照明光学系统、曝光设备、光学元件和其制造方法和装置制造方法

专利名称：照明光学系统、曝光设备、光学元件和其制造方法和装置制造方法
技术领域：
本发明涉及照明光学系统、曝光设备和装置制造方法，且更确切地说，涉及适合用
于曝光设备的照明光学系统，所述曝光设备用于通过光刻工艺来制造例如半导体装置、成 像装置、液晶显示装置和薄膜磁头的装置。本发明也涉及与用于曝光设备的照明光学系统 一起使用的光学元件，所述曝光设备用于通过光刻工艺来制造例如半导体装置、成像装置、 液晶显示装置和薄膜磁头之类的装置。
背景技术：
在此类型的典型曝光设备中，将从光源发出的光束导引穿过作为光学积分器的蝇 眼(fly eye)透镜以形成作为由大量光源组成的实质表面发光体的二次光源(通常，在照
明光瞳上预定的光强度分布)。照明光瞳上的光强度分布在下文中将被称作"照明光瞳亮
度分布"。将照明光瞳定义如下通过照明光瞳与要照明的表面(在曝光设备的情况下，其
为掩膜或晶片)之间的光学系统的作用，使所述要照明的表面保持为照明光瞳的傅立叶变 换平面。 来自二次光源的射束由聚光透镜聚集以重叠地对上面形成有预定图案的掩膜进
行照明。由掩膜透射的光线行进而穿过投影光学系统以聚焦于晶片上。以此方式，投影(或
转印)掩膜图案以在晶片上实现其曝光。形成于掩膜上的图案为高度整合的图案，且可通
过在晶片上获得均匀的照度分布来将此微观图案准确地转印到晶片上。 存在一种常规提出的照明光学设备，其能够连续地改变照明光瞳亮度分布(且又
改变照明条件)(参考，日本专利特许公开申请案第2002-353105号)。

发明内容
日本专利特许公开申请案第2002-353105号中所揭露的常规照明光学设备经配
置以使用由大量微观元件镜面组成的可移动多镜面来在各别反射面的微观单元中分割入
射的射束，且使经分割的射束折叠以将入射的射束的横截面转换成所要形状或所要大小，
所述微观元件镜面布置成阵列形式且其倾斜角度和倾斜方向受到个别地驱动和控制。 然而，光的照射容易使类似于可移动多镜面的空间光调制器损坏，且在空间光调
制器损坏时必需对其执行替换工作。在空间光调制器的此替换工作期间，曝光设备不可用，
且此导致装置生产率的降低。 已鉴于上述问题来实现本发明，且本发明的目标为提供一种照明光学系统，其能 够实现照明条件的多样性，且能够在应用于曝光设备时实现装置生产率的提高。本发明的 另一目标为提供一种曝光设备，其能够使用能够实现照明条件的多样性的照明光学系统在 根据图案特性而实现的适当照明条件下执行良好曝光。 本发明的再一目标为提供一种与照明光学系统一起使用的光学元件，其(例如) 在应用于曝光设备时可根据图案特性来实现适当照明条件，且其可实现装置生产率的提高。 本发明的第一实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要 照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含第一光学路径，衍射光学元件可布置于其中 的第一位置处；第二光学路径，具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件的 空间光调制器可布置于其中的第二位置处；和第三光学路径，其为已通过第一光学路径和 第二光学路径中的至少一者的光线的光学路径，且一种分布形成光学系统布置于其中；其 中所述分布形成光学系统基于已通过第一光学路径和第二光学路径中的至少一者的光线 而在位于第三光学路径中的照明光瞳上形成预定的光强度分布。 本发明的第二实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要
照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个
别地加以控制的多个光学元件；和分布形成光学系统，其基于已通过空间光调制器的光线
而在照明光瞳上形成预定的光强度分布；其中空间光调制器的多个光学元件选择性地位于
照明光学系统的光学路径中的位置与照明光学系统的光学路径外的位置之间。 本发明的第三实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要
照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含衍射光学元件，其可插入于照明光学系统的
光学路径中的第一位置处；空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多
个光学元件，所述空间光调制器可插入于第一位置处或与所述第一位置成光学共轭的第二
位置处；和分布形成光学系统，其基于已通过衍射光学元件和空间光调制器中的至少一者
的光线而在照明光瞳上形成预定的光强度分布。 本发明的第四实施例提供一种曝光设备，其包含第一实施例到第三实施例中任一 实施例的照明光学系统以用于对预定图案进行照明，所述曝光设备在感光性基底上执行预 定图案的曝光。 本发明的第五实施例提供一种用于制造光学元件的方法，所述光学元件用于在来 自光源的光线的基础上形成预定的照明光瞳亮度分布，所述光学元件应用于以来自预定的 照明光瞳亮度分布的光线而在基底上执行预定图案的曝光的曝光设备，所述方法包含第 一步骤，在曝光设备中设置预定图案；第二步骤，由空间光调制器调制来自光源的光线，用 以形成所需照明光瞳亮度分布；第三步骤，基于由空间光调制器调制的光线而在基底上实 现在曝光设备中所设置的预定图案的曝光；第四步骤，测量在基底上曝光的经曝光图案； 第五步骤，基于在第四步骤中测量的经曝光图案以调整照明光瞳亮度分布；和第六步骤，基 于在经曝光图案的曝光过程中使用的照明光瞳亮度分布的信息来制造光学元件。
本发明的第六实施例提供一种曝光设备，其包含照明光学系统，用于以已通过第 五实施例的光学元件的照明光线来对预定图案进行照明，所述曝光设备在感光性基底上执 行预定图案的曝光。 本发明的第七实施例提供一种装置制造方法，其包含曝光步骤，使用第六实施例 的曝光设备而在感光性基底上实现预定图案的曝光；显影步骤，使已转印有图案的感光性 基底显影，以在感光性基底的表面上形成形状对应于所述图案的掩膜层；和处理步骤，通过 掩膜层来处理感光性基底的表面。 在根据本发明的实施例的照明光学系统中，举例来说，在应用于曝光设备时，可通 过在使用空间光调制器来改变照明光瞳亮度分布的同时重复实际曝光来快速地找到根据要转印的图案的特性的适当照明光瞳亮度分布。接着，用经设计和制造的衍射光学元件来 替换空间光调制器以便形成适当照明光瞳亮度分布，且使用衍射光学元件以开始用于装置 的大量生产的曝光。结果，可通过使用空间光调制器快速地确定适当照明光瞳亮度分布来 减少从照明条件的调整到装置的大量生产的过渡(transition)时间，且可通过使用耐久 性比空间光调制器高的衍射光学元件以执行装置的大量生产来实现装置生产率的提高。
