TW201303525A

TW201303525A - 用於投影微影之照射光學單元

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Publication number: TW201303525A
Application number: TW101118558A
Authority: TW
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Zeiss Carl Smt Gmbh
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-01-16
Also published as: WO2012160061A1; DE102011076436B4; DE102011076436A1

Abstract

用於投影微影之照射光學單元係用於利用照射光(3)照射可設置具成像結構之物場。所述照射光學單元具有一鏡陣列(26)，其包含多個個別鏡(27)。鏡陣列(26)設置在照射光學單元中，而使鏡陣列(26)上照射光(3)之強度分布改變造成物場(5)上照射光(3)之照射角分布改變。用於偏轉照射光(3)的偏光裝置(25)設置在鏡陣列(26)上游照射光(3)的光束路徑中。偏光裝置(25)實施為使鏡陣列(26)上照射光(3)之強度分布(28a)因為偏光裝置(25)偏轉光線而位移。如此造成的照射光學單元可以花費經濟又快速的方式使照射物場的照射角分布在相繼的照射程序間變化。

Description

用於投影微影之照射光學單元

本發明係關於用於投影微影之照射光學單元，其係用於以照射光照射可設置要成像結構的物場(object field)。再者，本發明係關於光學系統，其包含此種照射光學單元以及將物場成像至影像場之投射光學單元。再者，本發明係關於包含此種光學系統的投射曝光裝置、製造微結構或奈米結構組件的製造方法以及由該方法製造的組件。

於引言所述之投射曝光裝置類型可由WO 2009/135586 A1得知。再者，用於投影微影的照射光學單元可由WO 2005/026843 A、EP 1 262 836 A以及US 2009/0116093 A1得知。

本發明之目的在於發展引言所述類型的照射光學單元，而可以花費經濟又快速的方式使照射物場的照射角分布在相繼的照射程序間變化。

此目的可利用包含申請專利範圍第1項所述之特徵的照射光學單元達成。

根據本發明之照射光學單元具體而言可因偏光裝置而在要成像結構的要被照射的連續部分間改變照射設定，亦即改變用於照射物場的照射角分布。此亦可稱為在晶粒與晶粒之間改變照射設定。選替或此外，偏光裝置可在一個相同部分的要照射區域之間(亦即在晶粒內)改變用於照射物場的照射角分布。再選替或此外，藉由偏光裝置可進行照射設定的改變，而以不同照射設定曝光要成像結構的一個相同區域，亦即以不同照射角分布進行雙重或多重曝光。強度分布的改變可藉由鏡陣列上照射光之照到區域的位移或選替藉由在一個相同照到區域內強度分布的重新分布。照到區域的位移可因鏡陣列上照到區域位置的改變及/或鏡陣列上照到區域的大小或截面的改變而發生。

如申請專利範圍第2項所述之偏光裝置的實施例使照射光學單元能有高生產力。幾個10 ms範圍的轉換時間可適合於物件的改變。在幾ms或更少範圍的較短轉換時間可適合於使用照射光學單元之投射曝光裝置之雷射照射光源的典型脈衝頻率。

如申請專利範圍第3項所述之偏轉角降低對偏光裝置的要求。照射光學單元可實施為即使非常小的偏轉角也會造成鏡陣列上照射光之強度分布的足夠改變。

如申請專利範圍第4項所述之蠅眼聚光器係用於照射光的光混合。具體而言，蠅眼聚光器可產生通過蠅眼聚光器之照射光的角光譜，其係被轉換成鏡陣列上的強度分布。亦可使用可進行此種光混合或此種角光譜轉換成強度分布的其他光學組件或光學組合。

具體而言，偏光裝置的重複率可為25 Hz。此對應於用於製造微米或奈米半導體組件之投射曝光裝置中要照射部分的典型改變率。偏光裝置的重複率進而及照射設定的改變可以與要照射物件部分同步方式或以與物件改變同步的方式進行。偏光裝置的重複率可明顯大於10 Hz，且可例如高達100 kHz的範圍。重複率可為例如6 kHz且因此可適合於使用照射光學單元之投射曝光裝置之典型雷射照射光源的脈衝頻率。偏光裝置可與光源的脈衝頻率同步。如此可達到照射設定之脈衝及脈衝間的改變。在照射光學單元中，場定義元件可設置在鏡陣列下游照射光的光束路徑中，以定義物場的橫向尺寸。

