TWI497219B - 成像光學系統 - Google Patents

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TWI497219B
TWI497219B TW098129664A TW98129664A TWI497219B TW I497219 B TWI497219 B TW I497219B TW 098129664 A TW098129664 A TW 098129664A TW 98129664 A TW98129664 A TW 98129664A TW I497219 B TWI497219 B TW I497219B
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Description

成像光學系統
本發明係關於具有複數鏡子的成像光學系統，將在物平面之物場成像到影像平面之影像場。
此類型的成像光學系統如EP 1 093 021 A2及WO 2006/069725 A1所知。其他成像光學系統如US 2007/0035814 A1、US 7,186,983 B2、US 2007/0233112 A1、及WO 2006/037 651 A1所知。US 6,172,825 B1所知的成像光學系統中，成像光學系統之入射瞳面之位置由孔徑光闌(aperture diaphragm)或光圈(AS)位置所產生。
本發明之一方面在於研發上述類型的成像光學系統，而使成像光學系統之元件如照射系統的傳輸損失維持儘可能的低。
本發明的另一方面由前述類型的成像光學系統達成，其中在垂直於物平面並延伸通過最緊鄰物場之鏡子之幾何中心點之連接軸上，最緊鄰物場之鏡子配置成與物場相距一間距，係大於成像光學系統之入射瞳面與物場相距之間距，瞳面係位於物場上游之成像光之光束路徑。
本發明的另一方面更藉由具有複數個鏡子之成像光學系統達成，其將在物平面之物場成像到影像平面之影像場，其中：具有入射瞳面，位於物場上游之成像光之光束路徑，其中成像光於物平面反射；具有連接軸，係垂直於物平面並延伸通過入射瞳之幾何中心點；其中連接軸與入射瞳面之交點比中央物場點之主光束與連接軸之第一交點更靠近物平面，第一交點位於物場下游之成像光之光束路徑；其中該些鏡子至少其中之一具有通孔讓成像光通過。
於此類型成像光學系統中，當使用反射物來成像時，光學元件可配置在連接軸上之物場上游光束路徑。結果可減少光學照射系統配置於成像光學系統上游之光束路徑且用以照射物場所需的元件數目，而降低照射光的總損失。
本發明的另一方面在於研發上述類型的成像光學系統，使鄰近場之鏡子變形對成像光學系統之成像行為影響，是儘可能的小。
本發明的另一方面由前述類型的成像光學系統達成，成像光學系統具有最靠近兩個場其中之一且稱為相鄰鏡(neighboring mirror)的第一鏡子，具有另一可變形鏡，與相鄰鏡分隔開，而配置於與成像光學系統中相鄰鏡之設置面光學共軛之平面。相對於成像光學系統彼此光學共軛的平面之範例可為成像光學系統之場面或成像光學系統之瞳面。相對於成像光束之光束形式及角分布彼此對應的所有平面，為相對於彼此光學共軛的平面。
根據本發明，因相鄰鏡的變形(deformation)對成像光學系統的性質造成不想要的改變，因此相對於相鄰鏡在光學共軛平面之可變形鏡(deformable mirror)，可因為變形而對成像性質的改變有良好的補償。於此案例中，相鄰鏡的變形可能有許多原因且可被補償。可補償相鄰鏡因為本身重量造成的變形，即重力變形。亦可利用配置於光學共軛平面之另一鏡子來補償相鄰鏡震盪所產生的相鄰鏡變形。於此案例中，可變形鏡可配設有致動元件，其容許與相鄰鏡震盪同步化的變形。舉例而言，可變形鏡可在對應相鄰鏡的震盪帶寬之帶寬致動。可用作可變形鏡的致動元件範例如US 7,443,619 B2所述。於此所述用於鏡子反射面變形之致動元件可操作的帶寬，是高到可補償相鄰鏡震盪所引致的變形。具體而言，可使用洛倫茲(Lorentz)致動器。亦可利用配置於光學共軛平面之可變形鏡來補償相鄰鏡的熱變形。
