專利名稱：用于微平版印刷中的改進(jìn)的照明系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其申請(qǐng)?zhí)枮镹o.60/329,758，申請(qǐng)人是Oskotsky等人，申請(qǐng)日是2001年10月18日，本申請(qǐng)結(jié)合了優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及照相平版印刷的照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
照相平版印刷(也稱微平版印刷)是一種半導(dǎo)體器件制作技術(shù)。照相平板印刷使用紫外光或可見光在半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)中產(chǎn)生精確的圖形。半導(dǎo)體器件的許多類型，如二極管、晶體管和集成電路，都能使用照相平版技術(shù)制作。利用曝光系統(tǒng)或工具來(lái)實(shí)現(xiàn)照相平版印刷技術(shù)，如半導(dǎo)體制造中的蝕刻。典型的曝光系統(tǒng)包括一個(gè)照明系統(tǒng)、一個(gè)帶有電路圖的光網(wǎng)(reticle，也稱掩膜)、一個(gè)投影系統(tǒng)、一個(gè)用于與覆蓋在半導(dǎo)體晶片上的光敏抗蝕劑相匹配的晶片組合層。照明系統(tǒng)照明光網(wǎng)的一個(gè)區(qū)域最好是矩形狹縫的照明場(chǎng)。投影系統(tǒng)將帶有光網(wǎng)電路圖的照明區(qū)域的圖像投影到晶片上。
隨著半導(dǎo)體器件制作技術(shù)的發(fā)展，對(duì)制作半導(dǎo)體器件的照相平板印刷系統(tǒng)每一部分的要求也相應(yīng)在提高。包括用于照明光網(wǎng)的照明系統(tǒng)。例如，需要利用具有均勻照度的照明場(chǎng)照明光網(wǎng)區(qū)域。同步掃描照相平版印刷，也需要在垂直于晶片掃描方向上不斷地改變照明場(chǎng)的尺寸，以使照明場(chǎng)的尺寸能適應(yīng)不同的應(yīng)用。一個(gè)經(jīng)常限制晶片生產(chǎn)產(chǎn)量的因素是從照明系統(tǒng)可獲得的能量。因此，需要改變照明場(chǎng)的尺寸而不損失能量。
當(dāng)照明場(chǎng)的尺寸改變時(shí)，保持光網(wǎng)上照明場(chǎng)的角度分布和特性是很重要的。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，當(dāng)照明場(chǎng)的尺寸改變時(shí)，照明系統(tǒng)必須對(duì)光網(wǎng)以基本固定的數(shù)值孔徑保持遠(yuǎn)心照明。有些照明系統(tǒng)包括散射光學(xué)元件，如陣列一類的，設(shè)置在光網(wǎng)前面。散射光學(xué)元件產(chǎn)生所需要角度的光分布，基本上被成像或轉(zhuǎn)換到光網(wǎng)上。在這樣的照明系統(tǒng)中，需要對(duì)散射光學(xué)元件以基本固定的數(shù)值孔徑保持遠(yuǎn)心照明，相應(yīng)地，在光網(wǎng)上照明場(chǎng)的尺寸是變化的。
標(biāo)準(zhǔn)變焦透鏡可以改變照明場(chǎng)的尺寸。然而，在標(biāo)準(zhǔn)變焦透鏡中，圖像放大率以及相應(yīng)的照明場(chǎng)的尺寸與角度放大率成反比。因此，標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡增大圖像的尺寸以M倍，不利地是其減小數(shù)值孔徑1/M倍，并且不能保持照明場(chǎng)的角度分布。
因此，需要改變照明場(chǎng)的尺寸(即放大照明場(chǎng))而不損失能量，當(dāng)照明場(chǎng)改變時(shí)，在數(shù)值孔徑上保持遠(yuǎn)心照明。
發(fā)明概要本發(fā)明總體上涉及照相平版印刷中的照明系統(tǒng)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于改變光學(xué)系統(tǒng)中光網(wǎng)上照明區(qū)域尺寸的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)，包括一個(gè)照明光源、一個(gè)第一衍射陣列、一個(gè)第二衍射陣列和一個(gè)設(shè)置在第一衍射陣列和第二衍射陣列之間的光路上的聚光系統(tǒng)。第一衍射陣列，也稱作場(chǎng)空間陣列，是一雙衍射陣列。光通過(guò)第一衍射陣列具有一特定的數(shù)值孔徑。該數(shù)值孔徑?jīng)Q定光網(wǎng)上照明區(qū)域的尺寸和/或形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，第一衍射陣列是一衍射光柵(diffractive grid)，能通過(guò)不同數(shù)量級(jí)的光，并以不同的角度折射。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一衍射陣列包括多個(gè)能以不同角度折射光的微型透鏡。第二衍射陣列，也稱作光瞳陣列，是結(jié)構(gòu)與第一衍射陣列相似的雙衍射陣列。光通過(guò)第二衍射陣列，第二衍射陣列能擴(kuò)大和/或縮小光網(wǎng)上照明區(qū)域的尺寸。
