TWI531874B

TWI531874B - 投影曝光裝置

Info

Publication number: TWI531874B
Application number: TW104136141A
Authority: TW
Inventors: 艾波爾
Original assignee: 卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2016-05-01
Also published as: TW201426205A; JP2011013681A; JP2015109463A; TWI430042B; TWI529502B; JP2018077534A; JP2010500769A; TW201732443A; TW201604663A; CN101523294B; TW201604664A; JP5462625B2; TW200827938A; JP2014074930A; JP5462739B2; JP2017199031A; JP2014123749A; JP2016157137A; TW201908871A; JP5684412B2

Description

投影曝光裝置

本發明有關於一種反射折射投影物鏡，用於將設置於該投影物鏡之一物面中的物場成像於設置於該投影物鏡之一像面中之像場。

反射折射投影物鏡，舉例而言，係被應用於投影曝光系統中，特別在於晶圓掃瞄器或晶圓步進機(stepper)，用來製造半導體裝置以及其他微型裝置，以及，被用於投影光罩或光柵上之圖案於有易感光塗料且於一小範圍內具有高解析之物體。

為創造更精細的架構，一般會追求提高投影物鏡之像端的數值孔徑(NA)，以及應用更短的波長，尤其是波長短於260奈米(nm)之紫外光線。然而，非常少數的材料，尤其是合成水晶以及結晶氟化物，於波長區段足夠透明而可供製造光學元件。由於可供製造光學元件之此等材料的阿貝數(Abbe number)之間通常太過接近，因此很難提供純的折射系統以達到足夠良好的色彩校正(校正色差)。

在光學微影技術中，高解析以及良好之校正狀態可經由相對較大且實質上為平面的像面來達成。目前被認為在光學設計中最難達成的一項要求為一平像，尤其若這是個全反射設計。提供一平像需要反抗的透鏡的折光率，而因此其導至更強的透鏡、更長的系統長度、更大的系統玻璃質量、以及因更強的透鏡曲率所造成之更大的高階像差。

凹鏡有時候被用來幫助解決色彩校正以及平像場之問題。凹鏡有正向的折光率，有如一正透鏡，卻有負的帕茲伐曲率(Petzval curvature)。而且，凹鏡不會導致色彩問題。因此，結合折射和反射元件之反射折射系統，尤其是透鏡以及至少一個凹鏡，係主要用於設定先前提及之高解析投影物鏡。遺憾的是，凹鏡很難被整合於光學設計中，原因在於其將來自某方向之輻射以同路徑反射回去。目前需求一種智慧型設計以整合凹鏡，而不造成機構上之問題、或因光束漸暈(beam vignetting)或光瞳遮蔽(pupil obscuration)所造成的問題。

由於對微影製程之效率之需求增加，目前傾向增強光源強度。並且，漸漸地更短的波長也被使用。特定的照明設置被利用以對各種不同的圖案種類之成像條件最佳化。因此，於投影系統中之光學材料，隨時間而產生之各種不同的變化的特性被觀察，這些都明顯地影響曝光系統之成像品質。由於操作中逐漸增加之吸收而使透鏡組以及其他透明光學元件加熱(透鏡加熱)，其不斷地影響成像特性。而且，由輻射引發之折射係數的改變所造成之長期(半穩態)影響(例如壓密效應(compaction effect))會被觀察。

申請人之美國專利申請案，申請案號2004/0144915 A1，說明在具有物理分束器之反射折射投影物鏡中，因吸收所導致之加熱影響，所造成之問題的一種解決方式。申請案揭露一種被設計為單一成像系統(沒有中間影像)之可折式反射折射投影物鏡，而其中一凹鏡係設置於瞳狀表面上。具有偏光選擇之物理分束器表面的物理分束器(beam splitter)被提供來分離自軸向上物場朝凹鏡之輻射以及自凹鏡反射至像面之輻射。凹鏡係由變形面鏡所構成，而凹鏡表面之形狀可用光瞳鏡操作器來控制，其係以補償在操作投影物鏡時，反應因輻射所導致之光學效能變化而產生之某些依時間變化的成像像差。光瞳鏡操作器有簡單的結構，且被安裝於凹鏡的背面而不影響光學路徑。變形光瞳鏡被設計來補償以下情形，如像散性(astigmatism)、立方分束器以及矩形相位延遲板(retardation plate)因吸收導致之加熱，所造成之二重(two-fold)或四重(four-fold)之波前(wavefront)形變，以及壓密效應等。

本發明之一目的係提供一種反射折射投影物鏡，適合用於真空紫外範圍，具有勢能以提供非常高之像側數值孔徑，以及，長期穩定性之效能可被維持。

本發明之另一目的係提供投影物鏡以及曝光裝置組構來被操作於有穩定操作條件之照明設定，照明設定包括非傳統之離軸照明，例如雙極管或四極管照明。

本發明之另一目的係提供反射折射投影物鏡，為浸沒微影蝕刻提供穩定之光學效能。

本發明之另一目的係為微影蝕刻應用提供反射折射投影物鏡，於低至193nm之波長，其可能以合理之成本而被製造，以及，其在於乾式微影蝕刻或浸沒微影蝕刻中，各種照明條件下，具有穩定之光學效能。

做為本發明之以上目的之解決辦法，根據一構想，提供一種反射折射投影物鏡，將來自於一物場之一圖案成像於一像場，該物場係被設置於該投影物鏡之一物面中，該像場係被設置於該投影物鏡之一像面中，該反射折射投影物鏡包括：一第一物鏡部件，供來自該物面之該圖案成像為一第一中間影像，且該第一物鏡部件具有一第一光瞳面；一第二物鏡部件，供該第一中間影像成像為一第二中間影像，且該第二物鏡部件具有一第二光瞳面，與該第一光瞳面光學地共軛；一第三物鏡部件，供該第二中間影像成像於該像面，且該第三物鏡部件具有一第三光瞳面，與該第一光瞳面及該第二光瞳面光學地共軛；一光瞳鏡，具有一反射光瞳鏡表面，位於或接近於該第一光瞳面、該第二光瞳面與該第三光瞳面其中之一；以及一光瞳鏡操作器，可操作地連接於該光瞳鏡，供改變該光瞳鏡表面之形狀。

於投影系統中，各種因時間變數且輻射導致之光學材料特徵之改變，於此申請案最開頭被提及到，導致之特徵成像像差很難以傳統之操作器進行補償；由於，對成像像差主要之因素係為對於非球面像差之場不變因素。更詳細地來說，軸上之像散性(AIDA)以及於場中四重之徑向對稱誤差(四波浪狀)常數可被觀察到。假設光瞳鏡具有光瞳鏡表面以及具有可改變此光瞳鏡反射表面之形狀的操作裝置，可補償這些像差，如此，實質上免於像差之一波前可於像面被獲得，即使對波前形狀之巨大干擾於投影物鏡中被產生，此等干擾係基於透鏡加熱或壓縮等。調整反射光瞳鏡表面之形狀可獲得校正，如此，因透鏡加熱或其他而產生之負向干擾可被光瞳鏡抵消。由於光瞳鏡係接近或位於投影物鏡之瞳表面，任何反射表面之形狀的形變或變化對所有場點實質上皆有相同的影響，其中實質上之場不變校正可被獲得。

具有兩個真實的中間影像之反射折射投影物鏡可被設計於像場中獲取很高之像側數值孔徑，其足夠大而做為微影圖刻之應用，且不會產生漸暈之問題。進一步而言，離軸物場以及像端係被使用時，則在具有高像側數值孔徑之系統中，可避免瞳遮蔽。投影物鏡具有剛好三個連續物鏡部件，以及兩個之中間影像。第一物鏡部件至第三物鏡部件中之每一個物鏡部件係為成像之次系統，達成兩個連續的傅立葉轉換(2f-system)，而且，沒有多餘之物鏡。當剛好兩個中間影像被提供時，大數量之自由角度被提供於光學系統中，其可以合裡之尺寸和複雜度被製造出來。於像端之大像側數值孔徑，做為微影之用途，係為可實行的。

雖然光瞳鏡可能具有實質上平坦之反射表面，在大多數的實施例中，光瞳鏡係被設計為具有光學強度之光學元件。某些實施例中，光瞳鏡係為凹面鏡。

介於物面與光瞳鏡之間所形成之至少一個中間影像是很有用的。其可在反射於光瞳鏡之前，適當地提供輻射。當至少一成像次系統(物鏡部件)置於物面及光瞳鏡之間，照射於光瞳鏡之輻射可有效地被準備來最佳化光瞳鏡之校正性能。

某些實施例中，光瞳鏡被設置於第二物鏡部件之中，位於貨接近於第二瞳面。一或更多的透鏡可額外地被提供於第二物鏡部件之中，以形成反射折射之第二物鏡部件。選擇性地，第二物鏡部件可以是純反射。

某些實施例中，形成第一中間影像之第一物鏡部件係為純折射，換言之，僅包含一或多個透鏡，而沒有成像面鏡。選擇性地，或額外地，將第二中間影像於像面上形成最終影像之第三物鏡部件，係為純折射物鏡部件。

串聯式系統依序包括第一折射物鏡部件(R)，第二反射折射(或反射)物鏡部件(C)，第三折射物鏡部件(R)；此串聯式系統可被稱為“R-C-R”式系統。

某些實施例中，第一物鏡部件係為反射折射物鏡部件，第二物鏡部件係為反射折射或反射的，且包含光瞳鏡；第三物鏡部件係為折射物鏡部件。這些系統可被稱為“C-C-R”式系統。

投影物鏡之光學元件可依照各種不同方式來設置。

某些實施例被設計為”折疊式”反射折射投影物鏡，其具有光軸，藉由面鏡(彎折面鏡)，此光軸被至少兩個非平形之軸區間所切割。一般而言，彎折面鏡可具有平的反射面，也就是無光學強度。

某些實施例包含第一彎折面鏡，被設置以將來自該物面之輻射朝該光瞳鏡彎折，或，將來自該光瞳鏡之輻射朝像面彎折，如此，輻射以相反方向通過至少兩次之二次通過區域，幾何地被形成於該第一彎折鏡與該光瞳鏡之間。提供至少一彎折面鏡可更簡單地設置光瞳鏡接近或位於光瞳面，而不會過度地以光瞳鏡之大小而限制可使用之數值孔徑。

可提供與第一彎折面鏡具有90°夾角之第二彎折面鏡，如此物面以及像面相互平行。第二彎折面鏡可被設置來直接接收反射自光瞳鏡之輻射，或可被設置來接收反射自第一彎折面鏡之輻射。

某些實施例，第一彎折鏡被設置以將來自該物面之輻射朝該光瞳鏡之方向彎折，以及該第二重鏡被設置以將來自該光瞳鏡之輻射朝該像面之方向彎折。此折疊幾何可將光軸上之區塊設置成為實質上共軸，此等區塊係由第一物鏡部件以及第三物鏡部件之光學元件所界定，也就是說，精準之共軸或者僅有些微之橫向位移，關於傳統之透鏡直徑，此位移是非常小的。根據此一般性的折疊幾何，投影物鏡之例子被揭露於例如WO 2004/019128 A2，或者WO 2005/111689 A。此等文件之揭露內容係被併入本申請案作為參考。

