JP2005311187A - 照明光学系、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レチクル面上で所望の偏光照明を実現することのできる照明光学系を提供すること。
【解決手段】この照明光学系は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、光源から被照明面までの光路中に光の偏光比を調整するための偏光素子を有し、かつ偏光素子から被照明面までの光路中に配置された光学素子が以下の式を満たしている。
ｍ＋２σ＜１．０ｎｍ／ｃｍ
ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系、露光装置、デバイスの製造方法に関し、特にパターンが描画されたレチクル（マスク）を短波長の光を用いて照明する照明光学系に関する。本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程に使用される投影露光装置に好適である。

半導体素子製造工程のリソグラフィ工程において、露光装置が用いられている。リソグラフィ工程とは、半導体素子の回路パターンを半導体素子となる基板（シリコン基板等）上に投影転写する工程のことである。

近年、半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、ライン・アンド・スペースの最小線幅は０．１５μｍをきり、０．１０μｍに到達しようとしている。微細化を達成するために、リソグラフィ工程に用いられる投影露光装置の解像力の向上が近年の大きな課題となっている。

一般に、リソグラフィ工程における解像可能な線幅Ｒは、露光光源の波長λと、露光装置の開口数ＮＡ、比例定数ｋ１を用いて、以下の式で表される。

したがって、波長λを短くすれば波長に比例して解像可能な線幅Ｒは小さくなり、開口数ＮＡをあげれば反比例して、解像可能な線幅Ｒは小さくなる。そのため、近年では露光光源の短波長化と高ＮＡ化が進んでおり、現在主流の投影露光装置の露光光源は波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザであるが、さらに露光波長の短いＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）や、さらにはＦ_２レーザ（１５７ｎｍ）を露光光源として用いた投影露光装置が開発されている。また、ＮＡも現在の主流はＮＡ０．８０程度であるがＮＡ０．９０の投影露光装置の開発もなされている。

しかし、光源の短波長化に伴い透過率の高い硝材が限定され、１５７ｎｍの波長において使用に耐え得る硝材として考えられるのは現在のところ蛍石（ＣａＦ２）のみである。そのため単一硝材で色収差を良好に補正するために、投影光学系として、屈折光学系と反射光学系を組み合わせた反射屈折光学系（カタディオ光学系）を使用することが検討されている。

カタディオ光学系の例として、図５に示すように４５度ミラーを用いた光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。４５度ミラーの反射率は、Ｓ偏光（電場ベクトルの方向が反射面の法線と光線の進行方向に垂直な光線）とＰ偏光（Ｓ偏光と直交する光線）とで異なる。そのため、カタディオ光学系ではミラーに対してＰ偏光となる光線とＳ偏光となる光線とで、レチクル−ウエハ間の透過率が異なるという問題があった。

一方、投影露光装置においてレチクルのライン・アンド・スペースがウエハ上の感光剤に形成する干渉縞のコントラストは、ライン・アンド・スペースの回折光に対してＰ偏光であるときよりＳ偏光であるときの方が高いことが知られている。

したがって、図５に示すような４５度ミラーを有するカタディオ光学系の投影光学系を用いた投影露光装置においては、レチクル面をＳ偏光とＰ偏光の光量比が等しい光で照明すると、パターン方向によってコントラストが変化してしまうという問題が発生する。

図６に、ｙ方向に延びる繰り返しパターンが形成されたレチクルを図５に示す光学系に適用した様子を示し、図７（ａ），（ｂ）に、ｘ方向に延びる繰り返しパターンが形成されたレチクルを図５に示す光学系に適用した様子を示す。図６に示したｙ方向に延びる繰り返しパターンの回折光はｘ方向に曲げられ、回折光のＳ偏光成分がミラーに対してＳ偏光成分となる。一方図７に示したｘ方向に延びる繰り返しパターンの回折光はｙ方向に曲げられ、回折光のＳ偏光成分がミラーに対してＰ偏光成分となる。

