CN107272347A - 照射装置、光学装置、压印装置、投影装置和物品的制造方法 - Google Patents

照射装置、光学装置、压印装置、投影装置和物品的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供照射装置、光学装置、压印装置、投影装置和物品的制造方法。该照射装置执行倾斜照射并且包括：第一光学元件，其由多个光学部件的阵列形成，各个光学部件被构造为产生点光源；以及第二光学元件，其被构造为接收来自所述第一光学元件的光并形成照射区域，所述第二光学元件在一个方向上的屈光力不同于所述第二光学元件在与所述一个方向垂直的方向上的屈光力，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个具有围绕光学元件的光轴的旋转角度，以对由所述倾斜照射而引起的所述照射区域的失真进行补偿。

Description

照射装置、光学装置、压印装置、投影装置和物品的制造方法
技术领域
本发明涉及照射装置、光学装置、压印装置、投影装置和物品的制造方法。
背景技术
对于半导体器件、MEMS等的小型化的需求不断增加。因此，除了传统的光刻技术之外，通过使用模具对基板上的压印材料进行成型并固化而在基板上形成图案(结构)的微加工技术也受到了关注。这种技术被称为压印技术，其能够以几纳米量级在基板上形成精细图案。
在使模具与基板上的压印材料接触的步骤中，压印装置需要使预先形成在基板上的图案区域(压射区域)的形状与模具的图案区域的形状相匹配。为了提高这种重叠精度，日本专利第5686779号公报提出了一种压印装置，其包括用于通过向模具施加力而使模具的图案区域变形的机构和用于通过加热基板使基板上的图案区域变形的机构。例如，微镜设备被并入这种使基板上的图案区域变形的机构，以调节加热基板的光的强度分布。
作为一种类型的MEMS的微镜设备被用于广泛的领域，包括显示设备、投影仪装置和曝光装置。微镜设备是通过二维布置矩形反射镜而形成的。反射镜的布置方向与各个反射镜的驱动轴的方向不同。优选地从与各个镜的驱动轴的方向垂直的方向来照射微镜设备。因此，从与反射镜的布置方向不同的方向(角度)来照射微镜设备。由于各个反射镜的驱动轴通常相对于反射镜的布置方向倾斜45°，因此从相对于反射镜的布置方向呈45°的方向来照射微镜设备。
根据多个因素(例如各个镜子的尺寸和分辨率以及光学系统的布置和成本)来选择要用于光学系统的微镜设备。通常，在使用微镜设备的光学系统中，优选在驱动反射镜的同时，从反射镜被布置在垂直方向的阵列面反射光。为此，需要从与反射镜的布置方向不同的方向倾斜地照射微镜设备。在这种情况下，使用防光(shine-proof)光学系统来防止微镜设备的阵列面上的照射形状由于散焦而失真。
如上所述，当执行倾斜照射时，使用防光光学系统以预定照射形状对照射面进行照射。然而，形成防光光学系统会导致装置的成本和尺寸随着光学系统中的透镜数量的增加而增加。
发明内容
本发明例如提供了一种有利于倾斜照射的照射装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种执行倾斜照射的照射装置，所述照射装置包括：第一光学元件，其由多个光学部件的阵列形成，各个光学部件被构造为产生点光源；以及第二光学元件，其被构造为接收来自所述第一光学元件的光并形成照射区域，所述第二光学元件在一个方向上的屈光力不同于所述第二光学元件在与所述一个方向垂直的方向上的屈光力，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个具有围绕光学元件的光轴的旋转角度，以对由所述倾斜照射而引起的所述照射区域的失真进行补偿。
根据本发明的第二方面，提供了一种光学装置，其包括：反射镜阵列，其由多个反射镜的阵列形成，各个反射镜具有驱动轴，所述多个反射镜的布置方向不同于所述驱动轴的方向；以及上述被构造为照射所述反射镜阵列的照射装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种压印装置，其对基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，所述压印装置包括：加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，其中，所述加热设备包括上述照射装置，并且通过经由所述照射装置照射所述基板来加热所述基板。
根据本发明的第四方面，提供了一种压印装置，其对基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，所述压印装置包括：加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，其中，所述加热设备包括光学装置，并且通过经由所述光学装置照射所述基板来加热所述基板，其中，所述光学装置包括：反射镜阵列，其由多个反射镜的阵列形成，各个反射镜具有驱动轴，所述多个反射镜的布置方向不同于所述驱动轴的方向；以及上述被构造为照射所述反射镜阵列的照射装置。
根据本发明的第五方面，提供了一种投影装置，其包括：投影设备，其被构造为投影图像，其中，所述投影设备包括上述照射装置，并且经由所述照射装置投影所述图像。
