照明裝置及應用該照明裝置的曝光裝置和器件製造方法
2023-05-05 13:18:21 2
專利名稱：照明裝置及應用該照明裝置的曝光裝置和器件製造方法
技術領域：
本發明涉及應用光源的光照明被照明面的照明裝置，特別涉及到在用於製造半導體元件、液晶顯示元件、攝像元件(CCD等)或薄膜磁頭等的光刻工藝的曝光裝置中，照明描繪圖案的掩模或分劃板(在本申請這兩個詞是可換的)。
背景技術：
近年來，半導體器件的細微化的要求日甚一日，最小的臨界尺寸已小於0.15um而接近0.10um。為了達到精細化，需要以均勻的照度來照明掩模，同時需要有均勻有效的光源分布作為曝光的角分布來照明掩模與晶片，還需要有較短波長的曝光用光和加大投影透鏡的NA。
為了均勻地照明掩模而無不勻的照度且具有均勻有效的光源分布，常規的光學系統應用的照明設備包括兩或多個複眼透鏡(包括玻璃棒透鏡或柱面透鏡的組合)或內反射件與複眼。在這些構型中，後級的複眼透均勻地照明掩模平面實現均勻的照度，而前級的複眼透鏡或內反射件則均勻地照明後級的複眼透鏡，以作為均勻有效的光源。
具有清晰邊緣的光強分布的均勻光進入此光學系統後級的複眼透鏡。但當此入射光光強分布的邊緣只進入複眼透鏡中棒狀透鏡的一部分內時，就會發生不均勻照度。下面參考圖14與15說明上述問題。圖14是表明複眼透鏡的光入射面和入射到此面上的光之間關係的示意性平面圖。圖15是沿圖14的縱軸截取的剖面圖，示明了下一級的複眼透鏡，入射光的光強分布以及被照面上的光強分布。
如圖14與15所示，複眼透鏡20包括由5條寬線(以後除另有說明，概以標號26表明)界定的五個棒狀透鏡26a-26e，同時接收入射光10，圖14表明的棒狀透鏡26具有垂直於光軸的方形剖面，且如以後所述，此剖面可以是六方形或其他形狀。為簡單起見，光強分布12也可以是方形。
為了在複眼透鏡20的光出射面24上形成次級光源，並應用此次級光源的光通過聚光透鏡30對被照面40進行柯勒照明，使複眼透鏡20的光入射面22與被照面40成為光學共軛關係(即物平面與像平面的關係)。於是，被照面40上的光強分布是通過將各個棒狀透鏡26的光入射面22上的光強分布疊加到被照面40上而形成的。
為便於討論，設入射光10具有與棒狀透鏡相對應的光強分布12a-12e(以後除另有說明，概以標號12表明)，但應認識到，對應於光強分布12a與12e的入射光10隻進到棒狀透鏡26a與26e的一部分之中。
這樣，當進入複眼透鏡中的入射光10的光強分布12的邊緣橫切棒狀透鏡時。被照面40上便會形成這樣的光強分布。即包括被照面40右側處所示的五個疊架的光強分布52a-52e。由於光強分布12a與12e。由於在兩端入射到棒狀透鏡26a與26e上的光強分布12a與12e在中途被截止，被照面40便具有光強分布52a與52e，而合成的光強分布則具有缺少部分53的不均勻的光強分布，正如圖14所示複眼透鏡的構型表明的，這些棒狀透鏡26在垂直於圖15紙面方向中排成一列，因而疊置所有的這些棒狀透鏡26對將進一步增強此光強分布的凹部53。
作為光強分布50的一個實際例子，圖17與18表明了，當進入複眼透鏡20的光強分布10的邊緣橫切棒狀透鏡26時，於被照面40上的光強分布結果。這裡，圖17表明的是當棒狀透鏡26具有與被照平面40的方形被照在相對應的方形剖面時，在被照面40上的光強分布。圖18表明的是當棒頭透鏡26具有對應於被照面40的六方形或圓形被照區時在此被照面上的光強分布。圖17與18分別表明，較暗的部分具有較低的光強，它們中的任何一個都說明不均勻的光強分布是由於入射光強分布的近緣所造成。本申請中所附的圖17與18的彩色圖是為了更好地理解本發明。
作為解決上述問題的一種方法，如圖19A與19B所示，可以考慮在複眼透鏡20的光入射平面22附近設置一光闌60a或60b來屏蔽光強分布12a與12e。圖19A與19B分別是光闌60a與60b的平面圖。光闌60a具有為外部輪廓線62a和內部輪廓線64a所限定的空心矩形，而光闌60b則有由外部輪廓線62b和內部輪廓線64b所限定的空心形狀。入射光10′的光強分布具有方形而其輪廓線如圖所示因光闌60a和60b而模糊。結果，光分布的邊緣並不橫切棒狀透鏡26而處於棒狀透鏡26的近界上。
但是，用來在傳統的被照面上提高光強均勻性的方法已使作為被照面的掩模與晶片的照度與光通過量降低，結果將加大生產成本。
換言之，在複眼透鏡光入射面上使用光闌來改進均勻的光強分布時，會由於光闌遮蔽了光而使光量損失。
發明內容
為此，本發明的目的在於提供改進了被照面上光強分布且減少了光量損耗和光通過量下降的照明裝置、包括此種照明裝置的曝光裝置以及應用這種曝光裝置的器件的製造方法。
作為本發明一個方面的照明裝置具有第一光積分器，它包括的第一光學件具有與光軸垂直且為許多第一邊界定的剖面，此第一光積分器均勻地照明被照面；第二光積分器，它用於均勻地照明上述第一光積分器，使得入射到第一光積分器上的光照明範圍的輪廓照明上述第一光積分器的光入射器，此第二積分器包括許多第二邊而每個第二邊不與任何前述第一邊平行，或者使入射到第一光積分器上的光照明此第一光積分器的光入射平面的照明範圍可以是相對於任意的第一對稱軸線為不對稱的。
本發明另一個方面的照明裝置包括用於均勻照明被照平面的第一光積分器，此第一光積分器包括的具有多個第一對稱軸線的第一光學件是由垂直於光軸的第一剖面形狀所確定；第二光積分器，它用於照明第一光積分器，使得入射到第一光積分器上的光所照明的第一光積分器的光入射平面的照明範圍可以相對於任一所述的第一對稱軸線為非對稱的，或者此第二光積分器包括一第二光學件，後者具有的第二剖面形狀與任何第一對稱軸線不對稱同時垂直於光軸。
上述這些照明裝置逐漸地變換位置，使得光強分布的邊緣相對於平行於光軸的平面進入上述第一光積分器的光入射面，同時減少了此光強分布的邊緣在被照面上的照度不均勻。從原理上說，這與上面的圖15相對應，其中光強分布12a與12e的位置相對於沿垂直於圖紙的方向排列的這一行柱狀透鏡變位(例如逐漸地向外或向內)，由此便減小了光強分布的凹部53。但實際上，光強分布10也將相對於按垂直於圖面方向排列的這行棒狀透鏡改變其形狀，且不等於在移位的光強分布52a與52e之間的完全重疊。
上述各照明裝置僅僅改變了兩個積分器之間的相對位置，並且防止了光量的損失與光通過量的減少，而不要求在第一積分器之前安裝光闌。上述照明裝置最好將此第一與第二積分器的光入射平面布置成近似為光學上相互共軛，用以防止由於模糊而減少光損失與光通過量減少。
上述第一光學件例如是具有六方形或矩形剖面的棒狀透鏡，而第一光積分器可以是複眼透鏡，例如該被照平面是類似典型的掩模平面的矩狀時，則此第一複眼透鏡的棒狀透鏡將成為矩形的以減少遮蔽照明光、對於後面將描述的三重積分器構型，具有六方形剖面的棒狀透鏡則最為理想。
若此第一光學件是具有六方形剖面的棒狀透鏡而第一光積分器是複眼透鏡，則所述第二邊可以包括相對於一個第一邊形成約15°的角，或者所述第二剖面形狀可以具有相對於一個第一對稱軸線構成約15°角的第二對稱軸線。這是由於正六方形每30°有對稱軸線，因而光強分布邊緣所橫切棒狀透鏡的位置在有約15°的移位時將不會是相同的。
同樣，若此第一光學件例如是具有矩形剖面的棒狀透鏡而第一光積分器是複眼透鏡，則所述第二邊可以包括相對於一個第一邊形成約22.5°的角，或者所述第二剖面形狀可以具有相對於一個第一對稱軸線構成約22.5°角的第二對稱軸線。這是由於正方形每45°有對稱軸線，因而光強分布邊緣所橫切棒狀透鏡的位置在有約22.5°的移位時將不會是相同的。
