专利名称：曝光装置及曝光方法
技术领域：
本发明是有关于一种照明光学装置及具备该照明光学装置的曝光装置及曝光方法，且特别是有关于把半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等的微元件以微影工艺制造的曝光装置、曝光方法，以及对于曝光装置较佳的照明光学装置的调整。
利用聚光透镜集光的光束，重叠地照明形成有一定图案的网线(reticle)(光罩mask)。通过网线图案的光，经由投影光学系统成像在晶圆(wafer)上。以此方式，网线图案被投影曝光(转写)到晶圆上。又，网线所形成的图案为高集成化，为了能把此微细的图案正确地转写至晶圆上，晶圆上均一的照度分布变得不可或缺。
近年来，通过变化配置在复眼透镜射出侧的孔径光圈的开口部(光通过部)的大小，以变化由复眼透镜所形成的二次光源的大小，因而，使得变化照明的相干性(coherency)σ(σ值＝孔径光圈径/投影光学系统的瞳径，或是σ值＝照明光学系统的射出侧数值孔径/投影光学系统的入射侧数值孔径)的技术已受到注目。
又，通过把配置在复眼透镜的射出侧的孔径光圈的开口部的形状设定成环带状或四穴状(即4极状)，可将由复眼透镜所形成的二次光源的形状限制成环带状或4极状。然而，上述的公知技术，其并未依赖(依存)网线上的微细图案的方向性，因而无法实现最适的照明条件。
而，为了把二次光源的形状限制成环带状或4极状以进行变形照明(环带照明或4极照明)，当利用具有环带状或4极状的开口部的孔径光圈，把从复眼透镜形成的较大的二次光源而来的光束限制成只有一个时，从二次光源而来的光束有相当的部份会被孔径光圈所遮蔽，对于照明(曝光)并无帮助。结果造成孔径光圈的光量损失，光罩及晶圆上的照度低下，因而使得曝光装置的产能(throughput)也低下。
在此可考虑到，例如把通过绕射光学元件变换成环带状或4极状的光束入射到复眼透镜，以在复眼透镜的射出侧形成环带状或4极状的二次光源的结构。在此场合，经由绕射光学元件在复眼透镜的入射面形成环带状或4极状的照野(照明视野)，结果在复眼透镜的后侧焦点面上会形成具有和照野约略同样光强度分布的二次光源，因而可降低由孔径光圈所造成的光量损失。
在此，当自光源而来的光束中心轴线相对于照明光学系统的基准光轴呈倾斜时，亦即光束的中心轴线对绕射光学元件的光轴呈倾斜时，在复眼透镜的入射面所形成的照野的位置便会自所定的基准位置偏移。结果在复眼透镜的后侧焦点面所形成的二次光源位置也会自所定的基准位置偏移，被照射面(光罩)光束的远心性(telecentriciv)也会被破坏。
又，已有提案出在绕射光学元件和复眼透镜之间的光路中配置棱线相互直交的一对V沟旋转三棱镜(axicon)系统的结构。在此结构中，一对V沟旋转三棱镜系统的棱线部份会造成在复眼透镜的入射面形成照度低的十字状的影子。此时，当由一个V沟旋转三棱镜系统形成的纵方向的影子宽度和，由另一个V沟旋转三棱镜系统形成的横方向的影子宽度实质上不相同的时候，转写在晶圆上的图案的线宽在纵方向和横方向上便会不同。又，虽尚有提案出在绕射光学元件和复眼透镜之间的光路中，配置圆锥旋转三棱镜系统，然而，在此结构中，圆锥旋转三棱镜系统的顶点部份会造成在复眼透镜的入射面所形成的照度低的点状(spot)影子。此时，当圆状的影子位置自光轴脱离时，被照射面(光罩)的光束的远心性便会破坏，且晶圆上转写的图案的线宽在纵向和横向上便会不同。
又，有鉴于上述的课题，本发明的目的之一是，使自光源而来的光束的中心轴线和光学系统的基准光轴位置相吻合。且本发明的目的之一是，使因一个V沟旋转三棱镜系统形成的纵向影子宽度和，因另一个V沟旋转三棱镜系统形成的横向影子宽度约略一致。又，本发明的目的之一是，使因圆锥旋转三棱镜系统形成的影子位置和光学系统的基准光轴相吻合。
为达成本发明上述及其它目的，本发明提供一种曝光装置，包括一照明光学系统以及一投影光学系统。照明光学系统照明一网线，网线形成有欲转写的一图案。投影光学系统于一基板上形成网线的该图案的像。且照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的面上，形成4个实质面光源。瞳形状形成装置将4个实质面光源的瞳面或是瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺而形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
本发明更提供一种曝光装置，包括一照明光学系统及一投影光学系统。照明光学系统照明一网线，网线具有多个晶片图案。投影光学系统于一基板上形成网线的晶片图案的像。照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的面上，形成4个实质面光源。瞳形状形成装置对应于晶片图案的长边方向，将4个实质面光源的瞳面或是瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标中至少之一者，设定成纵向位置坐标及横向位置坐标实质不相同。
上述瞳形状形成装置把4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
又，上述瞳形状形成装置设定4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标，以调整通过被施以光近接效果补正的网线所得的光阻图案或基板图案的一纵向线宽及一横向线宽中至少一者。且，较佳的是，瞳形状形成装置根据10％以上的比率，把4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成不相同。更，较佳的是，瞳形状形成装置把4个实质面光源的各形状设定成圆形状。
上述瞳形状形成装置较佳的是，具有一数值孔径，以限制通过的光束。在此场合，较佳的是，瞳形状形成装置具有多个数值孔径，对于一照明光路为可装脱自如的结构。且，瞳形状形成装置，较佳的是，具有一绕射光学元件，以将一光束转换成一所定断面的光束。在此场合，较佳的是，瞳形状形成装置具有多个绕射光学元件，对于一照明光路为可装脱自如的结构。
本发明更提供一种曝光方法，经由一照明光学系统以照明一网线，并把在网线上所形成的图案的像投影在一基板上。本曝光方法包括在照明光学系统的一瞳面或瞳面附近的面上，把瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同。以此方式形成4个实质面光源，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望大小及形状。
本发明更提一种曝光方法，经由一照明光学系统以照明一网线，网线具有多个晶片图案，并把在网线上所形成的晶片图案的像投影在一基板上。本曝光方法包括在照明光学系统的一瞳面或瞳面附近的面上，形成4个实质面光源。对应于晶片图案的长边方向，把4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标中至少一者，设定成纵向位置坐标及横向位置坐标实质不相同。
在上述曝光方法中，将4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
在上述曝光方法中，设定4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标，以利用被施以光近接效果补正的网线，调整经由被施以光近接效果补正的网线所得的光阻图案或基板图案的一纵向线宽及一横向线宽中至少一者。且，较佳的是，根据10％以上的比率，把该4个实质面光源的瞳面或瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成不相同。
本发明更提供一种曝光装置，包括一照明光学系统及一投影光学系统。照明光学系统系，照明一网线，网线形成有欲转写的一图案。投影光学系统，于一基板上形成网线的图案的像。照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的面上，形成4个实质面光源。当以瞳形状形成装置所形成的4个实质面光源的照明光学系统的瞳面或瞳面附近的面的一纵向位置坐标为y，而以4个实质面光源的照明光学系统的瞳面或瞳面附近的面的一横向位置坐标为x时，瞳形状形成装置具有一第1照明模式及一第2照明模式。第1照明模式，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为1.1以上，以此方式形成4个实质面光源，而第2照明模式，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为1/1.1以下，以此方式形成4个实质面光源。
本发明更提供一种曝光方法，经由一照明光学系统以照明一网线，并经由一投影光学系统把在网线上所形成的一图案的像投影在一基板上。本曝光方法包括于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的面上，形成4个实质面光源。当以4个实质面光源之照明光学系统的瞳面或瞳面附近的面的一纵向位置坐标为y，而以4个实质面光源的照明光学系统的瞳面或瞳面附近的面的一横向位置坐标为x时，本曝光方法具有一第1照明模式及一第2照明模式。第1照明模式，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为1.1以上，以此方式形成4个实质面光源，而第2照明模式，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为1/1.1以下，以此方式形成4个实质面光源。
本发明更提供一种曝光装置，包括一照明光学系统及一投影光学系统。照明光学系统，照明一网线，网线形成有欲转写的一图案。投影光学系统，于一基板上形成网线的图案的像。照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的一面上，形成4个实质面光源。瞳形状形成装置，具有一第1照明模式及一第2照明模式。在第1照明模式中，瞳形状形成装置所形成的4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4，且在第2照明模式中， 4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
本发明更提供一种曝光方法，经由一照明光学系统以照明一网线，并经由一投影光学系统把在网线上所形成的一图案的像投影在一基板上。本曝光方法包括于照明光学系统的一瞳面或于瞳面附近的一面上，形成4个实质面光源。本曝光方法具有一第1照明模式及一第2照明模式。在第1照明模式中，4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4，且在第2照明模式中，4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
在上述的曝光装置及曝光方法中，r为当把此1个面光源的重心位置以瞳面或瞳面附近的面上的照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一动径，以将投影光学系统的瞳的半径规格化为1。θ为当把此1个面光源的重心位置以瞳面或瞳面附近的面上的该照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一偏角。rs为从此1个面光源的重心位置到最边缘的距离。
在上述的曝光装置及曝光方法中，4个实质面光源，以瞳面或该瞳面附近的面上的光轴为中心，以2圈回转对称配置而成。
在上述的曝光装置及曝光方法中，在第1照明模式中，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为1.2以上，以此方式形成4个实质面光源。在第2照明模式中，相对于位置坐标y，位置坐标x之比为0.83以下，以此方式，形成4个实质面光源。
在上述的曝光装置及曝光方法中，对于其中投影光学系统的网线侧的一数值孔径，把由4个实质面光源而来的4个光束的各数值孔径之比当作σs时，满足0.1＜＝σs＜＝0.3。
