TWI515766B - 光學積分器系統、照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

Description

光學積分器系統、照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法

本發明有關於光學積分器系統(optical integrator system)、照明光學裝置(illumination optical apparatus)、曝光裝置(exposure apparatus)以及元件製造方法。更特定而言，本發明有關於一種適用於曝光裝置中的照明光學裝置的光學積分器系統，曝光裝置用於藉由微影(lithography)來製造元件(電子元件等)，諸如半導體元件、成像元件、液晶顯示元件(liquid－crystal display device)和薄膜磁頭(thin－film magnetic head)。

在曝光裝置中，自光源發射的光束入射至作為光學積分器的蠅眼透鏡(fly's eye lens)以在蠅眼透鏡的後焦平面上形成由大量光源組成的二次光源。來自二次光源的光束穿過孔徑光闌(aperture stop)和聚光透鏡行進來以重叠的方式照射具有預定圖案(pattern)的光罩。穿過光罩的圖案而傳遞的光穿過投影光學系統行進以聚焦於晶圓上。以此方式，光罩圖案被投射於(或轉移)到晶圓上以實現其投影曝光。由於光罩圖案是高度積集的圖案，因此必須在晶圓上做出均勻的照度分布以便將此精細圖案準確地轉移至晶圓上。

在曝光裝置中，需要將構成蠅眼透鏡的微觀透鏡器件的數目設定為盡可能地多以便增强照度分布的均勻性。也需要形成形狀接近所要形狀的二次光源以避免在孔徑光闌處的光量損失。一種可以想到的滿足該需要的方法是(例如) 將構成蠅眼透鏡的微觀透鏡器件的大小設定為非常的小，即，使用微型蠅眼透鏡。例如，藉由采用MEMS技術(微影＋蝕刻或類似方法)在平面平行玻璃板中形成大量的微觀折射表面而製成微型蠅眼透鏡。

本申請者已提出一種包括一對蠅眼構件的柱面微型蠅眼透鏡作為光學積分器，此對蠅眼構件具有形成於其兩個側面上的柱面透鏡組，例如，該光學積分器能夠在抑制藉由蝕刻(例如，參考專利文獻1)而整體形成的大量微觀折射表面中各種製造誤差對照度分布的影響。

專利文獻1：日本專利申請案早期公開第2004－198748號

一般而言，在由竪直且水平並且稠密地排列的雙凸透鏡器件組成之習知蠅眼透鏡的情况下，每個透鏡器件之進入表面與出射表面之表面形狀誤差會影響在待照射表面(曝光裝置中之光罩表面或晶圓表面)上之照度分布。特定而言，和與待照射表面處於光學共軛關係之進入表面的表面形狀誤差相比，出射表面之表面形狀誤差將會對該待照射之表面上的照度分佈造成更顯著的影響。

此是因為光穿過透鏡器件之出射表面傳遞的區域也隨著入射至透鏡器件之光的角與角範圍而變化，例如，由於安置於蠅眼透鏡上游的可移動的光學構件的移動。當在透鏡器件之出射表面中存在著表面形狀誤差時，光穿過出射 表面傳遞之區域的變化將會導致形成於待照射之表面上的照度分布的變化，從而造成照明不均。在柱面微型蠅眼透鏡之情况下，同樣，在每個波前分割器件中用以在一個方向實行折射能力之一對光學表面中，後光學表面之表面形狀誤差會對該待照射表面之照度分布造成比前(front)光學表面之表面形狀誤差更顯著的影響。

只要入射至光學積分器之波前分割器件(在蠅眼透鏡之情况下為透鏡器件)之光的角度與角範圍是恒定的，即可藉由使用照明不均補償濾光片或類似器件在待照射之表面上獲得實質上均勻的照度分布。然而，在習知技術中，當(例如)可移動光學構件之移動(其為包括旋轉之廣義概念)造成入射至光學積分器之波前分割器件之光的角度與角範圍變化時，在待照射之表面上不能夠獲得所要的照度分布且因此在曝光期間難於達成所要的成像效能。

基於上述問題提出本發明且本發明之目的在於提供一種光學積分器系統，其能夠在待照射之表面上形成所要的照度分布，而不會在實質上受到波前分割器件之光學表面之表面形狀誤差的影響，例如，即使在上游側存在可移動的光學構件時。

本發明之另一目的在於提供一種照明光學裝置，使用光學積分器系統來在待照射之表面上形成所要的照度分布，其能夠在所要照明條件下照射待照射之表面，而不在實質上受到波前分割器件之光學表面之表面形狀誤差的影響。

本發明之再一目的在於提供一種曝光裝置與一種元件製造方法，使用照明光學裝置來在所要照明條件下照射待照射之表面，其能夠在良好的照明條件下執行良好的曝光。

為了解決上述問題，本發明之第一方面提供一種光學積分器系統，其包括：第一光學積分器，具有二維併置的多個第一波前分割器件；以及第二光學積分器，具有二維併置的多個第二波前分割器件，第一光學積分器與第二光學積分器自光之進入側的次序而布置著；其中第一波前分割器件中之每一者經建構使得傾斜入射至第一波前分割器件之進入表面的光軸上的中心的光線自第一波前分割器件平行於光軸而發射；其中，第二波前分割器件中之每一者經建構使得傾斜地入射至第二波前分割器件之進入表面的光軸上的中心的光線自第二波前分割器件平行於光軸而發射，以及其中第一光學積分器之出射表面與第二光學積分器之進入表面之間的間隔L12滿足條件P2/(2×tanθ)<L12，其中P2是第二波前分割器件沿預定方向之間距且θ是自第一波前分割器件之光沿預定方向之最大出射角(半角)。

本發明之第二方面提供一種光學積分器系統，其包括具有二維並置的多個光學器件且形成均勻出射角之光學構件，和具有二維併置的多個波前分割器件之光學積分器，光學構件與光學積分器自光之進入側的次序而排列著； 其中光學器件中之每一者經建構使得傾斜地入射至光學器件之進入表面的光軸上中心的光線自光學器件平行於光軸而發射；其中波前分割器件中之每一者經建構使得傾斜入射至波前分割器件之進入表面之光軸上中心的光線自波前分割器件平行於光軸而發射；以及其中光學構件中之一個光學構件照射大於形成光學積分器之一個波前分割器件之進入表面的區域並照射小於光學積分器之進入表面的區域。

本發明之第三方面提供一種照明光學裝置，其藉由自光源之光來照射待照射之表面，該照明光學裝置包括布置於光源與待照射之表面之間的光徑中的上述第一方面或第二方面之光學積分器系統。

本發明之第四方面提供一種曝光裝置，其包括上述第三方面之照明光學裝置以用於照射預定的圖案，藉此利用預定的圖案使感光基板曝光。

本發明之第五方面提供一種元件製造方法，其包括使用上述第四方面之曝光裝置以利用預定的圖案使感光基板曝光之曝光步驟；以及在曝光步驟之後使感光基板顯影之顯影步驟。

本發明之光學積分器系統包括作為第一光學積分器的具有二維並置之多個波前分割器件之輔助蠅眼器件，和作為第二光學積分器的具有二維併置的多個波前分割器件之 主要蠅眼器件。因此，即使當入射至輔助蠅眼器件之光的角度與角範圍變化時，例如，由於位於光學積分器系統之上游的可移動光學構件之移動，可藉由輔助蠅眼器件之作用來保持入射至主要蠅眼器件之每個波前分割器件之光的角度與角範圍恒定且因此能夠在待照射之表面上維持實質上均勻的照度分布。

