WO2005071718A1

WO2005071718A1 - 光学系、露光装置、および露光方法

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Publication number: WO2005071718A1
Application number: PCT/JP2005/000406
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Omura
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US20100141921A1; US8351021B2; US20070296941A1; TW200528934A; JPWO2005071718A1; JP4465720B2; US20100141926A1; KR20060129409A; US8436983B2; US8339578B2; EP1720199B1; EP1720199A1; US20100142051A1; HK1095209A1; EP1720199A4; TWI395068B; ATE536632T1; KR101249205B1

Abstract

　簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することのできる光学系。本発明の光学系は、レンズ開口内の進相軸分布をほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布にするための複屈折素子（２１）と、この複屈折素子の後側に配置されてレンズ開口内の偏光状態を回転させるための旋光素子（２２）とを備えている。複屈折素子は、一軸性結晶材料により形成され、且つ結晶光学軸が光軸とほぼ平行に配置された光透過部材を有する。光透過部材には、ほぼ円偏光状態でほぼ球面波の光束が入射する。

Description

明細書

光学系、露光装置、および露光方法

技術分野

[0001] 本発明は、光学系、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ものである。

背景技術

[0002] この種の典型的な露光装置においては、光源力射出された光束力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、多数の光源カゝらなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源力ゝらの光束は、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ィ匕されており、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コントラストの高いパターン像を得ることが不可欠である。

[0004] そこで、たとえば投影光学系のレンズ開口（瞳面）内において露光光の偏光状態を円周方向に振動する直線偏光状態 (以下、「周方向偏光状態」という）に設定することにより、ウェハ上において微細パターンの高コントラスト像を得る技術が提案されている (特許文献 1を参照)。

特許文献 1：特開平 5—90128号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、投影光学系の瞳面に配置された偏光部材を用いて、円周方向に振動する直線偏光成分だけを透過させることにより、レンズ開口内における露光光の偏光状態を周方向偏光状態に設定している。その結果、偏光部材における光量損失が非常に大きぐ露光装置のスループットが低下するという不都合があった。

[0006] 本発明は、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することのできる光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、光量損失を抑えつつレンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することのできる光学系を用いて、マスクの微細パターンの高コントラスト像を感光性基板上に形成し、高スループットで且つ忠実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

[0007] 前記目的を達成するために、本発明の第 1形態では、レンズ開口内の進相軸分布をほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布にするための複屈折素子と、該複屈折素子の後側に配置されて前記レンズ開口内の偏光状態を回転させるための旋光素子とを備えていることを特徴とする光学系を提供する。

[0008] 本発明の第 2形態では、直線複屈折性と旋光性とを有する光学材料により形成され且つ光学軸が光軸とほぼ平行に配置された複屈折旋光素子を備え、

前記複屈折旋光素子には、ほぼ円偏光状態の光束が入射することを特徴とする光学系を提供する。

[0009] 本発明の第 3形態では、第 1形態または第 2形態の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを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 4形態では、マスクに形成されたパターンを、第 1形態または第 2形態の光学系を介して、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

[0011] 本発明では、たとえばレンズ開口内の進相軸分布をほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布にするための複屈折素子と、この複屈折素子の後側に配置されてレンズ開口内の偏光状態を回転させるための旋光素子との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することのできる光学系を実現することができる。

[0012] また、本発明の露光装置および露光方法では、光量損失を抑えつつレンズ開口内にお、てほぼ周方向偏光状態を実現することのできる光学系を用いて、るので、マスクの微細パターンの高コントラスト像を感光性基板上に形成し、高スループットで且つ忠実な露光を行うことができ、ひ、ては高、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。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の実施形態に力かる露光装置の構成を概略的に示す図である。

[図 2]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 3]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 4]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 5]本実施形態に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図であって、マスクブラインドからウェハまでの構成を示して、る。

[図 6] (a)はレンズ開口内において円周方向に振動する直線偏光状態を、 (b)はレンズ開口内において半径方向に振動する直線偏光状態をそれぞれ示している。

[図 7]物体側にテレセントリックな光学系の光路中の所定位置に複屈折素子と旋光素子とを付設した様子を示す図である。

[図 8] (a)はレンズ開口内の円周方向の進相軸分布を、 (b)はレンズ開口内の半径方向の進相軸分布をそれぞれ示して!/、る。

[図 9]複屈折素子に入射する円偏光のレンズ開口内の偏光分布を示す図である。

[図 10]複屈折素子を通過した光束のレンズ開口内の偏光分布を示す図である。

[図 11]複屈折素子および旋光素子を介して得られるレンズ開口内の偏光分布を示す図である。

[図 12]本実施形態の第 1変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 13]本実施形態の第 2変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 14]本実施形態の第 3変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 15]本実施形態の第 4変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 16]本実施形態の第 5変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 17]本実施形態の第 6変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 18]ポアンカレ球を用いて複屈折旋光素子内における偏光状態の変化を説明する図である。

[図 19]本実施形態の第 7変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 20]本実施形態の第 8変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 21]本実施形態の第 9変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 22]本実施形態の第 10変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 23]本実施形態の第 11変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 24]本実施形態の第 12変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 25]本実施形態の第 13変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 26]本実施形態の第 14変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 27]本実施形態の第 15変形例にかかる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。

[図 28]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 29]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発明を実施するための最良の形態

[0014] 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の法線方向に沿つて 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。図 1を参照すると、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。

[0015] 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 1 93nm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。

[0016] 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、 1Z4波長板 4a、 1Z2波長板 4b、デボラライザ (非偏光化素子) 4c、および輪帯照明用の回折光学素子 5を介して、ァフォーカルレンズ 6に入射する。ここで、 1Z4波長板 4a、 1Z2波長板 4b、およびデボラライザ 4cは、後述するように、偏光状態切換手段 4を構成している。ァフォーカルレンズ 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ァフォーカル系（無焦点光学系）である。

[0017] 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。

[0018] 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、ァフォーカルレンズ 6の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となつてァフォーカルレンズ 6から射出される。なお、ァフォーカルレンズ 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、円錐アキシコン系 8が配置されて、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の作用を無視して、基本的な構成および作用を説明する。

[0019] ァフォーカルレンズ 6を介した光束は、 σ値可変用のズームレンズ 9を介して、ォ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） 10 に入射する。マイクロフライアイレンズ 10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。

[0020] 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。し力しながら、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。

[0021] 所定面 7の位置はズームレンズ 9の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフラィアイレンズ 10の入射面はズームレンズ 9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 9は、所定面 7とマイクロフライアイレンズ 10の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはァフォーカルレンズ 6の瞳面とマイクロフライアイレンズ 10の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。

[0022] したがって、マイクロフライアイレンズ 10の入射面上には、ァフォーカルレンズ 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 9の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイク口フライアイレンズ 10を構成する各微小レンズは、マスク M上にお!、て形成すベき照野の形状 (ひ、てはウェハ W上にぉ、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。

[0023] マイクロフライアイレンズ 10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カゝ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 10の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、ビームスプリツター 1 laおよびコンデンサ一光学系 12を介した後、マスクブラインド 13を重畳的に照明する。

[0024] こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド 13には、マイクロフライアイレンズ 10 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、ビームスプリツター 11aを内蔵する偏光モニター 11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 13の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系 14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を重畳的に且つほぼテレセントリックに照明する。

[0025] すなわち、結像光学系 14は、マスクブラインド 13の矩形状開口部の像をマスク 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、物体側および像側の双方にほぼテレセントリックな投影光学系 PLを介して、感光性基板であるウェハ 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 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。

