(57)【要約】      （修正有）【課題】波長板として機能する光学部材の製造誤差の影響を実質的に受けることなく、所望の偏光状態の光で被照射面を照明する照明光学装置を提供する。【解決手段】光源（１）からの光に基づいて被照射面（Ｍ，Ｗ）を照明する照明光学装置。照明瞳面またはその近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子（１２）を備えている。偏光変換素子は、入射する直線偏光に旋光角度を可変的に付与するための複数の可変旋光部材を有する。各可変旋光部材は、旋光性を有する光学材料により形成され且つ光軸（ＡＸ）と交差する方向に沿って相対的に移動可能な２つの偏角プリズムを有する。【選択図】図１
2011249814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光に基づいて所望の偏光状態のもとで被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面を照明する光の偏光状態を局所的に変更する第１偏光変更手段と、
前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での偏光状態を局所的に変更する第２偏光変更手段と、を備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記第１および第２偏光変更手段のうちの少なくとも一方は、通過する光の位相を局所的に変化させるための位相部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記位相部材は、二軸性結晶材料により形成され且つ光軸方向に互いに接近して配置された一対の光学部材を有し、
前記一対の光学部材は、一方の光学部材の結晶光学軸と他方の光学部材の結晶光学軸とが互いにほぼ直交するように位置決めされ、
前記一対の光学部材は、光軸と平行な複数の直線に沿った前記一方の光学部材の厚さと前記他方の光学部材の厚さとの差が互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記位相部材は、前記瞳面上の複数の領域の各々に対応して配置されて通過する光束の位相変化を調節可能な複数の位相変化調節部を有することを特徴とする請求項２または３に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記位相変化調節部は、バビネ・ソレイユ波長板を有することを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記第１および第２偏光変更手段の少なくとも一方は、入射する光の偏光状態を局所的に調整可能とする偏光可変部材を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記偏光可変部材は、入射する光の偏光状態を複数の局所領域にて独立に調整するための複数の偏光可変素子を有することを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光状態測定器をさらに備え、
前記第１および第２偏光変更手段の少なくとも一方は、前記偏光状態測定器の測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記第１偏光変更手段は、前記被照射面、前記被照射面の近傍の位置、前記被照射面と光学的に共役な位置および前記被照射面と光学的に共役な位置の近傍の位置のいずれかに配置され、
前記第２偏光変更手段は、前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
照明瞳面またはその近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子を備え、
前記偏光変換素子は、前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での光の偏光状態を局所的に変更することを特徴とする照明光学装置。
【請求項１１】
前記偏光変換素子は、入射する直線偏光に旋光角度を可変的に付与するための複数の可変旋光部材を有することを特徴とする請求項１０に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記複数の可変旋光部材の各々は、旋光性を有する光学材料により形成され且つ前記照明光学装置の光軸と交差する方向に沿って相対的に移動可能な２つの偏角プリズムを有することを特徴とする請求項１１に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記２つの偏角プリズムは、結晶光学軸が前記光軸にほぼ平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
前記２つの偏角プリズムは、互いに補完的なくさび状の断面形状を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
前記複数の可変旋光部材は、前記照明光学装置の光軸を中心とする円の周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１６】
前記複数の可変旋光部材の各々は、ほぼ扇形形状を有することを特徴とする請求項１５に記載の照明光学装置。
【請求項１７】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光状態測定器をさらに備え、
前記複数の可変旋光部材は、前記偏光状態測定器の測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１８】
前記偏光変換素子は、入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与するための複数の可変位相差部材を有することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１９】
前記複数の可変位相差部材の各々は、前記照明光学装置の光軸にほぼ平行な軸線を中心として回転自在に構成されたバビネ補償器またはソレイユ補償器を有することを特徴とする請求項１８に記載の照明光学装置。
【請求項２０】
前記複数の可変位相差部材は、前記照明光学装置の光軸を中心とする円の周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の照明光学装置。
【請求項２１】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光状態測定器をさらに備え、
前記複数の可変位相差部材は、前記偏光状態測定器の測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２２】
前記被照射面の近傍、前記被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための別の偏光変換素子を備え、
前記別の偏光変換素子は、前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更することを特徴とする請求項１０乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２３】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面の近傍、前記被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子を備え、
前記偏光変換素子は、前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更することを特徴とする照明光学装置。
【請求項２４】
前記偏光変換素子は、入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与するための複数の可変位相差部材を有することを特徴とする請求項２３に記載の照明光学装置。
【請求項２５】
前記複数の可変位相差部材の各々は、前記照明光学装置の光軸にほぼ平行な軸線を中心として回転自在に構成されたバビネ補償器またはソレイユ補償器を有することを特徴とする請求項２４に記載の照明光学装置。
【請求項２６】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光状態測定器をさらに備え、
前記複数の可変位相差部材は、前記偏光状態測定器の測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項２４または２５に記載の照明光学装置。
【請求項２７】
前記偏光変換素子は、入射する直線偏光に旋光角度を可変的に付与するための複数の可変旋光部材を有することを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２８】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定するための偏光状態測定器をさらに備え、
前記複数の可変旋光部材は、前記偏光状態測定器の測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項２７に記載の照明光学装置。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項３０】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の照明光学装置を用いて、所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項３１】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の照明光学装置を用いて、所定のパターンを感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３２】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置の調整方法であって、
入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与する可変位相差部材を準備する第１工程と、
前記可変位相差部材が付与する前記位相差を所定の値に設定する第２工程と、
前記可変位相差部材を前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置する第３工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項３３】
前記第３工程は、前記第２工程にて前記位相差が前記所定の値に設定された前記可変位相差部材を前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置することを特徴とする請求項３２に記載の調整方法。
【請求項３４】
前記第２工程は、前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された前記可変位相差付与部材を介した光を測定する第４工程と、該第４工程による測定結果に基づいて前記可変位相差付与部材の前記位相差を所定の値に設定する第５工程とを含むことを特徴とする請求項３２に記載の調整方法。
【請求項３５】
前記第４工程では、前記被照射面に達する光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項３４に記載の調整方法。
【請求項３６】
前記可変位相差部材を前記照明光学装置の光軸廻りに回転させる第６工程を含むことを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３７】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置の調整方法であって、
前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更する第１工程と、
前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での光の偏光状態を局所的に変更する第２工程と、を含むことを特徴とする調整方法。
【請求項３８】
前記第１および第２工程のうちの少なくとも一方の工程は、通過する光の位相を局所的に変化させる第３工程を有することを特徴とする請求項３７に記載の調整方法。
【請求項３９】
前記第１および第２工程のうちの少なくとも一方の工程は、入射する直線偏光に旋光角度を可変的に付与する第４工程を有することを特徴とする請求項３７または３８に記載の調整方法。
【請求項４０】
前記被照射面に達する光の偏光状態を測定する偏光状態測定工程をさらに含み、
前記第１および第２工程のうちの少なくとも一方の工程では、前記偏光状態測定工程での測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項３７乃至３９のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項４１】
前記第１工程では、前記被照射面、前記被照射面の近傍の位置、前記被照射面と光学的に共役な位置および前記被照射面と光学的に共役な位置の近傍の位置のいずれかにおける偏光状態を局所的に変更し、
前記第２工程では、前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置における偏光状態を局所的に変更することを特徴とする請求項３７乃至４０のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項４２】
請求項３２乃至４１のいずれか１項に記載の調整方法に従って調整されたことを特徴とする照明光学装置。
【請求項４３】
照明光学装置により所定のパターンを照明し、該所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置の調整方法であって、
前記照明光学装置を、請求項３２乃至４１のいずれか１項に記載の調整方法に従って調整することを特徴とする調整方法。
【請求項４４】
前記感光性基板に達する光の偏光状態を測定する偏光状態測定工程をさらに含み、
前記第１および第２工程のうちの少なくとも一方の工程では、前記偏光状態測定工程での測定結果に応じてそれぞれ調整されることを特徴とする請求項４３に記載の調整方法。
【請求項４５】
請求項４３または４４に記載の調整方法に従って調整されたことを特徴とする露光装置。
【請求項４６】
第１マスク上の第１パターンを照明する第１照明光学装置を備え、前記第１マスクの前記第１パターンを感光性基板に露光する第１露光装置と、
第２マスク上の第２パターンを照明する第２照明光学装置を備え、前記第２マスクの前記第２パターンを前記感光性基板に露光する第２露光装置とを備える露光システムの調整方法であって、
前記第１および第２照明光学装置を、請求項３２乃至４１のいずれか１項に記載の調整方法に従って調整することを特徴とする調整方法。
【請求項４７】
前記第１および第２露光装置における前記感光性基板へ向かう光の偏光状態を計測する工程と、
該計測された偏光状態に基づいて、前記第１および第２露光装置における前記可変位相差部材を調整する工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項４６に記載の調整方法。
【請求項４８】
前記可変位相差部材を調整する工程では、前記第１露光装置における前記感光性基板へ向かう光の偏光状態と、前記第２露光装置における前記感光性基板へ向かう光の偏光状態とをほぼ一致するように調整することを特徴とする請求項４７に記載の調整方法。
【請求項４９】
前記可変位相差部材を調整する工程は、前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更する工程と、前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での光の偏光状態を局所的に変更する工程との少なくとも一方の工程を含むことを特徴とする請求項４７または４８に記載の調整方法。
【請求項５０】
請求項４６乃至４９のいずれか１項に記載の調整方法に従って調整されたことを特徴とする露光システム。
【請求項５１】
請求項５０に記載される第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイとを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にしたことを特徴とするマイクロデバイス製造工場。
【請求項５２】
請求項５０に記載される第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群をマイクロデバイス製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによってマイクロデバイスを製造する工程とを有することを特徴とするマイクロデバイス製造方法。
【請求項５３】
前記製造装置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記マイクロデバイス製造工場外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有することを特徴とする請求項５２に記載のマイクロデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学装置の調整方法、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するのに使用される露光装置などに好適な照明光学装置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束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ（またはマイクロレンズアレイなど）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。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズ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。