以此方式，根据本发明的实施例的照明光学系统能够实现照明条件的多样性，且 在应用于曝光设备时，能够达成装置生产率的提高。 根据本发明的实施例的曝光设备能够使用可实现照明条件的多样性的照明光学 系统在根据图案特性而实现的适当照明条件下执行良好曝光，且又以高生产率来制造良好 的装置。 在根据本发明的实施例的制造光学元件的方法中，在使用空间光调制器来改变照 明光瞳亮度分布的同时重复实际曝光以快速地找到根据要转印的图案的特性的适当照明 光瞳亮度分布，且制造光学元件以便形成如此找到的适当照明光瞳亮度分布；接着使用所 述光学元件以开始用于装置的大量生产的曝光。结果，可通过使用空间光调制器快速地确 定适当照明光瞳亮度分布来减少从照明条件的调整到装置的大量生产的过渡时间，且可通 过使用耐久性比空间光调制器高的所述光学元件以执行装置的大量生产来实现装置生产 率的提高。 以此方式，根据本发明的实施例的光学元件的制造方法准许根据图案特性来实现 照明条件且实现装置生产率的提高。换句话来说，根据本发明的实施例的曝光设备能够使 用以已通过根据本发明的实施例而制造的光学元件的照明光线来对预定图案进行照明的 照明光学系统在根据图案特性而实现的适当照明条件下执行良好曝光，且又以高生产率制 造良好装置。


图1为示意性地展示根据本发明的实施例的曝光设备的配置的图。 图2为示意性地展示圆柱形微蝇眼透镜的配置的透视图。 图3为展示根据本发明的实施例的光学元件的制造步骤的流程图。 图4为示意性地展示一修改实例的主要配置的图，其中紧接空间光调制器之前额
外地提供路径折叠反射镜。 图5为示意性地展示一修改实例的主要配置的图，其中空间光调制器的多个镜面 元件相对于光轴以90。布置着。 图6为示意性地展示一修改实例的主要配置的图，其中可紧接于固定地布置的空
间光调制器的多个镜面元件之前插入平面镜面。 图7为展示半导体装置的制造步骤的流程图。 图8为展示液晶装置(例如，液晶显示装置)的制造步骤的流程图。 图9为示意性地展示根据本发明的实施例的修改实例的曝光设备的配置的图。 参考符号的定义 1 :光源 3 :空间光调制器
7
3a:空间光调制器的多4 :控制单元5:中继光学系统6 :衍射光学元件7 :无焦透镜9:圆锥形转向镜系统10 :变焦透镜11 :圆柱形微蝇眼透镜12 :聚光光学系统13 :掩膜遮板14 :成像光学系统AS :孔径光阑M:掩膜PL :投影光学系统W:晶片
具体实施例方式
将在附图的基础上描述本发明的实施例。图1为示意性地展示根据本发明的实施 例的曝光设备的配置的图。在图1中，Z轴沿着感光性基底即晶片W的法线的方向设置，Y 轴沿着平行于图1的平面的方向而在晶片W的表面中设置，且X轴沿着垂直于图1的平面 的方向而在晶片W的表面中设置。参看图l，将来自光源l的曝光光线(照明光线)供应到 本实施例的曝光设备。 适用于本文的光源1可为(例如)供应波长为193nm的光线的ArF准分子激光光 源，或供应波长为248nm的光线的KrF准分子激光光源。从光源1发出的光线由整形光学 系统2扩展成具有所需截面形状的光束，且接着所述经扩展的射束入射到空间光调制器3。 空间光调制器3具有二维地形成阵列的多个镜面元件(通常，光学元件)3a，和个别地控制 和驱动多个镜面元件3a的姿势的驱动单元3b。驱动单元3b根据来自控制单元4的命令而 个别地控制和驱动镜面元件3a的姿势。稍后将描述空间光调制器3的配置和作用。
空间光调制器3经配置，以使得其可插入到照明光学路径中或从照明光学路径縮 回，且可由平面镜面(或棱镜镜面)PM替换。根据来自控制单元4的命令以执行空间光调 制器3和平面镜面PM到照明光学路径中的插入或从照明光学路径的縮回。在空间光调制 器3上或在平面镜面PM上反射的光线行进而通过中继(relay)光学系统5和衍射光学元 件6以进入无焦透镜7。衍射光学元件6经配置以使得其可插入到照明光学路径中或从照 明光学路径縮回，且经配置以可由另一衍射光学元件(其会在其远场中形成不同光强度分 布)替换。根据来自控制单元4的命令来执行衍射光学元件6到照明光学路径中的插入或 从照明光学路径的縮回。 通常，衍射光学元件是通过在基底中形成间距几乎等于曝光光线(照明光线)的 波长的水平差(level differences)来制成，且起到使入射的射束以所要角度衍射的作用。 为更易于理解曝光设备的基本操作，在下文中假定，平面镜面PM代替空间光调制器3而布置于照明光学路径中，且将用于环形(an皿lar)照明的衍射光学元件布置作为衍射光学元 件6。中继光学系统5经配置，以使得平面镜面PM或空间光调制器3所处的位置(精确地 说，平面镜面PM或空间光调制器3的反射表面与光轴Ax相交的位置)变成与衍射光学元 件6所处的位置(精确地说，衍射光学元件6的衍射表面的位置)成光学共轭。
用于环形照明的衍射光学元件6具有使得以下情况出现的功能在具有矩形横截 面的平行射束入射到其上时，其分割此射束的波阵面(wave-front)且在其远场(或夫琅和 费(Fraimhofer)衍射区)中形成环形光强度分布。无焦透镜7为经设置以使得以下情况 出现的无焦系统(无焦光学元件)其前焦点与衍射光学元件6的位置大致重合，且其后焦 点与图中由虚线指示的预定平面8的位置大致重合。因此，入射到衍射光学元件6的几乎 平行的射束在无焦透镜7的光瞳平面上形成环形光强度分布，且光线接着以环形角度分布 而从无焦透镜7发出。 圆锥形转向镜(conical axicon)系统9布置于无焦透镜的光瞳平面的位置处或 无焦透镜7的前透镜单元7a与后透镜单元7b之间的光学路径中所述光瞳平面附近的位置 处。稍后将描述圆锥形转向镜系统9的配置和作用。已穿过无焦透镜7的射束行进而穿过 用于使o值变化(o值=照明光学设备的掩膜侧数值孔径/投影光学系统的掩膜侧数值 孔径)的变焦透镜10以进入圆柱形微蝇眼透镜11。 如图2所示，圆柱形微蝇眼透镜11由布置于光源侧上的第一蝇眼部件lla和布置 于掩膜侧上的第二蝇眼部件llb组成。