TW200949459A - Spatial light modulating unit, illumination optical system, aligner, and device manufacturing method - Google Patents

Description

200949459 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種空間光調變單元、照明光學系統、 曝光裝置、及元件製造方法。更詳細而言，本發明係關於 一種適於以微影製程製造半導體元件、攝影元件、液晶顯 示元件、薄臈磁頭等之元件之曝光裝置的照明光學系統。 【先前技術】 ⑩ 於此種典型曝光裝置中’從光源射出之光束，透過作 為光學積分器的複眼透鏡，形成由多數個光源構成之實質 面光源的二次光源（一般而言，照明光瞳中之既定光強度分 布）。以下，將照明光瞳中之光強度分布稱為「光曈強度分 布又，照明光瞳，係定義在藉由照明光瞳與被照射面（曝 光裝置之情形為光罩或晶圓）之間之光學系統之作用，被照 射面成為照明光瞳之傅立葉轉換面的位置。 在藉由聚光透鏡聚光後 ，重疊

來自二次光源之光束，在藉由 照明形成有既定圖案的光罩。透射 光學系統成像於晶圓上，在晶圓上 3 200949459 面之微小單位並徒装彳色& , 平 使再偏向’以將光束截面轉換成所欲之形 狀或所欲之大小，推& @ 進而實現所欲之光曈強度分布。 專利文獻1 ·日本特開2002 — 353 105號公報 【發明内容】 於專利文獻1所揭示之照明光學系統中，由於使用具 有個別控制姿勢之多數個微小反射鏡元件的空間光調變 益’因此關於光瞳強度分布之形狀及大小之變更的自由度 问然而，會有不僅來自反射鏡元件的正反射光、例如來 自支持反射鏡元件之基座表面等的正反射光亦到達照明光 里的It开y。此時，由於來自反射鏡元件以外的正反射光（一 般為不之光）的景^，而不易形成所欲光瞳強度分布。 本發明係有鑑於上述課題而構成，其目的在於提供例 如可抑制來自空間光調變器之反射鏡元件以外之不需要之 光的影響，實現所欲之光瞳強度分布#照明光學系統。又， 本發明之目的在於提供使用抑制不需要之光的影響而實現 所欲之光瞳強度分布的照明光學系統，能在適當之照 2A_ -ir 'i* y- A *、、' 乃條 件下進仃良好曝光的曝光裝置。 —為了解決上述課題，本發明第Μ態之空間光調變單 兀，其特徵在於，具備：空間光調變器，具有二維排列 個別控制之複數個光學元件；以及射出側光學系統，導且 經過該空間光調變器之該複數個光 引 亦墨έ μ 幻尤，該射出側 九学糸統，係構成為使經過該複數個光學元 . Τ Λ外、與挑 列有該複數個光學元件之排列面大致平行之面部分之、 光不通過該射出側光學系統的入射光瞳。 大 200949459 本發明第2形態之照明光學系統，係根據來自光源之 光照明被照射面，其特徵在於，具備：第丨形態之空間光 調變單元；以及分布形成光學系統，根據透射過該空間光 凋變器之光束’在與該入射光曈共軛之照明光瞳形成既定 光強度分布。 本發明第3形態之曝光裝置，其特徵在於··具備用以 照明既定圖案之第2形態之照明光學系統，將該既定圖案 曝光於感光性基板。 本發明第4形態之元件製造方法’其特徵在於，包含： 曝光步驟’使用第3形態之曝光裝置，將該既定圖案曝光 於該感光性基板；顯影步驟，使轉印有該既定圖案之該感 光性基板顯影，將對應該既定圖案之形狀之光罩層形成於 該感光性基板的表面；以及加工步驟，透過該光罩層加工 該感光性基板的表面。

