(57)【要約】【課題】偏光状態の変更に関して高い自由度を持つ照明光学系を提供する。【解決手段】光源１０からの照明光ＩＬによりレチクル面Ｒａを照明する照明光学系ＩＬＳであって、配列面Ｐ１に配置された複数のミラー要素２４を有し、照明光学系ＩＬＳの照明瞳に光強度分布を形成する空間光変調器２２と、配列面Ｐ１とレチクル面Ｒａとの間に配置され、空間光変調器２２を介してレチクル面Ｒａに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光部材２９Ｂと、配列面Ｐ１とレチクル面Ｒａとの間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに平行になるように配置される複屈折部材３１Ｂと、を備える。【選択図】図１
2014135357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
所定面内に配置されて、前記照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材と、
前記所定面と前記被照射面との間に配置され、前記光強度分布形成部材を介して前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材と、
前記所定面と前記被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、
を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記調整部材は、前記第１旋光部材を通過した光のうち、少なくとも一部の楕円偏光化した光の偏光状態を直線偏光状態に調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記調整部材は、前記第１旋光部材を通過する光のうち、少なくとも一部の直線偏光光を楕円偏光状態に調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記第１旋光部材と前記調整部材とは、互いに光学的に共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記調整部材は、前記第１旋光部材に隣接して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記一軸性の複屈折結晶は、フッ化マグネシウム又はサファイアの結晶であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記照明光学系の光軸に対して所定角度で傾斜して前記第１旋光部材を通過する光の偏光状態を直線偏光又は楕円偏光に調整するときの前記調整部材の前記光軸方向の最小の厚さをｄａ、前記所定角度で前記調整部材に入射した光の偏光状態が入射時の状態に戻るときの前記調整部材の前記光軸方向の最小の厚さをｄｂとして、
前記調整部材の前記光軸方向の厚さは、ｄａ＋ｉ・ｄｂ（ｉは０以上の整数）に設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記光源から前記光強度分布形成部材に供給される光は直線偏光であり、
前記第１旋光部材は、直線偏光の状態で入射する光の偏光方向を８０度〜１００度回転させて射出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記第１旋光部材は、前記所定面と光学的に共役な配置面において、前記照明光学系の光軸に垂直な面内の互いに交差する第１及び第２方向のうち少なくとも一方の方向に移動可能に配置されて、前記光強度分布形成部材からの少なくとも一部の光の偏光方向を第１の角度だけ回転させる旋光部材であり、
前記第１旋光部材及び前記調整部材を一体的に前記配置面に沿って移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過した光の偏光方向を調整するための旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過する光の偏光方向を調整するための旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記第１旋光部材及び前記第３旋光部材を一体的に移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記第１旋光部材及び前記第３旋光部材は一体化していることを特徴とする請求項１０または１１に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記所定面と前記第１旋光部材が配置される配置面との間に配置されたリレー光学系を備えることを特徴とする請求項１〜１１３のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
オプティカルインテグレータを備え、
前記第１旋光部材及び前記調整部材は、前記光強度分布形成部材と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１６】
前記光強度分布形成部材は、前記所定面内に二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に駆動制御する駆動部とを有する空間光変調器であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
所定のパターンを照明するための請求項１〜１６のいずれか一項に記載の照明光学系を備え、前記所定の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。
【請求項１８】
請求項１７に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１９】
所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材を介して射出される光束の偏光状態を制御する偏光ユニットであって、
前記光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置されて、前記光強度分布形成部材から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材と、
前記光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、
を備えることを特徴とする偏光ユニット。
【請求項２０】
前記調整部材は、前記第１旋光部材を通過した光のうち、少なくとも一部の楕円偏光化した光の偏光状態を直線偏光状態に調整可能であることを特徴とする請求項１９に記載の偏光ユニット。
【請求項２１】
前記調整部材は、前記第１旋光部材を通過する光のうち、少なくとも一部の直線偏光光を楕円偏光状態に調整可能であることを特徴とする請求項１９に記載の偏光ユニット。
【請求項２２】
前記第１旋光部材と前記調整部材とは、互いに光学的に共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２３】
前記調整部材は、前記第１旋光部材に隣接して配置されることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２４】
前記一軸性の複屈折結晶は、フッ化マグネシウム又はサファイアの結晶であることを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２５】
前記第１旋光部材は、直線偏光の状態で入射する光の偏光方向を８０度〜１００度回転させて射出することを特徴とする請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２６】
前記第１旋光部材は、前記所定面と光学的に共役な配置面において、前記照明光学系の光軸に垂直な面内の互いに交差する第１及び第２方向のうち少なくとも一方の方向に移動可能に配置されて、前記光強度分布形成部材からの少なくとも一部の光の偏光方向を第１の角度だけ回転させる旋光部材であり、
前記第１旋光部材及び前記調整部材を一体的に前記配置面に沿って移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２７】
前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過した光の偏光方向を調整するための旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を備えることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２８】
前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過する光の偏光方向を調整するための旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を備えることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか一項に記載の偏光ユニット。
【請求項２９】
前記第１旋光部材及び前記第３旋光部材を一体的に移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項２７または２８に記載の偏光ユニット。
【請求項３０】
前記第１旋光部材及び前記第３旋光部材は一体化していることを特徴とする請求項２７または２８に記載の偏光ユニット。
【請求項３１】
光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、
所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材に前記光源からの光を供給することと、
旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材を用いて、前記光強度分布形成部材を介して前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させることと、
前記所定面と前記被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材を用いて、前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整することと、
を含むことを特徴とする照明方法。
【請求項３２】
前記少なくとも一部の光の偏光状態を調整することは、前記第１旋光部材を通過した光のうち、少なくとも一部の楕円偏光化した光の偏光状態を直線偏光状態に調整することを含むことを特徴とする請求項３１に記載の照明方法。
【請求項３３】
前記少なくとも一部の光の偏光状態を調整することは、前記第１旋光部材を通過する光のうち、少なくとも一部の直線偏光光を楕円偏光状態に調整することを含むことを特徴とする請求項３１に記載の照明方法。
【請求項３４】
前記第１旋光部材を用いて前記少なくとも一部の光の偏光状態を変化させることは、直線偏光の状態で入射する光の偏光方向を８０度〜１００度回転させて射出することを含むことを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項３５】
前記第１旋光部材及び前記調整部材を前記第１旋光部材の配置面に沿って一体的に移動することを含むことを特徴とする請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項３６】
旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を用いて、前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過した光の偏光方向を調整することを含むことを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項３７】
旋光性を有する光学材料より形成された第３旋光部材を用いて、前記第１旋光部材及び前記調整部材を通過する光の偏光方向を調整することを含むことを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項３８】
前記第１旋光部材及び前記第３旋光部材を一体的に移動することを含むことを特徴とする請求項３６または３７に記載の照明方法。
【請求項３９】
請求項３１〜３８のいずれか一項に記載の照明方法を用いて所定のパターンを照明し、
前記所定の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方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射面を照明する照明技術、光の偏光状態を制御するために使用される偏光ユニット、その照明技術を用いる露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしての例えばフライアイレンズを介して、多数の小さい光源からなる実質的な面光源としての二次光源（照明瞳における光強度分布）を形成する。また、照明瞳が形成される面（照明瞳面）は、照明瞳面と被照射面（露光装置の場合にはレチクル（マスク）のパターン面）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳面のフーリエ変換面となるような位置として定義することもできる。その照明瞳からの光は、その光学系、レチクル、及び投影光学系を介してウェハ等の感光性基板の表面にレチクルパターンの像を形成する。以下、照明瞳面又はこれと共役な面における光強度分布を瞳強度分布ともいう。
【０００３】
従来、レチクルのパターンに応じて照明条件の一つである照明瞳内での偏光状態の分布を制御するために、輪帯状又は複数極状の照明瞳を形成し、波長板付きの開口絞りを用いて、その照明瞳を通過する光束の偏光状態を、光軸に対してほぼ周方向を偏光方向とする直線偏光状態（以下、周方向偏光状態ともいう）に設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２４６６１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近は、様々な形態の微細パターンを忠実に転写するのに適した照明条件を実現するために、瞳強度分布の形状（大きさを含む広い概念）及び偏光状態の変更に関する自由度の向上が望まれている。しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、波長板付きの開口絞りを交換しない限り、瞳強度分布の形状や偏光状態を変化させることができなかった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、所定面内に配置されて、その照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材と、その所定面とその被照射面との間に配置され、その光強度分布形成部材を介してその被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材と、その所定面とその被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、を備える照明光学系が提供される。
【０００８】
また、第２の態様によれば、所定のパターンを照明するための本発明の態様の照明光学系を備え、その照明光学系からの光を用いてその所定のパターンを感光性基板に露光する露光装置が提供される。
また、第３の態様によれば、所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材を介して射出される光束の偏光状態を制御する偏光ユニットであって、その光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置されて、その光強度分布形成部材から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材と、その光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、を備える偏光ユニットが提供される。
