TWI692676B - 照明光學系統、曝光裝置及元件製造方法 - Google Patents

Abstract

照明光學系統、曝光裝置及元件製造方法。一種照明光學系統，能夠形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布。利用來自光源的光對被照射面進行照明的照明光學系統包括：空間光調變器，包括排列於規定面上且被個別地控制的多個光學組件，將光強度分布可變化地形成於照明光學系統的照明光瞳；發散角賦予構件，配置於包含與規定面成光學共軛的面的共軛空間內，對入射光束賦予發散角而射出；以及偏光構件，配置於規定面的附近位置或共軛空間，使經由光路傳播的傳播光束中的一部分光束的偏光狀態發生變化。

Description

照明光學系統、曝光裝置及元件製造方法

本發明是有關於一種照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法。

在用於製造半導體元件等元件的曝光裝置中，自光源射出的光經由作為光學積分器（optical integrator）的複眼透鏡（fly-eye lens），形成作為包含多個光源的實質性的面光源的二次光源（通常為照明光瞳上的規定的光強度分布）。以下，將照明光瞳上的光強度分布稱為「光瞳強度分布」。並且，所謂照明光瞳，被定義為如下位置：藉由照明光瞳與被照射面（於曝光裝置的情形時為遮罩（mask）或晶圓（wafer））之間的光學系統的作用，被照射面成為照明光瞳的傅立葉變換（Fourier transform）面的位置。

來自二次光源的光在藉由聚光（condenser）光學系統而聚集後，對形成有規定圖案的遮罩進行重疊照明。已透過遮罩的光經由投影光學系統在晶圓上成像，遮罩圖案被投影曝光（轉印）至晶圓上。形成於遮罩上的圖案已加以微細化，為了將該微細圖案準確地轉印至晶圓上，必需在晶圓上獲得均勻的照度分布。

先前，已提出一種照明光學系統，能夠不使用變焦（zoom）光學系統而連續地變更光瞳強度分布（進而變更照明條件）（例如參照專利文獻1）。在該照明光學系統中，使用包含多個微小的鏡面組件的可動多重鏡面，所述多個微小的鏡面組件呈陣列狀排列且對傾斜角及傾斜方向個別地進行驅動控制，使入射光束經各個反射面分割成各個微小單位並方向偏轉，藉此將光束的剖面變換為所需形狀或所需大小，進而實現所需的光瞳強度分布。

[先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 美國專利申請公開第2009/0116093號說明書

先前的照明光學系統中，是使用包含對姿態個別地進行控制的多個鏡面組件的空間光調變器，因此關於光瞳強度分布的外形形狀（包括大小在內的廣義概念）的變更的自由度較高。然而，為了實現適合於轉印微細圖案的所需照明條件，理想的是形成除了具有所需的外形形狀以外，亦具有所需的光束剖面（beam profile）的光瞳強度分布。

本發明是鑒於上述問題而開發的，其目的在於提供一種能夠形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布的照明光學系統。而且，本發明的目的在於提供一種能夠利用形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布的照明光學系統，在適當的照明條件下將微細圖案轉印至感光性基板的曝光裝置以及元件製造方法。

為了解決上述問題，在第1形態中提供一種照明光學系統，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括：空間光調變器，包括排列於規定面上且被個別地控制的多個光學組件，將光強度分布可變化地形成於上述照明光學系統的照明光瞳；發散角賦予構件，配置於包含與上述規定面成光學共軛的面的共軛空間內，對入射光束賦予發散角而射出；以及偏光構件，配置於包含上述規定面的規定空間或上述共軛空間內，使經由光路傳播的傳播光束中的一部分光束的偏光狀態發生變化。

第2形態中提供一種照明光學系統，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括：空間光調變器，包含排列於規定面上且被個別地控制的多個光學組件，將光強度分布可變化地形成於上述照明光學系統的照明光瞳；以及發散角賦予構件，配置於包含與上述規定面成光學共軛的面的共軛空間內，對經由光路傳播的傳播光束中的至少一部分光束賦予發散角而生成發散角不同的多個光束。

第3形態中提供一種曝光裝置，其特徵在於：包括用以對規定圖案進行照明的第1形態或第2形態的照明光學系統，將上述規定圖案曝光至感光性基板。

第4形態中提供一種元件製造方法，其特徵在於包括：利用第3形態的曝光裝置，將上述規定圖案曝光至上述感光性基板；對轉印有上述規定圖案的上述感光性基板進行顯影，將與上述規定圖案對應的形狀的遮罩層形成於上述感光性基板的表面；以及經由上述遮罩層對上述感光性基板的表面進行加工。

第5形態中提供一種照明光學系統，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括：輸入裝置，輸入第1面上的目標圖像的光量分布資訊；空間光調變器，包括N個（N為大於K的整數）光學組件，所述N個光學組件可將來自上述光源的光分別導入至上述第1面的位置可變的局部區域，並且可分成K個（K為大於或等於2的整數）光學組件群；K個濾光部，對藉由上述K個光學組件群而導入至上述第1面的K個群組的每個群組，控制關於上述K個群組的上述局部區域的狀態的變數；運算裝置，根據在上述第1面上排列N個上述局部區域而獲得的第1圖像與上述目標圖像的誤差，求出上述局部區域的上述位置的N個第1值以及上述變數的N1個（N1為小於或等於N且大於K的整數）值，根據上述變數的N1個值，將上述N個局部區域分成上述K個群組，求出共同的第2值作為上述K個群組中每個群組的上述變數的值；以及聚光光學系統，將與上述K個光學組件的各個相對應的上述局部區域的上述位置設定為上述第1值，將上述變數設定為上述第2值，利用來自形成於上述第1面上的第2圖像的光量分布的光對上述被照射面進行照明。

第6形態中提供一種曝光裝置，利用曝光光對圖案進行照明，且利用上述曝光光並經由上述圖案以及投影光學系統對基板進行曝光，其特徵在於：包括第5形態的照明光學系統；且藉由上述照明光學系統，利用上述曝光光對上述圖案進行照明。

第7形態中提供一種元件製造方法，包括：利用第6形態的曝光裝置在基板上形成感光層的圖案；以及對形成有上述圖案的上述基板進行處理。

第8形態中提供一種圖像形成方法，用於形成圖像，其特徵在於包括：設定第1面上的目標圖像；關於能夠分成K個（K為大於或等於2的整數）群組的N個（N為大於K的整數）局部區域，根據在上述第1面上排列上述N個局部區域而獲得的第1圖像與上述目標圖像的誤差，求出上述局部區域的上述位置的N個第1值以及上述變數的N1個（N1為N以下且大於K的整數）值，其中上述K個群組可分別控制在上述第1面上的位置、且可控制關於上述每個群組狀態的變數；根據上述變數的N1個值將上述N個局部區域分成上述K個群組；以及求出共同的第2值作為上述K個群組的上述局部區域的上述變數的值。

第9形態中提供一種照明方法，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括：利用第8形態的圖像形成方法根據上述目標圖像而在上述第1面上形成來自上述光源的光的光量分布；以及經由聚光光學系統將來自上述第1面的光導入至上述被照射面。

第10形態中提供一種曝光方法，利用曝光光對圖案進行照明，且利用上述曝光光並經由上述圖案以及上述投影光學系統對基板進行曝光，其特徵在於：藉由第9形態的照明方法，利用上述曝光光對上述圖案進行照明。

第11形態中提供一種元件製造方法，包括：利用第10形態的曝光方法在基板上形成感光層的圖案；以及對形成有上述圖案的上述基板進行處理。

以下，根據隨附圖式對實施形態進行說明。圖1是概略性地表示實施形態的曝光裝置的構成的圖。圖1中，分別沿著感光性基板、即晶圓W的轉印面（曝光面）的法線方向設定Z軸，沿著在晶圓W的轉印面內與圖1的紙面平行的方向設定Y軸，沿著在晶圓W的轉印面內與圖1的紙面垂直的方向設定X軸。

參照圖1，在本實施形態的曝光裝置中，自光源LS供給曝光光（照明光）。作為光源LS，例如可使用供給193 nm的波長的光的ArF準分子雷射（eximer laser）光源、供給248 nm的波長的光的KrF準分子雷射光源等。自光源LS朝+Z方向射出的光經由光束輸送部1、透鏡陣列2a以及中繼光學系統2b，入射至繞射光學元件3。繞射光學元件3相對於光路裝卸自如地構成，作為對入射光束賦予發散角而射出的發散角賦予構件發揮作用。

經過繞射光學元件3的光，經由包括前側透鏡群4a及後側透鏡群4b的再成像光學系統4，入射至空間光調變器5。空間光調變器5如下所述，包括：多個鏡面組件，排列於規定面內且被個別地控制；以及驅動部，根據來自控制系統CR的控制信號對多個鏡面組件的姿勢個別地進行控制驅動。空間光調變器5的多個鏡面組件的排列面（以下稱為「空間光調變器的排列面」）經由再成像光學系統4，定位於與繞射光學元件3成大致光學共軛的位置。此處，作為規定面的空間光調變器的排列面，可視為位於由與該排列面相鄰的具有放大率（power）的光學元件所夾的光路內的空間，即規定空間。而且，規定空間亦可視為較空間光調變器的排列面更靠光的入射側且與該排列面相鄰的具有放大率的光學元件、與較空間光調變器的排列面更靠光的射出側且與該排列面相鄰的具有放大率的光學元件之間的光路。

光束輸送部1具有如下功能：將來自光源LS的入射光束一面變換為具有適當的大小及形狀的剖面的光束，一面導入至繞射光學元件3（進而導入至空間光調變器5），並且主動修正入射至空間光調變器5的排列面的光的位置變動以及角度變動。透鏡陣列2a包括例如沿著與光軸AX正交的面縱橫地且稠密地配置的多個透鏡組件，將自光源LS經由光束輸送部1入射的光束，波前分割成多個光束。

藉由透鏡陣列2a波前分割而成的多個光束，經由中繼光學系統2b在繞射光學元件3的入射面上重疊，進而經由再成像光學系統4在空間光調變器5的排列面上重疊。即，作為波前分割元件的透鏡陣列2a以及中繼光學系統2b構成了光強度均勻化構件2，所述光強度均勻化構件2提高入射至繞射光學元件3的光的強度分布的均勻性。並且，透鏡陣列2a、中繼光學系統2b以及再成像光學系統4構成了光強度均勻化構件，所述光強度均勻化構件使入射至空間光調變器5的排列面的光的強度分布在排列面內的均勻性，高於配置有透鏡陣列2a的面內之入射至該透鏡陣列2a的光的強度分布的均勻性。此處，透鏡陣列2a的各透鏡組件的焦點位置（或經波前分割而成的多個光束的發散原點的位置）與中繼光學系統2b的前側焦點位置大致一致，中繼光學系統2b的後側焦點位置與繞射光學元件3的入射面大致一致。並且，再成像光學系統4具有使配置有繞射光學元件3的面與空間光調變器5的排列面成光學共軛的功能。

在中繼光學系統2b與繞射光學元件3之間的光路中配置分束器（beam splitter）BS，藉由分束器BS而將自照明光路取出的光入射至光束監視器（beam monitor）BM。光束監視器BM根據自照明光路取出的光，測量入射至空間光調變器5的光的排列面內的位置、入射至空間光調變器5的光相對於排列面的角度、以及空間光調變器5的排列面上的光強度分布。再者，作為分束器BS，例如可使用振幅分割型的分束器或偏光分束器。

光束監視器BM的測量結果被供給至控制系統CR。控制系統CR根據光束監視器BM的輸出，控制光束輸送部1以及空間光調變器5。光束監視器BM例如亦可包括：第1攝像部，包括配置於與空間光調變器5的排列面成光學共軛的位置（位於相對於透鏡陣列2a大致在光學上成傅立葉變換（Fourier transform）的關係的位置）的光電變換面，以測量空間光調變器5的排列面上的光的入射位置以及光強度分布；以及第2攝像部，包括配置於相對於空間光調變器5的排列面大致在光學上成為傅立葉變換的位置（與透鏡陣列2a成大致光學共軛的位置）的光電變換面，以測量入射至空間光調變器5的光在排列面上的光的入射角度。光束監視器BM的內部構成已揭示於例如美國專利公開第2011/0069305號公報。

在繞射光學元件3的正前方位置，設置有相對於照明光路的一部分光路而裝卸自如（在圖1中可沿Y方向移動）地構成的1/2波長板6。1/2波長板6是作為使經由照明光路中傳播的傳播光束中的一部分光束的偏光狀態發生變化的偏光構件而發揮作用。關於空間光調變器5的構成以及作用將於後文描述。並且，關於作為發散角賦予構件的繞射光學元件3、作為偏光構件的1/2波長板6與空間光調變器5的配合作用將於後文描述。

自空間光調變器5朝+Y方向射出的光，經由中繼光學系統7入射至微型複眼透鏡（或複眼透鏡）8A。中繼光學系統7的前側焦點位置位於空間光調變器5的排列面的附近，且該中繼光學系統7的後側焦點位置位於微型複眼透鏡8A的入射面的附近，將空間光調變器5的排列面與微型複眼透鏡8A的入射面設定為光學上成傅立葉變換的關係。因此，如下所述，經過空間光調變器5的光將與多個鏡面組件的姿勢相對應的光強度分布可變化地形成於微型複眼透鏡8A的入射面。

在微型複眼透鏡8A的正前方位置，設置有相對於照明光路裝卸自如地構成的偏光變換單元9。偏光變換單元9具有將在規定方向上具有偏光方向的直線偏光的入射光，變換為周方向偏光狀態的射出光或徑方向偏光狀態的射出光的功能。關於偏光變換單元9的構成以及作用將於後文描述。

微型複眼透鏡8A是例如包含縱橫地且稠密地排列著的多個具有正折射力的微小透鏡的光學元件，藉由在平行平面板上實施蝕刻處理形成微小透鏡群而構成。在微型複眼透鏡中，與包含彼此隔絕的透鏡元件（lens element）的複眼透鏡不同，多個微小透鏡（微小折射面）是形成為一體而未彼此隔絕。然而，在縱橫地配置有透鏡組件的方面，微型複眼透鏡是與複眼透鏡相同的波前分割型的光學積分器。

微型複眼透鏡8A中的作為單位波前分割面的矩形狀的微小折射面，是與遮罩M上欲形成的照射場的形狀（進而在晶圓W上欲形成的曝光區域的形狀）相似的矩形狀。再者，作為微型複眼透鏡8A，亦可使用例如柱狀微型複眼透鏡。柱狀微型複眼透鏡的構成以及作用已揭示於例如美國專利第6913373號說明書。

入射至微型複眼透鏡8A的光束藉由多個微小透鏡而二維分割，在該微型複眼透鏡8A的後側焦點面或該後側焦點面附近的照明光瞳上，形成具有與形成於入射面的光強度分布大致相同的光強度分布的二次光源（包含多個小光源的實質性的面光源：光瞳強度分布）。來自形成於微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上的二次光源的光經由聚光光學系統10A，重疊照明遮罩遮簾（mask blind）11A。此處，亦可將聚光光學系統10A的前側焦點位置設為形成於微型複眼透鏡8A的正後方的二次光源的位置，將聚光光學系統10A的後側焦點位置設為遮罩遮簾11A的設置面。

如此一來，在作為照明視場光闌（field diaphragm）的遮罩遮簾11A上，形成與微型複眼透鏡8A的矩形狀的微小折射面的入射面（波前分割面）的形狀及焦距相對應的矩形狀的照射場。再者，亦可在微型複眼透鏡8A的後側焦點面或該後側焦點面的附近，即在與下述投影光學系統PL的入射光瞳面成大致光學共軛的位置，配置具有與二次光源相對應的形狀的開口部（透光部）的照明孔徑光闌。

