CN100536071C - 照明光学装置、曝光装置和曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以实现所需的环形照明或圆形照明等而实质上不受来自衍射光学元件的0次光的影响的照明光学装置。该照明光学装置具备：用于将来自光源(1)的光束转换为规定的光强度分布的光束的衍射光学元件(3)；配置于衍射光学元件与被照射面(M)之间的光路中、基于来自衍射光学元件的光束在照明光瞳面上形成实质上的面光源的光学积分器(8)；配置于衍射光学元件与光学积分器之间的光路中、用于改变实质上的面光源的大小及形状的整形光学系统(4、6、7)；以及在整型光学系统的光路中配置于与衍射光学元件实质上具有傅立叶变换关系的位置、用于阻止来自衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构。

Description

照明光学装置、曝光装置和曝光方法

技术领域

本发明涉及照明光学装置、曝光装置和曝光方法，特别涉及适用于利用光刻工序制造半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等微型器件的曝光装置的照明光学装置。

背景技术

在此种典型的曝光装置中，从光源射出的光束经由作为光学积分器的蝇眼透镜，形成由多个光源构成的作为实质上的面光源的二次光源。来自二次光源的光束通过配置于蝇眼透镜的后侧焦平面附近的孔径光阑而被限制，之后射入聚光透镜。

由聚光透镜聚光后的光束对形成了规定的图案的掩模重叠地进行照明。透过了掩模图案的光经由投影光学系统而在晶片上成像。由此，将掩模图案投影曝光(转印)在晶片上。而且，形成于掩模上的图案被高度集成化，为了将该微细图案精确地转印到晶片上，在晶片上获得均匀的照度分布是不可欠缺的。

另外，为了将微细图案高精度地转印到晶片上，如下的技术受到人们的关注，即，在蝇眼透镜的后侧焦平面上形成圆形的二次光源，通过改变其大小而改变照明的相干性(coherency)σ(σ值＝孔径光阑直径/投影光学系统的光瞳直径、或者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)。另外，在蝇眼透镜的后侧焦平面上形成环形或四极状的二次光源，来提高投影光学系统的焦点深度或分辨能力的技术也受到人们的关注。

在如上所述的以往的曝光装置中，通过使用衍射光学元件将入射光束转换为所需的截面形状的光束而导向蝇眼透镜的入射面，基于圆形的二次光源进行通常的圆形照明，或基于环形或四极状的二次光源进行变形照明(环形照明或四极照明)。这里，衍射光学元件被设计为实质上不会产生0次光(直进光)。

但是，例如因制造误差等，将很难避免产生来自衍射光学元件的0次光。在该情况下，衍射光学元件产生的0次光就成为无用光而在蝇眼透镜的入射面的中央部(光轴附近的部分)聚光，例如在环形照明时在环形的二次光源的中央形成比较小但亮度高的面光源。其结果是，在环形的二次光源的中央将会形成无用的面光源，从而无法实现所需的环形照明。

在以往技术中，为了实现所需的环形照明，提出了在蝇眼透镜的入射面或出射面的附近遮挡光轴附近的光(即、来自衍射光学元件的0次光)的结构(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2001-176766号公报(图12及相关的记载)

如上所述，在以往技术中通过蝇眼透镜的入射面或出射面的附近的中心遮光，可以避免来自衍射光学元件的0次光的影响而实现所需的环形照明。但在进行圆形照明之时，由于所述的中心遮光的影响，会在二次光源的中心形成比较小的暗部，因此不会形成所需的圆形的二次光源，而形成环形的二次光源。

对于使用比较大的圆形的二次光源的圆形照明，即大σ圆形照明的情况，由于与暗部的外径相比，二次光源的外径相当大，因此可以大致实现所需的大σ圆形照明而几乎不受暗部的影响。但是，对于使用比较小的圆形的二次光源的小σ圆形照明的情况，由于暗部的影响将会形成与所需的圆形实质上不同的环形的二次光源，从而无法实现所需的小σ圆形照明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照明光学装置，其可以实现所需的环形照明或圆形照明等而实质上不受来自衍射光学元件的0次光的影响。本发明的目的还在于提供一种曝光装置以及曝光方法，使用可实现所需的环形照明或圆形照明等而实质上不受来自衍射光学元件的0次光的影响的照明光学装置，可以在与掩模的图案特性对应地实现的恰当的照明条件下进行良好的曝光。

