CN104025257A - 照明光学系统、曝光装置以及组件制造方法 - Google Patents

照明光学系统、曝光装置以及组件制造方法 Download PDF

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Abstract

一种照明光学系统，能够形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布。利用来自光源的光对被照射面进行照明的照明光学系统包括：空间光调变器(5)，包括排列于规定面上且被个别地控制的多个光学组件，将光强度分布可变化地形成于照明光学系统的照明光瞳；发散角赋予构件(3)，配置于包含与规定面成光学共轭的面的共轭空间内，对入射光束赋予发散角而射出；以及偏光构件(9)，配置于规定面的附近位置或共轭空间，使经由光路传播的传播光束中的一部分光束的偏光状态发生变化。

Description

照明光学系统、曝光装置以及组件制造方法
技术领域
本发明涉及一种照明光学系统、曝光装置以及组件制造方法。
背景技术
在用于制造半导体组件等组件的曝光装置中，自光源射出的光经由作为光学积分器(optical integrator)的复眼透镜(fly-eye lens)，形成作为包含多个光源的实质性的面光源的二次光源(通常为照明光瞳上的规定的光强度分布)。以下，将照明光瞳上的光强度分布称为“光瞳强度分布”。并且，所谓照明光瞳，被定义为如下位置：藉由照明光瞳与被照射面(于曝光装置的情形时为屏蔽(mask)或晶圆(wafer))之间的光学系统的作用，被照射面成为照明光瞳的傅立叶变换(Fourier transform)面的位置。
来自二次光源的光在藉由聚光(condenser)光学系统而聚集后，对形成有规定图案的屏蔽进行重叠照明。已透过屏蔽的光经由投影光学系统在晶圆上成像，屏蔽图案被投影曝光(转印)至晶圆上。形成于屏蔽上的图案已加以微细化，为了将该微细图案准确地转印至晶圆上，必需在晶圆上获得均匀的照度分布。
从前，已提出一种照明光学系统，能够不使用变焦(zoom)光学系统而连续地变更光瞳强度分布(进而变更照明条件)(例如参照专利文献1)。在该照明光学系统中，使用包含多个微小的镜面组件的可动多重镜面，所述多个微小的镜面组件呈数组状排列且对倾斜角及倾斜方向个别地进行驱动控制，使入射光束经各个反射面分割成各个微小单位并方向偏转，藉此将光束的剖面变换为所需形状或所需大小，进而实现所需的光瞳强度分布。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]
美国专利申请公开第2009/0116093号说明书
发明内容
从前的照明光学系统中，是使用包含对姿态个别地进行控制的多个镜面组件的空间光调变器，因此关于光瞳强度分布的外形形状(包括大小在内的广义概念)的变更的自由度较高。然而，为了实现适合于转印微细图案的所需照明条件，理想的是形成除了具有所需的外形形状以外，亦具有所需的光束剖面(beam profile)的光瞳强度分布。
本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供一种能够形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布的照明光学系统。而且，本发明的目的在于提供一种能够利用形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布的照明光学系统，在适当的照明条件下将微细图案转印至感旋光性基板的曝光装置以及组件制造方法。
为了解决上述问题，在第1形态中提供一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，包括：空间光调变器，包括排列于规定面上且被个别地控制的多个光学组件，将光强度分布可变化地形成于所述照明光学系统的照明光瞳；发散角赋予构件，配置于包含与所述规定面成光学共轭的面的共轭空间内，对入射光束赋予发散角而射出；以及偏光构件，配置于包含所述规定面的规定空间或所述共轭空间内，使经由光路传播的传播光束中的一部分光束的偏光状态发生变化。
第2形态中提供一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，包括：空间光调变器，包含排列于规定面上且被个别地控制的多个光学组件，将光强度分布可变化地形成于所述照明光学系统的照明光瞳；以及发散角赋予构件，配置于包含与所述规定面成光学共轭的面的共轭空间内，对经由光路传播的传播光束中的至少一部分光束赋予发散角而生成发散角不同的多个光束。
第3形态中提供一种曝光装置，包括用以对规定图案进行照明的第1形态或第2形态的照明光学系统，将所述规定图案曝光至感旋光性基板。
第4形态中提供一种组件制造方法，包括：利用第3形态的曝光装置，将所述规定图案曝光至所述感旋光性基板；对转印有所述规定图案的所述感旋光性基板进行显影，将与所述规定图案对应的形状的屏蔽层形成于所述感旋光性基板的表面；以及经由所述屏蔽层对所述感旋光性基板的表面进行加工。
第5形态中提供一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，包括：输入设备，输入第1面上的目标图像的光量分布信息；空间光调变器，包括N个(N为大于K的整数)光学组件，所述N个光学组件可将来自所述光源的光分别导入至所述第1面的位置可变的局部区域，并且可分成K个(K为大于或等于2的整数)光学组件群；K个滤光部，对藉由所述K个光学组件群而导入至所述第1面的K个群组的每个群组，控制关于所述K个群组的所述局部区域的状态的变量；运算装置，根据在所述第1面上排列N个所述局部区域而获得的第1图像与所述目标图像的误差，求出所述局部区域的所述位置的N个第1值以及所述变量的N1个(N1为小于或等于N且大于K的整数)值，根据所述变量的N1个值，将所述N个局部区域分成所述K个群组，求出共同的第2值作为所述K个群组中每个群组的所述变数的值；以及聚光光学系统，将与所述K个光学组件的各个相对应的所述局部区域的所述位置设定为所述第1值，将所述变量设定为所述第2值，利用来自形成于所述第1面上的第2图像的光量分布的光对所述被照射面进行照明。
第6形态中提供一种曝光装置，利用曝光光对图案进行照明，且利用所述曝光光并经由所述图案以及投影光学系统对基板进行曝光，包括第5形态的照明光学系统；且藉由所述照明光学系统，利用所述曝光光对所述图案进行照明。
第7形态中提供一种组件制造方法，包括：利用第6形态的曝光装置在基板上形成感光层的图案；以及对形成有所述图案的所述基板进行处理。
第8形态中提供一种图像形成方法，用于形成图像，包括：设定第1面上的目标图像；关于能够分成K个(K为大于或等于2的整数)群组的N个(N为大于K的整数)局部区域，根据在所述第1面上排列所述N个局部区域而获得的第1图像与所述目标图像的误差，求出所述局部区域的所述位置的N个第1值以及所述变量的N1个(N1为N以下且大于K的整数)值，其中所述K个群组可分别控制在所述第1面上的位置、且可控制关于所述每个群组状态的变量；根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组；以及求出共同的第2值作为所述K个群组的所述局部区域的所述变量的值。
第9形态中提供一种照明方法，利用来自光源的光对被照射面进行照明，包括：利用第8形态的图像形成方法根据所述目标图像而在所述第1面上形成来自所述光源的光的光量分布；以及经由聚光光学系统将来自所述第1面的光导入至所述被照射面。
第10形态中提供一种曝光方法，利用曝光光对图案进行照明，且利用所述曝光光并经由所述图案以及所述投影光学系统对基板进行曝光，藉由第9形态的照明方法，利用所述曝光光对所述图案进行照明。
第11形态中提供一种组件制造方法，包括：利用第10形态的曝光方法在基板上形成感光层的图案；以及对形成有所述图案的所述基板进行处理。
附图说明
图1是概略性地表示实施形态的曝光装置的构成的图。
图2是说明空间光调变器的构成以及作用的图。
图3是空间光调变器的主要部分的局部立体图。
图4是直线状地展开表示自透镜数组至微型复眼透镜的入射面为止的光路的图。
图5是表示向绕射光学组件入射的各光束的区域以及偏光状态的图。
图6是表示向空间光调变器入射的各光束的区域以及偏光状态的图。
图7是表示绕射光学组件以及偏光变换单元自光路退避时所获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图8是概略性地表示偏光变换单元中的偏光变换构件的特征性的面形状的立体图。
图9是表示光路中配置有绕射光学组件以及偏光变换单元时所获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图10是表示光路中配置有其他绕射光学组件的状态的图。
图11是表示在图10的状态下获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图12是表示以仅作用至一部分传播光束的方式配置有绕射光学组件的状态的图。
图13是表示在图12的状态下获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图14是表示图4的构成中绕射光学组件沿着1个平面赋予发散角时获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图15是表示图10的构成中绕射光学组件沿着1个平面赋予发散角时获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图16是表示图12的构成中绕射光学组件沿着1个平面赋予发散角时获得的八极状的光瞳强度分布的图。
图17是表示包括四极状且径方向偏光状态的外侧面光源以及四极状且周方向偏光状态的内侧面光源的八极状的光瞳强度分布的图。
图18是表示利用3个1/2波长板来形成与图9相同的光瞳强度分布的示例的图。
图19是示意性地表示藉由发散角赋予构件的作用而形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布的情况的图。
图20是表示以入射光轴以及射出光轴与空间光调变器的排列面形成小于45度的角度的方式而构成的示例的主要部分构成的图。
图21是表示在空间光调变器的被照射面侧配置有绕射光学组件的示例的主要部分构成的图。
图22是表示使入射至偏光构件的光束的光强度分布不均匀的示例的图。
图23是表示半导体组件的制造步骤的流程图。
图24是表示液晶显示组件等液晶组件的制造步骤的流程图。
图25是表示第2实施形态的一例的曝光装置的概略构成的图。
图26(A)是表示图25中的空间光调变器的镜面组件的数组的一部分的放大立体图，(B)是表示图25中的入射面(照明光瞳面)的光量分布的一例的图。
图27是表示图25中的3组绕射光学组件群的配置的图。
图28(A)是表示藉由来自空间光调变器的多个镜面组件的反射光而形成于入射面(照明光瞳面)的点图案(dot pattern)的示例的图，(B)是表示点图案的另一例的图。
图29是表示设定光瞳形状为目标形状而进行曝光的动作的一例的流程图。
图30(A)是表示已缓和关于藉由来自镜面组件的数组的反射光所形成的点图案的直径的条件时，形成于入射面(照明光瞳面)上的光量分布的一例的图，(B)是表示将图30(A)的点图案分群(clustering)成3个群组时形成于入射面(照明光瞳面)上的光量分布的一例的图。
图31(A)是表示已缓和关于点图案的直径的条件时所获得的来自N个镜面组件的点图案的直径d的分布的一例的图，(B)是表示将图31(A)的点图案的直径的分布分群成3个群组的状态的图，(C)是表示将图31(B)的3个群组的点图案的直径设定为相同值的状态的图。
图32是表示电子组件的制造步骤的一例的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对实施形态进行说明。图1是概略性地表示实施形态的曝光装置的构成的图。图1中，分别沿着感旋光性基板、即晶圆W的转印面(曝光面)的法线方向设定Z轴，沿着在晶圆W的转印面内与图1的纸面平行的方向设定Y轴，沿着在晶圆W的转印面内与图1的纸面垂直的方向设定X轴。
参照图1，在本实施形态的曝光装置中，自光源LS供给曝光光(照明光)。作为光源LS，例如可使用供给193nm的波长的光的ArF准分子雷射(eximerlaser)光源、供给248nm的波长的光的KrF准分子雷射光源等。自光源LS朝+Z方向射出的光经由光束输送部1、透镜数组2a以及中继光学系统2b，入射至绕射光学组件3。绕射光学组件3相对于光路装卸自如地构成，作为对入射光束赋予发散角而射出的发散角赋予构件发挥作用。
经过绕射光学组件3的光，经由包括前侧透镜群4a及后侧透镜群4b的再成像光学系统4，入射至空间光调变器5。空间光调变器5如下所述，包括：多个镜面组件，排列于规定面内且被个别地控制；以及驱动部，根据来自控制系统CR的控制信号对多个镜面组件的姿势个别地进行控制驱动。空间光调变器5的多个镜面组件的排列面(以下称为“空间光调变器的排列面”)经由再成像光学系统4，定位于与绕射光学组件3成大致光学共轭的位置。此处，作为规定面的空间光调变器的排列面，可视为位于由与该排列面相邻的具有放大率(power)的光学组件所夹的光路内的空间，即规定空间。而且，规定空间亦可视为较空间光调变器的排列面更靠光的入射侧且与该排列面相邻的具有放大率的光学组件、与较空间光调变器的排列面更靠光的射出侧且与该排列面相邻的具有放大率的光学组件之间的光路。
光束输送部1具有如下功能：将来自光源LS的入射光束一面变换为具有适当的大小及形状的剖面的光束，一面导入至绕射光学组件3(进而导入至空间光调变器5)，并且主动修正入射至空间光调变器5的排列面的光的位置变动以及角度变动。透镜数组2a包括例如沿着与光轴AX正交的面纵横地且稠密地配置的多个透镜组件，将自光源LS经由光束输送部1入射的光束，波前分割成多个光束。
藉由透镜数组2a波前分割而成的多个光束，经由中继光学系统2b在绕射光学组件3的入射面上重叠，进而经由再成像光学系统4在空间光调变器5的排列面上重叠。即，作为波前分割组件的透镜数组2a以及中继光学系统2b构成了光强度均匀化构件2，所述光强度均匀化构件2提高入射至绕射光学组件3的光的强度分布的均匀性。并且，透镜数组2a、中继光学系统2b以及再成像光学系统4构成了光强度均匀化构件，所述光强度均匀化构件使入射至空间光调变器5的排列面的光的强度分布在排列面内的均匀性，高于配置有透镜数组2a的面内的入射至该透镜数组2a的光的强度分布的均匀性。此处，透镜数组2a的各透镜组件的焦点位置(或经波前分割而成的多个光束的发散原点的位置)与中继光学系统2b的前侧焦点位置大致一致，中继光学系统2b的后侧焦点位置与绕射光学组件3的入射面大致一致。并且，再成像光学系统4具有使配置有绕射光学组件3的面与空间光调变器5的排列面成光学共轭的功能。
在中继光学系统2b与绕射光学组件3之间的光路中配置分束器(beamsplitter)BS，藉由分束器BS而将自照明光路取出的光入射至光束监视器(beammonitor)BM。光束监视器BM根据自照明光路取出的光，测量入射至空间光调变器5的光的排列面内的位置、入射至空间光调变器5的光相对于排列面的角度、以及空间光调变器5的排列面上的光强度分布。再者，作为分束器BS，例如可使用振幅分割型的分束器或偏光分束器。
光束监视器BM的测量结果被供给至控制系统CR。控制系统CR根据光束监视器BM的输出，控制光束输送部1以及空间光调变器5。光束监视器BM例如亦可包括：第1摄像部，包括配置于与空间光调变器5的排列面成光学共轭的位置(位于相对于透镜数组2a大致在光学上成傅立叶变换(Fouriertransform)的关系的位置)的光电变换面，以测量空间光调变器5的排列面上的光的入射位置以及光强度分布；以及第2摄像部，包括配置于相对于空间光调变器5的排列面大致在光学上成为傅立叶变换的位置(与透镜数组2a成大致光学共轭的位置)的光电变换面，以测量入射至空间光调变器5的光在排列面上的光的入射角度。光束监视器BM的内部构成已揭示于例如美国专利公开第2011/0069305号公报。
在绕射光学组件3的正前方位置，设置有相对于照明光路的一部分光路而装卸自如(在图1中可沿Y方向移动)地构成的1/2波长板6。1/2波长板6是作为使经由照明光路中传播的传播光束中的一部分光束的偏光状态发生变化的偏光构件而发挥作用。关于空间光调变器5的构成以及作用将于后文描述。并且，关于作为发散角赋予构件的绕射光学组件3、作为偏光构件的1/2波长板6与空间光调变器5的配合作用将于后文描述。