所述第二光積分器例如可以是具有呈矩形剖面的棒狀透鏡的複眼透鏡。若光源例如是雷射光源，則最好取方形剖面，因為這與入射光的形狀相對應。
應用在第一光積分器的光出射面處形成的次級光源可以對被照面進行幾乎是均勻的照明。或者，此照裝置還可包括光入射面為被照面的第三光積分器，而在此第三光積分器的光出射面處形成的次級光源則被用來幾乎均勻地照明另一被照面。本發明適用於兩重或三重積分器構型。
特別是在另一被照面例如是類似典型的掩模平面的矩形的三重積分器中，第三複眼透鏡的棒狀透鏡可以是矩形以減少對照明光的遮蔽，同時第一複眼透鏡的棒狀透鏡可以是六方形或矩形的，以使有效光源可以為具有用於第三複眼透鏡的照明條件(例如相干係數σ)的圖形。為了獲得圓形的被照區，對於光的利用效率而言，最好為六方形。
本發明另一個方面中的曝光裝置包括上述的照明裝置和將分劃板或掩模的圖案投影到待曝光物體上的投影光學裝置。此種曝光裝置與前述照明裝置類似，對於作為被照面的分劃板或掩模或是其他被照平面，可以給予均勻的有效光源分布。
作為本發明又另一方面的器件製造方法包括對用上述曝光裝置曝光的物體進行投影的步驟以及對所投影的物體進行預定處理的步驟。有關其作業與上述曝光裝置類的類似的器件製造方法的權利要求涵蓋了這類器件的中間產品與最終產品。這類器件例如包括半導體晶片如LSI與VLSI、CCD、LCD以及磁性傳感器、薄膜磁頭等。
本發明在其一個方面的照明光學系統包括第一光學系統，它利用光源的光來照射光積分器的多個聚光系統；第二光學系統，它應用這多個聚光系統的光束來照明被照面。其中來自這多個聚光系統某些中的一批光束各照明整個被照面，而來自其餘聚光系統中的光束則各僅僅照明部分的被照面且具有相互不同的照明範圍。
本發明在其另一方面的照明光學系統包括第一光學系統，它利用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統；第二光學系統，它應用這多個聚光系統的光束來照明被照面，其中用於形成由此第一光學系統的光所照明的光積分器光入射平面照明範圍輪廓的多個邊中各邊，都不與用於形成這多個聚光系統中各相應光入射面的輪廓的多個邊中之任一平行。或者，在由來自第一光學系統的光照明光積分器的光入射面的照明範圍內可具有許多對稱軸線，其中此多個聚光系統各相應的光入射面對於上述對稱軸線和一批與這些對稱軸線相平行的直線是不對稱的。
上述照明裝置逐漸地變換其位置，使光強分布的邊緣相對於平行於光軸的平面進入第一光積分器的光入射面，同時減弱被照面上光強分布邊緣的不均勻照度，此外，所述照明裝置只需改變兩個積分器之間的相對位置就能防止光量損失與光透過量減少，而不要求在第一積分器之前設置光闌。
在本發明又另一方面中的照明光學系統包括應用光源的光來照明多個聚光系統的第一光學系統和應用此多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統，其中此第一光學系統包括具有多個聚光系統的第一光積分器，而用於形成此積分器中各聚光系統的光入射面輪廓的多個邊的每個，都不與形成此第一光積分器各聚光系統中光入射面輪廓的多個邊中任一相平行。這種照明設備逐漸變換其位置，使光強分布的邊緣相對平行於光軸的平面進入第一光積分器的光入射面，而減弱被照面上光強分布中邊照度的不均勻性。
本發明又另一方面的照明光學系統包括應用光源的光來照明光積分器中多個聚光系統的第一光學系統和應用這多個聚光系統的光來照明被照面的第二光學系統，其中此第一光學系統包括具有多個聚光系統的第一光積分器而第二光學系統包括具有多個聚光系統的第二光積分器，上述第二光積分器的各聚光系統的光入射面輪廓各邊不與第一光積分器中聚光系統光入射面輪廓上的任一邊平行，且第一光積分器的光入射面與第二光積分器的光入射面在光學上相互不共軛。或者，此第二光積分器的光入射面與被照面可在光學上相互共軛。
本發明的其他目的與另一些優點易從下面參考附圖對實施例所作的描述中獲得理解。
圖1示明本發明的照明裝置中簡化了的光路。
圖2是平面圖，示明了圖1中所示兩個複眼透鏡的布置，圖中所示為後級複眼透鏡所能取的兩種形狀。
圖3是平面圖，用於闡明正方形與正六方形的旋轉對稱軸線。
圖4是圖1所示照明裝置中被照面上改進了的光強分布，此時的柱狀透鏡具有方形剖面。
圖5是圖1所示照明裝置中被照面上改進了的光強分布，此時的柱狀透鏡具有六方形剖面。
圖6示明圖1中所示照明裝置變型中簡化了的光路。
圖7示明包括有圖6所示照明裝置的曝光裝置中簡化了的光路。
圖8是用於說明如何製造器件(例如半導體晶片如IC、LSI等以及LCD、CCD等)的流程圖。
圖9是圖8所示步驟4(晶片處理)的詳細流程圖。
圖10是包括有圖1所示照明裝置的曝光裝置中簡化了的光路。
圖11示明圖1所示照明裝置另一變型中的簡化了的光路。
圖12是採用圖2所示構型時在被照面上光強分布的典型平面圖。
圖13是曲線圖，示明了採用圖2中構型時，兩個複眼透鏡之間的相對偏斜角與被照面上不均勻照度之間的關係。
圖14是平面圖，示明了包括有兩個傳統複眼透鏡的照明裝置中後級複眼透鏡的棒狀透鏡與入射光光強分布的形狀的關係。
圖15是示意性剖面圖，示明了由已接收到圖14所示入射光的複眼透鏡所形成的被照面上的光強分布。
圖16以平面圖像示明了圖15中所示被照面上的光強分布。
圖17示明傳統照明裝置的後級複眼透鏡中棒狀透鏡具有正方形剖面時，在被照面上的光強分布。
圖18示明傳統照明裝置的後級複眼透鏡中棒狀透鏡具有六方形剖面時，在被照面上的光強分布。
圖19是用於改進圖5中所示被照面上不均勻的光強分布的光闌的示意性平面圖。
圖20典型地概示了照明裝置後級複眼透鏡、具有模糊邊緣的入射光光強分布與被照面上光強分布之間的關係。
圖21典型地概示了多個柱面透鏡的布置。
具體實施例方式
下面參看附圖描述作為本發明一個方面的曝光裝置1與照是裝置100。這裡的圖10概示了曝光裝置1的簡化了的光路。曝光裝置1包括裝置100、分劃板200、投影光學系統300與板件400。圖1概示了照明裝置100中典型的簡化了的光路。
本實施例的曝光裝置1是投影曝光裝置。它以分步掃描方式使掩模200上形成的電路圖案曝光於板件400上，但本發明也可用於分步重複方式與其他曝光方式。這裡所用的「分步掃描方式」是這樣一種曝光方式，它是相對於掩模連續地掃描板件並在一次拍攝曝光之後使板件分步移向下一個待拍攝的曝光區，使掩模圖案於拍件上曝光的方式。上述「分步重複」方式則是另一種曝光方法的方式，則是在每次板件拍攝的總體曝光之後分步移動板件而將下一次拍攝移向曝光區的曝光方法。
照明裝置100在無照度不均且具有均勻有效光源的條件下，照明形成待轉印的電路的分劃板200，同時包括光源部與照明光學系統。光源部包括光源110和光束成形光學系統120。
本實施例中，光源110採用雷射束，例如波長193nm的ArF準分子雷射、波長248nm的KrF準分子雷射、波長157nm的F2準分子雷射。但本發明並不把雷射類型限於準分子雷射，例如也可採用YAG雷射。此外也不限制雷射器的個數。光源例如還可以是輸出≥500W的高壓汞燈或氙燈，雷射器110也可以發射汞燈的g線(波長約463nm)或i線(波長約365nm)。
