專利名稱：光束變換元件、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)明為關(guān)于光束變換元件，光學(xué)照明裝置，曝光裝置，以及曝光方法，特 別是關(guān)于用光刻蝕刻工程制造半導(dǎo)體元件，攝影元件液晶顯示元件，薄膜 磁頭等的微元件之際，其所使用的曝光裝置適用的光學(xué)照明裝置。
背景技術(shù)：
此種典型的曝光裝置，由光源射出的光束，透過(guò)光學(xué)積分器(optical integrator)及錄眼透鏡(fly-eye lens)，由多l(xiāng)t的光源形成實(shí)質(zhì)的面光 源的二次光源。二次光源(一般為光學(xué)照明裝置的照明瞳或在其近傍形成的 照明瞳分布)照出的光束，經(jīng)配置在蠅眼透鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面近傍的開(kāi)口光圏 限制后，射入聚光透4竟(condenser lens)。
由該聚光透鏡聚集的光束，重疊地照明己形成所定的圖案的掩膜。透過(guò) 該掩膜的圖案的光，通過(guò)光學(xué)投影系統(tǒng)在晶圓(wafer)上成像。如此，掩 膜圖案投影曝光(復(fù)制)到晶片上。又，在掩膜形成的圖案己被高度積體化， 該微細(xì)圖案要正確地復(fù)制到晶片上，在晶片上有均勻的照明度分布是不可缺的。
例如在本申請(qǐng)人提出申請(qǐng)的日本專利第3M6615號(hào)公報(bào)中有揭露，為實(shí) 現(xiàn)能將任意方向的微細(xì)圖案，忠實(shí)地復(fù)制之合適的照明條件，在蠅眼透鏡的 后側(cè)焦點(diǎn)面形成輪胎狀的二次光源，將通過(guò)該4侖胎狀的二次光源的光束，設(shè)
定成以該圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光狀態(tài)(以下稱「周方向偏光狀態(tài)J) 的技術(shù)。日本專利第3246615號(hào)公報(bào)
但是，在上述的公報(bào)揭露的先前的技術(shù)，是將經(jīng)蠅眼透鏡形成的圓形光 束，再經(jīng)有輪胎狀開(kāi)口部的開(kāi)口光圏限制形成輪胎狀的二次光源。結(jié)果，先 前的技術(shù)，在開(kāi)口光圈發(fā)生大量的光量損失，引發(fā)曝光裝置的通光量低下 的不適合現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為能有效地抑制光量損失，且形成周方向偏光狀態(tài)的輪 胎狀的照明瞳分布。又，本發(fā)明因能有效抑制光量損失，且形成周方向偏光 狀態(tài)的環(huán)狀照明瞳，另一目的為能夠在適切的照明條件下將任意方向的微 細(xì)圖案忠實(shí)且高速地復(fù)制。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的第一形態(tài)，提供一種光束變換元件，可依
據(jù)入射光束在所定面形成所定的光強(qiáng)度分布。該光束變換元件包括
第一基本元件，用有旋光性的光學(xué)材料形成，可依據(jù)該入射光束，形成
該所定的光強(qiáng)度分布之中的第一區(qū)域分布；以及
第二基本元件，用有旋光性的光學(xué)材料形成，可依據(jù)該入射光束，形成
該所定的光強(qiáng)度分布之中的第二區(qū)域分布；
其特征為該些第一基本元件及第二基本元件，在沿著光的透過(guò)方向的
厚度互異。
本發(fā)明的第二形態(tài)，提供一種光束變換元件，可依入射光束在所定面 上，形成與該入射光束的斷面形狀不同形狀的所定的光強(qiáng)度分布，該光束 變換元件的特征為配置有繞射面或折射面，用以在該所定面上形成該所定 的光強(qiáng)度分布；
該所定的光強(qiáng)度分布，其分布在該所定面的以所定點(diǎn)為中心的所定的 輪胎狀區(qū)域，即所謂的所定輪胎狀區(qū)域的至少一部份；以及
通過(guò)該所定輪胎狀區(qū)域的由該光束變換元件輸出的光束，其具有以該 所定輪胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為主成分的偏光狀態(tài)。
本發(fā)明的第三形態(tài)，提供一種光學(xué)照明裝置，其是利用來(lái)自光源的光 束以照明一被照射面的光學(xué)照明裝置，其特征為
為了要在該光學(xué)照明裝置的照明瞳或在其近傍形成照明瞳分布，上述 光學(xué)照明裝置配置有第一形態(tài)或第二形態(tài)的光束變換元件，以變換由光源 來(lái)的光束。
本發(fā)明的第四形態(tài)，提供一種曝光裝置，其特征為包括該第三形態(tài)的 光學(xué)照明裝置，所述照明裝置用以照明掩膜，而使該曝光裝置將該掩膜的 圖案在感光性基板上進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的第五形態(tài)，才是供一種曝光方法，其特征為包括使用第三形態(tài) 的照明裝置以照明掩膜的照明工程，以及將該掩膜的圖案在感光性基板上 進(jìn)行曝光的曝光工程。
本發(fā)明的光學(xué)照明裝置，異于先前的裝置，在開(kāi)口光圈不發(fā)生大量的
發(fā)生實(shí)質(zhì)的光量損失，能夠形成周邊方向偏光狀態(tài)的輪胎狀的照明瞳分布。、 亦即本發(fā)明的光學(xué)照明裝置，能夠良好地抑制光量損失，且能形成周邊方向
偏光狀態(tài)的輪胎狀的照明瞳分布。
又，使用本發(fā)明的光學(xué)照明裝置的曝光裝置及曝光方法，因使用能夠良 好地抑制光量損失，而且能形成周邊方向偏光狀態(tài)的輪胎狀照明瞳分布的 光學(xué)照明裝置，故能夠在適切的照明條件下，忠實(shí)且高速地復(fù)制任意方向 的微小圖案，亦即能夠以高生產(chǎn)率制造良好的元件。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較 佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)i兌明如下。
圖1繪示本發(fā)明的實(shí)施例的配備光學(xué)照明裝置的曝光裝置的構(gòu)造概略圖。
圖2繪示在輪胎狀照明形成輪胎狀的二次光源。
圖3繪示圖1中，在無(wú)焦距透鏡的前側(cè)透鏡群與后側(cè)透鏡群之間的光路
中，配置的圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)的構(gòu)造的概略圖。
圖4繪示圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)對(duì)輪胎狀的二次光源的作用的說(shuō)明圖。
圖5繪示變焦距透鏡對(duì)輪胎狀二次光源的作用的說(shuō)明圖。
圖6繪示在圖1中，在無(wú)焦透鏡的前側(cè)透鏡群與后側(cè)透鏡群之間的光
路中，配置的第一圓柱形透鏡偶及第二圓柱形透鏡偶的構(gòu)造的概略圖。
圖7為說(shuō)明第一圓柱形透鏡偶及第二圓柱形透鏡偶對(duì)輪胎狀二次光源
的作用的第一圖。
圖8為說(shuō)明第一圓柱形透鏡偶及第二圓柱形透鏡偶對(duì)輪胎狀二次光源 的作用的第二圖。
圖9為說(shuō)明第一圓柱形透鏡偶及第二圓柱形透鏡偶對(duì)輪胎狀二次光源
的作用的第三圖。
圖IO繪示圖1的偏光監(jiān)視器的內(nèi)部構(gòu)造的概略的斜視圖。
圖11繪示本實(shí)施例的圓周方向偏光輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件的構(gòu)
造的概略圖。
圖12繪示設(shè)定成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀二次光源的概略圖。
圖13繪示第一基本元件的作用的說(shuō)明圖。
圖14繪示第二基本元件的作用的說(shuō)明圖。
圖15繪示第三基本元件的作用的說(shuō)明圖。
圖16繪示第四基本元件的作用的說(shuō)明圖。
圖17繪示水晶的旋光性的說(shuō)明圖。
圖18 (a)繪示由沿圓周方向互相離開(kāi)的八個(gè)圓弧狀區(qū)域形成的圓周方
向偏光狀態(tài)的八極狀二次光源。
圖18(b)繪示由沿圓周方向互相離開(kāi)的四個(gè)圓弧狀區(qū)域形成的圓周方 向偏光狀態(tài)的四極狀二次光源。
圖19繪示沿圓周向互相重復(fù)的八圓弧狀區(qū)域形成的圓周方向偏光狀態(tài) 的輪胎狀二次光源。
圖20(a)繪示由沿圓周方向互相離開(kāi)的六個(gè)區(qū)域形成的圓周方向偏光 狀態(tài)的六極狀二次光源。
圖2 0 (b)繪示由沿圓周方向互相離開(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)域以及光軸上的區(qū)域 形成的圓周方向偏光狀態(tài)的二次光源。
圖21繪示沿圓周方向偏光輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件的光射入側(cè)之 面平面4t之例。
圖22繪示制造微元件的半導(dǎo)體元件的程序的流程圖。
圖23繪示制造微元件的液晶顯示元件的程序的流程圖。
1:光源
4:偏光狀態(tài)切換裝置 4a: 1/4波長(zhǎng)板 4b: 1/2波長(zhǎng)4反
5,50:光學(xué)繞射元件(光束變換元件)
6:無(wú)焦透鏡
8:圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)
9,10:圓柱形透鏡偶
11:變焦距透鏡
12:微蠅眼透鏡
13:偏光監(jiān)視器
13a:第一光束分離器
13b:第二光束分離器
14:光學(xué)聚光系統(tǒng)
15:掩膜遮散體
16:光學(xué)成像系統(tǒng)
31:輪胎狀二次光源
31A 31D:圓弧狀區(qū)域
50A 5QD:基本元件
M:掩膜
PL:光學(xué)投影系統(tǒng) W:晶圓
具體實(shí)施例方式
以下，依據(jù)所附圖面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示本發(fā)明實(shí)施例的配備光學(xué)照明裝置的曝光裝置的構(gòu)造的概略圖。
在圖1中，設(shè)定作為感光性基板的晶圓w的法線方向?yàn)閦軸，在晶圓w的
面內(nèi)與圖1的紙面平行方向?yàn)閅軸，在晶圓W的面內(nèi)與圖1的紙面垂直方 向?yàn)閄軸。本實(shí)施例的曝光裝置設(shè)有光源1供給曝光用的光(照明光)。