經由遮罩遮簾11A的矩形狀的開口部（透光部）的光束受到成像光學系統12A的聚光作用，且藉由配置於成像光學系統12A的光路中的光路彎曲鏡面MR1而朝-Z方向反射後，對形成有規定圖案的遮罩M進行重疊照明。即，成像光學系統12A使遮罩遮簾11A的矩形開口部與遮罩M成光學共軛，將遮罩遮簾11A的矩形狀開口部的像形成於遮罩M上。

透過保持於遮罩平台MS上的遮罩M的光束經由投影光學系統PL，在保持於晶圓平台WS上的晶圓（感光性基板）W上形成遮罩圖案的像。如此一來，一面在與投影光學系統PL的光軸AX正交的平面（XY平面）內對晶圓平台WS進行二維驅動控制，進而一面對晶圓W進行二維驅動控制，一面進行一次性曝光（one-shot exposure）或掃描曝光，藉此在晶圓W的各曝光區域對遮罩M的圖案依次進行曝光。

本實施形態的曝光裝置包括：第1光瞳強度分布測量部DTr，根據經由照明光學系統（1～12A）的光，測量照明光學系統的射出光瞳面上的光瞳強度分布；第2光瞳強度分布測量部DTw，根據經由投影光學系統PL的光，測量投影光學系統PL的光瞳面（投影光學系統PL的射出光瞳面）上的光瞳強度分布；以及控制系統CR，根據第1光瞳強度分布測量部DTr及第2光瞳強度分布測量部DTw中的至少一者的測量結果，控制空間光調變器5，並且對曝光裝置的動作進行統括性控制。

第1光瞳強度分布測量部DTr包括攝像部，且測量照明光學系統的被照射面上的各點的相關光瞳強度分布（入射至各點的光形成於照明光學系統的射出光瞳位置的光瞳強度分布），所述攝像部例如含有配置於與照明光學系統的射出光瞳位置成光學共軛的位置的光電變換面。並且，第2光瞳強度分布測量部DTw包括攝像部，且測量投影光學系統PL的像面的各點的相關光瞳強度分布（入射至各點的光形成於投影光學系統PL的射出光瞳位置的光瞳強度分布），所述攝像部例如含有配置於與投影光學系統PL的射出光瞳位置成光學共軛的位置的光電變換面。

關於第1光瞳強度分布測量部DTr以及第2光瞳強度分布測量部DTw的詳細構成及作用，例如可參照美國專利公開第2008/0030707號說明書。並且，作為光瞳強度分布測量部，亦可參照美國專利公開第2010/0020302號公報的揭示。

本實施形態中，將包含微型複眼透鏡8A的二次光源作為光源，對配置於照明光學系統的被照射面的遮罩M（進而對晶圓W）進行科勒（Kohler）照明。因此，形成二次光源的位置與投影光學系統PL的孔徑光闌AS的位置成光學共軛，可將二次光源的形成面稱為照明光學系統的照明光瞳面。並且，可將該二次光源的形成面的像稱為照明光學系統的射出光瞳面。典型而言，相對於照明光瞳面，被照射面（配置遮罩M的面、或當包括投影光學系統PL在內考慮為照明光學系統時配置晶圓W的面）成為光學上的傅立葉變換面。所謂光瞳強度分布，是指照明光學系統的照明光瞳面或與該照明光瞳面成光學共軛的面上的光強度分布（亮度分布）。

當微型複眼透鏡8A的波前分割數比較大時，表示形成於微型複眼透鏡8A的入射面上的全域性（global）光強度分布與整個二次光源的全域性光強度分布（光瞳強度分布）具有較高的關聯性。因此，亦可將微型複眼透鏡8A的入射面以及與該入射面成光學共軛的面稱為照明光瞳面，關於這些面上的光強度分布，亦可稱為光瞳強度分布。在圖1的構成中，中繼光學系統7以及微型複眼透鏡8A構成了如下器件：基於經過空間光調變器5的光束，在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上形成光瞳強度分布。

其次，具體說明空間光調變器5的構成及作用。空間光調變器5如圖2所示，包括排列於規定面內的多個鏡面組件5a、保持多個鏡面組件5a的基座5b、以及驅動部5c，所述驅動部5c經由與基座5b連接的電纜（未圖示）對多個鏡面組件5a的姿勢個別地進行控制驅動。在圖2中，表示自空間光調變器5至微型複眼透鏡8A的入射面8a為止的光路，省略偏光變換單元9的圖示。

在空間光調變器5中，藉由根據來自控制系統CR的指令進行作動的驅動部5c的作用，多個鏡面組件5a的姿勢分別發生變化，將各鏡面組件5a分別設定為規定的方向。空間光調變器5如圖3所示，包括呈二維排列的多個微小的鏡面組件5a，對所入射的光，可變地賦予與該光的入射位置相對應的空間調變而射出。為了簡化說明及圖示，在圖2及圖3中是表示空間光調變器5包括4×4=16個鏡面組件5a的構成例，但是事實上空間光調變器5包括遠多於16個的鏡面組件5a。例如，空間光調變器5亦可包括4000個～10000個左右的鏡面組件5a。

參照圖2，入射至空間光調變器5的光線群中，光線L1入射至多個鏡面組件5a中的鏡面組件SEa，光線L2入射至與鏡面組件SEa不同的鏡面組件SEb。同樣地，光線L3入射至與鏡面組件SEa、SEb不同的鏡面組件SEc，光線L4入射至與鏡面組件SEa～SEc不同的鏡面組件SEd。鏡面組件SEa～SEd將與其位置相對應而設定的空間調變賦予至光L1～L4。

空間光調變器5是以如下方式構成：在將所有的鏡面組件5a的反射面沿著1個平面而設定的基準狀態下，沿著與再成像光學系統4的光軸AX平行的方向入射的光線，經空間光調變器5反射後，沿著與中繼光學系統7的光軸AX平行的方向行進。並且，如上所述，空間光調變器5的多個鏡面組件5a的排列面與微型複眼透鏡8A的入射面8a定位於經由中繼光學系統7在光學上成傅立葉變換的關係。

因此，藉由空間光調變器5的多個鏡面組件SEa～SEd反射而被賦予規定的角度分布的光，在微型複眼透鏡8A的入射面8a上形成規定的光強度分布SP1～SP4。即，中繼光學系統7在其前側焦點位置定位於空間光調變器5的排列面、其後側焦點位置定位於微型複眼透鏡8A的入射面8a的配置下，將空間光調變器5的多個鏡面組件SEa～SEd對射出光所賦予的角度，變換為空間光調變器5的遠場（far-field）（法隆霍弗（Fraunhofer）繞射區域）即入射面8a上的位置。如此，微型複眼透鏡8A所形成的二次光源的光強度分布（光瞳強度分布）成為與空間光調變器5以及中繼光學系統7形成於微型複眼透鏡8A的入射面8a上的光強度分布相對應的分布。再者，中繼光學系統7的前側焦點位置只要在上述規定空間內，亦可為自空間光調變器5的排列面偏離的位置。並且，中繼光學系統7的後側焦點位置亦可並非微型複眼透鏡8A的入射面8a的位置本身，而為入射面8a的附近。

空間光調變器5如圖3所示，是包括多個微小的反射元件即鏡面組件5a的可動多重鏡面，所述鏡面組件5a是在使平面狀的反射面為上表面的狀態下沿著1個平面規則地且呈二維排列。各鏡面組件5a為可活動的，各鏡面組件5a的反射面的傾斜度、即反射面的傾斜角及傾斜方向，是藉由根據來自控制系統CR的控制信號進行作動的驅動部5c的作用而被獨立地控制。各鏡面組件5a能夠以與其反射面平行且彼此正交的兩個方向作為旋轉軸，連續地或離散地只旋轉所需的旋轉角度。即，可對各鏡面組件5a的反射面的傾斜進行二維控制。

當使各鏡面組件5a的反射面離散地旋轉時，可對旋轉角以多個狀態（例如，……、-2.5度、-2.0度、……0度、+0.5度……+2.5度、……）進行切換控制。圖3中是表示外形為正方形狀的鏡面組件5a，但鏡面組件5a的外形形狀並不限於正方形。其中，自光利用效率的觀點而言，可設為能夠以鏡面組件5a的間隙變少的方式排列的形狀（可最密填充的形狀）。並且，自光利用效率的觀點而言，可將相鄰的2個鏡面組件5a的間隔抑制在必要最小限度。

在本實施形態中，作為空間光調變器5，是使用例如使呈二維排列的多個鏡面組件5a的方向分別連續地變化的空間光調變器。作為此種空間光調變器，例如可使用歐洲專利公開第779530號公報、美國專利第5,867,302號公報、美國專利第6,480,320號公報、美國專利第6,600,591號公報、美國專利第6,733,144號公報、美國專利第6,900,915號公報、美國專利第7,095,546號公報、美國專利第7,295,726號公報、美國專利第7,424,330號公報、美國專利第7,567,375號公報、美國專利公開第2008/0309901號公報、美國專利公開第2011/0181852號公報、美國專利公開第2011/188017號公報以及日本專利特開2006-113437號公報中所揭示的空間光調變器。再者，亦可將呈二維排列的多個鏡面組件5a的方向控制為離散地具有多個階段。

空間光調變器5中，藉由根據來自控制系統CR的控制信號進行作動的驅動部5c的作用，多個鏡面組件5a的姿勢分別發生變化，將各鏡面組件5a分別設定為規定的方向。藉由空間光調變器5的多個鏡面組件5a而分別以規定的角度反射的光在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，進而在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上，形成所需的光瞳強度分布。此外，在與微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳成光學共軛的其他照明光瞳的位置，即在成像光學系統12A的光瞳位置以及投影光學系統PL的光瞳位置（配置有孔徑光闌AS的位置），亦形成所需的光瞳強度分布。

如此一來，空間光調變器5在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上可變地形成光瞳強度分布。中繼光學系統7構成了使空間光調變器5的多個鏡面組件5a形成於其遠場的遠場圖案，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上成像的分布形成光學系統。該分布形成光學系統將來自空間光調變器5的射出光束的角度方向的分布，變換為來自分布形成光學系統的射出光束的剖面上的位置分布。

圖4是呈直線狀地展開表示自透鏡陣列2a至微型複眼透鏡8A的入射面8a為止的光路的圖。圖4中，將空間光調變器5圖示為透過型的空間光調變器，分別沿著與紙面垂直的方向設定x軸，沿著在紙面上水平地延伸的光軸AX的方向設定y軸，沿著紙面上的鉛垂的方向設定z軸。圖4中，在繞射光學元件3的正前方的位置，即在與空間光調變器5的排列面成大致光學共軛的位置，以作用至經由自包含光軸AX的xy平面起+z方向的光路傳播的光束的方式配置有1/2波長板6。1/2波長板6配置成其入射面及射出面與光軸AX正交。

以下，為使說明易於理解，設為向繞射光學元件3入射平行光束，所述平行光束具有藉由光強度均勻化構件2的作用而被均勻化的光強度的矩形狀的剖面，且經過光強度均勻化構件2的光是朝z方向偏光的直線偏光（以下，稱為「z方向直線偏光」）。1/2波長板6沿著光學軸的方向在xz平面內相對於x方向及z方向形成45度的方向設定，以使得當z方向直線偏光的光入射時，射出在x方向上具有偏光方向的x方向直線偏光的光，所述x方向是使z方向旋轉+90度（在圖5的紙面上順時針旋轉90度）而成。

因此，如圖5所示，入射至繞射光學元件3的光束F1（具有以光軸AX為中心的矩形狀的剖面之z方向直線偏光的平行光束F1）中，入射至自包含光軸AX的xy平面起-z方向的區域的第1光束F11並未受到1/2波長板6的作用，而是z方向直線偏光。另一方面，入射至自包含光軸AX的xy平面起+z方向的區域的第2光束F12受到1/2波長板6的作用，成為x方向直線偏光。

繞射光學元件3具有當平行光束入射時變換為具有規定的發散角的發散光束而射出的特性。實施形態中，當平行光束未入射至繞射光學元件3時，對具有角度分布的入射光束進而賦予發散角。即，繞射光學元件3對所入射的光束F11及F12賦予所需的發散角而射出。具體而言，繞射光學元件3對所入射的光束F11及F12，賦予在所有方位均彼此相同的發散角。

被賦予發散角的第1光束F11以及第2光束F12經由中繼光學系統7入射至空間光調變器5。即，如圖6所示，第1光束F11入射至空間光調變器5的排列面上的有效反射區域R1中之自包含光軸AX的xy平面起+z方向的第1區域R11。第2光束F12入射至有效反射區域R1中之自包含光軸AX的xy平面起-z方向的第2區域R12。

此處，若考慮繞射光學元件3以及偏光變換單元9自光路退避的情況，則空間光調變器5的驅動部5c如圖7所示，對屬於第1鏡面組件群S11中的多個鏡面組件5a的姿態分別進行控制，以使經過位於第1區域R11的第1鏡面組件群S11的光導入至微型複眼透鏡8A的入射面8a上的4個外側光瞳區域R21a、R21b、R21c、R21d。一對光瞳區域R21a、R21b是例如夾著光軸AX在x方向上隔開間隔的區域。一對光瞳區域R21c、R21d是例如夾著光軸AX在z方向上隔開間隔的區域。

驅動部5c對屬於第2鏡面組件群S12中的多個鏡面組件5a的姿勢分別進行控制，以使經過位於第2區域R12的第2鏡面組件群S12的光導入至入射面8a上的4個內側光瞳區域R22a、R22b、R22c、R22d。一對光瞳區域R22a、R22b是例如夾著光軸AX在與+x方向及-z方向形成45度的方向上隔開間隔的區域。一對光瞳區域R22c、R22d是例如夾著光軸AX在與+x方向及+z方向形成45度的方向上隔開間隔的區域。

如此一來，當繞射光學元件3以及偏光變換單元9自光路退避時，空間光調變器5在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，形成包含8個實質性的面光源P21a、P21b，P21c、P21d，P22a、P22b，P22c、P22d的八極狀的光強度分布21p。即，第1光束F11經過空間光調變器5的第1鏡面組件群S11，形成佔據光瞳區域R21a～R21d的面光源P21a～P21d。形成面光源P21a～P21d的光由於未經過1/2波長板6，故而是z方向直線偏光。

第2光束F12經過空間光調變器5的第2鏡面組件群S12，形成佔據光瞳區域R22a～R22d的面光源P22a～P22d。形成面光源P22a～P22d的光由於經過1/2波長板6，故而是x方向直線偏光。此外，在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳的位置、成像光學系統12A的光瞳位置、以及投影光學系統PL的光瞳位置，亦形成與光強度分布21p相對應的八極狀的光瞳強度分布。

控制系統CR例如可包括包含中央運算處理裝置（Central Processing Unit，CPU）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）等的所謂工作站（work station）（或微電腦）等，可對整個裝置進行統括控制。並且，在控制系統CR上，亦可例如以外接方式連接有包括硬碟的記憶裝置，包括鍵盤、滑鼠等指向元件（pointing device）等的輸入裝置，陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT）顯示器（或液晶顯示器）等顯示裝置，以及光碟（Compact Disc，CD）、數位多用途光碟（Digital Versatile Disc，DVD）、磁光碟（Magneto-Optical Disc，MO）或軟碟（Flexible Disc，FD）等資訊記憶媒體的驅動裝置。

記憶裝置中，亦可儲存關於藉由投影光學系統PL而投影至晶圓W上之投影像的成像狀態成為最佳（例如像差或線寬在容許範圍內）的光瞳強度分布（照明光源形狀）的資訊、與該資訊相對應的照明光學系統特別是空間光調變器5的鏡面組件的控制資訊等。驅動裝置中，亦可設置有資訊記憶媒體（以下說明中，為方便起見而設為CD-ROM），所述資訊記憶媒體中儲存著用以進行下述光瞳強度分布的設定的程式等。再者，該些程式亦可安裝至記憶裝置。控制系統CR適當地將該些程式讀出至記憶體上。

