TW200935178A - Illumination optical system, exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

200935178 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種在利用#刻步驟而製造半導體元 件、液晶顯示元件、攝像元件、薄膜磁頭等元件的曝光裝 置中所使用的照明光學系統，具有該照明光學系統的曝光 裝置以及利用該曝光裝置的元件製造方法。 【先前技術】 φ 近年來’在光罩上所形成的圖案正在高度集成化，爲 了將該微細的圖案正確地轉印到晶圓上，以最佳的照度分 Ο 布對光罩圖案進行照明是必不可少的。因此，藉由進行用 於在曝光裝置具有的照明光學系統的光瞳位置形成環帶狀 或多極狀(例如4極狀)的光强度分布之變形照明，並使微 型複眼透鏡的後側焦點面上所形成的二次光源的光强度分 布進行變化，從而使投影光學系統的焦點深度或解像力提 高之技術受到矚目。

這裏’在例如曰本專利早期公開之特開2002-353105 © 號公報中揭示有一種曝光裝置，其爲了將光源所發出的光 Q 束轉換爲在照明光學系統的光瞳位置具有環帶狀或多極狀 光强度分布的光束，而設置具有呈陣列狀排列的多個微小 要素反射鏡之可動多反射鏡（例如，Dighai Micromirror

DeviCe(DMD) ’數位微鏡元件），並藉由使要素反射鏡的各 個傾斜角及傾斜方向進行變化，從而在照明光學系統的光 瞳位置或與光曈位置共軛的位置(在微型複眼透鏡的後侧 焦點面上所形成的二次光源位置)處形成規定的光强度分 6 200935178 布。在該曝光裝置中，當使入射各要素反射鏡的光利用各 要素反射鏡的反射面進行反射時，是沿著規定方向偏轉規 定角度，轉換爲在照明光學系統的光瞳位置形成規定的光 强度分布之光束。然後，在曝光時依據光罩的圖案等，以 使微型複眼透鏡的後側焦點面上所形成的二次光源像形成 最佳的光强度分布之形態，設定可動多反射鏡的各要素反 射鏡的傾斜角及傾斜方向，從而進行曝光。 ❹ 然而，在上述的曝光裝置中，是利用鐳射光源作爲光 源，而從鐳射光源所射出的鐳射光，在鐳射光的光束斷面 〇 内存在光强度參差不齊的問題。因此，在利用這種錯射光 而在照明光學系統的光瞳位置形成環帶狀或多極狀的光强 度分布時，光分布形狀（光束斷面）内存在光强度參差不 齊的問題（光强度的不均勻性）。 【發明内容】 本發明的目的是提供一種即使在光源所發出的光存 在光束斷面内的光强度參差不齊（不均勻性）之問題的情 況下也可在照明光學系統的光瞳位置或與光瞳位置共輛 〇 的位置，輕鬆地形成照明斑點並不明顯的所需的光强度分 布之照明光學系統，具有該照明光學系統的曝光裝置，以 及利用該曝光裝置的元件製造方法。 以下對本發明的構成附以實施形態的符號而加以說 明’但本發明並不限定於本實施形態。 本發明的一實施形態的照明光學系統爲一種利用由 光源（1)所供給的照明光而對被照射面（M)進行照明之 7 200935178 照明光學系統，包括：空間光調變器（S1)，其配置在前 述照明光學系統的光路内，並在前述照明光學系統的光曈 位置或與該光曈位置光學共輕的位置處形成所需的光强度 分布，以及擴散器（4)，其設置在前述空間光調變器的前 述照明光的入射側，並使入射前述空間光調變器的前述照 明光進行擴散。 而且，本發明的一實施形態的曝光裝置爲將光罩（M) 的圖案轉印到感光性基板（W)上之曝光裝置，具有用於 對被照射面上所配置的前述光罩進行照明之本發明的照明 Ο 光學系統。 而且’本發明的一實施形態的元件製造方法包括，利 用本發明的曝光裝置，將光罩（M)的圖案曝光到感光性 基板（W)上，並使轉印有前述圖案的前述感光性基板顯 像，將與前述圖案相對應之形狀的光罩層形成在前述感光 性基板的表面上，且透過前述光罩層對前述感光性基板的 表面進行加工。 依據本發明的一實施形態的照明光學系統，由於具有 ❾ 使入射空間光調變器的照明光擴散的擴散器，其中，該空 間光調變器用於在照明光學系統的光瞳位置或與光曈位置 光學共軛的位置處形成所需的光强度分布’所以，能根據 擴散的照明光，利用空間光調變器而在照明光學系統的光 瞳位置或與光瞳位置光學共軛的位置處形成所需的光强度 分布。