本發明的另一方面在於研發上述類型的成像光學系統，使場相鄰鏡(field adjacent mirror)的反射面與相鄰場間的間距是儘可能的小。
本發明的另一方面由前述類型的成像光學系統達成，其中最靠近兩個場其中之一且稱為相鄰鏡之鏡子的支撐體，係由彈性模數(modulus of elasticity)為其他鏡子之至少其中之一的支撐體材料的彈性模數至少兩倍大的材料形成。
根據本發明，認知到當然可能使用具有高彈性模數之材料作為相鄰鏡的材料選擇。如此容許相鄰鏡有非常薄的支撐體，其可對應地靠近場。因為相鄰鏡支撐體之高彈性模數材料，除了選擇性非常薄的支撐體，相鄰鏡具有適當的穩定性。於另一方面，其他鏡子的支撐體可能較厚，即較不薄，其支撐體可由彈性模數較低的材料製成。因此，其他鏡子的材料選擇可從其他觀點考慮。其他鏡子全部可由相同材料製成，但是並不是一定要如此。相鄰鏡的彈性模數可至少為所有其他鏡子之支撐體之最大彈性模數的兩倍大。因此，針對彈性模數，與相鄰鏡材料匹配之匹配性材料(comparative material)，則為具有最大彈性模數之其他鏡子的材料。當使用成像光學系統作為投影透鏡系統，而將配置於物場之結構傳遞到影像場時，相鄰鏡最緊鄰成像光學系統之影像場。成像光學系統的其他應用為顯微鏡透鏡系統。於此案例中，相鄰鏡是最緊鄰成像光學系統之物場。一般而言，相鄰鏡是在成像光學系統之高孔徑側最緊鄰物場。因此，成像光學系統沒有其他鏡子距離此場有更小的間距。
根據本發明，以上所述之成像光學系統之特徵亦可組合實施。
相鄰鏡可由彈性模數至少為150GPa之材料所形成。此類型的彈性模數容許相鄰鏡之支撐體有非常薄的設計。相鄰鏡之支撐體較佳由彈性模數至少為200GPa之材料製成，更佳至少為250GPa，更佳為300GPa，更佳為350GPa，以及更佳為400GPa。
相鄰鏡之支撐體亦可由碳矽(silicon caribide)形成。舉例而言，此材料容許利用碳纖形成體製造方法，製造非常薄的支撐體。然後，若有需要時，支撐體更可利用已知表面處理方法處理，以達到光學成像品質。相鄰鏡之支撐體的選替材料為SiSiC、CSiC、以及SiN。
成像光學系統可具有可變形鏡，與相鄰鏡分隔開。利用此類型可變形鏡，可例如藉由吸收殘餘(residual absorption)成像光，而可補償因相鄰鏡的熱負載造成之相鄰鏡熱變形。
可變形鏡可配置於與成像光學系統中之相鄰鏡之設置面為光學共軛之平面。如此藉由補償可變形鏡的變形，可簡化對相鄰鏡熱變形的補償，因為相鄰鏡量測的變形可輕易地轉變成可變形鏡的變形補償。於此案例中，使成像光學系統之單一鏡子為可變形鏡，即足以補償相鄰鏡的熱變形。選替地，自然可使成像光學系統的複數鏡子以目標方式成為可變形鏡。
除了相鄰鏡，成像光學系統中有的鏡子可由具有熱膨脹係數最高為1 x 10-7 m/m/K之材料所形成。此類材料的範例為Zerodur以及ULE。由這些材料製成的鏡子的熱負載不會導致任何的或僅有些微的反射面變形。
若成像光學系統正好有六面鏡子，如此容許精簡，又對於成像誤差而言，是校正良好的成像光學系統。
成像光學系統至少一鏡子之反射面可設計成可由旋轉對稱非球面(rotationally symmetrically asphere)所表示之表面。結果，可造成良好的成像誤差校正。
成像光學系統之至少一鏡子之反射面可設計成不能由旋轉對稱函數表示之自由曲面(freeform surface)。使用自由曲面而不是具有旋轉對稱軸之反射面，提供新的設計自由度，導致成像光學系統具有不能以旋轉對稱反射面實現的特徵組合。根據本發明用於成像光學系統之自由曲面可從US 2007/0058269 A1以及US 2008/0170310 A1得知。