[0026] なお、偏光状態切換手段 4において、 1Z4波長板 4a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。また、 1Z2波長板 4b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面を変化させる。また、デボラライザ 4cは、相補的な形状を有する楔形状の水晶プリズム (不図示)と楔形状の石英プリズム (不図示)とにより構成されている。水晶プリズムと石英プリズムとは、一体的なプリズム組立体として、照明光路に対して挿脱自在に構成されている。

[0027] 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、これらの光源力も射出される光は典型的には 95%以上の偏光度を有し、 1Z4波長板 4aにはほぼ直線偏光の光が入射する。しかしながら、光源 1と偏光状態切換手段 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面が P偏光面または S偏光面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。

[0028] 偏光状態切換手段 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、 1Z4波長板 4aの作用により変換された直線偏光の光が 1Z2波長板 4bに入射する。 1Z2波長板 4bの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 0度または 90度の角度をなすように設定された場合、 1Z2波長板 4bに入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過する。

[0029] また、 1Z2波長板 4bの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように設定された場合、 1Z2波長板 4bに入射した直線偏光の光は偏光面が 90度だけ変化した直線偏光の光に変換される。さらに、デボラライザ 4cの水晶プリズムの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように設定された場合、水晶プリズムに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換 (非偏光化)される。

[0030] 偏光状態切換手段 4では、デボラライザ 4cが照明光路中に位置決めされたときに水晶プリズムの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように構成されている。ちなみに、水晶プリズムの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 0度または 90度の角度をなすように設定された場合、水晶プリズムに入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過する。また、 1Z2 波長板 4bの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して 22. 5度の角度をなすように設定された場合、 1Z2波長板 4bに入射した直線偏光の光は、偏光面が変化することなくそのまま通過する直線偏光成分と偏光面が 90度だけ変化した直線偏光成分とを含む非偏光状態の光に変換される。

[0031] 偏光状態切換手段 4では、上述したように、直線偏光の光が 1Z2波長板 4bに入射するが、以下の説明を簡単にするために、図 1において Z方向に偏光方向（電場の方向）を有する直線偏光 (以下、「Z方向偏光」と称する）の光が 1Z2波長板 4bに入射するものとする。デボラライザ 4cを照明光路中に位置決めした場合、 1Z2波長板 4b の結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面 (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すると、 1Z2波長板 4bに入射した Z方向偏光の光は偏光面が変化することなく Z方向偏光のまま通過してデボラライザ 4cの水晶プリズムに入射する。水晶プリズムの結晶光学軸は入射する Z方向偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように設定されているので、水晶プリズムに入射した Z方向偏光の光は非偏光状態の光に変換される。

[0032] 水晶プリズムを介して非偏光化された光は、光の進行方向を補償するためのコンペンセータとしての石英プリズムを介して、非偏光状態で回折光学素子 5に入射する。一方、 1Z2波長板 4bの結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように設定すると、 1Z2波長板 4bに入射した Z方向偏光の光は偏光面力^ 0度だけ変化し、図 1において X方向に偏光方向（電場の方向）を有する直線偏光（以下、「X方向偏光」と称する）の光になってデボラライザ 4cの水晶プリズムに入射する。水晶プリズムの結晶光学軸は入射する X方向偏光の偏光面に対しても 45度の角度をなすように設定されているので、水晶プリズムに入射した X方向偏光の光は非偏光状態の光に変換され、石英プリズムを介して、非偏光状態で回折光学素子 5 に入射する。

[0033] これに対し、デボラライザ 4cを照明光路力退避させた場合、 1Z2波長板 4bの結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面に対して 0度または 90度の角度をなすように設定すると、 1Z2波長板 4bに入射した Z方向偏光の光は偏光面が変化することなく Z方向偏光のまま通過し、 Z方向偏光状態で回折光学素子 5に入射する。一方、 1 Z2波長板 4bの結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面に対して 45度の角度をなすように設定すると、 1Z2波長板 4bに入射した Z方向偏光の光は偏光面が 90度だけ変化して X方向偏光の光になり、 X方向偏光状態で回折光学素子 5に入射する [0034] 以上のように、偏光状態切換手段 4では、デボラライザ 4cを照明光路中に挿入して位置決めすることにより、非偏光状態の光を回折光学素子 5に入射させることができる。また、デボラライザ 4cを照明光路力も退避させ且つ 1Z2波長板 4bの結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面に対して 0度または 90度の角度をなすように設定することにより、 Z方向偏光状態の光を回折光学素子 5に入射させることができる。さらに、デボラライザ 4cを照明光路から退避させ且つ 1Z2波長板 4bの結晶光学軸を入射する Z方向偏光の偏光面に対して 45度をなすように設定することにより、 X方向偏光状態の光を回折光学素子 5に入射させることができる。

[0035] 換言すれば、偏光状態切換手段 4では、 1Z4波長板 4aと 1Z2波長板 4bとデボラライザ 4cとからなる偏光状態切換手段の作用により、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）を直線偏光状態と非偏光状態との間で切り換えることができ、直線偏光状態の場合には互いに直交する偏光状態間 (Z方向偏光と X方向偏光との間)で切り換えることができる。

[0036] さらに、偏光状態切換手段 4では、 1Z2波長板 4bおよびデボラライザ 4cをともに照明光路から退避させ、且つ 1Z4波長板 4aの結晶光学軸を入射する楕円偏光に対して所定の角度をなすように設定することにより、円偏光状態の光を回折光学素子 5に (ひ!/、ては後述の複屈折素子 21に)入射させることができる。

[0037] 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。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。

[0038] 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。

[0039] 図 2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 2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 9の焦点距離が最小値に設定された状態 (以下、「標準状態」 t ヽぅ)で形成された最も小さ！ヽ輪帯状の二次光源 30aが、円錐アキシコン系 8の間隔を零力も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 1Z2:図中矢印で示す）が変化することなぐ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ぐその輪帯比（内径 Z外径)および大きさ (外径)がともに変化する。

[0040] 図 3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 3 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 9の焦点距離を最小値力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 9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ぐその幅および大きさ (外径)がともに変化する。

[0041] 図 4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 4を参照すると、偏光モニター 11は、マイクロフライアイレンズ 10とコンデンサー光学系 12との間の光路中に配置された第 1ビームスプリツター 1 laを備えて、る。第 1ビームスプリッター 1 la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力取り出す機能を有する。

[0042] 第 1ビームスプリツター 11aにより光路力取り出された光は、第 2ビームスプリツター l ibに入射する。第 2ビームスプリツター l ibは、第 1ビームスプリツター 11a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ビ一ムスプリッター 1 laに対する P偏光が第 2ビームスプリツター 1 lbに対する S偏光になり、且つ第 1ビームスプリツター 11aに対する S偏光が第 2ビームスプリツター l ibに対する P偏光になるように設定されている。

[0043] また、第 2ビームスプリツター l ibを透過した光は第 1光強度検出器 11cにより検出され、第 2ビームスプリツター l ibで反射された光は第 2光強度検出器 l idにより検出される。第 1光強度検出器 11cおよび第 2光強度検出器 l idの出力は、それぞれ制御部 (不図示）に供給される。制御部は、偏光状態切換手段 4を構成する 1Z4波長板 4a、 1Z2波長板 4bおよびデボラライザ 4cを必要に応じて駆動する。

