專利名稱：光學(xué)照明裝置、曝光裝置以及曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)照明裝置、曝光裝置以及曝光方法，特別是涉及 一種以微影制程來(lái)制造半導(dǎo)體組件、攝影組件、液晶顯示組件與薄膜磁頭 等的微裝置的曝光裝置。
背景技術(shù)：
在此種典型曝光裝置中，從光源發(fā)射出的光束經(jīng)由做為光學(xué)積分器的 復(fù)眼透鏡，形成由多數(shù)光源所構(gòu)成的做為實(shí)質(zhì)面光源的二次光源。來(lái)自二 次光源的光束，經(jīng)過(guò)配置在復(fù)眼透鏡后側(cè)焦平面附近的光圈加以限制后， 便入射至聚焦透鏡。
被聚焦透鏡所聚光的光束則重疊地照明到已形成預(yù)定圖案的光罩上。 穿透過(guò)光罩圖案的光則經(jīng)過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)，成像在晶圓上。以此方式，光 罩圖案便被投影曝光(轉(zhuǎn)印)到晶圓上。此外，形成在光罩上的圖案是高積 集度，故對(duì)于將此細(xì)微的圖案轉(zhuǎn)印到晶圓上而言，在晶圓上獲得均勻的照 度分布是必須的。
在復(fù)眼透鏡的后側(cè)焦平面上形成圓形的二次光源，使其大小改變，以 改變照明的同調(diào)性(coherence) cr ( a值-光圈孔徑/對(duì)殳影光學(xué)系統(tǒng)的瞳徑， 或者a值=照明光學(xué)系統(tǒng)出射側(cè)的數(shù)值孔徑/投影光學(xué)系統(tǒng)入射側(cè)的數(shù)值孔 徑)的技術(shù)是相當(dāng)受到注意的。此外，在復(fù)眼透鏡的后側(cè)焦平面上，形成輪 帶狀或四極狀的二次光源，以提升投影光學(xué)系統(tǒng)的焦深與分辨率的技術(shù)也 受到關(guān)注。
在上述的傳統(tǒng)曝光裝置中，因應(yīng)光罩圖案的特性，根據(jù)圓形二次光源 來(lái)進(jìn)行一般的圓形照明，根據(jù)輪帶狀或四極狀二次光源來(lái)進(jìn)行變形照明(輪 帶照明或四極照明)。然而，因應(yīng)光罩圖案特性， 一般是不改變照明光罩的 光的偏振狀態(tài)，以非偏振狀態(tài)的光來(lái)照明光罩。因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所必要的 照明條件，來(lái)忠實(shí)地轉(zhuǎn)印光罩圖案
有鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的提供一種光學(xué)照明裝置，例如搭載于 曝光裝置中，便可以依據(jù)光罩圖案的特性，抑制光量損且使照明光的偏振 狀態(tài)改變，得以實(shí)施適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種曝光裝置與曝光方法，其使用可以依據(jù) 光罩圖案的特性，使照明光的偏振狀態(tài)改變的光學(xué)照明裝置，因而可以依 據(jù)光罩的圖案特性，以適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件來(lái)進(jìn)行優(yōu)良的曝光。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的第一型態(tài)提出一種光學(xué)照明裝置，其具 有光源部，以提供直線偏振光，并以光源部發(fā)出的光來(lái)照射被照射面。光 學(xué)照明裝置包括偏振狀態(tài)切換手段，其配置在光源部與該被照射面之間的
間切換。
偏振狀態(tài)切換手段包括去偏振器，可自由地插入與脫離于照明光路中， 依據(jù)需要將入射的直線偏振光去偏振。
根據(jù)本發(fā)明的第 一型態(tài)，在特定偏振狀態(tài)為直線偏振狀態(tài)的情形時(shí)， 偏振狀態(tài)切換手段可以改變直線偏振的偏振面。此外，偏振狀態(tài)切換手段 可包括相位部材，依據(jù)需求改變?nèi)肷涞闹本€偏振光的偏振面。在此情形，
相位部材具有1/2波長(zhǎng)板，其結(jié)晶光學(xué)軸以光學(xué)照明裝置的光軸為中心而 自由地旋轉(zhuǎn)。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)，去偏振器包括水晶棱鏡，其結(jié)晶光學(xué)軸是 以光學(xué)照明裝置的光軸為中心而自由地旋轉(zhuǎn)。此外，去偏振器更包括偏振 分光器與反射系統(tǒng)。反射系統(tǒng)是使穿過(guò)偏振分光器的光的光路與被偏振分 光器最后反射的光的光路實(shí)質(zhì)上一致，并且使被偏振分光器反射的光在平 面上反射多數(shù)次，再回到偏振分光器。偏振分光器與反射系統(tǒng)以光學(xué)照明 裝置的光軸為中心而自由地旋轉(zhuǎn)。
此外依據(jù)上述第一型態(tài)的話，去偏振器更包括偏振分光器與反射系統(tǒng)。 反射系統(tǒng)是使穿過(guò)偏振分光器的光的光路與被偏振分光器最后反射的光的 光路實(shí)質(zhì)上一致，并且使被偏振分光器反射的光在平面上反射多數(shù)次，再 回到偏振分光器。偏振分光器與反射系統(tǒng)可一體地插入與脫離于照明光路。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，偏振狀態(tài)切換手段更包括第二相位部 材，將入射的橢圓偏振光轉(zhuǎn)換成直線偏振光。此外，第二相位部材更包括 1/4波長(zhǎng)板，且1/4波長(zhǎng)板是以光學(xué)照明裝置的光軸為中心而自由地旋轉(zhuǎn)。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，配置在光源部與偏振狀態(tài)切換手段之 間的光路中，以立方晶系所形成的光穿透部材中，光行進(jìn)方向是設(shè)定成比 結(jié)晶方位<110>更接近<111〉或<100>。在此情形，配置在偏振狀態(tài)切換手段 與被照射面之間的光路中，以立方晶系所形成的光穿透部材中，光行進(jìn)方 向是設(shè)定成比結(jié)晶方位<110〉更接近<111〉或<100〉。
上述光穿透部材更包括光學(xué)部材，固定地定位在光路中，其中光學(xué)部 材的光軸設(shè)定成與結(jié)晶方位<111>或結(jié)晶方位<100>實(shí)質(zhì)上上一致。此外， 光穿透部材包括直角棱鏡，做為背面反射鏡，其中直角棱鏡的入射面與出 射面是設(shè)定成實(shí)質(zhì)上上與結(jié)晶面{100}—致，并且直角棱鏡的反射面設(shè)定成 實(shí)質(zhì)上與結(jié)晶面{110}—致。此外，光穿透部材更包括平行面板，其可相對(duì)
光軸傾斜設(shè)置于光路中，使沿著光軸入射的光線平行移動(dòng)，其中平行面板 的光軸是設(shè)定成實(shí)質(zhì)上與結(jié)晶方位〈100〉一致。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，光學(xué)照明裝置更包括照明瞳分布形成 手段，依據(jù)從光源部發(fā)出的光束，在光學(xué)照明裝置的瞳面或瞳面的附近，
形成預(yù)定光強(qiáng)度分布；變更手段，用以變更預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小 的至少其中之一；以及導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，將從預(yù)定光強(qiáng)度分布發(fā)出的光束導(dǎo) 引到被照射面。在此情形，偏振狀態(tài)切換手段是依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形 狀與大小的至少其中之一的變化，來(lái)變更用來(lái)照明被照射面的光的偏振狀 態(tài)。此外，偏振狀態(tài)切換手段是依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少 其中之一的變化，使用來(lái)照明被照射面的光的偏振狀態(tài)在直線偏振狀態(tài)與 非偏振狀態(tài)之間切換。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，偏振狀態(tài)切換手段是依據(jù)該預(yù)定光強(qiáng) 度分布的形狀與大小的至少其中之一的變化，在前述特定偏振狀態(tài)下，光 的史托克參數(shù)的Sl成分是滿足下列條件0.6 ^ ISII。此外，在非偏振 狀態(tài)下，光的史托克參數(shù)的Sl與S2成分是滿足下列條件|S1| ^ 0. l以 及IS21 S 0.1。此外，光學(xué)照明裝置更包括偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段，配置 在光源部與被照射面之間的光路中，用以修正在該被照射面上的偏振狀態(tài) 的變動(dòng)。在此情形，偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段更包括偏振監(jiān)視器，配置在偏 振狀態(tài)切換手段與被照射面之間的光路中，用以檢測(cè)出光的偏振狀態(tài)；以 及控制部，依據(jù)偏振監(jiān)視器的輸出，以控制偏振狀態(tài)切換手段。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，偏振狀態(tài)切換手段更包括1/2波長(zhǎng)板， 具有結(jié)晶光學(xué)軸以光學(xué)照明裝置的光軸為中心而自由地旋轉(zhuǎn)；以及1/4波 長(zhǎng)板，具有結(jié)晶光學(xué)軸以光學(xué)照明裝置的光軸為中心而自由地旋轉(zhuǎn)。使1/4 波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸與1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸變化時(shí)，控制部回應(yīng)偏振 監(jiān)視器所得的檢測(cè)結(jié)果，使1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置定位在所 要位置，以使入射的橢圓偏振光變換成直線偏振光，并且使1/2波長(zhǎng)板的 結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置定位在所要位置，以使入射的直線偏振光變換成在 預(yù)定方向上具有偏振面的直線偏振光。在此情形，使1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光 學(xué)軸改變時(shí)，控制部將1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置定位在檢測(cè)結(jié) 果中的史托克參數(shù)S1成分的變化對(duì)比約略成最大時(shí)的第一角度位置，且在 1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在第一角度位置的狀態(tài)下，在使1/2波長(zhǎng)板的 結(jié)晶光學(xué)軸變化時(shí)，將1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置定位在檢測(cè)結(jié) 果中的史托克參數(shù)S1成分約略成最大或最小時(shí)的第二角度位置。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，上述偏振監(jiān)視器更包括分光器，配置 在偏振狀態(tài)切換手段與被照射面之間的光路中，用以從光路中擷取出與入 射光的偏振狀態(tài)相異的偏振狀態(tài)的反射光或是穿透光；以及光強(qiáng)度檢測(cè)器，
用以檢測(cè)出被分光器從光路中擷取出的反射光或穿透光的強(qiáng)度，并依據(jù)光 強(qiáng)度檢測(cè)器的輸出，以檢測(cè)出入射到分光器的入射光的偏振狀態(tài)。在此情 形，分光器具有反射特性或穿透特性，使包含于反射光或該穿透光的P偏
振強(qiáng)度Ip與S偏振強(qiáng)度Is的強(qiáng)度比Ip/Is滿足Ip/Is < 1/2或者Ip/Is > 2的條件。
此外，依據(jù)上述第一型態(tài)的話，光學(xué)照明裝置更包括照明瞳分布形成 手段，依據(jù)光源部發(fā)出的光束，在光學(xué)照明裝置的瞳面或瞳面的附近形成 預(yù)定光強(qiáng)度分布，其中照明瞳分布形成手段是沿著對(duì)應(yīng)被照射面上的預(yù)定 方向上的瞳面或瞳面的附近的面上的方向，形成隔著間隔的兩個(gè)高光強(qiáng)度 分布的區(qū)域，其中偏振狀態(tài)切換手段是將從兩個(gè)高光強(qiáng)度分布區(qū)域照明到 被照射面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在與預(yù)定方向垂直方向上具有偏振面的 直線偏振狀態(tài)。在此情形，前述兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于光學(xué)照明 裝置的光軸而形成，其中以光軸為中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的 外接圓直徑cj)o以及瞳面的直徑())p的比定義為ao， ao o/(j)p，其中ao 滿足下列條件0.7 ^ ao。此外，兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于該光 學(xué)照明裝置的光軸而形成，其中以光軸為中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域 外接的外接圓直徑(j)o以及瞳面的直徑(j)p的比(()o/(l)p定義為ao，且以光軸為 中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域內(nèi)接的內(nèi)接圓直徑(J)i以及瞳面的直徑小p的 比小i/(t)P定義為cr i，貝'J 0. 5〇 ai/ao。
本發(fā)明的第二型態(tài)提供一種光學(xué)照明裝置，其依據(jù)從光源部發(fā)出的光， 以特定偏振狀態(tài)來(lái)照明被照射面。
光學(xué)照明裝置包括導(dǎo)光手段，配置在光源部與被照射面之間的光路中， 將從光源部發(fā)出的光導(dǎo)引到被照射面；以及
偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用 以修正在該被照射面上的偏振狀態(tài)變動(dòng)。
依據(jù)上述第二型態(tài)的話，偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段更包括偏振狀態(tài)調(diào)整 手段，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用以調(diào)整在被照射面上的 偏振狀態(tài)；偏振監(jiān)視器，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用以檢 測(cè)出光的偏振狀態(tài)；以及控制部，依據(jù)偏振監(jiān)視器的輸出，以控制偏振狀 態(tài)調(diào)整手段。在此情形，偏振狀態(tài)調(diào)整手段包括可調(diào)整相位板，配置在光 源部與偏振監(jiān)視器之間的光路中。此外，導(dǎo)光手段包括光學(xué)部材，具有使 入射的光的偏振狀態(tài)改變而射出的特性。上述光學(xué)部材可由結(jié)晶光學(xué)材料 所形成。
本發(fā)明第三型態(tài)提供一種光學(xué)照明裝置，其依據(jù)光源部所發(fā)出的光， 來(lái)照明被照射面。
此光學(xué)照明裝置包括導(dǎo)光手段，配置在光源部與被照射面之間的光路
中，用以將光源部發(fā)出的光導(dǎo)引到被照射面；
以及偏振狀態(tài)穩(wěn)定手段，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用 以穩(wěn)定在被照射面上的偏振狀態(tài)。
依據(jù)上述第三型態(tài)的話，上述偏振狀態(tài)穩(wěn)定手段可更包括偏振狀態(tài)調(diào) 整手段，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用以調(diào)整在被照射面上
的偏振狀態(tài)；偏振監(jiān)視器，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用以 檢測(cè)出光的偏振狀態(tài)；以及控制部，依據(jù)偏振監(jiān)視器的輸出，以控制偏振 狀態(tài)調(diào)整手段。在此情形，偏振狀態(tài)調(diào)整手段包括可調(diào)整相位板，配置在 光源部與偏振監(jiān)視器之間的光路中。此外，導(dǎo)光手段包括光學(xué)部材，具有 使入射的光的偏振狀態(tài)改變而射出的特性。上述光學(xué)部材是由結(jié)晶光學(xué)材 料所形成。
此外，依據(jù)上述第三型態(tài)的話，偏振狀態(tài)穩(wěn)定手段包括光穿透部材， 其配置在光源部與被照射面之間的光路中，且以立方晶系的結(jié)晶材料形成。 在此情形，上述光穿透部材的光行進(jìn)方向較佳是設(shè)定在比結(jié)晶方位〈110〉更 近近結(jié)晶方位<111〉或結(jié)晶方位<100〉。此外光穿透部材具有光學(xué)部材，其 固定地定位在前述光路中，該光學(xué)部材的光軸較佳是設(shè)定成與結(jié)晶方位 <111>或結(jié)晶方位<100>實(shí)質(zhì)上一致?；蛘呤牵笆龉獯┩覆坎木哂凶鰹楸?面反射鏡的直角棱鏡，較佳而言，前述直角棱鏡的入射面與出射面是設(shè)定 成與結(jié)晶面{100}大約一致，而反射面試設(shè)定成與結(jié)晶面{110}大約一致。 或者是，光穿透部材具有平行面板，可相對(duì)于光軸傾斜地設(shè)置在前述光路 中，使沿著光軸入射的光線平行移動(dòng)。較佳而言，前述平行面板的光軸是 設(shè)定成與結(jié)晶方位〈100〉大約一致。
本發(fā)明第四型態(tài)提供一種光學(xué)照明裝置的調(diào)整方法，光學(xué)照明裝置依 據(jù)從光源部發(fā)出的光，以特定偏振狀態(tài)來(lái)照明被照射面。
光學(xué)照明裝置的調(diào)整方法包括波長(zhǎng)板設(shè)定步驟，將1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶 光學(xué)軸設(shè)定在光學(xué)照明裝置的照明光路中的預(yù)定角度位置，并且將I/2波 長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在光學(xué)照明裝置的照明光路中的預(yù)定角度位置。
波長(zhǎng)板設(shè)定步驟是使1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸與1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光 學(xué)軸分別改變時(shí)，依據(jù)偏振狀態(tài)切換手段與被照射面間的光路中所檢測(cè)出 來(lái)的光偏振狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果，將1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在所要位置， 使入射的橢圓偏振光轉(zhuǎn)換成直線偏振光，并且將1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸 設(shè)定在基準(zhǔn)位置，使入射的直線偏振光變換成在預(yù)定方向上具有偏振面的 直線偏振光。
依據(jù)上述第四型態(tài)實(shí)施例的話，使1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸改變時(shí)， 將1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在檢測(cè)結(jié)果中的史托克參數(shù)S1成分的變化 對(duì)比約略成最大時(shí)的第一角度位置，且在1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在
