(57)【要約】【課題】  露光装置に搭載された場合に、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光度を変化させて適切な照明条件を実現することのできる照明光学装置。【解決手段】  光源と被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第１偏向プリズム（４３ａａ）と、第１偏向プリズムと被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第２偏向プリズム（４３ｂａ）と、被照射面に達する光の偏光度を所定の偏光度とするために、第１偏向プリズムの結晶光学軸と第２偏向プリズムの結晶光学軸とのなす角度を変化させるように制御する制御部とを備えている。【選択図】  図２
2005333001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第１偏向プリズムと、
前記第１偏向プリズムと前記被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、前記光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第２偏向プリズムと、
前記被照射面に達する光の偏光度を所定の偏光度とするために、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸と前記第２偏向プリズムの結晶光学軸とのなす角度を変化させるように制御する制御部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記第１偏向プリズムと相補的なくさび形状を有し且つ前記光軸を中心として前記第１偏向プリズムと一体的に回転する第１補正プリズムと、前記第２偏向プリズムと相補的なくさび形状を有し且つ前記光軸を中心として前記第２偏向プリズムと一体的に回転する第２補正プリズムとをさらに備えてい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】
前記光源と前記第１偏向プリズムとの間の光路中に配置されて、入射する直線偏光の光の偏光方向を必要に応じて変化させるための第１位相部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記第１位相部材は、前記光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された１／２波長板を有することを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記１／２波長板の結晶光学軸の向きを変化させ、且つ前記１／２波長板を介して得られる直線偏光の光の偏光方向に合わせて前記第１偏向プリズムの結晶光学軸および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きを設定して、前記被照射面に達する直線偏光の光の偏光方向を制御す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】
前記光源と前記第１位相部材との間の光路中に配置されて、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換するための第２位相部材をさらに備えていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記第２位相部材は、前記光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された１／４波長板を有することを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記第２偏向プリズムと前記被照射面との間の光路中に配置されて光の偏光状態を検出するための偏光モニターをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記偏光モニターは、前記第２偏向プリズムと前記被照射面との間の光路中に配置されて、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光または透過光を前記光路から取り出すためのビームスプリッターと、該ビームスプリッターにより前記光路から取り出された前記反射光または前記透過光の強度を検出するための光強度検出器とを有し、前記光強度検出器の出力に基づいて前記ビームスプリッターへの前記入射光の偏光状態を検出することを特徴とする請求項８に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記偏光モニターの検出結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きをそれぞれ設定することを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光測定部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記偏光測定部は、移相子と、偏光子と、前記移相子および前記偏光子を介した光を検出するための光検出器とを有し、
前記移相子および前記偏光子のうちの少なくとも一方は光軸を中心として回転可能に構成され、
前記偏光測定部は、前記移相子と前記偏光子との相対的な回転角度の異なる少なくとも４つの状態を設定するための設定手段をさらに有す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】
前記偏光測定部は、前記被照射面に達する光に関するストークスパラメーターを測定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の露光装置の調整方法であって、
前記偏光モニターを用いて光の偏光状態を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する第１調整工程と、
前記第１調整工程を経た露光装置を用いたテスト露光により前記感光性基板上に形成されたパターン像を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する第２調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１７】
前記第１調整工程の後に前記評価工程に先立って、前記偏光測定部を用いて前記被照射面に達する光の偏光状態を測定する測定工程と、該測定工程の測定結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する第３調整工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の調整方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の調整方法により調整された露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。
【０００３】
コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