本发明更提供一种照明光学装置，包括一光学积分器、一导光光学系统、一照野形成光学系统、一光分割构件、一光电转换元件以及一演算部。光学积分器，把由一光源而来的光束形成多个光源。导光光学系统，把从光学积分器而来的光束导入一被照射面。照野形成光学系统，包含一光束转换元件，配置于光源和光学积分器之间的光路中，并将自光源而来的光束转换成具一定断面形状的光束，或转换成具一定光强度分布的光束，并根据自光束转换元件而来的光束，对于光学积分器，在具有一所定位置关系的一所定面上，形成一定形状的一照野。光分割构件，配置于所定面及光束转换元件之间的光路中。光电转换元件，配置在和所定面约略呈光学共轭的位置上，以受光由光分割构件所分割的光束。演算部，连接至光电转换元件，根据从光电转换元件而来的输出，以求得自光源而来的光束和所定面的位置关系。
在上述照明光学装置中，照野形成光学系统具有一变倍光学系统，以变化形成于所定面上的照野的大小。且，较佳的是，照野形成光学系统具有一第1V沟旋转三棱镜系统，具有沿一第1方向的一棱线。在此场合，较佳的是，照野形成光学系统具有一圆锥旋转三棱镜系统及一第2V沟旋转三棱镜系统中至少一者。圆锥旋转三棱镜系统具有一圆锥状屈折面，且第2V沟旋转三棱镜系统具有沿一第2方向的一棱线，第2方向与第1方向直交。更，较佳的是，光束转换元件，具有多个绕射光学元件，为可对照明光路切换的。在此场合，较佳的是，绕射光学元件，具有一调整用绕射光学元件，以于调整照明光学装置时，设定照明光路。
本发明更提供一种照明光学装置，包括一光学积分器、一导光光学系统、一照野形成光学系统、一光分割构件及一光电转换元件。光学积分器，把由一光源而来的光束形成多个光源。导光光学系统，把从光学积分器而来的光束导入一被照射面。照野形成光学系统，具有沿第一方向棱线的第1V沟旋转三棱镜系统，把由光源而来的光束对于光学积分器，于具所定位置关系的所定面上形成一定形状的照野。光分割构件，配置于所定面及第1V沟旋转三棱镜系统之间的光路中。光电转换元件，配置在和所定面约略呈光学共轭的位置上，以受光由光分割构件所分割的光束。
在上述照明光学装置中，照野形成光学系统具有一圆锥旋转三棱镜系统及一第2V沟旋转三棱镜系统中至少一者。圆锥旋转三棱镜系统具有一圆锥状屈折面，且第2V沟旋转三棱镜系统具有沿一第2方向的一棱线，第2方向与第1方向直交。且，照野形成光学系统，较佳的是具有光束转换元件，以将由光源而来的光束转换成具一定断面的光束或转换成具一定光强度分布的光束。在此场合，较佳的是，光束转换元件，具有多个绕射光学元件，为可对照明光路切换者。在此场合，较佳的是，绕射光学元件，具有一调整用绕射光学元件，以于调整照明光学装置时，设定照明光路。
在上述照明光学装置中，光学积分器为由多个透镜元件纵横排列所构成的一波面分割型的光学积分器。且波面分割型的光学积分器的一入射面，定位于所定面的位置或所定面附近的位置。
本发明更提供一种曝光装置，包括上述的照明光学装置以及一投影光学系统，以将被设定于被照射面的一光罩的一图案朝一感旋光性基板投影曝光。在此场合，较佳的是，包括一光束调整器，配置于光源和光分割构件之间的光路中，以调整从光源而来的光束的位置或方向。且光束调整器根据从演算部而来的输出，调整光束的位置或方向。
本发明更提供一种微元件的制造方法，包括一曝光工程，利用上述的曝光装置，把光罩的图案曝光至感旋光性基板上。以及一显像工程，使由曝光工程曝光的感旋光性基板显像。
本发明更提供一种照明光学装置的调整方法，根据相对于形成在光电转换元件受光面的照野位置的基准位置的位置偏移，使从光源而来的光束的中心轴线和光学系统的基准轴相吻合。在此，当使变倍光学系统的焦距变化时，较佳的是，根据相对于光电转换元件受光面上所形成的照野位置的基准位置的位置偏移，使变倍光学系统的光轴和基准光轴的位置相吻合。在此场合，较佳的是，先使光束的中心轴线和基准光轴的位置相吻合，再使变倍光学系统的光轴和基准光轴的位置相吻合。又，较佳的是，根据光电转换元件受光面的光强度分布，使由第1V沟旋转三棱镜系统的棱线部分所造成的形成在受光面上的第1直线状影子的宽和，由第2V沟旋转三棱镜系统的棱线部分所造成的形成在受光面上的第2直线状影子的宽约略一致。
本发明更提供一种照明光学装置的调整方法，根据光电转换元件的受光面的光强度分布，使由第1V沟旋转三棱镜系统的棱线部分所造成的形成在受光面上的第1直线状影子的宽和，由第2V沟旋转三棱镜系统的棱线部分所造成的形成在受光面上的第2直线状影子的宽约略一致。在此，较佳的是，使第1V沟旋转三棱镜系统的间隔和第2V沟旋转三棱镜系统的间隔中至少一者变化，以使第1直线状影子的宽和，第2直线状影子的宽约略一致。又，较佳的是，交换第1V沟旋转三棱镜系统及第2V沟旋转三棱镜系统中至少一者，以使第1直线状影子的宽和，第2直线状影子的宽约略一致。
图11为把多个孔径光圈配置成圆周状的镜头转台的结构概略图；图12为依照本发明的第2实施例的曝光装置的结构概略图；图13为把多个绕射光学元件配置成圆周状的镜头转台的结构概略图；图14为依照本发明的第3实施例的曝光装置的结构概略图；图15为依照本发明的第4实施例的曝光装置的结构概略图；图16为在照明瞳上的各面光源的坐标；图17为依照本发明的第5实施例的具备照明光学装置的曝光装置结构概略图；图18为在第5实施例中，配置在无焦点透镜的前侧透镜群及后侧群之间的光路中的一对旋转三棱镜系统的结构概略图；图19为第5实施例的要部结构的概略图；图20A～图20C为形成在微透镜阵列的入射面的照野位置从所定的基准位置偏移的样子；图21为由一对V沟旋转三棱镜系统的棱线部份造成的微透镜阵列的入射面上照度低的十字状影子的样子；图22A～图22C为当利用调整用的绕射光学元件时，形成在光电转换元件的受光面的照野；图23为依照本发明的第6实施例的具备照明光学装置的曝光装置的结构概略图；图24为获得作为微元件的半导体元件的手法的流程图；以及图25为获得作为微元件的液晶显示元件的手法的流程图。
1光源2光束扩张器(beam expander)3、5复眼透镜(fry eye lens)6孔径光圈7聚光光学系统8绕射光学元件9杆(rod)型积分器(integrator)10聚光透镜11成像光学系统12、13V沟旋转三棱镜系统40、50镜头转台(turret)基板41～48孔径光圈51～58绕射光学元件R网线(reticle)PL投影光学系统W晶圆(wafer)201光源204绕射光学元件205无焦点透镜(afocal lens)206所定面207、208V沟旋转三棱镜系统
210微透镜阵列(micro-lens-array)211聚光光学系统212光罩屏蔽(mask blind)213成像光学系统214半透明反射镜(half-mirror)215光电转换元件216光束调整器240杆型积分器241变焦透镜(zoom lens)242输入透镜(input lens)M光罩221控制系统222～226驱动系统此OPE原是指因转写时造成的光的效果，然而，在最近，随着光学的效果增加，亦将其用于包含曝光量、光阻种类、光阻显像时间等的光阻工艺，或蚀刻、栅极材料的种类等的各式各样的效果(在晶圆工艺“基板工艺”全体产生的效果)。本发明中采用广义的OPE定义(在晶圆工艺中全体所产生的效果)。
造成像这样子的OPE的原因，曝光的光学因素(紧邻的图案之间通过光的干涉)、光阻工艺(烘烤“bake”温度、烘烤时间、显像时间、光阻种类、曝光量等)、基板的反射或是基板的凹凸、蚀刻的影响等。具体而言，在转写中有因光绕射、干涉等的光学因素造成的效果，光阻显像的光阻溶解速度的图案依存性、蚀刻光阻时的微负荷效果(micro-loading)(因孔的口径、或是蚀刻宽度变小造成蚀刻速度低下的现象)、蚀刻速度的图案依存性的效果等会被增强。
为达成半导体装置所需的性能，必需在晶圆上达到所希望的图案尺寸及形状。因此，本发明提出预先在网线上补正(和在网线上的设计尺寸补正相关)因OPE造成的图案损坏(蚀刻后的成品尺寸差)。此一在网线上的补正，称之为光近接效果补正(OPCOptical ProximityCorrection)。
把像这样的OPC施行于网线的手法，举例而言，附加至主图案的补助图案(配置于和主图案分离的位置)、截线(serif)图案(附加到图案转角的修正用凸图案)、切片(in section)图案(把图案的转角修成缺口的修正用凹图案)、槌头(hammer head)(附加到图案的修正用槌图案)等的附加手法，或是使主图案的线宽增加/减少的手法。
图1C为取3个DRAM晶片制造的最适的4极照明说明图。而图2C为取4个DRAM晶片制造的最适的4极照明说明图。如图1A所示，在扫描曝光机的范围内(25mm×33mm)假定为取3个DRAM晶片制造者。在此场合，存储单元(memory cell)如图1B所示，纵方向具有最小间距(pitch)，横方向则具有略长的间距。
如图1B所示，对于纵方向具有最小间距的网线的最适的4极照明，如图1C所示。也就是，对于取3个DRAM晶片制造的最适的4极照明，在照明光学系统的瞳面(或是其附近的面)所形成的4个实质的面光源并非是配置在正方形顶点的一般4极照明，而是沿着纵方向(在网线图案的最小间距方向上的光学对应方向)在细长的长方形顶点上配置4个实质的面光源的4极照明。
在此，举例而言，当把由0.25微米的设计规则(design rule)所设计的DRAM晶片，以0.18微米的设计规则设计时，此即所谓的利用晶片收缩(chip shrink)将各晶片的面积缩小，在1次的曝光中取3个的晶片也可取4个。也就是，如图2A所示，在扫描曝光机的范围内(25mm×33mm)取4个DRAM晶片制造。在此场合，存储单元如图2B所示，横方向具有最小间距，纵方向具有略长的间距。
如图2B所示，对于横方向具有最小间距的网线的最适的4极照明，如图2C所示。也就是，对于取4个的DRAM制造的最适的4极照明，在照明光学系统的瞳面(或是其附近的面)所形成的4个实质的面光源并非是配置在正方形顶点的一般4极照明，而是沿着横方向(在网线图案的最小间距方向上的光学对应方向)在细长的长方形顶点上配置4个实质的面光源的4极照明。换言之，若比较取3个和取4个的场合时，因网线图案的最小间距方向相差90度，配置4个实质面光源的长方形的长方向也相差90度。
又，关于存储单元的主动图案(Active(Isolation)Pattern)，当然，图案间距最小方向(图1B的纵方向)的线宽控制很重要，但是，为了需正确地接触相当于电容器的沟渠节点(trench node)或是堆栈节点(stack node)，和图案间距最小方向呈直交方向(图1B的横方向)的线宽控制也很重要。在此，主动图案就是DRAM配置在基板最侧层的图案，此层可称之为主动层、隔离层(isolation layer)、元件分离层、元件分离膜等。
一般，在作成线网(光罩)的时候，考虑到上述OPE(光近接效果)，对网线施行上述的OPC(光近接效果补正)。然而，实际上，因受到光阻工艺的变更或是投影光学系统像差等的影响，也会有像补正OPC那样的进行线宽控制的状况发生。像这样的场合，通过使4极照明的配置4个实质面光源的长方形的形状变化，可像补正OPC那样进行线宽控制。以下，针对此点说明仿真(simulation)的结果。
图3A、图3B说明仿真中假定的4极照明之形态。且图4说明仿真中假定的图案的构成。首先，在仿真中，假设以KrF准分子激光(excimer laser)光(波长248nm)当作曝光光，假设投影光学系统的晶圆数值孔径NA为0.82。再，把由4个面光源构成的4极状的二次光源的最大σ值假设成0.90，并把圆形状的各面光源的σ值假设成0.15。
当参照图3A、图3B，以在照明光学面的瞳面(或是其附近的面)上所形成的圆形状的各面光源的瞳面(或是其附近的面)上纵向的位置坐标(Y位置)当作参数(parameter)，以0.02为间距，用NA换算从0.52到0.38为止使之变化。又，把各面光源的横方向的位置坐标(X位置)固定在0.30。像这样做，当各面光源的Y位置为最大值0.52时，4极状的二次光源的σ值成为比最大值0.90还要小的一定值。
当参照图4，在仿真中假设的图案为110nm DRAM的主动图案。又，在仿真中，网线假设为6％网版(halftone)位移(phase shift)的网线。在6％网版位移的网线中，形成有在玻璃(石英)基板上以铬(Cr)层为下层，以硅化钼(MoSi)为上层的图案。在此，相对于未形成图案的光通过区域的光通过率，图案区域(图4中的斜线部份)的光通过率约设定成6％。通过图案区域的光相位设定成相对于通过光通过区域的光相位呈反转。