【０００９】
また、第４の態様によれば、光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材にその光源からの光を供給することと、旋光性を有する光学材料より形成された第１旋光部材を用いて、その光強度分布形成部材を介してその被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させることと、その所定面とその被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材を用いて、その被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整することと、を含む照明方法が提供される。
【００１０】
また、第５の態様によれば、本発明の態様の照明方法を用いて所定のパターンを照明し、その所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法が提供される。
また、第６の態様によれば、本発明の態様の露光装置又は露光方法を用いて、その所定のパターンをその感光性基板に露光することと、その所定のパターンが転写されたその感光性基板を現像し、その所定のパターンに対応する形状のマスク層をその感光性基板の表面に形成することと、そのマスク層を介してその感光性基板の表面を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、光強度分布形成部材と第１旋光部材との協働作用によって、光学部材の交換を行うことなく、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることが可能となる。さらに、第１旋光部材に比較的大きい入射角で入射する光（斜入射光）の射出時の偏光状態が、垂直入射光の射出時の偏光状態に対して変化する場合には、その第１旋光部材の入射側又は射出側で調整部材によってその射出入射光の偏光状態を調整することで、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）は実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図、（Ｂ）は図１（Ａ）中の偏光制御系の要部を示す拡大図、（Ｃ）は変形例の偏光制御系の要部を示す拡大図である。
【図２】（Ａ）はＳＬＭ（空間光変調器）の一部のミラー要素を示す拡大斜視図、（Ｂ）はＳＬＭに入射する光束の偏光状態を示す図、（Ｃ）は照明瞳の偏光状態の分布の一例を示す図、（Ｄ）は照明瞳の偏光状態の分布の他の例を示す図である。
【図３】（Ａ）は図１中のＳＬＭのミラー要素のアレイを示す図、（Ｂ）はＳＬＭの部分アレイ領域の他の例を示す図、（Ｃ）は偏光制御系を示す図、（Ｄ）は偏光制御系を駆動した状態を示す図である。
【図４】照明光学系の要部を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は第２の偏光ユニットの旋光部材を通過した複数の光の偏光状態の変化を示す斜視図、（Ｂ）は旋光部材に入射する複数の光の偏光状態を示す図、（Ｃ）は旋光部材から射出される複数の光の偏光状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は第２の偏光ユニットの旋光部材及び複屈折部材を通過した複数の光の偏光状態の変化を示す斜視図、（Ｂ）は複屈折部材に入射する複数の光の偏光状態を示す図、（Ｃ）は複屈折部材から射出される複数の光の偏光状態を示す図である。
【図７】（Ａ）は第３の偏光ユニットの旋光部材を通過した複数の光の偏光状態の変化を示す斜視図、（Ｂ）は旋光部材に入射する複数の光の偏光状態を示す図、（Ｃ）は旋光部材から射出される複数の光の偏光状態を示す図である。
【図８】（Ａ）は第３の偏光ユニットの旋光部材及び複屈折部材を通過した複数の光の偏光状態の変化を示す斜視図、（Ｂ）は複屈折部材に入射する複数の光の偏光状態を示す図、（Ｃ）は複屈折部材から射出される複数の光の偏光状態を示す図である。
【図９】照明方法及び露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ）は変形例の偏光制御系の要部を示す斜視図、（Ｂ）は図１０（Ａ）中の補正用旋光部材から射出される光の偏光状態を示す図、（Ｃ）は偏光ユニットの変形例を示す側面図、（Ｄ）は偏光ユニットの別の変形例を示す側面図である。
【図１１】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態の一例につき図１（Ａ）〜図９を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは投影光学系ＰＬを備えており、以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面で図１（Ａ）の紙面に垂直な方向にＸ軸を、その紙面に平行な方向にＹ軸を取って説明する。
図１（Ａ）において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＩＬを発生する光源１０と、光源１０からの照明光ＩＬを用いてレチクルＲのパターン面（ここでは下面）Ｒａを照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲのパターンの像を感光性基板としての半導体ウェハ（以下、単にウェハという。）Ｗの表面に形成する投影光学系ＰＬと、ウェハＷを保持して移動するウェハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御装置３８と、主制御装置３８の制御のもとで照明光学系ＩＬＳの照明条件を制御する照明制御部３６とを備えている。本実施形態の照明光学系ＩＬＳは、照明光の瞳強度分布を制御するための空間光変調器(spatial light modulator: ＳＬＭ)２２、及び空間光変調器２２と協働して照明光の照明瞳における偏光状態の分布を制御する偏光制御系２８を備えている。
【００１４】
光源１０としては波長１９３ｎｍのパルス光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。ただし、光源１０としては、波長２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）、又はレーザ光の高調波発生装置等も用いることができる。光源１０から射出される照明光ＩＬは、光源１０の構成に応じたある方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態となっている。ここで、ある方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態とは、その方向の直線偏光の光の強度の全体の光強度に対する割合（偏光度）が８０％以上である状態とすることができる。本明細書では、ある方向に直線偏光の光は、その方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態の光を含むものとする。
【００１５】
光源１０から＋Ｚ方向に射出された直線偏光の照明光ＩＬは、ビーム送光系１２で断面形状が制御された後、ミラーＭＲ１で＋Ｙ方向に反射され、一例としてＸ方向を長手方向とする長方形状の断面５０（図２（Ｂ）参照）を持つ平行光束として照明光学系ＩＬＳに入射する。照明光学系ＩＬＳに入射した照明光は、まず偏光設定系１４に入射して全体としての偏光状態が所望の状態に設定される。偏光設定系１４は、一例として１／２波長板１５Ａ、１／４波長板１５Ｂ、及び非平行な状態で配置されたそれぞれ旋光性を有する１対の楔形の光学素子よりなり、入射する光を非偏光（ランダム偏光）にして射出する非偏光化素子１５Ｃ、及び駆動部ＤＲ１を有する。一例として、波長板１５Ａ，１５Ｂは照明光ＩＬの光路（照明光路）に常時設置され、それらの回転角が駆動部ＤＲ１によって制御される。一方、非偏光化素子１５Ｃは、照明光ＩＬを非偏光にする場合にのみ駆動部ＤＲ１によって照明光路に設置される。本実施形態において、偏光制御系２８を用いて照明光ＩＬの偏光状態を制御する場合には、非偏光化素子１５Ｃは照明光路外に待避しており、波長板１５Ａ，１５Ｂの回転角は、波長板１５Ａ，１５Ｂを通過した後の光がＸ方向又はＺ方向（光束断面内の直交する２方向）の直線偏光となるように設定される。
【００１６】
以下では、＋Ｙ方向に進行する光に関してＺ方向に直線偏光した状態を縦偏光ＤＶと呼び、Ｘ方向に直線偏光した状態を横偏光ＤＨと呼ぶこととする。一例として、偏光設定系１４を通過した照明光ＩＬは、図２（Ｂ）に示すように、Ｚ方向（レチクルＲのパターン面ＲａではＹ方向に対応する方向）の直線偏光（縦偏光ＤＶ）になっているものとする。
なお、偏光設定系１４としては、光束の偏光方向及び／又は偏光度を制御することが可能である米国特許第７，４２３，７３１号公報に開示される偏光状態切換部を使用することができる。
図１（Ａ）において、偏光設定系１４を通過した平行光束よりなる照明光ＩＬは、ミラーＭＲ２で斜め上方（−Ｙ方向でかつ＋Ｚ方向）に反射されて空間光変調器（以下、ＳＬＭという）２２の複数のミラー要素２４に入射する。そして、複数のミラー要素２４で＋Ｙ方向を中心とする方向に反射された照明光ＩＬは、前側レンズ群２６ａ及び後側レンズ群２６ｂよりなるリレー光学系２６を介して偏光制御系２８に入射する。本実施形態では、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩの方向は、ミラーＭＲ１，ＭＲ２の間、及びＳＬＭ２２と偏光制御系２８との間でそれぞれＹ軸に平行（Ｙ方向）である。
【００１７】
ＳＬＭ２２は、Ｙ軸に垂直な面に対してＸ軸に平行な軸を中心として右回りに、所定の小さい角度だけ回転した平面である配列面Ｐ１に平行な支持面を有する本体部２３と、本体部２３のその支持面に支持されて配列面Ｐ１にＸ方向及びＸ方向に直交する方向（ほぼＺ方向）に所定間隔で配列されて個別に制御される複数のミラー要素２４とを有する。さらに、ＳＬＭ２２は、照明制御部３６からの制御信号に基づいて、複数のミラー要素２４の姿勢としての配列面Ｐ１内の直交する（斜めに交差していてもよい）２つの軸の回りの傾斜角θｘ，θｚ（図２（Ａ）参照）を個別に制御する駆動部２５を有する。ミラー要素２４のＸ方向、及びＸ方向に直交する方向の配列数はそれぞれ例えば数１０〜数１００であり、ミラー要素２４は例えば正方形状（又は長方形状）でできるだけ隙間が少なくなるように密に配列されている。なお、ミラー要素２４は必ずしも正方形状（又は長方形状）でなくともよい。各ミラー要素２４の角度は変化するため、配列面Ｐ１とは、一例として複数のミラー要素２４の中心が配列される面であるとする。配列面Ｐ１の法線方向は、ＳＬＭ２２に入射する光の光軸及びＳＬＭ２２で反射して射出される光の光軸ＡＸＩ（この部分ではＹ軸に平行）に互いに同じ角度で交差する。
【００１８】
本実施形態では、ミラーＭＲ１で反射された平行光束よりなる縦偏光ＤＶの照明光ＩＬは、ＳＬＭ２２の配列面Ｐ１上のほぼＸ方向に長い長方形状の照射領域５０Ａ（図３（Ａ）参照）に、配列面Ｐ１に対してＰ偏光ＰＰの状態で入射する。なお、照射領域５０Ａは、実際にはミラー要素２４のアレイ上に設定されている。この場合のＰ偏光とは、配列面Ｐ１に斜めに入射する光束とこの光束の入射点を通る配列面Ｐ１の法線とを含む面を入射面と定義すると、その光束がその入射面に対して平行な方向に偏光方向を有する直線偏光（入射面に平行な方向に電気ベクトルが振動している偏光）となっていることを意味する。そして、照射領域５０Ａ内の各ミラー要素２４で反射される光は、Ｚ方向に偏光した縦偏光ＤＶ（配列面Ｐ１に関してＰ偏光）の状態でリレー光学系２６に入射する。
【００１９】
なお、照明光ＩＬを、ＳＬＭ２２の配列面Ｐ１に対してＳ偏光ＳＰ（本実施形態では横偏光ＤＨでもある）の状態で入射させてもよい。この場合のＳ偏光とは、配列面Ｐ１に斜めに入射する光束がその入射面に対して垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっていることを意味する。配列面Ｐ１にＳ偏光の状態で入射した光は、各ミラー要素２４で反射されてからＸ方向に偏光した横偏光ＤＨ（配列面Ｐ１に関してＳ偏光）の状態でリレー光学系２６に入射する。
【００２０】
また、各ミラー要素２４の角度は配列面Ｐ１に平行な方向に対して変化するが、その変化量は配列面Ｐ１に対する照明光ＩＬの入射角に比べてほぼ小さいため、配列面Ｐ１にＰ偏光又はＳ偏光で入射する光は、各ミラー要素２４に対してもほぼＰ偏光又はＳ偏光で入射するとみなすことができる。
一般にミラー要素２４のような反射部材では、斜めに入射する光束に対してＰ偏光とＳ偏光とで反射率及び位相が僅かに異なるとともに、その反射率等の相違は入射角に応じて変化する。このため、その反射部材に斜めにＰ偏光及びＳ偏光以外の直線偏光の光が入射すると、反射光の偏光方向が変化するか、又は偏光状態が楕円偏光に変化する恐れがある。これに対して、本実施形態では、ＳＬＭ２２の配列面Ｐ１に入射する光はＰ偏光又はＳ偏光であり、反射光の偏光状態は入射時とほぼ同じであるため、照明瞳における偏光状態の分布を目標とする分布に高精度に制御できる。
【００２１】
なお、ＳＬＭ２２の各ミラー要素２４の角度は連続的に変化させてもよいが、離散的に例えば複数の角度（直交する２軸の回りのそれぞれにおいて、例えば０．５度単位で変化する角度等）で切り換え制御してもよい。
本実施形態のＳＬＭ２２（空間光変調器）としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号公報、米国特許第５,８６７,３０２号公報、米国特許第６,６００,５９１号公報、米国特許第６,９００,９１５号公報、米国特許第７,２９５,７２６号公報、米国特許第７,５６７,３７５号公報、国際特許公開第２０１０／０３７４７６号パンフレット、又は特開２００６−１１３４３７号公報等に開示される空間光変調器を用いることができる。また、このような空間光変調器は、例えばいわゆるＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造することもできる。
【００２２】
ＳＬＭ２２の複数のミラー要素２４で反射された光は、リレー光学系２６の前側レンズ群２６ａを介して、リレー光学系２６の瞳面Ｐ２に光強度分布を形成した後、後側レンズ群２６ｂを介して、偏光制御系２８にＸ方向を長手方向とする長方形状の断面５０Ｂ（図３（Ｃ）参照）で入射する。ＳＬＭ２２の複数のミラー要素２４の２軸の回りの傾斜角によって、そのミラー要素２４で反射される光の瞳面Ｐ２におけるＸ方向及びＺ方向の位置が規定される。このため、瞳面Ｐ２における光強度分布は、ＳＬＭ２２の複数のミラー要素２４の２軸の回りの傾斜角を個別に制御することによって、２次元的にほぼ任意の分布に設定できる。
【００２３】
偏光制御系２８は、一例として、それぞれ入射する光をその偏光方向を第１の角度、第２の角度、第３の角度、及び第４角度だけ回転させて射出する、断面５０Ｂよりも大きい長方形の平行平面板状の第１、第２、第３、及び第４の偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，及び３０Ｄ、並びに偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを個別に照明光路を横切るように移動させる駆動部ＤＲ２を有する。偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄは、一例として偏光ユニット３０Ｄ，３０Ｃ，３０Ｂ，３０Ａの順に＋Ｙ方向に配置されているが、その配置の順序は任意である。
【００２４】
また、その偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおける偏光方向の回転角である第１〜第４の角度は、一例として左回りに２２．５度、９０度、４５度、及び９０度である。なお、入射する光の偏光方向を左回りにθａ回転した場合でも、その偏光方向を右回りに（１８０度−θａ）だけ回転した場合でも、射出される光の偏光方向は同じであるため、その第１〜第４の角度を右回りに１５７．５度、９０度、１３５度、及び９０度としてもよい。さらに、後述のようにその第１〜第４の角度の組み合わせは任意であり、その第１〜第４の角度は、例えば左回り（又は右回りに）に９０度、２２．５度、２２．５度、及び２２．５度等とすることも可能である。