光源1可使用例如供給波長(zhǎng)248nm的光的KrF準(zhǔn)分子激光器(Excimer Laser)光源，或供給波長(zhǎng)193nm的光的ArF準(zhǔn)分子激光器光源。由光源1 沿Z方向射出的大約平行的光束，在沿X方向延伸形成細(xì)長(zhǎng)的矩形斷面， 并射入由一對(duì)透鏡2a及2b形成的光束擴(kuò)大器2 (beam expander)。各透鏡 2a及2b在圖1的紙面內(nèi)(YZ平面內(nèi))分別具有負(fù)的反射力^jt反射力。因此 射入了光束擴(kuò)大器2的光束,在圖1的紙面內(nèi)被擴(kuò)大，被整形成有所定的矩 形斷面的光束。
通過(guò)有光學(xué)整形系統(tǒng)功能的光束擴(kuò)大器2的大約平行的光束，其在經(jīng) 由偏向鏡3而被轉(zhuǎn)向Y方向后，通過(guò)l/4波長(zhǎng)板4a, 1/2波長(zhǎng)板4b、消偏 振鏡(非偏光化元件)4c (depolarizer )、以及輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元 件5,而射入無(wú)焦透鏡(Afocal lense)6。此處的l/4波長(zhǎng)板4a， 1/2波長(zhǎng) 板4b,及消偏振鏡4c為如后述的構(gòu)成偏光狀態(tài)切換裝置4。該無(wú)焦透鏡6 為光學(xué)無(wú)焦點(diǎn)系統(tǒng)， 一皮設(shè)定成該前側(cè)焦點(diǎn)位置與光學(xué)繞射元件5的位置大 約一致，且該后側(cè)焦點(diǎn)位置與圖中虛線所示的所定面7的位置大約一致。
一般，光學(xué)繞射元件，為可在基板形成具有曝光光(照明光)的波長(zhǎng) 程度的階差的構(gòu)造，其具有使入射光束向所希望的角度繞射的作用。具體 的說(shuō)，輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5,在矩形斷面的平行光束入射的場(chǎng)合， 有在其遠(yuǎn)場(chǎng)(Far Field又稱夫瑯禾費(fèi)(Fraunhofer)繞射區(qū)域)形成輪胎 狀的光強(qiáng)度分布的機(jī)能。因此，射入當(dāng)做光束變換元件的光學(xué)繞射元件5 的大約平行的光束，在無(wú)焦透鏡6的瞳面形成輪胎狀的光強(qiáng)度分布后，構(gòu) 成約略平行光束由無(wú)焦透鏡6射出。
又，在無(wú)焦透鏡6的前側(cè)透鏡群6a及后側(cè)透鏡群6b之間的光路中，在 其瞳面或瞳面近傍，由光源側(cè)起依順序配置有圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8，第一 圓柱形透鏡偶9，以及第二圓柱形透鏡偶10,該些元件的詳細(xì)構(gòu)造及作用 以后再述。以下為簡(jiǎn)化說(shuō)明，暫時(shí)忽視圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8，第一圓柱形 透鏡偶9，及第二圓柱形透鏡偶10的作用，僅說(shuō)明基本的構(gòu)造及作用。
透過(guò)無(wú)焦透鏡6的光束，通過(guò)a值變更用的變焦距透鏡11 (Zoom Lense)， 而射入做為光學(xué)積分器的微蠅眼透鏡12 (又叫蠅眼透鏡)。微蠅眼透鏡12， 為由有正折射力的多數(shù)的微小透鏡縱橫且稠密配列的光學(xué)元件。 一般情況， 該微蠅眼透鏡，例如是在平行平面板施行蝕刻處理形成微小透鏡群的方式 而構(gòu)成。
此處，構(gòu)成微蠅眼透鏡的各微小透鏡，較構(gòu)成蠅眼透鏡的各透鏡元件 更微小。又，微蠅眼透鏡與由互相隔絕的透鏡元件構(gòu)成的蠅眼透鏡不同，是
多數(shù)的微小透鏡(微小折射面)未互相隔絕一體化形成。然而，由于有正折 射力的透鏡元件縱橫配置的點(diǎn)，微蠅眼透鏡與蠅眼透鏡同屬波面分割型的 光學(xué)積分器。
所定面7的位置就在變焦距透鏡11的前側(cè)焦點(diǎn)位置近傍，微蠅眼透鏡
12的入射面配置在變焦距透鏡ll的后側(cè)焦點(diǎn)位置近傍。換言之，變焦距透 鏡11將所定面7與^t蠅眼透鏡12的入射面實(shí)質(zhì)的成傳里葉變換(Fourier Transformation)的關(guān)系配置，亦即無(wú)焦透鏡6的瞳面與微蠅眼透鏡12的 入射面，構(gòu)成光學(xué)的大約共軛的配置。
因此，在微蠅眼透鏡12的入射面上，與無(wú)焦透鏡6的瞳面同樣地，形 成列如以光軸AX為中心的輪胎狀的照域。該輪胎狀的照域的全體形狀，隨 著變焦距透鏡11的焦點(diǎn)距離而做相似的變化。構(gòu)成微蠅眼透鏡12的各微 小透鏡，與在掩膜M上形成的全部照域的形狀(在晶圓W上形成的全部曝光 區(qū)域的形狀)有相似的矩形斷面。
射入微蠅眼透鏡12的光束，由多數(shù)的微小透鏡分割成二次元化，在該 后側(cè)焦點(diǎn)面(照明瞳)，如圖2所示，形成與由入射光束形成的照域大約相 同光強(qiáng)度分布的二次光源，即由以光軸AX為中心的輪胎狀的實(shí)質(zhì)的面光源 形成的二次光源。由在微蠅眼透鏡12的后側(cè)焦點(diǎn)面形成的二次光源(一般 為光學(xué)照明裝置的瞳面或在其近傍形成的照明瞳分布)射出的光束，通過(guò)光 束分離器13a (beamsplitter)及光學(xué)聚光系統(tǒng)M后，而重疊地照明掩膜 遮蔽體15。
如此，在做為照明視野光圈的掩膜遮蔽體15，對(duì)應(yīng)構(gòu)成微蠅眼透鏡12 的各微小透鏡的形狀與焦點(diǎn)距離形成矩形的照域。又關(guān)于內(nèi)藏光束分離器 13a的偏光監(jiān)視器13的內(nèi)部構(gòu)成及作用，以后再說(shuō)明。通過(guò)掩膜遮蔽體15 的矩形開(kāi)口部(光透過(guò)部)的光束，在受到光學(xué)成像系統(tǒng)16的聚光作用后，重疊 照明己形成所定的圖案的掩膜M。
亦即，光學(xué)成像系統(tǒng)16將掩膜遮蔽體15的矩形開(kāi)口部的像在掩膜上 形成。透過(guò)掩膜M的圖案的光束，通過(guò)光學(xué)投影系統(tǒng)PL，在感光性基板的 晶圓W上形成掩膜圖案的像。如此，在與光學(xué)投影系統(tǒng)PL的光軸AX直交 的平面(XY面)內(nèi)， 一面施行二次元的驅(qū)動(dòng)控制晶圓， 一面進(jìn)行總括曝光或 掃瞄曝光，將掩膜M的圖案逐次在晶圓W的各曝光區(qū)域曝光。
又，在偏光狀態(tài)切換裝置4中，該1/4波長(zhǎng)板4a,其光學(xué)結(jié)晶軸可以 光軸AX為中心自在的回轉(zhuǎn)，而將射入的橢圓偏光的光線變換為直線偏光的 光。又l/2波長(zhǎng)板4b,其光學(xué)結(jié)晶軸可以光軸AX為中心自在回轉(zhuǎn)，而可變 化射入的直線偏光的偏光面。又，消偏振鏡4c,由互補(bǔ)形狀的楔形水晶棱 鏡(未圖示)及楔形石英棱鏡(未圖示)構(gòu)成。該水晶棱鏡與石英棱鏡，為成 一體的棱鏡組合體，可對(duì)照明光路進(jìn)退自在的構(gòu)造。
使用KrF準(zhǔn)分子激光器光源或ArF準(zhǔn)分子激光器光源作為光源1時(shí)，由 該些光源射出的光為典型的有大于等于95°/。的偏光度，而對(duì)1/4波長(zhǎng)板4a 射入大略直線偏光的光。但在光源1與偏光狀態(tài)切換裝置4之間的光路中 有做為里面反射鏡的直角棱鏡存在的場(chǎng)合，如射入的直線偏光的偏光面與P 偏光面或S偏光面不一致時(shí)，由于直角棱鏡的全反射，直線偏光會(huì)變成橢 圓偏光。
偏光狀態(tài)切換裝置4,例如在直角棱鏡的全反射引起的橢圓偏光的光射 入，亦可由1/4波長(zhǎng)板4a的作用變換成直線偏光的光，而射入1/2波長(zhǎng)板 4b。此1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸設(shè)定為對(duì)射入的直線偏光的偏光面形成 O度或90度角度的場(chǎng)合，射入1/2波長(zhǎng)板4b的直線偏光的光偏光面不會(huì)變 化，保持原狀通過(guò)。
又，1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸設(shè)定為對(duì)射入的直線偏光的偏光面成 45度的角度的場(chǎng)合，入射1/2波長(zhǎng)板4b的直線偏光的光會(huì)變換成偏光面變 化90度的直線偏光的光。再者，消偏振鏡4c的水晶棱鏡的光學(xué)結(jié)晶軸對(duì) 于入射的直線偏光的偏光面設(shè)定為45度的角度時(shí)，射入水晶棱鏡的直線偏 光的光，被變換成非偏光狀態(tài)(非偏光化)的光。
在偏光狀態(tài)切換裝置4中，該消偏振鏡4c在照明光路中的位置，配置 在使該水晶棱鏡的光學(xué)結(jié)晶軸對(duì)射入的直線偏光的偏光面形成45度的角度 的位置。另外，如設(shè)定成該水棱鏡的光學(xué)結(jié)晶軸，對(duì)射入的直線偏光的偏 光面成Q度或90度的角度時(shí)，水晶棱鏡對(duì)射入的直線偏光的光偏光面不發(fā) 生變化，而保持原狀通過(guò)。又如1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸，設(shè)定成對(duì)射 入的直線偏光的偏光面形成22. 5度的角度時(shí)，射入該1/2波長(zhǎng)板4b的直 線偏光的光，變換成非偏光狀態(tài)的光，而包含偏光面不變化直接通過(guò)的直 線偏光成份，以及僅有偏光面變化90度的直線偏光成份。
偏光狀態(tài)切換裝置4，如上述有直線偏光射入1/2波長(zhǎng)板4b，但以下 的說(shuō)明為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假定有圖1中的Z方向的偏光方向(電場(chǎng)的方向)的直 線偏光(以下稱Z方向偏光)的光射入1/2波長(zhǎng)板，在照明光路中的消偏振 鏡4c的位置決定后的場(chǎng)合，如設(shè)定1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸對(duì)射入的Z 方向偏光的偏光面(偏光方向)成0度或90度的角度，則射入1/2波長(zhǎng)板4b 的Z方向偏光的光，不會(huì)變化仍然以Z方向偏光射入消偏振鏡4c的水晶棱 鏡。因水晶棱鏡的光學(xué)結(jié)晶軸已設(shè)定成對(duì)射入的Z方向偏光的偏光面形成 45度角度，故射入水晶棱鏡的Z方向偏光的光被變換成非偏光狀態(tài)的光。
