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TWI480705B - 照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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TWI480705B
TWI480705B TW098130395A TW98130395A TWI480705B TW I480705 B TWI480705 B TW I480705B TW 098130395 A TW098130395 A TW 098130395A TW 98130395 A TW98130395 A TW 98130395A TW I480705 B TWI480705 B TW I480705B
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TW098130395A
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田中裕久
水野恭志
谷津修
山本雅也
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尼康股份有限公司
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    • G03F7/70058Mask illumination systems
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Description

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法
本發明是有關於一種照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法。更詳細而言,本發明是有關於一種的照明光學系統,適用於藉由微影(lithography)步驟製造例如半導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等的元件的曝光裝置。
在此種典型的曝光裝置中,自光源射出的光經由作為光學積分器(optical integrator)的複眼透鏡(fly eye lens),而形成作為由多個光源形成的實質上的面光源的二次光源(通常為照明光瞳中的規定的光強度分佈)。以下,將照明光瞳中的光強度分佈稱作「光瞳強度分佈」。而且,照明光瞳被定義為藉由照明光瞳與被照射面(於曝光裝置的情況下為光罩(mask)或者晶圓(wafer))之間的光學系統的作用,而使被照射面成為照明光瞳的傅裏葉變換面(Fourier transform surface)的位置。
來自二次光源的光由聚光透鏡(condenser lens)而聚光後,對形成著規定圖案(pattern)的光罩進行重疊照明。已透過光罩的光經由投影光學系統而在晶圓上成像,從而將光罩圖案投影曝光(轉印)至晶圓上。形成於光罩上的圖案經高積體化後,為了將該微細圖案準確地轉印至晶圓上,在晶圓上獲得均勻的照度分佈是不可或缺的。
為了將光罩的微細圖案準確地轉印至晶圓上,而提出有如下技術:例如形成環帶狀或多極狀(二極狀、四極狀等)的光瞳強度分佈,以使投影光學系統的焦點深度(focus depth)及解像能力(resolution)提高(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]
美國專利公開第2006/0055834號公報
不管照明光瞳中所形成的光瞳強度分佈的形狀如何,若於與作為最終的被照射面的晶圓上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持著光軸而於規定方向上離開一間隔的一對區域的光強度的差過大,則圖案有可能會偏離所期望的位置而曝光。
本發明的目的在於提供一種照明光學系統,其可對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸而在規定方向上離開一間隔的一對區域的光強度差進行調整。而且,本發明的目的在於提供一種可使用如下的照明光學系統並於適當的照明條件下進行良好的曝光的曝光裝置,該照明光學系統可對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸而於規定方向上離開間隔的一對區域的光強度差進行調整。
為了解決上述問題,本發明的第1形態提供一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,對朝向上述被照射面上的1點的光進行減光;上述減光構件以如下姿勢配置著,即與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大。
本發明的第2形態提供一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,且具有:沿著對上述照明光學系統的光軸進行橫切的方向即第1方向的第1尺寸,以及大於該第1尺寸且沿著與上述第1方向正交的第2方向的尺寸、即第2尺寸,且上述第2方向與上述照明光學系統的上述光軸相交。
本發明的第3形態提供一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,對朝向上述被照射面上的1點的光進行減光;上述減光構件構成為可在第1姿勢與第2姿勢之間進行切換,上述第1姿勢是與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大,上述第2姿勢是與上述減光構件對朝向上述一周邊上的上述1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向上述另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。
本發明的第4形態提供一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,具有:沿著對上述照明光學系統的光軸進行橫切的方向即第1方向的第1尺寸,以及大於該第1尺寸且沿著與上述第1方向正交的第2方向的尺寸、即第2尺寸,且該減光構件可圍繞與上述第1方向及上述第2方向正交的軸而旋轉。
本發明的第5形態提供一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及可變部,可相對於與到達上述被照射面上的第1點的光束相關的第1光瞳強度分佈,來改變與達到上述被照射面上的不同於上述第1點的第2點的光束相關的第2光瞳強度分佈。
本發明的第6形態提供一種曝光裝置,其特徵在於:包括用以對規定的圖案進行照明的第1形態、第2形態、第3形態、第4形態、或者第5形態的照明光學系統,且將上述規定的圖案曝光至感光性基板上。
本發明的第7形態提供一種元件製造方法,其特徵在於包括:曝光步驟,使用第6形態的曝光裝置將上述規定的圖案曝光至上述感光性基板上;顯影步驟,對轉印著上述規定的圖案的上述感光性基板進行顯影,將形狀與上述規定的圖案相對應的光罩層形成於上述感光性基板的表面;以及加工步驟,經由上述光罩層而對上述感光性基板的表面進行加工。
[發明之效果]