そこで、フライアイレンズの後側焦点面に円形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ（σ値＝開口絞り径／投影光学系の瞳径、あるいはσ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や４極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や４極状の二次光源に基づく変形照明（輪帯照明や４極照明）を行ったりしている。しかしながら、非偏光状態の光または直線偏光状態の光でマスク（ひいてはウェハ）を照明するのが通常であり、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させることはなく、マスクのパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件を必ずしも実現することができない。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば露光装置に搭載された場合に、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させて適切な照明条件を実現することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させる照明光学装置を用いて、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第１偏向プリズムと、
前記第１偏向プリズムと前記被照射面との間の光路中に配置され且つ一軸性結晶材料により形成されて、前記光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の第２偏向プリズムと、
前記被照射面に達する光の偏光度を所定の偏光度とするために、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸と前記第２偏向プリズムの結晶光学軸とのなす角度を変化させるように制御する制御部とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。ここで、「所定の偏光度」とは、０でない偏光度（すなわち非偏光ではない）を意味する。
【０００９】
本発明の第２形態では、第１形態の照明光学装置を備え、マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、第１形態の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、第２形態の調整方法であって、
前記偏光モニターを用いて光の偏光状態を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する第１調整工程と、
前記第１調整工程を経た露光装置を用いたテスト露光により前記感光性基板上に形成されたパターン像を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に応じて、前記１／２波長板の結晶光学軸の向き、前記第１偏向プリズムの結晶光学軸の向き、および前記第２偏向プリズムの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する第２調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１２】
本発明の第５形態では、第４形態の調整方法により調整された露光装置を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、第１偏向プリズムと第２偏向プリズムと１／２波長板（第１位相部材）と１／４波長板（第２位相部材）との協働作用により、被照射面に達する光の偏光状態を、非偏光状態と所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態と所望の偏光度を有する楕円偏光状態との間で切り換えることができる。したがって、たとえば露光装置に本発明の照明光学装置を搭載した場合、マスクのパターン特性に応じて、照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させて、適切な照明条件を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させて適切な照明条件を実現することができるので、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては高いスループットで良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。
【００１６】
光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図１の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダー２に入射した光束は、図１の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００１７】
整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー３でＹ方向に偏向された後、１／４波長板４１、１／２波長板４２、プリズム組立体４３、および輪帯照明用の回折光学素子５を介して、アフォーカルレンズ６に入射する。ここで、１／４波長板４１、１／２波長板４２、およびプリズム組立体４３は、後述するように、偏光度変更部４を構成している。アフォーカルレンズ６は、その前側焦点位置と回折光学素子５の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面７の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。
【００１８】
一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子５は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、光束変換素子としての回折光学素子５に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ６の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズ６から射出される。
【００１９】
なお、アフォーカルレンズ６の前側レンズ群６ａと後側レンズ群６ｂとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、光源側から順に、円錐アキシコン系８、第１シリンドリカルレンズ対９、および第２シリンドリカルレンズ対１０が配置されているが、その詳細な構成および作用については後述する。以下、説明を簡単にするために、円錐アキシコン系８、第１シリンドリカルレンズ対９、および第２シリンドリカルレンズ対１０の作用を無視して、基本的な構成および作用を説明する。
【００２０】
アフォーカルレンズ６を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ１１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フライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１２に入射する。マイクロフライアイレンズ１２は、縦横に且つ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。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面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。
