TW201433826A - 照明光學系統、曝光裝置、以及裝置之製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種照明光學系統，其使用來自複數之光源的光而對被照明面作照明，特徵在於：具有：與前述複數之光源的各者對應而配置之複數之光學系統；將來自前述複數之光學系統之各者的光導至與前述被照明面為光學上共軛之共軛面的合成系統；以及配置於前述共軛面與前述被照明面之間的照明系統；對於透過前述複數之光學系統及前述合成系統而基於來自前述複數之光源之各者的光而被形成於前述共軛面的複數之照明區域的各者，將前述複數之光學系統及前述合成系統構成為，該等區域具有非圓形的形狀，且落入在前述共軛面之有效區域，前述有效區域係前述共軛面之區域之中前述照明系統為了前述被照明面之照明而可取入光之區域。

Description

照明光學系統、曝光裝置、以及裝置之製造方法

本發明有關於照明光學系統、曝光裝置及裝置之製造方法。

在是半導體裝置和液晶顯示裝置等之製程的光刻程序方面，使用將遮罩(光罩)之圖案透過投影光學系統而轉印於基板(於表面形成有阻抗(感光劑)層之晶圓和玻璃板)之曝光裝置。

例如，在液晶顯示裝置之光刻程序方面，要求將遮罩上之面積更大之圖案對基板作一次性曝光之曝光裝置。為了與如此之要求對應，提議步進掃描方式之掃描型曝光裝置，其可獲得高解析度，且對大畫面作曝光。掃描型曝光裝置一面將以縫狀之光(狹縫光)而照明之圖案透過投影光學系統而掃描(scan)遮罩與基板，一面轉印於基板。在掃描型曝光裝置方面，為了使生產率提升，於日本發明專利公開2001-326171號公報和國際公開第04/092823號中提議：一面使光源的電力增加一面使用複數之光源等供以提高照明遮罩之光的能量(照度)之技術。

例如，光源之電力從1kW變成數kW，近幾年，亦有使用10kW以上的超高壓水銀燈的情形。但是，光源的電力之增加招致曝光裝置的運行電力之增加。此外，由於在遮罩上之照度的提升效果不與電力之增加成比例，故此以上的電力之增加並不實際。

此外，在日本發明專利公開2001-326171號公報中，揭露一種照明光學系統，其使來自3個光源的光鄰接而入射，在將此等合成之後形成像。另一方面，在國際公開第04/092823號中，揭露使每單位面積之光的能量密度提升之照明光學系統。如此之照明光學系統包含：供以將來自光源的光之一部分聚光於與光源不同之位置的橢圓鏡；以及供以使來自光源的光之一部分返回光源的球面鏡。

然而，在例如思考均勻地對矩形區域作照明之照明光學系統的情況下，若採用日本發明專利公開2001-326171號公報所揭露之技術，則如圖10所示地，無法有效率地取入來自複數之光源的光，於此為來自第1光源、第2光源及第3光源的光。於圖10中，以點線表示之矩形區域係由被照明面與共軛的面所規定之光的取入區域。射入如此之矩形區域以外的區域之光無法使用於比被照明面還後段之光學系統。換言之，要使光效率提升，需要將照明光學系統構成為，來自各光源的光落入矩形區域。但是，由於若將來自各光源的光重疊則來自各光源的光如圖10所示地超出矩形區域(亦即，產生損失)，故無法有效率地利用來自光源的光。

此外，在國際公開第04/092823號中，揭露使各光源與來自各光源的光被合成的合成面之間的光軸與合成面之後的光軸為一致之技術。但是，國際公開第04/092823號所揭露之技術由於在光源的個數為2個時雖成立但在3個以上時會在合成面近旁產生光的暈影，故無法有效率地將光導至比合成面還後段之光學系統。

本發明提供有利於使用來自複數之光源的光而有效率地對被照明面作照明之照明光學系統。

作為本發明之一態樣的照明光學系統係一種照明光學系統，其使用來自複數之光源的光而對被照明面作照明，特徵在於：具有：與前述複數之光源的各者對應而配置之複數之光學系統；將來自前述複數之光學系統之各者的光導至與前述被照明面為光學上共軛之共軛面的合成系統；以及配置於前述共軛面與前述被照明面之間的照明系統；對於透過前述複數之光學系統及前述合成系統而基於來自前述複數之光源之各者的光而被形成於前述共軛面的複數之照明區域的各者，將前述複數之光學系統及前述合成系統構成為，該等區域具有非圓形的形狀，且落入在前述共軛面之有效區域，前述有效區域係前述共軛面之區域之中前述照明系統為了前述被照明面之照明而可取入光之區域。

