CN101006557A - 照明装置、曝光装置以及微元件的制造方法 - Google Patents

照明装置、曝光装置以及微元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种照明装置，是借由自光源(5)射出的照明光而对被照射面(M)进行照明的照明装置，其包括：入射侧反射型复眼光学系统(12)，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；射出侧反射型复眼光学系统(14)，其借由将分别与构成入射侧反射型复眼光学系统(12)的多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；聚光器光学系统(18、20)，其将由射出侧反射型复眼光学系统(14)所反射的照明光导向被照射面(M)，聚光器光学系统(18、20)含有两个反射镜，且两个反射镜的曲率中心至少一方，光学性偏向于被照射面(M)的照明区域中心的法线。

Description

照明装置、曝光装置以及微元件的制造方法
技术领域
本发明是关于一种用于借由光微影蚀刻制程而制造半导体元件、液晶显示元件、薄膜磁头等微元件的照明装置，以及具备有该照明装置的曝光装置以及使用该曝光装置的微元件的制造方法。
背景技术
近年来，投影曝光装置的实用化技术不断进步，该投影曝光装置使用波长约5至40nm范围的远紫外(EUV，extreme ultraviolet)光作为曝光用光并将遮罩图案投影曝光于感光性基板上。在EUVL(远紫外光微影)用曝光装置中，因限定用对短波长的光具有较高透射率的玻璃材料，故而使用有反射型光学系统(参照例如美国专利第6452661号说明书以及日本专利早期公开第特开平11-312638号公报(对应于美国专利第6452661号的日本申请案))。
根据上述投影曝光装置，如先前技术的图9所示，将由非EUV光激光光源201射出且由聚光镜202聚光的激光，照射至由喷嘴203所供应的靶物质中点204处，借此该靶物质将接收到强烈能量而等离子化，并产生EUV光。所产生的EUV光，由聚光镜205聚光，并由凹面镜206反射，进而入射至平行排列有多数个凹面镜的入射侧复眼镜面207。由入射侧复眼镜面207所反射的光束，通过孔径光阑208并借由平行排列有多数个凹面镜的射出侧复眼镜面209而反射，再次通过孔径光阑208，入射至光学系统210。由光学系统210所反射的光束，由光学系统211聚光，并对遮罩212进行照射。通过投影光学系统213，将经照射的遮罩212的图案影像，投影曝光于晶圆(感光性基板)214上。
至于构成先前技术中所揭示的投影曝光装置的照明装置，由于入射侧复眼镜面207与射出侧复眼镜面208的间隔较短，故而光束对入射侧复眼镜面207的入射角度变得较大。然而，在EUVL用曝光装置中，为提高EUV光对用于EUVL的反射膜的反射率，必须缩小EUV光接近垂直于反射面的角度，即缩小EUV光对反射面的入射角度。在此，为缩小EUV光对入射侧复眼镜面207的入射角度，必须扩大入射侧复眼镜面207与射出侧复眼镜面208的间隔，且为扩大入射侧复眼镜面207与射出侧复眼镜面208的间隔，则必须增长聚光器光学系统211的焦距。
当增长聚光器光学系统211的焦距后的情形时，聚光器光学系统211，并非配置于如图9所揭示的投影光学系统213的内部，而是配置于配置有晶圆214的位置的下方。然而，进行曝光时晶圆214将会在扫描方向移动，因此当将聚光器光学系统211配置于晶圆214位置的下方的情形时，聚光器光学系统211与晶圆214将会相互干扰。因此，在先前技术所揭示的曝光装置中，难以为提高EUV光的反射率，而增长聚光器光学系统211的焦距，且扩大入射侧复眼镜面207与射出侧复眼镜面208的间隔，借此以接近垂直于入射侧复眼镜面207的反射面的角度入射EUV光。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具备有为用于远紫外光微影蚀刻而经过较理想设计的聚光器光学系统等的照明装置，以及具备有该照明装置的曝光装置以及使用该曝光装置的微元件的制造方法。
本发明所提出的照明装置，其是借由自光源射出的照明光而照明被照射面的照明装置，其特征在于具备：入射侧反射型复眼光学系统，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；射出侧反射型复眼光学系统，其借由将分别与构成上述入射侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及聚光器光学系统，其将由上述射出侧反射型复眼光学系统所反射的上述照明光导向上述被照射面且含有两个反射镜，且上述两个反射镜的曲率中心至少一方，光学性偏向于上述被照射面的照明区域中心的法线。
本发明的上述照明装置中，两个反射镜为球面镜。本发明的上述照明装置中，两个反射镜也可为非球面镜。此外，上述两个反射镜还可分别为球面镜与非球面镜。