自空间光调变器5朝+Y方向射出的光，经由中继光学系统7入射至微型复眼透镜(或复眼透镜)8A。中继光学系统7的前侧焦点位置位于空间光调变器5的排列面的附近，且该中继光学系统7的后侧焦点位置位于微型复眼透镜8A的入射面的附近，将空间光调变器5的排列面与微型复眼透镜8A的入射面设定为光学上成傅立叶变换的关系。因此，如下所述，经过空间光调变器5的光将与多个镜面组件的姿势相对应的光强度分布可变化地形成于微型复眼透镜8A的入射面。
在微型复眼透镜8A的正前方位置，设置有相对于照明光路装卸自如地构成的偏光变换单元9。偏光变换单元9具有将在规定方向上具有偏光方向的直线偏光的入射光，变换为周方向偏光状态的射出光或径方向偏光状态的射出光的功能。关于偏光变换单元9的构成以及作用将于后文描述。
微型复眼透镜8A是例如包含纵横地且稠密地排列着的多个具有正折射力的微小透镜的光学组件，藉由在平行平面板上实施蚀刻处理形成微小透镜群而构成。在微型复眼透镜中，与包含彼此隔绝的透镜组件(lens element)的复眼透镜不同，多个微小透镜(微小折射面)是形成为一体而未彼此隔绝。然而，在纵横地配置有透镜组件的方面，微型复眼透镜是与复眼透镜相同的波前分割型的光学积分器。
微型复眼透镜8A中的作为单位波前分割面的矩形状的微小折射面，是与屏蔽M上欲形成的照射场的形状(进而在晶圆W上欲形成的曝光区域的形状)相似的矩形状。再者，作为微型复眼透镜8A，亦可使用例如柱状微型复眼透镜。柱状微型复眼透镜的构成以及作用已揭示于例如美国专利第6913373号说明书。
入射至微型复眼透镜8A的光束藉由多个微小透镜而二维分割，在该微型复眼透镜8A的后侧焦点面或该后侧焦点面附近的照明光瞳上，形成具有与形成于入射面的光强度分布大致相同的光强度分布的二次光源(包含多个小光源的实质性的面光源：光瞳强度分布)。来自形成于微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上的二次光源的光经由聚光光学系统10A，重叠照明屏蔽遮帘(mask blind)11A。此处，亦可将聚光光学系统10A的前侧焦点位置设为形成于微型复眼透镜8A的正后方的二次光源的位置，将聚光光学系统10A的后侧焦点位置设为屏蔽遮帘11A的设置面。
如此一来，在作为照明视场光阑(field diaphragm)的屏蔽遮帘11A上，形成与微型复眼透镜8A的矩形状的微小折射面的入射面(波前分割面)的形状及焦距相对应的矩形状的照射场。再者，亦可在微型复眼透镜8A的后侧焦点面或该后侧焦点面的附近，即在与下述投影光学系统PL的入射光瞳面成大致光学共轭的位置，配置具有与二次光源相对应的形状的开口部(透光部)的照明孔径光阑。
经由屏蔽遮帘11A的矩形状的开口部(透光部)的光束受到成像光学系统12A的聚光作用，且藉由配置于成像光学系统12A的光路中的光路弯曲镜面MR1而朝-Z方向反射后，对形成有规定图案的屏蔽M进行重叠照明。即，成像光学系统12A使屏蔽遮帘11A的矩形开口部与屏蔽M成光学共轭，将屏蔽遮帘11A的矩形状开口部的像形成于屏蔽M上。
透过保持于屏蔽平台MS上的屏蔽M的光束经由投影光学系统PL，在保持于晶圆平台WS上的晶圆(感旋光性基板)W上形成屏蔽图案的像。如此一来，一面在与投影光学系统PL的光轴AX正交的平面(XY平面)内对晶圆平台WS进行二维驱动控制，进而一面对晶圆W进行二维驱动控制，一面进行一次性曝光(one-shot exposure)或扫描曝光，藉此在晶圆W的各曝光区域对屏蔽M的图案依次进行曝光。
本实施形态的曝光装置包括：第1光瞳强度分布测量部DTr，根据经由照明光学系统(1～12A)的光，测量照明光学系统的射出光瞳面上的光瞳强度分布；第2光瞳强度分布测量部DTw，根据经由投影光学系统PL的光，测量投影光学系统PL的光瞳面(投影光学系统PL的射出光瞳面)上的光瞳强度分布；以及控制系统CR，根据第1光瞳强度分布测量部DTr及第2光瞳强度分布测量部DTw中的至少一者的测量结果，控制空间光调变器5，并且对曝光装置的动作进行统括性控制。
第1光瞳强度分布测量部DTr包括摄像部，且测量照明光学系统的被照射面上的各点的相关光瞳强度分布(入射至各点的光形成于照明光学系统的射出光瞳位置的光瞳强度分布)，所述摄像部例如含有配置于与照明光学系统的射出光瞳位置成光学共轭的位置的光电变换面。并且，第2光瞳强度分布测量部DTw包括摄像部，且测量投影光学系统PL的像面的各点的相关光瞳强度分布(入射至各点的光形成于投影光学系统PL的射出光瞳位置的光瞳强度分布)，所述摄像部例如含有配置于与投影光学系统PL的射出光瞳位置成光学共轭的位置的光电变换面。
关于第1光瞳强度分布测量部DTr以及第2光瞳强度分布测量部DTw的详细构成及作用，例如可参照美国专利公开第2008/0030707号说明书。并且，作为光瞳强度分布测量部，亦可参照美国专利公开第2010/0020302号公报的揭示。
本实施形态中，将包含微型复眼透镜8A的二次光源作为光源，对配置于照明光学系统的被照射面的屏蔽M(进而对晶圆W)进行科勒(Kohler)照明。因此，形成二次光源的位置与投影光学系统PL的孔径光阑AS的位置成光学共轭，可将二次光源的形成面称为照明光学系统的照明光瞳面。并且，可将该二次光源的形成面的像称为照明光学系统的射出光瞳面。典型而言，相对于照明光瞳面，被照射面(配置屏蔽M的面、或当包括投影光学系统PL在内考虑为照明光学系统时配置晶圆W的面)成为光学上的傅立叶变换面。所谓光瞳强度分布，是指照明光学系统的照明光瞳面或与该照明光瞳面成光学共轭的面上的光强度分布(亮度分布)。
当微型复眼透镜8A的波前分割数比较大时，表示形成于微型复眼透镜8A的入射面上的全局性(global)光强度分布与整个二次光源的全局性光强度分布(光瞳强度分布)具有较高的关联性。因此，亦可将微型复眼透镜8A的入射面以及与该入射面成光学共轭的面称为照明光瞳面，关于这些面上的光强度分布，亦可称为光瞳强度分布。在图1的构成中，中继光学系统7以及微型复眼透镜8A构成了如下器件：基于经过空间光调变器5的光束，在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上形成光瞳强度分布。
其次，具体说明空间光调变器5的构成及作用。空间光调变器5如图2所示，包括排列于规定面内的多个镜面组件5a、保持多个镜面组件5a的基座5b、以及驱动部5c，所述驱动部5c经由与基座5b连接的电缆(未图示)对多个镜面组件5a的姿势个别地进行控制驱动。在图2中，表示自空间光调变器5至微型复眼透镜8A的入射面8a为止的光路，省略偏光变换单元9的图标。
在空间光调变器5中，藉由根据来自控制系统CR的指令进行作动的驱动部5c的作用，多个镜面组件5a的姿势分别发生变化，将各镜面组件5a分别设定为规定的方向。空间光调变器5如图3所示，包括呈二维排列的多个微小的镜面组件5a，对所入射的光，可变地赋予与该光的入射位置相对应的空间调变而射出。为了简化说明及图示，在图2及图3中是表示空间光调变器5包括4×4＝16个镜面组件5a的构成例，但是事实上空间光调变器5包括远多于16个的镜面组件5a。例如，空间光调变器5亦可包括4000个～10000个左右的镜面组件5a。
参照图2，入射至空间光调变器5的光线群中，光线L1入射至多个镜面组件5a中的镜面组件SEa，光线L2入射至与镜面组件SEa不同的镜面组件SEb。同样地，光线L3入射至与镜面组件SEa、SEb不同的镜面组件SEc，光线L4入射至与镜面组件SEa～SEc不同的镜面组件SEd。镜面组件SEa～SEd将与其位置相对应而设定的空间调变赋予至光L1～L4。
空间光调变器5是以如下方式构成：在将所有的镜面组件5a的反射面沿着1个平面而设定的基准状态下，沿着与再成像光学系统4的光轴AX平行的方向入射的光线，经空间光调变器5反射后，沿着与中继光学系统7的光轴AX平行的方向行进。并且，如上所述，空间光调变器5的多个镜面组件5a的排列面与微型复眼透镜8A的入射面8a定位于经由中继光学系统7在光学上成傅立叶变换的关系。
因此，藉由空间光调变器5的多个镜面组件SEa～SEd反射而被赋予规定的角度分布的光，在微型复眼透镜8A的入射面8a上形成规定的光强度分布SP1～SP4。即，中继光学系统7在其前侧焦点位置定位于空间光调变器5的排列面、其后侧焦点位置定位于微型复眼透镜8A的入射面8a的配置下，将空间光调变器5的多个镜面组件SEa～SEd对射出光所赋予的角度，变换为空间光调变器5的远场(far-field)(法隆霍弗(Fraunhofer)绕射区域)即入射面8a上的位置。如此，微型复眼透镜8A所形成的二次光源的光强度分布(光瞳强度分布)成为与空间光调变器5以及中继光学系统7形成于微型复眼透镜8A的入射面8a上的光强度分布相对应的分布。再者，中继光学系统7的前侧焦点位置只要在上述规定空间内，亦可为自空间光调变器5的排列面偏离的位置。并且，中继光学系统7的后侧焦点位置亦可并非微型复眼透镜8A的入射面8a的位置本身，而为入射面8a的附近。
空间光调变器5如图3所示，是包括多个微小的反射组件即镜面组件5a的可动多重镜面，所述镜面组件5a是在使平面状的反射面为上表面的状态下沿着1个平面规则地且呈二维排列。各镜面组件5a为可活动的，各镜面组件5a的反射面的倾斜度、即反射面的倾斜角及倾斜方向，是藉由根据来自控制系统CR的控制信号进行作动的驱动部5c的作用而被独立地控制。各镜面组件5a能够以与其反射面平行且彼此正交的两个方向作为旋转轴，连续地或离散地只旋转所需的旋转角度。即，可对各镜面组件5a的反射面的倾斜进行二维控制。
当使各镜面组件5a的反射面离散地旋转时，可对旋转角以多个状态(例如，......、-2.5度、-2.0度、......0度、+0.5度......+2.5度、......)进行开关。图3中是表示外形为正方形状的镜面组件5a，但镜面组件5a的外形形状并不限于正方形。其中，自光利用效率的观点而言，可设为能够以镜面组件5a的间隙变少的方式排列的形状(可最密填充的形状)。并且，自光利用效率的观点而言，可将相邻的2个镜面组件5a的间隔抑制在必要最小限度。
在本实施形态中，作为空间光调变器5，是使用例如使呈二维排列的多个镜面组件5a的方向分别连续地变化的空间光调变器。作为此种空间光调变器，例如可使用欧洲专利公开第779530号公报、美国专利第5,867,302号公报、美国专利第6,480,320号公报、美国专利第6,600,591号公报、美国专利第6,733,144号公报、美国专利第6,900,915号公报、美国专利第7,095,546号公报、美国专利第7,295,726号公报、美国专利第7,424,330号公报、美国专利第7,567,375号公报、美国专利公开第2008/0309901号公报、美国专利公开第2011/0181852号公报、美国专利公开第2011/188017号公报以及日本专利特开2006-113437号公报中所揭示的空间光调变器。再者，亦可将呈二维排列的多个镜面组件5a的方向控制为离散地具有多个阶段。
空间光调变器5中，藉由根据来自控制系统CR的控制信号进行作动的驱动部5c的作用，多个镜面组件5a的姿势分别发生变化，将各镜面组件5a分别设定为规定的方向。藉由空间光调变器5的多个镜面组件5a而分别以规定的角度反射的光在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，进而在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上，形成所需的光瞳强度分布。此外，在与微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳成光学共轭的其他照明光瞳的位置，即在成像光学系统12A的光瞳位置以及投影光学系统PL的光瞳位置(配置有孔径光阑AS的位置)，亦形成所需的光瞳强度分布。
如此一来，空间光调变器5在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上可变地形成光瞳强度分布。中继光学系统7构成了使空间光调变器5的多个镜面组件5a形成于其远场的远场图案，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上成像的分布形成光学系统。该分布形成光学系统将来自空间光调变器5的射出光束的角度方向的分布，变换为来自分布形成光学系统的射出光束的剖面上的位置分布。
图4是呈直线状地展开表示自透镜数组2a至微型复眼透镜8A的入射面8a为止的光路的图。图4中，将空间光调变器5图示为透过型的空间光调变器，分别沿着与纸面垂直的方向设定x轴，沿着在纸面上水平地延伸的光轴AX的方向设定y轴，沿着纸面上的铅垂的方向设定z轴。图4中，在绕射光学组件3的正前方的位置，即在与空间光调变器5的排列面成大致光学共轭的位置，以作用至经由自包含光轴AX的xy平面起+z方向的光路传播的光束的方式配置有1/2波长板6。1/2波长板6配置成其入射面及射出面与光轴AX正交。
以下，为使说明易于理解，设为向绕射光学组件3入射平行光束，所述平行光束具有藉由光强度均匀化构件2的作用而被均匀化的光强度的矩形状的剖面，且经过光强度均匀化构件2的光是朝z方向偏光的直线偏光(以下，称为“z方向直线偏光”)。1/2波长板6沿着光学轴的方向在xz平面内相对于x方向及z方向形成45度的方向设定，以使得当z方向直线偏光的光入射时，射出在x方向上具有偏光方向的x方向直线偏光的光，所述x方向是使z方向旋转+90度(在图5的纸面上顺时针旋转90度)而成。
因此，如图5所示，入射至绕射光学组件3的光束F1(具有以光轴AX为中心的矩形状的剖面的z方向直线偏光的平行光束F1)中，入射至自包含光轴AX的xy平面起-z方向的区域的第1光束F11并未受到1/2波长板6的作用，而是z方向直线偏光。另一方面，入射至自包含光轴AX的xy平面起+z方向的区域的第2光束F12受到1/2波长板6的作用，成为x方向直线偏光。
绕射光学组件3具有当平行光束入射时变换为具有规定的发散角的发散光束而射出的特性。实施形态中，当平行光束未入射至绕射光学组件3时，对具有角度分布的入射光束进而赋予发散角。即，绕射光学组件3对所入射的光束F11及F12赋予所需的发散角而射出。具体而言，绕射光学组件3对所入射的光束F11及F12，赋予在所有方位均彼此相同的发散角。
被赋予发散角的第1光束F11以及第2光束F12经由中继光学系统7入射至空间光调变器5。即，如图6所示，第1光束F11入射至空间光调变器5的排列面上的有效反射区域R1中的自包含光轴AX的xy平面起+z方向的第1区域R11。第2光束F12入射至有效反射区域R1中的自包含光轴AX的xy平面起-z方向的第2区域R12。
此处，若考虑绕射光学组件3以及偏光变换单元9自光路退避的情况，则空间光调变器5的驱动部5c如图7所示，对属于第1镜面组件群S11中的多个镜面组件5a的姿态分别进行控制，以使经过位于第1区域R11的第1镜面组件群S11的光导入至微型复眼透镜8A的入射面8a上的4个外侧光瞳区域R21a、R21b、R21c、R21d。一对光瞳区域R21a、R21b是例如夹着光轴AX在x方向上隔开间隔的区域。一对光瞳区域R21c、R21d是例如夹着光轴AX在z方向上隔开间隔的区域。
驱动部5c对属于第2镜面组件群S12中的多个镜面组件5a的姿势分别进行控制，以使经过位于第2区域R12的第2镜面组件群S12的光导入至入射面8a上的4个内侧光瞳区域R22a、R22b、R22c、R22d。一对光瞳区域R22a、R22b是例如夹着光轴AX在与+x方向及-z方向形成45度的方向上隔开间隔的区域。一对光瞳区域R22c、R22d是例如夹着光轴AX在与+x方向及+z方向形成45度的方向上隔开间隔的区域。
如此一来，当绕射光学组件3以及偏光变换单元9自光路退避时，空间光调变器5在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，形成包含8个实质性的面光源P21a、P21b，P21c、P21d，P22a、P22b，P22c、P22d的八极状的光强度分布21p。即，第1光束F11经过空间光调变器5的第1镜面组件群S11，形成占据光瞳区域R21a～R21d的面光源P21a～P21d。形成面光源P21a～P21d的光由于未经过1/2波长板6，故而是z方向直线偏光。
第2光束F12经过空间光调变器5的第2镜面组件群S12，形成占据光瞳区域R22a～R22d的面光源P22a～P22d。形成面光源P22a～P22d的光由于经过1/2波长板6，故而是x方向直线偏光。此外，在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳的位置、成像光学系统12A的光瞳位置、以及投影光学系统PL的光瞳位置，亦形成与光强度分布21p相对应的八极状的光瞳强度分布。
