(57)【要約】【課題】  本発明は、製造が比較的容易な構成を有するとともに、照明光学系の光路中に配置されて連続性の高い周方向偏光状態の瞳強度分布を実現する構造を備えた偏光変換ユニット等に関する。【解決手段】  入射光を所定の偏光状態の光に変換して射出する偏光変換ユニットは、それぞれが伝搬光として入射してくる直線偏光を光軸方向を中心に回転させる部材であって、複数個所において光軸方向の厚みが異なる第１の厚さ分布を有する第１旋光部材と、第２の厚さ分布を有する第２旋光部材を備える。第１および第２旋光部材は、光軸方向に一致または平行な結晶軸を持つよう配置された、旋光性を有する光学材料からなる。特に、光軸方向に沿ってみたときに重なる第１および第２旋光部材の領域双方の厚み合計は、第１および第２旋光部材の別の領域双方の厚み合計と異なっている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の光軸上に配置され、前記光軸に相当する光軸方向に沿って通過する伝搬光の偏光状態を変換する偏光変換ユニットにおいて、
前記伝搬光として入射してくる直線偏光を前記光軸方向を中心に回転させる第１旋光部材であって、前記光軸方向に一致または平行な結晶軸を持つよう配置された、旋光性を有する光学材料からなり、かつ、複数箇所において前記光軸方向の厚みが異なる第１の厚さ分布を有する第１旋光部材と、
前記伝搬光として前記第１旋光部材を経て入射してくる直線偏光をさらに前記光軸方向を中心に回転させる第２旋光部材であって、前記光軸方向に一致または平行な結晶軸を持つよう配置された、旋光性を有する光学材料からなり、かつ、複数箇所において前記光軸方向の厚みが異なる第２の厚さ分布を有する第２旋光とを備え、
前記第１および第２旋光部材は、前記光軸方向に平行な第１基準軸が通過する第１および第２旋光部材における所定箇所双方の前記光軸方向の厚みの合計が、前記光軸方向に平行であり、かつ、前記第１基準軸とは異なる第２基準軸が通過する第１および第２旋光部材における別の箇所双方の前記光軸方向の厚みの合計と異なるように配置されている偏光変換ユニット。
【請求項２】
請求項１記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および前記第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、連続する表面を有する単一部材で構成されている。
【請求項３】
請求項１記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および前記第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、連続する表面を有する単一の第１分割部材と、連続する表面を有する単一の第２分割部材で構成されている。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、平行平面板の少なくとも一方の面をエッチングすることにより表面加工されている。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材は前記光軸と交差するよう配置されており、かつ、前記第１および第２旋光部材のうちの少なくとも一方の前記光軸方向の厚みは、前記光軸と直交する平面上において前記光軸を中心とした回転方向に相当する周方向に沿って変化している。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材は前記光軸と交差するよう配置されており、かつ、前記第１および前記第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、前記光軸と直交する平面上において前記光軸を中心とした回転方向に相当する周方向に分割された複数の領域であって、前記光軸方向の厚みが異なる２つの領域が隣り合うように配置された複数の領域で構成されている。
【請求項７】
請求項６記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記複数の領域のうち前記光軸を挟んで対向する任意の２つの領域の厚みは等しい。
【請求項８】
請求項６または７記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記複数の領域それぞれは、円形状または円環状の前記光学材料を、前記光学材料の周方向に沿って分割して得られる外形形状を有する。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材は前記光軸と交差するよう配置されており、かつ、前記第１および前記第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、前記光軸と直交する平面上において前記光軸を中心とした回転方向に相当する周方向に沿って連続的に変化する厚さ分布を有する。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材は、互いに同じ構造を有する。
【請求項１１】
請求項１０記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記光軸方向に沿って前記第１および第２旋光部材を見たとき、前記第１および第２旋光部材は、前記第１の厚さ分布と前記第２の厚さ分布が一致するように配置されている。
【請求項１２】
請求項１１記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材それぞれは、前記光軸に直交する平面上において前記光軸を中心とした周方向に分割された複数の領域を有し、
前記光軸に沿って前記第１および第２旋光部材を見たときに互いに重なる前記第１旋光部材の領域と前記第２旋光部材の対応する領域の、前記光軸方向の厚みは等しい。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材それぞれは、前記光軸に直交する平面上において前記光軸を中心とした周方向に分割された複数の領域を有し、
前記第１旋光部材における前記複数の領域間の分割線と前記第２旋光部材における前記複数の領域間の分割線は、前記光軸方向に沿って前記第１および第２旋光部材を見たときに重なっている。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材のうちの少なくとも一方は、水晶からなる。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２旋光部材は、前記光軸方向に沿って互いに隣接した状態で配置されている。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
当該偏光変換ユニットは、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の光路中であって、前記照明光学系の照明瞳を含む瞳空間に配置されている。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項記載の偏光変換ユニットにおいて、
前記第１および第２の厚さ分布それぞれは、前記光学材料における各部位の位置情報とともに前記各部位の前記光軸方向の厚みを、前記光軸方向と直交する平面上に対応付けた分布であって、不均一な分布である。
【請求項１８】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系であって、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された請求項１〜１７のいずれか１項記載の偏光変換ユニットを備えた照明光学系。
【請求項１９】
請求項１８記載の照明光学系において、
前記偏光変換ユニットは、前記照明光学系の照明瞳を含む瞳空間に配置されている。
【請求項２０】
請求項１９記載の照明光学系において、
当該照明光学系は、前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に配置されている。
【請求項２１】
所定のパターンを感光性基板に露光する露光装置であって、前記所定のパターンを照明するための請求項１８〜２０のいずれか１項記載の照明光学系を備えた露光装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の露光装置は、さらに、
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備える。
【請求項２３】
請求項２１または２２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し、
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することにより、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し、そして、
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、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、偏光変換ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。
【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フライアイレンズを介して、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。なお、二次光源は、一般には照明瞳における所定の光強度分布を意味する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。なお、露光装置の場合、被照射面はマスクまたはウェハに相当する。
【０００３】
二次光源からの光は、コンデンサー光学系により集光された後、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。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。このとき、マスクに形成されたパターンは高集積化されている。そのため、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェ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。
