TWI498663B - 照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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Description

照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法
本發明是關於一種照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法，尤其是關於一種適用於曝光裝置的照明光學裝置，該曝光裝置是用以利用微影製程來製造半導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、及薄膜磁頭等元件的裝置。
於用以製造半導體元件等的光微影製程中使用如下曝光裝置，即，將光罩(mask或reticle)的圖案像經由投影光學系統而投影曝光於感光性基板(塗佈有光阻劑的晶圓、玻璃板等)上。普通曝光裝置是於感光性基板上的1個曝光照射區域(單位曝光區域)形成有1種圖案。
對此，為了提高產出量而提出有如下雙重曝光方式，即，將2種圖案重疊於感光性基板上的同一曝光照射區域，而形成1個合成圖案(參照專利文獻1)。
【專利文獻1】日本專利特開2000－21748號公報
專利文獻1所揭示的雙重曝光方式的曝光裝置中，需要分別照明相間隔的2個區域的照明光學裝置。然而，若由具有相同結構的2個照明系統來構成用於雙重曝光的照明光學裝置，會使得裝置的體型增大。
本發明是鑒於上述問題而研製開發的，目的在於提供一種結構簡單且形態小而緊密，可分別照明相間隔的2個區域的照明光學裝置。本發明的目的在於提供一種曝光裝置，使用分別照明相間隔的2個區域的照明光學裝置，藉由雙重曝光方式而可將微細圖案以高產出量曝光於感光性基板上。
為了解決上述問題，本發明的第1形態提供一種照明光學裝置，該照明光學裝置的特徵在於包括：光束分割部件，配置於照明光瞳位置或照明光瞳附近位置，用以將入射光束分割成第1光束與第2光束而形成第1照明區域與第2照明區域；第1導光光學系統，將上述第1光束引導至上述第1照明區域；以及第2導光光學系統，將上述第2光束引導至與上述第1照明區域相隔的上述第2照明區域。
本發明的第2形態提供一種照明光學裝置，該照明光學裝置的特徵在於，包括：光束分割部件，將入射光分割成第1光束與第2光束，而形成第1照明區域與第2照明區域；第1導光光學系統，將上述第1光束引導至上述第1照明區域；第2導光光學系統，將上述第2光束引導至與上述第1照明區域相隔的上述第2照明區域；以及共通光學系統，將光源所發出的光引導至上述光束分割部件；並且上述共通光學系統包括可變機構，使上述第1照明區域中的第1照明條件與上述第2照明區域中的第2照明條件可變。
本發明的第3形態提供一種照明光學裝置，該照明光學裝置的特徵在於包括：光束分割部件，將入射光分割成第1光束與第2光束，形成第1照明區域與第2照明區域；第1導光光學系統，將上述第1光束引導至上述第1照明區域；第2導光光學系統，將上述第2光束引導至與上述第1照明區域相隔的上述第2照明區域；以及設定部件，配置於光源與上述光束分割部件之間的光路上，用以分別設定上述第1照明區域中的第1照明條件與上述第2照明區域中的第2照明條件。
本發明的第4形態提供一種曝光裝置，該曝光裝置的特徵在於，包括第1形態、第2形態或第3形態的照明光學裝置，將藉由該照明光學裝置所照明的預定圖案曝光於感光性基板上。
本發明的第5形態提供一種元件製造方法，該元件製造方法的特徵在於包括：曝光步驟，使用第4形態的曝光裝置，將上述預定圖案曝光於上述感光性基板上；以及顯影步驟，對經過上述曝光步驟的上述感光性基板進行顯影。
於本發明的照明光學裝置中，由於在照明光瞳或照明光瞳附近對光束進行有分割，故而可經由共通光學系統，將經分割直後的2個光束引導至相間隔的2個區域。其結果為，可藉由光路的共通化而實現結構的簡單化及形態的小而緊密化，並且可分別照明相間隔的2個區域。因此，於本發明的曝光裝置中，使用分別照明相間隔的2個區域的照明光學裝置，藉由雙重曝光方式，可將微細圖案以高產出量曝光於感光性基板上，且進一步能以高產出量製造元件。
根據附圖，說明本發明的實施形態。圖1是本發明第1實施形態的曝光裝置的概略結構圖。於圖1中，分別將沿著感光性基板即晶圓W的法線方向設定為Z軸，將於晶圓W的面內平行於圖1的圖紙的方向設定為Y軸，將於晶圓W的面內垂直於圖1的圖紙的方向設定為X軸。參照圖1，第1實施形態的曝光裝置包括有光源1，用以供給曝光光(照明光)。
作為光源1，例如可使用供給具有大約193 nm波長的光的ArF(氟化氬)準分子雷射光源或供給具有大約248 nm波長的光的KrF(氟化氪)準分子雷射光源。自光源1射出的大致平行光束於經由具有眾所周知的結構的光束發送系統2而調整為具有預定長方形剖面的光束之後，入射至偏振狀態可變部3。光束發送系統2具有如下功能，即，一面將入射光束轉換成具有適當大小及形狀的剖面的光束，一面將該入射光束引導至偏振狀態可變部3，並且主動對入射至後段的偏振狀態可變部3的光束的位置變動及角度變動進行修正。
偏振狀態可變部3具有如下功能，即，改變入射至後文所述的複眼透鏡(或微型複眼透鏡)5的照明光的偏振狀態。具體而言，偏振狀態可變部3自光源側起依序例如包括：由水晶構成的1/2波長板；由水晶構成的偏折稜鏡即水晶稜鏡；以及由石英玻璃構成的偏折稜鏡即石英稜鏡。1/2波長板、水晶稜鏡以及石英稜鏡構成為可分別以光軸AX為中心旋轉。水晶稜鏡具有偏振消除作用，石英稜鏡具有修正因水晶稜鏡的偏折作用而引起的光線彎曲的功能。
偏振狀態可變部3藉由適當設定1/2波長板的結晶光學軸方向以及水晶稜鏡的結晶光學軸方向，而將自光束發送系統2所入射的直線偏振光轉換成不同振動方向的直線偏振光，或者將所入射的直線偏振光轉換成非偏振光，抑或將所入射的直線偏振光不加以轉換地直接射出。藉由偏振狀態可變部3而視需要已進行偏振狀態轉換的光束，經由光束形狀可變部4而入射至複眼透鏡5。
光束形狀可變部4例如包括繞射光學元件及可變放大率光學系統等，且具有如下功能，即，不僅改變形成於複眼透鏡5的入射面的照野大小及形狀，而且改變形成於複眼透鏡5的後側焦平面(照明光瞳)的面光源的大小及形狀。入射至複眼透鏡5的光束由多個微小透鏡要素二維分割，而於光束所入射的各微小透鏡要素的後側焦平面上分別形成小光源。
如此，於複眼透鏡5的後側焦平面上，形成包括多個小光源的實質性面光源。來自複眼透鏡5的光束經由配置於該射出面附近的偏振可變部件(偏振設定部件、偏振部件)6以及光束分割部件7，入射至聚光光學系統8中。光束分割部件7具有將入射光束分割成沿著第1方向行進的第1光束與沿著第2方向行進的第2光束的功能，關於該光束分割部件7的結構及作用將於後文中描述。
偏振可變部件6具有如下功能，即，改變上述第1光束(嚴密而言為對應於第1光束的光束)及上述第2光束(嚴密而言為對應於第2光束的光束)中至少一方的偏振狀態，該偏振可變部件6的結構及作用將於後述中加以說明。經由光束分割部件7而向圖中斜上方偏轉的第1光束及向圖中斜下方偏轉的第2光束於經由聚光光學系統8後，重疊照明第1光罩遮器9。於作為照明視場光闌的第1光罩遮器9上，形成與構成複眼透鏡5的各微小透鏡要素形狀相對應的長方形照野。
通過第1光罩遮器9的長方形開口部(透光部)的第2光束經由成像光學系統10及光路彎曲反射鏡11，重疊照明第2光罩M2。另一方面，通過第1光罩遮器9的長方形開口部的第1光束經由成像光學系統10，重疊照明第2光罩遮器12。於第2光罩遮器12中，亦與第1光罩遮器9相同，形成與構成複眼透鏡5的各微小透鏡要素形狀相對應的長方形照野。