先に述べたようにミラーの反射率はＳ偏光成分とＰ偏光成分とで異なるため、図６に示した繰り返しパターンと、図７に示した繰り返しパターンのそれぞれが発生する回折光のＳ偏光成分はミラーに対してそれぞれＳ偏光とＰ偏光になるため、投影光学系を透過する透過率が異なる。Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを合計した透過率はパターンによらず一定のため、ウエハ面に到達した回折光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の光量比率がパターンの方向によって異なってしまう。先に述べたようにＳ偏光成分とＰ偏光成分とでコントラストが異なる為、カタディオ光学系の投影光学系を用いた投影露光装置において、レチクル面をＳ偏光とＰ偏光の光量比が等しい光で照明するとパターンの方向によってコントラストが異なる現象が発生してしまう。

よって、Ｓ偏光とＰ偏光の光量比が等しい光でレチクル面を照明するとパターンの方向によってコントラストが異なり、解像力がパターン方向によって異なる「ＨＶ差」と呼ばれるエラーが発生する。そのため、投影露光装置を使用して製作する半導体素子の歩留まりが低下するという問題が発生する。

そこで、レチクル面を部分偏光光により照明して、ウエハ面でのＳ偏光とＰ偏光の光量比が等しくなるようにする方法も提案されている（例えば特許文献２を参照。）。
特公平７−１１１５１２号公報 特開２０００−３８５２号公報

照明光学系内で所定の偏光比にすると、レチクル面までの照明光学系内の硝材が有する複屈折及びレンズを固定する際にレンズに加わる応力により発生する複屈折により、偏光状態が変化してしまう。

図８に、照明光学系内の瞳位置でＳ偏光であった光が、レチクル面でＳ偏光、Ｐ偏光それぞれどのような光の強度分布になるかを計算した結果を示す。この照明光学系は、瞳位置に偏光比調整用の光学系を有し、波長１５７ｎｍの光を光源とし、複屈折量がｍ＋２σ（ｍ：平均、σ：分散）で２ｎｍ／ｃｍである蛍石を照明光学系のレンズとして用いている。

照明光学系内の瞳位置からレチクルまでの硝材厚は約５００ｍｍであり、レンズの枚数は１５枚である。右側の図はレチクル面の所定点でのＰ偏光の光の瞳分布である。Ｓ偏光を入射した場合でもレンズ内の複屈折によりＰ偏光に変わるものがあり、蛍石の複屈折が２ｎｍ／ｃｍの時、レチクル面で最大２５％のＰ偏光が発生することがわかる。

図９に照明光学系レンズに用いる硝材の複屈折量と照明系内の瞳位置でＳ偏光であった光がレチクル面の瞳内で最大となるＰ偏光強度との関係を示す。同一複屈折量における複数の点は鏡筒へのレンズ組み込み角度を変えたものを示し、進相軸方向の組合せによってレチクル面での瞳内の最大Ｐ偏光強度が変化する。グラフより明らかなように、複屈折量が増大するにつれて、Ｓ偏光からＰ偏光に変わる割合が増え、５ｎｍ／ｃｍの複屈折を許容としたとすると、照明光学系の瞳位置でＳ偏光であった光のうち９０％の光がＰ偏光に変わってしまう場合がある。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、レチクル面上で所望の偏光照明を実現することのできる照明光学系を提供することを例示的目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の例示的側面としての照明光学系は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、光源から被照明面までの光路中に光の偏光比を調整するための偏光素子を有し、かつ偏光素子から被照明面までの光路中に配置された光学素子が以下の式を満たすことを特徴とする。

ｍ＋２σ＜１．０ｎｍ／ｃｍ
ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
本発明の他の例示的側面としての照明光学系は、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、光源から被照明面までの光路中に光の偏光比を調整するための偏光素子を有し、かつ偏光素子から被照明面までの光路中にパワーを有する光学素子が配置されないことを特徴とする。

その照明光学系の、偏光素子から被照明面までの光路中に光学素子が配置されなくてもよい。また、偏光素子から被照明面までの光路中に光の偏光状態をランダムにするための光学素子が配置されてもよい。偏光素子から被照明面までの光路中に位相板と平行平板とが交換可能に挿脱されてもよい。偏光素子通過直後の光の偏光比と被照明面上での光の偏光比とが異なってもよい。偏光素子が、照明光学系の瞳位置近傍に配置されていてもよい。

