学系统PL包括:第I投影光学系统PLl，形成照明区域IR的中间像Im;和第2投影光学系统PL2，将第I投影光学系统PLl所形成的中间像Im投影于衬底P。第I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。在以下的说明中，将在被照明光LI照明的光罩图案M中产生并投射于衬底的光束适宜地称为成像光束L2。
[0178]在照明区域IR产生的成像光束L2通过第I投影光学系统PLl的第2光学系统14而在光分离部10的反射部16反射，而后再次通过第2光学系统14而向偏转部件17入射。入射到了偏转部件17的成像光束L2被偏转部件17偏转而向凹面镜18入射。
[0179]从照明区域IR内的某点产生的光束(成像光束L2)通过两次通过第2光学系统14而收敛于与照明区域IR光学共轭的中间像面42上的对应的点(共轭点)。这样，第I投影光学系统PLl将由照明光LI照明的光罩图案M的一部分(照明区域IR)的中间像Im形成于中间像面42。由于照明区域IR是朝向光出射侧凸出的圆筒面状，所以中间像面42是朝向光入射侧(偏转部件17侧)凹入的圆筒面状。
[0180]凹圆筒面镜(以下，简称为凹面镜)18配置在中间像面42的位置或其附近。凹面镜18以沿着中间像面42的方式弯曲成朝向光入射侧凹入的圆筒面状。在凹面镜18反射的成像光束L2经由第2投影光学系统PL2的光学部件(透镜、反射镜等)而投射于投影区域PR。这样，光罩图案M的照明区域IR的像被投影于由旋转滚筒DP支承的衬底P上的投影区域PR。
[0181]此处，假定是没有设置凹面镜18的构成(单纯的平面镜的情况)。在该构成中，第2投影光学系统PL2的像面是与第I投影光学系统PLl的像面(中间像面)同样地朝着光入射侧凹入的圆筒面状，其相对于投影区域的切平面向投影区域的相反侧弯曲(凹凸的朝向与投影区域相反)。因此，在弯曲的投影区域的周向上随着从与切平面的切线远离，离焦量变大。
[0182]在图17所示的曝光装置EX3中，凹面镜18以使第2投影光学系统PL2的像面朝向光入射侧成为凸状的方式变换像面。换言之，凹面镜18以使得第2投影光学系统PL2的像面的曲率中心相对于投影区域PR配置在与投影区域PR的曲率中心相同的一侧的方式，变换第2投影光学系统PL2的像面。因此，第2投影光学系统PL2的像面成为沿着以圆筒面状弯曲的衬底P上的投影区域PR的形状，其结果是，曝光装置EX3能够将所希望的图案高精度地忠实地转印，从而能够实现高精细的图案曝光。
[0183]另外，由于如图18所示照明区域IR以圆筒面状弯曲，所以在本实施方式中，使照明光LI的主光线Lla相对于照明区域IR的入射角根据主光线Lla在圆筒面12的周向上的入射位置而不同。即，不是如通常的照明系统的柯勒照明法那样，使向物面入射的照明光的主光线互相平行，而是使之成为收敛于圆筒面12的半径的大致一半的位置的主光线。这样，在照明区域IR内的各点产生的反射光束(成像光束L2)的主光线L2a成为关于圆筒面12的周向互相平行的状态(焦阑状态)。
[0184]在本实施方式中，照明光学系统IL构成为关于圆筒面12的周向成为照明光LI的主光线为非平行的非焦阑状态的系统，而成像光束L2的主光线关于周向平行。因此，如图18所示，构成为:由照明光LI的主光线Lla延长而成的延长线41在圆筒面12的内侧在半径的大约一半的位置处交叉。
[0185]在这样的成像光束L2中，在照明区域IR上的各点产生的主光线L2a例如以互相平行的关系从照明区域IR出射。在沿滚筒光罩DM的中心线(旋转中心轴AXl)的方向观察时，各主光线L2a的行进方向例如是相对于将各主光线L2a在照明区域IR上的产生位置与旋转中心轴AXI连结起来的线(径向)交叉的方向。此外，如图17所示，当沿旋转中心轴AXI的方向观察时，各主光线L2a的行进方向例如是与第2光学系统14的光轴14a非垂直地交叉的方向。
[0186]如上所述，照明光学系统IL以使得第I投影光学系统PLl的入射侧成为焦阑状态的方式构成，但通过投影光学系统PL的成像光束L2由于例如在第I投影光学系统PLl产生的像差等而不再是焦阑关系。凹面镜18被设定为例如将在第I投影光学系统PLl产生的像差等也考虑在内来调整投影于衬底P的像的特性。因此，曝光装置EX3在采用弯曲的光罩图案M的情况下也能够高精度地曝光。
[0187]此外，第I投影光学系统PLl例如作为倍率为N倍(其中，N<1)的缩小光学系统而构成。即，第I投影光学系统PLl在中间像面42上以缩小倍率形成光罩图案M的一部分的像。通过采用这样的构成，能够在成像光束L2中减小主光线L2a的相对于焦阑关系的偏移量。投影光学系统PL例如是将光罩图案M的投影区域PR的一部分的像以等倍率形成于投影区域PR中的等倍光学系统，第2投影光学系统PL2作为倍率为1/N倍的放大光学系统而构成。