因此，能夠使照明光學系統的光瞳位置或與光瞳位 置光學共轭之位置處的照明斑點並不明顯。 8 200935178 而且，依據本發明的一實施形態的曝光裝置，由於利 用本發明的照明光學系統進行光罩的照明，所以能以高解 析度及高生產量(through-put)而將光罩的圖案轉印到感光 性基板上。 而且，依據本發明的一實施形態的元件製造方法，由 於利用具有本發明的照明光學系統之曝光裝置而進行曝 光’所以能以高解析度而進行元件的製造。 φ 【實施方式】 以下參照圖式，對關於本發明的實施形態的曝光裝置 進行說明。圖1所示爲關於實施形態的曝光裝置的概略構 成。另外’在以下的說明中，是設定圖1中所示的χγζ 直交座標系統，並參照該ΧΥΖ直交座標系統而對各構件 的位置關係進行說明。ΧΥΖ直交座標系統是設定X轴及Υ 軸對蟲圓W平行，Ζ軸對晶圓W直交。 關於本實施形態的曝光裝置如圖1所示，從鐳射光源 _ 1供給曝光光(照明光)。該鐳射光源1具有例如供給波長約 193nm的光之ArF準分子鐳射光源或供給波長約248nm的 光之KrF準分子鐳射光源。從鐳射光源1沿著z方向射出 的大致平行的光束入射光束擴展器2，其中，該光束擴展 器2具有沿著X方向細長延伸的矩形狀斷面，由一對透鏡 2a及2b構成。透鏡2a及2b在圖1的YZ平面内分別具有 負的折射力及正的折射力。因此，入射光束擴展器2的光 束在圖1的YZ平面内被擴大，整形爲具有規定矩形狀斷 Φ的光束。經由作爲整形光學系統的光束擴展器2的平行 200935178 光束，利用彎曲反射鏡3被反射而偏轉向γ方向後，入射 擴散器(擴散板)4。擴散器4使與照明光學系統的光轴μ 大致平行的光束擴散，並形成對光軸Αχ具有角度的光束 而射出。由擴散器4被擴散的光束入射空間光調變單元 SM1。 空間光調變單元SM1如圖2所示，具有稜鏡ρι和反 射型的空間光調變器S1，其中，該空間光調變器S1是一 ❹ 體安裝在稜鏡P1上。棱鏡P1具有直方體中的1個侧面凹 陷爲V字狀楔形之形狀。亦即，稜鏡P1具有V字形的缺 口 ’該缺口是由呈鈍角交差的2個平面PS1、PS2構成。2 個平面PS1、PS2由圖2的沿著X軸延伸的直線pia相接。 空間光調變器S1安裝在稜鏡P1之v字狀缺口的相反一侧 的側面上。2個平面PS1、PS2的内面是作爲第！及第2 反射面Rll、R12發揮機能。 棱鏡P1是使安裝有空間光調變器S1的侧面和光轴 AX平行’且以第丨反射面R11位於擴散器4側，第2反 射面R12位於後述的無焦透鏡側之形態進行配置。稜鏡ρι 的第1反射面Rll使入射的光向空間光調變器S1方向反 射。空間光調變器S1是配置在第1反射面Rll和第2反 射面R12之間的光路中，將第1反射面R11所反射的光向 第2反射面R12方向進行反射。稜鏡P1的第2反射面R12 將空間光調變H S1所反射的光進行反射，並向無焦透鏡5 侧射出。 空間光調變器S1依據在第1反射面R11所反射的光 200935178 入射空間光調變器si之位置，而對該光職予空間調變。 空間光調變器S1如圖3所示’包括呈二維排列的多個微 小的要素反射鏡SE1。例如，在入射空間光調變器S1的光 束中’分別使光線L1入射空間光調變器S1的多個要素反 射鏡SE1中的要素反射鏡SEla，使光線L2入射空間光調 變器si的多個要素反射鏡SE1中的與要素反射鏡SEU不 同之要素反射鏡SElb。要素反射鏡SEla、SElb分別對光 ❹ 線LI、L2賦予依據其位置而設定的空間調變。 以使光線LI、L2入射稜鏡片P1的入射位置pi、jp2， 〇 到光經由要素反射鏡SEla、SElb而從稜鏡片ρι射出的射 出位置OP1、OP2之空氣換算長，與稜鏡片ρι不配置在 曝光光的光路_之情況下的相當於入射位置IP1、IP2的位 置，到相當於射出位置OP卜0P2的位置之空氣換算長相 同的形態，配置稜鏡片P1。這裏所說的空氣換算長，爲將 光學系統中的光路長換算爲折射率丨的空氣時的光路長， 折射率n的媒質中的空氣換算長爲其物理或實際的光路長 髎 乘以Ι/n的值。 