明区域IR入射的光束及从照明区域IR出射的光束的状态的说明图。
[0078]图2所示的曝光装置EX包括滚筒光罩DM、照明光学系统IL、投影光学系统PL、光分离部10、及偏转部件U。滚筒光罩DM具有圆筒面状的外周面(以下，称为圆筒面12)，形成有沿圆筒面12弯曲的反射型的光罩图案M。圆筒面12是围绕规定的中心线以规定半径弯曲而成的面，例如是圆柱或圆筒的外周面的至少一部分。滚筒光罩DM能够围绕旋转中心轴AXl(中心线)旋转。
[0079]照明光学系统IL经由投影光学系统PL的一部分通过照明光LI对滚筒光罩DM所保持的光罩图案M上的照明区域IR进行落射照明。照明光学系统IL包括:第I光学系统13，用于形成作为照明光LI的光源的光源像L0;和兼作为投影光学系统PL的一部分的第2光学系统14(其光轴为14a)。来自光源像LO的照明光LI通过光分离部10的通过部15而向第2光学系统14入射，并通过第2光学系统14而在偏转部件11的上侧的反射平面上偏转，而后照射到照明区域IR，上述的光分离部10由配置在投影光学系统PL的光瞳面上的凹面镜的母材、即硝材构成。投影光学系统PL包括光分离部10、配置在光分离部10与照明区域IR之间的光路中的第2光学系统(光学系统)14。
[0080]关于光分离部10，在图2中，光分离部10的从光轴14a起的上半部分是通过部(透过部)15，在此形成光源像LO(例如，通过复眼透镜而形成的许多的点光源像的集合)，详细情况将在后说明。此外，在图2中，光分离部10的光轴14a起的下半部分为凹面状的反射部16。
[0081]投影光学系统PL(包括第2光学系统14)通过将在照明区域IR产生的反射光束向衬底P投射而将在照明区域IR内显现出的光罩图案M的一部分的像投影到衬底P上。在以下的说明中，将通过照明光LI的照射而从光罩图案M产生并投射于衬底的光束适宜地称为成像光束L2。
[0082]在照明区域IR中产生的成像光束L2在偏转部件11的上侧的反射平面被偏转而向第2光学系统14入射，在通过第2光学系统14而在光分离部10的反射部16反射后，再度通过第2光学系统14而到达偏转部件11的下侧的反射平面。在偏转部件11的下侧的反射平面反射的成像光束L2在与照明区域IR共轭的位置处形成与在照明区域IR内显现的光罩图案M的一部分对应的中间像Im。该中间像Im通过配置在其后的投影光学系统(在图4中用附图标记PL2表示)而在衬底P上再成像。
[0083]另外，如图3所示，由于照明区域IR弯曲成圆筒面状，所以照明光LI的主光线Lla相对于照明区域IR的入射角能够根据圆筒面12的周向上的主光线Lla的入射位置而不同。这是为了使从照明区域IR产生的成像光束L2的各主光线L2a在与旋转中心轴AXl垂直的面内互相平行。
[0084]在本实施方式中，照明光学系统IL为了使得成像光束L2的各主光线L2a成为接近互相平行的状态(焦阑(Telecentric)状态)而构成为使在与旋转中心轴AXl垂直的面内主光线Lla为非平行的照明光LI照射到照明区域IR。即，照明光学系统IL为了使成像光束L2向投影光学系统PL的入射侧成为焦阑状态而将向照明区域IR入射的照明光LI构成为非焦阑状态。
[0085]为了形成这样的照明状态，照明光LI的各主光线Lla被设定成在圆筒面12与旋转中心轴AXl的中间位置(圆筒面12的半径的1/2位置附近)收敛。因此，该中间位置成为与照明光学系统IL的光瞳面(图2的光分离部10的通过部15)共轭的位置。