第一角度位置的狀態(tài)下，在使1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸變化時(shí)，將1/2波 長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在檢測(cè)結(jié)果中的史托克參數(shù)S1成分約略成最大或最 小時(shí)的第二角度位置。此外，光學(xué)照明裝置的調(diào)整方法更包括照明瞳形成 步驟，依據(jù)從光源部發(fā)出的光束，在光學(xué)照明裝置的瞳面或瞳面的附近形
成預(yù)定光強(qiáng)度分布；照明瞳變更步驟，用以將預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大 小的至少其中之一變更；波長(zhǎng)板重設(shè)定步驟，依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀 與大小的至少其中之一的變更，修正設(shè)定1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸與1/2 波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的至少其中之一 。
本發(fā)明第五型態(tài)提供一種曝光裝置，包括第一至第三型態(tài)所記載的光 學(xué)照明裝置，或利用第四型態(tài)所記載的調(diào)整方法來(lái)進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)照明裝 置，將預(yù)定的圖案曝光到配置在前述被照射面的感光性基板上。
依據(jù)本發(fā)明第五型態(tài)的話，曝光裝置更包括投影光學(xué)系統(tǒng)，配置在預(yù) 定的圖案所設(shè)定的第 一設(shè)定面與感光性基板所設(shè)定的第二設(shè)定面之間的光 路中，將預(yù)定的圖案像形成于第二設(shè)定面上；瞳強(qiáng)度分布形成手段，用以 在投影光學(xué)系統(tǒng)的瞳與共軛位置或其附近的位置上形成預(yù)定光強(qiáng)度分布； 以及瞳強(qiáng)度分布變更手段，用以改變預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少 其中之一。在此情形，曝光裝置更包括偏振狀態(tài)變更手段，配置在光源部 與被照射面之間的光路中，用以改變照明到被照射面的光的偏振狀態(tài)，其 中瞳強(qiáng)度分布變更手段依據(jù)預(yù)定的圖案特性，改變預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀 與大小的至少其中之一 。偏振狀態(tài)變更手段是依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀 與大小的至少其中之一 的變化，來(lái)改變照明到被照射面的光的偏振狀態(tài)。 此外，在此情形，偏振狀態(tài)變更手段包括偏振狀態(tài)切換手段，用以將照明
態(tài)切換手段依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其中之一的變化，在 特定偏振狀態(tài)與該非偏振狀態(tài)之間切換。
此外，依據(jù)本發(fā)明第五型態(tài)的話，瞳強(qiáng)度分布形成手段沿著在光罩上 所形成的線與空間圖案的間距方向上，以隔著間隔形成兩個(gè)高光強(qiáng)度分布 區(qū)域。偏振狀態(tài)變更手段將從兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域照明到被照射面的光 的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在與間距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上，具有偏振面的直 線偏振狀態(tài)?；蛘呤?，瞳強(qiáng)度分布形成手段實(shí)質(zhì)上以光學(xué)照明裝置的光軸 為中心，形成一個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域，其中偏振狀態(tài)變更手段是將從高光 強(qiáng)度分部區(qū)域照明到被照射面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在做為光罩的相移 光罩上所形成的線與空間的間距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上，具有偏振面的 直線偏振狀態(tài)。在此情形，高光強(qiáng)度分部區(qū)域的大小以及該瞳面的直徑())P 的比定義為ci， a /())p，其中cjo滿足下列條件ct互0. 4。
本發(fā)明第六型態(tài)提供一種曝光方法，包括第一至第三型態(tài)所記載的光
學(xué)照明裝置，或利用第四型態(tài)所記載的調(diào)整方法來(lái)進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)照明裝 置，該曝光方法包括照明步驟，經(jīng)由前述光學(xué)照明裝置，來(lái)照明預(yù)定的圖 案。
以及曝光步驟，將預(yù)定的圖案曝光到配置在前述被照射面的感光性基 板上。
依據(jù)本發(fā)明第六型態(tài)的話，曝光方法可更包括投影步驟，使用投影光
學(xué)系統(tǒng)，形成預(yù)定的圖案像；瞳強(qiáng)度分布形成步驟，用以在投影光學(xué)系統(tǒng) 的瞳與共軛位置或其附近的位置上形成預(yù)定光強(qiáng)度分布；以及瞳強(qiáng)度分布 變更步驟，用以改變預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其中之一。在此 情形，瞳強(qiáng)度分布變更步驟更包括依據(jù)預(yù)定的圖案特性，改變預(yù)定光強(qiáng)度 分布的形狀與大小的至少其中之一，并且依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大 小的至少其中之一的變化，來(lái)改變照明到被照射面的光的偏振狀態(tài)。
依據(jù)本發(fā)明第六型態(tài)的話，瞳強(qiáng)度分布形成步驟更包括沿著在光罩上 所形成的線與空間圖案的間距方向上，以隔著間隔形成兩個(gè)高光強(qiáng)度分布 區(qū)域，并且將從兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域照明到被照射面的光的偏振狀態(tài)， 設(shè)定成在與間距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上，具有偏振面的直線偏振狀態(tài)。 在此情形，兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于光學(xué)照明裝置的光軸而形成， 其中以光軸為中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑小o以及瞳 面的直徑(j)P的比定義為cjo， cjo o/())p,其中cjo滿足下列條件0. 7 ^ cr o。此外，兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于光學(xué)照明裝置的光軸而形成，其
中以光軸為中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑(j)O以及瞳面 的直徑小p的比小o/(t)p定義為ao，且以光軸為中心，與兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū) 域內(nèi)"l姿的內(nèi)4妄圓直徑(l)i以及該瞳面的直徑())的比(l)i/(j)p定義為a i, 0.5 ^ a i/ (j o。
本發(fā)明第七型態(tài)提供一種曝光方法，用以將設(shè)定在第 一面的光罩的圖 案，曝光到配置在第二面上的感光性基板。此曝光方法包括 第一步驟提供直線偏振光；
第二步驟依據(jù)第一步驟所提供的直線偏振光，照明光罩； 第三步驟將被第二步驟照明的光罩的圖案曝光到感光性基板上； 第四步驟將第二面上的光的偏振狀態(tài)，切換于特定偏振狀態(tài)與非偏 振狀態(tài)之間，其中依據(jù)入射的直線偏振光，依據(jù)需求，將用來(lái)非偏振化的 去偏光器插入或脫離于照明光路中。
依據(jù)本發(fā)明第七型態(tài)的話，上述曝光方法的第四步驟可更包括改變直 線偏振的偏振面的步驟。此外，曝光方法的第三步驟可更包括使用投影 光學(xué)系統(tǒng)將光罩的圖案形成到第二面上；在與投影光學(xué)系統(tǒng)的瞳共軛的位 置或其附近的位置上，形成預(yù)定光強(qiáng)度分布；改變預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀
與大小的至少其中之一；以及依據(jù)預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其
中之一的變化，改變照明被照射面的光的偏振狀態(tài)。
本發(fā)明第八型態(tài)提供一種曝光方法，用以將設(shè)定在第 一面的光罩的圖
案，曝光到配置在第二面上的感光性基板。曝光方法包括 第一步驟提供光；
第二步驟依據(jù)第一步驟所提供的光，照明光罩；
第三步驟，將在第二步驟被照明的光罩的圖案曝光到感光性基板上；
以及
第四步驟，修正在第二面上的光的偏振狀態(tài)的變動(dòng)。 依據(jù)本發(fā)明第八型態(tài)的話，曝光方法更包括第五步驟，檢測(cè)出光的偏 振狀態(tài)。
第四步驟更包括一步驟，依據(jù)第五步驟所檢測(cè)出的光偏振狀態(tài)，來(lái)調(diào) 整第二面上的偏振狀態(tài)。
本發(fā)明第九型態(tài)提供一種光學(xué)照明裝置，其依據(jù)光源部發(fā)出的光，以 特定的偏振狀態(tài)來(lái)照明被照射面。
光學(xué)照明裝置包括偏振狀態(tài)變更手段，配置在光源部與被照射面之間 的光路中，以改變照明上述被照射面的光的偏振狀態(tài)；以及
縱橫比變換手段，用以改變?cè)谂c前述被照射面在實(shí)質(zhì)上為傅立葉轉(zhuǎn)換 關(guān)系的照明瞳上所形成的光強(qiáng)度分布的縱橫比。
依據(jù)本發(fā)明第九型態(tài)的話，偏振狀態(tài)變更手段可具備偏振狀態(tài)切換手
態(tài)之間作切換。此外，'依據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的話，縱橫比變^b手段為配 置在與前述被照射面在實(shí)質(zhì)上為傅立葉轉(zhuǎn)換關(guān)系的位置或其附近，并且包 括光學(xué)組件群，其具有改變垂直的兩個(gè)方向上的放大率的功能。
本發(fā)明第十型態(tài)提供一種曝光裝置，包括上述第九型態(tài)所記載的光學(xué) 照明裝置，用以將光罩的圖案曝光到配置在前述被照射面上的感光性基板。
依據(jù)本發(fā)明第十型態(tài)的話，前述偏振狀態(tài)變更手段依據(jù)光罩的圖案特 性，來(lái)變更光的偏振狀態(tài)；前述縱橫比變化手段依據(jù)光罩的圖案特性，來(lái) 改變?cè)谡彰魍纤纬傻墓鈴?qiáng)度分部的縱橫比。
本發(fā)明的第十 一型態(tài)提供一種曝光方法，將設(shè)定在第 一面的光罩圖案， 曝光到設(shè)定在第二面的感光性基板上。此曝光方法包括'
第一步驟提供特定偏振狀態(tài)的光；
第二步驟依據(jù)第一步驟所提供的光，照明光罩；
第三步驟將在第二步驟被照明的光罩圖案，曝光到感光性基板上；
第四步驟變更在第二面上的光的偏振狀態(tài)；
第五步驟改變?cè)谂c第二面在實(shí)質(zhì)上為傅立葉轉(zhuǎn)換關(guān)系的照明瞳上所
形成的光強(qiáng)度分布的縱橫比。
依據(jù)上述第十一型態(tài)的話，第四步驟依據(jù)光罩的圖案特性來(lái)改變光的 偏振狀態(tài)。此外，依據(jù)上述第十一型態(tài)的話，第五步驟依據(jù)光罩的圖案特 性來(lái)改變照明睹上所形成的光強(qiáng)度縱橫比。
本發(fā)明第十二實(shí)施例提供一種光學(xué)照明裝置，以光源部發(fā)出的光來(lái)照
射被照射面。光學(xué)照明裝置包括
偏振照明設(shè)定手段，用以將照明被照射面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成特 定偏纟展?fàn)顟B(tài)；以及
光學(xué)積分器，配置在光源部與被照射面之間。
光學(xué)積分器包括沿著預(yù)定第 一方向的間距排列而成的第——維圓柱透 鏡陣列；以及以沿著與第 一方向交叉的第二方向的間距排列而成的第二一 維圓柱透鏡陣列。
依據(jù)本發(fā)明第十二型態(tài)的話，第一與第二一維圓柱透鏡陣列為一體地 設(shè)置在光穿透性基板上。
依據(jù)本發(fā)明第十二型態(tài)的話，光學(xué)照明裝置包括多數(shù)個(gè)包含第一與第 二一維圓柱透鏡陣列的圓柱透鏡陣列板。該些圓柱透鏡陣列板是沿著光學(xué) 照明裝置的光軸方向，隔著一間隔來(lái)配置。此外，沿著第——維圓柱透鏡 陣列的第 一方向的間距以及沿著第二一維圓柱透鏡陣列的第二方向的間 距，至少要有 一個(gè)在2mm以下的間距。
本發(fā)明第十三型態(tài)提供一種曝光裝置，包括第十二型態(tài)所記載的光學(xué) 照明裝置，將光罩的圖案曝光到配置前述被照射面的感光性基板上。
本發(fā)明第十四型態(tài)提供一種曝光方法，包括照明步驟使用第十二型 態(tài)所記載的光學(xué)照明裝置，來(lái)照明光罩；以及曝光步驟，將前述光罩的圖 案曝光到配置在前述被照射面上的感光性基板上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。經(jīng)由上述可知，本 發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)照明裝置、曝光裝置以及曝光方法。該光學(xué)照明裝 置，例如搭載于曝光裝置中，便可以依據(jù)光罩圖案的特性，抑制光量損且 使照明光的偏振狀態(tài)改變，得以實(shí)施適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件。具有提供直線偏振 光的光源部l,以光源部發(fā)出的光來(lái)照明被照射面(M、 W)。光學(xué)照明裝置具 有偏振狀態(tài)切換手段(IO、 20)，配置在光源部與被照射面之間的光路中，
切i。偏振狀態(tài)切換手段更具有去偏振器其架構(gòu)i可以自在地插入與 脫離于照明光路中，并且可依據(jù)所需將入射的直線偏振光去偏振。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附
圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1繪示具有本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)照明裝置的曝光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2繪示以輪帶照明與四極照明所以形成的輪帶狀二次光源與四極狀 二次光源的示意圖。
圖3繪示以二極照明所以形成的二極狀二次光源的示意圖。 圖4繪示圖1的相位部材與去偏振器的架構(gòu)示意圖。 圖5繪示第一變化例的偏振狀態(tài)切換手段的架構(gòu)示意圖。 圖6繪示第二變化例的偏振狀態(tài)切換手段的架構(gòu)示意圖。 圖7繪示第三變化例的偏振狀態(tài)切換手段的架構(gòu)示意圖。 圖8繪示變化例的去偏振器的架構(gòu)示意圖。
圖9繪示在圖1中配置在光源與偏振狀態(tài)切換手段之間的光束匹配單 元的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。
圖IO繪示關(guān)于螢石的結(jié)晶方位的說(shuō)明圖。
圖11繪示在偏振狀態(tài)切換手段中所附設(shè)的用來(lái)將橢圓偏振變換成直線 偏振的1/4波長(zhǎng)板的示例圖。
圖12繪示制作半導(dǎo)體組件以做為微電子組件的方法流程圖。
圖13繪示制作液晶顯示組件以做為微電子組件的方法流程圖。
圖14繪示在二極照明中，以直線偏振狀態(tài)的光來(lái)照射光罩的概略示例圖。
圖15繪示在圓形照明中，以直線偏振狀態(tài)的光來(lái)照射光罩的概略示例圖。
圖16繪示在圖1的曝光裝置中，附設(shè)用來(lái)檢測(cè)照明光的偏振狀態(tài)的偏 振監(jiān)視器的架構(gòu)示意圖。
圖17繪示圖16的偏振監(jiān)視器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖18繪示圖11中偏振狀態(tài)切換手段的1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸與1/2 波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的調(diào)整方法流程圖。
圖19繪示當(dāng)1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸固定在-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置時(shí)， 1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置的偏振監(jiān)視器的輸出變化圖。
圖20繪示當(dāng)1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在各角度位置的狀態(tài)時(shí)，1/2 波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置的偏振監(jiān)視器的輸出變化圖。
圖21繪示1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置的狀態(tài)下的偏振監(jiān)視 器的輸出對(duì)比變化圖。
圖22繪示當(dāng)1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸固定在使橢圓偏振光變換成直線 偏振光的第一角度位置時(shí)，1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置的偏振監(jiān) 視器的輸出變化圖。圖23繪示具有與圖1或圖16相異結(jié)構(gòu)的照明瞳分布形成手段的曝光
裝置的架構(gòu)示意圖。
圖24繪示在圖23中，配置在遠(yuǎn)焦透鏡的前側(cè)透鏡群與后側(cè)透鏡群之 間的光路中的圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)系的架構(gòu)示意圖。
圖25繪示圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)是對(duì)于在圖23變化例的輪帶照明中所 形成的二次光源的作用說(shuō)明圖。
圖26繪示變焦透鏡對(duì)于在圖23變化例的輪帶照明中所形成的二次光 源的作用說(shuō)明圖。
圖27繪示在圖23中，配置在遠(yuǎn)焦透鏡的前側(cè)透鏡群與后側(cè)透鏡群之 間的光路中的第 一 圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)的架構(gòu)示意圖。
圖28繪示第一圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)對(duì)于在圖23變化例的輪 帶照明中所形成的二次光源的作用說(shuō)明圖。
圖29繪示第一圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)對(duì)于在圖23變化例的輪 帶照明中所形成的二次光源的作用說(shuō)明圖。
圖30繪示第一圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)對(duì)于在圖23變化例的輪 帶照明中所形成的二次光源的作用說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所釆取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的光學(xué)照明裝置、曝光 裝置以及曝光方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效， i羊細(xì)"i兌明長(zhǎng)口后。
圖1為概略繪示具備本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)照明裝置的曝光裝置架構(gòu)圖。 如圖1所示，沿著感光基板的晶圓W的法線方向?yàn)樵O(shè)定為Z軸，在晶圓W 表面上平行于圖1圖面的方向?yàn)樵O(shè)定為Y軸，在晶圓W表面上垂直于圖1 圖面的方向?yàn)樵O(shè)定為X軸。此外，在圖1中，光學(xué)照明裝置為設(shè)定進(jìn)行輪 帶照明。
