照明光学装置、露光装置及びマイクロデバイス製造方法
【課題】 インテグレータセンサにより照明光の光量を正確に検出することができる照明光学装置を提供する。
【解決手段】 光源１から射出される照明光で被照射面Ｍを照明する照明光学装置において、前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段１６と、前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、前記検出光を前記計測手段に導く光学系とを備え、前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有する。
【解決手段】 光源１から射出される照明光で被照射面Ｍを照明する照明光学装置において、前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段１６と、前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、前記検出光を前記計測手段に導く光学系とを備え、前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、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工程で製造するための露光装置に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の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（またはマイクロフライアイレンズ）に入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。二次光源からの光束は、必要に応じて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、コンデンサレンズに入射する。
【０００３】
コンデンサ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エハ上に結像する。こうして、ウエハ上には、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正確にウエハ上に露光するためには露光時における露光量の制御を行う必要があり、露光量を制御するためにはマスクを照明する照明光（露光光）の光量を正確に計測する必要がある。照明光（露光光）の光量を計測するために、露光装置にはインテグレータセンサが設けられており、このインテグレータセンサは照明光学系内に設けられているハーフミラー等により分割された照明光（露光光）の光量の検出を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の投影露光装置においては、ハーフミラー等により反射され、ＮＤ（減衰）フィルタを介して、インテグレータセンサに入射した照明光の光量を、インテグレータセンサにより検出する。ＮＤフィルタはインテグレータセンサの受光許容範囲に応じて照明光のエネルギ密度を下げる機能を有しており、インテグレータセンサはＮＤフィルタを介することによりエネルギ密度が下げられた光であって、照明光の全光量と等価の光の光量を検出する。
【０００６】
しかしながら、照明光の一部が検出光としてハーフミラー等により反射される際、照明光（検出光）に含まれるハーフミラー等の反射面に対するＳ偏光成分の光の反射率とハーフミラー等の反射面に対するＰ偏光成分の光の反射率とが異なるため、インテグレータセンサに入射する検出光の偏光状態が照明光（露光光）の偏光状態と異なることとなり、インテグレータセンサによる計測結果に悪影響を与える要因となっている。また、光のエネルギ密度を下げるためにＮＤフィルタを用いているが、ＮＤフィルタの光学薄膜の透過率が安定していないためにＮＤフィルタの光学薄膜の透過率変動が生じ、この透過率変動がインテグレータセンサの検出精度を低下させる要因となっている。
【０００７】
この発明の課題は、インテグレータセンサにより照明光の光量を正確に検出することができる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の照明光学装置は、光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、前記検出光を前記計測手段に導く光学系とを備え、前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有することを特徴とする。
【０００９】
この発明の照明光学装置によれば、検出光を計測手段に導く光学系が第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ備えており、第１反射部材により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、第１反射部材により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化は第２反射部材により反射されることにより打ち消され、第２反射部材により反射された後の検出光の偏光状態は第１反射部材により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。また、検出光が第１反射部材及び第２反射部材により反射されることにより検出光のエネルギ密度を低下させることができるため、計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、計測手段の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を下げることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量を計測手段により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて照明光の調整を良好に行うことができる。
【００１０】
また、この発明の露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを露光する露光装置において、前記マスクを照明するためのこの発明の照明光学装置と、前記照明光学装置により照明された前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明の露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、照明光学装置が備える計測手段により計測される検出光に含まれる第１直線偏光成分及び第２直線偏光成分の偏光状態が照明光の偏光状態と同様となり、かつ計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤフィルタ等を用いることなく検出光のエネルギ密度を適当に低下させることができる。従って、計測手段により良好に検出光の光量を検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００１２】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いてマイクロデバイスの製造を行うため、計測手段により良好に計測された検出光の光量に基づいて調整された適切な露光量により露光を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の照明光学装置によれば、検出光を計測手段に導く光学系が第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ備えている。従って、第１反射部材により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化は第２反射部材により反射されることにより打ち消され、第２反射部材により反射された後の検出光の偏光状態は第１反射部材により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。また、検出光が第１反射部材及び第２反射部材により反射されることにより検出光のエネルギ密度を低下させることができるため、計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、計測手段の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を下げることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量を計測手段により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて照明光の調整を良好に行うことができる。
【００１５】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、照明光学装置が備える計測手段により計測される検出光に含まれる第１直線偏光成分及び第２直線偏光成分の偏光状態が照明光の偏光状態と同様となり、かつ計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤフィルタ等を用いることなく検出光のエネルギ密度を適当に低下させることができる。従って、計測手段により良好に検出光の光量を検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００１６】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いてマイクロデバイスの製造を行うため、計測手段により良好に計測された検出光の光量に基づいて調整された適切な露光量により露光を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置ついて説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷ（マスクＭ）に対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。また、この露光装置が備える照明光学装置（光源１〜結像光学系９ｂ）は、輪帯照明を行うように構成されている。
【００１８】
この実施の形態にかかる露光装置は、図１に示すように、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源（光源）１として、例えば波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源または波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出された略平行な光束は、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及び２ｂからなるビームエキスパンダ２に入射する。各レンズ２ａ及び２ｂは、図１のＹＺ平面内において負の屈折力及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２に入射した光束は、図１のＹＺ平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。
【００１９】
整形光学系としてのビームエキスパンダ２を介した平行な光束は、折り曲げミラー３により反射されＹ方向に偏向された後、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に、かつ光軸ＡＸから挿脱可能に構成されている１／４波長板１１に入射する。ここで、１／４波長板１１は、楕円偏光の光が入射した場合において、入射する楕円偏光の特性に応じてその１／４波長板１１の結晶光学軸を設定することにより、楕円偏光の入射光を直線偏光の光に変換する機能を有する。
【００２０】
即ち、レーザ光源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、レーザ光源１は略直線偏光、例えば偏光度９５％以上の直線偏光の光を射出する。通常、レーザ光源１と１／４波長板１１との間の光路中には裏面反射鏡としての複数個の直角プリズム（図示せず）が配置されている。一般的に、裏面反射鏡としての直角プリズムに入射する直線偏光が直角プリズムの入射面に対してＰ偏光またはＳ偏光に一致していない場合、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化する。従って、例えば直角プリズムを介することにより入射光が直線偏光から楕円偏光に変化した場合においても、１／４波長板１１に入射する楕円偏光の特性に応じて１／４波長板１１の結晶光学軸を設定することにより、入射光を楕円偏光から直線偏光に変化させることができる。
【００２１】
１／４波長板１１を通過した光束は、１／２波長板１０及びデポラライザ（非偏光化素子）１２を通過する。図２は、１／２波長板１０及びデポラライザ１２の概略構成を示す図である。図２に示すように、１／２波長板１０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いる。また、デポラライザ１２は、くさび形状の水晶プリズム１２ａと、この水晶プリズム１２ａと相補的な形状を有するくさび形状の石英プリズム１２ｂとにより構成されている。水晶プリズム１２ａと石英プリズム１２ｂとは、一体的なプリズム組立体として構成されている。
【００２２】