在X方向上并置地形成阵列的圆柱形透镜群llaa 和llba分别在第一蝇眼部件lla的光源侧表面中和在第二蝇眼部件lib的光源侧表面中 各自以间距pl形成。 另一方面，在Z方向上并置地形成阵列的圆柱形透镜群llab和llbb分别在第一 蝇眼部件lla的掩膜侧表面中和在第二蝇眼部件lib的掩膜侧表面中各自以间距p2(p2 > pl)形成。在关注圆柱形微蝇眼透镜11的X方向上的折射作用(也就是，XY平面中的折 射)时，沿着光轴AX入射的平行射束经受由形成于第一蝇眼部件lla的光源侧上的圆柱形 透镜群沿着X方向以间距pl进行的波阵面分割，且接着经受圆柱形透镜群llaa的折 射面的聚集作用。其后，经分割的射束经受形成于第二蝇眼部件lib的光源侧上的圆柱形 透镜群llba中的相应圆柱形透镜的折射面的聚集作用，以会聚于圆柱形微蝇眼透镜11的 后焦平面上。 另一方面，在关注圆柱形微蝇眼透镜ll的Z方向上的折射作用(也就是，YZ平面 中的折射)时，沿着光轴AX入射的平行射束经受由形成于第一蝇眼部件lla的掩膜侧上的 圆柱形透镜群llab沿着Z方向以间距p2进行的波阵面分割，且经分割的射束接着经受圆 柱形透镜群llab的折射面的聚集作用。其后，射束经受形成于第二蝇眼部件lib的掩膜侧 上的圆柱形透镜群llbb中的相应圆柱形透镜的折射面的聚集作用，以会聚于圆柱形微蝇 眼透镜ll的后焦平面上。 如上所述，圆柱形微蝇眼透镜11由第一蝇眼部件lla和第二蝇眼部件lib组成， 其中圆柱形透镜群布置于其两个侧面上，且所述圆柱形微蝇眼透镜11实施与在垂直方向 上和水平方向上密集地整体形成在X方向上具有大小pl且在Z方向上具有大小p2的大量 矩形微观折射面的微蝇眼透镜相同的光学功能。用圆柱形微蝇眼透镜ll，则可抑制归因于 微观折射面的表面形状变化的扭曲(distortion)的改变且(例如)减轻由通过蚀刻而整
9体形成的大量微观折射面的制造误差对照度分布造成的影响。 预定平面8的位置位于变焦透镜10的前焦点附近，且圆柱形微蝇眼透镜11的入 射表面布置于变焦透镜10的后焦点附近。换句话说，变焦透镜10使预定平面8与圆柱形 微蝇眼透镜11的入射表面之间建立实质傅立叶变换关系，且因此使无焦透镜7的光瞳平面 与圆柱形微蝇眼透镜11的入射表面保持大致光学共轭。 因此，举例来说，中心在光轴AX上的环形照明场就像在无焦透镜7的光瞳平面上 一样形成于圆柱形微蝇眼透镜ll的入射表面上。此环形照明场的总体形状取决于变焦透 镜10的焦距而类似地变化。在圆柱形微蝇眼透镜11中作为波阵面分割单元的矩形微观折 射面的矩形形状类似于将形成于掩膜M上的照明场的形状(且因此类似于将形成于晶片W 上的曝光区的形状)。 入射到圆柱形微蝇眼透镜11的射束经二维地分割以在圆柱形微蝇眼透镜11的后 焦平面上或附近(因此，在照明光瞳上或附近)形成光强度分布与由入射的射束形成的照 明场的光强度分布大致相同的二次光源，也就是，由中心在光轴AX上的环形形状的实质表 面发光体组成的二次光源。来自形成于圆柱形微蝇眼透镜11的后焦平面上或附近的二次 光源的射束入射到布置于其附近的孔径光阑(aperture stop)AS。 孔径光阑AS具有对应于形成于圆柱形微蝇眼透镜11的后焦平面上或附近的环形 二次光源的环形孔径(光透射部分)。孔径光阑AS经配置以使得其可插入到照明光学路径 中或从照明光学路径縮回，且经配置以便可在具有不同大小和形状的孔径的多个孔径光阑 中切换。在孔径光阑中切换的方法可为(例如)熟知的转塔(turret)方法和滑动方法中 的一者。孔径光阑AS位于与稍后描述的投影光学系统PL的入射光瞳平面大致光学共轭的 位置处，且界定二次光源对照明的贡献的范围。 来自受孔径光阑AS限制的二次光源的光线行进而穿过聚光光学系统12以重叠地 对掩膜遮板13进行照明。以此方式，根据圆柱形微蝇眼透镜11的波阵面分割单元即矩形 微观折射面的形状和焦距的矩形照明场形成于作为照明场光阑的掩膜遮板13上。已穿过 掩膜遮板13的矩形孔径(光透射部分)的光线经受成像光学系统14的聚集作用且其后重 叠地对上面形成有预定图案的掩膜M进行照明。就是，成像光学系统14在掩膜M上形成掩 膜遮板13的矩形孔径的影像。 由固持于掩膜台MS上的掩膜M透射的射束行进而穿过投影光学系统PL以在固持 于晶片台WS上的晶片(感光性基底)W上形成掩膜图案的影像。在这种布置中，通过执行 单次曝光或扫描曝光同时在垂直于投影光学系统PL的光轴AX的平面(XY平面)中二维地 驱动和控制晶片台WS且因此二维地驱动和控制晶片W，使掩膜M的图案相继地转印到晶片 W的曝光区中的每一者中。 在用于环形照明的衍射光学元件6由具有适当特性的另一衍射光学元件(例如， 用于多极照明(例如，用于两极照明、用于四极照明、用于八极照明或其类似者)的衍射光 学元件或如设置于照明光学路径中的用于圆形照明的衍射光学元件)替换时，实施各种经 修改的照明为可行的。在衍射光学元件中切换的方法可为(例如)熟知的转塔方法和滑动 方法中的一者。 圆锥形转向镜系统9由按从光源侧开始的次序的以下部件组成第一棱镜部件 9a，其一平面在光源侧上且凹入的圆锥形形状的折射表面在掩膜侧上；第二棱镜部件9b，
10其一平面在掩膜侧上且凸起的圆锥形形状的折射表面在光源侧上。第一棱镜部件9a的凹 入的圆锥形折射表面与第二棱镜部件9b的凸起的圆锥形折射表面是互补地形成以便能够 紧靠彼此。第一棱镜部件9a和第二棱镜部件9b中的至少一者经配置以可沿着光轴AX移 动，使得第一棱镜部件9a的凹入的圆锥形折射表面与第二棱镜部件9b的凸起的圆锥形折 射表面之间的间距可变化。为更易于理解，将在下文集中于环形二次光源来描述圆锥形转 向镜系统9的作用和变焦透镜10的作用。 在第一棱镜部件9a的凹入的圆锥形折射表面与第二棱镜部件9b的凸起的圆锥形 折射表面紧靠彼此的状态下，圆锥形转向镜系统9充当平面平行的板且不对所形成的环形 二次光源产生影响。然而，随着第一棱镜部件9a的凹入的圆锥形折射表面与第二棱镜部件 9b的凸起的圆锥形折射表面之间的间距增加，环形二次光源的外径(内径)发生变化，同时 使环形二次光源的宽度(环形二次光源的外径与内径之间的差异的一半)保持恒定。艮P， 间距的增加导致改变环形二次光源的环形比(内径/外径)和大小(外径)。
