TW497149B - An illumination optical apparatus - Google Patents

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4^7149 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 本發明係有關照明光學裝置及具備該照明光學裝置的曝 光裝置，尤其是有關適用於以微影步驟製造半導體元件、 攝影元件、液晶顯示元件或薄膜磁頭等裝置之曝光裝置的 照明光學裝置。 先前之相關技藝 此種典型之曝光裝置係自光源射出之光束射入複眼透 鏡，在其後端之焦點面上形成包含許多光源像的二次光 源。二次光源射出的光束被配置於複眼透鏡後端焦點面附 近之孔徑光圈限制後，射入聚光鏡。孔徑光圈因應所需之 照明條件（曝光條件）將二次光源的形狀或大小限制在所需 的形狀或大小。 被聚光鏡聚光的光束重疊照明形成有指定圖案的掩膜。 穿透掩膜圖案的光線經由投影光學系統在晶圓上成像。如 此，掩膜圖案在晶圓上被投影曝光（複製）。另外，形成在 掩膜上的圖案被高積體化，將該微細圖案正確複製到晶圓 上時，晶圓上獲得均勻之照明分布爲不可或缺的條件。 m 近年來，藉由使配置在複眼透鏡射出端之孔徑光圈之孔 徑部（光穿透部）的大小改變，使複眼透鏡所形成之二次光 源的大小改變，且使照明之相關性β ( J値=孔徑光圈/投 影光學系統的瞳孔徑、或0*値=照明光學系統之射出端孔 徑數/投，影光學系統之射入端孔徑數）改變的技術受到矚 目。此外，藉由將配置在複眼透鏡之射出端之孔徑光圈的 孔徑部形狀設定成輪帶狀及四孔狀（亦即四極狀），將複眼 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 4β7149 Α7 ______— Β7 五、發明説明（2 ) 透鏡所形成 < 二次光源的形狀限制在輪帶狀及四極狀，使 投影光學系統之焦點深度及解像力提高的技術受到矚目。 如上所述，先前技術由於係將二次光源的形狀限制在輪 帶狀及四極狀，進行變形照明（輪帶照明及四極照明），因 而複眼透鏡所形成之較大之二次光源射出的光束受到具有 輪帶狀及四極狀之孔徑部之孔徑光圈的限制。換言之，先 前技術之斡帶照明及四極照明時，自二次光源射出之光束 的相當部分被孔徑光圈遮蔽，而影響照明（曝光）。以致， 因孔徑光圈之光量損失，造成掩膜及晶圓上的亮度減低， 曝光裝置之通量亦減低的問題。此外，由於需要複製之圖 案也包含各種圖案形狀，因而需要不減少焦點深度而能使 投影光學系統對特定圖案形狀提高解像力的照明技術。 發明概述 本發明之目的在進行變形照明，其係用於有效抑制光量 損失且確保指定的焦點深度，同時使投影光學系統對特定 圖案形狀提高解像力。 爲求達到上述目的，本發明一種態樣之照明光學裝置係 用於照明掩膜，並使用在投影曝光裝置上，經由投影光學 系統，將上述掩膜上之圖案圖像複製到基板上，且具有： 光源機構’其係用於供應曝光波長的光束；二次光源形成 機構，其係用於依據上述光源機構射出之光束，在與上述 投影光學%系統之瞳孔共輛的照明瞳孔内，形成對某準光轴 概略對稱性偏移的兩個面光源；及變焦光學系纟充，其係用 於連續改變上述兩個面光源距上述基準光軸的距離、上述 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) " -----^ 4p7149 A7 B7 五、發明説明（3 ) 兩個面光源之各個大小及自上述基準光軸估計上述兩個面 光源之角度的方位角。 圖式之簡要説明 圖1爲概略顯示具備本發明第一種實施形態之照明光學裝 置的曝光裝置構造圖。 圖2爲概略顯示圖1之微複眼4的構造圖。 圖3爲兩_極照明用之繞射光學元件6之作用的説明圖。 裝 圖4爲兩極照明用之繞射光學元件6之作用的説明圖，同 時顯示形成在複眼透鏡8之射入面上的兩極狀照射區域。 圖5爲概略顯示數個孔徑光圈配置成圓周狀之轉台的構造 圖。 圖6爲概略顯示自微複眼4至複眼透鏡8之射入面的構造 圖。且爲説明連續變焦透鏡（Afocal Zoom Lens ) 5之倍率及 變焦透鏡（Zoom Lens ) 7之焦點距離，與形成在複眼透鏡8 之射入面上之兩極狀照射區域大小及形狀的關係圖。 圖7爲概略顯示具備本發明第二種實施形態之照明光學裝 置之曝光裝置的構造圖。 m 圖8爲概略顯示第一種實施形態及第二種實施形態之類似 例的重要部分構造圖。 圖9爲獲得微型裝置之半導體裝置之方式的流程圖。 較佳之具體實施例詳述 本發明之典型實施形態，係在光源機構與光學積分器之 間的光程中配置有角度光束形成機構及照射區域形成機 構。具體而言，角度光束形成機構包含：散射光束形成元 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A7 —____ B7 五、發明説明（4 ) 件’其係用於將光源機構射出之概略平行的光束轉換成對 基準光軸以各種角度散射的光束；及連續變焦透鏡等光學 系統’其係將微複眼所形成之散射光束予以聚光，並導入 後述之光束轉換元件之繞射光學元件的繞射面上。因此， 自光源機構射出之概略平行的光束通過微複眼及連續變焦 透鏡後變成對基準光軸具有各種角度成分的光束，射入繞 射光學元件内。 另外’照射區域形成機構包含繞射光學元件的光束轉換 元件’其係用於將射入光束轉換成對基準光軸偏移的數個 (兩個）光束；及變焦透鏡的光學系統，其係依據繞射光學 元件所形成的數個（兩個）光束，在複眼透鏡之光學積分器 的射入面上形成對基準光軸偏移的數個照射區域。此處所 謂對基準光軸偏移的數個（兩個）照射區域，係指對基準光 轴概略對稱性偏移的兩個照射區域，亦即兩極狀照射區域 等。 如此，藉由微複眼及連續變焦透鏡構成的角度光束形成 機構，及由繞射光學元件及變焦透鏡構成之照射區域形成 機構的作用’在複眼透鏡的射入面上形成有兩極狀的照射 區域。因而在複眼透鏡的後端焦點面上形成有同樣兩極狀 的二次光源。此種由複眼透鏡所形成之二次光源射出的光 束被具有因應二次光源之大小及形狀之孔徑部的孔徑光圈 限制後，，重疊照明被照射面的掩膜。 如此，本發明可依據光源機構射出的光束，幾乎無光量 損失的形成兩極狀的二次光源。因而可有效抑制限制二次 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497149 A7 B7 五、發明説明（5 ) 光源射出之光束之孔徑光圈的光量損失，且確保指定的焦 點深度，同時使投影光學系統對特定圖案形狀提高解像力 來進行變形照明。亦即，依據兩極狀之二次光源的兩極照 明主要可對沿著一個方向的圖案形狀提高投影光學系統的 解像力。另外，當然亦可藉由使微複眼離開照明光程，有 效抑制光量損失來進行一般圓形照明。 此外，本發明之實施形態藉由使連續變焦透鏡的倍率改 變，可同時改變二次光源之外徑及輪帶比。再者，藉由使 變焦透鏡的焦點距離改變，可以不改變二次光源的輪帶比 而改變其外徑。因而，藉由適切改變連續變焦透鏡的倍率 與變焦透鏡的焦點距離，可使二次光源的外徑不改變而僅 改變其輪帶比。 如上所述，本發明之實施形態的照明光學裝置可有效抑 制限制二次光源之孔徑光圈的光量損失，來進行兩極照明 等之變形照明及一般圓形照明。此外，藉由使連續變焦透 鏡之倍率改變及使變焦透鏡之焦點距離改變的簡單操作， 可有效抑制孔徑光圈上的光量損失，同時使變形照明的參 數（受到限制之二次光源的大小及形狀）改變。 因此，安裝本發明實施形態之照明光學裝置的曝光裝置 可使變形照明的種類及參數適切改變，以獲得適於需要曝 光投影之微細圖案之投影光學系統的解像度及焦點深度。 因此可藉’由高度之曝光亮度及良好之曝光條件進行通量高 的良好投影曝光。此外，使用本發明實施形態之照明光學 裝置，將配置在被照射面上之掩膜的圖案曝光在感光性基 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

