TW200903184A - Optical correction element and method for the correction of temperature-induced imaging aberrations in optical systems, projection objective and projection exposure apparatus for semiconductor lithography - Google Patents

Description

200903184 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於光學系統的光學修正元件、—種 用於修正光學系統中之溫度誘導成像像差的方法，及—種 用於半導體光刻的投影曝光裝置’而該光學修正元件及节 方法被用於該投影曝光裝置中。 x 【先前技術】 圖1說明一個先前技術的用於半導體光刻之投影曝光 裝置1。此裝置用於在感光性材料所塗佈的基板上曝^結 構（該基板一般主要由矽所組成，且被稱為晶圓2)，以用σ 於製造諸如電腦晶片之類的半導體組件。 在此狀況下，投影曝光裝置i本質上包含：照明裝置3. 用於容納並準確定位具備結構的遮罩的裝置4;所謂的主 光罩5,用以確定晶圓2上之後結構；用於精確地=裝、 移動、並準確定位該晶圓2的裝£ 6;成像裝置（亦即， 投影物鏡7)’具有藉由支架9而安裝在投影物鏡7之物 鏡外殼10中的複數個光學元件8。 在此狀況下，基本的功能原則係將引入至主光罩5中白, 結，成像在晶圓2上；此成像作業通常以縮小方式實施’ 步=光二f已完成之後，晶圓2便在箭頭方向上被進- 個別場域被二t自门具有由主光罩5所指定的結構的眾多 壯j域被曝路在同—晶圓2上。由於晶圓2在投影曝夫 裝置1中之逐步前進移動， # 被稱為步進機。 “4先裝置1經常亦 97112516 200903184 …月裝置3提供一個投影束11 (例如，光或類似的電磁 輕射），其係將主光罩5成像至晶圓2上所需的。雷射或 ,八類似者可被用作為此輕射之來源。輕射係在照明裝置3 中之成I係藉由光學元件而以使投影束丨丨在照射在主 光罩5上時具有相關於直徑、偏振、波前形狀、及其類似 者之所要特性的方式而達成。 藉由光束11，主光罩5之影像得以產生，且以相應的 縮】方式由技衫物鏡7轉移至晶圓2，如上文已經解釋 的。投影物鏡7具有眾多個個別折射、繞射、及/或反射 光學元件，諸如，透鏡、鏡子、稜鏡、終端板（terminating plate)、及其類似者。 被形成為（例如）透鏡且配置在投影曝光裝置中的光學 元件8，在光刻過程期間發熱，使其發生影像像差，如此 可能會使實現所希望結構的成像更加困難或甚至變得不 可能。透鏡之發熱，係由在透鏡材料及層材料内（例如， 〇抗反射層内）對用於曝光的特定波長的有用輻射之吸收而 導致。為了能在儘管所使用的光學元件8有所述發熱的情 況下亦可能以所需精度實現所要結構之成像，通常要執行 藉由諸如操縱透鏡之類的操縱器之修正。該等透鏡可（例 如）被移位、傾斜、或者變形。如此造成對透鏡之主動更 改’使得，由於投影物鏡之光學設計内之該等透鏡之更改 後位置、或被更改的透鏡幾何形狀之結果，而出現修正效 應。由於透鏡内之更改的折射率之結果而導致修正效應的 才呆縱器，亦為已知的。 ' 97112516 7 200903184 一然而僅特疋衫像像差可藉由主動修正來修正。可由較 Γ7ΡΙ的I向及方位多項式之函數來描述的波前像差，通常 難以修正。通常僅可針對較低階像差建立機械形變，使得 對波幻之王面修正是不可能的。波前像差在此處是指與理 心球面波的相位偏差，其在理想狀況下會聚於所希望的影 種用於解決所述問題之方法，陳述於中請人之國際專 利申明案W0 2006/053751 A2中。該文件描述尤其是用於 修正上述熱誘導影像像差的各種方法。 、 【發明内容】 本發明之目標為提出一種方法及裝置，藉由此等方法及 裝置，光學系統、特別是用於半導體光刻的投影物鏡中之 熱誘導成像像差，可被快速、簡單且有效地修正。 此目標係藉由申請專利範圍第1項中描述之方法、且亦 #由具有申請專利範圍第&33及37項中所提出之特徵 U之裝置來達成。附屬項係關於本發明之有利的變化例或實 本發明之光學系統之溫度料成像像差之修正方法，係 :用配置在光學系統中之液體層來達成上述修正。與自先 ί技術得知之方法相對比，對成像像差之補償係依 光學上有用的輕射之吸收而形成於液體層中的非均句溫 ί::來f成。在此狀況下，光學上有用的輕射被理解為 ::::學系統按計劃使用時穿過與光學系統相關聯 予7"件的光學輕射。以實例說明之，半導體光刻中之 97112516 200903184 投影物鏡之光學上有用的輻射，為用於將主光罩之結構成 像至晶圓上的紫外線輻射。 由於光學上有用的輻射本身被用於修正，所以，可以簡 單且有效的方式達成（尤其）對光學系統之溫度誘導成像 像差之自我補償。假設：液體層中所使用的光學上有用的 輻射之強度分布，係對應於系統之大部分的剩餘光學元件 中之強度分布，以及，由液體層中之吸收所產生的溫度分 布因此實質上對應於光學上有用的輻射之強度分布；可精 轉地做出如下假設：在溫度誘導成像像差為最大的區域 中，液體層之修正效應亦為最大的。 液，層，修正效應本質上係基於以下事實：由於液體層 中之/JDL度麦化，折射率亦局部地變化。此種折射率之變化 在入射光輻射之波说過程中導致局部變化，而在適當選擇 液體層之特性的情況下，可精確地補償其與理想波前之誘

Ci在此狀況下，液體層可實質上垂直於系統之光軸而橫向 地乙伸，且尤其可形成為一個液體平面平行板。 在本發明之替代實施例中，液體層可形成為具有至少一 個曲面的液體透鏡。 /平面平行板之厚度、或液體透鏡之幾何參數，可在光學 操作期間保純定，因為，對成像縣之補償並非 形狀之變化而達成’而是如上文已描述的，該補 ^係糟由液體中折射率分布之變化來達成。換言之，例 如，用作為定界元件的兩個平面平行板，係以相對於彼此 97112516 200903184 而固定的方式予以配置。 、特定而言，作為用於形成本發明之液體層的液體，水已 1被證實具有價值。在193nm之波長下，水具有大約_⑽彻^ .的大折射率負溫度係數dn/dT。此量值大約為石英的五倍， 但展現相反正負號。前述材料常數之差異因此可被有利地 用於補償光學系統中之成像像差。由於在水中對前述波長 的電磁幸畐射之吸收比石英之狀況下大一個數量級以上，所 ρ以，水内之局部加熱亦將被快速地實現。 作為使用水之替代方案，其他液體亦為適當的，·因此， ，如，有帛的候選物為所謂的高折射率㈣。值得一提之 實，包括：環己烧（其具有193_韻折射率（接近於 英玻埚之折射率））、或十氫萘（其具有近乎之折射 率）。 在本發明之一個有利變化例中，液體層之光學特性可被 设定在某一範圍内。以此方式，可補償諸如透鏡或層之光 〇學兀件中的吸收波動，其可能有害地影我補償液體層 之有齡。此種設定之有利可能性在於，藉由添加諸如氣 化鈉、氯化鈣、或碘化鉀之類的鹽類（其皆在水中具有非 常好的可溶性）’來更改液體層之吸收特性。通常，吸收 效果將隨著鹽之濃度而上升，使得，從某—起始濃度開 始，且在系統之校準步驟期間更改液體層之吸收直至最佳 地設定自我補償為止，總是有利的。 :成為液體平面平行板的液體層，尤其可被配置在兩個 實質上平面平行的板之間，而該兩個板含有石英玻璃或 97112516 200903184 含所提及的材料。所提及的兩種物質為常規的 ==好控制的材料，其廣泛用於光學系統中’且其特 性已為吾人所熟知。 對於千面平行板含右I # 與兩個實質上平= :破璃之狀況’若液體層之厚度 的板之總厚度之比介於0.2與1.0 ^ 土"於〇.25與〇.75之間、尤其較佳介於0.3與 0.5之間，則此狀況為有利的。 :::平行板含有CaF2，則在液體層之厚度與兩個實質 ί平:平行的板之總厚度之比介於o.m.o之間、較佳 下，此狀況為有利的其μ介於。.5幻之間的情況 下’兩個實質上平面平行的板之總厚度可尤其 在介於1. 5 mm盘]5 mm + 0日，…> 12麗之間。職之間的範圍内、較佳在2麗與 為了改良或確保根據本發明之光學修正元件之功能 性’減少或防止液體層内之 .. VL+. ^ A /夜體之對流為有利的。對流現 象具有千抑A者液體層之橫向範圍的溫差之作用，夢此終 ==二為了減少所述之不利效應，額外的二" 配置在液體層中。 在此狀況下，前述額外的元件尤其會 的部分空間，而該等空間係相 ：萬狀或㈣ 液體層。 f於彼此而封閉，且細分了 在本發明之—個有利變化例中，液 周圍材料在冷狀態下的折射率 :羊被調正為 千猎此達成的是，由額外的 97112516 200903184 冷狀態下具有光學均#外觀，且不 在本發明之另-實施例中，存在額外的溫度調節元件， 用於修改液體層中之溫度分布。以此方式，以對準目標且 空間上局部的方式加熱液體層，以達成精細調整之目的、 f增強靈活性之目的。如此可以採用適合於光學修正元件 操作期間之各別的使用條件的方式進行。在此狀況下，經 由作為電阻加熱元件的細導線之電阻，實現電加熱，尤其 被n且只具有彳貝值，而該等電阻加熱元件係以網格形式或替 代的幾何排列，被裝設在鄰接於液體層的定界元件之表面 之内側上。視導線數目之不同’可因此建立可被設定的溫 度分布之不同空間解析度。 