成像光學系統之至少其中之一鏡子可具有通孔讓成像光通過。如此容許成像光學系統的設計具有非常大的數值孔徑。當使用成像光學系統作為投影透鏡系統時，可在特定波長的成像光達到非常高的結構解析度。
根據本發明之投影曝光系統具有成像光學系統、照射及成像光之光源、以及導引照射光到成像光學系統之物場之照射光學系統之優點，尤其是光學照射系統之瞳組合反射鏡設置於成像光學系統之入射瞳面之投影曝光系統之優點，係對應於上述關於本發明成像光學系統之敘述。在瞳組合反射鏡於成像光學系統之入射瞳面之配置中，瞳組合反射鏡可將照射及成像光直接導引到物場。位於瞳組合反射鏡與物場間的光學元件是不一定需要的，如此增加投影曝光系統的傳輸過程。此為有利的，尤其是當照射及成像光通常只能夠以具有有損失的方式進行導引，例如是在波長為5nm至30nm範圍之EUV狀況中。若根據本發明之成像光學系統設計成，在垂直物平面並延伸通過最緊鄰物場之鏡子之幾何中心點之連接軸上，最緊鄰物場之鏡子配置成距離物場之間距，比成像光學系統之物場上游成像光之光束路徑中之入射瞳面距離物場之間距還大，當使用反射物來成像時，配置於入射瞳面之瞳組合反射鏡可設置於連接軸上，因此精簡地位在成像光學系統其他元件之間。此同樣可應用於當根據本發明之成像光學系統設計成，連接軸(其垂直物平面並通過入射瞳之幾何中心點)與入射瞳面的交點，比在主光束物場後之成像光之光束路徑中，中央物場點與連接軸之第一交點，更靠近物平面。應注意，因為照射及成像光的光束路徑在物平面反射的事實，雖然入射瞳面位在物平面上游之光束路徑，入射瞳面位在面對影像平面之物平面側且通常在物平面與影像面之間。
投影曝光系統之光源可為寬帶，例如具有大於1nm、大於10nm、或大於100nm之帶寬。此外，投影曝光系統可設計成可由不同波長之光源操作。具有瞳組合反射鏡之光學照射系統例如從US2007/0223112 A1所知。
如上所述之對應優點可應用於產生微結構元件之方法以及藉此產生的微結構或奈米結構元件，此方法具有以下步驟：
-提供光罩及晶圓；
-利用根據本發明之投影曝光系統，投影光罩上之結構到晶圓上之感光層；
-產生微結構於晶圓上。
微影投影曝光系統1具有照射光之光源2。光源2為EUV光源，其產生波長在5nm至30nm範圍的光。其他EUV波長亦為可能。一般而言，任何波長，例如可見光波長甚至可能用作導引於投影曝光系統1之照射光。照射光3之光束路徑非常示意地顯示於圖1。
光學照射系統6用於將照射光3導引到物平面5之物場4。利用光學投影系統7以預定縮小尺度將物場4成像到影像平面9之影像場8。光學投影系統7縮小的因子為8。
其他成像尺度亦為可能，例如4x、5x、6x、或其他大於8x之成像尺度。對EUV波長之照射光而言，尤其適合8x之成像尺度，因此可使物側的入射角在反射式光罩上維持很小。對光學投影系統7之影像側孔徑為NA=0.5且成像尺度為8x而言，可實現物側之照射角度小於6°。影像平面9配置於光學投影系統7平行於物平面5。反射式光罩10(亦稱為光罩)與物場4相符的區段成像於此。因為光罩10的反射效應，照射光3在物平面5反射。成像發生於晶圓形式的基板11表面，其係由基板支托器12所支撐。圖1示意地顯示在光罩10與光學透影系統7之間，照射光3之光束13進入光學投影系統7，且在光學系統7與基板11之間，照射光3之光束14從光學投影系統7出來。根據圖2之光學投影系統7之影像場側數值孔徑NA為0.50。
為了有助於說明投影曝光系統1，圖式中使用笛卡兒xyz座標系統，於圖式中顯示組件的個別位置關係。於圖1中，x方向垂直進入於圖面，y方向為向右，而z方向為向下。
投影曝光系統1為掃描機類型。於投影曝光系統1操作時，光罩10與基板11皆掃瞄於y方向。