控制系统CR例如可包括包含中央运算处理装置(Central Processing Unit，CPU)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取内存(RandomAccess Memory，RAM)等的所谓工作站(work station)(或微电脑)等，可对整个装置进行统括控制。并且，在控制系统CR上，亦可例如以外接方式连接有包括硬盘的记忆装置，包括键盘、鼠标等指向组件(pointing device)等的输入设备，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器(或液晶显示器)等显示设备，以及光盘(Compact Disc，CD)、数字多用途光盘(DigitalVersatile Disc，DVD)、磁光盘(Magneto-Optical Disc，MO)或软盘(FlexibleDisc，FD)等信息记忆媒体的驱动装置。
记忆装置中，亦可储存关于藉由投影光学系统PL而投影至晶圆W上的投影像的成像状态成为最佳(例如像差或线宽在容许范围内)的光瞳强度分布(照明光源形状)的信息、与该信息相对应的照明光学系统特别是空间光调变器5的镜面组件的控制信息等。驱动装置中，亦可设置有信息记忆媒体(以下说明中，为方便起见而设为CD-ROM)，所述信息记忆媒体中储存着用以进行下述光瞳强度分布的设定的程序等。再者，该些程序亦可安装至记忆装置。控制系统CR适当地将该些程序读出至内存上。
控制系统CR例如可按以下顺序控制空间光调变器5。光瞳强度分布例如可将光瞳面呈格子状分割成多个区块，使用各个区块的光强度及偏光状态以表达为数值的形式(广义上的位映像(bitmap)形式)加以表达。此处，将空间光调变器5的镜面组件数设为N个，将光瞳强度分布经分割的区块数设为M个，使藉由各个镜面组件而反射的N条光线适当地组合并导入至M个区块，换言之，在包含M个区块的M个亮点上使N条光线适当地重合，藉此形成(设定)光瞳强度分布(二次光源)。
首先，控制部CR自记忆装置读出成为目标的光瞳强度分布21p的相关信息。其次，根据所读出的光瞳强度分布21p的相关信息，算出为了形成每个偏光状态的强度分布，分别需要几条光线。接着，控制部CR将空间光调变器5的多个镜面组件5a虚拟地分割成分别包含所需数量的镜面组件的2个镜面组件群S11及S12，且设定各个镜面组件群S11及S12所处的部分区域R11及R12。
控制部CR驱动位于空间光调变器5的部分区域R11的第1镜面组件群S11的镜面组件5a，以使来自第1镜面组件群S11的光朝向面光源P21a～P21d所占的光瞳区域R21a～R21d的方式而设定。同样地，控制部CR驱动位于空间光调变器5的部分区域R12的第2镜面组件群S12的镜面组件5a，以使来自第2镜面组件群S12的光朝向面光源P22a～P22d所占的光瞳区域R22a～R22d的方式而设定。而且，控制部CR控制1/2波长板6的Y方向的位置，以使朝向空间光调变器5的部分区域R12的光束通过作为偏光构件的1/2波长板6(以使1/2波长板6的X方向的边位于部分区域R11与部分区域R12的边界)。
图8是概略性地表示偏光变换单元中的偏光变换构件的特征性的面形状的立体图。偏光变换单元9如图4所示，自光的入射侧(光源侧)开始，依次包括修正构件91及偏光变换构件92。偏光变换构件92包含具有旋旋光性的光学材料即结晶材料，例如藉由水晶而形成，具有厚度沿着以光轴AX为中心的圆的周方向连续地变化的形态。作为一例，偏光变换构件92的入射侧的面92a形成为具有如图8所示的直线状的阶差的面形状，射出侧(屏蔽侧)的面92b形成为平面状。
具体而言，偏光变换构件92的入射侧的面92a具有通过光轴AX沿着z方向跨整个面92a延伸的直线状的阶差。较该阶差更靠+x方向侧的半圆状的面92aa形成为厚度沿着以光轴AX为中心的半圆的周方向自+z方向侧向-z方向侧线性增大。另一方面，较阶差更靠-x方向侧的半圆状的面92ab形成为厚度沿着以光轴AX为中心的半圆的周方向自-z方向侧向+z方向侧线性增大。
此处，若考虑以与光轴AX正交的xz平面为基准平面，且以该基准平面上的光轴AX的位置为原点的圆柱(圆筒)坐标系，则较阶差更靠+x方向侧的半圆状的面92aa以及较阶差更靠-x方向侧的半圆状的面92ab，具有光轴方向(y方向)的厚度仅依存于围绕着光轴AX的方位角即偏角而变化的曲面形状。修正构件91与偏光变换构件92的入射侧相邻而配置，包含具有与偏光变换构件92相同的折射率的光学材料，即藉由水晶而形成。
修正构件91具有所需的面形状，用以作为补偿偏光变换构件92的光的偏向作用(光的行进方向的变化)的补偿器(compensator)而发挥作用。具体而言，修正构件91的入射侧的面形成为平面状，射出侧的面具有与偏光变换构件92的入射侧的面92a的面形状互补的面形状。修正构件91是以结晶光学轴与入射光的偏光方向成为平行或垂直的方式而配置，以使所通过的光的偏光状态不会发生变化。偏光变换构件92为使入射光的偏光状态发生变化，以其结晶光学轴与光轴AX大致一致(即，与入射光的行进方向即y方向大致一致)的方式而设定。
偏光变换单元9中，例如设定有偏光变换构件92的厚度分布，以使得当具有圆环状的剖面的z方向直线偏光的光束入射时，在偏光变换构件92的正后方以连续的周方向偏光状态形成圆环状的光束。即，偏光变换构件92形成为将入射至该偏光变换构件92的入射面92a上的任意点的z方向直线偏光的光，变换为在以光轴AX为中心且通过该入射点的圆的切线方向上具有偏光方向的直线偏光的光。
其结果为，例如当具有圆环状的剖面的x方向直线偏光的光束入射至偏光变换单元9时，在偏光变换构件92的正后方以连续的径方向偏光状态形成圆环状的光束。即，偏光变换构件92形成为将入射至该偏光变换构件92的入射面92a上的任意点的x方向直线偏光的光，变换为在以光轴AX为中心且通过该入射点的圆的径方向上具有偏光方向的直线偏光的光。再者，偏光变换构件92亦可为厚度沿着以光轴AX为中心的圆的周方向间断地(阶梯状地)变化的形态。作为此种偏光变换构件92，例如可使用美国专利公开第2009/0316132号公报中所揭示的偏光变换构件。
因此，当绕射光学组件3以及偏光变换单元9配置于光路中时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图9所示，形成八极状的光强度分布22p，所述八极状的光强度分布22p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P31a、P31b、P31c、P31d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P32a、P32b、P32c、P32d。此外，在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳的位置、成像光学系统12A的光瞳位置以及投影光学系统PL的光瞳位置，亦形成与光强度分布22p相对应的八极状的光瞳强度分布。
面光源P31a～P31d所占的区域R31a、R31b、R31c、R31d位于与图7上的区域R21a～R21d(图9中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角的大小将区域R21a～R21d相似地放大的形状。同样地，面光源P32a～P32d所占的区域R32a、R32b、R32c、R32d位于与图7上的区域R22a～R22d(图9中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角的大小将区域R22a～R22d相似地放大的形状。
通常而言，在基于周方向偏光状态的圆环状或多极状(二极状、四极状、八极状等)的光瞳强度分布的周方向偏光照明中，照射至作为最终的被照射面的晶圆W的光成为以s偏光为主成分的偏光状态。此处，所谓s偏光，是在与入射面垂直的方向上具有偏光方向的直线偏光(电向量(electric vector)在与入射面垂直的方向上振动的偏光)。所谓入射面，被定义为当光抵达至媒质的边界面(被照射面：晶圆W的表面)时，包含在该点上的边界面的法线与光的入射方向的面。其结果为，在周方向偏光照明中，可提高投影光学系统的光学性能(焦深等)，从而可在晶圆(感旋光性基板)上获得高对比度度的屏蔽图案像。
另一方面，在基于径方向偏光状态的圆环状或多极状的光瞳强度分布的径方向偏光照明中，照射至作为最终的被照射面的晶圆W的光成为以p偏光为主成分的偏光状态。此处，所谓p偏光，是指在与如上所述定义的入射面平行的方向上具有偏光方向的直线偏光(电向量在与入射面平行的方向上振动的偏光)。其结果为，在径方向偏光照明中，可将晶圆W上所涂布的抗蚀剂上的光的反射率抑制得较小，从而可在晶圆(感旋光性基板)上获得良好的屏蔽图案像。
本实施形态中，绕射光学组件3是可更换为特性不同的其他绕射光学组件3a而构成。作为绕射光学组件的切换方式，例如可使用周知的转塔(turret)方式、滑动(slide)方式等。绕射光学组件3a如图10所示，对所入射的光束F11及光束F12赋予彼此不同的发散角而射出。具体而言，绕射光学组件3a对所入射的光束F11遍及所有方位赋予小于绕射光学组件3的发散角，且对所入射的光束F12遍及所有方位赋予与绕射光学组件3相同的发散角。
换言之，绕射光学组件3a包括：第1区域(光束F11的入射区域)，具有平行光束入射时变换为具有第1发散角的第1发散光束而射出的特性；以及第2区域(光束F12的入射区域)，具有平行光束入射时变换为具有大于第1发散角的第2发散角的第2发散光束而射出的特性。此外，若作其他表达，则绕射光学组件3a是对经由光路传播的传播光束赋予发散角而生成发散角不同的多个光束F11、F12，该些多个光束是在配置绕射光学组件3a的面上以通过彼此不同的位置的方式自绕射光学组件3a射出。并且，若作其他表达，则绕射光学组件3a是使平行光束入射至绕射光学组件3a时自该绕射光学组件3a的射出面射出的发散角的射出面上的分布，不同于平行光束入射至绕射光学组件3时自该绕射光学组件3的射出面射出的发散角的射出面上的分布。
因此，当取代绕射光学组件3将绕射光学组件3a配置于光路中时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图11所示，形成八极状的光强度分布23p，所述八极状的光强度分布23p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P41a、P41b、P41c、P41d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P42a、P42b、P42c、P42d。
面光源P41a～P41d所占的区域R41a、R41b、R41c、R41d位于与图7上的区域R21a～R21d(图11中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3a所赋予的比较小的发散角将区域R21a～R21d以比较小的倍率相似地放大的形状。同样地，面光源P42a～P42d所占的区域R42a、R42b、R42c、R42d位于与图7上的区域R22a～R22d(图11中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3a所赋予的比较大的发散角将区域R22a～R22d以比较大的倍率相似地放大的形状。再者，在图10的示例中，绕射光学组件3a上的发散角的赋予程度进行变化的方向(图中z方向)与作为偏光构件的1/2波长板6的移动方向为相同的方向，但绕射光学组件3a上的发散角的赋予程度进行变化的方向与1/2波长板6的移动方向亦可为彼此正交的方向。
图12是表示以仅作用至一部分传播光束的方式配置有绕射光学组件3的状态的图。此时，绕射光学组件3仅对所入射的光束F12遍及所有方位赋予所需的发散角。换言之，绕射光学组件3对经由光路传播的传播光束中的一部分光束F12赋予发散角而生成发散角不同的多个光束F11、F12。
因此，当绕射光学组件3配置成仅作用至光束F12时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图13所示，形成八极状的光强度分布24p，所述八极状的光强度分布24p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P51a、P51b、P51c、P51d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P52a、P52b、P52c、P52d。
面光源P51a～P51d所占的区域R51a、R51b、R51c、R51d与图7上的区域R21a～R21d相一致。另一方面，面光源P52a～P52d所占的区域R52a、R52b、R52c、R52d位于与图7上的区域R22a～R22d(图13中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角将区域R22a～R22d相似地放大的形状。
在上述说明中，绕射光学组件3、3a是对入射的光束遍及所有方位赋予所需的发散角，但绕射光学组件3、3a亦可为例如沿着yz平面赋予发散角而沿着xy平面不赋予发散角的构成。具体而言，在图4的构成中，当绕射光学组件3沿着yz平面赋予发散角而沿着xy平面不赋予发散角时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图14所示，形成八极状的光强度分布25p，所述八极状的光强度分布25p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P61a、P61b、P61c、P61d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P62a、P62b、P62c、P62d。
面光源P61a～P61d所占的区域R61a、R61b、R61c、R61d位于与图7上的区域R21a～R21d(图14中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角的大小将区域R21a～R21d仅沿着z方向放大的形状。同样地，面光源P62a～P62d所占的区域R62a、R62b、R62c、R62d位于与图7上的区域R22a～R22d(图14中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角的大小将区域R22a～R22d仅沿着z方向放大的形状。
在图10的构成中，当绕射光学组件3a沿着yz平面赋予发散角而沿着xy平面不赋予发散角时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图15所示，形成八极状的光强度分布26p，所述八极状的光强度分布26p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P71a、P71b、P71c、P71d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P72a、P72b、P72c、P72d。
面光源P71a～P71d所占的区域R71a、R71b、R71c、R71d位于与图7上的区域R21a～R21d(图15中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3a所赋予的比较小的发散角将区域R21a～R21d以比较小的倍率仅沿着z方向放大的形状。同样地，面光源P72a～P72d所占的区域R72a、R72b、R72c、R72d位于与图7上的区域R22a～R22d(图15中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3a所赋予的比较大的发散角将区域R22a～R22d以比较大的倍率仅沿着z方向放大的形状。
在图12的构成中，当绕射光学组件3沿着yz平面赋予发散角而沿着xy平面不赋予发散角时，在微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上，如图16所示，形成八极状的光强度分布27p，所述八极状的光强度分布27p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P81a、P81b、P81c、P81d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P82a、P82b、P82c、P82d。
