TWI489219B - 照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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Description

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法
本發明是有關於一種補正單元、照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法。更詳細而言,本發明是有關於一種適合於曝光裝置的照明光學系統,該曝光裝置用以藉由微影製程來製造例如半導體元件、攝影元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等的元件。
於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(fly eye lens),而形成作為由多個光源所構成的實質性的面光源的二次光源(通常為照明光瞳上的規定的光強度分佈)。以下,將照明光瞳上的光強度分佈稱為「光瞳強度分佈」。又,所謂照明光瞳,是定義為藉由照明光瞳與被照射面(於曝光裝置的情形時為光罩或晶圓)之間的光學系統的作用,使被照射面成為照明光瞳的傅立葉變換面(Fourier transform surface)的位置。
來自二次光源的光藉由聚光透鏡(condenser lens)而聚光之後,對形成有規定的圖案的光罩進行重疊照明。穿透光罩的光經由投影光學系統而於晶圓上成像,從而將光罩圖案(mask pattern)投影曝光(轉印)至晶圓上。形成於光罩的圖案實現高積體化,為了將該微細圖案正確地轉印至晶圓上,必須於晶圓上獲得均一的照度分佈。
為了將光罩的微細圖案正確地轉印至晶圓上,提出有如下的技術,即,例如形成環帶狀(輪帶狀)或多極狀(二極狀、四極狀等)的光瞳強度分佈,使投影光學系統的焦點深度(depth of focus)或解像能力(resolving power)提高(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]美國專利公開第2006/0055834號公報
為了忠實地將光罩的微細圖案轉印至晶圓上,不僅必須將光瞳強度分佈調整為預期的形狀,而且必須將與作為最終被照射面的晶圓上的各點相關的光瞳強度分佈分別調整得大致均一。若晶圓上的各點處的光瞳強度分佈的均一性有偏差,則晶圓上的每個位置的圖案的線寬會有偏差,從而無法以預期的線寬,忠實地將光罩的微細圖案遍及整個曝光區域地轉印至晶圓上。
又,無論形成於照明光瞳的光瞳強度分佈的形狀如何,若與作為最終被照射面的晶圓上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸而於規定方向上隔開間隔的一對區域的光強度的差過大,則恐怕會有圖案偏離預期的位置而被曝光的問題。
本發明是鑑於上述問題而研製者,提供一種可將被照射面上的各點處的光瞳強度分佈分別調整得大致均一的照明光學系統。又,本發明提供一種曝光裝置,該曝光裝置可使用將被照射面上的各點處的光瞳強度分佈分別調整得大致均一的照明光學系統,來在適當的照明條件下進行良好的曝光。
此外,本發明提供一種照明光學系統,該照明光學系統可對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸而於規定方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整。又,本發明提供一種曝光裝置,該曝光裝置可使用對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸而於規定方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整的上述照明光學系統,來在適當的照明條件下進行良好的曝光。
為了解決上述問題,本發明的第1形態提供一種補正單元,對形成於照明光學系統的照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正,該補正單元包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的前側且具有倍率(power)的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的後側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間內的比上述第1基板更後側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,其中,上述第1基板包括:形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括:與上述第1消光圖案相對應地形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案,上述第1消光圖案與上述第2消光圖案的相對位置可變更,對應於上述第1基板與上述第2基板的相對位置的變化及朝上述第1基板入射的光的入射角度的變化,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案所產生的消光率發生變化。
本發明的第2形態提供一種補正單元,對形成於照明光學系統的照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正,該補正單元包括:第1消光圖案,形成在與上述照明光學系統的光軸垂直的第1面上,該第1面位於鄰接於上述照明光瞳的前側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的後側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內;以及第2消光圖案,定位於上述照明光瞳空間內的比上述第1面更後側的位置,且形成在與上述第1面平行的第2面上;上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,自上述光軸方向觀察時,上述第1單位消光區域的一部分與上述第2單位消光區域的一部分相重合。
本發明的第3形態提供一種補正單元,對形成於照明光學系統的照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正,該補正單元包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的前側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的後側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間中的比上述第1基板更後側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,上述第1基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案,上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,上述第1基板與上述第2基板沿著橫切上述光軸的第1方向而可相對移動。
本發明的第4形態提供一種補正單元,對形成於照明光學系統的照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正,該補正單元包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的前側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的後側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間中的比上述第1基板更後側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,上述第1基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案,上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,上述第1單位消光區域與上述第2單位消光區域對於以第1入射角入射至上述第1單位消光區域的光賦予第1消光率,且對以與上述第1入射角不同的第2入射角而入射至上述第1單位消光區域的光賦予與上述第1消光率不同的第2消光率,上述第1基板與上述第2基板的位置關係可變更。
本發明的第5形態提供一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,該照明光學系統包括:分佈形成光學系統(distribution creating optical system),具有光學積分器,且在比該光學積分器更後側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及如第1形態至第4形態中的任一個補正單元,配置於包含上述後側的照明光瞳的上述照明光瞳空間內。
本發明的第6形態提供一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,該照明光學系統包括:分佈形成光學系統,具有光學積分器,且在比該光學積分器更後側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及如第1形態至第4形態中的任一個補正單元,配置於包含上述後側的照明光瞳的上述照明光瞳空間內,上述光學積分器沿著規定方向而具有細長的矩形狀的單位波前區分面,上述規定方向對應於上述補正單元中的第1方向。
本發明的第7形態提供一種曝光裝置,該曝光裝置包括:如第5形態或第6形態的照明光學系統,對規定的圖案進行照明,以將上述規定的圖案曝光至感光性基板。
本發明的第8形態提供一種元件製造方法,該元件製造方法包括:曝光步驟,使用如第7形態的曝光裝置,將上述規定的圖案曝光至上述感光性基板;顯影步驟,使轉印有上述規定的圖案的上述感光性基板顯影,於上述感光性基板的表面上形成與上述規定的圖案相對應的形狀的罩幕層;以及加工步驟,經由上述罩幕層而對上述感光性基板的表面進行加工。
[發明的效果]
本發明的第1形態的照明光學系統包括補正單元,該補正單元配置於包括比光學積分器更後側的照明光瞳的照明光瞳空間內,對形成於照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正。補正單元包括形成有第1消光圖案的第1基板、以及配置於該第1基板的後側且形成有第2消光圖案的第2基板,第1消光圖案與第2消光圖案的相對位置可變更。又,補正單元以如下的方式構成,即,對應於第1基板與第2基板的相對位置的變化及朝第1基板入射的光的入射角度的變化,第1消光圖案及第2消光圖案所產生的消光率發生變化。
結果,可藉由補正單元的消光作用,來獨立地對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈分別進行調整,進而可將與各點相關的光瞳強度分佈調整為彼此大致相同的性狀的分佈。因此,對於本發明的第1形態的照明光學系統而言,例如可藉由統一地對被照射面上的各點處的光瞳強度分佈進行調整的密度濾光片(density filter)、以及獨立地對與各點相關的光瞳強度分佈分別進行調整的補正單元的協同作用,來將被照射面上的各點處的光瞳強度分佈分別調整得大致均一。又,對於本發明的曝光裝置而言,可使用將被照射面上的各點處的光瞳強度分佈分別調整得大致均一的照明光學系統,在適當的照明條件下進行良好的曝光,進而可製造良好的元件。
本發明的第3形態的照明光學系統包括補正單元,該補正單元是由配置於比光學積分器更後側的照明光瞳的正前方或正後方的位置的一對基板而構成。於第1基板的入射面或射出面上形成有至少一個第1單位消光區域,於第2基板的入射面或射出面上,與上述第1單位消光區域相對應地形成有至少一個第2單位消光區域。第1基板與第2基板例如可沿著光學積分器的單位波前區分面的長邊方向而相對移動。
根據上述構成,補正單元實現多種消光率特性,即,沿著被照射面的規定方向,消光率根據各種形態而變化。因此,對於本發明的第3形態的照明光學系統而言,可藉由補正單元的多種消光作用,來對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸而於規定方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整。又,對於本發明的曝光裝置而言,可使用上述照明光學系統,在適當的照明條件下進行良好的曝光,進而可製造良好的元件,上述照明光學系統對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸而於規定方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
基於附圖來對本發明的實施形態進行說明。圖1是概略地表示本發明的第1實施形態的曝光裝置的構成的圖。於圖1中,將沿著作為感光性基板的晶圓W的曝光面(轉印面)的法線方向設定為Z軸,將於晶圓W的曝光面內的與圖1的紙面平行的方向設定為Y軸,將於晶圓W的曝光面內的與圖1的紙面垂直的方向設定為X軸。
請參照圖1,於第1實施形態的曝光裝置中,自光源1供給曝光光束(照明光)。作為光源1,例如可使用供給193nm的波長的光的ArF準分子雷射光源、或供給248nm的波長的光的KrF準分子雷射光源等。自光源1射出的光束經由整形光學系統2以及環帶照明用的繞射光學元件3而入射至無焦透鏡(afocal lens)4。整形光學系統2具有如下的功能,即,將來自光源1的大致平行的光束轉換為具有規定的矩形狀的剖面的大致平行的光束,並將該光束引導至繞射光學元件3。
無焦透鏡4是以該無焦透鏡4的前側焦點位置與繞射光學元件3的位置大致一致,且該無焦透鏡4的後側焦點位置與圖中虛線所示的規定面IP的位置大致一致的方式而進行設定的無焦系統(無焦點光學系統)。繞射光學元件3是藉由在基板上形成具有與曝光光束(照明光)的波長相當的間距(pitch)的階差而構成,該繞射光學元件3具有使入射光束以預期的角度而繞射的作用。具體而言,環帶照明用的繞射光學元件3具有如下的功能,即,當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,於遠場(far field)(或夫琅禾費繞射(Fraunhofer diffraction)區域)中形成環帶狀的光強度分佈。