本發明第5形態之空間光調變器，係將從第丨光學系 統射入之光調變並導至第2光學系統，其特徵在於：具有 二維排列且個別控制之複數個光學元件；在沿著該第1光 學系統之光軸射入該複數個光學元件之平行光束經過該複 數個光學元件沿著該第2光學系統之光軸被導引之基準狀 態下之該複數個光學元件之光學面，相對排列有該複數個 光學元件之排列面繞既定軸線傾斜。 於本發明之照明光學系 統之光軸射入空間光調變器 元件）之平行光束經過複數個 統，例如在沿著入射側光學系 之複數個光學元件（例如反射鏡 光學元件沿著射出側光學系統 5 200949459 之光轴被導引之基準狀態下之複數個光學元件之光學面， 相對排列有複數個光學元件之排列面繞既定軸線傾斜。其 結果，經過複數個光學元件以外、與排列有複數個光學元 件之排列面大致平行之面部分之〇次光（例如來自反射鏡元 件以外之正反射光般之不需要之光），不通過射出側光學系 統的入射光瞳，進而不會到達照明光學系統的照明光瞳。 以此方式，於本發明之照明光學系統，例如可抑制來 自空間光調變器之反射鏡元件以外之不需要之光的影響， 實現所欲之光瞳強度分布。又，於本發明之曝光裝置，使 用抑制不需要之光的影響而實現所欲之光瞳強度分布的照 明光學系統，能在對應光罩之圖案特性而實現之適當之照 明條件下進行良好曝光’或能製造良好元件。 【實施方式】 根據附加圖式以說明本發明之實施形態。圖1係概略 顯示本發明之實施形態之曝光裝置的構成圖。圖i中，將 沿著感光性基板之晶圓w的曝光面的法線方向設定為z 轴’將在晶圓W之曝光面内平行於圖1之紙面的方向設定 為X軸，將在晶圓W之曝光面内垂直於圖丨之紙面的方向 設定為Y軸。 參照圖1，本實施形態之曝光裝置，沿著裝置之光轴 Ax，具備包含空間光調變器3的照明光學系統IL、支持光 罩Μ的光罩載台MS '投影光學系統p]L、及支持晶圓w的 晶圓載台WS。於本實施形態之曝光裝置，使用來自光源】 之照明光（曝光用光）透過照明光學系統IL照明光罩M。透 200949459 射過光罩Μ之光，係透過投影光學系統PL將光罩％之圖 案像形成於晶圓W上。 根據來自光源1之光照明光罩Μ之圖案面（被照射面〕 之照明光學系統IL，藉由空間光調變器3的作用，進行複 數極照明（2極照明、4極照明等）、輪帶照明等的變形照明。 照明光學系統IL ’沿著光轴AX，從光源1側依序具備光束 送光部2、空間光調變器3、變焦光學系統4、複眼透鏡5、 聚光光學系統6、照明視野光闌（光罩遮板）7、視野光闌成 像光學系統8。 空間光調變器3，根據透射過光束送光部2之來自光源 1之光，於其遠視野區域（夫朗和斐繞射區域）形成所欲光強 度分布（光瞳強度分布）。空間光調變器3之構成及作用將於 後述。光束送光部2，將來自光源1之入射光束轉換成具有 適當大小及形狀之截面的光束並導向空間光調變器3，且具 有主動修正射入空間光調變器3之光束之位置變動及角度 ❹ 變動的功能。變焦光學系統4，將來自空間光調變單元3之 光聚光，導向複眼透鏡5。 複眼透鏡5，係由例如緊密棑列之複數個透鏡元件構成 之波面分割型光學積分器。複眼透鏡5，將射入之光束進行 波面分割，在其後側焦點面形成由與透鏡元件相同數目之 光源像構成的一次光源（貫質面光源）。複眼透鏡5之入射 面，係配置於變焦光學系統4之後側焦點位置或其附近。 作為複眼透鏡5，可使用例如圓柱形微複眼透鏡。圓柱形微 複眼透鏡之構成及作用，例如揭示於美國專利第69丨3 3 73 7 200949459 號公報。又，作為複眼透鏡，亦可使用例如美國專利第 6 7 41 3 9 4 5虎公報所揭不之微複眼透鏡。此處，援引美國專利 第6913373说公報及美國專利第6741394號公報以作為炎 照。 於本實施形態’以由複眼透鏡5形成之二次光源為光 源，對配置於照明光學系統IL之被照射面之光罩M進行科 勒（Kohler)照明。因此’形成二次光源的位置係與投影光學 系統PL之孔控光闌AS之位置光學共輛，能將二次光源的 形成面稱為照明光學系統IL之照明光瞳面。典型上，相對 於照明光瞳面’被照射面（配置光罩Μ的面、或考量包含投 影光學系統PL之照明光學系統之情形為配置晶圓w的面） 成為光學上的傅立葉轉換面。 此外’光瞳強度分布，係照明光學系統IL之照明光瞳 面或與該照明光瞳面光學共梃之面的光強度分布（亮度分 布）°複眼透鏡5之波面分割數較大時，形成於複眼透鏡5 之入射面之大部分光強度分布、及二次光源整體之大部分 光強度分布（光瞳強度分布）具有高的相關。因此，亦可將複 眼透鏡5之入射面及與該入射面光學共軛之面之光強度分 布稱為光瞳強度分布。 聚光光學系統6，將從複眼透鏡5射出之光聚光，重疊 照明照明視野光闌7。通過照明視野光闌7之光，係透過視 野光闌成像光學系統8’在光罩Μ之圖案形成區域之至少 一部分形成照明視野光闌7之孔徑部之像之照明區域。此 外，圖丨中，雖省略用以蠻折光軸（或光路）之光路f折鏡的 200949459 設置，但視需要亦可將光肷·把姑、A & 路#折鏡適虽配置於照明光路中。 在光罩載台MS沿著 考XY千面（例如水平面）裝载光 Μ，在晶圓載台WS沿著χγ γ千面裝載晶圓W。投影光學系 統PL，根據由照明光學系 、 予糸統IL形成於光罩Μ之圖案面上 之來自照明區域的光’在晶_ %之曝光面(投影面)上形成 光罩Μ的圖案像。以此方式’在與投影光學系統pL之光轴 AX正交的平面（XY平面、 十面）内，一邊二維驅動控制晶圓載台

WS’或-邊二維驅動控制晶圓w 一邊進行一次曝光或掃描 曝光，以將光罩M之圖案依序曝光於晶圓W之各曝光區域。 、圖2係用以說明本實施形態之空間光調變器之基本構 成及作用的圖。參照圖2，本實施形態之空間光調變器3，

係具有複數個反射鏡元件之反射型空間光調變器，具備本 體3a、驅動部3b。本體3a具有沿著γζ平面二維排=之複 數個微小反射鏡兀件SE、及支持複數個反射鏡元件SE的 基座BA。驅動部3b，根據來自控制部CR的指令，個別控 制驅動複數個反射鏡元件S E的姿勢。 空間光調變器3，對經由第丨平面反射鏡R1的反射面 射入複數個反射鏡元件SE之光，賦予對應其入射位置之空 間調變後射出。從空間光調變器3射出之光，經由第2平 面反射鏡R2的反射面射入變焦光學系統空間光調變器 3之本體3a，如圖3所示，具備二維排列之複數個微小反射 鏡凡件（光學元件）SE。為了使說明及圖示簡單，圖2及圖3 中雖顯示空間光調變器3具備4χ4=16個反射鏡元件sE的 構成例，但實際上具備遠多於16個之複數個反射鏡元件 9 200949459 SE。 參照圖2，沿著與光軸ax平行之方向射入第1平面反 射鏡R1之反射面之光線群之中，光線L1射入複數個反射 鏡元件SE之中之反射鏡元件sEa，光線L2射入與反射鏡 疋件SEa不同之反射鏡元件SEb。同樣地，光線L3射入與 反射1¾元件SEa，SEb不同之反射鏡元件SEc，光線L4射入 與反射鏡元件SEa〜SEc不同之反射鏡元件SEd。反射鏡元 件SEa〜SEd，將對應其位置設定之空間調變賦予光L丨〜 L4。 空間光調變器3，係配置於作為聚光光學係統之變焦光 學系統4之前側焦點位置或其附近。因此，藉由空間光調 變器3之複數個反射鏡元件SEa〜SEd反射而賦予既定角度 分布之光，在變焦光學系統4之後侧焦點面4a形成既定光 強度分布SP1〜SP4。亦即，變焦光學系統4，將空間光調 變器3之複數個反射鏡元件SEa〜SEd賦予射出光之角度， 轉換成空間光調變器3之遠視野區域（夫朗和斐繞射區域） 之面4a上的位置。 再次參照圖1，在變焦光學系統4之後側焦點面4a之 位置，定位複眼透鏡5的入射面。是以，複眼透鏡5形成 之一次光源的光強度分布（亮度分布），係對應空間光調變器 3及變焦光學系統4形成之光強度分布spi〜sp4的分布。 空間光調3’如ffi 3所示，係包含在平面形狀之反射面 為上面之狀態下，沿著1個平面規則且二維排列之多數個 微小反射元件之反射鏡元件SE的可動多面反射鏡。 200949459 各反射鏡元件SE係可動，其反射面n 面之傾斜角及傾斜方向，係藉由根據控制部叫：即反射 不)之指令作動之驅動部3b(圖3中未圖示) 中未圖 制。各反射鏡元件SE，以與其反射面平行 獨立控 此正交之二方向（Y方向及z —向、且彼 ^ )馮疋轉軸，能連續啖雜埒