[0188]外，在投影光学系统PL整体为等倍光学系统的情况下，第I投影光学系统PLl及第2投影光学系统PL2可以都是等倍光学系统，也可以是一方为缩小光学系统而另一方为放大光学系统。此外，投影光学系统PL可以整体是缩小光学系统，也可以整体是放大光学系统。
[0189]下面，对处理装置U3(曝光装置EX3)的构成进行进一步详细说明。
[0190]图19是示出曝光装置EX3的构成的图。曝光装置EX3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并使之能够围绕旋转中心轴AX2旋转的旋转滚筒DP(衬底支承部件)。旋转滚筒DP的旋转中心轴AX2被设定为例如与滚筒光罩DM的旋转中心轴AXl大致平行。
[0191]滚筒光罩DM是具有恒定半径的圆柱状或圆筒状的部件，其外周面是圆筒面12。光罩图案M例如卷绕在滚筒光罩DM的外周面上，并相对于滚筒光罩DM以能够卸下的方式安装。光罩图案M例如可以利用蒸镀法等形成在滚筒光罩DM的表面，也可以是不能从滚筒光罩DM上卸下。作为能够卸下的光罩图案M，可以使用对蒸镀于极薄玻璃片(厚度为ΙΟΟμπι左右)上的铬层进行图案形成而成的光罩图案、在透明的树脂或塑料片上用遮光层进行图案形成而成的光罩图案。在将这样的片状光罩图案M卷绕于滚筒光罩DM的情况下，或是在滚筒光罩DM的表面上直接描画形成光罩图案M的情况下，重要的都是精密地掌握弯曲成圆筒面状的光罩图案M的半径(直径)。
[0192]旋转滚筒DP是具有恒定半径的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。支承衬底P的衬底支承部件的构成能够适宜地改变。例如，衬底P也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在多个搬运辊之间以平面状配置。
[0193]如图19所示，照明光学系统IL通过柯勒照明那样的照明法对滚筒光罩DM所保持的光罩图案M上的照明区域IR以均匀的亮度进行照明。投影光学系统PL将在照明区域IR产生的成像光束L2向着旋转滚筒DP所支承的衬底P上的投影区域PR投射，将光罩图案M的一部分(照明区域IR内)的像形成于衬底P上的投影区域PR。
[0194]曝光装置EX3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。
[0195]曝光装置EX3例如包括:分别旋转驱动滚筒光罩DM及旋转滚筒DP的旋转驱动部;对滚筒光罩DM及旋转滚筒DP各自的位置进行检测的位置检测部(旋转编码器等)；用于调整滚筒光罩DM及旋转滚筒DP各自的位置的移动部;和控制曝光装置EX3的各部的控制部。
[0196]曝光装置EX3的控制部根据位置检测部所检测出的滚筒光罩DM及旋转滚筒DP的旋转位置来控制旋转驱动部，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，该控制部根据位置检测部的检测结果控制移动部，由此能够调整滚筒光罩DM与旋转滚筒DP的相对位置。
[0197]下面，对照明光学系统IL进行更详细的说明。照明光学系统IL的第I光学系统13包括配置在从光源20到光分离部10的光路中的均匀照射光学系统19、和配置在从均匀照射光学系统19到光分离部10的光路中的透镜组27。
[0198]均匀照射光学系统19利用从光源20发出的光形成多个一次光源像并使来自多个一次光源像的光束重叠，由此使光强度分布均匀。从均匀照射光学系统19出射的照明光LI向相对于透镜组27的光轴27a非平行的方向行进并向透镜组27入射。透镜组27形成与均匀照射光学系统19所形成的一次光源像共轭的二次光源像。此处，透镜组27是轴对称的光学系统，透镜组27的光轴27a为第I光学系统13的光轴13a。
[0199]关于本实施方式的光源20，例如可以与第I实施方式同样地构成。另外，在本实施方式中，图16所示的照明单元IU例如包括光源20及第I光学系统13。
[0200]图20是示出均匀照射光学系统19的构成的图。图20所示的均匀照射光学系统19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(聚光透镜)24、柱面透镜25及第2光阑部件26。
[020?]关于本实施方式的输入透镜(input lens)21，例如可以与第I实施方式同样地构成。另外，本实施方式的输入透镜(input lens)21的光轴21a大致与透镜组27(图19参照)的光轴27a平行，并且在与光轴27a正交的X轴方向上从光轴27a向+X轴侧偏移。
