(57)【要約】  パルス発振を行うレーザ光源から出力されるレーザビームの回転角及び／又は偏光状態を制御する制御方法である。パルス発振を行うエキシマレーザ光源（８）の制御方法において、エキシマレーザ光源（８）からパルス発振されるレーザビーム（ＬＢ）をビームスプリッタ（９）を介して分岐して回転角モニター装置（１０）に導いて、検出・回転演算部（１１）においてレーザビーム（ＬＢ）の外形の回転角を検出する。この回転角を補正するように、記憶・補正演算部（１２）が駆動部（６Ａ〜６Ｄ）を介してエキシマレーザ光源（８）の姿勢を制御する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス発振を行うレーザ光源の制御方法において、
前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する第１工程を有することを特徴とするレーザ光源の制御方法。
【請求項２】
前記第１工程で検出される回転角に応じて、前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を制御する第２工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源の制御方法。
【請求項３】
前記レーザビームの断面形状は矩形であり、
前記第１工程は、前記レーザビームの断面形状の角部の変位を検出する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ光源の制御方法。
【請求項４】
前記レーザビームの断面形状に変位検出用の識別部を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ光源の制御方法。
【請求項５】
パルス発振を行うレーザ光源の制御方法において、
前記レーザ光源の運転状態と前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角との関係を予め記憶する第１工程と、
前記第１工程で記憶された関係に基づいて前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を制御する第２工程とを有することを特徴とするレーザ光源の制御方法。
【請求項６】
前記第１工程において、前記レーザ光源の運転状態を変更しながら前記回転角の検出が行われることを特徴とする請求項５に記載のレーザ光源の制御方法。
【請求項７】
前記レーザ光源の運転状態は、前記レーザ光源のパルス発振周波数とパルスエネルギーとの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６に記載のレーザ光源の制御方法。
【請求項８】
パルス発振を行うレーザ光源を有するレーザ光源装置において、
前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する検出系を備えたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項９】
前記検出系で検出される回転角に応じて、前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記レーザビームの断面形状は矩形であり、
前記検出系は、前記レーザビームの断面形状の角部に対応する位置に配置された撮像素子を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
前記レーザビームの断面形状に変位検出用の識別部を設けるアパーチャ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源装置。
【請求項１２】
パルス発振を行うレーザ光源を有するレーザ光源装置において、
前記レーザ光源の運転状態と前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角との関係を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶されている関係に基づいて前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項１３】
前記調整装置は、前記レーザ光源を保持する保持機構と、該保持機構の姿勢を制御する駆動機構とを有することを特徴とする請求項９又は１２に記載のレーザ光源装置。
【請求項１４】
前記調整装置は、前記レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの光路上に配置される波長板を有することを特徴とする請求項９又は１２に記載のレーザ光源装置。
【請求項１５】
露光ビームで物体を露光する露光装置において、
請求項８から１４のいずれか一項に記載のレーザ光源装置から出力されるレーザビームを前記露光ビームとして、前記物体に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
露光ビームを物体に照射することによって、該物体を露光する露光装置において、
前記露光ビームとしてのレーザビームをパルス発振するレーザ光源と、
該レーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する検出系と、
前記検出系で検出される回転角に応じて、前記レーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記レーザビームを所定のパターンに照射するための照明光学系をさらに備え、
前記レーザビームの外形の回転角を検出する検出系を前記レーザビームが前記照明光学系に入射する位置の近傍に配置したことを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
露光ビームを物体に照射することによって、該物体を露光する露光装置において、
前記露光ビームとしてのレーザビームをパルス発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源の運転状態に応じて、前記レーザビームの外形の回転角又は該レーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
