CN104885012A

CN104885012A - 偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法

Info

Publication number: CN104885012A
Application number: CN201380067898.8A
Authority: CN
Inventors: 加藤正纪; 铃木哲男; 镰田刚忠; 荒井正范; 北纮典
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: CN107255911A; CN107255911B; JP6705527B2; JP6512253B2; CN107272095B; KR20180008893A; JPWO2014073535A1; WO2014073535A1; TWI596652B; KR101979979B1; TWI627662B; TW201432785A; KR20150083852A; KR20180071428A; JP2018025810A; HK1245410A1; JP6540027B2; KR20190044126A; KR101984451B1; KR101900225B1

Abstract

具备：保持反射型的光罩(M)的光罩保持筒(21)；将入射的照明光束(EL1)朝向光罩(M)反射、并且使照明光束(EL1)被光罩(M)反射而得到的投影光束(EL2)透射的分束器(PBS)；使照明光束(EL1)向分束器(PBS)入射的照明光学组件(ILM)；和将透射过了分束器(PBS)的投影光束(EL2)投影曝光至基板(P)的投影光学组件(PLM)，照明光学组件(ILM)及分束器(PBS)设于光罩(M)与投影光学组件(PLM)之间。另外，分束器(PBS)具备第1棱镜、第2棱镜和偏振膜，偏振膜(93)是将二氧化硅的第1膜体与氧化铪的第2膜体在膜厚方向层叠而成的。

Description

偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法

技术领域

本发明涉及偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法。

背景技术

以往，作为基板处理装置，已知有对反射型的圆筒状的标线片(光罩)照射曝光用光，将从光罩反射的曝光用光投影至感光基板(晶片)上的曝光装置(例如，参照专利文献1)。专利文献1的曝光装置具有将从光罩反射的曝光用光投影至晶片的投影光学系统，投影光学系统构成为包括偏振光分束器，该偏振光分束器根据入射的曝光用光的偏振状态而在成像光路中使曝光用光透射或反射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-227438号公报

发明内容

在专利文献1的曝光装置中构成为：来自照明光学系统的照明光束从与投影光学系统不同的方向倾斜地照射于圆筒状的光罩上，由光罩反射的曝光用光(投影光束)入射至投影光学系统。如果将照明光学系统与投影光学系统如专利文献1所示地配置，则存在照明光束的利用效率低，且投影于感光基板(晶片)上的光罩图案的图像质量不佳的问题。作为有效且良好地保持图像质量的照明方式，有同轴落射照明方式。这种方式是如下方式：将半反射镜和/或分束器等分光元件配置于由投影光学系统所形成的成像光路中，经由该分光元件将照明光束照射于光罩，并且将由光罩反射的投影光束也经由分光元件而引导至感光基板。

通过落射照明方式，在要将朝向光罩的照明光束与来自光罩的投影光束分离的情况下，使用偏振光分束器来作为分光元件，由此能够进行将照明光束与投影光束的光量损失抑制得较低的有效的曝光。

然而，在通过偏振光分束器例如使照明光束反射(或透射)、且使投影光束透射(或反射)的情况下，由于在照明光学系统及投影光学系统中共有偏振光分束器，因此存在照明光学系统与投影光学系统物理地干涉的可能性。

另外，在专利文献1的曝光装置中使用偏振光分束器的情况下，偏振光分束器的偏振膜将入射的入射光束的一部分反射而成为反射光束，将一部分透射而成为透射光束。这时，反射光束或透射光束由于被分离而产生能量损失。因此，为了抑制由于分离而产生的反射光束或透射光束的能量损失，优选入射至偏振膜的入射光束为波长及相位一致的激光。

然而，激光的能量密度高。因此，在使入射光束为激光的情况下，如果偏振膜上的反射光束的反射率及透射光束的透射率低，则激光的能量被偏振膜吸收，导致施加于偏振膜的负荷变大。由此，在使用激光等能量密度高的光作为入射光束的情况下，偏振光分束器的偏振膜的耐性容易降低，因此可能难以将入射光束较好地分离。

本发明的方案是鉴于上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种即使在通过偏振光分束器使照明光束与投影光束分离的情况下，也能够抑制照明光学系统及投影光学系统的物理干涉、且能够容易地配置照明光学系统及投影光学系统的偏振光分束器、基板处理装置(曝光装置)、器件制造系统及器件制造方法。

另外，本发明的方案是鉴于上述技术问题而作出的，其目的还在于提供一种即使是能量密度高的入射光束，也会在降低施加给偏振膜的负荷的同时，使入射光束的一部分反射而成为反射光束、使入射光束的一部分透射而成为透射光束的偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法。

根据本发明的第1方案，提供一种基板处理装置(曝光装置)，其具备：光罩保持部件，保持反射型的光罩；分束器，将入射的照明光束朝向所述光罩反射，并且使所述照明光束被所述光罩反射而得到的投影光束透射；照明光学组件，使所述照明光束向所述分束器入射；和投影光学组件，将透射过了所述分束器的所述投影光束投影至光感应性的基板，将所述照明光束向所述光罩引导的照明光学系统包括所述照明光学组件和所述分束器，将所述投影光束向所述基板引导的投影光学系统包括所述投影光学组件和所述分束器，所述照明光学组件及所述分束器设于所述光罩与所述投影光学组件之间。

根据本发明的第2方案，提供一种器件制造系统，其具备：本发明的第1方案涉及的基板处理装置、和将所述基板供给至所述基板处理装置的基板供给装置。

根据本发明的第3方案，提供一种器件制造方法，其包括：使用本发明的第1方案涉及的基板处理装置对所述基板进行投影曝光、和通过对投影曝光后的所述基板进行处理而将所述光罩的图案形成在所述基板上。

根据本发明的第4方案，提供一种基板处理装置(曝光装置)，其具备：光罩保持部件，保持反射型的光罩；分束器，将入射的照明光束朝向所述光罩透射，并且使所述照明光束被所述光罩反射而得到的投影光束反射；照明光学组件，使所述照明光束向所述分束器入射；和投影光学组件，将由所述分束器反射的所述投影光束投影至光感应性的基板，将所述照明光束向所述光罩引导的照明光学系统包括所述照明光学组件和所述分束器，将所述投影光束向所述基板引导的投影光学系统包括所述投影光学组件和所述分束器，所述照明光学组件及所述分束器设于所述光罩与所述投影光学组件之间。

根据本发明的第5方案，提供一种偏振光分束器，其具备：第1棱镜；第2棱镜，该第2棱镜具有与所述第1棱镜的一个面相对的面；以及偏振膜，该偏振膜为了将从所述第1棱镜朝向所述第2棱镜的入射光束根据偏振状态分离为向所述第1棱镜侧反射的反射光束或向所述第2棱镜侧透射的透射光束，而设于所述第1棱镜与所述第2棱镜的相对的面之间，并将以二氧化硅为主成分的第1膜体与以氧化铪为主成分的第2膜体在膜厚方向层叠而成。

根据本发明的第6方案，提供一种基板处理装置，该基板处理装置对光罩照射照明光束，并将形成于所述光罩的图案的像投影曝光至作为被投影体的光感应性的基板，其具有：光罩保持部件，保持反射型的光罩；照明光学组件，将所述照明光束向所述光罩引导；投影光学组件，将从所述光罩反射而得到的所述投影光束投影至所述被投影体(基板)；本发明的第1方案涉及的偏振光分束器，配置于所述照明光学组件与所述光罩之间、且配置于所述光罩与所述投影光学组件之间；以及波片，所述照明光束的对所述偏振光分束器的所述偏振膜的入射角为包含52.4°～57.3°的布鲁斯特角的规定的角度范围，以所述偏振光分束器使所述照明光束朝向所述光罩反射、并且使所述投影光束朝向所述投影光学组件透射的方式，所述波片使来自所述偏振光分束器的所述照明光束偏振、并且还使来自所述光罩的所述投影光束偏振。

根据本发明的第7方案，提供一种器件制造系统，其具备：本发明的第6方案涉及的基板处理装置、和将所述被投影体供给至所述基板处理装置的基板供给装置。

根据本发明的第8方案，提供一种器件制造方法，其包括：使用本发明的第6方案涉及的基板处理装置对所述被投影体进行投影曝光；和通过对投影曝光后的所述被投影体进行处理而形成所述光罩的图案。

发明的效果

根据本发明的方案，能够提供即使在通过照明光学系统和投影光学系统共用的分束器使照明光束与投影光束分离的情况下，也能够抑制照明光学系统及投影光学系统的物理干涉、且容易地配置照明光学系统及投影光学系统的偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法。

另外，根据本发明的方案，能够提供在降低施加给偏振膜的负荷的同时，使入射光束的一部分反射而成为反射光束、使入射光束的一部分透射而成为透射光束的偏振光分束器、基板处理装置、器件制造系统及器件制造方法。

附图说明

图1是表示第1实施方式的器件制造系统的构成的图。

图2是表示第1实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。

图3是表示图2所示的曝光装置的照明区域及投影区域的配置的图。

图4是表示图2所示的曝光装置的照明光学系统及投影光学系统的构成的图。

图5A是表示光罩上的照明光束及投影光束的图。

图5B是表示从偏振光分束器观察到的第4中继透镜的图。

图6是表示偏振光分束器上的照明光束及投影光束的图。

图7是表示能够配置照明光学系统的配置区域的图。

图8是表示第1实施方式的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。

图9是表示相对于第1实施方式的比较例的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。

图10是表示图8所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

图11是表示图9所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

图12是表示第1实施方式的器件制造方法的流程图。

图13是表示第2实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。

图14是表示第3实施方式的曝光装置(基板处理装置)的构成的图。

图15是表示第4实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。

图16是表示第5实施方式的曝光装置(基板处理装置)的构成的图。

图17是表示第6实施方式的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。

图18是表示图17所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

图19是表示第7实施方式的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。

图20是表示图19所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

图21是表示第8实施方式的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。

图22是表示图21所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

具体实施方式

一边参照附图一边对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细地说明。以下的实施方式所记载的内容并不用于限定本发明。另外，以下所记载的构成要素中，包含本领域技术人员容易想到的或实质上相同的内容。此外，以下所记载的构成要素能够适当组合。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对构成要素进行各种省略、替换或改变。

[第1实施方式]

第1实施方式的偏振光分束器设置于曝光装置，该曝光装置作为基板处理装置，对作为被投影体的光感应性的基板施以曝光处理。另外，曝光装置组装于对曝光后的基板施以各种处理而制造器件的器件制造系统。首先，对器件制造系统进行说明。

<器件制造系统>

图1是表示第1实施方式的器件制造系统的构成的图。图1所示的器件制造系统1是制造作为器件的柔性显示器的生产线(柔性显示器生产线)。作为柔性显示器，例如存在有机EL显示器等。该器件制造系统1是从将挠性基板P卷绕成卷状的供给用卷FR1送出该基板P，对送出的基板P连续地施以各种处理后，将处理后的基板P作为挠性器件而卷取于回收用卷FR2的所谓卷对卷(Roll to Roll)方式。在第1实施方式的器件制造系统1中，示出了薄膜状片材的基板P从供给用卷FR1送出，从供给用卷FR1送出的基板P依次经过n台处理装置U1、U2、U3、U4、U5、…Un直至被回收用卷FR2卷取为止的例子。首先，对器件制造系统1的处理对象的基板P进行说明。

基板P例如可以使用树脂薄膜、由不锈钢等金属或者合金形成的箔(foil)等。作为树脂薄膜的材质，例如包含聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、乙烯乙烯酯共聚物树脂、聚氯乙烯树脂、纤维素树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂中的一种或者两种以上。

优选的是，基板P例如选定热膨胀系数不那么显著大的材料，以使得实际上能够忽视在对基板P实施的各种处理中因受热而产生的变形量。热膨胀系数例如可以通过将无机填料混合于树脂薄膜中而设定为比与工艺温度等相应的阈值小。无机填料例如可以是氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化硅等。另外，基板P可以是通过浮式法等制造的厚度为100μm左右的极薄玻璃的单层体，也可以是在该极薄玻璃上粘贴上述树脂薄膜、箔等而成的层叠体。

这样构成的基板P通过被卷绕成卷状而成为供给用卷FR1，该供给用卷FR1被安装于器件制造系统1。安装有供给用卷FR1的器件制造系统1对从供给用卷FR1送出的基板P反复执行用于制造器件的各种处理。因此，处理后的基板P成为多个器件相连的状态。也就是说，从供给用卷FR1送出的基板P成为拼版用的基板。此外，基板P可以是预先通过规定的前处理对其表面进行改性而使其活性化的部件，或者，也可以是在表面上形成有用于精密图案化的微细的隔壁构造(凹凸构造)的部件。

处理后的基板P通过被卷绕成卷状而作为回收用卷FR2被回收。回收用卷FR2安装于未图示的切割装置。安装有回收用卷FR2的切割装置将处理后的基板P按每个器件分割(切割)而成为多个器件。基板P的尺寸例如为，宽度方向(成为短边的方向)的尺寸为10cm～2m左右，长度方向(成为长边的方向)的尺寸为10m以上。此外，基板P的尺寸不限于上述的尺寸。

参照图1，继续对器件制造系统进行说明。在图1中，为X方向、Y方向及Z方向正交的直角坐标系。X方向是在水平面内将供给用卷FR1及回收用卷FR2连结的方向。Y方向是在水平面内与X方向正交的方向。Y方向成为供给用卷FR1及回收用卷FR2的轴向。Z方向是与X方向和Y方向分别正交的方向(铅垂方向)。

器件制造系统1具备供给基板P的基板供给装置2、对由基板供给装置2供给来的基板P施以各种处理的处理装置U1～Un、对由处理装置U1～Un施以处理后的基板P进行回收的基板回收装置4、和对器件制造系统1的各装置进行控制的上位控制装置5。

供给用卷FR1能够旋转地安装于基板供给装置2。基板供给装置2具有从被安装的供给用卷FR1送出基板P的驱动辊R1、和调整基板P的宽度方向(Y方向)上的位置的边缘位置控制器EPC1。驱动辊R1一边夹持基板P的表背两面一边旋转，通过将基板P沿从供给用卷FR1朝向回收用卷FR2的搬送方向送出，将基板P供给至处理装置U1～Un。这时，边缘位置控制器EPC1，以使基板P在宽度方向的端部(边缘)的位置相对于目标位置收敛于±十几μm～几十μm左右的范围内的方式使基板P沿宽度方向移动，从而修正基板P的宽度方向上的位置。

回收用卷FR2能够旋转地安装于基板回收装置4。基板回收装置4具有将处理后的基板P拉引至回收用卷FR2侧的驱动辊R2、和调整基板P在宽度方向(Y方向)上的位置的边缘位置控制器EPC2。基板回收装置4通过驱动辊R2一边夹持基板P的表背两面一边旋转，将基板P沿搬送方向拉引并且使回收用卷FR2旋转，由此将基板P卷起。这时，边缘位置控制器EPC2与边缘位置控制器EPC1同样地构成，修正基板P的宽度方向上的位置，以免基板P的宽度方向的端部(边缘)在宽度方向上产生偏差。