[0202]关于本实施方式的复眼透镜22，例如可以与第I实施方式同样地构成。另外，本实施方式的复眼透镜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(聚光点)。形成有该一次光源像的面与在后说明的共轭面(第I共轭面)40(如图24等所不)光学共轭。
[0203]第I光阑部件23是所谓的开口光阑，其配置在复眼透镜22(参照图20)的出射端面22c或其附近。图21是示出第I光阑部件23的构成的图。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的开口 23a，开口 23a的中心被设定成例如与输入透镜(input I ens) 21 (参照图20)的光轴21 a大致同轴。
[0204]如图20所示，第I光阑部件23配置在与输入透镜(input lens)21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AXI平行的方向。内尺寸(尺寸)D1的第I方向在图17或图19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。
[0205]另外，在本实施方式中关于第I方向及第2方向，可以与第I实施方式同样地定义。
[0206]图22A及图22B是示出从第I光阑部件23到光分离部10的构成的图。图22A示出与旋转中心轴AXl正交的面中的平面图。图22B示出与旋转中心轴AXl平行的面中的平面图。
[0207]如图22A所示，第I光阑部件23的开口 23a相对于第I光学系统13的光轴13a偏向一侦叭+X轴侧)地配置。此外，如图22B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被配置成使得当沿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。
[0208]中继透镜(聚光透镜)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(聚光点)的光束重叠。来自于在复眼透镜22形成的多个一次光源像的照明光LI的重叠位置处的光强度分布被均匀化。
[0209]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。柱面透镜25构成为关于包括滚筒光罩DM(参照图17)的圆筒面12(光罩图案面)的周向圆弧在内的面、即与旋转中心轴AXI垂直的XZ面的折射力(能力)比关于与旋转中心轴AXI平行的方向的YZ面的折射力(能力)大的光学部件(透镜组)。
[0210]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。如图22A所示，在第2光阑部件26中照明光LI所通过的开口的中心位置比第I光学系统13的光轴13a向+X轴侧偏移。此外，如图22B所示，在第2光阑部件26中照明光LI所通过的开口的中心位置配置在与第I光学系统13的光轴13a大致相同的位置处。
[0211]来自于在复眼透镜22形成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，从而第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使照明光LI的光强度分布均匀化。
[0212]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，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在例如投影光学系统PL具有视野光阑的情况下，也可以不具有第2光阑部件26。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。
[0213]透镜组27例如由以规定的轴为旋转中心的轴对称的多个透镜构成。如图22B所示，透镜组27形成当沿X轴方向观察时与第I光阑部件23光学共轭的光瞳面28。在光瞳面28上，如图17所示，形成有作为被照射到照明区域IR的照明光LI的光源的光源像LO(二次光源像)。
[0214]在第I投影光学系统PLl的光瞳面28上形成的二次光源像LO被设定为:当沿着照明光路投射于滚筒光罩DM的圆筒面12上来观察时，圆筒面12的周向上的尺寸比旋转中心轴(中心线)AXl的方向上的尺寸大。
