TWI456250B - 具入瞳負後焦之投影物鏡及投影曝光裝置 - Google Patents

Claims (100)

1. 一種投影物鏡，包含一物體平面，其中形成一物體場，一入瞳(entry pupil)及一出瞳，一反射入瞳平面中的一反射入瞳(mirrored entry pupil)，可藉由映射該物體平面處之該入瞳獲得，一影像平面，一光軸，至少一第一鏡及一第二鏡，其中該投影物鏡係具有一入瞳負後焦，而其中從該物體場中央點產生及從該物體平面至該影像平面跨越該物鏡之主射線，係與該光軸交叉於至少一交叉點，其中所有交叉點的幾何位置均位於該影像平面及該反射入瞳平面之間，其中該出瞳係一清楚出瞳。
2. 一種投影物鏡，包含一物體平面，其中形成一物體場，一入瞳及一出瞳，一反射入瞳平面中的一反射入瞳，可藉由反射該物體平面處之該入瞳獲得，一影像平面，一光軸，至少一第一鏡及一第二鏡，其中該投影物鏡係具有一入瞳負後焦，而其中從該物體場中央點產生及從該物體平面至該影像平面跨越該物鏡之主射線，係與該光 軸交叉於交叉點至少其中之一，其中各交叉點係具有沿該光軸距該物體平面一個別第一距離A1，而該反射入瞳平面係具有距該物體平面一第二距離A2，其中A2及A1係遵從A2<A1的條件。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少四鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡。
5. 如申請專利範圍第3項所述之投影物鏡，其中形成可安置一孔徑攔的一孔徑攔平面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之投影物鏡，其中從該物體平面至該影像平面之該光路徑中放置該孔徑攔平面之前的一第一數目的鏡係形成一第一子物鏡，而一第二數目的鏡係形成一第二子物鏡，其中該第二子物鏡係包含該孔徑攔平面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係具有兩鏡。
8. 如申請專利範圍第6項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，其中該第一子物鏡係包含至少該第一鏡，該第二鏡，該第三鏡及該第四鏡。
9. 如申請專利範圍第8項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係包含該第五鏡及該第六鏡。
10. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑等於或大於0.2。
11. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，而其中該第一鏡係為凸形，該第二鏡係為凹形，該第三鏡係為凹形，該第四鏡係為凸形，該第五鏡係為凸形，而該第六鏡係為凹形。
12. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中一中間影像係於從該物體平面至該影像平面的該光路徑中形成。
13. 如申請專利範圍第12項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡(S6)，而其中該中間影像係於該第四鏡及該第五鏡之間形成。
14. 如申請專利範圍第13項所述之投影物鏡，其中該第一鏡係為凹形，該第二鏡係為凹形，該第三鏡係為凸形，該第四鏡係為凹形，該第五鏡係為凸形，而該第六鏡係為凹形。
15. 如申請專利範圍第13項所述之投影物鏡，其中一孔徑攔係安置於該第二鏡及該第三鏡之間，或安置在該第三鏡上。
16. 如申請專利範圍第12項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA係等於或大於0.2。
17. 一種投影物鏡，包含至少五鏡，一入瞳，其中形成一物體場的一物體平面，一影像平面，及一清楚出瞳，其中該至少五鏡係包含一第一鏡，其中該投影物鏡係具有一入瞳負後焦，而其中從該物體場中央點產生及落下於該第一鏡之主射線，係運行於該物體場中央點主射線反射至該第一鏡之後與一側相接之一區域，及藉由光軸運行於另一側上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之投影物鏡，其特徵在於該物鏡係以並無中間影像形成於該物體平面至該影像平面的該光路徑中的方式配置。
19. 如申請專利範圍第17或18項所述之投影物鏡，其中一孔徑攔係安置於一瞳平面中或附近。
20. 如申請專利範圍第19項所述之投影物鏡，其中從該物體平面至該影像平面之該光路徑中放置該孔徑攔之前的一第一數目的鏡係形成一第一子物鏡，而一第二數目的鏡係形成一第二子物鏡，其中該第二子物鏡係包含該孔徑攔。
21. 如申請專利範圍第20項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係具有兩鏡。
