TWI307453B - Illumination apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

1307453 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關係於照明設備，更明確地說，有關用以 曝光一物件，例如用於半導體晶圓的單晶基材、及用於一 液晶顯示（LCD )器的玻璃板之照明設備，及使用該照明 設備的曝光設備與使用該曝光設備的裝置製造方法。 | 【先前技術】 更小及更低剖面電子設備的需求更需要對安裝在這些 電子裝置上的半導體裝置的更細微處理。光微影製程大致 被用以生產高積集裝置’例如半導體裝置' LCD裝置及薄 ' 膜磁頭。對於此製程一投影曝光設備係爲此製程的一重點 . 設備’其並將光罩（或光罩）的一部份曝光至一基材上， 例如一光阻施加矽晶圓及玻璃板。 以下等式給出投影曝光設備的解析度R，其中λ爲曝 φ 光的波長’ ΝΑ爲投影光學系統的數値孔徑，及I爲顯影 程序所決定的製程常數： R = ki X A. ( 1 ) ΝΑ κ ) 因此：’波長愈短及Ν Α愈高，則解析度愈佳。然而， 愈短的波長將降低穿過玻璃材料的穿透率，聚焦深度將成 反比於N A ’ Ν A愈大則愈難設計及製造一透鏡。 因此，近年已提出解析度加強技術（RET )，其降低 用於細微製程的製程常數k!。RET爲一修改照明，其也 被稱爲一偏斜入射照明或偏軸照明。修改的照明安排一具 -4- (2) 1307453 有一遮光板之孔徑光闌在接近光積分器的出口面附近在光 學系統的光軸上，該積分器形成一均勻光源，並偏斜地引 入曝光光至一遮罩。所修改的照明可以藉由控制孔徑光闌 的形狀’而形成一環形照明、一四極照明等。 另一方面’先前技術提出對於加強影像對比，在想要 方向中，只具有線性偏振光。見，例如日本特開平7_ 1 83 20 1及6-053 1 20。特開平7- 1 8320 1使用一濾光片，以 移除具有不想要偏振方向的光。特開平6-053 1 20則揭示 一種藉由使用λ /2相板的，在想要方向中，建立線性偏振 光’以及，爲線性偏光板所事前線性偏振的光。 【發明內容】 本發明有關於照明設備，其可以在想要方向中，設立 線性偏振光爲任意修改照明，而不必降低照明效率，並容 易校正線性偏振光的偏振程度劣化，具有該照明設備的曝 光設備、及使用曝光設備的裝置製造方法。 依據本發明一態樣的照明設備，使用來自光源的光以 照射具有圖案的遮罩，該設備包含：一產生段，用以產生 一有效光源分佈，以進行至遮罩的修改照明；一偏振設定 段，用以設定在多數區域中之預定偏振狀態呈有效光源分 佈：及一調整段，用以共同地控制每一區域的偏振狀態。 依據本發明另一態樣的照明方法，用以使用來自光源 的光，照射具有圖案的遮罩，該方法包含步驟：產生一有 效光源分佈，以修改照明至遮罩；對稱地對在有效光源分 -5- (3) 1307453 佈中之多數區域，設定預定偏振狀態；共同控制爲設定步 驟所設定的偏振的程度；及基於檢測步驟的結果，控制用 於產生步驟的光之偏振。 一曝光設備包含上述用以照射一遮罩的照明設備，及 一投影光學系統，用以投影一遮罩圖案至一予以曝光的物 件上。一依據本發明另一態樣的裝置製造方法包含步驟： 使用上述曝光設備，以曝光一物件；及顯影被曝光的物件 。一種執行類似於上述曝光設備的操作的裝置製造方法， 該裝置涵蓋裝置作爲中間產物及最後產物者。此等裝置包 含半導體晶片，例如LSI及VLSI、CCD、LCD、磁感應器 、薄膜磁頭等等。 本發明的其他目的及特性將可以由以下較佳實施例的 詳細說明配合上附圖加以迅速了解。 【實施方式】 現參考附圖，將說明安裝有依據本發明實施例的照明 設備100的曝光設備1。於此，第1圖爲曝光設備1的方 塊圖。曝光設備1係爲投影曝光設備，其將一遮罩200的 電路圖案例如以步進投影或步進掃描投影方式，來曝光至 一物件（板）400。