依照進(jìn)一步的特征，該聚光系統(tǒng)包括多個(gè)沿掃描方向和/或交叉掃描(cross-scanning)方向具有光焦度的柱面透鏡和/或交叉柱面透鏡(cross-cylindrical lenses)。該聚光系統(tǒng)包括多個(gè)可固定透鏡和多個(gè)可移動(dòng)透鏡。多個(gè)固定透鏡包括輸入透鏡和輸出透鏡。多個(gè)可移動(dòng)透鏡包括許多能在輸入透鏡和輸出透鏡之間平移的透鏡。通過(guò)在輸入透鏡和輸出透鏡之間平移可移動(dòng)透鏡，聚光系統(tǒng)擴(kuò)大和/或縮小通過(guò)聚光透鏡的光的輻度，從而改變?cè)诠饩W(wǎng)上由光形成照明區(qū)域的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，該聚光系統(tǒng)有4塊透鏡，包括2塊固定透鏡(輸入和輸出透鏡)和2塊可移動(dòng)透鏡。在另一個(gè)實(shí)施例中，該聚光系統(tǒng)有5塊透鏡，包括2塊固定透鏡(輸入和輸出透鏡)和3塊可移動(dòng)透鏡。當(dāng)然，其他的實(shí)施例可以包括不同數(shù)量的透鏡。
在實(shí)際操作中，光從照明光源入射到光束調(diào)節(jié)器上。光束調(diào)節(jié)器對(duì)光調(diào)節(jié)，并將其射向第一衍射陣列。第一衍射陣列處理被調(diào)節(jié)的光。通過(guò)第一衍射陣列后，被調(diào)節(jié)的光具有特定的數(shù)值孔徑。通過(guò)第一衍射陣列的被調(diào)節(jié)的光可能具有不同尺寸和/或不同形狀的數(shù)值孔徑。從第一衍射陣列出來(lái)的光入射到聚光系統(tǒng)上。聚光系統(tǒng)對(duì)從第一衍射陣列射出的光進(jìn)行聚光。在通過(guò)第二衍射陣列前，聚光的光形成聚光系統(tǒng)的照明區(qū)域。在此，聚光的光光是指有擴(kuò)展和/或收縮輻度的光。第二衍射陣列處理該聚光的光線。在通過(guò)第二衍射陣列后，聚光的光線形成光網(wǎng)上照明區(qū)域。該照明區(qū)域的性能取決于數(shù)值孔徑的尺寸和/或形狀，取決于聚光系統(tǒng)中光學(xué)元件的放大和/或縮小系數(shù)。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作，參考附圖詳細(xì)描述如下。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明在此結(jié)合的附圖形成說(shuō)明書的一部分，用于解釋本發(fā)明；且其與說(shuō)明書一起進(jìn)一步解釋發(fā)明原理，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠作出和使用本發(fā)明。
圖1表示光學(xué)系統(tǒng)的一例示性實(shí)施例。
圖2a表示依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
圖2b表示依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。
圖3a表示依照本發(fā)明在第一透鏡位置圖2a和圖2b的照明系統(tǒng)的具有4片透鏡聚光系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖3b表示依照本發(fā)明在第二透鏡位置圖3a所示具有4片透鏡的聚光系統(tǒng)。
圖3c表示依照本發(fā)明在第三透鏡位置圖3a所示具有4片透鏡的聚光系統(tǒng)。
圖3d表示依照本發(fā)明與相應(yīng)圖3a-3c中的4片透鏡聚光系統(tǒng)的光學(xué)表面一起的多個(gè)光學(xué)元件。
圖4a表示依照本發(fā)明在第一透鏡位置圖2a和圖2b的照明系統(tǒng)具有5片透鏡聚光系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖4b表示依照本發(fā)明在第二透鏡位置圖4a所示的5片透鏡聚光系統(tǒng)。
圖4c表示依照本發(fā)明在第三透鏡位置圖4a所示的5片透鏡聚光系統(tǒng)。
圖4d表示依照本發(fā)明與相應(yīng)圖4a-4c中的5片透鏡聚光系統(tǒng)的光學(xué)表面一起的多個(gè)光學(xué)元件。
圖5a為依照本發(fā)明的衍射陣列中衍射光柵的側(cè)視圖。
圖5b為依照本發(fā)明的衍射陣列中衍射光柵的頂視圖。
圖6a為依照本發(fā)明的衍射陣列中微透鏡組的頂視圖。
圖6b為依照本發(fā)明的衍射陣列中微透鏡組的側(cè)視圖。