为了达成所述目的，本发明的第一方式提供一种照明光学装置，利用来自光源的光束对被照射面进行照明，其特征是，具备：用于将来自所述光源的光束转换为规定的光强度分布的光束的衍射光学元件；配置于所述衍射光学元件与所述被照射面之间的光路中的光学积分器；配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中、用于改变面光源的大小及形状的整形光学系统；以及配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中、且配置于来自所述衍射光学元件的0次光聚光的位置，用于阻止来自所述衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构；所述整形光学系统具有变倍光学系统，所述阻止机构配置在所述衍射光学元件与所述变倍光学系统之间的光路中，抑制了所述面光源的大小因所述整形光学系统而发生变更时，所述阻止机构对所述面光源的影响。

本发明的第二方式提供一种照明光学装置，对被照射面进行照明，其特征是，具备：用于将入射光束转换为规定的光强度分布的光束的衍射光学元件；配置于所述衍射光学元件与所述被照射面之间的光路中的光学积分器；配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中、用于改变面光源的大小和形状的整形光学系统；以及在所述整形光学系统的光路中配置于来自所述衍射光学元件的0次光聚光的位置，用于阻止来自所述衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构，所述整形光学系统具有配置于所述阻止机构与所述光学积分器之间的光路中的变倍光学系统。

本发明的第三方式提供一种曝光装置，其特征是，具备用于对掩模图案进行照明的第一方式或第二方式的照明光学装置，将所述掩模图案曝光到感光性基板上。

本发明的第四方式提供一种曝光方法，其特征是，包括：使用第一方式或第二方式的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序、以及将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序。

本发明的第五方式提供一种器件的制造方法，其特征是，包括：使用第一方式或第二方式的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序、将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序、以及对利用所述曝光工序进行了曝光的所述感光性基板进行显影的显影工序。

在本发明的照明光学装置中，在用于改变形成于其照明光瞳面的实质上的面光源的大小及形状的整形光学系统的光路中，在与衍射光学元件实质上具有傅立叶变换关系的位置，配置有用于阻止来自衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构。其结果是，利用阻止机构的作用，可以实现所需的环形照明或圆形照明等而实质上不受来自衍射光学元件的0次光的影响。

因此，在本发明的曝光装置和曝光方法中，由于使用了可实现所需的环形照明或圆形照明等而实质上不受来自衍射光学元件的0次光的影响的照明光学装置，因此可以在与掩模的图案特性对应地实现的恰当的照明条件下来进行良好的曝光，进而可以以高生产量制造良好的器件。

附图说明

图1是概要地表示本发明的实施方式的曝光装置的结构的图。

图2是概要地表示图1的圆锥展像透镜系统的结构的图。

图3是说明圆锥展像透镜系统对环形的二次光源的作用的图。

图4是说明变焦透镜对环形的二次光源的作用的图。

图5是概要地表示作为本实施方式的特征性结构的阻止机构的结构的图。

图6是概要地表示在本实施方式中进行圆形照明时所形成的二次光源的图。

图7是概要地表示阻止机构的变形例的图。

图8是概要地表示可以更换地设置了多种阻止机构的变形例的结构的图。

图9是概要地表示作为图8的阻止机构的遮光构件的图。

图10是概要地表示作为光学积分器使用了内面反射型的棒状积分器的变形例的结构的图。

图11是获得作为微型器件的半导体器件时的方法的流程图。

图12是获得作为微型器件的液晶显示元件时的方法的流程图。

符号说明：1...光源，3...衍射光学元件，4...无焦透镜(中继光学系统)，6...圆锥展像透镜系统，6a、6b...棱镜构件，6aa、6ba...漫射区域(或遮光区域)，7...变焦透镜(变倍光学系统)，8...微型蝇眼透镜，9...聚焦光学系统，10...掩模挡板，11...成像光学系统，M...掩模，MS...掩模台，PL...投影光学系统，W...晶片，WS...晶片台。

具体实施方式

基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是概要地表示本发明实施方式的曝光装置的结构的图。在图1中，分别将作为感光性基板的晶片W的法线方向设定为Z轴，将在晶片W的面内与图1的纸面平行的方向设定为Y轴，将在晶片W的面内与图1的纸面垂直的方向设定为X轴。

参照图1，本实施方式的曝光装置具备用于供给曝光用光(照明光)的光源1。作为光源1例如可以使用供给193nm波长的光的ArF受激准分子激光光源。从光源1射出的大致平行的光束，经由中继透镜系统2及环形照明用的衍射光学元件3之后射入无焦透镜4。中继透镜系统2具有将来自光源1的大致平行的光束转换为具有规定的矩形截面的大致平行的光束并导向衍射光学元件3的功能。

