KR20060039925A - 조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

예를 들면 형석 등의 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 억제할 수 있는 조명 광학 장치. 직선 편광의 광을 공급하는 광원부(1)를 갖고, 광원부로부터의 광으로 피조사면(M, W)을 조명하는 조명 광학 장치. 광원부와 피조사면 사이의 광로중에 배치되고, 피조사면을 조명하는 광의 편광 상태를 직선 편광 상태와 비편광 상태 사이에서 전환하기 위한 편광 상태 전환 수단(10, 20)을 구비하고 있다. 편광 상태 전환 수단은, 입사하는 직선 편광의 광의 편광면을 필요에 따라서 변화시키기 위한 위상 부재(10)와, 입사하는 직선 편광의 광을 필요에 따라서 비편광화하기 위한 디폴라라이저(depolarizer)(20)를 갖는다. 형석에 의해 형성된 광투과 부재의 복굴절률 변동에 관한 진상(進相) 축 방향은, 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정되어 있다.

Description

조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법{ILLUMINATING OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE SYSTEM AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은 조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등의 마이크로 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위한 노광 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 전형적인 노광 장치에서는, 광원으로부터 사출된 광속이 광학 인터그레이터(optical integrator)로서의 플라이아이 렌즈(fly eye lens)를 거쳐서, 다수의 광원으로 이루어지는 실질적인 면광원으로서의 2차 광원을 형성한다. 2차 광원으로부터의 광속은 플라이아이 렌즈의 뒤쪽 초점면의 근방에 배치된 개구 조리개를 거쳐서 제한된 후, 콘덴서 렌즈에 입사한다.

콘덴서 렌즈에 의해 집광된 광속은 소정의 패턴이 형성된 마스크를 중첩적으로 조명한다. 마스크의 패턴을 투과한 광은 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 위에 결상한다. 이렇게 해서, 웨이퍼 위에는 마스크 패턴이 투영 노광(전사)된다. 또한, 마스크에 형성된 패턴은 고집적화 되어 있어, 이 미세 패턴을 웨이퍼 위에 정확하 게 전사하기 위해서는 웨이퍼 위에서 균일한 조도 분포를 얻는 것이 불가결하다.

그래서, 플라이아이 렌즈의 뒤쪽 초점면에 원형 형상의 2차 광원을 형성하고, 그 크기를 변화시켜서 조명의 코히런시 σ(σ값=개구 조리개 직경/투영 광학계의 동공 직경, 또는 σ값=조명 광학계의 사출측 개구수/투영 광학계의 입사측 개구수)를 변화시키는 기술이 주목받고 있다. 또한, 플라이아이 렌즈의 뒤쪽 초점면에 윤대(輪帶) 형상이나 4극 형상의 2차 광원을 형성하여, 투영 광학계의 초점 심도나 해상력을 향상시키는 기술이 주목받고 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상술한 바와 같은 종래의 노광 장치에서는, 마스크의 패턴 특성에 따라서, 원형 형상의 2차 광원에 근거하는 통상의 원형 조명을 실행하거나, 윤대 형상이나 4극 형상의 2차 광원에 근거하는 변형 조명(윤대 조명이나 4극 조명)을 실행하거나 하고 있다. 그러나, 마스크의 패턴 특성에 따라서 마스크를 조명하는 광의 편광 상태를 변화시키는 일은 없어, 비편광 상태의 광으로 마스크를 조명하는 것이 통상으로서, 마스크의 패턴을 충실하게 전사하기 위해서 필요한 적절한 조명 조건을 반드시 실현할 수 없다.

또한, 광원으로서 예를 들면 ArF 엑시머 레이저 광원을 이용하는 경우, 에너지 밀도가 높은 광의 조사를 받는 광투과 부재에 형석을 이용하여 소요의 내구성을 확보하는 것이 일반적이다. 후술하는 바와 같이, 본원 발명자는 형석이 레이저광 의 조사를 받아서 사출광의 편광 상태를 변동시키는 특성을 갖는 것을 발견하였다. 형석으로 형성된 광투과 부재를 거쳐서 입사 직선 편광이 타원 편광으로 변화되면, 수정 프리즘이 비편광화 소자로서 기능하지 않게 되어 버릴뿐만 아니라, 편광 상태의 변동은 센서에 입사하는 광의 편광 성분의 비율 자체를 바꾸기 때문에 정확한 광량 제어가 곤란하게 되어 버린다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 예를 들면 형석 등의 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 억제할 수 있는 광학계 및 조명 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 직선 편광의 편광 상태의 변화를 억제할 수 있는 조명 광학 장치를 이용하여, 마스크의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 형태에서는, 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 포함하는 광학계에 있어서, 광조사를 받았을 때의 상기 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상(進相) 축 방향은, 상기 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 2 형태에서는, 제 1 형태의 광학계를 구비하고, 해당 광학계를 거친 광으로 피조사면을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.

본 발명의 제 3 형태에서는, 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 포함하고, 해당 광투과 부재를 거친 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 상기 광투과 부재에서의 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.

제 3 형태의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광투과 부재는 광로중에 고정적으로 위치 결정된 광학 부재를 갖고, 상기 광학 부재의 광축은 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정되어 있다. 또한, 제 3 형태에서는, 상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고, 상기 프리즘의 입사면 및 사출면은 결정면 {100}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고, 상기 프리즘의 입사면 및 사출면은 결정면 {111}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고, 상기 프리즘의 입사면 및 사출면 중 한쪽의 면은 결정면 {111}에 거의 일치하고 또한 다른 쪽의 면은 결정면 {100} 또는 결정면 {211}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 제 3 형태의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광투과 부재는 이면 반사경으로서의 직각 프리즘을 갖고, 상기 직각 프리즘의 반사면은 결정면 {100}에 거의 일치하고, 또한 상기 직각 프리즘의 입사면의 광축과 상기 직각 프리즘의 사출면의 광축에서 뻗은 평면은 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정되어 있다. 또 는, 상기 광투과 부재는 이면 반사경으로서의 직각 프리즘을 갖고, 상기 직각 프리즘의 반사면, 및 상기 직각 프리즘의 입사면의 광축과 상기 직각 프리즘의 사출면의 광축에서 뻗은 평면은 모두 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 제 3 형태의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광투과 부재는, 상기 광로중에서 광축에 대하여 경사 가능하게 마련되고 상기 광축을 따라서 입사하는 광선을 평행 이동시키기 위한 평행 평면판을 갖고, 상기 평행 평면판의 광축은 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정되어 있다. 이 경우, 상기 평행 평면판은 결정 방위 <100>으로부터 결정 방위 <111>로 향하는 방향으로 경사 가능한 것이 바람직하다.

또한, 제 3 형태의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광투과 부재는, 상기 광로중에서 광축에 대하여 경사 가능하게 마련되고 상기 광축을 따라서 입사하는 광선을 평행 이동시키기 위한 평행 평면판을 갖고, 상기 평행 평면판의 광축은 결정 방위 <111>에 거의 일치하도록 설정되어 있다. 이 경우, 상기 평행 평면판은 결정 방위 <111>로부터 결정 방위<100>으로 향하는 방향으로 경사 가능한 것이 바람직하다.

또한, 제 3 형태의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광투과 부재는, 제 1 축선 둘레로 경사 가능한 제 1 평행 평면판과, 상기 제 1 축선과 거의 직교하는 제 2 축선 둘레로 경사 가능한 제 2 평행 평면판을 갖는다. 또한, 제 3 형태에서는, 광조사를 받았을 때의 상기 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향은, 상기 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 4 형태에서는, 제 2 형태 또는 제 3 형태의 조명 광학 장치를 구비하고, 마스크의 패턴을 상기 피조사면에 배치된 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제 5 형태에서는, 제 2 형태 또는 제 3 형태의 조명 광학 장치를 거쳐서 마스크를 조명하고, 조명된 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

발명의 효과

본 발명의 광학계 및 조명 광학 장치에서는, 예를 들면 형석 등의 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향을, 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정하고 있기 때문에, 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면 노광 장치에 본 발명의 조명 광학 장치를 탑재한 경우, 마스크의 패턴 특성에 따라서 조명광의 편광 상태를 변화시켜서 적절한 조명 조건을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명 광학 장치를 이용하는 노광 장치 및 노광 방법에서는, 마스크의 패턴 특성에 따라서 조명광의 편광 상태를 변화시켜서 적절한 조명 조건을 실현할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건 을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있고, 나아가서는 높은 스루풋으로 양호한 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 조명 광학 장치를 구비한 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 윤대 조명 및 4극 조명에서 형성되는 윤대 형상의 2차 광원 및 4극 형상의 2차 광원을 나타내는 도면,

도 3은 2극 조명에서 형성되는 2극 형상의 2차 광원을 나타내는 도면,

도 4는 도 1의 위상 부재 및 디폴라라이저(depolarizer)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 5는 제 1 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 6은 제 2 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 7은 제 3 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 8은 변형예에 따른 디폴라라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 9는 도 1에서 광원과 편광 상태 전환 수단 사이에 배치되는 빔 매칭 유닛의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 10은 형석의 결정 방위에 대해서 설명하는 도면,

도 11은 편광 상태 전환 수단에서 타원 편광을 직선 편광으로 변환하기 위한 1/4파장판을 부설한 예를 개략적으로 나타내는 도면,

도 12는 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 흐름도,

도 13은 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 수법의 흐름도,

도 14는 직선 편광의 입사광이 복굴절성의 매질내를 통과할 때에 광의 편광 상태가 변화되는 상태를 나타내는 도면,

도 15는 도 10에 대응하는 도면으로서, 형석의 결정 방위를 별도의 표현 방법에 따라서 설명하는 도면,

도 16은 결정 방위를 [001]과 [110] 사이에서 변화시켜서 당해 결정 방위에 따라서 ArF 엑시머 레이저광을 입사시켰을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면,

