(57)【要約】  複数の偏光状態の制御を常に高精度に行うことができる照明光学装置である。照明光でマスク（Ｍ）のパターン面を照明する照明光学装置（ＩＬＳ）において、その照明光の光路中に配置されて、その照明光の偏光状態を所定方向の偏光方向を有する直線偏光状態に可変する１／２波長板（５）及びＰＢＳ（４）を含む偏光光学系と、その偏光光学系よりもマスク（Ｍ）側に配置され、その偏光光学系から射出された照明光の偏光状態を可変するデポラライザ（６）とを備える。
2009048051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光の光路中に配置されて、前記照明光の偏光状態を所定方向の偏光方向を有する直線偏光状態に可変する直線偏光可変機構と、
前記直線偏光可変機構より下流に配置され、前記直線偏光可変機構から射出された前記照明光の偏光状態を可変する偏光状態可変機構と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記直線偏光可変機構は、前記照明光の偏光状態をほぼ第１偏光状態又は第２偏光状態に可変する直線偏光可変素子と、前記第１偏光状態を有する直線偏光又は前記第２偏光状態を有する直線偏光を選択的に透過させる直線偏光抽出素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記偏光状態可変機構は、前記第１偏光状態を第３偏光状態に可変し、前記第２偏光状態を第４偏光状態に可変することを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記直線偏光抽出素子は、前記直線偏光可変素子と前記被照射面との間に配置され、
前記偏光状態可変機構は、前記直線偏光抽出素子と前記被照射面との間に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記直線偏光可変素子は、第１回転軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項２から４いずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記直線偏光可変素子は、前記被照射面を照明する照明条件に応じて、前記第１回転軸を中心として回転されることを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記直線偏光抽出素子は、第２回転軸を中心として回転可能に構成され、前記直線偏光可変素子と連動して回転されることを特徴とする請求項５又は６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記直線偏光抽出素子は、前記直線偏光可変素子の回転角をθとすると、前記直線偏光可変素子と連動して角度２θだけ回転されることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記直線偏光可変素子と前記直線偏光抽出素子とを回転させる回転軸は１つであることを特徴とする請求項７又は８に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記回転軸は、前記第１回転軸又は前記第２回転軸であることを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記偏光状態可変機構は、複屈折性の光学部材を含むとともに、
前記光学部材は、第３回転軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記直線偏光可変素子は、１／２波長板であることを特徴とする請求項２から１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記直線偏光可変素子は、旋光素子であることを特徴とする請求項２から４、請求項７、請求項１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
前記直線偏光可変素子は、少なくとも２つの旋光素子を含むとともに、
前記少なくとも２つの旋光素子は、前記照明光の光路に対して切り換え自在に構成されることを特徴とする請求項２から７、請求項１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
前記直線偏光抽出素子は、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項２から１４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１６】
前記直線偏光抽出素子は、重ね配列された複数の平板ガラスであることを特徴とする請求項２から１４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１７】
前記偏光状態可変機構と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光で前記被照射面を均一に照明するためのオプティカルインテグレータを備えることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１８】
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の照明光学装置。
【請求項１９】
前記偏光状態可変機構と前記被照射面との間の光路中に挿脱可能に配置されて、所定形状の光強度分布を有する前記照明光を形成する光強度分布形成手段を備えることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項２０】
前記照明光を供給する光源部をさらに備えることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項２１】
投影光学系を用いて感光性基板にパターンを露光する露光方法において、
請求項１から２０のいずれか一項に記載の照明光学装置を用いて被照射面を照明する工程と、
前記被照射面に配置されるマスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２２】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の照明光学装置を備えるとともに、
被照射面に配置されるマスクを照明する照明光を供給する光源部と、
前記マスクのパターンを感光性基板に露光する投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程において、請求項２２に記載の露光装置を用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏光状態の照明光で被照射面を照明する照明光学装置、この照明光学装置を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いる電子デバイスの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイスを含む）を製造するためのリソグラフィ工程中で、マスク（レチクル又はフォトマスク等）のパターンを投影光学系を介してウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に転写するために、ステッパ等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置が使用されている。これらの露光装置においては、解像度を高めるために、露光波長が短波長化されており、最近では露光光源として、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）などのエキシマレーザ光源が使用されている。また、より高い解像度を得るために、転写対象のパターンに応じて照明光の偏光状態を所定の直線偏光に設定する偏光照明も使用されている。エキシマレーザ光源からはほぼ直線偏光のレーザ光が射出されるため、偏光照明には好適である。【０００３】