即，本發明之光學積分器系統能夠在待照射之表面上形成所要的照度分布，而實質上未受到波前分割器件之光學表面之表面形狀誤差的影響，例如，即使在上游側存在可移動的光學構件時。因此，使用光學積分器系統在待照射之表面上形成所要的照度分布，本發明之照明光學裝置能夠在所要的照明條件下照射待照射之表面，而實質上未受到波前分割器件之光學表面的表面形狀誤差的影響。使用照明光學裝置來在所要的照明條件下照射待照射之表面，本發明之曝光裝置能夠在良好的照明條件下執行良好的曝光並且最終製造良好的元件。

在具體描述本發明之實施例之前，將描述蠅眼器件(其為包括蠅眼透鏡、微型蠅眼透鏡、柱面微型蠅眼透鏡等的廣義概念)之功能和本發明之基礎組態和作用。為了簡化描述，下文將描述使用圖1所示由竪直且水平並且稠密地排列(二維並列)的多個雙凸透鏡器件(波前分割器件)100組成之蠅眼透鏡101以作為蠅眼器件之實例。

沿照明光學裝置之光軸AX布置之蠅眼器件101用於 使照明場(field)103a中之照度分布均勻，同時確保待照射之表面103上所需的照明場103a。為此，入射至每個透鏡器件100之進入表面100a之光束在靠近出射表面100b處形成點光源且來自各別點光源之光束穿過聚光器光學系統102行進而穿過聚光器光學系統102來以重叠的方式照射待照射之表面103上的照明區103a。此時，如圖2所示，垂直入射(或在透鏡器件100之光軸AXe之方向入射)至透鏡器件100之進入表面100a之平行光(藉由圖2中的實線表示)自出射表面100b被發射為具有預定的出射NA之光且最終變成具有所需NA(數值孔徑或角範圍)之光以到達照明區103a。

此外，在蠅眼器件101中，傾斜入射(或以傾斜於光軸AXe之方向入射)至透鏡器件100之進入表面100a的平行光(在圖2中用虛線表示)亦自出射表面100b發射為出射NA是與垂直入射之平行光的出射NA相同且其中心角(在每個透鏡器件中之主要光線角)平行於光軸之光且最後變成NA是與垂直入射之平行光相同且其中心角平行於光軸的光以到達照明區域103a。藉由滿足以下條件來實現傾斜入射之平行光的中心角與垂直入射之平行光的中心角相同，該條件為穿過該進入表面100a之光軸上中心(進入表面100a與光軸AXe之間的交點)傳遞之主要光線(由圖3中之虛線表示)自出射表面100b被發射為平行於光軸AXe之光，如圖3所示。在傳遞中，此條件導致該進入表面100a保持著與待照射之表面成共軛的狀態。

如上文所述，蠅眼器件101經建構使得傾斜入射至為波前分割器件之每個透鏡器件100之進入表面100a之光軸上中心的光線自出射表面100b平行於光軸Axe而發射。蠅眼器件101經建構使得藉由沿光軸AXe方向入射至每個透鏡器件100之進入表面100a的光(平行光或類似光)所形成的自出射表面100b之光的最大出射角(半角，對應於出射NA之角)變得等於沿傾斜於光軸AXe之方向入射至進入表面100a之光(平行光或類似光)所形成的自出射表面100b之光的最大出射角(半角；對應於出射NA之角)。因此，以各種角度入射至蠅眼器件101之平行光束被發射為各具有相同NA且其中心角平行於光軸之平行光束且因此具有完全獨立於入射至蠅眼器件101之光的角範圍(NA)和中心角的出射角特徵。

在傳遞中，例如，除了蠅眼器件之外的微型透鏡陣列經建構使得傾斜入射至每個波前分割器件之進入表面的光軸上中心的光線並不自波前分割器件平行於光軸發射但傾斜地發射。因此，以各種角度入射至此類型微型透鏡陣列之平行光束被發射為各具有相同NA(角範圍)但其中心角(主要光線角)保持為原狀態，且因此最後具有取決於入射至微型透鏡陣列之光的角範圍(NA)與其中心角之出射角特徵，不同於蠅眼器件101。

如先前所述，光穿過棱鏡器件100之出射表面100b傳遞之區域亦隨著入射至透鏡器件100之光的角度(藉由入射光束之形心(centroid)光束或中心光束而與透鏡器件 100之光軸AXe所成的角)與角範圍(藉由入射至進入表面100a上之一點的光線所成的最大角)的變化而變，例如，由於位於蠅眼器件101上游之可移動的光學構件之移動。當在透鏡器件100之出射表面100b中存在表面形狀誤差時，在光穿過出射表面100b而傳遞之區域中的變化將導致在待照射之表面103上照明區103a中所形成的照度分布的變化，從而最後造成照明不均。

本發明是基於對於上述問題的認識並且提出一種組態，其中輔助蠅眼器件額外地提供於主要蠅眼器件之上游，同時應注意蠅眼器件之功能，即，總是發射具有恒定NA之光且向下游光學構件導引該光之功能，即使在入射至蠅眼器件之波前分割器件上之光之角度與角範圍變化的情况下。在本發明之組態中，額外提供該輔助蠅眼器件使入射至主要蠅眼器件之每個波前分割器件之光的角度與角範圍穩定並且光總是穿過主要蠅眼器件之每個波前分割器件之出射表面上相同的區域而傳遞，以便因此使待照射之表面上的照度分布穩定。

即，本發明之光學積分器系統由具有二維並置的多個蠅眼器件之輔助蠅眼器件(第一光學積分器)和具有二維併置的多個波前分割器件之主要蠅眼器件(第二光學積分器)組成，輔助蠅眼器件與主要蠅眼器件以自光之進入側的次序而布置著。因此，即使當入射至輔助蠅眼器件上之光的角度與角範圍變化時，例如，由於安置於光學積分器系統之上游的可移動的光學構件之移動，藉由輔助蠅眼器件之 作用，入射至主要蠅眼器件之每個波前分割器件之光的角度與角範圍可保持恒定，且因此可在待照射之表面上維持均勻的照度分布。

當從另一觀點來看位於光學積分器系統中之光的進入側上的輔助蠅眼器件(第一光學積分器)時，其亦可被認為是用於形成均勻的出射角之光學構件，其並不用作蠅眼器件(第一光學積分器)而是其用於將入射至每個光學器件上之光轉換成具有恒定NA(數值孔徑或角範圍)之光且用以平行於光軸而使傾斜入射至每個光學器件之進入表面的光軸上中心的光線發出。在此情况下，諸如不具有光學能力或具有較弱光學能力之透鏡的光學構件被插入於由多個光學器件組成且形成均勻的出射角之光學構件與蠅眼器件(光學積分器)之間，且該系統較佳地經建構使得形成均勻出射角之光學構件的一個光學器件照射大於蠅眼器件(光學積分器)之一個光學器件的進入表面的區域並照射小於蠅眼器件(光學積分器)之進入表面之區域。

