CN102890425A - 照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明光学装置，即便使用转向镜系统来改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状，亦可以大致维持预期的轮廓。根据来自光源(1)的光来对被照射面(M)进行照明的本发明的照明光学装置包括：棱镜系统(6)，用以改变一对棱镜(6a、6b)在光轴(AX)上的间隔，以改变照明光瞳面(8a)中的光强度分布；以及一个或多个可动透镜(4b)，配置于棱镜系统与被照射面之间的光路中，并根据一对棱镜在光轴上的间隔的变化而可以在光轴方向上移动。

Description

照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法

本申请是2007年3月15日在中国的专利申请200780010452.6(国际申请号为PCT/JP2007/055237)的分案。

技术领域

本发明涉及一种照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，特别是涉及一种照明光学装置适用于利用微影步骤来制造如半导体元件或液晶显示元件的电子元件时所使用的曝光装置。

背景技术

在典型的曝光装置中，自光源射出的光束经由作为光学积分器(optical integrator)的复眼透镜(或者微透镜阵列(micro lens array))，形成实际上作为面光源的二次光源，此二次光源由多个光源构成。自二次光源射出的光束藉由聚光透镜而聚光后，重叠地对形成着规定图案的光罩进行照明。

通过光罩图案的光经由投影光学系统而成像于晶圆上。如此，光罩图案被投影曝光(转印)至晶圆上。再者，形成于光罩上的图案高积集化，为了将上述微细图案准确地转印至晶圆上，必须于晶圆上形成均匀的照度分布(illumination distribution)。

先前，如下的技术备受关注：于复眼透镜的后侧焦点面上形成圆形的二次光源，改变上述圆形的二次光源的大小以改变照明的相干性(coherence)σ(σ值＝照明光学系统的射出侧数值孔径/投影光学系统的入射侧数值孔径)。又，如下的变形照明技术亦备受关注：于复眼透镜的后侧焦点面上形成环带状或4极状(quadrupole)的二次光源，提高投影光学系统的焦点深度或解像能力(resolving power)(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利特开2002-231619号公报

在专利文献1中，例如进行环带照明时，使用由一对棱镜部件所构成的圆锥转向镜系统，使形成于复眼透镜的入射面(照明光瞳面)上的环带状照野(环带状光强度分布)的外形形状(环带比等)改变，进而使形成于复眼透镜的后侧焦点面或其附近的环带状二次光源的外形形状改变。另一方面，在现有的曝光装置中，业者迫切期望例如在进行环带照明时，在σ值接近1的高σ状态下进行曝光。

然而，若在进行环带照明时，使圆锥转向镜系统中的一对棱镜部件相互隔开，则形成于照明光瞳面(进而形成于投影光学系统的光瞳面)上的环带状光强度分布的轮廓(剖面形状)与理想的高帽状不同，成为周边变形的形状。此时，在形成于投影光学系统的光瞳面上的环带状的光强度分布中，外周边部分的光被遮挡而不通过投影光学系统的光瞳面孔径，成为杂散光(stray light)，从而有可能导致投影光学系统的成像性能下降。

由此可见，上述现有的曝光装置在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的曝光装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，能够改进一般现有的曝光装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的照明光学装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的照明光学装置，所要解决的技术问题是即便使用转向镜系统来改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状，亦可以大致维持预期的轮廓，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的曝光装置存在的缺陷，而提供一种新的曝光装置，所要解决的技术问题是可以使用照明光学装置来在适当的照明条件下良好地进行曝光，上述照明光学装置可以大致维持预期的轮廓，并改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状，从而更加适于实用。