旋轉所欲之旋轉角度、亦即，能二維控制各反射鐘：政 之反射面的傾斜。 反射鏡X件SE

便合汉射鏡疋件SE之反射面離散旋轉時， 複數個狀態（例如，…、—2 5度、—2 〇卢、 〇 以 ?度、…、+2·5度、…）切換控制為佳。® 3雖二二 為矩形之反射鏡元件SE，但反射锖亓杜 耵叙兀件SE之外形形狀不 限於矩形。然，，從光利用效率之觀點觀之，亦可為可排 列成反射鏡元件SE之間隙變少的形狀（可最密填充的形 狀）。又，從光利用效率之觀點觀之，將相鄰之2個反射鏡 元件SE之間隔抑制在必要最小限亦可。

於本實施形態，作為空間光調變器3，係使用分別使二 維排列之複數個反射鏡元件SE之面向連續（或離散變化: 空間光調變器。此種空間光調變H，能使用例如日本特表 平10— 503300號公報及與其對應之歐洲專利公開第77953〇 戒公報、日本特開2004 - 78 1 36號公報及與其對應之美國 專利第6900915號公報、日本特表2〇〇6— 524;H9號公報及 與其對應之美國專利第7095546號公報、以及日本特開2〇〇6 —1 1 3437號公報所揭示的空間光調變器。此處，援引歐洲 專利公開第779530號公報、美國專利第69〇〇915號公報、 11 200949459 及美國專利第7095546號公報以作為參照。 於空間光調變器3 ’藉由根據來自控制部CR之控制訊 號而作動之驅動部3b的作用，複數個反射鏡元件SE之姿 勢分別變化，各反射鏡元件SE分別設定於既定方向。藉由 空間光調變器3之複數個反射鏡元件SE分別以既定角度反 射之光，透過變焦光學系統4 ’在複眼透鏡5之後側焦點位 置或其附近之照明光瞳，形成複數極狀（2極、4極等）' 輪 帶狀等的光強度分布（光瞳強度分布）。此光瞳強度分布，係 藉由變焦光學系統4的作用，相似（等向）變化。 亦即，變焦光學系統4及複眼透鏡5，根據透射過空間 光調變器3的光束，構成在照明光學系統IL之照明光瞳形 成既定光強度分布的分布形成光學系統。再者，在複眼透 鏡5之後側焦點位置或與其附近之照明光瞳光學共軛之另 一照明光瞳位置’亦即視野光闌成像光學系統8之光瞳位 置及投影光學系統PL之光瞳位置（孔徑光闌As之位置）， 亦形成對應光瞳強度分布的光強度分布。 於曝光裝置，為了將光罩Μ之圖案高精度且忠實轉印 於晶圓W，例如在對應光罩Μ之圖案特性之適當照明條件 下進行曝光是相當重要的。於本實施形態之照明光學系統 IL，由於使用複數個反射鏡元件SE之姿勢個別變化之空間 光調變器3，因此能使空間光調變器3之作用所形成之光瞳 強度分布自在且迅速的變化。 然而，如上述，使用具有複數個反射鏡元件之反射型 空間光調變器並藉由通常設計構成之照明光學系統申，不 12 200949459 僅來自反射鏡元件的正反射光、來自支持反射鏡元件之基 座表面等的正反射光亦到達照明光瞳。此時，由於來自2 射鏡元件以外的正反射光（不需要之光）的影響，而不易形成 所欲光瞳強度分布。以下，參照依據通常設計構成之圖4 的比較例，說明習知技術之缺陷及本發明的課題。 於圖4所示之比較例之空間光調變器3〇，在複數個反 射鏡元件SE之反射面設定成與Yz平面平行之基準狀態 下，沿著與光軸ΑΧ平行之方向射入第1平面反射鏡R1 ^ 反射面的光線’在經過空間光調變器3 〇後，藉由第2平面 反射鏡R2之反射面反射向與光軸Αχ平行之方向。亦即， 在沿著與光軸AX平行之方向射入第丨平面反射鏡R1之反 射面的光線經過複數個反射鏡元件SE後藉由第2平面反射 鏡R2之反射面反射向與光軸Αχ平行之方向之基準狀態（以 下，簡稱為「基準狀態」）下之複數個反射鏡元件SE之反 射面，與排列有複數個反射鏡元件SE之排列面（YZ平面） 一致0

參 V 又’於圖4所不之比較例，支持複數個反射鏡元件sE 之基座BA的表面，與複數個反射鏡元件se之排列面平行， 進而與基準狀態下之複數個反射鏡元件SE之反射面平行。 然而’不僅來自反射鏡元件SE的正反射光、來自基座BA 表面的正反射光亦經過第2平面反射鏡R2之反射面及變焦 光學系統4(圖4中未圖示）到達照明光瞳（與圖1之複眼透鏡 5之後侧焦點面對應）。又，於在反射鏡元件se之間設有反 射鏡框之類型的空間光調變器3 〇，來自反射鏡框之上面之 13 200949459 正反射光亦同樣地到達照明光瞳。亦即，“複數個反射 鏡元件SE以外、與複數個反射鏡元件SE之排列面大致平 行之面部分之正反射光，作為不需要之光而到達照明光 瞳。其結果，於圖4所示之比較例 由於來自反射鏡元件 SE以外之不需要之光的影響，不易形成所欲之光瞳強度分 布0