依照本發明的一態樣的照明光學系統包括減光構件,該減光構件配置於較光學積分器更後側的照明光瞳的正前方或者正後方的位置,對朝向被照射面上的1點的光進行減光。該減光構件以在第1姿勢與第2姿勢之間改變姿勢的方式而構成,上述第1姿勢是與減光構件對朝向被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大,上述第2姿勢是與減光構件對朝向一周邊上的上述1點的光的減光率相比,減光構件對朝向另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。
該情況下,減光構件以下述方式,實現沿著被照射面的規定方向,減光率依照各種態樣而發生變化的多種減光率特性。因此,依照上述態樣的照明光學系統中,於減光構件的多種減光作用下,可對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸而於規定方向上空開間隔的一對區域的光強度差進行調整。而且,本發明的曝光裝置中,可使用照明光學系統而於適當的照明條件下進行良好的曝光,進而可製造良好的元件,其中該照明光學系統對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸而於規定方向上隔開一間隔的一對區域的光強度差進行調整。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
基於附圖對本發明的實施形態進行說明。圖1是概略性地表示本發明的實施形態的曝光裝置的構成的圖。在圖1中,分別沿著作為感光性基板的晶圓W的曝光面(轉印面)的法線方向設定Z軸,於晶圓W的曝光面內沿著與圖1的紙面平行的方向設定Y軸,且於晶圓W的曝光面內沿著與圖1的紙面垂直的方向設定X軸。
參照圖1,在本實施形態的曝光裝置中,自光源1供給曝光光束(照明光)。作為光源1,可使用例如供給193nm的波長的光的ArF準分子雷射(excimer laser)光源或供給248nm的波長的光的KrF準分子雷射光源等。自光源1射出的光束藉由整形光學系統2轉換為所需的剖面形狀的光束之後,例如經由環帶照明用的繞射光學元件3而入射至無焦透鏡(afocal lens)4。
無焦透鏡4是被設定為其前側焦點位置與繞射光學元件3的位置大致一致、且其後側焦點位置與圖中虛線所示的規定面5的位置大致一致的無焦系統(無焦光學系統)。繞射光學元件3是依據在基板上形成的曝光光束(照明光)的波長程度的間距具有的階差而構成,且具有使入射光束以所期望的角度繞射的作用。具體而言,環帶照明用的繞射光學元件3具有如下功能,即當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,於遠場(far field)(或者夫琅禾費(Fraunhofer)繞射區域)形成環帶狀的光強度分佈。
因此,入射至繞射光學元件3的大致平行的光束,於無焦透鏡4的光瞳面上形成環帶狀的光強度分佈之後,以環帶狀的角度分佈而自無焦透鏡4射出。經過無焦透鏡4的光,經由可用於改變σ值(σ值=照明光學系統的光罩側數值孔徑/投影光學系統的光罩側數值孔徑)的可變焦距透鏡(zoom lens)7,而入射至作為光學積分器的微型複眼透鏡(或者複眼透鏡)8。微型複眼透鏡8是由例如縱橫且稠密地排列的多個具有正折射力(positive refracting power)的微小透鏡所構成的光學元件,且藉實施平行平面板蝕刻處理而形成微小透鏡群所構成。
構成微型複眼透鏡的各微小透鏡,要小於構成複眼透鏡的各透鏡元件。而且,微型複眼透鏡與由彼此隔離的透鏡元件所構成的複眼透鏡不同,多個微小透鏡(微小折射面)彼此並非隔離是形成為一體。然而,在將具有正折射力的透鏡元件縱橫配置的方面而言,微型複眼透鏡與複眼透鏡相同,為波前區分(division of wavefront)型的光學積分器(optical integrator)。此種微型複眼透鏡8的構成及作用,揭示於例如美國專利第6741394號公報中。再者,作為微型複眼透鏡8,亦可使用例如柱狀(cylindrical)微型複眼透鏡。柱狀微型複眼透鏡的構成及作用,揭示於例如美國專利第6913373號公報中。此處,以參照的方式引用美國專利第6741394號公報以及第6913373號公報的教示。
規定面5的位置,是配置於可變焦距透鏡7的前側焦點位置或該前側焦點位置的附近,微型複眼透鏡8的入射面是配置於可變焦距透鏡7的後側焦點位置或者該後側焦點位置的附近。換言之,可變焦距透鏡7將規定面5與微型複眼透鏡8的入射面,實質上配置成傅裏葉變換的關係,即將無焦透鏡4的光瞳面與微型複眼透鏡8的入射面配置為在光學上大致共軛。
因此,與無焦透鏡4的光瞳面相同地,於微型複眼透鏡8的入射面上,形成著例如以光軸AX為中心的環帶狀的照野。該環帶狀的照野的整體形狀依存於可變焦距透鏡7的焦距而相似性地改變。微型複眼透鏡8的各微小透鏡的入射面(即單位波前區分面)為例如沿著Z方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀,且為與光罩M上所應形成的照明區域的形狀(進而晶圓W上所應形成的曝光區域的形狀)相似的矩形狀。
入射至微型複眼透鏡8的光束被二維地分割後,於該微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近的位置(進而照明光瞳的位置)上,形成著具有與微型複眼透鏡8的入射面上所形成的照野大致相同的光強度分佈的二次光源,即形成著以光軸AX為中心的環帶狀的實質上的面光源所構成的二次光源(光瞳強度分佈)。於微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近配置著遮光單元9。將於下文對遮光單元9的構成及作用進行說明。
而且,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近,視需要而配置著照明孔徑光闌(aperture stop)(未圖示),該照明孔徑光闌具有與環帶狀的二次光源相對應的環帶狀的孔徑部(透光部)。照明孔徑光闌構成為相對於照明光路而插拔自如,且構成能夠與具有大小以及形狀不同的孔徑部的多個孔徑光闌進行切換。作為孔徑光闌的切換方式,例如可使用眾所周知的轉塔(turret)方式或滑動(slide)方式等。照明孔徑光闌配置於與下述的投影光學系統PL的入射光瞳面,在光學上大致共軛的位置,並對有助於二次光源的照明的範圍進行規定。
經過微型複眼透鏡8以及遮光單元9的光,經由聚光光學系統10而對光罩遮器11(mask blind)進行重疊照明。由此,於作為照明視場光闌的光罩遮器11上,形成著與微型複眼透鏡8的微小透鏡的形狀及焦距相對應的矩形狀的照野。經過光罩遮器11的矩形狀的孔徑部(透光部)的光,經由前側透鏡群12a與後側透鏡群12b所構成的成像光學系統12,而對形成著規定的圖案的光罩M進行重疊照明。即,成像光學系統12將光罩遮器11的矩形狀孔徑部的像形成於光罩M上。
於保持在光罩平台MS上的光罩M上形成著應轉印的圖案,對圖案區域全體中的、沿著Y方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀(狹縫狀)的圖案區域進行照明。已透過光罩M的圖案區域的光經由投影光學系統PL,而於保持在晶圓平台WS上的晶圓(感光性基板)W上形成光罩圖案的像。即,以與光罩M上的矩形狀照明區域為光學性對應的方式,亦於晶圓W上在沿著Y方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀的靜止曝光區域(有效曝光區域)中形成著圖案像。
如此,依照所謂的步進掃描(step and scan)方式,於投影光學系統PL的與光軸AX正交的平面(XY平面)內,沿著X方向(掃描方向)使光罩平台MS與晶圓平台WS,亦即使光罩M與晶圓W同步地移動(掃描),藉此,於晶圓W上對具有與靜止曝光區域的Y方向尺寸相等的寬度,且具有與晶圓W的掃描量(移動量)相對應的長度的曝光照射(shot)區域(曝光區域)掃描曝光光罩圖案。