実際には、転写対象のパターンによっては、照明光を偏光方向がランダムな非偏光状態に設定することもある。そこで、エキシマレーザ光源を露光光源として、照明光学系中に、回転可能な１／２波長板及び１／４波長板と、光路に挿脱自在な非偏光状態設定用の光学部材とを含む偏光制御部を備え、この偏光制御部中の波長板の回転及び光学部材の挿脱を組み合わせることによって、マスクに照明される照明光の偏光状態を種々の状態に制御するようにした露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開２００４／０５１７１７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の偏光制御部は、エキシマレーザ光源から供給されるレーザ光の偏光状態が所定の状態、例えば予め定められた方向の直線偏光であることを前提としていた。しかしながら、実際には、エキシマレーザ光源のようなレーザ光源から射出されるレーザ光の偏光方向は経時変化等によって変動することがある。また、エキシマレーザ光源から偏光制御部までの間に送光光学系等が設置され、かつ偏光制御部までの光路が長いような場合には、エキシマレーザ光源から偏光制御部までの間にレーザ光の偏光状態が僅かに変化する恐れもある。【０００５】
このように偏光制御部に入射するレーザ光の偏光状態が、設計上で定められている状態から変化すると、偏光制御部から射出されるレーザ光（照明光）の偏光状態が目標とする状態からずれて、解像度が低下する恐れがある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、照明光の偏光状態の制御を常に高精度に行うことができる照明光学技術、並びにその照明光学技術を用いる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による照明光学装置は、照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、その照明光の光路中に配置されて、その照明光の偏光状態を所定方向の偏光方向を有する直線偏光状態に可変（制御）する直線偏光可変機構と、その直線偏光可変機構より下流（被照射面側）に配置され、その直線偏光可変機構から射出されたその照明光の偏光状態を可変する偏光状態可変機構と、を備えるものである。【０００７】
また、本発明による露光方法は、投影光学系を用いて感光性基板にパターンを露光する露光方法において、本発明の照明光学装置を用いて被照射面を照明する工程と、その被照射面に配置されるマスクのパターンをその感光性基板に露光する露光工程と、を有するものである。
また、本発明による露光装置は、本発明の照明光学装置を備えるとともに、被照射面に配置されるマスクを照明する照明光を供給する光源部と、そのマスクのパターンを感光性基板に露光する投影光学系と、を備えるものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、そのリソグラフィ工程において、本発明の露光装置を用いるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば外部の光源等から供給される照明光の偏光状態が経時変化等によって僅かに変動しても、直線偏光可変機構によって設定された所定方向に偏光する直線偏光が偏光状態可変機構に供給される。また、偏光方向が異なる直線偏光の光を偏光状態可変機構に供給することで、複数の偏光状態の光を生成できる。従って、偏光状態の制御を常に高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態の一例の照明光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）はそれぞれ図１中の偏光制御部の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は転写対象のパターンの一例を示す図、図３（Ｂ）は２極照明の一例を示す図、図３（Ｃ）は転写対象のパターンの他の例を示す図、図３（Ｄ）は２極照明の他の例を示す図である。
【図４】図１の偏光制御部の変形例を示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は偏光ビームスプリッタの代わりに使用できる光学部材を示す図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の光学部材の使用方法の他の例を示す図である。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）はそれぞれ１／２波長板５の代わりに使用できる旋光素子を示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１０】
ＩＬＳ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、１…光源、４…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、５…１／２波長板、６…デポラライザ、６ａ…水晶プリズム、７Ａ〜７Ｃ…回折光学素子、９…ズームレンズ、１０…アキシコン系、１１…マイクロレンズアレイ、２１…照明制御系
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図１において、その露光装置は、露光用の光源１と、光源１からの露光用の照明光（露光光）ＩＬでマスクＭのパターン面（マスク面）を照明する照明光学系ＩＬＳと、マスクＭの位置決めを行うマスクステージ（不図示）と、マスクＭのパターンの像をウエハＷ（感光性基板）上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決めを行うウエハステージ（不図示）と、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２０と、各種駆動系等とを備えている。図１において、ウエハＷの載置面の法線方向に沿ってＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。【００１２】
図１の露光装置は、光源１として、波長１９３ｎｍのほぼ直線偏光のレーザ光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。なお、光源１として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2 レーザ光源、固体レーザ光源の高調波発生装置、又はｉ線（３６５ｎｍ）等の輝線を供給する水銀ランプなどを用いることができる。【００１３】