偏光素子が表面に誘電体多層膜が形成された少なくとも１つの面を有し、かつ面が光の光軸に対して１５°以上６５°以下に傾斜して配置された偏光分離板であってもよい。偏光素子は、λ／４位相板又はλ／２位相板であってもよい。また、光源から偏光素子までの光路中に配置された光学素子が、以下の式を満たすように構成されていてもよい。

ｍ＋２σ＜１．０ｎｍ／ｃｍ
ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
偏光素子より光源側に、表面に誘電体多層膜が形成された少なくとも１つの面を有し、かつ面が光の光軸に対して１５°以上６５°以下に傾斜して配置された偏光分離板が配置されていてもよい。光源から偏光素子までの光路中に配置された光学素子が、以下の式を満たすように構成されていてもよい。

ｍ＋２σ＜５．０ｎｍ／ｃｍ
ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
偏光素子に入射する光の光線群の光量重心が光の光軸と実質的に平行であってもよい。偏光素子が光路中に挿脱可能であってもよい。光の偏光比の調整量が互いに異なる複数の偏光素子が交換可能に挿脱されてもよい。

本発明のさらに他の例示的側面としての露光装置は、上記の照明光学系と、被照明面を通過した光を基板に導くための投影光学系と、を有することを特徴とする。露光装置が走査式露光装置であり、かつ誘電体多層膜が形成された偏光素子の少なくとも１つの面が走査方向に沿って傾斜して配置されていてもよい。

本発明のさらに他の例示的側面としてのデバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された基板に所定のプロセスを行う工程とを有することを特徴とする。

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。

本発明によれば、複屈折を有する硝材を用いた照明光学系で偏光照明を行うことができ、投影露光装置の解像力を向上することができる。照明光学系はレチクル面上で所望の偏光照明を実現することができる。

［実施の形態１］
以下、図１を用いて本発明の実施の形態１に係る照明光学系について説明する。図１は、この実施の形態に係る照明光学系を含む露光装置Ｓの概略構成図である。光源１には、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ_２レーザ等が用いられる。ビーム成形光学系２は、光源からの光を引き回して、ハエノメレンズ４上に所望の光強度分布を形成する。偏光素子３は、レチクル１０面（被照明面）で所定の偏光比となるように偏光比を調整する。ハエノメレンズ４は、光源からの光を波面分割し、多数の２次光源を形成する。コンデンサレンズ５は、ハエノメレンズ４により形成された２次光源からの光をマスキングブレード６に重畳的に重ね合わせる。それにより、均一な光強度分布が得られる。光学素子としてのレンズ７とレンズ９とはリレー光学系であり、マスキングブレード６を通過した光を光学素子としての折り曲げミラー８で偏向させることにより、マスキングブレード６とレチクル１０とを共役関係にしている。折り曲げミラーで偏向する際に、入射角度が４５度から大きく離れると、ミラーに成膜されている誘電体反射膜によって、ミラーに対してＰ偏光の光とＳ偏光の光に位相差が発生し、偏光状態が崩れてしまう。そのため、折り曲げミラーに入射する光束は４５度±３０度以内にしておくことが望ましい。また、誘電体透過膜でも、反射膜に比べては小さいものの面に対して大きく傾くと、偏光によって位相差がついてしまう。そのため、レンズに入射する光束と、レンズから射出する光束は０度±５０度以内にしておくことが望ましい。このビーム成形光学系２からレチクル１０の直前のレンズ９までを有して照明光学系が構成され、その照明光学系が光源１を含んで照明光学装置が構成される。投影光学系１１は、レチクル１０上に描画されたパターンを感光剤が塗布されたウエハ（基板）１２上に投影する。本発明は偏光素子３により形成された偏光比を維持しつつレチクル１０を照明するために、偏光素子３からレチクル１０までの光路上の光学部材の複屈折をｍ＋２σで１ｎｍ／ｃｍ以下にしたものである。これにより、図９に示すように、偏光比の変化を１０％以下にすることができ、十分な結像性能を得ることができる。

