TWI475333B - 照明光學系統、曝光設備、和製造裝置的方法 - Google Patents

Description

照明光學系統、曝光設備、和製造裝置的方法

本發明有關照明光學系統、曝光設備、及製造裝置之方法。

於微影製程中、亦即製造譬如半導體裝置或液晶顯示裝置之製程，曝光設備經由投射光學系統將原件(光罩或罩幕)之圖案轉印至感光基板(譬如，具有抗蝕劑層形成在其表面上之晶圓或玻璃板)上。在近年來，當作將圖案轉印至譬如液晶顯示裝置之投射曝光設備，需要將在罩幕上具有較大面積之圖案藉由整片曝光轉印至基板上的曝光設備。為滿足此需求，能夠獲得高解析度及轉印大面積之步進及掃描型掃描曝光設備已被提出。

藉由掃描操作經由投射光學系統，此掃描曝光設備將以狹縫光束照明之圖案轉印至基板上。此一設備使用弧形光之掃瞄係可用的。於此型式中，投射光學系統係存在於具有待轉印的圖案之第一物件、及第二物件之間，該圖案將被轉印至該第二物件上，且曝光製程係僅只使用該投射光學系統之特定的離軸影像點在一弧形曝光區域中施行。

在此時，為以弧形光照明該第一物件，可譬如使用在日本專利公告第4-78002號中所敘述之照明光學系統。此照明光學系統採用導引藉由一光源所放射之光束的方法，以致其橫截面之形狀在一與用作待照明表面的第一物件光 學共軛之位置變成長方形，及由在長方形之形狀中照明的區域使用弧形開口構件引出一弧形照明分佈。然而，在日本專利公告第4-78002號中所敘述之弧形照明分佈引出方案使得其不可能使用異於該弧形開口之光線當作曝光光線。因此，該光線使用效率係低的，且即使當該光源之輸出被升高時，亦難以增加該照明光學系統的待照明表面上之照度。

其次待敘述之日本專利特許公開案第3-171614號試圖光學地耦合複數光導管，以將藉由光源所放射之光束的橫截面形狀轉換成弧形，藉此改善該光線使用效率。然而，在現今，為依照一用於產量及微影製程中之成像性能的改善之需求，需要在較高照度更均勻地照明該第一物件平面的照明光學系統。只要僅只一光源被使用，在日本專利特許公開案第3-171614號中所敘述之照明光學系統可均勻地照明該第一物件目的。然而，因為此照明光學系統使用僅只一光源，其在達成高照度照明中具有一限制。為使用在日本專利特許公開案第3-171614號中所敘述之照明光學系統來達成高照度照明，可使用複數光源。然而，於此案例中，當譬如該等光源之輸出隨著時間產生變動，且因此在該等光源之間發生輸出中之差異時，變異可發生在用作待照明表面的第一物件上之照度分佈中，如此造成均勻之照明為不可能的。日本專利特許公開案第3-171614號亦顯示一實施例，其中照度變動係藉由於光行進之方向中增加每一弧形光導管的尺寸所減少，但其係 難以製造此一長弧形光導管。再者，當長光導管被使用時，該整個照明光學系統之尺寸增加。

日本專利特許公開案第2000-164487號敘述一照明光學系統，其使用稜柱8a及8b組合藉由複數光源1a及1b所放射之光束，且使用導光管整合器4均勻化該組合光束之光強度分佈，如圖16所示。此照明光學系統之使用使其可能在一高照度使用複數光源均勻地照明第一物件(待照明表面)6。

然而，當如在日本專利特許公開案第2000-164487號中所敘述之照明光學系統被使用時，入射在該導光管整合器4上之光線具有不均勻之位置分佈。因此，為在用作待照明表面的第一物件6上達成均勻之照度分佈，該導光管整合器4於光行進的方向中之尺寸增加。當該導光管整合器4變得較長時，該整個照明光學系統之尺寸增加。再者，由於源自諸如該導光管整合器4之表面準確性及其相向表面間之平行性的因素之製造誤差，當該導光管整合器4變得較長時，較大的光損失係於該導光管整合器4的內部吸收時產生，如此降低該照明光學系統之光線使用效率。

由於此點，本發明提供小巧之照明光學系統，其在高照度均勻地照明一待照明表面。

本發明於其一態樣中提供照明光學系統，其以由複數 光源所放射之複數光束照明一待照明表面，該系統包括：複數導光管整合器，其使由該複數光源所放射之複數光束的光強度分佈均勻化；組合光學系統，其組合由該複數導光管整合器所放射之複數光束，以致該複數光束係在其橫截面中彼此毗連；及光傳輸單元，其具有一入口表面及一出口表面，並在該入口表面上將藉由該組合光學系統所組合之光束分成複數光束，聯合該複數被分開光束，以致該複數被分開光束的聯合圖案在該出口表面上之橫截面形狀係與該複數被分開光束的聯合圖案在該入口表面上之橫截面形狀不同，並使用複數光學耦合光導管將該複數被分開光束的每一光束由該入口表面傳送至該出口表面。

本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範實施例的以下敘述變得明顯。

本發明之實施例將譬如在下面參考所附圖面被敘述。

[第一實施例]