板上的曝光方法，由於可藉由良好的曝光條件進行投影 光，因此可製造良好的裝置。 ~、 以下參照附圖説明本發明的實施形態： 圖1爲概略顯7F具備本發明第一種實施形態之照明光學裝 置之曝光裝置的構造圖。圖丨中，分別將沿著感光性基板 I晶圓W的法線方向設定爲z軸，將晶圓面内之平行於圖i 紙面的方向設定爲γ軸，將晶圓面内，垂直於圖i紙面的方 向設定爲X軸。另外，圖i中的照明光學裝置設定成進行兩 極照明。 圖1的曝光裝置具備用於供應曝光光線（照明光線）的光源 1 ’如爲供應248 nm或193 nm波長光線的準分子雷射光源。 自光源1沿著Z方向射出之概略平行的光束具有沿著X方向 細長延伸的矩形剖面，射入由一對柱面透鏡2 a及2 b構成的 光束擴散器2。各柱面透鏡2a及2b在圖1紙面内（γζ平面内） 具有負折射力及正折射力，在包含光軸Αχ之與紙面垂直的 面内（XZ平面内）分別發揮平行平面板功能。因此，射入光 束擴散器2的光束在圖1的紙面内被擴大，被整形成具有指 定矩形剖面的光束。 通過整形光學系統之光束擴散器2之概略平行的光束被折 射鏡3向Y方向偏轉後，射入微複眼*内。如圖1及圖2所 不’微複眼4爲由緊密且縱橫排列之許多正六角形之具有 正折射力、的微小透鏡4 a構成的光學元件。通常，微複眼係 藉由在平行平面玻璃板上實施蝕刻處理，形成微小透鏡群 來構成。 -9-本紙張尺及·中國國家標準(CNS) A4規格(2iGχ撕公爱) 497149 A7 B7 五、發明説明（7 ) 此處’構成微複眼的各個微小透鏡比構成複眼透鏡之各 透鏡單元更微小。此外，微複眼與由相互隔離之透鏡單元 構成的複眼透鏡不同，許多微小透鏡係一體形成，並未相 互隔離。但是’微複眼與複眼透鏡相同之處在於具有正折 射力的透鏡要素採縱橫配置。另外，圖1及圖2中，爲求簡 化圖式，所設定之構成微複眼4之微小透鏡4 a的數量遠少 於實修數量。 因此，射入微複眼4的光束被許多微小透鏡二維分割，在 各微小透鏡的後端焦點面上分別形成一個光源（聚光點）。 形成在微複眼4後端焦點面上之許多光源射出的光束分別 形成具有正六角形狀剖面的散射光束，並射入連續變焦透 轉5。如此，微複眼4爲具有配置成平面狀（二維狀）之數個 單位光學元件（微小透鏡）的光學元件陣列，並構成散射光 束形成元件，將自光源1射出之概略平行的光束轉換成對 光軸AX以各種角度散射的光束。 另外，微複眼4對照明光程採可任意拆裝的構造。此外， 連續變焦透鏡5係採維持無焦點光學系統（Afocal系統），同 時，使倍率可在指定範圍連續改變的構造。此處，自微複 眼4的照明光程離開，係由依據控制系統2 1之指令操作的 第一驅動系統2 2來執行。此外，連續變焦透鏡5的倍率改 變則係由依據控制系統2 1之指令操作的第二驅動系統2 3來 執行。， 穿透連續變焦透鏡5的光束，射入兩^墨明用的繞射光學 元件（DOE ) 6。此時，自形成在微複眼4後端焦點面上之各 -10 - ^張尺度適用中國國家標準(CNS) A"^(21GX297涵 497149

光原射出的散射光束保持正六角形狀的剖面，4 妓 光學，，的繞射面上。亦即，連續變焦透鏡5二^^ 彳交崎焦點面與繞射光學元件6之繞射面予以光學性共軛 連結。因而聚光在繞射光學元件6之繞射面上一點的光束 孔I數k連續變焦透鏡5的倍率而改變。 通常，繞射光學元件的構造係在玻璃基板上形成具有概 略曝光光線（照明光線）之波長間距的階差，具有將射入光 束繞射成所需角度的作用。具體而言，兩極照明用的繞射 光學疋件6如圖3(a)所示，將平行於光軸人乂之垂直射入的 細光束轉換成依據指定之射出角行進的兩個光束。換言 之，沿著光軸ΑΧ垂直射入之細光束以光軸Αχ爲中心的等 角度，沿奢特定的兩個方向繞射，形成兩個細光束。進一 步詳述’垂直射入繞射光學元件6的細光束轉換成兩個光 束’將通過平行於繞射光學元件6之後面之兩個光束之通 過中心點連線部分的中心，位於繞射光學元件6的射入軸 線上。如此，繞射光學元件6構成光束轉換元件，用於將 射入光束轉換成兩個光束。 因此，如圖3 (b)所示，粗的平行光束對繞射光學元件6 垂直射入時，配置於繞射光學元件6後方之透鏡3 1的焦點 位置上也形成有兩個點像（點狀的光源像）3 2。亦即，繞射 光學元件6在遠場（或夫朗和費繞射區域）上形成兩點狀的光 強度分布、。此外，透鏡3 1則將形成在遠場（或夫朗和費繞 射區域）上的兩點狀光強度分布形成在其後端焦點面上。 此時，如圖3 ( c )所示，將射入繞射光學元件6之粗平行光 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公I)