处理装置U1是将感光性功能液涂敷于从基板供给装置2供给来的基板P的表面的涂敷装置。作为感光性功能液例如可以使用光致抗蚀剂、感光性硅烷耦合剂材料、UV固化树脂液等。处理装置U1从基板P的搬送方向的上游侧开始依次设有涂敷机构Gp1和干燥机构Gp2。涂敷机构Gp1具有使基板P卷绕的压印辊DR1和与压印辊DR1相对的涂敷辊DR2。涂敷机构Gp1在将被供给的基板P卷绕于压印辊DR1的状态下，通过压印辊DR1及涂敷辊DR2夹持基板P。而后，涂敷机构Gp1通过使压印辊DR1及涂敷辊DR2旋转，一边使基板P沿搬送方向移动，一边通过涂敷辊DR2涂敷感光性功能液。干燥机构Gp2吹出热风或干燥空气等干燥用空气，除去感光性功能液中所含的溶质(溶剂或者水)，并使涂敷有感光性功能液的基板P干燥，由此在基板P上形成感光性功能层。

处理装置U2是加热装置，为了使形成于基板P的表面的感光性功能层稳定，将从处理装置U1搬送来的基板P加热至规定温度(例如，几十℃～120℃左右)。处理装置U2从基板P的搬送方向的上游侧开始依次设有加热腔室HA1和冷却腔室HA2。加热腔室HA1在其内部设有多个辊及多个空气转向杆(air turn bar)，多个辊及多个空气转向杆构成基板P的搬送路径。多个辊以旋转接触基板P的背面的方式设置，多个空气转向杆以非接触状态设置于基板P的表面侧。多个辊及多个空气转向杆为了加长基板P的搬送路径，而形成蛇行状的搬送路径的配置。从加热腔室HA1内通过的基板P，一边沿蛇行状的搬送路径被搬送一边被加热至规定温度。冷却腔室HA2使基板P冷却至环境温度，以使在加热腔室HA1加热后的基板P的温度与后续工序(处理装置U3)的环境温度一致。冷却腔室HA2在其内部设有多个辊，与加热腔室HA1同样地，多个辊为了加长基板P的搬送路径，而形成蛇行状的搬送路径的配置。从冷却腔室HA2内通过的基板P，一边沿蛇行状的搬送路径被搬送一边被冷却。在冷却腔室HA2的搬送方向上的下游侧，设有驱动辊R3，驱动辊R3一边夹持从冷却腔室HA2通过后的基板P一边旋转，由此将基板P朝向处理装置U3供给。

处理装置(基板处理装置)U3是扫描型的曝光装置，对从处理装置U2供给来的表面形成有感光性功能层的基板(感光基板)P，将显示器用的电路或布线等的图案进行投影曝光。详细内容留作后述，处理装置U3对反射型的圆筒状光罩M照射照明光束，将照明光束被光罩M反射而得到的投影光束投影曝光于基板P，该基板P被能够旋转的基板支承筒25的外周面所支承。处理装置U3具有将从处理装置U2供给来的基板P送至搬送方向的下游侧的驱动辊R4、和调整基板P的宽度方向(Y方向)上的位置的边缘位置控制器EPC3。驱动辊R4一边夹持基板P的表背两面一边旋转，将基板P送出至搬送方向的下游侧，由此将基板P朝向曝光位置供给。边缘位置控制器EPC3与边缘位置控制器EPC1同样地构成，修正基板P的宽度方向上的位置，以使曝光位置上的基板P的宽度方向成为目标位置。

另外，处理装置U3具有在对曝光后的基板P赋予松弛度的状态下，将基板P送至搬送方向的下游侧的两组驱动辊R5、R6。两组驱动辊R5、R6在基板P的搬送方向上相隔规定的间隔而配置。驱动辊R5夹持被搬送的基板P的上游侧而旋转，驱动辊R6夹持被搬送的基板P的下游侧而旋转，由此将基板P朝向处理装置U4供给。这时，由于基板P被赋予松弛度，因此能够吸收在比驱动辊R6靠搬送方向的下游侧所产生的搬送速度的变动，从而能够阻断因搬送速度的变动导致的对基板P的曝光处理的影响。另外，在处理装置U3内，为了将光罩M的光罩图案的一部分的像和基板P相对地进行对位(对准)，而设有检测预先形成在基板P上的对准标记等的对准显微镜AM1、AM2。

处理装置U4是湿式处理装置，其对从处理装置U3搬送来的曝光后的基板P进行湿式的显影处理、无电解电镀处理等。处理装置U4在其内部具有：沿铅垂方向(Z方向)分层的3个处理槽BT1、BT2、BT3、和搬送基板P的多个辊。多个辊以成为基板P依次从3个处理槽BT1、BT2、BT3的内部通过的搬送路径的方式配置。在处理槽BT3的搬送方向上的下游侧，设有驱动辊R7，驱动辊R7一边夹持从处理槽BT3通过后的基板P一边旋转，由此将基板P朝向处理装置U5供给。

虽省略图示，但处理装置U5是干燥装置，其对从处理装置U4搬送来的基板P进行干燥。处理装置U5将在处理装置U4中经湿式处理的基板P所附着的水分含量调整为规定的水分含量。通过处理装置U5被干燥的基板P经过几个处理装置，被搬送至处理装置Un。而后，在由处理装置Un处理后，基板P被基板回收装置4的回收用卷FR2卷起。

上位控制装置5对基板供给装置2、基板回收装置4及多个处理装置U1～Un进行统括控制。上位控制装置5控制基板供给装置2及基板回收装置4，而使基板P从基板供给装置2朝向基板回收装置4搬送。另外，上位控制装置5一边使基板P的搬送同步，一边控制多个处理装置U1～Un，从而执行对基板P的各种处理。

＜曝光装置(基板处理装置)＞

接下来，参照图2至图7，对第1实施方式的作为处理装置U3的曝光装置(基板处理装置)的构成进行说明。图2是表示第1实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。图3是表示图2所示的曝光装置的照明区域及投影区域的配置的图。图4是表示图2所示的曝光装置的照明光学系统及投影光学系统的构成的图。图5A是表示光罩上的照明光束及投影光束的图。图5B是表示从偏振光分束器观察到的第4中继透镜的图。图6是表示偏振光分束器上的照明光束及投影光束的图。图7是表示能够配置照明光学系统的配置区域的图。

图2所示的处理装置U3是所谓的扫描曝光装置，一边沿搬送方向(扫描方向)搬送基板P，一边将形成于圆筒状的光罩M的外周面的光罩图案的像投影曝光至基板P的表面。此外，在图2及图4至图7中，为X方向、Y方向及Z方向正交的直角坐标系，是与图1相同的直角坐标系。

首先，对曝光装置U3所使用的光罩M进行说明。光罩M例如是使用了金属制的圆筒体的反射型的圆筒光罩。光罩M形成于具有将沿Y方向延伸的第1轴AX1作为中心的曲率半径为Rm的外周面(圆周面)的圆筒体，在径向具有一定的厚度。光罩M的圆周面成为形成有规定的光罩图案的光罩面P1。光罩面P1包括以高效率向规定方向反射光束的高反射部、和不向规定方向反射光束或以低效率向规定方向反射光束的反射抑制部(或光吸收部)，光罩图案通过高反射部及反射抑制部形成。这种光罩M由于是金属制的圆筒体，因此能够低成本地制作。

此外，光罩M可以形成有与一个显示器件对应的面板用图案的整体或一部分，也可以是形成有与多个显示器件对应的面板用图案的拼版。另外，在光罩M上，可以在绕第1轴AX1的周向重复形成多个面板用图案，也可以沿与第1轴AX1平行的方向重复形成多个小型的面板用图案。此外，光罩M可以形成有第1显示器件的面板用图案、和尺寸等与第1显示器件不同的第2显示器件的面板用图案。另外，光罩M只要具有以第1轴AX1为中心的曲率半径为Rm的圆周面即可，不限定于圆筒体的形状。例如，光罩M可以是具有圆周面的圆弧状的板材。另外，光罩M可以是薄板状，也可以使薄板状的光罩M弯曲而以具有圆周面的方式贴附于圆柱状的母材或圆筒状的框架。

接下来，对图2所示的曝光装置U3进行说明。曝光装置U3在上述驱动辊R4～R6、边缘位置控制器EPC3及对准显微镜AM1、AM2的基础上，还具有光罩保持机构11、基板支承机构12、照明光学系统IL、投影光学系统PL和下位控制装置16。曝光装置U3通过照明光学系统IL及投影光学系统PL引导从光源装置13射出的照明光束EL1，而将由光罩保持机构11保持的光罩M的光罩图案的像投射至由基板支承机构12支承的基板P。

下位控制装置16控制曝光装置U3的各部分，使各部分执行处理。下位控制装置16可以是器件制造系统1的上位控制装置5的一部分或者全部。另外，下位控制装置16也可以被上位控制装置5控制，是与上位控制装置5不同的其他装置。下位控制装置16例如包括计算机。

光罩保持机构11具有保持光罩M的光罩保持筒(光罩保持部件)21、和使光罩保持筒21旋转的第1驱动部22。光罩保持筒21以光罩M的第1轴AX1成为旋转中心的方式保持光罩M。第1驱动部22与下位控制装置16连接，以第1轴AX1为旋转中心而使光罩保持筒21旋转。

此外，光罩保持机构11通过光罩保持筒21来保持圆筒体的光罩M，但不限于此构成。光罩保持机构11也可以顺着光罩保持筒21的外周面卷绕薄板状的光罩M并保持。另外，光罩保持机构11也可以在光罩保持筒21的外周面保持成为圆弧状的板材的光罩M。

基板支承机构12具有支承基板P的圆筒状的基板支承筒(基板支承部件)25、使基板支承筒25旋转的第2驱动部26、一对空气转向杆ATB1、ATB2、和一对引导辊27、28。基板支承筒25形成为圆筒形状，该圆筒形状具有以沿Y方向延伸的第2轴AX2为中心的曲率半径为Rfa的外周面(圆周面)。这里，第1轴AX1与第2轴AX2彼此平行，以从第1轴AX1及第2轴AX2通过的面为中心面CL。基板支承筒25的圆周面的一部分成为支承基板P的支承面P2。也就是说，基板支承筒25通过将基板P卷绕于该支承面P2而支承基板P。第2驱动部26与下位控制装置16连接，以第2轴AX2为旋转中心而使基板支承筒25旋转。一对空气转向杆ATB1、ATB2夹着基板支承筒25而分别设于基板P的搬送方向的上游侧及下流侧。一对空气转向杆ATB1、ATB2设于基板P的表面侧，在铅垂方向(Z方向)上比基板支承筒25的支承面P2靠下方侧配置。一对引导辊27、28夹着一对空气转向杆ATB1、ATB2而分别设于基板P的搬送方向的上游侧及下流侧。一对引导辊27、28中，其中一方的引导辊27将从驱动辊R4搬送来的基板P引导至空气转向杆ATB1，另一方的引导辊28将从空气转向杆ATB2搬送来的基板P引导至驱动辊R5。

由此，基板支承机构12通过引导辊27将从驱动辊R4搬送来的基板P引导至空气转向杆ATB1，并将通过了空气转向杆ATB1的基板P导入基板支承筒25。基板支承机构12通过第2驱动部26使基板支承筒25旋转，由此将导入到基板支承筒25的基板P一边由基板支承筒25的支承面P2进行支承，一边朝向空气转向杆ATB2搬送。基板支承机构12通过空气转向杆ATB2将搬送至空气转向杆ATB2的基板P引导至引导辊28，并将通过了引导辊28的基板P引导至驱动辊R5。

这时，与第1驱动部22及第2驱动部26连接的下位控制装置16使光罩保持筒21和基板支承筒25以规定的旋转速度比同步旋转，由此将形成于光罩M的光罩面P1的光罩图案的像，连续地反复投影曝光于卷绕在基板支承筒25的支承面P2上的基板P的表面(顺着圆周面弯曲的面)。

光源装置13射出照明于光罩M的照明光束EL1。光源装置13具有光源31和导光部件32。光源31是射出对形成于基板P的表面的光感应层赋予化学作用的规定波长的光的光源。光源31可以使用例如水银灯等灯光源、或者激光二极管、发光二极管(LED)等。光源31所射出的照明光是例如从灯光源射出的明线(g线、h线、i线)、KrF准分子激光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)、ArF准分子激光(波长193nm)等。这里，优选的是，光源31射出包含i线(365nm的波长)以下的波长的照明光束EL1。作为产生i线以下的波长的照明光束EL1的光源31，能够使用射出波长355nm的激光的YAG的3次谐波激光、射出波长266nm的激光的YAG的4次谐波激光、或者射出波长248nm的激光的KrF准分子激光等。

这里，从光源装置13射出的照明光束EL1入射至后述的偏振光分束器PBS。对于照明光束EL1，为了抑制因基于偏振光分束器PBS实现的照明光束EL1的分离而产生的能量损失，优选入射的照明光束EL1成为在偏振光分束器PBS大致全部反射那样的光束。偏振光分束器PBS使成为S偏振光的直线偏振光的光束反射，使成为P偏振光的直线偏振光的光束透射。因此，光源装置13射出入射至偏振光分束器PBS的照明光束EL1成为直线偏振光(S偏振光)的光束的照明光束EL1。由此，光源装置13向偏振光分束器PBS射出波长及相位一致的偏振激光。

导光部件32将从光源31射出的照明光束EL1引导至照明光学系统IL。导光部件32由使用有光纤或反射镜的中继组件等构成。此外，在设有多个照明光学系统IL的情况下，导光部件32将来自光源31的照明光束EL1分离为多条，并将多条照明光束EL1引导至多个照明光学系统IL。另外，例如，在从光源31射出的光束为偏振激光的情况下，导光部件32可以使用偏振保持光纤(polarization maintainingfiber)作为光纤，在通过偏振保持光纤维持偏振激光的偏振状态下进行导光。

这里，如图3所示，第1实施方式的曝光装置U3是假定所谓多透镜方式的曝光装置。此外，在图3中，示出了从－Z侧观察到的保持于光罩保持筒21的圆筒光罩M上的照明区域IR的俯视图(图3的左图)、和从+Z侧观察到的支承于基板支承筒25的基板P上的投影区域PA的俯视图(图3的右图)。图3的附图标记Xs表示光罩保持筒21及基板支承筒25的移动方向(旋转方向)。多透镜方式的曝光装置U3对光罩M上的多个(在第1实施方式中例如是6个)照明区域IR1～IR6分别照射照明光束EL1，将各照明光束EL1被各照明区域IR1～IR6反射而得到的多条投影光束EL2投影曝光至基板P上的多个(在第1实施方式中例如是6个)投影区域PA1～PA6。

