TWI454850B - 照明光學裝置以及曝光裝置 - Google Patents

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Description

照明光學裝置以及曝光裝置
本發明是有關於一種使用可分別對光賦予空間調變的多個光學元件來對被照射面進行照明的照明技術、使用該照明技術的曝光技術以及使用該曝光技術的裝置(device)製造技術。
例如在用以製造半導體元件或液晶顯示元件等的裝置(電子裝置、微型裝置)的微影(lithography)過程中，為了將光柵(reticle)(或光罩(photomask)等)的圖案經由投影光學系統而轉印至晶圓(或玻璃板等)上，使用了步進機(stepper)等的成批曝光型投影曝光裝置、或者掃描步進機(scanning stepper)等的掃描曝光型投影曝光裝置等的曝光裝置。於該些曝光裝置中，為了提高解像度而使曝光波長短波長化，近年來，作為曝光用光，使用有KrF(波長248nm)或ArF(波長193nm)等的準分子雷射(excimer laser)光。而且，對於作為曝光用光的F2 雷射(波長157nm)等的使用亦進行了討論。
而且，於近年來的曝光裝置的照明光學系統中，為了將微細的圖案準確地轉印至晶圓上，不可欠缺的是以最佳的光強度分佈(強度分佈)來對光柵圖案(或光罩圖案等)進行照明。例如，進行用以在照明光學系統的照明光瞳面上形成環帶狀或多極狀(例如，2極狀或4極狀)的光強度分佈的變形照明，以使投影光學系統的焦點深度或解像能力提高的技術正受到關注。作為該技術之一，例如有一種曝光裝置，其具備空間光調變器(例如，DMD，Digital Micromirror Device，數位微型反射鏡元件)，為了將來自光源的光束轉換成在照明光學系統的照明光瞳面上具有環帶狀或多極狀的光強度分佈的光束，上述空間光調變器具有以二維陣列(array)狀排列的多個微小的鏡片(mirror)要件，藉由使鏡片要件各自的傾斜角以及傾斜方向發生變化而在照明光學系統的照明光瞳面或者與該照明光瞳面共軛的面上形成規定的光強度分佈(例如，參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利特開2002-353105號公報
然而，於上述的曝光裝置中，主要使用雷射光源來作為光源，但自雷射光源射出的雷射光中，例如存在因雷射光的較高的空間相參(coherence)性而產生的斑點圖案(speckle pattern)或雷射光的光束剖面內的光強度分佈的不均等。因此，存在因自雷射光源射出的雷射光而導致的所謂照度不均的問題。
本發明的目的在於，鑒於如上所述的情況而提供一種能減輕如上所述的照度不均的影響的照明技術、以及使用該照明技術的曝光技術與裝置製造技術。
本發明的照明光學裝置是一種使用脈衝光來對被照射面進行照明的照明光學裝置，此照明光學裝置包括：光學裝置，其配置於相較上述被照射面更上游(供給脈衝光的一側)，且包括多個光學元件，上述多個光學元件根據該脈衝光所入射的位置來對該脈衝光賦予空間調變；以及照明控制系統，對上述多個光學元件進行控制，以使得上述脈衝光每進行至少一次發光時，藉由上述多個光學元件來對上述脈衝光賦予互不相同的空間調變，且使得經上述多個光學元件的空間調變後的上述脈衝光各自的強度分佈於規定面上成為實質上大致相同的強度分佈。
而且，本發明的曝光裝置是一種將第1面的圖案的像投影至第2面上的曝光裝置，此曝光裝置包括：本發明的照明光學裝置，其以脈衝光來對上述第1面進行照明；以及投影光學系統，其基於由該照明光學裝置而形成於上述第1面上的照明區域所發出的光，將上述第1面的圖案的像形成於上述第2面上。
而且，本發明的裝置製造方法包括：使用本發明的曝光裝置來對物體進行曝光的過程；以及對經上述曝光的物體進行處理的過程。
根據本發明，脈衝光每進行至少一次發光，可利用多個光學元件來對脈衝光賦予不同的空間調變(或者分別個別地控制多個光學元件)，藉此降低照度不均的影響。
以下，參照圖1～圖6來對本發明的較佳實施形態之一例進行說明。
圖1是表示由本實施形態的掃描步進機所構成的掃描曝光型曝光裝置(投影曝光裝置)100的概略構成的示圖。在圖1中，曝光裝置100具備：進行脈衝發光的曝光用的光源7；以來自光源7的曝光用照明光(曝光用光)IL來對光柵R(光罩)的圖案面(被照射面)進行照明的照明光學系統ILS；進行光柵R的定位及移動的光柵平台RST；將光柵R的圖案的像投影至晶圓W(感光性基板)上的投影光學系統PL；進行晶圓W的定位及移動的晶圓平台WST；由對整個裝置的動作進行統括控制的電腦所構成的主控制系統30；以及各種控制系統等。在圖1中，與晶圓平台WST的引導面(未圖示)垂直地設定Z軸，在垂直於Z軸的平面內，將Y軸設定為與圖1的紙面平行的方向，將X軸設定為與圖1的紙面垂直的方向。本實施形態中，於曝光時，光柵R以及晶圓W在Y方向(掃描方向)上被掃描。
作為圖1的光源7，使用ArF準分子雷射光源，該ArF準分子雷射光源以4～6kHz左右的頻率進行脈衝發光，發出波長193nm且脈衝寬度50ns左右的大致直線偏光的雷射光。另外，作為光源7，亦可使用供給波長248nm的脈衝光的KrF準分子雷射光源、供給波長157nm的脈衝光的F2 雷射光源、或者脈衝點燈的發光二極體等。進而，作為光源7，亦可使用生成自YAG雷射或半導體雷射等輸出的雷射光的高諧波的固體脈衝雷射光源，或者生成以光纖放大器(fiber amp)而使半導體雷射光得以放大的光的高諧波的固體脈衝雷射光源。固體脈衝雷射光源例如可以1～2MHz左右的頻率進行脈衝發光，發出波長193nm(亦可為除此以外的各種波長)且脈衝寬度1ns左右的雷射光。
於本實施形態中，於光源7上連結著電源控制部32。並且，曝光裝置100的主控制系統30將對脈衝發光的時序以及光量(脈衝能量)進行指示的發光觸發脈衝(trigger pulse)TP供給至電源控制部32。電源控制部32會與該發光觸發脈衝TP同步地以所指示的時序及光量而使光源7進行脈衝發光。
由自光源7射出的、光束剖面的強度分佈為矩形且大致平行光束的脈衝雷射光所構成的直線偏光的照明光IL，入射至由1對凹透鏡及凸透鏡所構成的擴束器(beam expander)8後被放大。自擴束器8射出的照明光IL於具有光軸AXI的照明光學系統ILS中，通過由1/2波長板9(偏光控制構件)以及消偏振鏡(depolarizer)10構成的偏光光學系統，其中，上述1/2波長板9(偏光控制構件)是用以使照明光IL的偏光方向旋轉規定的多個角度，上述消偏振鏡10是將照明光IL轉換成隨機偏光(非偏光)。消偏振鏡10是由樑形的第1稜鏡10a及第2稜鏡10b所構成，其中，上述第1稜鏡10a是由複折射性材料(例如水晶)構成，上述第2稜鏡10b是具有與上述第1稜鏡10a互補型的形狀，且由不具有複折射性的材料(例如石英)構成。