装 m 497149 A7 B7 五、發明説明（9 ) 束對光抽A X傾斜時，形成在透知^ 1之焦點位置上的兩個 圖像移動。亦即，射入繞射光學元件6之粗平行光束沿著 指定面傾斜時，形成在透鏡3 1之焦點位置上的兩個點像3 3 不改變其大小，其中心沿著指定面向傾向光束之另一端移 動。 如上所述’自形成在微複眼4之後焦點面之各光源射出 的散射光_束保持正六角形狀剖面的會聚在繞射光學元件6 的繞射面上。換言之，具有各種角度成分之光束雖射入繞 射光學元件6上，但是其射入角度受到正六角錐狀之光束 範圍的限制。因此，如圖4 ( a)所示，將垂直射入繞射光學 元件6之光束形成之兩點狀圖像4 0爲中心，以對應於正六 角錐狀之光束範圍之各稜線之最大角度射入的光束，將兩 點狀圖像4 1〜4 6形成在透鏡3 1的焦點位置。實際上，由於 具有被正六角錐狀之光束範圍限制之許多角度成分的無限 數量光束射入繞射光學元件6内，因此，無限數量之兩點 狀圖像在透鏡31的焦點位置上重疊，整體形成如圖4(b)所 不的兩極狀照射區域0 另外，繞射光學元件6對照明光程採可任意拆裝的構造， 且採可轉換成八極照明用之繞射光學元件6〇、變形四極照 明用之繞射光學元件6 1及一般圓形照明用之繞射光學元件 6 2的構造。有關八極照明用之繞射光學元件6 〇、變形四極 照明用之、繞射光學元件6 1及一般圓形照明用之繞射光學元 件6 2的構造及作用如後述。此處’兩極照明用之繞射光取 元件6、八極照明用之繞射光學元件60、變形四極照明: -12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 497149 A7 --------Β7 五、發明説明（1〇 ) I'繞射光學το件6 1與一般圓形照明用之繞射光學元件6 2間 的轉換’係由依據控制系統2丨之指令操作的第三驅動系統 2 4來執行。 再度參…、圖1 ’牙透繞射光學元件6的光束射入變焦透鏡 7。此時t變焦透鏡7具有與圖3所示之透鏡”相同的作 用此外’作爲光學積分器之複眼透鏡8之射入面被固定 在夂二透韓7之後端焦點面的附近。因此，穿透繞射光學 π件6的光束在變焦透鏡7之後端焦點面上與複眼透鏡8的 射入面上，形成對圖4 ( b )所示之光軸Α χ對稱性偏移的兩 個照射區域’亦即兩極狀照射區域。該兩極狀照射區域的 大小（兩極狀照射區域之外接圓的直徑）隨變焦透鏡7的焦點 距離而改變。如此，變焦透鏡7之繞射光學元件ό與複眼透 鏡8之射入面連結成實質上之傅里葉轉換的關係。另外， 變焦透鏡7之焦點距離的改變係由依據控制系統〕〗之指令 操作的第四驅動系統2 5來執行。 複眼透鏡8將具有正折射力之許多透鏡單元採緊密且縱橫 排列來構成。另外，構成複眼透鏡8的各透鏡單元具有與 需要在掩膜上形成之照射區域形狀(或是需要在晶圓上形成 之曝光區域的形狀）類似的矩形剖面。此外，構成複限透鏡 8之各透鏡單元的射入面形成向射入端凸起的球面狀，射 出面形成向射出端凸起的球面狀。 因此，射入複眼透鏡8之光束被許多透鏡單元二維分割， 在光束射入之各透鏡單元的後端焦點面上分別形成^光 源。如此，在複眼透鏡8之後端焦點面上形成有光強度分 -13-

497149 A7 _ B7 五、發明説明（11 ) 布與射入複眼透鏡8之光束所形成之照射區域相同的兩極 狀面光源（以下稱「二次光源」）。自形成在複眼透鏡8之後 端焦點面上之兩極狀二次光源射出的光束，射入配置在其 附近的孔徑光圈9。該孔徑光圈9被支撑在可沿平行於光軸 AX之指定軸線四周旋轉的轉台（旋轉板：圖1上未顯示） 上。 圖5爲I略顯示數個孔徑光圈配置成圓周狀之轉台的構造 圖。如圖5所示，轉台基板400上，具有圖上斜線所示之透 光£域的八個孔徑光圈沿著圓周方向設置。轉台基板4〇〇 的構造採可通過其中心點〇，平行於光軸Αχ的軸線四周旋 轉。因此’藉由使轉台基板4 0 〇旋轉，可將從八個孔徑光 圈中選出的一個孔徑光圈固定在照明光程中。另外，轉台 基板400的旋轉係由依據控制系統2 1之指令操作的第五驅 動系統2 6來執行。 在轉台基板400上形成有輪帶比不同之三個兩極孔徑光圈 401，403及405。此處之兩極孔徑光圈4〇1在具有r11/r21 之輪帶比的輪帶狀區域内具有對其中心對稱性配置的兩個 圓形穿透區域。兩極孔徑光圈403在具有γ12/γ22之輪帶比 的輪帶狀區域内具有對其中心對稱性配置的兩個圓形穿透 區域。兩極孔徑光圈405在具有rl3/r21之輪帶比的輪帶狀 區域内具有對其中心對稱性配置的兩個圓形穿透區域。 此外，轉台基板400上形成有輪帶比不同之三個八極孔徑 光圈 402，404 及 406。 再者，於轉台基板4〇〇上形成有大小（孔徑）不同之兩個圓 -14-

A7 ______ B7 五、發明説明（U ^ --- 形孔徑光圈407及408。此處之圓形孔徑光圈4〇7具有2^ ，小的圓形穿透區域，圓形孔徑光圈4〇8具有Μ丄大小的 圓形穿透區域。 此外，在轉台基板400上形成有輪帶比不同之三個便行四 極孔後光圈409〜411，因受紙面限制，其構成另行圖示。 因此，藉由從三個輪帶孔徑光圈4〇1，4〇3及4〇5中選擇 個雨極孔;f二光圈，固足在照明光程内，可正確限制（規定） 具有一個不同輪帶比之兩極狀的光束，進行輪帶比不同之 三種兩極照明。 再者’藉由從兩個圓形孔徑光圈4〇7及4〇8中選擇一個圓 形孔徑光圈，固定在照明光程内，可進行σ値不同的兩種 一般圓形照明。 圖1中’由於在複眼透鏡8之後端焦點面上形成有兩極狀 的一次光源’因此’係使用自三個兩極孔徑光圈1，403 及405中選出之一個兩極孔徑光圈9。但是，圖5所示之轉 台的構造僅爲範例，所配置之孔徑光圈的種類及數量並不 受限制。此外’並不限定於轉台方式的孔徑光圈，亦可在 照明光程内固定安裝可適切變更透光區域大小及形狀的孔 徨光圈。再者，亦可設置彩虹光圈，使圓形孔徑連續改 變’來取代兩個圓形孔徑光圈407及408。 穿透具有兩極狀孔徑部（透光部）之孔徑光圈9之二次光源 射出的光、線接受導光光學系統之聚光光學系統1 0的聚光作 用後，重疊性的均勻照明形成有指定圖案的掩膜Μ。穿透 掩膜Μ圖案的光束通過投影光學系統PL，在感光性基板之 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準…^^) Α4規格(210X297公釐) 497149