根據該第一實施例之照明光學系統將參考圖1被敘述。根據該第一實施例之照明光學系統10以由複數光源所放射之複數光束照明一待照明表面，且被安裝於譬如曝光設備中。該照明光學系統10導引藉由複數(三個)光源單元50所放射之複數光束至罩幕(原件)34上，該罩幕用作待照明表面及具有一形成在其上之圖案。該照明光 學系統10包含第一導光管光學系統15、第一光學系統17、第二導光管光學系統19、組合光學系統21、第三導光管光學系統23、光傳輸單元25、第四導光管光學系統27、成像光學系統40、狹縫32、第四光學系統33、及該罩幕34。該成像光學系統40包含第二光學系統29、孔徑光闌30、及第三光學系統31。高壓水銀燈被用作光源12。該三個光源單元50之每一者包含光源12及橢圓鏡片13。譬如，氙氣燈或準分子雷射亦可被用作該光源12。該橢圓鏡片13用作聚光之光學系統，用於會聚藉由該光源12所放射之光，且具有對應於橢圓形狀之部份的形狀。該光源12係位在該橢圓的一焦點位置。藉由該光源12所放射及藉由該橢圓鏡片13所反射之光被聚焦在該橢圓之另一焦點位置。於此實施例中，該第一導光管光學系統15之入口表面14係位在該橢圓之另一焦點位置。

如圖2C所示，該第一導光管光學系統15用作具有譬如六角形之橫截面的導光管整合器，並可為由人工石英所製成。入射在該第一導光管光學系統15上之光束係藉由其內部表面被反射複數次，同時被傳輸通過其內部，並抵達出口表面16。其結果是，縱使譬如該入口表面14上之光強度分佈係不均勻的，其在複數次反射該光束時被均勻化，故該光束在該出口表面16上具有均勻之光強度分佈。代替具有六角形橫截面之導光管整合器，具有如圖2A所示之圓形橫截面、如圖2B所示之四邊形橫截面、或如圖2D所示之八邊形橫截面的導光管整合器可被用作該 第一導光管光學系統15。由該出口表面16所顯現之光束藉由該第一光學系統17被導引至該第二導光管光學系統19之入口表面18上。在此時，該第一光學系統17被定位，以致該入口表面18大體上係該出口表面16之傅立葉轉換平面。該第二導光管光學系統19用作具有譬如四邊形橫截面的四邊形稜柱狀導光管整合器，並可為由人工石英所製成。入射在該第二導光管光學系統19上之光束係藉由其內部表面被反射複數次，同時被傳輸通過其內部，並抵達出口表面20。其結果是，縱使譬如該入口表面18上之光強度分佈係不均勻的，其在複數次反射該光束時被均勻化，故該光束在該出口表面20上具有均勻之光強度分佈。

來自該三個光源單元50之光束被組合，以致其橫截面之形狀係用藉由二稜柱所形成之組合光學系統21彼此毗連，且係入射在該第三導光管光學系統23之入口表面22上。該第三導光管光學系統23用作具有譬如四邊形橫截面之四邊形稜柱狀導光管整合器，並可為由人工石英所製成。入射在該第三導光管光學系統23上之光束係藉由其內部表面被反射複數次，同時被傳輸通過其內部，並抵達出口表面24。譬如，當藉由該三個光源單元50所放射及入射在該入口表面22上之光束具有不同光強度時，在該入口表面22上之光強度分佈係不均勻的。然而，該入口表面22上之光強度分佈係在該第三導光管光學系統23中複數次反射光束時均勻化，故該光束在該出口表面24 上具有均勻之光強度分佈。

由該出口表面24所顯現之光束係入射在該光傳輸單元25上。該光傳輸單元25具有一藉由光學地耦合複數光導管及偏向稜柱所獲得之組構，如圖3C所示。圖3A中之陰影線部份指示該出口表面24，且於圖3B中之陰影線部份指示出口表面26。藉由該組合光學系統21所組合之光束在該出口表面24上被分成複數(八束)光束。經過該等複數光學地耦合光導管及偏向稜柱，該等被分開之光束通過該光傳輸單元25中之八條不同路徑，且抵達該出口表面26。總數相等之光導管及偏向稜柱係位於該八條路徑之每一者中，故該光傳輸單元25中之八束被分開的光束之光學路徑長度係彼此相等。該八束被分開之光束被聯合在該出口表面26上，以致該出口表面26上之這些八道光束的聯合圖案之橫截面形狀係與該出口表面24上者不同。於此實施例中，該八道光束之聯合圖案在該出口表面24上具有四邊形橫截面之形狀，且在該出口表面26上具有幾乎弧形之橫截面形狀，如圖3A及3B所示。注意該光傳輸單元25之外圍被覆蓋著該空氣。因此，當所使用之光具有200奈米至500奈米之波長，且該等光導管及偏向稜柱係由石英所製成時，入射在該出口表面24上之光束係藉由該光傳輸單元25的內部表面所全反射，而與其入射角度無關。如果機械式接觸可於固持該光傳輸單元25時發生在該光傳輸單元25的一部份中，全反射可藉由塗覆具有一折射率之薄膜被局部地維持，該折射率低於該 等光導管及偏向稜柱的側表面上之石英。然而，其可為想要的是在該光傳輸單元25之透光式表面上塗覆一抗反射薄膜，以便防止該等光導管及偏向稜柱在此表面上造成互相接觸。