本實施形態中,如上所述,將藉由微型複眼透鏡8所形成的二次光源作為光源,對照明光學系統(2~12)的被照射面上所配置的光罩M進行柯勒照明(Kohler illumination)。因此,形成著二次光源的位置與投影光學系統PL的孔徑光闌AS的位置在光學上共軛,從而可將二次光源的形成面稱作照明光學系統(2~12)的照明光瞳面。典型的是,相對於照明光瞳面,被照射面(配置著光罩M的面,或者將投影光學系統PL包括在內一併考慮為照明光學系統時,為配置著晶圓W的面)而成為光學上的傅裏葉變換面。
再者,所謂光瞳強度分佈,是指照明光學系統(2~12)的照明光瞳面、或者與該照明光瞳面在光學上共軛的面上的光強度分佈(亮度分佈)。當微型複眼透鏡8的波前區分數相對較大時,微型複眼透鏡8的入射面上所形成的總體光強度分佈、與整個二次光源的總體光強度分佈(光瞳強度分佈)表現出高相關性。因此,亦可將微型複眼透鏡8的入射面及與該入射面在光學上共軛的面上的光強度分佈,亦可稱作光瞳強度分佈。圖1的構成中,繞射光學元件3、無焦透鏡4、可變焦距透鏡7、以及微型複眼透鏡8構成分佈形成光學系統,該分佈形成光學系統於較微型複眼透鏡8更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈。
可代替環帶照明用的繞射光學元件3,而將多極照明(二極照明、四極照明、八極照明等)用的繞射光學元件(未圖示)設定於照明光路中,藉此來進行多極照明。多極照明用的繞射光學元件具有如下功能,即當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,在遠場上形成多極狀(二極狀、四極狀、八極狀等)的光強度分佈。因此,經過多極照明用的繞射光學元件的光束,會在微型複眼透鏡8的入射面上,形成由例如以光軸AX為中心的多個規定形狀(圓弧狀、圓形狀等)的照野所構成的多極狀的照野。其結果為,在微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近,亦形成著與所述入射面上所形成的照野相同的多極狀的二次光源。
而且,可代替環帶照明用的繞射光學元件3,而將圓形照明用的繞射光學元件(未圖示)設定於照明光路中,藉此來進行通常的圓形照明。圓形照明用的繞射光學元件具有如下功能,即當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,在遠場上形成圓形狀的光強度分佈。因此,經過圓形照明用的繞射光學元件的光束會在微型複眼透鏡8的入射面上,形成例如以光軸AX為中心的圓形狀的照野。其結果為,在微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近,亦形成著與所述入射面上所形成的照野相同的圓形狀的二次光源。又,可代替環帶照明用的繞射光學元件3,而將具有適當特性的繞射光學元件(未圖示)設定於照明光路中,藉此來進行多種形態的變形照明。作為繞射光學元件3的切換方式,可使用例如眾所周知的轉塔方式或滑動方式等。再者,作為此種繞射光學元件,揭示於例如美國專利第5850300號公報以及美國專利公開第2008/0074746號公報中。此處,以參照的方式引用美國專利第5850300號公報以及美國專利公開第2008/0074746號公報的教示。
以下的說明中,為了便於理解本實施形態的作用效果,設定於微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近的照明光瞳中,形成著如圖2所示的四極狀的光瞳強度分佈(二次光源)20。而且,將一對遮光構件91以及92作為遮光單元9而配置於四極狀的光瞳強度分佈20的形成面的正後方。而且,以下的說明中僅稱作「照明光瞳」時,是指微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近的照明光瞳。
參照圖2,照明光瞳上所形成的四極狀的光瞳強度分佈20,具有夾持光軸AX而於X方向上隔開間隔的一對圓弧狀的實質上的面光源(以下僅稱作「面光源」)20a、20b,及夾持光軸AX而於Z方向上隔開間隔的一對圓弧狀的實質上的面光源20c、20d。再者,照明光瞳中的X方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的短邊方向,且對應於晶圓W的掃描方向。而且,照明光瞳中的Z方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的長邊方向,且對應於與晶圓W的掃描方向正交的掃描正交方向(晶圓W上的Y方向)。
如圖3所示,於晶圓W上形成著沿Y方向具有長邊且沿X方向具有短邊的矩形狀的靜止曝光區域ER,且以與該靜止曝光區域ER相對應的方式,於光罩M上形成著矩形狀的照明區域(未圖示)。此處,入射至靜止曝光區域ER內的1點的光於照明光瞳中所形成的四極狀的光瞳強度分佈,是並不依存於入射點的位置而具有彼此大致相同的形狀。然而,構成四極狀的光瞳強度分佈的各面光源的光強度有時會依存於入射點的位置而有所不同。
作為比較簡單的一例而考慮如下情況,即入射至靜止曝光區域ER內的周邊的點P2、P3的光,於照明光瞳中分別形成圖4、圖5所示意性地表示的四極狀的光瞳強度分佈。即,入射至自靜止曝光區域ER內的中心點P1起而於+Y方向上空開間隔的周邊的點P2的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈22中,如圖4所示,面光源22a、22b以及22d的光強度彼此大致相等,且面光源22c的光強度大於其他面光源的光強度。
而且,入射至自靜止曝光區域ER內的中心點P1起而於-Y方向上空開間隔的周邊的點P3的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈23中,如圖5所示,面光源23a、23b以及23c的光強度彼此大致相等,且面光源23d的光強度大於其他面光源的光強度。如此,若在與晶圓W上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸AX而在Z方向(與掃描正交方向(晶圓W上的Y方向)相對應的方向)上隔開間隔的一對區域的光強度的差過大,則於曝光照射區域(於圖4以及圖5所示的示例的情況下為與周邊點P2、P3相對應的周邊的位置)上曝光的圖案有可能會偏離所期望的位置。
本實施形態中,具備遮光單元9來作為調整機構,以對在與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22、23中,夾持光軸AX而於Z方向上空開間隔的一對面光源22c與22d之間、以及一對面光源23c與23d之間的光強度的差進行調整。遮光單元9如圖6所示包括:圓環狀的保持構件90;一對遮光構件91、92;安裝在各遮光構件91、92的兩端且在X方向上延伸的旋轉軸93;使旋轉軸93旋轉的驅動部94;旋轉自如地支撐著旋轉軸93的支撐部95;以及對藉由驅動部94的旋轉軸93的旋轉進行控制的旋轉控制系統96。
再者,驅動部94以及支撐部95安裝於保持構件90上。而且,遮光構件91以及92具有彼此相同的板狀的形態,其等夾持光軸AX而於Z方向上隔開間隔配置著。更詳細而言,遮光構件91以及92是具有沿著X方向細長延伸的矩形狀的外形形狀的平行平面板,如圖2所示,其等是以對來自夾持光軸AX而於Z方向上隔開間隔的一對面光源20c以及20d的光發揮作用的方式而決定其位置。換言之,遮光單元9不對照明光瞳上所形成的四極狀的光瞳強度分佈20中的、夾持光軸AX而於X方向上隔開間隔的一對面光源20a以及20b發揮作用。
