照明光學(xué)裝置和設(shè)備制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明光學(xué)裝置和設(shè)備制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體設(shè)備等的制造中使用的曝光裝置將在原版(original plate)(投影掩模(reticle)、掩模(mask)等)上形成的圖案經(jīng)由圖像形成光學(xué)系統(tǒng)、投影光學(xué)系統(tǒng)等轉(zhuǎn)印到基板(晶片等，在其表面上形成有抗蝕劑層)。曝光裝置包括用于利用來自光源的光束照明原版的照明光學(xué)裝置。當(dāng)照明光學(xué)裝置的用于原版的照明光不均勻或者遠(yuǎn)心度(telecentricity)(光軸與主光束之間的平行程度)崩潰(collapse)時(shí)，到基板的圖案轉(zhuǎn)印不足并且曝光裝置難以提供高質(zhì)量設(shè)備。如果遠(yuǎn)心度崩潰，則當(dāng)原版在關(guān)于光軸移位(shift)的位置被曝光時(shí)，圖像在原版上形成的位置橫向移位。當(dāng)遠(yuǎn)心度根據(jù)像高而不同時(shí)，在原版中形成歪曲圖像。在任何情況下，都難以將原版的圖案如實(shí)地轉(zhuǎn)印到基板。因此，在照明光學(xué)裝置中，亮度均勻性的提高和遠(yuǎn)心度的調(diào)節(jié)是必要的。
[0003]作為提高亮度均勻性的方法，具有光學(xué)積分器的照明光學(xué)裝置是已知的。通過使從入射端面入射的光束在內(nèi)表面中反射多次，內(nèi)表面反射型光學(xué)積分器使光強(qiáng)度分布在射出端面中均勻。另外，能夠通過在射出端面與要被照明的面之間布置圖像形成光學(xué)系統(tǒng)使得射出端面與該面具有共軛關(guān)系來提高要被照明的面中的亮度均勻性。
[0004]另一方面，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)心度的方法在日本專利特開N0.2002-50564中公開。在日本專利特開N0.2002-50564中公開的照明光學(xué)裝置中，內(nèi)表面反射型光學(xué)積分器的射出端面和波前分割型光學(xué)積分器的入射端面根據(jù)圖像形成光學(xué)系統(tǒng)被連接成具有共軛關(guān)系。通過使內(nèi)表面反射型光學(xué)積分器具有平行偏心(eccentricity)并且改變波前分割型光學(xué)積分器的入射端面中的亮度分布，遠(yuǎn)心度被調(diào)節(jié)。此外，在日本專利N0.5036429中公開的圖像形成光學(xué)系統(tǒng)中，通過利用移位透射通過圖像形成光學(xué)系統(tǒng)中的光瞳面的光束的方法、通過遮蔽光瞳面的有效系統(tǒng)內(nèi)的一部分限制透射區(qū)域的方法等等來改變光瞳面中的亮度分布，遠(yuǎn)心度被調(diào)節(jié)。
[0005]但是，在日本專利特開2002-50564中公開的照明光學(xué)裝置中，還必須提供波前分割型光學(xué)積分器并且照明光學(xué)裝置的尺寸和成本增大。此外，在日本專利N0.5036429中公開的圖像形成光學(xué)系統(tǒng)中，因?yàn)楸仨氃趫D像形成光學(xué)系統(tǒng)中形成好的光瞳面，所以該圖像形成光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜并且照明光學(xué)裝置的尺寸和成本增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了能夠避免與光學(xué)部件的數(shù)量的增大關(guān)聯(lián)的尺寸增大和成本增大以及圖像形成光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜性的照明光學(xué)裝置，從而提高照明光的亮度均勻性并調(diào)節(jié)遠(yuǎn)心度。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了用于利用來自光源的光照明掩模的照明光學(xué)裝置，該裝置包括:光學(xué)積分器，被配置為通過使從入射端面入射的光在內(nèi)表面中反射多次來使光強(qiáng)度分布在射出端面中均勻；圖像形成光學(xué)系統(tǒng)，被配置為在掩模上形成光學(xué)積分器的射出端面的圖像；及調(diào)節(jié)單元，被配置為調(diào)節(jié)光的遠(yuǎn)心度，使得入射到掩模上的主光線與掩模的法線接近平行，并且被配置為布置在圖像形成光學(xué)系統(tǒng)的外部。
[0008]從以下參考附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的更多特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1是示出曝光裝置的示意圖的圖。
[0010]圖2是示出其中照明光的遠(yuǎn)心度偏移的狀態(tài)的圖。
[0011]圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的調(diào)節(jié)照明光的遠(yuǎn)心度的方法的圖。
[0012]圖4A是示出內(nèi)表面反射型光學(xué)積分器中光束行為的圖。
[0013]圖4B是示出當(dāng)圖4A的光學(xué)積分器傾斜時(shí)光束行為的圖。
[0014]圖4C是示出當(dāng)圖4A的光學(xué)積分器傾斜時(shí)光束行為的圖。