根据本发明的第六方面，提供了一种制造物品的方法，所述方法包括以下步骤：使用压印装置在基板上形成图案；以及对形成有图案的基板进行处理以制造所述物品，其中，所述压印装置对所述基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，并且包括：加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，其中，所述加热设备包括照射装置，并且通过经由所述照射装置照射所述基板来加热所述基板，其中，所述照射装置执行倾斜照射，并且包括：第一光学元件，其由多个光学部件的阵列形成，各个光学部件被构造为产生点光源；以及第二光学元件，其被构造为接收来自所述第一光学元件的光并形成照射区域，所述第二光学元件在一个方向上的屈光力不同于所述第二光学元件在与所述一个方向垂直的方向上的屈光力，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个具有围绕光学元件的光轴的旋转角度，以对由倾斜照射而引起的所述照射区域的失真进行补偿。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出作为本发明的一方面的压印装置的布置的示意图。
图2是示出图1所示的压印装置的基板加热单元的布置的示意图。
图3是用于说明对基板上的图案区域的形状进行校正的处理的流程图。
图4A至4E是用于具体说明对基板上的图案区域的形状进行校正的处理的图。
图5是用于具体说明对基板上的图案区域的形状进行校正的处理的曲线图。
图6是示出数字反射镜设备的布置的示例的图。
图7是示出包括防光光学系统的基板加热单元的光学系统的布置的示意图。
图8是用于说明针对数字反射镜设备(反射镜区域)的倾斜照射的图。
图9是示出根据实施例的基板加热单元的光学系统的布置的示意图。
图10是示出根据该实施例的MLA、柱面透镜和反射镜区域之间的布置关系的图。
图11A和11B是示出根据该实施例的反射镜区域中的照射形状的变化的示例的图。
图12是用于说明图10所示的两个坐标系之间的关系的图。
图13A至图13C是示出根据该实施例的MLA和柱面透镜的布置以及照射形状的图。
图14是示出作为本发明的一方面的投影仪装置的布置的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施例。注意，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的构件，并且将不给出其重复描述。
<第一实施例>
图1是示出作为本发明一个方面的压印装置1的布置的示意图。压印装置1是用于制造诸如半导体器件的器件的光刻装置。该装置通过使用模具对基板上的未固化的压印材料进行成型，并在基板上形成压印材料的图案。本实施例使用通过用光(例如，紫外光)照射压印材料使其固化的光固化方法作为压印材料固化方法。
如图1所示，压印装置1包括照射单元2、对准测量单元3、模具保持单元4、基板载台5、供给单元6、基板加热单元12和控制单元22。在下面的描述中，在与模具和基板平行的面内彼此正交的方向分别被定义为X轴和Y轴，垂直于X轴和Y轴的方向被定义为Z轴。
照射单元2用紫外光照射模具7以在模具7与压印材料9接触的同时使基板上的印材料9固化。照射单元2包括光源和多个光学元件，用从光源发射的具有预定形状的紫外光均匀地照射压印材料9。照射单元2用紫外光照射的照射区域(照射范围)几乎等于或略大于模具7的图案区域7a的面积。这是因为照射了紫外光的照射区域被最小化，以抑制在由紫外线照射产生的热量引起模具7和基板8热膨胀时，转印到基板8上的压印材料9上的图案发生位置偏移或失真。另一个原因是抑制当供给单元6中的压印材料9被经基板8反射并到达供给单元6的紫外光固化时，供给单元6的操作中发生异常。在这种情况下，要使用的光源包括例如高压汞灯、各种类型的准分子灯、准分子激光器和发光二极管。根据压印材料的性质适当地选择光源，要使用的光源的类型、数量和波长没有特别限制。
模具7是具有图案区域7a的模具，其中在面向基板8的表面上形成有预定的三维图案(例如，诸如电路图案等的凹凸图案)。模具7由能够透射紫外光的材料形成，例如石英。
模具保持单元4利用真空吸力或静电力来吸引并保持模具7。模具保持单元4包括例如模具卡盘和模具驱动单元，模具驱动单元驱动模具卡盘以使模具7与基板上的压印材料接触。模具保持单元4还包括倍率校正单元，其通过使模具7在X轴方向和Y轴方向上变形来校正转印到压印材料9上的图案的形状(失真)。压印装置1中的成型和释放操作均可以通过沿Z轴方向移动由模具保持单元4保持的模具7或通过沿Z轴方向移动由基板载台5保持的基板8来实现。或者，成型和释放操作均可以通过在Z轴方向上移动模具7和基板8来实现。
基板载台5是通过例如真空吸附来保持基板8并且可以在X-Y平面内移动的载台。基板8包括例如单晶硅基板，经模具7成型的压印材料9被供给到该单晶硅基板。
对准测量单元3对模具7和基板8之间的相对对准进行测量。对准测量单元3光学地检测分别设置在模具7和基板8上的对准标记10和11，以测量它们的相对位置。对准测量单元3被布置为使得其测量轴(光轴)垂直于模具7或基板8。对准测量单元3被构造为根据对准标记10和11的位置在X轴方向和Y轴方向上被驱动，并且还沿Z轴方向被驱动，以调整对准标记10和11的位置处的聚焦。基于由对准测量单元3测量的模具7与基板8的相对位置来控制基板载台5和模具保持单元4(倍率校正单元)。