【００２１】
ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、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。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
【００２２】
所定面７の位置はズームレンズ１１の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ１２の入射面はズームレンズ１１の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ１１は、所定面７とマイクロフライアイレンズ１２の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ６の瞳面とマイクロフライアイレンズ１２の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
【００２３】
したがって、マイクロフライアイレンズ１２の入射面上には、アフォーカルレンズ６の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ１１の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ１２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野の形状（ひいてはウェハ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。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ１２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、その後側焦点面（ひいては照明瞳）には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。マイクロフライアイレンズ１２の後側焦点面に形成された二次光源（一般的には照明光学装置の瞳面またはその近傍に形成された照明瞳分布）からの光束は、ビームスプリッター１３ａおよびコンデンサー光学系１４を介した後、マスクブラインド１５を重畳的に照明する。
【００２５】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１５には、マイクロフライアイレンズ１２を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。なお、ビームスプリッター１３ａを内蔵する偏光モニター１３の内部構成および作用については後述する。マスクブラインド１５の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１６の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。
【００２６】
すなわち、結像光学系１６は、マスクブラインド１５の矩形状開口部の像を、マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭ上に形成することになる。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）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ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００２７】
また、本実施形態の露光装置は、被照射面であるウェハＷに達する照明光の偏光状態を測定するための偏光測定部（偏光状態変更部）１７を備えている。偏光測定部１７の詳細な構成および作用については後述する。上述した偏光モニター１３の検出結果および偏光測定部１７の測定結果は、制御部１８に供給される。制御部１８は、偏光モニター１３の検出結果や偏光測定部１７の測定結果に基づいて、あるいはマスクＭのパターン特性（微細度、方向性など）に応じて、偏光度変更部４の動作を制御する。
【００２８】
図２は、図１の偏光度変更部の内部構成を概略的に示す図である。図２に示す偏光度変更部４において、１／４波長板４１は、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換する。１／２波長板４２は、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて、入射する直線偏光の偏光方向を変化させる。なお、本明細書において、「楕円偏光」は直線偏光および非偏光を含まないものとする。
【００２９】
プリズム組立体４３は、くさび形状の第１水晶プリズム（第１偏向プリズム）４３ａａとくさび形状の第１石英プリズム（第１補正プリズム）４３ａｂとからなる第１プリズム組立体４３ａと、くさび形状の第２水晶プリズム（第１偏向プリズム）４３ｂａとくさび形状の第２石英プリズム（第２補正プリズム）４３ｂｂとからなる第２プリズム組立体４３ｂとにより構成されている。ここで、第１水晶プリズム４３ａａと第１石英プリズム４３ａｂとは相補的な形状を有し、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。
【００３０】
同様に、第２水晶プリズム４３ｂａと第２石英プリズム４３ｂｂとは相補的な形状を有し、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。また、第１石英プリズム４３ａｂは第１水晶プリズム４３ａａによる光の進行方向の変化を補償するためのコンペンセータを構成し、第２石英プリズム４３ｂｂは第２水晶プリズム４３ｂａによる光の進行方向の変化を補償するためのコンペンセータを構成している。なお、第１水晶プリズム４３ａａのマスク側に第１石英プリズム４３ａｂを配置したり、第２水晶プリズム４３ｂａの光源側に第２石英プリズム４３ｂｂを配置したりすることもできる。
【００３１】
光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、これらの光源から射出される光は典型的には９５％以上の偏光度を有し、１／４波長板４１にはほぼ直線偏光の光が入射する。しかしながら、光源１と偏光度変更部４との間の光路中に裏面反射鏡としての直角プリズムが介在する場合、入射する直線偏光の偏光方向がＰ偏光方向またはＳ偏光方向に一致していないと、直角プリズムでの全反射により直線偏光が楕円偏光に変わる。
【００３２】
ここで、偏光度Ｖは、次の式（ａ）により表わされる。式（ａ）において、Ｓ0は全強度を、Ｓ1は水平直線偏光強度マイナス垂直直線偏光強度を、Ｓ2は４５度直線偏光強度マイナス１３５度直線偏光強度を、Ｓ3は右まわり円偏光強度マイナス左まわり円偏光強度をそれぞれ表わしている。
Ｖ＝（Ｓ12＋Ｓ22＋Ｓ32）1/2／Ｓ0    （ａ）
【００３３】
偏光度変更部４では、たとえば直角プリズムでの全反射に起因して楕円偏光の光が入射しても、１／４波長板４１の作用により変換された直線偏光の光が１／２波長板４２に入射する。１／２波長板４２の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光方向に対して０度または９０度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板４２に入射した直線偏光の光は偏光方向が変化することなくそのまま通過する。