前記調整装置は、前記レーザ光源を保持する保持機構と、該保持機構の姿勢を制御する駆動機構とを有することを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記調整装置は、前記レーザビームの光路中に配置される波長板を有することを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記レーザビームは直線偏光状態で前記物体に照射されることを特徴とする請求項１５から２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス発振を行うレーザ光源の制御技術に関し、例えば半導体デバイス、撮像素子（ＣＣＤ等）、及び液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で、マスクパターンを基板上に転写するために使用される露光装置の露光光源として使用されるレーザ光源の制御を行う場合に適用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）に形成されているパターンを基板としてのレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するために、露光装置が使用されている。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置、スキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）などが使用されている。【０００３】
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次第に短波長化され、現在は露光光源として主にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の放電励起型狭帯化パルス発振のエキシマレーザ光源が用いられている。このエキシマレーザ光源からパルス発振されたレーザビームは、露光装置の照明光学系においてビーム強度（照度）の均一化処理が施され、レチクルに照射される。そのパルス発振されるレーザビームの外形（断面形状）は、放電電極の間隔、共振器の構造、及び機械的な開口等によって規定され、通常はほぼ矩形に設定されている。【０００４】
さらに、エキシマレーザ光源からパルス発振されるレーザビームは、その共振器の構造によって一般に直線偏光特性を有している。最近は、解像度等を高めるために、露光ビームの偏光状態を制御して露光を行うようにした露光装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、このような露光装置において、偏光状態を効率的に制御するためには、直線偏光特性を持つレーザビームは好都合である。
【特許文献１】国際公開第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】
【０００５】
最近の露光装置は、スループットをさらに高めることが要求されている。これに応えるためには、露光装置本体に入射するレーザビームの外形をフライアイレンズ等の光学部材の外形にできるだけ近付けるとともに、エキシマレーザ光源においてできるだけ高出力化する必要がある。また、半導体デバイスのさらなる微細化に対応するために、レーザビームの高狭帯化及び直線偏光の程度を高めること、並びに入射するレーザビームの直線偏光の方向をできるだけ安定化することも求められている。【０００６】
しかしながら、通常、エキシマレーザ光源と露光装置本体とは離れて設置されており、エキシマレーザ光源から出力されたレーザビームは、比較的長い光路の送光光学系を介して露光装置本体に導かれている。このようにレーザビームを露光装置本体に導く際に、エキシマレーザ光源、送光光学系の光学性能などに依存してレーザビームが僅かに回転することがある。特に、エキシマレーザ光源の出力を高めると、発振されるレーザビームの外形の回転角の変動は従来以上に顕著になり、露光装置本体において、入射したレーザビームの外形と対応する光学部材の外形との間にずれが生じて、照明効率が低下する恐れが出てきた。【０００７】
また、露光装置においては、例えば定期的にエキシマレーザ光源のメンテナンスが行われるが、そのメンテナンスの前後でレーザビームの外形の回転角が変化することがある。この場合に、照明効率の低下を防ぐためには、レーザビームの回転角の変化を抑制する必要がある。【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、パルス発振を行うレーザ光源から出力されるレーザビームを所望状態に制御できるレーザ技術を提供することを第１の目的とする。
さらに本発明は、そのようなレーザ技術を用いて高スループット又は高解像度で露光を行うことができる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による第１のレーザ光源の制御方法は、パルス発振を行うレーザ光源の制御方法において、そのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する第１工程を有するものである。
本発明によれば、そのレーザビームの外形の回転角の検出結果に基づいて、そのレーザビームの外形の回転角を制御できる。また、そのレーザビームの外形の回転角の変動とそのレーザビームの偏光状態の変動とが連動している場合には、その外形の回転角の検出結果に基づいて、そのレーザビームの偏光状態を制御できる。【００１０】
本発明において、その第１工程で検出される回転角に応じて、そのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を制御する第２工程をさらに有してもよい。【００１１】
また、本発明による第２のレーザ光源の制御方法は、パルス発振を行うレーザ光源の制御方法において、そのレーザ光源の運転状態とそのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角との関係を予め記憶する第１工程と、その第１工程で記憶された関係に基づいてそのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を制御する第２工程とを有するものである。【００１２】
本発明によれば、その第２工程においては、その記憶してある関係に基づいて、そのレーザビームの回転角を予測することができる。従って、その予測結果に基づいて、そのレーザビームの回転角若しくは偏光状態、又はその両方を正確に制御できる。【００１３】
次に、本発明による第１のレーザ光源装置は、パルス発振を行うレーザ光源を有するレーザ光源装置において、そのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する検出系を備えたものである。【００１４】
本発明によれば、そのレーザビームの外形の回転角の検出結果に基づいて、そのレーザビームの回転角若しくは偏光状態、又はその両方を制御できる。
本発明において、その検出系で検出される回転角に応じて、そのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置をさらに備えてもよい。【００１５】
また、本発明による第２のレーザ光源装置は、パルス発振を行うレーザ光源を有するレーザ光源装置において、そのレーザ光源の運転状態とそのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角との関係を記憶する記憶装置と、その記憶装置に記憶されている関係に基づいてそのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたものである。【００１６】