【００２５】
本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、偏光制御系２８を構成する偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，及び３０Ｄは、それぞれ入射する直線偏光の光の偏光方向を回転させる光学特性である旋光性を有する光学材料より形成された平板状の旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，及び２９Ｄと、旋光性のない一軸性の複屈折結晶より形成された平板状の複屈折部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，及び３１Ｄとを、光透過性の接着剤を介して貼り合わせたものである。このため、偏光ユニット３０Ａ（旋光部材２９Ａ及び複屈折部材３１Ａ）は一体的に駆動部ＤＲ２によって駆動され、同様に他の偏光ユニット３０Ｂ〜３０Ｄも互いに独立に一体的に駆動部ＤＲ２によって駆動される。
【００２６】
なお、図１（Ｂ）の例では、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに対して複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄは照明光の射出側（下流）に配置されているが、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに対して複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを照明光の入射側（上流）に配置してもよい。さらに、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに対してＹ方向に僅かな間隔を隔てて複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを配置してもよい。この場合、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ及び複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを駆動部ＤＲ２によって互いに独立に支持した状態で、同期して駆動してもよい。
【００２７】
旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの光学材料としては、旋光性を有する結晶材料、例えば一軸性結晶である水晶が使用できる。水晶としては、左旋光性(levorotatory)の左水晶又は右旋光性(dextrorotatory)の右水晶のいずれでも使用できる。旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの光束が入射する前面（ひいては光束が射出する後面）はそれぞれ光軸ＡＸＩと直交し、それらの結晶光学軸（以下、単に光学軸という。）はそれぞれ光軸ＡＸＩに平行（すなわち光軸ＡＸＩに平行な入射光の進行方向であるＹ方向と平行）である。代表的に、偏光ユニット３０Ｂの旋光部材２９Ｂの光学軸ＯＡＡはＹ方向に平行である。なお、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの前面（後面）は光軸ＡＸＩにほぼ直交し、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの光学軸はＹ方向にほぼ平行でもよい。
【００２８】
一軸性結晶では、常光線に対する屈折率（以下、常光屈折率という）ｎoが異常光線に対する主屈折率（以下、異常光屈折率という）ｎeより小さい結晶（例えば水晶）が正結晶、常光屈折率ｎoが異常光屈折率ｎeより大きい結晶が負結晶と呼ばれている。旋光部材２９Ａ〜２９Ｄが正結晶である場合、その光学軸は遅相軸（この場合に位相速度が最も遅い方向に沿った軸）でもあり、その光学軸に垂直な面内に進相軸（その面内で位相速度が最も速い方向に沿った軸）がある。旋光部材２９Ａ〜２９Ｄが負結晶である場合、その光学軸は進相軸（この場合に位相速度が最も速い方向に沿った軸）でもあり、その光学軸に垂直な面内に遅相軸（その面内で位相速度が最も遅い方向に沿った軸）がある。
【００２９】
旋光性を有する光学材料より形成された部材（旋光部材又は旋光子）では、入射する直線偏光の光は、偏光方向がその旋光部材の厚さに応じた角度だけ回転した状態で射出される。従って、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの厚さは、上記の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおける入射光の偏光方向の回転角（第１〜第４の角度）に応じて定められる。以下では、直線偏光の光の旋光部材による偏光方向の回転角を旋光角（又は旋光度）(angle of rotation)と呼ぶ。また、旋光角を数値のみで表す場合、符号が＋（正）の旋光角は光の進行方向に対して左回り（反時計回り）の角度を表し、符号が−（負）の旋光角は光の進行方向に対して右回り（時計回り）の角度を表すものとする。また、特に回転方向が定められていない符号のない旋光角は、左回りか又は右回りのいずれの角度でもよいことを意味する。
【００３０】
一方、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの光学材料としては、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であるフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、サファイア（酸化アルミニウムであるＡｌ2Ｏ3の結晶）、又は方解石（炭酸カルシウムであるＣａＣＯ3の結晶）等が使用できる。複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの光束が入射する前面（ひいては光束が射出する後面）はそれぞれ光軸ＡＸＩと直交し、それらの光学軸（結晶光学軸）はそれぞれ光軸ＡＸＩに平行（すなわち光軸ＡＸＩに平行な入射光の進行方向であるＹ方向に平行）である。代表的に、偏光ユニット３０Ｂの複屈折部材３１Ｂの光学軸ＯＡＢはＹ方向に平行である。なお、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの前面（後面）は光軸ＡＸＩにほぼ直交し、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの光学軸はＹ方向にほぼ平行でもよい。複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄが正結晶である場合、その光学軸は遅相軸でもあり、その光学軸に垂直な面内に進相軸がある。そして、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄが負結晶である場合、その光学軸は進相軸でもあり、その光学軸に垂直な面内に遅相軸がある。
【００３１】
以下の表１に、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの光学材料として使用可能な水晶、及び複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの光学材料として使用可能なフッ化マグネシウム、サファイアに関して、波長１９３ｎｍの光（ＡｒＦ光）に対する常光屈折率ｎo、異常光屈折率ｎe、及び旋光能ρ（光学軸に平行な入射光に対する単位長さ当たりの旋光角［ｄｅｇ／ｍｍ］）のデータを示す。フッ化マグネシウム及びサファイアは旋光性がないため、表１における旋光能ρはそれぞれ０である。また、水晶及びフッ化マグネシウムは正結晶（ｎo＜ｎe）であり、サファイア及び方解石（表１では不掲載）は負結晶（ｎo＞ｎe）である。
【表１】
2014135357.tif 000003
【００３２】
本実施形態において、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの光学軸がＹ方向に平行であるため、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ（旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ）の前面に垂直に（光軸ＡＸＩに平行に）入射する照明光（以下、垂直入射光という）に対して、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの複屈折作用はなく、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄは単なる光透過性基板として作用する。また、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄは、直線偏光の垂直入射光に対してはその偏光方向を規定された旋光角だけ回転させて直線偏光の光として射出する。このため、直線偏光の垂直入射光は、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを通過すると、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄにおける旋光角だけ偏光方向が回転した直線偏光の光として射出される。
【００３３】
これに対して、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ（旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ）の前面に、直線偏光で、かつ光軸ＡＸＩに対してある角度で傾斜して入射する照明光（以下、斜入射光という）は、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを通過したときに、偏光方向がその旋光角だけ回転するとともに、その光軸ＡＸＩに対する傾斜角に応じてわずかに楕円偏光化した偏光状態で射出される。また、斜入射光に対しては、直交する２つの偏光方向（Ｐ偏光及びＳ偏光）で複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの屈折率が異なるため、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの複屈折作用が生じるようになる。その複屈折作用はその斜入射光の光軸ＡＸＩに対する傾斜角が大きくなるほど大きくなる。そこで、斜入射光に対しては、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄにおける複屈折作用を用いて、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄで楕円偏光化した光を直線偏光に補正する。このため、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄの厚さは、対応する旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの旋光角（又は厚さ）に応じて設定される（詳細後述）。
【００３４】
図１（Ａ）において、一例として、中央の偏光ユニット３０Ｃ，３０Ｂの間の面（又は偏光ユニット３０Ｄの前面から偏光ユニット３０Ａの後面までの間の面、若しくはこれらの面の近傍の面でもよい）を偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの設置面Ｐ３とすると、設置面Ｐ３は光軸ＡＸＩにほぼ垂直である。なお、図４に示すように、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの厚さは実際には後側レンズ群２６ｂの焦点距離等に比べてかなり小さいため、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄは全部がほぼ設置面Ｐ３の位置にあるとみなすことができる。
【００３５】
また、リレー光学系２６の前側レンズ群２６ａの前側焦点位置の近傍にＳＬＭ２２の配列面Ｐ１の中心があり、前側レンズ群２６ａの後側焦点位置と後側レンズ群２６ｂの前側焦点位置とはほぼ一致しており、後側レンズ群２６ｂの後側焦点位置がほぼ偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの設置面Ｐ３の中心に位置している。従って、設置面Ｐ３とＳＬＭ２２の配列面Ｐ１とはリレー光学系２６に関して光学的にほぼ共役であり、図３（Ｃ）の照明光ＩＬの長方形状の断面５０Ｂは、図３（Ａ）のＳＬＭ２２の配列面Ｐ１内の照明光ＩＬの照射領域５０Ａとほぼ共役である。
【００３６】
なお、説明の便宜上、図１（Ａ）及び図４等では、ＳＬＭ２２のミラー要素２４が配列された領域（アレイ領域）を実際の形状より大きく表現している。実際には、ミラー要素２４が配列された領域の幅は、前側レンズ群２６ａ等の光学系の最大の直径に比べてかなり小さい値である。このため、ミラー要素２４が配列された領域は、ほぼ光軸ＡＸＩの近傍にあると考えてよい。同様に、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおいて、照明光ＩＬが照射される領域（後述の部分領域Ｃ１〜Ｃ８）も、ほぼ光軸ＡＸＩの近傍にあるとみなすことができる。
【００３７】
偏光制御系２８の駆動部ＤＲ２は、図３（Ｃ）に示すように、照明光ＩＬの断面５０Ｂに対して、一例として偏光ユニット３０ＡをＺ方向（短辺方向）に平行移動し、他の３個の偏光ユニット３０Ｂ〜３０ＤをＸ方向（長辺方向）に互いに独立に平行移動する。また、偏光ユニット３０Ａの断面５０Ｂ内のＺ方向（移動方向）のエッジ部は、断面５０Ｂの輪郭のＺ方向のエッジ部（Ｘ軸にほぼ平行な直線状の部分）にほぼ平行であり、偏光ユニット３０Ｂ〜３０Ｄの断面５０Ｂ内のＸ方向（移動方向）のエッジ部は、断面５０Ｂの輪郭のＸ方向のエッジ部（Ｚ軸にほぼ平行な直線状の部分）にほぼ平行である。駆動部ＤＲ２は、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを個別に移動させるための４つのアクチュエータと、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの移動量を個別に検知するための４つのエンコーダとを備えており、照明制御部３６からの制御信号に基づいて偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを移動させる。本実施形態では、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄはそれぞれ１次元方向に移動する構成であるため、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの支持及び駆動機構を簡素化できる。
【００３８】
なお、本実施形態ではＳＬＭ２２の配列面Ｐ１は光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜しているため、配列面Ｐ１に対して共役な面も光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜している場合がある。このような場合には、偏光制御系２８の設置面Ｐ３をその配列面Ｐ１に対して共役な面に沿って傾斜させて設定し、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄをその傾斜した面に沿って移動するようにしてもよい。また、例えばリレー光学系（不図示）によって、設置面Ｐ３と光学的に共役な別の設置面を設定し、設置面Ｐ３に偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂを設置し、その別の設置面に偏光ユニット３０Ｃ，３０Ｄを設置するように、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを互いに共役な複数の面に分けて設置してもよい。