本實(shí)施例曝光裝置具備激光光源1,用以提供曝光光(照明光)。激光光 源1可以使用例如提供波長(zhǎng)248nm光的KrF準(zhǔn)分子激光光源，或者是提供 波長(zhǎng)193nm光的ArF準(zhǔn)分子激光光源等。從激光光源1沿著Z方向射出的 大略平行光束，具有在X方向上延伸成細(xì)長(zhǎng)矩形的剖面，并且入射到由透 4竟對(duì)2a， 2b所構(gòu)成的光擴(kuò)散器(beam expander )2。各透4竟2a, 2b在圖1 圖面上(YZ平面上)分別具有負(fù)折射能力與正折射能力。因此，入射到光擴(kuò) 散器2的光束在圖1圖面上會(huì)被擴(kuò)大，而被整形成具有預(yù)定矩形剖面的光 束。
透過(guò)做為整形光學(xué)系統(tǒng)的光擴(kuò)散器2的大略平行光束被偏向鏡3片偏
向到Y(jié)方向后，經(jīng)由相位部材10、去偏振器(非偏振化組件)20以及繞射光 學(xué)組件4，入射至遠(yuǎn)焦變焦透鏡(afocal zoom lens) 5。相位部材10與去偏 振器20的構(gòu)造與作用會(huì)在下文詳述。 一般來(lái)說(shuō)，繞射光學(xué)組件為在基板上 形成具有曝光光(照明光)的波長(zhǎng)左右間隔(pi tch)的階梯構(gòu)造，并具有將入 射光束繞射到預(yù)定角度的作用。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)具有矩形剖面的平行光束入 射時(shí)，繞射光學(xué)組件4具有在其遠(yuǎn)場(chǎng)(far field)或夫瑯和費(fèi)(fraunhofer) 繞射區(qū)域上，形成圓形光強(qiáng)度分布的功能。
因此，經(jīng)過(guò)繞射光學(xué)組件4的光束，會(huì)在遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的瞳位置上 形成圓形光強(qiáng)度分布，亦即具有圓形剖面的光束。繞射光學(xué)組件4為架構(gòu) 成可以從照明光路退避的結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)焦變焦透鏡5為架構(gòu)成一邊維持遠(yuǎn)焦系 統(tǒng)(無(wú)焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng))， 一邊以在預(yù)定的范圍內(nèi)連續(xù)地改變倍率。透過(guò)遠(yuǎn)焦 變焦透鏡5的光束入射至輪帶照明用繞射光學(xué)組件6。遠(yuǎn)焦變焦透鏡5實(shí)質(zhì) 將繞射光學(xué)組件4的發(fā)射原點(diǎn)與繞射光學(xué)組件6的繞射面彼此光學(xué)共軛地 連結(jié)在一起。聚光于繞射光學(xué)組件6的繞射面上或其附近面上的一點(diǎn)的數(shù) 值孔徑為與遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的倍率相關(guān)的方式來(lái)變化。
當(dāng)平行光束入射時(shí)，輪帶照明用繞射光學(xué)組件6具備在它的遠(yuǎn)場(chǎng)上形 成環(huán)狀光強(qiáng)度分布的功能。繞射光學(xué)組件6架構(gòu)成可以自由地插脫于照明 光路上，并且四極照明用繞射光學(xué)組件60、圓形照明用繞射光學(xué)組件61、 X方向二極照明用繞射光學(xué)組件62與Y方向二極照明用繞射光學(xué)組件63等 為架構(gòu)成可以彼此互相切換。四極照明用繞射光學(xué)組件60、圓形照明用繞 射光學(xué)組件61、 X方向二極照明用繞射光學(xué)組件62與Y方向二極照明用繞 射光學(xué)組件63等的結(jié)構(gòu)與作用會(huì)在下文中敘述。
經(jīng)過(guò)繞射光學(xué)組件6的光束會(huì)入射至變焦透鏡7。微透鏡陣列(micro lens array,或復(fù)眼透鏡)8的入射面為被定位在變焦透鏡7的后側(cè)焦平面 附近。微透鏡陣列8為由排列成縱列且密集的多數(shù)個(gè)具有正折射能力微小 透鏡所構(gòu)成的光學(xué)組件。 一般而言，微透鏡陣列為利用例如在平行面板上 進(jìn)行蝕刻處理以形成微小透鏡群的方式來(lái)架構(gòu)而成。
構(gòu)成微透鏡陣列的各微小透鏡為比構(gòu)成復(fù)眼透鏡的各透鏡組件更微 小。此外，微透鏡陣列與彼此相互隔離的透鏡組件所構(gòu)成的復(fù)眼透鏡不同， 多數(shù)個(gè)微小透鏡(微小折射面)并不互相隔離，而是一體形成。但是，從具 有正折射能力的透鏡組件被排列成縱橫方式這點(diǎn)來(lái)看，微透鏡陣列與復(fù)眼 透鏡相同，為波前分割型的光學(xué)積分器。
如上所述，從透過(guò)繞射光學(xué)組件4，形成于遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的瞳位置上 的圓形光強(qiáng)度的光束，從遠(yuǎn)焦變焦透鏡5射出后，會(huì)成為具有各種角度成 分的光束，而入射至繞射光學(xué)組件6。換句話說(shuō)，繞射光學(xué)組件4為構(gòu)成具 有角度光束成形功能的光學(xué)積分器。另一方面，當(dāng)平行光束入射時(shí)，繞射
光學(xué)組件6具備做為在其遠(yuǎn)場(chǎng)上形成環(huán)狀光強(qiáng)度分布的光束變換組件的功
能。因此，透過(guò)繞射光學(xué)組件6的光束會(huì)在變焦透鏡7的后側(cè)焦平面上(也 在微透鏡陣列的入射面上)，形成以例如光軸AX為中心的輪帶狀照野。
微透鏡陣列8的入射面上所形成的輪帶狀照野的外徑為相依于變焦透 鏡7的焦點(diǎn)距離而改變。如此，變焦透鏡7在實(shí)質(zhì)上以傅立葉轉(zhuǎn)換關(guān)系來(lái) 連結(jié)繞射光學(xué)組件5與微透鏡陣列8的入射面。入射至微透鏡陣列8的光 束為被二次元地分割，在微透鏡陣列8的后側(cè)焦平面上，則如圖2A所示， 會(huì)形成與入射光束所形成的照野相同的輪帶狀多數(shù)個(gè)光源(以下稱為二次 光源)。
從微透鏡陣列8后側(cè)焦平面上所形成的輪帶狀二次光源發(fā)出的光束， 在受到聚焦光學(xué)系統(tǒng)9的聚光作用后，便重疊地照明到已經(jīng)形成預(yù)定圖案 的光罩M上。透過(guò)光造M的圖案的光束，經(jīng)過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)PL，便將光罩 圖案的影像形成于感光性基板的晶圓W上。據(jù)此，在與投影光學(xué)系統(tǒng)PL的 光軸AX垂直的平面(XY平面)上， 一邊以二維地驅(qū)動(dòng)控制晶圓W， 一邊做整 體曝光或掃描曝光，而將光罩M的圖案逐一地曝光于晶圓W上的各個(gè)曝光 區(qū)域上。
在本實(shí)施例中，當(dāng)遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的倍率改變時(shí)，輪帶狀二次光源的 中心高度(圓形中心線的與光軸AX的距離)dO并不會(huì)改變，僅有它的寬度(夕卜 徑(直徑)與內(nèi)徑(直徑)之差的1/2)w0會(huì)改變。亦即，利用使遠(yuǎn)焦變焦透鏡 5的倍率改變，可以使輪帶狀二次光源的大小(外徑)以及它的形狀(輪帶比 內(nèi)徑/外徑)同時(shí)改變。
此外，當(dāng)變焦透鏡7的焦距改變時(shí)，輪帶狀二次光源的輪帶比不會(huì)改 變，中心高度d0及寬度w0會(huì)同時(shí)改變。亦即，利用使變焦透鏡7的焦距 改變，可以不改變輪帶狀二次光源的輪帶比，而改變外徑。如上所述，在 本實(shí)施例中，利用適當(dāng)?shù)馗淖冞h(yuǎn)焦變焦透鏡5的倍率與變焦透鏡7的焦距， 可以不使輪帶狀二次光源的外徑改變，僅改變它的輪帶比。
此外，利用將繞射光學(xué)組件60設(shè)定在照明光路中以取代繞射光學(xué)組件 6，可以進(jìn)行四極照明。當(dāng)平行光束入射時(shí)，四極照明用繞射光學(xué)組件60 具備在其遠(yuǎn)場(chǎng)上形成四點(diǎn)狀光強(qiáng)度分布的功能。因此，經(jīng)過(guò)繞射光學(xué)組件 60的光束會(huì)在微透鏡陣列8的入射面上，形成例如以光軸AX為中心的四個(gè) 圓形照野所構(gòu)成的四極狀照野。因此，如圖2A所示，在微透鏡陣列8的后 側(cè)焦平面上，也會(huì)形成與其入射面上所形成照野相同的四極狀二次光源。
在四極照明中，也與^^帶照明時(shí)相同，藉由4吏遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的倍率 改變，可以一起改變四極狀二次光源的外徑(四個(gè)圓形面光源的外接圓的直 徑)Do與輪帶比(四個(gè)圓形面光源的內(nèi)接圓的直徑Di/四個(gè)圓形面光源的外 接圓的直徑Do)。此外，藉由使變焦透鏡7的焦距改變，可以不改變四極狀
二次光源的輪帶比，而改變它的外徑。因此，利用適當(dāng)?shù)馗淖冞h(yuǎn)焦變焦透 鏡5的倍率與變焦透鏡7的焦距，可以不使四極狀二次光源的外徑改變， 僅改變它的輪帶比。
此外，藉由使繞射光學(xué)組件4從照明光路退避，并且將圓形照明用繞
射光學(xué)組件61設(shè)定在照明光路中以取代繞射光學(xué)組件6或60,便可以進(jìn)行 一般圓形照明。在此情形，沿著光軸AX而具有矩形剖面的光束便入射至遠(yuǎn) 焦變焦透鏡5。入射到遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的光束便依據(jù)它的倍率被放大或縮小， 具有矩形剖面的光束就這樣沿著光軸AX從遠(yuǎn)焦變焦透鏡5出射，再入射至 繞射光學(xué)組件61。
與繞射光學(xué)組件4的情形相同，當(dāng)具有矩形剖面的平行光束入射時(shí)， 圓形照明用繞射光學(xué)組件61具備在其遠(yuǎn)場(chǎng)形成圓形光強(qiáng)度分布的功能。因 此，以繞射光學(xué)組件61所形成的圓形光束經(jīng)過(guò)變焦透鏡7，在微透鏡陣列 8的入射面處，形成以光軸AX為中心的圓形照野。結(jié)果，在微透鏡陣列8 的后側(cè)焦平面也形成以光軸AX為中心的圓形二次光源。在此情形，利用改 變遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的倍率或變焦透鏡7的焦點(diǎn)，便可以適當(dāng)?shù)馗淖儓A形二 次光源的外徑。
接著，利用將繞射光學(xué)組件62設(shè)定在照明光路中以取代繞射光學(xué)組件 6、 60或61，便可以進(jìn)行X方向二極照明。當(dāng)平行光束入射時(shí)，X方向二極 照明用繞射光組件62具備在其遠(yuǎn)場(chǎng)沿著X方向上，形成相隔一間隔的兩點(diǎn) 狀光強(qiáng)度分布的功能。因此，經(jīng)過(guò)繞射光學(xué)組件62的光束便在微透鏡陣列 8的入射面上，形成例如以光軸AX為中心，沿著X方向上，形成由相隔一 間隔的兩個(gè)圓形照野所構(gòu)成的二極狀照野。結(jié)果，如圖3A所示，與入射面 上所形成的照野相同，在微透鏡陣列8的后側(cè)焦平面上，也會(huì)沿著X方向 形成二極狀二次光源。
此外，利用將繞射光學(xué)組件63設(shè)定在照明光路中以取代繞射光學(xué)組件 6、 60、 61或62,便可以進(jìn)行Y方向二極照明。當(dāng)平行光束入射時(shí)，Y方向 二極照明用繞射光組件63具備在其遠(yuǎn)場(chǎng)沿著Z方向(在光罩與晶圓上為對(duì) 應(yīng)到Y(jié)方向)上，形成相隔一間隔的兩點(diǎn)狀光強(qiáng)度分布的功能。因此，經(jīng)過(guò) 繞射光學(xué)組件63的光束便在微透鏡陣列8的入射面上，形成例如以光軸AX 為中心，沿著Z方向上，形成由相隔一間隔的兩個(gè)圓形照野所構(gòu)成的二極 狀照野。結(jié)果，如圖3B所示，與入射面上所形成的照野相同，在微透鏡陣 列8的后側(cè)焦平面上，也會(huì)沿著Z方向形成二極狀二次光源。
在二極照明中也與四極照明的情形相同，藉由改變遠(yuǎn)焦變焦透鏡5的 倍率，可以一起變更二極狀二次光源的外徑(兩個(gè)圓形面光源的外接圓直 徑)do以及輪帶比(兩個(gè)圓形面光源的內(nèi)接圓直徑di/兩個(gè)圓形面光源的外 接圓直徑)。此外，藉由改變變焦透鏡7的焦距，可以不改變二極狀二次光源的輪帶比，而改變它的外徑。結(jié)果，藉由適當(dāng)?shù)馗淖冞h(yuǎn)焦變焦透鏡5的 倍率與變焦透鏡7的焦距，便可以不改變二極狀二次光源的外徑，而僅改 變它的輪帶比。
圖4繪示圖1的相位部材與去偏振器的概略示意圖。參考圖4所示， 相位部材10為以其結(jié)晶光學(xué)軸可以光軸AX為中心自由地旋轉(zhuǎn)的1/2波長(zhǎng) 板來(lái)架構(gòu)而成。另一方面，去偏振器20為由楔形水晶棱鏡20a以及具有與 此水晶棱鏡20a相輔形狀的楔形石英棱鏡20b所構(gòu)成。水晶棱鏡20a與石 英棱鏡20b為架構(gòu)成一體的棱鏡組合體，且可自由地插脫于照明光路。當(dāng) 使用KrF準(zhǔn)分子激光光源獲ArF準(zhǔn)分子激光光源做為激光光源1時(shí)，因?yàn)?從此光源射出的光的偏振度一般具有95%以上的偏振度，故大致直線偏振光 便入射至1/2波長(zhǎng)板10。
當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直線偏振的偏振面為設(shè)定 成0度或90度時(shí)，入射至1/2波長(zhǎng)板的直線偏振光會(huì)直接通過(guò)，而不會(huì)改 變偏振面。此外，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直線偏振的 偏振面為設(shè)定成45度時(shí)，入射至1/2波長(zhǎng)板的直線偏振光會(huì)變換成偏振面 僅改變90度的直線偏振光。當(dāng)水晶棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直 線偏振的偏振面為設(shè)定成45度時(shí)，入射至水晶棱鏡20a的直線偏振光會(huì)變 換成非偏振狀態(tài)的光(非偏振化)。
在本實(shí)施例中，當(dāng)去偏振器20定位在照明光路中時(shí)，水晶棱鏡20a的 結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直線偏振的偏振面是設(shè)定成45度。換句話說(shuō)，當(dāng) 水晶棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直線偏振的偏振面是設(shè)定成0度 或90度時(shí)，入射至水晶棱鏡20a的直線偏振光會(huì)直接通過(guò)，而不會(huì)改變偏 振面。此外，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的直線偏振的偏振 面是設(shè)定成22. 5度時(shí)，入射至1/2波長(zhǎng)板10的直線偏振光會(huì)被轉(zhuǎn)換成非 偏振狀態(tài)的光，其包含偏振面不會(huì)改變而直接通過(guò)的直線偏振成分以及偏 振面僅改變90度的直線偏振成分。
如上所述，在本實(shí)施例中，從激光光源1發(fā)出的直線偏振光是入射至 1/2波長(zhǎng)板10。但，為了簡(jiǎn)化以下的說(shuō)明，P偏振(圖l中，在l/2波長(zhǎng)板 的位置上，于Z方向具有偏振面的直線偏振，以下稱為Z方向偏振)的光入 射到1/2波長(zhǎng)板10。當(dāng)將去偏振器20定位在照明光路中時(shí)，1/2波長(zhǎng)板10
0度或90度時(shí)，入射到1/2波長(zhǎng)板10口的P偏振(Z方向偏振)的光會(huì)直:通 過(guò)，而不改變它的偏振面，再入射至水晶棱鏡20a。因?yàn)樗Ю忡R20a的結(jié) 晶光學(xué)軸相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振)的偏振面所成的角度被設(shè)定為45 度，入射至水晶棱鏡20a的P偏振(Z方向偏振)的光會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧駹顟B(tài) 的光。經(jīng)過(guò)水晶棱鏡20a而被非偏振化的光，經(jīng)過(guò)用來(lái)補(bǔ)償光行進(jìn)方向的
做為補(bǔ)償器的石英棱鏡20b,以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M(進(jìn)而晶圓W)。另
一方面，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振)的 偏振面所成的角度被設(shè)定為45度時(shí)，入射到1/2波長(zhǎng)板10的P偏振(Z方 向偏振)的光的偏振面會(huì)改變90度，而成為S偏振(圖1中，在l/2波長(zhǎng)板 位置上，于X方向具有偏振面的直線偏振，以下稱為X偏振)的光，再入射 至水晶棱鏡20a。因?yàn)樗Ю忡R20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射S偏振(X方 向偏振)的偏振面所成的角度被設(shè)定為45度，入射至水晶棱鏡20a的S偏 振(X方向偏振)的光會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧駹顟B(tài)的光。經(jīng)過(guò)石英棱鏡20b，以非 偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M。
相對(duì)地，使偏振器20從照明光路退避的情形下，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的
度或90度時(shí)，入射到1/2波長(zhǎng)板10 ; P偏振(Z方向偏振)的光會(huì)直接通過(guò)， 而不改變它的偏振面，并以P偏振(Z方向偏振)狀態(tài)的光來(lái)照明光罩M。另 一方面，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振)的 偏振面所成的角度被設(shè)定為45度時(shí)，入射到1/2波長(zhǎng)板10的P偏振(Z方 向偏振)的光的偏振面會(huì)改變90度，而成為S偏振，并且以S偏振(X方向 偏振)狀態(tài)的光來(lái)照明光罩M。
如上所述，在本實(shí)施例中，藉由將去偏振器20插入照明光路來(lái)定位， 可以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M。此外，藉由使去偏振器20從照明光路上退 避并且將1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振)的偏 振面所成的角度被設(shè)定為0度或90度，可以P偏振(Z方向偏振)。再者， 藉由使去偏振器20從照明光路上退避并且將1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸 相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振)的偏振面所成的角度被設(shè)定為45度，便可 以S偏振(X方向偏振)狀態(tài)，來(lái)照明光罩M。
換言之，在本實(shí)施例中，藉由1/2波長(zhǎng)板10與去偏振器20所構(gòu)成的 偏振狀態(tài)切換手段的作用，照明到做為被照射面的光罩M(或晶圓W)的光的
照明時(shí)，可以在P光狀態(tài)與S偏振狀態(tài)之間(互相垂直的偏振狀態(tài)之間)互 相切換。因此在本實(shí)施例中，因?yàn)橐驊?yīng)光罩M的圖案特性來(lái)抑制光量損失， 并且使照明光的偏振狀態(tài)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件，故可以依據(jù)光罩M 的圖案特性而實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件，來(lái)進(jìn)行良好的曝光。特別是，以直 線偏振光來(lái)照明時(shí)，在偏振狀態(tài)切換手段處實(shí)質(zhì)上沒(méi)有光量損失下，來(lái)自 光源1的直線偏振可以導(dǎo)引到被照射面。
具體而言，例如藉由設(shè)定在X方向二極照明，以及在光罩M上沿著X 方向，以具有偏振面的直線偏振狀態(tài)的光來(lái)照明光罩M，在晶圓W上的臨界 層，沿X方向的線寬的極小圖案可以忠實(shí)地曝光。接著，例如藉由切換成Y