晶圓w上形成掩膜圖案的圖I。如此，在與投影光學系統 PL〈光抽ΑΧ垂直的平面（χγ平面）内，藉由平面驅動控制 曰3圓W並進行統一曝光或掃描曝光，掩膜Μ的圖案逐次被 曝光在晶圓W的各曝光區域上。 另外，統一曝光時，係依據所謂之步進及反覆方式，對 晶圓的各曝光區域統一曝光掩膜圖案。此時，掩膜Μ上之 照射區域_的形狀爲接近正方形的矩形，複眼透鏡8之各透 鏡單元的剖面形狀亦爲接近正方形的矩形。另外，於掃描 曝光時，係依據所謂之步進及掃瞄方式，使掩膜及晶圓對 投影光學系統相對移動，並對晶圓之各曝光區域掃描曝光 掩膜圖案。此時’掩膜Μ上之照射區域的形狀爲短邊與長 邊比例爲1 : 3的矩形，而複眼透鏡8之各透鏡單元的剖面 形狀亦爲與其類似的短形。 圖ό爲概略顯示自微複眼4至複眼透鏡8之射入面的構造 圖，説明連續變焦透鏡5之倍率及變焦透鏡7之焦點距離， 與形成在複眼透鏡8之射入面上之兩極狀照射區域大小及 形狀的關係圖。圖6中在配置於微複眼4之光軸ΑΧ上之微 小透鏡中心，沿著光軸ΑΧ射入的光線70，沿著光軸ΑΧ被 射出。微複眼4的尺寸（對應於正六角行之外接圓之直徑的 尺寸）a由焦點距離爲f 1的微小透鏡構成。光線7 0穿透連續 變焦透鏡5後，沿著光軸A X射入繞射光學元件6。 繞射光學元件6依據沿著光軸AX垂直射入之光線70，形 成以對光軸A X成#角度射出的光線7 0 a。自繞射光學元件 6以角度Θ射出的光線7 0 a穿透焦點距離f 2之變焦透鏡7， -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497149 A7 B7 五、發明説明（14 ) 到達複眼透鏡8的射入面。此時’複眼透鏡8之射入面上之 光線7 0 a的位置具有距光袖A X爲y的南度。另外，平行於 光軸AX射入配置在微複眼4之光軸AX上之微小透鏡最上 端的光線7 1，以對光軸A X成角度t射出。該光線7 1穿透倍 率爲m之連續變焦透鏡5後，以對光軸AX成角度t，射入繞 射光學元件6。 以對光#AX成角度t’射入繞射光學元件6的光線7 1，轉 換成包含以對光軸AX成角度（Θ + t’）射出之光線71a的各 種光線。以對光軸AX成角度（Θ + t’），自繞射光學元件6 射出之光線7 1 a穿透變焦透鏡7，在複眼透鏡8的射入面上 達到距光輛AX爲（y + b)的南度。再者，平行於光轴AX射 入配置於微複眼4之光軸A X上之微小透鏡之最下端的光線 72以對光軸AX成角度ί射出。該光線72穿透連續變焦透鏡 5後，以對光軸ΑΧ成角度t，射入繞射光學元件6。 以對光軸AX成角度t’射入繞射光學元件6的光線72，轉 換成包含以對光軸AX成角度（β -t’）射出之光線72a(圖上 未顯示）的各種光線。以對光軸A X成角度（θ -1 ’），自繞射 光學元件6射出之光線7 2 a穿透變焦透鏡7，在複眼透鏡8的 射入面上達到距光軸AX爲（y-b)的高度。 如此，自形成於微複眼4之後端焦點面附近之各光源射出 之散射光束到達複眼透鏡8之射入面的範圍，爲在圖4(b) 所示的兩、極狀照射區域中，以距光軸ΑΧ爲y高度作中心， 具有寬度2b的範圍。亦即，如圖6(b)所示，形成在複眼透 鏡8之射入面之兩極狀照射區域，與形成在複眼透鏡8之後 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 497149 A7

五、發明説明（15 ) 端焦點面上之兩極狀的二次光源，具有距光軸A X之中心高 度y，且具有寬度2b。 此處，自微複眼4射出角度t及射入繞射光學元件6的角度 t ’，由下列公式（1 )及（2 )表示： t = a/ (2-fl) (1) t’=t/m = a/(2 - fl .m) ( 2 ) 此外，，極狀之二次光源的衷心高度y、最高高度（y + b) 及最低南度（y-b)，由下列公式（3)〜（5)表示： y = f2 · sin θ ( 3 ) y + b = f2(sin β + sint，） (4) y — b = f2 ( sin <9 - sint，） (5) 因此，被兩極狀之二次光源内徑0 i與外徑0 〇所限制之 輪帶比A由下列公式（6 )表示。此處，如圖6 (b )所示，内押 0i爲在内接於正六角形之面光源之一對圓（相當於孔後光 圈9之孔徑部）上内接之圓的直徑。此外，外徑0 〇爲外隹 於該一對圓之圓的直徑。 A = 0i/0〇 = 2(y — b)/(2(y + b)) 二（sin <9 - sint 丨）/(sin θ + sint’）

Msin θ - sin(a/(2 · fl · m)))/(sin $ + sin((a/ (2 · fl · m))) (6) 此外，兩極狀之二次光源的外徑0 〇由下巧公式（7 )表 示: - 0〇 = 2(y + b) = 2 · f2(sin θ + sint1) =2 · f2(sin θ + sin(2/(a · f 1 · m))) (7、