面光源P81a～P81d所占的区域R81a、R81b、R81c、R81d与图7上的区域R21a～R21d相一致。另一方面，面光源P82a～P82d所占的区域R82a、R82b、R82c、R82d位于与图7上的区域R22a～R22d(图16中以虚线表示)相对应的位置，且具有根据绕射光学组件3所赋予的发散角将区域R22a～R22d仅沿着z方向放大的形状。
在上述说明中，形成有外侧的四极状的面光源为周方向偏光状态且内侧的四极状的面光源为径方向偏光状态的光强度分布22p～27p。然而，例如在图4的构成中，藉由以使经过光强度均匀化构件2的光成为x方向直线偏光的方式进行设定，或者以作用至经由自包含光轴AX的xy平面起-z方向的光路传播的光束F11的方式配置1/2波长板6，可如图17所示，形成八极状的光强度分布28p，所述八极状的光强度分布28p包含四极状且径方向偏光状态的光强度分布P91a、P91b、P91c、P91d及四极状且周方向偏光状态的光强度分布P92a、P92b、P92c、P92d。
并且，虽省略图示，但在例如图10的构成及图12的构成中，藉由以使经过光强度均匀化构件2的光成为x方向直线偏光的方式进行设定，或者以作用至经由自包含光轴AX的xy平面起-z方向的光路传播的光束F11的方式配置1/2波长板6，可形成八极状的光强度分布，所述八极状的光强度分布包含四极状且径方向偏光状态的外侧面光源及四极状且周方向偏光状态的内侧面光源。
在上述说明中，使用偏光变换单元9，如图9所示形成有八极状的光强度分布22p，所述八极状的光强度分布22p包含四极状且周方向偏光状态的光强度分布P31a～P31d及四极状且径方向偏光状态的光强度分布P32a～P32d。然而，可不使用偏光变换单元9，而例如图18所示般使用3个1/2波长板6、6a、6b，形成八极状的光强度分布22p。
在图18所示的示例中，在绕射光学组件3的正前方的位置，并列配置有具有彼此不同的偏光变换特性的3个1/2波长板6、6a、6b。作为一例，1/2波长板6、6a、6b以经由光路传播的传播光束F2中的1/4的光束F21、F22、F23分别入射的方式而配置。因此，传播光束F2中剩余的1/4的光束F24不经过1/2波长板6、6a、6b而抵达至绕射光学组件3。
1/2波长板6如上所述，是以当z方向直线偏光的光入射时，射出在使z方向旋转+90度(在图18的纸面上顺时针旋转90度)而成的x方向上具有偏光方向的x方向直线偏光的光的方式，设定光学轴的方向。1/2波长板6a是以当z方向直线偏光的光入射时，射出在使z方向旋转-45度(图18的纸面上逆时针旋转45度)而成的-45度斜方向上具有偏光方向的-45度斜方向直线偏光的光的方式，设定光学轴的方向。
1/2波长板6b是以当z方向直线偏光的光入射时，射出在使z方向旋转+45度而成的+45度斜方向上具有偏光方向的+45度斜方向直线偏光的光的方式，设定光学轴的方向。在图18所示的示例中，第1光束F21经过1/2波长板6而成为x方向直线偏光，且经过空间光调变器5的第1镜面组件群，形成占据光瞳区域R31c、R31d的面光源P31c、P31d。
第2光束F22经过1/2波长板6a而成为-45度斜方向直线偏光，且经过空间光调变器5的第2镜面组件群，形成占据光瞳区域R32a、R32b的面光源P32a、P32b。第3光束F23经过1/2波长板6b而成为+45度斜方向直线偏光，且经过空间光调变器5的第3镜面组件群，形成占据光瞳区域R32c、R32d的面光源P32c、P32d。
第4光束F24未受到1/2波长板6、6a、6b的作用，是z方向直线偏光，经过空间光调变器5的第4镜面组件群，形成占据光瞳区域R31a、R31b的面光源P31a、P31b。同样地，即使不使用偏光变换单元9，而使用包含例如3个1/2波长板6、6a、6b般的多个偏光组件的偏光构件，亦可形成八极状的光强度分布23p～28p。
再者，在图18中，是1/2波长板6与1/2波长板6a在x方向上相邻，且1/2波长板6与1/2波长板6b在z方向上相邻，但关于3个1/2波长板6、6a、6b的配置，可具有各种形态。即，亦可将3个1/2波长板6、6a、6b中的至少两个1/2波长板沿着xz平面彼此隔开间隔而配置。
在上述说明中，在微型复眼透镜8A的入射面8a上，进而在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上，形成有八极状的光强度分布21p～28p。然而，并不限定于八极状，藉由空间光调变器5的作用，可形成其他多极状(例如四极状、六极状等)的光瞳强度分布、圆环状的光瞳强度分布等。即，本实施形态中，包括包含对姿势个别地进行控制的多个镜面组件5a的空间光调变器5，因此光瞳强度分布的外形形状(包括大小在内的广义概念)的变更的相关自由度较高。
并且，在本实施形态中，包括配置于与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置的1/2波长板6(6a、6b)、以及根据需要配置于光路中的偏光变换单元9，因此光瞳强度分布的偏光状态的变更的相关自由度亦较高。此外，在本实施形态中，包括配置于与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置的作为发散角赋予构件的绕射光学组件3(3a)，因此可形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布。以下，参照图19，说明该点。
图19的上侧的图是关于图7的光瞳强度分布21p上的面光源P22a，示意性地表示沿着通过该面光源P22a的中心在x方向上延伸的剖面的光束剖面(光强度的剖面分布)。通常，当构成空间光调变器的镜面组件的反射面的大小比较大时，构成光瞳强度分布的各面光源的光束剖面容易成为如图19的上侧的图所示的顶帽(top hat)型。
在本实施形态中，绕射光学组件3是与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭而配置，因此绕射光学组件3对入射光束赋予发散角，仅是对朝向空间光调变器5的各镜面组件5a的入射光束赋予发散角。并且。来自空间光调变器5的射出光束的角度方向的分布经由中继光学系统7，变换为微型复眼透镜8A的入射面8a的照明光瞳上的位置分布。
因此，作为发散角赋予构件的绕射光学组件3自光路退避时所获得的光瞳强度分布21p上的面光源P22a，藉由插入至光路中的绕射光学组件3的发散角赋予作用，而变为图9所示的光瞳强度分布22p上的面光源P32a。即，面光源P32a所占的区域R32a成为如下形状：根据绕射光学组件3赋予至入射光束F12的发散角的大小，将面光源P22a所占的区域R22a相似地放大。
其结果为，伴随着藉由绕射光学组件3的发散角赋予作用，面光源P32a的外形形状自面光源P22a的外形形状相似地放大变化，面光源P32a的光束剖面亦自面光源P22a的顶帽型(top hat)的光束剖面发生性状上的变化。具体而言，沿着通过面光源P32a的中心在x方向上延伸的剖面的光束剖面如图19的下侧的图所示，成为光强度自中央向周边缓慢减少的性状。
光束剖面的性状随着外形形状的变化而变化的方面，对于光瞳强度分布22p上外形形状藉由绕射光学组件3的发散角赋予作用而放大的其他面光源P31a～P31d、P32b～P32d而言亦是同样。此外，对于其他光瞳强度分布23p～28p上外形形状藉由绕射光学组件3、3a的发散角赋予作用而放大的面光源而言亦是同样。
并且，光束剖面的性状伴随着光瞳强度分布上的任意面光源的外形形状的变化而变化的程度，取决于发散角赋予构件对形成该面光源的光束所赋予的发散角的大小。换言之，藉由在光路中配置对形成光瞳强度分布上的任意面光源的光束赋予所需的发散角的发散角赋予构件，可使该面光源的光束剖面具有所需的性状。
如以上所述，在本实施形态的照明光学系统(1～12A)中，在微型复眼透镜8A的正后方的照明光瞳上，可形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布。在本实施形态的曝光装置(1～WS)中，在使用形成具有所需的光束剖面的光瞳强度分布的照明光学系统(1～12A)、根据欲转印的屏蔽M的图案的特性而实现的适当的照明条件下，可将微细图案准确地转印至晶圆W。
并且，在上述实施形态中，自光源LS射出的具有不均匀的光束剖面的光，变为已藉由光强度分布均匀化构件2的作用而提高强度分布的均匀性的光，入射至空间光调变器5的排列面。即，藉由光强度分布均匀化构件2的作用，入射至空间光调变器5的各镜面组件5a的光束的光强度分布得到均匀化，进而自各镜面组件5a射出的光束的光强度分布亦得到均匀化。其结果为，光瞳强度分布形成时，欲驱动多个镜面组件5a的空间光调变器5的控制性得到提高。
再者，在上述实施形态中，使用光强度均匀化构件2对绕射光学组件3a供给大致均匀的强度分布的光。然而，例如在图10中，亦可对将入射光束变换为第1发散光束的第1区域与将入射光束变换为第2发散区域的第2区域，供给光强度彼此不同的光。此处，第1发散光束的第1发散角大于第2发散光束的第2发散角，因此当将光强度分布大致均匀的光导入至空间光调变器5的排列面时，藉由经过空间光调变器5的第2发散光束所生成的光瞳上的区域R42a～R42d的亮度，低于藉由经过空间光调变器5的第1发散光束所生成的光瞳上的区域R41a～R41d的亮度。在此种情形时，只要将成为如下光强度的光导入至绕射光学组件3a即可，即，绕射光学组件3a的第2区域的光强度大于第1区域的光强度的光。
如上所述，作为将来自光源的光设定为如下光强度分布的光强度分布设定构件，即，所述光强度分布是入射至可视为发散角赋予构件的绕射光学组件3a的第1区域的光强度强于入射至第2区域的光强度，可使用在作为波前分割组件的透镜数组2a的各个射出侧设置有楔形状光学构件的组件与中继光学系统2b的组合、在远场形成阶梯状的光强度分布的绕射光学组件与中继光学系统2b的组合等。
并且，对控制部CR，根据需要，自光束监视器BM供给空间光调变器5的排列面上的光强度分布的监视结果(测量结果)。此时，控制部CR随时参照关于光束监视器BM的光强度分布的监视结果，根据自光源LS供给的光的光束剖面的经时性的变动，对空间光调变器5进行适当控制，藉此可稳定地形成所需的光瞳强度分布。
在上述说明中，作为配置于光源LS与空间光调变器5之间的光路中、且使入射至空间光调变器5的排列面的光的强度分布的均匀性提高的光强度均匀化构件，是使用作为波前分割组件的透镜数组2a及中继光学系统2b。然而，亦可使用例如内面反射型的光学积分器(典型的是杆(rod)型积分器)构成光强度均匀化构件。并且，例如亦可使用底下组件作为波前分割组件，而构成光强度均匀化构件，即，将透镜数组2a的多个透镜组件作为具有与该些透镜组件同等的功能的绕射面或反射面的绕射光学组件数组或反射组件数组。
光强度分布均匀化构件中，重要的是自该构件射出的光束的光强度分布的均匀性优于入射至该构件的光束的光强度分布的均匀性，而自该构件射出的光束的光强度分布亦可不完全均匀。可在光源与空间光调变器之间的光路的较中间位置更靠光源侧，配置光强度分布均匀化构件。
在上述说明中，作为对入射光束赋予发散角而射出的发散角赋予构件，是使用绕射光学组件3。然而，并不限定于绕射光学组件，并不限定于此，亦可使用例如透镜数组般的折射型组件、例如镜面数组般的反射型组件、例如扩散板般的散射型组件等构成发散角赋予构件。
在上述说明中，作为偏光构件，是使用配置于传播光束中的一部分光束行进的光路中的1/2波长板6。然而，并不限定于1/2波长板，亦可使用例如配置于传播光束中的一部分光束行进的光路中的1/4波长板、旋光组件等构成偏光构件。换言之，作为偏光构件，可使用将所入射的光的偏光状态实质上无光量损耗地变为其他偏光状态的构件。当使用包含1/4波长板的偏光构件时，可将光瞳强度分布上的任意面光源的偏光状态设定为所需的楕圆偏光。
旋光组件具有平行平面板的形态，藉由底下材料而形成，所述材料为具有旋旋光性的光学材料即结晶材料，例如水晶。并且，旋光组件配置成其入射面(进而射出面)与光轴AX正交，其结晶光学轴与光轴AX的方向大致一致(即与入射光的行进方向大致一致)。当使用包含旋光组件的偏光构件时，可将光瞳强度分布上的任意面光源的偏光状态设定为所需的直线偏光。此处，具有旋旋光性的光学材料可视为在入射至该光学材料的右旋圆偏光成分与左旋圆偏光成分之间赋予相位差的材料，波长板可视为在入射至该波长板的彼此正交的偏光成分之间赋予相位差的构件。如此一来，偏光构件可视为在入射至该偏光构件的光中的某个特定的偏光成分、与不同于该某个特定的偏光成分的偏光状态的其他偏光成分之间赋予相位差的构件。
再者，在图1中，为了易于理解整个装置的图标以及空间光调变器5的作用，以再成像光学系统4的光轴AX以及中继光学系统7的光轴AX与空间光调变器5的排列面形成45度的方式而构成。然而，并不限定于该构成，例如，如图20所示，亦可构成为藉由导入一对光路弯曲镜面MR2、MR3，而使作为入射光轴的再成像光学系统4的光轴AX以及作为射出光轴的中继光学系统7的光轴AX与空间光调变器5的排列面形成小于45度的角度。图20中，表示沿着自1/2波长板6至微型复眼透镜8A为止的光路的主要部分构成。
上述说明中，已揭示作为发散角赋予构件的绕射光学组件3配置于与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置的示例。然而，并不限定于此，亦可在包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间内配置发散角赋予构件。此处，所谓“共轭空间”，是指在底下所述两个光学组件之间的空间，即，在相邻于与空间光调变器的排列面成光学共轭的共轭位置的前侧的具有放大率的光学组件，以及相邻于上述共轭位置的后侧的具有放大率的光学组件之间的空间。再者，在“共轭空间”内，亦可存在不具有放大率的平行平面板或平面镜。
并且，上述说明中，已揭示作为偏光构件的1/2波长板6配置于与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置的示例。然而，并不限定于此，亦可将偏光构件配置于空间光调变器的排列面的附近的位置、或包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间。
并且，在上述说明中，已揭示如下示例：作为发散角赋予构件的绕射光学组件3以及作为偏光构件的1/2波长板6在较空间光调变器5更靠光源侧的光路中，配置于与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置。然而，并不限定于此，例如，如图21所示，在较空间光调变器5更靠被照射面侧的光路中，在与空间光调变器5的排列面大致成光学共轭的位置配置绕射光学组件3以及1/2波长板6，亦可获得与上述实施形态相同的效果。或者，如图21中以虚线所示，亦可在较空间光调变器5更靠光源侧的平行光路中配置1/2波长板6。图21中，表示沿着自光路弯曲镜面MR2或1/2波长板6至微型复眼透镜8A为止的光路的主要部分的构成。
如上所述，关于发散角赋予构件、偏光构件与空间光调变器之间的位置关系，可具有各种形态。即，若着重于发散角赋予构件的配置，则可配置于较空间光调变器更靠光源侧的光路中包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间，或者配置于较空间光调变器更靠被照射面侧的光路中包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间。
若着重于偏光构件的配置，则并不限定于发散角赋予构件的光源侧的附近位置，亦可配置于发散角赋予构件的被照射面侧的附近位置、空间光调变器的光源侧的附近位置、空间光调变器的被照射面侧的附近位置、较空间光调变器更靠光源侧的光路中包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间、较空间光调变器更靠被照射面侧的光路中包含与空间光调变器的排列面成光学共轭的面的共轭空间。
但是，如上述实施形态，藉由在较空间光调变器5更靠光源侧的光路中配置作为偏光构件的1/2波长板6，可获得如下效果：经过1/2波长板6而生成的偏光状态不同的多个光束与空间光调变器5中的多个镜面组件群的对应关系变得单纯，进而空间光调变器5的控制变得容易。并且，藉由在较作为发散角赋予构件的绕射光学组件3更靠光源侧的光路中配置作为偏光构件的1/2波长板6，可获得如下效果：基于发散角比较小的入射光，获得所需的直线偏光状态的射出光。
并且，入射至配置作为偏光构件的1/2波长板6的面的光束的光强度分布无需为均匀的分布(顶帽型的分布)。例如，亦可为在与作为偏光构件的1/2波长板6的移动方向正交的方向上变化的光强度分布。
图22(a)是表示作为偏光构件的1/2波长板6与入射至该1/2波长板6的光束F1的关系的图，图22(b)是表示光束F1的X方向剖面的光强度分布的图，图22(c)是表示光束F1的Y方向剖面的光强度分布的图。
