DE69326630T2

DE69326630T2 - Beleuchtungsvorrichtung für einen Projektionsbelichtungsapparat

Info

Publication number: DE69326630T2
Application number: DE69326630T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hayata; Hiroyuki Ishii; Masato Muraki; Takahisa Shiozawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2013-04-01
Also published as: US5345292A; EP0564264A1; DE69326630D1; US5726740A; ATE185429T1; EP0564264B1; JP3278896B2; JPH05283317A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Projektionsbelichtungsgerät, das dieselbe verwendet. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung, die in einem (Stepper genannten) Mikrovorrichtungsherstellungs-Belichtungsgerät zur Belichtung eines Musters verwendet werden kann, das auf einem Retikel auf eine einfach Weise ausgebildet wird, die eine hohe Auflösung erzielt. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Projektionsbelichtungsgerät, das eine derartige Beleuchtungsvorrichtung verwendet.
Die Halbleitervorrichtung-Herstellungstechnologie hat in letzter Zeit bedeutsame Fortschritte gemacht, und dementsprechend hat sich die feine bzw. präzise Verarbeitungsstechnik bedeutsam verbessert. Insbesondere ist mit der Herstellung einer 1-Megabit-DRAM-Vorrichtung die optische Verarbeitungstechnik in Verarbeitungsgenauigkeit von unterhalb einem Mikrometer vorgedrungen. Ein üblicherweise angewendetes Verfahren zur Verbesserung der Auflösung ist, die numerische Apertur (NA) eines optischen Systems zu vergrößern, während eine Belichtungswellenlänge fixiert ist. In letzter Zeit ist jedoch vorgeschlagen worden und in die Praxis umgesetzt worden, eine Belichtungswellenlänge der i-Linie anstelle der g-Linie zu verwenden, mit dem Ziel die Auflösungen gemäß einem Belichtungsverfahren unter Verwendung einer Ultrahochdruck-Hg-Lampe zu verbessern.
Mit dem Fortschritt der Verwendung einer g-Linie oder einer i-Linie als Belichtungswellenlänge ist der Re sistvorgang selbst verbessert worden. Derartige Verbesserungen des optischen Systems und der Verfahrenstechnologie haben zusammen einen rapiden Fortschritt der optischen Lithographie erreicht.
Es ist allgemein bekannt, daß die Tiefenschärfe eines Steppers ungefähr proportional zum Quadrat von NA ist. Somit führt die Verbesserung der Auflösung in einem Nanometerbereich notwendigerweise zu einem Problem einer verringerten Tiefenschärfe.
In Anbetracht dieses Problems ist häufig vorgeschlagen worden, kürzere Wellenlängen zu verwenden, die beispielsweise von einem Excimerlaser stammen, um die Auflösung zu verbessern, da es bekannt ist, daß mit der Kürze der Wellenlänge die Tiefenschärfe zunimmt.
In ihrem mit "photolithography system using annular illumination" betitelten Artikel, der in dem Japanese Journal of Applied Physics vom November 1991, Band 30, Nr. 118, Teil 1, Seiten 3021 bis 3029 veröffentlicht ist, untersuchen Kaman et al. die verbesserte Auflösung und Tiefenschärfe, die mit Beleuchtungslicht erreicht werden können, das ein Ringförmiges Muster aufweist. Ringförmige Lichtmuster werden in dem Artikel erhalten, indem eine Blende mit einer ringförmigen Apertur mit einer zentralen kreisförmigen Blockierregion benachbart zu der Lichtaustrittsoberfläche des Integrators plaziert wird. Licht tritt aus den Integratoren aus, aber es kann nur durch den ringförmigen Abschnitt der Blendscheibe hindurchtreten. Ein Anteil des Lichts wird blockiert, was zu verringerten Beleuchtungspegeln auf dem endgültigen Substrat führt.
Die vorliegende Erfindung verbessert die Effizienz von ringförmigen Beleuchtungsvorrichtungen, indem sie einen größeren Anteil des Lichts von der Quelle in die erfor derliche, ringförmige Region leitet, wenn eine hohe Auflösung benötigt wird.
EP-A-0 507 487, eine frühere Europäische Patentanmeldung, die nach dem Prioritätsdatum des vorliegenden Patents veröffentlicht wurde, beschreibt ein Beleuchtungssystem, in dem ein ringförmiger Strahlenbündel durch eine konische Linse 77 geschickt wird, um den Radius des ringförmigen Bündels zu erhöhen. Ringförmige Linsen konzentrieren dann den Strahlenbündel, um einen ringförmigen Strahl mit hoher Intensität und großem Radius und kleiner radialer Dicke auszubilden. Der ringförmige Strahl wird als Lichtquelle verwendet, um zur Projektion mit hoher Auflösung eine Maske zu beleuchten.
Praktische Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren umfassen einerseits ein Verfahren, bei dem eine hohe Auflösung eines Musters erforderlich ist, und andererseits ein Verfahren, bei dem eine nicht so hohe Auflösung eines Musters erforderlich ist. Somit zielt die vorliegende Erfindung darauf, ein Projektionsbelichtungsgerät bereitzustellen, das die Erfordernis verschiedener Auflösungsleistungsfähigkeiten erfüllt, die in verschiedenen Verfahren erfüllt werden müssen.
In einer ersten Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Beleuchtungssystem bereit, wobei Licht von einer primären Lichtquelle auf einen optischen Integrator projiziert wird, wodurch eine sekundäre Lichtquelle ausgebildet wird, und wobei Lichter von der sekundären Lichtquelle auf eine Oberfläche projiziert werden, die von einem optischen System zu beleuchten ist, wobei sie miteinander überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß
sich ein Ablenkteil mit einer konischen, Licht ablenkenden Oberfläche entfernbar zwischen der primären Lichtquelle und dem optischen Integrator befindet, wobei das Ablenkteil der Umwandlung des Lichts von der primären Lichtquelle in ein ringförmiges Lichtmuster dient, das auf den optischen Integrator projiziert wird, um eine ringförmige, sekundäre Lichtquelle auszubilden, wenn das Ablenkteil vorhanden ist.
In einer weiteren Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mikrovorrichtungen wie beispielsweise Halbleiterspeichern, Flüssigkristallfeldern, Magnetköpfen oder CCDs bereit, die eine Beleuchtungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben verwenden.