圖2顯示光學投影系統7之光學設計。於此案例中，顯示光束路徑，係包含三個個別光束15，其源自圖2彼此堆疊位於y方向彼此相隔的5個物場點，這三個個別光束15屬於5個物場點其中之一，且各與5個物場點的三個不同照射方向有關。這三個照射方向繪示為5個物場點各個的上髮形光束(coma beam)、下髮型光束、以及主光束。
自物場5前進，首先個別光束15由第一鏡M1反射，之後由例如依光束路徑指示為M2、M3、M4、M5、及M6之其他鏡子反射。於此案例中，顯示用以計算鏡子M1至M6之反射面形式所需的數學母面。於實際的光學投影系統7中，鏡子M1至M6之反射面實際僅呈現在被個別光束15照射之處。
根據圖2之投影光學系統7具有6個反射鏡。若對例如EUV波長有需要的話，這些鏡子具有對照射光波長為高反射的塗層。具體而言，鏡子M1至M6具有多反射塗層，以最佳化照到之照射光3的反射。尤其是，當使用EUV照射光3時，反射角越接近反射越佳，換言之，個別光束15照射到鏡子M1至M6表面的角度為垂直入射。大致而言，投影光學系統7對所有個別光束15具有小反射角。
於光學照射系統6及光學投影系統7中，亦可導引彼此具有顯著不同波長之輻射，因為這些光學系統具有實質消色差性質(achromatic properties)。因此可在光學系統中例如導引調整雷射或自動對焦系統，其中同時使用與操作波長顯著不同的波長作為照射光。因此，調整雷射可操作於632.8nm、248nm、或193nm，而同時可使用在5至30nm範圍之照射光。
鏡子M3基本上具有凸形，換言之可描述為凸形最佳適用表面(best adapted surface)。於之後的說明中，此類型的鏡子簡稱為凸面鏡，而可描述為凹形最佳適用表面之鏡子則簡稱為凹面鏡。凸面鏡M3於投影光學系統7確保良好的珀茲伐(Petzval)校正。
投影光學系統7的總長度，即物平面5與影像平面9之間的距離，在此投影光學系統7中為1521mm。
屬於5個物場點之特定照射方向的個別光束15於投影光學系統7之瞳面16結合。瞳面16於光束路徑配置成鄰近鏡子M3。
鏡子M1至M4將物平面5成像到中間影像平面17。投影光學系統7之中間影像側數值孔徑約為0.2。鏡子M1至M4形成投影光學系統7之第一部分成像光學系統，具有微縮成像尺度約為3.2x。下游鏡子M5及M6形成投影光學系統7之另一部分成像光學系統，具有微縮成像尺度約為2.5x。在中間影像平面17上游之鏡子M4及M5間的照射光3之光束路徑及其鄰近，於鏡子M6形成通孔18，而透過通孔在第四鏡M4反射到第五鏡M5時，使照射或成像光3通過。接著第五鏡M5具有中央通孔19，透過此通孔光束14通過第六鏡M6及影像平面9之間。
於第五鏡M5與第六鏡M6間之光學路徑中，為光學投影系統7之另一瞳面20，其係與第一瞳面16光學共軛。於另一瞳面20位置存在有從外側實質上可存取之光闌平面。孔徑光闌可選配置於此光闌平面。
光學投影系統7具有朦朧光圈或光闌，係以集中形式設置於瞳面16、20其中之一。藉此使與鏡子M6、M5之中央通孔18、19相關之投影光束路徑的部分光束變朦朧。因此，光學投影系統7的設計亦稱為具有中央瞳朦朧(central pupil obscuration)之設計。
連接中央物場點到光學投影系統7之入射瞳面的中央照射點之重要個別光束15，亦稱為中央場點主光束。自第六鏡M6反射的中央場點主光束，與影像平面9約夾有直角，換言之約平行投影曝光系統1之z軸延伸。此角度大於85°。
影像場8為環形(ring)場片段，換言之是由彼此平行的兩個部分圓形界定，且兩側邊緣又彼此平行。這些側邊緣延伸於y方向。影像場8平行於x方向具有13mm的範圍。影像場8平行於y方向具有1mm的範圍。通孔19的半徑R針對無漸暈引導(vignetting-free guidance)須滿足以下關係。
D為影像場8之對角線。dw 為鏡子M5相距影像平面9之自由工作距離。此自由工作距離定義為影像平面9及光學投影系統7最接近的鏡子所用反射表面與其最接近區段間之距離，換言之於圖2之實施例是指鏡子M5，NA為影像側數值孔徑。於光學投影系統7中之自由工作距離dw 為39mm。