レンズを保持する際に応力が加わるとレンズに複屈折が加わるため、偏光素子３からレチクル１０までの光路上の光学部材を保持する際には極力応力が加わらないように保持をする必要がある。偏光素子３としては、光路に対して傾けた１つ以上の面に誘電体多層膜を形成したものが望ましい。面が光路（すなわち光軸）に対して垂直であるとＳ偏光とＰ偏光との区別が困難となるため、面を傾ける必要がある。面の傾き角度としては１５度から６５度の間が膜の設計上望ましい。２つの面に誘電体多層膜（以下、誘電体膜）を形成する場合には、光軸に対して上向き光線と下向き光線の偏光特性を同じにするために、２つの面を逆方向に傾けて、光軸と垂直方向から見てハの字型となるようにするのが望ましい（図１を参照。）。また、光線が偏光素子３に入射する角度が変化すると、Ｓ偏光とＰ偏光の透過率又は反射率が変化する為に、偏光素子３の各点に入射する光線群の光量重心が光軸と平行であることが望ましい。

なお、図１において、誘電体膜によって偏光比を調整する偏光素子３として透過型のものを例として記載したが、もちろん反射型のものを用いても構わない。誘電体膜によって偏光比を調整する場合、所望の偏光比を実現するために不要な光を反射又は透過により光路外に散乱させて光量調節を行う。そのためウエハ１２面での照度が低下しスループットが低下してしまう。したがって、偏光によるＨＶ差がそれほど影響しない程度のパターンを転写する際には、偏光素子を挿入せずに高照度で露光することが望ましい。

［実施の形態２］
以下、図１及び図２を用いて本発明の実施の形態２に係る照明光学系について説明する。本実施の形態２に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成は図１に示す実施の形態１に係るものと略同様である。光源１には、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ_２レーザ等が用いられる。ビーム成形光学系２は、光源からの光を引き回して、ハエノメレンズ４上に所望の光強度分布を形成する。偏光素子３は、レチクル面で所定の偏光比となるように偏光比を調整する。ハエノメレンズ４は、光源からの光を波面分割し、多数の２次光源を形成する。コンデンサレンズ５は、ハエノメレンズ４により形成された２次光源からの光をマスキングブレード６に重畳的に重ね合わせる。それにより、均一な光強度分布が得られる。レンズ７とレンズ９とはリレー光学系であり、マスキングブレード６を通過した光を折り曲げミラー８で偏向させることにより、マスキングブレード６とレチクル１０とを共役関係にしている。この光源１からレチクル１０の直前のレンズ９までを有して照明光学系が構成される。投影光学系１１は、レチクル１０上に描画されたパターンを感光剤が塗布されたウエハ１２上に投影する。

偏光素子３が調整すべき偏光比は偏光素子３からレチクル１０までの間に変化する複屈折量に依存する。例えば、偏光素子３からレチクル１０面までの光学部材の複屈折量が２ｎｍ／ｃｍであってＳ偏光の２５％がＰ偏光に変換され、Ｐ偏光の２５％がＳ偏光に変換されるとする。レチクル１０面でＳ偏光：Ｐ偏光＝２：１の部分偏光照明を行う場合に偏光素子３が調整するＳ偏光：Ｐ偏光の偏光比（＝Ｘ：Ｙ）を、Ｘ×０．７５＋Ｙ×０．２５：Ｘ×０．２５＋Ｙ×０．７５＝３：１より、Ｘ：Ｙ＝５：１とする。

実際にはレチクル１０面での瞳内の各点によって変換される偏光比が異なるため、瞳内の平均が所望の値となるように、偏光素子３が調整する偏光比を決定するのが望ましい。また、照明系のＮＡを変更した際や、照明領域を変更した際、光を連続的に照射することによって光学部材の複屈折量が変化した場合には、偏光素子３からレチクル１０面までの間に偏光が変化する割合が変化する。