【０００３】
マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウ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。現在、露光光源として、波長が２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や、波長が１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などが用いられている。
【０００４】
従来の露光装置では、マスクパターンに応じて、この種の光源から供給される光を波長板により所望の偏光方向を有する直線偏光の光に変換してマスクを照明している（たとえば特許文献１を参照）。具体的に、特許文献１に記載された従来の露光装置では、光源と回折光学素子（光束変換素子）との間の光路中に、水晶により形成された１／４波長板および１／２波長板が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０５１７１７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、１／４波長板や１／２波長板のような波長板を１枚の水晶板で精度良く製造することは困難である。製造誤差に起因して波長板が正確に機能しない場合には、所望の直線偏光の光でマスク（ひいてはウェハ）を照明することができず、結果としてマスクパターンに応じた所望の照明条件で良好な露光を行うことができない。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、波長板として機能する光学部材の製造誤差の影響を実質的に受けることなく、所望の偏光状態の光で被照射面を照明することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面に設定されたマスクを所望の偏光状態の光で照明する照明光学装置を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光に基づいて所望の偏光状態のもとで被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面を照明する光の偏光状態を局所的に変更する第１偏光変更手段と、
前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での偏光状態を局所的に変更する第２偏光変更手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
照明瞳面またはその近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子を備え、
前記偏光変換素子は、前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での光の偏光状態を局所的に変更することを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面の近傍、前記被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に配置されて、入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子を備え、
前記偏光変換素子は、前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更することを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、第１形態〜第３形態の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第５形態では、第１形態〜第３形態の照明光学装置を用いて、所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１３】
本発明の第６形態では、第１形態〜第３形態の照明光学装置を用いて、所定のパターンを感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の第７形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置の調整方法であって、
入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与する可変位相差部材を準備する第１工程と、
前記可変位相差部材が付与する前記位相差を所定の値に設定する第２工程と、
前記可変位相差部材を前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置する第３工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１５】
本発明の第８形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置の調整方法であって、
前記被照射面での照明光の偏光状態を局所的に変更する第１工程と、
前記照明光学装置の瞳面もしくはその近傍の位置での光の偏光状態を局所的に変更する第２工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１６】
本発明の第９形態では、第７形態または第８形態の調整方法に従って調整されたことを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１０形態では、照明光学装置により所定のパターンを照明し、該所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置の調整方法であって、
前記照明光学装置を、第７形態または第８形態の調整方法に従って調整することを特徴とする調整方法を提供する。
【００１８】
本発明の第１１形態では、第１マスク上の第１パターンを照明する第１照明光学装置を備え、前記第１マスクの前記第１パターンを感光性基板に露光する第１露光装置と、
第２マスク上の第２パターンを照明する第２照明光学装置を備え、前記第２マスクの前記第２パターンを前記感光性基板に露光する第２露光装置とを備える露光システムの調整方法であって、
前記第１および第２照明光学装置を、第７形態または第８形態の調整方法に従って調整することを特徴とする調整方法を提供する。
【００１９】
本発明の第１２形態では、第１１形態の調整方法に従って調整されたことを特徴とする露光システムを提供する。
【００２０】
本発明の第１３形態では、第１２形態の第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイとを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にしたことを特徴とするマイクロデバイス製造工場を提供する。
【００２１】
本発明の第１４形態では、第１２形態の第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群をマイクロデバイス製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによってマイクロデバイスを製造する工程とを有することを特徴とするマイクロデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の１つの態様では、瞳面での局所的な偏光状態を可変にすることができるため、たとえば被照射面に配置されるパターンを照明して感光性基板に露光する場合に最適な照明条件とすることができる。また、本発明の別の態様では、被照射面上での局所的な偏光状態を可変にすることができるため、たとえば被照射面に配置されるパターンを照明して感光性基板に露光する場合にパターン転写状態の面内差を低減することができる。
【００２３】
また、本発明のさらに別の態様では、１／４波長板や１／２波長板のような波長板を１枚の水晶板により製造する従来技術とは異なり、波長板として機能する光学部材として、例えばソレイユ補償器やバビネ補償器のように入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与する可変位相差部材を用いているので、可変位相差部材を構成する光学要素にある程度の製造誤差があっても、たとえば１／４波長板や１／２波長板として正確に機能するように調整してから用いることができる。
【００２４】
したがって、本発明の照明光学装置では、波長板として機能する光学部材を構成する各光学要素の製造誤差の影響を実質的に受けることなく、所望の偏光状態の光で被照射面としてのマスクを照明することができる。その結果、本発明の露光装置および露光方法では、被照射面に設定されたパターンを所望の偏光状態の光で照明する照明光学装置を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の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】図１の偏光状態測定部の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態にかかる各可変位相差部材の構成を概略的に示す図である。
【図４】第１変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図５】第１変形例にかかる可変旋光ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図６】図５の可変旋光ユニットを構成する各可変旋光部材の構成を概略的に示す図である。
【図７】水晶の旋光性について説明する図である。
【図８】図５の可変旋光ユニットの作用により周方向偏光状態に設定された輪帯状の二次光源を概略的に示す図である。
【図９】図５の可変旋光ユニットの作用により径方向偏光状態に設定された輪帯状の二次光源を概略的に示す図である。
【図１０】本実施形態にかかる可変位相差ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１１】図１０の可変位相差ユニットの作用を模式的に説明する図である。
【図１２】本実施形態にかかる別の可変位相差ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１３】図１２の可変位相差ユニットの作用を模式的に説明する図である。
【図１４】第２変形例にかかる可変旋光ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１４の例の変形例にかかる可変旋光ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１６】第３変形例にかかる可変旋光／移相ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１７】（ａ）は多極状の二次光源を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す多極状の二次光源を形成する光束が可変移相ユニットの移相子から射出されるときの位置関係を示す図である。
【図１８】第４変形例にかかる一対の非球面旋光子の構成および作用を模式的に示す図である。
【図１９】一対の非球面旋光子（移相子）に付与される旋光量（移相量）分布の一例を模式的に示す図である。
【図２０】一対の非球面旋光子（移相子）に付与される旋光量（移相量）分布の別の例を模式的に示す図である。
【図２１】入射位置に応じて旋光量（移相量）の異なる旋光量（移相量）分布を有する３つの非球面旋光子（移相子）を用いる変形例を概略的に示す図である。
【図２２】図２１の変形例において非球面旋光子（移相子）を通過する軸上光束および軸外光束の断面をそれぞれ示す図である。
【図２３】本実施形態にかかる照明光学装置の調整方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。
【図２４】本実施形態の変形例にかかる調整方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。
【図２５】本実施形態の全体システムをある角度から切り出して表現したものである。
【図２６】本実施形態の全体システムを図２５とは別の角度から切り出して表現した概念図である。
【図２７】図２６のシステムにおいてディスプレイ上に提供されるユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図２８】旋光量（移相量）分布の一次成分（傾斜成分）のみを補正するのに用いられる非球面旋光子（移相子）の構成を概略的に示す図である。
【図２９】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図３０】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の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において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図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。
【００２７】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に拡大され、１／４波長板として機能する第１可変位相差部材３、１／２波長板として機能する第２可変位相差部材４、デポラライザ（非偏光化素子）５、輪帯照明用の回折光学素子６を介して、アフォーカルレンズ７に入射する。
【００２８】
第１可変位相差部材３、第２可変位相差部材４およびデポラライザ５は後述するように偏光状態切換手段を構成しているが、その構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ７は、前側レンズ群７ａの前側焦点位置と回折光学素子６の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群７ｂの後側焦点位置と図中破線で示す所定面８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。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。
【００２９】
具体的には、輪帯照明用の回折光学素子６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、光束変換素子としての回折光学素子６に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ７の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ７から射出される。アフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａと後側レンズ群７ｂとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、可変位相差ユニット９および円錐アキシコン系１０が配置されている。可変位相差ユニ
ット９および円錐アキシコン系１０の構成および作用については後述する。
【００３０】
アフォーカルレンズ７を介した光束は、σ値（σ値＝照明光学装置のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ１１および可変旋光ユニット１２を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１３に入射する。可変旋光ユニット１２の構成および作用については後述する。マイクロフライアイレンズ１３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。
【００３１】
ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
【００３２】
所定面８の位置はズームレンズ１１の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ１３の入射面はズームレンズ１１の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ１１は、所定面８とマイクロフライアイレンズ１３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７の瞳面とマイクロフライアイレンズ１３の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。可変旋光ユニット１２は、マイクロフライアイレンズ１３の直前に配置され、ひいてはアフォーカルレンズ７の瞳面と光学的にほぼ共役に配置されている。
【００３３】
したがって、マイクロフライアイレンズ１３の入射面上には、アフォーカルレンズ７の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ１１の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ１３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。
【００３４】