因此,入射至繞射光學元件3的大致平行的光束於無焦透鏡4的光瞳面上形成環帶狀的光強度分佈之後,以環帶狀的角度分佈自無焦透鏡4射出。在無焦透鏡4的前側透鏡群4a與後側透鏡群4b之間的光路中,於該無焦透鏡4的光瞳位置或該光瞳位置的附近,配置有密度濾光片(density filter)5以及圓錐柱狀鏡(axicon)系統6。密度濾光片5具有平行平面板的形態,於該密度濾光片5的光學面上形成有包含鉻(chrome)或氧化鉻等的遮光性點的濃密圖案。亦即,密度濾光片5根據光的入射位置而具有透射率不同的透射率分佈。密度濾光片5的具體作用、以及圓錐柱狀鏡系統6的構成及作用將於後文中敍述。
經過無焦透鏡4的光是經由用以使σ值(σ值=照明光學系統的光罩側數值孔徑/投影光學系統的光罩側數值孔徑)可變的變焦透鏡(zoom lens)7,而入射至作為光學積分器的微型複眼透鏡(micro fly eye lens)(或複眼透鏡)8。該微型複眼透鏡8例如是:包括縱橫且稠密地排列的多個具有正折射能力的微小透鏡的光學元件,且藉由對平行平面板實施蝕刻處理來形成微小透鏡群而構成。
構成微型複眼透鏡的各微小透鏡比構成複眼透鏡的各透鏡部件(lens element)更微小。又,微型複眼透鏡與由彼此隔絕的透鏡部件所構成的複眼透鏡不同,多個微小透鏡(微小折射面)並非彼此隔絕而是形成為一體。然而,考慮到具有正折射能力的透鏡要素縱橫地配置著,微型複眼透鏡是與複眼透鏡相同的波前分割型的光學積分器。再者,作為微型複眼透鏡8,例如亦可使用柱狀(cylindrical)微型複眼透鏡。柱狀微型複眼透鏡的構成以及作用,例如揭示於美國專利第6,913,373號公報中。
規定面IP的位置配置於變焦透鏡7的前側焦點位置或該前側焦點位置的附近,微型複眼透鏡8的入射面配置於變焦透鏡7的後側焦點位置或該後側焦點位置的附近。換言之,變焦透鏡7實質上將規定面IP與微型複眼透鏡8的入射面配置成傅立葉變換的關係,而將無焦透鏡4的光瞳面與微型複眼透鏡8的入射面配置成大致光學共軛。
因此,與無焦透鏡4的光瞳面同樣地,於微型複眼透鏡8的入射面上形成有例如以光軸AX為中心的環帶狀的照野(照明視野)。該環帶狀的照野的整體形狀依存於變焦透鏡7的焦點距離而相似性地變化。微型複眼透鏡8中的各微小透鏡的入射面(亦即,單位波前分割面)例如為沿著Y方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀,且為與應形成於光罩M上的照明區域的形狀(進而為應形成於晶圓W上的曝光區域的形狀)相似的矩形狀。
對入射至微型複眼透鏡8的光束進行二維分割,於該微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面附近的位置(進而為照明光瞳的位置),形成具有與形成於微型複眼透鏡8的入射面的照野大致相同的光強度分佈的二次光源,即,形成由以光軸AX為中心的環帶狀的實質性的面光源所構成的二次光源(光瞳強度分佈)。於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近配置有補正單元9。補正單元9的構成以及作用將於後文中敍述。
又,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近,根據需要而配置照明孔徑光闌(未圖示),該照明孔徑光闌具有與環帶狀的二次光源相對應的環帶狀的開口部(透光部)。照明孔徑光闌可自如地插入至照明光路中、或自如地自該照明光路中拔出,且照明孔徑光闌可構成為:可切換的、具有大小及形狀不同的開口部的多個孔徑光闌。作為孔徑光闌的切換方式,例如可使用眾所周知的轉台(turret)方式或滑動(slide)方式等。照明孔徑光闌配置在與下述的投影光學系統PL的入射光瞳面大致光學共軛的位置,有助於對二次光源的照明的範圍進行規定。
經過微型複眼透鏡8及補正單元9的光經由聚光光學系統10而重疊地對光罩遮器(mask blind)11進行照明。如此,於作為照明視場光闌的光罩遮器11上,形成有與微型複眼透鏡8的微小透鏡的形狀及焦點距離相對應的矩形狀的照野。經過光罩遮器11的矩形狀的開口部(透光部)的光經由包括前側透鏡群12a與後側透鏡群12b的成像光學系統12,而重疊地對形成有規定的圖案的光罩M進行照明。亦即,成像光學系統12將光罩遮器11的矩形狀開口部的像形成於光罩M上。
在保持於光罩平台(mask stage)MS上的光罩M上形成有應轉印的圖案,在整個圖案區域中,沿著Y方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀(狹縫(slit)狀)的圖案區域被照明。穿透了光罩M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上形成光罩圖案的像。亦即,以與光罩M上的矩形狀的照明區域光學對應的方式,在晶圓W上的沿著Y方向具有長邊且沿著X方向具有短邊的矩形狀的靜止曝光區域(有效曝光區域)中形成圖案像。
如此,根據所謂的步進掃描(step and scan)方式,在與投影光學系統PL的光軸AX正交的平面(XY平面)內,沿著X方向(掃描方向)來使光罩平台MS與晶圓平台WS同步移動(掃描),進而使光罩M與晶圓W同步移動(掃描),藉此來將光罩圖案掃描曝光至晶圓W上的攝影(shot)區域(曝光區域),該攝影區域具有與靜止曝光區域的Y方向尺寸相等的寬度,且具有與晶圓W的掃描量(移動量)相對應的長度。
圓錐柱狀鏡系統6自光源側起依序由第1稜鏡構件6a與第2稜鏡構件6b構成,該第1稜鏡構件6a是將平面朝向光源側、且將凹圓錐狀的折射面朝向光罩側的構件,該第2稜鏡構件6b是將平面朝向光罩側、且將凸圓錐狀的折射面朝向光源側的構件。而且,第1稜鏡構件6a的凹圓錐狀的折射面與第2稜鏡構件6b的凸圓錐狀的折射面是以可彼此抵接的方式而互補地形成。又,第1稜鏡構件6a以及第2稜鏡構件6b中的至少一個構件可沿著光軸AX移動,第1稜鏡構件6a與第2稜鏡構件6b的間隔可變。
此處,在第1稜鏡構件6a與第2稜鏡構件6b彼此抵接的狀態下,圓錐柱狀鏡系統6作為平行平面板而發揮功能,未對所形成的環帶狀的二次光源造成影響。然而,若使第1稜鏡構件6a與第2稜鏡構件6b分離,則環帶狀的二次光源的寬度(環帶狀的二次光源的外徑與內徑之差的1/2)保持固定,同時,環帶狀的二次光源的外徑(內徑)變化。亦即,環帶狀的二次光源的環帶比(內徑/外徑)以及大小(外徑)發生變化。
變焦透鏡7具有使環帶狀的二次光源的整體形狀相似地放大或縮小的功能。例如,將變焦透鏡7的焦點距離自最小值放大為規定的值,藉此來使環帶狀的二次光源的整體形狀相似地放大。換言之,藉由變焦透鏡7的作用,環帶狀的二次光源的環帶比不發生變化,該二次光源的寬度以及大小(外徑)一同發生變化。如此,可藉由圓錐柱狀鏡系統6以及變焦透鏡7的作用,來對環帶狀的二次光源的環帶比與大小(外徑)進行控制。
於第1實施形態中,如上所述,將由微型複眼透鏡8形成的二次光源作為光源,對配置於照明光學系統(2~12)的被照射面的光罩M進行柯勒照明(Kohler illumination)。因此,二次光源的形成位置與投影光學系統PL的孔徑光闌AS的位置形成光學共軛,可將二次光源的形成面稱為照明光學系統(2~12)的照明光瞳面。典型而言,相對於照明光瞳面,被照射面(配置有光罩M的面,或將投影光學系統PL一併考慮為照明光學系統時的配置有晶圓W的面)成為光學性的傅立葉變換面。
再者,所謂光瞳強度分佈,是指照明光學系統(2~12)的照明光瞳面、或與該照明光瞳面為光學共軛的面上的光強度分佈(亮度分佈)。當由微型複眼透鏡8產生的波前分割數比較大時,形成於微型複眼透鏡8的入射面的綜合性的光強度分佈、與二次光源整體的綜合性的光強度分佈(光瞳強度分佈)表現出較高的相關性。因此,亦可將微型複眼透鏡8的入射面及與該入射面光學共軛的面上的光強度分佈稱為光瞳強度分佈。於圖1的構成中,繞射光學元件3、無焦透鏡4、變焦透鏡7、以及微型複眼透鏡8構成分佈形成光學系統,該分佈形成光學系統在比微型複眼透鏡8更後側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈。
代替環帶照明用的繞射光學元件3,可將多極照明(二極照明、四極照明、八極照明等)用的繞射光學元件(未圖示)設定在照明光路中,藉此,可進行多極照明。多極照明用的繞射光學元件具有如下的功能,即,當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,於遠場中形成多極狀(二極狀、四極狀、八極狀等)的光強度分佈。因此,經過多極照明用的繞射光學元件的光束於微型複眼透鏡8的入射面上,形成例如由以光軸AX為中心的多個規定形狀(圓弧狀、圓形狀等)的照野所構成的多極狀的照野。結果是,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近,亦形成與該微型複眼透鏡8的入射面上所形成的照野相同的多極狀的二次光源。
又,代替環帶照明用的繞射光學元件3,可將圓形照明用的繞射光學元件(未圖示)設定在照明光路中,藉此,可進行通常的圓形照明。圓形照明用的繞射光學元件具有如下的功能,即,當具有矩形狀的剖面的平行光束入射時,於遠場中形成圓形狀的光強度分佈。因此,經過圓形照明用的繞射光學元件的光束於微型複眼透鏡8的入射面上,例如形成以光軸AX為中心的圓形狀的照野。結果是,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近,亦形成與該微型複眼透鏡8的入射面上所形成的照野相同的圓形狀的二次光源。又,代替環帶照明用的繞射光學元件3,可將具有適當特性的繞射光學元件(未圖示)設定在照明光路中,藉此,可進行各種形態的變形照明。例如可使用眾所周知的轉台方式或滑動方式等,作為繞射光學元件3的切換方式。
於以下的說明中,為了使第1實施形態的作用效果易於理解,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近的照明光瞳上,形成由如圖2所示的四個圓弧狀的實質性的面光源(以下,僅稱為「面光源」)20a、20b、20c、以及20d所構成的四極狀的光瞳強度分佈(二次光源)20。又,將補正單元9配置於比四極狀的光瞳強度分佈20的形成面更後側(光罩側)。又,於以下的說明中,當僅言及「照明光瞳」時,是指微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近的照明光瞳。
請參照圖2,形成於照明光瞳的四極狀的光瞳強度分佈20包括:夾持光軸AX而於X方向上隔開間隔的一對面光源20a及20b;以及夾持光軸AX而於Y方向上隔開間隔的一對圓弧狀的實質性的面光源20c及20d。再者,照明光瞳上的X方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的短邊方向(矩形狀的單位波前分割面的短邊方向),該X方向對應於晶圓W的掃描方向。又,照明光瞳上的Y方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的長邊方向(單位波前分割面的長邊方向),該Y方向對應於與晶圓W的掃描方向正交的掃描正交方向(晶圓W上的Y方向)。
如圖3所示,於晶圓W上形成有沿著Y方向具有長邊、且沿著X方向具有短邊的矩形狀的靜止曝光區域ER,且以與該靜止曝光區域ER相對應的方式、而於光罩M上形成有矩形狀的照明區域(未圖示)。此處,入射至靜止曝光區域ER內的1點的光在照明光瞳上所形成的四極狀的光瞳強度分佈,並不依存於入射點的位置,而是具有彼此大致相同的形狀。然而,構成四極狀的光瞳強度分佈的各個面光源的光強度存在根據入射點的位置的不同而有所不同的傾向。
具體而言,如圖4所示,於入射至靜止曝光區域ER內的中心點P1中的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈21的情形時,存在如下的傾向:即,在Y方向上隔開間隔的面光源21c及21d的光強度,比在X方向上隔開間隔的面光源21a及21b的光強度更大。另一方面,如圖5所示,於自靜止曝光區域ER內的中心點P1入射至在Y方向上隔開間隔的周邊點P2、P3的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈22的情形時,存在如下的傾向:即,在Y方向上隔開間隔的面光源22c及22d的光強度,比在X方向上隔開間隔的面光源22a及22b的光強度更小。
一般而言,無論形成於照明光瞳的光瞳強度分佈的外形形狀如何,與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1相關的光瞳強度分佈(入射至中心點P1的光於照明光瞳上所形成的光瞳強度分佈)的沿著Y方向(掃描正交方向)的光強度分佈如圖6(a)所示,其具有在中央為最小且朝周邊增大的凹曲線狀的分佈。另一方面,與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈的沿著Y方向的光強度分佈如圖6(b)所示,其具有在中央為最大且朝周邊減少的凸曲線狀的分佈。
而且,光瞳強度分佈的沿著Y方向的光強度分佈存在如下的傾向:即,雖然不太依存於靜止曝光區域ER內的沿著X方向(掃描方向)的入射點的位置,但依存於靜止曝光區域ER內的沿著Y方向(掃描正交方向)的入射點的位置而發生變化。如此,當與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈(入射至各點的光於照明光瞳上所形成的光瞳強度分佈)分別大致不均一時,在晶圓W上的每個位置,圖案的線寬不均勻,無法以預期的線寬忠實地將光罩M的微細圖案遍及整個曝光區域地轉印至晶圓W上。
於第1實施形態中,如上所述,於無焦透鏡4的光瞳位置或該光瞳位置的附近配置了具有如下的透射率分佈的密度濾光片5,該透射率分佈中的透射率對應於光的入射位置而有所不同。又,無焦透鏡4的光瞳位置藉由該無焦透鏡4的後側透鏡群4b與變焦透鏡7,而與微型複眼透鏡8的入射面形成光學共軛。因此,藉由密度濾光片5的作用,對形成於微型複眼透鏡8的入射面的光強度分佈進行調整(補正),進而亦對形成於微型複眼透鏡8的後側焦點面、或該後側焦點面的附近的照明光瞳的光瞳強度分佈進行調整。
其中,密度濾光片5統一地對與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈進行調整,而並不依存於各點的位置。結果是,藉由密度濾光片5的作用,例如可將與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈21調整為大致均一,進而可將各面光源21a~21d的光強度調整為彼此大致相等,但於該情形時,關於周邊點P2、P3的四極狀的光瞳強度分佈22的面光源22a、22b與面光源22c、22d的光強度之差反而變大。
亦即,為了藉由密度濾光片5的作用來將與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈分別調整為大致均一,必須藉由密度濾光片5之外的其他機構,來將與各點相關的光瞳強度分佈調整為彼此相同的性狀的分佈。具體而言,例如在與中心點P1相關的光瞳強度分佈21以及與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22中,必須使面光源21a、21b與面光源21c、21d的光強度的大小關係、以及面光源22a、22b與面光源22c、22d的光強度的大小關係以大致相同的比率相一致。
