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TWI598633B - 光源設備，照明裝置，曝光設備，及裝置製造方法 - Google Patents

光源設備，照明裝置，曝光設備，及裝置製造方法 Download PDF

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TWI598633B
TWI598633B TW104122159A TW104122159A TWI598633B TW I598633 B TWI598633 B TW I598633B TW 104122159 A TW104122159 A TW 104122159A TW 104122159 A TW104122159 A TW 104122159A TW I598633 B TWI598633 B TW I598633B
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light
light source
light beam
elliptical
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Inventor
川島春名
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佳能股份有限公司
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Priority claimed from JP2014184748A external-priority patent/JP6468765B2/ja
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Description

光源設備，照明裝置，曝光設備，及裝置製造方法
本發明涉及光源設備、照明裝置、曝光設備和裝置製造方法。
透過投影光學系統將形成在原片(original)(標線片或類此者)上的圖案轉印到基板(表面塗敷有抗蝕劑層的晶圓或類此者)上的曝光設備被使用在包含於半導體裝置及類此者的製造步驟中的光刻步驟中。曝光設備包括用從光源設備發射的光束照射原片的照明裝置，該光源設備會聚和發射從光源發射的光束。日本專利第4640688號公開了使用高壓水銀燈作為光源並使用橢圓鏡作為聚光器的光源設備(照明裝置)。在光源設備中，高壓水銀燈的發光點位於橢圓鏡的第一焦點的附近，以在橢圓鏡的第二焦點附近會聚從發光點發射的光束。日本專利第3151534號公開了使用二段結構聚光器的光源設備(光源單元)，該二段結構聚光器被配置為從橢圓鏡的第一焦點到第二焦點依次 包含橢圓鏡和球面鏡，以減少由此會聚的光束的最大入射角。另一方面，日本專利第4705852號公開了使用二段結構聚光器的光源設備，該二段結構聚光器被配置為從橢圓鏡的第一焦點到第二焦點依次包含球面鏡和橢圓鏡，以減小由此會聚的光束的會聚直徑。日本專利公開第2001-358071號公開了藉由將圓錐棱鏡插入到光源側的蠅眼透鏡的光瞳位置中使得在其間放置透鏡以將圓形的二次光源的圖像變為環形的曝光設備。
但是，在以上的專利文獻公開的這些技術中，不能同時減小被聚光器會聚的光束的最大入射角和會聚直徑以及構成聚光器的會聚鏡的最大直徑。因此，在更有效地利用從光源發射的光束上，存在改善的空間。
本發明是在上述的環境下提出的，並且，本發明的目的是要提供例如有利於從光源發射的光束的利用效率的光源設備。
根據本發明的一個態樣，一種光源設備被提供，該光源設備包括：光源，其被建構來從具有預先決定的尺寸的發光區域發射光束；及聚光器，其被建構來會聚光束用以允許光束(light flux)離開至外面，其中，該發光區域具有旋轉對稱的發光強度分佈，該聚光器旋轉對稱於被定義為該發光區域的旋轉對稱軸的該光軸、被設置為包圍該發光區域、且具有四個或更多個反射鏡，每一反射鏡 具有用於反射從發光區域發射的光束的反射表面，該四個或更多個反射鏡包含橢圓表面反射鏡，其反射表面為橢圓形、和球面反射鏡，其反射表面為球面，及該等橢圓表面反射鏡和球面反射鏡沿該光軸的方向被交替地設置，並且，一被一球面反射鏡反射的光束被一個跨越該發光區域相對地設置的橢圓表面反射鏡進一步反射，用以允許該光束離開至外面。
本發明的其他特徵從參照附圖對示範性實施例的以下描述中將變得清晰。
500‧‧‧光源設備
AX‧‧‧光軸
1‧‧‧光源
1a‧‧‧發光點(發光區域)
2a‧‧‧第一輔助線
210‧‧‧第一橢圓鏡
230‧‧‧第二橢圓鏡
FP1‧‧‧第一焦點
FP2‧‧‧第二焦點
PO：230‧‧‧反射點
PI：230‧‧‧反射點
PO：210‧‧‧反射點
PI：210‧‧‧反射點
600‧‧‧光源設備
2101‧‧‧第一橢圓鏡
2102‧‧‧第一球面鏡
100‧‧‧光源設備
2‧‧‧聚光器
23‧‧‧第三反射鏡
24‧‧‧第四反射鏡
θ21(θ)‧‧‧角度
θ22(θ')‧‧‧角度
θ23‧‧‧角度
θ24‧‧‧角度
P1‧‧‧反射點
P2‧‧‧反射點
P3‧‧‧反射點
P4‧‧‧反射點
P5‧‧‧反射點
P6‧‧‧反射點
P7‧‧‧反射點
P8‧‧‧反射點
P9‧‧‧反射點
P10‧‧‧反射點
P11‧‧‧反射點
PI：21‧‧‧反射點
PO：23‧‧‧反射點
110‧‧‧光源設備
20‧‧‧聚光器
25‧‧‧第一反射鏡
26‧‧‧第二反射鏡
29‧‧‧第五反射鏡
27‧‧‧第三反射鏡
28‧‧‧第四反射鏡
θ25‧‧‧角度
θ26‧‧‧角度
θ27‧‧‧角度
θ28‧‧‧角度
θ29‧‧‧角度
120‧‧‧光源設備
PO：29‧‧‧反射點
PI：25‧‧‧反射點
40‧‧‧聚光器
130‧‧‧光源設備
50‧‧‧聚光器
30‧‧‧第四反射鏡
200‧‧‧照明裝置
70‧‧‧光學積分器
300‧‧‧傳統的照明裝置
400‧‧‧曝光設備
R‧‧‧標線片
W‧‧‧晶圓
13‧‧‧投影光學系統
17‧‧‧照明系統
11‧‧‧標線片台架
16‧‧‧晶圓台架
18‧‧‧控制器
4‧‧‧冷光鏡
5‧‧‧光學桿
6‧‧‧傅立葉轉換光學系統
7‧‧‧光學積分器
8‧‧‧孔徑光闌
9‧‧‧準直器
10‧‧‧折疊鏡
2b‧‧‧孔徑平面
1b‧‧‧引線
9a‧‧‧透鏡系統
9b‧‧‧透鏡系統
15‧‧‧晶圓夾具
171‧‧‧第一圓錐棱鏡
801‧‧‧第二孔徑光闌
172‧‧‧第二圓錐棱鏡
802‧‧‧第三孔徑光闌
700‧‧‧曝光設備
37‧‧‧運算部分
191‧‧‧第一入射光學系統
192‧‧‧第二入射光學系統
31‧‧‧第一橢圓鏡
32‧‧‧第一球面鏡
33‧‧‧第二橢圓鏡
34‧‧‧第二球面鏡
35‧‧‧第三橢圓鏡
39‧‧‧第二驅動器(反射鏡驅動器)
43‧‧‧孔徑光闌(第一光闌)
IS‧‧‧入射表面
ES‧‧‧發光表面
52‧‧‧第二傅立葉轉換光學系統
53‧‧‧孔徑光闌(第二光闌)
51‧‧‧第一傅立葉轉換光學系統
HM‧‧‧半反射鏡
14‧‧‧檢測光學系統
17‧‧‧檢測器
14a‧‧‧光學系統
14b‧‧‧光學系統
13a‧‧‧光瞳面
211‧‧‧光束
231‧‧‧光束
251‧‧‧光束
211b‧‧‧光束
251b‧‧‧光束
231c‧‧‧光束
231d‧‧‧光束
3‧‧‧聚光鏡
3'‧‧‧聚光鏡
35'‧‧‧第四橢圓鏡
36‧‧‧第三球面鏡
31"‧‧‧第一橢圓鏡
3"‧‧‧聚光鏡
33"‧‧‧第二橢圓鏡
2103‧‧‧光束
2302‧‧‧光束
2303‧‧‧光束
2104‧‧‧光束
2000‧‧‧洩漏光
3'''‧‧‧聚光鏡
31'''‧‧‧第一橢圓鏡
32'''‧‧‧第一球面鏡
33'''‧‧‧第二橢圓鏡
2304‧‧‧光束
2105‧‧‧光束
2305‧‧‧光束
180‧‧‧光強度分佈
181‧‧‧光強度分佈
182‧‧‧光強度分佈
圖1是示出根據本發明的第一實施例的光源設備的組態的圖式。
圖2A是示出根據第一實施例的聚光器的會聚狀態的圖式。
圖2B是示出根據第一實施例的聚光器的會聚狀態的圖式。
圖2C是示出根據第一實施例的聚光器的會聚狀態的圖式。
圖3A是示出根據第一實施例的伸出形狀的第三反射鏡的圖式。
圖3B是示出根據第一實施例的伸出形狀的第三反射鏡的圖式。
圖4是示出根據第一實施例的聚光器的最大 會聚直徑等的圖式。
圖5A是示出根據本發明的第二實施例的光源設備的組態的圖式。
圖5B是示出根據本發明的第二實施例的光源設備的組態的圖式。
圖6是示出根據本發明的第三實施例的光源設備的組態的圖式。
圖7A是示出根據本發明的第四實施例的光源設備的組態的圖式。
圖7B是示出根據本發明的第四實施例的光源設備的組態的圖式。
圖8A是示出根據本發明的一個實施例的照明裝置的組態的圖式。
圖8B是示出根據本發明的一個實施例的照明裝置的組態的圖式。
圖9是示出根據本發明的一個實施例的曝光設備的組態的圖式。
圖10A是示出圓錐棱鏡被應用於照明系統的情況的圖式。
圖10B是示出圓錐棱鏡被應用於照明系統的情況的圖式。
圖10C是示出圓錐棱鏡被應用於照明系統的情況的圖式。
圖11A是示出傳統的光源設備的第一例子的 組態的圖式。
圖11B是示出傳統的光源設備的第一例子的組態的圖式。
圖11C是示出傳統的光源設備的第一例子的組態的圖式。
圖12A是示出傳統的光源設備的第二例子的組態的圖式。
圖12B是示出傳統的光源設備的第二例子的組態的圖式。
圖13是示出根據本發明的一個實施例的曝光設備的組態的圖式。
圖14A是用於解釋光強度分佈的、示出照明系統的組態的圖式。
圖14B是用於解釋光強度分佈的、示出照明系統的組態的圖式。
圖15A是用於解釋光強度分佈的、示出照明系統的組態的圖式。
圖15B是用於解釋光強度分佈的、示出照明系統的組態的圖式。
圖16A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第一例子的圖式。
圖16B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第一例子的圖式。
圖16C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度 分佈的第一例子的圖式。
圖16D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第一例子的圖式。
圖17A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第二例子的圖式。
圖17B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第二例子的圖式。
圖17C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第二例子的圖式。
圖17D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第二例子的圖式。
圖18A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第三例子的圖式。
圖18B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第三例子的圖式。
圖18C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第三例子的圖式。
圖18D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第三例子的圖式。
圖19A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第四例子的圖式。
圖19B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第四例子的圖式。
圖19C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度 分佈的第四例子的圖式。
圖19D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第四例子的圖式。