【００３４】
また、１／２波長板４２の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光方向に対して４５度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板４２に入射した直線偏光の光は偏光方向が９０度だけ変化した直線偏光の光に変換される。換言すれば、入射する直線偏光の偏光方向に対して１／２波長板４２の結晶光学軸のなす角度を適宜設定することにより、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光の光を得ることができる。
【００３５】
さらに、プリズム組立体４３において第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸と第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸とが４５度の角度をなすように設定された場合、入射する直線偏光の偏光方向に依存することなく、入射した直線偏光の光はプリズム組立体４３により非偏光状態の光に変換（非偏光化）される。ただし、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸と第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸とが４５度の角度をなす場合、入射光の偏光状態にかかわらず、入射光はプリズム組立体４３により非偏光に変換される。
【００３６】
また、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸の方向および第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸の方向が入射する直線偏光の偏光方向と一致するように設定された場合、プリズム組立体４３に入射した直線偏光の光は偏光方向が変化することなくそのまま通過する。そして、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸と第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸とのなす角度が（４５±α）度になるようにパラメータαを適宜変化させると、プリズム組立体４３を介した光の偏光度を直線偏光状態（偏光度＝１）と非偏光状態（偏光度＝０）との間で変化させ、ひいては所望の偏光度（０＜偏光度＜１）を有する楕円偏光の光を得ることができる。
【００３７】
以上のように、偏光度変更部４では、１／４波長板４１と１／２波長板４２とプリズム組立体４３との協働作用により、非偏光状態の光、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光の光、あるいは直線偏光状態と非偏光状態との間の所望の偏光度を有する楕円偏光の光を得ることができる。換言すれば、偏光度変更部４では、回折光学素子５への入射光の偏光状態、ひいてはマスクＭおよびウェハＷを照明する光の偏光状態を、非偏光状態と所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態と所望の偏光度を有する楕円偏光状態との間で切り換えることができる。
【００３８】
図３は、図１においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された円錐アキシコン系の構成を概略的に示す図である。円錐アキシコン系８は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材８ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材８ｂとから構成されている。
【００３９】
そして、第１プリズム部材８ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材８ａおよび第２プリズム部材８ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材８ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。
【００４０】
ここで、第１プリズム部材８ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材８ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。したがって、円錐アキシコン系８の間隔の変化に伴って、所定面７への入射光束の角度は変化する。
【００４１】
図４は、輪帯状の二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。図４を参照すると、円錐アキシコン系８の間隔が零で且つズームレンズ１１の焦点距離が最小値に設定された状態（以下、「標準状態」という）で形成された最も小さい輪帯状の二次光源３０ａが、円錐アキシコン系８の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、その幅（外径と内径との差の１／２：図中矢印で示す）が変化することなく、その外径および内径がともに拡大された輪帯状の二次光源３０ｂに変化する。換言すると、円錐アキシコン系８の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）がともに変化する。
【００４２】
図５は、輪帯状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。図５を参照すると、標準状態で形成された輪帯状の二次光源３０ａが、ズームレンズ１１の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源３０ｃに変化する。換言すると、ズームレンズ１１の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。
【００４３】
図６は、図１においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の構成を概略的に示す図である。図６において、光源側から順に、第１シリンドリカルレンズ対９および第２シリンドリカルレンズ対１０が配置されている。第１シリンドリカルレンズ対９は、光源側から順に、たとえばＹＺ平面内に負屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル負レンズ９ａと、同じくＹＺ平面内に正屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル正レンズ９ｂとにより構成されている。
【００４４】
一方、第２シリンドリカルレンズ対１０は、光源側から順に、たとえばＸＹ平面内に負屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル負レンズ１０ａと、同じくＸＹ平面内に正屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル正レンズ１０ｂとにより構成されている。第１シリンドリカル負レンズ９ａと第１シリンドリカル正レンズ９ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。同様に、第２シリンドリカル負レンズ１０ａと第２シリンドリカル正レンズ１０ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。