本发明的再一目的在于，克服现有的元件制造方法存在的缺陷，而提供一种新的元件制造方法，所要解决的技术问题是可以高产量地获得具有极微小的电路图案的元件，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的照明光学装置，本发明的第1形态提供一种照明光学装置，用在曝光装置中，此曝光装置经由投影光学系统而将规定图案曝光至基板上，并利用来自光源的光以规定图案进行照明，其包括：第1光学系统，配置于照明光学装置的照明光路中，使从光源而来的光以规定形状分布于第1光学系统的远场的位置；第2光学系统，使分布于远场的位置的光，聚焦到照明光路的第1面；以及光学积分器，利用从第2光学系统而来的光形成面光源。其中，第2光学系统改变光学积分器的入射侧的面与第1面沿照明光学系统的光轴方向的间隔。

本发明的第2形态提供一种曝光装置，其包括上述的照明光学装置，并将由上述照明光学装置照明的规定图案曝光至感光性基板上。

本发明的第3形态提供一种元件制造方法，其包括以下步骤：曝光步骤，使用上述的曝光装置，将上述规定图案曝光至上述感光性基板上；以及显影步骤，使经上述曝光步骤后的上述感光性基板显影。

在本发明的照明光学装置中，例如使转向镜系统中的一对棱镜在光轴上的间隔改变，以改变照明光瞳面中的光强度分布的外形形状，并且根据一对棱镜在光轴上的间隔的变化，使一个或者多个可动透镜在光轴方向上移动，藉此对照明光瞳面中的光强度分布的轮廓(剖面形状)进行整形。

即，在本发明的照明光学装置中，即便使用转向镜系统来改变形成于照明光瞳面的光强度分布的外形形状，亦可以大致维持预期的轮廓。又，在本发明的曝光装置中，可以使用如下的照明光学装置，即，在适当的照明条件下良好地进行曝光，进而可以制造良好的元件，上述照明光学装置大致维持预期的轮廓，并改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是概略地表示本发明的实施形态的曝光装置的构成的图。

图2是于圆锥转向镜系统的抵接状态下在照明光瞳面上所获得的光强度分布的说明图。

图3是于圆锥转向镜系统的隔开状态下在照明光瞳面上所获得的光强度分布的说明图。

图4a表示于圆锥转向镜系统的抵接状态下，在投影光学系统的光瞳面上形成具有大致预期的轮廓的环带状光强度分布的情形。

图4b表示于圆锥转向镜系统的隔开状态下，在投影光学系统的光瞳面上形成具有周边已变形的轮廓的环带状光强度分布的情形。

图5是表示根据圆锥转向镜系统的动作而使无焦光学系统中的后侧透镜群移动，并对形成于照明光瞳面上的光强度分布的轮廓进行整形的情形的图。

图6是表示根据复眼微透镜的移动而使无焦光学系统中的后侧透镜群移动，并对形成于照明光瞳面上的光强度分布的轮廓进行整形的情形的图。

图7是获得作为微型元件的半导体元件时的方法的流程图。

图8是获得作为微型元件的液晶显示元件时的方法的流程图。

1：光源            2：整形光学系统

3：绕射光学元件    4：无焦光学系统

4a：前侧透镜群     4b：后侧透镜群

5：规定面          6：圆锥转向镜系统

6a、6b：棱镜       7：变焦透镜

8：复眼微透镜      8a：照明光瞳面

9：聚光光学系统    10：光罩遮器

11：成像光学系统   20：控制部

21～23：驱动部

41：具有预期轮廓的环带状光强度分布

42：具有周边变形的轮廓的环带状光强度分布

42a：外周边部分    301～305：步骤

401～404：步骤     MS：光罩载台

WS：晶圆载台       AX：光轴

AS：开口           M：光罩

W：晶圆            PL：投影光学系统

F1～F9：箭头       L0、L1：参照符号

X、Y、Z：轴

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。

通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据随附图式来说明本发明的实施形态。图1是概略地表示本发明实施形态的曝光装置的构成的图。在图1中，沿着作为感光性基板的晶圆W的法线方向来设定Z轴，在晶圆W的面内，将与图1的纸面平行的方向设为Y轴，并在晶圆W的面内，将与图1的纸面垂直的方向设为X轴。