本發明之進一步之目的或其他的態樣，以下，透過參 照附圖而說明之較佳實施形態而加以明確化。

23‧‧‧開口

30‧‧‧有效區域

30a~30d‧‧‧邊

31‧‧‧第1照明區域

32‧‧‧第2照明區域

33‧‧‧第3照明區域

34~37‧‧‧光軸

38~40‧‧‧平面

41‧‧‧第1照明區域

42‧‧‧第2照明區域

43‧‧‧第3照明區域

44‧‧‧第4照明區域

45~48‧‧‧光軸

49，50‧‧‧平面

61‧‧‧第1照明區域

62‧‧‧第2照明區域

63‧‧‧第3照明區域

64‧‧‧第4照明區域

65‧‧‧第5照明區域

66‧‧‧第6照明區域

67~72‧‧‧光軸

73~75‧‧‧平面

90‧‧‧曝光裝置

91‧‧‧光源

92‧‧‧第1照明系統

93‧‧‧第2照明系統

94‧‧‧遮罩台

95‧‧‧投影光學系統

96‧‧‧基板台

97‧‧‧反射鏡

98‧‧‧控制部

99‧‧‧照明光學系統

100‧‧‧照明光學系統

101A‧‧‧第1光源

101B‧‧‧第2光源

101C‧‧‧第3光源

101D‧‧‧第4光源

102‧‧‧橢圓鏡

103‧‧‧球面鏡

104‧‧‧聚光點

105‧‧‧第1光學系統

106‧‧‧達夫棱鏡

107‧‧‧偏向鏡

108‧‧‧合成面

109‧‧‧蠅眼光學系統

110‧‧‧射出面

111‧‧‧狹縫

120A~120D‧‧‧光學系統

130，131‧‧‧透鏡群

140‧‧‧第2光學系統

150‧‧‧第3光學系統

160‧‧‧第4光學系統

200‧‧‧照明光學系統

1000‧‧‧照明光學系統

1001‧‧‧光源部

1002‧‧‧蠅眼透鏡

1003‧‧‧聚焦透鏡

1004‧‧‧遮罩面

1005‧‧‧投影系統

1006‧‧‧基板面

M‧‧‧遮罩

P‧‧‧基板

SS‧‧‧感測器

圖1係繪示本發明之第1之實施形態之照明光學系統的構成的示意圖。

圖2係繪示圖1所示之照明光學系統之達夫棱鏡的構成的示意圖。

圖3係繪示圖1所示之照明光學系統之蠅眼光學系統的構成的示意圖。

圖4係繪示圖1所示之照明光學系統之狹縫的構成的示意圖。

圖5係藉繪示圖1所示之照明光學系統而形成於合成面之照明區域之一例的圖。

圖6係繪示本發明之第2之實施形態之照明光學系統的構成的示意圖。

圖7係繪示本發明之第2之實施形態之照明光學系統的構成的示意圖。

圖8A及圖8B係繪示藉圖6所示之照明光學系統而形成於合成面的照明區域之一例的圖。

圖9係繪示本發明之第3之實施形態之曝光裝置的構成的示意圖。

圖10係用於說明來自複數之光源的光之收取的圖。

圖11係示意地繪示曝光裝置的構成之圖。

圖12A及圖12B係用於說明亥姆霍茲拉格朗日量的 圖。

以下，參照附圖說明有關於本發明之適合的實施之形態。另外，於各圖中，對於相同的構件附加相同的參考符號，並省略重複之說明。

<第1之實施形態>

圖1係繪示本發明之第1之實施形態的照明光學系統100之構成的示意圖。照明光學系統100係使用來自複數之光源的光而對被照明面作照明之光學系統。照明光學系統100係適用於例如曝光裝置，作為將來自光源的光導至形成有應轉印於基板之圖案的遮罩(被照明面)的照明光學系統，為合適的。

照明光學系統100，在本實施形態中，以來自第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之光而對遮罩M作照明。但是，照明光學系統100亦能以來自2個光源的光而對遮罩M作照明，亦能以來自3個以上之光源的光而對遮罩M作照明。第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C，在本實施形態中，雖以高壓水銀燈而構成，惟亦能以氙燈和準分子雷射等而構成。照明光學系統100具有：光學系統120A、120B及120C、偏向鏡107、第2光學系統140、蠅眼光學系統109、第3光學系統150、狹縫111、第4光學系統160。

光學系統120A、120B及120C係分別對應於第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C而配置，包含：橢圓鏡102、球面鏡103、第1光學系統105、達夫棱鏡106。

橢圓鏡102係將來自第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之中對應之光源的光作聚光之聚光光學系統。橢圓鏡102具有相當於橢圓的一部分之形狀，以如此之橢圓的2個之焦點之中的其中一個焦點的位置與對應之光源的位置一致的方式而配置。此外，球面鏡103係以其曲率中心之位置與對應之光源的位置一致之方式而配置。