本発明によれば、その記憶してある関係に基づいてそのレーザビームの回転角を予測することができる。そして、そのレーザビームの回転角に基づいて、レーザビームの回転角若しくは偏光状態、又はその両方を正確に制御できる。
本発明において、一例として、その調整装置は、そのレーザ光源を保持する保持機構と、この保持機構の姿勢を制御する駆動機構とを有する。【００１７】
また、別の例として、その調整装置は、そのレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの光路上に配置される波長板を有する。
次に、本発明による第１の露光装置は、露光ビームで物体を露光する露光装置において、本発明のレーザ光源装置から出力されるレーザビームをその露光ビームとして、その物体に照射するものである。
本発明によれば、レーザビームの回転角を制御することによって、スループットを高めることができ、レーザビームの直線偏光成分の方向を制御することによって、解像度を高めることができる場合がある。【００１８】
また、本発明による第２の露光装置は、露光ビームを物体に照射することによって、この物体を露光する露光装置において、その露光ビームとしてのレーザビームをパルス発振するレーザ光源と、このレーザ光源からパルス発振されるレーザビームの外形の回転角を検出する検出系と、その検出系で検出される回転角に応じて、そのレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたものである。【００１９】
本発明によれば、レーザビームの回転角を制御することによって、スループットを高めることができ、レーザビームの直線偏光成分の方向を制御することによって、解像度を高めることができる場合がある。
また、そのレーザビームを所定のパターンに照射するための照明光学系をさらに備え、そのレーザビームの外形の回転角を検出する検出系をそのレーザビームがその照明光学系に入射する位置の近傍に配置してもよい。【００２０】
また、本発明による第３の露光装置は、露光ビームを物体に照射することによって、この物体を露光する露光装置において、その露光ビームとしてのレーザビームをパルス発振するレーザ光源と、そのレーザ光源の運転状態に応じて、そのレーザビームの外形の回転角又はこのレーザビームの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたものである。【００２１】
これによって、その運転状態に応じて予測される回転角に基づいて、そのレーザビームの回転角若しくは偏光状態、又はその両方を制御できる。
次に、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態のレーザ光源装置を示す断面図である。
【図２】図１のエキシマレーザ光源８をレーザビームＬＢの射出面側から見た側面図である。
【図３】（Ａ）は図１の回転角モニター装置１０の受光面に１対のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂを配置した場合を示す図、（Ｂ）は図３（Ａ）の構成で入射するレーザビームＬＢの外形が回転する場合を示す図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図３（Ａ）に対応するラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂの検出信号を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ図３（Ｂ）に対応するラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂの検出信号を示す図である。
【図５】図１のレーザビームＬＢ（ＬＢ１）の外形がエキシマレーザ光源８の運転状態によって次第に変化する様子を示す図である。
【図６】（Ａ）は図１の回転角モニター装置１０の受光面に１つのラインセンサ１３Ａを配置した構成例を示す図、（Ｂ）は回転角モニター装置１０の受光面にエリアセンサ１４を配置した構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）は図１のフレーム４の射出面にアパーチャ板７Ａが設置された状態を示す図、（Ｂ）は図７（Ａ）に応じて図１の回転角モニター装置１０の受光面に入射するレーザビームＬＢ１の外形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】（Ａ）は直線偏光の露光光を生成する場合の図８の１／２波長板１８の回転角を説明するための図、（Ｂ）は円偏光の露光光を生成する場合の図８の１／２波長板１８と１／４波長板１９との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…放電チャンバー部、２…部分反射ミラー、３…全反射ミラー、４…フレーム、６Ａ〜６Ｄ…駆動部、７，７Ａ…アパーチャ板、８…エキシマレーザ光源、９，１７…ビームスプリッタ、１０，１０Ａ…回転角モニター装置、１１，１１Ａ…検出・回転演算部、１２，１２Ａ…記憶・補正演算部、１３Ａ，１３Ｂ…ラインセンサ、１４…エリアセンサ、１８…１／２波長板、１９…１／４波長板、２１…記憶装置、２２…照明光学系、３２…主制御系、３３…光源制御系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の好ましい第１の実施形態につき図１〜図７を参照して説明する。本例は、パルス発振するレーザ光源装置に本発明を適用したものである。
図１は本例のレーザ光源装置としてのエキシマレーザ光源装置を示す断面図であり、この図１において、ＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）又はＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）よりなる放電チャンバー部１、その前面側の部分反射ミラー２、及び放電チャンバー部１の背面側の全反射ミラー３を、フレーム４内に所定の位置関係で固定することによって、放電励起型で狭帯化パルス発振型のエキシマレーザ光源８が構成されている。エキシマレーザ光源８の発振周波数及び発振出力（パルスエネルギー）は、不図示の光源制御系によって制御されている。その発振周波数は、一例として４ｋＨｚ〜６ｋＨｚ程度である。その部分反射ミラー２から外形としての断面形状がほぼ２０ｍｍ角程度の矩形のレーザビームＬＢが外部に出力されている。レーザビームＬＢに設計上で位置ずれ、及び回転角の変化が生じていない状態（基準状態）では、レーザビームＬＢの光軸は図１の紙面に平行である。なお、そのレーザビームＬＢの外形を成形するための矩形開口が形成されたアパーチャ板７をフレーム４のレーザビームＬＢの出力部に配置してもよい。また、レーザビームＬＢの外形としての断面形状は、矩形以外の円形、楕円形等も可能である。【００２５】