参照图1，本实施形态的曝光装置包括用以供给曝光光束(照明光)的光源1。作为光源1，例如可以使用供给波长为193nm的光的ArF准分子激光(Excimer Laser)光源、或供给波长为248nm的光的KrF准分子激光光源等。自光源1射出的光被整形光学系统2扩大为所需的剖面形状的光束后，经由环带照明用的绕射光学元件3而入射至无焦光学系统4。

无焦光学系统4是以如下方式设定的无焦点光学系统，即，使前侧透镜群4a的前侧焦点位置与绕射光学元件3的位置大致一致，且使后侧透镜群4b的后侧焦点位置与图中虚线所示的规定面5的位置大致一致。如下所述，无焦光学系统4中的后侧透镜群4b可以沿着光轴AX整体地移动。驱动部21使后侧透镜群4b沿着光轴方向整体地移动，上述驱动部21根据来自控制部20的指令而动作。通常，在基板上形成具有相当于曝光光束(照明光)的波长的间距的阶差，藉此构成绕射光学元件，此绕射光学元件具有使入射光束以预期角度绕射的作用。

具体而言，环带照明用的绕射光学元件3具有如下功能，即，当具有矩形剖面的平行光束入射时，在其远场(或者夫琅禾费绕射区域)形成环带状的光强度分布。因此，入射至绕射光学元件3的大致平行的光束，在无焦光学系统4的光瞳面上形成环带状的光强度分布后，以环带状角度分布而自无焦光学系统4射出。在前侧透镜群4a与后侧透镜群4b之间的光路中，在无焦光学系统4的光瞳面或其附近配置着圆锥转向镜系统6。在下文中叙述圆锥转向镜系统6的构成及作用。

通过无焦光学系统4后的光束，经由σ值(σ值＝照明光学装置的光罩侧数值孔径/投影光学系统的光罩侧数值孔径)可变用的变焦(zoom)透镜(可变倍率光学系统)7而入射至复眼微透镜(或者复眼透镜)8。复眼微透镜8是由纵横密集地排列的多个具有正折射能力的微透镜所构成。根据须要，复眼微透镜8可以沿着光轴AX移动。利用驱动部22来使复眼微透镜8在光轴方向上移动，上述驱动部22根据来自控制部20的指令而动作。

通常，例如对平行平面板实施蚀刻处理而形成微透镜群，藉此构成复眼微透镜。此处，构成复眼微透镜的各微透镜，小于构成复眼透镜的各透镜元件。又，与由相互隔开的透镜元件所构成的复眼透镜不同，整体地形成复眼微透镜，而不使多个微透镜(微小折射面)相互隔开。然而，考虑到纵横地配置着具有正折射能力的透镜元件，复眼微透镜是与复眼透镜相同的波前区分型(division of wavefront)的光学积分器。

规定面5的位置是位于变焦透镜7的前侧焦点位置的附近，且复眼微透镜8的入射面配置于变焦透镜7的后侧焦点位置的附近。换言之，变焦透镜7实质上根据傅里叶变换(Fourier transform)的关系来配置规定面5与复眼微透镜8的入射面，进而以光学上大致共轭的方式来配置无焦光学系统4的光瞳面与复眼微透镜8的入射面。

因此，与无焦光学系统4的光瞳面相同，在复眼微透镜8的入射面(照明光瞳面)上，形成例如以光轴AX为中心的环带状照野(环带状的光强度分布)。此环带状照野的整体形状依赖于变焦透镜7的焦点距离而相似地变化。构成复眼微透镜8的各微透镜具有与应形成于光罩M上的照野的形状(进而应形成于晶圆W上的曝光区域的形状)相似的矩形剖面。

入射至复眼微透镜8的光束经多个微透镜二维地分割后，于复眼微透镜8的后侧焦点面或其附近，形成具有与由入射光束所形成的照野大致相同的光强度分布的二次光源，即，形成如下的二次光源，此二次光源由以光轴AX为中心的实际上的环带状的面光源所构成。来自形成于复眼微透镜8的后侧焦点面或其附近所形成的二次光源的光束，通过聚光光学系统9后重叠地对光罩遮器(mask blind)10进行照明。