經(jīng)水晶棱鏡非偏光化的光，為了補(bǔ)償光的進(jìn)行方向，再經(jīng)過(guò)當(dāng)做補(bǔ)償 器的石英棱鏡，以非偏光狀態(tài)射入光學(xué)繞射元件5。另一方面，如i殳定l/2 波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸對(duì)入射的Z方向偏光的偏光面形成45度的角度， 則射入1/2波長(zhǎng)板4b的Z方向偏光的光，僅偏光面變化90度，形成向圖1
中的X方向的偏光方向(電場(chǎng)的方向)的直線偏光(以下稱X方向偏光)的光， 而射入消偏振鏡4c的水晶棱鏡。因水晶棱鏡的光學(xué)結(jié)晶軸亦設(shè)定成對(duì)射入 的X方向偏光的偏光面形成45度的角度，故射入水晶棱鏡的X方向偏光的 光，被變換成非偏光狀態(tài)的光，經(jīng)過(guò)石英棱鏡，以非偏光狀態(tài)射入光學(xué)繞射 元件5。
對(duì)此，在將消偏振鏡4c退出照明光路的場(chǎng)合，如設(shè)定該1/2波長(zhǎng)板4b 的光學(xué)結(jié)晶軸，對(duì)射入的Z方向偏光的偏光面成0度或90度的角度，則射入 1/2波長(zhǎng)板4b的Z方向偏光的光，偏光面不變化仍以Z方向偏光通過(guò)，并以 Z方向偏光狀態(tài)射入光學(xué)繞射元件5。另一方面，如設(shè)定該1/2波長(zhǎng)板4b 的光學(xué)結(jié)晶軸，對(duì)射入的Z方向偏光的偏光面成45度的角度，則射入1/2 波長(zhǎng)板4b的Z方向偏光的光，僅偏光面變化90度變成X方向偏光的光， 以X方向偏光狀態(tài)射入光學(xué)繞射元件5。
如以上所述，偏光狀態(tài)切換裝置4，利用在照明光路中插入消偏振鏡4c 并決定其位置，可將非偏光狀態(tài)的光射入光學(xué)繞射元件。又,把消偏振鏡4c 由照明光路退出，且設(shè)定1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué)結(jié)晶軸對(duì)射入的Z方向偏光 的偏光面成G度或90度的角度，則可將Z方向偏光狀態(tài)的光射入光學(xué)繞射 元件5。再者，把消偏振鏡4c自照明光路退出，且設(shè)定1/2波長(zhǎng)板4b的光學(xué) 結(jié)晶軸對(duì)射入的Z方向偏光的偏光面成45度的角度，則將X方向偏光狀態(tài) 的光射入光學(xué)繞射元件5。
換言之，偏光狀態(tài)切換裝置4利用1/4波長(zhǎng)板4a與1/2波長(zhǎng)板4b，以及消 偏振鏡4c構(gòu)成的偏光狀態(tài)切換裝置的作用，可將向光學(xué)繞射元件5的入射 光的偏光狀態(tài)(在后述的本發(fā)明的圓周方向偏光輪胎狀照明用的光學(xué)繞射 元件以外，使用通常的光學(xué)繞射元件的場(chǎng)合，為掩膜M及晶圓W照明的光 的偏光狀態(tài))，在直線偏光狀態(tài)與非偏光狀態(tài)之間切換。在直線偏光狀態(tài)的 場(chǎng)合，可在互相直交的偏光狀態(tài)間(Z方向偏光與X方向偏光之間)切換。
圖3示出了在圖1的無(wú)焦透鏡6的前側(cè)透鏡群與后側(cè)透鏡群之間的光 路中，配置的圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)的構(gòu)成的概略圖。該圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng) 8,由第一棱鏡元件8a以及二棱鏡元件8b構(gòu)成，其是由光源側(cè)順序排列配 置，該第一棱鏡元件8a向光源側(cè)之面成平面且向掩膜側(cè)之面為凹圓錐形曲折 面；該第二棱鏡元件8b，則向掩膜側(cè)之面為平面且向光源側(cè)之面成凸圓錐 形的曲折面。
該第一棱鏡元件8a的凹圓錐形曲折面，與第二棱鏡元件8b的凸圓錐 形曲折面，為可對(duì)接的互補(bǔ)形形狀。又，第一棱鏡元件8a及第二棱鏡元件 8b之中，至少有一個(gè)元件為可沿光軸AX移動(dòng)的構(gòu)造，且第一棱4fc元件8a 的凹圓錐形彎曲折面與第二棱鏡元件8b的凸圓錐形彎曲折面的間隔為可變 的構(gòu)造。
此處，第一棱鏡元件8a的凹圓錐形曲折面，與第二棱^:元件8b的凸 圓錐形曲折面，在互相接合的狀態(tài)時(shí)，圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8僅做為平行 平面板的機(jī)能，對(duì)形成的輪胎狀的二次光源沒(méi)有影響。但在第一棱鏡元件 8a的凹圓錐形曲折面與第二棱鏡元件8b的凸圓錐形曲折面隔離時(shí)，圓錐旋 轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8即有所謂光束擴(kuò)大器的機(jī)能。因此，伴隨圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡 系統(tǒng)8的間隔變化，可變化對(duì)所定面7的入射光束的角度。
圖4為說(shuō)明圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)對(duì)輪胎狀的二次光源的作用的說(shuō)明圖。 參照?qǐng)D4,在圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8的間隔為零，且變焦距透鏡11的焦點(diǎn) 距離設(shè)定在最小值的狀態(tài)(以下稱標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))形成的最小的輪胎狀二次光源 30a，其可隨著圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8的間隔由零擴(kuò)大至所定的值，該二次光 源30a的寬度(外徑與內(nèi)徑的差的1/2，圖中用箭印表示)不變，其外徑及內(nèi)徑 變化形成輪胎狀二次光源30b。換言之，因圓錐旋轉(zhuǎn)三棱鏡系統(tǒng)8的作用， 該輪胎狀二次光源的寬度不會(huì)變化，僅該輪胎比(內(nèi)徑/外徑)及大小(外徑) 一起變化。
圖5說(shuō)明變焦距透鏡11對(duì)輪胎狀二次光源的作用。參照?qǐng)D5，在標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)形成的輪胎狀二次光源30a，因變焦距透鏡11的焦點(diǎn)距離，從最小值 擴(kuò)大至所定的值，變化成其全體形狀相似的擴(kuò)大的輪胎狀二次光源30。換 言之，因變焦距透鏡11的作用，輪胎狀二次光源的輪胎比不變，其寬度及 大小(外徑) 一起變化。
圖6為圖1的無(wú)焦透鏡6在前側(cè)鏡群與后側(cè)鏡群之間的光路中配置的 第一圓柱形透鏡偶9及第二圓柱形透鏡偶10的構(gòu)造的概略圖。在圖6中，由光 源側(cè)依順序配置第一圓柱形透鏡偶9及第二圓柱形透鏡偶10。第一圓柱形 透鏡偶9，由光源側(cè)起依序配置，例如在YZ平面內(nèi)有負(fù)折射力且在XY平面 內(nèi)無(wú)折射力的第一圓柱形負(fù)透鏡9a,以及在同一 YZ平面內(nèi)有正折射力且在 XY平面內(nèi)無(wú)折射力的第一圓柱形正透鏡9b。
另一方的第二圓柱形透鏡偶10，由光源側(cè)起依序配設(shè)，例如在XY平面 內(nèi)有負(fù)折射力，且在YZ平面內(nèi)無(wú)折射力的第二圓柱形負(fù)透鏡10a，以及在 同樣X(jué)Y平面內(nèi)有正折射力且在YZ平面內(nèi)無(wú)折射力的第二圓柱形正透鏡 10b。該第一圓柱形負(fù)透鏡9a與第一圓柱形正透鏡91),為以光軸AX為中心 成一體化旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。同樣地，該第二圓柱形負(fù)透鏡10a與第二圓柱形正 透鏡10b，為以光軸AX為中心成一體化旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。
在圖6所示的狀態(tài)，第一圓柱形透鏡偶9有向Z方向光束擴(kuò)張功率的 機(jī)能，第二圓柱形透鏡偶10有向X方向光束擴(kuò)張功率的機(jī)能。又，第一圓 柱形透鏡偶9的功率與第二圓柱形透鏡偶10的功率設(shè)定成彼此相同。
圖7至圖9為說(shuō)明第一圓柱形透鏡偶9及第二圓柱形透鏡偶10對(duì)輪胎 狀二次光源的作用之圖。圖7之中，設(shè)定第一圓柱形透鏡偶9的功率方向
為由光軸AX對(duì)Z軸轉(zhuǎn)+45度的角度；第二圓柱形透鏡偶10的功率方向?yàn)橛?光軸對(duì)Z軸轉(zhuǎn)-45度的角度。
因此，第一圓柱形透鏡偶9的功率方向與第二圓柱形透鏡偶10的功率 方向互相直交，在第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形透鏡偶10的合成系統(tǒng) 中，z方向的功率與x方向的功率相同。其結(jié)果，如圖7所示的正圓狀態(tài)，通 過(guò)第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形透鏡偶10的合成系統(tǒng)的光束，在z方 向及x方向受到同樣功率的擴(kuò)大作同，在照明瞳形成正圓的輪胎狀二次光 源。
與上述對(duì)比，圖8之中，設(shè)定第一圓柱形透鏡偶9的功率方向?yàn)橛晒?軸AX對(duì)Z軸轉(zhuǎn)例如+80度的角度，第二圓柱形透鏡偶10的功率方向?yàn)橛晒?軸AX對(duì)Z軸轉(zhuǎn)-80度的角度。因此，在第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形 透鏡偶10的合成系統(tǒng)中，Z方向的功率小，X方向的功率較大。其結(jié)果，如 圖8所示的橫橢圓狀態(tài)，通過(guò)第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形透鏡偶10 的合成系統(tǒng)的光束，在X方向受到較Z方向更大的擴(kuò)大作用的功率，在照 明瞳形成X方向細(xì)長(zhǎng)的橫形輪胎狀二次光源。
又，圖9中，設(shè)定第一圓柱形透鏡偶9的功率方向?yàn)橛晒廨SAX對(duì)Z軸 轉(zhuǎn)例如+10度的角度，第二圓柱形透鏡偶10的功率方向?yàn)橛晒廨S對(duì)Z軸轉(zhuǎn) -10度的角度。則在第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形透鏡偶10的合成系統(tǒng) 中，X方向的功率小，Z方向的功率較大。其結(jié)果如圖9所示的縱橢圓狀態(tài)， 通過(guò)第一圓柱形透鏡偶9與第二圓柱形透鏡偶10的合成系統(tǒng)的光束，在Z 方向受到較X方向更大的功率的擴(kuò)大作用，在照明瞳形成Z方向細(xì)長(zhǎng)的縱
