(57)【要約】たとえば露光装置に搭載された場合に、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を実現する。光源部（１）からの光束を照明瞳面上の第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子（７）と、光源部からの光束を照明瞳面上の第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子（８）と、光源部からの光束を分割して第１光束変換素子および第２光束変換素子へそれぞれ導くためのビームスプリッター（５）と、第１光束変換素子を介して第１領域に達する光の強度と第２光束変換素子を介して第２領域に達する光の強度との比を変更するための強度変更手段（２，３，５）とを備えている。
2005036619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部からの光束の光路中に配置されて、前記光束を第１断面形状の光束に変換する第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束の光路中に配置されて、前記光束を第２断面形状の光束に変換する第２光束変換素子と、
前記第１光束変換素子からの前記第１断面形状の光束と前記第２光束変換素子からの前記第２断面形状の光束との光路中に配置されて、前記第１断面形状の光束を前記照明光学装置の照明瞳面上の第１領域へ導くと共に、前記第２断面形状の光束を前記照明瞳面上の前記第１領域とは異なる第２領域へ導く集光光学系と、
前記光源部と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて、前記第１領域に達する光束の偏光状態と前記第２領域に達する光束の偏光状態とを独立に制御するための偏光状態変更手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記偏光状態変更手段は、前記光源部と前記第１光束変換素子との間の光路中であって前記光源部と前記第２光束変換素子との間の光路中に配置されて、前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導くビームスプリッター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】
前記ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターを備え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】
前記偏光状態変更手段は、前記偏光ビームスプリッターと前記第１光束変換素子との間の光路中または前記第１光束変換素子と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて、入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための第１偏光面可変手段と、
前記偏光ビームスプリッターと前記第２光束変換素子との間の光路中または前記第２光束変換素子と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて、入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための第２偏光面可変手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記第１光束変換素子を介して前記第１領域に達する光の強度と前記第２光束変換素子を介して前記第２領域に達する光の強度との比を変更するための強度変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記強度変更手段は、前記光源部と前記第１光束変換素子との間の光路中であって前記光源部と前記第２光束変換素子との間の光路中に配置されて、前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導く偏光ビームスプリッターと、
前記光源部と前記偏光ビームスプリッターとの間の光路中に配置されて、前記偏光ビームスプリッターへの入射光の偏光状態を調整するための偏光状態調整手段とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記第１光束変換素子は、前記第１光束変換素子とは異なる特性を有する別の光束変換素子と交換可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記第２光束変換素子は、前記第２光束変換素子とは異なる特性を有する別の光束変換素子と交換可能であることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記集光光学系と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータをさらに備えてい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】
前記第１領域は前記照明瞳面上において光軸を含む領域であり、前記第２領域は前記照明瞳面上において前記光軸から離れた領域であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
被照射面を照明する照明光学装置において、
照明瞳面上の第１領域の偏光状態と前記照明瞳面上の第２領域の偏光状態とを独立に制御するための偏光状態制御手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１２】
前記偏光状態制御手段は、
光源部からの光束を前記第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束を前記第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子と、
前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導くためのビームスプリッターと、
前記第１光束変換素子を介して前記第１領域に達する光および前記第２光束変換素子を介して前記第２領域に達する光のうちの少なくとも一方の偏光状態を変更するための偏光状態変更手段と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】
前記偏光状態変更手段は、
前記ビームスプリッターとしての偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターと前記第１光束変換素子との間の光路中または前記第１光束変換素子と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための第１偏光面可変手段と、
前記偏光ビームスプリッターと前記第２光束変換素子との間の光路中または前記第２光束変換素子と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための第２偏光面可変手段とを有す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】
前記偏光状態変更手段は、前記第１偏光面可変手段と前記照明瞳面との間の光路中または前記第２偏光面可変手段と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて入射する直線偏光の光を非偏光の光に変換するための偏光解消素子をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
前記偏光解消素子は、光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成されたくさび形状の水晶プリズムを有することを特徴とする請求項１４に記載の照明光学装置。
【請求項１６】
前記第１光束変換素子を介して前記第１領域に達する光の強度と前記第２光束変換素子を介して前記第２領域に達する光の強度との比を変更するための強度変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１７】
前記強度変更手段は、前記ビームスプリッターとしての偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターへの入射光の偏光状態を調整するための偏光状態調整手段とを有することを特徴とする請求項１６に記載の照明光学装置。
