DE60219404T2

DE60219404T2 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60219404T2
Application number: DE60219404T
Authority: DE
Inventors: Ken-ichiro Shimomaruko Ohta-ku Mori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: EP1293834B1; JP2003086500A; US7126757B2; KR100521938B1; ATE359540T1; CN1405633A; EP1293834A3; EP1293834A2; KR20030023586A; TW559891B; KR20050046685A; US20030053217A1; CN1251028C; DE60219404D1; JP3634782B2; KR100506497B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung von Licht aus einer Lichtquelle, um eine beleuchtete Ebene zu beleuchten, und beispielsweise eine Beleuchtungsvorrichtung, um ein Reticle oder eine Maske zu beleuchten (diese Ausdrücke werden austauschbar in der vorliegenden Anmeldung benutzt), welches/welche ein Strukturmuster in einer Belichtungsvorrichtung bildet, die in einem Photolithographieprozess zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, Bildaufnahmeeinrichtungen (CCD und dergleichen), magnetischen Dünnfilmköpfen und dergleichen verwendet wird.
In den letzten Jahren wurde die Nachfrage nach winzigen Halbleitern zunehmend stärker und die kritische Minimalabmessung ist weniger als 0.15 μm geworden, wobei sie sich 0.10 μm nähert. Die Feinverarbeitung erfordert eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke, um die Maske zu beleuchten, und eine gleichmäßige effektive Lichtquellenverteilung als eine Winkelverteilung des Belichtungslichts, um die Maske und den Wafer zu beleuchten, ebenso wie eine kürzere Wellenlänge des Belichtungslichts und eine erhöhte NA in einer Projektionslinse.
Zur gleichmäßigen Beleuchtung der Maske ohne die unebene Beleuchtungsstärke und die gleichmäßige effektive Lichtquellenverteilung hat ein herkömmliches optisches System eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet, die zwei oder mehr Fliegenaugenlinsen (einschließlich einer Kombination aus einer Glasstablinse oder einer zylindrischen Linse) oder ein Innenre flexionselement und ein Fliegenauge umfaßt. In diesen Konfigurationen beleuchtet die Fliegenaugenlinse eines Rückabschnitts die Maskenebene in gleichmäßiger Weise für die gleichmäßige Beleuchtungsstärke und die vorige Fliegenaugenlinse oder das Innenreflexionselement des Vorderabschnitts beleuchtet die Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts in ebener Weise für die gleichmäßige effektive Lichtquelle.
Gleichmäßiges Licht, welches eine Lichtintensitätsverteilung mit scharfen Kanten aufweist, tritt in die Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts in diesem optischen System ein. Jedoch tritt die unebene Beleuchtungsstärke auf, wenn die Kante der Lichtintensitätsverteilung des einfallenden Lichts lediglich in einen Teil einer Stablinse in der Fliegenaugenlinse gelangt. Eine Beschreibung wird nunmehr zu diesem Problem unter Bezugnahme auf 14 und 15 abgegeben. Hier ist 14 eine schematische Draufsicht, welche eine Beziehung zwischen einer Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse und dem auf sie einfallenden Licht zeigt. 15 ist eine Schnittansicht entlang der Längsachse in 14 und veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Fliegenaugenlinse des nachfolgenden Abschnitts, der Lichtintensitätsverteilung des einfallenden Lichts und einer Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene.
Wie in 14 und 15 dargestellt ist, umfaßt eine Fliegenaugenlinse 20 fünf Stablinsen 26a–26e, welche durch fünf breite Linien definiert sind (welche durch das Bezugszeichen 26 nachstehend generalisiert sind, sofern nichts anderes bestimmt ist), und empfängt einfallendes Licht 10. 14 zeigt, daß die Stablinse 26 einen quadratischen Schnitt vertikal zu der optischen Achse aufweist, jedoch kann sie, wie später beschrieben wurde, eine hexagonale oder eine andere Schnittform aufweisen. Die Lichtintensitätsverteilung 12 weist ebenso eine quadratische Form zur Vereinfachung auf.
Indem eine sekundäre Lichtquelle an einer Lichtaustrittsebene 24 der Fliegenaugenlinse 20 ausgebildet wird und indem das Licht von der sekundären Lichtquelle zur Köhlerschen Beleuchtung der Target-Ebene 40 über eine Kondensorlinse 30 verwendet wird, wird eine Lichteinfallsebene 22 der Fliegenaugenlinse 20 optisch konjugiert zu der beleuchteten Ebene 40 gebildet (d. h. in einer Beziehung einer Objektebene und einer Bildebene). Demgemäß wird die Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene 40 erzeugt, indem die Lichtintensitätsverteilung auf der Lichteinfallsebene 22 von jeder Stablinse 26 auf der beleuchteten Ebene 40 überlagert wird.
Zur Bequemlichkeit weist das einfallende Licht 10 Lichtintensitätsverteilungen 12a–12e auf (nachstehend, sofern nichts anderes beschrieben wird, verallgemeinert das Bezugszeichen 12 diese), welche den Stablinsen entsprechen, jedoch wird es vorausgesetzt werden, daß das einfallende Licht 10, das den Lichtintensitätsverteilungen 12a und 12e entspricht, lediglich in einen Teil der Stablinsen 26a und 26e eintritt.
Somit wird, wenn die Kante der Lichtintensitätsverteilung 12 des einfallenden Lichts 10, welches in die Fliegenaugenlinse 20 eintritt, die Stablinse durchquert, die beleuchtete Ebene 40 die Lichtintensitätsverteilung 50 ausbilden, welche fünf überlagerte Lichtintensitätsverteilungen 52a–52e beinhaltet, wie auf der rechten Seite der beleuchteten Ebene 40 veranschaulicht ist. Da die Lichtintensitätsverteilungen 12a und 12e, welche auf die Stablinsen 26a und 26e einfallen, an beiden Enden auf dem Weg beschnitten werden, weist die beleuchtete Ebene 40 die Lichtintensitätsverteilungen 52a und 52e auf und die synthetisierte Lichtintensitätsverteilung 50 weist eine unebene Lichtintensitätsverteilung auf, wobei der Teil 53 fehlt. Wie aus der Konfiguration der in 14 dargestellten Fliegenaugenlinse ersichtlich ist, reihen sich die Stablinsen 26 in einer senkrecht zu dem Papier von 15 verlaufenden Richtung auf und somit wird der Stapel von all diesen Stablinsen 26 weiter den konkaven Teil 53 der Lichtintensitätsverteilung 50 intensivieren.
Als ein tatsächliches Beispiel der Lichtintensitätsverteilung 50 zeigen 17 und 18 ein Resultat der Lichtintensität auf der beleuchteten Ebene 40, wenn die Kante der Lichtintensitätsverteilung 10, welche in die Fliegenaugenlinse 20 eintritt, die Stablinse 26 durchläuft. Hier zeigt 17 eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene 40, wenn die Stablinse 26 einen quadratischen Schnitt aufweist, welcher einer quadratisch beleuchteten Fläche der beleuchteten Ebene 40 entspricht. 18 zeigt eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, wenn die Stablinse 26 einen hexagonalen oder kreisförmigen Schnitt aufweist, welcher einer hexagonal oder kreisförmig beleuchteten Fläche der beleuchteten Ebene 40 entspricht. 17 und 18 zeigen jeweils an, daß der dunklere Teil eine niedrigere Lichtintensität aufweist, und jede von ihnen zeigt, daß eine unebene Lichtintensitätsverteilung wegen der Kante einer einfallenden Lichtintensitätsverteilung erzeugt wird.
Als eine Lösung für dieses Problem ist es, wie in 19A und 19B dargestellt ist, vorstellbar, eine Blende 60a oder 60b nahe der Lichteinfallsebene 22 der Fliegenaugenlinse 20 anzuordnen, um die Lichtintensitätsverteilungen 12a und 12e abzuschirmen. Hier sind 19A und 19B jeweils Draufsichten der Blende 60a und 60b. Die Blende 60a weist eine hohle rechteckige Form auf, welche durch eine Außenkontur 62a und eine Innenkontur 64a definiert ist, und die Blende 60b weist eine hohle Form auf, welche durch eine Außenkontur 62b und eine Innenkontur 64b definiert ist. Die Lichtintensitätsverteilung 12 des einfallenden Lichts 10 weist eine quadratische Form auf und deren Kontur wird durch die Blenden 60a und 60b verdunkelt, wie veranschaulicht ist. Folglich durchquert die Kante der Lichtintensitätsverteilung nicht irgendeine der Stablinsen 26, sondern liegt an der Begrenzung der Stablinsen 26.
Jedoch weist ein Verfahren zur Steigerung der Gleichmäßigkeit einer Lichtintensität an einer herkömmlich beleuchteten Ebene eine(n) verringerte(n) Beleuchtungsstärke und Durchsatz an einer Maske und einem Wafer als beleuchtete Ebenen auf, was auf lange Sicht die Herstellungskosten erhöht.
Mit anderen Worten, verursacht eine Blende, welche an einer Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse verwendet wird zur Steigerung einer ebenen Lichtintensitätsverteilung auf einer beleuchteten Ebene, einen Lichtmengenverlust aufgrund der Abschirmung des Lichts durch die Blende.