通過第2光罩遮器12的長方形開口部的第1光束經由繼電器光學系統13及光路彎曲反射鏡14而重疊照明第1光罩M1。透過第1光罩M1的第1光束及透過第2光罩M2的第2光束經由所謂的雙頭型投影光學系統PL，分別於晶圓(感光性基板)W上形成第1光罩M1的圖案像及第2光罩M2的圖案像。雙頭型投影光學系統PL是包括相間隔的2個有效視場以及1個有效成像區域的光學系統。
圖2是第1實施形態中自聚光光學系統沿著光軸來觀察光束分割部件的圖。又，圖3是沿著圖2的線A－A的部分剖面圖。參照圖2及圖3，偏振可變部件6包括2種旋光部件6a、6b，該2種旋光部件6a、6b以對應於構成複眼透鏡5的各微小透鏡要素5a(各波前分割區域)的方式縱橫而稠密地配置著。同樣地，光束分割部件7包括2種偏轉部件7a、7b，該2種偏轉部件7a、7b以對應於構成複眼透鏡5的各微小透鏡要素5a的方式縱橫而稠密地配置著。再者，為使附圖明瞭，圖2中所顯示的旋光部件6a、6b及偏轉部件7a、7b的數量少於實際數量，且將該旋光部件6a、6b及偏轉部件7a、7b配置成與複眼透鏡5的各波前分割區域相對應。
旋光部件6a、6b由具有旋光性的光學材料水晶所形成，具有外形形狀為長方形的平行平面板形態，該旋光部件6a、6b的結晶光學軸沿著Y方向而設定。於此情形時，藉由旋光部件6a、6b的旋光性，所入射的直線偏振光以偏振方向圍繞Y軸旋轉預定角度的狀態而射出。具體而言，於圖2中，將長方形影線區域所示的第1旋光部件6a的厚度設定為，可使得當具有偏振方向的直線偏振光於Z方向上入射時，於使Z方向圍繞Y軸旋轉＋90度的方向上、即X方向上，射出具有偏振方向的直線偏振光。
另一方面，於圖2中，將長方形白色區域所示的第2旋光部件6b的厚度設定為，可使得當具有偏振方向的直線偏振光於Z方向上入射時，於使Z方向圍繞Y軸旋轉＋180度的方向上、即Z方向上，射出具有偏振方向的直線偏振光。亦即，第1旋光部件6a具有將所入射的縱偏振光轉換成橫偏振光的功能，而第2旋光部件6b則具有使所入射的直線偏振光不改變偏振狀態而通過的功能。
偏轉部件7a、7b例如由石英構成，具有外形形狀為長方形且剖面形狀為楔狀的偏轉稜鏡形態。具體而言，如圖3所示，將圖2中長方形影線區域所示的第1偏轉部件7a配置成與第1旋光部件6a相對應，且構成為可使沿著Y方向而入射的光線向圖中斜上方方向偏轉。另一方面，將圖2中長方形白色區域所示的第2偏轉部件7b配置成與第2旋光部件6b相對應，且構成為可使沿著Y方向而入射光線向圖中斜下方方向偏轉。再者，於第1實施形態中，如圖2所示，將第1偏轉部件7a及第2偏轉部件7b分別以形成格子花紋之方式而配置。
以下舉例探討如下情形，即，藉由偏振狀態可變部3及光束形狀可變部4的作用，將具有圖2中虛線所示的圓形剖面且於Z方向具有偏振方向的直線偏振光束自複眼透鏡5入射至偏振可變部件6。於此情形時，第1光束於成像光學系統10的光瞳或其附近，甚至於繼電器光學系統13的光瞳或其附近的照明光瞳位置上形成圖4(a)中所示意性表示的圓形光強度分佈，該第1光束經由第1旋光部件6a而轉換成於X方向具有偏振方向的X方向直線偏振狀態，且經由第1偏轉部件7a而向圖1中斜上方方向偏轉。形成該圓形光強度分佈的光束於照明光瞳中，處於X方向直線偏振狀態(對應於第1光罩M1上的X方向直線偏振狀態)。
另一方面，第2光束於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳位置，形成圖4(b)中所示意性表示的圓形光強度分佈，該第2光束維持著經由第2旋光部件6b而於Z方向具有偏振方向的Z方向直線偏振狀態，且經由第2偏轉部件7b而向圖1中斜下方方向偏轉。形成該圓形光強度分佈的光束於照明光瞳中處於Z方向直線偏振狀態(對應於第2光罩M2上的Y方向直線偏振狀態)。再者，圖4a中劃有影線的長方形區域20a為對應於通過第1旋光部件6a及第1偏轉部件7a的光束的光區域，圖4(b)中劃有影線的長方形區域20b為對應於通過第2旋光部件6b及第2偏轉部件7b的光束的光區域。又，於圖4(a)及圖4(b)中，雙向箭頭表示光的偏振方向，虛線所示的圓則對應於自複眼透鏡5入射至偏振可變部件6的光束的剖面。
如圖5(a)所示，於繼電器光學系統13的光瞳或其附近照明光瞳形成有圓形光強度分佈的第1光束，於第1光罩M1中形成沿著X方向細長延伸的長方形照明區域IR1。又，如圖5(b)所示，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳形成有圓形光強度分佈的第2光束，於第2光罩M2中形成沿著X方向細長延伸的長方形照明區域IR2。如圖5(a)及圖5(b)中雙向箭頭所示，形成第1照明區域IR1的光束為X方向直線偏振狀態，而形成第2照明區域IR2的光束為Y方向直線偏振狀態。
即，於第1光罩M1的圖案區域PA1中，利用X方向直線偏振狀態的光，對與第1照明區域IR1對應的圖案進行圓形照明。又，於第2光罩M2的圖案區域PA2中，利用Y方向直線偏振狀態的光，對與第2照明區域IR2對應的圖案進行圓形照明。如此，如圖5(c)所示，於投影光學系統PL的有效成像區域ER內於X方向細長延伸的長方形第1區域ER1，形成由第1照明區域IR1來照明的第1光罩M1的圖案像，且於有效成像區域ER內同樣具有於X方向細長延伸的長方形外形形狀、且與第1區域ER1於Y方向並排的第2區域ER2，形成藉由第2照明區域IR2來照明的第2光罩M2圖案像。
於第1實施形態中，一面相對於投影光學系統PL而沿著Y方向同步移動第1光罩M1、第2光罩M2及晶圓W，一面將第1光罩M1的圖案與第2光罩M2的圖案重疊於晶圓W上的1個曝光照射區域，並加以掃描曝光，而形成1個合成圖案。繼而，一面相對於投影光學系統PL而沿著XY平面二維階段性移動晶圓W，一面重複上述重疊掃描曝光，藉此於晶圓W上的各曝光照射區域依次形成第1光罩M1的圖案與第2光罩M2的圖案的合成圖案。
如以上所述，於第1實施形態中，利用配置於複眼透鏡5的射出面附近(即照明光瞳或其附近)的光束分割部件7的作用，使來自複眼透鏡5的入射光束分割成沿著圖1中斜上方方向(第1方向)行進的第1光束、以及沿著圖1中斜下方方向(第2方向)行進的第2光束。經由光束分割部件7而分離的第1光束經由第1導光光學系統而引導至第1照明區域IR1，該第1導光光學系統包括聚光光學系統8、成像光學系統10以及繼電器光學系統13。
另一方面，經由光束分割部件7而分離的第2光束經由第2導光光學系統而引導至與第1照明區域IR1相間隔的第2照明區域IR2，該第2導光光學系統包括聚光光學系統8以及成像光學系統10。即，經由光束分割部件7直後的第1光束及第2光束經由包括聚光光學系統8與成像光學系統10的共通光學系統，而分別引導至第1照明區域IR1及第2照明區域IR2。其中，第1光束是於經由共通光學系統(8、10)而與第2光束分離後，再經由繼電器光學系統13而引導至第1照明區域IR1。
如上所述，於第1實施形態的照明光學裝置(1~14)中，由於在照明光瞳或其附近對光束進行有分割，故而可經由共通光學系統(8、10)，而將經分割直後的2光束引導至相間隔的2個區域IR1、IR2。其結果為，可藉由光路的共通化而實現結構的簡單化及形態的小而緊密化，並且可分別照明相間隔的2個區域IR1、IR2。因此，於第1實施形態的曝光裝置中，使用對相間隔的2個區域IR1、IR2分別照明的照明光學裝置，藉由雙重曝光方式而能以高產出量將微細圖案曝光於晶圓W上。