供给单元6将未固化的压印材料9供给到基板上。在本实施例中，压印材料9是具有通过照射紫外线而固化的性质的紫外线固化树脂材料。然而，压印材料可以根据半导体器件等的类型来适当地选择。另外，在本实施例中，供给单元6设置在压印装置1内部。然而，供给单元6可以设置在压印装置1的外部，以便将预先提供了压印材料9的基板8引入到压印装置1中。这消除了在压印装置1内部提供压印材料9的步骤，因此可以加快压印装置1中的处理。另外，由于不需要供应单元6，因此可以减小压印装置1的总成本。
图2是示出压印装置1中的基板加热单元12的布置的示意图。基板加热单元12通过加热加载到压印装置1中的基板8来使预先形成在基板8上的图案区域(压射区域)25变形。基板加热单元12包括：加热光源20，其用光23照射基板8以加热基板8；调节单元21，其调节光23的照射量(照射量分布)；以及反射板26，其限定了将光24从调节单元21引导至基板8的光路。
加热光源20发射具有对于作为紫外线固化树脂材料的压印材料9而言不感光(固化)的波长的光，例如，波段为400nm至2,000nm的光。从加热效率的观点出发，加热光源20优选发出500nm至800nm波段的光。然而，要注意，从加热光源20发射的光不限于上述波段。例如，加热光源20可以发射对于压印材料9而言感光的200nm至400nm波段中的压印材料9难以感光的波段中的光。
调整单元21仅允许光23中的特定光照射到基板8，以在基板上形成预定的照射量分布。调整单元21例如包括具有均包括驱动轴的多个反射镜的阵列的反射镜阵列，所谓的数字反射镜设备(数字微镜设备)。数字反射镜设备可以通过单独调整各个反射镜的面方向来控制(改变)照射量分布。
控制单元22由包括CPU和存储器的计算机形成，并且控制整个压印装置1。控制单元22通过根据程序等控制压印装置1的各个单元来执行压印处理。在本实施例中，控制单元22控制基板加热单元12，以将预先形成在基板8上的图案区域25形成为预定形状。控制单元22可以与压印装置1的另一部分一体形成(在公共壳体内部)，或者可以与压印装置1的另一部分分开形成(在另一壳体中)。
将描述压印装置1中的压印处理。首先，基板转送单元(未示出)将基板8转送到基板载台5上以使其保持(固定)基板8。然后将基板载台5移动到供给单元6下方的位置(压印材料9的供给位置)，并且将压印材料9供给到与基板上的压射区域相对应的图案区域25上。然后移动基板载台5以将基板8上的图案区域25定位在模具7下方的位置。随后，在Z轴方向上驱动(降低)模具保持单元4以使模具7接触基板上的压印材料9。当模具7与压印材料9接触时，压印材料9被填充到模具7的图案区域7a(图案的凹部)中。此外，在模具7与压印材料9接触的同时，对准测量单元3检测对准标记10和11，以执行模具7与基板8之间的对准，并且通过使用倍率校正机构对模具7进行倍率校正。
在用压印材料9填充模具7的图案区域7a、模具7与基板8之间的对准以及对于模具7的倍率校正这些操作都符合要求后，照射单元2经由模具7对压印材料9照射紫外光，以固化压印材料9。在这种情况下，驱动对准测量单元3使其退回，以便不阻挡紫外光的光路。然后，在Z轴方向上驱动(升高)模具保持单元4，以从固化在基板上的压印材料9释放模具7。通过该操作，模具7的图案被转印到基板上。
在压印装置1中进行了压印处理的基板8在设备制造过程中经历例如诸如溅射的薄膜沉积步骤，即包括热处理的步骤，并且被装载到压印装置1中。结果，装载到压印装置1中的基板8已经膨胀或收缩，因此图案区域25有时在XY平面中彼此正交的两个方向上变形(图案区域25的形状或尺寸有时改变)。图案区域25的这种变形主要分为倍率分量、平行四边形分量和梯形分量。这些分量有时相互组合。
当使模具7与基板上的压印材料9接触时，压印装置1需要校正基板8上的图案区域25的形状，使之与模具7上的图案区域7a的形状相匹配。更具体地，在控制单元22的控制下，根据对准测量单元3所获得的测量结果来获得对于基板8上的图案区域25的形状的校正量。然后，该装置通过使基板加热单元12基于校正量加热基板8而使图案区域25热变形。
将参照图3描述对压印装置1中的基板8上的图案区域25的形状进行校正的处理。控制单元22通过综合控制压印装置1的各个单元来执行这种处理。另外，在本实施例中，形成用于获得图案区域25内部和外部的预定校正量的温度分布，以校正基板8上的图案区域25的形状，即变形分量。
在步骤S302中，对准测量单元3检测设置在基板8上的对准标记11，以测量基板8上的图案区域25的形状。在本实施例中，对准测量单元3测量图案区域25的形状。但是，这不是穷尽性的。可以使用外部测量设备来测量图案区域25的形状。在步骤S304中，基于在步骤S304中测量的基板8上的图案区域25的形状来分析包括在图案区域25中的变形分量S302，并且获得用于校正变形分量的校正量。在步骤S306中，基于代表在步骤S304中获得的校正量、用于校正包括在图案区域25中的变形分量的校正量，以及照射基板8的光的照射量(照射量分布)之间的关系的信息，获得应当从基板加热单元12施加到基板8的光的照射量。在步骤S308中，以在步骤S306中获得的照射量为指标来控制基板加热单元12(调整单元21)，以从基板加热单元12对基板8照射光。通过该操作，利用照射量被调节的光24照射基板8上的图案区域25的内部和外部，从而形成照射量分布。