第五鏡M5為影像平面9中最緊鄰影像場8之鏡子。因此，第五鏡M5於以下亦稱相鄰鏡。相鄰鏡M5具有支撐體21，其由圖2之虛線所示，於其上形成相鄰鏡M5之反射面。支撐體21由矽碳形成。此材料具有彈性模數(楊氏係數(Young’s modulus)為400GPa。光學投影系統7之其他鏡子M1至M4及M6由Zerodur(微晶玻璃)形成。此材料具有彈性模數為90GPa。
因此，相鄰鏡M5之支撐體21之彈性模數比其他鏡子M1至M4及M6之支撐體22材料之彈性模數的兩倍還大。
支撐體21具有最大厚度為35mm，所以在鏡子M5遠離鏡子M5反射面之後側與影像平面間之自由工作距離維持為4mm。於光學投影系統7中鏡子M5所用之反射面之最大直徑為285mm。因此，此最大直徑與鏡子M5之支撐體21之厚度的比例為285/35=8.14。此類型的其他比例於下亦稱為外觀比(aspect ratio)，其亦可能在6至20的範圍。
相鄰鏡M5之支撐體21亦可由彈性模數至少為150GPa之不同材料製成。此類型材料的範例為具有彈性模數為395GPa之反應界定之矽滲透矽碳(SiSiC)、具有彈性模數為235GPa之碳纖強化矽碳(CSiC)、以及具有彈性模數為294GPa之矽氮(SiN)。於關注的室溫範圍下，Zerodur具有低於50 x 10-9 m/m/K之熱膨脹係數。鏡子M1至M4及M6之支撐體22亦可建構自具有熱膨脹係數最多為1 x 10-7 m/m/K之不同材料。此類型材料的另一範例為在關注的室溫範圍具有熱膨脹係數亦低於50 x 10-9 m/m/K之ULE，其具有彈性模數為69GPa。
相鄰鏡M5之支撐體21材料之熱膨脹係數顯著大於光學投影系統7之其他鏡子之支撐體22之熱膨脹係數。舉例而言，SiC於室溫範圍具有熱膨脹係數2.6 x 10-6 m/m/K。相鄰鏡M5之支撐體21之其他材料變化之熱膨脹係數可在1 x 10-6 m/m/K及2.6 x 10-6 m/m/K範圍間變化。
相鄰鏡M5於光學投影系統7之成像光束路徑中之設置平面，是與第三鏡M3所在之設置平面光學共軛的。因此，位在成像光束間之鏡子M4作動，而使其大約相互成像鏡子M3及M5的這兩個設置平面。
第三鏡M3設計成可變形鏡。於可變形鏡之一實施例中，第三鏡M3之反射面連接於複數致動器23後側，致動器23垂直於反射面作用且藉由訊號線或訊號匯流排24連接到控制裝置25。利用控制裝置25個別地致動致動器23，可輸入鏡子M3的反射面形式。
當鏡子M3設置於與相鄰鏡M5位置為光學共軛之位置時，例如因為相鄰鏡M5之支撐體21之熱膨脹所造成相鄰鏡M5反射面的變形，可由控制機構25輸入之第三鏡M3之反射面於相反方向變形而補償。相鄰鏡M5之反射面變形可例如光學地偵測。相應的偵測方法為已知。然後變形偵測的結果用作為控制裝置25的輸入訊號，以決定個別致動器23的控制值。
於此方式中，熱漂移，尤其是一方面由支撐體21及另一方面由支撐體22之材料不同的熱膨脹係數所造成的熱漂移，可藉由第三鏡M3之反射面變形來補償。第三鏡M3之反射面的目標變形可自然地也用於校正或補償其他成像誤差，例如Petzval校正。
第三鏡M3之反射面可設計成封閉反射面，此封閉反射面的區段各機械性地連接到個別致動器23。選替地可使第三鏡M3配備有由複數可彼此分別移動之鏡區段構成的反射面，例如多鏡陣列或組合反射鏡。然後各鏡區段可利用各自的致動器23獨立地傾斜或位移，因此可達到藉由全體鏡區段形成第三鏡M3反射面的變形。利用可電子致動之壓電層亦可達到具有高反射塗層之鏡子的鏡面變形，其中壓電層可設置於例如鏡子基板與高反射塗層之間。
可使用致動器使第三鏡M3變形或使第三鏡M3其中之一鏡區段變形，致動器例如US 7,443,619中所述的。尤其是可使用洛倫茲致動器。第三鏡M3之致動元件可於高頻寬致動。如此亦可利用可變形鏡M3，補償相鄰鏡M5振動或震盪所造成的變形成像影響。可變形鏡3的變形與相鄰鏡M5的震盪變形同步化。此可藉由相應感測掃描與採樣鏡子M5的震盪以及可變形鏡M3之致動元件所衍生的致動來實現。