又，於第1實施形態中，利用與靠近光束分割部件7而配置的偏振可變部件6的作用，僅改變於經由光束分割部件7而分割的第1光束及第2光束中第1光束的偏振狀態，而仍舊維持著第2光束的偏振狀態。其結果為，利用偏振可變部件6的作用，能以偏振狀態各不相同的光來照明第1照明區域IR1與第2照明區域IR2，即，可於偏振狀態各不相同的照明條件下分別照明2個照明區域IR1、IR2。
再者，於上述第1實施形態中，是將第1光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的偏振狀態設定為X方向直線偏振狀態，並將第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的偏振狀態設定為Y方向直線偏振狀態。然而，並不限於此，例如，如圖6所示，亦可將第1光束或第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的偏振狀態設定為圓周方向偏振狀態。於圓周方向偏振狀態下，如圖中雙向箭頭所示，將通過形成於照明光瞳的圓形光強度分佈的光的偏振狀態設定為於圓周方向振動的直線偏振狀態。一般而言，可藉由改變構成偏振可變部件6的旋光部件的種類數、各種旋光部件的旋光特性、各種旋光部件的配置、入射至偏振可變部件6的光的偏振狀態等，來使第1光束或第2光束於照明光瞳上所形成的光強度分佈的偏振狀態變更為各種形態。
又，於上述第1實施形態中，第1光束及第2光束於照明光瞳上形成有圓形光強度分佈。然而，並不限於此，而可藉由改變構成光束分割部件7的第1偏轉部件7a及第2偏轉部件7b的配置、入射至光束分割部件7的光束的剖面形狀等，來使第1光束或第2光束於照明光瞳上所形成的光強度分佈的外形形狀變更為各種形態。以下，將第1光束於照明光瞳上形成環帶狀光強度分佈，且第2光束於照明光瞳上形成圓形光強度分佈的光束分割部件的變形例作為一例，來加以說明。
圖7是第1實施形態的變形例的光束分割部件的概略結構圖。於圖7所示的光束分割部件7中，長方形影線區域所示的第1偏轉部件7a構成為可使沿著Y方向的入射光線向圖1中斜上方方向偏轉，長方形白色區域所示的第2偏轉部件7b構成為可使沿著Y方向的入射光線向圖1中斜下方方向偏轉。又，於圖7中，虛線所示的大圓表示自複眼透鏡5入射至偏振可變部件6的光束的剖面，虛線所示的小圓與大圓同心。
於圖7所示的變形例中，第2偏轉部件7b以與虛線所示的小圓相對應的方式集中配置於光束分割部件7的中央部分，且以包圍該群組的第2偏轉部件7b的方式而配置有第1偏轉部件7a。因此，當具有圓形剖面的光束自複眼透鏡5經由偏振可變部件6而入射至光束分割部件7時，經由第1偏轉部件7a而向圖1中斜上方方向偏轉的第1光束會於繼電器光學系統13的光瞳或其附近照明光瞳位置，形成如圖8(a)所示意性表示的環帶狀光強度分佈。而另一方面，經由第2偏轉部件7b而向圖1中斜下方方向偏轉的第2光束會於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳位置，形成如圖8(b)所示意性表示的圓形光強度分佈。
圖8(a)中劃有影線的長方形區域21a為對應於通過第1偏轉部件7a的光束的光區域，而圖8(b)中劃有影線的長方形區域21b為對應於通過第2偏轉部件7b的光束的光區域。又，於圖8(a)及圖8(b)中，虛線所示的大圓對應於自複眼透鏡5入射至光束分割部件7的光束的剖面。如此，於圖7所示的變形例中，於繼電器光學系統13的光瞳或其附近的照明光瞳處，形成有環帶狀光強度分佈的第1光束，對第1光罩M1上的第1照明區域IR1進行環帶照明。又，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳處，形成有圓形光強度分佈的第2光束，對第2光罩M2上的第2照明區域IR2圓形照明。
如上所述，於圖7所示的變形例中，藉由改變構成偏振可變部件6的旋光部件的種類數、各種旋光部件的旋光特性、各種旋光部件的配置、入射至偏振可變部件6的光的偏振狀態等，可使第1光束或第2光束於照明光瞳上所形成的光強度分佈的偏振狀態變更為各種形態。具體而言，如圖9(a)所示，可將第1光束於照明光瞳上形成的環帶狀的光強度分佈的偏振狀態例如設定為圓周方向偏振狀態。又，如圖9(b)所示，可將第2光束於照明光瞳上所形成的圓形光強度分佈的偏振狀態例如設定為Z方向直線偏振狀態(或X方向直線偏振狀態、非偏振狀態等)。
又，於上述第1實施形態中，第1光束形成第1光罩M1上的第1照明區域IR1，第2光束形成第2光罩M2上的第2照明區域IR2。然而，並不限於此，亦可為如下曝光裝置的變形例，即，使第1光束所形成的第1照明區域IR1與第2光束所形成的第2照明區域IR2並列配置於1個共通光罩上。圖10是第1實施形態的變形例的曝光裝置的概略結構圖。
圖10的變形例的曝光裝置具有與圖1所示的實施形態的曝光裝置類似的結構。事實上，圖10的變形例與圖1的實施形態中，自光源1至成像光學系統10為止的結構完全相同。然而，圖10的變形例於如下方面與圖1的實施形態存在根本性不同：將用以使經由成像光學系統10的第1光束及第2光束向共通光罩M反射的光路彎曲反射鏡15設置於成像光學系統10的直後；以及，例如使用普通折射光學系統作為投影光學系統PL。以下著眼於與圖1實施形態的不同點，來說明圖10的變形例。
於圖10的變形例中，經由光束分割部件7而分離的第1光束於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳位置例如形成有圓形光強度分佈後，經由光路彎曲反射鏡15，而如圖11(a)所示，於共通光罩M上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR1。而另一方面，經由光束分割部件7而分離的第2光束於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳位置例如形成有圓形光強度分佈後，經由光路彎曲反射鏡15，而如圖11(b)所示，於共通光罩M上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR2。即，圖10的變形例中，以覆蓋共通光罩M的第1圖案區域PA1的一部分的方式形成第1照明區域IR1，且以覆蓋沿著Y方向與第1圖案區域PA1相鄰接的第2圖案區域PA2的一部分的方式形成第2照明區域IR2。
如此，圖10的變形例亦與圖1的實施形態的情形相同，如圖5(c)所示，於投影光學系統PL的有效成像區域ER內於X方向細長延伸的長方形第1區域ER1內，形成由第1照明區域IR1照明的第1圖案像，並於有效成像區域ER內於同樣地具有於X方向細長延伸的長方形外形形狀且於Y方向上與第1區域ER1並排的第2區域ER2內，形成由第2照明區域IR2照明的第2圖案像。於圖10的變形例中，引導由光束分割部件7所分割直後的2個光束的光路的共通化達到最大限度，故而可實現與圖1的實施形態相比更為簡單的結構以及小而緊密的形態。
圖12是本發明第2實施形態的曝光裝置的概略結構圖。第2實施形態的曝光裝置具有與圖1的實施形態的曝光裝置類似的結構。然而，於第2實施形態中，偏振可變部件的配置及結構、以及光束分割部件的配置及結構與圖1的實施形態不同。以下著眼於與圖1實施形態的不同點，來說明第2實施形態。於第2實施形態的曝光裝置中，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳位置，將偏振可變部件16及光束分割部件17配置成相互鄰接。