エキシマレーザ光源８のフレーム４は、４箇所のそれぞれ上下動可能な駆動部６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを介してベース部材５上に設置されている。フレーム４及び駆動部６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄよりレーザビームの回転角を調整する機構の少なくとも一部が構成されている。駆動部６Ａ，６Ｂ及び駆動部６Ｃ，６Ｄはそれぞれ図１の紙面に垂直な方向に所定間隔で配置されている。【００２６】
図２は、図１のエキシマレーザ光源８をレーザビームＬＢの射出側から見た側面図であり、この図２に示すように、左側の駆動部６Ａ，６Ｃの駆動量に対して右側の駆動部６Ｂ，６Ｄの駆動量の符号を逆にすることで、エキシマレーザ光源８の回転角、ひいてはレーザビームＬＢの断面形状の回転角を制御できる。このように４箇所の駆動部６Ａ〜６Ｄによってフレーム４、ひいてはエキシマレーザ光源８の姿勢を制御することができ、レーザビームＬＢの光軸周りの回転角を調整することができる。駆動部６Ａ〜６Ｄの駆動量は図１の記憶・補正演算部１２によって制御される。【００２７】
図１に戻り、エキシマレーザ光源８からパルス発光されたレーザビームＬＢは小さい反射率を持つビームスプリッタ９に入射し、ビームスプリッタ９を透過した大部分のレーザビームＬＢは、例えば不図示の投影露光装置の照明光学系に向かう。一方、ビームスプリッタ９でレーザビームＬＢから分岐された僅かな光量のレーザビームＬＢ１は、レーザビームＬＢ１（ひいてはレーザビームＬＢ）の外形の回転角を検出する検出系としての回転角モニター装置１０の受光部に入射する。【００２８】
図３（Ａ）は本例の回転角モニター装置１０の受光部を示し、この図３（Ａ）において、その受光部には外形がほぼ矩形のレーザビームＬＢ１が入射している。レーザビームＬＢ１は上記の基準状態にあるものとして、レーザビームＬＢ１の外形の１組の対向する頂点の僅かに内側に、その１組の頂点を結ぶ対角線の方向の間隔がＢＬとなるように、その対角線に垂直な計測方向に沿って１組のラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂ（１次元センサ）が配置されている。例えばＣＣＤ方式のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂの受光部の長さは、ほぼレーザビームＬＢ１の頂点付近の外形を横切る長さに設定されている。ラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂの一連の画素から読み取られた信号である検出信号ＳＡ及びＳＢは、回転角モニター装置１０内部の信号処理部に供給され、その信号処理部で計測方向の位置に応じたデジタル信号に変換される。そのデジタル化された検出信号ＳＡ及びＳＢは、図１の検出・回転演算部１１に供給される。【００２９】
検出・回転演算部１１では、一例として検出信号ＳＡ，ＳＢのピーク位置をレーザビームＬＢ１の対向する頂点の位置とみなして、その頂点の位置を用いてレーザビームＬＢ１の外形の回転角θＡを算出する。この場合、検出信号ＳＡ及びＳＢの計測方向におけるピーク位置の基準位置（原点）からの変位量をそれぞれｒＡ及びｒＢとすると、検出・回転演算部１１では、図３（Ａ）のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂの間隔ＢＬを用いて、次式からレーザビームＬＢ１（ひいてはレーザビームＬＢ）の回転角θＡを算出する。【００３０】
θＡ＝arcsin｛（ｒＡ−ｒＢ）／ＢＬ）  …（１）
これは、回転角θＡの正弦が、２つのラインセンサ１３Ａ，１３Ｂで検出されるピーク位置の変位量の差分を間隔ＢＬで割った値に等しいことを意味している。なお、レーザビームＬＢ１の回転角θＡの最大値は現状ではほぼ±５°程度と考えられるが、この程度の範囲内であれば、（１）式の代わりに近似的に（ｒＡ−ｒＢ）／ＢＬを回転角θＡ［ｒａｄ］とみなすことも可能である。【００３１】
また、現在一般に使用できるラインセンサの一連の画素からの検出信号の読み取り周波数（応答周波数）は１０ｋＨｚ程度まで可能であり、レーザビームＬＢのパルス周波数が４ｋＨｚ〜６ｋＨｚ程度であれば、パルス毎に（１）式からレーザビームＬＢ１の回転角θＡを算出できる。そこで、本例のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂの読み取り周波数も１０ｋＨｚ程度に設定されており、検出・回転演算部１１ではレーザビームＬＢのパルス発光毎に回転角θＡを算出するものとする。なお、例えばレーザビームＬＢが数パルス発光する毎に回転角θＡを算出するようにしてもよい。【００３２】
具体的に、図４（Ａ）及び（Ｂ）の横軸はそれぞれ図３（Ａ）のラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂの検出信号ＳＡ，ＳＢのピーク位置の変位量ｒＡ，ｒＢを示し、図４（Ａ）及び（Ｂ）の縦軸はそれぞれ検出信号ＳＡ及びＳＢを示している。レーザビームＬＢ１が図３（Ａ）の実線で示す基準状態にあるときには、検出信号ＳＡ及びＳＢは実線で示す波形ＳＡ０及びＳＢ０となり、変位量ｒＡ及びｒＢはそれぞれ０（原点）である。その状態から、レーザビームＬＢ１が図３（Ａ）の２点鎖線で示す位置Ａ３にΔＰ１だけ平行移動したときには、図４（Ａ）及び（Ｂ）の検出信号ＳＡ，ＳＢはそれぞれ変位量ｒＡ及びｒＢがΔＰ１の点線で示す波形ＳＡ１及びＳＢ１となる。この変位量を（１）式に代入すると、回転角θＡは０となる。即ち、図３（Ａ）の配置の１対のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂを用いることによって、レーザビームＬＢ１の平行移動の影響を除くことができる。【００３３】
次に、図４（Ｃ）及び（Ｄ）もそれぞれ図３（Ａ）のラインセンサ１３Ａ及び１３Ｂの検出信号ＳＡ，ＳＢのピーク位置の変位量ｒＡ，ｒＢを示している。そして、レーザビームＬＢ１が図３（Ｂ）の実線で示す基準状態にあるときには、検出信号ＳＡ及びＳＢは実線で示す波形ＳＡ０及びＳＢ０（変位量ｒＡ及びｒＢが０）となる。その状態から、レーザビームＬＢ１の外形が図３（Ｂ）の２点鎖線で示すようにθＡだけ回転して位置Ａ４に移動したときには、図４（Ｃ）及び（Ｄ）の検出信号ＳＡ，ＳＢはそれぞれ変位量ｒＡ及びｒＢがΔＰ１及び−ΔＰ１の点線で示す波形ＳＡ２及びＳＢ２となる。この変位量を（１）式に代入すると、回転角θＡはarcsin（２・ΔＰ１／ＢＬ）となり、レーザビームＬＢ１の回転角を正確に求めることができる（第１工程）。【００３４】