无焦透镜4是被设定为其前侧焦点位置与衍射光学元件3的位置大致一致、并且其后侧焦点位置与图中以虚线表示的规定面5的位置大致一致的无焦系统(无焦点光学系统)。另一方面，衍射光学元件3是通过在基板上形成具有曝光用光(照明光)的波长程度的节距的台阶而构成的，具有将入射光束以所需的角度衍射的作用。具体来说，环形照明用的衍射光学元件3，在射入了具有矩形截面的平行光束的情况下，具有在其远场(farfield)(或夫朗和费衍射区域)中形成环形的光强度分布的功能。

因此，射入作为光束转换元件的衍射光学元件3的大致平行的光束在作为中继光学系统的无焦透镜4的光瞳面上形成了环形的光强度分布后，成为大致平行光束而从无焦透镜4射出。而且，在无焦透镜4的前侧透镜组4a和后侧透镜组4b之间的光路中，在该光瞳位置或其附近配置有圆锥展像透镜系统6，关于其结构及作用将在后面叙述。以下为了简化说明，将忽略圆锥展像透镜系统6的作用而说明基本的结构及作用。

通过了无焦透镜4的光束经由σ值可变用变焦透镜7，射入作为光学积分器的微型蝇眼透镜(或蝇眼透镜)8。微型蝇眼透镜8是由纵横且稠密地排列的多个具有正光焦度的微小透镜构成的光学元件。一般来说，微型蝇眼透镜例如是通过对平行的平面板实施蚀刻处理而形成微小透镜组来构成的。

这里，构成微型蝇眼透镜的各微小透镜比构成蝇眼透镜的各透镜元件小。另外，微型蝇眼透镜与由彼此隔离开的透镜元件构成的蝇眼透镜不同，是不使多个微小透镜(微小折射面)彼此隔离开而一体地形成的。但是，在使具有正光焦度的透镜元件纵横地配置这一点上，微型蝇眼透镜与蝇眼透镜相同，是波阵面分割型的光学积分器。

规定面5的位置配置于变焦透镜7的前侧焦点位置的附近，微型蝇眼透镜8的入射面配置于变焦透镜7的后侧焦点位置的附近。换言之，将变焦透镜7配置为使规定面5和微型蝇眼透镜8的入射面实质上具有傅立叶变换的关系，进而使得无焦透镜4的光瞳面与微型蝇眼透镜8的入射面在光学上大致共轭地配置。

因此，在微型蝇眼透镜8的入射面上，与无焦透镜4的光瞳面一样地形成例如以光轴AX为中心的环形的照射区域。该环形的照射区域的整体形状如后所述，依赖于变焦透镜7的焦点距离而相似地变化。构成微型蝇眼透镜8的各微小透镜具有与要在掩模M上形成的照射区域的形状(乃至要在晶片W上形成的曝光区域的形状)相似的矩形截面。

射入微型蝇眼透镜8的光束被多个微小透镜二维地分割，在其后侧焦平面或其附近(乃至照明光瞳面)形成具有与由入射光束形成的照射区域大致相同的光强度分布的二次光源，即由以光轴AX为中心的环形的实质上的面光源构成的二次光源。来自形成于微型蝇眼透镜8的后侧焦平面或其附近的二次光源的光束，在通过了聚焦光学系统9后，重叠地对掩模挡板(mask blind)10进行照明。

这样，在作为照明视场光阑的掩模挡板10上，形成与构成微型蝇眼透镜8的各微小透镜的形状和焦点距离对应的矩形的照射区域。通过了掩模挡板10的矩形的开口部(透光部)的光束，在受到了成像光学系统11的聚光作用后，重叠地对形成了规定的图案的掩模M进行照明。即，成像光学系统11使掩模挡板10的矩形开口部的像形成在掩模M上。

透过了保持于掩模台MS上的掩模M的图案的光束，经由投影光学系统PL，在保持于晶片台WS上的晶片(感光性基板)W上形成掩模图案的像。这样，通过一边在与投影光学系统PL的光轴AX正交的平面(XY平面)内，二维驱动控制晶片台WS，进而一边二维驱动控制晶片W，一边进行一并曝光或扫描曝光，而将掩模M的图案依次曝光到晶片W的各曝光区域。

图2是概要地表示在图1中配置于无焦透镜的前侧透镜组和后侧透镜组之间的光路中的圆锥展像透镜系统的结构的图。圆锥展像透镜系统6从光源侧起，依次由使平面朝向光源侧并且使凹圆锥状的折射面朝向掩模侧的第一棱镜构件6a、使平面朝向掩模侧并且使凸圆锥状的折射面朝向光源侧的第二棱镜构件6b构成。

