JP4581526B2 - Depolarizing element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method - Google Patents

Depolarizing element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method Download PDF

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本発明は、入射光を非偏光の光に変換する偏光解消素子、該偏光解消素子を備える照明光学装置該照明光学装置を備える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。
The present invention relates to a depolarizing element that converts incident light into non-polarized light, an illumination optical apparatus including the depolarization element, an exposure apparatus including the illumination optical apparatus , and a method of manufacturing a micro device using the exposure apparatus. It is.

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(またはマイクロレンズアレイなど)に入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。   In a conventional exposure apparatus, a light beam emitted from a light source is incident on a fly-eye lens (or a microlens array or the like) as an optical integrator, and a substantial surface light source including a large number of light sources on a rear focal plane. A secondary light source is formed. The light beam from the secondary light source is limited through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.

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ウエハ上に正確に転写するにはウエハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。   The light beam condensed by the condenser lens illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.

現在、露光光源には波長が248nmの光を供給するKrFエキシマレーザ光源や、波長が193nmの光を供給するArFエキシマレーザ光源などが用いられている。また、波長が157nmの光を供給するF2レーザ光源などの使用が提案されている。従来の露光装置では、この種の光源から供給される直線偏光の光を偏光解消素子により非偏光の光に変換し、非偏光状態の光でマスクを照明している(例えば、特許文献1参照)。 Currently, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, and the like are used as the exposure light source. In addition, use of an F 2 laser light source that supplies light having a wavelength of 157 nm has been proposed. In a conventional exposure apparatus, linearly polarized light supplied from this type of light source is converted into non-polarized light by a depolarizing element, and the mask is illuminated with light in a non-polarized state (see, for example, Patent Document 1) ).

特開2001−264696号公報JP 2001-264696 A

しかしながら、従来の偏光解消素子では、入射光の偏光方向(楕円偏光の長軸方向)に対して偏光解消素子の結晶光学軸(進相軸または遅相軸)が正確に45度の角度をなすように設定する必要がある。すなわち、入射光の偏光方向が何らかの理由で想定した方向と異なった場合や、偏光解消素子の結晶光学軸の方向が何らかの理由で意図した方向からずれた場合には、十分な偏光解消効果が得られない。   However, in the conventional depolarizing element, the crystal optical axis (the fast axis or the slow axis) of the depolarizing element forms an angle of exactly 45 degrees with respect to the polarization direction of the incident light (the major axis direction of the elliptically polarized light). It is necessary to set as follows. That is, when the polarization direction of incident light is different from the direction assumed for some reason, or when the direction of the crystal optical axis of the depolarization element deviates from the intended direction for some reason, a sufficient depolarization effect is obtained. I can't.

また、光源から供給される光の偏光状態が正確にわかっていても、光源から偏光解消素子までの光路中に偏光状態を変化させる要素(例えば透過部材の複屈折性や反射部材のPS位相差など)が存在するために、偏光解消素子に入射する光の偏光方向が正確にわからない場合がある。この場合には、偏光解消素子の結晶光学軸を入射光の偏光方向に対して45度の角度をなすように設定することが困難であり、十分な偏光解消効果が得られない。   In addition, even if the polarization state of light supplied from the light source is accurately known, elements that change the polarization state in the optical path from the light source to the depolarization element (for example, birefringence of the transmission member and PS phase difference of the reflection member). Etc.), the polarization direction of the light incident on the depolarizing element may not be accurately known. In this case, it is difficult to set the crystal optical axis of the depolarization element so as to form an angle of 45 degrees with respect to the polarization direction of the incident light, and a sufficient depolarization effect cannot be obtained.

ここで、従来の偏光解消素子の不都合について詳細に説明する。図20は、従来の偏光解消素子の構成を概略的に示す図である。図20(a)に示すように、従来の偏光解消素子は、光の入射側から順に、第1偏角プリズム(くさび板)101と第2偏角プリズム102とにより構成されている。第1偏角プリズム101は、水晶のような複屈折性材料からなり、光線の通過位置によって厚みが異なるため、通過位置によって異なる移相量を有する移相子として機能する。第2偏角プリズム102は、石英ガラスのような非複屈折性材料からなり、第1偏角プリズム101の偏角作用によって曲がった光線を元に戻すための補正板として機能する。   Here, the disadvantages of the conventional depolarizing element will be described in detail. FIG. 20 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional depolarizing element. As shown in FIG. 20A, the conventional depolarizing element includes a first declination prism (wedge plate) 101 and a second declination prism 102 in order from the light incident side. The first declination prism 101 is made of a birefringent material such as quartz and has a thickness that varies depending on the passage position of the light beam. The second declination prism 102 is made of a non-birefringent material such as quartz glass, and functions as a correction plate for returning the light beam bent by the declination action of the first declination prism 101.

なお、厳密な議論においては、複屈折性材料からなる偏角プリズムを通過する光は常光と異常光とで屈折角度が微妙に異なり、その光路差に起因して常光と異常光との間に位相差が発生することにより、入射偏光の偏光状態が変化する。しかしながら、ここでは、第1偏角プリズム101が上述のように通過位置によって異なる移相量を有する移相子であるものと近似して説明することにする。また、本発明の目的および効果を説明するには、このような近似に基づく説明で十分である。   In a strict discussion, the light passing through a declination prism made of a birefringent material has a slightly different refraction angle between ordinary light and extraordinary light, and due to the optical path difference between ordinary and extraordinary light. When the phase difference occurs, the polarization state of the incident polarized light changes. However, here, the description will be made by approximating that the first declination prism 101 is a phase shifter having a phase shift amount different depending on the passing position as described above. Further, an explanation based on such approximation is sufficient for explaining the object and effect of the present invention.

図20(b)は、第1偏角プリズム101を光軸方向から見たときの結晶光学軸の方向および入射光の偏光方向を示している。図20(b)では、縦方向をストークスパラメータのS1軸とし、−45度、+45度方向をストークスパラメータのS2軸と定義している。ここで、入射光の偏光方向とは、楕円偏光における楕円長軸の方向であり、直線偏光においては光の振動方向を意味する。図20(b)では、第1偏角プリズム101の結晶光学軸方向103の縦軸に対する角度をφで表わし、入射光の偏光方向104の縦軸に対する角度をθで表わしている。   FIG. 20B shows the direction of the crystal optical axis and the polarization direction of incident light when the first deflection prism 101 is viewed from the optical axis direction. In FIG. 20B, the vertical direction is defined as the S1 axis of the Stokes parameter, and the −45 degrees and +45 degrees directions are defined as the S2 axis of the Stokes parameter. Here, the polarization direction of incident light is the direction of the elliptical long axis in elliptically polarized light, and means the vibration direction of light in linearly polarized light. In FIG. 20B, the angle of the first deflection prism 101 with respect to the vertical axis in the crystal optical axis direction 103 is represented by φ, and the angle with respect to the vertical axis of the polarization direction 104 of incident light is represented by θ.

第1偏角プリズム101に入射した偏光は通過位置によって異なる偏光状態変化を受けるため、射出光の偏光状態は通過位置によって異なる偏光状態変化を受けた光の平均とみなすことができる。したがって、射出光のストークスパラメータは、通過位置によって異なる偏光状態変化を受けた光のストークスパラメータの平均となる。   Since the polarized light incident on the first declination prism 101 undergoes different polarization state changes depending on the passing position, the polarization state of the emitted light can be regarded as an average of the light that has undergone different polarization state changes depending on the passing position. Therefore, the Stokes parameter of the emitted light is an average of the Stokes parameters of the light that has undergone a change in polarization state depending on the passing position.

ここで、光軸方向から見たときの第1偏角プリズム101の屈折率のうち、高い屈折率をn1とし、低い屈折率をn2とし、第1偏角プリズム101のくさび角(頂角)をαとし、入射光束の断面の大きさをLとしたとき、Lα(n1−n2)が入射光の波長λの整数倍(1倍、2倍、3倍・・・)であるか、あるいは整数倍でなくてもLα(n1−n2)がλに対して十分に大きければ、第1偏角プリズム101の移相量は0〜2πの間でほぼ均等に分布するものと考えることができる。すなわち、射出光のストークスパラメータは、入射光のストークスパラメータに対して0〜2πの移相角変化を受けた場合の平均となる。そして、このような効果を得るには、Lα(n1−n2)≧λの条件を満たす必要がある。   Here, out of the refractive indexes of the first deflection prism 101 when viewed from the optical axis direction, the high refractive index is n1, the low refractive index is n2, and the wedge angle (vertical angle) of the first deflection prism 101. Where α is α and the cross-sectional size of the incident light beam is L, Lα (n1-n2) is an integral multiple (1 ×, 2 ×, 3 ×...) Of the wavelength λ of the incident light, or Even if it is not an integral multiple, if Lα (n1-n2) is sufficiently large with respect to λ, it can be considered that the amount of phase shift of the first declination prism 101 is distributed almost uniformly between 0 and 2π. . That is, the Stokes parameter of the emitted light is an average when the phase shift angle change of 0 to 2π is received with respect to the Stokes parameter of the incident light. In order to obtain such an effect, it is necessary to satisfy the condition of Lα (n1-n2) ≧ λ.

図21は、第1偏角プリズムの結晶光学軸方向の角度φが45度に設定されたときに、入射光の偏光方向の角度θによって射出光のストークスパラメータがどのように変化するかを示す図である。図21において、横軸は第1偏角プリズム101に入射する直線偏光の偏光方向の角度θを、縦軸は射出光のストークスパラメータの値を示している。図21に示すように、入射光の偏光方向が変化した場合、S1(水平直線偏光強度マイナス垂直直線偏光強度)およびS3(右まわり円偏光強度マイナス左まわり円偏光強度)は常に0に保たれるが、S2(45度直線偏光強度マイナス135度直線偏光強度)は−1と+1との間で大きく変化することがわかる。したがって、入射光の偏光方向の角度θ(0≦θ<360)が0度、90度、180度、270度であるときにのみ、S1とS2とS3とが同時に0となり、ひいては完全な偏光解消効果が得られる。   FIG. 21 shows how the Stokes parameter of the emitted light changes depending on the angle θ of the polarization direction of the incident light when the angle φ in the crystal optical axis direction of the first deflection prism is set to 45 degrees. FIG. In FIG. 21, the horizontal axis represents the angle θ of the polarization direction of linearly polarized light incident on the first deflection prism 101, and the vertical axis represents the value of the Stokes parameter of the emitted light. As shown in FIG. 21, when the polarization direction of incident light is changed, S1 (horizontal linear polarization intensity minus vertical linear polarization intensity) and S3 (clockwise circular polarization intensity minus counterclockwise circular polarization intensity) are always kept at zero. However, it can be seen that S2 (45-degree linear polarization intensity minus 135-degree linear polarization intensity) varies greatly between -1 and +1. Therefore, only when the angle θ (0 ≦ θ <360) of the polarization direction of the incident light is 0 degree, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, S1, S2, and S3 are simultaneously 0, and as a result, complete polarization. A cancellation effect is obtained.

図22は、第1偏角プリズムの結晶光学軸方向の角度φが−22.5度に設定されたときに、入射光の偏光方向の角度θによって射出光のストークスパラメータがどのように変化するかを示す図である。この場合、図22に示すように、入射光の偏光方向の変化に伴って、S1およびS2がともに変化し、入射光の偏光方向の角度θが22.5度、112.5度、202.5度、292.5度であるときに、入射偏光が完全に偏光解消されることがわかる。このように、単独の水晶偏角プリズムを用いる従来の偏光解消素子において完全な偏光解消効果を得るには、入射光の偏光方向に対する結晶光学軸方向の角度を正確に45度+90度×I(Iは整数:・・・−1,0,+1,+2・・・)に設定する必要がある。   FIG. 22 shows how the Stokes parameter of the emitted light changes depending on the angle θ of the polarization direction of the incident light when the angle φ in the crystal optical axis direction of the first declination prism is set to −22.5 degrees. FIG. In this case, as shown in FIG. 22, both S1 and S2 change as the polarization direction of the incident light changes, and the angle θ of the polarization direction of the incident light is 22.5 degrees, 112.5 degrees, 202. It can be seen that the incident polarization is completely depolarized at 5 degrees and 292.5 degrees. As described above, in order to obtain a complete depolarization effect in a conventional depolarization element using a single quartz declination prism, the angle of the crystal optical axis direction with respect to the polarization direction of incident light is precisely 45 degrees + 90 degrees × I ( I must be set to an integer:... -1, 1,0, +1, +2.

図23は、図20に示す従来の偏光解消素子の作用をストークスパラメータとポアンカレ球とを用いて説明する図である。また、図24は、図20に示す従来の偏光解消素子の不都合をストークスパラメータとポアンカレ球とを用いて説明する図である。なお、ストークスパラメータおよびポアンカレ球に関しては、鶴田匡夫著,「応用光学II」,培風館において詳細に説明されている。図23において、入射偏光が横方向の直線偏光である場合、この直線偏光はポアンカレ球上の点106aで表現される。図20に示す従来の偏光解消素子では、第1偏角プリズム101の結晶光学軸の方向が入射光の偏光方向に対して45度の角度をなすように設定されている。   FIG. 23 is a diagram for explaining the operation of the conventional depolarizing element shown in FIG. 20 using Stokes parameters and Poincare spheres. FIG. 24 is a diagram for explaining the disadvantages of the conventional depolarizing element shown in FIG. 20 using Stokes parameters and Poincare spheres. The Stokes parameters and the Poincare sphere are described in detail in Tatsuta Tatsuo, “Applied Optics II”, Baifukan. In FIG. 23, when the incident polarized light is lateral linear polarized light, this linear polarized light is represented by a point 106a on the Poincare sphere. In the conventional depolarizing element shown in FIG. 20, the direction of the crystal optical axis of the first declination prism 101 is set to make an angle of 45 degrees with respect to the polarization direction of incident light.

このため、第1偏角プリズム101の移相作用は、ポアンカレ球においてS2軸廻りの回転によって表現されることになる。なお、ポアンカレ球は赤道一周が180度に相当するものと考えると理解しやすい。こうして、入射偏光は第1偏角プリズム101の通過位置によって異なる移相量を受けるため、射出光の偏光状態は参照符号106bで示す線上に分布することになる。このとき、線106b上に分布する偏光状態の平均はポアンカレ球の中心となるため、射出光のストークスパラメータはS1=S2=S3=0になり、完全な偏光解消効果を得ることができる。   For this reason, the phase shift action of the first declination prism 101 is expressed by the rotation around the S2 axis in the Poincare sphere. The Poincare sphere is easy to understand when it is considered that the equator circle corresponds to 180 degrees. Thus, since the incident polarized light receives a different amount of phase shift depending on the passing position of the first declination prism 101, the polarization state of the emitted light is distributed on the line indicated by reference numeral 106b. At this time, since the average of the polarization states distributed on the line 106b is the center of the Poincare sphere, the Stokes parameter of the emitted light is S1 = S2 = S3 = 0, and a complete depolarization effect can be obtained.