於第1實施形態中,為了與使中心點P1相關的光瞳強度分佈的性狀、及與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈的性狀大致相一致,而具備了:作為調整機構的補正單元9,該補正單元9進行調整,以使得在與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22中,面光源22a、22b的光強度小於面光源22c、22d的光強度。如圖7及圖8所示,補正單元9包括:沿著光軸AX(對應於Z方向)具有規定的厚度的一對透光性的基板91及92。各基板91、92例如具有由石英或螢石般的光學材料所形成的平行平面板的形態。
第1基板91具有例如以光軸AX為中心的圓形狀的外形形狀,在入射面91a與光軸AX正交的姿態下,該第1基板91的位置被固定。第2基板92配置於第1基板91的後側(光罩側),具有例如以光軸AX為中心的圓形狀的外形形狀。又,第2基板92可一面維持該第2基板92的入射面92a與光軸AX正交的姿態,一面於光軸AX方向(Z方向)上移動。補正單元9是基於來自驅動控制系統99的指令,而使第2基板92於光軸AX方向上移動。再者,亦可將第2基板92的位置固定、且使第1基板91可於光軸AX方向上移動,或使基板91及92兩者可於光軸AX方向上移動。
請參照圖9,於基板91的射出面91b及基板92的入射面92a上,按照規定的分佈而形成了彼此具有相同的外形形狀及相同的大小的遮光性點51a、51b及遮光性點52a、52b。此處,作為單位消光區域的各遮光性點51a、51b、52a、52b,例如由鉻或氧化鉻等所形成。又,遮光性點52a以與遮光性點51a逐一對應方式的分佈而形成,遮光性點52b以與遮光性點51b逐一對應方式的分佈而形成。
此處,一群遮光性點51a及一群遮光性點52a是配置成對來自面光源20a的光起作用,一群遮光性點51b及一群遮光性點52b是配置成對來自面光源20b的光起作用。於圖9中,為了使圖式變得明瞭,僅表示了形成於基板91的射出面91b的一對遮光性點51a及51b、以及形成於基板92的入射面92a的一對遮光性點52a及52b。
以下,為使說明易於理解,使各遮光性點51a、51b、52a、52b具有圓形狀的外形形狀,且自光軸AX方向觀察遮光性點51a與52a彼此重合,且自光軸AX方向觀察遮光性點51b與52b彼此重合。又,為使說明易於理解,僅著眼於基板91的一對遮光性點51a及51b、及基板92的一對遮光性點52a及52b來對補正單元9的作用進行說明。
於第2基板92的沿著光軸AX方向的基準狀態(基準位置)下,若與光軸AX平行的光入射至由圓形狀的遮光性點51a與52a的組合所構成的組合消光區域,則在補正單元9正後方的與射出面92b平行的面上,如圖10(a)的左側所示,經圓形狀的遮光性點51a消光的區域51aa、與經圓形狀的遮光性點52a消光的區域52aa彼此重合。亦即,在補正單元9的正後方,圓形狀的消光區域51aa與52aa形成如下的消光區域,該消光區域具有與一個圓形狀的消光區域51aa相當的面積。
當與光軸AX平行的光入射至補正單元9時,即便第2基板92自基準狀態朝+Z方向移動,使基板91與基板92在光軸AX方向上的間隔變大,進而使遮光性點51a與遮光性點52a在光軸AX方向上的間隔變大,如圖10(a)的右側所示,消光區域51aa與52aa亦會保持重合而不發生變化。同樣地,當與光軸AX平行的的光入射時,即便第2基板92自基準狀態朝-Z方向移動,使遮光性點51a與遮光性點52a的間隔變小,雖省略了圖示,但消光區域51aa與52aa仍會保持重合而不發生變化。
於第2基板92的沿著光軸AX方向的基準狀態下,若入射至由圓形狀的遮光性點51a與52a的組合所構成的組合消光區域的光相對於光軸AX所成的角度,例如沿著YZ平面自0度起單調遞增,則在補正單元9的正後方,如圖10(b)的左側所示,消光區域51aa及52aa朝Z方向僅移動彼此不同的距離,且消光區域51aa與52aa的重合的區域單調遞減。結果是,於圖10(b)的左側所示的狀態下,圓形狀的消光區域51aa與52aa對應於重合區域的面積,而形成具有如下面積的消光區域:該消光區域的面積大於與一個圓形狀的消光區域51aa相當的面積,且小於與兩個圓形狀的消光區域51aa相當的面積。
若自圖10(b)的左側所示的狀態起,第2基板92朝+Z方向移動,使遮光性點51a與52a的間隔單調遞增,則如圖10(b)的右側所示,消光區域51aa與52aa的重合區域單調遞減,消光區域51aa與52aa所形成的消光區域的面積單調遞增。又,若自圖10(b)的左側所示的狀態起,第2基板92朝-Z方向移動,使遮光性點51a與52a的間隔單調遞減,則雖省略了圖示,但消光區域51aa與52aa的重合區域仍單調遞增,消光區域51aa與52aa所形成的消光區域的面積單調遞減。
如此,於補正單元9中,當基板91與92在光軸AX方向上的間隔為固定時,由圓形狀的遮光性點51a與52a所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著光對於第1基板91的入射角度變大,消光率增大。藉由對圖11(a)的左側的圖、與圖11(b)的左側的圖進行比較,以及對圖11(a)的右側的圖、與圖11(b)的右側的圖進行比較,可明瞭上述情形。同樣地,當基板91與92在光軸AX方向上的間隔為固定時,由圓形狀的遮光性點51b與52b所構成的組合消光區域亦發揮如下的消光作用:即,隨著光對於第1基板91的入射角度變大,消光率增大。
又,於補正單元9中,當光對於第1基板91的入射角度為0度時,即,當與光軸AX平行的光入射時,由圓形狀的遮光性點51a與52a所構成的組合消光區域發揮固定的消光作用,即,無論基板91與92在光軸AX方向上的間隔的變化如何,消光率不變,且該消光率比較小。藉由對圖11(a)的左側的圖、與圖11(a)的右側的圖進行比較,可明瞭上述情形。同樣地,當與光軸AX平行的光入射時,無論基板91與92的間隔的變化如何,由圓形狀的遮光性點51b與52b所構成的組合消光區域發揮比較小的固定的消光作用。
又,於補正單元9中,當光對於第1基板91的入射角度為固定(入射角度為非0度的規定的值)時,由圓形狀的遮光性點51a與52a所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著基板91與92光軸AX方向上的間隔變大,消光率增大。藉由對圖11(b)的左側的圖、與圖11(b)的右側的圖進行比較,可明瞭上述情形。同樣地,於補正單元9中,當光對於第1基板91的入射角度為固定時,由圓形狀的遮光性點51b與52b所構成的組合消光區域亦發揮如下的消光作用:即,隨著基板91與92在光軸AX方向上的間隔變大,消光率增大。
於第1實施形態中,第1基板91與第2基板92可沿著光軸AX方向而相對移動。又,補正單元9對來自四極狀的光瞳強度分佈20中、夾持光軸AX而於X方向(單位波前分割面的短邊方向)上隔開間隔的一對面光源20a及20b的光起作用,並不對來自夾持光軸AX而於Y方向(單位波前分割面的長邊方向)上隔開間隔的一對面光源20c及20d的光起作用。
此處,請參照圖12,抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的中心點P1'的光是以0度的入射角度而對於補正單元9(即,對於第1基板91)進行入射。換言之,來自與中心點P1相關的光瞳強度分佈21的面光源21a及21b的光是以0度的入射角度而入射至第1基板91。
另一方面,如圖13所示,抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的周邊點P2'、P3'的光是以比較大的入射角度±θ來對於補正單元9進行入射。換言之,來自與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22的面光源22a及22b的光是以比較大的入射角度±θ而入射至第1基板91。
再者,於圖12及圖13中,參照符號B1表示面光源20a(21a、22a)的沿著X方向的最外緣的點,參照符號B2表示面光源20b(21b、22b)的沿著X方向的最外緣的點。又,為了使與圖12及圖13相關的說明易於理解,以參照符號B3來表示面光源20c(21c、22c)的沿著Z方向的最外緣的點(請參照圖2等),且以參照符號B4來表示面光源20d(21d、22d)的沿著Z方向的最外緣的點(請參照圖2等)。然而,如上所述,來自面光源20c(21c、22c)及面光源20d(21d、22d)的光不受到補正單元9的作用。
如此,在與中心點P1相關的光瞳強度分佈21中,來自面光源21a及21b的光受到補正單元9的消光作用,但這些光的光強度的降低程度比較小。來自面光源21c及21d的光並未受到補正單元9的消光作用,因此,這些光的光強度不發生變化。結果是,如圖14所示,與中心點P1相關的光瞳強度分佈21即便受到補正單元9的消光作用,亦僅會被調整為與原來的分佈21大致相同性狀的光瞳強度分佈21'。亦即,經補正單元9調整的光瞳強度分佈21'亦維持如下的性狀:即,在Y方向上隔開間隔的面光源21c、21d的光強度,比在X方向上隔開間隔的面光源21a'、21b'的光強度更大。
另一方面,在與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22中,來自面光源22a及22b的光受到補正單元9的消光作用,這些光的光強度會較大幅度地降低。此處,可藉由使補正單元9中的基板91與92的間隔發生變化,對來自面光源22a及22b的光的強度降低的程度進行調整。另一方面,來自面光源22c及22d的光並未受到補正單元9的消光作用,因此,這些光的光強度不發生變化。結果是,如圖15所示,與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22藉由補正單元9的消光作用,而被調整為與原來的分佈22不同性狀的光瞳強度分佈22'。亦即,經補正單元9調整的光瞳強度分佈22'變化為如下的性狀:即,在Y方向上隔開間隔的面光源22c、22d的光強度,比在X方向上隔開間隔的面光源22a'、22b'的光強度更大。
如此,藉由補正單元9的消光作用,與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈22被調整為與關於中心點P1的光瞳強度分佈21'大致相同性狀的分佈22'。同樣地,將關於在中心點P1與周邊點P2、P3之間沿著Y方向排列的各點的光瞳強度分佈,進而將與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈亦調整為與關於中心點P1的光瞳強度分佈21'大致相同性狀的分佈。換言之,藉由補正單元9的消光作用,與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈被調整為彼此大致相同性狀的分佈。以其他方式來表現時,補正單元9具有用以將與各點相關的光瞳強度分佈調整為彼此大致相同性狀的分佈所必需的消光率特性。
如上所述,在第1實施形態的補正單元9中,作為第1消光圖案,於第1基板91的射出面91b上,按照規定的分佈而形成著多個圓形狀的遮光性點51a、51b。又,作為第2消光圖案,於第2基板92的入射面上,以與多個遮光性點51a、51b逐一對應的方式而形成著多個圓形狀的遮光性點52a、52b。圓形狀的遮光性點51a與52a具有彼此相同的大小,自光軸AX方向觀察,上述遮光性點51a與52a彼此重合。同樣地,圓形狀的遮光性點51b與52b具有彼此相同的大小,自光軸AX方向觀察,上述遮光性點51b與52b彼此重合。
又,第1基板91與第2基板92可沿著光軸AX方向而相對移動。因此,由圓形狀的遮光性點51a與52a所構成的組合消光區域、以及由圓形狀的遮光性點51b與52b所構成的組合消光區域是藉由所謂的視差效應(parallax effect)來發揮如下的消光作用:即,消光率隨著光的入射角度變大而單調遞增,且消光率隨著基板91與92的間隔變大而單調遞增。然而,當光的入射角度為0度時,消光率為固定而並不依存於基板91與92的間隔的變化。
如此,補正單元9是以如下方式構成:即,根據第1基板91與第2基板92的間隔的變化(通常為相對位置的變化)、以及朝第1基板91入射的光的入射角度的變化,使第1消光圖案(51a、51b)及第2消光圖案(52a、52b)所產生的消光率發生變化。又,補正單元9配置於照明光瞳的附近的位置,即,配置於作為被照射面的光罩M(或晶圓W)上的、將光的位置資訊轉換成光的角度資訊的位置。因此,藉由第1實施形態的補正單元9的消光作用,可獨立地對與被照射面上的各點相關的光瞳強度分佈分別進行調整,進而可將與各點相關的光瞳強度分佈調整為彼此大致相同性狀的分佈。
又,於第1實施形態的照明光學系統(2~12)中,可藉由補正單元9與密度濾光片5的協同作用,來將與各點相關的光瞳強度分佈分別調整得大致均一,其中,上述補正單元9獨立地對與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈分別進行調整,上述密度濾光片5統一地對與各點相關的光瞳強度分佈進行調整。因此,於第1實施形態的曝光裝置(2~WS)中,可使用將晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點處的光瞳強度分佈分別調整得大致均一的照明光學系統(2~12),在與光罩M的微細圖案相對應的適當的照明條件下可進行良好的曝光,進而可以預期的線寬,忠實地將光罩M的微細圖案遍及整個曝光區域地轉印至晶圓W上。
於第1實施形態中,將與靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈分別調整得大致均一的動作、進而一般的將與各點相關的光瞳強度分佈調整為所需的分佈的動作,例如是基於光瞳強度分佈測量裝置(未圖示)的測量結果來進行,該光瞳強度分佈測量裝置基於經過投影光學系統PL的光、來對投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈進行測量。例如,光瞳強度分佈測量裝置包括:電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)攝影部,具有配置於與投影光學系統PL的光瞳位置形成光學共軛的位置的攝影面,以對與投影光學系統PL的像面上的各點相關的光瞳強度分佈(入射至各點的光線在投影光學系統PL的光瞳面上所形成的光瞳強度分佈)進行監視(monitor)。關於光瞳強度分佈測量裝置的詳細構成以及作用,可參照美國專利公開第2008/0030707號公報等。
