專利名稱：照明光學(xué)裝置、曝光裝置以及元件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明光學(xué)裝置、曝光裝置以及元件制造方法，特別是涉及一種照明光學(xué)裝置適用于利用微影步驟來制造如半導(dǎo)體元件或液晶顯示元件的電子元件時所使用的曝光裝置。
背景技術(shù)：
在典型的曝光裝置中，自光源射出的光束經(jīng)由作為光學(xué)積分器(opticalintegrator)的復(fù)眼透鏡(或者微透鏡陣列(micro lens array)),形成實際上作為面光源 的二次光源，此二次光源由多個光源構(gòu)成。自二次光源射出的光束藉由聚光透鏡而聚光后，重疊地對形成著規(guī)定圖案的光罩進(jìn)行照明。通過光罩圖案的光經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)而成像于晶圓上。如此，光罩圖案被投影曝光(轉(zhuǎn)印)至晶圓上。再者，形成于光罩上的圖案高積集化，為了將上述微細(xì)圖案準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)印至晶圓上，必須于晶圓上形成均勻的照度分布(illumination distribution)。先前，如下的技術(shù)備受關(guān)注于復(fù)眼透鏡的后側(cè)焦點面上形成圓形的二次光源，改變上述圓形的二次光源的大小以改變照明的相干性(coherence) σ ( σ值=照明光學(xué)系統(tǒng)的射出側(cè)數(shù)值孔徑/投影光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)數(shù)值孔徑)。又，如下的變形照明技術(shù)亦備受關(guān)注于復(fù)眼透鏡的后側(cè)焦點面上形成環(huán)帶狀或4極狀(quadrupole)的二次光源，提高投影光學(xué)系統(tǒng)的焦點深度或解像能力(resolving power)(例如,參照專利文獻(xiàn)I)。[專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2002-231619號公報在專利文獻(xiàn)I中，例如進(jìn)行環(huán)帶照明時，使用由一對棱鏡部件所構(gòu)成的圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)，使形成于復(fù)眼透鏡的入射面(照明光瞳面)上的環(huán)帶狀照野(環(huán)帶狀光強度分布)的外形形狀(環(huán)帶比等)改變，進(jìn)而使形成于復(fù)眼透鏡的后側(cè)焦點面或其附近的環(huán)帶狀二次光源的外形形狀改變。另一方面，在現(xiàn)有的曝光裝置中，業(yè)者迫切期望例如在進(jìn)行環(huán)帶照明時，在σ值接近I的高σ狀態(tài)下進(jìn)行曝光。然而，若在進(jìn)行環(huán)帶照明時，使圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)中的一對棱鏡部件相互隔開，則形成于照明光瞳面(進(jìn)而形成于投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面)上的環(huán)帶狀光強度分布的輪廓(剖面形狀)與理想的高帽狀不同，成為周邊變形的形狀。此時，在形成于投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上的環(huán)帶狀的光強度分布中，外周邊部分的光被遮擋而不通過投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面孔徑，成為雜散光(stray light)，從而有可能導(dǎo)致投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能下降。由此可見，上述現(xiàn)有的曝光裝置在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的照明光學(xué)裝置、曝光裝置以及元件制造方法，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。有鑒于上述現(xiàn)有的曝光裝置存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的照明光學(xué)裝置、曝光裝置以及元件制造方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的曝光裝置，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的照明光學(xué)裝置存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的照明光學(xué)裝置，所要解決的技術(shù)問題是即便使用轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)來改變形成于照明光瞳面上的光強度分布的外形形狀，亦可以大致維持預(yù)期的輪廓，非常適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的曝光裝置存在的缺陷，而提供一種新的曝光裝置，所要解決的技術(shù)問題是可以使用照明光學(xué)裝置來在適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件下良好地進(jìn)行曝 光，上述照明光學(xué)裝置可以大致維持預(yù)期的輪廓，并改變形成于照明光瞳面上的光強度分布的外形形狀，從而更加適于實用。