[0015]圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的調(diào)節(jié)照明光的遠(yuǎn)心度的方法的圖。
[0016]圖6A是示出通過楔形光學(xué)元件對的光束行為的圖。
[0017]圖6B是示出當(dāng)圖6A的后側(cè)楔形光學(xué)元件在與光軸垂直的面內(nèi)關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)180度時(shí)光束行為的圖。
[0018]圖6C是示出當(dāng)圖6B的前側(cè)楔形光學(xué)元件和后側(cè)楔形光學(xué)元件在與光軸垂直的面內(nèi)關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)180度時(shí)光束行為的圖。
[0019]圖7是示出根據(jù)第三實(shí)施例的調(diào)節(jié)照明光的遠(yuǎn)心度的方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0021]如圖1中所不，曝光裝置包括光源101、橢圓鏡102、光學(xué)積分器103和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106。光源101由超高壓汞燈等構(gòu)成，并且布置在橢圓鏡102的第一焦點(diǎn)附近。橢圓鏡102將來自光源101的光束會聚到光學(xué)積分器103的入射端面104中。
[0022]光學(xué)積分器103是內(nèi)表面反射類型光學(xué)構(gòu)件，被配置為通過使從入射端面104入射的光束在內(nèi)表面中反射多次來使光強(qiáng)度分布在射出端面105中均勾。作為光學(xué)積分器103，光導(dǎo)棒(optical rod)在本發(fā)明的實(shí)施例中被使用。光學(xué)積分器103的入射端面104布置在橢圓鏡102的第二焦點(diǎn)附近。
[0023]圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106包括第一光學(xué)構(gòu)件107、第二光學(xué)構(gòu)件109、反射鏡110和聚光透鏡111。而且，對于光學(xué)積分器射出端面105的光學(xué)共軛光瞳面在第一光學(xué)構(gòu)件107與第二光學(xué)構(gòu)件109之間形成。此外，光學(xué)積分器射出端面105和要被照明的面112(諸如原版(掩模))被設(shè)計(jì)為具有光學(xué)共軛關(guān)系，使得能夠以均勻的亮度照明要被照明的面112。
[0024]照射到要被照明的面112的光通過投影光學(xué)系統(tǒng)113被投影在保持在基板臺116上用于定位基板的基板卡盤115中的基板114上并在其上曝光，并且要被照明的面112的圖案被轉(zhuǎn)印。
[0025]接下來，將利用圖2描述用于照明要被照明的面112的光的遠(yuǎn)心度崩潰的原因。
[0026]—個(gè)例子是其中圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106中的第二光學(xué)構(gòu)件109由于組裝誤差等而偏心的情況。在這種情況下，從圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106射出的主光束關(guān)于光軸傾斜(與要被照明的面112的法線不平行)并且照明光的遠(yuǎn)心度崩潰。
[0027]另一個(gè)例子是其中圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106中的反射鏡110由于組裝誤差等而偏心的情況。當(dāng)反射鏡110的安裝角度偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，反射之后整個(gè)光束的角度偏離理想角度并且照明光的遠(yuǎn)心度崩潰。
[0028]還有另一個(gè)例子是其中在應(yīng)用到反射鏡110的表面的反射膜中存在反射率不均勻或者由于光束的入射角差異而存在反射率不均勻等等的情況。甚至在這種情況下，從圖像形成光學(xué)系統(tǒng)106射出的光束就光強(qiáng)度的對稱性而言也不好，照明光的主光束與要被照明的面112的法線不平行，并且遠(yuǎn)心度崩潰。
[0029]將描述光學(xué)積分器103中光束的行為。圖4A是不出當(dāng)光學(xué)積分器103不傾斜時(shí)光束行為的圖。在入射到入射端面103上的光束當(dāng)中，從頁面下方以某角度入射的光束由附圖標(biāo)記411表示并且主光束由附圖標(biāo)記412表示。在主光束412與光束411之間形成的角度指定為Θ 411a。光束411入射到入射端面104上后的角度指定為Θ 411b并且光學(xué)積分器103的反射率由η表示。然后，關(guān)于在入射到入射端面104后的角度0411b，根據(jù)斯涅耳(Snell)定律建立關(guān)系 Sin( Θ 411a) = nXSin( Θ 411b)。
[0030]以Θ 411b的折射角入射到入射端面104上的光束被光學(xué)積分器103的長度方向的壁面401全反射。因此，被壁面401反射的光的反射角也保持在0 411b。當(dāng)由在射出端面105射出之后的光束與主光束形成的角度指定為Θ 411c時(shí)，根據(jù)斯涅耳定律建立關(guān)系nXSin( Θ 411b) =Sin( 0 411c)。即，可以看到，Θ 411a = Θ 411c