照明光學(xué)設(shè)備、曝光設(shè)備、照明方法、曝光方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種照明光學(xué)設(shè)備具有光學(xué)單元(3)。所述光學(xué)單元具有：分光器(35)，用以使入射射束分裂成兩個(gè)射束；第一空間光調(diào)制器(33)，其可布置于第一射束的光學(xué)路徑中；第二空間光調(diào)制器(34)，其可布置于第二射束的光學(xué)路徑中；和光組合器(36)，其將已通過所述第一空間光調(diào)制器的射束與已通過所述第二空間光調(diào)制器的射束組合；所述第一空間光調(diào)制器和所述第二空間光調(diào)制器中的每一者具有二維地布置且個(gè)別地被控制的多個(gè)光學(xué)元件(33a、34a)。
【專利說明】照明光學(xué)設(shè)備、曝光設(shè)備、照明方法、曝光方法和裝置制造方法
[0001]本申請是申請?zhí)?200880100940.0，申請日:2008年10月23日，發(fā)明名稱:“光
學(xué)單元、照明光學(xué)設(shè)備、曝光設(shè)備和裝置制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及光學(xué)單元、照明光學(xué)設(shè)備、曝光設(shè)備和裝置制造方法。更明確地說，本發(fā)明涉及一種照明光學(xué)設(shè)備，其適用于通過光刻法來制造例如半導(dǎo)體裝置、成像裝置、液晶顯示裝置和薄膜磁頭之類的裝置的曝光設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]在此類型的典型曝光設(shè)備中，從光源發(fā)出的光束行進(jìn)而穿過作為光學(xué)積分器的蠅眼(fly eye)透鏡以形成二次光源(大體上，照明光瞳上預(yù)定的光強(qiáng)度分布)作為由大量光源組成的實(shí)質(zhì)表面發(fā)光體。照明光瞳上的光強(qiáng)度分布在下文中將被稱作“照明光瞳亮度分布”。將照明光瞳定義為通過照明光瞳與照明目標(biāo)表面(在曝光設(shè)備的情況下為掩膜或晶片)之間的光學(xué)系統(tǒng)的作用而使得照明目標(biāo)表面變成照明光瞳的傅立葉(Fourier)變換表面的位置。
[0004]來自二次光源的射束由聚光透鏡聚集以重疊地照明上面形成有預(yù)定圖案的掩膜。穿過掩膜的光行進(jìn)而穿過投影光學(xué)系統(tǒng)以聚焦于晶片上，借此使掩膜圖案投影(或轉(zhuǎn)印)到晶片上以實(shí)現(xiàn)其曝光。由于形成于掩膜上的圖案為高度整合的圖案，所以必須在晶片上獲得均勻的照度分布以便將此精細(xì)圖案準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)印到晶片上。
[0005]存在一種常規(guī)提出的照明光學(xué)設(shè)備，其能夠在不使用變焦光學(xué)系統(tǒng)的情況下連續(xù)地改變照明光瞳亮度分布(且因此改變照明條件)(請參考日本專利特許公開申請案第2002-353105號)。特許公開申請案第2002-353105號中所揭露的照明光學(xué)設(shè)備使用由大量微鏡面元件組成的可移動(dòng)多(multi)鏡面，所述微鏡面元件布置成陣列形式，且其傾斜角度和傾斜方向個(gè)別地受到驅(qū)動(dòng)控制，且所述照明光學(xué)設(shè)備經(jīng)配置以使得入射射束分成對應(yīng)于鏡面元件的反射表面的小單元的射束，所述小單元的射束由多鏡面折疊以將入射射束的橫截面轉(zhuǎn)換成所要形狀或所要大小，且又實(shí)現(xiàn)所要的照明光瞳亮度分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目標(biāo)為提供一種照明光學(xué)設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀和大小方面具有較大變化的照明條件。本發(fā)明的另一目標(biāo)為提供一種曝光設(shè)備，其能夠使用可實(shí)現(xiàn)具有大變化的照明條件的照明光學(xué)設(shè)備，在根據(jù)圖案特性而實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)照明條件下執(zhí)行良好曝光。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的第一方面提供一種照明光學(xué)設(shè)備，使照明光對于形成有圖案的掩膜進(jìn)行照明，所述照明光學(xué)設(shè)備包括:
[0008]空間光調(diào)制器，含有:反射所述照明光的多個(gè)反射表面，將所述多個(gè)反射表面的朝向進(jìn)行個(gè)別設(shè)定，而在所述照明光學(xué)設(shè)備的照明光瞳中形成所述照明光的強(qiáng)度分布；以及
[0009]偏振單元，配置于所述照明光的光路中，對于具有線性偏振狀態(tài)的所述照明光的偏振方向進(jìn)行變換；
[0010]其中，所述偏振單元是:以通過所述照明光瞳的所述照明光以S偏光作為主成分的偏振狀態(tài)而照射到所述掩膜的方式，而變換所述照明光的偏振方向。
[0011]本發(fā)明的第二方面提供一種曝光設(shè)備，將形成在掩膜的圖案曝光到基板，所述曝光設(shè)備包括:上述的照明光學(xué)設(shè)備，對所述掩膜進(jìn)行照明。
[0012]本發(fā)明的第三方面提供一種裝置制造方法，使用上述的曝光設(shè)備，將被形成在掩膜的圖案曝光到基板上；以及使所述圖案被曝光的所述基板進(jìn)行顯影。
[0013]本發(fā)明的第四方面提供一種照明方法，使照明光對于形成有圖案的掩膜進(jìn)行照明，所述照明方法包括:
[0014]利用含有能夠個(gè)別控制的多個(gè)反射表面的空間光調(diào)制器，來反射所述照明光，而在照明光瞳中形成所述照明光的強(qiáng)度分布；以及
[0015]利用配置于所述照明光的光路中的偏振單元，對于具有線性偏振狀態(tài)的所述照明光的偏振方向進(jìn)行變換；
[0016]其中，所述照明光是:以通過所述照明光瞳的所述照明光以S偏光作為主成分的偏振狀態(tài)而照射到所述掩膜的方式，而變換偏振方向。
[0017]本發(fā)明的第五方面提供一種曝光方法，將形成在掩膜的圖案曝光到基板，所述曝光方法使用上述的照明方法，利用所述照明光來對所述圖案進(jìn)行照明。
[0018]本發(fā)明的第六方面提供一種裝置制造方法，使用上述的曝光方法，將被形成在掩膜的圖案曝光到基板上；以及使所述圖案被曝光的所述基板進(jìn)行顯影。
[0019]本發(fā)明的照明光學(xué)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀和大小方面具有較大變化的照明條件。本發(fā)明的曝光設(shè)備能夠使用可實(shí)現(xiàn)具有大變化的照明條件的照明光學(xué)設(shè)備，在根據(jù)掩膜M的圖案特性而實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)照明條件下執(zhí)行良好曝光且因此制造良好裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為示意性地展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的曝光設(shè)備的配置的圖式。
[0021]圖2為示意性地展示空間光調(diào)制單元的配置的圖式。
[0022]圖3為示意性地展示圓柱形微蠅眼透鏡的配置的立體圖。
[0023]圖4為示意性地展示在實(shí)施例中在無焦透鏡的光瞳平面上形成的四極形狀的光強(qiáng)度分布的圖式。
[0024]圖5為示意性地展示在實(shí)施例中形成五極形狀的照明光瞳亮度分布的實(shí)例的圖式。
[0025]圖6為示意性地展示根據(jù)一修改實(shí)例的空間光調(diào)制單元的配置的圖式，其中分光器和光組合器包括共同偏振射束分裂器。
[0026]圖7為示意性地展示根據(jù)具有透射空間光調(diào)制器的另一修改實(shí)例的空間光調(diào)制單元的配置的圖式。
[0027]圖8為示意性地展示根據(jù)具有偏振控制單元的修改實(shí)例的曝光設(shè)備的配置的圖式。
[0028]圖9為示意性地展示使用衍射光學(xué)元件作為分光器的修改實(shí)例的主要配置的圖式。
[0029]圖10為示意性地展示圖9中所示的空間光調(diào)制單元的配置的圖式。
[0030]圖11為圖9中所示的空間光調(diào)制單元中的空間光調(diào)制器的部分立體圖。
[0031]圖12為示意性地展示使用棱鏡單元作為分光器的修改實(shí)例的主要配置的圖式。
[0032]圖13為展示半導(dǎo)體裝置的制造步驟的流程圖。
[0033]圖14為展示液晶裝置(例如，液晶顯示裝置)的制造步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]將在附圖的基礎(chǔ)上描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1為示意性地展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的曝光設(shè)備的配置的圖式。圖2為示意性地展示空間光調(diào)制單元的配置的圖式。在圖1中，Z軸沿著感光性基底即晶片W的法線方向而設(shè)置，Y軸沿著平行于圖1的平面的方向而在晶片W的表面中設(shè)置，且X軸沿著垂直于圖1的平面的方向而在晶片W的表面中設(shè)置。
[0035]參看圖1，本實(shí)施例的曝光設(shè)備具備用于供應(yīng)曝光光線(照明光線)的光源I。光源I可為(例如)供應(yīng)波長為193nm的光線的ArF準(zhǔn)分子激光光源，或供應(yīng)波長為248nm的光線的KrF準(zhǔn)分子激光光源。從光源I發(fā)出的光線由整形光學(xué)系統(tǒng)2擴(kuò)展成具有所需截面形狀的射束，且接著所述經(jīng)擴(kuò)展的射束入射到空間光調(diào)制單元3。
[0036]如圖2所示，空間光調(diào)制單元3具有一對棱鏡部件31和32和一對空間光調(diào)制器33和34。沿著光軸AX入射到空間光調(diào)制單元3中的棱鏡部件31的入射面31a中的光線在棱鏡部件31內(nèi)部傳播且然后照射到形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜35上。由偏振分離膜35反射的S偏振光在棱鏡部件31內(nèi)部傳播且然后照射到第一空間光調(diào)制器33上。
[0037]第一空間光調(diào)制器33具有二維地布置的多個(gè)鏡面元件(大體上為光學(xué)元件)33a和個(gè)別地控制和驅(qū)動(dòng)各鏡面元件33a的姿勢的驅(qū)動(dòng)單元33b (未展示于圖1中)。類似地，第二空間光調(diào)制器34具有二維地布置的多個(gè)鏡面元件34a和個(gè)別地控制和驅(qū)動(dòng)各鏡面元件34a的姿勢的驅(qū)動(dòng)單元34b (未展示于圖1中)。驅(qū)動(dòng)單元33b、34b根據(jù)來自未描繪的控制單元的命令來個(gè)別地控制和驅(qū)動(dòng)鏡面元件33a、34a的姿勢。