從第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之中對應之光源所射出並在橢圓鏡102所反射之光係聚光於橢圓的2個之焦點之中的另一個焦點的位置，亦即聚光於聚光點104。此外，從第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之中對應之光源所射出並在球面鏡103所反射之光係聚光於對應之光源的位置。因此，在球面鏡103所反射之光，通過對應之光源的位置，透過橢圓鏡102，而聚光於聚光點104。

通過聚光點104之光係透過第1光學系統105而導至達夫棱鏡106。達夫棱鏡106如圖2所示地具有使入射之光的像旋轉之功能。例如，若使達夫棱鏡106以光軸AX為中心而旋轉θ[度]，則可使入射之光的像旋轉2θ[度]。因此，藉使達夫棱鏡106旋轉，可使形成於後述之合成面 108之照明區域旋轉。

通過達夫棱鏡106之光係導至合成面108。於此，所謂的合成面108係與是被照明面之遮罩M光學上共軛之共軛面。於合成面108，規定一有效區域，該有效區域係後段的照明系統可為了是被照明面之遮罩M的照明而將光取入之區域。此外，所謂的後段的照明系統係由配置於合成面108與遮罩M之間的光學系統，亦即由第2光學系統140、蠅眼光學系統109、第3光學系統150、狹縫111及第4光學系統160所構成之光學系統。

在本實施形態方面，在光學系統120A與合成面108之間、及在光學系統120C與合成面108之間，配置偏向鏡107。偏向鏡107係作用為，將從第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之各者射出並通過光學系統120A、120B及120C的各者之光導至合成面108之合成系統。此外，偏向鏡107係包含將來自各光源的光作反射之反射面的光學構件，反射面被配置為將照明區域形成於合成面108。偏向鏡107和達夫棱鏡106之配置關係和個數雖因光源之個數而異，惟本發明之本質上的效果不變。

第1光學系統105係配置成，合成面108實質上成為聚光點104之傅立葉轉換平面。來自合成面108之光係透過第2光學系統140而導至蠅眼光學系統109。第2光學系統140係配置成，蠅眼光學系統109的入射面實質上成為合成面108之傅立葉轉換平面。

圖3係繪示蠅眼光學系統109之構成的示意圖。蠅眼 光學系統109係如圖3所示地由2個的透鏡群130及131所構成。透鏡群130及131之各者係使多數的平凸透鏡平面狀地排列而構成。透鏡群130及131係使曲率面相向而配置成，成對之平凸透鏡位於構成各者的各平凸透鏡之焦點位置。因此，在蠅眼光學系統109之射出面110，形成與第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C相等之多數的2次光源分布。

從蠅眼光學系統109之射出面110所射出之光係透過第3光學系統150而導至狹縫111。第3光學系統150係配置成，狹縫111實質上成為蠅眼光學系統109之射出面110的傅立葉轉換平面。在蠅眼光學系統109之射出面110的位置，由於形成多數的2次光源分布，故在狹縫111，形成一樣的光強度分布。

圖4係繪示狹縫111之構成的示意圖。狹縫111如圖4所示地具有圓弧狀的開口23，對入射開口23以外之區域的光作遮光。通過狹縫111(的開口23)的圓弧狀之光透過第4光學系統160而對遮罩M均勻地作照明。

在照明光學系統100方面，透過光學系統120A至120C及偏向鏡107而基於來自第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之各者的光而形成於合成面108的照明區域之各者具有旋轉非對稱狀。於此，所謂的旋轉非對稱狀包含非圓形的形狀。此外，對於形成於合成面108的照明區域之各者，以使該等區域落入在合成面108之有效區域的方式構成光學系統120A至120C及偏向鏡107。 具體而言，對於形成於合成面108的照明區域之各者，以該等區域之95%以上落入在合成面108之有效區域的方式構成光學系統120A至120C及偏向鏡107。因此，本實施形態之照明光學系統100可在合成面108有效率地(亦即，不被遮光)合成來自第1光源101A、第2光源101B及第3光源101C之各者的光，有效率地對是被照明面之遮罩M作照明。

以下，具體說明第1之實施形態之照明光學系統100之適合的設計例。

(設計例1)

照明光學系統100係如上所述地使用來自第1光源、第2光源及第3光源之3個光源的光而對是被照明面之遮罩M作照明。於圖5繪示基於來自第1光源、第2光源及第3光源之各者的光而形成於合成面108與第1照明區域(光量分布)31、第2照明區域32及第3照明區域33。此外，使在合成面108之有效區域30具有矩形形狀。