方向二極照明，并且以在光罩M上沿Y方向上具有偏振面的直線偏振狀態(tài)
的光來(lái)對(duì)光罩M照明，在晶圓W上的同一臨界層，沿X方向的線寬的極小
圖案可以忠實(shí)地曝光。
接著，在臨界層的雙重曝光結(jié)束后，例如還是以二極照明方式，或者 是切換成四極照明或輪帶照明或圓形照明，并且以非偏振狀態(tài)的光來(lái)照明 光罩M,晶圓W上的非臨界層(中間層或粗糙層(rough layer))的線寬較寬 的二維圖案可以高產(chǎn)量來(lái)曝光。但是這是一個(gè)例子。 一般而言，藉由依據(jù) 光罩M的特性來(lái)設(shè)定二次光源的適當(dāng)?shù)男螤罨虼笮?，并且將照明光罩M的 光設(shè)定成適當(dāng)?shù)钠駹顟B(tài)，便可以適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件來(lái)進(jìn)行良好的曝光。
實(shí)際上，在P偏振光線傾斜入射到晶圓W的情形以及S偏振光線傾斜 入射到晶圓W的情形，在晶圓W上所形成的光阻層表面的散射是不相同的。 具體而言，S偏振者會(huì)比P偏振有較高的反射率，因此P偏振會(huì)比S偏振更 會(huì)深達(dá)光阻層的內(nèi)部。利用這種相對(duì)于光阻層的P偏振與S偏振光學(xué)特性 差異，因應(yīng)光罩M的圖案特性，使照明光的偏振狀態(tài)改變，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)?照明條件的話，便可以適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件來(lái)進(jìn)行良好的曝光。
此外，在上述實(shí)施例中，做為須因應(yīng)需要使入射的直線偏振光線的偏 振面改變的相位部材的1/2波長(zhǎng)板10是配置在光源側(cè)，做為必須因應(yīng)需要 使入射的直線偏振光線成為非偏振的去偏振器20是配置在光罩側(cè)。但是， 并不限定在此方式，將去偏振器20配置在光源側(cè)且將1/2波長(zhǎng)板10配置 在光罩側(cè)也可以獲得相同的光學(xué)作用與效果。
再者，于上述實(shí)施例中，做為用來(lái)補(bǔ)償經(jīng)過(guò)水晶棱鏡20a的光線的行 進(jìn)方向的補(bǔ)償器是使用石英棱鏡20b。但是，并不是只限于此方式。對(duì)于 KrF準(zhǔn)分子激光或ArF準(zhǔn)分子激光的高耐久性的光學(xué)材料，如水晶或螢石等 所形成的楔型棱鏡，也可以用來(lái)做為補(bǔ)償器。此點(diǎn)對(duì)于其它相關(guān)的變化例 也是相同的。
圖5是繪出第一變化例的偏振狀態(tài)切換手段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5第一 變化例所示的偏振切換手段，與圖4實(shí)施例所示的偏振切換手段具有類似 的構(gòu)造。但是，相對(duì)于圖4的去偏振器20是架構(gòu)成可以自由插入與脫離于 照明光路，而在圖5的第一變形例中，構(gòu)成去偏振器20的水晶棱鏡20a與 石英棱鏡20b是架構(gòu)成可以一體地以光軸AX為中心而自由地旋轉(zhuǎn)。而水晶 棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸以光軸AX為中心而自由地旋轉(zhuǎn)是基本上的差異點(diǎn)。 接著，著重于與圖4實(shí)施例的差異點(diǎn)，來(lái)說(shuō)明圖5的變化例。
在第1變化例中，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振 (Z方向偏振)的偏振面所成的角度是被定位在0度或90度，入射到1/2波 長(zhǎng)板10的P偏振(Z方向偏振)的光并不會(huì)改變它的偏振面，以P偏振(Z方 向偏振)直接通過(guò)，而入射至水晶棱鏡20a。此時(shí)，當(dāng)水晶棱鏡20a的結(jié)晶
光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向偏振)的偏振面所成的角度是被設(shè)定在
45度，入射到水晶棱鏡20a的P偏振(Z方向偏振)的光被轉(zhuǎn)換成非偏振狀 態(tài)，并且經(jīng)由石英棱鏡20b，以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M。此外，當(dāng)水晶棱
是被設(shè)定在0度或90度，入射到水晶棱鏡20a口的P偏振(Z方向偏振)的光 并不會(huì)改變它的偏振面，以P偏振(Z方向偏振)直接通過(guò)，并且經(jīng)由石英棱 鏡20b，以P偏振(Y方向偏振)狀態(tài)來(lái)照明光罩M。
另一方面，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向 偏振)的偏振面所成的角度是被設(shè)定在45度，入射到1/2波長(zhǎng)板10的P偏 振(Z方向偏振)的光會(huì)僅改變90度，而變成S偏振(X方向偏振)的光，再 入射到水晶棱鏡20a。此時(shí)，當(dāng)水晶棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P 偏振(Z方向偏振)的偏振面所成的角度是被設(shè)定在45度，入射到水晶棱鏡 20a的S偏振(X方向偏振)的光被轉(zhuǎn)換成非偏振狀態(tài)，并且經(jīng)由石英棱鏡 20b，以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M。此外，當(dāng)水晶棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸相 對(duì)于入射的S偏振(X方向偏振)的偏振面所成的角度是被設(shè)定在0度或90 度，入射到水晶棱鏡20a的S偏振(X方向偏振)的光并不會(huì)改變它的偏振面， 以S偏振(X方向偏振)直接通過(guò)，并且經(jīng)由石英棱鏡20b，以S偏振(X方向 偏振)狀態(tài)來(lái)照明光罩M。
如以上所述，在圖5的第一變化例中，利用圍繞1/2波長(zhǎng)板10的光軸 AX的旋轉(zhuǎn)以及圍繞水晶棱鏡20a的光軸AX的旋轉(zhuǎn)，用來(lái)照明光罩的光的偏 振狀態(tài)便可以在直線偏振狀態(tài)與非偏振狀態(tài)之間切換。在以直線偏振光來(lái) 照明的情形時(shí)，可以在P偏振狀態(tài)與S偏振狀態(tài)之間切換。此外，圖5的 第一變化例中也將1/2波長(zhǎng)板10配置在光源側(cè)而將去偏振器20配置在光 罩側(cè)，但是將去偏振器20配置在光源側(cè)且將配置1/2波長(zhǎng)板10在光罩側(cè) 也可以獲得相同的光學(xué)作用與效果。
圖6是繪示第二變化例的偏振切換手段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6的第二變 化例所示的偏振切換手段，具有類似于圖4實(shí)施例的偏振切換手段的結(jié)構(gòu)。 但是，在圖4的實(shí)施例中，去偏振器20是架構(gòu)成可以自在地插入脫離于照 明光路，相對(duì)于此，圖6所示的第二變化例是^l巴去偏振器20以故定的方式 定位在照明光路中。這點(diǎn)是基本上的差異。接著，便著重在與圖4實(shí)施例 的差異點(diǎn)，來(lái)說(shuō)明圖6的第二變化例。
在第二變化例中，水晶棱鏡20a結(jié)晶光學(xué)軸的相對(duì)于入射的P偏振(Z 方向偏振)的偏振面所成的角度是被定位在0度或90度。因此，當(dāng)1/2波 長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向偏振)的偏振面所成的角 度是被定位在0度或90度，入射到1/2波長(zhǎng)板10的P偏振(Z方向偏振) 的光并不會(huì)改變它的偏振面，以P偏振(Z方向偏振)直接通過(guò)，而入射至水
晶棱鏡20a。因?yàn)樗Ю忡R20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向 偏振)的偏振面所成的角度是被定位在G度或90度，入射到水晶棱鏡20a 的P偏振(Z方向偏振)的光并不會(huì)改變它的偏振面，以P偏振(Z方向偏振) 直接通過(guò)，并且經(jīng)由石英棱鏡20b,以P偏振(Y方向偏振)狀態(tài)來(lái)照明光罩 M。
此外，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板IO的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向偏振) 的偏振面所成的角度是設(shè)定在45度，入射到水晶棱鏡20a的P偏振(Z方向 偏振)的光，偏振面僅變化90度，而成為S偏振(X方向偏振)，再入射至水 晶棱鏡20a。因?yàn)樗Ю忡R20a的結(jié)晶光學(xué)軸是相對(duì)于入射的S偏振(X方 向偏振)的偏振面而被定位在Q度或90度的角度，故入射至水晶棱鏡20a 的S偏振(X方向偏振)的光的偏振面并不會(huì)改變，以S偏振(X方向偏振)直 接通過(guò)，經(jīng)由石英棱鏡20b,以S偏振的狀態(tài)來(lái)照明光罩M。
再者，當(dāng)1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振(Z方向偏振) 的偏振面所成的角度是設(shè)定在22. 5度，如前所述，入射到1/2波長(zhǎng)板10 的P偏振(Z方向偏振)的光并不會(huì)改變偏振面，包含其狀態(tài)直接通過(guò)的P偏 振(Z方向偏振)成分與偏振面改變90度的S偏振(X方向偏振)成分，轉(zhuǎn)換 成非偏振狀態(tài)，再入射至水晶棱鏡20a。因?yàn)樗Ю忡R10a的結(jié)晶光學(xué)軸是 相對(duì)于入射的P偏振成分的偏振面而被定位在0度或90的角度，故入射至 水晶棱鏡20a的P偏振(Z方向偏振)成分與S偏振(X方向偏振)成分也不會(huì) 改變偏振面而直接通過(guò)，經(jīng)過(guò)石英棱鏡20b，以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩M。
如以上所述，在圖6的第二變化例中，利用在將去偏振器20固定地定 位在照明光路中的狀態(tài)，使1/2波長(zhǎng)板10圍繞光軸AX適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)，用來(lái)
在以直線偏振光來(lái)照明的情;時(shí)，可以在P偏振i態(tài)與S偏振狀態(tài)之間切 換。此外，圖6的第二變化例中也將1/2波長(zhǎng)板10配置在光源側(cè)而將去偏 振器20配置在光罩側(cè)，但是將去偏振器20配置在光源側(cè)且將配置1/2波 長(zhǎng)板IO在光罩側(cè)也可以獲得相同的光學(xué)作用與效果。
圖7是繪示第三變化例的偏振切換手段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7的第三變 化例所示的偏振切換手段，具有類似于圖5第一變化例的偏振切換手段的 結(jié)構(gòu)。但是，在圖5的第一變化例中，偏振切換手段是由1/2波長(zhǎng)板10與 去偏振器20構(gòu)成；相對(duì)于此，圖7所示的第三變化例中，偏振狀態(tài)切換手 段僅僅由可以光軸AX為中心自由地旋轉(zhuǎn)的去偏振器所構(gòu)成，這點(diǎn)是基本上 的差異。接著，便著重在與圖5第一變化例的差異點(diǎn)，來(lái)說(shuō)明圖7的第三 變化例。
在第三變化例中，當(dāng)水晶棱鏡20a的結(jié)晶光學(xué)軸相對(duì)于入射的P偏振 (Z方向偏振)的偏振面是被設(shè)定成45度的角度，入射到水晶棱鏡20a的P
偏振便變更成非偏振狀態(tài)，再經(jīng)由石英棱鏡20b,以非偏振狀態(tài)來(lái)照明光罩
M。另一方面，當(dāng)水晶棱鏡20a結(jié)晶光學(xué)軸的相對(duì)于入射P偏振(Z方向偏振) 的偏振面是被設(shè)定為0度或90度的角度，入射到水晶棱鏡20a的P偏振(Z 方向偏振)的光并不會(huì)改變偏振面，以P偏振(Z方向偏振)直接通過(guò)，再經(jīng) 由石英棱鏡20b，以P偏振狀態(tài)(Z方向偏振)來(lái)照明光罩M。
如上所述，圖7第三變化例中，利用讓水晶棱鏡20a環(huán)繞光軸AX做適 當(dāng)旋轉(zhuǎn)，照明光罩M的光的偏振狀態(tài)便可以在直線偏振狀態(tài)與非偏振狀態(tài) 之間切換。此外，在圖7第三變化例中，去偏振器20是架構(gòu)成繞光軸AX 來(lái)自由地旋轉(zhuǎn)并且可以自由地插入與脫離于照明光路中，藉由使去偏振器 20從照明光路退避，即使設(shè)定成以P偏振來(lái)照明光罩M，也可以獲得相同 的光學(xué)作用與效果。
圖8為去偏振器變化例架構(gòu)的示意圖。在上述實(shí)施例以及第一至第三 變化例中，去偏振器20為采用具有水晶棱鏡20a的結(jié)構(gòu)，但是如圖8變化 例所示，可以是偏振分光器21a與反射系統(tǒng)(21b-21e)所構(gòu)成的去偏振器 21。參考圖8所示，去偏振器21具備配置在照明光路中的偏振分光器21a。 入射至偏振分光器21a的光中，相對(duì)于偏振分光器21a的偏振分離面，P偏 振光(在圖中，其偏振方向以雙箭頭表示)會(huì)穿透偏振分光器21a。
另一方 面，相對(duì)于偏振分光器21a的偏振分離面，S偏振光(在圖中， 它的偏振方向以點(diǎn)來(lái)表示)被偏振分光器21a反射后，便利用四個(gè)反射鏡 21b 21e所構(gòu)成的反射系統(tǒng)的作用，在平行于圖8圖面的平面上，被反射 四次，而回到偏振分光器21a。在此，反射系統(tǒng)(21b-21e)是架構(gòu)成使穿過(guò) 偏振分光器21a的P偏振光的光路以及被偏振分光器21a做最后反射的S 偏振光的光路大致上一致。如此，穿過(guò)偏振分光器21a的P偏振光以及被 偏振分光器21a做最后反射的S偏振光會(huì)沿著大致同一光路，從去偏振器 21被射出。但是，S偏振光會(huì)相對(duì)于P偏振光而被延遲反射系統(tǒng)(21b ~ 21e) 的光路長(zhǎng)。
偏振分光器21a與反射系統(tǒng)(21b 21e)所構(gòu)成的去偏振器21，基本上 是與由水晶棱鏡20a與石英棱鏡20b所構(gòu)成的去偏振器20具有等舉的光學(xué) 作用。因此，實(shí)施例以及第一至第三變化例的去偏光器20可以圖8變化例 的去偏光器21來(lái)更換。換句話說(shuō)，在將去偏光器21應(yīng)用于圖4實(shí)施例的 情形時(shí)，偏振分光器21a與反射系統(tǒng)(21b-21e)是架構(gòu)成可以一體地且自 在地插入脫離于照明光^各。
此外，將去偏振器21應(yīng)用于圖5第一變化例或圖7第三變化例的情形 時(shí)，偏振分光器21a與反射系統(tǒng)(21b 21e)是架構(gòu)成可一體地以光軸AX為 中心做自由地旋轉(zhuǎn)。再者，將去偏振器21應(yīng)用于圖6第二變化例的情形時(shí)， 偏振分光器21a與反射系統(tǒng)(21b 21e)是被固定地定位在照明光路中。
在圖8變化例的去偏振器21中，藉由將反射系統(tǒng)(21b 21e)的光路長(zhǎng) 在實(shí)質(zhì)上是設(shè)定成大于照明光(曝光光)的可干涉距離，可以達(dá)到降低照明 光罩M的激光光的同調(diào)性(干涉性)，進(jìn)而可以達(dá)到降低在晶圓W上的光譜 對(duì)比。此外，具備偏振分光器與反射系統(tǒng)，可應(yīng)用于本發(fā)明的去偏光器的 詳細(xì)構(gòu)造與其各種變化例，可以參考例如特開(kāi)平11-174365號(hào)公報(bào)、特開(kāi) 平11-312631號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-223396號(hào)公報(bào)等。
圖9是繪示圖1中配置于光源與偏振狀態(tài)切換手段之間的光調(diào)和單元 (beam matching unit, BMU)的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。如圖9所示，光調(diào)和單元 MBU中，激光光源1 (例如KrF準(zhǔn)分子激光光源或ArF準(zhǔn)分子激光光源)所供 應(yīng)的平行光，經(jīng)過(guò)偏角棱鏡對(duì)31與平行面板32后，入射至光擴(kuò)散器2。激 光光源1是設(shè)置在例如下層的底板A上。
在此，偏角棱鏡對(duì)31中至少有一個(gè)是架構(gòu)成可以光軸AX為中心而自 由旋轉(zhuǎn)。因此，藉由使偏角棱鏡對(duì)31繞著光軸AX做相對(duì)旋轉(zhuǎn)，便可以調(diào) 整相對(duì)于光軸AX的平行光束的角度。亦即，偏角棱鏡對(duì)31是架構(gòu)成光束 角度調(diào)整手段，用來(lái)調(diào)整激光光源1所供應(yīng)平行光束的相對(duì)于光軸AX的角 度。此外，平行面板32是架構(gòu)成在垂直于光軸AX的面上，可以繞著垂直 的兩個(gè)軸線做旋轉(zhuǎn)。
因此，藉由使平行面板32繞著各軸線旋轉(zhuǎn)，使傾斜于光軸AX，平行光 束便可以相對(duì)于光軸AX做平行移動(dòng)。亦即，平行面板32是架構(gòu)成光束平 行移動(dòng)手段，用來(lái)使激光光源1所提供的平行光束相對(duì)于光軸AX做平行移 動(dòng)。如此，通過(guò)偏角棱鏡對(duì)31與平行面板32的從激光光源1所發(fā)出的平 行光束，在經(jīng)過(guò)光擴(kuò)散器2,被擴(kuò)大整形成具有預(yù)定剖面形狀的平行光束后， 便入射至第一直角棱鏡33。
利用做為背面反射鏡的第 一 直角棱鏡3 3而被偏向到垂直方向的平行光 束，在被同樣做為背面反射鏡的第二直角棱鏡34至第五直角棱鏡37依序 反射后，便通過(guò)上層底板B的開(kāi)口部，而入射到第六直角棱鏡38。如圖9 所示，第二直角棱鏡至第五直角棱鏡37是配置成使被第一直角棱鏡33偏 向至垂直方向而往第六直角棱鏡的平行光束，迂回于如供應(yīng)純水的配管與 換氣用的配管39等。
被做為背面反射鏡的第六直角棱鏡38偏向至水平方向的光束，入射至 半反射鏡40。被半反射鏡反射40反射的光束，會(huì)被導(dǎo)引至位置偏移傾斜檢 測(cè)系統(tǒng)41。另一方面，穿過(guò)半反射鏡40的光束會(huì)被導(dǎo)引至由1/2波長(zhǎng)板 10與去偏振器20所構(gòu)成的偏振狀態(tài)切換手段42。在位置偏移傾斜檢測(cè)系 統(tǒng)41,入射到偏振狀態(tài)切換手段42的平行光束(入射至做為光積分器的繞 射光學(xué)組件4)的相對(duì)于光軸AX的位置偏移與傾斜會(huì)被檢測(cè)出來(lái)。
在此，當(dāng)使用例如ArF準(zhǔn)分子激光光源做為激光光源1的情形時(shí)，一
般而言，要承受高能量密度光照射的光穿透部材是要使用螢石，以確保所 需的持久性。在此情形，如后所述，在穿過(guò)以螢石形成的光穿透部材時(shí)， 直線偏振的偏振面會(huì)有短期與長(zhǎng)期的變化。經(jīng)過(guò)以螢石形成的光穿透部材，
當(dāng)直線偏振的偏振面改變時(shí)，水晶棱鏡20a有可能會(huì)失去做為非偏振化組 件的功能。
圖10為關(guān)于螢石的結(jié)晶方位的說(shuō)明圖。參考圖IO所示，螢石的結(jié)晶 方位是依據(jù)立方晶系的結(jié)晶軸a南a3來(lái)定義的。亦即，沿著結(jié)晶軸+ai是被 定義為結(jié)晶方位[IOO]，沿著結(jié)晶軸+a2是被定義為結(jié)晶方位
，沿著結(jié) 晶軸+&3是被定義為結(jié)晶方位
。此外，a南平面是定義為與結(jié)晶方位 [IOO]與結(jié)晶方位[OOI]成45度方向的結(jié)晶方位[101]， a&平面是定義為與 結(jié)晶方位[100]與結(jié)晶方位
成45度方向的結(jié)晶方位[110], a南平面是 定義為與結(jié)晶方位
與結(jié)晶方位
成45度方向的結(jié)晶方位[Oll]。 其次，與結(jié)晶軸+a,、結(jié)晶軸+a2與結(jié)晶軸+a3成相等銳角方向是定義為結(jié)晶 方位[lll]。在圖10中，只有被結(jié)晶軸+a"結(jié)晶軸+&2與結(jié)晶軸+&3所定義 圍出的空間的結(jié)晶方位被繪出，但是在其它空間中也可以定義出相同的結(jié) 晶方位。