下面将详细描述对如图4A所示仅包括梯形分量作为变形分量的图案区域25的形状进行校正的情形。假设图案区域25仅包括Y轴方向(Y坐标)上的梯形分量，而在X轴方向上没有变形。如图4A所示，包括在图案区域25中的梯形分量在Y轴方向正侧上的边(上底)比Y轴方向负侧上的边(下底)要短。因此，获得用于使上底与下底匹配(恢复正常状态)的校正量。基于该校正量获得要从基板加热单元12施加到基板8的光的照射量。然后，以所获得的照射量为指标，从基板加热单元12向基板8照射光，以仅在Y轴方向上形成照射量分布30，如图4B所示。照射量分布30在上底处具有最大校正量，并且从上底到下底校正量逐渐减小，因此具有如图4B所示的线性形状。注意，由于图案区域25在X轴方向上不包括梯形分量，因此可以设置均匀的照射量。
当用形成照射量分布30的光来照射图案区域25时，在基板8的区域上形成了类似于图4C所示的温度分布31。在这种情况下，温度分布31在上底附近下降而不是从下底到上底均匀上升的原因在于，图案区域25外部的区域未被光照射(即，未被加热)，并且图案区域25外部的温度由于散热而下降。形成在基板上的温度分布31使图案区域25以图4D所示的变形量分布32的形式热变形。这使得可以将图案区域25校正为类似于图4E所示的形状。参照图4E，虽然在图案区域25的上底的两端留有变形，但是图案区域25被校正为与模具7的图案区域7a的形状接近的形状。然而，注意对图案区域25外部也进行加热可以在图案区域25中提供线性变形量，并且使图案区域25的形状更接近图案区域7a的形状。
在校正图4A至4E所示的图案区域25的形状时，从基板加热单元12施加到基板8的光的照射量在时间上是恒定的。因此，图案区域25随着加热时间的变形量40从加热开始起发生变化，但是在经过预定时间之后稳定下来，如图5所示。为此，当图案区域25的变形量40稳定时，图案区域25的形状与模具7的图案区域7a的形状匹配。压印装置1在以这种方式校正基板8上的图案区域25的形状后在图案区域25上形成了压印材料9的图案，从而可以使图案区域25的形状与图案区域7a的形状精确匹配。
如上所述，压印装置1包括倍率校正单元，其通过向模具7的侧表面施加外力或位移来校正模具7的图案区域7a的形状。可以通过组合由倍率校正单元对图案区域7a的形状进行的校正和由基板加热单元12对图案区域25的形状进行的校正，来使图案区域25的形状与图案区域7a的形状更精确地匹配。这使得能够在新形成的压印材料9的图案上精确地叠加图案区域25。
该实施例已经描述了仅包括梯形分量作为变形分量的图案区域25的形状的校正。但是，这不是穷尽性的。例如，当校正包括倍率分量作为变形分量的图案区域25的形状时，优选地用来自基板加热单元12的光照射基板8，以在图案区域25的内部和外部形成均匀的温度分布。类似地，当例如校正包括桶形或枕形失真作为变形分量的图案区域25的形状时，优选地用来自基板加热单元12的光照射基板8以便在图案区域25上形成适当的温度分布。此外，在本实施例中，仅在图案区域25的Y轴方向上形成照射量分布。然而，根据图案区域25中的变形分量，可以在X轴方向上形成照射量分布，或者可以在X轴方向和Y轴方向上都形成照射量分布。
下面将详细描述基板加热单元12的加热光源20和调整单元21的布置。调整单元21具有对照射基板8的光的照射量分布进行控制的功能。该功能在本实施例中被实施为数字反射镜设备。图6是示出作为调整单元21的数字反射镜设备的布置的图。调整单元21是通过以阵列的形式在反射镜区域(布置有多个反射镜71的区域)70中布置多个矩形反射镜71而形成的。反射镜71在各个反射镜71的对角线方向上包括驱动轴72，并且可以围绕驱动轴72旋转。各个反射镜71都可以选择光沿预定方向反射的状态和光不沿该预定方向反射的状态。在本实施例中，各个反射镜71倾斜+12°的状态是光沿预定方向反射的状态(ON状态)，而各个反射镜71倾斜-12°的状态是光不沿预定方向反射的状态(OFF状态)。
照射到反射镜区域70(调节单元21)的光优选地从垂直于各个反射镜71的驱动轴72的方向73进入。因此，反射镜区域70被来自与多个反射镜71的布置方向不同的方向(角度)的光所照射。在该实施例中，多个反射镜71的第一和第二布置方向分别被设置为0°和90°。另外，各个反射镜71的驱动轴72都从第一布置方向倾斜45°。因此，反射镜区域70被从相对于第一布置方向呈-45°的方向(角度)73倾斜地照射。
将描述包括数字反射镜设备作为调整单元21的基板加热单元12的布置。图7是示出加热光源20和调整单元21的光学系统的布置的示意图。图7所示的坐标系指示基板表面上的坐标系。需要大量的热通过加热使基板8热变形。为了通过用光照射基板8来获得这样的热量，必须增大加热光源20的强度。此外，压印装置1的生产能力具有期望的值。为此，需要在短时间内获得目标热变形，因此需要增大加热光源20的强度并提高光学系统的照射效率。
本实施例使用高功率激光光源62作为加热光源20。然而，由于激光光源62产生大量的热，所以存在热量对于压印装置1中的叠加精度有影响的顾虑。为此，激光光源62被布置成远离包括光学系统的压印空间，并且经由光纤50对来自激光光源62的光进行路由。
来自光纤50的光的强度分布和角度分布都是不均匀的。如果照射到反射镜区域70的光表现出照度不均匀，则对基板表面上的预定强度分布的形成施加一些约束。例如，为了在基板表面上形成均匀的强度分布，需要使反射镜区域70与最低照度匹配，从而导致照射效率的降低。因此，照射到反射镜区域70的光需要具有均匀的强度分布。为了使照射到反射镜区域70的光具有均匀的强度分布，例如，使用诸如MLA(微透镜阵列)和积分器光学系统的均化器光学元件。MLA是一种具有多个光学元件的阵列的光学元件，各个光学元件都产生点光源。
