(57)【要約】【課題】  偏光照明を用いた露光方法において、照明モードが変更された場合でも、良好な偏光状態を保持する。【解決手段】  本発明の投影露光装置では、レチクルのパターンに応じた照明光を形成するため、偏光状態の切り替え手段と有効光源の切り替え手段を有する。この際に偏光状態が劣化するのを防止するため、偏光状態と有効光源を切り替えた際に、照明光学系内の光学素子を保持する鏡筒を光軸を中心に予め設定された角度だけ回転する。これにより、照明光は、常に光学素子上の複屈折が低く保持された箇所を通過するため、良好な偏光状態が保たれる。【選択図】  図１
2010135481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンを感光基盤上に投影し転写する投影露光装置において、露光光源からの露光光により照明光学系を介してマスクを照明し、前期マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基盤上に走査露光するものであり、照明光学系内の光学素子を一枚もしくは、複数枚収納する鏡筒を１個もしくは、複数有し、各鏡筒を光軸を中心に回転できる手段を設けたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投影露光装置であって、鏡筒内の各光学素子は３箇所で保持されており、光学素子に生じている応力複屈折量／分布が既知であることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
請求項１、又は請求項２に記載の投影露光装置であって、前記照明光学系は、マスクのパターンを照射する光の偏光を第一の偏光状態から前記第一の偏光状態とは異なる第２の偏光状態に変更する偏光切り替え手段、及び有効光源を第一の有効光源から前記第一の有効光源とは異なる第２の有効光源に変更する有効光源切り替え手段を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投影露光装置であって、前記偏光切り替え手段は、有効光源近傍に配置された偏光子切り替え手段または、  露光光源部側に設けられた偏光子切り替え手段のいずれか一方または、両方を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
請求項３に記載の投影露光装置であって、前記有効光源切り替え手段は有効光源近傍に設けられた絞り切り替え手段を用いたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】
請求項３に記載の投影露光装置であって、前記有効光源切り替え手段は、有効光源近傍に設けられた回折光学素子切り替え手段を用いたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】
請求項２〜請求項６のいずれかに記載の投影露光装置であって、前記マスクのパターンの変更を検出する検出手段と、マスク変更の検出結果から、偏光状態、有効光源の切り替え及び、前記偏光状態、前記有効光源の切り替え結果及び、各光学素子に生じている既知の複屈折量／分布の情報もとに、前記各鏡筒を所定の角度だけ回転駆動させる制御部を有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の投影露光装置であって、特液体を介してマスクのパターンを基板上に投影し転写する液浸手段を備えることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系、露光装置、デバイスの製造方法に関し、特にパターンが描画されたレチクル（マスク）を短波長の光を用いて照明する照明光学系に関する。本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程に使用される投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、またＮＡを上げれば上げるほど解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる露光光源の波長は短くなってきた。また、投影光学系の高ＮＡ化も進められ、ＮＡ＝０．９を超える投影光学系の開発がされようとしている。更には、投影光学系の最終レンズ面とウェハとの間（即ち、投影光学系のウェハ側）を屈折率が１．０より大きな媒質（例えば、水）で満たすことで、投影光学系のＮＡを見掛け上大きくして（ＮＡ＝１．０以上）解像度の向上を図る液浸露光も提案されている。
