发明名称 投影光学系统、微影方法、曝光装置及使用此曝光装置的方法
摘要 一种在宽广视野上以高解析度投影成像(image)之微影浸没投影系统(lithographic immersion projection system)与方法。上述投影系统与方法包括一个在光进入浸没液体并撞击成像平面之前减少光径之边缘光线角度之最终透镜。
申请公布号 TWI242691 申请公布日期 2005.11.01
申请号 TW092123099 申请日期 2003.08.22
申请人 尼康股份有限公司 发明人 大村泰弘;池泽弘范;大卫M. 威廉森
分类号 G03F7/20 主分类号 G03F7/20
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种用以投影一第一平面(OP)之一成像至一第二平面(IP)上之投影光学系统,该投影光学系统包括:一边界透镜(E233);以及至少一层浸没介质(IL),位在该边界透镜(E233)与该第二平面(IP)之间,其中具有一第一平面侧光学表面(S263)之该边界透镜(E233)被制成对于经由该边界透镜(E233)投影至该第二平面(IP)上的光而言入射前的边缘光线收敛角度(L)大于在该边界透镜(E233)内的边缘光线收敛角度(S)。2.如申请专利范围第1项所述之投影光学系统,该投影光学系统更包括:至少一个正倍数透镜元件(E231,E232),该些透镜元件接近该边界透镜(E233),并且具有一非球面状光学表面(S259,S260,S261,S262)。3.如申请专利范围第1项所述之投影光学系统,该投影光学系统更包括:一第一正倍数透镜元件(E231),该透镜元件接近该边界透镜(E233),并且具有至少一非球面状光学表面(S259,S260);以及一第二正倍数透镜元件(E232),该透镜元件位在该第一正倍数透镜元件(E231)与该边界透镜(E233)之间,并且具有至少一非球面状光学表面(S261,S262)。4.如申请专利范围第1项至第3项之任一项所述之投影光学系统,该投影光学系统更包括一个用以降低球面像差之双重高斯(double-Gauss)消像散器,该消像散器包括一第三正倍数透镜元件(E222)、一第一负倍数透镜元件(E223)、一第二负倍数透镜元件(E224)以及一第四正倍数透镜元件(E225)。5.如申请专利范围第1项至第3项之任一项所述之投影光学系统,该投影光学系统更包括一个包含一凹镜(E215)以及至少一负倍数Schupmann透镜(E213,E214)之折反射式消像散器。6.如申请专利范围第5项所述之投影光学系统,其中该折反射式消像散器包括两个负倍数Schupmann透镜(E213,E214)。7.如申请专利范围第1项至第3项之任一项所述之投影光学系统,该投影光学系统改为使用紫外光。8.一种用以投影第一平面(OP)之成像至第二平面(IP)之投影光学系统,其中包括:一光学系统;一边界透镜(E233);以及至少一层浸没液体(IL),位在该边界透镜(E233)与该第二平面(IP)之间,其中来自该第一平面(OP)之光经由该光学系统传送,并以一预定边缘光线收敛角度(L)输出,而且定位该边界透镜(E233)以接收该光学系统所输出之该光,并改成对于经由该边界透镜(E233)投影至该第二平面(IP)上的光而言入射前的该边缘光线收敛角度(L)大于在该边界透镜(E233)内的边缘光线收敛角度(S)。9.如申请专利范围第8项所述之投影光学系统,其中该光学系统包括:至少一个正倍数透镜元件(E231,E232),该些透镜元件接近该边界透镜(E233),并且具有一非球面状光学表面(S259,5260,S261,S262)。10.如申请专利范围第8项所述之投影光学系统,其中该光学系统包括:一第一正倍数透镜元件(E231),该透镜元件接近该边界透镜(E233),并且具有至少一非球面状光学表面(S259,S260);以及一第二正倍数透镜元件(E232),该透镜元件位在该第一正倍数透镜元件(E231)与该边界透镜(E233)之间,并且具有至少一非球面状光学表面(S261,S262)。11.如申请专利范围第8项至第10项之任一项所述之投影光学系统,其中该光学系统包括:一双重高斯(double-Gauss)消像散器,用以降低球面像差,该消像散器包括一第三正倍数透镜元件(E222)、一第一负倍数透镜元件(E223)、一第二负倍数透镜元件(E224)以及一第四正倍数透镜元件(E225)。12.如申请专利范围第8项至第10项之任一项所述之投影光学系统,其中该光学系统更包括一个包含一凹镜(E215)以及至少一负倍数Schupmann透镜(E213,E214)之折反射式消像散器。13.如申请专利范围第12项所述之投影光学系统,其中该折反射式消像散器包括两个负倍数Schupmann透镜(E213,E214)。14.如申请专利范围第8项至第10项之任一项所述之投影光学系统,该投影光学系统改为使用紫外光。15.一种用以投影一第一平面之一成像至一第二平面(IP)上之方法,该方法包括下列步骤:传送具有一第一边缘光线收敛角度(L)之光至一边界透镜(E233);经由该边界透镜(E233)传送具有一第二边缘光线收敛角度(S)之光;以及经由一层浸没液体(IL)传送来自该边界透镜(E233)之光至该第二平面(IP),其中该第一边缘光线收敛角度(L)大于该第二边缘光线收敛角度(S)。16.如申请专利范围第15项所述之投影方法,其中包括经由至少一个接近该边界透镜(E233)且具有一非球面状光学表面(S259,S260,S261,S262)之正倍数透镜元件(E231,E232)来传送光之步骤。