(57)【要約】たとえば蛍石などの立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を透過する直線偏光の偏光状態の変化を抑えることのできる照明光学装置。直線偏光の光を供給する光源部（１）を有し、光源部からの光で被照射面（Ｍ，Ｗ）を照明する照明光学装置。光源部と被照射面との間の光路中に配置されて、被照射面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ための偏光状態切換手段（１０，２０）を備えている。偏光状態切換手段は、入射する直線偏光の光の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材（１０）と、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザ（２０）とを有する。蛍石により形成された光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向は、光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶材料により形成された光透過部材を含む光学系において、
光照射を受けたときの前記光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向は、前記光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定されていることを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の光学系を備え、該光学系を介した光で被照射面を照明することを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を含み、該光透過部材を介した光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光透過部材における光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項４】
前記光透過部材は、光路中に固定的に位置決めされた光学部材を有し、
前記光学部材の光軸は、結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定され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】
前記光透過部材は、プリズムを有し、
前記プリズムの入射面および射出面は結晶面｛１００｝にほぼ一致するように設定され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６】
前記光透過部材は、プリズムを有し、
前記プリズムの入射面および射出面は結晶面｛１１１｝にほぼ一致するように設定され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７】
前記光透過部材は、プリズムを有し、
前記プリズムの入射面および射出面のうちの一方の面は結晶面｛１１１｝にほぼ一致し且つ他方の面は結晶面｛１００｝または結晶面｛２１１｝にほぼ一致するように設定され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８】
前記光透過部材は、裏面反射鏡としての直角プリズムを有し、
前記直角プリズムの反射面は結晶面｛１００｝にほぼ一致し、且つ前記直角プリズムの入射面の光軸と前記直角プリズムの射出面の光軸とで張る平面は結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定され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９】
前記光透過部材は、裏面反射鏡としての直角プリズムを有し、
前記直角プリズムの反射面、および前記直角プリズムの入射面の光軸と前記直角プリズムの射出面の光軸とで張る平面はともに結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定され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１０】
前記光透過部材は、前記光路中において光軸に対して傾斜可能に設けられて前記光軸に沿って入射する光線を平行移動させるための平行平面板を有し、
前記平行平面板の光軸は、結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定され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１１】
前記平行平面板は、結晶方位＜１００＞から結晶方位＜１１１＞に向かう方向に傾斜可能であ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】
前記光透過部材は、前記光路中において光軸に対して傾斜可能に設けられて前記光軸に沿って入射する光線を平行移動させるための平行平面板を有し、
前記平行平面板の光軸は、結晶方位＜１１１＞にほぼ一致するように設定され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１３】
前記平行平面板は、結晶方位＜１１１＞から結晶方位＜１００＞に向かう方向に傾斜可能であ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】
前記光透過部材は、第１軸線廻りに傾斜可能な第１平行平面板と、前記第１軸線とほぼ直交する第２軸線廻りに傾斜可能な第２平行平面板とを有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
光照射を受けたときの前記光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向は、前記光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定されていることを特徴とする請求項３乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１６】
請求項２乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記被照射面に配置された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１７】
請求項２乃至１５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し、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ことを特徴とする露光方法。
【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、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４極状の二次光源に基づく変形照明（輪帯照明や４極照明）を行ったりしている。しかしながら、マスクのパターン特性に応じてマスクを照明する光の偏光状態を変化させることはなく、非偏光状態の光でマスクを照明するのが通常であり、マスクの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必ずしも実現することができない。【０００６】  また、光源として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、エネルギ密度の高い光の照射を受ける光透過部材に蛍石を用いて所要の耐久性を確保するのが一般的である。後述するように、本願発明者は、蛍石がレーザ光の照射を受けて射出光の偏光状態を変動させる特性を有することを発見した。蛍石で形成された光透過部材を介して入射直線偏光が楕円偏光に変化すると、水晶プリズムが非偏光化素子として機能しなくなってしまうだけでなく、偏光状態の変動はセンサに入射する光の偏光成分の比率自体を変えるため正確な光量制御が困難になってしまう。【０００７】  本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石などの立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を透過する直線偏光の偏光状態の変化を抑えることのできる光学系および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、直線偏光の偏光状態の変化を抑え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】
【０００８】  前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、結晶材料により形成された光透過部材を含む光学系において、