[0215]此外，在第2共轭面(光瞳面28)上形成的二次光源像LO的分布范围被设定为:当将该二次光源像LO的分布范围沿着照明光路投射于滚筒光罩DM的圆筒面12上来观察时，旋转中心轴(中心线)AXl的方向上的尺寸比圆筒面12的周向上的尺寸小。
[0216]另外，透镜组27以使得来自在第I光阑部件23形成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上的方式构成。这里，由于柱面透镜25的能力在X轴方向和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 23a)的各点在X轴方向上发散的成分如图22A所示在光瞳面28上的对应的各点上不收敛。换言之，光瞳面28可以是当沿X轴方向观察时处于与第I光阑部件23光学共轭的关系，而当沿Y轴方向观察时与第I光阑部件23不是光学共轭。
[0217]关于本实施方式的光分离部10，例如可以与第I实施方式同样地构成。另外，本实施方式的光分离部10包括供光透过的材质的透镜部件30和在透镜部件30的表面上形成的反射膜31。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。面30b例如是包含球面的一部分的弯曲面。反射膜31设于透镜部件30的面30b。
[0218]图23是示出光分离部10的构成的平面图。如图23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和使在光罩图案M上的照明区域IR产生的成像光束L2(参照图17)反射的反射部16。光分离部10跨着从一次光源像到照明区域IR的光路和从照明区域IR到中间像面42的光路而配置。本实施方式的光分离部10的反射部16包括例如以包含球面的一部分的凹面状弯曲的反射面(反射膜31)。
[0219]如图19所示，第2光学系统14配置在通过光分离部10的通过部15的照明光LI所入射的位置。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，透镜组27及第2光学系统14使与第2光阑部件26光学共轭的面形成在照明区域IR。
[0220]第2光学系统14例如由围绕规定的中心轴轴对称的多个透镜构成。在本实施方式中，该规定的中心轴为第2光学系统14的光轴14a。第2光学系统14的光轴14a例如与第I光学系统13的光轴13a同轴地设定。入射到第2光学系统14的照明光LI关于包括第2光学系统14的光轴14a在内的面(YZ面)在其一侧通过，并从第2光学系统14出射。从第2光学系统14出射的照明光LI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通过在光罩图案M反射折回而形成成像光束L2。
[0221 ]这里，对向照明区域IR入射时的照明光LI和从照明区域IR出射的成像光束L2进行更详细的说明。
[0222]图24是沿滚筒光罩DM的旋转中心轴AXl的方向(Y轴方向)观察到的、向照明区域IR入射的光束(照明光LI)及从照明区域IR出射的成像光束L2的侧视图。图25是与图24正交的方向(Z轴方向)观察到的、从照明区域IR出射的成像光束L2的俯视图。在本实施方式中，关于照明光LI和成像光束L2的图24及图25的说明由于是与第I实施方式的图1O及图11的说明同样的内容，所以在此省略其说明。
[0223]下面，关于与光源像共轭的面(光瞳面28、共轭面40)中的光瞳形状进行说明。图26是示出在光瞳的说明所参照的照明区域IR的代表位置的图。图27是示出与光源像共轭的共轭面40中的光瞳形状的图。这里，为了便于说明，经由照明区域IR的各点的光束(照明光LI及成像光束L2)在与光源像共轭的面(光瞳面28及共轭面40)上光点形状为圆形。
[0224]在图26中，附图标记Pl?P9表示沿X轴方向俯视观察到的照明区域IR上的点。点P1、点P2及点P3是在滚筒光罩DM的圆筒面12的周向(俯视时的X方向)上排列的点的组群(称为第I组群)。点Pl配置在照明区域IR的+X轴侧的端部，点P3配置在照明区域IR的-X轴侧的端部，点P2配置在点Pl与点P3的中央。同样地，点P4、点P5及点P6的第2组群、点P7、点P8及点P9的第3组群均是在圆筒面12的周向上排列的点的组群。此外，点Pl?点P3的第I组群配置在照明区域IR的一 Y轴侧的端部，点P7?点P9的第3组群配置在照明区域IR的+Y轴侧的端部，点P4?点P6的第2组群配置在第I组群与第3组群之间。
[0225]首先，对光瞳面28(光分离部10)中的照明光LI的通过范围进行说明。向在图26所示的照明区域IR的周缘上沿与旋转中心轴AXl (Y轴方向)平行的方向并列的点Pl、点P4及