圖20A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第五例子的圖式。
圖20B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第五例子的圖式。
圖20C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第五例子的圖式。
圖20D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第五例子的圖式。
圖21A是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第六例子的圖式。
圖21B是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第六例子的圖式。
圖21C是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第六例子的圖式。
圖21D是示出由聚光鏡形成的光束的光強度分佈的第六例子的圖式。
圖22是示出橢圓鏡和球面鏡的移動步驟的流程的流程圖。
圖23是示出二次光源的調整步驟的流程的流程圖。
圖24是示出用於解釋光強度分佈的照明系統 的另一組態的圖式。
圖25A是示出用於解釋光強度分佈的照明系統的另一組態的圖式。
圖25B是示出用於解釋光強度分佈的照明系統的另一組態的圖式。
圖26A是示出用於解釋光強度分佈的照明系統的另一組態的圖式。
圖26B是示出用於解釋光強度分佈的照明系統的另一組態的圖式。
本發明的較佳實施例將參照附圖於下文中描述。
(第一實施例)
首先，將描述根據本發明的第一實施例的光源設備。根據本實施例的光源設備被用於例如被設置在曝光設備中的照明裝置(照明系統)中並且向預先決定的位置(區域)發射光束，該曝光設備被用於包含於半導體裝置的製造步驟中的光刻步驟中。在下文中，為了闡明根據本實施例的光源設備的特徵，首先將描述兩個傳統的光源設備，然後將描述與傳統的光源設備相比的根據本實施例的光源設備。
作為傳統光源設備的第一例子，圖11A~11C 是示出光源設備500的組態的示意剖面圖，在該光源設備500中，光源1是高壓水銀燈，並且聚光器是單一橢圓鏡(橢圓表面反射鏡)。在這些圖中，圖11A是示出被具有不同的偏心的分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的大小兩個橢圓鏡反射的光束的反射角度與被光源1發射的光束的輻射角度之間的關係的圖式。光源1具有兩個電極，即陰極和陽極，並且從形成在電極之間並且具有預先決定的尺寸的發光點(發光區域)1a發射出光束。該發光點1a具有旋轉對稱的發光強度分佈。可以說，光軸AX是發光點1a的旋轉對稱軸。此時，從光源1發射的光束的一部分被位於發光點1a的附近的陰極和陽極遮蔽，因此，輻射角度限於通過使用第一輔助線2a作為邊界所代表的預先決定的角度θcathode和預先決定的角度θanode的範圍。具有大的外徑的第一橢圓鏡210和具有小的外徑的第二橢圓鏡230在光軸AX上共用兩個焦點，並且，通過第一橢圓鏡210反射光束的角度θ210等於通過第二橢圓鏡230反射光束的角度θ230。第一輔助線2a是在光軸AX上的第一焦點的位置繪製的線，並且，第二輔助線2b是在光軸AX上的第二焦點的位置繪製的線。在圖11A~11C中，第一焦點與第二焦點之間的距離(兩個焦點之間的距離)由符號“f”表示。在光源1中，橢圓鏡210和230被定位為使得發光點1a實質上與橢圓鏡210和230中的每一個的第一焦點一致。
圖11B是示出通過第二橢圓鏡230會聚的光 束的最大會聚直徑Φ230和最大會聚角度Ψ230以及第二橢圓鏡230的最大反射鏡外徑D230的圖式。應指出的是，圖11B是光源1的一般圖式的簡化表示，其示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI230和反射點PO230。首先，基於第二橢圓鏡230的反射表面由連續顯微面(microscopic plane)構成的假定考慮光束的會聚直徑。如果反射點PI230是顯微面，那麼反射點PI230處的入射光束的擴展角度可近似等於反射光的擴展角度。類似地，反射點PO230處的入射光束的擴展角度可近似等於反射光的擴展角度。當反射點處的入射光束的擴展角度等於反射光的擴展角度時，可通過將發光點1a的直徑乘以從反射點到第二焦點FP2的距離與從反射點到第一焦點FP1的距離的比來近似由反射光形成的會聚直徑。因此，最大會聚直徑Φ230是由在第二橢圓鏡230上的最接近發光點1a的反射點PI230處反射的光在與包含第二焦點FP2的光軸AX垂直的面上形成的擴展。相反地，最大會聚角度Ψ230是由在第二橢圓鏡230上的最接近第二焦點FP2的反射點PO230處反射的光束中的分別在光軸AX上具有位置更接近第一焦點FP1側的交點的光束所形成的角度。最大反射鏡外徑D230是由第二橢圓鏡230的第二焦點FP2側的開口形成的外徑。如果由第二橢圓鏡230會聚的光束的最大會聚直徑隨著第二橢圓鏡230的兩個焦點FP1和FP2被固定而減小的話，則從最接 近發光點1a的橢圓鏡上的反射點到第一焦點FP1的距離會增大。
圖11C是示出被第一橢圓鏡210會聚的光束的最大會聚直徑Φ210和最大會聚角度Ψ210以及第一橢圓鏡210的最大反射鏡外徑D210的圖式。應指出的是，圖11C也是光源1的一般圖式的簡化表示，其示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI210和反射點PO210。與第二橢圓鏡230一樣地，第一橢圓鏡210的最大會聚直徑Φ210是由在第一橢圓鏡210上的最接近發光點1a的反射點PI210處所反射的光在與包含第二焦點FP2的光軸AX垂直的面上形成的擴展。在此處，最大會聚直徑Φ210比第二橢圓鏡230的最大會聚直徑Φ230小。最大會聚角度Ψ210比第二橢圓鏡230的最大會聚角度Ψ230大。最大反射鏡外徑D210比第二橢圓鏡230的最大反射鏡外徑D230大。
如上所述，在聚光器是單個橢圓鏡的傳統光源設備500中，即使橢圓鏡的形狀(偏心率)改變，也不能同時減小聚光器的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D的值。
作為傳統的光源設備的第二例子，圖12A和圖12B是示出光源設備600的組態的示意剖面圖，在該光源設備600中，光源1是高壓水銀燈，並且聚光器是被配置為依次包含一個橢圓鏡(橢圓表面反射鏡)和一個球面鏡 (球面反射鏡)的二段結構聚光器。在這些圖中，圖12A是示出分別被關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的第一橢圓鏡2101和第一球面鏡2102反射的光束的反射角度與由光源1發射光束的輻射角度之間的關係的圖式。第一橢圓鏡2101和第一球面鏡2102被定義為替代第一例子中的第一橢圓鏡210的二段結構聚光器，並且，第一橢圓鏡2101被配置為使得第二焦點FP2側的第一例子中的第一橢圓鏡210的開口減小。圖12A示出第二焦點FP2側的第一橢圓鏡2101的開口的尺寸等於第二焦點FP2側的第一例子中的第二橢圓鏡230的開口的尺寸(D230)的情況。第一球面鏡2102的中心點實質上處於第一橢圓鏡2101的第一焦點的同一位置處。第二焦點FP2側的第一球面鏡2102的反射角度與第二焦點FP2側的光源1的輻射角度θanode相同。第一輔助線2a側的第一橢圓鏡2101的開口端被懸突伸出一橫跨第一輔助線2a向第一球面鏡2102伸出的距離δ2101，該距離是由光源1的陰極與陽極之間的間隔決定。這是由於，如果第一球面鏡2102的開口端向第一輔助線2a延伸，那麼，要避免多重反射的重複使得被第一球面鏡2102返回到光源1的發光點1a附近的光束的一部分再一次被第一球面鏡2102反射。
圖12B是示出被包含第一橢圓鏡2101和第一球面鏡2102的聚光器會聚的光束的最大會聚直徑Φ2101和最大會聚角度Ψ2101以及所述聚光器的最大反射鏡外徑D2101的圖式。應指出的是，圖12B是光源1的一般圖式 的簡化表示，示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI2101和反射點PO2101。由於第一橢圓鏡2101是第一例子中的第一橢圓鏡210的一部分，因此，最大會聚直徑Φ2101等於第一例子中的第一橢圓鏡210的最大會聚直徑Φ210，但比第二橢圓鏡230的最大會聚直徑Φ230小。如上面描述的，由於那樣第二焦點FP2側的第一橢圓鏡2101的開口的尺寸被定義為等於第二焦點FP2側的第一例子中的第二橢圓鏡230的開口的尺寸，因此，最大會聚角度Ψ2101比第一例子中的第二橢圓鏡230的最大會聚角度Ψ230小。在此處，最大反射鏡外徑D2102是第一球面鏡2102的外徑，因此比第一例子中的第二橢圓鏡230的最大反射鏡外徑D230大。
如上所述，即使在聚光器是被配置為依次包含一個橢圓鏡和一個球面鏡的二段結構聚光器的傳統光源設備600中，也不能同時減小聚光器的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D的值。應指出的是，這同樣適用於聚光器是被配置為依次包含一個橢圓鏡和一個球面鏡的二段結構聚光器的傳統光源設備。例如，如果最大會聚直徑Φ與圖11C所示的狀態相比更多地減小，那麼最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D增大。
因此，在根據本實施例的光源設備中，使用包含交替設置分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的兩個橢圓鏡和兩個球面鏡的四個反射鏡的聚光器，以同時減小 聚光器的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D的值。
圖1是根據本實施例的光源設備100的組態的示意剖面圖。圖1與用於在相同的描述條件等下描述傳統光源設備500的圖11A對應。與傳統光源設備同樣，光源設備100包含作為高壓水銀燈的光源1和作為四段結構反射鏡的聚光器2。首先，第一反射鏡21和第三反射鏡23是具有不同的偏心率的反射表面為橢圓的橢圓鏡，並且在光軸AX上共用兩個焦點。其中，第一反射鏡21可表示為傳統的第一橢圓鏡210的一部分，並且，第三反射鏡23可表示為第二橢圓鏡230的一部分。另一方面，第二反射鏡22和第四反射鏡24是反射表面為球面的球面鏡，並且，它們的中心點處於實質上與由第一反射鏡21和第三反射鏡23共用的第一焦點FP1相同的位置處。
在圖1中，分別被第一反射鏡21、第二反射鏡22、第三反射鏡23和第四反射鏡24反射的光束的角度的範圍分別表示為θ21、θ22、θ23和θ24。在此處，較佳地θ21和θ22、θ22和θ23、以及θ23和θ24是實質上連續的。更佳地被聚光器2反射光束的角度的範圍(θ21+θ22+θ23+θ24)實質上等於由光源1發射光束的角度的範圍(θcathode+θanode)。假定被第一反射鏡21反射的光束的角度的範圍θ21(θ)和被第四反射鏡24反射的光束的角度的範圍θ24(θ')滿足θ21θ24(θθ')的關係。另一方面，被第二反射鏡22反射的光束的角度的範圍θ22(θ')和 被第三反射鏡23反射的光束的角度的範圍θ23(θ)滿足θ22θ23的關係。並且，第三反射鏡23被懸突一橫跨第一輔助線2a向第二反射鏡22伸出的距離δ23，該距離是由光源1的陰極和陽極之間的間隔來決定。
圖2A~2C是根據圖1所示的組態的聚光器2的會聚狀態的示意剖面圖。其中，圖2A是示出作為橢圓鏡的第一反射鏡21和第三反射鏡23中的每一個的會聚狀態的圖式。從光源1發射的光束的一部分被第一反射鏡21反射，並且，以角度θ'21會聚於第二焦點處。另一方面，從光源1發射的光束的另一部分被第三反射鏡23反射，並且，以角度θ'23會聚於第二焦點處。這裏，較佳地在第二焦點處會聚光束的角度θ'21和θ'23是實質上連續的。