然而，應注意的是，為了完全實行本發明之輔助蠅眼器件之作用以亦實現本發明之效果，重要的是，自輔助蠅眼器件110之一個波前分割器件111之出射表面111b發射之光應照射主要蠅眼器件120之一個波前分割器件121之至少整個進入表面121a，如圖4(a)所示。在其中主要蠅眼器件120之一個進入表面121a的僅一部分利用來自輔助蠅眼器件110的一個出射表面111b的光來進行照射，如圖4(b)所示，入射光之角與角範圍在整個進入表面121a上並 不恒定並且在待照射之表面上不能夠維持均勻的照度分布。

換言之，在本發明之光學積分器系統中，重要的是，輔助蠅眼器件(第一光學積分器)110之出射表面與主要蠅眼器件(第二光學積分器)120的進入表面之間的間隔L12應滿足以下條件(1)，如圖5所示。在條件(1)中，P2是主要蠅眼器件120之波前分割器件121之間距(pitch)且θ是自輔助蠅眼器件110之波前分割器件111之光的最大出射角(半角)。

P2/(2×tanθ)<L12 (1)

條件(1)要求將輔助蠅眼器件110之出射表面與蠅眼器件120之進入表面之間的間隔L12應被設定成為大於預定值。然而，將間隔L12設定成過大並非較佳的，因為自輔助蠅眼器件110的一個出射表面111之光的部分變得並不入射於主要蠅眼器件120上(或並不有助於照明)，因而造成光量損失。即，自避免光量損失之觀點而言，在本發明之光學積分器系統中，較佳地，間隔L12應滿足以下條件(2)，如圖6所示。在條件(2)中，D2是主要蠅眼器件120之進入表面的長度。

L12<D2/(2×tanθ) (2)

在本發明之光學積分器系統中，亦較佳地，當輔助蠅眼器件110之波前分割器件111的間距P1(參看圖5)被設定成盡可能地小時，主要蠅眼器件120之波前分割器件121的間距P2被設定成實質上不同於間距P1的整數倍。當主 要蠅眼器件120之波前分割器件121之間距P2被設定為輔助蠅眼器件110的波前分割器件111之間距P1的整數倍時，在入射至主要蠅眼器件120之波前分割器件121上的光的照度分布中可能會出現周期性的重叠結構，因此在待照射之表面上不能夠獲得均勻的照度分布。

在本發明之光學積分器系統中，例如，在垂直於照明光學裝置的光軸的方向(在圖5與圖6中的垂直方向)中無需高度準確地定位輔助蠅眼器件(第一光學積分器)110和主要蠅眼器件(第二光學積分器)120。本發明之要點在於自輔助蠅眼器件110之一個波前分割器件111的出射表面111b發射的光應照射主要蠅眼器件120之一個波前分割器件121的至少整個進入表面121a，從而保持入射至進入表面121a的光的角度與角範圍恒定。在本發明之實施例的光學積分器系統中，在第一光學積分器與第二光學積分器之間的空間可被填充氣體。在本發明之實施例的光學積分器系統中，可不將具有光學能力的透鏡或光學器件布置於第一光學積分器與第二光學積分器之間的空間中。

現將在附圖的基礎上來描述本發明之實施例。圖7是示意性地展示根據本發明之實施例的曝光裝置的組態的圖式。在圖7中，沿著一種為感光基板的晶圓W的法線的方向來界定Z軸，沿晶圓W的表面中平行於圖7的頁面的方向來界定Y軸，沿晶圓W的表面中垂直於圖7的頁面的方向來界定X軸。參看圖7，本實施例之曝光裝置被配備一種用於供應曝光之光(照明光)的光源1。光源1可為(例 如)用於供應波長為193奈米之光的ArF準分子雷射光源、用於供應波長為248奈米之光的KrF準分子雷射光源等。

自光源1發射之光藉由整形光學系統2而擴展成所需截面形狀之光束並且經擴展之光束行進而穿過一偏振狀態開關3和用於環形照明的繞射光學器件4以進入一無焦透鏡5。偏振狀態開關3由四分之一波片3a、二分之一波片3b和消偏振器(消偏振器件)3c組成，四分之一波片3a的晶體光軸經布置成可繞光軸AX旋轉並且其將入射於其上之橢圓形偏振光轉換成線性偏振光，二分之一波片3b的晶體光軸經布置成可繞光軸AX旋轉並且其改變入射之線性偏振光的偏振方向，且消偏振器3c經布置成可自照明光徑(optical path)縮回。

在消偏振器3c自照明光徑縮回的狀態，偏振狀態開關3具有將自光源1之光轉換成具有所要偏振方向之線性偏振光和將線性偏振光導引至繞射光學器件4內的功能；在消偏振器3c被設定於照明光徑中之狀態，偏振狀態開關3具有將自光源1之光轉換成實際上未偏振光並且將未偏振光導引至繞射光學器件4內之功能。無焦透鏡5是無焦系統(無焦光學系統)，其前焦位置實際上與繞射光學器件4之位置一致且其後焦位置實際上與圖式中用虛線所表示的預定平面IP的位置一致。

藉由以約等於基板中曝光之光(照明光)之波長的間距(pitch)來形成級差(level difference)而製成繞射光學器件4且其具有將入射光束繞射成所要角度的作用。具體而言， 用於環形照明之繞射光學器件4具有以下功能：當具有矩形截面的平行光束入射於其上時，其在其遠場(或夫朗和斐(Fraunhofer)繞射區)中形成環形光强度分布。因此，入射至繞射光學器件4的幾乎平行的光束在無焦透鏡5的瞳孔平面上形成環形光强度分布並且之後自無焦透鏡5以環形角分布而被發射。

偏振轉換器件6與錐形旋轉三稜鏡系統7布置於無焦透鏡5的前透鏡單元5a與後透鏡單元5a之間且位於其瞳孔位置或靠近其瞳孔位置。將在下文中描述偏振轉換器件6與錐形旋轉三稜鏡系統7的組態與作用。穿過無焦透鏡5而傳遞之光束行進且穿過用於改變σ值(σ值＝照明光學裝置之光罩側數值孔徑/投影光學系統之光罩側數值孔徑)的可變焦距透鏡8以進入光學積分器系統OP。光學積分器系統OP由輔助蠅眼透鏡9與柱面微型蠅眼透鏡10(以自光的進入側的次序)所組成，輔助蠅眼透鏡9作為第一光學積分器且具有二維併置的多個波前分割器件，柱面微型蠅眼透鏡10作為第二光學積分器且具有二維併置的多個波前分割器件。

輔助蠅眼器件9是蠅眼透鏡，其例如，藉由垂直地且水平地且稠密地排列多個雙凸透鏡器件來製成。柱面微型蠅眼透鏡10由位於光源側上的第一蠅眼構件10a與位於光罩側上的第二蠅眼構件10b所組成，如圖8所示。在X方向並列的柱面透鏡組10aa與10ba各分別以間距px而形成於第一蠅眼構件10a之光源側表面中和第二蠅眼構件10b 之光源側表面中。