本發(fā)明的再一目的在于，克服現(xiàn)有的元件制造方法存在的缺陷，而提供一種新的元件制造方法，所要解決的技術(shù)問題是可以高產(chǎn)量地獲得具有極微小的電路圖案的元件，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的照明光學(xué)裝置，本發(fā)明的第I形態(tài)提供一種照明光學(xué)裝置，用在曝光裝置中，此曝光裝置經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)而將規(guī)定圖案曝光至基板上，并利用來自光源的光以規(guī)定圖案進(jìn)行照明，其包括第I光學(xué)系統(tǒng)，配置于照明光學(xué)裝置的照明光路中，使從光源而來的光以規(guī)定形狀分布于第I光學(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)場的位置；第2光學(xué)系統(tǒng),使分布于遠(yuǎn)場的位置的光，聚焦到照明光路的第I面；以及光學(xué)積分器，利用從第2光學(xué)系統(tǒng)而來的光形成面光源。其中，第2光學(xué)系統(tǒng)改變光學(xué)積分器的入射側(cè)的面與第I面沿照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向的間隔。本發(fā)明的第2形態(tài)提供一種曝光裝置，其包括上述的照明光學(xué)裝置，并將由上述照明光學(xué)裝置照明的規(guī)定圖案曝光至感光性基板上。本發(fā)明的第3形態(tài)提供一種元件制造方法，其包括以下步驟曝光步驟，使用上述的曝光裝置，將上述規(guī)定圖案曝光至上述感光性基板上；以及顯影步驟，使經(jīng)上述曝光步驟后的上述感光性基板顯影。在本發(fā)明的照明光學(xué)裝置中，例如使轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)中的一對棱鏡在光軸上的間隔改變，以改變照明光瞳面中的光強度分布的外形形狀，并且根據(jù)一對棱鏡在光軸上的間隔的變化，使一個或者多個可動透鏡在光軸方向上移動，藉此對照明光瞳面中的光強度分布的輪廓(剖面形狀)進(jìn)行整形。S卩，在本發(fā)明的照明光學(xué)裝置中，即便使用轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)來改變形成于照明光瞳面的光強度分布的外形形狀，亦可以大致維持預(yù)期的輪廓。又，在本發(fā)明的曝光裝置中，可以使用如下的照明光學(xué)裝置，即，在適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件下良好地進(jìn)行曝光，進(jìn)而可以制造良好的元件，上述照明光學(xué)裝置大致維持預(yù)期的輪廓，并改變形成于照明光瞳面上的光強度分布的外形形狀。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖I是概略地表示本發(fā)明的實施形態(tài)的曝光裝置的構(gòu)成的圖。圖2是于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的抵接狀態(tài)下在照明光瞳面上所獲得的光強度分布的說明圖。圖3是于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的隔開狀態(tài)下在照明光瞳面上所獲得的光強度分布的·說明圖。圖4a表示于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的抵接狀態(tài)下，在投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上形成具有大致預(yù)期的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布的情形。圖4b表示于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的隔開狀態(tài)下，在投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上形成具有周邊已變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布的情形。圖5是表示根據(jù)圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的動作而使無焦光學(xué)系統(tǒng)中的后側(cè)透鏡群移動，并對形成于照明光瞳面上的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形的情形的圖。圖6是表示根據(jù)復(fù)眼微透鏡的移動而使無焦光學(xué)系統(tǒng)中的后側(cè)透鏡群移動，并對形成于照明光瞳面上的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形的情形的圖。圖7是獲得作為微型元件的半導(dǎo)體元件時的方法的流程圖。圖8是獲得作為微型元件的液晶顯示元件時的方法的流程圖。I :光源2 :整形光學(xué)系統(tǒng)3 :繞射光學(xué)兀件 4 :無焦光學(xué)系統(tǒng)4a:前側(cè)透鏡群 4b :后側(cè)透鏡群5:規(guī)定面6:圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6a,6b :棱鏡7 :變焦透鏡8:復(fù)眼微透鏡8a:照明光瞳面9 :聚光光學(xué)系統(tǒng) 10 :光罩遮器11 :成像光學(xué)系統(tǒng) 20 :控制部21 23 :驅(qū)動部41 :具有預(yù)期輪廓的環(huán)帶狀光強度分布42 :具有周邊變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布42a :外周邊部分 301 305 :步驟401 404:步驟 MS :光罩載臺WS:晶圓載臺AX:光軸AS:開口M :光罩W:晶圓PL:投影光學(xué)系統(tǒng)Fl F9 :箭頭LO、LI :參照符號
X、Y、Z:軸