首先，对由照明光学系统IL照明的多个照明区域IR1～IR6进行说明。如图3所示，多个照明区域IR1～IR6夹着中心面CL沿旋转方向配置成两列，在旋转方向的上游侧的光罩M上配置奇数号的第1照明区域IR1、第3照明区域IR3及第5照明区域IR5，在旋转方向的下流侧的光罩M上配置偶数号的第2照明区域IR2、第4照明区域IR4及第6照明区域IR6。各照明区域IR1～IR6是具有沿光罩M的轴向(Y方向)延伸的平行的短边及长边的细长梯形(矩形)的区域。这时，梯形的各照明区域IR1～IR6是其短边位于中心面CL侧，其长边位于外侧的区域。第1照明区域IR1、第3照明区域IR3及第5照明区域IR5在轴向相隔规定的间隔而配置。另外，第2照明区域IR2、第4照明区域IR4及第6照明区域IR6在轴向相隔规定的间隔而配置。这时，第2照明区域IR2在轴向上，配置于第1照明区域IR1与第3照明区域IR3之间。同样地，第3照明区域IR3在轴向上，配置于第2照明区域IR2与第4照明区域IR4之间。第4照明区域IR4在轴向上，配置于第3照明区域IR3与第5照明区域IR5之间。第5照明区域IR5在轴向上，配置于第4照明区域IR4与第6照明区域IR6之间。各照明区域IR1～IR6以从光罩M的周向观察时相邻的梯形的照明区域IR的斜边部的三角部重叠的方式(重合的方式)配置。此外，在第1实施方式中，各照明区域IR1～IR6为梯形的区域，但也可以是长方形的区域。

另外，光罩M具有形成有光罩图案的图案形成区域A3、和不形成光罩图案的图案未形成区域A4。图案未形成区域A4是吸收照明光束EL1的难以反射的区域，配置为以框状围绕图案形成区域A3。第1～第6照明区域IR1～IR6配置为覆盖图案形成区域A3的Y方向的全宽。

照明光学系统IL与多个照明区域IR1～IR6对应地设有多个(在第1实施方式中例如是6个)。多个照明光学系统IL1～IL6中分别射入来自光源装置13的照明光束EL1。各照明光学系统IL1～IL6将从光源装置13射入的各照明光束EL1分别引导至各照明区域IR1～IR6。也就是说，第1照明光学系统IL1将照明光束EL1引导至第1照明区域IR1，同样地，第2照明光学系统IL2～第6照明光学系统IL6将照明光束EL1引导至第2照明区域IR2～第6照明区域IR6。多个照明光学系统IL1～IL6夹着中心面CL在光罩M的周向配置成两列。多个照明光学系统IL1～IL6夹着中心面CL，在配置第1照明区域IR1、第3照明区域IR3、第5照明区域IR5的一侧(图2的左侧)，配置第1照明光学系统IL1、第3照明光学系统IL3及第5照明光学系统IL5。第1照明光学系统IL1、第3照明光学系统IL3及第5照明光学系统IL5相隔规定的间隔地配置于Y方向。另外，多个照明光学系统IL1～IL6夹着中心面CL，在配置第2照明区域IR2、第4照明区域IR4、第6照明区域IR6的一侧(图2的右侧)，配置第2照明光学系统IL2、第4照明光学系统IL4及第6照明光学系统IL6。第2照明光学系统IL2、第4照明光学系统IL4及第6照明光学系统IL6相隔规定的间隔地配置于Y方向。这时，第2照明光学系统IL2在轴向上，配置于第1照明光学系统IL1与第3照明光学系统IL3之间。同样地，第3照明光学系统IL3在轴向上，配置于第2照明光学系统IL2与第4照明光学系统IL4之间。第4照明光学系统IL4在轴向上，配置于第3照明光学系统IL3与第5照明光学系统IL5之间。第5照明光学系统IL5在轴向上，配置于第4照明光学系统IL4与第6照明光学系统IL6之间。另外，第1照明光学系统IL1、第3照明光学系统IL3及第5照明光学系统IL5、与第2照明光学系统IL2、第4照明光学系统IL4及第6照明光学系统IL6，从Y方向看，以中心面CL为中心对称地配置。

接下来，参照图4，对各照明光学系统IL1～IL6进行说明。此外，由于各照明光学系统IL1～IL6是同样的构成，因此以第1照明光学系统IL1(以下，仅称为照明光学系统IL)为例进行说明。

照明光学系统IL为了使照射照明区域IR(第1照明区域IR1)的照明光束EL1的照度分布均匀，而适用柯勒照明法。另外，照明光学系统IL是使用有偏振光分束器PBS的落射照明系统。照明光学系统IL从来自光源装置13的照明光束EL1的入射侧开始依次具有照明光学组件ILM、偏振光分束器PBS、和1/4波片41。

如图4所示，照明光学组件ILM从照明光束EL1的入射侧开始依次包括准直透镜51、复眼透镜52、多个聚光透镜53、柱面透镜54、照明视场光阑55、和多个中继透镜56，且设于第1光轴BX1上。准直透镜51设于光源装置13的导光部件32的射出侧。准直透镜51的光轴配置于第1光轴BX1上。准直透镜51照射复眼透镜52的入射侧的面整体。复眼透镜52设于准直透镜51的射出侧。复眼透镜52的射出侧的面的中心配置于第1光轴BX1上。复眼透镜52将来自准直透镜51的照明光束EL1分割成分别从多个点光源像发散的光束。这时，生成点光源像的复眼透镜52的射出侧的面，通过从复眼透镜52经由照明视场光阑55至后述的投影光学系统PL的第1凹面镜72的各种透镜，配置为与第1凹面镜72的反射面所在的光瞳面在光学上共轭。

聚光透镜53设于复眼透镜52的射出侧。聚光透镜53的光轴配置于第1光轴BX1上。聚光透镜53使在复眼透镜52被分割的照明光束EL1的每一个经由柱面透镜54在照明视场光阑55上重叠。由此，照明光束EL1在照明视场光阑55上成为均匀的照度分布。柱面透镜54是入射侧为平面、射出侧为凸面的平凸柱面透镜。柱面透镜54设于聚光透镜53的射出侧。柱面透镜54的光轴配置于第1光轴BX1上。

柱面透镜54使照明光束EL1的主光线收敛于在图4中的XZ面内与第1光轴BX1正交的方向。柱面透镜54与照明视场光阑55的入射侧相邻而设置。照明视场光阑55的开口部形成为与照明区域IR相同形状的梯形或长方形等的矩形，照明视场光阑55的开口部的中心配置于第1光轴BX1上。这时，照明视场光阑55通过从照明视场光阑55至光罩M的各种透镜，被配置于与光罩M上的照明区域IR在光学上共轭的面。中继透镜56设于照明视场光阑55的射出侧。中继透镜56的光轴配置于第1光轴BX1上。中继透镜56将来自照明视场光阑55的照明光束EL1入射至偏振光分束器PBS。

当照明光束EL1入射至照明光学组件ILM时，照明光束EL1通过准直透镜51成为照射复眼透镜52的入射侧的面整体的光束。射入复眼透镜52的照明光束EL1成为被分割成多个点光源像的照明光束EL1，经由聚光透镜53而入射至柱面透镜54。射入柱面透镜54的照明光束EL1在XZ面内收敛于与第1光轴BX1正交的方向。从柱面透镜54通过的照明光束EL1入射至照明视场光阑55。射入照明视场光阑55的照明光束EL1从照明视场光阑55的开口部(梯形或长方形等的矩形)通过，经由中继透镜56而入射至偏振光分束器PBS。

偏振光分束器PBS配置于照明光学组件ILM与中心面CL之间。偏振光分束器PBS将来自照明光学组件ILM的照明光束EL1反射，另一方面使由光罩M反射的投影光束EL2透射。即，通过使来自照明光学组件ILM的照明光束EL1成为S偏振光的直线偏振光，入射至偏振光分束器PBS的投影光束EL2通过1/4波片41的作用成为P偏振光的直线偏振光而透射过偏振光分束器PBS。

此外，偏振光分束器PBS的详细将后述，但如图6所示，偏振光分束器PBS具有第1棱镜91、第2棱镜92、设于第1棱镜91及第2棱镜92之间的偏振膜(波面分割面)93。第1棱镜91及第2棱镜92由石英玻璃构成，在XZ面内为三角形的三角棱镜。并且，通过使三角形的第1棱镜91和第2棱镜92夹着偏振膜93接合，偏振光分束器PBS在XZ面内成为四边形。

第1棱镜91是照明光束EL1及投影光束EL2入射侧的棱镜。第2棱镜92是透射过偏振膜93的投影光束EL2射出侧的棱镜。从第1棱镜91朝向第2棱镜92的照明光束EL1入射至偏振膜93。偏振膜93反射S偏振光(直线偏振光)的照明光束EL1，使P偏振光(直线偏振光)的投影光束EL2透射。

优选的是，偏振光分束器PBS反射到达偏振膜(波面分割面)93的照明光束EL1的大部分，并且使投影光束EL2的大部分透射。在偏振光分束器PBS的波面分割面的偏振分离特性以消光比表示，但由于该消光比会因朝向波面分割面的光线的入射角而改变，因此波面分割面的特性还考虑照明光束EL1和/或投影光束EL2的NA(数值孔径)而设计，以使得对实用上的成像性能的影响不会成为问题。

1/4波片41配置于偏振光分束器PBS与光罩M之间。1/4波片41将由偏振光分束器PBS反射的照明光束EL1从直线偏振光(S偏振光)转换为圆偏振光。因圆偏振光的照明光束EL1的照射而由光罩M反射的光(圆偏振光)，通过1/4波片41而转换为P偏振光(直线偏振光)的投影光束EL2。

图5A是将照射于光罩M上的照明区域IR的照明光束EL1、与由照明区域IR反射的投影光束EL2的状态，在XZ面(与第1轴AX1垂直的面)内夸大显示的图。如图5A所示，上述的照明光学系统IL将照射于光罩M的照明区域IR的照明光束EL1的主光线，在XZ面(与第1轴AX1垂直的面)内有意识地设为非远心状态，在YZ面(与中心面CL平行)内设为远心状态，以使得由光罩M的照明区域IR反射的投影光束EL2的主光线成为远心(平行系统)。照明光束EL1的这种特性通过图4所示的柱面透镜54而被赋予。具体来说，在设定从光罩面P1上的照明区域IR的周向的中央点Q1通过而朝向第1轴AX1的线与光罩面P1的半径Rm的1/2圆的交点Q2时，以从照明区域IR通过的照明光束EL1的各主光线在XZ面朝向交点Q2的方式，设定柱面透镜54的凸圆筒透镜面的曲率。通过这种方式，由照明区域IR内反射的投影光束EL2的各主光线在XZ面内，成为与从第1轴AX1、点Q1、交点Q2通过的直线平行(远心)的状态。

接下来，对通过投影光学系统PL投影曝光的多个投影区域PA1～PA6进行说明。如图3所示，基板P上的多个投影区域PA1～PA6与光罩M上的多个照明区域IR1～IR6对应而配置。也就是说，基板P上的多个投影区域PA1～PA6夹着中心面CL在搬送方向配置成两列，在搬送方向的上游侧的基板P上配置奇数号的第1投影区域PA1、第3投影区域PA3及第5投影区域PA5，在搬送方向的下流侧的基板P上配置偶数号的第2投影区域PA2、第4投影区域PA4及第6投影区域PA6。各投影区域PA1～PA6是具有沿基板P的宽度方向(Y方向)延伸的短边及长边的细长梯形(矩形)的区域。这时，梯形的各投影区域PA1～PA6是其短边位于中心面CL侧、其长边位于外侧的区域。第1投影区域PA1、第3投影区域PA3及第5投影区域PA5在宽度方向相隔规定的间隔而配置。另外，第2投影区域PA2、第4投影区域PA4及第6投影区域PA6在宽度方向相隔规定的间隔而配置。这时，第2投影区域PA2在轴向上，配置于第1投影区域PA1与第3投影区域PA3之间。同样地，第3投影区域PA3在轴向上，配置于第2投影区域PA2与第4投影区域PA4之间。第4投影区域PA4配置于第3投影区域PA3与第5投影区域PA5之间。第5投影区域PA5配置于第4投影区域PA4与第6投影区域PA6之间。各投影区域PA1～PA6与各照明区域IR1～IR6同样地，以从基板P的搬送方向观察时相邻的梯形的投影区域PA的斜边部的三角部重叠的方式(重合的方式)配置。这时，投影区域PA成为使得在相邻的投影区域PA的重复区域的曝光量与在不重复的区域的曝光量实质上相同那样的形状。并且，第1投影区域PA1～第6投影区域PA6配置为覆盖曝光于基板P上的曝光区域A7的Y方向的全宽。

这里，在图2中，在XZ面内观察时，光罩M上的从照明区域IR1(及IR3、IR5)的中心点到照明区域IR2(及IR4、IR6)的中心点的周长被设定为：与顺着支承面P2的基板P上的从投影区域PA1(及PA3、PA5)的中心点到投影区域PA2(及PA4、PA6)的中心点的周长实质上相等。

投影光学系统PL与多个投影区域PA1～PA6对应地设有多个(在第1实施方式中例如是6个)。多个投影光学系统PL1～PL6中，分别射入从多个照明区域IR1～IR6反射的多条投影光束EL2。各投影光学系统PL1～PL6将由光罩M反射的各投影光束EL2分别引导至各投影区域PA1～PA6。也就是说，第1投影光学系统PL1将来自第1照明区域IR1的投影光束EL2引导至第1投影区域PA1，同样地，第2投影光学系统PL2～第6投影光学系统PL6将来自第2照明区域IR2～第6照明区域IR6的各投影光束EL2引导至第2投影区域PA2～第6投影区域PA6。多个投影光学系统PL1～PL6夹着中心面CL在光罩M的周向配置成两列。多个投影光学系统PL1～PL6夹着中心面CL，在配置第1投影区域PA1、第3投影区域PA3、第5投影区域PA5的一侧(图2的左侧)，配置第1投影光学系统PL1、第3投影光学系统PL3及第5投影光学系统PL5。第1投影光学系统PL1、第3投影光学系统PL3及第5投影光学系统PL5相隔规定的间隔地配置于Y方向。另外，多个投影光学系统PL1～PL6夹着中心面CL，在配置第2投影区域PA2、第4投影区域PA4、第6投影区域PA6的一侧(图2的右侧)，配置第2投影光学系统PL2、第4投影光学系统PL4及第6投影光学系统PL6。第2投影光学系统PL2、第4投影光学系统PL4及第6投影光学系统PL6相隔规定的间隔地配置于Y方向。这时，第2投影光学系统PL2在轴向上，配置于第1投影光学系统PL1与第3投影光学系统PL3之间。同样地，第3投影光学系统PL3在轴向上，配置于第2投影光学系统PL2与第4投影光学系统PL4之间。第4投影光学系统PL4配置于第3投影光学系统PL3与第5投影光学系统PL5之间。第5投影光学系统PL5配置于第4投影光学系统PL4与第6投影光学系统PL6之间。另外，第1投影光学系统PL1、第3投影光学系统PL3及第5投影光学系统PL5、与第2投影光学系统PL2、第4投影光学系统PL4及第6投影光学系统PL6，从Y方向看，以中心面CL为中心对称地配置。

再次参照图4，对各投影光学系统PL1～PL6进行说明。此外，由于各投影光学系统PL1～PL6是同样的构成，因此以第1投影光学系统PL1(以下，仅称为投影光学系统PL)为例进行说明。