EP-A-1014196 schlägt ein System vor, bei dem eine Fliegenaugenlinse an deren Austrittsebene vorgesehen ist mit einer ausgewählten Blende aus einer Reihe von austauschbaren Blenden. Die Fliegenaugenlinse wird über eine Relaislinse durch Licht aus einem ausgewählten optischen Element aus einer Reihe von optischen Elementen beleuchtet. Das optische Element ist vorzugsweise ein diffraktives optisches Element, obgleich es eine andere Fliegenaugenlinse sein kann. Wenn eine Quadranten-Blende an der Austrittsebene der Fliegenaugenlinse verwendet wird, wird das optische Element ausgewählt, um die Quadranten auf der Oberfläche der Fliegenaugenlinse zu beleuchten, die Licht den Öffnungen der Blende zuführte, während die dem Lichtabsperrabschnitt der Blende entsprechenden dazwischenliegenden Bereiche nicht beleuchtet werden. Für eine Quadrupol-Beleuchtung in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung vom Abtasttyp wird ein diffraktives optisches Element verwendet, um vier Beleuchtungsflächenbereiche auf der Fliegenaugenlinse auszubilden, so daß die Kanten der beleuchteten Flächenbereiche entweder gekrümmt (kreisförmige oder elliptische Flächenbereiche) sind oder sie nicht parallel zu der Abtastrichtung sind, so daß sie die Elementlinsen des Fliegenauges nicht immer an derselben Stelle schneiden, um eine unerwünschte Verteilung der Beleuchtung in der senkrecht zu der Abtastrichtung verlaufenden Richtung zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Beleuchtungsvorrichtung, wie in Anspruch 1 dargelegt ist, eine Belichtungsvorrichtung, wie in Anspruch 14 dargelegt ist, und ein Bauelementherstellungsverfahren, wie in Anspruch 15 dargelegt ist, vorgesehen. Optionale Merkmale sind in den übrigen Ansprüchen dargelegt.
Ansprüche auf das Bauelementherstellungsverfahren decken ebenso Bauelemente als Zwischenprodukte und Endprodukte des Verfahrens ab. Derartige Bauelemente beinhalten z. B. Halbleiterchips wie LSIs und VLSIs, CCDs, LCDs, magnetische Sensoren, magnetische Dünnfilmköpfe etc.
Diese Beleuchtungsvorrichtung verschiebt allmählich die Positionen, an denen die Kanten der Lichtintensitätsverteilung in eine Lichteinfallsebene des ersten Lichtintegrators eintreten, bezüglich einer parallel zu der optischen Achse verlaufenden Ebene, und vermindert eine unebene Beleuchtungsstärke der Kanten der Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene. Im begrifflichen Sinne entspricht dies der oben erwähnten 15, wo sich die Positionen der Lichtintensitätsverteilungen 12a und 12e relativ zu der Reihe von Stab linsen verschieben, die in einer vertikal zu dem Papier verlaufenden Richtung aufgereiht sind (z.B. allmählich zu der Außenseite oder Innenseite), und demgemäß verschieben sich die Lichtintensitätsverteilungen 52a und 52e auf der beleuchteten Ebene 40 (allmählich zu der Innenseite oder Außenseite), wobei der konkave Teil 53 der Lichtintensitätsverteilungen abnimmt. Jedoch ändert tatsächlich die Lichtintensitätsverteilung 10 ebenso ihre Form bezüglich der Reihe von Stablinsen, die in einer vertikal zu dem Papier verlaufenden Richtung aufgereiht sind, und ist nicht gleichwertig zur vollständigen Überlagerung zwischen der positionsverschiebenden Lichtintensitätsverteilung 52a und 52e.
Die obigen Beleuchtungsvorrichtungen ändern einfach relative Positionen zwischen zwei Integratoren und können einen Lichtmengenverlust und eine Durchsatzreduktion verhindern, indem eine vor dem ersten Integrator zu installierende Blende nicht erforderlich ist. Vorzugsweise ordnet die obige Beleuchtungsvorrichtung die Lichteinfallsebenen des ersten und zweiten Integrators annähernd optisch konjugiert zueinander an, wobei ein optischer Verlust und eine Durchsatzreduktion aufgrund von Unschärfe verhindert wird.
Das erste optische Element ist beispielsweise eine Stablinse mit einem hexagonalen oder rechteckigen Schnitt und der erste Lichtintegrator kann eine Fliegenaugenlinse sein. Beispielsweise wird, falls eine beleuchtete Ebene ein Rechteck wie eine typische Maskenebene ist, eine Stablinse der ersten Fliegenaugenlinse ein Rechteck werden, um die Abschirmung des Beleuchtungslichts zu reduzieren. Eine Stablinse mit einem hexagonalen Schnitt ist insbesondere für eine dreifache Integrator-Konfiguration bevorzugt, was später zu beschreiben ist.
Falls das erste optische Element beispielsweise eine Stablinse mit einem hexagonalen oder rechteckigen Schnitt ist und der erste Lichtintegrator eine Fliegenaugenlinse ist, können die zweiten Seiten eine Seite beinhalten, welche ungefähr 15° bezüglich einer der ersten Seiten bildet, oder die zweite Schnittform weist eine zweite Symmetrieachse auf, welche einen Winkel von 15° bezüglich einer der ersten Symmetrieachsen bildet. Dies ist darin begründet, daß ein regelmäßiges Hexagon Symmetrieachsen jeweils alle 30° aufweist und somit Positionen der Stablinsen, welche die Kante der Lichtintensitätsverteilung durchquert, nicht dieselben für die Stablinsen sein werden, falls es sich um 15° verschiebt.
In ähnlicher Weise können, falls das erste optische Element eine Stablinse mit einem rechteckigen Schnitt ist und der erste Lichtintegrator eine Fliegenaugenlinse ist, die zweiten Seiten eine Seite beinhalten, welche einen Winkel von ungefähr 22.5° bezüglich einer der ersten Seiten bildet, oder die zweite Schnittform kann eine zweite Symmetrieachse aufweisen, welche einen Winkel von um 22.5° herum bezüglich einer der ersten Symmetrieachsen bildet. Dies ist darin begründet, daß ein Quadrat Symmetrieachsen jeweils alle 45° aufweist und somit die Positionen der Stablinsen, welche die Kante der Lichtintensitätsverteilung durchquert, nicht dieselben für die Stablinsen sein werden, falls es sich um 22.5° verschiebt.
Der zweite Lichtintegrator kann beispielsweise eine Fliegenaugenlinse mit einer Stablinse, welche einen rechteckigen Schnitt aufweist, sein. Falls eine Lichtquelle beispielsweise eine Laserlichtquelle ist, ist ein quadratischer Schnitt wünschenswert, da er einer Form des einfallenden Lichts entspricht.
Die beleuchtete Ebene kann nahezu gleichmäßig beleuchtet werden, indem eine an einer Lichtaustrittsebene des ersten Lichtintegrators erzeugte sekundäre Lichtquelle verwendet wird. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung ferner einen dritten Lichtintegrator beinhalten, dessen Lichteinfallsebene die beleuchtete Ebene ist, und eine an der Lichtaustrittsebene des dritten Lichtintegrators erzeugte sekundäre Lichtquelle wird verwendet, um eine andere beleuchtete Ebene nahezu gleichmäßig zu beleuchten. Die vorliegende Erfindung ist auf doppelte und dreifache Integrator-Konfigurationen anwendbar.
Insbesondere kann in einem dreifachen Integrator, wo eine andere beleuchtete Ebene beispielsweise rechteckig ist wie eine typische Maskenebene, eine Stablinse einer dritten Fliegenaugenlinse rechteckig sein, um die Abschirmung des Beleuchtungslichts zu reduzieren, und eine Stablinse der ersten Fliegenaugenlinse kann ein Hexagon oder ein Rechteck sein, so daß eine effektive Lichtquelle ein Kreis sein kann, welcher spezifische Bedingungen für die dritte Fliegenaugenlinse aufweist (z. B. Kohärenzfaktor σ). Um eine kreisförmig beleuchtete Fläche zu erzielen, ist ein Hexagon für den Lichtausnutzungswirkungsgrad bevorzugt.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt einen vereinfachten optischen Weg in einer Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung verwirklicht.
2 ist eine Draufsicht, welche eine Anordnung von zwei in 1 dargestellten Fliegenaugenlinsen für jede von zwei Formen zeigt, welche die letztere Fliegenaugenlinse annehmen kann.
3 ist eine Draufsicht zur Erläuterung von Symmetriedrehachsen eines Quadrats und eines regelmäßigen Hexagons.
4 ist eine verbesserte Lichtintensitätsverteilung auf einer beleuchteten Ebene in der in 1 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung, wenn die Stablinse einen quadratischen Schnitt aufweist.
5 ist eine Lichtintensitätsverteilung, welche in der beleuchteten Ebene in der in 1 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung verbessert ist, wenn die Stablinse einen hexagonalen Schnitt aufweist.
6 zeigt einen vereinfachten optischen Weg in einer Abwandlung der in 1 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung.
7 zeigt einen vereinfachten optischen Weg in einer Belichtungsvorrichtung, welche die in 6 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung umfaßt.
8 ist ein Flußdiagramm, um zu erläutern, wie Bauelemente (wie Halbleiterchips wie ICs, LSIs und dergleichen, LCDs, CCD und dergleichen) zu fertigen sind.
9 ist ein ausführliches Flußdiagramm für einen Schritt 4 (Wafer-Prozeß), der in 8 dargestellt ist.
