[发明专利]照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法

说明书

本申请是2007年3月15日在中国的专利申请200780010452.6(国际申请号为PCT/JP2007/055237)的分案。

技术领域

本发明涉及一种照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，特别是涉及一种照明光学装置适用于利用微影步骤来制造如半导体元件或液晶显示元件的电子元件时所使用的曝光装置。

背景技术

在典型的曝光装置中，自光源射出的光束经由作为光学积分器(optical integrator)的复眼透镜(或者微透镜阵列(micro lens array))，形成实际上作为面光源的二次光源，此二次光源由多个光源构成。自二次光源射出的光束藉由聚光透镜而聚光后，重叠地对形成着规定图案的光罩进行照明。

通过光罩图案的光经由投影光学系统而成像于晶圆上。如此，光罩图案被投影曝光(转印)至晶圆上。再者，形成于光罩上的图案高积集化，为了将上述微细图案准确地转印至晶圆上，必须于晶圆上形成均匀的照度分布(illumination distribution)。

先前，如下的技术备受关注：于复眼透镜的后侧焦点面上形成圆形的二次光源，改变上述圆形的二次光源的大小以改变照明的相干性(coherence)σ(σ值＝照明光学系统的射出侧数值孔径/投影光学系统的入射侧数值孔径)。又，如下的变形照明技术亦备受关注：于复眼透镜的后侧焦点面上形成环带状或4极状(quadrupole)的二次光源，提高投影光学系统的焦点深度或解像能力(resolving power)(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利特开2002-231619号公报

在专利文献1中，例如进行环带照明时，使用由一对棱镜部件所构成的圆锥转向镜系统，使形成于复眼透镜的入射面(照明光瞳面)上的环带状照野(环带状光强度分布)的外形形状(环带比等)改变，进而使形成于复眼透镜的后侧焦点面或其附近的环带状二次光源的外形形状改变。另一方面，在现有的曝光装置中，业者迫切期望例如在进行环带照明时，在σ值接近1的高σ状态下进行曝光。

然而，若在进行环带照明时，使圆锥转向镜系统中的一对棱镜部件相互隔开，则形成于照明光瞳面(进而形成于投影光学系统的光瞳面)上的环带状光强度分布的轮廓(剖面形状)与理想的高帽状不同，成为周边变形的形状。此时，在形成于投影光学系统的光瞳面上的环带状的光强度分布中，外周边部分的光被遮挡而不通过投影光学系统的光瞳面孔径，成为杂散光(stray light)，从而有可能导致投影光学系统的成像性能下降。

由此可见，上述现有的曝光装置在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的曝光装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的照明光学装置、曝光装置以及元件制造方法，能够改进一般现有的曝光装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的照明光学装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的照明光学装置，所要解决的技术问题是即便使用转向镜系统来改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状，亦可以大致维持预期的轮廓，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的曝光装置存在的缺陷，而提供一种新的曝光装置，所要解决的技术问题是可以使用照明光学装置来在适当的照明条件下良好地进行曝光，上述照明光学装置可以大致维持预期的轮廓，并改变形成于照明光瞳面上的光强度分布的外形形状，从而更加适于实用。

本发明的再一目的在于，克服现有的元件制造方法存在的缺陷，而提供一种新的元件制造方法，所要解决的技术问题是可以高产量地获得具有极微小的电路图案的元件，从而更加适于实用。