〇 空間光調變器S1如圖3所示，爲包括要素反射器SE1 的可動多反射鏡’其中，要素反射鏡sm爲輔填的多個微 小反射7G件。各要素反射鏡SE1可動，其反射面的姿勢亦 P反射面的G斜角及傾斜方向是由SLM(Spatiai light modulator ’空間光調變器)驅動部％而分別獨立地驅動控 制，其中’ SLM驅動部26是由控制部2〇進行控制。各要 素反射鏡SE1可以與其反射面平行的二轴且爲彼此直交的 11 200935178 二軸作爲旋轉軸，只連續地旋轉所需的旋轉角度。亦即， 各要素反射鏡SE1可在沿著反射面的二維空間中控制傾 斜。這裏’要素反射鏡SE1的外形爲正方形的平坦板狀， 但並不限定於此。但是，從光利用效率的觀點來看，採用 可無間隙排列的形狀較佳。而且’鄰接的要素反射鏡SE1 間的間隔爲必要最小限度較佳。另外，爲了使照明條件可 進行細微的變化，要素反射鏡SE1盡可能小較佳。而且， 要素反射鏡SE1的反射面的形狀並不限定於平面，也可爲 凹面或凸面等曲面。 Ο 空間光調變器S1可進行變形照明，在照明光學系統 的光曈位置(瞳面)上形成圓形、環帶、2極、4極等所需的 光强度分布。亦即，在控制部20可訪問的記憶部22中， 用於在照明光學系統的光瞳位置形成圓形、環帶、2極、4 極等的各光强度分布的，構成空間光調變器S1之各要素 反射鏡SE1的傾斜角及傾斜方向的資訊是以一覽表的形式 進行存儲。根據該傾斜角及傾斜方向的資訊，控制部2〇 對SLM驅動部26進行控制，並控制各要素反射鏡sm的 ❹ 傾斜角及傾斜方向，在照明光學系統的光曈位置或與該光 睹位置光學共輛的位置形成所需的光分布形狀。 在本實施形態中，空間光調變器S1控制入射光從矩 =狀而轉換爲環帶狀的光分布形狀，而通過了空間光調變 單元SM1的光束入射無焦透鏡(中繼光學系統)5，並在無 焦透鏡5(進而在照明光學系統)的光瞳位置或該光曈位置 的附近形成環帶狀的光强度分布。無焦透鏡5是使其前側 12 200935178 焦點位置和空間光調變器si的位置設定爲大體一致，且 使其後侧焦點位置和圖中虛線所示的規定面6的位置設定 爲大體一致之無焦系統(無焦點光學系統）。因此，入射空 間光調變器S1的光束在無焦透鏡5的光瞳位置形成環帶 狀的光强度分布之後，變成大致平行的光束而從無焦透鏡 5射出。另外，在無焦透鏡5的前侧透鏡群5a和後侧透鏡 群5b之間的光路中，於照明光學系統的光瞳位置或其附 近’從光源側依次配置圓錐旋轉三稜鏡(axicon)系統87、 醫 第1圓柱透鏡對88及第2圓柱透鏡對89。 〇 圖4所示爲在照明光學系統的光曈位置或該光瞳位置 的附近所配置之圓錐旋轉三稜鏡系統87的概略構成。圓錐 旋轉二棱鏡系統87從光源側依次設置第1稜鏡87a和第2 稜鏡87b。第1稜鏡87a具有凹圓錐狀的折射面（凹狀折射 面）。第2稜鏡87b具有可與第1稜鏡87a的凹圓錐狀的折 射面抵接而相輔形成之凸圓錐狀的折射面（凸狀折射面）。 第1稜鏡87a是使平面朝向光源侧且使凹圓錐狀的折射面 〇 朝向光罩Μ侧配置，第2稜鏡87b是使凸圓錐狀的折射面 ❹ 朝向光源侧且使平面朝向光罩Μ側配置。 而且，使第1稜鏡87a及第2稜鏡87b中的至少一個 可沿著光軸AX進行移動地構成，且使第丨稜鏡87a的凹 圓錐狀的折射面和第2稜鏡87b的凸圓錐狀的折射面之間 隔(以下稱爲圓錐旋轉三稜鏡系統87的間隔)可變地構成。 這裏’在第1稜鏡87a的凹圓錐狀的折射面和第2稜鏡87b 的凸圓錐狀的折射面彼此抵接的狀態下，圓錐旋轉三稜鏡 13 200935178 87是作爲平行平 陣列10所形成之^發揮機能，不對通過後述的微型透鏡 第1稜鏡咖的凹^的二次光源產生影響。但是’當使 錐狀的折射面分離的折射面和第2稜鏡87b的凸圓 光束擴展器發揮機〜^旋轉二稜鏡系統87作爲所謂的 隔的變化，人射/二 隨著®雜轉三魏87的間 射角度進行變化圖1中以虛線表示的蚊面6的入 ❹ ❹ 圖5⑷及圖5⑼爲圓錐旋轉三稜鏡系統87對環帶照明 =成的二次光源之作用的說賴。