本發(fā)明參考附圖進(jìn)行描述，圖中相同的編號(hào)表示相同或功能相似的元件，另外，參考編號(hào)最左邊的數(shù)字與圖中首次出現(xiàn)的參考編號(hào)一致。
發(fā)明的詳細(xì)描述目錄1.用于微平版印刷中的改進(jìn)的照明系統(tǒng)。
A.照明系統(tǒng)實(shí)例B.聚光系統(tǒng)B.1. 4片透鏡聚光系統(tǒng)B.2. 4片透鏡聚光系統(tǒng)的光路B.3. 5片透鏡聚光系統(tǒng)B.4. 5片透鏡聚光系統(tǒng)的光路2.結(jié)論盡管本發(fā)明是參照具體應(yīng)用的圖示實(shí)施例進(jìn)行描述，然而應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員從此得到啟示，將作另外的修改、應(yīng)用，在實(shí)施例的范圍和本發(fā)明的其他的領(lǐng)域是非常有用的。
1.用于微平版印刷中的改進(jìn)的照明系統(tǒng)。
A.照明系統(tǒng)實(shí)例圖1表示了本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)的典型環(huán)境。光學(xué)系統(tǒng)100用于擴(kuò)束照明光源(如激光器)101發(fā)出的光113。光113被光束調(diào)節(jié)器102接收。經(jīng)光束調(diào)節(jié)器102調(diào)節(jié)的光照射到照明光學(xué)系統(tǒng)104，依次經(jīng)過(guò)遮光板或光網(wǎng)106、經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)108傳輸?shù)交?10上。這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)施例可以是平版印刷系統(tǒng)，或諸如此類。
照明光源101把光射到光束調(diào)節(jié)器102。照明光源101可以是某一波長(zhǎng)的激光器，如不可見范圍的紫外光波長(zhǎng)。本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用例使用的波長(zhǎng)包括，但是不限于248納米nm、193nm、157nm，另外，照明光源101可以是脈沖激光器或連續(xù)波激光器。光束調(diào)節(jié)器102調(diào)節(jié)從照明光源101接收到的光束113。光束調(diào)節(jié)器102產(chǎn)生具有限定橫截面的準(zhǔn)直光束。這能通過(guò)諸如折射光學(xué)系統(tǒng)或反射光學(xué)系統(tǒng)的光束擴(kuò)展器來(lái)實(shí)現(xiàn)。典型的光束調(diào)節(jié)器在美國(guó)的專利號(hào)為No.5,631,721的專利中作了描述，這項(xiàng)專利的名稱是用于照相平版印刷中的混合照明系統(tǒng)，發(fā)明人是S.Stanton等人，這里結(jié)合了它的全部?jī)?nèi)容作為參數(shù)。
從光束調(diào)節(jié)器102出來(lái)的調(diào)節(jié)光103入射到照明光學(xué)系統(tǒng)104上。
圖2a表示依照本發(fā)明的用于照明光網(wǎng)106的照明系統(tǒng)200的實(shí)施例。照明光學(xué)系統(tǒng)104可包括照明系統(tǒng)200。照明系統(tǒng)200包括一個(gè)第一衍射陣列或場(chǎng)陣列210，一個(gè)第二衍射陣列或光瞳陣列212，一個(gè)設(shè)置在第一衍射陣列210和第二衍射陣列212之間光路上的聚光系統(tǒng)220。在照明系統(tǒng)200中，上面描述的光學(xué)元件沿著光軸209設(shè)置。
第一衍射陣列210與聚光系統(tǒng)220沿著光軸設(shè)置，并最先處理經(jīng)調(diào)節(jié)的光103。第一衍射陣列或場(chǎng)空間陣列210是雙衍射陣列。第一衍射陣列210可以是衍射光柵或微透鏡組，允許光以第一、第二、第三和第四的順序通過(guò)，每個(gè)順序代表不同角度光的通過(guò)。第一衍射陣列210對(duì)進(jìn)入照明系統(tǒng)200的調(diào)節(jié)光103提供空間和時(shí)間的相干性處理。此外，第一衍射陣列210提供高的光傳輸性。
第二衍射陣列212與聚光系統(tǒng)220一起位于光軸209上。從聚光系統(tǒng)220出來(lái)的光213入射到第二衍射陣列212上。第二衍射陣列212起光瞳作用，并能改變光斑大小，和形成限定器(delimiter)的區(qū)域228。第二衍射陣列或光瞳空間陣列212也是雙衍射陣列。與第一衍射陣列210相似，第二衍射陣列212可包括衍射光柵或微透鏡組。第二衍射陣列212提供空間和時(shí)間的相干性處理。還有，第二衍射陣列212允許有高的光傳輸性。