这样，第一棱镜构件6a的凹圆锥状的折射面与第二棱镜构件6b的凸圆锥状的折射面互补地形成为可以相互抵接。另外，第一棱镜构件6a及第二棱镜构件6b中的至少一个构件，构成为可以沿着光轴AX移动，第一棱镜构件6a的凹圆锥状的折射面与第二棱镜构件6b的凸圆锥状的折射面的间隔构成为可变的。

这里，当使第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜构件6b的凸圆锥状折射面相互抵接时，圆锥展像透镜系统6作为平行平面板发挥作用，不会对形成为环形的二次光源造成影响。但是，当使第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面与第二棱镜构件6b的凸圆锥状折射面分离时，圆锥展像透镜系统6作为所谓的光束扩展器发挥作用。所以，射向规定面5的入射光束的角度随着圆锥展像透镜系统6的间隔的变化而发生变化。

图3(a)、(b)是说明圆锥展像透镜系统对环形的二次光源的作用的图。参照图3(a)，在圆锥展像透镜系统6的间隔为零、且将变焦透镜7的焦点距离设定为最小值的状态(以下称作“标准状态”)下形成的最小的环形的二次光源30a，因将圆锥展像透镜系统6的间隔从零扩大至规定的值，而如图3(b)所示，变化为其宽度(外径与内径的差的1/2：图中以箭头表示)不发生变化而其外径及内径都扩大了的环形的二次光源30b。换言之，由于圆锥展像透镜系统6的作用，使得环形的二次光源的宽度不发生变化，而其环形比(内径/外径)及大小(外径)都发生变化。

图4(a)、(b)是说明变焦透镜对环形的二次光源的作用的图。参照图4(a)，以标准状态形成的环形的二次光源30a，因将变焦透镜7的焦点距离从最小值扩大到规定的值，而如图4(b)所示，变化为其整体形状相似地扩大了的环形的二次光源30c。换言之，由于变焦透镜7的作用，使得环形的二次光源的环形比不发生变化，而其宽度及大小(外径)都发生变化。

这样，无焦透镜(中继光学系统)4、圆锥展像透镜系统6和变焦透镜(变倍光学系统)7构成整形光学系统，该整形光学系统配置于衍射光学元件3与微型蝇眼透镜(光学积分器)8之间的光路中、用于改变形成于照明光瞳面上的二次光源(实质上的面光源)的大小及形状。

另外，通过将四极照明用的衍射光学元件(未图示)设定于照明光路中来取代环形照明用的衍射光学元件3，可以进行四极照明。四极照明用的衍射光学元件，在射入了具有矩形截面的平行光束的情况下，具有在其远场中形成四极状的光强度分布的功能。所以，通过了四极照明用的衍射光学元件的光束，在微型蝇眼透镜8的入射面上，形成例如由以光轴AX为中心的四个圆形的照射区域构成的四极状的照射区域。其结果是，在微型蝇眼透镜8的后侧焦平面或其附近，也形成与形成于其入射面上的照射区域相同的四极状的二次光源。

另外，通过将圆形照明用的衍射光学元件(未图示)设定于照明光路中来取代环形照明用的衍射光学元件3，可以进行通常的圆形照明。圆形照明用的衍射光学元件在射入了具有矩形截面的平行光束的情况下，具有在其远场中形成圆形的光强度分布的功能。所以，通过了圆形照明用的衍射光学元件的光束，在微型蝇眼透镜8的入射面上形成例如以光轴AX为中心的圆形的照射区域。其结果是，在微型蝇眼透镜8的后侧焦平面或其附近，也形成与形成于其入射面上的照射区域相同的圆形的二次光源。

另外，通过将其他的多极照明用的衍射光学元件(未图示)设定于照明光路中来取代环形照明用的衍射光学元件3，可以进行各种各样的多极照明(2极照明、8极照明等)。同样地，通过将具有适当的特性的衍射光学元件(未图示)设定于照明光路中来取代环形照明用的衍射光学元件3，可以进行各种方式的变形照明。

如前所述，由于在以往技术中，因例如制造误差等而从衍射光学元件3产生的0次光(无用光)，在微型蝇眼透镜8的入射面的中央部(光轴AX附近的部分)聚光，在环形的二次光源的中央形成比较小且亮度高的面光源，因此无法实现所需的环形照明。而在本实施方式中，如图5(a)所示，在圆锥展像透镜系统6中的第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部(光轴AX附近的部分)，设置用于使入射光实质上散射的漫射区域6aa。