１／２波長板１０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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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。更に、水晶プリズム１２ａ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１２ａ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。
【００２３】
この実施の形態においては、デポラライザ１２が照明光路中に位置決めされたときに水晶プリズム１２ａ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１２ａ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１２ａ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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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。
【００２４】
デポラライザ１２を照明光路中に位置決めした場合、１／２波長板１０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すると、１／２波長板１０に入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなく通過して水晶プリズム１２ａに入射する。水晶プリズム１２ａの結晶光学軸は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ているので、水晶プリズム１２ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換される。
【００２５】
一方、１／２波長板１０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すると、１／２波長板１０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なって水晶プリズム１２ａに入射する。水晶プリズム１２ａの結晶光学軸は入射する直線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１２ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換される。水晶プリズム１２ａ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１２ｂを通過する。
【００２６】
デポラライザ１２を通過した光束は、回折光学素子（変換手段）４ａに入射する。一般に、回折光学素子（ＤＯＥ）は、ガラス基板に露光光（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、回折光学素子４ａ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、回折光学素子４ａを介した光束は、後述するアフォーカルレンズ８５の瞳位置に輪帯状の光強度分布、すなわち輪帯状の断面を有する光束を形成する。回折光学素子４ａは、照明光路から退避可能に構成されている。
【００２７】
なお、以下の説明では、回折光学素子４ａを照明光路中に設定して、照明光学系の瞳位置にて輪帯状の強度分布を形成して、輪帯照明を行うことを代表させて説明するが、この輪帯照明用の回折光学素子の代わりに、照明光学系の瞳位置にて多極状の強度分布を形成するための多極照明用の回折光学素子や照明光学系の瞳位置にて円形状の強度分布を形成するための円形照明用の回折光学素子の何れかを照明光路中に配置して、任意の照明を行うことができることは言うまでもない。
【００２８】
回折光学素子４ａを通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）８５に入射する。アフォーカルレンズ８５は、その前側焦点位置と回折光学素子４ａ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８６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。したがって、回折光学素子４ａに入射した略平行な光束は、アフォーカルレンズ８５の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、略平行な光束となってアフォーカルレンズ８５から射出される。
【００２９】
なお、アフォーカルレンズ８５の前側レンズ群８５ａと後側レンズ群８５ｂとの間の光路中において瞳面またはその近傍には、光源側から順に、光分割部材としてのハーフミラー１６及び円錐アキシコン系８７が配置されている。１／２波長板１０及びデポラライザ１２を介することにより、非偏光状態の光に変換されている光束は、アフォーカルレンズ８５の前側レンズ群８５ａを通過し、ハーフミラー（抽出手段）１６に入射する。
【００３０】
図３は、ハーフミラー（第１反射部材）１６を備える光量計測装置１７の概略構成を示す図である。図３に示すように、ハーフミラー１６により照明光の一部が反射され、その反射された照明光の一部は、その光量を計測するための検出光として後述するインテグレータセンサ（計測手段）２４に導かれる。ここで、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＰ偏光（第１直線偏光）となっている。また、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＹ平面に平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＳ偏光（第２直線偏光）となっている。
【００３１】
この結果、ハーフミラー１６は検出光のＳ偏光成分（以下、第２直線偏光成分という。）の光の反射率がＰ偏光成分（以下、第１直線偏光成分という。）の光の反射率より高い反射面を有することになる。このハーフミラー１６に入射する照明光に含まれるＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量との差が小さい場合、ハーフミラー１６により反射された検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多くなる。
【００３２】
ハーフミラー１６により反射された検出光は、ミラー（第２反射部材）１８に入射し、ミラー１８の反射面により反射される。ミラー１８の反射面を含む面はハーフミラー１６の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。ここで、ミラー１８の法線とミラー１８に入射する光の入射方向（Ｚ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー１８の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー１８の法線とミラー１８に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー１８の反射面におけるＳ偏光となっている。即ち、ミラー１８は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー１８の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー１８の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー１８は検出光のミラー１８の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率がミラー１８の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー１８により反射された検出光の第１直線偏光成分は第２直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー１８に入射する前の検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多いため、ミラー１８により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００３３】
この実施の形態においては、ハーフミラー１６により反射された光（ミラー１８に入射する前の光）の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量よりも多いため、第１直線偏光成分の光の反射率が第２直線偏光成分の光の反射率よりも高い反射面を有するミラー１８により反射されることにより第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー１８により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりハーフミラー１６により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー１８により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ハーフミラー１６に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。
【００３４】
ミラー１８により反射された検出光は、集光レンズ１９に入射する。集光レンズ１９は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ２４との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００３５】
集光レンズ１９を通過した検出光は、ミラー（第２反射部材）２０に入射し、ミラー２０により反射される。ここで、ミラー２０の法線とミラー２０に入射する光の入射方向（Ｘ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー２０の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー２０の法線とミラー２０に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー２０の反射面におけるＳ偏光となっている。ミラー２０は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー２０の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー２０の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー２０はその反射面に対する検出光のＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率がＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー２０に入射する検出光（ハーフミラー１６に入射する照明光）に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい場合、ミラー２０により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量より多くなる。
【００３６】
ミラー２０により反射された検出光は、ミラー（第１反射部材）２１に入射し、ミラー２１の反射面により反射される。ここで、ミラー２１の法線とミラー２１に入射する光の入射方向（−Ｚ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー２１の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー２１の法線とミラー２１に入射する光の入射方向（−Ｚ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー２１の反射面におけるＳ偏光となっている。ミラー２１の反射面を含む面はミラー２０の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。即ち、ミラー２１は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー２１の反射面に対するＳ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー２１の反射面に対するＰ偏光成分となるように配置されている。ミラー２１は検出光のミラー２１の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率がミラー２１の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー２１により反射された検出光の第２直線偏光成分は第1直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー２１に入射する前の検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量より多いため、ミラー２１により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００３７】
