201109861 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 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έ，本發明是有關於一種適合用 於利用光微影（lithography)過程來製造例如半導體元件、 攝像兀件、液晶顯示元件、薄膜磁頭（thin film magnetic head)等的元件的曝光裝置的照明光學系統。 【先前技術】 、，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（％ eye lens )， 而形成作為由多個光源構成的實質性面光源的二次光源。 來自二次光源的光經聚光透鏡（condenser iens)聚集後， 對形成著規定的圖案的罩幕(mask)重疊地照明。已透過罩 幕的光經由投影光學系統而成像於晶圓（感光性基板）上， 從而於晶圓上投影曝光（轉印）著罩幕圖案。 先前，如下的掃描型的曝光裝置已為人所知，其使罩 幕及晶圓相對於投影光學系統進行相對移動而將罩幕的圖 案投影曝光（掃描曝光）至晶圓上。掃描型的曝光裝置中， 著掃描方向（晶圓的移動方向）具有短邊的矩形狀的照 明區域（投影區域）形成於晶圓上。提出了如下技術：為 了提高晶圓上的各照射（shot)區域（曝光區域）中的沿 著掃描方向的曝光量控制的精度，而將矩形狀的照明區域 的沿著掃描方向的光強度分布設定為梯形狀。 上述技術中，藉由配置於照明光學系統的光路中與晶 201109861 圓（進而罩幕）為光學共軛的位置的照明視場光闌（field diaphragm)的作用，而將形成於晶圓（進而罩幕）上的照 明區域的外形形狀設定為矩形狀。而且，藉由自照明視場 光闌起朝光軸方向僅空開微小間隔地配置從而遮住照明光 束的一部分的遮光構件的作用，將矩形狀的照明區域中的 沿著掃描方向的光強度分布設定為梯形狀。 [先前技術文獻] [非專利文獻] [非專利文獻1]
Jpn. J. Appl. Phys. V〇l. 34 (1995) ρρ. 6565-6572, Kazuaki Suzuki et al” “ Dosage Control for Scanning Exposure with Pulsed Energy Fluctuation and Exposed Position Jitter” 在藉由配置於照明視場光闌的附近的遮光構件而將矩 形狀的照明區域中的沿著掃描方向的光強度分布設定為梯 形狀的先前技術中，與梯形的斜邊相對應的區域有關的光 瞳強度分布會部分地缺損，從而成為關於㈣光轴的規;
的轴線為非對稱的形狀。亦即，與梯賴斜邊相對應的G 域内的1點有關的光瞳強度分布（與朝向i點的入射光才 ，應的光曈強度分布），並未成為關於通過光軸的規定的車 對稱的所需的形狀’而是成為偏離的形狀。結果， I絡二圓的轉印面（曝光面）相對於投影光學系統的令 墓HI安_斜或散焦（defbeus)(位移），則難以準確地將； 幕圖案轉印至晶圓上。 6 201109861 【發明内容】 本發明的目的在於形成沿著規定方向具 =布且關於各點的光瞳強度分布具有所需的:= 第1形態中提供-種照明光學系統，以來 而對被照射面進行照明，其特徵在於包括：先源的光 照野形成光學系統，在與上述被照射 規定面形成第1照野及第2照野； 尤予/、軛的 導光光學系統，使來自上述第！照野的第 光束朝上述被照射面導引，並將i 區ί;束第2光束重疊於上述被照射面上的照明 π第構t，配置於從上述規定面起朝光源側僅離 開第1距離的位置以遮住形成上述第1照野的上述第！光 束的一部分；以及 歷=細構件，配置於從上述規定面起朝被照射面側 僅離開第2距離的位置以遮住形成上述第2照野的上述第 2光束的一部分。 第2形態中提供一種曝光裝置包括用以對規定的圖 案進行照明的第1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。 第3形態中提供一種元件製造方法，使用第2形態的 曝光裝置將上述規定的_曝光至上述感光性基板； 藉由對轉印著上述規定的圖案的上述感光性基板進行 7 201109861 顯影，而將與上述規定的圖案相對應的形狀的罩幕層形成 於上述感光性基板的表面；以及 隔著上述罩幕層而對上述感光性基板的表面進行加 工0 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例’並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 參照隨附圖式來對實施形態進行說明。圖1是概略性 地表示實施形態的曝光裝置的構成的圖。圖1中，沿著感 光性基板即晶圓W的表面（轉印面）的法線方向設定Z 軸，沿著晶圓W的表面内與圖1的紙面平行的方向設定γ 軸，沿著晶圓W的表面内與圖1的紙面垂直的方向設定X 轴。 