依據(jù)本案發(fā)明人的驗(yàn)證，以螢石所形成的光穿透部材中，光的行進(jìn)方 向若與結(jié)晶方位[lll]或者與此方位為結(jié)晶結(jié)構(gòu)等效的結(jié)晶方位一致的話， 透過(guò)此光穿透部材，直線偏振的偏振面在實(shí)質(zhì)上不會(huì)有變化。同樣地，光 的行進(jìn)方向若與結(jié)晶方位[100]或者與此方位為結(jié)晶結(jié)構(gòu)等效的結(jié)晶方位 一致的話，透過(guò)以螢石形成的光穿透部材，直線偏振的偏振面在實(shí)質(zhì)上不 會(huì)有變化。相反地，光的行進(jìn)方向若與結(jié)晶方位[110]或者與此方位為結(jié)晶 結(jié)構(gòu)等效的結(jié)晶方位一致的話，透過(guò)以螢石形成的光穿透部材，直線偏振 的偏振面會(huì)有短期與長(zhǎng)期的變化。
此外，在本說(shuō)明書中，所謂的"與某結(jié)晶方位為結(jié)晶結(jié)構(gòu)等效的結(jié)晶 方位"，是相對(duì)于某結(jié)晶方位，替換該結(jié)晶方位的指數(shù)的順序的結(jié)晶方位， 以及將各指數(shù)的至少一部分做符號(hào)反轉(zhuǎn)的結(jié)晶方位。例如在某結(jié)晶方位為 [uvw]的情開(kāi)j時(shí)，[uwv] 、 [vuw] [vwu] [wuv] [wvu] [—uvw] 、 [一uwv] 、 [—vuw]、
-vwu]、[-wuv]、[-wvu]、[u-vw]、[u_wv]、[v-冊(cè)]、[V-WU] 、 [W-uv]、
■W-VU]、[uv-w]、[uw_v]、[vu—w]、[vw-u]、[wu-v]、[wv-u] 、 [一u-vw]、
-u-wv]、[wu-v]、[wv-u]、[一u-vw]、[_u_wv]、[-uv-w]、[一而-v] 、 [一v-麗]、
—V—WU]、[_vu—w]、[_vw_u]、[1一UV、[_w_vu]、[1U-V]、[_wv—u] 、 [u—v_w]、
■ U—w—v]、[U_W-V]、[v_u-w] 、 [v--U] 、 [W-'u-v] 、 [w--v-u] 、 [-u-v-w]、
—u—w_v]、[_v_u-.W] 、[—V—W—u]、[-_W_U—V]、[_w_v_u]等為結(jié)晶結(jié)構(gòu)上等
效的結(jié)晶方位。此外，結(jié)晶方位[uvw]以及與此為結(jié)晶結(jié)構(gòu)上等效結(jié)晶方位 是以結(jié)晶方位〈uvw〉來(lái)表示。此外，垂直于結(jié)晶方位[uvw]以及與此為結(jié)晶結(jié)構(gòu)上等效結(jié)晶方位的面，亦即結(jié)晶面(UVW)以及與此為結(jié)晶結(jié)構(gòu)上等效結(jié) 晶面是以(UVW)來(lái)表示。
再本實(shí)施例中，配置在激光光源1與偏振切換手段42之間的光路中且 以螢石所形成的光穿透部材中，光的行進(jìn)方向是設(shè)定為為比結(jié)晶方位<110〉 更近的結(jié)晶方位<111〉或結(jié)晶方位<100>。具體來(lái)說(shuō)，以構(gòu)成光擴(kuò)散器2的 透鏡成分(2a， 2b)的方式，而固定地定位于光路中的光學(xué)部材是以螢石來(lái) 形成的情形時(shí)，其光學(xué)部材的光軸是設(shè)定成與結(jié)晶方位〈111〉或結(jié)晶方位 <100>實(shí)質(zhì)上一致。
在此情形，因?yàn)榧す夤馐谴笾律涎刂Y(jié)晶方位<111>或結(jié)晶方位<100〉 穿過(guò)，故穿過(guò)透鏡成分(2a， 2b)的直線偏振的偏振面在實(shí)質(zhì)上并無(wú)變化。 相同地，在偏角棱鏡對(duì)31也以螢石來(lái)形成時(shí)，其光軸也是設(shè)定成大致上與 結(jié)晶方位<111>或結(jié)晶方位<100>—致，藉以在實(shí)質(zhì)上可以避免穿過(guò)的直線 偏振的偏振面有改變。
此外，當(dāng)做為背面反射鏡的直角棱鏡33至38是以螢石來(lái)形成時(shí)，直 角棱鏡33至38的入射面與出射面是設(shè)定成大致上與結(jié)晶面{100}—致，而 且直角棱鏡33至38的反射面是設(shè)定成大致上與結(jié)晶面{110}—致。在此情 形，因?yàn)榧す夤馐谴笾律涎刂Y(jié)晶方位〈100〉穿過(guò)，故穿過(guò)直角棱鏡33至 38的直線偏振的偏振面在實(shí)質(zhì)上并無(wú)改變。
此外，當(dāng)被設(shè)置成在光路中可相對(duì)于光軸AX傾斜而使沿著光軸AX入 射的光線平行移動(dòng)的做為光束平行移動(dòng)手段的平行面板32是以螢石來(lái)形成 時(shí)，平行面板32的光軸是設(shè)定成大致上與結(jié)晶方位〈100〉一致。此乃相對(duì) 于結(jié)晶方位<111>與結(jié)晶方位<110>成約35度的角度，結(jié)晶方位〈100〉與結(jié) 晶方位〈110〉會(huì)成為4 5度的角度。
使平行面板32的光軸大致與結(jié)晶方位〈111〉一致的話，亦即使它的光 學(xué)面與結(jié)晶面{111}大致上一致的話，當(dāng)使平行面板32以最大限度(例如30 度)相對(duì)于光軸AX傾斜時(shí)，通過(guò)其內(nèi)部的激光光的行進(jìn)方向會(huì)變成在結(jié)晶 方位〈110〉附近。因此，使平行面板32的光軸與結(jié)晶方位<100>大致上一致 的話，亦即亦即使它的光學(xué)面與結(jié)晶面{100}大致上一致的話，可以確保通 過(guò)其內(nèi)部的激光光的行進(jìn)方向會(huì)與結(jié)晶方位〈110〉有某個(gè)程度上的分離狀 態(tài)。因此，藉由使平行面板32的光軸與結(jié)晶方位〈100〉大致上一致，不管 它的姿勢(shì)如何，都可以避免穿過(guò)平行面板32的直線偏振的偏振面產(chǎn)生變化。
此外，在上述的說(shuō)明中，由于穿過(guò)在激光光源1與偏振切換手段42間 的光路中所配置的光穿透部材的直線偏振的偏振面的改變被回避，光行進(jìn) 方向是設(shè)定成比結(jié)晶方位<110>更近結(jié)晶方位<111>或<100>。但是，并非局 限于此，對(duì)于偏振切換手段42與被照射面的光罩M(進(jìn)而晶圓W)之間的光 路中所配置的光穿透部材，也可以進(jìn)行相同的設(shè)定，藉以回避橫跨整個(gè)照
明光路因?yàn)槲炇鶎?dǎo)致的直線偏振的偏振面改變。
此外，在上述的說(shuō)明中，因?yàn)榇┻^(guò)以營(yíng)石所形成的光穿透部材的直線 偏振的偏振面變化被避免，光的行進(jìn)方向是設(shè)定成比結(jié)晶方位〈110〉更近結(jié) 晶方位<111〉或結(jié)晶方位<100>。但是并不局限于螢石，例如藉由對(duì)以氟化
4丐、氟化鋇、氟化鎂等立方晶系的結(jié)晶材料所構(gòu)成的光穿透部材進(jìn)行相同
的設(shè)定，也可以避免因該結(jié)晶材料所造成的直線偏振的偏振面變化。
在此，如圖9所示，多數(shù)個(gè)(圖9所示的例子為6個(gè))直角棱鏡33~ 38 配置在光束匹配單元BMU中。 一般來(lái)說(shuō)，激光光源1不管是KrF準(zhǔn)分子激 光光源或是ArF準(zhǔn)分子激光光源，在直線偏振入射到做為背面反射鏡的直 角棱鏡的情形下，入射的直線偏振的偏振面若沒(méi)和P偏振面或S偏振面一 致的話(入射的偏振面對(duì)于反射面，既不是P偏振也不是S偏振)，在直角 棱鏡的全反射會(huì)使直線偏振變成橢圓偏振。在本實(shí)施例的偏振狀態(tài)切換手 段42是以直線偏振入射做為前提，橢圓偏振入射時(shí)并無(wú)法達(dá)到所要的作用。
在本實(shí)施例中，如圖11所示，做為將入射的橢圓偏振光變換成直線偏 振光的第二相位部材，最好是將例如結(jié)晶光軸以光軸AX為中心可自由旋轉(zhuǎn) 的1/4波長(zhǎng)板11,設(shè)置在偏振狀態(tài)切換手段42中的1/2波長(zhǎng)板10的光源 側(cè)(圖面的左側(cè))。在此情形，即使因?yàn)槿缰苯抢忡R所造成，橢圓偏振入射 到偏振狀態(tài)切換手段42中，因應(yīng)入射的橢圓偏振的特性，設(shè)定l/2波長(zhǎng)板 11的結(jié)晶光學(xué)軸，藉此使直線偏振入射到1/2波長(zhǎng)板，而得以維持偏振狀 態(tài)切換手段42的原本的動(dòng)作。此外，圖ll中，雖然在1/2波長(zhǎng)板10的光 源側(cè)配置1/4波長(zhǎng)板，但是也可以將1/4波長(zhǎng)板11配置在1/2波長(zhǎng)板10 的光罩側(cè)(圖面右側(cè))。
此外，在上述說(shuō)明中，穿透以螢石所形成的光穿透部材的直線偏振的 偏振面變化的回避方法，以及即使因直角棱鏡引起的橢圓偏振入射也可以 維持偏振狀態(tài)切換手段的原本作用的方法，也可以應(yīng)用到圖1至圖4的實(shí) 施例中。但是，并部限定于此，圖5至圖8的變化例也可以適用此方法。
此外，在上述的說(shuō)明中，為了避免穿過(guò)螢石等的立方晶系所形成的光 穿透部材的直線偏振的偏振面變化(偏振狀態(tài)的改變)，便進(jìn)行該結(jié)晶材料 的結(jié)晶方位的設(shè)定。用來(lái)取代上述方法或與上述方法合并使用，可以使用 例如美國(guó)專利公開(kāi)US2002/0163741A號(hào)(或W0 02/16993號(hào)公報(bào))所揭露的 方法，來(lái)動(dòng)態(tài)地保持立方晶系的結(jié)晶材料所形成的光穿透部材。藉此，在 高能量密度的光通過(guò)由螢石等立方晶系所形成的光穿透部材時(shí)，即使因熱 造成的光穿透部材的膨脹或收縮，也可以抑制此光穿透部材產(chǎn)生的應(yīng)力雙 折射的發(fā)生，也可以抑制穿過(guò)此光穿透部材的直線偏振的偏振面變化(偏振 狀態(tài)的改變)。
接著，具體而言，利用對(duì)于什么樣的光罩圖案，要用什么樣的偏振狀
態(tài)的光來(lái)照明光罩，來(lái)例示說(shuō)明使投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能(焦深與分辨率 等)提升，而可以進(jìn)行良好且忠實(shí)的轉(zhuǎn)印。首先，例如二極照明(一般而言， 隔著一間隔的兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域形成在瞳面或其附近的照明方式)的
情形時(shí)，如圖14所示，沿著光罩上所形成的線與空間圖案(line and space pattern) 141的間距方向(x方向?qū)?yīng)光罩上的X方向)，形成隔一間隔的 兩個(gè)面光源142a與142b,與兩個(gè)面光源142a、 142b相距間隔的方向(x方 向?qū)?yīng)瞳面上的X方向)垂直的方向(y方向?qū)?yīng)睹面上的Z方向)上， 以具有偏振面(圖面上以雙向箭頭Fl表示)的直線偏振狀態(tài)的光來(lái)照明光 罩，可以對(duì)光罩圖案141，提升投影光學(xué)系統(tǒng)的成像能力。也就是說(shuō)，對(duì)于 縱方向圖案與橫方向圖案混在一起的二維圖案，例如以非偏振狀態(tài)的光來(lái) 照明光罩，縱方向圖案與橫方向圖案間不會(huì)發(fā)生線寬異常，而可以進(jìn)行高 產(chǎn)率的圖案轉(zhuǎn)印。
特別是，在上述二極照明中，在謀求投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能的提升 上，兩個(gè)面光源142a、 142b是對(duì)稱于光軸AX來(lái)形成，并且希望能滿足下 列條件式(l)。
<formula>formula see original document page 31</formula>(1)
在條件式(l)中，cjo是定義成f)/())p的值(通稱外側(cè)a)。在此，如圖 14所示，小o為以光軸AX為中心，與兩個(gè)面光源142a與142b的外接圓的 直徑，小p為瞳面143的直徑。此外，為圖謀投影光學(xué)系統(tǒng)的成像能力更加 提升，條件式(1)的下限值最好設(shè)定在0. 9。
此外，在上述二極照明中，在謀求投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能的提升上， 兩個(gè)面光源142a、 142b是對(duì)稱于光軸AX來(lái)形成，并且希望能滿足下列條 件式(2)。
<formula>formula see original document page 31</formula> (2)
在條件式(l)中，ai是定義成小i/小p的值(通稱內(nèi)側(cè)cj)。 cio為上述定 義成(j)o/(l)p的外側(cè)a。在此，如圖14所示，小i為以光軸AX為中心，與兩 個(gè)面光源142a與142b的內(nèi)接圓的直徑，小p為瞳面143的直徑。此外，為 圖謀投影光學(xué)系統(tǒng)的成像能力更加提升，條件式(2)的下限值最好設(shè)定在 0. 67 (約2/3)。
接著，例如圓形照明(一般而言，是大致以光軸為中心的一個(gè)高光強(qiáng)度 分部區(qū)域形成在瞳面或其附近的照明方式)的情形時(shí)，使用相移光罩做為光 罩并且如圖15所示，與相移光罩上所形成的線與空間圖案(line and space pattern) 151的間3巨方向(x方向?qū)?yīng)光罩上的X方向)垂直的方向(y方向 對(duì)應(yīng)瞳面上的Z方向)上，以具有偏振面(圖面上以雙向箭頭F2表示)的直 線偏振狀態(tài)的光來(lái)照明光罩，可以對(duì)光罩圖案151，提升投影光學(xué)系統(tǒng)的成 像能力。也就是說(shuō)，圓形照明也與二極照明的情形相同，對(duì)于縱方向圖案
與橫方向圖案混在一起的二維圖案，例如以非偏振狀態(tài)的光來(lái)照明光罩， 縱方向圖案與橫方向圖案間不會(huì)發(fā)生線寬異常，而可以進(jìn)行高產(chǎn)率的圖案 轉(zhuǎn)印。
特別是，在上述圓形照明中，在圖謀投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能的充分 提升上，希望可以滿足下列的條件式(3)。
ct S 0.4 (3)
在條件式(3)中，cj是定義成(j)/(t)p的值(通稱cj值)。如圖15所示，小 為圓形面光源152的直徑(一般而言， 一個(gè)高光強(qiáng)度分布的區(qū)域的大小)， 而小p為上述瞳面153的直徑。此外，在更加謀求投影光學(xué)系統(tǒng)的成像性能 的提升上，希望能將條件式(3)的上限值設(shè)定在0. 3。
該滿足的條件。首先，在z發(fā)明中，被認(rèn)為實(shí)^i直線偏振的光的史托克
參數(shù)(Stokes， parameter)的Sl成分最好滿足下列條件式(4)。 0. 6 ^ IS1I (4)
(Stokes， parameter)的Sl與S2成^最好滿足下列條件式(5)與(6) 。 ^ |S1| S 0. 1 (5) |S2| S 0. 1 (6)
此外，實(shí)質(zhì)上直線偏振狀態(tài)的光為更接近直線偏振，故條件式(4)的下 限值最好更設(shè)定于0. 8。例如，光源以供應(yīng)波長(zhǎng)193nm的光的ArF準(zhǔn)分子激 光，且在投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成像側(cè)的數(shù)值孔徑為0. 92時(shí)，使用65nra的線 與空間圖案的6。/。半調(diào)十字標(biāo)記(half tone reticle,光罩誤差2±nm)，并 且如圖14所示的二極照明中，將cro設(shè)定為0. 93且ai設(shè)定為0. 73(亦即 各個(gè)面光源的cr設(shè)定為0. 2)時(shí)，若曝光量誤差為2%,線寬誤差為±10°/。時(shí)， 可以將非偏振狀態(tài)時(shí)的焦深DOF(166nm)，提升到在縱方向圖案的焦深 DOF(202nm)。此外，在條件式(4)亦即偏振度值超過(guò)0. 8時(shí)，偏振度變化所 造成的線寬變化在實(shí)質(zhì)上可以忽略。在上述條件下，偏振度0. 8(|S1|=0. 8) 與偏振度1. 0(1 Sl 1=1. 0)間的線寬差僅產(chǎn)生0. 2nm。此差異在實(shí)質(zhì)上是可以 忽略的。也就是說(shuō)，關(guān)于條件式(4)的值，在0.8至1.0的范圍內(nèi)式無(wú)關(guān)緊 要的。
此外，在實(shí)質(zhì)的非偏振光更接近非偏振時(shí)，條件式(5)的上限值以及條 件式(6)的上限值最佳是均設(shè)定在0. 04。在此，條件式(5)與(6)，亦即偏振 度的值低于0. 1的情形下，因偏振造成的線寬差可以抑制在2nm以內(nèi)(光源 波長(zhǎng)為193nm，投影光學(xué)系統(tǒng)PL的成像側(cè)數(shù)值孔徑為0.78，使用50nm的 獨(dú)立圖案的相移光罩，且在圖15所示的圓形照明中的cr值設(shè)定在0. 2(小a 照明)時(shí))。接著，在條件式(5)與(6)，亦即偏振度的值低于0. 04的情形時(shí)，
因上述條件由偏振所造成的線寬差可以抑制在0. 7nm以內(nèi)。此外，在條件 式(5)與(6)中，在微觀地來(lái)看面光源內(nèi)的區(qū)域時(shí)，即使偏振度高，其區(qū)域 內(nèi)若偏振狀態(tài)有非常細(xì)微的周期性變化的話，在實(shí)質(zhì)上可看做非偏振，故 在計(jì)算面光源中的偏振度分布，可以使用a值為0. 1的大區(qū)域的移動(dòng)平均。
因此，在例如以圓形照明或輪帶照明等中，殘留偏振度十分低的所需 非偏振狀態(tài)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的話，縱方向與橫方向間會(huì)產(chǎn)生圖案的線寬差。此外， 在例如二極照明等之中，在預(yù)定方向上具有偏振面的所要直線偏振狀態(tài)無(wú) 法實(shí)現(xiàn)的話，對(duì)于具有特定間距的線寬的細(xì)微圖案的成像性能會(huì)無(wú)法提升。 在本實(shí)施例的變化例中，具備偏振監(jiān)視器，以檢測(cè)出用來(lái)照明做為被照射 面的光罩M(乃至晶圓W)的光的偏振狀態(tài)。
圖16為在圖1的曝光裝置中附設(shè)用來(lái)檢測(cè)照明光的偏振狀態(tài)的偏振監(jiān) 視器的架構(gòu)示意圖。在圖16變化例的曝光裝置中，微透鏡陣列8與光罩M 間的架構(gòu)是與圖1的曝光裝置不相同。換句話說(shuō)，在變化例中，在微透鏡 陣列8的后焦平面上形成的二次光源(一般而言，在光學(xué)照明裝置的瞳面或 其附近所形成的預(yù)定光強(qiáng)度分布)所發(fā)出的光束，在經(jīng)過(guò)分光器51以及聚 焦光學(xué)系統(tǒng)9a后，會(huì)重疊地照明光罩檔板MB。
如此，對(duì)應(yīng)構(gòu)成微透鏡陣列8的各微小透鏡的形狀與焦距的矩形照野 便形成于做為照明視野光圏的光罩檔板MB上。此外，內(nèi)藏分光器51的偏 振監(jiān)視器50的內(nèi)部構(gòu)造以及作用會(huì)在后文敘述。經(jīng)過(guò)光罩檔板MB的矩形 開(kāi)口部(光穿透部)的光束，在受到成像光學(xué)系統(tǒng)9b的聚光作用后，便重疊 地照明在已形成預(yù)定圖案的光罩M上。如此，成像光學(xué)系統(tǒng)9b變成將光罩 檔板MB的矩形開(kāi)口部的像形成在光罩M上。
此外，在圖16變化例的曝光裝置中，偏向鏡3與繞射光學(xué)組件4之間 的構(gòu)造與圖1的曝光裝置不同。亦即，在變化例中，配置圖ll所示結(jié)構(gòu)的 偏振狀態(tài)切換手段(1/4波長(zhǎng)板ll、 1/2波長(zhǎng)板10與去偏振器20)，以取代 圖1的偏振狀態(tài)切換手段(1/2波長(zhǎng)板10與去偏振器20)。如后所述，偏振 監(jiān)視器50的輸出是供給到控制部70。此外，控制部70經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71來(lái) 驅(qū)動(dòng)偏振切換手段(ll、 10、 20)。此外，圖11所示結(jié)構(gòu)的偏振狀態(tài)切換手 段中，1/2波長(zhǎng)板10可以用多一片1/4波長(zhǎng)板來(lái)代替。
圖17為圖16的偏振監(jiān)視器的內(nèi)部構(gòu)造的立體示意圖。參考圖17所示， 偏振監(jiān)視器50具備第一分光器51,其配置在微透鏡陣列8與聚焦光學(xué)系統(tǒng) 9a間的光路中。第一分光器51具有例如以石英玻璃構(gòu)成的非鍍膜的平行面 板(亦即白玻璃)形態(tài)，并且具有將與入射光偏振狀態(tài)相異的偏振態(tài)反射光 從光路中擷取出來(lái)的功能。
從第一分光器51擷取出的光會(huì)入射到第二分光器52。與第一分光器 51相同，第二分光器52也具有例如以石英玻璃構(gòu)成的非鍍膜的平行面板形