在其他實施例中，第一彎折鏡被設置於該光瞳鏡之光學地下游的位置以將該光瞳鏡反射之輻射朝該第二彎折鏡彎折，以及，該第二彎折鏡被設置以將來自該第一彎折鏡之輻射朝該像面彎折。這些類型之實施例中，被凹光瞳鏡定義之光軸可與被第一物鏡部件定義之光軸區塊共軸。物面與像面之間的大的橫向位移一般而言可被取得，相較於傳統之透鏡直鏡，此位移較大。此種類型之物鏡一般而言包含兩個透鏡筒結構，相互平行地設置。代表性之舉例被揭露，例如於美國專利US 6,995,833 B2中。以上文件之揭露內容係被併入本申請案作為參考。

包含至少一負鏡之負鏡組可被設置於一該凹光瞳面鏡之反射端之前且在一個二次通過區域，如此輻射以反方向通過該負鏡兩次。負鏡組可被置鄰近於接近瞳之區域的凹光瞳鏡之位置，接近瞳之區域之特徵為成像之邊緣光束高度(MRH)大於主要光束高度(CRH)。較佳地，邊緣光束高度至少為於負鏡組中之主要光束高度的兩倍大，甚至，至少五到十倍大。位於具有大邊緣光束高度之區域的負鏡組可有效提供色差校正，特別是校正軸向色差，由於薄透鏡之軸向色差係與邊緣光束高度的平方成正比，邊緣光束高度係於透鏡之位置(以及，與折射強度以及透鏡消散成正比)。加諸於此的是投影之輻射以反方向通過該負鏡組兩次，負鏡組係位於直接鄰近於凹面鏡之處，可使負鏡組之色差過度校正效應被利用兩次。負鏡組可包含單一負鏡或至少兩負鏡。

某些實施例中，投影物鏡中所有的光學元件係沿筆直的光軸排列。此類型之光學系統可被稱為「線內系統」。

自光學的角度來看，線內系統是較佳的，由於因利用平面折疊鏡所造成之光學問題，例如極性效應，可被避免。另外，以製造的觀點來看，線內系統可被設計使得光學元件的傳統裝設技術可被利用，如此改善投影物鏡之機構穩定度。利用雙數面鏡，例如二或四或六個面鏡，可使成像不會產生影像跳動。

線內系統之光學元件可包含一鏡組，其具有物端鏡組入口用來接收來自該物面之輻射，以及具有像端鏡組出口用來將來自該鏡組出口並朝該像面之輻射射出，其中該鏡組包括至少一光瞳鏡。

當欲求一軸上場(物場和像場以光軸為中心)，則鏡組可由一對凹面鏡所組成，此對凹面鏡包含相面對之凹反射面，而透明之部分(例如洞或孔)係由位於光軸附近之鏡表面所製造，其可使輻射通過面鏡。凹面鏡可被設置於光學上接近光瞳表面之處。至少一凹面鏡可被提供光瞳鏡操作器以形成可形變光瞳鏡。具有兩個中間影像，軸上場，以及瞳遮蔽之系統被揭露於如申請人之美國專利US 6,600,608，其揭露內容被併入本申請案作為參考。

欲求不具瞳遮蔽之成像，則離軸場(像場和物場完全位於光軸之外)可被使用。

線內系統一般而言僅有非常小的安裝空間來放置面鏡。另外，於光瞳表面之面鏡之尺寸，限制於大像側數值孔徑成像合理尺寸之矩形或拱形的「有效像場」之能力。此對應於物場之相對低的「有效光展量」(有效幾何通量)，也就是說，成像無漸暈之最內端場點與有效誤場之外緣之距離是很小的。於此等條件下，「設計物場」之尺寸，也就是投影物鏡可被充分校正之場，可變成相對大，假設欲得到具有矩形或拱形且為合理尺寸的「有效像場」。假若設計物場之尺寸增加，則光學元件之尺寸與數量會大幅的增加，一般來說，希望將設計物場保持越小越好。(有效物場、設計物場之有效光展量以及此兩者的相互關係的詳細定義可見欲申請人之國際專利申請案WO 2005/098506 A1，揭露內容被併入本申請案作為參考)

就以上考量，鏡組包含：第一鏡片，用來接收來自該鏡組入口之輻射於一第一反射區域；第二鏡片，用來接收來自該第一鏡片之輻射於一第二反射區域；第三鏡片，用來接收反射自該第二鏡片之輻射於一第三反射區域；以及第四鏡片，用來接收反射自該第三鏡片之輻射，以及用來將該輻射反射至該鏡組出口；其中至少兩個該等鏡片係為凹面鏡，具有一曲面旋轉地對稱於該光軸。

即使像側數值孔徑增加，鏡組中包含至少四個面鏡可限制光瞳鏡之尺寸，如此漸暈控制更容易被達成。較佳地，恰好四個面鏡被提供。鏡組中之所有面鏡可為凹面鏡。

雖然可能利用第二鏡片(幾何地較接近於物面)做為光瞳鏡，若第三鏡片被架構為光瞳鏡是很有用的。第三鏡片，一般而言，於鏡組之像端，在幾何地與物面相距很遠，如此可提供幾何空間，以適當地導引輻射朝向第三鏡片。另外，光學上行至第三鏡片，且包含第一和第二鏡片之光學元件可被用來為光瞳鏡成形與準備輻射光束。舉例而言，若必要，校正狀態以及主要光束高度可被影響。

較佳地，鏡組之面鏡被設置以使來自鏡組入口之輻射通過鏡組平面至少五次，鏡組平面被定義為橫切於光軸且在幾何地被設置介於鏡組入口與鏡組出口之間，在輻射由鏡組出口射出鏡組之前。許多之至少四次反射由此可被獲得，在軸向壓縮之空間中，此空間係被定義介於鏡組入口以及鏡組出口之間。

前端透鏡組可被設置介於物面以及鏡組入口之間，如此可將於物面之輻射的空間分佈轉換成為所欲求之於鏡組入口之輻射的角度分佈，以及，可調整入射角度，此輻射進入鏡組且照射於第一鏡片。前端透鏡組之設計可被選擇，如此，進入鏡組入口之輻射，具有欲求之橫截面形狀，可使輻射光束通過鏡組入口而不需觸碰到鄰近的面鏡邊緣，如此可避免光束漸暈。前端透鏡組可被設計為傅立葉透鏡組，也就是，能達成單一傅立葉轉換之單一光學元件或包含至少兩個光學元件的光學組，或者，介於前端焦點平面以及後端焦點平面之間的單數之連續傅立葉轉換。較佳實施例中，形成前端透鏡組之傅立葉透鏡組可被設定來對投影物鏡之瞳入口實質上成像於鏡組入口之位置，如此有一光瞳面位於或接近於鏡組入口。也可能有不具有前端透鏡組之實施例。

具有壓縮四面鏡之鏡組的反射折射線內系統被揭露於申請人之國際專利申請案WO 2005/098505 A1，揭露內容被併入本申請案作為參考。某些實施例包括光瞳鏡且在適當的調整下與本發明有關。

某些實施例中第一物鏡部件(形成一中間影像下行至光瞳鏡)被設計為放大成像系統，具有放大率|β|>1，如此所形成之第一中間影像係大於有效物場。較佳地，維持|β|>1.5之條件。放大的中間影像可被利用來獲得大的主要光束角度CRA_PM位於下行之光瞳鏡。考慮到於光學成像系統中，平行軸的主要光束角度CRA的產出以及瞳尺寸係為常數(拉格朗不變量)，於光瞳面之大的主要光束角度對應於小的瞳，也就是對應至位於光瞳面之光束的小光束直徑。

某些實施例中，光瞳鏡被安置於該光瞳鏡上游的一第一鏡片與該光瞳鏡下游的一第二鏡片之間的位置，而物面之一主要光束高度係為CRH_O，在該第一鏡片之一主要光束高度係為CRH₁，以及，在該第二鏡片之一主要光束高度係為CRH₂，其中，CRH₁>CRH_O以及CRH₂>CRH_O之條件被滿足。較佳地，CRH₁>1.5*CRH_O以及CRH₂>CRH_O之條件至少其一被滿足。換言之，立即上行及下行至光瞳鏡之面鏡的主要光束高度係大於物高。光學上上行或下行至該光瞳鏡之該等面鏡至少其一之主要光束高度以及於該物面之該主要光束高度CRH_O之比值至少為1.5，或至少為2.0，或至少為2.5。在這些情況下，在光瞳鏡可獲得小的光束直徑，其可允許小尺寸之光瞳鏡。

某些實施例中，被設置於物面以及光瞳鏡之間的光學元件被設定在該光瞳鏡提供最大主要光束角度CRA_MAX>25°。某些實施例中，大於30°或大於35°或甚至大於40°之最大主要光束角度都是有可能的。小的瞳可使光瞳鏡具有小的直徑。此可導引輻射通過光瞳鏡，即使投影光束之輻射有很大的孔徑。因此，光瞳鏡上大的主要光束角度，可在反射折射線內系統中更容易獲得高的像側數值孔徑。

光學上被使用之光瞳鏡自由直徑D_PM可特別的小。某些實施例中，在整個投影物鏡中，光瞳鏡係為具有最小直徑之光學元件。光瞳鏡直徑D_PM可比投影物鏡中之光學元件的最大自由直徑少50%，或少40%或30%。

投影物鏡可具有孔徑光闌，以允許調整為所欲求之孔徑之直徑，其中孔徑光闌之最大孔徑直徑至少是光瞳鏡直徑D_PM的兩倍大。

光瞳鏡表面之形變係用來影響校正，此校正對所有的場點實質相同(也就是被稱為場不變校正)。應特別強調之處為入射於光瞳鏡之投影光束的校正狀態。較佳的，光瞳鏡之投影光束遵循以下條件：| CRH_i |/D₀<0.1 (1)

0.9=<D_i/D₀=<1.1 (2)

其中| CRH_i |係為該光瞳鏡表面之一物場點i中一主要光束之一主要光束高度的數量值；D₀係為於該光瞳鏡表面之一邊緣光束高度的數量值得兩倍；以及D_i=| HRRU_i-HRRL_i |係為，於該光瞳鏡表面之一場點i，該投影物鏡中一光瞳入口之一影像子午線方向之一直徑，其中，HRRU_i係為一上邊緣光束之該邊緣光束高度，以及HRRL_i係為一下邊緣光束之該邊緣光束高度，對應於該場點i。

主要光束係指自最外端之場點行進至瞳入口之中心的光束。假設以上的條件(1)與(2)被滿足，則瞳入口之影像係非常接近或位於光瞳鏡，其回應於光瞳鏡之形變，可獲得場不變校正(field-constant correction)。

欲求軸向壓縮設計之某些實施例可能要求具有相同反射方向之光瞳鏡以及其他面鏡應幾何地被設置成互相靠近。某些實施例中，此問題可藉由提供一對面鏡而被解決。此對面鏡包含兩個凹面鏡，此兩凹面鏡具有相同曲面之鏡表面，此相同曲面係被提供於共同之基板上，此兩凹面鏡其中之一係為該光瞳鏡，具有反射光瞳鏡表面，被設定可由光瞳鏡操作器形變，以及另一凹面鏡具有與該光瞳鏡表面分開之折射表面。此鏡組合可被提供於相同設置之結構，如此可使光瞳鏡之設置更加容易。