In einer weiteren Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Belichtungsgerät zur Herstellung von Mikrovorrichtungen bereit, das eine Beleuchtungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben verwendet.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendbare Ablenkteil kann derart sein, daß es Licht an seiner Licht ablenkenden Oberfläche bricht, um das Licht zu formen oder zu teilen, oder daß es das Licht an seiner Licht ablenkenden Oberfläche reflektiert, um es zu formen oder zu teilen.
Diese und weitere Ausgestaltung, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung offensichtlicher werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A, 2B und 2C jeweils schematische Ansichten zur Erklärung eines Abschnitts von Fig. 1,
Fig. 3A, 3B und 3C jeweils schematische Ansichten zur Erklärung eines Abschnitts von Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Erklärung der optischen Funktion eines Linsensystems 9 von Fig. 1,
Fig. 5 eine schematische Ansicht zur weiteren Erklärung der optischen Funktion des Linsensystems 9 von Fig. 1,
Fig. 6 eine schematische Ansicht zur weiteren Erklärung der optischen Funktion des Linsensystems 9 von Fig. 1,
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8, 9 und 10 jeweils schematische Ansichten, die jeweils einen Abschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erklären,
Fig. 11A und 11B jeweils schematische Ansichten, die jeweils die optische Funktion des dritten Ausführungsbeispiels erklären,
Fig. 12A und 12B jeweils schematische Ansichten, die jeweils die optische Funktion des dritten Ausführungsbeispiels erklären,
Fig. 13A und 13B jeweils Graphen, die jeweils ein Beispiel einer Lichtintensitätsverteilung in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 14A und 14B jeweils Graphen, die jeweils ein weite res Beispiel einer Lichtintensitätsverteilung in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 15A - 15C jeweils schematische Ansichten, die jeweils einen Hauptabschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 18 eine schematische Ansicht zur Erklärung eines Abschnitts von Fig. 17,
Fig. 19 eine schematische Ansicht zur weiteren Erklärung eines Abschnitts von Fig. 17,
Fig. 20A - 20C jeweils schematische Ansichten, die jeweils den Zustand eines Lichteinfalls auf eine Lichteinfallsebene 10a eines optischen Integrators bzw. einer Integrationseinrichtung 10 von Fig. 17 zeigen,
Fig. 21 eine schematische Ansicht einer Aperturblende, und
Fig. 22 eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines siebenten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Beleuch tungsvorrichtung und eines dieselbe verwendenden Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiels wird die Erfindung auf ein Stepper genanntes Reduktionsprojektions-Belichtungsgerät angewendet. Dieses Belichtungsgerät kann zur Herstellung von Mikrovorrichtungen wie beispielsweise Halbleiterspeichern, CCDs, Flüssigkristallfelder oder Magnetköpfe verwendet werden.
Bei 1 in der Zeichnung ist eine Lichtquelle wie eine Ultrahochdruch-Hg-Lampe mit hoher Luminanz beispielsweise zur Emission von ultraviolettem Licht oder tiefem UV- Licht angezeigt. Der Licht emittierende Abschnitt 1a der Lichtquelle 1 befindet sich angrenzend an den ersten Brennpunkt eines elliptischen Spiegels 2.
Das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht wird von dem elliptischen Spiegel reflektiert und gesammelt, und dann wird es von einem Kaltlichtspiegel 3 reflektiert, wodurch ein Bild 1b des Licht emittierenden Abschnitts 1a (ein Bild einer Lichtquelle) in der Nachbarschaft des zweiten Brennpunktes 4 des elliptischen Spiegels 2 ausgebildet wird. Der Kaltlichtspiegel 3 hat einen Multischichtfilm und dient hauptsächlich einer Übertragung von infrarotem Licht aber der Reflexion von ultraviolettem Licht.
Bei 101 ist ein Bildsystem mit zwei Linsensystemen 5 und 9 angezeigt. Es dient der Abbildung des in der Nachbarschaft des zweiten Brennpunktes ausgebildeten Lichtquellenbildes 1b auf einer Einfallsebene 10a eines optischen Integrators 10 durch die Kooperation mit einer optischen Vorrichtung 8. Die optische Vorrichtung 8 umfaßt ein Prismateil 6 mit einem konischen Prisma zum Ablenken reflektierten Lichts in eine vorbestimmte Richtung und eine parallele, flache Platte 7 zur direkten Projektion empfangenen Lichts.
Bei 8a ist ein Halteteil angezeigt, durch das das Prismateil 6 und die parallele Platte 7 der optischen Vorrichtung 8 alternativ und selektiv auf den Lichtweg plaziert werden können. Wenn die parallele Platte 7 auf dem Lichtweg ist, ist das Abbildungssystem 101 als telezentrisches System auf der Ausgangsseite definiert. Die optische Vorrichtung 8 befindet sich in der Nachbarschaft der Pupillenebene des Abbildungssystems, wo die Öffnung des elliptischen Spiegels abgebildet wird.
Der optische Integrator 10 umfaßt eine Vielzahl von kleinen Linsen, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind, und dient der Definition einer sekundären Lichtquelle 10c in der Nachbarschaft seiner Ausgangsoberfläche 10b. Bei 11 ist ein Blendenteil mit einer Vielzahl von Aperturen angezeigt. Das Blendenteil ist mit einem Mechanismus bereitgestellt, durch den die Form der Apertur auf dem Lichtweg geändert werden kann. Das Blendenteil 11 ist hinsichtlich der sekundären Lichtquelle 10c in einer derartigen Region bereitgestellt, in der diskrete, sekundäre Lichtquellenelemente nicht überlappen.
Bei 14a ist ein Linsensystem zum Sammeln des Lichts von der Ausgangsoberfläche 10b des optischen Integrators 10 und zum Beleuchten durch das Blendenteil 11 und einen Spiegel 13 sowie eine Kolliinatorlinse 14b eines auf einem Retikeltisch 16 plazierten Retikels (einer zu beleuchtende Oberfläche) 15 angezeigt. Das Linsensystem 14a und die Kollimatorlinse 14b stellen ein Kondensorlinsensystem 14 dar.