MLA 52被来自光纤50的光照射。在该实施例中，透镜51用于在MLA 52上执行Kohler照射。MLA 52包括MLA 52a和MLA 52b。MLA 52a和52b各自具有作为微凸透镜的组件的一个表面和作为平坦表面的另一个表面。然而注意，在两个表面上具有曲率的MLA可以单独用作MLA 52。或者，可以使用蝇眼透镜或许多圆柱型柱面透镜的组合来代替MLA。
傅里叶变换光学系统54形成傅里叶变换面56，以对来自形成在MLA 52的出射面53上的多个点光源(亮点)的光进行光学积分。傅里叶变换光学系统54包括透镜54a和柱面透镜55。柱面透镜55是接收来自MLA 52的光并形成照射区域的光学元件，其中一个方向的屈光力不同于与该方向垂直的方向的屈光力。在本实施例中，柱面透镜55由两个透镜构成，即柱面透镜55a和55b。然而，柱面透镜55也可以由一个透镜或三个以上透镜构成。
当MLA 52的各个微透镜元件都为正方形时，傅里叶变换面56是正方形照射形状。基板8上的各个压射区域通常都为26mm×33mm大小的矩形。从照射效率的观点来看，照射到反射镜区域70的光优选具有与各个压射区域的尺寸类似的形状。可以想到两种技术来改变傅里叶变换面56的照射形状。第一种技术是使MLA 52的各个微透镜元件都为矩形。然而这增加了MLA 52的制造难度，因此倾向于导致成本的增加。第二种技术是通过在傅里叶变换光学系统54中使用具有一个方向上的曲率(屈光力)的光学元件(诸如柱面透镜)来改变光的纵横比。虽然本实施例使用了柱面透镜，但是也可以使用变形透镜或复曲面透镜。
如图7所示，反射镜区域70被来自傅里叶变换面56的光照射，该傅里叶变换面56由MLA 52和傅里叶变换光学系统54光学地集成。为了通过控制布置在反射镜区域70中的多个反射镜71中各个反射镜的驱动来可变地改变基板表面上的强度分布，反射镜区域70和基板8被设置为几乎共轭的关系。反射镜区域70被倾斜地照射，以用由布置在反射镜区域70中的多个反射镜71反射的光来照射基板8。
图8是用于说明反射镜区域70的倾斜照射的图。如上所述，布置在反射镜区域70中的多个反射镜71中的各个在反射镜71的对角线方向上具有驱动轴72。反射镜区域70被从在XY平面中自多个反射镜71的布置方向(Y轴)转过的角度θ的方向照射。在该实施例中，角度θ为45°。另外，反射镜区域70被从相对于Z轴(反射镜区域70的法线)呈角度φ的方向73倾斜地照射。在该实施例中，角度φ为24°。换句话说，该实施例具有相对于反射镜区域70的矩形的一条边的方位角为45°并且相对于反射镜区域70的法线(照射面)的仰角为24°的光轴。相对于Z轴以角度φ倾斜的光轴77是包括用于倾斜地照射反射镜区域70的多个光学元件的光学系统的光轴。被布置在反射镜区域70中的多个反射镜71中的各个反射的光74沿着Z轴行进。光74与图8中的Z轴一致。
将再次参照图7描述位于傅里叶变换面56后面的光学系统。成像光学系统59将反射镜区域70和基板8设置为几乎共轭的关系。为了倾斜地照射反射镜区域70，例如必须将傅里叶变换面56和反射镜区域70设置为防光关系。在这种情况下，使用简单的成像光学系统将在照射区域的周边部分处引起散焦，导致反射镜区域70中的照射形状的失真。结果，照射形状偏离矩形。偏离矩形的光降低了光学系统的照射效率。
防光光学系统61包括透镜57和反射镜58。透镜57被布置为相对于光学系统的光轴倾斜以执行图像形成，而傅里叶变换面56的物体面和成像面60的像面是倾斜的。在这种情况下，反射镜区域70与成像面60齐平(flush)。如图8所示，反射镜58用于倾斜地照射反射镜区域70。由于反射镜区域70和基板8处于几乎共轭的关系，因此可以通过控制布置在反射镜区域70中的多个反射镜71中的各个的驱动，在基板上形成预定的强度分布。
形成防光光学系统61使得能够以矩形的照射形状照射反射镜区域70。另一方面，形成防光光学系统61将增大基板加热单元12的光学系统的透镜的数量，导致装置的成本增加。另外，由于反射镜区域70从傅里叶变换面56的图像形成需要光学系统，所以装置的尺寸增大了。
因此，本实施例提供了一种照射装置，其在不形成防光光学系统61的情况下以高照射效率实现了倾斜照射，同时避免了装置的成本和尺寸的增加。
图9是示出加热光源20和调整单元21中的根据本实施例的光学系统的布置的示意图。如图9所示，根据该实施例的光学系统不包括防光光学系统61。另外，参照图9，光吸收体63被布置成当反射镜71被设置为OFF状态时吸收不必要的光。本实施例中，在傅里叶变换光学系统54中，反射镜区域70被来自MLA 52的出射面53的光照射。因此，反射镜区域70与傅里叶变换面56齐平。然而，如上所述，仅用来自傅里叶变换面56的光倾斜地照射反射镜区域70将导致照射区域的周边部分处的散焦和反射镜区域70中的照射形状的失真，从而导致照射效率的降低。
为此，在包括在调整单元21的光学系统中的多个光学元件中，MLA 52和柱面透镜55在垂直于光轴的面中围绕光学系统的光轴旋转。图10示出了MLA 52、柱面透镜55和反射镜区域70之间的布置关系。图10示出了从Z轴的正向观察时图8的X-Y平面投影图。参照图10，坐标系78指示反射镜区域70中的坐标系，坐标系79指示光轴77上的坐标系。光轴77与坐标系79的Z轴一致。注意，在图10中省略了包括在光学系统中的多个光学元件中在垂直于光的行进方向的面中旋转对称的光学元件的图示。