遮光單元9,根據來自旋轉控制系統96的指令,藉由驅動部94的作用而使旋轉軸93旋轉,進而遮光構件91以及92的姿勢分別改變。即,各遮光構件91、92構成為可圍繞沿微型複眼透鏡8的矩形狀的單位波前區分面的短邊方向(X方向)延伸的旋轉軸93而旋轉。而且,各遮光構件91、92沿著YZ平面具有矩形狀的剖面,且與單位波前區分面的短邊方向即X方向平行地延伸著。
圖7以及圖8是說明各遮光構件的基本作用的圖。圖7以及圖8中,為了便於理解遮光單元9的作用,而說明具有與遮光構件91、92相同的構成且進行相同動作的單個遮光構件97,在處於各特徵性的姿勢時的減光作用。圖7中,設定為如下姿勢,即遮光構件97的長度方向(X方向)的中心線穿過光軸AX,且遮光構件97的矩形狀的橫剖面(沿著YZ平面的剖面)的長邊方向沿與光軸AX(Y方向)平行的方向延伸(以下稱作「平行姿勢」)。
該情況下,如圖7所示,到達晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1的光,即到達光罩遮器11的孔徑部的中心點P1'的光,對於遮光構件97的照明光瞳側的端面上的XZ平面而以入射角度0入射,因此被遮光構件97遮蔽的光的量很少。另一方面,到達晶圓W上的靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3的光,即到達光罩遮器11的孔徑部的周邊點P2'、P3'的光,相對於遮光構件97的照明光瞳側的端面上的XZ平面而以相對較大的入射角度θ入射,因此被遮光構件97遮蔽的光的量相對較多。
以下,為了簡化說明,使與靜止曝光區域ER內的周邊點P2相對應的周邊點P2'位於光罩遮器11的孔徑部的+Z方向側,且使與靜止曝光區域ER內的周邊點P3相對應的周邊點P3'位於-Z方向側。再者,圖7中,僅表示到達中心點P1'以及周邊點P2'的光被遮光構件97遮蔽的情況,但明確的是到達周邊點P3'的光亦與到達周邊點P2'的光同樣被遮光構件97遮蔽。
圖8中,將遮光構件97設定為自平行姿勢起,圍繞X軸僅旋轉+θ的姿勢(以下稱作「+θ的旋轉姿勢」)。該情況下,如圖8所示,到達晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1的光,即到達光罩遮器11的孔徑部的中心點P1'的光被遮光構件97遮蔽的部分相對較多。到達靜止曝光區域ER內的周邊點P2的光,即到達光罩遮器11的孔徑部的周邊點P2'的光被遮光構件97遮蔽的部分很少。
到達靜止曝光區域ER內的周邊點P3的光,即到達光罩遮器11的孔徑部的周邊點P3'的光被遮光構件97遮蔽的部分最多。再者,省略了圖示,若將遮光構件97設定為自平行姿勢起圍繞X軸僅旋轉-θ的姿勢、即-θ的旋轉姿勢,則到達光罩遮器11的孔徑部的中心點P1'的光被遮光構件97遮蔽的部分會相對較多。而且,到達周邊點P2'的光被遮光構件97遮蔽的部分最多,而到達周邊點P3'的光被遮光構件97遮蔽的部分很少。
圖9是說明由一對遮光構件構成的遮光單元的減光作用的圖。圖10是示意性地表示圖9的遮光單元對一對面光源的減光作用的大小的圖。作為圖9中的一例,將第1遮光構件91設定為平行姿勢,將第2遮光構件92設定為+θ的旋轉姿勢。該情況下,如圖10的中央所示,在與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對+Z方向側的面光源21c的減光作用非常小,而第2遮光構件92對-Z方向側的面光源21d的減光作用相對較大。如此,圖10、及相關聯的圖11以及圖12中,藉由沿X方向細長地延伸的陰影區域的Z方向上的寬度尺寸,來示意性地表示遮光單元9的減光作用的大小。
而且,如圖10的左側所示,與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源22c的減光作用相對較大,而第2遮光構件92對面光源22d的減光作用非常小。而且,如圖10的右側所示,與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源23c的減光作用相對較大,第2遮光構件92對面光源23d的減光作用最大。
再者,圖9中,參照符號B3表示面光源20c(21c~23c)的沿著Z方向的最外緣的點(參照圖2),參照符號B4表示面光源20d(21d~23d)的沿著Z方向的最外緣的點(參照圖2)。進而,以參照符號B1表示面光源20a(21a~23a)的沿著X方向的最外緣的點,以參照符號B2表示面光源20b(21b~23b)的沿著X方向的最外緣的點。如上所述,來自面光源20a(21a~23a)以及面光源20b(21b~23b)的光不受遮光單元9的減光作用的影響。
而且,如圖11所示,當將第1遮光構件91設定為-θ的旋轉姿勢、且將第2遮光構件92設定為+θ的旋轉姿勢時,與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源21c的減光作用、以及第2遮光構件92對面光源21d的減光作用均相對較大。與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源22c的減光作用最大,而第2遮光構件92對面光源22d的減光作用非常小。與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源23c的減光作用非常小,而第2遮光構件92對面光源23d的減光作用最大。
而且,如圖12所示,當將第1遮光構件91設定為+θ的旋轉姿勢、且將第2遮光構件92設定為-θ的旋轉姿勢時,與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源21c的減光作用、以及第2遮光構件92對面光源21d的減光作用均相對較大。與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源22c的減光作用非常小,而第2遮光構件92對面光源22d的減光作用最大。與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈中,第1遮光構件91對面光源23c的減光作用最大,而第2遮光構件92對面光源23d的減光作用非常小。
如此,藉由將例如第1遮光構件91設定為-θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的適當的-θ'的旋轉姿勢,且將第2遮光構件92設定為+θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的適當的+θ'的旋轉姿勢,而可對夾持光軸AX於Z方向上隔開間隔的一對面光源22c與22d之間、以及一對面光源23c與23d之間所存在的圖4以及圖5所示的光強度差進行調整。
具體而言,當遮光單元9的第1遮光構件91處於-θ'的旋轉姿勢、且第2遮光構件92處於+θ'的旋轉姿勢時,如圖13所示,與周邊點P2相關的光瞳強度分佈22中,來自面光源22a以及22b的光不受遮光單元9的減光作用的影響,因此其光強度並未發生改變。來自面光源22c的光受到遮光單元9的減光作用的影響,其光強度相對大幅地降低。來自面光源22d的光雖受到遮光單元9的減光作用的影響,但其光強度僅輕微地降低。其結果,藉由遮光9而進行了調整的與周邊點P2相關的光瞳強度分佈22'中,於Z方向上隔開間隔的面光源22c'的光強度與面光源22d'的光強度大致相等。或者,面光源22c'的光強度與面光源22d'的光強度的差被調整為所需的光強度差。