如申請專利範圍第5項所述之偏光裝置可實施為圓柱狀透鏡。圓柱狀透鏡可為圓柱狀透鏡對的一部分。

如申請專利範圍第6項所述之偏光裝置可實施為光學楔形鏡且可為一對光學楔形鏡的一部分。

如申請專利範圍第7項所述之偏光裝置可具有達夫稜鏡(dove prism)。

如申請專利範圍第8項所述之偏光裝置可實施為傾斜反射鏡。

如申請專利範圍第6至8項所述之偏光裝置的驅動器可實施為壓電驅動器，或在偏光裝置之光學元件連續旋轉的實例中則為旋轉驅動器。

光電偏轉器作為偏光裝置的範例可包含由BBO、KDP、DKDP、LBO或對照射光而言為光學透明的SiO₂所構成的組件。光聲偏轉器作為偏光裝置的範例可包含由對照射光而言為光學透明的SiO₂或LiNbO₃所構成的組件。

如申請專利範圍第10項所述之偏光裝置的配置為精簡的。蠅眼聚光器(fly’s eye condenser)可設置在照射光學單元之傅立葉光學單元的上游，該聚光器產生通過蠅眼聚光器之照射光的角光譜，其係被轉換成鏡陣列上的強度分布。偏光裝置可設置在蠅眼聚光器與傅立葉光學單元之間。

如申請專利範圍第11項所述之光學距離實例中，即使藉由偏光裝置所產生的小偏轉也會造成相對於鏡陣列區域中之光線方向為橫向的大偏轉距離。

如申請專利範圍第12項所述之光學系統、如申請專利範圍第13項所述之投射曝光裝置、如申請專利範圍第14項所述之製造方法以及如申請專利範圍第11項所述之組件的優點對應於上述參考本發明照射光學單元的說明。於投射曝光裝置的運作期間，用於投射光罩部分的照射角分布係因偏光裝置的效應而改變。

圖1示意所示之投射曝光裝置1係用於微影製造微結構或奈米結構半導體組件，具體係記憶體微晶片。

投射曝光裝置1具有用於產生照射及成像光3的雷射光源2。照射及成像光3的光束路徑示意地顯示於圖1。實際上，照射及成像光3以截面延伸光束形式存在，其依據投射曝光裝置1的實施例可分成多個部分光束。照射及成像光3的光束路徑可額外地進行摺疊。在光源2的下游，照射及成像光3先通過瞳塑形光學組件4，於後稱PDE(瞳定義元件)。PDE 4用於定義物件平面6中物場5之照射的照射角分布。設置在PDE 4下游的為場塑形光學組件7，其於後稱為FDE(場定義元件)。FDE 7用於預先定義物場5中照射光3的強度分布，亦即尤其是預先定義物場5之照射的橫向量測。照射光學單元9的瞳平面8設置在FDE 7的區域中。於此狀況，照射光學單元9包含光源2與物場5之間的所有光束塑形光學組件。

傅立葉光學單元10設置在FDE 7下游照射及成像光3的光束路徑中。用於預先定義物場5邊界形式的光學組件11係設置在傅立葉光學單元10的下游，該光學組件於後稱為REMA(光罩遮罩系統，係用於遮罩物件或光罩的系統)。照射光學單元9的中間場平面12設置在REMA 11的區域中。

REMA透鏡13設置在REMA 11下游照射及成像光3的光束路徑中。該透鏡將中間場平面12成像至物件平面6。

光罩14(亦即微影遮罩)係設置在物件平面的區域。光罩14載有要利用投射曝光裝置1成像的結構。於此案例係成像光罩14位於物場5中的這些結構。於圖1的示意圖中，將光罩14繪示為讓照射及成像光3透射的元件。選替地，投射曝光裝置1的組態亦可為用於照射反射式光罩。光罩14由光罩支托件15所支承。

投射光學單元16將物場5成像至影像平面18中的影像場17。晶圓19設置在影像平面18。將物場5中的結構成像至設置在影像場17的晶圓19部分。晶圓19由晶圓支托件20所支承。

於投射曝光期間，成像光3曝光晶圓19上的感光層，透過後續顯影感光層而使光罩14上的結構轉移至晶圓19。於投射曝光期間，光罩支托件15與晶圓支托件20以相對於彼此同步的方式位移。在投射曝光裝置1實施為步進機的案例此可以步進方式進行，在投射曝光裝置1實施為掃描機的案例則可以連續方式進行。晶圓19於投射曝光裝置1的曝光程序中受到曝光的部分亦稱為晶粒。