[0086]此外，与旋转中心轴AXl垂直的面内的成像光束L2的各主光线L2a的行进方向被设定成:例如相对于将各主光线L2a的照明区域IR上的产生位置与旋转中心轴AXl连接而成的连接线(径向)倾斜。这是因为，如图2所示，需要使照明光LI和成像光束L2在光分离部10的位置处隔着光轴14a而上下分离。因此，如图2所示，与旋转中心轴AXl垂直的面内的成像光束L2的各主光线L2a的行进方向相对于与第2光学系统14的光轴14a垂直的面(与纸面垂直)在该面(纸面)内以一定角度倾斜。
[0087]下面，更详细地说明处理装置U3(曝光装置EX)的构成。图4是示出曝光装置EX的构成的图。曝光装置EX包括:保持光罩图案M并能够围绕旋转中心轴AXl旋转的滚筒光罩DM(光罩保持部件)；支承衬底P并能够围绕旋转中心轴AX2旋转的旋转滚筒DP(衬底支承部件)。照明光学系统IL通过柯勒(Kohler)照明以均匀的亮度对滚筒光罩DM所保持的光罩图案M上的照明区域IR进行照明。
[0088]投影光学系统PL将从照明区域IR产生的成像光束L2向由旋转滚筒DP支承的衬底P上的投影区域PR投射，由此在衬底P上形成光罩图案M的一部分(照明区域IR内)的像。
[0089]图4所示的投影光学系统PL包括:第I投影光学系统PLl，用于形成照明区域IR内的光罩图案M的中间像Im;和第2投影光学系统PL2，用于将该中间像Im投影于衬底P。图4所示的第I投影光学系统PLl和第2投影光学系统PL2作为例如将圆形像场通过棱镜反射镜(偏转部件11，35)的上下反射平面分割而成的半像场型的反射折射式投影光学系统而以焦阑状态构成。
[0090]曝光装置EX是所谓的扫描曝光装置，其通过使滚筒光罩DM与旋转滚筒DP以规定的旋转速度比同步地旋转，能够将滚筒光罩DM所保持的光罩图案M的像连续地反复投影曝光于旋转滚筒DP所支承的衬底P的表面(沿着圆筒面弯曲的面)上。
[0091]滚筒光罩DM只要是圆柱状或圆筒状的部件，且沿着其外周面(圆筒面12)形成有反射型的光罩图案M即可。
[0092]光罩图案M也可以是如下的构成，S卩:将蒸镀在厚度为例如ΙΟΟμπι左右的挠性玻璃片上的高反射性金属被膜作为已图案化的片状光罩而制成，并将其卷绕在滚筒光罩DM的外周面上从而相对于滚筒光罩DM以能够更换的方式安装。
[0093]旋转滚筒DP(图1的衬底支承卷筒DR5)是圆柱状或圆筒状的部件，其外周面为圆筒面状。衬底P例如通过卷绕在旋转滚筒DP的外周面的一部分上而被支承在旋转滚筒DP上。供光罩图案M的像投影的投影区域PR配置在旋转滚筒DP的外周面附近。
[0094]衬底P可以通过悬架在多个搬运辊上而被支承，在该情况下，投影区域PR可以配置在多个搬运辊之间。
[0095]曝光装置EX例如包括:用于分别旋转驱动滚筒光罩DM及旋转滚筒DP的驱动部；用于检测滚筒光罩DM及旋转滚筒DP各自的位置的检测部；用于调整滚筒光罩DM及旋转滚筒DP各自的位置的移动部；以及用于控制曝光装置EX的各部的控制部。
[0096]曝光装置EX的控制部根据检测部的检测结果来控制驱动部，以使滚筒光罩DM和旋转滚筒DP以规定的旋转速度比同步旋转。此外，该控制部根据检测部的检测结果来控制移动部，以调整滚筒光罩DM与旋转滚筒DP的相对位置。
[0097]图1所示的照明单元IU包括图4所示的光源20、以及照明光学系统IL的第I光学系统13。照明光学系统IL的第I光学系统13通过从光源20发出的光而形成作为照明光LI的光源的光源像LO，而且使照明光LI的光强度分布均匀。
[0098]光源20包括例如水银灯等的灯光源、或激光二极管、发光二极管(LED)等的固体光源。从光源20发出的照明光LI例如是辉线(g线、h线、i线)、KrF准分子激光(波长248nm)等远紫外线光(DUV光)，ArF准分子激光(波长193nm)等。
[0099]图5示出从图4也示出的光源20到照明光学系统IL的第2光阑部件26的构成的图。图5所示的第I光学系统13包括输入透镜(input lens)21、复眼透镜22、第I光阑部件23、中继透镜24、柱面透镜25及第2光阑部件26。