图5为在各面光源的Y位置为0.52的照明条件下，最佳聚焦的空间像图。又，图6为在各面光源的Y位置为0.46的照明条件下，最佳聚焦的空间像图。图7为在各面光源的Y位置为0.40的照明条件下，最佳聚焦的空间像图。又，在图5～图7中，当纵方向110nm和切割水平(slice level)吻合时的各照明条件下，把空间像以等高线表示。空白所示的区域的强度为斜线所示的区域的强度的2倍。
因在仿真中是以使用正型(positive)光阻为前提，强度高的部份(即斜线以外的区域)会去除光阻像。换言之，可无视于在图5～图7中斜线部份以外的区域。又，在图5～图7中和斜线部份重叠的如虚线100所示的长方形，无视投影光学系统的像差或绕射等，而仅显示出把网线依投影倍率缩小所得的图案形成位置，亦即显示出理想的图案形成位置。又，接近全体矩形状的虚线111示出图案全体在此虚线111中所示区域的重复图案。
当参照图5～图7时可知，通过使各光源的Y位置变化，可把空间像的纵向尺寸维持成一定，且可调整横向的尺寸。又，图9为各光源面的Y位置不同时，各照明条件及散焦(de-focus)状态中的主动图案的横向线宽图。在图8及图9中，纵轴代表各面光源的Y位置(NA换算)，横轴表示散焦量(微米)。
在仿真中，各面光源的Y位置在0.38～0.52之间不同的各照明条件，在最佳聚焦的状态下，以纵向的线宽为110nm的方式决定曝光量，在0.00微米～0.20微米间散焦量变化的各散焦状态中，调查主动图案的纵向线宽及横向线宽。
当参照图8及图9时可知，在0.0微米～0.2微米的全部散焦范围中图案的纵向线宽，即以临界尺寸(CD，Critical Dimension)为110nm～120nm而决定曝光量时，通过使各面光源的Y位置变化，可把图案的横向线宽持续控制在660nm～760nm广范的范围内。又，临界尺寸CD也可称为短尺寸，一般指显示100微米以下的图案的线宽、间隔，或是图案位置等的尺寸值。其用于曝光量、显像条件、蚀刻条件等的工艺参数管理或制品的尺寸管理。
如以上所述，本发明的实施例之一，在4个实质面光源的瞳面(或是其附近的面)上，把纵向的位置坐标和横向的位置坐标设定成实质上不相同，以此方式，可把经由转写的光阻图案或是工艺(晶圆工艺)所形成的基板图案(晶圆图案)做成所希望的大小及形状。
又，当网线有多个晶片图案时，对应晶片图案长边方向，通过把4个实质面光源的纵向的位置坐标及横向的位置坐标中至少一个，其纵向的位置坐标和横向的位置坐标设定成实质上不同，可在不依赖网线上的微细图案的方向性的情况下，以最适的照明条件进行曝光。
更，通过设定4个实质面光源的纵向位置坐标和横向位置坐标，可调整通过施以光近接效果补正的网线所得的光阻图案或是基板图案的纵向线宽及横向线宽中的至少一者。
以下，根据添附的图式说明本发明的实施例。
图10为依照本发明的第1实施例的曝光装置的结构概略图。图10所示的曝光装置具备光源1以供给曝光光(照明光)，例如是供给248nm(KrF)或是193nm(ArF)波长的光的准分子激光光源。从光源1射出的约略平行的光束，具有沿图10的纸面垂直方向延伸的细长矩形状的断面，以入射至由透镜2a及2b所构成的光束扩张器(beamexpander)。
各透镜2a及2b分别具有图10纸面内的负屈折力及正屈折力，其包含光轴AX，并在和纸面垂直的面内具有平行平面板的功能。因此，入射至光束扩张图案2的光束，在图10的纸面内被扩大，并被整形成具一定矩形的断面。通过作为整形光学系统的光束扩张图案2的约略平行的光束，入射至复眼透镜3。第1复眼透镜3，由具有正屈折力的多个透镜阵列以纵横且稠密的排列方式构成。且，构成第1复眼透镜3的各透镜元件(element)皆具有例如正方形的断面。
因此，入射至第1复眼透镜3的光束通过多个透镜元件分割成二次元，并在各透镜元件的后侧焦点面上分别形成1个光源(集光点)。在第1复眼透镜3的后侧焦点面上由多个光源所形成的光束，通过中继透镜(relay lens)4重叠照明至第2复眼透镜5。且，中继透镜4，以光学上约略共轭的方式连接第1复眼透镜3的后侧焦点面和第2复眼透镜5的后侧焦点面。换言之，中继透镜4，和第1复眼透镜3的后侧焦点面及第2复眼透镜5的入射面构成实质的傅立叶(Fourier)转换关系。
第2复眼透镜5，和第1复眼透镜3同样地，由具有正屈折力的多个透镜元件以纵横且稠密地排列以构成。又，构成各第2复眼透镜5的各透镜元件，具有和欲形成在网线(光罩)上的照野形状(甚至是在晶圆上欲形成的曝光区域的形状)相似的矩形断面。因此，入射至第2复眼透镜5的光束利用多个透镜元件被分割成二次元，并在入射光束的各透镜元件的后侧焦点面上分别形成多个光源。
依此，在第2复眼透镜5的后侧焦点面上，形成有正方形的实质面光源(以下，称之为“二次光源”)。在第2复眼透镜5的后侧焦点面上形成的正方形的二次光源所构成的光束，入射至配置于其附近的孔径光圈6。此孔径光圈6被支持在镜头转台(回转板未绘示于图10中)上，此镜头转台可依和光轴AX平行的一定轴线回转。
图11为由多个孔径光圈配置成圆周状的镜头转台的概略图。如图11所示，在镜头转台基板40上，如图中斜线所示，沿着圆周方向装设具有光通过区域的8个孔径光圈41～48。镜头转台基板40，通过其中心点O而可以和光轴AX平行的轴线回转。因此，通过使镜头转台基板40回转，可把自8个孔径光圈41～48中选出的1个孔径光圈定位在照明光路中。又，镜头转台基板40的回转，由根据控制系统21而来的指令而动作的第1驱动系统22以进行。
在镜头转台基板40上，设有4种4极孔径光圈41～44，2种环带孔径光圈45、46，2种圆形孔径开口47、48。在此，各4极孔径光圈41～44具有4个偏心的圆形通过区域。且各环带孔径光圈45、46具有环带状通过区域。更各圆形孔径光圈47、48具有圆形的通过区域。
因此，通过把自4种的4极孔径光圈41～44中选出的1个4极孔径光圈定位在照明光路内，可把光束限制(规定)成4极状，以进行4极照明。又，通过把自2种环带孔径光圈45、46中选出的1个环带状孔径光圈定位在照明光路内，可把光束限制成环带状，以进行环带照明。更，通过把自2种圆形孔径光圈47、48中选出的1个圆形孔径光圈定位在照明光路内，可把光束限制成圆形，以进行圆形照明。
在图10中，孔径光圈6被设成自4个4极孔径光圈41～44中选出的1个4极孔径光圈。但其并不仅限定于图11所示的镜头转台中所配置的孔径光圈的种类及数量。且，亦不限定为镜头转台方式的孔径光圈，也可将能适宜变更光通过区域的大小及形状的孔径光圈固定安装在照明光路内。更，也可装设可连续变化圆形开口径的虹膜式光圈(iris diaphragm)以代替2个圆形孔径光圈47、48。且，在镜头转台方式中，镜头转台的数量也不限定为1个。举例而言，为了增加可选的孔径光圈的种类，也可把多个镜头转台配置成重叠于光轴方向上。又，当为了变更在照明光学系统的瞳面上所形成的面光源全体大小(当形成4个面光源的场合，外接于该4个面光源的圆的直径)而调整照明σ值，也可把中继透镜4当成可变焦的变焦透镜(zoom lens)。
通过具有4极状开口部(光通过部)的孔径光圈6的二次光源构成的光，受到聚光光学系统的集光作用之后，重叠照明由所定图案形成的网线R。且，网线R的交换，利用依控制系统21而来的指令以动作的第2驱动系统23进行。通过网线R的图案的光束，经由投影光学系统PL，在感旋光性基板的晶圆W上形成网线图案的像。依此，在和投影光学系统PL的光轴AX直交的平面内，通过二次元的驱动控制晶圆W的同时，进行整个(lump)曝光或是扫描曝光，以在晶圆W的各曝光区域上，逐次曝光出网线R的图案。
而，在整个曝光中，因其为所谓的逐步重复(step·and·repeat)方式，其对于晶圆的各曝光区域，把网线的图案整个曝光。在此场合中，在网线R上的照明区域，其形状近似正方形的矩形，第2复眼透镜5的各透镜元件的断面形状亦为近似正方形的矩形。另一方面，在扫描曝光中，因其为所谓的逐步扫描(step·and·scan)方式，其在使网线和晶圆相对于光学系统移动的同时，对晶圆的各曝光区域扫描曝光出网线图案。在此场合，网线R上的照明区域，其形状举例而言为短边和长边比为1∶3的矩形，第2复眼5的各透镜元件的断面形状亦为与此相似的形状。
在第1实施例中，4种的4极孔径光圈41～44，在照明光学系统(1～7)的瞳面(或是其附近的面)上形成4个实质的面光源的瞳形状的形成装置。然后，依逐步重复方式或是逐步扫描方式相关的欲顺次曝光的各种网线信息等，通过键盘等的输入装置20输入至控制系统21。控制系统21，把各种和网线相关信息的最适线宽(分辨率)、焦点深度等的信息存储至内部的存储器，并根据输入装置20的输入，把适当的控制信号提供给第1驱动系统22及第2驱动系统23。
依此，伴随着因第2驱动系统23的作用的网线的交换，第1驱动系统视需要将4种4极孔径光圈41～44中的1个4极孔径光圈设定在照明光路中。在此，当把4极孔径光圈41～44设定在照明光路中时，4个实质面光源的瞳面(或是其附近的面)的纵向位置坐标和横向位置坐标系设定成实质不同。在此，纵向的位置坐标，沿和图10纸面铅直方向的各面光源的中心位置的坐标。
更具体地说，当把4极孔径光圈41或43设定在照明光路中时，横向的位置坐标被设定成比纵向的位置坐标大。而纵向的位置坐标和横向的位置坐标的比率，以纵向的位置坐标为1，则横向的位置坐标为1.1以上。而比起4极孔径光圈41，4极孔径光圈43的一方，把横向的位置坐标设定成较大。也就是，4极孔径光圈41及43提供第1照明模式者，其以横向的位置坐标x对纵向的位置坐标y之比为1.1以上的方式形成4个实质面光源。
又，当把4极孔径光圈42或44设定在照明光路中时，纵向的位置坐标设定成比横向的位置坐标大。而纵向的位置坐标和横向的位置坐标的比率，以横向的位置坐标为1，则纵向的位置坐标为1.1以上。而比起4极孔径光圈42，4极孔径光圈44的一方，把纵向的位置坐标设定成较大。也就是，4极孔径光圈42及44提供第2照明模式，其以横向的位置坐标x对纵向的位置坐标y之比为1/1.1以下的方式形成4个实质面光源。如上述那样，在4极孔径光圈41～44中，4个实质面光源的纵向位置坐标和横向位置坐标的比率依10％以上的比率设定成不同。
因此，在第1实施例中，把自4种4极孔径41～44选出的1个4极孔径设定在照明光路中，并通过把4个实质面光源的纵向的位置坐标和横向的位置坐标设定成实质不相同，可将经由转写的光阻图案或是晶圆工艺所形成的晶圆图案做成希望的大小及形状。
又，当网线R具有多个晶片图案时，对应晶片图案的长边方向，把4个实质面光源的纵向的位置坐标及横向的位置坐标中的至少一个，设定成纵向的位置坐标和横向的位置坐标设定成不同，以此方式，在网线R上的微细图案无依存的情况下，可依最适的照明条件进行曝光。且，相对于4个实质面光源的纵向的位置坐标，因为具有横向的位置坐标之比为1.1以上的第1照明模式和其之比为1/1.1以下的第2照明模式两者，故在网线R上的微细图案的方向性无依存的情况下，可依最适的照明条件进行曝光。
更，通过设定4个实质面光源的纵向的位置坐标及横向的位置坐标，可调整经由被施以光近接效果补正的网线R所得的光阻图案或是晶圆图案的纵向线宽及横向线宽中的至少一者。在上述第1实施例及后述第2～第4实施例中，虽省略了偏向照明光学系统的光路的光路曲折镜，然而，当设有像这样的光路曲折镜的场合时，也可考虑把4个实质面光源的纵向及横向随着光路曲折镜的偏向而设定。
图12为依照本发明第2实施例的曝光装置结构的概略图。第2实施例虽具有和第1实施例类似的结构，然而，其基本的不同点是配置绕射光学元件8以取代第1实施例中的第1复眼透镜3。以下，是针对其和第1实施例的不同点以说明第2实施例。
在第2实施例中，从光源1而来的光束经由光束扩张器2入射至绕射光学元件8。此绕射光学元件8被支持在镜头转台上(回转板未绘示于图12中)，此镜头转台可以和光轴AX平行的一定轴线回转。图13为多个绕射光学元件配置成圆周状的镜头转台的结构概略图。如图13所示，在镜头转台基板50上，8个绕射光学元件51～58沿圆周方向设置。
镜头转台基板50，通过其中心点O可以和光轴AX平行的轴线回转。因此，通过使镜头转台基板50回转，可把自8个绕射光学元件51～58选出的1个绕射光学元件定位至照明光路中。又镜头转台基板50的回转，由根据控制系统21而来的指令而动作的第3驱动系统24以进行。