如此，作为照明视场光圈(visual field diaphragm)的光罩遮器10上形成矩形照野，此矩形照野是与构成复眼微透镜8的各微透镜的形状以及焦点距离相对应。通过光罩遮器10的矩形开口部(光通过部)的光束，受到成像光学系统11的聚光作用后，重叠地对形成着规定图案的光罩M进行照明。即，成像光学系统11于光罩M上形成光罩遮器10的矩形状开口部的像。

通过保持于光罩载台MS上的光罩M的图案的光束，经由投影光学系统PL而在保持于晶圆载台WS上的晶圆(感光性基板)W上形成光罩图案的像。如此，一方面在与投影光学系统PL的光轴AX正交的平面(XY平面)内二维地对晶圆载台WS进行驱动控制，进而一方面二维地对晶圆W进行驱动控制，一方面进行单次曝光(one-shot exposure)或扫描曝光，藉此于晶圆W的各曝光区域中依序对光罩M的图案进行曝光。

圆锥转向镜系统6自光源侧依序包括：第一棱镜部件6a，平面朝向光源侧且凹圆锥状的折射面朝向光罩侧；以及第二棱镜部件6b，平面朝向光罩侧且凸圆锥状的折射面朝向光源侧。继而，第一棱镜部件6a的凹圆锥状的折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状的折射面，以可以相互抵接的方式而互补地形成。又，第一棱镜部件6a以及第二棱镜部件6b中至少其中之一的部件可以沿着光轴AX移动，且第一棱镜部件6a的凹圆锥状的折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状的折射面的间隔可以改变。利用驱动部23来改变圆锥转向镜系统6中的第一棱镜部件6a与第二棱镜部件6b在光轴AX上的间隔，上述驱动部23根据来自控制部20的指令而动作。

以下，着眼于环带状二次光源，以说明圆锥转向镜系统6的作用以及变焦透镜7的作用。此处，在第一棱镜部件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状折射面相互抵接的状态下，圆锥转向镜系统6作为平行平面板而发挥作用，且不对所形成的环带状二次光源产生影响。然而，当使第一棱镜部件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状折射面隔开时，使环带状二次光源的宽度(环带状二次光源的外径与内径的差的1/2)保持固定，且改变环带状二次光源的外径(内径)。即，改变环带状二次光源的环带比(内径/外径)以及大小(外径)。

变焦透镜7具有使环带状二次光源的整体形状相似地扩大或缩小的功能。例如，使变焦透镜7的焦点距离自最小值扩大为规定值，藉此相似地扩大环带状二次光源的整体形状。换言之，利用变焦透镜7的作用来一并改变环带状二次光源的宽度以及大小(外径)，而不改变环带状二次光源的环带比。如此，可以利用圆锥转向镜系统6以及变焦透镜7的作用来控制环带状二次光源的环带比与大小(外径)。

如上所述，在图2所示的状态下，即，在第一棱镜部件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状折射面相互抵接的抵接状态下，圆锥转向镜系统6作为平行平面板而发挥作用。在圆锥转向镜系统6的抵接状态下，圆锥转向镜系统6与无焦光学系统4的合成系统的光瞳位置(图中箭头F1所示的位置)，与复眼微透镜8的入射面(照明光瞳面)8a成光学共轭，且如图中右端的模式图所示，在照明光瞳面8a上形成着接近高帽状且大致具有预期的轮廓(剖面形状)的环带状的光强度分布。换言之，在照明光瞳面8a上，光强度分布的剖面形状的两端部形成为大致垂直的形状。