光源１からＺ方向に射出されたほぼ平行光束で、かつほぼ直線偏光のレーザ光よりなる照明光ＩＬは、Ｘ方向に沿って細長い矩形状の断面を有し、不図示のビームマッチングユニット（送光光学系）を介して、一対のＺＹ面内で屈折力を持つレンズ２ａ及び２ｂからなるビームエキスパンダ２（整形光学系）に入射する。照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ２によってその断面形状がＹ方向に拡大されて、所定の矩形状断面を有する光束に整形される。【００１４】
ビームエキスパンダ２から射出された照明光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー３でＹ方向に反射された後、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに沿って順次、１／２波長板５、プリズム型の偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと言う。）４、及びデポラライザ６を通過して回折光学素子（Diffractive Optical Element:ＤＯＥ）７Ａ，７Ｂ，７Ｃ等のいずれかに入射する。１／２波長板５、ＰＢＳ４、及びデポラライザ６を含んで偏光制御部が構成されている。【００１５】
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図１の偏光制御部を示す斜視図である。図２（Ａ）において、１／２波長板５及びＰＢＳ４は、それぞれ光軸ＡＸＩに平行な軸５Ｙ及び４Ｙを中心として、時計周り及び反時計周りに回転可能に支持されている。さらに、１／２波長板５が軸５Ｙの周りに角度θだけ回転されるときに、ＰＢＳ４は軸４Ｙの周りに２倍の角度（２θ）だけ回転されるように構成されている。また、１／２波長板５の第１結晶軸５Ａ（後述）が、光軸ＡＸＩを通りＺ軸に平行な軸Ａ１に平行である状態を、１／２波長板５の回転角θが０である初期状態とする。さらに、光軸ＡＸＩに平行にＰＢＳ４に入射する光束のうちで、ＰＢＳ４の偏光ビームスプリッタ面で反射される光束がＺ軸に平行な軸Ａ３に沿って射出される状態を、ＰＢＳ４の回転角（２θ）が０である初期状態とする。なお、本実施形態では、軸５Ｙ及び軸４Ｙは共通の回転軸である光軸ＡＸＩに合致している。【００１６】
図１に戻り、一例として、１／２波長板５及びＰＢＳ４はそれぞれ円筒状の保持部材２７Ａ及び２７Ｂを介して不図示の鏡筒内に収納され、その鏡筒は照明光学系ＩＬＳ用の支持フレーム（不図示）に支持されている。保持部材２７Ａ及び２７Ｂの外面の一部に歯車が形成されている。また、光軸ＡＸＩに平行で歯車２２ａ及び２２ｂが固定された駆動軸と、この駆動軸を回転する駆動部２２とが、上記の支持フレームに支持されている。その駆動軸には回転角をモニタするためのロータリエンコーダ（不図示）が組み込まれている。歯車２２ａ及び２２ｂはそれぞれ不図示の鏡筒の開口を通して保持部材２７Ａ及び２７Ｂに設けられた歯車に噛合している。この場合、歯車２２ａと保持部材２７Ａの歯車との歯数の比の値に対して、歯車２２ｂと保持部材２７Ｂの歯車との歯数の比の値は２倍に設定されている。この結果、駆動部２２によって歯車２２ａ，２２ｂを一体的に回転して１／２波長板５の回転角がθになると、ＰＢＳ４の回転角は２θとなる。主制御系２０からの偏光照明を設定するコマンドに応じて、照明制御系２１が駆動部２２を介してその回転角θを制御する。なお、偏光制御部の詳細については後述する。【００１７】
図１において、回折光学素子７Ａ等は、ガラス基板に露光波長程度のピッチを有する微小な段差を二次元的に形成することによって構成され、入射ビームを種々の所望の角度に回折する作用を有する。回折光学素子７Ａは、入射した矩形状の平行光束を回折してファーフィールドに円形状の光束を形成する機能を有する発散光束形成素子である。さらに、入射した照明光ＩＬを回折して、ファーフィールドに光軸ＡＸＩに対してほぼ対称にそれぞれＸ方向及びＺ方向（マスク面でのＹ方向に対応する）に偏心した２箇所の照明領域（照野）を形成する機能を有する２極照明用の回折光学素子７Ｂ，７Ｃ、偏心した４箇所の照明領域を形成する４極照明用の回折光学素子（不図示）、及び輪帯状の照明領域を形成する輪帯照明用の回折光学素子（不図示）等が備えられている。これらの回折光学素子７Ａ〜７Ｃ等は、一例として円板８の周囲に保持されている。主制御系２０からの照明条件を設定する指令に応じて、照明制御系２１が回転モータ等の駆動部２３によって円板８を回転することによって、その照明条件に応じた回折光学素子を照明光ＩＬの光路上に配置できるように構成されている。図１では、照明光ＩＬの光路上に通常照明用の回折光学素子７Ａが設定されている。【００１８】
図１において、回折光学素子７Ａ（又は７Ｂ，７Ｃ等）を介して回折された光束は、前群レンズ系９ａ、凹の円錐面を持つ第１プリズム１０ａと凸の円錐面を持つ第２プリズム１０ｂとからなるアキシコン系１０、及び後群レンズ系９ｂを介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１１を照明する。前群レンズ系９ａ及び後群レンズ系９ｂから、所定範囲で焦点距離を連続的に変化させるズームレンズ（変倍光学系）９が構成されている。ズームレンズ９は、回折光学素子７Ａの射出面とマイクロレンズアレイ１１の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。換言すると、ズームレンズ９は、回折光学素子７Ａの射出面とマイクロレンズアレイ１１の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。【００１９】
回折光学素子７Ａ等から射出される照明光ＩＬは、ズームレンズ９の後側焦点面（ひいてはマイクロレンズアレイ１１の入射面）に、円形、２極状等の所定形状の照明領域（照野）を形成する。このように回折光学装置７Ａ等とズームレンズ９とは、照明領域形成手段を構成している。その照明領域の全体的な大きさは、ズームレンズ９の焦点距離に依存して変化する。ズームレンズ９のレンズ系９ａ及び９ｂをそれぞれ照明制御系２１の指令に基づいて例えばスライド機構を含む駆動部２４及び２６によって光軸ＡＸＩに沿って駆動することで、ズームレンズ９の焦点距離が所望の値に制御される。【００２０】
また、アキシコン系１０において、第１プリズム１０ａと第２プリズム１０ｂとの円錐面は対向して配置され、第２プリズム１０ｂは、照明制御系２１の指令に基づいて例えばスライド機構を含む駆動部２５によって光軸ＡＸＩに沿って駆動される。このようにプリズム１０ａ及び１０ｂの光軸ＡＸＩに沿った間隔を制御することによって、回折光学素子７Ａ等から射出された光束のマイクロレンズアレイ１１の入射面における光軸ＡＸＩに対して半径方向の位置を制御できる。従って、例えば後述の図３（Ｂ）の２極状の照明領域３２Ａ及び３２Ｂを使用する場合、図１のアキシコン系１０のプリズム１０ａ及び１０ｂの間隔を制御することによって、照明領域３２Ａ，３２Ｂの中心の光軸ＡＸＩからの距離を制御できる。一方、上記のズームレンズ９の焦点距離を制御することによって、照明領域３２Ａ，３２Ｂの個々の大きさを制御できる。【００２１】