在Z方向中並列的柱面透鏡組10ab與10bb各分別以間距pz(pz>px)形成於第一蠅眼構件10a之光罩側表面中和第二蠅眼構件10b之光罩側表面中。當注意力集中於柱面微型蠅眼透鏡10之X方向中的折射作用(或在XY平面中的折射作用)時，沿光軸AX入射之平行光束藉由形成於第一蠅眼構件10a的光源側上之柱面透鏡組10aa而沿X方向以間距px來進行波前分割，藉由折射表面來聚光，且之後藉由形成於第二蠅眼構件10b之光源側上的柱面透鏡組10ba中相對應柱面透鏡的折射表面來聚光，以會聚於柱面微型蠅眼透鏡10之後焦平面上。

當注意力集中於柱面微型蠅眼透鏡10之Z方向中的折射作用(或在YZ平面中的折射作用)時，沿光軸AX入射之平行光束藉由形成於第一蠅眼構件10a之光罩側上的柱面透鏡組10ab而沿Z方向以間距pz來進行波前分割，藉由其折射表面來聚光，且之後藉由形成於第二蠅眼構件10b之光罩側上的柱面透鏡組10bb中的相對應柱面透鏡的折射表面來聚光，以會聚於柱面微型蠅眼透鏡10之後焦平面上。

如上文所述，柱面微型蠅眼透鏡10由第一蠅眼構件10a與第二蠅眼構件10b組成，在其每一者中，柱面透鏡組被布置於兩個側面中，且實行與微型蠅眼透鏡相同的光學功能，微型蠅眼透鏡中垂直地且水平地且稠密地整體形成X方向大小為px且在Z方向大小為pz的大量矩形微觀 折射表面(波前分割器件)。柱面微型蠅眼透鏡10能夠抑制由於微觀折射表面的表面形狀變化所造成的失真改變且例如，能夠使藉由蝕刻而整體形成的大量微觀折射表面中製造誤差對照度分布的影響減小。

預定平面IP的位置位於靠近可變焦距透鏡8之前焦位置處且柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面位於靠近可變焦距透鏡8之後焦位置處。換言之，可變焦距透鏡8用於保持預定平面IP與柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面實質上處於傅立葉轉換的關係且因此保持無焦透鏡5之瞳孔平面與柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面在光學上實質上彼此共軛。

因此，例如，以光軸AX為中心之環形照明場形成於柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面上，如同在無焦透鏡5之瞳孔平面上。此環形照明場之總形狀取決於可變焦距透鏡8之焦距而類似地變化。作為柱面微型蠅眼透鏡10中之波前分割單元器件之矩形微觀折射表面具有一種與將要形成於光罩M上之照明場的形狀類似的矩形形狀(且因此，類似於將要在晶圓W上形成之曝光區的形狀)。

入射至柱面蠅眼透鏡10上之光束被二維分割以在柱面微型蠅眼透鏡10之後焦平面上或附近(以及實質上在照明瞳孔上)形成光强度分布與由入射光束所形成之照明場大約相同的二次光源，即，由以光軸AX為中心的環形的實質是表面發光體組成的二次光源。來自形成於柱面微型蠅眼透鏡10之後焦平面上或附近的二次光源的光束入射 至位於其附近的孔徑光闌AS。

孔徑光闌AS具有對應於形成於柱面微型蠅眼透鏡10之後焦平面上或附近之環形的二次光源的環形孔口(光透射部分)。孔徑光闌AS被布置為可自照明光徑縮回且被布置為可用具有不同大小與形狀之各別孔口的多個孔徑光闌來代替。例如，可自熟知的轉塔(turret)方法和滑塊方法和其它方法來選擇切換各孔徑光闌之方法。孔徑光闌AS位於與投影光學系統PL(在下文描述)之進入瞳孔平面在光學上近似共軛之位置處且界定一種有助於二次光源之照明的範圍。可省略孔徑光闌AS之安裝。

來自藉由孔徑光闌AS所限制的二次光源的光行進穿過聚光器光學系統11來以重叠的方式照射光罩盲區12。以此方式，根據為柱面微型蠅眼透鏡10之波前分割器件之矩形微觀折射表面之形狀與焦距，使矩形照明場形成於作為照明場光闌之光罩盲區12上。已穿過光罩盲區12之矩形孔口(光透射部分)而傳遞之光藉由成像光學系統13而會聚且之後利用其內之預定圖案來以重叠的方式照射光罩M。即，成像光學系統13在光罩M上形成光罩盲區12之矩形孔口的影像。

待轉移之圖案形成於在光罩台MS中固持的光罩M中並且照射光罩的矩形(狹縫形狀)圖案區，在整個圖案區中，該矩形的長邊沿Y方向且短邊沿X方向。已穿過光罩M之圖案區而傳遞之光行進穿過投影光學系統PL以在晶圓台WS上固持之晶圓(感光基板)W上形成光罩圖案之影 像。即，圖案影像亦形成於晶圓W上之矩形靜態曝光區(有效曝光區)中，該矩形之長邊沿Y方向且短邊沿X方向，從而在光學上對應於光罩M上之矩形照明區。

在此組態中，根據所謂步進掃描方法，光罩台MS與晶圓台WS且因此光罩M與晶圓W在垂直於投影光學系統PL之光軸AX的平面(XY平面)中沿X方向(掃描方向)而同步移動(掃描)，藉此利用光罩圖案在晶圓W上掃描並曝光一擊中(shot)區(曝光區)，其寬度等於靜態曝光區之Y方向長度且長度根據晶圓W之掃描距離(移動距離)而定。

可設定用於多極照明(雙極照明、四極照明、八極照明或類似照明)之繞射光學器件4m來代替在照明光徑中用於環形照明之繞射光學器件4，藉以實施多極照明。當具有矩形橫截面之平行光束入射至用於多極照明之繞射光學器件時，用於多極照明之繞射光學器件用於在其遠場中形成多極形狀(雙極、四極、八極或其它形狀)之光强度分布。因此，已穿過用於多極照明之繞射光學器件而傳遞之光束在(例如)柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面上形成由繞該光軸AX之多個圓形照明場組成之多極形狀的照明場。因此，與形成於進入表面上之照明場具有同樣多極形狀之二次光源亦形成於柱面微型蠅眼透鏡10之後(rear)聚焦平面上或附近。

當設定用於圓形照明之繞射光學器件4c來代替照明光徑中用於環形照明之繞射光學器件4時，其可實施一般圓形照明。當具有矩形截面之平行光束入射至用於圓形照 明之繞射光學器件時，用於圓形照明之繞射光學器件用以在遠場中形成圓形的光强度分布。因此，已穿過用於圓形照明之繞射光學器件而傳遞之光束在(例如)柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面上形成以光軸AX為中心的圓形照明場。因此，與形成於進入表面上之照明場具有同樣圓形的二次光源亦形成於柱面蠅眼透鏡10之後焦平面上或附近。當設定具有適當特徵(未圖示)之繞射光學器件來代替照明光徑中用於環形照明之繞射光學器件4時，實施已修改的照明之各種形式中的任一種形式變得可能。可自(例如)熟知的轉塔方法和滑塊方法或其它方法來選擇切換該繞射光學器件4之方法。