具體而言,光瞳強度分佈測量裝置的測量結果供給至控制部(未圖式)。控制部基於光瞳強度分佈測量裝置的測量結果來將指令輸出至補正單元9的驅動控制系統99,以使投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈成為預期的分佈。驅動控制系統99基於來自控制部的指令來對第2基板92的Z方向位置進行控制,以將與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈調整為所需的分佈。
於第1實施形態中,一般認為晶圓(被照射面)W上的光量分佈例如會受到補正單元9的消光作用(調整作用)的影響。於該情形時,可根據需要,藉由具有公知的構成的光量分佈調整部的作用,來對靜止曝光區域ER內的照度分佈或靜止曝光區域(照明區域)ER的形狀進行變更。具體而言,對照度分佈進行變更的光量分佈調整部可使用日本專利特開2001-313250號及日本專利特開2002-100561號(及與這些專利相對應的美國專利第6,771,350號及第6,927,836號)中所揭示的構成及方法。又,作為對照明區域的形狀進行變更的光量分佈調整部,可使用國際專利公開第WO2005/048326號小冊子(及與該小冊子相對應的美國專利公開第2007/0014112號公報)中所揭示的構成及方法。
再者,於上述第1實施形態中,根據圖7~圖9所示的特定的形態,藉由配置成與光軸AX垂直的、具有平行平面板的形態的一對基板91及92來構成補正單元9。而且,於第1基板91的射出面91b上分佈形成有作為第1消光圖案的圓形狀的遮光性點51a、51b,於第2基板92的入射面92a上分佈形成有作為第2消光圖案的圓形狀的遮光性點52a、52b。然而,並不限定於此,補正單元9的具體構成可為各種形態。
例如,構成補正單元9的基板的形態(外形形狀等)、基板的姿態、形成各消光圖案的單位消光區域的數量、單位消光區域的形狀、單位消光區域的形成面的位置(入射面或射出面)、單位消光區域的分佈的形態、補正單元9的配置位置等可為各種形態。具體而言,於上述第1實施形態中,作為透光性的基板91、92,可使用例如至少其中一個面具有曲率的基板。
又,於上述第1實施形態中,一對基板91與92可沿著光軸AX方向而相對移動。然而,並不限定於此,亦可藉由可繞光軸AX而相對旋轉的一對基板,來構成發揮與上述第1實施形態的補正單元9相同作用的補正單元。請參照圖16,上述第1實施形態的變形例的補正單元9A包括:沿著光軸AX而具有規定的厚度的一對透光性的基板93及94。各基板93、94例如具有由石英或螢石般的光學材料所形成的平行平面板的形態。
第1基板93具有例如以光軸AX為中心的圓形狀的外形形狀,構成為:可一面維持第1基板93的入射面93a與光軸AX正交的姿態,一面圍繞光軸AX旋轉。第2基板94配置於第1基板93的後側,第2基板94具有例如以光軸AX為中心的圓形狀的外形形狀。又,第2基板94構成為:可一面維持第2基板94的入射面94a與光軸AX正交的姿態,一面圍繞光軸AX旋轉。於補正單元9A中,第1基板93及第2基板94基於來自驅動控制系統99A的指令而繞光軸AX旋轉。
如圖17(a)所示,於基板93的射出面93b上,形成有沿著以光軸AX為中心的圓的圓周方向排列的多個遮光性的線狀區域53a及多個遮光性的線狀區域53b。又,如圖17(b)所示,於基板94的入射面94a上,形成有沿著以光軸AX為中心的圓的圓周方向排列的多個遮光性的線狀區域54a及多個遮光性的線狀區域54b。再者,於圖17(a)中,為了使說明易於理解,表示了自基板93的入射面93a側起朝光軸AX方向觀察所見的射出面93b的情況。作為單位消光區域的各線狀區域53a、53b、54a、54b例如由鉻或氧化鉻等所形成。又,線狀區域54a以與線狀區域53a逐一對應的方式而分佈形成,線狀區域54b以與線狀區域53b逐一對應的方式而分佈形成。
以下,為了使說明易於理解,線狀區域53a、53b、54a、54b具有彼此相同的形狀及大小,沿著以光軸AX為中心的圓的圓周方向而等角度地排列、且自光軸AX起隔開間隔地延伸為放射狀。又,於第1基板93的基準旋轉位置,一群線狀區域53a位於+X軸與+Y軸之間的90度的角度範圍內,一群線狀區域53b位於-X軸與-Y軸之間的角度範圍內。另一方面,於第2基板94的基準旋轉位置,一群線狀區域54a位於+X軸與-Y軸之間的角度範圍內,一群線狀區域54b位於-X軸與+Y軸之間的角度範圍內。
於基板93及94的基準狀態(基準旋轉位置)下,如圖18所示,自光軸AX方向觀察時,一群線狀區域53a、53b、54a、54b彼此並不重合而是沿著圓周方向隔開間隔。因此,來自面光源20a~20d的光並不依存於朝向補正單元9A(進而為基板93)的入射角度,而是藉由線狀區域53a、53b、54a、54b而統一地受到消光作用。換言之,於基板93及94的基準狀態下,並未發揮所謂的視差效應,線狀區域53a、53b、54a、54b的消光作用為固定。
若使基板93自圖18的基準狀態起,沿著圖18中的逆時針方向旋轉規定角度,且使基板94自圖18的基準狀態起,沿著圖18中的順時針方向旋轉規定角度,則可獲得如下的狀態:即,如圖19中的粗線所示,例如自光軸AX方向觀察時,三個線狀區域53a與三個線狀區域54a彼此重合,且自光軸AX方向觀察時,三個線狀區域53b與三個線狀區域54b彼此重合。於圖19所示的狀態下,由彼此重合的三個線狀區域53a與54a所構成的組合消光區域55a、以及由彼此重合的三個線狀區域53b與54b所構成的組合消光區域55b藉由所謂的視差效應,來發揮使消光率隨著光的入射角度變大而單調遞增的消光作用。此處,三個由線狀區域53a與54a所構成的組合消光區域55a對來自面光源20a的光起作用,三個由線狀區域53b與54b所構成的組合消光區域55b對來自面光源20b的光起作用。
而且,若使基板93自圖19所示的狀態起,沿著圖18中的逆時針方向旋轉規定角度,且使基板94自圖19所示的狀態起,沿著圖18中的順時針方向僅旋轉規定角度,則可獲得如下的狀態:即,如圖20中的粗線所示,例如自光軸AX方向觀察時,五個線狀區域53a與五個線狀區域54a彼此重合,且自光軸AX方向觀察時,五個線狀區域53b與五個線狀區域54b彼此重合。亦即,自光軸AX方向觀察時,線狀區域53a、53b、54a、54b重合而成的重複區域55a、55b比圖19所示的狀態進一步增大。於圖20所示的狀態下,五個由線狀區域53a與54a所構成的組合消光區域55a、以及五個由線狀區域53b與54b所構成的組合消光區域55b發揮使消光率隨著光的入射角度變大而單調遞增的消光作用。
如此,於補正單元9A中,根據第1基板93與第2基板94的圍繞光軸AX的相對旋轉位置的變化,自光軸AX方向觀察時,由第1消光圖案(53a、53b)與第2消光圖案(54a、54b)重合而成的重複區域55a、55b的大小會發生變化。補正單元9A發揮如下的消光作用:即,當光對於第1基板93的入射角度為固定時,隨著第1消光圖案(53a、53b)與第2消光圖案(54a、54b)的重複區域55a、55b變大,消光率增大。
亦即,於補正單元9A中,根據第1基板93與第2基板94的圍繞光軸AX的相對位置的變化、以及朝第1基板93入射的光的入射角度的變化,由第1消光圖案(53a、53b)及第2消光圖案(54a、54b)所產生的消光率發生變化。因此,與上述第1實施形態的情形同樣地,可藉由圖16的變形例的補正單元9A的消光作用,來獨立地對與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈分別進行調整,進而可將與各點相關的光瞳強度分佈調整為彼此大致相同性狀的分佈。
再者,於圖16的變形例中,使基板93及94該兩個基板圍繞光軸AX旋轉,但並不限定於此,亦可藉由使基板93及94中的至少一個基板圍繞光軸AX旋轉來構成補正單元。又,於圖16的變形例中,根據圖16及圖17所示的特定的形態,藉由配置成與光軸AX垂直的具有平行平面板的形態的一對基板93及94來構成補正單元9A。然而,不限定於此,補正單元9A的具體構成可為各種形態。
例如,構成補正單元9A的基板的形態(外形形狀等)、基板的姿態、形成各消光圖案的單位消光區域的數量、單位消光區域的形狀、單位消光區域的形成面的位置(入射面或射出面)、單位消光區域的分佈的形態、補正單元9A的配置位置等可為各種形態。具體而言,於圖16的變形例中,作為透光性的基板93、94,例如可使用至少其中一個面具有曲率的基板。
又,於圖16的變形例中,一對基板93與94可圍繞光軸AX而相對旋轉。然而,並不限定於此,亦可藉由在橫切光軸AX的方向(典型而言,為沿著與光軸AX正交的XY平面的任意的方向)上可相對移動的一對基板,來構成發揮與圖16的變形例的補正單元9A相同作用的補正單元。於該情形時,重要之處在於,根據第1基板與第2基板的沿著橫切光軸的方向的相對位置的變化,自光軸方向觀察時,第1消光圖案與第2消光圖案重合而成的重複區域的大小發生變化。
又,於上述第1實施形態及該第1實施形態的變形例中,在比微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面附近的照明光瞳上所形成的光瞳強度分佈20的形成面更後側(光罩側)處,配置有補正單元9(9A)。然而,並不限定於此,亦可將補正單元9(9A)配置於光瞳強度分佈20的形成面的位置、或該形成面的前側(光源側)。又,亦可將補正單元9(9A)配置於比微型複眼透鏡8更後側的其他照明光瞳的位置或該照明光瞳的附近,例如,配置於成像光學系統12的前側透鏡群12a與後側透鏡群12b之間的照明光瞳的位置或該照明光瞳的附近。
一般而言,對形成於照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正的本發明的第1形態的補正單元包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於照明光瞳的前側的具有倍率(power)的光學元件、與鄰接於該照明光瞳的後側的具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且透光性的第1基板沿著光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間內的比第1基板更後側的位置,且透光性的第2基板沿著光軸而具有規定的厚度。於第1基板上形成有第1消光圖案,於第2基板上形成有與第1消光圖案相對應的第2消光圖案,第1消光圖案與第2消光圖案的相對位置可變更。亦即,第1基板及第2基板中的至少一個基板可於規定的方向上移動、或可圍繞規定軸線而旋轉。再者,於「照明光瞳空間」內,亦可存在不具有倍率的平行平面板或平面鏡。
又,於上述第1實施形態及第1實施形態的變形例中,形成基板的消光圖案的單位消光區域是形成為遮光區域,該遮光區域藉由例如由鉻或氧化鉻等所形成的遮光性點來遮擋入射光。然而,不限定於此,單位消光區域亦可為除遮光區域的形態以外的形態。例如,亦可將多個消光圖案中的至少一個消光圖案形成為使入射光散射的散射區域,或形成為使入射光繞射的繞射區域。一般而言,藉由對透光性的基板的預期區域實施粗面化加工來形成散射區域,藉由對預期區域實施繞射面形成加工來形成繞射區域。
圖21是概略地表示本發明的第2實施形態的曝光裝置的構成的圖。於圖21中,將沿著作為感光性基板的晶圓W的曝光面(轉印面)的法線方向設定為Z軸,將於晶圓W的曝光面內的與圖21的紙面平行的方向設定為Y軸,將於晶圓W的曝光面內的與圖21的紙面垂直的方向設定為X軸。第2實施形態具有與第1實施形態相類似的構成,但特別是補正單元19的構成與第1實施形態不同。
更詳細而言,在第1實施形態中,於無焦透鏡4的光瞳位置或該光瞳位置的附近配置著密度濾光片5及圓錐柱狀鏡系統6,但在第2實施形態中,由於無需密度濾光片,因此並未設置上述密度濾光片5,可根據需要而設置圓錐柱狀鏡系統,但在第2實施形態中省略了該圓錐柱狀鏡系統的設置。於圖21中,對具有與圖1的第1實施形態中的要素相同的功能的構成要素標註與圖1相同的參照符號。以下,著眼於與第1實施形態的不同點對第2實施形態的構成及作用進行說明,省略與第1實施形態重複的說明。
於第2實施形態的曝光裝置中,自光源1射出的光經由整形光學系統2及環帶照明用的繞射光學元件3而入射至無焦透鏡4。經過無焦透鏡4的光經由規定面IP及變焦透鏡7而入射至微型複眼透鏡8。入射至微型複眼透鏡8的光束經二維分割,於該微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近的照明光瞳上、形成例如由以光軸AX為中心的環帶狀的實質性的面光源所構成的二次光源(光瞳強度分佈)。於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近配置有補正單元19。補正單元19的構成及作用將於後文中敍述。
經過微型複眼透鏡8及補正單元19的光經由聚光光學系統10、光罩遮器11以及成像光學系統12而對光罩M進行重疊照明。穿透光罩M的圖案區域的光經由投影光學系統PL而於晶圓W上形成光罩圖案的像。如此,根據步進掃描方式,沿著X方向(掃描方向)來使光罩M與晶圓W同步移動(掃描),藉此來將光罩圖案掃描曝光至晶圓W的攝影區域(曝光區域)。
於以下的說明中,為了使第2實施形態的作用效果易於理解,於微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近的照明光瞳上、形成有如圖22所示的四極狀的光瞳強度分佈(二次光源)30。將補正單元19配置於四極狀的光瞳強度分佈30的形成面的正後方。在以下的說明中,於僅涉及「照明光瞳」的情形時,「照明光瞳」是指微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面的附近的照明光瞳。
請參照圖22,形成於照明光瞳的四極狀的光瞳強度分佈30包括:夾持光軸AX而於X方向上隔開間隔的一對圓弧狀的實質性的面光源30a、30b;以及夾持光軸AX而於Z方向上隔開間隔的一對圓弧狀的實質性的面光源(以下,僅稱為「面光源」)30c、30d。再者,照明光瞳上的X方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的短邊方向(即,單位波前分割面的短邊方向),該X方向對應於晶圓W的掃描方向。又,照明光瞳上的Z方向是微型複眼透鏡8的矩形狀的微小透鏡的長邊方向(即,單位波前分割面的長邊方向),該Z方向對應於與晶圓W的掃描方向正交的掃描正交方向(晶圓W上的Y方向)。
如同第1實施形態的說明中所參照的圖3所示,於晶圓W上,形成有沿著Y方向具有長邊、且沿著X方向具有短邊的矩形狀的靜止曝光區域ER,以與該靜止曝光區域ER相對應的方式,於光罩M上形成有矩形狀的照明區域(未圖式)。此處,入射至靜止曝光區域ER內的一個點的光在照明光瞳上所形成的四極狀的光瞳強度分佈具有彼此大致相同的形狀,且不依存於入射點的位置。然而,構成四極狀的光瞳強度分佈的各面光源的光強度有時會因入射點的位置而有所不同。