圖3C顯示該光傳輸單元25中之一光束的傳輸路徑60。透光部份61被形成於該等光導管及該等偏向稜柱之間，當作具有數十至數百微米之寬度的間隙，以避免其接觸，如圖3C所示。表面62亦用作給定偏向稜柱之反射表面，且以反射薄膜塗覆。每一表面63係塗覆以一薄膜，該薄膜係由MgF₂ (二氟化鎂)所製成，且具有大約10微米之厚度。每一表面63亦可被塗覆以由諸如LiF(氟化鋰)或CaF₂ (二氟化鈣)的氟化物所製成之薄膜。例如，MgF薄膜於300奈米至500奈米的波長範圍中具有大約1.460至1.476之折射率。假設該空氣具有大約1之折射率，於落在低於27.45度之角度入射在該出口表面24上之光線可在300奈米至500奈米的波長範圍中被全反射。

由該出口表面26所顯現之光束係入射在該第四導光管光學系統27上。該第四導光管光學系統27用作一具有入口表面81及出口表面82之導光管整合器，該等平面具有相同之弧形的形狀，如圖4所示。由該光傳輸單元25的出口表面26所顯現之光束預期地具有均勻之分佈。然而，雖然譬如圖3A中所示之光傳輸單元25的傳輸路徑60及70係位於彼此毗連，當該光傳輸單元25實際上被 固定時，間隙可被形成在圖3B中所示之位置71。於此案例中，照明光在該出口表面26上產生有條紋的圖案(有條紋的變動)，且此有條紋的變動可在特定之位置、譬如於曝光設備中導致曝光變動。為減少該有條紋的變動，該第四導光管光學系統27被定位，以致其入口表面81係接近該光傳輸單元25之出口表面26。

入射在該第四導光管光學系統27的入口表面81上之光束係藉由其內部表面反射複數次，且抵達該出口表面82。當入射在該第四導光管光學系統27上之光束係藉由其內部表面反射複數次時，此光束之光強度分佈係在該出口表面82上均勻化。如此，在該光傳輸單元25的出口表面26上所產生之有條紋的變動能在該第四導光管光學系統27的出口表面82上被減少。由該第四導光管光學系統27的出口表面82所顯現之光束通過該第二光學系統29、孔徑光闌30、及第三光學系統31，並抵達該狹縫32。該第二光學系統29被定位，以致該孔徑光闌30之位置大體上對應於該第四導光管光學系統27之出口表面82的傅立葉轉換平面。該第三光學系統31係亦被定位，以致該狹縫32之位置大體上對應於該孔徑光闌30之傅立葉轉換平面。在此時，該第四導光管光學系統27的出口表面82之位置及該狹縫32的位置係彼此光學共軛。

已通過該狹縫32之光束通過經由該第四光學系統33，並抵達用作待照明表面之罩幕34。該第四光學系統33係藉由二組凹面鏡及二組平面鏡所形成，以致該狹縫 32之位置及該罩幕34的位置係彼此光學共軛。於此實施例中，該狹縫32具有一弧形開口，如圖5A所示。該狹縫32包含弧形透光部份91及遮光部份92。注意該透光部份91具有一結構，該結構具有可用於每一位置而改變之狹縫寬度。在一與該狹縫32之位置共軛的位置，該罩幕34上之弧形區域能被以已通過該透光部份91之光線照明。

於此實施例中，在藉由該複數光源12所放射之光束的組合時，於照明該罩幕34中，該第三導光管光學系統23及第四導光管光學系統27被定位，以減少由於該等個別光源12間之輸出中的差異所產生之罩幕34上的照度變動。為減少所產生之照度變動，其係需要於光行進之方向中增加該第三導光管光學系統23及第四導光管光學系統27之尺寸。然而，於根據此實施例之照明光學系統10中，該第一導光管光學系統15被定位用於每一光源12，以在該入口表面22上個別地均勻化來自此光源12之光束，故該第三導光管光學系統23能被縮短。該第三導光管光學系統23能被縮短所根據之原理將參考圖6A至6C被說明。

圖6A顯示傳輸通過四邊形稜柱狀導光管整合器的內部之光線，該整合器具有長度L及具有側面長度d之橫截面，且交替之長及短虛線指示該光軸。在此中假設光由該四邊形稜柱狀導光管整合器之最初端面行進，同時在一角度θ相對於該光軸傾斜。此光束係在對應於長度L/2之位 置藉由該四邊形稜柱狀導光管整合器的內部表面所反射，並抵達此導光管整合器之終點端面，如圖6A所示。在另一方面，圖6B顯示通過具有一橫截面之四邊形稜柱狀導光管整合器的內部之光線，該橫截面具有側面長度d/3。在此中假設該光由該四邊形稜柱狀導光管整合器之最初端面行進，同時在一角度θ相對於該光軸傾斜。此光束係在對應於長度L/6之位置藉由該四邊形稜柱狀導光管整合器的內部表面所反射，且隨後為每一段長度L/3重複其反射。此光束係藉由具有該長度L之導光管整合器的內部表面反射三次，直至其最後抵達此導光管整合器之終點端面。