圖2B是示出作為球面鏡的第四反射鏡24的會聚狀態的圖式。從光源1發射的光束的一部分被第四反射鏡24反射、返回到發光點1a的附近、被第一反射鏡21反射、然後會聚於第二焦點處。在此處，如上面描述的那樣將角度的範圍θ21與θ24之間的關係設定為θ21θ24的原因在於，被第四反射鏡24返回到發光點1a的附近的所有光束適於被第一反射鏡21反射。
圖2C是示出作為球面鏡的第二反射鏡22的會聚狀態的圖式。從光源1發射的光束的一部分被第二反射鏡22反射、返回到發光點1a的附近、被第三反射鏡23反射、然後會聚於第二焦點處。在此處，如上面描述 的那樣將角度的範圍θ22與θ23之間的關係設定為θ22θ23的原因在於，被第二反射鏡22返回到發光點1a的附近的所有光束適於被第三反射鏡23反射。
接下來，將描述第三反射鏡23如上面描述的那樣橫跨第一輔助線2a向第二反射鏡22懸突伸出一距離δ23的原因。圖3A和圖3B是帶著第三反射鏡23的懸突伸出形狀示出第二反射鏡22和第三反射鏡23的示意剖面圖。在圖3A和圖3B中，為了解釋，另外提供第一焦點FP1、第二焦點FP2和點p1~p9。在此處，將著眼於從發光點1a的中心發射的光束中的穿過第三反射鏡23的開口端的光束進行描述。
圖3A是示出作為比較例的第三反射鏡23的開口端不橫跨第二輔助線2a向第二反射鏡22懸突伸出的情況的圖式。首先，從發光點1a的中心發射的光束的一部分在第二反射鏡22上的橫跨第一焦點FP1具有相對關係的反射點p1和反射點p2之間重複多重反射，並因此不會到達第二焦點FP2。一光束(其為從發光點1a的端部處的點p3發射的光束的一部分並且穿過了第三反射鏡23的開口端的附近的光束)在圖3A中位於第二反射鏡22的反射點p1左側的反射點p4處被反射，然後在第二反射鏡22上的反射點p5處被再次反射。在反射點p5處被反射的光束在光束以從第二反射鏡22的一次額外反射的量降低光強度的狀態下在第三反射鏡23上的反射點p6處被反射，並然後到達第二焦點FP2。一光束(其為從發光點1a 的端部的點p3發射的光束的一部分並且在圖3A中位於第二反射鏡22上的反射點p4左側的反射點p7處被反射的光束)係藉由穿過第二反射鏡22與第三反射鏡23之間的邊界向外部發散，因此不會到達第二焦點FP2。此外，一光束(其為從發光點1a的端部的點p3發射的光束的一部分並且在在圖3A中處於第二反射鏡22上的反射點p7左側的點處被反射的光束)(未示出)被第三反射鏡23反射，並然後到達第二焦點FP2。如上所述，如果第三反射鏡23沒有懸突伸出的阿話，則在從發光點1a發射的光束的一部分中存在不會到達第二焦點FP2的光束和到達第二焦點FP2的光束，該到達第二焦點FP2的光束由於第二反射鏡22的兩次反射而降低光強度。
圖3B是示出本實施例中的第三反射鏡23的開口端跨著第一輔助線2a向第二反射鏡22懸突伸出距離δ23的情況的圖式。首先，從發光點1a的中心發射的光束的一部分在第二反射鏡22上的反射點p8處被反射，然後在第三反射鏡23上的橫跨第一焦點FP1與反射點p8成相對關係的反射點p9處被反射，用以藉此到達第二焦點FP2。一光束(其為從發光點1a的端部處的點p3發射的光束的一部分並且穿過了第三反射鏡23的開口端的附近的光束在圖3B中位於第二反射鏡22上的反射點p8左側的反射點p10處被反射，然後在第三反射鏡23上的反射點p11處被反射，用以藉此到達第二焦點FP2。如上所述，如果第三反射鏡23懸突伸出的話，則從發光點1a所發射 的光束消除不會到達第二焦點FP2的光束和會到達第二焦點FP2的光束(其光強度由於第二反射鏡22的兩次反射而被降低)。應指出的是，光源1的發光點1a的直徑實質上與形成發光點1a的光源1的陰極與陽極之間的距離相等。因此，較佳地δ23的值為光源1的陰極與陽極之間的距離的1/2或更大。
接下來，將描述光源設備100中的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D。圖4是示出通過聚光器2會聚的光束的最大會聚直徑Φ21和最大會聚角度Ψ23以及聚光器2的最大反射鏡外徑D24的圖式。應指出的是，圖4與用於在相同的描述條件等下描述傳統光源設備500的圖11B對應。圖4也是光源1的一般圖式的簡化表示，示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI21和反射點PO23。首先，由於第一反射鏡21可表示為傳統的第一橢圓鏡210的一部分，因此，最大會聚直徑Φ21等於第一橢圓鏡210的傳統最大會聚直徑Φ210，但比第二橢圓鏡230的傳統的最大會聚直徑Φ230小。由於第二焦點FP2側的第三反射鏡23的開口的尺寸以與第四反射鏡24的設置對應的量比第二焦點FP2側的傳統的第二橢圓鏡230的開口小，因此最大會聚角度Ψ23比第二橢圓鏡230的傳統的最大會聚角度Ψ230小。最大反射鏡外徑D24是第四反射鏡24的外徑。藉由調整第四反射鏡24與第三反射鏡23之間的邊界 的位置，第四反射鏡24的外徑可實質上等於傳統的第二橢圓鏡230的最大反射鏡外徑D230。因此，最大反射鏡外徑D24可實質上等於傳統的最大反射鏡外徑D230。
如上所述，光源設備100被配置成使得聚光器2如上面描述的那樣是四段結構反射鏡，使得從光源1發射的光束可會聚於聚光器2的第二焦點FP2處。此時，光源設備100可同時減小聚光器2的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D，以等於或小於通過圖11C所示的傳統光源設備500獲得的那些值。具體而言，光源設備100可有效地利用從光源1發射的光束，同時保持聚光器2的總體尺寸。
如上所述，根據本實施例，可以提供有利於從光源發射的光束的利用效率的光源設備。
(第二實施例)
接下來，將描述根據本發明的第二實施例的光源設備。雖然在根據第一實施例的光源設備100中使用交替設置分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的兩個橢圓鏡和兩個球面鏡的四段結構聚光器，但本發明不侷限於此，而是也可使用具有四個或更多個反射鏡的聚光器。在本實施例中，將描述使用交替設置分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的三個橢圓鏡和三個球面鏡的六段結構聚光器的光源設備。
圖5A和圖5B是根據本實施例的光源設備 110的組態的示意剖面圖。與傳統的光源設備一樣，光源設備110包含作為高壓水銀燈的光源1和作為六段結構聚光器的聚光器20。圖5A是與用於在相同的描述條件等下描述傳統光源設備500的圖11A對應的圖式。首先，第一反射鏡25、第三反射鏡27和第五反射鏡29是具有不同的偏心率的橢圓鏡，並且，在光軸AX上共用兩個焦點。第一反射鏡25的偏心率比第三反射鏡23的偏心率小，並且，第三反射鏡23的偏心率比第五反射鏡29的偏心率小。其中，第五反射鏡29可表示為第一實施例中的第三反射鏡27的一部分，因此第二焦點FP2側的第五反射鏡29的開口直徑的尺寸與第三反射鏡23的開口直徑相同。另一方面，第二反射鏡26、第四反射鏡28和第六反射鏡24是球面鏡，並且，它們的中心點處於與被第一反射鏡21、第三反射鏡23和第五反射鏡29共用的第一焦點FP1實質上相同的位置處。其中，第六反射鏡24是與第一實施例中的第四反射鏡24相同的球面鏡。
在圖5A中，分別被第一反射鏡25、第二反射鏡26、第三反射鏡27、第四反射鏡28、第五反射鏡29和第六反射鏡24反射的光束的角度的範圍分別表示為θ25、θ26、θ27、θ28、θ29和θ24。在此處，較佳地θ25和θ26、θ26和θ27、θ27和θ28、θ28和θ29、以及θ29和θ24實質上是連續的。更佳地，被聚光器20反射的光束的角度的範圍(Σθ25~θ29+θ24)實質上等於被光源1發射的光束的角度的範圍(θcathode+θanode)。如在第一實施例中描 述的那樣，球面鏡和用於反射由其反射的光束的橢圓鏡較佳地滿足(被橢圓鏡反射的光束的角度θ)(被球面鏡反射的光束的角度θ')的關係。例如，被第一反射鏡25反射的光束的角度的範圍θ25和被第六反射鏡24反射的光束的角度的範圍θ24滿足θ25θ24的關係。被第二反射鏡26反射的光束的角度的範圍θ25和被第五反射鏡29反射的光束的角度的範圍θ29滿足θ29θ26的關係。被第三反射鏡27反射的光束的角度的範圍θ27和被第四反射鏡28反射的光束的角度的範圍θ28滿足θ27θ28的關係。並且，第三反射鏡27橫跨第一輔助線2a向第四反射鏡28懸突伸出一由光源1的陰極與陽極之間的間隔決定的距離δ27。
在本實施例中，橢圓鏡的反射路徑和被球面鏡的橢圓鏡反射的反射路徑與根據第一實施例的光源設備100的反射路徑相同，並且將省略其解釋。
接下來，將描述聚光器20的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D。圖5B是示出通過聚光器20會聚的光束的最大會聚直徑Φ25和最大會聚角度Ψ29以及聚光器20的最大反射鏡外徑D24的圖式。應指出的是，圖5B與用於在相同的描述條件等下描述傳統光源設備500的圖11B對應。圖4也是光源1的一般圖式的簡化表示，示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI25和反射點PO29。首先，第六反射鏡24與第一實施例中的第四反射鏡24相 同，因此，最大反射鏡外徑D24等於第一實施例中的最大反射鏡外徑D24。第五反射鏡29可表示為橢圓鏡的第一實施例中的第三反射鏡23的一部分，並具有與第二焦點FP2側的第三反射鏡23的開口直徑相同的開口直徑，因此，最大會聚角度Ψ29等於第一實施例中的最大會聚角度Ψ23。第一反射鏡25的偏心率比第一實施例中的第一反射鏡21的偏心率小，因此，第一反射鏡25上的反射點PI25與發光點1a之間的距離大於第一實施例中的第一反射鏡21上的反射點PI21與發光點1a之間的距離。因此，最大會聚直徑Φ25比第一實施例中的最大會聚直徑Φ21小。
光源設備110被配置為使得聚光器是上述的六段結構，使得，與第一實施例中的四段結構聚光器相比，聚光器的最大會聚角度Φ和最大反射鏡外徑D相同，但是聚光器的最大會聚直徑Ψ可減小。雖然聚光器在本實施例中是六段式結構，但是，在本發明的光源設備中，藉由將聚光器的段數增大到諸如8或10的偶數，可在保持聚光器的最大會聚角度Φ和最大反射鏡外徑D的同時減小聚光器的最大會聚直徑Ψ。因此，根據本實施例，可提供與第一實施例相同的效果。
(第三實施例)
接下來，將描述根據本發明的第三實施例的光源設備。在根據上述實施例的光源設備100和110中， 聚光器被建構成由橢圓鏡和球面鏡構成的偶數段的結構。相反地，根據本實施例的光源設備的特徵在於，使用具有交替設置分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的橢圓鏡和球面鏡的奇數段結構的聚光器。
圖6是示出根據本實施例的光源設備120的組態的示意剖面圖。應指出的是，圖6與用於在相同的描述條件等下描述傳統光源設備500的圖11A對應。與傳統的光源設備一樣，舉例而言，光源設備120包含作為高壓水銀燈的光源1和作為五段結構聚光器的聚光器40。如上所述，即使聚光器被配置為具有奇數段，可用的條件仍取決於由光源1發射的光束的輻射角度。具體而言，可適用於這種情況的光源1使得由光源1發射的光束的輻射角度θanode比由圖5A和圖5B所示的第二實施例中的光源1發射的光束的輻射角度θanode小。在這種情況下，聚光器40被配置為使得，根據光源1，作為球面鏡的第六反射鏡24從圖5A和圖5B所示的聚光器20中被排除。即使聚光器被配置為如上面描述的那樣具有奇數個段，光源設備120也提供與以上的實施例相同的效果。
(第四實施例)
接下來，將描述根據本發明的第四實施例的光源設備。藉由參照圖1可以看出，在根據第一實施例的光源設備100中，從光源1的陰極側發射的光束的輻射角度θcathode和從光源1的陽極側發射的光束的輻射角度 θanode具有θcathode>θanode的關係。相反地，根據本實施例的光源設備的特徵在於，聚光器被設定為，θcathode變成等於θanode(θcathode=θanode)。