某些實施例中，光瞳鏡被設置位於或接近於光瞳表面的其中之一，且一或多的透明光學元件被設置位於或接近於至少一光學地共軛之光瞳表面。一般而言，位於或接近於光瞳表面之位置係指邊緣光束高度MRH大於主要光束高度CRH之位置，如此光束高度比RHR=MRH/CRH>1。吸收所導致之形變，以及於透鏡元件中所造成之折射係數的變化(接近於共軛之光瞳表面)可造成波前像差，其可以適當地形變光瞳鏡表面而被補償。舉例而言，假若極性照明設定，例如雙極或四極性照明被使用，則分別具有二重或四重徑向對稱之非均質輻射負載可使透明光學元件接近於光瞳表面。具有二重或四重徑向對稱之導致之波前形變，可至少部分被補償，藉由對應之光瞳鏡表面形變，此形變係透過以二重或四重之徑向對稱以形變光瞳鏡表面。

由位於光瞳鏡之操作器所提供之補償能力在某些光學系統中特別有用，此等光學系統係使用某些光學材質，其對不均勻之吸收導致之熱效應特別敏感。舉例而言，可能需由熔凝矽土(合成石英玻璃)去製造某些或全部之透鏡。熔凝矽土(fused silica)可有高光學品質且在質量及尺寸上皆足夠大以製造大的透鏡，例如要求有高NA之微影蝕刻的投影物鏡。進一步而言，處理熔凝矽土以獲得高品質之光學表面是已被達成的技術。另外，熔凝矽土，實際上，對低至約190nm之波長，仍具有無吸收性。因此，可能需要大量的熔凝矽土做為物鏡之透鏡。另一方面來說，熔凝矽土的特徵熱傳導係小於鈣氟化物(CaF₂)的特徵熱傳導與其他鹼性之氟化物晶體材料，此等氟化物被使用於更短的波長，例如157nm，其係由於甚至在這些短波長時仍具有非常低的吸收。由於鈣氟化物(CaF₂)的特徵熱傳導大於熔凝矽土的特徵熱傳導，在鈣氟化物中投影光束之不均勻加熱的負面效應係小於熔凝矽土，基於在相對高的特徵熱傳導之材料中，由不均勻加熱所造成之局部溫度可更快且更有效率的達到平衡。因此使得由此等材料所製成之系統不易受不均勻透鏡加熱所造成之問題的影響。可被操作來補償透鏡加熱效應的光瞳面鏡允許使用如熔凝矽土，即使位於或接近於共軛光瞳表面，此處非常容易產生不均勻透鏡加熱之問題，當在某一照明狀況之下，或在使用某種圖案架構之下。

某些實施例中，位於或接近於光學地共軛之光瞳表面的光學元件係由具有特徵熱傳導之光學材料所製成，其特徵熱傳導係小於鈣氟化物之特徵熱傳導。例如，位於或接近於共軛光瞳表面之光學元件可由熔凝矽土所製成。

某些實施例中，投影物鏡中至少90%的透鏡皆由熔凝矽土所製成。某些實施例中，所有的透鏡皆由熔凝矽土所製成。

實施例中可能具有例如像側數值孔徑NA>=0.6，如此可用於微影蝕刻中以在微影蝕刻曝光製成中獲得小尺寸。也可能有具有NA>=0.7之實施例。某些實施例中反射折射投影物鏡具有像側數值孔徑NA>=0.8，或甚至NA>=0.9，其係接近於理論上對乾式系統的限制，也就是說，調適於成像像差且用於乾式製程之投影物鏡，其中介於投影物鏡之出口表面以及像面之間的影像空間係填充具有折射係數接近於1之氣體。

其他實施例中，反射折射投影物鏡被設計為浸沒物鏡，調適於有關成像差之一濕式過程，其介於該投影物鏡之出口表面與該像面之間之該影像空間係充滿具有折射係數遠大於1之浸沒介質。舉例而言，折射係數可能為1.3或更大，或者為1.4或更大，或者為1.5或更大。投影物鏡具有一像側數值孔徑NA>1.0，當該投影物鏡被使用於具有折射係數n_I>1.3之浸沒介質中，例如NA>=1.1或者NA>=1.2或者NA>=1.3。選擇性的，投影物鏡可具有像側數值孔徑NA<1.0，當被使用於浸沒介質中。

一般而言，像側數值孔徑NA係被成像空間中周圍的介質的折射係數所限制。在浸沒微影中，理論上可行的像側數值孔徑NA系被浸沒介質的折射係數所限制。浸沒介質可以是液體(液體浸沒，濕式製程)或者是固體(固體浸沒)。

實際而言，孔徑不應任意地接近於最後介質的折射係數，最後介質也就是最接近於像的介質；其係由於前進角度相對於光軸會變得很大。就經驗而言，於像端，像側數值孔徑NA可達到最後介質之折射係數的95%。以193nm之浸沒微影來說，以水(n_H2O=1.43)做為浸沒介質的例子中，此對應之數值孔徑NA=1.35。

某些實施例被設定來允許沿伸像側數值孔徑NA至NA=1.35或更高。某些實施例中至少一個光學元件係為高係數的光學元件，其係由高係數且於操作波長之折射係數n>=1.6的材料所製成。此折射係數在操作波長中，可約為1.7或更多，或為1.8或更多，或甚至為1.9或更多。操作波長可為低於260nm之深紫外線(DUV)，例如248nm或193nm。

投影物鏡具有最接近於像面之最後光學元件。最後光學元件之出口端立即鄰近於像面，此出口端形成投影物鏡之出口表面。出口表面可以是平面或曲面，例如凹陷。某些實施例中，最後光學元件係至少部分由高係數且於操作波長具有折射係數n>1.6之材料所製成。舉例而言，最後光學元件整體可為平凸透鏡，其具有球面或非球面之彎曲之入口表面，且有平坦的出口表面立即鄰近於像面。

高係數材料可例如為氧化鋁(Al₂O₃)，其可被用作高係數材料而操作波長低至193nm。某些實施例中，高係數材料為鎦化鋁石榴石(LuAG)，於193nm具有折射係數n=2.14。高係數材料可為鋇氟化物(BaF₂)，鋰氟化物(LiF)，以及鋇鋰氟化物(BaLiF₃)。折射係數高於水之浸沒液體可被使用，例如在水中摻雜使係數增加之添加物，或者於193nm有nI=1.65之環已烷。某些實施例中，於λ=193nm，像側數值孔徑NA>1.4以及NA>1.5可被獲得，例如NA=1.55。使用高係數之材料於反射折射投影物鏡做為浸沒微影被揭露於例如申請人之美國專利申請案號11/151,465。上述揭露內容係被併入本申請案作為參考。

發明提供之反射折射投影物鏡具有適當的大小以進行浸沒微影，特別是於像側數值孔徑NA>1。投影物鏡之成像特徵可於投影物鏡之生命週期中動態地被調整，藉由調整反射光瞳鏡表面之形狀來達成。當觀察出某些有關於投影光束於光瞳鏡之校正狀態之狀況，則實質上在整個場中為常數(些微或無改變)之校正效應(場不變校正)可被獲得。於浸沒系統中，這些特性可被用來補償成像誤差，其係由隨時間產生之浸沒液體光學特性的改變而造成，例如其可由溫度之改變而造成。舉例而言，場不變貢獻於因浸沒層溫度漂移而產生球面誤差可被補償，此浸沒層係處於實質上晶圓中之遠心影像。

補償之利用與投影物鏡之種類無關(例如，具有或沒有中間影像，線內或折疊式投影物鏡)。

根據另一方面，本發明係有關於製造半導體裝置以及其他微型裝置之方法，該等裝置利用之反射折射投影物鏡包括：放置光罩，其提供預刻之圖案於投影物鏡之像面；以具有預定波長之紫外輻射照射光罩；將由具有折射係數遠大於1之浸沒液體所形成之浸沒層設置於投影物鏡之出口比面以及基板之間，基板具有基板表面實質置於投影物鏡之像面；透過浸沒層，將該圖案之影像投影於光敏感之基板上；以及藉由改變光瞳鏡表面形狀以調整該投影物鏡之成像特徵，該光瞳鏡具有位於或接近於該投影物鏡之光瞳面之反射光瞳鏡表面。

調整步驟係完成於該基板之至少一曝光之中，以及於該等基板之交換中，以及於介於不同之光罩之交換中，且位於使用該投影物鏡之位置，或在置換不同照明設定之中。

可觀察到透鏡加熱效應可特別地被判斷，若具有很小的連貫性照明設定被使用，例如雙極或四極性照明。在這些條件下，透明光學元件，如被設置位於或接近於光瞳表面，可能遭受空間之非均質輻射負載，導致局部輻射強度最大化，以及於成像之最大衍射之區域中的局部加熱。此可導致透鏡元件之特徵形變以及折射係數之變異，例如，依照雙極或四極性照明而具有二重或四重徑向對稱。這些形變以及折射係數之變異可能依序造成相對應之波前形變而使成像效能惡化。

以上問題之解決方式係為一種製造半導體裝置或其他種類之微型裝置之方法，該等裝置利用之反射折射投影物鏡包括：將具有預定圖案之光罩置於該投影物鏡之該物面；以具有預定波長之紫外線輻射來照射該光罩，其利用照明系統所提供之照明設定；於該照明系統之光瞳面以及於至少光學地共軛光瞳面，調整該照明以提供離軸照明設定，使該光軸之外的區域之光強度大於接近於該光軸之光強度；調整該投影物鏡之該等成像特徵，藉由調適於該離軸照明設定之方式來改變該光瞳鏡表面形狀，如此由空間非均質輻射負載所造成之該等波前像差至少部分可被補償，該等波前像差係由位於或接近於該投影物鏡之一光瞳面的該等光學元件所造成。

一般而言，照明設定可依照光罩或其他圖案裝置所提供之圖案而被設定。藉由將具有某一架構之第一光罩更換成具有另一架構之第二光罩，可達成照明設定之更改。有複數次曝光之曝光方法中，兩個或更多的不同照明設定，選擇性地包括離軸照明設定，可被用來照明於連續的曝光步驟中之某一架構。離軸照明設定可以是極性照明設定，例如雙極或四極性照明。

某些因浸沒層之特徵改變及投影物鏡之特徵改變所造成之誤差，在相對短的時間中可為動態影響，其可被提供此成像誤差(或者其他可影響成像誤差之特性)，其係關聯於隨時間而產生之變數之該等光學特性，其包括該浸沒層隨時間改變之該等光學特性，以及因利用極性照明設定、離軸照明設定所導致的改變；此成像誤差藉由適當的偵測器而被偵測，此偵測器產生之感測訊號指示該等隨時間產生之該等改變，而由光瞳鏡操作器所造成之光瞳鏡表面形狀之變化被驅動，以回應該等感測訊號，如此光瞳鏡表面形狀之形變可有效補償至少部份之隨時間產生之改變。光瞳鏡操作器係因此被整合於控制迴圈中以達成即時的成像誤差控制。詳細言之，光瞳鏡操作器可被驅動，如此由浸沒液體之折射係數的改變而造成之場不變誤差貢獻至少部分被補償。更穩定的浸沒微影之製程可被獲得。

舉例而言，使用干涉計或其他合適之直接量測系統，可使成像誤差被直接偵測。也可能利用間接的方法。舉例來說，假若某一浸沒液體被使用，溫度感測器被供來監視形成浸沒層之浸沒液體的溫度，以及，因溫度變化而造成之折射係數的變異，可基於查詢表的測量，依照經驗而被取得，以及動態地由操作光瞳鏡而被補償。

選擇性地，或額外地，可利用饋送控制操作用來獲得所欲求之光瞳鏡形狀。舉例，控制單元可接收訊號，此訊號指示照明系統所使用之極性照明的種類，以及控制單元基於查找表格，可提供適當的控制訊號至光瞳鏡操作器，以將光瞳鏡表面形變，如此因局部非均質吸收所導致之透鏡加熱而造成的波前形變可至少部分被補償，而此等透鏡係位於或接近於投影物鏡的光瞳表面。