舉一例來說，入射至1/2波長板9的照明光IL的偏光方向是X方向，初始狀態下的1/2波長板9的結晶軸的方向是X方向，消偏振鏡10的第1稜鏡10a的相正交的二個結晶軸中的第1結晶軸的方向是X方向。此時，使1/2波長板9相對於初始狀態而繞光軸AXI的周圍旋轉0°或45°(偏光方向旋轉90°)，藉此，通過了消偏振鏡10的照明光IL成為X方向或Y方向的直線偏光。而且，使1/2波長板9相對於初始狀態而繞光軸AXI的周圍旋轉22.5°(偏光方向旋轉了45°)，藉此，通過了消偏振鏡10的照明光IL成為非偏光。關於上述的包含1/2波長板9及消偏振鏡10的偏光光學系統的詳細構成以及其動作，在國際公開第2004/051717號小冊子中有所揭示。
因此，本實施形態中安裝有驅動部33，該驅動部33在照明光IL每進行規定的k脈衝(k為大於等於1的整數)的發光時使1/2波長板9高速轉動，以使得1/2波長板9成為相對於初始狀態而繞光軸AXI的周圍旋轉了0°、22.5°以及45°的狀態。驅動部33例如可包含保持1/2波長板9且可轉動的保持構件以及使該保持構件高速旋轉0°、±22.5°或±45°的可動線圈型的馬達而構成。主控制系統30經由驅動部33而控制1/2波長板9的旋轉角，藉此，照明光IL每進行k脈衝的發光時，可將自消偏振鏡10射出的照明光IL的偏光狀態、進而將照射至光柵R(晶圓W)上的照明光IL的偏光狀態，控制成偏光方向為X方向或Y方向的直線偏光或者非偏光。
通過了消偏振鏡10的照明光IL在藉由光路彎折用的鏡片11而向+Y方向反射之後，沿著光軸AXI而入射至具有垂直於光軸AXI的入射面12d以及射出面12e的稜鏡12的入射面12d。稜鏡12是由可使照明光IL透射的螢石(CaF2)或石英等的光學材料所形成。另外，舉一例來說，稜鏡12具有：第1反射面12a，其以平行於X軸的軸為中心，於順時針方向上相對於入射面12d而交叉大致60°；第2反射面12b，其與上述第1反射面12a相對於平行於XZ平面的面而大致對稱；以及透射面12c，其平行於XY平面，且相對於入射面12d(射出面12e)而正交。
而且，於稜鏡12的附近，設置著具有多個鏡片要件3以及驅動部4的空間光調變器13，其中，上述多個鏡片要件3是以二維陣列狀排列著的且各自的傾斜角可變的微小鏡片，上述驅動部4是對該些鏡片要件3進行驅動。空間光調變器13的多個鏡片要件3作為整體而大致平行於透射面12c且彼此靠近而配置著。而且，各鏡片要件3在規定的可變範圍內可大致連續地控制分別與X軸及Y軸平行的軸(正交的二軸)周圍的反射面的傾斜角。舉一例來說，於該可變範圍內的中央，各鏡片要件3的反射面大致平行於透射面12c。主控制系統30對調變控制部31供給照明條件的資訊以及照明光IL的發光時序的資訊。照明光IL每進行至少1脈衝的發光時，調變控制部31基於維持該照明條件這一條件來控制該驅動部4，以將多個鏡片要件3的二軸周圍的傾斜角的分佈週期性地依序切換成多個狀態(詳情將於以下描述)。此處，空間光調變器13於其遠視場處形成所期望的光瞳亮度分佈。
此時，與光軸AXI平行或大致平行地入射至稜鏡12的入射面12d上的照明光IL在被第1反射面12a全反射之後，透射過透射面12c而入射至空間光調變器13的多個鏡片要件3。繼而，被多個鏡片要件3反射的照明光IL再次入射至透射面12c之後，被第2反射面12b全反射而自射出面12e射出。因此，第1反射面12a相對於入射面12d的角度為下述範圍即可，即：垂直地入射至入射面12d的光束被第1反射面12a全反射，並且被第1反射面12a全反射的光束透射過透射面12c。此時，若任意鏡片要件3的反射面大致平行於透射面12c，則被該鏡片要件3反射的照明光IL透射過透射面12c而被第2反射面12b全反射之後，經由射出面12e而與光軸AXI大致平行地射出。因此，藉由對各鏡片要件3的二軸周圍的傾斜角進行控制，從而可對被該鏡片要件3反射並自稜鏡12射出的照明光IL相對於光軸AXI的正交的2方向的角度進行控制。如此，對於照明光IL相對於光軸AXI的角度進行控制即為本實施形態的各鏡片要件3的空間調變，來自各鏡片要件3的照明光IL相對於光軸AXI的角度的分佈對應於一個照明控制圖案。
如此，稜鏡12的反射面12a、12b使用的是全反射，但亦可於該反射面12a、12b上形成反射膜，並利用該反射膜來反射照明光IL。
並且，自稜鏡12射出的照明光IL經由中繼(relay)光學系統14而入射至複眼透鏡(fly eye lens)15(光學積分器(optical integrator))。此處，在中繼光學系統14的大致前側焦點面上配置有各鏡片要件3的反射面，在中繼光學系統14的大致後側焦點面上配置有複眼透鏡15的入射面，但未必限定於此配置。
圖3(A)中，顯示有圖1的自稜鏡12至複眼透鏡15之間的光學系統。於圖3(A)中，若將入射至中繼光學系統14的光束相對於光軸AXI的傾斜角設為θ，將中繼光學系統14的後側焦距設為f，舉一例來說，則該光束於複眼透鏡15的入射面上聚光的位置距離光軸AXI的高度h如下所示：
h=f‧tanθ…(1)
因此，於圖1中，中繼光學系統14具備將由各鏡片要件3所反射的照明光IL聚光至複眼透鏡15的入射面上的X方向及Z方向的位置處的角度位置轉換功能，上述複眼透鏡15的入射面上的X方向及Z方向的位置是根據相對於上述光軸AXI的正交的2方向的角度而決定。
換言之，經由稜鏡12而入射至空間光調變器13的照明光IL以鏡片要件3為單位而被分割，並按照各鏡片要件3的傾斜方向及傾斜角而於規定方向上以規定角度偏向(反射)。而且，來自各鏡片要件3的反射光藉由稜鏡12及中繼光學系統14而可聚光至與該方向及角度相對應的複眼透鏡15的入射面上的任意位置處。
入射至複眼透鏡15的照明光IL被多個透鏡元件(lens element)二維地分割，從而於各透鏡元件的後側焦點面上分別形成光源。如此，於複眼透鏡15的後側焦點面即照明光學系統ILS的光瞳面(照明光瞳面22)上，形成有與入射至複眼透鏡15的入射光束所形成的照明區域具有大致相同的強度分佈的二次光源，即，由實質的面光源所構成的二次光源。於本實施形態中，對空間光調變器13的各鏡片要件3的反射面的傾斜方向及傾斜角進行個別地控制，藉此可將複眼透鏡15的入射面上的光強度分佈、進而照明光瞳面22上的二次光源的強度分佈，控制成大致任意的分佈。