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五、發明説明（16 ) 如此，參照公式（2 )〜（6 )，當連續變焦透鏡5之倍率m改 變時，可知兩極狀之二次光源中心高度y不改變，僅其寬 度2 b改變。亦即，藉由使連續變焦透鏡5的倍率m改變， 可以同時改變兩極狀之二次光源的大小（外徑0 〇)及其形狀 (輪帶比A)。 此外’參照公式（3 )〜（7 )，當變焦透鏡7的焦點距離f 2改 變時，可_知兩極狀之二次光源的輪帶比A不改變，而中心 向度y及其寬度2b同時改變。亦即，藉由使變焦透鏡7之焦 點距離f2改變，可以不改變兩極狀之二次光源的輪帶比 A，而改變其外徑0 〇。依據上述，藉由使連續變焦透鏡5 之倍率m與變焦透鏡7之焦點距離f2適切改變，可以不使兩 極狀之二次光源之外徑0 〇改變，而僅改變其輪帶比A。 此外，如圖6(b)所示，將形成之對光軸AX對稱性偏移之 兩個正六角形的面光源作爲二次光源，距各面光源之光軸 AX的距離y、各面光源之大小（寬度）2b、及自光軸AX估 計各面光源之角度，亦即方位角Φ，隨連續變焦透鏡5之 倍率m及變焦透鏡7之焦點距離f 2的改變而連續改變。因 而，使用兩極照明用之繞射光學元件6時，可以依據自光 源1射出之光束，幾乎無光量損失的形成兩極狀的二次光 源’因此可有效抑制限制二次光源之光束之孔徑光圈9的 光量損失，.來進行兩極照明。 其次説玥，使微複眼4自照明光程離開，同時在照明光程 中設定圓形照明用之繞射光學元件6 2以取代繞射光學元件 6，6 0或6 1，所獲得之一般圓形照明。此時，沿著光轴 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497149 A7 ___B7 五、發明説明（17 ) A X ’具有矩形剖面之光束射入連續變焦透鏡5。射入連續 變焦透鏡5的光束，因應其倍率被放大或縮小，原具有矩 形剖面的光束沿著光軸AX，自連續變焦透鏡5射出，並射 入繞射光學元件6 2 〇 此處之圓形照明用的繞射光學元件6 2具有將射入之矩形 光束轉換成圓形光束的功能。因此，由繞射光學元件62所 形成之圓歩光束穿透變焦透鏡7，在連續變焦透鏡8的射入 面上形成以光軸A X爲中心的圓形照射區域。因而也在複眼 透鏡8的後端焦點面上形成有以光軸a X爲中心的圓形二次 光源。此時，藉由使變焦透鏡7的焦點距離改變，可以適 切改變圓形之二次光源的外徑。 另外，對應於微複眼4自照明光程離開與將圓形照明用之 繞射光學元件6 2 s又足在照明光程上，自兩極孔徑光圈9、 八極孔徑光圈9a或變形四極孔徑光圈9b轉換成圓形孔徑光 圈9c。圓形孔徑光圈9c爲從兩個圓形孔徑光圈407及40 8選 出的一個圓形孔徑光圈，具有對應於圓形之二次光源大小 的孔徑部。如此，藉由使微複眼4自照明光程離開，且使 用圓形照明用的繞射光學元件6 2，可以依據自光源1射出 的光束’幾乎無光量損失的形成圓形的二次光源，可有效 抑制限制二次光源之光束之孔徑光圈中的光量損失，來進 行一般圓形照明。 以下，县體説明第一種實施形態之照明的轉換操作等。 首先’依據步進及反覆方式或步進及掃描方式，藉由鍵盤 等輸入機構20，將需要依序曝光之各種掩膜的相關資訊等 -20- ^張尺度適财目^^⑽）A4祕(21G X 297公釐) 497149 A7 B7 五、發明説明（18 ) 輸入控制系統21内。控制系統21將各種掩膜相關之最適切 線寬（解像度）、焦點深度等資訊記憶在内部的部分記憶體 内，因應輸入機構2 0的輸入，供應適切的控制信號至第一 驅動系統2 2〜第五驅動系統2 6。 亦即，依據最適切之解像度及焦點深度進行兩極照明 時，第二驅動系統2 4依據控制系統2 1的指令，將兩極照明 用的繞射_光學元件6固定在照明光程中。繼續，第二驅動 系統2 3依據控制系統2 1的指令，設定連續變焦透鏡5的倍 率，第四驅動系統2 5依據控制系統2 1的指令，設定變焦透 鏡7的焦點距離，在複眼透鏡8的後端焦點面上，獲得具有 所需大小（外徑）及形狀（輪帶比）的兩極狀二次光源。此 外，由於在有效抑制光量損失的狀態下，限制兩極狀的二 次光源’因此’第五驅動系統2 6依據控制系統2 1的指令， 使轉台旋轉，將所需的兩極孔徑光圈固定在照明光程中。 如此，可依據光源1的光束，幾乎無光量損失的形成兩極 狀的一次光源’因此可在限制二次光源射出之光束之孔徑 光圈中幾乎無光量損失的進行兩極照明。依據兩極狀之二 次光源的兩極照明可在確保指定之焦點深度下，使投影光 學系統P L對主要沿著一定方向的圖案形狀提高解像力。 再者，必要時，藉由以第二驅動系統2 3使連續變焦透鏡 5的倍率改變，以第四驅動系統2 5使變焦透鏡7的焦點距離 改變’可、適切改變形成在複眼透鏡8之後端焦點面上之兩 極狀之一次光源的大小及輪帶比。此時，轉台因應兩極狀 之--次光源之大小及輪帶比的改變而旋轉，選出具有所需 -21 - 本紙張尺度適财國@家標準(CNS) A4規格(21GX297公$

大小及輪帶比之兩極孔徑光圈 此’可在兩極狀之二次光源的 量損失的使兩極狀之二次光源 進行多種兩極照明。 ，並固定在照明光程中。如 形成及其限制中，幾乎無光 的大小及輪帶比適切改變來 此外’依據最適切之解德命 卜 度及焦點深度進行一般圓形照 明時，第一驅動系統2 2依據柝 佩k制系統2 1的指令，使微複眼 4自照明光程中離開。此外一 - r 罘二驅動系統24依據控制系