一方、図24では、入射偏光がポアンカレ球上の点107aで表現されている。この場合、点107aで表現される入射光の偏光方向はS2軸に対して45度の角度からずれているため、偏光解消効果が不十分になるはずである。図24のポアンカレ球で考えると、点107aで表現される入射偏光が第1偏角プリズム101の移相作用(すなわちS2軸廻りの回転)を受けて、射出光の偏光状態は参照符号107bで示す線上に分布することになる。この場合、射出光のストークスパラメータの平均はS1=S3=0であるがS2=0にはならないため、完全な非偏光状態にはならず、偏光解消効果が不十分になる。   On the other hand, in FIG. 24, incident polarized light is represented by a point 107a on the Poincare sphere. In this case, since the polarization direction of the incident light represented by the point 107a is deviated from an angle of 45 degrees with respect to the S2 axis, the depolarization effect should be insufficient. Considering the Poincare sphere in FIG. 24, the incident polarized light represented by the point 107a is subjected to the phase shifting action (that is, rotation around the S2 axis) of the first declination prism 101, and the polarization state of the emitted light is denoted by reference numeral 107b. It will be distributed on the line shown. In this case, the average of the Stokes parameters of the emitted light is S1 = S3 = 0, but does not become S2 = 0. Therefore, the non-polarized state is not achieved, and the depolarization effect becomes insufficient.

以上のように、従来の偏光解消素子では、入射光の偏光方向(楕円偏光の長軸方向)に対して偏光解消素子の結晶光学軸(進相軸または遅相軸)が正確に45度の角度をなすように設定する必要がある。その結果、入射光の偏光方向が何らかの理由で想定した方向と異なった場合や、偏光解消素子の結晶光学軸の方向が何らかの理由で意図した方向からずれた場合や、偏光解消素子に入射する光の偏光方向が正確にわからないような場合には、十分な偏光解消効果を得ることができない。   As described above, in the conventional depolarizing element, the crystal optical axis (the fast axis or the slow axis) of the depolarizing element is precisely 45 degrees with respect to the polarization direction of the incident light (the major axis direction of the elliptically polarized light). It is necessary to set the angle. As a result, when the polarization direction of the incident light is different from the direction assumed for some reason, or when the direction of the crystal optical axis of the depolarization element is deviated from the intended direction for some reason, or the light incident on the depolarization element In the case where the polarization direction is not accurately known, a sufficient depolarization effect cannot be obtained.

現在、偏光解消素子の部材として、長期的なレーザ照射に対して耐久性を有する複屈折性の結晶材料である水晶が利用されているが、レーザの高出力化などに伴い、更に高いレーザ照射耐久性を有する光学部材を偏光解消素子の部材として用いることが望まれている。即ち、従来、高いレーザ照射耐性を有するが複屈折の値が小さいことから偏光解消素子として用いることができなかった光学部材も偏光解消素子の部材として用いることができるようにすることが望まれている。   Currently, quartz, which is a birefringent crystal material that has durability against long-term laser irradiation, is used as a depolarizing element member. However, with higher output of lasers, higher laser irradiation It is desired to use an optical member having durability as a member of a depolarizing element. That is, it is desired that an optical member that has conventionally been highly resistant to laser irradiation but cannot be used as a depolarizing element because of its small birefringence value can also be used as a member of the depolarizing element. Yes.

本発明の課題は、光学部材に発生させた応力複屈折を利用した偏光解消素子、該偏光解消素子を備える照明光学装置該照明光学装置を備える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。
An object of the present invention is to provide a depolarization element using stress birefringence generated in an optical member, an illumination optical apparatus including the depolarization element, an exposure apparatus including the illumination optical apparatus , and a microdevice using the exposure apparatus. It is to provide a manufacturing method.

本発明の偏光解消素子は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段とを備え、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されていることを特徴とする。
The depolarizing element of the present invention is a depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light, and includes at least two optical members arranged along an optical axis, Stress is applied to at least one of the at least two optical members from the first direction, and stress is applied to the at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. Stress applying means for applying , at least one of the at least two optical members includes a first deflection prism, and at least one of the at least two optical members includes a second deflection prism. And the apex angle directions of the first declination prism and the second declination prism are set so as to be different from each other and not opposite to each other when viewed from the direction of the optical axis .

また、本発明の偏光解消素子は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段とを備え、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されており、前記少なくとも2つの偏角プリズムは、非結晶性の材料である石英、複屈折性の結晶材料である水晶、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石の中の何れかにより形成されていることを特徴とする。
The depolarizing element of the present invention is a depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light, and includes at least two optical members arranged along the optical axis; Applying stress to at least one of the at least two optical members from a first direction, and applying at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. Stress applying means for applying stress, wherein at least one of the at least two optical members includes a first deflection prism, and at least one of the at least two optical members is a second deflection angle. has a prism apex angle direction of the first deviation prism and the second deviation prism, the are set to be not different and opposite directions to each other when viewed from the direction of the optical axis, when the small The two declination prisms are made of either amorphous material quartz, birefringent crystal material quartz, calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride or calcite. It is characterized by being.

また、本発明の偏光解消素子は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段とを備え、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されており、前記応力付与手段は、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの前記所定の方向に応力を付与する押圧機構及び引張機構の少なくとも一方を有することを特徴とする。 The depolarizing element of the present invention is a depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light, and includes at least two optical members arranged along the optical axis; Applying stress to at least one of the at least two optical members from a first direction, and applying at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. Stress applying means for applying stress, wherein at least one of the at least two optical members includes a first deflection prism, and at least one of the at least two optical members is a second deflection angle. has a prism apex angle direction of the first deviation prism and the second deviation prism, the are set to be not different and opposite directions to each other when viewed from the direction of the optical axis, the stress applying Stage is characterized by having at least one of the pressing mechanism and tensioning mechanism to impart said predetermined direction to stress of the first deviation prism and the second deviation prism.

また、本発明の偏光解消素子は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段とを備え、前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1シリンドリカルレンズを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2シリンドリカルレンズを有し、前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線は、前記光軸の方向から見て互いに異なる方向を向くように設定され、前記応力付与手段は前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線に対してそれぞれ垂直方向に応力を付与することを特徴とする。The depolarizing element of the present invention is a depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light, and includes at least two optical members arranged along the optical axis; Applying stress to at least one of the at least two optical members from a first direction, and applying at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. Stress applying means for applying stress, wherein at least one of the at least two optical members includes a first cylindrical lens, and at least one other of the at least two optical members includes a second cylindrical lens. The generating lines of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are set to face different directions as viewed from the direction of the optical axis, Stress applying means is characterized by imparting stress in the vertical direction respectively generatrix of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens.

また、本発明の照明光学装置は、偏光度を有する光を供給する光源と、該光源からの光を被照射面に照射する導光光学系とを備えた照明光学装置において、前記導光光学系は、本発明の記載の偏光解消素子を有することを特徴とする。
The illumination optical device according to the present invention is an illumination optical device including a light source that supplies light having a degree of polarization, and a light guide optical system that irradiates a surface to be irradiated with light from the light source. The system is characterized by having a depolarizing element as described in the present invention .

また、本発明の露光装置は、前記被照射面に配置されたマスクを照明するための本発明の照明光学装置を備え、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光することを特徴とする。
The exposure apparatus of the present invention, the wherein an illumination optical apparatus of the present invention for illuminating a mask disposed on the irradiated surface, exposing a pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate To do.

また、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、本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。
A method of manufacturing a micro device of the present invention develops an exposure step of exposing a pattern of a mask on a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present invention, the photosensitive substrate exposed by the exposing step development And a process.

この発明の偏光解消素子によれば、所定の方向から応力を付与することにより応力複屈折を発生させた光学部材を2つ組合せることにより、入射光の偏光方向に依存することなく入射光を非偏光の光に確実に変換することができる。   According to the depolarizing element of the present invention, by combining two optical members that generate stress birefringence by applying stress from a predetermined direction, incident light can be transmitted without depending on the polarization direction of incident light. It can be reliably converted into non-polarized light.

また、この発明の偏光解消素子によれば、互いに異なる2方向から応力を付与することにより応力複屈折を発生させた光学部材を用いることにより、入射光の偏光方向に依存することなく入射光を非偏光の光に変換することができる。   In addition, according to the depolarizing element of the present invention, by using an optical member that generates stress birefringence by applying stress from two different directions, incident light can be transmitted without depending on the polarization direction of incident light. It can be converted into non-polarized light.

また、この発明の照明光学装置によれば、光源からの光の偏光方向に依存することなく、非偏光状態の光で非照射面を確実に照明することができる。また、応力付与手段が偏光状態測定装置による測定結果に基づいて応力の大きさを変更するため、光学部材に発生させる応力複屈折の大きさを一定にすることができ、入射光を非偏光の光に確実に変換することができる。   Further, according to the illumination optical device of the present invention, it is possible to reliably illuminate the non-irradiated surface with light in a non-polarized state without depending on the polarization direction of light from the light source. Further, since the stress applying means changes the magnitude of the stress based on the measurement result by the polarization state measuring device, the magnitude of the stress birefringence generated in the optical member can be made constant, and the incident light is made unpolarized. It can be reliably converted into light.

また、この発明の照明光学装置の調整方法によれば、付与応力変更ステップにより偏光状態測定ステップによる測定結果に基づいて偏光解消素子に付与する応力の大きさを変更するため、光学部材に発生させる応力複屈折の大きさを一定にすることができ、入射光を非偏光の光に確実に変換することができる。   Further, according to the method for adjusting an illumination optical apparatus of the present invention, the applied stress is changed in the applied stress change step, and the magnitude of the stress applied to the depolarization element is changed based on the measurement result in the polarization state measurement step. The magnitude of the stress birefringence can be made constant, and incident light can be reliably converted into non-polarized light.

また、この発明の露光装置によれば、非偏光状態の光でマスクを確実に照明し、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、非偏光状態の光でマスクを確実に照明し、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好な露光により良好なマイクロデバイスを製造することができる。   Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the mask can be reliably illuminated with light in a non-polarized state, and good exposure can be performed under appropriate illumination conditions. Further, according to the method for manufacturing a microdevice of the present invention, the mask can be reliably illuminated with light in a non-polarized state, and good exposure can be performed under appropriate illumination conditions, and thus good exposure is favorable. Microdevices can be manufactured.

以下、図面を参照して、本発明の第1の実施の形態の説明を行う。図1は、本発明の第1の実施の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に示すように、本実施の形態にかかる露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1を備えている。光源1として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源や、193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や、157nmの波長の光を供給するF2レーザ光源などを用いることができる。光源1から射出された所定の偏光度を有するほぼ平行な光束は、ビーム送光系2を介して所定の矩形状の断面を有する光束に整形された後、偏光解消素子3に入射する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exposure apparatus according to this embodiment includes a light source 1 for supplying exposure light (illumination light). As the light source 1, for example, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, an F 2 laser light source that supplies light with a wavelength of 157 nm, or the like is used. it can. A substantially parallel light beam having a predetermined degree of polarization emitted from the light source 1 is shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section via the beam transmission system 2 and then enters the depolarization element 3.

ここで、偏光度Vは、次の式(a)により表わされる。式(a)において、S0は全強度を、S1は水平直線偏光強度マイナス垂直直線偏光強度を、S2は45度直線偏光強度マイナス135度直線偏光強度を、S3は右まわり円偏光強度マイナス左まわり円偏光強度をそれぞれ表わしている。   Here, the degree of polarization V is expressed by the following equation (a). In equation (a), S0 is the total intensity, S1 is the horizontal linear polarization intensity minus the vertical linear polarization intensity, S2 is the 45 degree linear polarization intensity minus the 135 degree linear polarization intensity, and S3 is the clockwise circular polarization intensity minus counterclockwise. Each represents the intensity of circularly polarized light.

V=(S12+S22+S321/2/S0 (a)
ビーム送光系2は、入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ偏光解消素子3へ導くとともに、偏光解消素子3へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。一方、偏光解消素子3は、偏光度を有する入射光(本実施の形態では例えば直線偏光の光)を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。
V = (S1 2 + S2 2 + S3 2 ) 1/2 / S0 (a)
The beam transmission system 2 guides the incident light beam to the depolarization element 3 while converting the incident light beam into a light beam having a cross section of an appropriate size and shape, and actively activates position fluctuation and angle fluctuation of the light beam incident on the depolarization element 3. It has a function to correct. On the other hand, the depolarizing element 3 has a function of converting incident light having a degree of polarization (for example, linearly polarized light in this embodiment) into substantially non-polarized light.

図2は、偏光解消素子3の構成を概略的に示す図である。図2に示すように偏光解消素子3は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された第1偏角プリズム31と、蛍石により形成された第1補正偏角プリズム32と、蛍石により形成された第2偏角プリズム33、蛍石により形成された第2補正偏角プリズム34とを備えている。また、偏光解消素子3を構成する第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33に対して所定の方向から応力を付与する応力付与機構35が設けられている。応力付与機構35は、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33に対して、所定の結晶軸方向に応力を付与する押圧機構または引張機構を備えて構成されている。応力付与機構35により応力を付与した場合に、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33には歪みが生じ、応力付与方向に対してほぼ垂直な分布に複屈折性を有するようになる。後述するように第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33は、クサビ形状の光学部材であるため場所毎に部材の厚みが異なる。複屈折性を有する光学部材の厚さが部分毎に異なることから、光が透過する場所毎に波長板としての効果が異なる。応力付与方向に対して垂直な方向と45度異なる向きの偏光成分の光を入射させると、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33が光が透過する部分の厚みに応じてλ/R波長板として機能する(Rは任意の実数)。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the depolarizer 3. As shown in FIG. 2, the depolarizing element 3 includes a first declination prism 31 formed of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX; A first correction declination prism 32 formed of fluorite, a second declination prism 33 formed of fluorite, and a second correction declination prism 34 formed of fluorite are provided. In addition, a stress applying mechanism 35 that applies stress from a predetermined direction to the first declination prism 31 and the second declination prism 33 constituting the depolarizing element 3 is provided. The stress applying mechanism 35 includes a pressing mechanism or a pulling mechanism that applies stress in a predetermined crystal axis direction to the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33. When stress is applied by the stress applying mechanism 35, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are distorted and have birefringence in a distribution substantially perpendicular to the stress application direction. . As will be described later, since the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are wedge-shaped optical members, the thicknesses of the members differ from place to place. Since the thickness of the birefringent optical member is different for each portion, the effect as a wave plate is different for each place where light is transmitted. When light having a polarization component having a direction different by 45 degrees from the direction perpendicular to the stress applying direction is incident, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are λ // according to the thickness of the portion through which the light is transmitted. It functions as an R wave plate (R is an arbitrary real number).