投影光学系统PL将光罩M上的照明区域IR(第1照明区域IR1)上的光罩图案的像投影至基板P上的投影区域PA。投影光学系统PL从来自光罩M的投影光束EL2的入射侧开始依次具有上述的1/4波片41、上述的偏振光分束器PBS、和投影光学组件PLM。

对于1/4波片41及偏振光分束器PBS，可以与照明光学系统IL兼用。换言之，照明光学系统IL及投影光学系统PL共有1/4波片41及偏振光分束器PBS。

如图5A所说明那样，由照明区域IR反射的投影光束EL2成为远心的光束(主光线彼此平行的状态)，而入射至投影光学系统PL。由照明区域IR反射的成为圆偏振光的投影光束EL2通过1/4波片41从圆偏振光转换为直线偏振光(P偏振光)后，入射至偏振光分束器PBS。射入偏振光分束器PBS的投影光束EL2透射过偏振光分束器PBS后，入射至投影光学组件PLM。

投影光学组件PLM与照明光学组件ILM对应而设置。也就是说，第1投影光学系统PL1的投影光学组件PLM将由第1照明光学系统IL1的照明光学组件ILM照明的第1照明区域IR1的光罩图案的像，投影至基板P上的第1投影区域PA1。同样地，第2投影光学系统PL2～第6投影光学系统PL6的投影光学组件PLM将由第2照明光学系统IL2～第6照明光学系统IL6的照明光学组件ILM照明的第2照明区域IR2～第6照明区域IR6的光罩图案的像，投影至基板P上的第2投影区域PA2～第6投影区域PA6。

如图4所示，投影光学组件PLM具备将照明区域IR上的光罩图案的像成像于中间像面P7的第1光学系统61、将通过第1光学系统61成像的中间像的至少一部分再成像于基板P的投影区域PA的第2光学系统62、配置于形成中间像的中间像面P7的投影视场光阑63。另外，投影光学组件PLM具备焦点修正光学部件64、像偏移用光学部件65、倍率修正用光学部件66、旋转修正机构67、和偏振调整机构(偏振调整单元)68。

第1光学系统61及第2光学系统62是例如将戴森系统变形而得到的远心反射折射光学系统。第1光学系统61，其光轴(以下，称为第2光轴BX2)相对于中心面CL实质上正交。第1光学系统61具备第1偏转部件70、第1透镜组71、和第1凹面镜72。第1偏转部件70是具有第1反射面P3和第2反射面P4的三角棱镜。第1反射面P3是使来自偏振光分束器PBS的投影光束EL2反射，并使反射后的投影光束EL2从第1透镜组71通过而入射至第1凹面镜72的面。第2反射面P4是使由第1凹面镜72反射的投影光束EL2从第1透镜组71通过而入射，并使入射的投影光束EL2朝向投影视场光阑63反射的面。第1透镜组71包括各种透镜，各种透镜的光轴配置于第2光轴BX2上。第1凹面镜72配置于第1光学系统61的光瞳面，且被设定为与通过复眼透镜52生成的多个点光源像在光学上共轭的关系。

来自偏振光分束器PBS的投影光束EL2由第1偏转部件70的第1反射面P3反射，从第1透镜组71的上半部的视场区域通过而入射至第1凹面镜72。射入第1凹面镜72的投影光束EL2由第1凹面镜72反射，从第1透镜组71的下半部的视场区域通过而入射至第1偏转部件70的第2反射面P4。射入第2反射面P4的投影光束EL2由第2反射面P4反射，从焦点修正光学部件64及像偏移用光学部件65通过，入射至投影视场光阑63。

投影视场光阑63具有规定投影区域PA的形状的开口。即，投影视场光阑63的开口的形状规定投影区域PA的形状。

第2光学系统62是与第1光学系统61同样的构成，夹着中间像面P7与第1光学系统61对称地设置。第2光学系统62，其光轴(以下，称为第3光轴BX3)相对于中心面CL实质上正交，且与第2光轴BX2平行。第2光学系统62具备第2偏转部件80、第2透镜组81、和第2凹面镜82。第2偏转部件80具有第3反射面P5和第4反射面P6。第3反射面P5是使来自投影视场光阑63的投影光束EL2反射，并使反射后的投影光束EL2从第2透镜组81通过而入射至第2凹面镜82的面。第4反射面P6是使由第2凹面镜82反射的投影光束EL2从第2透镜组81通过而入射，并使入射的投影光束EL2朝向投影区域PA反射的面。第2透镜组81包括各种透镜，各种透镜的光轴配置于第3光轴BX3上。第2凹面镜82配置于第2光学系统62的光瞳面，且被设定为与成像于第1凹面镜72的多个点光源像在光学上共轭的关系。

来自投影视场光阑63的投影光束EL2由第2偏转部件80的第3反射面P5反射，从第2透镜组81的上半部的视野区域通过而入射至第2凹面镜82。射入第2凹面镜82的投影光束EL2由第2凹面镜82反射，从第2透镜组81的下半部的视野区域通过而入射至第2偏转部件80的第4反射面P6。射入第4反射面P6的投影光束EL2由第4反射面P6反射，从倍率修正用光学部件66通过而被投影至投影区域PA。由此，照明区域IR上的光罩图案的像以等倍率(×1)被投影于投影区域PA。

焦点修正光学部件64配置于第1偏转部件70与投影视场光阑63之间。焦点修正光学部件64调整投影于基板P上的光罩图案的像的聚焦状态。焦点修正光学部件64是将例如2片楔形的棱镜颠倒(在图4中是在X方向颠倒)而重叠成整体透明的平行平板而成的。通过使该一对棱镜在不改变彼此相对的面之间的间隔的状态下沿斜面方向滑动，能够改变平行平板的厚度。由此，对第1光学系统61的实效的光路长度进行微调，并对形成于中间像面P7及投影区域PA的光罩图案的像的对焦状态进行微调。

像偏移用光学部件65配置于第1偏转部件70与投影视场光阑63之间。像偏移用光学部件65将投影于基板P上的光罩图案的像在像面内能够移动地调整。像偏移用光学部件65由图4的在XZ面内能够倾斜的透明的平行平板玻璃、和图4的在YZ面内能够倾斜的透明的平行平板玻璃构成。通过调整该2片平行平板玻璃的各倾斜量，能够使形成于中间像面P7及投影区域PA的光罩图案的像沿X方向和/或Y方向微量偏移。

倍率修正用光学部件66配置于第2偏转部件80与基板P之间。倍率修正用光学部件66例如构成为：以规定间隔将凹透镜、凸透镜、凹透镜这3片透镜同轴配置，前后的凹透镜固定，使之间的凸透镜沿光轴(主光线)方向移动。由此，形成于投影区域PA的光罩图案的像维持远心的成像状态，并且各向同性地仅以微量放大或缩小。此外，构成倍率修正用光学部件66的3片透镜组的光轴以与投影光束EL2的主光线平行的方式在XZ面内倾斜。

旋转修正机构67是例如通过致动器(省略图示)，使第1偏转部件70绕与Z轴平行的轴微量旋转的部件。该旋转修正机构67通过使第1偏转部件70旋转，而能够使形成于中间像面P7的光罩图案的像在该中间像面P7内微量旋转。

偏振调整机构68是例如通过致动器(省略图示)而使1/4波片41绕与板面正交的的轴旋转，以调整偏振方向的部件。偏振调整机构68能够通过使1/4波片41旋转，来调整投射于投影区域PA的投影光束EL2的照度。

在这样构成的投影光学系统PL中，来自光罩M的投影光束EL2从照明区域IR沿光罩面P1的法线方向射出，从1/4波片41及偏振光分束器PBS通过而入射至第1光学系统61。射入第1光学系统61的投影光束EL2由第1光学系统61的第1偏转部件70的第1反射面(平面镜)P3反射，从第1透镜组71通过而由第1凹面镜72反射。由第1凹面镜72反射的投影光束EL2，再次从第1透镜组71通过而由第1偏转部件70的第2反射面(平面镜)P4反射，并透射过焦点修正光学部件64及像偏移用光学部件65，而入射至投影视场光阑63。从投影视场光阑63通过的投影光束EL2，由第2光学系统62的第2偏转部件80的第3反射面(平面镜)P5反射，并从第2透镜组81通过而由第2凹面镜82反射。由第2凹面镜82反射的投影光束EL2，再次从第2透镜组81通过并由第2偏转部件80的第4反射面(平面镜)P6反射，而入射至倍率修正用光学部件66。从倍率修正用光学部件66射出的投影光束EL2入射至基板P上的投影区域PA，在照明区域IR内显现的光罩图案的像等倍率(×1)地被投影于投影区域PA。

在本实施方式中，第1偏转部件70的第2反射面(平面镜)P4与第2偏转部件80的第3反射面(平面镜)P5是相对于中心面CL(或光轴BX2、BX3)倾斜45°的面，但第1偏转部件70的第1反射面(平面镜)P3与第2偏转部件80的第4反射面(平面镜)P6设定为相对于中心面CL(或者光轴BX2、BX3)45°以外的角度。第1偏转部件70的第1反射面P3相对于中心面CL(或光轴BX2)的角度α°(绝对值)被设定为如下关系：当在图6中将从点Q1、交点Q2、第1轴AX1通过的直线与中心面CL所夹的角度设为θ°时，α°＝45°+θ°/2。同样地，第2偏转部件80的第4反射面P6相对于中心面CL(或光轴BX2)的角度β°(绝对值)被设定为如下关系：当将从基板支承筒25的外周面的关于周向的投影区域PA内的中心点通过的投影光束EL2的主光线与中心面CL在ZX面内的角度设为ε°时，β°＝45°+ε°/2。

＜照明光学系统及投影光学系统的构成＞

进一步地，参照图4、图6及图7，对第1实施方式的曝光装置U3的照明光学系统IL及投影光学系统PL的构成进行详细的说明。

如上所述，图4所示的照明光学系统IL具有照明光学组件ILM，投影光学系统PL具有投影光学组件PLM，照明光学系统IL及投影光学系统PL共有偏振光分束器PBS及1/4波片41。照明光学组件ILM及偏振光分束器PBS在中心面CL延伸的方向(Z方向)，设于光罩M与投影光学组件PLM之间。具体来说，偏振光分束器PBS在Z方向，设于光罩M与投影光学组件PLM的第1偏转部件70之间，在X方向，设于中心面CL与照明光学组件ILM之间。另外，照明光学组件ILM在Z方向，设于光罩M与投影光学组件PLM的第1透镜组71之间，在X方向，夹着偏振光分束器PBS设于中心面CL侧的相反侧。

这里，参照图7，对能够配置照明光学组件ILM的配置区域E进行说明。在XZ面内的配置区域E是通过第1线L1、第2线L2、第3线L3所划分的区域。第2线L2是由光罩M反射的投影光束EL2的主光线(例如，从图5A中的点Q1通过)。第1线L1是由光罩M反射的投影光束EL2的主光线与光罩面P1相交的交点(例如，图5A中的点Q1)上的光罩面P1的切线(切面)。第3线L3是以不与投影光学组件PLM在空间上干涉的方式，与第1光学系统61的第2光轴BX2平行地设定的线。照明光学组件ILM配置于以第1线L1、第2线L2及第3线L3包围的配置区域E内。使光罩M为圆筒的情况下，如图7所示，能够以第3线L3与第1线L1在Z方向的间隔随着从中心面CL离开而变大的方式，使第1线L1倾斜。因此，照明光学组件ILM的设置变得容易。

另外，照明光学组件ILM的配置也可以根据从照明光学组件ILM入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角β来规定。如图6所示，将由照明区域IR反射的投影光束EL2的主光线(例如，从图5A中的点Q1通过)与中心面CL所构成的角度设为θ。这时，照明光学组件ILM配置为：入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角β(在后述中作为θ1来说明)在45°×0.8≤β≤(45°+θ/2)×1.2的范围内。也就是说，该入射角β的角度范围是，即使以适于偏振光分束器PBS的偏振膜93的入射角β使照明光束EL1入射，也能够以不对光罩M及投影光学组件PLM产生物理干涉的方式来配置照明光学组件ILM的范围。此外，上述的入射角β的角度范围虽然还考虑通过照明光束EL1的数值孔径(NA)而决定的角度分布来确定，但更优选为45°≤β≤(45°+θ/2)。另外，最适当的入射角β是在照明光学组件ILM的第1光轴BX1与投影光学组件PLM的第2光轴BX2平行的状态下，使照明光束EL1入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93时的入射角。

偏振光分束器PBS由夹着偏振膜93而接合的2个三角棱镜(例如，石英制)91、92构成。供来自照明光学组件ILM的照明光束EL1入射的棱镜(第1棱镜)91的入射面设定为与照明光学组件ILM的光轴BX1垂直，将照明光束EL1朝向光罩M射出的面设定为与投影光束EL2的主光线(例如，将图5A中的点Q1与旋转中心轴(第1轴)AX1连结的线)垂直。另外，将来自光罩M的投影光束EL2经由棱镜91、偏振膜93而朝向投影光学组件PLM透射的棱镜(第2棱镜)92的射出面也设定为与投影光束EL2的主光线(例如，将图5A中的点Q1与旋转中心轴AX1连结的线)垂直。因此，偏振光分束器PBS是相对于具有远心的主光线的投影光束EL2，具有一定厚度的光学平行平板。

如图4所示，由于照明光学组件ILM在偏振光分束器PBS侧容易与投影光学组件PLM产生物理干涉，因此切除照明光学组件ILM所包含的各种透镜(第1透镜)的一部分。此外，在第1实施方式中，对照明光学组件ILM的各种透镜的一部分被切除后的情况进行说明，但并不限于此构成。也就是说，也可以是，由于投影光学组件PLM在偏振光分束器PBS侧也容易与照明光学组件ILM产生物理干涉，因此切除投影光学组件PLM所包含的各种透镜(第2透镜)的一部分。因此，可以切除照明光学组件ILM及投影光学组件PLM的双方所包含的各种透镜的一部分。但是，一般来说，与投影光学组件PLM相比，照明光学组件ILM被要求的光学精度较低，因此切除照明光学组件ILM的各种透镜的一部分较为简便且优选。

照明光学组件ILM中，设于偏振光分束器PBS侧的多个中继透镜56的一部分被切除。多个中继透镜56从照明光束EL1的入射侧开始依次是第1中继透镜56a、第2中继透镜56b、第3中继透镜56c、第4中继透镜56d。第4中继透镜56d与偏振光分束器PBS相邻而设置。第3中继透镜56c与第4中继透镜56d相邻而设置。第2中继透镜56b与第3中继透镜56c相隔规定的间隔而设置，且相较于第2中继透镜56b与第1中继透镜56a之间的间隔，第2中继透镜56b与第3中继透镜56c之间的间隔较长。第1中继透镜56a与第2中继透镜56b相邻而设置。离偏振光分束器PBS较远侧的第1中继透镜56a及第2中继透镜56b形成为以光轴为中心的圆形。另一方面，离偏振光分束器PBS较近侧的第3中继透镜56c及第4中继透镜56d形成为将圆形的一部分切除后的形状。