도 17은 결정 방위를 [001]과 [100] 사이에서 변화시켜서 당해 결정 방위에 따라서 ArF 엑시머 레이저광을 입사시켰을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면,

도 18은 도 16에 대응하는 도면으로서, 입사광의 에너지 밀도가 극히 높을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면,

도 19는 직각 프리즘에서의 결정 방위의 설정에 관한 일례에 대해서 설명하 는 도면,

도 20은 직각 프리즘에서의 결정 방위의 설정에 관한 다른 일례에 대해서 설명하는 도면,

도 21은 직각 프리즘에서의 결정 방위의 설정에 관한 또 다른 일례에 대해서 설명하는 도면,

도 22는 직각 프리즘에서의 결정 방위의 설정에 관한 또 다른 일례에 대해서 설명하는 도면,

도 23은 결정 방위 <100>의 방향에서 본 각 결정 방위의 배치를 설명하는 도면,

도 24는 결정 방위 <111>의 방향에서 본 각 결정 방위의 배치를 설명하는 도면.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 조명 광학 장치를 구비한 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 법선 방향에 따라서 Z축을, 웨이퍼면내에서 도 1의 지면에 평행한 방향에 Y축을, 웨이퍼면내에서 도 1의 지면에 수직인 방향에 X축을 각각 설정하고 있다. 또한, 도 1에서는, 조명 광학 장치가 윤대 조명을 실행하도록 설정되어 있다.

본 실시형태의 노광 장치는 노광광(조명광)을 공급하기 위한 레이저 광원(1) 을 구비하고 있다. 레이저 광원(1)으로서, 예를 들면 248㎚ 파장의 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원이나 193㎚ 파장의 광을 공급하는 ArF 엑시머 레이저 광원 등을 이용할 수 있다. 레이저 광원(1)으로부터 Z방향을 따라서 사출된 거의 평행한 광속은, X방향을 따라서 가늘고 길게 연장한 직사각형 형상의 단면을 갖고, 1쌍의 렌즈(2a 및 2b)로 이루어지는 빔 익스팬더(2)에 입사한다. 각 렌즈(2a 및 2b)는 도 1의 지면내(YZ 평면내)에서 부의 굴절력 및 정의 굴절력을 각각 갖는다. 따라서, 빔 익스팬더(2)에 입사한 광속은 도 1의 지면내에서 확대되어, 소정의 직사각형 형상의 단면을 갖는 광속으로 정형된다.

정형 광학계로서의 빔 익스팬더(2)를 거친 거의 평행한 광속은 벤딩 미러(3)에서 Y방향으로 편향된 후, 위상 부재(10), 디폴라라이저(비편광화 소자)(20), 및 회절 광학 소자(4)를 거쳐서, 아포컬 줌 렌즈(afocal zoom lens)(5)에 입사한다. 위상 부재(10) 및 디폴라라이저(20)의 구성 및 작용에 대해서는 후술한다. 일반적으로, 회절 광학 소자는 기판에 노광광(조명광)의 파장 정도의 피치를 갖는 단차를 형성하는 것에 의해서 구성되고, 입사 빔을 소망하는 각도로 회절하는 작용을 갖는다. 구체적으로는, 회절 광학 소자(4)는 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드(farfield)(또는 프라운 호퍼(Fraun hofer) 회절 영역)에 원형 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다.

따라서, 회절 광학 소자(4)를 거친 광속은 아포컬 줌 렌즈(5)의 동공 위치에 원형 형상의 광강도 분포, 즉 원형 형상의 단면을 갖는 광속을 형성한다. 회절 광학 소자(4)는 조명 광로로부터 퇴피 가능하게 구성되어 있다. 아포컬 줌 렌즈(5) 는 아포컬계(무초점 광학계)를 유지하면서 소정의 범위에서 배율을 연속적으로 변화시킬 수 있도록 구성되어 있다. 아포컬 줌 렌즈(5)를 거친 광속은 윤대 조명용의 회절 광학 소자(6)에 입사한다. 아포컬 줌 렌즈(5)는 회절 광학 소자(4)의 발산 원점과 회절 광학 소자(6)의 회절면을 광학적으로 거의 공역으로 연결하고 있다. 그리고, 회절 광학 소자(6)의 회절면 또는 그 근방의 면의 한 점에 집광하는 광속의 개구수는 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율에 의존하여 변화된다.

윤대 조명용의 회절 광학 소자(6)는, 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에 링 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 회절 광학 소자(6)는 조명 광로에 대하여 삽입/탈착 자유롭게 구성되고, 또한 4극 조명용의 회절 광학 소자(60)나 원형 조명용의 회절 광학 소자(61)나 X방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(62)나 Y방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(63)와 전환 가능하게 구성되어 있다. 4극 조명용의 회절 광학 소자(60), 원형 조명용의 회절 광학 소자(61), X방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(62), 및 Y방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(63)의 구성 및 작용에 대해서는 후술한다.

회절 광학 소자(6)를 거친 광속은 줌 렌즈(7)에 입사한다. 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점면의 근방에는, 마이크로 렌즈 어레이(또는 플라이아이 렌즈)(8)의 입사면이 위치 결정되어 있다. 마이크로 렌즈 어레이(8)는 종횡으로 또한 조밀하게 배열된 다수의 정굴절력을 갖는 미소 렌즈로 이루어지는 광학 소자이다. 일반적으로, 마이크로 렌즈 어레이는, 예를 들면 평행 평면판에 에칭 처리를 실시하여 미소 렌즈군을 형성하는 것에 의해서 구성된다.

여기서, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 각 미소 렌즈는 플라이아이 렌즈를 구성하는 각 렌즈 소자보다도 미소하다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이는 서로 격절(隔絶)된 렌즈 소자로 이루어지는 플라이아이 렌즈와는 상이하게, 다수의 미소 렌즈(미소 굴절면)가 서로 격절되는 일 없이 일체적으로 형성되어 있다. 그러나, 정굴절력을 갖는 렌즈 요소가 종횡으로 배치되어 있는 점에서 마이크로 렌즈 어레이는 플라이아이 렌즈와 동일한 파면 분할형의 광학 인터그레이터이다.

상술한 바와 같이, 회절 광학 소자(4)를 거쳐서 아포컬 줌 렌즈(5)의 동공 위치에 형성되는 원형 형상의 광강도 분포로부터의 광속은, 아포컬 줌 렌즈(5)로부터 사출된 후, 다양한 각도 성분을 갖는 광속으로 되어서 회절 광학 소자(6)에 입사한다. 즉, 회절 광학 소자(4)는 각도 광속 형성 기능을 갖는 광학 인터그레이터를 구성하고 있다. 한편, 회절 광학 소자(6)는 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에 링 형상의 광강도 분포를 형성하는 광속 변환 소자로서의 기능을 갖는다. 따라서, 회절 광학 소자(6)를 거친 광속은, 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점면에(나아가서는 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에), 예를 들면 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 조야(照野)를 형성한다.

마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에 형성되는 윤대 형상의 조야의 외경은, 줌 렌즈(7)의 초점 거리에 의존하여 변화된다. 이와 같이, 줌 렌즈(7)는 회절 광학 소자(6)와 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면을 실질적으로 퓨리에 변환의 관계를 맺고 있다. 마이크로 렌즈 어레이(8)에 입사한 광속은 이차원적으로 분할되고, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 입사 광속에 의해서 형성되는 조야와 동일한 윤대 형상의 다수 광원(이하, 「2차 광원」이라고 함)이 형성된다.

마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에 형성된 윤대 형상의 2차 광원으로부터의 광속은, 콘덴서 광학계(9)의 집광 작용을 받은 후, 소정 패턴이 형성된 마스크 M을 중첩적으로 조명한다. 마스크 M의 패턴을 투과한 광속은 투영 광학계 PL을 거쳐서, 감광성 기판인 웨이퍼 W 위에 마스크 패턴의 상을 형성한다. 이렇게 해서, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면)내에서 웨이퍼 W를 이차원적으로 구동 제어하면서 일괄 노광 또는 스캔 노광을 실행하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 각 노광 영역에는 마스크 M의 패턴이 차차 노광된다.

본 실시형태에서는, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율이 변화되면, 윤대 형상의 2차 광원의 중심 높이(원형 형상의 중심선의 광축 AX로부터의 거리) d0가 변화되는 일 없이, 그 폭(외경(직경)과 내경(직경)과의 차의 1/2) w0만큼이 변화된다. 즉, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율을 변화시키는 것에 의해, 윤대 형상의 2차 광원의 크기(외경) 및 그 형상(윤대비: 내경/외경)을 함께 변경할 수 있다.

또한, 줌 렌즈(7)의 초점 거리가 변화되면, 윤대 형상의 2차 광원의 윤대비가 변화하는 일 없이, 중심 높이 d0 및 그 폭 w0가 함께 변화된다. 즉, 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 변화시키는 것에 의해, 윤대 형상의 2차 광원의 윤대비를 변경하는 일 없이 그 외경을 변경할 수 있다. 이상으로부터, 본 실시형태에서는, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율과 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 적절히 변화시키는 것에 의해, 윤대 형상의 2차 광원의 외경을 변화시키는 일 없이 그 윤대비만을 변경할 수 있 다.

또한, 회절 광학 소자(6) 대신에 회절 광학 소자(60)를 조명 광로중에 설정하는 것에 의해서 4극 조명을 실행할 수 있다. 4극 조명용의 회절 광학 소자(60)는, 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에 4점 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 회절 광학 소자(60)를 거친 광속은 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에, 예를 들면 광축 AX를 중심으로 한 4개의 원형 형상의 조야로 이루어지는 4극 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에도, 그 입사면에 형성된 조야와 동일한 4극 형상의 2차 광원이 형성된다.