10 zeigt einen vereinfachten optischen Weg in einer Belichtungsvorrichtung, welche die in 1 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung umfaßt.
11 wurde gestrichen.
12 ist eine typische Draufsicht einer Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, wenn die in 2 dargestellte Konfiguration verwendet wird.
13 ist ein Schaubild, welches eine Beziehung zwischen einem relativen Versatzwinkel zwischen zwei Fliegenaugenlinsen und einer ungleichmäßigen Beleuchtungsstärke auf der beleuchteten Ebene zeigt, wenn die in 2 dargestellte Konfiguration verwendet wird.
14 ist eine Draufsicht, welche eine Beziehung zwischen einer Stablinse in einer Fliegenaugenlinse eines Rückabschnitts in einer Beleuchtungsvorrichtung einschließlich zwei bekannter Fliegenaugenlinsen und einer Form einer Lichtintensitätsverteilung von einfallendem Licht zeigt.
15 ist eine schematische Schnittansicht, welche eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene zeigt, welche durch eine Fliegenaugenlinse gebildet wird, die das in 14 dargestellte einfallende Licht empfängt.
16 zeigt in zweidimensionaler Weise die Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, welche in 15 dargestellt ist.
17 ist eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, wenn die Stablinse in der Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts in einer bekannten Beleuchtungsvorrichtung einen quadratischen Schnitt aufweist.
18 ist eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, wenn die Stablinse in der Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts in einer bekannten Beleuchtungsvorrichtung einen hexagonalen Schnitt aufweist.
19 ist eine schematische Draufsicht einer Blende zur Verbesserung einer ungleichmäßigen Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene, welche in 15 dargestellt ist.
20 ist eine typische Zeichnung, welche eine Beziehung zwischen der Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts in der Beleuchtungsvorrichtung, der Lichtintensitätsverteilung des einfallenden Lichts, das unscharfe Kanten aufweist, und der Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene zeigt.
21 zeigt in typischer Weise eine Anordnung einer Vielzahl von zylindrischen Linsen.
Eine Beschreibung wird nunmehr zu einer Belichtungsvorrichtung 1 und einer Beleuchtungsvorrichtung 100 als einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen abgegeben. Hier ist 10 eine schematische Ansicht, welche einen vereinfachten optischen Weg der Belichtungsvorrichtung 1 zeigt. Die Belichtungsvorrichtung 1 umfaßt die Beleuchtungsvorrichtung 100, ein Reticle 200, ein optisches Projektionssystem 300 und eine Platte 400. 1 ist ein schematisches Schaubild, welches einen exemplarisch vereinfachten optischen Weg der Beleuchtungsvorrichtung 100 zeigt.
Die Belichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform ist eine Projektionsbelichtungsvorrichtung, welche ein auf der Maske 200 erzeugtes Schaltungsmuster auf eine „Step-and-Scan"-Art auf der Platte 400 belichtet, jedoch kann die vorliegende Erfindung eine „Step-and-Repeat"-Art und andere Betriebsarten eines Belichtungsverfahrens anwenden. Die „Step-and-Scan"-Art, wie sie hierin verwendet wird, ist eine Betriebsart des Belichtungsverfahrens, welche ein Maskenstrukturmuster auf der Platte belichtet, indem die Platte bezüglich der Maske kontinuierlich abgescannt bzw. abgetastet wird und indem nach einer Belichtungsaufnahme die Platte schrittweise zu der nächsten aufzunehmenden Belichtungsfläche bewegt wird. Die „Step-and-Repeat"-Art ist eine andere Betriebsart des Belichtungsverfahrens, welche die Platte schrittweise zu einer Belichtungsfläche für die nächste Aufnahme bewegt und zwar von jeder Aufnahme der Zellprojektion auf der Platte.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 beleuchtet das Reticle 200, das ein Schaltungsmuster bildet, welches ohne Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und mit einer gleichmäßigen effektiven Lichtquelle zu übertragen ist, und umfaßt einen Lichtquellenteil und ein optisches Beleuchtungssystem. Der Lichtquellenteil umfaßt eine Lichtquelle 110 und ein optisches Strahlformungssystem 120.
Die Lichtquelle 110 verwendet Laserstrahlenbündel wie einen ArF-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 193nm, einen KrF-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248, einen F₂-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 157nm etc. in dieser Ausführungsform. Jedoch beschränkt die vorliegende Erfindung einen Lasertyp nicht auf den Excimer-Laser und kann somit beispielsweise einen YAG-Laser verwenden. Ebenso beschränkt sie nicht die Anzahl von Lasereinheiten. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Ultrahochdruckquecksilberlampe oder eine Xenon-Lampe sein, welche im allgemeinen eine Ausgangsleistung von 500W oder mehr aufweisen. Ein Laser 110 kann eine g-Linie (mit einer Wellenlänge von ungefähr 436nm) oder eine i-Linie (mit einer Wellenlänge von ungefähr 365nm) aus einer Quecksilberlampe sein.
Das Strahlenbündelformungssystem 120 kann beispielsweise einen Strahlaufweiter etc. mit einer Vielzahl von zylindrischen Linsen verwenden und ein Längenverhältnis oder die Größe der Schnittform von parallelen Strahlenbündeln von dem Laser 110 in einen gewünschten Wert umwandeln (beispielsweise durch Änderung der Schnittform von einem Rechteck zu einem Quadrat), wobei somit die Strahlform zu einer gewünschten Strahlform umgeformt wird. Das Strahlformungssystem 120 formt ein Strahlenbündel, das eine Größe und einen divergenten Winkel aufweist, was notwendig ist, um einen später beschriebenen optischen Integrator 150 zu beleuchten.
Vorzugsweise verwendet der Lichtquellenteil ein optisches Inkohärenzformungssystem, obgleich es nicht in 1 dargestellt ist, welches ein kohärentes Laserstrahlenbündel in ein inkohärentes umwandelt. Das optische Inkohärenzformungssystem kann beispielsweise zumindest ein Rücklaufsystem verwenden, welches ein einfallendes Strahlenbündel in zumindest zwei Strahlenbündel (z. B. p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht) an einer Lichtaufteilungsebene aufspaltet, versieht eines von ihnen relativ zu dem anderen Strahlenbündel über ein optisches Element mit einer optischen Weglängendifferenz, welche mehr als die Kohärenzlänge eines Laserstrahlenbündels ist, und führt es dann erneut auf die Lichtaufspaltungsebene, so daß das überlagerte Licht emittiert wird.
Das optische Beleuchtungssystem beleuchtet die Maske 200 und umfaßt Fliegenaugenlinsen 130 und 150 sowie Kondensorlinsen 140 und 160. Somit verwendet das optische Beleuchtungssystem in dieser Ausführungsform eine doppelte Integrator-Konfiguration, welche zwei Lichtintegratoren aufweist.
Die Fliegenaugenlinsen 130 und 150 dienen dazu, die Target-Ebene gleichmäßig zu beleuchten, und sind optische Integratoren vom Wellenfrontteilungstyp, welche die Wellenfront des einfallenden Lichts aufteilen und mehrere Lichtquellen an einer Lichtaustrittsebene oder in deren Nachbarschaft bilden. Die Fliegenaugenlinsen 130 und 150 wandeln eine Winkelverteilung des einfallenden Lichts in eine Positionsverteilung in dem emittierten Licht um. Die jeweiligen Lichteinfallsebenen 132 und 152 und die Lichtaustrittsebenen 134 und 154 der Fliegenaugenlinsen 130 und 150 sind in einer Fouriertransformationsbeziehung. Die Fouriertransformationsbeziehung in der vorliegenden Patentbeschreibung bedeutet eine optische Beziehung zwischen einer Pupillenebene und einer Objektebene (oder einer Bildebene), und einer Objektebene (einer Bildebene) und einer Pupillenebene. Somit ist die Nachbarschaft bzw. Umgebung der Lichtaustrittsebenen 134 und 154 der Fliegenaugenlinsen 130 und 150 eine sekundäre Lichtquelle.
Die Fliegenaugenlinsen 130 und 150 umfassen eine Kombination aus vielen Stablinsen (oder kleinen Linsenelementen) in dieser Ausführungsform. Jedoch ist der optische Integrator vom Wellenfrontteilungstyp, der auf diese Erfindung anwendbar ist, nicht auf eine Fliegenaugenlinse beschränkt. Er kann zum Beispiel, wie in 21 dargestellt ist, mehrere Gruppen von zylindrischen Linsenanordnungsplatten aufweisen, in welchen jeweilige Gruppen orthogonal zueinander angeordnet sind. Eine Fliegenaugenlinse, welche eine Stablinse mit drei oder mehr brechenden Grenzflächen aufweist, kann verwendet werden.