光束成形系統120例如可以是具有多個柱面透鏡的光束擴展器等，它將雷射器110的平行光束的剖面形狀尺寸的縱橫比變換為所需的值(例如使剖面形狀由矩形變換為正方形)，這樣將光束形狀再成形為所需形狀。光束成形系統120使光束形成為具有照明後述複眼透鏡150所需的尺寸與發散面。
上述光源部最好採用非相干調諧光學系統，它在圖1中未予示明，將相干雷射來調諧為非相干的。此非相干調諧光學系統例如可以採用至少一個返回系統，它將入射光束於分光平面上分成至少兩束光(例如P偏振光與S偏振光)，且相對於其他光束給此至少兩束光之一提供一大於雷射束通過光學部件的相干長度的光程差，然後再將其導引到此分光面上而發射疊置的光。
上述照明光學系統照明掩模200，且包括複眼透鏡130與150以及聚光透鏡140與160、這樣，本實施例的照明光學系統採用的是具有兩個積分器的雙積分器構型。
複眼透鏡130與150用來均勻地照明被照面，屬于波前分光型光學積分器，將入射光的波前分裂而於光出射面上或其鄰域形成多個光源，此複眼透鏡130與150將入射光的角度分布變換為位置分布而發射。複眼透鏡130與150的各個光入射面132與152以及光出射面134與154成付立葉變換關係。在本說明書中的付立葉變換關係是指光瞳面與物平面(或像平面)以及物平面與光瞳面(像平面)間的關係。這樣，複眼透鏡130與150的光出射面134與154的鄰域便成為次級光源。
本實施例中，複眼透鏡130與150包括許多柱狀透鏡(或微細透鏡元件)的組合。當然，適用於本發明的這種波前分裂型的光學積分器並不限於複眼透鏡。例如可以是如圖21所示的多組柱面透鏡陣列板，其中各組排列成相互正交。可以採用具有帶三或多個折射界面的柱面透鏡的複眼透鏡。
上述的柱面透鏡陣列板是通過將兩組柱面透鏡陣列板(或雙透凸鏡)疊置形成。圖21(a)中第一組211與第四組214的柱面透鏡陣列板各且有焦距f1，而第二組212與第三組213的柱面透鏡陣列板則具有不等於f1的焦距f2。同一組中的柱面透鏡陣列板設置在其對應部分的焦點位置。兩組柱面透鏡陣列板布置成使其相互的母線方向彼此正交，而形成此正交方向上的F數(或透鏡焦距/有效孔徑)不同的光束。自然，這種組的數目不限於兩個。只要這多個柱面透鏡具有正交的母線方向，柱面透鏡的個數是不受限制的，圖21B中清楚地表明了沿光軸方向(或沿圖21(a)中的縱向)所觀察的一組柱面透鏡，圖21(a)中為柱面透鏡211、212、213與214的邊界線清晰分開的區域(以後稱作分光區)對應於權利要求書中「第一光學件」、「第二光學件」、「聚光系統」以及類似的術語。構成各分光區的邊則對應於權利要求書中「第一邊」、「第二邊」、「第三邊」、「形成多個聚光系統光入射面的多個邊」以及類似的術語。
設置了複眼透鏡130來均勻地照明複眼透鏡150，而複眼透鏡150的設置則是為了均勻地照明掩模200。
本實施例中，複眼透鏡130的棒狀透鏡具有矩形剖面，而複眼透鏡150的棒狀透鏡則具有矩形或六方形剖面。這裡的詞「剖面」是指相對垂直於光軸的剖面。複眼透鏡130′的棒狀透鏡的形狀對應於通過成形光學系統120的光束形狀，可以形成矩形的角度分布。複眼透鏡150的棒狀透鏡當掩模200平面具有矩形時具有矩形剖面，當掩模200平面為圓形時則應具有六方形剖面，因為從六方形要比從正方形能更有效地生成圓形。
複眼透鏡130中棒狀透鏡的光入射面132與複眼透鏡150中的光入射面152近似為光學共軛，這樣可以防止因模糊導致光量損失和光通過量的降低。
現參看圖2來說明複眼透鏡150的光入射面152與近似均勻照明光的光強分布形狀的關係，此照明光是以複眼透鏡130的光出射面134作為次級光源來照明光入射面152的。這裡，圖2(a)是平面圖，示明了當複眼透鏡150具有正方形剖面的棒狀透鏡156a時，光入射面152與入射光的關係。圖2(b)是平面圖，示明了當複眼透鏡具有六方形剖面的棒狀透鏡156b時，光入射面152與入射光的關係。
如上所述，複眼透鏡130的棒狀透鏡136具有正方形剖面。而以光發射面134的鄰域作為次級光源來照明光入射面152時的照明光分布則具有正方形138的輪廓形狀。
在此實施例中，方形138的各邊不平行於作為圖2(a)所示棒狀透鏡156a正方形剖面的任一邊，或不平行於圖2(b)所示棒狀透鏡156b六方形剖面的任何一邊。為便於圖示，棒狀透鏡136的形狀未於圖中給出，但其形狀則對應於將方形138分成五行與五列而形成的形狀相對應。這樣，棒狀透鏡136剖面形狀正方形的各側不平行於圖2(a)所示棒狀透鏡156a正方形剖面的任意一邊或不平行於圖2(b)所示棒狀透鏡156b六方形剖面的任意一邊。
至於對稱軸線，如圖3(a)所示一正方形具有按45°間隔而成的對稱軸線，而如圖3(b)所示。六方形則具有30°間隔的對稱軸線。圖3是用於說明正方形與六方形的對稱軸線的平面圖。正方形138對於圖2(a)所示棒狀透鏡156a的任何對稱軸線是不對稱的。
在此實施例中一作為光強分布形狀的正方形138相對於棒狀透鏡156a的一邊形成約22.5°的角而相對於棒狀透鏡156b的一邊形成約15°的角。正方形每隔45°有一對稱軸線，因而當約移動22.5°時，光強分布(權利要求書中的「照明範圍」)的邊緣橫切柱狀透鏡的位置對於各個棒狀透鏡行而言是不同的。這裡，在形成光強分布的多個邊中的任何一邊與形成棒狀透鏡光入射面(或是在柱面透鏡情形於圖21(b)中所示的分光區)的多個邊中的任何一邊所形成的角度不限於22.5°，而在18-30°間的角度能在相同程度上提供基本相似的效果。當光強分布的形狀與棒狀透鏡光入射面的形狀之一或兩者為正六方形時，每隔30°能提供對稱軸線，這樣，當把形成光強分布的多個邊中任何一邊與形成棒狀透鏡光入射面的多個邊中任何一邊之間的角度設為15°時，將改變光強分布邊緣相對於各棒狀透鏡行橫切棒狀透鏡的位置。在此，由上述兩者形成的角度不限於15°，而12-20°之間的角度實質上能提供相似的效果。
必要時，可在複眼透鏡150的光出射面154附近設在一光闌(未圖示)，這種光闌是可變孔徑光闌，遮蔽著為形成所需的次級光源不必要的光，可以採用例如圓孔光闌、環形照明用光闌等種種光闌。在更換可變孔徑光闌時例如可以採用形成這些孔徑光闌的圓盤形轉臺、以及控制器與驅動機構(未圖示)來轉動轉臺以變換孔口。
聚光透鏡140將複眼透鏡130的出射光疊加到複眼透鏡150的光入射面152上，以均勻地照明複眼透鏡150。由於聚光透鏡140與複眼透鏡150之間不存在光闌60a或60b，就可以避免因光闌導致光量損失和降低光通過率。聚光透鏡160將複眼透鏡150的出射出疊加到掩模200的面上，均勻地照明掩模200的表面。
必要時，可以設置遮光葉片(孔闌或狹縫)用來控制擬掃描的曝光區，然後，聚光透鏡160儘可能多地會聚由複眼透鏡150經波前分裂的光束，同時用遮光葉片疊加它們，對掩模200的表面進行均勻的科勒照明。上述遮光葉片與複眼透鏡150的光出射面154按付立葉變換關係排列，設置成與掩模200表面成適當的共軛關係。曝光裝置1必要時還可包括寬度可變的狹縫以消除照度的不均勻性。