此一曝光設備係適用於一次微米或四 分之一微米微影製程，以下本實施例將採步進掃描投影曝 光設備（也稱爲掃描機）加以說明。於此所用之步進掃描 方式爲一曝光方法，其藉由相對於遮罩連續掃描晶圓及藉 由在一曝光照射後，步階式移動晶圓至下一予以照射的曝 -6- (4) 1307453 光區’而將一遮罩圖案曝光至一晶圓。步進式爲另一曝光 方式’其將晶圓步階式移動至下一照射的曝光區，用以照 射格投影至晶圓上。 曝光設備1包含一照明設備100、—遮罩200、一投 影光學系統300、及一板400。 照明設備1 〇 〇將遮罩2 0 0照射，該遮罩具有—予以轉 印的電路圖案’該照明設備包含一光源丨〇 2、—照明光學 系統（1 〇 4至1 7 7 )、及—控制系統（丨〗8、！ 7 6、丨7 8及 180 ) ° 光源1 0 2可以使用作爲一光源，—具有波長約1 9 3奈 米的ArF準分子雷射及具有波長約248奈米的KrF準分 子雷射可以使用。然而’電射類型並不限於準分子雷射， 雷射單元數也並不限定。可應用至光源單元丨〇2的光源並 不限定於雷射。也可以使用一或多數燈，例如水銀燈及氙 氣燈。 照明光學系統爲一光學系統，其維持光強度並以修改 之具有想要線性偏振光的照明，來照明遮罩1 5 2。照明光 學系統包含一反射光學系統104、一光束整形光學系統 106、一偏振控制機構108、一相位調整機構11〇、—射出 角保留光學元件120、一轉移光學系統124、一多光束產 生機構130、一繞射光學系統140、一轉移光學系統15〇 、一孔徑1 5 2、一變焦光學系統1 5 6、一相位轉換裝置 160、一多光束產生機構170、一孔徑光闌172及一照射 機構177。 (5) 1307453 反射光學系統104將來自光源102的光引入至光束整 形光學系統106。光束整形光學系統106可以例如使用一 具有多數圓柱透鏡等的光束擴充器並將來自雷射光源的準 直光束的剖面形狀的尺寸的縱橫比轉換爲想要値（例如， 藉由將剖面形狀由矩形改變爲一正方形），因而將光束形 狀再次整形爲想要形狀。光束整形系統1 0 6形成一照射複 眼透鏡所需的尺寸及分散角的光束，該複眼透鏡係如下述 作爲多光束產生機構130。 偏振控制機構1 〇 8包含一線性偏振光板等，更作用以 移除不想要的偏振光。當光源1 02使用ArF準分子雷射時 ，被激勵的光幾乎爲線性偏振光。即使偏振面係分佈於反 射光學系統1 04中，光線進入偏振控制機構1 08，同時， 線性偏振光主宰該光。偏振控制機構1 08作用以移除入射 光中之不必要的偏振光，使得可以發射的線性偏振方向依 據爲入射光所主宰的偏振方向傳送。因爲偏振控制機構 1 〇8最小化予以遮蔽的偏振光，即想要的線性偏振光可以 有效地取出。 相位調整機構1 1 〇將通過偏振控制機構1 的線性偏 振光轉換爲圓形偏振光。相位調整機構11 〇作爲一相位板 ’其將線性偏振光轉換爲完美或大致圓形偏振光，並包含 兩石英元件，即結晶塊1 1 2及楔形結晶板1 1 4，及一細微 動作機制Π 6，其將楔形結晶板1 1 4移動。結晶塊1 1 2及 楔形結晶板1 1 4係雙折射結晶，具有對準於同一方向的光 學軸。細微動作機制1 1 6包含一測微頭等。於此，第2圖 -8 - (6) (6)1307453 爲一方塊圖，顯示相位調整機構110及其附近的光學路徑 。於第2圖中，兩至偏振控制機構1 〇 8的左及右的線大致 表示光的偏振狀態。至偏振控制機構1 0 8的右的線表示偏 振方向係平行於紙面及在線左方的黑點表示偏振光垂直於 紙面射出，相當於上述“不必要偏振光”。當光通過偏振控 制機構1 08，只有平行於紙面的偏振光會進入相位調整機 構1 1 〇，如至偏振控制機構1 0 8右方的線所示，及圓形偏 振光係被形成如相位調整機構110的右方的圖形所表示。 在相位調整機構110右方的旋轉箭頭及射出角度維持光學 兀件120表不第2圖的圓形偏振光的出現。第2圖只顯示 一實施例，在相位調整機構110的左側之偏振方向平行於 紙面並不是必要的。 