另一方面，如图3所示，在使第一棱镜部件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状折射面隔开的隔开状态下，圆锥转向镜系统6中的光路长度自抵接状态下的光路长而产生变化。即，于圆锥转向镜系统6的隔开状态下，圆锥转向镜系统6与无焦光学系统4的合成系统的光瞳位置(图中箭头F2所示的位置)，与复眼微透镜8的入射面8a的共轭关系不成立，如图中右端的模式图所示，在照明光瞳面8a上形成与高帽状不同且具有周边已变形的轮廓的环带状光强度分布。

换言之，形成于复眼微透镜8的入射面8a(照明光瞳面)上的光瞳像(光强度分布)散焦而变得模糊。其结果为，在入射面8a上，形成具有周边已变形的轮廓的环带状光强度分布。

如此，在圆锥转向镜系统6的抵接状态下，如图4a的模式图所示，在投影光学系统PL的光瞳面上，形成接近高帽状且具有预期轮廓的环带状光强度分布41。此时，即便设定为σ值接近1的高σ状态，形成于投影光学系统PL的光瞳面上的环带状光强度分布41内的光，亦不会被投影光学系统PL的光瞳面上的开口AS遮蔽。此处，若环带状光强度分布41的轮廓为高帽状，则根据环带状光强度分布41的外径φo来规定σ值。

相对于此，在圆锥转向镜系统6的隔开状态下，如图4b的模式图所示，在投影光学系统PL的光瞳面上，形成具有周边已变形的轮廓的环带状光强度分布42。此时，当设定为σ值接近1的高σ状态时，形成于投影光学系统PL的光瞳面上的环带状光强度分布42中，外周边部分(图中涂黑的部分)42a的光并不通过投影光学系统PL的光瞳面上的开口AS，而是被遮蔽后成为杂散光，因此投影光学系统PL的成像性能有可能下降。环带状光强度分布42的轮廓为周边已变形的形状，因此根据环带状光强度分布42的有效外径φo′来规定σ值。

在本实施形态中，如图5所示，当使第一棱镜部件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜部件6b的凸圆锥状折射面隔开，以改变形成于照明光瞳面8a上的环带状光强度分布的外形形状时，根据第一棱镜部件6a与第二棱镜部件6b在光轴AX上的间隔的变化，使无焦光学系统4中的后侧透镜群4b沿着光轴AX整体地移动。具体而言，使后侧透镜群4b沿着光轴AX，自图中箭头F4所示的起始位置向图中箭头F5所示的位置移动，以维持圆锥转向镜系统6与无焦光学系统4的合成系统的光瞳位置(图中箭头F3所示的位置)，与复眼微透镜8的入射面8a的共轭关系。

即，使后侧透镜4b向图中箭头F5所示的位置移动，藉此形成聚焦在复眼微透镜8的入射面8a(照明光瞳面)上的光瞳像(光强度分布)，其结果为，形成接近高帽状的环带状光强度分布。

如此，利用后侧透镜群4b在光轴方向上的移动来对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形，且如图5的右端的模式图所示，即便于圆锥转向镜系统6的隔开状态下，与抵接状态相同，在照明光瞳面8a上，形成接近高帽状且具有大致预期的轮廓的环带状光强度分布。其结果为，在投影光学系统PL的光瞳面上，形成接近如图4a的模式图所示的高帽状且具有大致预期的轮廓的环带状光强度分布，因此即便设定为σ值接近1的高σ状态，上述环带状光强度分布内的光亦不会被投影光学系统PL的光瞳面上的开口AS遮蔽。如此，利用后侧透镜群4b的移动来将照明光瞳面8a中的光强度分布的剖面形状的两端部整形为大致垂直，因此可以防止杂散光。

如上所述，在本实施形态的照明光学装置(1～11)中，即便使用圆锥转向镜系统6来改变形成于照明光瞳面8a上的环带状光强度分布的外形形状，亦可以利用整形部件(或者对照明光瞳中的光强度分布的变形进行修正的修正部件)来将上述环带状光强度分布的轮廓大致维持为预期的形状，上述整形部件对后侧透镜群4b等的照明光瞳中的光强度分布进行整形。又，于本实施形态的曝光装置(1～PL)中，可以使用大致维持预期的轮廓并改变形成于照明光瞳面8a上的光强度分布的外形形状的照明光学装置(1～11)，以在适当的照明条件下良好地进行投影曝光。