❹ 再者，於圖4所示之比較例，與複眼透鏡5之後側焦 點面之照明光瞳光學共軛之面’如圖中虛線4〇所示，相對 複數個反射鏡元件SE之排列面（γζ平面）傾斜。此處，照明 光目里之共軏面4 0 (為了使圖式清楚顯示在與空間光調變器 30分離的位置）與複數個反射鏡元件se之排列面的角度， 相等於從空間光調變器3〇至第2平面反射鏡R2之射出光 轴ΑΧ2與在基準狀態下之複數個反射鏡元件se之反射面 之法線（沿著X方向延伸之線）41的角度，進而相等於從第1 平面反射鏡R1至空間光調變器3〇之入射光軸ΑΧ1與法線 41的角度。其結果，例如即使使中央附近之反射鏡元件之 反射面一致於照明光瞳之共軛面40，由於周邊之反射鏡元 件之反射面自共軛面40位置偏移在射出光軸ΑΧ2方向，因 此不易形成所欲之光瞳強度分布。 圖5係概略顯示本實施形態之第1實施例之空間光調 變器之構成及作用的圖。第1實施例之空間光調變器3，與 圖4之比較例同樣地，基座βΑ之表面及複數個反射鏡元件 SE之排列面係設定成與γζ平面平行。然而，於第1實施 例’與圖4之比較例不同，從空間光調變器3至第2平面 14 200949459 反射鏡R2之射出光轴Αχ] # α # 此’在基準狀態下之複數個向延伸。因 …法…射出光軸ΑΧ2:==射面之法線 χ 月没14法線41盘入射弁 軸ΑΧ1的角度相等之方式 ，、入射九 ^相對Χ軸傾斜射出光軸Αχ2 與入射光軸AX1的角度的—半。 卞办即，在基準狀態下之禎 數個反射鏡元件SE之反鼾而,^ 〜卜之複 之反射®，相對複數個反射鏡元件⑶ 之排列面’繞Y軸傾斜射出絲ΑΧ2與人射光軸切的角 度的一半。

’在複數個反 其結果，於第1實施例之空間光調變器 平面傾斜之基準狀態 射入複數個反射鏡元 射鏡元件SE之反射面設定成相對γζ 下，沿著與入射光軸ΑΧ 1平行之方向 件SE而反射的光線，在沿著與射出光軸Αχ2平行之方向 射入第2平面反射鏡R2後，藉由該反射面反射向光軸Αχ。 另一方面，射入複數個反射鏡元件SE以外、與複數個反射 鏡元件SE之排列面大致平行之面部分（基座BA之表面等） 而正反射之光線，被導至圖中箭頭42所示之方向（在射出光 軸AX2與入射光軸ΑΧ 1對稱之方向），因此不會到達第2 平面反射鏡R2之反射面的有效區域，進而不會到達複眼透 鏡5之後側焦點面的照明光瞳。此處，複數個反射鏡元件 S E以外、與複數個反射鏡元件S E之排列面大致平行之面 部分，係位於複數個反射鏡元件SE之間。 以此方式’於第1實施例’可抑制來自空間光調變器3 之反射鏡元件SE以外之不需要光的影響，實現所欲之光瞳 強度分布。又，於第1實施例，由於射出光軸AX2以與複 15 200949459 數個反射鏡元件SE之排列面正交之方式沿著χ方向延伸，