4극 조명에서도 윤대 조명의 경우와 마찬가지로, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율을 변화시키는 것에 의해, 4극 형상의 2차 광원의 외경(4개의 원형 형상의 면광원에 외접하는 원의 직경) Do 및 윤대비(4개의 원형 형상의 면광원에 내접하는 원의 직경 Di/4개의 원형 형상의 면광원에 외접하는 원의 직경 Do)를 함께 변경할 수 있다. 또한, 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 변화시키는 것에 의해, 4극 형상의 2차 광원의 윤대비를 변경하는 일 없이 그 외경을 변경할 수 있다. 그 결과, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율과 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 적절히 변화시키는 것에 의해, 4극 형상의 2차 광원의 외경을 변화시키는 일 없이 그 윤대비만을 변경할 수 있다.

또한, 회절 광학 소자(4)를 조명 광로로부터 퇴피시키고, 또한, 회절 광학 소자(6 또는 60) 대신에 원형 조명용의 회절 광학 소자(61)를 조명 광로중에 설정하는 것에 의해서, 통상의 원형 조명을 실행할 수 있다. 이 경우, 아포컬 줌 렌즈 (5)에는 광축 AX를 따라서 직사각형 형상의 단면을 갖는 광속이 입사한다. 아포컬 줌 렌즈(5)에 입사한 광속은 그 배율에 따라서 확대 또는 축소되고, 직사각형 형상의 단면을 갖는 광속대로 광축 AX를 따라서 아포컬 줌 렌즈(5)로부터 사출되어, 회절 광학 소자(61)에 입사한다.

여기서, 원형 조명용의 회절 광학 소자(61)는 회절 광학 소자(4)와 마찬가지로, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 원형 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 회절 광학 소자(61)에 의해 형성된 원형 광속은 줌 렌즈(7)를 거쳐서, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에서 광축 AX를 중심으로 한 원형 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에도, 광축 AX를 중심으로 한 원형 형상의 2차 광원이 형성된다. 이 경우, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율 또는 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 변화시키는 것에 의해, 원형 형상의 2차 광원의 외경을 적절하게 변경할 수 있다.

또한, 회절 광학 소자(6, 60 또는 61) 대신에 회절 광학 소자(62)를 조명 광로중에 설정하는 것에 의해서 X방향 2극 조명을 실행할 수 있다. X방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(62)는, 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에 X방향을 따라서 간격을 사이에 둔 2점 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 회절 광학 소자(62)를 거친 광속은, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에, 예를 들면 광축 AX를 중심으로 하여 X방향을 따라서 간격을 사이에 둔 2개의 원형 형상의 조야로 이루어지는 2극 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에도, 그 입사면에 형성된 조야와 동일한 X방향을 따른 2극 형상의 2차 광원이 형성된다.

또한, 회절 광학 소자(6, 60, 61 또는 62) 대신에 회절 광학 소자(63)를 조명 광로중에 설정하는 것에 의해서 Y방향 2극 조명을 실행할 수 있다. Y방향 2극 조명용의 회절 광학 소자(63)는, 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에, Z방향(마스크 위 및 웨이퍼 위에서 Y방향에 대응)을 따라서 간격을 사이에 둔 2점 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 회절 광학 소자(63)를 거친 광속은, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 입사면에, 예를 들면 광축 AX를 중심으로 하여 Z방향을 따라서 간격을 사이에 둔 2개의 원형 형상의 조야로 이루어지는 2극 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(8)의 뒤쪽 초점면에도, 그 입사면에 형성된 조야와 동일한 Z방향을 따른 2극 형상의 2차 광원이 형성된다.

2극 조명에서도 4극 조명의 경우와 마찬가지로, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율을 변화시키는 것에 의해, 2극 형상의 2차 광원의 외경(2개의 원형 형상의 면광원에 외접하는 원의 직경) do 및 윤대비(2개의 원형 형상의 면광원에 내접하는 원의 직경 di/2개의 원형 형상의 면광원에 외접하는 원의 직경 do)를 함께 변경할 수 있다. 또한, 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 변화시키는 것에 의해, 2극 형상의 2차 광원의 윤대비를 변경하는 일 없이 그 외경을 변경할 수 있다. 그 결과, 아포컬 줌 렌즈(5)의 배율과 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 적절히 변화시키는 것에 의해, 2극 형상의 2차 광원의 외경을 변화시키는 일 없이 그 윤대비만을 변경할 수 있다.

도 4는 도 1의 위상 부재 및 디폴라라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 도 면이다. 도 4를 참조하면, 위상 부재(10)는 광축 AX를 중심으로 하여 결정 광학축이 회전 자유롭게 구성된 1/2파장판에 의해 구성되어 있다. 한편, 디폴라라이저(20)는 쐐기 형상의 수정 프리즘(20a)과, 이 수정 프리즘(20a)과 상보적인 형상을 갖는 쐐기 형상의 석영 프리즘(20b)에 의해 구성되어 있다. 수정 프리즘(20a)과 석영 프리즘(20b)은 일체적인 프리즘 조립체로서, 조명 광로에 대하여 삽입/탈착 자유롭게 구성되어 있다. 레이저 광원(1)으로서 KrF 엑시머 레이저 광원 또는 ArF 엑시머 레이저 광원을 이용하고 있는 경우, 1/2파장판(10)에는 직선 편광의 광이 입사한다.

1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정된 경우, 1/2파장판(10)에 입사한 직선 편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 그대로 통과한다. 또한, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정된 경우, 1/2파장판(10)에 입사한 직선 편광의 광은 편광면이 90°만큼 변화된 직선 편광의 광으로 변환된다. 또한, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정된 경우, 수정 프리즘(20a)에 입사한 직선 편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환(비편광화)된다.

본 실시형태에서는, 디폴라라이저(20)가 조명 광로중에 위치 결정됐을 때에 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 구성되어 있다. 덧붙여서 말하면, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설 정된 경우, 수정 프리즘(20a)에 입사한 직선 편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 그대로 통과한다. 또한, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 직선 편광의 편광면에 대하여 22.5°의 각도를 이루도록 설정된 경우, 1/2파장판(10)에 입사한 직선 편광의 광은, 편광면이 변화되는 일 없이 그대로 통과하는 직선 편광 성분과 편광면이 90°만큼 변화된 직선 편광 성분을 포함하는 비편광 상태의 광으로 변환된다.

본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 레이저 광원(1)으로부터의 직선 편광의 광이 1/2파장판(10)에 입사하지만, 이하의 설명을 간단하게 하기 위해서, P편광의 광이 1/2파장판(10)에 입사하는 것으로 한다. 디폴라라이저(20)를 조명 광로중에 위치 결정한 경우, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축은 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정되어 있기 때문에, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환된다.

수정 프리즘(20a)을 거쳐서 비편광화된 광은 광의 진행 방향을 보상하기 위한 보상기(compensator)로서의 석영 프리즘(20b)을 거쳐서, 비편광 상태로 마스크 M(나아가서는 웨이퍼 W)을 조명한다. 한편, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 90°만큼 변화되고, S편광의 광으로 되어 수정 프리 즘(20a)에 입사한다. 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축은 입사하는 S편광의 편광면에 대해서도 45°의 각도를 이루도록 설정되어 있기 때문에, 수정 프리즘(20a)에 입사한 S편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환되고, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 비편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

이에 반하여, 디폴라라이저(20)를 조명 광로로부터 퇴피시킨 경우, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여, P편광 상태의 광으로 마스크 M을 조명한다. 한편, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 90°만큼 변화되어 S편광의 광으로 되고, S편광 상태의 광으로 마스크 M을 조명한다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 디폴라라이저(20)를 조명 광로중에 삽입하여 위치 결정하는 것에 의해, 비편광 상태로 마스크 M을 조명할 수 있다. 또한, 디폴라라이저(20)를 조명 광로로부터 퇴피시키고 또한 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하는 것에 의해, P편광 상태로 마스크 M을 조명할 수 있다. 또한, 디폴라라이저(20)를 조명 광로로부터 퇴피시키고 또한 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°를 이루도록 설정하는 것에 의해, S편광 상태로 마스크 M을 조명할 수 있다.

환언하면, 본 실시형태에서는, 1/2파장판(10)과 디폴라라이저(20)로 이루어 지는 편광 상태 전환 수단의 작용에 의해, 피조사면으로서의 마스크 M(나아가서는 웨이퍼 W)을 조명하는 광의 편광 상태를 직선 편광 상태와 비편광 상태 사이에서 전환할 수 있고, 직선 편광의 광으로 조명하는 경우에는 P편광 상태와 S편광 상태 사이에서 전환(직선 편광의 편광면을 가변으로 함)할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는, 마스크 M의 패턴 특성에 따라서 조명광의 편광 상태를 변화시켜서 적절한 조명 조건을 실현할 수 있기 때문에, 마스크 M의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들면 X방향 2극 조명에 설정하고, 또한, 마스크 M 위에서 X방향을 따라서 편광면을 갖는 직선 편광 상태의 광으로 마스크 M을 조명하는 것에 의해, 웨이퍼 W 위의 임계 레이어(critical layer)에서의 X방향을 따른 선폭이 매우 작은 패턴을 충실히 노광할 수 있다. 다음에, 예를 들면 Y방향 2극 조명으로 전환하고, 또한, 마스크 M 위에서 Y방향을 따라서 편광면을 갖는 직선 편광 상태의 광으로 마스크 M을 조명하는 것에 의해, 웨이퍼 W 위의 동일한 임계 레이어에서의 Y방향을 따른 선폭이 매우 작은 패턴을 충실히 노광할 수 있다.