Bei 17 ist ein optisches Projektionssystem zur Projektion in einem reduzierten Maßstab eines Musters, das auf einem Retikel 15 auf der Oberfläche eine Wafers 18 ausgebildet ist, der auf einer Waferspannvorrichtung 19 plaziert ist. Bei 20 ist ein Wafertisch angezeigt, auf dem die Wafer spannvorrichtung 19 befestigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird mit dem Kondensorlinsensystem 14 ein Bild der sekundären Lichtquelle 10c, das in der Nachbarschaft der Ausgangsoberfläche 10b des optischen Integrators 10 ausgebildet wird, in der Nachbarschaft der Pupille 17a des optischen Projektionssystems 17 ausgebildet.
Als nächstes wird die Art der Änderung der Lichtintensitätsverteilung des Bildes der sekundären Lichtquelle beschrieben, deren Bild auf der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildet wird, indem die Lichtintensitätsverteilung auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 durch die optische Vorrichtung 8 geändert wird.
Fig. 2A und 3A veranschaulichen den Lichtweg von dem elliptischen Spiegel 2 (Fig. 1) zu dem optischen Integrator 10, wobei der Weg ausgeweitet wird. Der Spiegel 3 ist nicht in Fig. 2A oder 3A gezeigt. Die Veranschaulichungen von Fig. 2A - 2C und 3A - 3C erklären, daß die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 durch alternatives Auswählen der Elemente 6 und 7 der optischen Vorrichtung 8 verändert wird.
Fig. 2A - 2C entsprechen einem Fall, in dem die parallele Platte 7 der optischen Vorrichtung 8 auf dem Lichtweg untergebracht ist, während Fig. 3A - 3C einem Fall entsprechen, in dem das Prismateil 6 der optischen Vorrichtung 8 auf dem Lichtweg untergebracht ist.
Das Beleuchtungssystem von Fig. 2A ist an einen ersten Projektionszustand angepaßt, in dem eine sehr hohe Auflösung nicht erforderlich ist, aber eine große Tiefenschärfe sichergestellt ist. Das Beleuchtungssystem von Fig. 3A ist an einen zweiten Projektionszustand angepaßt, in dem hauptsächlich eine hohe Auflösung erforderlich ist.
Fig. 2C und 3C zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Lichtintensitätsverteilung auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10. Die durch Schraffierungen in den Zeichnungen dargestellten Zonen kennzeichnen die Region hoher Lichtintensität im Vergleich zu der restlichen Region. Fig. 2B und 3B veranschaulichen eine Verteilung der Lichtintensität I entlang der X-Achse (Fig. 2C oder 3C).
In Fig. 2A ist die parallel Platte 7 der optischen Vorrichtung 8 auf dem Lichtweg untergebracht, und das an dem zweiten Brennpunkt 4 des elliptischen Spiegels 2 ausgebildete Lichtquellenbild 1b wird von dem Abbildungssystem 101 auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 abgebildet. Wie in Fig. 2B gezeigt ist, hat die Lichtintensitätsverteilung in einem Abschnitt auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 ungefähr eine gaußsche Form, die rotationssymmetrisch ist.
In Fig. 3 ist das Prismateil 6 der optischen Vorrichtung 8 auf dem Lichtweg plaziert, und das Lichtquellenbild (Punktbild) 1b, das bei dem sekundären Brennpunkt 4 des elliptischen Spiegels 2 ausgebildet wird, wird in einer ringartigen Form auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 durch das Abbildungssystem 101 abgebildet. Die Lichtintensitätsverteilung auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des Integrators 10 hat eine ringartige Form, wie in Fig. 3B oder 3C gezeigt ist, wobei die Lichtintensität auf dem optischen Achsenabschnitt niedriger ist, aber auf dem peripheren Abschnitt höher ist. Warum dies so ist wird nun erklärt.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Unterbringung der parallelen, flachen Platte 7, des Linsensystems 9 und der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 der Fig. 2A. In diesem Ausführungsbeispiel sind diese Elemente derart untergebracht, daß die optische Distanz zwischen der parallelen Platte 7 und dem vorne liegenden Hauptpunkt des Linsensystems 9 sowie die optische Distanz zwischen dem hinten liegenden Hauptpunkt des Linsensystems 9 und der Lichteinfallsoberfläche 10a des Integrators 10 beide gleich eine Distanz f&sub0; sind, wenn die Brennweite des Linsensystems 9 durch f&sub0; angezeigt ist.
Hier wird die von der optischen Achse aus gemessene Einfallshöhe t&sub1; des Lichts, das von der parallelen Platte 1 unter einem Winkel α&sub0; ausgeht und auf die Lichteinfallsebene 10a stößt, wie folgt ausgedrückt:
t&sub1; = f&sub0;·tanα&sub0;
Wenn die von der optischen Achse aus gemessene Höhe des äußersten Lichts, das die parallelen Platte 7 passiert, durch S&sub0; angezeigt wird, dann ist der Einfallswinkel β auf der Lichteinfallsoberfläche 10a des Integrators gegeben durch:
β = tan&supmin;¹ (S&sub0;/f&sub0;)
Daraus wird ersichtlich, daß durch Ablenken des Winkels von Licht an der Position der parallelen Platte 7 (d. h. die vordere Brennebene des Linsensystems 9) es möglich ist, nur die Position des Lichteinfalls auf die Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators zu ändern, ohne den Einfallswinkel zu ändern.
Auf der Grundlage des in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen, optischen Prinzips wird die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 in eine ringartige Intensitätsverteilung mit einer niedrigeren Intensität auf dem optischen Achsenabschnitt und einer höheren Intensität auf dem peripheren Abschnitt geändert, indem die parallele Platte durch das Prismateil 6 mit einem konischen Prisma ausgetauscht wird.
Da die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 der Lichtintensitätsverteilung einer effektiven Lichtquelle entspricht, die auf der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17 definiert ist, wird unter Verwendung des Prismateils 6 anstelle der parallelen Platte 7 eine derartig effektive Lichtquelle mit einer Lichtintensitätsverteilung mit niedrigerer Intensität an einem zentralen Abschnitt (optischen Achsenabschnitt) und mit einer höheren Intensität auf einem peripheren Abschnitt auf der Pupillenebene des optischen Projektionssystems definiert.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Blendenteil 11 in der Nachbarschaft der Austrittsoberfläche 10b des optischen Integrators 10 bereitgestellt. Dieses Blendenteil hat eine Vielzahl von Aperturen und ist mit einem Mechanismus zum Ändern ihrer Aperturform nach Wunsch bereitgestellt. Die variable Aperturform ist vorbestimmt und entspricht der Form der sekundären Lichtquelle, die bei der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17 auszubilden ist. Beispielsweise kann das Blendenteil eine ringartige Apertur mit einer Eigenschaft haben, eine größere Menge Licht zu seinen peripheren Abschnitten als zu seinen zentralen Abschnitten zu übertragen.