參照圖1，本實施形態的曝光裝置中，自光源LS供給 曝光光（照明光）。作為光源LS，可使用例如供給193 nm 的波長的光的ArF準分子雷射（excimer laser)光源，或 供給248 nm的波長的光的KrF準分子雷射光源等。自光 源LS射出的大致平行的光束入射至具有周知的構成的光 束送光系統1。 入射至光束送光系統1的光束，在被整形為具有規定 的矩形狀的刮面的光束後，經由光束形狀可變部2而入射 至微複眼透鏡（或者複眼透鏡）3。光束送光系統丨具有如 下功能：將入射光束轉換為具有適當大小及形狀的^面的 8 201109861 光束並朝光束形狀可變部2導引，同時對朝光束形狀可變 部2 (進而朝微複眼透鏡3)入射的光束的位置變動及角度 變動進行主動修正。 光束形狀可變部2包含繞射光學元件2a、變倍光學系 統（未圖示）等，且具有如下功能：使形成於微複眼透鏡 3的入射面的照野的大小及形狀發生變化，進而使形成於 微複眼透鏡3的後侧焦點面的實質面光源的大小及形狀發 生變化。繞射光學元件2a是將入射光束的光束剖面形狀轉 換為不同的光束剖面形狀的光學元件。一般來說，繞射光 學元件藉由基板上形成具有曝光光（照明光）的波長程度 的間距的階差而構成，且具有將入射光束以所期望的角度 而繞射的作用。 微複眼透鏡3是例如由縱橫且稠密地排列的多個具有 ，折射力的微小透鏡3a所構成的光學元件，且藉由對平行 平面板實施蝕刻處理以形成微小透鏡群而構成。一般來 說’微複_鏡與由彼此隔關透鏡元件（lenselement) 所構成的複眼透鏡不同，微複眼透鏡是—體地形成而未將 夕個微小透鏡（微小折射面）彼此隔絕。 具體而言，構成微複眼透鏡3的各微小透鏡3a具有沿 X方向成細長的矩形狀的剖面。亦即，微複眼透鏡3是具 有沿XZ平面成二維地並列配置的多個波前區分要素（微 小透鏡）3a的光學積分器。各波前區分要素有沿著z 方向的短邊及沿著X方向的長邊的矩形狀的波前區分面 (各微小透鏡的人射側的微小折射面）。 9 201109861 入射至微複眼透鏡3的光束被多個波前區分面二維地 分割’在光束所入射的各波前區分要素3a的後側焦點面或 其附近分別形成著小光源。這樣，在微複眼透鏡3的後側 焦點面或其附近的照明光瞳，形成著具有與形成於微複眼 透鏡3的入射面的照野大致相同的光強度分布的二次光 源’亦即由多個小光源所構成的實質面光源（光瞳強度分 布）。以下’為了使說明的理解變得容易，設為在微複眼透 鏡3的正後方的照明光瞳處，形成著以光軸Αχ為中心的 圓形狀的光瞳強度分布。 來自形成圓形狀的光瞳強度分布的多個小光源的光入 射至配置在該多個小光源正後方的偏轉構件4。偏轉構件4 包括多個偏角稜鏡要素4a、4b，該多個偏角稜鏡要素4a、 4b以與微複眼透鏡3的多個波前區分要素3a光學對應的 方式而沿著xz平面二維地並列配置。偏角稜鏡要素4a構 成為使與光軸AX平行入射的光於圖1的紙面（γζ平面） 中朝斜上方向偏轉。偏角稜鏡要素4b構成為使與光軸Αχ 平行入射的光於圖1的紙面中朝斜下方向偏轉。 偏角稜鏡要素4a與4b沿著X方向交替配置且沿著z 方向交替配置著。因此，來自於微複眼透鏡3的正後方的 照明光曈形成圓形狀的光瞳強度分布的多個小光源中的第 1群的小光源的光，在藉由偏角稜鏡要素4a而朝圖1中的 斜上方向偏轉後入射至聚光鏡（condenser)光學系統5 , 來自第2群的小光源的光在藉由偏角稜鏡要素$而朝圖i 中的斜下方向偏轉後入射至聚光鏡光學系統5。 201109861 如此，偏轉構件4配置於微複眼透鏡3與聚光鏡光學 系統（聚光光學系統）5之間的光路中，且具有使來自形 成於微複眼透鏡3的多個波前區分要素3a的正後方的多個 小光源中的第1群的小光源的光朝斜上方向導引且使來自 第2群的小光源的光朝斜下方向導引的功能。另外，因偏 角稜鏡要素4a與偏角稜鏡要素牝以彼此互補地形成方格 圖案（checkeredpattern)的方式而配置著，故而第1群的 小光源與第2群的小光源配置成關於通過光轴Αχ而沿z 方向延伸的轴線及通過光轴ΑΧ而沿X方向延伸的轴線大 致對稱。 來自第1群的小光源的光經由偏角稜鏡要素4a及聚光 鏡光學系統5，而在與被照射面（罩幕M的圖案面）為光 學共軛的規定面IP形成著沿X方向成細長的第〗照野。 而且，來自第2群的小光源的光經由偏角棱鏡要素牝及聚 光鏡光學系統5而在規定面ip形成沿χ方向成細長的第2 照野。第1照野與第2照野具有與應形成於罩幕M上的照 明區域的外形形狀為光學共軛的外形形狀，且朝z方向空 開間隔而形成。 二 規定面IP上配置著作為照明視場光闌的罩幕遮器 (mask blinder) 6。罩幕遮器6包括具有與第1照野相對 應的矩形狀的外形形狀的第1孔徑部（光透過部）、及具有 與第2照野Μ應的矩雜料形形狀的第2孔徑部。