そのため、本実施の形態においては図２に示すように、異なる特性を有する２つの偏光素子３１と偏光素子３２とを交換可能とし、偏光素子からレチクル面までの間に偏光が変化する割合が変化した際にそれらの偏光素子を交換することが望ましい。なお、交換可能な偏光素子は２つに限らず、もちろん３つ以上でも構わない。また、交換するのでなく、偏光素子の面の傾き角を変えることにより、連続的に偏光を変化させる方法でも構わない。偏光素子３が調整する偏光比を設定する際には、Ｓ偏光とＰ偏光の光量比を計測する偏光モニタをウエハステージ（不図示）上に設け、ウエハ１２面に挿入して偏光状態を検出し、Ｓ偏光とＰ偏光の光量比が所望の比となるように調整することが望ましい。

［実施の形態３］
以下、図３を用いて本発明の実施の形態３に係る照明光学系について説明する。図３は、この実施の形態に係る照明光学系を含む露光装置Ｓの概略構成図である。光源１には、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ_２レーザ等が用いられる。ランダム偏光板１５は、光源１からの光を２つの直交する方向に偏光し、それらの２つを１：１の光量比のランダムな偏光とする。ランダム偏光板１５としては、複屈折を有する硝材で形成されたクサビ状部材と、複屈折を有さない硝材で形成されたクサビ状部材とを重ねて平行平板としたものが使用される。ビーム成形光学系２は、光源からの光を引き回して、ハエノメレンズ４上に所望の光強度分布を形成する。ハエノメレンズ４は、光源からの光を波面分割し、多数の２次光源を形成する。コンデンサレンズ５は、ハエノメレンズ４により形成された２次光源からの光をマスキングブレード６に重畳的に重ね合わせる。それにより、均一な光強度分布が得られる。レンズ７とレンズ９とはリレー光学系であり、マスキングブレード６を通過した光を折り曲げミラー８で偏向させることにより、マスキングブレード６とレチクル１０とを共役関係にしている。偏光素子３は、レチクル面で所定の偏光比となるように偏光比を調整する。この光源１からレチクル１０の直前の偏光素子３までを有して照明光学系が構成される。投影光学系１１は、レチクル１０上に描画されたパターンを感光剤が塗布されたウエハ１２上に投影する。この実施の形態では、照明系内の光学部材の複屈折に影響を受けないようにレチクル１０面の直上で偏光素子３により偏光比を調整している。

偏光素子３に入射する光のＳ偏光とＰ偏光との光量比は１：１であるランダム偏光であることが望ましい。というのは、Ｓ偏光とＰ偏光との光量比が１：１であるランダム偏光は照明系内の光学部材が複屈折を有して偏光状態を変えてしまう場合でも、Ｓ偏光からＰ偏光に変化する光とＰ偏光からＳ偏光に変化する光の量が等しく、光学部材の複屈折量によらず、偏光素子３にＳ偏光とＰ偏光との光量比が１：１に維持されたランダム偏光として入射するからである。

そこで、ランダム偏光板１５により、光源１からの光をＳ偏光とＰ偏光との光量比が１：１のランダム偏光である偏光状態に変換している。なお、ランダム偏光板を備えることによって、光源から偏光素子までの間の光学部材の複屈折量を考慮する必要がなくなるため、他の実施の形態においてもランダム偏光板を光源と偏光素子との間に配置することが望ましい。また，レーザーからの光が直線偏光である場合には、ランダム偏光板の変わりにλ／４板を用いてもよい。

走査式の投影露光装置においては、被照明面としてのレチクル１０面は一般に短手方向と長手方向とを有する長方形状、楕円形状、弓形状等の照明領域によって照明される。そしてその短手方向に沿って走査される。この実施の形態３では、偏光素子の誘電体膜形成面を投影露光装置の走査方向、すなわち照明領域の短手方向に傾ける構成とすることができる。それにより、偏光素子を光路中に挿入するための光軸方向のスペースを削減することができる。