圖7A和圖7B是示出根據本實施例的光源設備130的組態的示意剖面圖。與傳統的光源設備一樣，光源設備130包含作為高壓水銀燈的光源1和作為與第一實施例同樣的四段結構聚光器的聚光器50。圖7A是與根據第一實施例的圖1所示的光源設備100對應的圖式，描述條件等相同。在本實施例中，例如，藉由改變陽極上的發光點1a的附近的尖端輪廓，θanode增大以等於θcathode。如上所述，藉由改變陽極上的發光點1a的附近的尖端輪廓，之前由於陽極的形狀而被遮蔽的來自發光點1a的光束可發射到光源1的外面，因而導致光源1的光輸出的增大。聚光器50被配置為使得它從第一反射鏡21到第三反射鏡23與根據第一實施例的光源設備100的聚光器2相同，但用於反射來自第四反射鏡30的光束的區域因θanode的增大而相應地擴大。
並且，在本實施例中，橢圓鏡的反射路徑和被球面鏡的橢圓鏡反射的反射路徑與根據第一實施例的光源設備100的反射路徑相同，並且將省略其解釋。
接下來，將描述聚光器50的最大會聚直徑Φ、最大會聚角度Ψ和最大反射鏡外徑D。圖7B是示出被聚光器50會聚的光束的最大會聚直徑Φ21和最大會聚角度Ψ23以及聚光器50的最大反射鏡外徑D30的圖式。應 指出的是，圖7B與用於在相同的描述條件等下描述根據第一實施例的光源設備100的圖4對應。圖4也是光源1的一般圖式的簡化表示，示出從具有預先決定的尺寸的發光點1a的最外周邊發射的光束的會聚狀態，並且，明確示出第一焦點FP1、第二焦點FP2、反射點PI21和反射點PO23。在此處，除了僅改變第四反射鏡30以外，聚光器50與上述的根據第一實施例的光源設備100的聚光器2相同。因此，最大會聚直徑Φ21和最大會聚角度Ψ23與分別在圖2A中示出的最大會聚直徑Φ21和最大會聚角度Ψ23相同，並且，最大反射鏡外徑D30比圖2A所示的最大反射鏡外徑D24大。具體而言，根據本實施例，光源設備130可被配置為使得在隨著θanode的增大而增大光輸出的光源1中，只有第二焦點FP2側的端部鏡(第四反射鏡30)增大尺寸，不改變最大會聚直徑Φ和最大會聚角度Ψ。
(照明裝置)
接下來，將描述根據本發明的一個實施例的照明裝置。根據本實施例的照明裝置包括根據以上的實施例的光源設備，並且，向預先決定的位置(區域)輸出從光源設備發射的光束。尤其是，根據本實施例的照明裝置的特徵在於，儘管光源1的發光點1a的尺寸進一步增大，但聚光器2的最大會聚直徑與傳統的光源設備中的聚光器大致相同。
圖8A和圖8B是示出照明裝置的組態的示意 剖面圖。在這些圖中，圖8A是示出根據本實施例的照明裝置200的圖式，在此處，照明裝置200是額外具有光學積分器70的根據第一實施例的光源設備100，並且，光源1的發光點1a比圖4所示的發光點1a大。另一方面，作為比較例，圖8B是示出傳統的照明裝置300的圖式，在此處，傳統的照明裝置300是額外具有光學積分器70的傳統的光源設備500。雖然常常是圖像形成光學系統典型地被設置在聚光器的第二焦點FP2與光學積分器70的入射表面之間的情況，但出於簡化原因，圖像形成光學系統的描述被省略，因此，光學積分器70的入射表面被直接設置在聚光器的第二焦點FP2上。穿過光學積分器70的光束到達照明裝置的照明目標表面。下文中，將基於在光學積分器70的入射表面上會聚的光束的尺寸在圖8A和圖8B中相同的假定來描述被光源設備100和500中的每一個形成的最大會聚直徑Φ的投影倍率。
首先，參照示出根據本實施例的照明裝置200的圖8A，形成最大會聚直徑Φ21的光束是從發光點1a發射，然後在第一反射鏡21上的反射點PI21處被反射的光束。在此處，如果兩個焦點之間的距離f為1000mm且第一反射鏡21的偏心率為0.77的話，則區段PI21FP1為172mm且區段PI21FP2為1030mm。具體而言，區段PI21FP2的長度為區段PI21FP1的6倍，並且，發光點1a的圖像以6倍的放大投影於光學積分器70的入射表面上。因此，可以說，這種情況下的發光點1a的尺寸為作 為會聚於光學積分器70的入射表面上的光束的尺寸的最大會聚直徑Φ21的1/6。
相反地，參照示出傳統的照明裝置300的圖8B，形成最大會聚直徑Φ230的光束是從發光點1a發射並然後在第一反射鏡23上的反射點PI230處被反射的光束。在此處，如果兩個焦點之間的距離f為1000mm且第一反射鏡21的偏心率為0.85的話，則區段PI230FP1為102mm且區段PI230FP2為1017mm。具體而言，區段PI230FP2的長度為區段PI230FP1的10倍長，並且，發光點1a的圖像以10倍的放大投影於光學積分器70的入射表面上。因此，可以說，這種情況下的發光點1a的尺寸為作為會聚於光學積分器70的入射表面上的光束的尺寸的最大會聚直徑Φ230的1/10。
具體而言，根據本實施例的照明裝置200中的發光點1a的尺寸為傳統照明裝置300中的發光點1a的尺寸的1.7倍。通常，被設想的情況是光源(高壓水銀燈)的發光點的尺寸與陰極和陽極之間的距離成比例。亦被設想的情況是，用於照明裝置中的光源的輸出大致與陰極和陽極之間的距離成比例的關係。因此，當發光點的尺寸增大至1.7倍時，用於照明裝置中的光源的輸出也增大至1.7倍。換句話說，可藉由使用根據第一實施例的光源設備100作為照明裝置200提供與使用光輸出為傳統光源的約1.7倍的大輸出光源相同的效果，因而導致照明裝置的亮度增大為傳統照明裝置的1.7倍。並且，應用於照明裝 置200中的光源設備100的最大會聚角度比傳統的光源設備500的會聚角度小，使得可設置在光學積分器70的後流(rear flow)側的光學系統(未示出)的直徑可被設定得小。
如上所述，根據本實施例的照明裝置，設置在照明裝置中的光學系統的直徑可減小，以減小總體形狀的尺寸，並且，可通過使用根據以上的實施例的光源設備比以往提高亮度。
(曝光設備)
接下來，將描述根據本發明的一個實施例的曝光設備。根據本實施例的曝光設備想要包括根據以上的實施例的光源設備。接下來，曝光設備例如想要包括根據第二實施例的光源設備110。圖9是示出根據本實施例的曝光設備400的組態的示意圖。曝光設備400被用於例如包含在半導體裝置的製造步驟中的光刻步驟中，用以藉由掃描曝光系統來將在標線片R上形成的圖案的圖像曝光(轉印)到晶圓W上(基板上)。在圖9中，Z軸被對準於與投影光學系統13的光軸平行的方向上，X軸被對準於晶圓W在與Z軸垂直的同一平面內曝光時的的掃描方向上，並且，Y軸被對準於與X軸正交的非掃描方向上。曝光設備400包含照明系統17、標線片台架11、投影光學系統13、晶圓台架16和控制器18。
照明系統17藉由調整從光源1發射的光(光 束)來照明標線片R。照明系統17包括包含光源1的光源設備110、冷光鏡4、光學桿5、傅立葉轉換光學系統6、光學積分器7、孔徑光闌8、準直器9和折疊鏡10。在光源設備110中，從光源1發射的光束被聚光器2會聚，然後被冷光鏡4反射，用以在位於聚光器2的第二焦點FP2附近的光學桿5的入射表面上形成光源1的發光部分1a的圖像。冷光鏡4是在其表面上具有諸如介電質等的多層結構的反射鏡。冷光鏡4主要可透射紅外光並且反射用作為曝光光線的紫外光。光學桿5是一光波導，它的側表面具有圓柱形狀並且被設置為防止在光學積分器7的入射表面上出現引線1b的陰影，該引線係供給電力給位於聚光器2的開口平面(存在第二焦點FP2的平面)2b的附近的光源1的。藉由被圓柱側表面反射，入射於光學桿5上的光束變為旋轉的斜光束，使得引線1b的陰影變模糊並被去除。傅立葉轉換光學系統(光學系統)6從光學桿5的輸出端接收光束並且將光束轉換成準直光束，用以在光學積分器7的入射表面上形成聚光器2的開口平面2b的圖像。光學積分器7係由以二維的方式排列的多個小透鏡構成，並且，在其離開表面上形成二次光源。孔徑光闌8可拆卸地設置在光學積分器7的離開表面上並且遮蔽在光學積分器7的離開表面上形成的二次光源的圖像的一部分，用以將二次光源的圖像整形。例如，當構成光學積分器7的各小透鏡的截面是矩形時，在光學積分器7的離開表面上形成的二次光源的圖像的尺寸在XZ平面內是不同的。因 此，孔徑光闌8可將在光學積分器7的離開表面上形成的二次光源的圖像的尺寸整形為在XZ平面內均等。準直器9包含兩個透鏡系統9a和9b，這兩個透鏡系統9a和9b被設置為在其間夾設折疊鏡10，以照明位於標線片台架11上的用作照明目標表面的標線片R。
標線片R(或遮罩)為例如在晶圓W上形成要被轉印的圖案(例如，電路圖案)的石英玻璃製成的原片(original)。標線片台架11可在固持標線片R的同時沿X軸和Y方向移動。投影光學系統13以預先決定的倍率(例如，1/2)將穿過標線片R的光投影到晶圓W上。在本實施例中，假定通過準直器9在投影光學系統13的光瞳面13a的附近形成在光學積分器7的離開表面上形成的二次光源的圖像。晶圓W是由單晶矽製成的基板。抗蝕劑(光阻劑)塗敷於其表面上。晶圓台架16可在透過晶圓夾具15固持晶圓W的同時沿X軸、Y軸和Z軸方向(也可包含分別作為關於x軸、y軸和z軸的旋轉方向的ωx、ωy和ωz方向)移動。控制器18由例如電腦等構成，並透過線纜與曝光設備400的部件連接，用以藉此根據程式等整合各部件的動作。應指出的是，控制器18可與曝光設備400的其它部分一體化(設置在共用的外殼內)，或者也可被設置為與曝光設備400的其它部分分開(設置在單獨的外殼內)。
接下來將描述向曝光設備400特別是包含光源設備110的照明系統17應用於改變二次光源的光強度分佈 的可拆卸光束轉換器(圓錐棱鏡)的情況。在開始其描述之前，將參照已提到的圖5B，描述由設置在光源設備110中的聚光器2形成的會聚光束的外部角度和內部角度。雖然發光點1a的尺寸在圖5B中被誇大地示出，但是，關於安裝於實際曝光設備400上的光源設備110的兩個焦點之間的例如為1000mm的距離，發光點1a的尺寸為約10mm。因此，由聚光器2形成的會聚光束的外部角度和內部角度可分別被視為為∠(FP1PO29FP2)和∠(FP1PI25FP2)。在典型的曝光設備的設計中，外部角度∠(FP1PO29FP2)常常被設定為約20度。如果假定外部角度∠(FP1PO29FP2)為18度，那麼內部角度∠(FP1PI25FP2)可被設定為6度，該值為外部角度∠(FP1PO29FP2)的1/3。因此，假定在以下的描述中外部角度∠(FP1PO29FP2)為18度且內部角度∠(FP1PI25FP2)為6度。
圖10A~10C是示出對照明系統17施加圓錐棱鏡的情況的示意圖，其放大地示出圖9中的照明系統17中的光學桿5、光學系統6、光學積分器7和孔徑光闌8。在這些圖中，圖10A示出不設置圓錐棱鏡的狀態。光強度分佈180顯示出被傅立葉轉換光學系統6在光學積分器7的入射表面上形成的聚光器2的開口平面2b的圖像的光強度分佈。在此處，傅立葉轉換光學系統6將聚光器2的開口平面2b的圖像投影到光學積分器7的入射表面上，使得光強度分佈180的外徑為σ0.6。此時，光強度分佈180的內徑為σ0.2。具體而言，光強度分佈180形成為 外徑為σ0.6且內徑為σ0.2的稱為“1/3環形”的形狀。
圖10B示出在傅立葉轉換光學系統6與光學積分器7(被設置為更接近光學積分器7的入射表面)之間設置第一圓錐棱鏡171並且設置第二孔徑光闌801的狀態。第一圓錐棱鏡171關於光軸AX旋轉對稱，並且，具有兩個面即入射表面和離開表面平行的傾斜面，用以向內地平行移動與光軸AX平行的入射光束。第二孔徑光闌801被設置來取代圖10A所示的孔徑光闌8，用以匹配第一圓錐棱鏡171的形狀。此時，光強度分佈181是具有外徑σ0.4(內徑σ0.0)的圓形形狀。
圖10C示出在傅立葉轉換光學系統6與光學積分器7(被設置為更接近光學積分器7的入射表面)之間設置第二圓錐棱鏡172並且設置第三孔徑光闌802的狀態。第二圓錐棱鏡172的形狀使得上述的第一圓錐棱鏡171被定向為與光軸AX的方向相對，用以向外地平行移動與光軸AX平行的入射光束。第三孔徑光闌802被設置來取代圖10A所示的孔徑光闌8，用以匹配第二圓錐棱鏡172的形狀。此時，光強度分佈182形成為外徑為σ0.8且內徑為σ0.4的稱為“1/2環形”的形狀。