上述遮光葉片例如當透影光學系統300是透鏡型時具有大致為矩形的孔口，而當光學系統300是Offner型反射鏡系統時則具有圓形孔口。通過了遮孔葉片中孔口的光束用作掩模200的照明光束。此遮光葉片是具有可自動改變孔口寬度的光闌，能夠沿縱向改變後述板件400(孔口狹縫)的轉印區。曝光裝置1還可包括一種掃描葉片，此葉片的結構與上述遮光葉片的類似，用於水平地改變板件400的轉印區。此掃描葉片也是一種孔口寬度可自動改變的光闌，設在與掩模200平面邊似光學共軛的位置處。結果，曝光裝置1可以在應用上述兩種可變葉片使轉印區的尺寸與進行曝光攝影的尺寸一致。
本實施例的照明裝置100於作為被照面的掩模200平面上提供了高的光利用率，提供了近似均勻的有效光源分布，同時在掩模200平面上提供了近似均勻的有效光源分布。
如圖14所示，在複眼透鏡20的光入射面上沿縱向與水平方面排設著許多棒狀透鏡，它們橫切光強分布12的邊緣。圖14中，與光強分布12的邊緣12e(其中只是棒狀透鏡的上側被照明)在相同條件下被照明的這些棒狀透鏡，於是圖14中底部這行內從左起算的第二、第三與第四透鏡，亦即25個棒狀透鏡中的三個。
為此，將被照面40中的光強分布50示於圖15中。圖15是在復蓋一通過圖14中12a、12b、12c、12d的直線以及光軸的平面中光學系統的剖面圖。從平面上觀察此光強分布50的情形示明於圖16。棒狀透鏡的個數在圖14中為5×5＝25，在圖16中為4×4。圖16是原理圖，因而儘管棒狀透鏡的個數不同，但顯然可以獲得相同的光強分布。此情形同樣適用於圖17與18。圖16與後述的圖17相對應。圖16的彩色型式作為本申請的附圖是為了能更好地理解本發明。圖16(a)中的數字是指各棒狀透鏡26的光強分布的增加數。為便於更好地理解，圖16(b)於各照明範圍上寫出了典型的疊置次數。圖16中，前級中複眼透鏡20的移位為0°，而兩個複眼透鏡中的棒狀透鏡的剖面形狀的邊部是相互平行的。
相反，在複眼透鏡150的光入射面152上橫切光強分布138邊緣的棒狀透鏡156a，於圖2所示的縱向與橫向上則是不固定的而是逐漸位移。例如，光強分布138的邊緣橫切底部中從右起的第二、三、四棒狀透鏡，但不橫切從左起的第一、五或六棒狀透鏡。可以理解到，從縱向與橫向觀察時，將改變光強分布橫切棒狀透鏡156a的位置以及光強分布橫切區域的形狀與尺寸。(在此，棒狀透鏡的數目與圖15、16和其他圖中的棒狀透鏡數不同，但此數無礙於原理，而用圖2來說明原理是適當的。)這樣，圖2所示的構型減少了作為被照面的掩模200平面上光強分布近緣處的照度不均。這在圖15中相當於光強分布12a與12e的位置相對於沿垂直於圖面方向排列的棒狀透鏡位移(例如漸次地向外或朝內)，以及在被照面40上光強分布52a與52e的位移(漸次地向內或朝外)。而減小了光強分布50的凹部53。但如上面所述，光強分布10的形狀實際上也相對於垂直於圖面方向排列的棒狀透鏡改變，不會導致光強分布52a與52e移位位置的安全重疊。但不論如何應知圖2所示的構型能提供有效光源的均勻形狀。
圖12示明應用圖2的構型時被照面200上的光強分布。圖12對應於後述的圖4。在此申請中附有圖12的彩色型式便於更好地理解本發明。圖12(a)中的數字表明所增加各個棒狀透鏡156a的光強分布數。為便於理解，圖12(b)中寫出了各照明範圍上典型的重疊次數。圖12表明當複眼透鏡130與150之間的相對偏移面是22.5°時被照面200上的光強分布。
圖13示明在圖2的構型下，複眼透鏡130和150之間的相對偏移角與照度不均間的關係。從圖16所示可知，當相對偏移角為0°時，被照面200上的照度不均性較高，約為0.37。另一方面，可理解如圖12所示，相對偏移角為22.5°時，被照面200上的照度不均性改善為0.23。但是，在圖12中當此相對偏移角不是22.5°時，但在18-30°範圍內，可以使不均勻照度與相對偏移角為22.5°時類似比相對偏移角為0°時的小。因此，相對偏移角不限於22.5°而也可為18-30。當分光區(示明於圖21)的形狀不同於所例示的，例如當其中之一或兩者是正六方形時，此相對偏移角度最好是15°。但角度為12-20°時能提供大致相同的效果。
圖4示明在圖17的條件下，通過使複眼透鏡150在光入射面152上的光強分布或使複眼透鏡130傾斜22.5°，同時使棒狀透鏡156a中光強分布的一邊不與棒狀透鏡156a的一邊平行或對稱時，此光強分布模擬計算的結果。類似地，圖5表明了在圖18的條件下使複眼透鏡150的光入射面152上的光強分布或複眼透鏡130傾斜15°，同時使棒狀透鏡156b的光強分布的一邊設置成不與棒狀透鏡156b的一邊平行或對稱時，此光強分布的模擬計算結果。應知雖然在上述任一情表下部仍然會有某些不均勻的光強分布，但與圖17和18相比，均勻性有了改進。本申請中附有圖4與5的彩色型式以便更好地理解本發明。
下面參考圖6說明照明裝置100的變型，圖6概示作為照明裝置100的變型的照明裝置100A中簡化的光路。圖7示明了以照明裝置100A來取代照明裝置100時，曝光裝置1A中簡化的光路。
照明裝置100A是三重積分器構型的例子，還包括有複眼透鏡170和在聚光透鏡160後的聚光鏡180。複眼透鏡170的棒狀透鏡的剖面形狀設定為矩形的，這是因為掩模200平面的形狀通常為矩形的。聚光透鏡180將複眼透鏡170的出射光疊加到掩模200的平面上，均勻地照明掩模200。如上所述，遮光葉片等可以設在聚光透鏡170與掩模平面之間。
在照明設備100A的光學系統中，複眼透鏡130防止了光源的光強分布變化給被照面200帶來的影響，複眼透鏡150使得有效的光源近似均勻，而複眼透鏡170則使得作為被照面200平面上的照度近似均勻。
入射到複眼透鏡150上的光強分布，複眼透鏡130上的棒狀透鏡，以及棒狀透鏡156a與156b，它們之間的關係完全與參看圖2所述的相同，這裡略去其說明。
上述實施例對於入射到複眼透鏡170複眼透鏡150上的棒狀透鏡156與複眼透鏡170的棒狀透鏡上的光強分布採用了不平行和不對稱的布置，類似於參考圖2所示的關係。這樣，複眼透鏡170的布置還在作為被照面的掩模200平面上改進了均勻照明。這裡，對於複眼透鏡150與170之間的關係。所述入射光強的分布可以是模糊的，或可以如先有技術中那樣採用光闌。
下面說明「模糊」效應。圖14是先有技術的說明圖，據認為這會使光強分布12的邊緣部12a與12e模糊。為了實現這種現有技術。例如可以把複眼透鏡20的光入射面22從與前級複眼透鏡中棒狀透鏡的入射面共軛的位置移開。圖20示明了使圖14模糊的例子。圖20典型地示明了後級的複眼透鏡、具有模糊邊緣的入射光強分布以及被照面的光強分布之間的關係。如圖20所示，入射光10A具有光強分布14a～14e(以後除非另有聲明，概以標號14表明)，同時顯示出徐緩傾斜的光強分布14a與14b以及14d與14e。當進入複眼透鏡20的入射光10A具有了在上述方式下模糊的光強分布14的邊緣時，被照面40形成了均勻的光強分布50A，它是被照面40右側繪製出的由5個光強分布54a～54e疊加的結果。
但是，在複眼透鏡光入射面上模糊的入射光有可能增大亥姆霍茲-拉格朗日不變量，這樣就會造成光量損耗。此亥姆霍茲-拉格朗日不變量是距光軸的高度與光軸間形成的角度，因而不會由於光學中的所謂亥姆霍茲-拉格良日公式面在光學系統中減小。此照明裝置固定了被照面的尺寸和光入射到被照面上的最大角度，從而固定了被照面上的亥姆霍茲-拉格朗日不變量。在複眼透鏡光入射面上模糊的高度有可能增加距光軸的高度，這樣會導致上述不變量的增大。但如以下所述，此不變量不會在光學系統中減小，它或是不變或僅僅增大。這樣，在被照區上超過亥姆霍茲-拉格朗日不變量的光就不能到達被照面上，於光學系統中導致模糊和使光量損失。換言之，模糊可以作為提供均勻光強分布的有效手段。但是這會損失很大的光量而不能經常使用。