【０００４】
投影光学系の高ＮＡ化が進むと、特に、ＮＡ＝０．９を超えるようになると、投影光学系に入射する光の偏光状態が解像力に大きな影響を及ぼすようになる。完全コヒーレントな２光束は、電界の振動方向が互いに平行であれば完全に干渉するが、完全コヒーレントであっても電界の振動方向が互いに垂直であると全く干渉しない。
【０００５】
２光束が空気中からウェハＷＦ上に塗布された感光材（レジスト）ＰＲに入射して結像する様子を図２に示す。なお、図２において、投影光学系の光軸方向をｚ軸、図２内でｚ軸に垂直な方向をｘ軸、図２の紙面に垂直な方向をｙ軸とし、ｙｚ平面内に電界の振動面を有する偏光をｙ偏光、ｘｙ平面内に電界の振動面を有する偏光をｘ偏光とする。２光束の偏光状態がｙ偏光の場合、互いの振動面は常に平行であるため、完全に干渉する。従って、結像面ではコントラスト１００％の繰り返し像を形成する。一方、２光束の偏光状態がｘ偏光の場合、互いの振動面が平行でないため、完全には干渉しない。従って、結像面に形成される繰り返し像のコントラストＣは、１００％にならない。ここで、コントラストＣとは、光強度が最大となる値をＩｍａｘ、光強度が最小となる値をＩｍｉｎとしたとき、以下の数式（１）で表される。
【０００６】
Ｃ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）    （１）
２光束の成す角度が図２に示す例より大きい場合を図３に示す。かかる場合も図２に示す例と同様に、２光束の偏光状態がｙ偏光の場合、互いの振動面が常に平行なために完全に干渉し、１００％のコントラストの繰り返し像を結像面に形成する。一方、２光束の偏光状態がｘ偏光の場合、図２に示す例よりも２光束の成す角度が大きいために干渉性が悪くなり、コントラストが更に悪くなる。
【０００７】
図２及び図３は、２光束が空気中からウェハ上に塗布されたレジストに入射する場合を示しており、空気の屈折率を１とすると、レジストの屈折率は１．４〜１．８程度であるため、光束が空気からレジストに入射すると２光束の成す角度が小さくなる。しかし、図４に示すように、レジストＰＲ上に屈折率が空気より大きい媒質ＩＭを満たした液浸露光の場合、媒質ＩＭからレジストＰＲとの屈折率差が空気とレジストとの屈折率差と比べて小さいため、媒質ＩＭからレジストＰＲに入射するときの屈折角が小さくなり、２光束の成す角度が大きくなる。従って、液浸露光の場合、投影光学系に入射する光の偏光状態の解像力への影響が大きくなる。ここで、図４は、２光束が媒質ＩＭからウェハＷＦ上に塗布されたレジストＰＲに入射して結像する様子を示す図である。
【０００８】
このように、投影光学系のＮＡが大きくなると、投影光学系に入射する光の偏光状態を制御することが必須となってくる。また、レチクルのパターンによって最適な偏光状態は異なるため、レチクルのパターンによって偏光状態を制御する（切り替える）必要がある。
【０００９】
上記問題を解決するため、レチクルを照射する照明光学系の光源から被照明面までの光路中に光の偏光状態を調整するための偏光子切り替え部を設けることが提案されている。（特許文献１）
この提案によると、図５（ａ）に示すようなｘ断面に周期構造を有するパターンに対しては、回折光がｘ断面に広がるため、偏光状態をｙ方向に制御する偏光子（図６（ａ））を用いたｙ偏光照明が最適となる。また、図５（ｂ）に示すようなｙ断面に周期構造を有するパターンに対しては、回折光がｙ断面に広がるため、偏光状態をｘ方向に制御する偏光子（図６（ｂ））を用いたｘ偏光照明が最適となる。更には、図５（ｃ）に示すような任意の方向を向いたパターンを含むパターンに対しては、偏光状態を同心円方向に制御する偏光子（図６（ｃ））を用いたタンジェンシャル偏光照明が最適となる。ここで、図５は、レチクルのパターンの一例を示す概略平面図である。なお、図５の座標系は右手系である。
【００１０】