[0100]输入透镜(input Iens)21配置在从光源20发出的照明光LI所入射的位置。输入透镜(input lens)21以使照明光LI收于复眼透镜22的入射端面22a以内的方式汇聚照明光LI。复眼透镜22具有在与输入透镜(input lens)21的光轴正交的面中以二维排列的多个透镜要素22b。
[0101]复眼透镜22将从输入透镜(input lens)21出射的照明光LI按照各透镜要素22b在空间上进行分割。在光从复眼透镜22出射的出射端面22c按照各透镜要素22b形成一次光源像(收敛的点光源等)。形成有该一次光源像的面与图4中的第I投影光学系统PLl的光瞳面(也是照明光学系统IL的光瞳面)附近的光分离部10、以及在后说明的共轭面40(第I共轭面，如图10等所示)光学共轭。
[0102]第I光阑部件23是所谓的开口光阑(照明σ光阑)，配置在复眼透镜22的出射端面22c或其附近。
[0?03]图6是不出照明光学系统IL的第I光阑部件23的构成的图。如图6所不，第I光阑部件23具有供来自复眼透镜22的照明光LI的至少一部分通过的长圆形或椭圆形状的开口23a。
[0104]在图5、图6中，第I光阑部件23配置在与中继透镜24的光轴正交的面(与XY面平行)上。此外，开口 23a的第I方向(X轴方向)上的内尺寸(尺寸)D1比第2方向(Y轴方向)上的内尺寸(尺寸)D2小，所述第2方向对应于与旋转中心轴AXl平行的方向。内尺寸(尺寸)D1的第I方向在图2或图4中的滚筒光罩DM上的照明区域IR内与圆筒面12的周向一致。
[0105]第I方向是在圆筒面12上的周向上照射投影的方向，第2方向是在与圆筒面12的旋转中心轴AXl平行的方向上照射投影的方向。即，第I光阑部件23被设置成，使得圆筒面12的周向上的照明光LI的发散角(NA)比与圆筒面12的旋转中心轴AXl平行的方向上的照明光LI的发散角(NA)小。
[0106]图7A及图7B是示出从图4及图5示出的照明光学系统IL的第I光阑部件23到光分离部10的具体的光学系统(透镜配置)的一例的图。图7A示出与旋转中心轴AXl正交的面上的平面图。图7B示出与旋转中心轴AXl平行的面上的平面图。
[0107]如图7A所示，第I光阑部件23的开口23a相对于与第I光学系统13的Z轴平行的光轴13a偏向一侦叭+X轴侦U)地配置。此外，如图7B所示，第I光阑部件23的开口 23a在Y轴方向上关于第I光学系统13的光轴13a对称地配置。即，第I光阑部件23配置成当从X轴方向观察时第I光学系统13的光轴13a通过开口 23a的中心。
[0108]中继透镜24配置在通过了第I光阑部件23的光所入射的位置处。中继透镜24被设置成使得来自形成于复眼透镜22的多个一次光源像的光束重叠。来自于在复眼透镜22的射出侧形成的多个一次光源像的光在重叠的位置其光强度分布被均匀化。
[0109]柱面透镜25配置于从在复眼透镜22中形成一次光源像的位置到第2光阑部件26的光路中。
[0110]与先前的图4、图5中的柱面透镜25—样，图7A、图7B中的柱面透镜25是XZ面内的能力(折射力)比与旋转中心轴AXl平行的YZ面内的能力(折射力)大的光学部件。柱面透镜25的能力(折射力)大的方向在图2或图4中的滚筒光罩DM上的照明区域IR内与圆筒面12的周向一致。
[0111]第2光阑部件26是所谓的视野光阑，规定出照明区域IR的位置及形状。第2光阑部件26配置在与照明区域IR共轭的位置或其附近。来自形成于复眼透镜22的多个一次光源像的光通过中继透镜24及柱面透镜25而在第2光阑部件26的位置处重叠，第2光阑部件26中的光强度分布被均匀化。即，输入透镜(input lens)21、复眼透镜22、中继透镜24及柱面透镜25构成使照明光LI的光强度分布均匀化的均匀照射光学系统19。