根据本发明的上述照明装置，由于聚光器光学系统中所包含的两个反射镜的曲率中心中至少一方光学性偏向于被照射面的照明区域中心的法线，故而相比并不光学性偏向于被照射面的法线的情形，聚光器光学系统的设计以及配置的自由度将会增大。因此，可增长聚光器光学系统的焦距并且将聚光器光学系统配置于最适当位置，且可增长入射侧反射型复眼光学系统与射出侧反射型复眼光学系统的间隔。因此，由于可缩小入射至入射侧反射型复眼光学系统以及射出侧反射型复眼光学系统的照明光的入射角度，故而可提高照明光对入射侧反射型复眼光学系统以及射出侧反射型复眼光学系统的反射率，由此可防止照明光的光量损失。因此，由于可在将该照明装置用于曝光装置的情形时，借由最适当的照明光而对遮罩面(进而感光性基板面)上进行照明，故而可防止感光性基板上的析像力或对比度等降低，由此可大批量地将遮罩上所形成的微细图案曝光于感光性基板上。
本发明的上述照明装置中，以如下的方式而设定构成上述射出侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统的倾斜度：到达构成上述入射侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统的各有效反射面中央位置，且到达构成上述射出侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统的各有效反射面中央位置的，对应于上述多数个反射型部分光学系统每一个以一根为单位的光线，通过上述聚光器光学系统，会聚于上述被照射面的一点处。
根据本发明的上述照明装置，以如下的方式设定构成射出侧反射型复眼光学系统的多数个反射型部分光学系统的倾斜度：对应一个构成射出侧反射型复眼光学系统的多数个反射型部分光学系统以一根为单位的光线，通过聚光器光学系统会聚于被照射面的一点处。即，射出侧反射型复眼光学系统的各反射型部分光学系统，以朝向整体反射型复眼的中心而反射光线的方式倾斜(使之倾斜)，由此得以配置，且该倾斜度靠近周边部逐渐变大，故而作为反射型复眼整体，正如凹面镜般具有会聚作用。由此，射出侧反射型复眼光学系统整体具有正折射率，故而可使由聚光器光学系统所反射的照明光确切会聚于配置于最适当位置的被照射面上。在此，至于作为射出侧反射型复眼的实质性凹面镜，并非限定于球面形状，也可为作为旋转对称的非球面或无对称轴的所谓自由曲面的非球面。
本发明所提出的曝光装置，其是将遮罩图案转印于感光性基板上的曝光装置，该曝光装置具备对上述遮罩进行照明的本发明的照明装置。
根据本发明的曝光装置，由于具备有包含用于EUVL用照明装置的最合适的聚光器光学系统的照明装置，故而可防止照明光的光量损失。因此，可防止感光性基板上的析像力或对比度等降低，由此可大批量地将遮罩上所形成的微细图案曝光于感光性基板上。
本发明所提出的微元件的制造方法包含如下制程：使用本发明的曝光装置将反射十字线(reticle)图案曝光于感光性基板上的曝光制程；以及对借由上述曝光制程而曝光的上述感光性基板进行显影的显影制程。
根据本发明微元件的制造方法，由于使用具备有用于EUVL用照明装置的最合适的聚光器光学系统的曝光装置而进行曝光，故而可良好地进行具有极其微细电路图案的微元件的制造。
本发明所提出的一种曝光装置，包含：入射侧反射型复眼光学系统，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；射出侧反射型复眼光学系统，其借由将分别与构成上述入射侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及聚光器光学系统，其将由上述射出侧反射型复眼光学系统所反射的上述照明光导向上述被照射面且含有两个反射镜，且通过上述聚光器光学系统中两个反射镜的曲率中心的聚光器光学系统的光轴，并不平行于上述被照射面的照明区域中心的法线。
本发明所提出的另一种曝光装置，包含：入射侧反射型复眼光学系统，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；射出侧反射型复眼光学系统，其借由将分别与构成上述入射侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及聚光器光学系统，其将由上述射出侧反射型复眼光学系统所反射的上述照明光导向上述被照射面且含有两个反射镜，且当设通过上述射出侧反射型复眼光学系统的开口面中心的垂线为虚拟光轴时，通过上述聚光器光学系统中两个反射镜曲率中心的聚光器光学系统的光轴，并不平行于上述虚拟光轴。在本发明中，也可借由聚光器光学系统的偏向结构，而进行良好照明。
进而，本发明所提出的又一种曝光装置，包含：入射侧反射型复眼光学系统，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；射出侧反射型复眼光学系统，其借由将分别与构成上述入射侧反射型复眼光学系统的上述多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及聚光器光学系统，其将由上述射出侧反射型复眼光学系统所反射的上述照明光导向上述被照射面，且上述聚光器光学系统具有位于入射侧的凸面镜与位于射出侧的凹面镜。借由如此的聚光器光学系统结构，可确保增长两个反射型复眼的间隔并且构成小型照明光学系统。
根据本发明的上述曝光装置，将上述射出侧反射型复眼光学系统的部分光学系统构成为，以靠近周边部倾斜角逐渐变大的方式倾斜以此使射出侧反射型复眼光学系统整体具有会聚作用，且紧接其后设置有聚光器光学系统的凸面镜与凹面镜的组合，借此可构成包含会聚、发散、会聚，换言的，具有正、负、正折射率配置的光学系统，由此可构成更小型的照明光学系统。