更に、レチクルパターンに応じた最適な照明光とするため、アパーチャ切り替え部として、有効光源分布を規定する機能を設け、図７（ａ）〜図７（ｇ）に示すようなアパーチャを任意に切り替えることが実施例で示されている。アパーチャ図７（ａ）〜図７（ｇ）は、それぞれ、大σ照明、小σ照明、ｘ方向の２重極照明、ｙ方向の２重極照明、４重極照明、４５度方向の４重極照明、輪帯照明をする際に用いられる。
【００１１】
偏光子切り替え部とアパーチャ切り替え部とを適宜組み合わせることで、レチクル２０を最適な偏光状態及び有効光源分布で照明することができる。
【００１２】
しかし、最適な偏光状態を形成しても、レチクル面までの照明光学系内の硝材が有する複屈折及びレンズを固定する際に加わる応力により発生する複屈折により、偏光状態は劣化してしまう。例えば、（特許文献２）での計算例では、波長１５７ｎｍの光を光源とし、複屈折量がｍ＋２σ（ｍ：平均、σ：分散）で２ｎｍ／ｃｍである蛍石を照明光学系のレンズとして用い、  照明光学系内の瞳位置からレチクルまでの硝材厚は約５００ｍｍ、レンズの枚数を１５枚とした場合、照明光学系瞳位置に入射されたＳ偏光は、レンズ内の複屈折によりレチクル面で最大２５％のＰ偏光が発生することが紹介されている。
【００１３】
瞳面内での偏光状態の劣化（偏光状態が変化すること）は、前述した通り、コントラストの悪化につながる。また、瞳面内で偏光状態のバラツキが大きいと解像性能の像高間差や、左右線幅差の原因となるため、偏光状態の劣化については、瞳面内で低く且つ均一に保つことが必要となる。
【００１４】
この、問題を解決するためには、硝材内の複屈折量と、光学素子を固定する際に生じる複屈折量を、管理する必要がある。硝材内の複屈折量は、測定により比較的容易に管理できる。保持力による複屈折量は、図８（ａ）の従来のような押さえ環を用いて、光学素子を円環状に押さえたのでは、応力のかかっている箇所が特定できず、照明光学系全系を通過した照明光の偏光状態の劣化を予測することができない。そこで、応力のかかる箇所を特定するため、図８（ｂ）のように光学素子の保持は、等分配置で３箇所以下で保持するのが好ましい。保持部にかける保持力は、輸送時等の振動や衝撃が加わった際でも保持状態が保たれるように設定されているため安易に弱く設定変更はできない。そのため、応力のかかる箇所を３箇所以下にした場合、保持部の応力が高くなり複屈折量も大きくなる。そこで、ある一部の照明光の光路上に複屈折が生じている箇所が集中しないように、光学素子毎に保持部を光軸を中心に回転方向にずらして配置することで、たとえ保持部で大きな複屈折が生じていても、照明系全系を通過した照明光の偏光状態の劣化が低く且つ均一に保持している。
【特許文献１】特開２００６−１７３３０５号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように硝材による複屈折を低く管理し、光学素子毎に保持部を光軸を中心に回転方向にずらして配置し、偏光状態の劣化を低く且つ均一に保つようにしても、偏光照明で高い頻度で使用されるｘ方向の２重極照明、ｙ方向の２重極照明、４重極照明、４５度方向の４重極照明では、照明光の通過する場所が図のように全く異なるため、図９（ａ）のようにｙ方向の２重極照明では、瞳面内の偏光状態が良好に保持できる複屈折量分布であっても，図９（ｂ）のようにｘ方向の二重極照明では、瞳面内の偏光状態が著しく悪化することになる。このように偏光状態の両立が難しい組み合わせは、他にも多数存在する。
【００１６】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、レチクル面上で所望の偏光照明を実現することのできる明光学系を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を解決するために、本発明の照明光学系は、光源から被照明面までの光路中に光の偏光を第１の偏光状態から前記第１の状態とは異なる第２の偏光状態に変更する変更手段、有効光源を第一の有効光源から前記第一の有効光源とは異なる第２の有効光源に変更する有効光源切り替え手段、照明光学系内の光学素子を収納する鏡筒を１個または、複数有し、前記鏡筒には、光軸を中心に回転する回転手段、及び光の偏光状態及び有効光源分布の情報と、鏡筒に収納されている光学素子の複屈折量／分布の情報を用いて、照明光の偏光の状態が良好に保たれる鏡筒の回転角度位置を算出する制御部を備える。そして、光の偏光状態及び有効光源分布を変更した場合に、偏光された偏光状態と有効光源分布の情報と鏡筒に収納されている光学素子の複屈折量／分布の情報を用いて、照明光の偏光の状態が良好に保たれる鏡筒の回転角度位置を算出し、鏡筒を回転し位置決めする。
