有止帶。
AOI．．．入射角
CS．．．第一曲面
FA．．．角度選擇過濾配置
FC．．．過濾塗層
FH．．．過濾支托器
FP．．．過濾平面
L1．．．第一透鏡
M．．．光罩
OA．．．光學軸
OS．．．物件表面
PAT．．．預設圖案
PEL．．．薄膜
PO．．．投射物鏡
SUB．．．過濾基板

Claims (22)

  1. 一種投射曝光系統，包含：一照射系統，用於接收由一主要輻射源產生具有操作波長λ的主要輻射，以及用於形成該主要輻射以產生照射輻射入射到提供一預設圖案之一光罩；一投射物鏡，用於以一影像側數值孔徑NA，將設置在該投射物鏡之一物件表面中的該圖案之一影像投射到設置在該投射物鏡之一影像表面的一輻射敏感基板；一角度選擇過濾配置，設置在一過濾平面中，其位於該投射物鏡之該物件表面光學下游之一投射光束路徑中的一場表面上或接近於該場表面；其中該角度選擇過濾配置作用於根據一角度選擇過濾函數過濾入射到該過濾配置之輻射，該過濾函數包含：針對入射角AOI小於一截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對高透射率之一通帶，以及針對入射角大於該截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對低透射率之一止帶；其中AOICUT =arcsin(NA * | ß |)的條件成立，ß為在該過濾平面上或接近於該過濾平面之該場表面與該投射物鏡之該影像表面間之一影像形成的一放大率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光系統，其中在AOI>AOICUT 之該止帶中來自所有入射角之輻射的一積分透射率不超過在AOI<AOICUT 之該通帶中輻射之一積分透射率的1%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該截止入射角定義為該過濾函數之一透射率值為在該通帶中一最大透射率之50%或更少的一入射角，較佳為20%或更少。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾函數在具有一最大透射率梯度之一入射角附近，更包含在該通帶及該止帶間之一暫態，其中該最大透射率梯度為每度入射角有至少40%的透射率。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置設置在該投射物鏡之一最後瞳表面的光學上游。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置設置成使得該過濾配置之至少一光學表面是在一子孔徑比SAR滿足| SAR |<0.4之條件的一位置，其中較佳是滿足| SAR |<0.2的條件。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置設置在該物件表面光學附近之一投射光束路徑中。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置設置在該光罩及該投射物鏡之一光學元件之一第一曲面之間的一光學路徑中。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中 該過濾配置設置在該光罩及該投射物鏡間之一光學路徑中。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置為可調換的。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，更包含一過濾改變系統，係組態成使得具有一第一過濾函數之一第一過濾配置可調換為具有一第二過濾函數之一第二過濾配置，其中該第二過濾函數不同於該第一過濾函數。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該過濾配置包含一過濾基板，係由對在該操作波長之輻射為實質上透明之一材料製成並具有至少一基板表面，以及一角度選擇性多層過濾塗層塗佈到該基板表面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之投射曝光系統，其中該過濾基板為一平板。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之投射曝光系統，其中該過濾基板為一薄膜。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之投射曝光系統，其中該過濾基板為透鏡元件。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之投射曝光系統，其中該過濾基板具有一第一表面塗有一第一角度選擇過濾塗層以及一 第二表面塗有不同於該第一角度選擇過濾塗層之一第二角度選擇過濾塗層，其中該第一過濾塗層及該第二過濾塗層之過濾函數彼此互補，以產生該過濾配置之一複合過濾函數。
  17. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該光罩包含一第一部分圖案及並列設置的至少一第二部分圖案，其中該些部分圖案具有不同結構，以及其中該過濾配置包含兩個或更多個相應的過濾區，其中一第一過濾區是配置在該第一部分圖案之下游光束路徑中以及一第二過濾區是配置在該第二部分圖案之下游中，其中在該第一過濾區中的一第一過濾塗層用於提供對應於一第一影像側數值孔徑之一第一截止入射角，以及一第二過濾塗層用於提供大於或小於該第一截止入射角之一第二截止入射角。
  18. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射曝光系統，其中該投射物鏡沒有可變機械孔徑光闌來限制在瞳表面或附近之該投射光束之一截面。
  19. 一種投射曝光方法，包含：光學地放置提供一預設圖案之一光罩於一照射系統及一投射物鏡之間，使得該圖案設置在該投射物鏡之一物件表面；以具有一操作波長λ之照射輻射來照射該光罩；以一影像側數值孔徑NA，將該圖案之一影像投射到設置在該投射物鏡之一影像表面的一輻射敏感基板；使用一角度選擇過濾配置，角度選擇過濾一過濾平面中的輻射，該過濾平面位於該投射物鏡之在該圖案光學下游之 一場表面上或接近於該場表面；其中該角度選擇過濾配置作用於根據一角度選擇過濾函數過濾入射到該過濾配置之輻射，該過濾函數包含：針對入射角小於一截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對高透射率之一通帶，以及針對入射角大於該截止入射角AOICUT 而有入射輻射強度之相對低透射率之一止帶；其中AOICUT =arcsin(NA * | ß |)的條件成立，ß為在該過濾平面上或接近於該過濾平面之該場表面與該投射物鏡之該影像表面間之一影像形成的一放大率。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之投射曝光方法，更包含：將具有一第一截止入射角之一第一過濾函數之一第一過濾配置調換為具有一第二截止入射角之一第二過濾函數之一第二過濾配置，其中該第二截止入射角大於或小於該第一截止入射角，藉此改變一有效影像側數值孔徑。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之投射曝光方法，更包含：將提供一第一圖案之一第一光罩調換為提供一第二圖案之一第二光罩，其中該第二圖案不同於該第一圖案。
  22. 如申請專利範圍第19至21項任一項所述之投射曝光方法，其中該投射曝光方法係使用根據申請專利範圍第1至18項任一項所述之投射曝光系統來執行。
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