当照明光束EL1入射至第3中继透镜56c及第4中继透镜56d时，在第3中继透镜56c及第4中继透镜56d形成照明光束EL1射入的入射区域S2、和照明光束EL1不射入的非入射区域S1。第3中继透镜56c及第4中继透镜56d通过使非入射区域S1的一部分缺损而形成，形成为将圆形的一部分切除后的形状。具体来说，第3中继透镜56c及第4中继透镜56d是，将在XZ面内与第1光轴BX1正交的正交方向的两侧，通过与正交方向垂直的面切除而成的形状。因此，第3中继透镜56c及第4中继透镜56d当从第1光轴BX1上观察时，是包括大致椭圆形、大致长圆形、大致卵形等的形状。

这里，参照图5B对离图4中的偏振光分束器PBS最近的第4中继透镜56d的外形的一个例子进行说明。该图5B是从偏振光分束器PBS侧观察到的第4中继透镜56d的图，夹着照明光束EL1所通过的入射区域S2，在Z方向的上下存在照明光束EL1不通过的非入射区域S1。第4中继透镜56d是在制造规定直径的圆形透镜后，将与非入射区域S1相当的部分切除而成的。

该圆形透镜的直径根据光罩M上的照明区域IR的大小、工作距离、照明光束EL1的数值孔径(NA)、及图5A所说明的照明光束EL1的主光线的非远心的程度而决定。在图5B中，着眼于设定于光罩M上的照明区域IR(这里，将以光轴BX1所通过的点Q1为中心且以Y方向作为长边的长方形)的四角。如果以该四角的一个点为FFa，则照明区域IR中的点FFa由从第4中继透镜56d通过的照明光束EL1中大致圆形的部分照明光束EL1a所照射。部分照明光束EL1a在第4中继透镜56d上的圆形分布的尺寸，由工作距离(焦点距离)和/或照明光束EL1的数值孔径(NA)决定。

另外，如在图5A中所说明那样，由于在光罩M上的照明光束EL1的各主光线在XZ面内为非远心的状态，因此从光罩M上的点FFa通过的部分照明光束EL1a的主光线在第4中继透镜56d上沿Z方向偏移一定量。这样，将照射照明区域IR的四角(及外缘上)的各点的部分照明光束在第4中继透镜56d上的全部分布重叠而成的光束，成为分布于第4中继透镜56d上的入射区域S2的照明光束EL1。因此，只要同时参考照明光束EL1在XZ面内的非远心的状态而将照明光束EL1在第4中继透镜56d上的分布(扩散)求出，以成为覆盖入射区域S2(照明光束EL1的分布区域)的大小的方式决定第4中继透镜56d的形状和尺寸即可。

与第4中继透镜56d同样地，对于图4中的其他透镜56c、或者透镜56a、56b，也能够考虑实质上的照明光束EL1的分布区域，而以成为将其覆盖的大小的方式，决定透镜的外形和尺寸。

一般来说，具有功率(折射力)的高精度的透镜是研磨光学玻璃和/或石英等的圆形玻璃材料的表面来制作的，但也可以从最初准备例如图5B那样决定的与入射区域S2相当大小的大致卵形、大致椭圆形、大致长圆形、或大致长方形的玻璃材料，并研磨其表面而形成所期望的透镜面。这种情况下，无需切除与非入射区域S1相当的部分的工序。

＜偏振光分束器＞

接下来，参照图6、图8到图11，对设于第1实施方式的曝光装置U3的偏振光分束器PBS的构成进行说明。图8是表示第1实施方式的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。图9是表示相对于第1实施方式的比较例的偏振光分束器的偏振膜周围的构成的图。图10是表示图8所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。图11是表示图9所示的偏振光分束器的透射特性及反射特性的曲线图。

如图6所示，偏振光分束器PBS具有第1棱镜91、第2棱镜92、设于第1棱镜91及第2棱镜92之间的偏振膜93。第1棱镜91及第2棱镜92由石英玻璃构成，在XZ面内为不同三角形状的三角棱镜。并且，偏振光分束器PBS通过三角形状的第1棱镜91和第2棱镜92夹着偏振膜93而接合，而在XZ面内成为四边形状。

第1棱镜91是照明光束EL1及投影光束EL2入射侧的棱镜。第1棱镜91具有供来自照明光学组件ILM的照明光束EL1入射的第1面D1、和供来自光罩M的投影光束EL2入射的第2面D2。第1面D1相对于照明光束EL1的主光线为垂直面。另外，第2面D2相对于投影光束EL2的主光线为垂直面。

第2棱镜92是透射过偏振膜93的投影光束EL2射出侧的棱镜。第2棱镜92具有与第1棱镜91的第1面D1相对的第3面D3、和与第1棱镜91的第2面D2相对的第4面D4。第4面D4是射入第1棱镜91的投影光束EL2透射过偏振膜93而射出的面，相对于射出的投影光束EL2的主光线为垂直面。这时，第1面D1与相对的第3面D3不平行，另一方面，第2面D2与相对的第4面D4平行。

从第1棱镜91朝向第2棱镜92的照明光束EL1入射至偏振膜93。偏振膜93反射S偏振光(直线偏振光)的照明光束EL1，透射P偏振光(直线偏振光)的投影光束EL2。偏振膜93是将主成分为二氧化硅的(SiO₂)的膜体与主成分为氧化铪(HfO₂)的膜体在膜厚方向层叠而形成的。氧化铪是与石英同等地吸收光束较少的材料，是不易因光束的吸收而产生变化的材料。该偏振膜93为成为规定的布鲁斯特角θB的膜。这里，布鲁斯特角θB是P偏振光的反射率为0的角。

布鲁斯特角θB由下述的式子算出。此外，nh是氧化铪的折射率，nL是二氧化硅的折射率，ns是棱镜(石英玻璃)的折射率。

θB＝arcsin([(nh²×nL²)/{ns²(nh²+nL²)}]^0.5)

这里，如果nh＝2.07(HfO₂)、nL＝1.47(SiO₂)、ns＝1.47(石英玻璃)，则根据上述式子，偏振膜93的布鲁斯特角θB为大致54.6°。

但是，各材料的折射率nh、nL、ns并不唯一限定于上述数值。折射率会相对于大致从紫外光到可见光的使用波长而变化，具有些许的范围。另外，也有通过对各种材料进行若干的添加而折射率产生变化的情况。例如，氧化铪的折射率nh分布于2.00～2.15的范围，二氧化硅的折射率nL分布于1.45～1.48的范围。另外，如果考虑因使用波长使折射发生变化的情况，则棱镜(石英玻璃)的折射率ns也会变化。如果折射率ns与上述SiO₂同样地在1.45～1.48的范围，则从上述的式子导出的偏振膜93的布鲁斯特角θB具有52.4°～57.3°的范围。

这样，由于各材料的折射率nh、nL、ns因材料组成和/或使用波长而有若干改变，因此布鲁斯特角θB也能够改变，但在以下的具体例中，以θB＝54.6°进行说明。

这时，如果如图6所示那样画出辅助线(虚线)L1，则可知偏振膜93与第1面D1所成的角度θ2与入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1为相同的角度。也就是说，第1棱镜91形成为：第1面D1与偏振膜93所成的角度θ2与照明光束EL1的主光线的入射角θ1为相同的角度。

此外，在图6中，虽然以由偏振膜93反射照明光束EL1并将来自光罩M的反射光(投影光束EL2)透射过偏振膜93的方式构成偏振光分束器PBS，但也可以使照明光束EL1与投影光束EL2相对于偏振膜93的反射及透射特性相反。即，也可以使照明光束EL1透射过偏振膜93，由偏振膜93反射来自光罩M的反射光(投影光束EL2)。对于这种实施方式留待后述。

如图8所示，偏振膜93以将第1棱镜91与第2棱镜92连结的方向为膜厚方向。偏振膜93具有二氧化硅的第1膜体H1与氧化铪的第2膜体H2，第1膜体H1与第2膜体H2在膜厚方向层叠。具体来说，偏振膜93是将由第1膜体H1与第2膜体H2构成的层体H在膜厚方向周期性地层叠多个而成的周期层。这里，在入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1为54.6°的布鲁斯特角θB的情况下，偏振膜93形成为将层体H层叠18周期以上30周期以下的周期层。层体H包含相对于照明光束EL1的波长λ为λ/4波长的膜厚的第1膜体H1、和夹着第1膜体H1而设于膜厚方向的两侧且相对于照明光束EL1的波长λ为λ/8波长的膜厚的一对第2膜体H2而构成。这样构成的层体H在膜厚方向层叠多个，由此层体H的各第2膜体H2与相邻的层体H的各第2膜体H2成一体，形成λ/4波长的膜厚的第2膜体H2。因此，偏振膜93为：膜厚方向的两侧的膜体为λ/8波长的膜厚的一对第2膜体H2，在λ/8波长的膜厚的一对第2膜体H2之间，交替地设有λ/4波长的膜厚的第1膜体H1和λ/4波长的膜厚的第2膜体H2。

另外，偏振膜93通过粘合剂或光学胶，固定于第1棱镜91与第2棱镜92之间。例如，偏振光分束器PBS是在第1棱镜91上形成偏振膜93后，经由粘合剂将第2棱镜92接合于偏振膜93上而形成的。

接下来，参照图10，对上述偏振光分束器PBS的透射特性及反射特性进行说明。在图10中，将入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1设为54.6°的布鲁斯特角θB，偏振膜93为21周期层，照明光束EL1使用3(3倍)次谐波的YAG激光。图10所示的曲线图中，其横轴为入射角θ1，其纵轴为透射率及反射率。在图10所示的曲线图中，Rs是入射至偏振膜93的S偏振光的反射光束，Rp是入射至偏振膜93的P偏振光的反射光束，Ts是入射至偏振膜93的S偏振光的透射光束，Tp是入射至偏振膜93的P偏振光的透射光束。

这里，偏振光分束器PBS的偏振膜93由于是使S偏振光的反射光束(照明光束)反射、使P偏振光的透射光束(投影光束)透射的构成，因此是反射光束Rs的反射率高、透射光束Tp的透射率高的膜特性优异的偏振膜93。换言之，是反射光束Rp的反射率低、透射光束Ts的透射率低的膜特性优异的偏振膜。在图10中，能够最适合使用的偏振膜93的透射率及反射率的范围是，相对于在54.6°的布鲁斯特角θB的反射光束Rs的反射率及透射光束Tp的透射率，允许透射率及反射率降低－5％的范围。也就是说，由于在布鲁斯特角θB的透射率及反射率为100％，因此反射光束Rs的反射率及透射光束Tp的透射率为95％以上的范围是能够最适合使用的偏振膜93的透射率及反射率的范围。在如图10所示的情况下，反射光束Rs的反射率及透射光束Tp的透射率为95％以上的范围中，入射角θ1的范围是46.8°以上且61.4°以下。

由以上可知，在图10中，由于在将入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1设为54.6°的布鲁斯特角θB的情况下，能够将照明光束EL1的主光线以外的光线的入射角的范围设为46.8°以上且61.4°以下，因此能够使射入偏振膜93的照明光束EL1的入射角的角度范围为14.6°的范围。

因此，曝光装置U3的照明光学组件ILM能够以使入射至偏振光分束器PBS的偏振膜93的照明光束EL1的入射角θ1的角度范围为46.8°以上且61.4°以下，并且使照明光束EL1的主光线为54.6°的布鲁斯特角θB的方式射出照明光束EL1。

接下来，参照图9，对作为相对于图8所示的第1实施方式的偏振光分束器PBS的比较例的偏振光分束器PBS进行说明。作为比较例的偏振光分束器PBS是与第1实施方式大致相同的构成，具有第1棱镜91、第2棱镜92、和设于第1棱镜91及第2棱镜92之间的偏振膜100。由于第1棱镜91及第2棱镜92与第1实施方式相同，因此省略说明。

作为比较例的偏振光分束器PBS的偏振膜100是入射至偏振膜100的照明光束EL1的主光线为45°的入射角θ1的膜。具体来说，在入射至偏振膜100的照明光束EL1的主光线为45°的入射角θ1的情况下，偏振膜100是将与第1实施方式相同的层体H在膜厚方向层叠31周期以上且40周期以下的周期层。

接下来，参照图11，对比较例的偏振光分束器PBS的透射特性及反射特性进行说明。在图11中，将入射至偏振光分束器PBS的偏振膜100的照明光束EL1的主光线的入射角θ1设为45°的入射角，偏振膜100为33周期层，照明光束EL1使用3(3倍)次谐波的YAG激光。图11所示的曲线图中，与图10同样地，其横轴为入射角，其纵轴为透射率及反射率，Rs为入射至偏振膜100的S偏振光的反射光束，Rp为入射至偏振膜100的P偏振光的反射光束，Ts为入射至偏振膜100的S偏振光的透射光束，Tp为入射至偏振膜100的P偏振光的透射光束。

在图11中，能够最适合使用的偏振膜100的透射率及反射率的范围是，反射光束Rs的反射率及透射光束Tp的透射率为95％以上的范围。在图11所示的情况下，反射光束Rs的反射率及透射光束Tp的透射率为95％以上的范围中，入射角θ1的范围是41.9°以上且48.7°以下。

由以上可知，在图11中，由于在将入射至偏振光分束器PBS的偏振膜100的照明光束EL1的主光线的入射角θ1设为45°的情况下，能够将照明光束EL1的主光线以外的光线的入射角θ1的角度范围设为41.9°以上且48.7°以下，因此能够使射入偏振膜100的照明光束EL1的入射角θ1的角度范围为6.8°的范围。因此，图8所示的偏振光分束器PBS与图9所示的偏振光分束器PBS相比，能够使照明光束EL1的入射角θ1的角度范围扩大两倍左右。

＜器件制造方法＞

接下来，参照图12，对器件制造方法进行说明。图12是表示第1实施方式的器件制造方法的流程图。

在图12所示的器件制造方法中，首先，进行例如基于有机EL等自发光元件的显示面板的功能及性能设计，通过CAD等设计必要的电路图案和/或布线图案(步骤S201)。接下来，基于通过CAD等设计的各种层中的每一种层的图案，来制作所需的层量的光罩M(步骤S202)。另外，准备卷绕有作为显示面板的基材的挠性基板P(树脂薄膜、金属箔膜、塑料等)的供给用卷FR1(步骤S203)。此外，在该步骤S203中准备的卷状的基板P根据需要可以是，对其表面进行了改性的基板、事先形成有基底层(例如基于压印方式的微小凹凸)的基板、预先层压有光感应性的功能膜或透明膜(绝缘材料)的基板。

然后，在基板P上形成由构成显示面板器件的电极和/或布线、绝缘膜、TFT(薄膜半导体)等构成的背板层，并且以层叠于该背板的方式形成基于有机EL等自发光元件的发光层(显示像素部)(步骤S204)。在该步骤S204中，也包含使用在之前的各实施方式中说明的曝光装置U3对光致抗蚀剂层进行曝光的以往的光刻工序，但还包含基于以下工序的处理：对代替光致抗蚀剂而涂敷有感光性硅烷耦合材料的基板P进行图案曝光而在表面形成亲水性和疏水性的图案的曝光工序；对光感应性的催化剂层进行图案曝光并通过无电解电镀法形成金属膜的图案(布线、电极等)的湿式工序；或者利用含有银纳米粒子的导电性油墨等描绘图案的印刷工序等。

