TW516097B - Illumination optical apparatus and exposure apparatus having the same - Google Patents
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Description
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五、發明説明(l [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種照明光學裝置及具備該照明光學裝置 之曝光裝置,特別是關於一種適於為了在微影製程製造半 導體元件、攝影元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等微型元 件的曝光裝置之照明光學裝置。 [習知技術] 在這種典型的曝光裝置方面,由光源所射出的光束透過 作為光學積分器複眼透鏡(fly’s eye lens)形成作為由多數光源 構成的實質面光源的二次光源。來自二次光源的光束透過 配置於複眼透鏡後側焦點面附近的孔徑光闌受到限制後, 入射到聚光透鏡(cond enser lens)。 由聚光透鏡所聚集的光束重疊照明形成預定圖案的光 罩。透過光罩圖案的光通過投影光學系統成像於晶圓上。 如此一來,將光罩圖案投影曝光(轉印)到晶圓上。又,形 成於光罩的圖案被南積集化’要將此細微圖案正確轉印到 曰日圓上’在晶圓上仔到均勻的照度分佈是不可缺少的。 [發明欲解決之課題] 於是,在複眼透鏡後側焦點面形成圓形二次光源,使其 大小變化而使照明相關性(coherency) σ ( 〇*值=孔徑光鬧直 徑/投影光學系統的光瞳直徑,或者σ值=照明光學系統的 射出側數值孔徑/投影光學系統的入射側數值孔徑)變化的 技術受到注目。此外,在複眼透鏡後側焦點面形成環帶狀 或四極狀二次光源,使投影光學系統的焦點深度或解像能 力提南的技術受到注目。 -4 -
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然而,根據如上述的翌 白知技術,基於圓形二次光源的通 吊圓形照明的情況、某认册, ^ 暴於裱帶狀或四極狀二次光源的變形 ”?、明(環帶照明或四極昭明、 …、月)的情況都是入射到為被照射面 的光罩上的一點的光束截面形狀關於光罩上正交的兩方 向’在於相同位置關係。換言之,根據習知技術,在被照 射面上正交的兩方向’照、明條件相同。其結果,在光罩圖 案有方向性時,在光罩上正交的兩方向不能實現最佳的照 明條件。且說此外在近幾年渴望在適當的照明條件下正確 轉印光罩圖案和同時正確轉印光罩圖案之際,可以高精度 確認投影光學系統的光學性能。 本發明係鑑於前述課題所完成的,其目的在於提供一種 可在被照射面上正交的兩方向實現互相不同的照明條件的 照明光學裝置及具備該照明光學裝置之曝光裝置。此外, 本發明 < 目的在於提供一種使用可在圖案有方向性的在光 罩上正X的兩方向設定最佳照明條件的曝光裝置,在良好 知、明條件下可製造良好微型元件的微型元件之製造方法。 再者,本發明之目的也在於提供一種在適當照明條件下可 正確轉印光罩圖案,同時正確轉印光罩圖案之際可以高精 度確認投影光學系統的光學性能之曝光裝置或曝光方法 等。 [解決課題之手段] 為了解決前述課題,本發明之第丨發明係在具備為了根 據來自光源機構的光束形成第一多數光源的第一光學積分 器和為了根據來自前述第一多數光源的光束形成更多數第
裝 瓢 -5- 516097 A7 B7 、發明説明(3 -多數光源的第二光學積分器,以來自前述第二多數光源 的光束照明被照射面之照明光學裝置,其特徵在於:具備 #可變倍率光學系统:配置於前述第一光學積分器和前述 第二光學積分器間的光路中,相似變更前述第二多數光源 全體大小;及, 縱橫比變更兀件:為使到前述第—光學積分㈣入射光 束沿著預定方向的入射角度變化而變更前述入射光束的縱 橫比者。 本發明之第2發明係在具備為了根據來自光源機構的光 束形成多數光源的光學積分器和為了將來自該光學積分器 的光束導入被照射面的導光光學系統之照明光學裝置,其 特徵在於:具備 ^ 光束變換元件:將來自前述光源機構的光束變換成具有 預定截面形狀的光束或具有預定光強度分体的光束;及, 縱橫比變更元件m前述光束變換元件和前述光學 積分器間的光路中,為使到前述光學積分器的入射光束沿 著預定方向的入射角度變化而變更前述入射光束的縱橫比 者。 ’、 根據第1發明或第2發明的較佳形態,前述縱橫比變更元 件係以絲為中心可旋轉地所構成。或者前述縱^變更 元=最好具有第-縱橫比變更元件:使到前述光學積分哭 或前述第一光學積分器的入射光束沿著第一方向的入射角 度m,第二縱橫比變更元件:使到前述光學積分器 或前述第一光學積分器的入射光束沿著和前述第一方向正 裝 訂
义的第一方向的入射角度變化。 此外,根據第1發明的較佳形態,前述縱橫比變更元件 :有第'稜鏡:沿著前述預定方向具有凹狀截面的折射 及稜鏡.具有和該第一稜鏡的前述凹狀截面的 j面互補形成的凸狀截面的折射面,前述第—棱鏡及前 棱鏡中至少任何一方沿著光軸可移動地所構成。這 種情況,前述第-㈣的前述凹狀截面最好 形狀。 本發明之第3發明提供一種曝光裝置,其特徵在於:1 備⑴發明或第2發明之照明光學裝置和為了將配置於前述 被照射面的光罩圖案投影曝光到感綠基板的投影光學系 統.者。 本發明之第4發明提供一種微型元件之製造之方法,其 特徵在於:包含利用第3發明之曝光裝置將前述光罩圖案 曝光到前述感光性基板上的曝光製程和將由前述曝光製程 所曝光的前述感光性基板顯影的顯影製程者。 本發明之第5發明係在具備照明被明物體的照明光學系 統足照明光學裝置,其特徵在於: 前述照明光學系統具備可變機構:以在該照明光學系統 的光瞳的照明光大小及形狀中之至少一方為可變, 前述可變機構具有第一位移機構:沿著和前述照明光學 系統的光軸正交的第一方向,隔著前述光軸對稱地使前述 照明光位移; 第一位移機構··沿著和前述光軸正交且和前述第一方向
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其特徵在於:包含透過照明光學系統照明前述 板的==製程和將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 昭:ΪΓ前述照明製程包含第一位移製程:在前述 〜、.,无的光瞳沿著和前述照明光學系統的光軸正交 :罘万向,隔著前述光軸對稱地使照明光位移;第二位 ::,:沿著和前述光軸正交且和前述第—方向交叉的第 σ 搞著利述光轴對稱地使前述照明光位移;及,可 又倍率製裎:以前述照明光大小為可變者。 本發明之第8發明係在將光罩圖案曝光 :r:’其特徵在於:包含透過照明光學; 的知、明製師將前述光案像投影到前述 板的投影製程,前述照明製程包含變更對於前述:罩的; 月^、件的更製程’前述變更製程包含選擇設定前述照明 光學系統的第-照明條件的第一設定製程和設定前述照明 先學系統的第二照明條件的第二設定製程之至少一方的選 擇製j以述第一設足製程包含環帶作用給與製程:仏與 將在f述照明光學系統的光瞳的照明光變換成環帶㈣作 用二::位移製程:沿著和前述照明光學系統的光軸正交 的第〃方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移; 及第一位移製程:沿著和前述光軸正交且和前述第一方 向叉士的第二方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位 移,前述第二設㈣程包含第—位移製程:沿著和前述昭 明光學系統的光軸正交的第一方向,隔著前述光 使前述照明光位移;第二位移製程:沿著和前述光軸正交
裝
516097 五 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) ^規格(2 、發明説明(7 且和前述第一方向交叉的第二方向,隔& 使前述照明光位移;及,可變倍率製程:則:光輪對稱地 小為可變者。 、纟)逑知、明光大 本發明之第9發明係在具備照明被照明物 系統之照明光學裝置,其特徵在於: ’ a明光學 :述照明料系統具備可變機構、在該照 的=目重的照明光大小及形狀中之至少—方為可變,子系-.·无 則逑可變機構具有環帶比可變機構:終虚 變換成具有希望環帶比的環帶狀的作用;;:二 構义沿著和前述照明光學系統的光轴正交的第—方向,隔 耆則逑光軸對稱地使前述照明光位移者。 根據第9發明較峨,前述可變機構具有以前述照明 3 可變的可變倍率光學“。此外,前述可變機構 二,二位移機構·· A著和前述光軸正交且和前述第 :万向交叉的第二方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明 先位移二再者,前逑照明光學系統最好具備光形狀變換機 構知W逑照明光形狀變換成希望光束形狀,將變換成該 希望光束形狀的照明光導入前述可變機構。這種情況,前 逑光形狀變換機構最好具有第一衍射光學構件··將前述照 月光形狀變換成第一光束形狀;及,第二衍射光學構件·· 2琢第一衍射光學構件可交換地所設,將前述照明光形狀 ^換成第一光束形狀。此外,前述照明光學系統最好具備 光予積分器:配置於前述可變機構和前述被照明物體間的 光路中,均勻照明前述被照明物體。 10- 10X297公釐)
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光罩的照明製程和 板的投影製程,^、、則 < 光罩圖案像投影到前述感光性基 明條件的變更製::述:明製程包含變更對於前述光罩的照 光學系統的第一二:逑變二製程包含選擇設定前述照明 光學系統的第二照明二:的:一設足製程和設定前述照明 擇製程,前、成-、、、’“牛的第二設定製程之至少一方的選 在前、f :弟叹疋製程包含環帶比可變製程:給與將 Λ ^ ^ ….无的光瞳的照明光變換成具有希望環帶 比的岑帶狀的作用. . ^ ,,_ ^ 、, ’ ,可變倍率製程··以前述照明光大 昭 一汉疋I私包含位移製程:沿著和前述 地 統的光轴正交的預定方向,隔著前述光軸對稱 :使料照明光位移;及,可變倍率製程:以前述照明光 大小為可變者。 本1月^ 1 2發明係在將光罩圖案曝光到感光性基板之 乜光万法’其特徵在於:包含透過照明光學系統照明前述 光罩的照明製程和將述光罩圖案像投影到前述感光性基板 的:影製程,前述照明製程包含環帶比可變製程:給與將 在則述照明光學,系統的光瞳的照明光變換成具有希望環帶 比的的環帶狀的作π;第一位移製程:沿著和前述照明光 子系統的光軸正又的第一方向,隔著前述光軸對稱地使前 述照:光位移’·及’第二位移製程:沿著和前述光軸正交 且和別述第一方向父叉的第二方向,隔著前述光軸對稱地 使前述照明光位移者。 本發明之第13發明係在將光罩圖案曝光到感光性基板之 曝光方法,其特徵在於:包含透過照明光學系統照明前述 ___ -12- 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) Α4規格(21〇><297公爱)——
裝 訂
五、發明説明(10 光罩的照明製程和 板的投影製程,<、 罩圖案像投影到前述感光性基 明條件的變更製:述f明製程包含變更對於前述光罩的照 光學系絲的m 一 則逑變更製程包含選擇設定前述照明 光學系统的第-1、明條件的第一設定製程、設定前述照明 光學手、统的第—照明條件的第二設定製程及設定前述照明 明條件的第三設定製程中之至少-個的 將在前述照明光學手比可變製程··給與 帶比的環帶狀的作用爾瞳的照明光變換成具有希望環 學系統的光轴正交二第=移製程:沿著和前述照明光 述照明光位移;及:;::二隔著前述光軸對稱地使前 且和前述第-方向交沿著和前述光軸正交 你义4 々罘一万向,隔#前述光軸對稱地 則4、明光位移,前述第二設定製程包含環帶比可變製 Γ田給與將前述照明光變換成具有希望環帶比的環帶狀的 +. Α/及’可變倍率製程:以前述照明光大小為可變,前 ,三設定製程包含第一位移製程:沿著和前述照明光學 統的光軸正交的第一方向,隔著前述光轴對稱地使前述 =先位移第二位移製程··沿著和前述光轴正交且和前 k第万向父叉的第二方向’隔著前述光軸對稱地使前述 =光位移;及,可變倍率製程:以前述照明光大小為可 本發明之第14發明提供—種曝光裝置,其特徵在於:具 備為了照明作為前述被照明物體的光罩的第5發明或第9發 明所載《照明光學裝置和為了將前述光罩圖案像投影到感 本紙張尺度適财標準(CNS)纟4祕(21()><297公酱了 -13- 516097 A7
