[发明专利]光学照明装置、曝光装置以及曝光方法

说明书

本申请是申请号：200380104450.5，申请日：2003年12月2日，名称为“光学照明装置、曝光装置以及曝光方法”专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光学照明装置、曝光装置以及曝光方法，特别是涉及一种以微影制程来制造半导体组件、摄影组件、液晶显示组件与薄膜磁头等的微装置的曝光装置。

背景技术

在此种典型曝光装置中，从光源发射出的光束经由做为光学积分器的复眼透镜，形成由多数光源所构成的做为实质面光源的二次光源。来自二次光源的光束，经过配置在复眼透镜后侧焦平面附近的光圈加以限制后，便入射至聚焦透镜。

被聚焦透镜所聚光的光束则重叠地照明到已形成预定图案的光罩上。穿透过光罩图案的光则经过投影光学系统，成像在晶圆上。以此方式，光罩图案便被投影曝光(转印)到晶圆上。此外，形成在光罩上的图案是高积集度，故对于将此细微的图案转印到晶圆上而言，在晶圆上获得均匀的照度分布是必须的。

在复眼透镜的后侧焦平面上形成圆形的二次光源，使其大小改变，以改变照明的同调性(coherence)σ(σ值＝光圈孔径/投影光学系统的瞳径，或者σ值＝照明光学系统出射侧的数值孔径/投影光学系统入射侧的数值孔径)的技术是相当受到注意的。此外，在复眼透镜的后侧焦平面上，形成轮带状或四极状的二次光源，以提升投影光学系统的焦深与分辨率的技术也受到关注。

在上述的传统曝光装置中，因应光罩图案的特性，根据圆形二次光源来进行一般的圆形照明，根据轮带状或四极状二次光源来进行变形照明(轮带照明或四极照明)。然而，因应光罩图案特性，一般是不改变照明光罩的光的偏振状态，以非偏振状态的光来照明光罩。因此，无法实现所必要的照明条件，来忠实地转印光罩图案

有鉴于上述问题，本发明的目的提供一种光学照明装置，例如搭载于曝光装置中，便可以依据光罩图案的特性，抑制光量损且使照明光的偏振状态改变，得以实施适当的照明条件。

本发明的另一目的是提供一种曝光装置与曝光方法，其使用可以依据光罩图案的特性，使照明光的偏振状态改变的光学照明装置，因而可以依据光罩的图案特性，以适当的照明条件来进行优良的曝光。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的第一型态提出一种光学照明装置，其具有光源部，以提供直线偏振光，并以光源部发出的光来照射被照射面。光学照明装置包括偏振状态切换手段，其配置在光源部与该被照射面之间的光路中，使照明被照射面的光的偏振状态在特定偏振状态与非偏振状态之间切换。

偏振状态切换手段包括去偏振器，可自由地插入与脱离于照明光路中，依据需要将入射的直线偏振光去偏振。

根据本发明的第一型态，在特定偏振状态为直线偏振状态的情形时，偏振状态切换手段可以改变直线偏振的偏振面。此外，偏振状态切换手段可包括相位部材，依据需求改变入射的直线偏振光的偏振面。在此情形，相位部材具有1/2波长板，其结晶光学轴以光学照明装置的光轴为中心而自由地旋转。

此外，依据上述第一型态，去偏振器包括水晶棱镜，其结晶光学轴是以光学照明装置的光轴为中心而自由地旋转。此外，去偏振器更包括偏振分光器与反射系统。反射系统是使穿过偏振分光器的光的光路与被偏振分光器最后反射的光的光路实质上一致，并且使被偏振分光器反射的光在平面上反射多数次，再回到偏振分光器。偏振分光器与反射系统以光学照明装置的光轴为中心而自由地旋转。

此外依据上述第一型态的话，去偏振器更包括偏振分光器与反射系统。反射系统是使穿过偏振分光器的光的光路与被偏振分光器最后反射的光的光路实质上一致，并且使被偏振分光器反射的光在平面上反射多数次，再回到偏振分光器。偏振分光器与反射系统可一体地插入与脱离于照明光路。

此外，依据上述第一型态的话，偏振状态切换手段更包括第二相位部材，将入射的椭圆偏振光转换成直线偏振光。此外，第二相位部材更包括1/4波长板，且1/4波长板是以光学照明装置的光轴为中心而自由地旋转。

此外，依据上述第一型态的话，配置在光源部与偏振状态切换手段之间的光路中，以立方晶系所形成的光穿透部材中，光行进方向是设定成比结晶方位<110>更接近<111>或<100>。在此情形，配置在偏振状态切换手段与被照射面之间的光路中，以立方晶系所形成的光穿透部材中，光行进方向是设定成比结晶方位<110>更接近<111>或<100>。