次に、図１の検出・回転演算部１１は、算出したレーザビームＬＢ１（ひいてはレーザビームＬＢ）の回転角θＡの情報を記憶・補正演算部１２に供給する。一例として、記憶・補正演算部１２では、駆動部６Ａ〜６Ｄを駆動して、図２に示すようにその回転角θＡを相殺するように、エキシマレーザ光源８の外形を２点鎖線の位置Ａ１まで逆方向に回転する。これによって、レーザビームＬＢの回転角は２点鎖線の位置Ａ２で示すように基準状態に復帰する（第２工程）。これによって、図１のレーザビームＬＢが供給される例えば不図示の照明光学系における光量損失が最小となり、レーザビームＬＢの利用効率が高く維持されるため、例えば露光工程においてはスループットが向上する。【００３５】
また、図１のレーザビームＬＢはエキシマレーザ光源８から直線偏光状態で射出され、その直線偏光成分の偏光方向は、例えばレーザビームＬＢの矩形断面の１つの辺に平行である。そこで、レーザビームＬＢ１（ＬＢ）の外形の回転角が検出された場合には、レーザビームＬＢの外形の回転角を補正することなく、その検出された回転角を相殺するようにその直線偏光成分の偏光方向を調整してもよい。この調整のためには、例えば１／２波長板を使用できる。これによって、レーザビームＬＢの偏光方向が重要となる用途において、常に偏光方向を基準となる方向に維持することができる。さらに、レーザビームＬＢの外形の回転調整とその直線偏光成分の偏光方向の回転調整とを併用してもよい。【００３６】
また、本例のエキシマレーザ光源装置の光学部品交換などのメンテナンスを行う場合には、その前後でレーザビームＬＢの回転角が変動する恐れがある。そこで、そのメンテナンスの直後には、上記の実施形態のように、レーザビームＬＢ１の回転角を検出し、この検出結果に基づいてレーザビームＬＢの外形の回転角が基準状態となるように調整を行うことが望ましい。この際に、レーザビームＬＢの直線偏光成分の偏光方向の調整を行ってもよい。もちろん、その両方を調整してもよい。【００３７】
また、本例の別の動作として、エキシマレーザ光源８の運転状態（ここではパルス発振周波数及びパルスエネルギーの少なくとも一方）と、エキシマレーザ光源８から出力されるレーザビームＬＢの外形の回転角との関係を上記のように計測して、例えば発光時間の関数として予め求めておき、その関係を図１の記憶・補正演算部１２に記憶しておいてもよい（第１工程）。【００３８】
図５は、そのレーザビームＬＢの回転角の変動の状態の一例を示し、例えば或る運転状態において、発光時間の経過とともに、レーザビームＬＢの回転角は図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）のようにほぼ連続的に変化する。このレーザビームＬＢの回転角の変化が、運転状態及び発光時間の関数として記憶される。
この場合、そのエキシマレーザ光源８の運転状態を複数の状態に設定して、それぞれレーザビームＬＢの回転角の変化を、各運転状態及び発光時間の関数として記憶することが望ましい。その複数の運転状態には、例えば複数のパルス発振周波数と複数のパルスエネルギーとの組み合わせ等がある。また、運転状態を所定の発光時間毎に切り換えながら、レーザビームの回転角の変化を検出し、検出された回転角の変化を次第に変化する運転状態及び発光時間の関数として記憶してもよい。【００３９】
その後でエキシマレーザ光源８を一定又は次第に変化する運転状態で発光させた場合には、記憶・補正演算部１２の制御部では所定の時間間隔でその記憶してある関係からその運転状態と発光時間とに最も良く当てはまる関係を特定する。そして、特定された関係と発光時間とに基づいて、レーザビームＬＢの外形の回転角の基準状態からの変動量を予測し、この予測される回転角の変動量を相殺するようにエキシマレーザ光源８の姿勢を制御する（第２工程）。この際に、レーザビームＬＢの回転角の制御とは別に、又はその回転角の制御と併用して、上記のようにレーザビームＬＢの直線偏光成分の回転角を制御してもよい。これによって、回転角モニター装置１０を使用することなく、エキシマレーザ光源８から射出されるレーザビームＬＢの外形の回転角、及び直線偏光成分の偏光方向を基準状態にほぼ維持することができる。【００４０】
なお、記憶・補正演算部１２に記憶されている情報に基づいてレーザビームＬＢの回転角と偏光状態との少なくとも一方を調整する場合には、回転角モニター装置１０を設けなくてもよい。また、回転角モニター装置１０を搭載している場合には、記憶・補正演算部１２に運転状態に応じたレーザビームＬＢの回転角の変動情報を記憶しなくてもよい。もちろん、回転角モニター装置１０の検出結果と、記憶・補正演算部１２に記憶されている変動情報との両方を使って、レーザビームＬＢの回転角と偏光状態との少なくとも一方を調整することもできる。【００４１】
なお、回転角モニター装置１０のセンサの数、配置、センサの種類等は上述のものに限られない。本例では、回転角モニター装置１０の受光面には１対のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂを配置していたが、図６（Ａ）に示すように、回転角モニター装置１０の受光面において、例えば基準状態のレーザビームＬＢ１の一つの頂点付近を斜めに横切るように１つのラインセンサ１３Ａを配置してもよい。この構成では、ラインセンサ１３Ａの検出信号ＳＡのピーク位置の変位量をｒＡとして、レーザビームＬＢ１の中心からラインセンサ１３Ａまでの間隔をＢＬ／２とすると、レーザビームＬＢ１の回転角θＡは次式から算出できる。【００４２】
θＡ＝arcsin（２・ｒＡ／ＢＬ）  …（２）
具体的に、レーザビームＬＢ１の外形が図６（Ａ）の２点鎖線で示すようにθＡだけ回転して位置Ａ４に移動したときには、ラインセンサ１３Ａの検出信号ＳＡの波形の変位量ｒＡはΔＰ１となる。この変位量を（２）式に代入すると、回転角θＡはarcsin（２・ΔＰ１／ＢＬ）となり、レーザビームＬＢ１の回転角を正確に求めることができる。ただし、この図６（Ａ）の回転角モニター装置１０は構成は簡単であるが、レーザビームＬＢ１の平行移動と回転とを識別することは困難である。【００４３】
また、回転角モニター装置１０の受光面には、図６（Ｂ）に示すように２次元ＣＣＤセンサ等のエリアセンサ１４（２次元センサ）を設置してもよい。エリアセンサ１４の画像信号を処理することによって、レーザビームＬＢ１の外形の回転角及び中心位置を求めることができる。回転角モニター装置１０としてエリアセンサ１４を用いる場合には、エリアセンサ１４のフレームレートに応じてレーザビームＬＢの所定パルス毎にその回転角を検出することができる。【００４４】
なお、図１のエキシマレーザ光源８からパルス発光されるレーザビームＬＢの外形（断面形状）がパルス毎に変化するような場合には、本例のように回転角モニター装置１０のセンサとしては、高い応答周波数のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂを用いることが望ましい。
また、特にラインセンサ１３Ａ，１３Ｂ（１次元センサ）を用いる場合には、レーザビームＬＢ１のビーム内エネルギー分布変動に起因する誤差量を低減するため、及び信号処理の容易性などから、レーザビームＬＢ１の外形に識別部（マーキング）を設けてもよい。【００４５】