一般，绕射光学元件(DOE)，在玻璃基板上形成具有曝光光(照明光)的波长程度之间距的阶差以构成，具有将入射光束绕射至所希望的角度的功能。具体而言，绕射光学元件51～58是在远视区(farfield)(或是夫朗和费“Fraunhofer”绕射区域)上，即在第2复眼透镜5入射面上，形成一定形状的光强度分布。在镜头转台基板50上，设有4种的4极照明用的绕射光学元件51～54、2种环带照明用的绕射光学元件55、56及2种圆形照明用的绕射光学元件57、58。又，象样的绕射光学元件，举例而言，可用特开2001-174615号公报或是美国专利第5850300号公报所揭露的绕射光学元件。
如图13所示，绕射光学元件51～54，具有把对应孔径光圈41～44的4个偏心的圆形通过区域的4极状照野形成在第2复眼透镜5的入射面的功能。又，绕射光学元件55、56，具有把对应孔径光圈45、46的环带状的通过区域的环带状照野形成在第2复眼透镜5的入射面的功能。更，绕射光学元件57、58，具有把对应孔径光圈47、48的圆形状的通过区域的圆形状照野形成在第2复眼透镜5的入射面的功能。以下，可采用由4极照明用的绕射光学元件51～54选出的1个绕射光学元件作为绕射光学元件8。
在此场合，通过绕射光学元件8的光束，经由中继透镜4，在第2复眼透镜5的入射面上形成4极状的照野。依此，在第2复眼透镜5之后侧焦点面上，形成有4极状的二次光源，其光强度分布与朝第2复眼透镜5的入射光束所形成的照野约略相同。在第2复眼透镜5的后侧焦点上所形成的4极状二次光源的光束，依绕射光学元件8所选定的孔径光圈6限制之后，经由聚光光学系统7照明网线R。
因此，在第2实施例中，4种4极照明用绕射光学元件51～54的4极孔径光圈41～44，构成在照明光学系统的瞳面(或是其附近的面)上形成4个实质面光源的瞳形状形成装置。依此，在第2实施例中，伴随着网线R的交换，通过把4种4极照明用的绕射光学元件51～54中的1个绕射光学元件设定至照明光路中，同时把4种4极孔径光圈41～44中的1个4极孔径光圈设定至照明光路中，可得和第1实施例同样的效果。
又，在第2实施例中，因利用绕射光学元件8在2复眼透镜5的入射面形成一定形状的照野，可良好地抑制孔径光圈6的光量损失。又，在第2实施例中，虽利用孔径光圈6作为瞳形状形成装置，举例而言，也可使用微透镜阵列代替第2复眼透镜5而省略孔径光圈6的配置。
微透镜阵列，由纵横且稠密排列的多个具正屈折力的微小透镜所构成的光学元件。一般，微透镜阵列，举例而言，由在平行平面玻璃板上施以蚀刻处理的微小透镜群所构成。在此，构成微小透镜阵列的各微小透镜，比构成复眼透镜的各透镜元件还微小。且，微小透镜阵列，与由相互隔绝的透镜元件所构成的复眼透镜不同，其并未将多个微小透镜相互隔绝，而是以一体的方式形成。然而就把具正屈折力的透镜主要元件纵横配置的点看来，微透镜阵列和复眼透镜是相同的。
且，在上述第1实施例，也可利用微透镜阵列取代第1复眼透镜3及第2复眼透镜5中的至少一方。又，如上述那样省略孔径光圈6的配置的场合，4极照明用的绕射光学元件51、53，其横向的位置坐标x相对于纵向的位置坐标y之比为1.1以上，以此方式，供给第1照明模式，把4个实质面光源形成在照明光学系统的曈面上。4极照明用的绕射光学元件52、54，其横方向的位置坐标x相对于纵向的位置坐标y之比为1/1.1以下，以此方式，供给第2照明模式，把4个实质面光源形成在照明光学系统的曈面上。
又，在第2实施例中，镜头转台基板50的数量并不限定为1个。举例而言，为了增加可选择的绕射光学元件的种类，也可把复数的镜头转台重叠配置在光轴方向。且，因变更在照明光学系统的瞳面上所形成的面光源全体的大小(当形成有4个面光源的场合，外接于该4个面光源的圆的直径)以调整照明σ值，也可以可变焦的变焦透镜作为中继透镜4。
图14为依照本发明的第3实施例的曝光装置的结构概略图。第3实施例虽具有和第2实施例的结构，然而，其基本的不同点为，以配置内面反射型的杆型光学积分器9取代第2实施例中的波面分割型的第2复眼透镜5。以下，针对其和第2实施例的不同点以说明第3
在第3实施例中，利用杆型积分器9代替第2复眼透镜5，在中继透镜4和杆型积分器9之间的光路中，附设聚光透镜10，以设置成像光学系统11取代聚光光学系统10，并同时取下限制二次光源的孔径光圈。在此，由中继透镜4和聚光透镜10构成的合成光学系统，以光学上约略共轭的方式连接绕射光学元件8和杆型积分器9。又，成像光学系统11，以光学上近乎共轭的方式连接杆型积分器9的射出面和网线R。
杆型积分器9，由像石英玻璃或萤石(fluorite)的玻璃材料所构成的内面反射型的玻璃杆，利用在内部及外部的交界面即内面的全反射，通过集光点，沿着和入射面平行的面，形成对应内面反射数的数量的光源像。在此，所形成的光源像几乎皆为虚像，只有中心(集光点)的光源像为实象。也就是，入射至杆型积分器9的光束，利用内面反射按角度方向分割，通过集光点，沿和其入射面平行的面，以形成由多个光源像构成的二次光源。
利用杆型积分器9，于其入射侧形成的二次光源的光束，被重叠于其射出面之后，通过成像光学系统11，均一地照明由所定的图案所形成的网线R。如上述那样，成像光学系统11，以光学上约略共轭的方式连接杆积分器9的射出面和网线R(甚至是晶圆W)。因而在网线R上，形成和杆型积分器9的断面形状相似的矩形的照野。
像这样，在第3实施例中，伴随着网线R的交换，通过把4种的4极照明用的绕射光学元件51～54中的1个绕射光学元件设定至照明光路中，同时把4种4极孔径光圈41～44中的1个4极孔径光圈设定至照明光路中，可得和第2实施例同样的效果。又，在第3实施例中，如上述那样，可省略设置限制二次光源的孔径光圈。
在第3实施例中，和2实施例同样地，镜头转台基板50的数量亦不限定为1个，也可将多个镜头转台基板50重叠配置在光轴方向上。且，因变更在照明光学系统的瞳面上所形成的面光源全体的大小(当形成4个面光源的场合，外接于该4个面光源的圆的直径)以调整σ值，也可把中继透镜4和聚光透镜10中至少一方当作变焦透镜。
图15为依照本发明第4实施例的曝光装置的结构概略图。第4实施例虽具有和第2实施例类似的结构，然而，其基本的不同点，在第2实施例的中继透镜4的光路中，从光源侧依序地配置第1V沟旋转三棱镜系统12和第2V沟旋转三棱镜系统13。以下，将针对其和第2实施例的不同点说明第4实施例。
如图15所示，第1V沟旋转三棱镜系统12，顺着光源侧而来由第1棱镜(prism)12a及第2棱镜12b所构成。第1棱镜12a，其平面朝向光源侧且其上凹状的屈折面朝向网线侧，第2棱镜12b，其平面朝向网线侧且其凸状的屈折面朝向网线侧。第1棱镜12a的凹状屈折面，由在X方向平行的2个平面所构成，其沿YZ平面具有V字状的凸状断面。
第2棱镜12b的凸状屈折面，可和第1棱镜12a的凹状屈折面相接触，换言之，其形成为和第1棱镜12a的凹状屈折面互补的形状。也就是，第2棱镜12b的凹状屈折面，由在X方向平行的2个平面所构成，其沿YZ平面具有V字状的凹状断面。又，第1棱镜12a及第2棱镜12b中的至少一方为可沿光轴AX移动的结构，其间隔为可变者。且，第1V沟旋转三棱镜系统12的间隔的变化，由根据控制系统21而来的指令而动作的第4驱动系统25以进行。
第2V沟旋转三棱镜13，顺着光源侧而来由第1棱镜13a及第2棱镜13b所构成。第1棱镜13a，其平面朝向光源侧且其上凹状的屈折面朝向网线侧，第2棱镜13b，其平面朝向网线侧且其凸状的屈折面朝向网线侧。第1棱镜13a的凹状屈折面，由在Z方向平行的2个平面所构成，其沿XY平面具有V字状的凸状断面。第2棱镜13b的凸状屈折面，可和第1棱镜13a的凹状屈折面相接触，换言之，其形成为和第1棱镜13a的凹状屈折面互补的形状。
也就是，第2棱镜13b的凹状屈折面，由在Z方向平行的2个平面所构成，其沿XY平面具有V字状的凹状断面。又，第1棱镜13a及第2棱镜13b中的至少一方为可沿光轴AX移动的结构，其间隔为可变者。如上述那样，第2V沟旋转三棱镜系统13，具有使第1V沟旋转三棱镜系统12以光轴AX回转90度的形态。且，第2V沟旋转三棱镜系统13的间隔的变化，由根据控制系统21而来的指令而动作的第5驱动系统26以进行。
在此，在第1棱镜12a的凹状屈折面和第2棱镜12b的凸状屈折面为相互接触的状态下，第1V沟旋转三棱镜系统12具有平行平面板的功能，而不会影响至第2复眼透镜5的后侧焦点面所形成的4极状的二次光源。然而，当使第1棱镜12a的凹状屈折面和第2棱镜12b的凸状屈折面分开时，第1V沟旋转三棱镜系统12，沿X方向具有平行平面板的功能，沿Z方向具有光束扩张的功能。因而，通过第1V沟旋转三棱镜系统12的作用，不会变化4个面光源的横向位置坐标，而只会变化纵向的位置坐标。
又，在第1棱镜13a的凹状屈折面和第2棱镜13b的凸状屈折面为相互接触的状态下，第2V沟旋转三棱镜系统13具有平行平面板的功能，而不会影响至第2复眼透镜5的后侧焦点面所形成的4极状的二次光源。然而，当使第1棱镜13a的凹状屈折面和第2棱镜13b的凸状屈折面分开时，第2V沟旋转三棱镜系统13，沿Z方向具有平行平面板的功能，沿X方向具有光束扩张的功能。因而，通过第2V沟旋转三棱镜系统13的作用，不会变化4个面光源的纵向位置坐标，而只会变化横向的位置坐标。
如上述那样，在第4实施例中，虽具备4种4极照明用的绕射光学元件51～54，但通过第1V沟旋转三棱镜系统12和第2V沟旋转三棱镜系统13的作用，可使4个面光源的纵向的位置坐标及横向的位置坐标连续地变化而设定至所希望的值。
在此第4实施例中，较佳的是，4个实面光源的纵向的位置坐标和横向的位置坐标的比率为依10％以上设定成不相同，即相对于4个实质面光源的纵向的位置坐标y，横向的位置坐标x之比设定成1.1以上，或是将其比设定成1/1.1以下。
在第4实施例中，和第2实施例同样地，镜头转台基板50的数量并不限定为1个，也可把多个镜头转台基板50重叠配置在光轴方向上。又，因变更在照明光学系统的瞳面上所形成的面光源全体的大小(当形成4个面光源的场合，外接于该4个面光源之圆的直径)以调整σ值，也可把中继透镜4当作变焦透镜。
更，在上述的各实施例中，对于投影光学系统的网线侧的数值孔径，当把由的4个实面光源而来的光束的各数值孔径之比做成σs时，较佳的是满足0.1＜＝σs＜＝0.3。
在此，比下限低时，像的忠实度便会低下，当超过上限时，焦点深度扩大的效果会变少，因而为不期望的状态。
而且，在上述各实施例中，虽把4个面光源形成在照明光学系统的瞳面或是其附近的面上，在第1照明模式中，此些4个实质的面光源中的1个面光源的重心位置，较佳的是满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4。
在第2照明模式中，此些4个实质的面光源中的上述那1个面光源的重心位置，较佳的是满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
以下，参照在照明光学系统之上所形成的4个实质面光源的简图的图16，以详细说明之。在图16中，其为以照明光学系统的光轴为原点O的XY坐标系中，4个实质的面光源中位于第1象限的1个面光源60。把图16中照明光学系统的光轴(原点O)当作极以设定极坐标，把上述面光源60的重心位置61的坐标做成(r，θ)。又，在图16中，其把投影光学系统的瞳的半径规格化(normalization)为1。在此图16中，由位于投影光学系统至照明光学系统的瞳之间的光学系统所形成的投影光学系统的瞳的像半径为1。
在图16中，r把重心位置61以极坐标表示时的动径(从原点O至重心位置61的距离)，θ是把重心位置61以极坐标表示时的偏角(X轴和动径的夹角)。而rs为从面光源60的重心位置61至最边缘的距离。在图16中，虽系把面光源做成圆形，但并非把面光源60的形状限制成圆形，举例而言，也可为四角形、六角形、扇形等。在面光源60的形状为圆形的场合，rs便为面光源60的半径，当为非圆形的场合，rs即为从面光源60的重心位置61至最边缘的距离中最短的距离。
在图16所示的第1照明模式中，面光源60重心位置61位于以0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4。
表示的区域62内。而在第2照明模式中，面光源60的重心位置61位于以0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