向的輪胎狀二次光源。
又，將第一圓柱形透鏡偶9及第二圓柱形透鏡偶10,設(shè)定成如圖7所
示的正圓狀態(tài)與圖8所示的橫橢圓狀態(tài)之間的任意狀態(tài)，能夠形成各種縱 橫比例的橫長(zhǎng)輪胎狀二次光源。再如將第一圓柱形透鏡偶9及第二圓柱形 透鏡偶10，設(shè)定成圖7所示的正圓狀態(tài)與圖9所的縱橢圓狀態(tài)之間的任意 狀態(tài)，就能夠形成各種縱橫比例的縱長(zhǎng)輪胎狀的二次光源。
圖IO是圖1中的偏光監(jiān)視器的內(nèi)部構(gòu)成的概略斜視圖。參照?qǐng)D10,偏 光監(jiān)視器13設(shè)有第一光束分離器13a，配置在微蠅眼透鏡12與光學(xué)聚光系 統(tǒng)14之間的光路中。該第一光束分離器13a，為例如由石英玻璃形成的未 涂裝的平行平面板(即原玻璃)，有將與入射光的偏光狀態(tài)不同的偏光狀態(tài) 的反射光自光路取出的機(jī)能。
由第一光束分離器13a由光路中取出的光會(huì)射入第二光束分離器l化。 該第二光束分離器13b具有與第一光束分離器13a同樣例如由石英玻璃形 成的未涂裝的平行平面板的型態(tài)，而具有發(fā)生與入射光的偏光狀態(tài)不同的偏光 狀態(tài)的反射光的機(jī)能。然后設(shè)定成對(duì)第一光束分離器13a的P偏光成為對(duì)第
二光束分離器Ub的S偏光，且對(duì)第一光束分離器13a的S偏光成為對(duì)第 二光束分離器13b的P偏光。
又，透過(guò)第二光束分離器的光被第一光強(qiáng)度檢測(cè)器13c檢測(cè)出；在第 二光束分離器反射的光，由第二光強(qiáng)度檢測(cè)器13d檢測(cè)出。第一光強(qiáng) 度才企測(cè)器13c及第二光強(qiáng)度4企測(cè)器13d的輸出，分別供給到控制部(未圖示)。 控制部則依必要驅(qū)動(dòng)構(gòu)成偏光狀態(tài)切換裝置4的1/4波長(zhǎng)板4a， 1/2波長(zhǎng) 板4b，及消偏振鏡4c。
如上述，在第一光束分離器13a及第二光束分離器13b中，對(duì)P偏光 的反射率與對(duì)S偏光的反射率實(shí)質(zhì)上是不同的。因此，在偏光監(jiān)視器13中， 來(lái)自于第一光束分離器13a的反射光包含例如向第一光束分離器13a的 入射光之約10%的S偏光成份(為對(duì)第一光束分離器13a的S偏光成份，即 對(duì)第二光束分離器13b的P偏光成份)；以及例如向第一光束分離器13a的 入射光之約1%的P偏光成份(為對(duì)第一光束分離器13a的P偏光成份，即對(duì) 第二光束分離器13b的S偏光成份)。
又，來(lái)自于第二光束分離器13b的反射光包含例如向第一光束分離 器13a的入射光的10% Xl% = 0. 1%左右的P偏光成份(為對(duì)第一光束分離 器13a的P偏光成份，即對(duì)第二光束分離器13b的S偏光成份)；以及例如 向第一光束分離器13a的入射光的10% Xl% = 0. 1%左右的S偏光成份(為 對(duì)第一光束分離器13a的S偏光成份，即對(duì)第二光束分離器13b的P偏光 成份)。
如上述，在偏光監(jiān)視器n中，第一光束，離器13a,，對(duì)應(yīng)該反射特
果，因第二光束分離器13b的偏光特性影響偏光變動(dòng)極小，所以依據(jù)第一光 強(qiáng)度檢測(cè)器13c的輸出(第二光束分離器13b的透光的強(qiáng)度有關(guān)的情報(bào)，亦 即與來(lái)自第一光束分離器13a的反射光大約相同偏光狀態(tài)的光的強(qiáng)度的情報(bào))， 就能測(cè)知向第一光束分離器13入射光的偏光狀態(tài)(偏光度)，亦即能測(cè)知掩 膜M的照明光的偏光狀態(tài)。
又，在偏光監(jiān)視器13中，設(shè)定對(duì)第一光束分離器13a的P偏光成為對(duì) 第二光束分離器13b的S偏光，且對(duì)第一光束分離器13a的S偏光成為對(duì) 第二光束分離器13b的P偏光。其結(jié)果，依據(jù)第二光強(qiáng)度檢測(cè)器13d的輸 出(在第一光束分離器13a及第二光束分離器13b順次反射的光的強(qiáng)度有關(guān) 情報(bào))，能夠測(cè)知向第一光束分離器13a的入射光的光量，亦即能測(cè)知掩膜 M的照明光的光量，可實(shí)質(zhì)地不受第一光束分離器13a的入射光的偏光狀態(tài) 變化的影響。
如上述，利用偏光監(jiān)視器13能測(cè)知向第一光束分離器13a的入射光的 偏光狀態(tài)，也就是可以判定掩膜M的照明光是否為所希望的非偏光狀態(tài)或
直線偏光狀態(tài)。然后，在控制部依據(jù)偏光監(jiān)視器13的檢測(cè)結(jié)果，確認(rèn)掩膜
M(或晶圓W)的照明光不是所定的非偏光狀態(tài)或直線偏光狀態(tài)的場(chǎng)合，即驅(qū) 動(dòng)調(diào)整構(gòu)成偏光狀態(tài)切換裝置4的1/4波長(zhǎng)板4a， 1/2波長(zhǎng)板4b及消偏振 鏡4c,而可調(diào)整掩膜M的照明光的狀態(tài)，成為所希望的非偏光狀態(tài)或直線 偏光狀態(tài)。
又，輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5，可用四極照明用的光學(xué)繞射元件 (未圖示)取代而在照明光路中設(shè)置，就能施行四極照明。該四極照明用的 光學(xué)繞射元件，在具有矩形斷面的平行光束射入的場(chǎng)合，有在其遠(yuǎn)場(chǎng)(Far Field)形成四極狀光強(qiáng)度分布的機(jī)能。因此，通過(guò)四極照明用的光學(xué)繞射 元件的光束，在4效蠅眼透鏡12的入射面，形成以光軸AX為中心的四個(gè)圓 形狀的照域的四極狀照域。其結(jié)果，在微蠅眼透鏡12的后側(cè)焦點(diǎn)面，亦形 成與該入射面形成的照域相同的四極狀的二次光源。
又，該輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5,用圓形照明用的光學(xué)繞射元件 (未圖示)取代而設(shè)置于照明光路中，就能施行通常的圓形照明。該圓形照 明用的光學(xué)繞射元件，在有矩形斷面的平行光束射入的場(chǎng)合，有在遠(yuǎn)場(chǎng)形 成圓形的光強(qiáng)度分布的機(jī)能。因此，通過(guò)該圓形照明用的光學(xué)繞射元件的 光束，在微蠅眼透鏡12的入射面，形成以光軸AX為中心的圓形照域形成 的四極狀照域。其結(jié)果，在微蠅眼透鏡12的后側(cè)焦點(diǎn)面，亦形成與在該入 射面形成的照域相同的圓形狀二次光源。
再者，該輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5，用其他的復(fù)數(shù)極照明用的光 學(xué)繞射元件(未圖示)取代而設(shè)定于照明光路中，就可施行各種的復(fù)數(shù)極照 明(如二極照明，八極照明等)。同樣地，將輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5， 用有適當(dāng)?shù)奶匦缘墓鈱W(xué)繞射元件(未圖示)取代設(shè)置于照明光路中，則能施 行各種形態(tài)的變形照明。
本實(shí)施例，用所謂的圓周方向偏光輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件50，取 代輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件5而設(shè)置于照明光路中，可將通過(guò)輪胎狀 二次光源的光束設(shè)定成圓周方向偏光狀態(tài)的變形照明，亦即能施行圓周方 向偏光的輪胎狀照明。圖ll是本實(shí)施例的圓周方向偏光的輪胎狀照明用的 光學(xué)繞射元件的構(gòu)造的概略圖。又圖12是被設(shè)定成圓周方向偏光狀態(tài)的輪 胎狀二次光源的概略圖。
參照?qǐng)D11及圖12,本實(shí)施例的圓周方向偏光的照明用的光學(xué)繞射元件 50，為具有互相同的矩形斷面且在沿光的透過(guò)方向(Y方向)的厚度(光軸方 向的長(zhǎng)度)互異的四種基本元件50A-50D,以縱;鏡且稠密的配置而構(gòu)成。此 處，第一基本元件50A的厚度最大，第四基本元件50D的厚度最小，第二基 本元件50B的厚度大于第三基本元件50C的厚度。
又，光學(xué)繞射元件50包含大約同數(shù)量的第一基本元件"A、第二基本 元件50B、第三基本元件50C,以及第四基本元件50D，且該些四種基本元
件為隨機(jī)配置。而且，在各基本元件50A 50D的靠掩膜側(cè)形成繞射面(圖 中斜線部份所示)，各基本元件50A-50D的繞射面在與光軸AX(圖11中未 示出)直交的一個(gè)平面整齊排列。其結(jié)果，光學(xué)繞射元件50的靠掩膜側(cè)之 面為平面狀，但光學(xué)繞射元件50的靠光源側(cè)之面，則因各基本元件50A 50D的厚度相異而形成凹凸?fàn)睢?br>
如上述，第一基本元件50A的繞射面的構(gòu)造，可形成在圖12所示的輪 胎狀二次光源31之中，對(duì)通過(guò)光軸AX的Z方向軸線對(duì)稱的一對(duì)圓弧狀區(qū) 域31A。亦即如圖13所示，第一基本元件50A有在光學(xué)繞射元件50的遠(yuǎn)場(chǎng) 50E (引伸為各M元件50A ~ 50D的遠(yuǎn)場(chǎng))對(duì)通過(guò)光軸AX的Z方向軸線形成對(duì)稱 的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度分布32A(與一對(duì)圓弧狀區(qū)域31A對(duì)應(yīng))的^/L能。
第二基本元件50B的繞射面的構(gòu)造，可在將通過(guò)光軸AX的Z方向軸線以Y 軸為中心回轉(zhuǎn)-45度(在圖12中向反時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)45度)后，對(duì)該軸線形成對(duì) 稱的一對(duì)圓弧狀區(qū)域31B。亦即如圖14所示，第二基本元件50B有在遠(yuǎn)場(chǎng) 50E的通過(guò)光軸AX的Z方向軸線對(duì)Y軸旋轉(zhuǎn)-45度后，對(duì)該軸線形成對(duì)稱 的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度分布32B(對(duì)應(yīng)于一對(duì)的圓弧狀區(qū)域31B)的機(jī)能。