、一個關於加熱㈣代可能性為训紅外線_。在此狀 、下應考慮至j 如’水僅在用於光學應用的相對較窄 的光譜範圍中為域透明，且水在接近“m以上的光譜 範圍中具極強吸收性。為了將IR輻射最佳地耦合至水 中，周圍材料在所考慮的波長下不應具過高吸收性。 在此狀況下，可藉由相關於修正元件而橫向地裳設的複 數個光學系統㈣合IM|射。此外’可構想，使用諸如 光、戴之類的光波導（〇ptlcal刪卿^)的直接柄合。 上述方法及所同樣描述的光學修正元件，可特別有利地 應用於半導體光刻之投影曝光裝置中。 在此狀況下，本發明之修正元件在投影曝光裝置中之位 置之有利選擇’在於將光學修正元件配置在與瞳孔平面相 97112516 12 200903184 距一段距離處，而該距離係對應於大於〇 7之次孔徑比 (subaperture ratio) ° 對於在給定孔徑下將-個具有最大目標物高度的目標 物場域成像至-個成像場域上的光學系統，將次孔徑 以 〃 IR-H|/(|R-H|+|H|)， 其中’從一個最大目標物高度之目標物點出發，R為邊 緣光線高度，而H為主光 (.、如Ύ 元琛间度，而且，此等光線高度係 (在平行於光學系統之瞳孔平面的給定平面上量測得的。 二：㈣採用介於0與1之間的值。次孔徑比之值在光 予糸統之母一曈孔平面中為卜而在光學系統之每-場平 面中則為0。 琢卞 此定義被㈣被制於半導體光収投影衫器件，因 2 ’視投影光學ϋ件之不同’此等投影光學器件係針對最 二標物南度及最大孔徑而進行修正。結果，最大目標物 J2及孔徑自然被指派給諸如光學系統之類的投影光學 II仵。 通常，投影曝光装晉/会,, 置之像差的取大成因’來自於所謂的 ^ 而其可在瞳孔區域中得到最有效地修正。此 夕目里孔平面之區域即為對於葬由氺與你T：-从工丑 像像差修正特別有利的2 ^先予修正70件而執行影 于⑴百矛J的位置，因為，經由瞳孔平面 測替=成對像平面之每—位置的成像之同等類型修改。 "貞外地，舉例而言，本發明之另—種修正元件， w 場平面而配置’或配置在場平面與瞳孔平面之間 97112516 13 200903184 的中間處’以實現額外的修正效應。 所述方法及本發明之光學元件之修正潛能，特別顯現在 具：適於產生偶極照明的照明裝置的投影曝光裝置中。在 、等狀況下，可假設，投影曝光裝置之光學元件中的吸收 光強度之特別非均勻分布。 夕=由光學上有用的㈣照射通過本發明之修正元件許 特別疋兩次，前述修正潛能甚至可進一步增加。 字參看圖式在下文中提出關於本發明及一些例示性實 施例之基本考量。 【實施方式】 ^、2展不—個例示性的光學修正元件Μ，其具有被形 "'、平面平仃板的兩個定界元件Μ及Μ。在本實例中被 :成為水層的液體層24，被分別配置在兩個定界元件 /、23之間。不言而喻，亦可想到除水以外的用於液體 二骑、之液體（例如’諸如環己烧或十氫萘之類的高折射率 —此甘疋界疋件22及23可包含石英玻璃或CaF2、或者 他材料。為了調整液體層24之光學特性，液體層 σ 、〗也δ有諸如氣化鈉、氣化鈣、或碘化鉀之類的鹽類。 3a: 3清楚地說明本發明之基礎原理。在圖式左邊的圖 圖3展不罪近於曈孔的非均勻受熱的透鏡元件25 $干擾波前。在此狀況下’可將對透鏡元件25之非均 明太：知因於偶極照明。為了比較，圖式右邊的圖3b說 5明之具有液體層24及定界元件22及23的光學修 το件21之受干擾波前。圖3清楚地顯示：除各自正負 97112516 200903184 號以外’波前之干擾實際上是相等的。因此，可經由液體 層24之厚度之適當選擇，以獲得修正效應。 圖4之圖4a及4b展示修正後的波前（場域中心）的說 明。在此狀況下，圖4 a展示藉由先前技術的排他性主動 操縱器進行修正之後的波前，而圖4b說明藉由本發明之 修正元件進行補償之後的波前。可清楚地看出，藉由本發 明之修正元件對波前之修正，明顯較佳。 圖5展示具有兩個摺疊鏡之反射折射投影物鏡 (catadioptric projection objective)?的第一例示性 實施例，其中配置有兩個本發明之修正元件2丨。在此狀 況下，諸修正元件21各自包含兩個未在圖式中更詳細地 表示的平面板，而該等平面板之間的空間被水所填充。以 此方式，達成對由周圍光學元件（未在圖5中更詳細 示）之發熱而改變的波前之補償。不+ 队 乂 Ά不5而喻，本發明之修 正元件21可配置在投影物鏡7内之任何所要位置處> 圖5中所說明的設計之諸項參數將以表格形式 下文中。在此狀況下，以常見方式，連續的編號表示所考 慮的系統中之光學元件之各別的表面之順序。 考 以下的非球面公式對「非球面常數 ' 數適用： ―」表格巾所指示的參 P(h) = + C^+C2h6+... 的有關表面之矢量 r為有關表面之曲率 在此狀況下’ P為平行於光車由 (sagitta)，h為與光軸的徑向距離， 97112516 15 200903184 半徑，K為錐形常數，而Cl、C2.......為表中所存在的非 球面常數。 表面 半徑 厚度 玻璃 193.3€8 nm 1/2直徑 0 0.000000 30.000000 空氣 1,00000000 63,500 1 o.iooooo -0.006100 空氣 1,60000000 74.287 2 153*564030 46.16336? SX02 1.5801&B11 B3.057 3 -330.50100S Αέ 1.000&51 空氣 X,00000000 B2.S04 4 252.Π2090 10.1S401T S102 1.56018811 80.Q45 5 10$.950677 20.700583 空氣 i.00000000 74-724 6 124.315093 35.166224 S202 l.kbiem 79.8-Ϊ9 7 461.7828S9 12.333505 空氣 1.00000000 8 1J3i2.6788^"' AS 27.1502U SI02 1.5601Θ811 77.413 9 -17X.23707« 13.0505«! 空氣 l.QOQOOOQO 77.239 10 -3421,712832 18.733Χβ€ SI02 1.5C018&U ~'~ 63.936 11 -199.917519 AS 2,$28&$S 空氣 1.00000000 61.822 12 〇.〇〇〇〇〇〇 5.000000 SI02 1>S60180X1 54.797 13 〇.〇〇〇〇〇〇 3.000000 ui6 1.42610227 53.102 14 O.OODOGO 5.000000 sioi 1.56018611 51,999 15 〇.〇〇〇〇〇〇 14.352674 空氣 00000000 Γ 50.324 16 -663.001556 14.487511 sr〇2 1.$6013811 46.997 17 -176.872Θ78 17.B49517 空氣 1.00000000 4S.819 16 〇.〇〇〇〇〇〇 5.000000 sioa 1.56018811 S7.S52 19 〇.〇〇〇〇〇〇 3.000000 H20 1.4361Θ227 58.96^ 20 〇.〇〇〇〇〇〇 5.000000 SI 02 1.S60188U 59.€24 21 〇.〇〇〇〇〇〇 4d.793011 —空氣_I X.OOOOOOGO ^0.635 22 -334.S29326 21.297S20 5102 lr5€0iseu 73.819 23 -152.413035 B.S12980 1,00000000 *76.421 24 -130,412851 9.998456 S102 1,5601B811 7T.007 25 •157.266636 3β.990723 1.00000000 81.222 26 〇.〇〇〇〇〇〇 222.908912 l.QOQOOOOO 93.101 27 -186.564171 AS -222.908912 REFL· 1.00000000 161.077 28 171.41^188 AS 222.903912 RSFL 1,00000000 137.401 29 o.qooooo 66.222340 空氣 1,00000000 105.690 30 413,994571 32.308650 SI02 l.seoieeix X11.145 31 -758.622&0Θ 28.63588? 空氣 1.oooooooo 110.634 32 -S55.998871 21.SeeS3_S SI02 1.56018811 105.180 33 1524.^8709$ AS ¢.947667 空氣 1.00000000 103.924 34 262.039412 18.703407 5102 1,S$018811 SS.421 35 124.828140 41.^0588« 2氣 1,00000000 84.348 36 -904,702595 AS 12.559987 SI02 1.56018811 ^4.028 37 131.44494? 22.233392 空叙 1.00000000 82.766 38 2BS.3&2*m AS 11.620577 έι〇2 1.56018811 85.404 33 1424.680258 2$.330510 空氣 1.00000000 87.S66 40 -21B.823450 10.143335 SI02 i.