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裝 516097 五、發明説明(12 曝光裝f,其特徵在於:具備照明前述光罩的照明光學系 統和將=述光罩圖案像投影到前述感光性基板的投影光學 =.、β述明光學系統具有照明條件設定機構··將前述 光罩圖案曝光到前述感光性基板之際,將作為照明條件的 α值設疋在0.仏⑽5的範圍,同時測量前述投影光學系 統的光,特性之際,將作為照明條件的。值設定在隨“ 勺範圍者。這種情況,更具備掃描機構:將前述光罩 圖案曝光到前述感光性基板之際,使前述光罩和前述感光 性基板2著掃描方向移動,最好以利用前述照明光學系統 形土於前述光罩的前述照明區域短邊方向的長度為Ls、利 用月i k ,、、、明光學系統形成於前述光罩的前述照明區域長邊 方向的長度為l 1 b争’滿足〇.05<Lsm7的關係。 [發明之實施形態] 在本發明之典型f施形‘態,利用例如衍射光學元件之類 二勺光束變換元件將來自光源機構的光束變換成四極狀或環 光、束。此四極狀或環帶狀光束為預定光學系統所聚 光,對於光軸從斜方向入射到微型複眼透鏡或微型透鏡陣 列(以下稱4 “微型複眼,,)之類的第一 &學積分器(ο— __Γ)。如此一來’由微型複眼形成第一多數光源。來 自土卜多數光源的光束透過預定光學系統後,利用複眼透 ^《類的第二光學積分器形成第二多數光源,即四極狀或 環帶狀二次光源。 在本發明為使沿著到微型㈣的入射《束預定方向的入 射角度變化而具備變更入射光束縱橫比的縱橫比變更元 本紙張尺度適用中® ®家標準(CNS) A4規格(2 -15- 10X297公釐) 516097 五、發明説明(13 2。縱橫比變更元件具有第一稜鏡:例如沿著 〇字^凹狀截面的折射面;及,第二稜鏡:具有和^第 稜知的丨字狀凹狀截面的折射面互補形成的”狀 截面的折射面。而且,第一棱鏡 狀 . 弟梭銳及弟一稜鏡中至少任何一 万沿著光軸可移動地所構成。 因此,使第-稜鏡的凹狀折射面和第二棱鏡的V字狀凸 ,折=面的間隔變化,四極狀或環帶狀二次光源全體大小 τ尤如著預疋方向乡交化。其結果,本發明之照明光學裝置可 在被照射面上正交的兩方向實現互相不同的照明條件。因 此,裝有本發明照明光學裝置的曝光裝置可在圖案有方向 性的光罩上正叉的兩方向設定最佳的照明條件,可在良好 的照明條件下製造良好的微型元件。 茲根據附圖說明本發明之實施形態。 圖1為概略顯示具備關於本發明第一實施形態的照明光 學裝置的曝光裝置結構之圖。在圖i,沿著為感光性基板 的晶圓的法線方向設定Z軸,在晶圓面内在與圖丨的紙面 平行的方向設定Y軸,在晶圓面内在與圖1的紙面垂直的 方向設定X軸。又,在圖丨,照明光學裝置被設定成進行 四極照明。 圖1的曝光裝置作為為了供應曝光光(照明光)的光源J, 具備準分子雷射器(excimer laser)光源:供應例如248 nm (KrF) 或190 nm (ArF)波長的光。由光源1沿著z方向所射出的大致 平行光束具有沿著X方向細長延伸的矩形截面,入射到由 一對透1兒2a及2b構成的光束擴展器(beam expander) 2。各透 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 516097 A7 B7 五、發明説明(14 叙2a及2b在圖丄的紙面内(γζ平面内)分別具有負的折射 力及正的折射力。因此,入射到光束擴展器2的光束在圖i 的紙面内被擴大,被整形成具有預定矩形截面的光束。 透過作為整形光學系統的光参擴展器2的大致平行光束 在折芎鏡3轉向γ方向後,入射到四極照明用的衍射光學 兀件(DOE) 4。-般衍射光學元件係由在玻璃基板形成具有 曝光光(照明光)波長程度間距的台階高差所構成,具有將 入射光束衍射到希望角度的作用。人射到四極照明用的衍 射光學S件4的光束以光軸Αχ為中心,以等角度沿著特定 的四個方向被衍射,成為四個光束,即四極狀光束。如 匕衍射光子元件4構成為了將來自光源1的光束變換成四 極狀光束的光束變換元件。 又,衍射光學元件4係對於照明光路插脫自如地所構 成:係和環帶照明用的衍射光學元件“或通常圓形照明用 的衍射光學元件4 b可切換地構成。關於環帶照明用的衍射 光學元件4a及通常圓形照明用的衍射光學元件籼的結構 :作用後述之。此處,四極照明用的衍射光學元件4和環 帶照明用的衍射光學元件4a和通常圓形照明用的衍射光= ,件4b間的切換係由根據來自控制系統21的指令動作: 第一驅動系統2 2所進行。 、透過衍射光學元件4所形成的四極狀光束入射到連續變 倍透鏡(afocal zoom lens)(可變倍率中繼光學系統)5,在= 瞳面形成四個點像(點狀光源)。來自此四個點像的光成為 大致平行光束而由連續變倍透鏡5所射出,入射到微型複 本紙張尺度適财® ®家料(CNS) A4規格(21〇 X 297 -17 公釐)
Jiouy/ 五、發明説明(15 ===== 構成:τ :將衍射光學元件4和 -& ^ ^ 予上維持在大致共軛的係,並可 使倍率連婧纟tMP。u ............占先子系統),一面在預定範圍 根;來自栌:^、4處’連續變倍透鏡5的倍率變化係由 /豕 二I #、、’·先2 1的指令動作的第二驅動系統2 3所進 行0 如此來,對於光轴Ax大致對稱地從斜方向光束入射 到微型複眼6的人射面。微型複眼6«集且縱橫排列的由 多數正六角形具有正折射力的微小透鏡構成的光學元件。 ,I又微土\眼係由例如在平行平面玻璃板施以触刻處理而 形成微小透鏡群所構成。 、此處,構成微型複眼的各微小透鏡比構成複眼透鏡的各 透鏡元件微小。此外,微型複眼和互相隔絕的由透鏡元件 構成的複眼透鏡不同,不互相隔絕多數微小透鏡而被一體 形成。然而,在縱橫配置具有正折射力的透鏡元件之點, 微型複眼和複眼透鏡相同。又,在圖i,為了圖面的明瞭 化,比實際非常少地顯示構成微型複眼6的微小透鏡數。 因此,入射到微型複眼6的光束為多數微小透鏡所二維 分割,在各微小透鏡後側焦點面分別形成一個四點狀光 源。如此,微型複眼6構成為了根據來自光源丨的光束形成 由多數光源構成的第一多數光源的第一光學積分器。 來自形成於微型複眼6後側焦點面的多數光源的光束透 過可麦焦距透鏡(可變倍率光學系統)7重疊照明作為第二 光學積分器的複眼透鏡8。又’可變焦距透鏡7係可在預定 -18- _______ B7 五、發明説明(16 )—一 " -- 範圍使焦點距離連續變化的σ值可變用的可變倍率光學系 統,在光學上大致共軛地連結微型複眼6後側焦點面和複 眼透鏡8後側焦點面。換言之,可變焦距透鏡7將微型複眼 6後側焦點面和複眼透鏡8入射面實質上連結成傅里葉 (Fourier)變換的關係。 因此,來自形成於微型複眼6後側焦點面的多數四點狀 光源的光束在可變焦距透鏡7後側焦點面,進而在複眼透 鏡8入射面形成對於光軸Αχ對稱地偏心的由四個照野構成 的四極狀知、野。此四極狀照野大小取決於可變焦距透鏡7 的焦點距離而變化。又,可變焦距透鏡7的焦點距離變化 係由根據來自控制系統2 1的指令動作的第三驅動系統2 4 所進行。 複眼透鏡8係由密集且縱橫排列具有正折射力的多數透 鏡元件所構成。又,構成複眼透鏡8的各透鏡元件具有和 在光罩上應形成的照野形狀(進而在晶圓上應形成的曝光 區域形狀)相似的矩形截面。此外,構成複眼透鏡8的各透 鏡元件入射側之面形成使凸面向入射側的球面狀,射出側 之面形成使凸面向射出側的球面狀。因此,入射到複眼透 鏡8的光束為多數透鏡元件所二維分割,在光束入射的各 透1¾元件後側焦點面分別形成多數光源。 如此一來,如圖2所示,在複眼透鏡8後側焦點面形成具 有和由到複眼透鏡8的入射光束所形成的照野大致相同光 強度分佈的二次光源,即對於光軸A X對稱地偏心的由四 個實質面光源3 1〜3 4構成的四極狀二次光源。如此,複眼 _ 19 _ I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ297公爱)--- e 516097 A7 B7 五、發明説明(17 透鏡8構成為了根據來自形成於為第一光學積分器的微型 複眼6後側焦點面的第一多數光源的光束形成由更多數光 源構成的第二多數光源的第二光學積分器。 來自形成於複眼透鏡8後側焦點面的四極狀二次光源的 光束按照需要透過具有四極狀光透過部的孔徑光闌受到限 制後,受到聚光光學系統9的聚光作用後,重疊照明形成 預足圖案的光罩Μ。透過光罩μ圖案的光束透過投影光學 系’”先P L在為感光性基板的晶圓w上形成光罩圖案像。如 此來,藉由在和投影光學系統P L的光軸A X正交的平面 (XY平面)内一面二維驅動控制晶圓w,一面進行一併曝 光或掃描曝光,在晶圓w的各曝光區域將光罩…圖案逐次 曝光。 併曝光係按照所謂的分步重複方式(贫印 人 anu —, 、π ——repeat; 對於晶圓的各曝光區域將光罩圖案一併曝光。這種情況, 在光罩Μ上的知、明區域形狀為接近正方形的矩形狀,複眼 透鏡8:各透鏡元件截面形狀也成為接近正方形的矩形 狀。另—万面’掃描曝光係按照所謂的分步掃描方式(step and _卜面使光罩及晶圓對於投影光學i统相對移動, 厂面對於晶圓的各曝光區域將光罩圖案掃描曝光。這種情 況在光罩Μ上的照明區域形狀為短邊和長邊之比例如 1.3的矩形狀’複眼透鏡8的各透鏡元件截面形狀也成為和 此相似的矩形狀。 本:1二圖2 %成於複眼透鏡8後側焦點面的四極狀二次 g㈣狀的面光源31〜34所構成。此處,
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五、發明説明(IS 各面光源中心3 1 a〜3 4 a只離開光軸a X相同距離,連結四 個中心3 1 a〜3 4a所形成的四角形係以光軸Αχ為中心而具 有與X方向及ζ方向平行之邊的正方形。即,由複眼透鏡8 所形成的四極狀二次光源關於χ方向及ζ方向在於相同位 置關係。 因此,入射到為被照射面的光罩Μ上任意一點的光束截 面形狀也是關於X方向及ζ方向具有相同位置關係的四極 狀。換言之,在光罩Μ上正交的兩方向(χ方向及γ方向) 照明條件相同。於是,在第一實施形態,為了在光罩Μ上 正交的兩方向實現互相不同的照明條件,在連續變倍透鏡 5的光路中配置由一對棱鏡丨〇a及丨〇b構成的ν槽軸棱鏡 (axicon) 10 〇 圖3為概略顯示構成配置於連續變倍透鏡的光路中的v 槽轴棱鏡系統(以下只稱為“ V槽軸棱鏡,,)的一對棱鏡結 構之圖。如圖1及圖3所示,V槽軸稜鏡1 〇從光源側依次包 含第一棱鏡10a :使平面向光源側且使凹狀折射面向被照 射面側;及,第二稜鏡10b :使平面向被照射面側且使凸 狀折射面向光源側。第一稜鏡丨〇 a的凹狀折射面i 〇 c係由 與X方向平行的兩個平面所構成,沿著z方向有v字狀凸 狀截面。 第一稜鏡1 0 b的凸狀折射面1 〇 d如可和第一稜鏡1 〇 a的 凹狀折射面l〇c互相觸接一般,換言之和第一稜鏡i〇a的 凹狀折射面l〇c互補地形成。即,第二棱鏡1〇b的凹狀折 射面1 0 d係由與χ方向平行的兩個平面所構成,沿著z方
(19 五、發明説明 w有V字狀凹狀截面。此外,第一稜鏡—及第二棱鏡 Ob中土少一万沿著光軸八又可移動地所構成,凹狀折射 面l〇c和凸狀折射面10d的間隔可變地所構成。 又,v槽軸稜鏡10的間隔變化,即凹狀折射面i〇c和凸 另’折射面1 〇 d的間隔變化係由根據來自控制系統2丨的指令 動作的第四驅動1统25所進行。此外,透過鍵盤等輸入機 構2()輸人關於按照分步重複方式或分步掃描方式應依次曝 光的各種光罩的資訊等到控制系統2 1。 此處,在第一稜鏡1 〇 a的凹狀折射面i 〇 c和第二棱鏡 i〇b的凸狀折射面10d互相觸接的狀態,v槽軸稜鏡⑺起 作用作為平行平面板,沒有給與所形成的四極狀二次光源 的於響。然而,若使第一棱鏡丨〇 a的凹狀折射面i 〇 c和第 一稜鏡1 0 b的凸狀折射面丨〇 d離間,則v槽軸稜鏡丨〇雖然 沿著X方向起作用作為平行平面板,但沿著2方向起作用 作為光束擴展器。 因此,隨著凹狀折射面1 〇 C和凸狀折射面丨〇 d的間隔變 化,到微型複眼6的入射光束沿著x方向的入射角度不變 化,但到微型複眼6的入射光束沿著γ方向的入射角度却 變化。其結果,圖2的各面光源31〜34的中心3u〜34a在 X方向不移動,但在Z方向移動。如此,v槽軸稜鏡丨〇構 成縱橫比變更元件··為使到微型複眼6的入射光束沿著Y 方向的入射角度變化而變更入射光束的縱橫比。 圖4為模式說明V槽軸棱鏡的間隔變化.,連續變倍透鏡 的倍率變化及可變焦距透鏡的焦點距離變化給盥四極狀二 ____2, 。 一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 516097 A7 B7 五、發明説明(20 ) 次光源的影響之圖。如圖4 (a)所示,v槽軸棱鏡1 〇的間隔 為零時’即凹狀折射面1 〇 c和凸狀折射面1 〇 d互相觸接 時,構成四極狀二次光源的各面光源關於X方向及Z方向 形成於相同位置關係。然後,使V槽軸棱鏡1 〇的間隔從零 •交成預足大小’就如圖4 (b)所示’各面光源不改變其形狀 及大小而在Z方向移動,各面光源中心沿著χ方向的間隔 不變化,但沿著Z方向的間隔却擴大。 此外,在V槽軸稜鏡1 〇的間隔為零的狀態使連續變倍透 鏡5的倍率變化,就如圖4(c)所示,各面光源不改變其形 狀及大小而在X方向及Z方向只移動相同距離,各面光源 的間隔擴大或縮小。再者,在V槽軸棱鏡1〇的間隔為零的 狀態使可變焦距透鏡7的焦點距離變化,就如圖4(〇^所 示,四極狀一次光源全體相似地擴大或縮小。即,各面光 源不改變其形狀而其大小擴大或縮小,同時各面光源在χ 万向及Ζ方向只移動相同距離。(,為了避免因雷射器昭 射而棱鏡構件1Ga及丨Gb惡化,最好在連續變倍透鏡5的= 路中從形成四個點像的聚光點隔開間隔配置稜鏡構件… 及 1 0 b 〇 忭—對I %兀峪栩脫自如地 所構成’並且和環帶照明用的衍射光學元件钧或通常圓形 照明用的衍射光學元件仏可切換地所構成。以下,就由取 ::射光學元件4而將衍射光學元件“設定於照明 所仵到的環帶照明加以簡單說明。 若取代四極照明㈣衍射光學元件4而將環帶照明用的