マイクロフライアイレンズ１３に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳）には、入射光束によって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が形成される。マイクロフライアイレンズ１３の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、ビームスプリッター１４ａおよびコンデンサー光学系１５を介した後、マスクブラインド１６を重畳的に照明する。ビームスプリッター１４ａを内蔵する偏光モニター１４の構成および作用については後述
する。
【００３５】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１６には、マイクロフライアイレンズ１３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１６の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１７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。すなわち、結像光学系１７は、マスクブラインド１６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。
【００３６】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、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。
【００３７】
なお、輪帯照明用の回折光学素子６に代えて、４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、４極照明を行うことができる。４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束が入射した場合に、そのファーフィールドに４極状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、４極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ１３の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４つの円形状の照野からなる４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１３の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ４極状の二次光源が形成される。
【００３８】
また、輪帯照明用の回折光学素子６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束が入射した場合に、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束は、マイクロフライアイレンズ１３の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形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１３の後側焦点面またはその近傍にも、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。
【００３９】
さらに、輪帯照明用の回折光学素子６に代えて、他の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、様々な複数極照明（２極照明、８極照明など）を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子６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。
【００４０】
円錐アキシコン系１０は、光源側から順に、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た第１プリズム部材１０ａと、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た第２プリズム部材１０ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材１０ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１０ｂ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。また、第１プリズム部材１０ａおよび第２プリズム部材１０ｂ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１０ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１０ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、輪帯状または４極状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系１０の作用およびズームレンズ１１の作用を説明する。
【００４１】
ここで、第１プリズム部材１０ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１０ｂ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１０は平行平面板として機能し、形成される輪帯状または４極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１０ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１０ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状または４極状の二次光源の幅（輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２；４極状の二次光源に外接する円の直径（外径）と内接する円の直径（内径）との差の１／２）を一定に保ちつつ、輪帯状または４極状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、輪帯状または４極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。
【００４２】
ズームレンズ１１は、輪帯状または４極状の二次光源の全体形状を相似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１１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、輪帯状または４極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１１の作用により、輪帯状または４極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１０およびズームレンズ１１の作用により、輪帯状または４極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。
【００４３】
偏光モニター１４は、マイクロフライアイレンズ１３とコンデンサー光学系１５との間の光路中に配置されたビームスプリッター１４ａを備えており、このビームスプリッター１４ａへの入射光の偏光状態を検知する機能を有する。換言すれば、偏光モニター１４の検知結果に基づいて、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）への照明光が所望の偏光状態（非偏光状態を含む概念）になっているか否かが随時検出される。
【００４４】
図２は、図１の偏光状態測定部の内部構成を概略的に示す図である。本実施形態では、図２に示すように、ウェハＷを保持するためのウェハステージＷＳに、ウェハＷに対する照明光（露光光）の偏光状態を測定するための偏光状態測定部１８が設けられている。偏光状態測定部１８は、ウェハＷの露光面の高さ位置において二次元的に位置決め可能なピンホール部材４０を備えている。なお、偏光状態測定部１８の使用時には、ウェハＷは光路から退避する。
【００４５】
ピンホール部材４０のピンホール４０ａを通過した光は、コリメートレンズ４１を介してほぼ平行な光束になり、反射鏡４２で反射された後、リレーレンズ系４３に入射する。リレーレンズ系４３を介したほぼ平行な光束は、移相子としてのλ／４板４４および偏光子としての偏光ビームスプリッター４５を介した後、二次元ＣＣＤ４６の検出面４６ａに達する。二次元ＣＣＤ４６の出力は、制御部（不図示）に供給される。ここで、λ／４板４４は、光軸を中心として回転可能に構成されており、このλ／４板４４には、その光軸を中心とした回転角を設定するための設定部４７が接続されている。
【００４６】
こうして、ウェハＷに対する照明光の偏光度が０でない場合には、設定部４７を介してλ／４板４４を光軸廻りに回転させることにより二次元ＣＣＤ４６の検出面４６ａにおける光強度分布が変化する。したがって、偏光状態測定部１８では、設定部４７を用いてλ／４板４４を光軸廻りに回転させながら検出面４６ａにおける光強度分布の変化を検出し、この検出結果から回転移相子法により照明光の偏光状態（偏光度；光に関するストークスパラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３）を測定することができる。
【００４７】
なお、回転移相子法については、例えば鶴田著，「光の鉛筆−光技術者のための応用光学」，株式会社新技術コミュニケーションズなどに詳しく記載されている。実際には、ピンホール部材４０（ひいてはピンホール４０ａ）をウェハ面に沿って二次元的に移動させつつ、ウェハ面内の複数の位置における照明光の偏光状態を測定する。このとき、偏光状態測定部１８では、二次元的な検出面４６ａにおける光強度分布の変化を検出するので、この検出分布情報に基づいて照明光の瞳内における偏光状態の分布を測定することができる。
【００４８】
ところで、偏光状態測定部１８では、移相子としてλ／４板４４に代えてλ／２板を用いることも可能である。どのような移相子を用いたとしても、光の偏光状態、すなわち光の４つのストークスパラメータを測定するためには、移相子と偏光子（偏光ビームスプリッター４５）との光軸廻りの相対角度を変えたり、移相子または偏光子を光路から退避させたりして、少なくとも４つの異なる状態で検出面４６ａにおける光強度分布の変化を検出する必要がある。
【００４９】
なお、本実施形態では移相子としてのλ／４板４４を光軸廻りに回転させたが、偏光子としての偏光ビームスプリッター４５を光軸廻りに回転させても良く、移相子および偏光子の双方を光軸廻りに回転させても良い。また、この動作に代えて、あるいはこの動作に加えて、移相子としてのλ／４板４４および偏光子としての偏光ビームスプリッター４５のうちの一方または双方を光路から挿脱させても良い。
【００５０】
また、偏光状態測定部１８では、反射鏡４２の偏光特性により光の偏光状態が変化してしまう場合がある。この場合、反射鏡４２の偏光特性は予めわかっているので、所要の計算によって反射鏡４２の偏光特性の偏光状態への影響に基づいて偏光状態測定部１８の測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。また、反射鏡に限らず、レンズなどの他の光学部品に起因して偏光状態が変化してしまう場合でも同様に測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。
【００５１】
こうして、偏光状態測定部１８を用いてウェハＷに対する照明光の瞳内における偏光状態（偏光度）を測定し、照明光が瞳内において適切な偏光状態になっているか否かが判定される。なお、上述の実施形態では、偏光状態測定部１８がウェハステージＷＳに取り付け可能な構成を示したが、この偏光状態測定部１８をウェハステージＷＳに組み込んでもよく、またウェハステージＷＳとは別のステージに組み込んでもよい。
【００５２】
図３は、本実施形態にかかる各可変位相差部材の構成を概略的に示す図である。本実施形態において、第１可変位相差部材３および第２可変位相差部材４は、図３（ａ）に示すソレイユ補償器として、あるいは図３（ｂ）に示すバビネ補償器としてそれぞれ構成されている。図３（ａ）に示すソレイユ補償器は、光の入射側から順に、平行平面板２１ａと、一対の偏角プリズム２１ｂおよび２１ｃとにより構成されている。
【００５３】
ここで、平行平面板２１ａ、第１偏角プリズム２１ｂおよび第２偏角プリズム２１ｃは、複屈折性を有する結晶材料としての水晶により形成されている。また、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとは、互いに補完的な（相補的な）くさび状の断面形状を有する。さらに、平行平面板２１ａの結晶光学軸と一対の偏角プリズム２１ｂおよび２１ｃの結晶光学軸とが互いに直交するように設定されている。
【００５４】
また、たとえばマイクロメータヘッドのような駆動手段（不図示）により、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとがＺ方向に沿って相対的に移動するように、あるいは第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとが対向する斜面とＹＺ平面との交線方向に沿って相対的に移動するように構成されている。図３（ａ）に示すソレイユ補償器（２１ａ〜２１ｃ）では、光の入射位置に依存することなく、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとの相対位置に応じて、入射光と射出光との間に一定の位相差が可変的に付与される。
【００５５】
一方、図３（ｂ）に示すバビネ補償器は、光の入射側から順に、第１偏角プリズム２２ａと、第２偏角プリズム２２ｂとにより構成されている。ここで、第１偏角プリズム２２ａおよび第２偏角プリズム２２ｂは、複屈折性を有する結晶材料としての水晶により形成され、互いに補完的なくさび状の断面形状を有する。さらに、第１偏角プリズム２２ａの結晶光学軸と第２偏角プリズム２２ｂの結晶光学軸とが互いに直交するように設定されている。
【００５６】
また、たとえばマイクロメータヘッドのような駆動手段（不図示）により、第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとがＺ方向に沿って相対的に移動するように、あるいは第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとが対向する斜面とＹＺ平面との交線方向に沿って相対的に移動するように構成されている。図３（ｂ）に示すバビネ補償器（２２ａ，２２ｂ）では、Ｚ方向に沿った光の入射位置にある程度依存するものの、第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとの相対位置に応じて、入射光と射出光との間にほぼ一定の位相差が可変的に付与される。
【００５７】
本実施形態では、露光装置への搭載に先立って第１可変位相差部材３単体により入射光と射出光との間に付与される位相差を測定し、位相差が光の波長λの１／４になるように、すなわち第１可変位相差部材３が１／４波長板として正確に機能するように予め調整する。同様に、露光装置への搭載に先立って第２可変位相差部材４単体により入射光と射出光との間に付与される位相差を測定し、位相差が光の波長λの１／２になるように、すなわち第２可変位相差部材４が１／２波長板として正確に機能するように予め調整する。
【００５８】
次いで、１／４波長板として正確に機能するように調整された第１可変位相差部材３および１／２波長板として正確に機能するように調整された第２可変位相差部材４を、整形光学系２とデポラライザ５との間の光路中の所定位置にそれぞれ位置決めし、光軸ＡＸを中心として一体的に回転できるようにそれぞれ設定する。こうして、１／４波長板としての第１可変位相差部材３は、光軸ＡＸを中心として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。また、１／２波長板としての第２可変位相差部材４は、光軸ＡＸを中心として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。
【００５９】
一方、デポラライザ５は、図示を省略したが、相補的な形状を有するくさび形状の水晶偏角プリズムとくさび形状の蛍石偏角プリズム（または石英偏角プリズム）とにより一体的なプリズム組立体として構成され、照明光路に対して挿脱自在に設定されている。なお、デポラライザ５の詳細な構成および作用については、たとえば国際公開第ＷＯ２００４／０５１７１７号公報を参照することができる。
【００６０】
光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、これらの光源から射出される光は典型的には９５％以上の偏光度を有し、第１可変位相差部材３にはほぼ直線偏光の光が入射する。しかしながら、光源１と第１可変位相差部材３との間の光路中に裏面反射鏡としての直角プリズムが介在する場合、入射する直線偏光の偏光面がＰ偏光面またはＳ偏光面に一致していないと、直角プリズムでの全反射により直線偏光が楕円偏光に変わる。
【００６１】
偏光状態切換手段（３〜５）では、たとえば直角プリズムでの全反射に起因して楕円偏光の光が入射しても、入射する楕円偏光に対して１／４波長板としての第１可変位相差部材３を光軸ＡＸ廻りの所定の角度位置に設定することにより、楕円偏光の入射光が直線偏光の光に変換されて第２可変位相差部材４へ導かれる。また、入射する直線偏光に対して１／２波長板としての第２可変位相差部材４を光軸ＡＸ廻りの所要の角度位置に設定することにより、直線偏光の入射光が所望の方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換されてデポラライザ５へ、あるいは回折光学素子６へ直接導かれる。
【００６２】