例如，當使圖1的光柵R的圖案面(光柵面)上主要對在Y方向(或X方向)上以接近解像極限的間距而排列的線與間隙圖案(line and space pattern)曝光時，照明光瞳面22上的二次光源在圖3(B)的Z方向(對應於光柵面的Y方向)上被設定成2極的二次光源24A、24B(或者在圖4(A)的X方向上被設定成2極的二次光源24C、24D)。同樣地，藉由空間光調變器13，可將照明光瞳面22上的二次光源設定成圖4(B)的通常照明用的圓形的二次光源28A、圖4(C)的環帶照明用的二次光源28B、以及圖4(D)的4極照明用的4極的二次光源24E～24H等的任意強度分佈。進而，藉由空間光調變器13，例如在圖3(B)中，亦可將二次光源24A、24B的間隔及/或二次光源24A、24B各自的大小變更為任意的值。
此處，本實施形態中，對配置於被照射面上的光柵R(光罩)進行柯勒照明(Kohler illumination)，故而形成有上述二次光源的面成為與投影光學系統PL的孔徑光闌(未圖示)共軛的面，可稱作照明光學系統ILS的照明光瞳面22。典型的是，相對於照明光瞳面22，被照射面(配置有光柵R的面或者配置有晶圓W的面)成為光學性的傅立葉(Fourier)轉換面。另外，所謂光瞳亮度分佈，是指照明光學系統ILS的照明光瞳面22或者與該照明光瞳面22共軛的面上的亮度分佈，但當複眼透鏡15的波前區分數較大時，形成於複眼透鏡15的入射面上的全局亮度分佈、與二次光源整體的全局亮度分佈(光瞳亮度分佈)會顯示較高的相關性，故而對於複眼透鏡15的入射面以及與該入射面共軛的面上的亮度分佈，亦可稱作光瞳亮度分佈。
另外，亦可使用微透鏡陣列(micro-lens array)等來取代複眼透鏡15。
於圖1中，來自形成於照明光瞳面22上的二次光源的照明光IL經由第1中繼透鏡16、光柵遮器(reticle blind)(視場光闌)17、第2中繼透鏡18、光路彎折用鏡片19以及聚光光學系統20，而對在光柵R的圖案面(下表面)的X方向上細長的矩形照明區域26進行重疊照明，以獲得均勻的照度分佈。例如，此時，照明光IL是空間相參性較高的雷射光，因此，在照明區域26內形成有由照明光IL引起的斑點圖案等的微細間距的隨機干涉條紋，從而形成照度不均。關於該照度不均的對策將於以下描述。照明光學系統ILS包含從擴束器8至聚光光學系統20之間的光學構件而構成。照明光學系統ILS的包含有空間光調變器13的各光學構件由未圖示的框架支持著。
而且，在圖1的鏡片11與稜鏡12之間的照明光IL的光路上，可插脫地配置有光電感測器23，該光電感測器23是由具有可覆蓋照明光IL剖面的受光面的二維CCD型或CMOS型攝像元件、或者二維的光二極體陣列(photodiode array)等構成。光電感測器23例如固定在可移動地支持於上述框架上的滑動器(slider)(未圖示)上，光電感測器23的檢測信號被供給至調變控制部31。在將光電感測器23設置於照明光IL的光路上的狀態下，使照明光IL進行脈衝發光，並取入光電感測器23的各像素(各受光元件)的檢測信號，藉此，調變控制部31可對照明光IL剖面內的強度分佈、進而入射至空間光調變器13的各鏡片要件3上的照明光IL的強度比(例如將中央的鏡片要件3的入射光的強度設為1時的強度)進行計測。使用該強度比可提高照明光瞳面22的二次光源的強度分佈的設定精度(詳情將於以下描述)。
光柵R的照明區域26內的圖案經由兩側(或在晶圓側的單側)遠心(telecentric)的投影光學系統PL，以規定的投影倍率(例如1/4、1/5等)投影至塗佈有光阻劑(感光材料)的晶圓W的一個曝光照射(shot)區域上的曝光區域27中。
而且，光柵R被吸附保持於光柵平台RST上，光柵平台RST在未圖示的光柵基座的引導面上以如下方式而載置：於Y方向上可以固定速度而移動，且至少於X方向、Y方向、Z軸周圍的旋轉方向上可移動。光柵平台RST的二維位置由未圖示的雷射干涉儀來計測，根據該計測資訊，主控制系統30經由線性馬達(linear motor)等的驅動系統(未圖示)來控制光柵平台RST的位置及速度。
另一方面，晶圓W經由晶圓固持器(未圖示)而被吸附保持於晶圓平台WST上，晶圓平台WST在未圖示的引導面上於X方向、Y方向上可進行步進移動，並且於Y方向上可以固定速度而移動。晶圓平台WST的引導面上的二維位置是由未圖示的雷射干涉儀來計測，根據該計測資訊，主控制系統30經由線性馬達等的驅動系統(未圖示)來控制晶圓平台WST的位置及速度。另外，為了進行晶圓W的對準，亦具備對晶圓W上的對準標記(alignment mark)的位置進行檢測的對準系統(未圖示)等。
在藉由曝光裝置100而進行晶圓W曝光時，主控制系統30根據光柵R的圖案來選擇照明條件(例如，照明光瞳面22上的二次光源的強度分佈)，並對調變控制部31設定所選擇的照明條件。調變控制部31根據該照明條件，對空間光調變器13的各鏡片要件3的傾斜方向及傾斜角進行個別控制，設定照明光瞳面22上的二次光源的強度分佈。繼而，藉由晶圓平台WST的步進移動，晶圓W向掃描開始位置移動。隨後，開始光源7的脈衝發光，經由光柵平台RST而使光柵R相對於照明區域26而向Y方向移動，與此同步，經由晶圓平台WST而使晶圓W將投影倍率作為速度比來相對於曝光區域27而向對應的方向移動，藉此，對晶圓W的一個曝光照射區域進行掃描曝光。藉由如此般反覆地進行晶圓W的步進移動與掃描曝光的步進掃描(step and scan)動作，使得光柵R的圖案的像曝光至晶圓W上的全部的曝光照射區域。
於該曝光時，如上所述，在光柵R的照明區域26、進而在關於照明區域26與投影光學系統PL而共軛的晶圓W上的曝光區域27中，形成有由照明光IL所引起的斑點圖案等的微細間距的隨機干涉條紋。該干涉條紋是光柵R的照明區域26內的照度不均的一個主要原因。進而，成為晶圓W的曝光量不均(各曝光照射區域的掃描曝光後的累計曝光量的不均)的一個主要原因。
因此，本實施形態中，照明光IL每進行至少1脈衝的發光時，即，此處照明光IL每進行規定的m脈衝(m為大於等於1的整數)的發光時，將圖1的照明光學系統ILS中的空間光調變器13的多個鏡片要件3的傾斜方向及傾斜角的分佈，週期性地控制成多個互不相同的分佈。另外，該整數m亦可於一次掃描曝光中逐漸變化。
以下，對圖1的空間光調變器13的構成例及其動作進行說明。
圖2(A)是表示空間光調變器13的一部分的放大立體圖。在圖2(A)中，空間光調變器13包含：以在X方向、Y方向上以固定間距大致緊貼的方式所排列的多個鏡片要件3；以及對該多個鏡片要件3的反射面的角度進行個別控制的驅動部4。X方向、Z方向的鏡片要件3的排列數例如為數1000。