如上所述，由于圆锥展像透镜系统6配置于无焦透镜4的光瞳位置或其附近，因此第一棱镜构件6a的漫射区域6aa被配置于与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置。所以，由衍射光学元件3产生的0次光被无焦透镜4的前组4a大致朝向一点地聚光，射入第一棱镜构件6a的漫射区域6aa。射入了漫射区域6aa的0次光受到其散射作用，被导向照明光路之外。

这样，形成于第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部的漫射区域6aa，被配置于无焦透镜4的光瞳位置或其附近(一般来说在整形光学系统(4、6、7)的光路中为与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置)，构成用于阻止来自衍射光学元件3的0次光沿着照明光路行进的阻止机构。其结果是，从衍射光学元件3产生的0次光因作为阻止机构的漫射区域6aa的散射作用而被遮挡，从而不会在环形的二次光源的中央形成亮度高的面光源，而实现所需的环形照明。

另一方面，对于使第一棱镜构件6a的折射面与第二棱镜构件6b的折射面抵接而实现的圆形照明，如图6(a)及(b)所示，因形成于第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部的漫射区域6aa的影响，而在圆形的二次光源31a的中央部(光轴AX附近的部分)，实质上形成与周围相比光强度更小的影子部31b。这样，在中央部包含影子部31b的圆形的二次光源31a的整体形状，因变焦透镜7的作用而相似地缩小或扩大。

因此，无论是在使用比较大的圆形的二次光源的图6(a)的大σ圆形照明中，还是在使用比较小的圆形的二次光源的图6(b)的小σ圆形照明中，圆形的二次光源31a的外径与影子部31b的外径的比率都是恒定的。换言之，影子部31b对圆形的二次光源31a造成的影响不依赖于圆形照明中的σ值的变化而总是恒定的。其结果是，可以实现具有任意的σ值的近似所需的圆形照明，而几乎不受形成于第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部的漫射区域6aa的影响。

这样，本实施方式的照明光学装置(1～11)，可以实现所需的环形照明或具有任意的σ值的近似所需的圆形照明等，而实质上不受来自衍射光学元件3的0次光的影响。所以，本实施方式的曝光装置(1～PL)，由于使用可实现所需的环形照明或圆形照明等而不受来自衍射光学元件3的0次光的影响的照明光学装置(1～11)，因此可以在与掩模M的图案特性对应地实现的恰当的照明条件下来进行良好的曝光。

即，当在微型蝇眼透镜8的后侧(掩模侧)的光路中，遮住来自衍射光学元件3的0次光时，作为被照射面的掩模M(乃至晶片W)上的照度分布的均匀性容易受到损害。同样地，在微型蝇眼透镜8的入射面的附近遮住来自衍射光学元件3的0次光时，被照射面上的照度分布的均匀性也容易受到损害。

另外，在所述的实施方式中，在圆锥展像透镜系统6中的第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部设有作为阻止机构的漫射区域6aa。但是，并不限定于此，也可以如图5(b)所示，在圆锥展像透镜系统6中的第二棱镜构件6b的凸圆锥状折射面的中央部(光轴AX附近的部分)，设置用于使入射光实质上散射的漫射区域6ba。但是，为了将漫射区域6aa尽可能地抑制得较小，进而将圆形的二次光源31a中所含的影子部31b尽可能地抑制得较小，优选如下的结构，即、在第一棱镜构件6a上设置漫射区域6aa，使第一棱镜构件6a沿着光轴AX固定，并且使第二棱镜构件6b沿着光轴AX移动。换言之，为了将影子部31b尽可能地抑制得较小，最好将配置于阻止机构与衍射光学元件3之间的光路中的光学构件固定。

另外，在所述的实施方式中，作为阻止来自衍射光学元件3的0次光沿着照明光路行进的阻止机构，使用用于使入射的0次光实质上散射的漫射区域6aa。但是，并不限定于此，也可以将用于实质上遮挡入射的0次光的遮光区域作为阻止机构使用。在该情况下，只要在第一棱镜构件6a的凹圆锥状折射面的中央部(或第二棱镜构件6b的凸圆锥状折射面的中央部)，形成例如由铬膜之类的遮光性薄膜构成的遮光区域即可。

此时，当如图5(a)及(b)所示，将棱镜构件6a及6b的折射面的中央部加工为与光轴AX正交的平面状时，不仅棱镜构件6a及6b的制造变得容易，而且在被加工为平面状的中央部形成漫射区域或遮光区域也变得容易。当然，即使不将棱镜构件6a及6b的折射面的中央部加工为平面状，而在例如加工成与圆锥体的侧面对应的形状的折射面的中央部形成漫射区域或遮光区域，也可以获得本发明的效果。