【０００４】
近年、任意方向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照明光学系が提案されている。この照明光学系は、フライアイレンズの後側焦点面またはその近傍の照明瞳に輪帯状の二次光源を形成し、また、輪帯状の二次光源を通過する光の偏光状態を、該二次光源の周方向に回転した偏光状態（以下、略して「周方向偏光状態」という）になるように設定する。特許文献１に記載された照明光学系では、４分割乃至８分割された扇形状の分割領域を有する旋光性の偏光変換素子を用いて、各分割領域を通過する光の偏光状態を周方向に設定することにより、いわゆる連続性の比較的低い周方向偏光状態を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特開第２００６／０１７０９０１号公報
【０００６】
【特許文献２】米国特許第６９１３３７３号公報
【０００７】
【特許文献３】欧州特開第７７９５３０号公報（日本国特表平１０−５０３３００号公報に対応）
【０００８】
【特許文献４】米国特許第６，９００，９ １ ５号公報（日本国特開２００４−７８１３６号公報に対応）
【０００９】
【特許文献５】米国特許第７，０９５，５４６号公報（日本国特表２００６−５２４３４９号公報に対応）
【００１０】
【特許文献６】日本国特開２００６−１１３４３７号公報
【００１１】
【特許文献７】米国特開２００９／００７３４１１号公報
【００１２】
【特許文献８】米国特開２００９／００９１７３０号公報
【００１３】
【特許文献９】米国特開２００９／０１０９４１７号公報
【００１４】
【特許文献１０】米国特開２００９／０１２８８８６号公報
【００１５】
【特許文献１１】米国特開２００９／００９７０９４号公報
【００１６】
【特許文献１２】米国特開２００９／００９７００７号公報
【００１７】
【特許文献１３】米国特開２００９／０１８５１５４号公報
【００１８】
【特許文献１４】米国特開２００９／０１１６０９３号公報
【００１９】
【特許文献１５】日本国特開２００４−３０４１３５号公報
【００２０】
【特許文献１６】米国特開２００７／０２９６９３６号公報（国際公開２００６／０８０２８５号パンフレットに対応）
【００２１】
【特許文献１７】国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット
【００２２】
【特許文献１８】日本国特開平６−１２４８７３号公報
【００２３】
【特許文献１９】日本国特開平１０−３０３１１４号公報
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】鶴田匡夫、「応用光学II」、培風館（１９９０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
発明者らは、上記従来の照明光学系について検討した結果、以下のような課題を発見した。
【００２６】
すなわち、周方向偏光の作用効果をさらに良好に発揮するために、例えば８分割よりも細かい分割に基づく連続性の高い周方向偏光状態の実現が望まれている。しかしながら、各分割領域に対応して所定の厚さを有する分割数と同数の部材を準備し、かつ、これらの部材を面内方向に沿って正確に並べて保持する偏光変換素子では、分割数の増大につれて製造（複数の部材を正確に並べて保持することも含む広い概念）の難易度が高くなり易く、ひいては製造コストが高くなり易い。
【００２７】
本発明は、製造が比較的容易な構成を有するとともに、照明光学系の光路中に配置された状態で連続性の高い周方向偏光状態の瞳強度分布を実現可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第１形態では、光学系の光軸上に配置され、光軸に相当する光軸方向に沿って通過する伝搬光の偏光状態を変換する偏光変換ユニットであって、第１旋光部材と、第２旋光部材を備えた偏光変換ユニットを提供する。第１旋光部材は、伝搬光として入射してくる直線偏光を光軸方向を中心に回転させるよう、光軸方向に一致または平行な結晶軸を持つよう配置された、旋光性を有する光学材料からなる。また、第１旋光部材は、複数箇所において光軸方向の厚みが異なる第１の厚さ分布を有する。一方、第２旋光部材も、伝搬光として第１旋光部材を経て入射してくる直線偏光をさらに前記光軸方向を中心に回転させるよう、光軸方向に一致または平行な結晶軸を持つよう配置された、旋光性を有する光学材料からなる。この第２旋光部材は、複数箇所において光軸方向の厚みが異なる第２の厚さ分布を有する。
【００２９】
第１および第２旋光部材は、光軸方向に平行な第１基準軸が通過する第１および第２旋光部材における所定箇所双方の光軸方向の厚みの合計が、光軸方向に平行であり、かつ、第１基準軸とは異なる第２基準軸が通過する第１および第２旋光部材における別の箇所双方の光軸方向の厚みの合計と異なるように配置されていても良い。
【００３０】
第２形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系を提供する。当該照明光学系は、光源と被照射面との間の光路中に配置された第１形態の偏光変換ユニットを備える。
【００３１】
第３形態では、所定のパターンを感光性基板に露光する露光装置を提供する。当該露光装置は、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備える。
【００３２】
第４形態では、露光工程、現像工程、加工工程を備えたデバイス製造方法を提供する。露光工程では、第３形態の露光装置を用いて、所定のパターンが感光性基板に露光される。現像工程では、所定のパターンが転写された感光性基板を現像することにより、所定のパターンに対応する形状のマスク層が感光性基板の表面に形成される。加工工程では、マスク層を介して感光性基板の表面が加工される。
【００３３】
なお、この発明に係る各実施形態は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施形態は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。
【００３４】
また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施形態を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
【発明の効果】
【００３５】
実施形態に係る偏光変換ユニットは、互いに同じ構成を有する複数の旋光部材の協働作用により、連続性の高い周方向偏光状態の光強度分布を形成する。各旋光部材は、光軸に直交する平面上において該光軸を中心とした周方向に沿って分割された複数の分割領域を有し、各旋光部材は、対応する分割領域間の分割線が光の進行方向から見て重なり合うように光軸方向に沿って配置されている。その結果、旋光部材の所要の凹凸面形状を形成するのに必要な最大加工深さが比較的小さく抑えられる。また、この構成は、水晶からなる平行平面板の少なくとも一方の面をエッチング処理することにより一体形成された単一部材（連続する表面を有する単一部材）として各旋光部材の製造を容易にする。
【００３６】
すなわち、実施形態に係る偏光変換ユニットは、製造が比較的容易な構成を有するとともに、照明光学系の光路中に配置されて連続性の高い周方向偏光状態の瞳強度分布を実現することができる。実施形態に係る照明光学系では、連続性の高い周方向偏光状態の瞳強度分布を実現する偏光変換ユニットを用いて、所望の周方向偏光状態の光で被照射面を照明することができる。実施形態に係る露光装置では、所望の周方向偏光状態の光で被照射面としてのパターン面を照明する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで微細パターンを感光性基板に正確に転写することができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施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２】マイクロフライアイレンズの直後の照明瞳に形成される輪帯状の瞳強度分布を示す図である。
【図３】偏光変換ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図４】偏光変換ユニット中の各旋光部材の構成を概略的に示す図である。
【図５】偏光変換ユニット中の各旋光部材の他の構成を概略的に示す図である。
【図６】偏光変換ユニット中の各旋光部材における領域間の位置関係を説明するための図である。
【図７】水晶の旋光性について説明する図である。
【図８】偏光変換ユニットの作用により形成されるほぼ連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布を示す図である。
【図９】偏光変換ユニットの作用により形成されるほぼ連続的な径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布を示す図である。
【図１０】変形例にかかる偏光変換ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１１】変形例にかかる偏光変換ユニット中の各旋光部材の構成を概略的に示す図である。
【図１２】変形例にかかる偏光変換ユニットの作用により形成されるほぼ連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布を示す図である。
【図１３】一体形成された一対の分割部材により１つの旋光部材を構成する例を示す図である。
【図１４】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。
【図１５】液晶表示素子等の液晶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】
【００３８】
以下、実施形態を、図１〜図１５を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
図１は、実施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では、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。
【００４０】