控制系統CR例如可按以下順序控制空間光調變器5。光瞳強度分布例如可將光瞳面呈格子狀分割成多個區塊，使用各個區塊的光強度及偏光狀態以表達為數值的形式（廣義上的位元映像（bitmap）形式）加以表達。此處，將空間光調變器5的鏡面組件數設為N個，將光瞳強度分布經分割的區塊數設為M個，使藉由各個鏡面組件而反射的N條光線適當地組合並導入至M個區塊，換言之，在包含M個區塊的M個亮點上使N條光線適當地重合，藉此形成（設定）光瞳強度分布（二次光源）。

首先，控制部CR自記憶裝置讀出成為目標的光瞳強度分布21p的相關資訊。其次，根據所讀出的光瞳強度分布21p的相關資訊，算出為了形成每個偏光狀態的強度分布，分別需要幾條光線。接著，控制部CR將空間光調變器5的多個鏡面組件5a虛擬地分割成分別包含所需數量的鏡面組件的2個鏡面組件群S11及S12，且設定各個鏡面組件群S11及S12所處的部分區域R11及R12。

控制部CR驅動位於空間光調變器5的部分區域R11的第1鏡面組件群S11的鏡面組件5a，以使來自第1鏡面組件群S11的光朝向面光源P21a～P21d所佔的光瞳區域R21a～R21d的方式而設定。同樣地，控制部CR驅動位於空間光調變器5的部分區域R12的第2鏡面組件群S12的鏡面組件5a，以使來自第2鏡面組件群S12的光朝向面光源P22a～P22d所佔的光瞳區域R22a～R22d的方式而設定。而且，控制部CR控制1/2波長板6的Y方向的位置，以使朝向空間光調變器5的部分區域R12的光束通過作為偏光構件的1/2波長板6（以使1/2波長板6的X方向的邊位於部分區域R11與部分區域R12的邊界）。

圖8是概略性地表示偏光變換單元中的偏光變換構件的特徵性的面形狀的立體圖。偏光變換單元9如圖4所示，自光的入射側（光源側）開始，依次包括修正構件91及偏光變換構件92。偏光變換構件92包含具有旋光性的光學材料即結晶材料，例如藉由水晶而形成，具有厚度沿著以光軸AX為中心的圓的周方向連續地變化的形態。作為一例，偏光變換構件92的入射側的面92a形成為具有如圖8所示的直線狀的階差的面形狀，射出側（遮罩側）的面92b形成為平面狀。

具體而言，偏光變換構件92的入射側的面92a具有通過光軸AX沿著z方向跨整個面92a延伸的直線狀的階差。較該階差更靠+x方向側的半圓狀的面92aa形成為厚度沿著以光軸AX為中心的半圓的周方向自+z方向側向-z方向側線性增大。另一方面，較階差更靠-x方向側的半圓狀的面92ab形成為厚度沿著以光軸AX為中心的半圓的周方向自-z方向側向+z方向側線性增大。

此處，若考慮以與光軸AX正交的xz平面為基準平面，且以該基準平面上的光軸AX的位置為原點的圓柱（圓筒）座標系，則較階差更靠+x方向側的半圓狀的面92aa以及較階差更靠-x方向側的半圓狀的面92ab，具有光軸方向（y方向）的厚度僅依存於圍繞著光軸AX的方位角即偏角而變化的曲面形狀。修正構件91與偏光變換構件92的入射側相鄰而配置，包含具有與偏光變換構件92相同的折射率的光學材料，即藉由水晶而形成。

修正構件91具有所需的面形狀，用以作為補償偏光變換構件92的光的偏向作用（光的行進方向的變化）的補償器（compensator）而發揮作用。具體而言，修正構件91的入射側的面形成為平面狀，射出側的面具有與偏光變換構件92的入射側的面92a的面形狀互補的面形狀。修正構件91是以結晶光學軸與入射光的偏光方向成為平行或垂直的方式而配置，以使所通過的光的偏光狀態不會發生變化。偏光變換構件92為使入射光的偏光狀態發生變化，以其結晶光學軸與光軸AX大致一致（即，與入射光的行進方向即y方向大致一致）的方式而設定。

偏光變換單元9中，例如設定有偏光變換構件92的厚度分布，以使得當具有圓環狀的剖面的z方向直線偏光的光束入射時，在偏光變換構件92的正後方以連續的周方向偏光狀態形成圓環狀的光束。即，偏光變換構件92形成為將入射至該偏光變換構件92的入射面92a上的任意點之z方向直線偏光的光，變換為在以光軸AX為中心且通過該入射點的圓的切線方向上具有偏光方向的直線偏光的光。

其結果為，例如當具有圓環狀的剖面的x方向直線偏光的光束入射至偏光變換單元9時，在偏光變換構件92的正後方以連續的徑方向偏光狀態形成圓環狀的光束。即，偏光變換構件92形成為將入射至該偏光變換構件92的入射面92a上的任意點的x方向直線偏光的光，變換為在以光軸AX為中心且通過該入射點的圓的徑方向上具有偏光方向的直線偏光的光。再者，偏光變換構件92亦可為厚度沿著以光軸AX為中心的圓的周方向間斷地（階梯狀地）變化的形態。作為此種偏光變換構件92，例如可使用美國專利公開第2009/0316132號公報中所揭示的偏光變換構件。

因此，當繞射光學元件3以及偏光變換單元9配置於光路中時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖9所示，形成八極狀的光強度分布22p，所述八極狀的光強度分布22p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P31a、P31b、P31c、P31d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P32a、P32b、P32c、P32d。此外，在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳的位置、成像光學系統12A的光瞳位置以及投影光學系統PL的光瞳位置，亦形成與光強度分布22p相對應的八極狀的光瞳強度分布。

面光源P31a～P31d所佔的區域R31a、R31b、R31c、R31d位於與圖7上的區域R21a～R21d（圖9中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角的大小將區域R21a～R21d相似地放大的形狀。同樣地，面光源P32a～P32d所佔的區域R32a、R32b、R32c、R32d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖9中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角的大小將區域R22a～R22d相似地放大的形狀。

通常而言，在基於周方向偏光狀態的圓環狀或多極狀（二極狀、四極狀、八極狀等）的光瞳強度分布的周方向偏光照明中，照射至作為最終的被照射面的晶圓W的光成為以s偏光為主成分的偏光狀態。此處，所謂s偏光，是在與入射面垂直的方向上具有偏光方向的直線偏光（電向量（electric vector）在與入射面垂直的方向上振動的偏光）。所謂入射面，被定義為當光抵達至媒質的邊界面（被照射面：晶圓W的表面）時，包含在該點上的邊界面的法線與光的入射方向的面。其結果為，在周方向偏光照明中，可提高投影光學系統的光學性能（焦深等），從而可在晶圓（感光性基板）上獲得高對比度的遮罩圖案像。

另一方面，在基於徑方向偏光狀態的圓環狀或多極狀的光瞳強度分布的徑方向偏光照明中，照射至作為最終的被照射面的晶圓W的光成為以p偏光為主成分的偏光狀態。此處，所謂p偏光，是指在與如上所述定義的入射面平行的方向上具有偏光方向的直線偏光（電向量在與入射面平行的方向上振動的偏光）。其結果為，在徑方向偏光照明中，可將晶圓W上所塗佈的抗蝕劑上的光的反射率抑制得較小，從而可在晶圓（感光性基板）上獲得良好的遮罩圖案像。

本實施形態中，繞射光學元件3是可更換為特性不同的其他繞射光學元件3a而構成。作為繞射光學元件的切換方式，例如可使用周知的轉塔（turret）方式、滑動（slide）方式等。繞射光學元件3a如圖10所示，對所入射的光束F11及光束F12賦予彼此不同的發散角而射出。具體而言，繞射光學元件3a對所入射的光束F11遍及所有方位賦予小於繞射光學元件3的發散角，且對所入射的光束F12遍及所有方位賦予與繞射光學元件3相同的發散角。

換言之，繞射光學元件3a包括：第1區域（光束F11的入射區域），具有平行光束入射時變換為具有第1發散角的第1發散光束而射出的特性；以及第2區域（光束F12的入射區域），具有平行光束入射時變換為具有大於第1發散角的第2發散角的第2發散光束而射出的特性。此外，若作其他表達，則繞射光學元件3a是對經由光路傳播的傳播光束賦予發散角而生成發散角不同的多個光束F11、F12，該些多個光束是在配置繞射光學元件3a的面上以通過彼此不同的位置的方式自繞射光學元件3a射出。並且，若作其他表達，則繞射光學元件3a是使平行光束入射至繞射光學元件3a時自該繞射光學元件3a的射出面射出的發散角的射出面上的分布，不同於平行光束入射至繞射光學元件3時自該繞射光學元件3的射出面射出的發散角的射出面上的分布。

因此，當取代繞射光學元件3將繞射光學元件3a配置於光路中時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖11所示，形成八極狀的光強度分布23p，所述八極狀的光強度分布23p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P41a、P41b、P41c、P41d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P42a、P42b、P42c、P42d。

面光源P41a～P41d所佔的區域R41a、R41b、R41c、R41d位於與圖7上的區域R21a～R21d（圖11中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3a所賦予的比較小的發散角將區域R21a～R21d以比較小的倍率相似地放大的形狀。同樣地，面光源P42a～P42d所佔的區域R42a、R42b、R42c、R42d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖11中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3a所賦予的比較大的發散角將區域R22a～R22d以比較大的倍率相似地放大的形狀。再者，在圖10的示例中，繞射光學元件3a上的發散角的賦予程度進行變化的方向（圖中z方向）與作為偏光構件的1/2波長板6的移動方向為相同的方向，但繞射光學元件3a上的發散角的賦予程度進行變化的方向與1/2波長板6的移動方向亦可為彼此正交的方向。

圖12是表示以僅作用至一部分傳播光束的方式配置有繞射光學元件3的狀態的圖。此時，繞射光學元件3僅對所入射的光束F12遍及所有方位賦予所需的發散角。換言之，繞射光學元件3對經由光路傳播的傳播光束中的一部分光束F12賦予發散角而生成發散角不同的多個光束F11、F12。

因此，當繞射光學元件3配置成僅作用至光束F12時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖13所示，形成八極狀的光強度分布24p，所述八極狀的光強度分布24p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P51a、P51b、P51c、P51d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P52a、P52b、P52c、P52d。

面光源P51a～P51d所佔的區域R51a、R51b、R51c、R51d與圖7上的區域R21a～R21d相一致。另一方面，面光源P52a～P52d所佔的區域R52a、R52b、R52c、R52d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖13中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角將區域R22a～R22d相似地放大的形狀。

在上述說明中，繞射光學元件3、3a是對入射的光束遍及所有方位賦予所需的發散角，但繞射光學元件3、3a亦可為例如沿著yz平面賦予發散角而沿著xy平面不賦予發散角的構成。具體而言，在圖4的構成中，當繞射光學元件3沿著yz平面賦予發散角而沿著xy平面不賦予發散角時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖14所示，形成八極狀的光強度分布25p，所述八極狀的光強度分布25p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P61a、P61b、P61c、P61d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P62a、P62b、P62c、P62d。

面光源P61a～P61d所佔的區域R61a、R61b、R61c、R61d位於與圖7上的區域R21a～R21d（圖14中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角的大小將區域R21a～R21d僅沿著z方向放大的形狀。同樣地，面光源P62a～P62d所佔的區域R62a、R62b、R62c、R62d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖14中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角的大小將區域R22a～R22d僅沿著z方向放大的形狀。

在圖10的構成中，當繞射光學元件3a沿著yz平面賦予發散角而沿著xy平面不賦予發散角時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖15所示，形成八極狀的光強度分布26p，所述八極狀的光強度分布26p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P71a、P71b、P71c、P71d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P72a、P72b、P72c、P72d。

面光源P71a～P71d所佔的區域R71a、R71b、R71c、R71d位於與圖7上的區域R21a～R21d（圖15中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3a所賦予的比較小的發散角將區域R21a～R21d以比較小的倍率僅沿著z方向放大的形狀。同樣地，面光源P72a～P72d所佔的區域R72a、R72b、R72c、R72d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖15中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3a所賦予的比較大的發散角將區域R22a～R22d以比較大的倍率僅沿著z方向放大的形狀。

在圖12的構成中，當繞射光學元件3沿著yz平面賦予發散角而沿著xy平面不賦予發散角時，在微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上，如圖16所示，形成八極狀的光強度分布27p，所述八極狀的光強度分布27p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P81a、P81b、P81c、P81d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P82a、P82b、P82c、P82d。

面光源P81a～P81d所佔的區域R81a、R81b、R81c、R81d與圖7上的區域R21a～R21d相一致。另一方面，面光源P82a～P82d所佔的區域R82a、R82b、R82c、R82d位於與圖7上的區域R22a～R22d（圖16中以虛線表示）相對應的位置，且具有根據繞射光學元件3所賦予的發散角將區域R22a～R22d僅沿著z方向放大的形狀。

在上述說明中，形成有外側的四極狀的面光源為周方向偏光狀態且內側的四極狀的面光源為徑方向偏光狀態的光強度分布22p～27p。然而，例如在圖4的構成中，藉由以使經過光強度均勻化構件2的光成為x方向直線偏光的方式進行設定，或者以作用至經由自包含光軸AX的xy平面起-z方向的光路傳播的光束F11的方式配置1/2波長板6，可如圖17所示，形成八極狀的光強度分布28p，所述八極狀的光強度分布28p包含四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P91a、P91b、P91c、P91d及四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P92a、P92b、P92c、P92d。

並且，雖省略圖示，但在例如圖10的構成及圖12的構成中，藉由以使經過光強度均勻化構件2的光成為x方向直線偏光的方式進行設定，或者以作用至經由自包含光軸AX的xy平面起-z方向的光路傳播的光束F11的方式配置1/2波長板6，可形成八極狀的光強度分布，所述八極狀的光強度分布包含四極狀且徑方向偏光狀態的外側面光源及四極狀且周方向偏光狀態的內側面光源。

在上述說明中，使用偏光變換單元9，如圖9所示形成有八極狀的光強度分布22p，所述八極狀的光強度分布22p包含四極狀且周方向偏光狀態的光強度分布P31a～P31d及四極狀且徑方向偏光狀態的光強度分布P32a～P32d。然而，可不使用偏光變換單元9，而例如圖18所示般使用3個1/2波長板6、6a、6b，形成八極狀的光強度分布22p。

在圖18所示的示例中，在繞射光學元件3的正前方的位置，並列配置有具有彼此不同的偏光變換特性的3個1/2波長板6、6a、6b。作為一例，1/2波長板6、6a、6b以經由光路傳播的傳播光束F2中的1/4的光束F21、F22、F23分別入射的方式而配置。因此，傳播光束F2中剩餘的1/4的光束F24不經過1/2波長板6、6a、6b而抵達至繞射光學元件3。

1/2波長板6如上所述，是以當z方向直線偏光的光入射時，射出在使z方向旋轉+90度（在圖18的紙面上順時針旋轉90度）而成的x方向上具有偏光方向的x方向直線偏光的光的方式，設定光學軸的方向。1/2波長板6a是以當z方向直線偏光的光入射時，射出在使z方向旋轉-45度（圖18的紙面上逆時針旋轉45度）而成的-45度斜方向上具有偏光方向的-45度斜方向直線偏光的光的方式，設定光學軸的方向。

1/2波長板6b是以當z方向直線偏光的光入射時，射出在使z方向旋轉+45度而成的+45度斜方向上具有偏光方向的+45度斜方向直線偏光的光的方式，設定光學軸的方向。在圖18所示的示例中，第1光束F21經過1/2波長板6而成為x方向直線偏光，且經過空間光調變器5的第1鏡面組件群，形成佔據光瞳區域R31c、R31d的面光源P31c、P31d。