作為比較單純的一例子,考慮如下的情形:即,入射至靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3的光於照明光瞳上、分別形成圖23、圖24中所示意性地表示的四極狀的光瞳強度分佈。亦即,如圖23所示,於自靜止曝光區域ER內的中心點P1入射至在+Y方向上隔開間隔的周邊點P2的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈32中,面光源32a、32b以及32d的光強度彼此大致相等,面光源32c的光強度大於其他面光源的光強度。
又,如圖24所示,於自靜止曝光區域ER內的中心點P1入射至在-Y方向上隔開間隔的周邊點P3的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈33中,面光源33a、33b以及33c的光強度彼此大致相等,面光源33d的光強度大於其他面光源的光強度。如此,若與晶圓W上的各點相關的光瞳強度分佈中,夾持光軸AX而於Z方向(與掃描正交方向(晶圓W上的Y方向)相對應的方向)上隔開間隔的一對區域的光強度之差過大,則有曝光至攝影區域(於圖23及圖24所示的示例的情形時,為與周邊點P2、P3相對應的周邊的位置)的圖案偏離預期的位置的問題。
於第2實施形態中,具備補正單元19作為對如下的光強度之差進行調整的調整機構,該光強度之差是指:與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈32、33中,夾持光軸AX而於Z方向上隔開間隔的一對面光源32c與32d之間、及一對面光源33c與33d之間的光強度之差。如圖25及圖26所示,補正單元19包括:沿著光軸AX(與Y方向對應)而具有規定的厚度的三個透光性的基板191、192以及193。各基板191~193例如具有由石英或螢石般的光學材料所形成的平行平面板的形態。
第1基板191例如具有以光軸AX為中心的圓形狀的外形形狀,在第1基板191的入射面191a與光軸AX正交的姿態下,該第1基板191的位置被定位。第2基板192配置於第1基板191的後側,且具有與來自面光源30c的光所通過的區域相對應的外形形狀,例如具有扇形狀的外形形狀。又,第2基板192構成為:可一面維持第2基板192的入射面192a與光軸AX正交的姿態,一面於Z方向(單位波前分割面的長邊方向)上移動。
第3基板193配置於第1基板191的後側,且具有與來自面光源30d的光所通過的區域相對應的外形形狀,例如具有扇形狀的外形形狀。又,第3基板193構成為:可一面維持第3基板193的入射面193a與光軸AX正交的姿態,一面於Z方向上移動。以下,為了使說明單純化,第2基板192與第3基板193具有關於穿過光軸AX的XY平面成對稱的構成,第2基板192的入射面192a與第3基板193的入射面193a位於同一面上。補正單元19中,基於來自驅動控制系統194的指令,第2基板192及第3基板193分別在Z方向上移動。
請參照圖27,在基板191的射出面191b、基板192的入射面192a、及基板193的入射面193a上,按照規定的分佈而形成著具有彼此相同的外形形狀及相同的大小的遮光性點151、152及153。此處,作為單位消光區域的各遮光性點151~153例如由鉻或氧化鉻等所形成。又,遮光性點151是以與遮光性點152及153逐一對應的方式而分佈形成。此處,一群遮光性點151是配置成對來自面光源30c及30d的光起作用,一群遮光性點152是配置成對來自面光源30c的光起作用,一群遮光性點153是配置成對來自面光源30d的光起作用。
於圖27中,為了使圖式變得明瞭,僅表示了形成於基板191的射出面191b的一對遮光性點151、形成於基板192的入射面192a的一個遮光性點152、以及形成於基板193的入射面193a的一個遮光性點153。以下,為了使說明易於理解,各遮光性點151~153具有圓形狀的外形形狀,於第2基板192的基準狀態(基準位置)下,自光軸AX方向觀察時,遮光性點151與152彼此重合。於第3基板193的基準狀態下,自光軸AX方向觀察時,遮光性點151與153彼此重合。又,為了使說明易於理解,僅著眼於基板191的一對遮光性點151、基板192的一個遮光性點152、以及基板193的一個遮光性點153來對補正單元19的作用進行說明。
於第2基板192的基準狀態下,若平行於光軸AX的光入射至由圓形狀的遮光性點151與152的組合所構成的組合消光區域,則在補正單元19的正後方的平行於射出面192b的面上,如圖28(a)所示,經圓形狀的遮光性點151消光的區域151a、與經圓形狀的遮光性點152消光的區域152a彼此重合。亦即,在補正單元19的正後方,圓形狀的消光區域151a與152a形成具有與一個圓形狀的消光區域151a相當的面積的消光區域。
於第2基板192的基準狀態下,若入射至由圓形狀的遮光性點151與152所構成的組合消光區域中的光相對於光軸AX所成的角度,例如沿著YZ平面而自0度起單調遞增,在補正單元19的正後方,如圖28(b)所示,消光區域151a及152a朝Z方向僅移動彼此不同的距離,消光區域151a與152a的重合區域單調遞減。結果是,於圖28(b)所示的狀態下,圓形狀的消光區域151a與152a對應於重合區域的面積而形成具有如下面積的消光區域:該消光區域的面積大於與一個圓形狀的消光區域151a相當的面積,且小於與兩個圓形狀的消光區域151a相當的面積。
如此,於第2基板192的基準狀態下,由圓形狀的遮光性點151與152所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著光對於第1基板191的入射角度變大,消光率增大。同樣地,於第3基板193的基準狀態下,由圓形狀的遮光性點151與153所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著光對於第1基板191的入射角度變大,消光率增大。
其次,當光對於第1基板191的入射角度為固定時,例如當光的入射角度為0度時(入射的光的相對於光軸AX的角度為0度時),考慮第2基板192自基準狀態起在Z方向上移動的情形。如上所述,當第2基板192處於基準狀態時,在補正單元19的正後方,經圓形狀的遮光性點151消光的區域151a、與經圓形狀的遮光性點152消光的區域152a彼此重合。亦即,如圖28(a)所示,在補正單元19的正後方,圓形狀的消光區域151a與152a形成具有與一個圓形狀的消光區域151a相當的面積的消光區域。
另一方面,若第2基板192自基準狀態起在Z方向上單調移動,則在補正單元19的正後方,消光區域152a在Z方向上移動,且與消光區域151a重合的區域單調遞減。亦即,如圖28(b)所示,在補正單元19的正後方,圓形狀的消光區域151a與152a對應於重合區域的面積而形成具有如下面積的消光區域:該消光區域的面積大於與一個圓形狀的消光區域151a相當的面積,且小於與兩個圓形狀的消光區域151a相當的面積。
如此,當光對於第1基板191的入射角度為0度時,一般而言,當光的入射角度為固定時,由圓形狀的遮光性點151與152所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著自第2基板192的基準狀態起沿著Z方向的移動量變大,消光率增大。同樣地,當光對於第1基板191的入射角度為固定時,由圓形狀的遮光性點151與153所構成的組合消光區域發揮如下的消光作用:即,隨著自第3基板193的基準狀態起沿著Z方向的移動量變大,消光率增大。
於第2實施形態中,將自光軸AX方向觀察時,以單位消光區域即圓形狀的遮光性點151與152彼此重合的基準狀態作為中心,在自光軸AX方向觀察時,遮光性點151的一部分與遮光性點152的一部分相重合的範圍內,第1基板191與第2基板192可相對移動。同樣地,將自光軸AX方向觀察時,以單位消光區域即圓形狀的遮光性點151與153彼此重合的基準狀態作為中心,在自光軸AX方向觀察時,遮光性點151的一部分與遮光性點153的一部分相重合的範圍內,第1基板191與第3基板193可相對移動。
再者,如圖25所示,補正單元19對來自四極狀的光瞳強度分佈30中、夾持光軸AX而在Z方向上隔開間隔的一對面光源30c及30d的光起作用。然而,補正單元19並不對來自夾持光軸AX而在X方向上隔開間隔的一對面光源30a及30b的光起作用。
又,如圖29所示,抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的中心點P1'的光是以0度的入射角度而對於補正單元19(即,對於第1基板191)入射。換言之,來自與中心點P1相關的光瞳強度分佈31的面光源31c的光是以0度的入射角度而入射至第1基板191及第2基板192,來自面光源31d的光是以0度的入射角度而入射至第1基板191及第3基板193。再者,雖然省略了光瞳強度分佈31的圖示,但各面光源31a~31d是與光瞳強度分佈32(33)的各面光源32a~32d(33a~33d)同樣地形成。
另一方面,如圖30所示,抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的周邊點P2'、P3'的光是以比較大的入射角度±θ來對於補正單元19入射。換言之,來自與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈32、33的面光源32c、33c的光是以比較大的入射角度±θ而入射至第1基板191及第2基板192。來自面光源32d、33d的光分別是以比較大的入射角度±θ而入射至第1基板191及第3基板193。
再者,於圖29及圖30中,以參照符號B3來表示面光源30c(31c~33c)的沿著Z方向的最外緣的點(請參照圖22等),以參照符號B4來表示面光源30d(31d~33d)的沿著Z方向的最外緣的點(請參照圖22等)。又,為了使與圖29及圖30相關的說明易於理解,參照符號B1表示面光源30a(31a~33a)的沿著X方向的最外緣的點,參照符號B2表示面光源30b(31b~33b)的沿著X方向的最外緣的點。然而,如上所述,來自面光源30a(31a~33a)及面光源30b(31b~33b)的光不受到補正單元19的作用。
圖31、圖33以及圖34是對第2基板及第3基板相對於第1基板的相對位置、與補正單元的消光作用的關係進行說明的圖。於圖31中,第2基板192處於基準狀態,自光軸AX方向觀察時,第1基板191的遮光性點151與第2基板192的遮光性點152彼此重合。另一方面,第3基板193處於自基準狀態起朝+Z方向僅移動了規定距離的狀態,自光軸AX方向觀察時,第1基板191的遮光性點151的一部分與第2基板192的遮光性點152的一部分相重合。
抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的中心點P1的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的中心點P1'的光是以0度的入射角度而對於第1基板191入射。因此,於光自面光源30c經由第1基板191及第2基板192而抵達至中心點P1'的情形時,遮光性點151與152的組合消光區域所遮擋的光的量最小。於光自面光源30d經由第1基板191及第3基板193而抵達至中心點P1'的情形時,遮光性點151與153的組合消光區域所遮擋的光的量比較大。
抵達至晶圓W上的靜止曝光區域ER內的周邊點P2、P3的光,即,抵達至光罩遮器11的開口部的周邊點P2'、P3'的光是以比較大的入射角度θ而對於第1基板191入射。以下,為了使說明單純化,與靜止曝光區域ER內的周邊點P2相對應的周邊點P2'位於光罩遮器11的開口部的+Z方向側,與靜止曝光區域ER內的周邊點P3相對應的周邊點P3'位於-Z方向側。
因此,於光自面光源30c經由第1基板191及第2基板192而抵達至周邊點P2'、P3'的情形時,遮光性點151與152的組合消光區域所遮擋的光的量比較大。於光自面光源30d經由第1基板191及第3基板193而抵達周邊點P2'的情形時,遮光性點151與153的組合消光區域所遮擋的光的量比較小。於光自面光源30d經由第1基板191及第3基板193而抵達至周邊點P3'的情形時,遮光性點151與153的組合消光區域所遮擋的光的量最大。
亦即,如圖32的中央所示,於與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於+Z方向側的面光源31c產生的消光作用最小,補正單元19對於-Z方向側的面光源31d產生的消光作用比較大。如此,於圖32、以及相關的圖33及圖34的該部分中,藉由在X方向上細長地延伸的影線(hatching)區域的Z方向的寬度尺寸,來示意性地表示補正單元19的消光作用的大小。
又,如圖32的左側所示,在與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源32c產生的消光作用比較大,補正單元19對於面光源32d產生的消光作用比較小。又,如圖32的右側所示,在與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源33c產生的消光作用比較大,補正單元19對於面光源33d產生的消光作用最大。
又,如圖33所示,在第2基板192自基準狀態起朝-Z方向僅移動了規定距離,且第3基板193自基準狀態起朝+Z方向僅移動了規定距離的狀態下,在與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源31c產生的消光作用、以及補正單元19對於面光源31d產生的消光作用均比較大。在與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源32c產生的消光作用最大,補正單元19對於面光源32d產生的消光作用比較小。在與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源33c產生的消光作用比較小,補正單元19對於面光源33d產生的消光作用最大。
又,如圖34所示,在第2基板192自基準狀態起朝+Z方向僅移動了規定距離,且第3基板193自基準狀態起朝-Z方向僅移動了規定距離的狀態下,在與中心點P1相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源31c產生的消光作用、以及補正單元19對於面光源31d產生的消光作用均比較大。在與周邊點P2相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源32c產生的消光作用比較小,補正單元19對於面光源32d產生的消光作用最大。在與周邊點P3相關的四極狀的光瞳強度分佈之中,補正單元19對於面光源33c產生的消光作用最大,補正單元19對於面光源33d產生的消光作用比較小。