圖5⑷所示爲在圓 二稜鏡系統87的間隔爲〇且後述的可變焦距透鏡7 、》、、點距離被設定爲最小值之狀態(以下稱作「標準狀態」） 下所形成的最小環帶狀的二次光源130a，圖5(b)所示爲在 =圓錐旋轉三稜鏡系統87的間隔擴大爲規定的值之狀態 (可變焦距透鏡7的焦點距離不變)下所形成的環帶狀的二 ，光源130b。二次光源130b的直徑方向的寬度(外徑和内 叙之差的1/2的值。在圖中以雙頭箭形符號表示)是與二次 光源130a的直徑方向的寬度相同。藉由使圓錐旋轉三稜鏡 系統87的間隔從〇擴大到規定的值，可使環帶狀的二次光 源的直徑方向寬度與標準狀態維持相同寬度，且使外徑及 内經較標準狀態擴大。亦即，由於圓錐旋轉三稜鏡系統87 的作用，而使環帶狀的二次光源的直徑方向寬度不產生變 化，其環帶比（内徑/外徑)及大小（外徑)都進行變化。 圖6所示爲在無焦透鏡5的前侧透鏡群5a和後侧透鏡 群5b之間的光路中所配置的第1圓柱透鏡對88及第2圓 200935178 柱透鏡對89的概略構成圖。如圖4所示，第丨圓柱透鏡對 88 ^光源侧依次由例如在γζ平面内具有負折射力且在 ΧΥ平面内無折射力的第i圓柱負透鏡88a，和同樣在γζ 平面内具有正折射力且在χγ平面内無折射力的第丨圓柱 正透鏡88b構成。另一方面，第2圓柱透鏡對89從光源侧 依次由例如在XY平面内具有負折射力且在γζ平面内無 折射力的第2圓柱負透鏡89a，和同樣在χγ平面内具有 正折射力且在γΖ平面内無折射力的第2圓柱正透鏡89b 構成。 〇 第1圓柱負透鏡88a和第1圓柱正透鏡88b是以光轴 AX爲中心而一體進行旋轉地構成。同樣，第2圓柱負透 鏡89a和第2圓柱正透鏡89b是以光轴AX爲中心而一體 進行旋轉地構成。第1圓柱透鏡對88作爲沿著Z方向具 有能量的光束擴展器而發揮機能，第2圓柱透鏡對89作爲 沿著X方向具有能量的光束擴展器而發揮機能 。而且，在 本實施形態中’是將第1圓柱透鏡對88及第2圓柱透鏡對 © 89的能量設定得相同。因此，通過了第1圓柱透鏡對88 ❹ 及第2圓柱透鏡對89的光束，沿著Z方向及X方向藉由 相同的能量而受到擴大作用。 通過了無焦透鏡5的光東，入射(7值可變用的可變焦 距透鏡7。規定面6的位置是配置在可變焦距透鏡7的前 侧焦點位置或其附近，而後述的微型透鏡陣列10的入射面 是配置在可變焦距透鏡7的後侧焦點面或其附近。亦即， 可變焦距透鏡7是按照實質的光學上的傅裏葉轉換關係而 15 200935178 配置規定面6和微型透鏡陣列ι〇的入射面，進而將無焦透 鏡5的光瞳位置和微型透鏡陣列1〇的入射面在光學上大致 共輛地配置。因此，在微型透鏡陣列10的入射面上，與無 焦透鏡5的光瞳位置同樣地，形成以例如光軸AX爲中心 的環帶狀的照明區域。該環帶狀的照明區域的全體形狀是 依據可變焦距透鏡7的焦點距離而相似地進行變化。亦 即，藉由微型透鏡陣列1〇而形成在與照明光學系統的光瞳 位置光學共軛的位置上之二次光源（面光源)的大小，可使 鐳射光源1所射出的照明光的光量大致保持一定，且依據 〇 可變焦距透鏡7的焦點距離而相似地進行變更。 圖7(a)及圖7(b)爲可變焦距透鏡7對環帶照明中所形 成的二次光源之作用的說明圖。圖7(a)所示爲在標準狀態 下所形成的環帶狀的二次光源130a，圖7(b)所示爲在將可 變焦距透鏡7的焦點距離向規定的值進行擴大之狀態下 (圓錐旋轉三稜鏡系統87的間隔不變)所形成的環帶狀的二 次光源130c °參照圖7⑻、圖7(b)，藉由使可變焦距透鏡 ❹ 7的焦點距離從最小值向規定的值進行擴大，而使照明光 ❾ 的光量大致保持一定，並使其全體形狀變化爲相似地進行 擴大之環帶狀的二次光源13〇c。亦即，由於可變焦距透鏡 7的作用，環帶狀的二次光源的環帶比不產生變化，而其 寬度及大小（外徑)一起進行變化。通過了可變焦距透鏡7 的光束入射射束分裂器8。由射束分裂器8所反射的光束 入射CCD攝像部(偵測部)9。利用CCD攝像部9所形成的 圖像信號被輸出向控制部2〇。 16 200935178 通過了射束分裂器8的光束，入射作爲光學積分儀的 微型透鏡陣列10。