また、デポラライザ５を照明光路中に挿入し、入射する直線偏光に対してデポラライザ５を光軸ＡＸ廻りの所定の角度位置に設定することにより、直線偏光の入射光が非偏光状態の光に変換（非偏光化）されて回折光学素子６に入射する。一方、デポラライザ５が照明光路から退避している場合、第２可変位相差部材４からの直線偏光の光は偏光方向を変えることなくそのまま回折光学素子６に入射する。
【００６３】
こうして、偏光状態切換手段（３〜５）では、デポラライザ５を照明光路から退避させ、且つ１／４波長板としての第１可変位相差部材３および１／２波長板としての第２可変位相差部材４を光軸ＡＸ廻りの所定の角度位置にそれぞれ設定することにより、所望の方向に偏光方向を有する直線偏光の光を回折光学素子６に入射させることができる。また、１／４波長板としての第１可変位相差部材３および１／２波長板としての第２可変位相差部材４を光軸ＡＸ廻りの所定の角度位置にそれぞれ設定するとともに、デポラライザ５を照明光路中に挿入して光軸ＡＸ廻りの所定の角度位置に設定することにより、非偏光状態の光を回折光学素子６に入射させることができる。
【００６４】
換言すれば、偏光状態切換手段（３〜５）では、回折光学素子６への入射光の偏光状態（ひいてはマスクＭおよびウェハＷを照明する光の偏光状態）を直線偏光状態と非偏光状態との間で切り換えることができる。また、直線偏光状態の場合には、例えば互いに直交する偏光状態の間（Ｚ方向偏光とＸ方向偏光との間）で切り換えることができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、１／４波長板や１／２波長板のような波長板を１枚の水晶板により製造する従来技術とは異なり、１／４波長板や１／２波長板のような波長板として機能する光学部材として、ソレイユ補償器やバビネ補償器のように入射光と射出光との間に位相差を可変的に付与する可変位相差部材（３，４）を用いている。したがって、可変位相差部材（３，４）を構成する光学要素（平行平面板や偏角プリズム）にある程度の製造誤差があっても、１／４波長板および１／２波長板として正確に機能するようにそれぞれ調整してから用いることができる。
【００６６】
したがって、本実施形態の照明光学装置（１〜１７）では、波長板として機能する光学部材（３，４）を構成する各光学要素（２１ａ〜２１ｃ；２２ａ，２２ｂ）の製造誤差の影響を実質的に受けることなく、所望の偏光状態の光で被照射面としてのマスクＭを照明することができる。その結果、本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、被照射面に設定されたマスクＭを所望の偏光状態の光で照明する照明光学装置（１〜１７）を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００６７】
なお、上述の説明では、可変位相差部材（３，４）単体による位相差を測定し、位相差が所定の値（光の波長λの１／４または１／２）になるように予め調整したものを照明光路中に組み込んでいる。しかしながら、これに限定されることなく、図４の第１変形例に示すように、可変位相差部材（３，４）を照明光路中に組み込んだ後に、偏光状態測定部１８の測定結果に基づいて、可変位相差部材（３，４）が１／４波長板および１／２波長板として正確に機能するようにそれぞれ調整することもできる。また、１／４波長板および１／２波長板として正確に機能するように調整された状態から可変位相差部材（３，４）をさらに積極的にそれぞれ微調整することにより、多様な偏光状態の光で被照射面としてのマスクＭを、ひいてはウェハＷを照明することもできる。
【００６８】
図４において、制御部ＣＲは、偏光状態測定部１８からの測定結果を受け取り、可変位相差部材（３，４）中の光学要素（２１ａ〜２１ｃ；２２ａ，２２ｂ）間の相対位置を変更する駆動部ＤＲ３を制御し、被照射面としてのマスクＭまたはウェハＷ上での偏光状態が所望の状態となるように、可変位相差部材（３，４）による位相差量を調整する。
【００６９】
また、上述の説明では、可変位相差部材（３，４）を構成する各光学要素を水晶により形成しているが、これに限定されることなく、たとえばフッ化マグネシウムや方解石のような複屈折性の結晶材料を用いて可変位相差部材（３，４）の各光学要素を形成することもできる。
【００７０】
図５は、本実施形態にかかる可変旋光ユニットの構成を概略的に示す図である。また、図６は、図５の可変旋光ユニットを構成する各可変旋光部材の構成を概略的に示す図である。本実施形態にかかる可変旋光ユニット１２は、マイクロフライアイレンズ１３の直前に、すなわち照明光学系（２〜１７）の瞳またはその近傍に配置されている。したがって、輪帯照明の場合、可変旋光ユニット１２には光軸ＡＸを中心としたほぼ輪帯状の断面を有する光束が入射することになる。
【００７１】
図５を参照すると、可変旋光ユニット１２は、光軸ＡＸを中心とする円の周方向に沿って配置された８つの可変旋光部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇおよび１２ｈにより構成されている。各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈは、光軸ＡＸを中心とした輪帯状の領域を円周方向に８等分して得られる扇形形状の外形を有し、且つ互いに同じ基本構成を有する。図６を参照すると、各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈは、旋光性を有する光学材料としての水晶により形成された一対の偏角プリズム２３ａと２３ｂとにより構成されている。
【００７２】
第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとは互いに補完的なくさび状の断面形状を有し、第１偏角プリズム２３ａの結晶光学軸および第２偏角プリズム２３ｂの結晶光学軸がともに光軸ＡＸに平行に（すなわちＹ方向に平行に）なるように配置されている。また、たとえばマイクロメータヘッドのような駆動手段（不図示）により、第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとが光軸ＡＸを中心とする円の径方向に沿って相対的に移動するように、あるいは第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとが対向する斜面と光軸ＡＸを含む平面との交線方向に沿って相対的に移動するように構成されている。
【００７３】
こうして、図６に示す各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈでは、第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置に応じて、入射する直線偏光に旋光角度が可変的に付与される。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。
【００７４】
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。
θ＝ｄ・ρ    …（ａ）
【００７５】
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。「応用光学II」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。
【００７６】
図８は、図５の可変旋光ユニットの作用により周方向偏光状態に設定された輪帯状の二次光源を概略的に示す図である。本実施形態において、光軸ＡＸを挟んで対向する可変旋光部材１２ａおよび１２ｅは、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向をＹ軸廻りに＋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直線偏光の光を射出するように第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置が設定されている。したがって、この場合、図８に示す輪帯状の二次光源３１のうち、可変旋光部材１２ａおよび１２ｅの旋光作用を受けた光束が形成する一対の扇形領域（または円弧状領域）３１ａおよび３１ｅを通過する光束の偏光方向はＸ方向になる。
【００７７】
光軸ＡＸを挟んで対向する可変旋光部材１２ｂおよび１２ｆは、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向をＹ軸廻りに＋１３５度回転させた方向すなわちＺ方向をＹ軸廻りに−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第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置が設定されている。したがって、この場合、図８に示す輪帯状の二次光源３１のうち、可変旋光部材１２ｂおよび１２ｆの旋光作用を受けた光束が形成する一対の扇形領域３１ｂおよび３１ｆを通過する光束の偏光方向はＺ方向をＹ軸廻りに−４５度回転させた方向になる。
【００７８】
光軸ＡＸを挟んで対向する可変旋光部材１２ｃおよび１２ｇは、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向をＹ軸廻りに＋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直線偏光の光を射出するように第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置が設定されている。したがって、この場合、図８に示す輪帯状の二次光源３１のうち、可変旋光部材１２ｃおよび１２ｇの旋光作用を受けた光束が形成する一対の扇形領域３１ｃおよび３１ｇを通過する光束の偏光方向はＺ方向になる。
【００７９】
光軸ＡＸを挟んで対向する可変旋光部材１２ｄおよび１２ｈは、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Ｚ方向をＹ軸廻りに＋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第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置が設定されている。したがって、この場合、図８に示す輪帯状の二次光源３１のうち、可変旋光部材１２ｄおよび１２ｈの旋光作用を受けた光束が形成する一対の扇形領域３１ｄおよび３１ｈを通過する光束の偏光方向はＺ方向をＹ軸廻りに＋４５度回転させた方向になる。
【００８０】
このように、可変旋光ユニット１２は、照明瞳面またはその近傍に配置されて入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子を構成している。なお、本実施形態では、可変旋光ユニット１２を光路から退避させることなく通常の円形照明を行うことができるように、可変旋光ユニット１２の有効領域の径方向の大きさの３／１０以上、好ましくは１／３以上の大きさを有し且つ旋光性を有しない円形状の中央領域１２ｊが設けられている。ここで、中央領域１２ｊは、たとえば石英や蛍石のように旋光性を有しない光学材料により形成されていてもよいし、単純に円形状の開口であってもよい。ただし、中央領域１２ｊは可変旋光ユニット１２に必須の要素ではない。
【００８１】
本実施形態では、周方向偏光輪帯照明（輪帯状の二次光源を通過する光束が周方向偏光状態に設定された変形照明）に際して、偏光状態切換手段（３〜５）の作用により、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光の光を可変旋光ユニット１２に入射させる。その結果、マイクロフライアイレンズ１３の後側焦点面またはその近傍には、図８に示すように、輪帯状の二次光源（輪帯状の照明瞳分布）３１が形成され、この輪帯状の二次光源３１を通過する光束が可変旋光ユニット１２の作用により周方向偏光状態に設定される。周方向偏光状態では、輪帯状の二次光源３１を構成する扇形領域３１ａ〜３１ｈをそれぞれ通過する光束は、各扇形領域３１ａ〜３１ｈの円周方向に沿った中心位置における光軸ＡＸを中心とする円の接線方向とほぼ一致する偏光方向を有する直線偏光状態になる。
【００８２】
こうして、本実施形態では、可変旋光ユニット１２の旋光作用により、光量損失を実質的に発生させることなく、周方向偏光状態の輪帯状の二次光源（照明瞳分布）３１を形成することができる。なお、周方向偏光状態の輪帯状の照明瞳分布に基づく周方向偏光輪帯照明では、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。ただし、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。
【００８３】
その結果、周方向偏光輪帯照明では、投影光学系ＰＬ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）Ｗ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。すなわち、本実施形態の露光装置では、光量損失を良好に抑えつつ周方向偏光状態の輪帯状の照明瞳分布を形成することのできる照明光学装置を用いているので、適切な照明条件のもとで微細パターンを忠実に且つ高スループットで転写することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、偏光状態切換手段（３〜５）の作用によりＸ方向に偏光方向を有する直線偏光の光を可変旋光ユニット１２に入射させて、図９に示すように輪帯状の二次光源３２を通過する光束を径方向偏光状態に設定し、径方向偏光輪帯照明（輪帯状の二次光源３２を通過する光束が径方向偏光状態に設定された変形照明）を行うことができる。径方向偏光状態では、輪帯状の二次光源３２を構成する扇形領域３２ａ〜３２ｈをそれぞれ通過する光束は、扇形領域３２ａ〜３２ｈの円周方向に沿った中心位置における光軸ＡＸを中心とする円の半径方法とほぼ一致する偏光方向を有する直線偏光状態になる。
【００８５】
径方向偏光状態の輪帯状の照明瞳分布に基づく径方向偏光輪帯照明では、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、径方向偏光輪帯照明では、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）Ｗ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。
【００８６】
ところで、本出願人は、たとえば国際公開第ＷＯ２００５／０７６０４５号パンフレットにおいて、照明瞳面またはその近傍に配置されて入射光の偏光状態を所定の偏光状態に変換するための偏光変換素子として、光の透過方向に沿った厚さ（光軸方向の長さ）が互いに異なる複数種類の水晶板を旋光部材として円周方向に配置する構成を提案している。上記出願において提案された偏光変換素子では、入射する直線偏光に所要の旋光角度を付与するための各旋光部材を１枚の水晶板で精度良く製造することは困難である。製造誤差に起因して各旋光部材が正確に機能しない場合には、所望の周方向偏光状態や径方向偏光状態などを実現することができない。
【００８７】
これに対し、本実施形態では、偏光変換素子としての可変旋光ユニット１２を、第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置に応じて入射する直線偏光に旋光角度を可変的に付与する複数の可変旋光部材１２ａ〜１２ｈにより構成している。したがって、各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈを構成する光学要素（一対の偏角プリズム）にある程度の製造誤差があっても、所要の旋光角度を付与する光学部材として正確に機能するように各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈをそれぞれ調整してから可変旋光ユニット１２を用いることができる。
【００８８】
具体的には、露光装置への搭載に先立って各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈによる旋光角度をそれぞれ測定し、旋光角度が所定の値になるように各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈを（ひいては第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置）を調整してから、可変旋光ユニット１２を照明光路中に組み込む。あるいは、可変旋光ユニット１２を照明光路中に組み込んだ後に、偏光状態測定部１８の測定結果に基づいて、各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈが正確に機能するように第１偏角プリズム２３ａと第２偏角プリズム２３ｂとの相対位置をそれぞれ調整することもできる。また、可変旋光ユニット１２として正確に機能するように調整された状態から各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈをさらに積極的にそれぞれ微調整することにより、多様な偏光状態（たとえば完全な周方向偏光状態と僅かに異なる変形周方向偏光状態など）の光で被照射面としてのマスクＭを、ひいてはウェハＷを照明することもできる。
【００８９】
この場合、図１に示すように、制御部ＣＲは、偏光状態測定部１８からの測定結果を受け取り、可変旋光ユニット１２中の光学要素（１２ａ〜１２ｈ）の相対位置を変更する駆動部ＤＲ１を制御し、被照射面としてのマスクＭまたはウェハＷ上に向かう光束の偏光状態が所望の状態となるように、可変旋光ユニット１２による旋光量の分布を調整する。
【００９０】