以此方式製造微結構或奈米結構組件，具體而言為半導體組件，例如微米或奈米記憶體晶片。

投射光學單元16與照射光學單元9一起形成投射曝光裝置1的光學系統21。

照射光學單元9的基本架構可由WO 2009/135586 A1得知，其整體內容於此作為參考。

圖2顯示照射光學單元9的簡圖。圖式雖為示意但較圖1更細部顯示照射光3在光源2及FDE 7之間的光束路徑。

蠅眼聚光器21a包含兩個微透鏡元件陣列22、23，其前後設置構成PDE 4的一個組件。圖2中僅顯示某些的微透鏡元件24。偏光裝置25設置在蠅眼聚光器21a與PDE 4的傅立葉光學單元25a之間，該傅立葉光學單元在圖2中示意地顯示為個別透鏡元件，該偏光裝置於下更詳細說明。傅立葉光學單元25a具有15 m的焦距。

鏡陣列26設置在傅立葉光學單元10下游的光束路徑中。鏡陣列26亦稱為MMA(微鏡陣列)。鏡陣列26具有多個成行成列設置的個別鏡27。鏡陣列26設置在照射光學單元9中，使得在鏡陣列26上照射光3的強度分布改變造成物場5上照射光3的照射角分布改變。

此外，蠅眼聚光器21a、偏光裝置25、傅立葉光學單元25a以及鏡陣列26係屬於PDE 4。

90°偏轉平面鏡28設置在鏡陣列26與FDE 7之間。

鏡陣列26的個別鏡27可個別地傾斜。此利用圖2舉例示意地顯示代表性的少量個別鏡27。依據個別鏡27的傾斜位置，在瞳平面8以預定的強度分布照射FDE 7，其中瞳平面8係指派至物場5上照射光3的對應指定照射角分布。

偏光裝置25實施成使鏡陣列26上照射光3的強度分布28a因偏光裝置25使照射光3的光線偏轉而改變。偏光裝置25以+/- 40 μrad的偏轉角偏轉照射光3。亦可使用5 mrad或更小(亦即+/- 2.5 mrad或更小)的其他偏轉角，例如+/- 500 μrad、+/- 250 μrad、+/- 100 μrad、+/- 50 μrad的偏轉角。偏轉角亦可小於+/- 40 μrad。強度分布28a的改變可藉由位移鏡陣列26上照射光3的光束照到區域達成。此種照到區域位移可藉由改變鏡陣列26上照到區域的位置來達成，亦即藉由位移鏡陣列26上照射光3的光束照到位置來達成。選替或此外，偏光裝置25的偏光效應可造成鏡陣列26上照到區域的大小或截面改變係藉由照射光3因偏光裝置25的效應而使光束的大小或截面改變來達成。由偏光裝置25的效應引起鏡陣列26上照射光3之強度分布改變的另一變化例係重新配置在鏡陣列26上照射光3的照到區域內的強度，其中在此種強度重新配置或強度重新分布時，不一定要改變照到區域的大小或截面，但是也可進行額外改變。

偏光裝置25實施為造成照射光3以100 ms或更少之轉換時間進行光線偏轉。於此實例中，轉換時間為藉助偏光裝置25在鏡陣列26上照射光3之第一所欲強度分布與鏡陣列26上照射光3之第二所欲強度分布間進行轉換所需的時間。轉換時間可少於100 ms，例如可為50 ms。也可為更短的轉換時間，例如10 ms、2 ms、1.6 ms、1 ms或甚至更短的轉換時間。

偏光裝置25可實施為以高重複率進行光線偏轉，其中該重複率大於10 Hz。甚至也可為高達60 kHz的更高重複率。偏光裝置25的光線偏轉係與藉由光罩支托件15位移的物件同步，或與利用光罩支托件15可達到的物件改變同步，或與物件的該改變一致。選替或此外，可使偏光裝置25的光線偏轉與光源2的脈衝頻率同步或使其與該脈衝頻率一致。