&^oiean SO.145 41 -S06.939484 AS 1.481794 空氣 1.oooooooo 104.660 42 $03.634623 AS 45.5^924 5102 1.560188U 1X3.183 43 -381.334550 1.007701 空氣 1,&〇〇〇〇〇〇〇 124.528 44 -3667.499392 AS S2.S29718 SX02 1.560X8811 133.S64 45 Ί86.4Θ5102 0.337179 空奴 1,00000000 U9.12€ 46 603.514905 AS 47.213007 SI02 157.657 47 •404.4€5866 1.492986 空氣 1 .oooooooo XS8.9^ 4d 463.934249 42.571520 S102 1.56018811 157.557 Λ9 -29604.6^4485 AS 5.695912 1.00000000 156.1« SO 〇.〇〇〇〇〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇 空氣 1.00000000 154.21θ 51 0.000000 -4.75187$ 空氣 1.00000000 154.218 52 452.363951 57.278451 SI02 x.5€018dll 152.299 S3 -566.149653 AS 1.149493 空氣 i.oooooooo ISO.626 Si 114.035594 60.87056^ SI02 1.S6018811 ^9.77^ 55 1030.454633 AS 1.035245 空氣 1.00000000 SO.468 S6 61.122059 43.376716 έί〇2 1.560188X1 51.345 57 O.OODOOO 3.100000 Κ20 a.43618227 5Θ 〇.〇〇〇〇〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇 Κ20 〇.〇〇〇〇〇〇〇〇 X5.ai6

16 97112516 200903184 非球面常數 SAF 3 β 11 27 28 K 0 0 0 -2.1B039 Ό.6Θ0703 C1 •3.89722ae-07 -1.0534〇4e-0*? -3.4482299-08 7.〇〇1822«·〇9 C2 3.0304V?e-12 l.9S1656e-n 4.354829e-ll 2,S26417e-13 1.0385·76β-Χ3 C3 ·7.89β842β·16 , 1.^21835e*15 -7.319113C-15 ·8.929830θΊΘ 1.39ieiSe-18 C4 1.082407e-19 -5·413752β·20 2.242273e~lfi l.(27065e-22 1.79H96e-23 C5 •9.811055e-24 -》.“634le-23 <4.14£641e>22 -3.600583e-27 3.7X7432e-28 C6 5.807496e-28 4.1X8252e-27 4·236689β·26 4.847008e-32 -2.76344£e-33 C7 >l.$73414e-32 -i.4219l5e>31 •1.93833€e-30 -4.094157e-37 ^1.134 82 Oe-37 C6 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO O.OOOOOOe-cOO 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e 4-00 0·000000β+00 C9 0.00000Oe-f00 Q.OOOOOOe-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇e4-〇0 Q.OOQOOOe^OO 〇.〇〇〇〇〇〇«400 SRF 33 35 38 41 42 K 0 0 0 0 0 CX -2.2X46Q9e-07 2.13$337e-0B 4.8306$4e-05 1.027731e-07 -4.736874e-08 C2 1.31482Se-U 5.437360e-14 •4.4d3860e-X2 2.857813e-12 4.15X473e*12 C3 3.671489e-17 6.7X7342e-l7 3.907€86e-16 -3.350784e-ie -3.98€368e-lS C4 -7.303224Θ-20 9.3d4699e-20 •1.21S2lSe-19 •2.0U428e-20 1.648316e*20 C5 6 . l87636e-24 -1.576974e-23 l,511307e-23 $.0353S8e>25 -1.556834e^25 C6 -2.508*753e-2B $.180615e-28 -1.438793e-27 δ-1〇82》6β·29 -1.958302Θ-29 C7 4.11l335e-33 •3,402825e-32 6.515194e02 · -2.715308e-33 €.361d$7e>34 C8 0 .OOQOQQe-fOO O.OQOOOOe-i-OO 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 C9 O.OOOOOOe-t-OO 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e+oo 〇.〇〇〇〇〇〇e4〇0 〇.〇〇〇〇〇〇e«-00 SRF 44 46 49 53 55 K 0 0 0 0 0 Cl -6.48733Se，ll -S-10dS02e-〇8 2.371342e-08 3.985232e-08 C2 -3.0S1691e-a2 1.615428e-l2 2.β32θ65β-12 -1.830S22e-L2 6-989783e-12 C3 1.412820e-18 1.07S523e-n -l,199B66e-17 -2.74〇022e*LT C4 -1.574059e-21 -7.1003S9e-22 -3.222523e-2l 6.478622e-2l 1.215712Θ-Χ9 C5 -6.2287396-26 -3.197〇$7e-26 1.903111e-25 -2.753936e-2S -l,015927e-23 C6 2.2720〇4e-30 1.463389e-30 -5.2S8535e-30 5.4759S4&-30 5.340O97e-28 C7 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 -1.514834e-35 5.663156e>35 -4.4731Xfie-35 -l.l44880e-32 C8 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo 〇.〇〇〇〇〇〇e<<O0 〇.〇〇〇〇〇〇e<»00 O.OOOQOOe-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo C9 o.ooooooe-foo 〇.〇〇〇〇〇〇e+oo 0.000000e+00 〇.〇〇〇〇〇〇et-OO 〇.〇〇〇〇〇〇e+oo

圖6展示投影物鏡7之替代設計，其中使用了三個本發 明之修正元件21。圖6中所說明的投影物鏡7之設計， 係藉由以下事實而顯現：光束路徑被導引成為使光學上有 用的輻射照射穿過位於光束路徑之垂直分支中的修正元 件21’兩次。在此狀況下，在穿過投影物鏡7之過程中， 投影束經由反射元件31、32而自原始方向被偏轉90°。 換言之，投影束在穿過投影物鏡7時展現出T形路線。不 言而喻，亦可構想到或多或少偏離於T形的路線。為了偏 轉投影束，亦可使用偏轉效應不是基於反射效應而是（例 如）基於繞射效應或其他光學效應的光學元件。 圖6所說明的設計之參數將以類似於前述實例之方 式，以表格形式編輯在下文中： 17 97112516 200903184