こうして、本実施形態の照明光学装置（１〜１７）では、可変旋光ユニット１２を構成する各光学要素（１２ａ〜１２ｈ；２３ａ，２３ｂ）の製造誤差の影響を実質的に受けることなく、所望の偏光状態の光で被照射面としてのマスクＭを照明することができる。その結果、本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、被照射面に設定されたマスクＭを所望の偏光状態の光で照明する照明光学装置（１〜１７）を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００９１】
なお、上述の説明では、可変旋光ユニット１２に入射する光束を、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光状態とＸ方向に偏光方向を有する直線偏光状態との間で切り換えることにより、周方向偏光輪帯照明と径方向偏光輪帯照明とを実現している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえばＺ方向またはＸ方向に偏光方向を有する直線偏光状態の入射光束に対して、可変旋光ユニット１２を図５に示す第１状態と光軸ＡＸ廻りに９０度だけ回転させた第２状態との間で切り換えることにより、周方向偏光輪帯照明と径方向偏光輪帯照明とを実現することもできる。
【００９２】
また、上述の説明では、マイクロフライアイレンズ１３の直前に可変旋光ユニット１２を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に照明光学装置（１〜ＰＬ）の瞳またはその近傍に、たとえば投影光学系ＰＬの瞳またはその近傍や、結像光学系１７の瞳またはその近傍や、円錐アキシコン系１０の直前（アフォーカルレンズ７の瞳またはその近傍）などに可変旋光ユニット１２を配置することもできる。
【００９３】
また、上述の説明では、輪帯状の有効領域の８分割に対応する８つの扇形形状の可変旋光部材１２ａ〜１２ｈにより可変旋光ユニット１２を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば円形状の有効領域の８分割に対応する８つの扇形形状の可変旋光部材により、あるいは円形状または輪帯状の有効領域の４分割に対応する４つの扇形形状の可変旋光部材により、あるいは円形状または輪帯状の有効領域の１６分割に対応する１６つの扇形形状の可変旋光部材により可変旋光ユニット１２を構成することもできる。すなわち、可変旋光ユニット１２の有効領域の形状、有効領域の分割数（可変旋光部材の数）などについて様々な変形例が可能である。
【００９４】
また、上述の説明では、水晶を用いて各可変旋光部材１２ａ〜１２ｈを（ひいては可変旋光ユニット１２を）形成している。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各可変旋光部材を形成することもできる。この場合、使用波長の光に対して１００度／ｍｍ以上の旋光能を有する光学材料を用いることが好ましい。すなわち、旋光能の小さい光学材料を用いると、偏光方向の所要回転角を得るために必要な厚さが大きくなり過ぎて、光量損失の原因になるので好ましくない。
【００９５】
また、上述の説明において、可変旋光ユニット１２を照明光路に対して固定的に設けたが、この可変旋光ユニット１２を照明光路に対して挿脱可能に設けても良い。また、上述の説明では、ウェハＷに対するＳ偏光と輪帯照明とを組み合わせた例を示したが、ウェハＷに対するＳ偏光と２極や４極や８極などの多極照明および円形照明とを組み合わせても良い。
【００９６】
図１０は、本実施形態にかかる可変位相差ユニットの構成を概略的に示す図である。本実施形態にかかる可変位相差ユニット９は、アフォーカルレンズ７の瞳面またはその近傍に、すなわち照明光学系（２〜１７）の瞳またはその近傍に配置されている。したがって、輪帯照明の場合、可変位相差ユニット９には、光軸ＡＸを中心としたほぼ輪帯状の断面を有する光束が入射することになる。また、８極照明の場合、可変位相差ユニット９には、例えば光軸ＡＸを中心とした８つのほぼ円形状の断面を有する光束が入射することになる。以下、説明を単純化するために８極照明の場合について説明する。
【００９７】
図１０を参照すると、可変位相差ユニット９は、光軸ＡＸを中心とする円の周方向に沿って配置された８つの円形状の可変位相差部材９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇおよび９ｈにより構成されている。各可変位相差部材９ａ〜９ｈは、互いに同じ基本構成を有し、具体的には図３（ａ）に示すソレイユ補償器として、あるいは図３（ｂ）に示すバビネ補償器としてそれぞれ構成されている。
【００９８】
また、各可変位相差部材９ａ〜９ｈは、たとえば円形状の外形の中心を通り光軸ＡＸに平行な（Ｙ方向に平行な）軸線を中心として回転自在に構成されている。一例として上述の周方向偏光状態で８極照明を行う場合、図１１に示すように、偏光状態切換手段（３〜５）の作用により、可変位相差ユニット９に入射する８極状の光束３３を構成する８つの円形状の光束３３ａ〜３３ｈはすべてＺ方向に偏光方向を有する直線偏光であるはずである。
【００９９】
しかしながら、第２可変位相差部材４と可変位相差ユニット９との間の光路中に配置された光学部材の偏光特性などの影響により、可変位相差ユニット９に達する光束の偏光状態がＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態から変化することがある。単純な具体例として、図１１に示すように、たとえば可変位相差ユニット９の可変位相差部材９ａに入射する円形状の光束３３ａが楕円偏光状態になったり、可変位相差部材９ｈに入射する円形状の光束３３ｈがＺ方向に対して傾いた方向に偏光方向を有する直線偏光状態になったりする。
【０１００】
この場合、本実施形態の可変位相差ユニット９では、可変位相差部材９ａが１／４波長板として正確に機能するように、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとの相対位置（あるいは第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとの相対位置）を調整する。また、可変位相差部材９ｈが１／２波長板として正確に機能するように、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとの相対位置（あるいは第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとの相対位置）を調整する。
【０１０１】
次いで、可変位相差部材９ａを中心軸線廻りの所定の角度位置に設定することにより、楕円偏光の入射光をＺ方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換する。また、可変位相差部材９ｈを中心軸線廻りの所定の角度位置に設定することにより、直線偏光の入射光をＺ方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換する。こうして、照明瞳面またはその近傍に配置された偏光変換素子としての可変位相差ユニット９の作用により、入射光の偏光状態を所望の偏光状態（具体例ではＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態）に変換することができ、ひいては所望の偏光状態（たとえば周方向偏光状態、径方向偏光状態、Ｚ方向に偏光方向を有する直線偏光状態など）でマスクＭおよびウェハＷを照明することができる。すなわち、本実施形態にかかる可変位相差ユニット９を用いて、照明瞳面もしくはその近傍の位置での偏光状態を局所的に変更することにより、照明瞳面もしくはその近傍において所望の偏光状態の分布を持つ照明光でマスクＭおよびウェハＷを照明することができ、ひいては所望の解像度や焦点深度向上の効果が得られるだけでなく、たとえばパターン左右方向や上下方向における非対称誤差の発生を抑えることができる。
【０１０２】
なお、上述の説明では、８極照明を行う場合に着目しているが、これに限定されることなく、たとえば２極、４極のような複数極照明や、輪帯照明を行う場合にも同様に、偏光変換素子としての可変位相差ユニット９の作用により入射光の偏光状態を所望の偏光状態に変換することができる。また、上述の説明では、可変位相差ユニット９をアフォーカルレンズ７の瞳面またはその近傍に配置しているが、これに限定されることなく、一般的に照明光学系（２〜１７）の瞳面またはその近傍に配置することもできる。ちなみに、可変位相差ユニット９を照明光路に対して挿脱自在に設けてもよいし、照明光路中に固定的に設けてもよい。
【０１０３】
また、上述の説明では、可変位相差ユニット９を通過した直後の８極状の光束３３ａ〜３３ｈがすべてＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態になるように調整しているが、これに限定されることなく、可変位相差ユニット９を通過した直後の光束が様々な偏光状態になるように調整することもできる。
【０１０４】
また、偏光状態測定部１８の測定結果に基づいて、ある調整状態から各可変位相差部材９ａ〜９ｈをさらに積極的にそれぞれ微調整することにより、さらに多様な偏光状態の光で被照射面としてのマスクＭを、ひいてはウェハＷを照明することもできる。この場合、制御部ＣＲは、図１に示した駆動部ＤＲ２を介して可変位相差ユニット９中の各可変位相差部材９ａ〜９ｈを調整する。
【０１０５】
なお、図５に示した可変旋光ユニット１２と図１０に示した可変位相差ユニット９とを組み合わせて用いても良い。この場合、可変位相差ユニット９によって照明光の楕円偏光率を制御し、可変旋光ユニット１２によって偏光方向（楕円偏光の場合はその長軸方向）を制御することが好ましい。このとき、可変位相差ユニット９と可変旋光ユニット１２とを隣接した状態で配置しても良いし、これらのユニット間にリレー光学系（７ｂ，１１）を挟んで、これらのユニット９と１２とが互いに共役になるように配置しても良い。
【０１０６】
図１２は、本実施形態にかかる別の可変位相差ユニットの構成を概略的に示す図である。図１２に示す可変位相差ユニット１９は、図１２（ａ）に示すように、マスクブラインド１６の近傍に、すなわち照明光学装置（１〜１７）の被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。したがって、可変位相差ユニット１９には、輪帯照明や複数極照明や円形照明などに依存することなく、マスクＭ上の照明領域やウェハＷ上の露光領域（スキャン露光の場合には静止露光領域）とほぼ相似な矩形状の光束が入射することになる。
【０１０７】
図１２（ｂ）を参照すると、可変位相差ユニット１９は、光軸ＡＸを中心とする矩形状の領域内にほぼ稠密配置された多数の円形状の可変位相差部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，・・・により構成されている。各可変位相差部材（１９ａ〜１９ｅ，・・・）は、互いに同じ基本構成を有し、具体的には図３（ａ）に示すソレイユ補償器として、あるいは図３（ｂ）に示すバビネ補償器としてそれぞれ構成されている。
【０１０８】
また、各可変位相差部材（１９ａ〜１９ｅ，・・・）は、たとえば円形状の外形の中心を通り光軸ＡＸに平行な（Ｙ方向に平行な）軸線を中心として回転自在に構成されている。一例としてＹ方向に偏光方向を有する直線偏光状態でマスクＭおよびウェハＷを照明する場合、図１３に示すように、偏光状態切換手段（３〜５）の作用により、可変位相差ユニット１９の各可変位相差部材（１９ａ〜１９ｅ，・・・）に入射する光束はすべてＺ方向に偏光方向を有する直線偏光であるはずである。
【０１０９】
しかしながら、第２可変位相差部材４と可変位相差ユニット１９との間の光路中に配置された光学部材の偏光特性などの影響により、可変位相差ユニット１９に達する光束の偏光状態がＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態から変化することがある。単純な具体例として、図１３に示すように、たとえば可変位相差ユニット１９の可変位相差部材１９ａに入射する光束が楕円偏光状態になったり、可変位相差部材１９ｅに入射する光束がＺ方向に対して傾いた方向に偏光方向を有する直線偏光状態になったりする。
【０１１０】
この場合、図１２の可変位相差ユニット１９では、可変位相差部材１９ａが１／４波長板として正確に機能するように、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとの相対位置（あるいは第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとの相対位置）を調整する。また、可変位相差部材１９ｅが１／２波長板として正確に機能するように、第１偏角プリズム２１ｂと第２偏角プリズム２１ｃとの相対位置（あるいは第１偏角プリズム２２ａと第２偏角プリズム２２ｂとの相対位置）を調整する。
【０１１１】
次いで、可変位相差部材１９ａを中心軸線廻りの所定の角度位置に設定することにより、楕円偏光の入射光をＺ方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換する。また、可変位相差部材１９ｅを中心軸線廻りの所定の角度位置に設定することにより、直線偏光の入射光をＺ方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換する。こうして、被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置された偏光変換素子としての可変位相差ユニット１９の作用により、入射光の偏光状態を所望の偏光状態（具体例ではＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態）に変換することができ、ひいては所望の偏光状態（Ｙ方向に偏光方向を有
する直線偏光状態）でマスクＭおよびウェハＷを照明することができる。すなわち、本実施形態に係る別の可変位相差ユニット１９を用いて、被照射面（マスクＭ，ウェハＷ）を照明する光の偏光状態を局所的に変更することにより、被照射面上において所望の偏光状態の分布を持つ照明光でマスクＭおよびウェハＷを照明することができ、ひいてはウェハＷ上に形成されるパターンの線幅が露光領域内の位置毎にばらつくのを抑え、いわゆるフィールド内線幅差の発生を抑えることができる。
【０１１２】
なお、図５の可変旋光ユニットと図１２の可変位相差ユニット、あるいは図１０の可変位相差ユニットと図１２の可変位相差ユニットとを併用することもできる。この場合、照明瞳面もしくはその近傍での偏光状態を局所的に連続変更しつつ被照射面（マスクＭ，ウェハＷ）を照明する光の偏光状態を局所的に連続変更することにより、照明瞳面もしくはその近傍において所望の偏光状態の分布を持ち且つ被照射面上において所望の偏光状態の分布を持つ照明光でマスクＭおよびウェハＷを照明することができ、ひいてはパターンの非対称誤差の発生およびフィールド内線幅差の発生などを抑えることができる。
【０１１３】
なお、上述の説明では、可変位相差ユニット１９をマスクブラインド１６の近傍に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、マスクブラインド１６の近傍以外に、照明光学装置（１〜１７）の被照射面の近傍（たとえばマスクＭの近傍）、被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍に配置することもできる。ちなみに、可変位相差ユニット１９を照明光路に対して挿脱自在に設けてもよいし、照明光路中に固定的に設けてもよい。また、スキャン露光の場合には、多数の円形状の可変位相差部材を非スキャン方向に沿って配置することが好ましく、また非スキャン方向に沿った配置が千鳥状（あるいはジグザグ状）となることが好ましい。
【０１１４】
また、上述の説明では、可変位相差ユニット１９を通過した直後の光束がすべてＺ方向に偏光方向を有する直線偏光状態になるように調整しているが、これに限定されることなく、可変位相差ユニット１９を通過した直後の光束が様々な偏光状態になるように調整することもできる。また、偏光状態測定部１８の測定結果に基づいて、ある調整状態から各可変位相差部材（１９ａ〜１９ｅ，・・・）をさらに積極的にそれぞれ微調整することにより、多様な偏光状態の光で被照射面としてのマスクＭを、ひいてはウェハＷを照明することもできる。
【０１１５】
この場合、図１２に示すように、制御部ＣＲは、偏光状態測定部１８からの測定結果を受け取り、可変位相差ユニット１９中の可変位相差部材１９ａ〜１９ｅを駆動する駆動部ＤＲ４を制御し、被照射面としてのマスクＭまたはウェハＷ上での光束の偏光状態分布が所望の状態となるように、可変位相差ユニット１９による位相差量の分布を調整する。
【０１１６】
また、上述の実施形態では、照明光学装置（１〜１７）の被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍に可変位相差ユニット１９を配置しているが、この可変位相差ユニットに代えて、複数の可変旋光ユニットを配置しても良い。この場合、それぞれの可変旋光部材の形状は、図５に示したような扇形状ではなく、円形状であることが好ましい。この構成により、被照射面上において所望の偏光方向の分布を持つ照明光で直線偏光照明を行うことができる。ひいては、被照射面上において所望の偏光状態の分布を持つ照明光で偏光照明を行うことができる。なお、このような可変旋光ユニットと可変位相差ユニットとを組み合わせて用いても良い。この場合、可変位相差ユニットによって照明光の楕円偏光率を制御し、可変旋光ユニットによって偏光方向（楕円偏光の場合はその長軸方向）を制御することが好ましい。
【０１１７】
また、図１４に第２変形例として示すように、可変旋光ユニット８０として、非スキャン方向（Ｘ方向）に対応した方向に沿って、クサビ状に形成された旋光性を有する光学材料（たとえば水晶）からなる可変旋光部材８１ａ〜８１ｆを配置しても良い。これらの可変旋光部材８１ａ〜８１ｆはスキャン方向に対応する方向（Ｚ方向）に可動であり、その移動量は、制御部ＣＲにより制御されて各可変旋光部材８１ａ〜８１ｆに接続された駆動ユニット８２ａ〜８２ｆにより調整される。
【０１１８】