對微型透鏡陣列10的入射光束的入射 角度’伴隨圓錐旋轉三稜鏡系統87的間隔的變化，而與向 規定面6的入射光束角度的變化同樣地進行變化。微型透 鏡陣列10爲由縱橫且稠密排列地多個具有正折射力的微 小透鏡構成之光學元件。構成微型透鏡陣列10的各微小透 鏡，具有與在光罩(被照射面)Μ上應形成的照明區域的形 狀(進而爲在晶圓W上應形成的曝光區域的形狀)相似之矩 形上的斷面。入射微型透鏡陣列10的光束由多個微小透鏡 進行二維分割，並在其後側焦點面（進而爲照明光瞳)上， 形成具有與向微型透鏡陣列10的入射光束所形成的照明 區域大致相同之光分布的二次光源，亦即，由以光轴ΑΧ 爲中心的環帶狀的實質上的面光源所構成之二次光源。 在本例中，配置在被照射面上的光罩Μ是利用飢勒照 明(Koehler illumination)進行照明，所以該形成有2次光源 的平面爲與投影光學系統PL的孔徑光闌共軛的面，也被 稱作照明裝置IL的照明瞳面。典型地是被照射面（配置有 光罩Μ的平面或配置有晶圓w的面）對照明瞳面形成光 學傅裏葉轉換面。瞳强度分布爲照明裝置IL的照明曈面上 的光强度分布，或與照明瞳面共輛的平面上的光强度分 布。但是’在由微型透鏡陣列10所形成的波面分割數大的 情況下，在微型透鏡陣列10的入射面上所形成的全輝度分 布與2次光源全體的全光强度分布（曈强度分布）具有高 相關性，因此，微型透鏡陣列10的入射面上或與該入射面 200935178 共軛的平面上的光强度分布也稱作曈强度分布。關於這種 微型透鏡陣列10，可參照美國專利第6913373號說明書、 美國專利公開公報之2008/0074631號。微型透鏡陣列1〇 也被稱作微型複眼透鏡。 從微型透鏡陣列10的後側焦點面上所形成之環帶狀 的二次光源所發出的光束，通過可在微型透鏡陣列10的後 侧焦點面（射出面）或其附近配置設定的孔徑光蘭12 ^孔 ❺ 徑光闌12是由例如虹彩光闌等構成，用於將微型透鏡陣列 10的後側焦點面上所形成之二次光源的大小限制在規定 ® 的大小。經過了孔徑光闌12的光束，經由射束分裂器14、 聚光鏡17a而在光罩遮板MB上重疊地進行照明。利用射 束分裂器14所反射的光束通過透鏡15，入射光電二極管 16。利用光電二極管16所形成的偵測信號向控制部2〇輸 出。 在作爲照明視野光闌的光罩遮板MB上，形成有與構 成微型透鏡陣列10的各微小透鏡的形狀和焦點距離相稱 © 之矩形狀的照明區域。通過了光罩遮板MB的矩形狀的開 ❹ 口部之光束，在受到成像光學系統17b的集光作用後，由 反射鏡19進行反射，而對形成有規定圖案的光罩M重叠 地進行照明。亦即，成像光學系統17b在光罩載台MS所 載置的光罩Μ上，形成光罩遮板mb的矩形狀開口部的 像。另外’鐘射光光源1〜反射鏡19及空間光調變單元 SM1構成照明光學系統。 透過了光罩Μ的圖案之光束經由投影光學系統pL， 18 200935178 在作爲感光性基板的晶圓w上形成光罩M的圖案像。這 樣，藉由在與投影光學系統PL的光轴Αχ直交的/平面内*； 對晶IB載台WS上的BaBilw進行二維驅動控制並進行整體 曝光或掃描曝光’從而在晶圓W的各曝紐域上依次曝光 光罩Μ的圖案。 &

依據本實施形態的曝光裝置，由於具有使入射空間光 巧變器的照明光進行擴散的擴散器，其中，該空間光調變 器用於在照明光學系統的光瞳位置或與光瞳位置光學共軛 的位置處形成所需的光强度分布，所以可根據擴散的照明 光，利用空間光調變器而在照明光學系統的光曈位置或與 光瞳位置光學共軛的位置處形成所需的光强度分布。亦 即，當利用空間光調變器的各要素反射鏡所反射的光在照 明光學系統的光瞳位置（瞳面）處形成所需的光强度分布 時，由各要素反射鏡所反射的光在照明光學系統的曈面上 會變得模糊，所以與不設置擴散器4的情況下相比，會形 成大的光點。因此’可使照明光學系統的光曈位置或與光 曈位置光學共軛之位置處的照明斑點不明顯。而且，能夠 使照明光學系統的光曈位置或與光瞳位置光學共軛之位置 處的光分布輕鬆地形成各種各樣的光分布形狀，可短時間 且連續地變更爲最佳的光分布形狀。因此，可以高生產量 及高解析度而將光罩的圖案曝光到晶圓上。 