聚光系統(tǒng)220允許光通過(guò)照明系統(tǒng)200來(lái)改變限定器(或光網(wǎng))區(qū)域228的尺寸。聚光系統(tǒng)220包括改變光量大小的多個(gè)透鏡，通過(guò)聚光系統(tǒng)220得到限定器區(qū)域228的尺寸。聚光系統(tǒng)220中的多個(gè)透鏡能增加和/或減少光量。限定器區(qū)域228的尺寸和/或形狀表明有多少光入射光網(wǎng)106上。聚光系統(tǒng)220包括許多柱面透鏡和/或交叉柱面透鏡。聚光系統(tǒng)220的實(shí)施例進(jìn)一步相對(duì)圖3a-4d描述。
圖5a和圖5b表示第一衍射陣列210的衍射光柵實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。圖5a表示第一衍射陣列210的側(cè)視圖。圖5b表示如圖5a所示第一衍射陣列210的頂視圖。參見圖5a，受到調(diào)節(jié)光103通過(guò)第一衍射陣列210的衍射光柵50l。如圖5a所示，衍射光柵501相對(duì)光軸209反射出不同角度α1、α2和α3的調(diào)節(jié)光103。
第一衍射陣列210的另一實(shí)施例如圖6a和6b所示。在這個(gè)實(shí)施例中，第一衍射陣列210包括許多微透鏡601。微透鏡601可以設(shè)置成如圖6b所示的多種結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，第一衍射陣列210可包括多個(gè)排列多變的微透鏡組601。微透鏡601可以平行于X方向也可平行于Y方向設(shè)置。如圖6b所示，微透鏡601接收受調(diào)節(jié)的光103，且相對(duì)光軸209反射出各種角度β1、β2和β3的光。
返回來(lái)看圖2a，受調(diào)節(jié)光103沿光軸209射向光網(wǎng)(也稱作限定器)106。第一衍射陣列210接收受調(diào)節(jié)光103。在處理受調(diào)節(jié)光103之后，第一衍射陣列210將出來(lái)的光211射向聚光系統(tǒng)220。通過(guò)第一衍射陣列210之后的光211具有數(shù)值孔徑215。數(shù)值孔徑215表示在光網(wǎng)106上的限定器區(qū)域228的尺寸和/或形狀。數(shù)值孔徑(NA1)215定義如下NA1＝n*sin(θ1)(1)其中n是光學(xué)傳播媒介(在這里是第一衍射陣列210)的折射率，θ1是由光產(chǎn)生的限定器區(qū)域228所形成的折射角。因此，數(shù)值孔徑(NA1)215的尺寸控制限定器區(qū)域228的尺寸。換句話說(shuō)，數(shù)值孔徑215越大限定器區(qū)域228就越大。數(shù)值孔徑215的形狀也控制照明區(qū)域228的形狀。在圖2a的實(shí)施例中，數(shù)值孔徑215是矩形的，因此，限定器區(qū)域228也是矩形的。在圖2b的實(shí)施例中，數(shù)值孔徑215有弧形，因此，限定器區(qū)域228也有弧形。數(shù)值孔徑215的其他形狀和尺寸，限定器區(qū)域228就有可能與之相應(yīng)。換句話說(shuō)，第一衍射陣列210可以改變，以致光211可具有任何尺寸和/或形狀的數(shù)值孔徑215。因此，光213隨后就形成相應(yīng)尺寸和/或形狀的限定器區(qū)域228。
第一衍射陣列210將出來(lái)的光211沿光軸209射向聚光系統(tǒng)220。聚光系統(tǒng)220用于改變限定器區(qū)域228的尺寸。光通過(guò)聚光系統(tǒng)220沿交叉掃描方向產(chǎn)生一可變倍的區(qū)域。聚光系統(tǒng)220能被變形(anamorphic)以達(dá)到產(chǎn)生這樣的可變倍區(qū)域。換句話說(shuō)，光通過(guò)聚光系統(tǒng)220能在Y方向改變限定器區(qū)域228的尺寸。聚光系統(tǒng)220也能夠保護(hù)或保持入射到第二衍射陣列212上光的角度分布，而光通過(guò)聚光系統(tǒng)220則改變限定器區(qū)域228的尺寸。聚光系統(tǒng)220保持一均勻輻射通量的光密度(入射到每單位表面積的輻射通量)，而限定器區(qū)域228的尺寸(因而入射到光網(wǎng)106上的光量)是可變的。例如光通過(guò)聚光系統(tǒng)220能夠在大約11mm到26mm的范圍內(nèi)改變限定器區(qū)域228。限定器區(qū)域228的尺寸和/或形狀是本申請(qǐng)的細(xì)節(jié)。聚光系統(tǒng)220進(jìn)一步在圖3a-4d中描述。
B.聚光系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明，在限定器區(qū)域228的尺寸是可改變的同時(shí)，聚光系統(tǒng)220實(shí)際上保護(hù)和保持入射到光網(wǎng)106上的光的預(yù)定的角度分布。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在限定器區(qū)域228的尺寸是可改變同時(shí)，聚光系統(tǒng)220保持在數(shù)值孔徑215上的遠(yuǎn)心照明。當(dāng)限定器區(qū)域228的尺寸是可改變的時(shí)，聚光系統(tǒng)220還保持均勻的輻照和預(yù)定的能量通過(guò)照明系統(tǒng)200傳遞到光網(wǎng)106上。聚光系統(tǒng)220的操作進(jìn)一步在下面描述。