、在 自規定面π> (進而自罩幕遮n 6)起朝光源側僅離開第ι 距離的位置配置著第丨光闌構件7，在自規定面ιρ起朝被 11 201109861 照射面侧（罩幕側）僅離開第2距離（例如與第1距離相 等的距離）的位置配置著第2光闌構件8。 換言之，第1光闌構件7以相對於被照射面成前焦點 (front focus )狀態而配置著，第2光闌構件8以相對於被 照射面成後焦點狀態而配置著。第1光闌構件7以自沿著 Z方向的兩側遮住在規定面ΓΡ形成第1照野的光束的一部 分的方式而構成且配置著。第2光闌構件8以自沿著z方 向的兩側遮住在規定面IP形成第2照野並通過罩幕遮器6 的第2孔徑部的光束的一部分的方式而構成且配置著。關 於第1光闌構件7及第2光闌構件8的具體的作用效果將 於以下進行敍述。 受到第1光闌構件7的遮光作用並通過罩幕遮器6的 第1孔徑部的光束，亦即來自第1照野的第丨光束，經由 成像光學系統9的刖側透鏡群9a而入射至配置於與偏轉構 件4的位置為光學共輛的位置的合成構件1〇。同樣地，通 過罩幕遮器6的第2孔徑部並受到第2光闌構件8的遮光 作用的光束，亦即來自第2照野的第2光束’亦經由成像 光學系統9的前側透鏡群9a而入射至合成構件1〇。 合成構件10包括多個偏角稜鏡要素10a、1〇b，該多 個偏角棱鏡要素l〇a、以與構成該偏轉構件4的多個偏 角稜鏡要素4a、4b成光學對應的方式而沿著χζ平面二維 地並列配置著。偏角稜鏡要素l〇a構成為，當與光軸Αχ 平行地入射至偏角棱鏡要素4a並朝斜上方向偏轉的光入 射時，將該入射光朝與光軸AX平行的方向偏轉。偏角稜 12 201109861 為’當與光軸AX平行地人射至偏角稜鏡 =4b並朝斜下方向偏轉的光人射時，使該入射光朝與光 軸AX平行的方向偏轉。 明 口成構件1G配置在成像光料統9的光財與偏轉構 ，4的位置為光學餘的位置，料有如下功能：將藉由 =固偏純鏡要素4a而朝斜上方向導引的來自第丨群的小 光源的光、與藉由多個偏角稜鏡要素扑而朝斜上方向導引 的來自第2群的小絲的歧行合成。藉由合成構件10 而合成的第1光束及第2光束經由成像光㈣統9的後侧 透兄群9b對形成者規定的圖案的罩幕μ重疊地進行照 成像光學系統9是將規定面ΙΡ與罩幕Μ光學共軛地 配置的光學系統，將罩幕遮ϋ 6的矩形狀的第1孔徑部的 像與第2孔徑部的像重疊地形成在罩幕]\4上<> 成像光學系 統9的光瞳面位於與微複眼透鏡3的正後方的照明光瞳為 光學共軛的位置，且在成像光學系統9的光瞳面的照明光 瞳上亦形成著圓形狀的光曈強度分布。 在保持於罩幕平台MS上的罩幕Μ上形成著應轉印的 圖案，整個圖案區域中沿著X方向具有長邊且沿著γ方向 具有短邊的矩形狀（狹縫狀）的圖案區域被照明。透過罩 幕Μ的圖案區域的光經由投影光學系統pl而在保持於晶 圓平台WS上的晶圓（感光性基板）w上形成罩幕圖案的 像。亦即，以與罩幕Μ上的矩形狀的照明區域成光學對應 的方式，在晶圓W上沿著X方向具有長邊且沿著γ方向 13 201109861 的矩形狀的靜止曝光區域（實效曝統域）亦形 成著圖案像。 ~刀❿ 這樣根據戶斤明的步進式掃插（step and scan)方式， 在與投影光學系統PL的絲Αχ正交的平面（χγ平面） 内，使罩幕平台M S與晶圓平台W S、進而使罩幕Μ與晶 圓|沿著Υ方向（掃财向）㈣步地移動（掃描），藉 此，在晶圓W上’對具有與靜止曝光區域的χ方向尺^ 相等的寬度且具有與晶圓W #掃描量（移動量）相對應的 長度的照射區域（shQt area)使罩幕圖案被掃描曝光。具 體而言，如圖2所示，沿X方向成細長的矩形狀的靜止曝 光區域ER，在藉由1次掃描曝光（沉⑽exp〇sure)而於晶 圓W的矩形狀的—個照射區域SR轉印罩幕M的圖案時， 從圖中實線所示的掃描開始位置起至圖中虛線所示的掃描 結束位置為止’沿γ方向移動。 本實施形態中，如上述般，將藉由微複眼透鏡3而形 成的二次光源作為光源’對配置在照明光學系統（丨〜忉丨 的被照射面的罩幕Μ進行柯勒照明（K〇hler 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的位置為光學共軛，從而可將二次光 源的形成面稱作照明光學系統（1〜1〇)的照明光瞳面。典 型而言，相對於照明光瞳面，被照射面（配置著罩幕撾的 面，或者將投影光學系統PL包括在内考慮為照明光學系 統時，為配置著晶圓w的面）成為光學傅立葉轉換（f?ourief transformation)面。 201109861 另外，所謂光瞳強度分布，是指照明光學系統（丨〜10) 的照明光瞳面或者與該照明光瞳面為光學共軛的面的光強 度分布（亮度分布）。當微複眼透鏡3的波前區分數相對較 大時，形成於微複眼透鏡3的入射面的全局的光強度分 布、與二次光源整體的全局的光強度分布（光瞳強度分布） 顯示出高相關性。