另外，在所述的实施方式中，在构成圆锥展像透镜系统6的第一棱镜构件6a上，设有作为阻止机构的漫射区域6aa。但是，并不限定于此，例如在不使用圆锥展像透镜系统的情况下，也可以如图7(a)所示，应用如下的变形例，即、在配置于无焦透镜4的光瞳位置或其附近(与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置)的平行平面板12的中央部(光轴AX附近的部分)，设置作为阻止机构的漫射区域(或遮光区域)12a。

同样地，也可以如图7(b)所示，应用如下的变形例，即、在无焦透镜4的光瞳位置或其附近(与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置)，设置以光轴AX为中心的比较小的漫射构件(或遮光构件)13。在该情况下，最好使用尽可能细的多个(图7中为3个)棒状构件13a来稳定地支承漫射构件(或遮光构件)13，以便实质上不会遮挡有助于照明的所需光线的通过。

在所述的实施方式中，在构成圆锥展像透镜系统6的第一棱镜构件6a上设有阻止机构。但是，并不限定于此，例如也可以如图8所示，在微型蝇眼透镜8的入射面附近的位置，可更换地设置遮光区域(或漫射区域)的大小不同的多种阻止机构。

图8是概要地表示可更换地设置了多种阻止机构的变形例的结构的图，对于与图1具有同等的功能的构件使用相同的符号。为了简化说明，这里对与图1的实施方式不同的结构进行说明。

图8中，在微型蝇眼透镜8的入射面附近的位置(作为与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置，即、来自衍射光学元件3的0次光聚光的位置)，配置有作为阻止机构的第一遮光构件51。如图9(a)、(b)所示，该第一遮光构件51具备遮光区域51a、外框51b和支承遮光区域51a的棒状构件51c，构成为可与具有不同大小的遮光区域52a的第二遮光构件52进行更换。

在图8及图9所示的变形例中，在进行使用比较大的圆形的二次光源的大σ照明的情况下，将图9(a)所示的第一遮光构件51定位于照明光路中，在进行使用比较小的圆形的二次光源的小σ照明的情况下，将图9(b)所示的第二遮光构件52定位于照明光路中。其结果是，即使在进行使用比较小的圆形的二次光源的小σ照明的情况下，也可以使由遮光区域52a遮挡二次光源的区域非常小，可以实现具有任意的σ值的近似规定的圆形照明，而几乎不受该遮光区域52a的影响。

另外，在所述的实施方式以及变形例中，虽然作为用于使被照射面的照度均匀化的光学积分器使用了微型蝇眼透镜8，但不限定于此，例如如图10所示，作为光学积分器也可以使用内面反射型的棒状积分器81。

图10是概要地表示作为光学积分器使用了内面反射型的棒状积分器81的情况下的变形例的结构的图，对于具有与图1、图8的例子相同的功能的构件使用相同的符号。为了简化说明，在这里对与图1、8的例子不同的结构进行说明。

在图10中，在衍射光学元件3与棒状积分器81之间的光路中配置有无焦透镜4。在图10的变形例中，无焦透镜4，具备：具有透镜(组)4a、4b的前组、和具有透镜组4c的后组。这里，透镜(组)4a、4b的后侧焦点位置与透镜组4c的前侧焦点位置基本上一致，透镜(组)4a、4b、4c整体上构成无焦光学系统。此外，在透镜(组)4a、4b之间的光路中配置有具有第一棱镜构件6a及第二棱镜构件6b的圆锥展像透镜系统6。

这里，对于在通过变更圆锥展像透镜系统6的各棱镜构件6a、6b的间隔来使环形的二次光源的宽度一定的同时改变其大小的功能而言，其与所述的实施方式大致相同。此外，在图10的变形例中，通过沿光轴方向移动透镜(组)4a、4b，使透镜(组)4a、4b的后侧焦点位置基本维持恒定，同时改变其焦点距离。而且，图10中所示的内面反射型的棒状积分器81与聚光透镜组4c的组合，对应于所述的实施方式中的微型蝇眼透镜8与聚焦光学系统9的组合。另外，对于这样的内面反射型的棒状积分器与展像透镜系统的组合而言，公布于美国专利第6,285,443号公报中。

图10的变形例与图8的变形例一样，在透镜(组)4a、4b的后侧焦点位置(与衍射光学元件3实质上具有傅立叶变换关系的位置，即、来自衍射光学元件3的0次光聚光的位置)的附近，配置有作为阻止机构的第一遮光构件51。该第一遮光构件51构成为可与具有不同大小的遮光区域52a的第二遮光构件52进行更换。由于该结构，在图10的变形例中，即使在进行使用比较小的圆形的二次光源的小σ照明的情况下，也可以使由遮光区域52a遮挡了二次光源的区域极小，可以实现具有任意的σ值的近似规定的圆形照明，而几乎不受该遮光区域52a的影响。