变焦透镜10具有类似地放大或縮小环形二次光源的总体形状的功能。举例来说， 在变焦透镜10的焦距从最小值增加到预定值时，环形二次光源的总体形状类似地放大。换 句话说，通过变焦透镜10的作用，环形二次光源的宽度和大小(外径)均发生变化，而环形 二次光源的环形比不改变。以此方式，可通过圆锥形转向镜系统9和变焦透镜10的作用来 控制环形二次光源的环形比和大小(外径)。 在本实施例中，本文所使用的空间光调制器3为(例如)经配置以连续地改变二 维地形成阵列的镜面元件3a的定向的空间光调制器。可适用于本文的此类型的空间光调 制器可选自(例如)揭露于以下各案中的空间光调制器日本专利特许公开申请案(PCT申 请案的翻译)第10-503300号和其相应的欧洲专利公开案EP 779530A、日本专利特许公开 申请案第2004-78136号和其相应的美国专利第6， 900， 915号、日本专利特许公开申请案 (PCT申请案的翻译)第2006-524349号和其相应的美国专利第7， 095， 546号，和日本专利 特许公开申请案第2006-113437号。 将在下文参看图3来描述衍射光学元件的制造方法的实施例。图3为展示制造光 学元件(衍射光学元件)的步骤的流程图。如图3所示，在曝光设备中设置具有用于大量 生产的装置的曝光的图案的掩膜M(步骤S101)。换句话来说，将具有用于大量生产的装置 的曝光的图案的掩膜M安装于曝光设备中的掩膜台MS上。掩膜M的此图案可具有光学邻 近校正(0PC， Optical Proximity Correction)图案(用于光学邻近校正的图案)，且并不 总是必须为大致类似于形成于曝光表面(影像平面)上的光图案的图案。
接下来，为了调整照明光瞳亮度分布(也就是，为调整照明条件)，在用于装置的 大量生产的曝光之前，以空间光调制器3来替代平面镜面PM而插入于照明光学路径中，且 使衍射光学元件6从照明光学路径縮回。在空间光调制器3中，镜面元件3a的姿势各自根 据来自控制单元4的控制信号而改变，使得镜面元件3a设置为各别预定的定向。由空间光 调制器3的镜面元件3a以各别预定的角度反射的光束根据从控制单元4馈入到镜面元件 3a的控制信号而在中继光学系统5的光瞳平面上形成光强度分布。 在中继光学系统5的光瞳平面上形成预定的光强度分布的光线在无焦透镜7的光 瞳平面上、在圆柱形微蝇眼透镜11的入射表面上，和在圆柱形微蝇眼透镜11的后焦平面上 或在其附近的照明光瞳(孔径光阑AS所处的位置)上形成类似的光强度分布(或照明光瞳亮度分布)(步骤S102) 。 S卩，中继光学系统5、无焦透镜7、变焦透镜10和圆柱形微蝇眼 透镜11构成分布形成光学系统，所述分布形成光学系统在已通过空间光调制器3的光线的 基础上在照明光瞳上形成预定的光强度分布。 另一方面，无焦透镜7、变焦透镜10和圆柱形微蝇眼透镜11构成一种分布形成光 学系统，所述分布形成光学系统在已通过衍射光学元件6的光线的基础上在照明光瞳上形 成预定的光强度分布。在使用衍射光学元件6时，根据其衍射图案而形成于照明光瞳上的 光强度分布或照明光瞳亮度分布为固定的。与之相对照，在使用空间光调制器3时，可根据 从控制单元4到镜面元件3a的控制信号而自由地且快速地改变照明光瞳亮度分布。即，空 间光调制器3类似于衍射光学元件6，因为其在照明光瞳上形成预定的光强度分布，但不同 于衍射光学元件6，因为其在照明光瞳上可变地形成光强度分布。 为了高度准确地且忠实地将掩膜M的图案转印到晶片W上，重要的是，曝光设备在 根据图案特性的适当照明条件下执行曝光且(尤其)找到根据图案特性的适当照明光瞳亮 度分布。在本实施例中，在空间光调制器3代替平面镜面PM插入到照明光学路径中且衍射 光学元件6从照明光学路径縮回的状态下，通过在使用空间光调制器3来改变照明光瞳亮 度分布的同时重复实际曝光来快速地找到根据掩膜M的图案特性的适当照明光瞳亮度分 布。 具体来说，在空间光调制器3来替代平面镜面PM插入到照明光学路径中且衍射光 学元件6从照明光学路径縮回的状态下，使用空间光调制器3来形成照明光瞳亮度分布，且 用来自照明光瞳亮度分布的光线在涂布有抗蚀剂(感光性材料)的晶片W上执行实际曝光 (步骤S103)。 接着，使经曝光的晶片W显影，且测量经显影的抗蚀剂图案(步骤S104)。此步骤 S104经配置以测量经显影的抗蚀剂图案，但也有可能使用抗蚀剂图案作为硬掩膜来处理晶 片W的表面且测量在经处理的晶片W上的图案。此处理包括(例如)蚀刻晶片W的表面和 沉积金属膜或其类似者中的至少一者。 其后，确定"经曝光图案"(抗蚀剂图案和经处理的晶片W上的图案中的至少一者) 是否在关于要获得的真实装置图案的可准许范围内(步骤S105)。本文中的可准许范围可 定义为要获得的真实装置图案与经曝光图案之间的形状误差的可准许范围。为了考虑到在 曝光步骤之后对晶片W的表面进行处理期间的误差和其它者而确定可准许范围，可将经处 理的晶片W上的图案用作经曝光图案。 当在此步骤S105中确定经曝光图案在可准许范围外时，用空间光调制器3调整照 明光瞳亮度分布且流程移动到步骤S103 (步骤S108)。接着，重复地进行步骤S103到S105 和S108，直到确定经曝光图案在可准许范围内为止。 当在步骤S105中最终确定经曝光图案在可准许范围内时，终止对照明光瞳亮 度分布的调整(步骤S106)，且基于在可准许范围内的此经曝光图案的曝光过程中所使 用的照明光瞳亮度分布的信息来制造光学元件(步骤S107)。在将衍射光学元件用作 光学元件时，可(例如)根据揭露于美国专利第5，850，300号和美国专利公开申请案第 2008/0074746号中的制造方法来制造光学元件。 接着，如上所述，设计并制造具有用于形成使用空间光调制器3找到的适当照明 光瞳亮度分布的特性的衍射光学元件6且将其插入到照明光学路径中，且在平面镜面PM替代空间光调制器3以插入到照明光学路径中的状态下，开始用于装置的大量生产的曝光。 结果，可通过使用空间光调制器3快速地确定适当照明光瞳亮度分布来减少从照明条件的 调整到装置的大量生产的过渡时间，且可通过使用耐久性比空间光调制器3高的衍射光学 元件6以执行装置的大量生产来实现装置生产率的提高。顺便提及，衍射光学元件的设计 和制造花费相当多时间，且因此，在具有不同特性的衍射光学元件中切换的同时找到适当 照明光瞳亮度分布的技术从照明条件的调整到装置的大量生产的过渡需花费非常长的时 间。 在本文中，请注意，可布置着衍射光学元件6的照明光学路径可被认为是第一光 学路径，且可插入衍射光学元件6的位置可被认为是第一位置。本说明书中的"光学路径" 为在操作状态中意欲使光通过的路径。 可布置着空间光调制器3的照明光学路径可被认为是第二光学路径，且可插入空 间光调制器3的位置可被认为是第二位置。在本实施例中，第二位置为与第一位置成光学 共轭的位置。第二位置可偏离与第一位置成光学共轭的位置，此偏离在从实际观点来看是 在可准许的范围内。 布置着分布形成光学系统的照明光学路径可被认为是第三光学路径。第三光学路 径可为已穿过第一光学路径和第二光学路径中的至少一者的光线的光学路径。