如此,例如可將第2基板192設定於沿著Z方向的所需的位置上,且將第3基板193設定於沿著Z方向的所需的位置上,藉此來對夾持光軸AX、而在Z方向上隔開間隔的一對面光源32c與32d之間及一對面光源33c與33d之間所存在的如圖23及圖24所示的光強度差進行調整。
具體而言,當補正單元19的第2基板192位於自基準狀態起沿著-Z方向僅移動所需距離的位置,且第3基板193位於自基準狀態起沿著+Z方向僅移動了所需距離的位置時,如圖35所示,在與周邊點P2相關的光瞳強度分佈32之中,來自面光源32a及32b的光未受到補正單元19的消光作用,因此,該光的光強度不發生變化。來自面光源32c的光受到補正單元19的消光作用,該光的光強度會較大幅度地降低。來自面光源32d的光即便受到補正單元19的消光作用,該光的光強度的降低程度亦比較小。結果是,在經補正單元19調整的與周邊點P2相關的光瞳強度分佈32'中,於Z方向上隔開間隔的面光源32c'的光強度與面光源32d'的光強度大致相等。或者,面光源32c'的光強度與面光源32d'的光強度之差被調整為所需的光強度差。
又,如圖36所示,在與周邊點P3相關的光瞳強度分佈33之中,來自面光源33a及33b的光未受到補正單元19的消光作用,因此,該光的光強度不發生變化。來自面光源33c的光即便受到補正單元19的消光作用,該光的光強度的降低程度亦比較小。來自面光源33d的光受到補正單元19的消光作用,該光的光強度較大幅度地降低。結果是,在經補正單元19調整的與周邊點P3相關的光瞳強度分佈33'中,在Z方向上隔開間隔的面光源33c'的光強度與面光源33d'的光強度大致相等。或者,面光源33c'的光強度與面光源33d'的光強度之差被調整為所需的光強度差。
再者,將面光源32c'的光強度與面光源32d'的光強度之差、以及面光源33c'的光強度與面光源33d'的光強度之差調整為所需的光強度差的動作,例如是基於光瞳強度分佈測量裝置(未圖式)的測量結果來進行,該光瞳強度分佈測量裝置基於經過投影光學系統PL的光來對投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈進行測量。具體而言,光瞳強度分佈測量裝置的測量結果供給至控制部(未圖式)。控制部基於光瞳強度分佈測量裝置的測量結果,來將指令輸出至補正單元19的驅動控制系統194,以使投影光學系統PL的光瞳面上的光瞳強度分佈成為預期的分佈。驅動控制系統194基於來自控制部的指令來對第2基板192及第3基板193的Z方向位置進行控制,將面光源32c'的光強度與面光源32d'的光強度之差、及面光源33c'的光強度與面光源33d'的光強度之差調整為所需的光強度差。
如上所述,在第2實施形態的補正單元19中,相對於在射出面上形成有遮光點151的第1基板191,在入射面上形成有遮光點152及153的第2基板192及第3基板193可分別沿著作為單位波前分割面的長邊方向即Z方向而相對移動。因此,參照圖32~圖34可明瞭,補正單元19實現多種消光率特性,即,沿著靜止曝光區域ER內的Y方向(與照明光瞳上的Z方向相對應),消光率根據各種形態而發生變化。再者,於上述說明中,僅著眼於基板191的一對遮光性點151、基板192的一個遮光性點152、以及基板193的一個遮光性點153,但顯然即便於分別分佈形成著這些遮光性點151~153時,補正單元19亦發揮與上述作用相同的作用。
因此,於第2實施形態的照明光學系統(2~12)中,可藉由補正單元19的多種消光作用,來對與靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸AX而在Y方向上隔開間隔的一對區域之間(圖23及圖24的示例中為一對面光源32c與32d之間、及一對面光源33c與33d之間)的光強度之差進行調整。又,於第2實施形態的曝光裝置(2~WS)中,可使用照明光學系統(2~12),在與光罩M的微細圖案相對應的適當的照明條件下進行良好的曝光,進而可以預期的線寬,忠實地將光罩M的微細圖案遍及整個曝光區域地於預期的位置轉印至晶圓W上,其中,上述照明光學系統(2~12)對與晶圓W上的靜止曝光區域ER內的各點相關的光瞳強度分佈中、夾持光軸AX而在Y方向上隔開間隔的一對區域的光強度差進行調整。
於第2實施形態中,一般認為晶圓(被照射面)W上的光量分佈例如會受到補正單元19的消光作用(調整作用)的影響。於該情形時,可根據需要,藉由具有公知的構成的光量分佈調整部的作用,來對靜止曝光區域ER內的照度分佈或靜止曝光區域(照明區域)ER的形狀進行變更。
再者,於上述第2實施形態中,根據圖25~圖27所示的特定的形態,藉由配置成與光軸AX垂直的具有平行平面板的形態的三個基板191~193來構成補正單元19。而且,於第1基板191的射出面上,分佈形成有作為第1消光圖案的圓形狀的遮光性點151。又,於第2基板192的入射面及第3基板193的入射面上,分佈形成有作為第2消光圖案的圓形狀的遮光性點152及作為第3消光圖案的圓形狀的遮光性點153。然而,並不限定於此,補正單元19的具體的構成可為各種形態。
例如,構成補正單元19的基板的數量、基板的形態(外形形狀等)、基板的姿態、基板彼此的相對移動的方向、形成各消光圖案的單位消光區域的數量、單位消光區域的形狀、單位消光區域的形成面的位置(入射面或射出面)、單位消光區域的分佈的形態、補正單元19的配置位置等可為各種形態。具體而言,即便使第2基板192與第3基板193一體化,使第1基板191可沿著Z方向移動,或省略第2基板192及第3基板193中的任一個基板的設置,亦可發揮與上述第2實施形態相同的效果。又,作為透光性的基板,例如可使用至少一個面具有曲率的基板。
又,於上述第2實施形態中,在比微型複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面附近的照明光瞳上所形成的光瞳強度分佈30的形成面更後側(光罩側)處,配置有補正單元19。然而,並不限定於此,亦可將補正單元19配置於光瞳強度分佈30的形成面的位置、或該形成面的前側(光源側)。又,亦可將補正單元19配置在比微型複眼透鏡8更後側的其他照明光瞳的位置或該照明光瞳的附近,例如配置在成像光學系統12的前側透鏡群12a與後側透鏡群12b之間的照明光瞳的位置或該照明光瞳的附近。
一般而言,對形成於照明光瞳的光瞳強度分佈進行補正的本發明的第3形態的補正單元包括:,配置在鄰接於照明光瞳的前側的具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的後側的具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且透光性的第1基板沿著光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於照明光瞳空間內的比第1基板更後側的位置,且透光性的第2基板沿著光軸而具有規定的厚度。於第1基板上形成有包括至少一個第1單位消光區域的第1消光圖案,於第2基板上形成有包括與第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域的第2消光圖案。而且,第1基板與第2基板沿著橫切光軸的第1方向而可相對移動。再者,於「照明光瞳空間」內,亦可存在不具有倍率的平行平面板或平面鏡。
又,於上述第2實施形態中,形成基板的消光圖案的單位消光區域是形成為遮光區域,該遮光區域藉由例如由鉻或氧化鉻等所形成的遮光性點來遮擋入射光。然而,並不限定於此,單位消光區域亦可為除遮光區域的形態以外的形態。例如,亦可將多個消光圖案中的至少一個消光圖案形成為使入射光散射的散射區域,或形成為使入射光繞射的繞射區域。一般而言,藉由對透光性的基板的預期區域實施粗面化加工來形成散射區域,藉由對預期區域實施繞射面形成加工來形成繞射區域。
又,於上述第2實施形態中,第2基板192及第3基板193可分別相對於第1基板191而相對移動。然而,並不限定於此,亦可將所有的基板191~193分別設定為固定。於該情形時,重要的是在自光軸AX方向觀察時,第1基板191的第1單位消光區域(與遮光性點151相對應)的一部分與第2基板192的第2單位消光區域(與遮光性點152相對應)的一部分相重合,且自光軸AX方向觀察時,第1基板191的第1單位消光區域的一部分與第3基板193的第3單位消光區域(與遮光性點153相對應)的一部分相重合的狀態下,對各基板191~193的位置進行固定。
具體而言,在與上述第2實施形態相對應的構成中,在第1單位消光區域與第2單位消光區域在Z方向上錯位,且第1單位消光區域與第3單位消光區域在Z方向上錯位的狀態下,對各基板191~193的位置進行固定。即便於對各基板進行固定的構成中,亦可使第2基板192與第3基板193一體化,或省略第2基板192及第3基板193中的任一個基板的設置。
亦即,一般而言,根據對各基板的位置進行固定的構成的本發明的第2形態的補正單元包括:第1消光圖案,形成在照明光瞳空間內的與光軸垂直的第1面上;以及第2消光圖案,形成在照明光瞳空間內的定位於比第1面更後側、且與第1面平行的第2面上。第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,第2消光圖案包括與第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域。而且,自光軸方向觀察時,第1單位消光區域的一部分與第2單位消光區域的一部分相重合。
又,請參照第1實施形態及第2實施形態,本發明的第4形態的補正單元包括:透光性的第1基板,配置於照明光瞳空間內,且沿著光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於照明光瞳空間內的比第1基板更後側,且沿著光軸而具有規定的厚度。第1基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,第2基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案。第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,第2消光圖案包括與至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域。而且,第1單位消光區域與第2單位消光區域對於以第1入射角入射至第1單位消光區域的光賦予第1消光率,且對於以與上述第1入射角不同的第2入射角入射至第1單位消光區域的光賦予與上述第1消光率不同的第2消光率,第1基板與第2基板的位置關係可變更。
再者,於上述說明中,舉出了在照明光瞳上形成有四極狀的光瞳強度分佈的變形照明、即四極照明為示例,以對本發明的作用效果進行說明。然而,顯然並不限定於四極照明,例如對於形成環帶狀的光瞳強度分佈的環帶照明、形成四極狀以外的其他多極狀的光瞳強度分佈的多極照明等,同樣地亦可應用本發明來獲得相同的作用效果。
於上述實施形態中,代替光罩,亦可使用基於規定的電子資料(electronic data)來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,則即便圖案面是縱向設置,亦可使對同步精度造成的影響為最低限度。再者,作為可變圖案形成裝置,例如可使用包含基於規定的電子資料而受到驅動的多個反射元件的數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。使用了DMD的曝光裝置例如揭示於日本專利特開2004-304135號公報、國際專利公開第2006/080285號小冊子、及與該小冊子相對應的美國專利公開第2007/0296936號公報中。又,除如DMD的非發光型的反射型空間光調變器以外,可使用透射型空間光調變器,亦可使用自發光型的影像顯示元件。再者,即便於圖案面橫向設置時,亦可使用可變圖案形成裝置。此處,援用美國專利公開第2007/0296936號公報的啟示作為參照。
又,於上述實施形態中,使用微型複眼透鏡8作為光學積分器,但亦可代替該微型複眼透鏡8而使用內面反射型的光學積分器(典型而言為圓柱型積分器(rod integrator))。於該情形時,以聚光透鏡的前側焦點位置與變焦透鏡7的後側焦點位置相一致的方式,將該聚光透鏡配置於變焦透鏡7的後側,以將入射端定位於該聚光透鏡的後側焦點位置或該後側焦點位置的附近的方式,來配置圓柱型積分器。此時,圓柱型積分器的射出端成為照明視場光闌11的位置。使用圓柱型積分器時,可將該圓柱型積分器的下游的視場光闌成像光學系統12內的、與投影光學系統PL的孔徑光闌AS的位置形成光學共軛的位置稱為照明光瞳面。又,在圓柱型積分器的入射面的位置形成有照明光瞳面的二次光源的虛像,因此,亦可將該位置及與該位置形成光學共軛的位置稱為照明光瞳面。此處,可將變焦透鏡7、上述聚光透鏡以及圓柱型積分器視作分佈形成光學系統。
又,於上述實施形態中,代替繞射光學元件3,或除了繞射光學元件3以外,例如亦可使用空間光調變元件,該空間光調變元件是藉由排列為陣列(array)狀且傾斜角及傾斜方向個別地受到驅動控制的多個微小的要素鏡面所構成,使入射光束分割為每個反射面的微小單位並偏向,藉此來將光束的剖面轉換為預期的形狀或預期的大小。使用了此種空間光調變元件的照明光學系統例如揭示於日本專利特開2002-353105號公報中。
以保持規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式,將包含本申請案的申請專利範圍中所舉出的各構成要素的各種子系統(subsystem)加以組裝,藉此來製造上述實施形態的曝光裝置。為了確保上述各種精度,於該組裝的前後,對各種光學系統進行調整以達成光學精度,對各種機械系統進行調整以達成機械精度,對各種電氣系統進行調整以達成電氣精度。將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟包括:各種子系統彼此的機械連接、電子電路的配線連接、以及氣壓迴路的配管連接等。當然,於該將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟之前,存在各子系統各自的組裝步驟。於將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟結束之後,進行綜合調整,確保曝光裝置整體的各種精度。再者,較佳於溫度及潔淨度等受到管理的無塵室(clean room)中製造曝光裝置。
其次,對使用了上述實施形態的曝光裝置的元件製造方法進行說明。圖37是表示半導體元件的製造步驟的流程圖(flow chart)。如圖37所示,於半導體元件的製造步驟中,將金屬膜蒸鍍於成為半導體元件的基板的晶圓W上(步驟S40),將作為感光性材料的光阻劑(photoresist)塗佈於該經蒸鍍的金屬膜上(步驟S42)。接著,使用上述實施形態的曝光裝置,將形成於光罩(主光罩)M的圖案轉印至晶圓W上的各攝影區域(步驟S44:曝光步驟),使該轉印結束後的晶圓W顯影,亦即,使轉印有圖案的光阻劑顯影(步驟S46:顯影步驟)。然後,將藉由步驟S46而產生於晶圓W的表面上的光阻圖案作為罩幕,對晶圓W的表面進行蝕刻等的加工(步驟S48:加工步驟)。