光照射を受けたときの前記光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向は、前記光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定されていることを特徴とする光学系を提供する。【０００９】  本発明の第２形態では、第１形態の光学系を備え、該光学系を介した光で被照射面を照明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、立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を含み、該光透過部材を介した光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光透過部材における光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定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】  第３形態の好ましい態様によれば、前記光透過部材は、光路中に固定的に位置決めされた光学部材を有し、前記光学部材の光軸は、結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定されている。また、第３形態では、前記光透過部材は、プリズムを有し、前記プリズムの入射面および射出面は結晶面｛１００｝にほぼ一致するように設定されていることが好ましい。あるいは、前記光透過部材は、プリズムを有し、前記プリズムの入射面および射出面は結晶面｛１１１｝にほぼ一致するように設定されていることが好ましい。あるいは、前記光透過部材は、プリズムを有し、前記プリズムの入射面および射出面のうちの一方の面は結晶面｛１１１｝にほぼ一致し且つ他方の面は結晶面｛１００｝または結晶面｛２１１｝にほぼ一致するように設定されていることが好ましい。【００１２】  また、第３形態の好ましい態様によれば、前記光透過部材は、裏面反射鏡としての直角プリズムを有し、前記直角プリズムの反射面は結晶面｛１００｝にほぼ一致し、且つ前記直角プリズムの入射面の光軸と前記直角プリズムの射出面の光軸とで張る平面は結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定されている。あるいは、前記光透過部材は、裏面反射鏡としての直角プリズムを有し、前記直角プリズムの反射面、および前記直角プリズムの入射面の光軸と前記直角プリズムの射出面の光軸とで張る平面はともに結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定されていることが好ましい。【００１３】  また、第３形態の好ましい態様によれば、前記光透過部材は、前記光路中において光軸に対して傾斜可能に設けられて前記光軸に沿って入射する光線を平行移動させるための平行平面板を有し、前記平行平面板の光軸は、結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定されている。この場合、前記平行平面板は、結晶方位＜１００＞から結晶方位＜１１１＞に向かう方向に傾斜可能であることが好ましい。【００１４】  また、第３形態の好ましい態様によれば、前記光透過部材は、前記光路中において光軸に対して傾斜可能に設けられて前記光軸に沿って入射する光線を平行移動させるための平行平面板を有し、前記平行平面板の光軸は、結晶方位＜１１１＞にほぼ一致するように設定されている。この場合、前記平行平面板は、結晶方位＜１１１＞から結晶方位＜１００＞に向かう方向に傾斜可能であることが好ましい。【００１５】  また、第３形態の好ましい態様によれば、前記光透過部材は、第１軸線廻りに傾斜可能な第１平行平面板と、前記第１軸線とほぼ直交する第２軸線廻りに傾斜可能な第２平行平面板とを有する。また、第３形態では、光照射を受けたときの前記光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向は、前記光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定されていることが好ましい。【００１６】  本発明の第４形態では、第２形態または第３形態の照明光学装置を備え、マスクのパターンを前記被照射面に配置された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。【００１７】  本発明の第５形態では、第２形態または第３形態の照明光学装置を介してマスクを照明し、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ことを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】  本発明の光学系および照明光学装置では、たとえば蛍石などの立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向を、光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向とほぼ一致またはほぼ直交するように設定しているので、光透過部材を透過する直線偏光の偏光状態の変化を抑えることができる。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、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光状態を変化させて適切な照明条件を実現することができる。【００１９】  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、マスクのパターン特性に応じて照明光の偏光状態を変化させて適切な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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の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】輪帯照明および４極照明において形成される輪帯状の二次光源および４極状の二次光源を示す図である。
【図３】２極照明において形成される２極状の二次光源を示す図である。
【図４】図１の位相部材およびデポラライザの構成を概略的に示す図である。
【図５】第１変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。
【図６】第２変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。
【図７】第３変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。
【図８】変形例にかかるデポラライザの構成を概略的に示す図である。
【図９】図１において光源と偏光状態切換手段との間に配置されるビームマッチングユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図１０】蛍石の結晶方位について説明する図である。
【図１１】偏光状態切換手段において楕円偏光を直線偏光に変換するための１／４波長板を付設した例を概略的に示す図である。
【図１２】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１３】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。
【図１４】直線偏光の入射光が複屈折性の媒質中を通過する際に光の偏光状態が変化する様子を示す図である。
【図１５】図１０に対応する図であって、蛍石の結晶方位を別の表現方法にしたがって説明する図である。
【図１６】結晶方位を［００１］と［１１０］との間で変化させて当該結晶方位に沿ってＡｒＦエキシマレーザ光を入射させたときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。
【図１７】結晶方位を［００１］と［１００］との間で変化させて当該結晶方位に沿ってＡｒＦエキシマレーザ光を入射させたときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。
【図１８】図１６に対応する図であって、入射光のエネルギ密度が極めて高いときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。
【図１９】直角プリズムにおける結晶方位の設定に関する一例について説明する図である。
【図２０】直角プリズムにおける結晶方位の設定に関する別の一例について説明する図である。
【図２１】直角プリズムにおける結晶方位の設定に関するさらに別の一例について説明する図である。
【図２２】直角プリズムにおける結晶方位の設定に関するさらに別の一例について説明する図である。
【図２３】結晶方位＜１００＞の方向から見た各結晶方位の配置を説明する図である。
【図２４】結晶方位＜１１１＞の方向から見た各結晶方位の配置を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  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、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図１では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。【００２２】  本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１を備えている。レーザ光源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。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、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２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図１の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダ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。【００２３】  整形光学系としてのビームエキスパンダ２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー３でＹ方向に偏向された後、位相部材１０、デポラライザ（非偏光化素子）２０、および回折光学素子４を介して、アフォーカルズームレンズ５に入射する。位相部材１０およびデポラライザ２０の構成および作用については後述する。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。具体的には、回折光学素子４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。【００２４】  したがって、回折光学素子４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ５の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。