錐形旋轉三稜鏡系統7由第一稜鏡構件7a和第二稜鏡構件7b(自光源側之次序而布置著)來構成，第一稜鏡構件7a具有在光源側上之平面和在光罩側上之中空錐形的折射表面，且第二稜鏡構件7b具有在光罩側上之平面和在光源側上之凸錐形的折射表面。第一稜鏡構件7a之中空錐形的折射表面和第二稜鏡構件7b之凸錐形的折射表面互補地形成以便彼此適配(fit)。第一稜鏡構件7a與第二稜鏡構件7b中之至少一者被布置成可沿光軸AX移動以便能夠改變第一稜鏡構件7a之中空錐形的出射表面與第二稜鏡構件7b之凸錐形的折射表面之間的間隔。將在下文中集中於環形或四極二次光源來描述錐形的旋轉三稜鏡系統7之作用與可變焦距(zoom)透鏡8之作用。

在第一稜鏡構件7a之中空錐形的折射表面與第二稜 鏡構件7b之凸錐形的折射表面彼此接觸的狀態下，錐形旋轉三稜鏡系統7用作平面平行板並且在所形成的環形或四極二次光源上並不造成任何效果。隨著第一稜鏡構件7a之中空錐形折射表面與第二稜鏡構件7b之凸錐形折射表面彼此遠離而移動，環形或四極二次光源之外徑(內徑)發生變化而環形或四極二次光源之寬度(環形二次光源之外徑與內徑之間的差的一半；或四極二次光源之外接圓的直徑(外徑)與四極二次光源之內切圓之直徑(內徑)之間的差的一半)保持恒定。即，該分隔導致環形或四極二次光源之環形比(內徑/外徑)和大小(外徑)之改變。

可變焦距透鏡8具有類似地放大或减小環形或四極二次光源之總形狀的功能。舉例說來，當可變焦距透鏡8的焦距自最小值增加至預定值時，環形或四極二次光源之總形狀類似地被放大。換言之，可變焦距透鏡8的作用改變寬度與大小(外徑)，而不改變環形或四極二次光源之環形比。以此方式，環形或四極二次光源之環形比和大小(外徑)可受到錐形旋轉三稜鏡系統7與可變焦距透鏡8之作用的控制。

偏振轉換器件6被布置於無焦透鏡5之瞳孔位置處或附近，即，在照明光學系統(2－13)之瞳孔平面上或附近。因此，在環形照明之情况下，具有以光軸AX為中心之大約環形截面的光束入射至偏振轉換器件6。如圖9所示，偏振轉換器件6具有整個地以光軸AX為中心的環形有效區域且此環形有效區域由藉由在周向相等地分割該有效區 域所獲得的繞光軸AX之四個扇形的基本器件所組成。在此四個基本器件中，在光軸AX兩側上相對的一對基本器件具有相同的特徵。

即，四個基本器件由兩種基本器件6A與6B組成，這兩種基本器件各沿光的透射方向(Y方向)具有彼此不同的厚度(光軸方向中之長度)。具體而言，將第一基本器件6A之厚度設定成大於第二基本器件6B之厚度。因此，偏振轉換器件6之一個表面(例如，進入表面)是平面者，而由於基本器件6A、6B的厚度之間的不同，另一表面(例如，出射表面)是不平坦的。基本器件6A、6B中每一者由水晶(rock crystal)製成，其為具有光學活性(旋轉偏振特徵)之光學材料且其晶體光軸被設定為大約與光軸AX對準。

將在下文中參看圖10來簡要地描述水晶之光學活性。參看圖10，厚度為d的由水晶製成的平面－平行板形狀的光學構件200被布置成其晶體光軸與光軸AX對準。在此情况下，由於其光學活性，入射至光學構件200之線性偏振光以其偏振方向繞光軸AX旋轉θ的狀態而發射。此時，使用光學構件200之厚度d與水晶之光學活性ρ，由於光學構件200之光學活性而造成的偏振方向之旋轉角(光學活性角)θ藉由以下方程式(a)來表示。

θ＝d．ρ (a)

一般而言，水晶之光學活性ρ具有波長相依性(取決於所用的光之波長而改變光學活性的值的性質：光學旋轉分散)且，具體而言，其傾向於隨著所用的光之波長减小而增 加。根據在“Applied Optics II”中第167頁的描述，對於波長250.3奈米的光，水晶的光學活性ρ為153.9°/mm。

第一基本器件6A具有厚度dA，其被界定如下：當偏振方向沿Z方向的線性偏振光入射於其上時，其發射偏振方向沿自Z方向繞Y軸旋轉＋180°所得到的方向(即沿Z方向)的線性偏振光。因此，在此情况下，在圖11所示之環形二次光源31中，Z方向是由該對(pair)第一基本器件6A來光學旋轉之光束所形成的穿過一對弓形區31A而傳遞之光束的偏振方向。

第二基本器件6B具有厚度dB，其被界定如下：當偏振方向沿Z方向之線性偏振光入射於其上時，其發射偏振方向沿自Z方向繞Y軸旋轉＋90°所得到的方向(即，沿X方向)的線性偏振光。因此，在此情况下，在圖11所示之環形二次光源31中，X方向是由該對第二基本器件6B來光學旋轉之光束所形成的穿過一對弓形區域31B而傳遞之光束的偏振方向。

也可藉由組合四個單獨地製成的基本器件來獲得偏振轉換器件6，或者也可藉由在平面－平行板形狀的水晶基板中形成所需的不平形狀(級差)來獲得偏振轉換器件6。一般而言，各種修改的實例可被認為針對構成偏振轉換器件6之基本器件的數目、形狀、光學性質等。為了能夠實施一般圓形照明而不使偏振轉換器件6自光徑縮回，偏振轉換器件6被配備一圓形的中心區6C，其大小並不小於偏振轉換器件6之有效區的徑向大小的三分之一並且不具有光學 活性。其中，中心區6C可利用(例如)不具有光學活性之光學材料(如矽石)來製成，或可能只是圓形孔口。

在本實施例中，實施周向偏振(方位偏振)環形照明(其中將穿過環形二次光源而傳遞之光束被設定為周向偏振狀態之修改的照明)使得在一偏振狀態開關3中的二分之一波片3b的晶體光軸的角位置繞光軸調整以形成入射至用於環形照明之繞射光學器件4的Z方向偏振光(偏振方向沿Z方向之線性偏振光)，藉此形成入射至偏振轉換器件6的Z方向偏振光。因此，如圖11所示，在柱面微型蠅眼透鏡10的後焦平面上或附近形成環形二次光源(環形照明瞳孔分布)31且將穿過環形二次光源31而傳遞之光束設定為周向偏振狀態。