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的照明光學(xué)裝置、曝光裝置以及元件制造方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說明，在以下的實施例中，相同的元件以相同的編號表不。
通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。根據(jù)隨附圖式來說明本發(fā)明的實施形態(tài)。圖I是概略地表示本發(fā)明實施形態(tài)的曝光裝置的構(gòu)成的圖。在圖I中，沿著作為感光性基板的晶圓W的法線方向來設(shè)定Z軸，在晶圓W的面內(nèi)，將與圖I的紙面平行的方向設(shè)為Y軸，并在晶圓W的面內(nèi)，將與圖I的紙面垂直的方向設(shè)為X軸。參照圖I，本實施形態(tài)的曝光裝置包括用以供給曝光光束(照明光)的光源I。作為光源1，例如可以使用供給波長為193nm的光的ArF準(zhǔn)分子激光(Excimer Laser)光源、或供給波長為248nm的光的KrF準(zhǔn)分子激光光源等。自光源I射出的光被整形光學(xué)系統(tǒng)2擴大為所需的剖面形狀的光束后，經(jīng)由環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3而入射至無焦光學(xué)系統(tǒng)4。無焦光學(xué)系統(tǒng)4是以如下方式設(shè)定的無焦點光學(xué)系統(tǒng)，即，使前側(cè)透鏡群4a的前側(cè)焦點位置與繞射光學(xué)元件3的位置大致一致，且使后側(cè)透鏡群4b的后側(cè)焦點位置與圖中虛線所示的規(guī)定面5的位置大致一致。如下所述，無焦光學(xué)系統(tǒng)4中的后側(cè)透鏡群4b可以沿著光軸AX整體地移動。驅(qū)動部21使后側(cè)透鏡群4b沿著光軸方向整體地移動，上述驅(qū)動部21根據(jù)來自控制部20的指令而動作。通常，在基板上形成具有相當(dāng)于曝光光束(照明光)的波長的間距的階差，藉此構(gòu)成繞射光學(xué)元件，此繞射光學(xué)元件具有使入射光束以預(yù)期角度繞射的作用。具體而言，環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3具有如下功能，即，當(dāng)具有矩形剖面的平行光束入射時，在其遠(yuǎn)場(或者夫瑯禾費繞射區(qū)域)形成環(huán)帶狀的光強度分布。因此，入射至繞射光學(xué)元件3的大致平行的光束，在無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面上形成環(huán)帶狀的光強度分布后，以環(huán)帶狀角度分布而自無焦光學(xué)系統(tǒng)4射出。在前側(cè)透鏡群4a與后側(cè)透鏡群4b之間的光路中，在無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面或其附近配置著圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6。在下文中敘述圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的構(gòu)成及作用。通過無焦光學(xué)系統(tǒng)4后的光束，經(jīng)由σ值(σ值=照明光學(xué)裝置的光罩側(cè)數(shù)值孔徑/投影光學(xué)系統(tǒng)的光罩側(cè)數(shù)值孔徑)可變用的變焦(zoom)透鏡(可變倍率光學(xué)系統(tǒng))7而入射至復(fù)眼微透鏡(或者復(fù)眼透鏡)8。復(fù)眼微透鏡8是由縱橫密集地排列的多個具有正折射能力的微透鏡所構(gòu)成。根據(jù)須要，復(fù)眼微透鏡8可以沿著光軸AX移動。利用驅(qū)動部22來使復(fù)眼微透鏡8在光軸方向上移動，上述驅(qū)動部22根據(jù)來自控制部20的指令而動作。通常，例如對平行平面板實施蝕刻處理而形成微透鏡群，藉此構(gòu)成復(fù)眼微透鏡。此處，構(gòu)成復(fù)眼微透鏡的各微透鏡，小于構(gòu)成復(fù)眼透鏡的各透鏡元件。又，與由相互隔開的透鏡元件所構(gòu)成的復(fù)眼透鏡不同，整體地形成復(fù)眼微透鏡，而不使多個微透鏡(微小折射面)相互隔開。然而，考慮到縱橫地配置著具有正折射能力的透鏡元件，復(fù)眼微透鏡是與復(fù)眼透鏡相同的波前區(qū)分型(division of wavefront)的光學(xué)積分器。規(guī)定面5的位置是位于變焦透鏡7的前側(cè)焦點位置的附近，且復(fù)眼微透鏡8的入射面配置于變焦透鏡7的后側(cè)焦點位置的附近。換言之，變焦透鏡7實質(zhì)上根據(jù)傅里葉變換(Fourier transform)的關(guān)系來配置規(guī)定面5與復(fù)眼微透鏡8的入射面,進(jìn)而以光學(xué)上大致共軛的方式來配置無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面與復(fù)眼微透鏡8的入射面。 因此，與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面相同，在復(fù)眼微透鏡8的入射面(照明光瞳面)上，形成例如以光軸AX為中心的環(huán)帶狀照野(環(huán)帶狀的光強度分布)。此環(huán)帶狀照野的整體形狀依賴于變焦透鏡7的焦點距離而相似地變化。構(gòu)成復(fù)眼微透鏡8的各微透鏡具有與應(yīng)形成于光罩M上的照野的形狀(進(jìn)而應(yīng)形成于晶圓W上的曝光區(qū)域的形狀)相似的矩形剖面。入射至復(fù)眼微透鏡8的光束經(jīng)多個微透鏡二維地分割后，于復(fù)眼微透鏡8的后側(cè)焦點面或其附近，形成具有與由入射光束所形成的照野大致相同的光強度分布的二次光源，即，形成如下的二次光源，此二次光源由以光軸AX為中心的實際上的環(huán)帶狀的面光源所構(gòu)成。