如图22所示，若作为偏光构件的1/2波长板6的移动方向上的光强度分布为大致均匀，则存在如下优点：易于变更1/2波长板6的位置的控制等，以变更光瞳强度分布上的多个偏光状态的面积.强度比。
在上述实施形态中，作为包含呈二维排列且被个别地控制的多个镜面组件的空间光调变器，是使用可对呈二维排列的多个反射面的方向(角度：倾斜度)个别地进行控制的空间光调变器5。然而，并不限定于此，例如亦可使用可对呈二维排列的多个反射面的高度(位置)个别地进行控制的空间光调变器。作为此种空间光调变器，例如可使用美国专利第5,312,513号公报及美国专利第6,885,493号公报的图1d中所揭示的空间光调变器。在该些空间光调变器中，可藉由形成二维的高度分布而对入射光赋予与绕射面相同的作用。再者，亦可根据例如美国专利第6,891,655号公报、美国专利公开第2005/0095749号公报的揭示，对上述包含呈二维排列的多个反射面的空间光调变器进行变形。
在上述实施形态中，空间光调变器5包括在规定面内呈二维排列的多个镜面组件5a，但并不限定于此，亦可使用包含在规定面内排列且被个别地控制的多个透过光学组件的透过型空间光调变器。
在上述实施形态中，可使用基于规定的电子数据形成规定图案的可变图案形成装置来代替屏蔽。再者，作为可变图案形成装置，例如可使用包含基于规定的电子数据而驱动的多个反射组件的空间光调变组件。使用空间光调变组件的曝光装置例如已揭示于美国专利公开第2007/0296936号公报。并且，除了如上所述的非发光型的反射型空间光调变器以外，亦可使用透过型空间光调变器，且亦可使用自发光型的图像显示组件。
上述实施形态的曝光装置是藉由以保持规定的机械精度、电气精度、光学精度的方式，将包含本案的申请专利范围中所列举的各构成要素的各种子系统(subsystem)加以组装而制造。为了确保该些各种精度，在该组装的前后，对各种光学系统进行用以达成光学精度的调整，对各种机械系统进行用以达成机械精度的调整，对各种电气系统进行用以达成电气精度的调整。由各种子系统组装成曝光装置的组装步骤包括各种子系统相互之间的机械连接、电路的配线连接、气压回路的配管连接等。当然，在由该各种子系统组装成曝光装置的组装步骤之前，存在各子系统各自的组装步骤。当将各种子系统组装成曝光装置的组装步骤结束后，进行综合调整，确保作为整个曝光装置的各种精度。再者，曝光装置的制造亦可在已对温度及洁净度等进行管理的无尘室(clean room)内进行。
其次，说明使用上述实施形态的曝光装置的组件制造方法。图23是表示半导体组件的制造步骤的流程图。如图23所示，在半导体组件的制造步骤中，在成为半导体组件的基板的晶圆W上蒸镀金属膜(步骤S40)，在该所蒸镀的金属膜上涂布作为感旋光性材料的光阻剂(步骤S42)。接着，使用上述实施形态的投影曝光装置，将形成于屏蔽(标线片(reticle))M上的图案转印至晶圆W上的各摄影(shot)区域(步骤S44：曝光步骤)，进行已结束该转印的晶圆W的显影，即进行转印有图案的光阻剂的显影(步骤S46：显影步骤)。
其后，将藉由步骤S46而生成于晶圆W的表面上的抗蚀图案作为屏蔽，对晶圆W的表面进行蚀刻等的加工(步骤S48：加工步骤)。此处，所谓抗蚀图案是已生成与藉由上述实施形态的投影曝光装置而转印的图案相对应的形状的凹凸的光阻剂层，该凹部贯通光阻剂层。在步骤S48中，经由该抗蚀图案进行晶圆W的表面的加工。步骤S48中所进行的加工中，例如包括晶圆W的表面的蚀刻或金属膜等的成膜中的至少一者。再者，在步骤S44中，上述实施形态的投影曝光装置将涂布有光阻剂的晶圆W作为感旋光性基板即底板(plate)P而进行图案的转印。
图24是表示液晶显示组件等液晶组件的制造步骤的流程图。如图24所示，在液晶组件的制造步骤中，依次进行图案形成步骤(步骤S50)、彩色滤光片形成步骤(步骤S52)、单元(cell)组装步骤(步骤S54)以及模块组装步骤(步骤S56)。在步骤S50的图案形成步骤中，在作为底板P的涂布有光阻剂的玻璃基板上，使用上述实施形态的投影曝光装置形成电路图案以及电极图案等规定的图案。在该图案形成步骤中包括：曝光步骤，使用上述实施形态的投影曝光装置将图案转印至光阻剂层；显影步骤，进行转印有图案的底板P的显影，即进行玻璃基板上的光阻剂层的显影，生成与图案相对应的形状的光阻剂层；以及加工步骤，经由该已显影的光阻剂层对玻璃基板的表面进行加工。
在步骤S52的彩色滤光片形成步骤中，形成呈矩阵状排列多个与红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B)相对应的3个点的组的彩色滤光片，或者形成沿着水平扫描方向排列有多个R、G、B的3根条带状滤光片的组的彩色滤光片。在步骤S54的单元组装步骤中，使用藉由步骤S50而形成有规定图案的玻璃基板、以及藉由步骤S52而形成的彩色滤光片，组装液晶面板(液晶单元)。具体而言，例如藉由将液晶注入至玻璃基板与彩色滤光片之间而形成液晶面板。在步骤S56的模块组装步骤中，对藉由步骤S54组装而成的液晶面板，安装使该液晶面板进行显示动作的电路以及背光源等各种零件。
并且，本发明并不限定于应用于半导体组件制造用的曝光装置，亦可广泛应用于例如形成于方型玻璃底板(glass plate)上的液晶显示组件或电浆显示器等显示器装置用的曝光装置，或者用以制造摄像组件(电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)等)、微机械(micromachine)、薄膜磁头及DNA(deoxyribonucleic acid)芯片等各种组件的曝光装置。此外，本发明亦可应用于使用光微影(photolithography)步骤制造各种组件的形成有屏蔽图案的屏蔽(光罩、标线片等)时的曝光步骤(曝光装置)中。
再者，在上述实施形态中，是使用ArF准分子雷射光(波长：193nm)或KrF准分子雷射光(波长：248nm)作为曝光光，但并不限定于此，亦可对其他适当的雷射光源应用本发明，例如对供给波长157mn的雷射光的F2雷射光源等应用本发明。
而且，在上述实施形态中，亦可应用所谓液浸法，即，用具有大于1.1的折射率的介质(典型而言为液体)填满投影光学系统与感旋光性基板之间的光路的方法。此时，作为在投影光学系统与感旋光性基板之间的光路中填满液体的方法，可采用如国际公开第WO99/49504号小册子(pamphlet)中所揭示的局部地填满液体的方法、如日本专利特开平6-124873号公报中所揭示的使保持着曝光对象的基板的平台在液槽中移动的方法、或如日本专利特开平10-303114号公报中所揭示在平台上形成规定深度的液体槽，在该液体槽中保持基板的方法等。此处，作为参照，援引国际公开第WO99/49504号小册子、日本专利特开平6-124873号公报以及日本专利特开平10-303114号公报的教示。
并且，在上述实施形态中，是将本发明应用于曝光装置中对屏蔽(或晶圆)进行照明的照明光学系统，然而并不限定于此，亦可将本发明应用于对屏蔽(或晶圆)以外的被照射面进行照明的一般的照明光学系统。
然而，使用空间光调变器形成位于照明光学系统的光瞳面上的光量分布(光瞳形状)，亦可视为如下方法：在该光瞳面上，形成以规定排列组合着藉由来自空间光调变器的多个镜面组件的反射光而形成的多个微小图案(微小区域)的图像(光量分布)。此时，由于镜面组件的数量较多，因此当被赋予某个作为目标的光瞳形状时，如何有效地计算用以获得该光瞳形状的全部微小图案的位置(相对应的镜面组件的倾斜角的设定值)的排列是个问题。
此外，藉由经由多个光学滤光片照射照明光，亦可将该镜面组件的数组分成多个群组，按群组对各微小图案的光量进行控制，所述多个光学滤光片是将多个镜面组件呈数组例如并列地配置，且彼此之间透过率可多阶段地控制。当如上所述可按群组对光瞳面上的微小图案的光量等的状态进行控制时，如何有效地计算各微小图案的位置及各微小图案的状态的相关变量的组合成为问题。
鉴于上述情况，作为进一步欲解决的课题可列举如下：当使多个微小图案或微小区域等组合起来形成与作为目标的光量分布或目标图像等相近的光量分布等时，可有效地计算多个微小图案或微小区域等的位置、状态的组合。
以下，参照图25～图31，说明涉及空间光调变器的动作的相关控制方法的第2实施形态。
图25表示第2实施形态的曝光装置EX的概略构成。作为一例，曝光装置EX是包含扫描步进器(scanning stepper)(扫描仪)的扫描曝光型曝光装置(投影曝光装置)。图25中，曝光装置EX包括：光源10，产生曝光用的照明光(曝光光)IL；以及照明光学系统ILS，利用来自光源10的照明光IL对标线片R(屏蔽)的图案面即标线片面Ra(被照射面)进行照明。此外，曝光装置EX包括：标线片平台RST，移动标线片R；投影光学系统PL，将标线片R的图案的像投影至晶圆W(感光基板)的表面；晶圆平台WST，移动晶圆W；主控制系统35，包含对整个装置的动作进行统括控制的计算机；以及各种控制系统等。
以下，与投影光学系统PL的光轴AX平行地设定Z轴，在垂直于Z轴的平面内沿着与图25的纸面平行的方向设定X轴，沿着垂直于图25的纸面的方向设定Y轴而进行说明。在第2实施形态中，曝光时的标线片R以及晶圆W的扫描方向是与Y轴平行的方向(Y方向)。并且，将围绕着与X轴、Y轴及Z轴平行的轴的旋转方向(倾斜方向)设为θx方向、θy方向及θz方向而进行说明。
作为光源10，例如使用脉波式(pulse)发出波长193nm的直线偏光的雷射光的ArF准分子雷射光源。再者，作为光源10，亦可使用供给波长248nm的雷射光的KrF准分子雷射光源、或产生自固体雷射光源(YAG(YttriumAluminum Garnet)雷射、半导体雷射等)输出的雷射光的高谐波(higherharmonics wave)的高谐波产生装置等。
图25中，包含自藉由未图示的电源部而控制的光源10发出的雷射光的直线偏光的照明光IL，经由包含光束扩展器(beam expander)11的传递光学系统、用以调整偏光方向及偏光状态的偏光光学系统12、以及光路弯曲用的镜面M1，作为大致平行光束入射至可设置第1组绕射光学组件群19A、第2组绕射光学组件群19B以及第3组绕射光学组件群19C的照明区域50(参照图27)。绕射光学组件群19A～19C包括分别在横切照明光IL的光路的方向上相邻而配置的多个绕射光学组件(diffractive optical element：DOE)。发散角可变部18构成为包含驱动机构20，该驱动机构20用以在照明光路中设置绕射光学组件群19A～19C以及绕射光学组件群19A～19C内的任一绕射光学组件(以下称为DOE)，或将该照明光路设定为不设置DOE的直通的状态。
如图27所示，绕射光学组件群19A包括第1DOE19A1、第2DOE19A2及第3DOE19A3，这些DOE是以能够沿着长边方向横切第1区域51A、第2区域51B及第3区域51C中的第1区域51A的方式而链接，分别具有与区域51A大致相同的大小，所述第1区域51A、第2区域51B及第3区域51C是将照明光IL的照明区域50(照明光路)大致三等分而成的彼此大致相同的长方形。DOE19A1～19A3连结着可一体地沿着导引部移动的可动部20A，可藉由可动部20A而沿着长边方向移动DOE19A1～19A3，藉此可将DOE19A1～19A3中的任一者设置于区域51A，或将区域51A设定为直通的状态。
同样地，绕射光学组件群19B及绕射光学组件群19C包括分别具有与DOE19A1、19A2、19A3相同的构成且同样地沿着长边方向连结的DOE19B1、19B2、19B3以及DOE19C1、19C2、19C3。关于DOE19B1～19B3及DOE19C1～19C3，亦可分别藉由可动部20B及可动部20C沿着长边方向移动，而将其中任一个设置于区域51B及区域51C，或将区域51B、51C设定为直通的状态。可动部20A～20C的动作是藉由在图25的主控制系统35的控制下的照明控制部36而控制。图25的驱动机构20构成为包含可动部20A～20C。
图27中，当区域51A～51C为直通的情形时，入射至区域51A～51C的包含以虚线表示的大致平行光束的照明光IL直接作为以实线表示的照明光IL1而通过区域51A～51C。并且，当在区域51A、51B、51C设置有彼此相同的构成的DOE19A1、19B1、19C1时，入射至DOE19A1～19C1的照明光IL变换为具有第1孔径角(aperture angle)的照明光IL2而通过区域51A～51C。并且，当在区域51A、51B、51C中设置有彼此相同的构成的DOE19A2、19B2、19C2或DOE19A3、19B3、19C3时，入射至这些DOE的照明光IL分别变换为具有第2孔径角(＞第1孔径角)或第3孔径角(＞第2孔径角)的照明光IL3或照明光IL4而通过区域51A～51C。
DOE19A1～19A3等可藉由利用光微影步骤或压花(embossing)步骤等，在透光性的玻璃基板或合成树脂的基板的一面上形成干涉条纹状的二维的凹凸图案来制造。DOE19A2的凹凸图案较DOE19A1的图案更微细，DOE19A3的凹凸图案较DOE19A2的图案更微细。在第2实施形态中，在区域51A～51C内设置绕射光学组件群19A～19C中任意的DOE，或者将区域51A～51C设为直通状态，藉此可将通过区域51A～51C的照明光的孔径角彼此独立地设定为大致为0、第1孔径角、第2孔径角或第3孔径角中的任意角度。
图25中，已通过可设置绕射光学组件群19A～19C的照明区域的照明光经由包含透镜13a及透镜13b的中继光学系统13，以规定的较小的入射角倾斜入射至空间光调变器(spatial light modulator：SLM)14的多个微小的镜面组件16的反射面，所述多个微小的镜面组件16的围绕着分别正交的两个轴的倾斜角为可变化的。绕射光学组件群19A～19C的设置面与镜面组件16的数组的平均配置面关于中继光学系统13大致共轭。空间光调变器14(以下称为SLM14)包括：镜面组件16的数组；驱动基板部15，支持并驱动各镜面组件16；以及SLM控制系统17，控制各镜面组件16的倾斜角。
图26(A)是表示SLM14的一部分的放大立体图。图26(A)中，在SLM14的驱动基板部15的表面上，支持着在大致Y方向及Z方向上以固定间距(pitch)相接近而排列的镜面组件16的数组。作为一例，镜面组件16的宽度为数μm～数十μm，镜面组件16的大致Y方向以及Z方向的排列数为数十～数百左右。此时，镜面组件16的个数总共为例如数千～三十万左右。
如上所述，设置有镜面组件16的数组以及与该镜面组件16的数组相对应的驱动机构的驱动基板部15，例如可利用微机电系统(Microelectromechanical Systems：MEMS)技术来制造。作为此种空间光调变器，例如可使用欧洲专利公开第779530号说明书或美国专利第6,900,915号说明书等中所揭示的空间光调变器。再者，镜面组件16为大致正方形的平面镜面，但是镜面组件16的形状亦可为矩形等任意形状。
并且，如图28(A)所示，SLM14的镜面组件16的数组的排列区域被分成彼此为相同宽度的第1排列区域52A、第2排列区域52B、以及第3排列区域52C。并且，将全部镜面组件16的个数设为N，在排列区域52A、52B及52C内，分别在第1个位置P1至第N1个(N1是成为大致N/3的整数)位置PN、第(N1+1)个位置至第N2个(N2是成为大致2N/3的整数)位置PN2、以及第(N2+1)个位置至第N个位置PN，配置有镜面组件16。SLM14的排列区域52A、52B、52C分别关于图25的中继光学系统13，与可配置图27的绕射光学组件群19A、19B、19C的区域51A、51B、51C成大致共轭。
因此，照明光IL1～IL4分别通过区域51A～51C而入射至SLM14的排列区域52A～52C内，所述照明光IL1～IL4的孔径角被设定为0或第1孔径角～第3孔径角中的任一者。并且，入射至各镜面组件16的照明光直接被反射，因此藉由SLM14的排列区域52A～52C内的镜面组件16而反射的照明光的孔径角与分别通过区域51A～51C的照明光的孔径角大致相同。再者，将中继光学系统13的倍率设为大致相等。
图25中，SLM14根据照明条件，使来自多个镜面组件16的反射光照射至下述微透镜数组25的入射面25I，藉此在入射面25I上形成规定的光量分布(光强度分布)。作为一例，当进行普通照明或环状照明时，SLM14使照明光反射，而在其入射面25I上于圆形区域或圆环状的区域形成强度更大的光强度分布。并且，在二极照明或四极照明时，在两处区域或四处区域形成强度更大的光强度分布，进行所谓优化照明时，是对应于标线片R的图案形成优化的复杂形状的光量分布。与标线片R对应的照明条件的信息记录于磁性记忆装置等记忆装置39内的曝光数据文件(data file)中。主控制系统35将自该曝光数据文件读出的照明条件的信息供给至照明控制部36内的控制部，根据该照明条件的信息，该控制部经由SLM控制系统17控制SLM14的全部的镜面组件16的倾斜角，且藉由驱动机构20将选自绕射光学组件群19A～19C中的DOE设置于照明光路中，或将该照明光路设为直通(详细情况后述)。