在周向偏振狀態，穿過構成環形二次光源31之各別弓形區31A、31B而傳遞之光束在沿每個弓形區31A、31B之周向的中心位置變成偏振方向與以光軸AX為中心的圓的切線方向大約對準的線性偏振狀態。在周向偏振狀態中基於環形照明瞳孔分布之周向偏振(方位偏振)環形照明中，碰撞到作為最終待照射表面之晶圓W的光處於主要分量是S偏振光之偏振狀態。其中，S偏振光是偏振方向沿垂直於入射平面之方向的線性偏振光(或電向量在垂直於入射平面的方向中振動的偏振光)。入射平面被界定為包括光到達邊界表面的點處的介質邊界表面(待照射之表面：晶圓W之表面)之法線和光的入射方向的平面。

因此，周向偏振(方位偏振)環形照明達成投影光學系 統之光學效能(焦深與其它方面)的改良並在晶圓(感光基板)上提供具有高對比度的良好光罩圖案影像。一般而言，不僅在環形照明的情况下，而且(例如)在周向偏光狀態中基於多極照明瞳孔分布之照明情况下，入射至晶圓W的光處於主要分量是S偏振光的偏振狀態，且在晶圓W上獲得具有高對比度的良好光罩圖案影像。在此情况下，設定用於多極照明(雙極照明、四極照明、八極照明或類似照明)之繞射光學器件來代替照明光徑中之用於環形照明的繞射光學器件4，且繞光軸來調整該偏振狀態開關3中之二分之一波片3b之晶體光軸的角位置，以形成入射至用於多極照明之繞射光學器件的Z方向偏振光，藉此形成入射至偏振轉換器件6的z方向偏振光。

具體而言，例如，在周向偏振四極照明(其中穿過四極二次光源之光束被設定為周向偏振狀態之修改的照明)之情况下，繞光軸來調整該偏振狀態開關3中之二分之一波片3b之晶體光軸的角位置以形成入射至用於四極照明之繞射光學器件的Z方向偏振光，藉此形成入射至偏振轉換元件6的Z方向偏振光。因此，在柱面微型蠅眼透鏡9的後焦平面上或附近形成四極二次光源(四極照明瞳孔分布)32，如圖12所示，且穿過四極二次光源32而傳遞之光束被設定為周向偏振狀態。在周向偏振四極照明中，穿過構成四極二次光源32的各別圓形區域32A、32B而傳遞之光束在沿每個圓形區域32A、32B的周向的中心位置變成偏振方向與以光軸AX為中心的圓的切線方向大約對準的 線性偏振狀態。

在本實施例的曝光裝置中，可移動的光學構件位於光學積分器系統OP的下游，可移動光學構件經布置成可在光徑中移動，如錐形旋轉三稜鏡系統7中之可移動的稜鏡構件和可變焦距透鏡8中之可移動的透鏡。隨著此等可移動的光學構件的移動，入射至光學積分器系統OP之光的角度與角範圍發生變化。然而，在本實施例中，即使當入射至輔助蠅眼透鏡9之光的角度與角範圍發生變化時，例如，由於位於光學積分器系統OP之上游之可移動的光學構件所造成，可藉由輔助蠅眼透鏡9之作用使入射至柱面微型蠅眼透鏡10之每個波前分割器件的光的角度與角範圍保持恒定且因此可在為最終照明目標表面的晶圓W上維持均勻的亮度分布。

為了完全實行本實施例中之輔助蠅眼透鏡9之作用以便也達成本發明之效果，如上文所述，重要的是，在柱面輔助蠅眼透鏡9的出射表面與柱面微型蠅眼透鏡10的進入表面之間的間隔L12在X方向與Z方向中應滿足條件(1)。然而，在本實施例中之步進掃描方法之曝光裝置具有掃描曝光之平均化效果，藉此，在晶圓W上沿Y方向細長的矩形靜態曝光區域中之掃描方向(掃描方向：X方向)中仍存在某些的照度不均時也不會造成任何重大問題。換言之，在晶圓上在靜態曝光區中要抑减的照度不均是在垂直於掃描方向的方向，即，與掃描相垂直的方向(非掃描方向：Y方向)中的照度不均。

因此，在本實施例中特別重要的是在輔助蠅眼透鏡9的出射表面與柱面微型蠅眼透鏡10之進入表面之間的間隔L12在對應於與掃描垂直的方向的Z方向中應滿足條件(1)。為了避免在光學積分器系統OP中之光量損失，重要的是，在輔助蠅眼器件9的出射表面與柱面微型蠅眼透鏡10的進入表面之間的間隔L12在X方向與在Z方向中應滿足條件(2)。

在上述實施例中，作為主要蠅眼器件之柱面微型蠅眼透鏡10由第一蠅眼構件10a與第二蠅眼構件10b組成且第一蠅眼構件10a與第二蠅眼構件10b中之每一者具有在X方向並置的多個柱面形的進入折射表面和在Z方向中並置的多個柱面形的出射折射表面。然而，並非必須限於此情况，主要蠅眼器件亦可由二維並置的多個彎曲形的進入折射表面和二維並置的多個彎曲形的出射折射表面組成，例如，如圖5所示之蠅眼透鏡120。

前述實施例是本發明對於曝光裝置的應用，曝光裝置用於在相對於投影光學系統移動光罩與晶圓時，根據所謂的步進掃描方法，實施在晶圓之每一曝光區中之圖案的掃描曝光。然而，本發明並不限於此情况，本發明亦可用於其它曝光裝置，曝光裝置在二維驅動並控制晶圓時，藉由執行一個－擊中曝光來根據所謂步進與重複方法而實施晶圓的擊中區中的圖案曝光。

藉由組裝包含本發明之申請專利範圍之範疇中所陳述之各別部件的各種子系統來製造根據前述實施例之曝光裝 置以便維持預定的機械準確性、電準確性和光學準確性。為了確保此等各種準確性，在組裝前與組裝後執行以下調整：進行調整以達成各種光學系統之光學準確性；進行調整以達成各種機械系統之機械準確性；進行調整以達成用於各種電系統之電準確性。自各種子系統至曝光裝置之組裝步驟包括各種子系統之間的機械連結、電路的線連結，氣壓回路的管道連結等。更不必說在自各種系統至曝光裝置之組裝步驟前存在個別子系統之組裝步驟。在完成自各種子系統至曝光裝置的組裝步驟之後，執行總的調整以確保整個曝光裝置之各種準確性。需要在溫度、潔淨度等受控制的無塵室中來執行曝光裝置的製造。

根據上述實施例的曝光裝置可通過藉由照明光學裝置來照射一光罩(主光罩)(照明步驟)和藉由投影光學系統利用形成於光罩中的轉移圖案使感光基板曝光(曝光步驟)之過程來製造微型元件(半導體元件、成像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等)。將在下文中參看圖13的流程圖來描述藉由上述實施例之曝光裝置在作為感光基板之晶圓或類似物中形成預定的電路圖案而獲得作為微型元件之半導體元件之方法的實例。