如圖5所示地，第1照明區域31、第2照明區域32及第3照明區域33具有以弦與弧所規定之旋轉非對稱狀。於圖5中，34表示第1光源之光軸(來自第1光源的光之主光線)，35表示第2光源之光軸(來自第2光源的光之主光線)，36表示第3光源之光軸(來自第3光源的光之主光線)，37表示後段的照明系統之光軸。另外，有主光線因光學系統之像差而從光軸少許傾斜之情況。但是，於 以下的說明中，將光軸表現為主光線時，不將此效果納入考量。

思考：以落入有效區域30的方式配置第1照明區域31、第2照明區域32及第3照明區域33。於此情況下，需要將光學系統120A至120C及偏向鏡107構成為，如圖5所示地，第1照明區域31、第2照明區域32及第3照明區域33之配置關係滿足以下的條件(1)、(2)及(3)。

條件(1)：第2照明區域32之弦成為與有效區域30的1個邊30a平行。

條件(2)：第2照明區域32被配置於第1照明區域31之弦與第3照明區域33之弦之間。

條件(3)：第1照明區域31之弦或其延長線、及第3照明區域33之弦或其延長線與有效區域30的1個邊30a交叉。

此外，於此情況下，光軸34、35、36及37雖係互相平行，惟並未位於相同的平面。例如，包含光軸34與光軸37之平面38、包含光軸35與光軸37之平面39、及包含光軸36與光軸37之平面40係互異之平面。換言之，光軸34、35、36及37在合成面108不存在於相同的直線上。

如此地，將照明光學系統構成為，在合成面108之照明區域具有旋轉非對稱狀，存在複數個與合成面108正交之面，亦即包含各光源之光軸中之至少1個(光軸34、35或36)與照明系統之光軸(光軸37)之面。藉此，由於可在 不對來自各光源的光作遮光之情況下使基於來自各光源的光而形成之照明區域落入有效區域30，故可將來自各光源的光在合成面108有效率地合成。

在本實施形態中，雖配置成使全部的照明區域之形狀為非圓形的形狀並落入有效區域，惟亦可使一部分的光源之照明區域的形狀為非圓形。例如，可使來自第1光源與第3光源之照明區域如上述之第1照明區域31與第3照明區域33般為非圓形的形狀，使來自第2光源之照明區域如圖10所示地為圓形狀。即使來自第2光源之照明區域不落入取入區域，藉將來自第1光源與第3光源之照明區域配置成落入取入區域，仍可比在圖10所示之狀態有效地利用來自3個光源的光。如此地，即便使來自複數之光源的光之照明區域的一部分為非圓形的形狀，仍可有效地利用來自光源的光。

<第2之實施形態>

圖6及圖7係繪示本發明之第2之實施形態之照明光學系統200之構成的示意圖。照明光學系統200係以來自複數之光源的光照明被照明面之光學系統。照明光學系統200係適用於例如曝光裝置，作為將來自光源的光導至形成有應轉印於基板之圖案的遮罩(被照明面)的照明光學系統為合適的。

照明光學系統200係，在本實施形態中，以來自第1光源101A、第2光源101B、第3光源101C及第4光源 101D之光而對遮罩M作照明。第4光源101D，與第1之實施形態同樣地，雖以高壓水銀燈而構成，惟亦能以氙燈和準分子雷射等而構成。照明光學系統200具有：光學系統120A、120B、120C及120D、偏向鏡107、第2光學系統140、蠅眼光學系統109、第3光學系統150、狹縫111、第4光學系統160。

光學系統120A、120B、120C及120D係分別對應於第1光源101A、第2光源101B、第3光源101C及第4光源101D而配置，包含：橢圓鏡102、球面鏡103、第1光學系統105、達夫棱鏡106。

在照明光學系統200方面，如後所述，基於來自第1光源101A、第2光源101B、第3光源101C及第4光源101D之各者的光，例如圖8A所示之4個照明區域被形成於合成面108。

此外，於照明光學系統200中，光學系統120D係與第4光源101D共同被構成為可驅動於圖6所示之箭頭的方向。換言之，照明光學系統200具有將光學系統120D朝圖6所示之箭頭的方向驅動的驅動機構。

圖7繪示將光學系統120D從圖6所示之狀態往圖式左側作驅動之狀態。此情況下，使含於光學系統120C之達夫棱鏡106以其光軸作為中心而旋轉約45度。此外，將來自第2光源101B之光作遮斷。具體而言，一面使第2光源101B之發光停止，一面使將來自第2光源101B之光作遮斷之遮擋件插入光學系統120B之光路。此情況 下，使第2光源101B及光學系統120B往與圖式垂直之方向作驅動即可。另外，在圖7方面，省略第2光源101B及光學系統120B之圖示。於此情況下，基於來自第1光源101A、第2光源101B及第4光源101D之各者的光，如圖5所示之3個照明區域被形成於合成面108。