表而 半徑 厚度 玻瑀 1S3.300 nm 1/2¾ 符 0 O.DOOOOO 81.909100 1.0Q00000C 60.033 1 〇.〇〇〇〇〇〇 -0.019387 1.00000000 87.121 2 624.406971 21.18433S SI02 1.5^032610 89.234 3 -711.908894 0.90674 空氣 1.00000000 90.564 4 6.000000 5.000000 SI02 1.56032610 51.64X 5 〇.〇〇〇〇〇〇 3.ύϋόόο6 Η20 1.43681630 92.147 έ 〇.〇〇〇〇〇〇 5.000000 S102 1*5€032610 92,476 7 ο,δόΰόύό 0.930386 空氣 1.00000000 92.982 d 1^3.169520 S2.483115 SI02 1.5€032610 9S.879 9 381^*7^9^3 52.783095 空氣 X.〇〇〇〇〇〇〇〇 33.373 10 118,580075 36.X3S3S4 SI02 1.5€03261〇 83.0^3 11 -473.446738 AS 0.828657 空氣 1.00000000 79.307 12 90.185633 49.$62〇Sl S202 1.S6032620 65.244 13 94.133983 14.329461 空氣 1.00000000 44.293 14 〇.〇〇〇〇〇〇 5.000000 SI02 1.56032610 42.036 IS 〇.〇〇〇〇〇〇 3.000000 Κ20 1.43631^30 40.079 16 〇.〇〇〇〇〇〇 S.6&0000 S102 1.5έ〇32$10 3$,570 17 〇.〇〇〇〇〇〇 10,129876 α,〇〇〇〇〇〇〇〇 •40.520 IQ -92.819702 43.908983 SI02 1,56032620 40.799 19 -85.424170 9.674700 宁氣 1.00000000 S5.255 20 -74.103929 42.^90832 έτ〇2 λ.56Ο32£10 56.250 21 *387*X641〇3 B.455S12 空氣 1.00000000 86.706 22 -365.0022S3 50.12(3d7 SI02 ΓΓ5?〇3?6ϊδ 85.674 23 -117.4S3515 9-914517 空氣 l.OOOOGOOO 95. $76 24 -4X5.027$9S AS 46.185735 SI02 1.56032610 103.640 2S -170.^958β6 10.Θ80007 空氣 1.00000000 X0B.S62 26 262.0837&9 27.654229 SI02 1»5€Ο32610 103,448 27 ^361.289798 0,943659 堃氣 1.00000000 101.950 is 220.659610 28.386959 SI02 1.56032610 97.155 29 2300^889907 AS 74.3U566 空氣 1.00000000 ^ 94.463 30 ο.αοοοοο •22S.404290 R£FL 1.00000000 €6.879 31 106.700S09 AS -12.09336B SIQ2 1.56032610 75.306 32 X029.600488 -50,044033 空氣 X.OOOOOOOO 90^131 33 111.561912 -12.592875 SI02 1,56032610 92.937 3名 212*730136 -26.07658^ 魏 1.00000000 118.651 IS 1S5.078710 2€.0?65B€ RSFL 1.D0O00D00 122.10& 36 212.730136 12.5928*75 SI02 1.560326X0 118.6&5 37 111.-363912 50.044033 空氣 1.00000000 93.478 38 1029.600488 SI02 1.56Q32610 91.625 39 X06.700509 AS 223.404290 1.00000000 Tf.lU 40 O.DOOOOO ·73·β35699 REEL 1.00000000 €7.545 41 2344.735704 -22.31S744 SI02 1.56032610 94.161 42 253.638670 -0.9726U 空铽 1.00000000 95.658 43 -4*50.189390 •24.S7S552 SI02 1.5β032610 102.074 44 ¢89.891250 -2.10SB9$ 空f 1.00000000 102.389 45 -23S.90X080 -43.892529 έίοί 1.56Q32G10 102.646 46 -4312.807930 -5.654Θ27 S氣 X.OCOOOOOO ^.26έ 47 -144.330672 -45.147417 SI02 X.56032610 91.143 48 •480.152998 AS ~*-16.470018^ 空氣 X.OOOOOOOO 81.2S8 49 €77.3&6771 ""-10,210^551 1.&6032610 79.391 50 •95.633899 AS -39.196037 ±k 1.00000000 ^9.026 51 -8735.863231 -12.389064 SI02 1.5603261D 71,393 52 -14?.341293 AS -16.6227S7 空氣 1.00000000 75.555 53 -482.080214 -30.20737B S102 1.5^032610 7β.*?56 54 1.131.416760 -76.857457 空氣 1.00000000 85.023 55 -3376,357$«5 A£ -22.564450 SI02 1.5€032$10 121.13S 56 59B.^91433 •0.983285 空叙 1.00000000 123.862 57 -357,148002 -33.365168 3X02 1.56032610 136.868 58 -32S2.68878$ -1.240420 空氣 1.00000000 137.1S4 59 -308.28X049 -48.644248 SI02 1,56032610 139. 60 62S.S1^050 AS >12.324803 空氣 1.00000000 13S.290 61 0,000000 〇.〇〇〇〇〇〇 空氣 1.00000000 134.463 62 〇.〇〇〇〇〇〇 3.030879 1.00000000 134.463 63 -781.S36893 -35.234S20 SI02 1.56032610 133,791 64 13^4,52^^ -3.705163 空氣 1.00000000 lil.854 65 -321.8B1102 -36.276903 SI02 l.S€032€10 123.524 €€ 3268.6^145 -2.414G81 空* 1.00000000 120.^98 67 -131.15^713 -28.556588 5Ϊ02 α.560326X0 $5.90$ 68 -20D.74.S2S7 AS -0.831S34 空氣 1.00000000 89.479 6$ ·$'ζ.Αΐ^έ -34.227499 SI02 1.56032610 76.703 70 -225.754972 AS *1.247532 空氣 1.00000000 67.997 71 >61.493162 -50.01794*7 SI02 1.56032610 4S.906 72 b.000000 -0.9$β40Τ H20V 1.4^681630 16.800 73 〇.〇〇〇〇〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇 H20V 〇.〇〇〇〇〇〇〇〇 15,009 非球面常數 97112516 18 200903184 SRP 11 24 29 31 39 K 0 0 0 0 0 C1 ^.3244β8θ-08 >1.320272β-0β L.26?249e-08 •e.^34840e>08 -β.634840β·Ό8 C2 3.336144e>13 4.8982446*13 2.228304e-X3 -3.319972e-12 -3.319972e-12 C3 i.899321e-a6 >l.S4534€e-l7 -l.S14143e-X7 >2.014127e>16 -2.014127e<l$ C4 -3.004S14&-20 3.56305€e>23 2.8797S6e>22 -1.71?334e-2〇 -1.717334β·20 C5 X.4^85846-24 8.02X00le-27 1.131170^<26 2.068734e-25 2.06β734β·25 C6 -9.S97193e-30 -5.33B275e-32 -6.425389e-31 -l,432400e~28 >1.432400e>28 C7 〇.〇〇〇〇〇〇 0.OOOOOOe+OO 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇00 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 ch 6.6oooo〇e<f〇o 〇.〇〇〇〇〇〇e4〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 0.〇00QOOe+00 C9 〇.〇〇〇〇〇〇64-00 0.0000006+00 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e<f00 〇.〇〇〇〇〇〇e+〇〇 SRF 48 50 S2 55 60 K 0 0 0 0 0 Cl -3.04S083白^08 -X.82S792e-09 3.667191d-08 1.588995e-0B -1.