【請求項１８】
前記偏光状態調整手段は、前記光源部と前記偏光ビームスプリッターとの間の光路中に配置されて、光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された一対のくさび形状の水晶プリズムを有することを特徴とする請求項１７に記載の照明光学装置。
【請求項１９】
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子は照明光路に対してそれぞれ交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２０】
前記第１領域は前記照明瞳面上において光軸を含む領域であり、前記第２領域は前記照明瞳面上において前記光軸から離れた領域であることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２１】
前記第２領域は輪帯状または複数極状であることを特徴とする請求項１１乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２２】
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子からの光束に基づいて前記照明瞳面に二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とをさらに備えていることを特徴とする請求項１２乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２３】
被照射面を照明する照明光学装置において、
光源部からの光束を照明瞳面上の第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束を前記照明瞳面上の第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子と、
前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導くためのビームスプリッターと、
前記第１光束変換素子を介して前記第１領域に達する光の強度と前記第２光束変換素子を介して前記第２領域に達する光の強度との比を変更するための強度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２４】
前記強度変更手段は、前記ビームスプリッターとしての偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターへの入射光の偏光状態を調整するための偏光状態調整手段と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】
前記偏光状態調整手段は、前記光源部と前記偏光ビームスプリッターとの間の光路中に配置されて、光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された一対のくさび形状の水晶プリズム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】
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子は照明光路に対してそれぞれ交換可能に構成されていることを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２７】
前記第１領域は前記照明瞳面上において光軸を含む領域であり、前記第２領域は前記照明瞳面上において前記光軸から離れた領域であ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】
前記第２領域は輪帯状または複数極状であることを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項２９】
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子からの光束に基づいて前記照明瞳面に二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とをさらに備えていることを特徴とする請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項３０】
被照射面を照明する照明光学装置において、
光源部からの光束を照明瞳面上の第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束を前記照明瞳面上の第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子とを備え、
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子は照明光路に対してそれぞれ交換可能に構成されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項３１】
前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導くためのビームスプリッターをさらに備えていることを特徴とする請求項３０に記載の照明光学装置。
【請求項３２】
前記第１領域は前記照明瞳面上において光軸を含む領域であり、前記第２領域は前記照明瞳面上において前記光軸から離れた領域であることを特徴とする請求項３０または３１に記載の照明光学装置。
【請求項３３】
前記第２領域は輪帯状または複数極状であることを特徴とする請求項３０乃至３２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項３４】
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子からの光束に基づいて前記照明瞳面に二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とをさらに備えていることを特徴とする請求項３０乃至３３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項３５】
光源部からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部と前記被照射面との間に配置されて、前記光源部からの光束の偏光状態の変動を防止する偏光変動解消手段を備え、
前記偏光変動解消手段は、前記光源部からの光束を偏光状態に応じて分割する偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターにより分割された光束の偏光状態を揃える偏光調整部材と、前記偏光ビームスプリッターにより分割された光束を合成する光束合成光学系とを有することを特徴とする照明光学装置。
【請求項３６】
マスクを照明するための請求項１乃至３５のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記マスク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３７】
前記マスク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ていることを特徴とする請求項３６に記載の露光装置。
【請求項３８】
前記投影光学系は、光路折曲げミラーを備えていることを特徴とする請求項３７に記載の露光装置。
【請求項３９】
請求項１乃至３５のいずれか１項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、
照明された前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含んでいることを特徴とする露光方法。
【請求項４０】
前記露光工程は、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影工程を含んでいることを特徴とする請求項３９に記載の露光方法。
【請求項４１】