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何射光學元件4a設定於照明光路中,則透過衍射光學元件 4a形成環帶狀光束。透過衍射光學元件〇所形成的環帶 狀光束入射到連續變倍透鏡5,在光瞳面形成環狀像(環狀 光源)。來自此環狀像的光成為大致平行光束而由連續變 倍透鏡5所射出,在微型複眼6後側焦點面形成第一多數光 源。 來自由微型複眼6所形成的第一多數光源的光束透過可 又焦距迻鏡7在複眼透鏡8入射面形成以光軸Α χ為中心的 環帶狀照野。其結果,在複眼透鏡8後側焦點面形成具有 和形成於入射面的照野大致相同毛強度的二次光源,即以 光軸A X為中心的環帶狀二次光源。 圖5為模式說明v槽軸稜鏡的間隔變化、連續變倍透鏡 的倍率受化及可變焦距透鏡的焦點距離變化給與環帶狀二 久光源的影響之圖。如圖5 ( a)所示,v槽軸棱鏡丨〇的間隔 為零時’即凹狀折射面1 〇c和凸狀折射面丨〇d互相觸接 時,構成環帶狀二次光源的各面光源關於χ方向及z方向 形成於相同位置關係。然後,使V槽軸棱鏡丨〇的間隔從零 ’又成預足大小’就如圖5 (b)所示,環帶狀二次光源不改變 其寬度,環帶狀二次光源全體大小在2方向擴大,成為在 Z方向延伸的橢圓環狀二次光源。 此外’在V槽軸稜鏡1 〇的間隔為零的狀態使連續變倍透 鏡5的倍率變化,就如圖5 ( c)所示,環帶狀二次光源不改 變其寬度,其外徑(大小)擴大或縮小。再者,在V槽軸稜 鏡1 0的間隔為零的狀態使可變焦距透鏡7的焦點距離變
516097 五、發明説明(22 化就如圖5 (d)所示,環帶狀二次光源全體相似地擴大或 、’、倚小即’裱帶狀二次光源寬度及外徑都擴大或縮小。 其/人’就由取代衍射光學元件4或4 a而將圓形照明用的 何射光學7C件4 b設定於照明光路中所得到的通常圓形照明 加以說明。圓形照明用的衍射光學元件4b具有將入射的矩 形光束.交換成圓形光束的功能。因此,由衍射光學元件4 b 所形成的圓形光束利用連續變倍透鏡5按照其倍率擴大或 縮小,入射到微型複眼6。 如此一來’在微型複眼6後側焦點面形成第一多數光 源。形成於微型複眼6後側焦點面的第一多數光源的光束 透過可變焦距透鏡7在複眼透鏡8入射面形成以光軸Αχ為 中心的圓形照野。其結果,在複眼透鏡8後側焦點面也形 成以光軸AX為中心的圓形二次光源。 廷種情況’若使V槽軸稜鏡1 0的間隔從零變成預定大 小,則圓形二次光源在z方向擴大,成為在z方向延伸的 橢圓形一次光源。此外,在V槽軸棱鏡丨〇的間隔為零的狀 態使連續變倍透鏡5的倍率變化或使可變焦距透鏡7的焦點 距離變化,則圓形二次光源全體相似地擴大或縮小。即, 圓形二次光源外徑(大小)擴大或縮小。 如以上,在第一實施形態藉由使V槽軸稜鏡丨〇的間隔變 化,二次光源全體大小在χ方向不變化而在z方向變化。 其結果,可在光罩Μ上正交的兩穸向(χ方向及γ方向)實 現互相不同的照明條件,進而可在圖案有方向性的光罩Μ 上正交的兩方向設定最佳的照明條件。
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516097 A7 _ B7 五、發明説明(23 ) 又,在上述就明,如圖6(a)所示,以具有v字狀凹狀截 面的第一稜鏡和具有v字狀凸狀截面的第二稜鏡構成v槽 軸稜鏡1 0。然而,不限於此,也可以如圖6 (b)所示,將v 竽狀凹狀截面及凸狀截面的頂點附近形成與光軸Αχ垂直 的平面狀。此外,要在環帶照明或圓形照明得到外形比較 圓滑的橢圓環狀二次光源或橢圓形二次光源,最好如圖 6(c)所示,將V字狀凹狀截面及凸狀截面的頂點附近形成 圓筒形狀。 此外,在上述說明,藉由使v槽軸稜鏡1〇的間隔變化, 使二次光源全體大小不在又方向變化,而在z方向變化。 然而,也可以如圖7(a)所示,藉由以光軸Αχ為中心而可 施轉地構成V槽軸稜鏡1(),使二次光源全體大小在希望的 方向(例如X方向等)變化。 此外,也可以如圖7(b)所示,藉由配置作用方向互相正 交的兩組V槽軸稜鏡’使二次光源全體大小在χ方向及z 方向分別獨立變化。這種情況,藉由—體或獨立地以光轴 AX為中心而可施轉地構成兩組乂槽轴稜鏡,使二次光源 全體大小在任意正交的兩方向或任意兩方向分別獨立變化 亦可。 又’在上述第一實施形態,例如可以回轉方式或 利用眾所周知的滑動機構定位於照明光路中般地構成作為 光束變換元件的衍射光學元件4、4a&4b。 、t外’在上述第一實施形態,成微型複眼6的微小 透叙形狀設疋成正六角形。這是因為圓形微小透鏡不能密 ___^ 本紙張用中國國家標準((3—4規格__.一- 516097 -27- A7 五、發明說明(24 集進行排列’會產生井吾指+ 日座玍尤里知失,所以選定正六角形 近圓开/的夕角形。然而,構成微型複眼6的各微小透鏡形 狀不限於此,例如可使用包含矩料其他適當开彡狀。 再者’在上4卜實施形態,雖然進行通常圓形昭明之 際將衍射光學元件4b定位於照明光路中,但也可以省峻此 衍射光學元件4b的使用。此外,在上述第一實施形態,雖 然使用衍射光學元件作為光束變換元件,但不限於此,例 如也可以使用微型複眼或微小稜鏡陣列等。且說關於可在 本發明利用的衍射光學元件的詳細說明揭示於美國專利第 5,850,300號公報等。 •此外,在上述第-實施形態,雖然形成利用聚光光學系 統9聚集來自二次光源的光而重疊照明光罩M的結構,但 也可以在聚光光學系統9和光罩Μ之間配置照明視場光闌 (光罩擋板)和將此照明視場光闌像形成於光罩“上的中繼 光學系統。這種情況,聚光光學系統9聚集來自二次光源 的光而重瑩照明照明視場光闌,中繼光學系統將照明視場 光闌開口部(光透過部)的像形成於光罩“上。 再者,在上逑第一貫施形態,積集多數元件透鏡而形成 複眼透鏡8,但也可以以這些透鏡為微型複眼。微型複眼 如前述,係在光透過性基板利用蝕刻等手法將多數微小透 鏡面設置成矩陣狀。關於形成多數光源像之點,在複眼透 鏡和微型複眼之間實質上沒有功能上的差異,但在可非常 縮小一個元件透鏡(微小透鏡)開口大小、可大幅削減製造 成本,可使光軸方向厚度變成非常薄等之點,微型複眼有 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂 m 516097 A7
利。 為概略顯示具備關於本發明第二實施形態的照明光 子衣置的曝光裝置結構之圖。第二實施形態具有和第一實 施形態類似的結構’但折彎鏡3和可變焦距透鏡?間的社 構、取代複眼透鏡8而使用微型複眼(微型透鏡陣列)Μ 聚光光學系統9和光料間的結構和第—實施形態基本上 不同。以了,著眼於和第一實施形態的不同點,說明第二 貫施形態。又’在圖H),照明光學裳置被設定成 照明。 在第二實施形態’由光源丨所射出的大致平行光束透過 光束擴展器2及折彎鏡3入射到四極照明用的衍射光學元件 lla。具有矩形截面的平行光束入射時,衍射光學元件 1 1 a在其遠場(舱行别)(弗朗荷費(1^111111〇知)衍射區域)具有 形成四極狀光強度分佈的功能。四極照明用的衍射光學元 件11a係對於照明光路插脫自如地所構成,係和環帶照明 用的何射光學兀件1 1 b或圓形照明用的衍射光學元件H c 可切換地所構成。 具體而言,衍射光學元件lla支持於在與光軸八乂平行 的預定軸線周圍可旋轉的回轉基板(回轉板:在圖1〇不圖 示)上。特性不同的多數四極照明用的衍射光學元件"a、 特性不同的多數環帶照明用的衍射光學元件丨lb及特性不 同的多數圓形照明用的衍射光學元件i丨c沿著圓周方向設 於回轉基板。此外,回轉基板係通過其中心點在與光軸 A X平行的軸線周圍可旋轉地所構成。
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516097 發明説明(26 □此It由使回轉基板旋轉,可將由多數衍射光學元件 1 la〜lle所選擇的希望㈣光學元件定位㈣明光路中。 又,回轉基板的旋轉(進而衍射光學元件Ua、m及He 間的切換)係由根㈣自控制系統21的指令動作的驅動系 統26所進行。但是,不限於回轉方式,例如也可以利用眾 所周知的滑動方式進行衍射光學元件Ha、llb及llc間 的切換。 透過作為光形狀變換機構的衍射光學元件i丨&的光束入 射到無焦透鏡(af0Callens)(中繼光學系統)12。無焦透鏡η 係設定成其前側焦點位置和衍射光學元件Ua位置大致一 致且其後側焦點位置和圖中以虛線所示的預定面丨3位置大 致一致的無焦系統(無焦點光學系統)。此處,預定面13位 置與在第一實施形態設置微型複眼6的位置對應。 因此,入射到衍射光學元件lla的大致平行光束在無焦 透鏡12的光瞳面形成四極狀光強度分佈後,成為大致平行 光束而由無焦透鏡12所射出。又,在無焦透鏡12的前側 透鏡群12a和後側透鏡群12b間的光路中從光源側依次配 置圓錐軸棱鏡1 4、第一 V槽軸棱鏡丨5及第二v槽軸稜鏡 16,關於其詳細結構及作用後述之。以下,為使說明簡化 而不管這些軸稜鏡1 4〜1 6的作用,說明第二實施形態的基 本結構及作用。 透過典焦izt 1¾ 1 2的光束透過j值可變用的可變焦距透鏡 (可變倍率光學系統)7入射到作為光學積分器的微型複眼 8a。又,所謂σ值,係以投影光學系統?1^的光瞳大小(直 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)
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516097 A7 B7 五 、發明説明(27 徑)為R1、以形成於投影光學系統PL的光瞳的照明光束或 光源像大小(直徑)為R2、以投影光學系統PL的光罩(微影 光罩)Μ側的數值孔徑為NAo、以照明光罩(微影光罩)M的 照明光學系統的數值孔徑為N A i時,定義作為 a=NAi/NAo=R2/Rl。但是,環帶照明的情況,為形成於 才又影光學系統P L·的光瞳的環帶狀照明光束或環帶狀光源 像外徑,NAi為由形成於照明光學系統的光瞳的環帶光束 外徑所決足的數值孔徑。此外,四極照明等多極照明的情 況,R2為外接於形成於投影光學系統p]L的光瞳的多極狀 照明光束或多極狀光源像的圓大小或直徑,為由外接 於形成於照明光學系統的光瞳的多極狀照明光束的圓大小 或直徑所決定的數值孔徑。此外,環帶照明的情況,所謂 環帶比,係以環帶狀照明光束外徑為R〇、以環帶狀照明 光束内徑為Ri時,以Ri/R〇所定義。 又,預定面13位置配置於可變焦距透鏡7前側焦點位置 附近’微型複眼83入#面配置於可變焦距透鏡7後側焦點 位置附近。齡之,可變焦距透鏡7係將預定面13和微型 複眼8a入射面實質配置於博里葉變換的關係,進而在光學 上大致共輛地配置無焦透鏡i 2光瞳面和微型複眼8 a入射 面。因此’在具有和第-實施形態的複眼透鏡8同樣功能 的微型複眼8a人射面上和無焦透鏡12的光曈面同樣,形 成例如對於光軸AX偏心的由四個照野構成的四極狀昭 野。此處’構成四極狀照野的各照㈣㈣然取決於衍射 先學兀件Ha的特性’但此處是形成由四個圓形照野構成
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的四極狀知、野。此四極狀照野全触 Γ王眩狀取決於可變焦距透鏡 7的焦點距離而相似地變化。 構成微型複眼8 a的各微小透镑1古 逐鞔具有和在光罩Μ上應形成 的照野形狀(進而在晶圓w上應形成的曝光區域形狀)相似 的矩形截面。人射到微型複眼8a的光束為多數微小透鏡所 二維分割’在其後側焦點面(進而照明光學系統的光瞳)形 成具有和由到微型複眼83的入射光束所形成的照野大致相 同光強度分佈的二次光源,即對於光軸Αχ偏心的由四個 圓形實質面光源構成的四極狀二次光源。 來自形成於微型複眼8a後側焦點面的四極狀二次光源的 光束受到聚光光學系統9的聚光作用[重疊照明作為照 明視場光闌的光罩擋板丨7。透過光罩擋板丨7矩形開口部 (光透過部)的光束到成像光學系統丨8的聚光作用後,重疊 …、明光罩Μ。透過光罩Μ圖案的光束透過投影光學系統p l 在晶圓W上形成光罩圖案像。在投影光學系統的入射 光曈面設置為了規定投影光學系統PL的數值孔徑的可變 孔徑光闌’此可變孔徑光闌的驅動係由根據來自控制系統 2 1的指令動作的驅動系統2 7所進行。 圖1 1為概略顯示在第二實施形態配置於無焦透鏡前側透 鏡群和後側透鏡群間的光路中的三個軸棱鏡系統(以下只 稱為“軸稜鏡”)結構的透視圖。在第二實施形態,如圖1 1 所示,在無焦透鏡1 2的前側透鏡群1 2 a和後側透鏡群1 2 b 間的光路中從光源側依次配置圓錐軸稜鏡1 4、第一 V槽軸 後鏡15及第二V槽軸棱鏡16。 31 本紙張尺度適用中® @家標準(CNS) Α4規格(210X297公爱) ·: 裝 516097 五、發明説明(29 圓錐抽棱鏡14從光源側依次包含使平面向光源側且使凹 圓錐狀折射面向光罩側的第一棱鏡構件14a和使平面向光 罩側且使凸圓錐狀折射面向光源側的第二棱鏡構件丨4b。 而且,第一稜鏡構件14a的凹圓錐狀折射面和第二棱鏡構 件1 4b的凸圓錐狀折射面如可互相觸接一般所互補地形 成。 此外,第一棱鏡構件14a及第二棱鏡構件14b中至少一 方的構件沿著光軸AX可移動地所構成,第一稜鏡構件 14a的凹圓錐狀折射面和第二稜鏡構件14b的凸圓錐狀折 射面的間隔可變地所構成。圓錐軸棱鏡14的間隔變化係由 根據來自控制系統2 1的指令動作的驅動系統2 8 a所進行。 此處,在第一稜鏡構件14a的凹圓錐狀折射面和第二稜 鏡構件14b的凸圓錐狀折射面互相觸接的狀態,圓錐軸稜 鏡1 4起作用作為平行平面板,沒有給與所形成的四極狀二 次光源的影響。然而,若使第一棱鏡構件丨4 a的凹圓錐狀 折射面和第二棱鏡構件14b的凸圓錐狀折射面離間,則圓 錐軸棱鏡14起用作為光束擴展器。因此,隨著圓錐軸棱鏡 14的間隔變化,到預定面13的入射光束角度變化。 此外,第一V槽軸稜鏡15包含使平面向光源側且使凹狀 且v字狀折射面向光罩側的第一稜鏡構件丨5 a和使平面向 光罩側且使凸狀且V字狀折射面向光源側的第二棱鏡構件 1 5 b。第一稜鏡構件丨5 a的凹狀折射面係由兩個平面所構 成,其交線沿著z方向延伸。第二稜鏡構件15b的凸狀折 射面如可和第一稜鏡構件1 5 a的凹狀折射面互相觸接一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂 -32- 五、發明説明(3〇 ) 般’換言之和第一稜鏡構件15a的凹狀折射面互 成。 即’第—棱1¾構件! 5 b的凸狀折射面亦由兩個平面所構 成,其交線沿著Z方向延伸。此外,第—棱鏡構件⑴及 第-稜叙構件1 5 b中至少-方沿著光轴Αχ可移動地所構 成,第一棱鏡構件15a的凹狀折射面和第二稜鏡構件Mb 的凸狀折射面的間隔可變地所構成。第一V槽軸棱鏡。的 間隔變化係由根據來自控制系統2 i的指令動作的驅動系統 2 8b所進行。 再者,第二V槽軸棱鏡16包含使平面向光源側且使凹狀 且v字狀折射面向光罩側的第一稜鏡構件16&和使平面向 光罩側且使凸狀且V字狀折射面向光源側的第二棱鏡構件 16b。第一稜鏡構件16a的凹狀折射面係由兩個平面所構 成,其父線沿著X方向延伸。第二稜鏡構件丨6 b的凸狀折 射面和第一稜鏡構件16a的凹狀折射面互補地形成。即, 第二棱鏡構件16b的凸狀折射面亦由兩個平面所構成,其 交線沿著X方向延伸。 此外,第一稜鏡構件1 6 a及第二棱鏡構件丨6 b中至少一 方沿著光軸AX可移動地所構成,第一稜鏡構件16&的凹 狀折射面和第二稜鏡構件16b的凸狀折射面的間隔可變地 所構成。第二V槽軸稜鏡16的間隔變化係由根據來自控制 系統2 1的指令動作的驅動系統2 8 c所進行。 此處,在對向的凹狀折射面和凸狀折射面互相觸接的狀 態,第一v槽軸棱鏡15及第二v槽軸稜鏡16起作用作為平 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4^(21G><297公釐) -33-