[0038]由第一空間光調(diào)制器33的鏡面元件33a反射的光線在棱鏡部件31內(nèi)部傳播，且然后以S偏振狀態(tài)入射到形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜36。已行進(jìn)通過第一空間光調(diào)制器33而在偏振分離膜36上反射的光線在棱鏡部件31內(nèi)部傳播，且接著從棱鏡部件31的出射面31b發(fā)出到空間光調(diào)制單元3外。在第一空間光調(diào)制器33中的所有鏡面元件33a的反射表面是沿著XY平面而定位的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3中且接著通過第一空間光調(diào)制器33的光線是沿著光軸AX而從空間光調(diào)制單元3發(fā)出。
[0039]另一方面，已穿過偏振分離膜35的P偏振光在棱鏡部件32內(nèi)部傳播,且在棱鏡部件32與氣體(空氣或惰性氣體)37之間的界面32a上完全反射。其后，完全反射的光線入射到第二空間光調(diào)制器34。由第二空間光調(diào)制器34中的鏡面元件34a反射的光線在棱鏡部件32內(nèi)部傳播，且在棱鏡部件32與氣體37之間的界面32b上完全反射。然后，完全反射的光線以P偏振狀態(tài)而入射到形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜36。
[0040]已行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34且已由偏振分離膜36透射的光線在棱鏡部件31內(nèi)部傳播，且接著從棱鏡部件31的出射面31b發(fā)出到空間光調(diào)制單元3外。在第二空間光調(diào)制器34中的所有鏡面元件34a的反射表面是沿著XY平面而定位的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3中且接著通過第二空間光調(diào)制器34的光線是沿著光軸AX而從空間光調(diào)制單元3發(fā)出。
[0041]在空間光調(diào)制單元3中，如上所述，形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜35構(gòu)成分光器以將入射射束分裂成兩個(gè)射束(大體上多個(gè)射束)。形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜36構(gòu)成光組合器以將已行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器33的射束與已行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34的射束組合。
[0042]從空間光調(diào)制單元3發(fā)出的光線接著入射到無焦透鏡4。無焦透鏡4為經(jīng)設(shè)置以使得以下情況出現(xiàn)的無焦系統(tǒng)(無焦光學(xué)系統(tǒng)):其前焦點(diǎn)與第一空間光調(diào)制器33的鏡面元件33a的位置大致重合且與第二空間光調(diào)制器34的鏡面元件34a的位置大致重合，且其后焦點(diǎn)與在圖式中由虛線指示的預(yù)定平面5的位置大致重合。
[0043]因此，已行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器33的S偏振射束在無焦透鏡4的光瞳平面上形成(例如)具有Z方向上的兩極形狀的光強(qiáng)度分布，所述兩極形狀由在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域組成，且然后所述S偏振射束以兩極(dipolar)角度分布而從無焦透鏡4發(fā)出。另一方面，已行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34的P偏振射束在無焦透鏡4的光瞳平面上形成(例如)具有X方向上的兩極形狀的光強(qiáng)度分布，所述兩極形狀由在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域組成，且然后所述P偏振射束以兩極角度分布而從無焦透鏡4發(fā)出。
[0044]圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6布置于無焦透鏡4的光瞳平面的位置處或無焦透鏡4的前透鏡單元4a與后透鏡單元4b之間的光學(xué)路徑中靠近所述光瞳平面位置的位置處。稍后將描述圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的配置和作用。已穿過無焦透鏡4的射束行進(jìn)而穿過變焦透鏡7以致使σ值變化(ο值=照明光學(xué)設(shè)備的掩膜側(cè)數(shù)值孔徑/投影光學(xué)系統(tǒng)的掩膜側(cè)數(shù)值孔徑)且接著進(jìn)入圓柱形微蠅眼透鏡8。
[0045]如圖3所示，圓柱形微蠅眼透鏡8由布置于光源側(cè)上的第一蠅眼部件8a和布置于掩膜側(cè)上的第二蠅眼部件8b組成。在X方向上成陣列的圓柱形透鏡群8aa和Sba分別在第一蠅眼部件8a的光源側(cè)表面中和在第二蠅眼部件8b的光源側(cè)表面中各自以間距pi形成。在Z方向上成陣列的圓柱形透鏡群8ab和Sbb分別在第一蠅眼部件8a的掩膜側(cè)表面中和在第二蠅眼部件8b的掩膜側(cè)表面中各自以間距p2(p2 >pl)形成。
[0046]在關(guān)注圓柱形微蠅眼透鏡8的X方向上的折射作用(也就是，XY平面中的折射作用)時(shí)，沿著光軸AX入射的平行射束的波陣面(wave-front)以間距pi沿著X方向由形成于第一蠅眼部件8a的光源側(cè)上的圓柱形透鏡群Saa分割，經(jīng)分割的射束由圓柱形透鏡群的折射面聚集，經(jīng)聚集的射束接著由形成于第二蠅眼部件8b的光源側(cè)上的圓柱形透鏡群8ba中的相應(yīng)圓柱形透鏡的折射面聚集，且經(jīng)聚集的射束會聚于圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上。
[0047]在關(guān)注圓柱形微蠅眼透鏡8的Z方向上的折射作用(也就是，YZ平面中的折射作用)時(shí)，沿著光軸AX入射的平行射束的波陣面以間距p2而沿著Z方向由形成于第一蠅眼部件8a的掩膜側(cè)上的圓柱形透鏡群8ab分割，經(jīng)分割的射束由圓柱形透鏡群的折射面聚集，經(jīng)聚集的射束接著由形成于第二蠅眼部件8b的掩膜側(cè)上的圓柱形透鏡群8bb中的相應(yīng)圓柱形透鏡的折射面聚集，且經(jīng)聚集的射束會聚于圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上。
[0048]如上所述，圓柱形微蠅眼透鏡8由第一蠅眼部件8a和第二蠅眼部件Sb組成，在其每一者中圓柱形透鏡群布置于其兩個(gè)側(cè)面上，且所述圓柱形微蠅眼透鏡8實(shí)施與在水平方向和垂直方向上且密集地整體地形成在X方向上具有大小Pl且在Z方向上具有大小p2的矩形形狀的大量微折射面的微蠅眼透鏡相同的光學(xué)功能。圓柱形微蠅眼透鏡8能夠?qū)崿F(xiàn)由于微折射面的表面形狀的變化而造成的失真(distortion)中的較小改變,且(例如)使由通過蝕刻而整體形成的大量微折射面的制造誤差造成的對照度分布的影響保持較小。
[0049]預(yù)定平面5的位置位于變焦透鏡7的前焦點(diǎn)附近，且圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面位于變焦透鏡7的后焦點(diǎn)附近。換句話說，變焦(zoom)透鏡7使預(yù)定平面5和圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面大體上成傅立葉變換關(guān)系，且因此使無焦透鏡4的光瞳平面與圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面保持大致光學(xué)共軛。
[0050]因此，舉例來說，四極照明場形成于圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面上(與在無焦透鏡4的光瞳平面上一樣)，所述四極照明場是由在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域和在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域組成。此四極照明場的整個(gè)形狀取決于變焦透鏡7的焦距而類似地變化。在圓柱形微蠅眼透鏡8中作為波陣面分割單元的矩形微折射面具有類似于將形成于掩膜M上的照明場的形狀(且因此類似于將形成于晶片W上的曝光區(qū)的形狀)的矩形形狀。
[0051]入射到圓柱形微蠅眼透鏡8的射束經(jīng)二維地分割以在其后焦平面上或附近(且因此在照明光瞳上)形成一種光強(qiáng)度分布與由入射射束形成的照明場大致相同的二次光源，也就是，由在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形實(shí)質(zhì)表面發(fā)光體和在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形實(shí)質(zhì)表面發(fā)光體組成的四極形狀(四極照明光瞳亮度分布)的二次光源。來自形成于圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上或附近的二次光源的射束接著入射到位于其附近的孔徑光闌(aperture stop)9。
[0052]孔徑光闌9具有對應(yīng)于形成于圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上或附近的四極形狀的二次光源的四極孔徑(光透射部分)。孔徑光闌9經(jīng)配置以便相對于照明光學(xué)路徑可拆卸，且可與具有不同大小和形狀的孔徑的多個(gè)孔徑光闌切換。切換孔徑光闌的方法可為(例如)已知轉(zhuǎn)塔(turret)方法或滑動(dòng)方法?？讖焦怅@9布置于與稍后描述的投影光學(xué)系統(tǒng)PL的入射光瞳平面大致成光學(xué)共軛的位置處，且界定對照明有貢獻(xiàn)的二次光源的范圍。
[0053]來自受孔徑光闌9限制的二次光源的射束行進(jìn)而穿過聚光光學(xué)系統(tǒng)10以重疊地照明掩膜遮板(blind) 11。以此方式，根據(jù)作為圓柱形微蠅眼透鏡8的波陣面分割單元的矩形微折射面的形狀和焦距的矩形形狀的照明場形成于作為照明場光闌的掩膜遮板11上。已穿過掩膜遮板11的矩形孔徑(光透射部分)的射束由成像光學(xué)系統(tǒng)12聚集以重疊地照明上面形成有預(yù)定圖案的掩膜M。就是，成像光學(xué)系統(tǒng)12在掩膜M上形成該掩膜遮板11的矩形孔徑的影像。