然而，在本实施形态中，投影光学系统PL的像侧焦圈性(telecentricity)较差，若到达晶圆W的主光线向光轴AX倾斜，则难以将光罩M的图案忠实地转印至晶圆W上。此时，如图6所示，使复眼微透镜8的入射面8a沿着光轴AX，自图中箭头F6所示的原来的光瞳共轭位置向图中箭头F7所示的位置移动，藉此可以调整(修正)投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形，尤其是可以对倍率焦圈成分(如晶圆W上的像高变大则主光线的倾斜亦增大的焦圈性的变形成分)进行调整(修正)。

然而，若使复眼微透镜8的入射面8a自原来的位置F6沿着光轴方向移动，则与图3所示的圆锥转向镜系统6的隔开状态相同，圆锥转向镜系统6与无焦光学系统4的合成系统的光瞳位置，与复眼微透镜8的入射面8a的共轭关系不成立，在复眼微透镜8的入射面(照明光瞳面)8a上，形成如图3的右端所示的具有周边已变形的轮廓的环带状光强度分布。

在本实施形态中，如图6所示，当使复眼微透镜8的入射面8a自原来的光瞳共轭位置F6移动，以调整投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形时，根据复眼微透镜8在光轴方向上的移动，使后侧透镜群4b沿着光轴AX整体地移动。具体而言，使后侧透镜群4b沿着光轴AX，自图中箭头F8所示的起始位置向图中箭头F9所示的位置移动，以维持圆锥转向镜系统6与无焦光学系统4的合成系统的光瞳位置，与复眼微透镜8的入射面8a的共轭关系。

如此，为了调整投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形(或者调整基板上主光线相对于光轴的倾斜)，使复眼微透镜8(调整系统、调整光学系统)在光轴方向上移动，即使在此状态下，可以利用后侧透镜群4b在光轴方向上的移动来对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形，从而可以于投影光学系统PL的光瞳面上，形成接近于高帽状且具有大致预期的轮廓的环带状光强度分布。再者，在图6中，参照符号L0表示与处于起始位置F8的后侧透镜群4b相对应的光线，参照符号L1表示与已移动至位置F9后的后侧透镜群4b相对应的光线。

再者，在上述说明中，使无焦光学系统4中的后侧透镜群4b沿着光轴AX整体地移动，藉此来对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形。然而，并非限定于此，亦可以使后侧透镜群4b中的一个或多个透镜，或者使后侧透镜群4b以外的适当的一个或多个可动透镜沿着光轴AX移动，藉此对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形。具体而言，例如使配置于圆锥转向镜系统6与复眼微透镜8之间的光路中的一个或多个可动透镜，即，使作为可变倍率光学系统的变焦透镜7中的一个或多个可动透镜沿着光轴AX移动，藉此可对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形。

又，于上述说明中，为便于理解，如图6所示，在圆锥转向镜系统6的抵接状态下，使复眼微透镜8移动，以调整投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形。如此，在圆锥转向镜系统6不动作时、或圆锥转向镜系统6未插入无焦光学系统4中时，如上所述，根据复眼微透镜8在光轴方向上的移动来使后侧透镜群4b(通常为一个或多个可动透镜)移动。然而，当使圆锥转向镜系统6动作而改变照明光瞳面8a中的光强度分布的外形形状，并使例如复眼微透镜8移动而整形该投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形时，根据第一棱镜部件6a与第二棱镜部件6b在光轴方向上的间隔的变化、以及复眼微透镜8在光轴方向上的移动，使一个或多个可动透镜移动。