來自形成于復(fù)眼微透鏡8的后側(cè)焦點面或其附近所形成的二次光源的光束，通過聚光光學(xué)系統(tǒng)9后重疊地對光罩遮器(mask blind) 10進(jìn)行照明。如此,作為照明視場光圈(visual field diaphragm)的光罩遮器10上形成矩形照野，此矩形照野是與構(gòu)成復(fù)眼微透鏡8的各微透鏡的形狀以及焦點距離相對應(yīng)。通過光罩遮器10的矩形開口部(光通過部)的光束，受到成像光學(xué)系統(tǒng)11的聚光作用后，重疊地對形成著規(guī)定圖案的光罩M進(jìn)行照明。即，成像光學(xué)系統(tǒng)11于光罩M上形成光罩遮器10的矩形狀開口部的像。通過保持于光罩載臺MS上的光罩M的圖案的光束，經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)PL而在保持于晶圓載臺WS上的晶圓(感光性基板)w上形成光罩圖案的像。如此，一方面在與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX正交的平面(XY平面)內(nèi)二維地對晶圓載臺WS進(jìn)行驅(qū)動控制，進(jìn)而一方面二維地對晶圓W進(jìn)行驅(qū)動控制,一方面進(jìn)行單次曝光(one-shot exposure)或掃描曝光，藉此于晶圓W的各曝光區(qū)域中依序?qū)庹諱的圖案進(jìn)行曝光。圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6自光源側(cè)依序包括第一棱鏡部件6a,平面朝向光源側(cè)且凹圓錐狀的折射面朝向光罩側(cè)；以及第二棱鏡部件6b，平面朝向光罩側(cè)且凸圓錐狀的折射面朝向光源側(cè)。繼而，第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀的折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀的折射面，以可以相互抵接的方式而互補地形成。又，第一棱鏡部件6a以及第二棱鏡部件6b中至少其中之一的部件可以沿著光軸AX移動，且第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀的折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀的折射面的間隔可以改變。利用驅(qū)動部23來改變圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6中的第一棱鏡部件6a與第二棱鏡部件6b在光軸AX上的間隔，上述驅(qū)動部23根據(jù)來自控制部20的指令而動作。以下，著眼于環(huán)帶狀二次光源，以說明圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的作用以及變焦透鏡7的作用。此處，在第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀折射面相互抵接的狀態(tài)下，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6作為平行平面板而發(fā)揮作用，且不對所形成的環(huán)帶狀二次光源產(chǎn)生影響。然而，當(dāng)使第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀折射面隔開時，使環(huán)帶狀二次光源的寬度(環(huán)帶狀二次光源的外徑與內(nèi)徑的差的1/2)保持固定，且改變環(huán)帶狀二次光源的外徑(內(nèi)徑)。即，改變環(huán)帶狀二次光源的環(huán)帶比(內(nèi)徑/外徑)以及大小(外徑)。變焦透鏡7具有使環(huán)帶狀二次光源的整體形狀相似地擴大或縮小的功能。例如，使變焦透鏡7的焦點距離自最小值擴大為規(guī)定值，藉此相似地擴大環(huán)帶狀二次光源的整體形狀。換言之，利用變焦透鏡7的作用來一并改變環(huán)帶狀二次光源的寬度以及大小(外徑)，而不改變環(huán)帶狀二次光源的環(huán)帶比。如此，可以利用圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6以及變焦透鏡7的 作用來控制環(huán)帶狀二次光源的環(huán)帶比與大小(外徑)。如上所述，在圖2所示的狀態(tài)下，即，在第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀折射面相互抵接的抵接狀態(tài)下，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6作為平行平面板而發(fā)揮作用。在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的抵接狀態(tài)下，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的合成系統(tǒng)的光瞳位置(圖中箭頭Fl所示的位置)，與復(fù)眼微透鏡8的入射面(照明光瞳面)8a成光學(xué)共軛，且如圖中右端的模式圖所示，在照明光瞳面8a上形成著接近高帽狀且大致具有預(yù)期的輪廓(剖面形狀)的環(huán)帶狀的光強度分布。換言之，在照明光瞳面8a上，光強度分布的剖面形狀的兩端部形成為大致垂直的形狀。另一方面，如圖3所示，在使第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀折射面隔開的隔開狀態(tài)下，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6中的光路長度自抵接狀態(tài)下的光路長而產(chǎn)生變化。