裝 統21的指令’將一般圓形照明用之繞射光學元件62固定在 …、明光私中。、繼、續’第二驅動系統23依據控㈣系統2 ^的指 令，設定連續變焦透鏡5的倍率，第四驅動系統25依據控 制系統2i的指令，設定變焦透鏡7的焦點距離，在複眼透 4¾ 8 i後端焦點面上獲得具有所需大小（外徑）的圓形二次 源。 癱 此外，爲求在有效抑制光量損失的狀態下限制圓形的二 次光源，第五驅動系統2 6依據控制系統2 i的指令使轉台旋 轉，將所需之圓形孔徑光圈固定在照明光程中。另外，使 用可使圓形孔徑連續性改變的彩虹光圈時，第五驅動系統 2 6依據棱制系統2 1的指令設定彩虹光圈的孔徑。如此，可 依據光源1射出的光束，幾乎無光量損失的形成圓形二次 光源，因此可有效抑制限制二次光源之光束之孔徑中的光 量損失，來進行一般圓形照明。 再者’功要時，可藉由以第四驅動系統2 5使變焦透鏡7 的焦點距離改變，來適切改變形成在複眼透鏡8之後端焦 點面上之圓形二次光源的大小。此時，轉台因應圓形二次 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 497149 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 光源的大小旋轉，選出具有所需大小之孔徑部的圓形孔徑 光圈，並固定在照明光程中。如此，可在圓形之二次光源 的形成及其限制中，有效抑制光量損失，使値適切改變 來進行多種的一般圓形照明。 如上所述，上述第一種實施形態可有效抑制因限制二次 光源之孔徑光圈的光量損失，進行兩極照明等的變形照明 及一般圓f照明。再者，藉由使連續變焦透鏡的倍率改變 及使變焦透鏡的焦點距離改變的簡單操作，可有效抑制孔 徑光圈的光量損失，使變形照明及一般圓形照明的參數改 變。因此，可使變形照明之種類及參數適切改變，獲得適 於曝光投影之微細圖案之投影光學系統的解像度及焦點深 度。因此可依據高度曝光亮度及良妤的曝光條件，進行通 量高的良好投影曝光。 圖7爲概略顯示具備本發明第二種實施形態之照明光學裝 置之曝光裝置的構造圖。第二種實施形態具有與第一種實 施形態類似的構造。但是，第一種實施形態中係在折射鏡 3與連續變焦透鏡5之間配置有微複眼4，且在連續變焦透 鏡5與變焦透鏡7之間配置有繞射光學元件6 ( 6 0〜6 2 )，而 第二種實施形態則是在折射鏡3與連續變焦透鏡5之間配置 有繞射光學元件6(60，61)，且在連續變焦透鏡5與變焦透 鏡7之間配置有微複眼4。亦即，第一種實施形態與第二種 實施形態啲基本差異處僅爲微複眼及繞射光學元件的配置 位置相反。另外，第二種實施形態與第一種實施形態不同 之處爲沒有圓形照明用的繞射光學元件。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 497149 A7 B7 五、發明説明（21 ) 如上所述，第一種實施形態之微複眼4及連續變焦透鏡5 構成角度光束形成機構，其係將光源1射出之光束轉換成 對光軸AX具有各種角度成分的光束，並使其射入繞射光學 元件6(60，61)的繞射面上。此時微複眼4構成散射光束形 成元件，其係將光源1射出之概略平行的光束轉換成以對 光軸A X成各種角度散射的光束。此外，繞射光學元件 6 ( 6 0，6 1_)及變焦透鏡7構成照射區域形成機構，其係依據 具有各種角度成分的射入光束，將對光軸A X對稱性偏移的 數個（兩個）照射區域形成在複眼透鏡8的射入面上。此時， 繞射光學元件6(60，6 1)構成光束轉換元件，其係將射入 光束轉換成數個（兩個）光束。 反之，第二種實施形態之繞射光學元件6(60，61)與連 續變焦透鏡5係構成光束形狀轉換機構，其係將光源1射出 之光束轉換成對光軸AX偏移的數個（兩個）光束，自這些光 束射出的光線自對光軸AX傾斜的方向射入微複眼4的射入 面。此時，繞射光學元件6(60，61)構成光束轉換元件， 其係將光源1射出之概略平行的光束轉換成數個（兩個）光 束。此外，微複眼4及變焦透鏡7係形成照射區域形成機 構，其係依據斜向射入的光束，在複眼透鏡8的射入面上 形成對光軸AX對稱性偏移的數個（兩個）照射區域。此時， 微複眼4係構成波面分割元件，其係波面分割射入光束， 形成許多咣源。 如此，第一種實施形態與第二種實施形態之微複眼4及縫 射光學元件6(60，61)的配置位置相反。但是，第—種實 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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497149 A7 _ B7 ____ 五、發明説明（22 ) 施形態之自微複眼4至變焦透鏡7的部分光學系統，與第二 種實施形態之自繞射光學元件6 ( 6 0，6 1 )至變焦透鏡7之部 分光學系統在光學上等效。因此，第一種實施形態之自微 複眼4至複眼透鏡8之部分光學系統與第二種實施形態之自 繞射光學元件6 ( 6 0，6 1 )至複眼透鏡8之部分光學系统，在 構成二次光源形成機構上，其係依據光源1射出之光束， 在與投影光學系統P L之瞳孔共軛的照明瞳孔内，形成對光 軸A X對稱性偏移的數個面光源相同。 以下，針對與第一種實施形態的差異處，簡單説明第二 種實施形態。第二種實施形態之連續變焦透鏡5將繞射光 學元件6與微複眼4的射入面構成光學性之概略共輛^連結。 此外，變焦透鏡7將微複眼4之後端焦點面與複眼透鏡8之 射入面連結成實質上之傅里葉轉換的關係。因此，穿透兩 極照明用之繞射光學元件6的光線在連續變焦透鏡5的瞳孔 面上形成如圖3 (b )所示的兩個點像。 這兩個點像射出的光線穿透連續變焦透鏡5形成平行光， 自對光軸A X傾斜的方向射入微複眼4的射入面。因而，第 二種實施形態與第一種實施形態同樣的，在變焦透鏡7之 後端焦點面及在複眼透鏡8的射入面上形成有如圖4 (b)所 示之對光軸AX對稱性偏移的兩個照射區域，亦即兩極狀的 照射區域。繼續，在複眼透鏡8的後端焦點面上，依據光 源1射出的光束’幾乎無光量損失的形成有兩極狀的二次 光源。此外’配置在複眼透鏡8之後端焦點面附近的孔徑 光圈9中也幾乎不產生光量損失。而有關藉由使連續變焦 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 497149 A7 B7 五、發明説明（23 ) 透鏡5之倍率及變焦透鏡7的焦點距離適切改變，可以改變 兩極狀之二次光源的大小及形狀（輪帶比），則與第一種實 施形態相同。 圖8爲概略顯示第一種實施形態及第二種實施形態之類似 例的重要部分構造圖。圖8之類似例具有與第一種實施形 態及第二種實施形態類似的構造。但是基本差異僅爲，第 一種實施弗態及第二種實施形態係使用波面分割型的複眼 透鏡’作爲光學積分器。圖8之類似例則是使用内面反射 型的棒狀光學積分器。另外，圖8中比第一種實施形態及 第二種實施形態的變焦透鏡7還省略了光源端的要素及驅 動控制關係之要素等的圖式。以下針對與第一種實施形態 及第二種實施形態的差異處來説明類似例。 類似例中’對應於使用棒狀積分器8 a來取代複眼透鏡 8，在變焦透鏡7與棒狀積分器8 a之間的光程中附設聚光鏡 7 a，故置成像光學系統i 〇 a來取代聚光光學系統丄〇，同 時，省略用於限制二次光源的孔徑光圈。此處，由變焦透 鏡7與炙光鏡7 a所構成的合成光學系統，在對應於第一種 實施形態之類似例中，將繞射光學元件6(6〇〜62)的繞射面 與2狀積分器8a的射入面連結成光學性概略共軛，在對應 於第二種實施形態的類似例中，將微複眼4之後端焦點面 與棒狀積分器8a之射入面連結成光學性概略共耗。此外， 成像光學系統1〇a將棒狀積分器8a之射出面與掩膜乂連結 成光學性的概略共軛。 棒狀積分器8a爲由石英玻璃及螢石等玻璃材料構成的内 -26- 297^57 巧張尺度適财國國 497149 A7 B7 五、發明説明（24 面反射型玻璃棒，利用内部與外部之界面，亦即内面的全 反射，通過聚光點，在射入面上，沿著平行面形成因應内 面反射數之數量的光源圖像。此時所形成之光源圖像大部 分爲虛像，而僅中心（聚光點）的光源圖像爲實像。亦即， 射入棒狀積分器8 a的光束被内面反射沿著角度方向分割， 通過聚光點，在其射入面上，沿著平行面，形成由許多光 源圖像構成的二次光源。 經棒狀積分器8 a在其射入端所形成之二次光源射出的光 束在其射出面上重疊後，穿透成像光學系統1 〇 a，均勻照 明形成有指定圖案的掩膜Μ。如上所述，成像光學系統 l〇a將棒狀積分器8a的射出面與掩膜Μ(或晶圓W)連結成 光學性概略共軛。因此，在掩膜Μ上形成有與棒狀積分器 8 a之剖面形狀類似之矩形的照射區域。因而，類似例也與 第一種實施形態及第二種實施形態同樣的，可有效抑制光 量損失，來進行兩極照明等的變形照明及一般的圓形照 明。 上述各種實施形態之曝光裝置藉由使用照明光學裝置來 照明掩膜（照明步驟），使用投影光學系統將形成在掩膜上 之複製用圖案掃描曝光在感光性基板上（曝光步驟），可以 製造微型裝置（半導體元件、攝影元件、液晶顯示元件、薄 膜磁頭等）。以下，參照圖9之流程圖來説明藉由使用圖1 所示之第一實施形態的曝光裝置或圖7所示之第二實施形 態的曝光裝置，在感光性基板之晶圓等上形成指定電路圖 案，獲得半導體裝置等微型裝置時的一種方法。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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497149 A7 _B7 五、發明説明（25~~^ ' 首先’在圖9的步骤301中，於一批晶圓上蒸鍍有金屬 膜。其次在步驟302中，於該批晶圓上的金屬膜上塗敷有 光阻。之後，於步驟303中，使用圖i或圖7所示之曝光裝 置，掩膜上之圖案圖像經由其投影光學系統（投影光學模 組），被依序曝光複製到該批晶圓上的各照射區域。之後， 於步驟3 04中’進行該批晶圓上的光阻顯像後，於步驟3〇5 中，藉由在該批晶圓上，將光阻圖案作爲掩膜進行蝕刻， 在各晶圓上之各照射區域形成對應於掩膜上之圖案的電路 圖案。之後，再藉由形成上層的電路圖案等，製造出半導 體元件等的裝置。採用上述的半導體裝置製造方法，可獲 得良好通量之具有極微細電路圖案的半導體裝置。 另外，上述各實施形態可採用將作爲光束轉換元件的繞 射光學元件6 ( 6 1〜6 2 )以轉台方式固定在照明光程中的構 造。此外，亦可利用一般的滑動機構進行上述繞射光學元 件6(6 1〜62)的拆裝及轉換。 此外，上述各實施形態係將構成微複眼4之微小透鏡的形 狀設定成正六角形。此因圓形之微小透鏡無法緊密排列， 會產生光量損失，因而選擇接近圓形之多角形的正六角 形。但是，構成微複眼4之各微小透鏡的形狀並不限定於 此，例如亦可使用包含矩形的其他適切形狀。此外，上述 各實施形態係將構成微複眼4之微小透鏡的折射力爲正折 射力，不過該微小透鏡的折射力亦可爲負値。 再者，上述第一種實施形態係使用連續變焦透鏡5，不過 亦可採用以焦點變焦透鏡（Focal Zoom Lens)來取代連續變 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497149 A7 B7 説明)~ 一 焦透鏡，在微複眼4之前方配置繞射光學元件，將矩形光 束轉換成圓形光束的構造。此外，上述各實施形態係使用 一個複眼透鏡8，不過使用兩個複眼透鏡之雙複眼方式亦 可適用於本發明。再者，上述第一種實施形態於進行一般 圓形照明時，係將繞射光學元件6 2固定在照明光程中，不 過亦可省略該繞射光學元件6 2。 此外、，Λ述各種實施形態係使用微複眼4作爲散射光束形 成元件，不過，必要時亦可使用複眼透鏡及繞射光學元件 等。再者，上述各種實施形態係使用繞射光學元件作爲光 束轉換元件6 ( 6 1〜6 2 )，不過並不限定於此，例如，亦可使 用微複眼及微小棱柱透鏡等折射光學元件。而有關本發明 中可以利用之繞射光學元件的詳細説明揭示於美國專利第 5,850,300號公報等。 此外，上述各種實施形態係以具備照明光學裝置之投影 曝光裝置爲例來説明本發明，當然本發明亦可適用於用於 均勻照明掩膜以外之被照射面的一般照明光學裝置。 另外，上述各種實施形態之導光光學系統的構造，係藉 由聚光光學系統1 0將形成在孔徑光圈9位置上之二次光源 射出的光線予以聚光，重疊性的照明掩膜，不過亦可在聚 光光學系統10與掩膜Μ之間配置照射區域光圈（Mask Blind) 及將該照射區域光圈圖像形成在掩膜Μ上的轉像（Relay)光 學系統。呲時，導光光學系統由聚光光學系統1 〇與轉像光 學系統構成，聚光光學系統1 〇將形成在孔徑光圈9之位置 上之二次光源射出的光線予以聚光，重疊性照明照射區域 -29- 本紙張尺度相巾目时標準(CNS) A视格(21GX 297公釐y 497149 A7 B7 五、發明説明（27 ) 光圈，轉像光學系統將照射區域光圈的孔徑部圖像形成在 掩膜Μ上。以上説明，各種實施形態的類似例均同。 此外’上述各種實施形態係集合數個要素透鏡形成複眼 透鏡8 ’不過亦可將其作爲微複眼。所謂微複眼，係指採 用餘刻等方法在透光性基板上將數個微小透鏡面設置成矩 陣狀者。有關形成數個光源像方面，複眼透鏡與微複眼之 間在功能占實質上並無差異，不過就可使一個要素透鏡（微 小透鏡）之孔徑大小形成極小，可大幅降低製造成本，及可 使光軸方向的厚度及薄等方面而言，微複眼較爲優異。 再者’上述各種實施形態係在複眼透鏡8之後端焦點面附 近配置用於限制二次光源之光束的孔徑光圈9。但是亦可 採用省略孔徑光圈的配置，使二次光源之光束完全不受限 制的構造。 例如，將上述之複眼透鏡8作爲微複眼時，將構成複眼透 叙之各透鏡單元剖面積設定成極小的情況下，可採省略孔 徑光圈的配置，使二次光源之光束完全不受限制的構造。 此外，上述各種實施形態因係使用KrF準分子雷射（波 長：248 nm)及ArF準分子雷射（波長：193 nm)等波長在 180 nm以上的曝光光線作爲光源，因此繞射光學元件可以 石英玻璃形成。另外，使用2〇〇 nm以下之波長作爲曝光光 線時，如在使用供應眞空紫外區波長之曝光光線的h雷射 (波長：157 nm)的情況下，亦可以螢石、摻雜有氟之石英 玻璃、掺雜有氟及氫之石英玻璃、構造指定溫度在12〇〇 κ 以下，且OH基濃度在1〇〇〇 ppm以上之石英玻璃、構造指 -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 497149 A7 B7 五、發明説明（28 ) 定溫度在1200 K以下，且氫分子濃度在1 X 1017 molecules/cm3以上之石英玻璃、構造指定溫度在1200 K以 下，且氯濃度在50 ppm以下之石英玻璃、及構造指定溫度 在1200 K以下，且氫分子濃度在1 xlO17 molecules/cm3以 上，且氯濃度在50 ppm以下之石英玻璃群中選出的材料來 形成繞射光學元件。 另外，有關構造指定溫度在1200 K以下，且OH基濃度在 1000 ppm以上之石英玻璃，如本專利申請人於日本專利第 2770224號公報中所揭示，有關構造指定溫度在1200 K以 下，且氫分子濃度在1 X 1017 molecules/cm3以上之石英玻 璃、構造指定溫度在1200 K以下，且氣濃度在50 ppm以下 之石英玻璃、及構造指定溫度在1200 K以下，且氫分子濃 度在1 X 1 0 17 molecules/cm3以上，且氯濃度在50 ppm以下 之石英玻璃，則如本專利申請人於日本專利第293613 8號公 報中所揭示。 如以上説明，本發明之各種實施形態的照明光學裝置可 有效抑制因限制二次光源造成孔徑光圈之光量損失，來進 行兩極照明等之變形照明及一般圓形照明。因而可確保指 定之焦點深度，使投影光學系統對特定圖案形狀提高解像 力。此外，藉由使連續變焦透鏡之倍率改變，及使變焦透 鏡之焦點距離政變的簡單操作，可有效抑制孔徑光圈的光 量損失，使變形照明的參數改變。 因此，安裝本發明各種實施形態之照明光學裝置的曝光 裝置，使變形照明之種類及參數適切改變，可獲得適於需 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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497149 A7 B7 五、發明説明（29 要曝光投影之微細圖案之投影光學系統的解像度及焦點深 度。因而可依據高度曝光亮度及良好的曝光條件進行通量 高的良好投影曝光。此外，使用本發明之照明光學裝置， 將配置在被照射面上之掩膜圖案曝光在感光性基板上的曝 光方法，可依據良好之曝光條件進行投影曝光，因此可製 造良好的微型裝置。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

