[发明专利]照明光学装置的制造方法、照明方法、曝光方法和装置制造方法

说明书

本申请是中国申请号为200880024806.7，发明名称为“照明光学系统、曝光设备、光学元件和其制造方法和装置制造方法”的专利申请的分案申请，原申请的申请日是2008年09月10日。

技术领域

本发明涉及照明光学系统、曝光设备和装置制造方法，且更确切地说，涉及适合用于曝光设备的照明光学系统，所述曝光设备用于通过光刻工艺来制造例如半导体装置、成像装置、液晶显示装置和薄膜磁头的装置。本发明也涉及与用于曝光设备的照明光学系统一起使用的光学元件，所述曝光设备用于通过光刻工艺来制造例如半导体装置、成像装置、液晶显示装置和薄膜磁头之类的装置。

背景技术

在此类型的典型曝光设备中，将从光源发出的光束导引穿过作为光学积分器的蝇眼(fly eye)透镜以形成作为由大量光源组成的实质表面发光体的二次光源（通常，在照明光瞳上预定的光强度分布）。照明光瞳上的光强度分布在下文中将被称作“照明光瞳亮度分布”。将照明光瞳定义如下：通过照明光瞳与要照明的表面（在曝光设备的情况下，其为掩膜或晶片）之间的光学系统的作用，使所述要照明的表面保持为照明光瞳的傅立叶变换平面。

来自二次光源的射束由聚光透镜聚集以重叠地对上面形成有预定图案的掩膜进行照明。由掩膜透射的光线行进而穿过投影光学系统以聚焦于晶片上。以此方式，投影（或转印）掩膜图案以在晶片上实现其曝光。形成于掩膜上的图案为高度整合的图案，且可通过在晶片上获得均匀的照度分布来将此微观图案准确地转印到晶片上。

存在一种常规提出的照明光学设备，其能够连续地改变照明光瞳亮度分布（且又改变照明条件）（参考，日本专利特许公开申请案第2002-353105号）。

发明内容

日本专利特许公开申请案第2002-353105号中所揭露的常规照明光学设备经配置以使用由大量微观元件镜面组成的可移动多镜面来在各别反射面的微观单元中分割入射的射束，且使经分割的射束折叠以将入射的射束的横截面转换成所要形状或所要大小，所述微观元件镜面布置成阵列形式且其倾斜角度和倾斜方向受到个别地驱动和控制。

然而，光的照射容易使类似于可移动多镜面的空间光调制器损坏，且在空间光调制器损坏时必需对其执行替换工作。在空间光调制器的此替换工作期间，曝光设备不可用，且此导致装置生产率的降低。

已鉴于上述问题来实现本发明，且本发明的目标为提供一种照明光学系统，其能够实现照明条件的多样性，且能够在应用于曝光设备时实现装置生产率的提高。本发明的另一目标为提供一种曝光设备，其能够使用能够实现照明条件的多样性的照明光学系统在根据图案特性而实现的适当照明条件下执行良好曝光。

本发明的再一目标为提供一种与照明光学系统一起使用的光学元件，其（例如）在应用于曝光设备时可根据图案特性来实现适当照明条件，且其可实现装置生产率的提高。

本发明的第一实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含：第一光学路径，衍射光学元件可布置于其中的第一位置处；第二光学路径，具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件的空间光调制器可布置于其中的第二位置处；和第三光学路径，其为已通过第一光学路径和第二光学路径中的至少一者的光线的光学路径，且一种分布形成光学系统布置于其中；其中所述分布形成光学系统基于已通过第一光学路径和第二光学路径中的至少一者的光线而在位于第三光学路径中的照明光瞳上形成预定的光强度分布。

本发明的第二实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含：空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件；和分布形成光学系统，其基于已通过空间光调制器的光线而在照明光瞳上形成预定的光强度分布；其中空间光调制器的多个光学元件选择性地位于照明光学系统的光学路径中的位置与照明光学系统的光学路径外的位置之间。

本发明的第三实施例提供一种照明光学系统，其在来自光源的光线的基础上对要照明的表面进行照明，所述照明光学系统包含：衍射光学元件，其可插入于照明光学系统的光学路径中的第一位置处；空间光调制器，其具有二维地形成阵列且个别地加以控制的多个光学元件，所述空间光调制器可插入于第一位置处或与所述第一位置成光学共轭的第二位置处；和分布形成光学系统，其基于已通过衍射光学元件和空间光调制器中的至少一者的光线而在照明光瞳上形成预定的光强度分布。