照明系統17如上面描述的那樣適當地使用光束轉換器，使得可從具有外徑σ0.4(內徑σ0.0)的圓形形狀到具有外徑σ0.8和內徑σ0.4的1/2環形改變有效光源的形狀。在上面的描述中，照明系統17被配置為包含孔徑光闌。應指出的是，各孔徑光闌不是必要的部件，而可在構 成光學積分器7的小透鏡中的每一個的直徑夠小且沿XZ方向在光學積分器7的離開表面上形成的二次光源的圖像的差異可以忽略時不被設置。雖然在本實施例中照明系統17被配置為使用光學桿5，但光學桿5不是必要的部件。
如上所述，本實施例的曝光設備藉由使用以上的實施例的光源設備(照明裝置)同時實現空間節省和電力節省。
(第五實施例)
接下來，將描述根據本發明的第五實施例的照明裝置和包括照明裝置的曝光設備。圖13是根據本實施例的曝光設備700的組態的示意圖。曝光設備700是用於例如包含於半導體裝置的製造步驟中的光刻步驟中用以藉由掃描曝光系統將在標線片R上形成的圖案的圖像曝光(轉印)到晶圓W上(基板上)的投影型曝光設備。在圖13和下面的圖式中，Z軸被對準於與投影光學系統13的光軸平行的方向上，Y軸被對準於晶圓W在與Z軸垂直的同一平面內曝光時的掃描方向(標線片R與晶圓W之間的相對移動方向)上，並且，X軸被對準於與Y軸正交的非掃描方向上。曝光設備700包含照明系統12、標線片台架11、投影光學系統13、晶圓台架16和控制器18。
照明系統12是藉由調整從光源1發射的光束照明標線片R的根據本實施例的照明裝置。照明系統12的細節將在後面描述。標線片R為例如在晶圓W上形成 要被轉印的圖案(例如，電路圖案)的石英玻璃製成的原片。標線片台架11可在固持標線片R的同時沿X軸和Y軸方向移動。投影光學系統13以預先決定的倍率(例如，1/2)將穿過標線片R的光投影到晶圓W上。晶圓W是由單晶矽製成的基板。抗蝕劑(光阻劑)塗敷於其表面上。晶圓台架16可在透過晶圓夾具15固持晶圓W的同時沿X軸、Y軸和Z軸方向(也可包含分別作為關於x軸、y軸和z軸的旋轉方向的ωx、ωy和ωz方向)移動。
控制器(曝光控制器)18由例如電腦等構成，並透過線纜與曝光設備700的部件連接，用以藉此根據程式等控制各部件的動作和調整。應指出的是，控制器18可與曝光設備700的其它部分整合(設置在共用的外殼內)，或者也可被設置為與曝光設備700的其它部分分開(設置在單獨的外殼內)。照明系統12也可具有獨立地實施包含於照明系統12中的驅動系統的動作的控制和關於用於實施各種計算的運算部分37(後面描述)的傳送/接收等的控制器。下文中，為了簡化，將在假定控制器18實施總體照明系統12的動作控制等的條件下進行描述。
接下來，將具體描述照明系統12的組態。照明系統12包含光源1、聚光鏡3、冷光鏡4、第一入射光學系統191、第二入射光學系統192、光學積分器7、準直器9和折疊鏡10。其中，根據曝光時的照明條件任意地選擇第一入射光學系統191或第二入射光學系統192，以將其適當地設置在照明系統12的光路徑上。
光源1為例如發射紫外光和深紫外光等的高強度超高壓水銀燈。光源1具有兩個電極即陰極和陽極，並且，從形成於電極之間並且具有預先決定的尺寸的發光點(發光區域)1a發射光束。發光部分1a位於構成聚光鏡3的多個橢圓鏡的第一焦點的附近，並且，具有旋轉對稱的發光強度分佈。此時，可以說，照明系統12的光軸AX為發光點1a的旋轉對稱軸。並且，照明系統12包含基於來自控制器18的命令使光源1沿XYZ軸的各方向位移的第一驅動器(光源驅動器)38。
聚光鏡(聚光器)3是具有多個反射鏡的多台架聚光器，其中，交替設置分別關於光軸AX具有旋轉對稱形狀的橢圓鏡和球面鏡。聚光鏡3會聚從光源1發射的光束，以允許光束入射至冷光鏡4上。在下文中，本實施例中的聚光鏡3想要包括例如由第一橢圓鏡31、第一球面鏡32、第二橢圓鏡33、第二球面鏡34和第三橢圓鏡35構成的五個反射鏡。在此處，這些橢圓鏡是橢圓表面反射鏡，其用於反射光束的反射表面是橢圓形的表面。另一方面，這些球面鏡是球面反射鏡，其用於反射光束的反射表面是球面。尤其是，三個橢圓鏡31、33和35被定位成使得其各曲率被設定為使得它們的兩個焦點之間的距離相等並且使它們的焦點位置相等。更具體而言，從光源1發射的光束被橢圓鏡31、33和35會聚並然後入射到冷光鏡4。照明系統12還包含導致反射鏡可根據來自控制器18的命令移動的第二驅動器(反射鏡驅動器)39。
冷光鏡4係由其表面上的諸如介電質等的多層結構所形成。冷光鏡4主要可透射紅外光並且反射用作為曝光光線的紫外光。更具體而言，由冷光鏡4反射的光束在橢圓鏡31、33和35的第二焦點的附近的第一位置P1處形成發光部分1a的圖像。如圖13所示，冷光鏡4將從光源1發射的光束的光軸AX從Z軸方向折到Y軸方向。
第一入射光學系統(第一光學系統)191是將被聚光鏡3會聚的光束轉換成第一入射光，用以藉此將第一入射光引導到光學積分器7的光學系統。第一入射光學系統191被配置為使得光學積分器7的入射表面IS被設定為與聚光鏡3會聚從光源1發射的光束的位置具有光瞳關係。更具體而言，第一入射光學系統191包含光學桿5、傅立葉轉換光學系統6和設置在光學積分器7的離開表面ES上的孔徑光闌(第一光闌)43。光學桿5是被設置為使得其發光表面位於傅立葉轉換光學系統6的物體面上的柱狀波導。光學桿5被設置為防止在入射表面IS上出現供應電力給光源1的引線1b的陰影。更具體而言，藉由被圓柱側表面反射，入射於光學桿5上的光束變為旋轉的光束(斜光束)，使得包含於入射光束中的引線1b的陰影變模糊並被去除掉。傅立葉轉換光學系統6接收來自光學桿5的發光表面的光束並且將光束轉換成實質上被準直化的光束，以導致實質上被準直化的光束入射到光學積分器7的入射表面IS。光學積分器7沿光軸AX的方向(Y軸方向) 延伸，並且，在與光軸AX的方向垂直的面方向(XZ面)具有多個並行排列的小透鏡，用以在其發光表面ES上形成二次光源。孔徑光闌43將形成在光學積分器7的發光表面ES上的二次光源整形。例如，當光學積分器7由約100個蠅眼透鏡構成時，在發光表面ES上形成的二次光源的端部不是關於照明系統12的光軸AX的連續圓形，而是沿蠅眼透鏡的形狀具有尖銳邊緣的形狀。因此，孔徑光闌43遮蔽被尖銳邊緣整形的二次光源的一部分，用以將其整形為圓形形狀。應指出的是，如果例如光學積分器7由諸如微透鏡陣列的細微光學元件構成且在入射表面IS上形成的光束的形狀實質上與在發光表面ES上獲得的光束的形狀相同的話，則可不必設置孔徑光闌43。
第二入射光學系統(第二光學系統)192是將被聚光鏡3會聚的光束轉換成與第一入射光不同的第二入射光以藉此將第二入射光引向光學積分器7的光學系統。第二入射光學系統192被配置為使得光學積分器7的入射表面IS被設定為與聚光鏡3會聚從光源1發射的光束的位置具有光學共軛關係。例如，第二入射光學系統192包含第一傅立葉轉換光學系統51、第二傅立葉轉換光學系統52和設置在光學積分器7的發光表面ES上的孔徑光闌(第二光闌)53。入射至設置在光源1側的第一傅立葉轉換光學系統51的光束被轉換成實質上被準直化的光束，該實質上被準直化的光束要入射至設置在光學積分器7側的第二傅立葉轉換光學系統52上。入射至第二傅立葉轉換 光學系統52上的光束被轉換成會聚光束，並然後入射到入射表面IS，用以在發光表面ES上形成二次光源。與包含於第一入射光學系統191中的孔徑光闌43一樣地，孔徑光闌53將形成在發光表面ES上的二次光源整形。應指出的是，如果例如光學積分器7由諸如微透鏡陣列的細微光學系統元件構成且在入射表面IS上形成的光束的形狀實質上與在發光表面ES上獲得的光束的形狀相同的話，則可不必設置孔徑光闌53。
第一入射光學系統191和第二入射光學系統192可拆卸地(可去除地和可附接地或可切換地)設置在照明系統12的光路徑中。更具體而言，照明系統12可包含能夠手動去除和附接第一入射光學系統191和第二入射光學系統192的機構。照明系統12還可包含能夠根據來自控制器18的命令在第一入射光學系統191與第二入射光學系統192之間進行自動切換的驅動機構(光學系統驅動器)。
準直器9包含例如兩個光學系統9a和9b，這兩個光學系統9a和9b被設置為在其間夾設折疊鏡10，用以照明位於標線片台架11上作為被照射對象的標線片R。如果準直器9被設置在上述的照明系統12中的話，則在投影光學系統13的光瞳面13a的附近形成在光學積分器7的發光表面ES上形成的二次光源的圖像。
此外，照明系統12可包含半反射鏡HM、檢測光學系統14、檢測器17和運算部分37。半反射鏡HM 被設置在光學積分器7與準直器9(光學系統9a)之間並且將從光學積分器7發射出的光束的一部分朝向檢測光學系統14反射。檢測光學系統14包含例如兩個光學系統14a和14b，並且，將在光學積分器7的發光表面上形成的二次光源的圖像投影到檢測器17上(縮小投影)。例如，檢測器17是檢測被投影的二次光源的圖像的光電轉換元件，譬如四段感測器或二維CCD等。運算部分37根據檢測器17的輸出來計算二次光源的圖像的總光量與光強度分佈的對稱性，並且將得到的資訊傳送至控制器36。
接下來，將描述照明系統12(使用它的曝光設備700)的效果。照明系統12根據在標線片R上形成的圖案的解析度線寬度和離散性等改變在光學積分器7的入射表面IS上形成的光束的光強度分佈。以這種方式，照明系統12可改變在投影光學系統13的光瞳面13a上形成的二次光源的光強度分佈。
首先，將描述用於改變光學積分器7的入射表面IS上的光強度分佈的方法。圖14A、圖14B、圖15A和圖15B中的每一圖式是示出光學系統的示意圖，用於解釋由從光源1發射的光束形成的光強度分佈。在圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B中，為了簡化解釋，省略冷光鏡4和光學桿5。因此，在圖14和圖15中，照明系統12的光軸係延伸於Z軸方向上。在此處，當第一入射光學系統191被應用於照明系統12時，第一位置P1位於面向光學桿5的入射表面的位置處。另一方面，當第二入射 光學系統192被應用於照明系統12時，第一位置位於與入射表面IS共軛的位置處。因此，第二入射光學系統192可在入射表面IS上再次形成(成像)在第一位置P1處形成的光束的光強度分佈。當照明系統12使用第一入射光學系統191時，第二位置P2位於面向傅立葉轉換光學系統6的光瞳面的位置處，並且位於面向入射表面IS的位置處。
首先，圖14A示出聚光鏡3的基準狀態(reference state)。在此處，基準狀態指的是滿足以下條件的狀態。第一條件是，構成聚光鏡3的橢圓鏡31、33和35的第一焦點位置彼此一致並且其第二焦點位置也彼此一致。第二條件是橢圓鏡31、33和35的第二焦點位置與第一位置P1一致。第三條件是，構成聚光鏡3的球面鏡32和34中的每一個的曲率中心(中心點)與三個橢圓鏡的第一焦點位置一致。如果發光部分1a在這種狀態下位於橢圓鏡31、33和35的第一焦點位置處，那麼從發光部分1a發射的光束被橢圓鏡31、33和35反射以分別形成會聚於用作第二焦點位置的第一位置P1處的光束211、231和251。另一方面，從發光部分1a發射的光束的一部分被第二球面鏡34反射、會聚在發光部分1a處、然後被面向第二球面鏡34的第二橢圓鏡33反射，以形成會聚於第一位置P處的光束231的一部分。類似地，從發光部分1a發射的光束的另一部分被第一球面鏡32反射、會聚在發光部分1a上、然後被面向第一球面鏡32的第三橢圓鏡35 反射，以形成會聚於第一位置P1處的光束251的一部分。光束211、231和251會聚於第一位置P1處，然後入射至傅立葉轉換光學系統6上用以被轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面上的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。
圖16A~16D是示出與圖14A所示的狀態對應的被聚光鏡3形成(會聚)在第一位置P1處的光束的光強度分佈的第一例子的圖式。在這些圖中，圖16A示出光束251、231和211的重疊結果所產生的光強度分佈。圖16B~16D示出分別由光束251、231和211產生的光強度分佈。當第二入射光學系統192被應用於照明系統12時，圖16A~16D所示的形成在第一位置P1處的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在這種情況下，橢圓鏡31、33和35的光會聚點與第一位置P1一致，因此，如圖16B~16D所示，由光束251、231和211所形成的光強度分佈的每一者中的峰值強度變得最高。因此，如圖16A所示，光束251、231和211重疊的的結果所產生的光強度分佈中的峰值強度也變得最高。