【００１８】
本発明により、光の偏光状態及び有効光源分布を変更した場合にもレチクル面上で良好な偏光状態の保持が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の投影露光装置によれば、優れた結像性能を有し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００２１】
本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。
【００２２】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を支持するレチクルステージ３０と、投影光学系４０と、被処理体５０を支持するウェハステージ６０と、制御部７０と、メモリ８０とを有する。
【００２３】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２４】
光源部１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。更にスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。
【００２５】
照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。照明光学系１４は、本実施形態では、レチクル２０のパターンに最適な偏光状態の光でレチクル２０を照明し、図１に示すように、レンズ１４１と、内面反射鏡１４２と、コリメータレンズ１４３ａ及び１４３ｂと、ハエの目レンズ１４４と、絞り１４５と、結像光学系１４６ａ及び１４６ｂと、偏光子切り替え部１４７と、アパーチャ切り替え部１４８とを有する。
【００２６】
レンズ１４１は、内面反射鏡１４２に光源部１２からの光を所望の角度で入射させ、内面反射鏡１４２と共に光強度の均一化を行う。内面反射鏡１４２は、入射した光を側面で複数回反射させることによって、入射面で不均一であった光強度分布を射出面で均一化させる機能を有する。
【００２７】
コリメータレンズ１４３ａ及び１４３ｂは、内面反射鏡１４２の射出面をハエの目レンズ１４４の入射面上に拡大又は縮小投影する。ハエの目レンズ１４４は、射出面に多数の集光点を形成する。コリメータレンズ１４３ｃは、ハエの目レンズ１４４によって形成された多数の集光点を２次光源として、均一な照度分布で絞り１４５を照明する。
【００２８】
絞り１４５は、被照射面（本実施形態では、レチクル２０）の照明領域を制限し、コリメータレンズ１４３ｃによってハエの目レンズ１４４の集光点を２次光源として均一な照度分布で照明されている。結像光学系１４６ａ及び１４６ｂは、絞り１４５の位置を物体面とし、レチクル２０の位置を像面とする結像光学系である。結像光学系１４６ａ及び１４６ｂは、絞り１４５の位置で実現された均一な照度分布をレチクル２０上に投影して、レチクル２０を均一な照度で照明する。
【００２９】
偏光子切り替え部１４７は、レチクル２０を照明する光の偏光状態を規定する機能を有し、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すような偏光子及び通過孔図６（ｄ）をターレット上に配置して構成され、後述する制御部７０を介して、任意に切り替えることができる。なお、図１に示されている座標系は、光源部１２からレチクル２０に向かう光軸方向をｚ軸とした右手系である。図６（ａ）の偏光子は、レチクル２０を照明する光の偏光状態をｙ方向に制御する。図６（ｂ）偏光子は、レチクル２０を照明する光の偏光状態をｘ方向に制御する。図６（ｃ）の偏光子は、有効光源内の偏光方向が同心円方向に振動するようにレチクル２０を照明する光の偏光状態を制御する。なお、通過孔図６（ｄ）は、偏光子が設定されておらず、レチクル２０を照明する光の偏光状態を制御しない（ランダム偏光）。ここで、図６は、偏光子切り替え部１４７がターレット上に有する偏光子及び透過孔の一例を示す概略平面図である。
【００３０】