［実施の形態４］
以下、図４を用いて本発明の実施の形態４に係る照明光学系について説明する。図４は、この実施の形態に係る照明光学系を含む露光装置Ｓの概略構成図である。この実施の形態４の構成は、図３に示す実施の形態３の構成に加え、レンズ９とレチクル１０との間に位相板（λ／２板）１４と平行平板１３とが交換可能に挿脱できるように構成されている。

誘電体膜を用いて偏光させる偏光素子の場合、膜面におけるＳ偏光の透過率をＰ偏光の透過率に対して高く構成することは容易であるが、Ｐ偏光の透過率をＳ偏光の透過率に対して高くすることは難しい。そこで例えば、Ｓ偏光：Ｐ偏光＝１：３の光量比の偏光で照明を行う場合には、偏光素子３によってＳ偏光：Ｐ偏光＝３：１に予め調整する。その後λ／２板１４を用いて位相を１８０°回転させることによって偏光方向を９０°回転させ、レチクル１０面においてＳ偏光：Ｐ偏光＝１：３の光量比の偏光を実現する。

［実施の形態５］
以下、図１０を用いて本発明の実施の形態５に係る照明光学系について説明する。図１０は、この実施の形態に係る照明光学系を含む露光装置Ｓの概略構成図である。この実施の形態５の構成は、図１に示す実施の形態１の構成では、偏光素子が誘電体多層膜からなる偏光分離板３で所望の偏光以外を捨てており光のロスが発生していた問題点を改良する為、光源の偏光状態が所定の状態（例えば直線偏光）である場合に、光源の偏光状態を位相板１６で変換することによって、ロスを少なくして所定の偏光状態にする物である。実施の形態５に係る照明光学系の場合には、光源の偏光状態を偏光素子である位相板１６まで保存する必要があるため、光源から偏光素子までの光路上の光学部材の複屈折もｍ＋２σで１ｎｍ／ｃｍ以下にしたものである。これにより、図９に示すように、偏光比の変化を１０％以下にすることができ、十分な結像性能を得ることができ、しかも光量のロスが少ない為、高照度で照明することができる。

［実施の形態６］
以下、図１１を用いて本発明の実施の形態６に係る照明光学系について説明する。図１１は、この実施の形態に係る照明光学系を含む露光装置Ｓの概略構成図である。この実施の形態６の構成は、図１０に示す実施の形態５の構成に、さらに偏光分離板３を加えたものである。実施の形態５に係る照明光学系の場合には、光源の偏光状態を偏光素子である位相板１６まで厳密に保存する必要があるため、光源から偏光素子までの光路上の光学部材の複屈折もｍ＋２σで１ｎｍ／ｃｍ以下にする必要があった。実施の形態６においては、光源の偏光状態を略保存し、崩れた偏光状態を、偏光分離板３により必要な偏光光を取り出すようにしたものである。これにより、光源から偏光素子までの光路上の光学部材の複屈折をｍ＋２σで５ｎｍ／ｃｍ以下まで許容したとしても、位相板１６に入射する光の偏光状態を所望の状態となる。また、実施の形態１に比べ、偏光分離板に入射する光の偏光状態が略保存されているため、反射して被照明面に到達しない光量が少なくなるため、光量ロスが少なくなる。これにより、図９に示すように、偏光比の変化を１０％以下にすることができ、十分な結像性能を得ることができ、しかも、光量のロスが少ない為、高照度で照明することができる。

なお、説明は主に投影光学系の偏光による透過率差を補正するための部分偏光照明について説明したが、所定のパターンのコントラストを向上させるために、回折光がＳ偏光のみである偏光照明を行う際にも本発明は適用可能であることはいうまでもない。

［実施の形態７］
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置Ｓを利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１０１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ１０２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ１０３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウエハ（基板）を製造する。ステップ１０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１０４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ１０６（検査）では、ステップ１０５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ１０７）される。

図１３は、ステップ１０４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１１６（露光）では、露光装置Ｓによってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。この製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。