図3は、蛍石の結晶軸について説明するための図である。図3に示すように、蛍石の結晶軸は、立方晶系の結晶軸a(図中細線矢印で示す)に基づいて規定される。即ち、結晶軸+aに沿って結晶軸[100]、結晶軸+aに沿って結晶軸[010]、結晶軸+aに沿って結晶軸[001]がそれぞれ規定される(図中太線矢印で示す)。また、a平面において結晶軸[100]及び結晶軸[001]と45度をなす結晶軸[101]、a平面において結晶軸[100]及び結晶軸[010]と45度をなす方向に結晶軸[110]、a平面において結晶軸[010]及び結晶軸[001]と45度をなす方向に結晶軸[011]がそれぞれ規定される(図中破線矢印で示す)。更に、結晶軸aの+方向、且つ結晶軸[100]、結晶軸[010]及び結晶軸[001]と同一の角度をなす方向に結晶軸[111]が規定される(図中太線矢印で示す)。図3においては、結晶軸+a、結晶軸+a、結晶軸+aで規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。 FIG. 3 is a diagram for explaining the crystal axis of fluorite. As shown in FIG. 3, the crystal axis of fluorite is defined based on the cubic crystal axis a 1 a 2 a 3 (indicated by the thin line arrows in the figure). That is, the crystal axes along the crystal axis + a 1 [100], the crystal axes along the crystal axis + a 2 [010], the crystal axes along the crystal axis + a 3 [001] are defined respectively (in FIG thick arrow ). Further, the crystal axis [101] that forms 45 degrees with the crystal axis [100] and the crystal axis [001] in the a 1 a 3 plane, and 45 degrees with the crystal axis [100] and the crystal axis [010] in the a 1 a 2 plane. The crystal axis [110] is defined in the direction that forms the crystal axis [011], and the crystal axis [011] is defined in the direction that forms 45 degrees with the crystal axis [010] and the crystal axis [001] in the a 2 a 3 plane. Show). Further, the crystal axis [111] is defined in the + direction of the crystal axes a 1 a 2 a 3 and in the direction that forms the same angle as the crystal axis [100], the crystal axis [010], and the crystal axis [001] ( (Indicated by bold arrows in the figure). In FIG. 3, only the crystal axes in the space defined by the crystal axis + a 1 , the crystal axis + a 2 , and the crystal axis + a 3 are illustrated, but the crystal axes are similarly defined in other spaces.

上述の応力付与機構35は、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33に対して、図3において規定されている結晶軸の中の、結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の中の何れか1つの方向に応力を付与する。この結晶軸方向に応力を付与することにより第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33に対して、効果的に応力複屈折を生じさせることができる。   The stress applying mechanism 35 described above has the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [010] among the crystal axes defined in FIG. 3 with respect to the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33. Stress is applied in any one of the crystal axis [001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], and the crystal axis [011]. By applying stress in the crystal axis direction, stress birefringence can be effectively generated in the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33.

ここで第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。また、第1補正偏角プリズム32は、第1偏角プリズム31による偏角作用を補正する機能を有し、第2補正偏角プリズム34は、第2偏角プリズム33による偏角作用を補正する機能を有する。   Here, the first deflection angle prism 31 and the second deflection angle prism 33 have a function of converting incident light having a polarization degree into substantially non-polarized light. Further, the first correction declination prism 32 has a function of correcting the declination action by the first declination prism 31, and the second correction declination prism 34 corrects the declination action by the second declination prism 33. It has the function to do.

第1偏角プリズム31は、光軸AX方向から見たときに矩形形状を有する(図4(a)参照)クサビ状の光学部材である。この第1偏角プリズム31は、頂角方向が図中上向きに設定され、図4に示すように、応力付与機構35により図中左右方向から応力(図中矢印で示す)が付与されている。なお、この応力付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。   The first deflection prism 31 is a wedge-shaped optical member having a rectangular shape when viewed from the optical axis AX direction (see FIG. 4A). The first deflection prism 31 has an apex direction set upward in the drawing, and as shown in FIG. 4, stress (indicated by arrows in the drawing) is applied from the left and right directions in the drawing by the stress applying mechanism 35. . The stress application directions are the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], among the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the crystal axes [011].

また、第1補正偏角プリズム32は、第1偏角プリズム31と同様に光軸AX方向から見たときに矩形形状を有し、第1偏角プリズム31と相補的な形状を有するクサビ状の光学部材である。この第1補正偏角プリズム32は、頂角方向が図中下向きに設定されている。即ち、第1偏角プリズム31と第1補正偏角プリズム32を組合せることにより平行平板を構成する。従って、第1偏角プリズム31の偏角作用による光線の曲がりが第1補正偏角プリズム32の偏角作用により元に戻される。   Similarly to the first deflection angle prism 31, the first correction deflection prism 32 has a rectangular shape when viewed from the optical axis AX direction, and has a wedge shape having a shape complementary to the first deflection angle prism 31. This is an optical member. The first correction declination prism 32 has an apex angle direction set downward in the drawing. That is, a parallel plate is configured by combining the first deflection angle prism 31 and the first correction deflection angle prism 32. Accordingly, the bending of the light beam due to the declination effect of the first declination prism 31 is restored by the declination effect of the first correction declination prism 32.

また、第2偏角プリズム33は、光軸方向から見たときに矩形形状を有する(図4(b)参照)クサビ状の光学部材である。この第2偏角プリズム33は、頂角方向が光軸AXを中心として図中上向きから時計廻りに45度回転した向きに設定され、図4(b)に示すように、応力付与機構35により頂角方向に直交する方向から応力(図中矢印で示す)が付与されている。なお、この応力付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。   The second declination prism 33 is a wedge-shaped optical member having a rectangular shape when viewed from the optical axis direction (see FIG. 4B). The second declination prism 33 is set so that the apex direction rotates 45 degrees clockwise from the upward direction in the figure around the optical axis AX, and as shown in FIG. Stress (indicated by an arrow in the figure) is applied from a direction orthogonal to the apex direction. The stress application directions are the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], among the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the crystal axes [011].

また、第2補正偏角プリズム34は、第2偏角プリズム33と同様に光軸AX方向から見たときに矩形形状を有し、第2偏角プリズム33と相補的な形状を有するクサビ状の光学部材である。この第2補正偏角プリズム34は、頂角方向が図中下向から時計廻りに45度回転した向きに設定されている。即ち、第2偏角プリズム33と第2補正偏角プリズム34を組合せることにより平行平板を構成する。従って、第2偏角プリズム33の偏角作用による光線の曲がりが第2補正偏角プリズム34の偏角作用により元に戻される。   Similarly to the second deflection prism 33, the second correction deflection prism 34 has a rectangular shape when viewed from the direction of the optical axis AX, and has a wedge shape having a shape complementary to the second deflection prism 33. This is an optical member. The second correction declination prism 34 is set so that the apex angle direction is rotated 45 degrees clockwise from the downward direction in the figure. That is, a parallel plate is formed by combining the second declination prism 33 and the second correction declination prism 34. Therefore, the bending of the light beam due to the declination action of the second declination prism 33 is restored by the declination action of the second correction declination prism 34.

この実施の形態の偏光解消素子3では、複屈折性の結晶材料である蛍石により形成された2つの偏角プリズム、すなわち第1偏角プリズム31の応力付与方向(第1方向)と第2偏角プリズム33の応力付与方向(第2方向)とは、光軸AX方向から見て互いに45度の角度をなすように設定されている。また、第1偏角プリズム31の頂角方向と第2偏角プリズム33の頂角方向とは、光軸AX方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように、即ち、光軸AX方向から見て互いに45度の角度で交差するように設定されている。従って、偏光解消素子3に入射した光は、入射光の偏光方向に依存することなく確実に非偏光の光に変換される。   In the depolarizing element 3 of this embodiment, the stress application directions (first direction) and the second deflection prisms made of fluorite, which is a birefringent crystal material, that is, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 3 are used. The stress applying direction (second direction) of the declination prism 33 is set to form an angle of 45 degrees with each other when viewed from the optical axis AX direction. Further, the apex angle direction of the first declination prism 31 and the apex direction of the second declination prism 33 are different from each other when viewed from the optical axis AX direction and are not opposite to each other, that is, from the optical axis AX direction. They are set to cross each other at an angle of 45 degrees. Therefore, the light incident on the depolarizing element 3 is reliably converted into non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light.

偏光解消素子3を介して非偏光状態に変換されたほぼ平行な光束は、マイクロレンズアレイ(またはフライアイレンズ)4に入射する。マイクロレンズアレイ4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り、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。ここで、マイクロレンズアレイ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。   The substantially parallel light flux converted into the non-polarized state via the depolarization element 3 enters the microlens array (or fly-eye lens) 4. The microlens array 4 is an optical element composed of a large number of microlenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely. For example, the microlens array 4 is formed by etching a parallel plane plate to form a microlens group. The Here, each microlens constituting the microlens array is smaller than each lens element constituting the fly-eye lens.

また、マイクロレンズアレイは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイ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。なお、マイクロレンズアレイ4に代えて、回折光学素子や角柱状のロッド型インテグレータのようなオプティカルインテグレータを用いることもできる。   Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, the microlens array is formed integrally with a large number of microlenses (microrefractive surfaces) without being isolated from each other. However, the microlens array is an optical integrator of the same wavefront division type as that of the fly-eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally. In place of the microlens array 4, an optical integrator such as a diffractive optical element or a prismatic rod integrator can be used.

マイクロレンズアレイ4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、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロレンズアレイ4の後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源(以下、「二次光源」という)が形成される。マイクロレンズアレイ4の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、必要に応じて配置された開口絞り(不図示)によって制限され、コンデンサ光学系5の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。   The light beam incident on the microlens array 4 is two-dimensionally divided by a large number of minute lenses, and a light source is formed on the rear focal plane of each minute lens on which the light beam is incident. Thus, a substantial surface light source (hereinafter referred to as “secondary light source”) composed of a large number of light sources is formed on the rear focal plane of the microlens array 4. The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the microlens array 4 is limited by an aperture stop (not shown) arranged as necessary, and receives the light condensing action of the condenser optical system 5. The mask M on which the predetermined pattern is formed is illuminated in a superimposed manner.

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、ウエハステージWSに載置されたウエハ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。   The light beam that has passed through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W placed on the wafer stage WS in a two-dimensional manner within a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, each wafer W The pattern of the mask M is sequentially exposed in the exposure area.

本実施の形態にかかる偏光解消素子3においては、図4に示すように、図中左右方向に第1偏角プリズム31に対する応力付与方向(所定の結晶軸の方向)が設定されている。したがって、結晶軸の方向に対して45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光の光が第1偏角プリズム31に入射した場合、光の通過位置によって異なる移相量が付与され、ひいては偏光解消が可能である。しかしながら、結晶軸の方向に対して90度または0度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光の光が第1偏角プリズム31に入射した場合、偏光状態が全く変わることなく直線偏光のまま通過し、偏光解消は不可能である。   In the depolarizing element 3 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the stress application direction (direction of a predetermined crystal axis) with respect to the first declination prism 31 is set in the left-right direction in the drawing. Therefore, when linearly polarized light having a polarization plane in a direction that forms an angle of 45 degrees with respect to the direction of the crystal axis is incident on the first declination prism 31, a phase shift amount different depending on the light passing position is given. As a result, depolarization is possible. However, when linearly polarized light having a polarization plane in a direction that forms an angle of 90 degrees or 0 degrees with respect to the crystal axis direction is incident on the first declination prism 31, the polarization state does not change at all. It passes through and remains depolarized.

同様に、図4に示すように、図の上方向から時計回りに45度の角度の方向に、第2偏角プリズム33に対する応力付与方向(所定の結晶軸の方向)が設定されている。したがって、結晶軸の方向に対して45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光の光が第2偏角プリズム33に入射した場合、光の通過位置によって異なる移相量が付与され、ひいては偏光解消が可能である。しかしながら、結晶軸の方向に対して90度または0度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光の光が第2偏角プリズム33に入射した場合、偏光状態が全く変わることなく直線偏光のまま通過し、偏光解消は不可能である。   Similarly, as shown in FIG. 4, the stress application direction (predetermined crystal axis direction) with respect to the second declination prism 33 is set in the direction of an angle of 45 degrees clockwise from the upper direction of the figure. Therefore, when linearly polarized light having a polarization plane in a direction that forms an angle of 45 degrees with respect to the direction of the crystal axis is incident on the second declination prism 33, a different amount of phase shift is given depending on the light passing position, As a result, depolarization is possible. However, when linearly polarized light having a polarization plane in a direction forming an angle of 90 degrees or 0 degrees with respect to the crystal axis direction is incident on the second declination prism 33, the polarization state does not change at all. It passes through and remains depolarized.

このように、第1偏角プリズム31および第2偏角プリズム33には偏光解消が不可能な直線偏光がそれぞれ存在するが、第1偏角プリズム31の結晶軸と第2偏角プリズム33の結晶光学軸とが互いに45度の角度をなすように設定されているので、第1偏角プリズム31により偏光解消が不可能な直線偏光の光が第2偏角プリズム33により偏光解消が可能で、第2偏角プリズム33により偏光解消が不可能な直線偏光の光が第1偏角プリズム31により偏光解消が可能に構成されている。換言すれば、第1偏角プリズム31は第2偏角プリズム33で非偏光の光に変換することのできない方向に偏光面を有する直線偏光を非偏光の光に変換し、第2偏角プリズム33は第1偏角プリズム31で非偏光の光に変換することのできない方向に偏光面を有する直線偏光を非偏光の光に変換するように構成されている。   As described above, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 each have linearly polarized light that cannot be depolarized. The crystal axis of the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 Since the crystal optical axes are set to form an angle of 45 degrees with each other, linearly polarized light that cannot be depolarized by the first declination prism 31 can be depolarized by the second declination prism 33. The linearly polarized light that cannot be depolarized by the second declination prism 33 is depolarized by the first declination prism 31. In other words, the first deflection prism 31 converts linearly polarized light having a polarization plane in a direction that cannot be converted into non-polarized light by the second deflection prism 33 into non-polarized light. Reference numeral 33 denotes a first polarization prism 31 configured to convert linearly polarized light having a polarization plane in a direction that cannot be converted into non-polarized light into non-polarized light.

以上、直線偏光が入射する場合の偏光解消素子3の作用効果を説明したが、直線偏光に限定されることなく入射光が楕円偏光であっても円偏光であっても、第1偏角プリズム31は第2偏角プリズム33で非偏光の光に変換することのできない偏光状態の入射光を非偏光の光に変換することになり、第2偏角プリズム33は第1偏角プリズム31で非偏光の光に変換することのできない偏光状態の入射光を非偏光の光に変換する。   The operational effect of the depolarizer 3 when linearly polarized light is incident has been described above, but the first declination prism is not limited to linearly polarized light, regardless of whether the incident light is elliptical or circularly polarized. The second deflection prism 33 converts the incident light in a polarization state that cannot be converted into non-polarized light by the second deflection prism 33 into non-polarization light. The second deflection prism 33 is the first deflection prism 31. Incident light in a polarization state that cannot be converted into non-polarized light is converted into non-polarized light.

なお、ウエハステージWSには、ウエハWに対する照明光(露光光)の偏光状態を測定するための偏光状態測定器6が着脱可能に取り付けられる。図5は、偏光状態測定器6の内部構成を概略的に示す図である。偏光状態測定器6は、ウエハWの位置またはその近傍に位置決め可能なピンホール部材60を備えている。ここで偏光状態測定器6の使用時には、ウエハWは光路から退避する。ピンホール部材60のピンホール60aを通過した光は、コリメートレンズ61を介してほぼ平行な光束になり、反射鏡62で反射された後、移相子としてのλ/4板63および偏光子としての偏光ビームスプリッタ64を介した後、二次元CCD65の検出面65aに達する。   The wafer stage WS is detachably attached with a polarization state measuring device 6 for measuring the polarization state of illumination light (exposure light) with respect to the wafer W. FIG. 5 is a diagram schematically showing the internal configuration of the polarization state measuring device 6. The polarization state measuring device 6 includes a pinhole member 60 that can be positioned at or near the position of the wafer W. Here, when the polarization state measuring device 6 is used, the wafer W is retracted from the optical path. The light that has passed through the pinhole 60a of the pinhole member 60 becomes a substantially parallel light beam through the collimator lens 61, and after being reflected by the reflecting mirror 62, as a λ / 4 plate 63 and a polarizer as a phase shifter. And then reaches the detection surface 65a of the two-dimensional CCD 65.