而且,如圖14示,與周邊點P3相關的光瞳強度分佈23中,來自面光源23a以及23b的光不受遮光單元9的減光作用的影響,因此其光強度並未發生改變。來自面光源23c的光雖受到遮光單元9的減光作用的影響,但其光強度僅輕微地降低。來自面光源23d的光受到遮光單元9的減光作用的影響,其光強度相對大幅地降低。其結果,於藉由遮光單元9而進行了調整的與周邊點P3相關的光瞳強度分佈23'中,於Z方向上空開間隔的面光源23c'的光強度與面光源23d'的光強度大致相等。或者,面光源23c'的光強度與面光源23d'的光強度的差被調整為所需的光強度差。
再者,將面光源22c'的光強度與面光源22d'的光強度的差、以及面光源23c'的光強度與面光源23d'的光強度的差調整為所需的光強度差的動作,是基於光瞳強度分佈計測裝置(未圖示)的計測結果來進行的,該光瞳強度分佈計測裝置對基於例如經過投影光學系統PL的光在投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈進行計測。光瞳強度分佈計測裝置,包括電荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)攝像部,對投影光學系統PL的像面上的各點所相關的光瞳強度分佈(入射至各點的光線於投影光學系統PL的光瞳面上所形成的光瞳強度分佈)進行監視,所述CCD攝像部具有例如配置於與投影光學系統PL的光瞳位置在光學上共軛的位置的攝像面。關於光瞳強度分佈計測裝置的詳細構成及作用,可參照美國專利公開第2008/0030707號公報等。
具體而言,將光瞳強度分佈計測裝置的計測結果供給至控制部(未圖示)。控制部根據光瞳強度分佈計測裝置的計測結果,對遮光單元9的旋轉控制系統96輸出指令,以使投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈成為所期望的分佈。旋轉控制系統96根據來自控制部的指令而控制遮光構件91、92的姿勢,將面光源22c'的光強度與面光源22d'的光強度的差、以及面光源23c'的光強度與面光源23d'的光強度的差調整為所需的光強度差。
本實施形態中,構成遮光單元9的各遮光構件91、92,具有將朝向最終的被照射面即晶圓W上的靜止曝光區域ER內的1點的光遮蔽的功能。而且,各遮光構件91、92分別以在+θ的旋轉姿勢(第1姿勢)與-θ的旋轉姿勢(第2姿勢)之間連續地改變姿勢的方式而構成,上述+θ的旋轉姿勢(第1姿勢)是與遮光構件對朝向靜止曝光區域ER內的沿著Y方向的一周邊的點P2的光的減光率相比,遮光構件對朝向另一周邊點P3的光的減光率較大,上述-θ的旋轉姿勢(第2姿勢)是與遮光構件對朝向周邊點P2的光的減光率相比,遮光構件對朝向周邊點P3的光的減光率較小。
具體而言,當將遮光構件91、92設定為+θ的旋轉姿勢時,遮光構件的減光率是從周邊點P2起朝向周邊點P3單調增大。反之,當將遮光構件91、92設定為-θ的旋轉姿勢時,遮光構件的減光率自周邊點P2起朝向周邊點P3單調減少。而且,遮光單元9中,一對遮光構件91以及92的姿勢是在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間彼此獨立地受到控制。因此,如參照圖10~圖12可知,遮光單元9實現如下的多種減光率特性,即沿著靜止曝光區域ER內的Y方向,減光率依照多種態樣而發生變化。再者,可將遮光單元9視作可變部,其可相對於到達被照射面上的第1點(例如周邊點P2)的光束所相關的第1光瞳強度分佈,而改變到達被照射面上的與第1點不同的第2點(例如周邊點P3)的光束所相關的第2光瞳強度分佈。
以上,本實施形態的照明光學系統(2~12)包括實現如下多種減光率特性的遮光單元9,即沿著晶圓W的靜止曝光區域ER內的Y方向,減光率依照多種態樣而發生變化。因此,本實施形態的照明光學系統(2~12)中,可藉由遮光單元9的多種減光作用,對在靜止曝光區域ER內的各點所相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸AX而於Y方向上隔開間隔的一對區域之間(圖4以及圖5的示例中為一對面光源22c與22d之間、以及一對面光源23c與23d之間)的光強度的差進行調整。
而且,本實施形態的曝光裝置(2~WS),可使用照明光學系統(2~12)而在與光罩M的微細圖案相對應的適當照明條件下進行良好的曝光,進而可將光罩M的微細圖案遍及整個曝光區域,而以所期望的線寬忠實地轉印至晶圓W上的所期望的位置,其中上述照明光學系統(2~12)是對在晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點所相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸AX而於Y方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整。
本實施形態中,可認為晶圓(被照射面)W上的光量分佈例如受到遮光單元9的減光作用(調整作用)的影響。該情況下,可視需要,藉由具有眾所周知的構成的光量分佈調整部的作用,來變更靜止曝光區域ER內的照度分佈或者靜止曝光區域(照明區域)ER的形狀。具體而言,作為變更照度分佈的光量分佈調整部,可使用日本專利特開2001-313250號以及日本專利特開2002-100561號(及與該些相對應的美國專利第6771350號以及第6927836號)中所揭示的構成以及方法。而且,作為變更照明區域的形狀的光量分佈調整部,可使用國際專利公開第WO 2005/048326號說明書(及與其相對應的美國專利公開第2007/0014112號公報)中所揭示的構成以及方法。此處,以參照的方式引用美國專利第6771350號以及第6927836號、及美國專利公開第2007/0014112號公報的教示。
再者,上述實施形態中,使遮光單元9的一對遮光構件91、92分別構成為於+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間連續地改變姿勢。然而,並未限定於此,亦可使一對遮光構件91、92分別構成為例如於+θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第1旋轉姿勢、與-θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第2旋轉姿勢之間連續地改變姿勢。
而且,可使一對遮光構件91、92構成為可在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間進行切換,亦可構成為可在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間的多個姿勢之間進行切換。
而且,亦可由單個遮光構件構成遮光單元9。該情況下,可使單個遮光構件構成為在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間連續地改變姿勢,亦可使單個遮光構件構成為例如在+θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第1旋轉姿勢、與-θ的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第2旋轉姿勢之間連續地改變姿勢。或者,可使單個遮光構件構成為可在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間進行切換,亦可使單個遮光構件構成為可在+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間的多個姿勢之間進行切換。