この実施の形態においては、ミラー２０により反射された光（ミラー２１に入射する前の光）の第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量よりも多いため、第２直線偏光成分の反射率が第１直線偏光成分の反射率よりも高い反射面を有するミラー２１により反射されることにより第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー２１により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりミラー２０により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー２１により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ミラー２０（ひいては、ハーフミラー１６）に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。また、検出光はハーフミラー１６、ミラー１８，２０，２１により反射されるため、そのエネルギ密度はインテグレータセンサ２４の受光許容範囲内にまで低下する。
【００３８】
ミラー２１により反射された検出光は、集光レンズ２２，２３を通過する。集光レンズ２２，２３は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ２４との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００３９】
集光レンズ２２，２３を通過した検出光はインテグレータセンサ２４に入射し、図示しない制御部はインテグレータセンサ２４により検出された検出光の光量に基づいて光源１から射出される照明光（露光光）の光量及び時間の少なくとも１つを調整することにより露光量の制御を行う。
【００４０】
一方、図１に示すように、ハーフミラー１６を通過した照明光は、円錐アキシコン系８７に入射する。図４は、円錐アキシコン系８７の概略構成を示す図である。円錐アキシコン系８７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８７ａと、マスクＭ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８７ｂとから構成されている。
【００４１】
第１プリズム部材８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂ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８７ａおよび第２プリズム部材８７ｂ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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。
【００４２】
ここで、第１プリズム部材８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の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８７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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８７は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する。したがって、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、図１中破線で示す所定面８６への入射光束の角度は変化する。
【００４３】
図５は、輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系８７の作用を説明するための図である。円錐アキシコン系８７の間隔が０でかつ後述するズームレンズ９０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１３０ａは、円錐アキシコン系８７の間隔を０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１３０ｂに変化する。即ち、円錐アキシコン系８７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。
【００４４】
アフォーカルレンズ８５を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ９０を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ８に入射する。所定面８６の位置はズームレンズ９０の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロレンズアレイ８の入射面はズームレンズ９０の後側焦点面またはその近傍に配置されている。即ち、ズームレンズ９０は、所定面８６とマイクロレンズアレイ８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８５の瞳面とマイクロレンズアレイ８の入射面とを光学的に略共役に配置している。したがって、マイクロレンズアレイ８の入射面上には、アフォーカルレンズ８５の瞳面と同様に、例えば光軸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９０の焦点距離に依存して相似的に変化する。
【００４５】
図６は、輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズ９０の作用を説明するための図である。標準状態で形成された輪帯状の二次光源１３０ａは、ズームレンズ９０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１３０ｃに変化する。即ち、ズームレンズ９０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、その幅及び大きさ（外径）が共に変化する。
【００４６】
また、マイクロレンズアレイ８は、縦横にか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。マイクロレンズアレイ８を構成する各微小レンズは、マスクＭにおいて形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形上の断面を有する。マイクロレンズアレイ８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）にはマイクロレンズアレイ８への入射光束によって形成される照野と略同じ光強度分布を有する二次光源、即ち光軸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。
【００４７】
マイクロレンズアレイ８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサレンズ９ａを介して、マスクブラインドＭＢを重畳的に照明する。照明視野絞りとしてのマスクブラインドＭＢには、マイクロレンズアレイ８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。マスクブラインドＭＢの矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系９ｂ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（被照射面）Ｍを重畳的に照明する。即ち、結像光学系９ｂは、マスクブラインドＭＢの矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成する。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、感光性基板であるウエハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハ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。
【００４８】
なお、被照射面としてのマスクＭへの照明条件や感光性基板としてのウエハＷへの結像条件は、例えばマスクＭのパターンの種類等に従って自動的に設定することができる。ここで、マスクＭへの照明条件を変更するためのパラメータとしては、１／２波長板の挿脱や回転角度位置、回折光学素子４ａの種類の選択、円錐アキシコン系８７の間隔、σ値可変用のズームレンズ９０の焦点距離等が挙げられ、ウエハＷへの結像条件を変更するためのパラメータとしては、投影光学系ＰＬ中の１つ又は複数の光学素子の位置や姿勢、投影光学系ＰＬ中の図示なき可変開口絞りの径等が挙げられる。
【００４９】
この第１の実施の形態にかかる露光装置よれば、検出光をインテグレータセンサ２４に導く光学系がハーフミラー１６とミラー１８との組み合わせ及びミラー２０，２１との組み合わせを備えており、第１反射部材としてのハーフミラー１６及びミラー２１により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材としてのミラー１８及びミラー２０により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、ハーフミラー１６により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー１８により反射されることにより打ち消され、ミラー１８により反射された後の検出光の偏光状態はハーフミラー１６により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。同様に、ミラー２０により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー２１により反射されることにより打ち消され、ミラー２１により反射された後の検出光の偏光状態はミラー２０（ひいてはハーフミラー１６）により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。
【００５０】
また、検出光がハーフミラー１６、ミラー１８，２０，２１により反射されることにより検出光のエネルギ密度を効率的に低下させることができるため、インテグレータセンサ２４の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、インテグレータセンサ２４の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を低下させることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量をインテグレータセンサ２４により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００５１】
なお、この第１の実施の形態においては、ハーフミラー１６とミラー１８との組み合わせ及びミラー２０とミラー２１との組み合わせ（第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを２つ）を備えているが、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを１つ備えるようにしてもよい。この場合には、検出光をインテグレータセンサまで導く光学系のコンパクト化を実現することができる。また、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを３つ以上備えるようにしてもよい。この場合には、検出光の偏光状態を変化させることなく検出光のエネルギ密度を十分に低下させることができるため、インテグレータセンサの受光許容範囲が小さい場合に有効である。
【００５２】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置の光量計測装置１７を光量計測装置３０に変更したものである。従って、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成には第１の実施の形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態にかかる光量計測装置３０の概略構成を示す図である。図７に示すように、ハーフミラー（第１反射部材）１６により照明光の一部が反射され、その反射された照明光の一部は、その光量を計測するための検出光として後述するインテグレータセンサ（計測手段）３７に導かれる。ここで、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＰ偏光（第１直線偏光）となっている。また、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＹ平面と平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＳ偏光（第２直線偏光）となっている。
【００５４】
ハーフミラー１６は照明光のＳ偏光成分（以下、第２直線偏光成分という。）の反射率がＰ偏光成分（以下、第１直線偏光成分という。）の反射率より高い反射面を有しているため、ハーフミラー１６に入射する照明光に含まれるＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量が同一である場合、ハーフミラー１６により反射された検出光の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多くなる。
【００５５】