先前所述及其他特徵不僅可見於申請專利範圍，也可見於說明書以及圖式，其中各個獨立之特徵可被單獨使用或以組合之方式作為本發明之實施例或用於其他領域，以及，其可單獨地代表可專利性以及具有優點的實施例。

100‧‧‧反射折射投影物鏡

500‧‧‧線內投影物鏡

600、1000‧‧‧投影物鏡

AS‧‧‧孔徑光闌

CR‧‧‧主要光束

CRA‧‧‧主要光束角度

CRA_PM‧‧‧光瞳鏡PM之主要光束角度

CRH_O‧‧‧物面主要光束高度

CRH_M‧‧‧面鏡上之主要光束高度

CON‧‧‧壓縮部

D₀‧‧‧光瞳鏡表面之一邊緣光束高度數量值的兩倍

D_i‧‧‧場點i於光瞳入口之影像子午線方向之一直徑

D_PM‧‧‧光學直徑

ES‧‧‧光出口表面

FP‧‧‧彈性部分

FPO‧‧‧光軸上之場點

IMI1‧‧‧第一中間影像

IMI2‧‧‧第二中間影像

IF‧‧‧像場

IS‧‧‧像面

IM‧‧‧浸沒介質

ILL‧‧‧照明系統

IR‧‧‧離軸照明區域

LG1‧‧‧第一透鏡組

LG2‧‧‧第二透鏡組

LG3‧‧‧第三透鏡組

LG4‧‧‧第四透鏡組

MGI‧‧‧鏡組入口

MGO‧‧‧鏡組出口

MG‧‧‧鏡組

M1‧‧‧第一鏡片

M2‧‧‧第二鏡片

M3‧‧‧第三鏡片

M4‧‧‧第四鏡片

MGP‧‧‧鏡組平面

MR‧‧‧邊緣光線

OA‧‧‧光軸

OF‧‧‧物場

OS‧‧‧物面

OP1‧‧‧第一物鏡部件

OP2‧‧‧第二物鏡部件

OP3‧‧‧第三物鏡部件

P1‧‧‧第一光瞳面

P2‧‧‧第二光瞳面

P3‧‧‧第三光瞳面

PCL‧‧‧平凸透鏡

PO‧‧‧投影物鏡

PS‧‧‧光瞳表面

PM‧‧‧光瞳鏡

PMM‧‧‧光瞳鏡操作器

PMCU‧‧‧光瞳鏡控制單元

RA1‧‧‧反射區域

RA3‧‧‧反射區域

RP‧‧‧堅硬部分

RRL‧‧‧下緣光束

RRU‧‧‧上緣光束

RD‧‧‧容納裝置

RS‧‧‧光柵台

SENS1‧‧‧第一感測器

SENS2‧‧‧第二感測器

SS‧‧‧基板表面

W‧‧‧裝置

WS‧‧‧晶圓台

圖1所示為第一實施例中用做微影蝕刻之線內反射折射乾式物鏡之透鏡部份，其具有可形變之凹光瞳鏡，於NA=0.93；圖2所示為線內反射折射投影物鏡之軸向部份之示意圖，其類似於圖1之實施例；圖3所示為圖1之實施例中的鏡組的區域的細部放大，於共同基板上，其包括形成適應性光瞳鏡以及離軸照明面鏡之凹鏡組；圖4所示為影響於光瞳鏡之投影光束之校正狀態之示意圖；圖5所示為第二實施例中用做浸沒微影之線內反射折射投影物鏡之透鏡部份，其利用一矩形之有效物場，於NA=1.2；圖6所示為第三實施例中用做浸沒微影之線內反射折射投影物鏡之透鏡部份，利用一拱形之有效物場，於NA=1.55；圖7、圖8所示為線內反射折射投影物鏡之軸向部份之示意圖，其具有四個面鏡之鏡組，其中包括一或兩個(圖8)光瞳鏡；圖9所示為用做微影蝕刻之掃描投影曝光系統，其具有被設計來產生裂縫形狀之照明場之照明系統，以及具有四個凹面鏡且其一包含可形變光瞳鏡之反射折射投影物鏡；圖10所示為線內反射折射投影物鏡之透鏡部份，此投影物鏡適用於乾式微影，利用拱形有效物場，於NA=0.75；以及圖11所示為折疊式反射折射投影物鏡之透鏡部分之實施例，其適用於浸沒微影，利用矩形之有效物場，於NA=1.25。

以下對於較佳實施例之描述中，有關之物件係為具有積體電路之一層圖案的光罩，或者是其他圖案，例如光柵圖案。物件的影像係投影於晶圓上，此晶圓係用來做為塗佈一層光阻之基板，雖然其他種類的基板也適用，例如液晶顯示器之元件或光柵。

以下描述具有複數個面鏡之實施例。除非特別描述，否則將依照輻射反射於面鏡上之順序來標號該等面鏡。換句話說，面鏡之標號代表面鏡於輻射之光學路徑上的位置，而非幾何位置。

於不同實施例中，適當、相同或相似之特徵或特徵組係代表相似之參考定義。

表格供作揭露說明書之圖式所示之設計，而表格係被標以與相對圖式相同的標號。

以下所述之一些實施例中，所有曲鏡之表面曲率有一共同之對稱旋轉軸，係表示為鏡面組軸向。鏡面組軸向重疊於投影物鏡之光軸OA。軸向對稱之光學系統，也被稱作共軸系統或線性系統，係以此方式提供。物面以及像面係平行的。偶數的反射將會發生。而有效運用之物場及像場係離軸的，例如，完全置於光軸之外的位置。所有的系統有以光軸為中心而環繞之環形瞳，因此可被用做光微影技術之投影物鏡。

在其他實施例中，光軸係被折疊成相互傾斜某一角度之多個軸段。

圖1顯示第一實施例之反射折射投影物鏡100的透鏡區，反射折射投影物鏡100被設計來投影置於平坦物表面OS(物面)的光罩上之圖案之影像於較小的規模之平坦像表面IS(像面)，例如4：1之比值，當創造出之兩個真實的中間影像IMI1以及IMI2。置於光軸OA之外的離軸有效物場OF因此被投影於離軸像場IF。圖2圖示如圖1之類型的投影物鏡之變形的簡化代表圖。

在圖1及圖2中，離軸物場OF中外場點之主要光束CR之路徑係以粗線表示，以便於跟隨投影光束之光束路徑。本申請案之目的，名詞「主要光束」代表自有效運用之物場OF之最外之場點(最遠離光軸)行進至入射光瞳中央的光束。由於旋轉對稱的系統，主要光束可能被選自子午平面之等效場點，如以示範為目的之圖形所示。實質上在物場端為遠心(telecentric)之投影物鏡，散發自物面之主要光束係平行於光學軸，或與光學軸夾一非常小的角度。成像過程進一步之特徵在於軌道光或邊光(trajectory or marginal rays)。「邊光」(marginal rays)在此處被當作自軸像物場點(於光軸上之場點)行進至孔徑光闌(aperture stop)的邊緣的光束。當離軸之有效物場被使用時所造成之漸暈，使得此邊光可能無法構成影像。成像過程之進一步特徵在於「邊緣光線」(rim rays)的軌道。「邊緣光線」在此處被當作自離軸物場場點(離光軸有一距離之場點)行進至孔徑光闌(aperture stop)的邊緣的光束。名詞「上緣光線」係指光線之行進方向使光線與光軸之距離逐漸增加之邊緣光線，也就是說，光線遠離靠近物面的光軸。相反地，名詞「下緣光線」係指光線之行進方向使光線與光軸之距離逐漸縮短之邊緣光線，也就是說，光線朝靠近物面的光軸行進。主要光束以及邊光以及邊緣光束都被選擇做為投影物鏡之光學特徵(也請參考圖4之說明)。這些被選擇之光束與光軸於某一軸點之間的夾角被代表為「主要光束角度」、「邊光角度」等。這些被選擇之光束與光軸於某一軸點之間的半徑距離被代表為「主要光束高度」、「邊光高度」等。

投影物鏡100可以是被分為五個群組之光學元件，沿著平直(未折疊)的光學共軸OA排列，也就是說，第一透鏡組LG1緊鄰著物面且具有正向折射強度，而鏡組MG緊鄰著第一透鏡組LG1，且具有整體正向強度；具有正向折射強度之第二透鏡組LG2緊鄰著鏡組MG，第三透鏡組LG3緊鄰著第二透鏡組LG2，且具有負向折射強度；以及，緊接著第三透鏡組LG3之第四透鏡組LG4具有正向折射強度。透鏡組LG1至LG4皆為純折射，而鏡組MG係純反射(僅有反射面)。

第一透鏡組LG1(也為前端透鏡組)被設計用來將投影物鏡之遠心入射光瞳以強大的正向強度成像於第一光瞳面P1，因此第一透鏡組LG1以類似於傅立葉(Fourier)透鏡組之動作完成單一傅立葉轉換。此傅立葉轉換導致相對大的主要光束角度CRA_p1，其係與第一光瞳面P1有28度之夾角。因此，於第一光瞳面之光瞳直徑係相對小。

自第一光瞳面P1所產生之輻射係入射於第一鏡片M1，第一鏡片M1為非球狀，面對物端為凹鏡面；且輻射光學順向地形成第一中間影像IMI1且與第一鏡片M1間有一距離。之後，輻射係反射於被設計為非球狀凹鏡之第二鏡片M2，且以斜角反射至具有包含光軸OA之反射面之第三鏡片M3。第三鏡片之凹鏡面位於第二光瞳面P2，於第二光瞳面P2主要光束與光軸交會，因此形成光瞳鏡PM。由於非常大的主要光束角度CRA_pm~42度在第二光瞳面形成，得到一小型的第二光瞳(Lagrange invariant：拉格朗不變量)。具有大主要光束角度且反射自第三鏡片M3(光瞳鏡PM)之輻射可被測得，當其反射於第四鏡片M4之非球面之像端之凹鏡表面，第四鏡片M4具有之光學強度被設計來聚合輻射光束並立即下行朝第二中間影像IMI2行進，並與第四鏡片M4間有一距離。

調整光學設計是有可能的，如此鏡面不會有非球面形狀，而會有一球面形狀。例如，第二鏡片M2以及第四鏡片M4可能以球面鏡來實現。進一步而言，也可能以具有不同表面特徵(表面形狀)之不同面鏡來建構第二鏡片M2及第四鏡片M4，且/或可以具有不同表面特徵(表面形狀)之不同面鏡來建構第一鏡片M1以及第三鏡片M3。此例中，至少一個獨立的面鏡可能以球面鏡來實現，而不是非球面鏡。

很明顯地，位於物面OS(也稱為物高)之主要光束高度遠小於位於第二鏡片M2之主要光束高度，其立即向上行進至光瞳鏡M3；且，其也遠小於在第四鏡片M4之主要光束高度，其立即向下行進至光瞳鏡。在一較佳實施例中，在物面上之主要光束高度CRH_O與面鏡上之主要光束高度CRH_M(其立即上行與下行至光瞳面)的比值實質上大於1，例如大於2或大於2.5。圖1之實施例中，面鏡M2以及M4之比值大約為2.7。

輻射於接近於第一光瞳P1之鏡組入口MGI進入鏡組，且於接近第二中間影像，也就是接近場面之鏡組出口MGO射出鏡組。與光軸相垂直地排列且置於第一鏡片與第二鏡片的頂點之間的鏡組平面MGP，於光束射出鏡組之鏡組出口前被通過五次。因此，被定義於鏡組入口與鏡組出口間之軸向小空間中，可獲得四次反射。