回折光学素子４は、照明光路から退避可能に構成されている。アフォーカルズームレンズ５は、アフォーカル系（無焦点光学系）を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子６に入射する。アフォーカルズームレンズ５は、回折光学素子４の発散原点と回折光学素子６の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子６の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ５の倍率に依存して変化する。【００２５】  輪帯照明用の回折光学素子６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子６０や円形照明用の回折光学素子６１やＸ方向２極照明用の回折光学素子６２やＹ方向２極照明用の回折光学素子６３と切り換え可能に構成されている。４極照明用の回折光学素子６０、円形照明用の回折光学素子６１、Ｘ方���２極照明用の回折光学素子６２、およびＹ方向２極照明用の回折光学素子６３の構成および作用については後述する。【００２６】  回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７に入射する。ズームレンズ７の後側焦点面の近傍には、マイクロレンズアレイ（またはフライアイレンズ）８の入射面が位置決めされている。マイクロレンズアレイ８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。【００２７】  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。【００２８】  上述したように、回折光学素子４を介してアフォーカルズームレンズ５の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ５から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子６に入射する。すなわち、回折光学素子４は、角度光束形成機能を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する光束変換素子としての機能を有する。したがって、回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７の後側焦点面に（ひいてはマイクロレンズアレイ８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。【００２９】  マイクロレンズアレイ８の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ７は、回折光学素子６とマイクロレンズアレイ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロレンズアレイ８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８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輪帯状の多数光源（以下、「二次光源」という）が形成される。【００３０】  マイクロレンズアレイ８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系９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。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。【００３１】  本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率が変化すると、輪帯状の二次光源の中心高さ（円形状の中心線の光軸ＡＸからの距離）ｄ０���変化することなく、その幅（外径（直径）と内径（直径）との差の１／２）ｗ０だけが変化する。すなわち、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、輪帯状の二次光源の大きさ（外径）およびその形状（輪帯比：内径／外径）をともに変更することができる。【００３２】  また、ズームレンズ７の焦点距離が変化すると、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、中心高さｄ０およびその幅ｗ０がともに変化する。すなわち、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、輪帯状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。以上より、本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、輪帯状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。【００３３】  なお、回折光学素子６に代えて回折光学素子６０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６０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点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６０を介した光束は、マイクロレンズアレイ８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、図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ８の後側焦点面にも、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。【００３４】  ４極照明においても輪帯照明の場合と同様に、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、４極状の二次光源の外径（４つの円形状の面光源に外接する円の直径）Ｄｏおよび輪帯比（４つの円形状の面光源に内接する円の直径Ｄｉ／４つの円形状の面光源に外接する円の直径Ｄｏ）をともに変更することができる。また、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、４極状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。その結果、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、４極状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。【００３５】  また、回折光学素子４を照明光路から退避させるとともに、回折光学素子６または６０に代えて円形照明用の回折光学素子６１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。この場合、アフォーカルズームレンズ５には光軸ＡＸに沿って矩形状の断面を有する光束が入射する。アフォーカルズームレンズ５に入射した光束は、その倍率に応じて拡大または縮小され、矩形状の断面を有する光束のまま光軸ＡＸに沿ってアフォーカルズームレンズ５から射出され、回折光学素子６１に入射する。【００３６】  ここで、円形照明用の回折光学素子６１は、回折光学素子４と同様に、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、回折光学素子６１により形成された円形光束は、ズームレンズ７を介して、マイクロレンズアレイ８の入射面において光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロレンズアレイ８の後側焦点面にも、光軸ＡＸを中心とした円形状の二次光源が形成される。この場合、アフォーカルズームレンズ５の倍率またはズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、円形状の二次光源の外径を適宜変更することができる。【００３７】  さらに、回折光学素子６、６０または６１に代えて回折光学素子６２を照明光路中に設定することによってＸ方向２極照明を行うことができる。Ｘ方向２極照明用の回折光学素子６２は、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点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６２を介した光束は、マイクロレンズアレイ８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２極状の照野を形成する。その結果、図３（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ８の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じＸ方向に沿った２極状の二次光源が形成される。【００３８】  また、回折光学素子６、６０、６１または６２に代えて回折光学素子６３を照明光路中に設定することによってＹ方向２極照明を行うことができる。Ｙ方向２極照明用の回折光学素子６３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（マスク上およびウェハ上においてＹ方向に対応）に沿って間隔を隔てた２点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６３を介した光束は、マイクロレンズアレイ８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つの円形状の照野からなる２極状の照野を形成する。その結果、図３（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ８の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じＺ方向に沿った２極状の二次光源が形成される。