即，于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的隔開狀態(tài)下，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的合成系統(tǒng)的光瞳位置(圖中箭頭F2所示的位置)，與復(fù)眼微透鏡8的入射面8a的共軛關(guān)系不成立，如圖中右端的模式圖所示，在照明光瞳面8a上形成與高帽狀不同且具有周邊已變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布。換言之，形成于復(fù)眼微透鏡8的入射面8a(照明光瞳面)上的光瞳像(光強度分布)散焦而變得模糊。其結(jié)果為，在入射面8a上，形成具有周邊已變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布。如此，在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的抵接狀態(tài)下，如圖4a的模式圖所示，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上，形成接近高帽狀且具有預(yù)期輪廓的環(huán)帶狀光強度分布41。此時，即便設(shè)定為σ值接近I的高σ狀態(tài)，形成于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上的環(huán)帶狀光強度分布41內(nèi)的光，亦不會被投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上的開口 AS遮蔽。此處,若環(huán)帶狀光強度分布41的輪廓為高帽狀，則根據(jù)環(huán)帶狀光強度分布41的外徑Φο來規(guī)定σ值。相對于此，在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的隔開狀態(tài)下，如圖4b的模式圖所示，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上，形成具有周邊已變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布42。此時，當(dāng)設(shè)定為σ值接近I的高σ狀態(tài)時，形成于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上的環(huán)帶狀光強度分布42中，外周邊部分(圖中涂黑的部分)42a的光并不通過投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上的開口AS，而是被遮蔽后成為雜散光，因此投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成像性能有可能下降。環(huán)帶狀光強度分布42的輪廓為周邊已變形的形狀，因此根據(jù)環(huán)帶狀光強度分布42的有效外徑Φο'來規(guī)定σ值。在本實施形態(tài)中，如圖5所示，當(dāng)使第一棱鏡部件6a的凹圓錐狀折射面與第二棱鏡部件6b的凸圓錐狀折射面隔開，以改變形成于照明光瞳面8a上的環(huán)帶狀光強度分布的外形形狀時，根據(jù)第一棱鏡部件6a與第二棱鏡部件6b在光軸AX上的間隔的變化，使無焦光學(xué)系統(tǒng)4中的后側(cè)透鏡群4b沿著光軸AX整體地移動。具體而言，使后側(cè)透鏡群4b沿著光軸AX，自圖中箭頭F4所示的起始位置向圖中箭頭F5所示的位置移動，以維持圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的合成系統(tǒng)的光瞳位置(圖中箭頭F3所示的位置)，與復(fù)眼微透鏡8的入射面8a的共輒關(guān)系。S卩，使后側(cè)透鏡4b向圖中箭頭F5所示的位置移動，藉此形成聚焦在復(fù)眼微透鏡8的入射面8a(照明光瞳面)上的光瞳像(光強度分布)，其結(jié)果為，形成接近高帽狀的環(huán)帶狀光強度分布。
如此，利用后側(cè)透鏡群4b在光軸方向上的移動來對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形，且如圖5的右端的模式圖所示，即便于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的隔開狀態(tài)下，與抵接狀態(tài)相同，在照明光瞳面8a上，形成接近高帽狀且具有大致預(yù)期的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布。其結(jié)果為，在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上，形成接近如圖4a的模式圖所示的高帽狀且具有大致預(yù)期的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布，因此即便設(shè)定為σ值接近I的高σ狀態(tài)，上述環(huán)帶狀光強度分布內(nèi)的光亦不會被投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上的開口 AS遮蔽。如此，利用后側(cè)透鏡群4b的移動來將照明光瞳面8a中的光強度分布的剖面形狀的兩端部整形為大致垂直，因此可以防止雜散光。如上所述，在本實施形態(tài)的照明光學(xué)裝置(I 11)中，即便使用圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6來改變形成于照明光瞳面8a上的環(huán)帶狀光強度分布的外形形狀，亦可以利用整形部件(或者對照明光瞳中的光強度分布的變形進(jìn)行修正的修正部件)來將上述環(huán)帶狀光強度分布的輪廓大致維持為預(yù)期的形狀，上述整形部件對后側(cè)透鏡群4b等的照明光瞳中的光強度分布進(jìn)行整形。又，于本實施形態(tài)的曝光裝置(I PL)中，可以使用大致維持預(yù)期的輪廓并改變形成于照明光瞳面8a上的光強度分布的外形形狀的照明光學(xué)裝置(I 11)，以在適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件下良好地進(jìn)行投影曝光。