接下来，按通过卷方式在长条的基板P上连续地制造的每一显示面板器件来切割基板P、在各显示面板器件的表面上粘贴保护薄膜(环境应对阻挡层)和/或彩色滤光片等，从而组装器件(步骤S205)。然后，进行检查工序，检查显示面板器件是否正常地发挥功能、是否满足所期望的性能和特性(步骤S206)。通过以上所述，能够制造显示面板(柔性显示器)。

以上，第1实施方式中，在使用有偏振光分束器PBS的落射照明的照明光学系统IL中，通过偏振光分束器PBS反射照明光束EL1并使投影光束EL2透射的情况下，在照明光学系统IL及投影光学系统PL共有偏振光分束器PBS，并且将照明光学组件ILM内的至少接近偏振光分束器PBS的透镜元件的外形设定为与照明光束EL1的分布相对应的形状，由此能够将照明光学组件ILM及偏振光分束器PBS设于光罩M与投影光学组件PLM之间。因此，能够缓和照明光学系统IL与投影光学系统PL的物理干涉，尤其能够缓和照明光学组件ILM与投影光学组件PLM的物理干涉条件，提高照明光学组件ILM与偏振光分束器PBS的配置的自由度、投影光学组件PLM与偏振光分束器PBS的配置的自由度，从而能够容易地配置照明光学系统IL及投影光学系统PL。

另外，第1实施方式中，与偏振光分束器PBS相邻的第4中继透镜56d和/或第3中继透镜56c成为包含实质上照明光束EL1所通过的部分(入射区域S2)、而无实质上照明光束EL1不通过的部分(非入射区域S1)的透镜外形，因此即使为小型的照明光学组件ILM，也几乎不会使照明光束EL1产生损耗，能够高精度地维持照明区域IR的照明条件(远心性、照度均匀性等)，并且能够提高照明光学组件ILM及投影光学组件PLM的配置的自由度。

此外，在第1实施方式中，虽然使照明光学组件ILM所包含的透镜的一部分缺损而缩小了外形，但也可以使投影光学组件PLM所包含的透镜的一部分缺损而缩小外形。这种情况也与照明光学组件ILM同样地，能够使接近偏振光分束器PBS一侧的透镜，例如第1透镜组71的位于第1偏转部件70侧的透镜的一部分缺损而缩小外形。

另外，第1实施方式中，能够将二氧化硅的第1膜体H1与氧化铪的第2膜体H2在膜厚方向层叠而形成偏振光分束器PBS的偏振膜93。因此，偏振膜93能够使入射至偏振膜93的S偏振光的反射光束(照明光束)的反射率、及入射至偏振膜93的P偏振光的透射光束(投影光束)的透射率较高。由此，即使在成为i线以下的波长的能量密度较高的照明光束EL1入射至偏振膜93的情况下，偏振光分束器PBS也能够抑制施加给偏振膜93的负荷，并能够将反射光束与透射光束合适地分离。

另外，第1实施方式中，能够将偏振膜93形成为入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1为54.6°的布鲁斯特角θB的膜。换言之，通过将入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线设为54.6°的布鲁斯特角θB，能够将入射至偏振膜93的照明光束EL1的入射角θ1的角度范围设为46.8°以上且61.4°以下。因此，能够使入射至偏振膜93的照明光束EL1的入射角θ1的角度范围扩大。由此，能够与照明光束EL1的入射角θ1的角度范围的扩大量相应地增大与偏振光分束器PBS相邻而设置的透镜的数值孔径NA。因此，通过能够使用数值孔径NA较大的透镜，从而能够提高曝光装置U3的分辨率，能够相对于基板P曝光微细的光罩图案。

此外，由于构成偏振膜93的材料(膜体)的折射率的不匀，第1实施方式中的偏振膜93的布鲁斯特角θB能够取52.4°～57.3°的范围，因此只要考虑该范围，设定入射至偏振膜93的照明光束EL1的入射角θ1的角度范围即可。

另外，第1实施方式中，能够使偏振光分束器PBS的第1面D1与第3面D3不平行，第2面D2与第4面D4平行。另外，第1实施方式中，能够使第1面D1与偏振膜93所成的角度θ2、与入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1相同。因此，能够相对于入射至第1面D1的照明光束EL1的主光线使第1面D1为垂直面，另外，能够相对于入射至第2面D2的投影光束EL2的主光线使第2面D2为垂直面。由此，偏振光分束器PBS能够抑制第1面D1中的照明光束EL1的反射，并且能够抑制第2面D2中的投影光束EL2的反射。

另外，第1实施方式中，通过将规定的层体H在膜厚方向周期性地层叠多个，而能够形成作为周期层的偏振膜93。这时，作为一个例子列举的、照明光束EL1的主光线的入射角θ1为54.6°的布鲁斯特角θB的偏振膜93(图8)与照明光束EL1的主光线的入射角θ1为45°的偏振光分束器PBS的偏振膜100(图9)相比，能够减少周期层。因此，图8的偏振膜93与图9的偏振膜100相比，能够与周期层减少的量相应地使构造简易、并且降低偏振光分束器PBS的制造成本。

另外，第1实施方式中，能够通过粘合剂或光学胶，将偏振膜93合适地固定于第1棱镜91与第2棱镜92之间。此外，在第1实施方式中，也可以通过粘合剂或光学胶，将偏振光分束器PBS与1/4波片41固定成一体。这种情况下，能够抑制偏振光分束器PBS与1/4波片41的相对位置偏移的产生。

另外，第1实施方式中，能够使用i线以下的波长作为照明光束EL1，例如，由于能够使用高次谐波激光或准分子激光，因此能够使用适于曝光处理的照明光束EL1。

另外，第1实施方式中，通过利用偏振调整机构68调整1/4波片41的偏振方向，能够调整投影区域PA的照度，由此能够使多个投影区域PA1～PA6的照度均匀。

[第2实施方式]

接下来，参照图13，对第2实施方式的曝光装置U3进行说明。此外，为避免重复的记载，仅对与第1实施方式不同的部分进行说明，对于与第1实施方式相同的构成要素，标注与第1实施方式相同的附图标记进行说明。图13是表示第2实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。第1实施方式的曝光装置U3是将圆筒状的反射型的光罩M保持于能够旋转的光罩保持筒21的构成，但第2实施方式的曝光装置U3是将平板状的反射型光罩MA保持于能够移动的光罩保持机构11的构成。

在第2实施方式的曝光装置U3中，光罩保持机构11具备保持平面状的光罩MA的光罩载台110、和使光罩载台110在与中心面CL正交的面内沿X方向扫描移动的移动装置(省略图示)。

由于图13的光罩MA的光罩面P1是实质上与XY面平行的平面，因此从光罩MA反射的投影光束EL2的主光线与XY面垂直。因此，来自对光罩MA上的各照明区域IR1～IR6进行照明的照明光学系统IL1～IL6的照明光束EL1的主光线也配置为相对于XY面垂直。

在由光罩MA反射的投影光束EL2的主光线与XY面垂直的情况下，与投影光束EL2的主光线相应地，划分配置区域E的第1线L1及第2线L2也会变化。也就是说，第2线L2是从光罩MA与投影光束EL2的主光线相交的交点开始与XY面垂直的方向，第1线L1是从光罩MA与投影光束EL2的主光线相交的交点开始与XY面平行的方向。因此，照明光学组件ILM的配置随着配置区域E的改变而适当改变，随着照明光学组件ILM的配置的改变，偏振光分束器PBS的配置也会适当改变。

另外，在从光罩MA反射的投影光束EL2的主光线与XY面垂直的情况下，投影光学组件PLM的第1光学系统61所包含的第1偏转部件70的第1反射面P3是反射来自偏振光分束器PBS的投影光束EL2、且使反射的投影光束EL2从第1透镜组71通过而入射至第1凹面镜72的角度。具体来说，第1偏转部件70的第1反射面P3相对于第2光轴BX2(XY面)设定为实质上45°。

另外，在第2实施方式中，也与之前的图2同样地，在XZ面内观察时，从光罩MA上的照明区域IR1(及IR3、IR5)的中心点到照明区域IR2(及IR4、IR6)的中心点的周长、与从顺着支承面P2的基板P上的投影区域PA1(及PA3、PA5)的中心点到第2投影区域PA2(及PA4、PA6)的中心点的周长，被设定为实质上相等。

在图13的曝光装置U3中，下位控制装置16也控制光罩保持机构11的移动装置(扫描曝光用的线性马达或微动用的致动器等)，与基板支承筒25的旋转同步地驱动光罩载台110。在图13的曝光装置U3中，通过光罩MA的向+X方向的同步移动进行扫描曝光后，需要使光罩MA返回－X方向的初始位置的动作(卷回)。因此，在以一定速度使基板支承筒25连续旋转而以等速持续搬送基板P的情况下，在光罩MA的卷回动作期间，不对基板P上进行图案曝光，而在基板P的搬送方向离散地(分离地)形成面板用图案。但是，实用上，由于扫描曝光时的基板P的速度(这里是圆周速度)与光罩MA的速度假设为50mm/s～100mm/s，因此在光罩MA的卷回时，只要以例如500mm/s的最高速度驱动光罩载台110，就能够缩小形成于基板P上的面板用图案间的关于搬送方向的余白。

[第3实施方式]

接下来，参照图14，对第3实施方式的曝光装置U3进行说明。此外，为避免重复的记载，仅对与第1实施方式(或第2实施方式)不同的部分进行说明，对于与第1实施方式(或第2实施方式)相同的构成要素，标注与第1实施方式(或第2实施方式)相同的附图标记进行说明。图14是表示第3实施方式的曝光装置(基板处理装置)的构成的图。图14的曝光装置U3与之前的各实施方式同样地是扫描曝光装置，该扫描曝光装置将来自反射型的圆筒光罩M的反射光(投影光束EL2)投影至以平面状搬送的挠性基板P上，并且使圆筒光罩M的旋转的圆周速度与基板P的搬送速度同步。

第3实施方式的曝光装置U3是使偏振光分束器PBS中的照明光束EL1与投影光束EL2的反射及透射特性为相反的情况的曝光装置的一个例子。在图14中，沿照明光学组件ILM的光轴BX1配置的中继透镜56中，至少最接近偏振光分束器PBS的中继透镜56通过作成消除照明光束EL1不通过的部分(非入射区域S1)的形状，来避免与投影光学组件PLM的空间的干涉。另外，照明光学组件ILM的光轴BX1的延长线与第1轴AX1(作为旋转中心的线)交叉。

偏振光分束器PBS配置为彼此平行的第2面D2及第4面D4与照明光学组件ILM的光轴BX1(第1光轴)垂直，且配置为第1面D1与投影光学组件PLM的光轴BX4(第4光轴)垂直。光轴BX1与光轴BX4在XZ面内的交叉角度与偏振膜93的之前的图6的条件相同，但这里为了使投影光束EL2以布鲁斯特角θB(52.4°～57.3°)反射，设定为90°以外的角度。

本实施方式中的偏振光分束器PBS的偏振膜93(波面分割面)能够将二氧化硅的第1膜体与氧化铪的第2膜体在膜厚方向层叠多个而形成。因此，偏振膜93能够使入射至偏振膜93的S偏振光的反射率及入射至偏振膜93的P偏振光的透射率较高。由此，即使在i线以下的波长的能量密度较高的照明光束EL1入射至偏振膜93的情况下，偏振光分束器PBS也能够抑制施加给偏振膜93的负荷，并能够将反射光束与透射光束适当地分离。使偏振膜93成为二氧化硅的第1膜体H1与氧化铪的第2膜体H2的层叠构造，同样能够适用之前的第1实施方式或第2实施方式所使用的偏振光分束器PBS。

第3实施方式的情况下，从偏振光分束器PBS的第4面D4射入P偏振光的照明光束EL1。因此，照明光束EL1透射过偏振膜93而从第2面D2射出，并从1/4波片41通过而转换成圆偏振光，照射于光罩M的光罩面P1上的照明区域IR。随着光罩M的旋转，从照明区域IR内所显现的光罩图案产生(反射)的投影光束EL2(圆偏振光)通过1/4波片41而转换成S偏振光，入射至偏振光分束器PBS的第2面D2。成为S偏振光的投影光束EL2由偏振膜93反射，而从偏振光分束器PBS的第1面D1朝向投影光学组件PLM射出。

在本实施方式中，投影光束EL2中从光罩M上的照明区域IR的中心(点Q1)通过的主光线Ls，在从投影光学组件PLM的光轴BX4偏心的位置，入射至投影光学组件PLM的最初的透镜系统G1。在投影光束EL2的扩散(数值孔径NA)较小的情况下，通过作成消除透镜系统G1中投影光束EL2实质上不通过的部分的形状，在使偏振光分束器PBS接近圆筒光罩M时，能够避免投影光学组件PLM的一部分(透镜系统G1)与圆筒光罩M和/或照明光学组件ILM的一部分(透镜56)产生空间干涉。

在图14中，投影光学组件PLM作为将透镜系统G1与透镜系统G2沿光轴BX4配置的全折射系统的投影光学系统进行说明，但不限于这种系统，也可以是将凹面、凸面、或平面的反射镜与透镜组合而成的反射折射型的投影光学系统。另外，也可以使透镜系统G1为全折射系统，使透镜系统G2为反射折射系统，将光罩面P1上的照明区域IR内的图案的像成像至基板P上的投影区域PA时的倍率也可以是等倍率(×1)以外的扩大或缩小的任一个。

在图14中，是将支承基板P的基板支承部件PH作为平坦的表面，并在该表面与基板P的背面之间形成数μm左右的空气轴承层(气体轴承)的构成，在基板P的至少包括投影区域PA的规定范围内，设有一边使用夹持式的驱动辊等对基板P赋予一定的张力使其平坦，一边将基板P沿长度方向(X方向)搬送的搬送机构。当然，在本实施方式中，也可以是将基板P卷绕成之前的图2所示的基板支承筒25那样的圆筒体的一部分而搬送的构成。

另外，将由如图14的照明光学组件ILM、偏振光分束器PBS、1/4波片41、投影光学组件PLM构成的曝光单元在光罩M的旋转中心轴(第1轴)AX1的方向设置多个而成为多重化的情况下，只要包含作为光罩M的旋转中心线的第1轴AX1，且夹着与ZY面平行的中心面CL对称地配置曝光单元即可。

在以上的第3实施方式中，通过使用具备基于氧化铪的膜体与二氧化硅的膜体的层叠构造的偏振膜(多层膜)93的偏振光分束器PBS，即使在使用紫外波长区域的高亮度的激光来作为照明光束EL1的情况下，也能够稳定地持续高分辨的图案曝光。具备这种偏振膜93的偏振光分束器PBS在之前的第1实施方式、第2实施方式中也能够同样地利用。

[第4实施方式]