舉一例來說，如圖2(B)所示，鏡片要件3的驅動機構具備：支持鏡片要件3的鉸鏈構件37；突設於鉸鏈構件37上的4個電極35；支持基板38；於支持基板38上支持鉸鏈構件37的1對支柱構件36；以及以與4個電極35相向的方式而形成於支持基板38上的4個電極39。於該構成例中，控制對應的4組電極35與電極39之間的電位差，從而控制作用於電極間的靜電力，由此可使鉸鏈構件37擺動及傾斜。藉此，可在規定的可變範圍內連續地控制支持於鉸鏈構件37上的鏡片要件3的反射面的正交的二軸周圍的傾斜角。空間光調變器13的更詳細的構成例如在日本專利特開2002-353105號公報中有所揭示。
另外，鏡片要件3的驅動機構並不限於本實施形態的構成，可使用其他的任意機構。進而，鏡片要件3是大致正方形的平面鏡片，但其形狀亦可為矩形等的任意形狀。其中，就光的利用效率的觀點而言，較佳是可無間隙地排列的形狀。而且，鄰接的鏡片要件3的間隔較佳是設為必要的最小限度。而且，現狀中，鏡片要件3的形狀例如為10μm見方～數10μm見方左右，但為了可細微地變更照明條件，較佳是鏡片要件3儘可能地小。
進而，亦可取代鏡片要件3而如圖2(C)所示使用凹面的鏡片要件3'或凸面的鏡片要件(未圖示)。
另外，作為上述空間光調變器13，可使用以下所揭示的空間光調變器：例如日本專利特表平10-503300號公報及與此對應的歐州專利公開第779530號公報、日本專利特開2004-78136號公報及與此對應的美國專利第6,900,915號公報、日本專利特表2006-524349號公報及與此對應的美國專利第7,095,546號公報、以及日本專利特開2006-113437號公報。當將該些空間光調變器用於照明光學系統ILS中時，經由空間光調變器的個別的反射面的各束光以規定的角度入射至強度分佈形成光學系統(中繼光學系統14)中，從而可於照明光瞳面上形成與對多個鏡片要件(反射要件)進行控制的控制信號相對應的規定的光強度分佈。
而且，作為空間光調變器13，例如亦可使用呈二維排列且可個別地控制反射面的高度的空間光調變器。作為如此之空間光調變器，可使用以下所揭示的空間光調變器：例如日本專利特開平6-281869號公報及與此對應的美國專利第5,312,513號公報、以及日本專利特表2004-520618號公報及與此對應的美國專利第6,885,493號公報的圖1d。該些空間光調變器中，藉由利用多個相位要件(光學元件)來形成二維的高度分佈，從而可對入射光賦予與相位型繞射光柵相同的作用。
另外，亦可將上述二維排列的具有多個反射面的空間光調變器按照例如日本專利特表2006-513442號公報及與此對應的美國專利第6,891,655號公報、或者日本專利特表2005-524112號公報及與此對應的美國專利公開第2005/0095749號公報的揭示來進行變形。
其次，以下述情況為例來對空間光調變器13的動作的一例進行說明，即：於照明光瞳面22上生成向圖3(B)的Z方向上離開的2極的二次光源24A、24B，並將照明條件設定為2極照明。舉一例來說，圖3(A)、圖3(C)、圖3(E)中，顯示有分別來自多個鏡片要件3A～3G的反射光，上述多個鏡片要件3A～3G是從圖1的空間光調變器13的Y方向上排列的一行的數1000個鏡片要件3中代表性選擇的。例如，為了形成圖3(B)的2極的二次光源24A、24B，必須將照明光IL聚光至圖3(A)、圖3(C)、圖3(E)的複眼透鏡15的入射面所對應的2處大致圓形的區域25A、25B。而且，圖3(D)表示圖3(B)的照明光瞳面22上的通過二次光源24A、24B的光軸且平行於Z軸的直線上的光強度S(Z)的分佈的一例。
首先，如圖3(A)所示，對空間光調變器13的各鏡片要件3A～3G的傾斜角(實際上是二軸周圍的傾斜角，以下相同)進行設定，使得來自該些鏡片要件的反射光經由稜鏡12的第2反射面12b以及中繼光學系統14而聚光至複眼透鏡15的入射面的二個區域25A、25B。藉此，在圖3(B)所示的Z方向上生成2極的二次光源24A、24B。在圖3(A)中，由於鏡片3A～3C的傾斜角相同，因此來自該些鏡片3A～3C的反射光被共同聚光至區域25A中。另一方面，由於鏡片3D～3G的傾斜角相同且與鏡片3A～3C相對稱，故而來自鏡片3D～3G的反射光被共同聚光至與區域25A相對稱的區域25B。空間光調變器13的同一行內的其他鏡片要件3以及其他行的鏡片要件3的二軸周圍的傾斜角亦被設定成，其反射光被聚光至區域25A、25B的任一者中。
本實施形態中，在圖3(A)的狀態下照射m脈衝的照明光IL之後，如圖3(C)所示般變更空間光調變器13的鏡片要件3A～3G的傾斜角的分佈，以來自鏡片要件3A～3C的照明光IL來對區域25B進行照射，且以來自鏡片要件3D～3G的照明光IL來對區域25A進行照射。此時，照明光瞳面22上的二次光源24A、24B的強度分佈大致相同，即，在規定的容許範圍內(例如特定間距的X方向的線與間隙圖案的投影像可進行解像的範圍內)是相同的強度分佈，使聚光至區域25A、25B的照明光IL反射的鏡片要件3A～3G的組合不同。繼而，在該狀態下照射m脈衝的照明光IL之後，如圖3(E)所示般變更空間光調變器13的鏡片要件3A～3G的傾斜角的分佈，以來自兩側的鏡片要件3A、3B、3F、3G的照明光IL來對區域25B進行照射，且以來自中央的鏡片要件3C～3E的照明光IL來對區域25A進行照射。此時，照明光瞳面22上的二次光源24A、24B的強度分佈亦大致相同。
如此，照明光IL每進行m脈衝的照射時，將二次光源24A、24B的強度分佈維持為大致相同，同時將使聚光至與二次光源24A、24B相對應的區域25A、25B中的照明光IL反射的鏡片要件3A～3G的組合、進而將由鏡片要件3A～3G所反射的照明光IL相對於光軸AXI的角度的分佈(照明控制圖案)逐漸改變。繼而，在使用了規定的所有組合之後，使鏡片要件3A～3G的傾斜角的分佈再次如圖3(A)、圖3(C)、圖3(E)、…般週期性地變化。
圖5(A)表示相對於照明區域26而沿掃描方向SD(此處為-Y方向)來對圖1的光柵R進行掃描的狀態。在圖5(A)中，將照明區域26的Y方向的寬度設為DY，將光柵R的圖案面的任意的點41在照明光IL進行脈衝發光的期間移動至位置41A為止時的移動量設為δY。此時，相對於點41的照明光IL的照射脈衝數(曝光脈衝數)N(N為大於等於2的整數)大致如下。該照射脈衝數N例如為數10。
N=DY/δY…(2)