相對於有效物場OF被放大之第二中間影像IMI2以純折射的物鏡部件(也稱為後透鏡組)被成像至像面IS，純折射的物鏡部件包含第二透鏡組LG2，第三透鏡組LG3，以及第四透鏡組LG4。被指示為一局部最小光束直徑之投影光束的壓縮部係形成於第三透鏡組LG3之負透鏡的區域。第二透鏡組LG2具有正向的折射光強度且實質上做為一場鏡組，用於將第四鏡片M4之光瞳出口之成像更接近於反射鏡組。此允許之後的透鏡被設計為具有相對小之光學可調整直徑，於一整體短的軸長上。第三透鏡組LG3具有負向折射強度，因此組成壓縮部或光束直徑之”腰部”。此負透鏡組可增加在第二中間影像IMI2之後的數值孔徑。第三透鏡組LG3與第四透鏡組LG4之後的部分一起形成相反之遠距系統，第四透鏡組LG之後的部分係指界於第三透鏡組LG3以及第三光瞳面P3之間的部分；其遠距系統具有一小的軸向長度，不管要求有最小直徑於第二中間影像IMI之小數值孔徑之系統孔徑。

於另一描述中，投影物鏡100之光學元件組成第一成像物鏡部件，其包含第一透鏡組LG1之透鏡以及第一鏡片M1，用於將光罩之物場區域之圖案成像於第一中間影像IMI1；組成第二成像物鏡部件，其包含光瞳鏡PM，用於將第一中間影像成像於第二中間影像IMI2；組成第三成像物鏡部件，用於將第二中間影像成像於像面IS。第一物鏡部件係為反射折射的(於第一透鏡組LG中具有六個透鏡以及一個凹鏡M1)，第二物鏡部件係為純反射(catoptric)且由凹鏡M2、M3以及M4所組成；以及，由LG2、LG3以及LG4所組成之第三物鏡部件係為純折射。放大率為(β=2.1)之反射折射第一物鏡部件定義第一中間影像IMI1之大小，以及，與第二鏡片M2之相互作用可定義於光瞳鏡之投影光束的校正狀態。立即向上行進至光瞳鏡之面鏡M2之主要光束高度的絕對值，以及立即向下行進至光瞳鏡之面鏡M4之主要光束高度的絕對值，係遠大於在物面上的主要光束高度，而此種條件式係對於有小型光瞳之光瞳鏡較佳。於光瞳鏡上造成小型光瞳之大主要光束角度，可由第四鏡片M4所測得，以形成一光束用來向第二中間影像以及向像端之折射透鏡組LG2、LG3以及LG4聚合。此部分(後透鏡組)係較佳地用於控制成像像差以及提供大的像側數值孔徑NA=0.93。

純反射(catoptric)鏡組MG係可提供帕茲伐總合的過度校正，以抵消透鏡之正向折射強度之反作用。為此起見，鏡組MG包含第一凹鏡M1置於相反於物場OF之光軸的一側，第二凹鏡M2置於光軸相同之一側，而第三凹鏡M3置於光軸上做為光瞳鏡PM，以及第四凹鏡M4置於物場的一側。鏡組入口MGE係形成於凹鏡M2以及M4互相面對的邊緣之間，位於鏡組之物場端，幾何位置上接近第一光瞳面P1。鏡組入口MGE可能以有共同基板的凹鏡M2及M4上之孔洞或在其上鑽孔而形成。鏡組出口MGO則位於光軸OA之外，鄰近光瞳鏡M3的邊緣，於第一凹鏡M1之相反側。如以下對圖3更詳細的說明，光瞳鏡M3以及第一凹鏡M1可能於相同基板上形成，以形成一對面鏡，雖然，也可能使用分別的基板(請見圖2)。

投影物鏡100係被設計為乾式物鏡，用於操作於波長λ=193nm且在像端具有數值孔徑=0.93。矩形有效物場OF之大小係為26nm*5.5mm。像場的半徑(直徑的一半)y’=18mm。規格摘要於表格1。最左邊一行表列了折射、反射或其它被標示之表面；第二行表列了所在之表面的半徑r(以mm表示)，第三行表列距離d，係為介於該表面以及下個表面之距離，此參數被標示為光學元件之「厚度」；第四行表列被用做製造該光學元件之材料，第五行標明該材質之折射係數。第六行列出光學元件光學可利用且清楚之半徑(以mm表示)。於表格中半徑r=0代表一平面(有無窮大之半徑)。

表格1中之一些表面係為非球狀表面。表格1A表列這些非球狀表面之相對應資料，弦弧間最大距離(sagitta)或將這些表面之形狀的上升高度p(h)當作高度h之函數，可以下列的等式計算：p(h)=[((1/r)h²)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)²h²))]+C1*h⁴+C2*h⁶+....，其中半徑之倒數1/r係為於表面頂點之表面曲率，而高度h為該表面上之一點與光軸之距離。弦弧間最大距離(sagitta)或上升高度p(h)因此代表著自表面頂點至該點的距離，其係沿著Z軸方向測量，也就是沿著光軸。常數K、C1、C2等皆列於表格1A之中。

圖1中之投影物鏡100係為反射折射線內系統，以至少兩相衝突之要求條件來看為最佳化。首先，線內建構(沒有折疊鏡、穩固黏著技術等)的好處可從大的像側數值孔徑獲得，同時間仍保持小型物場之設計。承上所述，漸暈控制係為關鍵。其次，藉由光瞳鏡表面之表面形狀形變，光瞳鏡被提供來促成成像特性的動態或靜態控制。由於光瞳鏡係置於光軸上，光瞳鏡可形成投影光束之障礙物，使得漸暈控制更加困難。第三，對光瞳鏡之投影光束校正狀態小心控制被發現是必要的，若於整個場中將被影響為實質常數之目標成像像差控制被要求。此處由投影物鏡100之範例所示之解決方式注意到以上這些需求(也請見圖3及圖4)。

由於投影光束應被導引穿過無漸暈之線內設計的面鏡，須將與漸暈有關之關鍵性區域的大小保持愈小愈好。例子中，其對應於一些要求，以使投影光束之光瞳鏡，也就是投影光束於光瞳表面交會之處，於鏡組的區域中保持為愈小愈好。根據拉格朗不變量(Lagrange invariant)，此要求轉換為提供特別大之主要光束入射角於瞳所在之位置，處於或靠近鏡組。將主要光束CR明顯彎向光軸之第一鏡組LG1(傅立葉鏡組或前置鏡組)之大正向強度提供第一光瞳面P1小尺寸的瞳，其因此允許小的鏡組入口MG1以及將極靠近光軸之面鏡M2以及M4之反射區域延伸。結合凹透鏡M1以及M2之正向強度，於光瞳鏡PM之主要光束角度係進一步被增加至CRAPM≒42°，導致於光瞳鏡PM所在之第二光瞳面P2有小的光束直徑。當光瞳鏡PM(=M3)之反射區域RA3可保持小尺寸，於第四鏡片M4以及像面之間的漸暈控制可簡化，且其可能將被利用的第一鏡片M1之反射區域RA1以及光瞳鏡M3之反射區域RA3分開。換言之，投影光束對面鏡M1以及M3之反射的路徑並未重疊。這是利用光瞳鏡PM做為可動態調整之操作器的必要條件之一，以對投影物鏡之成像特性產生動態影響。

進一步而言，重點係在於光瞳鏡PM，也就是第二光瞳面P2，之投影光束之校正狀態。一最佳化之條件係有關於促使對成像像差之場不變校正可被獲得，若對應於物場中不同場點之次孔徑有相同之尺寸與形狀，且於光瞳表面中相互完全重疊。假設此條件被滿足，光瞳鏡之反射特性之局部變化，例如將鏡表面產生形變，將會對來自不同場點之所有光束產生相似效果，如此於像面中產生場不變效應。另一方面來說，假若不同場點之次孔徑並未於光瞳面重疊，則光瞳鏡之反射特性之局部變化將會對來自不同場點之光束產生不同影響，如此於場中產生校正效果之變化。

圖4中這些條件被以下光線所代表；來自於光軸OA上之場點FPO之邊緣光線MR，以及代表來自離軸場點FP1之部分光束，也就是主要光束CR，上緣光束RRU以及下緣光束RRL。以上所述之理想例子中(位於光瞳面所有場點中之光束有完全重疊之次孔徑)，主要光束CR應與光軸交錯於光瞳鏡PM之折射面的位置。與理想狀況之偏差將以主要光束之光束高度(與光軸之半徑距離)之參數CRH_i被描述，主要光束係於光瞳鏡PM之最外場點FP1進入光學系統。與代表兩倍邊緣光束MR之高度D₀相較之下，橫向位移較小。進一步而言，物鏡於場點FP1(以參數D_i表示)之光瞳鏡PM，其瞳入口的像之子午線直徑理想上應對應於直徑D₀，或者，換言之，D_i與D₀之比值D_i/D₀應等於或接近於1。以下數值可由圖1所示之實施例所獲得：| CRH_i |/D₀=0.03，以及D_i/D₀=0.991。實質上，同樣的條件可應用於弦弧間最大距離區段(sagittal section)。一般而言，條件| CRH_i |/D₀<0.1以及0.9≦D_i/D₀≦1.1應被遵守，若光瞳鏡表面的形狀之操作器必須於像場上所有場點的校正狀態有實質上一常數效果。

圖3顯示圖1中之鏡組放大後之細節，以強調於光瞳鏡PM周圍效能條件之細節。以建構式的觀點來看，此處顯示出第一鏡片M1以及第三鏡片M3構成一對凹透鏡組，於一共通的基板上被構成。基板有厚實且機構上堅硬的部分，以提供一帶著反射層之凹表面以構成第一鏡片M1。與堅硬部分RP一體成形的為一相對薄且有彈性之部分FP，其為了光瞳鏡PM帶有折射的塗佈。面鏡基板上彈性部分FP的背面形成一個凹口。光瞳鏡操作器PMM之複數個觸發器(以箭頭表示)位於凹口內，且耦合於彈性部分FP之背面。觸發器被光瞳鏡控制單元PMCU所控制，其可整合為投影曝光裝置之中央控制單元的一部分。光瞳鏡操作器控制單元連接以接收代表光瞳鏡表面欲形變之訊號。光瞳鏡操作器以及相對應之控制單元實質上可被設計成如美國專利申請案2004/0144915揭露之內容。對應之揭露內容係被併入本申請案作為參考。任何合適之光瞳鏡操作器的架構可能替代使用，例如，使用電機式觸發器，如壓電式元件，反應液壓改變之觸發器，電性/磁性觸發器。這些觸發器可能被用來將連續性(未打破)之光瞳鏡表面形變。光瞳鏡操作器可能也包含一或更多影響面鏡之局部溫度變化之加熱元件或冷卻元件，以致所欲形成之光瞳鏡表面形變。電阻加熱器或珀爾帖(Peltier)元件可被用做供以上目的。光瞳鏡也可以被設計成多面鏡陣列，擁有複數個單微面鏡，其反應對應之驅動信號而之間可相對移動。合適的多面鏡陣列被揭露於例如美國專利申請案2006/0039669。光瞳鏡可能依照一些原理而被設計，如國際公開申請案WO 2003/093903，揭露內容將合併於此處作為參考。