図７（Ａ）は、そのようにレーザビームＬＢ１の外形に識別部を設ける場合の図１のエキシマレーザ光源８の射出部のアパーチャ板７Ａの一例を示し、この図７（Ａ）において、アパーチャ板７Ａには矩形の開口の１つの対角線の方向に対向するように凸部１４Ａ及び１４Ｂが設けてある。このとき、図１の回転角モニター装置１０の受光面のラインセンサ１３Ａ，１３Ｂ上に照射されるレーザビームＬＢ１の断面形状には、強度分布（照度分布）の凹部１５Ａ及び１５Ｂが形成される。従って、ラインセンサ１３Ａ，１３Ｂの検出信号を処理する場合に、一例として検出信号が谷型に落ち込む部分をレーザビームＬＢ１の対向する頂点位置とみなすことによって、レーザビームＬＢ１の回転角を高精度に求めることができる。【００４６】
なお、図１のレーザ光源装置がレーザビームＬＢの偏光状態を検出する偏光モニタを備えている場合には、その偏光モニタの出力に基づいてレーザビームＬＢの外形の回転角を調整するようにしてもよい。この場合、偏光モニタの検出結果と回転角モニター装置１０の検出結果とを併用して、レーザビームＬＢの外形の回転角を調整してもよい。
また、レーザビームＬＢの回転角の基準状態は適宜設定可能であり、例えばレーザビームＬＢの直線偏光成分の偏光方向が所定状態となる回転角を基準状態としてもよいし、あるいはレーザビームＬＢの回転角を変化させながらレーザビームＬＢが入射する光学系内の所定位置でレーザビームＬＢのエネルギーをモニタし、レーザビームＬＢのエネルギーが最大となる回転角を基準状態とすることもできる。【００４７】
また、レーザビームＬＢの回転角の検出、及びその検出結果に基づくレーザビームＬＢの回転角と偏光状態との少なくとも一方の調整をレーザ光源装置のメンテナンス直後に行う場合を一例として説明したが、その調整のタイミングは、常時、あるいは所定時間毎などのように適宜決めることができる。また、レーザビームＬＢの回転角の検出を行った直後に、その検出結果に基づく調整を必ず実行する必要はなく、例えばレーザビームＬＢの回転角は常時検出し、その回転角が所定の許容量を超えたときに、レーザビームＬＢの回転角と偏光状態との少なくとも一方の調整を行うようにしてもよい。【００４８】
また、本例はエキシマレーザ光源に本発明を適用したものであるが、本発明は、Ｆ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置のようなパルス発光の光源一般において、レーザビームの回転角及び／又は偏光状態を制御する場合に適用できるものである。
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態につき図８及び図９を参照して説明する。本例は、パルス発光のレーザ光源を露光光源とする投影露光装置（露光装置）に本発明を適用したものである。以下、図８において、図１に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。【００４９】
図８は、本例のスキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置の概略構成を示し、この図８において、露光光源としてのエキシマレーザ光源８から射出されたレーザビームＬＢはビームスプリッタ９に入射し、ビームスプリッタ９で反射されたレーザビームＬＢ１の外形の回転角が所定のサンプリングレートで回転角モニター装置１０及び検出・回転演算部１１を介して検出される。そして、その検出結果に基づいて、記憶・補正演算部１２が駆動部６（図１の駆動部６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに対応している）を介してエキシマレーザ光源８の姿勢を制御することによって、ビームスプリッタ９に入射するレーザビームＬＢの外形の回転角が所定の基準状態に維持されている。【００５０】
ビームスプリッタ９を透過したレーザビームＬＢは、ミラー１６を含む送光光学系を経て、大きい反射率を持つビームスプリッタ１７に入射し、ビームスプリッタ１７で反射されたレーザビームＬＢは１／２波長板１８及び１／４波長板１９（１／４波長板１９は必要に応じて挿脱される）を介して、投影露光装置の照明光学系２２に入射する。
一方、ビームスプリッタ１７を透過したレーザビームＬＢ２は回転角モニター装置１０Ａ（検出系）に入射する。回転角モニター装置１０Ａは、回転角モニター装置１０と同様に入射したレーザビームＬＢ２の外形の回転角に応じた検出信号を検出・回転演算部１１Ａに供給する。検出・回転演算部１１Ａは、その検出信号から検出・回転演算部１１と同様にレーザビームＬＢ２の外形の基準状態からの回転角θＢを求め、求めた回転角θＢを記憶・補正演算部１２Ａに供給する。記憶・補正演算部１２Ａでは、その回転角θＢを相殺するようにレーザビームＬＢの直線偏光成分を回転するために、回転駆動部２０を介して１／２波長板１８（波長板）を回転する（詳細後述）。回転駆動部２０及び１／２波長板１８よりレーザビームＬＢの偏光状態を調整する装置の少なくとも一部が構成されている。また、記憶・補正演算部１２Ａには、上記の実施形態と同様に、エキシマレーザ光源８の運転状態（例えば複数の運転状態を含む）とレーザビームＬＢ２の外形の回転角の変化との関係を発光時間等の関数として記憶する記憶装置２１が接続されている。記憶・補正演算部１２Ａは、必要に応じて記憶装置２１から読み出した関係に基づいてレーザビームＬＢ２の外形の回転角θＢを予測し、この予測結果に基づいて回転駆動部２０を介して１／２波長板１８を回転する。また、記憶・補正演算部１２Ａには、装置全体の動作を制御する主制御系３２から例えばエキシマレーザ光源８の発光時間等の情報が供給されている。【００５１】
なお、第１の実施形態と同様に、記憶・補正演算部１２Ａに記憶されている情報に基づいてレーザビームＬＢの偏光状態を調整する場合には、回転角モニター装置１０Ａを設けなくてもよい。また、回転角モニター装置１０Ａを搭載している場合には、記憶・補正演算部１２に運転状態に応じたレーザビームＬＢの回転角の変動情報を記憶しなくてもよい。もちろん、回転角モニター装置１０Ａの検出結果と、記憶・補正演算部１２Ａに記憶されている変動情報との両方を使って、レーザビームＬＢの偏光状態を調整することもできる。【００５２】
１／４波長板１９を透過したレーザビームＬＢは、ビーム成形系２３を経てオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ２４に入射する。なお、フライアイレンズ２４の代わりに回折光学素子等を使用してもよい。フライアイレンズ２４の射出面、即ち照明光学系の瞳面には開口絞り板２５が配置されている。開口絞り板２５には、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、複数（例えば２極、４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小さい円形の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。主制御系３２が不図示の駆動機構を介して開口絞り板２５から選択された開口絞りをその射出面に配置することで、照明条件が設定される。【００５３】