マイクロレンズアレイ１１は、縦横に稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。マイクロレンズアレイ１１を構成する各微小レンズは、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。一般に、マイクロレンズアレイは、たとえば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。マイクロレンズアレイ１１を構成する各微小レンズは、通常のフライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。なお、図１では、図面の明瞭化のために、マイクロレンズアレイ１１を構成する微小レンズの数を実際よりも非常に少なく表している。【００２２】
従って、マイクロレンズアレイ１１に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、各微小レンズの後側焦点面には多数の光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロレンズアレイ１１の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（照明瞳面）１２には、マイクロレンズアレイ１１への入射光束によって形成される照明領域（例えば円形領域又は図３（Ｂ）の２極の照明領域３２Ａ，３２Ｂ等）とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸＩを中心とした実質的な面光源からなる二次光源が形成される。【００２３】
図１において、マイクロレンズアレイ１１の後側焦点面（照明瞳面１２）に形成された二次光源からの照明光ＩＬは、必要に応じてその照明領域の光強度分布の輪郭を規定する開口絞り（不図示）を介して制限された後、第１リレーレンズ１３、マスクブラインド１４（視野絞り）、第２リレーレンズ１５、光路折り曲げ用のミラー１６、及びコンデンサ光学系１７を介して、転写用のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。ビームエキスパンダ２から偏光制御部までの光学部材、及び回折光学素子７Ａ等からコンデンサ光学系１７までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。【００２４】
マスクＭのパターンを経た照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬを介して、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ軸に平行）と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光又は走査露光を行うことにより、ウエハＷの各ショット領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。【００２５】
なお、一括露光では、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウエハの各ショット領域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場合、マスクＭ上での照明領域の形状は正方形に近い矩形状であり、マイクロレンズアレイ１１の各微小レンズの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、走査露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、マスクＭ及びウエハＷを投影光学系ＰＬに対して相対移動させながらウエハＷの各ショット領域に対してマスクパターンを露光する。この場合、マスクＭ上での照明領域の形状は短辺と長辺との比が例えば１：３の長方形状であり、マイクロレンズアレイ１１の各微小レンズの断面形状もこれと相似な長方形状となる。【００２６】
次に、図１の照明光学系ＩＬＳ内の１／２波長板５、ＰＢＳ４、及びデポラライザ６を含む偏光制御部の構成及び作用につき説明する。なお、図２等において、説明の便宜上、偏光制御部内を通過する照明光ＩＬを照明光ＩＬ１Ａ〜ＩＬ８として表している。
図２（Ａ）において、１／２波長板５は、入射する照明光ＩＬの断面形状を覆うことができる大きさの光軸ＡＸＩ（Ｙ軸に平行な軸）に垂直な円板状の基板より形成されている。１／２波長板５は、ＡｒＦエキシマレーザを透過する水晶、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2)等の複屈折性を持つ材料からなる所定厚さの材料から形成できる。また、１／２波長板５は、第１結晶軸５Ａとこれに直交する第２結晶軸（不図示）とを有し、入射する露光波長λの光束が射出される際に、第１結晶軸５Ａの方向の偏光成分と第２結晶軸の方向の偏光成分との間に１８０°（λ／２）の位相差が生じる。【００２７】
本実施形態では、例えば、図１の駆動部２２によって、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、１／２波長板５を初期状態に対して光軸ＡＸＩ（軸５Ｙ）を中心として、時計周り（又は反時計周りでもよい）に４５°及び２２．５°だけ回転できればよい。従って、駆動部２２には、ロータリエンコーダを設ける代わりに、１／２波長板５が初期状態、及びその初期状態から４５°及び２２．５°だけ回転した状態を検出するための３個のリミットスイッチを設けてもよい。【００２８】
本実施形態の図１の光源１は、ほぼ直線偏光のレーザ光を射出するＡｒＦエキシマレーザ光源であり、１／２波長板５に入射する際の照明光ＩＬの偏光方向は、Ｚ方向になるように設定されている。しかしながら、実際には、光源１の発光状態の微妙な変化若しくは経時変化、及びビームマッチングユニット（不図示）の振動等によって、図２（Ａ）の１／２波長板５に入射する際の照明光ＩＬの偏光状態は、偏光方向がＺ方向から僅かにずれたり、僅かに楕円偏光になったりする。以下では、説明の便宜上、１／２波長板５に入射する照明光ＩＬの偏光状態（電場ベクトルの状態）は、Ｚ軸にほぼ平行な方向に細長い楕円偏光であるとする。【００２９】
また、ＰＢＳ４は、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を透過する石英又は蛍石（ＣａＦ2 ）等の光学材料から形成した２つの断面形状が正三角形のプリズムの接合面に、偏光ビームスプリッタ膜を被着した後、その２つのプリズムを接合することによって製造できる。ＰＢＳ４は、１／２波長板５から入射する照明光のうちのＰ偏光成分（入射面に平行に直線偏光した光）よりなる照明光をデポラライザ６側に透過させて、Ｓ偏光成分（入射面に垂直に直線偏光した光）よりなる照明光ＩＬ２を反射する。例えば、本実施形態では、１／２波長板５の回転角θに対して、ＰＢＳ４の回転角は２θであるため、１／２波長板５の回転角が４５°及び２２．５°であるときに、ＰＢＳ４の回転角はそれぞれ９０°及び４５°となる。１／２波長板５に入射する照明光ＩＬの偏光状態が変動しても、ＰＢＳ４を設けることによって、後段のデポラライザ６に対して常に所望の方向に直線偏光した照明光を供給することができ、偏光制御を高精度に行うことができる。【００３０】