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、１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、例えばＸ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。ビームエキスパンダー２に入射した光束は、図１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。
【００４１】
整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、ミラー３でＹ方向に偏向された後、偏光状態切換部４および輪帯照明用の回折光学素子５を介して、アフォーカルレンズ６に入射する。偏光状態切換部４は、光の入射側から順に、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換する１／４波長板４ａと、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する直線偏光の偏光方向を変化させる１／２波長板４ｂと、照明光路に対して挿脱自在なデポラライザ（非偏光化素子）４ｃとを備えている。
【００４２】
偏光状態切換部４は、デポラライザ４ｃを照明光路から退避させた状態で、光源１からの光を所望の偏光方向を有する直線偏光の光に変換して回折光学素子５へ入射させる機能を有する。また、偏光状態切換部４は、デポラライザ４ｃを照明光路中に設定した状態で、光源１からの光を実質的に非偏光の光に変換して回折光学素子５へ入射させる機能を有する。アフォーカルレンズ６は、前側レンズ群６ａと後側レンズ群６ｂとからなる。また、アフォーカルレンズ６は、前側レンズ群６ａの前側焦点位置と回折光学素子５の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群６ｂの後側焦点位置と図中破線で示す所定面ＩＰの位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。
【００４３】
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、輪帯照明用の回折光学素子５は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子５に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ６の瞳位置に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズ６から射出される。
【００４４】
アフォーカルレンズ６の瞳位置またはその近傍には、偏光変換ユニット７および円錐アキシコン系８が配置されている。偏光変換ユニット７および円錐アキシコン系８の構成および作用については後述する。以下、偏光変換ユニット７および円錐アキシコン系８の作用を無視して、露光装置の基本的な構成および作用を説明する。アフォーカルレンズ６を介した光束は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ９を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１０に入射する。
【００４５】
マイクロフライアイレンズ１０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。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。
【００４６】
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。なお、マイクロフライアイレンズ１０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および作用は、例えば上記特許文献２に開示されている。ここでは、上記特許文献２の開示を参照として援用する。
【００４７】
所定面ＩＰの位置はズームレンズ９の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ１０の入射面はズームレンズ９の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ９は、所定面ＩＰとマイクロフライアイレンズ１０の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ６の瞳面とマイクロフライアイレンズ１０の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ６の瞳位置と同様に、たとえば光軸ＡＸに直交する平面上における光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野（以下の説明でも、光軸ＡＸを基準とする形状等の表現は、光軸ＡＸに対する直交平面上で規定）が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ９の焦点距離に依存して相似的に変化する。
【００４８】
マイクロフライアイレンズ１０を構成する各微小レンズは、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（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）と相似な矩形状の断面を有する。マイクロフライアイレンズ１０に入射した光は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ１０の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図２に示すように、入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源（輪帯状の瞳強度分布）２０が形成される。
【００４９】
マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳に形成された二次光源２０からの光は、コンデンサー光学系１１を介した後、マスクブラインド１２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１２には、マイクロフライアイレンズ１０を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１２の矩形状の開口部（光透過部）を介した光は、結像光学系１３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。
【００５０】
すなわち、結像光学系１３は、マスクブラインド１２の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。結像光学系１３の瞳は、マイクロフライアイレンズ１０の後側焦点面またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な位置にある別の照明瞳である。したがって、結像光学系１３の瞳位置にも、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳と同様に、輪帯状の瞳強度分布が形成される。
【００５１】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）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（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハ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、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００５２】
円錐アキシコン系８は、光源側から順に、第１プリズム部材８ａと、第２プリズム部材８ｂとから構成されている。第１プリズム部材８ａは、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けている。第２プリズム部材８ｂは、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けている。また、第１プリズム部材８ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。すなわち、第１プリズム部材８ａおよび第２プリズム部材８ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材８ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。
【００５３】
第１プリズム部材８ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材８ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材８ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状の二次光源の幅（輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２）を一定に保ちつつ、輪帯状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、輪帯状の二次光源の輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）が変化する。
【００５４】
ズームレンズ９は、輪帯状の二次光源の全体形状を相似的（等方的）に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ９の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ９の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。このように、円錐アキシコン系８およびズームレンズ９の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ（外径）とを制御することができる。
【００５５】