【００３９】
また、一例として、断面５０Ｂ内で、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄが重ならない部分（素通しの部分）を第１部分領域Ｃ１、偏光ユニット３０Ａだけがある部分を第２部分領域Ｃ２、偏光ユニット３０Ｂ〜３０Ｄだけが重なる部分を第３部分領域Ｃ３、旋光部材３０Ａ〜３０Ｄの全部が重なる部分を第４部分領域Ｃ４、偏光ユニット３０Ｂだけがある部分を第５部分領域Ｃ５、偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂだけが重なる部分を第６部分領域Ｃ６、偏光ユニット３０Ｂ，３０Ｃだけが重なる部分を第７部分領域Ｃ７、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｃの全部が重なる部分を第８部分領域Ｃ８と呼ぶ。
【００４０】
このとき、部分領域Ｃ１〜Ｃ８に入射する光は、その部分領域に配置されている偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ内の旋光部材２９Ａ〜２９Ｄによって連続して旋光作用を受けるため、入射時の偏光方向が射出時には変化する。例えば第２部分領域Ｃ２は、例えば縦偏光ＤＶの入射光が偏光ユニット３０Ａによって１回だけ旋光作用を受ける領域であり、第３部分領域Ｃ３は、その入射光が偏光ユニット３０Ｂ〜３０Ｃによって３回の旋光作用を連続して受ける領域である。
【００４１】
また、偏光制御系２８における照明光ＩＬの断面５０Ｂと図３（Ａ）のＳＬＭ２２に対する照明光ＩＬの照射領域５０Ａとは共役である。そこで、断面５０Ｂ内の８個の部分領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と共役な照射領域５０Ａ内の領域をそれぞれミラー要素２４の部分アレイ領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８と呼ぶ。偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの駆動によって、例えば図３（Ｄ）に示すように、８個の部分領域Ｃ１〜Ｃ８の面積比（ひいては部分領域Ｃ１〜Ｃ８を通過する光の断面積の比）は広い範囲で変更可能である。部分領域Ｃ１〜Ｃ８の面積比が変更されるのに応じて、図３（Ｂ）に示すように、ＳＬＭ２２における部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８の面積比（ひいてはこれらのアレイ領域内のミラー要素２４の数の比）も同じ割合で変更される。
【００４２】
また、本実施形態の照明光学系ＩＬＳは、一例として、照明瞳における偏光状態の分布を、光の偏光方向に関して例えば縦偏光ＤＶ（又は横偏光ＤＨでもよい）を基準として１８０度（π（ｒａｄ））の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の角度φ１を単位として設定可能とするものとする。この場合、照明瞳の任意の光強度分布内で同時に設定可能な複数の偏光方向はＮ個であり、その偏光方向は、ある基準となる方向に関して以下のＮ個の角度のうちいずれかの角度だけずれている。
【００４３】
偏光方向＝ｉ・φ１，（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）    …（１）
φ１＝１８０度／Ｎ    …（２）
一例として、Ｎ＝４とすると、偏光方向の設定単位の角度φ１は４５度（＝１８０度／４）となる。また、Ｎ＝８とすると、角度φ１は２２．５度（＝１８０度／８）となる。
以下では、Ｎ＝８の場合について説明する。このとき、照明瞳が形成される面である照明瞳面ＩＰＰ（詳細後述）において、偏光方向が縦偏光ＤＶに対して左回りにｉ・２２．５度（ｉ＝０〜７）、すなわち０度、２２．５度、４５度、６７．５度、９０度、１１２．５度、１３５度、及び１５７．５度回転した方向をそれぞれ図２（Ｃ）の方向Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８とする。このとき、偏光方向が縦偏光ＤＶに対して右回りにｉ・２２．５度（ｉ＝０〜７）回転した方向は方向Ａ８〜Ａ１となる。照明瞳内で局所的な複数の領域の偏光方向を方向Ａ１〜Ａ８の任意の組み合わせとすることで、極めて自由度の高い偏光状態を設定できる。
【００４４】
Ｎ＝８（角度φ１＝２２．５度）の場合、図３（Ｃ）に示すように、一例として、偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄにおける入射光に対する偏光方向の回転角（上記の第１、第２、第３、第４の角度）（図１（Ｂ）の旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの旋光角）は、例えば左回りに２２．５度、９０度、４５度、及び９０度である。この際に、対応する旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの厚さは、それぞれ＋Ｙ方向に入射する光に対する旋光角（偏光方向の回転角）を左回りに「２２．５度＋ｎ１・１８０度」、「９０度＋ｎ２・１８０度」、「４５度＋ｎ３・１８０度」、及び「９０度＋ｎ４・１８０度」とするように設定されている。なお、ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４はそれぞれ０以上の整数であり、ｎ１〜ｎ４は互いに異なっていてもよい。仮にｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝ｎ４＝０とすると、旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄにおける旋光角は左回りに２２．５度、９０度、４５度、９０度となり、また、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝ｎ４＝１とすると、旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄにおける旋光角は左回りに２０２．５度、２７０度、２２５度、２７０度となる。
【００４５】
また、偏光方向を左回りにある角度φａだけ回転しても、偏光方向を右回りに（１８０度−φａ）だけ回転しても、射出される光の偏光方向は同じであるため、旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの厚さを、それぞれ入射光に対する旋光角を右回りに「１５７．５度（＝１８０度−２２．５度）＋ｎ１・１８０度」、「９０度＋ｎ２・１８０度」、「１３５度（＝１８０度−４５度）＋ｎ３・１８０度」、及び「９０度＋ｎ４・１８０度」とするように設定してもよい（以下、同様）。さらに、例えば旋光部材２９Ａ，２９Ｃ（偏光ユニット３０Ａ，３０Ｃ）では旋光角を左回りに設定し、旋光部材２９Ｂ，２９Ｄ（偏光ユニット３０Ｂ，３０Ｄ）では旋光角を右回りに設定するように、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ（偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ）間で旋光角の符号（左回り又は右回り）を異ならせてもよい。旋光角を規定する整数ｎ１〜ｎ４が大きくなると、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを厚くできるため、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ、ひいては偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの製造及び支持が容易になることもある。
【００４６】
なお、以下では、説明の便宜上、旋光部材における旋光角が左回り又は右回りにφａであるときには、その角度は「φａ＋ｎ・１８０度」（ｎは０以上の整数）の場合を含むものとする。
本実施形態において、部分領域Ｃ１〜Ｃ８に入射する光の偏光方向は、楕円偏光化を無視すると、当該部分領域内にある偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ内の旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの旋光角の和の角度だけ変化する。また、ある角度φａで回転した後の偏光方向と、角度「φａ＋ｎａ・１８０度」（ｎａは整数）で回転した後の偏光方向とは同じである。このため、図３（Ｄ）において、断面５０Ｂ内の部分領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，及びＣ８を通過した後の照明光ＩＬの偏光方向は、基準となる縦偏光ＤＶに対してそれぞれ左回りに０度、２２．５度、４５度、６７．５度、９０度、１１２．５度、１３５度、及び１５７．５度だけ回転している。従って、偏光制御系２８を通過した後の照明光ＩＬは、８個の互いに偏光方向が２２．５度（＝１８０度／８）ずつ異なる直線偏光の成分を有する。
【００４７】
ここで、縦偏光ＤＶに対して±４５度変化した偏光方向を持つ偏光状態を４５度偏光ＤＳＡ及びＤＳＢ、縦偏光ＤＶに対して±２２．５度変化した偏光方向を持つ偏光状態を２２．５度の偏光ＤＶ１及びＤＶ２、横偏光ＤＨに対して±２２．５度変化した偏光方向を持つ偏光状態を２２．５度の偏光ＤＨ１及びＤＨ２と呼ぶこととする。このとき、断面５０Ｂ内の部分領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，及びＣ８を通過した後の照明光の偏光状態はそれぞれＤＶ，ＤＶ１，ＤＳＡ，ＤＨ２，ＤＨ，ＤＨ１，ＤＳＢ，及びＤＶ２となる。これらの偏光状態ＤＶ〜ＤＶ２の偏光方向が図２（Ｃ）の偏光方向Ａ１〜Ａ８に平行となって対応している。
【００４８】
また、断面５０Ｂ内の部分領域Ｃ１〜Ｃ８はＳＬＭ２２の照射領域５０Ａ内の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８と共役であるため、部分領域Ｃ１〜Ｃ８を通過した後の光の偏光方向が互いに異なることは、実質的にＳＬＭ２２の照射領域５０Ａ内の８個の面積比が可変の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８で反射された光が互いに偏光方向の異なる直線偏光になっているのと等価である。このため、部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８内の一つ又は複数のミラー要素２４の角度を個別に制御することによって、照明瞳内の光強度分布を任意の配置で８個の偏光方向を持つ分布に設定できる。
【００４９】
なお、要は断面５０Ｂ内の８個の部分領域を通過した後の光の偏光方向が２２．５度単位で異なる８個の方向になればよいため、この条件を満たす範囲で偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおける偏光方向の回転角（旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの旋光角）は任意の組み合わせが可能である。例えば、偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄにおける偏光方向の回転角（上記の第１〜第４の角度）をそれぞれ左回りに９０度、２２．５度、２２．５度、及び２２．５度としても、これらを通過した後の光の偏光方向を８個の方向に設定できる。さらに、偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄにおける偏光方向の回転角をそれぞれ右回りに９０度、２２．５度、２２．５度、及び２２．５度としてもよい。
【００５０】
図１（Ａ）において、第２偏光制御系２８を経た照明光ＩＬは、集光光学系３２を介してマイクロレンズアレイ（又はフライアイレンズでもよい）３４に入射する。後側レンズ群２６ｂ及び集光光学系３２は、瞳面Ｐ２とマイクロレンズアレイ３４の入射面Ｐ５とを光学的に共役に設定している。従って、ＳＬＭ２２のミラー要素２４のアレイを経た照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ３４の入射面Ｐ５に、瞳面Ｐ２に形成された光強度分布と相似の光強度分布を有し、かつ偏光制御系２８によって制御された偏光状態の分布を有する光強度分布を形成する。
【００５１】
マイクロレンズアレイ３４は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する断面が矩形状の微小レンズからなる光学素子であり、例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形成可能である。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。マイクロレンズアレイ３４の後側焦点面又はその近傍の面が照明瞳面ＩＰＰとなり、この面に照明瞳が形成される。なお、照明瞳面ＩＰＰ又はその近傍に、後述の二次光源に対応した形状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞りを配置してもよい。
【００５２】
マイクロレンズアレイ３４における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、レチクルＲ上において形成すべき照野（照明領域）の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。なお、マイクロレンズアレイ３４として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成及び作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されている。
【００５３】
マイクロレンズアレイ３４による波面分割数は比較的大きいため、マイクロレンズアレイ３４の入射面Ｐ５に形成される大局的な光強度分布と、照明瞳面ＩＰＰにおける二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロレンズアレイ３４の入射面Ｐ５及び当該入射面Ｐ５と光学的に共役な面における光強度分布についても実質的に瞳強度分布と称することができる。リレー光学系２６、集光光学系３２、及びマイクロレンズアレイ３４は、ＳＬＭ２２を経た光束に基づいてマイクロレンズアレイ３４の直後の照明瞳面ＩＰＰ（照明瞳）に瞳強度分布を形成する強度分布形成光学系を構成している。
【００５４】
マイクロレンズアレイ３４に入射した照明光ＩＬは多数の微小レンズにより二次元的に分割されて照明瞳面ＩＰＰに入射し、照明瞳面ＩＰＰには入射面Ｐ５に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布でほぼ同じ偏光状態の分布を有する二次光源（多数の小さい光源からなる実質的な面光源としての瞳強度分布）が形成される。照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系４２を介して、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド４４を重畳的に照明する。
【００５５】