如此地，在照明光學系統200方面，可依用途而變更在照明是被照明面之遮罩M時所使用的光源之個數。例如，在照明遮罩M時需要多的能量之情況下，使照明光學系統200為圖6所示之狀態即可。另一方面，在照明遮罩M時不需要多的能量而欲使運行電力降低之情況下，使照明光學系統200為圖7所示之狀態即可。

以下，具體說明第2之實施形態之照明光學系統200之適合的設計例、及使用4個以上之光源例如6個光源的照明光學系統之適合的設計例。

(設計例2)

照明光學系統200係如上所述地使用來自第1光源、第2光源、第3光源及第4光源之4個光源的光而對是被照明面之遮罩M作照明。於圖8A繪示基於來自第1光源、第2光源、第3光源及第4光源之各者的光而形成於合成面108之第1照明區域(光量分布)41、第2照明區域42、第3照明區域43及第4照明區域44。此外，使在合成面108之有效區域30具有矩形形狀。

如圖8A所示地，第1照明區域41、第2照明區域 42、第3照明區域43及第4照明區域44具有以弦與弧所規定之旋轉非對稱狀。於圖8A中，45表示第1光源之光軸(來自第1光源的光之主光線)，46表示第2光源之光軸(來自第2光源的光之主光線)。此外，47表示第3光源之光軸(來自第3光源的光之主光線)，48表示第4光源之光軸(來自第4光源的光之主光線)，37表示後段的照明系統之光軸。

思考：以落入有效區域30的方式配置第1照明區域41、第2照明區域42、第3照明區域43及第4照明區域44。於此情況下，需要將光學系統120A至120D及偏向鏡107構成為，如圖8A所示地，第1照明區域41、第2照明區域42、第3照明區域43及第4照明區域44之配置關係滿足以下的條件(1)至(5)。

條件(1)：第2照明區域42之弦成為與有效區域30的1個邊30a平行。

條件(2)：第3照明區域43之弦成為與對向於有效區域30的1個邊30a之邊30b平行。

條件(3)：第2照明區域42及第3照明區域43被配置於第1照明區域41之弦與第4照明區域44之弦之間。

條件(4)：第1照明區域41之弦或其延長線、及第4照明區域44之弦或其延長線與有效區域30的1個邊30a交叉。

此外，於此情況下，光軸45、46、47、48及37雖係互相平行，惟並未位於相同的平面。例如，包含光軸 45、光軸48、光軸37之平面49、及包含光軸46、光軸47、光軸37之平面50係互異之平面。換言之，光軸45、46、47、48及37在合成面108不存在於相同的直線上。

如此地，將照明光學系統構成為，在合成面108之照明區域具有旋轉非對稱狀，存在複數個與合成面108正交之面，亦即包含各光源之光軸中之至少1個(光軸45、46、47或48)與照明系統之光軸(光軸37)之面。藉此，由於可在不對來自各光源的光作遮光之情況下使基於來自各光源的光而形成之照明區域落入有效區域30，故可將來自各光源的光在合成面108有效率地合成。

(設計例3)

思考：使用來自第1光源、第2光源、第3光源、第4光源、第5光源及第6光源之6個光源的光而對是被照明面之遮罩M作照明的照明光學系統。於圖8B繪示基於來自第1光源、第2光源、第3光源、第4光源、第5光源及第6光源之各者的光而被形成於合成面108之第1照明區域61、第2照明區域62、第3照明區域63、第4照明區域64、第5照明區域65及第6照明區域66。此外，使在合成面108之有效區域30具有矩形形狀。

如圖8B所示地，第1照明區域61、第2照明區域62、第3照明區域63、第4照明區域64、第5照明區域65及第6照明區域66具有以弦與弧所規定之旋轉非對稱 狀。於圖8B中，67表示第1光源之光軸(來自第1光源的光之主光線)，68表示第2光源之光軸(來自第2光源的光之主光線)，69表示第3光源之光軸(來自第3光源的光之主光線)。此外，70表示第4光源之光軸(來自第4光源的光之主光線)，71表示第5光源之光軸(來自第5光源的光之主光線)，72表示第6光源之光軸(來自第6光源的光之主光線)，37表示後段的照明系統之光軸。

思考：以落入有效區域30的方式配置第1照明區域61、第2照明區域62、第3照明區域63、第4照明區域64、第5照明區域65及第6照明區域66。於此情況下，如圖8B所示地，需要第1照明區域61、第2照明區域62、第3照明區域63、第4照明區域64、第5照明區域65及第6照明區域66之配置關係滿足以下的條件(1)至(4)。