圖3更詳細顯示摘錄自蠅眼聚光器21a與鏡陣列26之間的照射光學單元9簡圖。於圖3中，光學組件繪示成相對於光學軸oA對稱且照射光3的光束路徑繪示為整體未折疊。

在偏光裝置25下游的傅立葉光學單元25a與鏡陣列26間之照射光3的光束路徑中，首先設置匯聚透鏡29且在其緊接著的下游設置聚焦微透鏡元件陣列30。在蠅眼聚光器21a與傅立葉光學單元25a之間，照射光3以1 mrad的擴張發散角以發散方式通過。此1 mrad的發散對應於蠅眼聚光器21a的輸出側數值孔徑。從傅立葉光學單元25a開始，照射光3以具有30 mm之總光束直徑的光束方式通過。

圖3示意地顯示偏光裝置25的效應。從偏光裝置25開始照射光3被偏轉40 μrad的光束路徑31以虛線方式表示。此光線偏轉在鏡陣列26的鏡平面32中造成剛好是兩個相鄰個別鏡27間之距離B的光線偏轉，亦即剛好是一個鏡行的光線偏轉。在此實例中係假設鏡陣列具有數十行。

由於照射光3的光束在鏡陣列26區域上的照射是不均勻的，因此照射光3的光束偏轉造成鏡陣列26上的光束位移，進而自動造成照射到各個別鏡27的強度改變。

圖4至圖7顯示一個鏡行對此種照射光3的光線偏轉效應的基本範例。

圖4以平面圖示意地顯示鏡陣列26為4x8的陣列，其具有共32個個別鏡27設置成4列及8行。照射光3照到個別鏡27的強度照射I，亦即強度分布28a從左到右隨著行數從圖4的左欄中的最低強度I₁增加至圖4右欄中的最高強度I₈。在圖4中此階梯式增加的強度繪示為I(x)圖。因為個別鏡27的即刻設定傾斜位置造成圖5所示瞳平面8中的FDE 7強度照射。

因為偏光裝置25的效應，照射光3的光束從圖4的強度照射被朝左偏轉一個鏡行。鏡陣列26於此偏轉後造成的強度照射顯示於圖6。現在強度I₂照到圖6中最左邊的鏡行，且強度I₉照到圖6中最右邊的鏡行，因此該強度I₉亦比強度I₈高一個步階。

相應地，FDE 7之瞳平面8中的照射強度也會改變，如圖7所示。

如上所述，鏡陣列26的強度照射分布的改變可因為鏡陣列26上照射光3之強度分布28a的位置改變，亦即因為位移一個鏡行而發生，或因為鏡陣列26上照射光3之照到區域內的強度分布改變，其中照到區域的位置及例如邊界尺寸並未改變。

因此，鏡陣列26之強度照射分布的改變結果可影響例如照射物場5的最大照射角σ，及/或可改變照射物場5的多極照射角分布的極角度。一般而言，因此可修改既有的照射設定或可將既有的照射設定轉換成其他照射設定。在修改前可用作為初始照射設定或在轉換後可作為目標照射設定的照射設定範例描述於DE 10 2008 021 833 A1。

對應於圖5及圖7，圖8及圖9顯示在偏光裝置25的兩個偏轉位置時瞳平面8中FDE 7的強度照射。相對於圖5及圖7，圖8及圖9的圖示較為詳細且對應於較實際又數目較多之鏡陣列26的個別鏡27，因此在瞳平面8得到空間解析度較高的強度分布。圖8顯示在「朝左位移」的偏轉位置時的強度分布，亦即在負x方向位移最大光線偏轉時的強度分布，而圖9對應地顯示「朝右位移」的光線偏轉。

圖10顯示圖8及圖9的兩個強度照射間的差異，亦即△I(x,y)=I(朝左位移)-I(朝右位移)。

瞳平面8的照射強度係徑向向外位移。因此，藉由光線偏轉、造成鏡陣列26強度照射的位移以及瞳平面8之強度照射I(x,y)的相關改變，可增加環形照射設定之照射角。

取決於個別鏡27的傾斜角設定，亦可藉由偏光裝置25達到照射設定的其他改變，例如環形照射設定的改變係實際上使最小照射角維持固定而改變(例如增加或減少)最大照射角。亦可藉由偏光裝置25的效應改變照射設定的橢圓率。偏光裝置25的效應亦可影響例如由環形及多極構成的混合設定，而改變混合的強度比例，使得例如相較於照射設定的環形部分減少或增加多極部分。

偏光裝置25的效應結果使得在兩個要照射的物件或結構部分之間改變(晶粒與晶粒間的改變)時可產生照射設定的改變。然後，由照射光學單元9相繼照射的物件係以不同的照射角分布進行照射。此可用於使照射光學單元9配合物件幾何形狀改變時的照射條件或可補償例如晶圓19的邊緣效應，亦即例如晶圓19的中心照射與晶圓19的邊緣照射間相較的不同照射條件。