借由本发明曝光装置的聚光器光学系统的偏向结构，可提高设计自由度，并可进行性能优良的照明。
根据本发明的上述照明装置，由于聚光器光学系统中所包含的两个反射镜曲率中心中至少一方光学性偏向于被照射面的照明区域中心的法线，故而相比并不光学性偏向于被照射面的法线的情形，可提高聚光器光学系统设计以及配置的自由度。因此，可增长聚光器光学系统的焦距并且将聚光器光学系统配置于最适当位置，且可增长入射侧反射型复眼光学系统与射出侧反射型复眼光学系统的间隔。
即，由于可缩小入射至入射侧反射型复眼光学系统以及射出侧反射型复眼光学系统的照明光的入射角度，故而可提高照明光对入射侧反射型复眼光学系统以及射出侧反射型复眼光学系统的反射率，由此可防止照明光的光量损失。另外，在将该照明装置用于曝光装置的情形时，可借由最适当的照明光而对遮罩面(进而感光性基板面)上进行照明，而可防止感光性基板上的析像力或对比度等降低，由此可大批量地将遮罩上所形成的微细图案曝光于感光性基板上。
同时，根据本发明的上述微元件的制造方法，由于使用本发明的曝光装置进行曝光，故而可借由具备有用于EUVL用照明装置的最适当的聚光器光学系统的照明装置而进行照明，由此可防止照明光的光量损失。因此，可防止感光性基板上的析像力或对比度等降低，故而可良好地进行具有极其微细电路图案的微元件的制造。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明，其中：
图1表示本发明实施例的投影曝光装置的概略结构图。
图2A表示入射侧复眼镜面的结构的平面图。
图2B表示射出侧复眼镜面的结构的平面图。
图3A表示构成入射侧复眼镜面的要素镜面的反射面的平面图。
图3B表示构成射出侧复眼镜面的要素镜面的反射面的平面图。
图4表示构成本发明实施例的聚光器光学系统的情形时的光路的光路图。
图5表示以一片镜片构成聚光器光学系统的先前情形时的光路的光路图。
图6表示制造作为本发明实施例的微元件的半导体元件的方法的流程图。
图7表示制造作为本发明实施例的微元件的液晶显示元件的方法的流程图。
图8表示实施例的聚光器光学系统的概略结构图。
图9表示先前投影曝光装置的概略结构图。
具体实施方式
以下参照附图，就本发明实施例的投影曝光装置加以说明。图1表示本实施例的投影曝光装置的概略结构图。
该投影曝光装置是步进扫描方式曝光装置，其使用约5至40nm波长的EUV光(extreme ultra violet，远紫外光)，使遮罩M以及晶圆W相对投影光学系统PL移动，并且将遮罩M的图案影像转印于作为涂布有感光性材料(抗蚀剂)的感光性基板的晶圆W上。使用包含高输出激光光源2、聚光透镜4、等离子光源5、喷嘴6、聚光镜面8、集光镜面10，入射侧复眼镜面12，射出侧复眼镜面14，聚光器镜面18、20等的照明装置，射出作为曝光用光(照明光)的EUV光。
另外，该投影曝光装置中，由于作为曝光用光的EUV光对大气的透射率较低，故而通过EUV光的光路由并未图示的真空腔室所遮盖。自借由半导体激光激发所引起的YAG激光光源或者准分子激光光源等高输出激光光源2所射出的激光，将借由聚光镜4而聚光于成为等离子光源5的一点(聚光点)处。作为激光等离子光源靶的氙气(Xe)或氪气(Kr)等自喷嘴6喷出至该聚光点处。该靶将借由自高输出激光光源2射出的激光的能量而激发成为等离子状态，其在迁移至低电位状态时将发射出EUV光、波长100nm以上的紫外光、可视光以及其他波长的光。
由等离子光源5所发射出的EUV光等，入射至聚光镜面8。聚光镜面8，以使聚光镜面8的第1焦点位置或者其附近与作为等离子光源5的聚光点一致的方式进行配置。在聚光镜面8的内面，形成有EUV光反射膜，例如钼(Mo)与硅(Si)相互交错形成的多层膜。因此，入射至聚光镜面8的EUV光等光中仅波长约13nm的EUV光借由聚光镜面8而反射，并聚光于聚光镜面8的第2焦点位置处。再者，在使用波长约11nm的EUV光进行曝光的情形时，可使用仅反射波长约11nm的EUV光的EUV光反射膜，例如含有钼(Mo)以及铍(Be)的多层膜。
由聚光镜面8所反射的EUV光，将作为曝光用光(照明光)聚光于聚光镜面8的第2焦点位置或其附近，并入射至集光镜面10。为提高EUV光的反射率，集光镜10可包含含有玻璃、陶瓷、金属等的基板，以及形成于该基板上的含有钼(Mo)以及硅(Si)的多层膜。
由集光镜面10所反射的EUV光，将会导向作为光学积光器的反射型复眼光学系统，由此入射至构成反射型复眼光学系统一侧的入射侧复眼镜面(入射侧反射型复眼光学系统)12。在此，入射侧复眼镜面12与构成反射型复眼光学系统另一侧的射出侧复眼镜面14的间隔，以如下方式进行扩展：EUV光可以接近垂直的角度(小入射角度)并不产生几何性偏光而入射至入射侧复眼镜面12的反射面。
入射侧复眼镜面12，如图2A所示，以多数个作为凹面镜的要素镜面(反射型部分光学系统)2维密集排列的方式而构成，遮罩M面或晶圆W面配置于光学性接合位置或其附近。为提高EUV光的反射率，构成入射侧复眼镜面12的各要素镜面的反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金属等的基板，以及形成于该基板上的含有钼(Mo)以及硅(Si)的多层膜。