フライアイレンズ２４から射出されて開口絞り板２５中の所定の開口絞りを通過したレーザビームＬＢは、露光光ＩＬ（露光ビーム）としてレンズ系２６を経て照明系ブラインド２７に入射する。照明系ブラインド２７は、固定ブラインド（固定照明視野絞り）及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）を備えている。後者の可動ブラインドはレチクルＲのパターン面（レチクル面）に対する共役面に設置され、前者の固定ブラインドはその共役面から所定量だけデフォーカスした面に配置されている。固定ブラインドは、例えば特開平４−１９６５１３号公報に開示されているように、投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査方向と直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、単に「スリット状」とも言う。）に伸びるように配置された開口部を有する。更に、可動ブラインドは、ウエハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために、照明領域の走査方向及び非走査方向の幅を可変とするために使用される。【００５４】
照明系ブラインド２７を通過した露光光ＩＬは、第１コンデンサレンズ系２８、第２コンデンサレンズ系２９、及び光路折り曲げ用のミラー３０を介してマスクとしてのレチクルＲのパターン面の照明領域を照明する。ビーム成形系２３からミラー３０までの部材を含んで照明光学系２２が構成されている。
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内の回路パターンの像が両側（又は片側）テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板（物体）としてのウエハＷ上の一つのショット領域上のレジスト層のスリット状の露光領域に転写される。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体（感光体）とも見なすことができる。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査方向（ここでは図８の紙面に平行な方向）にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向（ここでは図８の紙面に垂直な方向）にＸ軸を取って説明する。【００５５】
図８において、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上の保持面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース（不図示）上にＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に微動できるように載置されている。レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果に基づいて主制御系３２が不図示のステージ駆動系を介してレチクルステージＲＳＴの動作を制御する。【００５６】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ３１を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハベース（不図示）上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角は不図示のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果に基づいて主制御系３２が不図示のステージ駆動系を介してウエハステージＷＳＴの動作を制御する。また、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うアライメントセンサ（不図示）も備えられている。さらに、主制御系３２は、露光光ＩＬの光量をモニタする不図示のセンサ（インテグレータセンサ）の検出結果に基づいて、ウエハＷ上で最適な照度が得られるように、光源制御系３３を介してエキシマレーザ光源８のパルス発振周波数及びパルスエネルギーの少なくとも一方を制御する。【００５７】
露光時には、露光光ＩＬ（レーザビームＬＢ）をレチクルＲに照射して、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを介してレチクルＲ及びウエハＷを投影光学系ＰＬに対して投影倍率を速度比として同期移動する動作と、露光光ＩＬの照射を停止してウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをステップ移動する動作とがステップ・アンド・スキャン方式で繰り返される。この動作によって、ウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が転写露光される。【００５８】
さて、このようにウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像を転写する際に、レチクルＲのパターンによっては、レチクルＲに照射される露光光ＩＬを所定方向に偏光した直線偏光とすることが望ましいことがある。特に、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９を超えるような場合には、直線偏光状態（偏光度８０％以上）の露光光ＩＬを用いることが望ましい。このように直線偏光状態の露光光ＩＬをレチクルＲに照射する場合には、一例として１／４波長板１９は使用されない。また、本例のエキシマレーザ光源８から射出されるレーザビームＬＢは直線偏光であり、その偏光方向はレーザビームＬＢの矩形の外形の１つの辺にほぼ平行である。この場合、第１の実施形態と同様に、エキシマレーザ光源８から射出されるレーザビームＬＢの外形が次第に回転すると、照明光学系２２に入射するレーザビームＬＢの偏光方向も回転して、露光光ＩＬの偏光方向がレチクルＲ上で所望の方向からずれる恐れがある。これに関して、本例では、エキシマレーザ光源８にレーザビームＬＢの外形の回転角を調整する記憶・補正演算部１２が設けられているが、回転角の調整残差が発生する恐れもある。さらに、レーザビームＬＢがエキシマレーザ光源８から１／２波長板１８に入射するまでの送光光路上で、レーザビームＬＢの回転角が変化する恐れもある。【００５９】
そこで、本例では、照明光学系２２にレーザビームＬＢが入射する位置の近傍で、回転角モニター装置１０Ａ及び検出・回転演算部１１ＡによってレーザビームＬＢ２の外形の基準状態からの回転角θＢを検出している。