[0054]已穿過固持于掩膜臺MS上的掩膜M的射束行進(jìn)而穿過投影光學(xué)系統(tǒng)PL以在固持于晶片臺WS上的晶片(感光性基底)w上形成掩膜圖案的影像。以此方式，通過執(zhí)行單次(one-shot)曝光或掃描曝光以同時(shí)在垂直于投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光軸AX的平面(XY平面)中二維地驅(qū)動(dòng)和控制晶片臺WS且因此同時(shí)二維地驅(qū)動(dòng)和控制晶片W，使掩膜M的圖案順序地轉(zhuǎn)印到晶片W上的曝光區(qū)中的每一者中。
[0055]圓錐形轉(zhuǎn)向鏡(conical axicon)系統(tǒng)6由以從光源側(cè)開始以指定的次序而布置的以下部件組成:第一棱鏡部件6a，一平面在光源側(cè)上且凹入的圓錐形形狀的折射表面在掩膜側(cè)上；和第二棱鏡部件6b，一平面在掩膜側(cè)上且凸起的圓錐形形狀的折射表面在光源側(cè)上。第一棱鏡部件6a的凹入的圓錐形折射表面與第二棱鏡部件6b的凸起的圓錐形折射表面是互補(bǔ)地形成以便能夠彼此接觸。第一棱鏡部件6a和第二棱鏡部件6b中的至少一部件經(jīng)配置以可沿著光軸AX而移動(dòng)，借此使第一棱鏡部件6a的凹入的圓錐形折射表面與第二棱鏡部件6b的凸起的圓錐形折射表面之間的間隔可變。為更易于理解，將著重于四極或環(huán)形(annular)形狀的二次光源來描述圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6的作用和變焦透鏡7的作用。
[0056]在第一棱鏡部件6a的凹入的圓錐形折射表面與第二棱鏡部件6b的凸起的圓錐形折射表面彼此接觸的狀態(tài)下，圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6充當(dāng)平面平行板且不對所形成的四極或環(huán)形形狀的二次光源產(chǎn)生影響。然而，在第一棱鏡部件6a的凹入的圓錐形折射表面與第二棱鏡部件6b的凸起的圓錐形折射表面彼此分離開時(shí)，在使四極或環(huán)形二次光源的寬度(外接于四極二次光源的圓形的直徑(外徑)與內(nèi)切于四極二次光源的圓形的直徑(內(nèi)徑)之間的差異的一半；環(huán)形二次光源的外徑與內(nèi)徑之間的差異的一半)保持恒定的同時(shí)，四極或環(huán)形二次光源的外徑(內(nèi)徑)發(fā)生變化。也就是，四極或環(huán)形二次光源的環(huán)形比(內(nèi)徑/外徑)和大小(外徑)發(fā)生變化。
[0057]變焦透鏡7具有類似地(或各向同性地)放大或縮小四極或環(huán)形二次光源的總體形狀的功能。舉例來說，在變焦透鏡7的焦距從最小值增加到預(yù)定值時(shí)，四極或環(huán)形二次光源的總體形狀類似地放大。換句話說，通過變焦透鏡7的作用，二次光源的寬度和大小(外徑)均發(fā)生變化，而四極或環(huán)形二次光源的環(huán)形比不改變。以此方式，可通過圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6和變焦透鏡7的作用來控制四極或環(huán)形二次光源的環(huán)形比和大小(外徑)。
[0058]在本實(shí)施例中，將使用的空間光調(diào)制器33、34可為(例如)連續(xù)地改變二維地布置的鏡面元件33a、34a的定向中的每一者的空間光調(diào)制器。此類空間光調(diào)制器可選自(例如)揭露于以下各案中的空間光調(diào)制器:日本專利特許公開申請案(PCT申請案的翻譯)第10-503300號和其相應(yīng)的歐洲專利申請公開案EP779530、日本專利特許公開申請案第2004-78136和其相應(yīng)的美國專利第6，900，915號、日本專利特許公開申請案(PCT申請案的翻譯)第2006-524349號和其相應(yīng)的美國專利第7，095，546號，和日本專利特許公開申請案第2006-113437號。也有可能以多個(gè)離散步驟來控制二維地布置的鏡面元件33a、34a的定向。
[0059]在第一空間光調(diào)制器33中，通過根據(jù)來自控制單元的控制信號操作的驅(qū)動(dòng)單元33b的作用，鏡面元件33a的姿勢中的每一者發(fā)生變化，借此使每一鏡面元件33a設(shè)置為預(yù)定的定向。如圖4所示，由第一空間光調(diào)制器33的鏡面元件33a以各別預(yù)定角度反射的S偏振光在無焦透鏡4的光瞳平面上形成(例如)在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域41a和41b。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域41a和41b的光線具有沿著X方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示者。
[0060]類似地，在第二空間光調(diào)制器34中，通過根據(jù)來自控制單元的控制信號操作的驅(qū)動(dòng)單元34b的作用，鏡面元件34a的姿勢中的每一者發(fā)生變化，借此使每一鏡面元件34a設(shè)置為預(yù)定的定向。如圖4所示，由第二空間光調(diào)制器34的鏡面元件34a以各別預(yù)定角度反射的P偏振光在無焦透鏡4的光瞳平面上形成(例如)在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域41c和41d。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域41c和41d的光線具有沿著Z方向的偏振方向，如在圖式中由雙向fir頭所指不者。在入射到空間光調(diào)制單兀3中的射束的偏振狀態(tài)為圓形偏振或偏振方向與X軸和Z軸成45°角的線性偏振(其在下文將被稱作“45°線性偏振”)時(shí)，四個(gè)光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的光強(qiáng)度變成彼此相等。
[0061]在無焦透鏡4的光瞳平面上形成四極光強(qiáng)度分布41的光線在圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面上和在圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上或在其附近的照明光瞳(布置孔徑光闌9的位置)上形成具有對應(yīng)于光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的四極形狀的光強(qiáng)度分布。也就是，無焦透鏡4、變焦透鏡7和圓柱形微蠅眼透鏡8構(gòu)成一種分布形成光學(xué)系統(tǒng)，所述分布形成光學(xué)系統(tǒng)基于已行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器33和第二空間光調(diào)制器34的射束而在照明光學(xué)設(shè)備(2-12)的照明光瞳上形成預(yù)定的光強(qiáng)度分布。此外，具有對應(yīng)于光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的四極形狀的光強(qiáng)度分布也形成于與孔徑光闌9成光學(xué)共軛的其它照明光瞳位置處，也就是，在成像光學(xué)系統(tǒng)12的光瞳位置處和投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳位置處。
[0062]曝光設(shè)備根據(jù)圖案特性而在適當(dāng)照明條件下執(zhí)行曝光，以便高度準(zhǔn)確地且忠實(shí)地將掩膜M的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上。在本實(shí)施例中，將形成的照明光瞳亮度分布為對應(yīng)于圖4所示的四極光強(qiáng)度分布41的四極照明光瞳亮度分布，且穿過此四極照明光瞳亮度分布的射束設(shè)定于圓周偏振狀態(tài)。在基于圓周偏振狀態(tài)下的四極照明光瞳亮度分布的圓周偏振四極照明中，照射到作為最終照明目標(biāo)表面的晶片W上的光線處于主分量為S偏振光的偏振狀態(tài)下。
[0063]此處，S偏振光為偏振方向沿著垂直于入射平面的方向的線性偏振光(其為電向量在垂直于入射平面的方向上振動(dòng)的偏振光)。入射平面被定義為包括媒介的邊界表面(照明目標(biāo)表面:晶片W的表面)上照射有光線的點(diǎn)且包括該點(diǎn)處由邊界表面的法線和光線的入射方向所形成的平面。結(jié)果，圓周偏振四極照明實(shí)現(xiàn)投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能(景深和其它)的改進(jìn)，借此而在晶片(感光性基底)上獲得具有高對比度的良好掩膜圖案影像。
[0064]由于本實(shí)施例使用具有一對(pair)空間光調(diào)制器33、34(其中鏡面元件33a、34a的姿勢各自被個(gè)別地改變)的空間光調(diào)制單元3，所以自由且快速地改變由通過第一空間光調(diào)制器33的作用而以S偏振狀態(tài)形成于照明光瞳上的第一光強(qiáng)度分布和通過第二空間光調(diào)制器34的作用而以P偏振狀態(tài)形成于照明光瞳上的第二光強(qiáng)度分布組成的照明光瞳亮度分布為可行的。換句話說，本實(shí)施例能夠通過改變處于相互不同的偏振狀態(tài)下的第一光強(qiáng)度分布和第二光強(qiáng)度分布的形狀和大小中的每一者來實(shí)現(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)方面具有大變化的照明條件。
[0065]如上所述，在本實(shí)施例中，用以在來自光源I的光線的基礎(chǔ)上對作為照明目標(biāo)表面的掩膜M進(jìn)行照明的照明光學(xué)設(shè)備(2-12)能夠?qū)崿F(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)方面具有大變化的照明條件。此外，本實(shí)施例的曝光設(shè)備(1-WS)能夠使用可實(shí)現(xiàn)具有大變化的照明條件的照明光學(xué)設(shè)備(2-12)在根據(jù)掩膜M的圖案特性而實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)照明條件下執(zhí)行良好曝光。
[0066]在本實(shí)施例中，在空間光調(diào)制器33和34處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)，入射到充當(dāng)分光器的偏振分尚膜35的射束的行進(jìn)方向是與從充當(dāng)光組合器的偏振分尚膜36出射的射束的行進(jìn)方向平行(或重合)。換句話說，在空間光調(diào)制器33和34的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，入射到空間光調(diào)制單元3的射束和從空間光調(diào)制單元3出射的射束的行進(jìn)方向是與照明光學(xué)設(shè)備的光軸AX重合(或平行)。由于空間光調(diào)制單元3上游和下游的光學(xué)路徑為同軸的(或平行的)，所以可(例如)與使用衍射光學(xué)元件來形成照明光瞳亮度分布的常規(guī)照明光學(xué)設(shè)備共享所述光學(xué)系統(tǒng)。