[0044] 上述のように、第 1ビームスプリツター 11aおよび第 2ビームスプリツター l ib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 11では、第 1ビームスプリツター 11aからの反射光力例えば第 1ビームスプリツター 1 laへの入射光の 10%程度の S偏光成分 (第 1ビームスプリツター 11aに対する S偏光成分であって第 2ビームスプリツター l ibに対する P偏光成分）と、例えば第 1ビームスプリツター 11aへの入射光の 1%程度の P偏光成分 (第 1ビ一ムスプリッター 11aに対する P偏光成分であって第 2ビームスプリツター l ibに対する S偏光成分）とを含むことになる。

[0045] また、第 2ビームスプリツター l ibからの反射光は、例えば第 1ビームスプリツター 11 aへの入射光の 10% X 1% = 0. 1%程度の P偏光成分 (第 1ビームスプリツター 11a に対する P偏光成分であって第 2ビームスプリツター l ibに対する S偏光成分）と、例えば第 1ビームスプリツター 11aへの入射光の 1% X 10% = 0. 1%程度の S偏光成分 (第 1ビームスプリツター 11aに対する S偏光成分であって第 2ビームスプリツター 1 lbに対する P偏光成分）とを含むことになる。

[0046] こうして、偏光モニター 11では、第 1ビームスプリツター 11a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力取り出す機能を有する。その結果、第 2ビームスプリツター l ib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 11cの出力（第 2ビームスプリツター l ibの透過光の強度に関する情報、すなわち第 1ビームスプリツター 11a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ビームスプリツター 11aへの入射光の偏光状態 (偏光度)を、ひいてはマスク Mへの照明光の偏光状態を検知することがでさる。

[0047] また、偏光モニター 11では、第 1ビームスプリツター 11aに対する P偏光が第 2ビームスプリッター l ibに対する S偏光になり且つ第 1ビームスプリツター 11aに対する S偏光が第 2ビームスプリツター 1 lbに対する P偏光になるように設定されて!、る。その結果、第 2光強度検出器 l idの出力（第 1ビームスプリツター 11aおよび第 2ビームスプリツター l ib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 11a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ぐ第 1ビームスプリッター 1 laへの入射光の光量（強度）を、ひ!、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。

[0048] こうして、偏光モニター 11を用いて、第 1ビームスプリツター 11aへの入射光の偏光状態を検知し、ひいてはマスク Mへの照明光が所望の非偏光状態、直線偏光状態または円偏光状態になっている力否かを判定することができる。そして、制御部が偏光モニター 11の検知結果に基づ!/、てマスク M (ひ!/、てはウェハ W)への照明光が所望の非偏光状態、直線偏光状態または円偏光状態になっていないことを確認した場合、偏光状態切換手段 4を構成する 1Z4波長板 4a、 1Z2波長板 4bおよびデボラライザ 4cを駆動調整し、マスク Mへの照明光の状態を所望の非偏光状態、直線偏光状態または円偏光状態に調整することができる。

[0049] 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 10の入射面に、たとえば光軸 AXを中心とした 4つの円形状の照野力もなる 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 10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。

[0050] 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 10の入射面に、たとえば光軸 AXを中心とした円形状の照野力もなる 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 10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。

[0051] 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。また、輪帯照明用の回折光学素子 5に代えて、この回折光学素子 5とは異なる輪帯比を有する輪帯状の光強度分布をそのファーフィ一ルドに形成する回折光学素子 (不図示)を照明光路中に設定することによって、輪帯比の可変範囲を広げることができる。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つて、様々な形態の変形照明を行うことができる。

[0052] 図 5は、本実施形態に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図であって、マスクブラインド力もウェハまでの構成を示している。図 5を参照すると、本実施形態の露光装置では、複屈折素子 21がマスクブラインド 13と結像光学系 14との間の光路中に配置され、旋光素子 22が結像光学系 14の光路中の所定位置に配置されてヽる。本実施形態では、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、光学系（照明光学系（2— 14)と投影光学系 PLとの合成光学系）のレンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現して、る。

[0053] 以下、複屈折素子 21および旋光素子 22の一般的な作用、すなわち本発明の基本的な原理を説明する。本発明では、図 6 (a)に示すように光学系のレンズ開口内において円周方向に振動する直線偏光を周方向偏光と定義し、図 6 (b)に示すようにレンズ開口内において半径方向に振動する直線偏光を径方向偏光と定義する。この場合、大きな像側開口数を有する光学系における像面上での 2光線の干渉性は、径方向偏光よりも周方向偏光の方が高い。したがって、レンズ開口内において光の偏光状態をほぼ周方向偏光状態に設定することにより、像面上において高いコントラストの物体像を得ることができる。

[0054] そこで、本発明では、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現するために、図 7に示すように、たとえば物体側にテレセントリックな光学系の光路中の所定位置に複屈折素子 21と旋光素子 22とを付設する。複屈折素子 21は、たとえば水晶のような一軸性結晶により形成された平行平面板状の光透過部材であって、その結晶光学軸が光軸 AXと平行に配置されている。この場合、正の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21に球面波の光束を入射させると、図 8 (a)に示すように、光学系のレンズ開口内の進相軸分布として光軸 AXを中心とする円周方向の分布が得られる。

[0055] 一方、負の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21に球面波の光束を入射させると、図 8 (b)に示すように、光学系のレンズ開口内の進相軸分布として光軸 AXを中心とする半径方向の分布が得られる。ここで、図 9に示すようなレンズ開口内の偏光分布を有する円偏光状態で球面波の光束を複屈折素子 21に入射させると、複屈折素子 21を通過した光束に関して、図 10 (a)または（b)に示すようなレンズ開口内の偏光分布が得られる。

[0056] なお、図 10 (a)に示す偏光分布は、図 8 (a)の進相軸分布に対応する複屈折素子 21すなわち正の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21に、図 9に示すような右廻り円偏光を入射させたときに得られる。一方、図 10 (b)に示す偏光分布は、図 8 (b )の進相軸分布に対応する複屈折素子 21すなわち負の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21に、図 9に示すような右廻り円偏光を入射させたときに得られる。

[0057] 旋光素子 22は、たとえば水晶のような旋光性を有する光学材料により形成された平行平面板状の光透過部材であって、複屈折素子 21よりも後側 (像側）に配置されている。旋光素子 22は、その結晶光学軸が光軸 AXと平行に配置され、その厚さや光束の入射角度などに応じてレンズ開口内の偏光状態を所定角度だけ回転させる機能を有する。本発明では、旋光素子 22の作用により、複屈折素子 21を通過した光束の偏光状態を 45度回転させる（すなわちレンズ開口内の偏光状態を 45度回転させる）ことにより、図 11に示すようなレンズ開口内の偏光分布が得られる。

[0058] ただし、正の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21を用いる場合には、複屈折素子 21により図 10 (a)に示す偏光分布が得られるので、図 11に示すようなレンズ開口内の偏光分布を得るには左廻りの旋光性を有する光学材料により形成された旋光素子 22を用いる必要がある。一方、負の一軸性結晶により形成された複屈折素子 21を用いる場合には、複屈折素子 21により図 10 (b)に示す偏光分布が得られるので、図 11に示すようなレンズ開口内の偏光分布を得るには右廻りの旋光性を有する光学材料により形成された旋光素子 22を用いる必要がある。