In diesem Ausführungsbeispiel sichert die Auswahl des Prismateils 6 der optischen Vorrichtung 8 allein oder die Auswahl des Prismateils 6 zusammen mit der Änderung der Aperturform des Blendenteils 11 eine gewünschte Form einer effektiven Lichtquelle, während eine hoch effiziente Lichtverwendung erhalten wird.
Es sei erwähnt, daß die Bereitstellung des Blendenteils 11 keine Vorbedingung dieses Ausführungsbeispiels ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung dieses Ausführungsbeispiels für ein Retikelmuster 15 mit einer relativ großen, minimalen Linienbreite wird der in Fig. 2A gezeigte Aufbau ausgewählt (wie ein herkömmliches Beleuchtungssystem), wobei eine gaußförmige Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 (erster Zustand) bereitgestellt ist.
Für ein Muster mit einer relativ kleinen, minimalen Linienbreite wird andererseits der in Fig. 3A gezeigt Aufbau ausgewählt, um eine ringartige Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 bereitzustellen. Die Aperturform des Blendenteils wird auch verändert. Dadurch ist eine Beleuchtungsvorrichtung für eine hoch auflösende Projektion (zweiter Zustand) sichergestellt.
Das Einbringen der parallelen Platte 7 in den ersten Zustand der Fig. 2A geschieht, um den Unterschied der optischen Weglänge zwischen dem Linsensystem 5 und 9 im Vergleich zu dem Fall zu minimieren, in dem das Prismateil 6 in den zweiten Zustand gebracht ist. Wenn das Prismateil 6 eine kleine Dicke hat, oder wenn ein leichte Änderung der optischen Weglänge zwischen den Linsensystemen 5 und 9 die optische Leistungsfähigkeit des optischen Integrators 10 oder jedes anderen optischen Elements nach ihm nicht beeinflußt, kann die parallele Platte 7 weggelassen werden.
Fig. 5 und 6 sind schematische Darstellungen zur Erklärung der Beziehung der Einfallshöhe (Höhe t&sub1; und t&sub2; von den optischen Achsen) auf der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 relativ zu der Position (Austrittshöhe S&sub1; und S&sub2;) und einem Ablenkwinkel (α&sub1; und α&sub2;) des die parallele Platte 7 passierenden Lichts, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Brennweite f des das Abbildungssystem 101 ausbildenden Linsensystems 9 verändert wird.
Wenn in Fig. 5 die Brennweite des Linsensystem 9 f&sub1; ist, dann gilt t&sub1; = f&sub1;tanα&sub1;. Auch wenn in Fig. 6 die Brennweite des Linsensystems 9 f&sub2; ist, gilt t&sub2; = f&sub2;tanα&sub2;.
Aus diesen Gleichungen ist ersichtlich, daß wenn die Brennweite des Linsensystems 9 groß gemacht wird, es dann möglich ist, an der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 eine Einfallsposition t&sub1; gewünschter Höhe mit einem kleinen Ablenkwinkel α an der Position der parallelen Platte 7 zu erhalten. Dies bedeutet, daß wenn die Brennweite f des Linsensystems 9 groß gemacht wird, es dann möglich ist, den Winkel des Prismateils 6 (Prismawinkel) in dem zweiten Zustand klein zu machen. Dies stellt ein Abbildungssystem 101 mit kleinen Aberrationen bereit. Bei Berücksichtigung der Größe des Prismateils 6 kann die Brennweite des Linsensystems 9 praktisch so eingestellt werden, daß sie einen Prismawinkel von 5 - 20 deg definiert.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein halbdurchlässiger Spiegel 30 auf dem Lichtweg an der vorherigen Position (Seite der Lichtquelle 1) des optischen Integrators 10 untergebracht, so daß ein Teil des Lichts von dem Abbildungssystem 101 zu einem Photodetektor 31 gerichtet wird, der einen CCD- oder einen Quadrant-Sensor aufweisen kann. Der restliche Abschnitt hat denselben Aufbau wie den des ersten Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Lichtintensitätsverteilung an der Lichteinfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 indirekt gemessen, um dieselbe zu überwachen. Dies erlaubt eine Einstellung des Abbildungssystems 101, während Änderungen der Lichtintensität und/oder der Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a überwacht werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Mechanismus 60 verwendet, um das optische Teil 6 um die optische Achse zu rotieren, oder um dasselbe in Bezug auf die optische Achse zu verschieben. Dies ermöglicht auf einfach Weise eine Änderung der Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 zu einer erwünschten Form.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich zu dem Einbringen des Prismateils 6 in den Lichtweg das Linsensystem 9 durch ein Linsensystem 33 mit einer anderen Brennweite ersetzt, das auf der Seite der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 untergebracht ist. Der übrige Bereich hat denselben Aufbau wie den des ersten Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel wird Licht in einer Region gesammelt, die schmaler als die Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 ist, und eine Lichtintensitätsverteilung mit einer gewünschten Form wird erhalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11A, 11B, 12A und 12B werden die optischen Funktionen dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
Fig. 11A - 12B veranschaulichen schematisch den Lichtweg von der optischen Vorrichtung 8 (Prisma 6 und parallelen Platte 7) zu dem Integrator 10. Fig. 13A, 13B, 14A und 14B zeigen eine Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10, die durch Verwendung des Prismateils 6 oder der parallelen Platte 7 definiert ist.