図１において、デポラライザ６は、照明光ＩＬの断面形状を覆う大きさで中心軸が光軸ＡＸＩに平行な円板状で、厚さ方向に楔型の水晶プリズム６ａと、この水晶プリズム６ａと相補的な形状を有する楔型の石英ガラスプリズム６ｂ（例えば、水晶プリズム６ａとほぼ同じ形状で、かつ回転角が１８０°異なる状態で対向するように近接して配置された石英ガラスプリズム６ｂ）とを、不図示の支持フレームで支持することによって構成されている。水晶プリズム６ａの代わりに、ＡｒＦエキシマレーザを透過するフッ化マグネシウム等の複屈折性を持つ材料からなるプリズムも使用できる。また、水晶プリズム６ａだけでは照明光ＩＬの光路が曲がるため、照明光ＩＬの光路が曲がらないように、デポラライザ６が全体として平板状になるように、石英ガラスプリズム６ｂが設けられている。石英ガラスプリズム６ｂの代わりに、ＡｒＦエキシマレーザを透過する蛍石等の複屈折性がないか、又は複屈折性の小さい光学材料からなるプリズムを使用してもよい。【００３１】
図２（Ａ）に示すように、デポラライザ６の水晶プリズム６ａは、その方向の屈折率が異なる直交する第１結晶軸６ａＡ及び第２結晶軸６ａＢを有しており、水晶プリズム６ａの厚さは、一例として、第１結晶軸６ａＡに平行な方向では一定であり、第２結晶軸６ａＢに平行な方向でほぼ線形に変化している。また、水晶プリズム６ａは、水晶プリズム６ａの第１結晶軸６ａＡがＺ軸に平行になるように、即ち第２結晶軸６ａＢがＸ軸に平行になるような角度で安定に支持されている。【００３２】
次に、図１のマスクＭ上の転写対象のパターンが、図３（Ａ）に示すように、Ｘ方向に微細なピッチで形成されたライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）３１Ｘである場合、その照明光を２極照明として、その照明光の偏光状態を偏光方向Ｂ１がＹ方向の直線偏光とするものとする。この場合、図１の主制御系２０の指令に基づいて照明制御系２１は、駆動部２３を介して照明光の光路上に、照明瞳面１２上で図３（Ｂ）に示すように、Ｘ方向に離れた２箇所の照明領域３２Ａ，３２Ｂで光量を大きくするための、２極照明用の回折光学素子７Ｂを設置する。さらに、照明制御系２１は、１／２波長板５及びＰＢＳ４の回転角は、図２（Ａ）の初期状態のままに設定しておく。【００３３】
この結果、図２（Ａ）において、１／２波長板５に入射するほぼＺ軸に平行な楕円偏光の照明光ＩＬは、ほぼ同じ楕円偏光（ただし、電場ベクトルの回転方向は逆転している）の照明光ＩＬ１ＡとしてＰＢＳ４に入射する。ＰＢＳ４に入射した照明光ＩＬ１Ａのうちで、Ｚ方向に直線偏光した光量の大きい照明光ＩＬ３（Ｐ偏光成分）はＰＢＳ４を透過してデポラライザ６に入射し、光量の小さいＳ偏光成分の照明光ＩＬ２は反射される。この場合、照明光ＩＬ３の偏光方向は水晶プリズム６ａの第１結晶軸６ａＡに平行であるため、水晶プリズム６ａ及びデポラライザ６からは偏光方向が入射時と同じＺ方向の直線偏光の照明光ＩＬ４が射出される。なお、図１において、光路折り曲げ用のミラー１６が設けられているため、偏光制御部及び照明瞳面１２におけるＺ方向は、マスクＭ上のＹ方向に対応している。【００３４】
そして、図３（Ｂ）の照明瞳面１２の２極の照明領域３２Ａ，３２Ｂは偏光方向Ｂ２がＺ方向である直線偏光の照明光ＩＬ４によって照明され、図３（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３１ＸはＹ方向に直線偏光した２極照明によって照明されるため、Ｌ＆Ｓパターン３１Ｘを高解像度でウエハＷ上に転写することができる。
一方、図１のマスクＭ上の転写対象のパターンが、図３（Ｃ）に示すように、Ｙ方向に微細なピッチで形成されたＬ＆Ｓパターン３１Ｙである場合、その照明光をＹ方向の２極照明として、その偏光状態を偏光方向Ｂ３がＸ方向の直線偏光とするものとする。この場合、照明瞳面１２上で図３（Ｄ）に示すように、Ｙ方向に離れた２箇所の照明領域３３Ａ，３３Ｂで光量を大きくするために、図１の照明光の光路上に２極照明用の回折光学素子７Ｃを設置する。さらに、照明制御系２１は、図２（Ｂ）に示すように、１／２波長板５の回転角θを初期状態から４５°に設定し、ＰＢＳ４の回転角（２θ）を初期状態から９０°に設定する。即ち、１／２波長板５の第１結晶軸５Ａを初期状態の直線Ａ１に平行な状態から光軸ＡＸＩの周りに４５°回転し、Ｘ方向に偏光した直線偏光がＰＢＳ４を透過するようにＰＢＳ４を回転する。【００３５】
この結果、図２（Ｂ）において、楕円偏光の照明光ＩＬは、１／２波長板５で偏光方向が９０°回転して、Ｘ軸にほぼ平行な方向に細長い楕円偏光（ただし、電場ベクトルの回転方向は逆である）の照明光ＩＬ１ＢとしてＰＢＳ４に入射する。そして、照明光ＩＬ１Ｂのうちで、Ｘ方向に直線偏光した光量の大きい照明光ＩＬ５（Ｐ偏光成分）はＰＢＳ４を透過してデポラライザ６に入射し、光量の小さいＳ偏光成分の照明光ＩＬ２は反射される。この場合、照明光ＩＬ５の偏光方向は水晶プリズム６ａの第２結晶軸６ａＢに平行であるため、水晶プリズム６ａ及びデポラライザ６からは偏光方向が入射時と同じＸ方向の直線偏光の照明光ＩＬ６が射出される。そして、図３（Ｄ）の照明瞳面１２の２極の照明領域３３Ａ，３３Ｂは偏光方向Ｂ４がＸ方向の直線偏光の照明光ＩＬ６によって照明され、図３（Ｃ）のＬ＆Ｓパターン３１ＹはＸ方向に直線偏光した２極照明によって照明されるため、Ｌ＆Ｓパターン３１Ｙを高解像度でウエハＷ上に転写することができる。【００３６】
次に、図１のマスクＭ上の転写対象のパターンが、例えば密集度の低い粗いパターンであるような場合には、その照明光の偏光状態をランダム偏光（非偏光）に設定するものとする。この場合、図１の照明光の光路上には例えば回折光学素子７Ａが設置される。さらに、照明制御系２１は、例えば、図２（Ｃ）に示すように、１／２波長板５の回転角θを初期状態から２２．５°（＝４５°／２）に設定し、ＰＢＳ４の回転角（２θ）を初期状態から４５°に設定する。即ち、１／２波長板５の第１結晶軸５Ａを初期状態の直線Ａ１に平行な状態から光軸ＡＸＩの周りに２２．５°回転し、Ｚ軸（及びＸ軸）に対して４５°で交差する方向に偏光した直線偏光がＰＢＳ４を透過するようにＰＢＳ４を回転する。【００３７】
この結果、図２（Ｃ）において、楕円偏光の照明光ＩＬは、１／２波長板５で偏光方向が４５°回転して、Ｚ軸（及びＸ軸）にほぼ４５°で交差する方向に細長い楕円偏光の照明光ＩＬ１ＣとしてＰＢＳ４に入射する。そして、照明光ＩＬ１Ｃのうちで、Ｚ軸（及びＸ軸）に対して４５°で交差する斜め方向に直線偏光した光量の大きい照明光ＩＬ７（Ｐ偏光成分）はＰＢＳ４を透過してデポラライザ６に入射し、光量の小さいＳ偏光成分の照明光ＩＬ２は反射される。この場合、照明光ＩＬ７の偏光方向は水晶プリズム６ａの２つの結晶軸６ａＡ，６ａＢに４５°で傾斜しており、かつその偏光方向に沿って水晶プリズム６ａの厚さは次第に変化している。従って、水晶プリズム６ａ及びデポラライザ６からは偏光方向（又は楕円偏光の形状）が位置によってランダムの非偏光の照明光ＩＬ８が射出される。従って、この照明光ＩＬ８を図１のマイクロレンズアレイ１１（オプティカルインテグレータ）を介して重畳してマスクＭに照射することによって、マスクＭのパターンは非偏光の照明光によって照明される。【００３８】
このように本実施形態の露光装置によれば、照明光学系ＩＬＳ中の１／２波長板５及びＰＢＳ４の回転角を制御することによって、マスクＭに照射される照明光の偏光状態を、偏光方向がＸ方向の直線偏光、偏光方向がＹ方向の直線偏光、及び偏光状態がランダムの非偏光のいずれかに設定することができる。従って、転写対象のパターンに応じて照明光の偏光状態を容易に最適化できるため、各種パターンをそれぞれ高解像度でウエハＷ上に露光できる。なお、いわゆるＰＢＳ４の消光比は、完全であること又はより高いことが望ましいが、所望の偏光方向と略直交する方向の偏光方向を有する直線偏光のＰＢＳ４に対する透過率が概ね１０％以下であれば、ウエハ上のパターンのコントラストをそれ程低下させることなく、パターンを露光することができる。【００３９】