ハーフミラー１６により反射された検出光は、ミラー（第２反射部材）３１に入射し、ミラー３１の反射面により反射される。ミラー３１の反射面を含む面は、ハーフミラー１６の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。ここで、ミラー３１の法線とミラー３１に入射する光の入射方向（Ｚ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー３１の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー３１の法線とミラー３１に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー３１の反射面におけるＳ偏光となっている。即ち、ミラー３１は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー３１の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー３１の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー３１は検出光のミラー３１の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の反射率がミラー３１の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー３１により反射された検出光の第１直線偏光成分は第２直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー３１に入射する前の検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多いため、ミラー３１により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００５６】
この実施の形態においては、ハーフミラー１６により反射された光（ミラー３１に入射する前の光）の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量よりも多いため、第１直線偏光成分の反射率が第２直線偏光成分の反射率よりも高い反射面を有するミラー３１により反射されることにより第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー３１により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりハーフミラー１６により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー３１により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ハーフミラー１６に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。
【００５７】
ミラー３１により反射された検出光は、集光レンズ３２，３３を通過する。集光レンズ３２，３３は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００５８】
集光レンズ３２，３３を通過した検出光は、拡散素子としての回折光学素子（ＤＯＥ）３５に入射する。回折光学素子３５は、照明光学装置の瞳面位置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。回折光学素子３５は回折光学素子３５を通過する検出光を拡散する。検出光を拡散させることにより、検出光の全光量ではなく一部の検出光をインテグレータセンサ３７により検出することにより、正確な露光量を求めることができる。
【００５９】
回折光学素子３５を通過した検出光は、集光レンズ３６に入射する。集光レンズ３６は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００６０】
集光レンズ３６を通過した検出光はインテグレータセンサ３７に入射し、インテグレータセンサ３７は図示しないピンホールに入射した検出光を検出し、その検出結果を図示しない制御部に対して出力する。図示しない制御部は、インテグレータセンサ３７により検出された検出光の光量に基づいて光源１から射出される照明光（露光光）の光量及び時間の少なくとも１つを調整することにより露光量の制御を行う。
【００６１】
なお、インテグレータセンサ３７のピンホール径の大きさ、集光レンズ３６の焦点距離の長さ及び拡散素子としての回折光学素子３５の発散角の大きさの組み合わせによりインテグレータセンサ３７の検出精度が決定される。
【００６２】
この第２の実施の形態によれば、検出光をインテグレータセンサ３７に導く光学系がハーフミラー１６とミラー３１との組み合わせを備えており、第１反射部材としてのハーフミラー１６により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材としてのミラー３１により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、ハーフミラー１６により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー３１により反射されることにより打ち消され、ミラー３１により反射された後の検出光の偏光状態はハーフミラー１６により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。
【００６３】
また、検出光が拡散素子としての回折光学素子３５を通過することにより拡散され、拡散された検出光の一部を検出することにより露光量を計測することができるため、インテグレータセンサ３７により高精度に検出光の検出を行うことができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量をインテグレータセンサ３７により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００６４】
なお、この第２の実施の形態においては、ハーフミラー１６とミラー３１との組み合わせ、即ち第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを１つ備えているが、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを２つ以上備えるようにしてもよい。
【００６５】
また、この第２の実施の形態においては、拡散素子としての回折光学素子３５を１つ備えているが、２つ以上備えるようにしてもよい。この場合には、検出光の拡散効果を高めることができ、インテグレータセンサ３７により照明光と等価の検出光の光量をより高精度に検出することができる。また、拡散素子としての回折光学素子３５を集光レンズ３３と集光レンズ３６との間の光路中に配置しているが、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって照明光学装置の瞳面位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置するようにしてもよい。
【００６６】
また、上述の各実施の形態においては、抽出手段としてのハーフミラーがレンズと円錐アキシコン系との間の光路中に配置されているが、回折光学素子とマイクロレンズアレイとの間の光路中のいずれかに配置されるようにすればよい。
【００６７】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、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（プレート）に露光することにより、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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてプレート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８のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
まず、図８のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのプレート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Ｓ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターン像が投影光学系を介して、その１ロットのプレート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Ｓ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【００６９】
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。上述のマイクロデバイスの製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて適切な光量を有する露光光により露光を行うため、微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを高解像度及び高スループットで得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００７０】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、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９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９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００７１】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。
【００７２】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて適切な光量を有する露光光により露光を行うため、微細な回路パターンを有する液晶表示素子を高解像度かつ高スループットで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる１／２波長板及びデポラライザの概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる光量計測装置の概略構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる円錐アキシコン系の概略構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明するための図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる光量計測装置の概略構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ、３…折り曲げミラー、４ａ…回折光学素子、８…マイクロレンズアレイ、９ａ…コンデンサレンズ、９ｂ…結像光学系、１０…１／２波長板、１１…１／４波長板、１２…デポラライザ、１６…ハーフミラー、１７，３０…光量計測装置、１８，２０，２１，３１…ミラー、１９，２２，２３，３２，３３，３６…集光レンズ、３５…拡散素子（ＤＯＥ）、２４…インテグレータセンサ、８５…アフォーカルレンズ、８７…円錐アキシコン系、９０…ズームレンズ、ＭＢ…マスクブラインド、Ｍ…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、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工程で製造するための露光装置に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の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（またはマイクロフライアイレンズ）に入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。二次光源からの光束は、必要に応じて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、コンデンサレンズに入射する。
【０００３】
コンデンサ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エハ上に結像する。こうして、ウエハ上には、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正確にウエハ上に露光するためには露光時における露光量の制御を行う必要があり、露光量を制御するためにはマスクを照明する照明光（露光光）の光量を正確に計測する必要がある。照明光（露光光）の光量を計測するために、露光装置にはインテグレータセンサが設けられており、このインテグレータセンサは照明光学系内に設けられているハーフミラー等により分割された照明光（露光光）の光量の検出を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の投影露光装置においては、ハーフミラー等により反射され、ＮＤ（減衰）フィルタを介して、インテグレータセンサに入射した照明光の光量を、インテグレータセンサにより検出する。ＮＤフィルタはインテグレータセンサの受光許容範囲に応じて照明光のエネルギ密度を下げる機能を有しており、インテグレータセンサはＮＤフィルタを介することによりエネルギ密度が下げられた光であって、照明光の全光量と等価の光の光量を検出する。
【０００６】