圖13中的第一步驟301是在一個批次中的每個晶圓上沈積金屬薄膜。下一步驟302是在該批次中的每個晶圓的金屬薄膜上塗覆光阻。隨後的步驟303使用上述實施例之曝光裝置而通過曝光裝置的投影光學系統來將光罩上之圖案的影像循序轉移至該批次中的每個晶圓上每個擊中區 內。隨後的步驟304執行該批次中每個晶圓上之光阻的顯影且下一步驟305是使用在該批次中每個晶圓上之抗蝕劑圖案作為光罩來執行蝕刻，且藉以在每個晶圓上的每個擊中區中形成對應於光罩上之圖案的電路圖案。之後，通過包括在上層中形成電路圖案的步驟來製造諸如半導體元件之元件。上述半導體元件製造方法允許以較高生產量來獲得具有極其精細的電路圖案的半導體元件。

上述實施例之曝光裝置也可藉由在板(玻璃基板)上形成預定的圖案(電路圖案、電極圖案等)來製造作為微型元件的液晶顯示元件。在下文中將參看圖14之流程圖來描述在此情况下的方法的實例。在圖14中，圖案形成步驟401是藉由上述實施例之曝光裝置來執行將光罩圖案轉移到感光基板(塗布有抗蝕劑或類似物的玻璃基板)上的所謂的光微影步驟。此光微影步驟導致在感光基板上形成包括大量電極和其它器件之預定圖案。之後，被曝光的基板通過包括顯影步驟、蝕刻步驟、抗蝕劑移除步驟等步驟中的每一步驟來進行處理，藉此在基板上形成預定的圖案，之後是下一步驟，即，彩色濾光片形成步驟402。

隨後的彩色濾光片形成步驟402是形成彩色濾光片，其中對應於R(紅)、G(綠)和B(藍)的三點所形成的許多組以矩陣圖案排列或其中R、G和B之三條帶之各組濾光片排列於水平掃描線方向中。在彩色濾光片形成步驟402之後，執行單元組裝步驟403。單元組裝步驟403是使用具有在圖案形成步驟401中所獲得的預定圖案之基板、彩色 濾光片形成步驟402中所獲得之彩色濾光片等來組裝液晶面板(液晶單元)。

在單元組裝步驟403中，例如，藉由將液晶傾倒於具有在圖案形成步驟401中所獲得的預定圖案的基板與在彩色濾光片形成步驟402中所獲得的彩色濾光片之間而製造液晶面板(液晶單元)。隨後的模組組裝步驟404是附加各種部件，諸如用於經組裝之液晶面板(液晶單元)之顯示操作的電路和背光源，來完成液晶顯示元件。液晶顯示元件之上述製造方法允許以較高產量來獲得具有極精細的電路圖案之液晶顯示元件。

上述實施例使用ArF準分子雷射光(波長：193奈米)或KrF準分子雷射光(波長：248奈米)作為曝光用之光，但曝光用之光不必限於此等光：本發明亦可應用於任何其它適當的雷射光源，例如用於供應波長為157奈米之雷射光之F₂ 雷射光源。

上述實施例是本發明對在曝光裝置之照明光學裝置中使用之光學積分器系統之應用，但並不限於此情况，本發明也可應用於在常用光學裝置中所使用的任何光學積分器系統。前述實施例是本發明向曝光裝置中用於照射光罩或晶圓之照明光學裝置之應用，但本發明並不限於此情况，本發明亦可應用於照射除了光罩或晶圓之外的待照射表面之照明光學裝置。

對前文中所解釋之實施例展開了描述以便於促進對於本發明的理解且並不限制本發明。因此，在上述實施例中 所揭露之器件意味包括屬於本發明之技術範疇內的所有設計改變與均等物。可對上述實施例之組成部分等進行任何組合等。

1‧‧‧光源

2‧‧‧整形光學系統

3‧‧‧偏振狀態開關

4‧‧‧繞射光學器件

4m‧‧‧繞射光學器件

4c‧‧‧繞射光學器件

5‧‧‧無焦透鏡

5a‧‧‧前透鏡單元

5b‧‧‧後透鏡單元

6‧‧‧偏振轉換器件

6A‧‧‧基本器件

6B‧‧‧基本器件

6C‧‧‧圓形中心區

7‧‧‧錐形旋轉三稜鏡系統

7‧‧‧錐形旋轉三稜鏡系統

7a‧‧‧第一稜鏡構件

7b‧‧‧第二稜鏡構件

8‧‧‧可變焦距透鏡

9‧‧‧輔助蠅眼透鏡

10‧‧‧柱面微型蠅眼透鏡

10a‧‧‧第一蠅眼構件

10b‧‧‧第二蠅眼構件

10aa‧‧‧柱面透鏡組

10ab‧‧‧柱面透鏡組

10ba‧‧‧柱面透鏡組

10bb‧‧‧柱面透鏡組

11‧‧‧聚光器光學系統

12‧‧‧光罩盲區

13‧‧‧成像光學系統

31‧‧‧二次光源

31A‧‧‧二次光源

31B‧‧‧弓形區域

32‧‧‧二次光源

32A‧‧‧圓形區

32B‧‧‧圓形區

100‧‧‧雙凸透鏡器件(波前分割器件)

100a‧‧‧進入表面

100b‧‧‧出射表面

101‧‧‧蠅眼器件

102‧‧‧聚光器光學系統

103‧‧‧照明區

103a‧‧‧柱面形光學表面

110‧‧‧輔助蠅眼器件(第一光學積分器)

111‧‧‧波前分割器件

111b‧‧‧出射表面

120‧‧‧主要蠅眼器件(第二光學積分器)