MLA 52由多个微凸透镜的组件形成。在反射镜区域70中，多个透镜沿着坐标系79的X轴和Y轴布置。布置在反射镜区域70中的多个透镜的布置方向之一被定义为轴80。轴80与光轴77上的坐标系79中X轴方向之间所形成的角度被定义为角度81。MLA 52被布置为在XY平面中围绕光轴77转过角度81。
在圆筒形透镜55中，柱面透镜55的非曲率面方向(透镜无屈光力的方向)被定义为轴82。轴82与光轴77上的坐标系79中X轴方向之间所形成的角度被定义为角度83。柱面透镜55被布置为在坐标系79中的XY平面中围绕光轴77转过角度83。图10将柱面透镜55示出为一个。然而，也可以布置两个或更多个透镜，例如柱面透镜55a和55b，各个透镜都独立地布置以便旋转。或者，柱面透镜55a和55b可以转过相同的角度，并且被认为是单个柱面透镜55。
同样，图10将MLA 52示出为一个MLA。然而，MLA 52可以由两个MLA，例如MLA 52a和52b构成。或者，可以单独使用在两个表面上具有曲率的MLA。当MLA 52由多个MLA构成时，各个MLA优选地转过与一个MLA相同的角度。如果多个MLA的旋转角相对偏移，则分布会模糊，导致照射效率的降低。
图11A和11B是各自示出当图10所示的MLA 52和柱面透镜55旋转时反射镜区域70中的照射形状的变化的示例的图。图11A示出当柱面透镜55的角度83固定且MLA 52的角度81改变时反射镜区域70中的照射形状的变化的示例。参照图11A，由虚线指示的照射形状99指示要在反射镜区域70中形成的照射形状，其与目标形状92相匹配。在这个实施例中，目标形状92具有与基板8上的压射区域的尺寸(26毫米×33mm)相似的尺寸。MLA 52的角度81相对于目标形状92在正/负方向上改变。很明显，当MLA 52的角度81改变时，反射镜区域70中的照射形状被形成为菱形并在由照射形状90、91、93和94所指示的XY平面内旋转。在MLA 52的角度81与目标形状92一致的条件下，照射效率高。然而要注意，随着MLA 52的角度81偏离使照射形状与目标形状92匹配的条件，反射镜区域70不能被目标形状92照射，从而导致照射效率的劣化。
图11B示出了当MLA 52的角度81固定且柱面透镜55的角度83改变时反射镜区域70中的照射形状的变化的示例。参照图11B，柱面透镜55的角度83相对于目标形状92沿正/负方向变化。当柱面透镜55的角度83改变时，反射镜区域70中的照射形状变为由照射形状95、96、97和98指示的菱形和平行四边形的组合。在圆柱透镜55的角度83与目标形状92一致的条件下，照射效率高。如果柱面透镜55的角度83偏离使照射形状与目标形状92匹配的条件，则反射镜区域70不能被目标形状92照射。
MLA 52的角度81和柱面透镜55的角度83的最佳值(最佳旋转角度)由于以下因素而改变。第一个因素是要在反射镜区域70中形成的照射形状。在本实施例中，照射形状类似于基板8上的压射区域的尺寸。第二个因素是光相对于反射镜区域70的入射角，即角度θ和φ。在本实施例中，角度θ为45°，角度φ为24°。第三个因素是柱面透镜55在曲率方向(透镜具有屈光力的方向)上的屈光力。第一个因素是反射镜区域70中的照射区域的尺寸，因此从光学设计获得。第二个因素是由布置在照射面上的光学元件的类型，在该实施例中是数字镜器件的类型，决定的数值。第三个因素是光学设计值。MLA 52和柱面透镜55的最佳旋转角度由这三个参数决定。
将描述目标形状类似于基板8上的压射区域的尺寸(26mm×33mm)的具体示例。图12是用于说明图10所示的两个坐标系，即坐标系78和坐标系79之间的关系的图。坐标系78对应于图12所示的XYZ坐标系，坐标系79对应于图12所示的X'Y'Z'坐标系。X'Y'Z'坐标系的角度φ相对于XYZ坐标系倾斜14°，而角度θ转过45°。在这种情况下，平面投影线111是X-Y平面内在Z'轴上的投影线。Y轴和平面投影线111在X-Y平面内转过45°。另外，平面投影线112是X-Z平面内在Z'轴上的投影线。平面投影线113是Y-Z平面内在Z'轴上的投影线。X-Z平面中在Z轴和平面投影线112之间形成的角度114为17.5°。另外，Y-Z平面中在Z轴和平面投影线112之间形成的角度115为17.5°。
图13A至图13C是示出根据本实施例的MLA 52和柱面透镜55的布置以及沿着Z'轴从视点110看到X'-Y'面时的反射镜区域70的照射形状的图。图13A至13C的上部都示出了MLA 52和柱面透镜55在X'Y'坐标系中的布置，图13A至图13C的下部都示出了目标形状120和照射形状121至123之一。参照图13A，从X'轴的正侧开始的逆时针旋转被定义为正(+)角，顺时针旋转被定义为负(-)角。柱面透镜55在横向(曲率面方向)上具有屈光力，但在纵向(非曲率面方向)上没有屈光力。
图13A示出了MLA 52和柱面透镜55不旋转的状态，即MLA 52的透镜元件的布置方向(轴80)与柱面透镜55在X'-Y'平面中屈光力方向(轴82)一致的基准状态。MLA 52的轴80与X'轴之间所形成的角度为0°。柱面透镜55的轴82与X'轴之间所形成的角度为90°。在该状态下，照射形状121变成了平行四边形照射形状。也就是说，无法实现目标形状120。