本実施形態の作用効果及び変形例は以下の通りである。
（１）図１の照明光学系ＩＬＳは、照明光でマスクＭのパターン面（マスク面、被照射面）を照明する照明光学装置において、その照明光の光路中に配置されて、その照明光の偏光状態を所定方向（図２（Ａ）のＺ方向、Ｘ方向、斜め方向のいずれか）の偏光方向を有する直線偏光状態に可変（制御）する１／２波長板５及びＰＢＳ４を含む偏光光学系（５，４）と、その偏光光学系（５，４）より下流（マスク面側）に配置され、その偏光光学系から射出された照明光の偏光状態を可変（制御）するデポラライザ６とを備えている。【００４０】
従って、光源１から偏光光学系（５，４）に供給される照明光ＩＬの偏光状態が経時変化等によって変動しても、偏光光学系（５，４）からデポラライザ６に対して３つの方向のうちのいずれかの方向に正確に直線偏光した光量の大きい照明光が供給される。そして、デポラライザ６によって３種類の異なる偏光状態の照明光を生成できる。従って、複数の偏光状態の制御を常に高精度に行うことができる。【００４１】
（２）また、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、入射する照明光ＩＬがほぼＺ方向の楕円偏光（又は直線偏光）の場合、Ｚ方向又はＸ方向に直線偏光した状態を第１偏光状態、Ｚ軸（又はＸ軸）に４５°で交差する方向に直線偏光した状態を第２偏光状態とする。このとき、その偏光光学系（５，４）は、照明光ＩＬをＺ軸（若しくはＸ軸）にほぼ平行な偏光状態（ほぼ第１偏光状態）の照明光ＩＬ１Ａ（若しくはＩＬ１Ｂ）、又はＺ軸にほぼ４５°で交差する方向の偏光状態（ほぼ第２偏光状態）の照明光ＩＬ１Ｃに可変する１／２波長板５（直線偏光可変素子）と、その第１偏光状態の直線偏光の照明光ＩＬ３（若しくはＩＬ５）、又はその第２偏光状態の直線偏光の照明光ＩＬ７を選択的に透過させるＰＢＳ４（直線偏光抽出素子）とを備えている。【００４２】
このように、１／２波長板５とＰＢＳ４とを組み合わせることによって、入射する照明光ＩＬの利用効率を低下させることなく、ＰＢＳ４からデポラライザ６に対して偏光方向の異なる複数の直線偏光を供給することができる。
（３）また、デポラライザ６は、その第１偏光状態の照明光ＩＬ３（又はＩＬ５）を偏光方向が同じ直線偏光（第３偏光状態）の照明光ＩＬ４（又はＩＬ６）に可変し、その第２偏光状態の照明光ＩＬ７を非偏光（第４偏光状態）の照明光ＩＬ８に可変する。これによって、照明光ＩＬの利用効率を低下させることなく、直交する２方向の直線偏光の照明光又は非偏光の照明光を生成できる。【００４３】
（４）また、図１において、ＰＢＳ４は、１／２波長板５とマスク面との間に配置され、デポラライザ６はＰＢＳ４とマスク面との間に配置されている。この配置によって、光源１から供給される照明光ＩＬの偏光状態が僅かに変動しても、常に所定方向に直線偏光した照明光をデポラライザ６に供給できるため、マスク面に照射される照明光の偏光状態を正確に制御できる。【００４４】
（５）また、図２（Ａ）において、１／２波長板５は軸５Ｙ（第１回転軸）を中心として回転可能である。軸５Ｙは照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩと等しいが、光軸ＡＸＩに平行でもよい。これによって、マスク面で必要な照明光の偏光状態に応じて１／２波長板５を回転できる。
（６）この場合、１／２波長板５は、マスク面の照明条件に応じて、軸５Ｙを中心として回転される。これによって、照明光の利用効率を高く維持して、偏光制御を行うことができる。【００４５】
（７）さらに、ＰＢＳ４は、軸４Ｙ（第２回転軸）を中心として回転可能に構成され、１／２波長板５と連動して回転される。軸４Ｙは照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩと等しいが、光軸ＡＸＩに平行でもよい。
このように、１／２波長板５と連動してＰＢＳ４を回転することで、照明光ＩＬの利用効率を高く維持して、マスク面上での照明光の偏光状態を直交する２方向の直線偏光、又は非偏光のいずれにも正確に設定できる。【００４６】
（８）また、１／２波長板５の回転角をθとすると、ＰＢＳ４は、１／２波長板５と連動して２θだけ回転する。一般に、１／２波長板５の回転角がθであるとき、入射する照明光の偏光方向は２θだけ回転する。従って、入射する照明光ＩＬが直線偏光である場合、ＰＢＳ４の回転角を１／２波長板５の回転角の２倍にすることによって、極めて少ない光量損失で、入射する照明光ＩＬに対して偏光方向が２θだけ異なる直線偏光の光を生成できる。【００４７】
（９）また、図１において、１／２波長板５とＰＢＳ４とを回転させる回転軸は１つ（光軸ＡＸＩ）である。この場合、共通の駆動部２２によって１／２波長板５とＰＢＳ４とを連動して回転できるため、回転機構を簡素化できる。
（１０）なお、１／２波長板５とＰＢＳ４とを回転させる回転軸は、図２（Ａ９の軸５Ｙ又は軸４Ｙでもよい。【００４８】
ただし、１／２波長板５及びＰＢＳ４をそれぞれ異なる回転駆動機構によって回転してもよい。
（１１）また、デポラライザ６は、複屈折性の水晶プリズム６ａを含んでいる。従って、水晶プリズム６ａを楔形にするだけで容易に非偏光状態の光を生成できる部材を製造できる。【００４９】
なお、図４に示すように、デポラライザ６を光軸ＡＸＩ又は光軸ＡＸＩに平行な軸（第３回転軸）を中心として回転可能として、デポラライザ６の回転角を駆動部２８によって制御できるようにしてもよい。図１の照明制御系２１によって制御される駆動部２８は、一例としてデポラライザ６を保持する円筒状部材（不図示）を回転する歯車機構から構成できる。【００５０】
図４の変形例において、マスクＭを照明する照明光の偏光状態を非偏光にする場合には、１／２波長板５及びＰＢＳ４の回転角を図２（Ａ）の状態（初期状態）にしておき、駆動部２８によってデポラライザ６を初期状態から時計回り（反時計回りでもよい）に４５°回転する。このとき、水晶プリズム６ａの結晶軸６ａＡは、Ｚ軸に平行な軸Ａ２に対して４５°で傾斜する。この結果、ＰＢＳ４からデポラライザ６に向かうＺ方向に偏光した照明光ＩＬ３の偏光方向は、水晶プリズム６ａの結晶軸６ａＡ，６ａＢのいずれにも４５°で傾斜しているため、デポラライザ６からは非偏光の照明光ＩＬ８が射出される。図４の変形例においては、デポラライザ６に入射する照明光ＩＬ３の偏光状態が正確にＺ軸に平行であるため、非偏光状態を正確に、かつ高い照明効率で設定できる。【００５１】
（１２）また、図１では、１／２波長板５を用いているため、その回転角を制御するのみで、射出される照明光の偏光方向を制御できる。
（１３）なお、１／２波長板５の代わりに、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、入射する照明光ＩＬの偏光方向をそれぞれ９０°及び４５°回転して照明光ＩＬ１Ｂ及びＩＬ１Ｃとして射出する旋光素子３６Ａ及び３６Ｂを用いてもよい。旋光素子３６Ａ，３６Ｂは水晶等の複屈折性材料の厚さを制御することで製造できる。この場合には、図１の回転可能な１／２波長板５の代わりに、旋光素子３６Ａ，３６Ｂを照明光ＩＬの光路に対して挿脱自在に構成すればよい。例えば、ターレット等を用いて、旋光素子３６Ａ，３６Ｂを照明光ＩＬの光路に対して切り換え自在に構成すればよい。【００５２】