図１４（ｂ）を参照して、各可変旋光部材８１ａ〜８１ｆの作用について説明する。なお、ここでは可変旋光部材８１ｆを代表として説明する。図１４（ｂ）において、可変旋光部材８１ｆの移動方向（Ｚ方向）に沿った複数の位置８３ｆ１〜８３ｆ５を考える。このとき、マスクブラインド１６の開口部１６ａ内の複数の位置８３ｆ１〜８３ｆ５を通過した各光束の偏光状態を８４ｆ１〜８４ｆ５で示す。可変旋光部材８１ｆを介さない光束の偏光状態８４ｆ１〜８４ｆ３に対して、可変旋光部材８１ｆを介した光束の偏光状態８４ｆ４，８４ｆ５は、可変旋光部材８１ｆの光軸方向（Ｙ方向）の厚みに応じて、入射し
た直線偏光の偏光方向が光軸廻りに回転する。
【０１１９】
ここで、スキャン露光を考えると、ウェハＷ上の一点に達する光束の偏光状態は、スキャン方向に沿った光束群の平均的な偏光状態と考えることができる。第２変形例では、可変旋光部材８１ｆのＺ方向位置に応じて、Ｚ方向に沿った光束の偏光状態８４ｆ１〜８４ｆ５の平均的な偏光状態を変更できるため、ウェハＷ上の一点に達する光束の偏光状態を変更することができる。そして、非スキャン方向に沿った各可変旋光部材８１ａ〜８１ｆのＺ方向位置をそれぞれ変更することにより、非スキャン方向での光束の偏光状態の分布を変更できる。なお、図１５に示すように、可変旋光ユニットの各可変旋光部材８１ａ〜８１ｆに、光軸補正用の非晶質材料（たとえば石英）からなるクサビ状の光学部材８５ａ〜８５ｆ（図１５では８５ｆのみ図示）を設け、全体として平行平面板状にしても良い。
【０１２０】
図１６は、第３変形例にかかる可変旋光／移相ユニットの構成を概略的に示す図である。第３変形例は、可変旋光子を用いて直線偏光の偏光方向（楕円偏光の長軸方向の向き）を制御しつつ、可変移相子を用いて偏光の楕円率を制御するものである。図１６（ａ）に示す側面図、図１６（ｂ）に示す上面図および図１６（ｃ）に示す下面図を参照すると、旋光子５１〜５５はそれぞれ結晶光学軸が光軸方向を向いた水晶から形成されており、移相子６１〜６６はそれぞれ結晶光学軸が光軸直交方向を向いた水晶から形成されている。
【０１２１】
ここで、旋光子５１および移相子６１は四角錐形状をなしており、旋光子５２〜５５ならびに移相子６２〜６５はそれぞれ（光軸を含む面内での）断面がくさび形状で光軸方向から見て四分円形状をなしている。また、移相子６１〜６５における旋光作用をキャンセルするため、移相子６１〜６５の結晶光学軸方向と移相子６６の結晶光学軸方向とは互いに直交している。また、旋光子５２〜５５は、旋光子５１に対して光軸を基準とする半径方向に可動に設けられており、移相子６２〜６５は、移相子６１に対して光軸を基準とする半径方向に可動に設けられている。このとき、旋光子５２〜５５は、四角錐形状の旋光子５１の斜面に沿って可動であることが好ましく、移相子６２〜６５は、四角錐形状の移相子６１の斜面に沿って可動であることが好ましい。
【０１２２】
旋光子５２〜５５の半径方向の位置に応じて、旋光子全体としての光軸方向の厚みが局所的に変更される。また、移相子６２〜６５の半径方向の位置に応じて移相子全体としての光軸方向の厚みが局所的に変更される。従って、旋光子５１，５２および移相子６１，６２，６６を通過する第１の光束、旋光子５１，５３および移相子６１，６３，６６を通過する第２の光束、旋光子５１，５４および移相子６１，６４，６６を通過する第３の光束、および旋光子５１，５５および移相子６１，６５，６６を通過する第４の光束のそれぞれに与える旋光量および移相量を独立に調整することができるため、第１〜第４の光束のそれぞれの偏光状態（偏光方向および楕円率）を独立調整することができる。
【０１２３】
なお、移相量を効果的に調整（補正）するためには、本変形例のように可変移相ユニット（６１〜６６）の入射側に可変旋光ユニット（５１〜５５）を配置することが望ましい。ここで、可変移相ユニット（６１〜６６）の射出側に可変旋光ユニット（５１〜５５）が配置される場合には、可変移相ユニット（５１〜５５）の移相子の結晶軸方位と移相子５１〜５５に入射する光の偏光方向とが平行または垂直となる可能性があり、このときには入射光に対して移相作用を与えることができない。この場合には、可変位相ユニット（５１〜５５）の移相子５１〜５５の結晶軸を光軸直交面内で任意の方向に回転させるための移相子回転機構を設けるか、異なる方位の結晶軸を持つ移相子と交換可能に設けることが好ましい。このように、光の入射側から可変旋光ユニットおよび可変移相ユニットの順に配置することは、本変形例だけではなく後述の変形例および実施形態においても有効である。
【０１２４】
この可変旋光／移相ユニット（５１〜５５；６１〜６６）は、図５に示した可変旋光ユニット１２、図１０に示した可変位相ユニット９の代わりに、照明光学装置の瞳面またはその近傍に配置することができる。このとき、照明光学装置の瞳面に形成される二次光源として、たとえば図１７（ａ）に示すような多極状の二次光源３５ａ〜３５ｄを適用することができる。この多極状の二次光源３５ａ〜３５ｄを形成する光束が可変移相ユニット（６１〜６５）の移相子６２〜６５から射出されるときの位置関係を図１７（ｂ）に示す。この図１７の例では、二次光源３５ａ〜３５ｄの円周方向の切れ目を、光軸を中心とした方位角で１０度以上としている。これにより、分割された移相子（旋光子）の境界に二次光源３５ａ〜３５ｄを形成する光がかからないようにできる。また、図１２に示した可変位相差ユニット１９の代わりに、照明光学装置の被照射面、当該被照射面の近傍またはそれらの共役面に配置することができる。
【０１２５】
また、上述の例では、４つの領域を通過する光束に対する旋光量および移相量を独立制御したが、領域の数は４つには限定されず、６つでも８つでもいくつであっても良い。ここで、照明光（露光光）の波長が１９３ｎｍである場合、水晶の旋光能は９０度／２２８μｍであり、移相量は１８０度／７μｍである。旋光子による直線偏光方向の可変量をたとえば±２０度とし、移相子による位相調整量を±１０度とするとき、旋光子のクサビ角を７．２度とすると、旋光子５２〜５５に要求される半径方向のストロークは±１ｍｍであり、移相子のクサビ角を０．３５度とすると、移相子６２〜６５に要求される半径方向のストロークは１００μｍである。
【０１２６】
図１８は、第４変形例にかかる一対の非球面旋光子の構成および作用を模式的に示す図である。本変形例では、図１８に示すように、マスクブラインド１６の前側（光源側）に第１非球面旋光子対５８が配置され、マスクブラインド１６の後側（マスク側）に第２非球面旋光子対５９が配置されている。第１非球面旋光子対５８は、ＹＺ断面が凹状の旋光子５８ａと当該旋光子５８ａの凹面と相補的な凸面を持つ光軸補正板５８ｂとの組み合わせを有し、第２非球面旋光子対５９は、ＹＺ断面が凸状の旋光子５９ａと当該旋光子５９ａの凸面と相補的な凹面を持つ光軸補正板５９ｂとの組み合わせを有する。これらの第１非球面旋光子対５８および第２非球面旋光子対５９では、光束の入射位置に応じて旋光子の厚みが異なる構成である。
【０１２７】
具体的に、第１非球面旋光子対５８は、図１９（ａ）に示すように、たとえばＹ方向に沿って有効領域の中心において旋光量が最も小さく且つ中心からの距離の二次関数にしたがって旋光量が周辺に向かって単調に増大するような二次の凹状パターンの旋光量分布を有する。一方、第２非球面旋光子対５９は、図１９（ｂ）に示すように、たとえばＹ方向に沿って有効領域の中心において旋光量が最も大きく且つ中心からの距離の二次関数にしたがって旋光量が周辺に向かって単調に減少するような二次の凸状パターンの旋光量分布を有する。
【０１２８】
そして、本変形例では、第１非球面旋光子対５８における有効領域の周辺における旋光量の最大値と中心における旋光量の最小値との差と、第２非球面旋光子対５９における有効領域の中心における旋光量の最大値と周辺における旋光量の最小値との差とが等しいように設定されている。すなわち、第１非球面旋光子対５８は二次の凹状パターンの旋光量分布を有し、第２非球面旋光子対５９は二次の凸状パターンの旋光量分布を有する。その結果、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とは相補的な旋光量分布を有することになる。
【０１２９】
また、本変形例では、第１非球面旋光子対５８（厳密にはその凹面）とマスクブラインド１６との距離と、第２非球面旋光子対５９（厳密にはその凸面）とマスクブラインド１６との距離とが互いに等しくなるように設定されている。以下、被照射面としてのマスクＭ（または最終的な被照射面としてのウェハＷ）上において光軸ＡＸと交わる中心点Ｐ１に達する光線、中心点Ｐ１から＋Ｙ方向に所定距離だけ離れた点Ｐ２に達する光線、および中心点Ｐ１から−Ｙ方向に同じ所定距離だけ離れた点Ｐ３に達する光線に着目する。
【０１３０】
ここで、二次の凹状パターンの旋光量分布を有する第１非球面旋光子対５８だけが介在した場合を考える。図１８において、第１非球面旋光子対５８とマスクブラインド１６との間の３つのグラフ（Ａ）は、第１非球面旋光子対５８とマスクブラインド１６との間の光路を進行する、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に関する光束のそれぞれの開口内旋光量の分布を示すものであり、マスクブラインド１６と第２非球面旋光子対５９との間の３つのグラフ（Ｂ）は、マスクブラインドと第２非球面旋光子対５９との間の光路を進行する、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に関する光束のそれぞれの開口内旋光量の分布を示すものである。
【０１３１】
また、第２非球面旋光子対５９と結像光学系１７（または結像光学系１７と投影光学系ＰＬ）との間の３つのグラフ（Ｃ）は、第２非球面旋光子対５９と結像光学系１７（または結像光学系１７と投影光学系ＰＬ）との間の光路を進行する、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に関する光束のそれぞれの開口内旋光量の分布を示すものであり、結像光学系１７（または結像光学系１７と投影光学系ＰＬ）と被照射面（Ｍ，Ｗ）との間の３つのグラフ（Ｄ）は、結像光学系１７（または結像光学系１７と投影光学系ＰＬ）と被照射面（Ｍ，Ｗ）との間の光路を進行する、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に関する光束のそれぞれの開口内旋光量の分布を示すものである。これらのグラフ（Ａ）〜（Ｄ）では、縦軸に旋光量、横軸に開口数ＮＡをとっている。
【０１３２】
ここで、グラフ（Ａ）より、第１非球面旋光子対５８とマスクブラインド１６との間においては、中心点Ｐ１に関する開口内旋光量分布は凹状パターンとなり、点Ｐ２に関する開口内旋光量分布は傾斜パターンとなり、点Ｐ３に関する開口内旋光量分布は点Ｐ２の傾斜パターンとは傾斜方向が逆の傾斜パターンとなる。グラフ（Ｂ）に示すように、マスクブラインド１６（中間結像点）を通過した後では、中心点Ｐ１に関する開口内旋光量分布は凹状パターンのままであるが、点Ｐ２に関する開口内旋光量分布と点Ｐ３に関する開口内旋光量分布とは傾斜方向が逆向きの傾斜パターンとなる。
【０１３３】
さらに第１非球面旋光子対５８に加えて二次の凸状パターンの旋光量分布を有する第２非球面旋光子対５９も介在すると、第２非球面旋光子対５９の作用により、図１８のグラフ（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、中心点Ｐ１に関する旋光量分布が凹状パターンから均一なパターンに戻り、点Ｐ２および点Ｐ３に関する旋光量分布の傾斜パターンの度合いがさらに助長された傾斜パターンに変化する。
【０１３４】
換言すれば、第１補正非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９との協働作用により、中心点Ｐ１（およびＰ１と同じＹ座標を有する点）に関する旋光量分布が変化することなく、点Ｐ２（およびＰ２と同じＹ座標を有する点）に関する旋光量分布が線形的な傾斜パターンに変化し、点Ｐ３（およびＰ３と同じＹ座標を有する点）に関する旋光量分布が点Ｐ２の傾斜パターンとは傾斜方向が逆で傾斜の度合いが等しい線形的な傾斜パターンに変化する。なお、点Ｐ２および点Ｐ３に関する旋光量分布の線形的な傾斜調整の度合いは、点Ｐ２および点Ｐ３の中心点Ｐ１からのＹ方向に沿った距離に依存する。
【０１３５】
すなわち、中心点Ｐ１からＹ方向に沿って離れるほど、その点に関する旋光量分布の線形的な傾斜調整の度合いは大きくなる。また、図１８を参照すると明らかであるが、被照射面上の各点に達する光線が第１非球面旋光子対５８および第２非球面旋光子対５９をそれぞれ通過する領域（以下、「パーシャル領域」という）の大きさは、第１非球面旋光子対５８および第２非球面旋光子対５９がマスクブラインド１６から離れるほど大きくなり、各点に関する旋光量分布の線形的な傾斜調整の度合いも大きくなる。もちろん、第１非球面旋光子対５８および第２非球面旋光子対５９の旋光量分布の変化の度合いをさらに大きく設定すると、各点に関する旋光量分布の線形的な傾斜調整の度合いも大きくなる。
【０１３６】
また、上述したように、本変形例では、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とが相補的な旋光量分布を有し、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とがマスクブラインド１６を挟んで等しい距離に設定されているので、被照射面上の各点に関するパーシャル領域の位置および大きさは第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とでほぼ一致する。その結果、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９との協働作用により、被照射面上の各点に関する旋光量分布は点毎にそれぞれ調整されるが、被照射面上の旋光量分布は実質的に変化することはない。
【０１３７】
以上のように、本変形例では、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とが、被照射面（Ｍ，Ｗ）上の各点に関する旋光量分布をそれぞれ独立的に調整するための調整手段、言い換えると、本変形例では、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とが、被照射面（Ｍ，Ｗ）上の各点に到達する光束の開口内の偏光状態を独立に調整するための調整手段を構成している。その結果、本変形例の露光装置では、被照射面（Ｍ，Ｗ）での旋光量分布をほぼ均一に維持しつつ、被照射面上の各点での偏光状態分布をそれぞれ所望の分布に調整することができるので、マスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができる。
【０１３８】
なお、上述の説明では、第１非球面旋光子対５８と第２非球面旋光子対５９とがマスクブラインド１６を挟んで等しい距離に設定されているが、最終的な被照射面であるウェハＷと光学的に共役な共役面を挟んで等しい距離に、具体的には例えばマスクＭを挟んで等しい距離に設定しても上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、上述の説明では、第１非球面旋光子対５８が二次の凹状パターンの旋光量分布を有し且つ第２非球面旋光子対５９が二次の凸状パターンの旋光量分布を有するが、第１非球面旋光子対５８が二次の凸状パターンの旋光量分布を有し且つ第２非球面旋光子対５９が二次の凹状パターンの旋光量分布を有する場合も上述の変形例と同様の効果が得られる。
【０１３９】
また、上述の説明では、第１非球面旋光子対５８および第２非球面旋光子対５９が所定のパターンの旋光量分布を与えるために、たとえば結晶軸が光軸と平行に位置決めされた水晶からなる旋光子を用いたが、その代わりに、たとえば結晶軸が光軸と垂直に位置決めされた水晶からなる移相子と光軸補正板とを組み合わせて、第１非球面移相子対および第２非球面移相子対を用いてもよい。この場合、たとえば第１非球面移相子対は、ＹＺ断面が凹状の移相子と当該移相子の凹面と相補的な凸面を持つ光軸補正板との組み合わせを有し、第２非球面移相子対は、ＹＺ断面が凸状の移相子と当該移相子の凸面と相補的な凹面を持つ光軸補正板との組み合わせを有する。これらの第１非球面移相子対および第２非球面移相子対では、光束の入射位置に応じて移相子の厚みが異なる構成である。
【０１４０】
具体的に、第１非球面移相子対は、図１９（ｃ）に示すように、たとえばＹ方向に沿って有効領域の中心において移相量が最も小さく且つ中心からの距離の二次関数にしたがって移相量が周辺に向かって単調に増大するような二次の凹状パターンの移相量分布を有する。一方、第２非球面移相子対は、図１９（ｄ）に示すように、たとえばＹ方向に沿って有効領域の中心において移相量が最も大きく且つ中心からの距離の二次関数にしたがって移相量が周辺に向かって単調に減少するような二次の凸状パターンの移相量分布を有する。これらの第１非球面移相子対と第２非球面移相子対とによって、被照射面上の各点に関する移相量分布のそれぞれを独立的に調整することができる。言い換えると、第１非球面移相子対と第２非球面移相子対とによって被照射面（Ｍ，Ｗ）上の各点に到達する光束の開口内の偏光状態を独立に調整することができる。なお、この非球面移相子対と上述の非球面旋光子対との双方を組み合わせても良い。
【０１４１】
また、上述の説明では、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９が二次のパターンの旋光量（移相量）分布を有するが、これに限定されることなく、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９に付与する旋光量（移相量）分布のパターンについては様々な変形例が可能である。具体的に、たとえば第１非球面旋光子（移相子）対５８が、図２０（ａ）、（ｃ）に示すように、たとえば有効領域の中心からのＹ方向に沿った距離の四次関数にしたがって中心から周辺に向かって透過率が一旦増大した後に減少するような四次のＭ字状パターンの旋光量（移相量）分布を有する変形例も可能である。