[0059] 図 11に示すレンズ開口内の偏光分布を参照すると、レンズ開口の中心（光軸 AX) を通る光線は円偏光状態であり、開口周辺に向力つて楕円偏光状態から直線偏光状態に変化し、偏光状態が光軸 AXに関して回転対称に分布することがわかる。このように、図 11に示すレンズ開口内の偏光分布では、レンズ開口内の全体に亘つて周方向偏光状態 (光軸 AXを中心とした円周方向に振動する直線偏光状態）が実現されているわけではないが、少なくともレンズ開口の周辺領域では周方向偏光状態が実現されている。

[0060] ここで、レンズ開口の中央領域の光線よりもレンズ開口の周辺領域の光線の方が像形成時における干渉性の低下が大きヽことを考慮すると、図 11に示すようにレンズ開口の周辺領域において周方向偏光状態を実現している偏光分布は、物体像のコントラスト向上の観点力も見れば、図 6 (a)に示すようにレンズ開口の全体に亘つて周方向偏光状態を実現している偏光分布とほぼ等価である。こうして、本発明では、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができ、ひ、ては像面上にぉ、て高、コントラストの物体像を得ることができる。なお、図 11に示したレンズ開口内の偏光分布では、レンズ開口の最周辺の領域で周方向偏光状態を実現しているが、周方向偏光状態が実現できるレンズ開口内の領域については最周辺に限られず、必要に応じて適宜設定すれば良い。また、図 11に示すようにレンズ開口の周辺領域において周方向偏光状態を実現している偏光分布と、輪帯照明、 2極や 4極等の複数極照明とを組み合わせれば、照明光束内の偏光分布がほぼ周方向偏光状態となるので、さらにコントラストの高い物体像を像面上にぉヽて得ることができる。

[0061] なお、複屈折素子として、水晶以外の適当な光学材料、たとえば MgFやライカフ（ LiCaAlF：リチウムカルシウムアルミニウムフローライド)等の直線複屈折性を有する

6

光学材料により形成された光透過部材を用いることができる。あるいは、複屈折素子として、たとえば蛍石のような立方晶系の結晶材料により形成された一対の光透過部材を用い、レンズ開口内の進相軸分布がほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布となるように一対の光透過部材を位置決めしてもよ、。

[0062] 具体的には、結晶方位 < 111 >が光軸とほぼ平行で且つ他の結晶方位が光軸を中心として約 60度だけ相対回転した状態に配置された一対の光透過部材を、複屈折素子として用いることができる。この場合、一対の光透過部材からなる複屈折素子に球面波の光束を入射させると、正の一軸性結晶により形成された複屈折素子の場合と同様に、図 8 (a)に示すように光学系のレンズ開口内の進相軸分布として光軸 A Xを中心とする円周方向の分布が得られる。したがって、図 9に示すような右廻り円偏光状態で球面波の光束を入射させると、図 10 (a)に示すようなレンズ開口内の偏光分布が得られる。

[0063] また、結晶方位く 100 >が光軸とほぼ平行で且つ他の結晶方位が光軸を中心として約 45度だけ相対回転した状態に配置された一対の光透過部材を、複屈折素子として用いることができる。この場合、一対の光透過部材からなる複屈折素子に球面波の光束を入射させると、負の一軸性結晶により形成された複屈折素子の場合と同様に、図 8 (b)に示すように光学系のレンズ開口内の進相軸分布として光軸 AXを中心とする半径方向の分布が得られる。したがって、図 9に示すような右廻り円偏光状態で球面波の光束を入射させると、図 10 (b)に示すようなレンズ開口内の偏光分布が得られる。

[0064] 一軸性結晶により形成された複屈折素子、および立方晶系の結晶材料により形成された一対の光透過部材力なる複屈折素子は、入射角度に応じて複屈折量が変化する素子である。したがって、球面波の光束を入射させることにより、図 8 (a)または (b)に示すような進相軸分布を有する複屈折素子として機能し、図 10 (a)または (b) に示すようなレンズ開口内の偏光分布を得ることができる。なお、レンズ開口内の偏光分布を画面内でほぼ均一にするには、図 7に示すように、ほぼテレセントリックな光路中に一軸性結晶の複屈折素子 (または一対の光透過部材カもなる複屈折素子) 2 1を配置することが好ましい。

[0065] 一方、旋光素子 22は、レンズ開口内の偏光状態を一様に回転させることが好ましい。したがって、図 7に示すように、光束の入射角度のばらつきが少ない個所に旋光素子 22を配置することが好ましい。具体的には、入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に旋光素子 22を配置することが好ましぐ入射角のばらつき力 ^度以内である光束が入射する位置に旋光素子 22を配置することがさらに好ましい。なお、水晶以外に、旋光性を有する適当な光学材料を用いて旋光素子 22を形成することができる。

[0066] 図 5を再び参照すると、本実施形態の露光装置では、たとえば水晶のような一軸性結晶により形成された光透過部材カもなる複屈折素子 (あるいは、たとえば蛍石のような立方晶系の結晶材料により形成された一対の光透過部材力なる複屈折素子） 2 1が、マスクブラインド 13と結像光学系 14との間の光路中、すなわち被照射面であるマスク Mと光学的に共役な位置に配置されたマスクブラインド 13の近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、たとえば水晶により形成された旋光素子 22が、結像光学系 14の光路中において、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されてヽる。

[0067] この状態で、 1Z2波長板 4bおよびデボラライザ 4cをともに照明光路力退避させ、且つ 1Z4波長板 4aの結晶光学軸を入射する楕円偏光に対して所定の角度をなすように設定すると、円偏光状態でほぼ球面波の光束が複屈折素子 21に入射する。その結果、本実施形態では、レンズ開口内の進相軸分布をほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布にするための複屈折素子 21と、その後側に配置されてレンズ開口内の偏光状態を回転させるための旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。したがって、本実施形態では、マスク Mの微細パターンの高コントラスト像をウエノ、 W上に形成し、高スループットで且つ忠実な露光を行うことができる。

[0068] 図 12は、本実施形態の第 1変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 1変形例では、マスクブラインド 13からウェハ Wまでの構成力図 5に示す実施形態と類似している。しカゝしながら、複屈折素子 21が結像光学系 14とマスク Mとの間の光路中に配置され、旋光素子 22が投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されてヽる点が、図 5に示す実施形態と相違してヽる。

[0069] すなわち、第 1変形例では、複屈折素子 21が、照明光学系（2— 14)の光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 22が、投影光学系 PLの光路中において比較的マスク M側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 1変形例においても図 5の実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0070] 図 13は、本実施形態の第 2変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 2変形例においても第 1変形例と同様に、マスクブラインド 13からウエノ、 Wまでの構成が、図 5に示す実施形態と類似している。し力しながら、複屈折素子 21 がマスク Mと投影光学系 PLとの間の光路中に配置され、旋光素子 22が投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されている点が、図 5に示す実施形態と相違している

[0071] すなわち、第 2変形例では、複屈折素子 21が、投影光学系 PLの光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 2 2が、投影光学系 PLの光路中において比較的マスク M側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 2 変形例においても図 5の実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0072] 図 14は、本実施形態の第 3変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 3変形例においても第 1変形例および第 2変形例と同様に、マスクブラインド 13からウェハ Wまでの構成力図 5に示す実施形態と類似している。しかしながら、複屈折素子 21がマスク Mと投影光学系 PLとの間の光路中に配置され、旋光素子 22が投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されている点が、図 5に示す実施形態と相違している。