【００３９】  ２極照明においても４極照明の場合と同様に、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、２極状の二次光源の外径（２つの円形状の面光源に外接する円の直径）ｄｏおよび輪帯比（２つの円形状の面光源に内接する円の直径ｄｉ／２つの円形状の面光源に外接する円の直径ｄｏ）をともに変更することができる。また、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、２極状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。その結果、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、２極状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。【００４０】  図４は、図１の位相部材およびデポラライザの構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、位相部材１０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波長板により構成されている。一方、デポラライザ２０は、楔形状の水晶プリズム２０ａと、この水晶プリズム２０ａと相補的な形状を有する楔形状の石英プリズム２０ｂとにより構成されている。水晶プリズム２０ａと石英プリズム２０ｂとは、一体的なプリズム組立体として、照明光路に対して挿脱自在に構成されている。レーザ光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源またはＡｒＦエキシマレーザ光源を用いている場合、１／２波長板１０に���直線偏光の光が入射する。【００４１】  １／２波長板１０の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板１０に入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過する。また、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板１０に入射した直線偏光の光は偏光面が９０度だけ変化した直線偏光の光に変換される。さらに、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定された場合、水晶プリズム２０ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換（非偏光化）される。【００４２】  本実施形態では、デポラライザ２０が照明光路中に位置決めされたときに水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように構成されている。ちなみに、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定された場合、水晶プリズム２０ａに入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過する。また、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して２２．５度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板１０に入射した直線偏光の光は、偏光面が変化することなくそのまま通過する直線偏光成分と偏光面が９０度だけ変化した直線偏光成分とを含む非偏光状態の光に変換される。【００４３】  本実施形態では、上述したように、レーザ光源１からの直線偏光の光が１／２波長板１０に入射するが、以下の説明を簡単にするために、Ｐ偏光の光が１／２波長板１０に入射するものとする。デポラライザ２０を照明光路中に位置決めした場合、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過して水晶プリズム２０ａに入射する。水晶プリズム２０ａの結晶光学軸は入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定されているので、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は非偏光状態の光に変換される。【００４４】  水晶プリズム２０ａを介して非偏光化された光は、光の進行方向を補償するためのコンペンセータとしての石英プリズム２０ｂを介して、非偏光状態でマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する。一方、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化し、Ｓ偏光の光になって水晶プリズム２０ａに入射する。水晶プリズム２０ａの結晶光学軸は入射するＳ偏光の偏光面に対しても４５度の角度をなすように設定されているので、水晶プリズム２０ａに入射したＳ偏光の光は非偏光状態の光に変換され、石英プリズム２０ｂを介して、非偏光状態でマスクＭを照明する。【００４５】  これに対し、デポラライザ２０を照明光路から退避させた場合、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過し、Ｐ偏光状態の光でマスクＭを照明する。一方、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化してＳ偏光の光になり、Ｓ偏光状態の光でマスクＭを照明する。【００４６】  以上のように、本実施形態では、デポラライザ２０を照明光路中に挿入して位置決めすることにより、非偏光状態でマスクＭを照明することができる。また、デポラライザ２０を照明光路から退避させ且つ１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定することにより、Ｐ偏光状態でマスクＭを照明することができる。さらに、デポラライザ２０を照明光路から退避させ且つ１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度をなすように設定することにより、Ｓ偏光状態でマスクＭを照明することができる。【００４７】  換言すれば、本実施形態では、１／２波長板１０とデポラライザ２０とからなる偏光状態切換手段の作用により、被照射面としてのマスクＭ（ひいてはウェハ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、直線偏光の光で照明する場合にはＰ偏光状態とＳ偏光状態との間で切り換える（直線偏光の偏光面を可変とする）ことができる。その結果、本実施形態では、マスクＭのパターン特性に応じて照明光の偏光状態を変化させて適切な照明条件を実現することができるので、マスクＭ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る。【００４８】  具体的には、たとえばＸ方向２極照明に設定するとともに、マスクＭ上においてＸ方向に沿って偏光面を有する直線偏光状態の光でマスクＭを照明することにより、ウェハＷ上のクリティカルレイヤにおけるＸ方向に沿った線幅の非常に小さいパターンを忠実に露光することができる。次いで、たとえばＹ方向２極照明に切り換えるとともに、マスクＭ上においてＹ方向に沿って偏光面を有する直線偏光状態の光でマスクＭを照明することにより、ウェハＷ上の同じクリティカルレイヤにおけるＹ方向に沿った線幅の非常に小さいパターンを忠実に露光することができる。【００４９】  さらに、クリティカルレイヤにおける二重露光が終了した後に、たとえば２極照明のままで、あるいは４極照明や輪帯照明や円形照明に切り換えるとともに、非偏光状態の光でマスクＭを照明することにより、ウェハＷ上のノンクリティカルレイヤ（ミドルレイヤまたはラフレイヤ）における線幅の比較的大きい二次元パターンを高スループットで露光することができる。ただし、これは一例であって、一般的には、マスクＭのパターン特性に応じて、二次光源の適切な形状または大きさを設定し、且つマスクＭを照明する光を適切な偏光状態に設定することにより、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。【００５０】  実際に、Ｐ偏光の光線が斜入射する場合とＳ偏光の光線が斜入射する場合とでは、ウェハＷ上に形成されたレジスト層の表面における散乱が異なる。具体的には��Ｓ偏光の方がＰ偏光よりも反射率が高く、したがってＰ偏光の方がＳ偏光よりもレジスト層の内部へ深く達する。このようなレジスト層に対するＰ偏光とＳ偏光との光学特性の相違を利用し、マスクＭのパターン特性に応じて照明光の偏光状態を変化させて適切な照明条件を実現すれば、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ことになる。【００５１】  なお、上述の実施形態では、入射する直線偏光の光の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材としての１／２波長板１０を光源側に配置し、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザ２０をマスク側に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、デポラライザ２０を光源側に配置し且つ１／２波長板１０をマスク側に配置しても同じ光学的な作用効果を得ることができる。【００５２】  また、上述の実施形態では、水晶プリズム２０ａを介した光の進行方向を補償するためのコンペンセータとして石英プリズム２０ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光に対して耐久性の高い光学材料、たとえば水晶や蛍石などにより形成された楔形状のプリズムをコンペンセータとして用いていることもできる。この点は、他の関連する変形例においても同様である。