表示的区域63内。
通过像上述那样设定第1及第2照明模式，在不依赖网线R上微细图案的方向性的情况下，可由最适的照明条件进行曝光。更，在图16中，虽已说明了4个面光源中的特定1个面光源的位置，然而，各实施例的4个实质面光源，在瞳面或是其附近的面上，以照明光学系统的光轴为中心呈2圈回转对称的方式配置。且，所谓的n圈回转对称，把任意的空间图形，在任意的空间轴外周上，仅回转完整1圈的整数n分之1的角度时，可得到和原来图形相重合的图形。
像这样子的4个实质面光源以照明光学系统的光轴为中心，配置成2圈回转对称的场合，在第1照明模式中，较佳的是，4个面光源中位于第1象限的第1面光源满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4。
4个面光源中位于第2象限的第2面光源满足0.5＜r＜1-rs，及
3π/4＜θ＜π-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
4个面光源中位于第3象限的第3面光源满足0.5＜r＜1-rs，及π+sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜5π/4。
4个面光源中位于第4象限的第4面光源满足0.5＜r＜1-rs，及7π/4＜θ＜2π-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
而在此场合，在第2照明模式中，较佳的是4个面光源中位于第1象限的第1面光源满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜(π/2)-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
4个面光源中位于第2象限的第2面光源满足0.5＜r＜1-rs，及(π/2)+sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜3π/4。
4个面光源中位于第3象限的第3面光源满足0.5＜r＜1-rs，及5π/4＜θ＜(3π/2)-sin-1{(rs)/(1-rs)}。
4个面光源中位于第4象限的第4面光源满足0.5＜r＜1-rs，及(3π/2)+sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜7π/4。
通过像这样子设定第1及第2照明模式，在不依赖网线R上的微细图案的方向性的情况下，可由最适的照明条件进行曝光。又，在上述的第1、第2实施例中，在集中以第2复眼透镜5形成的二次光源而来的光的聚光光学系统7和网线R之间的光路中，也可配置把由聚光光学系统7所形成的均一照明面的像投影至网线R的中继光学系统。在此场合，在因该中继光学系统而和网线R共轭的位置上，较佳的是配置网线屏蔽(blind)(照明视野光圈)。
且，在上述实施例中，虽适用供给248nm波长光的KrF准分子激光或是供给193nm波长光的ArF准分子激光，然而，供给157nm波长光的F2激光、供给146nm波长光的Kr2激光或是供给126nm波长光的Ar2激光等供给真空紫外光部份(ultraviolet part)的光的激光光源，或是供给g线(436nm)、i线(365nm)等光的超高压水银灯等的灯光源也适用于当作光源。
且，在第4实施例中，中继透镜4的光路中，虽配置有第1V沟旋转三棱镜系统12、第2V沟旋转三棱镜系统13，还可再附加上所谓的圆锥旋转三棱镜系统。或者说可由配置圆锥旋转三棱镜系统代替第1V沟旋转三棱镜系统12或第2V沟旋转三棱镜系统13。在此，圆锥旋转三棱镜系统，由具有圆锥凸状屈折面的第1棱镜及具圆锥凹状屈折面的第2棱镜所构成的旋转三棱镜系统。
图17为依照本发明的第5实施例的具备照明光学装置的曝光装置的结构概略图。在图17中，分别设定有沿着感旋光性基板的晶圆法线的Z轴、在晶圆面内和图17的纸面平行的Y轴，以及在晶圆面内和图17的纸面垂直的X轴。且，在图17中，照明光学装置被设定成执行4极照明。
图17的曝光装置，具备例如供给248nm波长光的KrF准分子激光或是供给193nm波长光的ArF准分子激光，以当作供给曝光光(照明光)的光源201。从光源201而来沿Z方向射出的约略平行光束，具有沿X方向细长延伸的矩形断面，并入射至由一对透镜202a及202b构成的光束扩张器202。各透镜202a及202b，分别具有对图17纸面内(YZ平面内)的负屈折力及正屈折力。因此，入射至光束扩张器202的光束，在图17的纸面内被扩大，并被整形成所定的具矩形断面的光束。
通过作为整形光学系统的光束扩张器202而约略平行的光束，被曲折镜203偏向至Y方向后，再入射至4极照明用的扩散光学元件(DOE)204a。一般，绕射光学元件，以形成具有玻璃基板上曝光光(照明光)的波长程度之间距的阶差而构成，且具有把入射光束绕射至所希望的角度的功能。具体而言，当具矩形断面的平行光束入射时，4极照明用的绕射光学元件204a，在远视区(夫朗和费绕射区域)中具有形成4极状的光强度分布的功能。像这样，绕射光学元件204a，构成光束转换元件以将自光源201而来的光束变换成4极状。
又，绕射光学元件204a，相对于照明光路为装脱自如的结构，其环带照明用的绕射光学元件204b，或圆形照明用的绕射光学元件204c，或调整用的绕射光学元件204d为可切换的结构。环带照明用的绕射光学元件204b、一般圆形照明用的绕射光学元件204c及调整用的绕射光学元件204d的结构及作用如后述。在此，4极照明用的绕射光学元件204a、环带照明用的绕射光学元件204b、圆形照明用的绕射光学元件204c及调整用的绕射光学元件204d之间的切换，由根据控制系统221而来的指令而动作的第1驱动系统222以进行。
通过当作光束转换元件的绕射光学元件204a的光束，入射至无焦点透镜(afocal lens)(中继光学系统)205。无焦点透镜205，其设定成前侧焦点位置和绕射光学元件204a的位置约略一致，且其后侧焦点位置和图中虚线所示的所定面206的位置约略一致的无焦点光学系统。因而，入射至绕射光学元件204a的约略平行的光束，于无焦点透镜205的瞳面形成4极状的光强度分布后，再以约略平行光束的方式自无焦点透镜205射出。
又，在无焦点透镜205的前侧透镜群205a及后侧透镜群205b之间的光路中，从光源侧而来依序配置有第1V沟旋转三棱镜207及第2V沟旋转三棱镜208，其详细结构及作用如后述。以下，因仅为简单的说明，先忽略此些旋转三棱镜207及208的作用，以说明第5实施例的基本结构及作用。
通过无焦点透镜205的光束，在通过所定面206之后，经由例如具有3群结构的σ值可变用的变焦透镜(变倍光学系统)209，入射至波面分割型的光学积分器的微透镜阵列210。微透镜阵列210由纵横且稠密排列的多个具正屈折力的微小透镜所构成的光学元件。一般，微透镜阵列，举例而言，对平行平面玻璃板施以蚀刻处理以形成微小透镜群所构成。
在此，构成微透镜阵列的各微小透镜，比构成复眼透镜的各透镜元件还微小。且，微透镜阵列，与由相互隔绝的透镜元件构成的复眼透镜不同，其由多数个微小透镜非相互隔绝，而是以一体的方式形成。然而，就以将具正屈折力的透镜主要元件纵横配置的观点来看，微透镜阵列和复眼透镜是相同的。且在图17中，为使图面易于了解，构成微透镜阵列210的微小透镜的数量，比实际少很多的方式表示出。
又，所定面206的位置配置在变焦透镜209的前侧焦点位置附近，微透镜阵列210的入射面配置在变焦透镜209的后侧焦点位置附近。换言之，变焦透镜209配置成和所定面206及微透镜阵列210的入射面构成实质的傅立叶转换关，甚至是配置成和无焦点透镜205的瞳面及微透镜阵列210的入射面呈光学上约略共轭的关系。且，变焦透镜209的焦距变化，由根据控制系统221而来的指令而动作的第2驱动系统223以进行。
依此，在微透镜阵列210的入射面上，和无焦点透镜205的瞳面同样地，形成例如是由4个对光轴AX偏心的4个照野所构成的4极状的照野。在此，构成4极状照野的各照野形状虽依赖绕射光学元件204a的特性，在此形成由4个圆形照野所构成的4极状照野。此4极照野的全体形状，依存变焦透镜209的焦距而相似地变化。
且，构成微透镜阵列210的各微小透镜，具有和欲在光罩M上形成的照野形状(甚至是在晶圆W上欲形成的曝光区域的形状)相似的矩形断面。入射至微透镜阵列210的光束利用多个微小透镜二次元地分割，在其后侧焦点面(甚至是照明光学系统的瞳)上，具有与朝微透镜阵列210入射光束所形成的照野约略相同的光强度分布的二次光源，也就是，形成由对光轴AX对称偏心的4个圆形的实质面光源构成的4极状的二次光源。
在微透镜阵列210的后侧焦点面上形成的由4极状二次光源而来的光束，其受到聚光光学系统211的集光作用之后，重叠照明作为照明视野光圈的光罩屏蔽(mask blind)212。通过光罩屏蔽212的矩形开口部(光通过部)的光束，在受到成像光学系统213的集光作用后，重叠地照明光罩M。通过光罩M图案的光束，经由投影光学系统PL，在感旋光性基板的晶圆W上形成光罩图案的像。依此，在二次元地驱动控制和投影光学系统PL的光轴AX直交的平面(XY平面)内的晶圆W的同时，通过整个曝光或是扫描曝光，在晶圆W的各曝光区域上把光罩M的图逐次曝光。
又，在整个曝光中，因其为所谓的逐步重复方式，其对晶圆各曝光区域，把光罩图案区域整个曝光。在此场合，光罩M上的照明区域的形状为近似正方形的矩形，微透镜阵列210的各微小透镜的断面形状亦为近似正方形的矩形。另一方面，在扫描曝光中，因其为所谓的逐步扫描方式，其系对投影光学系统相对移动光罩及晶圆的同时，对晶圆的各曝光区域把光罩图案扫描曝光。在此场合，在光罩M上的照明区域形状为短边和长边的比例如为1∶3的矩形，微透镜阵列210的各微小透镜的断面形状亦为与此相似的矩形。
图18为依照本发明第5实施例中无焦点透的前侧透镜群及后侧透镜群之间的光路中配置的一对的旋转三棱镜的结构概略斜视图。在第5实施例中，如图18所示，无焦点透镜205的前侧透镜群205a和后侧透镜群205b之间的光路中，从光源侧而来依序配置有第1V沟旋转三棱镜系统207及第2V沟旋转三棱镜系统208。
第1V沟旋转三棱镜系统207，由第1棱镜构件207a和第2棱镜构件207b所构成。第1棱镜构件207a，其平面朝向光源侧且凹状和V字状的屈折面朝向光罩侧。第2棱镜构件207b，其平面朝向光罩侧且凸状和V字状的屈折面朝向光源侧。第1棱镜构件207a的凹状屈折面由2个平面所构成，其交线(即所谓的棱线)沿Z方向延伸。第2棱镜构件207b的凸状屈折面，可和第1棱镜构件207a的凹状屈折面相接触，换言之，其形成和第1棱镜构件207a的凹状屈折面互补的形状。
也就是，第2棱镜构件207b的凸状屈折面也可由2个平面构成，其交线(棱线)沿Z方向延伸。且，第1棱镜构件207a及第2棱镜构件207b中的至少一方可沿光轴AX移动，使第1棱镜构件207a的凹状屈折面和第2棱镜构件207b的凸状屈折面的间隔可变化。第1V沟旋转三棱镜系统207的间隔变化，由根据控制系统221而来的指令而动作的第3驱动系统224(参照图17)以进行。
另一方面，第2V沟旋转三棱镜208由第1棱镜构件208a和第2棱镜构件208b所构成。第1棱镜构件208a，其平面朝向光源侧且凹状和V字状的屈折面朝向光罩侧。第2棱镜构件208b，其平面朝向光罩侧且凸状和V字状的屈折面朝向光源侧。第1棱镜构件208a的凹状屈折面由2个平面所构成，其交线(棱线)沿X方向延伸。第2棱镜构件208b的凸状屈折面，可和第1棱镜构件208a的凹状屈折面相接触，其形成和第1棱镜构件208a的凹状屈折面互补的形状。也就是，第2棱镜构件208b的凸状屈折面也可由2个平面构成，其交线(棱线)沿X方向延伸。
且，第1棱镜构件208a及第2棱镜构件208b中的至少一方可沿光轴AX移动，使第1棱镜构件208a的凹状屈折面和第2棱镜构件208b的凸状屈折面的间隔可变化。第2V沟旋转三棱镜系统208的间隔变化，由根据控制系统221而来的指令而动作的第4驱动系统225(参照图17)以进行。如以上所述，第1V沟旋转三棱镜系统207和第2V沟旋转三棱镜系统208构成具有直交棱线的一对V沟旋转三棱镜系统。