因此’對於微複眼透鏡3的入射面及與 該入射面為光學共軛的面的光強度分布亦可稱作光瞳強度 分布。 在圖1的構成中，光束送光系統卜光束形狀可變部2、 微複眼透鏡3、偏轉構件4、及聚光鏡光學系統5構成照野 形成光學系統，該照野形成光學系統於與照明光學系統（i 〜10)的被照射面即罩幕M的圖案面為光學共軛的規定面 IP上形成第1照野及第2照野。而且，成像光學系統9及 合成構件10構成導光光學系統，該導光光學系統使來自第 1照野的第1光束及來自第2照野的第2光束朝罩幕M導 引’並將第1光束與第2光束重疊於罩幕μ上的照明區域。 以下，立足於本實施形態的作用效果的說明，根據圖 3所示的比較例，對非專利文獻丨所提出的先前技術的不 良進行說明。圖3的比較例對應於圖i所示的實施形態的 構成，圖3中對實現與圖i的實施形態相同功能的要素附 上與圖1相同的參照符號。圖3的比較例中，在微複眼透 鏡3的後側焦點面或其附近的照明光瞳上，形成著例如以 光軸AX為中心的圓形狀的光瞳強度分布。來自形成圓形 狀的光瞳強度分布的多個小光源的光經由聚光鏡光學系統 15 201109861 5 ’而對配置於規定面Ip的罩幕遮器％重疊地照明。 經過罩幕遮11 36的矩雜的孔徑部（光透過部）的光 束：藉由配置於罩幕遮器36的正後方的遮光構件37而自 分地遮住之後，經由成像光學系統 β來子罩幕重4地照明。遮光構件37可配置於罩幕遮 器36的正前方，但於町的說明巾，是在罩幕遮器^的 正後方以後焦雜態而配置著。結果，如圖4所示，形成 於罩幕=(進而晶圓W)上的照明區域（靜止曝光區域） 41的々著X方向（與罩幕遮器％的χ方向相對應）的光 強度分布41Χ成為矩職（為強度大致固定的頂帽狀（top hat))’沿著γ方向（與罩幕遮器36的2方向相對應罩 幕Μ及晶圓W的掃描方向）的光強度分布叫成為梯形 狀0 亦即’遮光構件37自沿著Z方向的兩侧遮住在微複 眼透鏡3的正後^的照明光瞳上形成所需形狀的光瞳強度 分布的光束的一部分，藉此將照明區域41的沿著γ方^ 的光強度分布4ly設定為梯形狀。因此，先前技術中，昭 明區域4!中與光強度分布41y的梯形的斜邊相對應的端^ 區域41a、4lb有關的光曈強度分布部分地缺損，例如 關於通過絲AX的軸線為非對稱的形狀。就光瞳強度分 布的缺損程度而§，在照明區域41的端部區域41a、4比 中越靠近Y方向的端部’缺損程度越大。 土具體而言’入射至比+Y方向側的端部區域仙更摘微 靠近中央區域的點pi的光不會被遮域件37所遮住。因 201109861 此，入射至點P1的光形成於成像光學系統9的光瞳面的 照明光瞳的光瞳強度分布如圖5的左側關所示，成為由 整體以圓形狀而分布的多個小光源5G所構成的實質面光 源亦即’關於點P1的光瞳強度分布51不會因遮光構件 37而引起缺損，從而可獲得所需的圓形狀的光瞳強度分 布另外’圖5中，水平方向與成像光學系統9的光瞳面 方向相對應’進喃罩幕M及晶圓W的掃描方向相 對應。
入射至端部區域41a内靠近中央區域的點Ρ2的光部分 構件37所遮住。因此，如圖5的中央的圖所示， ‘二的光瞳強度分布52沿著圖5中水平方向（Z方 «·® 5中右側起部分地缺損，成為關於通過光軸AX 垂方向(x方向）延伸的軸線為非對稱的偏 逆作入μ目比於人射至點？2的光，遮光構件37更多地 部區域41a内靠近端部_的光。因此， ==的圖所示，關於點P3的光曈強度分布53的 缺知的程度要大㈣於點P2的光㈣度分布^。 域的^ 至^ tY方肖側的端部區域41b更稍微靠近中央區 = 人射至點P1的光同樣地，*會被遮光 S ，如圖6的左側的圖所示，點p4與 ^ 所需的_狀的光瞳強度分布54。入 ===内㈣央區域的點P5的光，與入射 H Λ 會被遮光構件37部分地遮住。因此， •、、的圖所不’點Ps亦與點Ρ2同樣地，圖6中 201109861 沿著水平方向（Z方向）自圖6中左侧（與點？2情形為相 反側）起部分地缺損，從而獲得關於通過光軸AX而二 6中錯垂方向（X方向）延伸的軸線為非對稱的偏離的 狀的光瞳強度分布55。 相比於入射至點P5的光，遮光構件37更多地遮住入 射至端部區域41b内靠近端部的點p6的光。因此，如圖6 的右側的圖所示，關於點P6的光瞳強度分布％的缺損 程度，要大於關於點P5的光曈強度分布55。參昭圖5鱼 圖6可知，光曈強度分布的缺損的程度於端部區域❿、、 41b的雙方中越靠近Y方向的端部則越大，但缺損 方向於端部區域41a與41b中則為相反方向。 圖—3的比較例中，考慮如圖7所示的將具有多個（圖 7中例不為2個）空間頻率的罩幕圖案轉印至晶圓w 況二圖7的圖案是間距為a的重複圖案與間距為b的 而且’ @ 7的圖案中，直線狀延伸的各圖案Ϊ 示 _要= 尤其’當晶圓W的轉印面於掃描方 直傾斜’與例如形成於· w上的， 二目=的轉印區㈣影光學系統PL的成 區域：相對應 201109861 發生若干位移時，上述的不良會變得顯著。