Hier sind zylindrische Linsenanordnungsplatten gebildet, indem zwei Gruppen von zylindrischen Linsenanordnungsplatten (oder linsenförmigen Linsen) aufgestapelt werden. Die zylindrischen Linsenanordnungsplatten der ersten Gruppe 211 und der vierten Gruppe 214 in 21A weisen jeweils eine Brenn weite f1 auf und die zylindrischen Linsenanordnungsplatten der zweiten Gruppe 212 und der dritten Gruppe 213 weisen eine von f1 verschiedene Brennweite f2 auf. Eine zylindrische Linsenanordnungsplatte in derselben Gruppe ist an der fokalen Position ihres Gegenstücks angeordnet. Zwei Gruppen von zylindrischen Linsenanordnungsplatten sind derart angeordnet, daß die Achsenrichtungen gegenseitig orthogonal zueinander sind, und erzeugen Strahlenbündel, welche sich in der F-Zahl in der orthogonalen Richtung (oder Linsenbrennweite/effektive Öffnung) unterscheiden. Selbstverständlich ist die Anzahl von Gruppen nicht auf zwei beschränkt. Solange wie mehrere zylindrische Linsen gegenseitig orthogonale Achsenrichtungen aufweisen, ist die Anzahl von zylindrischen Linsen nicht beschränkt. In 21B, welche in transparenter Weise eine Gruppe zylindrischer Linsen in 21 aus der Sicht der optischen Achsenrichtung (oder einer Längsrichtung in 21A) zeigt, entsprechen Flächen, welche offensichtlich durch Begrenzungslinien der zylindrischen Linsen 211, 212, 213 und 214 (nachstehend bezeichnet als Lichtaufteilungsflächen) in 21A aufgeteilt wurden, einem 'ersten optischen Element', 'zweiten optischen Element' und ähnlichen Ausdrücken in den Ansprüchen. Seiten, welche jeweilige Lichtaufteilungsflächen bilden, entsprechen einer 'ersten Seite', einer 'zweiten Seite', 'mehrfachen Seiten, welche Lichteinfallsebenen bilden', und ähnlichen Ausdrücken in den Ansprüchen.
Die Fliegenaugenlinse 130 ist vorgesehen, um die Fliegenaugenlinse 150 gleichmäßig zu beleuchten, während die Fliegenaugenlinse 150 vorgesehen ist, um die Maske 200 gleichmäßig zu beleuchten.
Die Stablinse in der Fliegenaugenlinse 130 weist einen rechteckigen Schnitt in dieser Ausführungsform auf, während die Stablinse der Fliegenaugenlinse 150 einen rechteckigen oder einen hexagonalen Schnitt in dieser Ausführungsform aufweist. Hier ist der Ausdruck „Schnitt" ein Querschnitt in einer senkrecht zu der optischen Achse verlaufenden Ebene. Eine Form der Stablinse der Fliegenaugenlinse 130 entspricht einer Form eines Strahlenbündels, welches durch das optische Formungssystem 120 durchläuft, und kann eine rechteckige Winkelverteilung erzeugen. Die Stablinse der Fliegenaugenlinse 150 weist eine rechteckige Form auf, falls die Masken-200-Ebene eine rechteckige Form aufweist. Falls die Masken-200-Ebene ein Kreis ist, wird sie eine hexagonale Form aufweisen, da es effizienter ist, einen Kreis aus einem Hexagon als aus einem Quadrat zu erzeugen.
Die Lichteinfallsebene 132 der Stablinse in der Fliegenaugenlinse 130 und die Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 sind annähernd konjugiert. Dies wird einen Lichtmengenverlust und einen verringerten Durchsatz aufgrund von Unschärfe verhindern.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nunmehr eine Beschreibung einer Beziehung zwischen der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 und der Form der Lichtintensitätsverteilung von annähernd gleichmäßigem Beleuchtungslicht abgegeben, welches die Lichteinfallsebene 152 mit der Lichtaustrittsebene 134 der Fliegenaugenlinse 130 als einer sekundären Lichtquelle beleuchtet. Hier ist 2A eine Draufsicht, welche eine Beziehung zwischen der Lichteinfallsebene 152 und einfallendem Licht zeigt, wenn die Fliegenaugenlinse 150 eine Stablinse 156 von einem quadratischen Schnitt aufweist. 2B ist eine Draufsicht, welche eine Beziehung zwischen der Lichteinfallsebene 152 und einfallendem Licht zeigt, wenn die Fliegenaugenlinse 150 eine Stablinse 156b von einem hexagonalen Schnitt aufweist.
Wie oben beschrieben wurde, weist die Stablinse 136 in der Fliegenaugenlinse 130 eine quadratische Form auf, und die Lichtintensitätsverteilung des Beleuchtungslichts, welches die Lichteinfallsebene 152 mit der Umgebung der Lichtaustrittsebene 134 als einer sekundären Lichtquelle beleuchtet, weist eine Konturenform eines Quadrats 138 auf.
In dieser Ausführungsform ist jede Seite des Quadrats 138 nicht parallel zu irgendeiner Seite der quadratischen Schnittform der in 2A dargestellten Stablinse 156a oder ist nicht parallel zu irgendeiner Seite der hexagonalen Schnittform der in 2B dargestellten Stablinse 156b. Obgleich die Form der Stablinse 136 nicht zu Veranschaulichungszwecken dargestellt ist, entspricht eine derartige Form dem, was durch Aufteilen des Quadrats 138 in fünf Reihen und fünf Zeilen erzeugt wird. Somit ist jede Seite eines Quadrats, welche die Schnittform der Stablinse 136 ist, nicht parallel zu irgendeiner Seite des Quadrats, welches die Schnittform der in 2A dargestellten Stablinse 156a ist, oder ist nicht parallel zu irgendeiner Seite des Hexagons, welches die Schnittform der in 2B dargestellten Stablinse 156b ist.
Hinsichtlich der Symmetrieachsen, wie in 3A dargestellt ist, weist ein Quadrat eine Symmetrieachse bei einem Intervall bzw. Abstand von 45° auf und, wie in 3B dargestellt ist, weist ein Hexagon eine Symmetrieachse bei einem Intervall von 30° auf. Hier ist 3 eine Draufsicht zur Erläuterung der Symmetrieachsen für das Quadrat und das Hexagon. Das Quadrat 138 ist nicht symmetrisch um irgendeine Symmetrieachse der in 2A dargestellten Stablinse 156a und nicht symmetrisch um irgendeine Symmetrieachse der in 2B dargestellten Stablinse 156b.
In dieser Ausführungsform bildet das Quadrat 138 als eine Lichtintensitätsverteilungsform ungefähr 22.5° bezüglich einer Seite der Stablinse 156a und ungefähr 15° bezüglich einer Seite der Stablinse 156b. Ein Quadrat weist eine Symmetrieachse jeweils alle 45° auf und deshalb ist, wenn die Winkeldifferenz ungefähr 22.5° ist, die Position auf der Stablinse, welche durch die Kante der Lichtintensitätsverteilung durchlaufen wird (was ebenso als 'Beleuchtungsbereich' bezeichnet wird) nicht dieselbe für jede Stablinsenreihe. Hier ist ein Winkel, der zwischen irgendeiner der mehrfachen Seiten, welche die Lichtintensitätsverteilung bilden, und irgendeiner der mehrfachen Seiten, welche die Lichteinfallsebene der Stablinse bilden (oder Lichtaufteilungsfläche, die in 21B im Falle einer zylindrischen Linse aufgestellt wurde), gebildet wird, nicht auf 22.5° beschränkt. Eher würde ein Winkel zwischen 18° und 30° im wesentlichen ähnliche Effekte bis zu einem gewissen Ausmaß liefern. Ein regelmäßiges Hexagon für entweder die Lichtintensitätsverteilung oder die Lichteinfallsebene der Stablinse oder für beide würde Symmetrieachsen jeweils alle 30° liefern und somit ändert der Winkel, der auf ungefähr 15° zwischen irgendeiner der mehrfachen Seiten, welche die Lichtintensitätsverteilung bilden, und irgendeiner der mehrfachen Seiten, welche die Lichteinfallsebene der Stablinse bilden, eingestellt wird, die Position auf der Stablinse, welche durch die Kante der Lichtintensitätsverteilung bezüglich jeder Stablinsenreihe durchlaufen wird. Hier ist der Winkel, der durch die obigen zwei gebildet wird, nicht auf 15° beschränkt und somit würde der Winkel zwischen 12° und 20° im wesentlichen ähnliche Effekte liefern.
Falls notwendig kann eine Blende (nicht dargestellt) nahe der Lichtaustrittsebene 154 der Fliegenaugenlinse 150 vorgesehen werden. Die Blende ist eine variable Aperturblende, welche unnötiges Licht abschirmt, um eine gewünschte sekundäre Lichtquelle zu bilden, wobei verschiedene Blenden verfügbar sind wie eine kreisförmige Aperturblende, eine Blende zur ringförmigen Beleuchtung etc. Der Austausch der variablen Aperturblende kann beispielsweise einen Scheibenrevolverkopf verwenden, welcher diese Aperturblenden bildet, und eine Steuerungseinrichtung und ein Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) dreht den Revolverkopf, um die Öffnung umzuschalten.
Eine Kondensorlinse 140 überlagert Licht, das aus der Fliegenaugenlinse 130 austritt, auf der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150, wobei somit die Fliegenaugenlinse 150 gleichmäßig beleuchtet wird. Da eine Blende 60a oder 60b nicht zwischen der Kondensorlinse 140 und der Fliegenaugenlinse 150 vorhanden ist, kann ein Lichtmengenverlust und eine Verringerung des Durchsatzes aufgrund der Blende vermieden werden. Die Kondensorlinse 160 überlagert das Licht, das aus der Fliegenaugenlinse 150 austritt, auf der Masken-200-Ebene, wobei somit die Masken-200-Ebene gleichmäßig beleuchtet wird.
