(57)【要約】【課題】  所定の照射面（露光面）に均一な照度と高精度な偏光度を有する照明光学系を提供する。【解決手段】  複数のインテグレータレンズを直列に設けてインテグレータレンズ群を形成する。そのようなインテグレータレンズ群を数多く並列に設けて、複眼の形にする。各インテグレータレンズ群毎に偏光プリズムを配置する。各インテグレータレンズ群の内側または外側に偏光プリズムを配置する。隣接する偏光プリズムの接合面が互いに平行にならないように、たとえば直角になるように配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インテグレータレンズの各素子毎に偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
複数のインテグレータレンズ間に偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明光学系において、
Ｓ偏光の偏光光のみで所定面を照明するように偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【請求項４】
請求項１または２に記載の照明光学系において、
Ｐ偏光の偏光光を分離するように偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明光学系において、
隣り合う同士の偏向プリズムの接合面の向きを互い違いに配置したことを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明光学系において、
使用しないＰ偏光光を横にはじき、かつ光源側に戻すように偏光プリズムの接合面の向きを配置したことを特徴とする照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、例えば紫外線から自然光の広帯域で用いられる偏光露光装置等に用いられる照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、偏光露光装置にグランテーラープリズムなどの偏光プリズムを用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、照明光学系にインテグレータレンズを用いることは提出されているが、その具体的な構成が記載されていない。
【特許文献１】特開２０００−９９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、所定の照射面（露光面）に均一な照度と高精度な偏光度を有する照明光学系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】
【０００５】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【０００６】
（１）インテグレータレンズの各素子毎に偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【０００７】
（２）複数のインテグレータレンズ間に偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【０００８】
（３）前述の照明光学系において、Ｓ偏光の偏光光のみで所定面を照明するように偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【０００９】
（４）前述の照明光学系において、Ｐ偏光の偏光光を分離するように偏光プリズムを配置したことを特徴とする照明光学系。
【００１０】
（５）前述の照明光学系において、隣り合う同士の偏向プリズムの接合面の向きを互い違いに配置したことを特徴とする照明光学系。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、格段に優れた照明の均一性と直線偏光精度を確保した照明光学系を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の１つの実施形態においては、照明光学系は、光束に沿ってインテグレータレンズの各素子（エレメント）毎に１つの偏光プリズムを配置する。また、光束に沿って２つ以上の複数のインテグレータレンズが配置され、インテグレータレンズ間に偏光プリズムを配置する。
【００１３】
本発明の別の実施形態においては、Ｓ偏光の偏光光のみで所定面を照明するように偏光プリズムの接合面の向きを互いにＰ偏光が向き合う形に配置する。たとえば、偏光プリズムの接合面の向きを隣り合う同士で互い違いに配置する。このようにグランテーラプリズムなどの偏光プリズムの接合面の向きを隣り合う同士で互い違いに配置する場合、隣りの接合面が直角やそれに近い角度をもつようにして、使用しないＰ偏光光をはじき、かつ光源側に戻すことが望ましい。この場合、必要ならばＳ偏光面以外の光が露光面に出ないようにする。
【００１４】
また、グランテーラ偏光プリズムなどの偏光プリズムは、２つのインテグレータ間に配置する形態に限定されるものでなく、光線入射側、出射側のどちらかの外側に配置しても良い。
【００１５】
なお、偏光をつくためのプリズム方式は、グランテーラプリズムに限定されるものでなく、グラントムソン偏光プリズム、偏光ビームスプリッタ、またラミポール偏光子（Ｌａｍｉｐｏｌｅ）を用いても良い。
【００１６】
紫外線に耐久性があるグラントムソン偏光プリズムを使うと、樹脂製偏光板を使った照明光学系よりも、光と熱による劣化が少なく、寿命の点で優れた装置を提供することができる。