圖3a-3d和4a-4d表示聚光系統(tǒng)220的各種實(shí)施例。圖3a-3d表示4透鏡的聚光系統(tǒng)220。圖4a-4d表示5透鏡的聚光系統(tǒng)220。
B.1. 4透鏡的聚光系統(tǒng)圖3a表示4透鏡的聚光系統(tǒng)220，其沿光軸209設(shè)置在第一衍射陣列210和第二衍射陣列212之間。4透鏡的聚光系統(tǒng)220包括一個(gè)輸入透鏡301，一個(gè)輸出透鏡303和一個(gè)變焦透鏡組310。變焦透鏡組310沿光軸209設(shè)置在輸入透鏡301和輸出透鏡303之間。變焦透鏡組310包括第一變焦透鏡311和第二變焦透鏡312。
在這個(gè)實(shí)施例中，輸入透鏡301和輸出透鏡303是固定透鏡，變焦透鏡組310能夠沿著輸入透鏡301和輸出透鏡303之間的光軸209平移。第一變焦透鏡311能夠沿著輸入透鏡301和第二變焦透鏡312之間的光軸209平移。第二變焦透鏡312能夠沿著第一變焦透鏡311和輸出透鏡303之間的光軸209平移。通過(guò)沿光軸209平移第一變焦透鏡311和/或第二變焦透鏡312，變焦透鏡組310沿著輸入透鏡301和輸出透鏡303之間的光軸209平移。
通過(guò)分別調(diào)整輸入透鏡301、第一變焦透鏡311、第二變焦透鏡312和輸出透鏡303之間的距離，聚光系統(tǒng)220可對(duì)通過(guò)聚光系統(tǒng)220的光進(jìn)行聚光。被聚光的光在其通過(guò)第二衍射陣列212之前形成照明區(qū)域350，如圖3a所示。這里說(shuō)的被聚光的光是指有擴(kuò)大和/或縮小輻度的光。從聚光系統(tǒng)220輸出的聚光的光能夠改變照明區(qū)域350的尺寸。此外，輸入透鏡301、第一變焦透鏡311、第二變焦透鏡312和輸出透鏡303的折射光焦度也影響通過(guò)聚光系統(tǒng)220的光輻度，從而影響照明區(qū)域350的尺寸。照明區(qū)域350決定在光網(wǎng)106上形成的限定器區(qū)域228的尺寸。
取決于照明區(qū)域350的大小，輸入透鏡301、輸出透鏡303、第一變焦透鏡311和第二變焦透鏡312可以具有正或負(fù)的折射光焦度。此外，輸入透鏡301和輸出透鏡303是在交叉掃描方向(或沿X軸和Y軸)有光焦度的柱面透鏡。第一變焦透鏡311和第二變焦透鏡312是在掃描方向(或沿X軸或沿Y軸)有光焦度的柱面透鏡。在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，為了使能量損失和變焦透鏡組310中透鏡移動(dòng)范圍降到最小，在聚光系統(tǒng)220工作時(shí)，變焦透鏡組310中透鏡的交叉掃描的光焦度比率可在1∶-0.3到1∶-0.8的范圍內(nèi)。另外，聚光系統(tǒng)220中的透鏡可以是交叉的柱面透鏡。
下面的表1(見附錄1)是圖3a-3c描述的4透鏡聚光系統(tǒng)一實(shí)施例的規(guī)定數(shù)據(jù)。圖3d表示對(duì)應(yīng)于聚光系統(tǒng)220的光學(xué)表面的光學(xué)元件。輸入透鏡301具有光學(xué)表面2和3，如圖3d所示。第一變焦透鏡311具有光學(xué)表面4和5。第二變焦透鏡312具有光學(xué)表面6和7。輸出透鏡303具有光學(xué)表面8和9。這些光學(xué)元件被設(shè)置在物平面和像平面之間。表1列出了在聚光系統(tǒng)220中每一種光學(xué)元件(輸入透鏡301，第一變焦透鏡311、第二變焦透鏡312和輸出透鏡303)的光學(xué)特性，如厚度、半徑、材料和一些其他參數(shù)。
B.2. 4透鏡聚光系統(tǒng)的光路參見圖3a，光211入射在聚光系統(tǒng)220的輸入透鏡301上。輸入透鏡301改變光211的輻度。這里使用的改變光的輻度這個(gè)詞是指擴(kuò)大和/或縮小光的量輻度。經(jīng)過(guò)輸入透鏡301折射后，光211變成第一聚光光372。這里用聚光的光這個(gè)詞是指有擴(kuò)大和/或縮小輻度的光。輸入透鏡301引導(dǎo)第一聚光光372射向變焦透鏡組310。
變焦透鏡組310的第一變焦透鏡311位于320a的位置，接收第一聚光的光372，如圖3a所示。第一變焦透鏡311改變第一聚光的光372的輻度。通過(guò)第一變焦透鏡311折射后，第一聚光的光372變?yōu)榈诙酃獾墓?73。第一變焦透鏡311引導(dǎo)第二聚光的光373射向位于321a位置的第二變焦透鏡312，如圖3a所示。
位于321a位置的第二變焦透鏡312接收第二聚光的光373，如圖3a所示。第二變焦透鏡312改變第二聚光的光373的輻度。通過(guò)第二變焦透鏡312折射后，第二聚光的光373變成第三聚光的光374。第二變焦透鏡312引導(dǎo)第三聚光的光374射向輸出透鏡303。