ここで、λ/4板63および偏光ビームスプリッタ64は、光軸を中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。こうして、ウエハWに対する照明光の偏光度が0でない場合には、λ/4板63を光軸廻りに回転させることにより二次元CCD65の検出面65aにおける光強度分布が変化する。したがって、偏光状態測定器6では、λ/4板63を光軸廻りに回転させながら検出面65aにおける光強度分布の変化を検出し、この検出結果から回転移相子法により、ウエハWに対する照明光(ひいてはマスクMに対する照明光)の偏光状態を測定することができる。   Here, the λ / 4 plate 63 and the polarization beam splitter 64 are configured to be rotatable about the optical axis. Thus, when the polarization degree of the illumination light with respect to the wafer W is not 0, the light intensity distribution on the detection surface 65a of the two-dimensional CCD 65 is changed by rotating the λ / 4 plate 63 around the optical axis. Therefore, the polarization state measuring device 6 detects a change in the light intensity distribution on the detection surface 65a while rotating the λ / 4 plate 63 around the optical axis, and the illumination on the wafer W is detected from the detection result by the rotational phase shifter method. The polarization state of light (and consequently illumination light for the mask M) can be measured.

なお、回転移相子法については、例えば鶴田著,「光の鉛筆−光技術者のための応用光学」,株式会社新技術コミュニケーションズなどに詳しく記載されている。実際には、ピンホール部材60(ひいてはピンホール60a)をウエハ面に沿って二次元的に移動させつつ、ウエハ面内の複数の位置における照明光の偏光状態を測定する。このとき、偏光状態測定器6では、二次元的な検出面65aにおける光強度分布の変化を検出するので、この検出分布情報に基づいて照明光の瞳内における偏光状態の分布を測定することができる。   The rotational phase shifter method is described in detail in, for example, Tsuruta, “Pencil of Light-Applied Optics for Optical Engineers”, New Technology Communications Inc. Actually, the polarization state of the illumination light at a plurality of positions in the wafer surface is measured while the pinhole member 60 (and thus the pinhole 60a) is moved two-dimensionally along the wafer surface. At this time, since the polarization state measuring device 6 detects a change in the light intensity distribution on the two-dimensional detection surface 65a, the distribution of the polarization state in the pupil of the illumination light can be measured based on this detection distribution information. it can.

また、偏光状態測定器6では、反射鏡62の偏光特性により光の偏光状態が変化してしまう場合がある。この場合、反射鏡62の偏光特性は予めわかっているので、所要の計算によって反射鏡62の偏光特性の偏光状態への影響に基づいて偏光状態測定器6の測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。   In the polarization state measuring device 6, the polarization state of the light may change due to the polarization characteristics of the reflecting mirror 62. In this case, since the polarization characteristic of the reflecting mirror 62 is known in advance, the measurement result of the polarization state measuring device 6 is corrected based on the influence of the polarization characteristic of the reflecting mirror 62 on the polarization state by a required calculation, and the illumination light The polarization state can be accurately measured.

本実施の形態では、上述の偏光状態測定器6を用いてウエハWに対する照明光(ひいてはマスクMに対する照明光)の偏光状態を随時測定し、偏光解消素子3の作用によりほぼ完全な偏光解消効果が得られていることを確認することができる。そして、所望の偏光解消効果が得られていない場合には、入射偏光の偏光方向に依存することなく入射偏光を非偏光の光に確実に変換するように偏光解消素子3の光学調整を行うことができる。即ち応力付与機構35により、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33に付与する応力の大きさを調整することにより、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33の内部に生じる応力複屈折の大きさを調整する。これにより入射偏光の偏光方向に依存することなく入射偏光を非偏光の光に確実に変換できる。   In the present embodiment, the polarization state of the illumination light on the wafer W (and consequently the illumination light on the mask M) is measured at any time using the polarization state measuring device 6 described above, and the almost complete depolarization effect is obtained by the action of the depolarization element 3. Can be confirmed. If the desired depolarization effect is not obtained, optical adjustment of the depolarization element 3 is performed so as to reliably convert the incident polarized light into non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident polarized light. Can do. That is, the stress is applied to the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 by adjusting the magnitude of stress applied to the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 by the stress application mechanism 35. Adjust the magnitude of stress birefringence. Thus, the incident polarized light can be reliably converted into non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident polarized light.

以上の実施の形態では、偏角プリズム(31,33)の軸補正を行う補正偏角プリズム(32,34)を、この偏角プリズム(31,33)の下流に配置した一例を示しているが、例えば、偏角プリズム(31,33)と補正偏角プリズム(32,34)との配置の順序を逆にしてもよい。即ち、本発明では、偏角プリズム(31,33)と補正偏角プリズム(32,34)との配置の順序には制限はなく、これらを順不同に配置してもよいことは言うまでもない。   In the above embodiment, an example is shown in which the correction declination prism (32, 34) that performs the axis correction of the declination prism (31, 33) is arranged downstream of the declination prism (31, 33). However, for example, the arrangement order of the declination prisms (31, 33) and the correction declination prisms (32, 34) may be reversed. That is, in the present invention, there is no limitation on the order of arrangement of the deflection prisms (31, 33) and the correction deflection prisms (32, 34), and it goes without saying that they may be arranged in any order.

なお、上述の実施の形態では、第1偏角プリズム31の偏角作用による光線の曲がりを第1補正偏角プリズム32の偏角作用により補正し、第2偏角プリズム33の偏角作用による光線の曲がりを第2補正偏角プリズム34の偏角作用により補正しているが、1つの補正偏角プリズムを用いて、第1偏角プリズム31と第2偏角プリズム33との合成偏角作用を補償するようにしてもよい。この場合には、第1偏角プリズム31と第2偏角プリズム33の偏角作用による光線の曲がりを補正偏角プリズムの偏角作用により元に戻す。なお、第1偏角プリズム31および第2偏角プリズム33は複屈折性を有するため、互いに異なる2つの屈折率n1およびn2(n1>n2)を有する。したがって、第1偏角プリズム31と第2偏角プリズム33とによる光線の偏角を屈折率が(n1+n2)/2であるものとして計算し、計算で求めた光線の偏角を打ち消すように補正偏角プリズムの偏角を定めればよい。   In the above-described embodiment, the bending of the light beam due to the deflection action of the first deflection prism 31 is corrected by the deflection action of the first correction deflection prism 32, and the deflection action of the second deflection prism 33 is used. Although the bending of the light beam is corrected by the declination action of the second correction declination prism 34, the combined declination of the first declination prism 31 and the second declination prism 33 using one correction declination prism. You may make it compensate an effect | action. In this case, the bending of the light beam due to the declination action of the first declination prism 31 and the second declination prism 33 is restored to the original by the declination action of the correction declination prism. Since the first declination prism 31 and the second declination prism 33 have birefringence, they have two different refractive indexes n1 and n2 (n1> n2). Therefore, the deviation angle of the light beam by the first deflection angle prism 31 and the second deflection angle prism 33 is calculated assuming that the refractive index is (n1 + n2) / 2, and correction is made so as to cancel the deviation angle of the light beam obtained by the calculation. The declination angle of the declination prism may be determined.

また、上述の実施の形態では、第1偏角プリズム31、第2偏角プリズム33の応力付与方向が光軸AX方向から見て互いに45度の角度をなすように構成しているが、例えば3つ以上の偏角プリズムを用いて偏光解消素子を構成する場合には、45度の角度に限定されることはない。すなわち、例えば3つの偏角プリズムを用いて偏光解消素子を構成する場合、3つの偏角プリズムによる移相作用の結果として、射出光の偏光状態を表すポアンカレ球上の曲面の重心がポアンカレ球の中心になるように結晶光学軸方向を設定すれば、ほぼ完全な偏光解消効果を得ることが可能である。   In the above-described embodiment, the stress applying directions of the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are configured to form an angle of 45 degrees with respect to the optical axis AX direction. When a depolarizing element is configured using three or more declination prisms, the angle is not limited to 45 degrees. That is, for example, when a depolarizing element is configured using three declination prisms, as a result of the phase shifting action by the three declination prisms, the center of gravity of the curved surface on the Poincare sphere representing the polarization state of the emitted light is If the crystal optical axis direction is set so as to be in the center, it is possible to obtain almost complete depolarization effect.

また、上述の実施の形態では、複屈折性を有する2つの偏角プリズム(31,33)を蛍石により形成している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえばフッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石のような複屈折性の結晶材料を用いて2つの偏角プリズムを形成することもできる。この場合においても偏角プリズムに対して所定の結晶軸方向から応力を付与することにより偏角プリズムに効果的に複屈折を発生させることができる。また、石英のような非結晶性の材料を用いて偏角プリズムを形成してもよい。非結晶性の材料を用いた偏角プリズムに対して、所定の方向から応力を付与することにより、偏角プリズムの内部に所定の値の複屈折を生じさせることができる。この場合に所定の方向を、例えば、光軸を横切る方向、特に光軸と直交する方向とすれば、効果的に複屈折を生じさせることができる。   In the above-described embodiment, the two declination prisms (31, 33) having birefringence are formed of fluorite. However, the present invention is not limited to this, and two declination prisms can be formed using a birefringent crystal material such as magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, and calcite. Also in this case, birefringence can be effectively generated in the deflection prism by applying stress to the deflection prism from a predetermined crystal axis direction. Alternatively, the declination prism may be formed using an amorphous material such as quartz. By applying stress to the declination prism using an amorphous material from a predetermined direction, birefringence having a predetermined value can be generated inside the declination prism. In this case, if the predetermined direction is, for example, a direction crossing the optical axis, particularly a direction orthogonal to the optical axis, birefringence can be effectively generated.

また、上述の実施の形態においては、第1偏角プリズム31及び第2偏角プリズム33を蛍石を用いて形成しているが、第1偏角プリズム31と第2偏角プリズム33とを、それぞれ異なる材料を用いて形成してもよい。即ち、第1偏角プリズム31を、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石のような複屈折性の結晶材料、または、石英のような非結晶性の材料の中の1つを用いて形成し、第2偏角プリズム33を、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石のような複屈折性の結晶材料、または、石英のような非結晶性の材料の中の他の1つを用いて形成してもよい。   In the above-described embodiment, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are formed using fluorite. However, the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33 are provided. These may be formed using different materials. That is, the first declination prism 31 is made of a birefringent crystal material such as calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride and calcite, or an amorphous material such as quartz. And the second declination prism 33 is formed of a birefringent crystal material such as calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride and calcite, or quartz. Other ones of non-crystalline materials may be used.

また、上述の実施の形態においては、第1補正偏角プリズム32及び第2補正偏角プリズム34を複屈折性の結晶材料である蛍石を用いて形成しているが、石英のような非結晶性の材料を用いて形成してもよい。   In the above-described embodiment, the first correction declination prism 32 and the second correction declination prism 34 are formed using fluorite, which is a birefringent crystal material. You may form using a crystalline material.

また、上述の実施の形態では、図2に示す偏光解消素子3を用いているが、図6及び図7に示す偏光解消素子320を用いてもよい。ここで、図6は、偏光解消素子320の斜視図であり、図7は、偏光解消素子320の側面図である。   In the above-described embodiment, the depolarizing element 3 shown in FIG. 2 is used, but the depolarizing element 320 shown in FIGS. 6 and 7 may be used. Here, FIG. 6 is a perspective view of the depolarizing element 320, and FIG. 7 is a side view of the depolarizing element 320.

偏光解消素子320は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成され凸型形状を有する第1補正シリンドリカルレンズ321、蛍石により形成され凹型形状を有する第1シリンドリカルレンズ322、蛍石により形成され凸型形状を有する第2補正シリンドリカルレンズ323、蛍石により形成され凹型形状を有する第2シリンドリカルレンズ324を備えている。また、この偏光解消素子320には、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324に対して所定の方向から応力を付与する応力付与機構(図示せず)が設けられている。応力付与機構は、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324に対して、所定の結晶軸方向に応力を付与する押圧機構または引張機構を備えて構成されている。応力付与機構により、シリンドリカルレンズの母線Gに対して垂直な方向に応力を付与した場合に、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324には歪みが生じ、シリンドリカルレンズの母線Gに対してほぼ平行な分布に複屈折性を有するようになる。図8は、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324に対する応力付与方向(図中矢印で示す)及び応力付与により発生する歪(図中、母線Gに平行な実線で示す)を示している。第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324は、凹型のシリンダ形状の光学部材であるため場所毎に部材の厚みが異なる。複屈折性を有する光学部材の厚さが部分毎に異なることから、光が透過する場所毎に波長板としての効果が異なる。母線G方向と45度異なる向きの偏光成分の光を入射させると、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324は、光が透過する部分の厚みに応じてλ/R波長板として機能する(Rは任意の実数)。   The depolarization element 320 is formed of a first correction cylindrical lens 321 having a convex shape and formed of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX. A first cylindrical lens 322 having a concave shape is formed, a second correction cylindrical lens 323 having a convex shape formed by fluorite, and a second cylindrical lens 324 having a concave shape formed by fluorite. In addition, the depolarizing element 320 is provided with a stress applying mechanism (not shown) that applies stress to the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 from a predetermined direction. The stress applying mechanism includes a pressing mechanism or a pulling mechanism that applies stress to the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 in a predetermined crystal axis direction. When a stress is applied in a direction perpendicular to the generatrix G of the cylindrical lens by the stress applying mechanism, the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 are distorted, and are almost the same as the generatrix G of the cylindrical lens. It becomes birefringent in the parallel distribution. FIG. 8 shows the stress application direction (indicated by an arrow in the figure) to the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 and the distortion generated by the application of the stress (indicated by a solid line parallel to the generatrix G in the figure). . Since the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 are concave cylindrical optical members, the thicknesses of the members differ from place to place. Since the thickness of the birefringent optical member is different for each portion, the effect as a wave plate is different for each place where light is transmitted. When light having a polarization component that is 45 degrees different from the direction of the generatrix G is incident, the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 function as a λ / R wavelength plate according to the thickness of the portion through which the light is transmitted ( R is an arbitrary real number).

上述の応力付与機構は、第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324に対して、図3において規定されている結晶軸の中の、結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の中の何れか1つの方向に応力を付与する。   The stress applying mechanism described above is based on the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [of the crystal axes defined in FIG. 3 with respect to the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 [ 001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], and the crystal axis [011] are applied with stress in any one direction.

ここで第1シリンドリカルレンズ322及び第2シリンドリカルレンズ324は、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。また、第1補正シリンドリカルレンズ321は、第1シリンドリカルレンズ322による偏角作用を補正する機能を有し、第2補正シリンドリカルレンズ323は、第2シリンドリカルレンズ324による偏角作用を補正する機能を有する。   Here, the first cylindrical lens 322 and the second cylindrical lens 324 have a function of converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light. Further, the first correction cylindrical lens 321 has a function of correcting the declination action by the first cylindrical lens 322, and the second correction cylindrical lens 323 has a function of correcting the declination action by the second cylindrical lens 324. .

