TWI661224B - 照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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Abstract

一種照明光學系統，具有與偏光狀態的變更相關的高自由度。藉由來自光源的光對被照射面進行照明的照明光學系統包括：第1空間光調變器，具有排列於第1面且個別地受到控制的多個光學要素；偏光構件，配置於比第1面更靠被照射面側的光徑中，將與第2光束不同的偏光狀態的變化賦予通過橫切照明光學系統的光軸的面內的第1區域的第1光束，第2光束通過與橫切的面內的第1區域不同的第2區域；以及第2空間光調變器，具有多個光學要素，且可變地於照明光學系統的照明光瞳中形成光強度分布。

Description

照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法
本發明是有關於一種照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法。
於此種典型的曝光裝置中，自光源射出的光經由作為光學積分器（optical integrator）的複眼透鏡（fly eye lens），形成作為包含多個光源的實質性面光源的二次光源（一般而言為照明光瞳中規定的光強度分布）。以下，將照明光瞳中的光強度分布稱為「光瞳強度分布」。又，照明光瞳是被定義為如下的位置，即，藉由照明光瞳與被照射面（於曝光裝置的情形時，該被照射面為罩幕（mask）或晶圓（wafer））之間的光學系統的作用，使被照射面成為照明光瞳的傅里葉（Fourier）變換面。
來自二次光源的光藉由聚光器（condenser）光學系統而彙聚之後，重疊地對形成有規定的圖案（pattern）的罩幕（mask）進行照明。透過罩幕的光經由投影光學系統而成像於晶圓上，罩幕圖案投影曝光（轉印）至晶圓上。形成於罩幕的圖案已微細化，為了將該微細圖案正確地轉印至晶圓上，不可或缺的是於晶圓上獲得均一的照度分布。
先前，已提出有如下的技術，即，藉由配置於複眼透鏡的正後方的附波長板的孔徑光闌（aperture diaphragm）的作用，於複眼透鏡的後側焦點面或該後側焦點面附近的照明光瞳中形成環帶狀或多極狀的二次光源（光瞳強度分布），以使通過該二次光源的光束處於直線偏光狀態（以下簡稱為「圓周方向偏光狀態」）的方式來進行設定，該直線偏光狀態是以上述光束的圓周方向為偏光方向（例如參照專利文獻1）。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第3246615號公報
為了實現適合於忠實地對各種形態的微細圖案進行轉印的照明條件，較為理想的是使與光瞳強度分布的形狀（包含大小的廣泛的概念）及偏光狀態的變更相關的自由度提高。然而，對於專利文獻1所揭示的先前技術而言，只有對附波長板的孔徑光闌進行更換，才可使光瞳強度分布的形狀或偏光狀態發生變化。
本發明是鑒於上述問題而成的發明，本發明的目的在於提供如下的照明光學系統，該照明光學系統具有與偏光狀態的變更相關的高自由度。又，本發明的目的在於提供如下的曝光裝置以及元件製造方法，該曝光裝置可使用具有與偏光狀態的變更相關的高自由度的照明光學系統，基於適當的照明條件來正確地將微細圖案轉印至感光性基板。
第1形態提供一種照明光學系統，藉由來自光源的光來對被照射面進行照明，該照明光學系統的特徵在於包括： 第1空間光調變器，具有排列於第1面且個別地受到控制的多個光學要素； 偏光構件，配置於比上述第1面更靠上述被照射面側的光徑中，將與第2光束不同的偏光狀態的變化賦予通過第1區域的第1光束，上述第1區域是橫切上述照明光學系統的光軸的面內的區域，上述第2光束通過與上述橫切面內的上述第1區域不同的第2區域；以及 第2空間光調變器，具有多個光學要素，且可變地於上述照明光學系統的照明光瞳中形成光強度分布，上述多個光學要素排列於比上述第1面更靠上述被照射面側的上述光徑中或比上述第1面更靠上述光源側的光徑中的第2面，且個別地受到控制。
第2形態提供一種曝光裝置，其特徵在於：包括用以對規定的圖案進行照明的第1形態的照明光學系統，將上述規定的圖案曝光至感光性基板。
第3形態提供一種元件製造方法，其特徵在於包括如下的步驟：使用第2形態的曝光裝置，將上述規定的圖案曝光至上述感光性基板； 對轉印有上述規定的圖案的上述感光性基板進行顯影，於上述感光性基板的表面，形成與上述規定的圖案相對應的形狀的罩幕層；以及 經由上述罩幕層來對上述感光性基板的表面進行加工。
以下，基於隨附圖式來對實施形態進行說明。圖1是概略性地表示實施形態的曝光裝置的構成的圖。於圖1中，沿著感光性基板即晶圓W的轉印面（曝光面）的法線方向來設定Z軸，沿著晶圓W的轉印面內的與圖1的紙面平行的方向來設定Y軸，沿著晶圓W的轉印面內的與圖1的紙面垂直的方向來設定X軸。
參照圖1，於本實施形態的曝光裝置中，由光源LS供給曝光光束（照明光）。例如可使用供給193 nm的波長的光的ArF準分子雷射（excimer laser）光源、或供給248 nm的波長的光的KrF準分子雷射光源等作為光源LS。自光源LS朝+Z方向射出的光經由光束（beam）輸送部1，射入至偏光分類用的空間光調變器2。經由空間光調變器2朝傾斜方向射出的光是經由再成像光學系統3而射入至光瞳形成用的空間光調變器4，該再成像光學系統3包含前側透鏡群3a與後側透鏡群3b。
於再成像光學系統3的光瞳位置或該光瞳位置附近配置有偏光構件5。光束輸送部1具有如下的功能，即，將來自光源LS的入射光束轉換為具有適當的大小及形狀的剖面的光束，同時將該光束引導至空間光調變器2、空間光調變器4，並且主動地對射入至空間光調變器2、空間光調變器4的光束的位置變動及角度變動進行修正。再者，光束輸送部1亦可為如下的構成，即，不將來自光源LS的入射光束轉換為具有適當的大小及形狀的剖面的光束。
如下所述，空間光調變器2、空間光調變器4包括：多個面鏡（mirror）要素，排列於規定面內且個別地受到控制；以及驅動部，基於來自控制系統CR的控制信號，個別地對多個面鏡要素的姿勢進行控制驅動。偏光構件5包括並排地配置且偏光作用互不相同的多個1/2波長板。空間光調變器2、空間光調變器4以及偏光構件5的構成及作用於下文中敍述。
自空間光調變器4朝+Z方向射出的光經由中繼（relay）光學系統6的前側透鏡群6a，射入至中繼光學系統6的光瞳面6c。以如下的方式來對前側透鏡群6a進行設定，該方式是指使前側透鏡群6a的前側焦點位置與空間光調變器4的多個面鏡要素的排列面（以下稱為「空間光調變器的排列面」）的位置大致一致，且使前側透鏡群6a的後側焦點位置與光瞳面6c的位置大致一致。如下所述，經由空間光調變器4的光是可變地於光瞳面6c中形成與多個面鏡要素的姿勢相對應的光強度分布。於光瞳面6c中形成了光強度分布的光是經由中繼光學系統6的後側透鏡群6b，射入至中繼光學系統7。
藉由光徑彎折面鏡MR1來使經由中繼光學系統7的光朝+Y方向反射，接著射入至微複眼透鏡（micro fly eye lens）（或複眼透鏡）8。以使光瞳面6c與微複眼透鏡8的入射面光學共軛的方式，對後側透鏡群6b以及中繼光學系統7進行設定。因此，經由空間光調變器4的光會在與光瞳面6c光學共軛的位置所配置的微複眼透鏡8的入射面上，形成與光瞳面6c上所形成的光強度分布相對應的光強度分布。
微複眼透鏡8例如是包含縱橫且稠密地排列的多個具有正折射力的微小透鏡的光學元件，對平行平面板實施蝕刻（etching）處理而形成微小透鏡群，藉此來構成該微複眼透鏡8。微複眼透鏡與包含彼此隔絕的透鏡元件（lens element）的複眼透鏡不同，多個微小透鏡（微小折射面）並不彼此隔絕而是形成為一體。然而，由於縱橫地配置有透鏡要素，因此，微複眼透鏡是與複眼透鏡相同的波前分割（wavefront division）型的光學積分器。
微複眼透鏡8中的作為單位波前分割面的矩形狀的微小折射面（refracting surface），呈與罩幕M上應形成的照野（field）的形狀（進而與晶圓W上應形成的曝光區域的形狀）相似的矩形狀。再者，例如亦可使用柱狀微複眼透鏡（cylindrical micro fly eye lens）作為微複眼透鏡8。柱狀微複眼透鏡的構成及作用例如已揭示於美國專利第6913373號說明書。
射入至微複眼透鏡8的光束被多個微小透鏡二維地分割，於該微複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面附近的照明光瞳中形成二次光源（包含多個小光源的實質性的面光源：光瞳強度分布），該二次光源具有與形成於入射面的光強度分布大致相同的光強度分布。來自形成於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳的二次光源的光束，經由聚光器光學系統9而重疊地對罩幕遮板（mask blind）10進行照明。
如此，於作為照明視場光闌的罩幕遮板10形成矩形狀的照野，該矩形狀的照野對應於微複眼透鏡8的矩形狀的微小折射面的形狀與焦點距離。再者，亦可將具有與二次光源相對應的形狀的開口部（光透射部）的照明孔徑光闌，配置於微複眼透鏡8的後側焦點面或該後側焦點面附近，即，配置於與後述的投影光學系統PL的入射光瞳面大致光學共軛的位置。
經由罩幕遮板10的矩形狀的開口部（光透射部）的光束受到成像光學系統11的聚光作用，且被成像光學系統11的光徑中所配置的面鏡MR2朝-Z方向反射之後，重疊地對形成有規定的圖案的罩幕M進行照明。亦即，成像光學系統11將罩幕遮板10的矩形狀開口部的像形成於罩幕M上。
透過罩幕平台（mask stage）MS上所保持的罩幕M的光束會經由投影光學系統PL，在晶圓平台（wafer stage）WS上所保持的晶圓（感光性基板）W上形成罩幕圖案的像。如此，在與投影光學系統PL的光軸AX正交的平面（XY平面）內，一面二維地對晶圓平台WS進行驅動控制，進而一面二維地對晶圓W進行驅動控制，一面進行批量曝光或掃描（scan）曝光，藉此，將罩幕M的圖案依序曝光至晶圓W的各曝光區域。
本實施形態的曝光裝置包括：第1光瞳強度分布測量部DTr，基於經由照明光學系統（1～11）的光，對照明光學系統的出射光瞳面中的光瞳強度分布進行測量；第2光瞳強度分布測量部DTw，基於經由投影光學系統PL的光，對投影光學系統PL的光瞳面（投影光學系統PL的出射光瞳面）中的光瞳強度分布進行測量；以及控制系統CR，基於第1光瞳強度分布測量部DTr及第2光瞳強度分布測量部DTw中的至少一個測量結果，對空間光調變器2、空間光調變器4進行控制，且總括地對曝光裝置的動作進行控制。
第1光瞳強度分布測量部DTr例如包括如下的攝影部，且對與照明光學系統的被照射面上的各點相關的光瞳強度分布（射入至各點的光於照明光學系統的出射光瞳位置所形成的光瞳強度分布）進行監視，上述攝影部具有配置在與照明光學系統的出射光瞳位置光學共軛的位置的光電轉換面。又，第2光瞳強度分布測量部DTw例如包括如下的攝影部，且對與投影光學系統PL的像面的各點相關的光瞳強度分布（射入至各點的光於投影光學系統PL的光瞳位置所形成的光瞳強度分布）進行監視，上述攝影部具有配置在與投影光學系統PL的光瞳位置光學共軛的位置的光電轉換面。
關於第1光瞳強度分布測量部DTr及第2光瞳強度分布測量部DTw的詳細的構成及作用，例如可參照美國專利公開第2008/0030707號說明書。又，關於光瞳強度分布測量部，亦可參照美國專利公開第2010/0020302號公報的揭示。