Π二::::所形成的四極狀二次光源的影響。然 間,目丨| a著7、、,兄1 5右使凹狀折射面和凸狀折射面離 起作用:;為= 狀拙i… 此外,第二V槽軸稜鏡16若使凹 凸狀折射面離間,則沿著X方向起作用作為平 仃板’但沿著2方向起作用作為光束擴展器。 4圖12為說明對於在第二實施形態的四極照明所形成的二 4源的1]錐㈣鏡作用之圖。在第二實施形態的四極照 明猎由使圓錐軸棱鏡14的間隔從零擴大到預定值,構成四 極狀二次光源的圓形各面光源40a〜40d沿著以光軸AX為 中〜的圓侔向向外方移動,同時其形狀從圓形變成橢圓 形。即,連結變化前的圓形各面光源4〇a〜4〇d中心點和變 化後的橢圓形各面光源4丨a〜4丨d中心點的線段通過光軸 AX,中心點的移動距離取決於圓錐軸棱鏡“的間隔。 再者’從光軸AX估計變、化前的圓形各面光源4〇a〜4〇d 的角度(從光軸A X到各面光源4 〇 a〜4 0 d的一對切線形成的 角度)和從光軸AX估計變化後的橢圓形各面光源4丨a〜4 i d 的角度相等。而且,變化前的圓形各面光源4〇a〜4〇d的直 徑和沿著以變化後的橢圓形各面光源4丨a〜4丨d的光軸αχ 為中心的圓徑向的短徑相等。又,沿著以變化後的橢圓形 各面光源4 1 a〜4 1 d的光軸A X為中心的圓周向的長徑大小 取決於變化前的圓形各面光源4 0 a〜4 0 d的直徑和圓錐軸積 鏡1 4的間隔。 因此,若使圓錐軸稜鏡1 4的間隔從零擴大到預定值,則 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)
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五、發明説明(32 由四個圓形面光源所構成的四極狀二次光源變成由 圓形面光源所構成的四極狀二次光源,不使變化前的二a 光源寬度變化而可變更其外徑及環帶比。此處,四極狀二 次光源寬度被規定作為外接於四個面錢的圓直#,即: 徑和内接於四個面光源的圓直徑,即内徑之差的二分、 -。此外,四極狀H原環帶比被規定作為内徑對於外 徑之比(内徑/外徑)。 、 圖1 3為說明對於在第二實施形態的四極照明所形成的二 次光源的可變焦距透鏡作用之圖。在第二實施形態的四: 照明,若可變焦距透鏡7的焦點距離變化,則由四個圓形 面光源42a〜42d所構成的四極狀二次光源全體形狀相似地 變化。即,構成四極狀二次光源的圓形各面光源42a〜42d 在維持圓形的狀態下沿著以光軸Αχ為中心的圓徑向移 動0 而且,連結變化前的各面光源42a〜42d中心點和變化後 的各面光源43a〜43d中心點的線段通過光軸八又,中心點 的移動距離及移動方向取決於可變焦距透鏡7的焦點距離 變化。此外,從光軸AX估計變化前的各面光源42a〜42d 的角度和從光軸ΑΧ估計變化後的各面光源4 3 a〜4 3 d的角 度相等。如此一來,藉由使可變焦距透鏡7的焦點距離變 化,不使四極狀二次光源環帶比變化而可只變更其外徑。 圖1 4為說明對於在第二實施形態的四極照明所形成的二 次光源的第一 V槽軸稜鏡及第二v槽軸棱鏡作用之圖。隨 著第一 V槽軸稜鏡丨5的間隔變化,到預定面i 3的入射光束
516097 A7 __B7 五、發明説明fa ) 沿著Z方向的入射角度雖然不變化,但到預定面丨3的入射 光束沿著X方向的入射角度却變化。其結果,如圖i4(a) 所示’四個圓开〉面光源4 4 a〜4 4 d在Z方向不移動,但在維 持其形狀及大小的狀態下在X方向移動。即,若第一 V槽 軸稜鏡15的間隔從零擴大到預定值,則面光源44 b&44c 在-X方向移動,面光源44a及44d在+ X方向移動。 另一方面,隨著第二V槽軸稜鏡1 6的間隔變化,到預定 面1 j的入射光束沿奢X方向的入射角度雖然不變化,但到 預定面1 3的入射光束沿著z方向的入射角度却變化。其結 果’如圖14(b)所示,四個圓形面光源々^^^在乂方向 不移動’但在維持其形狀及大小的狀態下在z方向移動。 即,若第二V槽軸棱鏡1 6的間隔從零擴大到預定值,則面 光源44a及44b在+Z方向移動,面光源44c及44d在-Z方 向移動。 再者’若第一 V槽軸棱鏡1 5的間隔及第二V槽軸稜鏡1 6 的間隔都變化,則到預定面1 3的入射光束沿著又方向的入 射角度及沿著Z方向的入射角度都變化。其結果,如圖 14(c)所示,各面光源44a〜44d在維持其形狀及大小的狀 態下在Z方向及X方向移動。即,若第一 v槽軸棱鏡i 5的 間隔及第二V槽軸稜鏡1 6的間隔都從零擴大到預定值,則 面光源44a在+ Z方向及+ X方向移動,面光源44b在+ Z方 向及-X方向移動,面光源44c在:冗方向及-X方向移動, 面光源44d在-Z方向及+ X方向移動。 如以上,圓錐軸棱鏡丨4構成以在照明光學系統的光瞳 --------36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐)
裝 訂 m 516097 A7 _ B7 五、發明説明(34 ) (微型複眼8a後側焦點面)的照明光環帶比為可變的環帶比 可變機構。可變焦距透鏡7構成以在照明光學系統^瞳 的照明光大小為可變的可變倍率光學系統。第—v槽軸稜 鏡15構成在照明光學系統的光曈沿著χ方向隔著光 對稱地使照明光位移的第-位移機構。第二ν槽轴棱鏡“ 構成在照明光學系統的光曈沿著ζ方向隔著光轴Αχ對稱 :也使照明光位移的第二位移機構。而且,圓錐軸稜鏡Μ、 第—V槽軸棱鏡1 5、第二V槽轴棱鏡i 6及可變焦距透鏡7 構成以在照明光學系統的光瞳的照明光大小及形狀為可變 的可變機構。 又 圖1 5為說明對於在第二實施形態的四極照明所形成的圓 形各面光源的圓錐軸稜鏡、可變焦距透鏡、第一v槽軸稜 鏡及第二v槽軸稜鏡作用之圖。在圖15著眼於構成在圓錐 軸棱鏡14、第一V槽軸稜鏡15及第二v槽軸稜鏡“的間隔 都為零且可變焦距透鏡7的焦點距離設定在最小值的狀態 (以下稱為帛準狀態,,)所形成的最小四極狀二次光源的 四個圓形面光源中的一個面光源45a。 在此標準狀態若使第一 v槽軸稜鏡丨5的間隔從零擴大到 預定值,則面光源4 5 a在維持其形狀及大小的狀態下沿著 X方向移動,達到以參照符號45b所示的位置。其次,若 使第一 V槽軸稜鏡1 6的間隔從零擴大到預定值,則面光源 4 5 b在維持其形狀及大小的狀態下沿著z方向移動,達到 以參照符號4 5 c所示的位置。 此外,若使可變焦距透鏡7的焦點距離從最小值擴大到 L------ 37 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐)----- 516097 五、發明説明(35 預定值,則圓形面光源4九在維持其圓形的狀賤下擴大, 同時沿著以光軸AX為中心的圓徑向向外方移動,達到以 參照符號45d所示的位置。再者’按照需要若使圓錐轴棱 鏡14的間隔從零擴大到敎值,則圓形面光源45d變成從 圓形擴大的橢圓形’同時沿著以光軸八乂為中心的圓徑向 向外方移動,達到以參照符號45e所示的位置。 上 又,即使使第二V槽軸棱鏡16的間隔從零擴大到預定值 後使第一 V槽軸棱鏡15的間隔從零擴大到預定值,面光源 45a也在維持其形狀及大小的狀態下達到以參照符號 所示的位置。同樣地,最後所得到的面光源位置、形狀及 大小取決於圓錐軸棱鏡14、第一v槽軸稜鏡15及第二v槽 軸棱鏡丨6的間隔變化及可變焦距透鏡7的焦點距離變化, 不取決於其變化順序。 如此一來,藉由圓錐軸棱鏡14、第一v槽軸棱鏡15、 第二V槽軸棱鏡丨6及可變焦距透鏡7的作用,可使構成四 極狀二次光源的各面光源位置遍及廣大範圍移動,並可使 其形狀及大小遍及預定範圍變化。然而,實際上由圓錐軸 稜鏡14、第一V槽軸稜鏡15或第二▽槽軸棱鏡“所產生的 各面光源的移動比率(即對於移動地點的面光源座標位置 的移動起源的面光源座標位置)有光學設計上的限制,各 面光源的移動範圍有限制。 於是’在第二實施形態具備特性不同的三種衍射光學元 件作為四極照明用的衍射光學元件丨丨a。圖丨6為就在第二 實施形態透過特性不同的三種四極照明用衍射光學元件所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 38 516097 A7 ______B7 五、發明説明(36 ) 形成的各面光源及其移動範圍加以說明之圖。在圖丨6也和 圖15同樣,著眼於構成在標準狀態所形成的最小四極狀二 次光源的四個圓形面光源中的一個面光源4 6。 在第二實施形態,利用第一四極照明用衍射光學元件形 成連結四個面光源中心點所形成的四角形沿著χ方向成為 ,·’田長長方开> 之類的四極狀二次光源,即如圖i 4 ( a)的右側 所示的四極狀二次光源。構成透過第一四極照明用衍射光 學元件形成的四極狀二次光源的四個圓形面光源中的一個 面光源4 6 a藉由第一 V槽軸棱鏡1 5及第二v槽軸棱鏡1 6的 作用在以參照符號4 7 a所示的矩形範圍内移動。 另一方面,利用第二四極照明用衍射光學元件形成連結 四個面光源中心點所形成的四角形沿著Z方向成為細長長 方形之類的四極狀二次光源,即如圖i 4(b)的右側所示的 四極狀二次光源。構成透過第二四極照明用衍射光學元件 所开y成的四極狀二次光源的四個圓形面光源中的一個面光 源4 6 b藉由第一 V槽軸棱鏡丨5及第二V槽軸棱鏡丨6的作用 在以參照符號4 7 b所示的矩形範圍内移動。 再者,利用第三四極照明用衍射光學元件形成連結四個 面光源中心點所形成的四角形成為正方形之類的四極狀二 次光源,即如圖14(c)的右側(或者圖14(3)〜((:)的左側) 所示的四極狀一次光源。構成透過第三四極照明用衍射光 學元件所形成的四極狀二次光源的四個圓形面光源中的一 個面光源4 6 c藉由第一 V槽軸稜鏡丨5及第二v槽軸棱鏡i 6 的作用在以參照符號4 7 c所示的矩形範圍内移動。 ____ -39- 本紙張尺度適用中S S家標準(CNS) A4規格(21G X 297公爱) 516097 A7 B7 五、發明説明(37 ) 如此一來,在第二實施形態,即使由第一 V槽軸棱鏡i 5 或第二V槽軸稜鏡1 6所產生的各面光源的移動比率(進而 其移動範圍)從光學設計觀點某種程度受到限制的情況, 藉由並用特性不同的三種四極照明用衍射光學元件,亦可 在以光軸AX為中心的圓環狀區域使各面光源位置自由移 動。又,在圖1 6省略圖示,但藉由圓錐軸棱鏡1 4及可變 焦距透鏡7的作用,在以光軸AX為中心的圓環狀區域亦可 和各面光源的位置、形狀及大小適當變更成希望的狀態。 此外,在第一貫施形怨的第一變形例,具備特性不同的 四種衍射光學元件作為四極照明用的衍射光學元件丨丨a。 圖17及圖18為就在第二實施形態的第一變形例透過特性 不同的四種四極照明用衍射光學元件所形成的各面光源和 其移動及變形加以說明之圖。在圖17及圖18也和圖15及 圖16同樣,著眼於構成在標準狀態所形成的最小四極狀二 次光源的四個圓形面光源中的一個面光源4 8。 在第二實施形態的第一變形例,如圖,发圖18所示, 用以光軸AX為中心的圓、與χ軸平行的線段及與z軸平行 的線&規疋的四分之一圓區域為通過光軸Αχ的三個線段 所分割成四個扇形區域,將由四種四極照明用衍射光學元 件所分別形成的圓形各面光源48a〜48d中心設定成位於各 扇形區域内。,設定成利用第—衍射光學元件形成面光 源48a,利用第三衍射光學元件形成面光源楊,利用第 三衍射光學元件形成面光源48e,利用第四衍射光學元件 形成面光源4 8 d。 -40-