经SLM14的多个镜面组件16反射的照明光沿着照明光学系统ILS的光轴AXI，入射至将照明光IL变换为平行光的入射光学系统21。通过入射光学系统21的照明光经由包含第1透镜系统22a及第2透镜系统22b的中继光学系统22，入射至微透镜数组25的入射面25I。镜面组件16的数组的平均配置面与入射面25I大致在光学上处于傅立叶变换的关系。微透镜数组25以在Z方向及Y方向上大致密接的方式配置有多个微小的透镜组件，微透镜数组25的射出面成为照明光学系统ILS的光瞳面IPP(与射出光瞳成共轭的面)。在该光瞳面IPP(以下称为照明光瞳面IPP)上，藉由波前分割而形成包含多个二次光源(光源像)的面光源。
微透镜数组25是并列配置有多个微小光学系统，因此入射面25I上的全局性光量分布(光强度分布)直接被传递至作为射出面的照明光瞳面IPP。换言之，这表示形成于入射面25I上的全局性光量分布与整个二次光源的全局性光量分布为大致相同或较高的关联性。此处，入射面25I是与照明光瞳面IPP等价的面(光量分布为大致相似的面)，形成于入射面25I上的照明光的任意的光量分布的形状(以光强度达到规定位准(level)的轮廓线所围成的区域的形状)直接成为照明光瞳面IPP上的光量分布的形状即光瞳形状。再者，亦可使用复眼透镜来代替微透镜数组25。并且，作为复眼透镜，亦可使用例如美国专利第6913373号说明书中所揭示的柱状微型复眼透镜。
在第2实施形态中，在照明光瞳面IPP上设置有照明孔径光阑26。图26(B)是表示作为目标的光量分布55的一例，所述光量分布55是在入射面25I(进而在照明光瞳面IPP)上经照明孔径光阑26设定的相干因子(coherencefactor)(σ值)为1的圆周54内。光量分布55例如是对标线片R而言优化的分布。并且，在图25中，作为一例，自绕射光学组件群19A、19C的设置面起分别具有第1孔径角及第3孔径角的照明光IL2、IL4入射至镜面组件16的数组。此时，经镜面组件16反射的照明光IL2(或IL4)在微透镜数组25的入射面25I(照明光瞳面IPP)上形成第二大直径d2(或最大直径d4)的圆形的微小光量分布即点图案(dot pattern)53B(或53D)(参照图28(A))。即，入射至SLM14的镜面组件16的照明光的孔径角越大，经该镜面组件16反射而入射至入射面25I的光的点图案的直径越大。
此外，如图27所示，例如设为于在照明区域50内的区域51A未设置DOE(直通状态)，在区域51B及区域51C分别设置有DOE19B1及DOE19C2的状态下，对照明区域50照射照明光IL。此时，如图28(A)所示，藉由经SLM14的第1排列区域52A(与区域51A成大致共轭的区域)内的任意的镜面组件16A1、16A2所反射的照明光IL1而形成于入射面25I(进而照明光瞳面IPP，以下相同)的任意位置PA1、PA2的点图案53A的直径共同为最小的d1。并且，藉由经SLM14的第2排列区域52B(与区域51B成大致共轭的区域)内的任意的镜面组件16B1、16B2所反射的照明光IL2而形成于入射面25I的任意位置PB1、PB2的点图案53B的直径共同为d2，藉由经SLM14的第3排列区域52C(与区域51C成大致共轭的区域)内的任意的镜面组件16C1、16C2所反射的照明光IL3而形成于入射面25I的任意位置PC1、PC2的点图案53C的直径共同为d3。此外，假设在图27的区域51A内设置有DOE19A3时，在图28的入射面25I的位置PA1、PA2，形成以虚线表示的最大直径d4的点图案53D。
如上所述在第2实施形态中，藉由经SLM14的排列区域52A、52B、52C内的各镜面组件16所反射的照明光，而形成于入射面25I(照明光瞳面IPP)的点图案的二维位置(Y方向及Z方向的位置)，可在至少包含σ值为1的圆周54内的区域的可动范围内任意设定。藉由各镜面组件16的反射光而形成于入射面25I的点图案的二维位置，可藉由控制围绕着各镜面组件16的正交的两个轴的倾斜角来控制。
另一方面，藉由经排列区域52A、52B、52C内的各镜面组件16所反射的照明光，而形成于入射面25I的点图案的状态的相关变量即直径d，是在排列区域52A、52B、52C中的每个排列区域中共同设定为d1、d2、d3、d4中的任一个。直径d1～d4的大小存在以下关系，最小直径d1例如设定得小于构成微透镜数组25的各透镜组件的剖面形状的短边方向的宽度。
d1＜d2＜d3＜d4       (1)
在该排列区域52A～52C中的每个排列区域中共同设定的点图案的直径d，可根据自图25的发散角可变部18的绕射光学组件群19A～19C中选择哪个DOE设置于照明光路的区域51A～51C来控制。再者，在第2实施形态中形成于入射面25I的点图案53A～53D是微小的圆形。相对于此，根据图25的中继光学系统22的数值孔径等，亦可能出现如下情况：藉由SLM14的镜面组件16的反射光，在入射面25I上，如图28(B)所示，形成每边宽度例如为d1～d4的大致正方形(与镜面组件16的形状大致相似)的点图案57A～57D。再者，SLM14的排列区域52A～52C亦可为至少2个，点图案53A～53D等的种类(直径或宽度d1～d4的个数)为至少2种(例如亦可仅为点图案53A、53B)即可。
在图25中，在中继光学系统22的第1透镜22a与第2透镜22b之间设置分束器BS1，来自照明光且经分束器BS1而分岔的光束经由聚光透镜23入射至CCD或互补金氧半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型的二维的摄像组件24的受光面。摄像组件24的摄像信号被供给至照明控制部36内的特性测量部。摄像组件24的受光面HP1设定为藉由聚光透镜23，与微透镜数组25的入射面25I成共轭。换言之，摄像组件24的受光面亦为与照明光瞳面IPP实质上等价的面，在摄像组件24的受光面上形成与照明光瞳面IPP的光量分布大致相似的光量分布。照明控制部36内的特性测量部可自摄像组件24的检测信号来测量照明光瞳面IPP的光量分布(光瞳形状)。
再者，测量照明光学系统ILS的光瞳形状的监视装置亦可设置于标线片平台RST或晶圆平台WST上。来自形成于照明光瞳面IPP上的面光源的照明光IL经由第1中继透镜28、标线片遮帘(固定视场光阑以及可变视场光阑)29、第2中继透镜30、光路弯曲用的镜面31以及聚光光学系统32，以均匀的照度分布对标线片面Ra的例如在X方向上细长的照明区域进行照明。照明光学系统ILS构成为包含如下部分：自光束扩展器11至发散角可变部18为止的光学构件、中继光学系统13、SLM14、自入射光学系统21至微透镜数组25为止的光学构件、以及自照明孔径光阑26至聚光光学系统32为止的光学系统。照明光学系统ILS的各光学构件支持于未图示的框架。
并且，在主控制系统35上连接有：输入输出装置34，例如在与主计算机(未图示)之间授受标线片R的照明条件等信息；运算装置40，求出用以获得作为目标的光量分布的SLM14的各镜面组件16的倾斜角以及选自绕射光学组件群19A～19C中的DOE的种类；以及记忆装置39。运算装置40亦可为构成主控制系统35的计算机的软件上的功能。照明装置8构成为包含光源10、照明光学系统ILS、输入输出装置34、照明控制部36、运算装置40以及记忆装置39。
在来自照明光学系统ILS的照明光IL下，标线片R的照明区域内的图案经由两侧(或在晶圆侧为单侧)远心(telecentric)的投影光学系统PL，以规定的投影倍率(例如1/4、1/5等)投影至晶圆W的一个摄影区域的曝光区域。照明光瞳面IPP与投影光学系统PL的光瞳面(与射出光瞳成共轭的面)成共轭，在投影光学系统PL的光瞳面上设置有孔径光阑AS。晶圆W包含以规定厚度在硅等的基材的表面上涂布有光阻剂(感光材料)者。
而且，标线片R是吸附保持于标线片平台RST的上表面，标线片平台RST是可沿着Y方向以固定速度移动，且至少可沿着X方向、Y方向及θz方向移动而载置于未图示的标线片基底的上表面(与XY平面平行的面)。标线片平台RST的二维位置是藉由未图标的雷射干涉仪来测量，根据该测量信息，主控制系统35经由包含线性马达等的驱动系统37来控制标线片平台RST的位置及速度。
另一方面，晶圆W经由晶圆固持器(未图示)吸附保持于晶圆平台WST的上表面，晶圆平台WST在未图示的晶圆基底的上表面(与XY平面平行的面)上可沿着X方向、Y方向移动，并且可沿着Y方向以固定速度移动。晶圆平台WST的二维位置是藉由未图标的雷射干涉仪或编码器(encoder)来测量，根据该测量信息，主控制系统35经由包含线性马达等的驱动系统38来控制晶圆平台WST的位置及速度。再者，亦可包括用以进行标线片R及晶圆W的校准(alignment)的校准系统(未图标)。
藉由曝光装置EX进行晶圆W的曝光时作为基本动作，主控制系统35自曝光数据文件读出标线片R的照明条件，将所读出的照明条件设定于照明控制部36。接着，藉由晶圆平台WST的移动(步进(step)移动)，晶圆W移动至扫描开始位置。其后，开始光源10的发光，一面利用标线片R的图案的藉由投影光学系统PL而形成的像来对晶圆W进行曝光，一面经由标线片平台RST以及晶圆平台WST将投影倍率作为速度比而同步地移动标线片R以及晶圆W，藉此将标线片R的图案像扫描曝光至晶圆W的一个摄影区域。藉由如此重复晶圆W的步进移动与扫描曝光的步进及扫描(step and scan)动作，在最佳照明条件下将标线片R的图案的像曝光至晶圆W的全部摄影区域。
其次，参照图29的流程图，说明如下动作的一例：在曝光装置EX中，于照明光瞳面IPP(入射面25I)上将经优化的光量分布(光瞳形状)设定于标线片R。该动作是藉由主控制系统35来控制。首先，在图29的步骤102中，将标线片R载入(load)至图25的标线片平台RST，自输入输出装置34经由主控制系统35对运算装置40输入如下信息，即，对形成于标线片R上的组件图案而言计算上经优化的照明光瞳面IPP(或入射面25I)上的光量分布(目标光量分布)的信息。所输入的信息亦记录于记忆装置39内的曝光数据文件中。此处，当在图26(B)的照明光瞳面IPP的由σ值为1的圆周54所围成的有效区域内，设定有沿着Y方向以及Z方向以间距Δy及Δz排列的多个格子点时，相对于规定的原点(ya，za)在Y方向上第m个且在Z方向上第n个格子点的Y方向及Z方向的坐标(ym，zn)表示如下。再者，在第2实施形态中，间距Δy及Δz相等，但亦可不同。并且，间距Δy、Δz设定得小于图28(A)的最小点图案53A的直径d1。
ym＝ya+mΔy，其中m＝0～M1    (2A)
zn＝za+nΔz，其中n＝0～M2      (2B)
上述式中的M1及M2是大于SLM14的镜面组件16的排列数的整数。此时，作为一例，该目标光量分布是以位于照明光瞳面IPP的有效区域内的坐标(ym，zn)的全部格子点上的光强度TE(ym，zn)的集合来表示。作为一例，光强度TE(ym，zn)是以有效区域内的累计值达到1的方式而标准化。该目标光量分布设为例如图26(B)的光量分布55。光量分布55亦在下述图30(A)及(B)中以虚线表示。
在第2实施形态中，当将坐标(ym，zn)的格子点视为画素时，以光强度TE(ym，zn)表示的目标光量分布亦可视为目标图像。在下一个步骤104中，主控制系统35自例如记忆装置39中所记忆的曝光数据文件，读出位于图28(A)的SLM14的排列区域52A、52B、52C内的第j组(j＝1、2、3)的镜面组件16的群组的位置信息(位置PN1、PN2、PN的编号N1、N2、N)，将所读出的位置信息设定于照明控制部36的控制部。主控制系统35将该编号N1、N2、N、式(2A)及式(2B)的照明光瞳面IPP上的坐标(ym，zn)、藉由来自镜面组件16的反射光而形成的点图案53A～53D的直径d1～d4以及点图案53A～53D内的平均光强度(或其相对值)的信息亦设定于运算装置40。
在下一个步骤106中，运算装置40假设将藉由来自SLM14的N个镜面组件16的反射光而形成于入射面25I(进而照明光瞳面IPP)上的点图案的中心位置(yi，zi)及直径Di(i＝1～N)设定为规定的初始值。该中心位置(yi，zi)的值设定为以式(2A)及式(2B)表示的有效区域内的格子点的坐标(ym，zn)(m＝0～M1、n＝0～M2)中的任一者，直径Di设定为直径d1～d4中的任一者。再者，事实上，藉由来自SLM14的排列区域52A～52C内的各镜面组件16的反射光而形成的点图案的直径为共同，但在该步骤106中，藉由来自SLM14的全部的镜面组件16的反射光而形成的点图案的直径Di，是假设为彼此独立地设定为可变范围(此处为d1～d4)内的任意值。该直径Di的初始值可为可变范围内的任意组合。再者，在该阶段，亦可仅使第1个点图案～第N个点图案分别对应于SLM14的第1个镜面组件16～第N个镜面组件16而记忆。
在下一个步骤108中，运算装置40根据步骤106中所设定的N个点图案的中心位置(yi，zi)及其直径Di，计算以入射面25I的有效区域内的坐标(ym，zn)表示的全部的格子点的光强度D1E(ym，zn)(设定光量分布)。光强度D1E(ym，zn)亦是以有效区域内的累计值达到1的方式而标准化。在第2实施形态中，作为一例，将具有光强度TE(ym，zn)(目标光量分布)与光强度D1E(ym，zn)(设定光量分布)的差分信息的目标函数f定义如下。
f＝∑∑{TE(ym，zn)-D1E(ym，zn)}2      (3)
关于式(3)的整数m、n的累计是关于入射面25I(照明光瞳面IPP)的有效区域内的全部格子点来进行。再者，亦可将式(3)的右边的平方根等设为目标函数f。在下一个步骤110中，运算装置40判定由式(3)计算出的目标函数f是否小于或等于规定的容许值。该容许值预先自例如输入输出装置34经由主控制系统35而设定于运算装置40中。当目标函数f大于该容许值时，动作进入至步骤112，运算装置40变更步骤106(或前面的步骤112)中所设定的N个点图案的中心位置(yi，zi)及/或直径Di(i＝1～N)的值。在该步骤112中，藉由来自SLM14的全部的镜面组件16的反射光而形成的点图案的直径Di可彼此独立地设定为可变范围(此处为d1～d4)内的任意值。
其后，进入至步骤108，运算装置40根据步骤112中所变更的N个点图案的中心位置(yi，zi)及其直径Di，计算入射面25I的有效区域内的全部的格子点的光强度D1E(ym，zn)(设定光量分布)，并根据式(3)计算目标函数f。在下一个步骤110中，运算装置40判定所计算出的目标函数f是否小于或等于上述容许值。并且，当目标函数f大于该容许值时，进而重复步骤112、步骤108、步骤110的动作。另一方面，当在步骤110中，目标函数f小于或等于该容许值时，即当设定光量分布大致成为目标光量分布时，动作进入至步骤114。
将在步骤110中目标函数f小于或等于该容许值时，位于图30(A)的入射面25I(照明光瞳面IPP)上的有效区域内的各坐标(ym，zn)的格子点的光强度D1E(ym，zn)的集合，设为第1设定光量分布56。再者，图30(A)及(B)的光量分布是藉由运算装置40而假想计算出的分布。图30(A)中，SLM14的各镜面组件16可藉由其反射光而在入射面25I上形成直径d1～d4的点图案53A～53D中的任意点图案。
图31(A)是关于形成有图30(A)的第1设定光量分布56的全部(N个)点图案，将其直径Di及与其相对应的SLM14的镜面组件16的排列编号i(i＝1～N)加以汇总的图。根据镜面组件16的排列编号i，对相对应的点图案的入射面25I上的中心位置(yi，zi)(任一坐标(ym，zn))进行特别指定。接着，在步骤114中，运算装置40将形成有第1设定光量分布56的N个点图案，例如以直径Di的偏差的和成为最小的方式，分群(cluster)成3个群组，所述3个群组分别包含与图28(A)的SLM14的3个排列区域52A、52B、52C内的镜面组件16的个数相同的数量的点图案。作为此时的分群，例如可使用非阶层分群方法之一即K平均(K-means)法(分割优化方法)。例如将3个群组内的直径Di的重心点(或众数(mode)等)与该群组内的各点图案的直径的差分的平方和设为各群组的评价函数，以该些3个评价函数的和达到最小的方式进行分群。藉由分群，可容易且准确地将点图案分成3个群组。