第1補正シリンドリカルレンズ321は、凸型のシリンダ形状を有する光学部材である。また、第1シリンドリカルレンズ322は、第1補正シリンドリカルレンズ321と相補的な形状である凹型のシリンダ形状を有する光学部材である。第1シリンドリカルレンズ322には、図6に示すように、応力付与機構により母線Gに対して垂直な方向から応力(図中矢印で示す)が付与されている。なお、この応力付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。   The first correction cylindrical lens 321 is an optical member having a convex cylinder shape. The first cylindrical lens 322 is an optical member having a concave cylinder shape that is complementary to the first correction cylindrical lens 321. As shown in FIG. 6, stress (indicated by an arrow in the figure) is applied to the first cylindrical lens 322 from a direction perpendicular to the generatrix G by a stress applying mechanism. The stress application directions are the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], among the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the crystal axes [011].

また、第2補正シリンドリカルレンズ323は、凸型のシリンダ形状を有する光学部材である。また、第2シリンドリカルレンズ324は、第2補正シリンドリカルレンズ323と相補的な形状である凹型のシリンダ形状を有する光学部材である。第2シリンドリカルレンズ324には、図6に示すように、応力付与機構により母線Gに対して垂直な方向から応力(図中矢印で示す)が付与されている。なお、この応力付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。   The second correction cylindrical lens 323 is an optical member having a convex cylinder shape. The second cylindrical lens 324 is an optical member having a concave cylinder shape that is complementary to the second correction cylindrical lens 323. As shown in FIG. 6, stress (indicated by an arrow in the figure) is applied to the second cylindrical lens 324 from a direction perpendicular to the generatrix G by a stress applying mechanism. The stress application directions are the crystal axis [100], the crystal axis [010], the crystal axis [001], the crystal axis [110], the crystal axis [101], among the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the crystal axes [011].

この実施の形態の偏光解消素子320では、複屈折性の結晶材料である蛍石により形成された第1シリンドリカルレンズ322の母線Gの方向と第2シリンドリカルレンズ324の母線Gの方向とは、光軸AX方向から見て互いに45度の角度をなすように設定されている。従って、この偏光解消素子320においても、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。なお、この偏光解消素子320においては、2つの凹型シリンドリカルレンズに対して応力を付与することにより、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を持たせ、2つの凸型シリンドリカルレンズに、2つの凹型シリンドリカルレンズによる偏角作用を補正する機能を持たせているが、2つの凸型シリンドリカルレンズに対して応力を付与することにより、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を持たせ、2つの凹型シリンドリカルレンズに、2つの凸型シリンドリカルレンズによる偏角作用を補正する機能を持たせてもよい。   In the depolarizing element 320 of this embodiment, the direction of the bus G of the first cylindrical lens 322 and the direction of the bus G of the second cylindrical lens 324 formed of fluorite, which is a birefringent crystal material, They are set to form an angle of 45 degrees with each other when viewed from the axis AX direction. Therefore, this depolarizing element 320 also has a function of converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. The depolarizing element 320 has a function of converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light by applying stress to the two concave cylindrical lenses. Type cylindrical lens has a function of correcting the declination effect of the two concave cylindrical lenses, but by applying stress to the two convex cylindrical lenses, incident light having a polarization degree is substantially reduced. A function of converting the light into non-polarized light may be provided, and the two concave cylindrical lenses may be provided with a function of correcting the declination effect of the two convex cylindrical lenses.

以上の実施の形態では、シリンドリカルレンズ(322,324)の軸補正を行う補正シリンドリカルレンズ(321,323)を、このシリンドリカルレンズ(322,324)の上流に配置した一例を示しているが、例えば、シリンドリカルレンズ(322,324)と補正シリンドリカルレンズ(321,323)との配置の順序を逆にしてもよい。即ち、本発明では、シリンドリカルレンズ(321,323)と補正シリンドリカルレンズ(321,323)との配置の順序には制限はなく、これらを順不同に配置してもよいことは言うまでもない。   In the above embodiment, an example is shown in which the corrected cylindrical lenses (321, 323) that perform axial correction of the cylindrical lenses (322, 324) are arranged upstream of the cylindrical lenses (322, 324). The arrangement order of the cylindrical lenses (322, 324) and the correction cylindrical lenses (321, 323) may be reversed. That is, in the present invention, there is no limitation on the order of arrangement of the cylindrical lenses (321, 323) and the correction cylindrical lenses (321, 323), and it goes without saying that these may be arranged in any order.

また、上述の実施の形態において、図9に示す偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図9は、偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム310、第1補正偏角プリズム320、第2偏角プリズム330及び第2補正偏角プリズム340を示している。この偏光解消素子は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された第1偏角プリズム310、蛍石により形成された第1補正偏角プリズム320、蛍石により形成された第2偏角プリズム330、蛍石により形成された第2補正偏角プリズム340が配置されて構成されている。この偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム310、第1補正偏角プリズム320、第2偏角プリズム330及び第2補正偏角プリズム340は、図2に示す偏光解消素子3を構成する第1偏角プリズム31、第1補正偏角プリズム32、第2偏角プリズム33及び第2補正偏角プリズム34の光軸AX方向から見た形状を円形状に変更したものであり、その他、各偏角プリズムの配置位置、応力の付与方向などについては、図2に示す偏光解消素子3と同様である。   In the above-described embodiment, the depolarizing element shown in FIG. 9 may be used. Here, FIG. 9 shows a first declination prism 310, a first correction declination prism 320, a second declination prism 330, and a second correction declination prism 340 that constitute a depolarizing element. This depolarizing element is arranged in order from the light source side along the optical axis AX, a first declination prism 310 made of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, and a first declination prism 310 made of fluorite. The first correction declination prism 320, the second declination prism 330 formed of fluorite, and the second correction declination prism 340 formed of fluorite are arranged. The first declination prism 310, the first correction declination prism 320, the second declination prism 330, and the second correction declination prism 340 that constitute this depolarization element are the first depolarization element 3 shown in FIG. The shape of the first declination prism 31, the first correction declination prism 32, the second declination prism 33, and the second correction declination prism 34 as viewed from the optical axis AX direction is changed to a circular shape. The arrangement position of the declination prism, the stress application direction, and the like are the same as those of the depolarizing element 3 shown in FIG.

この偏光解消素子においても、第1偏角プリズム310及び第2偏角プリズム330は、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。また、第1補正偏角プリズム320は、第1偏角プリズム310による偏角作用を補正する機能を有し、第2補正偏角プリズム340は、第2偏角プリズム330による偏角作用を補正する機能を有する。   Also in this depolarizing element, the first deflection prism 310 and the second deflection prism 330 convert incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. It has a function. Further, the first correction declination prism 320 has a function of correcting the declination action by the first declination prism 310, and the second correction declination prism 340 corrects the declination action by the second declination prism 330. It has the function to do.

また、上述の実施の形態において、図10に示す偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図10は、偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム311、第1補正偏角プリズム321、第2偏角プリズム331及び第2補正偏角プリズム341を示している。この偏光解消素子は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された第1偏角プリズム311、蛍石により形成された第1補正偏角プリズム321、蛍石により形成された第2偏角プリズム331、蛍石により形成された第2補正偏角プリズム341が配置されて構成されている。この偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム311、第1補正偏角プリズム321、第2偏角プリズム331及び第2補正偏角プリズム341は、図2に示す偏光解消素子3を構成する第1偏角プリズム31、及び第2偏角プリズム33に対して、対向する2辺に対して、即ち2方向から応力を付与していたのを、各辺に対して、即ち4方向から応力を付与するように変更したものであり、その他の各偏角プリズムの配置位置などについては、図2に示す偏光解消素子3と同様である。   In the above-described embodiment, the depolarizing element shown in FIG. 10 may be used. Here, FIG. 10 shows the first declination prism 311, the first correction declination prism 321, the second declination prism 331, and the second correction declination prism 341 that constitute the depolarization element. This depolarizing element has a first declination prism 311 made of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX, and a first declination prism 311 made of fluorite. The first correction declination prism 321, the second declination prism 331 formed of fluorite, and the second correction declination prism 341 formed of fluorite are arranged. The first declination prism 311, the first correction declination prism 321, the second declination prism 331, and the second correction declination prism 341 constituting this depolarization element are the first depolarization element 3 shown in FIG. For the first deflection prism 31 and the second deflection prism 33, stress was applied to two opposing sides, that is, from two directions, while stress was applied to each side, that is, from four directions. The arrangement positions of the other declination prisms are the same as those of the depolarizing element 3 shown in FIG.

この偏光解消素子においても、第1偏角プリズム311及び第2偏角プリズム331は、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。また、第1補正偏角プリズム321は、第1偏角プリズム311による偏角作用を補正する機能を有し、第2補正偏角プリズム341は、第2偏角プリズム331による偏角作用を補正する機能を有する。   Also in this depolarizing element, the first deflection prism 311 and the second deflection prism 331 convert incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. It has a function. The first correction declination prism 321 has a function of correcting the declination action by the first declination prism 311, and the second correction declination prism 341 corrects the declination action by the second declination prism 331. It has the function to do.

また、上述の実施の形態において、図11に示す偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図11は、偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム312、第1補正偏角プリズム322、第2偏角プリズム332及び第2補正偏角プリズム342を示している。この偏光解消素子は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された第1偏角プリズム312、蛍石により形成された第1補正偏角プリズム322、蛍石により形成された第2偏角プリズム332、蛍石により形成された第2補正偏角プリズム342が配置されて構成されている。この偏光解消素子を構成する第1偏角プリズム312、第1補正偏角プリズム322、第2偏角プリズム332及び第2補正偏角プリズム342は、図2に示す偏光解消素子3を構成する第1偏角プリズム31、第1補正偏角プリズム32、第2偏角プリズム33及び第2補正偏角プリズム34の光軸AX方向から見た形状を円形状に変更したものであり、第1偏角プリズム312及び第2偏角プリズム332に対して4方向から応力を付与するように変更したものである。その他の各偏角プリズムの配置位置などについては、図2に示す偏光解消素子3と同様である。   In the above-described embodiment, the depolarizing element shown in FIG. 11 may be used. Here, FIG. 11 shows the first declination prism 312, the first correction declination prism 322, the second declination prism 332, and the second correction declination prism 342 that constitute the depolarization element. This depolarizing element has a first declination prism 312 made of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX, and a first declination prism 312 made of fluorite. The first correction declination prism 322, the second declination prism 332 formed of fluorite, and the second correction declination prism 342 formed of fluorite are arranged. The first declination prism 312, the first correction declination prism 322, the second declination prism 332, and the second correction declination prism 342 constituting the depolarization element are the first depolarization element 3 shown in FIG. The first deflection angle prism 31, the first correction deflection angle prism 32, the second deflection angle prism 33, and the second correction deflection angle prism 34 are changed to a circular shape when viewed from the optical axis AX direction. The angular prism 312 and the second deflection prism 332 are modified so as to apply stress from four directions. The arrangement positions of the other declination prisms are the same as those of the depolarizing element 3 shown in FIG.

この偏光解消素子においても、第1偏角プリズム312及び第2偏角プリズム332は、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。また、第1補正偏角プリズム322は、第1偏角プリズム312による偏角作用を補正する機能を有し、第2補正偏角プリズム342は、第2偏角プリズム332による偏角作用を補正する機能を有する。   Also in this depolarizing element, the first deflection prism 312 and the second deflection prism 332 convert incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. It has a function. Further, the first correction declination prism 322 has a function of correcting the declination action by the first declination prism 312, and the second correction declination prism 342 corrects the declination action by the second declination prism 332. It has the function to do.

図9〜図11に示す実施の形態における偏角プリズム(310,330,311,331,312,332)と補正偏角プリズム(320,340,321,341,322,342)との配置の順序には制限はなく、これらを順不同に配置してもよいことは言うまでもない。   Arrangement order of the declination prisms (310, 330, 311, 331, 312, 332) and the correction declination prisms (320, 340, 321, 341, 322, 342) in the embodiment shown in FIGS. Needless to say, there is no limitation, and they may be arranged in any order.

また、上述の実施の形態において、図12に示す偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図12は、偏光解消素子を構成する第1光学部材313及び第2光学部材333を示している。この偏光解消素子は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された平行平板により構成される第1光学部材313と、蛍石により形成された平行平板により構成される第2光学部材333が配置されて構成されている。この偏光解消素子を構成する第1光学部材313及び第2光学部材333は、光軸方向から見たときに矩形形状を有し、各辺に対して不均一な大きさの応力が付与されている。この応力の付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。従って、第1光学部材313及び第2光学部材333には、不均一な歪が生じ、内部に所定の分布を有する複屈折が生じる。また、第1光学部材313及び第2光学部材333は、第2光学部材333が第1光学部材313に対して45度回転した状態で配置されている。従って、この偏光解消素子においては、第1光学部材313及び第2光学部材333は、入射光の偏光方向に依存することなく偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。   In the above-described embodiment, the depolarizing element shown in FIG. 12 may be used. Here, FIG. 12 shows the first optical member 313 and the second optical member 333 constituting the depolarizing element. The depolarizing element includes a first optical member 313 composed of parallel plates formed of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX; A second optical member 333 composed of parallel flat plates formed of stone is arranged and configured. The first optical member 313 and the second optical member 333 constituting the depolarizing element have a rectangular shape when viewed from the optical axis direction, and non-uniform stress is applied to each side. Yes. The stress is applied in the crystal axis [100], crystal axis [010], crystal axis [001], crystal axis [110], crystal axis [101], crystal in the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the axes [011]. Therefore, non-uniform distortion occurs in the first optical member 313 and the second optical member 333, and birefringence having a predetermined distribution therein occurs. Further, the first optical member 313 and the second optical member 333 are arranged in a state where the second optical member 333 is rotated by 45 degrees with respect to the first optical member 313. Therefore, in this depolarizing element, the first optical member 313 and the second optical member 333 function to convert incident light having a polarization degree into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. Have

また、上述の実施の形態において、図13に示す偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図13は、偏光解消素子を構成する第1光学部材314及び第2光学部材334を示している。この偏光解消素子は、光源側から順に光軸AXに沿って、複屈折性の結晶材料である蛍石(フッ化カルシウム)により形成された平行平板により構成される第1光学部材314と、蛍石により形成された平行平板により構成される第2光学部材334が配置されて構成されている。この偏光解消素子を構成する第1光学部材314及び第2光学部材334は、光軸方向から見たときに円形形状を有し、光学部材の周囲に対して不均一な大きさの応力が付与されている。従って、第1光学部材314及び第2光学部材334には、不均一な歪が生じ、内部に所定の分布を有する複屈折が生じる。この応力の付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向である。また、第1光学部材314及び第2光学部材334は、第2光学部材334が第1光学部材314に対して45度回転した状態で配置されている。従って、この偏光解消素子においては、第1光学部材314及び第2光学部材334は、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。   In the above-described embodiment, the depolarizing element shown in FIG. 13 may be used. Here, FIG. 13 shows the first optical member 314 and the second optical member 334 constituting the depolarizing element. The depolarizer includes a first optical member 314 composed of parallel plates formed of fluorite (calcium fluoride), which is a birefringent crystal material, in order from the light source side along the optical axis AX, A second optical member 334 composed of parallel flat plates formed of stone is arranged and configured. The first optical member 314 and the second optical member 334 constituting this depolarizing element have a circular shape when viewed from the optical axis direction, and give a nonuniform stress to the periphery of the optical member. Has been. Therefore, non-uniform distortion occurs in the first optical member 314 and the second optical member 334, and birefringence having a predetermined distribution therein occurs. The stress is applied in the crystal axis [100], crystal axis [010], crystal axis [001], crystal axis [110], crystal axis [101], crystal in the crystal axes of fluorite shown in FIG. The direction is any one of the axes [011]. Further, the first optical member 314 and the second optical member 334 are arranged in a state where the second optical member 334 is rotated by 45 degrees with respect to the first optical member 314. Therefore, in this depolarizing element, the first optical member 314 and the second optical member 334 convert incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. It has a function.