【００５３】  図５は、第１変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。図５の第１変形例にかかる偏光状態切換手段は、図４の実施形態にかかる偏光状態切換手段と類似の構成を有する。しかしながら、図４の実施形態ではデポラライザ２０が照明光路に対して挿脱自在に構成されているのに対し、図５の第１変形例ではデポラライザ２０を構成する水晶プリズム２０ａと石英プリズム２０ｂとが一体的に光軸ＡＸを中心として回転自在に構成され、ひいては水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が光軸ＡＸを中心として回転自在に構成されている点が基本的に相違している。以下、図４の実施形態との相違点に着目して、図５の第１変形例を説明する。【００５４】  第１変形例では、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過して水晶プリズム２０ａに入射する。このとき、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は非偏光状態の光に変換され、石英プリズム２０ｂを介して非偏光状態でマスクＭを照明する。また、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過し、石英プリズム２０ｂを介してＰ偏光状態でマスクＭを照明する。【００５５】  一方、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化し、Ｓ偏光の光になって水晶プリズム２０ａに入射する。このとき、水晶プリズム２０ａの結晶���学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＳ偏光の光は非偏光状態の光に変換され、石英プリズム２０ｂを介して非偏光状態でマスクＭを照明する。一方、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＳ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＳ偏光の光は偏光面が変化することなくＳ偏光のまま通過し、石英プリズム２０ｂを介してＳ偏光状態でマスクＭを照明する。【００５６】  以上のように、図５の第１変形例では、１／２波長板１０の光軸ＡＸ廻りの回転と水晶プリズム２０ａの光軸ＡＸ廻りの回転との組み合わせにより、マスクＭ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、直線偏光の光で照明する場合にはＰ偏光状態とＳ偏光状態との間で切り換えることができる。なお、図５の第１変形例においても、１／２波長板１０を光源側に配置し且つデポラライザ２０をマスク側に配置しているが、デポラライザ２０を光源側に配置し且つ１／２波長板１０をマスク側に配置しても同じ光学的な作用効果を得ることができる。【００５７】  図６は、第２変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。図６の第２変形例にかかる偏光状態切換手段は、図４の実施形態にかかる偏光状態切換手段と類似の構成を有する。しかしながら、図４の実施形態ではデポラライザ２０が照明光路に対して挿脱自在に構成されているのに対し、図６の第２変形例ではデポラライザ２０が照明光路中に固定的に位置決めされている点が基本的に相違している。以下、図４の実施形態との相違点に着目して、図６の第２変形例を説明する。【００５８】  第２変形例では、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように位置決めされている。したがって、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過して水晶プリズム２０ａに入射する。水晶プリズム２０ａの結晶光学軸は入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように位置決めされているので、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過し、石英プリズム２０ｂを介してＰ偏光状態でマスクＭを照明する。【００５９】  また、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化し、Ｓ偏光の光になって水晶プリズム２０ａに入射する。水晶プリズム２０ａの結晶光学軸は入射するＳ偏光の偏光面に対しても０度または９０度の角度をなすように位置決めされているので、水晶プリズム２０ａに入射したＳ偏光の光は偏光面が変化することなくＳ偏光のまま通過し、石英プリズム２０ｂを介してＳ偏光状態でマスクＭを照明する。【００６０】  さらに、１／２波長板１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して２２．５度の角度をなすように設定すると、前述したように、１／２波長板１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過するＰ偏光成分と偏光面が９０度だけ変化したＳ偏光成分とを含む非偏光状態の光に変換されて、水晶プリズム２０ａに入射する。水晶プリズム２０ａの結晶光学軸は入射するＰ偏光成分の偏光面に対してもＳ偏光成分の偏光面に対しても０度または９０度の角度をなすように位置決めされているので、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光成分もＳ偏光成分も偏光面が変化することなく通過し、石英プリズム２０ｂを介して非偏光状態でマスクＭを照明する。【００６１】  以上のように、図６の第２変形例では、デポラライザ２０を照明光路中に固定的に位置決めした状態で１／２波長板１０を光軸ＡＸ廻りに適宜回転させることにより、マスクＭ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、直線偏光の光で照明する場合にはＰ偏光状態とＳ偏光状態との間で切り換えることができる。なお、図６の第２変形例においても、１／２波長板１０を光源側に配置し且つデポラライザ２０をマスク側に配置しているが、デポラライザ２０を光源側に配置し且つ１／２波長板１０をマスク側に配置しても同じ光学的な作用効果を得ることができる。【００６２】  図７は、第３変形例にかかる偏光状態切換手段の構成を概略的に示す図である。図７の第３変形例にかかる偏光状態切換手段は、図５の第１変形例にかかる偏光状態切換手段と類似の構成を有する。しかしながら、図５の第１変形例では偏光状態切換手段が１／２波長板１０とデポラライザ２０とにより構成されているのに対し、図７の第３変形例では偏光状態切換手段が光軸ＡＸを中心として回転自在なデポラライザ２０のみにより構成されている点が基本的に相違している。以下、図５の第１変形例との相違点に着目して、図７の第３変形例を説明する。【００６３】  第３変形例では、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は非偏光状態の光に変換され、石英プリズム２０ｂを介して非偏光状態でマスクＭを照明する。一方、水晶プリズム２０ａの結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、水晶プリズム２０ａに入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過し、石英プリズム２０ｂを介してＰ偏光状態でマスクＭを照明する。【００６４】  以上のように、図７の第３変形例では、水晶プリズム２０ａを光軸ＡＸ廻りに適宜回転させることにより、マスクＭ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。なお、図７の第３変形例では、デポラライザ２０を光軸ＡＸ廻りに回転自在に構成するとともに照明光路に対して挿脱自在に構成し、デポラライザ２０を照明光路から退避させることによりＰ偏光状態でマスクＭを照明するように設定しても、同じ光学的な作用効果を得ることができる。【００６５】  図８は、変形例にかかるデポラライザの構成を概略的に示す図である。上述の実施形態および第１変形例〜第３変形例では、デポラライザ２０が水晶プリズム２０ａを有する構成を採用しているが、図８の変形例に��すように、偏光ビームスプリッター２１ａと反射系（２１ｂ〜２１ｅ）とによりデポラライザ２１を構成することもできる。図８を参照すると、デポラライザ２１は、照明光路中に配置された偏光ビームスプリッター２１ａを備えている。偏光ビームスプリッター２１ａに入射した光のうち、Ｐ偏光の光（図中においてその偏光方向を両矢印で示す）は偏光ビームスプリッター２１ａを透過する。【００６６】  一方、Ｓ偏光の光（図中においてその偏光方向を点で示す）は、偏光ビームスプリッター２１ａで反射された後、４つの反射鏡２１ｂ〜２１ｅにより構成された反射系の作用により、図８の紙面に平行な平面内において４回だけ反射されて偏光ビームスプリッター２１ａに戻る。ここで、反射系（２１ｂ〜２１ｅ）は、偏光ビームスプリッター２１ａを透過したＰ偏光の光の光路と偏光ビームスプリッター２１ａで最終的に反射されたＳ偏光の光の光路とがほぼ一致するように構成されている。こうして、偏光ビームスプリッター２１ａを透過したＰ偏光の光と偏光ビームスプリッター２１ａで最終的に反射されたＳ偏光の光とはほぼ同一の光路に沿ってデポラライザ２１から射出される。ただし、Ｓ偏光の光はＰ偏光の光に対して反射系（２１ｂ〜２１ｅ）の光路長だけ遅延される。【００６７】  偏光ビームスプリッター２１ａと反射系（２１ｂ〜２１ｅ）とにより構成されたデポラライザ２１は、水晶プリズム２０ａと石英プリズム２０ｂとにより構成されたデポラライザ２０と基本的に等価な光学的作用を有する。したがって、実施形態および第１変形例〜第３変形例におけるデポラライザ２０を、図８の変形例にかかるデポラライザ２１で置換することができる。すなわち、図４の実施形態にデポラライザ２１を適用する場合、偏光ビームスプリッター２１ａと反射系（２１ｂ〜２１ｅ）とを、照明光路に対して一体的に挿脱自在に構成することになる。