鏡子M1至M6的反射面具有旋轉對稱的非球面形狀，其可利用已知的非球面方程式描述。選替地，可將鏡子M1至M6至少個別的設計成不能由旋轉對稱函數描述之自由曲面。微影投影曝光系統之光學投影系統之鏡子反射面的此類型自由曲面，可從US 2007/0058269A1及US 2008/0170310 A1中得知。
相鄰鏡M5之支撐體21可利用CVD(化學氣相沉積)方法產生。於此，氣相矽碳沉積於由碳纖製成之形成體上。於此案例中，形成體具有對應所需反射面的形狀。將支撐體21自形成體分開後，可施行支撐體21的另一塗佈，以改善支撐體21反射面的可製造性及反射性。
由彈性模數比其他鏡子其中之一的兩倍還大之材料形成的組態的選替實施例中，相鄰鏡M5亦可由Zerodur或ULE(超低膨脹)玻璃製成。舉例而言，於此可使用鈦矽酸鹽玻璃。相鄰鏡M5的變形與對成像光學系統7之成像性質的效應，可利用可變形第三鏡M3來補償。
圖3示意地顯示投影曝光系統1的另一實施例。對應上述圖1及圖2所述的元件具有相同的參考符號，且不再詳細討論。
收集光源2可用發射光的集光器26設置於光源2的下游。設置於集光器26下游的是濾光器27，其操作於擦掠入射(grazing incidence)。場組合反射鏡(field facet mirror)28設置於濾光器27的下游。瞳組合反射鏡(pupil facet mirror)29設置於場組合反射鏡28的下游。此類型作為光學照射系統6元件的組合反射鏡28、29的概念，基本上為已知，例如US 7,186,983 B2所知。
瞳組合反射鏡29設置於光學投影系統31之入射瞳面30之區域中，其中光學投影系統31可用作為投影曝光系統1之光學投影系統7的選替物。照射光3藉由瞳組合反射鏡29直接導向到反射式光罩10。在瞳組合反射鏡29與光罩10之間，沒有其他元件影響或偏折照射光3，例如具有擦略入射(grazing incidence)的鏡子。
於下僅說明光學投影系統31與圖1及圖2之光學投影系統7性質上不同之處。
於光學投影系統31中，物平面5後之第一瞳面16位於第二鏡M2與第三鏡M3之間。此時，舉例而言，可設置孔徑光闌以限制照射光束。
瞳組合反射鏡29及光學投影系統31之第二鏡M2配置於連接軸32上。連接軸定義為通過最緊鄰物平面5之鏡子的幾何中心點且垂直於物平面5之軸。於圖3之實施例中，鏡子M2為最緊鄰物平面5的鏡子。因此，第二鏡M2是光學投影系統31中沿連接軸32最緊鄰物場4的鏡子。第二鏡M2沿連接軸32配置成與物平面5相隔間距A，其大於入射瞳面30與物平面5相隔之間距B。間距A為704mm。間距B為472mm。瞳組合反射鏡29與光學投影系統31之第二鏡M2以背對背方式配置。因此，光學投影系統31提供容納瞳組合反射鏡29於連接軸32上的架構空間。因此瞳組合反射鏡29可配置成，使來自瞳組合反射鏡29之照射光直接反射到反射光罩10。
連接軸32亦垂直於影像平面9。連接軸32亦延伸通過鏡子M5的幾何中心點，鏡子M5為最緊鄰影像場8。連接軸32與入射瞳面30之交點C，比光束路徑中，中央物場點之主光束33之照射及成像光3之與連接軸32之第一交點D，還要靠近物平面5。因為光罩10的反射動作，儘管入射瞳面是配置於物平面5之上游光束路徑中，入射瞳面係位於物平面5與影像平面9之間。因為交點C距離物平面5之間距比交點D距離物平面5之間距還小，使得瞳組合反射鏡29可移動到光學投影系統31之架構空間，而不會讓光學投影系統31的元件妨礙照射光3的照射光束路徑，以及不會讓瞳組合反射鏡29妨礙照射光3之成像光束路徑。
相對於光學投影系統7，於光學投影系統31中，鏡子M3相距物平面5之間距比鏡子M1相距物平面5之間距還小。