而且，在所述的图8～10的变形例中，虽然作为阻止机构使用了遮光构件51、52，然而并不限定于此，作为阻止机构也可以使用具有漫射区域的漫射构件。

在所述实施方式的曝光装置中，通过利用照明光学装置对掩模(母版)进行照明(照明工序)，使用投影光学系统将形成于掩模上的转印用图案曝光到感光性基板上(曝光工序)，可以制造微型器件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等)。以下，参照图11的流程图说明通过使用所述实施方式的曝光装置在作为感光性基板的晶片等上形成规定的电路图案，来获得作为微型器件的半导体器件时的方法的一个例子。

首先，在图11的步骤301中，在1批晶片上蒸镀金属膜。然后在下一个步骤302中，在该1批晶片上的金属膜上涂敷光致抗蚀剂。其后，在步骤303中，使用所述实施方式的曝光装置，将掩模上的图案的像通过其投影光学系统，依次曝光转印到该1批晶片上的各拍摄区域。其后，在步骤304中，在进行了该1批晶片上的光致抗蚀剂的显影后，在步骤305中，通过在该1批晶片上以光致抗蚀剂图案作为掩模来进行蚀刻，在各晶片上的各拍摄区域形成与掩模上的图案对应的电路图案。其后，进行更上一层的电路图案的形成等，由此制造出半导体元件等器件。根据所述的半导体器件制造方法，可以以良好的生产量获得具有极为微细的电路图案的半导体器件。

另外，在所述实施方式的曝光装置中，通过在平板(玻璃基板)上形成规定的图案(电路图案、电极图案等)，也可以获得作为微型器件的液晶显示元件。以下，参照图12的流程图，对此时的方法的一个例子进行说明。图12中，在图案形成工序401中，使用所述实施方式的曝光装置，将掩模的图案转印曝光到感光性基板(涂敷了光致抗蚀剂的玻璃基板等)，执行所谓的光刻工序。利用该光刻工序，在感光性基板上形成包含多个电极等的规定图案。其后，对于曝光后的基板，通过实施显影工序、蚀刻工序、光致抗蚀剂剥离工序等各工序，在基板上形成规定的图案，然后向下面的滤色片形成工序402转移。

然后，在滤色片形成工序402中形成将与R(Red)、G(Green)、B(Blue)对应的3个点的组以矩阵状排列多个，或者将R、G、B这3条条纹的滤色片的组沿水平扫描方向排列多个的滤色片。此后，在滤色片形成工序402之后，执行单元组装工序403。在单元组装工序403中，使用通过图案形成工序401得到的具有规定图案的基板、以及通过滤色片形成工序402得到的滤色片等，组装液晶板(液晶单元)。

在单元组装工序403中，例如向通过图案形成工序401得到的具有规定图案的基板、与通过滤色片形成工序402得到的滤色片之间注入液晶，制造液晶板(液晶单元)。其后，在模块组装工序404中，安装使所组装的液晶板(液晶单元)进行显示动作的电路、背光源等各部件，作为液晶显示元件而完成组装。根据所述的液晶显示元件的制造方法，可以以良好的生产量获得具有极为微细的电路图案的液晶显示元件。

另外，在所述实施方式中，虽然作为曝光用光使用了ArF受激准分子激光(波长：193nm)，然而并不限定于此，对于其他的适当的激光源，例如供给248nm波长的光的KrF受激准分子激光源或供给波长157nm的激光的F₂激光源等，也可以应用本发明。另外，在所述的实施方式中，虽然将本发明应用于在曝光装置中对掩模进行照明的照明光学装置，然而并不限定于此，对于利用来自光源的光对掩模以外的被照射面进行照明的一般的照明光学装置也可以应用本发明。

另外，在所述实施方式中，也可以应用将投影光学系统与感光性基板之间的光路中用具有大于1.1的折射率的介质(典型的例子是液体)充满的方法，即所谓的浸液法。在该情况下，作为在投影光学系统与感光性基板之间充满液体的方法，可以采用如国际公开号WO99/49504号公报中所公布的那样的局部充满液体的方法；如日本特开平6-124873号公报中所公布的那样的使保持了作为曝光对象的基板的工作台在液槽之中移动的方法；或如日本特开平10-303114号公报中所公布的那样的在工作台上形成规定深度的液体槽，在其中保持基板的方法等。