第2光束F22經過1/2波長板6a而成為-45度斜方向直線偏光，且經過空間光調變器5的第2鏡面組件群，形成佔據光瞳區域R32a、R32b的面光源P32a、P32b。第3光束F23經過1/2波長板6b而成為+45度斜方向直線偏光，且經過空間光調變器5的第3鏡面組件群，形成佔據光瞳區域R32c、R32d的面光源P32c、P32d。

第4光束F24未受到1/2波長板6、6a、6b的作用，是z方向直線偏光，經過空間光調變器5的第4鏡面組件群，形成佔據光瞳區域R31a、R31b的面光源P31a、P31b。同樣地，即使不使用偏光變換單元9，而使用包含例如3個1/2波長板6、6a、6b般的多個偏光元件的偏光構件，亦可形成八極狀的光強度分布23p～28p。

再者，在圖18中，是1/2波長板6與1/2波長板6a在x方向上相鄰，且1/2波長板6與1/2波長板6b在z方向上相鄰，但關於3個1/2波長板6、6a、6b的配置，可具有各種形態。即，亦可將3個1/2波長板6、6a、6b中的至少兩個1/2波長板沿著xz平面彼此隔開間隔而配置。

在上述說明中，在微型複眼透鏡8A的入射面8a上，進而在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上，形成有八極狀的光強度分布21p～28p。然而，並不限定於八極狀，藉由空間光調變器5的作用，可形成其他多極狀（例如四極狀、六極狀等）的光瞳強度分布、圓環狀的光瞳強度分布等。即，本實施形態中，包括包含對姿勢個別地進行控制的多個鏡面組件5a的空間光調變器5，因此光瞳強度分布的外形形狀（包括大小在內的廣義概念）的變更的相關自由度較高。

並且，在本實施形態中，包括配置於與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置的1/2波長板6（6a、6b）、以及根據需要配置於光路中的偏光變換單元9，因此光瞳強度分布的偏光狀態的變更的相關自由度亦較高。此外，在本實施形態中，包括配置於與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置的作為發散角賦予構件的繞射光學元件3（3a），因此可形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布。以下，參照圖19，說明該點。

圖19的上側的圖是關於圖7的光瞳強度分布21p上的面光源P22a，示意性地表示沿著通過該面光源P22a的中心在x方向上延伸的剖面的光束剖面（光強度的剖面分布）。通常，當構成空間光調變器的鏡面組件的反射面的大小比較大時，構成光瞳強度分布的各面光源的光束剖面容易成為如圖19的上側的圖所示的頂帽（top hat）型。

在本實施形態中，繞射光學元件3是與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛而配置，因此繞射光學元件3對入射光束賦予發散角，僅是對朝向空間光調變器5的各鏡面組件5a的入射光束賦予發散角。並且，來自空間光調變器5的射出光束的角度方向的分布經由中繼光學系統7，變換為微型複眼透鏡8A的入射面8a的照明光瞳上的位置分布。

因此，作為發散角賦予構件的繞射光學元件3自光路退避時所獲得的光瞳強度分布21p上的面光源P22a，藉由插入至光路中的繞射光學元件3的發散角賦予作用，而變為圖9所示的光瞳強度分布22p上的面光源P32a。即，面光源P32a所佔的區域R32a成為如下形狀：根據繞射光學元件3賦予至入射光束F12的發散角的大小，將面光源P22a所佔的區域R22a相似地放大。

其結果為，伴隨著藉由繞射光學元件3的發散角賦予作用，面光源P32a的外形形狀自面光源P22a的外形形狀相似地放大變化，面光源P32a的光束剖面亦自面光源P22a的頂帽型的光束剖面發生性狀上的變化。具體而言，沿著通過面光源P32a的中心在x方向上延伸的剖面的光束剖面如圖19的下側的圖所示，成為光強度自中央向周邊緩慢減少的性狀。

光束剖面的性狀隨著外形形狀的變化而變化的方面，對於光瞳強度分布22p上外形形狀藉由繞射光學元件3的發散角賦予作用而放大的其他面光源P31a～P31d、P32b～P32d而言亦是同樣。此外，對於其他光瞳強度分布23p～28p上外形形狀藉由繞射光學元件3、3a的發散角賦予作用而放大的面光源而言亦是同樣。

並且，光束剖面的性狀伴隨著光瞳強度分布上的任意面光源的外形形狀的變化而變化的程度，取決於發散角賦予構件對形成該面光源的光束所賦予的發散角的大小。換言之，藉由在光路中配置對形成光瞳強度分布上的任意面光源的光束賦予所需的發散角的發散角賦予構件，可使該面光源的光束剖面具有所需的性狀。

如以上所述，在本實施形態的照明光學系統（1～12A）中，在微型複眼透鏡8A的正後方的照明光瞳上，可形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布。在本實施形態的曝光裝置（1～WS）中，在使用形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布的照明光學系統（1～12A）、根據欲轉印的遮罩M的圖案的特性而實現的適當的照明條件下，可將微細圖案準確地轉印至晶圓W。

並且，在上述實施形態中，自光源LS射出的具有不均勻的光束剖面的光，變為已藉由光強度分布均勻化構件2的作用而提高強度分布的均勻性的光，入射至空間光調變器5的排列面。即，藉由光強度分布均勻化構件2的作用，入射至空間光調變器5的各鏡面組件5a的光束的光強度分布得到均勻化，進而自各鏡面組件5a射出的光束的光強度分布亦得到均勻化。其結果為，光瞳強度分布形成時，欲驅動多個鏡面組件5a的空間光調變器5的控制性得到提高。

再者，在上述實施形態中，使用光強度均勻化構件2對繞射光學元件3a供給大致均勻的強度分布的光。然而，例如在圖10中，亦可對將入射光束變換為第1發散光束的第1區域與將入射光束變換為第2發散光束的第2區域，供給光強度彼此不同的光。此處，第1發散光束的第1發散角大於第2發散光束的第2發散角，因此當將光強度分布大致均勻的光導入至空間光調變器5的排列面時，藉由經過空間光調變器5的第2發散光束所生成的光瞳上的區域R42a～R42d的亮度，低於藉由經過空間光調變器5的第1發散光束所生成的光瞳上的區域R41a～R41d的亮度。在此種情形時，只要將成為如下光強度的光導入至繞射光學元件3a即可，即，繞射光學元件3a的第2區域的光強度大於第1區域的光強度的光。

如上所述，作為將來自光源的光設定為如下光強度分布的光強度分布設定構件，即，所述光強度分布是入射至可視為發散角賦予構件的繞射光學元件3a的第1區域的光強度強於入射至第2區域的光強度，可使用在作為波前分割元件的透鏡陣列2a的各個射出側設置有楔形狀光學構件的元件與中繼光學系統2b的組合、在遠場形成階梯狀的光強度分布的繞射光學元件與中繼光學系統2b的組合等。

並且，對控制部CR，根據需要，自光束監視器BM供給空間光調變器5的排列面上的光強度分布的監視結果（測量結果）。此時，控制部CR隨時參照關於光束監視器BM的光強度分布的監視結果，根據自光源LS供給的光的光束剖面的經時性的變動，對空間光調變器5進行適當控制，藉此可穩定地形成所需的光瞳強度分布。

在上述說明中，作為配置於光源LS與空間光調變器5之間的光路中、且使入射至空間光調變器5的排列面的光的強度分布的均勻性提高的光強度均勻化構件，是使用作為波前分割元件的透鏡陣列2a及中繼光學系統2b。然而，亦可使用例如內面反射型的光學積分器（典型的是桿（rod）型積分器）構成光強度均勻化構件。並且，例如亦可使用底下元件作為波前分割元件，而構成光強度均勻化構件，即，將透鏡陣列2a的多個透鏡組件作為具有與該些透鏡組件同等的功能的繞射面或反射面的繞射光學元件陣列或反射元件陣列。

光強度分布均勻化構件中，重要的是自該構件射出的光束的光強度分布的均勻性優於入射至該構件的光束的光強度分布的均勻性，而自該構件射出的光束的光強度分布亦可不完全均勻。可在光源與空間光調變器之間的光路的較中間位置更靠光源側，配置光強度分布均勻化構件。

在上述說明中，作為對入射光束賦予發散角而射出的發散角賦予構件，是使用繞射光學元件3。然而，並不限定於繞射光學元件，亦可使用例如透鏡陣列般的折射型元件、例如鏡面陣列般的反射型元件、例如擴散板般的散射型元件等構成發散角賦予構件。

在上述說明中，作為偏光構件，是使用配置於傳播光束中的一部分光束行進的光路中的1/2波長板6。然而，並不限定於1/2波長板，亦可使用例如配置於傳播光束中的一部分光束行進的光路中的1/4波長板、旋光元件等構成偏光構件。換言之，作為偏光構件，可使用將所入射的光的偏光狀態實質上無光量損耗地變為其他偏光狀態的構件。當使用包含1/4波長板的偏光構件時，可將光瞳強度分布上的任意面光源的偏光狀態設定為所需的橢圓偏光。

旋光元件具有平行平面板的形態，藉由底下材料而形成，所述材料為具有旋光性的光學材料即結晶材料，例如水晶。並且，旋光元件配置成其入射面（進而射出面）與光軸AX正交，其結晶光學軸與光軸AX的方向大致一致（即與入射光的行進方向大致一致）。當使用包含旋光元件的偏光構件時，可將光瞳強度分布上的任意面光源的偏光狀態設定為所需的直線偏光。此處，具有旋光性的光學材料可視為在入射至該光學材料的右旋圓偏光成分與左旋圓偏光成分之間賦予相位差的材料，波長板可視為在入射至該波長板的彼此正交的偏光成分之間賦予相位差的構件。如此一來，偏光構件可視為在入射至該偏光構件的光中的某個特定的偏光成分、與不同於該某個特定的偏光成分的偏光狀態的其他偏光成分之間賦予相位差的構件。

再者，在圖1中，為了易於理解整個裝置的圖示以及空間光調變器5的作用，以再成像光學系統4的光軸AX以及中繼光學系統7的光軸AX與空間光調變器5的排列面形成45度的方式而構成。然而，並不限定於該構成，例如，如圖20所示，亦可構成為藉由導入一對光路彎曲鏡面MR2、MR3，而使作為入射光軸的再成像光學系統4的光軸AX以及作為射出光軸的中繼光學系統7的光軸AX與空間光調變器5的排列面形成小於45度的角度。圖20中，表示沿著自1/2波長板6至微型複眼透鏡8A為止的光路的主要部分構成。

上述說明中，已揭示作為發散角賦予構件的繞射光學元件3配置於與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置的示例。然而，並不限定於此，亦可在包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間內配置發散角賦予構件。此處，所謂「共軛空間」，是指在底下所述兩個光學元件之間的空間，即，在相鄰於與空間光調變器的排列面成光學共軛的共軛位置的前側之具有放大率的光學元件，以及相鄰於上述共軛位置的後側之具有放大率的光學元件之間的空間。再者，在「共軛空間」內，亦可存在不具有放大率的平行平面板或平面鏡。

並且，上述說明中，已揭示作為偏光構件的1/2波長板6配置於與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置的示例。然而，並不限定於此，亦可將偏光構件配置於空間光調變器的排列面的附近的位置、或包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間。

並且，在上述說明中，已揭示如下示例：作為發散角賦予構件的繞射光學元件3以及作為偏光構件的1/2波長板6在較空間光調變器5更靠光源側的光路中，配置於與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置。然而，並不限定於此，例如，如圖21所示，在較空間光調變器5更靠被照射面側的光路中，在與空間光調變器5的排列面大致成光學共軛的位置配置繞射光學元件3以及1/2波長板6，亦可獲得與上述實施形態相同的效果。或者，如圖21中以虛線所示，亦可在較空間光調變器5更靠光源側的平行光路中配置1/2波長板6。圖21中，表示沿著自光路彎曲鏡面MR2或1/2波長板6至微型複眼透鏡8A為止的光路的主要部分的構成。

如上所述，關於發散角賦予構件、偏光構件與空間光調變器之間的位置關係，可具有各種形態。即，若著重於發散角賦予構件的配置，則可配置於較空間光調變器更靠光源側的光路中包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間，或者配置於較空間光調變器更靠被照射面側的光路中包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間。

若著重於偏光構件的配置，則並不限定於發散角賦予構件的光源側的附近位置，亦可配置於發散角賦予構件的被照射面側的附近位置、空間光調變器的光源側的附近位置、空間光調變器的被照射面側的附近位置、較空間光調變器更靠光源側的光路中包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間、較空間光調變器更靠被照射面側的光路中包含與空間光調變器的排列面成光學共軛的面的共軛空間。

但是，如上述實施形態，藉由在較空間光調變器5更靠光源側的光路中配置作為偏光構件的1/2波長板6，可獲得如下效果：經過1/2波長板6而生成的偏光狀態不同的多個光束與空間光調變器5中之多個鏡面組件群的對應關係變得單純，進而空間光調變器5的控制變得容易。並且，藉由在較作為發散角賦予構件的繞射光學元件3更靠光源側的光路中配置作為偏光構件的1/2波長板6，可獲得如下效果：基於發散角比較小的入射光，獲得所需的直線偏光狀態的射出光。

並且，入射至配置作為偏光構件的1/2波長板6的面之光束的光強度分布無需為均勻的分布（頂帽型的分布）。例如，亦可為在與作為偏光構件的1/2波長板6的移動方向正交的方向上變化的光強度分布。

圖22（A）是表示作為偏光構件的1/2波長板6與入射至該1/2波長板6的光束F1的關係的圖，圖22（B）是表示光束F1的X方向剖面的光強度分布的圖，圖22（C）是表示光束F1的Y方向剖面的光強度分布的圖。

如圖22（A）～圖22（C）所示，若作為偏光構件的1/2波長板6的移動方向上的光強度分布為大致均勻，則存在如下優點：易於變更1/2波長板6的位置的控制等，以變更光瞳強度分布上的多個偏光狀態的面積．強度比。

在上述實施形態中，作為包含呈二維排列且被個別地控制的多個鏡面組件的空間光調變器，是使用可對呈二維排列的多個反射面的方向（角度：傾斜度）個別地進行控制的空間光調變器5。然而，並不限定於此，例如亦可使用可對呈二維排列的多個反射面的高度（位置）個別地進行控制的空間光調變器。作為此種空間光調變器，例如可使用美國專利第5,312,513號公報及美國專利第6,885,493號公報的圖1d中所揭示的空間光調變器。在該些空間光調變器中，可藉由形成二維的高度分布而對入射光賦予與繞射面相同的作用。再者，亦可根據例如美國專利第6,891,655號公報、美國專利公開第2005/0095749號公報的揭示，對上述包含呈二維排列的多個反射面的空間光調變器進行變形。

在上述實施形態中，空間光調變器5包括在規定面內呈二維排列的多個鏡面組件5a，但並不限定於此，亦可使用包含在規定面內排列且被個別地控制的多個透過光學組件的透過型空間光調變器。

在上述實施形態中，可使用基於規定的電子資料形成規定圖案的可變圖案形成裝置來代替遮罩。再者，作為可變圖案形成裝置，例如可使用包含基於規定的電子資料而驅動的多個反射元件的空間光調變元件。使用空間光調變元件的曝光裝置例如已揭示於美國專利公開第2007/0296936號公報。並且，除了如上所述的非發光型的反射型空間光調變器以外，亦可使用透過型空間光調變器，且亦可使用自發光型的圖像顯示元件。

上述實施形態的曝光裝置是藉由以保持規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式，將包含本案的申請專利範圍中所列舉的各構成要素的各種子系統（subsystem）加以組裝而製造。為了確保該些各種精度，在該組裝的前後，對各種光學系統進行用以達成光學精度的調整，對各種機械系統進行用以達成機械精度的調整，對各種電氣系統進行用以達成電氣精度的調整。由各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟包括各種子系統相互之間的機械連接、電路的配線連接、氣壓迴路的配管連接等。當然，在由該各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟之前，存在各子系統各自的組裝步驟。當將各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟結束後，進行綜合調整，確保作為整個曝光裝置的各種精度。再者，曝光裝置的製造亦可在已對溫度及潔淨度等進行管理的無塵室（clean room）內進行。