516097 A7 ----- B7 五、發明説明(38 ) 以下’為了說明簡單,將四分之一圓區域等分成四個扇 形區域’將各面光源4 8 a〜4 8 d互相連接般地沿著以光軸 AX為中心的圓周向配置。這種情況,若使圓錐軸棱鏡μ 的間隔從零擴大到預定值,則如圖丨7所示,各面光源 4 8a〜48d其形狀從圓形變成擴大的橢圓形,同時其中心位 置沿著以光軸AX為中心的圓徑向向外方移動,分別達到 以參照符號49a〜49d所示的位置。 此外若使可變焦距透鏡7的焦點距離從最小值擴大到 預足值,則如圖1 8所示,各面光源4 8 a〜4 8 d在維持其圓 形的狀態下擴大,同時其中心位置沿著以光軸Αχ為中心 的圓徑向向外方移動,分別達到以參照符號5〇a〜5〇d所示 的位置。如此一來,在第二實施形態的第一變形例,藉由 並用特性不同的四種四極照明用衍射光學元件,可在以光 軸AX為中心的圓環狀區域使各面光源的位置、形狀及大 小自由變化。 又在圖丨7及圖18雖然各面光源48a〜48d配置成互相 連接,但各面光源48a〜48d也可以配置成互相隔開間隔。 任一情況都藉由圓錐軸稜鏡14、第一v槽軸棱鏡15、第二 V槽軸稜鏡16及可變焦距透鏡7的作用,可在以光軸Αχ為 中心的圓環狀區域將各面光源的位置、形狀及大小適當變 更成希望的狀態。 田 再者,在第二實施形態的第二變形例,具備特性不同的 兩種衍射光學元件作為四極照明用的衍射光學元件na。 圖19為就在第二實施形態的第二變形例透過特性不同的兩 -41 -
516097 A7 B7 五、發明説明(39 種四極照明用衍射光學元件所形成的各面光源和其移動及 變形加以說明之圖。在圖i 9也和圖丨5〜圖1 8同樣,著眼於 構成在標準狀態所形成的最小四極狀二次光源的四個圓形 面光源中的一個面光源5 1。 在第一貝施元怨的第一變形例,利用一方的四極照明用 衍射光學元件形成連結四個面光源中心點所形成的四角形 沿著X方向成為細長長方形之類的四極狀二次光源。構成 透過一方的四極照明用衍射光學元件所形成的四極狀二次 光源的四個圓形面光源中的一個面光源5丨a(與圖丨6的4 6 & 對應)藉由第一 V槽軸棱鏡丨5及第二v槽軸稜鏡丨6的作 用’在以參照符號5 2 a所示的矩形範圍内移動。 此外,利用他方的四極照明用衍射光學元件形成連結四 個面光源中心點所形成的四角形沿著2方向成為細長長方 开/之㉙的四極狀一次光源。構成透過他方的四極照明用衍 射光學兀件所形成的四極狀二次光源的四個圓形面光源中 的一個面光源51b(與圖16的46b對應)藉由第_v槽軸棱 鏡1 5及第二v槽軸棱鏡丨6的作用,在以參照符號$ 2 b所示 的矩形範圍内移動。 再者,藉由一方的四極照明用衍射光學元件和第二v槽 軸棱鏡1 6的並用或藉由他方的四極照明用衍射光學元件和 第一 V槽軸棱鏡1 5的並用,在起始面光源5丨a和5丨b的中 間位置形成面光源5丨c。這種情況,藉由對於面光源$工c 使可變焦距透鏡7的可變倍率功能作用,面光源5 1 c在維 持其圓形的狀態下擴大,同時其中心位置沿著以光軸ΑΧ 裝 訂 42- 516097 五、發明説明(4〇 為中心的圓徑向向外方蒋# 位置。 万移動,達到以參照符號51d所示的 或者雖然省略圖示,伸葬士 也 ^ 精由對於面光源5 1 c使圓錐軸稜 叙1 4作用,面光源5丨c其圓形傲 稜 、 y丈成擴大的擴圓形,同時並 中心位置沿著以光軸A X A由、 — ’、 心々圓徑向向外方移動。如 此-[在弟二貫施形態的第二變形例,藉由並用 同的兩種四極照明用衍射光學元件,可在以光軸AX為中 :、的0;哀狀區域使各面光源的位置自由移動。此外 藉由圓錐軸棱鏡1 4、第一 v样細并於彳《卜 ^ 軸棱叙丨5、第二V槽軸稜鏡 10及可變焦距透鏡7的作用, 兄 、 p J在以先軸為中心的圓環狀
區域將各面光源的位置、开$壯另I μ 直形狀及大小通當變更成希望的狀 怨。 其次,就藉由取代四極照明用的㈣光學元件Ua而將 環帶照明用的衍射光學元件llb設定於照明光路中所得到 的環帶照明加以簡單說明。這種情況,人射射㈣光學元 件Hb的大致平行光束在無焦透鏡12的光瞳面形成環帶狀 光強度分佈後成為大致平行光束而由無焦透鏡12所射出。 透過無焦透鏡1 2的光束透過可變焦距透鏡7在微型複眼“ 入射面形成以光軸AX為中心的環帶狀照野。其結果,在 微型複眼8 a後側焦點面形成具有和由其入射光束所形成的 照野大致相同光強度分佈的二次光源,即以光軸Αχ為中 心的環帶狀二次光源。 圖2 0為說明對於在第二實施形態的環帶照明所形成的 二次光源的圓錐軸稜鏡作用之圖。在第二實施形態的環帶 -43- 516097 A7
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面1 3的入射光束沿著χ方向的入射角度雖然不變化,但到 預疋面1 3的入射光束沿著z方向的入射角度却變化。其結 果如圖22(b)所示’各面光源61〜64在X方向不移動, 但在Z方向移動。即,若第二v槽軸稜鏡丨6的間隔從零擴 大到預足值’則面光源6 1及6 2在+ Z方向移動,面光源6 3 及64在-Z方向移動。 再者’若第一 V槽軸稜鏡1 5的間隔及第二v槽軸棱鏡1 6 的間隔都變化,則到預定面13的入射光束沿著χ方向的入 射角度及沿著Z方向的入射角度都變化。其結果,如圖 2 2((〇所示,各面光源61〜64在2方向及乂方向移動。即, 若第一 V槽軸稜鏡15的間隔及第二v槽軸棱鏡16的間隔從 零擴大到預定值,則面光源6 1在+Z方向及-χ方向移動, 面光源62在+ Z方向及+ X方向移動,面光源63在-Z方向 及-X方向移動,面光源6 4在-Z方向及+ X方向移動。如此 一來’可形成由四個獨立的圓弧狀面光源構成的四極狀二 次光源。 以上,雖然個別說明了第二實施形態的環帶照明的圓錐 軸稜鏡14、第一V槽軸棱鏡15、第二v槽軸棱鏡16及可變 焦距透鏡7的作用,但藉由這些光學構件的相互作用,各 種形態的環帶照明可能。具體而言,在圖22((:)所示的狀 態’若使可變焦距透鏡7作用,則例如面光源6 2沿著以光 軸A X為中心的圓徑向移動’變成其全體形狀相似變化的 面光源6 2 a。另一方面,在圖2 2 (c)所示的狀態,若使圓 錐軸稜鏡14作用,則例如面光源64沿著以光軸AX為中心 L_______-45- 本紙張尺度適財s g家標準(CNS) M規格(謂χ 297公爱)
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五、發明説明(43 ) 的圓徑向移動,其徑向尺寸不變化,變成僅其周向尺寸變 化的面光源6 4 a。 二而,見際上因光學設計上的限制而在由圓錐轴稜鏡 1 4所產生的環帶比變更範圍有限制。於是,在第二實施形 態具備特性不同的兩種衍射光學元件作為環帶照明用的衍 射光學元件1 1 b。即,在第二實施形態,利用一方的環帶 照明用衍射光學元件形成具有適於例如在0·5〜0.68的範園變 更環帶比的形狀的環帶狀二次光源。此外,利用他方的環 帶照明用衍射光學元件形成具有適於例如在仏制』的範圍 Μ更壤帶比的形狀的環帶狀二次光源。其結果,藉由並用 兩種環π知、明用衍射光學元件,可在〇·5〜〇·8的範圍變严 帶比。 衣 且說參照圖23(a),得知外接於在圖22(a)或(b)的右側 所得到的一極狀二次光源的圓(圖中以虛線所示)曲率和各 半圓弧狀面光源的外側圓弧曲率不一致。於是,在第二實 犯=怨的第二變形例,為了使外接於由第一 v槽轴棱鏡1 $ 或第二v槽軸稜鏡16的作用所得到的二極狀二次光源的圓 和半圓弧狀各面光源的外側圓弧曲率一致,附設第三 % π 明用衍射光學元件。第三環帶照明用衍射光學元件 ^圖23 (^)所示,形成沿著χ方向或z方向稍微扁平的橢圓 裒另入光源,而不是由以光軸A X為中心的兩個圓所規 定之類的完全環帶狀二次光源。 班更詳、’.田係由第二環帶照明用衍射光學元件所形成的橢圓 環狀二次光源包含一對圓弧狀面光源65a和65b,各面光 516097 A7
源6 5 a及6 5 b的外側圓弧曲率被設定成和外接於由第一 v 槽軸稜鏡1 5或第二V槽軸棱鏡1 6的作用所得到的二極狀二 次光源的圓曲率一致。因此,在第二實施形態的第三變形 例,在由第一v槽軸棱鏡15或第二v槽軸棱鏡16的作用所 得到的二極狀二次光源方面,外接於此二極狀二次光源的 圓曲率和圓弧狀各面光源65 a&65b的外側圓弧曲率一 致。
裝 再者,就由取代四極照明用的衍射光學元件Ua或環帶 照明用的衍射光學元件丨丨b而將圓形照明用的衍射光學元 件n c設定於照明光路中所得到的通常圓形照明加以簡單 說明。這種情況,入射到衍射光學元件llc的大致平行光 束在無焦透鏡1 2的光瞳面形成圓形光強度分佈後成為大致 平行光束而由無焦透鏡1 2所射出。 訂
透過無焦透鏡1 2的光束透過可變焦距透鏡7在微型複眼 8 a入射面形成以光軸Αχ為中心的圓形照野。其結果,在 微型複眼8 a後側焦點面(即照明光學系統的光瞳)形成具有 和由其入射光束所形成的照野大致相同光強度分佈的二次 光源’即以光軸A X為中心的圓形二次光源。 在第二實施形態的圓形照明,在標準狀態所形成的最小 圓形二次光源藉由使可變焦距透鏡7的焦點距離從最小值 擴大到預定值,變成其全體形狀被相似擴大的圓形二次光 源。換言之,在第二實施形態的圓形照明,藉由使可變焦 距透鏡7的焦點距離變化,可變更圓形二次光源大小(外 徑)。 -47-
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圖2 4為說明對於在第二實施形態的圓形照明所形成的 二次光源的第一 V槽軸棱鏡及第二v槽軸棱鏡作用之圖。 在第二實施形態的圓形照明,若第一 V槽軸棱鏡丨5的間隔 乂零擴大到預定值’則如圖2 4 (a)所示,構成圓形二次光 源的四個四分之一圓面光源66a〜66d中,面光源66a及 66c在-X方向移動,面光源66b及66d在+ X方向移動。 另一方面,备·第一 V槽軸稜鏡1 6的間隔從零擴大到預定 值,則如圖24(b)所示,面光源66a及66b在+z方向移 動,面光源66c及66d在-Z方向移動。再者,若第—▽槽 軸稜鏡1 5的間隔及第二V槽軸棱鏡丨6的間隔都從零擴大到 預足值,則如圖2 4 ( c)所示,面光源6 6 a在+ Z方向及-X方 向和動’面光源6 6 b在+ Z方向及+ X方向移動,面光源 66c在-Z方向及-X方向移動,面光源66(1在_2方向及+ χ 方向移動。如此一來,可形成由四個獨立的四分之一圓面 光源構成的四極狀二次光源。 以上,雖然個別說明了第二實施形態的圓形照明的第一 V槽軸棱鏡1 5、第二V槽軸棱鏡丨6及可變焦距透鏡7的作 用’但藉由€ I光學構件的相互作$,各種形.態的圓形照 明可能。然而,實際上因光學設計上的限制而在由可變焦 距透鏡7所產生的外徑可變倍率範圍有限制。於是,在第 二實施形態具備特性不同的兩種衍射光學元件作為圓形照 明用的衍射光學元件1 1 c。 即,在第二實施形態,利用一方的圓形照明用衍射光學元 件形成具有適於在從比較小的(7值,即小σ到中間的^值, _ -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公酱i-
裝
516097 A7 _____ B7 __ 五、發明説明(46 ) 即中σ的範圍變更σ值的形狀的圓形二次光源。此外,利用 他方的圓形照明用衍射光學元件形成具有適於在從中α到比 較大的σ值,即大σ的範圍變更σ值的形狀的圓形二次光 源。其結果,藉由並用兩種圓形照明用衍射光學元件,可在 從小σ到大σ的範圍(例如01 $ σ $ 0.95)變更σ值。
裝 以下’就第二實施形態的照明條件的切換動作等加以具 體說明。首先,將關於按照分步重複方式或分步掃描方式 應依次曝光的各種光罩的資訊等透過鍵盤等輸入機構2 〇輸 入到控制系統2 1。控制系統2 1將關於各種光罩的最佳線 寬(解像度)、焦點深度等資訊記憶於内部記憶部,回應來 自輸入機構2 0的輸入而供庄適當的控制信號給驅動系統 24 、 26〜28 ° 即’在最佳解像度及焦點深度下進行四極照明時,驅動 系統2 6根據來自控制系統2 1的指令將四極照明用的衍射 光學元件1 1 a定位於照明光路中。而且,為了得到具有希 望形態的四極狀二次光源,驅動系統28 a〜28c根據來自控 制系統2 1的指令設定軸棱鏡1 4〜1 6的間隔,驅動系統2 4 根據來自控制系統2 1的指令設定可變焦距透鏡7的焦點距 離。此外,驅動系統27根據來自控制系統21的指令驅動 投影光學系統P L的可變孔徑光闌。 再者,按照需要,藉由利用驅動系統2 8 a〜2 8 c使軸棱鏡 1 4〜1 6的間隔變化或利用驅動系統2 4使可變焦距透鏡7的 焦點距離變化,可適當變更形成於微型複眼以後側焦點面 的四極狀二次光源的形態。如此一來,使四極狀二次光源 __ - 49 > 1紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)—----- 516097 A7 _____一― B7 五、發明説明(47 ) 的全體大小(外徑)及形狀(環帶比)、各面光源的位置、形 狀、大小等適當變化,T進行各式各樣的四極照㈤。/ 此外’在最佳解像度及焦點深度下進行環帶照明時,驅 動系統2 6根據來自控制系統2丨的指令將環帶照明用的衍 射光學元件11b定位於照明光路中。而且,為了得到具有 希望形態的環帶狀二次光源或者為了得到由環帶狀二次光 源所衍生得到的四極狀二次光源或二極狀二次光源,驅動 系統2 8 a〜2 8 c根據來自控制系統2丨的指令設定軸棱鏡 14〜16的間隔,驅動系統24根據來自控制系統21的指= 設定可變焦距透鏡7的焦點距離。此外,驅動系統”根^ 來自控制系統2 1的指令驅動投影光學系統pL的可變孔徑 光闌。 气丁 再者,按知、而要,藉由利用驅動系統2 8 a〜2 8 c使轴棱鏡 1 4〜1 6的間隔變化或利用驅動系統24使可變焦距透鏡7的 焦點距離變化,可適當變更形成於微型複眼8&後側焦^點面 的環帶狀二次光源的形態或者所衍生得到的四極狀二次光 源或一極狀^_次光源的形態。如此一來,使環帶狀-、Λ>光 源的全體大小(外徑)及形狀(環帶比)、所衍生得到的各面 光源的位置、形狀、大小等適當變化,可進行各式各樣的 環帶照明。 再者’在最佳解像度及焦點深度下進行通常圓形照明 時’驅動系統2 6根據來自控制系統2 1的指令將圓形明明 用的衍射光學元件1 1 C定位於照明光路中。