即,本發明中重要的是,對朝向被照射面上的1點的光進行減光的減光構件,構成為可在第1姿勢(於上述實施形態中例如為+θ的旋轉姿勢或者-θ的旋轉姿勢)與第2姿勢(於上述實施形態中例如為-θ的旋轉姿勢或者+θ的旋轉姿勢)之間進行切換,上述第1姿勢是與減光構件對朝向被照射面的沿著規定方向(於上述實施形態中為Y方向)的一周邊上的1點(於上述實施形態中為P2或者P3)的光的減光率相比,減光構件對朝向另一周邊上的1點(於上述實施形態中為P3或者P2)的光的減光率的較大,上述第2姿勢是與減光構件對朝向一周邊上的上述1點的光的減光率相比,減光構件對朝向另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。該情況下,減光構件具有:第1尺寸,沿著對照明光學系統的光軸AX進行橫切的方向即第1方向(於上述實施形態中為遮光構件的矩形狀的橫剖面的短邊方向);以及第2尺寸,是大於該第1尺寸、且沿著與第1方向正交的第2方向(於上述實施形態中為遮光構件的矩形狀的橫剖面的長邊方向)的尺寸;且該減光構件可圍繞與第1方向以及第2方向正交的軸(於上述實施形態中為圍繞X方向的軸線)而旋轉。
再者,上述實施形態中,可視作減光構件的一對遮光構件91、92使用的是將光完全遮蔽的遮光構件,即,使用的是透過率為0的遮光構件,但亦可使用透過率大於0且小於100%的具有規定的透過率的遮光構件。
而且,上述實施形態中,構成為使遮光單元9的一對遮光構件91、92的姿勢發生變化。然而,並不限定於此,亦可將遮光構件91以及92分別固定地設置為+θ(或者-θ)的旋轉姿勢以及-θ(或者+θ)的旋轉姿勢,或者分別固定地設置為+θ(或者-θ)的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第1旋轉姿勢、以及-θ(或者+θ)的旋轉姿勢與平行姿勢之間的第2旋轉姿勢。而且,可由單個遮光構件構成遮光單元9,且將該單個遮光構件固定地設置為+θ的旋轉姿勢與-θ的旋轉姿勢之間的適當的旋轉姿勢。
即,本發明中重要的是,對朝向被照射面上的1點的光進行減光的減光構件的配置姿勢(上述實施形態中為旋轉姿勢),為對朝向被照射面的沿著規定方向(於上述實施形態中為Y方向)的一周邊上的1點(於上述實施形態中為P2或者P3)的光的減光率,比減光構件對朝向另一周邊上的1點(於上述實施形態中為P3或者P2)的光的減光率小。該情況下,減光構件具有:第1尺寸,沿著對照明光學系統的光軸AX進行橫切的方向即第1方向(於上述實施形態中為遮光構件的矩形狀的橫剖面的短邊方向);以及第2尺寸,為大於該第1尺寸、且沿著與第1方向正交的第2方向(於上述實施形態中為遮光構件的矩形狀的橫剖面的長邊方向)的尺寸。
而且,上述實施形態中,於四極狀的光瞳強度分佈20的形成面的正後方,配置著由一對遮光構件91以及92構成的遮光單元9。然而,並未限定於此,亦可視需要而配置由所需數量的遮光構件構成的遮光單元9。而且,上述實施形態中,構成遮光單元9的遮光構件91、92的長度方向是沿著微型複眼透鏡8的矩形狀的單位波前區分面的短邊方向(X方向)來配置的。然而,並未限定於此,亦可相對於單位波前區分面的短邊方向,而稍微傾斜地配置遮光構件的長度方向。而且,上述實施形態中,藉由外形形狀為矩形狀且具有平行平面板的形態的遮光構件91、92來構成遮光單元9。然而,並未限定於此,遮光構件的具體的構成可為多種形態。即,構成遮光單元9的遮光構件的外形形狀、數量、配置等可為多種形態。
再者,上述說明中,以照明光瞳中形成著四極狀的光瞳強度分佈的變形照明、即以四極照明為例對本發明的作用效果進行了說明。然而,並未限定於四極照明,例如形成著環帶狀的光瞳強度分佈的環形照明、形成著四極狀以外的其他多極狀的光瞳強度分佈的多極照明等,同樣亦可應用本發明而獲得相同的作用效果。
而且,上述說明中,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近的照明光瞳的正後方配置著遮光單元9的遮光構件。然而,並未限定於此,亦可於微型複眼透鏡8的後側焦點面或者該後側焦點面的附近的照明光瞳的正前方配置遮光構件。而且,亦可於較微型複眼透鏡8更後側的其他照明光瞳的正前方或者正後方、例如於成像光學系統12的前側透鏡群12a與後側透鏡群12b之間的照明光瞳的正前方或者正後方配置遮光構件。再者,當於照明光瞳的位置配置著遮光構件時,由於遮光構件沿著光軸方向具有寬度尺寸,因此可視作於照明光瞳的緊前方以及緊後方配置著遮光構件。
上述實施形態的曝光裝置,是將包含本案申請專利範圍中所列舉的各構成要素在內的各種子系統(subsystem),以確保規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式加以組裝而製造。為了確保該些各種精度,而於該組裝的前後,對各種光學系統進行用以達成光學精度的調整,對各種機械系統進行用以達成機械精度的調整,對各種電氣系統進行用以達成電氣精度的調整。用各種子系統來組裝曝光裝置的組裝步驟中,包含各種子系統彼此的機械連接、電路的配線連接、氣壓迴路的配管連接等。於由此種各種子系統來組裝曝光裝置的組裝步驟之前,當然具有各子系統各自的組裝步驟。當由各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟結束之後,進行綜合調整,以確保作為整個曝光裝置的各種精度。再者,較理想的是,於溫度以及潔淨度等受到管理的無塵室(clean room)中製造曝光裝置。
其次,對使用了上述實施形態的曝光裝置的元件製造方法進行說明。圖15是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。如圖15所示,半導體元件的製造步驟中,在成為半導體元件的基板的晶圓W上蒸鍍金屬膜(步驟S40),於該蒸鍍的金屬膜上塗佈作為感光性材料的光阻劑(photoresist)(步驟S42)。接著,使用上述實施形態的曝光裝置,將光罩(主光罩(reticle))M上所形成的圖案轉印至晶圓W上的各曝光照射區域(步驟S44:曝光步驟),並於該轉印結束後進行晶圓W的顯影,即,進行轉印著圖案的光阻劑的顯影(步驟S46:顯影步驟)。其後,將藉由步驟S46而生成於晶圓W的表面上的光阻圖案(resist pattern)作為光罩,對晶圓W的表面進行蝕刻等的加工(步驟S48:加工步驟)。
此處,所謂光阻圖案,是生成著與藉由上述實施形態的曝光裝置所轉印的圖案相對應的形狀的凹凸的光阻劑層,且該凹部貫穿光阻劑層。步驟S48中,經由該光阻圖案進行晶圓W的表面的加工。於步驟S48所進行的加工中,例如包含晶圓W的表面的蝕刻或者金屬膜等的成膜的至少一方。再者,步驟S44中,上述實施形態的曝光裝置是將塗佈著光阻劑的晶圓W作為感光性基板、即板P來進行圖案的轉印。
圖16是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的流程圖。如圖16所示,液晶元件的製造步驟中,依序進行圖案形成步驟(步驟S50)、彩色濾光片(color filter)形成步驟(步驟S52)、胞(cell)組裝步驟(步驟S54)以及模組組裝步驟(步驟S56)。
步驟S50的圖案形成步驟中,在作為板P的塗佈著光阻劑的玻璃基板上,使用上述實施形態的曝光裝置來形成電路圖案以及電極圖案等的規定圖案。於該圖案形成步驟中包括:曝光步驟,使用上述實施形態的曝光裝置來將圖案轉印至光阻劑層;顯影步驟,進行轉印著圖案的板P的顯影,即進行玻璃基板上的光阻劑層的顯影,從而生成形狀與圖案相對應的光阻劑層;以及加工步驟,經由該顯影後的光阻劑層來對玻璃基板的表面進行加工。