偏光裝置25亦可具有在照射光學單元9照射一個相同物件期間使照射設定改變的效應。舉例而言，此可用於要照射的物件在要照射的第一物件部分對照射角分布的要求與另一物件部分的要求不同時。其中一個範例為要照射物為記憶體晶片圖案，其在中央的結構分布與邊緣的不同。

最後，若偏光裝置25具有非常短的轉換時間則可用於在以特定脈衝頻率運作之光源2的相繼脈衝之間改變照射設定。舉例而言，此可用於重新調整或追蹤照射角分布。藉由此改變可行性亦可補償暫時效應。

偏光裝置25的不同變化例參考以下圖11至圖20的描述。可對應參考上述圖1至圖10之偏光裝置25相關說明的組件及功能將不再特別詳細討論。

在圖11及圖12的實施例中，偏光裝置25架構為一對圓柱狀透鏡元件33、34。圓柱狀透鏡元件繪示為垂直於圖1及圖12之圓柱軸的截面。圓柱狀透鏡元件33實施為平凹狀形式，圓柱狀透鏡元件34實施為平凸狀形式。這兩個圓柱狀透鏡元件33、34的平表面係彼此背對。圓柱狀透鏡元件33之凹透鏡元件表面35的曲率半徑對應於圓柱狀透鏡元件34之凸透鏡元件表面36的曲率半徑。在所考慮的例示實施例中，兩個圓柱狀透鏡元件33、34之彎曲光學表面的曲率半徑各為100 mm。因此，兩個透鏡元件表面35、36以彼此間大約固定的小距離延伸。

在圖11的中性位置，圓柱狀透鏡元件33的入射面37及圓柱狀透鏡元件34的出射面38彼此平行。因此，圖11及圖12的偏光裝置25在中立位置不具有光線偏轉效應。

在圖12的偏轉方向中，圓柱狀透鏡元件34從中立位置繞樞轉軸39樞轉角度α，其中樞轉軸39與圓柱狀透鏡元件34的圓柱軸相同。可藉由圖12示意所示的樞轉驅動器40實行此樞轉。樞轉驅動器40可以小於10 cm/s範圍的位移速度得到在kHz範圍的偏轉重複率。樞轉驅動器40可實施為壓電驅動器。相對於入射面37，現在出射面38對應地延伸角度α。如此造成照射光3對應折射偏轉了角度δ，如圖12所示。得到以下事實：δ=(n-1)α。

在圖12中樞轉角α以極度誇張的尺寸顯示。在樞轉角α為80 μrad的實例中，造成40 μrad的相當大偏轉δ。在此實例中假設光學材料通常的折射率n=1.5。

以照射光3之光束總直徑A為26 mm而言，可利用樞轉驅動器40使圓柱狀透鏡元件34以10 μm的大小程度位移而達到所述的偏轉。樞轉驅動器40可實施為超音波震動驅動器。

圓柱狀透鏡元件34構成折射光學元件，其以受驅動方式可相對於照射光3的光線方向橫向位移。

偏光裝置25的另一範例參考圖13至圖15進行說明。對應於上述圖12已說明的組件係具有相同的參考符號且將不再更詳細討論。

圖13至圖15的偏光裝置25實施為一對光學楔形鏡41、42。

在圖13至圖15之偏光裝置25的實例中，照射光3在圖13至圖15之圖平面上的實際偏轉角的投影稱為偏轉角α。

在圖13之「朝右最大光線偏轉」的位置實例中，楔形鏡表面43、44的法線位在圖13的圖平面中。楔形鏡41的入射面37及楔形鏡42的出射面38彼此平行。在圖13的位置中，楔形鏡41、42之間的距離因楔形鏡表面43、44的楔形鏡輪廓而由下朝上增加。

圖14顯示由照射光3的光線方向觀之，楔形鏡對41、42繞與照射光3在入射面37上的入射方向相同的旋轉軸45逆時針方向旋轉90°。用於此旋轉的旋轉驅動器示意地顯示於圖14。在圖14的圖平面中，楔形鏡表面43、44現在不具有光線偏轉效應。因此，圖14中楔形鏡41、42的位置為偏光裝置25的中立位置。