對(duì)第一分光器51的P偏振會(huì)變成對(duì)第二分光器52的S偏振，并且對(duì)第一 分光器51的S偏振會(huì)變成對(duì)第二分光器52的P偏振。
此外，穿過(guò)第二分光器52的光被第一光強(qiáng)度檢測(cè)器53檢測(cè)出，被第 二分光器52反射的光則被第二光強(qiáng)度檢測(cè)器54檢測(cè)出。第一光強(qiáng)度檢測(cè) 器53與第二光強(qiáng)度檢測(cè)器54的輸出分別傳送到控制系統(tǒng)70。此外，經(jīng)由 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71，依據(jù)需求來(lái)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成偏振狀態(tài)切換手段的1/4波長(zhǎng)板11、 1/2 波長(zhǎng)板10與去偏振器20。
如上所述，在第一分光器51與第二分光器52中，對(duì)P偏振的反射率 與對(duì)S偏振的反射率在實(shí)質(zhì)上是不相同。因此，偏振監(jiān)視器50中，第一分 光器51的反射光包含例如第一分光器51的入射光的10%左右的S偏振成分 (對(duì)第一分光器51為S偏振成分，對(duì)第二分光器52為P偏振成分)，以及 例如第一分光器51的入射光的1%左右的P偏振成分(對(duì)第一分光器51為P 偏振成分，對(duì)第二分光器52為S偏振成分)。
此外，第二分光器52的反射光包含例如第一分光器51的入射光的 10%xl°/。=0. 1°/。左右的P偏振成分(對(duì)第一分光器51為P偏振成分，對(duì)第二分 光器52為S偏振成分)，以及例如第一分光器51的入射光的l°/。xlO°/。=0. 1% 左右的S偏振成分(對(duì)第一分光器51為S偏振成分，對(duì)第二分光器52為P 偏振成分)。
如此，偏振監(jiān)視，50中，、第、一分光器5 便依據(jù)其反射特性，具有將
第二分光器52的偏振特性的偏振變動(dòng)影響僅有一些，但是依據(jù)第一光強(qiáng)度 檢測(cè)器53的輸出(關(guān)于第二分光器52的穿透光的強(qiáng)度信息，亦即關(guān)于與第 一分光器51的反射光約略相同偏振狀態(tài)的光的強(qiáng)度信息)，便可以檢測(cè)出 第一分光器51的入射光的偏振狀態(tài)(偏振度)乃至對(duì)光罩M的照明光的偏振 狀態(tài)。
此外，偏振監(jiān)視器50是設(shè)定成對(duì)第一分光器51為P偏振會(huì)變成對(duì)第 二分光器52為S偏振，且對(duì)第一分光器51為S偏振會(huì)變成對(duì)第二分光器 52為P偏振。結(jié)果，依據(jù)第二光強(qiáng)度檢測(cè)器54的輸出(關(guān)于被第一分光器 51與第二分光器52依序反射的光的強(qiáng)度信息)，在實(shí)質(zhì)上遍布會(huì)受到第一 分光器51的入射光的偏振狀態(tài)變化的影響，便可以檢測(cè)出第一分光器51 的入射光的光量(強(qiáng)度)乃至對(duì)光罩M的照明光的光量。
如此，使用偏振監(jiān)視器50，便可以檢測(cè)第一分光器51的入射光的偏振 狀態(tài)，進(jìn)而得以判斷對(duì)光罩M的照明光是否為所要的非偏振狀態(tài)或是直線 偏振狀態(tài)。接著，當(dāng)控制系統(tǒng)70依據(jù)偏振監(jiān)視器50的檢測(cè)結(jié)果來(lái)確認(rèn)對(duì) 光罩M(乃至晶圓W)的照明光是否為所要的非偏振狀態(tài)或是直線偏振狀態(tài)
時(shí)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)整構(gòu)成偏振狀態(tài)切換手段的1/4波長(zhǎng)板11、
1/2波長(zhǎng)板10以及去偏振器20，便可以將對(duì)光罩M的照明光狀態(tài)調(diào)整成所 要的非偏振狀態(tài)或是直線偏振狀態(tài)。
如上所述，偏振監(jiān)視器50、控制系統(tǒng)70、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71以及具有調(diào)整 在被照射面偏振狀態(tài)的功能的偏振狀態(tài)切換手段(ll、 10、 20)，是被配置 在光源1與光罩M間的光路中，以構(gòu)成用來(lái)修正在光罩M面上的偏振狀態(tài) 變動(dòng)的偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段。在此情形，偏振監(jiān)視器50與光罩M間的光 路中，盡可能不要配置利用具有使入射的光的偏振狀態(tài)改變而射出的特性 的光學(xué)部材所形成的光學(xué)部材，例如是具有雙折射特性的螢石或者具有旋 光性的水晶等的結(jié)晶光學(xué)材料。此外，在偏振監(jiān)視器50與光源1間的光路 中最好也盡可能地不要配置具有使入射的光的偏振狀態(tài)改變而射出的特性 的光學(xué)部材。但是，為了確保對(duì)光照射的持久性，例如將繞射光學(xué)組件4 或6等的光學(xué)部材以螢石或水晶等來(lái)形成時(shí)，這些光學(xué)部材所造成的偏振 變動(dòng)影響有必要被考慮進(jìn)去。
此外，在上述的說(shuō)明中，假如第一分光器51的反射光是直接入射到第 一光強(qiáng)度^H則器53的話，第一光強(qiáng)度檢測(cè)器53的輸出并不會(huì)受到第二分 光器52的偏振特性所造成的偏振變動(dòng)影響，故可以高精確度地檢測(cè)出第一 分光器51的入射光的偏振狀態(tài)。此外，并不局限于圖17所示的結(jié)構(gòu),偏 振監(jiān)視器50的具體結(jié)構(gòu)也可以有各種不同的變化。此外，在上述的說(shuō)明中， 雖然偏振狀態(tài)切換手段是以1/4波長(zhǎng)板11、 1/2波長(zhǎng)板10與去偏振器20 所構(gòu)成，但是偏振狀態(tài)切換手段也可以由1/2波長(zhǎng)板10與去偏振器20來(lái) 構(gòu)成。在此情形，控制系統(tǒng)70經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71，依據(jù)所需來(lái)驅(qū)動(dòng)l/2波長(zhǎng) 板10與去偏振器20。
此外，在上述說(shuō)明中，以高精確度來(lái)檢測(cè)出第一分光器的入射光偏振 狀態(tài)方面，第一分光器51與第二分光器52的對(duì)P偏振的反射率與對(duì)S偏 振的反射率最好具有充分差異的反射特性。具體來(lái)說(shuō)，第一分光器51的反 射光所包含的P偏振強(qiáng)度Ip與S偏振強(qiáng)度Is的強(qiáng)度比Ip/Is，最好能夠滿 足Ip/Is < 1/2或Ip/Is > 2的條件的反射特性。
此外，在上述說(shuō)明中，使用具有平行面板形態(tài)的分光器，且將其反射 光從光路中擷取出來(lái)。但是，并不局限于此。使用分光器，將與入射光偏 振狀態(tài)不同的偏振狀態(tài)的穿透光從光路擷取出，再利用該分光器，依據(jù)從 光路取出的穿透光強(qiáng)度，也可以檢測(cè)出入射至該分光器的入射光的偏振狀 態(tài)。在此情形，該分光器的反射光所包含的P偏振強(qiáng)度Ip與S偏振強(qiáng)度Is 的強(qiáng)度比Ip/Is,最好能夠滿足Ip/Is < 1/2或Ip/Is 〉 2的條件的反射 特性?！?br>
因此，如前所述，因直角棱鏡的全反射影響，從激光光源1發(fā)出的直
線偏振變成橢圓偏振，則考慮入射到偏振狀態(tài)切換手段(ll、 10、 20)。此 外，若受到類似例如以螢石所形成的光學(xué)部材，而具有使入射的光的偏振 狀態(tài)改變特性的光學(xué)部材的影響時(shí)，從激光光源l發(fā)出的直線偏振會(huì)變成
橢圓偏振，則考慮入射到偏振狀態(tài)切換手段(ll、 10、 20)。
在此情形，1/4波長(zhǎng)板11會(huì)將入射的橢圓偏振光轉(zhuǎn)換成直線偏振光， 因應(yīng)入射的橢圓偏振的長(zhǎng)軸方向，必須將其結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在所要的角度 位置上。此外，1/2波長(zhǎng)板IO會(huì)將入射的直線偏振光轉(zhuǎn)換成在預(yù)定方向上 具有偏振面的直線偏振光，因應(yīng)入射的直線偏振的偏振面方向，必須將其 結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在所要的角度位置上。接著，以圖11的偏振狀態(tài)切換手段 (11、 10、 20)為例，來(lái)說(shuō)明1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸以及1/2波長(zhǎng)板10 的結(jié)晶光學(xué)軸的調(diào)整方法。在包含架構(gòu)成結(jié)晶光學(xué)軸可以光軸為中心自由 地旋轉(zhuǎn)的1/4波長(zhǎng)板11與1/2波長(zhǎng)板10的光學(xué)系統(tǒng)中，下述的方法是一 般皆適用的。
圖18為調(diào)整圖11偏振狀態(tài)切換手段中的1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸以 及1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸的方法流程圖。參考圖18所示，在本實(shí)施例的 調(diào)整方法中，去偏振器20從光路退避，1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸與分別 起始設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的角度位置，例如在-45度的角度位置(Sll)。接著，在1/4 波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸固定在-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)下，將1/2波 長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸一邊從-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置旋轉(zhuǎn)到+45度的角度位 置(如以每+5度旋轉(zhuǎn))， 一邊擷取出1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位 置的偏振監(jiān)視器50輸出(S12)。
圖19繪示當(dāng)1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸固定在-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置時(shí)， 1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各個(gè)角度位置下的偏振監(jiān)視器的輸出變化圖。在 圖19中，橫軸為1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置(度)，縱軸為偏 振監(jiān)視器50的輸出(史托克參數(shù)Sl成分的數(shù)值)。接著，將1/4波長(zhǎng)板11 的結(jié)晶光學(xué)軸從-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置以例如每+15度旋轉(zhuǎn)至+45度的角度 位置，在各角度位置下，將l/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸一邊從-45度的標(biāo) 準(zhǔn)角度位置，以例如每+5度旋轉(zhuǎn)到+45度的角度位置， 一邊擷取出1/2波 長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置的偏振監(jiān)視器50輸出(S13)。
圖20繪示當(dāng)1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在各角度位置時(shí)，1/2波長(zhǎng) 板的結(jié)晶光學(xué)軸在各個(gè)角度位置下的偏振監(jiān)視器的輸出變化圖。在圖20中， a為1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸位在-45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，b為 1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸位在-30度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，c為1/4波 長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸位在-15度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，d為1/4波長(zhǎng)板 11的結(jié)晶光學(xué)軸位在O度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，e為1/4波長(zhǎng)板11的結(jié) 晶光學(xué)軸位在+15度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，f為1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光
學(xué)軸位在+ 30度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)，g為1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸
位在+45度的標(biāo)準(zhǔn)角度位置的狀態(tài)。此外，與圖19相同，橫軸為l/2波長(zhǎng) 板10的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置(度)，縱軸為偏振監(jiān)視器50的輸出。
圖21繪示1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置狀態(tài)下的偏振監(jiān)視器 的輸出對(duì)比變化圖。在圖21中，橫軸為1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸的角 度位置(度)，縱軸為偏振監(jiān)視器50的輸出對(duì)比(史托克參數(shù)Sl成分的變化 對(duì)比)。在此，例如在1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸的各角度位置的輸出對(duì) 比，是使用圖20中以a~g各輸出變化曲線的最大值與最小值，利用對(duì)比 - (最大值-最小值)/ (最大值+最小值)來(lái)加以定義。
在圖21中，將1/4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在輸出對(duì)比為最大時(shí)，入 射至1/4波長(zhǎng)板11的橢圓偏振光會(huì)被轉(zhuǎn)換成直線偏振。在本實(shí)施例的調(diào)整 方法中，參考1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置狀態(tài)下的偏振監(jiān)視 器的輸出對(duì)比變化，求得輸出對(duì)比變成最大時(shí)的1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué) 軸角度位置(在圖21的話，約為+ 30度的角度位置)，做為所要的第一角度 位置，使橢圓偏振光變換為直線偏振光(S14)。
圖22是繪示將1 /4波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸固定在使橢圓偏振光變換為直 線偏振光的第一角度位置上時(shí)，1/2波長(zhǎng)板的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置下的 偏振監(jiān)視器的輸出變化圖。在圖22中，橫軸為1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué) 軸的角度位置(度)，縱軸為偏振監(jiān)視器50的輸出。在圖22中，當(dāng)1/2波 長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸設(shè)定在使偏振監(jiān)視器50的輸出為最大或最小時(shí)，入 射到1/2波長(zhǎng)板10的直線偏振光會(huì)被轉(zhuǎn)換成V偏振(縱偏振)或H偏振(橫 偏振)。
在本實(shí)施例的調(diào)整方法中，將1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸固定在第一 角度位置時(shí)，參考1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸在各角度位置下的偏振監(jiān)視 器50的輸出變化，求取將輸出最大或最小時(shí)的1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué) 軸的角度位置(在圖22的話，是約-17. 5度或+27. 5度的角度位置，或是其 附近)，做為所要的第二角度位置，使入射的直線偏振光被轉(zhuǎn)換成V偏振或 H偏振(S15)。
如此，在最后，控制系統(tǒng)70經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)71，將1/4波長(zhǎng)板11的結(jié) 晶光學(xué)軸的角度位置定位在使入射的橢圓偏振光轉(zhuǎn)換成直線偏振光的第一 角度位置，并且將1/2波長(zhǎng)板10的結(jié)晶光學(xué)軸的角度位置定位在使入射的
振)的第二角度位置(S16)。此外，因應(yīng)照明條件的變化(光學(xué)照明裝置的瞳 面或其附近所形成的光強(qiáng)度分布的形狀或大小的變化。)，來(lái)考慮上述第一 角度位置與第二角度位置，故1/4波長(zhǎng)板11的結(jié)晶光學(xué)軸與1/2波長(zhǎng)板10 的結(jié)晶光學(xué)軸最好因應(yīng)需求來(lái)設(shè)定修正。此外，在上述實(shí)施例中，使用1/4
波長(zhǎng)板與1/2波長(zhǎng)板做為偏振狀態(tài)切換手段，但是也可以使用2片1/4波
長(zhǎng)板來(lái)做為偏振狀態(tài)切換手段。
以上的說(shuō)明是依據(jù)圖l或圖16，依據(jù)從光源發(fā)出的光束，用來(lái)在瞳面 或其附近形成預(yù)定光強(qiáng)度分布的照明瞳分布形成手段，為包含兩個(gè)繞射光 學(xué)組件(4、 6)的光學(xué)照明裝置，且曝光裝置具備此光學(xué)照明裝置。但是并 不局限于圖l或圖16的架構(gòu)。本發(fā)明可適用的光學(xué)照明裝置可以有各種不 同的變化。圖23是繪示具有與圖1或圖16相異構(gòu)造的照明瞳分布形成手 段的曝光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖23變化例的曝光裝置與圖16的曝光裝置具有類似的構(gòu)造，但是照 明瞳分布形成手段的結(jié)構(gòu)，亦即繞射光學(xué)組件4與微透鏡陣列8間的構(gòu)造 是不相同的。下面著重在與圖16的曝光裝置的相異點(diǎn)，來(lái)說(shuō)明圖23變化 例的結(jié)構(gòu)與作用。在圖23變化例的曝光裝置中，例如經(jīng)過(guò)輪帶照明用繞射 光學(xué)組件4a的光束，入射至遠(yuǎn)焦透鏡(中繼光學(xué)系統(tǒng))85。遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)85 是設(shè)定成一種遠(yuǎn)焦系統(tǒng)(無(wú)焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng))，使得前焦點(diǎn)位置與繞射光學(xué)組 件4a的位置大致相同，并且后焦點(diǎn)位置大致上與圖面虛線所示的預(yù)定面86 的位置一致。