其原因參昭圖 5及圖6可知為：與端部區域41a、41b相對應的轉印區域 中，關於人射光的光瞳強度分布成為朝與掃财向相對靡 的方向（Z方向）偏離的形狀，所謂的入㈣的遠^ (tde-cemricity )(入射至！點的光束的中心軸線相對於像 形成面為垂直的性質）被破壞。 若入射光的遠心性破壞，則會自所期望的位置起發生 位移而形成著像。當與端部區域化相對應的轉印區域及 與端部區域仙相對應的轉印區域朝相對於成像面而在彼 此不同側發生位移時，因與端部區域41M目對應的遠心性 的破壞及與端部輯41b相對應的遠心性的破壞為相反方 向，故而與端部區域41a相對應地發生的位移及與端部區 域41b相對應地發生的位移成為相同方向。而且，像的位 移量依存於空間頻率而不同，因此圖案要素61的像與圖案 要素62的像之間會產生線寬差。 亦即，與端部區域41a、41b相對應的轉印區域均自成 Ϊ面起朝，以相同量發生若干位移時（僅整體散焦 、、因、端部區❺41a才目對應的遠心性的破壞及與端部區 域41b相對應的遠心性的破壞為相反方向，故而與端部區 域41a相對應而發生的位移及與端部區域仙相對應而發 生的位移成為相反方向。結果，與端部區域4u相對應地 誤差及與端部區域仙相對應地發生的線寬誤 才抵Γ，從而圖案要素61的像與圖案要素62的像之間 未產生線寬差。 201109861 本實施形態中，如上述般’作為配置於與罩幕Μ的圖 案面（進而晶圓W的轉印面）為光學共輛的規定面IP的 照明視場光闌的罩幕遮器6’包括與應形成於罩幕Μ上（進 而應形成於晶圓W上）的照明區域的外形形狀為光學共軛 的矩形狀的第1孔徑部及第2孔徑部。由成像光學系統9 及合成構件10構成的導光光學系統，將藉由第1孔徑部而 受到限制的來自第1照野的第1光束及藉由第2孔徑部而 受到限制的來自第2照野的第2光束朝罩幕μ導引，從而 將第1光束與第2光束重疊於罩幕Μ上的照明區域。 而且 本貫施形態甲’在目規疋面IP起朝光源側僅偏 離第1距離的位置以一種前焦點狀態而配置的第1光闌賴 件7，自沿著z方向（與罩幕M及晶圓w上的掃描方食 即Y方向相對應）的兩側遮住了規定面IP上形成第1瑕 野的光束的一部分。另一方面，在自規定面IP起朝罩幕彻 僅偏離第2距離（例如與第丨距離彳目等的距離）的位置〇 一種後焦點狀態而配置的第2光闌構件8，自沿著Z方食 的兩侧遮住了規定面IP上形成第2照野的光束的一部分, 揭从因，知1的本實施形態中，亦與圖3的比較例艮 明區域（Γ/斤示，形成於罩幕M(進而晶圓w)上的辟 中的X方〜曝光區域）41的沿著x方向（與罩幕遮器( γ方向（边V甚對應的光強度分布41x成為矩形狀，沿著 w的掃推方A、遮116中的z方向相對應：罩幕M及晶圓 由第1光心4的光強度分布41y成為梯形狀。亦即，藉 闌構件7與第2光闌構件8的協動作用，照明區 20 201109861 域的》口者γ方向的光強度 而且，本實施形態， ：被:足為梯形狀。 地，於照明區域41中與光強的比較例的情況同樣 應的端部區域41a、4lb有的 部，則缺損程度越大n *近¥方向的端 比較例的情況不同，形成:成光;= =;瞳的光瞳強度分布即便部分地=== 、見=的規疋的轴線為大致對稱的所需形狀。' 責、而S入射至比π方向側的端部區域41&更猶微 =近中央區域的的光，不會被第m 光闌構件8所遮住。因此，入射至戟p„ 7及第2 氺與入射至點P1的光形成於成像 所Γ系、49的光曈面的㈣光瞳的光曈強度分布21如圖8 成為由整體關形狀而分布的多個小光源Ub 構成的實質面光源。亦即，關於點ρι的光瞳強度分布 "不會因第1光闌構件7及第2光闌構件8而引起缺損， 從而可獲得關於·fm所需的圓雜的光曈強度分布。 此處，小光源20a是經由偏轉構件4的偏角棱鏡要素 知、聚光鏡光學系統5、第1光闌構件7、罩幕遮器6、及 成像光學系統9的前群9 a，而形狀成像光學系統9的光 睛面的小光源’且與在微複眼透鏡3的正後方的照明光瞳 令形成圓形狀的光瞳強度分布的第1群的小光源相對應。 小光源20b是經由偏轉構件4的偏角稜鏡要素牝、聚光鏡 光學系統5、第2光闌構件8、罩幕遮器6、及成像光學系 21 201109861 統9的前群9a，而形成於成像光學系統9的光瞳面的小光 源，且與在微複眼透鏡3的正後方的照明光瞳中形成圓形 狀的光瞳強度分布的第2群的小光源相對應。亦即，與第 1群的小光源相對應的一群小光源20a及與第2群的小光 源相對應的一群小光源20b ’配置成關於通過光轴Αχ而 沿Ζ方向延伸的轴線及通過光軸ΑΧ沿X方向延伸的轴線 大致對稱。 同樣地’入射至比-Υ方向側的端部區域4ib更猶微靠 近中央區域的點P4的光，亦不會被第1光闌構件7及第2 光闌構件8所遮住。因此’雖省略圖示，但入射至點p4 的光形成於成像光學系統9的光瞳面的照明光瞳的光瞳強 度分布24，亦與關於點P1的光瞳強度分布21同樣地，成 為由整體以圓形狀而分布的多個小光源2Ga、2Qb所構成的 實質面光源。