本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ１０の直後に形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１３）の被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系（２〜１３）の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。
【００５６】
なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１３）の照明瞳面または当該照明瞳面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。マイクロフライアイレンズ１０による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ１０の入射面に形成される大局的な光強度分布と、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、マイクロフライアイレンズ１０の入射面および当該入射面と光学的に共役な面（例えばアフォーカルレンズ６の瞳面）における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。したがって、マイクロフライアイレンズ１０の入射面および当該入射面と光学的に共役な面も照明瞳面という。
【００５７】
輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、複数極照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光が入射した場合に、そのファーフィールドに複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光は、マイクロフライアイレンズ１０の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の円形状の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
【００５８】
また、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光は、マイクロフライアイレンズ１０の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野（光軸ＡＸに対する直交平面上で規定）を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子５に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。
【００５９】
なお、上述した回折光学素子の代わりに／に加えて、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素の向きを連続的に或いは離散的に複数の段階を持つようにそれぞれ変化させる空間光変調器を用いても良い。このような空間光変調器として、たとえば上記特許文献３〜６に開示される空間光変調器を用いることができる。このような能動的な空間光変調器を用いた照明光学系としては、たとえば上記特許文献７〜１４に開示されている。ここでは、上記特許文献３〜５および７〜１４の開示を参照として援用する。
【００６０】
図３は、偏光変換ユニットの構成を概略的に示す図である。偏光変換ユニット７は、上述したように、アフォーカルレンズ６の瞳位置またはその近傍、すなわち照明光学系（２〜１３）の照明瞳の位置またはその近傍に配置されている。別の表現をすれば、偏光変換ユニット７は、アフォーカルレンズ６の光路中の照明瞳を含む瞳空間に配置されている。ここで、「照明瞳を含む瞳空間」とは、当該照明瞳の前側に配置されてパワーを有する前側光学部材（図１の構成では前側レンズ群６ａ）と、当該照明瞳の後側に配置されてパワーを有する後側光学部材（図１の構成では円錐アキシコン系８）との間の光路に沿った空間である。
【００６１】
以下、説明の理解を容易にするために、偏光変換ユニット７は、アフォーカルレンズ６の光路中における照明瞳の直前の位置に、固定的にあるいは光路に対して挿脱自在に配置されているものとする。輪帯照明用の回折光学素子５が照明光路中に配置されている場合、偏光変換ユニット７には、伝搬光として、輪帯状の断面を有する光が入射する。偏光変換ユニット７は、図３に示すように、光の入射側（光源側；図３中左側）から順に、第１旋光部材７１と第２旋光部材７２と第３旋光部材７３とを有する。３つの旋光部材７１，７２，７３は、それぞれ全体的に平行平面板の形態を有し、且つ互いに同じ構成を有する。
【００６２】
旋光部材７１〜７３は、スペーサー７４を介して互いに平行な状態を保つように、円環状の形態を有する保持枠７５により保持されている。保持枠７５には、光源１（図３では不図示）から偏光変換ユニット７（ひいては第１旋光部材７１）へ入射する光束が通過する開口部（光透過部）７５ａが設けられている。旋光部材７１〜７３は、例えば保持枠７５の周方向に間隔を隔てて設けられた複数の押さえ部材７６の作用により、保持枠７５の内側において所要位置に安定した状態で保持されている。
【００６３】
各旋光部材７１〜７３は、旋光性を有する光学材料である結晶材料、例えば水晶により形成されている。旋光部材７１〜７３が光路中に位置決めされている状態において、各旋光部材７１〜７３の入射面（ひいては射出面）は光軸ＡＸと直交し、その結晶光学軸は光軸ＡＸの方向とほぼ一致（すなわち入射光の進行方向であるＹ方向とほぼ一致）している。旋光部材７１（７２，７３）は、図４（Ａ）に示すように、光軸ＡＸを中心とした円形状（あるいは図示を省略したが円環状）の外形形状を有し、円の周方向に沿って１６等分して得られる１６個の分割領域を有する。
【００６４】
具体的に、旋光部材７１（７２，７３）は、１６個の分割領域として、領域７１ａ（７２ａ，７３ａ），７１ｂ（７２ｂ，７３ｂ），７１ｃ（７２ｃ，７３ｃ），７１ｄ（７２ｄ，７３ｄ），７１ｅ（７２ｅ，７３ｅ），７１ｆ（７２ｆ，７３ｆ），７１ｇ（７２ｇ，７３ｇ），７１ｈ（７２ｈ，７３ｈ），７１ｉ（７２ｉ，７３ｉ），７１ｊ（７２ｊ，７３ｊ），７１ｋ（７２ｋ，７３ｋ），７１ｍ（７２ｍ，７３ｍ），７１ｎ（７２ｎ，７３ｎ），７１ｐ（７２ｐ，７３ｐ），７１ｑ（７２ｑ，７３ｑ），および７１ｒ（７２ｒ，７３ｒ）を有する。
【００６５】
旋光部材７１（７２，７３）の１６個の分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）〜７１ｒ（７２ｒ，７３ｒ）は、入射する輪帯状の光束（図４（Ａ）中２つの破線状の円で示す）を周方向に沿って１６等分して得られる１６個の円弧状の光束がそれぞれ通過するように区分された領域である。１６個の分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）〜７１ｒ（７２ｒ，７３ｒ）において、周方向に隣り合う任意の２つの分割領域の厚さ（光軸ＡＸの方向に沿った寸法）は互いに異なり、光軸ＡＸを挟んで対向する任意の２つの分割領域は互いに等しい厚さを有する。
【００６６】
なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中の矢印Ａで示された方向から見た旋光部材７１（７２，７３）の側面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）中の矢印Ｂで示された方向から見た旋光部材７１（７２，７３）の側面図である。また、旋光部材７１（７２，７３）それぞれは、光軸ＡＸを中心とする周方向の厚み（光軸方向の厚み）が連続的に変化してもよい。この場合、図５に示すように、各領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）〜７１ｒ（７２ｒ，７３ｒ）それぞれの中心において、各領域の厚みが規定されるものとする。
【００６７】
また、上述のように配置された旋光部材７１〜７３を通過する光束の偏光状態は、通過位置により異なることになる。図６はこのことを説明するための図である。ただし、図６では、主に第１旋光部材７１と第２旋光部材７２の関係に絞って示されている。すなわち、図６に示すように、光軸ＡＸに平行な第１基準軸Ｒ１が通過する第１旋光部材７１の領域７１ａと第２旋光部材７２の領域７２ａ双方の厚みの合計（Ｄ１＋Ｄ１）は、光軸ＡＸに平行で、かつ、第１基準軸Ｒ１とは異なる第２基準軸Ｒ２が通過する第１旋光部材７１の領域７１ｅと第２旋光部材７２の領域７２ｅ双方の厚みの合計（Ｄ５＋Ｄ５）と異なる。このことは、旋光部材内における光束の総伝搬距離が通過位置ごとに異なることを意味しており、これにより、通過位置ごとに異なる偏光状態を通過光に与えることが可能になる。
【００６８】
旋光部材７１（７２，７３）は、水晶からなる平行平面板の一方の面（入射面または射出面）をエッチング処理することにより一体形成された単一の部材である。すなわち、旋光部材７１（７２，７３）の一方の面はその中心から径方向に延びる１６本の直線状の段差を有する凹凸面形状に形成される。旋光部材７１（７２，７３）の他方の面は平面状に形成されている。以上のように、旋光部材７１（７２，７３）は、周方向に変化する厚さ分布を有する。そして、旋光部材７１（７２，７３）の厚さ分布は、入射光の進行方向（光軸方向に一致したＹ方向）に沿った厚さの、入射光の進行方向と直交する面内（ＸＺ平面内）での分布であって、不均一な分布である。
【００６９】
旋光部材７１〜７３は、互いに同じ構成を有するだけでなく、互いに対応する分割領域の間の分割線が光の進行方向（Ｙ方向）から見て重なり合うように配置されている。別の表現をすれば、旋光部材７１と７２と７３とは、光の進行方向から見た厚さ分布が領域ごとに一対一対応の状態にあるように（すなわち、光の進行方向から見て同じ厚みを有する領域が重なるように）保持されている。また、別の表現をすれば、旋光部材７１と７２と７３との互いに対応する分割領域の間の分割線を光の進行方向または光軸方向に沿って当該方向と直交する平面に投影した場合にこれらの分割線同士が重なり合っている。以下、図７を参照して、水晶の旋光性について簡単に説明する。図７を参照すると、厚さｄの水晶からなる平行平面板状の光学部材１００が、その結晶光学軸と光軸ＡＸとが一致するように配置されている。この場合、光学部材１００の旋光性により、入射した直線偏光の偏光方向が光軸ＡＸ廻りにθだけ回転した状態で射出される。
【００７０】