또한, 임계 레이어에서의 2중 노광이 종료한 후에, 예를 들면 2극 조명대로, 또는 4극 조명이나 윤대 조명이나 원형 조명으로 전환하고, 또한, 비편광 상태의 광으로 마스크 M을 조명하는 것에 의해, 웨이퍼 W 위의 임계 레이어(미들 레이어 또는 러프 레이어)에서의 선폭이 비교적 큰 이차원 패턴을 높은 스루풋으로 노광할 수 있다. 단, 이는 일례로서, 일반적으로는, 마스크 M의 패턴 특성에 따라서, 2차 광원의 적절한 형상 또는 크기를 설정하고, 또한 마스크 M을 조명하는 광을 적절한 편광 상태로 설정하는 것에 의해, 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있다.

실제로, P편광의 광선이 경사 입사하는 경우와 S편광의 광선이 경사 입사하는 경우에서는, 웨이퍼 W 위에 형성된 레지스트층의 표면에서의 산란이 상이하다. 구체적으로는, S편광인 쪽이 P편광보다도 반사율이 높고, 따라서 P편광인 쪽이 S편광보다도 레지스트층의 내부로 깊이 도달한다. 이러한 레지스트층에 대한 P편광과 S편광과의 광학 특성의 상위를 이용하여, 마스크 M의 패턴 특성에 따라서 조명광의 편광 상태를 변화시켜서 적절한 조명 조건을 실현하면, 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있게 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 입사하는 직선 편광의 광의 편광면을 필요에 따라서 변화시키기 위한 위상 부재로서의 1/2파장판(10)을 광원측에 배치하고, 입사하는 직선 편광의 광을 필요에 따라서 비편광화하기 위한 디폴라라이저(20)를 마스크측에 배치하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 일 없이, 디폴라라이저(20)를 광원측에 배치하고 또한 1/2파장판(10)을 마스크측에 배치하더라도 동일한 광학적인 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 수정 프리즘(20a)을 거친 광의 진행 방향을 보상하기 위한 보상기로서 석영 프리즘(20b)을 이용하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 일 없이, KrF 엑시머 레이저광이나 ArF 엑시머 레이저광에 대하여 내구성이 높은 광학 재료, 예를 들면 수정이나 형석 등에 의해 형성된 쐐기 형상의 프리즘을 보상기로서 이용하고 있는 것도 가능하다. 이 점은 다른 관련된 변형예에서도 마 찬가지이다.

도 5는 제 1 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5의 제 1 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단은 도 4의 실시형태에 따른 편광 상태 전환 수단과 유사한 구성을 갖는다. 그러나, 도 4의 실시형태에서는 디폴라라이저(20)가 조명 광로에 대하여 삽입/탈착 자유롭게 구성되어 있는 것에 반하여, 도 5의 제 1 변형예에서는 디폴라라이저(20)를 구성하는 수정 프리즘(20a)과 석영 프리즘(20b)이 일체적으로 광축 AX를 중심으로 하여 회전 자유롭게 구성되고, 나아가서는 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 광축 AX를 중심으로 하여 회전 자유롭게 구성되어 있는 점이 기본적으로 상위하다. 이하, 도 4의 실시형태와의 상위점에 착안하여, 도 5의 제 1 변형예를 설명한다.

제 1 변형예에서는 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 이 때, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환되고, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 비편광 상태로 마스크 M을 조명한다. 또한, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 P편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

한편, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 90°만큼 변화되고, S편광의 광으로 되어 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 이 때, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 S편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환되고, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 비편광 상태로 마스크 M을 조명한다. 한편, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 S편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 S편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 S편광대로 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 S편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

이상과 같이, 도 5의 제 1 변형예에서는, 1/2파장판(10)의 광축 AX 둘레의 회전과 수정 프리즘(20a)의 광축 AX 둘레의 회전과의 조합에 의해, 마스크 M을 조명하는 광의 편광 상태를 직선 편광 상태와 비편광 상태 사이에서 전환할 수 있고, 직선 편광의 광으로 조명하는 경우에는 P편광 상태와 S편광 상태 사이에서 전환할 수 있다. 또한, 도 5의 제 1 변형예에서도, 1/2파장판(10)을 광원측에 배치하고 또한 디폴라라이저(20)를 마스크측에 배치하고 있지만, 디폴라라이저(20)를 광원측에 배치하고 또한 1/2파장판(10)을 마스크측에 배치하더라도 동일한 광학적인 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 제 2 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6의 제 2 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단은 도 4의 실시형 태에 따른 편광 상태 전환 수단과 유사한 구성을 갖는다. 그러나, 도 4의 실시형태에서는 디폴라라이저(20)가 조명 광로에 대하여 삽입/탈착 자유롭게 구성되어 있는 것에 반하여, 도 6의 제 2 변형예에서는 디폴라라이저(20)가 조명 광로중에 고정적으로 위치 결정되어 있는 점이 기본적으로 상위하다. 이하, 도 4의 실시형태와의 상위점에 착안하여, 도 6의 제 2 변형예를 설명한다.

제 2 변형예에서는, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 위치 결정되어 있다. 따라서, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축은 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 위치 결정되어 있기 때문에, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 P편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

또한, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정하면, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 90°만큼 변화되고, S편광의 광으로 되어 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축은 입사하는 S편광의 편광면에 대해서도 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 위치 결정되어 있기 때문에, 수정 프리즘(20a)에 입사한 S편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 S편광대로 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 S편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

또한, 1/2파장판(10)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 22.5°의 각도를 이루도록 설정하면, 전술한 바와 같이, 1/2파장판(10)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 그대로 통과하는 P편광 성분과 편광면이 90°만큼 변화된 S편광 성분을 포함하는 비편광 상태의 광으로 변환되어, 수정 프리즘(20a)에 입사한다. 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축은 입사하는 P편광 성분의 편광면에 대해서도 S편광 성분의 편광면에 대해서도 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 위치 결정되어 있기 때문에, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광 성분도 S편광 성분도 편광면이 변화되는 일 없이 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 비편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

이상과 같이, 도 6의 제 2 변형예에서는, 디폴라라이저(20)를 조명 광로중에 고정적으로 위치 결정한 상태에서 1/2파장판(10)을 광축 AX 둘레로 적절하게 회전시키는 것에 의해, 마스크 M을 조명하는 광의 편광 상태를 직선 편광 상태와 비편광 상태 사이에서 전환할 수 있고, 직선 편광의 광으로 조명하는 경우에는 P편광 상태와 S편광 상태 사이에서 전환할 수 있다. 또한, 도 6의 제 2 변형예에서도, 1/2파장판(10)을 광원측에 배치하고 또한 디폴라라이저(20)를 마스크측에 배치하고 있지만, 디폴라라이저(20)를 광원측에 배치하고 또한 1/2파장판(10)을 마스크측에 배치하더라도 동일한 광학적인 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 제 3 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7의 제 3 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단은 도 5의 제 1 변형예에 따른 편광 상태 전환 수단과 유사한 구성을 갖는다. 그러나, 도 5의 제 1 변형예에서는 편광 상태 전환 수단이 1/2파장판(10)과 디폴라라이저(20)에 의해 구성되어 있는 것에 반하여, 도 7의 제 3 변형예에서는 편광 상태 전환 수단이 광축 AX를 중심으로 하여 회전 자유로운 디폴라라이저(20)로만 구성되어 있는 점이 기본적으로 상위하다. 이하, 도 5의 제 1 변형예와 상위점에 착안하여, 도 7의 제 3 변형예를 설명한다.

제 3 변형예에서는 수정 프리즘(20a)의 결상 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설명하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 비편광 상태의 광으로 변환되고, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 비편광 상태로 마스크 M을 조명한다. 한편, 수정 프리즘(20a)의 결정 광학축이 입사하는 P편광의 편광면에 대하여 0° 또는 90°의 각도를 이루도록 설정하면, 수정 프리즘(20a)에 입사한 P편광의 광은 편광면이 변화되는 일 없이 P편광대로 통과하여, 석영 프리즘(20b)을 거쳐서 P편광 상태로 마스크 M을 조명한다.

이상과 같이, 도 7의 제 3 변형예에서는 수정 프리즘(20a)을 광축 AX 둘레로 적당히 회전시키는 것에 의해, 마스크 M을 조명하는 광의 편광 상태를 직선 편광 상태와 비편광 상태 사이에서 전환할 수 있다. 또한, 도 7의 제 3 변형예에서는, 디폴라라이저(20)를 광축 AX 둘레로 회전 자유롭게 구성하고 또한 조명 광로에 대해서 삽입/탈착 자유롭게 구성하여, 디폴라라이저(20)를 조명 광로로부터 퇴피시키는 것에 의해 P편광 상태로 마스크 M을 조명하도록 설정하더라도, 동일한 광학적인 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 8은 변형예에 따른 디폴라라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 상술한 실시형태 및 제 1 변형예~제 3 변형예에서는, 디폴라라이저(20)가 수정 프리즘(20a)을 갖는 구성을 채용하고 있지만, 도 8의 변형예에 나타내는 바와 같이, 편광 빔 스플리터(21a)와 반사계(21b~21e)에 의해 디폴라라이저(21)를 구성할 수도 있다. 도 8을 참조하면, 디폴라라이저(21)는 조명 광로중에 배치된 편광 빔 스플리터(21a)를 구비하고 있다. 편광 빔 스플리터(21a)에 입사한 광 중, P편광의 광(도면내에서 그 편광 방향을 양쪽 화살표로 나타냄)은 편광 빔 스플리터(21)를 투과한다.