此外，作为液体优选使用对曝光用光具有透过性且折射率尽可能高、对于涂敷于投影光学系统或基板表面上的光致抗蚀剂而言稳定的材料，例如在将KrF受激准分子激光或ArF受激准分子激光作为曝光用光的情况下，作为液体可以使用纯水、脱离子水。另外，在作为曝光用光使用F₂激光的情况下，作为液体只要使用能够透过F₂激光的例如氟类油或全氟聚醚(PFPE)等氟类液体即可。

Claims (16)

1.一种照明光学装置，对被照射面进行照明，其特征是，具备：

用于将入射光束转换为规定的光强度分布的光束的衍射光学元件；

配置于所述衍射光学元件与所述被照射面之间的光路中的光学积分器；

配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中、用于改变面光源的大小及形状的整形光学系统；以及

配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中的、来自所述衍射光学元件的0次光聚光的位置，用于阻止来自所述衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构；

所述整形光学系统具有变倍光学系统，

所述阻止机构配置在所述衍射光学元件与所述变倍光学系统之间的光路中，抑制了所述面光源的大小因所述整形光学系统而发生变更时，由所述阻止机构对所述面光源造成的影响。

2.根据权利要求1所述的照明光学装置，其特征是，

所述整形光学系统具有中继光学系统，该中继光学系统配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中，

所述阻止机构配置于所述中继光学系统的光路中。

3.根据权利要求1所述的照明光学装置，其特征是，

配置于所述阻止机构与所述衍射光学元件之间的光路中的光学构件被固定。

4.一种照明光学装置，对被照射面进行照明，其特征是，具备：

用于将入射光束转换为规定的光强度分布的光束的衍射光学元件；

配置于所述衍射光学元件与所述被照射面之间的光路中的光学积分器；

配置于所述衍射光学元件与所述光学积分器之间的光路中、用于改变面光源的大小及形状的整形光学系统；以及

在所述整形光学系统的光路中配置于来自所述衍射光学元件的0次光聚光的位置，用于阻止来自所述衍射光学元件的0次光沿着照明光路行进的阻止机构；

所述整形光学系统具有配置于所述阻止机构与所述光学积分器之间的光路中的变倍光学系统。

5.根据权利要求4所述的照明光学装置，其特征是，

所述整形光学系统具有中继光学系统，该中继光学系统配置于衍射光学元件与变倍光学系统之间的光路中，

所述阻止机构配置于所述中继光学系统的光瞳位置。

6.根据权利要求4所述的照明光学装置，其特征是，

配置于所述阻止机构与所述衍射光学元件之间的光路中的光学构件被固定。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的照明光学装置，其特征是，

所述阻止机构具有用于使入射的所述0次光散射的漫射区域。

8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的照明光学装置，其特征是，

所述阻止机构具有用于遮挡入射的所述0次光的遮光区域。

9.根据权利要求8所述的照明光学装置，其特征是，

在所述中继光学系统的光路中，配置有具有凹状截面的折射面的第一棱镜、和具有与该第一棱镜的所述凹状截面的折射面互补地形成的凸状截面的折射面的第二棱镜，所述第一棱镜与所述第二棱镜的间隔是可变的，

所述第一棱镜和所述第二棱镜中的至少一者，设有所述遮光区域。

10.根据权利要求9所述的照明光学装置，其特征是，

所述凹状截面的折射面和所述凸状截面的折射面具有与以所述照明光学装置的光轴为中心的圆锥体的侧面对应的形状。

11.一种曝光装置，其特征是，

具备用于对掩模图案进行照明的权利要求1～6中的任意一项所述的照明光学装置，将所述掩模图案曝光到感光性基板上。

12.一种曝光方法，其特征是，包括：

使用权利要求1～5中的任意一项所述的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序，以及

将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序。

13.一种器件的制造方法，其特征是，包括：

使用权利要求1～5中的任意一项所述的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序，

将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序，以及

对利用所述曝光工序进行了曝光的所述感光性基板进行显影的显影工序。

14.一种曝光装置，其特征是，

具备用于对掩模图案进行照明的权利要求8所述的照明光学装置，将所述掩模图案曝光到感光性基板上。

15.一种曝光方法，其特征是，包括：

使用权利要求8所述的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序，以及

将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序。

16.一种器件的制造方法，其特征是，包括：

使用权利要求8所述的照明光学装置对掩模图案进行照明的照明工序，

将所述掩模图案曝光到感光性基板上的曝光工序，以及

对利用所述曝光工序进行了曝光的所述感光性基板进行显影的显影工序。

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