χ'έ48€5β·08 C2 4.0863206-13 3.80640«e-12 Χ.975333Θ-12 •1.42573U-13 2.231510e>14 C3 9.699911e-17 4.β29ΐ97β-17 6.96θ457β-17 -1.12S9?〇e-17 -2.476426e-17 c4 >1.029295e>20 4.0142356-20 3.42$30Se-21 -2.7S1803e-22 l.X336€9e-21 C5 1.045245e-24 1.7»〇122e-24 -6.€8343Se-25 -X.990926e-28 -2.410429e-2^ C6 -含，I46e22e-2d -3.387427e-28 2.962190e-2B 2.982407^-31 2 .0S828^e>31 C7 〇.〇〇〇〇〇〇e*00 〇.〇〇〇〇〇〇e+〇〇 o.ooooooe+oo o.ooooooe+oo 〇.〇〇〇〇〇〇e+ao C8 0.000000e+00 o.oooooae«-oo 〇.〇〇〇〇〇〇Θ4-00 〇.〇〇〇〇〇〇e-t-00 〇.〇〇〇〇〇〇e<K〇0 09 o.ooooooe+oo O.OOODOOe+OO 〇-〇〇〇〇〇〇e十〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇e+〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 SRF 68 70 K 0 0 Cl 2.8€5471e-〇9 -1.020006Θ-07 C2 -3.95&281e-12 -?.6S388?e-12 C3 4.329320e-16 i.074443e*15 C4 •4.469477e>20 -1.131273e-19 C5 1.3744296-24 1.^40084e'23 C6 -4.141746e-29 -4.-7632708-29 07 〇-〇〇〇〇〇〇e+00 O.OOOOOOe+oo C8 〇.〇〇〇〇〇〇£4〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇«+〇〇 C9 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇€4〇〇

圖7展示投影物鏡7之另一實例，其中應用到本發明之 修正元件21。在此狀況下，修正元件21係位於投影物鏡 7之瞳孔平面之區域中，該瞳孔平面未在圖中表示。替代 或額外地，光學修正元件可不（僅僅）被配置在上部瞳孔平 面之區域（亦即，位於主光罩附近的瞳孔區域）中，而更可 被配置在下部或最底層的瞳孔平面之區域（亦即，在晶圓 附近）中。在圖7中，直接在三個雙凸面透鏡26中之一者 之上游或下游的區域，特別適合於此情況。為本發明之光 學修正元件21選擇投影物鏡中之此位置的優點在於：光 束發散度在下部瞳孔平面之區域中較在上部瞳孔平面之 區域中為小。亦即，投影光之個別的光束集束之角散射， 在下部瞳孔平面之區域中較在上部瞳孔平面之區域中要 小。伴隨有穿過本發明之光學修正元件21的投影光束集 束之光徑的較小變化，且因此，達成改良的操縱器效應或 19 97112516 200903184 補償效應。在下部瞳孔平面之區域中’雖然液體層24之 總體較大厚度將是確保補償效應所需’但’相關聯的對流 問題尤其可利用以下特別參看圖13及圖14而描述之措施 而有效地加以減少。 圖7所說明的設計之參數將以表格形式概述於下文中：

表面 半符 厚度 玻瑀 193.36B nm 1/2頁徑 a ο.οοοοοα -0.008710 空m l.COOOOOOO 74.265 2 152.806541 •JS, 431005 SI02 1.56016311 ai.i2i 3 •330.27503S AS 1.00Q851 空氣 l.OCOOOOOO 82,575 4 2S7.561794 10.19401? SX02 1.5601S811 80.063 5 107.240602 20.970575 空氣 1 .OOOOQOOO 74.712 6 124.216381 Θ7Θ498 $Z02 1.56018811 79.668 ? 458.206125 12.581575 空氣 l.OOOQOOQQ 18.003 β 394.774717 AS 27.324175 SI02 1.5€01βέΐ1 7*7.420 9 *171.322174 IS.056624 ΨΜ α.οόοοοοοο 7*7.242 10 -3632.304551 07753165~ SI〇2 1,560188U 64.020 11 -i9&,567355~ AS 2.828Θ65 •空k 1.00000000 61.914 12 〇.〇〇〇〇〇〇 S.000000 SX02 1.56018811 54.βδ〇 13 〇.〇〇〇〇〇〇 2.000000 K20 1.43618^27 53.206 14 O.OOQOOO 5.000000 SI02 1.5έΰ18811 1 52.108 IS 〇.〇〇〇〇〇〇 14.620990 堃氣 1.C0Q0000O 50.436 16 -670.72X0^5"""1 14.$1θ50β $102 1.56018811 41.020 17 -176.631072 18.497791 苧氣 1.00000000 4〇36 18 〇.〇〇〇〇〇〇 10.000000 S102 1.SS018B11 5^.150 15 0.000000 50.1^770? 甲氣 X.OQOQOOOO 60.164 20 -332.25S28€ 21.26Θ478 SX02 1.56018311 73.716 21 Ί51,946062 8.$02276 申叙 Z.00000000 *76.312 22 -125.715474 9.992972 SI02 1.5601B811 22 -157.281726 998231 5¾ i.OOOOOQQO B1.1SB 24 〇.〇〇〇〇〇〇 222.9XS96S 綠 1^00000000 53.101 25 -186.S01756 AS *222.916965 RETL 1.00000000 161.210 26 171‘573325 A5 2227^6365~ SETL 1.00000000 137.537 2? 〇.〇〇〇〇〇〇 6S.919281 堃氣 1.00000000 105.927 28 411.904^17 32.629492 SI02 1.56018811 111.394 29 >746.664472 29.263212 空氣_ _ _ 1.0Q00QQQ0 110.873 30 >948.543683 21.3257S1 S102 i.S6〇iean 105.199 31 1499.S2B375 AS 0.9451fi7 空氣 1.00000000 X03.S23 32 2δ1,881650 16.698434 SI02 x.seoiedii 95.462 33 124.935816 42.2^0342 空氣 1.00000000 84.398 34 -9X5.013583 AS 13 .263169 SI02 l.B6018ail 34.060 35 131.42B201 22.^65151 空Μ η % l.OOQOQOOO S2.775 36 288.836S63 AS 17.S443S4 S102 1.5601831X S5.432 37 1414.281223 26.3S05S3 空氣 1.00000000 87.975 3β 516375 10.102933 ST02 1.56O1B011 50.157 39 -507.940782 AS X .489700 幸奴 1.00000000 104.668 40 604.663227 AS 45.569X70 SI02 1.56018&II 1X3.228 41 -381.SSQ602. 0.942198 1.00000000 124.5T7 42 -3659.679844 AS €2.803391 SI02 1.5έΰ18β1Χ 134.048 43 -185.4894S9 0.947473 苧氣 Ποόοόοοοό~~:~ 139.144 44 803.608129 AS 47^10*7253 SI02 1.56018911 157.634 45 -404.7308^5 1.543174 +氣 1.00Q000D0 1^8.92» 46 463.662629 42,746.808 SI02 ' 1.56018811 157.507 4? >30094.70B524 AS &.621418 空氣 1.00000000 156.ns 48 〇.〇〇〇〇〇〇 〇.〇〇〇〇〇〇 5«, 1.00000Q09 154.1?S 4今 〇.〇〇〇〇〇〇 -671083 i.oooooaoo XS4.17B 50 452.542212 S-7.0$^$B0 SI02 X.S6018811 152.261 51 -566.442779 AS l.X2$324 夺奴 x?«aoooooo *· 150.826 52 114,05112? 60.904375 召02 1.5€018811 99.792 53 X031.Q94018 AS X.0S1630 1.00000000 90.472 54 61.061829 43.38B068 SI02 1.560X6811 51.327 55 〇.〇〇〇〇〇〇 3.100000 H20 1,43618227 24.550 5S 〇.〇〇〇〇〇〇 0.000000 H20 〇.〇〇〇〇〇〇〇〇 IS.875 非球面常數 97112516 20 200903184