在本实施例中，在插入空间光调制器3且衍射光学元件6从光学路径縮回、插入平 面镜面PM来代替空间光调制器3且将衍射光学元件6插入到照明光学路径中，和插入空间 光调制器3且插入衍射光学元件6等等的所有情况下，从整形光学系统2到无焦透镜7的 前透镜单元7a的光学路径可被认为是第一光学路径，从整形光学系统2到无焦透镜7的前 透镜单元7a的光学路径可被认为是第二光学路径，且光学系统的在圆锥形转向镜系统9后 的光学路径可被认为是第三光学路径。 平面镜面PM在插入到第二位置中或从第二位置縮回时可充当选择器，其可通过 在来自光源的光线被导向布置于第一光学路径中的衍射光学元件6的情况与来自光源1的 光线被导向布置于第二位置处的空间光调制器3的情况之间切换来选择上述任一情形。就 是，可通过将平面镜面PM插入于第二位置处且使空间光调制器3从第二位置縮回而将来自 光源1的光线导向布置于第一光学路径中的衍射光学元件6。或者，可通过使平面镜面PM 从第二位置縮回且将空间光调制器3插入于第二位置处而将来自光源1的光线导向布置于 第二光学路径中的空间光调制器3。 如上所述，本实施例的照明光学系统(2-14)能够实现照明条件的多样性，且在应 用于曝光设备时，能够达成装置生产率的提高。本实施例的曝光设备(2-WS)能够使用可实 现照明条件的多样性的照明光学系统(2-14)在根据掩膜M的图案特性而实现的适当照明 条件下执行良好曝光，且又以高生产率来制造良好装置。本实施例的曝光设备也能够通过 使用空间光调制器3来调整照明光瞳亮度分布且实现大致等于旧式曝光设备的时变照明 条件的照明条件来执行与旧式曝光设备匹配的曝光。 本实施例不仅准许与旧式曝光设备的匹配，且也准许相同种类的曝光设备之间的 匹配。确切地说，本实施例对相同种类的曝光设备具有不同光学邻近效应(0PE， Optical Proximity Effect)的情况为有效。在掩膜M的图案包括0PC图案(用于光学邻近校正的 图案)时，经曝光图案的形状误差对照明光瞳亮度分布的误差的敏感性倾向于变高；因此，
13本实施例的技术对此类情况尤其有效。 在上文的描述中，在装置的大量生产期间，将衍射光学元件6插入到照明光学路 径中，且将平面镜面PM替代空间光调制器3以插入到照明光学路径中。然而，也有可能省 略平面镜面PM的安装且将空间光调制器3固定地布置于照明光学路径中。在此种情况下， 在装置的大量生产期间，调整镜面元件3a的姿势，使得空间光调制器3执行平面镜面的功 能。或者，在装置的大量生产期间，调整镜面元件3a的姿势以便通过空间光调制器3和衍 射光学元件6的回旋(convolution)来形成所需照明光瞳亮度分布。 在上文的描述中，空间光调制器3和衍射光学元件6经配置以便布置于与中间的 中继光学系统5成光学共轭的位置处。然而，不必限于此，也有可能采用空间光调制器3布 置于照明光学路径中的位置与衍射光学元件6布置于照明光学路径中的位置重合的配置。 具体来说，也有可能采用平面镜面PM固定地布置于照明光学路径中且在不安装中继光学 系统5的情况下空间光调制器3和衍射光学元件6中的任一者插入于图1中衍射光学元件 6所处的位置处的配置。然而，在此种情况下，仅空间光调制器3和衍射光学元件6中的任 一者布置于照明光学路径中，且因此通过空间光调制器3和衍射光学元件6的回旋来形成 所需照明光瞳亮度分布为不可行的。 在上文的描述中，将二维地形成阵列的反射面的定向(倾斜)可加以个别地控 制的空间光调制器用作具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件的空间光 调制器。然而，不必限于此，也有可能(例如)使用二维地形成阵列的反射面的高度(位 置)可加以个别地控制的空间光调制器。适用于本文的此类型的空间光调制器可为(例 如)选自揭露于以下各者中的空间光调制器的空间光调制器日本专利特许公开申请案第 6-281869号和其相应的美国专利第5， 312， 513号，和日本专利特许公开申请案(PCT申请案 的翻译)第2004-520618号和其相应的美国专利第6， 885， 493号的图ld。这些空间光调制 器在二维高度分布形成于其中时能够使入射光经受与衍射表面的作用类似的作用。 [OOgo] 可(例如)根据日本专利特许公开申请案(PCT申请案的翻译)第2006-513442号 和其相应的美国专利第6，891，655号中的揭露内容或根据日本专利特许公开申请案(PCT 申请案的翻译)第2005-524112号和其相应的美国专利公开申请案第2005/0095749号中
的揭露内容，修改具有二维地形成阵列的多个反射面的前述空间光调制器。在上文的描述 中，所使用的空间光调制器为具有多个镜面元件3a的反射空间光调制器3，但在不必限于 此的情况下，也有可能使用(例如)揭露于美国专利第5，229，872号中的透射空间光调制器。 在上述实施例中，衍射光学元件6被视为光学元件，但使入射射束以所要角度折 射以在其远场中形成所要光强度分布的折射光学元件也可被视为光学元件。此折射光学元 件也具有使得以下情况出现的功能例如，在具有矩形横截面的平行射束入射到其上时，其 分割此射束的波阵面且在其远场(或夫琅和费衍射区)中形成所要(例如，环形或多极) 光强度分布。 由于在上述实施例中，形成空间光调制器3的镜面元件3a的阵列表面与光轴AX 成45°来布置，所以横过光轴AX的中心区中的镜面元件3a布置于穿过中继光学系统5与 衍射光学元件6共轭的位置处，但不同于中心区中的镜面元件3a的镜面元件3a从与衍射 光学元件6共轭的位置移置。在此种情况下，可将相对较暗的光学系统(具有低数值孔径与衍射光学元件6共轭的位置 的移置对照明光瞳亮度分布的形成的影响。 在相对较亮的光学系统(具有高数值孔径的光学系统)用作中继光学系统5的情
况下，如图4所示，紧接空间光调制器3之前额外地提供路径折叠反射镜21，使得至形成空
间光调制器3的多个镜面元件3a的光线的入射角度保持不大于预定角度，借此可抑制空间
光调制器3的镜面元件3a的移置对照明光瞳亮度分布的形成的影响。 在如图4所示使位于空间光调制器3的入射侧上的光学系统的光轴AX1与空间光
调制器3的镜面元件3a的阵列表面的法线之间的角度保持小于45。时，可使到空间光调制
