[发明专利]偏光调变光学元件、光学照明装置、曝光装置及曝光方法

说明书

本申请是原申请申请号200480034124.6(国际申请号PCT/JP2004/016247，国际申请日2004年11月2日)，发明名称为“光束变换元件、光学照明装置、曝光装置以及曝光方法”的分案申请。

技术领域

本发明为关于光束变换元件，光学照明装置，曝光装置，以及曝光方法，特别是关于用光刻蚀刻工程制造半导体元件，摄影元件液晶显示元件，薄膜磁头等的微元件之际，其所使用的曝光装置适用的光学照明装置。

背景技术

此种典型的曝光装置，由光源射出的光束，透过光学积分器(opticalintegrator)及蝇眼透镜(fly-eye lens)，由多数的光源形成实质的面光源的二次光源。二次光源(一般为光学照明装置的照明瞳或在其近傍形成的照明瞳分布)照出的光束，经配置在蝇眼透镜的后侧焦点面近傍的开口光圈限制后，射入聚光透镜(condenser lens)。

由该聚光透镜聚集的光束，重叠地照明已形成所定的图案的掩膜。透过该掩膜的图案的光，通过光学投影系统在晶圆(wafer)上成像。如此，掩膜图案投影曝光(复制)到晶片上。又，在掩膜形成的图案已被高度积体化，该微细图案要正确地复制到晶片上，在晶片上有均匀的照明度分布是不可缺的。

例如在本申请人提出申请的日本专利第3246615号公报中有揭露，为实现能将任意方向的微细图案，忠实地复制之合适的照明条件，在蝇眼透镜的后侧焦点面形成轮胎状的二次光源，将通过该轮胎状的二次光源的光束，设定成以该圆周方向为偏光方向的直线偏光状态(以下称「周方向偏光状态」)的技术。

[专利文献1]日本专利第3246615号公报

但是，在上述的公报揭露的先前的技术，是将经蝇眼透镜形成的圆形光束，再经有轮胎状开口部的开口光圈限制形成轮胎状的二次光源。结果，先前的技术，在开口光圈发生大量的光量损失，引发曝光装置的通光量低下的不适合现象。

发明内容

本发明的目的为能有效地抑制光量损失，且形成周方向偏光状态的轮胎状的照明瞳分布。又，本发明因能有效抑制光量损失，且形成周方向偏光状态的环状照明瞳，另一目的为能够在适切的照明条件下将任意方向的微细图案忠实且高速地复制。

为达到上述的目的，本发明的第一形态，提供一种偏光调变光学元件，适用于基于来自光源的光束而对掩膜进行照明的光学照明装置中，所述偏光调变光学元件的特征在于：所述偏光调变光学元件含有：具有结晶光学轴的旋光性结晶；以及在所述结晶光学轴的方向中所测定厚度的可变厚度轮廓(profile)。

在本发明的一实施例中，所述偏光调变元件将第1直线偏光光线的偏光方向仅旋转第1旋转角度，且将第2直线偏光光线的偏光方向仅旋转第2旋转角度，所述第2旋转角度与所述第1旋转角度相异。

在本发明的一实施例中，所述旋光性结晶为水晶。

在本发明的一实施例中，所述偏光调变元件将具有第1直线偏光分布的入射光束变换成具有第2直线偏光分布的出射光束，且所述第1直线偏光分布与所述第2直线偏光分布为相异。

在本发明的一实施例中，所述出射光束的第2直线偏光分布为：将圆周方向作为偏光方向的偏光分布。

在本发明的一实施例中，所述偏光调变元件具有：沿着光的入射方向厚度互异的第1部分与第2部分。

在本发明的一实施例中，所述第1部分将入射的直线偏光的偏光方向旋转第1旋转角度，且所述第2部分将入射的直线偏光的偏光方向旋转第2旋转角度，所述第2旋转角度与所述第1旋转角度为相异。

在本发明的一实施例中，从所述第1部分射出的直线偏光的偏光方向、与从所述第2部分射出的直线偏光的偏光方向相互垂直。

为达到上述的目的，本发明的第二形态，提供一种偏光调变光学元件，适用于基于来自光源的光束而对掩膜进行照明的光学照明装置中，所述偏光调变光学元件的特征在于：第1直线偏光的偏光方向与第2直线偏光的偏光方向分别旋转了第1旋转角度与第2旋转角度，所述第1旋转角度与所述第2旋转角度互异，所述偏光调变光学元件包含旋光性材料。

在本发明的一实施例中，所述偏光调变元件具有：沿着光的入射方向厚度互异的第1部分与第2部分。

在本发明的一实施例中，所述第1部分将入射的直线偏光的偏光方向旋转第1旋转角度，且所述第2部分将入射的直线偏光的偏光方向旋转第2旋转角度，所述第2旋转角度与所述第1旋转角度为相异。

在本发明的一实施例中，从所述第1部分射出的直线偏光的偏光方向、与从所述第2部分射出的直线偏光的偏光方向相互垂直。