圖17A~17D是示出與圖14A所示的狀態相對應之被聚光鏡3形成在第二位置P2處的光束的光強度分佈的第二例子的圖式。在這些圖中，圖17A示出光束251、231和211的重疊結果所產生的光強度分佈。圖17B~17D示出分別由光束251、231和211所產生的光強度分佈。在圖17A~17D中，光束251的光強度分佈 的外徑和內徑分別表示為W(251)和W'(251)。類似地，光束231的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(231)和W'(231)。光束211的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(211)和W'(211)。當第一入射光學系統191被應用於照明系統12時，圖17A~17D所示的在第二位置P2處形成的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在此處，橢圓鏡31、33和35中的每一者的橢圓率(短徑/長徑)具有(橢圓鏡31的橢圓率)>(橢圓鏡33的橢圓率)>(橢圓鏡35的橢圓率)的關係。並且，橢圓鏡31、33和35中的每一者的橢圓率(短徑/長徑)被設定為使得橢圓鏡31、33和35具有相同的焦距(第一焦點位置與第二焦點位置之間的距離)並且滿足W'(251)=W(231)和W'(231)=W(211)的關係。因此，如圖17A所示，光束251、231和211重疊的結果所產生的光強度分佈為一外徑為W(251)且內徑為W'(211)的環形。
然後，圖14B示出構成聚光鏡3的各橢圓鏡之中的第一橢圓鏡31和第三橢圓鏡35的位置從圖14A所示的基準狀態被移動的狀態。尤其是，在圖14B所示的例子中，第一橢圓鏡31沿-Z方向移動，並且，第三橢圓鏡35沿+Z方向移動。在本實施例中，Z軸與照明系統12的光軸平行。在此處，光束211b是被沿-Z方向移動的第一橢圓鏡31反射的光束。光束211b被第一橢圓鏡31反射，會聚於沿Z軸方向處於第一位置P1的負側(聚光器2側)的位置處，並然後入射於傅立葉轉換光學系統6以被 轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面上的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。此時，光束211b會聚於比第一位置P1接近聚光鏡3的位置處，並因此以比圖14A中的光束211大的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。另一方面，光束251b包含被沿+Z方向移動的第三橢圓鏡35反射的光束和被第一球面鏡32反射之後又被沿+Z方向移動的第三橢圓鏡35反射的光束。光束251b被第三橢圓鏡35反射，會聚於沿Z軸方向位於第一位置P1的正側的位置處，然後入射於傅立葉轉換光學系統6上用以被轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面上的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。此時，光束251b被會聚於一個比第一位置P1更遠離聚光鏡3的位置處，並因此以比圖14A中的光束251小的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。
圖18A~18D是示出與圖14B所示的狀態對應的被聚光鏡3形成在第一位置P1處的光束的光強度分佈的第三例子的圖式。在這些圖中，圖18A示出光束251b、231和211b重疊的結果所產生的光強度分佈。圖18B~18D表示分別由光束251b、231和211b所產生的光強度分佈。當第二入射光學系統192被應用於照明系統12時，圖18A~18D所示的在第一位置P1處形成的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在這種情況下，如圖18D所示，由光束211b形成的光強度分佈 具有比圖16D所示的光束211的光強度分佈低的峰值強度和比其寬的展開端部。如圖18A所示，由光束251b形成的光強度分佈具有比圖16A所示的光束251的光強度分佈低的峰值強度和比其寬的展開端部，並且進一步被分成兩個峰。這是由於光束211b和光束251b的光會聚點與第一位置P1分開。尤其是，被光束251b形成的光強度分佈分成兩個峰的原因在於，光束251b的會聚角度比光束211b的會聚角度大。因此，如圖18A所示，與圖16A所示的光強度分佈相比，光束251b、231和211b重疊的結果所產生的光強度分佈具有實質上平坦的峰部和寬的展開端部。
圖19A~19D示出與圖14B所示的狀態對應的被聚光鏡3形成在第二位置P2處的光束的光強度分佈的第四例子的圖式。在這些圖中，圖19A示出光束251b、231和211b重疊的結果所產生的光強度分佈。圖19B~19D表示分別由光束251b、231和211b產生的光強度分佈。圖19A~19D中，光束251b的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(251b)和W'(251b)。類似地，光束231的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(231)和W'(231)。光束211b的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(211b)和W'(211b)。當第一入射光學系統191被應用於照明系統12時，圖19A~19D所示的在第二位置P2處形成的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在此處，圖14B所示的光束211b以比圖14A所 示的光束211大的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。因此，光束211的光強度分佈的外徑W(211b)和光束231的內徑W'(231)滿足W'(231)<W(211b)的關係。圖14B所示的光束251b以比圖14A所示的光束251小的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。因此，光束251的光強度分佈的內徑W'(251b)和光束231的外徑W(231)滿足W'(251)<W(231)的關係。因此，如圖19A所示，與圖17A所示的光強度分佈相比，光束251b、231和211b重疊的結果所產生的光強度分佈的環形部分的寬度變窄。圖19A所示的光強度分佈的環形部分的寬度{W(251b)-W'(211b)}和圖17A所示的光強度分佈的環形部分的寬度{W(251)-W'(211)}滿足{W(251b)-W'(211b)}<{W(251)-W'(211)}的關係。
接下來，圖15A示出構成聚光鏡3的各橢圓鏡之中的第二球面鏡34的位置從圖14A所示的基準狀態被移動的狀態。尤其是，在圖15A所示的例子中，第二球面鏡34沿-Z方向移動。在此處，被第二球面鏡34反射的光束不返回到發光部分1a，而是被構成光源1的電極遮蔽，並因此不到達第二橢圓鏡33。光束231c僅由被第二橢圓鏡33反射的光束形成，因此與圖14A所示的光束231相比具有低的光強度。應指出的是，光束251和211的狀態與圖14A所示的光束251和211相同。
圖20A~20D是示出與圖15A所示的狀態對應的被聚光鏡3形成在第二位置P2處的光束的光強度分佈的第五例子的圖式。在這些圖中，圖20A示出光束 251、231c和211重疊的結果所產生的光強度分佈。圖20B~20D示出分別由光束251、231c和211產生的光強度分佈。當第一入射光學系統191被應用於照明系統12時，圖20A~20D所示的在第二位置P2處形成的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在這種情況下，與圖17C所示的情況相反地，圖20C所示的由光束231c形成的環形的光強度分佈中的峰值強度等於由光束251和211中的每一光束形成的環形的光強度分佈中的峰值強度。因此，與圖17A所示的光束251、231和211重疊的結果所產生的光強度分佈相比，光束251、231c和211重疊的結果所產生的光強度分佈具有平坦的峰值強度。
接下來，圖15B示出第二橢圓鏡33的位置從圖14B所示的組態聚光鏡3的各橢圓鏡之中的第一橢圓鏡31和第三橢圓鏡35的狀態被進一步移動的狀態。尤其是，在圖15B所示的例子中，第二橢圓鏡33沿-Z方向移動。在此處，光束231d是被沿-Z方向移動的第二橢圓鏡33反射的光束。光束231d被第二橢圓鏡33反射，會聚於沿Z軸方向處於第一位置P1的負側的位置處，然後入射於傅立葉轉換光學系統6。入射於傅立葉轉換光學系統6上的光束231d被轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面上的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。在這種情況下，光束231d會聚於比第一位置P1要接近聚光鏡3的位置處，並因此以 比圖14A中的光束211大的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。
圖21A~21D是示出與圖15B所示的狀態對應的被聚光鏡3形成在第二位置P2處的光束的光強度分佈的第六例子的圖式。在這些圖中，圖21A示出作光束251b、231d和211b重5的結果所產生的光強度分佈。圖21B~21D示出分別由光束251b、231d和211b產生的光強度分佈。當第一入射光學系統191被應用於照明系統12時，圖21A~21D所示的在第二位置P2處形成的光強度分佈被形成在光學積分器7的入射表面IS上。在圖21A~21D中，光束231d的光強度分佈的外徑和內徑分別表示為W(231d)和W'(231d)。在圖15B中，光束231d入射於傅立葉轉換光學系統6上的角度被設定，使得圖21A~21D所示的光束231d的光強度分佈的外徑W(231d)和光束251b的光強度分佈的外徑W(251b)滿足W(231d)=W(251b)的關係。因此，與圖19A所示的光強度分佈中的峰值強度的位置相比，圖21A所示的光強度分佈中的峰值強度的位置更接近環形部分的外側。
接下來，將描述照明系統12中的構成聚光鏡3的橢圓鏡和球面鏡中的每一者的移動方法。圖22是示出本實施例中的橢圓鏡和球面鏡的移動步驟(移動方法)的流程圖。首先，控制器18決定是否需要因為在一工作(job)中所設定的入射光學系統的條件而切換設置在光路徑上的入射光學系統(第一入射光學系統191或第二入射光 學系統192)(步驟S101)。在此處，如果控制器18決定需要切換入射光學系統(“是”)的話，則藉由使用驅動機構(未示出)來切換入射光學系統(步驟S102)。另一方面，如果控制器18決定不需要切換入射光學系統(“否”)的話，則處理遷移到步驟S103。接下來，控制器18決定是否需要因為由於在一工作中所設定之包含於聚光鏡3中的橢圓鏡31、33和35的Z軸方向的位置條件而移動橢圓鏡31、33和35中的至少任一個(步驟S103)。在此處，如果控制器18決定需要移動橢圓鏡31、33和35中的至少任一個(“是”)的話，則控制器18驅動第二驅動器15並且使它將橢圓鏡移動到在該工作中設定的位置(步驟S104)。另一方面，如果控制器18決定不需要移動橢圓鏡(“否”)的話，則處理遷移到步驟S105。接下來，控制器18決定是否需要因為由於在一工作中所設定的包含於聚光鏡3中的球面鏡32和34的Z軸方向的位置的條件而移動球面鏡32和34中的至少任一個(步驟S105)。在此處，如果控制器18決定需要移動球面鏡32和34中的至少任一個(“是”)的話，則控制器18驅動第二驅動器15並且使它將球面鏡移動到在該工作中設定的位置(步驟S106)，並且，完成移動步驟。另一方面，如果控制器18決定不需要移動球面鏡(“否”)的話，則單純地完成移動步驟。應指出的是，在以上的移動步驟中，關於要使用哪一個入射光學系統及關於橢圓鏡和球面鏡要被設置在z方向上的哪些位置的資訊係針對各照明條件被事先界定。以這種方式，使用者首先輸 入關於希望的照明條件的工作，使得控制器18可自動設定使用哪個入射光學系統以及在Z軸方向的哪些位置設置橢圓鏡和球面鏡。