器3的镜面元件3a的入射光线更接近于大致垂直地入射。此时，存在当从位于出射侧上的
光学系统观看时空间光调制器3的镜面元件3a的纵横比不受压縮或扩展的优点。 在上述实施例中，形成空间光调制器3的多个镜面元件3a与光轴AX成45°来布
置，但也有可能采用如图5所示空间光调制器3的镜面元件3a的阵列表面与光轴AX成90。
来布置的配置。在图5的修改实例中，光学系统具备布置于整形光学系统2与空间光调制
器3之间的光学路径中的偏振射束分裂器31 ，和布置于偏振射束分裂器31与空间光调制器
3的多个镜面元件3a之间的光学路径中的四分之一波片(wave plate)32。 因此，穿过整形光学系统2以s偏振状态入射到偏振射束分裂器31的偏振分离表
面的光线由偏振射束分裂器31反射且由四分之一波片32转换成圆形偏振光，且所述圆形
偏振光入射到空间光调制器3的多个镜面元件3a。由空间光调制器3的镜面元件3a反射
的处于圆形偏振状态的光线由四分之一波片32转换成p偏振光，且所述p偏振光由偏振射
束分裂器31传输以进入中继光学系统5。空间光调制器3经配置以便可由平面镜面PM来替换。 由于在图5的修改实例中空间光调制器3的镜面元件3a的阵列表面经定位以便 垂直于光轴AX，所以所有镜面元件3a皆穿过中继光学系统5而与衍射光学元件6共轭。结 果，不同于图1的实施例和图4的修改实例，图5的修改实例无镜面元件3a从与衍射光学 元件6共轭的位置的移置来影响照明光瞳亮度分布的形成的缺点。 在上述实施例和修改实例中，平面镜面PM插入于空间光调制器3的位置处。然 而，也有可能采用如图6所示固定地布置空间光调制器3且紧接空间光调制器的镜面元件 3a之前插入该平面镜面PM的配置。 图6(a)展示一修改实例，其中在图1的实施例中的空间光调制器3的镜面元件3a 的入射侧(出射侧)光学路径中可縮回地提供平面镜面PM;图6(b)展示一修改实例，其中 在图4的修改实例中的空间光调制器3的镜面元件3a的入射侧(出射侧)光学路径中可 縮回地提供平面镜面PM ;图6(c)展示一修改实例，其中在图5的修改实例中的空间光调制 器3的镜面元件3a的入射侧(出射侧)光学路径中可縮回地提供平面镜面PM。
通过如上所述固定地布置空间光调制器3且紧接空间光调制器的镜面元件3a之 前插入平面镜面PM，也可使空间光调制器3的光学元件3a选择性地位于照明光学系统的光 学路径中的位置与照明光学系统的光学路径外的位置之间。 在图6(a)到图6(c)所示的修改实例中，在平面镜面PM和衍射光学元件6均从照 明光学路径縮回、平面镜面PM和衍射光学元件6均插入于照明光学路径中，和平面镜面PM 从照明光学路径縮回且衍射光学元件6插入于照明光学路径中等等的所有情况下，从整形光学系统2到无焦透镜7的前透镜单元7a的光学路径可被认为是第一光学路径，从整形光 学系统2到无焦透镜7的前透镜单元7a的光学路径可被认为是第二光学路径，且光学系统 的在圆锥形转向镜系统9后的光学路径可被认为是第三光学路径。 在插入到紧接空间光调制器3之前的位置中或从紧接空间光调制器3之前的位置 縮回时，平面镜面PM可充当选择器，所述选择器可通过在来自光源1的光线被导向布置于 第一光学路径中的衍射光学元件6的情况与来自光源1的光线被导向布置于第二位置处的 空间光调制器3的情况之间切换来选择上述任一情形。就是，在平面镜面PM插入于紧接空 间光调制器3之前的位置处时，可将来自光源1的光线导向布置于第一光学路径中的衍射 光学元件6。或者，在平面镜面PM从紧接空间光调制器3之前的位置縮回时，可将来自光源 1的光线导向布置于第二光学路径中的空间光调制器3。 在上述实施例和修改实例中，可使用棱镜镜面PM1来代替平面镜面PM。图9为示 意性地展示一修改实例的配置的图，其中在实施例的曝光设备中使用棱镜镜面PM1来代替 平面镜面PM。 在上述实施例和修改实例中，光学系统可经修改，以使得在使用空间光调制器3 以形成照明光瞳亮度分布的过程中，用光瞳亮度分布测量装置来测量照明光瞳亮度分布， 且根据测量结果来控制空间光调制器3。此类技术揭露于(例如)日本专利特许公开申 请案第2006-54328号和日本专利特许公开申请案第2003-22967号和其相应的美国专利 公开申请案第2003/0038225号中。也有可能使用(例如)揭露于美国专利公开申请案第 2008/0030707号中的光瞳亮度分布测量装置。 在前述实施例中，掩膜可由在预定电子数据的基础上形成预定图案的可变图案形 成装置来替换。此可变图案形成装置的使用可使对同步准确性的影响最小化，甚至在图案 表面为垂直时也如此。可适用于本文的可变图案形成装置可为(例如)基于预定电子数据 驱动的包括多个反射元件的数字微镜面装置(DMD， Digital Micromirror Device)。具有 DMD的曝光设备揭露(例如)于日本专利特许公开申请案第2004-304135号中和国际公开 案W0 2006/080285中。除了像DMD的非发射类型的反射空间光调制器外，也有可能使用透 射空间光调制器或自发射(self-emission)类型的影像显示装置。请注意，可变图案形成 装置也可用于图案表面为水平的情况中。 在前述实施例中，也有可能应用所谓的液体浸没(immersion)法，其为将折射率 大于1. 1的媒介(通常，液体)填充于投影光学系统与感光性基底之间的光学路径中的技 术。在此种情况下，将液体填充于投影光学系统与感光性基底之间的光学路径中的技术可 选自以下各者局部地填充液体的技术，如PCT国际公开案第W099/49504号中所揭露者； 在液池(bath)中移动用来固持作为曝光目标的基底的台的技术，如日本专利特许公开申 请案第6-124873号中所揭露者；在台上形成预定深度的液池且将基底固持于其中的技术， 如日本专利特许公开申请案第10-303114号中所揭露者；等等。 在前述实施例中，也有可能应用揭露于美国专利公开申请案第2006/0203214号、 第2006/0170901号和第2007/0146676号中的所谓偏振照明方法。 通过组装如本申请案中的权利要求书的范畴中所陈述的含有其各别组件的各种 子系统(sub-systems)以便维持预定的机械准确性、电气准确性和光学准确性来制造前述 实施例的曝光设备。为了确保这些各种准确性，可在组装之前和之后进行以下调整用于实现各种光学系统的光学准确性的调整；用于实现各种机械系统的机械准确性的调整；用于 实现各种电气系统的电气准确性的调整。