在接收來自控制系統的控制系統的細微動量的資訊之 驅動器1 1 8的控制下，細微動作機構1 1 6細微地移動楔形 結晶板114於縱向中，並改變光通過的結晶件之厚度。藉 此，相位調整機構1 1 〇提供具有想要相位差的傳送偏振光 並改變其偏振狀態。此實施例的相位調整機構1 1 0提供具 有A /4相差的入射光，並發射入射線性偏振光成爲圓形偏 振光。當由於光學系統所造成的相位偏移的影響，而不能 得到想要偏振狀態的有效光源分佈時，相位調整機構1 1 0 調整相位，以如下述取消相位差量。 射出角度維持光學元件1 20以某一發散角發射光，並 包含一微透鏡陣列。轉移光學系統1 24聚焦來自射出角維 持光學件120的光至多光束產生機構130。 (7) 1307453 轉移光學系統1 24維持在射出角維持光學元件1 20的 射出面與多光束產生機構1 3 0之入射面間之傅氏轉換關係 (或於物件面與光瞳面或光瞳面與影像面間之相關）。在 第2圖中之射出角1 22係爲在微透鏡陣列中之透鏡元件的 射出NA所固定，及入射在多光束產生機構130的入射面 上的光之分佈126 —直被固定在表面的定位上，即使入射 光的光學軸上下移動，藉由重疊在Koehler照明下的多數 光束，而形成均勻光強度分佈。均勻照射區126的形狀係 類似於在射出角維持光學元件1 20中之細微透鏡的外形。 於此實施例中，射出角維持光學元件1 20係爲蜂巢微透鏡 陣列及照射區1 26具有大致正六角形的形狀。 多光束產生機構〗30爲一光學積分器，例如具有多數 細微透鏡的複眼透，鏡及射出面形成具有多數點光源的一 光源面。每一細微透鏡可以由一繞射光學元件，或藉由在 基板上的蝕刻程序形成的一微透鏡陣列。在此實施例中之 多光束產生機構爲一光學元件，其具有多數光軸，以在每 一光軸旁形成有限區域，並特殊化在每一區域中之光束。 如第2圖所示，因爲透鏡元件的固定射出NA，所以 ，由多光數產生機構130所發射的圓形偏振光具有一定射 出角134。由每一透鏡元件以想要射出角發射的光被引入 作爲圓形偏振光進入繞射光學元件1 40。繞射光學元件 140被安排略微射出光的聚焦點132，並爲具有發散角 134的入射光所照射。參考第3A及3B圖，將說明此狀態 -10 - (8) 1307453 第3 A及3 B圖爲在繞射光學元件1 4 0上之入射光的 狀態示意圖。在第3 A及3B圖中，M2表示細微步階形狀 所形成的繞射光學元件面。該繞射光學元件面係爲一石英 基材等的表面。143及144表示一光點，並表示當多光束 產生機構130爲蜂巢微透鏡陣列時，來自一透鏡的光。換 句話說，入射至繞射光學元件1 0的光係爲一組光點1 43 及 1 4 4。 _ 光點M3及144的尺寸依據在第2圖中之光學元件 140與聚焦點132間之距離而上下變動。例如，當距離增 加時，光點144的尺寸變大，如第3B圖所示，使得個別 點彼此重疊在繞射光學元件面1 42上。在繞射光學元件面 • 1 40及聚焦點1 32間之距離的適當設定可以保護元件不受 . 由於能量集中在繞射光學元件面142上的損壞。 在此實施例中，繞射光學元件140爲一相位型電腦產 生全像圖（CGH)，並在基材表面上，具有一步階狀凸凹 φ 形狀。該CGH爲一藉由計算在目標光與參考光間之千涉 條紋所產生，並直接由攝像機器所輸出。提供重製光的想 要光強度分佈的干涉條紋可以經由使用電腦的重覆計算容 易算出。 第4A圖爲如此所產生相位類型' CGH前視圖，及第 4B圖爲沿著第4A圖的箭頭所取之剖面圖。第4A圖表示 形成在一基材上成爲灰階分佈145的凸凹相分佈。半導體 裝置製造技術可以應用至如剖面1 4 6的步階剖面的產生， 及相當容易地實現細微間距。 -11 - 1307453 Ο) 取得成爲繞射光學元件1 40的重製影像之想要的光強 度分佈或有效光源分佈包含但並不限定於適用以予以曝光 的圖案的分佈，例如第5A圖的環形分佈、第5B圖所示 之四相分佈、及第5C圖所示之雙極分佈。