當導光管整合器被使用於使光均勻化時，其在光行進的方向中之尺寸被決定，以致光束被反射複數次，同時該光束由其最初端面行進至其終點端面。反射之次數越大，則所獲得之均勻化效果變得越大。因此，比於圖6A中所示者，圖6B中所示導光管整合器之均勻化效果係較大的。換句話說，為獲得與圖6A相同程度之均勻化，如圖6C所示具有長度L/3及設有側面長度d/3之橫截面的導光管整合器滿足其需求。

如於根據此實施例之照明光學系統10中，當該第一導光管光學系統15係為每一光源被定位時，來自這些光源之光束被組合，且所組合之光束被導引至該第三導光管光學系統23，對於每一光源，該光束係在組合之前局部地均勻化，故該第三導光管光學系統23可為短的。亦根 據該前述之原理，該第一導光管光學系統15之導光管寬度大約為該第三導光管光學系統23之導光管寬度的1/3，故該第一導光管光學系統15中之均勻化能減少該總導光管長度。

亦如上面所述，於此實施例中，該光強度分佈係藉由在該橢圓之另一焦點位置定位該第一導光管光學系統15之入口表面14所均勻化。譬如，當根據此實施例之照明光學系統10被安裝在曝光設備中時，該前述被均勻化光束之強度分佈用作一有效光源分佈。該有效光源分佈係一與該曝光設備之成像性能有極強地關聯的參數。視待藉由投射曝光所轉印之圖案而定，均勻之光強度分佈預期地被形成。因此，於此實施例中，該第一導光管光學系統15被使用於均勻化該光強度分佈。然而，該照明光學系統10能被用作照明光學系統，甚至在沒有第一導光管光學系統15存在時。於此案例中，該照明光學系統10僅只需要被形成，以致於此實施例中之入口表面14及出口表面16互相重合。

於此實施例中，構成該第一光學系統17及成像光學系統40的光學元件之數目及配置僅只提供一範例，且本發明不被限制於此。雖然未特別在上面之敘述中提及，抗反射薄膜亦被形成在每一光學元件之透光表面上，且一反射薄膜被形成在每一鏡片上。再者，在此實施例中，雖然用於照明該罩幕34之照明區域具有一弧形之形狀，此照明區域不被限制於弧形區域。

[第二實施例]

根據該第二實施例的照明光學系統之組構將參考圖7被敘述。於根據該第二實施例之照明光學系統100中，該照明區域具有譬如長方形之形狀，且藉由二光源單元50所放射之光束被導引至罩幕(原件)34上，該罩幕用作待照明表面及具有一形成在其上之圖案。該照明光學系統100包含蒼蠅眼光學系統101、第一光學系統103、組合光學系統105、光傳輸單元107、導光管光學系統109、狹縫110、成像光學系統40、及該罩幕34。

圖8係一顯示該蒼蠅眼光學系統101之視圖。該蒼蠅眼光學系統101係藉由二透鏡群組130及131所形成，其每一者係藉由在平坦形狀中接合大量平凸透鏡所形成，如圖8所示。該透鏡群組130及131之彎曲表面被定位至面朝彼此，以致對應的平凸透鏡係存在於構成該透鏡群組130及131之每一平凸透鏡的焦點位置。使用此一蒼蠅眼光學系統101，等同於光源12之大量第二光源分佈被形成在該蒼蠅眼光學系統101的出口表面102之位置。由該蒼蠅眼光學系統101的出口表面102所顯現之光束藉由該第一光學系統103被導引至該組合光學系統105之入口表面104。在此時，該第一光學系統103被定位，以致該入口表面104大體上係該出口表面102之傅立葉轉換平面。既然大量第二光源分佈被形成在該出口表面102之位置，入射在該組合光學系統105的入口表面104上之光束的光 強度分佈係均勻化，藉此在該入口表面104上形成均勻之光強度分佈。

其次將參考圖9A至9C敘述該組合光學系統105及光傳輸單元107之配置。藉由該光源12所放射之光束係藉由使用二稜柱之組合光學系統105所組合，且該組合光束係入射在該光傳輸單元107上，如圖9A所示。在此時，該二稜柱被定位，故該二光源單元50之光軸140及141不會互相重合。該光傳輸單元107具有藉由耦合複數光導管及偏向稜柱所獲得之組構，如圖9B及9C所示。圖9B中之陰影線部份指示接收來自具有該光軸140之光源單元50的光束之區域，且圖9B中之方格盤部份指示接收來自具有該光軸141之光源單元50的光束之區域。入射在圖9B中之陰影線部份及方格盤部份上的光束之每一者被分成四道光束，以允許該被分開之光束通過該光傳輸單元107中之用於每一分開區域的不同路徑，藉此轉換這些光束，以致其在出口表面108上之橫截面形狀係與入口表面106上之那些形狀不同，如圖9C所示。該光傳輸單元107傳送入射光束，以致藉由在該光軸141上分開該光束所獲得之光束所通過的區域(陰影線部份)被定位在那些(方格盤部份)間之出口表面108上，藉由分開該光軸140上的光束所獲得之光束通過那些部份，如圖9C所示。該光傳輸單元107能在該出口表面108上聯合藉由該入口表面106所分開之光束，以致該等方格盤部份及該等陰影線部份被有規則地配置，如圖9C所示。