步驟S52的彩色濾光片形成步驟中形成如下的彩色濾光片,該彩色濾光片中呈矩陣狀地排列著多個與R(Red,紅)、G(Green,綠)、B(Blue,藍)相對應的三個點(dot)的組,或者於水平掃描方向上排列著多個R、G、B的3條條紋狀(stripe)的濾光片的組。
步驟S54的胞(cell)組裝步驟中,使用藉由步驟S50而形成著規定圖案的玻璃基板、及藉由步驟S52而形成的彩色濾光片來組裝液晶面板(液晶胞)。具體而言,例如藉由向玻璃基板與彩色濾光片之間注入液晶而形成液晶面板。步驟S56的模組組裝步驟中,對藉由步驟S54而組裝的液晶面板,安裝使該液晶面板進行顯示動作的電路以及背光源(back light)等的各種零件。
而且,本發明並不限定於應用在半導體元件製造用的曝光裝置,亦可廣泛應用於例如形成於方型玻璃板上的液晶顯示元件、或者電漿顯示器(plasma display)等的顯示裝置用的曝光裝置、用以製造攝像元件(CCD等)、微型機器(micromachine)、薄膜磁頭(thin film magnetic head)、及脫氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)晶片等的各種元件的曝光裝置。進而,本發明亦可應用於使用光微影步驟來製造形成著各種元件的光罩圖案的光罩(光罩、主光罩等)時的曝光步驟(曝光裝置)。
再者,上述實施形態中,使用ArF準分子雷射光(波長:193nm)或KrF準分子雷射光(波長:248nm)來作為曝光光束,但並未限定於此,亦可對其他適當的雷射光源、例如使用供給157nm波長的雷射光的F2 雷射光源等應用本發明。
而且,上述實施形態中,是對步進掃描方式的曝光裝置應用本發明,該步進掃描方式的曝光裝置是在晶圓W的曝光照射區域中掃描曝光出光罩M的圖案。然而,並未限定於此,亦可將對步進重複方式(step and repeat)的曝光裝置應用本發明,該步進重複方式的曝光裝置是重複進行在晶圓W的各曝光區域一次曝光(one-shot exposure)出光罩M的圖案的動作。
而且,上述實施形態中,是對曝光裝置中對光罩(或者晶圓)進行照明的照明光學系統應用本發明,但並不限定此處,亦可對曝光裝置中對光罩(或者晶圓)以外的被照射面進行照明的普通的照明光學系統應用本發明。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1...光源
2...整形光學系統
3...繞射光學元件
4...無焦透鏡
5...規定面
7...可變焦距透鏡
8...微型複眼透鏡(光學積分器)
9...遮光單元
10...聚光光學系統
11...光罩遮器
12...成像光學系統
12a...前側透鏡群
12b...後側透鏡群
20、22、22'、23、23'...光瞳強度分佈(二次光源)
20a~20d、21a~21d、22a~22d、22c'、22d'、23a~23d、23c'、23d'...面光源
91、92...遮光構件
93...旋轉軸
94...驅動部
95...支撐部
96...旋轉控制系統
97...遮光構件
AS...孔徑光闌
AX...光軸
B1...面光源20a(21a~23a)的沿著X方向的最外緣的點
B2...面光源20b(21b~23b)的沿著X方向的最外緣的點
B3...面光源20c(21c~23c)的沿著Z方向的最外緣的點
B4...面光源20d(21d~23d)的沿著Z方向的最外緣的點
ER...靜止曝光區域
M...光罩
MS...光罩平台
P1、P1'...中心點
P2、P3、P2'、P3'...周邊點
PL...投影光學系統
W...晶圓
WS...晶圓平台
θ...入射角度
X、Y、Z...軸
S40~S48、S50~S56...步驟
圖1是概略性地表示本發明的實施形態的曝光裝置的構成的圖。
圖2是表示照明光瞳中所形成的四極狀的二次光源的圖。
圖3是表示晶圓上所形成的矩形狀的靜止曝光區域的圖。
圖4是說明入射至靜止曝光區域內的周邊點P2上的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀的圖。
圖5是說明入射至靜止曝光區域內的周邊點P3上的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀的圖。
圖6是概略性地表示遮光單元的構成的圖。
圖7是說明各遮光構件的基本作用的第1圖。
圖8是說明各遮光構件的基本作用的第2圖。
圖9是將第1遮光構件設定為平行姿勢且將第2遮光構件設定為+θ的旋轉姿勢時的遮光單元的減光作用的圖。
圖10是示意性地表示圖9的遮光單元對一對面光源的減光作用的大小的圖。
圖11是示意性地表示將第1遮光構件設定為-θ的旋轉姿勢且將第2遮光構件設定為+θ的旋轉姿勢時的遮光單元對一對面光源的減光作用的大小的圖。
圖12是示意性地表示將第1遮光構件設定為+θ的旋轉姿勢且將第2遮光構件設定為-θ的旋轉姿勢時的遮光單元對一對面光源的減光作用的大小的圖。
圖13是示意性地表示藉由遮光單元對與周邊點P2相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖14是示意性地表示藉由遮光單元對與周邊點P3相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖15是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。
圖16是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的流程圖。
1...光源
2...整形光學系統
3...繞射光學元件
4...無焦透鏡
5...規定面
7...可變焦距透鏡
8...微型複眼透鏡(光學積分器)
9...遮光單元
10...聚光光學系統
11...光罩遮器
12...成像光學系統
12a...前側透鏡群
12b...後側透鏡群
91、92...遮光構件
AS...孔徑光闌
AX...光軸
M...光罩
MS...光罩平台
PL...投影光學系統
W...晶圓
WS...晶圓平台
X、Y、Z...軸

Claims (26)

  1. 一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且利用經由該光學積分器的光,在照明光瞳形成光瞳強度分佈;以及可變部,可相對於與到達上述被照射面上的第1點的光束相關的第1光瞳強度分佈,來使與達到上述被照射面上的不同於上述第1點的第2點的光束相關的第2光瞳強度分佈為可變,其中上述可變部配置在上述分佈形成光學系統與上述被照射面之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統,其中上述可變部包括減光構件,該減光構件配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,且對朝向上述被照射面上的1點的光進行減光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之照明光學系統,其中上述減光構件構成,為可在第1姿勢與第2姿勢之間進行變更,上述第1姿勢是與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大,上述第2姿勢是與上述減光構件對朝向上述一周邊上的上述1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向上述另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之照明光學系統,其中 上述減光構件以如下姿勢配置著,即與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照明光學系統,其中上述減光構件具有板狀的形態,且以上述減光構件的減光率自上述一周邊起朝向上述另一周邊而單調增大的姿勢配置著。