图13B示出了只有柱面透镜55从图13A所示的基准状态旋转的状态。柱面透镜55的轴82与X'轴之间所形成的角度为80°。由于MLA 52不旋转，因此MLA 52的轴80与X'轴之间所形成的角度为0°。在该状态下，照射形状122为旋转矩形的形状。也就是说，不能实现目标形状120。
图13C示出了MLA 52和柱面透镜55从图13B所示的状态旋转的状态，即MLA 52和柱面透镜55都以Z'轴作为旋转轴从图13A所示的基准状态旋转的旋转状态。MLA 52的轴80与X'轴之间所形成的角度(围绕光轴的旋转角)为-2.8°。柱面透镜55的轴82与X'轴之间所形成的角度(围绕光轴的旋转角)为77.2°。在这种状态下，照射形状123是与目标形状120匹配的矩形照射形状。换句话说，在图13C所示的旋转状态下在反射镜区域70中形成的照射形状相比在图13A所示的基准状态下在反射镜区域70中形成的照射形状更接近矩形。
在本实施例中，MLA 52是通过在X轴方向和Y轴方向上以0.3mm的间距布置微透镜而形成的。各个微透镜的曲率半径被设置为2.2mm。另外，在跨度从MLA 52的出射面到反射镜区域70的傅里叶变换光学系统中，柱面透镜55在曲率面方向上的焦距被设置为103.9mm，在非曲率面方向上的焦距被设置为133.5mm。
显然，随着要在反射镜区域70中形成的照射形状，即目标形状，和光学系统的条件的改变，MLA 52和柱面透镜55的布置条件也发生了改变。如本实施例中，可以通过使柱面透镜55和MLA 52中的各个围绕光轴旋转来控制要形成在照射面上的照射形状。
本实施例示例了在将与基板8上的压射区域的尺寸(26mm×33mm)类似的形状设置为目标形状并且使用上述光学系统的情况下的MLA 52和柱面透镜55。考虑到光学系统中的组装误差，优选设置大于目标形状的照射形状，或者目标形状优选包括容限(margin)。因此，在本实施例中，要形成的照射形状被设置为矩形，但不要求为严格限定的形状。使照射形状与目标形状类似能够以简单的布置实现具有高照射效率的倾斜照射。
在本实施例中，为了补偿由倾斜照射引起的照射区域中的失真，MLA 52和柱面透镜55中的至少一个具有围绕光轴的旋转角度。另外，通过补偿照射区域中的失真，将照射形状成形为矩形。这使得可以将形成在反射镜区域70中的照射形状成形为目标形状。
如上所述，根据本实施例的基板加热单元12的光学系统可以实现具有高照射效率的倾斜照射，而无需形成防光光学系统61，同时避免了装置的成本和尺寸的增加。
<第二实施例>
图14是示出作为本发明一个方面的投影仪装置(投影装置)200的布置的示意图。投影仪装置200包括光源201、色轮202、MLA 203、柱面透镜204、反射板205、数字反射镜设备206和投影透镜(投影单元)207。
光源201是诸如高压汞灯的高强度光源。来自光源201的光被聚光透镜(未示出)聚集并且进入色轮202。色轮202被分成R、G、B区域，并且被构造为可旋转。穿过色轮202的光经由MLA 203、柱面透镜204和积分器光学系统(未示出)被光学地集成。MLA 203和积分器光学系统降低了来自光源201的光的照度不均匀性。
穿过积分器光学系统的光经由限定了光路的反射板205倾斜地照射数字反射镜设备206。数字反射镜设备206是通过将具有驱动轴的多个反射镜布置成阵列而形成的。在该实施例中，多个反射镜中的各个可以被驱动到它倾斜了±12°的状态。在ON状态下，以24°的角度进入数字反射镜设备206的光被反射镜朝向投影透镜207反射。在OFF状态下，光被朝向布置在远离投影透镜207的位置的光吸收器209反射。来自数字反射镜设备206的光(其产生图像)经由投影透镜207投影到屏幕(显示表面)208上。
在这种情况下，坐标系221指示数字反射镜设备206中的坐标系。如上所述，构成数字反射镜设备206的各个微反射镜可以倾斜±12°。参考坐标系221的Z轴相对于数字反射镜设备206的入射角θ为24°。另外，数字反射镜设备206被从作为布置多个反射镜的表面的X-Y平面中的角度θ的方向被照射。在该实施例中，角度θ为45°。
在本实施例中，MLA 203和柱面透镜204被构造为可在坐标系220中绕Z轴旋转。坐标系220指示从光源201到反射板205的坐标系。在MLA 203和柱面透镜204中，轴222指示X轴，轴223指示Y轴。在本实施例中，构成MLA 203的多个微透镜元件的布置方向之一被定义为轴210，MLA 203在X-Y平面内转过轴210与Y轴223之间所形成的角度212。此外，当柱面透镜204没有屈光力的方向(母线)被定义为轴211时，柱面透镜204在X-Y平面内转过轴211与Y轴223之间所形成的角度213。通过改变MLA 203的角度212和柱面透镜204的角度213，能够改变设置在照射面上的数字反射镜设备206上的照射形状。确定角度212和213以在数字反射镜设备206或屏幕208上形成预定的照射形状。可以通过在一帧内分时地投影R、G、B颜色，同时使色轮202的旋转与数字反射镜设备206的ON/OFF控制同步，在屏幕208上显示图像(视频)。
在投影仪装置200中，傅里叶变换光学系统可以利用来自MLA 203的出射面的光来照射数字反射镜设备206，因此可以减小照射数字反射镜设备206的光学系统的尺寸。此外，由于可以减少光学系统的透镜数量，所以可以避免装置的成本和尺寸的增加，并且实现高照射效率的倾斜照射。本实施例例示了单面板投影装置。然而，本实施例也可以应用于三面板投影仪装置或使用LED作为光源的投影仪装置。