このとき、光学部材１００の旋光性による偏光方向の回転角（旋光角度）θは、光学部材１００の厚さｄと水晶の旋光能ρとにより、次の式（ａ）で表わされる。一般に、水晶の旋光能ρは、波長依存性（使用光の波長に依存して旋光能の値が異なる性質：旋光分散）があり、具体的には使用光の波長が短くなると大きくなる傾向がある。上記非特許文献１の第１６７頁の記述によれば、２５０．３ｎｍの波長を有する光に対する水晶の旋光能ρは、１５３．９度／ｍｍである。
θ＝ｄ・ρ    （ａ）
【００７１】
再び図４を参照すると、分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）は、その中心線（光軸ＡＸから光軸ＡＸを中心とした円の径方向に延びる直線）が光軸ＡＸを通って＋Ｘ方向に延びる直線と一致するように配置されている。この分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）は、Ｚ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋６０度（図４中反時計廻りに６０度）回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ１が設定されている。図４中反時計廻りの周方向に沿って分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）に隣接した分割領域７１ｂ（７２ｂ，７３ｂ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ２が設定されている。
【００７２】
分割領域７１ｂ（７２ｂ，７３ｂ）に隣接した分割領域７１ｃ（７２ｃ，７３ｃ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋１５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ３が設定されている。分割領域７１ｃ（７２ｃ，７３ｃ）に隣接した分割領域７１ｄ（７２ｄ，７３ｄ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ４が設定されている。分割領域７１ｄ（７２ｄ，７３ｄ）に隣接した分割領域７１ｅ（７２ｅ，７３ｅ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３０度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ５が設定されている。
【００７３】
分割領域７１ｅ（７２ｅ，７３ｅ）に隣接した分割領域７１ｆ（７２ｆ，７３ｆ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ６が設定されている。分割領域７１ｆ（７２ｆ，７３ｆ）に隣接した分割領域７１ｇ（７２ｇ，７３ｇ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ７が設定されている。分割領域７１ｇ（７２ｇ，７３ｇ）に隣接した分割領域７１ｈ（７２ｈ，７３ｈ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋５２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ８が設定されている。
【００７４】
分割領域７１ｈ（７２ｈ，７３ｈ）に隣接し且つ分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）と光軸ＡＸを挟んで対向する分割領域７１ｉ（７２ｉ，７３ｉ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、分割領域７１ａ（７２ａ，７３ａ）と同様に、Ｚ方向を＋６０度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ１が設定されている。分割領域７１ｂ（７２ｂ，７３ｂ）に対向する分割領域７１ｊ（７２ｊ，７３ｊ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ２が設定されている。分割領域７１ｃ（７２ｃ，７３ｃ）に対向する分割領域７１ｋ（７２ｋ，７３ｋ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋１５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ３が設定されている。
【００７５】
分割領域７１ｄ（７２ｄ，７３ｄ）に対向する分割領域７１ｍ（７２ｍ，７３ｍ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ４が設定されている。分割領域７１ｅ（７２ｅ，７３ｅ）に対向する分割領域７１ｎ（７２ｎ，７３ｎ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３０度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ５が設定されている。分割領域７１ｆ（７２ｆ，７３ｆ）に対向する分割領域７１ｐ（７２ｐ，７３ｐ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ６が設定されている。
【００７６】
分割領域７１ｇ（７２ｇ，７３ｇ）に対向する分割領域７１ｑ（７２ｑ，７３ｑ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ７が設定されている。分割領域７１ｈ（７２ｈ，７３ｈ）に対向する分割領域７１ｒ（７２ｒ，７３ｒ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋５２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ８が設定されている。以下、図８を参照し、第１旋光部材７１（ひいては偏光変換ユニット７）にＺ方向直線偏光の光が入射するものとして、偏光変換ユニット７の作用を説明する。
【００７７】
旋光部材７１の分割領域７１ａへ入射した円弧状の断面を有する光に着目すると、旋光部材７２，７３の分割領域７２ａ，７３ａを順次経て生成される光として、光束Ｆ１は、Ｚ方向を＋１８０度（図８中反時計廻りに１８０度）回転させた方向、すなわちＺ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光になる。ここで、分割領域７１ａと７２ａと７３ａとの合成旋光角度である１８０度は、分割領域７１ａの旋光角度である６０度と、分割領域７２ａの旋光角度である６０度と、分割領域７３ａの旋光角度である６０度との和に他ならない。同様に、旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｂ〜７３ｂを経て生成される光束Ｆ２は、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【００７８】
旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｃ〜７３ｃを経て生成される光束Ｆ３は、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｄ〜７３ｄを経て生成される光束Ｆ４は、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｅ〜７３ｅを経て生成される光束Ｆ５は、Ｚ方向を＋９０度回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｆ〜７３ｆを経て生成される光束Ｆ６は、Ｚ方向を＋１１２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【００７９】
旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｇ〜７３ｇを経て生成される光束Ｆ７は、Ｚ方向を＋１３５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｈ〜７３ｈを経て生成される光束Ｆ８は、Ｚ方向を＋１５７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｉ〜７３ｉを経て生成される光束Ｆ９は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ１と同様に、Ｚ方向を＋１８０度回転させた方向、すなわちＺ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光になる。
【００８０】
旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｊ〜７３ｊを経て生成される光束Ｆ１０は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ２と同様に、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｋ〜７３ｋを経て生成される光束Ｆ１１は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ３と同様に、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｍ〜７３ｍを経て生成される光束Ｆ１２は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ４と同様に、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【００８１】
旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｎ〜７３ｎを経て生成される光束Ｆ１３は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ５と同様に、Ｚ方向を＋９０度回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｐ〜７３ｐを経て生成される光束Ｆ１４は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ６と同様に、Ｚ方向を＋１１２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｑ〜７３ｑを経て生成される光束Ｆ１５は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ７と同様に、Ｚ方向を＋１３５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材７１〜７３の分割領域７１ｒ〜７３ｒを経て生成される光束Ｆ１６は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ８と同様に、Ｚ方向を＋１５７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【００８２】