於本實施形態中，將藉由微複眼透鏡8形成的二次光源作為光源，對配置於照明光學系統的被照射面的罩幕M（進而對晶圓W）進行柯勒照明（Kohler illumination）。因此，形成有二次光源的位置與投影光學系統PL的孔徑光闌AS的位置光學共軛，可將二次光源的形成面稱為照明光學系統的照明光瞳面。又，可將上述二次光源的形成面的像稱為照明光學系統的出射光瞳面。典型而言，相對於照明光瞳面，被照射面（配置有罩幕M的面、或考慮照明光學系統含投影光學系統PL時的配置有晶圓W的面）成為光學性的傅里葉變換面。再者，所謂光瞳強度分布，是指照明光學系統的照明光瞳面或與該照明光瞳面光學共軛的面中的光強度分布（亮度分布）。
當微複眼透鏡8的波前分割數比較大時，形成於微複眼透鏡8的入射面的全局性的光強度分布、與整個二次光源的全局性的光強度分布（光瞳強度分布）表現出高相關性。因此，微複眼透鏡8的入射面及與該入射面光學共軛的面中的光強度分布亦可稱為光瞳強度分布。於圖1的構成中，中繼光學系統6、中繼光學系統7、以及微複眼透鏡8構成如下的單元，該單元基於經由空間光調變器4的光束，於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中形成光瞳強度分布。
如圖2所示，光瞳形成用的空間光調變器4包括：排列於規定面內的多個面鏡要素4a、保持著多個面鏡要素4a的基盤4b、以及驅動部4c，該驅動部4c經由連接於基盤4b的電纜（cable）（未圖示）而個別地對多個面鏡要素4a的姿勢進行控制驅動。於空間光調變器4中，藉由驅動部4c的作用，多個面鏡要素4a的姿勢分別發生變化，各面鏡要素4a被分別設定為規定的方位，上述驅動部4c基於來自控制系統CR的指令而作動。
如圖3所示，空間光調變器4包括二維地排列的多個微小的面鏡要素4a，該空間光調變器4以可變的方式，根據入射光的入射位置來對該入射光進行空間性調變，接著使經空間性調變的入射光射出。為了使說明以及圖示簡單，於圖2以及圖3中表示了空間光調變器4包括4×4＝16個面鏡要素4a的構成例，但實際上包括遠多於16個的面鏡要素4a。
參照圖2，射入至空間光調變器3的光線群中，光線L1射入至多個面鏡要素4a中的面鏡要素SEa，光線L2射入至與面鏡要素SEa不同的面鏡要素SEb。同樣地，光線L3射入至與面鏡要素SEa、面鏡要素SEb不同的面鏡要素SEc，光線L4射入至與面鏡要素SEa～面鏡要素SEc不同的面鏡要素SEd。面鏡要素SEa～面鏡要素SEd對光L1～光L4進行如下的空間性調變，該空間性調變是根據面鏡要素SEa～面鏡要素SEd的位置來設定。
空間光調變器4是以如下的方式構成，即，在全部的面鏡要素4a的反射面沿著一個平面設定的基準狀態下，沿著與空間光調變器2及空間光調變器4之間的光徑的光軸AX呈平行的方向射入的光線被空間光調變器4反射之後，朝與空間光調變器4及中繼光學系統6之間的光徑的光軸AX呈平行的方向前進。又，如上所述，空間光調變器4的排列面定位於中繼光學系統6的前側透鏡群6a的前側焦點位置或該前側焦點位置附近。
因此，經空間光調變器4的多個面鏡要素SEa～面鏡要素SEd反射而被賦予規定的角度分布的光，會於中繼光學系統6的光瞳面6c中形成規定的光強度分布SP1～光強度分布SP4，進而會於微複眼透鏡8的入射面中形成與光強度分布SP1～光強度分布SP4相對應的光強度分布。亦即，前側透鏡群6a將由空間光調變器4的多個面鏡要素SEa～面鏡要素SEd賦予出射光的角度，轉換為空間光調變器4的遠場（far field）（夫琅禾費（Fraunhofer）繞射區域）即光瞳面6c上的位置。如此，微複眼透鏡8所形成的二次光源的光強度分布（光瞳強度分布）成為如下的分布，該分布對應於由空間光調變器4及中繼光學系統6、中繼光學系統7形成於微複眼透鏡8的入射面的光強度分布。
如圖3所示，空間光調變器4是包含面鏡要素4a的可動多面鏡（multi mirror），該面鏡要素4a是在以平面狀的反射面作為上表面的狀態下，沿著一個平面規則且二維地排列的多個微小的反射元件。各面鏡要素4a可動，藉由驅動部4c的作用來獨立地對各面鏡要素4a的反射面的斜度，即，反射面的傾斜角及傾斜方向進行控制，上述驅動部4c基於來自控制系統CR的控制信號而作動。各面鏡要素4a能夠以與反射面呈平行的彼此正交的兩個方向為旋轉軸，連續或離散地旋轉所期望的旋轉角度。亦即，能夠二維地對各面鏡要素4a的反射面的傾斜進行控制。
當離散地使各面鏡要素4a的反射面旋轉時，較佳為以多個狀態（例如，…、-2.5度、-2.0度、…0度、+0.5度、…+2.5度、…）來對旋轉角進行切換控制。圖3中表示了外形為正方形狀的面鏡要素4a，但面鏡要素4a的外形形狀並不限定於正方形。然而，根據光利用效率的觀點，可設為能夠以使面鏡要素4a的間隙減少的方式來排列的形狀（可最密集地填充的形狀）。又，根據光利用效率的觀點，可將相鄰的2個面鏡要素4a的間隔抑制至必需的最小限度。
於本實施形態中，例如使用使二維地排列的多個面鏡要素4a的方位分別連續地發生變化的空間光調變器作為空間光調變器4。例如可使用歐洲專利公開第779530號公報、美國專利第5,867,302號公報、美國專利第6,480,320號公報、美國專利第6,600,591號公報、美國專利第6,733,144號公報、美國專利第6,900,915號公報、美國專利第7,095,546號公報、美國專利第7,295,726號公報、美國專利第7,424,330號公報、美國專利第7,567,375號公報、美國專利公開第2008/0309901號公報、國際專利公開第WO2010/037476號小冊子、國際專利公開第WO2010/040506號小冊子以及日本專利特開2006-113437號公報所揭示的空間光調變器作為如上所述的空間光調變器。再者，亦可以具有多個階段的方式，離散地對二維地排列的多個面鏡要素4a的方位進行控制。
於空間光調變器4中，藉由驅動部4c的作用，多個面鏡要素4a的姿勢分別發生變化，各面鏡要素4a被分別設定為規定的方位，上述驅動部4c基於來自控制系統CR的控制信號而作動。空間光調變器4的多個面鏡要素4a分別以規定的角度所反射的光，於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中形成所期望的光瞳強度分布。而且，在與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳光學共軛的其他照明光瞳的位置，即，成像光學系統11的光瞳位置及投影光學系統PL的光瞳位置（配置有孔徑光闌AS的位置），亦形成所期望的光瞳強度分布。
如此，光瞳形成用的空間光調變器4具有如下的功能，即，可變地於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中形成光瞳強度分布。中繼光學系統6以及中繼光學系統7構成分布形成光學系統，該分布形成光學系統使由空間光調變器4的多個面鏡要素4a於遠場形成的遠場圖案，成像於與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳共軛的位置（微複眼透鏡8的入射面或該入射面附近）。上述分布形成光學系統將來自空間光調變器4的出射光束的角度方向的分布，轉換為來自分布形成光學系統的出射光束的剖面中的位置分布。
偏光分類用的空間光調變器2具有與光瞳形成用的空間光調變器4相同的構成，但具有與空間光調變器4不同的作用（功能）。以下，將與空間光調變器4重複的說明予以省略，著眼於與空間光調變器4不同之處來對空間光調變器2進行說明。換言之，與空間光調變器2的構成相關的未特別涉及的方面是與空間光調變器4的構成相同。
如圖4所示，空間光調變器2包括：排列於規定面內的多個面鏡要素2a、保持著多個面鏡要素2a的基盤2b、以及驅動部2c，該驅動部2c經由連接於基盤2b的電纜（未圖示）而個別地對多個面鏡要素2a的姿勢進行控制驅動。於圖4中，為了與空間光調變器4對比地使空間光調變器2的說明易於理解，以使光軸AX與圖4中的鉛垂方向一致的狀態，圖示自空間光調變器2至偏光構件5為止的構成。
於空間光調變器2中，藉由驅動部2c的作用，多個面鏡要素2a的姿勢分別發生變化，各面鏡要素2a被分別設定為規定的方位，上述驅動部2c基於來自控制系統CR的指令而作動。如圖3所示，空間光調變器2包括二維地排列的多個微小的面鏡要素2a，該空間光調變器2以可變的方式，根據入射光的入射位置來對該入射光進行空間性調變，接著使經空間性調變的入射光射出。。
參照圖4，射入至空間光調變器2的光線群中，光線L11射入至多個面鏡要素2a中的面鏡要素SEe，光線L12射入至與面鏡要素SEe不同的面鏡要素SEf。同樣地，光線L13射入至與面鏡要素SEe、面鏡要素SEf不同的面鏡要素SEg，光線L14射入至與面鏡要素SEe～面鏡要素SEg不同的面鏡要素SEh。面鏡要素SEe～面鏡要素SEh對光L11～光L14進行如下的空間性調變，該空間性調變是根據面鏡要素SEe～面鏡要素SEh的位置來設定。
空間光調變器2是以如下的方式構成，即，在全部的面鏡要素2a的反射面沿著一個平面設定的基準狀態下，沿著與光束輸送部1及空間光調變器2之間的光徑的光軸AX呈平行的方向射入的光線被空間光調變器2反射之後，朝與空間光調變器2及空間光調變器4之間的光徑的光軸AX呈平行的方向前進。如上所述，偏光構件5定位於如下的位置或該位置附近，該位置在光學性上與空間光調變器2的排列面存在傅里葉變換關係。
因此，再成像光學系統3的前側透鏡群3a將由空間光調變器2的多個面鏡要素SEe～面鏡要素SEh賦予出射光的角度，轉換為空間光調變器2的遠場即偏光構件5的入射面上的位置。如此，偏光分類用的空間光調變器2具有如下的功能，即，將射入至入射面的任意的區域的光經由作為中繼光學系統的前側透鏡群3a，可變地引導至偏光構件5的入射面上的所期望的區域。
如圖5所示，偏光構件5包括：並排地配置於光徑中的8個1/2波長板51a、1/2波長板51b、1/2波長板51c、1/2波長板51d、及一個消偏振鏡（depolarizer）（非偏光化元件）51e。作為一例，1/2波長板51a～1/2波長板51d以及消偏振鏡51e是沿著與光軸AX正交的單一的平面來配置。於圖5中，為了使說明易於理解，沿著偏光構件5的入射面中的與X方向呈平行的方向來設定x方向，沿著偏光構件5的入射面中的與x方向正交的方向來設定z方向。
於圖5所示的設置狀態下，對一對1/2波長板51a的光學軸的方位進行設定，使得當於x方向具有偏光方向的直線偏光（以下稱為「x方向直線偏光」）的光射入時，使於z方向具有偏光方向的z方向直線偏光的光射出，該z方向是使x方向旋轉90度而成的方向。對一對1/2波長板51b的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使x方向直線偏光的光射出而不使該光的偏光方向發生變化。
對一對1/2波長板51c的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使於+45度傾斜方向具有偏光方向的直線偏光的光射出，該+45度傾斜方向是使x方向在圖5中順時針地旋轉+45度而成的方向。對一對1/2波長板51d的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使於-45度傾斜方向具有偏光方向的直線偏光的光射出，該-45度傾斜方向是使x方向在圖5中順時針地旋轉-45度（或+135度）而成的方向。