另外’在圖1所示的本實施形態的曝光裝置中，是利 用CCD攝像部9而偵測在與照明光學系統的光瞳位置光 學共軛之位置處的光强度分布。而且，本實施形態的曝光 19 200935178 裝置是保持晶圓w等被處理基板，並與可移動的曝光載台 (晶圓载台ws)分別設置，且在具有各種計 的計測载臺上設置⑽攝像部39。該CCDm感^ 據通過了照明光學系統及投影光學系統這兩者的光，而偵 測在與照明光學系統(投影光學系統)的光瞳位置光學共軛 之位置處的光强度分布。如利用該CCD攝像部39，則除 了照明光學純以外，還可修正投影光學錢的歷時性光 φ 魯 〇 學特性變化的影響。這種CCD攝像部39在例如美國專利 公開第2008/0030707號公報中有所揭示。另外，具有上述 那種計測載台_絲置在例如日本專利早期公開之特開 平11-135400號中有所揭示。 另外，在上述實施形態的曝光裝置中，如圖8所示， 從照明光的有效_的觀點來看，在擴散器4和， 變單7G SM1之間配置成像光學祕3G，並將擴散器4所 擴散的照明光轉換爲收織且人射空間光調變單元 〇 。而且’在這種情況下，擴散器4 和二間光調變早7〇8]^1的空間光調變器S1具有在 共輕的關係較佳。 、 字上 光施形態的曝光裝置中，是利用使照明 =等向擴散_妓，但藉由更換錢散特性㈣ (使照明光非等向擴散的擴散器），可對照明光學系 2位置處所形成之光强度分布的光分布形狀進=的 的擴散特性不同的擴散器。因此，利用與圖 20 200935178 應的光强度分布，能以高解析度將圖案曝光到晶圓上。 而且’在上述實施形態的曝光裝置中，作^具有二維 排列且個別地進行控制的多個反射要素之空間光^變^二 是利用能夠個別地控制二維排列的反射面的姿勢之空間光 調變器，但作爲這種空間光調變器，可利用例如日本專 之特表平1G-5G33⑻號公報及與其對應的歐洲專利公 779530號公報、日本專利早期公開之特開2〇〇4韻％ ❹ φ 公報及與其對應的美國專利第6,900,915號公報、日本專 〇 利之特表2__5期9號錢及與雜㈣美料利第 7,〇95,546號公報以及日本專利早期公開之特開 2006-⑴437號公報所揭示的㈣光調變器。在這些空間 =變器中，可使經過了空間光調變器的個別的反射面之 各個先以規定的角紅射分布形成光㈣統，並在照明瞳 成與對多做學要素的控梅號相稱之狀的光强 度分f。 〇 而且’作爲空間光調變器’也可利用例如二維排列並 =制反 =度之空間光調變器。作』= 心m皇應的美國專利第5,312,513號公 報以及日本料之縣2⑼4_52_ 美國專利第6,885,493號公報的—報及與其對應的 器。在這些空間光調變器中報的圖：揭:二變 可對入射光賦予與折射面同樣=成二維的祕’ 另卜也可將上述具有二維排列的多個反射面之空間 200935178 光調變器，依據例如日本專利之特表2〇〇6_513442號 及與其對應的美國專利第⑽收5號公報或日本專 特表2GG5.524112號公報及與其對制美國專利公 2005/0095749號公報所揭示的内容而進行變形。 而且，在上述的實施形態中，是在彎曲反射鏡3的 部側配置擴散器4及空間光調變單元SMW旦也可在弯曲 反射鏡3的位置處配置不具有稜鏡的空間光調變器幻，並 ❹ 在其上β卩侧(光源側)配置擴散器4。而且，在上述實施形態 的曝光裝置中，是利用ArF準分子歸光源或KrF準分g 〇 鐳射光源作爲鐳射光源，但也可利用F2鐳射光源。 在上述各實施形態的曝光裝置中，藉由利用照明光學 系統對光栅（光罩）進行照明，並利用投影光學系統將光 罩上所形成的轉印用的圖案在感光性基板（晶圓）上進行 曝光（曝光步驟），可製造微型元件（半導體元件、攝像 =件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等）。以下，參照圖9的 魯 _圖’對藉由利用上述實施形態的曝光裝置，在作爲感 光性基板的晶圓等上形成規定的電路圖案，從而得到作爲 微型元件的半導體元件時的方法的一個例子進行說明。 首先，在圖9的步驟S301中，於丨批晶圓上蒸鍍金 ，膜。在接著的步驟S302中’於這i批晶圓的金屬膜上 塗敷光阻。