然而，在本實施形態(tài)中，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性(telecentricity)較差，若到達(dá)晶圓W的主光線向光軸AX傾斜，則難以將光罩M的圖案忠實地轉(zhuǎn)印至晶圓W上。此時，如圖6所示，使復(fù)眼微透鏡8的入射面8a沿著光軸AX，自圖中箭頭F6所示的原來的光瞳共軛位置向圖中箭頭F7所示的位置移動，藉此可以調(diào)整(修正)投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形，尤其是可以對倍率焦圈成分(如晶圓W上的像高變大則主光線的傾斜亦增大的焦圈性的變形成分)進(jìn)行調(diào)整(修正)。然而，若使復(fù)眼微透鏡8的入射面8a自原來的位置F6沿著光軸方向移動，則與圖3所示的圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的隔開狀態(tài)相同，圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的合成系統(tǒng)的光瞳位置，與復(fù)眼微透鏡8的入射面8a的共軛關(guān)系不成立，在復(fù)眼微透鏡8的入射面(照明光瞳面)8a上，形成如圖3的右端所示的具有周邊已變形的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布。
在本實施形態(tài)中，如圖6所示，當(dāng)使復(fù)眼微透鏡8的入射面8a自原來的光瞳共軛位置F6移動，以調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形時，根據(jù)復(fù)眼微透鏡8在光軸方向上的移動，使后側(cè)透鏡群4b沿著光軸AX整體地移動。具體而言，使后側(cè)透鏡群4b沿著光軸AX，自圖中箭頭F8所示的起始位置向圖中箭頭F9所示的位置移動，以維持圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與無焦光學(xué)系統(tǒng)4的合成系統(tǒng)的光瞳位置,與復(fù)眼微透鏡8的入射面8a的共軛關(guān)系O如此，為了調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形(或者調(diào)整基板上主光線相對于光軸的傾斜)，使復(fù)眼微透鏡8 (調(diào)整系統(tǒng)、調(diào)整光學(xué)系統(tǒng))在光軸方向上移動，即使在此狀態(tài)下，可以利用后側(cè)透鏡群4b在光軸方向上的移動來對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形，從而可以于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳面上，形成接近于高帽狀且具有大致預(yù)期的輪廓的環(huán)帶狀光強度分布。再者，在圖6中，參照符號LO表示與處于起始位置F8的后側(cè)透鏡群4b相對應(yīng)的光線，參照符號LI表示與已移動至位置F9后的后側(cè)透鏡群4b相對應(yīng)的光線。
再者，在上述說明中，使無焦光學(xué)系統(tǒng)4中的后側(cè)透鏡群4b沿著光軸AX整體地移動，藉此來對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形。然而，并非限定于此，亦可以使后側(cè)透鏡群4b中的一個或多個透鏡，或者使后側(cè)透鏡群4b以外的適當(dāng)?shù)囊粋€或多個可動透鏡沿著光軸AX移動，藉此對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形。具體而言，例如使配置于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6與復(fù)眼微透鏡8之間的光路中的一個或多個可動透鏡，即，使作為可變倍率光學(xué)系統(tǒng)的變焦透鏡7中的一個或多個可動透鏡沿著光軸AX移動，藉此可對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形。又，于上述說明中，為便于理解，如圖6所示，在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的抵接狀態(tài)下，使復(fù)眼微透鏡8移動，以調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形。如此，在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6不動作時、或圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6未插入無焦光學(xué)系統(tǒng)4中時，如上所述，根據(jù)復(fù)眼微透鏡8在光軸方向上的移動來使后側(cè)透鏡群4b (通常為一個或多個可動透鏡)移動。然而，當(dāng)使圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6動作而改變照明光瞳面8a中的光強度分布的外形形狀，并使例如復(fù)眼微透鏡8移動而整形該投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形時，根據(jù)第一棱鏡部件6a與第二棱鏡部件6b在光軸方向上的間隔的變化、以及復(fù)眼微透鏡8在光軸方向上的移動，使一個或多個可動透鏡移動。又，在上述說明中，使復(fù)眼微透鏡8移動，以調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形。然而，并非限定于此，使復(fù)眼微透鏡8以外的光學(xué)部件、例如一個或多個調(diào)整透鏡沿著光軸AX移動，藉此可以調(diào)整該投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形。