這些光強度分 佈係被如第1圖所示之孔徑1 52所產生爲重製影像，並在 取得變焦光學系統1 5 6的想要放大倍率後，被投影至多光 束產生機構1 7 0的入射面。此架構提供修改的照明，並改 良解析效能。此實施例因爲繞射維持偏振面，所以，引入 圓形偏振光進入相位類繞射光學元件140，並完成圓形偏 振光的有效光源分佈。另外，照明條件係容易變爲開關機 構，例如第1圖所示之轉座141，切換形成如第5A至5C 圖所示之有效光強度分佈的多數繞射光學元件。若偏振控 制在正常照射時間爲不需要，則相位轉換裝置1 60可以由 光學路徑移除。 轉移光學系統150使用已經在繞射光學元件140上， 經歷一計算振幅修正或相位修正的繞射光，而在孔徑1 5 2 上，形成大致均勻強度的有效光源分佈154。繞射光學元 件1 40及孔徑1 52係被安排使得它們具有一傅氏轉換關係 。由於此關係，由繞射光學元件1 40的'任一點之發散光對 整個有效光源分佈154提出貢獻。換句話說，在第3A及 3B圖中，在光點143及144中之任意光在孔徑152上， 形成有效光源分佈154，該分佈係適用於如第5A、5B或 5 C圖所示之修改照明。 如第2圖所示，入射至CGH140上的光有一展開角 -12 - (10) 1307453 1 34，該有效光強度分佈1 54依據此角略微模糊。然而 此模糊係爲展開角1 3 4所定義，及繞射光學元件1 40係 設定，使得想要有效光源分佈1 54預期模糊量。有效光 分佈1 54係爲在想要倍率的變焦光學系統1 56所變焦， 經相位轉換裝置1 60被投影爲均勻光源影像至多光束產 機構170的入射面上。 以下將說明當有效光源分佈1 54係如第5A圖所示 _ 環形照明時，使用相位轉換裝置1 60，以有效地轉換形 均勻光源影像的光的偏振方向成爲正切方向（或如第8 的1 68所示之偏振方向）。正切偏振照明以正交至入射 的線性偏振光照射目標表面。 ， 第6圖爲一安排在接近多光束產生機構170的入射 , 的相位轉換元件1 60的前視圖。本實施例的相位轉換裝 160包含具有中心角45度安排在徑向方向中的八個λ 的相位板，其中λ爲曝光波長。環形有效光源分佈161 φ 藉由在變焦光學系統156將有效光源分佈154轉換爲一 要倍率後，將發射自變焦光學系統156的光形成在相位 換裝置1 60的入射側所分佈。 該λ /4相位板1 56包含例如雙折射結晶，例如石英 並在振盪於ζ方向（異常光線）的元件與振盪於X方向 正常光線）間，產生一 λ /4的相位差波長（Π /2 )，其 ζ方向被指定爲其光軸，及圓形偏振光163以y方向進 λ /4相位板1 62，如第7圖所示。藉此，振盪於4 5度 位角或方面1 6 4的線性偏振光1 6 5於X ζ面被取得。λ 被 源 並 生 之 成 圖 面 面 置 /4 係 想 轉 中 入 方 -13- /4 (11) 1307453 相位板1 6 2具有對應於如第7圖所示之想要相位差的雙折 射結晶厚度，並被製造爲具有45度之垂直的角166之等 腰三角形。光軸Z被設定以使得當線性偏振光1 65位在底 部時，線性偏振光1 65具有水平方向分量。相位轉換裝置 160係藉由以一適當架將λ /4相位板162固定在徑向中之 垂直角166旁加以完成。 該環形有效光源分佈154係爲藉由將圓形偏振光引入 繞射光學元件140所形成的影像（或光強度分佈）或者圓 形偏振光，如第2圖所討論。因此，當形成在相位轉換裝 置1 60的入射側之環形影像被顯示如第8圖所示時，由變 焦光學系統1 5 6來之環形光強度分佈的光入射至每一 λ /4 相位板162的區域上並爲圓形偏振光167。當圓形偏振光 167通過相位轉換裝160時，入射至多光束產生機構170 的光變成線性偏振光168，其在（環的）正切方向具有偏 振分量如第8圖的箭頭所示。 用於修改照明的有效光源分佈包含如第5 Β及5 C圖 所示的雙極及四極分佈。第9Α及9Β圖顯示雙極有效光 源分佈，其中第9Α圖對應於第8圖的左下圖，及第9Β 圖對應於第8圖的右下圖。