然後，在步驟S3〇3中，利用上述實施形態的 曝=裝置，使光罩上的圖案的像經由該投影光學系統，而 在1批aa圓上的各照射區域上依次進行曝光轉印。然 後’在步驟S304中，進行這1批晶圓上的光阻的顯像， 22 200935178 繼而在步驟S305中，在這！批晶圓上將光阻圖案作 罩進行_，從而在各晶®上的各照龍域形成與光罩上 的圖案相對應的電路圖案。 ▲然後，藉由進行更上一層的電路圓案的形成等，而製 造半導體元件等元件。依據上述的微型元件製造方法，由 於利用上述實施形態的曝光裝置進行曝光，所以可以高生 產量且精度良好地得到具有極微細電路圖案的微型元件。 ❹ 另外’在步驟S3〇l〜步驟S305中，是在晶圓上蒸鍍金屬， 並在該金屬膜上塗敷光阻，然後，進行曝光、顯像、蝕刻 〇 各項步驟’當然也可在這些步驟之前，在晶圓上形成發的 氧化膜，然後，在該矽的氧化膜上塗敷光阻，再進行曝光、 顯像、钱刻等各項步驟》 而且，在上述實施形態的曝光裝置中，藉由在板(玻璃 基板)上形成規定的圖案（電路圖案、電極圖案等），也可得 到作爲微型元件的液晶顯示元件。以下，參照圖10的流程 圖，對此時的方法的一個例子進行說明。在圖10中，是在 © 圖案形成步驟S401中進行所謂的光蝕刻步驟，利用上述 〇 實施形態的曝光裝置，將光罩的圖案轉印曝光到感光性基 板(塗敷有光阻的玻璃基板等)上。利用該光蝕刻步驟，在 感光性基板上形成含有多個電極等的規定圖案。然後，曝 光了的基板藉由經過顯像步驟、蝕刻步驟、光阻剝離步驟 等各項步驟，而在基板上形成規定的圖案，並轉移向下一 濾色器形成步驟S402。 接著’在濾色器形成步驟S402中形成這樣的濾色器， 23 200935178 使對應於R(Red)、G(Green)、B(blue)的3點一組呈矩陣狀 排列多組而成，或是使R、G、B的3條細長的濾色器一 組沿著水平掃描線方向排列多組而成。然後，在濾色器形 成步驟S402之後，實行胞組裝步驟S403。在胞組裝步驟 S403中，利用由圖案形成步驟S401所得到的具有規定圖 案的基板，以及由濾色器形成步驟S402所得到的滤色器 等，組裝液晶面板（液晶胞）。在胞組裝步驟S403中， 是在例如由圖案形成步驟S401所得到的具有規定圖案的 基板和由濾色器形成步驟S402所得到的濾色器之間注入 〇 液晶’製造液晶面板（液晶胞）。 然後，利用模組組裝步驟S404,安裝使組裝的液晶面 板（液晶胞）進行顯示動作的電氣電路、背光燈等各構件， 完成液晶顯示元件。依據上述的液晶顯示元件的製造方 法，由於利用上述實施形態的曝光裝置進行曝光，所以可 以高生產量且精度良好地得到具有極微細圖案的半導體元 件。 〇 在上述實施形態中可應用所謂的液浸技術，這是利用 折射率大於1.1的媒體（典型的是液體）充滿投影光學系 統和感光性基板之間的光路的内部之技術。在這種情況 下，作爲利用液體充滿投影光學系統和感光性基板之間的 光路的内部之技術，可採用以下的技術。例如國際公報 WO99/49504號所揭示的利用液體局部充滿該光路的技 術’曰本專利早期公開之特開平6_124873號所揭示的使 保持被曝光基板的載台在液體浴内進行移動的技術，日本 24 200935178 專利早期公開之特開平10 — 303114號揭示的，在載臺上所 形成的規定深度的液體浴中保持基板的技術等。 在上述實施形態中，也可應用美國專利公開公報 2006/0203214 號、2006/0170901 號、2007/0146676 號所揭 示的那種所謂的偏光照明法。 而且’本發明並不限定應用於半導體元件製造用的曝 光裝置’也可廣泛應用於例如在方型的玻璃板上所形成的 φ 液晶顯示元件或電漿顯示器等顯示裝置用的曝光裝置，或 者用於製造攝像元件（CCD等）、微型機器、薄膜磁頭及 〇 DNA晶片等各種元件的曝光裝置。另外，本發明也可應用 於利用光#刻步驟製造形成有各種元件的光罩圖案之光罩 (光遮罩、光栅(reticle)等）時的曝光步驟（曝光裝置）。 【圖式簡單說明】 圖1所示爲關於實施形態的曝光裝置的概略構成。 圖2所示爲關於實施形態的空間光調變單元的構成。 