しかしながら、照明光の一部が検出光としてハーフミラー等により反射される際、照明光（検出光）に含まれるハーフミラー等の反射面に対するＳ偏光成分の光の反射率とハーフミラー等の反射面に対するＰ偏光成分の光の反射率とが異なるため、インテグレータセンサに入射する検出光の偏光状態が照明光（露光光）の偏光状態と異なることとなり、インテグレータセンサによる計測結果に悪影響を与える要因となっている。また、光のエネルギ密度を下げるためにＮＤフィルタを用いているが、ＮＤフィルタの光学薄膜の透過率が安定していないためにＮＤフィルタの光学薄膜の透過率変動が生じ、この透過率変動がインテグレータセンサの検出精度を低下させる要因となっている。
【０００７】
この発明の課題は、インテグレータセンサにより照明光の光量を正確に検出することができる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の照明光学装置は、光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、前記検出光を前記計測手段に導く光学系とを備え、前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有することを特徴とする。
【０００９】
この発明の照明光学装置によれば、検出光を計測手段に導く光学系が第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ備えており、第１反射部材により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、第１反射部材により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化は第２反射部材により反射されることにより打ち消され、第２反射部材により反射された後の検出光の偏光状態は第１反射部材により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。また、検出光が第１反射部材及び第２反射部材により反射されることにより検出光のエネルギ密度を低下させることができるため、計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、計測手段の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を下げることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量を計測手段により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて照明光の調整を良好に行うことができる。
【００１０】
また、この発明の露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを露光する露光装置において、前記マスクを照明するためのこの発明の照明光学装置と、前記照明光学装置により照明された前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明の露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、照明光学装置が備える計測手段により計測される検出光に含まれる第１直線偏光成分及び第２直線偏光成分の偏光状態が照明光の偏光状態と同様となり、かつ計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤフィルタ等を用いることなく検出光のエネルギ密度を適当に低下させることができる。従って、計測手段により良好に検出光の光量を検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００１２】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いてマイクロデバイスの製造を行うため、計測手段により良好に計測された検出光の光量に基づいて調整された適切な露光量により露光を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の照明光学装置によれば、検出光を計測手段に導く光学系が第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ備えている。従って、第１反射部材により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化は第２反射部材により反射されることにより打ち消され、第２反射部材により反射された後の検出光の偏光状態は第１反射部材により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。また、検出光が第１反射部材及び第２反射部材により反射されることにより検出光のエネルギ密度を低下させることができるため、計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、計測手段の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を下げることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量を計測手段により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて照明光の調整を良好に行うことができる。
【００１５】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の照明光学装置を備えているため、照明光学装置が備える計測手段により計測される検出光に含まれる第１直線偏光成分及び第２直線偏光成分の偏光状態が照明光の偏光状態と同様となり、かつ計測手段の計測精度を低下させる要因となるＮＤフィルタ等を用いることなく検出光のエネルギ密度を適当に低下させることができる。従って、計測手段により良好に検出光の光量を検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００１６】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いてマイクロデバイスの製造を行うため、計測手段により良好に計測された検出光の光量に基づいて調整された適切な露光量により露光を行うことができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置ついて説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷ（マスクＭ）に対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。また、この露光装置が備える照明光学装置（光源１〜結像光学系９ｂ）は、輪帯照明を行うように構成されている。
【００１８】
この実施の形態にかかる露光装置は、図１に示すように、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源（光源）１として、例えば波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源または波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出された略平行な光束は、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及び２ｂからなるビームエキスパンダ２に入射する。各レンズ２ａ及び２ｂは、図１のＹＺ平面内において負の屈折力及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２に入射した光束は、図１のＹＺ平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。
【００１９】
整形光学系としてのビームエキスパンダ２を介した平行な光束は、折り曲げミラー３により反射されＹ方向に偏向された後、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に、かつ光軸ＡＸから挿脱可能に構成されている１／４波長板１１に入射する。ここで、１／４波長板１１は、楕円偏光の光が入射した場合において、入射する楕円偏光の特性に応じてその１／４波長板１１の結晶光学軸を設定することにより、楕円偏光の入射光を直線偏光の光に変換する機能を有する。
【００２０】
即ち、レーザ光源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、レーザ光源１は略直線偏光、例えば偏光度９５％以上の直線偏光の光を射出する。通常、レーザ光源１と１／４波長板１１との間の光路中には裏面反射鏡としての複数個の直角プリズム（図示せず）が配置されている。一般的に、裏面反射鏡としての直角プリズムに入射する直線偏光が直角プリズムの入射面に対してＰ偏光またはＳ偏光に一致していない場合、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化する。従って、例えば直角プリズムを介することにより入射光が直線偏光から楕円偏光に変化した場合においても、１／４波長板１１に入射する楕円偏光の特性に応じて１／４波長板１１の結晶光学軸を設定することにより、入射光を楕円偏光から直線偏光に変化させることができる。
【００２１】
１／４波長板１１を通過した光束は、１／２波長板１０及びデポラライザ（非偏光化素子）１２を通過する。図２は、１／２波長板１０及びデポラライザ１２の概略構成を示す図である。図２に示すように、１／２波長板１０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いる。また、デポラライザ１２は、くさび形状の水晶プリズム１２ａと、この水晶プリズム１２ａと相補的な形状を有するくさび形状の石英プリズム１２ｂとにより構成されている。水晶プリズム１２ａと石英プリズム１２ｂとは、一体的なプリズム組立体として構成されている。
【００２２】
１／２波長板１０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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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。更に、水晶プリズム１２ａ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１２ａ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。
【００２３】
この実施の形態においては、デポラライザ１２が照明光路中に位置決めされたときに水晶プリズム１２ａ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１２ａ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１２ａ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、１／２波長板１０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、１／２波長板１０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。
【００２４】
デポラライザ１２を照明光路中に位置決めした場合、１／２波長板１０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すると、１／２波長板１０に入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなく通過して水晶プリズム１２ａに入射する。水晶プリズム１２ａの結晶光学軸は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ているので、水晶プリズム１２ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換される。
【００２５】
一方、１／２波長板１０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すると、１／２波長板１０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なって水晶プリズム１２ａに入射する。水晶プリズム１２ａの結晶光学軸は入射する直線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１２ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換される。水晶プリズム１２ａ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１２ｂを通過する。
【００２６】
デポラライザ１２を通過した光束は、回折光学素子（変換手段）４ａに入射する。一般に、回折光学素子（ＤＯＥ）は、ガラス基板に露光光（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、回折光学素子４ａ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、回折光学素子４ａを介した光束は、後述するアフォーカルレンズ８５の瞳位置に輪帯状の光強度分布、すなわち輪帯状の断面を有する光束を形成する。回折光学素子４ａは、照明光路から退避可能に構成されている。
【００２７】