接下来，参照图15，对第4实施方式的曝光装置U3进行说明。此外，为避免重复的记载，仅对与第1实施方式(从第1实施方式到第3实施方式)不同的部分进行说明，对于与第1实施方式(从第1实施方式到第3实施方式)相同的构成要素，标注与第1实施方式(从第1实施方式到第3实施方式)相同的附图标记进行说明。图15是表示第4实施方式的曝光装置(基板处理装置)的整体构成的图。第1实施方式的曝光装置U3是将圆筒状的反射型的光罩M保持于能够旋转的光罩保持筒21的构成，但第4实施方式的曝光装置U3是将平板状的反射型光罩MA保持于能够移动的光罩保持机构11的构成。

在第4实施方式的曝光装置U3中，光罩保持机构11具备保持平面状的光罩MA的光罩载台110、使光罩载台110在与中心面CL正交的面内沿X方向扫描移动的移动装置(省略图示)。

由于图15的光罩MA的光罩面P1是实质上与XY面平行的平面，因此从光罩MA反射的投影光束EL2的主光线与XY面垂直。因此，来自对光罩MA上的各照明区域IR1～IR6进行照明的照明光学系统IL1～IL6的照明光束EL1的主光线也配置为相对于XY面垂直。

在照明于光罩MA的照明光束EL1的主光线与XY面垂直的情况下，偏振光分束器PBS配置为：入射至偏振膜93的照明光束EL1的主光线的入射角θ1为布鲁斯特角θB(52.4°～57.3°)，由偏振膜93反射的照明光束EL1的主光线与XY面垂直。随着该偏振光分束器PBS的配置的改变，照明光学组件ILM的配置也适当改变。

另外，在从光罩MA反射的投影光束EL2的主光线与XY面垂直的情况下，投影光学组件PLM的第1光学系统61所包含的第1偏转部件70的第1反射面P3成为使来自偏振光分束器PBS的投影光束EL2反射并使反射的投影光束EL2从第1透镜组71通过而入射至第1凹面镜72的角度。具体来说，第1偏转部件70的第1反射面P3相对于第2光轴BX2(XY面)设定为实质上45°。

另外，在第4实施方式中，也与之前的图2同样地，在XZ面内观察时，从光罩MA上的照明区域IR1(及IR3、IR5)的中心点到照明区域IR2(及IR4、IR6)的中心点的周长、与从顺着支承面P2的基板P上的投影区域PA1(及PA3、PA5)的中心点到投影区域PA2(及PA4、PA6)的中心点的周长，被设定为实质上相等。

在图15的曝光装置U3中，下位控制装置16也控制光罩保持机构11的移动装置(扫描曝光用的线性马达或微动用的致动器等)，与基板支承筒25的旋转同步地驱动光罩载台110。在图15的曝光装置U3中，通过光罩MA的向+X方向的同步移动进行扫描曝光后，需要使光罩MA返回－X方向的初始位置的动作(卷回)。因此，在以一定速度使基板支承筒25连续旋转而以等速持续搬送基板P的情况下，在光罩MA的卷回动作期间，不对基板P上进行图案曝光，而在基板P的搬送方向离散地(分离地)形成面板用图案。但是，实用上，由于扫描曝光时的基板P的速度(这里是圆周速度)与光罩MA的速度假设为50mm/s～100mm/s，因此在光罩MA的卷回时，只要以例如500mm/s的最高速度驱动光罩载台110，就能够缩小形成于基板P上的面板用图案间的关于搬送方向的余白。

[第5实施方式]

接下来，参照图16，对第5实施方式的曝光装置U3进行说明。此外，为避免重复的记载，仅对与第1实施方式(从第1实施方式到第4实施方式)不同的部分进行说明，对于与第1实施方式(从第1实施方式到第4实施方式)相同的构成要素，标注与第1实施方式(从第1实施方式到第4实施方式)相同的附图标记进行说明。图16是表示第5实施方式的曝光装置(基板处理装置)的构成的图。第5实施方式的曝光装置U3是使偏振光分束器PBS中的照明光束EL1与投影光束EL2的反射及透射特性为相反的情况的曝光装置的一个例子。在图16中，沿照明光学组件ILM的光轴BX1配置的中继透镜56中，至少最接近偏振光分束器PBS的中继透镜56通过切除照明光束EL1不通过的部分，来避免与投影光学组件PLM的空间的干涉。另外，照明光学组件ILM的光轴BX1的延长线与第1轴AX1(作为旋转中心的线)交叉。

在本实施方式的情况下，从偏振光分束器PBS的第4面D4射入P偏振光的照明光束EL1。因此，照明光束EL1透射过偏振膜93而从第2面D2射出，并从1/4波片41通过而转换成圆偏振光，照射于光罩M的光罩面P1上的照明区域IR。随着光罩M的旋转，从照明区域IR内所显现的光罩图案产生(反射)的投影光束EL2(圆偏振光)通过1/4波片41而转换成S偏振光，入射至偏振光分束器PBS的第2面D2。成为S偏振光的投影光束EL2由偏振膜93反射，而从偏振光分束器PBS的第1面D1朝向投影光学组件PLM射出。

在本实施方式中，投影光束EL2中从光罩M上的照明区域IR的中心通过的主光线Ls，在从投影光学组件PLM的光轴BX4偏心的位置，入射至投影光学组件PLM的最初的透镜系统G1。在投影光束EL2的扩散(数值孔径NA)较小的情况下，通过切除透镜系统G1中投影光束EL2不通过的部分，能够避免与投影光学组件PLM的透镜56的空间的干涉。

在图16中，投影光学组件PLM是作为将透镜系统G1与透镜系统G2沿光轴BX4配置的全折射系统的投影光学系统进行说明的，但不限于这种系统，也可以是将凹面、凸面、或平面的反射镜与透镜组合而成的反射折射型的投影光学系统。另外，也可以使透镜系统G1为全折射系统，使透镜系统G2为反射折射系统，将光罩面P1上的照明区域IR内的图案的像成像至基板P上的投影区域PA时的倍率也可以是等倍率(×1)以外的扩大或缩小的任一个。

在图16中，是将支承基板P的基板支承部件PH作为平坦的表面，并在该表面与基板P的背面之间形成数μm左右的空气轴承层(气体轴承)的构成，在基板P的至少包括投影区域PA的规定范围内，设有一边对基板P赋予一定的张力使其平坦，一边将基板P沿长度方向(X方向)搬送的搬送机构。当然，在本实施方式中，也可以是将基板P卷绕成之前的图2所示的基板支承筒25那样的圆筒体的一部分而搬送的构成。

另外，将由如图16的照明光学组件ILM、偏振光分束器PBS、1/4波片41、投影光学组件PLM构成的曝光单元在光罩M的旋转中心轴(第1轴)AX1的方向设置多个而成为多重化的情况下，只要包含作为光罩M的旋转中心线的第1轴AX1，且夹着与ZY面平行的中心面CL对称地配置曝光单元即可。

在以上的如第5实施方式的曝光装置U3中，也是通过使用具备基于氧化铪的膜体与二氧化硅的膜体的层叠构造的偏振膜(多层膜)93的偏振光分束器PBS，即使在使用紫外波长区域的高亮度的激光来作为照明光束EL1的情况下，也能够稳定地持续高分辨的图案曝光。

以上的各实施方式所说明的曝光装置U3使用了将预先决定的光罩图案固定为平面状或圆筒状的光罩M，但也能够同样地利用对可变的光罩图案进行投影曝光的装置，例如，日本专利第4223036号所公开的无光罩曝光装置的分束器。

该无光罩曝光装置是将接收由分束器反射的曝光用照明光的可编程的反射镜阵列、与通过该反射镜阵列而形成图案的光束(反射光束)，经由分束器和投影系统(有时也包含微透镜阵列)而投影至基板上的构成。作为这种无光罩曝光装置的分束器，如果使用之前的图8所示的偏振光分束器PBS，则即使使用紫外波长区域的高亮度的激光来作为照明光，也能够稳定地持续高分辨的图案曝光。

之前的各实施方式中所使用的偏振光分束器PBS，作为偏振膜93，是将主成分为二氧化硅(SiO₂)的膜体与主成分为氧化铪(HfO₂)的膜体在膜厚方向反复层叠而成的构成，但也可以是其他的材料。例如，也能够利用与石英或二氧化硅(SiO₂)同样地相对于波长355nm附近的紫外线为低折射率、相对于紫外激光为耐性高的材料的氟化镁(MgF₂)。另外，也能够利用与氧化铪(HfO₂)同样地相对于波长355nm附近的紫外线为高折射率、相对于紫外激光为耐性高的材料的氧化锆(ZrO₂)。因此，基于以下的图17到图22，对改变这些材料的组合而得到的偏振膜93的特性模拟后的结果进行说明。

图17是示意性地表示使用氧化铪(HfO₂)的膜体作为高折射率的材料，使用氟化镁(MgF₂)的膜体作为低折射率的材料的情况下的偏振膜93的构成的剖面。如果使氧化铪的折射率nh为2.07、氟化镁的折射率nL为1.40、棱镜(石英玻璃)的折射率ns为1.47，则布鲁斯特角θB根据下述式子，

θB＝arcsin([(nh²×nL²)/{ns²(nh²+nL²)}]^0.5)

约为52.1°。

因此，将在厚度78.6nm的氟化镁的膜体的上下层叠有厚度22.8nm的氧化铪的膜体的材料作为周期层，将层叠有21周期量的该周期层的偏振膜93设于第1棱镜91与第2棱镜92的接合面之间。在具备如该图17所示的偏振膜93的偏振光分束器PBS中，模拟的结果是得到了图18那样的光学特性。如果使模拟上的照明光的波长为355nm，则对P偏振光的反射率Rp为5％以下(透射率Tp为95％以上)的入射角θ1为43.5°以上，对S偏振光的反射率Rs为95％以上(透射率Ts为5％以下)的入射角θ1为59.5°以下。本例子的情况也是，相对于布鲁斯特角θB(52.1°)，能够在－8.6°～+7.4°的约15°的范围内，得到良好的偏振分离特性。

另外，图19是示意性地表示使用氧化锆(ZrO₂)的膜体作为高折射率的材料，使用二氧化硅(SiO₂)的膜体作为低折射率的材料的情况下的偏振膜93的构成的剖面。如果使氧化锆的折射率nh为2.12、二氧化硅的折射率nL为1.47、棱镜(石英玻璃)的折射率ns为1.47，则根据上述式子，布鲁斯特角θB约为55.2°。

因此，将在厚度88.2nm的二氧化硅的膜体的上下层叠有厚度20.2nm的氧化锆的膜体的材料作为周期层，将层叠有21周期量的该周期层的偏振膜93设于第1棱镜91与第2棱镜92的接合面之间。在具备该图19所示的偏振膜93的偏振光分束器PBS中，模拟的结果是得到了图20那样的光学特性。如果使模拟上的照明光的波长为355nm，则对P偏振光的反射率Rp为5％以下(透射率Tp为95％以上)的入射角θ1为47.7°，对S偏振光的反射率Rs为95％以上(透射率Ts为5％以下)的入射角θ1为64.1°。本例子的情况也是，相对于布鲁斯特角θB(55.2°)，能够在－7.5°～+8.9°的约16.4°的范围内，得到良好的偏振分离特性。

进一步地，图21是示意性地表示使用氧化锆(ZrO₂)的膜体作为高折射率的材料，使用氟化镁(MgF₂)的膜体作为低折射率的材料的情况下的偏振膜93的构成的剖面。如果使氧化锆的折射率nh为2.12、氟化镁的折射率nL为1.40、棱镜(石英玻璃)的折射率ns为1.47，则根据上述式子，布鲁斯特角θB约为52.6°。

因此，将在厚度77.3nm的氟化镁的膜体的上下层叠有厚度22.1nm的氧化锆的膜体的材料作为周期层，将层叠有21周期量的该周期层的偏振膜93设于第1棱镜91与第2棱镜92的接合面之间。在具备该图21所示的偏振膜93的偏振光分束器PBS中，模拟的结果是得到了图22那样的光学特性。如果使模拟上的照明光的波长为355nm，则对P偏振光的反射率Rp为5％以下(透射率Tp为95％以上)的入射角θ1为43.1°，对S偏振光的反射率Rs为95％以上(透射率Ts为5％以下)的入射角θ1为60.7°。本例子的情况也是，相对于布鲁斯特角θB(52.6°)，能够在－9.5°～+8.1°的约17.6°的范围内，得到良好的偏振分离特性。

如之前的图4所示那样，由光罩M反射的投影光束EL2伴随被等倍率的投影光学系统PL的数值孔径(NA)限制的扩展角θna，而投影于基板P。数值孔径NA以NA＝sin(θna)定义，与照明光束EL1的波长λ一起决定基于投影光学系统PL的投影像的分辨率RS。在光罩M如图15所示为平坦的光罩面P1的情况下，照明光束EL1的数值孔径也设定为与投影光学系统PL的光罩M侧的数值孔径NA相同或者其以下。

例如，在使照明光束EL1的波长λ为355nm、工艺因子(processFactor)k为0.5，作为分辨率RS而得到3μm的情况下，根据RS＝k·(λ/NA)，等倍率的投影光学系统PL的光罩侧的数值孔径NA约为0.06(θna≈3.4°)。来自照明光学系统IL的照明光束EL1的数值孔径虽然一般来说比投影光学系统PL的光罩M侧的数值孔径NA略小，但这里假设为相等。

然而，如之前的图5A所说明那样，在光罩面P1为沿半径Rm的圆筒面而形成的圆筒光罩M的情况下，照明光束EL1的主光线关于圆筒光罩M的圆周方向，以更宽的角度扩展。这里，如果将图3中所示的光罩上的照明区域IR的周向的曝光宽度设为De，则相对于从图5A中的点Q1通过的照明光束EL1的主光线，从曝光宽度De的最靠周向的端部通过的照明光束EL1的主光线大致倾斜如下的角度

sinφ≈(De/2)/(Rm/2)

这里，如果将圆筒光罩M的曲率半径Rm设为150mm、曝光宽度De设为10mm，则角度约为3.8°。进一步地，由于相对于从曝光宽度De的最靠周向的端部通过的照明光束EL1的主光线，施加照明光束EL1的数值孔径量的角度θna(约3.4°)的量，因此照明光束EL1的向照明区域IR的扩展角相对于从点Q1通过的照明光束EL1的主光线，取得±的范围。即，在上述的数值例中为±7.2°，照明光束EL1关于圆筒光罩面的周向，分布于14.4°的角度范围。

这样，照明光束EL1虽然被设定为伴随比较大的角度范围入射至圆筒光罩面P1，但即使是这种角度范围，只要是之前的图8、图10所示的实施方式的偏振光分束器PBS以及图17～22所示的实施例的偏振光分束器PBS，就能够将照明光束EL1与投影光束EL2良好地偏振分离。