光瞳形成用的空間光調變器4的排列面隔著再成像光學系統3，而位於與偏光分類用的空間光調變器2的排列面光學共軛的位置或該位置附近。因此，射入至空間光調變器4的入射光束的性狀對應於射入至空間光調變器2的入射光束的性狀。以下，為了使說明易於理解，設為由具有矩形狀的剖面的X方向直線偏光的平行光束射入至空間光調變器2。亦即，x方向直線偏光的光射入至偏光構件5。具有矩形狀的剖面的平行光束射入至空間光調變器4。
於本實施形態中，如圖6所示，偏光分類用的空間光調變器2的有效反射區域R2被虛擬地分割為5個部分區域R2a、部分區域R2b、部分區域R2c、部分區域R2d、及部分區域R2e。對應於5個部分區域R2a～部分區域R2e，如圖7所示，光瞳形成用的空間光調變器4的有效反射區域R4被虛擬地分割為5個部分區域R4a、部分區域R4b、部分區域R4c、部分區域R4d、及部分區域R4e。再者，空間光調變器2、空間光調變器4的有效反射區域的虛擬分割方法可採用各種形態。
射入至空間光調變器2的部分區域R2a的X方向直線偏光的光，被引導至偏光構件5的一對1/2波長板51a，經由1/2波長板51a而成為z方向直線偏光的光，接著到達空間光調變器4的部分區域R4a。射入至空間光調變器2的部分區域R2b的X方向直線偏光的光，被引導至偏光構件5的一對1/2波長板51b，經由1/2波長板51b，偏光方向不發生變化，以x方向直線偏光的狀態而到達空間光調變器4的部分區域R4b。
射入至空間光調變器2的部分區域R2c的X方向直線偏光的光，被引導至偏光構件5的一對1/2波長板51c，經由1/2波長板51c而成為於+45度傾斜方向具有偏光方向的+45度傾斜方向直線偏光的光，接著到達空間光調變器4的部分區域R4c。射入至空間光調變器2的部分區域R2d的X方向直線偏光的光，被引導至偏光構件5的一對1/2波長板51d，經由1/2波長板51d而成為於-45度傾斜方向具有偏光方向的-45度傾斜方向直線偏光的光，接著到達空間光調變器4的部分區域R4d。
射入至空間光調變器2的部分區域R2e的X方向直線偏光的光，被引導至偏光構件5的消偏振鏡51e，經由消偏振鏡51e而成為非偏光狀態的光，接著到達空間光調變器4的部分區域R4e。如圖8所示，空間光調變器4的驅動部4c對屬於第1面鏡要素群S4a的多個面鏡要素4a的姿勢分別進行控制，以將經由位於部分區域R4a的第1面鏡要素群S4a的光引導至微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳面上的一對光瞳區域R11a、光瞳區域R11b。一對光瞳區域R11a、光瞳區域R11b例如是隔著光軸AX而沿著X方向隔開間隔的區域。
驅動部4c對屬於第2面鏡要素群S4b的多個面鏡要素4a的姿勢分別進行控制，以將經由位於部分區域R4b的第2面鏡要素群S4b的光引導至照明光瞳面上的一對光瞳區域R12a、光瞳區域R12b。一對光瞳區域R12a、光瞳區域R12b例如是隔著光軸AX而沿著Z方向隔開間隔的區域。驅動部4c對屬於第3面鏡要素群S4c的多個面鏡要素4a的姿勢分別進行控制，以將經由位於部分區域R4c的第3面鏡要素群S4c的光引導至照明光瞳面上的一對光瞳區域R13a、光瞳區域R13b。一對光瞳區域R13a、光瞳區域R13b例如是隔著光軸AX而沿著與+X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔的區域。
驅動部4c對屬於第4面鏡要素群S4d的多個面鏡要素4a的姿勢分別進行控制，以將經由位於部分區域R4d的第4面鏡要素群S4d的光引導至照明光瞳面上的一對光瞳區域R14a、光瞳區域R14b。一對光瞳區域R14a、光瞳區域R14b例如是隔著光軸AX而沿著與-X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔的區域。驅動部4c對屬於第5面鏡要素群S4e的多個面鏡要素4a的姿勢分別進行控制，以將經由位於部分區域R4e的第5面鏡要素群S4e的光引導至照明光瞳面上的單一的光瞳區域R15。光瞳區域R15例如是包含光軸AX的區域。
如此，空間光調變器4基於具有矩形狀的剖面的平行光束，於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中，例如形成包含9個圓形狀的實質性的面光源P11a、面光源P11b；面光源P12a、面光源P12b；面光源P13a、面光源P13b；面光源P14a、面光源P14b；面光源P15的9極狀的光瞳強度分布21。形成面光源P11a、面光源P11b的光經由1/2波長板51a，因此，該光為Z方向直線偏光（對應於圖5中的z方向直線偏光），上述面光源P11a、面光源P11b佔據著光瞳區域R11a、光瞳區域R11b。
形成面光源P12a、面光源P12b的光經由1/2波長板51b，因此，該光為X方向直線偏光（對應於圖5中的x方向直線偏光），上述面光源P12a、面光源P12b佔據著光瞳區域R12a、光瞳區域R12b。形成面光源P13a、面光源P13b的光經由1/2波長板51c，因此，該光為於如下的方向具有偏光方向的+45度傾斜方向直線偏光（對應於圖5中的+45度傾斜方向直線偏光），上述方向是使圖8的紙面中的X方向順時針地旋轉+45度而成的方向，上述面光源P13a、面光源P13b佔據著光瞳區域R13a、光瞳區域R13b。
形成面光源P14a、面光源P14b的光經由1/2波長板51d，因此，該光為於如下的方向具有偏光方向的-45度傾斜方向直線偏光（對應於圖5中的-45度傾斜方向直線偏光），上述方向是使圖8的紙面中的X方向順時針地旋轉-45度而成的方向，上述面光源P14a、面光源P14b佔據著光瞳區域R14a、光瞳區域R14b。形成面光源P15的光經由消偏振鏡51e，因此，該光處於非偏光狀態，上述面光源P15佔據著光瞳區域R15。
如此，藉由偏光分類用的空間光調變器2、偏光構件5、以及光瞳形成用的空間光調變器4的協同作用，於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中形成9極狀的光瞳強度分布21，該9極狀的光瞳強度分布21是將中央極的面光源P15追加至呈8極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布而成。而且，在與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳光學共軛的其他照明光瞳的位置，即，在成像光學系統11的光瞳位置及投影光學系統PL的光瞳位置（配置有孔徑光闌AS的位置），亦形成與光瞳強度分布21相對應的9極狀的光瞳強度分布。
再者，雖將圖示予以省略，但不將射入至空間光調變器2的部分區域R2e的光引導至消偏振鏡51e，而是將該光引導至1/2波長板51a～1/2波長板51d，並且將射入至空間光調變器4的部分區域R4e的光引導至光瞳區域R11a、光瞳區域R11b；光瞳區域R12a、光瞳區域R12b；光瞳區域R13a、光瞳區域R13b；光瞳區域R14a、光瞳區域R14b，藉此，可形成呈8極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布，該8極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布是自圖8的9極狀的光瞳強度分布21中，將中央極的面光源P15予以除去而獲得的分布。或者，以不使經由消偏振鏡51e及空間光調變器4的第5面鏡要素群S4e的光有助於形成照明光瞳的方式，將該光例如引導至照明光徑的外部，藉此，亦同樣可形成呈8極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布。
一般而言，在基於圓周方向偏光狀態的環帶狀或多極狀（4極狀、8極狀等）的光瞳強度分布的圓周方向偏光照明中，照射至作為最終的被照射面的晶圓W的光是處於以s偏光為主成分的偏光狀態。此處，所謂s偏光，是指於與入射面垂直的方向具有偏光方向的直線偏光（電向量（electric vector）沿著與入射面垂直的方向發生振動的偏光）。入射面被定義為如下的面，當光到達媒質的邊界面（被照射面：晶圓W的表面）時，該面包含此時的邊界面的法線與光的入射方向。結果，在圓周方向偏光照明中，可使投影光學系統的光學性能（焦點深度等）提高，從而可於晶圓（感光性基板）上獲得高對比度（contrast）的罩幕圖案像。
於本實施形態中，由於使用有包括多個面鏡要素4a的光瞳形成用的空間光調變器4，上述多個面鏡要素4a的姿勢個別地受到控制，因此，與光瞳強度分布的形狀（包含大小的廣泛的概念）的變更相關的自由度高。作為一例，只要根據來自控制系統CR的指令來對空間光調變器4進行控制，則如圖9所示，可於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中，形成呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布22。
於圖9所示的例子中，經由1/2波長板51a以及第1面鏡要素群S4a的光被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R21a、光瞳區域R21b，從而形成實質性的面光源P21a、面光源P21b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R21a、光瞳區域R21b於照明光瞳面中，隔著光軸AX而沿著X方向隔開間隔。經由1/2波長板51b以及第2面鏡要素群S4b的光被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R22a、光瞳區域R22b，從而形成實質性的面光源P22a、面光源P22b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R22a、光瞳區域R22b隔著光軸AX而沿著Z方向隔開間隔。經由1/2波長板51c以及第3面鏡要素群S4c的光被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R23a、R23b，從而形成實質性的面光源P23a、面光源P23b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R23a、光瞳區域R23b隔著光軸AX而沿著與+X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。
經由1/2波長板51d以及第4面鏡要素群S4d的光被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R24a、光瞳區域R24b，從而形成實質性的面光源P24a、面光源P24b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R24a、光瞳區域R24b隔著光軸AX而沿著與-X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。經由消偏振鏡51e以及第5面鏡要素群S4e的光例如被引導至照明光徑的外部，該光並不有助於形成照明光瞳。如此，例如形成包含8個圓弧狀的實質性的面光源P21a、面光源P21b；面光源P22a、面光源P22b；面光源P23a、面光源P23b；面光源P24a、面光源P24b的呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布22。