而且,為了得 到具有希望形態的圓形二次光源或者為了得到由圓形二次 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 516097 A7 B7 五、發明説明(48 ) 光源所衍生得到的四極狀二次光源或二極狀二次光源,驅 動系統28a〜2 8c根據來自控制系統21的指令設定軸稜鏡 1 4〜1 6的間隔’驅動系統24根據來自控制系統2工的指令 設定可變焦距透鏡7的焦點距離。此外,驅動系統27根據 來自控制系統2i的指令驅動投影光學系統pL的可變孔徑 光闌。 再者’按照需要’藉由利用驅動系統28a〜28c使軸棱鏡 14〜16的間隔變化或利用驅動系統以使可變焦距透鏡了的 焦點距離變化,可適當變更形成於微型複眼8a後側焦點面 的圓形二次光源的形態或者所衍生得到的四極狀二次光源 或二極狀;次光源的形態。如此_來,使圓形二次光源的 全體大小(進而σ值)、所衍生得到的各面光源的位置、形 狀、大小等適當變化,可進行各式各樣的圓形照明。 又,在第一貝施形怨雖然從光源側依次配置圓錐軸稜鏡 14、第一V槽軸棱鏡15及第二ν槽軸棱鏡“,但也可以使 此配置順序適當變化。此外,在各軸棱鏡14〜16雖然從光 源側依次配置具有凹狀折射㈣第一棱鏡構件和具有凸狀 折射面的第二稜鏡,但也可以使此配置順序相反。 此外,在第二實施形態雖然各軸稜鏡14〜16分別由一對 稜鏡構件所構成,但不限於此,例如也可以使圓錐軸棱鏡 1 4的第二棱鏡構件i 4 b和第一 V槽軸棱鏡丨5的一棱鏡構件 Ha —體化或使第一 V槽軸稜鏡15的第二稜鏡構件i5b和 第二V槽軸棱鏡1 6的第一棱鏡構件丨6a 一體化。這種情 況,藉由使圓錐軸棱鏡14的第一稜鏡構件14a、被一體化 •51 - (49 五、發明説明 Z兩個稜鏡及第二”軸棱鏡_第二梭鏡構件⑽中至 構件&著光軸Αχ移動,可使各軸棱鏡14〜16的 隔分別獨立變化。 "圖25為相尤田各顯示具備關於本發明第4施形態的照明 =學,置的曝光裝置結構之圖。圖26為概略顯示在第三實 =形怨配置於無焦透鏡的光路中的-對V槽軸棱鏡結構的 政視圖。第二實施形態具有和第二實施形態類似的結構。 二而,在第二實施形態,在無焦透鏡丨2的光路中配置圓錐 軸稜鏡和一對V槽軸棱鏡對此在第三實施形態,只配置一 對V槽軸棱鏡之點和第二實施形態基本上不同。以下,著 眼於和第二實施形態的不同點,說明第三實施形態。 在第二貫施形態的四極照明,因未配置圓錐軸棱鏡而不 月匕使構成四極狀二次光源的各面光源的圓形變成橢圓形。 然而,藉由選擇地使用多數四極照明用衍射光學元件 1 1 a,同時利用第一 v槽軸稜鏡丨5及第二V槽軸棱鏡1 6的 作用,可在以光軸AX為中心的圓環狀區域適當變更各面 光源的位置。此外,藉由輔助地利用可變焦距透鏡7的可 變倍率作用,可在以光軸A X為中心的圓環狀區域適當變 更各面光源的位置及大小。 另一方面’在第三實施形態的環帶照明,因未配置圓錐 軸稜鏡而不能使環帶狀二次光源的環帶比連續變化。然 而,藉由選擇地使用多數環帶照明用衍射光學元件llb , 同時利用第一 V槽軸積鏡1 5、第二V槽軸稜鏡1 6及可變焦 距透鏡7的作用,可適當變更環帶狀二次光源的全體大小 -52- 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(2l〇x297公爱) 516097 A7 B7 五、發明説明(50 及形狀(環帶比)或者構成由環帶狀二次光源所衍生得到的
二極狀二次光源或四極狀二次光源的各面光源的位置、 狀及大小。 V
裝 且說在圖形照明沒有積極利用圓錐軸稜鏡的作用。因 此:在第三實施形態的圓形照明也和第二實施形態的情況 同樣’可適當變更圓形二次光源的全體大小或者構成由圓 形二次光源所衍生得到的二極狀二次光源或四極狀二次光 源的各面光源的位置、形狀及大小。 戆 ,圖2 7為概略顯不具備關於本發明第四實施形態的照明 光學裝置的曝光裝置結構之圖。圖28為概略顯示在第四實 施形態配置於無焦透鏡的光路中的圓錐軸棱鏡及第一 v槽 軸稜鏡結構的透視圖。第四實施形態具有和第二實施形態 類似的結構。然而,在第二實施形態,在無焦透鏡匕的^ 路中配置圓錐軸稜鏡和一對v槽軸稜鏡,對此在第四實施 形怨,只配置圓錐軸稜鏡及第一 v槽軸稜鏡之點和第二實 施形態基本上不同。以下,著眼於和第二實施形態的不同 點,說明第四實施形態。又,在圖2 7及圖2 8顯示第一 V槽 軸稜鏡15作為一方的v槽軸棱鏡,但一方的v槽軸棱鏡也 可以是第二V槽軸棱鏡16。 在第四實施形態的四極照明,因只配置一方的V槽軸棱 鏡(1 5或1 6)而在維持構成四極狀二次光源的圓形各面光 源的形狀及大小的狀態下不能只使其位置二維變化。然 而’藉由選擇地使用多數四極照明用衍射光學元件丨丨a, 同時利用圓錐軸棱鏡14、一方的V槽軸稜鏡(1 5或i 6)及 -53-
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可變焦距透鏡7的作用,可在以光轴ΑΧ為中 域適當變更各面光源的位置、形狀及大小。 心的圓環狀區 另方面,在第四實施形態的環帶照明,因只配置一方 的V槽軸稜鏡(15或16)而不能從環帶狀二次光源衍生得到 四極狀_〜光源。然而,藉由選擇地使用多數環帶照明用 何射光學7C件11b,同時利用圓錐軸稜鏡14、_方的V槽 軸棱鏡(15或16)及可變焦距透鏡7的作用,可適當變更^ 帶狀二次光源的全體大小及形狀(環帶比)或者構成由環帶 狀二次光源所衍生得到的二極狀二次光㈣各面光源的位 置、形狀及大小。 再者,在第四實施形態的圓形照明,因只配置一方的v 槽軸棱銃(1 5或1 6)而不能從圓形二次光源衍生得到四極 狀一次光源。然而,藉由選擇地使用多數圓形照明用衍射 光學元件1 1 c,同時利用圓錐軸稜鏡丨4、一方的v槽軸棱 鏡(1 5或1 6 )及可變焦距透鏡7的作用,可適當變更圓形二 次光源的全體大小或者構成由圓形二次光源所衍生得到的 一極狀二次光源的各面光源的位置、形狀及大小。 圖2 9為概略顯示具備關於本發明第五實施形態的照明 光學裝置的曝光裝置結構之圖。第五實施形態具有和第二 實施形態類似的結構。然而,在第五實施形態使用内面反 射型光學積分器(棒狀積分器7 0 )取代波面分割型光學積分 器(微型複眼8a)之點和第二實施形態基本上不同。以下, 著眼於和第二實施形態的不同點,說明第五實施形態。 在第五實施形態,與配置棒狀積分器7 〇取代微型複眼 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 516097 A7 --- - B7 五、發明説明(52 ) 8 a對應,在衍射光學元件丨丨和棒狀積分器7 〇間的光路中 從光源側依次配置可變焦距透鏡、第二衍射光學元件 (或微型複眼)72及輸入透鏡73。此外,作為照明視場光 闌的光罩擋板1 7配置於棒狀積分器7〇的射出面附近。 此處,可變焦距透鏡7 1配置成其前側焦點位置和衍射 光學兀件1 1的位置大致一致且其後側焦點位置和第二衍射 光學兀件72的位置大致一致。又,可變焦距透鏡7丨的焦 點距離變化係由根據來自控制系統2丨的指令動作的驅動系 統29所進行。此外,輸入透鏡73配置成其前側焦點位置 和第二衍射光學元件7 2的位置大致一致且其後側焦點位置 和棒狀積分器7 0的入射面位置大致一致。 棒狀積分器7 0係由石英玻璃或螢石之類的玻璃材料構 成的内面反射型玻璃棒,利用在内部和外部的境界面,即 内面的全反射通過聚光點,沿著與棒入射面平行之面形成 與内面反應數相對應之數的光源像。此處,所形成的光源 像的大部分是虛像,但只是中心(聚光點)的光源像成為實 像。即,入射到棒狀積分器70的光束為内面反射所分割成 角度方向,通過聚光點’沿著與其入射面平行之面形成由 多數光源像構成的二次光源。 因此,在第五實施形態的四極照明(環帶照明或圓形照 明),通過選擇地設置於照明光路的衍射光學元件, 1 1 a (1 1 b或1 1 c)的光束透過可變焦距透鏡7丨在第二衍射 光學元件7 2上形成四極狀(環帶狀或圓形)照野。通過第一 衍射光學元件7 2的光束透過輸入透鏡7 3聚集於棒狀積分 -55- I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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器7 0的入射面附近。圖3 〇為說明第五實施形態的第二衍 射光學元件作用之圖。 如圖30(a)所示,未配置第二衍射光學元件72時,透過 可變焦距透鏡7 1及輸入透鏡7 3的光束在棒狀積分器7 〇的 入射面70a上聚焦於大致一點。其結果,由棒狀積分器几 所形成於其入射側的多數光源非常分散(各光源對於二次 光源全體的填充率變小),不能得到實質的面光源。 於是,在第五實施形態將作為光束發散元件的第二衍射 光學元件7 2配置於輸入透鏡7 3的前側焦點位置附近。如 此一來,如圖30(b)所示,透過第二衍射光學元件72所發 散的光束透過乾入透鏡7 3在棒狀積分器7 〇的入射面7 〇 a上 以預足寬度聚集。其結果,由棒狀積分器7 〇所形成於其入 射側的多數光源非常密實(各光源對於二次光源全體的填 充率變大)’可得到作為實質面光源的二次光源。 來自棒狀積分器7 0所形成於其入射側的四極狀(環帶狀 或圓形)一次光源的光束在其射出面被重疊後,透過光罩 擋板1 7及成像光學系統1 8照明形成預定圖案的光罩M。 又’在第五實施形態,在可變焦距透鏡7 1的前側透鏡群 7 1 a和後側透鏡群7 1 b間的光路中從光源側依次配置圓錐 軸棱鏡1 4、第一 V槽軸稜鏡丨5及第二v槽軸稜鏡丨6。 因此,在第五實施形態的四極照明也和第二實施形態同 樣,藉由選擇地使用多數四極照明用衍射光學元件丨丨a , 同時利用圓錐軸稜鏡1 4、第一 V槽軸稜鏡1 5、第二V槽軸 棱鏡1 6及可變焦距透鏡7 1的作用,可在以光軸AX為中心 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2ΐ0χ297公釐)
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的圓環狀區域適當變更構成環帶― 衣Y狀一次光源的各面光源的 位置、形狀及大小。 此外,纟第五實施形態的環帶照明也和第二實施形錢同 樣’藉由選擇地使用多數環帶照明用衍射光學元件⑴, 同時利用圓錐軸棱鏡14、第—v槽軸棱鏡15、帛二v槽轴 積鏡i6及可變焦距透鏡71的作用,可適當變更環狀二次 光源的全體大小及形狀(環帶比)或者構成由環帶狀二次光 源所衍生㈣的H次U或四極狀二次光源的各面 光源的位置、形狀及大小。 再者,在第五實施形態的圓形照明也和第二實施形態同 樣,藉由選擇地使用多數圓形照明用衍射光學元件丨丨C, 同時利用圓錐軸棱鏡14、第一 V槽軸棱鏡15、第二V槽軸 棱鏡1 6及可變焦距透鏡7 i的作用,可適當變更圓形二次 光源的全體大小或者構成由圓形二次光源所衍生得到的二 極狀二次光源或四極狀二次光源的各面光源的位置、形狀 及大小。 如以上,在第二實施形態〜第五實施形態也是藉由使V 槽軸棱鏡1 5或1 6的間隔變化,二次光源的全體大小及形 狀在X方向或Z方向變化。其結果,可在光罩μ上正交的 兩方向(X方向及Υ方向)實現互相不同的照明條件,進而 可在圖案有方向性的光罩]VI上正交的兩方向設定最佳的照 明條件。 又,上述第二實施形態〜第五實施形態中,只具備一對 V槽軸積鏡1 5及1 6作為可變機構的第三實施形態特別適於 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公釐) 五、發明説明(55 ) 記憶體(DRAM等)的微影製程。此外,只具備圓錐轴棱鏡 1 4和万的V槽軸稜鏡(丨5或丨6)作為可變機構的第四實 她形怨特別it於邏輯裝置(Mpu等)的微影製⑬。再者,具 備^錐軸稜鏡1 4和—對v槽軸稜鏡i 5及^ 6作為可變機構 的第二實施形態及第五實施形態適於包含半導體裝置的一 般微型裝置的微影製程。 且就在以上的第五實施形態(參照圖29)說明了以配置 於軸稜鏡系統(14、15、16)的光罩側 面反射型❹積分器(棒狀料積分器)7()之例了當然= 以將作為則述光學積分器的複眼透鏡8或微型複眼&和内 面反射型丰學積分器(棒狀光學積分器)7〇調換。 此外S以上的第二貫施形態、第三實施形態及第五實 施形態(參照圖10、圖25及圖29)顯示以第一 v槽軸棱鏡 15的V槽万向為z方向(〇。方向)、以第二乂槽轴棱鏡μ的 V槽方向為X方向(9〇。方向)之例,但本發明並不限於此配 置,例如可以第一 V槽軸稜鏡15的¥槽方向為光軸中心地 順時針旋轉45。的方向(45。方向),以第二v槽軸棱鏡“的 v槽方向為光軸中心順時針旋轉4 5。的方向(丨3 5。方向)等。 藉此,入射到微型複眼以的槽影成為傾斜,可期待可減低 照度不均勻的效果。再者,可按照所希望的照明條件任音 變更第-V槽軸稜鏡15的v槽方向和第二v㈣稜鏡16^ V槽方向形成之角(交叉角)。如以上,要變更兩個讀軸 棱鏡的槽交叉角,控制系統21根據透過輸入機構2〇^輸 入的輸入資訊使驅動系統2 8 b和驅動系統2 8 c的至少一方 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) -58- 516097 五、發明説明(56 驅動使第一v槽轴棱鏡15和第二v槽㈣鏡μ光# 地相對旋轉即可。 再者,在以上的第四實施形態(參照圖27)顯示以V槽軸 稜鏡15的乂槽方向為Z方向(〇。方向)之例,但本”^