将各种子系统组装成曝光设备的步骤包括各种子 系统之间的机械连接、电路的线连接、气动线路的管道连接等等。不出意料地，在将各种子 系统组装成曝光设备的步骤之前存在个别子系统的组装步骤。在完成将各种子系统组装成 曝光设备的步骤后，进行总体调整以确保整个曝光设备的各种准确性。可在控制温度、清洁 度等等的净室中执行曝光设备的制造。 以下将描述使用根据上述实施例的曝光设备的装置制造方法。图7为展示半导体 装置的制造步骤的流程图。如图7所示，半导体装置的制造步骤包括在晶片W上沉积金属 膜以作为半导体装置的基底(步骤S40)和将光阻作为感光性材料以施加到所沉积金属膜 上(步骤S42)。后续步骤包括使用前述实施例的投影曝光设备将形成于掩膜(光罩)M上 的图案转印到晶片W上的每一照射区域中(步骤S44 :曝光步骤)，和在完成转印后使晶片 W显影，也就是，使已转印有图案的光阻显影(步骤S46:显影步骤)。其后，使用在步骤S46 中在晶片W的表面上制成的抗蚀剂图案作为掩膜，对晶片W的表面进行处理(例如，蚀刻) (步骤S48 :处理步骤)。 本文中的抗蚀剂图案为光阻层，在所述光阻层中的凹陷和凸出被形成为对应于由 前述实施例的投影曝光设备转印的图案的形状，且所述凹陷穿透所述光阻层。步骤S48将 通过此抗蚀剂图案来处理晶片W的表面。在步骤S48中进行的处理包括(例如)蚀刻晶片 W的表面或沉积金属膜或其类似者中的至少任一者。在步骤S44中，前述实施例的投影曝光 设备执行图案转印到作为感光性基底或板P的涂布有光阻的晶片W上。
图8为展示液晶装置(例如，液晶显示装置)的制造步骤的流程图。如图8所示， 液晶装置的 制造步骤包括顺序地执行图案形成步骤(步骤S50)、彩色滤光片形成步骤(步 骤S52)、单元组装步骤(步骤S54)和模块组装步骤(步骤S56)。 步骤S50的图案形成步骤将使用前述实施例的投影曝光设备而在作为板P的涂布 有光阻的玻璃基底上形成预定图案(例如，电路图案和电极图案)。此图案形成步骤包括 使用前述实施例的投影曝光设备将图案转印到光阻层的曝光步骤；执行已转印有图案的板 P的显影的显影步骤，也就是，玻璃基底上的光阻层的显影，以制作形状对应于所述图案的 光阻层；和通过所显影的光阻层来处理玻璃基底的表面的处理步骤。 步骤S52的彩色滤光片形成步骤将形成彩色滤光片，其中大量对应于R(红)、 G(绿)和B(蓝)的三个点的组以矩阵图案形成阵列或多组R、G和B三种条带的滤光片而 在水平扫描方向上形成阵列。 步骤S54的单元组装步骤将使用该步骤S50中的上面已形成预定图案的玻璃基底 和步骤S52中形成的彩色滤光片来组装液晶面板(液晶单元)。具体来说，将液晶倾注到玻 璃基底与彩色滤光片之间以形成液晶面板。步骤S56的模块组装步骤将各种组件(例如， 用于此液晶面板的显示操作的电路和背光)附接到步骤S54中组装的液晶面板。
本发明不仅限于应用于用于制造半导体装置的曝光设备，而且也可广泛地应用于 (例如)用于形成于矩形玻璃板上的液晶显示装置或例如等离子显示器的显示装置的曝光 设备，和用于制造各种装置(例如，成像装置(CCD及其类似者)、微电机、薄膜磁头和DNA芯 片)的曝光设备。此外，本发明也可应用于通过光刻工艺来制造上面形成各种装置的掩膜 图案的掩膜(光掩膜、光罩等等)的曝光步骤(曝光设备)。
上述实施例使用ArF准分子激光光线(波长193nm)或KrF准分子激光光线(波长248nm)作为曝光光线，但不必限于此，本发明也可应用于任何其它适当的激光光源，例如，供应波长为157nm的激光光线的F2激光光源。 前述实施例为本发明在对曝光设备中的掩膜进行照明的照明光学系统中的应用，但不必限于此，本发明也可应用于对除了掩膜外的要照明的表面进行照明的常用照明光学系统。 请注意，为了更易于理解本发明而不是为限制本发明来呈现上述实施例。因此，前述实施例中所揭露的每一元件意欲包括属于本发明的技术范畴的所有设计改变和等效物。另外，前述实施例中的组件和其它组件可以任何组合的形式或其类似形式来使用。
18
权利要求
一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面进行照明，其特征在于所述照明光学系统包含第一光学路径，衍射光学元件可布置于其中的第一位置处；第二光学路径，具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件的空间光调制器可布置于其中的第二位置处；以及第三光学路径，其为已通过所述第一光学路径和所述第二光学路径中的至少一者的光线的光学路径，且一种分布形成光学系统布置于其中；其中所述分布形成光学系统基于已通过所述第一光学路径和所述第二光学路径中的至少一者的光线而在位于所述第三光学路径中的照明光瞳上形成预定的光强度分布。
2. 根据权利要求1所述的照明光学系统，其特征在于其中所述第二位置为与所述第一位置相同的位置或与所述第一位置光学共轭的位置。
3. 根据权利要求1或2所述的照明光学系统，其特征在于其包含选择器以用于在来自所述光源的所述光线被导向布置于所述第一光学路径中的所述衍射光学元件时所经由的光学路径与来自所述光源的所述光线被导向布置于所述第二位置处的所述空间光调制器时所经由的光学路径之间切换。
4. 根据权利要求3所述的照明光学系统，其特征在于其中所述选择器将平面镜面或棱镜镜面插入到所述第二位置处或使平面镜面或棱镜镜面从所述第二位置縮回，由此来实施对所述光学路径的选择。
5. 根据权利要求3所述的照明光学系统，其特征在于其中所述选择器包含反射镜，所述反射镜可插入于紧接所述空间光调制器之前的位置处或从紧接所述空间光调制器之前的位置縮回。
6. —种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面照明，其特征在于所述照明光学系统包含空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件；以及分布形成光学系统，其基于已通过所述空间光调制器的光线而在照明光瞳上形成预定的光强度分布；其中所述空间光调制器的所述多个光学元件选择性地位于所述照明光学系统的光学路径中的位置与所述照明光学系统的所述光学路径外的位置之间。
7. 根据权利要求6所述的照明光学系统，其特征在于其中所述空间光调制器可插入到所述照明光学系统的所述光学路径中或从所述照明光学系统的所述光学路径縮回。
8. 根据权利要求6所述的照明光学系统，其特征在于其包含反射表面，所述反射表面经布置以使得其可插入于所述空间光调制器的所述多个光学元件的入射侧上或从所述空间光调制器的所述多个光学元件的入射侧縮回。