以光學的角度來看，值得注意的是，被利用之第一鏡片M1之反射區域RA1(以粗體標示)並未與光瞳鏡M3對應之反射區域RA3重疊。此特性可使光瞳鏡表面的形狀改變，且不影響於第一鏡片M1所產生之反射。並且，此設計被最佳化成與投影光束的焦散狀況有關，此投影光束係為位於凹鏡與透鏡之折射區域，尤其是第二透鏡組LG2之第一個透鏡，其在第二中間影像後，立即使光線往下行進至鏡組出口。以上係經由提供中間影像而被完成，此中間影像位於離該等面鏡以及第二透鏡組LG2之第一個透鏡之光學表面相對遠之距離，此中間影像實質上為了像散以及慧差(coma)而被校正。於折射或反射之光學表面上避免焦散狀況有助於避免大的局部輻射密度以及簡化選擇性的像差控制。進一步而言，避免表面上之焦散可使規格之品質更容易達成。

圖1之實施例可被調整以增加於一相對短的時間內操作影像品質的選擇性。例如，投影物鏡可包含至少一額外面鏡，其鏡表面可被連接於此面鏡之相關操作器操作。有鑑於可被操作之光瞳鏡一般而言係被置於邊緣光束高度MRH超過主要光束高度CRH之處，上述之額外面鏡光學上可被置於較靠近場面之處，尤其是在光束高度比值MRH/CRH小於1或甚至小於0.5的位置。光學上位於接近場面之適應性面鏡(具有可被操作器改變表面之面鏡)可被用來校正場從屬像差。如第一實施例之修改，藉由提供類似於建構及操作上述光瞳鏡操作器之場鏡操作器，光學上置於接近於鄰接場面(中間影像IMI1)之第一鏡片M1或鏡組MG可能被設計為適應性面鏡。由於光瞳鏡M3以及場鏡M1兩者皆可能被形成於相同的基板上，為了場鏡操作器以及光瞳鏡操作器而被設計之觸發器，可被相互連接以簡易建構。做為替代者，或額外的，光學上皆接近於場面之第二鏡片M2以及第四鏡片M4至少其一，可被設計為具有可被操作器調整或改變之鏡表面之面鏡。面鏡M2與M4兩者皆被形成於相同的基板上，而共同的觸發器機構可被應用於此例中。

圖5顯示之第二實施例為線內投影物鏡500，投影物鏡500具有相關於圖1與圖2大體上之佈局，有關於光學元件組(透鏡組、鏡組)之類型和順序，以及整個系統中之投影光束的軌跡。相對應之敘述請參考。元件和元件組具有相似之特徵，如先前實施例以相同參考定義所指出者。此設計之規格係列於表格5以及表格5A。

投影物鏡500被設計為一浸沒物鏡於λ=193nm，具有像側數值孔徑NA=1.2當被結合使用於高係數之浸沒液體I之中，例如純水，介於投影物鏡之出口面以及像面IS之間。此設計係最佳化於矩形有效之像場，此像場不會有成像漸暈且場尺寸為26*5.5mm²。

如圖1所示之實施例，包含鏡組MG之第一鏡片M1之反射折射第一物鏡部件可造出第一中間影像IMI1，位於鏡組中鏡與鏡之間的空間。鏡組MG之第二、第三以及第四鏡片M1至M4構成第二，反射成像之次系統，以自第一中間影像構成第二中間影像IMI2。透鏡組LG2，LG3以及LG4構成第三，折射之物鏡部件，以對第二中間影像IMI2以較低之放大率(有關放大率之比值β=-0.125)再次成像於像面IS。顯而易見的是，介於壓縮部CON與像面IS之間之像端腰部中之最大透鏡直徑，相對於圖1中較低數值孔徑之系統是提高的，其中，像端腰部係接近位於靠近第三光瞳面 P3之孔徑光闌AS。不變的是，光瞳鏡PM(第三鏡片M3)之光學直徑D_PM仍維持相對小，可引導投影光束通過面鏡而無漸暈。小型的光瞳鏡尺寸係由第一透鏡組LG1(做為為了於P1形成第一瞳之傅立葉透鏡組)強的正向強度以及接續之面鏡M1及M2之正向強度所構成，使可於光瞳鏡獲得主要光束角度CRA_PM≒45°。換言之，於光瞳鏡之主要光束角度係進一步隨著逐漸增加之NA而被增加，其中，根據拉格朗不變量，逐漸增加之NA可保持小的光瞳鏡尺寸。

光瞳鏡操作器PMM被提供來形變所欲改變之光瞳鏡反射面，如與圖3相關之敘述。

圖6顯示關於投影物鏡600之第三實施例，被設計供浸沒微影蝕刻於λ=193nm，於26*5.5mm²之環場具有像側數值孔徑NA=1.55，當被結合使用於高係數之浸沒液體，其具有折射係數n₁=1.65。最接近於場面IS之最後之光學元件係為以鎦鋁化合之石榴石做成之平凸透鏡PCL，具有折射係數n=2.14於λ=193nm。浸沒液體係為係數n1=1.65之環已烷(cyclohexan)。規格係如表格6以及表格6A所述。此例中顯示一極高之數值孔徑可於在光軸上有光瞳鏡PM(面鏡M3)之線內系統中被獲得。靠近於像端第三光瞳面P3之孔徑光闌AS係置於有強大之聚合光束的區域，在第四透鏡組LG4中最大光束直徑之區域與像面IS之間。雖然，相對於圖1所示之實施例，像側數值孔徑急遽地增加，光瞳鏡PM的大小仍保持適中，而其係部分歸因於在第二光瞳面P2上大的主要光束角度CRA_PM≒36°。並且，藉由一拱狀有效物場OF(環形場)，漸暈控制更容易被達成。

在以上所述之所有實施例中，使用具有可提供四個反射之軸向壓縮鏡組的線內反射折射物鏡，而第三鏡片置於瞳所在之位置以供做光瞳鏡(若需要，其可被操作)。於凹透鏡之至少兩個反射光學上往上行進至光瞳鏡，被認為對在光瞳鏡之位置上獲得高的主要光束角度CRA_PM較為有利，如此小尺寸的瞳以及小尺寸的光瞳鏡可以達成。小尺寸之光瞳鏡，因此，可使高孔徑之投影光束導引通過壓縮鏡組於相當小之物場中有相當大之有效物場，而無漸暈產生。

圖8和圖9顯示反射折射線內投影物鏡之替代之實施例，反射折射線內投影物鏡具有可提供四個反射之軸向壓縮鏡組，且提供至少一光瞳鏡，其可能被用做為可動態控制的校正元件以控制像差。

如上所述圖1至圖6所示之實施例中，鏡組入口MGI之位置係接近光瞳面P1(第一光瞳面)，然而鏡組出口MGO係位於光學上接近第二中間影像IMI2之位置，其係位於與光軸OA相分離之區域。光瞳鏡被提供在鏡組中之第三反射。

於圖7之實施例中，鏡組MG被設置如此鏡組入口MGI係位於光軸OA之外的位置，且光學是接近於物面OS，例如，光學上接近場面。在物面和鏡組入口MGI之間沒有透鏡或透鏡組，然而，一或更多個透鏡可能於此被提供。第一凸面鏡M1形成第一光學元件且使輻射朝第二鏡片M2聚合，第二鏡片M2係為位於光軸OA上之光瞳鏡。第三鏡片M3將輻射聚合以形成第一中間影像IMI1，位於鏡組之反射折射凹點之內。反射折射之次系統包含第四鏡片M4導引輻射光束穿過位於第二光瞳面P2之鏡組出口MGO。第二中間影像IMI2被形成於鏡組之外，且於正向透鏡組之間(以箭頭朝外之箭號表示)。接續之折射第三物鏡部件將第二中間影像再次成像於像面。此實施例中，相較於先前之實施例，鏡組中的面鏡基本上以反向順序被利用。此設計要求有效物場被置於遠離光軸之處，其可增加所設計之物場的直徑，如此，投影高數值孔徑之相當大之物場而沒有漸暈會更加困難。

如圖8所圖示之實施例，鏡組入口MGI以及鏡組出口MGO皆被置於光學上接近像面(也就是光學上遠離光瞳面)之位置，且於光軸OA之外。置於鏡組入口往上行進之折射元件將輻射聚合朝第一鏡片M1進行，第一鏡片M1係為第一光瞳鏡PM1。第二瞳被形成於第二鏡片M2及第三鏡片M3之反射於第四鏡片M4的位置之後，第四鏡片M4係為第二光瞳鏡PM2。第一中間影像IMI1被形成於第二及第三折射之間，第二中間影像IMI2被形成於第四反射往下行進之處，如此兩者中間成像皆被置於面鏡及鏡組之表面曲率所定義的空間之中。第二中間影像IMI2藉由接續之折射透鏡組，被再次成像於像面。不論第一鏡片M1或第四鏡片M4或兩者，第一以及第四鏡片可能被設計為適應性面鏡，以操作光瞳鏡表面之形狀而動態補償系統中之成像誤差。依照既定的物體高度，在第一光瞳鏡PM1以及在第二光瞳鏡PM2上很難獲得大的主要光束角度，如此，隨著像側數值孔徑之增加，光瞳鏡的尺寸將會有顯著的增加。此效應可能限制在無漸暈之下傳送大的幾何通量的能力。並且，相對大之透鏡被要求立即向下行進至鏡組以捕捉發散光束射出鏡組出口MGO。此種系統較佳地以相對大幅度之縮小比值，例如，以8：1替代4：1，由於相對於具有較小幅度之縮小比值(例如4：1)的系統，物端之數值孔徑以及物場高度可被減小。

圖9圖示做為晶圓掃瞄器WS之微影投影曝光系統，其被提供做為製造大尺寸之積體整合半導體元件，使用浸沒微影之步進掃瞄模式。投影曝光系統包含做為光源且具有193nm之操作波長的準分子雷射L。其他操作波長，例如157nm或248nm，也有可能被使用。下行之照明系統ILL在其光出口表面ES中產生大而有銳利界限之同質照明之照明場，其被設置於偏離投影物鏡PO之光軸之位置，且調適於下行之反射折射投影物鏡PO之遠心條件。照明系統ILL擁有選擇照明模式的裝置，此例中，照明系統ILL可在具有可變關連程度之傳統軸上照明以及離軸照明之間被改變，尤其是環狀照明(於照明系統中之光瞳表面具有環形之照明區域)以及二極或四極管照明。

被設置於照明系統下行方向之裝置為光柵台裝置RS(reticle stage，光柵台)，用以承托以及操作光罩M，其方式係將光罩置於與物面OS相一致的照明系統之光出口表面ES，且在此平面上，光罩可被移動以在掃瞄方向上(Y方相)進行掃瞄；掃瞄方向垂直於光軸OA，光軸OA與照明系統及投影物鏡位於同方向(也就是Z方向)。

照明系統所提供之照明場IF之尺寸及形狀，決定投影物鏡之有效物場OF的尺寸及形狀，此投影物鏡實際上被供做投影光罩之圖案影像於投影物鏡之像面。具縱切形狀之照明場IF在平行於掃瞄方向上具有高度A，以及，在掃瞄方向之垂直方向上具有寬度B>A，而照明場IF可能為矩形(如圖所示)或為拱狀(環形場)。