Falls nötig kann eine Abdecklamelle (eine Blende oder ein Schlitz) zur Steuerung einer abzutastenden Belichtungsfläche vorgesehen werden. Dann bündelt die Kondensorlinse 160 so viele Strahlenbündel wie möglich, welche durch die Fliegenaugenlinse 150 wellenfrontgeteilt werden, und überlagert sie mit der Abdecklamelle, wobei somit die Masken-200-Ebene gleichmäßig Köhler-beleuchtet wird. Die Abdecklamelle und die Lichtaustrittsebene 154 der Fliegenaugenlinse 150 sind in einer Fouriertransformationsbeziehung angeordnet und stehen in einer Beziehung, welche in geeigneter Weise der Masken-200-Ebene zugeordnet ist. Die Belichtungsvorrichtung 1 kann, falls notwendig, ferner einen breitenvariablen Schlitz zum Eliminieren der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit umfassen.
Die Abdecklamelle weist beispielsweise eine nahezu um rechteckige Öffnung auf, wenn ein optisches Projektionssystem 300 von einem Linsentyp ist, und weist eine kreisförmige Öffnung auf, falls das optische System 300 ein Reflexionsspiegelsystem vom Offner-Typ ist. Ein durch die Öffnung in der Abdecklamelle durchgelaufenes Strahlenbündel wird als ein Beleuchtungsstrahlenbündel für die Maske 200 verwendet. Die Abdecklamelle ist eine Blende, welche eine automatisch variable Öffnungsbreite aufweist, und kann longitudinal die Übertragungsfläche (des Öffnungsschlitzes) der Platte 400 ändern, was später beschrieben wird. Die Belichtungsvorrichtung 1 kann ferner eine Abtastlamelle beinhalten, welche eine Struktur aufweist, die ähnlich wie die obige Abdecklamelle ist, um horizontal die Übertragungsfläche der Platte 400 zu ändern. Die Abtastlamelle ist ebenso eine Blende, deren Öffnungsbreite automatisch variabel ist, und ist an einer Position vorgesehen, welche der Masken-200-Ebene nahezu optisch zugeordnet ist. Folglich kann die Belichtungsvorrichtung 1 diese zwei variablen Lamellen verwenden, um die Größe der Übertragungsfläche in Übereinstimmung mit der Größe einer belichtenden Aufnahme aufzustellen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform stellt den hohen Lichtausnutzungswirkungsgrad auf der Masken-200-Ebene als einer zu beleuchtenden Ebene, die annähernd gleichmäßige effektive Lichtquellenverteilung und die annähernd gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung auf der Masken-200-Ebene bereit.
Wie in 14 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von Stablinsen longitudinal und horizontal an der Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse 20, welche die Kante der Lichtintensitätsverteilung 12 durchquert, angeordnet. In 14 sind die Stablinsen, welche unter derselben Bedingung wie die Kante 12e der Lichtintensitätsverteilung 12 beleuchtet werden (in welchen lediglich die Oberseite der Stablinse beleuchtet wird), die zweite, die dritte und die vierte Linse von links in der unteren Reihe in 14, d. h. drei aus fünfundzwanzig Stablinsen.
Dementsprechend ist die Lichtintensitätsverteilung 5C in der beleuchteten Ebene 40 wie in 15 dargestellt. 15 ist eine Schnittansicht des optischen Systems in der Ebene, welche eine gerade Linie, die durch 12a, b, c, d und e in 14 durchgeht, und die optischen Achse abdeckt. Eine Ansicht dieser Lichtintensitätsverteilung 50 in zweidimensionaler Weise ist wie in 16 dargestellt. Die Anzahl von Stablinsen ist 5 × 5 = 25 in 14, wohingegen sie 4 × 4 = 16 in 16 ist. Diese Figur erläutert das Prinzip und somit ist es trotz der unterschiedlichen Anzahl von Stablinsen ersichtlich, daß dieselbe Lichtintensitätsverteilung erzielt werden kann. Dasselbe wird auf 17 und 18 angewendet. 16 entspricht 17, was später beschrieben werden wird. Die Zahlen in 16A bezeichnen die Zahl von Additionen der Lichtintensitätsverteilungen von jeweiligen Stablinsen 26. Zum besseren Verständnis schreibt 16B typische Überlappungsvielfache auf die Beleuchtungsbereiche. In 16 beträgt eine Verschiebung von der Fliegenaugenlinse 20 in dem Vorderabschnitt 0° und die Seiten der Querschnittform der Stablinsen in beiden Fliegenaugenlinsen sind gegenseitig parallel.
Im Gegensatz dazu ist in 2 die Position, bei der die Kante der Lichtintensitätsverteilung 138 an der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 die Stablinse 156a durchquert, ungleichmäßig in der vertikalen und horizontalen Richtung und verschiebt sich allmählich. Beispielsweise durchquert die Kante der Lichtintensitätsverteilung 138 die zweite, die dritte und die vierte Stablinse 156a an der Unterseite von rechts, durchquert jedoch nicht die erste, die fünfte oder die sechste Stablinse 156a von rechts. Verständlicherweise wird eine vertikale und horizontale Bewegung die Positionen auf den Stablinsen 156a ändern, bei denen die Lichtintensitätsverteilung durchquert, ebenso wie die Form und die Größe der Fläche, welche die Lichtintensitätsverteilung durchquert. Hier ist die Anzahl von Stablinsen verschieden von der Anzahl der Stablinsen in 15, 16 und anderen, jedoch spielt die Anzahl keine Rolle für das Prinzip und eine Beschreibung des Prinzips unter Verwendung von 2 ist passend.
Die in 2 dargestellte Konfiguration mindert somit eine unebene Beleuchtungsstärke an der Kante der Lichtintensitätsverteilung an der Masken-200-Ebene als der beleuchteten Ebene. Dies entspricht 15, wo sich die Positionen der Lichtintensitätsverteilungen 12a und 12e verschieben (beispielsweise allmählich zu der Außenseite oder Innenseite) bezüglich der Stablinsen, die in einer senkrecht zu dem Papier verlaufenden Richtung angeordnet sind, und sich die Lichtintensitätsverteilungen 52a und 52e auf der beleuchteten Ebene 40 verschieben (allmählich zu der Innenseite oder Außenseite), wobei der konkave Teil 53 der Lichtintensitätsverteilung 50 verringert wird. Nichtsdestoweniger ändert sich ebenso, wie oben beschrieben wurde, die Form der Lichtintensitätsverteilung 10 tatsächlich relativ zu den Stablinsen, welche in der Richtung senkrecht zu dem Papier angeordnet sind, und verursacht nicht die perfekte Überlagerung der verschobenen Positionen der Lichtintensitätsverteilungen 52a und 52e. Auf jeden Fall wird es ersichtlich, daß die in 2 dargestellte Konfiguration die gleichmäßige Form der effektiven Lichtquelle vorsieht.
12 zeigt eine Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene 200 mit der in 2 dargestellten Konfiguration. 12 entspricht 4, was später zu beschreiben sein wird. Die Zahlen in 12A bezeichnen die Zahlen von Additionen der Lichtintensitätsverteilungen von jeweiligen Stablinsen 156a. Zum besseren Verständnis schreibt 12B typische Überlappungsvielfache auf die Beleuchtungsbereiche. 12 zeigt die Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Ebene 200, wenn ein relativer Versatzwinkel zwischen den Fliegenaugenlinsen 130 und 150 22.5° beträgt.
13 ist eine Beziehung zwischen dem relativen Versatzwinkel zwischen den Fliegenaugenlinsen 130 und 150 und der Beleuchtungsstärken-Ungleichmäßigkeit in der in 2 dargestellten Konfiguration. Verständlicherweise ist, wie in 16 dargestellt ist, wenn der relative Versatzwinkel 0° beträgt, die Beleuchtungsstärken-Ungleichmäßigkeit auf der beleuchteten Ebene 200 relativ hoch bei ungefähr 0.37. Andererseits wird, wie in 12 dargestellt ist, wenn der relative Versatzwinkel 22.5° beträgt, die Beleuchtungssstärken-Ungleichmäßigkeit auf der beleuchteten Ebene 200 bis hinunter auf 0.23 verbessert. In 12 kann, wenn der relative Versatzwinkel nicht 22.5° beträgt, jedoch in dem Bereich von 18° bis 30° ist, die ungleichmäßige Beleuchtungsstärke kleiner gehalten werden wie der relative Versatzwinkel von 22.5° als jene mit dem relativen Versatzwinkel von 0°. Demgemäß ist der relative Versatzwinkel nicht auf 22.5° beschränkt, sondern kann eher zwischen 18° und 30° sein. Wenn die Form einer Lichtaufteilungsfläche (dargestellt in 21) sich von der beispielhaft veranschaulichten unterscheidet, z. B. wenn einer oder beide ein regelmäßiges Hexagon ist/sind, ist der relative Versatzwinkel vorzugsweise 15°, jedoch würde der Winkel zwischen 12° und 20° nahezu ähnliche Effekte liefern.