接下來，將描述曝光設備700中的二次光源的調整方法。在面上的描述中，為了在照明系統12中獲得所希望的光強度分佈，第一入射光學系統191和第二入射光學系統192被適當地切換，並且，可以使用燈作為光源1。因此，例如，如果在入射光學系統的切換動作中出現誤差的話，則二次光源的圖像的光強度分佈的對稱性會改變。另外，由於與接通光源1相關的燈電極的消耗，因此二次光源的圖像的總光量會改變。因此，曝光設備700被如下文描述的那樣適當地改變光源1的位置來調整二次光源，用以有利地保持二次光源的圖像的光強度分佈。
圖23是示出二次光源的調整步驟(調整方法)的流程圖。首先，控制器18接通光源1(步驟S201)。然後，控制器18使運算部分37根據檢測器17的輸出計算二次光源的圖像的總光量，用以從運算部分37獲取關於總光量的資訊(步驟S202：二次光源的第一光量測量)。然後，控制器18使第一驅動器35沿X軸、Y軸和Z軸方向移動光源的位置，使得該被獲得的總光量的值變為最大值(步驟S203：第一位置調整)。
接下來，控制器18根據在工作中預設的條件來決定是否需要切換照明條件(步驟S204)。在此處，如果控制器18決定需要切換照明條件(“是”)的話，則控制器 18使驅動機構(未示出)驅動第一入射光學系統191或第二入射光學系統192並且使第二驅動器15適當地驅動構成聚光鏡3的反射鏡(步驟S205)。以這種方式，入射於光學積分器7上的光束的光強度分佈被改變。接下來，在步驟S205之後，控制器18使運算部分37根據檢測器17的輸出計算二次光源的圖像的光強度分佈的對稱性，用以從運算部分37獲取關於光強度分佈的對稱的資訊(步驟S206：二次光源的光量分佈測量)。接下來，控制器18使第一驅動器35沿X軸方向和Y軸方向移動光源1的位置，使得該被獲得的光強度分佈的對稱性變為最高水準(步驟S207：第二位置調整)。應指出的是，由於Z軸方向的光源1的位置不影響光強度分佈的對稱性，因此，不需要在步驟S207中沿Z軸方向移動光源1的位置。另一方面，如果控制器18在步驟S204中決定不需要切換照明條件(“否”)的話，則處理原樣遷移到步驟S208。
然後，在光源1沿Z軸方向的位置在步驟S203中被調整之後，控制器18決定是否經過了預先決定的時間(步驟S208)。基於光源1在輸入保持恒定的同時被接通且在亮度降低30%時實施燈更換的假定，該預先決定的時間可以是亮度降低3%的時間。在此處，如果控制器18決定經過了預先決定的時間(“是”)的話，則控制器18使運算部分37根據檢測器17的輸出計算二次光源的圖像的總光量，用以從運算部分37獲取關於總光量的資訊(步驟S209：二次光源的第二光量測量)。接下來，控制器18 使第一驅動器35沿Z軸方向移動光源1的位置，使得該被獲得的總光量的值變為最大值(步驟S210：第三位置調整)。在光源1的位置在步驟S210中沿Z軸方向被移動之後，照明系統12準備好可照明標線片R。例如，照明系統12藉由打開(接通)設置在照明系統12中的曝光快門(未示出)來照明標線片R。伴隨著標線片R的照明的開始，開始由曝光設備700實施的曝光步驟(曝光序列)。可進行這種調整的原因在於，藉由導因於與接通光源1相關的光源1的電極的消耗導致的發光點1a沿Z軸方向的變化，出現光強度分佈的總光量的變化。另一方面，如果控制器18在步驟S208中決定還沒有經過預先決定的時間(“否”)的話，則照明系統12準備好照明標線片R，並照明標線片R，使得由曝光設備700實施的曝光步驟可被開始。
接下來，在完成由曝光設備700實施的曝光步驟時，控制器18決定光源1的點亮時間是否已達到其更換時間(壽命)(步驟S211)。在此處，如果控制器18決定光源1的點亮時間已達到其更換時間(“是”)的話，則控制器18關斷光源1(步驟S212)並且結束二次光源的調整步驟。另一方面，如果控制器18在步驟S211中決定光源1的點亮時間還沒有達到其更換時間(“否”)的話，則處理返回到步驟S204。如果不需要切換照明條件且還沒有經過預先決定的時間的話，則照明系統12再次準備好照明標線片R，以實施由曝光設備700實施的曝光步驟。當由控制器18進行的二次光源的圖像的光強度分佈的恒定監 視使得二次光源的圖像的總光量的變化或光強度分佈的對稱性大於預先決定的值(允許值)時，可適當地沿X軸、Y軸和Z軸方向調整光源1的位置。
如上所述，由於照明系統12沒有為了改變二次光源的圖像的形狀如傳統的情況那樣地使用圓錐棱鏡或光闌等，因此可以盡可能地抑制光量的損失。另外，照明系統12根據以上的組態適當地移動構成聚光鏡3的反射鏡，因而能夠容易地使得二次光源的圖像具有環形或圓形形狀。此外，照明系統12與構成聚光鏡3的反射鏡的移動為了不同的目的而協同一致地使用不同的多個入射光學系統191和192，使得二次光源的圖像可變為各種形狀。
如上所述，根據本實施例，一種可容易地使二次光源的圖像形成為希望的環形或希望的圓形、同時抑制光量損失的照明裝置被提供。此外，包括這種照明裝置的曝光設備能夠實現高效率和功率節省。
在上面的描述中，描述在照明系統12中聚光鏡3由五段結構反射鏡構成的情況。但是，在本發明中，構成聚光鏡3的反射鏡的段數不侷限於此，而是也可適當地改變。文下中，將參照圖24~26具體描述聚光鏡3的其他組態。圖24~26是示出光學系統的示意圖，用於解釋由光源1發射出的光束所形成的光強度分佈，這些圖式符合圖14和圖15所示的方法。
圖24示出由六段結構反射鏡構成的聚光鏡3'的基準狀態。聚光鏡3'被建構為使得圖14A所示的第二 焦點位置側的最外面的第三橢圓鏡35被第四橢圓鏡35'和第三球面鏡36替代。在此處，可以看出的是，第四橢圓鏡35'是從圖14A所示的第三橢圓鏡35的一部分切出的。光束2501包含只被第四橢圓鏡35'會聚的光束和在被第一球面鏡32反射之後被第四橢圓鏡35'會聚的光束。另一方面，第三球面鏡36的曲率中心與第一球面鏡32和第二橢圓鏡34的曲率中心一致，並且，第三球面鏡36的焦點位置與橢圓鏡31、33和35'的第一焦點位置一致。光束2100包含只被第一橢圓鏡31會聚的光束和在被第三球面鏡36反射之後被第一橢圓鏡31會聚的光束。在這種情況下，三個橢圓鏡31、33和35'與三個單個球面鏡36、34和32配對，並且，聚光鏡3'會聚來自發光點1a的光束。分別被橢圓鏡31、33和35'會聚的光束2100、231和2501可藉由沿Z軸方向改變球面鏡36、34和32的位置來改變形成在在第一位置P1或第二位置P2處的光強度分佈中的峰值強度。因此，與圖14A所示的五段結構聚光鏡3相比，圖24所示的六段結構聚光鏡3'可在寬範圍上改變形成在第一位置P1或第二位置P2處的光強度分佈。
圖25A示出由二段結構反射鏡構成的聚光鏡3"的基準狀態。聚光鏡3"包含兩個橢圓鏡，即第一橢圓鏡31"和第二橢圓鏡33"。在此處，第一橢圓鏡31"和第二橢圓鏡33"是一個橢圓鏡的兩個分割部分，並且，第一橢圓鏡31"和第二橢圓鏡33"的第一焦點位置和第二焦點位置分別相互一致。在這種情況下，光束2103在被第一橢圓 鏡31"反射之後被會聚。另一方面，光束2302在被第二橢圓鏡33"反射之後被會聚。
圖25B示出構成聚光鏡3"的橢圓鏡31"和33"的位置從圖25A所示的基準狀態被移動的狀態。尤其是，在圖25B所示的例子中，第一橢圓鏡31"沿-Z方向被移動。另一方面，第二橢圓鏡33"沿+Z方向被移動。在這種情況下，光束2104被第一橢圓鏡31"反射，然後會聚於沿Z軸方向位於第一位置P1的負側的位置處，用以入射於傅立葉轉換光學系統6上。入射於傅立葉轉換光學系統6上的光束2104轉換成實質上被準直化光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。此時，光束2104被會聚於一個比第一位置P1更接近聚光鏡3'的位置處，並因此以比圖25A中的光束2103大的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。另一方面，光束2303被第二橢圓鏡33"反射，並然後會聚於沿Z軸方向位於第一位置P1的正側的位置處，用以入射於傅立葉轉換光學系統6上。入射於傅立葉轉換光學系統6上的光束2303轉換成實質上被準直化光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。此時，光束2303被會聚於一個比第一位置P1更遠離聚光鏡3'的位置處，並因此以比圖25A中的光束2302的角度小的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。
如圖25A和圖25B所示，為了改變形成在第 二位置P2處的環形的光強度分佈，可藉由作為聚光鏡3的最小構成的至少兩個橢圓鏡來獨立地改變環形的光強度分佈的內徑和外徑。
在此處，在圖25B的僅由橢圓鏡構成的聚光鏡3"中，從光源1發射的光束的一部分沿光軸方向從第一橢圓鏡31"和第二橢圓鏡33"之間的間隙洩漏到外面成為洩漏光2000。這種光的洩漏是光量的損失，並因此較佳地應盡可能地避免。因此，為了抑制出現洩漏光2000，聚光器如圖26A和圖26B所示的那樣如下建構是有效的。
圖26A示出由三段結構反射鏡構成的聚光鏡3'''的基準狀態。聚光鏡3'''與圖25A和圖25B所示的組態相比另外在橢圓鏡之間具有球面鏡，並且，包含第一橢圓鏡31'''、第二橢圓鏡33'''和球面鏡32'''。在此處，第一橢圓鏡31'''的第一焦點位置與第二橢圓鏡33'''的第一焦點位置一致，並且，第一橢圓鏡31'''的第二焦點位置也與第二橢圓鏡33'''的第二焦點位置一致。第一橢圓鏡31'''和第二橢圓鏡33'''的第二焦點位置與第一位置P1一致。球面鏡32'''的曲率中心與第一橢圓鏡31'''和第二橢圓鏡33'''的第一焦點位置一致。在這種情況下，光束2104在被第一橢圓鏡31'''反射之後被會聚。另一方面，光束2304被球面鏡32'''反射，然後進一步被第二橢圓鏡33'''反射以被會聚。
圖26B示出構成聚光鏡3'''的橢圓鏡31'''和 33'''的位置從圖26A所示的基準狀態被移動的狀態。尤其是，在圖26B所示的例子中，第一橢圓鏡31'''沿-Z方向移動。另一方面，第二橢圓鏡33'''沿+Z方向移動。在這種情況下，光束2105被第一橢圓鏡31'''反射，然後會聚於沿Z軸方向處於第一位置P1的負側的位置處，以入射於傅立葉轉換光學系統6上。入射於傅立葉轉換光學系統6上的光束2105被轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面上的第二位置P2處形成環形的光強度分佈。此時，光束2105被會聚於一個比第一位置P1更接近聚光鏡3'''的位置處，並因此以比圖26A中的光束2104的角度大的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。另一方面，光束2305被第二橢圓鏡33'''反射，然後會聚於沿Z軸方向處於第一位置P1的正側的位置處，以入射於傅立葉轉換光學系統6上。入射於傅立葉轉換光學系統6上的光束2305轉換成實質上被準直化的光束。因此，在傅立葉轉換光學系統6的光瞳面的第二位置p2處形成環形的光強度分佈。此時，光束2305會被聚於一個比第二位置P2更遠離聚光鏡3'''的位置處，並因此以比圖26A中的光束2304的角度小的角度入射於傅立葉轉換光學系統6上。
借助於圖26A和圖26B所示的組態，即使橢圓鏡移動時也不會出現圖25B所示的洩漏光2000，可以如圖25A和25B所示的那樣改變在第一位置P1處形成的環形的光強度分佈。