圖13是第2實施形態中自成像光學系統的射出側沿著光軸來觀察光束分割部件的圖。圖14是沿著圖13的線A－A的部分剖面圖以及沿著線B－B的部分剖面圖。若參照圖13及圖14，則光束分割部件17包括2個偏轉部件17a以及2個偏轉部件17b。具體而言，偏轉部件17a、17b與圖1的實施形態的偏轉部件7a、7b相同，例如具有由石英所構成的偏轉稜鏡形態。但是，偏轉部件17a、17b具有利用通過光軸AX的2條線段將以光軸AX為中心的圓四等分而獲得的扇形外形形狀。
如圖14(a)所示，圖13中扇形影線區域所示的第1偏轉部件17a構成為，可使沿著Y方向而入射的光線向圖中斜上方方向偏轉。另一方面，如圖14(b)所示，圖13中扇形白色區域所示的第2偏轉部件17b構成為，可使沿著Y方向而入射的光線向圖中斜下方方向偏轉。一對第1偏轉部件17a及一對第2偏轉部件17b分別以夾著光軸AX而對向的方式配置。
偏振可變部件16包括2個旋光部件16a以及2個旋光部件16b。旋光部件16a、16b與圖1的實施形態的旋光部件6a、6b相向，具有平行平面板的形態，由具有旋光性的光學材料即水晶所形成，該結晶光學軸沿著Y方向而設定。但是，旋光部件16a、16b與偏轉部件17a、17b相同，具有利用通過光軸AX的2條線段將以光軸AX為中心的圓四等分而獲得的扇形外形形狀。
具體而言，如圖14(a)所示，圖13中扇形影線區域所示的第1旋光部件16a與第1偏轉部件17a相對應而配置，且厚度設定為，可使得當具有偏振方向的直線偏振光於Z方向入射時，於使Z方向圍繞Y軸旋轉＋90度的方向上、即X方向上，射出具有偏振方向的直線偏振光。另一方面，如圖14(b)所示，圖13中扇形白色區域所示的第2旋光部件16b與第2偏轉部件17b相對應而配置，且厚度設定為，可使得當具有偏振方向的直線偏振光於Z方向入射時，於使Z方向圍繞Y軸旋轉＋180度的方向上、即Z方向上，射出具有偏振方向的直線偏振光。亦即，第1旋光部件16a具有將所入射的縱偏振光轉換成橫偏振光的功能，而第2旋光部件16b則具有使所入射的直線偏振光不改變偏振狀態而通過的功能。
以下舉例探討如下情形，即，藉由偏振狀態可變部3及光束形狀可變部4的作用，將包括具有圖13中虛線所示的4個橢圓形剖面的光束的四極狀光束以於Z方向上具有偏振方向的Z方向直線偏振狀態，入射至偏振可變部件16。於此情形時，經由第1旋光部件16a而轉換成X方向直線偏振狀態、且經由第1偏轉部件17a而向圖12中斜上方方向偏轉的第1光束，於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上形成包括光束22a的Z方向二極狀光強度分佈，該光束22a具有如圖15(a)所示的上下2個橢圓形剖面。
另一方面，經由第2旋光部件16b而維持著Z方向直線偏振狀態、且經由第2偏轉部件17b而向圖12中斜下方方向偏轉的第2光束，於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束22b的X方向二極狀光強度分佈，該光束22b具有如圖15(b)所示的左右2個橢圓形剖面。再者，於圖15(a)及圖15(b)中，雙向箭頭表示光的偏振方向，虛線所示的圓及2條線段則對應於偏轉部件17a及17b的外形。
如圖5(a)所示，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳中形成有Z方向二極狀光強度分佈的第1光束，於第1光罩M1上形成沿著X方向細長延伸的長方形照明區域IR1。又，如圖5(b)所示，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳中形成有X方向二極狀光強度分佈的的第2光束，於第2光罩M2上形成沿著X方向細長延伸的長方形照明區域IR2。即，利用X方向直線偏振狀態的光，對第1光罩M1的圖案區域PA1中對應於第1照明區域IR1的圖案進行二極照明。又，利用Y方向直線偏振狀態的光，對第2光罩M2的圖案區域PA2中對應於第2照明區域IR2的圖案進行二極照明。
如此，圖12的第2實施形態的曝光裝置亦與圖1實施形態相同，相對於投影光學系統PL沿著Y方向同步移動第1光罩M1、第2光罩M2及晶圓W，並且於晶圓W上的1個曝光照射區域內，將第1光罩M1的圖案與第2光罩M2的圖案重疊並加以掃描曝光，藉此形成1個合成圖案。並且，藉由相對於投影光學系統PL而沿著XY平面二維階段性移動晶圓W，並且重複上述重疊掃描曝光，而於晶圓W上的各曝光照射區域上依次形成第1光罩M1的圖案與第2光罩M2的圖案的合成圖案。
再者，於上述第2實施形態中，將第1光束於照明光瞳上所形成的Z方向二極狀光強度分佈的偏振狀態設定為X方向直線偏振狀態，將第2光束於照明光瞳上所形成的X方向二極狀光強度分佈的偏振狀態設定為Z方向直線偏振狀態。然而，並不限於此，亦可藉由變更構成偏振可變部件16的旋光部件的種類數、各種旋光部件的旋光特性、各種旋光部件的配置、入射至偏振可變部件16的光偏振狀態等，而使第1光束或第2光束於照明光瞳上形成的光強度分佈的偏振狀態變更為各種形態。光其是，為了使分別針對第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的照明條件之一即偏振照明狀態可變，可將偏振可變部件16設置成，可藉由轉塔等更換裝置，而更換為使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的偏振照明狀態的偏振可變部件。
又，於上述第2實施形態中，第1光束及第2光束於照明光瞳中形成有二極狀光強度分佈。然而，並不限於此，而可藉由改變構成光束分割部件17的第1偏轉部件17a及第2偏轉部件17b的形狀及配置、入射至光束分割部件17的光束剖面形狀等，將第1光束或第2光束於照明光瞳上形成的光強度分佈的外形形狀變更為各種形態。又，為了使第1照明區域IR1及第2照明區域IR2的照明條件可變，可在變更第1光束及第2光束於照明光瞳上所形成的光強度分佈(照明形狀等)時，將光束分割部件17設置成，可藉由轉塔等更換裝置而更換為使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的照明條件狀態的光束分割部件。
又，於上述第2實施形態中，光束分割部件17包括2種偏轉部件17a及17b。然而，並不限於此，例如使用實際上包括一對扇形第1偏轉部件17a的光束分割部件17'以及包括一對扇形第1旋光部件16a的偏振可變部件16'，亦可獲得與上述第2實施形態相同的作用效果。
圖16是第2實施形態的變形例的光束分割部件及偏振可變部件的概略結構圖。於圖16所示的光束分割部件17'中，扇形影線區域所示的一對第1偏轉部件17a構成為，可使沿著Y方向入射的光線向圖12中斜上方方向偏轉，而扇形白色區域所示的一對光通過部17c則構成為，可使沿著Y方向入射的光線不發生偏轉地通過。另一方面，偏振可變部件16'包括一對扇形的第1旋光部件16a，該第1旋光部件16a配置成與一對第1偏轉部件17a相對應。
圖16的變形例中，經由第1旋光部件16a自Z方向直線偏振狀態轉換成X方向直線偏振狀態、且經由第1偏轉部件17a而向圖12中斜上方方向偏轉的第1光束，於光束分割部件17'的射出面、即照明光瞳的位置上，形成包括光束22a的Z方向二極狀光強度分佈，該光束22a具有如圖15(a)所示的上下2個橢圓形剖面。另一方面，以維持著Z方向直線偏振狀態而直線進入光通過部17c的第2光束，於光束分割部件17'的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束22b的X方向二極狀光強度分佈，該光束22b具有如圖15(b)所示的左右2個橢圓形剖面。