また、上述の実施の形態において、図14に示す光学部材を用いた偏光解消素子を用いてもよい。ここで、図14は、偏光解消素子を構成する光学部材を示している。上述の実施の形態においては、偏光解消素子を構成する光学部材の側面部に所定の光軸方向から応力を付与することにより光学部材に複屈折を生じさせていたが、平行平板の表面の2点、及び表面の2点を結ぶ直線(図中実線で示す)と直行する直線(図中破線で示す)上に位置する裏面の2点に応力を付与することにより、光学部材に不均一な歪を生じさせ、内部に所定の分布を有する複屈折を生じさせてもよい。この場合にも応力の付与方向は、図3に示す蛍石の結晶軸の中の結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の何れか1つの方向であることが好ましい。このような光学部材を2つ、45度相対的に回転した状態で配置することにより、入射光の偏光方向に依存することなく、偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換する機能を有する。   In the embodiment described above, a depolarizing element using the optical member shown in FIG. 14 may be used. Here, FIG. 14 shows an optical member constituting the depolarizing element. In the above-described embodiment, birefringence is generated in the optical member by applying stress to the side surface portion of the optical member constituting the depolarizing element from the predetermined optical axis direction. By applying stress to the two points on the back surface located on the point and the straight line (shown by the solid line in the figure) connecting the two points on the surface and the straight line (shown by the broken line in the figure), the optical member is non-uniform Distortion may be generated, and birefringence having a predetermined distribution inside may be generated. In this case as well, the stress is applied in the crystal axis [100], crystal axis [010], crystal axis [001], crystal axis [110], and crystal axis [101] among the crystal axes of fluorite shown in FIG. ] Or any one of the crystal axes [011]. By arranging two such optical members in a state rotated relatively by 45 degrees, incident light having a polarization degree is converted into substantially non-polarized light without depending on the polarization direction of the incident light. It has the function to do.

また、上述の実施の形態においては、応力を付与することにより複屈折を生じさせた少なくとも2つの光学部材を組合せることにより、入射光の偏光方向に依存することなく偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換しているが、図12から図14に示す光学部材のように、内部に不均一な複屈折を生じさせることができる場合には、発生させる複屈折の分布を制御することにより1つの光学部材により、入射光の偏光方向に依存することなく偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換することができる。   Further, in the above-described embodiment, by combining at least two optical members that generate birefringence by applying stress, incident light having a polarization degree can be obtained without depending on the polarization direction of incident light. When the light is converted into substantially non-polarized light, but non-uniform birefringence can be generated inside as in the optical member shown in FIGS. 12 to 14, the distribution of birefringence to be generated. By controlling this, incident light having a degree of polarization can be converted into substantially non-polarized light by one optical member without depending on the polarization direction of the incident light.

また、上述の実施の形態では、ビーム送光系2とマイクロレンズアレイ4との間の光路中に偏光解消素子3を配置しているが、これに限定されることなく、たとえばコンデンサ光学系5とマスクMとの間の光路中または他の適当な光路中に偏光解消素子3を配置することもできる。ただし、偏光解消素子3とマスクMとの間の光路中にオプティカルインテグレータを配置する構成を採用することにより、偏光解消素子3の有効径(外径)を小さく抑えることができる。   In the above-described embodiment, the depolarizing element 3 is disposed in the optical path between the beam transmission system 2 and the microlens array 4. However, the present invention is not limited to this. For example, the condenser optical system 5 It is also possible to arrange the depolarizing element 3 in the optical path between the mask and the mask M or in another suitable optical path. However, by adopting a configuration in which an optical integrator is disposed in the optical path between the depolarizing element 3 and the mask M, the effective diameter (outer diameter) of the depolarizing element 3 can be kept small.

また、上述の実施の形態では、偏光解消素子3を照明光路に対して挿脱自在に構成することが好ましい。この場合、必要に応じて、偏光解消素子3を照明光路中に設定することにより非偏光状態の光でマスクMを照明し、偏光解消素子3を照明光路から退避させることにより直線偏光状態の光でマスクMを照明することができ、ひいてはマスクMに対する多様な照明が可能になる。   In the above-described embodiment, it is preferable that the depolarizing element 3 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path. In this case, if necessary, the depolarizing element 3 is set in the illumination optical path to illuminate the mask M with unpolarized light, and the depolarizing element 3 is retracted from the illumination optical path to linearly polarized light. Thus, the mask M can be illuminated, and various illuminations can be applied to the mask M.

次に、図面を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる照明光学系を備えた露光装置について説明する。図15は、本発明の第2の実施の形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図15において、感光性基板であるウエハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウエハ面内において図15の紙面に平行な方向にY軸を、ウエハ面内において図15の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。なお、図15では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。   Next, an exposure apparatus including an illumination optical system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 15, the Z axis along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. 15 in the wafer surface, and perpendicular to the paper surface of FIG. 15 in the wafer surface. The X axis is set for each direction. In FIG. 15, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

この露光装置は、露光光(照明光)を供給するためのレーザ光源10を備えている。レーザ光源10として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源を用いることができる。レーザ光源10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11aおよび11bからなるビームエキスパンダ11に入射する。各レンズ11aおよび11bは、図15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11に入射した光束は、図15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。   The exposure apparatus includes a laser light source 10 for supplying exposure light (illumination light). For example, an ArF excimer laser light source that supplies light having a wavelength of 193 nm can be used as the laser light source 10. A substantially parallel light beam emitted from the laser light source 10 along the Z direction has a rectangular cross section extending along the X direction and is incident on a beam expander 11 including a pair of lenses 11a and 11b. Each lens 11a and 11b has a negative refracting power and a positive refracting power in the plane of FIG. 15 (in the YZ plane), respectively. Therefore, the light beam incident on the beam expander 11 is enlarged in the plane of FIG. 15 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section.

整形光学系としてのビームエキスパンダ11を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー12でY方向に偏向された後、位相部材13、デポラライザ(偏光解消素子)14および回折光学素子15を介して、アフォーカルズームレンズ16に入射する。位相部材13の構成および作用については後述する。また、デポラライザ(偏光解消素子)14の構成および作用は、第1の実施の形態にかかる偏光解消素子3の構成および作用と同一であり、本実施の形態においては、図2、図7乃至図14を用いて説明した偏光解消素子を用いることができる。   The substantially parallel light beam via the beam expander 11 as the shaping optical system is deflected in the Y direction by the bending mirror 12 and then passed through the phase member 13, the depolarizer (depolarization element) 14, and the diffractive optical element 15. The light enters the afocal zoom lens 16. The configuration and operation of the phase member 13 will be described later. The configuration and operation of the depolarizer (depolarization element) 14 are the same as the configuration and operation of the depolarization element 3 according to the first embodiment. In this embodiment, FIG. 2, FIG. 7 to FIG. The depolarizing element described using 14 can be used.

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、回折光学素子15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)に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。   In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 15 has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident.

したがって、回折光学素子15を介した光束は、アフオーカルズームレンズ16の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。回折光学素子15は、照明光路から退避可能に構成されている。アフオーカルズームレンズ16は、アフォーカル系(無焦点光学系)を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフオーカルズームレンズ16を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子17に入射する。アフォーカルズームレンズ16は、回折光学素子15の発散原点と回折光学素子17の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子17の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ16の倍率に依存して変化する。   Therefore, the light beam passing through the diffractive optical element 15 forms a circular light intensity distribution, that is, a light beam having a circular cross section at the pupil position of the afocal zoom lens 16. The diffractive optical element 15 is configured to be retractable from the illumination optical path. The afocal zoom lens 16 is configured so that the magnification can be continuously changed within a predetermined range while maintaining an afocal system (non-focus optical system). The light beam that has passed through the afocal zoom lens 16 enters a diffractive optical element 17 for annular illumination. The afocal zoom lens 16 optically couples the divergence origin of the diffractive optical element 15 and the diffractive surface of the diffractive optical element 17 optically in a conjugate manner. The numerical aperture of the light beam condensed on one point of the diffractive surface of the diffractive optical element 17 or a surface in the vicinity thereof changes depending on the magnification of the afocal zoom lens 16.

輪帯照明用の回折光学素子17は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。回折光学素子17は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ4極照明用の回折光学素子60や円形照明用の回折光学素子61やX方向2極照明用の回折光学素子62やY方向2極照明用の回折光学素子63と切り換え可能に構成されている。4極照明用の回折光学素子60、円形照明用の回折光学素子61、X方向2極照明用の回折光学素子62、およびY方向2極照明用の回折光学素子63を用いることにより、4極照明、円形照明、X方向2極照明、およびY方向2極照明を行うことができる。   The diffractive optical element 17 for annular illumination has a function of forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field when a parallel light beam is incident. The diffractive optical element 17 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and includes a diffractive optical element 60 for quadrupole illumination, a diffractive optical element 61 for circular illumination, a diffractive optical element 62 for X-direction dipole illumination, It is configured to be switchable with a diffractive optical element 63 for Y-direction dipole illumination. By using a diffractive optical element 60 for quadrupole illumination, a diffractive optical element 61 for circular illumination, a diffractive optical element 62 for X direction dipole illumination, and a diffractive optical element 63 for Y direction dipole illumination, a quadrupole is obtained. Illumination, circular illumination, X direction dipole illumination, and Y direction dipole illumination can be performed.

回折光学素子17を介した光束は、ズームレンズ18に入射する。ズームレンズ18の後側焦点面の近傍には、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)19の入射面が位置決めされている。マイクロフライアイレンズ19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。   The light beam that has passed through the diffractive optical element 17 enters the zoom lens 18. In the vicinity of the rear focal plane of the zoom lens 18, the incident surface of the micro fly's eye lens (or fly eye lens) 19 is positioned. The micro fly's eye lens 19 is an optical element composed of a large number of microlenses having positive refractive powers arranged vertically and horizontally and densely. In general, a micro fly's eye lens is configured by, for example, performing etching treatment on a plane-parallel plate to form a micro lens group.

ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。   Here, each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally.

上述したように、回折光学素子15を介してアフォーカルズームレンズ16の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフオーカルズームレンズ16から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子17に入射する。すなわち、回折光学素子15は、角度光束形成機能を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子17は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する光束変換素子としての機能を有する。したがって、回折光学素子17を介した光束は、ズームレンズ18の後側焦点面に(ひいてはマイクロフライアイレンズ19の入射面に)、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野を形成する。   As described above, the light beam from the circular light intensity distribution formed at the pupil position of the afocal zoom lens 16 via the diffractive optical element 15 is emitted from the afocal zoom lens 16 and then has various angles. A light beam having a component enters the diffractive optical element 17. That is, the diffractive optical element 15 constitutes an optical integrator having an angular light beam forming function. On the other hand, the diffractive optical element 17 has a function as a light beam conversion element that forms a ring-shaped light intensity distribution in the far field when a parallel light beam is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element 17 forms a ring-shaped illumination field around the optical axis AX, for example, on the rear focal plane of the zoom lens 18 (and thus on the incident surface of the micro fly's eye lens 19). .

マイクロフライアイレンズ19の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ18の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ18は、回折光学素子17とマイクロフライアイレンズ19の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ19に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ19の後側焦点面には、入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源(以下、「二次光源」という)が形成される。   The outer diameter of the annular illumination field formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 19 varies depending on the focal length of the zoom lens 18. Thus, the zoom lens 18 substantially connects the diffractive optical element 17 and the incident surface of the micro fly's eye lens 19 in a Fourier transform relationship. The light beam incident on the micro fly's eye lens 19 is two-dimensionally divided, and the rear focal plane of the micro fly's eye lens 19 has a ring-shaped multiple light source (hereinafter referred to as “two-lens”) as the illumination field formed by the incident light beam. Next light source ") is formed.

マイクロフライアイレンズ19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、ビームスプリッタ21およびコンデンサ光学系22を介した後、マスクブラインド23を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド23には、マイクロフライアイレンズ19を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。なお、ビームスプリッタ21を内蔵する偏光モニタ20の内部構成および作用については後述する。   The light beam from the annular secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 19 illuminates the mask blind 23 in a superimposed manner after passing through the beam splitter 21 and the condenser optical system 22. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of each microlens constituting the micro fly's eye lens 19 is formed on the mask blind 23 as an illumination field stop. The internal configuration and operation of the polarization monitor 20 incorporating the beam splitter 21 will be described later.

マスクブラインド23の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系24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(レチクル)M1を重畳的に照明する。こうして、結像光学系24は、マスクブラインド23の矩形状開口部の像をマスクM1上に形成することになる。マスクM1のパターンを透過した光束は、投影光学系PL1を介して、感光性基板であるウエハW1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PL1の光軸AXと直交する平面内においてウエハW1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W1の各露光領域にはマスクM1のパターンが逐次露光される。   The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the mask blind 23 is subjected to the light condensing action of the imaging optical system 24, and then superimposed on the mask (reticle) M1 on which a predetermined pattern is formed. Illuminate. Thus, the imaging optical system 24 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 23 on the mask M1. The light beam that has passed through the pattern of the mask M1 forms an image of the mask pattern on the wafer W1, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL1. Thus, the pattern of the mask M1 is formed in each exposure region of the wafer W1 by performing batch exposure or scan exposure while controlling the wafer W2 in a two-dimensional manner in a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL1. Sequential exposure is performed.

図16は、位相部材13および偏光解消素子14の構成を概略的に示す図である。位相部材13は、光軸AXを中心として結晶軸が回転自在に構成された1/2波長板により構成されている。一方、偏光解消素子14は、上述のように第1の実施の形態にかかる偏光解消素子3(図2等参照)と同一の構成を有する。なお、図15に示すように、位相部材13の光軸AXを中心とした回転および偏光解消素子14の照明光路に対する挿脱は、制御系25からの指令を受けた駆動系26によって行われる。また、駆動系26は、偏光解消素子14を構成する光学部材に応力を付与する応力付与機構としての機能を有し、制御系25からの指令を受けて偏光解消素子14を構成する光学部材に付与する応力の大きさの変更等の調整を行う。   FIG. 16 is a diagram schematically showing the configuration of the phase member 13 and the depolarizer 14. The phase member 13 is composed of a half-wave plate whose crystal axis is rotatable around the optical axis AX. On the other hand, the depolarizing element 14 has the same configuration as the depolarizing element 3 (see FIG. 2 and the like) according to the first embodiment as described above. As shown in FIG. 15, the rotation of the phase member 13 around the optical axis AX and the insertion / removal of the depolarization element 14 with respect to the illumination optical path are performed by a drive system 26 that receives a command from the control system 25. In addition, the drive system 26 has a function as a stress applying mechanism that applies stress to the optical member that constitutes the depolarization element 14. The drive system 26 receives an instruction from the control system 25 and serves as an optical member that constitutes the depolarization element 14. Make adjustments such as changing the magnitude of the stress to be applied.