SRr 3 8 11 25 2€ K 0 0 0 -2-18057 -0.6607S c: 6.Sb7l7$e-〇8 -3.894432e-07 -1.02i795e-07 -3.451557e-08 6.9$6902e-09 C2 2.758*?92β-12 1.910214^-11 4.259ΘΘΟβ>11 2.334543e-X3 1.026860e-13 C3 -7.4720138-16 1.2«984«e-15 -6.7110S9e-XS -e.951fi39e-X8 1.3734758-18 C4 l.〇3202〇e-l$ >6.666988e>20 1.949733e-18 1.635510e>22 i.729102e-23 CS <9.360724e-24 -3.5〇a〇*78e-23 -3.3135»ee-22 -3.622b76e-27 3.391440e-2d C6 5.5X852$e^a 4,0S5705e-27 2.994558e>26 4.88S0€6e>32 -l,078343e-33 C9 -1.590972^-32 -1.316730e-31 -1.183689e>30 -4.115i7Se-37 6.*725963e-38 ce 0.000000e^00 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo 〇.〇〇〇〇〇〇e<i>00 O.CQOOOOe+OO C9 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO oTdbobooe+oo o.ooooodb-»oo 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 〇.〇〇〇〇〇〇e-tOQ SRF 31 34 2$ 39 40 K 0 0 0 0 0 Cl -2.201517β-〇7 1.982727S-08 4.7€070Ge-09 1.0243.57e-07 -4.€S378le-06 C2 1.310974β-Χ1 1.149782e>13 -4.2843056-12 3.898919e>12 4.ΐ22224βΊ2 C3 3.146452e-l? 1.309&«Se-16 3,45176fie>l€ -3.3β5€60β-Χ6 -4.〇〇3637e-l$ C4 -7.326166e-2Q 8.0SS97ie-20 -1.130963€-19 -1.9β531Χβ-20 1.664S€le-20 CS fi.320778e-24 -1.485189e-23 1.39369·7β-23 8.49·4β93β-25 -1.5657S4e-25 C6 -2.62^S55e-28 S.96244Xe-28 -1.334397e-27 8.51076^-29 -1.981449e-29 C7 4.470867e-33 -3.738S6^e>32 £.106339e-32 -2.$43237e-3? e.446673e-34 C8 〇.〇〇〇〇〇〇e+oo 〇.〇〇〇〇〇〇e-f-oo 〇.〇〇〇〇〇〇^-»-00 o.ooooaoe-i-oo 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo C9 〇.〇〇〇〇〇〇e-t-00 〇.〇〇〇〇〇〇e-fOO 0.ooDoooe^oo 〇.〇〇〇〇〇〇6400 ο.οόοόύοβ^-οο SRF 42 AA 47 51 53 K 0 0 0 0 0 Cl 1.393220e-ll -5.1013076-08 >5.745699^-08 2.363301e-08 3.982997e-0B C2 -3.07i7B6e-I2 1.61β6θββ*12 2.831988e*12 -l.m889e-12 7.025032e-12 C3 1.4211716-16 1.036774B-17 -Ι,190434β-17 -2.748749e-17 -1.121978e-lS C4 -1.614622e-21 -7.02β114β·22 -3.229348β-21 6.499918e>21 1.224907e-19 C5 -6.1?0320e-2g -3.147269^-26 i,9073eie~25 -2.771*767«-25 -1.023565e-23 C6 2.259679e-30 1.441603Θ-3Ο -5.273430e>30 5.5061156-30 5.375e28e-2d C7 0.0000006400 -1.492937β-35 5.67S564e-35 -4.500925e-3S -l.aS128€6-32 ca 〇.〇〇〇〇〇〇e-t-OO o.oaooooe^oo 〇.〇〇〇〇〇〇e+00 〇.〇〇〇〇〇〇e^oo 〇.〇〇〇〇〇〇e+oo C9 〇.〇〇〇〇〇〇e-f-oo 〇.〇〇〇〇〇〇β400 〇.〇〇〇〇〇〇e-t-00 〇.〇〇〇〇〇〇e-t-oo O.OOOO&Oe+OO

圖8之圖8a展示圖7中所展示的配置之修正潛能；圖 8b說明一種配置之修正潛能，其中，一個修正元件21被 配置在瞳孔平面附近，而另一修正元件則被配置在投影物 鏡之場域平面附近。此處，修正元件21在兩個狀況下各 自包含兩個5 mm厚的S i 〇2板，而該等板之間配置了一個 厚度為4 mm的水層。 將以舉例方式在下文中考量用於實現本發明之修正元 件之最佳補償效應的液體層之厚度與定界元件之厚度之 間的關係。此處的基本規定為，所使用的液體之折射率之 溫度係數（dn/dT)，展現出不同於周圍材料、特別是投影 物鏡中所使用的光學元件之材料的正負號。液體層之厚度 與定界元件之總厚度之間的關係，遵循以下公式： 21 97112516 200903184

lens Σ ί=Ι i^element ^ glass water DAT, 里值Dwater/Dglass為液體厚度與周圍玻璃材料之厚度之間 的關係。此外，dnglass/dT及分別表示玻璃材料 及所使用的液體之折射率之溫度係數。量值Di*ATi等於 個別的透鏡厚度與透鏡元件i内之溫升的乘積。所有的 • (L正元件自身除外）之總和，表示所有透鏡元件對總 效應的貢獻。 一平面透鏡元件内之最大溫度變化，近似地由下式认 出： 、。 α·Ρ Απλ ~2tn Η lens 此適用於具有習知照明（亦即，以元件之光軸為中心的 〇圓形照明)的平面元件。在此狀況下，p纟示照射功率， π表示基數為e之吸收係數，2表示材料之熱導率，及⑴ 表示習知照明之半徑，且仏咖表示透鏡高度。 〃在採用液體層之狀況下’可假設：液體内之溫度近似地 等於定界的玻璃表面之溫度。在此狀況下，液體之溫度隨 熱導率增加而降低（例如，石英_CaF2)。結果，液體層之 所需厚度隨熱導率增加而增加。 一個具有兩個定界玻璃板的水層，可才皮近似地表示成一 個具有有效吸收及熱導率的均質元件，適用下 97112536 22 200903184 式： Μ. D,. "Mfater^ water +d. 及^ Af 〇> ：=:——Slass^slass + 乂 M/ater water

Dglass +D, wat^r 圖9說明作為定界元件之厚度之函數的水層之所 度。在此狀況下，玻璃類型石英及CaFz被假設為用於= 元件之材料。所使用的值在此狀況下為仏W仏咖=〇 2 ,1 P:1 W’ “…：0-0829/cm，且〜…〇(與水相比可勿 略:計）。圖9中之曲線參數為有待在整個物鏡中補償二 波則像差（200 nm及150 nm)。此可藉纟光學元件別 是，投影物鏡中之透鏡）之溫度變化及厚度來計算。. 所表示之關係分別適用於材料系統「石英/水/石 及「CaF"水舰」適用。定界元件在此狀況下具有平」面 表面。 上文所表示的關係之一般化，可藉由定界元件之 成。在此狀況下’投影物鏡可模型化成為—個有效的平= 透^此-有效透鏡可藉由在光軸上且沿著邊緣光線的光 径長度而確m熱效應之觀點看，整個物鏡與具有正 折射率的透鏡有等同的表現。為了能夠補償此類型之透鏡 之熱效應’應使用一個具有比邊緣厚度大之中心厚 體透鏡。此透鏡是對以上表述之等效考量的結果。又圖μ 說明具妓界元件22及23的光學修正㈣21之一些例 不性實施例’而該等定界元件22及23具有非平面的表面。 97112516 23 200903184 本發明之修正元件之實現中一個可能的問題，可能由以 事實引起戶斤希望的溫度分布由於液體層中之對流而被 破壞。在此狀況下，將液體層以（例如）實質上相對於光學 上有用的輻射之方向而正交的蜂寫狀方式來建造（亦即， 該等定界it件中之-者係以將液體「填充」至個別的室 中、且如同被第m件封閉的方式建造），係有利的。 