こうして、偏光変換ユニット７の直後の照明瞳には、１６等分タイプの連続性の高い周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布２１が形成される。周方向偏光状態では、輪帯状の光強度分布２１を通過する光束が、光軸ＡＸを中心とした円の接線方向に偏光方向を有する直線偏光状態になる。その結果、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳には、輪帯状の光強度分布２１に対応するほぼ連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系１３の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）にも、輪帯状の光強度分布２１に対応するほぼ連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される。
【００８３】
一般に、周方向偏光状態の輪帯状や複数極状（２極状、４極状、８極状など）の瞳強度分布に基づく周方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハＷに照射される光がｓ偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、ｓ偏光とは、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（入射面に垂直な方向に電気ベクトルが振動している偏光）のことである。入射面とは、光が媒質の境界面（被照射面：ウェハＷの表面）に達したときに、その点での境界面の法線と光の入射方向とを含む面として定義される。その結果、周方向偏光照明では、投影光学系の光学性能（焦点深度など）の向上を図ることができ、ウェハ（感光性基板）上において高いコントラストのマスクパターン像を得ることができる。
【００８４】
以上のように、偏光変換ユニット７は、光軸ＡＸに沿って隣接した状態で配置された３つの旋光部材７１〜７３（それぞれ同じ構造を有する）の協働作用により、その直後の照明瞳に１６等分タイプの連続性の高い周方向偏光状態の光強度分布２１を形成する。旋光部材７１〜７３は、光軸ＡＸを中心とした周方向（光軸に直交する平面上における光軸ＡＸを中心とした円の周方向、以下の説明において同様）に等分割された１６個の分割領域７１ａ，７２ａ，７３ａ〜７１ｒ，７２ｒ，７３ｒを有し、対応する分割領域間の分割線が光の進行方向から見て重なり合うように配置されている。したがって、周方向偏光状態の実現のために分割領域に要求される最大旋光角度（上述の例では６０度）と最小旋光角度（上述の例では７．５度）との差、すなわち所要の旋光角度範囲は、比較的小さく抑えられる。
【００８５】
このことは、水晶からなる平行平面板の一方の面をエッチング処理することにより一体形成された単一部材としての旋光部材７１〜７３を製造する際に、所要の凹凸面形状を形成するのに要求される最大加工深さ（平行平面板の厚さ方向にエッチング加工すべき深さの最大値）が比較的小さく抑えられることを意味している。換言すれば、所要の凹凸面形状を形成するのに要求される最大加工深さが比較的小さく抑えられるので、水晶からなる平行平面板の一方の面をエッチング処理することにより、一体形成された単一部材としての旋光部材７１〜７３を容易に製造することが可能になる。
【００８６】
その結果、本実施形態の偏光変換ユニット７では、上記特許文献１に記載された従来技術とは異なり、周方向の分割数と同数の部材を準備する必要がなく、且つこれらの部材を面内方向に沿って正確に並べて保持する必要もない。そのため、連続性の高い周方向偏光状態の実現のために分割数を増大させても、旋光部材７１〜７３（ひいては偏光変換ユニット７）の製造の難易度が高くなり難い。すなわち、本実施形態の偏光変換ユニット７は、製造が比較的容易な構成を有するとともに、照明光学系（２〜１３）の光路中に配置されて連続性の高い周方向偏光状態の瞳強度分布を実現することができる。
【００８７】
本実施形態の照明光学系（２〜１３）では、連続性の高い周方向偏光状態で輪帯状の瞳強度分布を実現する偏光変換ユニット７を用いて、所望の周方向偏光状態の光でマスクＭのパターン面（被照射面）を照明することができる。また、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、所望の周方向偏光状態の光でマスクＭのパターン面を照明する照明光学系（２〜１３）を用いて、転写すべきマスクＭ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周方向偏光の作用効果を良好に発揮して、微細パターンをウェハＷに正確に転写することができる。
【００８８】
なお、上述の実施形態では、偏光変換ユニット７にＺ方向直線偏光の光を入射させているが、Ｘ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光の光を偏光変換ユニット７に入射させると、偏光変換ユニット７の直後の照明瞳には、図９に示すように、１６等分タイプの連続性の高い径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布２２が形成される。その結果、マイクロフライアイレンズ１０の直後の照明瞳、結像光学系１３の瞳位置、および投影光学系ＰＬの瞳位置にも、輪帯状の光強度分布２１に対応するほぼ連続的な径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される。
【００８９】
一般に、径方向偏光状態の輪帯状や複数極状の瞳強度分布に基づく径方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハＷに照射される光がｐ偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、ｐ偏光とは、上述のように定義される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）のことである。その結果、径方向偏光照明では、ウェハＷに塗布されたレジストにおける光の反射率を小さく抑えて、ウェハ（感光性基板）上において良好なマスクパターン像を得ることができる。
【００９０】
また、上述の実施形態では、図３および図４に示す特定の構成を有する偏光変換ユニット７を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、偏光変換ユニットの構成については、様々な形態が可能である。具体的に、偏光変換ユニットの配置位置、旋光部材の数、旋光部材の材質、旋光部材の構成（外形形状、面形状（厚さ分布）、凹凸面が形成される側、凹凸面の数などの相違）、旋光部材同士の配置、旋光部材の加工手法などについては、様々な形態が可能である（例えば、図５を参照）。
【００９１】
例えば、上述の実施形態では、偏光変換ユニット７がアフォーカルレンズ６の瞳位置またはその近傍に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、偏光変換ユニット７を、照明光学系（２〜１３）の他の照明瞳の位置またはその近傍の位置に配置することができる。具体的に、マイクロフライアイレンズ１０の入射面の近傍、マイクロフライアイレンズ１０の射出面の近傍、結像光学系１３の瞳位置またはその近傍などに、偏光変換ユニット７を配置することもできる。
【００９２】
また、上述の実施形態では、旋光部材７１〜７３が、水晶からなる平行平面板の一方の面をエッチング処理すること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、水晶以外の旋光性を有する光学材料により旋光部材を形成することもできる。また、エッチング処理以外の適当な加工手法を用いて、旋光部材を形成することもできる。また、平行平面板の両方の面を加工することにより、旋光部材を形成することもできる。この場合、１つの面に対して要求される最大加工深さは、上述の実施形態における最大加工深さに比して半減する。
【００９３】
また、上述の実施形態では、旋光部材７１〜７３が光軸ＡＸを中心とした周方向に等分割された１６個の分割領域を有しているが、分割領域の数は１６個には限定されずに、２個、４個、８個、３２個であっても良く、等分割でなくても良い。また、旋光部材７１〜７３は周方向に分割された複数の分割領域を有する構成には限定されず、たとえばそれぞれの分割領域が多角形（典型的には矩形や六角形など最密充填が可能な形状）であり、これらの分割領域が旋光部材の配置面に沿って２次元的に配置されるものであっても良い。
【００９４】
また、上述の実施形態では、偏光変換ユニット７が３つの旋光部材７１〜７３を備えている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１０に示すように２つの旋光部材８１，８２を用いて偏光変換ユニット７Ａを構成することも可能である。変形例にかかる偏光変換ユニット７Ａは、光の入射側（光源側；図１０中左側）から順に、第１旋光部材８１と第２旋光部材８２とを有する。
【００９５】
以下、説明を単純化するために、旋光部材８１，８２は、上述の実施形態における旋光部材７１，７２に対応した部材であって、旋光部材７１，７２と同じ構造および厚さ分布を有するものとする。また、旋光部材８１と８２とは、旋光部材７１と７２との位置関係と同様に、互いに対応する分割領域間の分割線が光の進行方向（Ｙ方向）から見て重なり合うように配置されているものとする。ただし、旋光部材８１，８２は、旋光部材７１，７２とは異なり、水晶からなる平行平面板の両方の面（入射面および射出面）をエッチング処理することにより一体形成された単一部材である。
【００９６】
旋光部材８１（８２）は、図１１に示すように、光軸ＡＸを中心とする円形状（あるいは図示を省略したが円環状）の外形形状を有し、光軸ＡＸを中心とした周方向に沿って１６等分して得られる１６個の分割領域を有する。具体的に、旋光部材８１（８２）は、１６個の分割領域として、領域８１ａ（８２ａ），８１ｂ（８２ｂ），８１ｃ（８２ｃ），８１ｄ（８２ｄ），８１ｅ（８２ｅ），８１ｆ（８２ｆ），８１ｇ（８２ｇ），８１ｈ（８２ｈ），８１ｉ（８２ｉ），８１ｊ（８２ｊ），８１ｋ（８２ｋ），８１ｍ（８２ｍ），８１ｎ（８２ｎ），８１ｐ（８２ｐ），８１ｑ（８２ｑ），および８１ｒ（８２ｒ）を有する。