借由入射至入射侧复眼镜面12而受到波面分割的EUV光，借由入射侧复眼镜面12而反射，并通过未图示的孔径光阑，以接近垂直于射出侧复眼镜面14的反射面的角度(较小入射角度)入射至构成反射型复眼光学系统另一侧的射出侧复眼镜面(射出侧反射型复眼光学系统)14。射出侧复眼镜面14，如图2B所示，分别对应于构成入射侧复眼镜面12的多数个要素镜面并以多数个作为凹面镜的要素镜面(反射型部分光学系统)2维密集排列的方式而构成，且配置于与将后述投影光学系统PL的瞳面光学性接合位置。此外，为提高EUV光的反射率，构成射出侧复眼镜面14的各要素镜面的反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金属等的基板，以及形成该于基板上的含有钼(Mo)以及硅(Si)的多层膜。再者，就入射侧复眼镜面12以及射出侧复眼镜面14的详细结构，揭示于由与本发明者同一发明者所申请的美国专利第6452661号公报以及美国专利第6833904号公报中，并将这些内容添加入本发明作为本说明书中一部分说明。
另外，构成射出侧复眼镜面14的多数个要素镜面(以下称为射出侧要素镜面)的倾斜度，以如下方式设定：分别到达构成入射侧复眼镜面12的多数个要素镜面(以下称为入射侧要素镜面)的有效反射面中央位置，且分别到达多数个射出侧要素镜面的有效反射面中央位置的光线，并不通过将要后述的聚光器光学系统则并不会聚于一点处，或者并不平行。即，射出侧要素镜面的各个反射面，以如下的方式构成：借由多数个入射侧要素镜面的各个中心而反射，且借由分别与入射侧要素镜面相对应的射出侧要素镜面的各个中心而反射的光线具有并不会聚于遮罩M面上的一点处，或者不平行的特定倾斜度。即，射出侧复眼镜面14的反射面具有与非球面或自由曲面相当的会聚作用，至于整体则具有作为凹面镜的功能。
再者，如图2A所示，多数个入射侧要素镜面分别具有局部圆弧状的相同形状，如图2B所示多数个射出侧要素镜面分别具有矩形状的相同形状。因此，在该形状中，通过同一位置的光线，即通过各要素镜面中心位置的光线于遮罩M上会聚于同一点处。在此，图3A表示多数个入射侧要素镜面之中一个入射侧要素镜面的反射面图。如图3A所示，例如呈圆弧形状的入射侧要素镜面中，可较容易地定义作为线对称的横向的中心A。纵向的中心，借由采用位于横向的中心线(图中虚线部)上的反射面中上端与下端的中点B而定义，且该中点B将成为入射侧要素镜面的中心。此外，图3B表示多数个射出侧要素镜面之中一个射出侧要素镜面的反射面图。如图3B所示，例如呈矩形状的射出侧要素镜面中，可较容易地定义中心C。
另外，借由射出侧复眼镜面14的反射面同等于非球面或自由曲面，而相比射出侧复眼镜面14的反射面为球面的情形，可使由射出侧复眼镜面14所反射的EUV光确切会聚于配置于最适当位置的遮罩M面上。
借由入射侧复眼镜面12而受到波面分割并反射的大量EUV光将分别入射至构成射出侧复眼镜面14的各个要素镜面，由此在射出侧复眼镜面14的射出面或者其附近形成有借由多数个光源影像而使之构成的二次光源。来自由射出侧复眼镜面14所反射的二次光源的EUV光，通过未图示的决定照明光开口数的孔径光阑而导向聚光器光学系统，由此入射至构成聚光器光学系统一侧的聚光器镜面(凸球面镜)18。为提高EUV光的反射率，聚光器镜面18的反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金属等的基板，以及形成于该基板上的含有钼(Mo)以及硅(Si)的多层膜。
如图4所示，包含凸球面镜的聚光器镜面18的曲率中心C18，光学性偏向于遮罩M面(I MG)的照明区域中心的法线，因此相比并不光学性偏向于遮罩M面的法线N的情形，可增大聚光器镜面18的配置自由度。在此，所谓光学性偏向是指，如图1所示，即使并不因平面镜面22而偏向，换言之，即使展开由平面镜面22所产生的反射光路，也如图4的展开光路图所示，聚光器镜面18的曲率中心C18并不位于遮罩M面的法线N上。
入射至聚光器镜面18的EUV光，由聚光器镜面18而反射，进而入射至构成聚光器光学系统另一侧的聚光器镜面(凹球面镜)20。为提高EUV光的反射率，聚光器镜面20的反射面，可包含含有玻璃、陶瓷、金属等的基板，以及形成于该基板上的含有钼(Mo)以及硅(Si)的多层膜。包含球面镜的聚光器镜面20的曲率中心C20，也如图4所示，光学性偏向于遮罩M面(IMG)的照明区域中心的法线N，因此相比并不光学性偏向于遮罩M面(IMG)的法线N的情形，可增大聚光器镜面20的配置自由度。
由聚光器镜面20所反射的EUV光，借由经平面镜面22反射而偏向，由此可以重叠的方式对形成有特定电路图案的反射型遮罩M上进行均匀照明。由反射型遮罩M所反射的EUV光，在反射型投影光学系统PL瞳孔中形成二次光源影像，并将形成于遮罩M的图案影像投影曝光于涂布有抗蚀剂的作为感光性基板的晶圆W上。