亦即’關於點P4的光曈強度分布以不會因 第1光闌構件7及第2光闌構件8而缺損，從而亦可獲得 關於點P4所需的圓形狀的光瞳強度分布。另外， 及 相關聯的圖9以及圖1G中’水平方向與祕光學系统^ 的=面中的z方向（進而罩幕M及晶圓w描方 相對應，錯垂方向與成像光學系統9的光曈面中的χ方方向 丄=幕Μ及晶圓W的择描方向正交的择插正交方 入射至域4la内靠近中央 地被第1光_件7及第2㈣麻。财2的先部 ^ 0 ^ 光闌構件8所遮住。因此， 圖9所不’在入射至點p2的伞# α、 % U的先形成於成像光學系統9 22 201109861 ^ =闌中’藉由前焦點狀態 ，一群小光源、沿著圖”水 +方向（Z方向）❿自圖9中左側起部分地 焦點狀態的第2光_件8的作用，—群小光源 圖9中水平方向而自圖9巾右顺部分地缺損=隹 點狀態的第2光闌構件8而使一群小光源2、〇U損ί態 樣’與圖5的中央的圖所示的關於點ρ2的光 後ί點狀態的遮光構件37而使-群小光二缺 損的態樣一致。 如此’關於點Ρ2的光㈣度分布22因第丨光闌構件 7及第2糾構件8而部分地缺損。然而，藉售點 態的第1光闌構件7的作用而使—群小光源2q&缺^的方 向、及藉由後焦點狀態的第2光闌構件8的作用而使一群 小光源20b缺損的方向沿圖9中水平方向（z方向）為 反方向。、而且，藉由前焦點狀態的第1光闌構件7的作用 而使-群小光源20a缺損的程度、與藉由後焦點狀態的第 2光闌構件8的作用而使一群小光源2〇b缺損的程度大致 相等。 而且，缺損前的一群小光源2〇a與缺損前的一群小光 源20b如上述般，配置成關於通過光軸Αχ而沿圖9中鉛 垂方白（S向）延伸的軸線大致對稱。因此，關於點Ρ2 的光瞳強度分布22即便部分地缺損，也轉著關於通過光 軸ΑΧ而沿圖9中㈣方向（χ方向）延伸的軸線大致對 稱的所需形狀。雖省略圖示，但人射至端部區域仙内靠 23 201109861 近中央區域的點P5的光形成於成像光學系統9的光瞳面 的照明光瞳上的光瞳強度分布25亦與關於點P2的光瞳強 度分布22同樣地’即便部分地缺損也維持著關於通過光軸 AX而沿X方向延伸的軸線大致對稱的所需形狀。 相比於入射至點P2的光，第i光闌構件7及第2光 闌構件8更多地遮住入射至端部區域4ia内靠近端部的點 P3的光。因此，如圖1〇所示，入射至點p3的光形成於成 像光學系統9的光瞳面的照明光瞳上的光瞳強度分布23 的缺損的程度，要大於關於點P2的光曈強度分布22。然 而’關於點P3的光曈強度分布23亦與關於點p2的光& 強度分布22 _地，即便部分地補也特㈣於通過》 軸AX而沿目10中錯垂方向（χ方向）延伸的轴線大致受 滅所需形狀。而且，雖省略圖示，人射至端部區域Μ 内靠近端部的點Ρ6的光形成於成像光學系統9的光瞳茂 Πί瞳上的光瞳強度分布26，亦與關於點ρ3的光轉 同樣地’即便部分地缺損也維持著關於通過兴 軸X而沿X方向延伸的軸線大致對稱的所需妒狀。 如以上般，本實施形態的照明光學系 可將沿以向具有梯雜的光財分布且_各點H 強度分布具有無偏離的所狀的照 、里 形成於罩幕Μ (進而-H 域) 光裝置（1〜WS)中，僅用㈣、VL 人貫施㈣的曝 強度分布且關於各點的光瞳強度分布:的光 明區域的照明光㈣統（1〜1G)，可在良 24 201109861 將罩幕Μ的圖案準確地轉印至晶圓W。 另外，上述實施形態中’光束送光系統1、光束形狀 可變部2、微複眼透鏡3、偏轉構件4、及聚光鏡光學系統 5構成了於規定面IP上形成第1照野及第2照野的照野形 成光學系統’成像光學系統9及合成構件1〇構成使來自第 1照野的第1光束與來自第2照野的第2光束重疊於罩幕 Μ上的照明區域的導光光學系統。然而，並不限定於此， 關於照野形成光學系統的具體構成、導光光學系統的具體 構成等，可為各種形態。 W 丄丄 一1-^17从Μ 1凹只?、 野，使來自一照野的光束與來自另一照野的光束重疊於罩 幕Μ上。而且，藉由以與微複眼透鏡3的多個波前區分要 素3a光學對應的方式而配㈣2種偏角棱鏡要素如、扑 而構成偏轉構件4，且藉由續^波前區分要素％光學 對應的方式而配置的2種偏角稜鏡要* lQa、⑽而構成合 然而，並不限定於此，關於形成於與被照射面 為光學共_狀_騎峨量 的具體構鱗，可為各種形態。 而且’上述實施形態中，以於 的照明光瞳形成著圓形狀的光瞳強兄3的正後方 可知並不限定於圓形照明，2 =進行了朗。然而， 強度分布的㈣酬、形成著=成者㈣狀的光瞳 的光瞳強度分布的多極照明（ 2極狀、4極狀等） 極照明、4極照明等）等的 25 201109861 變形照明，亦同樣地適用實施形態而可獲得同樣的作用效 果。 而且’上述實施形態中’實施形態適用於一面使罩幕 及晶圓相對於投影光學系統進行相對移動.