22. 如申請專利範圍第20項所述之投影物鏡，其中該投影 物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，其中該第一子物鏡係包含至少該第一鏡，該第二鏡，該第三鏡及該第四鏡。
23. 如申請專利範圍第22項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係包含該第五鏡及該第六鏡。
24. 如申請專利範圍第17項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA係等於或大於0.2。
25. 如申請專利範圍第20項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，而其中該第一鏡係為凸形，該第二鏡係為凹形，該第三鏡係為凹形，該第四鏡係為凸形，該第五鏡係為凸形，而該第六鏡係為凹形。
26. 如申請專利範圍第19項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，而其中該第一鏡及該第二鏡係形成一第一部份系統，而該第三鏡，該第四鏡，該第五鏡及該第六鏡係形成一第二部份系統。
27. 如申請專利範圍第26項所述之投影物鏡，其中沿一光軸從該第一部份系統至該第二部份系統的一幾何距離係大於30%。
28. 一種投影物鏡，包含 一入瞳及一出瞳，其中形成一物體場的一物體平面，一影像平面，及從該物體平面至該影像平面的一光路徑，及至少五鏡，其中該投影物鏡係具有該入瞳負後焦，該物鏡係以並無中間影像形成於該物體平面至該影像平面的該光路徑中的方式配置，其中該出瞳係一清楚出瞳。
29. 如申請專利範圍第28項所述之投影物鏡，其中一孔徑攔係安置於一瞳平面中或附近。
30. 如申請專利範圍第29項所述之投影物鏡，其中從該物體平面至該影像平面之該光路徑中放置該孔徑攔之前的一第一數目的鏡係形成一第一子物鏡，而一第二數目的鏡係形成一第二子物鏡，其中該第二子物鏡係包含該孔徑攔。
31. 如申請專利範圍第30項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係具有兩鏡。
32. 如申請專利範圍第30項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，其中該第一子物鏡係包含至少該第一鏡，該第二鏡，該第三鏡及該第四鏡。
33. 如申請專利範圍第32項所述之投影物鏡，其中該第二子物鏡係包含該第五鏡及該第六鏡。
34. 如申請專利範圍第28項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA係等於或大於0.2。
35. 如申請專利範圍第28項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，而其中該第一鏡係為凸形，該第二鏡係為凹形，該第三鏡係為凹形，該第四鏡係為凸形，該第五鏡係為凸形，而該第六鏡係為凹形。
36. 如申請專利範圍第28項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡，而其中該第一鏡及該第二鏡係形成一第一部份系統，而該第三鏡，該第四鏡，該第五鏡及該第六鏡係形成一第二部份系統。
37. 如申請專利範圍第36項所述之投影物鏡，其中沿一光軸從該第一部份系統至該第二部份系統的一幾何距離係大於30%。
38. 一種投影物鏡，包含一入瞳，其中形成一物體場的一物體平面，一影像平面，及從該物體平面至該影像平面的一光路徑，一出瞳，至少一第一鏡及一第二鏡， 其中該出瞳係為一清楚出瞳，其中該投影物鏡具有一入瞳負後焦，而其中該物鏡係以該投影物鏡之一子午平面中，從該物體平面至該第一鏡的該光路徑係與從該第二鏡至該影像平面的該光路徑交叉，而該物體平面及該第一鏡之間並未安置另外的鏡的方式配置。
39. 如申請專利範圍第38項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少四鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡及一第四鏡。
40. 如申請專利範圍第38或39項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少六鏡，也就是一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四鏡，一第五鏡，及一第六鏡。
41. 如申請專利範圍第39項所述之投影物鏡，其中該子午平面中，從該物體平面至該第一鏡的該光路徑係與從該第二鏡至該第三鏡的該光路徑交叉。
42. 如申請專利範圍第38項所述之投影物鏡，其中一中間影像係形成於該物體平面至該影像平面的該光路徑中。
43. 如申請專利範圍第40項所述之投影物鏡，其中一中間影像係形成於該第四鏡及該第五鏡之間。