本實施例由於在複眼透鏡150的光入射面152上沒有模糊的光強分布且沒有光闌遮光。因而能高效地利用光和提供均勻有效的光源分布。
在本實施例中可以用柱面透鏡來取代棒狀透鏡(作為變型)。這裡用來代替複眼透鏡的柱面透鏡可以是多個柱面透鏡的組合成使其相互的母線正交，而從結構上提供了與複眼透鏡類似的效應，這樣，本實施例的圖6或7中的複眼透鏡130、150與170便為柱面透鏡的組合所替換。此時，這些柱面透鏡可以組合成圖21所示，或者可將母線相互正交的多個柱面透鏡彼此以不同於圖21的方式組成。這裡，當從光軸方向觀察組合的柱面透鏡時，它就類似於圖21(b)所示的格子形式，各個似乎被分隔開的格子稱之為分光區。這種分光區210起到複眼透鏡的棒狀透鏡的作用。
作為此分光區210的輪廓的多條邊在取代圖6中複眼透鏡130與150而設置在柱面透鏡的兩個組合件間是不平行的，而在取代圖6中複眼透鏡150與170而設置的柱面透鏡的兩個組合件間也是不平行的。此外，在取代圖6中複眼透鏡130與150而設置的柱面透鏡的兩個組合件間相互分光區輪廓的邊之間形成的角度為22.5°，而在取代圖6中複眼透鏡130與150而設置的柱面透鏡的兩個組合件件間相互分光區輪廓的邊之間形成的角度為22.5°。柱面透鏡包括取代圖6中複眼透鏡130與170而設置的柱面透鏡兩個組合件之間格子的平行的或交替的不平行的邊。
取代複眼透鏡150而設置的柱面透鏡的組合件包括相對於取代複眼透鏡130而設設置的柱面透鏡組合件中分光區的對稱軸線為不對稱的分光區以及平行於它們的直線。取代複眼透鏡170而設置的柱面透鏡的組合件包括相對於取代複眼透鏡而設置的柱面透鏡組合件中分光區的對稱軸線為不對稱的分光區以及平行於它們的直線。但是，取代複眼透鏡170而設置的柱面透鏡的組合件所包括的分光區，最好包括相對於取代複眼透鏡130而設置的柱面透鏡組合件中分光區的對稱軸線為對稱的但是交替地不對稱的分光區以及平行於它們的直線。
下面參考圖11來描述照明裝置100的又另一變型。在此，圖11概示作為照明裝置100的變型照明裝置100B中的簡化光路。此照明裝置100B應用一光管(或內反射件)190作為光積分器，同時包括聚光系統120a與中繼光學系統195。
聚光系統120a將光源100的光會聚到光管190的光入射面附近，形成具有特定發射角的光而進入光管190。聚光系統120a包括至少一個透鏡但也可在必要時包括使光路偏轉的反射鏡。設光管包括玻璃棒。則聚光系統120a會聚的點會由於光管190的光入射面192而於光源側散集而改進玻璃棒的耐用性。
光管190使得在光入射面上不均勻的光強分布在光出射面上是均勻的，同時能讓光從聚光系統120的聚光點以特定的發散角進入面繼續在內側反射。光管190的光入射面192設在距會聚點一段距離處。這是由於聚焦點附近的巨大能量密度有可能損傷光管190的光入射面處的塗層(或消反射膜)與玻璃材料此實施例使光管190通過六方形剖面構成反射面，例如此光管是六方柱形棒件。但這種結構是示例性的，而所述剖面可以是m(m為偶數)邊形的，而此光管也可以是中空棒形，光管190的入射面192與複眼透鏡150的入射面152配置成光學共軛的，光管190的形狀例如取矩形剖面並相對於複眼透鏡150排列成如圖2所示。
中繼光學系統195將光管190的光出射面194以特定的放大率投影到複眼透鏡150的光入射面152上，此光出射面與入射面兩者成近似共軛關係。此中繼光學系統195包括放大率可變的變焦距透鏡，且可以調節入射到複眼透鏡150的光束入射區。這樣，此中繼光學系統可以形成多種照明條件(即相干係數δ照明光學系統的NA/投影光學系統的NA)。
其他的結構與照明裝置100的相同，故略去其詳細說明。這樣一種照明裝置100B能夠從事與照明裝置100類似的作業。
照明裝置100B由於光管190需要長的光學棒來進行有效的光源分布，故受到玻璃透光率的顯著影響，為此最好採用對短波長光源具有良好透光率的照明裝置100或100A(例如波長為157nm的F2準分子雷射器)。
掩模200例如由石英製成，其上形成要有被轉印的電路圖案(或圖像)，受到掩模臺(未圖示)的支承與驅動。由掩模200發射的衍射光通過投影光學系統500，然後投影到板件400上。板件400是擬曝光的物體，上面塗布有抗蝕劑。此掩模200與板件400定位成光學共軛關係。
若曝光裝置1是分步掃描曝光裝置(即投描器)，掩膜200上的圖案通過掃描掩模200與板件400而轉印到板件400上，如果它是分步重複曝光裝置(即分步器)時，此掩模200與板件400在進行曝光時保持靜止狀態。
掩模臺(未圖示)支承掩模200且與一輸送機構(未圖示)連接。此掩模臺與投影光學系統300安裝在例如由緩衝器支承於設在地板的機架上的臺/透鏡鏡筒託架上。此掩模臺可以採用相關技術中任何周知的結構。輸送機構(未圖示)包括線性馬達等。沿正交光軸方向驅動掩模臺來移動掩模。曝光裝置1通過控制器同步地掃描掩模200與板件400。
投影光學系統由通過掩模200上形成的圖案的衍射光束於板件400上成像。投影光學系統300可以採用只包括多個透鏡件的光學系統、包括多個透鏡件和至少一個凹鏡的折反射光學系統、包括多個透鏡件和至少一個衍射光學件的光學系統例如基諾全息攝影光學系統這樣一種全反射鏡型的光學系統等。當有需要校正色差時，可以使用一批由具有不同色散值(阿貝值)的玻璃材料分別製成的多個透鏡，或者設置一衍射的光學元件使之能產生與透鏡裝置相反方向的色散。
板件400在本實施例中是一晶片，但它可以是液晶板與多種其他擬曝光的物體。於板件400上塗布光刻膠。光刻膠的塗布工序包括預處理、粘合性增強劑的塗布處理。光刻膠塗布處理與預供處理。上述預處理包括清洗、乾燥等。粘合性增強劑的塗布處理是一種表面再成形工藝，能用於增強光刻膠與基底之間的粘合力(亦即通過塗布表面活性劑以提高疏水性的處理)，是通過用有機膜料如HMDS(六甲基二矽胺烷)進行塗層或蒸汽化處理而成。上述預烘處理是燒成工藝，使處理對象於顯影后更其軟化和除去溶劑。
板件400由晶片臺(未圖示)支承。晶片臺可採用有關工藝中任何熟知的結構，故略去其詳細說明。例如此晶片臺可應用線性馬達使板件400沿與光軸正交的方向運動。掩模200與板件400例如被同步地掃描，而掩模臺和晶片臺的位置例如由雷射幹涉儀等監控使這兩者以恆定的速動比驅動。晶片臺安裝在例如通過減震器支承於地板等上的臺架上。
下面描述曝光裝置1的操作。曝光時，由光源110發射出的光由光束成形光學系統120整形成所需的光束形狀，然後進入複眼透鏡130。複眼透鏡130通過聚光透鏡140均勻地照明複眼透鏡150。通過了複眼透鏡150的光束經聚光透鏡160照明掩模200。複眼透鏡130與150間的位置關係可以提供均勻有效的光源形狀。
為了調節複眼透鏡130與150之間的位置關係。可以轉動這兩者中的任何一個。但例如在圖6所示的構型中，複眼透鏡156中的剖面形狀通常設定為六方形，而是由六方形產生圓形時，這種任選轉動是無效的，於是需要轉動複眼透鏡150。