再者，不將射入至空間光調變器2的部分區域R2e的光引導至消偏振鏡51e，而是將該光引導至1/2波長板51a～1/2波長板51d，並且將射入至空間光調變器4的部分區域R4e的光引導至光瞳區域R21a、光瞳區域R21b；光瞳區域R22a、光瞳區域R22b；光瞳區域R23a、光瞳區域R23b；光瞳區域R24a、光瞳區域R24b，藉此，亦可使上述光有助於形成照明光瞳。又，雖將圖示予以省略，但將射入至空間光調變器2的部分區域R2e的光經由消偏振鏡51e，引導至照明光瞳中的包含光軸AX的中央光瞳區域，藉此，亦可形成變形環帶狀的光瞳強度分布，該形成變形環帶狀的光瞳強度分布是將圖8的中央極的面光源P15追加至呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布22而獲得。
又，於本實施形態中，由於使用有包括多個面鏡要素2a的偏光分類用的空間光調變器2，上述多個面鏡要素2a的姿勢個別地受到控制，因此，與光瞳強度分布的偏光狀態的變更相關的自由度高。作為一例，只要根據來自控制系統CR的指令來對空間光調變器2進行控制，則如圖10所示，可於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中形成9極狀的光瞳強度分布23，該9極狀的光瞳強度分布23是將中央極的面光源P35追加至呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布而獲得。
於圖10所示的例子中，來自空間光調變器2的部分區域R2a的光經由偏光構件5的1/2波長板51b以及空間光調變器4的第1面鏡要素群S4a，被引導至一對光瞳區域R31a、光瞳區域R31b，從而形成實質性的面光源P31a、面光源P31b，上述一對光瞳區域R31a、光瞳區域R31b隔著照明光瞳面中的光軸AX而沿著X方向隔開間隔。來自空間光調變器2的部分區域R2b的光經由1/2波長板51a以及第2面鏡要素群S4b，被引導至一對光瞳區域R32a、光瞳區域R32b，從而形成實質性的面光源P32a、面光源P32b，上述一對光瞳區域R32a、光瞳區域R32b隔著照明光瞳面中的光軸AX而沿著Z方向隔開間隔。
來自空間光調變器2的部分區域R2c的光經由1/2波長板51d以及第3面鏡要素群S4c，被引導至一對光瞳區域R33a、光瞳區域R33b，從而形成實質性的面光源P33a、面光源P33b，上述一對光瞳區域R33a、光瞳區域R33b隔著照明光瞳面中的光軸AX而沿著與-X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。來自空間光調變器2的部分區域R2d的光經由1/2波長板51c以及第4面鏡要素群S4d，被引導至一對光瞳區域R34a、光瞳區域R34b，從而形成實質性的面光源P34a、面光源P34b，上述一對光瞳區域R34a、光瞳區域R34b隔著照明光瞳面中的光軸AX而沿著與+X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。
來自空間光調變器2的部分區域R2e的光經由消偏振鏡51e以及第5面鏡要素群S4e，被引導至照明光瞳面中的包含光軸AX的中央光瞳區域R35，從而形成實質性的面光源P35。如此，例如形成9極狀的光瞳強度分布23，該9極狀的光瞳強度分布23是將中央極的面光源P35追加至包含8個圓形狀的實質性的面光源P31a、面光源P31b；面光源P32a、面光源P32b；面光源P33a、面光源P33b；面光源P34a、面光源P34b的呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布而成。
再者，雖將圖示予以省略，但不將射入至空間光調變器2的部分區域R2e的光引導至消偏振鏡51e，而是將該光引導至1/2波長板51a～1/2波長板51d，並且將射入至空間光調變器4的部分區域R4e的光引導至光瞳區域R31a、光瞳區域R31b；光瞳區域R32a、光瞳區域R32b；光瞳區域R33a、光瞳區域R33b；光瞳區域R34a、光瞳區域R34b，藉此，可形成呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布，該呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布是自圖10的9極狀的光瞳強度分布23中，將中央極的面光源P35予以除去而獲得的分布。或者，以不使經由消偏振鏡51e及空間光調變器4的第5面鏡要素群S4e的光有助於形成照明光瞳的方式，將該光例如引導至照明光徑的外部，藉此，同樣可形成呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布。
又，雖將圖示予以省略，但根據來自控制系統CR的指令來對空間光調變器4進行控制，藉此，可於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中，形成呈環帶狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布，或可形成如下的變形環帶狀的光瞳強度分布，該變形環帶狀的光瞳強度分布是將中央極的面光源追加至呈環帶狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布而獲得。
一般而言，在基於直徑方向偏光狀態的環帶狀或多極狀的光瞳強度分布的直徑方向偏光照明中，照射至作為最終的被照射面的晶圓W的光是處於以p偏光為主成分的偏光狀態。此處，所謂p偏光，是指於與以上述方式定義的入射面呈平行的方向具有偏光方向的直線偏光（電向量沿著與入射面呈平行的方向發生振動的偏光）。結果，在直徑方向偏光照明中，可將塗佈於晶圓W的光阻劑（resist）中的光的反射率抑制為小反射率，從而可於晶圓（感光性基板）上獲得良好的罩幕圖案像。
如上所述，於本實施形態中，由於使用有包括多個面鏡要素4a的光瞳形成用的空間光調變器4，上述多個面鏡要素4a的姿勢個別地受到控制，因此，與光瞳強度分布的形狀（包含大小的廣泛的概念）的變更相關的自由度高，可形成具有各種形態的環帶狀或多極狀的光瞳強度分布。又，由於使用有偏光分類用的空間光調變器2、與包括多個波長板51a～波長板51e的偏光構件5，上述偏光分類用的空間光調變器2包括姿勢個別地受到控制的多個面鏡要素2a，且配置於與空間光調變器4光學共軛的位置，上述多個波長板51a～波長板51e並排地配置於在光學性上與空間光調變器2存在傅里葉變換關係的位置，且偏光轉換特性互不相同，因此，與構成光瞳強度分布的各光瞳區域的偏光狀態的變更相關的自由度高，可形成各種偏光狀態的光瞳強度分布。
亦即，於本實施形態的照明光學系統（1～11）中，可不對光學構件進行更換，而實現與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中所形成的光瞳強度分布的形狀及偏光狀態的變更相關的高自由度。於本實施形態的曝光裝置（1～WS）中，可使用具有與光瞳強度分布的形狀及偏光狀態的變更相關的高自由度的照明光學系統（1～11），基於適當的照明條件來正確地將微細圖案轉印至晶圓W，上述適當的照明條件是根據應轉印的罩幕M的圖案的特性而實現的照明條件。
於上述實施形態中，控制系統CR例如可包含所謂的工作站（workstation）（或微電腦（microcomputer））等，從而可總括地對整個裝置進行控制，上述所謂的工作站（workstation）（或微電腦（microcomputer））包含中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）（中央運算處理裝置）、唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、以及隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）等。又，例如亦可將包含硬碟（hard disk）的記憶裝置、包含鍵盤（key board）、滑鼠（mouse）等的指向（pointing）元件等的輸入裝置、陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT）顯示器（display）（或液晶顯示器）等的顯示裝置、以及光碟（Compact Disc，CD）、數位多功能光碟（Digital Versatile Disc，DVD）、磁光碟（Magneto-Optical disc，MO）或軟碟（Flexible Disc，FD）等的資訊記憶媒體的驅動裝置外置地連接於控制系統CR。
於本實施形態中，亦可將與光瞳強度分布（照明光源形狀）相關的資訊、以及與該資訊相對應的照明光學系統尤其是空間光調變器2、空間光調變器4的面鏡要素的控制資訊等儲存於記憶裝置，上述光瞳強度分布（照明光源形狀）是使藉由投影光學系統PL投影至晶圓W上的投影像的成像狀態最佳（例如像差或線寬處於允許範圍內）的光瞳強度分布。亦可將資訊記憶媒體（於以下的說明中，方便起見而設為CD-ROM）設置於驅動裝置，該資訊記憶媒體儲存有後述的用以對光瞳強度分布進行設定的程式（program）等。再者，亦可將上述程式安裝（install）於記憶裝置。控制系統CR適當地將上述程式讀出至記憶體（memory）上。
控制系統CR例如可按照以下的順序來對空間光調變器2、空間光調變器4進行控制。再者，當進行以下的說明時，實施形態的曝光裝置形成圖8所示的光瞳強度分布21。光瞳強度分布例如能夠以如下的形式（廣義的位圖（bitmap）形式）來表現，該形式（廣義的位圖形式）是將光瞳面呈格子狀地分割為多個區塊，將各個區塊的光強度及偏光狀態表現為數值。此處，若將空間光調變器4的面鏡要素數設為N個，且將光瞳強度分布的經分割的區塊數設為M個，則適當地將各個面鏡要素所反射的N條光線加以組合且引導至M個區塊，換言之，於包含M個區塊的M個亮點上，使N條光線適當地重合，藉此來形成（設定）光瞳強度分布（二次光源）。
首先，控制部CR自記憶裝置，將成為目標的與光瞳強度分布21相關的資訊予以讀出。接著，根據已讀出的與光瞳強度分布21相關的資訊，計算出分別需要幾條光線來形成各偏光狀態的強度分布。接著，控制部CR將空間光調變器4的多個面鏡要素4a，分別虛擬地分割為包含所需數量的面鏡要素的5個面鏡要素群S4a、面鏡要素群S4b、面鏡要素群S4c、面鏡要素群S4d、及面鏡要素群S4e，對各個面鏡要素群S4a～面鏡要素群S4e所處的部分區域R4a～部分區域R4e進行設定。結果，於空間光調變器2中，設定有與空間光調變器4的部分區域R4a～部分區域R4e相對應的部分區域R2a～部分區域R2e。
控制部CR將位於空間光調變器2的部分區域R2a的面鏡要素2a予以驅動，以使來自部分區域R2a的光方位偏光構件5的一對1/2波長板51a的方式來進行設定。同樣地，將位於部分區域R2b、部分區域R2c、及部分區域R2d的面鏡要素2a予以驅動，以使來自部分區域R2b、部分區域R2c、及部分區域R2d的光朝向一對1/2波長板51b、51c、及51d的方式來進行設定。而且，將位於部分區域R2e的面鏡要素2a予以驅動，以使來自部分區域R2e的光朝向消偏振鏡51e的方式來進行設定。