前記投影工程は、光路を折り曲げる光路折曲げ工程を含んでいることを特徴とする請求項４０に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は照明光学装置、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ための露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、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）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（一般には照明瞳面における所定の光強度分布）を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。【０００３】  コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。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。【０００４】  そこで、フライアイレンズの後側焦点面に円形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ（σ値＝開口絞り径／投影光学系の瞳径、あるいはσ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や４極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述のような従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や２極状や４極状の二次光源に基づく変形照明（輪帯照明や２極照明や４極照明）を行ったりしている。しかしながら、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件を光量損失を抑えつつ実現することができなかった。【０００６】  本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば露光装置に搭載された場合に、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を光量損失を抑えつつ実現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、たとえば特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を実現することのできる照明光学装置を用いて、マスクのパターン特性に応じて実現された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】
【０００７】  前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源部からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部からの光束の光路中に配置されて、前記光束を第１断面形状の光束に変換する第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束の光路中に配置されて、前記光束を第２断面形状の光束に変換する第２光束変換素子と、
前記第１光束変換素子からの前記第１断面形状の光束と前記第２光束変換素子からの前記第２断面形状の光束との光路中に配置されて、前記第１断面形状の光束を前記照明光学装置の照明瞳面上の第１領域へ導くと共に、前記第２断面形状の光束を前記照明瞳面上の前記第１領域とは異なる第２領域へ導く集光光学系と、
前記光源部と前記照明瞳面との間の光路中に配置されて、前記第１領域に達する光束の偏光状態と前記第２領域に達する光束の偏光状態とを独立に制御するための偏光状態変更手段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。【０００８】  また、本発明の第２形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、
照明瞳面上の第１領域の偏光状態と前記照明瞳面上の第２領域の偏光状態とを独立に制御するための偏光状態制御手段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３形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、
光源部からの光束を照明瞳面上の第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束を前記照明瞳面上の第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子と、
前記光源部からの光束を分割して前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子へそれぞれ導くためのビームスプリッターと、
前記第１光束変換素子を介して前記第１領域に達する光の強度と前記第２光束変換素子を介して前記第２領域に達する光の強度との比を変更するための強度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。【００１０】  本発明の第４形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、
光源部からの光束を照明瞳面上の第１領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子と、
前記光源部からの光束を前記照明瞳面上の第２領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子とを備え、
前記第１光束変換素子および前記第２光束変換素子は照明光路に対してそれぞれ交換可能に構成されてい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５形態では、光源部からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部と前記被照射面との間に配置されて、前記光源部からの光束の偏光状態の変動を防止する偏光変動解消手段を備え、
前記偏光変動解消手段は、前記光源部からの光束を偏光状態に応じて分割する偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターにより分割された光束の偏光状態を揃える偏光調整部材と、前記偏光ビームスプリッターにより分割された光束を合成する光束合成光学系とを有することを特徴とする照明光学装置を提供する。【００１２】  本発明の第６形態では、マスクを照明するための第１形態〜第５形態の照明光学装置を備え、前記マスク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。【００１３】  本発明の第７形態では、第１形態〜第５形態の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、照明された前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含んでいることを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の照明光学装置では、たとえば２以上の光束変換素子と集光光学系と偏光状態変更手段の作用により、照明瞳面上の第１領域の偏光状態と第２領域の偏光状態とを独立に制御することができる。また、偏光ビームスプリッターと２以上の光束変換素子と偏光ビームスプリッターへの入射光の偏光状態を調整する偏光状態調整手段との作用により、照明瞳面上の第１領域に達する光の強度と第２領域に達する光の強度との比を変更することができる。【００１５】  したがって、たとえば露光装置に本発明の照明光学装置を搭載した場合、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を、光量損失を抑えつつ実現することができる。また、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を実現することができるので、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては高いスループットで良好なデバイスを製造することができる。【００１６】  また、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、縦または横方向偏光と４５度または１３５度方向偏光との偏光状態を別々に調整することが可能であるので、照明光路中や投影光路中に配置される光路折曲げミラーによる偏光状態の崩れを良好に補正して露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態において照明瞳面に形成される輪帯状の３極状の二次光源を示す図である。