通過了掩模200的光束被縮倍，通過投影光學系統300的成像作業，在特定的放大率下投影到板件400上。此曝光光束在板件400上的角度分布(即有效光源分布)實際上成為均勻的。若此曝光裝置1為一分步器時則將光源部與投影光學系統300固定，同步地掃描掩模200與板件400，然後使整個掃描曝光。將板件400的晶片臺移進作下一次拍攝，這樣便在板件400上對多個拍攝結果進行曝光轉印。當曝光裝置1為掃描器時，則令掩模200與板件400處於靜止狀態下進行曝光。
本發明的曝光裝置1通過將複眼透鏡130的棒狀透鏡的邊或由複眼透鏡130所形成的光強分布的邊緣，設定成不與棒狀透鏡156的任何邊平行或與棒狀透鏡156的對稱軸線不對稱，而提供了均勻有效的光源分布。這樣就能以高的解析度將圖案轉印到光刻膠上而提供高質量的器件(如半導體器件、LCD器件、攝像器件如CCD等、薄膜磁頭，等等)。由於在複眼透鏡150的光入射面附近未曾設置光闌與類似器件，就能防止光量損失和使光通過量降低。
下面參考圖8與9來說明採用上述曝光裝置1的器件製造方法的實施例。圖8是用於說明如何來製造器件(即半導體晶片如IC與LSI、LCD、CCD)的流程圖。在此例示半導體晶片的製造。步驟1(電路設計)設計半導體器件電路。步驟2(掩模製造)形成具有所設計的電路圖案的掩模。步驟3(晶片製造)應用例如矽材料製造晶片。步驟4(晶片處理)也稱作預處理，應用掩模與晶片通過本發明的光刻技術形成實際的電路系統、步驟5(組裝)也稱之為前處理，將步驟4中形成的晶片形成為半導體晶體，同時包括組裝步驟(例如切割、粘合)、包裝步驟(晶片密封)，等等。步驟6(檢查)對步驟5製得的半導體器件進行種種試驗，如有效性試驗和耐久性試驗。通過上述步驟後，半導體器件完工並可發物(步驟7)。
圖9是步驟4中晶片處理的詳細流程圖。步驟11(氧化)將晶片表面氧化。步驟12(CVD)於晶片表面上形成絕緣膜。步驟13(電極形成)通過汽相澱積等工藝於晶片上形成電極。步驟14(離子注入)將離子注入晶片內。步驟15(抗蝕劑處理)將光敏材料塗布到晶片上。
步驟16(曝光)應用曝光裝置1將掩模上的電路圖案於晶片上曝光。步驟17(顯影)使曝光的晶片顯影。步驟18(腐蝕)腐蝕掉已顯影的抗蝕劑之外的其他部分。步驟19(抗蝕劑剝離)除去腐蝕後無用的抗蝕劑。
重複上述步驟，於是晶片上形成多層電路圖密。通過應用本實施例的晶件製造方法就能均化有效的光源分布，由此能製造出較傳統情形的質量為高的器件，同時能防止因光闌而使光通過量降低並消除了模糊。這在經濟上也是十分有益的。在此方式下，應用了上述曝光裝置1的器件製造方法以及作為成品的所述器件也能有效地用於本發明的其他方面。
此外，本發明並不局限於上述各最佳實施例，在不背離本發明的精神與範圍的前提下是可以作出種種變型與改進的。
根據這裡給出的實施例，能夠不於光入射面處設置光闌而於被照面上獲得近似均勻的分布且不使此分布於棒狀透鏡的光入射面上的分布棒糊，這樣就可具有實現幾乎無光量損失的照明裝置。應用這種照明裝置就能提供高生產率的曝光裝置。
本發明的照明裝置、包括此照明裝置的曝光裝置以及上述器件製造方法，不僅改進了被照面上的光強分布還制止了光量損失與光通過量的降低。
權利要求
1.一種照明裝置，包括第一光積分器，它包括的第一光學件具有與光軸垂直且由多個第一邊定出的剖面，此第一光積分器均勻地照明被照面；第二光積分器，用於均勻地照明上述第一光積器，使得入射到第一光積分器上的光照明範圍的輪廓照明上述第一光積分器的光入射面，此第二光積分器包括多個第二邊而每個第二邊都不與任何前述第一邊平行。
2.一種照明裝置，包括第一光積分器，它包括的第一光學件具有與光軸垂直且為許多第一邊界定的剖面，此第一光積分器均勻地照明被照面；第二光積分器，它用於照明上述第一積分器且包括具有與光軸垂直且為多條第二邊所界定的剖面，各個第二邊都不與任一上述第一邊平行。
3.一種照明裝置，包括第一光積分器，它用於均勻地照明被照面，此第一光積分器包括具有多個第一對稱軸線的第一光學件且為垂直於光軸的第一剖面形狀所限定；以及第二光積分器，它用於照明所述第一光積分器，使得入射到所述第一光積分器上照明此第一光積分器的光入射面的光的照明範圍可以相對於任一前述第一對稱軸線為不對稱的。
4.一種照明裝置，包括用於均勻照明被照面的第一光積分器，所述第一光積分器包括具有多個第一對稱軸線的第一光學件且為垂直於光軸的第一剖面形狀所限定；以及用於均勻照明此第一光積分器的第二光積分器，此第二光積分器包括的第二光學件具有相對於任一上述第一對稱軸線不對稱且垂直於光軸的第二剖面形狀。
5.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一與第二光積分器各自的光入射面相互光學共軛。
6.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有六方形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡。
7.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有六方形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡，且前述第二邊中包括有一條相對於所述第一邊中之一形成約15°角的邊。
8.根據權利要求3所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有六方形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡，且前述第二剖面形包括相對於所述第一對稱軸線中之一形成約15°角的第二對稱軸線。
9.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有矩形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡。
10.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有矩形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡，且所述第二邊包括一條相對於所述第一邊中之一形成約22.5°角的邊。
11.根據權利要求3所述的照明裝置，其中所述第一光學件為具有矩形剖面的棒狀透鏡，而所述第一光積分器是複眼透鏡，且所述第二剖面形包括相對於上述第一對稱軸線之一形成約22.5°角的第二對稱軸線。
12.根據權利要求6所述的照明裝置，其中所述第二光積分器為具有矩形剖面的複眼透鏡。
13.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述照明裝置應用前述第一光積分器的光出射面處形成的次級光源使被照面基本均勻地照明。
14.根據權利要求1所述的照明裝置，其中還包括第三光積分器，其中所述被照面是此第三積分器的光入射面，而此照明裝置應用此第三光積分器的光出射面上形成的次級光源來基本均勻地照明另一被照面。
15.一種曝光裝置，它包括照明裝置包括第一光積分器，它具有與光軸垂直且由多條第一邊所界定的第一光學件，此第一光積分器均勻地照明一被照面；第二光積分器，它用於均勻地照明此第一光積分器，使得入射到上述第一光積分器的光照明此第一光積分器的光入射面上照明範圍輪廓包括多條第二邊，而任一第二邊都不與任何第一邊平行；以及投影光學系統，它將分劃板或掩模上形成的圖案投影到擬曝光的物體上。