[0073] すなわち、第 3変形例では第 2変形例と同様に、複屈折素子 21が、投影光学系 PL の光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中（マスク M側にほぼテレセントリックな光路中）に配置されている。し力しながら、第 2変形例とは異なり、旋光素子 22が、投影光学系 PLの光路中において比較的ウェハ W側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 3変形例においても図 5に示す実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0074] 図 15は、本実施形態の第 4変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 4変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 5に示す実施形態と類似している。しカゝしながら、図 5の実施形態の投影光学系 PLが屈折光学系であるのに対し、第 4変形例の投影光学系 PLは凹面反射鏡 CMを含む 3回結像型の反射屈折光学系である点が相違している。また、複屈折素子 21が結像光学系 14とマスク Mとの間の光路中に配置され、旋光素子 22が投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されている点が、図 5に示す実施形態と相違している。

[0075] すなわち、第 4変形例では、複屈折素子 21が、照明光学系（2— 14)の光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 22が、投影光学系 PLの第 1結像光学系 G1の光路中において比較的マスク M 側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 4変形例においても図 5の実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0076] 図 16は、本実施形態の第 5変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 5変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 15の第 4 変形例と類似している。し力しながら、複屈折素子 21がマスク Mと投影光学系 PLとの間の光路中に配置され、旋光素子 22が投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されて!、る点が、図 15の第 4変形例と相違して、る。 [0077] すなわち、第 5変形例では、複屈折素子 21が、投影光学系 PLの光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中（マスク M側にほぼテレセントリックな光路中）に配置されている。また、旋光素子 22が、投影光学系 PLの第 1結像光学系 G1の光路中において比較的ウエノ、 W側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 5変形例においても第 4変形例と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0078] 図 17は、本実施形態の第 6変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 6変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 15の第 4 変形例と類似している。しカゝしながら、複屈折素子 21および旋光素子 22がともに投影光学系 PLの光路中の所定位置に配置されている点が、図 15の第 4変形例と相違している。

[0079] すなわち、第 6変形例では、複屈折素子 21が、第 2結像光学系 G2と第 3結像光学系 G3との間の光路中において、マスク Mと光学的に共役な位置（マスク Mの二次像が形成される位置)またはその近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 22が、投影光学系 PLの第 3結像光学系 G3の光路中において比較的ウェハ W側の位置、例えば入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されている。その結果、第 6変形例においても第 4変形例と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。また、第 6変形例では、複屈折素子 21が投影光学系 PL中の光路折曲げ鏡よりもゥハ W側の光路に配置されている。この構成の場合、光路折曲げ鏡に対する P偏光と S偏光との間で反射による位相差が生じたとしても、光路折曲げ鏡に照射される偏光状態を楕円偏光に設定しておけば、反射後の偏光状態をほぼ円偏光にすることが可能であるため、投影光学系に光路折曲げ鏡が配置される場合には、前述の第 5変形 ί列よりも好ましヽ。

[0080] なお、図 5の実施形態および第 1変形例一第 6変形例では、複屈折素子 21として、たとえば水晶のような一軸性結晶により形成された光透過部材またはたとえば蛍石のような立方晶系の結晶材料により形成された一対の光透過部材を用いている。しかしながら、これに限定されることなぐ複屈折素子として、光軸に関してほぼ回転対称な内部応力を有する光透過部材、たとえば石英力なる平行平面板のような光透過部材を用いることちできる。

[0081] この場合、光軸に関してほぼ回転対称な内部応力を有する光透過部材力なる複屈折素子に、ほぼ円偏光状態で平面波の光束を入射させると、図 10 (a)または (b) に示すようなレンズ開口内の偏光分布が得られる。なお、レンズ開口内の偏光分布を画面内でほぼ均一にするには、内部応力を有する光透過部材力なる複屈折素子を光学系の瞳の近傍（図 5の実施形態では、たとえば結像光学系 14の瞳の近傍であつて旋光素子 21よりも光源側の位置など）に配置することが好ましい。なお、たとえば石英力なる平行平面板のような光透過部材にほぼ回転対称な内部応力を付与 (所望の複屈折分布を付与）する方法の詳細については、たとえば WO03Z007045号パンフレットを参照することができる。

[0082] また、図 5の実施形態および第 1変形例一第 6変形例では、間隔を隔てて配置された 2つの素子、すなわち複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現している。し力しながら、直線複屈折性と旋光性とを有する光学材料により形成され且つ光学軸が光軸とほぼ平行に配置された複屈折旋光素子、たとえば水晶により形成された 1つの平行平面板状の光透過部材からなる複屈折旋光素子を用い、この複屈折旋光素子にほぼ円偏光状態の光束を入射させることにより、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することちでさる。

[0083] この場合、複屈折旋光素子は、ほぼ球面波の光束が入射する位置に配置され、入射光束の外周領域の光束をレンズ開口においてほぼ円周方向に振動するほぼ直線偏光状態の光束に変換するための所要の厚さを有する。すなわち、複屈折旋光素子の外周領域へ円偏光で入射した光線が、複屈折性により直線偏光に変換され、且つ旋光性により偏光状態が 45度回転するように、複屈折旋光素子の厚さと入射する光線の角度との関係が設定されている。 [0084] 以下、図 18に示すポアンカレ球を参照して、複屈折旋光素子内における偏光状態の変化を説明する。図 18において、 S , S , Sは、偏光状態を示すスト

1 2 3 一タスパラメータである。複屈折旋光素子では、 A点 (0, 0, 1)に対応する完全な円偏光状態で入射した光が、その複屈折性による S軸周りの回転作用を受けるとともに、その旋光

1

性による S軸周りの回転作用を受けることにより、 B点（1, 0, 0)に対応する周方向偏

3

光状態に到達する。

[0085] ちなみに、前述した複屈折素子 21では、 A点（0, 0, 1)に対応する完全な円偏光状態で入射した光が、その複屈折性による S軸周りの回転作用のみにより、 B'点 (0

1

, 1, 0)に到達することになる。なお、複屈折旋光素子における回転量と複屈折量とを調整するために、右廻りの旋光性を有する光学材料 (たとえば右廻り水晶）により形成された第 1光透過部材と、左廻りの旋光性を有する光学材料 (たとえば左廻り水晶 )により形成された第 2光透過部材とにより複屈折旋光素子を構成することが好ましい

[0086] 図 19は、本実施形態の第 7変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 7変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成力図 5に示す実施形態と類似している。しカゝしながら、複屈折素子 21および旋光素子 22に代えて、複屈折旋光素子 23がマスクブラインド 13と結像光学系 14との間の光路中に配置されて、る点が、図 5に示す実施形態と相違して、る。