【図３】第１実施形態において照明瞳面に形成される５極状の二次光源および変形輪帯状を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図６】第２実施形態の変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図７】第１または第２実施形態の変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図８】図７に示した変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図９】図７に示した変形例において照明瞳面に形成される８極状の二次光源を示す図である。
【図１０】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１１】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】
【００１８】  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、本発明の第１実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図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。【００１９】  第１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２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源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、折り曲げミラーによりＹ方向に偏向された後、第１プリズム組立体２および第２プリズム組立体３を介して、ビームマッチングユニット４に入射する。【００２０】  第１プリズム組立体２は、くさび形状の第１水晶プリズム２ａと、この第１水晶プリズム２ａと相補的な形状を有するくさび形状の第１石英プリズム２ｂとにより一体的に構成されている。同様に、第２プリズム組立体３は、くさび形状の第２水晶プリズム３ａと、この第２水晶プリズム３ａと相補的な形状を有するくさび形状の第２石英プリズム３ｂとにより一体的に構成されている。第１プリズム組立体２および第２プリズム組立体３は、光軸ＡＸを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。第１プリズム組立体２および第２プリズム組立体３の作用については後述する。【００２１】  一方、ビームマッチングユニット４は、光源１から供給された平行ビームを所定の断面形状を有する平行ビームに整形するためのビーム整形手段、光源１から供給された平行ビームの光軸ＡＸに対する角度を調整するためのビーム角度調整手段、光源１から供給された平行ビームを光軸ＡＸに対して平行移動させるためのビーム平行移動手段などを内蔵している。すなわち、ビームマッチングユニット４は、入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ後段の偏光ビームスプリッター５へ導くとともに、偏光ビームスプリッター５へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。【００２２】  ビームマッチングユニット４に後続するプリズム型の偏光ビームスプリッター５には、反射手段としての直角プリズム６が付設されている。直角プリズム６は、偏光ビームスプリッター５からの反射光を反射して、偏光ビームスプリッター５の透過光の光路と平行な光路に沿って導くように位置決めされている。したがって、偏光ビームスプリッター５に入射した光のうち、その偏光分割面で反射されたＳ偏光の光は、直角プリズム６の反射面で反射された後、第１回折光学素子７に入射する。一方、偏光ビームスプリッター５に入射した光のうち、その偏光分割面を透過したＰ偏光の光は、第２回折光学素子８に入射する。【００２３】  一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、第１回折光学素子７は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。また、第２回折光学素子８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Ｘ方向に沿って間隔を隔てた２極状の光強度分布を形成する機能を有する。【００２４】  第１回折光学素子７および第２回折光学素子８は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ特性の異なる他の第１回折光学素子および第２回折光学素子と交換可能に構成されている。第１回折光学素子７および第２回折光学素子８を介した光束は、ズームレンズ９を介して、その後側焦点面の近傍に入射面が配置されたマイクロレンズアレイ（またはフライアイレンズ）１０にそれぞれ入射する。すなわち、ズームレンズ９は、第１回折光学素子７および第２回折光学素子８とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置している。【００２５】  マイクロレンズアレイ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、マイクロレンズアレイは、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。ここで、マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロレンズアレイは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。【００２６】  こうして、第１回折光学素子７を介した光束は、ズームレンズ９の後側焦点面に（ひいてはマイクロレンズアレイ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を形成する。同様に、第２回折光学素子８を介した光束は、ズームレンズ９の後側焦点面に（ひいてはマイクロレンズアレイ１０の入射面に）、たとえば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に沿って間隔を隔てた２つの円形状の照野からなるＸ方向２極状の照野を形成する。【００２７】  マイクロレンズアレイ１０に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面には、図２（ａ）に示すように、入射光束によって形成される照野と同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源３１ａと、光軸ＡＸを中心としてＸ方向に沿って間隔を隔てた２つの円形状の実質的な面光源３１ｂとからなるＸ方向３極状の二次光源（３１ａ，３１ｂ）が形成される。【００２８】  マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面（照明瞳面）に形成されたＸ方向３極状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系１１の集光作用を受けた後、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、マイクロレンズアレイ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）を介した光束は、結像光学系１３の��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。【００２９】  こうして、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。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハ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のパターンが逐次露光される。第１実施形態では、ズームレンズ９の焦点距離が変化すると、二次光源の全体が相似的に拡大または縮小される。【００３０】  上述したように、第２回折光学素子８は、光軸ＡＸを中心としてＸ方向に沿って間隔を隔てた２極状の二次光源を形成するＸ方向２極照明用の回折光学素子を構成している。なお、Ｘ方向２極照明用の第２回折光学素子８に代えて、Ｚ方向２極照明用の第２回折光学素子８ａ（不図示）を照明光路中に設定することによってＺ方向３極照明を行うことができる。