Fig. 11A zeigt die Anordnung, wobei in dem ersten Ausführungsbeispiel eine herkömmliche Beleuchtung durchzuführen ist. Im allgemeinen wird der Winkel des Lichtstrahls bestimmt, der in dem optischen Integrator einfallen kann, und in dem Beispiel von Fig. 11A beträgt der Winkel θ1. Somit ist das optische System vor dem Integrator 10 derart ausgelegt, daß der Einfallswinkel auf dem Integrator 10 größer als der Winkel A wird. Hier ist der Grad der Konvergenz der Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 aufgrund der Lagrangeschen Invariante begrenzt. Beispielsweise ist es nicht möglich, den Grad der Konvergenz jenseits desjenigen von 13A zu verbessern. Ein Versuch einen höheren Konvergenzgrad zu erhalten, endet einfach damit, daß der Einfallswinkel auf dem Integrator 10 den Winkel θ überschreitet.
Fig. 11B zeigt den Zustand, wobei in dem ersten Ausführungsbeispiel das Prismateil 6 in den Lichtweg eingebracht wird. Fig. 13B zeigt eine entsprechende Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a. Hier ist der maximale Einfallswinkel θ1 des Lichts auf der Einfallsoberfläche 10a an dem Punkt S&sub1; genauso groß wie in dem Beispiel von Fig. 11A. Der effektive Lichtwinkel des tatsächlich eintretenden Lichts beträgt jedoch θ2.
Mit der Bereitstellung einer optischen Vorrichtung 32 (die ein Prisma oder eine Feldlinse umfassen kann) vor der Einfallsoberfläche 10a, wie es in Fig. 12A gezeigt ist, ist es möglich, den maximalen Einfallswinkel zu verringern. Fig. 14A zeigt entsprechende Lichtintensitätsverteilungen an der Einfallsoberfläche 10a.
Da hier der maximale Einfallswinkel gelöst ist, indem die Brennweite des optischen Systems von dem Prisma 6 zu dem optischen Integrator verkürzt wird, ist es möglich, einen höheren Konvergenzgrad zu erhalten. Fig. 12B zeigt ein Beispiel, bei dem der Konvergenzgrad auf der Grundlage eines derartigen, optischen Prinzips verbessert wird, das vorstehend beschrieben ist. Eine entsprechende Lichtintensitätsverteilung ist in Fig. 13B gezeigt. In dem Beispiel gemäß Fig. 12B hat das Prismateil 6 einen vergrößerten Prismawinkel, um eine ringförmige Lichtintensitätsverteilung zu erhalten.
In diesem Ausführungsbeispiel verursacht das Einbringen des Prismateils 6 wie beschrieben eine Verschiebung des Einfallswinkels auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10, während der maximale Einfallswinkel unverändert bleibt. Durch Korrigieren einer derartigen Verschiebung und durch Optimieren des Einfallswinkels wird der Einfallswinkel gelöst. Somit wird es möglich, den Konvergenzgrad bis zu der Grenze zu erhöhen, wo der Einfallswinkel dem kritischen Einfallswinkel gleicht.
Praktische Mittel zum Erreichen dieses Zieles können eine Verwendung eines Zoomsystems für das optische System von dem Prismateil 6 zu dem Integrator 10, eine Verwendung eines austauschbaren optischen Systems, eine Bereitstellung eines konischen Prismas vor dem Integrator 10, Einfügen einer aspherischen Linse, oder deren geeignete Kombination sein.
Fig. 15A bis 15C zeigen schematische Ansichten eines Abschnitts eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Position der optischen Vorrichtung 8 (die Position des Prismateils 6 und/oder parallelen Platte 7) im Vergleich zu der des ersten Ausführungsbeispiels von Fig. 1 von der Pupille des Abbildungssytems 101 verschoben, und die Brennweite des optischen Systems 9 ist verändert, damit die Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 konvergiert. Der restliche Abschnitt hat den selben Aufbau wie den des ersten Ausführungsbeispiels.
In Fig. 15A bis 15C kennzeichnet das Bezugszeichen P die Pupillenebene des Linsensystems 9. Fig. 15A zeigt den ersten Beleuchtungszustand in dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Einfallswinkel auf dem Integrator 10 ist A.
Fig. 15B zeigt den zweiten Beleuchtungszustand in dem ersten Ausführungsbeispiel, und der Einfallswinkel θ ist genauso wie im Beispiel von Fig. 11A. Wenn hier das Prismateil 6 von der Pupillenebene P verschoben ist, und der Strahldurchmesser auf der Ebene P verringert ist, wie es in Fig. 15C gezeigt ist, dann ist es möglich, den Einfallswinkel θ' kleiner als den Winkel θ2 der Beispiele in Fig. 11A und 11B zu machen. In diesem Ausführungsbeispiel ist in diesem Fall die Brennweite des Linsensystems 9 verändert, um sicherzustellen, daß die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 gesammelt wird und lokal konvergiert.
Fig. 16 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel das Linsensystem 5 ausgelassen, das das Abbildungssystem 101 ausmacht, und die Öffnung 2a des elliptischen Spiegels 2 wird von dem Linsensystem 9 auf der Einfallsoberfläche 10a des optischen Integrators 10 abgebildet. Die optische Vorrichtung 8 befindet sich auch in der Nachbarschaft des zweiten Brennpunkts des elliptischen Spiegels 2. Der restliche Abschnitt hat denselben Aufbau wie den des ersten Ausführungsbeispiels.
Insbesondere in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird ein Bild des Licht emittierenden Abschnitts 1a der Lichtquelle 1 auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 ausgebildet, und die optische Vorrichtung 8 befindet sich in der Nachbarschaft der Abbildungsposition der Öffnung 2a des elliptischen Spiegels 2 (die Position des Bilds der Öffnung 2a), der sich zwischen der Lichtquelle 1 und dem Integrator 10 befindet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hingegen das Bild der Öffnung 2a des elliptischen Spiegels 2 auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 ausgebildet, und die optische Vorrichtung 8 wird an der Abbildungsposition des Licht emittierenden Abschnitts 10a untergebracht (die zweite Brennpunktposition des elliptischen Spiegels 2), der zwischen der Lichtquelle 1 und dem optischen Integrator 10 ist.
Somit befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel die fordere Brennpunktposition des Linsensystems 9 im wesentlichen an der zweiten Brennpunktposition des elliptischen Spiegels 2, und mittels des Linsensystems 9 wird das Licht von dem Lichtquellenbild 1b an dem zweiten Brennpunkt im wesentlichen in paralleles Licht umgewandelt, das dann auf die Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 gerichtet wird. Paralleles Licht von dem Linsensystem 9 wird auf die Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 projiziert.
Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel die optische Vorrichtung 8 zumindest zwei Prismateile 6a und 6b, die entlang der optischen Achse untergebracht sind, und um die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 zu verändern, nämlich um das Beleuchtungssystem in den zweiten Zustand zu bringen, wird die optische Vorrichtung 8 (Prismateile 6a und 6b) auf der optischen Achse angebracht, und zusätzlich wird ein Teil des Linsensystems 9, das das Abbildungssystem 101 ausbildet, von einem anderen Linsensystem 9b ersetzt, um den Einfallswinkel des achsenfernen Hauptstrahls auf der Einfallsoberfläche 10a zu verringern. Dies wird getan, um das Licht effektiv zu verwenden.
Bei dem Beleuchtungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels wird der erste Zustand des Linsensystems 9a auf dem Lichtweg bereitgestellt (die optische Vorrichtung 8 wird nicht verwendet), um eine Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 bereitzustellen, d. h. eine Lichtintensitätsverteilung in der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17, deren Verteilung rotationssymmetrisch ist, wobei die Intensität im zentralen Bereich höher als im peripheren Bereich ist.
Der zweite Zustand wird durch Unterbringen der optischen Vorrichtung 8 (Prismateile 6a und 6b) auf dem Lichtweg und durch Ersetzen des Linsensystems 9a durch das Linsen system 9b mit einer anderen Brennweite definiert.
Dies verringert den Einfallswinkel des Hauptstrahls auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10, wodurch an dieser Einfallsoberfläche 10a, nämlich in der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17, eine derartige Lichtintensitätsverteilung bereitgestellt wird, wobei die Intensität auf der Peripherie höher ist als im Zentrum.
Strukturelle Merkmale dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel werden ausführlicher erklärt.
Ein Linsensystem 5 in Fig. 17 sammelt das Licht von dem Lichtquellenbild 1b, das in der Nachbarschaft des zweiten Brennpunktes 4 ausgebildet wird, und emittiert paralleles Licht. Das Abbildungssystem 101 (Linsensysteme 5 und 9a) ist an der Austrittsseite telezentrisch. Zumindest ein Abschnitt der Sammellinse 14 kann entlang der optischen Achse bewegt werden, um die Lichtintensitätsverteilung auf dem Retikel 15 einzustellen.
Entsprechend der aufzulösenden Orientierung und/oder Linienbreite des Musters des Retikel 15 wird beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel das Linsensystem 9a, das ein Bestandteil des Abbildungssystems 101 ist, von der optischen Vorrichtung 8 (einschließlich zweier Prismen 6a und 6b) und durch das Linsensystem 9b ersetzt, um die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 zu verändern. Falls notwendig wird zusätzlich die Aperturform des Blendenteils 11 verändert, um die Lichtintensitätsverteilung des Bildes der zweiten Lichtquelle zu verändern, deren Bild in der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17 ausgebildet wird.
Als nächstes wird erklärt, wie sich in diesem Ausführungsbeispiel die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 verändert, und die Lichtintensitätsverteilung des Bildes der sekundären Lichtquelle, die in der Pupillenebene 17a des optischen Projektionssystems 17 auszubilden ist, wird auf der Grundlage der optischen Vorrichtung 8 erklärt.
Fig. 18a und 19 zeigen jeweils schematisch den Lichtweg von dem elliptischen Spiegel 2 zu dem optischen Integrator 10 der Fig. 17, dessen Weg sich ausweitet. Der Spiegel 3 ist nicht in Fig. 18 oder 19 gezeigt. Die Veranschaulichungen von Fig. 18 und 19 erklären, daß die Komponenten der optischen Vorrichtung 8 ausgetauscht werden, um die Lichtintensitätsverteilung auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 zu ändern.
Fig. 18 zeigt den Zustand, in dem das Linsensystem auf dem Lichtweg untergebracht ist. Fig. 19 zeigt den Zustand, in dem das Linsensystem 9a entfernt ist, und statt dessen die Prismateile 6a und 6b der optischen Vorrichtung 8 und das Linsensystem 9b in den Lichtweg eingebracht sind.
Das Beleuchtungssystem von Fig. 18 befindet sich im ersten Projektionszustand, in dem keine sehr hohe Auflösung erforderlich ist, aber eine hohe Tiefenschärfe wird wie bei dem Beleuchtungsverfahren der herkömmlichen Art sichergestellt. Das Beleuchtungssystem von Fig. 19 befindet sich im zweiten Projektionszustand, um entsprechend der vorliegenden Erfindung im wesentlichen eine hohen Auflösung zu erzielen.
Der Abschnitt (B) von Fig. 18 und der Abschnitt (B) von Fig. 19 zeigen jeweils schematisch entsprechende Lichtintensitätsverteilungen auf der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10. Die durch schraffieren angedeutete Zone kennzeichnet die Region hoher Intensität im Vergleich zu den übrigen Regionen. In diesen Veranschaulichungen wird die Verteilung der Lichtintensität I entlang der X-Achse angezeigt.
Fig. 20a, 20b und 20c sind schematische Darstellungen zur Erklärung des Auftreffens des Lichtstrahls auf dem optischen Integrator 10 in den Systemen gemäß Fig. 18 und 19. Bezugszeichen +θ und -θ kennzeichnen jeweils den Bereich (Winkel) der Lichtstrahlen, die in den optischen Integrator 10 eintreten können (die von dem Integrator hervortreten können, ohne verdunkelt zu werden). Ein Gitterabschnitt in jeder Veranschaulichung kennzeichnet die Zone, in der die Lichtintensität höher als die des in den Integrator 10 eintretenden Lichts ist.
Fig. 18a (A) zeigt die optischen Anordnung bei einer herkömmlichen Beleuchtung. Die Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 ist hier gaussförmig verteilt, wie es in Fig. 18 (B) gezeigt ist. Deren Einfallswinkel ist derart wie es in Fig. 20A gezeigt ist. Wenn dieser Beleuchtungszustand für eine hohe Auflösung zu erhalten ist, kann ein Verfahren verwendet werden, wobei ein Blendenteil 121 mit einer Apertur 121A, wie sie in Fig. 121 gezeigt ist, auf der Rückseite oder auf der Vorderseite des Integrators 10 eingefügt ist. Bei diesem Verfahren kann jedoch nur das Licht in der schraffierten Zone der Lichtintensitätsverteilung von Fig. 18 (A) verwendet werden, und daher ist die Beleuchtungsstärke erheblich verringert.