16.一種器件製造方法，此方法包括下述步驟對擬曝光的物體進行投影，其時所用的曝光裝置具備的照明裝置包括；第一光積分器，它具有與光軸垂直且由多條第一邊所界定的第一光學件，此第一光積分器均勻地照明一被照面；第二光積分器，它用於均勻地照明此第一光積分器，使得入射到上述第一光積分器的光照明此第一光積分器的光入射面上照明範圍輪廓包括多條第二邊；以及投影光學系統，它將分劃板或掩模上形成的圖案投影到擬曝光的物體上；然後對所投影的物體進行預定的處理。
17.一種照明光學系統，此系統包括應用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統，以及應用這多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統，其中來自這多個聚光系統某些中的多個光束各照明整個所述的被照面，而來自此餘剩的聚光系統中的多個光束各只照明此被照面的一部分且相互具有不同的照明範圍。
18.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中所述光積分器的各聚光系統的入射面與該被照面相互光學共軛，而上述第一光學系統則照明這多個聚光系統某些個的各自的整個光入射面，且此其餘聚光系統的各個光入射面只有部分被照明並且使得照明範圍不同。
19.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中用於形成由所述第一光學系統的光束照明前述光積分器的光入射面照明範圍輪廓的多條邊中，每一條都不與形成這多個聚光系統各個光入射面輪廓的多條邊的任一平行。
20.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中由來自所述第一光學系統的光照明上述光積分器的光入射面的照明範圍具有多個對稱軸線，而這多個聚光系統的各個光入射面對於上述這些對稱軸線和與這些對稱軸線平行的多條直線是不對稱的。
21.一種照明光學系統，此系統包括應用來自光源的光束照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統，應用來自上述多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統，其中用於形成由此第一光學系統的光束照明所述光積分器的光入射面照明範圍輪廓的多條邊，都不與用來形成這多個聚光系統的各相應光入射輪廓的多條邊中任一平行。
22.根據權利要求21所述的照明光學系統，其中由所述第一光學系統的光照明此光積分器的光入射面的照明範圍具有許多對稱軸線，而此多個聚光系統的各相應光入射面則相對於這些對稱軸線以及與這些對稱軸線平行的多條直線為不對稱的。
23.一種照明光學系統，此系統包括應用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統；應用此多個聚光系統的光束照明一被照面的第二光學系統；其中由上述第一光學系統的光束照明此光積分器的光入射面的照明範圍具有多條對稱軸線，而這多個聚光系統的各相應光入射面則相對於這多條對稱軸線和與這些對稱軸線平行的多條直線是不對稱的。
24.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中所述多個聚光系統包括在光的入射與出射面上有凸球面的柱狀透鏡，或包括通過疊置一對凸柱面透鏡和一對凹柱面透鏡形成的柱面透鏡陣列，這對凸柱面透鏡具有相同的第一母線方向而這對凹柱面透鏡具有與此第一母線方向正交的相同的第二母線方向。
25.根據權利要求21所述的照明光學系統，其中由所述第一光學系統的光照明上述光積分器的光入射面的照明範圍與這多個聚光系統的各相應光入射面都是矩形的；而用於形成上述照明範圍輪廓的多條邊和用於形成這多個聚光系統的光入射面輪廓的多條邊之間的角度在18～25°的範圍。
26.根據權利要求21所述的照明光學系統，其中由所述第一光學系統的光照明上述光積分器的光入射面的照明範圍與這多個聚光系統的各相應光入射面都是矩形的；而用於形成上述照明範圍輪廓的多條邊和用於形成這多個聚光系統的光入射面輪廓的多條邊之間的角度在18～30°的範圍。
27.根據權利要求26所述的照明光學系統，其中所述角度約為22.5°。
28.根據權利要求21所述的照明光學系統，其中所述第一光學系統的光照明上述光積分器的光入射面的照明範圍與這多個聚光系統的各相應入射面是矩形與六方形的或都是六方形的，而用於形成上述照明範圍輪廓的多條邊和用於形成這多個聚光系統的光入射面輪廓的多條邊之間的角度在12～20°之內。
29.根據權利要求28所述的照明光學系統，其中所述角度約為15°。
30.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中所述光積分器中各聚光系統的光入射面與被照面在光學上相互共軛。
31.根據權利要求17所述的照明光學系統，其中所述光積分器中各聚光系統的光入射面與被照面在光學上相互不共軛。
32.一種照明光學系統，包括應用光源的光照明多個聚光系統的第一光學系統，應用此多個聚光系統的光束照明一被照面的第二光學系統，其中所述第一光學包括的第一光積分器具有多個聚光系統，而用於形成光積分器中各聚光系統光入射面輪廓的邊，不與形成所述第一光積分器各聚光系統的光入射面輪廓的多條邊中任一平行。
33.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中所述光積分器中這多個聚光系統的光入射面與此所述第一光積分器中多個聚光系統的光入射面都是矩形的，而用於形成此光積分器各聚光系統中光入射面輪廓的多條邊與形成上述第一光積分器中各聚光系統中光入射面輪廓的多條邊之間的角度為18～30°。
34.根據權利要求33所述的照明光學系統，其中所述角度約為22.5°。
35.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中所述光積分器中這多個聚光系統的光入射面與此所述第一光積分器中多個聚光系統的光入射面是矩形與六方形或都是六方形的，而用於形成此光積分器各聚光系統中光入射面輪廓的多條邊與形成上述第一光積分器中各聚光系統中光入射面輪廓的多條邊之間的角度為12～20°。
36.根據權利要求35所述的照明光學系統，其中所述角度約為15°。
37.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中所述光積分器的多個聚光系統包括在光入射與出射面上具有凸球面的棒狀透鏡，或包括由疊置一對具有相同第一母線方向的凸柱面透鏡和一對具有與此第一母線方向正交的相同第二母線方向的凹柱面透鏡形成。
38.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中所述第一光積分器各聚光系統的光入射面和所述光積分器的光入射面光學上近似相互共軛。
39.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中所述光積分器的光入射面與所述被照面在光學上相互不共軛。