輸出透鏡303接收第三聚光的光374。輸出透鏡303改變第三聚光的光374的輻度。通過(guò)輸出透鏡303折射后，第三聚光的光374變成聚光的光213。輸出透鏡303引導(dǎo)聚光的光213射向第二衍射陣列212。另外，在進(jìn)入第二衍射陣列212之前，聚光的光213形成照明區(qū)域350a。照明區(qū)域350a的尺寸依賴于第一變焦透鏡311的位置和第二變焦透鏡312的位置。
參見圖3b，第一變焦透鏡311在320b的位置，第二變焦透鏡312在321b的位置。因?yàn)橥哥R311和312在這樣的位置，以致聚光系統(tǒng)220形成照明區(qū)域350b。照明區(qū)域350b與圖3a的照明區(qū)域350a相比可具有不同的尺寸。
參見圖3c，第一變焦透鏡311在320c的位置，第二變焦透鏡312在321c的位置。因?yàn)橥哥R311和312在這樣的位置，以致聚光系統(tǒng)220形成照明區(qū)域350c。照明區(qū)域350c與圖3a的照明區(qū)域350a和圖3b的照明區(qū)域350b相比可具有不同的尺寸。
B.3. 5透鏡的聚光系統(tǒng)圖4a表示5透鏡的聚光系統(tǒng)220，其沿著第一衍射陣列210和第二衍射陣列212之間的光軸209設(shè)置。5透鏡的聚光系統(tǒng)220包括輸入透鏡301，輸出透鏡303和一個(gè)變焦透鏡組410。變焦透鏡組410沿輸入透鏡301和輸出透鏡303之間的光軸209設(shè)置。變焦透鏡組410包括第一變焦透鏡411，第二變焦透鏡412和第三變焦透鏡413。
在這個(gè)實(shí)施例中，輸入透鏡301和輸出透鏡303是固定透鏡，變焦透鏡組410能夠沿光軸209在輸入透鏡301和輸出透鏡303之間平移。第一變焦透鏡411能夠沿光軸209在輸入透鏡301和第二變焦透鏡412之間平移。第二變焦透鏡412能夠沿光軸209在第一變焦透鏡411和第三變焦透鏡413之間平移。第三變焦透鏡413能夠沿光軸209在第二變焦透鏡412和輸出透鏡303之間平移。通過(guò)沿光軸209平移第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412和/或第三變焦透鏡413，變焦透鏡組410能夠沿光軸209在輸入透鏡301和輸出透鏡303之間平移。
通過(guò)分別調(diào)整輸入透鏡301、第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412、第三變焦透鏡413和輸出透鏡303之間的距離，聚光系統(tǒng)220對(duì)通過(guò)它的光進(jìn)行聚光。被聚光的光在其通過(guò)第二衍射陣列212之前形成照明區(qū)域450，如圖4a所示。這里說(shuō)的聚光的光是指具有擴(kuò)大和/或縮小輻度的光。從聚光系統(tǒng)220輸出的聚光的光能夠改變照明區(qū)域450的尺寸。此外，輸入透鏡301、第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412、第三變焦透鏡413和輸出透鏡303的折射光焦度也影響通過(guò)聚光系統(tǒng)220的光輻度，因此，影響照明區(qū)域450的尺寸。照明區(qū)域450決定在光網(wǎng)106上形成的限定器區(qū)域228的尺寸。
取決于照明區(qū)域450的大小，輸出透鏡301、輸出透鏡303、第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412和第三變焦透鏡413能具有正或負(fù)的折射光焦度。此外，輸入透鏡301和輸出透鏡303是沿交叉掃描方向(或沿X軸和Y軸)有光焦度的柱面透鏡。第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412和第三變焦透鏡413是沿掃描方向(或沿X軸或沿Y軸)有光焦度的柱面透鏡。在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，為了使能量損失和變焦透鏡組410中透鏡移動(dòng)范圍降到最小，在聚光系統(tǒng)220工作時(shí)，在變焦透鏡組410中透鏡的交叉掃描的光焦度比率在1∶-0.3到1∶-0.8的范圍內(nèi)?？蛇x擇地是，聚光系統(tǒng)220中的透鏡可以是交叉的柱面透鏡。
下表2(見附錄2)是圖4a-4c描述的5透鏡聚光系統(tǒng)一實(shí)施例的規(guī)定數(shù)據(jù)。圖4d表示對(duì)應(yīng)于聚光系統(tǒng)220的光學(xué)表面的光學(xué)元件。輸入透鏡301具有光學(xué)表面2和3，如圖4d所示。第一變焦透鏡411具有光學(xué)表面4和5。第二變焦透鏡412具有光學(xué)表面6和7。第三變焦透鏡413具有光學(xué)表面8和9。輸出透鏡303具有光學(xué)表面10和11。這些光學(xué)元件設(shè)置在物平面和像平面之間。表2列出了在聚光系統(tǒng)220中的每一種光學(xué)元件(輸入透鏡301，第一變焦透鏡411、第二變焦透鏡412、第三變焦透鏡413和輸出透鏡303)的光學(xué)特性，如厚度、半徑、材料和一些其他的參數(shù)。