なお、以下の説明では、回折光学素子４ａを照明光路中に設定して、照明光学系の瞳位置にて輪帯状の強度分布を形成して、輪帯照明を行うことを代表させて説明するが、この輪帯照明用の回折光学素子の代わりに、照明光学系の瞳位置にて多極状の強度分布を形成するための多極照明用の回折光学素子や照明光学系の瞳位置にて円形状の強度分布を形成するための円形照明用の回折光学素子の何れかを照明光路中に配置して、任意の照明を行うことができることは言うまでもない。
【００２８】
回折光学素子４ａを通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）８５に入射する。アフォーカルレンズ８５は、その前側焦点位置と回折光学素子４ａ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８６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。したがって、回折光学素子４ａに入射した略平行な光束は、アフォーカルレンズ８５の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、略平行な光束となってアフォーカルレンズ８５から射出される。
【００２９】
なお、アフォーカルレンズ８５の前側レンズ群８５ａと後側レンズ群８５ｂとの間の光路中において瞳面またはその近傍には、光源側から順に、光分割部材としてのハーフミラー１６及び円錐アキシコン系８７が配置されている。１／２波長板１０及びデポラライザ１２を介することにより、非偏光状態の光に変換されている光束は、アフォーカルレンズ８５の前側レンズ群８５ａを通過し、ハーフミラー（抽出手段）１６に入射する。
【００３０】
図３は、ハーフミラー（第１反射部材）１６を備える光量計測装置１７の概略構成を示す図である。図３に示すように、ハーフミラー１６により照明光の一部が反射され、その反射された照明光の一部は、その光量を計測するための検出光として後述するインテグレータセンサ（計測手段）２４に導かれる。ここで、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＰ偏光（第１直線偏光）となっている。また、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＹ平面に平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＳ偏光（第２直線偏光）となっている。
【００３１】
この結果、ハーフミラー１６は検出光のＳ偏光成分（以下、第２直線偏光成分という。）の光の反射率がＰ偏光成分（以下、第１直線偏光成分という。）の光の反射率より高い反射面を有することになる。このハーフミラー１６に入射する照明光に含まれるＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量との差が小さい場合、ハーフミラー１６により反射された検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多くなる。
【００３２】
ハーフミラー１６により反射された検出光は、ミラー（第２反射部材）１８に入射し、ミラー１８の反射面により反射される。ミラー１８の反射面を含む面はハーフミラー１６の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。ここで、ミラー１８の法線とミラー１８に入射する光の入射方向（Ｚ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー１８の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー１８の法線とミラー１８に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー１８の反射面におけるＳ偏光となっている。即ち、ミラー１８は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー１８の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー１８の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー１８は検出光のミラー１８の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率がミラー１８の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー１８により反射された検出光の第１直線偏光成分は第２直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー１８に入射する前の検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多いため、ミラー１８により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００３３】
この実施の形態においては、ハーフミラー１６により反射された光（ミラー１８に入射する前の光）の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量よりも多いため、第１直線偏光成分の光の反射率が第２直線偏光成分の光の反射率よりも高い反射面を有するミラー１８により反射されることにより第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー１８により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりハーフミラー１６により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー１８により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ハーフミラー１６に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。
【００３４】
ミラー１８により反射された検出光は、集光レンズ１９に入射する。集光レンズ１９は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ２４との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００３５】
集光レンズ１９を通過した検出光は、ミラー（第２反射部材）２０に入射し、ミラー２０により反射される。ここで、ミラー２０の法線とミラー２０に入射する光の入射方向（Ｘ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー２０の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー２０の法線とミラー２０に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー２０の反射面におけるＳ偏光となっている。ミラー２０は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー２０の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー２０の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー２０はその反射面に対する検出光のＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率がＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー２０に入射する検出光（ハーフミラー１６に入射する照明光）に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい場合、ミラー２０により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量より多くなる。
【００３６】
ミラー２０により反射された検出光は、ミラー（第１反射部材）２１に入射し、ミラー２１の反射面により反射される。ここで、ミラー２１の法線とミラー２１に入射する光の入射方向（−Ｚ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー２１の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー２１の法線とミラー２１に入射する光の入射方向（−Ｚ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー２１の反射面におけるＳ偏光となっている。ミラー２１の反射面を含む面はミラー２０の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。即ち、ミラー２１は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー２１の反射面に対するＳ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー２１の反射面に対するＰ偏光成分となるように配置されている。ミラー２１は検出光のミラー２１の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の光の反射率がミラー２１の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の光の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー２１により反射された検出光の第２直線偏光成分は第1直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー２１に入射する前の検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量より多いため、ミラー２１により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００３７】
この実施の形態においては、ミラー２０により反射された光（ミラー２１に入射する前の光）の第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量よりも多いため、第２直線偏光成分の反射率が第１直線偏光成分の反射率よりも高い反射面を有するミラー２１により反射されることにより第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー２１により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりミラー２０により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー２１により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ミラー２０（ひいては、ハーフミラー１６）に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。また、検出光はハーフミラー１６、ミラー１８，２０，２１により反射されるため、そのエネルギ密度はインテグレータセンサ２４の受光許容範囲内にまで低下する。
【００３８】
ミラー２１により反射された検出光は、集光レンズ２２，２３を通過する。集光レンズ２２，２３は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ２４との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００３９】
集光レンズ２２，２３を通過した検出光はインテグレータセンサ２４に入射し、図示しない制御部はインテグレータセンサ２４により検出された検出光の光量に基づいて光源１から射出される照明光（露光光）の光量及び時間の少なくとも１つを調整することにより露光量の制御を行う。
【００４０】
一方、図１に示すように、ハーフミラー１６を通過した照明光は、円錐アキシコン系８７に入射する。図４は、円錐アキシコン系８７の概略構成を示す図である。円錐アキシコン系８７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８７ａと、マスクＭ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８７ｂとから構成されている。
【００４１】
第１プリズム部材８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂ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８７ａおよび第２プリズム部材８７ｂ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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。
【００４２】
ここで、第１プリズム部材８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の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８７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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８７ｂの凸円錐状の屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８７は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する。したがって、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、図１中破線で示す所定面８６への入射光束の角度は変化する。