图31(B)是表示将图31(A)的N个点图案的直径Di，藉由该分群而分成第1群组52D、第2群组52E及第3群组52F的结果的一例。图31(B)中，各群组52D、52E、52F的横轴的编号i的值I1～I2、I3～I4、I5～I6表示与属于各群组52D、52E、52F中的点图案相对应的SLM14的镜面组件16的排列编号的范围。藉由该镜面组件16的排列编号的值I1～I2等，对相对应的点图案的入射面25I上的中心位置(yi，zi)进行特别指定。在该示例中，作为属于群组52D、52E、52F中的点图案的直径Di，频度最高的值分别是d2、d1、d4。
再者，在步骤114中，亦可藉由分群以外的方法，例如藉由仅将图像(设定光量分布)分成3个群组等的方法，将点图案分为3个群组52D、52E、52F。在下一个步骤116中，运算装置40利用群组内平均值Dj(j＝1、2、3)置换属于3个群组52D、52E、52F中的点图案的直径Di。作为一例，该群组内平均值Dj是各群组内的直径Di的众数。其结果为，图31(B)的群组52D、52E、52F内所共同化的直径Dj成为图31(C)所示的d2、d1、d4。再者，图31(C)的横轴的排列编号i是自图28(A)的SLM14的第1个镜面组件16至第N个镜面组件16的排列编号。
在图30(A)的第1设定光量分布56中，若利用共同化的直径Dj置换属于群组52D、52E、52F中的点图案的直径Di，则可获得图30(B)的第2设定光量分布56A。在下一个步骤118中，运算装置40将属于图31(B)的第j个(j＝1、2、3)群组52D、52E、52F中的点图案(与I1～I2、I3～I4、I5～I6号的镜面组件16相对应的点图案)的中心位置(yji，zji)以及所共同化的直径Dj，设定为如下点图案的中心位置(yji，zji)以及所共同化的直径Dj，所述点图案是藉由图30(B)(或图28(A))的SLM14的第j个排列区域52A、52B、52C内的镜面组件16(第j组的镜面组件群)的反射光而形成于入射面25I上。这意味着在图31(C)的横轴(镜面组件16的排列编号i)上，将与图31(B)的第j个群组52D、52E、52F相对应的区域视为第j个排列区域52A、52B、52C。
此时，在图30(B)中，藉由经SLM14的第1个排列区域52A内的镜面组件16A3～16A5所反射的照明光而形成于入射面25I(进而照明光瞳面IPP，以下同样)的位置PA3～PA5的点图案53B的直径共同为d2，藉由经第2个排列区域52B内的镜面组件16B3～16B5所反射的照明光而形成于入射面25I的位置PB3～PB5的点图案53A的直径共同为d1，藉由经第3个排列区域52C内的镜面组件16C3～16C5所反射的照明光而形成于入射面25I的位置PC3～PC5的点图案53D的直径共同为d4。在第2实施形态中，点图案的中心位置(yji，zji)可利用围绕着相对应的镜面组件16的两个轴的倾斜角来设定，所共同化的直径Dj(d1～d4)可藉由发散角可变部18来设定。
在下一个步骤120中，运算装置40计算图30(B)的第2设定光量分布56A上的坐标(ym，xn)的各格子点的光强度D2E(ym，zn)。进而，利用该光强度D2E(ym，zn)置换式(3)的光强度D1E(ym，zn)而计算目标函数f1。接着，将藉由在步骤118中所设定的第j个(j＝1～3)排列区域52A～52C内的各镜面组件16而形成于入射面25I的点图案的中心位置(yji，zji)以及直径Dj(j=1～3)作为初始值，对点图案的中心位置(yji，zji)以及直径Dj的值进行微调整，以使该目标函数f1变小。此时，与各排列区域52A～52C内的镜面组件16相对应的点图案的直径Dj仅可共同地在d1～d4中进行调整。如此一来将在入射面25I上设定的光量分布设为第3设定光量分布56B。
藉由该步骤120，可使形成于入射面25I上的光量分布更进一步接近目标光量分布。再者，该步骤120可省略。在下一个步骤122中，运算装置40将与步骤120中所确定的SLM14的各排列区域52A～52C内的镜面组件16相对应的点图案的中心位置(yji，zji)以及共同的直径Dj的值(经优化的照明条件的信息)，经由主控制系统35记录于记忆装置39内的曝光数据文件中。再者，围绕着各镜面组件16上的两个轴的倾斜角与相对应的点图案的入射面25I上的中心位置(yji，zji)的关系为已知，共同的直径Dj的值(d1～d4)对应于图27的DOE19A1～19A3等，因此作为该经优化的照明条件的信息，亦可使用围绕着各排列区域52A～52C内的镜面组件16的两个轴的倾斜角、以及设定于与排列区域52A～52C相对应的区域51A～51C内的DOE19A1～19A3等的种类(包括直通)。该经优化的照明条件的信息亦被供给至照明控制部36内的控制部。
照明控制部36内的控制部经由SLM控制系统17，将围绕着SLM14的排列区域52A～52C内的各镜面组件16的两个轴的倾斜角设定为该经优化的照明条件，且经由驱动机构20，在与排列区域52A～52C相对应的区域51A～51C配置与该经优化的点图案的直径Dj相对应的绕射光学组件群19A～19C内的DOE(包括直通)。藉此，照明光学系统ILS的照明条件对标线片R的图案而言进行了优化。
在下一个步骤124中将未曝光的晶圆W载入至晶圆平台WST，在下一个步骤126中开始来自光源10的照明光IL的照射，在步骤128中进行晶圆W的曝光。此时，照明条件对标线片R而言已优化，因此可将标线片R的图案的像高精度地曝光至晶圆W的各摄影区域。并且，亦可在步骤128中开始曝光前，藉由照明控制部36内的特性测量部，取入摄像组件24的摄像信号而测量入射面25I(照明光瞳面IPP)的光量分布。当该测量的结果为，所设定的光量分布与目标光量分布的差(或特定部分的差)超过规定的容许范围时，照明控制部36内的控制部例如以对来自SLM14的排列区域52A～52C内的各镜面组件16的点图案的位置进行微调整的方式，调整围绕着各镜面组件16的两个轴的倾斜角。此外，亦可根据需要，针对排列区域52A～52C中的每个排列区域更换设定于区域51A～51C的DOE的种类，针对排列区域52A～52C中的每个排列区域调整点图案的直径。藉此，例如即使在光瞳形状藉由照明光IL的照射能量而发生变化的情形时，亦可例如实时(real time)地使照明条件优化，从而高精度地进行曝光。
第2实施形态的效果等如以下所述。
第2实施形态的曝光装置EX包括照明装置8，所述照明装置8经由SLM14所包含的多个镜面组件16(光学组件)对标线片面Ra(被照射面)照射光。并且，藉由照明装置8，在照明光瞳面IPP(第1面)上形成作为图像的光量分布的方法，亦可视为图像形成方法。该光量分布形成方法(图像形成方法)包括：步骤102，设定照明光瞳面IPP上的目标光量分布55(目标图像)；以及步骤106～112，关于N个(N是与K相比大2位数以上的整数)点图案53A等(局部区域)，改变其在照明光瞳面IPP上的位置(中心位置)的N个值(yi，zi)及其直径的N个值Di，求出该位置的N个第1值(yi，zi)及其直径的N个值Di，以使将该N个点图案53A等排列于照明光瞳面IPP上而获得的第1设定光量分布56(第1图像)与该目标光量分布的误差所对应的目标函数f的值变小，该N个点图案53A等被分成3个(K＝3的情况)群组，可分别控制该些群组在照明光瞳面IPP上的位置，且可针对每个群组控制作为点图案的状态的一例的直径。此外，该光量分布形成方法(图像形成方法)包括步骤114、步骤116，根据其直径的N个值Di，求出该3个群组中每个群组的直径的第2值Dj及其位置的第2值(yji，zji)。
并且，照明装置8包括：输入输出装置34，输入照明光瞳面IPP上的目标光量分布(目标图像)的信息；SLM14，包括N个镜面组件16，可将来自光源10的光分别导入至照明光瞳面IPP的位置可变的点图案53A等(局部区域)中，并且可分成3个(K＝3)排列区域52A～52C内的镜面组件群；3个绕射光学组件群19A～19C(滤光部)，针对每个群组，控制藉由3个镜面组件群而导入至照明光瞳面IPP的3个群组的点图案53A等的直径；运算装置40，根据将N个点图案53A等排列于照明光瞳面IPP上而获得的第1设定光量分布(第1图像)与目标光量分布的误差，求出点图案53A等的位置的N个第1值及直径的N个值Di，根据直径Di的N个值将N个点图案分成3个群组52D～52F，求出共同的值Dj作为3个群组中每个群组的直径Di的值；以及聚光光学系统32，将3个镜面组件中的每个镜面组件相对应的点图案的位置设定为该第1值，将直径设定为Dj，利用来自形成于照明光瞳面IPP上的第2设定光量分布的光对标线片面Ra进行照明。
根据第2实施形态，关于点图案的状态的变量即直径，可针对与排列区域52A～52C相对应的3个群组中的每个群组进行控制，因此其直径的值的数量为3个(K＝3的情况)，但若自一开始将其直径的值的数量设为3个，则亦存在其直径的值例如与初始值几乎无变化的情况。因此，在步骤106及步骤112中，其直径的值的数量设为多于3个的N个来缓和条件，根据该N个值求出3个值，藉此可有效且准确地求出其直径的值，从而可在照明光瞳面IPP上设定与目标光量分布(目标图像)相近的光量分布(图像)。
再者，在第2实施形态中，在步骤106及步骤112中，将点图案的直径的值的数量设为与镜面组件16的数量相同的N个，但亦可将该点图案的直径的值的数量设为N1个(N1为小于或等于N且大于K的整数)。这意味着例如将镜面组件16的数组分成大致N/2个群组，将与各群组内的镜面组件16相对应的点图案的直径设定为共同的值(d1～d4)。
并且，第2实施形态的照明方法包括：利用藉由第2实施形态的照明装置8而进行的光量分布形成方法(图像形成方法)，在照明光瞳面IPP上根据目标光量分布形成来自光源10的光的光量分布；以及经由聚光光学系统32，将来自照明光瞳面IPP的光导入至标线片面Ra。此外，第2实施形态的曝光方法是使用该照明方法。
而且，第2实施形态的曝光装置EX是利用曝光用的照明光IL对标线片R的图案进行照明，且利用照明光IL经由该图案及投影光学系统PL对晶圆W(基板)进行曝光，该曝光装置EX中包括第2实施形态的照明装置8，藉由照明装置8，利用照明光IL对该图案进行照明。根据第2实施形态，可容易地在优化的照明条件下对标线片R的图案进行照明，因此可高精度地将标线片R的图案的像曝光至晶圆W。
再者，在上述第2实施形态中，为了设定入射面25I或照明光瞳面IPP上的光强度分布(光量分布)，使用可控制围绕着多个镜面组件16的正交的两个轴的倾斜角的SLM14。然而，当使用包括可分别控制反射面的法线方向的位置的多个镜面组件的数组的空间光调变器来代替SLM14时，亦可应用上述第2实施形态。此外，当使用例如包括可分别控制所入射的光的状态(反射角、折射角、透过率等)的多个光学组件的任意的光调变器来代替SLM14时，亦可应用上述第2实施形态。
并且，在上述第2实施形态中，使用点图案的直径(或宽度)作为关于点图案的每个群组的状态的变量。然而，作为关于该状态的变量，亦可使用光量。此时，只要使用将透光率各不相同的多个ND滤光片链接而成的光学构件群，代替绕射光学组件群19A～19C即可。此外，亦可设为能够同时调整点图案的直径与光量。并且，在上述第2实施形态中，发散角可变部18设为包括绕射光学组件群19A～19C，但发散角可变部18亦可使用微透镜数组等折射光学组件的数组或镜面数组等反射光学组件的数组，代替绕射光学组件。
并且，在上述第2实施形态中，发散角可变部18的绕射光学组件群的设置面与镜面组件16的数组的平均配置面是关于中继光学系统13成大致共轭，但发散角可变部18的绕射光学组件群的设置面亦可为自关于中继光学系统13的镜面组件16的数组的平均配置面的共轭面偏离的位置。例如，在图25的示例中，亦可在中继光学系统13与镜面组件16的数组之间的光路中配置发散角可变部18。
并且，在上述第2实施形态中，作为光学积分器，使用图25的波前分割型的积分器即微透镜数组25。然而，作为光学积分器，亦可使用作为内面反射型的光学积分器的杆型积分器。并且，当使用上述第2实施形态的曝光装置EX或曝光方法制造半导体组件等电子组件(微组件)时，该电子组件如图32所示，经由如下步骤来制造：步骤221，进行组件的功能与性能设计；步骤222，根据该设计步骤制作屏蔽(标线片)；步骤223，制造作为组件的基材的基板(晶圆)；基板处理步骤224，包括藉由上述第2实施形态的曝光装置EX或曝光方法而将屏蔽的图案曝光至基板的步骤、对经曝光的基板进行显影的步骤、以及经显影的基板的加热(熟化(cure))及蚀刻步骤等；组件组装步骤(包括切割(dicing)步骤、接合(bonding)步骤、封装(package)步骤等加工制程)225；以及检查步骤226等。
换而言之，上述组件的制造方法包括如下步骤：使用上述第2实施形态的曝光装置EX或曝光方法，经由屏蔽的图案对基板(晶圆W)进行曝光；以及对该经曝光的基板进行处理(即：显影步骤，对基板的抗蚀剂进行显影，在该基板的表面上形成与该屏蔽的图案相对应的屏蔽层；以及加工步骤，经由该屏蔽层对该基板的表面进行加工(加热及蚀刻等))。
藉由该组件制造方法，可高精度地对标线片的图案进行曝光，因此可高精度地制造电子组件。再者，本发明亦可应用于例如美国专利申请公开第2007/242247号说明书、或欧洲专利申请公开第1420298号说明书等中所揭示的液浸型曝光装置。此外，本发明亦可应用于步进(stepper)型的曝光装置。
并且，本发明并不限定于应用于半导体组件的制造制程，亦可广泛应用于例如液晶显示组件、电浆显示器等的制造制程，或摄像组件(CMOS型、CCD等)、微机械、微机电系统(Micro electromechanical Systems：MEMS)、薄膜磁头及DNA芯片等各种组件(电子组件)的制造制程。
如上所述，本发明并不限于上述第2实施形态，在未脱离本发明的主旨的范围内可采用各种构成。
【主要组件符号说明】
1：光束输送部
2：光强度均匀化构件
3：绕射光学组件(发散角赋予构件)
4：再成像光学系统
5：空间光调变器
6：1/2波长板(偏光构件)
7：中继光学系统
8A：微型复眼透镜(光学积分器)
9：偏光变换单元
10A：聚光光学系统
11A：屏蔽遮帘
12A：成像光学系统
LS：光源
DTr、DTw：光瞳强度分布测量部
CR：控制系统
M：屏蔽
MS：屏蔽平台
PL：投影光学系统
W：晶圆
WS：晶圆平台

Claims (66)

1.一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于包括：
空间光调变器，包括排列于规定面上且被个别地控制的多个光学组件，将光强度分布可变化地形成于所述照明光学系统的照明光瞳；
发散角赋予构件，配置于包含与所述规定面成光学共轭的面的共轭空间内，对入射光束赋予发散角而射出；以及
偏光构件，配置于包含所述规定面的规定空间或所述共轭空间内，使得经由光路传播的传播光束中的一部分光束的偏光状态发生变化。
2.根据权利要求1所述的照明光学系统，其中所述偏光构件配置于作为所述照明光学系统的照明光路内的面的第1面上，通过所述第1面的来自所述光源的光入射至所述空间光调变器。
3.根据权利要求1或2所述的照明光学系统，其中所述偏光构件配置于作为所述照明光学系统的照明光路内的面的第1面上，通过所述第1面的来自所述光源的光入射至所述发散角赋予构件。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件配置于与所述规定面成光学共轭的面上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件仅配置于经由光路传播的传播光束中的至少一部分光束所行进的第1光路中，且具有平行光束入射时变换为具有规定的发散角的发散光束而射出的特性。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件包括：第1区域，具有平行光束入射时变换为具有第1发散角的第1发散光束而射出的特性；以及第2区域，具有平行光束入射时变换为具有大于所述第1发散角的第2发散角的第2发散光束而射出的特性。
7.根据权利要求6所述的照明光学系统，还包括：光强度分布设定部，配置于所述发散角赋予构件的入射侧的光路中，形成入射至所述第2区域的光强度强于入射至所述第1区域的光强度的光强度分布。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的照明光学系统，其中自所述发散角赋予构件射出发散角各不相同的多个光束，所述发散角不同的多个光束在与所述照明光学系统的光轴横切的面上通过各不相同的位置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件可更换为特性不同的其他发散角赋予构件。