而且，圖3(A)的空間光調變器13的鏡片要件3A～3G的傾斜角的分佈的組合在照明光IL每進行m脈衝的發光時產生變化，故而與鏡片要件3A～3G的傾斜角的分佈的組合相對應的照明控制圖案的個數M為如下所述的至少大於等於N/m的最小整數即可。
M=大於等於N/m的最小整數…(3)
另外，在照明光IL每進行1脈衝的發光而切換照明控制圖案時，該照明控制圖案的個數M至少成為N。
圖1的空間光調變器13的各行的鏡片要件3的個數實際上是數1000，因此即使假設將鏡片要件3分成在X方向及Y方向上各100個的區塊(block)，並針對100×100的每個區塊而以大致相同的狀態來對鏡片要件3的傾斜方向及傾斜角進行控制，鏡片要件3的傾斜方向及傾斜角的不同分佈的個數(個數M)亦可能是大致10000的階乗如此龐大的數值。與此相對，即使m=1時，N/m亦為數10，故而可充裕地滿足式(3)的條件。
其結果為，在針對圖5(A)的光柵R上的任意的點41而全部以N脈衝來照射照明光IL的期間，照明光IL每進行m脈衝的照射時，依序使用從空間光調變器13的互不相同的組合的傾斜角分佈的鏡片要件3而來的反射光，可藉由大致相同的二次光源24A、24B來進行2極照明。其結果如圖5(A)的B部的放大圖即圖5(B)以及圖5(C)所示，例如在光柵R的照明區域26內的相同部分(進而圖1的晶圓W上的曝光區域27內的對應的部分)，照明光IL每進行m脈衝的照射時，形成於該部分的照明光IL的微細的干涉條紋的圖案成為圖案42A、42B、…等依序不同的圖案。因此，在針對光柵R上的任意的點41而以N脈衝來照射照明光IL之後，藉由平均化效果而使照明區域26內的干涉條紋的影響(照度不均)得到降低。進而，對應於光柵R的晶圓W上的點的曝光量(累計曝光量)成為適當的曝光量，曝光量不均得以大幅降低。
另外，實際上在形成圖3(B)的二次光源24A、24B時，例如較佳是將鏡片要件3A～3G的傾斜角分佈控制成如圖3(D)的虛線的曲線29A所示，該光強度分佈在作為目標的區域中變得均勻，而在其他區域中大致成為0。
然而，來自光源7的照明光IL的剖面內的強度分佈並非固定，有可能會隨時間而逐漸發生變化。若照明光IL的強度分佈如此般發生變化，則圖3(B)的二次光源24A、24B的強度分佈例如會如圖3(D)的實線的曲線29B所示般發生變化，2極照明的平衡被稍許破壞。由此，在照明光瞳面22上(進而在照明區域26上)成為照度不均。因此，本實施形態的曝光裝置100中，如圖6(A)所示，例如在鏡片11與稜鏡12之間的照明光IL的光路上設置光電感測器23，使照明光IL進行脈衝發光以對照明光IL的剖面內的強度分佈進行計測，並對入射至空間光調變器13的鏡片要件3中的照明光IL的強度比的資訊進行定期更新。此時，將入射至圖1的空間光調變器13的X方向上的第j個(j=1、2、…、J)、Y方向上的第i個(i=1、2、…、I)鏡片要件3的照明光IL的光量設為I(Xj、Yi)。然後，對來自光電感測器23的檢測信號進行處理，從而於圖1的調變控制部31中求出如圖6(B)所示入射至各鏡片要件3的光量I(Xj、Yi)的分佈，進而求出入射至各鏡片要件3的照明光IL的強度比，並將該強度比的資訊存儲至內部的存儲部中。隨後，使用該更新的強度比，從空間光調變器13的鏡片要件3的傾斜角分佈的可能的組合中選擇二次光源的強度分佈接近於圖3(D)的曲線29A的照明控制圖案，如上所述照明光IL每進行m脈衝的發光時分別控制空間光調變器13的各鏡片要件3。藉此，可進行照度不均已有所降低的高精度的2極照明。
同樣地，在進行圖4(A)的X方向的2極照明、圖4(B)的通常照明、圖4(C)的環帶照明、圖4(D)的4極照明等情況時，照明光IL每進行m脈衝的發光時，調變控制部31將使聚光至照明光瞳面22上的二次光源各部分上的照明光IL反射的空間光調變器13的鏡片要件3的組合逐漸變成不同的組合。其結果使得藉由照明光IL而形成於照明區域26(曝光區域27)上的微細的干涉條紋的圖案逐漸發生變化，故而掃描曝光後的晶圓W上的各點的曝光量不均會降低。
本實施形態的作用效果如下。
(1)本實施形態的圖1的曝光裝置100中所具備的照明光學系統ILS是一種照明光學裝置，其使用脈衝發光的照明光IL來對光柵面(被照射面)進行照明，此照明光學裝置具備：空間光調變器13(光學裝置)，其配置於相較於光柵面的更上游(供給該照明光IL的一側)，且包括多個鏡片要件3(光學元件)，上述多個鏡片要件3根據照明光IL所入射的位置而對照明光IL相對於光軸AXI的角度來進行控制(賦予空間調變)；以及調變控制部31(照明控制系統)，其對多個鏡片要件3進行控制，以使得照明光IL每進行至少一次脈衝發光時，藉由多個鏡片要件3來對該照明光IL賦予互不相同的角度，且使得由多個鏡片要件3控制了角度的照明光IL的各自的強度分佈在照明光瞳面22(規定面)上成為實質上相同的強度分佈。
根據本實施形態，藉由空間光調變器13的多個鏡片要件3來對該照明光IL的角度進行個別地控制(賦予空間調變)，藉此來較高地維持照明光IL的利用效率，對複眼透鏡15的入射面上的照明光IL的強度分佈、進而對複眼透鏡15的射出面即照明光瞳面22上的光強度分佈進行控制，從而可控制照明條件。而且，在一次掃描曝光中，該照明光IL每進行至少1脈衝的發光時，將照明光瞳面22上的強度分佈維持為大致相同分佈，同時將來自多個鏡片要件3的光的角度切換成不同的角度組合，藉此，於平均化效果的作用下，可減輕因自雷射光源射出的雷射光(照明光IL)所導致的照度不均的影響。而且，如此，空間光調變器13兼用作光強度分佈形成構件與照度不均的減輕構件，因此照明光學系統ILS的構成不會複雜化。
(2)而且，圖1的實施形態中，將照明光瞳面22作為規定面，來對照明光瞳面22上的照明光IL的強度分佈進行控制，故而可準確地控制照明條件。然而，亦可將與照明光瞳面22共軛的面作為規定面。進而，亦可將照明光瞳面22附近的面、或者將與照明光瞳面22共軛的面附近的面作為該規定面，以對該些面上的光強度分佈進行控制。
而且，當使用複眼透鏡15時，複眼透鏡15的入射面的光強度分佈成為與該射出面(照明光瞳面22)的光強度分佈大致相同的分佈。因此，亦可將該複眼透鏡15的入射面或該入射面附近的面作為規定面。
(3)而且，在圖1的實施形態中，使用具備多個鏡片要件3(反射要件)的空間光調變器13來作為包含多個光學要件的光學裝置，上述多個鏡片要件3(反射要件)包含對該照明光IL進行反射的傾斜角可變的反射面。當如此般使用反射面時，照明光IL的利用效率較高。