因此照明光瞳之共軛面40與複數個反射鏡元件SE之排列 面平行。其結果，不僅是中央附近，複數個反射鏡元件SE 之反射面遍布整體與共輛面4〇大致一致，進而易於形成所 欲之光瞳強度分布。 於圖ό所示之數值實施例，根據第1實施例之構成， 設定入射光軸ΑΧ1與射出光軸ΑΧ2之角度為40度。亦即， 法線41與射出光軸ΑΧ2之角度及法線41與入射光軸Αχι 之角度皆設定為20度。是以，在基準狀態下之複數個反射 ◎ 鏡元件SE之反射面，相對複數個反射鏡元件SE之排列面 繞Y軸傾斜20度。 於圖7所示之另一數值實施例，根據第丨實施例之構 成’設定入射光軸AX1與射出光軸AX2之角度為30度。 亦即，法線41與射出光軸AX2之角度及法線41與入射光 軸AX1之角度皆設定為1 5度。是以，在基準狀態下之複數 個反射鏡元件SE之反射面，相對複數個反射鏡元件SE之 排列面繞γ軸傾斜1 5度。 〇 圖8係概略顯示本實施形態之第2實施例之空間光調 變器之構成及作用的圖。第2實施例之空間光調變器3，與 圖4之比較例同樣地，以從第i平面反射鏡r1至空間光調 變器3之入射光軸Αχ丨與從空間光調變器3至第2平面反 射鏡R2之射出光軸ΑΧ2相對χ軸為相同角度之方式設定 成在X軸對稱。然而，於第2實施例，與囷4之比較例不 同，基座ΒΑ之表面及複數個反射鏡元件SE之排列面係設 16 200949459 W㈣打平面傾斜。因此’在基準狀態下之複數個反射 -件SE之反射面之法線4 i ’以法線4 ^與射出光軸 的角度與去線41與入射光軸Αχ J的角度相等之方式，沿著 方向I伸。亦即，在基準狀態下之複數個反射鏡元件se 反射面與YZ平面平行，相對複數個反射鏡元件之 排列面’繞Y軸傾斜射出光轴AX2與入射光軸AX1的角度 的一半。 ❹ 其結果，於第2實施例之空間光調變器3,在複數個反 射鏡το件SE之反射面設定成與γζ平面平行之基準狀態 下，沧著與入射光軸AX1平行之方向射入複數個反射鏡元 件SE而反射的光線，在沿著與射出光軸Αχ2平行之方向 射入第2平面反射鏡R2後，藉由該反射面反射向光軸Αχ。 另方面射入複數個反射鏡元件S Ε以外、與複數個反射 鏡几件SE之排列面大致平行之面部分（基座ΒΑ之表面等） 而正反射之光線，被導至圖中箭頭42所示之方向（在射出光 φ 軸ΑΧ2與入射光軸AX1對稱之方向），因此不會到達第2 平面反射鏡R2之反射面的有效區域，進而不會到達複眼透 鏡5之後側焦點面的照明光瞳。 以此方式，於第2實施例，與第丨實施例同樣地，可 抑制來自空間光調變器3之反射鏡元件se以外之不需要光 的影響，實現所欲之光瞳強度分布。又，於第2實施例， 與第1實施例同樣地，由於射出光軸AX2沿著與複數個反 射鏡元件SE之排列面正父之方向延伸，因此照明光瞳之丑 軛面40與複數個反射鏡元件SE之排列面平行。其結果， 17 200949459 不僅是中央附近，複數個反射鏡元件SE之反射面遍布整體 與共軛面40大致一致，進而易於形成所欲之光瞳強度分布。 於圖9所不之數值實施例，根據第2實施例之構成， 設定入射光軸AX1與射出光軸AX2之角度為60度。亦即， 法線41與射出光軸AX2之角度及法線41與入射光軸AX1 之角度皆設定為30度。是以，在基準狀態下之複數個反射 鏡元件SE之反射面’相對複數個反射鏡元件se之排列面 繞Y軸傾斜30度。 於圖10所示之另一數值實施例，根據第2實施例之構 © 成，设定入射光軸ΑΧ 1與射出光軸Αχ2之角度為4〇度。 亦即，法線41與射出光軸AX2之角度及法線4丨與入射光 軸ΑΧ 1之角度皆設定為2〇度。是以，在基準狀態下之複數 個反射鏡元件SE之反射面，相對複數個反射鏡元件SE之 排列面繞Y軸傾斜2 0度。 此外’於上述說明’雖例示根據第1實施例之構成的2 個數值實施例及根據第2實施例之構成的2個數值實施 例，但並不限定於此，根據第1實施例之構成的數值實施 〇 例及根據第2實施例之構成的數值實施例可有各種形態。 又’於上述說明，作為本發明之空間光調變器的具體構成 例’雖例示第1實施例及第2實施例，但並不限定於此， 本發明之空間光調變器的具體構成可有各種形態。 然而’於上述實施形態，可考慮為以第2平面反射鏡 R2單體 '或第2平面反射鏡與變焦光學系統4 一起構 成導引經過空間光調變器3之複數個反射鏡元件SE之光的 18 200949459 射出側光學系統’該射出側光學系統與空間光調變器3構 成空間光调變單元。X，亦可考慮為以第1平面反射鏡R1 單體、或光束送光部2中之光學系統與第1平面反射鏡Ri 一起構成將光導向空間光調變器3之複數個反射鏡元件SE 的入射側光學系統，該入射側光學系統與射出側光學系統 與空間光調變器3構成空間光調變單元。 不响疋何種情形，於上述實施形態之空間光調變單 參兀，經過空間光調變器3之複數個反射鏡元件SE以外、與 複數個反，射鏡元件SE之排列面大致平行之面部分之〇次光 (正反射光）’係構成為不通過與照明光學系統乩之照明光 瞳光學共輛之射出側光學系統之入射光瞳，進而不會到達 知明光曈。因此’考慮射出側光學系統僅藉由平面反射鏡 或稜鏡般之偏向構件構成時，射出側光學系統雖不具有學 術上的入射光目里，但此時，〇次光不通過射出側光學系統之 入射光瞳’可意指〇次光射向包含該射出側光學系統之後 ❹、續光干系統所疋義之人射光瞳或該人射光瞳之共輛像的外 側。 此外，於上述實施形態，為了使來自反射鏡元件卯之 反射面之繞射光造成之在照明光瞳之繞射模糊之寬度在矩 形反射面之一邊方向與另一邊方向對稱’較佳為，沿著射 出光軸AX2從照明光瞳側觀察之反㈣μ奸μ 之表觀之外形形狀為正方形。因此，例如於圖5及圖8 各實施例，必須將反射鏡元件SE之矩形反射面在ζ = 格來說，於ΧΖ平面反射鏡元件S£之反射面之截面細長^ 19 200949459 . 伸之方向）之尺寸設定成大於Y方向尺寸之所欲尺寸。 又’於上述實施形態，從第1平面反射鏡R1延伸至前 側（光源側）之入射側光學系統之前側光軸ΑΧ、及從第2平 面反射镜R2延伸至後側（光罩側）之射出側光學系統之後側 光軸ΑΧ係沿著1條直線延伸。以此方式，隔著空間光調變 器3將前側光軸ΑΧ與後側光軸ΑΧ設定成彼此一致或彼此 平行’在空間光調變器3之上游與下游使光路同軸（或平 行），藉此，能共用例如為形成光曈強度分布而使用繞射光 學元件之習知照明光學裝置與光學系統。 © 又’於上述實施形態’使來自光束送光部2之光偏向 並導至空間光調變器3之第丨偏向構件及使來自空間光調 變器3之光偏向並導至變焦光學系統4之第2偏向構件， 係分別使用第1平面反射鏡R1及第2平面反射鏡然 而，並不限定於此，第1偏向構件及第2偏向構件，可使 用具有所欲之截面形狀的丨個或複數個稜鏡等。 又杰上述貫施形態之空間光調變單元，經過空間光 調變器3之複數個反射鏡元件SE以外 '與複數個反射鏡元© 件SE之排列面大致平行之面部分之〇次光（正反射光），係 構成為不射入入射側光學系統（光束送光部2)。藉此，可防 止在工間光調變器3之〇次光返回光源造成的不良影響。 又上述*兒明中，作為具有二維排列且個別控制之複 數個光學元件的空間光調變器，係使用可個別控制二維排 列之複數個反射面之方向(角度：傾斜)的空間光調變器。然 而’並不限於此’亦可使用例如可個別控制二維排列之複 20 200949459 數個反射面之高度（位置）的空問伞。 α 7 ]二間先调變器。此種空間光調變 器’能使用以下所揭示之空間弁哺戀突 间尤凋變窃，例如揭示於日本 特開平6 — 2 818 6 9號公報及盘士樹_ 、， 裉及與此對應之吳國專利第5312513 號公報、及日本特表2004- πηΑΐ c咕、上 520618唬公報及與此對應之美 國專利第6885493號公報之i ^ 外也 现a稂之圖1 d。該專空間光調變器中， 藉由形成二維之高度分本，非玄 门反刀邛’犯將與繞射面同樣之作用提供 給入射光。此外，亦能蔣呈古μ、+，一认丨丨 力月b肝具有上边一維排列之複數個反射