又，控制部CR將空間光調變器4的第1面鏡要素群S4a的面鏡要素4a予以驅動，以使來自第1面鏡要素群S4a的光朝向面光源P11a、面光源P11b的方式來進行設定。同樣地，將空間光調變器4的面鏡要素群S4b、面鏡要素群S4c、面鏡要素群S4d、及面鏡要素群S4e的面鏡要素4a予以驅動，以使來自面鏡要素群S4b、面鏡要素群S4c、面鏡要素群S4d、及面鏡要素群S4e的光朝向面光源P12a、面光源P12b；面光源P13a、面光源P13b；面光源P14a、面光源P14b；面光源P15的方式來進行設定。
再者，於上述實施形態中，偏光構件5包含8個（4種）1/2波長板51a～1/2波長板51d與消偏振鏡51e，且並排地配置於再成像光學系統3的光瞳位置或該光瞳位置附近。然而，並不限定於此，偏光構件的具體構成可有各種變形例，即，構成偏光構件的一個或多個偏光要素的種類、偏光轉換特性、數量、外形、以及配置等可有各種變形例。
作為一例，如圖11所示，亦可藉由並排地配置於光徑中且偏光轉換特性互不相同的8個1/2波長板52a、1/2波長板52b、1/2波長板52c、1/2波長板52d、1/2波長板52e、1/2波長板52f、1/2波長板52g、及1/2波長板52h來構成偏光構件5A。偏光構件5A於圖11所示的設置狀態下，例如具有以光軸AX為中心的圓形狀的外形，對應於自光軸AX沿著圓的直徑方向延伸的線段所分割的8個扇形狀的區域，配置有光學軸的方位互不相同的8個1/2波長板52a～1/2波長板52h。
於圖11中，1/2波長板52a、1/2波長板52b佔據著整體的1/4的面積，1/2波長板52c、1/2波長板52d佔據著整體的1/8的面積，1/2波長板52e～1/2波長板52h佔據著整體的1/16的面積。對1/2波長板52a的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使z方向直線偏光的光射出。對1/2波長板52b的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使x方向直線偏光的光射出而不使該光的偏光方向發生變化。
對1/2波長板52c的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使於+45度傾斜方向具有偏光方向的+45度傾斜方向直線偏光的光射出，該+45度傾斜方向是使x方向在圖11中順時針地旋轉+45度而成的方向。對1/2波長板52d的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使-45度（或+135度）傾斜方向直線偏光的光射出。
對1/2波長板52e的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使+22.5度傾斜方向直線偏光的光射出。對1/2波長板52f的光學軸的方位進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使+67.5度傾斜方向直線偏光的光射出。對1/2波長板52g的光學軸的方位進行設定，以使-22.5度（或+112.5度）傾斜方向直線偏光的光射出。對1/2波長板52h的光學軸的方位進行設定，以使-67.5度（或+157.5度）傾斜方向直線偏光的光射出。
於圖11所示的變形例中，空間光調變器2、空間光調變器4的有效反射區域被虛擬地分割為8個部分區域，藉由空間光調變器2、空間光調變器4與偏光構件5A的協同作用，形成如圖12所示的環帶狀的光瞳強度分布24。亦即，來自空間光調變器2的第1部分區域的光經由1/2波長板52a以及空間光調變器4的第1部分區域，被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R41a、光瞳區域R41b，從而形成實質性的面光源P41a、面光源P41b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R41a、光瞳區域R41b於照明光瞳面中，隔著光軸AX而沿著X方向隔開間隔。
來自空間光調變器2的第2部分區域的光經由1/2波長板52b以及空間光調變器4的第2部分區域，被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R42a、光瞳區域R42b，從而形成實質性的面光源P42a、面光源P42b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R42a、光瞳區域R42b於照明光瞳面中，隔著光軸AX而沿著Z方向隔開間隔。來自空間光調變器2的第3部分區域的光經由1/2波長板52c以及空間光調變器4的第3部分區域，被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R43a、光瞳區域R43b，從而形成實質性的面光源P43a、面光源P43b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R43a、光瞳區域R43b於照明光瞳面中，隔著光軸AX而沿著與+X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。
來自空間光調變器2的第4部分區域的光經由1/2波長板52d以及空間光調變器4的第4部分區域，被引導至一對圓弧狀的光瞳區域R44a、光瞳區域R44b，從而形成實質性的面光源P44a、面光源P44b，上述一對圓弧狀的光瞳區域R44a、光瞳區域R44b於照明光瞳面中，隔著光軸AX而沿著與-X方向及+Z方向成45度的方向隔開間隔。來自空間光調變器2的第5部分區域的光經由1/2波長板52e以及空間光調變器4的第5部分區域，被引導至照明光瞳面中的光瞳區域R42a與光瞳區域R43a之間的圓弧狀的光瞳區域R45a、以及光瞳區域R42b與光瞳區域R43b之間的圓弧狀的光瞳區域R45b，從而形成實質性的面光源P45a以及面光源P45b。
來自空間光調變器2的第6部分區域的光經由1/2波長板52f以及空間光調變器4的第6部分區域，被引導至照明光瞳面中的光瞳區域R41a與光瞳區域R43a之間的圓弧狀的光瞳區域R46a、以及光瞳區域R41b與光瞳區域R43b之間的圓弧狀的光瞳區域R46b，從而形成實質性的面光源P46a以及面光源P46b。來自空間光調變器2的第7部分區域的光經由1/2波長板52g以及空間光調變器4的第7部分區域，被引導至照明光瞳面中的光瞳區域R42a與光瞳區域R44a之間的圓弧狀的光瞳區域R47a、以及光瞳區域R42b與光瞳區域R44b之間的圓弧狀的光瞳區域R47b，從而形成實質性的面光源P47a以及面光源P47b。
來自空間光調變器2的第8部分區域的光經由1/2波長板52h以及空間光調變器4的第8部分區域，被引導至照明光瞳面中的光瞳區域R41a與光瞳區域R44a之間的圓弧狀的光瞳區域R48a、以及光瞳區域R41b與光瞳區域R44b之間的圓弧狀的光瞳區域R48b，從而形成實質性的面光源P48a以及面光源P48b。如此，形成16分割型的呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布24。
於使用偏光構件5A的變形例中，只要對空間光調變器4進行控制，便可於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳形成呈16極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布。又，對空間光調變器2進行控制，藉此，可於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳形成呈環帶狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布，或可形成呈16極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布。
具體而言，當形成直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布時，將來自空間光調變器2的第1部分區域的光引導至1/2波長板52b，將來自第2部分區域的光引導至1/2波長板52a，將來自第3部分區域的光引導至1/2波長板52d，將來自第4部分區域的光引導至1/2波長板52c。同樣地，將來自空間光調變器2的第5部分區域的光引導至1/2波長板52h，將來自第6部分區域的光引導至1/2波長板52g，將來自第7部分區域的光引導至1/2波長板52f，將來自第8部分區域的光引導至1/2波長板52e。
又，於使用偏光構件5A的變形例中，對空間光調變器2、空間光調變器4進行控制，藉此，亦可實質性地將非偏光狀態的中央極的面光源追加至環帶狀或16極狀的光瞳強度分布。當形成中央極的面光源時，來自空間光調變器4的第1部分區域～第8部分區域的光的一部分於微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳中，重疊於包含光軸AX的中央光瞳區域。結果，中央極的面光源處於包含各種直線偏光成分的實質性的非偏光狀態。
然而，於偏光構件5A中，使產生縱偏光及橫偏光且使用頻率比較高的1/2波長板52a、1/2波長板52b具有比較大的入射面積，使產生45度的傾斜偏光且使用頻率平均的1/2波長板52c、1/2波長板52d具有平均的入射面積，使其他的使用頻率比較低的1/2波長板52e～1/2波長板52h具有比較小的入射面積。結果，於偏光構件5A中，可抑制由光照射引起的局部性損傷的產生，進而可使偏光構件5A的耐久性提高。
又，作為其他例子，如圖13（a）、圖13（b）所示，例如亦可藉由波長板53a與修正板53b來構成偏光構件5B，上述波長板53a具有厚度沿著x方向連續地（呈線形狀、曲線狀、或階梯狀地）發生變化的楔狀的形態，上述修正板53b具有與波長板53a互補的楔狀的形態，且用以對由波長板53a產生的光的偏向作用進行補償。於使用圖13（a）、圖13（b）的偏光構件5B的變形例中，例如可將環帶狀或多極狀的光瞳強度分布中的各光瞳區域的偏光狀態，設定為所期望的直線偏光狀態、所期望的橢圓偏光狀態（包含圓偏光狀態）、或實質性的非偏光狀態。
再者，於圖5的實施形態、圖11的變形例、圖13（a）、以及圖13（b）的變形例中，使用波長板來構成偏光構件5、偏光構件5A、偏光構件5B。然而，並不限定於波長板，例如亦可使用旋光元件來構成偏光構件。作為一例，如圖14所示，可藉由8個旋光元件54a、旋光元件54b、旋光元件54c、旋光元件54d與一個消偏振鏡54e來構成偏光構件5C，該偏光構件5C具有與圖5的實施形態的偏光構件5相同的功能。
旋光元件54a～旋光元件54d具有平行平面板的形態，且由具有旋光性的光學材料即結晶材料例如水晶形成。旋光元件54a～旋光元件54d的入射面（進而出射面）與光軸AX正交，且結晶光學軸與光軸AX的方向大致一致（即與入射光的前進方向大致一致）。旋光元件54a～旋光元件54d具有互不相同的厚度，進而具有互不相同的偏光轉換特性。具體而言，旋光元件54a～旋光元件54d具有與圖5的偏光構件5中的1/2波長板51a～1/2波長板51d相同的偏光轉換特性。