圖15顯示由照射光3的光線方向觀之，偏光裝置25相對於圖14的中立位置進一步繞旋轉軸45逆時針方向旋轉90°。

旋轉驅動器46可實施為旋轉驅動器。相應的旋轉驅動器已知為雷射TV研發的多面鏡。

這兩個楔形鏡41、42構成折射光學元件，其以受驅動方式可繞沿照射光3之光線方向延伸的旋轉軸45進行旋轉或樞轉。

偏光裝置25的另一變化例參考圖16至圖19進行說明。

在圖16至圖19之偏光裝置25中，照射光3之光束路徑中的導引元件為達夫稜鏡47。達夫稜鏡47可藉由圖16示意所示之旋轉驅動器48繞稜鏡旋轉軸49旋轉或樞轉。由圖19可知，稜鏡旋轉軸49以及與照射光3之入射方向相同的光學軸oA並不一致。在垂直於偏光方向50的平面中，即圖19的圖平面中，光學軸oA與稜鏡旋轉軸49之間具有夾角β。

包含兩個透鏡元件52、53的透鏡51係設置在達夫稜鏡47下游的照射光3之光束路徑中。透鏡51將設置在達夫稜鏡47上游的照射光3之光束路徑中之光線偏轉物件平面54成像至設置在透鏡51下游的光線偏轉影像平面55。

在偏光裝置25包含達夫稜鏡47的實例中，再次考慮到總光線偏轉在光線偏轉平面的投影。光線偏轉平面垂直於圖19的圖平面並包含光學軸oA。

透鏡51及達夫稜鏡47亦可在偏光裝置25內之照射光3的光束路徑中互換位置。

達夫稜鏡47構成折射光學元件，其以受驅動方式可繞相對於照射光3之光線方向延伸角度β的樞轉軸或旋轉軸49樞轉或旋轉。角度β小於45°。

偏光裝置25的另一變化例顯示於圖20。

圖20的偏光裝置25具有正好一個可以受驅動方式傾斜的反射鏡56。反射鏡56反射照射光3。用於反射鏡56的傾斜驅動器57示意地顯示於圖20。傾斜反射鏡56可以受驅動方式繞相對於照射光3之光線方向橫向延伸的樞轉軸57a傾斜。傾斜驅動器57在大約幾mm/s範圍的位移速度使照射光3之光線偏轉重複率是在kHz範圍。傾斜驅動器57可實施為壓電驅動器。為了在反射鏡56下游產生40 μrad的偏轉角δ，該反射鏡必須傾斜20 μrad的傾斜角χ。假設反射鏡56的直徑為26 mm，反射鏡56必須藉由傾斜驅動器57最少傾斜260 nm。

圖21顯示在照射光學單元9中圖20之偏光裝置25之反射鏡56的可行配置。對應於上述參考圖1至圖20，尤其是參考照射光學單元9已說明的組件及功能係具有相同的參考符號且不再特別詳細討論。圖21顯示在蠅眼聚光器21a與聚焦微透鏡元件陣列30之間照射光3的光束路徑。

具有傅立葉光學單元25a及圖3之匯聚透鏡29功能的光學組件，在圖21的實施例中係分成兩個光學組件群組58、59，該些組件群組在圖21中示意地繪示為相繼設置的三個透鏡元件。第一光學組件群組58設置在蠅眼聚光器21a與反射鏡60之間。固定偏向鏡60設置在傾斜反射鏡56下游的照射光3的光束路徑中。另一光學組件群組59設置在偏向反射鏡56及聚焦微透鏡元件陣列30之間。傾斜反射鏡56的傾斜造成照射光的偏轉，因而造成照射光在設置於聚焦微透鏡元件陣列30下游之照射光3的光束路徑中的鏡陣列26上的偏移。

照射光學單元61的另一實施例參考圖22至圖25進行說明。對應於圖1至圖21已說明的組件及功能具有相同的參考符號且將不再詳細討論。

在照射光學單元61的實例中，偏光裝置25設置在雷射照射光源2的直接下游。第一偏向鏡62設置在偏光裝置25與鏡陣列26之間的光束路徑中。另一偏向鏡63設置在鏡陣列26與FDE 7之間照射光3的光束路徑中。這兩個偏向鏡62、63亦可實施為一個相同光學稜鏡的光學表面。