圖3所示爲關於實施形態的空間光調變單元之空間光 ® 調變器的構成。 q 圖4所示爲關於實施形態的照明光學装置所具有之圓 錐旋轉三稜鏡系統的概略構成。 圖5⑷及圖5(b)所示爲圓錐旋轉三稜鏡系統對實施形 態的環帶照明中所形成的二次光源之作用的說明圖。 圓6所示爲關於實施形態的照明光學系統所具有之第 1圓柱形透鏡對及第2圓枉形透鏡對的概略構成。 圖7(a)及圖7(b)所示爲變焦距透鏡對實施形態的環帶 25 200935178 圖9所示爲作爲關於實施形態的微型元 件的製造方法的流程圖。 70 圖10所示爲作爲關於實施形態的微型元件之液曰 示元件的製造方法的絲t eaw 【主要元件符號說明】

1 :鐳射光源 2a、2b :透鏡 2 :光束擴展器 3:彎曲反射鏡 4 :擴散器 5:無焦透鏡 5a :前側透鏡群

5b :後侧透鏡群 6 :規定面 〇 7:可變焦距透鏡 8:射束分裂器 9 : CCD攝像部(偵測部） 10:微型透鏡陣列 12 :孔徑光闌 14 :射束分裂器 15 :透鏡 200935178 16 :光電二極管 17a :聚光鏡 17b:成像光學系統 19 :反射鏡 20 :控制部 22 :記憶部 26 : SLM驅動部 39 : CCD攝像部 ^ ^ 87 :圓錐旋轉三棱鏡系統 87a :第1稜鏡 87b :第2稜鏡 88 :第1圓柱透鏡對 88a :第1圓柱負透鏡 88b :第1圓柱正透鏡 89 :第2圓柱透鏡對 89a :第2圓柱負透鏡 〇 89b :第2圓柱正透鏡 C) 130a、130c :二次光源 IL:照明裝置 正卜IP2 :入射位置 L卜L2 :光線 Μ :被照射面 MB :光罩遮板 MS :光罩載台 27 200935178 OP卜OP2 :射出位置 pi :稜鏡

Pla :直線 PL :投影光學系統 PS1、PS2 :平面 R11 :第1反射面 R12 :第2反射面 S1 :空間光調變器 SE1、SEla、SElb ··要素反射鏡 SM1 :空間光調變單元 W :感光性基板 WS :晶圓載台 28

Claims (1)

1. 200935178 十、申請專利範圍： 1. 一種照明光學系統，爲利用由光源所供給的照明光 而對被照射面進行照明之照明光學系統，包括： 空間光調變器，配置在前述照明光學系統的光路内， 並在前述照明光學系統的光瞳位置或與該光瞳位置光學典 輛的位置處形成所需的光强度分布；以及 擴散器’設置在前述空間光調變器的前述照明光的入 射側，並使入射前述空間光調變器的前述照明光進行擴散。 0 2. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統，其 中，前述空間光調變器具有二維排列的多個元件，所述多 個元件接收由前述擴散器所擴散的照明光， 前述多個元件能彼此獨立地進行控制。 3.如申請專利範圍第2項所述的照明光學系統，其 中，前述多個元件分別具有反射面， 前述多個元件的前述反射面能彼此獨立地進行控制。 4·如申請專利範圍第3項所述的照明光學系統，其 © 中’設置有光學構件，該光學構件配置在前述擴散器和前 述空間光調變器之間的光路中，將前述擴散器所擴散的前 述照明光轉換爲收斂光，並供給到前述空間光調變器。 5.如申請專利範圍第4項所述的照明光學系統，其 中’前述光學構件具有成像光學系統。 6·如申請專利範圍第1項至第5項中的任一項所述的 照明光學系統，其中，前述擴散器將入射的前述照明光等 向地進行擴散。 29 200935178 7.如申請專利範圍第1項至第5項中的任一項所述的 照明光學系統’其中，前述擴散器將入射的前述照明光非 等向地進行擴散。 8·一種曝光裝置，爲將光罩的圖案轉印到感光性基板 上之曝光裝置，具有用於對被照射面上所配置的前述光罩 進行照明之申請專利範圍第i項至第7項中的任一項所述 的照明光學系統。 Ο 9.一種元件製造方法，包括以下的步驟： 利用申請專利範圍第8項所述的曝光裝置，將光罩的 圖案曝光到感光性基板上， 並使轉:有前述圖案的前述感光性基板顯像，將鱼前 述圖案相對狀餘料衫縣絲韻紐基板的表 〇 面上 工 且透過前述光罩層紐基㈣表面進行加 Q 30