另外，在投影光学系统PL将光罩面P1的图案放大投影至基板P上的曝光装置中，投影光学系统PL的光罩面P1侧的数值孔径NAm相对于基板P侧的数值孔径NAp，仅增大放大倍率Mp的量。例如，如果得到与之前例示的等倍率的投影光学系统所取得的分辨率RS相同的分辨率，则放大倍率Mp为2倍的投影光学系统中的光罩侧的数值孔径NA约为0.12，与其相应地投影光束EL2的扩展角θna也增大±6.8°(幅度为14.6°)。然而，能够通过偏振光分束器PBS良好地偏振分离的入射角度范围是，在图10的情况下约为14.6°、在图18的情况下约为16°、在图20的情况下约为16.4°，继而在图22的情况下约为17.6°，无论哪一种情况，由于都覆盖该扩展角θna，因此能够以良好的图像质量放大投影曝光。

如上所述，在使光罩M为圆筒光罩的情况下，以覆盖照射于光罩面P1上的照明区域IR的照明光束EL1关于周向的最大角度范围的方式，选择包括偏振分离特性良好的布鲁斯特角θB在内的入射角度范围的偏振光分束器PBS。另外，图17～22所例示的偏振光分束器PBS的布鲁斯特角θB均为50°以上，如图4、图6所示那样，即使在使照明光学系统IL的光轴BX1与投影光学系统PL的光轴BX2(或者BX3)平行的情况下，也能够使朝向圆筒光罩M的照明光束EL1与由光罩面反射的投影光束EL2在XZ面内的各行进方向相对于中心面CL倾斜，并能够确保良好的成像性能。

此外，在以上的各实施方式中，构成偏振膜93的氧化铪的膜体或氧化锆的膜体，虽然相对于紫外区域(波长400nm以下)的光呈现较高的折射率nh，但只要该折射率nh与基材(棱镜91、92)的折射率ns之比nh/ns为1.3以上即可，作为高折射率材料，也能够使用二氧化钛(TiO₂)的膜体、五氧化二钽(Ta₂O₅)的膜体。

附图标记说明

1 器件制造系统

2 基板供给装置

4 基板回收装置

5 上位控制装置

11 光罩保持机构

12 基板支承机构

13 光源装置

16 下位控制装置

21 光罩保持筒

25 基板支承筒

31 光源

32 导光部件

41 1/4波片

51 准直透镜

52 复眼透镜

53 聚光透镜

54 柱面透镜

55 照明视场光阑

56a～56d 中继透镜

61 第1光学系统

62 第2光学系统

63 投影视场光阑

64 焦点修正光学部件

65 像偏移用光学部件

66 倍率修正用光学部件

67 旋转修正机构

68 偏振调整机构

70 第1偏转部件

71 第1透镜组

72 第1凹面镜

80 第2偏转部件

81 第2透镜组

82 第2凹面镜

91 第1棱镜

92 第2棱镜

93 偏振膜

110 光罩载台(第2实施方式)

P 基板

FR1 供给用卷

FR2 回收用卷

U1～Un 处理装置

U3 曝光装置(基板处理装置)

M 光罩

MA 光罩(第2实施方式)

AX1 第1轴

AX2 第2轴

P1 光罩面

P2 支承面

P7 中间像面

EL1 照明光束

EL2 投影光束

Rm 曲率半径

Rfa 曲率半径

CL 中心面

PBS 偏振光分束器

IR1～IR6 照明区域

IL1～IL6 照明光学系统

ILM 照明光学组件

PA1～PA6 投影区域

PL1～PL6 投影光学系统

PLM 投影光学组件

BX1 第1光轴

BX2 第2光轴

BX3 第3光轴

D1 偏振光分束器PBS的第1面

D2 偏振光分束器PBS的第2面

D3 偏振光分束器PBS的第3面

D4 偏振光分束器PBS的第4面

θ 角度

θ1(β) 入射角

θB 布鲁斯特角

S1 非入射区域

S2 入射区域

H 层体

H1 第1膜体

H2 第2膜体

Claims

1.一种基板处理装置，具备：

光罩保持部件，其保持反射型的光罩；

分束器，其将入射的照明光束朝向所述光罩反射，并且使所述照明光束被所述光罩反射而得到的投影光束透射；

照明光学组件，其使所述照明光束向所述分束器入射；和

投影光学组件，其将透射过了所述分束器的所述投影光束投影至光感应性的基板，

将所述照明光束向所述光罩引导的照明光学系统包括所述照明光学组件和所述分束器，

将所述投影光束向所述基板引导的投影光学系统包括所述投影光学组件和所述分束器，

所述照明光学组件及所述分束器设于所述光罩与所述投影光学组件之间。

2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

所述照明光学系统包括将基于所述照明光束得到的所述光罩上的照明区域限制为矩形的光学部件，

所述照明光学组件具有供所述照明光束入射并将其朝向所述分束器射出的第1透镜，

所述第1透镜成形为具有与所述照明光束所通过的第1入射区域对应的形状的外形。

3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其中，

所述第1透镜为将外形为圆形的透镜的一部分切除而得到的形状。

4.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，

所述第1透镜与所述分束器相邻地配置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述投影光学组件具有供来自所述分束器的所述投影光束入射的第2透镜，

所述第2透镜成形为具有与朝向所述光感应性的基板上的投影区域的所述投影光束所通过的第2入射区域对应的形状的外形。

6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中，

所述第2透镜为将外形为圆形的透镜的一部分切除而得到的形状。

7.根据权利要求5或6所述的基板处理装置，其中，

所述第2透镜与所述分束器相邻地配置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述基板处理装置还具备通过支承面支承所述基板的基板支承部件，

所述光罩的光罩面沿以第1轴为中心的成为第1曲率半径的第1圆周面而形成，

所述基板支承部件的所述支承面沿以第2轴为中心的成为第2曲率半径的第2圆周面而形成，

所述第1轴与所述第2轴平行，

将从所述第1轴及所述第2轴通过的中心面与所述投影光束的主光线的、在所述光罩面的第1圆周面的周向所成的角度设为θ时，

入射至所述分束器的所述照明光束的主光线的入射角β在45°×0.8≤β≤(45°+θ/2)×1.2的范围内。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述第1轴与所述第2轴平行，

所述照明光学系统与形成于所述光罩上的多个照明区域对应地设有多个，多个所述照明光学系统将所述照明光束向多个所述照明区域引导，

所述投影光学系统与多个所述照明光学系统对应地设有多个，多个所述投影光学系统将来自多个所述照明区域的多条所述投影光束向形成于所述基板上的多个投影区域引导，

多个所述照明光学系统及多个所述投影光学系统在所述光罩的周向排列成两列而配置，

第1列的照明光学系统及第1列的投影光学系统、与第2列的照明光学系统及第2列的投影光学系统，夹着从所述第1轴及所述第2轴通过的中心面而对称地配置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述分束器为偏振光分束器，所述基板处理装置还具备设于所述偏振光分束器与所述光罩之间的波片，

所述波片改变从所述偏振光分束器朝向所述光罩的所述照明光束的偏振状态，并且还改变从所述光罩入射至所述偏振光分束器的所述投影光束的偏振状态。

11.根据权利要求8或9所述的基板处理装置，其中，

所述照明光学系统包括柱面透镜，该柱面透镜通过使从所述分束器朝向所述光罩的光罩面的所述照明光束的主光线朝向距所述第1轴为所述第1曲率半径的约1/2的半径位置处，而成为关于沿所述第1圆周面的周向彼此不平行的状态。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的基板处理装置，其中，

从所述照明光学系统照明至所述光罩的所述照明光束的取向特性被设定为由所述光罩反射的所述投影光束的主光线成为彼此平行的远心状态。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述照明光束为激光。

14.一种器件制造系统，具备：

权利要求1至13中任一项所述的基板处理装置；和

向所述基板处理装置供给所述基板的基板供给装置。

15.一种器件制造方法，包括：

使用权利要求1至13中任一项所述的基板处理装置对所述基板进行投影曝光；和

通过对投影曝光后的所述基板进行处理而将所述光罩的图案形成在所述基板上。

16.一种基板处理装置，具备：

光罩保持部件，其保持反射型的光罩；

分束器，其将入射的照明光束朝向所述光罩透射，并且使所述照明光束被所述光罩反射而得到的投影光束反射；

照明光学组件，其使所述照明光束向所述分束器入射；和

投影光学组件，其将由所述分束器反射的所述投影光束投影至光感应性的基板，

17.根据权利要求16所述的基板处理装置，其中，

所述照明光学系统包括将基于所述照明光束得到的所述光罩上的照明区域限制为矩形或长方形的光学部件，

18.根据权利要求17所述的基板处理装置，其中，

19.根据权利要求17或18所述的基板处理装置，其中，

所述第1透镜与所述分束器相邻地配置。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述投影光学组件具有供所述投影光束入射的第2透镜，

所述第2透镜成形为具有与所述投影光束所通过的第2入射区域对应的形状的外形。

21.一种偏振光分束器，具备：

第1棱镜；

第2棱镜，其具有与所述第1棱镜的一个面相对的面；和

偏振膜，其以使得从所述第1棱镜朝向所述第2棱镜的入射光束根据偏振状态而分离为向所述第1棱镜侧反射的反射光束或向所述第2棱镜侧透射的透射光束的方式，设于所述第1棱镜与所述第2棱镜相对的面之间，并将以二氧化硅为主成分的第1膜体和以氧化铪为主成分的第2膜体在膜厚方向层叠而成。

22.根据权利要求21所述的偏振光分束器，其中，

所述偏振膜是52.4°～57.3°的布鲁斯特角的膜。

23.根据权利要求21或22所述的偏振光分束器，其中，

所述第1棱镜具有供所述入射光束入射的第1面、和供由所述偏振膜反射的所述反射光束射出的第2面，

所述第2棱镜具有与所述第1面相对的第3面、和与所述第2面相对的第4面，

所述第1面为相对于入射的所述入射光束的主光线成正交的垂直面，

所述第2面为相对于射出的所述反射光束的主光线成正交的垂直面，

所述第3面与所述第1面非平行地设置，

所述第4面与所述第2面平行地设置。

24.根据权利要求23所述的偏振光分束器，其中，

所述第1面与所述偏振膜所成的角度与入射至所述偏振膜的所述入射光束的主光线的入射角相同。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的偏振光分束器，其中，

所述偏振膜为将多个层体在膜厚方向层叠而成的周期层，

所述层体具有：

所述第1膜体，该第1膜体由二氧化硅构成，且相对于所述入射光束的波长λ为λ/4波长的膜厚；和

所述第2膜体，该第2膜体夹着所述第1膜体而设于膜厚方向的两侧，由氧化铪构成，且相对于所述入射光束的波长λ为λ/8波长的膜厚。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的偏振光分束器，其中，

所述偏振膜通过粘合剂或光学胶而固定于所述第1棱镜与所述第2棱镜之间。

27.一种基板处理装置，具有：

光罩保持部件，其保持反射型的光罩；

照明光学组件，其将照明光束向所述光罩引导；

投影光学组件，其将所述照明光束被所述光罩反射而得到的投影光束投影至被投影体；

权利要求21至26中任一项所述的偏振光分束器，其配置于所述照明光学组件与所述光罩之间、且配置于所述光罩与所述投影光学组件之间；和

波片，

所述照明光束的入射至所述偏振光分束器的所述偏振膜的入射角为包含52.4°～57.3°的布鲁斯特角的规定的角度范围，

以所述偏振光分束器使所述照明光束朝向所述光罩反射、并且使所述投影光束朝向所述投影光学组件透射的方式，所述波片使来自所述偏振光分束器的所述照明光束偏振、并且还使来自所述光罩的所述投影光束偏振。

28.根据权利要求27所述的基板处理装置，其中，

所述规定的角度范围为41.5°以上61.4°以下。

29.根据权利要求27或28所述的基板处理装置，其中，

所述照明光束的主光线的入射至所述偏振膜的入射角为所述布鲁斯特角。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述照明光束为i线以下的波长。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述照明光束为高次谐波激光。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述照明光束为准分子激光。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的基板处理装置，其中，

从所述照明光学组件照明至所述光罩的所述照明光束是被所述光罩反射的所述投影光束成为远心的光束。

34.根据权利要求27至33中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述偏振光分束器及所述波片通过粘合剂或光学胶而固定。

35.根据权利要求27至34中任一项所述的基板处理装置，其中，

所述照明光学组件与形成于所述光罩上的多个照明区域对应地设有多个，多个所述照明光学组件将所述照明光束向多个所述照明区域引导，

所述投影光学组件与多个所述照明光学组件对应地设有多个，多个所述投影光学组件将来自多个所述照明区域的多条所述投影光束向形成于所述被投影体上的多个投影区域引导，

所述偏振光分束器及所述波片与多个所述照明光学组件及多个所述投影光学组件对应地设有多个，

所述基板处理装置还具备分别调整多个所述波片的偏振方向的偏振调整单元。

36.一种器件制造系统，具备：

权利要求27至35中任一项所述的基板处理装置；和

向所述基板处理装置供给所述被投影体的基板供给装置。

37.一种器件制造方法，包括：

使用权利要求27至35中任一项所述的基板处理装置对所述被投影体进行投影曝光；和

通过对投影曝光后的所述被投影体进行处理而形成所述光罩的图案。

38.一种基板处理装置，具有：

光罩保持部件，其保持反射型的光罩；

照明光学组件，其将照明光束向所述光罩引导；

权利要求1或2所述的偏振光分束器，其配置于所述照明光学组件与所述光罩之间、且配置于所述光罩与所述投影光学组件之间；和

波片，

所述投影光束的入射至所述偏振光分束器的所述偏振膜的入射角为包含52.4°～57.3°的布鲁斯特角的规定的角度范围，

以所述偏振光分束器使所述照明光束朝向所述光罩透射、并且使所述投影光束朝向所述投影光学组件反射的方式，所述波片使来自所述偏振光分束器的所述照明光束偏振、并且还使来自所述光罩的所述投影光束偏振。

39.一种偏振光分束器，在两个光学棱镜的接合面上具有偏振膜，该偏振光分束器将从一方的光学棱镜朝向另一方的光学棱镜的中心波长λ的紫外线光根据偏振状态由所述偏振膜进行分离，其中，

所述偏振膜通过将第1膜体和第2膜体在膜厚方向反复层叠多个而构成，所述第1膜体在所述波长λ下具有比所述光学棱镜的折射率大的第1折射率，所述第2膜体在所述波长λ下具有比所述第1折射率小的第2折射率，

将通过所述偏振膜而得到的对所述波长λ的紫外线光的布鲁斯特角设为50°以上。

40.根据权利要求39所述的偏振光分束器，其特征在于，

所述光学棱镜由石英构成，

使所述第1膜体为氧化铪、氧化锆、二氧化钛、五氧化钽中的任一个，

使所述第2膜体为二氧化硅和氟化镁中的任一个。

41.根据权利要求40所述的偏振光分束器，其特征在于，

以使得在第1入射角度与第2入射角度之间存在所述布鲁斯特角的方式反复层叠所述第1膜体和所述第2膜体，其中，所述第1入射角度是相对于入射至所述偏振膜的P偏振光为95％以上的透射率且为5％以下的反射率的角度，所述第2入射角度是相对于入射至所述偏振膜的S偏振光为95％以上的反射率且为5％以下的透射率的角度。

42.根据权利要求41所述的偏振光分束器，其特征在于，

所述第1入射角度与所述第2入射角度之差为14°以上。