第9C及9D圖顯示四極有效 光源分佈，其中第9C圖相當於第8圖的左下圖，及第9D 圖對應於第8圖的右下圖。如上所述，當如此設計與製造 的CGH被安裝在轉座141上時，其係於需要時被切換。 多光束產生機構1 7〇係爲光學積分器，例如複眼透鏡 ，其具有多數細微透鏡，其射出面形成一光源面，具有多 -14- (12) 1307453 數點光源。每一細微透鏡可以由繞射光學元件所形成’或 者一微透鏡陣列可以藉由在基材上蝕刻製程加以形成。 參考第8圖，當想要的均句光源影像1 68被投射至多 光束產生機構170的入射面時’有效光源分佈被轉送至射 出面1 74。因爲對應於環形光源影像的孔徑光闌1 72被安 排在多光束產生機構1 7〇的射出側上，所以’只有二次光 源分佈可以通過在孔徑光闌172中之開口’及在正切方向 中之偏振分量分佈如同影像168。同時’孔徑光闌172遮 住不必要的光。 回到第1圖，控制系統包含驅動器Π 8、半鏡1 7 6、 一聚焦光學系統1 78、及偏振度監視系統1 80。驅動器 118移動相位調整機構110於第1圖及第2圖所示之縱長 方向中，並提供想要相位差給通過相位調整機構1 1 〇的光 ，並改變偏振狀態。 半鏡176反射來自多光束產生機構170的部份光。聚 焦光學系統178聚焦爲半鏡176所反射的光。偏振度監視 系統1 8 0基於來自聚焦光學系統1 7 8的光，而決定及控制 驅動器Π 8的移動量，系統1 80並且包含一針孔1 82、一 聚焦光學系統184及感應器單元186。針孔182係被安排 在聚焦光學系統178的聚焦面，並與作爲予以照射的目標 面的遮罩200共軛。聚焦光學系統184將通過針孔182的 光引入感應器單元186。感應器單元186包含多數線性偏 光板、光接收元件及一CPU。多數在感應器單元186及孔 徑光闌172中之入射面具有共軛關係。操作驅動器移動量 -15- (13) (13)1307453 的操作部份可以與驅動器1 1 8整合在一起。 遮罩200係例如由石英作成並具有予以轉印的電路圖 案（或一影像）。其係爲遮罩台所支持及驅動。來自遮罩 的繞射光通過投影光學系統300，然後’被投射至板400 。遮罩200及板400定位呈光學共軛關係。因爲此實施例 之曝光設備爲一掃描機’所以遮罩200及板400係以縮影 比例的速度比加以掃描。因此，遮罩1 52的圖案被轉印至 板172。若在步進重覆曝光設備（稱步進機）’則遮罩 200及板400將在曝光遮罩圖案時保持不動。 投影光學系統3 00可以只使用一（屈光）光學系統’ 其包含多數透鏡元件、一包含多數透鏡元件及至少一鏡的 (反折射）光學系統、一包含多數透鏡元件及例如基落形 式的至少一繞射光學元件、及由全鏡類型的（反射）光學 系統等等。色差的任何必須校正可以使用由不同色散値（ 阿貝値）的玻璃材料作成的多數透鏡單元，或者，可以安 排射光學元件，使得其分散於相反於透鏡單元的方向中。 投影光學系統也可應用至所謂浸沒曝光中，其將流體塡入 在板400與投影光學系統3 00中影像側的最後透鏡間之空 間中，以完成大於1的NA，以在較高解析度曝光。 板4 00係爲予以曝光的例示物件，例如晶圓及LCD。 一光阻被施加至板400。機台（未示出）經由夾盤（未示 出）支持板400。遮罩200及板400係例如同步地掃描。 機台（未示出）及遮罩機台（未示出）的位置係例如藉由 干涉儀加以監視，使得兩者均以定速度比加以驅動。 -16- (14) 1307453 以下將說明曝光設備1的操作。發射自光源1 02的光 係爲反射光學系統1 04所反射至光束整形光學系統1 06。 進入光束整形光學系統1 06的光係被整形爲一預定形狀， 及偏振控制機構1 〇 8將不必要的線性偏振光移除。再者， 相位調整機構1 1 〇將線性偏振光轉換爲圓形偏振光，及射 出角維持光學元件120將光分隔爲多數點光源。再者，來 自射出角維持光學元件1 20的光係經由轉移光學系統1 24 而入射至多光束產生機構130上，成爲圓形偏振光。 