121‧‧‧波前分割器件

121a‧‧‧進入表面

200‧‧‧光學構件

AS‧‧‧孔徑光闌

AX‧‧‧光軸

AXe‧‧‧光軸

C‧‧‧蠅眼器件

d‧‧‧厚度

D2‧‧‧長度

IP‧‧‧平面

L12‧‧‧間隔

M‧‧‧光罩

MS‧‧‧光罩台

OP‧‧‧光學積分器系統

P1‧‧‧間距

P2‧‧‧間距

PL‧‧‧投影光學系統

Px‧‧‧間距

Pz‧‧‧間距

W‧‧‧晶圓

WS‧‧‧晶圓臺

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

θ ‧‧‧最大出射角/旋轉角

圖1是示意性地展示由垂直且水平並且稠密地排列之多個雙凸透鏡器件組成的蠅眼器件之組態的圖式。

圖2是說明蠅眼器件確保傾斜入射之平行光的出射NA與垂直入射之平行光的出射NA成相同的狀態的圖式。

圖3是說明在蠅眼器件中用於確保傾斜入射之平行光與垂直入射之平行光的出射NA成相同的必要條件的圖式。

圖4(a)及圖4(b)是說明利用來自輔助蠅眼器件之一個波前分割出射表面的光來照射主要蠅眼器件之至少一整個波前分割進入表面的必要條件的圖式。

圖5是說明輔助蠅眼器件與主要蠅眼器件之間的最小間隔的圖式。

圖6是說明輔助蠅眼器件與主要蠅眼器件之間的最大間隔的圖式。

圖7是示意性地展示根據本發明之實施例的曝光裝置的組態的圖式。

圖8是示意性地展示圖7所示之柱面微型蠅眼透鏡之組態的透視圖。

圖9是示意性地展示圖7所示之偏振轉換器件之組態的圖式。

圖10是說明水晶之光學活性的圖式。

圖11是藉由偏振轉換器件之作用而設定成周向偏振狀態之環形二次光源的圖式。

圖12是示意性地展示藉由偏振轉換器件之作用而設定成周向偏振狀態之四極形狀的二次光源的圖式。

圖13是用於獲得作為微型元件之半導體元件的方法的流程圖。

圖14是用於獲得作為微型元件之液晶顯示元件的方法的流程圖。

1‧‧‧光源

2‧‧‧整形光學系統

3‧‧‧偏振狀態開關

3a‧‧‧四分之一波片

3b‧‧‧二分之一波片

3c‧‧‧消偏振器

4‧‧‧繞射光學器件

4m‧‧‧繞射光學器件

4c‧‧‧繞射光學器件

5‧‧‧無焦透鏡

5a‧‧‧前透鏡單元

5b‧‧‧後透鏡單元

6‧‧‧偏振轉換器件

7‧‧‧錐形旋轉三棱鏡系統

7a‧‧‧第一棱鏡構件

7b‧‧‧第二棱鏡構件

8‧‧‧可變焦距透鏡

9‧‧‧輔助蠅眼透鏡

10‧‧‧柱面微型蠅眼透鏡

11‧‧‧聚光器光學系統

12‧‧‧光罩盲區

13‧‧‧成像光學系統

AS‧‧‧孔徑光闌

AX‧‧‧光軸

IP‧‧‧平面

M‧‧‧光罩

MS‧‧‧光罩台

OP‧‧‧光學積分器系統

PL‧‧‧投影光學系統

W‧‧‧晶圓

WS‧‧‧晶圓臺

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

Claims (14)

1. 一種光學積分器系統，包括：第一光學積分器，其具有併置的多個第一波前分割器件；以及，第二光學積分器，其具有併置的多個第二波前分割器件，所述第一光學積分器與所述第二光學積分器自光之進入側的次序而布置著；其中所述第一波前分割器件中之每一者使得傾斜地入射至所述第一波前分割器件之進入表面之光軸上的中心之光線自所述第一波前分割器件平行於所述光軸而發射，其中所述第二波前分割器件中之每一者使得傾斜地入射至所述第二波前分割器件之進入表面之光軸上的中心的光線自所述第二波前分割器件平行於所述光軸而發射；以及其中所示第一光學積分器之出射表面與所述第二光學積分器之進入表面之間的間隔L12滿足條件P2/(2×tanθ)<L12，其中P2是所述第二波前分割器件沿所述預定方向之間距，且θ是自所述第一波前分割器件的光沿預定方向的最大出射角的半角。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之光學積分器系統，其中所述間隔L12滿足條件L12<D2/(2×tanθ)，其中D2是所述第二光學積分器的所述進入表面沿所述預定方向之長度。
3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之光學積分 器系統，其中所述第二波前分割器件沿所述預定方向的間距P2實質上不同於所述第一波前分割器件沿所述預定方向的間距P1的整數倍。
4. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之光學積分器系統，其中藉由沿所述光軸方向入射至所述第一波前分割器件之所述進入表面之光所形成的自所述第一波前分割器件的光的最大出射角的半角變得等於藉由沿傾斜於所述光軸的方向入射至所述第一波前分割器件的所述進入表面之光所形成的自所述第一波前分割器件之光的最大出射角的半角；其中藉由沿著所述光軸方向入射至所述第二波前分割器件之所述進入表面之光所形成的自所述第二波前分割器件的光的最大出射角的半角變得等於藉由沿傾斜於所述光軸的方向入射至所述第二波前分割器件的所述進入表面之光所形成的自所述第二波前分割器件之光的最大出射角的半角。
5. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之光學積分器系統，其中所述第二光學積分器包括單個光學構件，以及其中所述單個光學構件具有二維並置的多個彎曲形狀的進入折射表面和二維並置的多個彎曲形狀的出射折射表面。
6. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之光學積分 器系統，其中所述第二光學積分器包括自光之進入側依次序布置的第一光學構件與第二光學構件；以及其中所述第一光學構件與所述第二光學構件中之每一者具有在一個方向中並置的多個柱面形的進入折射表面和在一個方向中並置的多個柱面形的出射折射表面。
7. 一種光學積分器系統，包括具有並置的多個光學器件並且形成均勻出射角之光學構件，和具有並置的多個波前分割器件之光學積分器，所述光學構件與所述光學積分器自光之進入側的次序而布置著；其中所述光學構件的所述光學器件中之每一者使得傾斜入射至所述光學器件之進入表面的光軸上的中心的光線自所述光學器件平行於所述光軸而發射；其中所述光學積分器系統的所述多個波前分割器件中之每一者使得傾斜入射至所述波前分割器件之進入表面的光軸上中心的光線自所述波前分割器件平行於所述光軸而發射；以及其中所述光學構件中之一個所述光學器件照射大於所述光學積分器之一個波前分割器件之進入表面的區域並照射小於所述光學積分器之進入表面的區域。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之光學積分器系統，其中所述光學器件中之每一者使得藉由沿所述光軸方向入射至所述光學器件之所述進入表面之光所形成的自所述光學器件的光的最大出射角的半角變得等於藉由沿傾斜於所述光軸的方向入射至所述光學器件的所述進入表面之 光所形成的自所述光學器件之光的最大出射角的半角；以及其中所述波前分割器件中之每一者使得藉由沿所述光軸方向入射至所述波前分割器件之所述進入表面之光所形成的自所述波前分割器件的光的最大出射角的半角變得等於藉由沿傾斜於所述光軸的方向入射至所述波前分割器件的所述進入表面之光所形成的自所述波前分割器件之光的最大出射角的半角。
9. 一種照明光學裝置，其藉由自光源之光來照射待照射之表面，所述照明光學裝置包括如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的光學積分器系統，所述光學積分器系統布置於所述光源與所述待照射之表面之間的光徑中。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之照明光學裝置，包括可移動的光學構件，其可移動地布置於所述光源與所述光學積分器系統之間的光徑中。
11. 一種曝光裝置，包括根據申請專利範圍第9項或第10項所述之照明光學裝置，用於照射一預定圖案，藉此利用所述預定圖案使感光基板曝光。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之曝光裝置，包括投影光學系統，所述投影光學系統用於在所述感光基板上形成所述預定圖案之影像，其中所述預定圖案與所述感光基板沿掃描方向相對於所述投影光學系統而移動，藉此使所述預定圖案被投射至所述感光基板上，以利用所述預定 圖案來實現所述感光基板之投影曝光。
13. 根據申請專利範圍第12項所述之曝光裝置，其中在所述光學積分器系統中之所述預定方向對應於所述感光基板上垂直於所述掃描方向之方向。
14. 一種元件製造方法，包括使用如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述之曝光裝置，以利用所述預定圖案使所述感光基板曝光之曝光步驟；以及在所述曝光步驟之後，使所述感光基板顯影之顯影步驟。