又，在上述说明中，使复眼微透镜8移动，以调整投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形。然而，并非限定于此，使复眼微透镜8以外的光学部件、例如一个或多个调整透镜沿着光轴AX移动，藉此可以调整该投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形。具体而言，例如使配置于复眼微透镜8与光罩M之间的光路中的一个或多个调整透镜沿着光轴AX移动，藉此可以调整投影光学系统PL的像侧焦圈性的变形。此时，根据一个或多个调整透镜的移动，例如使配置在较复眼微透镜8更靠近光源侧的位置的一个或多个可动透镜沿着光轴AX移动，藉此可以对照明光瞳面8a中的光强度分布的轮廓进行整形。

又，在上述说明中，使用环带照明用的绕射光学元件3，不论于圆锥转向镜系统6的抵接状态或隔开状态下，均于照明光瞳面8a上形成环带状光强度分布。然而，并非限定于此，亦可以在照明光路中设定圆形照明用的绕射光学元件(未图示)以替代环带照明用的绕射光学元件3，藉此于圆锥转向镜系统6的抵接状态下进行通常的圆形照明，在圆锥转向镜系统6的隔开状态下进行环带照明。此处，圆形照明用的绕射光学元件具有如下功能：当具有矩形剖面的平行光束入射时，在其远场形成圆形的光强度分布。

又，在上述说明中，将本发明应用于环带照明，但并非限定于此，例如本发明同样亦可以应用于4极照明或2极照明等。在4极照明的情形时，在照明光路中设定4极照明用的绕射光学元件(或者圆形照明用的绕射光学元件)以替代环带照明用的绕射光学元件3，并在无焦光学系统4的光瞳面或其附近设定角锥转向镜系统，以替代圆锥转向镜系统6(或者除圆锥转向镜系统6以外)。

在2极照明的情形时，在照明光路中设定2极照明用的绕射光学元件(或者圆形照明用的绕射光学元件)，以替代环带照明用的绕射光学元件3，并在无焦光学系统4的光瞳面或其附近设定V槽圆锥转向镜系统，以替代圆锥转向镜系统6(或者除圆锥转向镜系统6以外)。此处，4极照明(2极照明)的绕射光学元件具有如下功能：当具有矩形剖面的平行光束入射时，在其远场形成4极状(2极状)的光强度分布。又，角锥转向镜系统具有与以光轴为中心的角锥体的侧面相对应的形状的折射面，V槽圆锥转向镜系统具有关于通过光轴的预定轴线大致对称的剖面形状为V字状的折射面。再者，角锥转向镜系统以及V槽圆锥转向镜系统的构成以及作用，可以参照日本专利特开2002-231619号公报等。

在上述实施形态的曝光装置中，利用照明光学装置来对光罩(reticle)进行照明(照明步骤)，并使用投影光学系统来将形成于光罩上的转印用图案曝光至感光性基板上(曝光步骤)，藉此可以制造微型元件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。以下，参照图7的流程图来说明获得作为微型元件的半导体元件时的方法的一例，使用上述实施形态的曝光装置来于作为感光性基板的晶圆等上形成规定的电路图案，藉此获得上述作为微型元件的半导体元件。

首先，在图7的步骤301中，将金属膜蒸镀至一个批次的晶圆上。在下一步骤302中，在上述一个批次的晶圆上的金属膜上涂布光阻。其后，在步骤303中，使用上述实施形态的曝光装置，将光罩上的图案的像，经由上述投影光学系统而依序曝光转印至上述一个批次的晶圆上的各曝光区域。其后，在步骤304中，对上述一个批次的晶圆上的光阻进行显影，此后于步骤305中，在上述一个批次的晶圆上，以光阻图案为光罩而进行蚀刻，藉此在各晶圆上的各曝光区域中形成与光罩上的图案相对应的电路图案。其后，形成更上层的电路图案等，藉此制造半导体元件等元件。根据上述半导体元件的制造方法，可以高产量地获得具有极微小的电路图案的半导体元件。