【００４５】
こうして、図６に示す状態において、第１シリンドリカルレンズ対９はＺ方向にパワーを有するビームエキスパンダーとして機能し、第２シリンドリカルレンズ対１０はＸ方向にパワーを有するビームエキスパンダーとして機能する。なお、第１シリンドリカルレンズ対９のパワーと第２シリンドリカルレンズ対１０のパワーとは、互いに同じに設定されている。
【００４６】
図７〜図９は、輪帯状の二次光源に対する第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の作用を説明する図である。図７では、第１シリンドリカルレンズ対９のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに＋４５度の角度をなし、第２シリンドリカルレンズ対１０のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに−４５度の角度をなすように設定されている。
【００４７】
したがって、第１シリンドリカルレンズ対９のパワー方向と第２シリンドリカルレンズ対１０のパワー方向とが互いに直交し、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系においてＺ方向のパワーとＸ方向のパワーとが互いに同じになる。その結果、図７に示す真円状態では、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系を通過する光束は、Ｚ方向およびＸ方向に同じパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳には真円輪帯状の二次光源が形成されることになる。
【００４８】
これに対し、図８では、第１シリンドリカルレンズ対９のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに例えば＋８０度の角度をなし、第２シリンドリカルレンズ対１０のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに例えば−８０度の角度をなすように設定されている。したがって、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系において、Ｚ方向のパワーよりもＸ方向のパワーの方が大きくなる。その結果、図８に示す横楕円状態では、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系を通過する光束は、Ｚ方向よりもＸ方向の方が大きなパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳にはＸ方向に細長い横長の輪帯状の二次光源が形成されることになる。
【００４９】
一方、図９では、第１シリンドリカルレンズ対９のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに例えば＋１０度の角度をなし、第２シリンドリカルレンズ対１０のパワー方向がＺ軸に対して光軸ＡＸ廻りに例えば−１０度の角度をなすように設定されている。したがって、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系において、Ｘ方向のパワーよりもＺ方向のパワーの方が大きくなる。その結果、図９に示す縦楕円状態では、第１シリンドリカルレンズ対９と第２シリンドリカルレンズ対１０との合成系を通過する光束は、Ｘ方向よりもＺ方向の方が大きなパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳にはＺ方向に細長い縦長の輪帯状の二次光源が形成されることになる。
【００５０】
さらに、第１シリンドリカルレンズ対９および第２シリンドリカルレンズ対１０を図７に示す真円状態と図８に示す横楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう横長の輪帯状の二次光源を形成することができる。また、第１シリンドリカルレンズ対９および第２シリンドリカルレンズ対１０を図７に示す真円状態と図９に示す縦楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう縦長の輪帯状の二次光源を形成することができる。
【００５１】
図１０は、図１の偏光モニターの内部構成を概略的に示す斜視図である。図１０を参照すると、偏光モニター１３は、マイクロフライアイレンズ１２とコンデンサー光学系１４との間の光路中に配置された第１ビームスプリッター１３ａを備えている。第１ビームスプリッター１３ａは、たとえば石英ガラスにより形成されたノンコートの平行平面板（すなわち素ガラス）の形態を有し、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を光路から取り出す機能を有する。
【００５２】
第１ビームスプリッター１３ａにより光路から取り出された光は、第２ビームスプリッター１３ｂに入射する。第２ビームスプリッター１３ｂは、第１ビームスプリッター１３ａと同様に、例えば石英ガラスにより形成されたノンコートの平行平面板の形態を有し、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を発生させる機能を有する。そして、第１ビームスプリッター１３ａに対するＰ偏光が第２ビームスプリッター１３ｂに対するＳ偏光になり、且つ第１ビームスプリッター１３ａに対するＳ偏光が第２ビームスプリッター１３ｂに対するＰ偏光になるように設定されている。
【００５３】
また、第２ビームスプリッター１３ｂを透過した光は第１光強度検出器１３ｃにより検出され、第２ビームスプリッター１３ｂで反射された光は第２光強度検出器１３ｄにより検出される。第１光強度検出器１３ｃおよび第２光強度検出器１３ｄの出力は、それぞれ制御部１８に供給される。制御部１８は、上述したように、偏光度変更部４を構成する１／４波長板４１、１／２波長板４２およびプリズム組立体４３を必要に応じて駆動する。
【００５４】
上述のように、第１ビームスプリッター１３ａおよび第２ビームスプリッター１３ｂにおいて、Ｐ偏光に対する反射率とＳ偏光に対する反射率とが実質的に異なっている。したがって、偏光モニター１３では、第１ビームスプリッター１３ａからの反射光が、例えば第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の１０％程度のＳ偏光成分（第１ビームスプリッター１３ａに対するＳ偏光成分であって第２ビームスプリッター１３ｂに対するＰ偏光成分）と、例えば第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の１％程度のＰ偏光成分（第１ビームスプリッター１３ａに対するＰ偏光成分であって第２ビームスプリッター１３ｂに対するＳ偏光成分）とを含むことになる。
【００５５】
また、第２ビームスプリッター１３ｂからの反射光は、例えば第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の１０％×１％＝０．１％程度のＰ偏光成分（第１ビームスプリッター１３ａに対するＰ偏光成分であって第２ビームスプリッター１３ｂに対するＳ偏光成分）と、例えば第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の１％×１０％＝０．１％程度のＳ偏光成分（第１ビームスプリッター１３ａに対するＳ偏光成分であって第２ビームスプリッター１３ｂに対するＰ偏光成分）とを含むことになる。