此處,所謂光阻圖案,是指產生有與藉由上述實施形態的曝光裝置而經轉印的圖案相對應的形狀的凹凸的光阻劑層,該光阻劑層的凹部將光阻劑層貫穿。於步驟S48中,經由該光阻圖案而對晶圓W的表面進行加工。於步驟S48中進行的加工中,例如包含對於晶圓W表面的蝕刻或金屬膜等的成膜中的至少一者。再者,於步驟S44中,上述實施形態的曝光裝置是將塗佈有光阻劑的晶圓W作為感光性基板、即板P來進行圖案的轉印。
圖38是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的流程圖。如圖38所示,於液晶元件的製造步驟中,依序進行圖案形成步驟(步驟S50)、彩色濾光片(color filter)形成步驟(步驟S52)、單元(cell)組裝步驟(步驟S54)、以及模組(module)組裝步驟(步驟S56)。
於步驟S50的圖案形成步驟中,於作為板P的塗佈有光阻劑的玻璃基板上,使用上述實施形態的曝光裝置來形成電路圖案及電極圖案等的規定的圖案。於該圖案形成步驟中包括:曝光步驟,使用上述實施形態的曝光裝置來將圖案轉印至光阻劑層;顯影步驟,使轉印有圖案的板P顯影,即,使玻璃基板上的光阻劑層顯影,從而產生與圖案相對應的形狀的光阻劑層;以及加工步驟,經由該經顯影的光阻劑層來對玻璃基板的表面進行加工。
於步驟S52的彩色濾光片形成步驟中形成彩色濾光片,該彩色濾光片中呈矩陣狀地排列有多個與R(Red,紅色)、G(Green,綠色)、B(Blue,藍色)相對應的三個點組,或於水平掃描方向上排列有多個由R、G、B的三條條狀的濾光片組。
於步驟S54的單元組裝步驟中,使用藉由步驟S50而形成了規定圖案的玻璃基板、與藉由步驟S52而形成的彩色濾光片,來對液晶面板(液晶單元)進行組裝。具體而言,將液晶注入至玻璃基板與彩色濾光片之間,藉此來形成液晶面板。於步驟S56的模組組裝步驟中,將使上述液晶面板進行顯示動作的電路及背光模組等的各種零件,安裝於藉由步驟S54而組裝成的液晶面板。
又,本發明並不限定於應用在半導體元件製造用的曝光裝置中,例如亦可廣泛地應用於四邊形的玻璃板上所形成的液晶顯示元件、或電漿顯示器等的顯示裝置用的曝光裝置、或用以製造攝影元件(CCD等)、微型機器(micromachine)、薄膜磁頭、以及去氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)晶片等的各種元件的曝光裝置。進而,本發明亦可應用於使用光微影步驟來製造形成有各種元件的光罩圖案的光罩(photomask、reticle等)時的曝光步驟(曝光裝置)中。
再者,於上述實施形態中,使用ArF準分子雷射光(波長:193nm)或KrF準分子雷射光(波長:248nm)作為曝光光束,但並不限定於此,亦可將本發明應用於其他適當的雷射光源,例如應用於供給波長157nm的雷射光的F2 雷射光源等。
又,於上述實施形態中,亦可應用所謂液浸法,即,以具有大於1.1的折射率的介質(典型而言為液體)來將投影光學系統與感光性基板之間的光路中填滿的方法。於該情形時,作為將液體填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號小冊子中所揭示的局部地填充液體的方法、如日本專利特開平6-124873號公報中所揭示的使保持著作為曝光對象的基板的平台在液槽中移動的方法、如日本專利特開平10-303114號公報中所揭示的在平台上形成規定深度的液體槽,並將基板保持在該液體槽中的方法。此處,援用國際公開第WO99/49504號小冊子、日本專利特開平6-124873號公報以及日本專利特開平10-303114號公報的啟示作為參照。
又,於上述實施形態中,亦可應用美國公開公報第2006/0170901號及第2007/0146676號中所揭示的所謂的偏光照明方法。此處,援用美國專利公開第2006/0170901號公報及美國專利公開第2007/0146676號公報的啟示作為參照。
又,於上述實施形態中,將本發明應用於將光罩M的圖案掃描曝光至晶圓W的攝影區域的步進掃描方式的曝光裝置。然而,並不限定於此,亦可將本發明應用於重複如下動作的步進重複(step and repeat)方式的曝光裝置,該動作是指將光罩M的圖案一次性地曝光至晶圓W的各曝光區域的動作。
又,於上述實施形態中,將本發明應用於曝光裝置中的對光罩(或晶圓)進行照明的照明光學系統,但並不限定於此,亦可將本發明應用於對光罩(或晶圓)以外的被照射面進行照明的普通的照明光學系統。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術區域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故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。
1...光源
2...整形光學系統
3...繞射光學元件
4...無焦透鏡
4a、12a...前側透鏡群
4b、12b...後側透鏡群
5...密度濾光片
6...圓錐柱狀鏡系統
6a...第1稜鏡構件
6b...第2稜鏡構件
7...變焦透鏡
8...微型複眼透鏡(光學積分器)
9、9A、19...補正單元
10...聚光光學系統
11...光罩遮器
12...成像光學系統
20、21、21'、22、22'、30、32、33、32'、33'...光瞳強度分佈(二次光源)
20a、20b、20c、20d、21a、21a'、21b、21b'、21c、21d、22a、22a'、22b、22b'、22c、22d、30a、30b、30c、30d、31c、31d、32a、32b、32c、32c'、32d、32d'、33a、33b、33c、33c'、33d、33d'...面光源
51a、51b、52a、52b、151、152、153...遮光性點
51aa、52aa、151a、152a...消光區域
53a、53b、54a、54b...線狀區域
55a、55b...組合消光區域
91、92、93、94、191、192、193...基板
91a、92a、93a、94a、191a、192a、193a...入射面
91b、92b、93b、191b、192b...射出面
99、99A、194...驅動控制系統
AS...孔徑光闌
AX...光軸
B1、B2、B3、B4...參照符號
ER...靜止曝光區域
IP...規定面
M...光罩
MS...光罩平台
P1、P1'...中心點
P2、P3、P2'、P3'...周邊點
PL...投影光學系統
S40、S42、S44、S46、S48、S50、S52、S54、S56...步驟
W...晶圓
WS...晶圓平台
θ...入射角度
圖1是概略地表示本發明的第1實施形態的曝光裝置的構成的圖。
圖2是表示第1實施形態中的形成於照明光瞳的四極狀的二次光源的圖。
圖3是表示各實施形態中的形成於晶圓上的矩形狀的靜止曝光區域的圖。
圖4是對第1實施形態中,入射至靜止曝光區域內的中心點P1的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀進行說明的圖。
圖5是對第1實施形態中,入射至靜止曝光區域內的周邊點P2、P3的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀進行說明的圖。
圖6(a)是示意性地表示第1實施形態中的沿著與中心點P1相關的光瞳強度分佈的Z方向的光強度分佈的圖,圖6(b)是示意性地表示第1實施形態中的沿著與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈的Z方向的光強度分佈的圖。
圖7是概略地表示第1實施形態的補正單元的構成的第1圖。
圖8是概略地表示第1實施形態的補正單元的構成的第2圖。
圖9是概略地表示第1實施形態的補正單元的構成的第3圖。
圖10(a)、圖10(b)是對第1實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第1圖。
圖11(a)、圖11(b)是對第1實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第2圖。
圖12是對第1實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第3圖。
圖13是對第1實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第4圖。
圖14是示意性地表示在第1實施形態中,藉由補正單元來對與中心點P1相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖15是示意性地表示在第1實施形態中,藉由補正單元來對與周邊點P2、P3相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖16是概略地表示第1實施形態的變形例的補正單元的構成的第1圖。
圖17(a)是表示在圖16的變形例的補正單元的第1基板上形成有多個遮光性的線狀區域的情況的圖,圖17(b)是表示在第2基板上形成有多個遮光性的線狀區域的情況的圖。
圖18是對圖16的變形例的補正單元的基本作用進行說明的第1圖。
圖19是對圖16的變形例的補正單元的基本作用進行說明的第2圖。
圖20是對圖16的變形例的補正單元的基本作用進行說明的第3圖。
圖21是概略地表示本發明的第2實施形態的曝光裝置的構成的圖。
圖22是表示第2實施形態中,形成於照明光瞳的四極狀的二次光源的圖。
圖23是對第2實施形態中,入射至靜止曝光區域內的周邊點P2的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀進行說明的圖。
圖24是對第2實施形態中,入射至靜止曝光區域內的周邊點P3的光所形成的四極狀的光瞳強度分佈的性狀進行說明的圖。
圖25是概略地表示第2實施形態的補正單元的構成的第1圖。
圖26是概略地表示第2實施形態的補正單元的構成的第2圖。
圖27是概略地表示第2實施形態的補正單元的構成的第3圖。
圖28(a)、圖28(b)是對第2實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第1圖。
圖29是對第2實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第2圖。
圖30是對第2實施形態的補正單元的基本作用進行說明的第3圖。
圖31是對第2實施形態中,第2基板及第3基板相對於第1基板的第1相對位置與補正單元的消光作用的關係進行說明的圖。
圖32是示意性地表示圖31的補正單元對於一對面光源所產生的消光作用的大小的圖。
圖33是示意性地表示在第2實施形態中,當將第2基板及第3基板相對於第1基板而設定於第2相對位置時,補正單元對於一對面光源所產生的消光作用的大小的圖。
圖34是示意性地表示在第2實施形態中,當將第2基板及第3基板相對於第1基板而設定於第3相對位置時,補正單元對於一對面光源所產生的消光作用的大小的圖。
圖35是示意性地表示在第2實施形態中,藉由補正單元來對與周邊點P2相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖36是示意性地表示在第2實施形態中,藉由補正單元來對與周邊點P3相關的光瞳強度分佈進行調整的情況的圖。
圖37是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。
圖38是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的流程圖。
1...光源
2...整形光學系統
3...繞射光學元件
4...無焦透鏡
4a、12a...前側透鏡群
4b、12b...後側透鏡群
5...密度濾光片
6...圓錐柱狀鏡系統
6a...第1稜鏡構件
6b...第2稜鏡構件
7...變焦透鏡
8...微型複眼透鏡(光學積分器)
9...補正單元
10...聚光光學系統
11...光罩遮器
12...成像光學系統
91、92...基板
AS...孔徑光闌
AX...光軸
IP...規定面
M...光罩
MS...光罩平台
PL...投影光學系統
W...晶圓
WS...晶圓平台

Claims (45)

  1. 一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,上述照明光學系統包括:分佈形成光學系統,利用來自上述光源的光於上述照明光學系統的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及補正構件,對上述光瞳強度分佈進行補正,上述補正構件包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的光源側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的被照射面側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間內的比上述第1基板更靠上述被照射面側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,其中,上述第1基板包括:形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括:形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案,上述第1消光圖案與上述第2消光圖案的相對位置可變更,對應於上述第1基板與上述第2基板的相對位置的變化及朝上述第1基板入射的光的入射角度的變化,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案所產生的消光率發生變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其 中,上述第1基板及上述第2基板中的至少一個基板於規定的方向上可移動、或圍繞規定的軸線而可旋轉。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板及上述第2基板中的至少一個基板於上述光軸方向上可移動,自上述光軸方向觀察時,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案彼此重合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案包括:至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括:至少一個第2單位消光區域,上述至少一個第2單位消光區域與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成,且上述至少一個第2單位消光區域具有與上述第1單位消光區域相同的外形形狀及相同的大小。