由該出口表面108所顯現之光束係入射在該導光管光學系統109上。四邊形稜柱狀導光管整合器譬如被用作該導光管光學系統109。入射在該導光管光學系統109上之光束係藉由其內部表面反射複數次，並抵達該狹縫110。在藉由該導光管光學系統109的內部表面複數次反射該光束時，均勻之光強度分佈能在該狹縫110中被獲得，縱使光強度變動係存在於該光傳輸單元107的出口表面108上。由該狹縫110所顯現之光束藉由該成像光學系統40被導引至該罩幕34上。在此時，該成像光學系統40被定位，以致該狹縫110及該罩幕34之位置係彼此光學共軛。圖5B顯示此實施例中所使用之狹縫110。該狹縫110包含透光部份161及遮光部份162。在與該狹縫110共軛之一位置，該罩幕34上的長方形區域能被以已通過該長方形透光部份161之光照明。

於此實施例中，在組合藉由該複數光源12所放射之光束時，於照明該罩幕34中，該導光管光學系統109被定位以減少該罩幕34上由於該等個別光源12間之輸出中的差異所產生之照度變動。為減少所產生之照度變動，其係需要於光行進方向中增加該導光管光學系統109之尺寸。然而，如於根據此實施例之照明光學系統中，該導光管光學系統109於光行進方向中之尺寸能藉由在該光傳輸單元107的出口表面108上交替地排列該等區域所減少，而藉由分開來自每一光源的光束所獲得之光束通過該等區域。這使其可能使用小巧之組構均勻地照明該罩幕34。 此實施例中，構成該第一光學系統103及成像光學系統40的光學元件之數目及配置僅只提供一範例，且本發明不被限制於此。雖然亦未特別在上面之敘述中提及，抗反射薄膜被形成在每一光學元件之透光表面上，且反射薄膜被形成在每一鏡片上。

[第三實施例]

根據該第三實施例的照明光學系統之組構將參考圖10被敘述。照明光學系統200包含光傳輸單元202、第三導光管光學系統207、放大光學系統240、狹縫32、第四光學系統33、及罩幕34。該放大光學系統240包含第二光學系統205、孔徑光闌30、及第三光學系統206。於該狹縫32中，在一與待照明表面光學共軛之位置，該放大光學系統240放大由該第三導光管光學系統207的出口表面所顯現之光束的橫截面形狀。藉由光源單元50所放射之光束係入射在圖11A所示該光傳輸單元202的入口表面(陰影線部份)201上。該光束在該入口表面201上被分成七道光束，以允許該等被分開之光束通過該光傳輸單元202中用於每一被分開區域之不同路徑，藉此轉換這些光束，以致其在出口表面203上之橫截面形狀係與那些在該入口表面201上者不同，如圖11B所示。於此實施例中，該入口表面201上之光束的聯合圖案具有四邊形橫截面形狀，且該出口表面203上之光束的聯合圖案具有幾乎弧形之橫截面形狀，分別如圖11A及11B所示。

入射在該第三導光管光學系統207的出口表面203上之光束係藉由其內部表面被反射複數次，並抵達出口表面204。由該第三導光管光學系統207的出口表面204所顯現之光束通過該第二光學系統205、孔徑光闌30、及第三光學系統206，且抵達該狹縫32。該第二光學系統205被定位，以致該孔徑光闌30之位置大體上對應於該第三導光管光學系統207的出口表面204之傅立葉轉換平面。該第三光學系統206亦被定位，以致該狹縫32之位置大體上對應於該孔徑光闌30之傅立葉轉換平面。在此時，該第三導光管光學系統207的出口表面82之位置及該狹縫32的位置係彼此光學共軛。構成該第二光學系統205及第三光學系統206之每一光學元件被定位，以致在一與待照明表面光學共軛之位置，該光束在該出口表面204上之橫截面形狀係在該狹縫32中放大。

於此實施例中，該光束在該出口表面204上之弧形橫截面形狀被放大至兩倍，且映射在該狹縫32上。已通過該狹縫32之光束進一步通過該第四光學系統33，且抵達用作待照明表面之罩幕34。該第四光學系統33被定位，以致該狹縫32之位置及該罩幕34的位置係彼此光學共軛。於此實施例中，如圖5A所示，具有弧形開口之狹縫32被使用。這使其可能在一與該狹縫32共軛的位置照明該罩幕34上之弧形區域。

於此實施例中，於以藉由該光源12所放射之光束照明該罩幕34中，該第二導光管光學系統19及第三導光管 光學系統207被定位，以減少該罩幕34上之照度變動。為減少所產生之照度變動，其係需要於光行進方向中增加該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207之尺寸。然而，如於此實施例中，該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207於光行進方向中之尺寸可藉由形成該第二光學系統205及第三光學系統206所減少，以致該出口表面204上之光束的橫截面形狀係在該狹縫32中放大。