[0112]另外，照明光学系统IL包括均匀照射光学系统19，该均匀照射光学系统19配置在从一次光源像到第2光阑部件26的光路的至少一部分中，用于使以一次光源像为光源的照明光LI的光强度分布在第2光阑部件26的位置或其附近均匀。此外，照明光学系统IL不具有第2光阑部件26也可以。此外，均匀照射光学系统19也可以用柱状透镜取代复眼透镜22而构成。在该情况下，照明光学系统IL的构成适宜地变更成使得在柱状透镜中光出射的出射端面与照明区域IR光学共轭。
[0113]如图7A及图7B所示，第I光学系统13包括配置在第2光阑部件26与光分离部10之间的光路中的透镜组27 ο透镜组27例如由以第I光学系统13的光轴13a为旋转中心的轴对称的多个透镜构成。如图7B所示，透镜组27形成当从X轴方向观察时与第I光阑部件23光学共轭的光瞳面28(第2共轭面)。在光瞳面28上，如图2(或图4)所示，形成有作为向照明区域IR照射的照明光LI的光源的光源像LO(二次光源像)。
[0114]形成于投影光学系统PL的光瞳面28的二次光源像LO在图2(或图4)和图7A、图7B中被设定成，X轴方向的尺寸比与旋转中心轴(中心线)AXl平行的Y轴方向上的尺寸大。二次光源像LO的尺寸大的X轴方向在图2或图4中的滚筒光罩DM上的照明区域IR内与圆筒面12的周向一致。
[0115]此外，在图7A、图7B中，形成于第2共轭面(光瞳面28)的二次光源像LO的分布范围被设定成，与旋转中心轴(中心线)AXl平行的Y轴方向的尺寸比X轴方向的尺寸小。二次光源像LO的分布范围的尺寸相对大的X轴方向在图2或图4中的滚筒光罩DM上的照明区域IR内与圆筒面12的周向一致。
[0116]另外，透镜组27构成为，使得来自于形成在第I光阑部件23的一次光源像的光束中的、在Y轴方向上发散的成分收敛于光瞳面28上。这里，由于柱面透镜25的能力在X轴方向上和Y轴方向上是不同的，所以从一次光源像(第I光阑部件23的开口)的各点在X轴方向上发散的成分如图7A所示不会收敛于光瞳面28上的I点。换言之，光瞳面28处于当沿Y轴方向观察时不与第I光阑部件23光学共轭的关系。
[0117]光分离部10以使其至少一部分配置于光瞳面28的方式配置在光瞳面28的位置或其附近。这里，光瞳面28的位置或其附近相对于照明区域IR大致相当于傅里叶变换面。因此，通过规定光分离部10中的照明光LI通过的范围(图2中的通过部15)，能够规定向滚筒光罩DM上的照明区域IR入射的照明光LI的主光线Lla的朝向(取向特性)。如利用图3所说明的那样，光分离部10(规定部)为了使成像光束L2向投影光学系统PL的入射侧成为焦阑状态，而以使照明光LI向照明区域IR的入射侧成为非焦阑状态的方式规定光分离部10中的照明光LI的通过范围(分布范围)。光分离部10为了对照明区域IR进行落射照明而配置在投影光学系统PL的光路内。
[0118]图8是示出从照明光学系统IL的光分离部10到投影光学系统PL的中间像面32(Im)的构成的图。图9是示出本实施方式的光分离部1的俯视图。
[0119]图8所示的光分离部10包括光可透过材质的透镜部件30、形成于透镜部件30的表面上的反射膜31(相当于图2中的反射部16)。透镜部件30例如是弯月透镜那样的形状，来自第I光学系统13的照明光LI所入射的面30a侧为凸面，朝向面30a的相反侧的面30b侧为凹面。反射膜31设于透镜部件30的面30b上。