[0087] すなわち、第 7変形例では、複屈折旋光素子 23が、照明光学系（2— 14)の光路中にお、て、被照射面であるマスク Mと光学的に共役な位置に配置されたマスクブラインド 13の近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。その結果、第 7変形例では、複屈折旋光素子 23の作用により、図 5の実施形態の場合と同様に、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0088] 図 20は、本実施形態の第 8変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 8変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 19の第 7 変形例と類似している。しカゝしながら、複屈折旋光素子 23が結像光学系 14とマスク Mとの間の光路中に配置されている点が、第 7変形例と相違している。すなわち、第 8変形例では、複屈折旋光素子 23が、照明光学系（2— 14)の光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。その結果、第 8変形例においても第 7変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0089] 図 21は、本実施形態の第 9変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 9変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 19の第 7 変形例と類似している。しカゝしながら、複屈折旋光素子 23がマスク Mと投影光学系 P Lとの間の光路中に配置されている点が、第 7変形例と相違している。すなわち、第 9 変形例では、複屈折旋光素子 23が、投影光学系 PLの光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリックな光路中（マスク M側にほぼテレセントリックな光路中）に配置されている。その結果、第 9変形例においても第 7変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0090] 図 22は、本実施形態の第 10変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 10変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 19の第 7変形例と類似している。しかしながら、複屈折旋光素子 23が投影光学系 PLとゥェハ Wとの間の光路中に配置されている点力第 7変形例と相違している。すなわち、第 10変形例では、複屈折旋光素子 23が、投影光学系 PLの光路中において、ゥェハ Wの近傍のほぼテレセントリックな光路中（ウェハ W側にほぼテレセントリックな光路中）に配置されている。その結果、第 10変形例においても第 7変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0091] 図 23は、本実施形態の第 11変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 11変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 15の第 4変形例と類似している。し力しながら、複屈折素子 21および旋光素子 22に代えて、複屈折旋光素子 23が結像光学系 14とマスク Mとの間の光路中に配置されて、る点が、第 4変形例と相違している。すなわち、第 11変形例では、複屈折旋光素子 2 3力照明光学系（2— 14)の光路中において、マスク Mの近傍のほぼテレセントリツクな光路中に配置されている。その結果、第 11変形例においても第 4変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0092] 図 24は、本実施形態の第 12変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 12変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 23の第 11変形例と類似している。し力しながら、複屈折旋光素子 23が結像光学系 14とマスク Mとの間の光路中に配置されている点力第 11変形例と相違している。すなわち、第 11変形例では、複屈折旋光素子 23が、第 2結像光学系 G2と第 3結像光学系 G 3との間の光路中において、マスク Mと光学的に共役な位置（マスク Mの二次像が形成される位置)またはその近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。その結果、第 12変形例においても第 11変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0093] 図 25は、本実施形態の第 13変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 13変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 23の第 11変形例と類似している。しかしながら、複屈折旋光素子 23が投影光学系 PLとゥハ Wとの間の光路中に配置されている点力第 11変形例と相違している。すなわち、第 13変形例では、複屈折旋光素子 23が、投影光学系 PLの光路中において、ゥェハ Wの近傍のほぼテレセントリックな光路中（ウェハ W側にほぼテレセントリックな光路中）に配置されている。その結果、第 13変形例においても第 11変形例と同様に、複屈折旋光素子 23の作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。また、第 12変形例および第 13変形例では、複屈折旋光素子 23が投影光学系 PL中の光路折曲げ鏡よりもウェハ W側の光路に配置されている。この構成の場合、前述の第 6変形例と同様に、光路折曲げ鏡に対する P偏光と S偏光との間で反射による位相差が生じたとしても、光路折曲げ鏡に照射される偏光状態を楕円偏光に設定しておけば、反射後の偏光状態をほぼ円偏光にすることが可能であるため、投影光学系に光路折曲げ鏡が配置される場合には、前述の第 11変形例よりも好ましい。

[0094] 図 26は、本実施形態の第 14変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 14変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成が、図 25に示す実施形態と類似している。しカゝしながら、図 25の実施形態の露光装置ではマスク Mを円偏光で照明するのに対し、第 14変形例の露光装置ではマスク Mを直線偏光で照明する点、並びに図 25の実施形態の投影光学系 PLが凹面反射鏡 CMおよび 2つの光路折り曲げ鏡を含む 3回結像型の反射屈折光学系であるのに対し、第 14 変形例の投影光学系 PLが凹面反射鏡 CM、偏光ビームスプリツター PBSおよび 1つの光路折り曲げ鏡 FMを含む 2回結像型の反射屈折光学系である点が相違している

[0095] 図 26にお、て、第 14変形例の投影光学系 PLは、マスク M側およびウェハ W側がテレセントリックな光学系であって、マスク Mの中間像を形成する第 1結像光学系 G1 と、この中間像の像を感光性基板としてのウェハ W上に形成する第 2結像光学系 G2 とを備えている。

[0096] そして、第 1結像光学系 G1は、最もマスク側に配置される第 1レンズ群 (マスク側フィールドレンズ群）、この第 1レンズ群を介した直線偏光の光束を反射する偏光ビームスプリツター PBS、この偏光ビームスプリツター PBSで反射された直線偏光の光束を円偏光の光束に変換する第 1の 1Z4波長板 QW1、第 1の 1Z4波長板 QW1を介した光束を反射する凹面反射鏡 CM、凹面反射鏡 CMと第 1の 1Z4波長板 QW1との間の光路中に配置される負レンズ群、この負レンズ群および第 1の 1Z4波長板を介して偏光ビームスプリツター PBSを透過する直線偏光の光束を円偏光の光束に変換する第 2の 1Z4波長板 QW2、偏光ビームスプリツター PBSからの光束の光路をほぼ 90度偏向させる光路折り曲げ鏡 FM、偏光ビームスプリツター PBSと中間結像点との間に配置された正レンズ群（中間像側フィールドレンズ群）を備えている。なお、この中間像側フィールドレンズ群によって、第 1結像光学系 G1の中間像側の光路 (第 1 結像光学系 G1と第 2結像光学系 G2との間の光路）はほぼテレセントリックとなっている。

[0097] また、第 2結像光学系 G2は、図 14に示した第 4変形例の屈折型投影光学系 PLと類似の構造を有しており、複屈折素子 21が第 2結像光学系 G2と中間結像点との間の光路中に配置され、旋光素子 22が第 2結像光学系 G2の光路中の所定位置、好ましくは開口絞り ASの近傍の位置に配置されている。

[0098] そして、マスク Mからの直線偏光光は、第 1レンズ群を通過した後、偏光ビームスプリツター PBSで反射された後、第 1の 1Z4波長板 QW1を通過して円偏光に変換され、負レンズ群を介して凹面反射鏡 CMに達する。凹面反射鏡 CMで反射された円偏光の光束は、再び負レンズ群を介した後、第 1の 1Z4波長板 QW1を通過して、直線偏光に変換されて偏光ビームスプリツター PBSを透過し、第 2の 1Z4波長板 QW2に達する。この光束は第 2の 1Z4波長板 QW2によって直線偏光に変換された後、光路折曲げ鏡 FMにて反射され、中間像側フィールドレンズ群である正レンズ群を介して、マスク Mの中間像を形成する。そして、この中間像からの光は、複屈折素子 21を介して第 2結像光学系 G2に入射し、この第 2結像光学系 G2中の旋光素子 22を通過した後、像面にマスク Mの 2次像である縮小像を形成する。この縮小像はマスク Mの裏像 (紙面内方向における横倍率が負、紙面垂直方向における横倍率が正の像)となる。

[0099] 第 14変形例では、複屈折素子 21が投影光学系 PLの光路中において、中間結像点近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 22が、投影光学系 PLの瞳位置近傍に配置されている。その結果、第 14変形例においても図 25の実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。

[0100] なお、第 14変形例では、光路折曲げ鏡 FMに入射する光束が光路折曲げ鏡 FM の反射面に対して P偏光または S偏光となる直線偏光であるため、光路折曲げ鏡 FM の反射面での位相とびの影響を低減することが可能となる。また、第 14変形例において、照明光学系でマスク Mを円偏光で照明しても良ぐこの場合、投影光学系 PL 中のマスク Mと偏光ビームスプリツター PBSとの間の光路中に第 3の 1Z4波長板を配置して、偏光ビームスプリツターへ直線偏光を導くように構成すれば良い。また、第 14変形例では、マスク Mからの光束を偏光ビームスプリツター PBSで反射するように構成して!/、るが、マスク Mからの光束を偏光ビームスプリツター PBSで通過させるように（マスク Mから凹面反射鏡 CMまでの光学系が一直線上に並ぶように)構成しても良い。