如此，於圖16的變形例中，亦與第2實施形態相同，如圖5(a)所示，於成像光學系統10的光瞳或其附近的照明光瞳上形成有Z方向二極狀光強度分佈的第1光束，於第1光罩M1上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR1。又，如圖5(b)所示，於成像光學系統10的光瞳或其附近照明光瞳上形成有X方向二極狀光強度分佈的第2光束，於第2光罩M2上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR2。
再者，於圖16的變形例中，是由一對扇形第1旋光部件16a構成偏振可變部件16'，但並不限於此，亦能以對應於一對扇形光通過部17c的方式附設一對扇形第2旋光部件16b。此外，可藉由變更構成偏振可變部件16'的旋光部件的種類數、各種旋光部件的旋光特性、各種旋光部件的配置、入射至偏振可變部件16'的光的偏振狀態等，而將第1光束或第2光束於照明光瞳上所形成的光強度分佈的偏振狀態變更為各種形態。
又，於上述第2實施形態中，與第1實施形態相同，第1光束形成第1光罩M1上的第1照明區域IR1，第2光束形成第2光罩M2上的第2照明區域IR2。然而，並不限於此，而亦可為如下曝光裝置的變形例，即，將第1光束所形成的第1照明區域IR1與第2光束所形成的第2照明區域IR2並列地配置於1個共通光罩上。圖17是第2實施形態的變形例的曝光裝置的概略結構圖。
圖17的變形例的曝光裝置具有與圖12所示的實施形態的曝光裝置類似的結構。但是，圖17的變形例於如下方面與圖12的實施形態存在根本性不同：將用以將經由成像光學系統10的第1光束及第2光束向共通光罩M反射的光路彎曲反射鏡18設置於成像光學系統10的直後；以及，例如使用普通折射光學系統作為投影光學系統PL。以下著眼於與圖12實施形態的不同點，說明圖17的變形例。
於圖17的變形例中，經由光束分割部件17(17')而分離的第1光束於在成像光學系統10的光瞳或其附近的照明光瞳位置上形成例如二極狀光強度分佈後，經由光路彎曲反射鏡18，如圖11(a)所示，於共通光罩M上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR1。另一方面，經由光束分割部件17(17')而分離的第2光束於在成像光學系統10的光瞳或其附近的照明光瞳位置上形成例如二極狀光強度分佈後，經由光路彎曲反射鏡18，如圖11(b)所示，於共通光罩M上形成於X方向細長延伸的長方形照明區域IR2。如此，圖17的變形例中，亦與圖10的變形例相同，以覆蓋共通光罩M的第1圖案區域PA1的一部分的方式形成第1照明區域IR1，並且以覆蓋沿著Y方向而與第1圖案區域PA1鄰接的第2圖案區域PA2的一部分的方式形成第2照明區域IR2。
然而，於圖12~圖16所示的實施形態中，是於各不相同的預定照明條件下對第1光罩M1上的第1照明區域IR1與第2光罩M2上的第2照明區域IR2進行照明，但是可對兩個照明區域內的照明條件進行變更。圖18是作為對第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的各照明條件單獨進行變更的可變機構(可變部件)而發揮作用的光束形狀可變部4的結構圖。如圖18所示，光束形狀可變部4包括繞射光學元件41及可變放大率光學系統42，繞射光學元件41構成為，可藉由轉塔等更換裝置，而更換為使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的照明條件的另外的繞射光學元件。
此處，如圖19所示，繞射光學元件41，例如包括第1繞射區域41A以及第2繞射區域41B。照明第1繞射區域41A的光LB於該第1繞射區域41A受到繞射作用，而於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB1、LB2)的Z方向的二極狀光強度分佈，該光束(LB1、LB2)如圖19(b)所示具有上下2個扇形形狀剖面。此時，如圖19(b)所示，Z方向的二極狀光強度分佈藉由作為偏振可變機構的偏振可變部件16中的第1旋光部件16a(參照圖13及圖14)，而轉換成於X方向直線偏振的光。並且，利用X方向的直線偏振狀態的光(於照明光瞳中具有扇形剖面的光)，對與第1光罩M1的第1照明區域IR1相對應的圖案進行二極照明。
又，照明第2繞射區域41B的光LB於該第2繞射區域41B受到繞射作用，於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB3、LB4)的X方向的二極狀光強度分佈，該光束(LB3、LB4)如圖19(c)所示具有左右2個扇形形狀剖面。此時，如圖19(c)所示，X方向的二極狀光強度分佈藉由作為偏振可變機構的偏板可變部件16中的第2旋光部件16b(參照圖13及圖14)，而轉換成於Z方向直線偏振的光。並且，藉由Y方向的直線偏振狀態的光(於照明光瞳中具有扇形剖面的光)，對與第2光罩M2的第2照明區域IR2相對應的圖案進行二極照明。
此處，第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的各照明條件的變更藉由圖18所示的繞射光學元件41的更換或可變放大率光學系統42而實現。首先，利用轉塔等更換裝置，將繞射光學元件41更換成使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的照明條件的另外的繞射光學元件141。如圖20(a)所示，繞射光學元件141例如包括第1繞射區域141A及第2繞射區域141B。照明第1繞射區域141A的光LB於該第1繞射區域141A受到繞射作用，而於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB11、LB12)的Z方向二極狀光強度分佈，該光束(LB11、LB12)如圖20(b)所示具有上下2個圓形形狀剖面。
此時，如圖20(b)所示，Z方向二極狀光強度分佈藉由偏振可變部件16的第1旋光部件16a(參照圖13及圖14)，而轉換成於X方向直線偏振的光。並且，利用X方向的直線偏振狀態的光(於照明光瞳中具有圓形剖面的光)，對與第1光罩M1的第1照明區域IR1相對應的圖案進行二極照明。於此情形時，由於二極照明時的照明光瞳中的光的剖面形狀與繞射光學元件41配置於光路內時不同，故而於不同的照明條件下，對與第1光罩M1的第1照明區域IR1相對應的圖案進行照明。
又，照明繞射光學元件141的第2繞射區域141B的光LB於該第2繞射區域141B中受到繞射作用，而於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB13、LB14)的X方向的二極狀光強度分佈，該光束(LB13、LB14)如圖20(c)所示具有左右2個圓形形狀剖面。此時，如圖20(c)所示，X方向二極狀光強度分佈藉由偏振可變部件16的第2旋光部件16b(參照圖13及圖14)，而轉換成於Z方向直線偏振的光。並且，利用Y方向的直線偏振狀態的光(於照明光瞳中具有圓形剖面的光)，對與第2光罩M2的第2照明區域IR2相對應的圖案進行二極照明。於此情形時，由於二極照明時的照明光瞳下的光的剖面形狀與繞射光學元件41配置於光路內時不同，故而於不同的照明條件下，對與第2光罩M2的第2照明區域IR2相對應的圖案進行照明。