한편, S편광의 광(도면내에서 그 편광 방향을 점으로 나타냄)은 편광 빔 스플리터(21a)에서 반사된 후, 4개의 반사계(21b~21e)에 의해 구성된 반사계의 작용에 의해, 도 8의 지면에 평향한 평면내에서 4회 정도 반사되어 편광 빔 스플리터(21a)에 되돌아간다. 여기서, 반사계(21b~21e)는 편광 빔 스플리터(21a)를 투과한 P편광의 광의 광로와 편광 빔 스플리터(21a)에서 최종적으로 반사된 S편광의 광의 광로가 거의 일치하도록 구성되어 있다. 이렇게 해서, 편광 빔 스플리터(21a)를 투과한 P편광의 광과 편광 빔 스플리터(21a)에서 최종적으로 반사된 S편광의 광은 거의 동일한 광로를 따라서 디폴라라이저(21)로부터 사출된다. 단, S편광의 광은 P편광의 광에 대하여 반사계(21b~21e)의 광로 길이만큼 지연된다.

편광 빔 스플리터(21a)와 반사계(21b~21e)에 의해 구성된 디폴라라이저(21)는 수정 프리즘(20a)과 석영 프리즘(20b)에 의해 구성된 디폴라라이저(20)와 기본적으로 등가인 광학적 작용을 갖는다. 따라서, 실시형태 및 제 1 변형예~제 3 변 형예에서의 디폴라라이저(20)를, 도 8의 변형예에 따른 디폴라라이저(21)로 치환할 수 있다. 즉, 도 4의 실시형태에 디폴라라이저(21)를 적용하는 경우, 편광 빔 스플리터(21a)와 반사계(21b~21e)를 조명 광로에 대하여 일체적으로 삽입/탈착 자유롭게 구성하는 것으로 된다.

또한, 도 5의 제 1 변형예 또는 도 7의 제 3 변형예에 디폴라라이저(21)를 적용하는 경우, 편광 빔 스플리터(21a)와 반사계(21b~21e)를, 광축 AX를 중심으로 하여 일체적으로 회전 자유롭게 구성하는 것으로 된다. 또한, 도 6의 제 2 변형예에 디폴라라이저(21)를 적용하는 경우, 편광 빔 스플리터(21a)와 반사계(21b~21e)를 조명 광로중에 고정적으로 위치 결정하는 것으로 된다.

도 8의 변형예에 따른 디폴라라이저(21)에서는, 반사계(21b~21e)의 광로 길이를 조명광(노광광)의 가간섭 거리보다도 실질적으로 크게 설정하는 것에 의해, 마스크 M을 조명하는 레이저광의 코히런시(간섭성)의 저감을 도모하고, 나아가서는 웨이퍼 W 위에서의 스펙클(speckle)의 콘트라스의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 편광 빔 스플리터와 반사계를 구비하여 본 발명에 적용 가능한 디폴라라이저의 상세한 구성 및 그 다양한 변형예에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제11-174365호 공보, 일본 특허 공개 평성 제11-312631호 공보, 일본 특허 공개 제2000-223396호 공보 등을 참조할 수 있다.

도 9는 도 1에서 광원과 편광 상태 전환 수단 사이에 배치되는 빔 매칭 유닛의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 빔 매칭 유닛 BMU에서, 레이저 광원(1)(예를 들면, KrF 엑시머 레이저 광원 또는 ArF 엑시머 레 이저 광원)으로부터 공급된 평행 빔은, 1쌍의 편각 프리즘(31) 및 평행 평면판(32)을 거친 후에, 빔 익스팬더(2)에 입사한다. 레이저 광원(1)은, 예를 들면 하단의 슬래브 A 위에 설치되어 있다.

여기서, 1쌍의 편각 프리즘(31) 중 적어도 한쪽은 광축 AX를 중심으로 하여 회전 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 1쌍의 편각 프리즘(31)을 광축 AX 둘레로 상대 회전시키는 것에 의해, 광축 AX에 대한 평행 빔의 각도를 조정할 수 있다. 즉, 1쌍의 편각 프리즘(31)은 레이저 광원(1)으로부터 공급된 평행 빔의 광축 AX에 대한 각도를 조정하기 위한 빔 각도 조정 수단을 구성하고 있다. 또한, 평행 평면판(32)은 광축 AX에 수직인 면내에서 직교하는 2개의 축선 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.

따라서, 평행 평면판(32)을 각 축선 둘레로 회전시켜서 광축 AX에 대하여 경사시키는 것에 의해, 평행 빔을 광축 AX에 대하여 평행 이동시킬 수 있다. 즉, 평행 평면판(32)은 레이저 광원(1)으로부터 공급된 평행 빔을 광축 AX에 대하여 평행 이동시키기 위한 빔 평행 이동 수단을 구성하고 있다. 이렇게 해서, 1쌍의 편각 프리즘(31) 및 평행 평면판(32)을 거친 레이저 광원(1)으로부터의 평행 빔은, 빔 익스팬더(2)를 거쳐서 소정의 단면 형상을 갖는 평행 빔으로 확대 정형된 후에, 제 1 직각 프리즘(33)에 입사한다.

이면 반사경으로서의 제 1 직각 프리즘(33)에 의해서 연직(鉛直) 방향으로 편향된 평행 빔은, 동일하게 이면 반사경으로서의 제 2 직각 프리즘(34)~제 5 직각 프리즘(37)에서 순차적으로 반사된 후에, 상단의 슬래브 B의 개구부를 통과하여 제 6 직각 프리즘(38)에 입사한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 2 직각 프리즘(34)~제 5 직각 프리즘(37)은 제 1 직각 프리즘(33)에 의해서 연직 방향으로 편향되어 제 6 직각 프리즘(38)을 향하는 평행 빔이, 예를 들면 순수한 물 공급용의 배관이나 환기용의 배관(39) 등을 우회하도록 배치되어 있다.

이면 반사경으로서의 제 6 직각 프리즘(38)에 의해서 수평 방향으로 편향된 빔은 하프미러(40)에 입사한다. 하프미러(40)에서 반사된 빔은 위치 편차 기울기 검출계(41)에 유도된다. 한편, 하프미러(40)를 투과한 빔은 1/2파장판(10)과 디폴라라이저(20)로 이루어지는 편광 상태 전환 수단(42)에 유도된다. 위치 편차 기울기 검출계(41)에서는, 편광 상태 전환 수단(42)에 입사하는(나아가서는 광학 인터그레이터로서의 회절 광학 소자(4)에 입사하는) 평행 빔의 광축 AX에 대한 위치 편차 및 기울기가 검출된다.

그런데, 레이저 광원(1)으로서 예를 들면 ArF 엑시머 레이저 광원을 이용하는 경우, 에너지 밀도가 높은 광의 조사를 받는 광투과 부재에 형석을 이용하여 소요의 내구성을 확보하는 것이 일반적이다. 최근, 본원 발명자는, 형석이 레이저광의 조사를 받아서 사출광의 편광 상태를 변동시키는 특성을 갖는 것을 발견하였다. 특히, 진공 자외역에서의 고출력 레이저광의 조사를 받을 때에 편광 상태의 변동이 현저하고, 그 변동량은 형석의 결정 방위에 따라서 상이하다. 구체적으로는, 레이저광의 조사를 받아서 발생하는 편광 상태의 변동은, 레이저광의 조사 개시부터 수십초간 동안에 형석을 통과한 광의 편광 상태가 서서히 변동하고, 그 후에 사출광의 편광 상태가 정상 상태로 안정된다고 하는 성상을 갖는다.

또한, 형석에 의한 편광 상태의 변동은, 레이저광의 조사를 정지하면 수십초 동안에 대체로 복원하는 것이다. 따라서, 형석으로의 레이저 조사와 조사 정지를 반복하는 경우, 레이저 조사를 개시할 때마다 형석을 거친 광의 편광 상태의 변동이 발생하게 된다. 형석으로 형성된 광투과 부재를 거쳐서 입사 직선 편광이 타원 편광으로 변화되면, 상술한 편광 상태 전환 수단에서 수정 프리즘(20a)이 비편광화 소자로서 기능하지 않게 되어 버린다. 또한, 노광 장치에서 센서에 의한 광량 제어를 실행하는 경우도, 편광 상태의 변동은 센서에 입사하는 광의 편광 성분의 비율 자체를 바꾸기 때문에, 정확한 광량 제어가 곤란하게 되어 버린다.

도 10은 형석의 결정 방위에 대해서 설명하는 도면이다. 도 10을 참조하면, 형석의 결정 방위는 입방정계의 결정축 a₁a₂a₃에 근거하여 규정된다. 즉, 결정축 +a₁을 따라서 결정 방위 [100]이, 결정축 +a₂를 따라서 결정 방위 [010]이, 결정축 +a₃을 따라서 결정 방위 [001]이 각각 규정된다. 또한, a₁a₃ 평면에서 결정 방위 [100] 및 결정 방위 [001]과 45°를 이루는 방향으로 결정 방위 [101]이, a₁a₂ 평면에서 결정 방위 [100] 및 결정 방위 [010]과 45°를 이루는 방향으로 결정 방위 [110]이, a₂a₃ 평면에서 결정 방위 [010] 및 결정 방위 [001]과 45°를 이루는 방향으로 결정 방위 [011]이 각각 규정된다. 또한, 결정축 +a₁, 결정축 +a₂ 및 결정축 +a₃에 대하여 동등한 예각을 이루는 방향으로 결정 방위 [111]이 규정된다. 도 10에서는 결정축 +a₁, 결정축 +a₂ 및 결정축 +a₃으로 규정되는 공간에서의 결정 방위 만을 도시하고 있지만, 다른 공간에서도 마찬가지로 결정 방위가 규정된다.