條件(1)：第2照明區域62之弦及第4照明區域64之弦成為與有效區域30的1個邊30a平行。

條件(2)：第3照明區域63之弦及第5照明區域65之弦成為與對向於有效區域30的1個邊30a之邊30b平行。

條件(3)：第1照明區域61之弦成為與正交於有效區域30之邊30a及30b之邊30c平行。

條件(4)：第6照明區域66之弦成為與對向於有效區域30之邊30c之邊30d平行。

此外，於此情況下，光軸67、68、69、70、71、72及37雖係互相平行，惟並未位於相同的平面。例如，包 含光軸67、光軸72、光軸37之平面73、包含光軸68、光軸71、光軸37之平面74、及包含光軸69、光軸70、光軸37之平面75係互異之平面。換言之，光軸67、68、69、70、71、72及37在合成面108不存在於相同的直線上。

將照明光學系統構成為，在合成面108之照明區域具有旋轉非對稱狀，存在複數個與合成面108正交之面，亦即包含各光源之光軸中之至少1個與照明系統之光軸之面。藉此，由於可在不對來自各光源的光作遮光之情況下使基於來自各光源的光而形成之照明區域落入有效區域30，故可將來自各光源的光在合成面108有效率地合成。

<第3之實施形態>

圖9係繪示本發明之第3之實施形態之曝光裝置90之構成的示意圖。曝光裝置90係採用在上述之實施形態所示之照明光學系統並對基板作曝光之光刻裝置。

曝光裝置之曝光方式有投影方式及近接式，該投影方式係使用透鏡或鏡而將遮罩(光罩)之圖案投影於基板者，該接近式係在遮罩與基板之間設定微小的間隙而將遮罩的圖案轉印於基板者。投影方式，與近接式作比較時，一般情況下，圖案之解析性能和基板的倍率修正等之精度為高的，適於半導體裝置之製造。所以，在本實施形態中，作為曝光裝置90，說明對於玻璃基板使用反射型之投影光學系統的投影方式之曝光裝置。

曝光裝置90將形成於遮罩M之圖案(例如，TFT電路)轉印於塗布了阻抗(感光劑)之基板P。曝光裝置90具有：以來自複數之光源91之光而對遮罩M作照明之照明光學系統99、保持遮罩M而移動之遮罩台94、投影光學系統95、保持基板P而移動之基板台96、控制部98。此外，照明光學系統99包含：將來自複數之光源91之光作導入之第1照明系統92、將來自第1照明系統92之光導至遮罩M的第2照明系統93。

在曝光裝置90中，照明光學系統99，詳細而言，第1照明系統92，採用在上述之實施形態所示之照明光學系統100或200。第2照明系統93係將第1照明系統92之被照明面與遮罩M(之表面)維持於大致共軛之關係的光學系統。因此，第1照明系統92均勻地對被照明面作照明，使得可透過第2照明系統93，均勻地且以與基於第1照明系統92之照明形狀相同形狀，對遮罩M作照明。

遮罩台94係可一面保持遮罩M一面移動於XY方向之載台裝置。投影光學系統95包含使光之偏光特性作變化之反射鏡97，使來自形成於遮罩M的被照明區域之圖案之光，成像於基板P。基板台96係可一面保持基板P一面移動於XYZ之3維方向之載台裝置。控制部98包含CPU和記憶體等，控制曝光裝置90之全體(動作)。

於曝光中，來自複數之光源91之光透過照明光學系統99(第1照明系統92及第2照明系統93)而對遮罩M作照明。遮罩M之圖案係透過投影光學系統95而投影於基 板P。在本實施形態之曝光裝置90方面，如上所述地，採用對於使用來自複數之光源91之光而有效率地對遮罩M作照明之情況下有利的照明光學系統99(照明光學系統100或200)。因此，曝光裝置90實現穩定之曝光性能，可在高產出量之下經濟效益佳地提供高品質之裝置(半導體裝置、液晶顯示裝置、平板顯示器(FPD)等)。

此外，在曝光裝置90方面，遮罩M上之照度，依包含於照明光學系統100或200之達夫棱鏡106的角度(安裝角度)而變化。例如，思考使用照明光學系統100之情況時，若使達夫棱鏡106旋轉，則圖5所示之第1照明區域31、第2照明區域32及第3照明區域33之各者以光軸34、35及36為中心而旋轉。因此，根據達夫棱鏡106的角度，亦有第1照明區域31、第2照明區域32及第3照明區域33無法落入有效區域30(亦即，其一部分位於有效區域30之外側)之情形。

所以，曝光裝置90具有測定基板P上之照度(亦即，射入基板P之光的光量)的感測器SS。例如，圓弧狀地對基板P作照明之情況下，感測器SS測定照明區域上之複數點的照度。此外，控制部98係作用為一調整部，其基於藉感測器SS而測定之照度，調整相對於有效區域30之照明區域的位置。具體而言，以在感測器SS所測定之照度成為最高的方式，調整含於照明光學系統100或200之達夫棱鏡106的角度、或偏向鏡107之位置和偏向角度。