【０１４２】
この第５変形例では、第２非球面旋光子（移相子）対５９は、図２０（ｂ）、（ｄ）に示すように、有効領域の中心からのＹ方向に沿った距離の四次関数にしたがって中心から周辺に向かって旋光量（移相量）が一旦減少した後に増大するような四次のＷ字状パターンの旋光量（移相量）分布を有することになる。この場合、第１非球面旋光子（移相子）対５８の旋光量（移相量）分布と第２非球面旋光子（移相子）対５９の旋光量（移相量）分布とを相補的に設定すれば、上述の変形例と同様の効果が得られる。ただし、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９が四次のパターンの旋光量（移相量）分布を有するため、線形的な傾斜調整ではなく三次関数的な傾斜調整効果が得られる。なお、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９のパターンの旋光量（移相量）分布は四次以上であってもよい。
【０１４３】
また、上述の説明では、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９にＹ方向に沿った一次元の旋光量（移相量）分布を付与している、すなわち旋光子（移相子）がシリンドリカルレンズ状であるが、一次元の旋光量（移相量）分布の変化方向については様々な変形例が可能である。また、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９に二次元的な旋光量（移相量）分布を付与することもできる。また、第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９に付与すべき旋光量（移相量）分布を他の適当な関数にしたがって規定することもできる。一例として、たとえば後述するツェルニケ多項式を用いて第１非球面旋光子（移相子）対５８および第２非球面旋光子（移相子）対５９の旋光量（移相量）分布を規定することにより、被照射面上の各点に関する開口内偏光状態分布を多様な形態にしたがって点毎にそれぞれ調整することが可能になる。
【０１４４】
ところで、上述の変形例において、結晶軸が光軸と垂直に位置決めされた水晶からなる移相子を用いて第１非球面移相子対と第２非球面移相子対とを構成したが、移相子としては水晶に限定されることなく、たとえばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などの複屈折性を示す結晶材料で形成されるものや、応力歪分布を持つ光透過性材料で形成されるものや、構造複屈折性を持つパターンを有する光透過性材料で形成されるものなど種々のものを適用することができる。
【０１４５】
なお、上述の変形例では、第１非球面旋光子（移相子）対５８の透過率分布と第２非球面旋光子（移相子）対５９の旋光量（移相量）分布とが相補的に設定されているが、これに限定されることなく、第１非球面旋光子（移相子）対５８の旋光量（移相量）分布に対して相補的な旋光量（移相量）分布とは実質的に異なる旋光量（移相量）分布を第２非球面旋光子（移相子）対５９に付与する変形例も可能である。この変形例では、第１非球面旋光子（移相子）対５８の旋光量（移相量）分布に対して相補的な旋光量（移相量）分布と第２非球面旋光子（移相子）対５９の旋光量（移相量）分布との差に応じて被照射面上の偏光状態の分布が調整されることになり、被照射面上の偏光状態の分布をほぼ一定に維持しつつ、被照射面上の各点での開口内での偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。
【０１４６】
同様に、被照射面上の偏光状態の分布を積極的に調整する変形例として、マスクブラインド１６を挟んで第１非球面旋光子（移相子）対５８と第２非球面旋光子（移相子）対５９とを互いに異なる距離に設定することもできる。この場合、マスクブラインド１６と第１非球面旋光子（移相子）対５８との距離とマスクブラインド７と第２非球面旋光子（移相子）対５９との距離との差に応じて被照射面における偏光状態の分布を調整することができ、ひいては被照射面上の偏光状態の分布をほぼ一定に維持しつつ、被照射面上の各点での開口内での偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。
【０１４７】
また、上述の説明では、一対の非球面旋光子（移相子）対（５８，５９）を用いることにより、被照射面上の偏光状態の分布をほぼ均一に維持または調整しつつ被照射面上の各点での開口内の偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整している。しかしながら、これに限定されることなく、一般的には所定の旋光量分布または移相量分布を有する複数の非球面旋光子または非球面移相子からなる調整手段を用いて、本発明の効果を得ることができる。すなわち、調整手段を構成する非球面旋光子（移相子）の数および配置について様々な変形例が可能である。
【０１４８】
具体的に、たとえば図２１に示すように、入射位置に応じて旋光量（移相量）の異なる旋光量（移相量）分布を有する３つの非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃを用いる第６変形例も可能である。図２１の第６変形例では、マイクロフライアイレンズ１３とマスクブラインド１６との間のコンデンサー光学系１５の光路中に第１非球面旋光子（移相子）７１ａおよび第２非球面旋光子（移相子）７１ｂが光源側から順に配置され、コンデンサー光学系１５とマスクブラインド１６との間の光路中に第３非球面旋光子（移相子）７１ｃが配置されている。
【０１４９】
この場合、図２２に示すように、軸上光束（マスクブラインド１６と光軸ＡＸとの交点に達する光束）が非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃをそれぞれ通過する領域すなわち軸上パーシャル領域７１ａａ，７１ｂａ，７１ｃａが非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃ毎に異なっている。同様に、軸外光束（光軸ＡＸから離れたマスクブラインド１６上の点に達する光束）が非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃをそれぞれ通過する領域すなわち軸外パーシャル領域７１ａｂ，７１ｂｂ，７１ｃｂも非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃ毎に異なっている。
【０１５０】
この第６変形例では、各非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃの旋光量（移相量）分布、各非球面旋光子（移相子）７１ａ〜７１ｃにおける軸上パーシャル領域および軸外パーシャル領域の位置および大きさなどを適宜設定することにより、被照射面での偏光状態の分布をほぼ均一に調整しつつ、被照射面上の各点での開口内での偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。さらに一般的には、入射位置に応じて旋光量（移相量）が変化する所定の旋光量（移相量）分布を有する複数の非球面旋光子（移相子）からなる調整手段を用いて、各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布、各非球面旋光子（移相子）における軸上パーシャル領域および軸外パーシャル領域の位置および大きさなどを適宜設定することにより、本発明の効果を得ることができる。
【０１５１】
以下、光源１から投影光学系ＰＬまでを被照射面としてのウェハＷを照明する照明光学装置と考え、この照明光学装置（１〜ＰＬ）の調整方法について説明する。なお、本実施形態では、調整方法の説明を簡素化するために、所定の旋光量（移相量）分布を有する複数（２つまたはそれ以上）の非球面旋光子（移相子）を用いて、被照射面（ウェハＷが設定される面）での偏光状態の分布をほぼ均一に調整しつつ、被照射面上の各点での開口内での偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整するものとする。
【０１５２】
図２３は、本実施形態にかかる照明光学装置の調整方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。図２３に示すように、本実施形態にかかる照明光学装置（１〜ＰＬ）の調整方法では、被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布（瞳偏光状態分布）および被照射面における偏光状態の分布を得る（Ｓ１１）。具体的に、分布獲得工程Ｓ１１では、照明光学装置（１〜ＰＬ）の設計データに基づいて、被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布および被照射面における偏光状態の分布を算出する。
【０１５３】
ここで、照明光学装置（１〜ＰＬ）の設計データとして、たとえばマイクロフライアイレンズ１３の直後からウェハＷの直前までの光学系（１５〜ＰＬ）のデータ、すなわち各光学面の曲率半径、各光学面の軸上間隔、各光学部材を形成する光学材料の屈折率および種類、使用光の波長、各光学部材の旋光量（移相量）、反射防止膜や反射膜の入射角度特性（旋光量や移相（リターデーション）量）などのデータを用いる。なお、設計データに基づいて被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布を算出する方法については、たとえば米国特許第６，８７０，６６８号公報を参照することができる。
【０１５４】
あるいは、分布獲得工程Ｓ１１において、実際に製造された装置毎に被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布および被照射面における偏光状態の分布を測定してもよい。具体的に、被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布並びに被照射面における偏光状態の分布は、たとえば図２に示した偏光状態測定部１８を用いて測定することができる。
【０１５５】
本実施形態では、被照射面上の複数点に関する開口内（被照射面上の複数点のそれぞれについての瞳内）での偏光状態分布として、ストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）により規定される特定偏光度（ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３）の分布を用いることができる。ここで、特定偏光度ＤＳＰ１は瞳上の一点を通過して像面上の一点に達する光線に関するストークスパラメータＳ０に対するストークスパラメータＳ１の比Ｓ１／Ｓ０で表される。同様に特定偏光度ＤＳＰ２は瞳上の一点を通過して像面上の一点に達する光線に関するストークスパラメータＳ０に対するストークスパラメータＳ２の比Ｓ２／Ｓ０で表され、特定偏光度ＤＳＰ３は瞳上の一点を通過して像面上の一点に達する光線に関するストークスパラメータＳ０に対するストークスパラメータＳ３の比Ｓ３／Ｓ０で表される。ここで、Ｓ０は全強度であり、Ｓ１は水平直線偏光強度マイナス垂直直線偏光強度であり、Ｓ２は４５度直線偏光強度マイナス１３５度直線偏光強度であり、Ｓ３は右回り円偏光強度マイナス左回り円偏光強度である。
【０１５６】
次いで、本実施形態の調整方法では、設計データに基づく算出あるいは偏光状態測定部１８を用いた測定により得られた被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布および被照射面における偏光状態の分布がそれぞれ所望の程度にほぼ均一であるか否かを判定する（Ｓ１２）。判定工程Ｓ１２において、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布のうちの少なくとも一方が所望の程度にほぼ均一でないと判定された場合（図中ＮＯの場合）、非球面旋光子（移相子）の設計工程Ｓ１３へ進む。一方、判定工程Ｓ１２において、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布の双方が所望の程度にほぼ均一であると判定された場合（図中ＹＥＳの場合）、非球面旋光子（移相子）の形状決定工程Ｓ１５へ進む。
【０１５７】
設計工程Ｓ１３では、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布の双方が所望の程度にほぼ均一になるように、被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布をそれぞれ独立的に調整し且つ必要に応じて被照射面における偏光状態の分布を調整するために複数の非球面旋光子（移相子）にそれぞれ付与すべき所要の旋光量（移相量）分布を決定（算出）する。具体的には、算出または測定された開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布の情報を参照して使用する非球面旋光子（移相子）の数および位置を予め想定し、被照射面での偏光状態の分布をほぼ均一に維持または調整しつつ被照射面上の各点での開口内での偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整するために各非球面旋光子（移相子）に付与すべき旋光量（移相量）分布を求める。
【０１５８】
次いで、設計工程Ｓ１３で決定した旋光量（移相量）分布を付与した複数の非球面旋光子（移相子）をそれぞれ想定位置に配置した状態すなわち非球面旋光子（移相子）の搭載状態で、被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布（瞳偏光状態分布）および被照射面における偏光状態の分布を算出する（Ｓ１４）。具体的に、分布算出工程Ｓ１４では、上述の設計データ情報に加えて各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布および位置に関する情報を参照して、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布を算出する。
【０１５９】
次いで、分布算出工程Ｓ１４で算出された被照射面上の複数点に関する開口内での偏光状態の分布および被照射面における偏光状態の分布がそれぞれ所望の程度にほぼ均一であるか否かを判定する（Ｓ１２）。判定工程Ｓ１２において、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布のうちの少なくとも一方が所望の程度にほぼ均一でないと判定された場合（図中ＮＯの場合）、再び非球面旋光子（移相子）の設計工程Ｓ１３へ進むことになる。一方、判定工程Ｓ１２において、開口内での偏光状態の分布および偏光状態の分布の双方が所望の程度にほぼ均一であると判定された場合（図中ＹＥＳの場合）、非球面旋光子（移相子）の形状決定工程Ｓ１５へ進む。
【０１６０】
たとえば試行錯誤的に設計工程Ｓ１３と分布算出工程Ｓ１４とを繰り返して進んだ形状決定工程Ｓ１５では、設計工程Ｓ１３で算出された所要の旋光量（移相量）分布（各非球面旋光子（移相子）に付与すべき旋光量（移相量）分布）を実現するのに必要な非球面旋光子（移相子）の面形状を決定する。最後に、形状決定工程Ｓ１５で決定された面形状を有する複数の非球面旋光子（移相子）並びに当該面形状と相補的な面形状を有する光軸補正板を製造し、製造された各非球面旋光子（移相子）を光学系中の所定の位置にそれぞれ組み込む（Ｓ１６）。以上のように、形状決定工程Ｓ１５および製造搭載工程Ｓ１６は、所要の旋光量（移相量）分布を有する複数の非球面旋光子（移相子）をそれぞれ形成して配置する調整工程を構成している。こうして、本実施形態の調整方法は終了する。
【０１６１】
次に、本実施形態の変形例として、各非球面旋光子（移相子）に付与すべき所要の旋光量（移相量）分布を試行錯誤的ではなく簡易に且つ正確に求めることのできる調整方法を説明する。図２４は、本実施形態の変形例にかかる調整方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。図２４に示す変形例の調整方法では、図２３に示す調整方法と同様に、被照射面上の複数点に関する瞳内での偏光状態の分布（瞳内偏光状態分布または瞳偏光状態分布）および被照射面における偏光状態の分布を得る（Ｓ２１）。具体的に、分布獲得工程Ｓ２１では、照明光学装置（１〜ＰＬ）の設計データに基づいて、被照射面上の複数点に関する瞳内偏光状態分布および被照射面における偏光状態の分布を算出する。あるいは、上述の偏光測定部１８を用いて、実際に製造された装置毎に被照射面上の複数点に関する瞳内偏光状態分布および被照射面における偏光状態の分布を測定する。
【０１６２】
次いで、図２３に示す調整方法と同様に、設計データに基づく算出あるいは偏光測定部１８を用いた測定により得られた被照射面上の複数点に関する瞳内偏光状態分布および被照射面における偏光状態の分布がそれぞれ所望の程度にほぼ均一であるか否かを判定する（Ｓ２２）。判定工程Ｓ２２において、瞳内偏光状態の分布および偏光状態の分布のうちの少なくとも一方が所望の程度にほぼ均一でないと判定された場合（図中ＮＯの場合）、瞳内偏光状態分布の近似工程Ｓ２３へ進む。一方、判定工程Ｓ２２において、瞳内偏光状態分布および偏光状態の分布の双方が所望の程度にほぼ均一であると判定された場合（図中ＹＥＳの場合）、非球面旋光子（移相子）の形状決定工程Ｓ２７へ進む。
【０１６３】
瞳内偏光状態分布の近似工程Ｓ２３では、分布獲得工程Ｓ２１で得られた被照射面上の各点に関する瞳内偏光状態分布を照明瞳面における瞳座標の関数としての所定の多項式で近似する。たとえば本実施形態では、たとえば２極照明や輪帯照明の場合、ツェルニケ・アニュラー（Zernike Annular）多項式を用いて、照明光の瞳内における偏光状態の分布を、特定偏光度ＤＳＰ（ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３）の分布により表現する。これは、輪帯照明では瞳内の有効光源領域の形状が円環状（輪帯状）であり、２極照明では瞳内の２極状の有効光源領域が円環状の領域の一部を占めているからである。特定偏光度ＤＳＰの瞳内の分布を表すツェルニケ・アニュラー多項式の表現では、座標系として瞳極座標（ρ，θ）を用い、直交関数系としてツェルニケ・アニュラーの円筒関数を用いる。