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板及上述第2基板中的至少一個基板繞上述光軸而可旋轉,對應於上述第1基板與上述第2基板的圍繞上述光軸的相對位置的變化,自上述光軸方向觀察時,上述第1消光圖案與上述第2消光圖案相重合而成的重複區域的大小發生變化。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的照明光學系統,其 中,上述第1消光圖案包括:沿著以上述第1基板與上述光軸的交點為中心的圓的圓周方向排列的多個第1單位消光區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的照明光學系統,其中,上述多個第1單位消光區域沿著上述圓的圓周方向而等角度地排列。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的照明光學系統,其中,上述第1單位消光區域包括:與上述圓的中心隔開間隔地延伸為放射狀的線狀區域。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板及上述第2基板中的至少一個基板在橫切上述光軸的方向上可移動,對應於上述第1基板與上述第2基板的沿著橫切上述光軸的方向的相對位置的變化,自上述光軸方向觀察時,上述第1消光圖案與上述第2消光圖案重合而成的重複區域的大小發生變化。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板及上述第2基板具有平行平面板的形態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的照明光學系統,其 中,上述第1基板與上述第2基板維持彼此平行的狀態。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案形成於上述第1基板的上述射出側的面,上述第2消光圖案形成於上述第2基板的上述入射側的面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案包括:經分佈形成的多個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括:與上述多個第1單位消光區域相對應地分佈形成的多個第2單位消光區域。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案中的至少一個消光圖案包括:對入射光進行遮擋的遮光區域。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案中的至少一個消光圖案包括:使入射光散射的散射區域。
  16. 如申請專制範圍第1項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案中的至少一個 消光圖案包括:使入射光繞射的繞射區域。
  17. 一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,上述照明光學系統包括:分佈形成光學系統,利用來自上述光源的光於上述照明光學系統的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及補正構件,對上述光瞳強度分佈進行補正,上述補正構件包括:第1消光圖案,形成在與上述照明光學系統的光軸垂直的第1面上,上述第1面位於鄰接於上述照明光瞳的光源側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的被照射面側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內;以及第2消光圖案,定位於上述照明光瞳空間內的比上述第1面更靠上述被照射面側的位置,且形成在與上述第1面平行的第2面上;上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,自上述光軸方向觀察時,上述第1單位消光區域的一部分與上述第2單位消光區域的一部分相重合。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的照明光學系統,其中,上述第1單位消光區域與上述第2單位消光區域具有彼此相同的外形形狀及相同的大小,上述第1單位消光區 域與上述第2單位消光區域沿著橫切上述光軸的第1方向而錯位。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的照明光學系統,上述補正構件包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的上述光源側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的上述被照射面側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間中的比上述第1基板更靠上述被照射面側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,上述第1消光圖案形成於上述第1基板的光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上,上述第2消光圖案形成於上述第2基板的光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上。
  20. 一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,上述照明光學系統包括:分佈形成光學系統,利用來自上述光源的光於上述照明光學系統的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及補正構件,對上述光瞳強度分佈進行補正,上述補正構件包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的光源側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的被 照射面側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間中的比上述第1基板更靠上述被照射面側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,上述第1基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案,上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,上述第1基板與上述第2基板沿著橫切上述光軸的第1方向而可相對移動。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其中,上述第1單位消光區域與上述第2單位消光區域具有彼此相同的外形形狀及相同的大小,將自上述光軸方向觀察時,以上述第1單位消光區域與上述第2單位消光區域彼此重合的基準狀態作為中心,在自上述光軸方向觀察時,上述第1單位消光區域的一部分與上述第2單位消光區域的一部分相重合的範圍內,上述第1基板與上述第2基板可相對移動。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其 中,上述第1基板及上述第2基板具有平行平面板的形態。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板與上述第2基板是彼此平行地進行配置。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案形成於上述第1基板的上述射出側的面,上述第2消光圖案形成於上述第2基板的上述入射側的面。
  25. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其中,上述第1消光圖案包括經分佈形成的多個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述多個第1單位消光區域相對應地分佈形成的多個第2單位消光區域。
  26. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其中,上述第1單位消光區域及上述第2單位消光區域中的至少一個單位消光區域包括:對入射光進行遮擋的遮光區域。
  27. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其 中,上述第1單位消光區域及上述第2單位消光區域中的至少一個單位消光區域包括:使入射光散射的散射區域。
  28. 如申請專利範圍第20項所述的照明光學系統,其中,上述第1單位消光區域及上述第2單位消光區域中的至少一個單位消光區域包括:使入射光繞射的繞射區域。
  29. 一種照明光學系統,利用來自光源的光來對被照射面進行照明,上述照明光學系統包括:分佈形成光學系統,利用來自上述光源的光於上述照明光學系統的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;以及補正構件,對上述光瞳強度分佈進行補正,上述補正構件包括:透光性的第1基板,配置在鄰接於上述照明光瞳的光源側且具有倍率的光學元件、與鄰接於上述照明光瞳的被照射面側且具有倍率的光學元件之間的照明光瞳空間內,且沿著上述照明光學系統的光軸而具有規定的厚度;以及透光性的第2基板,配置於上述照明光瞳空間中的比上述第1基板更靠上述被照射面側的位置,且沿著上述光軸而具有規定的厚度,上述第1基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第1消光圖案,上述第2基板包括形成於光的入射側的面及光的射出側的面中的至少一個面上的第2消光圖案, 上述第1消光圖案包括至少一個第1單位消光區域,上述第2消光圖案包括與上述至少一個第1單位消光區域相對應地形成的至少一個第2單位消光區域,上述第1單位消光區域與上述第2單位消光區域對於以第1入射角入射至上述第1單位消光區域的光賦予第1消光率,且對以與上述第1入射角不同的第2入射角而入射至上述第1單位消光區域的光賦予與上述第1消光率不同的第2消光率,上述第1基板與上述第2基板的位置關係可變更。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的照明光學系統,其中,對應於上述第1基板與上述第2基板的相對位置的變化及朝上述第1基板入射的光的入射角度的變化,上述第1消光圖案及上述第2消光圖案所產生的消光率發生變化。
  31. 如申請專利範圍第29項所述的照明光學系統,其中,自上述光軸方向觀察時,上述第1單位消光區域的一部分與上述第2單位消光區域的一部分相重合。
  32. 如申請專利範圍第29項所述的照明光學系統,其中,上述第1基板與上述第2基板沿著橫切上述光軸的第1方向而可相對移動。
  33. 如申請專利範圍第1項至第32項中任一項所述的照明光學系統,其中 上述分佈形成光學系統具有光學積分器,且在比上述光學積分器更靠上述被照射面側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;上述補正構件配置於包含上述被照射面側的照明光瞳的上述照明光瞳空間內。
  34. 如申請專利範圍第33項所述的照明光學系統,其中,上述光學積分器沿著規定方向而具有細長的矩形狀的單位波前分割面,上述補正構件經過定位,對來自上述照明光瞳的、夾持上述照明光學系統的光軸而在與上述規定方向正交的方向上隔開間隔的一對區域的光起作用。
  35. 如申請專利範圍第1項至第32項中任一項所述的照明光學系統,其中上述分佈形成光學系統具有光學積分器,且在比上述光學積分器更靠上述被照射面側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈;上述補正構件配置於包含上述被照射面側的照明光瞳的上述照明光瞳空間內,上述光學積分器沿著規定方向而具有細長的矩形狀的單位波前分割面,上述規定方向對應於上述補正構件中的第1方向。
  36. 如申請專利範圍第1項至第32項中任一項所述的照明光學系統,更包括:光量分佈調整部,對上述被照射面上的照度分佈、或 形成於上述被照射面的照明區域的形狀進行變更。
  37. 如申請專利範圍第36項所述的照明光學系統,其中,上述光量分佈調整部對於上述補正構件對上述被照射面上的光量分佈所造成的影響進行補正。
  38. 如申請專利範圍第33項所述的照明光學系統,其中,上述照明光學系統是與投影光學系統組合使用,上述投影光學系統形成與上述被照射面成光學共軛的面,上述照明光瞳處於與上述投影光學系統的孔徑光闌形成光學共軛的位置。
  39. 如申請專利範圍第33項所述的照明光學系統,其中,上述分佈形成光學系統在鄰接於上述光學積分器的照明光瞳上形成上述光瞳強度分佈,上述補正構件配置於上述鄰接的照明光瞳。
  40. 如申請專利範圍第33項所述的照明光學系統,其中,上述分佈形成光學系統包括:中繼光學系統,上述中繼光學系統對來自上述光學積分器的光進行引導而於上述被照射面側的照明光瞳上形成光瞳強度分佈,上述補正構件配置於包含上述被照射面側的照明光瞳的上述照明光瞳空間內。
  41. 如申請專利範圍第40項所述的照明光學系統,其中,上述中繼光學系統於上述被照射面側的照明光瞳上,形成與鄰接於上述光學積分器的照明光瞳成光學共軛的位置。
  42. 一種曝光裝置,包括:如申請專利範圍第33至第41項中任一項所述的照明光學系統,對規定的圖案進行照明,以將上述規定的圖案曝光至感光性基板。
  43. 如申請專利範圍第42項所述的曝光裝置,其中,上述曝光裝置包括:於上述感光性基板上形成上述規定的圖案的像的投影光學系統,使上述規定的圖案及上述感光性基板相對於上述投影光學系統而沿著掃描方向相對移動,以將上述規定的圖案投影曝光至上述感光性基板。
  44. 如申請專利範圍第43項所述的曝光裝置,其中,上述光學積分器中的上述規定方向對應於與上述掃描方向正交的方向。
  45. 一種元件製造方法,包括:曝光步驟,使用如申請專利範圍第42項至第44項中任一項所述的曝光裝置,將上述規定的圖案曝光至上述感光性基板;顯影步驟,使轉印有上述規定的圖案的上述感光性基板顯影,於上述感光性基板的表面上形成與上述規定的圖 案相對應的形狀的罩幕層;以及加工步驟,經由上述罩幕層而對上述感光性基板的表面進行加工。
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