Ｚ方向２極照明用の第２回折光学素子８ａは、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにＺ方向に沿って間隔を隔てた２極状の光強度分布を形成する機能を有する。【００３１】  したがって、第２回折光学素子８ａを介した光束は、マイクロレンズアレイ１０の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に沿って間隔を隔てた２極状の照野を形成する。その結果、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面には、図２（ｂ）に示すように、光軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源３１ａと、光軸ＡＸを中心としてＺ方向に沿って間隔を隔てた２つの円形状の実質的な面光源３１ｃとからなるＺ方向３極状の二次光源（３１ａ，３１ｃ）が形成される。【００３２】  また、４極照明用の第２回折光学素子８ｂ（不図示）を照明光路中に設定することによって５極照明を行うことができる。４極照明用の第２回折光学素子８ｂは、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、第２回折光学素子８ｂを介した光束は、マイクロレンズアレイ１０の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４極状の照野を形成する。その結果、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面には、図３（ａ）に示すように、光軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源３１ａと、光軸ＡＸを中心としてＸ方向に沿った一辺を有する正方形または長方形の各頂点の位置に配置された４つの円形状の実質的な面光源３１ｄとからなる５極状の二次光源（３１ａ，３１ｄ）が形成される。【００３３】  また、輪帯照明用の第２回折光学素子８ｃ（不図示）を照明光路中に設定することによって変形輪帯照明を行うことができる。輪帯照明用の第２回折光学素子８ｃは、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに輪帯状（円環状）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、第２回折光学素子８ｃを介した光束は、マイクロレンズアレイ１０の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。その結果、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面には、図３（ｂ）に示すように、���軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源３１ａと、光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源３１ｅとからなる変形輪帯状の二次光源（３１ａ，３１ｅ）が形成される。【００３４】  さらに、Ｘ方向２極照明用の第２回折光学素子８やＺ方向２極照明用の第２回折光学素子８ａや４極照明用の第２回折光学素子８ｂや輪帯照明用の第２回折光学素子８ｃに代えて、他の特性を有する第２回折光学素子を照明光路中に設定することによって、光軸ＡＸから離れて形成される面光源の数および配置、並びに各面光源の形状および大きさを変化させることができる。【００３５】  また、上述したように、第１回折光学素子７は、光軸ＡＸを中心として比較的小さい円形状の実質的な面光源を形成してσ値の比較的小さい円形照明を行うための回折光学素子、すなわち小σ照明用の回折光学素子を構成している。なお、小σ照明用の第１回折光学素子７に代えて、他の特性を有する第１回折光学素子を照明光路中に設定することによって、光軸ＡＸを中心とした比較的小さい面光源の形状および大きさを変化させることができる。【００３６】  なお、第１実施形態では、光軸ＡＸを中心として形成される面光源（３１ａ）に達する光はＳ偏光であり、光軸ＡＸから離れて形成される各面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光はＰ偏光である。ただし、第１回折光学素子７を偏光ビームスプリッター５とズームレンズ９との間の光路中に配置し、第２回折光学素子８を直角プリズム６とズームレンズ９との間の光路中に配置することにより、光軸ＡＸを中心として形成される面光源に達する光はＰ偏光になり、光軸ＡＸから離れて形成される各面光源に達する光はＳ偏光になる。【００３７】  このように、第１回折光学素子７は、光源１からの光束を照明瞳面上の第１領域、具体的には光軸を含む領域に対応する第１断面形状の光束に変換するための第１光束変換素子を構成している。また、第２回折光学素子８は、光源１からの光束を照明瞳面上の第２領域、具体的には光軸から離れた輪帯状または複数極状の領域に対応する第２断面形状の光束に変換するための第２光束変換素子を構成している。さらに、偏光ビームスプリッター５は、光源１からの光束を分割して、第１光束変換素子としての第１回折光学素子７および第２光束変換素子としての第２回折光学素子８へそれぞれ導くためのビームスプリッターを構成している。【００３８】  次に、第１プリズム組立体２および第２プリズム組立体３の作用について説明する。第１プリズム組立体２では、第１水晶プリズム２ａの頂点方向と第１石英プリズム２ｂの頂点方向とが逆向きに設定され、第１水晶プリズム２ａによる偏角作用を第１石英プリズム２ｂが補償（補正）するように構成されている。同様に、第２プリズム組立体３では、第２水晶プリズム３ａの頂点方向と第２石英プリズム３ｂの頂点方向とが逆向きに設定され、第２水晶プリズム３ａによる偏角作用を第２石英プリズム３ｂが補償（補正）するように構成されている。【００３９】  なお、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、光源１から供給されたほぼ直線偏光の光が第１プリズム組立体２に入射する。この場合、特開２０００−１１４１５７号公報に開���されているように、第２プリズム組立体３を固定した状態で第１プリズム組立体２だけを光軸ＡＸを中心として回転させることにより、第２プリズム組立体３からの射出光に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分との強度比を連続的に変化させることができる。【００４０】  また、特願２００３−３３６８６９号明細書および図面に提案されているように、第１水晶プリズム２ａの結晶光学軸と第２水晶プリズム３ａの結晶光学軸とが４５度の角度をなすように設定することにより、第１プリズム組立体２への入射光の偏光状態にかかわらず、第２プリズム組立体３からの射出光を実質的に非偏光状態の光に変換することができる。このように、第１水晶プリズム２ａと第２プリズム組立体３とは、偏光ビームスプリッター５への入射光の偏光状態を調整するための偏光状態調整手段を構成している。【００４１】  偏光状態調整手段（２，３）の作用により偏光ビームスプリッター５への入射光の偏光状態が変化すると、偏光ビームスプリッター５で反射されるＳ偏光成分と偏光ビームスプリッター５を透過するＰ偏光成分との強度比が変化する。その結果、第１回折光学素子７を介して照明瞳面上において光軸ＡＸを含むように形成される面光源（３１ａ）に達する光の強度と、第２回折光学素子８を介して照明瞳面上において光軸ＡＸから離れて形成される面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光の強度との比が変化する。【００４２】  このように、偏光状態調整手段（２，３）と偏光ビームスプリッター５とは、第１光束変換素子としての第１回折光学素子７を介して第１領域としての光軸ＡＸを含む面光源（３１ａ）に達する光の強度と、第２光束変換素子としての第２回折光学素子８を介して第２領域としての光軸ＡＸから離れた面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光の強度との比を変更するための強度変更手段を構成している。【００４３】  以上のように、第１実施形態では、第１光束変換素子としての第１回折光学素子７を介して光軸ＡＸを含む面光源（３１ａ）が照明瞳面上に形成され、第２光束変換素子としての第２回折光学素子８を介して光軸ＡＸから離れた面光源（３１ｂ〜３１ｅ）が照明瞳面上に形成される。