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の照明光学系を備えた偏光露光装置の概略を示す平面図である。プロキシミティ方式又はコンタクト方式の露光装置１０は、超高圧水銀ランプ１１、楕円鏡１２、コールドミラー１３、フライアイレンズ等のインテグレータレンズ２０、２１、それらのインテグレータレンズ２０、２１の近傍に設けられたグランテーラ偏光プリズム２２、コリメートミラー３０等から成る照明光学系を備えている。
【００１９】
超高圧水銀ランプ１１から照射された光は、２枚のコールドミラー１３によって方向転換され、インテグレータレンズ２０、２１と偏光レンズ２２を通って、コリメートミラー３０で反射されて平行光束となる。
【００２０】
平行光束の進行方向には、光線と垂直になるように露光用パターン１６を備えたマスク（ガラス）１６が支持されており、その先には基板（レジスト塗布）１８を載せた基板ステージ１７が配置されている。
【００２１】
コンタクト方式では、基板１８とマスク１５の距離は実質的に０μｍである。プロキシミティ方式では、基板１８とマスク１５の距離は４０〜２００μｍ程度である。
【００２２】
グランテーラ偏光プリズム２２の代りに、グラントムソンプリズム、グランレーザープリズム、ウォラストンプリズム、ローションプリズムなどの偏光プリズムや、偏光ビームスプリッタ、ラミポール偏光子などの偏光光学部材を使用してもよい。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）と図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ実施例１および２を示しており、とくに、インテグレータレンズ２０、２１と、それらのインテグレータレンズ２０、２１の近傍に設けられたグランテーラ偏光プリズム２２との関係を詳細に示している。
【００２４】
実施例１および２のいずれにおいても、複数のインテグレータレンズの素子（エレメント）２０’、２１’が光束２３に沿って直列に配置されている。
【実施例１】
【００２５】
図２（ａ）の照明光学系と図２（ｂ）の照明光学系との違いは、図の最も上と下に設けられた偏光プリズム２２の接合面２５、２６の相違である。たとえば、図２（ａ）における、図の最も上と下に設けられた偏光プリズム２２を除去すると、図２（ｂ）の照明光学系となる。
【００２６】
図２（ａ）（ｂ）の実施例１においては、複数（たとえば２枚）のインテグレータレンズの素子（エレメント）２０’、２１’が直列に配置されており、出射側のインテグレータレンズの素子（エレメント）２１’ｌの外側に隣接して１つの偏光プリズム２２が配置されている。そのような偏光プリズム２２が数多く、互いに接触して（又は接触せずに）並列にインテグレータレンズの素子（エレメント）２０’、２１’の位置に設けられている。そして、各偏光プリズム２２は、互いに相違する傾斜方向をもつ接合面２５、２６を有する。これらの接合面２５、２６は直角又はそれに近い角度を持つことが好ましい。
【００２７】
左方向から到来した露光光の光束２３が、インテグレータレンズの素子（エレメント）２０’、２１’で細分化され、個々に細分化された露光光の光束２４が個々の偏光プリズム２２で偏光される。
【００２８】
好ましくは、Ｐ偏光された光は、露光しようとする所定面に伝達されず、分離され、Ｓ偏光された光のみが露光しようとする所定面に伝達され、マスクを照明するようにする。
【００２９】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、偏光プリズム２２の接合面２５、２６が露光光に対して左斜め方向、右斜め方向と交互に配置されているので、つまり、隣り合う偏光プリズムにおいて接合面２５、２６が平行にならないように（たとえば直角の関係に）配置されているので、偏光プリズム２２の接合面２５、２６で一部の露光光が反射されるとき、反射する露光光が主光束から跳ね除けられる。
【実施例２】
【００３０】
図３（ａ）の照明光学系と図３（ｂ）の照明光学系との違いは、図の最も上と下に設けられた偏光プリズム２２の接合面２５、２６の相違である。たとえば、図３（ａ）における、図の最も上と下に設けられた偏光プリズム２２を除去すると、図３（ｂ）の照明光学系となる。
【００３１】
図３（ａ）（ｂ）は、２つのインテグレータレンズ２０、２１間にグランテーラ偏光プリズム２２が配置されている実施例２を示す。
【００３２】
図３（ａ）（ｂ）の実施例２においても、複数の光束２３の各々に沿って複数（たとえば２枚）のインテグレータレンズ２０、２１が直列に配置されている。２枚のインテグレータレンズ２０、２１の内側に１つの偏光プリズム２２が配置されている。そのような偏光プリズム２２が数多く、互いに接触して（又は接触せずに）並列にインテグレータレンズ２０、２１の素子２０’、２１’の位置に設けられている。そして、各偏光プリズム２２は、互いに相違する傾斜方向をもつ接合面２５、２６を有する。これらの接合面２５、２６は直角又はそれに近い角度を持つことが望ましい。
【００３３】
左方向から到来した露光光の光束２３が、まず入射側のインテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’を通過し、個々の偏光プリズム２２で偏光され、個々に細分化された形で露光光が出射側のインテグレータレンズ２１の素子（エレメント）２１’から出る。
【００３４】
好ましくは、Ｐ偏光された光は、露光しようとする所定面に伝達されず、分離され、Ｓ偏光された光のみが露光しようとする所定面に伝達され、マスクを照明するようにする。
【００３５】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、偏光プリズム２２の接合面２５、２６が露光光に対して左斜め方向、右斜め方向と交互に配置されているので、つまり、隣り合う偏光プリズムにおいて接合面２５、２６が平行にならないように（たとえば直角の関係に）配置されているので、偏光プリズム２２の接合面２５、２６で一部の露光光が反射されるとき、反射する露光光が主光束から跳ね除けられる。