縮小的投影物鏡OP在物端及像端係為遠心，以及被設計將具有縮小比值4：1之光罩所提供之圖案影像成像於塗佈光阻層之晶圓W。其他縮小比值，例如5：1或8：1也有可能。做為光敏基板之晶圓W被設置使得塗有光阻層之平面基板表面SS實質上與投影物鏡之平面像面IS相一致。承托晶圓之裝置WS(晶圓台)包含掃瞄驅動器，為了使晶圓與光罩M同步且平行地移動。裝置WS另包含操作器，為了使晶圓移動於與光軸OA平行之Z方向以及移動於與光軸垂直之X方向與Y方向。一傾斜裝置被整合於此，此傾斜裝置具有垂直繞行光軸之至少一傾斜軸。

供承托晶圓W之裝置WS被建構供做為浸沒微影。此裝置包含容納裝置RD，其可被掃瞄驅動器移動，且其底部有扁平凹處以容納晶圓W。一周圍之邊緣形成扁平，開口向上，且防止液體漏出之容納處，其容納液體浸沒介質IM，液體可被導入容納處且可被某一未圖示之裝置導出於容納處。邊緣高度的大小被設計為使填充之浸沒介質可完全覆蓋水W的表面SS，且投影物鏡PO之出口面的端部區域可沾到浸沒液體，若正確設定物鏡出口以及晶圓表面之操作距離。

投影物鏡PO有平凸透鏡PCL做為最靠近像面IS之最後光學元件，此透鏡之平面出口表面係為投影物鏡PO之最後光學表面。在投影曝光系統之操作期間，最後光學元件之出口表面係完全地浸沒於浸沒液體IM之中，且被浸濕。此例中，具有折射係數n_I≒1.437(193nm)之極純水係做為浸沒液體。

溫度感測器SENS被供來監視在投影曝光系統操作期間之浸沒液體IM的溫度。以此目的，依溫度變化反應之一感測元件被置於靠近投影物鏡PO之出口表面的位置，以監視在曝光時被輻射傳導的浸沒層的溫度。溫度感測器係連接於曝光系統之中央控制單元，其包括供控制投影物鏡PO之光瞳鏡反射表面的形狀之光瞳鏡控制單元PMCU，其使用光瞳鏡操作器PMM(例如比較於圖3)。光瞳鏡控制單元PMCU包含數位儲存器，其包含查找表格，用來將溫度感測器提供之溫度訊號轉換至一數值，此數值係供做浸沒層的浸沒液體之折射係數。浸沒層之溫度在曝光時變化，可能基於以下原因：因吸收投影光束的輻射強度(溫度增加)，或，因新的浸沒液體流入投影物鏡出口表面與晶圓之間的空間內(溫度增加或減少)，而使浸沒層之折射係數產生波動。這些可能造成場不變導致球面像差，影響晶圓上影像之形成。這些於像端之遠心投影系統之操作特性的波動被補償，藉由調整光瞳鏡之反射形狀，如此，對應之球面像差數量被傳給光瞳鏡以補償浸沒層對球面像差之影響。利用此控制迴圈，穩定的浸沒微影製程可被達成。

光瞳鏡控制單元PMCU仍被設定來接收照明系統ILL之信號，其係代表於曝光中所用之照明設定，且控制單元PMCU包含控制慣常程序，允許對光瞳鏡表面進行調整，對應於被選擇之照明設定。例如，被投影在晶圓上之光罩圖案實質上包括於同一方向上行進之平行線，雙極設定DIP(請見圖示)可被用來增加解析度以及聚焦深度。為此目的，照明系統中之可調整光學元件被調整以在照明系統ILL之光瞳表面PS取得強度分佈，此強度分佈之特徵在於具有兩個局部集中照明的區域IR，具有大光線強度的兩區域係位於光軸OA之外相對立之相反位置之上，且，在光軸上之光線強度很小或甚至為零。相似之非均質強度分佈在投影物鏡之光瞳面中被取得，此光瞳面與照明係同之光瞳面光學上相成對。因此，分別靠近於或在上述之投影物鏡之第一或第三光瞳表面P1,P3之透鏡可能遭受空間中不同質之輻射負載，其特點是在光軸外相對立之兩個區域有兩個「熱區」，此可能導致局部因吸收而產生之透鏡加熱，造成特徵透鏡之形變以及折射係數之變異，此造成波形之特徵形變，其特點在於實質上徑向對稱於光軸之兩邊。

光瞳鏡表面恰當的操作可被用來補償這些效應，藉由提供在光瞳鏡表面上適當的形變，在正確之方向上徑向對稱於光軸之兩邊。

若照明設定被改變來獲得，例如，一般之照明(旋轉對稱於光軸)或四極管照明(徑向對稱於光軸之四邊，請見圖中右手邊之小圖QUAD，具有四個離軸照明區域IR)，而光瞳鏡操作單元將提供相對應之信號至光瞳鏡操作器，以依照改變光瞳鏡之表面形狀。

可選擇性地提供以上所述之離軸極之照明模式之照明系統被描述於如美國專利號US 6,252,647 B1之中，或於申請人之美國專利申請案號US 2006/005026 A1之中，上述揭露內容係被併入本申請案作為參考。對照明設定之光瞳鏡之適應化設定可被用於浸沒系統，例如以上所述之實施例，或者也可被用於乾式系統，也就是說，使用NA<1之乾式物鏡之系統。

在其他實施例中(未圖示)，被提供來形變光瞳鏡之反射表面之光瞳鏡操作器控制訊號，係來自於光瞳鏡控制單元中所儲存之控制參數的經驗值或運算值。在這些實施例中，對投影系統之成像特性的直接或間接量測並非必要。

進一步而言，具有凹光瞳鏡之反射折射投影物鏡以及控制光瞳鏡之反射表面形狀的控制系統將於下詳述並配合圖10以及圖11。

圖10圖示反射折射投影物鏡1000被設計為名義上紫外線操作波長λ=193nm。此例之投影物鏡的佈局，有關於透鏡之數量、形狀以及位置，以及其他光學元件係取自圖4所示之投影物鏡，且在歐洲專利EP 1 069 448 B1之第二實施例(表格2)中被討論。以上參考資料之揭露內容係被併入本申請案作為參考。投影物鏡係適用於「乾式微影」，在投影物鏡之出口表面與像面之間具有充滿氣體之空間。在具有縮小比6：1(|β|=1/6)之拱形離軸像場中，可得到像端之數值孔徑NA=0.75。其他實施例中可能有不同之放大比率，例如|β|=1/5或|β|=1/4，或|β|=1(單位放大)。

投影物鏡1000可被設定來將被設置於平面物面OS(物平面)之光罩圖案之影像投影於平面像面IS(像平面)，當產生相同之真實中間影像IMI。第一反射折射物鏡部件OP1被設計對來自物面之圖案成像於中間影像IMI。純反射第二物鏡部件OP2將中間影像直接成像於像面(也就是沒有進一步之中間影像)。兩個共軛之光瞳表面P1及P2形成於CR交會於光軸OA之處。第一光瞳表面P1被形成於第一物鏡部件，而第二光瞳表面被形成於第二物鏡部件OP2。當第一物鏡部件OP1僅有中等的縮小效應，主要的縮小係來自第二折射物鏡部件OP2之貢獻。所有光學元件係沿單一且筆直之光軸OA排列，以使物面OS及像面IS平行設置。投影物鏡之瞳出口係實質上為環形。第一凹鏡M1係置於相當接近於第一光瞳面P1之位置，因而形成光瞳鏡PM。

第一物鏡部件OP1具有以兩個正向彎月形透鏡所形成之正向透鏡組LG1，以單一雙凹負鏡所形成之負鏡組LG2，具有面對物面之反射面之第一凹面鏡M1，其立即往下行進至負鏡組LG2，以及，具有面對第一凹面鏡以及像面之第二凹面鏡M2。第二物鏡部件OP2具有以單一正向透鏡所組成之正向透鏡組LG3，以及以單一雙凹負鏡組成之負鏡組LG4，以及，於第二光瞳面P2與像面之間具有五個正向透鏡以及兩個負鏡之正向透鏡組LG5。允許調整被使用之像側數值孔徑NA之可變孔徑光闌AS係置於第二光瞳面與第四及第五透鏡組之間。

來自物面之輻射係被正向第一透鏡組LG1朝第一凹面鏡M1聚合，且被第一凹面鏡反射至第二凹面鏡M2，其將輻射聚合以形成第一中間影像。被導引朝向以及反射自第一凹面鏡M1之輻射，以相反方向通過負鏡組LG2兩次。第一凹面鏡M1之反射面以及負鏡組LG2兩者在光學上皆位於很接近第二光瞳面P2之位置，此位置係為輻射光束之切面僅與環形有些微相異之處，以及，此位置係為邊緣光束高度係至少大於主要光束高度4倍至5倍之處。相當靠近光瞳面之凹面鏡M1以及與其共軸且被輻射通過兩次之負鏡組LG2相結合，以「Schupmann消色差」(Schupmann achromat)之方式支持校正色差，特別是對軸向色差之校正。第二物鏡部件OP2將中間影像IMI1再次成像以在像面IS中形成最終影像。

裝設在光瞳鏡PM(M1)背後之光瞳鏡操作器PMM被設定來改變光瞳鏡之非球面反射表面的形狀，藉由適當的觸發器(未圖示)。一般光瞳鏡操作器之設計可能與圖3所述之光瞳鏡操作器相同或不同。觸發器被光瞳鏡控制單元PMCU所控制，控制單元可能整合於投影曝光裝置之中央控制單元之中。光瞳鏡控制單元被設定來產生控制訊號使光瞳鏡操作器之觸發器可調整光瞳鏡表面形狀，如此所欲達成之形狀可被達成。

光瞳鏡控制單元PMCU係連接於第一感測器SENS1以及第二感測器SENS2。第一感測器SENS1係整合於一量測系統，例如干涉計，使可偵測操作中之投影物鏡的成像品質，且可提供可指示光學效能之量測值的訊號。例如，第一感測器SENS1可被設定來偵測入射於像面之波前的波前像差。適用於此目的之波前量測系統之例子可見於如美國專利申請案US 2002/0001088 A1，其揭露內容係被併入本申請案作為參考。第二感測器SENS2被設定來獲得指示孔徑光闌之目前狀態的訊號，如此可得到，例如，目前使用於過程之像側數值孔徑NA。選擇性地，或額外地，第二感測器可被提供來得到指示光瞳面之強度或強度分佈之訊號，或指示在光瞳面中及/或在投影物鏡之場面之波前特徵的訊號。

在具有更多中間成像之實施例中，例如兩個中間成像且/或在折疊系統中，類似之控制電路可被提供。

圖11顯示反射折射投影物鏡1100。投影物鏡係被設計為名義上紫外線操作波長λ=193nm。此例之投影物鏡的佈局，有關於透鏡之數量、形狀以及位置，以及其他光學元件係取自圖9所示之投影物鏡，且在國際專利申請案WO 2004/019128 A2之第五個實施例中(表格9及10)被討論。以上參考資料之揭露內容係被併入本申請案作為參考。在具有縮小比4：1，且尺寸為26mm*4mm之矩形離軸像場中，可得到像側數值孔徑NA=1.25。

投影物鏡1100被設計來將被設置於平面物面OS(物平面)之光罩(柵)之圖案之影像投影於較小尺寸之平面像面IS(像平面)，例如，4：1，當產生兩個相同且真實之中間影像IMI1，IMI2。矩形有效物場OF以及像場IF皆為離軸，也就是，完全在光軸OA之外。第一折射物鏡部件OP1被設計來將物面之圖案成像於第一中間影像IMI1。反射折射之第二物鏡部件OP2將第一中間影像IMI1以接近於1：(-1)之放大率成像於第二中間影像IMI2。折射之第三物鏡部件OP3將第二中間影像IMI2以很大之縮小率成像於像面IS。