レーザ光源10としてArFエキシマレーザ光源を用いる場合、1/2波長板により構成される位相部材13には、直線偏光の光が入射する。ここで、位相部材13の結晶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、位相部材13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、位相部材13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、位相部材13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、偏光解消素子14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。   When an ArF excimer laser light source is used as the laser light source 10, linearly polarized light is incident on the phase member 13 formed of a half-wave plate. Here, when the crystal axis of the phase member 13 is set to make an angle of 0 degrees or 90 degrees with respect to the plane of polarization of the linearly polarized light that is incident, the plane of polarization of the linearly polarized light incident on the phase member 13 is Pass through without change. In addition, when the crystal optical axis of the phase member 13 is set to form an angle of 45 degrees with respect to the polarization plane of the linearly polarized light incident thereon, the linearly polarized light incident on the phase member 13 has a polarization plane of only 90 degrees. It is converted into light with changed linear polarization. Further, the linearly polarized light incident on the depolarizing element 14 is converted into non-polarized light (depolarized).

本実施の形態においては、上述したように、レーザ光源10からの直線偏光の光が位相部材13に入射するが、以下の説明を簡単にするために、P偏光の光が位相部材13に入射するものとする。この場合、駆動系25が偏光解消素子14を照明光路中に挿入するとともに、位相部材13の結晶軸が入射するP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、位相部材13に入射したP偏光の光は偏光面が変化することなくP偏光のまま通過して偏光解消素子14に入射する。偏光解消素子14に入射したP偏光の光は非偏光状態の光に変換され、非偏光状態でマスクMを照明する。一方、駆動系25が偏光解消素子14を照明光路中に挿入するとともに、位相部材13の結晶光学軸が入射するP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、位相部材13に入射したP偏光の光は偏光面が90度だけ変化し、S偏光の光になって偏光解消素子14に入射する。偏光解消素子14に入射したS偏光の光は非偏光状態の光に変換され、非偏光状態でマスクMを照明する。   In the present embodiment, as described above, linearly polarized light from the laser light source 10 is incident on the phase member 13. However, in order to simplify the following description, P-polarized light is incident on the phase member 13. It shall be. In this case, when the drive system 25 inserts the depolarization element 14 into the illumination optical path and is set so that the crystal axis of the phase member 13 forms an angle of 0 degree or 90 degrees with respect to the polarization plane of the P-polarized light incident thereon. The P-polarized light incident on the phase member 13 passes through the P-polarized light without changing the polarization plane and enters the depolarization element 14. The P-polarized light incident on the depolarization element 14 is converted into light in a non-polarized state, and illuminates the mask M in the non-polarized state. On the other hand, when the drive system 25 inserts the depolarizing element 14 into the illumination optical path and the crystal optical axis of the phase member 13 is set to make an angle of 45 degrees with respect to the polarization plane of the P-polarized light, the phase member The polarization plane of the P-polarized light incident on 13 changes by 90 degrees, and becomes S-polarized light and enters the depolarization element 14. The S-polarized light incident on the depolarizing element 14 is converted into light in a non-polarized state, and illuminates the mask M in the non-polarized state.

これに対し、駆動系26が偏光解消素子14を照明光路から退避させるとともに、位相部材13の結晶軸が入射するP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、位相部材13に入射したP偏光の光は偏光面が変化することなくP偏光のまま通過し、P偏光状態の光でマスクMを照明する。一方、駆動系26が偏光解消素子14を照明光路から退避させるとともに、位相部材13の結晶軸が入射するP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、位相部材13に入射したP偏光の光は偏光面が90度だけ変化してS偏光の光になり、S偏光状態の光でマスクMを照明する。   On the other hand, when the drive system 26 retracts the depolarizing element 14 from the illumination optical path and is set so that the crystal axis of the phase member 13 forms an angle of 0 degree or 90 degrees with respect to the polarization plane of the P-polarized light incident thereon. The P-polarized light incident on the phase member 13 passes through the P-polarized light without changing the polarization plane, and illuminates the mask M with the P-polarized light. On the other hand, when the drive system 26 retracts the depolarization element 14 from the illumination optical path and the angle of 45 degrees is formed with respect to the polarization plane of the P-polarized light on which the crystal axis of the phase member 13 is incident, The incident P-polarized light changes its polarization plane by 90 degrees to become S-polarized light, and illuminates the mask M with S-polarized light.

図17は、被照射面としてのマスクM(ひいてはウエハW)を照明する光の偏光状態が所望の偏光状態になっているか否かを検知するための偏光モニタ20の内部構成を概略的に示す斜視図である。偏光モニタ20は、図15に示すように、マイクロフライアイレンズ19とコンデンサ光学系22との間の光路中に配置された第1ビームスプリッタ21を備えている。第1ビームスプリッタ21は、たとえば石英ガラスにより形成されたノンコートの平行平面板(すなわち素ガラス)の形態を有し、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を光路から取り出す機能を有する。   FIG. 17 schematically shows an internal configuration of the polarization monitor 20 for detecting whether or not the polarization state of the light that illuminates the mask M (and thus the wafer W) as the irradiated surface is a desired polarization state. It is a perspective view. As shown in FIG. 15, the polarization monitor 20 includes a first beam splitter 21 disposed in the optical path between the micro fly's eye lens 19 and the condenser optical system 22. The first beam splitter 21 has a form of an uncoated parallel flat plate (that is, a bare glass) formed of, for example, quartz glass, and has a function of extracting reflected light having a polarization state different from the polarization state of incident light from the optical path. .

第1ビームスプリッタ21により光路から取り出された光は、第2ビームススプリッタ27に入射する。第2ビームスプリッタ27は、第1ビームスプリッタ21と同様に、例えば石英ガラスにより形成されたノンコートの平行平面板の形態を有し、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を発生させる機能を有する。そして、第1ビームスプリッタ21に対するP偏光が第2ビームスプリッタ27に対するS偏光になり、且つ第1ビームスプリッタ21に対するS偏光が第2ビームスプリッタ27に対するP偏光になるように設定されている。   The light extracted from the optical path by the first beam splitter 21 enters the second beam splitter 27. Similar to the first beam splitter 21, the second beam splitter 27 has a form of a non-coated parallel flat plate made of, for example, quartz glass, and generates reflected light having a polarization state different from the polarization state of incident light. It has a function. The P-polarized light for the first beam splitter 21 is set to be S-polarized light for the second beam splitter 27, and the S-polarized light for the first beam splitter 21 is set to be P-polarized light for the second beam splitter 27.

また、第2ビームスプリッタ27を透過した光は第1光強度検出器28により検出され、第2ビームスプリッタ27で反射された光は第2光強度検出器29により検出される。第1光強度検出器28および第2光強度検出器29の出力は、それぞれ制御系25(図15参照)に供給される。また、前述したように、制御系25は、駆動系26を介して、偏光状態切換手段を構成する位相部材13および偏光解消素子14を駆動する。   The light transmitted through the second beam splitter 27 is detected by the first light intensity detector 28, and the light reflected by the second beam splitter 27 is detected by the second light intensity detector 29. The outputs of the first light intensity detector 28 and the second light intensity detector 29 are respectively supplied to the control system 25 (see FIG. 15). Further, as described above, the control system 25 drives the phase member 13 and the depolarization element 14 constituting the polarization state switching means via the drive system 26.

上述のように、第1ビームスプリッタ21および第2ビームスプリッタ27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20では、第1ビームスプリッタ21からの反射光が、例えば第1ビームスプリッタ21への入射光の10%程度のS偏光成分(第1ビームスプリッタ21に対するS偏光成分であって第2ビームスプリッタ27に対するP偏光成分)と、例えば第1ビームスプリッタ21への入射光の1%程度のP偏光成分(第1ビームスプリッタ21に対するP偏光成分であって第2ビームスプリッタ27に対するS偏光成分)とを含むことになる。   As described above, in the first beam splitter 21 and the second beam splitter 27, the reflectance for P-polarized light and the reflectance for S-polarized light are substantially different. Therefore, in the polarization monitor 20, the reflected light from the first beam splitter 21 is, for example, about 10% of the S-polarized component of the incident light to the first beam splitter 21 (the S-polarized component with respect to the first beam splitter 21, P-polarized component for the two beam splitter 27) and, for example, a P-polarized component of about 1% of the incident light on the first beam splitter 21 (P-polarized component for the first beam splitter 21 and S-polarized light for the second beam splitter 27) Component).

また、第2ビームスプリッタ27からの反射光は、例えば第1ビームスプリッタ21への入射光の10%×1%=0.1%程度のP偏光成分(第1ビームスプリッタ21に対するP偏光成分であって第2ビームスプリッタ27に対するS偏光成分)と、例えば第1ビームスプリッタ21への入射光の1%×10%=0.1%程度のS偏光成分(第1ビームスプリッタ21に対するS偏光成分であって第2ビームスプリッタ27に対するP偏光成分)とを含むことになる。   The reflected light from the second beam splitter 27 is, for example, a P-polarized component of about 10% × 1% = 0.1% of the incident light to the first beam splitter 21 (a P-polarized component with respect to the first beam splitter 21). The S-polarized component for the second beam splitter 27) and the S-polarized component of about 1% × 10% = 0.1% of the incident light to the first beam splitter 21 (the S-polarized component for the first beam splitter 21). And a P-polarized component for the second beam splitter 27).

こうして、偏光モニタ20では、第1ビームスプリッタ21が、その反射特性に応じて、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光を光路から取り出す機能を有する。その結果、第2ビームスプリッタ27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28の出力(第2ビームスプリッタ27の透過光の強度に関する情報、すなわち第1ビームスプリッタ21からの反射光とほぼ同じ偏光状態の光の強度に関する情報)に基づいて、第1ビームスプリッタ21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きる。   Thus, in the polarization monitor 20, the first beam splitter 21 has a function of extracting reflected light having a polarization state different from the polarization state of incident light from the optical path according to the reflection characteristics. As a result, the output of the first light intensity detector 28 (information on the intensity of the transmitted light of the second beam splitter 27, that is, the first beam splitter is slightly affected by the polarization fluctuation due to the polarization characteristic of the second beam splitter 27. The polarization state (polarization degree) of the incident light to the first beam splitter 21 and the polarization state of the illumination light to the mask M based on the information on the intensity of the light having the same polarization state as the reflected light from the light 21. Can be detected.

また、偏光モニタ20では、第1ビームスプリッタ21に対するP偏光が第2ビームスプリッタ27に対するS偏光になり且つ第1ビームスプリッタ21に対するS偏光が第2ビームスプリッタ27に対するP偏光になるように設定されている。その結果、第2光強度検出器29の出力(第1ビームスプリッタ21および第2ビームスプリッタ27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21への入射光の偏光状態の変化の影響を実質的に受けることなく、第1ビームスプリヅタ21への入射光の光量(強度)を、ひいてはマスクMへの照明光の光量を検知することができる。こうして、偏光モニタ20を用いて、第1ビームスプリッタ21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または直線偏光状態になっているか否かを判定することができる。そして、制御系25が偏光モニター20の検知結果に基づいてマスクM(ひいてはウエハW)への照明光が所望の非偏光状態または直線偏光状態になっていないことを確認した場合、駆動系26を介して偏光状態切換手段を構成する位相部材13および偏光解消素子14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または直線偏光状態に調整する。また、マスクMへ照射される照明光の状態が非偏光状態になるべき場合であって、非偏光になっていない原因が偏光解消素子14を構成する光学部材に対する応力の付与量の不足による場合には、駆動系26の制御の元、光学部材に付与する応力の大きさを変更し、マスクMへ照射される照明光を非偏光状態にする。   The polarization monitor 20 is set so that the P-polarized light for the first beam splitter 21 becomes S-polarized light for the second beam splitter 27 and the S-polarized light for the first beam splitter 21 becomes P-polarized light for the second beam splitter 27. ing. As a result, the polarization of the incident light to the first beam splitter 21 based on the output of the second light intensity detector 29 (information on the intensity of the light sequentially reflected by the first beam splitter 21 and the second beam splitter 27). The light quantity (intensity) of the incident light on the first beam splitter 21 and the light quantity of the illumination light on the mask M can be detected without being substantially affected by the change in state. In this way, the polarization monitor 20 is used to detect the polarization state of the light incident on the first beam splitter 21, and as a result, it is determined whether or not the illumination light to the mask M is in a desired non-polarization state or linear polarization state. can do. When the control system 25 confirms that the illumination light to the mask M (and thus the wafer W) is not in the desired non-polarized state or linearly polarized state based on the detection result of the polarization monitor 20, the drive system 26 is turned on. Then, the phase member 13 and the depolarization element 14 constituting the polarization state switching means are driven and adjusted, and the state of the illumination light on the mask M is adjusted to a desired non-polarization state or linear polarization state. In addition, the illumination light applied to the mask M should be in a non-polarized state, and the reason why the light is not unpolarized is due to an insufficient amount of stress applied to the optical member constituting the depolarizer 14 In this case, under the control of the drive system 26, the magnitude of the stress applied to the optical member is changed, and the illumination light applied to the mask M is brought into a non-polarized state.

なお、上述の実施の形態においては、露光光としてKrFエキシマレーザ光やArFエキシマレーザ光やF2レーザ光を用いているが、これに限定されることなく、偏光度を有する光を供給する他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施の形態においては、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって説明したが、マスク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も可能である。 In the above-described embodiment, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, or F 2 laser light is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to any suitable light source. In the above-described embodiment, the projection exposure apparatus provided with the illumination optical apparatus has been described as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating an irradiated surface other than the mask. Is also possible.

上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク(レチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の実施の形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図18のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, a mask (reticle) is illuminated by an illumination optical apparatus (illumination process), and a transfer pattern formed on the mask is exposed to a photosensitive substrate using a projection optical system ( By the exposure step, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. FIG. 18 is a flowchart of an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. The description will be given with reference.

先ず、図18のステップS301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S302において、そのl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S303において、上述の実施の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S304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S305において、その1ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエ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。   First, in step S301 in FIG. 18, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step S302, a photoresist is applied on the metal film on the wafer of the l lot. After that, in step S303, the pattern image on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Thereafter, in step S304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step S305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

また、上述の実施の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19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19において、パターン形成工程S401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S402へ移行する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 19, in the pattern forming step S401, a so-called photolithography step is performed in which the exposure pattern of the above-described embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate is subjected to various processes such as a developing process, an etching process, and a resist stripping process, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process S402.

次に、カラーフィルター形成工程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ー形成工程S402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。   Next, in the color filter forming step S402, a large number of groups of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three of R, G, and B are arranged. A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter formation step S402, a cell assembly step S403 is executed. In the cell assembly step S403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S401, the color filter obtained in the color filter formation step S402, and the like.