因此，入射至繞射光學(xué)組件4a的大致平行光束，在遠(yuǎn)焦透鏡85的瞳 面上形成輪帶狀的光強(qiáng)度分布后，便變成大致平行光束而從遠(yuǎn)焦透鏡射出。 此外，遠(yuǎn)焦透鏡85的前側(cè)透鏡群85a與后側(cè)透鏡群85b間的光路中，在瞳 或其附近位置，從光源側(cè)依序配置圓錐旋軸三棱鏡(cone axicon)87、第一 圓柱透鏡對(duì)88以及第二圓柱透鏡對(duì)89,但是他們的詳細(xì)構(gòu)造與作用則在后 文敘述。以下為了簡(jiǎn)單說(shuō)明，忽略圓錐旋軸三棱鏡87、第一圓柱透鏡對(duì)88 以及第二圓柱透鏡對(duì)89的作用，來(lái)說(shuō)明基本的架構(gòu)與作用。
經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)焦透鏡85的光束，經(jīng)由a值可變的變焦透鏡(倍率改變光學(xué)系 統(tǒng))90，而入射到做為光學(xué)積分器的微透鏡陣列8。預(yù)定面86的位置是配置 在變焦透鏡90的前側(cè)焦點(diǎn)位置附近，微透鏡陣列8的入射面則配置在變焦 透鏡90的后側(cè)焦點(diǎn)位置附近。換言之，變焦透鏡90是配置成預(yù)定面86與 微透鏡陣列8的入射面在實(shí)質(zhì)上為傅立葉轉(zhuǎn)換的關(guān)系，而遠(yuǎn)焦透鏡85的瞳 面與微透鏡陣列8的入射面配置成光學(xué)共軛。因此，在纟敞透鏡陣列8的入 射面上也與遠(yuǎn)焦透鏡85的瞳面相同，會(huì)形成例如以光軸為中心的輪帶照野。 此輪帶照野的整體形狀與變焦透鏡90的焦點(diǎn)距離有關(guān)，做相似變化。
構(gòu)成微透鏡陣列8的各微小透鏡，具有與應(yīng)在光罩M上形成照野形狀 (乃至在晶圓W上應(yīng)形成的曝光區(qū)域形狀)相似的矩形剖面。入射至微透鏡 陣列8的光束，被多數(shù)個(gè)微小透鏡二維地分割，并在其后焦平面(乃至照明 瞳)上形成具有與微透鏡陣列8的入射光所形成的照野約略相同光強(qiáng)度分布 的二此光源，亦即以光軸AX為中心形成實(shí)質(zhì)上為輪帶狀面光源所構(gòu)成的二
次光源。
圖24繪示圖23中配置在遠(yuǎn)焦透鏡的前透鏡群與后透鏡群間的光路中
的圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)系的架構(gòu)示意圖。圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)系87從光源 側(cè)依序包括在光源側(cè)朝向平面且在光罩側(cè)朝向凹圓錐狀的折射面的第一 棱鏡部材87a;以及在光罩側(cè)朝向平面且在光源側(cè)朝向凸圓錐狀的折射面的 第二棱鏡部材87b。
第一棱鏡部材87a的凹圓錐折射面與第二棱鏡部材87b的凸圓錐折射 面是被形成可互補(bǔ)地互相接觸。此外，至少第一棱鏡部材87a與第二棱鏡 部材87b的其中之一部材是架構(gòu)成可以沿著光軸AX移動(dòng)。第一棱鏡部材87a 的凹圓錐折射面與第二棱鏡部材87b的凸圓錐折射面間的間隔是可變的。
在第一棱鏡部材87a的凹圓錐折射面與第二棱鏡部材87b的凸圓錐折 射面互相接觸的狀態(tài)下，圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)系87是做為平行面板的功能， 不會(huì)對(duì)所形成的輪帶狀二次光源有影響。但是，當(dāng)在第一棱鏡部材87a的 凹圓錐折射面與第二棱鏡部材87b的凸圓錐折射面彼此互相分開(kāi)的話，圓 錐旋軸三棱鏡光學(xué)系87則當(dāng)做所謂的光擴(kuò)散器的功能。因此，隨著圓錐旋 軸三棱鏡光學(xué)系87的間隔變化，對(duì)預(yù)定面86的入射光束的角度便會(huì)改變。
圖25繪示圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)是對(duì)于圖23變化例的輪帶照明所形成 的二次光源的作用說(shuō)明圖。在圖23變化例的輪帶照明，圓錐旋軸三棱鏡光 學(xué)系87的間隔為零且變焦透鏡90的焦距設(shè)定在最小值狀態(tài)下所形成的最 小輪帶狀二次光源130a,藉由使圓錐旋軸三棱鏡光學(xué)系87的間隔從零擴(kuò)大 到預(yù)定值，其寬度(外徑與內(nèi)徑之差的1/2:圖面已箭號(hào)表示)并不會(huì)改變， 變化成外徑與內(nèi)徑同時(shí)被擴(kuò)大的輪帶狀二次光源130b。換言之，利用圓錐 旋軸三棱鏡光學(xué)系87的作用，輪帶狀二次光源的寬度并不會(huì)改變，但其輪 帶比(內(nèi)徑/外徑)以及大小(外徑)會(huì)同時(shí)改變。
圖26繪示變焦透鏡對(duì)于圖23變化例的輪帶照明所形成的二次光源的 作用說(shuō)明圖。在圖23變化例的輪帶照明，以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)所形成的輪帶狀二次 光源130a，藉由將變焦透鏡90的焦距從最小值擴(kuò)大到預(yù)定值，其整體形狀 會(huì)被相似地放大到輪帶狀二次光源130c。換言之，藉由變焦透鏡90的作用， 輪帶狀二次光源的輪帶比并不會(huì)改變，其寬度與大小(外徑)會(huì)同時(shí)改變。
圖27是繪示配置在圖23中的遠(yuǎn)焦透鏡的前透鏡群與后透鏡群間的光 路中的第一圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖27中，從光 源側(cè)依序配置第一圓柱透鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89。第一圓柱透鏡對(duì) 88從光源側(cè)依序例如包括在YZ平面上具有負(fù)折射能力且在XY平面上不 具有折射能力的第一圓柱負(fù)透鏡88a;以及在同樣YZ平面上具有正折射能 力且在XY平面上不具有折射能力的第一圓柱正透鏡88b。
另一方面，第二圓柱透鏡對(duì)89從光源側(cè)依序例如包括在XY平面上具有負(fù)折射能力且在YZ平面上不具有折射能力的第二圓柱負(fù)透鏡89a;以 及在同樣X(jué)Y平面上具有正折射能力且在YZ平面上不具有折射能力的第二 圓柱正透鏡89b。第一圓柱負(fù)透鏡88a與第一圓柱正透鏡88b是架構(gòu)成以光 軸AX為中心而一體地旋轉(zhuǎn)的方式。相同地，第二圓柱負(fù)透鏡89a與第一圓 柱正透鏡89b是架構(gòu)成以光軸AX為中心而一體地旋轉(zhuǎn)的方式。
如此，在圖27所示的狀態(tài)下，第一圓柱透鏡對(duì)88是做為在Z方向具 有放大率的光束擴(kuò)大器的功能，第二圓柱透鏡對(duì)89是做為在X方向具有放 大率的光束擴(kuò)大器的功能。在圖23的變化例中，第一圓柱透鏡對(duì)88的放 大率與第二圓柱透鏡對(duì)89的放大率是設(shè)定成彼此相同。
圖28至圖30繪示第一圓柱透鏡對(duì)與第二圓柱透鏡對(duì)對(duì)于圖23變化例 的輪帶照明所形成的二次光源的作用說(shuō)明圖。在圖28中，第一圓柱透鏡對(duì) 88的放大率方向是設(shè)定成相對(duì)于Z軸且繞著光軸AX成+45度的角度，而第 二圓柱透鏡對(duì)89的放大率方向則設(shè)定為相對(duì)于Z軸且繞著光軸AX成-45度 的角度。
因此，第一圓柱透鏡對(duì)88的放大率方向與第二圓柱透鏡對(duì)89的放大 率方向彼此垂直；在第一圓柱透鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89的合成光學(xué) 系統(tǒng)中，Z方向的放大率與X方向的放大率是彼此相同的。結(jié)果，如圖28 所示的正圓形狀態(tài)下，通過(guò)第一圓柱透鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89的合 成光學(xué)系統(tǒng)的光束，在Z方向與在X方向會(huì)以相同放大率而被放大，在照 明瞳處形成正圓形輪帶狀的二次光源。
相對(duì)地，在圖29中，第一圓柱透鏡對(duì)88的放大率方向是設(shè)定成相對(duì) 于Z軸且繞著光軸AX成+80度的角度，而第二圓柱透鏡對(duì)89的放大率方向 則設(shè)定為相對(duì)于Z軸且繞著光軸AX成-80度的角度。因此，在第一圓柱透 鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89的合成光學(xué)系統(tǒng)中，X方向的放大率大于Z方 向的放大率。結(jié)果，在圖29的橫橢圓狀態(tài)下，通過(guò)第一圓柱透鏡對(duì)88與 第二圓柱透鏡對(duì)89的合成光學(xué)系統(tǒng)的光束，相較于Z方向，X方向會(huì)以較 大的放大率被放大，在照明瞳處形成X方向?yàn)榧?xì)長(zhǎng)的橫長(zhǎng)輪帶狀的二次光 源。
另一方面，在圖30中，第一圓柱透鏡對(duì)88的放大率方向是設(shè)定成相 對(duì)于Z軸且繞著光軸AX成+10度的角度，而第二圓柱透鏡對(duì)89的放大率方 向則設(shè)定為相對(duì)于Z軸且繞著光軸AX成-IO度的角度。因此，在第一圓柱 透鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89的合成光學(xué)系統(tǒng)中，Z方向的放大率大于X 方向的放大率。結(jié)果，在圖30的縱橢圓狀態(tài)下，通過(guò)第一圓柱透鏡對(duì)88 與第二圓柱透鏡對(duì)89的合成光學(xué)系統(tǒng)的光束，相較于X方向，Z方向會(huì)以 較大的放大率被放大，在照明瞳處形成Z方向?yàn)榧?xì)長(zhǎng)的縱長(zhǎng)輪帶狀的二次 光源。
其次，藉由將第一圓柱透鏡對(duì)88與第二圓柱透鏡對(duì)89設(shè)定在圖28的 正圓形狀態(tài)與圖29的橫橢圓狀態(tài)間的任意狀態(tài)，便可以形成各種不同縱橫 比的橫長(zhǎng)輪帶狀二次光源。此外，藉由將第一圓柱透鏡對(duì)88與第二圓柱透 鏡對(duì)89設(shè)定在圖28的正圓形狀態(tài)與圖30的縱橢圓狀態(tài)間的任意狀態(tài)，便 可以形成各種不同縱橫比的縱長(zhǎng)輪帶狀二次光源。此外，在圖23變化例中， 利用設(shè)定圓形照明用的繞射光學(xué)組件或多數(shù)極(四極等)照明用繞射光學(xué)組 件等來(lái)取代輪帶狀照明用繞射光學(xué)組件4a，便可以進(jìn)行圓形照明或各種變 形照明。如上述，圖23至圖30的變化例可以因應(yīng)光罩M的特性，來(lái)改變 照明光的偏振狀態(tài)，更進(jìn)而可以隨時(shí)地調(diào)整在照明瞳上所形成的二次光源 的縱橫比。藉此，便可使用依據(jù)光罩M的圖案特性所實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)照明條件， 來(lái)進(jìn)行良好的曝光。
此外，在上述各實(shí)施例以及變化例中，當(dāng)將對(duì)于被照射面(光罩面、晶 圓(感光性基板)面與成像面)的偏振狀態(tài)更換成例如直線偏振狀態(tài)與非偏 振狀態(tài)，或者X偏振狀態(tài)與Y偏振狀態(tài)時(shí)，若產(chǎn)生在被照射面的照度偏差 變動(dòng)、在瞳面的光強(qiáng)度分部的變動(dòng)或者在被照射面的遠(yuǎn)心(te 1 ecent r i c)特 性的變動(dòng)時(shí)，最好是依據(jù)被照射面的偏振狀態(tài)的改變，進(jìn)行照度偏差的控 制、在瞳面的光強(qiáng)度分部的控制以及/或者在被照射面的遠(yuǎn)心 (telecentric)特性的控制，以抑制將照度偏差的變動(dòng)、在瞳面的光強(qiáng)度分 部的變動(dòng)以及/或者在纟皮照射面的遠(yuǎn)心(telecentric)特性的變動(dòng)控制。
例如，可藉由變更圖1的聚焦光學(xué)系9,圖16與圖23的構(gòu)成聚焦光學(xué) 系9a的多數(shù)個(gè)透鏡組件中的至少一部分的透鏡位置與姿勢(shì)，可以控制關(guān)于 在被射射面的照度偏差。此外，在圖1的聚焦光學(xué)系9與光罩M間的光路 中，在圖16與圖23的聚焦光學(xué)系9a與光罩檔板MB間的光路中，配置例 如特開(kāi)2002-100561號(hào)公報(bào)(以及與此對(duì)應(yīng)的美國(guó)專利公開(kāi) US2003/0025890A,在本說(shuō)明書參考使用美國(guó)專利公開(kāi)US2003/025890A)所 開(kāi)示的濃度濾鏡板，或特開(kāi)2003-92253號(hào)公才艮(以及與此對(duì)應(yīng)的美國(guó)專利 公開(kāi)US2003/067591A ， 在本說(shuō)明書參考使用美國(guó)專利公開(kāi) US2003/067591A)，利用控制該濃度濾鏡板的旋轉(zhuǎn)角與位置也可以控制在被 照射面上的照度偏差。此外，例如以特開(kāi)2002-184676號(hào)公報(bào)所開(kāi)示的可 變邊緣來(lái)取代圖16與圖23的光罩檔板MB,或?qū)⒖勺冞吘壴O(shè)置在光罩檔板 MB附近，將沿著掃描方向的曝光區(qū)域?qū)挾仍O(shè)定成與非掃描方向不同，也可 以控制在被照射面上的照度偏差。
此外，利用將上述特開(kāi)2002-100561號(hào)公報(bào)(美國(guó)專利公開(kāi) US2003/0025890A)或特開(kāi) 2003-92253 號(hào)公報(bào)(美國(guó)專利公開(kāi) US2003/0067591A)所揭露的濃度濾鏡板，配置在照明瞳附近，例如孩t透鏡 陣列8的出射側(cè)附近，也可以控制在瞳面的光強(qiáng)度分布。接著，關(guān)于遠(yuǎn)心性的控制，可以利用變更圖1的聚焦光學(xué)系9，圖16
與圖23的構(gòu)成聚焦光學(xué)系9a的多數(shù)個(gè)透鏡組件中的至少一部分的透鏡位 置與姿勢(shì)，來(lái)加以控制。
此外，關(guān)于這些被照射面上的照度偏差布置、瞳面的光強(qiáng)度分布控制 與遠(yuǎn)心性控制方面，預(yù)先量測(cè)偏振狀態(tài)切換手段的設(shè)定狀態(tài)(去偏振器的插 脫、1/2波長(zhǎng)板的旋轉(zhuǎn)角與1/4波長(zhǎng)板的旋轉(zhuǎn)角)，被照射面上的照度偏差、 瞳面的光強(qiáng)度分布以及遠(yuǎn)心的狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性，依據(jù)偏振狀態(tài)切換手段的設(shè) 定狀態(tài)，也可以控制被照射面上的照度偏差、瞳面的光強(qiáng)度分布以及遠(yuǎn)心 的狀態(tài)。此外，測(cè)量被照射面或與被照射面為光學(xué)共軛面上的被照射面的 照度偏差、瞳面的光強(qiáng)度分布以及遠(yuǎn)心的狀態(tài)，再依據(jù)測(cè)量結(jié)果，也可以 控制被照射面上的照度偏差、瞳面的光強(qiáng)度分布以及遠(yuǎn)心的狀態(tài)。
此外，在上述各實(shí)施例與變化例中，使用縱列且致密排列的多數(shù)個(gè)具 有正折射能力微小透鏡所構(gòu)成的微透鏡陣列8來(lái)做為光學(xué)積分器，但是可 以使用圓柱型微透鏡陣列來(lái)取代。圓柱型微透鏡陣列包括以沿著預(yù)定的第 一方向的間距排列而成的第——維圓柱透鏡陣列；及以沿著與第 一 方向交 叉的第二方向的間距排列而成的第二一維圓柱透鏡陣列。此圓柱型微透鏡 陣列的第一與第二一維圓柱透鏡陣列較佳是一體地設(shè)置在一個(gè)光穿透性基
板上，并具備多數(shù)個(gè)包含第 一與第二一維圓柱透鏡陣列的圓柱透鏡陣列板。 多數(shù)個(gè)圓柱透鏡陣列板較佳是沿著光軸方向，隔著一間隔來(lái)配置。此外， 沿著第——維圓柱透鏡陣列的第 一方向的間距以及沿著第二一維圓柱透鏡 陣列的第二方向的間距，較佳是至少要有一個(gè)在2mm以下的間距。
藉由此種架構(gòu)，各折射面與在二維曲面(球面狀)上所形成的一般復(fù)眼 透鏡是不相同的，圓柱型微透鏡陣列的第 一與第二一維圓柱透鏡陣列的各 折射面是在一維曲面(圓柱狀)上所形成的，故高精密加工變得容易，進(jìn)而 可以降低制造成本。特別是，在圓柱型微透鏡陣列的最小間距在2隱以下 的情形時(shí)，制造成本降低的效果是明顯的。也就是說(shuō)，此種圓柱型微透鏡 陣列可以利用例如研磨加工、蝕刻加工與壓型加工等等方式來(lái)制造。
因?yàn)榻逵蓱?yīng)用達(dá)成低成本且高精密度面形狀的圓柱型微透鏡陣列可以 實(shí)驗(yàn)均勾性優(yōu)異的照明，故偏振照明的成像性能便大幅提升，而在整個(gè)曝 光區(qū)域上，可以形成轉(zhuǎn)印精確度好且細(xì)微的圖案。
此種圓柱型微透鏡陣列，在本案申請(qǐng)人的日本申請(qǐng)案特愿第 2002-152634號(hào)說(shuō)明數(shù)與圖式(以及其相對(duì)應(yīng)，2003年5月27日向美國(guó)提 出申請(qǐng)的第445022號(hào))中有所揭示。在本說(shuō)明書中，參考該美國(guó)申請(qǐng)案第 445022號(hào)的揭示而使用。
在上述實(shí)施例的曝光裝置中，利用光學(xué)照明裝置來(lái)照明光罩(十字標(biāo) 記)(照明制程)、藉由使用投影光學(xué)系統(tǒng)來(lái)將光罩上所形成的轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印
到感光性基板上(曝光制程)，便可以制造出微電子組件(半導(dǎo)體組件、攝影 組件、液晶顯示組件、薄膜^f茲頭等等)。接著，參考圖12的流程圖，來(lái)說(shuō) 明使用上述實(shí)施例的曝光裝置，將預(yù)定的電路圖案形成于做為感光基板的 晶圓等上，以獲得半導(dǎo)體組件時(shí)的一種方法例。
首先，在圖12的步驟301，將金屬膜蒸鍍?cè)谝慌A上。接著在步驟 302，將光阻涂布在該批晶圓上的金屬膜上。之后，在步驟303,使用上述 實(shí)施例的曝光裝置，將光罩上的圖案像，經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)，依序曝光轉(zhuǎn) 移到該批晶圓上的各個(gè)拍攝區(qū)域。之后，在步驟304,對(duì)該批晶圓上的光阻 進(jìn)行顯影后，在步驟305，以該批晶圓上的光阻圖案為罩幕，進(jìn)行蝕刻，藉 以將對(duì)應(yīng)光罩上的電路圖案形成在各晶圓的各拍攝區(qū)域。之后，藉由形成 更上層電路圖案等，來(lái)制造出半導(dǎo)體組件等。依據(jù)上述半導(dǎo)體組件制造方 法的話，具備極細(xì)微的電路圖案的半導(dǎo)體組件也可以獲得良好的產(chǎn)率。
此外，在本發(fā)明實(shí)施例的曝光裝置中，藉由在面板(玻璃基板)上形成 預(yù)定圖案(電路圖案、電極圖案等)，可以得到做為微電子組件的液晶顯示 組件。接著，參考圖13的流程圖，來(lái)說(shuō)明此時(shí)的方法例子。如圖13的圖 案形成工程401，使用上述實(shí)施例的曝光裝置，將光罩上的圖案轉(zhuǎn)印曝光到 感光性基板(涂布光阻的玻璃基板)上，即執(zhí)行所謂的微影制程。利用此微 影制程，將包含多數(shù)電極的預(yù)定圖案形成于感光性基板上。之后，曝光的 基板利用顯影工程、蝕刻工程與光阻剝離工程等各工程，在基板上形成預(yù) 定的圖案，接著進(jìn)入彩色濾鏡形成工程402。
接著，在彩色濾鏡形成工程402，對(duì)應(yīng)紅R(Red)、綠G(Green)與藍(lán) B(Blue)的三個(gè)點(diǎn)組合被排列成矩陣狀，或者R、 G、 B三條濾鏡組配置在復(fù) 數(shù)個(gè)水平掃描方向，以形成彩色濾鏡。接著，在彩色濾鏡形成工程402后， ^M亍組件(cell)組裝工程403。在組件組裝工程403，使用具有在圖案形成 工程401所得的預(yù)定圖案的基板以及在彩色濾鏡形成工程402所得的彩色 濾鏡等，組裝成液晶面板(液晶組件)。
在組件組裝工程403，例如在具有在圖案形成工程401所得的預(yù)定圖案 的基板以及在彩色濾鏡形成工程402所得的彩色濾鏡之間注入液晶，來(lái)制 造液晶面板(液晶組件)。之后，在模塊組裝工程404，安裝使組裝的液晶面 板(液晶組件)執(zhí)行顯示動(dòng)作的電路、背光組件等各部品，以完成液晶顯示 組件。依據(jù)上述液晶顯示組件制造方法的話，具有極細(xì)微的電路圖案的液 晶顯示組件也可以獲得良好的產(chǎn)率。
此外，在圖l的實(shí)施例中，利用聚焦光學(xué)系統(tǒng)9，將二次光源所發(fā)出的 光加以集光，并重疊地照明于光罩M上。但是本發(fā)明并不限定于此種實(shí)施 方式。如圖16所示的變化例，在聚焦光學(xué)系統(tǒng)9與光罩M之間的光路中， 也可以配置照明視野光圈(光罩擋板)與將此照明視野光圈的像形成于光罩
M上的中繼光學(xué)系統(tǒng)。在此情形，聚焦光學(xué)系統(tǒng)9便將二次光源所發(fā)出的光 加以集光并且重疊地照明于照明視野光圈上，中繼光學(xué)系統(tǒng)則將照明一見(jiàn)野
光圈的開(kāi)口部(光穿過(guò)部)的像形成于光罩M上。