光學投影系統31具有影像側數值孔徑NA為0.4。於光學投影系統31中，物場4於y方向具有2mm的範圍，而於x方向具有26mm的範圍。光學投影系統31的成像微縮尺度為4x。
光學投影系統31之光學資料利用Code V格式中的兩個表如下重製。
第一表中，「半徑」欄各顯示鏡子M1至M6之曲率半徑。第三欄(厚度)說明自物場5到之後表面於z方向之間距。
第二表說明鏡子M1至M6之反射面的精確表面形式，常數K及A到G針對箭頭高度z***以下方程式。
h為與光學投影系統31之光學軸之間距。因此，適用h2 =x2 =y2 。對c而言，使用「半徑」的倒數。
於光學投影系統31中，光學投影系統31之總長度，即物平面5與影像平面9間的間距，為2423mm。於光學投影系統31中，鏡子M5相距影像平面9之自由工作間距dw為30mm。支撐體21具有最大厚度為26mm，而使鏡子M5遠離鏡子M5反射面的後側與影像平面9之間維持自由工作間距為4mm。於光學投影系統31中，鏡子M5所用反射面之最大直徑為300mm。因此，鏡子M5之支撐體21之厚度與最大直徑之比例為300/26=11.5。
為了製造微結構或奈米結構元件，尤其是微電子的半導體元件，即例如微晶片，程序如下：首先，提供光罩10及晶圓11。然後，利用投影曝光系統1，將呈現於光罩10之結構投影到晶圓11的感光層。然後顯影感光層，於晶圓11上產生微結構或奈米結構。
類似於圖2，光學投影系統7的對應設計亦可用於投影曝光外的應用，例如作為顯微鏡透鏡系統。於此案例中，物場4及影像場8角色交換。鏡子M5，即相鄰鏡，於作為顯為透鏡系統之光學投影系統7之案例中，則是最緊鄰物場8。
1．．．投影曝光系統
2．．．光源
3．．．照射光
4．．．物場
5．．．物平面
6．．．光學照射系統
7．．．光學投影系統
8．．．影像場
9．．．影像平面
10．．．光罩
11．．．基板
12．．．基板支托器
13．．．光束
14．．．光束
15．．．光束
16．．．瞳面
17．．．中間影像平面
18．．．通孔
19．．．中央通孔
20．．．瞳面
21．．．支撐體
22．．．支撐體
23．．．致動器
24．．．訊號匯流排
25．．．控制裝置
26．．．集光器
27．．．濾光器
28．．．場組合反射鏡
29．．．瞳組合反射鏡
30．．．入射瞳面
31．．．光學投影系統
32．．．連接軸
33．．．主光束
在圖式的協助下將詳細說明實施例，其中：
圖1示意地顯示微影投影曝光系統；
圖2顯示透過圖1投影曝光系統之光學投影系統之截面部分，其含有彼此相隔之場點成像光束路徑；以及
圖3示意地顯示具有另一實施例之光學投影系統之投影曝光系統中，投影曝光系統之照射系統增補的光束路徑。
1．．．投影曝光系統
2．．．光源
3．．．照射光
4．．．物場
5．．．物平面
6．．．光學照射系統
8．．．影像場
9．．．影像平面
10．．．光罩
16．．．瞳面
17．．．中間影像平面
18．．．通孔
19．．．中央通孔
20．．．瞳面
21．．．支撐體
26．．．集光器
27．．．濾光器
28．．．場組合反射鏡
29．．．瞳組合反射鏡
30．．．入射瞳面
31．．．光學投影系統
32．．．連接軸
33．．．主光束

Claims (17)

  1. 一種成像光學系統，具有複數個鏡子，將在一物平面之一物場成像到一影像平面之一影像場，其特徵在於一連接軸係垂直於該物平面並延伸通過空間上最緊鄰該物場之鏡子之幾何中心點，而在該連接軸上最緊鄰該物場之該鏡子配置成與該物場相距一間距，該間距係大於該成像光學系統之一入射瞳面與該物場相距之一間距，該瞳面位於該物場上游之成像光之光束路徑。
  2. 一種成像光學系統，具有複數個鏡子，將在一物平面之一物場成像到一影像平面之一影像場，其中：該系統具有一入射瞳面，位於該物場上游之成像光之光束路徑，其中該成像光於該物平面反射；該系統具有一連接軸，係垂直於該物平面並延伸通過入射瞳之幾何中心點；其中該連接軸與該入射瞳面之一交點比一中央物場點之一主光束與該連接軸之一第一交點更靠近該物平面，該第一交點位於該物場下游之成像光之光束路徑；其中該些鏡子至少其中之一具有一通孔讓成像光通過。