來自多束產生機構130的圓形偏振光進入繞射光學元 1 40，同時維持該出口 NA，並被轉換爲想要的修改照明。 爲繞射光學元件1 40所振幅修改或相位修改的繞射光經由 轉移透鏡52在孔徑152上，形成有效光源分佈154。再 者，有效光源分佈154係爲變焦光學系統156所變焦，並 爲相位轉換裝置160所轉換爲線性偏振光，而入射至多光 束產生機構170上。 來自多光束產生機構170中之每一細微透鏡元件的光 係被照射機構177所重疊在作爲目標面的遮罩200上，例 如，Koehler照射目標面，用以整個均勻光強度分佈。遮 罩20 0被放置在遮罩機台，及在掃描曝光設備曝光中被驅 動。通過遮罩200並藉由投射光學系統300，以一投射倍 率（例如1 /4及1 /5 )反射遮罩圖案的光在經由晶圓夾盤 (未示出）所固定在機台上的板400上成像。晶圓夾盤係 設在晶圓機台上，並在曝光時被驅動。 相位轉換裝置1 60將相位轉換，但並不如濾光片地遮 -17- (15) 1307453 蔽光。因此，不會降低光強度或產出量。修改的照明提供 高解析度曝光。有效光源照射使用在正切方向的線性偏振 光，並改良影像對比。 由於照射光學系統中之光學元件的製造誤差及玻璃材 料與抗反射塗層的差雙折射效能的影響，可能對稱於中心 軸發生相位偏置，及正切線性偏振可以略微造成橢圓偏振 。於此時，相位調整機構1 1 0及控制系統調整偏振的相位 及程度。換句話說，半鏡176由多光束產生機構170的每 一細微透鏡元件中，抽出一部份的射出光（約百分之幾） ，及聚焦光學系統1 78將光聚焦至在偏振監視系統1 80中 之針孔182中。因爲針孔182及遮罩200具有共軛關係， 所以在針孔182中形成均勻照射區域。因爲感應器單元 1 86的入射面與孔徑光闌共軛，所以有效光源分佈係被形 成在感應器單元186的入射面上。結果，感應器單元186 量測在有效光源分佈中之多數位置中的偏振程度，並量測 在正切方向中，與想要線性偏振光的差分量的強度。 在感應器單元186中之CPU處理檢測信號成爲量測 的結果；計算細微移動量；並將該量送至驅動器118。反 應於此，驅動器1 1 8驅動相位調整機構1 1 0，使得相位調 整機構1 1 0取消相位偏移。結果，正切偏振被調整至大約 線性偏振光。 雖然偏振度監視系統180於曝光時，經由半鏡176及 聚焦光學系統178抽出部份之光，但半鏡176可以插入在 曝光之前及後的光學路徑中，以量測偏振程度，並在曝光 -18- (16) (16)

1307453 時由光學路徑移除’以不遮蔽光的部份。另外， 以在曝光前及後由光學路徑移除，及偏振度監視 也可以安排以替代遮罩，以量測偏振程度。 雖然照明設備1 00以整個均句光強度照射遮 但由多光束產生機構1 70的射出面上的每一細微 光在兩方向中’可以具有不同角度，及板400可 露至狹縫型曝光區而加以曝光。 即使當來自光源1 02的光由於干擾而輕微上 來自射出角維持光學元件1 2 0的光維持射出角， 所示’並且入射光位置在多光束產生機構130上 。換句話說，光強度分佈的位置爲固定。另外， 速產生機構130的光固定射出角134，及入射在 元件140上之光並不實質上下變動。結果，照明妻 相對於來自光源的光的上下變動係相當穩定的系統 即使來自光源的光上下變動，照明設備100¾ 照射區域，並且CGH形成用於任意修改照明的光 佈。另外，照明設備1 〇〇可以在正切方向中提供黯 光，而不必相對於任意修改照明狀況，而降低照明 再者，照明設備1 〇〇可以加強線性偏振光的偏振程 由改良爲照射光學系統中的光學元件所造成的偏振 偏移的影響，而改良影像對比。 參考第10及11圖，將說明使用曝光設備1製 置的方法之實施例。第1 〇圖爲一流程圖’用以解 (即例如1C及LSI之半導體晶片、LCD、CCD等 罩也可 統 180 200 - 射出的 藉由曝 變動， 第2圖 未改變 自多光 射光學 備100 〇 未影響 強度分 性偏振 效率。 