또한, 본원 명세서 중에서, 「소정의 결정 방위와 결정 구조상 등가인 결정 방위」란, 소정의 결정 방위에 대하여 당해 결정 방위의 지수의 순서를 교체한 결정 방위와, 또한 그들 각 지수 중 적어도 일부에 대한 부호를 반전한 결정 방위로서, 예를 들면 소정의 결정 방위가 [uvw]인 경우는, [uwv], [vuw], [vwu], [wuv], [wvu], [-uvw], [-uwv], [-vuw], [-vwu], [-wuv], [-wvu], [u-vw], [u-wv], [v-uw], [v-wu], [w-uv], [w-vu], [uv-w], [uw-v], [vu-w], [vw-u], [wu-v], [wv-u], [-u-vw], [-u-wv], [-uv-w], [-uw-v], [-v-uw], [-v-wu], [-vu-w], [-vw-u], [-w-uv], [-w-vu], [-wu-v], [-wv-u], [u-v-w], [u-w-v], [v-u-w], [v-w-u], [w-u-v], [w-v-u], [-u-v-w], [-u-w-v], [-v-u-w], [-v-w-u], [-w-u-v], [-w-v-u]가 결정 구조상 등가인 결정 방위이다. 또한, 본원 명세서에서는 결정 방위 [uvw] 및 이와 결정 구조상 등가인 결정 방위를 결정 방위 <uvw>로 표기하고 있다. 또한, 결정 방위 [uvw] 및 이와 결정 구조상 등가인 결정 방위와 직교하는 면, 즉 결정면 (uvw) 및 이와 결정 구조상 등가인 결정면을 결정면 {uvw}으로 표기하고 있다.

본원 발명자는 다양한 실험 및 연구의 결과, 형석에 의한 편광 상태의 변동이, 실은 형석 자체의 복굴절의 변동에 기인하고 있는 것을 발견하였다. 또한, 형석에서의 복굴절의 변동량에는 개체차가 있지만, 현재 입수 가능한 거의 모든 형석 결정에서 이 복굴절의 변동의 현상이 불가피하고, 나아가서는 편광 상태의 변동의 현상이 불가피한 것을 확인하였다. 그래서, 본 발명에서는 상술한 지견에 근거하여, 형석으로부터 복굴절의 변동 자체를 없애는 것이 실질적으로 불가능하기 때문 에, 형석에 입사하는 직선 편광의 편광 상태의 변동을 극력 억제하는 2개의 수법을 제안한다.

일반적으로, 직선 편광으로 이루어지는 입사광은 복굴절이 있는 매질내를 통과하는 것에 의해, 입사광의 진상 축 성분과 지상(遲相) 축 성분 사이에 위상차가 발생하여, 광은 직선 편광으로부터 타원 편광으로 변화된다. 도 14는 직선 편광의 입사광이 복굴절성의 매질내를 통과할 때에 광의 편광 상태가 변화되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 14에서는, 매질의 x방향을 진상 축 방향으로 하고, y방향을 지상 축 방향으로 하여, 입사광의 직선 편광의 전계의 진동 방향이 x축으로부터 y축 방향으로 각도 φ만큼 기운 방향으로 되도록 입사하는 경우에 대해서 생각하고 있다(도 14(a)를 참조).

전계의 x성분 Ex 및 y성분 Ey는 전계의 진폭의 x성분 및 y성분을 Ex₀ 및 Ey₀라고 하면, 이하의 식 (1) 및 (2)으로 각각 표현된다.

식 (1) 및 (2)에서, ω는 광의 진동수이고, t는 시간이고, λ는 광의 파장이고, nx는 진상 축 방향에서의 매질의 굴절률이고, ny는 지상 축 방향에서의 매질의 굴절률이고, d는 매질내의 광로 길이이다. 매질내에서는 진상 축 성분의 굴절률 nx와 지상 축 성분의 굴절률 ny 사이에 차가 있기 때문에, 광이 매질내를 진행함에 따라서 진상 축 성분과 지상 축 성분 사이의 위상차가 점차적으로 커진다. 도 14 에서, (b)는 위상차가 0~π/2일 때, (c)는 위상차가 π/2일 때, (d)는 위상차가 π/2~π일 때, (e)는 위상차가 π일 때의 편광 상태에 각각 대응하고 있다. 이와 같이, 형석과 같은 매질에 직선 편광이 입사한 경우, 그 사출광의 편광 상태는 타원 편광을 거쳐서 원편광으로 되거나, 또는 원편광을 지나쳐서 다시 직선 편광으로 될 가능성이 있다.

여기서, 도 14를 참조하면, 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향의 각도 φ를 φ=0 또는 φ=π/2로 설정한 경우, 즉 매질(예를 들면, 형석으로 이루어지는 광투과 부재)의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향과 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향이 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정한 경우, 입사 직선 편광은 매질내에서 진상 축 성분 및 지상 축 성분 중 어느 한쪽의 성분밖에 가지지 않는 것으로 된다. 그 결과, 진상 축 성분과 지상 축 성분 사이에 위상차는 발생하는 일 없이, 복굴절의 변동에도 불구하고 입사 직선 편광은 동일한 직선 편광 상태대로 유지되어 사출되는 것으로 된다.

즉, 본 발명의 제 1 수법으로서는, 예를 들면 형석과 같은 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 포함하는 광학계에 있어서, 광조사를 받았을 때의 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향을 확인한다. 그리고, 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향이 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정하는 것에 의해, 복굴절 변동의 편광 상태 변동에 대한 영향을 최저한으로 억제하여, 광투과 부재에 입사하는 직선 편광의 편광 상태 변동을 극력 억제할 수 있다.

또한, 본원 발명자는 측정 결과와 응력 복굴절의 고찰(텐서(tensor)에 의한 고찰에서, 광축에 수직한 응력 성분이 대칭이라고 가정하여 계산)로부터, 복굴절의 변동에는 결정 방위 의존성이 예상되는 것을 확인하였다. 이하, 복굴절 변동의 결정 방위 의존성에 대해서 설명한다. 도 15는 도 10에 대응하는 도면으로서, 형석의 결정 방위를 다른 표현 방법에 따라서 설명하는 도면이다. 도 16은 결정 방위를 [001]과 [110] 사이에서 변화시켜서 당해 결정 방위를 따라서 ArF 엑시머 레이저광을 입사시켰을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면이다.

또한, 도 17은 결정 방위를 [001]과 [100] 사이에서 변화시켜서 당해 결정 방위를 따라서 ArF 엑시머 레이저광을 입사시켰을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 18은 도 16에 대응하는 도면으로서, 입사광의 에너지 밀도가 극히 높을 때의 형석에서의 복굴절 변동량의 변화를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 16(b), 도 17(b) 및 도 18(b)에서, 가로축은 ArF 엑시머 레이저광이 입사하는 결정 방위를, 세로축은 복굴절 변동량을 각각 나타내고 있다.

도 16을 참조하면, 결정 방위를 [001]로부터 [111]을 지나서 [110]으로 변화시킨 경우, 결정 방위 [001] 및 결정 방위 [111]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 [110]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다. 즉, 결정 방위 <100> 및 결정 방위 <111>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 <110>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다.

도 17을 참조하면, 결정 방위를 [001]로부터 [101]을 지나서 [100]으로 변화시킨 경우, 결정 방위 [001] 및 결정 방위 [100]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 [101]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다. 즉, 결정 방위 <100>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 <110>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다.

도 18을 참조하면, 결정 방위를 [001]로부터 [111]을 지나서 [110]으로 변화시킨 경우, 결정 방위 [111]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 [001]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 어느 정도 커지고, 결정 방위 [110]의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다. 즉, 결정 방위 <111>의 방향으로 광을 입사시면 복굴절 변동량이 매우 작아지고, 결정 방위 <100>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 어느 정도 커지며, 결정 방위 <110>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 도 16 및 도 17을 참조하면, 형석 결정에 있어서, 결정 방위 <110>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 최대로 되고, 결정 방위 <100> 및 결정 방위 <111>의 방향으로 광을 입사시키면 복굴절 변동량이 거의 인정되지 않게 되는 것을 알 수 있다. 단, 도 18을 참조하면, 입사광의 에너지 밀도가 극히 높은 경우나, 형석의 조사 영역에 큰 이방성이 존재하는 경우(형석의 광흡수에 의 한 큰 내부 응력의 발생, 회전 비대칭인 단면을 갖는 광속의 입사 등에 의함) 등에는, 결정 방위 <100>의 방향으로 광을 입사시키더라도 어느 정도의 복굴절 변동량이 인정되도록 되는 것을 알 수 있다.

그래서, 본 발명의 제 2 수법에서는, 예를 들면 형석과 같은 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 거친 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 당해 광투과 부재에서의 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정한다. 그 결과, 당해 광투과 부재에서의 복굴절 변동량의 발생을 작게 억제하고, 나아가서는 광투과 부재에 입사하는 직선 편광의 편광 상태의 변동을 극력 억제할 수 있다. 또한, 제 1 수법과 제 2 수법을 병용하여 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 발휘할 수도 있다.

본 실시형태에서는, 레이저 광원(1)과 편광 상태 전환 수단(42) 사이의 광로중에 배치되고 형석에 의해 형성된 광투과 부재에 있어서, 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정하고 있다. 구체적으로는, 빔 익스팬더(2)를 구성하는 렌즈 성분(2a, 2b)과 같이 광로중에 고정적으로 위치 결정된 광학 부재가 형석에 의해 형성되어 있는 경우, 그 광학 부재의 광축이 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정하고 있다.

이 경우, 레이저광이 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 거의 따라서 투과하기 때문에, 렌즈 성분(2a, 2b)을 투과하는 직선 편광의 편광 상태는 실질적으로 변화되지 않는다. 마찬가지로, 1쌍의 편각 프리즘(31)이 형석에 의해 형성되 어 있는 경우도, 그 광축이 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정하는 것에 의해, 투과하는 직선 편광의 편광면의 변화를 실질적으로 회피할 수 있다.