❹ 面之空間光調變器依照以下所揭示之公報加以變形，例如 揭示於日本特表2006_ 513442號公報及與此對應之美國專 利第6891655號公報、為η 士 4*主ΐΛΛί· m 次日本特表2005 - 524 1 1 2號公報及 與此對應之美國專利公開第2〇〇5/〇〇95749號公報。 又，上述說明中，雖使用具有複數個反射鏡元件之反 射型空間光調變器，但並不限於此，亦可使用例如美國專 利第5229872號公報所揭示之透射型空間光調變器。 此處，援引美國專利第53 1 25 1 3號公報、美國專利第 6885493號公報、美國專利第689 1655號公報、美國專利公 開第2005/0095 749號公報、及美國專利第5229872號公報 以作為參照。 此外’上述實施形態中’在使用空間光調變器以形成 光瞳強度分布時’亦可以光瞳亮度分布測量裝置來測量光 目里強度分布’並依該測量結果來控制空間光調變器。此種 技術已揭示於例如日本特開2〇〇6_ 54328號公報、或曰本 特開2003 ~ 22967號公報及與此對應之美國專利公開第 2003/0038225號公報。此處，援引美國專利公開第 21 200949459 2003/003 8225號公報以作為參照。 又’上述實施形態中’亦可使用根據既定電子資料來 形成既定圖案的可變圖案形成裝置以取代光罩。若使用此 種可.菱圖案形成裝置，則圖案即使是縱置亦可將對同步精 度所造成之影響減少至最低限度。此外，可變圖案形成裝 置可使用例如DMD(Digital Micro-Mirror Device :數位微鏡 元件）’其係包含根據既定電子資料來驅動的複數個反射元 件。使用DMD之曝光裝置已揭示於例如日本特開2004 _ 304135號公報、國際專利公開第2006/080285號小冊子及 〇 與此對應之美國專利公開第2007/0296936號公報。又，除 了 DMD等非發光型反射型空間光調變器以外，亦可使用透 射型空間光調變器，或亦可使用自發光型影像顯示元件。 此外’即使圖案面為橫置之情況下，亦可使用可變圖案形 成裝置。此處’援引美國專利公開第2〇〇7/〇296936號公報 以作為參照。 此外，於上述實施形態，光學積分器雖使用複眼透鏡 5’但亦可使用内面反射型光學積分器（典型而言為棒狀積分 ❹ 器）來取代之。此時，在變焦光學系統4之後側配置聚光透 鏡，以使其前側焦點位置與變焦光學系統4之後側焦點位 置一致’在此聚光透鏡之後側焦點位置或其附近配置棒狀 積分器以定位入射端。此時，棒狀積分器之射出端成為照 明視野光闌7的位置。使用棒狀積分器時，此棒狀積分器 之下游之視野光闌成像光學系統8内之與投影光學系統PL 之孔徑光闌AS之位置光學共軛的位置，可稱為照明光瞳 22 200949459 面。又，由於在棒狀積分器之入射面之位置，形成照明光 瞳面之二次光源的虛像，因此該位置及與該位置光學丘輛 的位置，亦可稱為照明光瞳面。此處，變焦光學系統4、與 上述聚光透鏡，可視為配置於光學積分器與空間光調㈣ 之間之光路中的聚光光學系統，變焦光學系統4、上述聚光 透鏡、及棒狀積分器可視為分布形成光學系統。 上述實施形態之曝弁_要，a # 爆尤衷置係藉由組裝包含本專利申 所列舉之各構成元件的各種次系統，以能保持既定 之機械精度、電氣精度、光學精度之方式所製造。為確伴 此專各種精度，於此組裝前後係對各種光學系統進行用以 ^光學精度之調整、對各種機械系統進行用以達成機械 精度之調整、對各種電氣系 榎罨孔糸統進订用以達成電氣精度之調 整。從各種次系統至曝光,f 元哀置之組策製程，係包含各種次 糸統彼此之機械連接、電 線連接、氣壓迴路之配管 “、、’從各種次系統至曝光裝置之組裝製程前， ❿： 系統個別之組褒製程。當各種次系統至曝光裝置 之組裝製程結束後，即進人 髀之夂插掉成 進仃，.不σ 5周正，以確保曝光裝置整 等比Λ 1 a此外，曝光裝置之製造可在溫度及潔淨度 #皆又到管理之無塵室進行。 π又 其次，針對使用上述實施形態 方法作說明。圖Η在* _ .. +先破置的兀件製造 圖。如圖11所示，主道Μ __ 〈裂每步驟的流程 ^ +導體元件之製造步驟中，#將全;i Μ 4鍍於構成半導體开 r係將金屬膜 土板的晶圓W(步驟S40)，並將残 先性材科之光阻塗布於該肝α …俊冬金屬馭上（步驟S42)。接 23 200949459 著，使用上述實施形態之投影曝光裝置，將形成於光罩（標 線片）M之圖案轉印於晶圓W上之各照射區域（步驟S44:曝 光步驟）’並進行完成該轉印後之晶圓w的顯影，亦即進行 轉P有圖案之光阻的顯影（步驟S * 6 :顯影步驟）。之後，藉 由步驟S46以產生於晶圓w表面之光阻圖案為光罩，對晶 圓w表面進行蝕刻等之加工（步驟s48 ••加工步驟）。

,此處，光阻圖案係指產生對應藉由上述實施形態之投 知曝光裝置所轉印之圖案的形狀的凹凸之光阻層，且其凹 部2貫通光阻層者。步驟S48中，係透過該光阻圖案來進 仃曰曰圓w表面之加工。於步驟s48所進行之加工中，包含 例如晶圓W表面之㈣或金屬膜等之成財之至少一者。 此外’步W S44中，上述實施形態之投影曝光裝置，係以 塗布有光阻之晶圓w為感光性基板亦即基板p來進行 之轉印。 ’、 圖 12倍矣 〇 、不液晶顯示元件等液晶元件之製造步驟的流 程圖。如圖17如- ^ 所不，液晶元件之製造步驟中，係依序進行