其次，說明使用上述實施形態的曝光裝置的元件製造方法。圖23是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。如圖23所示，在半導體元件的製造步驟中，在成為半導體元件的基板的晶圓W上蒸鍍金屬膜（步驟S40），在該所蒸鍍的金屬膜上塗佈作為感光性材料的光阻劑（步驟S42）。接著，使用上述實施形態的投影曝光裝置，將形成於遮罩（標線片（reticle））M上的圖案轉印至晶圓W上的各攝影（shot）區域（步驟S44：曝光步驟），進行已結束該轉印的晶圓W的顯影，即進行轉印有圖案的光阻劑的顯影（步驟S46：顯影步驟）。

其後，將藉由步驟S46而生成於晶圓W的表面上的抗蝕圖案作為遮罩，對晶圓W的表面進行蝕刻等的加工（步驟S48：加工步驟）。此處，所謂抗蝕圖案是已生成與藉由上述實施形態的投影曝光裝置而轉印的圖案相對應的形狀的凹凸的光阻劑層，該凹部貫通光阻劑層。在步驟S48中，經由該抗蝕圖案進行晶圓W的表面的加工。步驟S48中所進行的加工中，例如包括晶圓W的表面的蝕刻或金屬膜等的成膜中的至少一者。再者，在步驟S44中，上述實施形態的投影曝光裝置將塗佈有光阻劑的晶圓W作為感光性基板即底板（plate）P而進行圖案的轉印。

圖24是表示液晶顯示元件等液晶元件的製造步驟的流程圖。如圖24所示，在液晶元件的製造步驟中，依次進行圖案形成步驟（步驟S50）、彩色濾光片形成步驟（步驟S52）、單元（cell）組裝步驟（步驟S54）以及模組組裝步驟（步驟S56）。在步驟S50的圖案形成步驟中，在作為底板P之塗佈有光阻劑的玻璃基板上，使用上述實施形態的投影曝光裝置形成電路圖案以及電極圖案等規定的圖案。在該圖案形成步驟中包括：曝光步驟，使用上述實施形態的投影曝光裝置將圖案轉印至光阻劑層；顯影步驟，進行轉印有圖案的底板P的顯影，即進行玻璃基板上的光阻劑層的顯影，生成與圖案相對應的形狀的光阻劑層；以及加工步驟，經由該已顯影的光阻劑層對玻璃基板的表面進行加工。

在步驟S52的彩色濾光片形成步驟中，形成呈矩陣狀排列多個與紅（Red，R）、綠（Green，G）、藍（Blue，B）相對應的3個點的組的彩色濾光片，或者形成沿著水平掃描方向排列有多個R、G、B的3根條帶狀濾光片的組的彩色濾光片。在步驟S54的單元組裝步驟中，使用藉由步驟S50而形成有規定圖案的玻璃基板、以及藉由步驟S52而形成的彩色濾光片，組裝液晶面板（液晶單元）。具體而言，例如藉由將液晶注入至玻璃基板與彩色濾光片之間而形成液晶面板。在步驟S56的模組組裝步驟中，對藉由步驟S54組裝而成的液晶面板，安裝使該液晶面板進行顯示動作的電路以及背光源等各種零件。

並且，本發明並不限定於應用於半導體元件製造用的曝光裝置，亦可廣泛應用於例如形成於方型玻璃底板（glass plate）上的液晶顯示元件或電漿顯示器等顯示器裝置用的曝光裝置，或者用以製造攝像元件（電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）等）、微機械（micromachine）、薄膜磁頭及DNA（deoxyribonucleic acid）晶片等各種元件的曝光裝置。此外，本發明亦可應用於使用光微影（photolithography）步驟製造各種元件的形成有遮罩圖案的遮罩（光罩、標線片等）時的曝光步驟（曝光裝置）中。

再者，在上述實施形態中，是使用ArF準分子雷射光（波長：193 nm）或KrF準分子雷射光（波長：248 nm）作為曝光光，但並不限定於此，亦可對其他適當的雷射光源應用本發明，例如對供給波長157 nm的雷射光的F2雷射光源等應用本發明。

而且，在上述實施形態中，亦可應用所謂液浸法，即，用具有大於1.1的折射率的介質（典型而言為液體）填滿投影光學系統與感光性基板之間的光路的方法。此時，作為在投影光學系統與感光性基板之間的光路中填滿液體的方法，可採用如國際公開第WO99/49504號小冊子（pamphlet）中所揭示的局部地填滿液體的方法、如日本專利特開平6-124873號公報中所揭示的使保持著曝光對象的基板的平台在液槽中移動的方法、或如日本專利特開平10-303114號公報中所揭示在平台上形成規定深度的液體槽，在該液體槽中保持基板的方法等。此處，作為參照，援引國際公開第WO99/49504號小冊子、日本專利特開平6-124873號公報以及日本專利特開平10-303114號公報的教示。

並且，在上述實施形態中，是將本發明應用於曝光裝置中對遮罩（或晶圓）進行照明的照明光學系統，然而並不限定於此，亦可將本發明應用於對遮罩（或晶圓）以外的被照射面進行照明的一般的照明光學系統。

然而，使用空間光調變器形成位於照明光學系統的光瞳面上的光量分布（光瞳形狀），亦可視為如下方法：在該光瞳面上，形成以規定排列組合著藉由來自空間光調變器的多個鏡面組件的反射光而形成的多個微小圖案（微小區域）的圖像（光量分布）。此時，由於鏡面組件的數量較多，因此當被賦予某個作為目標的光瞳形狀時，如何有效地計算用以獲得該光瞳形狀的全部微小圖案的位置（相對應的鏡面組件的傾斜角的設定值）的排列是個問題。

此外，藉由經由多個光學濾光片照射照明光，亦可將該鏡面組件的陣列分成多個群組，按群組對各微小圖案的光量進行控制，所述多個光學濾光片是將多個鏡面組件呈陣列例如並列地配置，且彼此之間透過率可多階段地控制。當如上所述可按群組對光瞳面上的微小圖案的光量等的狀態進行控制時，如何有效地計算各微小圖案的位置及各微小圖案的狀態的相關變數的組合成為問題。

鑒於上述情況，作為進一步欲解決的課題可列舉如下：當使多個微小圖案或微小區域等組合起來形成與作為目標的光量分布或目標圖像等相近的光量分布等時，可有效地計算多個微小圖案或微小區域等的位置、狀態的組合。

以下，參照圖25～圖31，說明涉及空間光調變器的動作的相關控制方法的第2實施形態。

圖25表示第2實施形態的曝光裝置EX的概略構成。作為一例，曝光裝置EX是包含掃描步進器（scanning stepper）（掃描器）的掃描曝光型曝光裝置（投影曝光裝置）。圖25中，曝光裝置EX包括：光源10，產生曝光用的照明光（曝光光）IL；以及照明光學系統ILS，利用來自光源10的照明光IL對標線片R（遮罩）的圖案面即標線片面Ra（被照射面）進行照明。此外，曝光裝置EX包括：標線片平台RST，移動標線片R；投影光學系統PL，將標線片R的圖案的像投影至晶圓W（感光基板）的表面；晶圓平台WST，移動晶圓W；主控制系統35，包含對整個裝置的動作進行統括控制的電腦；以及各種控制系統等。

以下，與投影光學系統PL的光軸AX平行地設定Z軸，在垂直於Z軸的平面內沿著與圖25的紙面平行的方向設定X軸，沿著垂直於圖25的紙面的方向設定Y軸而進行說明。在第2實施形態中，曝光時的標線片R以及晶圓W的掃描方向是與Y軸平行的方向（Y方向）。並且，將圍繞著與X軸、Y軸及Z軸平行的軸的旋轉方向（傾斜方向）設為θx方向、θy方向及θz方向而進行說明。

作為光源10，例如使用脈波式（pulse）發出波長193 nm的直線偏光的雷射光的ArF準分子雷射光源。再者，作為光源10，亦可使用供給波長248 nm的雷射光的KrF準分子雷射光源、或產生自固體雷射光源（YAG（Yttrium Aluminum Garnet）雷射、半導體雷射等）輸出的雷射光的高諧波（higher harmonics wave）的高諧波產生裝置等。

圖25中，包含自藉由未圖示的電源部而控制的光源10發出的雷射光的直線偏光的照明光IL，經由包含光束擴展器（beam expander）11的傳遞光學系統、用以調整偏光方向及偏光狀態的偏光光學系統12、以及光路彎曲用的鏡面M1，作為大致平行光束入射至可設置第1組繞射光學元件群19A、第2組繞射光學元件群19B以及第3組繞射光學元件群19C的照明區域50（參照圖27）。繞射光學元件群19A～19C包括分別在橫切照明光IL的光路的方向上相鄰而配置的多個繞射光學元件（diffractive optical element：DOE）。發散角可變部18構成為包含驅動機構20，該驅動機構20用以在照明光路中設置繞射光學元件群19A～19C以及繞射光學元件群19A～19C內的任一繞射光學元件（以下稱為DOE），或將該照明光路設定為不設置DOE的直通的狀態。

如圖27所示，繞射光學元件群19A包括第1DOE 19A1、第2DOE 19A2及第3DOE 19A3，這些DOE是以能夠沿著長邊方向橫切第1區域51A、第2區域51B及第3區域51C中的第1區域51A的方式而連結，分別具有與區域51A大致相同的大小，所述第1區域51A、第2區域51B及第3區域51C是將照明光IL的照明區域50（照明光路）大致三等分而成的彼此大致相同的長方形。DOE 19A1～19A3連結著可一體地沿著導引部移動的可動部20A，可藉由可動部20A而沿著長邊方向移動DOE 19A1～19A3，藉此可將DOE 19A1～19A3中的任一者設置於區域51A，或將區域51A設定為直通的狀態。

同樣地，繞射光學元件群19B及繞射光學元件群19C包括分別具有與DOE 19A1、19A2、19A3相同的構成且同樣地沿著長邊方向連結的DOE 19B1、19B2、19B3以及DOE 19C1、19C2、19C3。關於DOE 19B1～19B3及DOE 19C1～19C3，亦可分別藉由可動部20B及可動部20C沿著長邊方向移動，而將其中任一個設置於區域51B及區域51C，或將區域51B、51C設定為直通的狀態。可動部20A～20C的動作是藉由在圖25的主控制系統35的控制下的照明控制部36而控制。圖25的驅動機構20構成為包含可動部20A～20C。

圖27中，當區域51A～51C為直通的情形時，入射至區域51A～51C之包含以虛線表示的大致平行光束的照明光IL直接作為以實線表示的照明光IL1而通過區域51A～51C。並且，當在區域51A、51B、51C設置有彼此相同的構成的DOE 19A1、19B1、19C1時，入射至DOE 19A1～19C1的照明光IL變換為具有第1孔徑角（aperture angle）的照明光IL2而通過區域51A～51C。並且，當在區域51A、51B、51C中設置有彼此相同的構成的DOE 19A2、19B2、19C2或DOE 19A3、19B3、19C3時，入射至這些DOE的照明光IL分別變換為具有第2孔徑角（＞第1孔徑角）或第3孔徑角（＞第2孔徑角）的照明光IL3或照明光IL4而通過區域51A～51C。

DOE 19A1～19A3等可藉由利用光微影步驟或壓花（embossing）步驟等，在透光性的玻璃基板或合成樹脂的基板的一面上形成干涉條紋狀的二維的凹凸圖案來製造。DOE 19A2的凹凸圖案較DOE 19A1的圖案更微細，DOE 19A3的凹凸圖案較DOE 19A2的圖案更微細。在第2實施形態中，在區域51A～51C內設置繞射光學元件群19A～19C中任意的DOE，或者將區域51A～51C設為直通狀態，藉此可將通過區域51A～51C的照明光的孔徑角彼此獨立地設定為大致為0、第1孔徑角、第2孔徑角或第3孔徑角中的任意角度。

圖25中，已通過可設置繞射光學元件群19A～19C的照明區域的照明光經由包含透鏡13a及透鏡13b的中繼光學系統13，以規定的較小的入射角傾斜入射至空間光調變器（spatial light modulator：SLM）14的多個微小的鏡面組件16的反射面，所述多個微小的鏡面組件16的圍繞著分別正交的兩個軸的傾斜角為可變化的。繞射光學元件群19A～19C的設置面與鏡面組件16的陣列的平均配置面關於中繼光學系統13大致共軛。空間光調變器14（以下稱為SLM 14）包括：鏡面組件16的陣列；驅動基板部15，支持並驅動各鏡面組件16；以及SLM控制系統17，控制各鏡面組件16的傾斜角。

圖26（A）是表示SLM 14的一部分的放大立體圖。圖26（A）中，在SLM 14的驅動基板部15的表面上，支持著在大致Y方向及Z方向上以固定間距（pitch）相接近而排列的鏡面組件16的陣列。作為一例，鏡面組件16的寬度為數μm～數十μm，鏡面組件16的大致Y方向以及Z方向的排列數為數十～數百左右。此時，鏡面組件16的個數總共為例如數千～三十萬左右。

如上所述，設置有鏡面組件16的陣列以及與該鏡面組件16的陣列相對應的驅動機構的驅動基板部15，例如可利用微機電系統（Microelectromechanical Systems：MEMS）技術來製造。作為此種空間光調變器，例如可使用歐洲專利公開第779530號說明書或美國專利第6,900,915號說明書等中所揭示的空間光調變器。再者，鏡面組件16為大致正方形的平面鏡面，但是鏡面組件16的形狀亦可為矩形等任意形狀。

並且，如圖28（A）所示，SLM 14的鏡面組件16的陣列的排列區域被分成彼此為相同寬度的第1排列區域52A、第2排列區域52B、以及第3排列區域52C。並且，將全部鏡面組件16的個數設為N，在排列區域52A、52B及52C內，分別在第1個位置P1至第N1個（N1是成為大致N/3的整數）位置PN、第“N1+1”個位置至第N2個（N2是成為大致2N/3的整數）位置PN2、以及第“N2+1”個位置至第N個位置PN，配置有鏡面組件16。SLM 14的排列區域52A、52B、52C分別關於圖25的中繼光學系統13，與可配置圖27的繞射光學元件群19A、19B、19C的區域51A、51B、51C成大致共軛。

因此，照明光IL1～IL4分別通過區域51A～51C而入射至SLM 14的排列區域52A～52C內，所述照明光IL1～IL4的孔徑角被設定為0或第1孔徑角～第3孔徑角中的任一者。並且，入射至各鏡面組件16的照明光直接被反射，因此藉由SLM 14的排列區域52A～52C內的鏡面組件16而反射的照明光的孔徑角與分別通過區域51A～51C的照明光的孔徑角大致相同。再者，將中繼光學系統13的倍率設為大致相等。

圖25中，SLM 14根據照明條件，使來自多個鏡面組件16的反射光照射至下述微透鏡陣列25的入射面25I，藉此在入射面25I上形成規定的光量分布（光強度分布）。作為一例，當進行普通照明或環狀照明時，SLM 14使照明光反射，而在其入射面25I上於圓形區域或圓環狀的區域形成強度更大的光強度分布。並且，在二極照明或四極照明時，在兩處區域或四處區域形成強度更大的光強度分布，進行所謂最佳化照明時，是對應於標線片R的圖案形成最佳化的複雜形狀的光量分布。與標線片R對應的照明條件的資訊記錄於磁性記憶裝置等記憶裝置39內的曝光資料檔案（data file）中。主控制系統35將自該曝光資料檔案讀出的照明條件的資訊供給至照明控制部36內的控制部，根據該照明條件的資訊，該控制部經由SLM控制系統17控制SLM 14的全部的鏡面組件16的傾斜角，且藉由驅動機構20將選自繞射光學元件群19A～19C中的DOE設置於照明光路中，或將該照明光路設為直通（詳細情況後述）。