(4)而且，圖1的空間光調變器13的各鏡片要件3的反射面的正交的二軸周圍的傾斜角是可變的，因此可將來自各鏡片要件3的反射光經由稜鏡12以及中繼光學系統14而引導至複眼透鏡15的入射面、進而引導至照明光瞳面22上的二維的任意位置。因此，可將照明光IL的利用效率維持為大致100%，從而可高精度地設定任意的照明條件。
另外，對於各鏡片要件3的傾斜角而言，亦可為僅能控制至少一軸(例如與圖1的X軸平行的軸)周圍的傾斜角。當僅能控制一軸周圍的傾斜角時，只要使從空間光調變器13的各行的多個鏡片要件3而來的反射光聚光至複眼透鏡15的入射面上的對應的1行區域中的任一者即可。而且，當在對應的1行區域中並無使照明光IL聚光的部分時，對應於該行的鏡片要件3的傾斜角只要設定成讓反射光偏離複眼透鏡15的入射面即可。此時，照明光IL的利用效率會有些許降低，但空間光調變器13的控制變得簡單。
(5)另外，亦可取代空間光調變器13而使用液晶胞，該液晶胞包含分別控制透射光的光量的多個像素(透射要件)。此時，對相對於通過各像素的光的透射率進行控制便成為空間調變。
(6)而且，亦可取代空間光調變器13而使用上述的空間光調變器，此上述的空間光調變器包含分別控制通過光的相位的多個相位要件(可變階差要件等)。包含該相位要件的空間光調變器可用作繞射圖案可變的繞射光學元件。
(7)而且，圖1的照明光學系統ILS具備稜鏡12(光學構件)，該稜鏡12(光學構件)配置於空間光調變器13的附近，且包含第1反射面12a(第1面)及第2反射面12b(第2面)，上述第1反射面12a(第1面)使照明光IL朝向入射至多個鏡片要件3的方向(或者多個鏡片要件3側)偏向，上述第2反射面12b(第2面)使經由多個鏡片要件3的反射光朝向入射至被照射面(光柵面)的方向偏向。
因此，由於可將構成照明光學系統ILS的各光學構件配置在同一直線上，或者可將其沿著在中途彎折成90°的彎摺線而配置，故而照明光學系統ILS的設計、製造較為容易。
(8)而且，圖1的照明光學系統ILS具備對入射至多個鏡片要件3的照明光IL的強度分佈進行計測的光電感測器23，調變控制部31根據由光電感測器23所計測的強度分佈，並基於上述規定面上的照明光IL的強度分佈滿足規定的均勻性的條件，而對來自多個鏡片要件3的光的角度的狀態進行切換。因此，即使照明光IL的剖面內的強度分佈有所變動，亦可降低照明光瞳面22上的照度不均，進而可降低光柵面上的照度不均。
(9)而且，在照明光學系統ILS中，具備可轉動的1/2波長板9以及消偏振鏡10(偏光控制光學系統)，上述可轉動的1/2波長板9以及消偏振鏡10(偏光控制光學系統)配置在相對於空間光調變器13的入射側，且照明光IL每進行規定次數k的脈衝發光時，可控制照明光IL的偏光狀態。因此，例如當取代圖1的光柵R而使用與空間光調變器13相同的空間光調變器，且照明光IL每進行規定次數的脈衝發光來對作為轉印對象的圖案進行高速切換時，可根據該切換的圖案，利用空間光調變器13來對二次光源的強度分佈進行切換，與此同時，偏光照明的狀態亦可順次高速地切換。因此，可藉由一次曝光而分別以最佳的照明條件(此處為二次光源的強度分佈以及偏光照明)來將各種圖案曝光至晶圓上。
(10)而且，供給至該1/2波長板9的照明光IL是大致直線偏光，該1/2波長板9的光軸AXI(亦可為與光軸AXI平行的軸)周圍的旋轉角(轉動角)是可變的，因此僅控制該1/2波長板9的旋轉角，便可將光柵面(晶圓W的上表面)上的照明光IL的偏光狀態設定成X方向或Y方向的直線偏光或者斜方向的直線偏光。進而，由於使用了消偏振鏡10，因此亦可將該照明光IL的偏光狀態設定成非偏光。
(11)而且，在上述實施形態中，例如，將針對光柵面的各點的照明光IL的照射脈衝數設為N(N為大於等於2的整數)，且照明光IL每進行m脈衝(m為大於等於1的整數)發光時，按照式(3)所規定的M來對多個鏡片要件3的傾斜角的組合、進而對來自多個鏡片要件3的照明光IL的角度的分佈(照明控制圖案)進行切換。此時，僅藉由使空間光調變器13的多個鏡片要件3的傾斜角的組合對應於該M個照明控制圖案的任一個而週期性地進行設定，便可使光柵面的任意的點上，在一次掃描曝光中照明光IL每進行m脈衝照射所形成的微細的干涉條紋的圖案成為完全不同的圖案。因此，可有效地降低因該干涉條紋而導致的照度不均，進而可降低曝光量不均。
另外，亦可將多個鏡片要件3的傾斜角的組合(進而照明控制圖案)的個數設為N。此時，照明光IL每進行至少一次脈衝發光時，將多個鏡片要件3的傾斜角的組合週期性地切換成該N個組合中的任一個，從而使光柵面的任意的點上，在一次掃描曝光中照明光IL每進行1次脈衝照射所形成的微細的干涉條紋的圖案成為完全不同的圖案。因此，可最大限度地降低因該干涉條紋所導致的照度不均，進而可降低曝光量不均。
(12)而且，圖1的照明光學系統ILS具備複眼透鏡15光學積分器)，該複眼透鏡15(光學積分器)以來自照明光瞳面22的照明光IL來對光柵面進行重疊照明，因此可提高光柵面上的照度分佈的均勻性。
(13)另外，還具備對照明光學系統ILS供給照明光IL的光源7、電源控制部32以及主控制系統30。因此，可容易且高精度地控制光源7的脈衝發光的時序。
(14)而且，上述實施形態的曝光裝置100是將光柵面(第1面)的像投影至晶圓W的上表面(第2面)上的曝光裝置，此曝光裝置具備：照明光學系統ILS，其以脈衝發光的照明光IL來對該光柵面進行照明；以及投影光學系統PL，基於從藉由照明光學系統ILS而形成於光柵面上的照明區域26而來的光，將光柵面的像形成於晶圓W上。此時，藉由自照明光學系統ILS照射至光柵面上的照明光IL而形成的微細的干涉條紋的圖案，例如對應照明光IL每進行m脈衝的發光而逐漸變成不同的圖案。因此，可降低曝光後的晶圓W上的曝光量不均(累計曝光量的不均)，從而可高精度地製造最終的裝置。
繼而，於上述實施形態中可進行如下所述的變形。
(1)上述實施形態的曝光裝置100由於是掃描曝光型，因此藉由掃描曝光亦可減輕由照明光IL所形成的干涉條紋的照度不均的影響。另外，亦可將上述實施形態的照明光學系統ILS應用於步進機等的步進重複(step and repeat)方式的曝光裝置。此時，圖1的晶圓平台WST具備在X方向、Y方向上進行步進移動的功能即可。當如此般以步進重複方式而進行曝光時，無法獲得掃描曝光所帶來的使照度不均的影響降低的效果。此時，藉由上述照明光學系統ILS而使照明光IL每進行m脈衝的照射時，藉由使照射至光柵面上的照明光IL的微細的干涉條紋的圖案逐漸變成不同的圖案，而可大幅降低光柵上(被照射面)的照度不均，進而降低晶圓W上的曝光量的不均(累計曝光量的不均)，故而本發明的效果特別大。