裝 限万;此配置’例如可以v槽軸稜鏡15的乂槽方向為光軸中 心地從轉45。的方向(45。方向)、旋轉9〇。的方向方 向)、旋轉135。的方向(135。方向)等。即,可按照所希望的 照明條件任意變更v槽軸棱鏡1 5的V槽方向。如以上,要 變更”轴棱鏡的槽方向,控制“21根據透過輸入機構 20所輸入的輸入資訊使驅動系統28b驅動,使V槽軸棱鏡 15光軸中心地只旋轉預定旋轉量即可。 此外,在以上各實施形態最好並用衍射光學元件 (11a、lib、Uc)和 σ 值的可變範圍為 〇·]^〇95(〇1$σ^ 〇·95),但若取消構成σ值可變用的可變焦距透鏡7(可變倍 率光學系統)的透鏡片數或其空間等限制,則可以作為裝 置所要求的0.1〜〇·95的σ值的範圍為連續可變。
此外,在以上的第一實施形態〜第五實施形態的環帶照 明’形成於照明光學系統的光瞳(投影光學系統的光瞳)的 裱帶光束最好在0.4〜〇·95的σ值的範圍(〇.4$ σ$0.95)内以環 帶比為可變。再者,在包括以上的第一實施形態〜第五實 施形態的二極照明或四極照明在内的多極照明方面,形成 於照明光學系統的光瞳(投影光學系統的光瞳)的多極狀光 束最好在〇·4〜0.95的σ值的範圍(〇·4$ α $0.95)内以位置或大 小為可變。 -59- 本纸張尺度適用中國國家標準((:^3) Α4規格(210X297公釐) 516097 A7
再者’在以上的第一實施形態〜第五實施形態,為了測 f殘留於投影光學系統PL的像差或經時變化的像差(波面 像差等)’例如將美國專利第5,828,455號或美國專利第 5,978,085號等所揭示的像差測量用光罩(像差測量用微影光 罩)載置於保持光罩(微影光罩)Μ的不圖示的光罩台μ s, 藉由對於其像差測量用光罩進行適當照明,可高精度測量 投影光學系統PL的像差(波面像差等)。此處,將可高精 度測量投影光學系統PL的像差(波面像差等)的照明條件 攸各種角度進行研究的結果,發現最好將照明光學系統的 cr值設定在0·01$σ^〇·3的範圍的任一值。再者,要更加高 精度測量投影光學系統PL的像差(波面像差等),將照明 光學系統的ΟΓ值設定在〇.〇2S σ $〇·2的範圍的任一值更佳。 如此,要以照明光學系統的σ值為〇〇1 ^ σ ^〇·3的範圍或 0.02S σ S0.2的範圍設定照明條件,設定設定極小σ值的測 量用衍射光學元件以取代構成以上各實施形態的照明條件 設定機構(4a、4b、5、7、1〇、lla 〜llc、12、 14〜16、71、71a) —部分的衍射光學元件(na、llb、 1 1 c)即可。又,在以上的第一實施形態〜第五實施形態的 投影光學系統PL產生像差時,將所測量的像差資訊輸入 到輸入機構2 0,控制系統2 1例如根據透過輸入機構2 〇所 輸入的像差資料,透過不圖示的驅動系統使構成投影光學 系統PL的至少一個光學元件(透鏡或鏡等)移動(投影光學 系統P L的光軸方向移動、和光軸正交的方向移動、對於 光軸傾斜、在光軸周圍旋轉),藉此可修正包括投影光學 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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516097 A7 B7 五、發明説明(58 )
系統P L的像差在内的光學特性惡化。 此外,以顯示於以上第一實施形態〜第五實施形態的裝 置為掃描型曝光裝置時,照明光學系統在光罩“上將狹缝 狀(具有短邊方向和長邊方向的長方形狀)照明區域(在圖 1、圖10、圖25、圖27及圖29的紙面方向或掃描方向有 短邊方向的照明區域)在晶圓W上形成狹縫狀曝光區域, 使保持於不圖示的光罩台MS的光罩和保持於不圖示的晶 圓台(基板台)WS的晶圓(基板)沿著掃描方向(圖i、= 10圖25、圖27及圖29的紙面方向)向相反方向移動,藉 此將光罩Μ的圖案像透過投影光學系統P l形成於晶圓^ 上。這種情況,不圖示的光罩台M S及不圖示的晶圓台(基 板台)W S透過使不圖示的各台驅動的驅動裝置為控制系統 2 1所控制。 在以上各實施形態所示的裝置,構成光學積分器的複眼 透鏡(陣列狀光學元件)8或微型複眼(微型陣列狀光學元 件)8 a的多數光學元件(透鏡元件)的各個截面形狀最好和 形成於光罩Μ上的狹縫狀(具有短邊方向和長邊方向的長 方形狀)照明區域及形成於晶圓W上的狹縫狀(具有短邊方 向和長邊方向的長方形狀)曝光區域相似。 此外,如以上各實施形態所示,將作為光學積分器的複 眼透鏡(陣列狀光學元件)8或微型複眼(微型陣列狀光學元 件)8a換成内面反射型光學積分器(棒狀光學積分器)的掃 描型曝光裝置時及如第五實施形態,以光學積分器為内面 反射型光學積分器(棒狀光學積分器)的掃描型曝光裝置 -61 -
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本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 χ 297公釐) 516097 A7 B7 五、發明説明(59 2,内面反射型光學積分器(棒狀光學積分器)的截面形狀 最好和形成於光罩Μ上的狹缝狀(具有短邊方向和長邊方 向的長方形狀)照明區域及形成於晶圓w上的狹縫狀(具有 短邊万向和長邊方向的長方形狀)曝光區域相似。 又,以顯示於以上各實施形態的裝置為掃描型曝光裝置 時為了不招致投影光學系統p L的大型化及複雜化而效 率艮面保持寬廣視野,—面達成在高產能下的择描曝 光,最好以形成於光罩M上的狹缝狀照明區域(或形成於 晶圓W上的狹缝狀曝光區域)的短邊方向長度為Ls、以其 照明區域的長邊方向長度為L i時,滿足⑽5<Ls/u<〇 7的關 係。在以上各實施形態所示的掃描型曝光裝置,例如係 L s/L 1 = 1 /3。 在關於上述各實施形態的曝光裝置,藉由利用照明光學 裝置照明光罩(微影光罩)(照明製程),使用投影光學系統 將形成於光罩的轉印用圖案曝光到感光性基板(曝光製 程),可製造微型裝置(半導體元件、攝影元件、液晶顯示 元件、薄膜磁頭等)。以下,就藉由使用上述各實施形態 的曝光裝置在作為感光性基板的晶圓等形成預定電路圖案 而得到作為微型裝置的半導體裝置時的手法一例,參照= 8的流程圖加以說明。 ’、 首先,在圖8的步驟30卜在一批晶圓上蒸鍵金屬膜。在 其久的步驟302,在其-批晶圓上的金屬膜上塗佈光阻劑。 其後,在步驟303,使用上述各實施形態的曝光裝置將光罩 上的圖案像透過其投影光學系統依次曝光轉印到其一批晶
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固:的各照射區域。其後’在步驟綱
的光阻劑的顯影後,在步驟 “日®J 鉍同安, 〇5精由在其一批晶圓上以莽 安开進行㈣,將與光罩上的圖案對應的電路廣 衣/万;各叩圓上的各照射區域。其後 的電路圖案形成等,製造半料元詩㈣=更上層 i# _ ^ 干爷把兀件會裝置。根據上述丰 ^裝置製造方法,可產能良好地得到具有極細微電 案的半導體裝置。 ",在上述各實施形態的曝光裝置,藉由在板(玻璃 土板)上形成預定圖案(電路圖案、電極圖案等),亦可得 到作為微型裝置的液晶顯示元件。以了,參照圖9的流程 圖,就此時的手法一例加以說明。在圖9,在圖案形成製 私4 0 1執仃使用上逑各實施形態的曝光裝置將光罩圖案轉 ί7曝光到感光性基板(塗佈抗鞋劑的玻璃基板等)的所謂微 影製程。藉由此《彡製程,在感綠基板±形成包含多數 電極等的預定圖案。其後,所曝光的基板藉由經過顯影製 私、I虫刻製程、微影光罩剝離製程等各製程,在基板上形 成預疋圖案,轉移到其次的濾色器形成製程4〇2。 其次,在濾色器形成製程402形成將與11(紅)、G(綠)、 B(藍)對應的三個點組多數排列成矩陣狀或將R、G、b的 二條色帶過濾器組多數排列在水平掃描線方向的濾色器。 Ά後,在滤色备形成製程4 〇 2後,執行胞組合製程4〇3。在 胞組合製程403,使用具有在圖案形成製程4〇1所得到的預 疋圖案的基板及在濾色器形成製程4〇2所得到的濾色器等組 合液晶面板(液晶胞)。在胞組合製程4〇3,例如在具有在圖
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516097 A7 B7 五、發明説明(6i )
案形成製程401所得到的預定圖案的基板和在濾色器形成 程402所得到的濾色器之間注入液晶,製造液晶面板(液I 胞)。 ' 其後,在模組組合製程4〇4,安裝使所組合的液晶面沐 (液晶胞)顯示動作進行的電路、背面光等各零件而使其^ 成作為液晶顯示元件。根據上述液晶顯示元件之製造〕 法,可產能良好地得到具有極細微電路圖案的液晶顯示^ 件。 ^ π 又,在上述各實施形態雖然在變形照明例示地形成四極 狀或環帶狀二次光源,但也可以形成由對於光轴偏心的兩 個面光源構成的:極狀:次光源或由對於光軸偏心的八個 面光源構成的八極狀二次光源之類的所謂多數極狀或多極 狀二次光源。 此外,在上述各實施形態雖然以具備照明光學裝置的投 影曝光裝置為例說明本發明,但顯然可將本發明適用於為 了照明光罩以外的被照射面的一般照明光學裝置。 [發明之效果] 如以上說明,在本發明之照明光學裝置為使到光學積分 器的入射光束沿著預定方向的入射角纟變化而纟備變更人 射光束縱橫比的縱橫比變更元件。因&,藉由此縱橫比變 更元件的作用,可使二次光源全體大小沿著預定方向變 化’進而可在被照射面上正交的兩方向實現互相不同的照 明條件。 因此,在裝入本發明照明光學裝置的曝光裝置可在圖案
裝 訂 魏 516097 A7 B7 五、發明説明(65 ) [元件編號之說明] 1 光源 4 衍射光學元件 5 連續變倍透鏡 6 微型複眼 7 可變焦距透鏡 * 8 複眼透鏡 8 a 微型複眼 9 聚光光學系統 10 V槽軸棱鏡 11 、7 2 衍射光學元件 1 2 無焦透'鏡 14 圓錐軸棱鏡 1 5 、16 V槽軸棱鏡 17 光罩擋板 18 成像光學系統 70 棒狀積分器 7 1 可變焦距透鏡 73 輸入透鏡 Μ 光罩 P L投影光學系統 W 晶圓 20 輸入機構 2 1 控制系統 22' -29 驅動系統 -68- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
Claims (1)
- 516097 AS B8 第09012〇743號專利申請案 中文申請專利範圍修正本⑼年u 六、申請專利範i ""~ Μ 5 .-卜.: 1· 一種照明光學裝置,係具備為了根據來自光ϋ 束 >成弟夕數光源的第一光學積分器和為了根據來自 七述第夕數光源的光束形成更多數第二多數光源的第 二光學積分器’以來自前述第二多氣光源的光束照明被 照射面,其特徵在於:具備 變倍率S學系、统:配置於前述第—光學積分器和前 返第一光予%分器間的光路中,相似變更前述第二多數 光源全體大小;及, "縱桉比變更兀件:為使到前述第一光學積分器的入射 光束丄著預足方向的入射角度變化而變更前述入射光束 的縱橫比者。 2·如:凊專利範圍第i項之照明光學裝置,其中前述縱橫 比交更兀件係以光軸為中心可旋轉地所構成。 3·如Ϊ 4專利範圍第1項之照明光學裝置,其中前述縱橫 更:件具有第一縱橫比變更元件··使到前述光學積 刀态或刖4第-光學冑分器的入射光束沿著第一方向的 入:角^變化…第二縱橫比變更元件:使到前述光 或則逑第-^學積分器的人射光束沿著和前述 弟方向正人的第二方向的入射角度變化。 4·^請專利範圍第1項之照明光學裝置,其中前述縱橫 =夂更兀件具有第—棱鏡:沿著前述敎方向具有凹狀 、十:面的折射面,及,第二棱鏡:具有和該第—棱鏡的前 ::一截面的折射面互補形成的凸狀截面的折射面,前 …稜鏡及前述第二稜鏡中至少任何一方沿著光軸可 本纸張尺度相 516097 A B c D 六、申請專利範圍 移動地所構成。 5·如申請專利範圍第4項之照明光學裝置,其中前述第一 棱鏡的前述凹狀截面具有V字狀的形狀。 6. —種照明光學裝置,具備為了根據來自光源機構的光束 形成多數光源的光學積分器和為了將來自該光學積分器 的光束導入被照射面的導光光學系統,其特徵在於··具 備 光束變換元件:將來自前述光源機構的光束變換成具 有預定截面形狀的光束或具有預定光強度分佈的光束; 及, 縱橫比變更元件:配置於前述光束變換元件和前述光 學積分器間的光路中,為使到前述光學積分器的入射光 束沿著預定方向的入射角度變化而變更前述入射光束的 縱橫比者。 7. 如申請專利範圍第6項之照明光學裝置,其中前述縱橫 比變更元件係以光軸為中心可旋轉地所構成。 8·如申凊專利範圍第6項之照明光學裝置,其中前述縱橫 比變更元件具有第一縱橫比變更元件:使到前述光學積 分器或前述第一光學積分器的入射光束沿著第一方向的 入射角度變化;及,第二縱橫比變更元件:使到前述光 學積分器或前述第一光學積分器的入射光束沿著和前述 第一方向正交的第二方向的入射角度變化。 9·如申凊專利範圍第6項之照明光學裝置’其中前述縱橫 比變更元件具有第一棱鏡:沿著前述預定方向具有凹狀 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 截面的折射面;及, 、十,叩此丸 罘—稜鏡:具有和該第一棱鏡的前 述凹狀截面的挢舶& π α 、面互補形成的凸狀截面的折射面,前 方沿奢光轴可 述弟一棱鏡及前述第二稜鏡中至少任何一 移動地所構成。 士申二專利圍第9項之照明光學裝置,其中前述第一 棱鏡的前述凹狀截面具有V字狀的形狀。 i.種明光學裝置,具備照明被照明物體的照明光學 系統,其特徵在於: 、刖U光學系統具備可變機構··以在該照明光學系 統的光瞳的照明光大小及形狀中之至少-方為可變, 前述可變機構具有 、=一位移機構:沿著和前述照明光學系統的光軸正交 的第一万向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移; 第一位移機構··沿著和前述光軸正交且和前述第一方 向人叉的第二方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光 位移;及, 可變倍率光學系統:以前述照明光大小為可變者。 