度並藉 的相位 造一裝 釋裝置 )。於 -19- (17) 1307453 此’將說明半導體晶片的製造。步驟1 (電路設計）設計 半導體裝置電路。步驟2(遮罩製造）形成具有設計電路 圖案的遮罩。步驟3 (晶圓備製）使用如矽的材料，製造 一晶圓。被稱爲預處理的步驟4(晶圓處理）經由使用遮 罩及晶圓的微影術，而在晶圓上形成實質電路。也稱爲後 處理的步驟5 (組裝）將在步驟4中形成的晶圓，形成爲 半導體晶片，並包含一組裝步驟（例如，切片、黏結）、 一封裝步驟（晶片密封）等等。歩驟6 (檢視）執行在步 驟5中所完成的半導體裝置的各種測試，例如有效性測試 及耐用性測試。經由這些步驟，半導體裝置完成並裝運（ 步驟7)。第11圖爲示於第1〇圖之步驟4中之晶圓製程 ' 的詳細流程圖。步驟U (氧化）氧化晶圓表面。步驟12 ， （CVD)在晶圓表面上，形成絕緣膜。步驟13 (電極形 成）藉由氣相沉積等，在晶圓上形成電極。步驟14(離 子佈植）將離子佈植入晶圓。步驟15 (光阻程序）將一 φ 光敏材料施加至晶圓。步驟16(曝光）使用曝光設備1 以將遮罩圖案曝光至晶圓上。步驟17 (顯影）顯影已曝 光晶圓。步驟1 8 (蝕刻）將已顯影光阻影像外的部份蝕 刻。步驟1 9 (光阻剝離）移除在蝕刻後的不用的光阻。 這些步驟被重覆’使多層電路圖案形成在晶圓上。具有良 好生產力及符經濟效益的高解析度裝置（例如半導體裝置 ’ LCD裝置、影像拾取裝置（例如ccD)、及薄膜磁頭 )的製造係很難製造。因此，使用曝光設備i及其所得（ 中間及最後）產物的裝置製造方法同時也構成了本發明的 -20- (18) 1307453 一態樣。 因此，本發明可以提供一照明設備，其可以將在線性 偏振光設定至一想要方向爲一任意修改照明，而不會降低 照明效率，並且，容易校正線性偏振光的偏振程度的劣化 ，及具有該照明設備的曝光設備、及使用該曝光設備的裝 置製造方法。 本案主張於2004年三月18日所申請的日本特開願 2004-078065案的國際優先權。 本發明的很多明顯不同的實施例已經在不脫離本發明 的精神及範圍下加以完成，可以了解的是，本發明並不限 定於該等特定實施例，而是如下之申請專利範圍所界定者 0 【圖式簡單說明】 第1圖爲曝光設備的示意方塊圖。 第2圖爲示於第1圖之照明設備的相調整機構旁的光 學路徑。 第3A及3B圖爲示於第1圖之繞射光學元件的示意 前視圖。 第4A及4B圖爲示於第1圖之繞射光學元件的相位 分佈及示意剖面圖。 第5 A至5 C圖爲示於第1圖中之繞射光學元件的例 示光強度分佈。 第6圖爲一相位轉換裝置的平面圖。 -21 - (19) (19)1307453 第7圖爲不於第6圖中之相位轉換裝置的元件的放大 透視圖。 第8圖爲一示意圖’解釋示於第1圖之相位轉換裝置 的射出面及入射面的偏振狀態。 第9A至9D圖爲示意圖，解釋示於第8圖之相位轉 換裝置的射出面與入射面的偏振狀態的變化。 第1〇圖爲一流程圖，解釋製造裝置（半導體晶片例 如1C、LSI等及LCD、CCD等）的方法。 第11圖爲示於第10圖的晶圓製程的步驟4的流程圖 【主要元件符號說明】 1 曝 光 設 備 loo 昭 / \\\ 明 設 備 102 光 源 104 反 射 光 學 系 統 106 光 束 整 形 光 學 系 統 108 偏 振 控 制 抛 微 構 110 相 位 調 整 機 構 118 驅 動 器 120 射 出 角 維 持 光 學 元件 124 轉 移 光 學 系 統 13 0 多 光 束 產 生 機 構 112 結 晶 塊 -22- 1307453