圖案形成步驟(步驟S5〇)、渡色器形成步驟(步驟叫 m步驟（步驟S54)、以及模組組裝步驟（步驟$ 。 S 5 Ο 投影曝光裝置’之圖案形成步驟中，係使用上述實施形態之 塗布右 將電路圖案及電極圖案等既定圖案形成於 中，勺入曝 > 破璃基板上作為基板ρ。於該圖案形成步驟 於光Γ層進t-步：，係使用上述實施形態之投影曝光震置， 板P的雜/ 轉印；顯影步驟，進行轉印有圖案之基 的K亦即進行玻璃基板上之光阻層的顯影，以產生 24 200949459 2應圖案形狀的光阻層；以及加工步驟，透過該顯影後之 先阻層來進行玻璃基板表面之加工。 步驟S52之渡色器形成步驟中，係形成滤色器，其係 將多數個對應R(Red:紅）、G(Green:綠卜及帥⑻：藍) 之3個點之組排列成陣列狀’或將複數個r、g、b之3條 條紋之濾色器之組排列於水平掃描方向。 、步驟S54之單元組裝步驟中，係使用藉由步驟s5〇形 成有既疋圖案之玻璃基板與藉由步驟S52所形成之遽色器 來組裝液晶面板（液晶單元）。具體而言，例如係將液晶注入 玻璃基板與渡色器之間，藉此形成液晶面板。步驟㈣之 模組組裝步驟中，係對藉由步驟S54所組裝之液晶面板安 裝使及液晶面才反進行顯示動作之電氣電路及背光等各種零 件。 又本發明並不限於應用在半導體元件製造用之曝光 裝置，亦可廣泛應用於例如形成於方形玻璃板之液晶顯示 φ 兀件或電漿顯示器等顯示裝置用的曝光裝置、或用以製造 攝影元件（CCD等）、微型裝置、薄膜磁頭、以及DNA晶片 等各種兀件的曝光裝置。此外，本發明亦可應用於使用光 微影步驟來製造形成有各種元件之光罩圖案之光罩（光罩、 標線片等）時的曝光步驟（曝光裝置）。 此外，上述實施形態中’可使用ArF準分子雷射光（波 長M93nm)或KrF準分子雷射光（波長：248 nm)作為曝光用 光。又，並不限於此，對其他適當之雷射光源，例如供應 波長為157nm之雷射光的雷射光源等亦可應用本發明: 25 200949459

WO99/49504號小冊子 '日本特開平6 。此處’援引國際公開第 © 平6— 124873號公報及日 本特開平1 0 - 3 0 3 1 14號公報以作為參照。 又，在上述之實施形態中，亦能適用揭示於美國專利 公開第2006/0170901號公報及美國專利公開第 2007/0146676號公報之所謂偏光照明方法。此處，援引美 國專利公開第2006/0170901號公報及美國專利公開第 2 0 0 7 / 0 1 4 6 6 7 6號公報以作為參照。 又，上述實施形態中，雖在曝光裝置中對照明光罩之 照明光學系統應用本發明，但並不限於此，對照明光罩以 外之被照射面的一般照明光學系統亦可應用本發明。 【圖式簡單說明】 圖1係概略顯示本發明實施形態之曝光裝置之構成的 圖。 圖2係概略顯示本實施形態之空間光調變器之基本構 成及作用的圖。 26 200949459 圖3係圖2之空間光調變器的部分立體圖。 圖4係概略顯示用以說明習知技術之缺陷及本發明課 題之比較例的圖。 ^圖5係概略顯示本實施形態之第1實施例之空間光調 變器之構成及作用的圖。 圖6係概略顯示第1實施例之數值實施例的圖。 係概略顯不第1實施例之另一數值實施例的圖。 ® t圖8係概略顯示本實施形態之第2實施例之空間光調 變态之構成及作用的圖。 圖9係概略顯示第2實施例之數值實施例的圖。 圖1 〇係概略顯示第2實施例之另一數值實施例的圖。 圖11係顯示半導體元件之製程的流程圖。 圖12係顯示液晶顯示元件等之液晶元件之製程的流程 _。 【主要元件符號說明】

1 光源 2 光束送光部 3 空間光調變器 3a 空間光調變器之本體 3 b 驅動部 4 變焦光學系統 5 複眼透鏡 6 聚光光學系統 7 照明視野光闌（光罩遮板） 27 200949459 8 視野光闌成像光學系統 IL 照明光學系統 CR 控制部 Μ 光罩 PL 投影光學系統 W 晶圓 28

Claims (1)

1. 200949459 七、申請專利範圍· 1 · 一種空間光調變單元，其特徵在於，具備： 空間光調變器’具有二維排列且個別控制之複數個光 學元件；以及 射出側光學系統’導引經過該空間光調變器之該複數 個光學元件的光； 該射出侧光學系統’係構成為使經過該複數個光學元 件以外、與排列有該複數個光學元件之排列面大致平行之 ® 面部分之〇次光不通過該射出側光學系統的入射光瞳。 2.如申請專利範圍第1項之空間光調變單元，其具備將 光導至該空間光調變器之該複數個光學元件的入射側光學 系統。 3 ·如申請專利範圍第2項之空間光調變單元，其中，在 沿著該入射側光學系統之光軸射入該複數個光學元件之平 行光束經過該複數個光學元件沿著該射出側光學系統之光