【００６８】  また、図５の第１変形例または図７の第３変形例にデポラライザ２１を適用する場合、偏光ビームスプリッター２１ａと反射系（２１ｂ〜２１ｅ）とを、光軸ＡＸを中心として一体的に回転自在に構成することになる。さらに、図６の第２変形例にデポラライザ２１を適用する場合、偏光ビームスプリッター２１ａと反射系（２１ｂ〜２１ｅ）とを照明光路中に固定的に位置決めすることになる。【００６９】  図８の変形例にかかるデポラライザ２１では、反射系（２１ｂ〜２１ｅ）の光路長を照明光（露光光）の可干渉距離よりも実質的に大きく設定することにより、マスクＭを照明するレーザ光のコヒーレンシィ（干渉性）の低減を図り、ひいてはウェハＷ上におけるスペックルのコントラストの低減を図ることができる。なお、偏光ビームスプリッターと反射系とを備えて本発明に適用可能なデポラライザの詳細な構成およびその様々な変形例については、たとえば特開平１１−１７４３６５号公報、特開平１１−３１２６３１号公報、特開２０００−２２３３９６号公報などを参照することができる。【００７０】  図９は、図１において光源と偏光状態切換手段との間に配置されるビームマッチングユニットの内部構成を概略的に示す図である。図９に示すビームマッチングユニットＢＭＵにおいて、レーザ光源１（例えばＫｒＦエ���シマレーザ光源またはＡｒＦエキシマレーザ光源）から供給された平行ビームは、一対の偏角プリズム３１および平行平面板３２を介した後に、ビームエキスパンダ２に入射する。レーザ光源１は、たとえば下階の床版Ａ上に設置されている。【００７１】  ここで、一対の偏角プリズム３１のうちの少なくとも一方は、光軸ＡＸを中心として回転可能に構成されている。したがって、一対の偏角プリズム３１を光軸ＡＸ廻りに相対回転させることにより、光軸ＡＸに対する平行ビームの角度を調整することができる。すなわち、一対の偏角プリズム３１は、レーザ光源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を構成している。また、平行平面板３２は、光軸ＡＸに垂直な面内において直交する２つの軸線廻りに回転可能に構成されている。【００７２】  したがって、平行平面板３２を各軸線廻りに回転させて光軸ＡＸに対して傾斜させることにより、平行ビームを光軸ＡＸに対して平行移動させることができる。すなわち、平行平面板３２は、レーザ光源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を構成している。こうして、一対の偏角プリズム３１および平行平面板３２を介したレーザ光源１からの平行ビームは、ビームエキスパンダ２を介して所定の断面形状を有する平行ビームに拡大整形された後に、第１直角プリズム３３に入射する。【００７３】  裏面反射鏡としての第１直角プリズム３３によって鉛直方向に偏向された平行ビームは、同じく裏面反射鏡としての第２直角プリズム３４〜第５直角プリズム３７で順次反射された後に、上階の床版Ｂの開口部を通過して第６直角プリズム３８に入射する。図９に示すように、第２直角プリズム３４〜第５直角プリズム３７は、第１直角プリズム３３によって鉛直方向に偏向されて第６直角プリズム３８に向かう平行ビームが、例えば純水供給用の配管や換気用の配管３９などを迂回するように配置されている。【００７４】  裏面反射鏡としての第６直角プリズム３８によって水平方向に偏向されたビームは、ハーフミラー４０に入射する。ハーフミラー４０で反射されたビームは、位置ずれ傾き検出系４１に導かれる。一方、ハーフミラー４０を透過したビームは、１／２波長板１０とデポラライザ２０とからなる偏光状態切換手段４２に導かれる。位置ずれ傾き検出系４１では、偏光状態切換手段４２に入射する（ひいてはオプティカルインテグレータとしての回折光学素子４に入射する）平行ビームの光軸ＡＸに対する位置ずれおよび傾きが検出される。【００７５】  ところで、レーザ光源１として例えばＡｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合、エネルギ密度の高い光の照射を受ける光透過部材に蛍石を用いて所要の耐久性を確保するのが一般的である。最近、本願発明者は、蛍石が、レーザ光の照射を受けて射出光の偏光状態を変動させる特性を有することを発見した。特に、真空紫外域での高出力レーザ光の照射を受ける際に偏光状態の変動が顕著であり、その変動量は蛍石の結晶方位によって異なる。具体的には、レーザ光の照射を受けて発生する偏光状態の変動は、レーザ光の照射開始から数十秒間の間に蛍石を通過した光の偏光状態が徐々に変動し、その後に射出光の偏光状態が定常状態に落ち着くという性状を有する。【００７６】  また、蛍石による偏光状態の変動は、レーザ光の照射を停止すると数十秒間で概ね復元するものである。したがって、蛍石へのレーザ照射と照射停止とを繰り返す場合、レーザ照射を開始する度に蛍石を介した光の偏光状態の変動が発生することになる。蛍石で形成された光透過部材を介して入射直線偏光が楕円偏光に変化すると、上述の偏光状態切換手段において水晶プリズム２０ａが非偏光化素子として機能しなくなってしまう。また、露光装置においてセンサによる光量制御を行う場合も、偏光状態の変動はセンサに入射する光の偏光成分の比率自体を変えるため、正確な光量制御が困難になってしまう。【００７７】  図１０は、蛍石の結晶方位について説明する図である。図１０を参照すると、蛍石の結晶方位は、立方晶系の結晶軸ａ１ａ２ａ３に基づいて規定される。すなわち、結晶軸＋ａ１に沿って結晶方位［１００］が、結晶軸＋ａ２に沿って結晶方位［０１０］が、結晶軸＋ａ３に沿って結晶方位［００１］がそれぞれ規定される。また、ａ１ａ３平面において結晶方位［１００］および結晶方位［００１］と４５度をなす方向に結晶方位［１０１］が、ａ１ａ２平面において結晶方位［１００］および結晶方位［０１０］と４５度をなす方向に結晶方位［１１０］が、ａ２ａ３平面において結晶方位［０１０］および結晶方位［００１］と４５度をなす方向に結晶方位［０１１］がそれぞれ規定される。さらに、結晶軸＋ａ１、結晶軸＋ａ２および結晶軸＋ａ３に対して等しい鋭角をなす方向に結晶方位［１１１］が規定される。図１０では、結晶軸＋ａ１、結晶軸＋ａ２および結晶軸＋ａ３で規定される空間における結晶方位のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶方位が規定される。【００７８】  なお、本願明細書中において、「ある結晶方位と結晶構造上等価な結晶方位」とは、ある結晶方位に対して、当該結晶方位の指数の順序を入れ替えた結晶方位と、さらにそれらの各指数の少なくとも一部についての符号を反転した結晶方位であり、例えばある結晶方位が［ｕｖｗ］である場合は、［ｕｗｖ］、［ｖｕｗ］、［ｖｗｕ］、［ｗｕｖ］、［ｗｖｕ］、［−ｕｖｗ］、［−ｕｗｖ］、［−ｖｕｗ］、［−ｖｗｕ］、［−ｗｕｖ］、［−ｗｖｕ］、［ｕ−ｖｗ］、［ｕ−ｗｖ］、［ｖ−ｕｗ］、［ｖ−ｗｕ］、［ｗ−ｕｖ］、［ｗ−ｖｕ］、［ｕｖ−ｗ］、［ｕｗ−ｖ］、［ｖｕ−ｗ］、［ｖｗ−ｕ］、［ｗｕ−ｖ］、［ｗｖ−ｕ］、［−ｕ−ｖｗ］、［−ｕ−ｗｖ］、［−ｕｖ−ｗ］、［−ｕｗ−ｖ］、［−ｖ−ｕｗ］［−ｖ−ｗｕ］、［−ｖｕ−ｗ］［−ｖｗ−ｕ］、［−ｗ−ｕｖ］、［−ｗ−ｖｕ］、［−ｗｕ−ｖ］、［−ｗｖ−ｕ］、［ｕ−ｖ−ｗ］、［ｕ−ｗ−ｖ］、［ｖ−ｕ−ｗ］、［ｖ−ｗ−ｕ］、［ｗ−ｕ−ｖ］、［ｗ−ｖ−ｕ］、［−ｕ−ｖ−ｗ］、［−ｕ−ｗ−ｖ］、［−ｖ−ｕ−ｗ］、［−ｖ−ｗ−ｕ］、［−ｗ−ｕ−ｖ］、［−ｗ−ｖ−ｕ］が結晶構造上等価な結晶方位である。また、本願明細書では、結晶方位［ｕｖｗ］およびこれと結晶構造上等価な結晶方位を結晶方位＜ｕｖｗ＞と表記している。また、結晶方位［ｕｖｗ］およびこれと結晶構造上等価な結晶方位と直交する面、すなわち結晶面（ｕｖｗ）およびこれと結晶構造上等価な結晶面を結晶面｛ｕｖｗ｝と表記している。【００７９】  本願発明者は、種々の実験および研究の結果、蛍石による偏光状態の変動が、実は蛍石自体の複屈折の変動に起因していることを発見した。また、蛍石における複屈折の変動量には個体差があるものの、現在入手可能なほぼ全ての蛍石結晶において、この複屈折の変動の現象が不可避であり、ひいては偏光状態の変動の現象が不可避であることを確認した。そこで、本発明では、上述の知見に基づき、蛍石から複屈折の変動自体を無くすることが実質的に不可能であるため、蛍石に入射する直線偏光の偏光状態の変動を極力抑えるような２つの手法を提案する。【００８０】  一般に、直線偏光からなる入射光は、複屈折のある媒質の中を通過することにより、入射光の進相軸成分と遅相軸成分との間に位相差が発生し、光は直線偏光から楕円偏光に変化する。図１４は、直線偏光の入射光が複屈折性の媒質中を通過する際に光の偏光状態が変化する様子を示す図である。図１４では、媒質のｘ方向を進相軸方向とし、ｙ方向を遅相軸方向とし、入射光の直線偏光の電界の振動方向がｘ軸からｙ軸方向へ角度φだけ傾いた方向になるように入射する場合について考えている（図１４（ａ）を参照）。【００８１】  電界のｘ成分Ｅｘおよびｙ成分Ｅｙは、電界の振幅のｘ成分およびｙ成分をＥｘ０およびＥｙ０とすると、以下の式（１）および（２）でそれぞれ表わされる。
Ｅｘ＝Ｅｘ０・ｃｏｓ｛ω・ｔ−（２π／λ）・（ｎｘ・ｄ）｝    （１）
