照明光學設備、曝光裝置和制造物品的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及照明光學設備、曝光裝置和制造物品的方法。
【背景技術】
[0002] 在包括在制造半導體器件的處理中的光刻處理等中，將形成于原版（original) (例如，中間掩模板（reticle))中的圖案經(jīng)由投影光學系統(tǒng)等轉(zhuǎn)印到基板（例如，在表面上 形成光刻膠層的晶片）上的曝光裝置被使用。曝光裝置包括照明光學設備，該照明光學設 備用來自光源的光束（li曲tflux)照明原版。運里，當照明光學設備對原版的照明不均勻 時，圖案到光刻膠的轉(zhuǎn)印不充分，從而曝光裝置可能不提供高質(zhì)量的器件。此外，當照明光 學設備不能用高照度照明原版時，所有曝光裝置的吞吐量受到影響。因此，照明光學設備被 要求W基本上均勻的照度照明原版。因此，在相關領域的照明光學設備中，通過在光源和照 明面之間布置諸如反射型光學積分器（opticalintegrator)之類的光學構(gòu)件來提高照度 的均勻性。日本專利申請No. 7-201730公開了提供W下方式提高照明面的照度的均勻性的 照明單元：采用光學棒（玻璃棒）作為反射光學積分器并且將光學棒的出射端面布置在與 原版面共輛的位置處。在該照明單元中，入射到光學棒上的光束的角度通過驅(qū)動提供在光 學積分器的前級側(cè)的光學系統(tǒng)而改變。
[0003] 一般而言，為了使在光學棒的出射端面上的照度分布均勻，光學棒的截面形狀要 求為多邊形，W使得入射光的內(nèi)反射的次數(shù)足夠大。也就是說，要求垂直于光學棒的光軸的 橫截面的橫截面積小，或者要求光學棒在光軸方向上是長的。但是，當光學棒的橫截面積小 時，在入射到光學棒上的光的位置有偏差時，偏離光學棒的入射端面的光的比例增大。運意 味著來自光源的光量損失容易增大，運是不希望的。另一方面，當光學棒的長度長時，在光 學棒的內(nèi)部的光量損失（在玻璃棒的情況下依賴于玻璃材料透射率的損失或者在空屯、棒 的情況下依賴于反射表面的反射效率的損失）可能增大，并且光學照明光學設備的尺寸可 能增大，運是不希望的。具體地，在日本專利申請No. 7-201730中公開的技術中，使用了在 光軸方向上長度約為500mm的光學棒。從而，當使用運樣的長光學棒時，存在運樣的擔憂： 照明面的照度惡化或整個照明光學設備的尺寸增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供有利于照明面的高照度和均勻照明而在尺寸方面不增大的照明光學 設備。 陽〇化]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供使用來自光源的光照明待照明面的照明光學設備。該 照明光學設備包括：光學積分器，配置成通過使從入射端面入射的光在內(nèi)表面反射多次來 使光學強度分布在出射端面上是均勻的；W及光束形成單元，配置成將來自其中聚光鏡W 相對于光軸的第一角度會聚來自光源的光的焦點位置的光束轉(zhuǎn)換成將W相對于光軸的大 于第一角度的第二角度入射到光學積分器的入射端面上的光束，所述光軸從光源指向待照 明面。待照明面是用來自光學積分器的光照明的。
[0006] 本發(fā)明的其他特征從W下示例性實施例的描述（參考附圖）將變得清楚。
【附圖說明】
[0007] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的照明光學設備的配置的圖。
[000引圖2是示出波長濾波器（wavelengthfilter)的透射特性的圖。
[0009] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照明光學設備的配置的圖。
[0010] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第Ξ實施例的照明光學設備的配置的圖。
【具體實施方式】
[0011] W下將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0012] (第一實施例）
[0013] 首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的照明光學設備和包括照明光學設備的曝 光裝置。圖1是示出曝光裝置100和包括在曝光裝置100中的照明光學設備101的配置的 示意圖。曝光裝置100例如是投影型曝光裝置，其被用于制造半導體器件處理中的光刻處 理并且將在中間掩模板R中形成的圖案的像曝光（轉(zhuǎn)?。┑綊呙杵毓夥桨钢械木琖(基 板）。在圖1之后的每張圖中，Z軸取向為晶片W的法線方向并且X和Y軸取向為垂直于與 晶片W的面平行的面的方向。曝光裝置100包括照明光學設備101、中間掩模板臺102、投 影光學系統(tǒng)103和晶片臺104。