【００５６】
こうして、偏光モニター１３では、第１ビームスプリッター１３ａが、その反射特性に応じて、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を光路から取り出す機能を有する。その結果、第２ビームスプリッター１３ｂの偏光特性による偏光変動の影響を僅かに受けるものの、第１光強度検出器１３ｃの出力（第２ビームスプリッター１３ｂの透過光の強度に関する情報、すなわち第１ビームスプリッター１３ａからの反射光とほぼ同じ偏光状態の光の強度に関する情報）に基づいて、第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の偏光状態（偏光度）を、ひいてはマスクＭへの照明光の偏光度を検知することができる。
【００５７】
また、偏光モニター１３では、第１ビームスプリッター１３ａに対するＰ偏光が第２ビームスプリッター１３ｂに対するＳ偏光になり且つ第１ビームスプリッター１３ａに対するＳ偏光が第２ビームスプリッター１３ｂに対するＰ偏光になるように設定されている。その結果、第２光強度検出器１３ｄの出力（第１ビームスプリッター１３ａおよび第２ビームスプリッター１３ｂで順次反射された光の強度に関する情報）に基づいて、第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の偏光状態の変化の影響を実質的に受けることなく、第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の光量（強度）を、ひいてはマスクＭへの照明光の光量を検知することができる。
【００５８】
こうして、偏光モニター１３を用いて、第１ビームスプリッター１３ａへの入射光の偏光状態を検知し、ひいてはマスクＭへの照明光（ひいてはウェハＷへの照明光）の偏光状態（偏光度）を検知し、照明光が適切な偏光状態になっているかどうかを判定することができる。そして、制御部１８は、偏光モニター１３の検知結果に基づいて、必要に応じて偏光度変更部４（１／４波長板４１、１／２波長板４２およびプリズム組立体４３）を駆動し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）への照明光の偏光状態を、非偏光状態、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態、あるいは所望の偏光度を有する楕円偏光状態に調整することができる。
【００５９】
図１１は、図１の偏光測定部の内部構成を概略的に示す図である。図１１を参照すると、偏光測定部（偏光状態測定部）１７は、ウェハＷの位置またはその近傍に位置決め可能なピンホール部材２０を備えている。なお、偏光測定部１７の使用時には、ウェハＷは光路から退避する。ピンホール部材２０のピンホール２０ａを通過した光は、コリメートレンズ２１を介してほぼ平行な光束になり、反射鏡２２で反射された後、リレーレンズ系２３に入射する。リレーレンズ系２３を介したほぼ平行な光束は、移相子としてのλ／４板２４および偏光子としての偏光ビームスプリッター２５を介した後、二次元ＣＣＤ２６の検出面２６ａに達する。二次元ＣＣＤ２６の出力は、制御部１８に供給される。制御部１８は、上述したように、偏光度変更部４を構成する１／４波長板４１、１／２波長板４２およびプリズム組立体４３を必要に応じて駆動する。
【００６０】
ここで、λ／４板２４は、光軸を中心として回転可能に構成されており、このλ／４板２４には、その光軸を中心とした回転角を設定するための設定部２７が接続されている。こうして、ウェハＷに対する照明光の偏光度が０でない場合には、設定部２７を介してλ／４板２４を光軸廻りに回転させることにより二次元ＣＣＤ２６の検出面２６ａにおける光強度分布が変化する。したがって、偏光測定部１７では、設定部２７を用いてλ／４板２４を光軸廻りに回転させながら検出面２６ａにおける光強度分布の変化を検出し、この検出結果から回転移相子法により照明光の偏光状態（偏光度；光に関するストークスパラメーターＳ1，Ｓ2，Ｓ3）を測定することができる。
【００６１】
なお、回転移相子法については、例えば鶴田著，「光の鉛筆−光技術者のための応用光学」，株式会社新技術コミュニケーションズなどに詳しく記載されている。実際には、ピンホール部材２０（ひいてはピンホール２０ａ）をウェハ面に沿って二次元的に移動させつつ、ウェハ面内の複数の位置における照明光の偏光状態を測定する。このとき、偏光測定部１７では、二次元的な検出面２６ａにおける光強度分布の変化を検出するので、この検出分布情報に基づいて照明光の瞳内における偏光状態の分布を測定することができる。
【００６２】
ところで、偏光測定部１７では、移相子としてλ／４板２４に代えてλ／２板を用いることも可能である。どのような移相子を用いたとしても、偏光状態、すなわち４つのストークスパラメーターを測定するためには、移相子と偏光子（偏光ビームスプリッター２５）との光軸廻りの相対角度を変えたり、移相子または偏光子を光路から退避させたりして、少なくとも４つの異なる状態で検出面２６ａにおける光強度分布の変化を検出する必要がある。なお、本実施形態では移相子としてのλ／４板２４を光軸廻りに回転させたが、偏光子としての偏光ビームスプリッター２５を光軸廻りに回転させても良く、移相子および偏光子の双方を光軸廻りに回転させても良い。また、この動作に代えて、あるいはこの動作に加えて、移相子としてのλ／４板２４および偏光子としての偏光ビームスプリッター２５のうちの一方または双方を光路から挿脱させても良い。
【００６３】
また、偏光測定部１７では、反射鏡２２の偏光特性により光の偏光状態が変化してしまう場合がある。この場合、反射鏡２２の偏光特性は予めわかっているので、所要の計算によって反射鏡２２の偏光特性の偏光状態への影響に基づいて偏光測定部１７の測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。また、反射鏡に限らず、レンズなどの他の光学部品に起因して偏光状態が変化してしまう場合でも同様に測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、偏光測定部１７を用いてウェハＷに対する照明光（ひいてはマスクＭに対する照明光）の偏光状態（偏光度）を測定し、照明光が適切な偏光状態になっているかどうかを判定することができる。そして、制御部１８は、偏光測定部１７の測定結果に基づいて、必要に応じて偏光度変更部４（１／４波長板４１、１／２波長板４２およびプリズム組立体４３）を駆動し、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）への照明光の偏光状態を、非偏光状態、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態、あるいは所望の偏光度を有する楕円偏光状態に調整することができる。
【００６５】
なお、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、４極照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、４極照明を行うことができる。４極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに４極状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、４極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ１２の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４つの円形状の照野からなる４極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ１２の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じ４極状の二次光源が形成される。