虽然就于上述图4中所说明的构成聚光器光学系统的凸面镜18与凹面镜20的偏向结构，以遮罩M面(IMG)的照明区域中心的法线N为基准加以有说明，然而在光学设计上，以下情形亦有效：可定义处于射出侧反射型复眼14位置的实质性孔径光阑面的中心上的垂线为虚拟光轴A，并以该虚拟光轴A为基准。即，同样如图4所揭示的一样，凸面镜18的曲率中心C18，以及凹面镜20的曲率中心C20，一并处于自虚拟光轴A偏向的位置。继而，实质上借由连接两个曲率中心C18、C20的直线，而定义有聚光器光学系统的光轴Ac。本发明的上述偏向结构可具有以下的特征：聚光器光学系统的光轴Ac，并不平行于遮罩M面(IMG)的照明区域中心的法线N。此外，聚光器光学系统的光轴Ac可具有以下特征：其也不平行于作为位于射出侧反射型复眼14位置的实质性孔径光阑面中心的垂线的虚拟光轴A。若考虑到定义如此的作为聚光器光学系统的光轴Ac，则凸面镜18与凹面镜20的两者曲率中心C18、C20无须一并自法线N或虚拟光轴A偏向，毋庸置言也可构成为曲率中心C18，C20两者中仅一方存在偏向。
根据该实施例的投影曝光装置，包含两个球面镜18、20的聚光器光学系统的光轴光学性偏向于遮罩面照明区域中心的法线，或者相互并不平行，因此相比并不光学性偏向于遮罩面的法线的情形，可增大聚光器镜面设计以及配置的自由度。即，该实施例的聚光器光学系统的特征在于，按照光传播的顺序，包含凸面镜18、凹面镜20的二片反射镜，且构成射出侧复眼镜面14的各个要素镜面借由倾斜而实质性具有折射率(折射力)，且该折射率与正透镜相当(相当于凹面镜)。
图4表示构成该实施例曝光装置的聚光器光学系统的光路图，图5表示由构成图9所示的先前曝光装置的一片凹面镜所产生的聚光器光学系统的光路图。图4以及图5是以相同缩尺所表示的图，该实施例的聚光器光学系统，相比图5所示的先前聚光器光学系统，使各反射镜具有适当的折射率，因此可构成非常紧凑的光学系统。
通常，一片凸透镜(薄透镜)，若设其焦距为F，则物侧焦点至像侧焦点的间隔将会变为2F。若将其设为具有正透镜、负透镜以及正透镜的三片结构的光学系统，则可将物侧焦点至像侧焦点的间隔缩短至F以下。在遮罩上焦阑的情形时，在聚光器光学系统的物侧焦点处配置有复眼光学系统的射出面，在像侧焦点处配置有遮罩(或者其接合面)，因此物侧焦点至像侧焦点的间隔成为聚光器光学系统的全长。由此，若设为正、负、正的折射率配置，则可实现于全长范围内焦距较长的聚光器光学系统。
另外，至于如图5所示借由一片镜而构成聚光器光学系统的情形时的光路图，仅具备有一片凹面镜211，将其置换为透镜系时，则等价于具有一片正透镜的光学系统。相对于此，构成该实施例的聚光器光学系统的光路图，自复眼光学系统侧，按照凸面镜、凹面镜的顺序依次排列于遮罩侧。此外，自射出侧复眼镜面位置所发出的光束并非为平行光而成为会聚光。即，使射出侧复眼镜面的各要素镜面每一个倾斜一点，由此整体上形成具有正透镜的折射率。因此，在置换为透镜系的情形时，由于为正透镜、负透镜以及正透镜的折射率配置的光学系统，故而该实施例的聚光器光学系统将会成为非常紧凑的光学系统。
因此，可增长聚光器光学系统的焦距并且将聚光器光学系统配置于最适当位置，且可增长入射侧复眼镜面与射出侧复眼镜面的间隔。因此，可缩小入射至入射侧复眼镜面以及射出侧复眼镜面EUV光的入射角度，由此可提高EUV光对入射侧复眼镜面以及射出侧复眼镜面的反射率，其结果可防止EUV光的光量损失。
另外，以如下的方式设定构成射出侧复眼镜面的多数个要素镜面的倾斜度：对于构成射出侧复眼镜面的多数个要素镜面中的每一个以一根为单位的光线，通过聚光器光学系统而会聚于遮罩面上一点处。即，射出侧反射型复眼光学系统的各反射型部分光学系统，以朝向反射型复眼整体的中心反射光的方式倾斜(使之倾斜)而得以配置，且该倾斜度靠近周边部逐渐变大，至于整体反射型复眼，则正如凹面镜般具有会聚作用。因此，可借由最适当的EUV光(照明光)而对遮罩面进行照明，故而可防止晶圆面上的析像力或对比度等降低，且可大批量地将遮罩上所形成的微细图案曝光于晶圆面上。
再者，该实施例的投影曝光装置中，具备有自入射光侧依次含有凸与凹的两个球面镜的聚光器光学系统，也可使之具备有包含两个一并为非球面镜，或者一个为球面镜另一个为非球面镜的聚光器光学系统。
另外，该实施例的投影曝光装置中，将EUV光用作曝光用光，也可使用KrF准分子激光、ArF准分子激光或者F2激光作为曝光用光。
上述实施例的曝光装置中，可借由照明装置而对主光罩(遮罩)进行照明，且使用投影光学系统将遮罩上所形成的转印用图案曝光于感光性基板(晶圆)上，借此制造微元件(半导体元件、撮像元件、液晶显示元件、及薄膜磁头等)。以下使用上述实施例的曝光装置使特定电路图案形成于作为感光性基板的晶圆等上，借此参照图6流程图，就于获得作为微元件的半导体元件时的方法的一例示加以说明。
首先，在图6的步骤S301中，蒸镀金属膜于一批次晶圆上。在下一步骤S302中，涂布光阻剂于该一批次晶圆上的金属膜上。其后，在步骤S303中，使用上述实施例的曝光装置，使遮罩上的图案影像通过投影光学系统，依次曝光转印于该一批次晶圆上的各曝光照射区域。其后，在步骤S304中，实施该一批次晶圆上的光阻剂的显影后，在步骤S305中，借由在该一批次晶圆上以抗蚀剂图案为遮罩实施蚀刻，而使对应于遮罩上图案的电路图案，形成于各晶圆上的各曝光照射区域。
其后，进而进行上层电路图案的形成等，借此制造半导体元件等元件。根据上述微元件制造方法，使用上述实施例的曝光装置进行曝光，因此可防止感光性基板上的析像力或对比度等降低，由此可大批量获得具有微细电路图案的微元件。再者，在步骤S301至步骤S305中，蒸镀金属膜于晶圆上，并涂布抗蚀剂于该金属膜上，继而实施曝光、显影、蚀刻的各制程，当然也可在进行该等制程之前，在晶圆上形成硅氧化膜之后，涂布抗蚀剂于该硅氧化膜上，继而实施曝光、显影、蚀刻等各制程。