以此方式’經由對流之熱交換大大地受到抑制。此外， ，使液體之折射率調整成定界元件之周圍材料之折射率，係 有利的。如此確保了蜂窩式結構在冷狀態 質的外表’且不會導致任何干擾性的光程差。 圖^以平面圖展示修正元件之組構之兩個可能的變化 此狀況下，提供額外的元件33，將液體層(圖ι〇 ==之變化例⑷蜂高狀丄二 正V:。所說明之變化例中則被組構… / =11說明投影曝光裝置卜其中，—個本 元：皮配置在投影物鏡7中。此置 之照明裝置3被設計成為藉由照明裝 在以此方式組構的投影曝光裝、 '、、、 明分布，本發明之修正元件HZ “極不均句的照 圖13展示本發明之修正 之、取大的修正潛能。 作A、、田声,μ — I , n 牛21之另—變化例，其展現 作為流度调即兀件40的加熱線，而該 狀形式分布在修正元件21 、 ”，、線係以網格 干上且在適合的接觸逹接後可 97112516 24 200903184 在修正7C件21上產生所要的溫度 具體化成為雷射41的紅外線源，藉二明 將-個定界、定向的紅外線射束42指;7;^^ :壬何所希望的點上，如此導致對修正元件正二= 幻。了構想出局部冷卻(例如，使用冷卻、定向的流體 傳未說明h額外的元件33亦可被製造成 、：導兀件(例如，由金屬材料製成)，或具備一個在光轴之 以此方式，若額外的元件33具有 σ接觸連接，在雙功能性下，則可減少液體層24内 之對流’亦可在按電阻加熱系統之方式使用額外的元件 3之傳導區域的情況下，設定所希望的溫度分布。 圖14展示用於抑制對流的另一變化例。在此狀況下， 液體層24被分離元件5〇細分為兩個部分層—及⑽。 在此狀況下，部分層24a及24b係相對於通過光學修正元 件21的光徑一前一後地配置。在此狀況下，相比於上文 戶述之實例，兩個部分層24a及24b之各別的厚度被減 少；詳言之，該等厚度在小於3 mm之範圍内，2龍或者 1 mm之厚度在此狀況下係有利的。將液體層細分成複數 個較細的部分層，具有減少部分層24a及24b中之對流、 及層平面方向中之對流的作用。在此狀況下，由於液體層 24之未憂化的總计總厚度，修正元件21之修正效應實際 上得以完全保留。在此狀況下，所提出之變化例具有可使 對流減少措施之光學效應保持較小的優點；因此，以實例 97112516 25 200903184 ，明’可將具有小量光學 作為分離元件50。 J石夬玻璃板用 圖15展示減少對·、、* μ 鱧層24之層厚度之減^又;*可能情況。在此狀況下，液 而與定界元件22及23U:二體層係藉由絕緣層51 文已屏干的；^ 熱緣事實，而成為可能。如上 又巳展不的，液體a ^ 聪禮24之所需的最小厚度亦尤苴 於液體層24分別鱼宕！ _从_ 』兀八疋取决 i 之P^ 〇 ，兀件22及23之間存在的熱耦合 9q " °本已發現’液體層24分別與定界幻牛22及 之間的熱搞合越好，液體層24之厚度增加越是必需 的由於其熱絕緣效應，絕緣層51減少液體層24分別盘 定界元件22及23之間的熱轉移，且因此能有一個較薄 液體層24。以此方式’可將液體層24尺寸設定為具有結 合圖14所提出的該等量值之數量級，且因此，由於減小 之厚度’亦大大地防止了層方向上之對流。在此狀況下， 可以用將氣泡引入定界元件22及23之面向液體層的區域 中的方式，組構絕緣層51，而該等氣泡之直徑被選擇成 為使得该等氣泡之光學影響被大大地減小。視光學修正元 件在物鏡中之位置之不同，舉例而言，達到5χ〇.25之氣 泡等級應被允許。此係對應於〗· 25 mm2的總面積。根據 ISO 1010-3，只要此狀況下不發生積聚，便可允許將此面 積分配在具有相等總面積的更多氣泡之中。 圖16所§兒明的用於減少由對流導致的干擾影響之另一 變化例’在於形成液體層24的液體被定期替換，且因此 允許液體層24中之溫度分布之均質化。為此目的，修正 97112516 26 200903184 70件21具備人口及出σ 55，其確保液體層24至少部分 八被替換換5之，在其中最初形成液體層Μ中之溫度 刀布而不具有超過干擾程度的對流的時間段 學修正元件之择鄉哭乂處 ^,d . 仟之刼縱益效應。在此狀況下，時間窗（七11116 win 〇w)(其中，雖然補償溫度分布已經形成於液體層μ 中’但其對流尚未超過干擾程度）可被有利地用於操縱哭 之使用°影響該時間窗之位置及長度的基本參數，為液體 之黏度及熱導率、以及液體層24中溫度分布之形式。另 外’如已參看圖13所解釋的，存在藉由溫度調節元件(亦 即，藉由定目標的局部冷卻或加熱）影響溫度分布且因此 办響液體層中之對流的可能性。在此態樣中，目工6以實 例說明一個具體化為IR雷射41的紅外線源，藉由該紅外 '、原 疋界疋向的紅外線射束42可被指向修正元件 21或液體層24上之任何所希望的點上，如此導致對修正 元件21或液體層24之局部加熱。 【圖式簡單說明】 圖1展不先前技術之半導體光刻之投影物鏡（參考說明 書之引言）。 圖2展示例示性的光學修正元件。 圖3a及3b展示本發明基礎原理之清楚說明。 圖4a及4b展示修正後的波前（場域中心）之說明。 圖5展不投影物鏡之第一例示性實施例，其中配置有兩 個本發明之修正元件。 圖6展示投影物鏡之替代設計，其中同樣使用了兩個本 97112516 27 200903184 發明之修正元件。 圖7展示投影物鏡之另杏 之修正元件。 另“列，其中應用了多個本發明 之不同配置之修正潛能。 圖9展㈣為定界元件之厚度之函 疮66銳昍。 八《a喝 < 所 圖8a及8b展示修正元件 需 可能 厚度的說明 圖10a及l〇b以平而闰s -你 變化例。 +面圖展-修正元件之組構之兩個 個本發明之修正元 圖Π展示投影曝光裝置，其中 件被配置在投影物鏡令。 現 非：:表展面示本發明之另，例’其中’定界元件呈 圖13展示本發明《具有溫度調節元件的光學修正元 件。 圖14展示用於抑制對流的額外的變化例。 ί;圖15展示用於抑制對流的另一可能情況。 圖16展示本發明之可避免對流的另一變化例。 【主要元件符號說明】 1 投影曝光裝置 2 晶圓 3 照明裝置 4 (容納、定位）裝置 5 主光罩 6 (安裝、移動、定位）裝置 97112516 28 200903184 7 成像裝置；投影物鏡 8 光學元件 9 支架 10 物鏡外殼 11 投影束；光束 21 (光學）修正元件 21， 修正元件 22 定界元件 23 定界元件 24 液體層 24a 部分層 24b 部分層 25 透鏡元件 26 (雙凸面）透鏡 31 反射元件 32 反射元件 33 (額外）元件；（細分）元件 34 部分空間 40 溫度調節元件 41 IR雷射 42 紅外線射束 50 分離元件；（額外）元件 51 絕緣層；（額外）元件 55 入口 、出口 97112516 29

Claims (1)

1. 200903184 十、申請專利範圍： 1. -種光學系統之溫度誘導成像像差之修正方法，其修 業ίΐ:二係使用一個配置在該光學系統中的液體層 =特徵在於··該等成像像差係經由光學上有用的輕 所補Γ 被形成於該液體層（24)中的非均勾溫度分布 2:如申請專利範圍第】項之方法，其中，該液體層 被形成為液體平面平行板。 ） 3. 如申請專利範圍第1項之 被形成為具有至少一個曲面的液體透鏡广液體層⑽ 4. 如前述申請專利範圍中任一項之方 i 層Γ1);Γ二r光學系統之操作期間係保持= 或專十利？中任一項之方法，其中，將水、 體。 "a'"之類的1^折射率液體用作為其液 6‘如申請專利範圍第2項之方 :亍板的該液體層⑽，被配置在形成為 仃的板的兩個定界元件（22,23)之間。 上千面平 7. 如前述申請專利範圍中任一項 件（22,23)含有石英玻璃或CaF2。 ，、中，定界元 8. 如申请專利範圍第6項之 ，石英玻璃，而且，該液體層(;:)之：平面平行 貝貝上平面平行的板之總厚度之比， X對叇兩個 間、較佳介於0.25與0· 75之間、尤：較:2八與1·。之 97112516 "較佳介於Q.3與 30 200903184 0. 5之間。 如申請專利範園第6項之方法，其 的板含有CaF”而且，該液體層（24) 該專平面平行 上平面平行的板之總厚度之比，介於〇 =對該兩個實質 佳介於0. 3與L 5之間、尤丄’ 2.0之間、較 瓜如申請專利範圍第6至、9項中;=〇項5與1之間。 該兩個實質上平面平行的板之總厚度項之方法，其卜 之範園内、較佳在2 .5咖至15随 、， _主】2 之範圍内。 11.如前述申請專利範圍_任一項之 溶性物質、特別是諸如氣化銷、氣匕卸：貞：= 添加至該液體層⑽，以修改其光學特性:化卸之㈣鹽 體==申，範圍中任一項之方法，其中，該液 來修改。 刀布係猎由額外的溫度調節元件（40) .如申請專利範圍第12項之方法，其中，將電阻加熱 凡件或紅外線㈣源㈣為該等溫度㈣元件（40)。 14. 如前述申請專利範圍令任一項之方法，豆中，只要 液體層⑽中發生的對流將液體層(24)之修正效應削弱 超出某-程度’該液體層（24)就至少部分地被替換掉。 15. -種用於補償光學系統中之溫度誘導成像像差的光 :修正元件（21)，此修正元件（21)含有一個被形成為液體 平面平行板、且被配置在兩個具有平坦表面的定界元件 (22, 23)之間的液體層（24)，其中，該兩個定界元件（22， 23)係以相對於彼此而固定的方式予以配置。 