[發明專利]光學照明裝置、曝光裝置以及曝光方法

有效

• 申請號: 200910173716.0
• 申請日: 2004-11-02
• 公開（公告）號: CN101685265A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 豊田光紀
• 申請（專利權）人: 株式會社尼康
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B27/28;G02B27/44
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 壽 寧;張華輝

本申請是原申請申請號200480034124.6(國際申請號PCT/JP2004/016247, 國際申請日2004年11月2日)，發明名稱為“光束變換元件、光學照明裝置、 曝光裝置以及曝光方法”的分案申請。

技術領域

本發明為關于光束變換元件,光學照明裝置，曝光裝置，以及曝光方法，特 別是關于用光刻蝕刻工程制造半導體元件，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照明裝置。

背景技術

此種典型的曝光裝置，由光源射出的光束，透過光學積分器(optical? integrator)及蠅眼透鏡(fly-eye?lens),由多數的光源形成實質的面光 源的二次光源。二次光源(一般為光學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，經配置在蠅眼透鏡的后側焦點面近傍的開口光圈 限制后，射入聚光透鏡(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 該掩膜的圖案的光，通過光學投影系統在晶圓(wafer)上成像。如此，掩 膜圖案投影曝光(復制)到晶片上。又，在掩膜形成的圖案己被高度積體化, 該微細圖案要正確地復制到晶片上，在晶片上有均勻的照明度分布是不可 缺的。

例如在本申請人提出申請的日本專利第3246615號公報中有揭露,為實 現能將任意方向的微細圖案,忠實地復制之合適的照明條件，在蠅眼透鏡的 后側焦點面形成輪胎狀的二次光源,將通過該輪胎狀的二次光源的光束,設 定成以該圓周方向為偏光方向的直線偏光狀態(以下稱「周方向偏光狀態」) 的技術。

[專利文獻1]日本專利第3246615號公報

但是,在上述的公報揭露的先前的技術,是將經蠅眼透鏡形成的圓形光 束,再經有輪胎狀開口部的開口光圈限制形成輪胎狀的二次光源。結果,先 前的技術，在開口光圈發生大量的光量損失，引發曝光裝置的通光量低下 的不適合現象。

發明內容

本發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的輪 胎狀的照明瞳分布。又，本發明因能有效抑制光量損失,且形成周方向偏光 狀態的環狀照明瞳，另一目的為能夠在適切的照明條件下將任意方向的微 細圖案忠實且高速地復制。

為達到上述的目的，本發明的第一形態，提供一種光學照明裝置，適 用在將掩膜的圖案轉寫到感光性基板的曝光裝置中，使用來自光源而射出 的直線偏光的光束、對配置所述掩膜的被照射面進行照明，所述光學照明 裝置的特征在于包括：光束變換元件，具有：利用有旋光性的結晶光學材 料而形成的第1基本元件以及第2基本元件，配置在沿著與所述光學照明 裝置的光軸垂直的平面的互相相異的位置，所述光束變換元件將與入射光 束的斷面形狀為相異形狀的所定的光強度分布形成于所述光學照明裝置的 瞳面上；波面分割型的光學積分器，配置在：所述光束變換元件與所述被 照射面之間的照明光路；以及反射元件，配置在所述光學積分器與所述被 照射面之間的所述照明光路；將通過所述第1基本元件的光束作為第1光 束，通過所述第2基本元件的光束作為第2光束；所述第1基本元件是： 將所述光源射出的所述直線偏光的光束以與第1方向為一致的方向進行旋 轉，第1光束經由所述光學積分器而在所述瞳面上形成所述光強度分布的 第1區域分布；所述第2基本元件是：將所述光源射出的所述直線偏光的 光束以與第2方向為一致的方向進行旋轉，第2光束經由所述光學積分器 而在所述瞳面上形成所述光強度分布的第2區域分布，其中所述第2區域 相異于所述第1區域，所述第2方向相異于所述第1方向；所述第1基本 元件與所述第2基本元件在所述光軸方向的長度為互異，其中，所述光束 變換元件將來自所述光源射出的所述直線偏光的光束、相對于所述被照射 面變換成為以S偏光為主成份的偏光狀態的光束而射出，且從所述光束變 換元件射出的所述以S偏光為主成份的偏光狀態的光束是：經由所述反射 元件而照射到所述被照射面。

在本發明的一實施例中，所述光束變換元件包括：繞射面，以對應于 在所述光學照明裝置的所述瞳面上的所述所定的光強度分布的方式，使所 述第1光束與所述第2光束進行繞射。

在本發明的一實施例中，所述第1基本元件以及所述第2基本元件具 有矩形狀的斷面。

在本發明的一實施例中，所述第1方向與所述第2方向為互相垂直。