(2)而且，亦可取代圖1的波前區分型積分器即複眼透鏡15，而使用作為內面反射型光學積分器的柱(rod)型積分器。
此時，如圖7(A)的照明光學系統ILSA所示，在相較中繼光學系統14更靠近光柵R側追加聚光光學系統51，從而形成空間光調變器13的反射面(鏡片要件3的反射面)的共軛面，並於該共軛面附近配置柱型積分器50以使入射端定位。
而且，配置中繼光學系統(中繼透鏡18、鏡片19以及聚光光學系統20)，該中繼光學系統是用以將配置在上述柱型積分器50的射出端面或射出端面附近的光柵遮器17(視場光闌)的像形成於光柵R的圖案面(光柵面)上。該另一照明光學系統ILSA的構成與圖1的照明光學系統ILS相同。在圖7(A)的構成中，二次光源形成於中繼光學系統14及聚光光學系統51的光瞳面22上(二次光源的虛像形成於柱型積分器50的入射端附近)。
(3)而且，在圖1的照明光學系統ILS中使用有稜鏡12，但亦可取代稜鏡12而將具有反射面12a及12b的鏡片設置在照明光IL的光路上。進而，亦可如圖7(B)所示省略稜鏡12。在圖7(B)的構成中，相對於空間光調變器13的多個鏡片要件3而自斜方向照射照明光IL，將由多個鏡片要件3所反射的照明光IL沿著光軸AXI經由中繼光學系統14而供給至未圖示的複眼透鏡。
而且，當使用上述實施形態的曝光裝置來製造半導體裝置等的裝置(電子裝置、微型裝置)時，如圖8所示，該裝置可經由以下步驟而製造：進行裝置的功能、性能設計的步驟221；製造基於該設計步驟的光罩(光柵)的步驟222；製造作為裝置的基材的基板(晶圓)的步驟223；包括藉由上述實施形態的曝光裝置100(投影曝光裝置)而將光罩的圖案曝光至基板上的過程、對已曝光的基板進行顯影的過程、及已顯影的基板的加熱(固化(cure))與蝕刻過程等的基板處理步驟224；裝置裝配步驟(包括切割過程、接合過程、封裝過程等的加工製程)225；以及檢查步驟226等。
換言之，上述裝置的製造方法包括使用上述實施形態的曝光裝置100來對晶圓W進行曝光的過程、以及對經曝光的晶圓W進行處理的過程(步驟224)。
進而，該裝置製造方法是包括微影過程的裝置製造方法，於該微影過程中，使用上述實施形態的曝光裝置100。根據該些裝置製造方法，可降低曝光量的不均，故而可高精度地製造裝置。
另外，本發明亦可應用於例如國際公開第99/49504號小冊子、國際公開第2004/019128號小冊子等中所揭示的液浸型曝光裝置，本發明的照明光學裝置亦可應用於不使用投影光學系統的近接方式的曝光裝置等。
而且，本發明並不限定於對半導體裝置的製造製程的應用，例如亦可廣泛應用於液晶顯示元件、電漿顯示器等的製造製程或者攝像元件(互補金氧半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)型、電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)等)、微機器、微電氣機械系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)、薄膜磁頭以及脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)晶片等的各種裝置(電子裝置)的製造製程。
而且，將與本案申請專利範圍的記載相對應的構成要件組裝入照明光學系統的鏡筒或框架中來進行光學調整，並進行配線等，進而進行電氣調整等，藉此可製造上述實施形態的照明光學系統(照明光學裝置)。又，將該照明光學系統及投影光學系統組裝入曝光裝置本體中來進行光學調整，將由多個機械零件構成的光柵平台或晶圓平台安裝於曝光裝置本體中並連接配線或配管，進而進行綜合調整(電氣調整、動作確認等)，藉此可製造上述實施形態的曝光裝置。另外，較理想的是，該曝光裝置的製造是在溫度及潔淨度等得以管理的潔淨室內進行。
而且，本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離本發明的主旨的範圍內可採用各種構成。另外，包含說明書、申請專利範圍、圖式以及摘要的2007年11月6日提出的日本國專利申請第2007-289089號的所有揭示內容，全部照搬引用而編入本案中。
3、3'、3A～3G．．．鏡片要件
4、33．．．驅動部
7．．．光源
8．．．擴束器
9．．．1/2波長板
10．．．消偏振鏡
10a．．．第1稜鏡
10b．．．第2稜鏡
11、19．．．光路彎折用鏡片
12．．．稜鏡
12a．．．第1反射面
12b．．．第2反射面
12c．．．透射面
12d．．．入射面
12e．．．射出面
13．．．空間光調變器
14．．．中繼光學系統
15．．．複眼透鏡
16．．．第1中繼透鏡
17．．．光柵遮器
18．．．第2中繼透鏡
20、51．．．聚光光學系統
22．．．照明光瞳面
23．．．光電感測器
24A～24H、28A、28B．．．二次光源
25A、25B．．．區域
26．．．照明區域
27．．．曝光區域
29A．．．虛線的曲線
29B．．．實線的曲線
30．．．主控制系統
31．．．調變控制部
32．．．電源控制部
35、39．．．電極
36．．．支柱構件
37．．．鉸鏈構件
38．．．支持基板
41．．．點
41A．．．位置
42A、42B．．．圖案
50．．．柱型積分器
100．．．曝光裝置
221～226．．．步驟
AXI．．．光軸
DY．．．寬度
h．．．高度
IL．．．照明光
ILS、ILSA．．．照明光學系統
PL．．．投影光學系統
R．．．光柵
RST．．．光柵平台
SD．．．掃描方向
TP．．．發光觸發脈衝
W．．．晶圓
WST．．．晶圓平台
X、Y、Z．．．方向
θ．．．傾斜角
δY．．．移動量
圖1是表示本發明實施形態之一例的曝光裝置的概略構成的示圖。
圖2(A)是表示圖1的空間光調變器13的一部分的放大立體圖，圖2(B)是表示圖1的鏡片要件3的驅動機構的放大立體圖，圖2(C)是表示凹面的鏡片要件的放大立體圖。
圖3(A)是表示2極照明時的圖1的空間光調變器13的鏡片要件的傾斜角的狀態的示圖，圖3(B)是表示2極照明時的二次光源的示圖，圖3(C)是表示以與圖3(A)不同傾斜角分佈的鏡片要件所發出的光束來進行2極照明的狀態的示圖，圖3(D)是表示2極照明時的二次光源的強度分佈的示圖，圖3(E)是表示以與圖3(A)及圖3(C)不同傾斜角分佈的鏡片要件所發出的光束來進行2極照明的狀態的示圖。