另外，在上述实施例的曝光装置中，也可借由使特定图案(电路图案，电极图案等)形成于平板(玻璃基板)上，而获得作为微元件的液晶显示元件。以下参照图7的流程图，就此时的方法的一例示加以说明。图7中，在图案形成步骤S401中，使用上述实施例曝光装置将遮罩图案转印曝光于感光性基板(涂布有抗蚀剂的玻璃基板等)上，即实施所谓光微影蚀刻制程。借由该光微影蚀刻制程，在感光性基板上形成有含有多数个电极等的特定图案。其后，经过曝光的基板，借由经过显影制程、蚀刻制程、抗蚀剂剥离制程等各制程，而使特定图案形成于基板上，并移向下一彩色滤光片形成步骤S402。
其次，在彩色滤光片形成步骤S402中，形成有以对应于R(Red，红色)，G(Green，绿色)，B(Blue，蓝色)的3个点为一组而多数组排列为矩阵状，或以R、G、B的3根条纹状滤光片为一组而多数组排列于水平扫描线方向的彩色滤光片。并且在彩色滤光片形成步骤S402之后，实行单元组装步骤S403。在单元组装步骤S403中，使用具有由图案形成步骤S401所获得的特定图案的基板，以及由彩色滤光片形成步骤S402所获得的彩色滤光片等，而组装液晶面板(液晶单元)。在元件组装步骤S403中，例如，在具有由图案形成步骤S401所获得的特定图案的基板与由彩色滤光片形成步骤S402所获得的彩色滤光片之间注入液晶，由此制造液晶面板(液晶单元)。
其后，根据模组组装步骤S404，安装使经组装的液晶面板(液晶单元)进行显示动作的电路，及背光源等各零件，由此完成液晶显示元件。根据上述液晶显示元件的制造方法，使用上述实施例的曝光装置进行曝光，因此可防止于感光性基板上的析像力或对比度等降低，由此可大批量地获得具有微细电路图案的半导体元件。
实施例
图8表示构成该实施例照明装置的射出侧复眼镜面、聚光器光学系统的概略结构以及被照射面IMG的位置图。再者，该实施例中的射出侧复眼镜面以及聚光器光学系统的镜面结构，与图1所示的上述实施例的射出侧复眼镜面14以及聚光器镜面18、20的镜面结构相同，故而对实施例的射出侧复眼镜面以及聚光器光学系统加以说明时，使用于上述实施例的射出侧复眼镜面14以及聚光器镜面18、20的说明中所使用的符号。
按照光学设计软件Code V(ORA公司)的格式，表示构成该实施例的照明装置的射出侧复眼镜面14以及聚光器镜面18、20的资料。在该Code V设计方法中，以图4中上述的虚拟光轴A为光轴而进行设计，后述的光学资料基于该方式。首先，表示使光线入射至构成该实施例的照明装置的光学系统的条件。以下所示的资料中EPD表示入射至构成该照明装置的光学系统的光束的直径，DIM表示所使用的长度单位，WL表示所使用的光线波长。其次，表示入射至构成该照明装置的光学系统的光束的方向。如以下的表1所示，在使用设构成该照明装置的光学系统的光轴为Z轴的笛卡尔座标的情形时，XAN表示与构成该照明装置的光学系统的光轴所成角的X方向成分，YAN表示与构成该照明装置的光学系统的光轴所成角的Y方向成分。在该实施例中，使与构成该照明装置的光学系统的光轴所成角互不相同的15根光线入射至构成该照明装置的光学系统。
(光线条件)
EPD  166.40000
DIM  MM
WL   13.50(nm)
表1
(入射光束的方向)
XAN   0.00000   0.00000   0.00000   0.46553   0.46553
  0.46553   0.93110   0.93110   0.93110   1.39672
  1.39672   1.39672   1.86244   1.86244   1.86244
YAN   4.73228   4.87602   5.01980   4.70990   4.85364
  4.99806   4.64215   4.78588   4.93226   4.52707
  4.67077   4.82061   4.36106   4.50473   4.65987
其次，表示该实施例的射出侧复眼镜面14、聚光器镜面18、20的光学构件规格。在表2所示的光学构件规格中，自左侧依次分别表示面编号、面的曲率半径(mm)、至下一面的间隔(mm)、光学构件的玻璃材料。再者，OBJ表示物体面，STO表示孔径光阑面，INFINITY表示无限大(例如，当曲率半径为INFINITY的情形时为平面)，I MG表示像面(被照射面)。又，SPS XYP表示面为以XY的幂级数所表示的自由曲面，即表示为SPS XYP-XY多项式非球面。SPS XYP面包含以锥形(conic)为基础的10次多项式面，该多项式用xmyn(m+n≤10)加以展开。又，SPS XYP面的方程式(非球面式)，用以下数式1表示。
z = cr 2 1 + SQRT [ 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 ] + Σ j = 2 66 C j x m y n
再者，设沿射出侧复眼镜面14的光轴(Z轴)的距离(下陷量)为z，顶点曲率半径为c，锥形常数为K，xmyn的SCO系数为Cj。又，j＝{(m+n)2+m+3n}/2+1。