包含兩個此種偏向鏡以及插置鏡陣列的照射光學單元可由US 2009/0116093 A1得知。

兩個偏向鏡62、63的配置係當鏡陣列26存在於中立位置時會使另一偏向鏡63下游的照射光3再次通過，其中照射光沿光學軸oA照到第一偏向鏡62。

照射光3在偏光裝置25與鏡陣列26之間具有光學距離，其主要預先定義為偏光裝置25與第一偏向鏡62之間的距離L。若光學距離L為對應長度，則偏光裝置25的小光線偏轉會造成鏡陣列26上照射光3的大偏移，使得照射光學單元61中偏光裝置25的效應對應於圖1至圖21之照射光學單元9中偏光裝置25的效應。取決於光學距離L在3 m及20 m之間的長度，偏光裝置25可能需要範圍在50 mrad及330 mrad之間的最大偏轉角。

在照射光學單元61的實例中，因為雷射照射光源2所產生的照射光3截面之發散控制的強度差異，鏡陣列26上照射光3的光束位移也會造成個別鏡27的照射強度改變。參照下列圖23至圖25的說明。

圖23顯示就在照射光3從光源2出來後橫向於光線方向之照射光3的光束強度輪廓。該強度輪廓接近於矩形。

圖24顯示在光學距離L約一半之處的強度。相較於圖23，壓縮了圖24的x方向刻度。

圖25顯示在路徑距離L末端的強度輪廓。相較於圖24，壓縮了圖25的x方向刻度。

圖24之強度輪廓為發散平頂輪廓。照射光3之光束的半高寬(FWHM)值明顯大於在雷射光源2的直接下游。

圖25的強度輪廓大約呈高斯(Gaussian)分布。在光學距離L的末端，照射光3之光束的半高寬值再次明顯大於該距離的一半。具體而言，在圖25之高斯分布的側翼，小的光線偏轉在例如位置x₁、x₂造成照射光照射強度的顯著改變。強度的改變造成瞳平面8位置之強度照射的相應改變，因此改變照射設定，如上所述。

具體而言，在1 kHz與10 kHz範圍之間的重複頻(例如6 kHz)，可達到光線偏轉。此重複頻對應於可用作為雷射光源2之準分子雷射的重複率。

偏光裝置25亦可實施為電流計、可實施為聲光組件或可實施為光電組件。

光電偏轉器可用作為光電組件。β-硼酸鋇(BBO)、磷酸二氫鉀(KDP)、重氫之磷酸氫鉀(DKDP)或三硼酸鋰(LBO)可用作為光電偏轉器的光學透明材料。施加至光電偏轉器的電壓係在幾100 V的範圍。

舉例而言，光電偏轉器之光學透明材料的其他典型材料亦可使用砷酸氫鉀(KDA)或含重氫之砷酸氫鉀(DKDA)。

原則上，亦因需要小偏轉角，可使用石英(SiO₂)。

在偏光裝置25為聲光實施例的案例中，偏光裝置可實施為聲光偏轉器。於此狀況，施用聲波至聲學偏轉器材料，其同樣可為光學透明的。舉例而言，聲光調變的典型材料可使用鈮酸鋰(LiNBO₃)。

可用於光電或聲光用途的材料可由Marvin J.Weber所著之「Handbook of Optical Materials」，CRC Press 2003得知。石英，尤其是高純度石英亦可用作為聲光材料。