【００４３】
図５は、輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系８７の作用を説明するための図である。円錐アキシコン系８７の間隔が０でかつ後述するズームレンズ９０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１３０ａは、円錐アキシコン系８７の間隔を０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１３０ｂに変化する。即ち、円錐アキシコン系８７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。
【００４４】
アフォーカルレンズ８５を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ９０を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ８に入射する。所定面８６の位置はズームレンズ９０の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロレンズアレイ８の入射面はズームレンズ９０の後側焦点面またはその近傍に配置されている。即ち、ズームレンズ９０は、所定面８６とマイクロレンズアレイ８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８５の瞳面とマイクロレンズアレイ８の入射面とを光学的に略共役に配置している。したがって、マイクロレンズアレイ８の入射面上には、アフォーカルレンズ８５の瞳面と同様に、例えば光軸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９０の焦点距離に依存して相似的に変化する。
【００４５】
図６は、輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズ９０の作用を説明するための図である。標準状態で形成された輪帯状の二次光源１３０ａは、ズームレンズ９０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１３０ｃに変化する。即ち、ズームレンズ９０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、その幅及び大きさ（外径）が共に変化する。
【００４６】
また、マイクロレンズアレイ８は、縦横にか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。マイクロレンズアレイ８を構成する各微小レンズは、マスクＭにおいて形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形上の断面を有する。マイクロレンズアレイ８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）にはマイクロレンズアレイ８への入射光束によって形成される照野と略同じ光強度分布を有する二次光源、即ち光軸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。
【００４７】
マイクロレンズアレイ８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサレンズ９ａを介して、マスクブラインドＭＢを重畳的に照明する。照明視野絞りとしてのマスクブラインドＭＢには、マイクロレンズアレイ８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。マスクブラインドＭＢの矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系９ｂ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（被照射面）Ｍを重畳的に照明する。即ち、結像光学系９ｂは、マスクブラインドＭＢの矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成する。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、感光性基板であるウエハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハ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。
【００４８】
なお、被照射面としてのマスクＭへの照明条件や感光性基板としてのウエハＷへの結像条件は、例えばマスクＭのパターンの種類等に従って自動的に設定することができる。ここで、マスクＭへの照明条件を変更するためのパラメータとしては、１／２波長板の挿脱や回転角度位置、回折光学素子４ａの種類の選択、円錐アキシコン系８７の間隔、σ値可変用のズームレンズ９０の焦点距離等が挙げられ、ウエハＷへの結像条件を変更するためのパラメータとしては、投影光学系ＰＬ中の１つ又は複数の光学素子の位置や姿勢、投影光学系ＰＬ中の図示なき可変開口絞りの径等が挙げられる。
【００４９】
この第１の実施の形態にかかる露光装置よれば、検出光をインテグレータセンサ２４に導く光学系がハーフミラー１６とミラー１８との組み合わせ及びミラー２０，２１との組み合わせを備えており、第１反射部材としてのハーフミラー１６及びミラー２１により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材としてのミラー１８及びミラー２０により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、ハーフミラー１６により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー１８により反射されることにより打ち消され、ミラー１８により反射された後の検出光の偏光状態はハーフミラー１６により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。同様に、ミラー２０により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー２１により反射されることにより打ち消され、ミラー２１により反射された後の検出光の偏光状態はミラー２０（ひいてはハーフミラー１６）により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。
【００５０】
また、検出光がハーフミラー１６、ミラー１８，２０，２１により反射されることにより検出光のエネルギ密度を効率的に低下させることができるため、インテグレータセンサ２４の計測精度を低下させる要因となるＮＤ（減衰）フィルタ等を用いることなく、インテグレータセンサ２４の受光許容範囲内にまで検出光のエネルギ密度を低下させることができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量をインテグレータセンサ２４により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００５１】
なお、この第１の実施の形態においては、ハーフミラー１６とミラー１８との組み合わせ及びミラー２０とミラー２１との組み合わせ（第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを２つ）を備えているが、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを１つ備えるようにしてもよい。この場合には、検出光をインテグレータセンサまで導く光学系のコンパクト化を実現することができる。また、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを３つ以上備えるようにしてもよい。この場合には、検出光の偏光状態を変化させることなく検出光のエネルギ密度を十分に低下させることができるため、インテグレータセンサの受光許容範囲が小さい場合に有効である。
【００５２】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置の光量計測装置１７を光量計測装置３０に変更したものである。従って、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成には第１の実施の形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態にかかる光量計測装置３０の概略構成を示す図である。図７に示すように、ハーフミラー（第１反射部材）１６により照明光の一部が反射され、その反射された照明光の一部は、その光量を計測するための検出光として後述するインテグレータセンサ（計測手段）３７に導かれる。ここで、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＰ偏光（第１直線偏光）となっている。また、ハーフミラー１６の法線とハーフミラー１６に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＹＺ平面と平行な面）と直交する面（ＸＹ平面と平行な面）に沿った方向（Ｘ方向）に振動する直線偏光成分がハーフミラー１６の反射面におけるＳ偏光（第２直線偏光）となっている。
【００５４】
ハーフミラー１６は照明光のＳ偏光成分（以下、第２直線偏光成分という。）の反射率がＰ偏光成分（以下、第１直線偏光成分という。）の反射率より高い反射面を有しているため、ハーフミラー１６に入射する照明光に含まれるＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量が同一である場合、ハーフミラー１６により反射された検出光の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多くなる。
【００５５】
ハーフミラー１６により反射された検出光は、ミラー（第２反射部材）３１に入射し、ミラー３１の反射面により反射される。ミラー３１の反射面を含む面は、ハーフミラー１６の反射面を含む面と交差する方向に配置されている。ここで、ミラー３１の法線とミラー３１に入射する光の入射方向（Ｚ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）に沿った方向（Ｚ方向）に振動する直線偏光成分（第２直線偏光）がミラー３１の反射面におけるＰ偏光となっている。また、ミラー３１の法線とミラー３１に入射する光の入射方向（Ｙ方向）とを含む入射面（ＸＺ平面と平行な面）と直交する面（ＹＺ平面に平行な面）に沿った方向（Ｙ方向）に振動する直線偏光成分（第１直線偏光）がミラー３１の反射面におけるＳ偏光となっている。即ち、ミラー３１は、第２直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＳ偏光成分）がミラー３１の反射面に対するＰ偏光成分となり、第１直線偏光成分（ハーフミラー１６の反射面に対するＰ偏光成分）がミラー３１の反射面に対するＳ偏光成分となるように配置されている。ミラー３１は検出光のミラー３１の反射面に対するＳ偏光成分（即ち、第１直線偏光成分）の反射率がミラー３１の反射面に対するＰ偏光成分（即ち、第２直線偏光成分）の反射率より高い反射面を有しているため、ミラー３１により反射された検出光の第１直線偏光成分は第２直線偏光成分より多く反射される。従って、ミラー３１に入射する前の検出光に含まれる第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量より多いため、ミラー３１により反射された検出光に含まれる第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は小さくなる。
【００５６】
この実施の形態においては、ハーフミラー１６により反射された光（ミラー３１に入射する前の光）の第２直線偏光成分の光量は第１直線偏光成分の光量よりも多いため、第１直線偏光成分の反射率が第２直線偏光成分の反射率よりも高い反射面を有するミラー３１により反射されることにより第１直線偏光成分の光量は第２直線偏光成分の光量とほぼ同一になる。即ち、ミラー３１により反射されることにより生じた偏光状態の変化によりハーフミラー１６により反射されることにより生じた偏光状態の変化が打ち消されるため、ミラー３１により反射された検出光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差は、ハーフミラー１６に入射する前の光の第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差と同様となる。
【００５７】
ミラー３１により反射された検出光は、集光レンズ３２，３３を通過する。集光レンズ３２，３３は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００５８】
集光レンズ３２，３３を通過した検出光は、拡散素子としての回折光学素子（ＤＯＥ）３５に入射する。回折光学素子３５は、照明光学装置の瞳面位置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。回折光学素子３５は回折光学素子３５を通過する検出光を拡散する。検出光を拡散させることにより、検出光の全光量ではなく一部の検出光をインテグレータセンサ３７により検出することにより、正確な露光量を求めることができる。