該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207於光行進方向中之尺寸可藉由定位該放大光學系統240來減少所根據之原理將在下面被說明。圖12A顯示傳輸通過四邊形稜柱狀導光管整合器的內部之光線，該整合器具有長度L及具有側面長度d之橫截面，且交替之長及短虛線指示該光軸。在此假設光由該四邊形稜柱狀導光管整合器之最初端面行進，同時在一角度θ相對於該光軸傾斜。此光束係在對應於長度L/2之位置藉由該四邊形稜柱狀導光管整合器的內部表面所反射，並抵達此導光管整合器之終點端面，如圖12A所示。在另一方面，圖12B顯示傳輸通過具有一橫截面之四邊形稜柱狀導光管整合器的內部之光線，該橫截面具有側面長度d/2。在此假設光由該四邊形稜柱狀導光管整合器之最初端面行進，同時在一角度2θ相對於該光軸傾斜。此光束係在對應於長度L/8之位置藉由該四邊形稜柱狀導光管整合器的內部表面所反射，且隨後為每一段長度L/4重複其反射。此光束係藉由 具有該長度L之導光管整合器的內部表面反射四次，直至其最後抵達此導光管整合器之終點端面。

當導光管整合器被使用於使光均勻化時，其在光行進的方向中之尺寸被決定，以致光束被反射複數次，同時該光束由其最初端面行進至其終點端面。反射之次數越大，則所獲得之均勻化效果變得越大。因此，比於圖12A中所示者，圖12B中所示導光管整合器之均勻化效果係較大的。換句話說，為獲得與圖12A相同程度之均勻化，如圖12C所示具有長度L/4及設有側面長度d/2之橫截面的導光管整合器滿足其需求。於根據此實施例之照明光學系統200中，具有2x倍率之放大光學系統240係坐落在該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207的下游。於該照明光學系統中，該亥姆霍茲-拉格朗日(Helmholtz-Lagrange)不變量被維持恆定的。因此，相對於該光軸通過該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207的光之角度為兩倍，且於該照明光學系統200中，相對於未設有放大光學系統240之照明光學系統，該導光管整合器的橫截面於一方向中之尺寸係1/2。如可被由參考圖12A至12C所敘述之細節看出，該放大光學系統240之使用使其可能將該第二導光管光學系統19及第三導光管光學系統207於光行進方向中之尺寸減少至大約1/4，同時維持其均勻化效果。

於此實施例中，構成該第一光學系統17、第二光學系統205、第三光學系統206、及第四光學系統33的光學 元件之數目及配置僅只提供一範例，且本發明不被限制於此。雖然亦未特別在上面之敘述中提及，抗反射薄膜被形成在每一光學元件之透光表面上，且反射薄膜被形成在每一鏡片上。

[曝光設備]

曝光設備之範例將參考圖13被敘述。曝光設備400包含照明光學系統10、固持原件之原件架台300、固持基板的基板架台302、將該原件的圖案投射至該基板上之投射光學系統301、及照度變動感測器304，且藉由同步地掃描該原件及該基板而將該基板暴露至光線。該投射光學系統301可為譬如包含第一凹入反射表面、凸出反射表面、及第二凹入反射表面之投射光學系統，該等反射表面被依此由該物件平面至該影像平面的順序配置於該光學路徑中。該照明光學系統10亦可被以該第二或第三實施例中所敘述之照明光學系統100或200替代。該照明光學系統10之狹縫32具有一弧形開口，且具有一結構，該結構設有可為每一弧形位置而改變之狹縫寬度。該照度變動感測器304係藉由狹縫303、複數光學元件、及感測器305所形成，如圖13所示。

該狹縫303係相對於光線之區域401被掃瞄，並在該基板架台302上形成一影像，如圖14所示。在此時，於該區域401中形成一影像之光係入射在該照度變動感測器304上，該光僅只為在該狹縫303之開口306中形成一影 像的分量。入射在該照度變動感測器304上之光線藉由複數光學元件被導引至該感測器305上，且抵達該感測器305。抵達該感測器305的光之能量被讀取，同時於藉由圖14中之箭頭所指示的方向中掃描該狹縫303，可對於該區域401中之每一位置測量該照度，藉此計算照度變動。

當照度變動存在時，其可藉由調整具有可調整形狀的狹縫32之開口寬度被減少。假設該照度變動感測器304測量一照度變動，譬如具有一在該弧形之中心為高的及沿著該弧形朝外減少之照度，如在圖15A所示。於此案例中，如圖15B所示，該狹縫形狀被調整，以致該狹縫32之開口寬度沿著該弧形相對於該弧形之中心朝外增加，藉此將入射在該照度變動感測器304的感測器305上之光線的照度維持恆定，而與該弧形上之位置無關。

[製造裝置之方法]

其次將敘述製造裝置(譬如，半導體裝置或液晶顯示裝置)之方法。半導體裝置係藉由在晶圓上形成積體電路之預先製程、及完成藉由該預先製程形成在該晶圓上之積體電路的晶片當作產品的後製程所製成。該預先製程包含曝光一晶圓之步驟、以感光劑塗覆、使用該前述之曝光設備、及使該晶圓顯影的步驟。該後製程包含組裝步驟(切割與接合)及封裝步驟(包封)。液晶顯示裝置係藉由形成透明電極之步驟所製成。形成透明電極之步驟包含在玻 璃基板上塗覆感光劑之步驟，透明之導電薄膜係沈積在該玻璃基板上；使用該前述之曝光設備曝光以該感光劑塗覆的玻璃基板之步驟；及使該玻璃基板顯影之步驟。根據此實施例製造裝置之方法能製造一裝置，其具有高於那些藉由該相關技藝技術所製造之裝置的品質。