照射光學單元9及61亦可以反射組件實施。於此案例中，EUV輻射可用作為照射光3。

1‧‧‧投射曝光裝置

2‧‧‧雷射光源

3‧‧‧照射及成像光

4‧‧‧瞳定義元件

5‧‧‧物場

6‧‧‧物件平面

7‧‧‧場定義元件

8‧‧‧瞳平面

9‧‧‧照射光學單元

10‧‧‧傅立葉光學單元

11‧‧‧光罩遮罩系統

12‧‧‧中間場平面

13‧‧‧REMA透鏡

14‧‧‧光罩

15‧‧‧光罩支托件

16‧‧‧投射光學單元

17‧‧‧影像場

18‧‧‧影像平面

19‧‧‧晶圓

20‧‧‧晶圓支托件

21‧‧‧光學系統

21a‧‧‧蠅眼聚光器

22、23‧‧‧微透鏡元件陣列

24‧‧‧微透鏡元件

25‧‧‧偏光裝置

25a‧‧‧傅立葉光學單元

26‧‧‧鏡陣列

27‧‧‧個別鏡

28‧‧‧90°偏轉平面鏡

28a‧‧‧強度分布

29‧‧‧匯聚透鏡

30‧‧‧聚焦微透鏡元件陣列

31‧‧‧光束路徑31

32‧‧‧鏡平面

33、34‧‧‧圓柱狀透鏡元件

35‧‧‧凹透鏡元件表面

36‧‧‧凸透鏡元件表面

37‧‧‧入射面

38‧‧‧出射面

39‧‧‧樞轉軸

40‧‧‧樞轉驅動器

41、42‧‧‧光學楔形鏡

43、44‧‧‧楔形鏡表面

45‧‧‧旋轉軸

47‧‧‧達夫稜鏡

48‧‧‧旋轉驅動器

49‧‧‧稜鏡旋轉軸

50‧‧‧偏光方向

51‧‧‧透鏡

52、53‧‧‧透鏡元件

54‧‧‧光線偏轉物件平面

55‧‧‧光線偏轉影像平面

56‧‧‧反射鏡

57‧‧‧傾斜驅動器

57a‧‧‧樞轉軸

58、59‧‧‧光學組件群組

60‧‧‧固定偏向鏡

61‧‧‧照射光學單元

62、63‧‧‧偏向鏡

A‧‧‧照射光之光束總直徑

B‧‧‧相鄰個別鏡間之距離

oA‧‧‧光學軸

參考附圖詳細說明本發明實施例，其中：圖1示意地顯示用於微影生產圖案化半導體組件的投射曝光裝置，其具有照射光學單元，其中照射光學單元包含具有高重複率的偏光裝置；圖2示意地顯示較圖1詳細的細節，其中圖1的部分照射光學單元具有雷射照射光源；圖3顯示較圖2詳細的例示修改例，其中部分投射光學單元係在蠅眼聚光器與鏡陣列之間；圖4顯示鏡陣列照射的第一變化例，其中以平面圖顯示鏡陣列並顯示特性化鏡陣列之照射強度分布的I(x)圖；圖5同樣以平面圖顯示照射光學單元之瞳平面中的強度分布，其造成圖4之鏡陣列照射的案例；圖6以類似於圖4的視圖顯示鏡陣列照射因偏光裝置的效應而改變並顯示相應改變的I(x)圖；圖7同樣以平面圖顯示照射光學單元之瞳平面的強度分布，其造成圖6之鏡陣列照射的案例；圖8以相較於圖5與圖7更精細解析的視圖顯示瞳平面的照射強度，其係藉由偏光裝置在第一偏光方向偏轉一個個別鏡行後之鏡陣列照射所造成；圖9以類似於圖8視圖顯示瞳平面照射，其係藉由鏡陣列之照射強度在另一相反偏光方向偏轉一個個別鏡行後所造成；圖10顯示圖8與圖9之瞳平面之照射強度間的差異；圖11以切面圖顯示圓柱狀透鏡對作為偏光裝置的另一實施例，其係在「九光線偏轉」的相對位置；圖12顯示圖11之圓柱狀透鏡對在「向下偏光」的相對位置；圖13顯示光學楔形鏡對作為偏光裝置的另一實施例之側視圖，其係在「向下偏光」的相對位置；圖14顯示圖13之楔形鏡對繞平行照射光入射方向之旋轉軸旋轉90°，使得在圖14之圖平面中，造成楔形鏡「沒有偏轉光線」的相對位置；圖15以類似於圖13與圖14的視圖顯示楔形鏡對，相較於圖14，其繞旋轉軸再次旋轉90°，造成楔形鏡「向上偏光」的相對位置；圖16顯示達夫稜鏡形式之偏光裝置之另一實施例；圖17顯示圖16之偏光裝置，其中顯示於達夫稜鏡之第一偏光旋轉位置時照射光學單元之另一光學組件；圖18顯示於達夫稜鏡之第二偏光旋轉位置之圖17的光學組件；圖19示意地顯示照射光學單元的光學軸、達夫稜鏡的旋轉軸與偏光裝置之間的軸向關係；圖20顯示偏光裝置的又一實施例，其為可以樞轉方式驅動的鏡元件形式；圖21顯示照射光學單元部件的另一實施例，其係與圖20之偏光裝置整合；圖22以類似於圖2的視圖顯示照射光學單元的另一實施例，其包含鏡陣列以及具有高重複率的偏光裝置；以及圖23至圖25顯示取決於輪廓量測位置與雷射光源間的距離之照射光束的強度輪廓。