【００９７】
分割領域８１ａ（８２ａ）は、Ｚ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋９０度（図１１中反時計廻りに９０度）回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光の光を射出するように厚さＤ１が設定されている。図１１中反時計廻りの周方向に沿って分割領域８１ａ（８２ａ）に隣接した分割領域８１ｂ（８２ｂ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋１１．２５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ２が設定されている。
【００９８】
分割領域８１ｂ（８２ｂ）に隣接した分割領域８１ｃ（８２ｃ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ３が設定されている。分割領域８１ｃ（８２ｃ）に隣接した分割領域８１ｄ（８２ｄ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３３．７５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ４が設定されている。分割領域８１ｄ（８２ｄ）に隣接した分割領域８１ｅ（８２ｅ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ５が設定されている。
【００９９】
分割領域８１ｅ（８２ｅ）に隣接した分割領域８１ｆ（８２ｆ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋５６．２５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ６が設定されている。分割領域８１ｆ（８２ｆ）に隣接した分割領域８１ｇ（８２ｇ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ７が設定されている。分割領域８１ｇ（８２ｇ）に隣接した分割領域８１ｈ（８２ｈ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋７８．７５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ８が設定されている。
【０１００】
分割領域８１ｈ（８２ｈ）に隣接し且つ分割領域８１ａ（８２ａ）と光軸ＡＸを挟んで対向する分割領域８１ｉ（８２ｉ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、分割領域８１ａ（８２ａ）と同様に、Ｚ方向を＋９０度回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光の光を射出するように厚さＤ１が設定されている。分割領域８１ｂ（８２ｂ）に対向する分割領域８１ｊ（８２ｊ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋１１．２５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ２が設定されている。分割領域８１ｃ（８２ｃ）に対向する分割領域８１ｋ（８２ｋ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ３が設定されている。
【０１０１】
分割領域８１ｄ（８２ｄ）に対向する分割領域８１ｍ（８２ｍ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋３３．７５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ４が設定されている。分割領域８１ｅ（８２ｅ）に対向する分割領域８１ｎ（８２ｎ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ５が設定されている。分割領域８１ｆ（８２ｆ）に対向する分割領域８１ｐ（８２ｐ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋５６．２５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ６が設定されている。
【０１０２】
分割領域８１ｇ（８２ｇ）に対向する分割領域８１ｑ（８２ｑ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ７が設定されている。分割領域８１ｈ（８２ｈ）に対向する分割領域８１ｒ（８２ｒ）は、Ｚ方向直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向を＋７８．７５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さＤ８が設定されている。以下、図１２を参照し、第１旋光部材８１（ひいては偏光変換ユニット７Ａ）にＺ方向直線偏光の光が入射するものとして、偏光変換ユニット７Ａの作用を説明する。
【０１０３】
旋光部材８１の分割領域８１ａへ入射した円弧状の断面を有する光に着目すると、旋光部材８２の分割領域８２ａを経て生成される光として光束Ｆ１は、Ｚ方向を＋１８０度（図１２中反時計廻りに１８０度）回転させた方向、すなわちＺ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光になる。ここで、分割領域８１ａと８２ａとの合成旋光角度である１８０度は、分割領域８１ａの旋光角度である９０度と、分割領域８２ａの旋光角度である９０度との和に他ならない。同様に、旋光部材８１，８２の分割領域８１ｂ，８２ｂを経て生成される光束Ｆ２は、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【０１０４】
旋光部材８１，８２の分割領域８１ｃ，８２ｃを経て生成される光束Ｆ３は、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｄ，８２ｄを経て生成される光束Ｆ４は、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｅ，８２ｅを経て生成される光束Ｆ５は、Ｚ方向を＋９０度回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｆ，８２ｆを経て生成される光束Ｆ６は、Ｚ方向を＋１１２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【０１０５】
旋光部材８１，８２の分割領域８１ｇ，８２ｇを経て生成される光束Ｆ７は、Ｚ方向を＋１３５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｈ，８２ｈを経て生成される光束Ｆ８は、Ｚ方向を＋１５７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｉ，８２ｉを経て生成される光束Ｆ９は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ１と同様に、Ｚ方向を＋１８０度回転させた方向、すなわちＺ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光になる。
【０１０６】
旋光部材８１，８２の分割領域８１ｊ，８２ｊを経て生成される光束Ｆ１０は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ２と同様に、Ｚ方向を＋２２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｋ，８２ｋを経て生成される光束Ｆ１１は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ３と同様に、Ｚ方向を＋４５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｍ，８２ｍを経て生成される光束Ｆ１２は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ４と同様に、Ｚ方向を＋６７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【０１０７】
旋光部材８１，８２の分割領域８１ｎ，８２ｎを経て生成される光束Ｆ１３は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ５と同様に、Ｚ方向を＋９０度回転させた方向、すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｐ，８２ｐを経て生成される光束Ｆ１４は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ６と同様に、Ｚ方向を＋１１２．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｑ，８２ｑを経て生成される光束Ｆ１５は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ７と同様に、Ｚ方向を＋１３５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。旋光部材８１，８２の分割領域８１ｒ，８２ｒを経て生成される光束Ｆ１６は、光軸ＡＸを挟んで対向する光束Ｆ８と同様に、Ｚ方向を＋１５７．５度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光になる。
【０１０８】
こうして、偏光変換ユニット７Ａの直後の照明瞳には、１６等分タイプの連続性の高い周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布２３が形成される。また、図示を省略したが、Ｘ方向直線偏光の光を偏光変換ユニット７Ａに入射させると、その直後の照明瞳には、１６等分タイプの連続性の高い径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される（図９を参照）。偏光変換ユニット７Ａは２つの旋光部材８１，８２から構成されているため、周方向偏光状態の実現のために各旋光部材８１，８２に要求される最大旋光角度（上述の例では９０度）と最小旋光角度（上述の例では１１．２５度）との差である所要旋光角度範囲が、３つの旋光部材７１〜７３から構成された偏光変換ユニット７の各旋光部材７１〜７３に要求される旋光角度範囲よりも大きくなる。