17.如申请专利范围第15项所述之投影方法,其中包括下列步骤:经由一个接近该边界透镜(E233)且具有至少一非球面状光学表面(S259,S260)之第一正倍数透镜元件(E231)来传送光;以及经由一个位在该第一正倍数透镜元件(E231)与该边界透镜(E233)之间且具有至少一非球面状光学表面(S261,S262)之第二正倍数透镜元件(E232)来传送光。18.如申请专利范围第15项至第17项之任一项所述之投影方法,其中更包括经由一个用以降低球面像差之双重高斯(double-Gauss)消像散器来传送光之步骤,该消像散器包括一第三正倍数透镜元件(E222)、一第一负倍数透镜元件(E223)、一第二负倍数透镜元件(E224)以及一第四正倍数透镜元件(E225)。19.如申请专利范围第15项至第17项之任一项所述之投影方法,其中包括经由一个包含一凹镜(E215)以及至少一负倍数Schupmann透镜(E213,E214)之折反射式消像散器来传送光之步骤。20.如申请专利范围第19项所述之投影方法,其中包括经由两个负倍数Schupmann透镜(E213,E214)来传送光之步骤。21.如申请专利范围第15项至第17项之任一项所述之投影方法,其中该光是一束紫外光。22.一种曝光装置,其中包括一个用以照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩之照明系统;以及一个申请专利范围第1项至第3项、第8项至第10项、以及第15项至第17项之任一项所述之投影光学系统,用以将该光罩上所形成之一图案成像形成于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。23.一种曝光方法,其中包括下列步骤:照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩;以及经由申请专利范围第1项至第3项、第8项至第10项、以及第15项至第17项之任一项所述之投影光学系统,投影及曝光该光罩上所形成之一图案成像于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。24.如申请专利范围第5项所述之投影光学系统,更包括:至少一光学组件(Lp),位于该边界透镜与该第二平面之间。25.如申请专利范围第11项所述之投影光学系统,更包括:至少一光学组件(Lp),位于该边界透镜与该第二平面之间。26.如申请专利范围第15项至第17项之任一项所述之投影方法,其中包括经由位于该边界透镜与该第二平面之间的一光学组件来传送光之步骤。27.一种曝光装置,其中包括一个用以照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩之照明系统;以及一个申请专利范围第5项所述之投影光学系统,用以将该光罩上所形成之一图案成像形成于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。28.一种曝光方法,其中包括下列步骤:照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩;以及经由申请专利范围第5项所述之投影光学系统,投影及曝光该光罩上所形成之一图案成像于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。29.一种曝光装置,其中包括一个用以照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩之照明系统;以及一个申请专利范围第11项所述之投影光学系统,用以将该光罩上所形成之一图案成像形成于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。30.一种曝光方法,其中包括下列步骤:照明一个放置在该第一平面(OP)上的光罩;以及经由申请专利范围第11项所述之投影光学系统,投影及曝光该光罩上所形成之一图案成像于一个放置在该第二平面(IP)上的感光基片。图式简单说明:第1图是为了比较的目的而绘示之折反射式"乾"投影系统。第2图绘示根据本发明之第一实施例之折反射式液体浸没投影透镜系统。第3图绘示位于第2图光径上的最终光学元件。第4图绘示边界透镜、浸没液体层以及成像平面。第5图绘示如本发明之第一实施例所述进入最终透镜元件之边缘光线路径。第6图绘示如本发明之第一实施例所述通过最终透镜元件进入浸没液体层之边缘光线路径。第7图简略地绘示本发明之曝光装置之组态。第8图绘示本发明之第二及第三实施例当中晶圆上所形成之矩形有效曝光区域与参考光轴之间的位置关系。第9图绘示第四实施例当中晶圆上所形成之矩形有效曝光区域与参考光轴之间的位置关系。第10图简略地绘示第二至第四实施例当中边界透镜与晶圆之间的组态。第11图绘示本发明之第二实施例之投影光学系统之透镜组态。第12图绘示第二实施例之横向像差。第13图绘示本发明之第三实施例之投影光学系统之透镜组态。第14图绘示本发明之第三实施例之横向像差。第15图绘示本发明之第四实施例之投影光学系统之透镜组态。第16图绘示第四实施例之横向像差。第17图是以半导体元件作为微型元件时所使用之技术之流程图。第18图是以液晶显示器元件作为微型元件时所使用之技术之流程图。第19图绘示本发明之第五实施例之透镜组态。第20图是第五实施例之各种像差之绘图。
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