在此，在对向的凹状屈折面和凸状屈折面相互接触的状态下，第1V沟旋转三棱镜系统207及第2V沟旋转三棱镜208具有平行平面板的功能，而不会影响到形成4极状的二次光源。然而，凹状屈折面和凸状屈折面分开时，第1V沟旋转三棱镜系统207，沿Z方向具有平行平面板的功能，沿X方向具有光束扩大器的功能。又，当凹状屈折面和凸状屈折面分开时，第2V沟旋转三棱镜系统208，沿X方向具有平行平面板的功能，沿Z方向具有光束扩大器的功能。
因此，伴随着第1V沟旋转三棱镜系统207的间隔的变化，沿着朝所定面206的入射光束的Z方向的入射角度并不会变化，而沿着朝所定面206的入射光束X方向的入射角度则会变化。结果是，在微透镜阵列210的后侧焦点面上构成二次光源的4个圆形的面光源，不会在Z方向上移动，而会维持其形状及大小在X方向上移动。另一方面，伴随着第2V沟旋转三棱镜系统208的间隔的变化，沿着朝所定面206的入射光束的X方向的入射角度并不会变化，而沿着朝所定面206的入射光束的Z方向的入射角度则会变化。结果是，4个圆形的面光源，不会在X方向上移动，而会维持其形状及大小在Z方向上移动。
更，当同时变化第1V沟旋转三棱镜207的间隔及第2V沟208的间隔时，沿着朝所定面206的入射光束的X方向的入射角度及沿着朝所定面206的入射光束的Z方向的入射角度也会变化。结果是，4个圆形的面光源，维持其形状及大小在Z方向及X方向上移动。又，如前述那样，当变化变焦透镜9的焦点距离时，4个圆形的面光源维持其形状及其中心位置，其大小则相似地变化。
在此，如前述那样，绕射光学元件204a，对于照明光路为装脱自如的结构，且环带照明用的绕射光学元件204b、圆形照明用的绕射光学元件204c或调整用的绕射光学元件204d为可切换的结构。以下，简单地说明取代掉绕射光学元件204a，而把绕射光学元件204b设定在照明光路中以获得的环带照明。
当取代掉4极照明用的绕射光学元件204a，而把环带照明用的绕射光学元件204b设定在光路中时，通过绕射光学元件204b的光束，入射至无焦点透镜205中，并于其瞳面上形成环带状的光强度分布。从环带状的光强度分布而来的光，成为近乎平行光束，再从无焦点透镜205射出，通过变焦透镜209入射至微透镜阵列210的入射面，形成以光轴AX为中心的环带状的照野。其结果是，在微透镜阵列210的后侧焦点面上，形成具有和在入射面的照野几乎同样光强度的二次光源，即以光轴AX为中心的环带状的二次光源。在此场合，当使变焦透镜209的焦距变化时，便可把环带状的二次光源以相似全体的方式扩大或缩小。
其次，说明取代掉绕射光学元件204a或是204b，而把圆形照明用的绕射光学元件204c设定在照明光路中获得的圆形照明。圆形照明用的绕射光学元件204c，具有将入射的矩形光束变换成圆形光束的功能。因而，通过绕射光学元件204c所形成的圆形光束，入射至无焦点透镜205，并在其瞳面上形成圆形的光强度分布。从圆形的光强度分布而来的光，成为近乎平行光束，再从无焦点透镜205射出，通过变焦透镜209在微透镜阵列210的入射面上，形成以光轴AX为中心的圆形照野。其结果是，在微透镜阵列210的后侧焦点面上，形成具有和在入射面的照野几乎同样光强度的二次光源，即以光轴AX为中心的圆形的二次光源。在此场合，当使变焦透镜209的焦距变化时，便可把圆形的二次光源以相似全体的方式扩大或缩小。
依此，在环带照明中，利用第1V沟旋转三棱镜207、第2V沟旋转三棱镜208及变焦透镜209的作用，可把环带状的二次光源全体的大小及形状(环带比)、或是构成从环带状的二次光源导得的2极状的二次光源或4极状的二次光源的各面光源的位置、形状及大小适宜地变更。又，在圆形照明中，利用第1V沟旋转三棱镜207、第2V沟旋转三棱镜208及变焦透镜241的作用，可把圆形的二次光源全体的大小、或是构成从圆形二次光源导得的2极状的二次光源或4极状的二次光源的各面光源的位置、形状及大小适宜地变更。
图19为依照本发明之第5实施例的要部结构概略图。在第5实施例中，如图19所示，在变焦透镜209和微透镜阵列210之间的光路中配置有作为光分割构件的半透明反射镜214。入射至半透明反射镜214的光束中，被半透镜反射镜214反射的大部份光束会在微透镜阵列210的入射面形成一定形状的照野，而剩下的通过半透明反射镜214的光束会入射至光电转换元件215。而光电转换元件215可使用CCD(电荷藕合元件)或PSD(正感光侦测元件，Positive SensitiveDetector)。
在此，光电转换元件215的受光面，和微透镜阵列210的入射面为光学上约略共轭的方式配置而成。因而，通过半透明反射镜214被分割的光束，在光电转换元件15的受光面上，形成和微透镜阵列210的入射面上的照野相同的照野。光电转换元件215的输出信号，被供给往控制系统221。又，在图17中，为使图面易于了解，省略了半透明反射镜214及光电转换元件215的图式，并把变焦透镜209及微透镜阵列210沿直线状的光轴配置，然而，实际上如图19所示，光轴AX因半透明反射镜214而弯曲。
图20A～图20C为微透镜阵列的入射面上所形成的照野位置从所定的基准位置偏移的样子。在第5实施例中，当从光源201而来的光束的中心轴线相对于照明光学系统(201～213)的基准光轴AX倾斜时，即当光束的中心轴线相对于绕射光学元件4的光轴倾时，如图20A～图20C所示，在微透镜阵列210的入射面上所形成的照野(图中斜线部份)的位置便会自所定的基准位置(如图中虚线所示)偏移。
其结果是，在微透镜阵列210的后侧焦点面上所形成的二次光源的位置也会从所定的基准位置偏移，甚至说光罩M及晶圆W上的光束的远心性会被破坏。具体而言，当入射至绕射光学元件4的光束的中心轴线相对于基准光轴AX仅倾斜角度θ时，以变焦透镜209的焦距为f，则微透镜阵列210的入射面的照野位置从基准位置偏移的量Δ可表示成其次的式子(1)θ＝Δ/f时(1)图21为一对V沟旋转三棱镜系统的棱线部份所造成的微透镜阵列的入射面的照度低的十字状的影子。当参照图21，在微透镜阵列210的入射面上纵向的直线状影子(照度低的区域)251，其由具有沿Z方向的棱线的第1V沟旋转三棱镜207所造成，而在入射面上横向的直线状影子252，其由具有沿X方向的棱线的第2V沟旋转三棱镜208所造成。在此，当纵向的影子251的宽W1及横向影子252的宽W2为实质不相同时，晶圆W上转写的图案线宽其纵向和横向便会不同。
在此，在第5实施例中，当调整装置的时候，可取代掉4极照明用的绕射光学元件204a、环带照明用的绕射光学元件204b或是圆形照明用的绕射光学元件204c，而把调整用的绕射光学元件204d设定在照明光路中。在此，调整用的绕射光学元件204d，虽具有和4极照明用的绕射光学元件204a、环带照明用的绕射光学元件204b或是圆形照明用的绕射光学元件204c同样的功能，但是，其可把微透镜阵列210的入射面上形成的照野大小设定成比绕射光学元件204a～204c的场合更小。换言之，可设定其形成比微透镜阵列210的入射面实质更小，且和光学转换元件215的受光面大小相吻合的照野。
当使用4极照明用的绕射光学元件当作调整用的绕射光学元件204d时，在光电转换元件215的受光面上，会形成如图22A所示的4极状的照野。在图22A中，斜线部份为构成4极状照野的各圆形的照野，虚线系由一对V沟旋转三棱镜系统207及208的棱线部份所造成的十字状的影子。如图22A所示，在光电转换元件215的受光面上所形成的4极状照野则完全不会受到十字状影子的影响。
依此，在把4极照明用绕射光学元件当作调整用的绕射光学元件204d设定在照明光路中的状态下，当使变焦透镜209的焦距f变化，而使变焦透镜209的光轴和基准光轴AX不一致时，若把光电转换元件215的受光面上形成的4极状照野的大小相似地扩大或缩小，则其位置会自所定的基准位置偏移。换言之，伴随着变焦透镜209的焦距f的变化，各圆形照野的中心位置也会变动。
在此，在第5实施例中，控制系统221根据光电转换元件215的输出信号，可求得在光电转换元件215的受光面上形成的各圆形照野的中心位置。且控制系统221，伴随着变焦透镜209的焦距f的变化，在各圆形照野的中心位置未变动的方式，例如通过第2驱动系统223以调整驱动变焦透镜209的光轴。其结果是，变焦透镜209的光轴可对基准光轴AX的位置相吻合。
其次，控制系统221根据从光电转换元件215而来的输出信号，可求得在光电转换元件215的受光面上形成的4极状照野的中心位置(各圆形照野的中心位置所构成的四角形的中心位置)和光电转换元件215的受光面的基准点(甚至是基准光轴AX)的位置关系。然后，控制系统221，为使4极状照野的中心位置与光电转换元件215的受光面的基准点一致，即为使4极状照野的形成位置和其基准位置一致，通过光束调整器216(参照图17)调整从光源201而来的光束的位置或方向。其结果是，从光源201而来的光束的中心轴线可对基准光轴AX的位置相吻合。
又，在为使微透镜阵列210的入射面所形成的4极状照野的中心位置和基准光轴AX一致的调整状态下，光电转换元件215的受光面的基准点被初期设定成当作光电转换元件215的受光面上所形成的4极状照野的中心位置。又，调整从光源201而来的光束的位置或方向的光束调整器，也可利用搭载于曝光装置上的光轴自动追踪机构。关于光轴自动追踪机构的详细部份，举例而言，可参考日本专利早期公开第特开平8-293461号、特开平11-145033号、特开平11-251220号及特开2000-315639号等。
且，在上述的说明中，虽利用4极照明用的绕射光学元件当作调整用的绕射光学元件204d，但并不限定于此，也可使用环带照明用的绕射光学元件或是圆形照明用的绕射光学元件。在此，利用环带照明用的绕射光学元件当作调整用的绕射光学元件204d的场合中，如图22B所示的环带状照野形成于光电转换元件215的受光面上。在此场合，环带状照野虽会受到十字状影子的影响，但和4极状照野的场合同样地，可使变焦透镜209的光轴和基准光轴AX的位置相吻合，同时从光源201而来的光束的中心轴线也可和基准光轴AX的位置相吻合。
然而，在利用4极照明用的绕射光学元件或圆形照明用的绕射光学元件当作调整用的回转光学元件204d的场合，如图22B及图22C所示，在光电转换元件215的受光面上所形成的环带状照野或圆形照野会受十字状影子的影响。在此，在第5实施例中，把4极照明用的绕射光学元件或圆形照明用的绕射光学元件当作调整用的绕射光学元件204d设定在照明光路中，在此状态下，控制系统221根据光电转换元件15的输出信号，可求出在光电转换元件215的受光面上所形成的纵向影子的宽W1及横向影子的宽W2。
控制系统221为使纵向影子的宽W1及横向影子的宽W2一致，通过第3驱动系统224或第4驱动系统225，以调整第1V沟旋转三棱镜207的间隔或是第2V沟旋转三棱镜208的间隔。其结果是，可使因第1V沟旋转三棱镜207所造成的纵向影子的宽W1及因第2V沟旋转三棱镜208所造成的横向影子的宽W2一致。
又，在上述的说明中，虽注重在使纵向影子的宽W1及横向影子的宽W2一致，但也需要使纵向影子的位置及横向影子的位置和基准光轴AX的位置相吻合。在此场合，控制系统221，根据光电转换元件215的输出信号，可求得在光电转换元件215的受光面上所形成的纵向影子的位置及横向影子的位置。而为使纵向影子的位置及横向影子的位置和基准光轴AX的位置相吻合，举例而言，控制系统221通过第3驱动系统224或第4驱动系统225驱动调整第1V沟旋转三棱镜系统207及第2V沟旋转三棱镜系统208。
又，在上述说明中，假定光电转换元件215的受光面实质上比微透镜阵列210的入射面小，当进行装置的调整时，采用调整用的绕射光学元件204d。然而，在光电转换元件215的受光面可设定成很大的场合，可不用调整用的绕射光学元件204d，而可用变形照明用的绕射光学元件204a及204b或是一般照明用的绕射光学元件204c进行装置的调整。
更，在上述说明中，在无焦点透镜205的光路中虽配置有一对V沟旋转三棱镜系统207及208，但并不限定于此，把圆锥旋转三棱镜系统附设至一对V沟旋转三棱镜系统上的变形例，或是只配置一个V沟旋转三棱镜系统的变形例，亦或是取代掉一对V沟旋转三棱镜系统而仅配置圆锥旋转三棱镜系统的变形例等，本发明皆适用。