レチクルブラインド４４の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、第１レンズ群４６ａを経てミラーＭＲ３によりほぼ−Ｚ方向へ反射された後、第２レンズ群４６ｂによって集光されて、転写用のパターンが形成されたレチクルＲのパターン面Ｒａ（ここでは下面）の照明領域ＩＡを重畳的に照明する。このとき、レンズ群４６ａ及び４６ｂよりなる結像光学系４６は、レチクルブラインド４４の矩形状開口部の像をレチクルＲのパターン面Ｒａに形成する。上述のように、偏光設定系１４、ミラーＭＲ２，ＭＲ３、ＳＬＭ２２、リレー光学系２６、偏光制御系２８（偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ）、集光光学系３２、マイクロレンズアレイ３４、コンデンサー光学系４２、レチクルブラインド４４、及び結像光学系４６を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。また、レチクルＲのパターン面Ｒａ（被照射面）は、照明光学系ＩＬＳのコンデンサー光学系４２及び結像光学系４６によって照明瞳面ＩＰＰに対して光学的なフーリエ変換面となっている。なお、瞳強度分布とは、照明瞳面ＩＰＰ又は照明瞳面ＩＰＰと光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。
【００５６】
レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲの照明領域を透過した照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳＴに保持されたウェハＷの表面の露光領域（照明領域と共役な領域）にレチクルパターンの像を形成する。投影光学系ＰＬの瞳面（入射瞳と共役な面）は照明瞳面ＩＰＰと共役であり、投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍の位置に開口絞りＡＳが設置されている。ウェハＷは、例えばシリコン等の半導体の円板状の基材の表面にフォトレジスト（感光剤）を数１０〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布した基板を含む。
【００５７】
本実施形態の露光装置ＥＸが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書等に開示されるように液体の供給及び回収を行う装置（不図示）によって、露光中に投影光学系ＰＬの先端のレンズとウェハＷとの間の局所的な領域に照明光ＩＬを透過する液体が供給される。
また、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面に、少なくともＸＹ平面内で移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの少なくとも２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて、主制御装置３８がリニアモータ等を含む駆動系ＤＲＲを介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。また、ウェハステージＷＳＴは、不図示のベース部材の上面に少なくともＸＹ平面内で移動可能に載置されている。ウェハステージＷＳＴの少なくとも２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計又はエンコーダによって計測され、この計測情報に基づいて、主制御装置３８がリニアモータ等を含む駆動系ＤＲＷを介してウェハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。
【００５８】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬを介した照明光ＩＬに基づいて、照明瞳面ＩＰＰ又は投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布及び偏光状態の分布を計測する計測装置４０を備えている。計測装置４０は、瞳強度分布を計測する第１計測部と、偏光状態（例えばストークスパラメータ又はジョーンズ行列等で表される偏光状態）の分布を計測する第２計測部とを有する。計測装置４０の計測結果は主制御装置３８に供給される。なお、計測装置４０と同様の計測装置をレチクルステージＲＳＴに設け、照明光学系ＩＬＳのみの瞳強度分布及び偏光状態の分布を計測可能としてもよい。瞳強度分布の計測部として使用できる計測装置が、例えば米国特許公開第２０１０／００２０３０２号明細書に開示されている。
【００５９】
ウェハＷの露光時には、主制御装置３８の制御のもとで、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬでレチクルＲを照明した状態で、投影光学系ＰＬを介してウェハＷを一括露光又は走査露光する動作と、ウェハステージＷＳＴを介してＸ方向、Ｙ方向にウェハＷを移動する動作とを繰り返すことで、ウェハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。走査露光を行う場合には、図１（Ａ）におけるＹ方向をレチクルＲ及びウェハＷの走査方向に設定することができる。
【００６０】
次に、本実施形態の偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおいて、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに光軸ＡＸＩに対して傾斜した照明光（斜入射光）が入射したときに、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄからわずかに楕円偏光化して射出される光の偏光状態が、対応する複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄによって直線偏光に近くなるように補正されることについて説明する。
【００６１】
図４は、図１（Ａ）の照明光学系ＩＬＳの要部を示す。図４において、図３（Ａ）に示すＳＬＭ２２の４個の部分アレイ領域Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８内のそれぞれ一つのミラー要素２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆが代表的に示されている。なお、ＳＬＭ２２のミラー要素２４のアレイ（照射領域５０Ａ）及び偏光制御系２８の照明光ＩＬが入射する領域（断面５０Ｂ）は、実際にはほぼ照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩの近傍にある。また、ミラー要素２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆで反射された光ＩＬ５，ＩＬ６，ＩＬ７，ＩＬ８は、それぞれ縦偏光ＤＶの状態で前側レンズ群２６ａを介して、ミラー要素２４Ｃ〜２４Ｆの傾斜角に応じて任意に定まる瞳面Ｐ２上の領域を通過する。ここでは、ミラー要素２４Ｃ〜２４Ｆから反射される光ＩＬ５〜ＩＬ８は光軸ＡＸＩに対する傾斜角が大きく、瞳面Ｐ２上で光軸ＡＸＩから離れた領域を通過しているものとする。そして、瞳面Ｐ２を通過した光ＩＬ５，ＩＬ６，ＩＬ７，ＩＬ８は、後側レンズ群２６ｂを介してそれぞれ縦偏光ＤＶの状態で偏光制御系２８の部分領域Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８に入射する。
【００６２】
この場合、偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄにおける入射光に対する偏光方向の回転角を、一例としてそれぞれ左回りに２２．５度、９０度、４５度、及び９０度であるとする。このとき、部分領域Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を通過する光の偏光方向の回転角は、それぞれ左回りに９０度、１１２．５度（＝９０度＋２２．５度）、１３５度（＝９０度＋４５度）、及び１５７．５度（＝１３５度＋２２．５度）である。従って、部分領域Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を通過した光ＩＬ５，ＩＬ６，ＩＬ７，ＩＬ８は、それぞれ横偏光ＤＨ、２２．５度ずれた横偏光ＤＨ１、右回りの４５度偏光ＤＳＢ、及び２２．５度ずれた縦偏光ＤＶ２となって、集光光学系３２を介して照明瞳面ＩＰＰ（又は図１（Ａ）の入射面Ｐ５）の光軸ＡＸＩから離れた部分領域（以下、瞳領域という）５３ａ．５３ｂ，５３ｃ，５３ｄに入射する。瞳領域５３ａ〜５３ｄは、照明瞳面ＩＰＰに形成される瞳強度分布５３のうち、光強度が大きい領域の一部である。そして、瞳領域５３ａ〜５３ｄに入射する光の偏光方向は、図２（Ｃ）に示されている方向Ａ５〜Ａ８となる。
【００６３】
本実施形態では、ＳＬＭ２２のミラー要素２４の配列面Ｐ１と偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの設置面Ｐ３とはほぼ共役であるため、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの前面のある点に入射する光の入射角（光軸ＡＸＩに対する傾斜角と同じ角度）は、その点と共役な位置にあるＳＬＭ２２のミラー要素２４における反射光の光軸ＡＸＩに対する傾斜角に対応している。そして、ミラー要素２４での反射光の光軸ＡＸＩに対する傾斜角が大きいときに、光ＩＬ５〜ＩＬ８で示すように、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを通過した光は、照明瞳面ＩＰＰ上で光軸ＡＸＩから離れた瞳領域に入射する。また、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ内の旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを通過した光が楕円偏光化するのは、斜入射光が入射する場合であり、その楕円偏光化の程度はその斜入射光の光軸ＡＸＩに対する傾斜角が大きくなるほど、すなわち射出光の照明瞳面ＩＰＰでの光軸ＡＸＩからの距離が大きくなるほど大きくなる。
【００６４】
従って、照明瞳面ＩＰＰの有効領域（コヒーレンスファクタが１の円周で囲まれた領域）で、周縁部の領域の光軸ＡＸＩからの距離の平均値をＲＩＬとして、この距離ＲＩＬに対応する傾斜角を持つ斜入射光に対して、楕円偏光化された射出光が最も直線偏光に近くなるように調整することによって、その有効領域内のほぼ全部の領域に入射する光に対して楕円偏光化を補正することができる。以下では、その照明瞳面ＩＰＰにおいて光軸ＡＸＩからの距離がＲＩＬとなる位置に入射する光に関して、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄに入射するときの光軸ＡＸＩに対する傾斜角θ（すなわち偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄの前面に対する入射角θ）が数度（例えば５度程度）であるものとして、この入射角θで偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄに入射する光に対する楕円偏光化を補正する場合につき説明する。
【００６５】
まず、入射光に対する偏光方向の回転角が９０度の偏光ユニット３０Ｂについて、偏光ユニット３０Ｂを構成する旋光部材２９Ｂ及び複屈折部材３１Ｂの偏光特性につき説明する。
図５（Ａ）は、本実施形態の偏光制御系２８において、偏光ユニット３０Ｂ内の旋光部材２９Ｂだけが設置面Ｐ３に設置されている状態を示す。図５（Ａ）及び以下で説明する図６（Ａ）等において、照明瞳面ＩＰＰの光軸ＡＸＩを通りＸ軸及びＺ軸に平行な座標をそれぞれＸ１軸及びＺ１軸とする。旋光部材２９Ｂの旋光角は、左回りに（又は右回りに）９０度又は（９０度＋ｎ２・１８０度）（ｎ２は０以上の整数）である。図５（Ａ）において、旋光部材２９Ｂは例えば水晶のような正結晶であるとする。このとき、旋光部材２９Ｂの光学軸は遅相軸となる。そして、旋光部材２９Ｂはその光学軸ＯＡＡ（ここでは遅相軸ＰＳＡでもある）が光軸ＡＸＩに平行であり、旋光部材２９Ｂの２つの直交する進相軸ＰＦ１Ａ，ＰＦ２Ａは、旋光部材２９Ｂの前面（光軸ＡＸＩに垂直な面）に平行である。また、旋光部材２９Ｂの前面の光軸ＡＸＩの近傍の領域において、縦偏光ＤＶの状態で点２９Ｂａに垂直入射する光ＩＬＡは、旋光部材２９Ｂによって偏光方向が９０度左回りに回転されて横偏光ＤＨとして、照明瞳面ＩＰＰの瞳強度分布５４内で光軸ＡＸＩを中心とする瞳領域５４ａに入射する。
【００６６】
一方、旋光部材２９Ｂの前面の点２９Ｂｂ，２９Ｂｃ，２９Ｂｄにそれぞれ＋Ｚ方向、Ｚ軸に対して左回りに４５度回転した方向、及び−Ｘ方向に入射角θ（光軸ＡＸＩに対して傾斜角θ）で入射する縦偏光ＤＶの光ＩＬＢ，ＩＬＣ，ＩＬＤは、集光光学系３２を介して照明瞳面ＩＰＰの光軸ＡＸＩに対して＋Ｚ１方向、Ｚ１軸に対して左回りに４５度傾斜した方向、及び−Ｘ１方向に離れた瞳領域５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに入射する。この際に、照明瞳面ＩＰＰにおいて、光軸ＡＸＩから入射時の縦偏光ＤＶの偏光方向（Ｚ方向）に対して同じ方向及び９０度回転した方向にずれた瞳領域５４ｂ，５４ｄに入射する光ＩＬＢ，ＩＬＤは、旋光部材２９Ｂにおける楕円偏光化の作用が大きくなっており、横偏光がわずかに楕円偏光化した偏光状態ＤＨＥとなっている。また、照明瞳面ＩＰＰにおいて、光軸ＡＸＩから入射時の縦偏光ＤＶの偏光方向（Ｚ方向）に対して４５度回転した方向にずれた瞳領域５４ｃに入射する光ＩＬＣは、旋光部材２９Ｂにおける楕円偏光化の作用が小さいため、ほぼ目標とする横偏光ＤＨとなっている。このように光ＩＬＢ，ＩＬＤに対して楕円偏光化の作用が大きくなる理由につき、図５（Ｂ）、（Ｃ）を参照して説明する。
【００６７】
図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ図５（Ａ）の旋光部材２９Ｂに垂直入射する光ＩＬＡ及び入射角θで入射する光ＩＬＢ〜ＩＬＤの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図５（Ｂ）、（Ｃ）において、点５５は、旋光部材２９Ｂに対する垂直入射光の進行方向を表し、点線の円周５６は、入射角θで入射する光の進行方向を表す。点５５及び円周５６は、それぞれその垂直入射光及び入射角θの光が照明瞳面ＩＰＰにおいて入射する位置に対応している。
【００６８】
一般に、旋光部材（又は旋光子）に入射する光の偏光状態は、２つの互いに直交する固有偏光の成分に分解できる。なお、固有偏光は、例えば参考文献「鶴田匡夫著：応用光学II（応用物理学選書），ｐｐ．１７４−１８１(培風館，１９９０)」に記載されている。また、本実施形態の旋光部材２９Ｂは光学軸ＯＡＡが光軸ＡＸＩに平行であるため、光ＩＬＡのように、光軸ＡＸＩに平行に（旋光部材２９Ｂの前面に垂直に）旋光部材２９Ｂに入射する光の偏光状態は、右回り及び左回りの円偏光５７Ａ，５７Ｂよりなる第１及び第２の固有偏光に分解できる。なお、図５（Ｂ）、（Ｃ）等では、光の偏光状態を進行方向に見た振動する電気ベクトルの軌跡で表している。一方、光ＩＬＢ〜ＩＬＤのように、入射角θで旋光部材２９Ｂに入射する光の偏光状態は、円周５６の半径方向を例えば長軸方向とする例えば右回りの楕円偏光５７Ｃ，５７Ｅ，５７Ｇからなる第１の固有偏光と、円周５６の円周方向を長軸方向とする左回りの楕円偏光５７Ｄ，５７Ｆ，５７Ｈからなる第２の固有偏光とに分解できる。
【００６９】
また、旋光子又は旋光部材は、旋光性を持つ複屈折性部材でもある。このため、旋光部材２９Ｂの常光屈折率ｎo、異常光屈折率ｎe及び入射角θを用いると、上記の参考文献に記載されているように、旋光部材２９Ｂの常光線に対する屈折率ｎI及び入射角θの異常光線に対する屈折率ｎIIは次の式のようになる。
2014135357.tif 000004
また、旋光部材２９Ｂにおける第１の固有偏光の光に対する屈折率をｎ+、第２の固有偏光の光に対する屈折率をｎ-とすると、上記の参考文献に記載されているように、これらの屈折率ｎ±は、その屈折率ｎI及びｎIIを用いて次式（４）のように表すことができる。なお、式（４）における係数Ｒは式（５）で表され、係数Ｃは旋光部材２９Ｂの旋回ベクトルの係数Ｇを用いて式（６）で表される。
【００７０】