또한, 이면 반사경으로서의 직각 프리즘(33~38)이 형석에 의해 형성되어 있는 경우, 도 19에 나타내는 바와 같이, 직각 프리즘(33~38)의 입사면 및 사출면이 결정면 {100}에 거의 일치하도록 설정하고, 또한 직각 프리즘(33~38)의 반사면이 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정하고 있다. 이 경우, 직각 프리즘(33~38)의 측면(엄밀하게는 입사면의 광축과 사출면의 광축에서 뻗은 평면)은 결정면 {100}에 거의 일치하는 것으로 된다. 도 19의 구성에서는, 레이저광이 결정 방위 <100>에 거의 따라서 투과하기 때문에, 직각 프리즘(33~38)을 투과하는 직선 편광의 편광 상태는 실질적으로 변화되지 않는다.

또한, 도 20에 나타내는 바와 같이, 직각 프리즘의 입사면 및 사출면 중 한쪽의 면이 결정면 {111}에 거의 일치하고, 또한 다른 쪽의 면이 결정면 {211}에 거의 일치하도록 설정할 수도 있다. 이 경우, 직각 프리즘의 측면(엄밀하게는 입사면의 광축과 사출면의 광축에서 뻗은 평면)은 결정면 {110}에 거의 일치하는 것으로 된다. 그리고, 결정면 {211}에 거의 일치하는 면의 광축(결정 방위 <211>)이 결정 방위 <111>에 어느 정도 가깝게 되기 때문에, 직각 프리즘을 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 양호하게 억제할 수 있다.

또한, 도 21에 나타내는 바와 같이, 직각 프리즘의 반사면이 결정면 {100}에 거의 일치하고, 또한 직각 프리즘의 측면(엄밀하게는 입사면의 광축과 사출면의 광 축에서 뻗은 평면)이 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정할 수도 있다. 또한, 도 22에 나타내는 바와 같이, 직각 프리즘의 반사면 및 직각 프리즘의 측면(엄밀하게는 입사면의 광축과 사출면의 광축에서 뻗은 평면)이 모두 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정할 수도 있다. 이들의 경우, 직각 프리즘의 입사면 및 사출면의 광축이 결정 방위 <111>에 어느 정도 가깝게 되기 때문에, 직각 프리즘을 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 양호하게 억제할 수 있다.

또한, 도 19~도 22를 참조하여 직각 프리즘에 관한 설명을 했지만, 일반적인 프리즘에서도, 그 입사면 및 사출면이 결정면 {100}에 거의 일치하도록 설정하거나, 그 입사면 및 사출면이 결정면 {111}에 거의 일치하도록 설정하거나 하는 것이 바람직하다. 또한, 프리즘의 입사면 및 사출면 중 한쪽의 면이 결정면 {111}에 거의 일치하고 또한 다른 쪽의 면이 결정면 {100} 또는 결정면 {211}에 거의 일치하도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 광로중에서 광축 AX에 대하여 경사 가능하게 마련되고 광축 AX를 따라서 입사하는 광선을 평행 이동시키는 빔 평행 이동 수단으로서의 평행 평면판(32)이 형석에 의해 형성되어 있는 경우, 평행 평면판(32)의 광축이 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정하고 있다. 이는, 결정 방위 <111>과 결정 방위 <110>이 약 35°의 각도를 이루고 있는 것에 반하여, 결정 방위 <100>과 결정 방위 <110>이 45°의 각도를 이루고 있기 때문이다. 이 점은, 결정 방위 <100>의 방향에서 본 각 결정 방위의 배치를 설명하는 도 23 및 결정 방위 <111>의 방향에서 본 각 결정 방위의 배치를 설명하는 도 24를 참조하면 명백하다.

평행 평면판(32)의 광축을 결정 방위 <100>에 거의 일치시킨 경우, 즉 그 광학면을 결정면 {100}에 거의 일치시킨 경우, 도 23에 나타내는 바와 같이, 어느 쪽으로 경사시키더라도 결정 방위 <100>으로부터 약 55° 정도로 결정 방위 <111>에 접근하는 경사 방향(도 23 중, 왼쪽 아래-오른쪽 아래 또는 왼쪽 아래-오른쪽 위의 방향)이 존재한다. 이와 같이, 평행 평면판(32)의 광축을 결정 방위 <100>에 거의 일치시키고, 결정 방위 <100>으로부터 결정 방위 <111>의 방향을 따라서 양측으로 경사시키면, 평행 평면판(32)을 광축 AX에 대하여 최대한으로(예를 들면, 30° 정도) 경사시키더라도, 그 내부를 통과하는 레이저광의 진행 방향이 결정 방위 <110>으로부터 어느 정도 떨어진 상태를 확보할 수 있다. 그 결과, 그 자세에 관계없이 평행 평면판(32)을 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 양호하게 억제할 수 있다.

한편, 평행 평면판(32)의 광축을 결정 방위 <111>에 거의 일치시킨 경우, 즉 그 광학면을 결정면 {111}에 거의 일치시킨 경우, 도 24에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 측으로 경사시키면 결정 방위 <111>로부터 약 55° 정도로 결정 방위 <100>에 접근하고, 다른 쪽의 측으로 경사시키면 결정 방위 <111>로부터 약 35° 정도로 결정 방위 <110>에 접근한다. 이 경우, 결정 방위 <111>로부터 결정 방위 <100>의 방향을 따라서 한쪽의 측(도 24 중, 중앙으로부터 오른쪽 위, 중앙으로부터 왼쪽 위, 또는 중앙으로부터 바로 아래의 방향)으로 크게 경사시키고, 결정 방위 <111>로부터 결정 방위 <110>의 방향을 따라서 다른 쪽의 측(도 24 중, 중앙으로부터 왼쪽 아래, 중앙으로부터 오른쪽 아래, 또는 중앙으로부터 바로 위의 방향)으로 완전 히 경사시키지 않는(또는 조금밖에 경사시키지 않는) 구성을 채용하면, 경사에 있어서 그 내부를 통과하는 레이저광의 진행 방향이 결정 방위 <110>으로부터 어느 정도 떨어진 상태를 확보할 수 있다. 그 결과, 그 자세에 관계없이 평행 평면판(32)을 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 양호하게 억제할 수 있다.

또한, 빔 평행 이동 수단에서는, 광선을 2축으로 평행 이동시키기 위해서, 제 1 축선 둘레로 경사 가능한 제 1 평행 평면판과, 제 1 축선과 거의 직교하는 제 2 축선 둘레로 경사 가능한 제 2 평행 평면판을 갖는 것이 일반적이다. 이 경우, 각각의 평행 평면판에 대하여, 본 발명의 제 2 수법을(필요에 따라서 제 1 수법도) 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 설명에서는, 레이저 광원(1)과 편광 상태 전환 수단(42) 사이의 광로중에 배치된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 회피하기 위해서, 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 일 없이, 또한 편광 상태 전환 수단(42)과 피조사면인 마스크 M(나아가서는 웨이퍼 W) 사이의 광로중에 배치된 광투과 부재에 대해서도 마찬가지의 설정을 하는 것에 의해, 조명 광로의 전체에 걸쳐서 형석에 기인하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 회피하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 설명에서는, 형석에 의해 형성된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 회피하기 위해서, 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정하고 있다. 그 러나, 형석에 한정되는 일 없이, 예를 들면 불화 칼슘, 불화 바륨, 불화 마그네슘과 같은 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재에 대해서도 마찬가지의 설정을 하는 것에 의해, 당해 결정 재료에 기인하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 회피할 수 있다.

또한, 상술한 설명에서는, 형석 등의 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광면의 변화를 회피하기 위해서, 당해 결정 재료의 결정 방위의 설정을 하고 있다. 이 방법 대신에, 또는 이 방법에 부가하여, 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를, 예를 들면 미국 특허 공개 제US2002/0163741A호(혹은 제WO02/16993호 공보)에 개시되는 방법을 이용하여 키네메틱(kinematic)으로 유지해도 된다. 이에 의해, 형석 등의 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재에 에너지 밀도가 높은 광이 통과할 때에 발생하는 열에 기인하여 당해 광투과 부재가 팽창(수축)한 경우이더라도, 이 광투과 부재에 발생하는 응력 복굴절의 발생을 억제하는 것이 가능해져, 이 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광면의 변화를 억제하는 것이 가능해진다.

그런데, 도 9에 나타내는 빔 매칭 유닛 BMU에는, 복수(도 9에서는 예시적으로 6개)의 직각 프리즘(33~38)이 배치되어 있다. 일반적으로, 레이저 광원(1)이 KrF 엑시머 레이저 광원이더라도 ArF 엑시머 레이저 광원이더라도, 이면 반사경으로서의 직각 프리즘에 직선 편광이 입사하는 경우, 입사하는 직선 편광의 편광면이 P편광면 또는 S편광면에 일치하고 있지 않으면, 직각 프리즘에서의 전반사에 의해 직선 편광이 타원 편광으로 변해 버린다. 본 실시형태의 편광 상태 전환 수단(42) 에서는, 직선 편광이 입사하는 것을 전제로 하고 있어, 타원 편광이 입사하면 소요의 작용을 가져올 수 없다.

그래서, 본 실시형태에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 입사하는 타원 편광의 광을 직선 편광의 광으로 변환하기 위한 제 2 위상 부재로서, 예를 들면 광축 AX를 중심으로 하여 결정 광학축이 회전 자유롭게 구성된 1/4파장판(11)을, 편광 상태 전환 수단(42)에서 1/2파장판(10)의 광원측(도면 중 좌측)에 부설하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들면 직각 프리즘에 기인하여 타원 편광이 편광 상태 전환 수단(42)에 입사하는 것이더라도, 입사하는 타원 편광의 특성에 따라서 1/4파장판(11)의 결정 광학축을 설정하는 것에 의해, 1/2파장판(10)에 직선 편광을 입사시켜서 편광 상태 전환 수단(42)의 본래의 동작을 유지할 수 있다. 또한, 도 11에서는, 1/2파장판(10)의 광원측에 1/4파장판(11)을 배치하고 있지만, 1/2파장판(10)의 마스크측(도면 중 우측)에 1/4파장판(11)을 배치할 수도 있다.