[0101] 図 27は、本実施形態の第 15変形例に力かる露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第 15変形例は、マスクブラインド 13からマスク Mまでの構成および中間結像点からウェハ Wまでの構成が図 26に示す実施形態 (第 14変形例）と類似している。し力しながら、第 14変形例の投影光学系 PLがマスク Mからの光束を 3回反射してウェハ Wへ導くのに対し、第 15変形例の投影光学系 PLがマスク Mからの光束を 4 回反射してウェハ Wへ導く点が相違している。

[0102] 図 27において、第 15変形例の投影光学系 PLは、第 14変形例の投影光学系 PLと同様に、マスク M側およびウェハ W側がテレセントリックな光学系であって、マスク M の中間像を形成する第 1結像光学系 G1と、この中間像の像を感光性基板としてのゥェハ W上に形成する第 2結像光学系 G2とを備えて、る。

[0103] そして、第 1結像光学系 G1は、最もマスク側に配置される第 1レンズ群 (マスク側フィールドレンズ群）、この第 1レンズ群を介した直線偏光の光束を反射する第 1の偏光分離面 PBS 1を有する偏光ビームスプリッター PBS、この第 1の偏光分離面 PBS 1で反射された直線偏光の光束を円偏光の光束に変換する第 1の 1Z4波長板 QW1、第 1の 1Z4波長板 QW1を介した光束を反射する凹面反射鏡 CM、凹面反射鏡 CM と第 1の 1Z4波長板 QW1との間の光路中に配置される負レンズ群、この負レンズ群および第 1の 1 Z4波長板を介して第 1の偏光分離面 PBS 1を透過する直線偏光の光束を通過させる第 2の偏光分離面 PBS2、第 2の偏光分離面 PBS2を透過した直線偏光の光束を円偏光の光束に変換する第 2の 1Z4波長板 QW2、第 2の 1Z4波長板 QW2からの円偏光の光束を折り返す平面反射面を備えた折り返し鏡 RM、第 2 の 1Z4波長板 QW2を往復通過して第 2の偏光分離面 PBS2で反射される直線偏光の光束を円偏光の光束に変換する第 3の 1Z4波長板 QW3、第 2の偏光分離面 PB S2と中間結像点との間に配置された正レンズ群（中間像側フィールドレンズ群）を備えている。なお、この中間像側フィールドレンズ群によって、第 1結像光学系 G1の中間像側の光路 (第 1結像光学系 G1と第 2結像光学系 G2との間の光路）はほぼテレセントリックとなっている。

[0104] また、第 2結像光学系 G2は、図 26に示した第 14変形例の屈折型投影光学系 PLと類似の構造を有しており、複屈折素子 21が第 2結像光学系 G2と中間結像点との間の光路中に配置され、旋光素子 22が第 2結像光学系 G2の光路中の所定位置、好ましくは開口絞り ASの近傍の位置に配置されている。

[0105] そして、マスク Mからの直線偏光の光束は、第 1レンズ群を通過した後、偏光ビームスプリツター PBSの第 1の偏光分離面 PBS1で反射された後、第 1の 1Z4波長板 Q W1を通過して円偏光に変換され、負レンズ群を介して凹面反射鏡 CMに達する。凹面反射鏡 CMで反射された円偏光の光束は、再び負レンズ群を介した後、第 1の 1Z 4波長板 QW1を通過して、直線偏光に変換されて偏光ビームスプリツター PBSの第 1の偏光分離面 PBS 1と第 2の偏光分離面 PBS2とを透過し、第 2の 1 Z4波長板 QW 2に達する。この光束は第 2の 1Z4波長板 QW2によって円偏光に変換された後、折り返し鏡 RMに達する。折り返し鏡 RMで反射された円偏光の光束は、第 2の 1Z4波長板 QW2を介して直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリツター PBSの第 2の偏光分離面 PBS2で反射されて、第 3の 1Z4波長板 QW3に達する。第 3の 1/4波長板 QW3に入射する直線偏光の光束は、この第 3の 1Z4波長板 QW3により円偏光の光束に変換された後、中間像側フィールドレンズ群である正レンズ群を介して、マスク Mの中間像を形成する。そして、この中間像からの光は、複屈折素子 21を介して第 2結像光学系 G2に入射し、この第 2結像光学系 G2中の旋光素子を通過した後、像面にマスク Mの 2次像である縮小像を形成する。この縮小像はマスク Mの表像（紙面内方向における横倍率が正、紙面垂直方向における横倍率が正の像、正立正像）となる。

[0106] 第 15変形例においても、複屈折素子 21が投影光学系 PLの光路中において、中間結像点近傍のほぼテレセントリックな光路中に配置されている。また、旋光素子 22 力投影光学系 PLの瞳位置近傍に配置されている。その結果、第 15変形例では図 26の実施形態と同様に、複屈折素子 21と旋光素子 22との協働作用により、簡素な構成に基づいて、光量損失を抑えつつ、レンズ開口内においてほぼ周方向偏光状態を実現することができる。 [0107] また、第 15変形例において、照明光学系でマスク Mを円偏光で照明しても良ぐこの場合、投影光学系 PL中のマスク Mと偏光ビームスプリツター PBSとの間の光路中に第 3の 1Z4波長板を配置して、偏光ビームスプリツター PBSへ直線偏光を導くように構成すれば良い。また、第 15変形例では、マスク Mからの光束を偏光ビームスプリッター PBSの第 1の偏光分離面 PBS1で反射するように構成している力マスク Mからの光束を第 1の偏光分離面 PBS1で通過させるように（マスク Mから凹面反射鏡 C Mまでの光学系が一直線上に並ぶように)構成しても良い。また、第 15変形例では、折り返し鏡 RM力の光束を偏光ビームスプリツター PBSの第 2の偏光分離面 PBS2 で反射するように構成して、るが、折り返し鏡力の光束が第 2の偏光分離面 PBS2 を透過するように (折り返し鏡 RM力ウェハ Wまでの光学系が一直線上に並ぶように )構成しても良い。このとき、第 1の偏光分離面 PBS1からの光束は第 2の偏光分離面 PBS 2で反射されること〖こなる。

[0108] なお、上述のような偏光状態切換手段 4による偏光状態の制御、回折光学素子の交換動作の制御、輪帯比変更手段としてのアキシコン系 8の動作の制御については、マスク M上の露光対象とするパターンの形状に応じて適宜制御すれば良い。なお、上述の実施形態および変形例において、偏光状態切換手段 4の作用により直線偏光状態や非偏光状態に設定したときに、マスク Mとウェハ Wとの間の光路中に配置された複屈折素子 21ゃ複屈折旋光素子 23が偏光状態に影響を及ぼすことが考えられる。その場合には、必要に応じて、複屈折素子 21ゃ複屈折旋光素子 23を光路から退避させたり、複屈折素子 21ゃ複屈折旋光素子 23を複屈折性のない光透過部材 (たとえば石英により形成された平行平面板など）と交換したりしてもよい。このような複屈折素子 21ゃ複屈折旋光素子 23の退避動作や交換動作についても、上述の制御と同期して制御すれば良い。

[0109] 上述の実施形態に力かる露光装置では、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っき図 28のフローチャートを参照して説明する。

[0110] 先ず、図 28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力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。

[0111] 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 29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 29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。

[0112] 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本のストライブ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。

[0113] 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。

[0114] 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)を用いている力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 Fレーザ光