40.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中來自所述光積分器的多個聚光系統中若干系統的許多光束各照明整個的被照面，而來自所餘剩的聚光系統中的多個光束則只照明部分被照面且相互具有不同的照明範圍。
41.根據權利要求32所述的照明光學系統，其中由所述第一光積分器的光照明所述光積分器被照面的照明範圍輪廓的各邊，都不與各聚光系統光入射面輪廓的多個邊之任一邊平行。
42.一種照明光學系統，包括應用光源的光來照明光積分器中多個聚光系統的第一光學系統；應用此多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統；其中，所述第一光學系統包括具有多個聚光系統的第一光積分器；所述第二光學系統包括具有多個聚光系統的第二光積分器；此光積分器的各聚光系統的光入射面輪廓的各邊不與該第一光積分器聚光系統光入射面輪廓的任一邊平行；此光積分器各聚光系統的光入射面輪廓的各邊不與構成第二光積分器中各聚光系統的光入射面的輪廓的任一邊平行。
43.一種照明光學系統，包括應用光源的光來照明光積分器中多個聚光系統的第一光學系統；應用此多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統；其中，所述第一光學系統包括具有多個聚光系統的第一光積分器；所述第二光學系統包括具有多個聚光系統的第二光積分器；此光積分器的各聚光系統的光入射面輪廓的各邊不與該第一光積分器聚光系統共入射面輪廓的任一邊平行；此光積分器的光入射面與第二光積分器的光入射面在光學上相互不共軛。
44.一種照明光學系統，包括應用光源的光來照明光積分器中多個聚光系統的第一光學系統；應用此多個聚光系統的光束來照明被照面的第二光學系統；其中，所述第一光學系統包括具有多個聚光系統的第一光積分器；所述第二光學系統包括具有多個聚光系統的第二光積分器；此光積分器的各聚光系統的光入射面輪廓的各邊不與該第一光積分器聚光系統共入射面輪廓的任一邊平行；此光積分器的光入射面與第二光積分器的光入射面在光學上相互共軛。
45.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中由所述第一光學系統的光照明上述第一光積分器中光入射面的照明範圍以及第二光積分器中多個聚光系統的各個光入射面都是矩形，而此第一光積分器中各聚光系統的光入射面輪廓的多個邊和第二光積分器中各聚光系統的光入射面輪廓的多個邊間的角為18～30°。
46.根據權利要求45所述的照明光學系統，其中所述角度約為22.5°。
47.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中由所述第一光學系統的光照明此第一光積分器光入射面的照明範圍與此第二光積分器中多個聚光系統的各個光入射面呈矩形和六方形或都為六方形，而此第一光積分器中各聚光系統光入射面輪廓的多個邊與此第二光積分器中多個聚光系統的光入射面輪廓的多個邊之間的角度為12～20°。
48.根據權利要求47所述的照明光學系統，其中所述角度約為15°。
49.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述第一光積分器各聚光系統的光入射面輪廓的多條邊中至少一條與形成所述第二光積分器各聚光系統光入射面輪廓的邊中至少一條近似平行。
50.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述第一光積分器各聚光系統的光入射面與該第二光積分器的光入射面在光學上相互共軛。
51.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述光積分器的光入射面與該第二光積分器的光入射面在光學上相互不共軛。
52.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述第二光積分器各聚光系統的光入射面與該被照面在光學上相互共軛。
53.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述光積分器的多個聚光系統中若干聚光系統的光束分別照明整個被照面，而此餘剩的聚光系統的多個光束各自只照明上述被照面的一部分且相互具有不同的照明範圍。
54.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述第一光積分器的光照明上述光積分器的被器照面的照明範圍輪廓的各個邊，都不與各聚光系統的光入射面輪廓的多條片之任一平行。
55.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述光積分器、第一與第二光積分器這三者所具有的多個聚光系統包括在光的入射與出射面處具有凸球面的棒狀透鏡。
56.根據權利要求42所述的照明光學系統，其中所述光積分器、第一與第二光積分器這三者所具有的多個聚光系統包括由疊置一對具有相同第一母線方向的凸柱面透鏡和一對具有與此第一母線方向正交的相同第二母線方向的凹柱面透鏡形成的柱面透鏡陣列。
57.一種照明裝置，此裝置採用一照明光學系統，利用光源的光來照明被照平面，而此照明光學系統則包括應用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統以及由這多個聚光系統的光束來照明一被照面的第二光學系統，其中由所述光積分器的多個聚光系統中若干聚光系統的光束分別照明此整個被照面，而由此餘剩的聚光系統的多個光束則各自只照明上述被照面的一部分且相互具有不同的照明範圍。
58.一種曝光裝置，包括照明光學系統，利用光源的光束照明分劃板或掩模上的圖案，此照明光學系統包括應用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統以及由這多個聚光系統的光束來照明一被照面的第二光學系統，其中由所述光積分器的多個聚光系統中若干聚光系統的光束分別照明此整個被照面，而由此餘剩的聚光系統的多個光束則各自只照明上述被照面的一部分且相互具有不同的照明範圍；以及用於將圖案上的光投射到一被曝光的板件上的投影光學系統。
59.一種器件製造方法，包括下述工序應用具有照明光學系統的曝光裝置使被曝光體曝光的工序，而此照明光學系統則包括應用光源的光來照明光積分器的多個聚光系統的第一光學系統以及由這多個聚光系統的光來照明一被照面的第二光學系統，而其中由所述光積分器的多個聚光系統中若干聚光系統的光束分別照明此整個被照面且由此餘剩的聚光系統的多個光束則各自只照明上述被照面的一部分且相互具有不同的照明範圍；由一投影光學系統將光由所述圖案投射到一被曝光的板件上；以及使被曝光的物體顯影。
全文摘要
照明裝置，包括第一光積分器，它包括具有與光軸垂直且由多個第一邊界定的第一光學件，此第一光積分器均勻地照明—被照面；第二光積分器，它用於均勻地照明此第一光積分器，以使光入射到此第一光積分器上照明此第一光積分器的光入射面照明範圍輪廓包括的多個第二邊中之各邊都不與上述第一邊的任一相平行。
文檔編號G03F7/20GK1405633SQ0214315
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月13日 優先權日2001年9月14日
發明者森堅一郎 申請人:佳能株式會社