図９（Ａ）は、図８の１／２波長板１８に入射するレーザビームＬＢの外形（断面形状）を示し、この図９（Ａ）において、図８のレチクルＲ上で露光光ＩＬの直線偏光の方向を所望の方向とするために必要な、レーザビームＬＢの直線偏光成分の方向を基準方向３５とする。これに対して、入射するレーザビームＬＢの外形、即ち直線偏光成分の方向３４は基準方向３５から反時計周りに角度θＢだけ回転している。この場合、図８の回転駆動部２０を用いて１／２波長板１８の主軸３６の回転方向を基準方向３５から反時計周りにθＢ／２とすることによって、１／２波長板１８を通過した後のレーザビームＬＢの直線偏光成分の偏光方向は基準方向３５に一致する。従って、レチクルＲのパターンを高解像度でウエハＷ上に転写できる。【００６０】
なお、基準方向３５は、例えばレチクルＲのパターンに合わせて決めることができる。例えば、レチクルＲのパターンから、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるように基準方向３５を定めることができる。
なお、例えば１ロットのウエハに露光する場合には、例えばロット先頭、各ウエハの各ショット領域内への露光中の複数のタイミング、各ショット領域への露光の間のタイミング、又はウエハ交換のタイミング等で回転角モニター装置１０Ａ及び検出・回転演算部１１Ａを用いてレーザビームＬＢの外形の回転角（即ち、直線偏光成分の回転角）を検出し、その結果に基づいて１／２波長板１８を回転してレーザビームＬＢの直線偏光成分の偏光方向を調整することができる。【００６１】
なお、回転角モニター装置１０の検出結果に基づくレーザ光源８の姿勢調整（レーザビームＬＢの回転角調整）は、回転角モニター装置１０Ａの検出結果に基づく１／２波長板１８の回転調整（レーザビームＬＢの偏光状態調整）と一緒に行ってもよいし、別々に行ってもよい。回転角モニター装置１０の検出結果に基づくレーザ光源８の姿勢調整を短時間で実行するのが困難な場合には、許容される調整時間を考慮して、それぞれの調整タイミングを決めればよい。例えばロット先頭（ロット交換中）に、回転角モニター装置１０Ａの検出結果に基づくレーザ光源８の姿勢調整と、回転角モニター装置１０Ａの検出結果に基づく１／２波長板１８の回転調整とを行い、１ロットのウエハ（例えば２５枚）の露光処理中は、回転角モニター装置１０Ａの検出結果に基づく１／２波長板１８の回転調整のみを実行するようにしてもよい。【００６２】
また、例えばレチクルＲを円偏光の露光光ＩＬで照明したい場合には、図８に示すように、一例として１／２波長板１８の後に１／４波長板１９を設置する。そして、図９（Ｂ）に示すように１／２波長板１８の回転によって、レーザビームＬＢの直線偏光成分の偏光方向３７の１／４波長板１９の主軸３５に対する角度φを例えば４５°に設定することによって、レチクルＲをほぼ完全な円偏光の露光光ＩＬで照明できる。この例では、１／２波長板１８を光路から除いて、１／４波長板１９の回転角を制御することによっても、レーザビームＬＢをほぼ完全な円偏光とすることができる。【００６３】
なお、図８の露光装置にレーザビームＬＢの偏光状態を検出する偏光モニタを搭載してもよい。この場合、その偏光モニタの出力に基づいて１／２波長板１８を回転させることができる。
また、図８の実施形態においては、レーザ光源８でレーザビームＬＢの回転角を調整し、照明光学系２２の直前に配置された１／２波長板でレーザビームＬＢの偏光状態を調整するようにしているが、これに限られることなく、第１実施形態で述べたように、レーザ光源８でレーザビームＬＢの回転角と偏光状態との両方を調整するようにしてもよいし、照明光学系２２の直前にレーザビームの回転角と偏光状態を調整する機構（例えば像回転光学系など）を設けてもよい。あるいは照明光学系２２内にレーザビームＬＢの回転角と偏光状態との少なくとも一方を調整する機構を配置してもよい。【００６４】
また、図８の実施形態においては、レーザビームＬＢの回転角の検出結果に基づいてレーザビームＬＢの回転角と偏光状態との調整の両方を行うようにしているが、どちらか一方を省略してもよい。どちらか一方を省いてもレーザビームＬＢ（露光光ＩＬ）の偏光状態を調整することができる。
また、図８の実施形態において、エキシマレーザ光源８側の回転角モニター装置１０、検出・回転演算部１１、及び記憶・補正演算部１２と、回転角モニター装置１０Ａ、検出・回転演算部１１Ａ、記憶・補正演算部１２Ａとのどちらか一方を省いて、どちらか一方のレーザビームの外形の検出結果のみを用いて、レーザビームＬＢの外形の回転角又はレーザビームＬＢの直線偏光成分の回転角の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。【００６５】
なお、上述の実施形態の投影露光装置は、不図示のコラム機構を設置した後、複数のレンズから構成される照明光学系、反射屈折系からなる投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージ、ウエハステージなどを露光装置本体に取り付けて配線、配管などを接続し、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。【００６６】
また、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。【００６７】
なお、本発明は、走査型露光装置のみならず、ステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置で露光を行う場合にも適用できることは明きらかである。また、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号で開示されている液浸型の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとして用いる投影露光装置で露光を行う場合にも適用できる。【００６８】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。【００６９】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
なお、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２００５年１月３１日付け提出の日本国特許出願第２００５−０２４６０１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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の露光装置によれば、高スループット又は高解像度で露光を行うことができる。従って、微細なパターンを含むデバイスを高スループットで又は高精度に製造できる。
【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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【国際調査報告】
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