，一面根據所謂 的步進式掃描方式而將圖案掃描曝光至晶圓的各曝光區域 的曝光農置。然而，並不限定於此，可視需要將實施形態 適用於一面對晶圓二維地進行驅動一面進行總括曝光，藉 此而根據所謂步進重複（stepandrepeat)方式而將圖案逐 次曝光至晶圓的曝光區域的曝光裝置。 上述實施形態中，可代替罩幕，而使用根據規定的電 子資料形成規定圖案的可變圖案形成裝置。若使用此種可 變圖案形成裝置，則即便圖案面縱置亦可將對同步精度造 成的影響降低為最低限度。另外，關於可變圖案形成裝置， 可使用例如包含根據規定的電子資料而驅動的多個反射元 件的數位微鏡晶片元件（Digital Micro-mirror Device , DMD)。使用DMD的曝光裝置揭示於例如日本特開 2004-304135號公報、國際專利公開第2006/080285號手冊 及與其相對應的美國專利公開第2007/0296936號公報。而 且，除DMD般的非發光型的反射型空間光變調器以外， 亦可使用透過型空間光變調器，還可使用自發光型的圖像 顯示元件。另外，即便於圖案面為橫置的情況下亦可使用 可變圖案形成裝置。此處，參照並引用美國專利公開第 2007/0296936號公報的教示。 上述實施形態的曝光裝置藉由將包含本申請案申請專 26 201109861 利範圍所崎的各構成要素的各種子祕（sub system)以 確保規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式組裝而 製造:為了確保該些各種精度，在該組裝的前後對各種' 光f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 f成電氣精度的調整。自各種子系統向曝光裝置的組裝過 程包含各種子系統彼此的機械連接、電氣電路的配線連 接、氣壓迴路的配管連接等。在自該各種子系統而組裝成 ，光裝置的過程之前，當然有各子系統各自的組裝過程。 當各種子系統向曝光裝置的組裝過程結束後，進行綜合調 整，以確保曝光裝置整體的各種精度。另外，曝光裝置的 製造能夠在溫度及清潔度等得以管理的無塵室（clean room)中進行。 其次，對使用上述實施形態的曝光裝置的元件製造方 法進行說明。圖11是表示半導體元件的製造過程的流程 圖。如圖11所示，半導體元件的製造過程中，在成為半導 體元件的基板的晶圓W上蒸鍍金屬膜（步驟S40)，在該 蒸鑛的金屬膜上塗佈作為感光性材料的光阻劑（步驟 S42)。其次，使用上述實施形態的曝光裝置，將形成於罩 幕（主光罩（reticle)) Μ的圖案轉印至晶圓w上的各曝 光區域（步驟S44:曝光過程），進行該轉印結束的晶圓w 的顯影，即，轉印了圖案的光阻劑的顯影（步驟S46 :顯 影過程）。然後，將藉由步驟S46而生成於晶圓W的表面 的光阻劑圖案作為罩幕’對晶圓W的表面進行钱刻等的加 27 201109861 工（步驟S48 :加工過程）。 光/置 圖案是生成著與藉由上述實施形態的曝 凹卩的圖案相對應的形狀的凹凸的光阻劑層，其 曰曰圓W的表面的加工。步驟S48戶斤進行的加 二 :晶圓：的表面的触刻或者金屬膜等的成膜的 卜’步驟S44中’上述實施形態的曝林置將 ^劑的晶圓W作為感光性基板即板P而進行圖案的^ 圖丨2是表示液晶顯示元件等的液晶元 造 的流程圖。如圖12所示，液晶元件的製造過程中 订圖案T成過程（步驟S5。）、彩色濾、光片形成過程（步= s(52步驟=)—)組裝過程（步驟S54)及模組組褒過程 步驟S5G的圖案形成過程中，於作為板p的塗佈 阻劑的玻璃基板上，❹上述實施形態的曝歧置形成 路圖案及電極圖案等的規定的_ 形成過程中， 包含使用上述實施形態的曝絲置而將圖案轉印至光阻劑 層的曝光過程，進行轉印著圖案的板P的顯影、即，玻璃 基板上的練_的顯影，從而生成與圖案相對應的形狀 的光阻劑層⑽f彡過程，以及隔著賴光阻劑層而對 玻璃基板的表面進行加工的加工過程。 步驟S52的彩色遽光片形成過程中形成彩色遽光片， 該彩色濾光片上呈矩陣狀地排列著多個與紅色（Red，R)、 28 201109861 綠色（Green，G)、藍色（Blue，B)相對應的三個點的組， 或者於水平掃描方向上排列著多個R、G、B的3條條紋 的滤光片的組。 步驟S54的單元組裝過程中，使用藉由步驟S5〇而形 成著規定圖案的玻璃基板、及藉由步驟S52而形成的彩色 慮光片來組裝液面板（液晶單元）。具體而言，例如藉由 將液晶注入至玻璃基板與彩色濾光片之間而形成液晶面 板。步驟S56的模組組裝過程中，對於藉由步驟S54而組 裝的液晶面板，安裝進行該液晶面板的顯示動作的電氣電 路及背光源等的各種零件。 