2014135357.tif 000005
なお、旋回ベクトルの係数Ｇは、上記の表１の旋光能ρ、旋光部材２９Ｂの平均屈折率ｎ、入射光の波長λを用いて、次のようになる。
Ｇ＝ρｎλ／π  …（６Ａ）
また、第１及び第２の固有偏光が楕円偏光である場合、上記の参考文献に記載されているように、その楕円率ｋ（＝短軸半径／長軸半径）の絶対値は次式で表される。
【００７１】
2014135357.tif 000006
式（４）から分かるように、第１及び第２の固有偏光の光に対する屈折率が互いに異なっているため、旋光部材２９Ｂの厚さｄ１に応じて第１及び第２の固有偏光間の位相差が変化する。
本実施形態では、光ＩＬＡ〜ＩＬＤは縦偏光ＤＶで旋光部材２９Ｂに入射するため、垂直入射する光ＩＬＡは、入射時には、円偏光５７Ａ，５７Ｂの位相がＺ方向の端部で一致する。同様に、入射角θで入射する光ＩＬＢ〜ＩＬＤは、一方の楕円偏光５７Ｃ〜５７Ｇと他方の楕円偏光５７Ｄ〜５７Ｈとの位相がＺ方向の端部で一致する。また、旋光部材２９Ｂの旋光角は（９０度＋ｎ２・１８０度）であるため、垂直入射する光ＩＬＡが射出されるときには、図５（Ｃ）に示すように、円偏光５７Ａ，５７Ｂ間に１８０度の位相差が付与される。そして、光ＩＬＡの射出時の偏光状態は、１８０度の位相差がある円偏光５７Ａ，５７Ｂを合成することで正確に横偏光ＤＨとなる。
【００７２】
なお、その整数ｎ２が例えば３である場合、旋光部材２９Ｂの旋光角は６３０度（＝９０度＋３・１８０度）となる。このときの旋光部材２９Ｂの厚さｄ１は、表１の旋光能ρを用いて次のようにほぼ１．９ｍｍとなる。
ｄ１＝６３０／ρ＝６３０／３２５＝１．９４（ｍｍ）  …（８）
このとき、入射角θでＺ方向及びＸ方向に傾斜した光ＩＬＢ，ＩＬＤにおいても、射出時には楕円偏光５７Ｃ，５７Ｇと楕円偏光５７Ｄ，５７Ｈとの間に１８０度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光５７Ｃ，５７Ｇと楕円偏光５７Ｄ，５７Ｈとを合成すると、得られる偏光状態はそれぞれ横偏光ＤＨに近い楕円偏光ＤＨＥとなる。しかしながら、入射角θでＺ方向に４５度傾斜した方向に傾斜した光ＩＬＣにおいては、射出時には楕円偏光５７Ｅと楕円偏光５７Ｆとの間に１８０度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光５７Ｅ及び５７Ｆを合成すると、得られる偏光状態はほぼ横偏光ＤＨとなる。この結果、図５（Ａ）の照明瞳面ＩＰＰにおいて、光軸ＡＸＩからＺ１方向及びＸ１方向にずれた瞳領域５４ｂ，５４ｄに入射する光ＩＬＢ，ＩＬＤは入射角θに応じてわずかに楕円偏光化する。この楕円偏光の程度は、上記の式（７）の第１及び第２の固有偏光の楕円率ｋによって表される。
【００７３】
このように旋光部材２９Ｂから射出される光が楕円偏光化している場合、この光をそのまま使用すると、レチクルＲに照射される光の偏光状態の所望の偏光状態からのズレが大きくなり、ウェハＷ上に投影されるパターン像の解像度や均一性が低下する恐れがある。
そこで、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、旋光部材２９Ｂに隣接して複屈折部材３１Ｂをその光学軸ＯＡＢが光軸ＡＸＩに平行になるように設置している。複屈折部材３１Ｂが例えばフッ化マグネシウムのような正結晶であるとすると、複屈折部材３１Ｂの光学軸ＯＡＢは遅相軸ＰＳＢでもあり、複屈折部材３１Ｂの２つの直交する進相軸ＰＦ１Ｂ，ＰＦ２Ｂは、複屈折部材３１Ｂの前面（光軸ＡＸＩに垂直な面）に平行である。また、旋光部材２９Ｂに垂直入射して射出された光ＩＬＡは、複屈折部材３１Ｂにも垂直入射し、旋光部材２９Ｂに入射角θで入射して射出された光ＩＬＢ〜ＩＬＤは、複屈折部材３１Ｂにも入射角θで入射する。そして、複屈折部材３１Ｂを通過した光ＩＬＡ〜ＩＬＤは照明瞳面ＩＰＰの瞳領域５４ａ〜５４ｄに入射する。
【００７４】
図６（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ図６（Ａ）の複屈折部材３１Ｂに垂直入射する光ＩＬＡ及び入射角θで入射する光ＩＬＢ〜ＩＬＤの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図６（Ｂ）に示すように、複屈折部材３１Ｂに対する入射時に、垂直入射する光ＩＬＡは横偏光ＤＨ、Ｚ軸に４５度で左回りに傾斜した光ＩＬＣはほぼ横偏光ＤＨであり、Ｚ方向及びＸ方向に傾斜した光ＩＬＢ，ＩＬＤは横偏光ＤＨに近いわずかに楕円偏光ＤＨＥである。また、上記の参考文献に記載されているように、旋光性のない複屈折部材に入射する光の偏光状態は、２つの互いに直交する直線偏光よりなる第１及び第２の固有偏光の成分に分解できる。
【００７５】
本実施形態の複屈折部材３１Ｂは光学軸ＯＡＢが光軸ＡＸＩに平行であるため、光ＩＬＡのように、複屈折部材３１Ｂの前面に垂直に入射する光の偏光状態は、直交する互いに位相速度が等しい２つの直線偏光に分解できる。このため、入射時及び射出時の偏光状態は同じであり、光ＩＬＡは複屈折部材３１Ｂから横偏光ＤＨのままで射出される（図６（Ｃ）参照）。
【００７６】
一方、光ＩＬＢ〜ＩＬＤのように、入射角θで複屈折部材３１Ｂに入射する光の偏光状態は、図６（Ｂ）の円周５６の円周方向に沿った直線偏光（第１の固有偏光）と、円周５６の半径方向に沿った直線偏光（第２の固有偏光）とに分解できる。複屈折部材３１Ｂでは、その第１の固有偏光は常光線の偏光状態であり、その第２の固有偏光は異常光線の偏光状態でもある。複屈折部材３１Ｂの常光屈折率をｎo、異常光屈折率をｎeとして、入射角θを用いると、常光線及び異常光線（第１及び第２の固有偏光の光）に対する屈折率ｎI及びｎIIはそれぞれ上記の式（３Ａ）及び（３Ｂ）で表される。式（３Ｂ）から分かるように、入射角θが０より大きくなると、屈折率ｎII及びｎIが互いに異なるため、斜入射光に対して複屈折部材３１Ｂの厚さｄ２に応じて常光線及び異常光線間の位相差が変化する。
【００７７】
本実施形態では、複屈折部材３１Ｂへの入射時に、Ｚ方向に傾斜して楕円偏光ＤＨＥで入射する光ＩＬＢは円周方向の大きい直線偏光５８Ｃと、半径方向の小さい直線偏光５８Ｃとに分解され（これらの間に９０度の位相差がある）、ほぼ横偏光ＤＨで入射する光ＩＬＣは円周方向の直線偏光５８Ｅと、半径方向のほぼ同じ大きさの直線偏光５８Ｆとに分解され、Ｘ方向に傾斜して楕円偏光ＤＨＥで入射する光ＩＬＤは円周方向の小さい直線偏光５８Ｇと、半径方向の大きい直線偏光５８Ｈとに分解される（これらの間に９０度の位相差がある。この場合、直線偏光５８Ｃ，５８Ｅ，５８Ｇの光（常光線）に対する屈折率がｎIであるとすると、直線偏光５８Ｄ，５８Ｆ，５８Ｈの光（異常光線）に対する屈折率が入射角θに応じて変化するｎIIである。
【００７８】
このとき、複屈折部材３１Ｂの厚さｄ２は、一例として、光ＩＬＢが複屈折部材３１Ｂを通過する間に、直線偏光５８Ｃ，５８Ｄの光の間に９０度（又は９０度＋ｎ５・１８０度）（ｎ５は０以上の整数）の位相差δが付与されるように設定される。このとき、光の波長λを用いて次の関係がある。
δ＝３６０°（ｎII−ｎI）ｄ２／λ  …（９）
言い換えると、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに対して所定角度（入射角θ）で傾斜して旋光部材２９Ｂを通過する光の偏光状態を楕円偏光に調整するとき（又は入射光が楕円偏光であるときに直線偏光に調整するとき）の複屈折部材３１Ｂ（調整部材）の光軸方向の最小の厚さをｄａ、その所定角度で複屈折部材３１Ｂに入射した光の偏光状態が入射時の状態に戻るときの複屈折部材３１Ｂの光軸方向の最小の厚さ（ここでは直線偏光５８Ｃ，５８Ｄの光の間に１８０度の位相差が付与される厚さ）をｄｂとして、複屈折部材３１Ｂの光軸方向の厚さｄ２は、ｄａ＋ｉ・ｄｂ（ｉは０以上の整数）に設定される。
【００７９】
複屈折部材３１Ｂがフッ化マグネシウムであるとして、上記の表１の屈折率ｎo，ｎeを用いて、式（３Ｂ）の入射角θを一例として５度、波長λを１９３ｎｍとすると、式（９）中の（ｎII−ｎI）／λはほぼ０．５２８（１／ｍｍ）となる。そこで、位相差δを４５０度（＝９０度＋３６０度）（ｎ５＝２）とすると、式（９）から複屈折部材３１Ｂの厚さｄ２は次のようにほぼ２．４ｍｍ（ここでは厚さｄ１のほぼ１．２倍）となる。
ｄ２＝（δ／３６０）・λ／（ｎII−ｎI）＝２．４ｍｍ  …（１０）
このとき、図６（Ｃ）に示すように、入射角θでＺ方向及びＸ方向に傾斜した光ＩＬＢ，ＩＬＤの射出時には、直線偏光５８Ｃ，５８Ｄの間、及び直線偏光５８Ｇ，５８Ｈの間にそれぞれ９０度の位相差が付加されるため、得られる偏光状態はそれぞれほぼ横偏光ＤＨとみなすことができる直線偏光ＤＨＬ及びＤＨＲとなる。なお、複屈折部材３１Ｂに入射するときの光ＩＬＢ，ＩＬＤの楕円偏光ＤＨＥの楕円率に応じて、射出時の直線偏光ＤＨＬ及びＤＨＲはそれぞれ例えば左回り及び右回りにわずかに回転しているが、この回転量は偏光方向の設定単位（ここでは２２．５度）に比べてかなり小さいため、通常の使用時には無視できる量である。
【００８０】
また、入射角θでＺ方向に４５度傾斜した方向に傾斜した光ＩＬＣにおいては、射出時の偏光状態はほぼ横偏光ＤＨとなる。この結果、図６（Ａ）の照明瞳面ＩＰＰにおいて、光軸ＡＸＩからＺ１方向及びＸ１方向にずれた瞳領域５４ｂ，５４ｄに入射する光ＩＬＢ，ＩＬＤは目標とする偏光状態である横偏光ＤＨに近いＤＨＬ、ＤＨＲとなり、瞳強度分布５４には全体として目標とする偏光状態の分布が得られる。このため、レチクルＲのパターンの像を高い解像度及びコントラストでウェハに露光できる。
【００８１】
なお、図３（Ｃ）の偏光ユニット３０Ｄは、偏光方向の回転角が偏光ユニット３０Ｂと同じく９０度であるため、偏光ユニット３０Ｄは偏光ユニット３０Ｂと同様の構成でよい。
次に、入射光に対する偏光方向の回転角が４５度の偏光ユニット３０Ｃについて、偏光ユニット３０Ｃを構成する旋光部材２９Ｃ及び複屈折部材３１Ｃの偏光特性につき説明する。
【００８２】
図７（Ａ）は、本実施形態の偏光制御系２８において、偏光ユニット３０Ｃ内の旋光部材２９Ｃだけが設置面Ｐ３に設置されている状態を示す。旋光部材２９Ｃの旋光角は、左回りに４５度又は（４５度＋ｎ３・１８０度）（ｎ３は０以上の整数）である。図７（Ａ）において、旋光部材２９Ｃはその光学軸ＯＡＣ（ここでは遅相軸ＰＳＣでもあるとする）が光軸ＡＸＩに平行であり、旋光部材２９Ｃの２つの直交する進相軸ＰＦ１Ｃ，ＰＦ２Ｃは、旋光部材２９Ｃの前面（光軸ＡＸＩに垂直な面）に平行である。また、旋光部材２９Ｃの前面の光軸ＡＸＩの近傍の領域において、縦偏光ＤＶの状態で点２９Ｃａに垂直入射する光ＩＬＥは、旋光部材２９Ｃによって偏光方向が４５度左回りに回転されて４５度偏光ＤＳＡとして、照明瞳面ＩＰＰの光軸ＡＸＩを中心とする瞳領域５４ａに入射する。
【００８３】
一方、旋光部材２９Ｃの前面の点２９Ｃｂ，２９Ｃｃ，２９Ｃｄにそれぞれ＋Ｚ方向、Ｚ軸に対して左回りに４５度回転した方向、及び−Ｘ方向に入射角θ（光軸ＡＸＩに対して傾斜角θ）で入射する縦偏光ＤＶの光ＩＬＦ，ＩＬＧ，ＩＬＨは、照明瞳面ＩＰＰの光軸ＡＸＩに対して＋Ｚ１方向、Ｚ１軸に対して左回りに４５度傾斜した方向、及び−Ｘ１方向に離れた瞳領域５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに入射する。この際に、照明瞳面ＩＰＰにおいて、瞳領域５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに入射する光ＩＬＦ，ＩＬＧ，ＩＬＨは、旋光部材２９Ｃにおける楕円偏光化の作用によって、偏光ＤＳＡがわずかに楕円偏光化した偏光状態ＤＳＡＥとなっている。なお、旋光部材２９Ｃの場合、瞳領域５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの中間の領域５４ｅ，５４ｆに入射する光（Ｚ１軸又はＸ１軸から２２．５度ずれた方向の光）に関しては、照明瞳面ＩＰＰ上での偏光状態はほぼ正確な４５度偏光ＤＳＡとなる。このように光ＩＬＦ〜ＩＬＨに対して楕円偏光化の作用が大きくなる理由につき、図７（Ｂ）、（Ｃ）を参照して説明する。
【００８４】
図７（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ図７（Ａ）の旋光部材２９Ｃに垂直入射する光ＩＬＥ及び入射角θで入射する光ＩＬＦ〜ＩＬＨの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図５（Ａ）の旋光部材２９Ｂの場合と同様に、光ＩＬＡの偏光状態は、円偏光５７Ａ，５７Ｂよりなる第１及び第２の固有偏光に分解でき、入射角θの光ＩＬＦ〜ＩＬＨの偏光状態は、円周５６の半径方向に沿った楕円偏光５７Ｃ，５７Ｅ，５７Ｇからなる第１の固有偏光と、円周５６の円周方向に沿った楕円偏光５７Ｄ，５７Ｆ，５７Ｈからなる第２の固有偏光とに分解できる。本実施形態では、光ＩＬＥ〜ＩＬＨは縦偏光ＤＶで旋光部材２９Ｃに入射するため、入射時の偏光状態の第１及び第２の固有偏光に対する分解は図５（Ａ）と同様である。
【００８５】
また、旋光部材２９Ｃの旋光角は左回りに（４５度＋ｎ３・１８０度）であるため、垂直入射する光ＩＬＡが射出されるときには、図７（Ｃ）に示すように、円偏光５７Ａ，５７Ｂ間に９０度の位相差が付与される。そして、光ＩＬＡの射出時の偏光状態は、９０度の位相差がある円偏光５７Ａ，５７Ｂを合成することで正確に４５度偏光ＤＳＡとなる。旋光部材２９Ｃの厚さは旋光部材２９Ｂの場合と同様に計算できる。
【００８６】
このとき、入射角θで傾斜した光ＩＬＦ〜ＩＬＨにおいても、射出時には楕円偏光５７Ｃ，５７Ｇと楕円偏光５７Ｄ，５７Ｈとの間に９０度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光５７Ｃ，５７Ｇと楕円偏光５７Ｄ，５７Ｈとを合成すると、得られる偏光状態はそれぞれ４５度偏光ＤＳＡに近い楕円偏光ＤＳＡＥとなる。同様に、Ｚ方向に４５度傾斜した方向に傾斜した光ＩＬＧにおいても、射出時には楕円偏光５７Ｅと楕円偏光５７Ｆとの間に９０度の位相差が付与されるため、これらの楕円偏光５７Ｅ及び５７Ｆを合成すると、得られる偏光状態はほぼ楕円偏光ＤＳＡＥとなる。この結果、図７（Ａ）の照明瞳面ＩＰＰにおいて、瞳領域５４ｂ〜５４ｄに入射する光ＩＬＦ〜ＩＬＨは入射角θに応じてわずかに楕円偏光化する。この楕円偏光の程度は、上記の式（７）の第１及び第２の固有偏光の楕円率ｋによって表される。
【００８７】
本実施形態では、旋光部材２９Ｃにおける楕円偏光化を補正するために、図８（Ａ）に示すように、旋光部材２９Ｃに隣接して複屈折部材３１Ｃをその光学軸ＯＡＤ（ここでは遅相軸ＰＳＤでもあるとする）が光軸ＡＸＩに平行になるように設置している。複屈折部材３１Ｃの２つの直交する進相軸ＰＦ１Ｄ，ＰＦ２Ｄは、複屈折部材３１Ｃの前面（光軸ＡＸＩに垂直な面）に平行である。また、旋光部材２９Ｃに垂直入射して射出された光ＩＬＥは、複屈折部材３１Ｃにも垂直入射し、旋光部材２９Ｃに入射角θで入射して射出された光ＩＬＦ〜ＩＬＨは、複屈折部材３１Ｃにも入射角θで入射する。そして、複屈折部材３１Ｃを通過した光ＩＬＥ〜ＩＬＨは照明瞳面ＩＰＰの瞳領域５４ａ〜５４ｄに入射する。
【００８８】
図８（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ図８（Ａ）の複屈折部材３１Ｃに垂直入射する光ＩＬＥ及び入射角θで入射する光ＩＬＦ〜ＩＬＨの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図８（Ｂ）に示すように、複屈折部材３１Ｃに対する入射時に、垂直入射する光ＩＬＥは４５度偏光ＤＳＡであり、他の光ＩＬＦ〜ＩＬＨは、４５度偏光ＤＳＡに近い楕円偏光ＤＳＡＥである。
【００８９】
本実施形態の複屈折部材３１Ｃは光学軸ＯＡＤが光軸ＡＸＩに平行であるため、光ＩＬＥのように、複屈折部材３１Ｃの前面に垂直に入射する光の偏光状態は、入射時及び射出時で同じであり、光ＩＬＥは複屈折部材３１Ｂから４５度偏光ＤＳＡのままで射出される（図８（Ｃ）参照）。一方、光ＩＬＦ〜ＩＬＨのように、入射角θで複屈折部材３１Ｃに入射する光の偏光状態は、図８（Ｂ）の円周５６の円周方向に沿った直線偏光（第１の固有偏光である常光線の偏光）と、円周５６の半径方向に沿った直線偏光（第２の固有偏光である以上光線の偏光）とに分解できる。図６（Ａ）の複屈折部材３１Ｂの場合と同様に、斜入射光に対して複屈折部材３１Ｃの厚さに応じて常光線及び異常光線間の位相差が変化する。