4 zeigt ein simuliertes Berechnungsergebnis der Lichtintensitätsverteilung, indem die Lichtintensitätsverteilung an der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 oder der Fliegenaugenlinse 130 um 22.5° unter den Bedingungen in 17 geneigt wird und indem eine Seite der Lichtintensitätsverteilung in der Stablinse 156a eingestellt wird, daß sie nicht-parallel oder unsymmetrisch zu einer Seite der Stablinse 156a ist. In ähnlicher Weise zeigt 5 ein simuliertes Berechnungsergebnis der Lichtintensitätsverteilung, indem die Lichtintensitätsverteilung an der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 oder der Fliegenaugenlinse 130 um 15° unter den Bedingungen von 18 geneigt wird und indem eine Seite der Lichtintensitätsverteilung in der Stablinse 156b eingestellt wird, daß sie nicht-parallel oder unsymmetrisch zu einer Seite der Stablinse 156b ist. Es wird selbstverständlich sein, daß in jedem Fall, obgleich ein wenig ungleichmäßige Lichtintensitätsverteilung zurückbleibt, die Gleichmäßigkeit verbessert wird im Vergleich zu jenen in 17 und 18.
Eine Beschreibung wird nunmehr zu einer Abwandlung der Beleuchtungsvorrichtung 100 unter Bezugnahme auf 6 abgegeben werden. Hier ist 6 eine schematische Ansicht eines vereinfachten optischen Wegs in einer Beleuchtungsvorrichtung 100A als einer Abwandlung der Beleuchtungsvorrichtung 100. 7 zeigt einen vereinfachten optischen Weg in einer Belichtungsvorrichtung 1A, welche die Beleuchtungsvorrichtung 100A verwendet, die anstelle der Beleuchtungsvorrichtung 100 angewandt wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100A ist ein Beispiel einer Dreifach-Integrator-Konfiguration, welche ferner eine Fliegenaugenlinse 170 und einen Kondensor 180 nach der Kondensorlinse 160 umfaßt. Eine Schnittform der Stablinse der Fliegenaugenlinse 170 ist rechteckig eingestellt, da die Form der Masken-200-Ebene typischerweise ein Rechteck ist. Die Kondensorlinse 180 überlagert das aus der Fliegenaugenlinse 170 austretende Licht auf der Masken-200-Ebene, wobei die Masken-200-Ebene gleichmäßig beleuchtet wird. Wie oben beschrieben wurde, kann eine Abdecklamelle und dergleichen zwischen der Kondensorlinse 170 und der Maskenebene angeordnet werden.
In dem optischen System in der Beleuchtungsvorrichtung 100A verhindert die Fliegenaugenlinse 130, daß irgendeine Änderung in der Lichtintensitätsverteilung aus der Lichtquelle irgendeinen signifikanten Einfluß auf die beleuchtete Ebene 200 ausübt, macht die Fliegenaugenlinse 150 die effektive Lichtquelle annähernd gleichmäßig und macht die Fliegenaugenlinse 170 die Beleuchtungsstärke annähernd gleichmäßig auf der Masken-200-Ebene als der beleuchteten Ebene.
Die Beziehung zwischen der Lichtintensitätsverteilung, welche auf die Fliegenaugenlinse 150 einfällt, der Stablinse der Fliegenaugenlinse 130 und den Stablinsen 156a und 156b ist exakt dieselbe wie jene, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, und demgemäß wird eine Beschreibung davon weggelassen werden.
Diese Ausführungsform wendet eine nicht-parallele und unsymmetrische Anordnung für die Lichtintensitätsverteilung, welche auf die Fliegenaugenlinse 170 einfällt, die Stablinse 156 der Fliegenaugenlinse 150 und die Stablinse der Fliegenaugenlinse 170 wie die Beziehung an, die unter Bezugnahme auf 2 erläutert wurde. Somit verbessert eine Anordnung der Fliegenaugenlinse 170 die gleichmäßige Beleuchtung weiter an der Masken-200-Ebene als der beleuchteten Ebene. Hier kann für die Beziehung zwischen den Fliegenaugenlinsen 150 und 170 die einfallende Lichtintensitätsverteilung unscharf bzw. verwischt sein oder eine Blende kann wie in dem Stand der Technik verwendet werden.
Eine Beschreibung wird zu einem Effekt der "Unschärfe" abgegeben. In 14 ist es als einer erläuternden Ansicht des Standes der Technik vorstellbar, die Kantenteile 12a und 12e der Lichtintensitätsverteilung 12 unscharf zu machen. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die Lichteinfallsebene 22 der Fliegenaugenlinse 20 aus der Position, welche der Lichteinfallsebene der Stablinse der Fliegenaugenlinse des Vorderabschnitts zugeordnet ist, verschoben wird. 20 zeigt ein Beispiel der Unschärfebildung von 14. Hier ist 20 eine typische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Fliegenaugenlinse des Rückabschnitts, der Lichtintensitätsverteilung des einfallenden Lichts, das den unscharfen Umfang aufweist, und der Lichtintensitätsverteilung der beleuchteten Ebene zeigt. Wie in 20 dargestellt ist, weist das einfallende Licht 10A die Intensitätsverteilungen 14a–14e auf (nachstehend, sofern nichts anderes beschrieben ist, verallgemeinert das Bezugszeichen 14 diese) und zeigt sanft geneigte Lichtintensitätsverteilungen 14a und 14b sowie 14d und 14e. Wenn das einfallende Licht 10A, welches in die Fliegenaugenlinse 20 eintritt, die Kante der Lichtintensitätsverteilung 14 aufweist, welche auf diesem Weg unscharf wurde, bildet die beleuchtete Ebene 40 eine gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung 50A, welche fünf Lichtintensitätsverteilungen 54a–54e überlagert, wie an der rechten Seite der beleuchteten Ebene 40 gezeichnet ist.
Jedoch würde das einfallende Licht, das an der Lichteinfallsebene einer Fliegenaugenlinse unscharf ist, die Helmholtz-Lagrange-Invariante erhöhen, wobei somit ein Lichtmengenverlust verursacht würde. Die Helmholtz-Lagrange-Invariante ist ein zwischen einer Höhe von einer optischen Achse und der optischen Achse gebildeter Winkel und nimmt in einem optischen System nicht ab durch das, was als die Helmholtz-Lagrange-Formel in der Optik bezeichnet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung fixiert die Größe der beleuchteten Ebene und den maximalen Winkel des auf die beleuchtete Ebene einfallenden Lichts und fixiert somit die Helmholtz-Lagrange-Invariante auf der beleuchteten Ebene. Die an der Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse unscharfe Verteilung würde die Höhe von der optischen Achse erhöhen, ohne den mit der optischen Achse gebildeten Winkel zu ändern, was somit zu einer Vergrößerung der Helmholtz-Lagrange-Invariante führt. Wie oben erwähnt wurde, nimmt die Helmholtz-Lagrange-Invariante in einem optischen System nicht ab; sie ändert sich nicht und sie nimmt lediglich zu. Somit kann das Licht, welches die Helmholtz-Lagrange-Invariante an der beleuchteten Fläche überschreitet, nicht die beleuchtete Ebene erreichen, was eine Unschärfe in dem optischen System und einen Lichtmengenverlust verursacht. Mit anderen Worten, kann die Unschärfe ein effizientes Mittel sein, um die gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung vorzusehen. Nichtsdestoweniger verursacht sie einen hohen Lichtmengenverlust und kann somit nicht häufig verwendet werden.
Diese Ausführungsform liefert die hohe Lichtausbeute, eine gleichmäßige effektive Lichtquellenverteilung und eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke auf der beleuchteten Ebene, da es keine unscharfe Lichtintensitätsverteilung an der Lichteinfallsebene 152 der Fliegenaugenlinse 150 gibt, wobei es keine Abschirmung durch eine Blende gibt.
Eine zylindrische Linse kann anstelle einer Fliegenaugenlinse in dieser Ausführungsform (als eine Abwandlung) verwendet werden. Hier kann eine anstelle einer Fliegenaugenlinse verwendete zylindrische Linse mehrere zylindrische Linsen kombi nieren, so daß deren Achsen gegenseitig orthogonal zueinander sind, und in struktureller Weise ähnliche Effekte wie die Fliegenaugenlinse liefern, wobei die Fliegenaugenlinsen 130, 150 und 170 in 6 oder 7 dieser Ausführungsform durch diese Kombination von zylindrischen Linsen ersetzt werden. Zu jenem Zeitpunkt können diese zylindrischen Linsen kombiniert werden, wie in 21 dargestellt ist, oder mehrere zylindrische Linsen, deren Achsen gegenseitig orthogonal zueinander sind, können auf eine Weise kombiniert werden, die verschieden von 21 ist. Hier sieht, wenn mehrere kombinierte zylindrische Linsen von der optischen Achsenrichtung aus betrachtet werden, die Kombination dieser zylindrischen Linsen aus wie ein Gitter, wie in 21B dargestellt ist. Hier wird jedes Feld, das aufgeteilt zu sein scheint, als eine Lichtaufteilungsfläche bezeichnet. Diese Lichtaufteilungsfläche 210 dient als eine Stablinse einer Fliegenaugenlinse.