44. 如申請專利範圍第40項所述之投影物鏡，其中該第一鏡係為凹形，該第二鏡係為凹形，該第三鏡係為凸形，該第四鏡係為凹形，該第五鏡係為凸形，而該第六鏡係為凹形。
45. 如申請專利範圍第40項所述之投影物鏡，其中一孔徑 攔係安置於該第二鏡及該第三鏡(之間。
46. 如申請專利範圍第40項所述之投影物鏡，其中一孔徑攔係安置於該第三鏡上。
47. 如申請專利範圍第38項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA係等於或大於0.2。
48. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係對一光軸旋轉對稱安置。
49. 一種包含大量鏡的投影物鏡，被設計以波長λ之輻射將一物體平面的影像投影至一影像平面，其中該投影物鏡係為具入瞳負後焦的反射投影物鏡以及一清楚出瞳，具有WRMS <0.01λ之RMS影像側波陳平面像差，且進一步具有最大入射角，其中落下於該子午平面中之鏡上所有射線全部最大入射角係小於或等於20度。
50. 如申請專利範圍第49項所述之投影物鏡，其中該影像側上的波前像差係為WRMS0.007λ。
51. 如申請專利範圍第49或50項所述之投影物鏡，其中該子午平面中之最大入射角19.5度。
52. 如申請專利範圍第49項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA0.25。
53. 如申請專利範圍第49項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含至少四鏡，而其中從該物體平面至該影像平面之一光路徑中的該第一鏡及該第四鏡係為凸面鏡。
54. 如申請專利範圍第49項所述之投影物鏡，其中該鏡係 具有該子午平面中之一尺寸，而所有鏡之該子午平面中最大尺寸係小於190公厘。
55. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係為一反射投影物鏡。
56. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係為一反射折射式投影物鏡。
57. 一種包含至少四鏡的投影物鏡，被設計引導輻射從一物體平面至一影像平面，其中該投影物鏡係為一反射投影物鏡且具有入瞳負後焦以及一清楚出瞳，其中從該物體平面至該影像平面之一光路徑中的該第一鏡及該第四鏡係為凸面鏡。
58. 如申請專利範圍第57項所述之投影物鏡，其中並無中間影像形成於該物體平面至該影像平面的該光路徑中。
59. 如申請專利範圍第57或58項所述之投影物鏡，其中該影像側數值孔徑NA0.25。
60. 一種包含大量鏡的投影物鏡，被設計引導輻射從一物體平面進入一影像平面，其中各鏡係只有於子午平面中之一尺寸，而所有鏡子午平面中最大尺寸係小於190公厘。
61. 如申請專利範圍第58項所述之投影物鏡，其中落下於一鏡上所有射線最大入射角係每鏡小於25度。
62. 如申請專利範圍第49項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係包含一第一鏡，一第二鏡，一第三鏡，一第四 鏡，一第五鏡及一第六鏡。
63. 如申請專利範圍第1項所述之投影物鏡，其中該投影物鏡係被設計引導一波長λ之輻射從一物體平面進入影像平面，其中λ193奈米之範圍。
64. 一種微影投影曝光裝置，包含：一照明射線束越過的一照明系統；其中照明一物體場的一物體平面；一投影物鏡，其中該投影物鏡係被從該物體平面至影像平面之一影像投影光路徑越過，且該投影物鏡具有入瞳負後焦以及一清楚出瞳，而該微影投影曝光裝置係以除了該物體平面發生反射之處外，從該照明系統光路徑中倒數第二光學元件運行至該物體平面的該照明射線束，並不跨越該影像投影光路徑之方式配置。
65. 如申請專利範圍第64項所述之微影投影曝光裝置，其中該照明系統之該照明射線束及該投影物鏡之該影像投影射線路徑，彼此並不於從該物體平面至影像平面之一光路徑中的該子午平面中交叉。
66. 一種微影投影曝光裝置，包含：一照明系統；一投影物鏡，其中該投影物鏡具有入瞳負後焦，而該微影投影曝光裝置具有如申請專利範圍第1至65項任一項所述之投影物鏡。
67. 如申請專利範圍第64至66項任一項所述之微影投影 曝光裝置，其中藉由該物體平面處之入瞳映射，該投影物鏡的反射入瞳係形成於該物體平面影像側，而其中該照明系統包含一光學積分器，其係於形成該反射入瞳的一平面中或附近形成。
68. 如申請專利範圍第67項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係為一網板反射鏡。
69. 如申請專利範圍第68項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係為一擴散板。
70. 如申請專利範圍第69項所述之微影投影曝光裝置，其中該擴散板係包含500個以上的網板反射鏡。