【００９０】
本実施形態では、複屈折部材３１Ｃへの入射時に、楕円偏光ＤＳＡＥで入射する光ＩＬＦ，ＩＬＨは円周方向の大きい直線偏光５８Ｃ，５８Ｇと、半径方向の大きい直線偏光５８Ｄ，５８Ｈとに分解され（これらの間に４５度程度の位相差がある）、光ＩＬＧは円周方向の小さい直線偏光５８Ｅと、半径方向の大きい直線偏光５８Ｆとに分解される（これらの間に４５度程度の位相差がある。
このとき、複屈折部材３１Ｃの厚さは、一例として、光ＩＬＦが複屈折部材３１Ｃを通過する間に、直線偏光５８Ｃ，５８Ｄの光の間に４５度（又は４５度＋ｎ５・１８０度）（ｎ６は０以上の整数）の位相差δが付与されるように設定される。
【００９１】
このとき、図８（Ｃ）に示すように、入射角θで入射した光ＩＬＦ，ＩＬＧ，ＩＬＨの射出時には、直線偏光５８Ｃ，５８Ｅ，５８Ｇと、直線偏光５８Ｄ，５８Ｆ，５８Ｈとの間にそれぞれ４５度の位相差が付加されるため、得られる偏光状態はそれぞれほぼ４５度偏光ＤＳＡとなる。なお、複屈折部材３１Ｃに入射するときの光ＩＬＦ〜ＩＬＨの楕円偏光ＤＳＡＥの楕円率に応じて、射出時の直線偏光は正確な４５度偏光ＤＳＡからそれぞれ例えば左回り及び右回りにわずかに回転しているが、この回転量は偏光方向の設定単位（ここでは２２．５度）に比べてかなり小さいため、通常の使用時には無視できる量である。この結果、図８（Ａ）の照明瞳面ＩＰＰにおいて、光軸ＡＸＩからＺ１方向及びＸ１方向にずれた瞳領域５４ｂ〜５４ｄに入射する光ＩＬＦ〜ＩＬＨは目標とする偏光状態である４５度偏光ＤＳＡとなり、瞳強度分布５４には全体として目標とする偏光状態の分布が得られる。
【００９２】
同様に、図３（Ａ）の入射光に対する偏光方向の回転角が２２．５度の偏光ユニット３０Ａについては、旋光角が２２．５度の旋光部材２９Ａと、例えば常光線と異常光線との位相差が２２．５度になるように厚さが設定された複屈折部材３１Ａとを組み合わせることで、旋光部材２９Ａにおける楕円偏光化を補正できる。
なお、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄにおいて、１枚の偏光ユニットで偏光方向を回転させた場合も、複数枚の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを直列に配置して、順次偏光方向を回転させた場合も、最終的な偏光の回転角が同じであれば、結果は同じになる。また、偏光方向の回転角（旋光角）が、上記の角度に１８０度の整数倍を加えた角度であっても、結果は同じになる。
【００９３】
以上のように、照明瞳面ＩＰＰの全面に、偏光制御系２８の断面５０Ｂに縦偏光ＤＶの照明光ＩＬが入射するものとして設定した８個の偏光方向を組み合わせた偏光状態の瞳強度分布が高精度に設定される。
次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布及び偏光状態の分布を制御してレチクルＲを照明する照明方法、及びこの照明方法を用いる露光方法の一例につき図９のフローチャートを参照して説明する。この方法の動作は主制御装置３８によって制御される。まず、図９のステップ１０２において図１（Ａ）のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲがロードされる。主制御装置３８は内部の記憶装置の露光データファイルからレチクルＲの照明条件（瞳強度分布及び偏光状態の分布を含む）を読み出し、その照明条件の情報を照明制御部３６に出力する。
【００９４】
ここでは、照明瞳面ＩＰＰにおける目標とする瞳強度分布は、一例として、図２（Ｃ）の８個の偏光方向Ａ１〜Ａ８の直線偏光成分を持つとする。このとき、照明制御部３６は、偏光方向Ａ１〜Ａ８別の瞳領域（照明瞳面ＩＰＰにおける領域）の目標とする面積比に応じて、偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを駆動する（ステップ１０４）。一例として、図３（Ｃ）に示すように、照明光ＩＬの断面５０Ｂ内での８個の部分領域Ｃ１〜Ｃ８の面積が互いに同じになるように、偏光ユニット３０ＡのＺ方向の位置、及び偏光ユニット３０Ｂ〜３０ＤのＸ方向の位置が制御される。そして、照明制御部３６は、ＳＬＭ２２の駆動部２５を介して、部分領域Ｃ１〜Ｃ８に対応するＳＬＭ２２の８個の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８（図３（Ａ）参照）毎に、それらに属する複数のミラー要素２４の角度（直交する２軸の回りの傾斜角）を個別に設定する（ステップ１０６）。この場合、例えばＳＬＭ２２の部分アレイ領域Ｄ５では、反射光が照明瞳面ＩＰＰで偏光方向がＡ５（横偏光ＤＨ）となる瞳領域内にほぼ均一に入射するように、その領域に属する複数のミラー要素２４の角度が個別に設定される。
【００９５】
その後、ウェハステージＷＳＴにウェハＷがロードされ（ステップ１０８）、光源１０から照明光ＩＬの照射が開始される（ステップ１１０）。照明光ＩＬは例えば縦偏光ＤＶ（配列面Ｐ１に対してＰ偏光）でＳＬＭ２２に入射し、ＳＬＭ２２の各ミラー要素２４によってステップ１０６で設定された角度に応じた方向に反射される（ステップ１１２）。ＳＬＭ２２で反射された照明光ＩＬは、リレー光学系２６を介して偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄに入射する。なお、照明瞳面ＩＰＰにおいて縦偏光ＤＶの瞳領域に向かう光は、偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄのない部分領域Ｃ１を通過して集光光学系３２を介して照明瞳面ＩＰＰに入射する。
【００９６】
偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄに入射した光は、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄによって偏光方向が設定された角度だけ個別に回転される（ステップ１１４）。そして、光軸ＡＸＩに対して傾斜した状態で旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに入射して、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを通過した後で楕円偏光化した光は、対応する複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを通過してその楕円偏光が直線偏光に補正（調整）される（ステップ１１６）。なお、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに垂直に入射した光がある場合、この光は楕円偏光化することなく目標とする方向の直線偏光となっている。また、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに垂直に入射した光は、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄにも垂直に入射するが、この光の偏光状態は複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄによっては変化しない。偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを通過した光は、部分領域Ｃ１〜Ｃ８毎に設定される８個の偏光方向の直線偏光成分を持つ光となる（ステップ１１８）。
【００９７】
偏光制御系２８を通過した照明光ＩＬは、集光光学系３３を介してマイクロレンズアレイ３４の入射面Ｐ５、ひいては照明瞳面ＩＰＰの少なくとも８個の瞳領域にそれぞれ偏光方向Ａ１〜Ａ８の直線偏光で入射する（ステップ１２０）。これによって、所望の光強度分布及び偏光状態の分布を有する瞳強度分布（照明瞳）が照明瞳面ＩＰＰに形成される。その照明瞳からの照明光ＩＬで照明光学系ＩＬＳによってレチクルＲのレチクル面Ｒａが照明される。そして、その照明光ＩＬによってウェハＷが露光される（ステップ１２２）。その後、照明光ＩＬの照射が停止され、露光済みのウェハＷがアンロードされる。さらに、次のウェハに露光する場合には（ステップ１２４）、動作はステップ１０８に戻り、照明瞳の形成及び露光が繰り返される。
【００９８】
このように、本実施形態の照明方法及び露光方法によれば、ＳＬＭ２２及び偏光制御系２８の協働作用によりレチクルＲのパターンに対して高精度に最適化された偏光状態の分布を含む照明条件でレチクルＲを照明できるため、レチクルＲのパターンをウェハＷに高精度に露光できる。
なお、例えば照明瞳面ＩＰＰに図２（Ｃ）のように光軸ＡＸＩを囲むように周方向に１６個の瞳領域Ｂｊ（ｊ＝１〜１６）を持つ瞳強度分布５２を設定し、瞳領域Ｂ１〜Ｂ８内の偏光方向がＡ１〜Ａ８、瞳領域Ｂ９〜Ｂ１６内の偏光方向がＡ１〜Ａ８となるように周方向偏光状態を設定する場合には、図３（Ａ）のＳＬＭ２２の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８からの反射光をそれぞれ瞳領域Ｂ１〜Ｂ８及びＢ９〜Ｂ１６に振り分ければよい。
【００９９】
さらに、瞳領域Ｂ１〜Ｂ１６内の偏光方向を、図２（Ｄ）の瞳強度分布５２Ａで示すように、光軸ＡＸＩに対して半径方向（径方向偏光状態）に設定するためには、ＳＬＭ２２の部分アレイ領域Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からの反射光をそれぞれ瞳領域Ｂ１〜Ｂ８及びＢ９〜Ｂ１６に振り分ければよい。図２（Ｄ）の分布ではさらに、光軸上の瞳領域Ｂ１７で偏光方向が方向Ａ１（縦偏光）となり、その周囲の４個の瞳領域Ｂ１８で偏光方向が方向Ａ５等の周方向偏光となっているが、これらの瞳領域Ｂ１７，Ｂ１８にはそれぞれＳＬＭ２２の対応する部分アレイ領域Ｄ１，Ｄ５内のミラー要素２４からの反射光を振り分ければよい。
【０１００】
そして、図３（Ｃ）の部分領域Ｃ１〜Ｃ８（ひいてはＳＬＭ２２の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８）の面積比を変化させて、部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８からの反射光をそれぞれ偏光方向がＡ１〜Ａ８となる瞳領域に導くことによって、照明瞳面ＩＰＰに任意の光強度分布で任意の８個の偏光方向の分布の組み合わせを持つ照明瞳を容易に形成できる。
上述のように本実施形態の照明光学系ＩＬＳは、光源１０からの照明光ＩＬによりレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する光学系である。そして、照明光学系ＩＬＳは、配列面Ｐ１（所定面）に配置された複数のミラー要素２４を有し、照明光学系ＩＬＳの照明瞳（照明瞳面ＩＰＰ）に光強度分布を形成するＳＬＭ（空間光変調器）２２（光強度分布形成部材）と、配列面Ｐ１とレチクル面Ｒａとの間に配置され、ＳＬＭ２２を介してレチクル面Ｒａに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料から形成された旋光部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ（第１旋光部材）と、配列面Ｐ１とレチクル面Ｒａとの間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸ＯＡＢ等が照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに平行になるように配置される複屈折部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ（調整部材）と、を備えている。
【０１０１】
また、照明光学系ＩＬＳは、偏光制御系２８を備え、偏光制御系２８は、複数の互いに同様の構成の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを有する。各偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄは、照明瞳に光強度分布を形成するＳＬＭ２２を介して射出される光束の偏光状態を制御する光学ユニットである。そして、各偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄは、ＳＬＭ２２から射出される光の光路に配置されて、ＳＬＭ２２から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光部材２９Ａ〜２９Ｄと、ＳＬＭ２２から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が光軸ＡＸＩに平行になるように配置される複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄと、を備えている。
【０１０２】
また、照明光学系ＩＬＳを用いる照明方法は、光源１０からの光によりレチクル面Ｒａを照明する照明方法である。その照明方法は、配列面Ｐ１に配置された複数のミラー要素２４を有し、照明光学系ＩＬＳの照明瞳に光強度分布を形成するＳＬＭ２２の複数のミラー要素２４に光源１０からの照明光ＩＬを供給するステップ１１０と、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを用いて、ＳＬＭ２２を介してレチクル面Ｒａに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させるステップ１１４と、光学軸が光軸ＡＸＩに平行になるように配置される複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを用いてレチクル面Ｒａに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整するステップ１１６と、を含むものである。
【０１０３】
本実施形態の照明光学系ＩＬＳ又は照明方法によれば、ＳＬＭ２２（光強度分布形成部材）と偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ中の旋光部材２９Ａ〜２９Ｄとの協働作用によって、光学部材の交換を行うことなく、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることが可能となる。さらに、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄに比較的大きい入射角で入射する光（斜入射光）の射出時の偏光状態が、垂直入射光の射出時の偏光状態に対して変化する場合（例えばわずかに楕円偏光になっている場合）には、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの射出側（下流）で複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄによってその射出光の偏光状態を調整する（例えば楕円偏光を直線偏光に調整する）ことができる。このため、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となり、照明瞳面ＩＰＰにより高精度に偏光方向の分布を設定でき、レチクルＲのパターンをより高精度に露光できる。
【０１０４】
なお、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの入射側（上流）に配置することも可能であり、この場合には、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄの入射側で複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄによってその射出光の偏光状態を調整する（例えば旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを通過した後で直線偏光になるように、入射時の直線偏光をわずかに楕円偏光に調整する）ことで、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となる。