[0067]在本實(shí)施例中，第一空間光調(diào)制器33的鏡面元件33a布置于棱鏡部件31附近，且第二空間光調(diào)制器34的鏡面元件34a布置于棱鏡部件32附近。在此種情況下，棱鏡部件31、32充當(dāng)鏡面元件33a、34a的遮蓋部件，此可增強(qiáng)空間光調(diào)制器33、34的耐久性。
[0068]在本實(shí)施例中，空間光調(diào)制單元3可經(jīng)設(shè)計(jì)以使得光線到形成于棱鏡部件31與32之間的偏振分離膜35的入射角度Θ (參看圖2)接近于布魯斯特(Brewster’ s)角。此配置可減少P偏振光在偏振分尚膜35上的反射并增加偏振效率。偏振分尚膜35、36不限于由介電多層膜制成的偏振分離膜，而是可為(例如)具有“周期光柵(grating)結(jié)構(gòu)的偏振分離層”的偏振分離膜。此類型的“周期光柵結(jié)構(gòu)的偏振分離層”可為線柵型(wire grid)偏振分離元件，其中與第一方向平行的多個(gè)金屬光柵周期性地布置于正交于第一方向的第二方向上。此技術(shù)揭露(例如)于日本專利特許公開申請案第2005-77819號和其相應(yīng)的美國專利第7，116，478號中。
[0069]在上述實(shí)施例中，空間光調(diào)制單元3由一對棱鏡部件31和32和一對空間光調(diào)制器33和34組成。然而，不必限于此，可涵蓋用于空間光調(diào)制單元3的特定配置的各種形式。
[0070]在前述實(shí)施例中，無焦透鏡4、圓錐形轉(zhuǎn)向鏡系統(tǒng)6和變焦透鏡7布置于空間光調(diào)制單元3與圓柱形微鏡蠅眼透鏡8之間的光學(xué)路徑中。然而，不必限于此，這些光學(xué)部件可(例如)由充當(dāng)傅立葉變換透鏡的聚光光學(xué)系統(tǒng)來替換。
[0071]在前述實(shí)施例中，已穿過充當(dāng)分光器的偏振分離膜35的P偏振光通過在棱鏡部件32與氣體37之間作為第一折疊表面的界面32a上的全反射(total reflection)而折向第二空間光調(diào)制器34。同樣，已行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34的P偏振光通過在棱鏡部件32與氣體37之間的界面32b上的全反射而折向充當(dāng)光組合器的偏振分離膜36。然而，不必限于此，也可在界面32a、32b上提供反射膜。
[0072]在上文的描述中，四極照明光瞳亮度分布是通過以下步驟來形成:通過第一空間光調(diào)制器33的作用而形成Z方向上的兩極光強(qiáng)度分布區(qū)域41a、41b，和通過第二空間光調(diào)制器34的作用而形成X方向上的兩極光強(qiáng)度分布區(qū)域41c、41d。然而，在本實(shí)施例中，如上所述，可涵蓋關(guān)于照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)的各種形式。以下將參看圖5而示意性地描述形成五極照明光瞳亮度分布的實(shí)例。
[0073]在此實(shí)例中，如圖5中的左側(cè)視圖所示，舉例來說，通過第一空間光調(diào)制器33的作用，在無焦透鏡4的光瞳平面上形成Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42a和42b和中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c'。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域42a、42b和42c'的光線具有沿著X方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示者。另一方面，如圖5中的中間視圖所示，舉例來說，通過第二空間光調(diào)制器34的作用，在無焦透鏡4的光瞳平面上形成X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42d和42e和中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c"。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域42d、42e和42c"的光線具有沿著Z方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示者。
[0074]結(jié)果，如圖5中的右側(cè)視圖所示，在無焦透鏡4的光瞳平面上形成五極形狀的光強(qiáng)度分布區(qū)域42a到42e。通過光強(qiáng)度分布區(qū)域42c'和42c"的重疊而形成中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c。在行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器33到無焦透鏡4的光瞳平面的S偏振光與行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34到無焦透鏡4的光瞳平面的P偏振光之間提供不小于光源I的時(shí)間相干(temporal coherence)長度的光學(xué)路徑長度差異時(shí),偏振方向沿著Z方向的射束和偏振方向沿著X方向的射束(如由圖式中的雙向箭頭所指示者)穿過光強(qiáng)度分布區(qū)域42c的區(qū)。
[0075]相對照下，在行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器33到無焦透鏡4的光瞳平面的S偏振光與行進(jìn)而通過第二空間光調(diào)制器34到無焦透鏡4的光瞳平面的P偏振光之間不存在路徑長度差異時(shí)，穿過光強(qiáng)度分布區(qū)域42c的區(qū)的射束的偏振狀態(tài)與入射到空間光調(diào)制單元3的射束的偏振狀態(tài)一致。在入射到空間光調(diào)制單元3的射束的偏振狀態(tài)為圓形偏振或45°線性偏振時(shí)，四個(gè)周圍光(surrounding light)強(qiáng)度分布區(qū)域42a、42b、42d、42e的光強(qiáng)度彼此相等，且中央光強(qiáng)度分布區(qū)域42c的光強(qiáng)度為其它區(qū)域的光強(qiáng)度的兩倍。
[0076]作為另一實(shí)例,可使已穿過半波片(wave plate)的光線入射到充當(dāng)分光器的偏振分離膜35?？赏ㄟ^使布置于光源側(cè)上的半波片相對于偏振分離膜35而繞著光軸旋轉(zhuǎn)來控制由偏振分離膜35分離的S偏振光與P偏振光的強(qiáng)度的比。就是，控制到達(dá)無焦透鏡4的光瞳平面的S偏振光與P偏振光的強(qiáng)度的比為可行的。也有可能(例如)通過以下各者來僅使S偏振光或P偏振光到達(dá)無焦透鏡4的光瞳平面:控制半波片的旋轉(zhuǎn)角度以使S偏振光入射到偏振分離膜35或通過控制半波片的旋轉(zhuǎn)角度以使P偏振光入射到偏振分離膜35。此準(zhǔn)許兩極光強(qiáng)度分布(例如，圖4中的光強(qiáng)度分布區(qū)域41a、41b)形成于無焦透鏡4的光瞳平面上。
[0077]在前述實(shí)施例中，位于光分裂表面上的偏振分離膜35充當(dāng)分光器,且位于光組合表面上在與偏振分離膜35的位置不同的位置處的偏振分離膜36充當(dāng)光組合器。然而，不必限于此，也有可能采用一修改實(shí)例，其中分光器和光組合器具有共同偏振射束分裂器51 (例如，如圖6所示)。在圖6的修改實(shí)例中所示的空間光調(diào)制單元3A中，在沿著光軸AX入射到偏振射束分裂器51的光線中,在偏振分尚膜51a上反射的S偏振光行進(jìn)而穿過四分之一波片52而變成圓形偏振光,且所述圓形偏振光入射到第一空間光調(diào)制器53。
[0078]由第一空間光調(diào)制器53的多個(gè)鏡面元件反射的光線行進(jìn)而穿過四分之一波片52后變成P偏振光，且所述P偏振光返回到偏振射束分裂器51。已行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器53且進(jìn)入偏振射束分裂器51的P偏振光穿過偏振分離膜51a而從偏振射束分裂器51發(fā)出。在第一空間光調(diào)制器53的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3A中且接著行進(jìn)而通過第一空間光調(diào)制器53的光線沿著光軸AX從空間光調(diào)制單元3A發(fā)出。
[0079]另一方面，穿過偏振射束分裂器51的偏振分離膜51a的P偏振光行進(jìn)穿過四分之一波片54而變成圓形偏振的光，且所述圓形偏振的光入射到第二空間光調(diào)制器55。由第二空間光調(diào)制器55的多個(gè)鏡面元件反射的光線行進(jìn)穿過四分之一波片54而變成S偏振光，且所述S偏振光返回到偏振射束分裂器51。已行進(jìn)通過第二空間光調(diào)制器55且已進(jìn)入偏振射束分裂器51的S偏振光由偏振分離膜51a反射,且所述反射光從偏振射束分裂器51發(fā)出。在第二空間光調(diào)制器55的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3A中且接著行進(jìn)通過第二空間光調(diào)制器55的光線沿著光軸AX而從空間光調(diào)制單元3A發(fā)出。
[0080]在上文的描述中，具有二維地布置且經(jīng)個(gè)別地控制的多個(gè)光學(xué)元件的空間光調(diào)制器是二維地布置的反射表面的定向(角度:傾角)可加以個(gè)別地控制的空間光調(diào)制器。然而，不必限于此，也有可能(例如)使用二維地布置的反射表面的高度(位置)可加以個(gè)別地控制的空間光調(diào)制器。適用于本文的此類型的空間光調(diào)制器可選自(例如)揭露于以下各者中的空間光調(diào)制器:日本專利特許公開申請案第6-281869號和其相應(yīng)的美國專利第5，312，513號，和日本專利特許公開申請案(PCT申請案的翻譯)第2004-520618號和其相應(yīng)的美國專利第6，885，493號的圖1d中。這些空間光調(diào)制器能夠通過形成二維高度分布而對入射光施加與衍射表面相同的作用?？?例如)根據(jù)日本專利特許公開申請案(PCT申請案的翻譯)第2006-513442號和其相應(yīng)的美國專利第6，891，655號中的揭露內(nèi)容或根據(jù)日本專利特許公開申請案(PCT申請案的翻譯)第2005-524112號和其相應(yīng)的美國專利公開申請案第2005/0095749號中的揭露內(nèi)容，修改具有二維地布置的多個(gè)反射表面的上述空間光調(diào)制器。