其次，利用可變放大率光學系統42來變更照明條件，可藉由沿著光軸AX移動構成可變放大率光學系統42的可移動的多個透鏡來進行。即，可藉由沿著光軸AX移動多個透鏡，如圖19及圖20所示，擴大或縮小形成於照明光瞳的光強度分佈，來變更第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的各照明條件。
再者，當然，圖18~圖20的結構可直接應用於圖17所示的實施形態中又，毋庸置言，於以上圖1~圖11所示的實施形態中，為了變更照明條件，可如圖18所示，更換光束形狀可變部4的繞射光學元件41或改變可變放大率光學系統42的放大率。於圖1~圖6所示的實施形態中，為了變更照明條件，亦可使於照明光瞳上形成所期望的光強度分佈的繞射光學元件41構成為可更換。
又，於圖7~圖9所示的實施形態中，揭示了將形成圓形光束的繞射光學元件配置於光束形狀可變部4內以形成圓形照明的示例，但是如圖19及圖20所示，亦可將包括為形成所期望的環帶照明而形成環帶光束的第1繞射區域、以及為形成圓形照明而形成圓形光束的第2繞射區域的繞射光學元件作為應配置於光束形狀可變部4內的繞射光學元件。藉此，可變更第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的各照明條件。
然而，圖18~圖20所示的實施形態的變形例中，亦可為圖21及圖22所示的結構。於該情形時，較佳的是將圖12~圖16所示的各實施形態的偏振可變部件16僅構成為透光性部件。於圖21中，於圖18的繞射光學元件41的入射側配置有偏振可變部件43，該偏振可變部件43由偏振元件或旋光性元件構成。
此處，如圖22(c)所示，偏振可變部件43包括第1偏振可變區域43A及第2偏振可變區域43B，其中第1偏振可變區域43A對應於繞射光學元件41的第1繞射區域41A，第2偏振可變區域43B對應於繞射光學元件41的第2繞射領域41B。照射第1偏振可變區域43A的光LB於該第1偏振可變區域43A，利用偏振作用，而轉換成於X方向偏振的直線偏振光。其後，該直線偏振的光受到第1繞射區域41A的繞射作用，而於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB1、LB2)的Z方向的二極狀光強度分佈，該光束(LB1、LB2)如圖22(b)所示具有上下2個扇形形狀剖面。並且，利用X方向的直線偏振狀態的光(於照明光瞳中具有扇形剖面的光)，對與第1光罩M1的第1照明區域IR1相對應的圖案進行二極照明。
又，照射第2偏振可變區域43B的光LB於該第2偏振可變區域43B，利用偏振作用，而轉換成於Z方向偏振的直線偏振光。其後，該直線偏振光受到第2繞射區域41B的繞射作用，而於光束分割部件17的射出面、即照明光瞳位置上，形成包括光束(LB3、LB4)的X方向的二極狀光強度分佈，該光束(LB3、LB4)如圖22(c)所示具有左右2個扇形形狀剖面。並且，利用Y方向的直線偏振狀態光(於照明光瞳中具有扇形剖面的光)，對與第2光罩M2的第2照明區域IR2相對應的圖案進行二極照明。
於圖21及圖22所示的變形例中，揭示了將偏振可變部件43配置於繞射光學元件41的入射側的示例，但是亦可於繞射光學元件41的射出側配置偏振可變部件43。又，分別以具有預定厚度的水晶等旋光性材料來構成繞射光學元件41的第1繞射區域及第2繞射區域，亦可使繞射光學元件41兼具偏振可變部件43的功能。
再者，於上述各實施形態及變形例中，是使用旋光部件構成偏振可變部件，但是並不限於此，例如亦可使用波長板構成偏振可變部件。又，上述各實施形態及變形例中，於光束分割部件的直前配置有偏振可變部件，但是並不限於此，偏振可變部件及光束分割部件的配置可形成為各種形態。
於圖18~圖22所示的各實施形態中亦是，為了使分別針對第1照明區域IR1與第2照明區域IR2的照明條件之一即偏振照明狀態可變，可將偏振可變部件16設置成，可藉由轉塔等而更換成使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的偏振照明狀態的偏振可變部件。又，為了使第1照明區域IR1及第2照明區域IR2的照明條件可變，可於變更第1光束及第2光束形成於照明光瞳的光強度分佈(照明形狀等)時，將光束分割部件17設置成，可藉由轉塔等更換裝置，而更換為使各照明區域(IR1、IR2)具有各不相同的照明條件狀態的光束分割部件。
又，於上述各實施形態及變形例中，是結合雙重曝光來說明本發明的，該雙重曝光是將2種圖案重疊於感光性基板(晶圓)上的同一曝光照射區域內而形成1個合成圖案。然而，並不限於此，對於將3種或3種以上圖案重疊於感光性基板上的同一曝光照射區域內而形成1個合成圖案的多重曝光，亦可同樣應用本發明。
又，於上述各實施形態及變形例中，是藉由在感光性基板上的一個曝光照射區域內對第1圖案與第2圖案重疊掃描曝光而形成1個合成圖案。然而，並不限於此，亦可將第1圖案於感光性基板上的第1曝光照射區域內掃描曝光或一次性曝光，並將第2圖案於感光性基板上的第2曝光照射區域內掃描曝光或一次性曝光。
又，於上述各實施形態及變形例中，第1光罩的第1照明區域的圖案像與第2光罩的第2照明區域的圖案像並列地形成於感光性基板上。然而，並不限於此，亦可使用使第1光罩的第1照明區域的圖案像與第2光罩的第2照明區域的圖案像相吻合地形成於感光性基板上的投影光學系統，藉由將第1圖案與第2圖案重疊於感光性基板上的一個曝光照射區域內並加以掃描曝光或一次性曝光，來形成1個合成圖案。
又，於圖1的實施形態及圖12的實施形態中，是使用1個投影光學系統，將2個光罩上的圖案曝光於1個感光性基板上。然而，並不限於此，亦可使用一對(一般為多個)投影光學系統將各光罩圖案曝光於所對應的感光性基板上。
又，於圖1的實施形態及圖12的實施形態中，是使用包括折射系統與偏轉鏡的雙頭型投影光學系統。然而，並不限於此，而例如可如圖23所示，使用包括折射系統與偏轉鏡的其他類型的雙頭型投影光學系統PL、或如圖24所示的反射折射型及雙頭型投影光學系統PL。又，可使用圖25所示的利用分光鏡的雙頭型投影光學系統PL，作為使第1光罩的圖案像與第2光罩的圖案像相吻合地形成於感光性基板上的投影光學系統。
於以上各實施形態中，配置於自光源至光束分割部件為止的光路中的光學系統均為共通光學系統，而配置於自光束分割部件至被照射面(第1及第2照明區域)為止的光路中的光學系統(聚光光學系統及成像光學系統)則可使至少一部分形成為共通光學系統。此外，亦可將由光束分割部件所分割的光分別藉由單獨的光學系統而引導至被照射面(第1及第2照明區域)。
上述實施形態的曝光裝置中，利用照明光學裝置來照明光罩(mask或reticle)(照明步驟)，且使用投影光學系統將形成於光罩的轉印用圖案曝光於感光性基板上(曝光步驟)，藉此可製造微元件(半導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭等)。以下，參照圖26的流程圖，說明藉由使用本實施形態的曝光裝置於作為感光性基板的晶圓等上形成預定電路圖案，而獲得作為微元件的半導體元件時的方法的一例。
首先，於圖26的步驟301中，於1批晶圓上蒸鍍金屬膜。於下一步驟302中，於該批晶圓上的金屬膜上塗佈光阻劑。其後，於步驟303中，使用本實施形態的曝光裝置，經由該投影光學系統，將光罩上的圖案像依次曝光轉印於該批晶圓上的各曝光照射區域內。其後，於步驟304中，對該批晶圓上的光阻劑進行顯影後，於步驟305中，藉由在該批晶圓上將光阻圖案作為光罩進行蝕刻，而於各晶圓上的各曝光照射區域形成對應於光罩上的圖案的電路圖案。