偏光子切り替え部１４７は、本実施形態では、レチクル２０のパターンに応じて、光源部１２からの光の偏光状態を最適な偏光に（即ち、被処理体５０上の結像点において、レチクル２０からの各回折光の電界の振動面が互いに平行になるように）変更する。例えば、図５（ａ）に示すようなｘ断面に周期構造を有するパターンに対しては、回折光がｘ断面に広がるため、偏光状態をｙ方向に制御する図６（ａ）の偏光子を用いたｙ偏光照明が最適となる。また、図５（ｂ）に示すようなｙ断面に周期構造を有するパターンに対しては、回折光がｙ断面に広がるため、偏光状態をｘ方向に制御する図６（ｂ）の偏光子を用いたｘ偏光照明が最適となる。更には、図５（ｃ）に示すような任意の方向を向いたパターンを含むパターンに対しては、偏光状態を同心円方向に制御する図６（ｃ）の偏光子を用いたタンジェンシャル偏光照明が最適となる。ここで、図５は、レチクル２０のパターンの一例を示す概略平面図である。なお、図５の座標系は図６と同様である。
【００３１】
アパーチャ切り替え部１４８は、有効光源分布を規定する機能を有し、図７（ａ）〜図７（ｇ）に示すようなアパーチャをターレット上に配置して構成され、後述する制御部７０を介して、任意に切り替えることができる。図７は、アパーチャ切り替え部１４８がターレット上に有するアパーチャの一例を示す概略平面図である。なお、図７の座標系は図６と同様である。アパーチャは、それぞれ、大σ照明、小σ照明、ｘ方向の２重極照明、ｙ方向の２重極照明、４重極照明、４５度方向の４重極照明、輪帯照明をする際に用いられる。
【００３２】
偏光子切り替え部１４７の偏光子とアパーチャ切り替え部１４８のアパーチャとを適宜組み合わせることで、レチクル２０を所望の偏光状態及び有効光源分布で照明することができる。なお、アパーチャ切り替え部１４７の代わりに、コリメータレンズ１４３ｂをズームさせることで有効光源分布を替えたり、内面反射鏡１４２とコリメータレンズ１４３ａとの間に、切り替え、且つ、ズーム可能なインプットレンズを配置することで有効光源分布を切り替えてもよい。更には、位相型の計算機ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を用いても構わない。
【００３３】
偏光子切り替え部１４７で形成された偏光状態を良好な状態で被照射面へ導くように照明装置内の光学素子は、図８（ｂ）のように３箇所で保持されている。そして、一部の照明光の光路上に保持による複屈折が集中しないように、各光学素子の保持部は、光軸を中心に回転方向にずらして配置している。
【００３４】
更に、光学素子を保持する鏡筒には、光軸を中心に回転するための回転手段が設けられている。
【００３５】
本実施例では、レンズの保持について３箇所保持を提案しているが、応力の発生箇所が特定できれば、特に方法や数は限定しない。
【００３６】
レチクル２０は、レチクル搬送システム２００により露光装置１の外部から搬送され、レチクルステージ３０に支持及び駆動される。レチクル２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系４０を通り、被処理体５０上に投影される。レチクル２０と被処理体５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体５０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２０のパターンを被処理体５０上に転写する。また、レチクル搬送システム２００は、複数のレチクル２０を収納するレチクルカセット２１０と、レチクル２０を搬送するレチクル搬送系２２０とを有する。レチクル搬送システム２００は、レチクルカセット２１０に収納された所望のレチクル２０をレチクル搬送系２２０でレチクルステージ３０に搬送する。なお、レチクル搬送システム２００が搬送したレチクル２０のパターンに応じて、かかるレチクル２０を照明する光の偏光状態及び有効光源分布を、照明光学系１４によって最適にすることが好ましい。
【００３７】
レチクルステージ３０は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ３０を駆動することでレチクル２０を移動させることができる。
【００３８】