[0081]在上文的描述中，所使用的空間光調(diào)制器是具有多個(gè)鏡面元件的反射空間光調(diào)制器，但不必限于此，也有可能(例如)使用揭露于美國專利第5，229，872號中的透射空間光調(diào)制器。圖7示意性地展示根據(jù)具有透射空間光調(diào)制器的修改實(shí)例的空間光調(diào)制單元的配置。在圖7的修改實(shí)例中所示的空間光調(diào)制單元3B中，在沿著光軸AX入射到充當(dāng)分光器的偏振射束分裂器61的光中，由偏振分離膜61a反射的S偏振光入射到第一空間光調(diào)制器62。
[0082]已穿過第一空間光調(diào)制器62的多個(gè)光學(xué)元件(棱鏡元件或其類似者)的光線由路徑折疊鏡63折疊，且然后所述經(jīng)折疊的光入射到充當(dāng)光組合器的偏振射束分裂器64。已行進(jìn)通過第一空間光調(diào)制器62且已進(jìn)入偏振射束分裂器64的S偏振光由偏振分離膜64a反射，且所述反射光從偏振射束分裂器64發(fā)出。在第一空間光調(diào)制器62的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3B中且接著行進(jìn)穿過第一空間光調(diào)制器62的光線沿著光軸AX從空間光調(diào)制單元3B發(fā)出。
[0083]已穿過偏振射束分裂器61的偏振分離膜61a的P偏振光入射到第二空間光調(diào)制器65中。已穿過第二空間光調(diào)制器65的多個(gè)光學(xué)元件的光線由路徑折疊鏡66折疊，且所述經(jīng)折疊的光入射到偏振射束分裂器64。已行進(jìn)通過第二空間光調(diào)制器65且已進(jìn)入偏振射束分裂器64的P偏振光行進(jìn)穿過偏振分尚膜64a且從偏振射束分裂器64發(fā)出。在第二空間光調(diào)制器65的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，已沿著光軸AX行進(jìn)到空間光調(diào)制單元3B中且接著行進(jìn)穿過第二空間光調(diào)制器65的光線沿著光軸AX而從空間光調(diào)制單元3B發(fā)出。
[0084]在上文的描述中，光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)配置，以使得來自供應(yīng)有線性偏振光為主分量的偏振狀態(tài)下的光線的光源I的光線被導(dǎo)向空間光調(diào)制單元(3 ；3A ；3B)，同時(shí)大體上維持所述光線的偏振狀態(tài)，但也有可能(例如)米用一修改實(shí)例，在所述修改實(shí)例中，用于使現(xiàn)有光線的偏振狀態(tài)可變的偏振控制單元13提供于光學(xué)路徑中空間光調(diào)制單元3的光源I側(cè)上(如圖8所示)。在圖8中，具有與圖1中相同的功能性的部件由相同參考符號來指示。
[0085]圖8的修改實(shí)例中所示的偏振控制單元13從光源I接收已穿過整形光學(xué)系統(tǒng)2和路徑折疊鏡的光線，且朝空間光調(diào)制單元3發(fā)出處于所要偏振狀態(tài)的光線。偏振控制單元13 (例如)由布置成可繞著光軸或繞著平行于光軸的軸線而旋轉(zhuǎn)的半波片13a和旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)半波片13a的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元13b組成。
[0086]舉例來說，通過用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元13b旋轉(zhuǎn)地調(diào)整半波片13a，可將偏振方向(電場的方向)在XZ平面中沿著與X軸或Z軸成45°的方向的線性偏振光供應(yīng)給空間光調(diào)制單元3。此時(shí)，由空間光調(diào)制單元3的偏振分離膜分離的S偏振光(朝第一空間光調(diào)制器33行進(jìn)的光線)的光通量和P偏振光(朝第二空間光調(diào)制器34行進(jìn)的光線)的光通量變成大致相等。
[0087]通過對偏振控制單元13中的半波片13a的旋轉(zhuǎn)調(diào)整，將由空間光調(diào)制單元3的偏振分離膜分離的S偏振光(朝第一空間光調(diào)制器33行進(jìn)的光線)與P偏振光(朝第二空間光調(diào)制器34行進(jìn)的光線)的光通量的比設(shè)置為任何光通量比為可行的。舉例來說，在形成如圖4所示的四極光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的情況下，在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)光強(qiáng)度分布區(qū)域41a、41b的光強(qiáng)度與在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)光強(qiáng)度分布區(qū)域41c、41d的光強(qiáng)度的比可設(shè)置為所要光通量比。
[0088]在圖8所示的修改實(shí)例中，設(shè)備可經(jīng)布置，以使得由光瞳偏振分布測量裝置14來測量照明光瞳偏振分布且根據(jù)測量的結(jié)果來控制該偏振控制單元13。在此種情況下，在場合需要時(shí)，可控制空間光調(diào)制單元中的每一空間光調(diào)制器。此光瞳偏振分布測量裝置14為提供于用于固持晶片W的晶片臺WS中或與晶片臺WS分離地提供的測量臺中且測量入射到晶片W上的照明光線(曝光光線)在光瞳(或孔徑)中的偏振狀態(tài)的裝置。光瞳偏振分布測量裝置14的詳細(xì)配置和作用揭露于(例如)日本專利特許公開申請案第2005-5521號中。
[0089]此配置為有效的，如下所述:舉例來說，甚至在布置于照明光學(xué)系統(tǒng)或投影光學(xué)系統(tǒng)中的每一路徑折疊鏡的偏振之間存在反射差異時(shí)，都可防止由此引起的不利影響。在圖8的修改實(shí)例中，由偏振控制單元13來調(diào)整向空間光調(diào)制單元3的偏振的方向，但也可通過使光源I自身或空間光調(diào)制單元3繞著光軸旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)相同效果。此偏振控制單元13也可應(yīng)用于圖6和圖7所示的修改實(shí)例。
[0090]在前述實(shí)施例和圖6到圖8的修改實(shí)例中，分光器和光組合器具有偏振分離膜(35、36 ；51a ;61a、64a),但不必限于此，也有可能米用分光器和光組合器具有分離膜以實(shí)現(xiàn)射束的振幅分割的配置。在此種情況下，通過第一空間光調(diào)制器的作用而在照明光瞳上形成的第一光強(qiáng)度分布與通過第二空間光調(diào)制器的作用而在照明光瞳上形成的第二光強(qiáng)度分布具有相同偏振狀態(tài)，但通過改變第一光強(qiáng)度分布和第二光強(qiáng)度分布的形狀和大小中的每一者來實(shí)現(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀和大小方面具有大變化的照明條件變成可行的。
[0091]在前述實(shí)施例和圖6到圖8的修改實(shí)例中，使用偏振分離膜(35 ；51a ；61a)來將入射射束分裂成兩個(gè)射束，但不必限于此，也有可能(例如)采用使用衍射光學(xué)元件將入射射束分裂成兩個(gè)射束的配置。圖9為示意性地展示使用衍射光學(xué)元件作為分光器的修改實(shí)例的主要配置的圖式。圖9的修改實(shí)例具有圖1的實(shí)施例中的空間光調(diào)制單元3由衍射光學(xué)元件71、聚光透鏡72、一對半波片73A、73B和一對空間光調(diào)制單元74A、74B來替換的配置。
[0092]在圖9的修改實(shí)例中，來自光源I的已行進(jìn)穿過整形光學(xué)系統(tǒng)2的射束沿著光軸AX入射到作為分光器的衍射光學(xué)元件71。衍射光學(xué)元件71具有使得以下情況出現(xiàn)的功能:(例如)在具有矩形橫截面的平行射束沿著光軸AX入射到其上時(shí)，其在其遠(yuǎn)場(或夫瑯和費(fèi)(Fraunhofer)衍射區(qū))中形成Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)矩形光強(qiáng)度分布區(qū)域。換句話說，衍射光學(xué)元件71起作用以將入射光分裂成兩個(gè)射束。
[0093]由衍射光學(xué)元件71分裂的兩個(gè)射束中的第一射束行進(jìn)穿過充當(dāng)傅立葉變換透鏡的聚光透鏡72且接著進(jìn)入可繞著第一射束的光學(xué)路徑的光軸AXa或繞著平行于光軸AXa的軸線而旋轉(zhuǎn)的半波片73A。已穿過半波片73A的處于線性偏振狀態(tài)下的光線行進(jìn)通過空間光調(diào)制單元74A且然后行進(jìn)穿過無焦透鏡4的前透鏡單元4a以到達(dá)無焦透鏡4的光瞳平面4c。另一方面，由衍射光學(xué)元件71分裂的兩個(gè)射束中的第二射束行進(jìn)穿過聚光透鏡72且進(jìn)入可繞著第二射束的光學(xué)路徑的光軸AXb或繞著平行于光軸AXb的軸線而旋轉(zhuǎn)的半波片73B。已穿過半波片73B的處于線性偏振狀態(tài)下的光線行進(jìn)通過空間光調(diào)制單元74B且然后行進(jìn)穿過無焦透鏡4的前透鏡單元4a以到達(dá)光瞳平面4c。無焦透鏡4的前透鏡單元4a為在光瞳平面4c上疊加已通過空間光調(diào)制單元74A中的空間光調(diào)制器的射束和已通過空間光調(diào)制單元74B中的空間光調(diào)制器的射束且充當(dāng)光組合器的光學(xué)系統(tǒng)。
[0094]為描述上的簡短起見，在下文中假定布置于第一射束的光學(xué)路徑中的空間光調(diào)制單元74A和布置于第二射束的光學(xué)路徑中的空間光調(diào)制單元74B具有相同組態(tài)。也假定，偏振方向沿著與Z方向和X方向成45°的方向的處于線性偏振狀態(tài)下的平行射束入射到衍射光學(xué)兀件71，偏振方向沿著X方向的處于X方向的線性偏振狀態(tài)(橫向偏振狀態(tài))下的光線由于半波片73A的作用而入射到空間光調(diào)制單元74A，且偏振方向沿著Z方向的處于Z方向的線性偏振狀態(tài)(垂直偏振狀態(tài))下的光線由于半波片73B的作用而入射到空間光調(diào)制單元74B。
[0095]將在下文參看圖10和圖11來描述空間光調(diào)制單元74A的特定配置和作用。由于空間光調(diào)制單元74B基本上具有與空間光調(diào)制單元74A相同的配置，所以省略關(guān)于空間光調(diào)制單元74B的特定配置和作用的冗余描述。如圖10所示，空間光調(diào)制單元74A具有由光學(xué)材料(例如，螢石)制成的棱鏡23b和接近地(in proximity)附接到棱鏡23b的平行于XY平面的側(cè)面23ba的反射空間光調(diào)制器23a。用于制造棱鏡23b的光學(xué)材料不必限于螢石，而是根據(jù)從光源I供應(yīng)的光線的波長而定，可為硅石或任何其它光學(xué)材料。