  3. 一種成像光學系統，具有複數個鏡子，將在一物平面之一物場成像到一影像平面之一影像場，其特徵在於該成像光學系統具有最靠近兩個場其中之一且指定為一相鄰鏡的一第一鏡子，而該成像光學系統具有另一可變形鏡，與該相鄰鏡分隔開，而配置於與該成像光學系統中之該相鄰鏡之一設置面光學共軛(optically conjugated)之一平面。
  4. 一種成像光學系統，具有複數個鏡子，將在一物平面之一物場成像到一影像平面之一影像場，其特徵在於最靠近兩個場其中之一且指定為一相鄰鏡之一鏡子的一支撐體，係由彈性模數(modulus of elasticity)為其他鏡子之至少其中之一的支撐體材料的彈性模數至少兩倍大的材料形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成像光學系統，其中於該相鄰鏡由彈性模數至少為150GPa之材料所形成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之成像光學系統，其中該相鄰鏡由碳矽(silicon carbide)形成。
  7. 如申請專利範圍第4至6項任一項所述之成像光學系統，其中該成像光學系統具有一可變形鏡，係與該相鄰鏡分隔開。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之成像光學系統，其中該可變形鏡配置於與該成像光學系統中之該相鄰鏡之設置面光學共軛之一平面。
  9. 如申請專利範圍第4至6項任一項所述之成像光學系統，其中，除了該相鄰鏡，該成像光學系統所具有的該些鏡子是由具有一熱膨脹係數最高為1 x 10-7 m/m/K之材料所形成。
  10. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之成像光學系統，其中正好有六面鏡子。
  11. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之成像光學系統，其中該些鏡子之反射面之至少其中之一組態成可由一旋轉對稱非球面(rotationally symmetrically asphere)所表示之一表面。
  12. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之成像光學系統，其中該些鏡子之該些反射面之至少其中之一組態成不能由一旋轉對稱函數表示之一自由曲面(freeform surface)。
  13. 如申請專利範圍第1或3至6項任一項所述之成像光學系統，其中該些鏡子之至少其中之一具有一通孔讓成像光通過。
  14. 一種微影之投影曝光系統，其特徵在於：該投影曝光系統具有根據申請專利範圍第1至6項任一項所述之成像光學系統；該投影曝光系統具有一光源，用以提供照射及成像光；該投影曝光系統具有一光學照射系統，用於將該照射光導引到該成像光學系統之物場。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之投影曝光系統，其中該光學照射系統之一瞳組合反射鏡(pupil facet mirror)配置於該成像光學系統之一入射瞳面。
  16. 一種產生一微結構元件之方法，包含以下步驟：提供一光罩及一晶圓；利用申請專利範圍第14項所述之投影曝光裝置，投影該光 罩上之一結構到該晶圓上之一感光層；以及產生一微結構於該晶圓上。
  17. 一種根據申請專利範圍第16項所述之方法製造的微結構元件。
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