此外，於曝光裝置中基於照明光學系統及投影光學系 統之各者的光學系統之特性可將亥姆霍茲拉格朗日量定義如下。藉求出照明光學系統與投影光學系統之亥姆霍茲拉格朗日量，可比較來自光源的光之照明區域與有效區域(取入區域)。

使用圖11及圖12A及圖12B，說明有關於亥姆霍茲拉格朗日量。圖11係示意地繪示曝光裝置之圖，表示了照明光學系統1000及投影光學系統1005。於圖11中，1001表示光源部、1002表示蠅眼透鏡、1003表示聚焦透鏡、1004表示遮罩面、1006表示基板面。配置於遮罩面1004之遮罩的圖案係透過投影系統1005而複寫於配置於基板面1006之晶圓或平板。

圖12A繪示在遮罩面1004之從光源所導之光的強度分布之大小或入射角度的大小。圖12B繪示在遮罩面1004之將射入基板面1006之光反向追蹤時之光的強度分布之大小或入射角度的大小。

說明有關於圖12A。以覆蓋從光源部1001導出之光的分布(實線)的方式描繪矩形(點線)。將此矩形之大小定義為X_IL及Y_IL。再者，使射入遮罩面1004之光的入射角度為θ_IL。

接著，說明有關於圖12B。使射入基板面1006之光的區域為X_W、Y_W，射入基板面1006之光的入射角度之大小為θ_W。投影光學系統1005之成像倍率為M時，從基板面1006反向追蹤時之在遮罩面1004之光的區域X_PO、Y_PO、及入射角度之大小θ_PO可表示如下。

X_PO=X_W/M

Y_PO=Y_W/M

θ _PO=θ _W×M

可將照明光學系統1000之亥姆霍茲拉格朗日量(HX_IL、HY_IL)及投影光學系統1005之亥姆霍茲拉格朗日量(HX_PO、HY_PO)定義如下。

HX_IL=X_IL×θ _IL

HY_IL=Y_IL×θ _IL

HX_PO=X_PO×θ _PO

HY_PO=Y_PO×θ _PO

於此，藉比較所定義之照明光學系統與投影光學系統之亥姆霍茲拉格朗日量，可求得是否有效率地取入來自光源的光。例如，HX_IL>HX_PO之情況下，不可能無損地取入從光源所發出之光。另一方面，HX_IL≦HX_PO之情況下，可無損地取入從光源所發出之光。因此，照明光學系統之亥姆霍茲拉格朗日量大於投影光學系統之亥姆霍茲拉格朗日量之情況下，藉如上述地使基於來自光源的光而形成之照明區域的形狀為非圓形而落入有效區域，可有效率地利用來自光源的光。

<第4之實施形態>

本實施形態相關的裝置之製造方法適合於製造例如半 導體裝置、液晶顯示裝置、平板顯示器(FPD)等。如此的裝置之製造方法係藉經過使用曝光裝置90而對塗布了阻抗(感光劑)之基板(晶圓、玻璃板等)作曝光之程序、使所曝光之基板顯影之程序、其他的周知之程序而製造。本實施形態的裝置之製造方法相較於歷來的方法，有利於裝置之性能、品質、生產率、生產成本中之至少1者。

以上，雖說明有關於本發明之較佳實施形態，惟本發明當然不限定於此等實施形態，在其要旨之範圍內，種種的變化及變更為可能的。

雖與例示性的實施形態相關的方式說明了本發明，惟本發明應理解為不限定於所揭露之例示性的實施形態。對於隨後的申請專利範圍，應給定最廣的解釋，而使得包含構成及功能之全部的變化例及均等物。

100‧‧‧照明光學系統

101A‧‧‧第1光源

101B‧‧‧第2光源

101C‧‧‧第3光源

102‧‧‧橢圓鏡

103‧‧‧球面鏡

104‧‧‧聚光點

105‧‧‧第1光學系統

106‧‧‧達夫棱鏡

107‧‧‧偏向鏡

108‧‧‧合成面

109‧‧‧蠅眼光學系統

110‧‧‧射出面

111‧‧‧狹縫

120A~120C‧‧‧光學系統

140‧‧‧第2光學系統

150‧‧‧第3光學系統

160‧‧‧第4光學系統

M‧‧‧遮罩

Claims (13)