또한, 상술한 설명에서는, 형석에 의해 형성된 광투과 부재를 투과하는 직선 편광의 편광 상태의 변화를 회피하는 방법, 및 직각 프리즘 등에 기인하여 타원 편광이 입사하더라도 편광 상태 전환 수단의 본래의 동작을 유지하는 수법을, 도 1~도 4에 관련된 본 실시형태에 적용하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 일 없이, 도 5~도 8에 관련된 변형예에 대해서도 마찬가지로, 이들 수법을 적용할 수 있다.

상술한 실시형태에 따른 노광 장치에서는, 조명 광학 장치에 의해서 마스크(레티클)를 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용의 패턴을 감광성 기판에 노광하는(노광 공정) 것에 의해, 마이크로 디바이스(반도 체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성하는 것에 의해서, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 수법의 일례에 관하여 도 12의 흐름도를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 12의 단계 301에서, 1로트의 웨이퍼 위에 금속막이 증착된다. 다음 단계 302에서, 그 1로트의 웨이퍼 위의 금속막 위에 포토 레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에서, 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여, 마스크 위의 패턴의 상이 그 투영 광학계를 거쳐서, 그 1로트의 웨이퍼 위의 각 샷(shot) 영역에 순차적으로 노광 전사된다. 그 후, 단계 304에서, 그 1로트의 웨이퍼 위의 포토 레지스트의 현상이 실행된 후, 단계 305에서, 그 1로트의 웨이퍼 위에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 실행하는 것에 의해서, 마스크 위의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 위의 각 샷 영역에 형성된다. 그 후, 더욱 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 실행하는 것에 의해서, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 극히 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 양호한 스루풋으로 얻을 수 있다.

또한, 상술한 실시형태의 노광 장치에서는, 플레이트(유리 기판) 위에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성하는 것에 의해서, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻는 것도 가능하다. 이하, 도 13의 흐름도를 참조하여, 이 때의 수법의 일례에 관하여 설명한다. 도 13에서, 패턴 형성 공정 401에서는 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광하는, 소위 광리소그래피 공정이 실행된다. 이 광리소그래피 공정에 의해서, 감광성 기판 위에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거치는 것에 의해서, 기판 위에 소정의 패턴이 형성되어, 다음의 컬러 필터 형성 공정 402로 이행한다.

다음에, 컬러 필터 형성 공정 402에서는, R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수개 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정 402 다음에, 셀 조립 공정 403이 실행된다. 셀 조립 공정 403에서는, 패턴 형성 공정 401에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정 402에서 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.

셀 조립 공정 403에서는, 예를 들면, 패턴 형성 공정 401에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정 402에서 얻어진 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다. 그 후, 모듈 조립 공정 404에서, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 실행시키는 전기 회로, 백라이트 등의 각 부품을 부착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 극히 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 양호한 스루풋으로 얻을 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 콘덴서 광학계(9)에 의해서 2차 광원으로부터 의 광을 집광하여 중첩적으로 마스크 M을 조명하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 일 없이, 콘덴서 광학계(9)와 마스크 M 사이의 광로중에 조명 시야 조리개(마스크 블라인드)와, 이 조명 시야 조리개의 상을 마스크 M 위에 형성하는 릴레이 광학계를 배치해도 된다. 이 경우, 콘덴서 광학계(9)는 2차 광원으로부터의 광을 집광하여 중첩적으로 조명 시야 조리개를 조명하는 것으로 되고, 릴레이 광학계는 조명 시야 조리개의 개구부(광투과부)의 상을 마스크 M 위에 형성하는 것으로 된다.

또한, 상술한 실시형태에서, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로중을 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 매체(전형적으로는 액체)로 채우는 수법, 소위 액침법을 적용해도 된다. 이 경우, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로중에 액체를 채우는 수법으로서는, 국제 공개 번호 제WO99/49504호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 국소적으로 액체를 채우는 수법이나, 일본 특허 공개 평성 제6-124873호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상의 기판을 유지한 스테이지를 액조(液槽)내에서 이동시키는 수법이나, 일본 특허 공개 평성 제10-303114호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 스테이지 위에 소정 깊이의 액체조를 형성하여, 그 안에 기판을 유지하는 방법 등을 채용할 수 있다.

또한, 액체로서는, 노광광에 대한 투과성이 있어서 가능한 한 굴절률이 높고, 투영 광학계나 기판 표면에 도포되어 있는 포토 레지스트에 대하여 안정한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 KrF 엑시머 레이저광이나 ArF 엑시머 레이저광을 노광광으로 하는 경우에는, 액체로서 순수한 물, 탈이온수를 이용할 수 있다. 또한, 노광광으로서 F₂ 레이저광을 이용하는 경우는, 액체로서는 F₂ 레이저광을 투과 가능한, 예를 들면 불소계 오일이나 과불화폴리에테르(PFPE) 등의 불소계의 액체를 이용하면 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 노광광으로서 KrF 엑시머 레이저광(파장: 248㎚)이나 ArF 엑시머 레이저광(파장: 193㎚)을 이용하고 있지만, 이에 한정되는 일 없이, 다른 적당한 레이저 광원, 예를 들면 파장 157㎚의 레이저광을 공급하는 F₂ 레이저 광원이나, 레이저 광원 이외의 광원, 예를 들면 i선이나 g선, h선 등의 자외광을 공급하는 램프 광원에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 또한, 상술한 실시형태에서는, 조명 광학 장치를 구비한 투영 노광 장치를 예로 들어서 본 발명을 설명했지만, 마스크 이외의 피조사면을 조명하기 위한 일반적인 조명 광학 장치에 본 발명을 적용할 수 있는 것은 명백하다.

부호의 설명

1 : 레이저광원

4 : 회절 광학 소자(광학 인터그레이터)

5 : 아포컬 줌 렌즈

6, 60~63 : 회절 광학 소자

7 : 줌 렌즈

8 : 마이크로 렌즈 어레이(플라이아이 렌즈)

9 : 콘덴서 광학계

10 : 위상 부재(1/2파장판)

20, 21 : 디폴라라이저

20a : 수정 프리즘

20b : 석영 프리즘

21a : 편광 빔 스플리터

M : 마스크

PL : 투영 광학계

W : 웨이퍼

Claims (17)

1. 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 포함하는 광학계에 있어서,

   광조사를 받았을 때의 상기 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상(進相) 축 방향은, 상기 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 광학계.
2. 청구항 1에 기재된 광학계를 구비하고, 해당 광학계를 거친 광으로 피조사면을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
3. 입방정계의 결정 재료에 의해 형성된 광투과 부재를 포함하고, 해당 광투과 부재를 거친 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,

   상기 광투과 부재에서의 광의 진행 방향이 결정 방위 <110>보다도 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 가깝게 되도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 광로중에 고정적으로 위치 결정된 광학 부재를 갖고,

   상기 광학 부재의 광축은, 결정 방위 <111> 또는 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고,

   상기 프리즘의 입사면 및 사출면은 결정면 {100}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고,

   상기 프리즘의 입사면 및 사출면은 결정면 {111}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 프리즘을 갖고,

   상기 프리즘의 입사면 및 사출면 중 한쪽의 면은 결정면 {111}에 거의 일치하고 또한 다른 쪽의 면은 결정면 {100} 또는 결정면 {211}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 이면 반사경으로서의 직각 프리즘을 갖고,

   상기 직각 프리즘의 반사면은 결정면 {100}에 거의 일치하고, 또한 상기 직각 프리즘의 입사면의 광축과 상기 직각 프리즘의 사출면의 광축에서 뻗은 평면은 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 광투과 부재는 이면 반사경으로서의 직각 프리즘을 갖고,

   상기 직각 프리즘의 반사면, 및 상기 직각 프리즘의 입사면의 광축과 상기 직각 프리즘의 사출면의 광축에서 뻗은 평면은 모두 결정면 {110}에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

   을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
10. 제 3 항에 있어서,

    상기 광투과 부재는, 상기 광로중에서 광축에 대하여 경사 가능하게 마련되고 상기 광축을 따라서 입사하는 광선을 평행 이동시키기 위한 평행 평면판을 갖고,

    상기 평행 평면판의 광축은 결정 방위 <100>에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

    을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 평행 평면판은 결정 방위 <100>으로부터 결정 방위 <111>을 향하는 방향으로 경사 가능한 것인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
12. 제 3 항에 있어서,

    상기 광투과 부재는, 상기 광로중에서 광축에 대하여 경사 가능하게 마련되고 상기 광축을 따라서 입사하는 광선을 평행 이동시키기 위한 평행 평면판을 갖고,

    상기 평행 평면판의 광축은 결정 방위 <111>에 거의 일치하도록 설정되어 있는 것

    을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 평행 평면판은 결정 방위 <111>로부터 결정 방위 <100>을 향하는 방향으로 경사 가능한 것인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광투과 부재는, 제 1 축선 둘레로 경사 가능한 제 1 평행 평면판과, 상기 제 1 축선과 거의 직교하는 제 2 축선 둘레로 경사 가능한 제 2 평행 평면판을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
15. 제 3 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    광조사를 받았을 때의 상기 광투과 부재의 복굴절 변동에 관한 진상 축 방향은, 상기 광투과 부재로의 입사 직선 편광의 전계의 진동 방향과 거의 일치 또는 거의 직교하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
16. 청구항 2 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 장치를 구비하고, 상기 피조사면에 배치된 마스크의 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
17. 청구항 2 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 장치를 거쳐서 마스크를 조명하고, 조명된 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

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