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ー形成工程S402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、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。   In the cell assembling step S403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S401 and the color filter obtained in the color filter forming step S402. ). Thereafter, in a module assembly step S404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

本発明の第1の実施の形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる偏光解消素子の構成図である。It is a block diagram of the depolarizing element concerning the 1st Embodiment of this invention. 蛍石の結晶軸を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the crystal axis of a fluorite. 本発明の第1の実施の形態にかかる偏光解消素子を構成する光学部材を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical member which comprises the depolarizing element concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる偏光状態測定器の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the polarization state measuring device concerning the 1st Embodiment of this invention. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子を構成する光学部材に発生する歪を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distortion which generate | occur | produces in the optical member which comprises the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形態にかかる偏光解消素子の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the depolarizing element concerning embodiment. 実施の形にかかる偏光解消素子を構成する光学部材の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the optical member which comprises the depolarizing element concerning embodiment. 本発明の第2の実施の形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる位相部材及び偏光解消素子の構成図である。It is a block diagram of the phase member and depolarizing element concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる変更モニタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the change monitor concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本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説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the semiconductor device as a microdevice concerning embodiment of this invention. 本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説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the liquid crystal display element as a micro device concerning embodiment of this invention. 従来の偏光解消素子の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the conventional depolarizing element. 第1偏角プリズムの結晶光学軸方向の角度φが45度に設定されたときに、入射光の偏光方向の角度θによって射出光のストークスパラメータがどのように変化するかを示す図である。It is a figure which shows how the Stokes parameter of an emitted light changes with angle (theta) of the polarization direction of incident light, when angle (phi) of the crystal optical axis direction of a 1st deflection angle prism is set to 45 degree | times. 第1偏角プリズムの結晶光学軸方向の角度φが22.5度に設定されたときに、入射光の偏光方向の角度θによって射出光のストークスパラメータがどのように変化するかを示す図である。It is a figure which shows how the Stokes parameter of an emitted light changes with angle (theta) of the polarization direction of incident light when the angle (phi) of the crystal optical axis direction of a 1st deflection prism is set to 22.5 degree | times. is there. 従来の偏光解消素子の作用をストークスパラメータとポアンカレ球とを用いて説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the conventional depolarizing element using a Stokes parameter and a Poincare sphere. 従来の偏光解消素子の不都合をストークスパラメータとポアンカレ球とを用いて説明する図である。It is a figure explaining the disadvantage of the conventional depolarizing element using a Stokes parameter and a Poincare sphere.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、2…ビーム送光系、3…偏光解消素子、4…マイクロレンズアレイ(フライアイレンズ)、5…コンデンサ光学系、6…偏光状態測定器、31…第1偏角プリズム、32…第1補正偏角プリズム、33…第2偏角プリズム、34…第2補正偏角プリズム、320…偏光解消素子、321…第1補正シリンドリカルレンズ、322…第1シリンドリカルレンズ、323…第2補正シリンドリカルレンズ、324…第2シリンドリカルレンズ、M…マスク、PL…投影光学系、W…ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Beam transmission system, 3 ... Depolarization element, 4 ... Micro lens array (fly eye lens), 5 ... Condenser optical system, 6 ... Polarization state measuring device, 31 ... 1st deflection angle prism, 32 ... 1st correction declination prism, 33 ... 2nd declination prism, 34 ... 2nd correction declination prism, 320 ... Depolarization element, 321 ... 1st correction cylindrical lens, 322 ... 1st cylindrical lens, 323 ... 2nd Corrected cylindrical lens, 324 ... second cylindrical lens, M ... mask, PL ... projection optical system, W ... wafer

Claims (26)

偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、
光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段と
を備え、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、
前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されていることを特徴とする偏光解消素子。
A depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light,
At least two optical members disposed along the optical axis;
Stress is applied to at least one of the at least two optical members from a first direction, and stress is applied to at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. A stress applying means for applying
At least one of the at least two optical members has a first declination prism, and at least one other of the at least two optical members has a second declination prism,
The depolarizing element, wherein apex angle directions of the first declination prism and the second declination prism are set so as to be different from each other and not opposite to each other when viewed from the direction of the optical axis.
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも一方は、結晶材料で構成され、前記応力付与手段により応力を付与する方向は所定の結晶軸方向であることを特徴とする請求項1に記載の偏光解消素子。   2. The depolarizing element according to claim 1, wherein at least one of the at least two optical members is made of a crystal material, and a direction in which stress is applied by the stress applying unit is a predetermined crystal axis direction. 前記少なくとも2つの光学部材の結晶軸は、光軸方向から見て互いに45度の角度をなすように設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏光解消素子。   3. The depolarizing element according to claim 1, wherein crystal axes of the at least two optical members are set to form an angle of 45 degrees with each other when viewed from the optical axis direction. 前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムは、頂角方向がほぼ45度の角度で交差するように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の偏光解消素子。   The first deflection angle prism and the second deflection angle prism are set so that the apex direction intersects at an angle of approximately 45 degrees. The depolarizing element as described in 2. 前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムによる合成偏角作用を補償するための補正偏角プリズムをさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の偏光解消素子。   5. The correction declination prism according to any one of claims 1 to 4, further comprising a correction declination prism for compensating for a combined declination action by the first declination prism and the second declination prism. The depolarizing element as described. 前記補正偏角プリズムは、複屈折性の材料で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の偏光解消素子。   The depolarizing element according to claim 5, wherein the correction declination prism is made of a birefringent material. 前記第1偏角プリズムによる偏角作用を補正するための第1補正偏角プリズムと、前記第2偏角プリズムによる偏角作用を補正するための第2補正偏角プリズムとをさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の偏光解消素子。   A first correction declination prism for correcting the declination action by the first declination prism and a second correction declination prism for correcting the declination action by the second declination prism are further provided. The depolarizing element according to any one of claims 1 to 6, wherein the depolarizing element. 前記第1補正偏角プリズムおよび前記第2補正偏角プリズムは複屈折性の材料で形成され、
前記偏光解消素子は、前記第1偏角プリズムと、前記第1補正偏角プリズムと、前記第2偏角プリズムと、前記第2補正偏角プリズムとを有することを特徴とする請求項7に記載の偏光解消素子。
The first correction declination prism and the second correction declination prism are formed of a birefringent material,
The depolarization element includes the first declination prism, the first correction declination prism, the second declination prism, and the second correction declination prism. The depolarizing element as described.
前記少なくとも2つの偏角プリズムは、非結晶性の材料である石英、複屈折性の結晶材料である水晶、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石の中の何れかにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の偏光解消素子。   The at least two declination prisms are any of quartz, which is an amorphous material, quartz, which is a birefringent crystal material, calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, and calcite. The depolarizing element according to claim 1, wherein the depolarizing element is formed by: 前記応力付与手段は、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの前記所定の方向に応力を付与する押圧機構及び引張機構の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の偏光解消素子。   2. The stress applying unit includes at least one of a pressing mechanism and a tension mechanism that applies stress in the predetermined direction of the first deflection prism and the second deflection prism. The depolarizing element according to any one of 9. 前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1シリンドリカルレンズを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2シリンドリカルレンズを有し、
前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線は、前記光軸の方向から見て互いに異なる方向を向くように設定され、
前記応力付与手段は前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線に対してそれぞれ垂直方向に応力を付与することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏光解消素子。
At least one of the at least two optical members has a first cylindrical lens, and at least one other of the at least two optical members has a second cylindrical lens;
The buses of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are set to face different directions as seen from the direction of the optical axis,
3. The depolarizing element according to claim 1, wherein the stress applying unit applies stress in a direction perpendicular to a generatrix of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens. 4.
前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2のシリンドリカルレンズの少なくとも一方の材料は結晶材料であり、前記母線に対して垂直方向に所定の結晶軸が設定されていることを特徴とする請求項11に記載の偏光解消素子。   The material of at least one of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens is a crystal material, and a predetermined crystal axis is set in a direction perpendicular to the generatrix. Depolarizing element. 前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの前記母線は、光軸方向から見て互いに45度の角度をなすように設定されていることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の偏光解消素子。   13. The generatrix according to claim 11 or 12, wherein the generating lines of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are set to form an angle of 45 degrees with respect to the optical axis direction. Depolarizing element. 前記少なくとも2つのシリンドリカルレンズによる合成偏角作用を補償するための補正シリンドリカルレンズをさらに備えていることを特徴とする請求項11乃至請求項13の何れか一項に記載の偏光解消素子。   14. The depolarizing element according to claim 11, further comprising a correcting cylindrical lens for compensating for a combined declination effect by the at least two cylindrical lenses. 前記第1シリンドリカルレンズによる偏角作用を補正するための第1補正シリンドリカルレンズと、前記第2シリンドリカルレンズによる偏角作用を補正するための第2補正シリンドリカルレンズとをさらに備えていることを特徴とする請求項11乃至請求項13の何れか一項に記載の偏光解消素子。   It further comprises a first correction cylindrical lens for correcting a declination effect by the first cylindrical lens, and a second correction cylindrical lens for correcting a declination effect by the second cylindrical lens. The depolarizing element according to any one of claims 11 to 13. 前記第1補正シリンドリカルレンズおよび前記第2補正シリンドリカルレンズは、複屈折性の材料で形成され、
前記偏光解消素子は、前記第1補正シリンドリカルレンズと、前記第1シリンドリカルレンズと、前記第2補正シリンドリカルレンズと、前記第2シリンドリカルレンズとを有することを特徴とする請求項15に記載の偏光解消素子。
The first correction cylindrical lens and the second correction cylindrical lens are formed of a birefringent material,
The depolarization element according to claim 15, wherein the depolarization element includes the first correction cylindrical lens, the first cylindrical lens, the second correction cylindrical lens, and the second cylindrical lens. element.
前記応力付与手段は、前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線に対してそれぞれ垂直方向に設定された所定の結晶軸方向に応力を付与する押圧機構及び引張機構の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項16に記載の偏光解消素子。   The stress applying means has at least one of a pressing mechanism and a tension mechanism for applying stress in a predetermined crystal axis direction set in a direction perpendicular to the generatrix of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens, respectively. The depolarizing element according to claim 16. 前記少なくとも2つのシリンドリカルレンズは、非結晶性の材料である石英、複屈折性の結晶材料である水晶、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石の中の何れかにより形成されていることを特徴とする請求項11乃至請求項17の何れか一項に記載の偏光解消素子。   The at least two cylindrical lenses are made of any one of quartz that is an amorphous material, quartz that is a birefringent crystal material, calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, and calcite. The depolarizing element according to any one of claims 11 to 17, wherein the depolarizing element is formed. 偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、
光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段と
を備え、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されており、
前記少なくとも2つの偏角プリズムは、非結晶性の材料である石英、複屈折性の結晶材料である水晶、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム及び方解石の中の何れかにより形成されていることを特徴とする偏光解消素子。
A depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light,
At least two optical members disposed along the optical axis;
Stress is applied to at least one of the at least two optical members from a first direction, and stress is applied to at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. A stress applying means for applying
At least one of the at least two optical members has a first deflection prism, and at least one other of the at least two optical members has a second deflection prism, and the first deflection prism. And the apex directions of the second declination prisms are set so as to be different from each other and not opposite to each other when viewed from the direction of the optical axis,
The at least two declination prisms are any one of quartz that is an amorphous material, quartz that is a birefringent crystal material, calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, and calcite. The depolarizing element characterized by being formed by these.
偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、
光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段と
を備え、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1偏角プリズムを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2偏角プリズムを有し、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの頂角方向は、前記光軸の方向から見て互いに異なり且つ互いに逆向きでないように設定されており、
前記応力付与手段は、前記第1偏角プリズム及び前記第2偏角プリズムの前記所定の方向に応力を付与する押圧機構及び引張機構の少なくとも一方を有することを特徴とする偏光解消素子。
A depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light,
At least two optical members disposed along the optical axis;
Stress is applied to at least one of the at least two optical members from a first direction, and stress is applied to at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. A stress applying means for applying
At least one of the at least two optical members has a first deflection prism, and at least one other of the at least two optical members has a second deflection prism, and the first deflection prism. And the apex directions of the second declination prisms are set so as to be different from each other and not opposite to each other when viewed from the direction of the optical axis,
The depolarizing element, wherein the stress applying means includes at least one of a pressing mechanism and a tension mechanism that applies stress in the predetermined direction of the first deflection prism and the second deflection prism.
偏光度を有する入射光を実質的に非偏光の光に変換するための偏光解消素子であって、
光軸に沿って配置された少なくとも2つの光学部材と、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つに対して第1方向から応力を付与すると共に、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つに対して前記第1方向とは異なる第2方向から応力を付与する応力付与手段と
を備え、
前記少なくとも2つの光学部材の少なくとも1つは、第1シリンドリカルレンズを有し、前記少なくとも2つの光学部材の他の少なくとも1つは、第2シリンドリカルレンズを有し、
前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線は、前記光軸の方向から見て互いに異なる方向を向くように設定され、
前記応力付与手段は前記第1シリンドリカルレンズ及び前記第2シリンドリカルレンズの母線に対してそれぞれ垂直方向に応力を付与することを特徴とする偏光解消素子。
A depolarizing element for converting incident light having a degree of polarization into substantially non-polarized light,
At least two optical members disposed along the optical axis;
Stress is applied to at least one of the at least two optical members from a first direction, and stress is applied to at least one other of the at least two optical members from a second direction different from the first direction. A stress applying means for applying
At least one of the at least two optical members has a first cylindrical lens, and at least one other of the at least two optical members has a second cylindrical lens;
The buses of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are set to face different directions as seen from the direction of the optical axis,
The depolarizing element according to claim 1, wherein the stress applying unit applies stress in a direction perpendicular to a generatrix of the first cylindrical lens and the second cylindrical lens.
前記所定の結晶軸は、結晶軸[100]、結晶軸[010]、結晶軸[001]、結晶軸[110]、結晶軸[101]、結晶軸[011]の中の何れか1つであることを特徴とする請求項1乃至請求項21の何れか一項に記載の偏光解消素子。   The predetermined crystal axis is any one of a crystal axis [100], a crystal axis [010], a crystal axis [001], a crystal axis [110], a crystal axis [101], and a crystal axis [011]. The depolarizing element according to any one of claims 1 to 21, wherein the depolarizing element is provided. 偏光度を有する光を供給する光源と、該光源からの光を被照射面に照射する導光光学系とを備えた照明光学装置において、
前記導光光学系は、請求項1乃至請求項22の何れか一項に記載の偏光解消素子を有することを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical apparatus including a light source that supplies light having a degree of polarization, and a light guide optical system that irradiates the irradiated surface with light from the light source,
23. An illumination optical apparatus, wherein the light guide optical system includes the depolarizing element according to any one of claims 1 to 22.
前記偏光解消素子を通過した光の偏光状態を測定する偏光状態測定装置を更に備え、
前記応力付与手段は、前記偏光状態測定装置による測定結果に基づいて応力の大きさを変更することを特徴とする請求項23に記載の照明光学装置。
A polarization state measuring device for measuring the polarization state of the light that has passed through the depolarizing element,
The illumination optical apparatus according to claim 23, wherein the stress applying unit changes the magnitude of the stress based on a measurement result by the polarization state measuring apparatus.
前記被照射面に配置されたマスクを照明するための請求項23または請求項24に記載の照明光学装置を備え、
前記マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
The illumination optical device according to claim 23 or 24 for illuminating a mask arranged on the irradiated surface,
An exposure apparatus that exposes a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate.
請求項25に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。
An exposure step of exposing a pattern of a mask onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 25;
A developing step of developing the photosensitive substrate exposed by the exposing step;
A method for manufacturing a microdevice, comprising:
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