[0096]棱鏡23b具有通過用壓成V形的側(cè)面23bb和23bc來替換矩形平行六面體的一個(gè)側(cè)面(與空間光調(diào)制器23a接近地附接到的側(cè)面23ba相反的側(cè)面)而獲得的形式，且也由于沿著YZ平面的截面形狀而被稱為K棱鏡。棱鏡23b中壓成V形的側(cè)面23bb和23bc是由以鈍角相交的兩個(gè)平面PNl和PN2來界定。兩個(gè)平面PNl和PN2均正交于YZ平面且沿著YZ平面而形成V形。
[0097]沿著兩個(gè)平面PNl與PN2之間的相交線(在X方向上延伸的直線)P3而相接觸的兩個(gè)側(cè)面23bb和23bc的內(nèi)部表面充當(dāng)反射表面Rl和R2。即，反射表面Rl位于平面PNl上，反射表面R2位于平面PN2上,且反射表面Rl與R2之間的角度為鈍角。作為實(shí)例,可如下地確定角度:反射表面Rl與R2之間的角度為120° ;棱鏡23b的垂直于光軸AXa的入射表面IP與反射表面Rl之間的角度為60° ;棱鏡23b的垂直于光軸AXa的出射表面OP與反射表面R2之間的角度為60°。
[0098]在棱鏡23b中，空間光調(diào)制器23a接近地附接到的側(cè)面23ba平行于光軸AXa ;且反射表面Rl位于光源I側(cè)上(在曝光設(shè)備的上游側(cè)上；在圖10中的左側(cè)上)，且反射表面R2位于無焦透鏡4側(cè)上(在曝光設(shè)備的下游側(cè)上；在圖10的右側(cè)上)。更具體來說，反射表面Rl相對于光軸AXa而傾斜地布置,且反射表面R2相對于光軸AXa而傾斜地布置且相對于通過相交線P3且平行于XZ平面的平面而與反射表面Rl對稱。如下所述，棱鏡23b的側(cè)面23ba為與布置有空間光調(diào)制器23a的多個(gè)鏡面兀件SE的表面相對的光學(xué)表面。
[0099]棱鏡23b的反射表面Rl使穿過入射表面IP而入射的光線朝著空間光調(diào)制器23a反射?？臻g光調(diào)制器23a位于反射表面Rl與反射表面R2之間的光學(xué)路徑中，且使通過反射表面Rl而入射的光線反射。棱鏡23b的反射表面R2使通過空間光調(diào)制器23a而入射的光線反射以穿過出射表面OP將反射光導(dǎo)向無焦透鏡4的前透鏡單元4a。在圖10中，為更易于理解其描述，將光學(xué)路徑擴(kuò)展，以使得光軸AXa在空間光調(diào)制單元74A的后側(cè)上線性地延伸。圖10展示棱鏡23b是由一個(gè)光學(xué)區(qū)塊整體地制成的實(shí)例，但棱鏡23b可使用多個(gè)光學(xué)區(qū)塊構(gòu)成。
[0100]空間光調(diào)制器23a根據(jù)光線的入射位置而將空間調(diào)制施加于通過反射表面Rl入射的光線。如圖11所示，空間光調(diào)制器23a具備二維地布置的多個(gè)微鏡面元件(光學(xué)元件)SE。為更易于描述和說明，圖10和圖11展示空間光調(diào)制器23a具有4X4矩陣的十六個(gè)鏡面元件SE的配置實(shí)例，但空間光調(diào)制器實(shí)際上具有比十六個(gè)元件大得多的數(shù)目的鏡面元件。
[0101]參看圖10，在沿著平行于光軸AXa的方向而入射到空間光調(diào)制單元23中的一束射線中，射線LI入射到多個(gè)鏡面元件SE中的鏡面元件SEa，且射線L2入射到不同于鏡面元件SEa的鏡面元件SEb。類似地，射線L3入射到不同于鏡面元件SEa、SEb的鏡面元件SEc，且射線L4入射到不同于鏡面元件SEa到SEc的鏡面元件SEd。鏡面元件SEa到SEd分別根據(jù)其位置而將各別空間調(diào)制施加于射線LI到L4。
[0102]空間光調(diào)制單元23經(jīng)配置，以使得在空間光調(diào)制器23a的所有鏡面元件SE的反射表面被設(shè)置為與XY平面平行的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，沿著平行于光軸AXa的方向而入射到反射表面Rl的射線行進(jìn)通過空間光調(diào)制器23a且然后由反射表面R2向平行于光軸AXa的方向反射。此外，空間光調(diào)制單元23經(jīng)配置，以使得自棱鏡23b的入射表面IP通過鏡面元件SEa到SEd到出射表面OP的空氣當(dāng)量長度等于在光學(xué)路徑中無棱鏡23b的情況下自對應(yīng)于入射表面IP的位置到對應(yīng)于出射表面OP的位置的空氣當(dāng)量長度。本文中的空氣當(dāng)量長度是通過將光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)路徑長度轉(zhuǎn)換成在具有折射率I的空氣中的光學(xué)路徑長度而獲得，且在具有折射率η的媒介中的空氣當(dāng)量長度是通過使其中的光學(xué)路徑長度乘以I/η而獲得。
[0103]以陣列形式形成有空間光調(diào)制器23a的多個(gè)鏡面元件SE的表面位于聚光透鏡72的后焦點(diǎn)處或附近且位于無焦透鏡4的前焦點(diǎn)處或附近。因此，具有根據(jù)衍射光學(xué)元件71的特性的形狀(例如，矩形形狀)的橫截面的射束入射到空間光調(diào)制器23a。由空間光調(diào)制器23a的鏡面元件SEa到SEd反射且具備預(yù)定角度分布的光線在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成預(yù)定的光強(qiáng)度分布區(qū)域SPl到SP4。就是，無焦透鏡4的前透鏡單元4a將由空間光調(diào)制器23a的鏡面元件SEa到SEd給予出射光的角度轉(zhuǎn)換成空間光調(diào)制器23a的遠(yuǎn)場區(qū)(夫瑯和費(fèi)衍射區(qū))即平面4c上的位置。
[0104]參看圖1，圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面位于與無焦透鏡4的光瞳平面4c (未展示于圖1中)成光學(xué)共軛的位置處或附近。因此，由圓柱形微蠅眼透鏡8形成的二次光源的光強(qiáng)度分布(亮度分布)為根據(jù)由空間光調(diào)制器23a和無焦透鏡4的前透鏡單元4a形成于光瞳平面4c上的光強(qiáng)度分布區(qū)域SPl到SP4的分布?？臻g光調(diào)制器23a為包括鏡面元件SE的可移動(dòng)多(multi)鏡面，鏡面元件SE為沿著一個(gè)平面規(guī)則地且二維地布置的大量微反射元件，其中平面形狀的反射表面向上，如圖11所示。
[0105]每一鏡面元件SE為可移動(dòng)的，且由根據(jù)來自控制單元(未圖示)的命令來操作的驅(qū)動(dòng)單元23c (未展示于圖11中)的作用而獨(dú)立地控制每一鏡面元件SE的反射表面的傾斜(也就是，反射表面的傾斜角度和方向)。每一鏡面元件SE可繞著沿著彼此正交且平行于反射表面的兩個(gè)方向(X方向和Y方向)的每一旋轉(zhuǎn)軸而連續(xù)地或離散地旋轉(zhuǎn)所要旋轉(zhuǎn)角度。就是，可二維地控制各別鏡面元件SE的反射表面的傾斜。
[0106]在每一鏡面元件SE的反射表面離散地旋轉(zhuǎn)的情況下，優(yōu)選的切換控制會使得旋轉(zhuǎn)角度在多個(gè)級(例如，…、-2.5°、-2.0。、…、0°、+0.5。、…、+2.5°…)中進(jìn)行切換。圖11展示具有正方形形狀的輪廓的鏡面元件SE，但鏡面元件SE的輪廓不限于正方形。然而，從光利用效率的觀點(diǎn)來看，所述輪廓可為準(zhǔn)許實(shí)現(xiàn)具有盡可能小的間隙的鏡面元件SE的布置的形狀(準(zhǔn)許最緊密裝填的形狀)。此外，從光利用效率的觀點(diǎn)來看，兩個(gè)相鄰鏡面元件SE之間的間隔可為所必需的最小者。
[0107]在空間光調(diào)制器23a中，通過根據(jù)來自控制單元的控制信號來操作的驅(qū)動(dòng)單元23c的作用，改變各別鏡面元件SE的姿勢，借此使每一鏡面元件SE設(shè)置為預(yù)定的定向。由空間光調(diào)制器23a的鏡面元件SE以各別預(yù)定角度反射的射線行進(jìn)穿過無焦透鏡4和變焦透鏡7以在圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦點(diǎn)上或其附近的照明光瞳上形成多極形狀(四極、五極、……)或另一形狀的光強(qiáng)度分布(照明光瞳亮度分布)。通過變焦透鏡7的作用，此照明光瞳亮度分布類似地(各向同性地)變化。
[0108]具體來說，由空間光調(diào)制單元74A中的空間光調(diào)制器23a的鏡面元件SE以各別預(yù)定角度反射的橫向偏振光在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成(例如)在Z方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓`形光強(qiáng)度分布區(qū)域41a和41b，如圖4所示。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域41a和41b的光線具有沿著X方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示。
[0109]類似地，由空間光調(diào)制單元74B中的空間光調(diào)制器的鏡面元件以各別預(yù)定角度反射的垂直偏振光在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成(例如)在X方向上間隔開的中心在光軸AX上的兩個(gè)圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域41c和41d,如圖4所不。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域41c和41d的光線具有沿著Z方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示。
[0110]在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成四極光強(qiáng)度分布41的光線在圓柱形微蠅眼透鏡8的入射表面上和在圓柱形微蠅眼透鏡8的后焦平面上或在其附近的照明光瞳(布置孔徑光闌9的位置)上形成對應(yīng)于光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的四極光強(qiáng)度分布區(qū)域。此外，對應(yīng)于光強(qiáng)度分布區(qū)域41a到41d的四極光強(qiáng)度分布區(qū)域也形成于與孔徑光闌9成光學(xué)共軛的其它照明光瞳位置處，也就是，在成像光學(xué)系統(tǒng)12的光瞳位置處和投影光學(xué)系統(tǒng)PL的光瞳位置處。
