[发明专利]棱镜光学系统、照明光学系统、曝光设备和装置制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及棱镜光学系统、照明光学系统、曝光设备和装置制造方法。

背景技术

当制造半导体装置、液晶显示装置及其他装置时，在光刻步骤中，使用曝光设备来利用照明光学系统照射掩模(分划板(reticle))并且通过投影光学系统将掩模图案的图像投影到衬底上。在衬底上形成光致抗蚀剂层。在这种曝光设备中，为了在保留高分辨率的同时确保焦深，根据掩模图案，优化有效光源分布(照明条件)。有效光源分布是在照明光学系统中的光瞳面上的光强分布，并且还是进入照明光学系统中的掩模(待照射面)的光的角度分布。

日本专利申请公开No.2002-343715讨论通过使用圆锥棱镜或角锥棱镜改变光束的截面形状以便形成环状的有效光源分布(环状照明)的方法。日本专利申请公开No.11-271619讨论使用一对圆锥棱镜和一对角锥棱镜形成环状照明或四重(quadruple)照明的方法。

此外，国际公开(PCT申请的翻译)No.99-25009讨论将从圆锥棱镜出射的光引导到用于使照明光均匀的光学系统以便形成均匀光强分布的环状照明的方法。用于使照明光均匀的光学系统包括柱状的反射部件和圆筒状的反射部件。

图13示出具有使用棱镜的照明光学系统的曝光设备，如例如在日本专利申请公开No.2002-343715和日本专利申请公开No.11-271619中描述的。曝光设备包括照明光学系统IL和投影光学系统PO。光源1是发射旋转对称的光分布的光的光源。从光源1发射的光穿过光学系统2、圆锥棱镜3和光学系统4，并且进入掩模M。从掩模M射出的衍射光进入投影光学系统PO，穿过孔径光阑(NA光阑)5，并且在衬底P上形成图像。圆锥棱镜3被布置在相对于掩模M的傅里叶变换平面上。有效光源分布从圆形形状变为环形形状。使用实线和虚线示出这个样子。虚线示出在不设置圆锥棱镜3的情况下的经过光的状态。实线示出在设置圆锥棱镜3的情况下的经过光的状态。应当理解光束由于圆锥棱镜3的作用而扩展，并且光以比虚线示出的入射角大的入射角进入掩模M。结果，光的一部分被投影光学系统PO中的孔径光阑5阻挡，并且衬底P的曝光的量减少。换句话说，不使用来自照明光学系统IL的光的一部分，并且这意味着光利用效率降低。

如上所述，在传统的圆锥棱镜3中，光束扩展，并且光的一部分被布置在圆锥棱镜3后方的遮光部件阻挡，并且防止光的一部分进入布置在圆锥棱镜3后方的光学元件。这使得光利用效率降低。

此外，当使用在国际公开(PCT申请的翻译)No.99/25009中讨论的用于使照明光均匀的光学系统时，从光学系统发射的光的角度分布比进入光学系统的光的角度分布更宽。这阻止光的一部分进入后续的光学元件并且使得光利用效率降低。

发明内容

本发明涉及提供能够在衬底被暴露于从用于改变光束的截面形状的棱镜来的光时抑制光利用效率降低的照明光学系统。

根据本发明一个方面，一种照明光学系统包括棱镜，所述棱镜被配置为改变光束的截面形状，所述照明光学系统被配置为照射待照射面。所述棱镜包括光入射表面、光出射表面以及从光入射表面侧延伸到光出射表面侧的外侧面。所述光入射表面包括凹锥面，所述光出射表面包括凸锥面，以及所述外侧面包括用于反射从光入射表面进入所述外侧面的光的反射表面。

从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出根据第一示例性实施例的照明光学系统的示意性结构视图。

图2是示出蝇眼(fly-eye)光学系统的示意性结构视图。

图3是示出视场光阑(field stop)的示意性结构视图。

图4A、图4B和图4C示出根据第一示例性实施例的棱镜。

图5A、图5B、图5C和图5D示出根据第一示例性实施例的棱镜的效果。

图6示出根据第二示例性实施例的棱镜。

图7示出根据第三示例性实施例的棱镜。

图8示出根据第四示例性实施例的棱镜。

图9是示出根据第二示例性实施例的曝光设备的示意性结构视图。

图10示出六边形的光学棒(optical rod)。

图11A和图11B示出根据第二示例性实施例的棱镜。

图12是σ光阑变换器(changer)的示意性结构视图。

图13示出传统的棱镜中的问题。

图14示出根据第五示例性实施例的棱镜。

具体实施方式