[0014] 照明光學設備101照明中間掩模板R，中間掩模板R是通過調(diào)節(jié)來自光源1的光 (光束）而照明的面（待照明面）。作為光源1，例如可W采用供給諸如i射束（beam)(波 長為365nm)的光的超高壓隸燈。但是，光源1不限于此。例如，可W采用供給波長為248nm 的光的KrF準分子激光器、供給波長為193nm的光的ArF準分子激光器或供給波長為157nm 的光的F2激光器。當照明光學設備101和投影光學系統(tǒng)103被配置成包括反射折射系統(tǒng) 或反射系統(tǒng)時，也可W采用諸如X射束或電子射束之類的帶電粒子射束。W下將描述照明 光學設備101的細節(jié)。中間掩模板R是由例如石英玻璃形成的并且其中形成待轉(zhuǎn)印到晶片 W的圖案（例如，電路圖案）的原版。中間掩模板臺102保持中間掩模板R并且可W在X 軸方向和Y軸方向中的每個方向上移動。投影光學系統(tǒng)103W預定的倍率（例如，1/2)將 通過中間掩模板R的光投影到晶片W。晶片W是由單晶娃形成的并且其中光刻膠（光敏材 料）被施加到表面的基板。例如，晶片臺104通過晶片卡盤（未示出）保持晶片W并且可 W在X、Y和Z軸（包括ωχ、ωγ和ωζ，其在一些情況下是旋轉(zhuǎn)方向）中的每個軸向方向 上移動。
[0015] 接下來，將具體描述照明光學設備101的配置。照明光學設備101按W下順序從光 源1到照明面包括：楠圓鏡2、第一中繼透鏡3、波長濾波器4、第二中繼透鏡5、光學積分器 6、第一聚光透鏡7和第二聚光透鏡8。楠圓鏡（聚光鏡）2將從光源1福射的光（光束）會 聚到第二焦點位置F2。另一方面，光源1被布置在楠圓鏡2的第一焦點位置F1。第一中繼 透鏡3和第二中繼透鏡5是作為根據(jù)本實施例的光束形成單元的成像光學系統(tǒng)。在前級側(cè) 的預定面上的第二焦點位置F2和在后級側(cè)的光學積分器6的入射端面具有共輛關系。波 長濾波器4阻擋在特定波長區(qū)域中的光并且當曝光裝置100被采用時可W調(diào)控（選擇）曝 光波長。
[0016] 光學積分器6是通過使從入射端面入射的光束在內(nèi)表面反射多次而使出射端面 上的光學強度分布均勻的內(nèi)反射型光學構(gòu)件。在該實施例中，光學積分器6被假設為光學 棒，其整體形狀是方形柱并且截面形狀是正方形。光學積分器6不限于光學棒。例如，可W 使用其內(nèi)部部分形成反射面的空屯、棒，只要空屯、棒執(zhí)行相同操作即可。光學積分器6的入 射端面和出射端面（二者是XY平面）的形狀不限于正方形，而可W使用其他多邊形。當光 入射到光學積分器6上時，出射端面通過內(nèi)反射操作被均勻地照明。
[0017] 第一聚光透鏡（主照明透鏡前組）7和第二聚光透鏡（主照明透鏡后組）8傳遞從 光學積分器6的出射端面發(fā)射的光W照明中間掩模板R。第一聚光透鏡7和第二聚光透鏡 8是成像光學系統(tǒng)并且將來自光學積分器的光形成為照明面上的像。光學積分器6的出射 端面被布置在第一聚光透鏡7的前側(cè)焦點位置處。出射端面與中間掩模板R光學共輛。更 確切地說，共輛位置被稍微移動W防止光學積分器6的出射端面上的異物被轉(zhuǎn)印。運里，照 明中間掩模板R的照明區(qū)域的形狀是矩形，但是也可W使用其他形狀。此后，從中間掩模板 R發(fā)射的光（即，圖案的像）經(jīng)由投影光學系統(tǒng)103轉(zhuǎn)印到晶片W。
[0018] 在該實施例中，如上所述，照明光學設備101包括中繼透鏡3和5,其調(diào)節(jié)引導到光 學積分器6的入射端面的光束的形狀（具體地，光束的入射角度）。從而，當在不減小光學 積分器6的入射端面狂Y平面）的截面面積的情況下維持光學積分器6在光軸方向狂軸 方向）上的長度時，在光學積分器6中的內(nèi)反射的次數(shù)可W增大。下文中，將描述該原理。
[0019] 光學積分器6的折射率假設為n，具有正方形截面面的相對反射面之間的距離假 設為d(mm)，且光學積分器6的長度假設為L(mm)。會聚在第二焦點位置F2處的光束的角 度（第一角度）假設為Θ1 (度）且會聚在光學積分器6的入射端面上的光束的角度（第 二角度）為Θ2 (度）。從第二焦點位置F2到光學積分器6的入射端面的成像倍率假設為 0。此時，執(zhí)行N次入射到光學積分器6的光束的內(nèi)反射所需的長度L通過表達式（1)表 達。第一角度θι和第二角度Θ2滿足表達式（2)中表達的關系。
[0020] [數(shù)學式U
[0024] 運里，距離d是基于諸如對在光學積分器6的入射端面上的光量損失的敏感度之 類的設計條件確定的。長度L是基于諸如限制光學積分器6內(nèi)的光量損失或限制照明光學 設備101的空間之類的設計條件確定的。因此，為了在防止照明面的照度惡化的同時增大 光學積分器6中的內(nèi)反射的次數(shù)，通過中繼透鏡3和5將成像倍率β設置為小于1且滿足 關系8；[]10 2〉3；[]10 1是有效的。關系8；[]10 2〉3；[]10 1是其中第二角度0 2大于第一角度白1 的關系。
[0025] W下，將?？诓捎脭?shù)值用于描述。為了得到在光學積分器6的出射端面上的目標 照度均勻性，內(nèi)反射的次數(shù)Ν= 3或更大是必要的。當使用η= 1. 5、d= 30mm且L= 300mm 的光學積分器6時，根據(jù)表達式（1)和表達式（2)，β可W設置為等于或小于約0. 8。作為 參考，例如，當?shù)谝恢欣^透鏡3的成像倍率等于第二中繼透鏡5的成像倍率時，滿足β= 1。 從而，L= 379. 7