当含有圆锥旋转三棱镜系统的变形例的场合，在无焦点透镜205的光路中配置的圆锥旋转三棱镜系统，从光源侧而来依序由第1棱镜构件及第2棱镜构件所构成。第1棱镜构件，其平面朝向光源侧且凹圆锥状的屈折面朝向光罩侧。第2棱镜构件，其平面朝向光罩侧且凸圆锥状的屈折面朝向光源侧。且第1棱镜构件的凹圆锥屈折面和第2棱镜构件的凸圆锥屈折面形成可相互接触的互补形状。且，第1棱镜构件及第2棱镜构件中至少一方的构件为可沿光轴AX移动，使圆锥旋转三棱镜系统的间隔为可变化。
在此场合，圆锥旋转三棱镜系统的顶点部份(凹圆锥状的屈折面的顶点及凸圆锥状的屈折面的顶点)所造成的点(spot)状影子虽会形成在微透镜阵列210的入射面(甚至是光电转换元件215的受光面)上，仍需使此点状影子和基准光轴AX的位置相吻合。在此，在此变化例中，控制系统221根据光电转换元件215的输出信号，可求得点状影子的位置。然后，控制系统221驱动调整圆锥旋转三棱镜以使点状影子的位置和基准光轴AX的位置相吻合。
而，当只包含1组V沟旋转三棱镜系统变化例的场合，虽1条直线状影子会被形成在微透镜阵列210的入射面(甚至是光电转换元件215的受光面)上，仍需使此直线状影子和基准光轴AX的位置相吻合。在此，在此变化例中，控制系统221根据光电转换元件215的输出信号，可求得直线状影子的位置。然后，控制系统221驱动调整V沟旋转三棱镜系统，以使直线状影子的位置和基准光轴AX的位置相吻合。
图23为依照本发明的第6实施例的具备照明光学装置的曝光装置的结构概略图。第6实施例具有和第5实施例类似的结构。然而，在第6实施例中，就取代掉波面分割型的光学积分器(微透镜阵列210)，而使用内面反射型的光学积分器(杆型积分器240)的观点看来，其和第5实施例基本上是不相同的。以下，针对其和第5实施例的不同点以说明第6实施例。
在第6实施例中，取代掉微透镜阵列210，而配置杆型积分器240，在绕射光学元件204和杆型积分器240之间的光路中，从光源侧而来依序配置变焦透镜241及输入透镜(input lens)242。且，作为照明视野光圈的光罩屏蔽212配置在杆型积分器240的射出面附近。
在此，变焦透镜241配置成其前侧焦点位置和绕射光学元件204的位置约略一致，且其后侧焦点位置和图中虚线的所定面243的位置约略一致。又，变焦透镜241的焦距变化，由根据从控制系统221而来的指令而动作的驱动系统226以进行。且，输入透镜242配置成其前侧焦点位置和变焦透镜214的后侧焦点位置(即所定面243的位置)约略一致，且其后侧焦点位置和杆型积分器240的入射面的位置约略一致。
杆型积分器240由石英玻璃或是像萤石那样的玻璃材料所构成的内面反射型的玻璃杆，其利用内部和外部的境界面，即内面的全反射，沿通过集光点和杆入射面平行的面，形成数量对应内面反射数的光源像。在此，所形成的光源几乎皆为虚像，只有中心(集光点)的光源像为实象。也就是，入射至杆型积分器240的光束利用内面反射依角度方向分割，以通过集光点沿着和其入射面平行的平面上形成由多个光源像构成的二次光源。
因此，在第6实施例的4极照明(环带照明或圆形照明)中，通过在照明光路中选择性设置的绕射光学元件204a(204b或是204c)的光束，经由变焦透镜241，在其后侧焦点位置(即所定面243的位置)上形成4极状(环带状或圆形状)照野。由4极状(环带状或圆形状)照野而来的光束，通过输入透镜242，集光至杆型积分器240的入射面的附近。
依此，利用杆型积分器240，在其入射侧形成的4极状(环带状或圆形状)的二次光源的光束，在其射出面被重叠后，通过光罩屏蔽212及成像光学系统213，照明形成所定的图案的光罩M。又，在第6实施例中，在变焦透镜241的前侧透镜群241a和后侧透镜群241b之间的光路中，从光源侧依序配置有第1V沟旋转三棱镜系统207及第2V沟旋转三棱镜系统208。
因此，第6实施例的4极照明也和第5实施例同样地，选择性地采用4极照明用的绕射光学元件204a，同时利用第1V沟旋转三棱镜系统207、第2V沟旋转三棱镜系统208及变焦透镜241的作用，可适宜地变更构成4极状二次光源的面光源的位置、形状及大小。
且，第6实施例的环带照明也和第5实施例同样地，选择性地采用环带照明用的绕射光学元件204b，同时利用第1V沟旋转三棱镜系统207、第2V沟旋转三棱镜系统208及变焦透镜241的作用，可适宜地变更构成环带状二次光源全体的小大及形状(环带比)、或是构成由环带状二次光源导得的2极状二次光源或4极状二次光源的各面光源的位置、形状及大小。
更，第6实施例的圆形照明也和第5实施例同样地，选择性地采用圆形照明用的绕射光学元件204c，同时利用第1V沟旋转三棱镜系统207、第2V沟旋转三棱镜系统208及变焦透镜241的作用，可适宜地变更构成圆形状二次光源全体的小大、或是构成由圆形状二次光源导得的2极状二次光源或4极状二次光源的各面光源的位置、形状及大小。
在第6实施例中，在形成照野的所定面243和变焦透镜241之间的光路中配置有作为光分割构件的半透明反射镜214，把经由半透明反射镜214分割的光束在光电转换元件215中受光。在此，光电转换元件215的受光面和形成照野的所定面243配置成光学共轭。因此，第6实施例也可发辉和第5实施例同样的效果。
在上述各实施例中的曝光装置中，以照明光学装置照明(照明工程)光罩(网线)，通过利用投影光学系统，把光罩上形成的转写用的图案曝光(曝光工程)至感旋光性基板上，可制造微元件(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等等。以下，用上述各实施例的曝光装置，在作为感旋光性基板的晶圆等上，形成所定的电路图案，借此以获得作为微元件的半导体元件的手法的一例参照接下来的图24的流程图以说明。
首先，在图24的步骤401中，在1批(Lot)的晶圆上蒸镀金属膜。其次，在步骤402中，在此1批的晶圆上的金属膜上涂布光阻。之后，在步骤403中，用上述的各实施例的曝光装置，通过其投影光学系统，把光罩上的图案的像依序曝光转写到其1批晶圆上的各拍摄(shot)区域。在此之后，在步骤404中，进行此1批晶圆上光阻的显像后，在步骤405中，在其1批晶圆上以光阻图案为光罩进行蚀刻，以在各晶圆上的各拍摄区域上形成对应光罩上图案的电路。在此之后，形成更上层的电路图案，借此以制造半导体元件等的装置。如上述的半导体元件制造方法，可以极佳的产能获得具极微细电路图案的半导体元件。又，在步骤401～405中，当然也可以在晶圆上蒸镀金属，并在此金属膜上涂布光阻，然后在曝光、显像、蚀刻的各工程之前，在晶圆上形成硅的氧化膜之后，把光阻涂布到硅的氧化膜上，再进行曝光、显像、蚀刻等的各工程。
且，在上述各实施例的曝光装置中，在平板(玻璃基板)上形成所定的图案(电路图案、电极图案等)，借此也可得到作为微元件的液晶显示元件。以下，参照图25的流程图，以说明此手法之一例。在图25中，在图案形成工程501中，用上述实施例的曝光装置，把光罩图案转写曝光至感旋光性基板(涂布有光阻的玻璃基板)，进行所谓的光微影(lithography)工程。借此光微影工程，在感旋光性基板上形成含有多个电极的所定图案。在此之后，曝光过的基板，经由显像工程、蚀刻工程、网线剥离工程等的各工程，在基板上形成所定的图案，并往下进行彩色滤光镜形成工程502。
其次，在彩色滤光镜形成工程502中，对应R(红)、G(绿)、B(蓝)的3个点(dot)组系以多个排列成矩阵状，或是把R、G、B3个的条状(strip)滤镜组以复数水平扫描线方向排列以形成彩色滤镜。然后，在彩色滤镜形成工程502之后，进行单元(cell)组装工程503。在单元组装工程503中，使用在图案形成工程502中得到的具有所定图案的基板及在彩色滤镜形成工程502中得到的彩色滤镜等组装液晶面板(液晶单元)。在单元组装工程503中，举例而言，是把液晶注入到在液晶形成工程501得到的具有所定图案的基板及在彩色滤镜形成工程502中所得的彩色滤镜之间，以制造液晶面板(液晶单元)。
其后，在模块(module)组装工程中504中，安装使组合的液晶面板(液晶单元)进行显示动作的电气回路、背光模块(back light)等的各零件，以完成液晶显示元件。在如上述液晶显示元件的制造方法中，可以极佳的产能获得具极微细电路图案的液晶显示元件。
又，在上述各实施例中，本发明以具备照明光学装置的曝光装置为例说明，可知本发明也可适用于照明光罩以外的被照射面的一般的照明光学装置。
发明的效果如以上的说明，在本发明中，在不依赖网线上微细图案的方向性的情况下，可以最适的照明条件进行曝光。也就是，通过把在4个实质面光源的瞳面(或是其附近的面)上纵向的位置坐标及横向的位置坐标设定成实质不相同，可把经由转写光阻图案或是工艺(晶圆工艺)所形成的基板图案(晶圆图案)形成所希望的大小及形状。
而，当网线具有多个晶片图案时，对应晶片图案的长边方向，把4个实质面光源的纵向的位置坐标和横向的位置坐标中至少一方，设定成纵向的位置坐标和横向的位置坐标实质不同，以此方式，在不依赖网线上微细图案的方向性的情况下，可由最适照明条件进行曝光。
更，通过设定4个实质面光源的纵向的位置坐标及横向的位置坐标，可调整经由施以光近接效果补正的网线所得的光阻图案或是基板图案的纵向线宽及横向线宽中至少一者。
如以上的说明，在本发明的照明光学装置中，自光源而来的光束的中心轴线可和光学系统的基准光轴的位置相吻合。而且，可使由一个V沟旋转三棱镜系统形成的纵向的影子宽和由另一个V沟旋转三棱镜系统形成的横向的影子宽约略一致。因此，在装有本发明的照明光学装置的曝光装置中，可以良好的照明条件制造出良好的微元件。
权利要求
1.一种曝光装置，其特征是，该装置包括一照明光学系统，照明一网线，该网线形成有欲转写的一图案；以及一投影光学系统，于一基板上形成该网线的该图案的像，其中该照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的面上，形成4个实质面光源，且该瞳形状形成装置，将该4个实质面光源的该瞳面或是该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺而形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，设定该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标，以调整通过被施以光近接效果补正的该网线所得的该光阻图案或该基板图案的一纵向线宽及一横向线宽中至少一者。
3.一种曝光装置，其特征是，该装置包括一照明光学系统，照明一网线，该网线具有多个晶片图案；以及一投影光学系统，于一基板上形成该网线的该些晶片图案的像，其中该照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的面上，形成4个实质面光源，且该瞳形状形成装置，对应于该些晶片图案的长边方向，将该4个实质面光源的该瞳面或是该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标中至少之一者，设定成该纵向位置坐标及该横向位置坐标实质不相同。
4.如权利要求3所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，把该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
5.如权利要求1至4中任一所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，设定该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标，以调整通过被施以光近接效果补正的该网线所得的该光阻图案或该基板图案的一纵向线宽及一横向线宽中至少一者。
6.如权利要求1至4中任一所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，根据10％以上的比率，把该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成不相同。
7.如权利要求1至4中任一所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，把该4个实质面光源的各形状设定成圆形状。
8.如权利要求1至4中任一所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，具有一数值孔径，以限制通过的光束。