【００３６】
この実施例２の場合も、Ｐ偏光された光は露光しようとする所定面に伝達されず、分離され、Ｓ偏光された光のみが露光しようとする所定面に伝達され、マスクを照明する。
【００３７】
隣り合う偏光プリズム２２のＰ偏光の進む向きを合わせれば、Ｐ偏光光を光源側に戻すことが可能となる。光源側から入射した光束２３を偏光プリズム２２でＳ偏光された場合、分離したＰ偏光成分の光が照射面（露光面）に到達することを防止できる。
【実施例３】
【００３８】
インテグレータレンズの素子（エレメント）を偶数個あるいは奇数個隣り合わせに接触させて正方形状に配置し、その正方形状のインテグレータレンズの素子（エレメント）のすべてをカバーするような１つの偏光プリズムを配置することができる。これによっても、本発明の実施例１〜２と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
すなわち、図４の実施例３では、インテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’を縦横に２個ずつ隣り合わせに接触させて正方形状に配置し、１つの偏光プリズム２２の近傍に配置し、偏光プリズム２２からの出射端側にインテグレータレンズ２１の素子（エレメント）２１’を、インテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’と同様に配置している。このように配置することによっても、Ｐ偏光された光は、露光しようとする所定面に伝達されず、分離され、Ｓ偏光された光のみが露光しようとする所定面に伝達され、マスクを照明し、本発明の実施例１〜２の効果と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
同様に、図６において、インテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’を縦横に４個ずつ隣り合わせに接触させて正方形状に配置し、１つの偏光プリズム２２の近傍に配置し、偏光プリズム２２からの出射端側にインテグレータレンズ２１の素子（エレメント）２１’を、インテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’と同様に配置することによっても、本発明の実施例１〜２と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、インテグレータレンズの素子（エレメント）の配置は正方形状に限定されず、矩形状、直線状、その他様々な配置であってもよい。
【実施例４】
【００４２】
図５の実施例４では、図４のインテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’と、インテグレータレンズ２１の素子（エレメント）２１’とを結合させたインテグレータレンズ２７を１つの偏光プリズム２２の近傍に配置している。このように配置することによっても、本発明の前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
同様に、図７において、図5のインテグレータレンズ２０の素子（エレメント）２０’と、インテグレータレンズ２１の素子（エレメント）２１’とを結合させたインテグレータレンズ２７を１つの偏光プリズム２２の近傍に配置することもできる。このように配置することによっても、本発明の前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
本発明の前述の実施例１〜４では、偏光プリズムとして断面直角三角形の２本の三角柱を接合した立方体状のものを用いたが、形状は、これに限定されず、他の形状の偏光プリズムあるいは偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００４５】
また、接合面での接着剤の影響を無くすため、紫外域で使用するものや、
高エネルギーで使用するものには、特にエアーギャップのプリズムを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の照明光学系を備えた偏光露光装置の概略を示す平面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の実施例１を示す。（ａ）と（ｂ）では偏光プリズムの配置のしかたが相違する。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の実施例２を示す。（ａ）と（ｂ）では偏光プリズムの配置のしかたが相違する。
【図４】本発明の実施例３を示す。
【図５】本発明の実施例４を示す。
【図６】図４に示した本発明の実施例３の変形例を示す。
【図７】図５に示した本発明の実施例４の変形例を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０  露光装置
１１  超高圧水銀ランプ
１２  楕円鏡
１３  コールドミラー
１５  マスク（ガラス）
１６  露光用パターン
１８  基板
２０、２１、２０’、２１’  インテグレータレンズ
２２  グランテーラ偏光プリズム
２４  光束
２５、２６  接合面
３０  コリメートミラー
【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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