亦即，對旋光元件54a的光軸方向的厚度進行設定，使得當x方向直線偏光的光輸入時，使z方向直線偏光的光射出。對旋光元件54b的厚度進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使x方向直線偏光的光射出而不使該光的偏光方向發生變化。對旋光元件54c的厚度進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使+45度傾斜方向直線偏光的光射出。對旋光元件54d的厚度進行設定，使得當x方向直線偏光的光射入時，使-45度傾斜方向直線偏光的光射出。
同樣地，雖將圖示予以省略，但可使用偏光轉換特性互不相同的8個旋光元件，來構成具有與圖11的變形例的偏光構件5A相同的功能的偏光構件。又，如圖15（a）、圖15（b）所示，例如可利用相同形態的旋光元件55a來替換圖13（a）、圖13（b）的偏光構件5B中的波長板53a，藉此來構成偏光構件5D。於使用圖15（a）、圖15（b）所示的偏光構件5D的變形例中，例如可將環帶狀或多極狀的光瞳強度分布中的各光瞳區域的偏光狀態，設定為所期望的直線偏光狀態或實質性的非偏光狀態。
一般而言，重要的是偏光構件將與第2光束不同的偏光狀態的變化賦予通過第1區域的第1光束，上述第1區域是橫切照明光學系統的光軸的面內的區域，上述第2光束通過與第1區域不同的第2區域。因此，於偏光構件中，可將偏光轉換特性互不相同的多個楔狀的波長板並排地配置於光徑中，亦可將偏光轉換特性互不相同的多個楔狀的旋光元件並排地配置於光徑中。亦可使波長板與旋光元件混雜而構成偏光構件。亦可沿著光徑來串列地配置選自上述各種偏光構件的多種偏光構件。可將各偏光構件固定地配置於光徑中，可以可移動或可旋轉的方式來構成各偏光構件，亦可以可更換的方式來構成各偏光構件。
再者，於上述說明中，光瞳形成用的空間光調變器4的 排列面是配置於與偏光分類用的空間光調變器2的排列面光學共軛的位置或該位置附近。偏光構件5配置於再成像光學系統3的光瞳位置或該光瞳位置附近，即，配置於在光學性上與偏光分類用的空間光調變器2的排列面存在傅里葉變換關係的位置或該位置附近。然而，並不限定於此，可將光瞳形成用的空間光調變器的排列面，配置於與偏光分類用的空間光調變器的排列面光學共軛的空間、或在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係的空間。可將偏光構件配置於再成像光學系統的光瞳空間。可將偏光構件配置於在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係的空間。
所謂與偏光分類用的空間光調變器的排列面「光學共軛 的空間」，是指鄰接於與偏光分類用的空間光調變器的排列面光學共軛的共軛位置的前側且具有倍率（power）的光學元件、與鄰接於該共軛位置的後側且具有倍率的光學元件之間的空間。所謂再成像光學系統的「光瞳空間」，是指鄰接於再成像光學系統的光瞳位置的前側且具有倍率的光學元件、與鄰接於該光瞳位置的後側且具有倍率的光學元件之間的空間。
所謂在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列 面「存在傅里葉變換關係的空間」，是指鄰接於在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係的傅里葉變換面的前側且具有倍率的光學元件、與鄰接於該傅里葉變換面的後側且具有倍率的光學元件之間的空間。於「光學共軛的空間」、「光瞳空間」以及「在光學性上存在傅里葉變換關係的空間」內，亦可存在不具有倍率的平行平面板或平面鏡。
因此，偏光分類用的空間光調變器、偏光構件、以及光 瞳形成用的空間光調變器的配置關係可有各種變形例。作為一例，亦可採用如下的構成，即，將偏光構件以及光瞳形成用的空間光調變器，配置於比偏光分類用的空間光調變器更靠被照射面側的在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係的空間。
具體而言，於圖16所示的變形例中，在比偏光分類用 的空間光調變器2更靠罩幕側（被照射面側）的光徑中配置有中繼光學系統3c，該中繼光學系統3c形成了在光學性上與空間光調變器2的排列面存在傅里葉變換關係的位置。於中繼光學系統3c與光瞳形成用的空間光調變器4之間的光徑中配置有偏光構件5（5A～5D）。空間光調變器4的排列面是設定於中繼光學系統3c所形成的在光學性上與空間光調變器2的排列面存在傅里葉變換關係的位置或該位置附近。
圖16中表示有自偏光分類用的空間光調變器2至微複 眼透鏡8為止的光徑，但除此以外的構成與圖1相同。換言之，僅圖16中的空間光調變器2與空間光調變器4之間的構成不同於圖1的構成。對於圖16的構成而言，亦與圖1的構成同樣地，中繼光學系統6以及中繼光學系統7構成分布形成光學系統，該分布形成光學系統使由空間光調變器4的多個面鏡要素4a於遠場形成的遠場圖案，成像於與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳共軛的位置（微複眼透鏡8的入射面或該入射面附近）。
於圖16的變形例中，中繼光學系統3c將由空間光調變 器2的多個面鏡要素2a賦予出射光的角度，轉換為空間光調變器2的遠場即偏光構件5（5A～5D）的入射面上的位置、以及空間光調變器4的排列面（多個面鏡要素4a的入射面）上的位置。結果，於圖16的變形例中，亦可藉由偏光分類用的空間光調變器2、偏光構件5（5A～5D）、以及光瞳形成用的空間光調變器4的協同作用，形成具有所期望的形狀及偏光狀態的光瞳強度分布。
又，作為其他例子，亦可採用如下的構成，即，將光瞳 形成用的空間光調變器，配置於比偏光分類用的空間光調變器更靠光源側的空間，上述空間在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係，且將偏光構件配置於比偏光分類用的空間光調變器更靠被照射面側的空間，上述空間在光學性上與偏光分類用的空間光調變器的排列面存在傅里葉變換關係。
具體而言，於圖17所示的變形例中，在比光瞳形成用 的空間光調變器4更靠罩幕側（被照射面側）的光徑中配置有中繼光學系統3d，該中繼光學系統3d形成了在光學性上與空間光調變器4的排列面存在傅里葉變換關係的位置。偏光分類用的空間光調變器2的排列面是設定於中繼光學系統3d所形成的在光學性上與空間光調變器4的排列面存在傅里葉變換關係的位置或該位置附近。於空間光調變器2與微複眼透鏡8之間的光徑中，配置有一對成像光學系統12以及成像光學系統13。
第1成像光學系統12包含前側透鏡群12a與後側透鏡 群12b，且形成了與空間光調變器2的排列面光學共軛的面14。第2成像光學系統13包含前側透鏡群13a與後側透鏡群13b，且於微複眼透鏡8的入射面或該入射面附近，形成與共軛面14光學共軛的面。於第1成像光學系統12的光瞳空間，例如前側透鏡群12a與後側透鏡群12b之間的光瞳位置或該光瞳位置附近，配置有偏光構件5（5A～5D）。
圖17中表示了自光瞳形成用的空間光調變器4至微複 眼透鏡8為止的光徑，但除此以外的構成與圖1相同。若著眼於與微複眼透鏡8之間的關係，則圖17中的第2成像光學系統13的後側透鏡群13b對應於圖1中的中繼光學系統7，圖17中的第2成像光學系統13的前側透鏡群13a及第1成像光學系統12的後側透鏡群12b對應於圖1中的中繼光學系統6的後側透鏡群6b及前側透鏡群6a，圖17中的光瞳面6c對應於共軛面14。
於圖17的構成中，中繼光學系統3d、第1成像光學系 統12以及第2成像光學系統13構成分布形成光學系統，該分布形成光學系統使由空間光調變器4的多個面鏡要素4a於遠場形成的遠場圖案，成像於與微複眼透鏡8的正後方的照明光瞳共軛的位置（微複眼透鏡8的入射面或該入射面附近）。
於圖17的變形例中，第1成像光學系統12的前側透鏡 群12a將由空間光調變器2的多個面鏡要素2a賦予出射光的角度，轉換為空間光調變器2的遠場，即偏光構件5（5A～5D）的入射面上的位置。又，中繼光學系統3d將由空間光調變器4的多個面鏡要素4a賦予出射光的角度，轉換為空間光調變器4的遠場即空間光調變器2的排列面（多個面鏡要素2a的入射面）上的位置。結果，於圖17的變形例中，亦可藉由偏光分類用的空間光調變器2、偏光構件5（5A～5D）、以及光瞳形成用的空間光調變器4的協同作用，形成具有所期望的形狀及偏光狀態的光瞳強度分布。
於上述實施形態中，使用可個別地對二維地排列的多個 反射面的方位（角度：斜度）進行控制的空間光調變器作為空間光調變器2、空間光調變器4，該空間光調變器2、空間光調變器4包括二維地排列且個別地受到控制的多個面鏡要素。然而，並不限定於此，例如亦可使用可個別地對二維地排列的多個反射面的高度（位置）進行控制的空間光調變器。例如可使用美國專利第5,312,513號公報、以及美國專利第6,885,493號公報的圖1d所揭示的空間光調變器作為如上所述的空間光調變器。對於上述空間光調變器而言，可藉由形成二維的高度分布來將與繞射面相同的作用賦予入射光。再者，例如亦可根據美國專利第6,891,655號公報、或美國專利公開第2005/0095749號公報的揭示，對上述包括二維地排列的多個反射面的空間光調變器進行變形。
於上述實施形態中，空間光調變器2、空間光調變器4 包括二維地排列於規定面內的多個面鏡要素2a、面鏡要素4a，但並不限定於此，亦可使用透射型的空間光調變器，該透射型的空間光調變器包括排列於規定面內且個別地受到控制的多個透射光學要素。
於上述實施形態中，可使用可變圖案形成裝置來代替罩 幕，該可變圖案形成裝置基於規定的電子資料（data）來形成規定圖案。再者，例如可使用空間光調變元件作為可變圖案形成裝置，該空間光調變元件包含基於規定的電子資料而被驅動的多個反射元件。使用有空間光調變元件的曝光裝置例如已揭示於美國專利公開第2007/0296936號公報。又，除了如上所述的非發光型的反射型空間光調變器以外，可使用透射型空間光調變器，亦可使用自發光型的影像顯示元件。
以保持規定的機械精度、電氣精度、以及光學精度的方 式，對包含本申請案的申請專利範圍所列舉的各構成要素的各種子系統（subsystem）進行組裝，藉此來製造上述實施形態的曝光裝置。為了確保上述各種精度，於進行上述組裝之前或之後，進行用以實現與各種光學系統相關的光學精度的調整、用以實現與各種機械系統相關的機械精度的調整、以及用以實現與各種電氣系統相關的電氣精度的調整。將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟包含：各種子系統相互的機械連接、電氣電路的配線連接、以及氣壓迴路的配管連接等。於上述將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟之前，當然有各子系統各自的組裝步驟。將各種子系統組裝為曝光裝置的組裝步驟結束之後，進行綜合調整，從而確保整個曝光裝置的各種精度。再者，亦可在溫度及潔淨度等受到管理的無塵室（clean room）中製造曝光裝置。