第三M元件50C的繞射面的構(gòu)造,可對(duì)通過(guò)光軸AX的X方向的軸線形成 對(duì)稱的一對(duì)圖弧狀區(qū)域31C。亦即如圖15所示，第三基本元件50C有在遠(yuǎn) 域50E的通過(guò)光軸AX的X方向的軸線形成對(duì)稱的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度分布 32C(對(duì)應(yīng)于一對(duì)的圓弧狀區(qū)域31C)的機(jī)能。
第四基本元件50D的繞射面的構(gòu)造，可在通過(guò)光軸AX的Z方向軸線依 Y軸旋轉(zhuǎn)+45度(在圖12中順時(shí)鏡方向旋轉(zhuǎn)45度)后對(duì)該軸線形成對(duì)稱的一 對(duì)圓弧狀區(qū)域31D。亦即如圖16所示，第四基本元件50D有在遠(yuǎn)場(chǎng)50E的 通過(guò)光軸AX的Z方向軸線依Y軸旋轉(zhuǎn)+45度后，對(duì)該軸線形成對(duì)稱的一對(duì) 圓弧狀光強(qiáng)度分布32D(對(duì)應(yīng)于一對(duì)的圓弧狀區(qū)域31D)的才幾能。又，各圓弧 狀區(qū)域31A-31D的大小大約互同，該些八個(gè)圓弧狀區(qū)域31A~31D不互相 重復(fù)且亦不互相隔離，構(gòu)成以光軸AX為中心的輪胎狀的二次光源31。
又，本實(shí)施例中，各基本元件50A-50D用有旋光性的光學(xué)材料的水晶 構(gòu)成，各基本元件50A 50D的光學(xué)結(jié)晶軸設(shè)定成大約與光軸AX—致。以 下，參照?qǐng)D17對(duì)水晶的旋光性簡(jiǎn)單說(shuō)明。參考圖l7，厚度d的水晶形成的 平行平面板狀的光學(xué)元件35,其光學(xué)結(jié)晶軸配置成與光軸AX —致。此場(chǎng)合， 因光學(xué)元件35的旋光性，射入的直線偏光的偏光方向以光軸AX為轉(zhuǎn)軸只 回轉(zhuǎn)e角的狀態(tài)而射出。
此時(shí)，因光學(xué)元件35的旋光性發(fā)生的偏光方向的回轉(zhuǎn)角e,依光學(xué)元 件35的厚度d與水晶的旋光能力p，可以下式(l)表示。 9=d p (1)
一般，水晶的旋光能力p,其具有當(dāng)使用的光的波長(zhǎng)越短，旋光能力p越
大的傾向，依日文文獻(xiàn)「應(yīng)用光學(xué)II J的第167頁(yè)的記述，對(duì)波長(zhǎng)250. 3nm 的光，水晶的旋光能力p為153. 9度/mm。
在本實(shí)施例中，第一基本元件50A設(shè)定厚度dA,如圖13所示有Z方向 的偏光方向的直線偏光的光射入的場(chǎng)合，使射出的直線偏光的光有向該Z 方向沿Y軸轉(zhuǎn)180度的方向亦即Z方向的偏光方向。其結(jié)果，通過(guò)使在遠(yuǎn)場(chǎng) 50E形成的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度分布32A的光束的偏光方向成Z方向。通過(guò)圖 12所示的一對(duì)圓弧狀區(qū)域31A的光束的偏光方向亦成Z方向。
第二基本元件50B設(shè)定厚度dB，如圖14所示有Z方向的偏光方向的直 線偏光的光射入的場(chǎng)合，使射出的直線偏光的光有向該Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)+135 度的方向，即該Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)-45度的方向的偏光方向。其結(jié)果，通過(guò) 在遠(yuǎn)場(chǎng)50E形成的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度分布32B的光束的偏光方向，亦成為 由Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)-45度的方向。在圖12所示的一對(duì)圓弧狀區(qū)域31B，通 過(guò)的光束的偏光方向亦成由Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)-45度的方向。
第三基本元件50C設(shè)定厚度dC，如圖15所示有Z方向的偏光方向的直 線偏光的光射入的場(chǎng)合，使射出的直線偏光的光有向該Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)+90 度的方向，即X方向的偏光方向。其結(jié)果，通過(guò)在遠(yuǎn)場(chǎng)50E形成的一對(duì)圓弧 狀的光強(qiáng)度分布32C的光束的偏光方向亦成X方向。在圖12所示的一對(duì)圓 孤?tīng)顓^(qū)域31C,通過(guò)的光束的偏光方向亦成X方向。
第四基本元件50D設(shè)定厚dD,如圖16所示有Z方向的偏光方向的直線 偏光的光射入的場(chǎng)合，使射出的直線偏光的光有向該Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)+45度 的方向的偏光方向。其結(jié)果，通過(guò)在遠(yuǎn)場(chǎng)50E形成的一對(duì)圓弧狀的光強(qiáng)度 分布32D的光束的偏光方向成為由Z方向沿Y軸轉(zhuǎn)+45度的方向。在圖l2 所示的一對(duì)圓弧狀區(qū)域31D,通過(guò)的光束的偏光方向亦成為由Z方向沿Y軸 轉(zhuǎn)+45度的方向。
本實(shí)施例，為在圓周方向偏光輪胎狀照明時(shí)，于照明光路中設(shè)置圓周 方向偏光輪胎狀照明用的光學(xué)繞射元件50，再向光學(xué)繞射元件50射入有Z 方向的偏光方向的直線偏光的光。其結(jié)果，在孩i錄眼透4竟12的后側(cè)焦點(diǎn)面 (即照明瞳或其近傍)，形成如圖12所示的4侖胎狀的二次光源31 (輪胎狀的照 明瞳分布)，通過(guò)該輪胎狀的二次光源31的光束，4支_沒(méi)定成圓周方向偏光 狀態(tài)。
在圓周方向偏光狀態(tài)，通過(guò)構(gòu)成輪胎狀二次光源的各圓弧狀區(qū)域31A-31D的各光束，在各該些圓弧狀區(qū)域31A~ 31D的以光軸AX為中心的圓周方 向，形成與圓的切線方向大約一致的偏光方向的直線偏光狀態(tài)。
于本實(shí)施型態(tài)中，依據(jù)入射光束在所定面形成所定的光強(qiáng)度分布的光 學(xué)變換元件50包括第一基本元件50A,其是由有旋光性的光學(xué)材料制成， 并依據(jù)該入射光束,形成上述所定的光強(qiáng)度分布之中的第一區(qū)域分布32A;
以及，第二基本元件50B，其是由有旋光性的光學(xué)材料制成，并依據(jù)該入射 光束，形成上述所定的光強(qiáng)度分布之中的第二區(qū)域分布32B '其中，該第一 基本元件50A與該第二基本元件SOB,在沿光的透過(guò)方向的厚度互異。
如此，本實(shí)施例的開(kāi)口光圈，異于先前技術(shù)的發(fā)生大量的光量損失，由 于當(dāng)做光束變換元件的光學(xué)繞射元件50的繞射作用及旋光作用，能夠?qū)嵸|(zhì) 的不發(fā)生光量損失，而形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀二次光源31。
在本實(shí)施例之一較佳實(shí)施型態(tài)中，利用設(shè)定該第一基本元件50A的厚 度及該第二基本元件50B的厚度，使在直線偏光射入時(shí)，形成該第一區(qū)域分 布32A的直線偏光的偏光方向，與形成該第二區(qū)域分布32B的直線偏光的 偏光方向不同。并且，所述的第一區(qū)域分布32A及該第二區(qū)域分布32B的 位置，被決定在該所定面的以所定點(diǎn)為中心的所定的輪胎狀區(qū)域的所定輪 胎狀區(qū)域的至少一部分，以及通過(guò)該第一區(qū)域分布32A及該第二區(qū)域分布 32B的光束，具有以該所定輪胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為 主成份的偏光狀態(tài)為較佳。
此時(shí)，所定的光強(qiáng)度分布與該所定輪胎狀區(qū)域有大致同一形狀的外形， 且通過(guò)第一區(qū)域分布32A的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第一區(qū)域分布32A 的圓周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的 直線偏光成份；以及通過(guò)第二區(qū)域分布32B的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該 第二區(qū)域分布32B的圓周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線 方向，幾乎一致的直線偏光成份。或者，所定的光強(qiáng)度分布為在該所定輪胎 狀區(qū)域內(nèi)分布的多極狀分布，亦即，通過(guò)該第一區(qū)域分布的光束的偏光狀 態(tài)，具有與沿該第 一 區(qū)域分布的圓周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心 的圓的切線方向，幾乎一致的直線偏光成份；以及通過(guò)該第二區(qū)域分布的光 束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第二區(qū)域分布的圓周方向以其中心位置的該所 定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的直線偏光成份為較佳。
再者，在本實(shí)施例之一較佳實(shí)施型態(tài)中，所述的第一基本元件及該第 二基本元件，采用對(duì)使用波長(zhǎng)的光有大于等于100度/隨的旋光能力的光學(xué) 材料而形成。并且，其中所述的第一基本元件及該第二基本元件是利用水 晶而形成。再者，其中所述的光束變換元件含有大約同數(shù)量的該第一基本 元件及該第二基本元件。以及，所述的第一基本元件及該第二基本元件， 有繞射作用或折射作用為較佳。
再者，在本實(shí)施例之一較佳實(shí)施型態(tài)中'所述的第一基本元件依據(jù)該 入射光束在該所定面上形成至少二個(gè)該第一區(qū)域分布；以及該第二基本元 件依據(jù)該入射光束在該所定面上形成至少二個(gè)該第二區(qū)域分布為較佳。并 且，光束變換元件還可以包括第三基本元件SOC，用有旋光性的光學(xué)材料 形成，依該入射光束形成該所定的光強(qiáng)度分布中的第三區(qū)域分布32C;以及