   軸被導引之基準狀態下之該複數個光學元件之光學面，相 對該排列面繞既定軸線傾斜。 4·如申請專利範圍第3項之空間光調變單元，其中，該 又車4線正交方向之 的外形形狀。 項之空間光調變單 4 _空間光調變器 具有配置在該空間 複數個光學元件之光學面，具有與該既 尺寸大於與該既定軸線平行方向之尺寸 5·如申請專利範圍第2至4項中任一 元’其中’該入射側光學系統具有配置 側的第1偏向構件，該射出側光學系統 光調變器側的第2偏向構件。 29 200949459 6.如申請專利範圍第5項之空間光調變單元，其中，從 "亥第1偏向構件延伸至前側之該入射側光學系統之光軸與 從°亥第2偏向構件延伸至後側之該射出側光學系統之光 軸，彼此一致或彼此平行。 7‘如申請專利範圍第5或6項之空間光調變單元，其 中，該第2偏向構件具備反射面； _紅過该複數個光學元件以外、與排列有該複數個光學 几件之忒排列面大致平行之面部分之該0次光射向該第2 偏向構件之該反射面之外。 8 ·如申凊專利範圍第2至7項中任一項之空間光調變單 “其中’ s亥入射側光學系統，係構成為使經過該複數個 光學7°件以外、與排列有該複數個光學元件之排列面大致 平仃之面部分之〇次光不通過該入射側光學系統。 士申响專利範圍苐1至8項中任一項之空間光調變單 一其中，6亥空間光調變器，具有二維排列之複數個反射 鏡兀件、與個別控制驅動該複數個反射鏡元件之姿勢之驅 動部。 ^ 1 〇.如申請專利範圍第9項之空間光調變單元，其中’ 该驅動部係使該複數個反射鏡元件之方向連續或離散變 化。 m — 11·如申請專利範圍第丨至10項中任一項之空間光調變 單元，其係與根據來自光源之光照明被照射面的照明光學 ' 起使用，將來自該光源之光導至該照明光學系統中 之分布形成光學系統，在與該入射光瞳共軛之照明光瞳形 200949459 成既定光強度分布。 1 2.如申請專利範圍第11項之空間光調變單元，其中， 該照明光學系統，係與用以形成與該被照射面光學共軛之 面的投影光學系統組合使用，該照明光瞳係與該投影光學 系統之孔徑光闌光學共扼的位置。 13. 如申請專利範圍第i至12項中任一項之空間光調變 單元，其中，該複數個光學元件以外、與排列有該複數個 光學元件之該排列面大致平行之面部分，係位於該複數個 光學元件之間。 14. 種照明光學糸統，係根據來自光源之光照明被照 射面’其特徵在於，具備： 申明專利範圍第1至1 3項中任一項之空間光調變單 元；以及 分布形成光學系統’根據透射過該空間光調變器之光 束’在與該入射光瞳共軛之照明光瞳形成既定光強度分布。 φ . 15.如申請專利範圍第14項之照明光學系統，其中，該 刀布形成光學系統，具有光學積分器及配置於該光學積分 器與該空間光調變單元之間之光路中的聚光光學系統。 16.如申請專利範圍第14或15項之照明光學系統，其 係與用以形成與該被照射面光學共軛之面的投影光學系統 、’且σ使用，該照明光瞳係與該投影光學系統之孔徑光闌光 學共扼的位置。 1 7. —種曝光裝置，其特徵在於：具備用以照明既定圖 案之申請專利範圍第14至1 6項中任一項之照明光學系 31 200949459 統’將該既定圖案曝光於感光性基板。 . 18了種元件製造方法，其特徵在於，包含： 曝光步驟，使用申請專利範圍第17項之曝光裝置，將 該既^ ®案曝光於該感光性基板； 員景/步驟，使轉印有該既定圖案之該感光性基板顯 景/將對應s亥g无定圊案之形狀之光罩層形成於該感光性基 板的表面；以及 加工步驟’透過該光罩層加工該感光性基板的表面。 19. 種空間光調變器，係將從第丄光學系統射入之光 d 調變並導至第2光學系統，其特徵在於： 具有二維排列且個別控制之複數個光學元件； 在沿著該第1光學系統之光軸射入該複數個光學元件 之平行光束經過該複數個光學元件沿著該第2光學系統之 光軸被導引之基準狀態下之該複數個光學元件之光學面， 相對排列有該複數個光學元件之排列面繞既定軸線傾斜。 20. 如申請專利範圍第1 9項之空間光調變器，其具有二 維排列之複數個反射鏡元件、與個別控制驅動該複數個反 ^ 射鏡元件之姿勢之驅動部。 21 ·如申請專利範圍第20項之空間光調變器，其中，該 驅動部係使該複數個反射鏡元件之方向連續或離散變化。 22.如申請專利範圍第丨9至21項中任—項之空間光調 變器，其係與根據來自光源之光照明被照射面的照明光學 系統一起使用’將來自該光源之光導至該照明光學系統中 之分布形成光學系統，在該照明光學系統之照明光瞳形成 32 200949459 既疋光強度分布。 23. 如申請專利範圍第22項之空間光調變器，其中，該 照明光學系統’係與用以形成與該被照射面光學共軛之面 的投影光學系統組合使用，該照明光瞳係與該投影光學系 統之孔徑光闌光學共耗的位置。 24. —種照明光學系統’係根據來自光源之光照明被照 射面，其特徵在於，具備： ❹申明專利範圍第19至23項中任一項之空間光調變 器；以及 分布形成光學系統’根據透射過該空間光調變器之光 束，在该照明光學系統之照明光瞳形成既定光強度分布。 25. 如申請專利範圍第24項之照明光學系統，其中，該 刀布形成光學系統’具有光學積分器及配置於該光學積分 器與該空間光調變器之間之光路中的聚光光學系統。 26. 如申請專利範圍第24或25項之照明光學系統，其 ® 系”用以形成與該被照射面光學共概之面的投影光學系統 組合使用，該照明光瞳係與該投影光學系統之孔徑光闌光 學共軛的位置。 27· —種曝光裝置，其特徵在於：具備用以照明既定圖 案之申明專利範圍第24至26項中任一項之照明光學系 統’將該既定圖案曝光於感光性基板。 28· —種元件製造方法，其特徵在於，包含： ^曝光步驟，使用申請專利範圍第27項之曝光裝置，將 該既定圖案曝光於該感光性基板； 33 200949459 顯影步驟，使轉印有該既定圖案之該感光性基板顯 影，將對應該既定圖案之形狀之光罩層形成於該感光性基 板的表面；以及 加工步驟，透過該光罩層加工該感光性基板的表面。 八、圖式. (如次頁） ❹

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