2 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。

[0115] 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。投影光学系と感光性基板表面に塗布されたレジストなどの感光性材料との間が液体で満たされている場合、投影光学系と感光性基板表面に塗布されたレジストとの間が空気 (気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与する S偏光成分 (TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数 NAが 1. 0を超えるような場合でも高い結像性能を得ること力 Sできる。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 WO99Z49504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ヽ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。

[0116] 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ぐ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ぐたとえば 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 F

2 レーザ光を用いる場合は、液体としては Fレーザ光を透過可能な例えばフッ素系ォ

2

ィルゃ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。また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 10— 163099号及び特開平 10— 214783号 (対応米国特許 6, 341, 007号、 6, 400, 441号、 6, 549, 269号及び 6, 590, 63 4号）、特表 2000— 505958号（対応米国特許 5, 969, 441号）あるいは米国特許 6 , 208, 407号【こ開示されて!ヽる。

符号の説明

[0117] 1 光源

4 偏光状態切換手段

4a 1Z4波長板

4b 1Z2波長板

4c デポラライザ

5, 50 回折光学素子 (光束変換素子）

6 ァフォー力ノレレンズ

8 円錐アキシコン系

9 ズームレンズ

10 マイクロフライアイレンズ

11 偏光モニター

11a ビームスプリツター

12 コンデンサー光学系

13 マスクブラインド

14 結像光学系 21 複屈折素子

22 旋光素子

23 複屈折旋光素子

M マスク

PL 投影光学系

W ウェハ

Claims

請求の範囲

[1] レンズ開口内の進相軸分布をほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布にするための複屈折素子と、該複屈折素子の後側に配置されて前記レンズ開口内の偏光状態を回転させるための旋光素子とを備えていることを特徴とする光学系。

[2] 前記複屈折素子は、一軸性結晶材料により形成され且つ結晶光学軸が光軸とほぼ平行に配置された光透過部材を有し、

前記光透過部材には、ほぼ円偏光状態でほぼ球面波の光束が入射することを特徴とする請求項 1に記載の光学系。

[3] 前記複屈折素子は、立方晶系の結晶材料により形成された少なくとも一対の光透過部材を有し、

前記一対の光透過部材は、レンズ開口内の進相軸分布がほぼ円周方向の分布またはほぼ半径方向の分布となるように位置決めされ、

前記一対の光透過部材には、ほぼ円偏光状態でほぼ球面波の光束が入射することを特徴とする請求項 1に記載の光学系。

[4] 前記一対の光透過部材は、結晶方位く 111 >が光軸とほぼ平行で且つ他の結晶方位が前記光軸を中心として約 60度だけ相対回転した状態で配置されていることを特徴とする請求項 3に記載の光学系。

[5] 前記一対の光透過部材は、結晶方位く 100 >が光軸とほぼ平行で且つ他の結晶方位が前記光軸を中心として約 45度だけ相対回転した状態で配置されていることを特徴とする請求項 3に記載の光学系。

[6] 前記複屈折素子は、前記光学系の瞳の近傍に配置されて光軸に関してほぼ回転対称な内部応力を有する光透過部材を有し、

前記光透過部材には、ほぼ円偏光状態の光束が入射することを特徴とする請求項 1に記載の光学系。

[7] 前記旋光素子は、入射角のばらつきが 10度以内である光束が入射する位置に配置されていることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれ力 1項に記載の光学系。

[8] 前記旋光素子は、前記レンズ開口内の偏光状態を約 45度回転させることを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれ力 1項に記載の光学系。

[9] 前記光学系は、第 1面の像を第 2面上に形成するための投影光学系を有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれ力 1項に記載の光学系。

[10] 前記投影光学系は、前記第 1面側にほぼテレセントリックに構成され、

前記複屈折素子は、前記第 1面側にほぼテレセントリックな光路中に配置されていることを特徴とする請求項 9に記載の光学系。

[11] 前記光学系は、被照射面をほぼテレセントリックに照明するための照明光学系を有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか 1項に記載の光学系。

[12] 前記複屈折素子は、前記照明光学系の光路中において、前記被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されて、ることを特徴とする請求項 11に記載の光学系。

[13] 前記光学系は、第 1面をほぼテレセントリックに照明するための照明光学系と、前記第 1面の像を第 2面上に形成するための投影光学系とを有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれ力 1項に記載の光学系。

[14] 前記複屈折素子は、前記照明光学系の光路中に配置され、

前記旋光素子は、前記投影光学系の光路中に配置されていることを特徴とする請求項 13に記載の光学系。

[15] 前記複屈折素子は、前記照明光学系の光路中において、前記第 1面の近傍、あるいは前記第 1面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されていることを特徴とする請求項 14に記載の光学系。

[16] 直線複屈折性と旋光性とを有する光学材料により形成され且つ光学軸が光軸とほぼ平行に配置された複屈折旋光素子を備え、

前記複屈折旋光素子には、ほぼ円偏光状態の光束が入射することを特徴とする光学系。

[17] 前記複屈折旋光素子は、ほぼ球面波の光束が入射する位置に配置され、入射光束の外周領域の光束をレンズ開口においてほぼ円周方向に振動するほぼ直線偏光状態の光束に変換するための所要の厚さを有することを特徴とする請求項 16に記載の光学系。

[18] 前記複屈折旋光素子は、右廻りの旋光性を有する光学材料により形成された第 1光透過部材と、左廻りの旋光性を有する光学材料により形成された第 2光透過部材とを有することを特徴とする請求項 16または 17に記載の光学系。

[19] 前記光学系は、第 1面の像を第 2面上に形成するための投影光学系を有することを特徴とする請求項 16乃至 18のいずれか 1項に記載の光学系。

[20] 前記投影光学系は、前記第 1面側にほぼテレセントリックに構成され、

前記複屈折旋光素子は、前記第 1面側にほぼテレセントリックな光路中に配置されて、ることを特徴とする請求項 19に記載の光学系。

[21] 前記投影光学系は、前記第 2面側にほぼテレセントリックに構成され、

前記複屈折旋光素子は、前記第 2面側にほぼテレセントリックな光路中に配置されて、ることを特徴とする請求項 19に記載の光学系。

[22] 前記光学系は、被照射面をほぼテレセントリックに照明するための照明光学系を有することを特徴とする請求項 16乃至 18のいずれか 1項に記載の光学系。

[23] 前記複屈折旋光素子は、前記照明光学系の光路中において、前記被照射面の近傍、あるいは前記被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されていることを特徴とする請求項 22に記載の光学系。

[24] 前記照明光学系は、所定の光強度分布を有する二次光源を照明瞳面に形成し、前記二次光源の前記所定の光強度分布は、前記照明瞳上の領域であって光軸を含む瞳中心領域での光強度が該瞳中心領域の周囲の領域での光強度よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項 11乃至 15、 22および 23のいずれか 1項に記載の光学系。

[25] 前記二次光源の前記所定の光強度分布は、輪帯状または多極状の光強度分布を有することを特徴とする請求項 24に記載の光学系。

[26] 請求項 1乃至 25のいずれか 1項に記載の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。

[27] 転写用のパターンを、請求項 1乃至 25のいずれ力 1項に記載の光学系を介して、感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。

[28] 転写用のパターンを、請求項 1乃至 25のいずれ力 1項に記載の光学系を介して、感光性基板上に露光することを特徴とするデバイスの製造方法。前記光学系はリソグラフィー用光学系であることを特徴とする請求項 1乃至 25のいずれカ 1項に記載の光学系。