第四基本元件50D,用有旋光性的光學(xué)材料形成，依該入射光束形成該所定 的光強(qiáng)度分布中的第四區(qū)域分布32D。
并且，本實(shí)施型態(tài)中，光束變換元件50能依入射光束在所定面上，形 成與該入射光束的斷面形狀相異的所定的光強(qiáng)度分布；該光束變換元件配 置有繞射面或折射面，用以在該所定面上形成該所定的光強(qiáng)度分布；該所定 的光強(qiáng)度分布，其分布在該所定面以所定點(diǎn)為中心的所定輪胎狀區(qū)域，即所 謂的所定輪胎狀區(qū)域的至少一部份；以及通過(guò)所定輪胎狀區(qū)域的由該光束 變換元件輸出的光束，其具有以該所定輪胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较?的直線偏光為主成^f分的偏光狀態(tài)。
如此，本實(shí)施例的開(kāi)口光圈，異于先前技術(shù)的發(fā)生大量的光量損失，由 于當(dāng)做光束變換元件的光學(xué)繞射元件50的繞射作用及旋光作用，能夠?qū)嵸|(zhì) 的不發(fā)生光量損失，而形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀二次光源31。
在本實(shí)施例之一較佳實(shí)施型態(tài)中，所定的光強(qiáng)度分布具有多極形狀或 輪胎狀的外形。并且，光束變換元件是利用有旋光性的光學(xué)材料形成為佳。
再者，本實(shí)施型態(tài)的光學(xué)照明裝置，是利用來(lái)自光源的光束以照明一 被照射面的光學(xué)照明裝置，其特征在于，該光學(xué)照明裝置包括上述的光束 變換元件，用以變換來(lái)自該光源的光束，以在該光學(xué)照明裝置的照明瞳或 其近傍形成照明瞳分布。利用此構(gòu)成，本實(shí)施型態(tài)的光學(xué)照明裝置可以良 好地抑制光量損失，并形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀的照明瞳分布。
在此，較佳的是，其中所述的光束變換元件為可與其他特性相異的光 束變換元件交換的構(gòu)造。再者，在該光束變換元件與該被照射面之間的光 路中加設(shè)波面分割型的光學(xué)積分器，以及該光束變換元件，依入射光束在 該光學(xué)積分器的的射入面，形成該所定的光強(qiáng)度分布為較佳。
再者，在本實(shí)施例之一較佳實(shí)施型態(tài)的光學(xué)照明裝置中，所定面上的 光強(qiáng)度分布，及通過(guò)該所定輪胎狀區(qū)域的由該光束變換元件發(fā)出的光束的 偏光狀態(tài)，二者的至少一方的設(shè)定，需考慮配置在該光源與該被照射面之 間的光路中的光學(xué)元件的影響。另外，將該光束變換元件發(fā)出的光束的偏 光狀態(tài)，設(shè)定成在該被照射面照射的光為以S偏光為主成份的偏光狀態(tài)為 較佳。
再者，本實(shí)施型態(tài)的曝光裝置為包括上述的光學(xué)照明裝置的曝光裝置， 所述照明裝置用以照明掩膜，而使該曝光裝置將該掩膜的圖案在感光性基 板上進(jìn)行曝光。在此，所定面上的光強(qiáng)度分布，及通過(guò)該所定輪胎狀區(qū)域的 由該光束變換元件發(fā)出的光束的偏光狀態(tài)，二者的至少一方的設(shè)定，需考 慮配置在該光源與該被照射面之間的光路中的光學(xué)元件的影響為較佳。再 者，將該光束變換元件發(fā)出的光束的偏光狀態(tài)，設(shè)定成在該被照射面照射 的光為以S偏光為主成份的偏光狀態(tài)為較佳。
另外，本實(shí)施型態(tài)的曝光方法包括照明工程，其利用上述的光學(xué)照 明裝置以照明一掩膜；以及曝光工程，將該掩膜的圖案在感光性基板上進(jìn) 行曝光。在此，所定面上的光強(qiáng)度分布，及通過(guò)該所定輪胎狀區(qū)域的由該 光束變換元件輸出的光束的偏光狀態(tài)，二者的至少一方的設(shè)定，需考慮配置 在該光源與該被照射面之間的光路中的光學(xué)元件的影響為較佳。再者，將 該光束變換元件發(fā)出的光束的偏光狀態(tài)，設(shè)定成在該被照射面照射的光為 以S偏光為主成份的偏光狀態(tài)為較佳。
換言之，本實(shí)施例的光學(xué)照明裝置，能良好的抑制光量損失，且能夠 形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀的照明瞳分布。其結(jié)果，本實(shí)施例的曝光 裝置，因使用能良好抑制光量損失，且能夠形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀 的照明瞳分布的光學(xué)照明裝置，故能夠在適合的條件下忠實(shí)且高良率地復(fù) 制任意方向的微細(xì)圓案。
又，在根據(jù)圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀照明瞳分布的圓周方向偏光輪 胎狀照明，照射到作為被照射面的晶圓W的光，成為以S偏光為主成份的 偏光狀態(tài)。此處的所謂的S偏光，為對(duì)入射面保持垂直的偏光方向的直線 偏光(在射入垂直的方向電矢量振動(dòng)的偏光)。但所謂的入射面的定義，為 光到達(dá)媒質(zhì)的境界面(被照射面；晶圓W的表面)時(shí)，在該點(diǎn)的境界面的包 含法線與光入射方向之面。
又在上述的實(shí)施例，使用相同的矩形斷面的四種基本元件50A-50D,以
同樣的數(shù)量縱橫且稠密地隨機(jī)配置，構(gòu)成圓周方向偏光輪胎狀照明用的光 學(xué)繞射元件50。但并不以此為限，各M元件的數(shù)量、斷面形狀、種類數(shù)、配
置等皆可能有各種的變形例。
又在上述的實(shí)施例，使用四種基本元件50A-50D形成的光學(xué)繞射元件 50，由不互相重復(fù)且不互相分開(kāi)配置的八個(gè)圓弧狀區(qū)域31A-31D，構(gòu)成以 光軸AX為中心的輪胎狀二次光源31。但并不以此為限，構(gòu)成輪胎狀二次光 源的區(qū)域的個(gè)數(shù)、形狀、配置等亦有各種變形例的可能。
具體的說(shuō)，如圖18(a)所示的，例如利用四種基本元件組成的光學(xué)繞射 元件，形成由八個(gè)圓弧狀區(qū)域沿圓周方向互相隔開(kāi)地構(gòu)成的圓周方向偏光 狀態(tài)的八極狀的二次光源33a亦可。又如圓18(b)所示，例如用四種基本元 件組成的光學(xué)繞射元件，形成由四個(gè)圓弧狀區(qū)域沿圓周方向互相離開(kāi)配置 的圓周方向偏光狀態(tài)的四極狀的二次光源33b亦可。又，在該些八極狀的二 次光源或四極狀的二次光源，各區(qū)域的形狀不限定為圓弧狀，例如圓形，橢 圓形，或扇形皆可以。又如圖19所示，例如利用四種基本元件組成的光學(xué) 繞射元件，形成八個(gè)圓弧狀區(qū)域沿圓周方向互相重復(fù)配置的圓周方向偏光 狀態(tài)的輪胎狀二次光源33c也可以。
又，除由四個(gè)或八個(gè)區(qū)域沿圓周方向互相離開(kāi)配置成圓周方向偏光狀
態(tài)的四極狀或八極狀的二次光源之外，如圖20(a)所示，由六個(gè)區(qū)域沿圓周 方向互相離開(kāi)配置形成圓周方向偏光狀態(tài)的六極狀的二次光源亦佳。又如 圖20(b)所示，由復(fù)數(shù)的區(qū)域沿圓周方向互相離開(kāi)配置成的圓周方向偏光狀 態(tài)的多極狀二次光源，以及在光軸上的區(qū)域形成的非偏光狀態(tài)，或直線偏光 狀態(tài)的中心極狀二次光源，二者組成的二次光源亦可。又由二個(gè)區(qū)域沿圓 周方向互相離開(kāi)形成圓周方向偏光狀態(tài)的二極狀的二次光源亦可。
又，上述的實(shí)施例，如圖11所示，先個(gè)別形成四種的基本元件50A~ 50D，再將該些元件組合構(gòu)成光學(xué)繞射元件50。但并不受上述的限定，對(duì)一 個(gè)水晶基板例如施行蝕刻加工形成各基本元件50A-50D的射出側(cè)的繞射 面，以及射入側(cè)的凹凸面， 一體化的構(gòu)成光學(xué)繞射元件5 0也可以。
又，上述的實(shí)施例，用水晶形成各基本元件50A 50D(亦即光學(xué)繞射元 件50)。但并無(wú)此限定，用有旋光性的其他適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)材料，形成各基本元 件亦可。此場(chǎng)合，采用對(duì)使用波長(zhǎng)的光有大于等于100度/醒的旋光能力的 光學(xué)材料較佳。亦即，使用旋光能力小的光學(xué)材料時(shí)，為得到偏光方向的 所要的回轉(zhuǎn)角，元件必要的厚度過(guò)大而成為光量損失的原因，所以不佳。
又，在上述的實(shí)施例，形成輪胎狀的照明瞳分布(二次光源)，但并不 以此為限，在照明瞳或其近傍形成圓形的照明瞳分布亦可。又，輪胎狀的 照明瞳分布或多才及狀的照明瞳分布，可再增加例如形成包含光軸的中心區(qū) 域分布，可實(shí)現(xiàn)所謂的有中心極的輪胎狀照明，或有中心極的復(fù)數(shù)極照明。
又，在上述的實(shí)施例，在照明瞳或其近傍形成圓周方向偏光狀態(tài)的照 明瞳分布。但有時(shí)在比光束變?cè)墓鈱W(xué)繞射元件，更靠近晶圓側(cè)的光學(xué)系 統(tǒng)(光學(xué)照明系統(tǒng)或光學(xué)投影系統(tǒng))的偏光像差(retardation)，會(huì)引起偏 光方向的變化。此場(chǎng)合，需考慮該些光學(xué)系統(tǒng)的偏光像差的影響，適當(dāng)?shù)?設(shè)定通過(guò)在照明瞳或其近傍形成的照明瞳分布的光束的偏光狀態(tài)。
又，與該偏光像差有關(guān)，在比光束變換元件更靠近晶圓側(cè)的光學(xué)系統(tǒng) (光學(xué)照明系統(tǒng)或光學(xué)投影系統(tǒng))中，配置的反射元件的偏光特性，有時(shí)會(huì) 引起反射光在每偏光方向有相位差。在此場(chǎng)合，亦有必要考慮該反射元件 的偏光特性引起的相位差的影響，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定通過(guò)在照明瞳或其近傍形成 的照明瞳分布的光束的偏光狀態(tài)。