接著，對使用有上述實施形態的曝光裝置的元件製造方 法進行說明。圖18是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。如圖18所示，於半導體元件的製造步驟中，將金屬膜蒸鍍至成為半導體元件的基板的晶圓W（步驟（step）S40），將作為感光性材料的光阻劑（photoresist）塗佈於上述已蒸鍍的金屬膜上（步驟S42）。接著，使用上述實施形態的投影曝光裝置，將形成於罩幕（光柵（reticle））M的圖案轉印至晶圓W上的各攝影（shot）區域（步驟S44：曝光步驟），對該轉印已結束的晶圓W進行顯影，即，對轉印有圖案的光阻劑進行顯影（步驟S46：顯影步驟）。
然後，將藉由步驟S46而於晶圓W的表面產生的光阻 劑圖案作為罩幕，對晶圓W的表面進行蝕刻等的加工（步驟S48：加工步驟）。此處，所謂光阻劑圖案，是指產生有凹凸的光阻劑層，該凹凸的形狀對應於上述實施形態的投影曝光裝置所轉印的圖案，上述凹凸的凹部將光阻劑層予以貫通。於步驟S48中，經由上述光阻劑圖案來對晶圓W的表面進行加工。在步驟S48中所進行的加工中，例如包含晶圓W的表面的蝕刻或金屬膜等的成膜中的至少一個加工。再者，於步驟S44中，上述實施形態的投影曝光裝置將塗佈有光阻劑的晶圓W作為感光性基板，將圖案轉印至該晶圓W。
圖19是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的 流程圖。如圖19所示，於液晶元件的製造步驟中，依序進行圖案形成步驟（步驟S50）、彩色濾光片（color filter）形成步驟（步驟S52）、組件（cell）組裝步驟（步驟S54）以及模組（module）組裝步驟（步驟S56）。於步驟S50的圖案形成步驟中，於作為板（plate）P的塗佈有光阻劑的玻璃（glass）基板上，使用上述實施形態的投影曝光裝置來形成電路圖案以及電極圖案等的規定的圖案。上述圖案形成步驟中包含：曝光步驟，使用上述實施形態的投影曝光裝置來將圖案轉印至光阻劑層；顯影步驟，對轉印有圖案的板P進行顯影，即，對玻璃基板上的光阻劑層進行顯影，產生與圖案相對應的形狀的光阻劑層；以及加工步驟，經由上述經顯影的光阻劑層來對玻璃基板的表面進行加工。
於步驟S52的彩色濾光片形成步驟中，形成彩色濾光 片，該彩色濾光片呈矩陣（matrix）狀地排列有與紅（Red，R）、綠（Green，G）、藍（Blue，B）相對應的3個點的多個組，或沿著水平掃描方向排列有R、G、B的3根條狀濾光片的多個組。於步驟S54的組件組裝步驟中，使用因步驟S50而形成有規定圖案的玻璃基板、與步驟S52所形成的彩色濾光片來組裝液晶面板（panel）（液晶組件）。具體而言，例如將液晶注入至玻璃基板與彩色濾光片之間，藉此來形成液晶面板。於步驟S56的模組組裝步驟中，將使步驟S54所組裝的液晶面板進行顯示動作的電氣電路及背光源（back light）等的各種零件，安裝於該液晶面板。
又，本發明並不限定於適用於半導體元件製造用的曝光 裝置，例如亦可廣泛地適用於形成於角型的玻璃板的液晶顯示元件、或者電漿顯示器（plasma display）等的顯示裝置用的曝光裝置、或用以製造攝影元件（電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）等）、微機械（micromachine）、薄膜磁頭（thin film magnetic head）、及去氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）晶片（chip）等的各種元件的曝光裝置。而且，本發明亦可適用於如下的曝光步驟（曝光裝置），該曝光步驟（曝光裝置）是使用光微影（photolithography）步驟來製造形成有各種元件的罩幕圖案的罩幕（光罩（photo mask）、光柵等）時的曝光步驟（曝光裝置）。
再者，於上述實施形態中，使用ArF準分子雷射光（波 長：193 nm）或KrF準分子雷射光（波長：248 nm）作為曝光光束，但並不限定於此，亦可將本發明適用於其他適當的雷射（laser）光源，例如供給波長為157 nm的雷射光的F2雷射光源；Ar2雷射（輸出波長為126 nm）、Kr2雷射（輸出波長為146 nm）等的脈衝雷射（pulse laser）光源；g射線（波長為436 nm）、釔鋁石榴石（Yttrium Aluminum Garnet，YAG）雷射的高諧波產生裝置；或發出i射線（波長為365 nm）等的亮線的超高壓水銀燈等。
又，例如，如美國專利第7,023,610號說明書所揭示， 使用如下的高諧波作為真空紫外光，該高諧波是例如利用摻雜有鉺（或摻雜有鉺與鐿）的光纖放大器（fiber amplifier），對由分散式回饋（Distributed FeedBack，DFB）半導體雷射或光纖雷射（fiber laser）振盪產生的紅外區域或可見光區域的單一波長雷射光進行放大，且使用非線性光學結晶，將波長轉換為紫外光的波長而成。
又，於上述實施形態中，亦可應用如下的方法即所謂的 液浸法，該方法是利用具有大於1.1的折射率的媒體（典型而言為液體），對投影光學系統與感光性基板之間的光徑進行填充。於該情形時，作為將液體填充至投影光學系統與感光性基板之間的光徑中的方法，可採用：如國際專利公開第WO99/49504號小冊子所揭示的局部地填充液體的方法；如日本專利特開平6-124873號公報所揭示的使保持著曝光對象的基板的平台於液槽中移動的方法；或如日本專利特開平10-303114號公報所揭示的於平台上形成規定深度的液體槽，將基板保持於該液體槽中的方法等。此處，援用國際專利公開第WO99/49504號小冊子、日本專利特開平6-124873號公報以及日本專利特開平10-303114號公報的說明作為參照。
又，於上述實施形態中，曝光裝置的投影光學系統不僅 可為縮小系統，亦可為等倍系統及放大系統中的任一個系統，投影光學系統不僅可為折射系統，亦可為反射系統及反射折射系統中的任一個系統，上述投影像亦可為倒立像及正立像中的任一個像。
又，例如可適用於如下的曝光裝置（微影系統 （lithography system）），該曝光裝置（微影系統）如國際專利公開第2001/035168號所揭示，於晶圓W上形成干涉條紋，藉此來於晶圓W上形成線與空間（line and space）圖案。
此外，例如可適用於如下的曝光裝置，該曝光裝置如美 國專利第6,611,316號說明書所揭示，經由投影光學系統，將2個光柵圖案於晶圓上予以合成，藉由一次的掃描曝光來大致同時地對晶圓上的一個攝影區域進行雙重曝光。
再者，於上述實施形態中，應形成圖案的物體（照射有 能量光束（energy beam）的曝光對象的物體）不限於晶圓，亦可為玻璃板、陶瓷（ceramic）基板、膜構件、或罩幕基底（mask blanks）等的其他物體。
又，於上述實施形態中，將本發明適用於曝光裝置中的 對罩幕（或晶圓）進行照明的照明光學系統，但並不限定於此，亦可將本發明適用於對罩幕（或晶圓）以外的被照射面進行照明的一般的照明光學系統。
在滿足「35U.S.C.§112」所必需的詳細內容中，本專利 申請案中所說明且例示的「主題標的」的實施形態的特定型態可完全實現上述實施形態的型態的全部的上述目的，及可根據上述實施形態的型態或根據其目的的全部的其他理由，或為了該目的而完全解決應解決的問題，但本領域技術人員應理解：請求內容的上述實施形態的此處所說明的型態，僅例示且代表了根據請求內容而廣泛研究的內容。實施形態中此處所說明且主張的型態的範圍完全包含：本領域技術人員基於本說明書的說明內容而已明白的實施形態，或將會明白的其他實施形態。本發明的「主題標的」的範圍僅單獨且完全地由申請專利範圍來限定，且完全不超出申請專利範圍的詳細說明。當以單數形式提及請求項中的要素時，在解釋上只要未明確地進行說明，則並非打算表示且並非表示此種要素為「一個及僅為一個」的意思，而是打算表示且表示此種要素為「一個或多個」的意思。對於本領域技術人員所眾所周知或將會眾所周知的實施形態的上述型態的要素中的任一個要素的全部的構造性及功能性均等物，藉由引用而明確地編入至本說明書，並且包含於申請專利範圍。使用於本說明書及/或本申請案的請求項且被本說明書及/或本申請案的請求項明確地賦予了含義的全部用語具有其含義，而並不遵照與此種用語相關的全部的辭典上的含義或其他被一般使用的含義。作為實施形態的任一個型態的本說明書中所說明的裝置或方法並不應對各個及全部問題，且亦無必要，上述各個及全部問題是希望以包含於申請專利範圍的方式，由本申請案中所揭示的實施形態的型態來解決的各個及全部問題。本發明的揭示內容中的任何要素、構成要素、或方法階段亦與該要素、構成要素、或方法階段是否明確且詳細地被申請專利範圍說明有關，而並非一般地列舉。對於申請專利範圍中的任何請求項的要素，只有當使用「用以～的手段」之類的語句來明確地列舉該要素，或於方法的請求項的情形下，列舉該要素為「階段」而非「作用」時，才基於「35U.S.C.§112」第6項的規定來進行解釋。
依照美國專利法的基準，本領域技術人員應當理解：本 申請人揭示了本申請案的說明書中所附的全部的各個請求項中，有時是僅一個請求項中所說明的各發明的至少一個授予權利且起作用的實施形態。當本申請人對揭示內容的實施形態的型態/特徵/要素、揭示內容的實施形態的作用、或揭示內容的實施形態的功能進行定義，及/或對揭示內容的實施形態的型態/特徵/要素的全部的其他定義進行說明時，隨時或經由本申請案來使用定義性動詞（例如「is」、「are」、「does」、「has」、或「include」等）、及/或其他定義性動詞（例如「產生」、「引起」、「取樣」、「讀取」、或「通知」等）、及/或動名詞（例如「產生」、「使用」、「取得」、「保持」、「製造」、「判斷」、「測定」、或「計算」等）。當全部的此種定義性詞或語句等，被用以對本說明書中揭示的一個或多個實施形態中的任一個型態/特徵/要素，即，全部特徵、要素、系統、子系統、處理、或演算法（algorithm）的階段、及特定的材料等進行說明時，應解讀為經常為了對與本申請人所發明且請求的發明相關的本發明的範圍進行解釋，先使用以下的限制性語句，即，「例示性地」、「例如，」、「作為一例」、「例示性地單獨」、「僅例示性地」等的一個或多個或全部的限制性語句，及/或包含「能夠」、「有可能性」、「或許」、及「應當能夠」等的任一個或多個或全部的語句。對於全部的此種特徵、要素、階段、以及材料等，即便依照專利法的要件的基準，本申請人僅揭示了專利申請的內容的實施形態或任一個實施形態的全部的此種型態/特徵/要素的單一的授予權利的實例，亦應認為說明了一個或多個已揭示的實施形態的單獨可能的型態，而未說明任一個實施形態的任一個或多個型態/特徵/要素的唯一可能的實施形態、及/或專利申請的內容的唯一可能的實施形態。於本申請案或本申請案的實施形態中，只有當明確且具體地特別表示本申請人認為：全部的申請專利範圍所揭示的實施形態或全部的特定的本發明所揭示的實施形態的特定型態/特徵/要素，是執行申請專利範圍的內容或全部的此種申請專利範圍所說明的全部型態/特徵/要素的一個及唯一的方法時，本申請人才是打算以如下的方式進行解釋，即，本專利申請案的申請專利範圍的全部內容所揭示的實施形態的全部揭示型態/特徵/要素或整個實施形態的全部說明，是執行申請專利範圍的內容或其全部型態/特徵/要素的此種一個及唯一的方法，因此，將足以包含申請專利範圍的內容的其他的可能實例及全部的此種已揭示的實例的大範圍的全部申請專利範圍，限定於此種已揭示的實施形態的此種型態/特徵/要素或此種已揭示的實施形態。本申請人打算具體、明確且清楚地說明：對於包括一個或多個獨立項所說明的申請專利範圍的內容或者如直接或間接地附屬的請求項的全部型態/特徵/要素、階段之類的全部詳細內容以及附屬於任一個請求項的附屬項的全部請求項，並非是受限於在任何方面均對如下的範圍進行限制的任一個附屬項所說明的任一個此種型態/特徵/要素的更詳細的內容的唯一方法，上述範圍是因獨立項的說明事項涉及足以包含其他實例與附屬項內的更詳細的內容的大範圍，以及因更詳細的內容執行全部的此種獨立項所請求的型態/特徵/要素，因而將附屬項的更詳細的內容併入至獨立項而包含的全部的此種獨立項的範圍更大的型態/特徵/要素的範圍。