Die mehrfachen Seiten, welche die Kante dieser Lichtaufteilungsfläche 210 bilden, sind nicht-parallel zwischen zwei Kombinationen von zylindrischen Linsen ausgebildet, die jeweils anstelle der Fliegenaugenlinsen 130 und 150 in 6 angeordnet sind, und sind ebenso nicht-parallel zwischen zwei Kombinationen von zylindrischen Linsen ausgebildet, die jeweils anstelle der Fliegenaugenlinsen 150 und 170 in 6 angeordnet sind. Außerdem ist ein Winkel von 22.5° zwischen den Seiten gebildet, welche die Kanten der jeweiligen Lichtaufteilungsflächen zwischen zwei Kombinationen von zylindrischen Linsen bilden, die anstelle der Fliegenaugenlinsen 130 und 150 in 6 angeordnet sind, und ist ein Winkel von 22.5° zwischen den Seiten gebildet, welche die Kanten von jeweiligen Lichtaufteilungsflächen zwischen zwei Kombinationen von zylindrischen Linsen bilden, die anstelle der Fliegenaugenlinsen 130 und 150 in 6 angeordnet sind. Eine zylindrische Linse beinhaltet die parallelen oder alternativ die nicht-parallelen Seiten des Gitters zwischen zwei Kombinationen von zylindrischen Linsen, welche anstelle der Fliegenaugenlinsen 130 und 170 in 6 angeordnet sind.
Die Kombination von zylindrischen Linsen, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 150 angeordnet sind, beinhaltet die Lichtaufteilungsflächen, die unsymmetrisch zu den Symmetrieachsen der Lichtaufteilungsflächen in einer Kombination von zylindrischen Linsen sind, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 130 angeordnet sind, und eine gerade Linie, die parallel zu ihnen verläuft. Die Kombination von zylindrischen Linsen, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 170 angeordnet sind, beinhaltet die Lichtaufteilungsflächen, die unsymmetrisch zu den Symmetrieachsen der Lichtaufteilungsflächen sind, welche in der Kombination von zylindrischen Linsen beinhaltet sind, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 150 angeordnet sind, und eine gerade Linie, die parallel zu ihnen verläuft. Jedoch beinhaltet eine Kombination von zylindrischen Linsen, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 170 angeordnet sind, die Lichtaufteilungsflächen, die vorzugsweise symmetrisch, jedoch alternativ unsymmetrisch zu den Symmetrieachsen von Lichtaufteilungsflächen sind, welche in der Kombination von zylindrischen Linsen beinhaltet sind, welche anstelle der Fliegenaugenlinse 130 angeordnet sind, und eine gerade Linie, die parallel zu ihnen verläuft.
Unter Bezugnahme auf 10 ist die Maske 200 beispielsweise aus Quarz gefertigt, die ein Schaltungsmuster (oder ein Bild) bildet, das zu übertragen ist, und wird gehalten und angetrieben von einem Maskentisch (nicht dargestellt). Gebeugtes Licht, das von der Maske 200 emittiert wird, läuft durch das optische Projektionssystem 300 durch und wird dann auf die Platte 400 projiziert. Die Platte 400 ist ein zu belichtendes Objekt, auf das ein Resist bzw. Photolack aufgebracht wird.
Die Maske 200 und die Platte 400 sind in einer optisch konjugierten bzw. zugeordneten Beziehung angeordnet.
Falls die Belichtungsvorrichtung 1 eine Step-and-Scan- bzw. Schritt-und-Abtast-Belichtungsvorrichtung (nämlich ein Scanner) ist, wird ein Muster bzw. eine Struktur auf der Maske 200 auf die Platte 400 durch Scannen bzw. Abtasten der Maske 200 und der Platte 400 übertragen. Falls sie eine Step-and-Repeat- bzw. Schritt-und-Repetier-Belichtungsvorrichtung (d. h. „ein Stepper") ist, werden die Maske 200 und die Platte 400 stationär zur Belichtung gehalten.
Der Maskentisch (nicht dargestellt) trägt die Maske 200 und ist mit einem Transportmechanismus (nicht dargestellt) verbunden. Der Maskentisch und das optische Projektionssystem 300 sind installiert auf einem/einer Tisch/Objektivtubus-Gespannplatte, welche(r) beispielsweise über einen Dämpfer an dem auf dem Boden angeordneten Basis-Rahmen gehalten wird. Der Maskentisch kann jede beliebige Struktur verwenden, die in der Technik bekannt ist. Der Transportrechanismus (nicht dargestellt) beinhaltet einen Linearmotor und dergleichen und treibt den Maskentisch in einer orthogonal zu der optischen Achse verlaufenden Richtung an, wobei somit die Maske 200 bewegt wird. Die Belichtungsvorrichtung 1 tastet die Maske 200 und die Platte 400 in einem Zustand ab, der durch eine Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) synchronisiert wird.
Das optische Projektionssystem 300 erzeugt ein Bild auf der Platte 400 aus den gebeugten Strahlenbündeln, welche durch das auf der Maske 200 erzeugte Strukturmuster durchgelaufen sind. Das optische Projektionssystem 300 kann ein optisches System, das einzig eine Vielzahl von Linsenelementen beinhaltet, ein optisches System, das eine Vielzahl von Linsenelementen und zumindest einen konkaven Spiegel (ein katadioptri sches optisches System) beinhaltet, ein optisches System, das eine Vielzahl von Linsenelementen und zumindest ein diffraktives optisches Element wie eine Kinoform beinhaltet, ein optisches System vom Vollspiegeltyp und so weiter verwenden. Jede notwendige Korrektur der chromatischen Aberration kann eine Vielzahl von aus Glasmaterialien mit verschiedenen Dispersionswerten (Abbe-Werten) hergestellten Linseneinheiten verwenden, oder ein diffraktives optisches Element derart anordnen, daß es in einer Richtung dispergiert, welche jener der Linseneinheit gegenüberliegt.
Die Platte 400 ist ein Wafer in dieser Ausführungsform, sie kann jedoch eine Flüssigkristall-Platte und eine weite Spanne von anderen zu belichtenden Objekten beinhalten. Ein Photoresist wird auf der Platte 400 aufgebracht. Ein Photoresist-Aufbringungsschritt beinhaltet eine Vorbehandlung, eine Adhäsionsbeschleunigeraufbringungsbehandlung, eine Photoresist-Aufbringungsbehandlung und eine Pre-Bake-Behandlung bzw. Vortrocknungsbehandlung. Die Vorbehandlung umfaßt die Reinigung, Trocknung etc. Die Adhäsionsbeschleunigeraufbringungsbehandlung ist ein Oberflächenneuformierungsprozeß, um die Adhäsion zwischen dem Photoresist und einer Basis zu erhöhen (d. h. ein Prozeß, um die Hydrophobie durch Aufbringen eines oberflächenaktiven Agens zu steigern) und zwar über eine Beschichtung oder einen Aufdampfprozeß unter Verwendung eines organischen Films wie HMDS (Hexamethyl-Disilazan). Die Pre-Bake-Behandlung bzw. Vor-Trocknungsbehandlung ist ein Ofentrocknungs-(oder Brenn-)Schritt, welcher sanfter ist als jener nach der Entwicklung, was das Lösungsmittel entfernt.
Die Platte 400 wird von einem Wafer-Tisch (nicht dargestellt) gehalten. Der Wafer-Tisch kann irgendeine Struktur, welche in der Technik bekannt ist, verwenden und somit wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen werden. Beispiels weise verwendet der Wafer-Tisch einen Linearmotor, um die Platte 400 in einer orthogonal zu der optischen Achse verlaufenden Richtung zu bewegen. Die Maske 200 und die Platte 400 werden beispielsweise synchron abgetastet und die Positionen des Maskentischs und des Wafer-Tischs werden beispielsweise durch ein Laser-Interferometer und dergleichen überwacht, so daß beide mit einem konstanten Geschwindigkeitsverhältnis angetrieben werden. Der Wafer-Tisch ist auf einer Tisch-Gespannplatte installiert, welche auf dem Boden und dergleichen beispielsweise über einen Dämpfer gehalten wird.
Eine Beschreibung wird nunmehr zu dem Betrieb der Belichtungsvorrichtung 1 abgegeben werden. Bei der Belichtung wird von der Lichtquelle 110 emittiertes Licht zu einer gewünschten Strahlenbündelform durch das optische Strahlenbündelformungssystem 120 umgeformt und tritt dann in die Fliegenaugenlinse 130 ein. Die Fliegenaugenlinse 130 beleuchtet gleichmäßig die Fliegenaugenlinse 150 über die Kondensorlinse 140. Das durch die Fliegenaugenlinse 150 durchgelaufene Strahlenbündel beleuchtet die Masken-200-Ebene über die Kondensorlinse 160. Die Positionsbeziehung zwischen den Fliegenaugenlinsen 130 und 150 kann die gleichmäßige effektive Lichtquellenform vorsehen.
Beim Einstellen der Positionsbeziehung zwischen den Fliegenaugenlinsen 130 und 150 kann jede einzelne von beiden gedreht werden. Jedoch wird beispielsweise in der in 6 dargestellten Konfiguration die Schnittform der Stablinse 156 in der Fliegenaugenlinse 150 gewöhnlich auf ein Hexagon eingestellt, wobei, wenn ein Kreis aus einem Hexagon erzeugt wird, die Drehung bzw. Rotation nicht beeinträchtigt. Somit ist es erwünscht, die Fliegenaugenlinse 150 zu drehen.