[0111]在另一實(shí)例中，如圖5中的左側(cè)視圖所示，空間光調(diào)制單元74A用以(例如)在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成兩個(gè)在Z方向上間隔開且中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42a和42b和一個(gè)中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c'。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域42a、42b、42V的光線具有沿著X方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示。另一方面，如圖5中的中間視圖所示，空間光調(diào)制單元74B用以(例如)在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成兩個(gè)在X方向上間隔開且中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42d和42e和一個(gè)中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c"。形成光強(qiáng)度分布區(qū)域42d、42e、42c"的光線具有沿著Z方向的偏振方向，如在圖式中由雙向箭頭所指示。
[0112]結(jié)果，如圖5中的右側(cè)視圖所示，在無焦透鏡4的光瞳平面4c上形成五極形狀的光強(qiáng)度分布區(qū)域42a到42e。通過重疊光強(qiáng)度分布區(qū)域42c'和42c"而形成中心在光軸AX上的圓形光強(qiáng)度分布區(qū)域42c。在已行進(jìn)通過空間光調(diào)制單元74A到達(dá)無焦透鏡4的光瞳平面4c的水平偏振光與已行進(jìn)通過空間光調(diào)制單元74B到達(dá)無焦透鏡4的光瞳平面的垂直偏振光之間提供不小于光源I的時(shí)間相干(temporal coherence)長度的光學(xué)路徑長度差異時(shí)，偏振方向沿著Z方向的射束和偏振方向沿著X方向的射束穿過光強(qiáng)度分布區(qū)域42c的區(qū)，如由圖式中的雙向箭頭所指示。
[0113]在圖9的修改實(shí)例中，如上所述，使由通過空間光調(diào)制單元74A中的空間光調(diào)制器的作用而形成于光瞳平面上的處于橫向偏振狀態(tài)下的第一光強(qiáng)度分布和通過空間光調(diào)制單元74B中的空間光調(diào)制器的作用而形成于光瞳平面上的處于垂直偏振狀態(tài)下的第二光強(qiáng)度分布所組成的照明光瞳亮度分布自由地且快速地改變?yōu)榭尚械?。換句話來說，如在圖1的實(shí)施例中，圖9的修改實(shí)例也能夠通過改變處于相互不同的偏振狀態(tài)下的第一光強(qiáng)度分布和第二光強(qiáng)度分布的形狀和大小中的每一者來實(shí)現(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)方面具有大變化的照明條件。
[0114]由于圖9的修改實(shí)例使用衍射光學(xué)元件71作為分光器，所以其具有在入射到空間光調(diào)制單元74A、74B中的空間光調(diào)制器的光線的強(qiáng)度的均勻性方面作出改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)。由于甚至在入射到衍射光學(xué)元件71的射束的位置變化時(shí)緊接衍射光學(xué)元件71后的射束的角度都無變化，所以此修改實(shí)例具有入射到空間光調(diào)制單元74A、74B中的空間光調(diào)制器的射束的位置不太可能變化的優(yōu)點(diǎn)。
[0115]在圖9的修改實(shí)例中，在具有矩形橫截面的射束入射到衍射光學(xué)元件71的情況下，可在矩形橫截面的短邊方向上分裂入射射束，以便使棱鏡23b小型化且因此使空間光調(diào)制單元74A和74B小型化。換句話來說，可在空間光調(diào)制單元74A、74B中的空間光調(diào)制器的有效區(qū)的縱向方向即為法線的平面中分裂入射射束。大體上，在入射光具有沿著入射到衍射光學(xué)元件71的射束的橫截面中的第一方向的長度小于沿著垂直于第一方向的第二方向的長度的截面形狀的情況下，可通過沿著第一方向分裂入射射束來使空間光調(diào)制單元74A和74B緊湊化。
[0116]在圖9的修改實(shí)例中，使用衍射光學(xué)元件71來將入射射束分裂成兩個(gè)射束。然而，不必限于此，也有可能采用通過使用具有一對棱鏡部件76a和76b (例如，如圖12所示)的棱鏡單元76使入射射束分裂成兩個(gè)射束的配置。圖12的修改實(shí)例具有類似于圖9的修改實(shí)例的配置，但與圖9的修改實(shí)例的不同之處僅在于布置棱鏡單兀76而非衍射光學(xué)兀件71和聚光透鏡72。在圖12中，與圖9中所示的構(gòu)成元件具有相同功能性的元件由與圖9中的參考符號相同的參考符號表不。由于圖12中所不的修改實(shí)例使用具有一對棱鏡部件76a和76b的棱鏡單元76來將入射射束分裂成兩個(gè)射束,所以使設(shè)備小型化變成可行的。
[0117]充當(dāng)圖12的修改實(shí)例中的分光器的棱鏡單元76由以從光源側(cè)(從圖式中的左側(cè))開始指定的次序布置的以下部件組成:第一棱鏡部件76a，一平面在光源側(cè)上，一凹入且成V形的折射表面在掩膜側(cè)上(在圖式的右側(cè)上)；和第二棱鏡部件76b，一平面在掩膜側(cè)上，一凸起且成V形的折射表面在光源側(cè)上。第一棱鏡部件76a的凹入的折射表面由兩個(gè)平面組成，且其間的相交線(脊線)沿著X方向延伸。第二棱鏡部件76b的凸起的折射表面經(jīng)形成以與第一棱鏡部件76a的凹入的折射表面互補(bǔ)。具體來說，第二棱鏡部件76b的凸起的折射表面也由兩個(gè)平面組成，且其間的相交線(脊線)沿著X方向延伸。在圖12的修改實(shí)例中，作為分光器的棱鏡單元76由一對棱鏡部件76a和76b組成，但也有可能構(gòu)造至少一棱鏡的分光器。此外，有可能涵蓋分光器的特定配置的各種形式。
[0118]在圖9的修改實(shí)例和圖12的修改實(shí)例中，半波片73A和73B中的每一者提供于聚光透鏡72與空間光調(diào)制單元74A和74B之間的光學(xué)路徑中。然而，不必限于此，半波片73A和73B也可位于由衍射光學(xué)元件71或由棱鏡單元76分裂的兩個(gè)射束中的第一射束的光學(xué)路徑中的另一適當(dāng)位置處及第二射束的光學(xué)路徑中的另一適當(dāng)位置處。
[0119]在圖9的修改實(shí)例和圖12的修改實(shí)例中，可繞著預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)的半波片73A提供于第一射束的光學(xué)路徑中，且可繞著預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)的半波片73B提供于第二射束的光學(xué)路徑中。然而，不必限于此，也有可能采用將半波片提供于至少一光學(xué)路徑中以便可繞著預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)或?yàn)楣潭ǖ呐渲?，或?qū)⒉煌诎氩ㄆ钠衿骰蚬鈱W(xué)旋轉(zhuǎn)器提供于至少一光學(xué)路徑中以便可繞著預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)或?yàn)楣潭ǖ呐渲谩?br> [0120]半波片(大體上為偏振器或光學(xué)旋轉(zhuǎn)器)可布置為可從光學(xué)路徑拆卸，使得在不需要時(shí)可將其從光學(xué)路徑縮回，此可延長半波片的壽命。類似地，半波片(大體上為偏振器或光學(xué)旋轉(zhuǎn)器)可布置為可用具有相同路徑長度的玻璃基底來替換，此也可延長半波片的壽命。
[0121]在除了半波 片外還布置可繞著預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)的四分之一波片時(shí)，可控制橢圓形偏振光使之成為所要的線性偏振光。除了半波片外還可使用消偏振器(消偏振元件)或可使用消偏振器(depolarizer)替代半波片，借此可獲得處于所要非偏振狀態(tài)下的光線。舉例來說，也有可能在一個(gè)光學(xué)路徑中插入所需厚度的平面平行板以便如上所述在第一射束與第二射束之間提供不小于時(shí)間相干長度的路徑長度差異，借此可使穿過照明光瞳上的同一區(qū)域的射束消偏振(depolarized)。此外，當(dāng)在第一射束與第二射束之間提供不小于時(shí)間相
干長度的光學(xué)路徑長度差異時(shí)，可使斑點(diǎn)減少約





O
[0122]由于根據(jù)實(shí)施例和多個(gè)修改實(shí)例的照明光學(xué)設(shè)備使用具有一對空間光調(diào)制器(其中鏡面元件的姿勢被個(gè)別地變化)的光學(xué)單元(空間光調(diào)制單元)，所以自由地且快速地改變由通過第一空間光調(diào)制器的作用而形成于照明光瞳上的處于第一偏振狀態(tài)下的第一光強(qiáng)度分布和通過第二空間光調(diào)制器的作用而形成于照明光瞳上的處于第二偏振狀態(tài)下的第二光強(qiáng)度分布所組成的照明光瞳亮度分布為可行的。換句話來說，通過改變處于相互不同的偏振狀態(tài)下的第一光強(qiáng)度分布和第二光強(qiáng)度分布的形狀和大小中的每一者，實(shí)現(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)方面具有大變化的照明條件為可行的。
[0123]以此方式，根據(jù)實(shí)施例和多個(gè)修改實(shí)例的照明光學(xué)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在照明光瞳亮度分布的形狀、大小和偏振狀態(tài)方面具有大變化的照明條件。此外，根據(jù)實(shí)施例和多個(gè)修改實(shí)例的曝光設(shè)備能夠使用可實(shí)現(xiàn)具有大變化的照明條件的照明光學(xué)設(shè)備在根據(jù)掩膜M的圖案特性而實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)照明條件下執(zhí)行良好曝光，且因此制造良好裝置。
[0124]在上述實(shí)施例和每一修改實(shí)例中，所述設(shè)備也可經(jīng)配置如下:在借助于空間光調(diào)制單元以形成照明光瞳亮度分布期間使用光瞳亮度分布測量裝置來測量照明光瞳亮度分布，且根據(jù)測量結(jié)果來控制空間光調(diào)制單元中的每一空間光調(diào)制器。此類技術(shù)揭露于(例如)日本專利特許公開申請案第2006-54328號，以及日本專利特許公開申請案第2003-22967號和其相應(yīng)的美國專利公開申請案第2003/0038225號中。
[0125]在前述實(shí)施例中，掩膜可由在預(yù)定電子數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成預(yù)定圖案的可變圖案形成裝置來替換。此可變圖案形成裝置的使用使對同步準(zhǔn)確性的影響最小化，甚至在圖案表面為垂直時(shí)也如此。可適用于本文的可變圖案形成裝置可為(例如)基于預(yù)定電子數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的包括多個(gè)反射元件的DMD (數(shù)字微鏡裝置)。使用DMD的曝光設(shè)備揭露于(例如)日本專利特許公開申請案第2004-304135號和國際公開案W02006/080285和其相應(yīng)的美國專利公開申請案第2007/0296936號中。除了像DMD的非發(fā)射類型的反射空間光調(diào)制器外，也有可能使用透射式空間光調(diào)制器或使用自發(fā)射(self-emission)類型的影像顯示裝置?？勺儓D案形成裝置也可用于圖案表面為水平的情況中。