而且，實施形態並不限定於適用於半導體元件製造用 的曝光裝置，亦可廣泛地適用於例如形成在方形玻璃板上 的液晶顯示元件、或者電漿顯示器等的顯示器裝置用的曝 光裝置’用於製造攝像元件（電荷耦合元件（(±虹狀c〇upled device ’ CCD)等）、微型機器、薄膜磁頭、及脫氧核糖核 酸（deoxyribonucleic add，DNA)晶片等的各種元件的曝 光裝置中。進而，實施形態亦可適用於使用光微影過程而 製造形成著各種元件的罩幕圖案的罩幕（光罩、主光罩等） 時的曝光過程（曝光裝置）中。 而且，上述實施形態中，可使用投影光學系統與感光 性基板之間的光路中充滿具有大於u的折射率的介質 (典型而言為液體）的方法，所謂液浸法。此時，作為將 液體充滿於投影光學系統與感光性基板之間的光路中的方 法，可採用如國際公開第WO99/49504號手冊所揭示般的 29 201109861 局部地充滿液體的手法，或如日本專利特開平6_124873號 公報所揭示般使保持曝光對象的基板的平台於液槽中移動 的方法’或如日本專利特開平1()·3()3114號公報所揭示般 的於平台上形成規定深度的液體槽並於其中保持基板的方 法等。其中，參照並援用國際公開第w〇99/495〇4號 曰本專利特開平6-124873號公報及日本專利特開平 10-303114號公報的教示。 而且，上述實施形態中，亦可適用美國公開公報第 2006/0170901號及第2007/0146676號所揭示的所謂偏光照 明方法。此處，參照並援用美國專利公開第2〇〇6/〇17〇9〇1 號公報及美國專利公開第2007/0146676號公報的教示。 而且，上述實施形態中，曝光裝置為對罩幕（或者晶 圓）進行照__光學系統，但並不限定於此，亦可設 為對罩幕（或者晶u) m卜的被歸面進行照明的普通的 照明光學系統。 實施形態的照明光學系統中，於與被照射面為光學共 軛的規定面形成第1照野及第2照野，使來自第i照野^ 第1光束及來自第2照野的第2光束重疊於被照射面上的 照明區域。而且’藉由對於被照射面成前焦點狀態而配置 的第1細構件來遮住形成第丨照野的第i光束的一部 分’藉由成他雜態㈣㈣第2光_件來遮住形成 第2照野的第2光束的-部分。絲，獅狀的光強度分 布中關於與梯形的斜邊相對應的區域的光瞳強度分布即 便部分地缺損也維持著關於通過光軸的規定的軸線大致對 30 201109861 稱的所需形狀。 規定方向具可形成關於沿著 分布具有所需的形狀的照明區域 瞳強度 =各Γ形成沿著規定方向具有梯形 照明光學=====狀的照明區域的 印，進而可製造出二:下進行圖案的準確轉 ，本發明已以較佳實_揭露如上，然其並非用以 發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與㈣，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1是概略性地表示實施形態的曝光裝置的構成的 圖。 圖2是說明本實施形態的曝光裝置中的丨次掃描曝光 動作的圖。 圖3是概略性地表示用於說明先前技術的不良 例的構成的圖。 圖4是表示圖1的實施形態以及圖3的比較例中形成 於罩幕及晶圓上的照明區域的光強度分布的圖。 圖5是表示圖3的比較例的照明區域的+γ方向侧的 端部區域的關於各點PI、Ρ2、Ρ3的光瞳強度分布的圖。 圖6是表示圖3的比較例的照明區域的-γ方向侧的端
C 31 201109861 部區域的關於各點P4、P5、P6的光瞳強度分布的圖。 圖7是表示具有兩個空間頻率的圖案的圖。 圖8是表示圖1的實施形態中的照明區域的端部區域 的關於點P1的光瞳強度分布的圖。 圖9是表示圖1的實施形態中的照明區域的端部區域 的關於點P2的光瞳強度分布的圖。 圖10是表示圖1的實施形態中的照明區域的端部區域 的關於點Ρ3的光曈強度分布的圖。 圖11是表示半導體元件的製造過程的流程圖。 圖12是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造過程 的流程圖。 【主要元件符號說明】 1 :光束送光系統 2:光束形狀可變部 2a :繞射光學元件 3:微複眼透鏡 3a :微小透鏡 4:偏轉構件 4a'4b、10a'40b:偏角棱鏡要素 5:聚光鏡光學系統 6、 36 :罩幕遮器 7、 8:光闌構件 9:成像光學系統 9a :前侧透鏡群 32 201109861 9b :後侧透鏡群 10 :合成構件 20a、20b、50 :小光源 21、22、23、51、52、53、54、55、56 :光瞳強度分 37 :遮光構件 41、ER :照明區域（靜止曝光區域） 41a、41b :端部區域 41x、41y :光強度分布 61、62 :圖案要素 a、b :間距 AS :孔徑光闌 AX :光軸 I?:規定面 LS :光源 Μ :罩幕 MS :罩幕平台 P1〜P6 :點 PL :投影光學系統 SR :照射區域 S42〜S48、S50〜S56 :步驟 W :晶圓 WS :晶圓平台 X、Y、Z :軸 33