したがって、たとえば第１回折光学素子７を利用した小σ照明が適したパターンと第２回折光学素子８を利用した２極照明や４極照明や輪帯照明などが適したパターンとが混在するようなマスクパターンに適した照明条件、すなわち特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件を、光量損失を抑えつつ実現することができる。【００４４】  また、第１実施形態では、強度変更手段（２，３，５）の作用により、第１回折光学素子７を介して照明瞳面上において光軸ＡＸを含むように形成される面光源（３１ａ）に達する光の強度と、第２回折光学素子８を介して照明瞳面上において光軸ＡＸから離れて形成される面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光の強度との比を変更させることができる。したがって、第１回折光学素子７を利用した小σ照明における光強度と第２回折光学素子８を利用した２極照明や４極照明や輪帯照明などにおける光強度との比を適宜変化させて、光強度に関して多様性に富んだ照明条件を実現することが��きる。【００４５】  また、第１実施形態では、第１光束変換素子としての第１回折光学素子７および第２光束変換素子としての第２回折光学素子８が、照明光路に対してそれぞれ交換可能に構成されている。したがって、Ｘ方向３極照明とＺ方向３極照明と５極照明と変形輪帯照明との間で切り換えを行ったり、光軸ＡＸから離れて形成される面光源の数および配置、並びに各面光源の形状および大きさを変化させたり、光軸ＡＸを中心とした比較的小さい面光源の形状および大きさを変化させたりして、二次光源の形態に関して多様性に富んだ照明条件を実現することができる。【００４６】  図４は、本発明の第２実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。第２実施形態は、第１実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第２実施形態では、直角プリズム６と第１回折光学素子７との間の光路中に１／２波長板１４が付設され、偏光ビームスプリッター５と第２回折光学素子８との間の光路中に１／２波長板１５が付設され、第１回折光学素子７とズームレンズ９との間の光路中にプリズム組立体１６が付設されている点が、第１実施形態と相違している。したがって、図４では、偏光ビームスプリッター５および直角プリズム６からマイクロレンズアレイ１０までの構成だけを図示し、第１実施形態と同じ他の構成については図示を省略している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、第２実施形態を説明する。【００４７】  第２実施形態では、直角プリズム６と第１回折光学素子７との間の光路中に、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された１／２波長板１４が配置されている。同様に、偏光ビームスプリッター５と第２回折光学素子８との間の光路中には、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された１／２波長板１５が配置されている。また、第１回折光学素子７とズームレンズ９との間の光路中には、くさび形状の水晶プリズム１６ａと、この水晶プリズム１６ａと相補的な形状を有するくさび形状の石英プリズム１６ｂとにより一体的に構成されたプリズム組立体１６が配置されている。【００４８】  プリズム組立体１６は、光軸ＡＸを中心として回転可能に構成されている。また、プリズム組立体１６では、水晶プリズム１６ａの頂点方向と石英プリズム１６ｂの頂点方向とが逆向きに設定され、水晶プリズム１６ａによる偏角作用を石英プリズム１６ｂが補償（補正）するように構成されている。プリズム組立体１６では、入射する直線偏光の偏光面に対して水晶プリズム１６ａの結晶光学軸の方向が４５度の角度をなすように設定することにより、プリズム組立体１６からの射出光が実質的に非偏光状態の光に変換される。一方、入射する直線偏光の偏光面に対して水晶プリズム１６ａの結晶光学軸の方向が０度または９０度の角度をなすように設定すると、入射した直線偏光の偏光面が変化することなくそのままプリズム組立体１６を通過する。【００４９】  こうして、１／２波長板１４は、直角プリズム６と第１回折光学素子７との間の光路中、ひいては偏光ビームスプリッター５と第１光束変換素子としての第１回折光学素子７との間の光路中に配置されて、入射する直線偏光（すなわちＳ偏光）の偏光面の���向を変化させるための第１位相板を構成している。また、１／２波長板１５は、偏光ビームスプリッター５と第２光束変換素子としての第２回折光学素子８との間の光路中に配置されて、入射する直線偏光（すなわちＰ偏光）の偏光面の方向を変化させるための第２位相板を構成している。また、プリズム組立体１６は、第１回折光学素子７とズームレンズ９との間の光路中、ひいては第１位相板としての１／２波長板１４とズームレンズ９との間の光路中に配置されて、入射する直線偏光の光を非偏光の光に変換するための偏光解消素子を構成している。【００５０】  第２実施形態では、１／２波長板１４とプリズム組立体１６との協働作用により、第１回折光学素子７を介して照明瞳面上において光軸ＡＸを含むように形成される面光源（３１ａ）に達する光の偏光状態を、任意の方向に偏光面を有する直線偏光または非偏光の光に設定することができる。また、１／２波長板１５の作用により、第２回折光学素子８を介して照明瞳面上において光軸ＡＸから離れて形成される面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光の偏光状態を、任意の方向に偏光面を有する直線偏光の光に設定することができる。【００５１】  このように、偏光ビームスプリッター５と１／２波長板１４と１／２波長板１５とプリズム組立体１６とは、第１光束変換素子としての第１回折光学素子７を介して第１領域としての光軸ＡＸを含む面光源（３１ａ）に達する光、および第２光束変換素子としての第２回折光学素子８を介して第２領域としての光軸ＡＸから離れた面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光のうちの少なくとも一方の偏光状態を変更するための偏光状態変更手段を構成している。【００５２】  また、偏光状態変更手段（５，１４，１５，１６）と第１回折光学素子７と第２回折光学素子８とは、照明瞳面上の第１領域としての光軸ＡＸを含む面光源（３１ａ）の偏光状態と、照明瞳面上の第２領域としての光軸ＡＸから離れた面光源（３１ｂ〜３１ｅ）の偏光状態とを独立に制御するための偏光状態制御手段を構成している。こうして、第２実施形態では、上述した第１実施形態の作用効果に加えて、光軸ＡＸから離れて形成される面光源の偏光状態と光軸ＡＸを含む面光源の偏光状態とを互いに独立に適宜変化させて、二次光源の偏光状態に関して多様性に富んだ照明条件を実現することができる。【００５３】  なお、上述の第２実施形態では、第１位相板としての１／２波長板１４を、直角プリズム６と第１回折光学素子７との間の光路中に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば第１回折光学素子７とズームレンズ９との間の光路中に１／２波長板１４を配置することもできる。また、上述の第２実施形態では、第２位相板としての１／２波長板１５を、偏光ビームスプリッター５と第１回折光学素子８との間の光路中に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば第２回折光学素子８とズームレンズ９との間の光路中に１／２波長板１５を配置することもできる。【００５４】  また、上述の第２実施形態では、偏光解消素子としてのプリズム組立体１６を、第１回折光学素子７とズームレンズ９との間の光路中に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、第１位相板としての１／２波長板１４と第１回折光学素子７との間の光路中にプリズム組立体１６を配置することもできる。あるいは、第２回折光学素子８とズームレンズ９との間の光路中または第２位相板としての１／２波長板１５と第２回折光学素子８との間の光路中にプリズム組立体１６を配置することもできる。あるいは、１／２波長板１４とズームレンズ９との間の光路および１／２波長板１５とズームレンズ９との間の光路の双方に、偏光解消素子としてのプリズム組立体を配置することもできる。【００５５】  図５は、第１実施形態の変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。