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之照明光學系統,其中上述光學積分器沿著上述規定方向而具有細長的矩形狀的單位波前區分面,上述減光構件,沿著與上述照明光學系統的光軸及於上述規定方向上延伸的軸線平行的平面而具有矩形狀的剖面,且與上述單位波前區分面的短邊方向大致平行地延伸。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統,其中上述可變部包括減光構件,該減光構件配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,具有:沿著對上述照明光學系統的光軸進行橫切的方向即第1方向的第1尺寸,以及大於該第1尺寸且沿著與上述第1方向正交的第2方向的尺寸、即第2尺寸,且該減光構件可圍繞與上述第1方向及上述第2方向正交的軸而旋轉。
  8. 一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學 積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,且具有:沿著對上述照明光學系統的光軸進行橫切的方向即第1方向的第1尺寸,以及大於該第1尺寸且沿著與上述第1方向正交的第2方向的尺寸、即第2尺寸,且上述第2方向與上述照明光學系統的上述光軸相交。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之照明光學系統,其中上述減光構件以如下姿勢配置著,即與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大。
  10. 一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,對朝向上述被照射面上的1點的光進行減光;上述減光構件構成為可在第1姿勢與第2姿勢之間進行變更,上述第1姿勢是與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大,上述第2姿勢是與上述減光構件對朝向上述一周邊上的上述1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向上 述另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之照明光學系統,其中上述減光構件以在上述第1姿勢與上述第2姿勢之間連續地改變姿勢的方式而構成。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之照明光學系統,其中上述減光構件具有板狀的形態,於上述第1姿勢中,上述減光構件的減光率自上述一周邊起朝向上述另一周邊而單調增大,於上述第2姿勢中,上述減光構件的減光率自上述一周邊起朝向上述另一周邊而單調減少。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之照明光學系統,其中上述光學積分器沿著上述規定方向而具有細長的矩形狀的單位波前區分面,上述減光構件沿著與上述照明光學系統的光軸及於上述規定方向上延伸的軸線平行的平面而具有矩形狀的剖面,且與上述單位波前區分面的短邊方向大致平行地延伸。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明光學系統,其中上述減光構件構成為可圍繞沿上述單位波前區分面的短邊方向延伸的軸線而旋轉。
  15. 一種照明光學系統,以來自光源的光而對被照射面 進行照明,其特徵在於包括:分佈形成光學系統,包括光學積分器,且於較該光學積分器更後側的照明光瞳中形成光瞳強度分佈;以及減光構件,配置於上述照明光瞳的正前方或者正後方的位置,具有:沿著對上述照明光學系統的光軸進行橫切的方向即第1方向的第1尺寸,以及大於該第1尺寸且沿著與上述第1方向正交的第2方向的尺寸、即第2尺寸,且該減光構件可圍繞與上述第1方向及上述第2方向正交的軸而旋轉。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之照明光學系統,其中上述減光構件構成為可在第1姿勢與第2姿勢之間進行切換,上述第1姿勢是與上述減光構件對朝向上述被照射面的沿著規定方向的一周邊上的1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向另一周邊上的1點的光的減光率較大,上述第2姿勢是與上述減光構件對朝向上述一周邊上的上述1點的光的減光率相比,上述減光構件對朝向上述另一周邊上的上述1點的光的減光率較小。
  17. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述之照明光學系統,其特徵為該照明光學系統可包括多個上述減光構件。
  18. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述之照明光學系統,其中上述減光構件之定位方式,為使其對來自上述照明光 瞳中夾持上述照明光學系統的光軸而於上述規定方向上隔開間隔的一對區域的光發揮作用。
  19. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述之照明光學系統,更包括光量分佈調整部,該光量分佈調整部變更上述被照射面上的照度分佈或者上述被照射面上所形成的照明區域的形狀。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之照明光學系統,其中上述光量分佈調整部修正上述減光構件對上述被照射面上的光量分佈的影響。
  21. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述之照明光學系統,其特徵為上述照明光瞳為與上述投影光學系統的孔徑光闌在光學上共軛的位置,與上述被照射面在光學上形成共軛的面的投影光學系統組合使用。
  22. 如申請專利範圍第2項至第16項中任一項所述之照明光學系統,其中上述減光構件為遮光構件。
  23. 一種曝光裝置,其特徵在於:包括用以對規定的圖案進行照明的如申請專利範圍第1項至第22項中任一項所述之照明光學系統,且將上述規定的圖案曝光至感光性基板上。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之曝光裝置,包括將上述規定的圖案的像形成於上述感光性基板上的投影光學系統,且相對於該投影光學系統而使上述規定的圖案以及 上述感光性基板沿著掃描方向相對移動,以將上述規定的圖案投影曝光至上述感光性基板上。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之曝光裝置,其中上述掃描方向對應於與上述規定方向正交的方向。
  26. 一種元件製造方法,其特徵在於包括:曝光步驟,使用如申請專利範圍第23項至第25項中任一項所述之曝光裝置,將上述規定的圖案曝光至上述感光性基板上;顯影步驟,對轉印著上述規定的圖案的上述感光性基板進行顯影,將形狀與上述規定的圖案相對應的光罩層形成於上述感光性基板的表面;以及加工步驟,經由上述光罩層對上述感光性基板的表面進行加工。
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