另外，在下面的表2所示的光学构件规格中，分别表示如下：SCO系数C1为锥形常数K，C2为y的系数Y，C4为x2的系数X2，C6为y2的系数Y2，C8为x2y的系数X2Y，C10为y3的系数Y3，C11为x4的系数X4，C13为x2y2的系数X2Y2，C15为y4的系数Y4，C17为x4y的系数X4Y，C19为x2y3的系数X2Y3，C21为y5的系数Y5。
另外，XDE、YDE、ZDE、ADE、BDE、CDE表示面的偏向度。且这些参数分别表示如下：XDE为X方向移动量(mm)，YDE为Y方向移动量(mm)，ZDE为Z方向移动量(mm)，ADE为以X方向为轴的旋转度(degree)，BDE为以Y方向为轴的旋转度(degree)，CDE为以Z方向为轴的旋转度(degree)。
另外，在某一面产生偏向的情形时，自下一面开始依照偏向后的新座标表示偏向度等，然而关于揭示为DAR的面，无论自揭示为DAR的面的上一面的偏向度等如何均独立表示偏向度。此外，关于揭示为REFL的面，表示该面为反射面。
表2
    (光学构件规格)
OBJ：     INFINITY     INFINITY
STO：     INFINITY     0.000000
2：     23357253.023     0.000000     “kasou”
SPS XYP
SCO
    K：-1.2615E+08     Y：-2.8043E-06     X2：-1.8313E-08
    Y2：-1.8560E-08     X2Y：1.6132E-12     Y3：1.6118E-12
    X4：-4.2860E-16     X2Y2：-6.9295E-16     Y4：-3.6733E-16
    X4Y：-2.8616E-19     X2Y3：-6.0085E-19     Y5：-2.3244E-19
3：     -23357253.02     969.999967
4：     1281.70038     -870.000000     REFL
    XDE：0.000000     YDE：80.427242     ZDE：0.000000  DAR
    ADE：0.000000     BDE：0.000000     CDE：0.000000
5：     1691.15218     1300.000000     REFL
    XDE：0.000000     YDE：134.242815     ZDE：0.000000  DAR
    ADE：0.000000     BDE：0.000000     CDE：0.000000
6：     INFINITY     0.000000
    XDE：0.000000     YDE：144.442224     ZDE：0.000000
    ADE：7.313410     BDE：0.000000     CDE：0.000000
IMG：     INFINITY     0.000000
在该实施例的光学构件，设计为构成射出侧复眼镜面14的各要素镜面如下述般具有特定倾斜度：自射出侧复眼镜面14的各要素镜面所射出的EUV光分别通过聚光器镜面18、20而会聚于像面IMG的一点处；且射出侧复眼镜面14整体具有与自由曲面相当的正折射率。然而，由于无法借由Code V而表示具有与该自由曲面相当的折射率的射出侧复眼镜面14，故而虚拟配置有由折射率非常高的玻璃所形成的虚拟自由曲面透镜(‘kasou’)，借此表示射出侧复眼镜面14的自由曲面。再者，虚拟自由曲面镜(‘kasou’)的折射率为10000。
根据该实施例的照明装置，构成聚光器光学系统的凸面镜18与凹面镜20的曲率中心，如图4所示，光学性偏向于照明区域中心的法线，因此可增大聚光器镜面18、20的设计以及配置的自由度。另外，设计为以如下方式设定构成射出侧复眼镜面14的多数个要素镜面的倾斜度：对应于构成射出侧复眼镜面14的多数个要素镜面每一个以一根为单位的光线，通过聚光器镜面18、20会聚于像面IMG上的一点处；且射出侧复眼镜面1 4具有与自由曲面相当的正折射率。因此，可使由聚光器镜面18、20所反射的光束，确切会聚于配置于最适当位置的被照射面(像面IMG)上。
如上所述，本发明的照明装置、曝光装置以及微元件的制造方法，可适用于制造高性能半导体元件、液晶显示元件、及薄膜磁头等微元件。

Claims (15)

1.一种照明装置，是借由自一光源射出的一照明光而对一被照射面进行照明的照明装置，其特征在于，包括：
一入射侧反射型复眼光学系统，其借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；
一射出侧反射型复眼光学系统，借由将分别与构成所述入射侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及
一聚光器光学系统，将由所述射出侧反射型复眼光学系统所反射的所述照明光导向所述被照射面，所述聚光器光学系统含有两个反射镜，且
所述两反射镜的曲率中心至少一方，光学性偏向于所述被照射面的照明区域中心的法线。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述两反射镜包括球面镜。
3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述两反射镜包括非球面镜。