其後，藉由形成更上層的電路圖案等，而製造半導體元件等元件。利用上述半導體元件製造方法，能以高產出量獲得具有極微細電路圖案的半導體元件。再者，於步驟301~步驟305中，於晶圓上蒸鍍金屬，並於該金屬膜上塗佈光阻劑，接著進行曝光、顯影、蝕刻各步驟，但是，當然，亦可在上述多個步驟之前，於晶圓上形成氧化矽膜後，於該矽氧化膜上塗佈光阻劑，接著進行曝光、顯影、蝕刻等各步驟。
又，於本實施形態的曝光裝置中，藉由在基板(玻璃基板)上形成預定圖案(電路圖案、電極圖案等)，亦可獲得作為微元件的液晶顯示元件。以下參照圖27的流程圖，說明此情形時的方法的一例。圖27中，於圖案形成步驟401中實施所謂光微影製程，即，使用本實施形態的曝光裝置，將光罩圖案轉印曝光於感光性基板(塗佈光阻劑的玻璃基板等)上。藉由該光微影製程，於感光性基板上形成包括多個電極等的預定圖案。其後，所曝光的基板藉由經過顯影步驟、蝕刻步驟及光阻劑剝離步驟等各步驟，而於基板上形成預定圖案，繼而進入下一個彩色濾光片形成步驟402。
其次，於彩色濾光片形成步驟402中，形成如下彩色濾光片，即，將多個對應於R(Red，紅)、G(Green，綠)、B(Blue，藍)3個點的組排列成矩陣狀，或者將多個R、G、B3條條紋狀濾光片的組於水平掃描線方向排列。並且，於彩色濾光片形成步驟402後，實施單元組裝步驟403。於單元組裝步驟403中，使用具有圖案形成步驟401中所獲得的預定圖案的基板、及彩色濾光片形成步驟402中所獲得的彩色濾光片等，組裝液晶面板(液晶單元)。
於單元組裝步驟403中，例如，向具有圖案形成步驟401中所獲得的預定圖案的基板與彩色濾光片形成步驟402中所獲得的彩色濾光片之間注入液晶，製造液晶面板(液晶單元)。其後，於模組組裝步驟404中，安裝進行所組裝的液晶面板(液晶單元)的顯示動作的電氣電路、背光燈等各零件，完成液晶顯示元件的製造。藉由上述液晶顯示元件的製造方法，能以高產出量獲得具有極微細電路圖案的液晶顯示元件。
再者，於上述各實施形態中，是使用KrF準分子雷射光源或ArF準分子雷射光源作為光源，但是並不限於此，例如，亦可對使用其他適當光源，例如F2 雷射光源的曝光裝置應用本發明。又，於上述各實施形態中，是以搭載於曝光裝置而對光罩進行照明的照明光學裝置為例來說明本發明，但是顯然可對用以照明光罩以外的被照射面的一般照明光學裝置應用本發明。
1．．．光源
2．．．光束發送系統
3．．．偏振狀態可變部
4．．．光束形狀可變部
5．．．複眼透鏡
5a．．．各微小透鏡要素
6、16、62、16'、43．．．偏振可變部件
6a、6b、16a、16b．．．旋光部件
7、17、17'．．．光束分割部件
7a、7b、17a、17b．．．偏轉部件
8．．．聚光光學系統
9．．．第1光罩遮器
10．．．成像光學系統
11．．．光路彎曲反射鏡
12．．．第2光罩遮器
13．．．繼電器光學系統
14、15、18．．．光路彎曲反射鏡
17c．．．光通過部
20a、20b、21a、21b．．．影線的長方形區域
22a、22b、LB1、LB2、LB3、LB4、LB11、LB12、LB13、LB14．．．光束
41、141．．．繞射光學元件
41A、41B、141A、141B．．．繞射區域
42．．．可變放大率光學系統
43A、43B．．．偏振可變區域
AX．．．光軸
ER．．．有效成像區域ER
ER1．．．長方形第1區域
ER2．．．長方形第2區域
LB．．．光
M、M1、M2．．．光罩
PA1、PA2．．．圖案區域
IR1、IR2．．．照明區域
PL．．．投影光學系統
W．．．晶圓
301~305、401~404．．．流程圖符號
圖1是本發明第1實施形態的曝光裝置的概略結構圖。
圖2是第1實施形態中自聚光光學系統沿著光軸來觀察光束分割部件的圖。
圖3是沿著圖2的線A－A的部分剖面圖。
圖4(a)是表示經由第1偏轉部件的第1光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的示意圖，圖4(b)是表示經由第2偏轉部件的第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的示意圖。
圖5(a)是表示形成於第1光罩的長方形的第1照明區域的圖，圖5(b)是表示形成於第2光罩的長方形第2照明區域的圖，圖5(c)是表示由第1照明區域所照明的第1光罩的圖案像及由第2照明區域所照明的第2光罩的圖案像的圖。
圖6是表示將第1光束或第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的偏振狀態設定為圓周方向偏振狀態的狀況的圖。
圖7是第1實施形態變形例的光束分割部件的概略結構圖。
圖8(a)是表示經由第1偏轉部件的第1光束於照明光瞳上形成的環帶狀光強度分佈的示意圖，圖8(b)是表示經由第2偏轉部件的第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的示意圖。
圖9(a)是表示由第1光束於照明光瞳上形成的環帶狀光強度分佈的偏振狀態的圖，圖9(b)是表示由第2光束於照明光瞳上形成的圓形光強度分佈的偏振狀態的圖。
圖10是第1實施形態變形例的曝光裝置的概略結構圖。
圖11是表示第1實施形態變形例中形成於光罩的2個長方形照明區域的圖。
圖12是本發明第2實施形態的曝光裝置的概略結構圖。
圖13是第2實施形態中自成像光學系統的射出側沿著光軸來觀察光束分割部件的圖。
圖14(a)、(b)是沿著圖13的線A－A的部分剖面圖及沿著線B－B的部分剖面圖。
圖15(a)是表示由第1光束形成於照明光瞳的Z方向二極狀光強度分佈的圖，圖15(b)是表示由第2光束形成於照明光瞳的X方向二極狀光強度分佈的圖。
圖16是第2實施形態變形例的光束分割部件及偏振可變部件的概略結構圖。
圖17是第2實施形態變形例的曝光裝置的概略結構圖。
圖18是表示光束形狀可變部4的結構狀況的圖。
圖19(a)是表示繞射光學元件41的結構的圖，圖19(b)是表示藉由繞射光學元件41的第1繞射區域41A而形成於照明光瞳的光強度分佈的圖，圖19(c)是表示藉由繞射光學元件41的第2繞射區域41B而形成於照明光瞳的光強度分佈的圖。
圖20(a)是表示繞射元件141的結構的圖，圖20(b)是表示藉由繞射光學元件141的第1繞射區域141A而形成於照明光瞳的光強度分佈的圖，圖20(c)是表示藉由繞射光學元件141的第2繞射區域141B而形成於照明光瞳的光強度分佈的圖。
圖21是表示變形例的光束形狀可變部4的結構狀況的圖。
圖22(a)是表示繞射光學元件41及偏振可變部件43的結構的圖，(b)是表示由繞射光學元件41的第1繞射區域41A於照明光瞳上形成的光強度分佈的圖，圖22(c)是表示由繞射光學元件41的第2繞射區域41B於照明光瞳上形成的光強度分佈的圖。
圖23是包括折射系統與偏轉鏡的雙頭型投影光學系統的概略結構圖。
圖24是反射折射型、雙頭型投影光學系統的概略結構圖。
圖25是使用分光鏡的雙頭型投影光學系統的概略結構圖。
圖26是獲得作為微元件的半導體元件時的方法的流程圖。
圖27是獲得作為微元件的液晶顯示元件時的方法的流程圖。
1．．．光源
2．．．光束發送系統
3．．．偏振狀態可變部
4．．．光束形狀可變部
5．．．複眼透鏡
6．．．偏振可變部件
7．．．光束分割部件
8．．．聚光光學系統
9．．．第1光罩遮器
10．．．成像光學系統
11．．．光路彎曲反射鏡
12．．．第2光罩遮器
13．．．繼電器光學系統
14．．．光路彎曲反射鏡
AX．．．光軸
M1、M2．．．光罩