In Anbetracht dessen wird in diesem Ausführungsbeispiel das Linsensystem 9a durch das Linsensystem 9b mit kleinerer Brennweite ersetzt, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, (die optischen Komponenten sind derart untergebracht, daß wenn die Brennweite des Linsensystems 9b f9b beträgt, der optische Weg zwischen dem Prisma 6a und dem Linsensystem 9b und der optische Weg zwischen dem Linsensystem 9b und der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 beide gleich f9b sind), so daß die Lichtintensitätsverteilung an der Einfallsoberfläche 10a des Integrators 10 so bereitgestellt ist, wie es in Fig. 19(B) gezeigt ist.
Zusätzlich wird das Prismateil 6b mit einem geeigneten Prismawinkel auf der Vorderseite des Integrators 10 eingefügt, wodurch der Einfallswinkel der Lichtstrahlen (Einfallswinkel von nicht achsialem Licht) kleiner als derjenige gemacht wird, wie es in Fig. 20c gezeigt ist. Dies sichert das effiziente Auftreffen oder Eintreten von Licht in den Integrator 10. Somit kann das ganze eintreffende Licht zur Beleuchtung verwendet werden.
Auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen, optischen Prinzips verwendet das vorliegenden Ausführungsbeispiel die optischen Anordnung, die in Fig. 19(A) gezeigt ist, wodurch eine Beleuchtung für eine hohe Auflösung ohne starken Verlust von Beleuchtungsstärke auf der zu beleuchtenden Oberfläche sichergestellt ist.
Das in dem Abbildungssystem 101 bereitgestellte Prismateil 6a oder 6b ist ein konisches Prisma.
Während das Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf ein Beispiel erklärt worden ist, wobei das Linsensystem 9a der Fig. 18 für herkömmliche Beleuchtung durch das Linsensystem 9b der Fig. 19 für eine Beleuchtung mit hoher Auflösung ersetzt wird, können die Linsenelemente des Linsensystem 9a versetzt sein (wie bei einem Zoomlinsensystem), um dieselbe Bedingung wie bei dem Linsensystem 9b zu definieren. Nur einige der Linsenelemente können wie ein Zoomlinsensystem bewegt werden, oder alternativ können einige Linsenelemente durch verschiedene Linsenelemente ersetzt werden.
Das Blendenteil 121 für eine hohe Auflösung, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, kann nach Wunsch verwendet werden, oder es kann weggelassen werden. Während in diesem Ausführungsbeispiel die Brennweite des Linsensystems 9a geändert wird, um die Vergrößerung des Abbildungssystems 101 zu verändern, kann ferner die Brennweite des Linsensystems 5 verändert werden. Alternativ können beide Brennweiten der Linsensysteme 5 und 9 verändert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel gibt es Fälle, in denen sich im Ansprechen auf den Austausch der herkömmlichen Beleuchtung (erster Zustand) und der Beleuchtung für eine hohe Auflösung (zweiter Zustand) die Beleuchtungs- Ungleichförmigkeit (Ungleichförmigkeit der Beleuchtung) auf der zu beleuchteten Oberfläche zu einer Achsensymmetrie verändert. In diesem Fall kann ein Abschnitt des optischen Systems 14 entlang der optischen Achse versetzt werden, um eine Aberration wie eine Verzerrung zu ändern, wodurch die achsensymetrische Ungleichförmigkeit der Beleuchtung auf der zu beleuchtenden Oberfläche (Oberfläche des Retikels) korrigiert wird.
Während sich in dem vorherigen Ausführungsbeispiel das Retikel 15 (zu beleuchtende Oberfläche) direkt hinter dem optischen System 14 befindet, kann ein zusätzliches Abbildungssystems zwischen dem optischen System 14 und dem Retikel derart untergebracht sein, daß eine Ebene beleuchtet werden kann, die mit der Retikeloberfläche 15 bezogen auf das zusätzliche Abbildungssystem optischen konjugiert ist.
Fig. 22 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel ein halbdurchlässiger Spiegel 43 zwischen dem Integrator 10 und der zu beleuchtenden Oberfläche 15 untergebracht, um eine Erfassung der Belichtungsmenge der zu beleuchtenden Oberfläche zu ermöglichen. Der übrige Bereich hat im wesentlichen denselben Aufbau wie den des ersten Ausführungsbeispiels.
Bezugszeichen 44 in Fig. 22 kennzeichnet die Retikelmusteroberfläche oder eine Ebene, die mit der Retikelmusteroberfläche optischen konjugiert ist. Bezugszeichen 45 kennzeichnet ein Lochteil, das sich an der Position befindet, die mit der Ebene 44 optischen konjugiert ist. Bezugszeichen 33 kennzeichnet einen Photosensor (beispielsweise einen CCD- oder einen Quadrant-Sensor).
Mit dieser Anordnung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es möglich, die effektive Lichtquellenverteilung im Zentrum der zu beleuchtenden Oberfläche zu überwachen. In diesem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, mit dem Photodetektor 31 die Belichtungsmenge der zu beleuchtenden Oberfläche im selben Punkt zu überwachen.
Während in diesem Ausführungsbeispiel der halbdurchlässige Spiegel 43 zwischen das Linsensystem 13a und die Kollimationslinse 14b gesetzt wird, können sie sich an jeder Position zwischen dem Integrator 10 und der Oberfläche 15 befinden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Anbetracht der Feinheit und/oder Orientierung eines Musters eines Retikels, das zu projizieren und zu übertragen ist, ein für das Muster geeignete Beleuchtungssystem ausgewählt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Aufbauten beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die vorgebrachten Details beschränkt, und diese Anmeldung beabsichtigt, derartige Modifikationen oder Änderungen abzudecken, die in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Beleuchtungssystem, wobei Licht von einer primären Lichtquelle (1) auf einen optischen Integrator (10) projiziert wird, wodurch eine sekundäre Lichtquelle ausgebildet wird, und wobei Lichter von der sekundären Lichtquelle auf eine Oberfläche projiziert werden, die von einem optischen System (13, 14) zu beleuchten ist (15; 18), wobei sie miteinander überlagert werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