B.4. 5透鏡聚光系統(tǒng)的光路參見圖4a，光211入射到聚光系統(tǒng)220的輸入透鏡301上。輸入透鏡301改變光211的輻度。這里使用改變光的輻度這個(gè)詞是指擴(kuò)大和/縮小光的輻度。經(jīng)過(guò)輸入透鏡301折射后，光211變成第一聚光的光472。這里用聚光的光這個(gè)詞是指具有擴(kuò)大和/或縮小光的輻度。輸入透鏡301引導(dǎo)第一聚光的光472射向變焦透鏡組410。
變焦透鏡組410的第一變焦透鏡411位于420a的位置，接收第一聚光的光472，如圖4a所示。第一變焦透鏡411改變第一聚光的光472的輻度。通過(guò)第一變焦透鏡411折射后第一聚光的光472變?yōu)榈诙酃獾墓?73。第一變焦透鏡411引導(dǎo)第二聚光的光473射向位于421a位置的第二變焦透鏡412，如圖4a所示。
位于421a位置的第二變焦透鏡412接收第二聚光的光473，如圖4a所示。第二變焦透鏡412改變第二聚光的光473的輻度。通過(guò)第二變焦透鏡412折射后，第二聚光的光473變成第三聚光的光474。第二變焦透鏡412引導(dǎo)第三聚光的光474射向位于422a位置的第三變焦透鏡413，如圖4a所示。
位于422a位置的第三變焦透鏡413接收第三聚光的光474。第三變焦透鏡413改變第三聚光的光474的輻度。通過(guò)第三變焦透鏡413折射后，第三聚光的光474變成第四聚光的光475。第三變焦透鏡413引導(dǎo)第四聚光的光475射向輸出透鏡303。
輸出透鏡303接收第四聚光的光475。輸出透鏡303改變第四聚光的光474的輻度。通過(guò)輸出透鏡303折射后，第四聚光的光475變成聚光的光213。輸出透鏡303引導(dǎo)聚光的光213射向第二衍射陣列212。此外，聚光的光213在其進(jìn)入第二衍射陣列212之前形成照明區(qū)域450a。照明區(qū)域450a的尺寸依賴于第一變焦透鏡411的位置420a、第二變焦透鏡412的位置421a和第三變焦透鏡413的位置422a。
參見圖4b，第一變焦透鏡411在420b的位置，第二變焦透鏡412在421b的位置，第三變焦透鏡413在422b的位置。因?yàn)橥哥R411、412和413在這樣的位置，所以聚光系統(tǒng)220形成照明區(qū)域450b。照明區(qū)域450b與圖4a的照明區(qū)域450a相比可具有不同的尺寸。
參見圖4c，第一變焦透鏡411在420c的位置，第二變焦透鏡412在421c的位置，第三變焦透鏡413在422c的位置。因?yàn)橥哥R411、412和413在這樣的位置，所以聚光系統(tǒng)220形成照明區(qū)域450c。照明區(qū)域450c與圖4a的照明區(qū)域450a和圖4b的照明區(qū)域450b相比可具有不同的尺寸。
2.總結(jié)在此對(duì)本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和組件的實(shí)施例作了描述。另外注意，這些例示性實(shí)施例僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不局限與此。其他的實(shí)施例是可能的，而且為本發(fā)明所復(fù)蓋。本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于在此包含的本發(fā)明的教導(dǎo)，會(huì)清楚這些實(shí)施例。因此，本發(fā)明范圍不局限于上面描述的任一實(shí)施例，而應(yīng)根據(jù)下面的權(quán)利要求和其等同物來(lái)界定。
權(quán)利要求
1.一種用于限定器區(qū)域(a field at delimiter)照明的光學(xué)系統(tǒng)，包括一第一衍射陣列；一第二衍射陣列；以及一聚光系統(tǒng)，設(shè)置在所述第一衍射陣列和第二衍射陣列之間的光路上，所述聚光系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)固定的光學(xué)元件；多個(gè)移動(dòng)的光學(xué)元件，其中所述可移動(dòng)光學(xué)元件能夠相對(duì)所述多個(gè)固定光學(xué)元件平移。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一衍射陣列是能產(chǎn)生矩形數(shù)值孔徑的場(chǎng)空間陣列。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一衍射陣列是能產(chǎn)生彎曲數(shù)值孔徑的場(chǎng)空間陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)固定光學(xué)元件包括一輸入透鏡組；和一輸出透鏡組。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述輸入透鏡組進(jìn)一步包括一輸入交叉柱面透鏡。