[0120]如图9所示，光分离部10包括:供来自第I光学系统13的照明光LI的至少一部分通过的通过部15;和将在光罩图案M上的照明区域IR中产生的成像光束L2(参照图2)反射的反射部16。在光分离部10中，反射膜31形成在透镜部件30的面30b的除一部分以外的部分，通过部15配置在光分离部10中的、沿Z轴方向观察没有形成反射膜31的区域。
[0121]通过部15关于第I光学系统13的光轴13a与面30b的交点13b，配置在-X轴侧。通过部15配置在面30b中的不与交点13b重合的区域。通过部15(光通过窗)在图8中形成为以X轴方向为长边方向、以与滚筒光罩DM的旋转中心轴AXI平行的Y轴方向为短边方向的长圆形。因此，长圆形的通过部15的长边方向在图2(或图4)和图8中的滚筒光罩DM上的照明区域IR内与圆筒面12的周向相对应。
[0122]光分离部10中的、沿Z轴方向观察形成有反射膜31的区域被用于供成像光束L2反射的反射部16，并且也用作规定经由通过部15而朝向照明区域IR的照明光LI的通过范围。换言之，反射膜31被设置成使得照明光LI不从光分离部10中的通过部15以外的区域通过。此外，反射膜31为了使成像光束L2反射而配置成至少包括下述区域，S卩:存在于光分离部10中的、关于交点13b大致与通过部15对称的位置处的区域。
[0123]返回图8的说明，第2光学系统14配置在通过了光分离部10的通过部15的照明光LI所入射的位置处。第2光学系统14以使得照明区域IR与第I光阑部件23光学共轭的方式汇聚照明光LI。即，第2光学系统14和图7A及图7B所示的透镜组27使与第2光阑部件26光学共轭的面形成在照明区域IR。
[0124]第2光学系统14例如由围绕规定的中心轴(光轴14a)轴对称的多个透镜构成。第2光学系统14的光轴14a例如被设定成与第I光学系统13的光轴13a同轴。入射到第2光学系统14的照明光LI相对于包含第2光学系统14的光轴14a的面(YZ面)在其一侧通过，并从第2光学系统14出射。
[0125]偏转部件11配置在从第2光学系统14出射的照明光LI所入射的位置。偏转部件11例如是三棱柱状的部件，并具有彼此正交的第I反射面Ila及第2反射面lib。第I反射面Ila及第2反射面Ilb例如配置成分别与第2光学系统14的光轴14a成大致45°角。
[0126]从第2光学系统14出射的照明光LI在第I反射面Ila反射而偏转，并向滚筒光罩DM所保持的光罩图案M上的照明区域IR入射。该照明光LI通过光罩图案M而反射折回，从而产生成像光束L2。关于向照明区域IR入射的照明光LI以及从照明区域IR出射的成像光束L2，将在后面参照图9?图14详细说明。
[0127]从照明区域IR出射的成像光束L2向偏转部件11的第I反射面Ila入射。成像光束L2通过在第I反射面Ila反射而偏转，向第2光学系统14入射。入射到第2光学系统14的成像光束L2如通过先前的图2、图3所说明的那样，通过与朝向照明区域IR的照明光LI不同的光路。第2光学系统14中的成像光束L2的光路相对于包括第2光学系统14的光轴14a的面(YZ面)配置在照明光LI的光路的大致相反侧(+X轴侧)。
[0128]通过了第2光学系统14的成像光束L2向光分离部10入射。如图9所示，在光分离部10中成像光束L2所入射的范围Rl被设定为与照明光LI从第I光学系统13向光分离部10入射的范围R2(通过部15)不重叠。成像光束L2所入射的范围Rl例如设定在关于YZ面与通过部15相反的一侧，成为光分离部10的反射部16。反射部16配置于光瞳面28或其附近，此外，如图3所示，从照明区域IR的各点出射的主光线L2a是互相大致平行的关系，因此，在照明区域IR的各点产生的光束以在范围R2中光点重合的方式向反射部16入射。
[0129]如图8所示，入射到了反射部16的成像光束L2在反射部16反射而再度入射到第2光学系统14。通