4.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述两反射镜分别为球面镜与非球面镜。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的照明装置，其特征在于，以如下方式设定有构成所述射出侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统的倾斜度：分别到达构成所述入射侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统的有效反射面的中央位置，且到达构成所述射出侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统的有效反射面中央位置的光线，通过所述聚光器光学系统而会聚于所述被照射面的一点处。
6.一种曝光装置，是将一遮罩的图案转印于一感光性基板上的曝光装置，其特征在于，所述曝光装置具备用以对所述遮罩进行照明的如权利要求1至5中任何一项所述的照明装置。
7.一种微元件的制造方法，其特征在于，包括：
进行一曝光制程，所述曝光制程是使用如权利要求6所述的曝光装置而将一反射十字线的图案曝光于一感光性基板上；以及
进行一显影制程，对由所述曝光制程所曝光的所述感光性基板进行显影。
8.一种曝光装置，具有借由自一光源射出的一照明光而对一被照射面进行照明的一照明装置，其特征在于，所述曝光装置包括：
一入射侧反射型复眼光学系统，借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；
一射出侧反射型复眼光学系统，将分别与构成所述入射侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及
一聚光器光学系统，将由所述射出侧反射型复眼光学系统所反射的所述照明光导向所述被照射面，所述聚光器光学系统含有两个反射镜，且
通过所述聚光器光学系统中的两反射镜的曲率中心的所述聚光器光学系统的光轴，并不平行于所述被照射面的照明区域中心的法线。
9.一种曝光装置，具有借由自一光源射出的一照明光而对一被照射面进行照明的一照明装置，其特征在于，所述曝光装置包括：
一入射侧反射型复眼光学系统，借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；
一射出侧反射型复眼光学系统，将分别与构成所述入射侧反射型复眼光学系统的所述多数个反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及
一聚光器光学系统，将由所述射出侧反射型复眼光学系统所反射的所述照明光导向所述被照射面，所述聚光器光学系统含有两个反射镜，且
当通过所述射出侧反射型复眼光学系统的开口面中心的垂线为一虚拟光轴时，通过所述聚光器光学系统中的两反射镜的曲率中心的所述聚光器光学系统的光轴，并不平行于所述虚拟光轴。
10.一种曝光装置，具有借由自一光源射出的一照明光而对一被照射面进行照明的一照明装置，其特征在于，所述曝光装置包括：
一入射侧反射型复眼光学系统，借由将多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；
一射出侧反射型复眼光学系统，将分别与构成所述入射侧反射型复眼光学系统的所述反射型部分光学系统相对应的多数个反射型部分光学系统平行配置而构成；以及
一聚光器光学系统，将由所述射出侧反射型复眼光学系统所反射的所述照明光导向所述被照射面，所述聚光器光学系统含有两个反射镜，且
所述聚光器光学系统具有入射侧的一凸面镜与射出侧的一凹面镜。
11.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述射出侧反射型复眼光学系统的所述部分光学系统，以靠近周边部倾角逐渐变大的方式倾斜，且所述射出侧反射型复眼光学系统整体具有会聚作用。
12.如权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，构成所述聚光器光学系统的所述凸面镜与所述凹面镜的两个曲率中心中至少一方，光学性偏向于所述被照射面的照明区域中心的法线。
13.如权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，当通过所述射出侧反射型复眼光学系统的开口面中心的垂线为一虚拟光轴时，所述凸面镜与所述凹面镜的两个曲率中心至少一方自所述虚拟光轴偏向。
14.如权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，通过构成所述聚光器光学系统的所述凸面镜与所述凹面镜的两个曲率中心的所述聚光器光学系统的光轴，并不平行于所述被照射面的照明区域中心的法线。
15.如权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，当通过所述射出侧反射型复眼光学系统的开口面中心的垂线为一虚拟光轴时，通过所述凸面镜与所述凹面镜的两个曲率中心的所述聚光器光学系统的光轴，并不平行于所述虚拟光轴。
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