<第三实施例>
将描述制造作为物品的装置(半导体器件、磁存储介质、液晶显示元件等)的方法。该制造方法包括通过使用压印装置1在基板(晶片、玻璃板、膜状基板等)上形成图案的步骤。该制造方法还包括对形成有图案的基板进行处理的步骤。该处理步骤可以包括去除图案的残留膜的步骤。此外，该方法还可以包括其它已知的步骤，例如使用图案作为掩模来蚀刻基板的步骤。根据本实施例的物品的制造方法较之现有技术至少在物品的性能、质量、生产率或生产成本方面是有利的。
另外，第一和第二实施例已经例示了使用数字反射镜设备的压印装置和投影仪装置。然而，很明显，本发明也可以应用于不使用数字反射镜设备的装置。本发明可以应用于以下情况：在照射面上形成矩形照射形状，并且照射面被来自除了与照射面的一条边垂直的方向之外的方向的经由MLA光学集成的光倾斜照射。通过在光学系统中布置MLA和柱面透镜并在垂直于光的行进方向的面内旋转MLA和柱面透镜，能够在照射面上形成矩形照射形状。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，以便包括所有这样的修改以及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种执行倾斜照射的照射装置，所述照射装置包括：
第一光学元件，其由多个光学部件的阵列形成，各个光学部件被构造为产生点光源；以及
第二光学元件，其被构造为接收来自所述第一光学元件的光并形成照射区域，所述第二光学元件在一个方向上的屈光力不同于所述第二光学元件在与所述一个方向垂直的方向上的屈光力，
其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个具有围绕光学元件的光轴的旋转角度，以对由所述倾斜照射而引起的所述照射区域的失真进行补偿。
2.根据权利要求1所述的照射装置，其中，通过所述补偿使所述照射区域呈矩形。
3.根据权利要求1所述的照射装置，其中，所述第一光学元件的旋转角度不同于所述第二光学元件的旋转角度。
4.根据权利要求3所述的照射装置，其中，与所述第一光学元件的旋转角度等于所述第二光学元件的旋转角度的情况相比，所述照射区域的形状更接近矩形。
5.根据权利要求2所述的照射装置，其中，所述光轴具有相对于所述矩形的一条边的45°的方位角、以及相对于待照射面的法线的24°的仰角。
6.根据权利要求1所述的照射装置，其中，待照射面是相对于所述第一光学元件的出射面的傅里叶变换面。
7.根据权利要求1所述的照射装置，其中，所述第一光学元件的旋转角度为2.8°，并且所述第二光学元件的旋转角度为77.2°。
8.根据权利要求1所述的照射装置，其中，所述阵列包括微透镜阵列。
9.根据权利要求1所述的照射装置，其中，所述第二光学元件包括柱面透镜、变形透镜和复曲面透镜中的至少一个。
10.一种光学装置，其包括：
反射镜阵列，其由多个反射镜的阵列形成，各个反射镜具有驱动轴，所述多个反射镜的布置方向不同于所述驱动轴的方向；以及
权利要求1中限定的被构造为照射所述反射镜阵列的照射装置。
11.一种压印装置，其对基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，所述压印装置包括：
加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，
其中，所述加热设备包括权利要求1中限定的照射装置，并且通过经由所述照射装置照射所述基板来加热所述基板。
12.一种压印装置，其对基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，所述压印装置包括：
加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，
其中，所述加热设备包括光学装置，并且通过经由所述光学装置照射所述基板来加热所述基板，
其中，所述光学装置包括：反射镜阵列，其由多个反射镜的阵列形成，各个反射镜具有驱动轴，所述多个反射镜的布置方向不同于所述驱动轴的方向；以及权利要求1中限定的被构造为照射所述反射镜阵列的照射装置。
13.一种投影装置，其包括：
投影设备，其被构造为投影图像，
其中，所述投影设备包括权利要求1中限定的照射装置，并且经由所述照射装置投影所述图像。
14.一种制造物品的方法，所述方法包括以下步骤：
使用压印装置在基板上形成图案；以及
对形成有图案的基板进行处理以制造所述物品，
其中，所述压印装置对所述基板上的压印材料进行成型，以在所述基板上形成图案，并且包括：
加热设备，其被构造为通过照射所述基板来加热所述基板，以使所述基板变形，
其中，所述加热设备包括照射装置，并且通过经由所述照射装置照射所述基板来加热所述基板，
其中，所述照射装置执行倾斜照射，并且包括：
第一光学元件，其由多个光学部件的阵列形成，各个光学部件被构造为产生点光源；以及
第二光学元件，其被构造为接收来自所述第一光学元件的光并形成照射区域，所述第二光学元件在一个方向上的屈光力不同于所述第二光学元件在与所述一个方向垂直的方向上的屈光力，
其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个具有围绕光学元件的光轴的旋转角度，以对由倾斜照射而引起的所述照射区域的失真进行补偿。
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