經SLM 14的多個鏡面組件16反射的照明光沿著照明光學系統ILS的光軸AXI，入射至將照明光IL變換為平行光的入射光學系統21。通過入射光學系統21的照明光經由包含第1透鏡系統22a及第2透鏡系統22b的中繼光學系統22，入射至微透鏡陣列25的入射面25I。鏡面組件16的陣列的平均配置面與入射面25I大致在光學上處於傅立葉變換的關係。微透鏡陣列25以在Z方向及Y方向上大致密接的方式配置有多個微小的透鏡元件，微透鏡陣列25的射出面成為照明光學系統ILS的光瞳面IPP（與射出光瞳成共軛的面）。在該光瞳面IPP（以下稱為照明光瞳面IPP）上，藉由波前分割而形成包含多個二次光源（光源像）的面光源。

微透鏡陣列25是並列配置有多個微小光學系統，因此入射面25I上的全域性光量分布（光強度分布）直接被傳遞至作為射出面的照明光瞳面IPP。換言之，這表示形成於入射面25I上的全域性光量分布與整個二次光源的全域性光量分布為大致相同或較高的關聯性。此處，入射面25I是與照明光瞳面IPP等價的面（光量分布為大致相似的面），形成於入射面25I上的照明光的任意的光量分布的形狀（以光強度達到規定位準（level）的輪廓線所圍成的區域的形狀）直接成為照明光瞳面IPP上的光量分布的形狀即光瞳形狀。再者，亦可使用複眼透鏡來代替微透鏡陣列25。並且，作為複眼透鏡，亦可使用例如美國專利第6913373號說明書中所揭示的柱狀微型複眼透鏡。

在第2實施形態中，在照明光瞳面IPP上設置有照明孔徑光闌26。圖26（B）是表示作為目標的光量分布55的一例，所述光量分布55是在入射面25I（進而在照明光瞳面IPP）上經照明孔徑光闌26設定的相干因子（coherence factor）（σ值）為1的圓周54內。光量分布55例如是對標線片R而言最佳化的分布。並且，在圖25中，作為一例，自繞射光學元件群19A、19C的設置面起分別具有第1孔徑角及第3孔徑角的照明光IL2、IL4入射至鏡面組件16的陣列。此時，經鏡面組件16反射的照明光IL2（或IL4）在微透鏡陣列25的入射面25I（照明光瞳面IPP）上形成第二大直徑d2（或最大直徑d4）的圓形的微小光量分布即點圖案（dot pattern）53B（或53D）（參照圖28（A））。即，入射至SLM 14的鏡面組件16的照明光的孔徑角越大，經該鏡面組件16反射而入射至入射面25I的光的點圖案的直徑越大。

此外，如圖27所示，例如設為於在照明區域50內的區域51A未設置DOE（直通狀態），在區域51B及區域51C分別設置有DOE 19B1及DOE 19C2的狀態下，對照明區域50照射照明光IL。此時，如圖28（A）所示，藉由經SLM 14的第1排列區域52A（與區域51A成大致共軛的區域）內的任意的鏡面組件16A1、16A2所反射的照明光IL1而形成於入射面25I（進而照明光瞳面IPP，以下相同）的任意位置PA1、PA2的點圖案53A的直徑共同為最小的d1。並且，藉由經SLM 14的第2排列區域52B（與區域51B成大致共軛的區域）內的任意的鏡面組件16B1、16B2所反射的照明光IL2而形成於入射面25I的任意位置PB1、PB2的點圖案53B的直徑共同為d2，藉由經SLM 14的第3排列區域52C（與區域51C成大致共軛的區域）內的任意的鏡面組件16C1、16C2所反射的照明光IL3而形成於入射面25I的任意位置PC1、PC2的點圖案53C的直徑共同為d3。此外，假設在圖27的區域51A內設置有DOE 19A3時，在圖28的入射面25I的位置PA1、PA2，形成以虛線表示的最大直徑d4的點圖案53D。

如上所述在第2實施形態中，藉由經SLM 14的排列區域52A、52B、52C內的各鏡面組件16所反射的照明光，而形成於入射面25I（照明光瞳面IPP）的點圖案的二維位置（Y方向及Z方向的位置），可在至少包含σ值為1的圓周54內的區域的可動範圍內任意設定。藉由各鏡面組件16的反射光而形成於入射面25I的點圖案的二維位置，可藉由控制圍繞著各鏡面組件16的正交的兩個軸的傾斜角來控制。

另一方面，藉由經排列區域52A、52B、52C內的各鏡面組件16所反射的照明光，而形成於入射面25I的點圖案的狀態的相關變數即直徑d，是在排列區域52A、52B、52C中的每個排列區域中共同設定為d1、d2、d3、d4中的任一個。直徑d1～d4的大小存在以下關係，最小直徑d1例如設定得小於構成微透鏡陣列25的各透鏡元件的剖面形狀的短邊方向的寬度。 d1＜d2＜d3＜d4　　　（1）

在該排列區域52A～52C中的每個排列區域中共同設定的點圖案的直徑d，可根據自圖25的發散角可變部18的繞射光學元件群19A～19C中選擇哪個DOE設置於照明光路的區域51A～51C來控制。再者，在第2實施形態中形成於入射面25I的點圖案53A～53D是微小的圓形。相對於此，根據圖25的中繼光學系統22的數值孔徑等，亦可能出現如下情況：藉由SLM 14的鏡面組件16的反射光，在入射面25I上，如圖28（B）所示，形成每邊寬度例如為d1～d4的大致正方形（與鏡面組件16的形狀大致相似）的點圖案57A～57D。再者，SLM 14的排列區域52A～52C亦可為至少2個，點圖案53A～53D等的種類（直徑或寬度d1～d4的個數）為至少2種（例如亦可僅為點圖案53A、53B）即可。

在圖25中，在中繼光學系統22的第1透鏡22a與第2透鏡22b之間設置分束器BS1，來自照明光且經分束器BS1而分岔的光束經由聚光透鏡23入射至CCD或互補金氧半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）型的二維的攝像元件24的受光面。攝像元件24的攝像信號被供給至照明控制部36內的特性測量部。攝像元件24的受光面HP1設定為藉由聚光透鏡23，與微透鏡陣列25的入射面25I成共軛。換言之，攝像元件24的受光面亦為與照明光瞳面IPP實質上等價的面，在攝像元件24的受光面上形成與照明光瞳面IPP的光量分布大致相似的光量分布。照明控制部36內的特性測量部可自攝像元件24的檢測信號來測量照明光瞳面IPP的光量分布（光瞳形狀）。

再者，測量照明光學系統ILS的光瞳形狀的監視裝置亦可設置於標線片平台RST或晶圓平台WST上。來自形成於照明光瞳面IPP上的面光源的照明光IL經由第1中繼透鏡28、標線片遮簾（固定視場光闌以及可變視場光闌）29、第2中繼透鏡30、光路彎曲用的鏡面31以及聚光光學系統32，以均勻的照度分布對標線片面Ra的例如在X方向上細長的照明區域進行照明。照明光學系統ILS構成為包含如下部分：自光束擴展器11至發散角可變部18為止的光學構件、中繼光學系統13、SLM 14、自入射光學系統21至微透鏡陣列25為止的光學構件、以及自照明孔徑光闌26至聚光光學系統32為止的光學系統。照明光學系統ILS的各光學構件支持於未圖示的框架。

並且，在主控制系統35上連接有：輸入輸出裝置34，例如在與主機電腦（未圖示）之間授受標線片R的照明條件等資訊；運算裝置40，求出用以獲得作為目標的光量分布的SLM 14的各鏡面組件16的傾斜角以及選自繞射光學元件群19A～19C中的DOE的種類；以及記憶裝置39。運算裝置40亦可為構成主控制系統35的電腦的軟體上的功能。照明裝置8構成為包含光源10、照明光學系統ILS、輸入輸出裝置34、照明控制部36、運算裝置40以及記憶裝置39。

在來自照明光學系統ILS的照明光IL下，標線片R的照明區域內的圖案經由兩側（或在晶圓側為單側）遠心（telecentric）的投影光學系統PL，以規定的投影倍率（例如1/4、1/5等）投影至晶圓W的一個攝影區域的曝光區域。照明光瞳面IPP與投影光學系統PL的光瞳面（與射出光瞳成共軛的面）成共軛，在投影光學系統PL的光瞳面上設置有孔徑光闌AS。晶圓W包含以規定厚度在矽等的基材的表面上塗佈有光阻劑（感光材料）者。

而且，標線片R是吸附保持於標線片平台RST的上表面，標線片平台RST是可沿著Y方向以固定速度移動，且至少可沿著X方向、Y方向及θz方向移動而載置於未圖示的標線片基底的上表面（與XY平面平行的面）。標線片平台RST的二維位置是藉由未圖示的雷射干涉儀來測量，根據該測量資訊，主控制系統35經由包含線性馬達等的驅動系統37來控制標線片平台RST的位置及速度。

另一方面，晶圓W經由晶圓固持器（未圖示）吸附保持於晶圓平台WST的上表面，晶圓平台WST在未圖示的晶圓基底的上表面（與XY平面平行的面）上可沿著X方向、Y方向移動，並且可沿著Y方向以固定速度移動。晶圓平台WST的二維位置是藉由未圖示的雷射干涉儀或編碼器（encoder）來測量，根據該測量資訊，主控制系統35經由包含線性馬達等的驅動系統38來控制晶圓平台WST的位置及速度。再者，亦可包括用以進行標線片R及晶圓W的校準（alignment）的校準系統（未圖示）。

藉由曝光裝置EX進行晶圓W的曝光時作為基本動作，主控制系統35自曝光資料檔案讀出標線片R的照明條件，將所讀出的照明條件設定於照明控制部36。接著，藉由晶圓平台WST的移動（步進（step）移動），晶圓W移動至掃描開始位置。其後，開始光源10的發光，一面利用標線片R的圖案之藉由投影光學系統PL而形成的像來對晶圓W進行曝光，一面經由標線片平台RST以及晶圓平台WST將投影倍率作為速度比而同步地移動標線片R以及晶圓W，藉此將標線片R的圖案像掃描曝光至晶圓W的一個攝影區域。藉由如此重複晶圓W的步進移動與掃描曝光的步進及掃描（step and scan）動作，在最佳照明條件下將標線片R的圖案的像曝光至晶圓W的全部攝影區域。

其次，參照圖29的流程圖，說明如下動作的一例：在曝光裝置EX中，於照明光瞳面IPP（入射面25I）上將經最佳化的光量分布（光瞳形狀）設定於標線片R。該動作是藉由主控制系統35來控制。首先，在圖29的步驟102中，將標線片R載入（load）至圖25的標線片平台RST，自輸入輸出裝置34經由主控制系統35對運算裝置40輸入如下資訊，即，對形成於標線片R上的元件圖案而言計算上經最佳化的照明光瞳面IPP（或入射面25I）上的光量分布（目標光量分布）的資訊。所輸入的資訊亦記錄於記憶裝置39內的曝光資料檔案中。此處，當在圖26（B）的照明光瞳面IPP之由σ值為1的圓周54所圍成的有效區域內，設定有沿著Y方向以及Z方向以間距Δy及Δz排列的多個格子點時，相對於規定的原點(ya, za)在Y方向上第m個且在Z方向上第n個格子點的Y方向及Z方向的座標(ym, zn)表示如下。再者，在第2實施形態中，間距Δy及Δz相等，但亦可不同。並且，間距Δy、Δz設定得小於圖28（A）的最小點圖案53A的直徑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是大於SLM 14的鏡面組件16的排列數的整數。此時，作為一例，該目標光量分布是以位於照明光瞳面IPP的有效區域內的座標(ym, zn)的全部格子點上的光強度TE(ym, zn)的集合來表示。作為一例，光強度TE(ym, zn)是以有效區域內的累計值達到1的方式而標準化。該目標光量分布設為例如圖26（B）的光量分布55。光量分布55亦在下述圖30（A）及圖30（B）中以虛線表示。

在第2實施形態中，當將座標(ym, zn)的格子點視為畫素時，以光強度TE(ym, zn)表示的目標光量分布亦可視為目標圖像。在下一個步驟104中，主控制系統35自例如記憶裝置39中所記憶的曝光資料檔案，讀出位於圖28（A）的SLM 14的排列區域52A、52B、52C內的第j組（j=1、2、3）的鏡面組件16的群組的位置資訊（位置PN1、PN2、PN的編號N1、N2、N），將所讀出的位置資訊設定於照明控制部36的控制部。主控制系統35將該編號N1、N2、N、式（2A）及式（2B）的照明光瞳面IPP上的座標(ym, zn)、藉由來自鏡面組件16的反射光而形成的點圖案53A～53D的直徑d1～d4以及點圖案53A～53D內的平均光強度（或其相對值）的資訊亦設定於運算裝置40。

在下一個步驟106中，運算裝置40假設將藉由來自SLM 14的N個鏡面組件16的反射光而形成於入射面25I（進而照明光瞳面IPP）上的點圖案的中心位置(yi, zi)及直徑Di（i=1～N）設定為規定的初始值。該中心位置(yi, zi)的值設定為以式（2A）及式（2B）表示的有效區域內的格子點的座標(ym, zn)（m=0～M1、n=0～M2）中的任一者，直徑Di設定為直徑d1～d4中的任一者。再者，事實上，藉由來自SLM 14的排列區域52A～52C內的各鏡面組件16的反射光而形成的點圖案的直徑為共同，但在該步驟106中，藉由來自SLM 14的全部的鏡面組件16的反射光而形成的點圖案的直徑Di，是假設為彼此獨立地設定為可變範圍（此處為d1～d4）內的任意值。該直徑Di的初始值可為可變範圍內的任意組合。再者，在該階段，亦可僅使第1個點圖案～第N個點圖案分別對應於SLM 14的第1個鏡面組件16～第N個鏡面組件16而記憶。

在下一個步驟108中，運算裝置40根據步驟106中所設定的N個點圖案的中心位置(yi, zi)及其直徑Di，計算以入射面25I的有效區域內的座標(ym, zn)表示的全部的格子點的光強度D1E(ym, zn)（設定光量分布）。光強度D1E(ym, zn)亦是以有效區域內的累計值達到1的方式而標準化。在第2實施形態中，作為一例，將具有光強度TE(ym, zn)（目標光量分布）與光強度D1E(ym, zn)（設定光量分布）的差分資訊的目標函數f定義如下。 f=ΣΣ{TE(ym, zn)-D1E(ym, zn)}² （3）

關於式（3）的整數m、n的累計是關於入射面25I（照明光瞳面IPP）的有效區域內的全部格子點來進行。再者，亦可將式（3）的右邊的平方根等設為目標函數f。在下一個步驟110中，運算裝置40判定由式（3）計算出的目標函數f是否小於或等於規定的容許值。該容許值預先自例如輸入輸出裝置34經由主控制系統35而設定於運算裝置40中。當目標函數f大於該容許值時，動作進入至步驟112，運算裝置40變更步驟106（或前面的步驟112）中所設定的N個點圖案的中心位置(yi, zi)及/或直徑Di（i=1～N）的值。在該步驟112中，藉由來自SLM 14的全部的鏡面組件16的反射光而形成的點圖案的直徑Di可彼此獨立地設定為可變範圍（此處為d1～d4）內的任意值。

其後，進入至步驟108，運算裝置40根據步驟112中所變更的N個點圖案的中心位置(yi, zi)及其直徑Di，計算入射面25I的有效區域內的全部的格子點的光強度D1E(ym, zn)（設定光量分布），並根據式（3）計算目標函數f。在下一個步驟110中，運算裝置40判定所計算出的目標函數f是否小於或等於上述容許值。並且，當目標函數f大於該容許值時，進而重複步驟112、步驟108、步驟110的動作。另一方面，當在步驟110中，目標函數f小於或等於該容許值時，即當設定光量分布大致成為目標光量分布時，動作進入至步驟114。