投影光学系４０は、物体面（即ち、レチクル２０）からの光束を像面の露光領域（即ち、被処理体５０）に結像する光学系である。投影光学系４０は、複数の光学素子から構成され、例えば、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を構成することができる。投影光学系４０は、瞳近傍に開口数（ＮＡ）を制御する絞り４２を有し、本実施形態では、０．９０以上のＮＡとなるように設定されている。また、投影光学系４０を構成する光学素子の少なくとも一つには、投影光学系４０の収差を調整するための収差調整機構４６が取り付けられている。
【００３９】
収差調整機構４６は、例えば、投影光学系４０のレンズ又はレンズ群を光軸方向に駆動する機構、投影光学系４０のレンズを光軸に対して任意の角度に傾ける機構や光軸方向に偏芯させる機構、或いは、投影光学系４０のレンズを変形させる機構である。収差調整機構４６は、後述する制御部７０に制御され、レチクル２０を照明する光の偏光状態を変更したことで変動する投影光学系４０の収差を補正する。
【００４０】
被処理体５０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体５０には、フォトレジストが塗布されている。
【００４１】
ウェハステージ６０は、図示しないウェハチャックを介して被処理体５０を支持し、リニアモーターなどで構成される移動機構６２に接続されている。移動機構６２は、レチクルステージ３０と同様に、リニアモーターなどで構成され、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び各軸の回転方向に被処理体５０を移動させることができる。移動機構６２は、後述する制御部７０に制御され、例えば、レチクル２０を照明する光の偏光状態を変更したことで変動するピント位置（像面位置）に被処理体５０を移動する。
【００４２】
制御部７０は、照明装置１０（偏光子切り替え部１４７及びアパーチャ切り替え部１４８）、レチクルステージ３０（の図示しない移動機構）、レチクル搬送システム２００、収差調整手段４６、ウェハステージ６０の移動機構６２と電気的に接続されており、露光装置１の動作を制御する。制御部７０は、レチクル２０を照明する光の偏光状態を切り替えたときに生じる照明光光学系内での偏光状態の劣化を低減するように照明装置内の各鏡筒の不図示の回転手段を制御する。各鏡筒の回転角度は、メモリ８０に格納されており、このデータをもとに各偏光照明に対応した回転角分だけ回転駆動する。また、レチクル２０の交換は、レチクル２０を交換したことをレチクル搬送システム２００から制御部７０に送信することで検知することができる。その際、交換したレチクル２０のパターンの形状（特に、パターンの周期方向）も制御部７０は取得し、最適な偏光状態及び有効光源分布の光でレチクル２０を照明するように、偏光子切り替え部１４７及びアパーチャ切り替え部１４８を制御する。
【００４３】
メモリ８０は、レチクル２０を照明する光の偏光状態と各鏡筒の最適な回転角度の関係を格納する。
【００４４】
以下、露光装置１を利用した露光方法について説明する。本発明の露光方法は、レチクルごとに異なる照明モード（偏光状態＋有効光源の組み合わせ）で照明された場合でも、照明光学系の偏光状態を常に最適な状態に補正して露光することを特徴としている。まず、レチクル２０（のパターン）が変更されたことを検知すると、制御部７０により、偏光子切り替え部１４７は、かかるレチクル２０のパターンに最適な偏光状態に、アパーチャ切り替え部１４８は最適な有効光源分布に切り替えられる。
【００４５】
照明モードを切り替えると照明光学系内での偏光状態の劣化の度合いが変動するため、制御部７０により、切り替えられた偏光状態と有効光源分布の情報及び、予め記録されている光学素子に生じている複屈折量から、偏光状態が良好に保持できる各鏡筒の角度を計算し、回転方向の位置決めをする。
【００４６】
照明系全系を通過した偏光状態の劣化は、各有効光源での照明光が各光学素子の通過する箇所の情報と、各光学素子に生じている複屈折量の実測値あるいは、シミュレーションの計算値とを用いて計算することができる。
【００４７】
また、レチクル２０を照明する光の偏光状態を切り替えると、投影光学系４０の収差、像面、被処理体の位置も変動するためそれぞれ補正される。
【００４８】