1：光束輸送部 2、4：空間光調變器 2a、4a、SEa、SEb、SEc、SEd、SEe、SEf、SEg、SEh：面鏡要素 2b、4b：基盤 2c、4c：驅動部 3：再成像光學系統 3a、6a、12a、13a：前側透鏡群 3b、6b、12b、13b：後側透鏡群 3c、3d、6、7：中繼光學系統 5、5A、5B、5C、5D：偏光構件 6c：光瞳面 8：微複眼透鏡 9：聚光器光學系統 10：罩幕遮板 11：成像光學系統 12：第1成像光學系統 13：第2成像光學系統 14：共軛面 21、22、23、24：光瞳強度分布 51a、51b、51c、51d、52a、52b、52c、52d、52e、52f、52g、52h：1/2波長板 51e、54e：消偏振鏡 53a：波長板 53b：修正板 54a、54b、54c、54d、55a：旋光元件 AX：光軸 AS：孔徑光闌 CR：控制系統 DTr：第1光瞳強度分布測量部 DTw：第2光瞳強度分布測量部 L1、L2、L3、L4、L11、L12、L13、L14：光線 LS：光源 M：罩幕 MR1：光徑彎折面鏡 MR2：面鏡 MS：罩幕平台 P11a、P11b、P12a、P12b、P13a、P13b、P14a、P14b、P15、P21a、P21b、P22a、P22b、P23a、P23b、P24a、P24b、P31a、P31b、P32a、P32b、P33a、P33b、P34a、P34b、P35、P41a、P41b、P42a、P42b、P43a、P43b、P44a、P44b、P45a、P45b、P46a、P46b、P47a、P47b、P48a、P48b：面光源 PL：投影光學系統 R2、R4：有效反射區域 R2a、R2b、R2c、R2d、R2e、R4a、R4b、R4c、R4d、R4e：部分區域 R11a、R11b、R12a、R12b、R13a、R13b、R14a、R14b、R15、R21a、R21b、R22a、R22b、R23a、R23b、R24a、R24b、R31a、R31b、R32a、R32b、R33a、R33b、R34a、R34b、R41a、R41b、R42a、R42b、R43a、R43b、R44a、R44b、R45a、R45b、R46a、R46b、R47a、R47b、R48a、R48b：光瞳區域 R35：中央光瞳區域 S4a：第1面鏡要素群 S4b：第2面鏡要素群 S4c：第3面鏡要素群 S4d：第4面鏡要素群 S4e：第5面鏡要素群 S40、S42、S44、S46、S48、S50、S52、S54、S56：步驟 SP1、SP2、SP3、SP4：光強度分布 W：晶圓 WS：晶圓平台 X、Y、Z：方向
圖1是概略性地表示實施形態的曝光裝置的構成的圖。 圖2是對光瞳形成用的空間光調變器的構成及作用進行說明的圖。 圖3是空間光調變器的要部的部分立體圖。 圖4是對偏光分類用的空間光調變器的構成及作用進行說明的圖。 圖5是概略性地表示實施形態的偏光構件的構成的圖。 圖6是表示偏光分類用的空間光調變器的有效反射區域被虛擬地分割為5個部分區域時的情形的圖。 圖7是表示光瞳形成用的空間光調變器的有效反射區域被虛擬地分割為5個部分區域時的情形的圖。 圖8是表示將中央極的面光源追加至呈8極狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布而成的9極狀的光瞳強度分布的圖。 圖9是表示呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布的圖。 圖10是表示將中央極的面光源追加至呈8極狀的直徑方向偏光狀態的光瞳強度分布而成的9極狀的光瞳強度分布的圖。 圖11是概略性地表示第1變形例的偏光構件的構成的圖。 圖12是表示16分割型的呈環帶狀的圓周方向偏光狀態的光瞳強度分布的圖。 圖13（a）、圖13（b）是概略性地表示第2變形例的偏光構件的構成的圖。 圖14是概略性地表示第3變形例的偏光構件的構成的圖。 圖15（a）、圖15（b）是概略性地表示第4變形例的偏光構件的構成的圖。 圖16是表示與偏光分類用的空間光調變器、偏光構件、及光瞳形成用的空間光調變器的配置關係相關的第1變形例的圖。 圖17是表示與偏光分類用的空間光調變器、偏光構件、及光瞳形成用的空間光調變器的配置關係相關的第2變形例的圖。 圖18是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。 圖19是表示液晶顯示元件等的液晶元件的製造步驟的流程圖。

Claims (19)

  1. 一種照明光學系統，其藉由光而對被照射面進行照明，其特徵在於包括： 第1空間光調變器，具有排列於第1面且個別地受到控制的多個第1光學要素，且配置於上述光的光徑； 偏光構件，配置於來自上述第1空間光調變器的上述光的光徑中，使通過橫切上述照明光學系統的光軸的面內的第1區域的第1光束，與通過上述橫切面內的與上述第1區域不同的第2區域的第2光束為互相不同的偏光狀態； 光學積分器，配置於來自上述偏光構件的上述光的光徑中的上述偏光構件與上述照明光學系統的照明光瞳之間的光徑；以及 第2空間光調變器，具有排列於第2面且個別地受到控制的多個第2光學要素，配置於來自上述偏光構件的上述光的光徑中的上述偏光構件與上述光學積分器之間的光徑，能夠變更上述照明光瞳的上述光的光強度分布。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的照明光學系統，其中上述多個第2光學要素相對於上述多個第1光學要素成為光學共軛的關係。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件以在光學上相對於上述多個第1光學要素成為傅里葉變換關係的方式而配置。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中更具備再成像光學系統，以使上述多個第1光學要素與上述多個第2光學要素成為光學共軛的關係的方式而配置於上述第1空間光調變器與上述第2空間光調變器之間的上述光的光徑， 上述偏光構件配置於上述再成像光學系統的光瞳空間。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中更具備中繼光學系統，其配置於來自上述第1空間光調變器的上述光的光徑中，且形成在光學性上相對於上述多個第1光學要素存在傅里葉變換關係的位置， 上述偏光構件配置於來自上述第1空間光調變器的上述光的光徑中的上述中繼光學系統與上述第2空間光調變器之間的光徑中。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件具有使上述第1光束變化為第1偏光狀態的光的第1波長板，以及與上述第1波長板並排地配置且使上述第2光束變化為第2偏光狀態的光的第2波長板。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的照明光學系統，其中更具有消偏振鏡，與上述第1波長板以及上述第2波長板並排地配置，並將入射光非偏光化且射出。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件具有厚度沿著規定方向連續地發生變化的形態的波長板。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件具有使上述第1光束變化為第1偏光狀態的光的第1旋光元件，以及與上述第1旋光元件並排地配置且使上述第2光束變化為第2偏光狀態的光的第2旋光元件。
  10. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件具有由具有旋光性的光學材料形成且厚度沿著規定方向連續地發生變化的形態的旋光元件。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述偏光構件構成為可更換。
  12. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中更具備分布形成光學系統，配置於來自上述第2空間光調變器的上述光的光徑中的上述第2空間光調變器與上述光學積分器之間的光徑中，使上述第2空間光調變器的上述多個第2光學要素於上述第2空間光調變器的遠場形成的遠場圖案成像於上述光學積分器的入射面或其附近。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的照明光學系統，其中上述分布形成光學系統將來自上述第2空間光調變器的出射光束的角度方向的分布，轉換為來自上述分布形成光學系統的出射光束的剖面中的位置分布。
  14. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的照明光學系統，其中上述多個第2光學要素包含二維地排列的多個面鏡要素，上述第2空間光調變器具有個別地對上述多個面鏡要素的姿勢進行控制驅動的驅動部。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的照明光學系統，其中上述驅動部使上述多個面鏡要素的方位連續地或離散地變化。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的照明光學系統，其中將上述多個面鏡要素中的位於上述第2面上的第1區域的面鏡要素的群設為第1面鏡要素群，將上述多個面鏡要素中的與上述第1區域相異的位於上述第2面上的第2區域的面鏡要素的群設為第2面鏡要素群時，上述驅動部以將經由上述第1面鏡要素群的光引導至上述第2面的光學傅里葉變換面上的第1光瞳區域的方式來控制驅動上述第1面鏡要素群，並以將經由上述第2面鏡要素群的光引導至上述第2面的光學傅里葉變換面上的第2光瞳區域的方式來控制驅動上述第2面鏡要素群。
  17. 一種曝光裝置，其將規定圖案曝光至感光性基板上，其特徵在於包括： 用於對上述規定圖案進行照明的如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的照明光學系統。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的曝光裝置，其中包括投影光學系統，其將上述規定圖案的像形成於上述感光性基板上，上述照明光瞳為與上述投影光學系統的孔徑光闌光學共軛的位置。
  19. 一種元件製造方法，其特徵在於包括： 使用如申請專利範圍第17項或第18項所述的曝光裝置，而將上述規定圖案曝光至上述感光性基板； 對轉印有上述規定圖案的上述感光性基板進行顯影，於上述感光性基板的表面形成與上述規定圖案相對應的形狀的罩幕層；以及 經由上述罩幕層來對上述感光性基板的表面進行加工。
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