10.根据权利要求9所述的照明光学系统，其中当平行光束入射至所述发散角赋予构件时，自所述发散角赋予构件射出的光束的发散角的在与所述照明光学系统的光轴横切的面上的分布设为第1发散角分布，当平行光束入射至所述其他发散角赋予构件时，自所述其他发散角赋予构件射出的光束的发散角的在与所述照明光学系统的光轴横切的面上的分布设为第2发散角分布时，所述第1发散角分布及第2发散角分布为各不相同的分布。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：第1偏光组件，使所入射的第1光束变为第1偏光状态的光；以及第2偏光组件，使所入射的第2光束变为第2偏光状态的光；且
所述第2光束与所述第1光束并列。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件对所入射的光束中的第1偏光成分与不同于所述第1偏光成分的偏光状态的第2偏光成分赋予相位差。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：波长板，仅配置于所述传播光束中的一部分光束所行进的第1光路中。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：旋光组件，仅配置于所述传播光束中的一部分光束所行进的第1光路中。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的照明光学系统，还包括：光学积分器；
所述偏光构件配置于所述光源与所述光学积分器之间的光路中。
16.一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于包括：
空间光调变器，包括排列于规定面上且被个别地控制的多个光学组件，将光强度分布可变化地形成于所述照明光学系统的照明光瞳；以及
发散角赋予构件，配置在包含与所述规定面成光学共轭的面的共轭空间内，对经由光路传播的传播光束中的至少一部分光束赋予发散角而生成发散角不同的多个光束。
17.根据权利要求16所述的照明光学系统，其中自所述发散角赋予构件射出发散角各不相同的多个光束，所述发散角不同的多个光束在与所述照明光学系统的光轴横切的面上通过各不相同的位置。
18.根据权利要求16或17所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件配置于所述传播光束中的一部分光束所行进的第1光路中，具有平行光束入射时变换为具有规定的发散角的发散光束而射出的特性。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件包括：第1区域，具有平行光束入射时变换为具有第1发散角的第1发散光束而射出的特性；以及第2区域，具有平行光束入射时变换为具有大于所述第1发散角的第2发散角的第2发散光束而射出的特性。
20.根据权利要求19所述的照明光学系统，还包括：光强度分布设定部，配置于所述发散角赋予构件的入射侧的光路中，形成入射至所述第2区域的光强度强于入射至所述第1区域的光强度的光强度分布。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的照明光学系统，其中所述发散角赋予构件可更换为特性不同的其他发散角赋予构件。
22.根据权利要求21所述的照明光学系统，其中当平行光束入射至所述发散角赋予构件时，自所述发散角赋予构件射出的光束的发散角的在与所述照明光学系统的光轴横切的面上的分布设为第1发散角分布，当平行光束入射至所述其他发散角赋予构件时，自所述其他发散角赋予构件射出的光束的发散角的在与所述照明光学系统的光轴横切的面上的分布设为第2发散角分布时，所述第1发散角分布及第2发散角分布为各不相同的分布。
23.根据权利要求16-22中任一项所述的照明光学系统，还包括：偏光构件，配置于包含所述规定面的规定空间或所述共轭空间内，使经由光路传播的传播光束中的一部分光束的偏光状态发生变化。
24.根据权利要求23所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：第1偏光组件，使所入射的第1光束变为第1偏光状态的光；以及第2偏光组件，使所入射的第2光束变为第2偏光状态的光；且
所述第2光束与所述第1光束并列。
25.根据权利要求23或24所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：波长板，仅配置于所述传播光束中的一部分光束所行进的第1光路中。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的照明光学系统，其中所述偏光构件包括：旋光组件，仅配置于所述传播光束中的一部分光束所行进的第1光路中。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的照明光学系统，还包括：光学积分器；
所述偏光构件配置于所述光源与所述光学积分器之间的光路中。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的照明光学系统，还包括：光强度均匀化构件，配置于所述空间光调变器的入射侧的光路中的第2规定面上，使入射至所述规定面的光的强度分布在所述规定面内的均匀性，高于入射至所述第2规定面的光的强度分布在所述第2规定面内的均匀性。
29.根据权利要求28所述的照明光学系统，其中所述光强度均匀化构件包括：波前分割组件，对所入射的光束进行波前分割而成多个光束；以及中继光学系统，使藉由所述波前分割组件进行波前分割而成的所述多个光束在所述规定面上重叠。
30.根据权利要求29所述的照明光学系统，其中所述波前分割组件配置于所述中继光学系统的前侧焦点位置，所述中继光学系统的后侧焦点位置定位于所述规定面上。
31.根据权利要求28-30中任一项所述的照明光学系统，其中所述光强度均匀化构件配置于较所述光源与所述空间光调变器之间的光路的中间位置更靠所述光源侧。
32.根据权利要求29-31中任一项所述的照明光学系统，还包括：光束检测部，基于自所述波前分割组件与所述空间光调变器之间的光路射出的光，检测入射至所述规定面的光横切所述光路的面内的位置、与入射至所述规定面的光相对于所述规定面的角度中的至少一者。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的照明光学系统，还包括：偏光变换单元，配置于所述照明光瞳的附近，将在规定方向上具有偏光方向的直线偏光的入射光，变换为在以所述照明光学系统的光轴为中心的圆的切线方向上具有偏光方向的周方向偏光的射出光、或在所述圆的半径方向上具有偏光方向的径方向偏光的射出光。
34.根据权利要求33所述的照明光学系统，其中所述偏光变换单元包括：
偏光变换构件，藉由具有旋旋光性的光学材料而形成，且具有厚度沿着以所述光轴为中心的圆的周方向而变化的形态。
35.根据权利要求34所述的照明光学系统，其中所述偏光变换构件具有厚度沿着以所述光轴为中心的圆的周方向而连续地变化的形状。
36.根据权利要求1-35中任一项所述的照明光学系统，其中所述空间光调变器包括：多个镜面组件，在所述规定面内呈二维排列；以及驱动部，对所述多个镜面组件的姿势个别地进行控制驱动。
37.根据权利要求1-36中任一项所述的照明光学系统，还包括：分布形成光学系统，配置于所述空间光调变器与所述照明光瞳之间的光路中，使所述空间光调变器的所述多个光学组件形成在远场的远场图案，成像于所述照明光瞳上。
38.根据权利要求37所述的照明光学系统，其中所述分布形成光学系统将来自所述空间光调变器的射出光束的角度方向的分布，变换为来自所述分布形成光学系统的射出光束的剖面上的位置分布。
39.根据权利要求37或38所述的照明光学系统，其中所述分布形成光学系统的前侧焦点位置位于所述规定空间，所述分布形成光学系统的后侧焦点位置位于所述照明光学系统的光瞳空间。
40.根据权利要求1-39中任一项所述的照明光学系统，其中所述照明光学系统是与投影光学系统组合使用，所述投影光学系统形成与所述被照射面成光学共轭的面，所述照明光瞳是与所述投影光学系统的孔径光阑成光学共轭的位置。
41.根据权利要求5-8以及17-20中任一项所述的照明光学系统，还包括：输入设备，输入第1面上的目标图像的光量分布信息；且
所述空间光调变器包括：N个(N为大于K的整数)光学组件，所述N个光学组件可将来自所述光源的光分别导入至所述第1面的位置可变的局部区域，并且可分成K个(K为大于或等于2的整数)光学组件群；
所述照明光学系统还包括：
K个滤光部，对藉由所述K个光学组件群而导入至所述第1面的K个群组中的每个群组，控制关于所述K个光学组件群的所述局部区域的状态的变量；
运算装置，根据在所述第1面上排列N个所述局部区域而获得的第1图像与所述目标图像的误差，求出所述局部区域的所述位置的N个第1值以及所述变量的N1个(N1小于或等于N且大于K的整数)值，且根据所述变量的N1个值，将所述N个局部区域分成所述K个群组，求出共同的第2值作为所述K个群组中每个群组的所述变数的值；以及
聚光光学系统，将与所述K个光学组件中的每个光学组件相对应的所述局部区域的所述位置，设定为所述第1值，将所述变量设定为所述第2值，利用来自形成于所述第1面上的第2图像的光量分布的光对所述被照射面进行照明。
42.根据权利要求41所述的照明光学系统，其中所述运算装置为了根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组，将所述N个局部区域分别分群成所述变量的值的偏差较小的K个群组。
43.根据权利要求41或42所述的照明光学系统，其中所述K个滤光部是K个滤光构件群，所述K个滤光构件群是在与所述光学组件的平均配置面成共轭的第2面或所述第2面附近的面上，配置于与所述K个光学组件群相对应的位置，且可分别彼此独立地对光的发散角多阶段地进行控制。
44.根据权利要求41-43中任一项所述的照明光学系统，还包括：测量装置，测量形成于所述第1面上的图像的光量分布；且
所述运算装置根据所述测量装置的测量结果，修正所述位置的所述第1值以及所述变量的所述第2值。
45.根据权利要求41-44中任一项所述的照明光学系统，其中所述变量的N1个值为N个值。
46.根据权利要求41-45中任一项所述的照明光学系统，其中所述光学组件是可控制围绕着相交的2个轴的倾斜角的反射组件。
47.一种曝光装置，其特征在于：
包括用以对规定图案进行照明的如权利要求1-46中任一项所述的照明光学系统，且将所述规定图案曝光至感旋光性基板。
48.根据权利要求47所述的曝光装置，还包括：投影光学系统，将所述规定图案的像形成于所述感旋光性基板上，且所述照明光瞳是与所述投影光学系统的孔径光阑成光学共轭的位置。
49.一种组件制造方法，其特征在于包括：
利用如权利要求47或48所述的曝光装置，将所述规定图案曝光至所述感旋光性基板；
对转印有所述规定图案的所述感旋光性基板进行显影，将与所述规定图案相对应的形状的屏蔽层形成于所述感旋光性基板的表面；以及
经由所述屏蔽层对所述感旋光性基板的表面进行加工。
50.一种照明光学系统，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于包括：
输入设备，输入第1面上的目标图像的光量分布信息；
空间光调变器，包括N个(N为大于K的整数)光学组件，所述N个光学组件可将来自所述光源的光分别导入至所述第1面的位置可变的局部区域，并且可分成K个(K为大于或等于2的整数)光学组件群；
K个滤光部，对藉由所述K个光学组件群而导入至所述第1面的K个群组的每个群组，控制关于所述K个群组的所述局部区域的状态的变量；
运算装置，根据在所述第1面上排列N个所述局部区域而获得的第1图像与所述目标图像的误差，求出所述局部区域的所述位置的N个第1值以及所述变量的N1个(N1小于或等于N且大于K的整数)值，且根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组，求出共同的第2值作为所述K个群组中每个群组的所述变数的值；以及
聚光光学系统，将与所述K个光学组件中的每个光学组件相对应的所述局部区域的所述位置，设定为所述第1值，将所述变量设定为所述第2值，利用来自形成于所述第1面上的第2图像的光量分布的光对所述被照射面进行照明。
51.根据权利要求50所述的照明光学系统，其中所述运算装置为了根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组，将所述N个局部区域分别分群成所述变量的值的偏差较小的K个群组。
52.根据权利要求50或51所述的照明光学系统，其中所述K个滤光部是K个滤光构件群，所述K个滤光构件群是在与所述光学组件的平均配置面成共轭的第2面或所述第2面附近的面上，配置于与所述K个光学组件群相对应的位置，且可分别彼此独立地对光的发散角多阶段地进行控制。
53.根据权利要求50-52中任一项所述的照明光学系统，还包括：测量装置，测量形成于所述第1面上的图像的光量分布；且
所述运算装置根据所述测量装置的测量结果，修正所述位置的所述第1值以及所述变量的所述第2值。
54.根据权利要求50-53中任一项所述的照明光学系统，其中所述变量的N1个值为N个值。
55.根据权利要求50-54中任一项所述的照明光学系统，其中所述光学组件是可控制围绕着相交的2个轴的倾斜角的反射组件。
56.一种曝光装置，利用曝光光对图案进行照明，且利用所述曝光光并经由所述图案以及投影光学系统对基板进行曝光，其特征在于包括：
如权利要求50-55中任一项所述的照明光学系统；且
藉由所述照明光学系统，利用所述曝光光对所述图案进行照明。
57.一种组件制造方法，其特征在于包括：
利用如权利要求56所述的曝光装置在基板上形成感光层的图案；以及
对形成有所述图案的所述基板进行处理。
58.一种图像形成方法，用于形成图像，其特征在于包括：
设定第1面上的目标图像；
关于能够分成K个(K为大于或等于2的整数)群组的N个(N为大于K的整数)局部区域，根据在所述第1面上排列所述N个局部区域而获得的第1图像与所述目标图像的误差，求出所述局部区域的所述位置的N个第1值以及所述变量的N1个(N1小于或等于N且大于K的整数)值，其中所述K个群组可分别控制在所述第1面上的位置、且可控制关于所述每个群组的状态的变量；
根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组；以及
求出共同的第2值作为所述K个群组的所述局部区域的所述变量的值。
59.根据权利要求58所述的图像形成方法，其中根据所述变量的N1个值将所述N个局部区域分成所述K个群组，是将所述N个局部区域分别分群成所述变量的值的偏差较小的K个群组。
60.根据权利要求58或59所述的图像形成方法，还包括：
使所述K个群组的所述局部区域的所述位置的值以及所述变量的共同的值中的至少一者，相对于所述第1值以及所述第2值进行变化，求出所述位置的N个值以及所述变量的所述K个群组中每个群组的值，以使在所述第1面上排列所述N个局部区域而获得的第2图像与所述目标图像的误差缩小；以及
利用所求出的所述位置的N个值更新所述第1值，利用所求出的所述变数的所述K个群组中每个群组的值更新所述第2值。
61.根据权利要求58-60中任一项所述的图像形成方法，其中所述变量的N1个值为N个值。
62.根据权利要求58-61中任一项所述的图像形成方法，其中所述局部区域是大小可变的圆形状或正方形状的图案；
关于所述局部区域的状态的所述变量表示所述图案的大小。
63.根据权利要求58-62中任一项所述的图像形成方法，还包括：
为了将所述N个局部区域分成所述K个群组，
对包括可分别将来自光源的光导入至所述第1面的所述局部区域的N个光学组件的空间光调变器的所述光学组件，经由K个滤光构件群，照射所述光，所述K个滤光构件群配置在与配置所述多个光学组件的平均面成共轭的第2面或所述第2面附近的面上、并可彼此独立地控制光的发散角。
64.一种照明方法，利用来自光源的光对被照射面进行照明，其特征在于包括：
利用如权利要求58-63中任一项所述的图像形成方法，根据所述目标图像而在所述第1面上形成来自所述光源的光的光量分布；以及
经由聚光光学系统将来自所述第1面的光导入至所述被照射面。
65.一种曝光方法，利用曝光光对图案进行照明，且利用所述曝光光并经由所述图案以及所述投影光学系统对基板进行曝光，其特征在于包括：藉由如权利要求64所述的照明方法，利用所述曝光光对所述图案进行照明。
66.一种组件制造方法，其特征在于包括：
利用如权利要求65所述的曝光方法，在基板上形成感光层的图案；以及
对形成有所述图案的所述基板进行处理。
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