(20) 114 楔 形 結 晶 板 116 細 微 動 作 機 制 126 均 勻 昭 明 丨品 122 射 出 角 132 聚 焦 點 134 定 射 出 角 140 繞 射 光 學 元 件 142 繞 射 光 學 元 件 面 143 光 點 144 光 點 145 灰 階 分 佈 146 剖 面 150 轉 移 光 學 系 統 152 孔 徑 154 有 效 光 源 分 佈 156 變 隹 /\\\ 光 學 系 統 14 1 轉 座 160 相 位 轉 換 裝 置 16 1 環 形 有 效 光 源 分佈 162 λ /4 相 板 163 圓 形 偏 振 光 164 方 向 165 線 性 偏 振 光 166 垂 直 角 -23- 1307453 (21) 167 圓 形 偏 振 光 168 線 性 偏 振 光 170 多 光 束 產 生 機 構 172 孔 徑 光 闌 174 射 出 面 176 半 Ϊ兒 178 聚 焦 光 學 系 統 180 偏 振 度 監 視 系 統 182 針 孔 1 84 聚 隹 > V \\ 光 學 系 統 186 感 厶匕、 器 單 元 200 遮 罩 300 投 影 光 學 系 統 400 板 -24

Claims (1)

1. .1307453 ^年k月）日修正本 十、申請專利範圍--- 第941 08085號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國97年12月3日修正 1. 一種照明設備’用以使用來自一光源的光照射具有 一圖案的遮罩，該照明設備包含：

   一相位轉換裝置，架構以對透射過該相位轉換裝置的 入射面的多數區塊的光，設定偏振狀態； 一繞射光學元件’架構以在該相位轉換裝置的該入射 面上’形成光強度分佈，使得光被偏斜地入射在該遮罩上 一雙折射件’設於該光源與該相位轉換裝置之間；及 一動作機構，架構以移動該雙折射件，以調整入射至 該相位轉換裝置的該光的該偏振狀態，並經由該偏振的調 φ 整，同時控制該多數區域的偏振狀態。 2 .如申請專利範圍第1項所述之照明設備，其中該相 位轉換器包含四個或更多同軸λ Μ相位板，該等相位板被 安排在徑向方向中。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之照明設備，更包含： 一感應器單元，架構以檢測爲該相位轉換裝置所設定 的偏振度；及 一驅動器’架構以取決於該感應器單元的檢測結果， 驅動該動作機構。 1307453 4 .如申請專利範圍第1項所述之照明設備，其中該雙 折射件接收來自該光源的光，並將該光引入至該繞射光學 元件。 5 .如申請專利範圍第1項所述之照明設備，其中該相 位轉換器包含多數相位板。 6.如申請專利範圍第5項所述之照明設備，其中該相 位轉換裝置包含八個具有4 5度的中心角度的相位板。

   7 .如申請專利範圍第1項所述之照明設備，其中該雙 折射件包含雙折射結晶板。 8 . —種照明設備，用以使用來自一光源的光照射具有 一圖案的遮罩，該照明設備包含： 一繞射光學元件，架構以產生一有效光源分佈，以進 行對該遮罩的修改照明； 一偏振設定段，架構以設定在多數區域中之預定偏振 狀態呈該有效光源分佈； 一調整段，架構以共同地控制每一區域的偏振狀態； 及 一射出角維持段，用以以預定發散角，發射來自該光 源的光，其中該繞射光學元件係被安排接近該射出角維持 段的聚焦點。 9. 一種照明設備，用以使用來自一光源的光照射具有 一圖案的遮罩，該照明設備包含： 一繞射光學元件，用以產生一有效光源分佈，以進行 對該遮罩的修改照明； -2 - 1307453 一偏振設定段，用以設定在多數區域中之預定偏振狀 態呈該有效光源分佈； 一調整段，用以共同地控制每一區域的偏振狀態； 一射出角維持段，用以以預定角度，由該光源發射光 一光學積分器，

   其中在該射出角維持段的射出面與該光學積分器的入 射面間有光學傅氏轉換的關係，及 其中該繞射光學元件係被安排接近該光學積分器的聚 焦點。 10.—種曝光設備，包含： 一如申請專利範圍第1、8或9項所述之照明設備， 用以照射一遮罩；及 一投影光學系統，用以將一遮罩的圖案投影至予以曝 光的物件。 11. 一種裝置製造方法，包含步驟： 使用如申請專利範圍第1 〇項所述之曝光設備，曝光 一物件；及 顯影被曝光的物件 -3-