雖然本發明已參考示範實施例被敘述，應了解本發明不被限制於所揭示之示範實施例。以下申請專利之範圍將給予最寬廣之解釋，以便涵括所有此等修改及同等結構與功能。

1a‧‧‧光源

1b‧‧‧光源

4‧‧‧導光管整合器

6‧‧‧第一物件

8a‧‧‧稜柱

8b‧‧‧稜柱

10‧‧‧照明光學系統

12‧‧‧光源

13‧‧‧鏡片

14‧‧‧入口表面

15‧‧‧第一導光管光學系統

16‧‧‧出口表面

17‧‧‧第一光學系統

18‧‧‧入口表面

19‧‧‧第二導光管光學系統

20‧‧‧出口表面

21‧‧‧組合光學系統

22‧‧‧入口表面

23‧‧‧第三導光管光學系統

24‧‧‧出口表面

25‧‧‧光傳輸單元

26‧‧‧出口表面

27‧‧‧第四導光管光學系統

29‧‧‧第二光學系統

30‧‧‧孔徑光闌

31‧‧‧第三光學系統

32‧‧‧狹縫

33‧‧‧第四光學系統

34‧‧‧罩幕

40‧‧‧成像光學系統

50‧‧‧光源單元

60‧‧‧傳輸路徑

61‧‧‧透光部份

62‧‧‧表面

63‧‧‧表面

70‧‧‧傳輸路徑

71‧‧‧位置

81‧‧‧入口表面

82‧‧‧出口表面

91‧‧‧透光部份

92‧‧‧遮光部份

100‧‧‧照明光學系統

101‧‧‧蒼蠅眼光學系統

102‧‧‧出口表面

103‧‧‧第一光學系統

104‧‧‧入口表面

105‧‧‧組合光學系統

106‧‧‧入口表面

107‧‧‧光傳輸單元

108‧‧‧出口表面

109‧‧‧導光管光學系統

110‧‧‧狹縫

130‧‧‧透鏡群組

131‧‧‧透鏡群組

140‧‧‧光軸

141‧‧‧光軸

161‧‧‧透光部份

162‧‧‧遮光部份

200‧‧‧照明光學系統

201‧‧‧入口表面

202‧‧‧光傳輸單元

203‧‧‧出口表面

204‧‧‧出口表面

205‧‧‧第二光學系統

206‧‧‧第三光學系統

207‧‧‧第三導光管光學系統

240‧‧‧放大光學系統

300‧‧‧原件架台

301‧‧‧投射光學系統

302‧‧‧基板架台

303‧‧‧狹縫

304‧‧‧照度變動感測器

305‧‧‧感測器

306‧‧‧開口

400‧‧‧曝光設備

401‧‧‧區域

圖1係根據該第一實施例的照明光學系統之概要視圖；圖2A至2D係該第一導光管整合器之概要視圖；圖3A至3C係該第一實施例中之光傳輸單元的概要視圖；圖4係導光管整合器之概要視圖；圖5A及5B係狹縫之概要視圖；圖6A至6C係用於說明該第一導光管整合器之技術重要性的視圖；圖7係根據該第二實施例的照明光學系統之概要視圖；圖8係蒼蠅眼光學系統之概要視圖；圖9A至9C係該第二實施例中之組合單元及光傳輸 單元的概要視圖；圖10係根據該第三實施例的照明光學系統之概要視圖；圖11A及11B係該第三實施例中之光傳輸單元的概要視圖；圖12A至12C係導光管整合器之概要視圖；圖13係根據該第四實施例之曝光設備的概要視圖；圖14係藉由照度變動感測器所掃描之狹縫的視圖；圖15A及15B係顯示一照度變動修改方法之視圖；及圖16係根據該相關技藝的照明光學系統之概要視圖。

10‧‧‧照明光學系統

12‧‧‧光源

13‧‧‧鏡片

14‧‧‧入口表面

15‧‧‧第一導光管光學系統

16‧‧‧出口表面

17‧‧‧第一光學系統

18‧‧‧入口表面

19‧‧‧第二導光管光學系統

20‧‧‧出口表面

21‧‧‧組合光學系統

22‧‧‧入口表面

23‧‧‧第三導光管光學系統

24‧‧‧出口表面

25‧‧‧光傳輸單元

26‧‧‧出口表面

27‧‧‧第四導光管光學系統

29‧‧‧第二光學系統

30‧‧‧孔徑光闌

31‧‧‧第三光學系統

32‧‧‧狹縫

33‧‧‧第四光學系統

34‧‧‧罩幕

40‧‧‧成像光學系統

50‧‧‧光源單元

Claims (13)