將在步驟110中目標函數f小於或等於該容許值時，位於圖30（A）的入射面25I（照明光瞳面IPP）上的有效區域內的各座標(ym, zn)的格子點的光強度D1E(ym, zn)的集合，設為第1設定光量分布56。再者，圖30（A）及圖30（B）的光量分布是藉由運算裝置40而假想計算出的分布。圖30（A）中，SLM 14的各鏡面組件16可藉由其反射光而在入射面25I上形成直徑d1～d4的點圖案53A～53D中的任意點圖案。

圖31（A）是關於形成有圖30（A）的第1設定光量分布56的全部（N個）點圖案，將其直徑Di及與其相對應的SLM 14的鏡面組件16的排列編號i（i=1～N）加以匯總的圖。根據鏡面組件16的排列編號i，對相對應的點圖案的入射面25I上的中心位置(yi, zi)（任一座標(ym, zn)）進行特別指定。接著，在步驟114中，運算裝置40將形成有第1設定光量分布56的N個點圖案，例如以直徑Di的偏差的和成為最小的方式，分群（cluster）成3個群組，所述3個群組分別包含與圖28（A）的SLM 14的3個排列區域52A、52B、52C內的鏡面組件16的個數相同的數量的點圖案。作為此時的分群，例如可使用非階層分群方法之一即K平均（K-means）法（分割最佳化方法）。例如將3個群組內的直徑Di的重心點（或眾數（mode）等）與該群組內的各點圖案的直徑的差分的平方和設為各群組的評價函數，以該些3個評價函數的和達到最小的方式進行分群。藉由分群，可容易且準確地將點圖案分成3個群組。

圖31（B）是表示將圖31（A）的N個點圖案的直徑Di，藉由該分群而分成第1群組52D、第2群組52E及第3群組52F的結果的一例。圖31（B）中，各群組52D、52E、52F的橫軸的編號i的值I1～I2、I3～I4、I5～I6表示與屬於各群組52D、52E、52F中的點圖案相對應的SLM 14的鏡面組件16的排列編號的範圍。藉由該鏡面組件16的排列編號的值I1～I2等，對相對應的點圖案的入射面25I上的中心位置(yi, zi)進行特別指定。在該示例中，作為屬於群組52D、52E、52F中的點圖案的直徑Di，頻度最高的值分別是d2、d1、d4。

再者，在步驟114中，亦可藉由分群以外的方法，例如藉由僅將圖像（設定光量分布）分成3個群組等的方法，將點圖案分為3個群組52D、52E、52F。在下一個步驟116中，運算裝置40利用群組內平均值Dj（j=1、2、3）置換屬於3個群組52D、52E、52F中的點圖案的直徑Di。作為一例，該群組內平均值Dj是各群組內的直徑Di的眾數。其結果為，圖31（B）的群組52D、52E、52F內所共同化的直徑Dj成為圖31（C）所示的d2、d1、d4。再者，圖31（C）的橫軸的排列編號i是自圖28（A）的SLM 14的第1個鏡面組件16至第N個鏡面組件16的排列編號。

在圖30（A）的第1設定光量分布56中，若利用共同化的直徑Dj置換屬於群組52D、52E、52F中的點圖案的直徑Di，則可獲得圖30（B）的第2設定光量分布56A。在下一個步驟118中，運算裝置40將屬於圖31（B）的第j個（j=1、2、3）群組52D、52E、52F中的點圖案（與I1～I2、I3～I4、I5～I6號的鏡面組件16相對應的點圖案）的中心位置(yji, zji)以及所共同化的直徑Dj，設定為如下點圖案的中心位置(yji, zji)以及所共同化的直徑Dj，所述點圖案是藉由圖30（B）（或圖28（A））的SLM 14的第j個排列區域52A、52B、52C內的鏡面組件16（第j組的鏡面組件群）的反射光而形成於入射面25I上。這意味著在圖31（C）的橫軸（鏡面組件16的排列編號i）上，將與圖31（B）的第j個群組52D、52E、52F相對應的區域視為第j個排列區域52A、52B、52C。

此時，在圖30（B）中，藉由經SLM 14的第1個排列區域52A內的鏡面組件16A3～16A5所反射的照明光而形成於入射面25I（進而照明光瞳面IPP，以下同樣）的位置PA3～PA5的點圖案53B的直徑共同為d2，藉由經第2個排列區域52B內的鏡面組件16B3～16B5所反射的照明光而形成於入射面25I的位置PB3～PB5的點圖案53A的直徑共同為d1，藉由經第3個排列區域52C內的鏡面組件16C3～16C5所反射的照明光而形成於入射面25I的位置PC3～PC5的點圖案53D的直徑共同為d4。在第2實施形態中，點圖案的中心位置(yji, zji)可利用圍繞著相對應的鏡面組件16的兩個軸的傾斜角來設定，所共同化的直徑Dj（d1～d4）可藉由發散角可變部18來設定。

在下一個步驟120中，運算裝置40計算圖30（B）的第2設定光量分布56A上的座標(ym, xn)的各格子點的光強度D2E(ym, zn)。進而，利用該光強度D2E(ym, zn)置換式（3）的光強度D1E(ym, zn)而計算目標函數f1。接著，將藉由在步驟118中所設定的第j個（j=1～3）排列區域52A～52C內的各鏡面組件16而形成於入射面25I的點圖案的中心位置(yji, zji)以及直徑Dj（j=1～3）作為初始值，對點圖案的中心位置(yji, zji)以及直徑Dj的值進行微調整，以使該目標函數f1變小。此時，與各排列區域52A～52C內的鏡面組件16相對應的點圖案的直徑Dj僅可共同地在d1～d4中進行調整。如此一來將在入射面25I上設定的光量分布設為第3設定光量分布56B。

藉由該步驟120，可使形成於入射面25I上的光量分布更進一步接近目標光量分布。再者，該步驟120可省略。在下一個步驟122中，運算裝置40將與步驟120中所確定的SLM 14的各排列區域52A～52C內的鏡面組件16相對應的點圖案的中心位置(yji, zji)以及共同的直徑Dj的值（經最佳化的照明條件的資訊），經由主控制系統35記錄於記憶裝置39內的曝光資料檔案中。再者，圍繞著各鏡面組件16上的兩個軸的傾斜角與相對應的點圖案的入射面25I上的中心位置(yji, zji)的關係為已知，共同的直徑Dj的值（d1～d4）對應於圖27的DOE 19A1～19A3等，因此作為該經最佳化的照明條件的資訊，亦可使用圍繞著各排列區域52A～52C內的鏡面組件16的兩個軸的傾斜角、以及設定於與排列區域52A～52C相對應的區域51A～51C內的DOE 19A1～19A3等的種類（包括直通）。該經最佳化的照明條件的資訊亦被供給至照明控制部36內的控制部。

照明控制部36內的控制部經由SLM控制系統17，將圍繞著SLM 14的排列區域52A～52C內的各鏡面組件16的兩個軸的傾斜角設定為該經最佳化的照明條件，且經由驅動機構20，在與排列區域52A～52C相對應的區域51A～51C配置與該經最佳化的點圖案的直徑Dj相對應的繞射光學元件群19A～19C內的DOE（包括直通）。藉此，照明光學系統ILS的照明條件對標線片R的圖案而言進行了最佳化。

在下一個步驟124中將未曝光的晶圓W載入至晶圓平台WST，在下一個步驟126中開始來自光源10的照明光IL的照射，在步驟128中進行晶圓W的曝光。此時，照明條件對標線片R而言已最佳化，因此可將標線片R的圖案的像高精度地曝光至晶圓W的各攝影區域。並且，亦可在步驟128中開始曝光前，藉由照明控制部36內的特性測量部，取入攝像元件24的攝像信號而測量入射面25I（照明光瞳面IPP）的光量分布。當該測量的結果為，所設定的光量分布與目標光量分布的差（或特定部分的差）超過規定的容許範圍時，照明控制部36內的控制部例如以對來自SLM 14的排列區域52A～52C內的各鏡面組件16的點圖案的位置進行微調整的方式，調整圍繞著各鏡面組件16的兩個軸的傾斜角。此外，亦可根據需要，針對排列區域52A～52C中的每個排列區域更換設定於區域51A～51C的DOE的種類，針對排列區域52A～52C中的每個排列區域調整點圖案的直徑。藉此，例如即使在光瞳形狀藉由照明光IL的照射能量而發生變化的情形時，亦可例如實時（real time）地使照明條件最佳化，從而高精度地進行曝光。

第2實施形態的效果等如以下所述。

第2實施形態的曝光裝置EX包括照明裝置8，所述照明裝置8經由SLM 14所包含的多個鏡面組件16（光學組件）對標線片面Ra（被照射面）照射光。並且，藉由照明裝置8，在照明光瞳面IPP（第1面）上形成作為圖像的光量分布的方法，亦可視為圖像形成方法。該光量分布形成方法（圖像形成方法）包括：步驟102，設定照明光瞳面IPP上的目標光量分布55（目標圖像）；以及步驟106～112，關於N個（N為大於K的整數，K為大於或等於2的整數）點圖案53A等（局部區域），改變其在照明光瞳面IPP上的位置（中心位置）的N個值(yi, zi)及其直徑的N個值Di，求出該位置的N個第1值(yi, zi)及其直徑的N個值Di，以使將該N個點圖案53A等排列於照明光瞳面IPP上而獲得的第1設定光量分布56（第1圖像）與該目標光量分布的誤差所對應的目標函數f的值變小，該N個點圖案53A等被分成3個（K=3的情況）群組，可分別控制該些群組在照明光瞳面IPP上的位置，且可針對每個群組控制作為點圖案的狀態的一例的直徑。此外，該光量分布形成方法（圖像形成方法）包括步驟114、步驟116，根據其直徑的N個值Di，求出該3個群組中每個群組的直徑的第2值Dj及其位置的第2值(yji, zji)。

並且，照明裝置8包括：輸入輸出裝置34，輸入照明光瞳面IPP上的目標光量分布（目標圖像）的資訊；SLM 14，包括N個鏡面組件16，可將來自光源10的光分別導入至照明光瞳面IPP的位置可變的點圖案53A等（局部區域）中，並且可分成3個（K=3）排列區域52A～52C內的鏡面組件群；3個繞射光學元件群19A～19C（濾光部），針對每個群組，控制藉由3個鏡面組件群而導入至照明光瞳面IPP的3個群組的點圖案53A等的直徑；運算裝置40，根據將N個點圖案53A等排列於照明光瞳面IPP上而獲得的第1設定光量分布（第1圖像）與目標光量分布的誤差，求出點圖案53A等的位置的N個第1值及直徑的N個值Di，根據直徑Di的N個值將N個點圖案分成3個群組52D～52F，求出共同的值Dj作為3個群組中每個群組的直徑Di的值；以及聚光光學系統32，將3個鏡面組件中的每個鏡面組件相對應的點圖案的位置設定為該第1值，將直徑設定為Dj，利用來自形成於照明光瞳面IPP上的第2設定光量分布的光對標線片面Ra進行照明。

根據第2實施形態，關於點圖案的狀態的變數即直徑，可針對與排列區域52A～52C相對應的3個群組中的每個群組進行控制，因此其直徑的值的數量為3個（K=3的情況），但若自一開始將其直徑的值的數量設為3個，則亦存在其直徑的值例如與初始值幾乎無變化的情況。因此，在步驟106及步驟112中，其直徑的值的數量設為多於3個的N個來緩和條件，根據該N個值求出3個值，藉此可有效且準確地求出其直徑的值，從而可在照明光瞳面IPP上設定與目標光量分布（目標圖像）相近的光量分布（圖像）。

再者，在第2實施形態中，在步驟106及步驟112中，將點圖案的直徑的值的數量設為與鏡面組件16的數量相同的N個，但亦可將該點圖案的直徑的值的數量設為N1個（N1為小於或等於N且大於K的整數）。這意味著例如將鏡面組件16的陣列分成大致N/2個群組，將與各群組內的鏡面組件16相對應的點圖案的直徑設定為共同的值（d1～d4）。

並且，第2實施形態的照明方法包括：利用藉由第2實施形態的照明裝置8而進行的光量分布形成方法（圖像形成方法），在照明光瞳面IPP上根據目標光量分布形成來自光源10的光的光量分布；以及經由聚光光學系統32，將來自照明光瞳面IPP的光導入至標線片面Ra。此外，第2實施形態的曝光方法是使用該照明方法。

而且，第2實施形態的曝光裝置EX是利用曝光用的照明光IL對標線片R的圖案進行照明，且利用照明光IL經由該圖案及投影光學系統PL對晶圓W（基板）進行曝光，該曝光裝置EX中包括第2實施形態的照明裝置8，藉由照明裝置8，利用照明光IL對該圖案進行照明。根據第2實施形態，可容易地在最佳化的照明條件下對標線片R的圖案進行照明，因此可高精度地將標線片R的圖案的像曝光至晶圓W。

再者，在上述第2實施形態中，為了設定入射面25I或照明光瞳面IPP上的光強度分布（光量分布），使用可控制圍繞著多個鏡面組件16的正交的兩個軸的傾斜角的SLM 14。然而，當使用包括可分別控制反射面的法線方向的位置的多個鏡面組件的陣列的空間光調變器來代替SLM 14時，亦可應用上述第2實施形態。此外，當使用例如包括可分別控制所入射的光的狀態（反射角、折射角、透過率等）的多個光學組件的任意的光調變器來代替SLM 14時，亦可應用上述第2實施形態。

並且，在上述第2實施形態中，使用點圖案的直徑（或寬度）作為關於點圖案的每個群組的狀態的變數。然而，作為關於該狀態的變數，亦可使用光量。此時，只要使用將透光率各不相同的多個ND濾光片連結而成的光學構件群，代替繞射光學元件群19A～19C即可。此外，亦可設為能夠同時調整點圖案的直徑與光量。並且，在上述第2實施形態中，發散角可變部18設為包括繞射光學元件群19A～19C，但發散角可變部18亦可使用微透鏡陣列等折射光學元件的陣列或鏡面陣列等反射光學元件的陣列，代替繞射光學元件。

並且，在上述第2實施形態中，發散角可變部18的繞射光學元件群的設置面與鏡面組件16的陣列的平均配置面是關於中繼光學系統13成大致共軛，但發散角可變部18的繞射光學元件群的設置面亦可為自關於中繼光學系統13的鏡面組件16的陣列的平均配置面的共軛面偏離的位置。例如，在圖25的示例中，亦可在中繼光學系統13與鏡面組件16的陣列之間的光路中配置發散角可變部18。

並且，在上述第2實施形態中，作為光學積分器，使用圖25的波前分割型的積分器即微透鏡陣列25。然而，作為光學積分器，亦可使用作為內面反射型的光學積分器的桿型積分器。並且，當使用上述第2實施形態的曝光裝置EX或曝光方法製造半導體元件等電子元件（微元件）時，該電子元件如圖32所示，經由如下步驟來製造：步驟221，進行元件的功能與性能設計；步驟222，根據該設計步驟製作遮罩（標線片）；步驟223，製造作為元件的基材的基板（晶圓）；基板處理步驟224，包括藉由上述第2實施形態的曝光裝置EX或曝光方法而將遮罩的圖案曝光至基板的步驟、對經曝光的基板進行顯影的步驟、以及經顯影的基板的加熱（熟化（cure））及蝕刻步驟等；元件組裝步驟（包括切割（dicing）步驟、接合（bonding）步驟、封裝（package）步驟等加工製程）225；以及檢查步驟226等。