又，在比光束變換元件更靠近晶圓側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)照明系統(tǒng)或光學(xué) 投影系統(tǒng))中，配置的反射元件的偏光特性，有時(shí)會(huì)引起反射元件的反射率 依偏光方向變化。此場(chǎng)合，需考慮各偏光方向的反射率，在照明瞳或其近傍 形成的光強(qiáng)度分布加入補(bǔ)償量，即在各基本元件的數(shù)量設(shè)定分布較佳。又 在比光束變換元件更靠近晶圓側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率，依偏光方向變化的 場(chǎng)合，亦可適用同樣的方法補(bǔ)正。
又在上述的實(shí)施例，光學(xué)繞射元件50的光源側(cè)之面，因各基本元件
SOA-SOD的厚度不同，形成有階差的凹凸?fàn)?。此點(diǎn)，如圖21所示，厚度最 大的第一基本元件50A以外的基本元件，即在第二基本元件50B,第三基本 元件50C以及第四基本元件50D的入射側(cè)附設(shè)補(bǔ)正元件36，可使光學(xué)繞射 元件50的光源側(cè)(入射側(cè))之面成平面狀。此場(chǎng)合，該補(bǔ)正元件36需使用 無(wú)旋光性的光學(xué)材料形成。
又，上述的實(shí)施例，只_說(shuō)明在照明瞳或其近傍形成的照明瞳分布，通 過(guò)的光束為沿圓周方向有直線偏光成份的光束之例子。但不受此限定，通 過(guò)照明瞳分布的光束的偏光狀態(tài)，只要以圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光 為主成份的狀態(tài)，就能獲得本發(fā)明要求的效果。
又在本實(shí)施例，使用由有繞射作用的復(fù)數(shù)種的基本元件構(gòu)成的光學(xué)繞 射元件為光束變換元件，依據(jù)入射光束在所定的面上，形成與其斷面形狀 不同形狀的光強(qiáng)度分布。但是并不以此為限，例如具有與各基本元件的繞 射面與光學(xué)性，大約相當(dāng)?shù)恼凵涿娴膹?fù)數(shù)種的基本元件，亦即使用由復(fù)數(shù) 種有折射作用的基本元件，構(gòu)成的光學(xué)折射元件為光束變換元件亦可。
在上述實(shí)施例的曝光裝置，用光學(xué)照明裝置照明掩膜(十字標(biāo)記， reticle)(即照明工程)；用光學(xué)投影系統(tǒng)將在掩膜形成的復(fù)制用的圖案， 在感光性基板上進(jìn)行曝光(曝光工程)，如此能夠制造微元件(半導(dǎo)體元件、 攝影元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等)。以下，參照?qǐng)D22的流程圖，說(shuō) 明使用上述實(shí)施例的曝光裝置，在當(dāng)做感光性基板的晶圓等形成所定的電 路圖案，以制造樣么元件的半導(dǎo)體元件之際的程序。
首先，在圖22的步驟301,在一組的晶圓上蒸鍍金屬膜。其次在步驟 302,在該一組晶圓的金屬膜上涂布光刻膠。其次在步驟303，使用上述實(shí) 施例的曝光裝置，使掩膜上的圖案像通過(guò)該光學(xué)投影系統(tǒng)在該一組晶圓上 的各照射區(qū)域順次曝光復(fù)制。其后在步驟304，進(jìn)行該一組晶圓上的光刻膠 的顯像，其后在步驟305，在該一組晶圓上，以光刻膠圖案為掩膜而進(jìn)行蝕 刻，在各晶圓上的各照射區(qū)域形成與掩膜上的圖案對(duì)應(yīng)的電路圖案。其后， 進(jìn)行更上層電路圖案的形成等工程，以制造半導(dǎo)體元件等的元件。依上述 的半導(dǎo)體元件的制造方法，能夠以良好的生產(chǎn)率制造有極微細(xì)電路圖案的半導(dǎo)體元件。
又，上述的實(shí)施例的曝光裝置，可在基板(玻璃基板)上形成所定的圖案 (電路圖案，電極圖案等)，亦可制造微元件之一的液晶顯示元件。以下，參 照?qǐng)D23的流程圖，說(shuō)明該制程的一例。圖23中，在步驟401的圖案形成 工程，使用上述實(shí)施例的曝光裝置，將掩膜的圖案在感光性基板(涂布光刻 膠的玻璃基板等)復(fù)制曝光，再施行所謂的光刻蝕刻工程。依該光刻蝕刻工 程，在感光性基板上形成含有多數(shù)的電極等的所定圖案。其后，曝光過(guò)的 基板再經(jīng)顯像工程，蝕刻工程，光刻膠剝離工程等的各工程，在基板上形
成所定的圖案，再移到其次的濾色器(color filter)形成工程402。
其次，在濾色器形成工程402,形成R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))對(duì)應(yīng)的三個(gè) 點(diǎn)的組合多數(shù)成陣列狀配列，或R、 B、 G的三個(gè)條紋狀的濾色器組并在多 數(shù)條水平掃描線方向配列的濾色器。在濾色器形成工程402之后，進(jìn)行元 件組合工程403。在元件組合工程403中，使用在圖案形成工程401制作的 具有所定圖案的基板，以及在濾色器形成工程402制造的濾色器等組合成 液晶面寺反(液晶元件)。
在元件組合工程403，例如，在圖案形成工程401獲得的有所定的圖案 的基板，與濾色器形成工程402所得的濾色器之間注入液晶，而制成液晶 面板(液晶元件)。其后，在模組組合工程404，安裝使組合的液晶面板(液 晶元件)進(jìn)行顯示動(dòng)作的電路，背光才莫塊等各零件以完成液晶顯示元件。依 上述的液晶顯示元件的制造方法，能以良好的生產(chǎn)率制造有極微細(xì)的電路 圖案的液晶顯示元件。
又，在上述的實(shí)施例，曝光的光源使用KrF準(zhǔn)分子激光器的光(波長(zhǎng) 248nm),或ArF準(zhǔn)分子激光器的光(波長(zhǎng)193nm) , ^S不以此為限，其他適 當(dāng)?shù)募す夤庠从欣绻┙o波長(zhǎng)157nm的激光的F2激光器光源等亦可適用本 發(fā)明。另外，在上述的實(shí)施例是以配備光學(xué)照明裝置的曝光裝置為例說(shuō)明 本發(fā)明，但掩膜或晶圓以外的被照射面的照明的一般的光學(xué)照明裝置，亦 顯然可使用本發(fā)明。
又，在上述的實(shí)施例，在光學(xué)投影系統(tǒng)與感光性基板之間的光路中，使 用折射率大于1.1的媒體(典型的為液體)填滿的方法，即用所謂的液浸法 為佳。此場(chǎng)合的在光學(xué)投影系統(tǒng)與感光性基板之間的光路中填滿液體的方 法，有國(guó)際專利申"f青案W099/049504號(hào)公報(bào)揭露的局部的充滿液體的方法；或 日本專利特開(kāi)平6-124873號(hào)公報(bào)揭露的使保持曝光對(duì)象的基板的載臺(tái)在液 槽中移動(dòng)的方法；或日本專利特開(kāi)平10-303114號(hào)公報(bào)揭露的在載臺(tái)上形
成所定深度的液體槽且在其中保持基板的方法等可采用。此處，援引國(guó)際 專利申請(qǐng)案W099/049504號(hào)公報(bào)、日本專利特開(kāi)平6-124873號(hào)公報(bào)、以及
曰本專利特開(kāi)平10-303114號(hào)公報(bào)供參考。
又，上述的液體，以對(duì)曝光的光有透過(guò)性，折射率盡可能高，且對(duì)在光學(xué) 投影系統(tǒng)或基板表面涂布的光刻膠亦安定的較好。在例如用KrF準(zhǔn)分子激 光或ArF準(zhǔn)分子激光為曝光光的場(chǎng)合,該液體可^f吏用純水或去離子水。又，曝 光光源使用F"敫光的場(chǎng)合，該液體可使用F2激光可透過(guò)的氟系油或過(guò)氟化 聚醚(Perf luoropolyether， PFPE)等的氟素系液體。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn) 飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視前述的申請(qǐng)專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光束變換元件，其特征在于能依入射光束在所定面上，形成與該入射光束的斷面形狀相異的所定的光強(qiáng)度分布；該光束變換元件配置有繞射面或折射面，用以在該所定面上形成該所定的光強(qiáng)度分布；該所定的光強(qiáng)度分布，其分布在該所定面以所定點(diǎn)為中心的所定輪胎狀區(qū)域，即所謂的所定輪胎狀區(qū)域的至少一部份；以及通過(guò)所定輪胎狀區(qū)域的由該光束變換元件輸出的光束，其具有以該所定輪胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為主成份的偏光狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束變換元件，其特征在于該所定的光強(qiáng)度 分布，其具有多極形狀或輪胎狀的外形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光束變換元件，其特征在于該光束變換元件 是利用有旋光性的光學(xué)材料形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光束變換元件，其特征在于該光束變換元件 包括第一基本元件，由有旋光性的光學(xué)材料制成，依據(jù)該入射光束，形成上 述所定的光強(qiáng)度分布之中的第一區(qū)域分布；以及第二基本元件，由有旋光性的光學(xué)材料制成，依據(jù)該入射光束，形成 上述所定的光強(qiáng)度分布之中的第二區(qū)域分布；其中，該第一基本元件與該第二基本元件，在沿光的透過(guò)方向的厚度互異。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于其利用設(shè)定該第 一基本元件的厚度及該第二基本元件的厚度，使在直線偏光射入時(shí)，形成該 第一區(qū)域分布的直線偏光的偏光方向，與形成該第二區(qū)域分布的直線偏光 的偏光方向不同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于其中所述的第一 區(qū)域分布及該第二區(qū)域分布的位置，被決定在該所定面的以所定點(diǎn)為中心 的所定的輪胎狀區(qū)域的所定輪胎狀區(qū)域的至少 一部分，以及通過(guò)該第 一 區(qū)域分布及該第二區(qū)域分布的光束，具有以該所定輪胎狀 區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為主成^f分的偏光狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光束變換元件，其特征在于該光強(qiáng)度分布，與 該所定輪胎狀區(qū)域有大致同一形狀的外形，且通過(guò)第 一 區(qū)域分布的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第 一 區(qū)域分布的圓 周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的直線偏光成〗分；以及 通過(guò)第二區(qū)域分布的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第二區(qū)域分布的圓 周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的直線 偏光成份。