1. 一種照明光學系統，其以由複數光源所放射之複數光束照明一待照明表面，該系統包括：複數導光管整合器，其使由該複數光源所放射之複數光束的光強度分佈均勻化；組合光學系統，其組合由該複數導光管整合器所放射之複數光束，以致該複數光束係在其橫截面中彼此毗連；及光傳輸單元，其具有一入口表面、一出口表面、和從該入口表面至該出口表面的複數傳輸路徑，並在該入口表面上將藉由該組合光學系統所組合之光束分成複數光束，聯合被分開的該複數光束，以致被分開的該複數光束的聯合圖案在該出口表面上之橫截面形狀係與被分開的該複數光束的聯合圖案在該入口表面上之橫截面形狀不同，並將被分開的該複數光束之每一者從該出口表面經由該等傳輸路徑之每一者傳輸至該出口表面，其中該等傳輸路徑之每一者包括複數光學耦合光導管。
2. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，另包括導光管整合器，其使由該組合光學系統所放射之光束的光強度分佈均勻化，且放射該光束至該光傳輸單元。
3. 一種照明光學系統，其將由複數光源所放射之複數光束導引至待照明表面上，該系統包括：組合光學系統，其組合由該複數光源所放射之複數光 束，以致該複數光束係在其橫截面中彼此毗連；及光傳輸單元，其具有一入口表面、一出口表面、和從該入口表面至該出口表面的複數傳輸路徑，並在該入口表面上將藉由該組合光學系統所組合之光束分成複數光束，聯合被分開的該複數光束，以致被分開的該複數光束的聯合圖案在該出口表面上之橫截面形狀係與被分開的該複數光束的聯合圖案在該入口表面上之橫截面形狀不同，並將被分開的該複數光束之每一者從該出口表面經由該等傳輸路徑之每一者傳輸至該出口表面，其中該等傳輸路徑之每一者包括複數光學耦合光導管，其中該光傳輸單元被建構，以致將藉由分開來自一光源的光束所獲得之光束通過的區域，係在將藉由分開來自另一光源的光束所獲得之二光束通過的區域之間被定位在該出口表面上。
4. 如申請專利範圍第3項之照明光學系統，其中該光傳輸單元被建構，以致在該出口表面上將藉由分開來自不同光源的光束所獲得之光束通過的區域被有規則地排列。
5. 一種照明光學系統，其以由光源所放射之光束照明一待照明表面，該系統包括：光傳輸單元，其具有一入口表面、一出口表面、和從該入口表面至該出口表面的複數傳輸路徑，並在該入口表面上將藉由該光源所放射之光束分成複數光束，聯合被分 開的該複數光束，以致被分開的該複數光束的聯合圖案在該出口表面上之橫截面形狀係與被分開的該複數光束的聯合圖案在該入口表面上之橫截面形狀不同，並將被分開的該複數光束之每一者從該出口表面經由該等傳輸路徑之每一者傳輸至該出口表面；導光管整合器，其使由該光傳輸單元所放射之光束的光強度分佈均勻化；及光學系統，其在該待照明表面上放大由該導光管整合器的出口表面顯現之光束的橫截面形狀，其中該等傳輸路徑之每一者包括複數光學耦合光導管。
6. 如申請專利範圍第1、3或5項之照明光學系統，另包括：孔徑光闌，其位在該待照明表面之傅立葉轉換平面上；及狹縫，其具有可調整之形狀，且係位在一與該待照明表面之位置光學共軛的位置。
7. 一種照明光學系統，其以由複數光源所放射之複數光束照明一待照明表面，該系統包括：複數第一導光管整合器，其係相對於該複數光源分別地配置，並將來自該複數光源之光束反射至它們之內部表面上；光學系統，其分別導引來自該複數第一導光管整合器之光束；及 第二導光管整合器，其將來自該光學系統之光束反射至其內部表面上；其中該光學系統將來自該複數光源之光束導引至該第二導光管整合器之入口表面上的不同位置。
8. 一種照明光學系統，其以由複數光源所放射之複數光束照明一待照明表面，該系統包括：光傳輸單元，其具有一入口表面、一出口表面、和從該入口表面至該出口表面的複數傳輸路徑，並在該入口表面上將藉由該光源所放射之光束分成複數光束，聯合被分開的該複數光束，以致被分開的該複數光束的聯合圖案在該出口表面上之橫截面形狀係與被分開的該複數光束的聯合圖案在該入口表面上之橫截面形狀不同，並將被分開的該複數光束之每一者從該出口表面經由該等傳輸路徑之每一者傳輸至該出口表面；導光管整合器，其將來自該光傳輸單元之光束反射在其內部表面上；及光學系統，其將由該導光管整合器所放射之光束導引至一與該導光管整合器的出口表面光學共軛之平面，而放大該等光束，其中該等傳輸路徑之每一者包括複數光學耦合光導管，和其中該導光管整合器的該出口表面光學地共軛至該待照明表面。
9. 如申請專利範圍第1、3、5或8項之照明光學系 統，其中該複數光學耦合光導管包括導光管型光導管。
10. 如申請專利範圍第9項之照明光學系統，其中該複數光學耦合光導管包括偏向稜柱，其中該導光管型光導管和該偏向稜柱係光學地耦合。
11. 如申請專利範圍第1、3、5或8項之照明光學系統，其中該等光傳輸路徑之每一者包括偏向稜柱和光導管，其中在該等光傳輸路徑之每一者中的偏向稜柱之個別總數目是相等的，且在該等光傳輸路徑之每一者中的光導管之個別總數目是相等的。
12. 一種曝光設備，其將基板曝光，該曝光設備包含：定義在申請專利範圍第1、3、5、7或8項中的照明光學系統，其被建構用於照明該待照明表面所定義的罩幕；和投射光學系統，其被建構用於將被照明之該罩幕的圖案投射在該基板上。
13. 一種製造裝置的方法，該方法包含下述步驟：使用申請專利範圍第12項所定義的曝光設備，將基板暴露於光；將已曝光的該基板顯影；和處理已顯影的該基板，以製造該裝置。