[发明专利]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，提供一种光学照明装置，适用于将配置在被照射面的掩膜的图案转写到感光性基板的曝光装置中，所述光学照明装置基于来自光源的光束而对所述被照射面进行照明，所述光学照明装置的特征在于其包括：光学元件，利用有旋光性的结晶光学材料而形成；其中，所述光学元件的光学结晶轴配置成与所述照明光学装置的光轴方向一致；所述光学元件具有：在沿着光的透过方向的方向中、厚度互异的多个部分。 

在本发明的一较佳实施例中，所述多个部分沿着将所述光轴进行横切的面内而进行配置，所述多个基本元件在与所述光轴直交的一个平面整齐排列，各个基本元件的靠近所述掩膜侧之面为平面状、且靠近所述光源侧之面因各基本元件厚度相异形成凹凸状。 

在本发明的一较佳实施例中，沿着所述多个部分中的第1部分的光的透过方向的方向中的厚度、及沿着与所述多个部分中的第1部分不同的第2部分的光的透过方向中的厚度，设定成：使直线偏光射入时，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为相异。 

在本发明的一较佳实施例中，从所述第1部分射出的所述直线偏光的所述偏光方向、与从所述第2部分射出的直线偏光的偏光方向互相垂直。 

在本发明的一较佳实施例中，将通过所述第1部分的光束作为第1光束，且通过所述第2部分的光束作为第2光束时，所述第1光束及所述第2光束在所述光学照明装置的照明瞳面通过相异的区域。 

在本发明的一较佳实施例中，所述第1部分与所述第2部分是一体地形成。 

在本发明的一较佳实施例中，所述光学元件的所述多个部分为：沿着光的透过方向的方向中厚度互异的多种基本元件。 

在本发明的一较佳实施例中，所述多个基本元件是沿着将所述光轴进行横切的面内而进行设置。 

在本发明的一较佳实施例中，所述多个基本元件包括：第1基本元件及第2基本元件，其中，所述第2基本元件具有与所述第1基本元件相异的厚度。