考慮以上的例示，假如聚光器包含至少兩個可移動的橢圓鏡和數量與這些橢圓鏡相同或者更少(包含零)的固定或可動的球面鏡，則根據本實施例的照明裝置就可提供上述的效果。
(物品製造方法)
根據本發明的實施例的物品製造方法較佳地製造諸如半導體器件等的微器件或具有微結構的元件等的物品。物品製造方法可包括：藉由使用上述的曝光設備在物體上形成潛像圖案(例如，曝光處理)的步驟；和將前面的步驟中形成了潛像圖案的物體顯影的步驟。此外，物品製造方法可包括其他已知的步驟(氧化、膜形成、氣相沉積、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕劑剝離、切割、接合和封裝等)。與傳統的器件製造方法相比，本實施例的器件製造方法至少在器件的性能、品質、生產率和製造成本中的至少一個上具有優點。
雖然已參照示範性實施例描述了本發明，但應理解的是，本發明不侷限於被揭露的示範性實施例。所附的申請專利範圍的範圍應被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結構和功能。
本申請案主張在2014年8月5日提交的日本專利申請案第2014-159144號和在2014年9月11日提交的日本專利申請案第2014-184748號的權益，其全部內容藉由此參照而被併入本案中。
1‧‧‧光源
1a‧‧‧發光點(發光區域)
2a‧‧‧第一輔助線
2b‧‧‧第二輔助線
2‧‧‧聚光器
21‧‧‧第一反射鏡
22‧‧‧第二反射鏡
23‧‧‧第三反射鏡
24‧‧‧第四反射鏡
100‧‧‧光源設備
AX‧‧‧光軸
θ21‧‧‧角度
θ22‧‧‧角度
θ23‧‧‧角度
θ24‧‧‧角度
θcathode‧‧‧預先決定的角度
θanode‧‧‧預先決定的角度
δ23‧‧‧距離

Claims (34)

  1. 一種光源設備，包含：光源，其被建構來從發光區域發射光束；及聚光器，其被建構來會聚光束用以允許光束(light flux)離開至外面，其中，該聚光器包括四個或更多個反射鏡，每一反射鏡具有用於反射從發光區域發射的光束的反射表面，該反射表面係旋轉對稱於一軸線，且被設置成包圍該光源，該四個或更多個反射鏡包含橢圓表面反射鏡，其反射表面為橢圓形、和球面反射鏡，其反射表面為球面，及該等橢圓表面反射鏡和球面反射鏡沿該軸線的方向被交替地設置，並且，一被一球面反射鏡反射的光束被一個跨越該發光區域相對地設置的橢圓表面反射鏡進一步反射，用以允許該光束離開至外面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光源設備，其中該球面反射鏡在該發光區域中具有該球面反射鏡的球面的中心點，並且該橢圓表面反射鏡在該發光區域中具有焦點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光源設備，其中一個球面反射鏡在一包含該軸線的平面內反射來自該發光區域的光束的角度θ'的範圍和一個橢圓表面反射鏡在包含該軸線的該平面內進一步反射被該球面反射鏡反射的光束的角度θ的範圍滿足θθ'的關係。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光源設備，其中光源 具有用於形成該發光區域的陰極和陽極。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光源設備，其中當該一個橢圓表面反射鏡和該一個球面反射鏡跨著該發光區域相鄰時，該橢圓表面反射鏡與該球面反射鏡相鄰的一側的開口端從該發光區域向該球面反射鏡懸突伸出(overhang)一等於陰極與陽極之間的距離的1/2或更長的距離。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的光源設備，其中該光源在包含該軸線的平面中向該陰極發射該光束的角度等於該光源在包含該軸線的該平面中向該陽極發射該光束的角度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光源設備，其中該反射表面係旋轉對稱於一被定義為該發光區域的旋轉對稱軸的光軸。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光源設備，其中該發光區域具有旋轉對稱的發光強度分佈。
  9. 一種照明裝置，包含：如申請專利範圍第1項所述的光源設備；及光學積分器，從該光源設備發射的光束入射在該光學積分器上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的照明裝置，更包含：柱狀波導，其被設置在該聚光器與該光學積分器之間，並且被該聚光器會聚的光束入射在所述柱狀波導上；及 光學系統，其被設置在該波導與該光學積分器之間，用以將從該波導發射的該光束轉換成被準直的光束。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的照明裝置，更包含：光束轉換器，其可拆卸地設置在該光學系統與該光學積分器之間，用以改變入射於該光學積分器上的該光束的形狀。
  12. 一種曝光設備，其將形成在原片上的圖案的圖像轉印到基板上，該曝光設備包含：如申請專利範圍第9項所述的照明裝置，投影光學系統，其被建構來將該原片上的圖案投影至該基板上，其中該照明裝置照射一原片，其為將被照射物件。
  13. 一種光源設備，包含：光源，其被建構來從一發光區域發射光束；及聚光器，其被建構來會聚該光束，用以允許該光束離開至外面，其中該聚光器包括多個反射鏡，每一反射鏡具有用於反射從該發光區域發射出的光束的反射表面，該反射表面係旋轉對稱於一軸線，且被設置成包圍該發光區域，該等多個反射鏡中的至少兩個反射鏡是橢圓表面反射鏡，該橢圓表面反射鏡的反射表面為在該發光區域中具有焦點的橢圓形並且該橢圓表面反射鏡可沿該軸線的方向移 動。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的光源設備，其中該等多個反射鏡中的至少一個反射鏡為球面反射鏡，該球面反射鏡的反射表面是在該發光區域中具有該球面反射鏡的中心點的球面，及橢圓表面反射鏡和球面反射鏡沿該軸線的方向被交替佈置，並且被一個球面反射鏡反射的光束被跨著該發光區域相對地設置的一個橢圓表面反射鏡進一步反射。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的光源設備，其中該球面反射鏡可沿該軸線的方向移動。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的光源設備，其中該橢圓表面反射鏡和與其相鄰的球面反射鏡被設置為在它們之間沒有在該軸線的方向上的間隙。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的光源設備，其中該反射表面係旋轉對稱於一被定義為該發光區域的旋轉對稱軸的光軸。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的光源設備，其中該發光區域具有旋轉對稱的發光強度分佈。
  19. 一種照明裝置，包含：如申請專利範圍第13項所述的光源設備；光學系統，其被建構來引導被會聚於該聚光器上的光束；及光學積分器，從光源設備發射的光束被入射至該光學積分器上。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的照明裝置，其中該光學系統包含可在該照明裝置的光路徑中切換和拆卸的第一光學系統和第二光學系統，該第一光學系統將光學積分器的入射表面設定為與該聚光器會聚從該光源發射的光束的位置具有光瞳關係，及該第二光學系統將光學積分器的入射表面設定為與該聚光器會聚從光源發射的光束的位置具有光學共軛關係。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的照明裝置，其中該第一光學系統在該聚光器會聚從光源發射的光束的該位置處具有波導，並且將該光學積分器的入射表面設定為與該波導的發射表面具有光瞳關係。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的照明裝置，更包含：第一光闌和第二光闌，其分別與該第一光學系統和該第二光學系統對應並且能夠在光路徑中的該光學積分器的發光表面上切換和拆卸。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的照明裝置，更包含：反射鏡驅動器，其被建構來移動該橢圓表面反射鏡或該球面反射鏡；及控制器，其被建構來控制該反射鏡驅動器的動作。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的照明裝置，更包含：光學系統驅動器，其被建構來切換該第一光學系統和 該第二光學系統；及控制器，其被建構來控制該光學系統驅動器的動作。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的照明裝置，其中該控制器控制該反射鏡驅動器或該光學系統驅動器的操作以改變要入射在該光學積分器上的光束的光強度分佈。
  26. 一種將在原片(original)上形成的圖案的圖像轉印到基板上的曝光設備，該曝光設備包含：如申請專利範圍第19項所述的照明裝置，投影光學系統，其被建構來將該原片上的圖案投影至該基板上，其中該照明裝置照射作為被照射物件的原片。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的曝光設備，其中該照明裝置具有檢測器，其被建構來檢測形成在光學積分器的發光表面上的二次光源的圖像，並且曝光設備包含：光源驅動器，其被建構來將該光源位移；運算部分，其被建構來根據該檢測器的輸出獲得與二次光源的光量有關的資訊；及曝光控制器，其被建構來根據該資訊控制該光源驅動器的動作。
  28. 一種製造物品的方法，該方法包含以下步驟：藉由使用如申請專利範圍第12項、如申請專利範圍第26項或如申請專利範圍第27項中的任一項所述的曝光設備來曝光基板；及 將曝光步驟中所曝光的基板顯影。
  29. 一種光源設備，包含：光源，其被建構來從發光區域發射光束；及聚光器，其被建構來會聚光束用以允許光束(light flux)離開至外面，其中，該聚光器包括四個或更多個反射鏡，每一反射鏡具有用於反射從發光區域發射的光束的反射表面，該四個或更多個反射鏡包含橢圓表面反射鏡，其反射表面為橢圓形、和球面反射鏡，其反射表面為球面，及該等橢圓表面反射鏡和球面反射鏡沿該軸線的方向被交替地設置，並且，一被一球面反射鏡反射的光束被一個跨越該發光區域相對地設置的橢圓表面反射鏡進一步反射，用以允許該光束離開至外面。
  30. 一種光源設備，包含：光源，其被建構來從一發光區域發射光束；及聚光器，其被建構來會聚該光束，用以允許該光束離開至外面，其中該聚光器包括多個反射鏡，每一反射鏡具有用於反射從該發光區域發射出的光束的反射表面，該等多個反射鏡中的至少兩個反射鏡是橢圓表面反射鏡，該橢圓表面反射鏡的反射表面為在該發光區域中具有焦點的橢圓形並且該橢圓表面反射鏡可沿該軸線的方向移動。
  31. 一種照明裝置，包含： 如申請專利範圍第29項所述的光源設備；及光學積分器，從該光源設備發射的光束入射在該光學積分器上。
  32. 一種曝光設備，其將形成在原片上的圖案的圖像轉印到基板上，該曝光設備包含：如申請專利範圍第31項所述的照明裝置，投影光學系統，其被建構來將該原片上的圖案投影至該基板上，其中該照明裝置照射一原片，其為將被照射物件。
  33. 一種照明裝置，包含：如申請專利範圍第30項所述的光源設備；及光學積分器，從該光源設備發射的光束入射在該光學積分器上。
  34. 一種曝光設備，其將形成在原片上的圖案的圖像轉印到基板上，該曝光設備包含：如申請專利範圍第33項所述的照明裝置，投影光學系統，其被建構來將該原片上的圖案投影至該基板上，其中該照明裝置照射一原片，其為將被照射物件。
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