【０１６４】
すなわち、特定偏光度ＤＳＰ（ρ，θ）は、ツェルニケ・アニュラーの円筒関数ＡＺｉ（ρ，θ）を用いて、次の式（ｂ）に示すように展開される。
ＤＳＰ（ρ，θ）＝ΣＣｉ・ＡＺｉ（ρ，θ）
＝Ｃ１・ＡＺ１（ρ，θ）＋Ｃ２・ＡＺ２（ρ，θ）
・・・・＋Ｃｎ・ＡＺｎ（ρ，θ）    …（ｂ）
【０１６５】
ここで、Ｃｉは、ツェルニケ・アニュラー多項式の各項の係数である。以下、ツェルニケ・アニュラー多項式の各項の関数系ＡＺｉ（ρ，θ）のうち、第１項〜第１６項にかかる関数ＡＺ１〜ＡＺ１６だけを次の表（１）に示す。なお、関数ＡＺ２〜ＡＺ１６に含まれる「ε」は、瞳内において有効光源領域が部分的あるいは全体的に占める円環状の領域の輪帯比（円環状の領域の内径／外径＝σinner／σouter）である。
【表１】
2011249814.tif 000003
【０１６６】
一方、たとえば円形照明の場合、フリンジ・ツェルニケ（Fringe Zernike）多項式を用いて、照明光の瞳内における偏光状態の分布を、特定偏光度ＤＳＰ（ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３）の分布により表現する。これは、円形照明では瞳内の有効光源領域の形状が円形状であるからである。特定偏光度ＤＳＰの瞳内の分布を表すフリンジ・ツェルニケ多項式の表現では、座標系として瞳極座標（ρ，θ）を用い、直交関数系としてフリンジ・ツェルニケの円筒関数を用いる。
【０１６７】
すなわち、特定偏光度ＤＳＰ（ρ，θ）は、フリンジ・ツェルニケの円筒関数ＦＺｉ（ρ，θ）を用いて、次の式（ｃ）に示すように展開される。
ＤＳＰ（ρ，θ）＝ΣＢｉ・ＦＺｉ（ρ，θ）
＝Ｂ１・ＦＺ１（ρ，θ）＋Ｂ２・ＦＺ２（ρ，θ）
・・・・＋Ｂｎ・ＦＺｎ（ρ，θ）    …（ｃ）
【０１６８】
ここで、Ｂｉは、フリンジ・ツェルニケ多項式の各項の係数である。以下、フリンジ・ツェルニケ多項式の各項の関数系ＦＺｉ（ρ，θ）のうち、第１項〜第１６項にかかる関数ＦＺ１〜ＦＺ１６だけを次の表（２）に示す。
【０１６９】
表（２）
ＦＺ１：  １
ＦＺ２：  ρcosθ
ＦＺ３：  ρsinθ
ＦＺ４：  ２ρ２−１
ＦＺ５：  ρ２cos２θ
ＦＺ６：  ρ２sin２θ
ＦＺ７：  （３ρ２−２）ρcosθ
ＦＺ８：  （３ρ２−２）ρsinθ
ＦＺ９：  ６ρ４−６ρ２＋１
ＦＺ１０：  ρ３cos３θ
ＦＺ１１：  ρ３sin３θ
ＦＺ１２：  （４ρ２−３）ρ２cos２θ
ＦＺ１３：  （４ρ２−３）ρ２sin２θ
ＦＺ１４：  （１０ρ４−１２ρ２＋３）ρcosθ
ＦＺ１５：  （１０ρ４−１２ρ２＋３）ρsinθ
ＦＺ１６：  ２０ρ６−３０ρ４＋１２ρ２−１
・
・
・
【０１７０】
次いで、本変形例の調整方法では、近似工程Ｓ２３で得られたツェルニケ多項式における各項の係数Ｃｉに基づいて、各点に関する偏光状態の分布を像面極座標（ｈ，α）および瞳極座標（ρ，θ）の関数としての偏光状態分布多項式により評価する（Ｓ２４）。具体的に、評価工程Ｓ２４では、各点に関する偏光状態の分布を像面極座標（ｈ，α）および瞳極座標（ρ，θ）の関数として表す偏光状態分布多項式を設定する。なお、偏光状態分布多項式の設定については、米国特許公開第ＵＳ２００３／０２０６２８９号公報や特開２００５−１２１９０号公報を参照することができる。
【０１７１】
上述の公報などでは、投影光学系の波面収差を像面極座標（ｈ，α）および瞳極座標（ρ，θ）の関数として表す収差多項式を設定しているが、同様の手法により偏光状態分布多項式を設定することができることは明らかである。こうして、評価工程Ｓ２４では、近似工程（Ｓ２３）で得られたツェルニケ多項式における各項のツェルニケ係数Ｃｉに基づいて、偏光状態分布多項式における各項の係数を決定し、ひいては各点に関する偏光状態の分布を偏光状態分布多項式により表して評価する。
【０１７２】
具体的には、上述の公報などに開示されているように、たとえば特定項のツェルニケ関数Ｚｉに着目し、対応するツェルニケ係数Ｃｉの像面内分布（各点における係数Ｃｉの分布）に基づいて、偏光状態分布多項式における特定項の係数を例えば最小二乗法を用いて決定する。さらに、他の特定項のツェルニケ関数Ｚｉに着目し、対応するツェルニケ係数Ｃｉの像面内分布に基づいて、偏光状態分布多項式における他の項の係数を例えば最小二乗法を用いて順次決定する。
【０１７３】
こうして、評価工程Ｓ２４では、偏光状態分布の瞳内分布および像面内分布を同時に表現する偏光状態分布多項式が最終的に得られる。このように、偏光状態分布の瞳内分布および像面内分布を同時に表現する偏光状態分布多項式を用いることにより、偏光状態分布を解析的に分解することが可能になり、コンピュータを使って試行錯誤的に数値最適化を行う手法に比して、光学調整解を迅速に且つ正確に算出することが可能になる。つまり、偏光状態分布多項式により偏光状態分布状況の特徴を把握し易くなるので、光学調整の見通しが立て易くなる。
【０１７４】
次いで、非球面旋光子（移相子）の設計工程Ｓ２５では、瞳偏光状態分布および被照射面内での偏光状態の分布の双方が所望の程度にほぼ均一になるように、被照射面上の複数点に関する偏光状態の分布をそれぞれ独立的に調整し且つ必要に応じて被照射面における偏光状態分布を調整するために複数の非球面旋光子（移相子）にそれぞれ付与すべき所要の旋光量（移相量）分布を決定（算出）する。具体的には、まず必要に応じて、分布獲得工程Ｓ２１で得られた被照射面（像面）における偏光状態の分布を像面極座標（ｈ，α）の関数としてのツェルニケ多項式により近似しておく。
【０１７５】
また、各非球面旋光子（移相子）に付与すべき旋光量（移相量）分布を、たとえば非球面旋光子（移相子）の光学面における極座標を用いたツェルニケ多項式により表現する。そして、各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布を表すツェルニケ多項式の各項の係数と被照射面上の各点に関する瞳偏光状態分布の変化との関係を表す第１テーブルＴ２１、および各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布を表すツェルニケ多項式の各項の係数と被照射面における偏光状態分布の変化との関係を表す第２テーブルＴ２２を準備する。
【０１７６】
こうして、設計工程Ｓ２５では、評価工程Ｓ２４で得られた偏光状態分布に関する評価結果（具体的には偏光状態分布の瞳内分布および像面内分布を同時に表現する偏光状態分布多項式）、必要に応じてツェルニケ多項式により近似された偏光状態分布情報、第１テーブルＴ２１における各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布と瞳偏光状態分布の変化との相関関係、および第２テーブルＴ２２における各非球面旋光子（移相子）の旋光量（移相量）分布と偏光状態の分布の変化との相関関係を参照した線形結合による最適化手法に基づいて、被照射面での偏光状態分布をほぼ均一に維持または調整しつつ被照射面上の各点での瞳偏光状態の分布をそれぞれほぼ均一に調整するために各非球面旋光子（移相子）に付与すべき旋光量（移相量）分布を求める。
【０１７７】
次いで、設計工程Ｓ２５で決定した旋光量（移相量）分布を付与した複数の非球面旋光子（移相子）をそれぞれ想定位置に配置した状態すなわち非球面旋光子（移相子）の搭載状態で、被照射面上の複数点に関する瞳偏光状態分布および被照射面における偏光状態分布を算出する（Ｓ２６）。さらに、分布算出工程Ｓ２６で算出された被照射面上の複数点に関する瞳偏光状態分布および被照射面における偏光状態分布がそれぞれ所望の程度にほぼ均一であるか否かを判定する（Ｓ２２）。線形結合による最適化手法を用いて所要の旋光量（移相量）分布が試行錯誤的ではなく簡易に且つ正確に求められているので、判定工程Ｓ２２において瞳偏光状態分布および偏光状態分布の双方が所望の程度にほぼ均一であると判定され、非球面旋光子（移相子）の形状決定工程Ｓ２７へ進むことになる。
【０１７８】
形状決定工程Ｓ２７では、設計工程Ｓ２５で算出された所要の旋光量（移相量）分布を実現するのに必要な非球面旋光子（移相子）の面形状を決定する。最後に、形状決定工程Ｓ２７で決定された面形状を有する複数の非球面旋光子（移相子）並びに当該面形状と相補的な面形状を有する光軸補正板を製造し、製造された各非球面旋光子（移相子）対を光学系中の所定の位置にそれぞれ組み込む（Ｓ２８）。こうして、変形例の調整方法は終了する。
【０１７９】
上述の各実施形態または変形例にかかる調整方法は、たとえば半導体製造工場に設置された複数の露光装置を調整する際にも適用できる。この場合、複数の露光装置の偏光状態を互いに同じ偏光状態となるように調整することが望ましい。これにより、露光装置のユーザーが使用するマスクのＯＰＣ（光学近接効果補正）を複数の露光装置間で共通化することができ、マスクコストの低減を図ることができる。
【０１８０】
以下、複数の露光装置を有する露光システムを用いたマイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの一例を説明する。これは、半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【０１８１】
図２５は、本実施形態の全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、３０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィー装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所３０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム３０８、複数の操作端末コンピュータ３１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３０９を備える。ホスト管理システム３０８は、ＬＡＮ３０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット３０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【０１８２】
一方、３０２〜３０４は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場
である。製造工場３０２〜３０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場３０２〜３０４内には、それぞれ、上記の露光システム（複数の露光装置）を含む複数の製造装置３０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３１１と、各製造装置３０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム３０７とが設けられている。各工場３０２〜３０４に設けられたホスト管理システム３０７は、各工場内のＬＡＮ３１１を工場の外部ネットワークであるインターネット３０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ３１１からインターネット３０５を介してベンダー３０１側のホスト管理システム３０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム３０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。
【０１８３】
具体的には、インターネット３０５を介して、各製造装置３０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場３０２〜３０４とベンダー３０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ３１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【０１８４】
さて、図２６は、本実施形態の全体システムを図２５とは別の角度から切り出して表現した概念図である。図２５の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として上記実施形態の第１および第２露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお、図２６では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。
【０１８５】
一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１，２２１，２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダーの管理システム２１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【０１８６】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図２７に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。
【０１８７】
各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【０１８８】
なお、上述の実施形態における偏光測定部１８が測定した偏光状態に関する情報も上述のステータス情報に含めることができ、上述の可変位相差部材や可変旋光部材の調整量に関する情報も上述の応答情報に含めることができる。
【０１８９】
さて、上述の非球面旋光子において、この非球面旋光子によって旋光量分布の一次成分（傾斜成分）のみを補正すればよい場合には、図２８（ａ）に示すように、クサビ形状の旋光子を用いれば良い。このとき、クサビ形状の旋光子のクサビ角が極めて浅い場合（たとえば０．５’〜１０’の範囲内の場合）には、光軸補正板を設けなくてもよい。
【０１９０】
また、上述の非球面移相子において、この非球面移相子によって移相量分布の一次成分（傾斜成分）のみを補正すれば良い場合には、図２８（ｂ）に示すように、一次成分の応力歪み分布（応力複屈折分布）を持つ光透過部材を、非球面移相子の代わりに用いることができる。この図２８（ｂ）に示した光透過部材の移相量の分布は図２８（ｃ）に示すとおり、一次成分（傾斜成分）の移相量分布となる。
【０１９１】
また、上述の各実施形態にかかる調整方法によれば、たとえばマスクを構成する光透過部材が複屈折分布を有するような場合であっても、このマスク内部の複屈折分布を補償することのできる偏光分布の照明光でマスクを照明することが可能となるため、マスクに起因する偏光状態の悪化を補正することができ、感光性基板上に形成されるパターンの線幅異常を低減させることができる。また、投影光学系が所定のリターデーション分布を有するような場合であっても、このリターデーション分布を補償することのできる偏光分布の照明光でマスクを照明することが可能となるため、投影光学系に起因する偏光状態の悪化を補正することができ、感光性基板上に形成されるパターンの線幅異常を低減させること
ができる。
【０１９２】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図２９のフローチャートを参照して説明する。
【０１９３】
先ず、図２９のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【０１９４】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図３０のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図３０において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【０１９５】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【０１９６】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【０１９７】
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レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【０１９８】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学装置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、マスク以外の被照射面を照明する一般的な照明光学装置およびその調整方法に対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【０１９９】
１…光源、３，４…可変位相差部材、５…デポラライザ、６…回折光学素子、７…アフォーカルレンズ、９，１９…可変位相差ユニット、１０…円錐アキシコン系、１１…ズームレンズ、１２…可変旋光ユニット、１３…マイクロフライアイレンズ、１４…偏光モニター、１５…コンデンサー光学系、１６…マスクブラインド、１７…結像光学系、１８…偏光状態測定部、Ｍ…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウェハ。
【図１】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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