1. 一種照明光學系統，其使用來自複數之光源的光而對被照明面作照明，特徵在於：具有：與前述複數之光源的各者對應而配置之複數之光學系統；將來自前述複數之光學系統之各者的光導至與前述被照明面為光學上共軛之共軛面的合成系統；以及配置於前述共軛面與前述被照明面之間的照明系統；對於透過前述複數之光學系統及前述合成系統而基於來自前述複數之光源之各者的光而被形成於前述共軛面的複數之照明區域的各者，將前述複數之光學系統及前述合成系統構成為，該等區域具有非圓形的形狀，且落入在前述共軛面之有效區域，前述有效區域係前述共軛面之區域之中前述照明系統為了前述被照明面之照明而可取入光之區域。
2. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中對於前述複數之照明區域的各者，以該等區域之95%以上落入前述有效區域的方式構成前述複數之光學系統及前述合成系統。
3. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述複數之光源包含3個以上之光源，前述複數之光學系統包含3個以上之光學系統，以存在複數個與前述共軛面正交之面的方式，亦即以 存在複數個包含來自前述3個以上之光學系統之各者的光之主光線中之至少1個與前述照明系統之光軸的面之方式，構成前述3個以上之光學系統及前述合成系統。
4. 如申請專利範圍第3項之照明光學系統，其中射入前述共軛面之來自前述3個以上之光學系統之各者的光之主光線係互相平行。
5. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述有效區域具有矩形形狀，前述複數之光源包含：第1光源、第2光源、第3光源，基於來自前述第1光源、前述第2光源及前述第3光源之各者的光而被形成於前述共軛面之第1照明區域、第2照明區域及第3照明區域，具有以弦與弧所規定之形狀，於前述有效區域中，前述第2照明區域的弦，與前述有效區域的1個邊平行，前述第2照明區域，被配置於前述第1照明區域的弦與前述第3照明區域的弦之間，以前述第1照明區域的弦或其延長線、及前述第2照明區域的弦或其延長線與前述1個邊交叉的方式，構成前述複數之光學系統及前述合成系統。
6. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述有效區域具有矩形形狀， 前述複數之光源包含：第1光源、第2光源、第3光源、第4光源，基於來自前述第1光源、前述第2光源、前述第3光源及前述第4光源之各者的光而被形成於前述共軛面的第1照明區域、第2照明區域、第3照明區域及第4照明區域，具有以弦與弧所規定之形狀，於前述有效區域中，前述第2照明區域的弦，與前述有效區域的1個邊平行，前述第3照明區域的弦，與對向於前述1個邊之邊平行，前述第2照明區域及前述第3照明區域，被配置於前述第1照明區域的弦與前述第4照明區域的弦之間，以前述第1照明區域的弦或其延長線、及前述第4照明區域的弦或其延長線與前述1個邊交叉的方式，構成前述複數之光學系統及前述合成系統。
7. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述有效區域具有矩形形狀，前述複數之光源包含：第1光源、第2光源、第3光源、第4光源、第5光源、第6光源，基於來自前述第1光源、前述第2光源、前述第3光源、前述第4光源、前述第5光源及前述第6光源之各者的光而被形成於前述共軛面的第1照明區域、第2照明區域、第3照明區域、第4照明區域、第5照明區域及第6 照明區域，具有以弦與弧所規定之形狀，於前述有效區域中，前述第2照明區域的弦及前述第4照明區域的弦，與前述有效區域的1個邊平行，前述第3照明區域的弦及前述第5照明區域的弦，與對向於前述1個邊之邊平行，前述第1照明區域的弦，與前述1個邊及前述對向之邊正交的邊平行，以前述第6照明區域的弦與對向於前述正交之邊的邊平行的方式，構成前述複數之光學系統及前述合成系統。
8. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述合成系統，包含將來自前述複數之光學系統的光作反射之反射面的光學構件，以將前述複數之照明區域形成於前述共軛面的方式，配置前述反射面。
9. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述複數之光學系統的各者，具有：橢圓鏡，其將來自前述複數之光源之中對應之光源的光作反射，聚光於聚光點；以及球面鏡，其將來自前述對應之光源的光作反射，透過前述橢圓鏡，聚光於前述聚光點。
10. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中前述複數之光學系統的各者包含射入來自前述複數之 光源之中對應之光源的光之棱鏡，藉使前述棱鏡作旋轉，以使前述光學地形成於共軛的面之照明區域作旋轉。
11. 一種曝光裝置，其將遮罩的圖案轉印於基板，特徵在於：具有：將前述遮罩作為被照明面而照明之如申請專利範圍第1至10項中任一項之照明光學系統；以及將前述圖案投影於前述基板之投影光學系統。
12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中具有：感測器，其測定入射於前述基板之光的光量；以及調整部，其基於藉前述感測器而測定之光量，調整相對於前述有效區域的前述複數之照明區域的位置。
13. 一種裝置之製造方法，特徵在於：具有：使用如申請專利範圍第11項之曝光裝置而對基板作曝光之程序；以及將所曝光之前述基板作顯影的程序。