6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述輸出透鏡組進(jìn)一步包括至少一個(gè)交叉柱面透鏡和至少一個(gè)柱面透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件進(jìn)一步包括多個(gè)可變焦透鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)可變焦透鏡進(jìn)一步包括至少一個(gè)具有交叉掃描光焦度的柱面透鏡。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)柱面透鏡具有交叉掃描光焦度在1∶-0.3到1∶-0.8范圍。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第二衍射陣列是一個(gè)光瞳衍射陣列。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述聚光系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)固定光學(xué)元件和兩個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件。
12.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所述聚光系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)固定光學(xué)元件和三個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件。
13.一種用于照明一限定器區(qū)域的照明系統(tǒng)中的聚光系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括一輸入固定光學(xué)組；一輸出固定光學(xué)組；以及一變焦透鏡組，隨同所述輸入固定光學(xué)組和所述輸出固定光學(xué)組一起設(shè)置在光路中；其中所述變焦透鏡組能相對(duì)于所述輸入固定光學(xué)組和所述輸出固定光學(xué)組平移。其中所述輸入固定光學(xué)組、所述輸出固定光學(xué)組和所述變焦透鏡組沿光路的位置能被調(diào)節(jié)，以改變照明系統(tǒng)限定器區(qū)域的尺寸。
14.如權(quán)利要求13所述的聚光系統(tǒng)，其中所述輸入固定光學(xué)組進(jìn)一步包括輸入交叉柱面透鏡。
15.如權(quán)利要求13所述的聚光系統(tǒng)，其中所述輸出固定光學(xué)組進(jìn)一步包括至少一個(gè)交叉柱面透鏡和至少一個(gè)柱面透鏡。
16.如權(quán)利要求13所述的聚光系統(tǒng)，其中所述變焦透鏡組進(jìn)一步包括至少一個(gè)具有交叉掃描光焦度的柱面透鏡。
17.如權(quán)利要求16所述的聚光系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)柱面透鏡具有交叉掃描光焦度在1∶-0.3到1∶-0.8范圍。
18.一種在照相平版印刷照明系統(tǒng)中用于照明限定器區(qū)域的方法，有一個(gè)光路，包括下列步驟(a)用輸入固定光學(xué)組接收光；(b)用設(shè)置在具有輸入固定光學(xué)組的光路中的變焦透鏡組至少放大或縮小光；其中所述步驟(b)進(jìn)一步包括沿光路平移變焦透鏡組；(c)利用從輸出固定光學(xué)組射出的光照明限定區(qū)；其中所述步驟(a)至(c)進(jìn)一步包括改變照明系統(tǒng)中該限定器區(qū)域的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)，其包括一照明光源、一設(shè)置在照明光源光路中的光束調(diào)節(jié)器、一第一衍射陣列、一聚光系統(tǒng)和一第二衍射陣列。照明光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光束調(diào)節(jié)器射到第一衍射陣列。然后，該光射到設(shè)置在第一衍射陣列和第二衍射陣列之間的光路中的聚光系統(tǒng)，該聚光系統(tǒng)包括多個(gè)固定光學(xué)元件和多個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件。多個(gè)可移動(dòng)光學(xué)元件設(shè)置在具有多個(gè)固定光學(xué)元件的光路中?？梢苿?dòng)光學(xué)元件能在多個(gè)固定光學(xué)元件之間平移，以縮放從第一衍射陣列接收到的光。第二衍射陣列與聚光系統(tǒng)光學(xué)耦合，從聚光系統(tǒng)接收光，依次在光網(wǎng)上產(chǎn)生照明區(qū)域。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1445610SQ02154739
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者馬克·奧斯卡特斯基, 萊弗·萊澤科弗, 斯考特·考斯頓, 詹姆斯·特薩考耶尼斯, 彼得·J·鮑姆加特納, 沃爾特·奧古斯汀 申請(qǐng)人:Asml美國(guó)公司