[发明专利]偏光变换元件、光学照明装置、曝光装置以及曝光方法

说明书

本申请是原申请申请号200580003186.5(国际申请号PCT/JP2005/000407)， 申请日2005年01月14日，发明名称为“偏光变换元件、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

本发明是有关于偏光变换元件、光学照明装置、曝光装置、以及曝光 方法，且特别是有关于一种曝光装置，用于制成半导体元件、影像摄取元 件、液晶显示元件、薄膜磁性头等的微元件的微影制程中。

背景技术

关于一些典型的曝光装置，从光源射出的光束藉由做为光学积分器 (opt ical integrator)的复眼(fly eye)透镜，以形成由多个光源所构成的 实质面光源的二次光源。由二次光源(一般是光学照明装置的照明瞳或是被 形成于其附近的照明瞳分布)射出的光束，藉由被配置于复眼透镜的后侧焦 点面附近的光圈而被限制后，入射于集光透镜。

利用集光透镜而被集光的光束，与被形成有所定图案的罩幕重迭地照 明。穿过罩幕的图案的光，藉由投影光学系统成像于晶圆上。接着，在晶 圆上，罩幕图案被投影曝光(转印)。又，被形成于罩幕的图案，在被高积 集化时，对于此微细图案要正确地被转印到晶圆上，在晶圆上要得到均一 照度分布是不可缺少的。

例如在发明人的日本专利第3246615号公开资料，揭示为了实现将任 意方向的微细图案以忠实地转印的照明条件，在复眼透镜的后侧焦点面形 成轮带状的二次光源，且设定使穿过此轮带状二次光源的光束，在周方向 的偏光方向为直线偏光状态(以下简称为「周方向偏光状态」)。

但是，上述公开资料的技术，利用藉由复眼透镜所形成的圆形光束，限 制具有轮带状开口的光圈，以形成轮带状二次光源。此结果，对于传统技 术，会使光圈产生大量光损失，进而使曝光装置的产能低下，因此不适合。

发明内容

有鉴于前述的问题，本发明提出一种偏光变换元件，可以将有约为单 一方向的偏光方向的直线偏光状态的入射光，变换成有约为周方向的偏光 方向的周方向偏光状态的光，且可以防止光量损失。

又，本发明的目的是提供光学照明装置，使用偏光变换元件，可以将 有约为单一方向的偏光方向的直线偏光状态的入射光，变换成有约为周方 向的偏光方向的周方向偏光状态的光，可以良好防止光量损失，形成周方 向偏光状态的轮带状照明瞳分布。

又，本发明提供曝光装置与曝光方法，使用光学照明装置可以良好防 止光量损失，形成周方向偏光状态的轮带状照明瞳分布，用适当的照明条 件，可以将微细图案忠实地且高产能转印。

为了解决前述问题，本发明的第一实施例提供一种偏光变换元件，变换 入射光的偏光状态成为所定的偏光状态，利用有旋光性的光学材料，以形 成在周方向有厚度变化分布。

根据本发明第二实施例，提供一光学照明装置，包括提供照明光的光 源，以及该光源与被照射面之间的光路被配置第一实施例的偏光变换元件。

于本发明第三实施例，提供光学照明装置，对于根据由光源供给的照 明光，照明于被照射面的光学照明装置，

前述光学照明装置的照明瞳面或与该照明瞳面共轭的面内被形成的光 强度分布，关于在其所定的有效光源区域的第1方向偏光的平均特定偏光 率以RSP_h(Ave)表示，关于第2方向偏光的平均特定偏光率以RSP_v(Ave)表 示，满足

RSP_h(Ave)>70％，RSP_v(Ave)>70％。

又，

RSP_h(Ave)＝Ix(Ave)/(Ix+Iy)Ave；

RSP_v(Ave)＝Iy(Ave)/(Ix+Iy)Ave。