Ｅｙ＝Ｅｙ０・ｃｏｓ｛ω・ｔ−（２π／λ）・（ｎｙ・ｄ）｝    （２）【００８２】  式（１）および（２）において、ωは光の振動数であり、ｔは時間であり、λは光の波長であり、ｎｘは進相軸方向における媒質の屈折率であり、ｎｙは遅相軸方向における媒質の屈折率であり、ｄは媒質中の光路長である。媒質中では進相軸成分の屈折率ｎｘと遅相軸成分の屈折率ｎｙとの間に差があるため、光が媒質中を進むにつれて進相軸成分と遅相軸成分との間の位相差が次第に大きくなる。図１４において、（ｂ）は位相差が０〜π／２の時、（ｃ）は位相差がπ／２の時、（ｄ）は位相差がπ／２〜πの時、（ｅ）は位相差がπの時の偏光状態にそれぞれ対応している。このように、蛍石のような媒質に直線偏光が入射した場合、その射出光の偏光状態は、楕円偏光を介して円偏光になり、あるいは円偏光を通り越して再び直線偏光になる可能性がある。【００８３】  ここで、図１４を参照すると、入射直線偏光の電界の振動方向の角度φをφ＝０またはφ＝π／２に設定した場合、すなわち媒質（たとえば蛍石からなる光透過部材）の複屈折変動に関する進相軸方向と入射直線偏光の電界の振動方向とがほぼ一致またはほぼ直交するように設定した場合、入射直線偏光は媒質中において進相軸成分および遅相軸成分のいずれか一方の成分しか持たないことになる。その結果、進相軸成分と遅相軸成分との間に位相差は発生することなく、複屈折の変動にもかかわらず入射直線偏光は同じ直線偏光状態のまま維持されて射出されることになる。【００８４】  つまり、本発明の第１の手法では、たとえば蛍石のような結晶材料により形成された光透過部材を含む光学系において、光照射を受けたときの光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向を確認する。そして、光透過部材への入射直線偏光の電界の振動方向と光透過部材の複屈折変動に関する進相軸方向とがほぼ一致またはほぼ直交するように設定することにより、複屈折変動の偏光状態変動に対する影響を最低限に抑え、光透過部材に入射する直線偏光の偏光状態変動を極力抑えることができる。【００８５】  また、本願発明者は、測定結果と応力複屈折の考察（テンソルによる考察で、光軸に垂直な応力成分が対称であると仮定して計算）とから、複屈折の変動には結晶方位依存性が見込まれることを確認した。以下、複屈折変動の結晶方位依存性について説明する。図１５は、図１０に対応する図であって、蛍石の結晶方位を別の表現方法にしたがって説明する図である。図１６は、結晶方位を［００１］と［１１０］との間で変化させて当該結晶方位に沿ってＡｒＦエキシマレーザ光を入射させたときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。【００８６】  また、図１７は、結晶方位を［００１］と［１００］との間で変化させて当該結晶方位に沿ってＡｒＦエキシマレーザ光を入射させたときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。また、図１８は、図１６に対応する図であって、入射光のエネルギ密度が極めて高いときの蛍石における複屈折変動量の変化を模式的に示す図である。図１６（ｂ）、図１７（ｂ）および図１８（ｂ）において、横軸はＡｒＦエキシマレーザ光が入射する結晶方位を、縦軸は複屈折変動量をそれぞれ示している。【００８７】  図１６を参照すると、結晶方位を［００１］から［１１１］を経て［１１０］へ変化させた場合、結晶方位［００１］および結晶方位［１１１］の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位［１１０］の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。すなわち、結晶方位＜１００＞および結晶方位＜１１１＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位＜１１０＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。【００８８】  図１７を参照すると、結晶方位を［００１］から［１０１］を経て［１００］へ変化させた場合、結晶方位［００１］および結晶方位［１００］の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位［１０１］の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。すなわち、結晶方位＜１００＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位＜１１０＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。【００８９】  図１８を参照すると、結晶方位を［００１］から［１１１］を経て［１１０］へ変化させた場合、結晶方位［１１１］の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位［００１］の方向に光を入射させると複屈折変動量がある程度大きくなり、結晶方位［１１０］の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。すなわち、結晶方位＜１１１＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が非常に小さくなり、結晶方位＜１００＞の方向に光を入射させると複屈折変動量がある程度大きくなり、結晶方位＜１１０＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になることがわかる。【００９０】  以上のように、図１６および図１７を参照すると、蛍石結晶において、結晶方位＜１１０＞の方向に光を入射させると複屈折変動量が最大になり、結晶方位＜１００＞および結晶方位＜１１１＞の方向に光を入射させると複屈折変動量がほとんど認められなくなることがわかる。ただし、図１８を参照すると、入射光のエネルギ密度が極めて高い場合や、蛍石の照射エリアに大きな異方性が存在する場合（蛍石の光吸収による大きな内部応力の発生、回転非対称な断面を有する光束の入射などによる）等には、結晶方位＜１００＞の方向に光を入射させてもある程度の複屈折変動量が認められるようになることがわかる。【００９１】  そこで、本発明の第２の手法では、たとえば蛍石のような立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を介した光で被照射面を照明する照明光学装置において、当該光透過部材における光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定する。その結果、当該光透過部材における複屈折変動量の発生を小さく抑え、ひいては光透過部材に入射する直線偏光の偏光状態の変動を極力抑えることができる。なお、第１の手法と第２の手法とを併用して本発明の効果をさらに良好に発揮することもできる。【００９２】  本実施形態では、レーザ光源１と偏光状態切換手段４２との間の光路中に配置されて蛍石により形成された光透過部材において、光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定している。具体的には、ビームエキスパンダ２を構成するレンズ成分（２ａ，２ｂ）のように光路中に固定的に位置決めされた光学部材が蛍石により形成されている場合、その光学部材の光軸が結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定している。【００９３】  この場合、レーザ光が結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞にほぼ沿って透過するので、レンズ成分（２ａ，２ｂ）を透過する直線偏光の偏光状態は実質的に変化しない。同様に、一対の偏角プリズム３１が蛍石により形成されている場合も、その光軸が結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定することにより、透過する直線偏光の偏光状態の変化を実質的に回避することができる。【００９４】  また、裏面反射鏡としての直角プリズム３３〜３８が蛍石により形成されている場合、図１９に示すように、直角プリズム３３〜３８の入射面および射出面が結晶面｛１００｝にほぼ一致するように設定し、且つ直角プリズム３３〜３８の反射面が結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定している。この場合、直角プリズム３３〜３８の側面（厳密には入射面の光軸と射出面の光軸とで張る平面）は結晶面｛１００｝にほぼ一致することになる。図１９の構成では、レーザ光が結晶方位＜１００＞にほぼ沿って透過するので、直角プリズム３３〜３８を透過する直線偏光の偏光状態は実質的に変化しない。【００９５】  また、図２０に示すように、直角プリズムの入射面および射出面のうちの一方の面が結晶面｛１１１｝にほぼ一致し、且つ他方の面が結晶面｛２１１｝にほぼ一致するように設定することもできる。この場合、直角プリズムの側面（厳密には入射面の光軸と射出面の光軸とで張る平面）は結晶面｛１１０｝にほぼ一致することになる。そして、結晶面｛２１１｝にほぼ一致する面の光軸（結晶方位＜２１１＞）が結晶方位＜１１１＞にある程度近くなるので、直角プリズムを透過する直線偏光の偏光状態の変化を良好に抑えることができる。【００９６】  また、図２１に示すように、直角プリズムの反射面が結晶面｛１００｝にほぼ一致し、且つ直角プリズムの側面（厳密には入射面の光軸と射出面の光軸とで張る平面）が結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定することもできる。また、図２２に示すように、直角プリズムの反射面および直角プリズムの側面（厳密には入射面の光軸と射出面の光軸とで張る平面）がともに結晶面｛１１０｝にほぼ一致するように設定することもできる。これらの場合、直角プリズムの入射面および射出面の光軸が結晶方位＜１１１＞にある程度近くなるので、直角プリズムを透過する直線偏光の偏光状態の変化を良好に抑えることができる。【００９７】  なお、図１９〜図２２を参照して直角プリズムに関する説明を行ったが、一般のプリズムにおいても、その入射面および射出面が結晶面｛１００｝にほぼ一致するように設定したり、その入射面および射出面が結晶面｛１１１｝にほぼ一致するように設定したりすることが好ましい。また、プリズムの入射面および射出面のうちの一方の面が結晶面｛１１１｝にほぼ一致し且つ他方の��が結晶面｛１００｝または結晶面｛２１１｝にほぼ一致するように設定することが好ましい。【００９８】  また、光路中において光軸ＡＸに対して傾斜可能に設けられて光軸ＡＸに沿って入射する光線を平行移動させるビーム平行移動手段としての平行平面板３２が蛍石により形成されている場合、平行平面板３２の光軸が結晶方位＜１００＞にほぼ一致するように設定している。これは、結晶方位＜１１１＞と結晶方位＜１１０＞とが約３５度の角度をなしているのに対し、結晶方位＜１００＞と結晶方位＜１１０＞とが４５度の角度をなしているためである。