（１４）また、図１の照明光学系ＩＬＳでは、１／２波長板５からの光から直線偏光の光を抽出するために、プリズム型のＰＢＳ４を用いている。ＰＢＳ４は入射光と射出光との光路が同一直線上にあるため、光学系の設計・製造が容易である。
（１５）なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対するＰＢＳ４の偏光ビームスプリッタ膜の製造が困難で、ＰＢＳ４の製造コストが高いような場合には、ＰＢＳ４の代わりに、図５（Ａ）に示す光学部材３５を用いてもよい。光学部材３５は、厚さ１ｍｍ程度の平板状の石英等のガラス板３４を斜めに複数枚（例えば１０枚〜２０枚程度）積み重ねたものであり、その製造は極めて容易である。図５（Ａ）のように光学部材３５に対する照明光ＩＬの入射角θｉを４５°とした場合には、ガラス板３４の１面でのＰ偏光の照明光ＩＬ１の透過率は約９９％、Ｓ偏光の照明光ＩＬ２の透過率は約９０％である。従って、例えばガラス板３４を１５枚（３０面）重ねた場合には、Ｓ偏光の透過率はほぼ５％以下に低下する。従って、光学部材３５は、入射光からほぼＰ偏光の照明光ＩＬ１のみを高精度に抽出する安価な光学部材として使用できる。【００５３】
また、図５（Ｂ）に示すように、ガラス板３４に入射する照明光ＩＬの入射角θｉをブリュースタ角θｂにすることによって、ガラス板３４におけるＳ偏光の照明光ＩＬ２の透過率をさらに低下できる。従って、より少ない枚数のガラス板３４を用いて光学部材３５を構成できる。
なお、いわゆる光学部材３５（ここでは、ガラス板３４を斜めに複数枚（例えば１０枚〜２０枚程度）積み重ねたもの）の消光比は、完全であること又はより高いことが望ましいが、所望の偏光方向と略直交する方向の偏光方向を有する直線偏光の光学部材３５に対する透過率が概ね１０％以下であれば、ウエハ上のパターンのコントラストをそれ程低下させることなく、パターンを露光することができる。
（１６）また、図１の照明光学系ＩＬＳは、デポラライザ６とマスク面との間の光路中に配置されて、照明光でマスク面を均一に照明するためのマイクロレンズアレイ１１（オプティカルインテグレータ）を備えている。これによって、マスク面の照度分布を均一化できる。マイクロレンズアレイ１１の代わりに通常のフライアイレンズも使用できる。【００５４】
なお、波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１１に代えて、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図１において、ズームレンズ９よりもマスクＭ側に集光光学系を追加して回折光学素子７Ａ等の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。【００５５】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像をマスクＭ上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。また、ロッド型インテグレータからの光束をマスクＭへ導くためのリレー光学系が導光光学系となる。【００５６】
（１７）また、マイクロレンズアレイ１１とマスク面との間の光路中に配置されて、マイクロレンズアレイ１１からの光束をマスク面へ導くためのリレー光学系（１３，１５）及びコンデンサ光学系１７（導光光学系）をさらに備えている。これによって、オプティカルインテグレータからの光束が重畳してマスクＭ上に照射される。
（１８）また、デポラライザ６とマスク面との間の光路中に挿脱可能に配置されて、所定形状の光強度分布を有する照明光を形成する回折光学素子７Ａ〜７Ｃ等（光強度分布形成手段）を備えている。回折光学素子７Ａ等によって効率的に照明光の光強度分布を所望の分布に形成できる。なお、照明光ＩＬの利用効率が低下してもよい場合には、回折光学素子の代わりに照明瞳面に配置されて種々の形状の開口絞りを備えた開口絞り系を使用してもよい。【００５７】
（１９）また、図１の実施形態では、照明光ＩＬを供給する光源１を備えている。本実施形態では、光源１からの照明光ＩＬの偏光状態が変動しても、高精度に偏光制御を行うことができる。
また、上記の実施形態の露光方法は、投影光学系ＰＬを用いてウエハＷ（感光性基板）にパターンを露光する露光方法において、照明光学系ＩＬＳを用いてマスク面を照明する照明工程と、マスク面に配置されるマスクのパターンをウエハＷに露光する露光工程と、を有する。【００５８】
また、上記の実施形態の露光装置は、照明光学系ＩＬＳを備えるとともに、マスク面に配置されるマスクＭを照明する照明光を供給する光源１と、マスクＭのパターンをウエハＷに露光する投影光学系ＰＬと、を備えている。
この場合、高精度に偏光制御を行うことができるため、微細なパターンを高解像度でウエハＷ上に転写できる。【００５９】
なお、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される液浸型露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置等にも適用することができる。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいてマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（投影露光装置）によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。【００６０】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含み、そのリソグラフィ工程で上記の実施形態の露光装置を用いて感光性基板を露光している。このとき、偏光制御を高精度に行って微細なパターンを高解像度で感光性基板上に転写できるため、高機能の電子デバイスを高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。【００６１】
さらに、上述の各実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。
また、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００７年１０月１２日付け提出の日本国特願２００７−２６７２５６の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
【図１】
2009048051.tif 000003
【図２】
2009048051.tif 000004
【図３】
2009048051.tif 000005
【図４】
2009048051.tif 000006
【図５】
2009048051.tif 000007
【図６】
2009048051.tif 000008
【図７】
2009048051.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月16日(2010.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ工程で用いられる露光装置に搭載されて、照明光で被照射面を照明する照明光学装置であって、前記被照射面に達する前記照明光の偏光状態を可変とする照明光学装置において、