sich ein Ablenkteil (6) mit einer konischen, Licht ablenkenden Oberfläche entfernbar zwischen der primären Lichtquelle (1) und dem optischen Integrator (10) befindet, wobei das Ablenkteil der Umwandlung des Lichts von der primären Lichtquelle (1) in ein ringförmiges Lichtmuster dient, das auf den optischen Integrator (10) projiziert wird, um eine ringförmige, sekundäre Lichtquelle auszubilden, wenn das Ablenkteil (6) vorhanden ist.

2. System nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Abbildungssystem (2, 3, 5, 9) einschließlich einer Kollimatorlinse (5) und einer Sammellinse (9) zum Abbilden der primären Lichtquelle (1) auf den optischen Integrator (10) bereitgestellt ist, wobei das Ablenkteil in einem Weg des parallelen Lichts zwischen der Kollimatorlinse (5) und der Sammellinse (9) entfernbar untergebracht ist.

3. System nach Anspruch 2, wobei das optische Abbildungssystem eine variable Abbildungsvergrößerung aufweist.

4. System nach Anspruch 3, wobei die Sammellinse (9) eines von mehreren Linsensystemen (9, 33; 9a, 9b) darstellt, die austauschbar verwendbar sind, und wobei die Abbildungsvergrößerung durch Ändern des Linsensystems geändert werden kann.

5. System nach Anspruch 3, wobei das optische Abbildungssystem (2, 3, 5, 9) eine kontinuierliche Brennweitenverstellungsfunktion aufweist.

6. System nach einem der Ansprüche 1-5, ferner mit einer Bewegungseinrichtung (600) zum Bewegen des Ablenkteils (6) in eine Richtung, die eine optische Achse kreuzt.

7. System nach einem der Ansprüche 1-6, wobei ein zweites Ablenkteil (32; 6b) zwischen der Sammellinse (9) und dem optischen Integrator (10) bereitgestellt ist, um den Einfallswinkel des ringförmigen Lichts auf den optischen Integrator zu reduzieren.

8. System nach Anspruch 7, wobei das zweite Ablenkteil eine Feldlinse (32) aufweist.

9. System nach Anspruch 7, wobei das zweite Ablenkteil ein konisches Prisma (6b) aufweist.

10. System nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen elliptischen Spiegel (2) zur Reflexion von Licht von der primären Lichtquelle (1) und ein zweites optisches System (9) zur Projektion des Bildes der primären Lichtquelle auf den optischen Integrator (10) mittels des elliptischen Spiegels, wobei das Ablenkteil (6) zwischen dem zweiten optischen Teil (9) und dem Bild (1b) der primären Lichtquelle entfernbar untergebracht ist.

11. System nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Ablenkteil ein konisches Prisma (6) aufweist.

12. System nach einem der Ansprüche 1-11, wobei es ein Stopteil (11) gibt, das einen Stop bei einer Öffnung außerhalb der optischen Achse vorsieht, um die Form der sekundären Lichtquelle zu definieren.

13. System nach Anspruch 12, wobei das Stopteil (11) eine Funktion des Variierens der Form der Öffnung aufweist.

14. System nach einem der Ansprüche 1-12, wobei es eine Korrektureinrichtung (14) gibt, um eine Beleuchtungsungleichförmigkeit auf der zu beleuchtenden Oberfläche (15, 18) zu korrigieren.

15. System nach einem der Ansprüche 1-12, das eine Meßeinrichtung (30, 31) zur Messung einer Lichtintensitätsverteilung auf dem optischen Integrator (10) aufweist.

16. Projektionsbelichtungsgerät mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1-15, und einem optischen Projektionssystem (17) zur Projektion eines Musters einer Maske, das von dem Beleuchtungssystem auf das Substrat (18) geleuchtet wird.

17. Verfahren zur Herstellung einer Mikrovorrichtung, mit den Schritten

Übertragen eines Schaltungsmusters auf ein Substrat unter Verwendung eines Projektionsbelichtungsgerätes nach Anspruch 16, und

Verarbeiten des Substrats, um eine funktionsfähige Mikrovorrichtung entsprechend dem projizierten Muster zu realisieren.