9. 一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面照明，其特征在于所述照明光学系统包含衍射光学元件，其可插入于所述照明光学系统的光学路径中的第一位置处；空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件，所述空间光调制器可插入于所述第一位置处或与所述第一位置成光学共轭的第二位置处；以及分布形成光学系统，其基于已通过所述衍射光学元件和所述空间光调制器中的至少一者的光线而在照明光瞳上形成预定的光强度分布。
10. 根据权利要求9所述的照明光学系统，其特征在于其中所述空间光调制器可由所述第二位置处的平面镜面或棱镜镜面来替换。
11. 根据权利要求10所述的照明光学系统，其特征在于其包含路径折叠反射镜，所述路径折叠反射镜布置于紧接所述空间光调制器之前且将到所述空间光调制器的光线的入射角度设置为不大于预定角度。
12. 根据权利要求IO所述的照明光学系统，其特征在于其包含布置于所述光源与所述空间光调制器之间的光学路径中的偏振射束分裂器，和布置于所述偏振射束分裂器与所述空间光调制器之间的光学路径中的四分之一波片，其中入射到所述偏振射束分裂器的光线被导引通过所述四分之一波片、所述空间光调制器、所述四分之一波片和所述偏振射束分裂器而到所述要照明的表面。
13. 根据权利要求9到12中任一权利要求所述的照明光学系统，其特征在于其包含控制单元，所述控制单元控制所述衍射光学元件和所述空间光调制器中的至少一者在所述光学路径中的布置。
14. 根据权利要求13所述的照明光学系统，其特征在于其中所述控制单元将所述衍射光学元件和所述空间光调制器中的任一者布置于所述第一位置处。
15. 根据权利要求13所述的照明光学系统，其特征在于其中所述控制单元将所述衍射光学元件布置于所述第一位置处且将所述空间光调制器布置于所述第二位置处。
16. 根据权利要求1到15中任一权利要求所述的照明光学系统，其特征在于其中所述空间光调制器包括二维地形成阵列的多个镜面元件，和个别地控制和驱动所述多个镜面元件的姿势的驱动单元。
17. 根据权利要求16所述的照明光学系统，其特征在于其中所述驱动单元连续地或离散地改变所述多个镜面元件的定向。
18. 根据权利要求1到17中任一权利要求所述的照明光学系统，其特征在于其与形成与所述要照明的表面成光学共轭的表面的投影光学系统组合使用，其中所述照明光瞳处于与所述投影光学系统的孔径光阑成光学共轭的位置处。
19. 一种曝光设备，其特征在于其包含权利要求1到18中任一权利要求所述的照明光学系统以用于对预定图案进行照明，所述曝光设备对感光性基底执行所述预定图案的曝光。
20. —种用于制造光学元件的方法，所述光学元件用于在来自光源的光线的基础上形成预定的照明光瞳亮度分布，所述光学元件应用于以来自所述预定的照明光瞳亮度分布的光线来对基底执行预定图案的曝光的曝光设备，其特征在于所述方法包含第一步骤，其在所述曝光设备中设置所述预定图案；第二步骤，其用空间光调制器调制来自所述光源的所述光线，用以形成所需的照明光瞳亮度分布；第三步骤，其基于由所述空间光调制器调制的所述光线而在所述基底上实现所述曝光设备中设置的所述预定图案的曝光；第四步骤，其测量在所述基底上曝光的经曝光图案；第五步骤，其基于在所述第四步骤中测量的所述经曝光图案以调整所述照明光瞳亮度分布；以及第六步骤，其基于在所述经曝光图案的所述曝光过程中使用的所述照明光瞳亮度分布的信息来制造所述光学元件。
21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于其中所述第五步骤包含基于在所述第四步骤中测量的所述经曝光图案来调整所述照明光瞳亮度分布后再次执行所述第三步骤、所述第四步骤和所述第五步骤。
22. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于其中所述第五步骤包含基于在所述第四步骤中测量的所述经曝光图案来调整所述照明光瞳亮度分布而不改变此分布。
23. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于其中所述第五步骤包含基于在所述第四步骤中测量的所述经曝光图案的形状误差来调整所述照明光瞳亮度分布。
24. 根据权利要求20到23中任一权利要求所述的方法，其特征在于其包含所述第三步骤与所述第四步骤之间的使所述基底上的感光性材料显影以获得所述经曝光图案的第七步骤。
25. 根据权利要求20到24中任一权利要求所述的方法，其特征在于其中所述预定图案包括光学邻近校正图案。
26. 根据权利要求20到25中任一权利要求所述的方法，其特征在于其中所述光学元件为衍射光学元件。
27. —种根据权利要求20到26中任一权利要求所述的方法而制造的光学元件。
28. —种曝光设备，其特征在于其包含照明光学系统，以用于以已通过权利要求27所述的光学元件的照明光线来对预定图案照明，所述曝光设备对感光性基底执行所述预定图案的曝光。
29. —种装置制造方法，其特征在于其包含曝光步骤，其使用权利要求19或28所述的曝光设备而在感光性基底上实现预定图案的曝光；显影步骤，其使已转印有所述图案的所述感光性基底显影，以在所述感光性基底的表面上形成形状对应于所述图案的掩膜层；以及处理步骤，其通过所述掩膜层来处理所述感光性基底的所述表面。
全文摘要
一种照明光学系统，其在来自光源(1)的光线的基础上对要照明的表面照明，所述照明光学系统具有第一光学路径，衍射光学元件(6)可布置于其中的第一位置处；第二光学路径，具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件(3a)的空间光调制器(3)可布置于其中的第二位置处；和第三光学路径，其为已通过所述第一光学路径和所述第二光学路径中的至少一者的光线的光学路径且一种分布形成光学系统(11)布置于其中。所述分布形成光学系统(11)基于已通过所述第一光学路径和所述第二光学路径中的至少一者的光线而在位于所述第三光学路径中的照明光瞳上形成预定的光强度分布。
文档编号G02B27/09GK101743497SQ20088002480
公开日2010年6月16日 申请日期2008年9月10日 优先权日2007年9月14日
发明者谷津修 申请人:株式会社尼康