前記照明光の光路中に配置されて、前記照明光の偏光状態を所定方向の偏光方向を有する直線偏光状態に可変する直線偏光可変機構と、
前記直線偏光可変機構より下流に配置され、前記直線偏光可変機構から射出された前記照明光の偏光状態を可変する偏光状態可変機構と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記直線偏光可変機構は、前記照明光の偏光状態をほぼ第１偏光状態又は第２偏光状態に可変する直線偏光可変素子と、前記第１偏光状態を有する直線偏光又は前記第２偏光状態を有する直線偏光を選択的に透過させる直線偏光抽出素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記直線偏光可変機構に入射する前記照明光の偏光状態は楕円偏光であり、
前記偏光状態可変機構は、前記第１偏光状態をほぼ直線偏光の第３偏光状態に可変し、前記第２偏光状態を前記第３偏光状態と異なる第４偏光状態に可変することを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記直線偏光可変機構は、前記直線偏光可変機構から射出する前記照明光の偏光方向を、前記照明光学装置の光軸の周りに回転可能にする直線偏光可変素子と、前記直線偏光可変素子からの直線偏光の光を選択的に透過させる直線偏光抽出素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記直線偏光抽出素子は、前記光軸の周りに回転可能であることを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記直線偏光抽出素子は、前記直線偏光可変素子と前記被照射面との間に配置され、
前記偏光状態可変機構は、前記直線偏光抽出素子と前記被照射面との間に配置されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記直線偏光可変素子は、第１回転軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記直線偏光可変素子は、前記被照射面を照明する照明条件に応じて、前記第１回転軸を中心として回転されることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記直線偏光抽出素子は、第２回転軸を中心として回転可能に構成され、前記直線偏光可変素子と連動して回転されることを特徴とする請求項７又は８に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記直線偏光抽出素子は、前記直線偏光可変素子の回転角をθとすると、前記直線偏光可変素子と連動して角度２θだけ回転されることを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記直線偏光可変素子と前記直線偏光抽出素子とを回転させる回転軸は１つであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記回転軸は、前記第１回転軸又は前記第２回転軸であることを特徴とする請求項１１に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記偏光状態可変機構は、複屈折性の光学部材を含むとともに、
前記光学部材は、第３回転軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項２から１２のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
前記直線偏光可変素子は、１／２波長板であることを特徴とする請求項２から１３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
前記直線偏光可変素子は、旋光素子であることを特徴とする請求項２から６、請求項９、請求項１３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１６】
前記直線偏光可変素子は、少なくとも２つの旋光素子を含むとともに、
前記少なくとも２つの旋光素子は、前記照明光の光路に対して切り換え自在に構成されることを特徴とする請求項２から９、請求項１３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１７】
前記直線偏光抽出素子は、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項２から１６のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１８】
前記直線偏光抽出素子は、重ね配列された複数の平板ガラスであることを特徴とする請求項２から１６のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１９】
前記偏光状態可変機構と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光で前記被照射面を均一に照明するためのオプティカルインテグレータを備えることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項２０】
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の照明光学装置。
【請求項２１】
前記偏光状態可変機構と前記被照射面との間の光路中に挿脱可能に配置されて、所定形状の光強度分布を有する前記照明光を形成する光強度分布形成手段を備えることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項２２】
前記照明光を供給する光源部をさらに備えることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項２３】
投影光学系を用いて感光性基板にパターンを露光する露光方法において、
請求項１から２２のいずれか一項に記載の照明光学装置を用いて被照射面を照明する工程と、
前記被照射面に配置されるマスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
請求項１から２１のいずれか一項に記載の照明光学装置を備えるとともに、
被照射面に配置されるマスクを照明する照明光を供給する光源部と、
前記マスクのパターンを感光性基板に露光する投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程において、請求項２４に記載の露光装置を用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明による照明光学装置は、リソグラフィ工程で用いられる露光装置に搭載されて、照明光で被照射面を照明する照明光学装置であって、その被照射面に達する照明光の偏光状態を可変とする照明光学装置において、その照明光の光路中に配置されて、その照明光の偏光状態を所定方向の偏光方向を有する直線偏光状態に可変（制御）する直線偏光可変機構と、その直線偏光可変機構より下流（被照射面側）に配置され、その直線偏光可変機構から射出されたその照明光の偏光状態を可変する偏光状態可変機構と、を備えるものである。
【国際調査報告】
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