【０１０９】
しかしながら、旋光部材８１，８２では平行平面板の両面をエッチング処理しているので、旋光部材８１，８２における所要の最大加工深さは、片面しかエッチング処理していない旋光部材７１〜７３における所要の最大加工深さよりも小さくなる。なお、平行平面板の一方の面を加工することにより、旋光部材８１，８２と同じ偏光変換特性を有する旋光部材を形成することもできる。ただし、その場合、旋光部材に要求される最大加工深さは、上述の変形例における最大加工深さに比して倍増する。
【０１１０】
また、上述の変形例にかかる旋光部材８１，８２においても、上述の実施形態にかかる旋光部材７１〜７３と同様に、分割領域の数は１６個には限定されずに、２個、４個、８個、３２個であっても良く、また等分割でなくても良い。また、旋光部材８１，８２は周方向に分割された複数の分割領域を有する構成には限定されず、たとえばそれぞれの分割領域が多角形（典型的には矩形や六角形など最密充填が可能な形状）であり、これらの分割領域が旋光部材の配置面に沿って２次元的に配置されるものであっても良い。
【０１１１】
上述の実施形態および変形例では、複数の旋光部材（７１〜７３；８１および８２）が光軸ＡＸに沿って隣接するよう配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、複数の旋光部材のうちの一方の旋光部材と他方の旋光部材とを互いに光学的に共役にするリレー光学系を備える構成も可能である。
【０１１２】
また、上述の実施形態および変形例では、旋光部材（７１〜７３；８１，８２）において光軸ＡＸを中心とした周方向に分割された複数の分割領域のうちの隣り合う任意の２つの領域の厚さが互いに異なっている。換言すれば、旋光部材（７１〜７３；８１，８２）は、光軸ＡＸを中心とした周方向に沿って階段状に（不連続的に）変化する厚さ分布を有する。しかしながら、これに限定されることなく、光軸ＡＸを中心とした周方向に連続的に変化する厚さ分布を有する旋光部材を用いて偏光変換ユニットを構成することもできる（図５を参照）。
【０１１３】
また、上述の実施形態および変形例では、旋光部材（７１〜７３；８１，８２）が、一体形成された単一部材により構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、図１３に示すように、例えば上述の実施形態における第１旋光部材７１に対応する構成を有する旋光部材７１Ａを、一体形成された第１分割部材７１Ａａと、一体形成された第２分割部材７１Ａｂとにより構成することもできる。
【０１１４】
なお、上述の説明では、照明瞳に輪帯状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち輪帯照明を例にとって、実施形態の作用効果を説明している。しかしながら、輪帯照明に限定されることなく、例えば複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に実施形態を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。
【０１１５】
上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ１０を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、ズームレンズ９の代わりに、所定面ＩＰからの光を集光する集光光学系を配置する。そして、マイクロフライアイレンズ１０とコンデンサー光学系１１との代わりに、所定面ＩＰからの光を集光する集光光学系の後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータが配置される。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がマスクブラインド１２の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系１３内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、上記の集光光学系、上記の結像光学系、およびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【０１１６】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば上記特許文献１５および１６に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。ここでは、上記特許文献１６の教示を参照として援用する。
【０１１７】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【０１１８】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１４は、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。図１４に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストが塗布される（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写され（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行われる（ステップＳ４６：現像工程）。
【０１１９】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行われる（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行われる。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。
【０１２０】
図１５は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１５に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行われる。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成される。このパターン形成工程には、露光工程と、現像工程と、加工工程が含まれる。露光工程では、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンが転写される。現像工程では、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行うことにより、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成される。加工工程では、現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面が加工される。
【０１２１】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタが形成される。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０で所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２で形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）が組み立てられる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルが形成される。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４で組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品が取り付けられる。
【０１２２】
また、実施形態は、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、実施形態は、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。
【０１２３】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などを適用することもできる。
【０１２４】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、上記特許文献１７に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、上記特許文献１８に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、上記特許文献１９に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、上記特許文献１７〜１９の教示を参照として援用する。
【０１２５】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系であるが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系とすることもできる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  光源
４  偏光状態切換部
５  回折光学素子
６  アフォーカルレンズ
７，７Ａ  偏光変換ユニット
７１〜７３，８１，８２  旋光部材
７４  スペーサー
７５  保持枠
８  円錐アキシコン系
９  ズームレンズ
１０  マイクロフライアイレンズ
１１  コンデンサー光学系
１２  マスクブラインド
１３  結像光学系
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【図１】
2011176282.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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