三個相互共軛之光瞳面P1，P2以及P3係形成於主要光束CR交會於光軸之位置。第一光瞳面P1係形成於第一物鏡部件，介於物面及第一中間影像之間；第二光瞳面P2係形成於第二物鏡部件，介於第一和第二中間影像之間；以及，第三光瞳面P3係形成於第三物鏡部件，介於第二中間影像和像面IS之間。

第二物鏡部件OP2於第二光瞳面P2包含單一凹面鏡CM，如此形成光瞳鏡PM。第一平面折疊鏡FM1被設置於光學上接近第一中間影像IMI1且與光軸OA相夾45°之位置，如此第一平面折疊鏡FM1反射來自物面之輻射以往凹面鏡CM之方向前進。第二重鏡FM2，具有平面鏡表面並排列於第一折疊鏡FM1右側一夾角之處，以折射來自凹面鏡 CM之輻射(光瞳鏡M)以往像面前進，像面係平行於物面。折疊面鏡FM1，FM2分別位於光學上鄰近於中間影像之處。

投影物鏡具有27個透鏡，包含兩個負向彎月形透鏡，立即在凹面鏡CM之前面組成負鏡組，以及其被輻射通過兩次，一次來自第一折疊鏡FM1朝向凹面鏡，一次來自凹面鏡朝向第二重鏡。位於光學上接近光瞳面之凹面鏡以及包含至少一個負鏡且位於凹面鏡反射面之前方(位於輻射可通過兩次之區域，兩次通過負鏡組之方向為相反)的負鏡組之組合有時被稱為「Schupmann消色差」(Schupmann achromat)。此透鏡組對色差校正有相當大的貢獻，特別是軸向色差校正。

光瞳鏡操作器PMM係提供於凹面鏡CM可自由接觸的背後。光瞳鏡操作器包含一些觸發器(以箭號表示)作用於有彈性的鏡面基板以連續改變反射表面的形狀以回應連接於光瞳鏡操作器PMM之光瞳鏡控制單元PMCU的控制訊號。第一感測器SENS1可操作地連接於彈性鏡面基板，以二維且高空間解析度的方式感測折射表面之形變的狀態。光瞳鏡控制單元係連接於感測器SENS1以接收回饋訊號，代表光瞳鏡表面實際上之形變狀態。光瞳鏡操作器以及對應之控制單元可被設計成實質上先前與圖3有關之描述。第一感測器SENS1可以是機電感測器，以接收依光瞳鏡之機構狀態所獲得之電訊號。選擇性地，或者另外地，監視凹面鏡形變之感測系統可依照美國專利US 6,784,977 B2中所指示之原則來設計。此專利相關之揭露內容被併入本申請案作為參考。

一般而言，由光瞳鏡形成之面鏡設置，以及用來對光瞳鏡反射表面的形狀做改變或形變之光瞳鏡操作器，可以先前描述之方法或者其他方法而被建構。例子可見於美國專利US 5,986,795或美國專利申請案US 2006/0018045 A1。此等專利相關之揭露內容被併入本申請案作為參考。

用來影響光瞳鏡反射表面之形變的光瞳鏡操作器之控制可以被各種方式設定，與物鏡種類(折疊或線內)以及中間影像之數量相獨立。

在一些實施例中，控制光瞳鏡操作器之控制系統包括控制電路被設定來接收至少一個輸入訊號，此輸入訊號指示投影物鏡或者投影曝光裝置的另一部分之至少一種狀況，以及，輸出控制訊號至光瞳鏡操作器，此控制訊號代表，回應輸入訊號，而對光瞳鏡之表面形狀的調整以調適投影物鏡之成像特性。控制電路可以開放式迴路控制之方式被操作。

舉例而言，代表照明設定(例如，雙極或四極性照明)之輸入訊號可被接收自照明系統，且在控制電路中被處理以產生控制訊號，以使光瞳鏡操作器之觸發器將光瞳鏡之反射表面形變，以獲得具有二重或四重旋轉對稱之表面形變，如此，分別地，在照明之極部上可能會產生之非均質透鏡加熱之至少一部分可由不對稱之光瞳鏡表面形變補償。選擇性地，或額外地，其他之輸入訊號也可被產生或處理，例如，代表圖案種類之輸入訊號(例如線狀圖案、孔狀圖案，以及/或有不同方向線條之圖案)，代表數值孔徑NA之輸入訊號，及/或，代表曝光次數之輸入訊號。

甚至更高之光學效能穩定性以及對干擾更佳之回應，可在包含封閉式迴路控制之投影物鏡效能之實施例中被取得。不像一簡單開放式迴路控制，封閉式迴路控制促成對控制電路之回饋。一些實施例中，控制電路包括至少一個回饋電路，此回饋電路包括至少一個第一感測器被設定來偵測光瞳鏡之反射表面的形狀，或是偵測相關於表面形狀之投影物鏡特性，其中，偵測器係連接於光瞳鏡控制單元以提供回饋訊號，以及，光瞳鏡控制單元被設定來選擇性地調整控制光瞳鏡操作器之控制訊號，以回應回饋訊號。舉例而言，波前量測裝置或者其他可量測投影物鏡之光學效能的量測系統可被用來產生訊號，例如，此訊號代表入射於像面及/或光瞳面之波前差的程度。波前差之程度特點在於有一或更多個差，包含一或多個單色像差，例如球面像差，慧差，像散，場曲以及失真，以及/或一或多個色差，其包含軸向或橫向色差，以及單色差之色變異。差超過一預定的臨界值後，光瞳鏡控制單元可能產生控制訊號以調整光瞳鏡的表面形狀，如此主要之差的程度可被減低於臨界值，其一般可見於使用者為某種製程提供之規格之中。如申請人之美國專利申請案US 2002/0011088 A1中偵測波前之裝置可與封閉式迴路控制一起被利用以將光瞳鏡之表面形狀最佳化。

光瞳鏡之表面形狀或者直接關連於表面形狀之投影物鏡之特徵可被長期或週期性地監視以取得回饋訊號。

在開放式控制迴路或封閉式控制迴路中被處理之至少一輸入訊號可自一參數中取得，此參數係自對投影物鏡之量測中取得；換言之，此參數可在系統之直接被偵測。也可能自模擬模型中取得一或更多輸入訊號，其模擬模型可重製投影物鏡或一部分之投影物鏡，或者，重製具有足夠程度之精確度之投影曝光裝置，如此具有意義之控制參數以及訊號可被取得自模擬模型。此例中，光瞳鏡之控制可能包括模型為底(MBC)控制之各方面。為此目的，光瞳鏡控制單元可包含或可被連接於模型資料記憶體，儲存代表模擬模型之模型參數的模型資料，其中模擬模型係為投影物鏡或投影曝光裝置之模擬模型。控制系統可為控制電路取得至少一輸入訊號自模型資料記憶體中所儲存之模型資料。投影物鏡可包含一或多個第二感測器以偵測投影物鏡之實際狀態之參數，以取得實際可被觀察之參數，其係對應於模擬模型之模型參數。

舉例而言，在圖11中所示之回饋控制系統，光瞳鏡控制單元PMCU包括模型資料記憶體MDM儲存代表投影物鏡1100以及/或投影曝光裝置之模擬模型之模型參數的模型資料。模型資料記憶體MDM可能包含於一外接裝置，可被光瞳鏡控制單元經由資料網路所存取。以上所述之實施例中，模型資料記憶體MDM可能已儲存一或更多的已下資料：溫度資料，代表一或更多元件之溫度；溫度分佈資料，代表一或更多元件之空間溫度分佈；位置資料，代表一或更多個元件的至少一軸向位置，一或更多元件之移位或傾斜；形狀資料，代表光瞳鏡之反射表面的形狀；孔徑資料，代表孔徑光闌的狀態(被使用之NA)；設定資料，代表照明設定；輻射強度資料，代表輻射源之強度；差異資料，代表投影物鏡之光瞳鏡中或像場中的一或多個差異的空間分佈；浸沒資料，代表至少一浸沒介質之特徵，包含某一浸沒介質是否存在的指示資料；圖案資料，代表光罩或其他圖案裝置所提供之某類型圖案之資訊。模擬模型可於時間間隔被校正，利用對應至模型參數之已量測參數，而此等參數之資料被儲存以於模擬模型以及實際之操作系統之間維持一相近之關聯性。

將控制適應性光瞳鏡之操作包含在模型為底之控制特徵中，可以是有利的，特別是考慮到適應性光瞳鏡可能會發生之某些問題，例如透鏡加熱效應，其係為隨著某些時間常數而產生之動態效應。進一步而言，光學系統之輻射能量分佈與對應之光學效能效應之間的關係是很不簡單的。若封閉式迴路控制電路被使用，則，投影物鏡實際上之光學效能，於特定之時間間隔，被拿來與事先理論的或所欲達成之數值做比較，其通常為使用者之規格。若於實際數值以及所欲達成之數值之間有差異，控制電路可藉由適當之操作，有效地減少這些差異，操作可包含如在光瞳鏡上之操作。一般而言，此種封閉式迴路控制係可反應所觀察到之錯誤，以及有效地移除或最小化這些錯誤。一般而言，將模型為底之控制之各方面整合，可用來達成光學系統被估測之控制，如此，當模擬模型被設計時，可使至少某些未來可能發生之改變被納入考慮。一前瞻動作之控制可被達成。

如美國專利申請案US 2006/0114437 A1所揭露之微影投影裝置包含量測系統，量測系統係用來量測投影系統中隨時間改變之差異，以及，包含估測控制系統，基於模型參數，可用來估測投影系統隨時間改變之差異。就此而言，此處之觀念可能被修改以可被用於控制適應性光瞳鏡，此份文件之揭露內容被併入本申請案作為參考。

模擬模型之持續或間歇校正可被達成，其係基於對被模型化之系統特性之實際量測所取得之訊號。在實體系統(例如投影物鏡或整個曝光裝置)上被偵測或被決定之特性可包含一或更多以下資訊：一或更多元件之溫度，一或更多元件之空間溫度分佈，一或更多個元件的軸向位置，一或更多元件之移位或傾斜，光瞳鏡之反射表面的形狀，孔徑光闌的狀態(被使用之NA)，照明設定，輻射源之強度，投影物鏡之光瞳鏡出口中或像場中的一或多個差異的空間分佈，光瞳表面之波前，例如瞳出口，光瞳表面之強度的空間分佈或強度分佈，光罩或其他圖案裝置所提供之某類型圖案。舉例而言，圖案資訊可被取得自讀取光罩之相關圖案識別資料，以及/或，儲存於與每一光罩有關之可交換之記憶體元件的資料，以及/或，儲存於永久性記憶體元件之資料。

控制系統中用來控制可形變面鏡之各種不同設定，可被用於本發明所揭露之實施例中，或於其他投影曝光系統，例如，獨立於折疊幾何以及中間影像之數目。舉例而言，具有多於兩個中間影像之投影物鏡是可能的。具有三個中間影像之投影物鏡實質上可依照申請人之國際申請案WO 2005/040890被設計，其揭露內容被併入本申請案作為參考。

以上所述之較佳實施例係以舉例之方式敘述。藉由此等揭露內容，熟知此項技藝之人士不僅可了解本發明以及其優點，也應了解所揭露之架構或方法可能有各種不同之改變或調整。因此，本說明書之申請專利範圍，以及其均等，包含落於本發明之範疇與精神之所有可能之改變或調整。