圖4(A)是表示2極照明時的另一二次光源的示圖，圖4(B)是表示通常照明時的二次光源的示圖，圖4(C)是表示環帶照明時的二次光源的示圖，圖4(D)是表示4極照明時的二次光源的示圖。
圖5(A)是表示圖1的光柵R的照明區域26的主要部分的示圖，圖5(B)是表示圖5(A)的B部內的干涉條紋的放大圖，圖5(C)是表示圖5(A)的B部內的另一干涉條紋的放大圖。
圖6(A)是表示將光電感測器23設置於照明光IL的光路上的狀態的示圖，圖6(B)是表示入射至圖1的空間光調變器13的多個鏡片要件3中的照明光IL的光量分佈之一例的示圖。
圖7(A)是表示使用有柱型積分器50的照明光學系統的構成例的示圖，圖7(B)是表示未使用稜鏡的照明光學系統的構成例的主要部分的示圖。
圖8是表示裝置製造過程之一例的流程圖。
3．．．鏡片要件
4、33．．．驅動部
7．．．光源
8．．．擴束器
9．．．1/2波長板
10．．．消偏振鏡
10a．．．第1稜鏡
10b．．．第2稜鏡
11、19．．．光路彎折用鏡片
12．．．稜鏡
12a．．．第1反射面
12b．．．第2反射面
12c．．．透射面
12d．．．入射面
12e．．．射出面
13．．．空間光調變器
14．．．中繼光學系統
15．．．複眼透鏡
16．．．第1中繼透鏡
17．．．光柵遮器
18．．．第2中繼透鏡
20．．．聚光光學系統
22．．．照明光瞳面
23．．．光電感測器
26．．．照明區域
27．．．曝光區域
30．．．主控制系統
31．．．調變控制部
32．．．電源控制部
100．．．曝光裝置
AXI．．．光軸
IL．．．照明光
ILS．．．照明光學系統
PL．．．投影光學系統
R．．．光柵
RST．．．光柵平台
TP．．．發光觸發脈衝
W．．．晶圓
WST．．．晶圓平台
X、Y、Z．．．方向

Claims (16)

  1. 一種照明光學裝置，其使用多次脈衝光於照明光瞳面形成光瞳強度分佈，並藉由來自上述光瞳強度分佈的光來對被照射面進行照明，此照明光學裝置的特徵在於包括：光學裝置，其配置於相較於上述被照射面的更上游，且包括多個光學元件，上述多個光學元件對該脈衝光賦予空間調變；以及照明控制系統，對上述多個光學元件進行控制，以使得上述脈衝光每進行至少一次脈衝發光時，藉由上述多個光學元件來對上述多次脈衝光賦予互不相同的射出角度的分佈，上述照明控制系統使上述多次脈衝光各自的強度分佈於上述照明光瞳面，或者是與該照明光瞳面光學共軛的面上成為實質上大致相同的強度分佈。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學裝置，更包括中繼光學系統，上述中繼光學系統將來自上述光學裝置的光以其角度分佈成為位置分佈的方式變換並導向規定面，所述規定面為上述照明光瞳面，或者是與該照明光瞳面光學共軛的面。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，其中上述光學元件是反射要件，該反射要件包含使上述脈衝光反射且傾斜角可變的反射面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之照明光學裝置，其中 上述反射面將至少一軸周圍的傾斜角設定成可變範圍內的任一角度。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，其中上述光學元件是透射要件。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，其中上述光學元件是相位要件。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，包括光學構件，該光學構件配置於上述光學裝置的附近，且包含第1面及第2面，上述第1面使上述脈衝光朝向入射至上述多個光學元件的方向而偏向，上述第2面使經由上述多個光學元件的上述脈衝光朝向入射至上述被照射面的方向而偏向。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之照明光學裝置，其中上述光學構件是稜鏡。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，包括光電檢測器，對入射至上述多個光學元件的上述脈衝光的強度分佈進行計測，上述照明控制系統根據由上述光電檢測器所計測出的強度分佈，並基於規定面上的上述脈衝光的強度分佈滿足規定的均勻性的條件，來對上述多個光學元件進行控制。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，包括偏光控制光學系統，其配置在相對於上述多個光學元件的入射側，且上述脈衝光每進行規定次數的發光時，可控制上述脈衝光的偏光狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之照明光學裝置，其中供給至上述偏光控制光學系統的上述脈衝光是大致直線偏光，上述偏光控制光學系統包括光軸周圍或者與該光軸大致平行的軸的周圍的旋轉角可變的1/2波長板。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，更包括光學積分器，其配置於上述光學裝置與上述被照射面之間的光路中，用於以上述脈衝光來對上述被照射面大致均勻地照明。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學裝置，其中將上述被照射面的上述脈衝光的照射數設為N(N是大於等於2的整數)，並對應上述脈衝光每進行m次(m是大於等於1的整數)發光來控制上述多個光學元件，並且上述照明控制系統具有至少N或N/m個照明控制圖案。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學裝置，包括供給上述脈衝光的光源。
  15. 一種曝光裝置，其將第1面的圖案的像投影至第2面上，此曝光裝置的特徵在於包括：如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述之照明光學裝置，其以脈衝光來對上述第1面進行照明；以及投影光學系統，其基於由上述照明光學裝置而形成於上述第1面上的照明區域所發出的光，將上述第1面的圖 案的像形成於上述第2面上。
  16. 一種裝置製造方法，包括：使用如申請專利範圍第15項所述之曝光裝置來對物體進行曝光的過程；以及對經上述曝光的物體進行處理的過程。
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