換而言之，上述元件的製造方法包括如下步驟：使用上述第2實施形態的曝光裝置EX或曝光方法，經由遮罩的圖案對基板（晶圓W）進行曝光；以及對該經曝光的基板進行處理（即：顯影步驟，對基板的抗蝕劑進行顯影，在該基板的表面上形成與該遮罩的圖案相對應的遮罩層；以及加工步驟，經由該遮罩層對該基板的表面進行加工（加熱及蝕刻等））。 藉由該元件製造方法，可高精度地對標線片的圖案進行曝光，因此可高精度地製造電子元件。再者，本發明亦可應用於例如美國專利申請公開第2007/242247號說明書、或歐洲專利申請公開第1420298號說明書等中所揭示的液浸型曝光裝置。此外，本發明亦可應用於步進（stepper）型的曝光裝置。

並且，本發明並不限定於應用於半導體元件的製造製程，亦可廣泛應用於例如液晶顯示元件、電漿顯示器等的製造製程，或攝像元件（CMOS型、CCD等）、微機械、微機電系統（Micro electromechanical Systems：MEMS）、薄膜磁頭及DNA晶片等各種元件（電子元件）的製造製程。

如上所述，本發明並不限於上述第2實施形態，在未脫離本發明的主旨的範圍內可採用各種構成。

1‧‧‧光束輸送部2‧‧‧光強度均勻化構件2a‧‧‧透鏡陣列2b、7、13、22‧‧‧中繼光學系統3、3a‧‧‧繞射光學元件（發散角賦予構件）4‧‧‧再成像光學系統4a‧‧‧前側透鏡群4b‧‧‧後側透鏡群5‧‧‧空間光調變器5a、16、16A1～16A5、16B1～16B5、16C1～16C5‧‧‧鏡面組件5b‧‧‧基座5c‧‧‧驅動部6、6a、6b‧‧‧1/2波長板（偏光構件）8a‧‧‧入射面8A‧‧‧微型複眼透鏡（光學積分器）9‧‧‧偏光變換單元10‧‧‧光源10A‧‧‧聚光光學系統11‧‧‧光束擴展器11A‧‧‧遮罩遮簾12‧‧‧偏光光學系統12A‧‧‧成像光學系統13a、13b‧‧‧透鏡14‧‧‧SLM15‧‧‧驅動基板部17‧‧‧SLM控制系統18‧‧‧發散角可變部19A～19C、19A1～19A3、19B1～19B3、19C1～19C3‧‧‧DOE20‧‧‧驅動機構20A～20C‧‧‧可動部21‧‧‧入射光學系統21p～28p‧‧‧光強度分布22a‧‧‧第1透鏡系統22b‧‧‧第2透鏡系統23‧‧‧聚光透鏡24‧‧‧攝像元件25‧‧‧微透鏡陣列25I‧‧‧入射面26‧‧‧照明孔徑光闌28‧‧‧第1中繼透鏡29‧‧‧標線片遮簾30‧‧‧第2中繼透鏡31‧‧‧光路彎曲用的鏡面32‧‧‧聚光光學系統34‧‧‧輸入輸出裝置35‧‧‧主控制系統36‧‧‧照明控制部37、38‧‧‧驅動系統39‧‧‧記憶裝置40‧‧‧運算裝置50‧‧‧照明區域51A～51C‧‧‧區域52A～52C‧‧‧排列區域52D～52F‧‧‧群組53A～53D、57A～57D‧‧‧點圖案54‧‧‧圓周55‧‧‧光量分布56‧‧‧第1設定光量分布56A‧‧‧第2設定光量分布56B‧‧‧第3設定光量分布91‧‧‧修正構件92‧‧‧偏光變換構件92a‧‧‧入射側的面92aa‧‧‧較該階差更靠+x方向側的半圓狀的面92ab‧‧‧較階差更靠-x方向側的半圓狀的面AS‧‧‧孔徑光闌AX、AXI‧‧‧光軸BM‧‧‧光束監視器BS、BS1‧‧‧分束器CR‧‧‧控制系統DTr、DTw‧‧‧光瞳強度分布測量部d1～d4‧‧‧直徑EX‧‧‧曝光裝置F1、F2、F11、F12、F21～F24‧‧‧光束HP1‧‧‧受光面IL、IL1～IL4‧‧‧照明光ILS‧‧‧照明光學系統IPP‧‧‧光瞳面L1～L4‧‧‧光線LS‧‧‧光源M‧‧‧遮罩M1‧‧‧光路彎曲用的鏡面MR1～MR3‧‧‧光路彎曲鏡面MS‧‧‧遮罩平台PL‧‧‧投影光學系統P1、PN、PN1、PN2、PA、PA1～PA5、PB1～PB5‧‧‧位置P21a～P21d、P22a～P22d、P31a～P31d、P32a～P32d、P41a～P41d、P42a～P42d、P51a～P51d、P52a～P52d、P61a～P61d、P62a～P62d、P71a～P71d、P72a～P72d、P81a～P81d、P82a～P82d、P91a～P91d、P92a～P92d‧‧‧面光源R‧‧‧標線片Ra‧‧‧標線片面RST‧‧‧標線片平台R1‧‧‧有效反射區域R11‧‧‧第1區域R12‧‧‧第2區域R21a～R21d、R22a～R22d、R31a～R31d、R32a～R32d、R41a～R41d、R42a～R42d、R51a～R51d、R52a～R52d、R61a～R61d、R62a～R62d、R71a～R71d、R72a～R72d、R81a～R81d、R82a～R82d、R91a～R91d、R92a～R92d‧‧‧光瞳區域S11‧‧‧第1鏡面組件群S12‧‧‧第2鏡面組件群S40～S48、S50～S56、102～128、221～226‧‧‧步驟SEa～SEd‧‧‧鏡面組件SP1～SP4‧‧‧規定的光強度分布TE、D1E‧‧‧光強度W‧‧‧晶圓WS、WST‧‧‧晶圓平台

圖1是概略性地表示實施形態的曝光裝置的構成的圖。 圖2是說明空間光調變器的構成以及作用的圖。 圖3是空間光調變器的主要部分的局部立體圖。 圖4是直線狀地展開表示自透鏡陣列至微型複眼透鏡的入射面為止的光路的圖。 圖5是表示向繞射光學元件入射的各光束的區域以及偏光狀態的圖。 圖6是表示向空間光調變器入射的各光束的區域以及偏光狀態的圖。 圖7是表示繞射光學元件以及偏光變換單元自光路退避時所獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖8是概略性地表示偏光變換單元中的偏光變換構件的特徵性的面形狀的立體圖。 圖9是表示光路中配置有繞射光學元件以及偏光變換單元時所獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖10是表示光路中配置有其他繞射光學元件的狀態的圖。 圖11是表示在圖10的狀態下獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖12是表示以僅作用至一部分傳播光束的方式配置有繞射光學元件的狀態的圖。 圖13是表示在圖12的狀態下獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖14是表示圖4的構成中繞射光學元件沿著1個平面賦予發散角時獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖15是表示圖10的構成中繞射光學元件沿著1個平面賦予發散角時獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖16是表示圖12的構成中繞射光學元件沿著1個平面賦予發散角時獲得的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖17是表示包括四極狀且徑方向偏光狀態的外側面光源以及四極狀且周方向偏光狀態的內側面光源的八極狀的光瞳強度分布的圖。 圖18是表示利用3個1/2波長板來形成與圖9相同的光瞳強度分布的示例的圖。 圖19是示意性地表示藉由發散角賦予構件的作用而形成具有所需的光束剖面的光瞳強度分布的情況的圖。 圖20是表示以入射光軸以及射出光軸與空間光調變器的排列面形成小於45度的角度的方式而構成的示例的主要部分構成的圖。 圖21是表示在空間光調變器的被照射面側配置有繞射光學元件的示例的主要部分構成的圖。 圖22（A）～圖22（C）是表示使入射至偏光構件的光束的光強度分布不均勻的示例的圖。 圖23是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。 圖24是表示液晶顯示元件等液晶元件的製造步驟的流程圖。 圖25是表示第2實施形態的一例的曝光裝置的概略構成的圖。 圖26（A）是表示圖25中的空間光調變器的鏡面組件的陣列的一部分的放大立體圖，圖26（B）是表示圖25中的入射面（照明光瞳面）的光量分布的一例的圖。 圖27是表示圖25中的3組繞射光學元件群的配置的圖。 圖28（A）是表示藉由來自空間光調變器的多個鏡面組件的反射光而形成於入射面（照明光瞳面）的點圖案（dot pattern）的示例的圖，圖28（B）是表示點圖案的另一例的圖。 圖29是表示設定光瞳形狀為目標形狀而進行曝光的動作的一例的流程圖。 圖30（A）是表示已緩和關於藉由來自鏡面組件的陣列的反射光所形成的點圖案的直徑的條件時，形成於入射面（照明光瞳面）上的光量分布的一例的圖，圖30（B）是表示將圖30（A）的點圖案分群（clustering）成3個群組時形成於入射面（照明光瞳面）上的光量分布的一例的圖。 圖31（A）是表示已緩和關於點圖案的直徑的條件時所獲得的來自N個鏡面組件的點圖案的直徑d的分布的一例的圖，圖31（B）是表示將圖31（A）的點圖案的直徑的分布分群成3個群組的狀態的圖，圖31（C）是表示將圖31（B）的3個群組的點圖案的直徑設定為相同值的狀態的圖。 圖32是表示電子元件的製造步驟的一例的流程圖。

2‧‧‧光強度均勻化構件

2a‧‧‧透鏡陣列

2b、7‧‧‧中繼光學系統

3、3a‧‧‧繞射光學元件(發散角賦予構件)

4‧‧‧再成像光學系統

4a‧‧‧前側透鏡群

4b‧‧‧後側透鏡群

5‧‧‧空間光調變器

6‧‧‧1/2波長板(偏光構件)

8a‧‧‧入射面

9‧‧‧偏光變換單元

91‧‧‧修正構件

92‧‧‧偏光變換構件

AX‧‧‧光軸

F1、F11、F12‧‧‧光束

Claims (24)

1. 一種照明光學系統，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括：空間光調變器，包括排列於規定面上且被個別地控制的多個光學組件，將光強度分布可變化地形成於上述照明光學系統的照明光瞳；發散角賦予構件，配置於包含與上述規定面成光學共軛的面的共軛空間內，對入射光束賦予發散角而射出；以及偏光構件，配置於包含上述規定面的規定空間或上述共軛空間內，使得經由光路傳播的傳播光束中的一部分光束的偏光狀態發生變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件配置於作為上述照明光學系統的照明光路內的面的第1面上，通過上述第1面的來自上述光源的光入射至上述空間光調變器。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件配置於作為上述照明光學系統的照明光路內的面的第1面上，通過上述第1面的來自上述光源的光入射至上述發散角賦予構件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件配置於與上述規定面成光學共軛的面上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述發散角賦予構件僅配置於經由上述光路傳播的上述傳播光束中的至少一部分光束所行進的第1光路中，且具有平行光束入射時變換為具有規定的上述發散角的發散光束而射出的特性。
6. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述發散角賦予構件包括：第1區域，具有平行光束入射時變換為具有第1發散角的第1發散光束而射出的特性；以及第2區域，具有上述平行光束入射時變換為具有大於上述第1發散角的第2發散角的第2發散光束而射出的特性。
7. 如申請專利範圍第6項所述之照明光學系統，更包括：光強度分布設定部，配置於上述發散角賦予構件的入射側的光路中，形成入射至上述第2區域的光強度強於入射至上述第1區域的光強度的光強度分布。
8. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中自上述發散角賦予構件射出上述發散角各不相同的多個光束，上述發散角不同的上述多個光束在與上述照明光學系統的光軸橫切的面上通過各不相同的位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述發散角賦予構件可更換為特性不同的其他發散角賦予構件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之照明光學系統，其中當平行光束入射至上述發散角賦予構件時，自上述發散角賦予構件射 出的光束的上述發散角之在與上述照明光學系統的光軸橫切的面上的分布設為第1發散角分布，當上述平行光束入射至上述其他發散角賦予構件時，自上述其他發散角賦予構件射出的光束的發散角之在與上述照明光學系統的光軸橫切的面上的分布設為第2發散角分布時，上述第1發散角分布及第2發散角分布為各不相同的分布。
11. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件包括：第1偏光元件，使所入射的第1光束變為第1偏光狀態的光；以及第2偏光元件，使所入射的第2光束變為第2偏光狀態的光；且上述第2光束與上述第1光束並列。
12. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件對所入射的光束中的第1偏光成分與不同於上述第1偏光成分的偏光狀態的第2偏光成分賦予相位差。
13. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件包括：波長板，僅配置於上述傳播光束中的一部分光束所行進的第1光路中。
14. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中上述偏光構件包括：旋光元件，僅配置於上述傳播光束中的一部分光束所行進的第1光路中。
15. 如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，更包括：光學積分器；上述偏光構件配置於上述光源與上述光學積分器之間的光路中。
16. 一種曝光裝置，其特徵在於：包括用以對規定圖案進行照明的如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之照明光學系統，且將上述規定圖案曝光至感光性基板。
17. 如申請專利範圍第16項所述之曝光裝置，更包括：投影光學系統，將上述規定圖案的像形成於上述感光性基板上，且上述照明光瞳是與上述投影光學系統的孔徑光闌成光學共軛的位置。
18. 一種元件製造方法，其特徵在於包括：利用如申請專利範圍第16項或第17項所述之曝光裝置，將上述規定圖案曝光至上述感光性基板；對轉印有上述規定圖案的上述感光性基板進行顯影，將與上述規定圖案相對應的形狀的遮罩層形成於上述感光性基板的表面；以及經由上述遮罩層對上述感光性基板的表面進行加工。
19. 一種照明光學系統，利用來自光源的光對被照射面進行照明，其特徵在於包括： 輸入裝置，輸入第1面上的目標圖像的光量分布資訊；空間光調變器，包括N個光學組件，上述N個光學組件可將來自上述光源的光分別導入至上述第1面的位置可變的局部區域，並且可分成K個光學組件群，其中K為大於或等於2的整數，N為大於K的整數；K個濾光部，對藉由上述K個光學組件群而導入至上述第1面的K個群組的每個群組，控制關於上述K個群組的上述局部區域的狀態的變數；運算裝置，根據在上述第1面上排列N個上述局部區域而獲得的第1圖像與上述目標圖像的誤差，求出上述局部區域的上述位置的N個第1值以及上述變數的N1個值，其中N1為小於或等於N且大於K的整數，且根據上述變數的N1個值將上述N個局部區域分成上述K個群組，求出共同的第2值作為上述K個群組中每個群組的上述變數的值；以及聚光光學系統，將與上述K個光學組件中的每個光學組件相對應的上述局部區域的上述位置，設定為上述第1值，將上述變數設定為上述第2值，利用來自形成於上述第1面上的第2圖像的光量分布的光對上述被照射面進行照明。
20. 如申請專利範圍第19項所述之照明光學系統，其中上述運算裝置為了根據上述變數的N1個值將上述N個局部區域分成 上述K個群組，將上述N個局部區域分別分群成上述變數的值的偏差較小的K個群組。
21. 如申請專利範圍第19項或第20項所述之照明光學系統，其中上述K個濾光部是K個濾光構件群，上述K個濾光構件群是在與上述光學組件的平均配置面成共軛的第2面或上述第2面附近的面上，配置於與上述K個光學組件群相對應的位置，且可分別彼此獨立地對光的發散角多階段地進行控制。
22. 如申請專利範圍第19項所述之照明光學系統，更包括：測量裝置，測量形成於上述第1面上的圖像的光量分布；且上述運算裝置根據上述測量裝置的測量結果，修正上述位置的上述第1值以及上述變數的上述第2值。
23. 如申請專利範圍第19項所述之照明光學系統，其中上述變數的N1個值為N個值。
24. 如申請專利範圍第19項所述之照明光學系統，其中上述光學組件是可控制圍繞著相交的2個軸的傾斜角的反射組件。

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