97112516 31 200903184 16.如申請專利範圍第15項之光學修正元件（21)， 二該兩個定界元件⑵，23)被形成為實質上平面平行的 如申請專利範圍第15《16項之光學修正元件 =1)，其中’該兩骸界元件⑵，23)含有石英玻璃或 18.如申請專利範圍第16項之光學修正元件（21)，其 Γ中’該等平面平行的板含有石英玻璃，而且，該液體層（2^ 之厚度對該兩個實質上平面平行的板之總厚度之比，介於 〇·2與1·〇之間、較佳介於〇.25與〇·75之間、尤其較佳 介於0. 3與〇. 5之間。 19·如申請專利範圍第16項之光學修正元件（Μ)，其 中，該等平面平行的板含有CaF,，而且，該液體層（24、) 之厚度對該兩個實質上平面平行的板之總厚度之比，介於 〇.1與2.0之間、較佳介於〇. 3與15之間、尤其較佳介 ◎於0 _ 5與1之間。 20. 如申請專利範圍第18或μ項之光學修正元件 (21)其中，该兩個實質上平面平行的板之總厚度在1. 5 mm至15 mm之範圍内、較佳在2丽至12 mm之範圍内。 21. 如申請專利範圍第15至20項中任一項之光學修正 元件（21) ’其中，該液體層（24)含有水、或諸如環己烷或 十氫萘之類的高折射率液體。 22. 如申請專利範圍第π至21項中任一項之光學修正 兀件（21) ’其中，用於減少液體層（24)中之對流的額外的 97112516 32 200903184 元件（33,5G，51)被配置在該等^界元件（22，23)之間。 23. 如申請專利範圍第22項之光學修正元件⑵），且 •中，該等額外的元件（33)特別形成為蜂窩狀或矩形的部分 .空間(34)，而該等部分空間係相對於彼此而封閉、且 了該液體層（24)。 ' 24. 如申請專利範圍第22項之光學修正元件⑼，其 中，該額外的元件為將液體層（24)細分為至少兩個部分層 (24a’/4b)的至少一個分離元件（5〇)，而該至少兩個部分 層則係被-#-後地配置在穿過該光學修正元件⑵）的 光徑中。 25. 如申請專利範圍第24項之光學修正元件（2丨），其 中"亥等4刀層（24a，24b)具有小於3 mm、較佳小於2 mm、 尤其較佳小於1 mm之平均厚度。 26」如申請專利範圍第22項之光學修正元件（2丨），其 中’該額外的元件為用於使液體層（24)與至少一個定界元 ◎件（22,23)形成熱絕緣的至少一個絕緣層（51)。 27·如申請專利範圍第26項之光學修正元件（21)，其 中’該絕緣層（51)係由定界元件（22, 23)之面向液體層 (24)的區域中之氣泡所形成。 一 28.如申請專利範圍第15至27項中任一項之光學修正 一（）〃中，液體之折射率被調整為周圍材料在冷狀 態下的折射率。 一 29.如申請專利範圍第15至28項中任一項之光學修正 兀件（21)，其中，該液體層（24)含有可溶性物質、特別是 97112516 33 200903184 諸如氣化#3 '氣化舞、或硬化钟之類的鹽類，用於修改其 光學特性。 30. 如申請專利範圍第15至29項中任一項之光學修正 兀件（21)，其中，存有額外的溫度調節元件（40)，用於修 改液體層（24)中之溫度分布。 31. =申叫專利範圍第3〇項之光學修正元件（ϋ)，其 中’該等值度调節元件（4〇)為電阻加熱元件或紅外線 源。 32. 如申明專利範圍第15至μ項中任一項之 元件（21)，其中，嗜弁與像τ -从,〇1、 " °褒九學修正兀件（21)具有入口及出口 (55)，用於至少部分地替換液體層（24)。 33. -種半導體光刻之投影物鏡⑺，其特徵在於：該投 影物鏡⑺含有至少一個申請專利範圍第15至32項中任 一項之光學修正元件（21)。 ϋ 請專利範圍》33項之半導體光刻之投影物鏡 ()’其中，至少一個光學修正元件（21)被配置在瞳孔平 面之區域中’而與瞳孔平面相距—段距離，該 於大於0.7之次孔徑比。 &竹对應 物專利範圍第33或34項之半導體光刻之投影 Γ二中’，、：’光學上有用的輻射照射穿過諸修正元件 之至少一者許多次、特別是兩次。 36.如申請專利範圍第33至35項中任一項之 刻之投影物鏡（7)’其中，該投影物鏡（？）為— 先 兩個摺疊鏡的反射折射物鏡。 ’’’、 ，、有至少 97112516 34 200903184 37. —種半導體光刻之投影曝光裝置（1)，具有一個設有 修正成像像差用之液體層（24)的光學修正元件（21)，該液 體層(24)至少部分地被配置在該投影曝光裝置之光束路 徑中’其特徵在於：該投影曝光裝置具有一個照明裝置 (3) ’適合於產生非均勻照明、肖別是對配置於光束路徑 中的主光罩（5 )之偶極照明。 38. 如申請專利範圍第37項之投影曝光裝置（1)，其 广中’該液體層（24)被形成為-個配置在兩個具有平坦表面 '的定界元件（22, 23)之間的液體平面平行才反，而該等定界 π件係以相對於彼此而固定的方式予以配置。 39. 如申凊專利範圍第38項之投影曝光裝置（1 )，其 中。亥兩個疋界元件（22，23)被形成為實質上平面平行的 板。 40. 如申印專利範圍第38或⑽項之投影曝光裝置（1)， 八。亥兩個疋界元件（22，23)含有石英玻璃或CaF2。 CJ 如申請專利範圍第40項之投影曝光裝置（1)，其 中°亥等平面平行的板含有石英玻璃，而且，該液體層（24) 之厚度對5亥兩個實質上平面平行的板之總厚度之比，介於 2與1. 0之間、較佳介於〇· 25與〇. 75之間、尤其較佳 介於0.3與〇.5之間。 42 =如申請專利範圍第4〇項之投影曝光裝置（1)，其 ’該等平面平行的板含有CaF2，而且，該液體層（24) 與該兩個實質上平面平行的板之總厚度之比’介於 .與2· 0之間、較佳介於〇 3與丨.5之間、尤其較佳介 97112516 35 200903184 於0. 5與1之間。 43.如申請專利範圍第41或42項之投影曝光裝置（1)， 其中’該兩個實質上平面平行的板之總厚度在丨.5 至 15咖之範圍内、較佳在2 mm至12 mm之範圍内。 44·如申請專利範圍第37至43項中任一項之投影曝光 裝置（1)，其中，該液體層（24)含有水、或諸如環己烷或 十氳萘之類的高折射率液體。 〇 45.如申請專利範圍第37至44項中任一項之投影曝光 4'裝置（1)，其中，用於減少液體層（24)中之對流的額外的 兀件（33)被配置在該等定界元件（22，23)之間。 46. 如申請專利範圍第45項之投影曝光裝置（1)，其 中，該等額外的元件（33)特別形成為蜂窩狀或矩形的部分 空間（34)，而該等部分空間係相對於彼此而封閉、且細分 了該液體層（24)。 ' 47. 如申請專利範圍第45項之投影曝光裝置（1 )，其 中，該額外的元件為將液體層（24)細分為至少兩個部分層 (24a, 24b)的至少一個分離元件（5〇)，而該至少兩個部分 層則係被一前一後地配置在穿過該光學修正元件（21)的 光徑中。 48·如申請專利範圍第47項之投影曝光裝置（i)，1 中’該等部分層（24a，24b)具有小於3 _、較佳小於2 尤其較佳小於1 mm之平均厚度。 49.如申請專利範圍第37項之投影曝光裝置（ι)，其 中，該額外的元件為用於使液體層（24)與至少一個定界元 97112516 36 200903184 件（22’ 23)形成熱絕緣的至少一個絕緣層（51)。 50. 如申睛專利範圍第49項之投影曝光裝置（1)，其 中，該絕緣層（51)係由定界元件（22，23)之面向液體層 (24)的區域中之氣泡所形成。 51. 如申請專利範圍第37至5〇項中任一項之投影曝光 裝置（1)，其中，液體之折射率被調整為周圍材料在冷狀 態下的折射率。 另52.如申請專利範圍第37至51項中任一項之投影曝光 裝置（1)，其中，該液體層（24)含有可溶性物質、特別是 諸如氣化鈉、氯化鈣、或碘化鉀之類的鹽類，用於修改其 光學特性。 壯53.如申請專利範圍第37至52項中任一項之投影曝光 衣置（1)，其中，存有額外的溫度調節元件（4〇)，用於修 改液體層（24)中之溫度分布。 54.如申請專利範圍第53項之投影曝光裝置（1)，其 中，該等溫度調節元件（4Q)為電阻加熱元件或紅外線輕射 源。 士 55.如申請專利範圍帛37至54項中任一項之投影曝光 裝置（1)，其中，該光學修正元件（21)被配置在該投影曝 光裝置（1)之投影物鏡（7)中。 56.如申請專利範圍第55項之投影曝光裝置（ι)，其 中’該投影物鏡⑺中的至少一個光學修正元件⑵）係被 配置在瞳孔平面之區域中’而與瞳孔平面相距—段距離， 該距離係對應於大於0 7之次孔徑比。 97112516 37 200903184 57. 如申請專利範圍第55或％項之投影曝光裝置（i)， 其中，光學上有用的輻射照射穿過該等修正元件（21，）中 之至少一者多次、特別是兩次。 58. 如申請專利範圍第55至57項中任一項之投影曝光 咸置（1 )，其中，该投影物鏡（7)為一個具有至少兩個摺疊 鏡的反射折射物鏡。 59. 如申請專利範圍第55至58項中任一項之投影曝光 裝置（1) ’其中，至少一個光學修正元件（21)被配置在靠 近於晶圓的瞳孔平面之區域中。 6 0.如申凊專利範圍第3 7至5 9項中任一項之投影曝光 裝置（1) ’其中，該光學修正元件（21)具有入口及出口 (55)，用於至少部分地替換液體層（24)。 97112516 38