PL．．．投影光學系統
W．．．晶圓

Claims (31)

  1. 一種照明光學裝置，將來自光源的光分佈至照明光瞳，並透過導光光學系統以來自上述照明光瞳的光照明被照射面，該照明光學裝置的特徵在於包括：光束分割部件，包括將來自上述照明光瞳的光的一部分向第1方向偏轉的第1偏轉部件以及將來自上述照明光瞳的光的一部分向第2方向偏轉的第2偏轉部件；上述導光光學系統將已向上述第1方向偏轉的第1光束引導至上述被照射面的第1照明區域，並且將已向上述第2方向偏轉的第2光束引導至上述被照射面中與第1照明區域不同的第2照明區域。
  2. 如申請專利範圍第1項的照明光學裝置，其包括偏振可變部件，用以改變上述第1光束及上述第2光束中至少一光束的偏振狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項的照明光學裝置，其中上述偏振可變部件靠近上述光束分割部件而配置著。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的照明光學裝置，其中上述導光光學系統包括第1導光光學系統以及第2導光光學系統，上述第1導光光學系統與上述第2導光光學系統包括共通光學系統，用以引導經由上述光束分割部件之後的上述第1光束及上述第2光束。
  5. 如申請專利範圍第4項的照明光學裝置，其中上述第1導光光學系統包括繼電器光學系統，將經由上述共通光學系統而分離的上述第1光束引導至上述第1照明區域。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的照明光學裝置，其包括波前分割型光學積分器，且上述光束分割部件配置於上述光學積分器的射出面附近。
  7. 如申請專利範圍第6項的照明光學裝置，其中上述光束分割部件包括多個偏轉部件，配置成與上述光學積分器的各波前分割區域相對應，且上述多個偏轉部件包括上述第1偏轉部件以及上述第2偏轉部件。
  8. 如申請專利範圍第7項的照明光學裝置，其中上述偏振可變部件包括多個旋光部件，配置成與上述光學積分器的各波前分割區域相對應。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的照明光學裝置，其包括光學積分器、以及配置於該光學積分器後側的成像光學系統，且上述光束分割部件配置於上述成像光學系統的光瞳位置或其附近的位置。
  10. 如申請專利範圍第9項的照明光學裝置，其中上述光束分割部件包括：光通過部，其使入射光束的一部分不發生偏轉地通過。
  11. 如申請專利範圍第10項的照明光學裝置，其中上述偏振可變部件包括旋光部件，該旋光部件對應於上述偏轉部件而設置著。
  12. 如申請專利範圍第2項的照明光學裝置，其中上述 偏振可變部件包括旋光部件，該旋光部件對應於上述第1偏轉部件及上述第2偏轉部件中的至少一方而設置。
  13. 如申請專利範圍第1項的照明光學裝置，其包括共通光學系統，將光源所發出的光引導至上述光束分割部件。
  14. 如申請專利範圍第13項的照明光學裝置，其中上述共通光學系統包括可變機構，使上述第1照明區域中的第1照明條件與上述第2照明區域中的第2照明條件可變。
  15. 一種照明方法，將來自光源的光分佈至照明光瞳，並透過導光光學系統以來自上述照明光瞳的光照明被照射面，該照明方法的特徵在於包括：將來自上述照明光瞳的光的一部分向第1方向偏轉；將來自上述照明光瞳的光的一部分向與上述第1方向不同的第2方向偏轉；將已向上述第1方向偏轉的第1光束引導至上述被照射面的第1照明區域；以及將已向上述第2方向偏轉的第2光束引導至上述被照射面中與第1照明區域不同的第2照明區域。
  16. 如申請專利範圍第15項的照明方法，更包括：改變上述第1照明區域中的第1照明條件與上述第2照明區域的第2照明條件。
  17. 如申請專利範圍第16項的照明方法，更包括：在上述第1照明區域中設定期望的偏振狀態，且在上述第2照明區域中設定期望的偏振狀態。
  18. 一種照明光學裝置，該照明光學裝置的特徵在於包 括：光束分割部件，將入射光分割成第1光束與第2光束而形成第1照明區域與第2照明區域；第1導光光學系統，將上述第1光束引導至上述第1照明區域；第2導光光學系統，將上述第2光束引導至與上述第1照明區域相隔開的上述第2照明區域；以及設定部件，配置於光源與上述光束分割部件之間的光路上，且分別設定所述第1照明區域中的第1照明條件與所述第2照明區域中的第2照明條件。
  19. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述第1導光光學系統與上述第2導光光學系統包括共通光學系統，用以引導經由上述光束分割部件之後的上述第1光束及上述第2光束。
  20. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述設定部件包括可變部件，分別使上述第1照明區域中的上述第1照明條件與上述第2照明區域中的上述第2照明條件可變。
  21. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述設定部件包括偏振設定部件，將上述第1照明區域設定為第1偏振照明狀態，並且將上述第2照明區域設定為第2偏振照明狀態。
  22. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述設定部件是藉由改變照明光瞳的光強度分佈，來改變上 述第1照明區域下的照明條件，並且改變上述第2照明區域下的照明條件。
  23. 如申請專利範圍第22項的照明光學裝置，其中上述設定部件包括：繞射光學元件，使入射光繞射而於上述照明光瞳中形成所期望的光強度分佈；以及可變放大率光學系統，用以改變上述照明光瞳下的光強度分佈。
  24. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述設定部件包括偏振部件，相對於上述光束分割部件，靠近光源側而配置著。
  25. 如申請專利範圍第18項的照明光學裝置，其中上述光束分割部件配置於照明光瞳或其附近。
  26. 一種曝光裝置，該曝光裝置的特徵在於，包括申請專利範圍第1項至第3項以及第14項、第18項至第25項中任一項的照明光學裝置，將藉由該照明光學裝置所照明的預定圖案曝光於感光性基板上。
  27. 如申請專利範圍第26項的曝光裝置，其包括投影光學系統，用以將由上述第1照明區域所照明的第1光罩的圖案像及由上述第2照明區域所照明的第2光罩的圖案像投影至上述感光性基板上。
  28. 一種元件製造方法，該元件製造方法的特徵在於包括：使用申請專利範圍第16項的照明方法，照明預定的圖案；將已被照明的上述預定的圖案曝光於上述感光性基板上；以及 對已曝光的上述感光性基板進行顯影。
  29. 一種曝光裝置，該曝光裝置的特徵在於，包括申請專利範圍第9項的照明光學裝置，將藉由該照明光學裝置所照明的預定圖案曝光於感光性基板上。
  30. 如申請專利範圍第29項的曝光裝置，其包括投影光學系統，用以將由上述第1照明區域所照明的第1光罩的圖案像及由上述第2照明區域所照明的第2光罩的圖案像投影至上述感光性基板上。
  31. 一種元件製造方法，該元件製造方法的特徵在於包括：曝光步驟，使用申請專利範圍第30項的曝光裝置，將上述預定的圖案曝光於上述感光性基板上；以及顯影步驟，對經過上述曝光步驟的上述感光性基板進行顯影。
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