具體而言，例如使配置于復(fù)眼微透鏡8與光罩M之間的光路中的一個或多個調(diào)整透鏡沿著光軸AX移動，藉此可以調(diào)整投影光學(xué)系統(tǒng)PL的像側(cè)焦圈性的變形。此時，根據(jù)一個或多個調(diào)整透鏡的移動，例如使配置在較復(fù)眼微透鏡8更靠近光源側(cè)的位置的一個或多個可動透鏡沿著光軸AX移動，藉此可以對照明光瞳面8a中的光強度分布的輪廓進(jìn)行整形。又，在上述說明中，使用環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3，不論于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的抵接狀態(tài)或隔開狀態(tài)下，均于照明光瞳面8a上形成環(huán)帶狀光強度分布。然而，并非限定于此，亦可以在照明光路中設(shè)定圓形照明用的繞射光學(xué)元件(未圖示)以替代環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3，藉此于圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的抵接狀態(tài)下進(jìn)行通常的圓形照明，在圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的隔開狀態(tài)下進(jìn)行環(huán)帶照明。此處，圓形照明用的繞射光學(xué)元件具有如下功能當(dāng)具有矩形剖面的平行光束入射時，在其遠(yuǎn)場形成圓形的光強度分布。又，在上述說明中，將本發(fā)明應(yīng)用于環(huán)帶照明，但并非限定于此，例如本發(fā)明同樣亦可以應(yīng)用于4極照明或2極照明等。在4極照明的情形時，在照明光路中設(shè)定4極照明用的繞射光學(xué)元件(或者圓形照明用的繞射光學(xué)元件)以替代環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3，并在無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面或其附近設(shè)定角錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)，以替代圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6 (或者除圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6以外)。在2極照明的情形時，在照明光路中設(shè)定2極照明用的繞射光學(xué)元件(或者圓形照明用的繞射光學(xué)元件)，以替代環(huán)帶照明用的繞射光學(xué)元件3，并在無焦光學(xué)系統(tǒng)4的光瞳面或其附近設(shè)定V槽圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)，以替代圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6(或者除圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6以外)。此處，4極照明(2極照明)的繞射光學(xué)元件具有如下功能當(dāng)具有矩形剖面的平行光束入射時，在其遠(yuǎn)場形成4極狀(2極狀)的光強度分布。又，角錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)具有與以光軸為中心的角錐體的側(cè)面相對應(yīng)的形狀的折射面，V槽圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)具有關(guān)于通過 光軸的預(yù)定軸線大致對稱的剖面形狀為V字狀的折射面。再者，角錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)以及V槽圓錐轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)的構(gòu)成以及作用，可以參照日本專利特開2002-231619號公報等。在上述實施形態(tài)的曝光裝置中，利用照明光學(xué)裝置來對光罩(reticle)進(jìn)行照明(照明步驟)，并使用投影光學(xué)系統(tǒng)來將形成于光罩上的轉(zhuǎn)印用圖案曝光至感光性基板上(曝光步驟)，藉此可以制造微型元件(半導(dǎo)體元件、攝像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等)。以下，參照圖7的流程圖來說明獲得作為微型元件的半導(dǎo)體元件時的方法的一例，使用上述實施形態(tài)的曝光裝置來于作為感光性基板的晶圓等上形成規(guī)定的電路圖案，藉此獲得上述作為微型元件的半導(dǎo)體元件。首先，在圖7的步驟301中，將金屬膜蒸鍍至一個批次的晶圓上。在下一步驟302中，在上述一個批次的晶圓上的金屬膜上涂布光阻。其后，在步驟303中，使用上述實施形態(tài)的曝光裝置，將光罩上的圖案的像，經(jīng)由上述投影光學(xué)系統(tǒng)而依序曝光轉(zhuǎn)印至上述一個批次的晶圓上的各曝光區(qū)域。其后，在步驟304中，對上述一個批次的晶圓上的光阻進(jìn)行顯影，此后于步驟305中，在上述一個批次的晶圓上，以光阻圖案為光罩而進(jìn)行蝕刻，藉此在各晶圓上的各曝光區(qū)域中形成與光罩上的圖案相對應(yīng)的電路圖案。其后，形成更上層的電路圖案等，藉此制造半導(dǎo)體元件等元件。根據(jù)上述半導(dǎo)體元件的制造方法，可以高產(chǎn)量地獲得具有極微小的電路圖案的半導(dǎo)體元件。又，在上述實施形態(tài)的曝光裝置中，在平板(玻璃基板)上形成規(guī)定圖案(電路圖案、電極圖案等)，藉此亦可以獲得作為微型元件的液晶顯示元件。