71. 如申請專利範圍第69項所述之微影投影曝光裝置，其中該擴散板係為一全息格柵。
72. 如申請專利範圍第64項所述之微影投影曝光裝置，其中一孔徑攔係安置於該擴散板之前的該光路徑中。
73. 如申請專利範圍第64項所述之微影投影曝光裝置，其中該照明系統係包含具大量第一光柵元件的一第一多面體反射光學元件，及具大量第二光柵元件的一第二多面體反射光學元件，其中該第二多面體反射光學元件係安置於該反射入瞳平面中或附近。
74. 如申請專利範圍第73項所述之微影投影曝光裝置，其中一第一光柵元件具有實質形成於該物體平面中的一場形狀。
75. 如申請專利範圍第74項所述之微影投影曝光裝置，其中一第一光柵元件係被配置一精確形狀。
76. 如申請專利範圍第64項所述之微影投影曝光裝置，其中至少一鏡安置於該光學積分器之後及該物體平面之前的該光路徑中。
77. 如申請專利範圍第64項所述之微影投影曝光裝置，其中藉由該物體平面處之入瞳映射，一反射入瞳平面中的一反射入瞳係形成於該物體平面影像側，而其中該照明系統中，一光學積分器，不安置於該反射入瞳平面中或附近。
78. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器不安置於與該物體平面配對的一平面中。
79. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係具有1000個以上的個別網格。
80. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係照明該物體平面中的一場，其中該場具有一場形狀。
81. 如申請專利範圍第80項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器具有一形狀，而其中該形狀實質相同於該場形狀。
82. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係為腎形。
83. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中該光學積分器係具有大量網格，而其中各網格照明該物體平面中的大量分離場點及瞳平面中的大量瞳位 置。
84. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中一垂直入射鏡係安置於從該光源至該光學積分器之該光路徑中。
85. 如申請專利範圍第84項所述之微影投影曝光裝置，其中該垂直入射鏡係具有包含一軸外圓錐表面的一鏡表面。
86. 如申請專利範圍第84項所述之微影投影曝光裝置，其中該垂直入射鏡係具有配置為一自由型式表面的一鏡表面。
87. 如申請專利範圍第86項所述之微影投影曝光裝置，其中該自由型式表面係為一具有一軸外圓錐組件的類型。
88. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中從該光源至該擴散板的光路徑中，一掠入射鏡係被安置於該擴散板之前。
89. 如申請專利範圍第88項所述之微影投影曝光裝置，其中該掠入射鏡係具有包含一軸外圓錐表面的一鏡表面。
90. 如申請專利範圍第84項所述之微影投影曝光裝置，其中該掠入射鏡或該垂直入射鏡係包含一球形、環形或非球形部分。
91. 如申請專利範圍第77項所述之微影投影曝光裝置，其中從該光源至該物體平面的該光路徑中，一垂直入射 鏡係被安置於該光學積分器之後。
92. 一種投影曝光裝置，被設計引導輻射從一光源進入一影像平面，包含被安置的大量光學元件，使來自該光源的該輻射得以被引導進入該影像平面，其中該大量光學元件係為鏡，其中垂直入射情況下可反射該輻射的最大鏡數係為十，其不包含安置於該物體平面中的一反射物體，而其中該投影曝光裝置係具有NA>0.25的一影像側數值孔徑，而其中該投影曝光裝置係具有大於1公厘的該影像側上之一最大場尺寸，其中該投影曝光裝置子午面中，該輻射係具有相對該輻射垂直入射落下各光學元件表面小於20度的一最大入射角。
93. 如申請專利範圍第92項所述之投影曝光裝置，其中該大量光學元件係包含一光學積分器。
94. 如申請專利範圍第93項所述之投影曝光裝置，其中該光學積分器係為一網板反射鏡。
95. 如申請專利範圍第93項所述之投影曝光裝置，其中該光學積分器係為一擴散板。
96. 如申請專利範圍第95項所述之投影曝光裝置，其中該擴散板係包含500個以上的網板反射鏡。
97. 如申請專利範圍第92項所述之投影曝光裝置，其中該大量光學元件係包含具第一光柵元件的一第一多面體反射光學元件，及具第二光柵元件的一第二多面體反射光學元件。
98. 如申請專利範圍第93項所述之投影曝光裝置，其中該 光學積分器係包含1000個以上的個別網格。
99. 如申請專利範圍第92項所述之投影曝光裝置，其中該大量光學元件係包含一掠入射收集器。
100. 如申請專利範圍第92項所述之投影曝光裝置，其中該投影曝光裝置係包含可對該設定進行變動調整的一裝置。