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   1. 一種照明光學裝置，其係用於照明掩膜，並使用在投影 曝光裝置上，經由投影光學系統，將上述掩膜上之圖案 圖像複製到基板上， 其特徵爲具有：光源機構，其係用於供應曝光波長的 光束； 二次光源形成機構，其係用於依據上述光源機構射出 之光束’在與上述投影光學系統之瞳孔共軛的照明瞳孔 内’形成對基準光軸概略對稱性偏移的兩個面光源；及 變焦光學系統，其係_用於連續改變上述兩個面光源距 上述基準光軸的距離、上述兩個面光源之各個大小及自 上述基準光軸估計上述兩個面光源之角度的方位角。 2 ·如申請專利範圍第1項之照明光學裝置，其中上述變焦 光學系統具備兩個變焦光學系統。 3 ·如申請專利範圍第2項之照明光學裝置，其中上述二次 光源形成機構具備光束轉換元件，其係用於將射入光束 轉換成兩個光束。 4 ·如申請專利範圍第3項之照明光學裝置，其中上述光束 轉換元件可與其他光束轉換元件交換。 5 .如申請專利範圍第i項之照明光學裝置，其中上述二次 光源形成機構具備： 角度光束形成機構，其係用於將自上述光源機構射出 之光束、轉換成對基準光轴具有各種角度成分的光束，射 入第一指定面； 、 照射區域形成機構，其係用於依據具有射入上述第一- -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 497149