Das Strahlenbündel, welches durch die Maske 200 durchgelaufen ist, wird verkleinert und unter einer spezifischen Vergrößerung auf die Platte 400 durch die Abbildungsoperationen des optischen Projektionssystems 300 projiziert. Die Winkelverteilung des Belichtungsstrahlenbündels auf der Platte 400 (d. h. die effektive Lichtquellenverteilung) wird praktisch gleichmäßig. Falls die Belichtungsvorrichtung 1 ein Stepper ist, wird sie den Lichtquellenteil und das optische Projektionssystem 300 fixieren und die Maske 200 und die Platte 400 synchron abscannen bzw. abtasten, wobei danach die gesamte Aufnahme belichtet wird. Der Wafer-Tisch der Platte 400 wird schrittweise zu der nächsten Aufnahme bewegt, wobei somit eine große Anzahl von Aufnahmen auf der Platte 400 belichtet und auf die Platte übertragen wird. Falls die Belichtungsvorrichtung 1 ein Scanner ist, würde die Belichtung mit der Maske 200 und der Platte 400 in einem stationären Zustand durchgeführt werden.
Die Belichtungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsformen sieht eine gleichmäßigere effektive Lichtquellenverteilung vor, indem die Seiten der Stablinsen der Fliegenaugenlinse 130 oder die durch die Fliegenaugenlinse 130 erzeugten Lichtintensitätsverteilungen eingestellt werden, um nichtparallel zu irgendeiner Seite der Stablinse 156 zu sein oder unsymmetrisch zu der Symmetrieachse der Stablinse 156 zu sein. Somit kann sie eine Muster- bzw. Strukturübertragung auf den Resist mit hoher Auflösung durchführen und Einrichtungen bzw. Bauelemente hoher Qualität (wie Halbleiterbauelemente, LCD-Einrichtungen, Bildaufnahmebauelemente (wie CCD etc.), magnetische Dünnfilmköpfe und dergleichen) bereitstellen. Da eine Blende und dergleichen nicht nahe der Lichteinfallsebene der Fliegenaugenlinse 150 angeordnet sind, ist es möglich, zu verhindern, daß eine Lichtmenge verloren wird und ein Durchsatz verringert wird.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 8 und 9 wird eine Beschreibung nunmehr zu einer Ausführungsform eines Bauelementherstellungsverfahrens unter Verwendung der oben beschriebenen Belichtungsvorrichtung 1 abgegeben werden. 8 ist ein Flußdiagramm, um zu erläutern, wie Bauelemente herzustellen sind (d. h. Halbleiterchips wie IC und LSI, LCDs, CCD). Hier wird eine Beschreibung zu der Herstellung eines Halbleiterchips als einem Beispiel abgegeben werden. Der Schritt 1 (Schaltungsentwurf) entwirft eine Halbleiterbauelement-Schaltung. Schritt 2 (Maskenfertigung) erzeugt eine Maske, welche ein entworfenes Schaltungsmuster aufweist. Schritt 3 (Wafer-Fertigung) fertigt einen Wafer unter Verwendung von Materialien wie Silizium. Schritt 4 (Wafer-Prozeß), der ebenso als eine Vorbehandlung bezeichnet wird, erzeugt die tatsächliche Schaltung auf dem Wafer über Photolithographie gemäß der vorliegenden Erfindung, indem die Maske und der Wafer verwendet werden. Schritt 5 (Zusammenbau), der ebenso als eine Nachbehandlung bezeichnet wird, bildet den in Schritt 4 verarbeiteten Wafer zu einem Halbleiterchip aus und beinhaltet einen Zusammenbauschritt (z. B. Dicing bzw. Stückelung, Bonden), einen Packaging-Schritt (Chip-Versiegelung) und dergleichen. Schritt 6 (Inspektion bzw. Überprüfung) führt verschiedene Tests für das in Schritt 5 gefertigte Halbleiterbauelement durch wie einen Validierungstest und einen Haltbarkeitstest. Durch diese Schritte wird ein Halbleiterbauelement fertiggestellt und verschickt (Schritt 7).
9 ist ein ausführliches Flußdiagramm des Wafer-Prozesses in Schritt 4. Schritt 11 (Oxidation) oxidiert die Wafer-Oberfläche. Schritt 12 (CVD) bildet einen isolierenden Film auf der Wafer-Oberfläche. Schritt 13 (Elektrodenausbildung) bildet Elektroden auf dem Wafer durch Dampfdruckabscheidung und dergleichen aus. Schritt 14 (Ionenimplantation) implan tiert Ionen in den Wafer. Schritt 15 (Resist-Prozeß) bringt ein photoempfindliches Material auf den Wafer auf.
Schritt 16 (Belichtung) verwendet die Belichtungsvorrichtung 1, um ein Schaltungsmuster auf der Maske auf den Wafer zu belichten. Schritt 17 (Entwicklung) entwickelt den belichteten Wafer. Schritt 18 (Ätzen) ätzt Teile außer einem entwickelten Resist-Bild. Schritt 19 (Resist-Abstreifen) entfernt den nicht verwendeten Resist bzw. Photolack nach dem Ätzvorgang.
Diese Schritte werden wiederholt und Multilayer- bzw. Vielschicht-Schaltungsmuster werden auf einem Wafer ausgebildet. Durch die Verwendung des Bauelementherstellungsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, effektive Lichtquellenverteilungen gleichförmig zu machen, wobei somit Bauelemente mit höherer Qualität als auf herkömmliche Weise hergestellt werden ebenso wie verhindert wird, daß der Durchsatz verringert wird durch eine Blende, und Unschärfe beseitigt wird. Dies ist ebenso äußerst wirtschaftlich. Auf diese Weise verwirklicht das Bauelementherstellungsverfahren, das eine derartige Belichtungsvorrichtung 1 und das Bauelement als ein Endprodukt verwendet, andere Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, eine annähernd gleichförmige Verteilung auf der beleuchteten Ebene mit keiner Blende an einer Lichteinfallsebene einer Stablinse zu erzielen und ohne eine Verteilung an der Lichteinfallsebene der Stablinse unscharf zu machen, wobei somit eine Beleuchtungsvorrichtung mit geringen Lichtmengenverlusten ver wirklicht wird. Die Verwendung einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht eine Implementierung einer hochproduktiven Belichtungsvorrichtung.
Die Beleuchtungsvorrichtung dieser Ausführungsformen, die Belichtungsvorrichtung einschließlich der Beleuchtungsvorrichtung und das Bauelementherstellungsverfahren verbessern nicht nur eine Lichtintensitätsverteilung an einer beleuchteten Ebene, sondern verhindern ebenso, daß eine Lichtmenge verloren wird und der Durchsatz verringert wird.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung mit: einem ersten Lichtintegrator (150) zum gleichmäßigen Beleuchten einer beleuchteten Ebene, wobei der erste Lichtintegrator eine Vielzahl von ersten optischen Elementen (156) aufweist, wobei jedes von ihnen eine senkrecht zu einer optischen Achse verlaufende Querschnittform mit einer Vielzahl von ersten Seiten aufweist; und einem zweiten Lichtintegrator (130) zum Beleuchten einer Beleuchtungsfläche (138) auf dem ersten Integrator, wobei der zweite Lichtintegrator ein zweites optisches Element umfaßt, das eine senkrecht zu der optischen Achse verlaufende Querschnittform aufweist, welche durch eine Vielzahl von zweiten Seiten definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß keine der zweiten Seiten parallel zu irgendeiner der ersten Seiten ist und eine Kante der Beleuchtungsfläche (138) eine Vielzahl der ersten optischen Elemente (156) kreuzt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Querschnittform der ersten optischen Elemente eine Vielzahl von ersten Symmetrieachsen aufweist und keine der zweiten Seiten parallel zu irgendeiner der ersten Symmetrieachsen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Lichteinfallsebenen (152, 132) des ersten und zweiten Integrators optisch konjugiert zueinander sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Lichtintegrator (150) eine Fliegenaugenlinse ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste optische Element eine Stablinse (156b) ist, welche einen hexagonalen Querschnitt aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweiten Seiten eine Seite aufweisen, welche einen Winkel bezüglich einer der ersten Seiten in dem Bereich von 12° bis 20° bildet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Winkel ungefähr 15° ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste optische Element eine Stablinse (156a) ist, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweiten Seiten eine Seite aufweisen, welche einen Winkel bezüglich einer der ersten Seiten in dem Bereich von 18° bis 30° bildet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Winkel ungefähr 22.5° ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der zweite Lichtintegrator (130) eine Fliegenaugenlinse ist und das zweite optische Element einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, um die beleuchtete Ebene nahezu gleichmäßig zu beleuchten, indem eine an einer Lichtaustrittsebene des ersten Integrators erzeugte sekundäre Lichtquelle verwendet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ferner ein dritter Lichtintegrator umfaßt ist, wobei die beleuchtete Ebene eine Lichteinfallsebene des dritten Lichtintegrators (170) ist; und wobei die Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, um eine an einer Lichtaustrittsebene des dritten Lichtintegrators (170) erzeugte sekundäre Lichtquelle zu verwenden, um eine andere beleuchtete Ebene nahezu gleichmäßig zu beleuchten.
Belichtungsvorrichtung mit: einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, um ein Reticle oder eine Maske zu beleuchten; und einem optischen Projektionssystem zum Projizieren eines auf einem Reticle oder einer Maske erzeugten Strukturmusters auf ein zu belichtendes Objekt.
Bauelementherstellungsverfahren mit den folgenden Schritten: Belichten eines Objekts unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 14; Entwickeln des belichteten Objekts; und Verwenden des entwickelten Objekts bei der Herstellung eines Bauelements.