以下，參照圖8的流程圖，說明此時的方法的一例。在圖8的圖案形成步驟401中實施所謂的光微影步驟，此光微影步驟是使用上述實施形態(tài)的曝光裝置來將光罩的圖案轉(zhuǎn)印曝光至感光性基板(涂布了光阻的玻璃基板等)上。藉由上述光微影步驟，可以于感光性基板上形成包括多數(shù)個電極等的規(guī)定圖案。其后，經(jīng)曝光后的基板，經(jīng)過顯影步驟、蝕刻步驟、光阻剝離步驟等各步驟，藉此于基板上形成規(guī)定圖案，并轉(zhuǎn)向下一彩色濾光片形成步驟402。其次，在彩色濾光片形成步驟402中，形成如下的彩色濾光片，在此彩色濾光片中，矩陣狀地排列著多個與R (Red)、G (Green)、B(Blue)對應(yīng)的3個點的組，或者在水平掃描線方向上排列多個R、G、B的3根條紋的濾光片的組。繼而，在彩色濾光片形成步驟402之后，實施單元組裝步驟403。于單元組裝步驟403中，使用圖案形成步驟401中所獲得的具有規(guī)定圖案的基板、以及彩色濾光片形成步驟402中所獲得的彩色濾光片等，來組裝液晶面板(液晶單元)。在單元組裝步驟403中，例如在圖案形成步驟401中所獲得的具有規(guī)定圖案的基板、與彩色濾光片形成步驟402中所獲得的彩色濾光片之間注入液晶，以制造液晶面板(液晶單元)。其后，在模組組裝步驟404中，安裝電路、背光源(back light)等各零件后，完成液晶顯示元件，上述電路進(jìn)行已組裝的液晶面板(液晶單元)的顯示動作。根據(jù)上述液晶顯示元件的制造方法，可以高產(chǎn)量地獲得具有極微細(xì)的電路圖案的液晶顯示元件。再者，在上述實施形態(tài)中，將本發(fā)明應(yīng)用于在曝光裝置中對光罩進(jìn)行照明的照明光學(xué)裝置，但并非限定于此，本發(fā)明亦可以應(yīng)用于對光罩以外的被照射面進(jìn)行照明的通常的照明光學(xué)裝置。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種照明光學(xué)裝置，用于曝光裝置中，該曝光裝置是經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)而將規(guī)定圖案曝光至基板上，并利用來自光源的光以所述規(guī)定圖案進(jìn)行照明，其特征在于其包括 第I光學(xué)系統(tǒng)，配置于所述照明光學(xué)裝置的照明光路中，使從所述光源而來的光以規(guī)定形狀分布于所述第I光學(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)場的位置； 第2光學(xué)系統(tǒng)，使分布于所述遠(yuǎn)場的位置的光，聚焦到所述照明光路的第I面；以及 光學(xué)積分器，利用從所述第2光學(xué)系統(tǒng)而來的光形成面光源， 其中，所述第2光學(xué)系統(tǒng)改變所述光學(xué)積分器的入射側(cè)的面與所述第I面沿所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向的間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明光學(xué)裝置，其特征在于所述第2光學(xué)系統(tǒng)包括在光軸方向上可移動的一個或多個可動透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明光學(xué)裝置，其特征在于所述第2光學(xué)系統(tǒng)包括間隔相對可變的第一棱鏡及第二棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的照明光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)積分器是在光軸方向上可移動的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的照明光學(xué)裝置，其特征在于所述第2光學(xué)系統(tǒng)包括在光軸方向上可移動的一個或多個可動透鏡，并且使該可動透鏡移動而改變所述第I面在所述光軸方向的位置。
6.一種曝光裝置，其特征在于其包括上述權(quán)利要求I至3中任一項所述的照明光學(xué)裝置，并將由上述照明光學(xué)裝置照明的所述規(guī)定圖案曝光至感光性基板上。
7.—種元件制造方法，其特征在于其包括以下步驟 曝光步驟，使用上述權(quán)利要求6所述的曝光裝置，將所述規(guī)定圖案曝光至所述感光性基板上；以及 顯影步驟，使經(jīng)上述曝光步驟后的上述感光性基板顯影。
8.—種曝光裝置，其特征在于其包括上述權(quán)利要求4所述的照明光學(xué)裝置，并將由上述照明光學(xué)裝置照明的所述規(guī)定圖案曝光至感光性基板上。
9.一種曝光裝置，其特征在于其包括上述權(quán)利要求5所述的照明光學(xué)裝置，并將由上述照明光學(xué)裝置照明的所述規(guī)定圖案曝光至感光性基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種照明光學(xué)裝置，即便使用轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)來改變形成于照明光瞳面上的光強度分布的外形形狀，亦可以大致維持預(yù)期的輪廓。根據(jù)來自光源(1)的光來對被照射面(M)進(jìn)行照明的本發(fā)明的照明光學(xué)裝置包括棱鏡系統(tǒng)(6)，用以改變一對棱鏡(6a、6b)在光軸(AX)上的間隔，以改變照明光瞳面(8a)中的光強度分布；以及一個或多個可動透鏡(4b)，配置于棱鏡系統(tǒng)與被照射面之間的光路中，并根據(jù)一對棱鏡在光軸上的間隔的變化而可以在光軸方向上移動。
文檔編號G03F7/20GK102890425SQ201210244668
公開日2013年1月23日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者田中裕久 申請人:株式會社尼康