【００６６】
また、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ１２の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野からなる４極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ１２の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。
【００６７】
さらに、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な複数極照明（２極照明、８極照明など）を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。
【００６８】
前述したように、偏光度変更部４では、一対の水晶プリズム４３ａａおよび４３ｂａを含むプリズム組立体４３と１／４波長板４１と１／２波長板４２との協働作用により、光源１からの入射光を、非偏光状態の光、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態の光、あるいは所望の偏光度を有する楕円偏光状態の光に変換することができる。したがって、偏光度変更部４の作用により、被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する光の偏光状態を、非偏光状態と所望の方向に偏光方向を有する直線偏光状態と所望の偏光度を有する楕円偏光状態との間で切り換えることができる。
【００６９】
換言すれば、本実施形態の照明光学装置（１〜１６あるいは１〜ＰＬ）では、マスクＭのパターン特性に応じて、照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させて、適切な照明条件を実現することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、マスクＭのパターン特性に応じて照明光の偏光度を直線偏光状態と非偏光状態との間で変化させて適切な照明条件を実現することができるので、マスクＭのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００７０】
しかしながら、たとえば偏光度変更部４よりもウェハ側の光学系（照明光学系や投影光学系）の偏光収差（リターデーション）に起因して、あるいは長期間に亘るレーザ照射による光学部材の偏光特性の変化などに起因して、偏光度変更部４の直後における光の偏光状態と、被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する光の偏光状態とが異なる場合がある。そこで、本実施形態では、被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する光が所望の偏光状態になるように調整することが望ましい。
【００７１】
図１２は、本実施形態にかかる露光装置の調整方法の工程を概略的に示すフローチャートである。図１２を参照すると、本実施形態の調整方法では、偏光度変更部４の直後における光の偏光状態が、たとえばマスクＭのパターン特性（微細度、方向性など）などに応じて決定された所望の偏光状態（非偏光状態、所定の方向に偏光方向を有する直線偏光状態、あるいは所定の偏光度を有する楕円偏光状態）になるように、制御部１８は偏光度変更部４を所定の状態に設定する（Ｓ１）。
【００７２】
次いで、制御部１８は、偏光モニター１３を用いて、マイクロフライアイレンズ１２とコンデンサー光学系１４との間の光路中における光の偏光状態（偏光度）を検出する（Ｓ２）。そして、制御部１８は、検出工程Ｓ２の検出結果に基づいて、マイクロフライアイレンズ１２とコンデンサー光学系１４との間の光路中において所望の偏光状態が得られているか否かを判定する（Ｓ３）。
【００７３】
判定工程Ｓ３において、偏光モニター１３の位置で所望の偏光状態が得られていないと判定した場合（ＮＯの場合）、制御部１８は偏光度変更部４を調整制御する（Ｓ４）。具体的に、第１調整工程Ｓ４では、１／２波長板４２の結晶光学軸の向き、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸の向き、および第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する。検出工程Ｓ２、判定工程Ｓ３および第１調整工程Ｓ４は、偏光モニター１３の位置で所望の偏光状態が得られるまで繰り返される。
【００７４】
判定工程Ｓ３において、偏光モニター１３の位置で所望の偏光状態が得られていると判定した場合（ＹＥＳの場合）、制御部１８は、偏光測定部１７を用いて被照射面（ウェハＷの露光面が設置されるべき面）の位置における光の偏光状態（偏光度）を測定する（Ｓ５）。そして、制御部１８は、測定工程Ｓ５の測定結果に基づいて、被照射面の位置において所望の偏光状態が得られているか否かを判定する（Ｓ６）。
【００７５】
判定工程Ｓ６において、被照射面の位置で所望の偏光状態が得られていないと判定した場合（ＮＯの場合）、制御部１８は偏光度変更部４を調整制御する（Ｓ７）。具体的に、第２調整工程Ｓ７では、１／２波長板４２の結晶光学軸の向き、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸の向き、および第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する。測定工程Ｓ５、判定工程Ｓ６および第２調整工程Ｓ７は、被照射面の位置で所望の偏光状態が得られるまで繰り返される。
【００７６】
判定工程Ｓ６において、被照射面の位置で所望の偏光状態が得られていると判定した場合（ＹＥＳの場合）、テストマスクを用いてウェハ（感光性基板）にパターンの焼付け（テスト露光）を行う（Ｓ８）。そして、制御部１８は、テスト露光工程Ｓ８の露光結果に基づいて、ウェハ上に形成されたパターン像を評価する（Ｓ９）。評価工程Ｓ９において、テスト露光により所望の像評価が得られていないと判定した場合（ＮＯの場合）、制御部１８は偏光度変更部４を調整制御する（Ｓ１０）。
【００７７】
具体的に、第３調整工程Ｓ１０では、１／２波長板４２の結晶光学軸の向き、第１水晶プリズム４３ａａの結晶光学軸の向き、および第２水晶プリズム４３ｂａの結晶光学軸の向きのうちの少なくとも１つの向きを調整する。テスト露光工程Ｓ８、評価工程Ｓ９および第３調整工程Ｓ１０は、テスト露光により所望の像評価が得られるまで繰り返される。評価工程Ｓ９において、所望の像評価が得られていると判定した場合（ＹＥＳの場合）、調整方法は終了する。
【００７８】