又，在上述实施形态的曝光装置中，在平板(玻璃基板)上形成规定图案(电路图案、电极图案等)，藉此亦可以获得作为微型元件的液晶显示元件。以下，参照图8的流程图，说明此时的方法的一例。在图8的图案形成步骤401中实施所谓的光微影步骤，此光微影步骤是使用上述实施形态的曝光装置来将光罩的图案转印曝光至感光性基板(涂布了光阻的玻璃基板等)上。藉由上述光微影步骤，可以于感光性基板上形成包括多数个电极等的规定图案。其后，经曝光后的基板，经过显影步骤、蚀刻步骤、光阻剥离步骤等各步骤，藉此于基板上形成规定图案，并转向下一彩色滤光片形成步骤402。

其次，在彩色滤光片形成步骤402中，形成如下的彩色滤光片，在此彩色滤光片中，矩阵状地排列着多个与R(Red)、G(Green)、B(B1ue)对应的3个点的组，或者在水平扫描线方向上排列多个R、G、B的3根条纹的滤光片的组。继而，在彩色滤光片形成步骤402之后，实施单元组装步骤403。于单元组装步骤403中，使用图案形成步骤401中所获得的具有规定图案的基板、以及彩色滤光片形成步骤402中所获得的彩色滤光片等，来组装液晶面板(液晶单元)。

在单元组装步骤403中，例如在图案形成步骤401中所获得的具有规定图案的基板、与彩色滤光片形成步骤402中所获得的彩色滤光片之间注入液晶，以制造液晶面板(液晶单元)。其后，在模组组装步骤404中，安装电路、背光源(back light)等各零件后，完成液晶显示元件，上述电路进行已组装的液晶面板(液晶单元)的显示动作。根据上述液晶显示元件的制造方法，可以高产量地获得具有极微细的电路图案的液晶显示元件。

再者，在上述实施形态中，将本发明应用于在曝光装置中对光罩进行照明的照明光学装置，但并非限定于此，本发明亦可以应用于对光罩以外的被照射面进行照明的通常的照明光学装置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种照明光学装置，用于曝光装置中，该曝光装置是经由投影光学系统而将规定图案曝光至基板上，并利用来自光源的光以所述规定图案进行照明，其特征在于其包括：

第1光学系统，配置于所述照明光学装置的照明光路中，使从所述光源而来的光以规定形状分布于所述第1光学系统的远场的位置；

第2光学系统，使分布于所述远场的位置的光，聚焦到所述照明光路的第1面；以及

光学积分器，利用从所述第2光学系统而来的光形成面光源，

其中，所述第2光学系统改变所述光学积分器的入射侧的面与所述第1面沿所述照明光学系统的光轴方向的间隔。

2.根据权利要求1所述的照明光学装置，其特征在于所述第2光学系统包括在光轴方向上可移动的一个或多个可动透镜。

3.根据权利要求2所述的照明光学装置，其特征在于所述第2光学系统包括间隔相对可变的第一棱镜及第二棱镜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明光学装置，其特征在于所述光学积分器是在光轴方向上可移动的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的照明光学装置，其特征在于所述第2光学系统包括在光轴方向上可移动的一个或多个可动透镜，并且使该可动透镜移动而改变所述第1面在所述光轴方向的位置。

6.一种曝光装置，其特征在于其包括上述权利要求1至3中任一项所述的照明光学装置，并将由上述照明光学装置照明的所述规定图案曝光至感光性基板上。

7.一种元件制造方法，其特征在于其包括以下步骤：

曝光步骤，使用上述权利要求6所述的曝光装置，将所述规定图案曝光至所述感光性基板上；以及

显影步骤，使经上述曝光步骤后的上述感光性基板显影。

8.一种曝光装置，其特征在于其包括上述权利要求4所述的照明光学装置，并将由上述照明光学装置照明的所述规定图案曝光至感光性基板上。

9.一种曝光装置，其特征在于其包括上述权利要求5所述的照明光学装置，并将由上述照明光学装置照明的所述规定图案曝光至感光性基板上。

Images