図５の変形例は、第１実施形態と類似の構成を有するが、偏光ビームスプリッター５と第１回折光学素子７との間の光路が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、図６の変形例を説明する。【００５６】  図５の変形例では、直角プリズム６の反射面を振幅分割面（典型的にはハーフミラー）とし、一対のミラー１７ａおよび１７ｂを付設することにより振幅分割面を透過する光に関して迂回光路を形成し、この迂回光路に沿って導かれた光を振幅分割面にて反射される光と概略一致するように振幅分割面へ再入射させている。この構成により、偏光ビームスプリッター５にて反射される光（すなわちＳ偏光の光）に関する時間的可干渉性を低減することができる。【００５７】  図６は、第２実施形態の変形例にかかる照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。図６の変形例は、第２実施形態と類似の構成を有するが、直角プリズム６と第１回折光学素子７との間の光路中に１／２波長板１４が付設されているだけで、１／２波長板１５およびプリズム組立体１６の配置が省略されている点が第２実施形態と相違している。以下、第２実施形態との相違点に着目して、図６の変形例を説明する。【００５８】  図６の変形例では、偏光ビームスプリッター５で反射されたＳ偏光の光が、直角プリズム６を介して、１／２波長板１４に入射する。１／２波長板１４を介してＰ偏光に変換された光は、第１回折光学素子７をおよびズームレンズ９を介して、Ｐ偏光状態でマイクロレンズアレイ１０の入射面に達する。一方、偏光ビームスプリッター５を透過したＰ偏光の光は、第２回折光学素子８およびズームレンズ９を介して、Ｐ偏光状態のままマイクロレンズアレイ１０の入射面に達する。【００５９】  このように、図６の変形例では、偏光ビームスプリッター５により入射光を偏光方向により分割し、位相部材としての１／２波長板１４を用いて偏光ビームスプリッター５の反射光の偏光状態を偏光ビームスプリッター５の透過光の偏光状態と合致させた後、光路合成光学系としてのズームレンズ９（あるいはコンデンサーレンズ）を介して偏光ビームスプリッター５の反射光と透過光とを合成している。その結果、たとえば偏光ビームスプリッター５よりも上流の光路中に配置され且つ複屈折性の蛍石により形成された光透過部材の影響により、偏光ビームスプリッター５への入射光の偏光状態が経時的に変動することがあっても、ズームレンズ９を介して合成された後の光の偏光状態を常に一定に維持することができる。【０��６０】  なお、上述の実施形態では、入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための部材として波長板（位相部材）を用いている。しかしながら、入射する直線偏光の偏光面の方向を変化させるための部材としては波長板に限定されることなく、旋光子を用いてもよい。ここで、旋光子としては、たとえば水晶から形成された旋光子を用いることができる。また、第２実施形態において、１／２波長板１５に代えて、たとえば特開２００３−３５８２２号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００２／１７６１６６Ａ号公報に開示される偏光器を適用してもよい。これにより、第２回折光学素子８を介して照明瞳面上において光軸ＡＸから離れて形成される面光源（３１ｂ〜３１ｅ）に達する光の偏光状態を、光軸ＡＸを中心とした円周方向に偏光面を持つ偏光（接線偏光）に設定することができる。なお、この接線偏光器を照明光路から挿脱可能に設けることが好ましい。なお、ここでは、米国特許公開第２００２／１７６１６６Ａ号公報を参照として援用する。【００６１】  なお、上述の実施形態では、マスクＭへの照明光（ひいてはウェハＷへの露光光）の偏光状態が経時的に変化することは様々な観点から好ましくない。このため、偏光ビームスプリッター５よりもマスクＭ側に配置される光学部材としては、光の偏光状態を変化させない光学部材のみを配置すること、すなわち例えば蛍石により形成された光透過部材を配置しないことが好ましい。また、上述の実施形態では２つの光束変換素子を用いたが、光束変換素子の数は２つには限定されない。３つ以上の光束変換素子を用いるときには、光源部からの光束を３分岐以上に分割すればよい。【００６２】  また、上述の実施形態において、投影光学系ＰＬとして屈折型投影光学系だけではなく、反射屈折型投影光学系や反射型投影光学系を用いることもできる。たとえば反射屈折型投影光学系として、光路を偏向するための光路折曲げミラーを備えたオフ・アクシス反射屈折型光学系を適用した例を変形例として図７〜図９に示す。【００６３】  図７（ａ）は、光軸から外れた領域に視野領域または投影領域（像形成領域）を有するオフ・アクシス反射屈折型光学系として、物体の第１中間像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、第１中間像の像としての第２中間像（２次像）を形成する反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像の像を最終像（３次像）として像面上に形成する屈折型の第３結像光学系Ｇ３とを備えた投影光学系ＰＬを備えた露光装置の一部を概略的に示す図である。図７（ａ）においては、照明光学装置として、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１０からマスクブラインド１２の像を結像する結像光学系１３までを図示している。図７（ａ）に示す変形例の照明光学装置において、上述の各実施形態の照明光学装置とは異なる点は、照明光学装置の光軸と投影光学系ＰＬの光軸とは共軸ではなく、投影光学系ＰＬの視野領域のほぼ中心に照明光学装置の光軸が位置している点である。【００６４】  また、図７（ｂ）は、オフ・アクシス反射屈折型光学系として、物体の第１中間像を形成する反射屈折型の第１結像光学系（Ｇ１，Ｇ２）と、第１中間像の像としての最終像（２次像）を像面���に形成する屈折型の第２結像光学系Ｇ３とを備えた投影光学系ＰＬを備えた露光装置の一部を概略的に示す図である。なお、図７（ｂ）において、投影光学系ＰＬ以外の構成は図７（ａ）と同様であるので、ここでは説明を省略する。【００６５】  なお、図７（ａ）に示したオフ・アクシス型の反射屈折投影光学系としては、たとえば米国特許公開第２００３／００１１７５５号公報や国際公開ＷＯ２００４／０１９１２８号公報に開示されており、図７（ｂ）に示したオフ・アクシス型の反射屈折投影光学系としては、たとえば米国特許第５８０５３３４号公報や米国特許公開第２００２／００３９１７５号公報に開示されている。ここでは、米国特許公開第２００３／００１１７５５号公報、国際公開ＷＯ２００４／０１９１２８号公報、米国特許第５８０５３３４号公報および米国特許公開第２００２／００３９１７５号公報を参照として援用する。【００６６】  このような光路折曲げミラーＦＭを備えた投影光学系ＰＬを備えた露光装置において、偏光結像、特に像面に対してＳ偏光となる直線偏光（光軸を中心とした円周偏光）で結像させる場合において、マスクに対してＳ偏光となる直線偏光でマスクを照明したときに、光路折曲げミラーの特性によって、Ｖ偏光（像面において図中Ｘ方向に振動面を持つ直線偏光）またはＨ偏光（像面において図中Ｙ方向に振動面を持つ直線偏光）の偏光度の劣化具合と、±４５度偏光（像面において図中Ｘ方向に対して±４５度方向に振動面を持つ直線偏光）または±１３５度偏光（像面において図中Ｘ方向に対して±１３５度方向に振動面を持つ直線偏光）の偏光度の劣化具合とが互いに異なることがある。【００６７】  このとき、たとえば光源部からの光束を４分岐に分割して４つの光束変換素子を用い、それぞれの光束変換素子によってＶ偏光、Ｈ偏光、±４５度偏光および±１３５度偏光に対応する光束を生成して、光路折曲げミラーを経た後でも像面に対してＳ偏光となるように各々の光束の偏光度を調整すればよい。以下、図８、図９を参照して、Ｖ偏光、Ｈ偏光、±４５度偏光および±１３５度偏光などの偏光状態を各々独立に変更することのできる偏光状態変更手段の変形例を説明する。【００６８】  図８（ａ）は４分割型の偏光状態変更手段の斜視図であり、図８（ｂ）は第１のＹＺ断面図、図８（ｃ）はＸＹ断面図、そして図８（ｄ）は第２のＹＺ断面図である。なお、図８に示す偏光状態変更手段は、たとえば図１に示した実施形態の偏光状態変更手段（５〜６）または図４に示した実施形態の変更状態変更手段（５，１４〜１６）の位置に配置されるものであるので、偏光状態変更手段の光源側の光路の説明および光束変換素子の集光光学系側の光路の説明は省略する。