12·如申請專利範圍第11項之照明光學裝置,其中前述照 明光學系統具備光形狀變換機構:將前述照明光形狀變 換成希望光束形狀,將變換成該希望光束形狀的照明光 導入前述可變機構。 13·如申請專利範圍第1 2項之照明光學裝置,其中前述光 形狀變換機構具有第一衍射光學構件:將前述照明光形 狀變換成第一光束形狀;及,第二衍射光學構件:和該 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 六 、申請專利範圍 第-街射光學構件可交換地所設,將前述照明光形狀變 換成第二光束形狀。 14·如申請專利範圍第i i項之照明光學裝置,其中前述照 明光學系統具備光學積分器:配置於前述可變機構和前 述被照明物體間的光路中,均勾照明前述被照明物體。 15. 一種照明光學裝置,具備照明被照明物體的照明光學 系統,其特徵在於: 子 則述照明光學系統具備可變機構:以在該照明光學系 統的光瞳的照明光大小及形狀中之至少一方為可變,’、 、,則述可變機構具有環帶比可變機構:給與將前述照明 光變換成具有希望環帶比的環帶狀的作用;及,h 第一位移機構··沿著和前述照明光學系統的光軸正交 的第一方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移 16·如申請專利範圍第丨5項之照明光學裝置,其中前述可 變機構具有可變倍率光學系統:以前述照明光大小為可 變〇 17.如申請專利範圍第i 6項之照明光學裝置,其中前述可 變機構具有第二位移機構:沿著和前述光軸正交且和前 述第方向父叉的第二方向,隔著前述光軸對稱地使前 述照明光位移。 18·如申請專利範圍第丨7項之照明光學裝置,其中前述照 明光學系統具備光形狀變換機構:將前述照明光形狀變 換成希望光束形狀,將變換成該希望光束形狀的照明光 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ,4- 516097 A Be D 、申請專利範圍 導入前述可變機構。 19·如申請專利範圍第1 8項之照明光學裝置,其中前述光 形狀變換機構具有第一衍射光學構件:將前述照明光形 狀換成第一光束形狀;及,第二衍射光學構件:和該 第一析射光學構件可交換地所設,將前述照明光形狀變 換成第二光束形狀。 20·如申請專利範圍第丨5項之照明光學裝置,其中前述照 明光學系統具備光學積分器:配置於前述可變機構和前 述被照明物體間的光路中,均勾照明前述被照明物體。 21·種曝光裝置,其特徵在於:具備申請專利範圍第i至 2 0頁中任項之照明光學裝置和為了將配置於前述被照 ^面的光罩圖案投影曝光到感光性基板的投影光學系統 22· -種微型裝置之製造方法,其特徵在於··包含曝光製 程:利用t請專利範圍第21項之曝㈣置將前述光罩圖 前述感光:基板上;*,顯影製程:將由前述 王所曝光的以述感光性基板顯影者。 技❹種在:光方包係將光罩圖案曝光到感光性基板,其 恥明製程:透過照明光學系統照明前述光罩;及, 板投影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 前述照明製程包含環帶作用給與製程:給與 ’’’、明先學系統的光瞳的照明光變換成環帶狀的作用:J ^ iiH ^ ^ m * 1 國國豕標準格(2Π) X -5- 516097六、申請專利範圍 A B c D 二位移製程:沿著和前述照明光學系統的光軸正交的第 广万向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移;及, :一位:製程:沿著和前述光軸正交且和前述第一方向 ' ' 方向,隔著別述光軸對稱地使前述昭明光位 移者。 24'如申請專利範圍第23項之曝光方法,其中前述照明製 程更包含可變倍率製程:以前述照明光大小為可變。 25. 種暴光於去,係將光罩圖案曝光到感光性基板,其 特徵在於:包含 照明製程··透過照明光學系統照明前述光罩;及, 投影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板, 、前述照明製程包含第一位移製程:在前述照明光學系 統的光瞳沿著和前述照明光學系統的光軸正交的第一方 向,隔著前述光軸對稱地使照明光位移;第二位移製 程··沿著和前述光軸正交且和前述第一方向交叉的第二 方向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移;及,可 交倍率製程:以前述照明光大小為可變者。 26. —種曝光方法,係將光罩圖案曝光到感光性基板’其 特徵在於:包含 照明製程··透過照明光學系統照明前述光罩;及, 投影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板, 前述照明製程包含變更對於前述光罩的照明條件的變 -6 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)516097 申請專利範圍 更製程, 前述變更製程包含選擇製定 系統的第-照明條件 擇:…心明光學 學系統的第二照明條件的第明光 前述第一設定製沪'人 y 万 前述照明光學系^ ζέ ^帶作用給與製程:給與將在 、a ^和前述照明光學⑽的光軸正 二的:二向隔著前述光軸對稱地使前述照明光位 〜方向a、位$ t .沿著和前述光#正交且和前述 =光=又的第二方向,隔著前述絲對稱地使前述 前述第二設定製程包含第-位移製程:沿著和前述照 明光^系統的光軸正交的第—方向’隔著前述光抽對稱 地使前述照明光位移n移製程:沿著和前述光軸 正交且和前述第—方向交叉的第二方向’隔著前述光軸 對稱地使前述照明光位移;及,可變倍率製程:以前述 照明光大小為可變者。 27· —種曝光方法,係將光罩圖案曝光到感光性基板,其 特徵在於:包含 照明製程:透過照明光學系統照明前述光罩;及, 才又〜氣心·將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板, 心述知、明製程包含可變製程··以在前述照明光學系統 的光瞳的照明光大小及形狀中之至少一方為可變, 本纸張尺歧财見格(21〇一 X 297公釐) 516097 A B c D申請專利範圍 則迎5變裂程包含環帶比可變製程:給與將前述照明 光變換成具有希望環帶比的環帶狀的作用;及,第一位 移製程·沿著和前述照明光學系統的光軸正交的第一方 向,隔著前述光軸對稱地使前述照明光位移者。 28.如申請專利範圍第27項之曝光方法,其中前述可變製程 更包含可變倍率製程:以前述照明光大小為可變。 沙。如申請專利範圍第28項之曝光方法,其中前=可變製 表更包含第二位移製程:沿著和前述光轴正交且和前述 第-方向交又的第二方向,隔著前述光軸對稱地使前述 照明光位移。 3〇·如申^專利範圍第27項之曝光方法,其中前述可變製 程之前更包含光形狀變換製程:將前述照明光形狀變換 成希望光束形狀。 3=請專利範圍第30項之曝光方法,其中前述光形狀 程包含第一衍射製程:使用第—衍射光學構件將 則述明光形狀變換成第一光束形狀;及, 第二衍射製程:使用和前述第_街射光學構件可交換 衍射光學構件將前述照明光形狀變換成第 32. 如申請專利範圍第2 7項之曝 趕力二、+、 … 万法’其中前述照明製 私在則述可變製程之後包含均 八哭掊6 μ , …、月t程··使用光學積 刀备3勾明前述被照明物體。 33. —種曝光方法,係將光 口衣曝先到感光性基板,其 -8 · 本紙張尺度適用中國规;^^^ 516097 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 特徵在於:包含 照明製程:透過照明光學系統照明前述光罩;及, 投影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板 5 ------------------- 前述照明製程包含變更對於前述光罩的照明條件的變 更製程, 前述變更製程包含選擇製程:選擇設定前述照明光學 系統的第一照明條件的第一設定製程和設定前述照明光 學系統的第二照明條件的第二設定製程之至少一方, 前述第一設定製程包含環帶比可變製程:給與將在前 述照明光學系統的光瞳的照明光變換成具.有希望環帶比 的環帶狀的作用;及,可變倍率製程:以前述照明光大 小為可變, 前述第二設定製程包含位移製程:沿著和前述照明光 學系統的光軸正交的預定方向,隔著前述光軸對稱地使 前述照明光位移;及,可變倍率製程:以前述照明光大 小為可變者。 34. —種曝光方法,係將光罩圖案曝光到感光性基板,其 特徵在於:包含 照明製程:透過照明光學系統照明前述光罩;及, 投影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板, 前述照明製程包含環帶比可變製程:給與將在前述照 明光學系統的光瞳的照明光變換成具有希望環帶比的環 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) Μ 6097 Α8 Β8 C8帶狀的作用;第-位移製程:沿著和前述照明光學系统 的光軸正交的第一方向,隔著前述光轴對稱地使前述昭 明編多:及,第二位移製程;沿著和前述光軸正交且 和㈣第—方向交叉的第二方向,隔著前述光軸對稱地 使前述照明光位移者。 35· -種曝光方法’係將光罩圖案曝光到感光性基板,其 特徵在於:包含照明製程:透過照明光學系統照明前述光罩;及, i /影製程:將前述光罩圖案像投影到前述感光性基 板, 岫述照明製程包含變更對於前述光罩 更製程, 的照 明4条件的變 訂 M h又更IL 包含選擇製程:選擇設定前述照明光學 二:的第:照明條件的第一設定製程、設定前述照明光 、/ &明條件的第二設定製程及設定前述照明 蒙 光學系統的第三照明條件的第三設定製程中之至少一 、、則述罘-設足製程包含環帶比可變製程:給與將在前 述照明光學系統的光瞳的照明光變換成具有希望環帶比 :環帶狀的作用;第一位移製程:沿著和前述照明光學 ::統的光軸正交的第一方向,隔著前述光軸對稱地使前 =…、月光位移’及’第二位移製程:沿著和前述光轴正 父且和前述第一方向交又的第二方向,隔著前述光軸對 私地使前述照明光位移, -10-六、申請專利範圍 則述弟一設疋製程包含環帶比可變製程·· 照明光變換成且有香访L h 、、、口 /、將月J k 突成-有希望裱帶比的環帶狀的作用;及,可 交倍率I程:以前述照明光大小為可變, 三設定製程包含第一位移製程:沿著和前述照 一:。統的光軸正交的第-方向,隔著前述光軸對稱 地使前述照明光位游.筮- ^ 多,罘一位移製程:沿著和前述光軸 7且和“第—方向交又的第二方向,隔著前述光軸 =稱地使前述照明光位移:及,可變倍率製程:以前述 照明光大小為可變者。 種+光方法,係將光罩圖案曝光到感光性基板,並 特徵在於:包含 〃 照明製程··透過照明光學系統照明前述光罩; 、〜製私使用投影光學系將前述光罩圖案像投影到 前述感光性基板;及, 測里製程:測量前述投影光學系統的光學特性, 前述照明製程包含 曝光條件設定製程··當執行前述投影製程之際,將作 為照明條件的σ值設定在〇·4$ (7^0.95的範圍;及, 測f條件設定製程··當執行前述測量製程之際,將作 為照明條件的σ值設定在〇·〇1^σ^Ο·3的範圍者。 37·如申請專利範圍第36項之曝光方法,其中更包含掃描 製程:當執行前述投影製程之際,使前述光罩和前述感 光性基板沿著掃描方向移動, 岫述照明製程包含下列製程:將具有長邊方向和短達 本紙張尺歧财關家蘇^^4規格(210 X 297公釐) -11- 万口 =矩形照明區域形成於前述光罩上, :前:照明區域短邊方向的長度為Ls、前述照 長邊万向的I T i i 又為L 1時,滿足〇.〇5<Ls/L1<〇.7的關係。 8·—種微型裝置之製造方法,其特徵在於··包本 曝光製程:使用申請專利範圍第23至37:頁中任一項之 +光方法將μ述光罩圖案曝光到前述感光性基板;及, 呈:將由前述曝光製程所曝光的前述感光性基 板顯影者。 39‘ :㈣光裝置’«光罩圖案曝光到感光性基板,其 特徵在於:具備 、 照明光學系統:照明前述光罩;及, 投影光學系統:將前述光罩圖案像投影到前述感光性 两述照明光學系統具有照明條件設定機構:將前述光 罩圖案曝光到前述感光性基板之際,將作為照明條件的 σ值設定在0.4“m95的範目,同日寺測量前述投影光學 系統的光學特性之際,將作為照明條件的口值設定在 0·01^σ^0·3的範圍者。 40·如申請專利範圍第3 9項之曝光裝置,其中更具備掃描 機構··將前述光罩圖案曝光到前述感光性基板之際,^ 前述光罩和前述感光性基板沿著掃描方向移動, 以由前述照明光學系統所形成於前述光罩的前逑照明 區域短邊方向的長度為Ls、以由前述照明光學系統所形 成於前述光罩的前述照明區域長邊方向的長度為 -12- 516097 A B c D 六、申請專利範圍 時,滿足0.05<Ls/Ll<0.7的關係。 41. 一種微型裝置之製造方法,其特徵在於:包含 曝光製程:使用申請專利範圍第3 9或4 0項之曝光裝 置將前述光罩圖案曝光到前述感光性基板;及, 顯影製程:將由前述曝光製程所曝光的前述感光性基 板顯影者。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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