この点は、結晶方位＜１００＞の方向から見た各結晶方位の配置を説明する図２３および結晶方位＜１１１＞の方向から見た各結晶方位の配置を説明する図２４を参照すると明らかである。【００９９】  平行平面板３２の光軸を結晶方位＜１００＞にほぼ一致させた場合、すなわちその光学面を結晶面｛１００｝にほぼ一致させた場合、図２３に示すように、どちらの側へ傾斜させても結晶方位＜１００＞から約５５度程度で結晶方位＜１１１＞に近付く傾斜方向（図２３中、左上−右下または左下−右上の方向）が存在する。このように、平行平面板３２の光軸を結晶方位＜１００＞にほぼ一致させ、結晶方位＜１００＞から結晶方位＜１１１＞の方向に沿って両側へ傾斜させれば、平行平面板３２を光軸ＡＸに対して最大限に（たとえば３０度程度）傾斜させても、その内部を通過するレーザ光の進行方向が結晶方位＜１１０＞からある程度離れた状態を確保することができる。その結果、その姿勢に関わらず平行平面板３２を透過する直線偏光の偏光状態の変化を良好に抑えることができる。【０１００】  一方、平行平面板３２の光軸を結晶方位＜１１１＞にほぼ一致させた場合、すなわちその光学面を結晶面｛１１１｝にほぼ一致させた場合、図２４に示すように、一方の側へ傾斜させると結晶方位＜１１１＞から約５５度程度で結晶方位＜１００＞に近付き、他方の側へ傾斜させると結晶方位＜１１１＞から約３５度程度で結晶方位＜１１０＞に近付く。この場合、結晶方位＜１１１＞から結晶方位＜１００＞の方向に沿って一方の側（図２４中、中央から右上、中央から左上、または中央から真下の方向）へ大きく傾斜させ、結晶方位＜１１１＞から結晶方位＜１１０＞の方向に沿って他方の側（図２４中、中央から左下、中央から右下、または中央から真上の方向）へ全く傾斜させない（あるいは少ししか傾斜させない）構成を採用すれば、傾斜に際してその内部を通過するレーザ光の進行方向が結晶方位＜１１０＞からある程度離れた状態を確保することができる。その結果、その姿勢に関わらず平行平面板３２を透過する直線偏光の偏光状態の変化を良好に抑えることができる。【０１０１】  なお、ビーム平行移動手段では、光線を二軸で平行移動させるために、第１軸線廻りに傾斜可能な第１平行平面板と、第１軸線とほぼ直交する第２軸線廻りに傾斜可能な第２平行平面板とを有するのが一般的である。この場合、それぞれの平行平面板に対して、本発明の第２手法を（必要に応じて第１手法も）適用することが好ましい。【０１０２】  なお、上述の説明では、レーザ光源１と偏光状態切換手段４２との間の光路中に配置された光透過部材���透過する直線偏光の偏光状態の変化を回避するために、光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定している。しかしながら、これに限定されることなく、さらに偏光状態切換手段４２と被照射面であるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）との間の光路中に配置された光透過部材に対しても同様の設定を行うことにより、照明光路の全体に亘って蛍石に起因する直線偏光の偏光状態の変化を回避することが好ましい。【０１０３】  また、上述の説明では、蛍石により形成された光透過部材を透過する直線偏光の偏光状態の変化を回避するために、光の進行方向が結晶方位＜１１０＞よりも結晶方位＜１１１＞または結晶方位＜１００＞に近くなるように設定している。しかしながら、蛍石に限定されることなく、たとえばフッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウムのような立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材に対しても同様の設定を行うことにより、当該結晶材料に起因する直線偏光の偏光状態の変化を回避することができる。【０１０４】  また、上述の説明では、蛍石などの立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を透過する直線偏光の偏光面の変化を回避するために、当該結晶材料の結晶方位の設定を行っている。この手法に代えて、あるいはこの手法に加えて、立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材を、たとえば米国特許公開ＵＳ２００２／０１６３７４１Ａ号（あるいはＷＯ０２／１６９９３号公報）に開示される手法を用いてキネマティックに保持しても良い。これにより、蛍石などの立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材にエネルギ密度が高い光が通過する際に生じる熱に起因して当該光透過部材が膨張（収縮）した場合であっても、この光透過部材に生じる応力複屈折の発生を抑えることが可能となり、この光透過部材を透過する直線偏光の偏光面の変化を抑えることが可能となる。【０１０５】  ところで、図９に示すビームマッチングユニットＢＭＵには、複数（図９では例示的に６つ）の直角プリズム３３〜３８が配置されている。一般に、レーザ光源１がＫｒＦエキシマレーザ光源であってもＡｒＦエキシマレーザ光源であっても、裏面反射鏡としての直角プリズムに直線偏光が入射する場合、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ってしまう。本実施形態の偏光状態切換手段４２では、直線偏光が入射することを前提としており、楕円偏光が入射すると所要の作用を奏することができない。【０１０６】  そこで、本実施形態では、図１１に示すように、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換するための第２位相部材として、たとえば光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された１／４波長板１１を、偏光状態切換手段４２において１／２波長板１０の光源側（図中左側）に付設することが好ましい。この場合、たとえば直角プリズムに起因して楕円偏光が偏光状態切換手段４２に入射することがあっても、入射する楕円偏光の特性に応じて１／４波長板１１の結晶光学軸を設定することにより、１／２波長板１０に直線偏光を入射させて偏光状態切換手段４２の本��の動作を維持することができる。なお、図１１では、１／２波長板１０の光源側に１／４波長板１１を配置しているが、１／２波長板１０のマスク側（図中右側）に１／４波長板１１を配置することもできる。【０１０７】  なお、上述の説明では、蛍石により形成された光透過部材を透過する直線偏光の偏光状態の変化を回避する手法、および直角プリズムなどに起因して楕円偏光が入射しても偏光状態切換手段の本来の動作を維持する手法を、図１〜図４に関連する本実施形態に適用している。しかしながら、これに限定されることなく、図５〜図８に関連する変形例に対しても同様に、これらの手法を適用することができる。【０１０８】  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１２のフローチャートを参照して説明する。【０１０９】  先ず、図１２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。【０１１０】  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１３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１３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。【０１１１】  次に、カラーフィルター形成工程���０２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。【０１１２】  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。【０１１３】  なお、上述の実施形態では、コンデンサー光学系９によって二次光源からの光を集光して重畳的にマスクＭを照明している。しかしながら、これに限定されることなく、コンデンサー光学系９とマスクＭとの間の光路中に、照明視野絞り（マスクブラインド）と、この照明視野絞りの像をマスクＭ上に形成するリレー光学系とを配置しても良い。この場合、コンデンサー光学系９は、二次光源からの光を集光して重畳的に照明視野絞りを照明することになり、リレー光学系は照明視野絞りの開口部（光透過部）の像をマスクＭ上に形成することになる。【０１１４】  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。【０１１５】  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レーザ光を用いる場合は、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。【０１１６】  また、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）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レーザ光源や、レーザ光源以外の光源、例えばｉ線やｇ線、ｈ線等の紫外光を供給するランプ光源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。
【符号の説明】
【０１１７】１  レーザ光源
４  回折光学素子（オプティカルインテグレータ）
５  アフォーカルズームレンズ
６，６０〜６３  回折光学素子
７  ズームレンズ
８  マイクロレンズアレイ（フライアイレンズ）
９  コンデンサー光学系
１０  位相部材（１／２波長板）
２０，２１  デポラライザ
２０ａ  水晶プリズム
２０ｂ  石英プリズム
２１ａ  偏光ビームスプリッター
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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【国際調査報告】
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