【００６９】  図８において、偏光状態変更手段は、第１の偏光ビームスプリッター１７、第２の偏光ビームスプリッター１９ａ、第３の偏光ビームスプリッター１９ｂ、第１の直角プリズム２０ａ、第２の直角プリズム２０ｂ、第３の直角プリズム２３、第１位相板としての１／２波長板１８ａ、第２位相板としての１／２波長板１８ｂ、第３位相板としての１／２波長板２１ａ、第４位相板としての１／２波長板２２ａ、第５位相板としての１／２波長板２１ｂ、および第６位相板��しての１／２波長板２２ｂを備えている。ここで、１／２波長板１８ａ，１８ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂはそれぞれ図中Ｙ軸回りに回転可能である。なお、図８（ａ）では、第１〜第４光束変換素子としての第１〜第４回折光学素子２４ａ〜２５ｂの図示を省略している。【００７０】  さて、図示なき偏光状態調整手段（図１における第１および第２プリズム組立体２，３）からの光は、第１の偏光ビームスプリッター１７により偏光分離され、第１の偏光ビームスプリッター１７を透過したＰ偏光（偏光ビームスプリッター１７の偏光分離面に対するＰ偏光：Ｘ方向に振動面を持つ直線偏光）は、第１位相板としての１／２波長板１８ａを介して、第２の偏光ビームスプリッター１９ａに入射する。第２の偏光ビームスプリッター１９ａで偏光分離された光のうち、偏光分離面を透過した光は、第２の偏光ビームスプリッター１９ａから射出されて第３位相板としての１／２波長板２１ａへ向かう。一方、第２の偏光ビームスプリッター１９ａの偏光分離面にて反射された光は第１の直角プリズム２０ａを介して第４位相板としての１／２波長板２２ａへ向かう。このとき、第２の偏光ビームスプリッター１９ａの偏光分離面で２分岐される光の光量比は、第１位相板としての１／２波長板１８ａの光軸（Ｙ軸）回りの回転角によって適切な値に設定される。【００７１】  一方、第１の偏光ビームスプリッター１７にて反射したＳ偏光（偏光ビームスプリッター１７の偏光分離面に対するＳ偏光：Ｚ方向に振動面を持つ直線偏光）は、第３の直角プリズム２３にて反射された後、第２位相板としての１／２波長板１８ｂを介して、第３の偏光ビームスプリッター１９ｂに入射する。第３の偏光ビームスプリッター１９ｂで偏光分離された光のうち、偏光分離面を透過した光は、第３の偏光ビームスプリッター１９ｂから射出されて第５位相板としての１／２波長板２１ｂへ向かう。一方、第３の偏光ビームスプリッター１９ｂの偏光分離面にて反射された光は、第２の直角プリズム２０ｂを介して第６位相板１／２波長板２２ｂへ向かう。このとき、第３の偏光ビームスプリッター１９ｂの偏光分離面で２分岐される光の光量比は、第２位相板としての１／２波長板１８ｂの光軸（Ｙ軸）回りの回転角によって適切な値に設定される。【００７２】  図９は、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される照明瞳面での光強度分布を説明するための図である。図９に示すように、本変形例では、多極照明としての８極照明を行っている。ここで、図８に示した第１光束変換素子としての第１回折光学素子２４ａからの光束は面光源３１ｆを形成し、第２光束変換素子としての第２回折光学素子２５ａからの光束は面光源３１ｇを形成し、第３光束変換素子としての第３回折光学素子２４ｂからの光束は面光源３１ｈを形成し、第４光束変換素子としての第４回折光学素子２５ｂからの光束は面光源３１ｉを形成している。なお、図９では、各々の面光源３１ｆ〜３１ｉに到達する光の偏光方向を矢印で図示しており、面光源３１ｆではＶ偏光、面光源３１ｇではＨ偏光、面光源３１ｈでは±４５度方向偏光、面光源３１ｉでは±１３５度方向偏光となっている。【００７３】  そして、図８に示した第３〜第６位相板としての１／２波長板２１ａ〜２２ｂの光軸（Ｙ軸）回りの回転角を適宜設定することにより、第１〜第４光束変換素子としての第１〜第４回折光学素子２４ａ〜２５ｂへ入射する偏光方向を独立に設定することができ、ひいては各々の面光源３１ｆ〜３１ｉからの光束の偏光方向を独立に設定することができる。これにより、投影光学系ＰＬ中の光路折曲げミラーを経た後でも像面に対してＳ偏光となるように各々の面光源からの光束の偏光方向、ひいては偏光状態を調整することができる。【００７４】  なお、第３〜第６位相板としての１／２波長板２１ａ〜２２ｂに隣接して１／４波長板を光軸（Ｙ軸）回りに回転可能に設ければ、各々の面光源３１ｆ〜３１ｉからの光束の偏光度、ひいては偏光状態を独立に調整することもできる。また、第１〜第４回折光学素子２４ａ〜２５ｂの近傍の光路に、図４に示したプリズム組立体１６を挿脱可能に設けてもよい。【００７５】  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１０のフローチャートを参照して説明する。【００７６】  先ず、図１０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。【００７７】  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１１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１１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。【００７８】  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。【００７９】  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。【００８０】  なお、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を用いているが、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。さらに、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。【００８１】  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、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報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、特開平１０−３０３１１４号公報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。なお、ここでは国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報を参照として援用する。【００８２】  なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。また、露光光としてＦ２レー��光を用いる場合は、液体としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。
【符号の説明】
【００８３】１  レーザ光源
２，３  プリズム組立体（偏光状態調整手段）
２ａ，３ａ  水晶プリズム
２ｂ，３ｂ  石英プリズム
４  ビームマッチングユニット
５  偏光ビームスプリッター
６  直角プリズム
７，８  回折光学素子
９  ズームレンズ
１０  マイクロレンズアレイ
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
１４，１５  １／２波長板
１６  プリズム組立体（偏光解消素子）
１６ａ  水晶プリズム
１６ｂ  石英プリズム
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【図１】
2005036619.tif 000003
【図２】
2005036619.tif 000004
【図３】
2005036619.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005036619.tif 000007
【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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【国際調査報告】
2005036619.tif 000014
2005036619.tif 000015
2005036619.tif 000016
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