[0126]通過組裝如本申請案中的權(quán)利要求書的范疇中所陳述的含有其各別組件的各種子系統(tǒng)以便維持預(yù)定的機(jī)械準(zhǔn)確性、電氣準(zhǔn)確性和光學(xué)準(zhǔn)確性來制造根據(jù)前述實(shí)施例的曝光設(shè)備。為確保這些不同的準(zhǔn)確性，可在組裝之前和之后進(jìn)行以下調(diào)整:用于實(shí)現(xiàn)各種光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)準(zhǔn)確性的調(diào)整；用于實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械準(zhǔn)確性的調(diào)整；用于實(shí)現(xiàn)各種電氣系統(tǒng)的電氣準(zhǔn)確性的調(diào)整。將各種子系統(tǒng)組裝成曝光設(shè)備的步驟包括各種子系統(tǒng)之間的機(jī)械連接、電路的線連接、氣動(dòng)線路的管道連接等等。不出意料地，在將各種子系統(tǒng)組裝成曝光設(shè)備的步驟之前存在個(gè)別子系統(tǒng)的組裝步驟。在完成將各種子系統(tǒng)組裝成曝光設(shè)備的步驟后，進(jìn)行總體調(diào)整以確保整個(gè)曝光設(shè)備的各種準(zhǔn)確性。理想地，在控制溫度、清潔度等等的凈室中執(zhí)行曝光設(shè)備的制造。
[0127]以下將描述使用上述實(shí)施例的曝光設(shè)備的裝置制造方法。圖13為展示半導(dǎo)體裝置的制造步驟的流程圖。如圖13所示，半導(dǎo)體裝置的制造步驟包括:在晶片W上沉積金屬膜以變成用于半導(dǎo)體裝置的基底(步驟S40);以及將光阻作為感光性基底以施加到所沉積的金屬膜上(步驟S42)。后續(xù)步驟包括使用上述實(shí)施例的投影曝光設(shè)備將形成于掩膜(光罩)M上的圖案轉(zhuǎn)印到晶片W上的每一照射區(qū)域中(步驟S44:曝光步驟)；和在完成轉(zhuǎn)印后執(zhí)行晶片W的顯影，也就是，已轉(zhuǎn)印有圖案的光阻的顯影(步驟S46:顯影步驟)。其后的步驟為通過使用步驟S46中在晶片W的表面上制成的抗蝕劑圖案作為掩膜來進(jìn)行蝕刻或以類似過程來處理晶片W的表面(步驟S48:處理步驟)。
[0128]本文中的抗蝕劑圖案為光阻層，在所述光阻層中以對應(yīng)于由上述實(shí)施例的投影曝光設(shè)備轉(zhuǎn)印的圖案的形狀形成凸出和凹陷，且所述凹陷穿透所述光阻層。在步驟S48中，穿過此抗蝕劑圖案來處理晶片W的表面。在步驟S48中進(jìn)行的處理包括(例如)蝕刻晶片W的表面或沉積金屬膜或其類似者中的至少任一者。在步驟S44中，上述實(shí)施例的投影曝光設(shè)備使用涂布有光阻的晶片W作為感光性基底或板P來執(zhí)行圖案的轉(zhuǎn)印。
[0129]圖14為展示液晶裝置(例如，液晶顯示裝置)的制造步驟的流程圖。如圖14所示，液晶裝置的制造步驟包括順序地進(jìn)行圖案形成步驟(步驟S50)、彩色濾光片形成步驟(步驟S52)、單元組裝步驟(步驟S54)和模塊組裝步驟(步驟S56)。
[0130]步驟S50的圖案形成步驟將使用上述實(shí)施例的投影曝光設(shè)備在作為板P的涂布有光阻的玻璃基底上形成預(yù)定圖案(例如，電路圖案和電極圖案)。此圖案形成步驟包括:借助于上述實(shí)施例的投影曝光設(shè)備將圖案轉(zhuǎn)印到光阻層上的曝光步驟；在圖案的轉(zhuǎn)印后顯影該板P的顯影步驟，也就是，使玻璃基底上的光阻層顯影，以制成形狀對應(yīng)于所述圖案的光阻層；和穿過經(jīng)顯影的光阻層來處理玻璃基底的表面的處理步驟。
[0131]步驟S52的彩色濾光片形成步驟將形成處于以下組態(tài)中的彩色濾光片:大量的成組的對應(yīng)于R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的三個(gè)點(diǎn)以矩陣圖案形成陣列的組態(tài)，或多個(gè)R、G和B的三種條帶濾光片的組在水平掃描方向上形成陣列的組態(tài)。
[0132]步驟S54的盒組裝步驟將使用步驟S50中的上面具有預(yù)定圖案的玻璃基底和步驟S52中形成的彩色濾光片來組裝液晶面板(液晶單元)。具體來說，(例如)通過將液晶傾注于玻璃基底與彩色濾光片之間來形成液晶面板。步驟S56的模塊組裝步驟將各種組件(例如，用于此液晶面板的顯示操作的電路和背光元件)附接到步驟S54中組裝的液晶面板。
[0133]本發(fā)明不限于應(yīng)用于用于制造半導(dǎo)體裝置的曝光設(shè)備，而是也可廣泛地應(yīng)用于(例如)用于顯示裝置(例如，用矩形玻璃板形成的液晶顯示裝置或等離子顯示器)的曝光設(shè)備，和應(yīng)用于用于制造各種裝置(例如，成像裝置((XDs或其類似者)、微電機(jī)、薄膜磁頭和DNA芯片)的曝光設(shè)備。此外，本發(fā)明也可應(yīng)用于通過光刻法來制造具有各種裝置的掩膜圖案的掩膜(光掩膜、光罩等等)過程中的曝光步驟(曝光設(shè)備)。
[0134]前述實(shí)施例使用ArF準(zhǔn)分子激光光線(波長:193nm)或KrF準(zhǔn)分子激光光線(波長:248nm)作為曝光光線，但曝光光線不必限于這些光線:本發(fā)明也可應(yīng)用于任何其他適當(dāng)激光光源，例如，供應(yīng)波長為157nm的激光光線的F2激光光源。
[0135]在前述實(shí)施例中，也有可能應(yīng)用由具有大于1.1的折射率的媒介(通常，液體)來填充投影光學(xué)系統(tǒng)與感光性基底之間的光學(xué)路徑內(nèi)部的技術(shù)，其為所謂的液體浸沒(immersion)法。在此種情況下，有可能采用以下技術(shù)中的一者作為用液體填充投影光學(xué)系統(tǒng)與感光性基底之間的光學(xué)路徑內(nèi)部的技術(shù):用液體局部地填充光學(xué)路徑的技術(shù)，如國際公開案W099/49504中所揭露；在液池(bath)中移動(dòng)用來固持將曝光的基底的臺的技術(shù)，如日本專利特許公開申請案第6-124873號中所揭露；在臺上形成預(yù)定深度的液池且將基底固持于其中的技術(shù)，如日本專利特許公開申請案第10-303114號中所揭露；等等。
[0136]前述實(shí)施例為本發(fā)明用于照明光學(xué)設(shè)備中以對曝光設(shè)備中的掩膜進(jìn)行照明的應(yīng)用，但不必限于此，本發(fā)明也可應(yīng)用于任何常用的照明光學(xué)設(shè)備以對不同于掩膜的照明目標(biāo)表面進(jìn)行照明。
[0137]應(yīng)注意，僅為易于理解本發(fā)明而非為限制本發(fā)明來描述上文所解釋的實(shí)施例。因此，實(shí)施例中所揭露的每一元件意欲包含屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇的所有設(shè)計(jì)改變和等效物。上述實(shí)施例中的構(gòu)成元件和其他者中的每一者可以任何組合的形式或其類似形式來應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種照明光學(xué)設(shè)備，使照明光對于形成有圖案的掩膜進(jìn)行照明，所述照明光學(xué)設(shè)備的特征在于包括: 空間光調(diào)制器，含有:反射所述照明光的多個(gè)反射表面，將所述多個(gè)反射表面的朝向進(jìn)行個(gè)別設(shè)定，而在所述照明光學(xué)設(shè)備的照明光瞳中形成所述照明光的強(qiáng)度分布；以及 偏振單元，配置于所述照明光的光路中，對于具有線性偏振狀態(tài)的所述照明光的偏振方向進(jìn)行變換； 其中，所述偏振單元是:以通過所述照明光瞳的所述照明光以S偏光作為主成分的偏振狀態(tài)而照射到所述掩膜的方式，而變換所述照明光的偏振方向。
2.一種曝光設(shè)備，將形成在掩膜的圖案曝光到基板，所述曝光設(shè)備的特征在于包括: 權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)設(shè)備，對所述掩膜進(jìn)行照明。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光設(shè)備，其特征在于包括: 投影光學(xué)系統(tǒng)，投影所述圖案；以及 液體供給設(shè)備，將液體供給到所述投影光學(xué)系統(tǒng)與所述基板之間的光路中， 所述照明光學(xué)設(shè)備是:以將所述液體供給到所述投影光學(xué)系統(tǒng)與所述基板之間的光路中的狀態(tài)，而對所述掩膜進(jìn)行照明。
4.一種裝置制造方法，其特征在于包括: 使用權(quán)利要求2或3所述的曝光設(shè)備，將被形成在掩膜的圖案曝光到基板上；以及 使所述圖案被曝光的所述基板進(jìn)行顯影。
5.一種照明方法，使照明光對于形成有圖案的掩膜進(jìn)行照明，所述照明方法的特征在于包括: 利用含有能夠個(gè)別控制的多個(gè)反射表面的空間光調(diào)制器，來反射所述照明光，而在照明光瞳中形成所述照明光的強(qiáng)度分布；以及 利用配置于所述照明光的光路中的偏振單元，對于具有線性偏振狀態(tài)的所述照明光的偏振方向進(jìn)行變換； 其中，所述照明光是:以通過所述照明光瞳的所述照明光以S偏光作為主成分的偏振狀態(tài)而照射到所述掩膜的方式，而變換偏振方向。
6.一種曝光方法，將形成在掩膜的圖案曝光到基板，所述曝光方法的特征在于包括: 使用權(quán)利要求5所述的照明方法，利用所述照明光來對所述圖案進(jìn)行照明。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝光方法，其特征在于包括: 利用能夠移動(dòng)的臺來支持所述基板； 經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)，將使用所述照明光而被照明的所述圖案的像，投影到被支持在所述臺的所述基板；以及 將液體供給到被支持在所述臺的所述基板、與所述投影光學(xué)系統(tǒng)之間的光路中。
8.一種裝置制造方法，其特征在于包括: 使用權(quán)利要求6或7所述的曝光方法，將被形成在掩膜的圖案曝光到基板上；以及 使所述圖案被曝光的所述基板進(jìn)行顯影。
【文檔編號】G03F7/20GK103777471SQ201410019498
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2007年10月24日
【發(fā)明者】谷津修 申請人:株式會社尼康