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光束變換元件，其特征在于該所定的光強(qiáng)度 分布，為在該所定輪胎狀區(qū)域內(nèi)分布的多極狀分布；通過(guò)該第 一 區(qū)域分布的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第 一 區(qū)域分布的 圓周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的直 線偏光成^f分；以及通過(guò)該第二區(qū)域分布的光束的偏光狀態(tài)，具有與沿該第二區(qū)域分布的 圓周方向以其中心位置的該所定點(diǎn)為中心的圓的切線方向，幾乎一致的直 線偏光成4分。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于其中所述的光束 變換元件含有大約同數(shù)量的該第 一基本元件及該第二基本元件。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于其中所述的第一 基本元件及該第二基本元件，有繞射作用或折射作用。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于其中所述的第一 基本元件，依據(jù)該入射光束，在該所定面上形成至少二個(gè)該第一區(qū)域分布； 以及該第二基本元件，依據(jù)該入射光束，在該所定面上形成至少二個(gè)該第 二區(qū)域分布。
12、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于還包括 第三基本元件，用有旋光性的光學(xué)材料形成，依該入射光束形成該所定的光強(qiáng)度分布中的第三區(qū)域分布；以及第四基本元件，用有旋光性的光學(xué)材料形成，依該入射光束形成該所定 的光強(qiáng)度分布中的第四區(qū)域分布。
13、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光束變換元件，其特征在于該第一基本元件 及該第二基本元件，為一體化的形成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 13任一項(xiàng)所述的光束變換元件，其特征在于該光 束變換元件使用在基于來(lái)自光源的光束而對(duì)被照射面進(jìn)行照明的光學(xué)照明 裝置中；其中，該光學(xué)照明裝置的照明瞳或是其近旁的面形成照明瞳分布。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1 13任一項(xiàng)所述的光束變換元件，其特征在于所述 光束變換元件與曝光裝置共用，所述曝光裝置基于來(lái)自光源的光束而對(duì)被 配置在被照射面的物體進(jìn)行照明，且形成被照明的前述物體的像。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的光束變換元件，其特征在于照射到所述被 照射面的光以S偏光作為其主成分的偏光狀態(tài)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光束變換元件，其特征在于來(lái)自所述光源 的光束的波長(zhǎng)為193nm。
18、 一種繞射光學(xué)元件，其是使用在基于來(lái)自光源的光束而對(duì)被照明 物體進(jìn)行照明的光學(xué)照明裝置中的繞射光學(xué)元件，其特征在于該繞射光學(xué) 元件包括凹凸?fàn)畹墓鈱W(xué)元件，其在該光學(xué)照明裝置的照明瞳面或是其近旁的面， 亦即所定面形成所定的光強(qiáng)度分布；該光學(xué)元件包括厚度不同的部分，用以在上述所定的光強(qiáng)度分布處施 加所定的偏光狀態(tài)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該被照明物體 為形成有所定圖案的掩膜。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該繞射光學(xué)元 件配置于所述光源與所述被照明物體之間的光路中。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定面是在 該光學(xué)照明裝置的照明瞳面或是其近旁的面。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該繞射光學(xué)元 件配置于所述光源與所述掩膜之間的光路中。
23、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該偏光狀態(tài)為 在該所定面以所定點(diǎn)為中心的所定輪胎狀區(qū)域，亦即，其具有以該所定輪 胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為主成^f分的偏光狀態(tài)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定的光強(qiáng) 度分布，在該所定輪胎狀區(qū)域內(nèi)決定為輪胎狀或多極形狀。
25、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定的光強(qiáng) 度分布為輪胎狀或多極形狀。
26、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該凹凸?fàn)畹墓鈱W(xué)元件是由水晶而形成。
27、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該凹凸?fàn)畹墓?學(xué)元件是利用有旋光性的光學(xué)材料形成。
28、 一種繞射光學(xué)元件，其是使用在基于來(lái)自光源的光束而對(duì)一掩膜 進(jìn)行照明的光學(xué)照明裝置中的繞射光學(xué)元件，其特征在于該繞射光學(xué)元件 包括凹凸?fàn)畹墓鈱W(xué)元件，在所定面形成所定的光強(qiáng)度分布； 該光學(xué)元件包括厚度不同的部分，用以在上述所定的光強(qiáng)度分布處施 加所定的偏光狀態(tài)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定面是在 該光學(xué)照明裝置的照明瞳面或是其近旁的面。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該繞射光學(xué)元 件配置于所述光源與所述掩膜之間的光路中。
31、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該偏光狀態(tài)為 在該所定面以所定點(diǎn)為中心的所定輪胎狀區(qū)域，亦即，其具有以該所定輪 胎狀區(qū)域的圓周方向?yàn)槠夥较虻闹本€偏光為主成份的偏光狀態(tài)。
32、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定的光強(qiáng) 度分布，在該所定輪胎狀區(qū)域內(nèi)決定為輪胎狀或多極形狀。
33、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該所定的光強(qiáng) 度分布為輪胎狀或多極形狀。
34、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該凹凸?fàn)畹墓?學(xué)元件是由水晶而形成。
35、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的繞射光學(xué)元件，其特征在于該凹凸?fàn)畹墓?學(xué)元件是利用有旋光性的光學(xué)材料形成。
36、 一種光學(xué)照明裝置，是用以照明一掩膜的光學(xué)照明裝置，其特征 在于，該光學(xué)照明裝置包括權(quán)利要求18 ~ 35任一項(xiàng)所述的繞射光學(xué)元件。
37、 一種曝光裝置，其特征在于其包括權(quán)利要求36所述的光學(xué)照明裝 置，其中，該曝光裝置對(duì)于該掩膜的圖案在感光性基板上進(jìn)行曝光。
38、 一種曝光方法，其特征在于其包括照明工程，使用權(quán)利要求36所述的光學(xué)照明裝置對(duì)一掩膜進(jìn)行照明；以及曝光工程，對(duì)該掩膜的圖案在感光性基板上進(jìn)行曝光。
39、 一種微元件的制造方法，其特征在于包括照明工程，使用權(quán)利要求36所述的光學(xué)照明裝置對(duì)一掩膜進(jìn)行照明； 曝光工程，對(duì)該掩膜的圖案在感光性基板上進(jìn)行曝光；以及 顯像工程，使所述感光性基板進(jìn)行顯像。
40、 根據(jù)權(quán)利要求39所述的微元件的制造方法，其特征在于所述光束 變換元件所發(fā)出的光束的偏光狀態(tài)，設(shè)定成在所述感光性基板照射的光為 以S偏光為主成份的偏光狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)照明裝置，不僅能有效地抑制光量損失，且能夠形成圓周方向偏光狀態(tài)的輪胎狀的照明瞳分布。本發(fā)明的光學(xué)照明裝置具有光束變換元件(50)，可依據(jù)入射光束而在所定面形成輪胎狀的光強(qiáng)度分布。該光束變換元件用有旋光性的光學(xué)材料形成，且由依入射光束形成輪胎狀光強(qiáng)度分布中的第一圓弧狀區(qū)域分布的第一基本元件(50A)、形成第二圓弧狀區(qū)域分布的第二基本元件(50B)、形成第三圓弧狀區(qū)域分布的第三基本元件(50C)，以及形成第四圓弧狀區(qū)域分布的第四基本元件(50D)所構(gòu)成。各基本元件在沿光束的透過(guò)方向的厚度互異。
文檔編號(hào)G02B19/00GK101369056SQ20081021149
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者豊田光紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康