本発明の実施の形態１に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態４に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 従来のカタディオ光学系の構成例を示すブロック図である。 ｙ方向に延びる繰り返しパターンが形成されたレチクルを図５に示す光学系に適用した様子を示すブロック図である。 ｘ方向に延びる繰り返しパターンが形成されたレチクルを図５に示す光学系に適用した様子を示すブロック図であり、（ａ）はｙ方向に沿って見た正面図であり、（ｂ）はｘ方向に沿って見た側面図である。 複屈折量が２ｎｍ／ｃｍの照明光学系における偏光変化の計算結果を示す偏光光量分布図である。 照明光学系レンズに用いる硝材の複屈折量と照明系内の瞳位置でＳ偏光であった光がレチクル面の瞳内で最大となるＰ偏光強度との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態５に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態６に係る照明光学系を含む露光装置の概略構成図である。 図１に示す露光装置によるデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１２に示すステップ１０４の詳細なフローチャートである。

符号の説明

Ｓ：露光装置
１：光源
２：ビーム成形光学系
３，３１，３２：偏光素子
４：ハエノメレンズ
５：コンデンサレンズ
６：マスキングブレード
７：レンズ（光学素子）
８：ミラー（光学素子）
９：レンズ（光学素子）
１０：レチクル
１１：投影光学系
１２：ウエハ（基板）
１３：平行平板
１４：位相板（λ／２板）
１５：ランダム偏光板
１６：位相板

Claims (18)

1. 光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記光源から前記被照明面までの光路中に前記光の偏光比を調整するための偏光素子を有し、かつ該偏光素子から前記被照明面までの光路中に配置された光学素子が以下の式を満たすことを特徴とする照明光学系。
   ｍ＋２σ＜１．０ｎｍ／ｃｍ
   ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
   σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
2. 光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記光源から前記被照明面までの光路中に前記光の偏光比を調整するための偏光素子を有し、かつ該偏光素子から前記被照明面までの光路中にパワーを有する光学素子が配置されないことを特徴とする照明光学系。
3. 前記偏光素子から前記被照明面までの光路中に光学素子が配置されないことを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
4. 前記偏光素子から前記被照明面までの光路中に前記光の偏光状態をランダムにするための光学素子が配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
5. 前記偏光素子から前記被照明面までの光路中に位相板と平行平板とが交換可能に挿脱されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
6. 前記偏光素子通過直後の前記光の偏光比と前記被照明面上での前記光の偏光比とが異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
7. 前記偏光素子が、前記照明光学系の瞳位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
8. 前記偏光素子が表面に誘電体多層膜が形成された少なくとも１つの面を有し、かつ該面が前記光の光軸に対して１５°以上６５°以下に傾斜して配置された偏光分離板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
9. 前記偏光素子は、λ／４位相板又はλ／２位相板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
10. 前記光源から前記偏光素子までの光路中に配置された光学素子が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
    ｍ＋２σ＜１．０ｎｍ／ｃｍ
    ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
    σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
11. 前記偏光素子より前記光源側に、表面に誘電体多層膜が形成された少なくとも１つの面を有し、かつ該面が前記光の光軸に対して１５°以上６５°以下に傾斜して配置された偏光分離板が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
12. 前記光源から前記偏光素子までの光路中に配置された光学素子が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の照明光学系。
    ｍ＋２σ＜５．０ｎｍ／ｃｍ
    ここで、ｍ：光学素子の硝材の面内複屈折量の平均
    σ：光学素子の硝材の面内複屈折量の標準偏差
13. 前記偏光素子に入射する前記光の光線群の光量重心が前記光の光軸と実質的に平行であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
14. 前記偏光素子が前記光路中に挿脱可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
15. 前記光の偏光比の調整量が互いに異なる複数の前記偏光素子が交換可能に挿脱されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
16. 請求項１又は請求項２に記載の照明光学系と、
    前記被照明面を通過した前記光を基板に導くための投影光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
17. 前記露光装置が走査式露光装置であり、かつ誘電体多層膜が形成された前記偏光素子の少なくとも１つの面が前記走査方向に沿って傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 請求項１６又は請求項１７に記載の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、投影露光された前記基板に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイスの製造方法。