収差の補正は、収差調整機構４６を介して、投影光学系４０の収差量が最適になるように補正する。補正する投影光学系４０の収差量（収差変動量）は、予めレチクル２０を照明する光の各偏光状態での収差変動量を測定しておく。或いは、露光装置１にシェアリング干渉計や点回折干渉計などの投影光学系４０の収差を測定する測定機構を設け、偏光状態が切り替わるごとに収差を測定し、かかる測定結果を基に変動した収差量を算出して補正しても構わない。
【００４９】
像面位置の変動に対しては、ウェハステージ６０を介して、被処理体５０を光軸方向に移動し、最適な像面位置に合わせ、被処理体５０との位置ズレは、ウェハステージ６０をｘｙ平面内に移動し、位置ズレを補正する。この場合も、予めレチクル２０を照明する光の各偏光状態でのレチクル２０と被処理体５０との位置ズレ量を測定し、ウェハステージ６０のｘｙ平面内の移動量を算出しておいてもよいし、露光装置１に設けた図示しないアライメント計測機構を用いて偏光状態が切り替わるごとに位置ズレ量を測定し、かかる測定結果を基にウェハステージ６０のｘｙ平面内の移動量を決定しても構わない。
【００５０】
このように、本発明の露光装置及び方法によれば、レチクルを照明する光の偏光状態を切り替えた場合も、照明光学系の偏光状態を良好に保持し、結像性能を劣化させず精度よく微細なパターンを転写することができる。
【００５１】
なお、レチクルを照明する光を特定の偏光状態に偏光する際に偏光子を用いると、照明効率が劣化してスループットの低下を招いてしまう。一方、レチクルを特定の偏光状態で照明する効果は、干渉する光束が成す角度が大きい、即ち、投影光学系のＮＡが大きい場合であり、投影光学系のＮＡが小さい場合には偏光を制御した照明の効果がほとんどない。従って、本発明の露光装置が用いる投影光学系は、偏光を制御した照明の効果が顕著になる０．９０以上のＮＡを有することが好ましい。更には、投影光学系の最終レンズ面（即ち、最も被処理体側の光学素子）と被処理体との間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質（液体）で満たした液浸露光装置であることが好ましい。
【００５２】
露光において、光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１４により最適な偏光状態及び有効光源分布でレチクル２０を照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系４０により、被処理体５０上に結像される。露光装置１が用いる投影光学系４０は、常に偏光保持が最適な状態に維持されているため、優れた結像性能を有し、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例に係る液浸タイプの走査型投影露光装置の構成を説明する図
【図２】低ＮＡな２光束がウエハ上干渉する様子を模式的に示す図である。
【図３】高ＮＡな２光束がウエハ上干渉する様子を模式的に示す図である。
【図４】液浸露光において、２光束がウエハ上干渉する様子を模式的に示す図である。
【図５】レチクルパターンの１例を示す概略平面図である。
【図６】図１に示す偏光子切り替え部がターレット上に有する偏光子及び、透過孔の一例を示す概略平面図である。
【図７】図１に示すアパーチャ切り替え部がターレット上に有するアパーチャの一例を示す概略平面図である。
【図８】（８−ａ）押さえ環でレンズを保持した状態を示す概略図である。  （８−ｂ）３点でレンズを保持した状態を示す概略図である。
【図９】（９−ａ）Ｙのニ重極照明時の照明光の通過位置と保持部の応力で複屈折の発生している箇所を模式的に示した図である。  （９−ｂ）Ｘのニ重極照明時の照明光の通過位置と保持部の応力で複屈折の発生している箇所を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  露光装置
１０  照明装置
１４  照明光学系
１４７  偏光子切り替え部
１４８  アパーチャ切り替え部
４０  投影光学系
４６  収差調整機構
６０  ウエハステージ
６２  移動機構
７０  制御部
８０  メモリ
９１  保持により複屈折の生じている箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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