   指定面之上述各種角度成分的光束，將對基準光軸概略 對稱性偏移的兩個照射區域形成在第二指定面上；及 光子積刀器’其係用於依據形成在上述第二指定面上 之上述兩個照射區域射出的光束，形成具有與上述兩個 照射區域概略相同光度分布的兩極狀二次光源； 還具備導光光學系統，其係用於將上述光學積分器射 出之光束導向上述被照射面。 6 ·如申請|利範圍第5項之照明光學裝置，其中上述角度 光束形成機構具有：散射光束形成元件，其係用於將上 述光源機構射出之概略平行的光束轉換成對上述基準光 軸以各種角度散射的光束；及第一光學系統，其係用於 將藉由上述散射光束形成元件所形成的教射光束予以聚 光，射入上述第一指定面。 7 .如申請專利範圍第6項之照明光學裝置，其中上述第一 光學系統具有第一變焦光學系統，其係不使形成爲上述 二次光源之數個面光源的中心高度改變，而使其寬度改 變， 該第一變焦光學系統構成上述變焦光學系統的至少一 部分。 8 .如申請專利範圍第7項之照明光學装置’其中上述散射 光束形成元件具有光學元件陣列，其具有排列成平面狀 的數個、單位光學元件， -上述第一變焦光學系統具有連續變焦透鏡’其係將上 述光學元件陣列形成之上述光源機構射出之光束的數個 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497149

   聚光點與上述第一指定面連結成光學性概略共扼。 9 ·如申請專利範圍第5項之照明光學裝置，其中上述照射 區域形成機構具有光束轉換元件，其係配置在上述第一 指定面附近，用於將射入光束轉換成數個光束；及第二 光學系統，其係用於將上述光束轉換元件射出之光束導 入上述第二指定面。 10·如申請專利範圍第9項之照明光學裝置，其中上述光束 轉換元件將對上述基準光軸偏移之數個照射區域形成在 遠場上， 上述第二光學系統使形成在上述遠場的上述數個照射 區域形成在上述第二指定面上。 11. 如申請專利範圍第9項之照明光學裝置，其中上述第二 光學系統具有第二變焦光學系統，其係用於保持類似形 狀，使形成上述二次光源之數個面光源的外徑改變， 該第二變焦光學系統構成上述變焦光學系統的至少一 部分。 12. 如申請專利範圍第1 1項之照明光學裝置，其中上述光束 轉換元件具有繞射光學元件，其構造爲對照明光程可任 意拆裝’且繞射面被固定在上述第一指定面上， 上述第二變焦光學系統將上述繞射光學元件的繞射面 與上述第二指定面連結成實質上之傅里葉轉換的關係。 13. 如申请、專利範圍第i項之照明光學裝置，其中上述二次 光源形成機構具備： 光束形狀轉換機構，其係用於將上述光源機構射出之 -35-

   光束轉換成對基準光軸偏移的兩個光束，上述兩個光束 射出的光線自對上述基準光軸傾斜的方向射入第一指定 面； 照射區域形成機構，其係用於依據射入上述第一指定 面之上述傾斜方向的光束，將對上述基準光軸概略對稱 性偏移的兩個照射區域形成在第二指定面上；及 光學積分器，其係用於依據形成在上述第二指定面上 ，上述兩個照射區域射出的光束，形成具有與上述兩個 照射區域概等之光度分布的兩極狀二次光源， 還具備導光光學系統，其係用於將上述光學積分器射 出之光束導入上述掩膜。 14·如申請專利範圍第1 3項之照明光學裝置，其中上述光束 形狀轉換機構具有：光束轉換元件，其係用於將上述光 源機構射出之概略平行的光束轉換成數個光束；及第三 光學系統，其係用於將上述光束轉換元件射出之光束導 入上述第一指定面。 15.如申請專利範圍第1 4項之照明光學裝置，其中上述光束 轉換元件將對上述基準光軸偏移之數個光束形成在遠 場， 上述第三光學系統使形成在上述遠場之上述數個光束 形成在該瞳孔面上。 16·如申請、專利範圍第丨4項之照明光學裝置，其中上述第三 光學系統具有第三變焦光學系統，其係用於不使形成上 述一’人光源之數個面光源的中心高度改變，而使其寬度 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董） A B c D 497149 々、申請專利範圍 改變， .該第三變焦光學系統構成上述變焦光學系統的至少一 部分。 17. 如申請專利範圍第1 6項之照明光學裝置，其中上述光束 轉換元件具有繞射光學元件，其構造對照明光程可任意 拆裝， 上述第三變焦光學系統具有連續變焦透鏡，其係將上 述繞射羌學元件之繞射面與上述第一指定面連結成光學 性概略共軛。 18. 如申請專利範圍第1 3項之照明光學裝置，其中上述照射 區域形成機構具有：波面分割元件，其係用於波面分割 射入上述第一指定面的光束，形成許多光源；及第四光 學系統，其係用於將藉由上述波面分割元件所形成之許 多光源射出的散射光束予以聚光，並導入上述第二指定 面。 19. 如申請專利範圍第1 8項之照明光學裝置，其中上述第四 光學系統具有第四變焦光學系統，其係用於保持類似形 狀，使形成上述二次光源之數個面光源的外徑改變， 該第四變焦光學系統構成上述變焦光學系統的至少一 部分。 20. 如申請專利範圍第1 9項之照明光學裝置，其中上述波面 分割元件之射入面配置在上述第一指定面附近，且具有 光學元件陣列，其係具有排列成平面狀的數個單位光學 元件， -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   497149 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 上述第四變焦光學系統將上述光學元件陣列之上述射 入面與上述第二指定面連結成光學性概略共軛的關係。 21. —種曝光裝置，其特徵爲具備：申請專利範圍第1至2 0 項中任一項之照明光學裝置；及投影光學系統，其係將 設定在上述被照射面之掩膜圖案投影曝光在感光性基板 上。 22. —種微型裝置的製造方法，其特徵爲包含：曝光步驟， 其係藉南申請專利範圍第2 1項之曝光裝置，將上述掩膜 圖案曝光在上述感光性基板上；及顯像步驟，其係將上 述曝光步驟所曝光之上述感光性基板予以顯像。 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)