ところで、前述したように、偏光測定部１７を用いて被照射面の位置における光の偏光状態（偏光度）を測定する測定工程Ｓ５は、ウェハＷを照明光路から退避させた状態、すなわち非露光状態でしか行うことができない。したがって、本実施形態の調整方法を露光中に行う場合には、測定工程Ｓ５、判定工程Ｓ６および第２調整工程Ｓ７を省略することになる。もちろん、露光に先立って本実施形態の調整方法を行う場合にも、測定工程Ｓ５、判定工程Ｓ６および第２調整工程Ｓ７を省略することができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態にかかる露光装置の調整方法では、偏光収差（リターデーション）や光学部材の偏光特性の変化などに起因して、偏光度変更部４の直後における光の偏光状態と被照射面の位置における光の偏光状態とが異なる場合にも、偏光モニター１３の検出結果や偏光測定部１７の測定結果やテスト露光結果などに基づいて偏光度変更部４を調整制御することにより、被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する光が所望の偏光状態になるように調整することができる。
【００８０】
なお、上述の実施形態において、偏光度変更部４から偏光モニター１３の第１ビームスプリッター１３ａに至る光路、偏光モニター１３の第１ビームスプリッター１３ａから偏光測定部１７（ウェハＷ位置）に至る光路、または偏光度変更部４から偏光測定部１７（ウェハＷ位置）に至る光路において、偏光状態を変化させる光学素子（たとえば光路折り曲げミラーやレンズ）が存在する場合には、測定した偏光状態と実際にウェハＷに到達する光の偏光状態とが異なり、正確な偏光状態を測定できない恐れがある。
【００８１】
たとえば、偏光度変更部４から偏光モニター１３の第１ビームスプリッター１３ａに至る光路において、偏光状態を変化させる光路折り曲げミラーやレンズなどの光学素子が配置されている場合には、これらの光学素子による偏光状態の変化量をあらかじめシミュレーションで求めておき、このシミュレーションされた変化量を偏光モニター１３の出力のオフセットとすればよい。また、偏光度変更部４から偏光測定部１７（ウェハＷ位置）に至る光路において、偏光状態を変化させる光路折り曲げミラーやレンズなどの光学素子が配置されている場合には、これらの光学素子による偏光状態の変化量をあらかじめシミュレーションで求めておき、このシミュレーションされた変化量を偏光測定部１７の出力のオフセットとすればよい。
【００８２】
なお、偏光モニター１３の第１ビームスプリッター１３ａから偏光測定部１７（ウェハＷ位置）に至る光路において、偏光状態を変化させる光路折り曲げミラーやレンズなどの光学素子が配置されている場合には、これらの光学素子による偏光状態の変化量をあらかじめシミュレーションで求めておき、このシミュレーションされた変化量を偏光モニター１３の出力のオフセットとすれば、偏光測定部１７（ウェハＷ位置）での偏光状態を間接的に計測することが可能となる。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、偏光度変更部４において第１偏向プリズム４３ａａおよび第２偏向プリズム４３ｂａを水晶により形成しているが、これに限定されることなく、たとえばフッ化バリウムのような一軸性結晶材料を用いて第１偏向プリズム４３ａａおよび第２偏向プリズム４３ｂａを形成することもできる。
【００８４】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００８５】
先ず、図１３のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００８６】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１４のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１４において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００８７】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００８８】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００８９】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。さらに、上述の実施形態では、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、マスクやウェハ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。
【００９０】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。
【００９１】
なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。また、露光光としてＦ2レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態にかかる照明光学装置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１の偏光度変更部の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】図１においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された円錐アキシコン系の構成を概略的に示す図である。
【図４】輪帯状の二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。
【図５】輪帯状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。
【図６】図１においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の構成を概略的に示す図である。
【図７】輪帯状の二次光源に対する第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の作用を説明する第１の図である。
【図８】輪帯状の二次光源に対する第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の作用を説明する第２の図である。
【図９】輪帯状の二次光源に対する第１シリンドリカルレンズ対および第２シリンドリカルレンズ対の作用を説明する第３の図である。
【図１０】図１の偏光モニターの内部構成を概略的に示す斜視図である。
【図１１】図１の偏光測定部の内部構成を概略的に示す図である。
【図１２】本実施形態にかかる露光装置の調整方法の工程を概略的に示すフローチャートである。
【図１３】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図１４】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１  光源
４  偏光度変更部
４１  １／４波長板
４２  １／２波長板
４３  プリズム組立体
５  回折光学素子（光束変換素子）
６  アフォーカルレンズ
８  円錐アキシコン系
９，１０  シリンドリカルレンズ対
１１  ズームレンズ
１２  マイクロフライアイレンズ
１３  偏光モニター
１３ａ  ビームスプリッター
１４  コンデンサー光学系
１５  マスクブラインド
１６  結像光学系
１７  偏光測定部（偏光状態測定部）
１８  制御部
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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