9.如权利要求8所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，具有多个数值孔径，该些数值孔径对于一照明光路为可装脱自如的结构。
10.如权利要求1至4中任一所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，具有一绕射光学元件，该元件将一光束转换成一所定断面的光束。
11.如权利要求10所述的曝光装置，其特征是，该瞳形状形成装置，具有多个绕射光学元件，该些绕射光学元件对于一照明光路为可装脱自如的结构。
12.一种曝光方法，其特征是，经由一照明光学系统以照明一网线，并把在该网线上所形成的图案的像投影在一基板上，该曝光方法包括在该照明光学系统的一瞳面或该瞳面附近的面上，把该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以此方式形成4个实质面光源，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望大小及形状。
13.一种曝光方法，其特征是，经由一照明光学系统以照明一网线，该网线具有多个晶片图案，并把在该网线上所形成的该些晶片图案的像投影在一基板上，该曝光方法包括在该照明光学系统的一瞳面或该瞳面附近的面上，形成4个实质面光源；以及对应于该些晶片图案的长边方向，把该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标中至少一者，设定成该纵向位置坐标及该横向位置坐标实质不相同。
14.如权利要求13所述的曝光方法，其特征是，将其中该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的一光阻图案或经由一工艺所形成的一基板图案成为所希望的大小及形状。
15.如权利要求12至14中任一所述的曝光方法，其特征是，设定其中该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标，以利用被施以光近接效果补正的该网线，调整经由被施以该光近接效果补正的该网线所得的该光阻图案或该基板图案的一纵向线宽及一横向线宽中至少一者。
16.如权利要求15所述的曝光方法，其特征是，根据10％以上的比率，把该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成不相同。
17.如权利要求12至14中任一所述的曝光方法，根据10％以上的比率，把该4个实质面光源的该瞳面或该瞳面附近的面上的一纵向位置坐标及一横向位置坐标设定成不相同。
18.一种曝光装置，其特征是，该装置包括一照明光学系统，照明一网线，该网线形成有欲转写的一图案；以及一投影光学系统，于一基板上形成该网线的该图案的像，其中该照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的面上，形成4个实质面光源，且当以该瞳形状形成装置所形成的该4个实质面光源的该照明光学系统的该瞳面或该瞳面附近的面的一纵向位置坐标为y，而以该4个实质面光源的该照明光学系统的该瞳面或该瞳面附近的面的一横向位置坐标为x时，该瞳形状形成装置具有一第1照明模式及一第2照明模式，其中该第1照明模式，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1.1以上，以此方式形成该4个实质面光源，而该第2照明模式，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1/1.1以下，以此方式形成该4个实质面光源。
19.如权利要求18所述的曝光装置，其特征是，在其中该第1照明模式中，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1.2以上，以此方式形成该4个实质面光源，且在该第2照明模式中，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为0.83以下，以此方式，形成该4个实质面光源。
20.如权利要求18或19所述的曝光装置，其特征是，对于其中该投影光学系统的该网线侧的一数值孔径，把由该4个实质面光源而来的4个光束的各数值孔径之比当作σs时，满足0.1＜＝σs＜＝0.3。
21.一种曝光方法，其特征是，经由一照明光学系统以照明一网线，并经由一投影光学系统把在该网线上所形成的一图案的像投影在一基板上，该曝光方法包括于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的面上，形成4个实质面光源，且当以该4个实质面光源的该照明光学系统的该瞳面或该瞳面附近的面的一纵向位置坐标为y，而以该4个实质面光源的该照明光学系统的该瞳面或该瞳面附近的面的一横向位置坐标为x时，该曝光方法具有一第1照明模式及一第2照明模式，其中该第1照明模式，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1.1以上，以此方式形成该4个实质面光源，而该第2照明模式，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1/1.1以下，以此方式形成该4个实质面光源。
22.如权利要求21所述的曝光方法，其特征是，在其中该第1照明模式中，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为1.2以上，以此方式形成该4个实质面光源，且在该第2照明模式中，相对于该位置坐标y，该位置坐标x之比为0.83以下，以此方式形成该4个实质面光源。
23.如权利要求21或22所述的曝光装置，对于其中该投影光学系统的该网线侧的一数值孔径，把由该4个实质面光源而来的4个光束的各数值孔径之比当作σs时，满足0.1＜＝σs＜＝0.3。
24.一种曝光装置，其特征是，该装置包括一照明光学系统，照明一网线，该网线形成有欲转写的一图案；以及一投影光学系统，于一基板上形成该网线的该图案的像，其中该照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的一面上，形成4个实质面光源，且该瞳形状形成装置，具有一第1照明模式及一第2照明模式，其中在该第1照明模式中，该瞳形状形成装置所形成的该4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{(rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4，且在该第2照明模式中，该4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}，其中r为当把该1个面光源的重心位置以该瞳面或该瞳面附近的该面上的该照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一动径，以将该投影光学系统的瞳的半径规格化为1，θ为当把该1个面光源的重心位置以该瞳面或该瞳面附近的该面上的该照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一偏角，以及rs为，从该1个面光源的重心位置到最边缘的距离。
25.如权利要求24所述的曝光装置，其特征是，该4个实质面光源系，以该瞳面或该瞳面附近的该面上的该光轴为中心，以2圈回转对称配置而成。
26.一种曝光方法，其特征是，经由一照明光学系统以照明一网线，并经由一投影光学系统把在该网线上所形成的一图案的像投影在一基板上，该曝光方法包括于该照明光学系统的一瞳面或于该瞳面附近的一面上，形成4个实质面光源，且该曝光方法具有一第1照明模式及一第2照明模式，其中在该第1照明模式中，该4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及sin-1{rs)/(1-rs)}＜θ＜π/4，且在该第2照明模式中，该4个实质面光源中的1个面光源的重心位置满足0.5＜r＜1-rs，及π/4＜θ＜π/2-sin-1{(rs)/(1-rs)}，其中r为当把该1个面光源的重心位置以该瞳面或该瞳面附近的该面上的该照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一动径，以将该投影光学系统的瞳的半径规格化为1，θ为当把该1个面光源的重心位置以该瞳面或该瞳面附近的该面上的该照明光学系统的一光轴为极，而表示成极坐标(r，θ)时的一偏角，以及rs为，从该1个面光源的重心位置到最边缘的距离。
27.一种照明光学装置，其特征是，该装置包括一光学积分器，把由一光源而来的光束形成多个光源；一导光光学系统，把从该光学积分器而来的光束导入一被照射面；一照野形成光学系统，包含一光束转换元件，该光束转换元件配置于该光源和该光学积分器之间的光路中，并将自该光源而来的光束转换成具一定断面形状的光束，或转换成具一定光强度分布的光束，并根据自该光束转换元件而来的光束，对于该光学积分器，在具有一所定位置关系的一所定面上，形成一定形状的一照野；一光分割构件，配置于该所定面及该光束转换元件之间的光路中；一光电转换元件，配置在和该所定面约略呈光学共轭的位置上，以受光由该光分割构件所分割的光束；以及一演算部，连接至该光电转换元件，根据从该光电转换元件而来的输出，以求得自该光源而来的光束和该所定面的位置关系。
28.如权利要求27所述的照明光学装置，其特征是，该照野形成光学系统具有一变倍光学系统，以变化形成于该所定面上的该照野的大小。
29.如权利要求27或28所述的照明光学系统，其特征是，该照野形成光学系统具有一第1V沟旋转三棱镜系统，该第1V沟旋转三棱镜系统具有沿一第1方向的一棱线。
30.如权利要求29所述的照明光学系统，其特征是，该照野形成光学系统具有一圆锥旋转三棱镜系统及一第2V沟旋转三棱镜系统中至少一者，其中该圆锥旋转三棱镜系统具有一圆锥状屈折面，且该第2V沟旋转三棱镜系统具有沿一第2方向的一棱线，该第2方向与该第1方向直交。
31.如权利要求27项或第28所述的照明光学系统，其特征是，该光束转换元件，具有多个绕射光学元件，该些绕射光学元件为可对照明光路切换者。
32.如权利要求31所述的照明光学装置，其特征是，该些绕射光学元件，具有一调整用绕射光学元件，以于调整该照明光学装置时，设定照明光路。
33.如权利要求27项或第28所述的照明光学装置，其特征是，该光学积分器为由多个透镜元件纵横排列所构成的一波面分割型的光学积分器，且该波面分割型的光学积分器的一入射面，定位于该所定面的位置或该所定面附近的位置。
34.一种曝光装置，其特征是，包括如权利要求27至33项中任一所述的该照明光学装置；以及一投影光学系统，以将被设定于该被照射面的一光罩的一图案朝一感旋光性基板投影曝光。
35.如权利要求34所述的曝光装置，包括一光束调整器，配置于该光源和该光分割构件之间的光路中，以调整从该光源而来的光束的位置或方向，且该光束调整器根据从该演算部而来的输出，调整该光束的位置或方向。
36.一种微元件的制造方法，包括一曝光工程，利用如权利要求34项或第35所述的该曝光装置，把该光罩的该图案曝光至该感旋光性基板上；以及一显像工程，使由该曝光工程曝光的该感旋光性基板显像。
全文摘要
一种曝光装置，在不依赖(依存)网线上的微细图案的方向性的情况下，可以最适的照明条件进行曝光。包括一照明光学系统及一投影光学系统。照明光学系统，照明一网线，网线上形成有欲转写的图案。投影光学系统，把网线的图案的像形成在一基板上。且照明光学系统具有一瞳形状形成装置，以在其瞳面或瞳面附近的面上形成4个实质面光源。瞳形状形成装置，把4个实质面光源的纵向位置坐标及横向位置坐标设定成实质不相同，以使经由被转写的光阻图案或经由一工艺所形成的基板图案成为所希望的大小或形状。
文档编号G03B27/54GK1407408SQ0213048
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月21日 优先权日2001年8月23日
发明者豊田光纪, 谷津修, 竹内裕一郎, 蛭川茂, 诹访恭一, 中岛利治 申请人:尼康株式会社