【００５９】
回折光学素子３５を通過した検出光は、集光レンズ３６に入射する。集光レンズ３６は、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって、第１直線偏光成分の光量と第２直線偏光成分の光量との差が小さい検出光が通過する位置に配置されている。
【００６０】
集光レンズ３６を通過した検出光はインテグレータセンサ３７に入射し、インテグレータセンサ３７は図示しないピンホールに入射した検出光を検出し、その検出結果を図示しない制御部に対して出力する。図示しない制御部は、インテグレータセンサ３７により検出された検出光の光量に基づいて光源１から射出される照明光（露光光）の光量及び時間の少なくとも１つを調整することにより露光量の制御を行う。
【００６１】
なお、インテグレータセンサ３７のピンホール径の大きさ、集光レンズ３６の焦点距離の長さ及び拡散素子としての回折光学素子３５の発散角の大きさの組み合わせによりインテグレータセンサ３７の検出精度が決定される。
【００６２】
この第２の実施の形態によれば、検出光をインテグレータセンサ３７に導く光学系がハーフミラー１６とミラー３１との組み合わせを備えており、第１反射部材としてのハーフミラー１６により第２直線偏光成分の光が第１直線偏光成分の光よりも多く反射され、第２反射部材としてのミラー３１により第１直線偏光成分の光が第２直線偏光成分の光よりも多く反射される。従って、ハーフミラー１６により反射されることにより生じた検出光の偏光状態の変化はミラー３１により反射されることにより打ち消され、ミラー３１により反射された後の検出光の偏光状態はハーフミラー１６により反射される前の検出光の偏光状態と同様になる。
【００６３】
また、検出光が拡散素子としての回折光学素子３５を通過することにより拡散され、拡散された検出光の一部を検出することにより露光量を計測することができるため、インテグレータセンサ３７により高精度に検出光の検出を行うことができる。従って、照明光の偏光状態と同様の偏光状態を有し、かつ照明光の全光量と等価の検出光の光量をインテグレータセンサ３７により良好に検出することができ、検出された検出光の光量に基づいて適切に調整された露光量により良好に露光を行うことができる。
【００６４】
なお、この第２の実施の形態においては、ハーフミラー１６とミラー３１との組み合わせ、即ち第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを１つ備えているが、第１反射部材と第２反射部材との組み合わせを２つ以上備えるようにしてもよい。
【００６５】
また、この第２の実施の形態においては、拡散素子としての回折光学素子３５を１つ備えているが、２つ以上備えるようにしてもよい。この場合には、検出光の拡散効果を高めることができ、インテグレータセンサ３７により照明光と等価の検出光の光量をより高精度に検出することができる。また、拡散素子としての回折光学素子３５を集光レンズ３３と集光レンズ３６との間の光路中に配置しているが、ハーフミラー１６とインテグレータセンサ３７との間の光路中であって照明光学装置の瞳面位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置するようにしてもよい。
【００６６】
また、上述の各実施の形態においては、抽出手段としてのハーフミラーがレンズと円錐アキシコン系との間の光路中に配置されているが、回折光学素子とマイクロレンズアレイとの間の光路中のいずれかに配置されるようにすればよい。
【００６７】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、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（プレート）に露光することにより、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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてプレート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８のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
まず、図８のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのプレート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Ｓ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターン像が投影光学系を介して、その１ロットのプレート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Ｓ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【００６９】
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。上述のマイクロデバイスの製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて適切な光量を有する露光光により露光を行うため、微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを高解像度及び高スループットで得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００７０】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、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９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９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００７１】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。
【００７２】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて適切な光量を有する露光光により露光を行うため、微細な回路パターンを有する液晶表示素子を高解像度かつ高スループットで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる１／２波長板及びデポラライザの概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる光量計測装置の概略構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる円錐アキシコン系の概略構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明するための図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる光量計測装置の概略構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ、３…折り曲げミラー、４ａ…回折光学素子、８…マイクロレンズアレイ、９ａ…コンデンサレンズ、９ｂ…結像光学系、１０…１／２波長板、１１…１／４波長板、１２…デポラライザ、１６…ハーフミラー、１７，３０…光量計測装置、１８，２０，２１，３１…ミラー、１９，２２，２３，３２，３３，３６…集光レンズ、３５…拡散素子（ＤＯＥ）、２４…インテグレータセンサ、８５…アフォーカルレンズ、８７…円錐アキシコン系、９０…ズームレンズ、ＭＢ…マスクブラインド、Ｍ…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、
前記検出光を前記計測手段に導く光学系と、
を備え、
前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、
前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有することを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記光学系は、少なくとも１つの集光レンズを有することを特徴とする請求項１記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記集光レンズは、前記抽出手段と前記計測手段との間の光路中であって、前記第１直線偏光成分の光量と前記第２直線偏光成分の光量との差が小さい前記検出光が通過する位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記第１反射部材と前記第２反射部材とは、前記第１反射部材の反射面を含む面と前記第２反射部材の反射面を含む面とが互いに交差する方向に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記照明光を所望形状に変換する変換手段と、前記変換手段により設定された前記照明光に基づき前記被照射面を均一に照明するためのオプティカルインテグレータとを備え、
前記抽出手段は、前記変換手段と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記光学系は、少なくとも１つの拡散素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記拡散素子は、前記抽出手段と前記計測手段との間の光路中であって、前記照明光学装置の瞳面位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されることを特徴とする請求項６記載の照明光学装置。
【請求項８】
感光性基板上にマスクのパターンを露光する露光装置において、
前記マスクを照明するための請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の照明光学装置と、
前記照明光学装置により照明された前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１】
光源から射出される照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光の一部を検出光として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記検出光を計測する計測手段と、
前記検出光を前記計測手段に導く光学系と、
を備え、
前記光学系は、第１直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分と直交する方向に振動する第２直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を持つ第１反射部材と、
前記第２直線偏光成分の光の反射率よりも前記第１直線偏光成分の光の反射率が高い反射面を有する第２反射部材との組み合わせを少なくとも１つ有することを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記光学系は、少なくとも１つの集光レンズを有することを特徴とする請求項１記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記集光レンズは、前記抽出手段と前記計測手段との間の光路中であって、前記第１直線偏光成分の光量と前記第２直線偏光成分の光量との差が小さい前記検出光が通過する位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記第１反射部材と前記第２反射部材とは、前記第１反射部材の反射面を含む面と前記第２反射部材の反射面を含む面とが互いに交差する方向に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記照明光を所望形状に変換する変換手段と、前記変換手段により設定された前記照明光に基づき前記被照射面を均一に照明するためのオプティカルインテグレータとを備え、
前記抽出手段は、前記変換手段と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記光学系は、少なくとも１つの拡散素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記拡散素子は、前記抽出手段と前記計測手段との間の光路中であって、前記照明光学装置の瞳面位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されることを特徴とする請求項６記載の照明光学装置。
【請求項８】
感光性基板上にマスクのパターンを露光する露光装置において、
前記マスクを照明するための請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の照明光学装置と、
前記照明光学装置により照明された前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２３７５３８（Ｐ２００６−２３７５３８Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５４０９８（Ｐ２００５−５４０９８）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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