此外，上述實(shí)施例是使用KrF準(zhǔn)分子激光光(波長(zhǎng)248nm)或ArF準(zhǔn)分 子激光光(波長(zhǎng)193nm)做為曝光光，但是本發(fā)明并不局限于此。其它合適 的激光光源，例如供給波長(zhǎng)157nm激光光的F2激光光源，或供給激光光以 外的光源，如I線或g線等的紫外光的燈光源也是適用于本發(fā)明。其次， 上述實(shí)施例是以具備光學(xué)照明裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但 是本發(fā)明也適用于用來(lái)照明光罩以外的被照射面的 一般光學(xué)照明裝置者也 是可以明白的。
此外，在上述實(shí)施例中，以折射率大于1.1的媒體(一般為液體)來(lái)填 充于投影光學(xué)系統(tǒng)與感光性基板之間的光路中的方法，也可以使用所謂的 液體浸潤(rùn)法。在此情形，做為把液體填充于投影光學(xué)系統(tǒng)與感光性基板之 間的光路中的方法，可以采用國(guó)際公開(kāi)號(hào)WO99/49504號(hào)公報(bào)所開(kāi)示的局部 液體填充方法，或特開(kāi)平6-124873號(hào)公報(bào)所開(kāi)示的使保持曝光對(duì)象的平臺(tái) 在液體槽中移動(dòng)的方法，或特開(kāi)平10-303114號(hào)公報(bào)所開(kāi)示的在平臺(tái)上形 成一定深度的液體槽，再將基板保持于其中的方法等等。
此外，做為液體，其對(duì)于曝光光具有穿透性，且折射率盡可能的高， 而對(duì)于投影光學(xué)系統(tǒng)或基板表面上所涂布的光阻，最好使用穩(wěn)定之物。例 如在以KrF準(zhǔn)分子激光光或ArF準(zhǔn)分子激光光為曝光光時(shí)，可以使用純水 或去離子水為液體。此外，使用F2激光光做為曝光光時(shí)，也可以使用可以 穿透F2激光光者做為液體，例如氟素系油或過(guò)氟化聚醚(PFPE)等的氟素系 液體。
此外，如同特開(kāi)平10-163099號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平10-214783號(hào)公報(bào)、特 表2000-505958號(hào)公報(bào)等所開(kāi)示一般，本發(fā)明也適用于搭載兩個(gè)平臺(tái)的雙 平臺(tái)式(twin stage type)曝光裝置，其可以分別載置晶圓等的被處理基板 且在XY方向可以獨(dú)立地移動(dòng)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí) 施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù) 方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)照明裝置，依據(jù)從光源部發(fā)出的光，以特定偏振狀態(tài)來(lái)照明被照射面，其特征在于該光學(xué)照明裝置包括導(dǎo)光手段，配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，將從該光源部發(fā)出的光導(dǎo)引到該被照射面；以及偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段，配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，用以修正在該被照射面上的偏振狀態(tài)變動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段更包括偏振狀態(tài)調(diào)整手段，配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，用 以調(diào)整在被照射面上的偏振狀態(tài)；偏振監(jiān)視器，配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，用以檢測(cè) 出光的偏振狀態(tài)；以及控制部，依據(jù)該偏振監(jiān)視器的輸出，以控制該偏振狀態(tài)調(diào)整手段。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的偏振狀態(tài)調(diào)整手段包括可調(diào)整相位板，配置在該光源部與該偏振監(jiān)視器之間的 光路中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的導(dǎo)光手段包括光學(xué)部材，具有使入射的光的偏振狀態(tài)改變而射出的特性。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光學(xué)部材是由結(jié)晶光學(xué)材料所形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的偏振該被照射面上的光偏振狀態(tài)的變動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光穿透部材由結(jié)晶光學(xué)材料所構(gòu)成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光穿透部材是由立方晶系的結(jié)晶材料所構(gòu)成，配置在該光源部與該被照射面之 間的光路中，光行進(jìn)方向設(shè)定成比結(jié)晶方位<110〉更接近結(jié)晶方位<111>或 結(jié)晶方位<100〉。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的偏振狀態(tài)變動(dòng)修正手段配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，包括偏光 狀態(tài)調(diào)整手段，以調(diào)整再該被照射面上的偏光狀態(tài)，其中該光穿透部材是 由立方晶系所形成，光行進(jìn)方向設(shè)定成比結(jié)晶方位<110>更接近<111>或 <100>
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光 穿透部材包括位置固定在該光路中的光學(xué)部材，該光學(xué)部材的光軸是設(shè)定成與結(jié)晶方位〈111〉或結(jié)晶方位〈100〉實(shí)質(zhì)上一致。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光穿透部材包括做為背面反射鏡的直角棱鏡，其中該直角棱鏡的入射面與出射面設(shè)定成大致上與結(jié)晶面{100}—致，且該直角棱鏡的反射面設(shè)定成實(shí)質(zhì) 上與結(jié)晶面{110} —致。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于其中所述的光 穿透部材包括平行面板，在該光路中以可傾斜于該光軸設(shè)置，并且使沿著 該光軸入射的光線平行移動(dòng)，該平行面板的光軸是設(shè)定成與結(jié)晶方位<100> 實(shí)質(zhì)上一致。、
13、根據(jù)權(quán)利要求,9、中:壬一權(quán)利要求所述的光學(xué)照明裝置，、其特征在 的長(zhǎng)時(shí)間變動(dòng)。
14、 一種曝光裝置，其特征在于其包括權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要 求所述的光學(xué)照明裝置，將預(yù)定的圖案曝光到配置在該被照射面上的感光 性基板上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的曝光裝置，其特征在于更包括 投影光學(xué)系統(tǒng)，配置在該預(yù)定的圖案所設(shè)定的第 一設(shè)定面與該感光性基板所設(shè)定的第二設(shè)定面之間的光路中，將該預(yù)定的圖案像形成于該第二 設(shè)定面上；瞳強(qiáng)度分布形成手段，用以在該投影光學(xué)系統(tǒng)的瞳與共軛位置或其附 近的位置上形成預(yù)定光強(qiáng)度分布；以及瞳強(qiáng)度分布變更手段，用以改變?cè)擃A(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至 少其中之一。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的曝光裝置，其特征在于更包括偏振狀態(tài)變 更手段，配置在該光源部與該被照射面之間的光路中，用以改變照明到該 被照射面的光的偏振狀態(tài)，其中該瞳強(qiáng)度分布變更手段是依據(jù)該預(yù)定的圖 案特性，改變?cè)擃A(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其中之一，該偏振狀態(tài)變更手段是依據(jù)該預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其 中之一的變化，來(lái)改變照明到該被照射面的光的偏振狀態(tài)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的曝光裝置，其特征在于其中所述的偏振狀 態(tài)變更手段包括偏振狀態(tài)切換手段，用以將照明該被照射面的光的偏振狀 態(tài)在特定偏振狀態(tài)與非偏振狀態(tài)之間切換，其中該偏振狀態(tài)切換手段是依據(jù)該預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至 少其中之一的變化，在該特定偏振狀態(tài)與該非偏振狀態(tài)之間切換。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的曝光裝置，其特征在于其中所述的瞳強(qiáng)度分布形成手段是沿著在光罩上所形成的線與空間圖案的間距方向上，以隔 著間隔形成兩個(gè)高光強(qiáng)度分布區(qū)域，該偏振狀態(tài)變更手段是將從該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域照明到該被照射 面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在與該間距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上，具有偏 振面的直線偏振狀態(tài)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的曝光裝置，其特征在于其中在該兩個(gè)高光 強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于該光學(xué)照明裝置的光軸而形成，其中以該光軸為中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑 0以及該瞳面的直徑小 的比定義為δ0， δo= o/ Ωp,其中oo滿足下列條件 0. 7 ≤δ0。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的曝光裝置，其特征在于其中所述的兩個(gè)高 光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于該光學(xué)照明裝置的光軸而形成，其中以該光軸為中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑 0以及該瞳面的直徑 0P的比 o/ p定義為δ0,且以該光軸為中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域 內(nèi)接的內(nèi)接圓直徑 i以及該瞳面的直徑 p的比小 i/ oP定義為δi 0. 5 ≤ δi/ δ0。
21、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的曝光裝置，其特征在于其中所述的瞳強(qiáng)度 分布形成手段是實(shí)質(zhì)上以該光學(xué)照明裝置的光軸為中心，形成一個(gè)高光強(qiáng) 度分部區(qū)域，其中該偏振狀態(tài)變更手段是將從該高光強(qiáng)度分部區(qū)域照明到 該被照射面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在相移光罩上所形成的線與空間的間 距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上，具有偏振面的直線偏振狀態(tài)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的曝光裝置，其特征在于其中所述的高光強(qiáng) 度分部區(qū)域的大小 以及該瞳面的直徑 P的比定義為δ ， δ / p,其中 δ0滿足下列條件δ≤0.4
23、 一種曝光方法，其特征在于其包括以下步驟照明步驟，經(jīng)由權(quán)利要求1至13任何一項(xiàng)所述的光學(xué)照明裝置，或經(jīng) 由通過(guò)權(quán)利要求46至48任何一項(xiàng)所述的調(diào)整方法所調(diào)整的光學(xué)照明裝置， 來(lái)照明預(yù)定的圖案；以及曝光步驟，將該預(yù)定的圖案曝光到配置在該被照射面的感光性基板上。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的曝光方法，其特征在于更包括 投影步驟，使用投影光學(xué)系統(tǒng)，形成該預(yù)定的圖案像；瞳強(qiáng)度分布形成步驟，用以在該投影光學(xué)系統(tǒng)的瞳與共軛位置或其附 近的位置上形成預(yù)定光強(qiáng)度分布；以及瞳強(qiáng)度分布變更步驟，用以改變?cè)擃A(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至少其中之一。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的曝光方法，其特征在于其中在該瞳強(qiáng)度分 布變更步驟，更包括依據(jù)該預(yù)定的圖案特性，改變?cè)擃A(yù)定光強(qiáng)度分布的形 狀與大小的至少其中之一，并且依據(jù)該預(yù)定光強(qiáng)度分布的形狀與大小的至 少其中之一的變化，來(lái)改變照明到該被照射面的光的偏振狀態(tài)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的曝光方法，其特征在于其中所述的瞳強(qiáng)度 分布形成步驟，更包括沿著在光罩上所形成的線與空間圖案的間距方向上， 以隔著間隔形成兩個(gè)高光強(qiáng)度分布區(qū)域，并且將從該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū) 域照明到該被照射面的光的偏振狀態(tài)，設(shè)定成在與該間距方向?qū)嵸|(zhì)上垂直 的方向上，具有偏振面的直線偏振狀態(tài)。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的曝光方法，其特征在于其中在該兩個(gè)高光 強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于該光學(xué)照明裝置的光軸而形成，其中以該光軸為中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑ΦO以及該瞳面的直徑ΦP的比定義為cro, QOo=Φo/ΦP，其中cto滿足下列條件 0. 7 ≤ ao。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的曝光方法，其特征在于其中所述的兩個(gè)高 光強(qiáng)度分部區(qū)域是對(duì)稱于該光學(xué)照明裝置的光軸而形成，其中以該光軸為 中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域外接的外接圓直徑小o以及該瞳面的直徑 ΦP的比Φo/Φp定義為ao,且以該光軸為中心，與該兩個(gè)高光強(qiáng)度分部區(qū)域 內(nèi)接的內(nèi)4妾圓直徑4) i以及該瞳面的直徑小p的比Φi/Φp定義為Q i0. 5 = Q i/ Q 0。
29、 一種曝光方法，用以將設(shè)定在第一面的光罩的圖案，曝光到配置 在第二面上的感光性基板，其特征在于該曝光方法包括以下步驟第一步驟，提供光；第二步驟，依據(jù)該第一步驟所提供的該光，照明該光罩； 第三步驟，將在該第二步驟被照明的該光罩的圖案曝光到該感光性基 板上；以及第四步驟，修正在該第二面上的光的偏振狀態(tài)的變動(dòng)。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的曝光方法，其特征在于更包括第五步驟， 檢測(cè)出光的偏振狀態(tài)，其中該第四步驟更包括一步驟，依據(jù)該第五步驟所 檢測(cè)出的光偏振狀態(tài)，來(lái)調(diào)整該第二面上的偏振狀態(tài)。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的曝光方法，其特征在于其中所述的第四步 驟用來(lái)補(bǔ)正該供給的光的光路中的光穿透部材所引起的在該第二面上的光 偏振狀態(tài)的變動(dòng)。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的曝光方法，其特征在于其中所述的第四步 驟是用來(lái)對(duì)在該被照射面上的偏振狀態(tài)的長(zhǎng)時(shí)間變動(dòng)。
33、 一種光學(xué)照明裝置，以光源部發(fā)出的光來(lái)照射被照射面，包括 偏振光照明設(shè)定手段，將從該光源部發(fā)出的前述光的偏振狀態(tài)，設(shè)定為特定的偏振狀態(tài)；以及光穿透部材，配置在該光源部與該偏振光照明設(shè)定手段之間的光路中， 其特征在于該光穿透部材是以立方晶系所形成，該光穿透部材是形成為穿過(guò)該光穿透部材的光的行進(jìn)方向是設(shè)定成 比結(jié)晶方位< 110>更接近結(jié)晶方位< 111 〉或結(jié)晶方位< 10 0〉。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的光學(xué)照明裝置，其特征在于該光穿透部 材是螢石、氟化鈣、氟化鋇或氟化鎂所形成。
35、 一種光學(xué)照明裝置，以光源部發(fā)出的光來(lái)照射被照射面，包括 偏振光照明設(shè)定手段，將從該光源部發(fā)出的前述光的偏振狀態(tài)，設(shè)定為特定的偏振狀態(tài)；以及光穿透部材，配置在該光源部與該偏振光照明設(shè)定手段之間的光路中， 其特征在于該光穿透部材是被動(dòng)態(tài)地保持住，以抑制該光穿透部材所產(chǎn)生的應(yīng)力 雙折射。
36、 一種曝光裝置，其特征在于其包括權(quán)利要求33至35中任一權(quán)利 要求所述的光學(xué)照明裝置，將光罩的圖案曝光到配置在該被照射面上的感 光性基板上。
37、 一種曝光方法，其特征在于其包括以下步驟照明步驟，使用權(quán)利要求33至35中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)照明裝 置，來(lái)照明光罩；以及曝光步驟，將該光罩的圖案曝光到配置在該被照射面上的感光性基板上。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)照明裝置、曝光裝置以及曝光方法。該光學(xué)照明裝置，例如搭載于曝光裝置中，便可以依據(jù)光罩圖案的特性，抑制光量損且使照明光的偏振狀態(tài)改變，得以實(shí)施適當(dāng)?shù)恼彰鳁l件。具有提供直線偏振光的光源部(1)，以光源部發(fā)出的光來(lái)照明被照射面(M、W)。光學(xué)照明裝置具有偏振狀態(tài)切換手段(10、20)，配置在光源部與被照射面之間的光路中，用以使照明被照射面的光的偏振狀態(tài)在特定偏振狀態(tài)與非偏振狀態(tài)之間做切換。偏振狀態(tài)切換手段更具有去偏振器(20)，其架構(gòu)成可以自在地插入與脫離于照明光路中，并且可依據(jù)所需將入射的直線偏振光去偏振。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101201553SQ20071019564
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者小峯典男, 工藤威人, 村松研一, 松山知行, 田中裕久, 西永壽, 谷津修 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康