【０１０５】
また、ＳＬＭ２２の各ミラー要素２４の角度の制御によって、瞳強度分布の形状（大きさを含む広い概念）をほぼ任意の形状に容易に設定することができ、その瞳強度分布の形状の変更に関する自由度が高い。さらに、本実施形態では、ＳＬＭ２２で反射された光の偏光状態を偏光制御系２８によって断面積の比（対応するＳＬＭ２２の部分アレイ領域Ｄ１〜Ｄ８のミラー要素２４の数の比）が可変の８個の偏光方向の分布に設定している。従って、ＳＬＭ２２と偏光制御系２８との協働作用によって、光学部材の交換を伴うことなく、照明瞳の光強度分布（瞳強度分布）をほぼ任意の分布に設定できるとともに、その照明瞳内の照明光ＩＬの偏光状態を８個の偏光方向のほぼ任意の組み合わせの分布に容易に設定できる。従って、光強度分布及び偏光状態の分布の変更に関して極めて高い自由度が得られる。
【０１０６】
また、本実施形態では、ＳＬＭ２２の複数のミラー要素２４に照明光ＩＬが実質的にＰ偏光又はＳ偏光の状態で供給されており、ＳＬＭ２２の下流側に配置された偏光制御系２８によって、縦偏光ＤＶ又は横偏光ＤＨと異なる偏光方向の直線偏光を設定している。このため、ミラー要素２４での反射の際に照明光ＩＬの偏光状態が楕円偏光に変化することがなく、照明瞳での偏光状態の分布を高精度に設定できる。
【０１０７】
また、本実施形態の照明光学系ＩＬＳは４枚の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを持つ偏光制御系２８を備えているため、照明瞳上で８個の偏光方向の分布を設定できる。ただし、照明瞳で例えば４つの偏光方向（例えば縦偏光ＤＶ、横偏光ＤＨ、及び４５度偏光ＤＳＡ，ＤＳＢ）を得るのみでよい場合には、例えば偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａの旋光角を９０度、偏光ユニット３０Ｂの旋光角を４５度として、他の旋光部材偏光ユニット３０Ｃ，３０Ｄを省略してもよい。又は、偏光制御系２８のＺ方向に移動する偏光ユニット３０Ａを省略し、他のＸ方向に移動する３枚の偏光ユニット３０Ｂ〜３０Ｄの旋光角をそれぞれ例えば右回りに４５度としてもよい。
【０１０８】
また、本実施形態の露光装置ＥＸによれば、瞳強度分布の形状及び偏光状態の変更に関して高い自由度を有する照明光学系ＩＬＳを備え、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬでレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウェハＷを露光している。このため、転写すべきレチクルＲのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで、微細パターンをウェハＷに高精度に転写することができる。
【０１０９】
なお、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
まず、上記の例えば図６（Ａ）の例では、偏光ユニット３０Ｂの旋光部材２９Ｂが正結晶（例えば水晶）から形成され、複屈折部材３１Ｂも正結晶（例えばフッ化マグネシウム）から形成されている。これらの正結晶は容易に入手可能である。これに対して、旋光部材２９Ｂが正結晶から形成されている場合に、複屈折部材３１Ｂを負結晶（例えばサファイア）から形成してもよい。負結晶の場合には、光学軸ＯＡＢ（光軸ＡＸＩに平行に設定される）が進相軸となり、複屈折部材３１Ｂの前面に平行な面に例えば直交する２軸の遅相軸が設定される。
【０１１０】
このように旋光部材２９Ｂを正結晶から形成し、複屈折部材３１Ｂを負結晶から形成する場合に、楕円偏光の補正効果（調整効果）が高くなるときには、これらの正結晶及び負結晶の組み合わせを使用することが好ましい。なお、負結晶の旋光部材がある場合に、楕円偏光の補正効果が高くなるときには、旋光部材２９Ｂを負結晶から形成し、複屈折部材３１Ｂを正結晶から形成してもよい。ただし、負結晶同士の組み合わせで楕円偏光の補正効果が高くなるときには、旋光部材２９Ｂを負結晶から形成し、複屈折部材３１Ｂも負結晶から形成してもよい。
【０１１１】
また、上記の実施形態では、偏光制御系２８の偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄを構成する旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ及び複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄは接触するか又は近接して、すなわち隣接して配置されている。このため、駆動部ＤＲ２によって、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄと対応する複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄとを一体的に容易に駆動（移動）できる。なお、例えばリレー光学系（不図示）によって設置面Ｐ３の下流に、設置面Ｐ３と光学的に共役な面Ｐ３Ａ（不図示）を設定し、例えば設置面Ｐ３に旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを設置し、面Ｐ３Ａに複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを設置し、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを駆動部ＤＲ２で駆動し、複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを別の駆動部によって駆動部ＤＲ２と同期して駆動してもよい。さらに、設置面Ｐ３に複屈折部材３１Ａ〜３１Ｄを設置し、下流の面Ｐ３Ａに旋光部材２９Ａ〜２９Ｄを設置してもよい。
【０１１２】
また、図１（Ｃ）の変形例の偏光制御系２８Ａで示すように、例えば偏光方向の回転角が２２．５度と小さい偏光ユニット３０Ａ１に関しては、この偏光ユニット３０Ａ１を旋光角が２２．５度の旋光部材２９Ａのみから構成してもよい。この偏光制御系２８Ａにおいて、他の偏光方向の回転角が例えば９０度、４５度、及び９０度の偏光ユニット３０Ｂ１，３０Ｃ１，３０Ｄ１は、それぞれ旋光部材２９Ｂ〜２９Ｄの入射面に複屈折部材３１Ｂ〜３１Ｄを固定して形成されている。
【０１１３】
偏光ユニット３０Ａ１のように旋光角が小さい場合には、斜入射光に対する楕円偏光化の程度が小さいため、特に楕円偏光を補正（調整）するための複屈折部材３１Ｄを設けなくとも、照明瞳面ＩＰＰにおける偏光状態の誤差を許容範囲内に収めることが可能となる。従って、楕円偏光化を抑制して偏光制御系２８Ａの構成を簡素化できる。
また、上記の実施形態において、図６（Ａ）の偏光ユニット３０Ｂを使用した場合、斜入射光が旋光部材２９Ｂに入射すると、射出時に生じる楕円偏光ＤＨＥが複屈折部材３１Ｂによって直線偏光ＤＨＬ，ＤＨＲに調整される。直線偏光ＤＨＬ，ＤＨＲの正確な横偏光ＤＨからの回転角は小さいものである。しかしながら、その直線偏光ＤＨＬ，ＤＨＲを目標とする直線偏光（ここでは横偏光ＤＨ）により近づけるために、図１０（Ａ）の変形例の偏光制御系２８Ｂの要部の偏光ユニット３０Ｂ２に示すように、旋光部材２９Ｂ及び複屈折部材３１Ｂの射出面に、旋光性を有する光学材料により形成された平板状の旋光部材（以下、補正用旋光部材という）２９Ｆを配置してもよい。旋光部材２９Ｂ、複屈折部材３１Ｂ、及び補正用旋光部材２９Ｆよりなる偏光ユニット３０Ｂ２は、駆動部ＤＲ２Ａによって一体的に照明光の断面５０Ｂを横切るようにＸ方向に移動可能である。
【０１１４】
図１０（Ａ）において、補正用旋光部材２９Ｆは例えば旋光部材２９Ｂと同じ旋光性を有する光学材料（例えば水晶）により形成され、補正用旋光部材２９Ｆの光学軸も光軸ＡＸＩに平行に設置され。また、補正用旋光部材２９Ｆの厚さｄ３、ひいては旋光部材２９Ｆにおける旋光角（入射光の偏光方向の回転角）は、図１０（Ｂ）に示すように、入射角θで旋光部材２９Ｂ及び複屈折部材３１Ｂを通過した光ＩＬＢ，ＩＬＤの直線偏光ＤＨＬ，ＤＨＲをそれぞれ横偏光ＤＨまで回転するように設定されている。この他の構成は、図６（Ａ）及び図１（Ａ）と同様である。
【０１１５】
この変形例の偏光ユニット３０Ｂ２を用いることによって、旋光部材２９Ｂ及び複屈折部材３１Ｂを光軸ＡＸＩに対して傾斜して、かつＺ方向及びＸ方向に傾斜して通過した光ＩＬＢ及びＩＬＤ（斜入射光）が横偏光ＤＨに対してわずかに傾いた直線偏光ＤＨＬ，ＤＬＲになっていても、その直線偏光ＤＨＬ，ＤＬＲは補正用旋光部材２９Ｆによって正確に横偏光ＤＨになるように偏光方向が回転される。従って、照明瞳面ＩＰＰにおける偏光状態の分布をより高精度に目標とする分布に近づけることができ、レチクルＲのパターンの像をより高精度に露光できる。
【０１１６】
なお、直線偏光ＤＨＬ，ＤＨＲと横偏光ＤＨとの間の角度のずれは、例えば偏光制御系２８Ｂによる偏光方向の設定単位（例えば２２．５度）に比べると小さいため、補正用旋光部材２９Ｆにおける旋光角はその設定単位よりもかなり小さい角度（又はこの角度＋１８０度の整数倍）である。従って、補正用旋光部材２９Ｆを通過する照明光の偏光状態が楕円偏光になることは実質的にない。
【０１１７】
また、図８（Ａ）の偏光方向の回転角が例えば４５度の偏光ユニット３０Ｃについても、例えばその射出面に、図８（Ｃ）の光ＩＬＧ等で生じている直線偏光の４５度偏光ＤＳＡに対するわずかなずれを補正するための補正用旋光部材（不図示）を設けてもよい。これによって、より高精度に偏光状態の分布を設定できる。同様に、図１（Ｂ）の偏光方向の回転角が例えば２２．５度の偏光ユニット３０Ａについても、例えばその射出面に、斜入射光に生じる可能性がある直線偏光のわずかな角度のずれを補正するための補正用旋光部材（不図示）を設けてもよい。
【０１１８】
なお、図１０（Ａ）の例では、補正用旋光部材２９Ｆは旋光部材２９Ｂ及び複屈折部材３１Ｂの射出面（下流）に隣接して配置されている。しかしながら、光軸ＡＸＩに沿った旋光部材２９Ｂ、複屈折部材３１Ｂ、及び補正用旋光部材２９Ｆの配置の順序は任意であり、例えば補正用旋光部材２９Ｆを旋光部材２９Ｂの入射面（上流）に隣接して配置してもよい。
また、補正用旋光部材２９Ｆを旋光部材２９Ｂと光学的に共役の位置に配置することもできる。
【０１１９】
さらに、補正用旋光部材２９Ｆ（厚さｄ３）の光学材料が旋光部材２９Ｂ（厚さｄ１とする）の光学材料と同じである場合には、図１０（Ｃ）に示すように、旋光部材２９Ｂと補正用旋光部材２９Ｆとを一体化してもよい。この場合、旋光部材２９Ｂを形成するための光学材料から形成された厚さ（ｄ１＋ｄ３）の旋光部材２９Ｂ１が、一体化された旋光部材２９Ｂ及び補正用旋光部材２９Ｆとして設置されている。また、旋光部材２９Ｂ１の射出面に複屈折部材３１Ｂ（厚さｄ２とする）が接着等で固定され、旋光部材２９Ｂ１及び複屈折部材３１Ｂはそれらの光学軸が光軸ＡＸＩに平行になるように配置されている。このように一体化された旋光部材２９Ｂ１を使用する場合には、旋光部材２９Ｂ，２９Ｆを個別に製造する場合に比べて製造コストを低減できるとともに、旋光部材２９Ｂ１の駆動部ＤＲ２Ａによる支持が容易である。
【０１２０】
また、図１０（Ｄ）に示すように、旋光部材２９Ｂ１の照明光ＩＬの入射面側に複屈折部材３１Ｂを配置してもよい。
また、上述の各実施形態では、旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ等が例えば水晶により形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、旋光性を有する他の適当な光学材料を用いて旋光部材２９Ａ〜２９Ｄ等を形成することもできる。
また、上述の各実施形態では、偏光制御系２８を構成する光学素子（旋光部材等）の外形形状、数、配置、光学的特性などについては様々な形態が可能である。
また、上述の各実施形態では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素２４を有するＳＬＭ２２として、二次元的に配列された複数の反射面の角度を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。
【０１２１】
さらに、上述の実施形態では、ＳＬＭ２２が所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素２４を備えているが、これに限定されることなく、所定面内に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。
上述の実施形態において、旋光部材３０Ａ〜３０Ｃ等は入射する直線偏光の偏光方向を２２．５度単位又は４５度単位で回転させるものであったが、偏光方向の回転角は２２．５度又は４５度単位ではなく、さらに微細な角度単位で設定してもよい。
【０１２２】
また、上記の実施形態の照明光学系は、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材としてＳＬＭ２２を使用している。しかしながら、光強度分布形成部材として例えば回折光学素子(Diffractive Optical Element: DOE) を使用する場合にも、この回折光学素子で設定された光強度分布内の偏光方向の分布を設定するために、上記の実施形態の偏光制御系２８（偏光ユニット３０Ａ〜３０Ｄ）を使用することができる。
【０１２３】
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１１に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウェハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【０１２４】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ（露光方法）を用いてレチクルのパターンの像を基板（ウェハ）に転写することと、そのパターンの像が転写されたその基板をそのパターンの像に基づいて加工すること（ステップ２２４の現像、エッチング等）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、偏光状態を含むレチクルの照明条件を高精度に最適化でき、レチクルのパターンを高精度に基板に露光できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。
【０１２５】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（ウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（ウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【０１２７】
ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、１０…光源、２２…空間光変調器（ＳＬＭ）、２６…リレー光学系、２８…偏光制御系、２９Ａ〜２９Ｄ…旋光部材、２９Ｆ…補正用旋光部材、３０Ａ〜３０Ｄ…偏光ユニット、３１Ａ〜３１Ｄ…複屈折部材、３４…マイクロレンズアレイ、３６…照明制御部
【図１】
2014135357.tif 000007
【図２】
2014135357.tif 000008
【図３】
2014135357.tif 000009
【図４】
2014135357.tif 000010
【図５】
2014135357.tif 000011
【図６】
2014135357.tif 000012
【図７】
2014135357.tif 000013
【図８】
2014135357.tif 000014
【図９】
2014135357.tif 000015
【図１０】
2014135357.tif 000016
【図１１】
2014135357.tif 000017