(57)【要約】【課題】  入射角度が大きい斜入射の場合であっても、長い光路長を必要とせず、光束の折り曲げに用いるプリズムを被検面から高さ方向にあまり離間させずに配置することのできる面位置検出装置を提供すること。【解決手段】  投光光学系と受光光学系と光電変換素子とを備え、基準面に対する被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は反射部材を有し、反射部材は、最も被検出領域側に配置された第１反射面と、最も被検出領域から遠い側に配置された第２反射面とを備え、基準面の法線方向に延びる軸を第１軸とするとき、第１反射面を基準面側に延長した第１延長面は第１軸と第１角度で交差し、被検出領域と第１反射面との間を進行する検出光と第１軸とのなす角度よりも、第２反射面の第１反射面と反対側を進行する検出光と第１軸とのなす角度の方が小さい。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有し、
該反射部材は、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第１反射面と、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第２反射面と、を備え、
前記基準面の法線方向に延びる軸を第１軸とするとき、前記第１反射面を前記基準面側に延長した第１延長面は、前記被検出領域を通過する前記第１軸と第１角度で交差し、
前記被検出領域上の所定の一点を通過する前記検出光の光路に関して、前記被検出領域と前記第１反射面との間を進行する検出光と前記第１軸とのなす角度よりも、前記第２反射面の前後の光路のうち前記第１反射面と反対側の光路を進行する検出光と前記第１軸とのなす角度の方が小さい、面位置検出装置。
【請求項２】
前記反射部材はプリズム部材を備え、
前記第１反射面及び前記第２反射面は内面反射面である、請求項１に記載の面位置検出装置。
【請求項３】
前記プリズム部材は、プリズム内部における前記検出光の光路に関して前記被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第１面と、前記プリズム内部における前記検出光の光路に関して前記被検出領域から最も遠い位置に配置された屈折面である第２面とを備える、請求項２に記載の面位置検出装置。
【請求項４】
前記第１面の法線方向と、前記第１面の前記基準面側の光軸の方向とのなす角度は、±５°以内である、請求項３に記載の面位置検出装置。
【請求項５】
前記第１面の法線方向は、前記第１面の前記基準面側の光軸の方向である、請求項４に記載の面位置検出装置。
【請求項６】
前記第２面の法線方向と、前記第２面側の光軸の方向とのなす角度は±５°以内である、請求項３から請求項５のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項７】
前記第２面の法線方向は、前記第２面側の光軸の方向である、請求項６に記載の面位置検出装置。
【請求項８】
前記第２反射面は、前記第１面と同一面上に配置されている、請求項３から請求項７のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項９】
前記第２面の前後の光路のうち前記第２反射面と反対側の光路を進行する検出光は、前記第１軸と平行に進行する、請求項３から請求項８のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１０】
前記第１延長面と前記第２反射面を前記基準面側に延長した第２延長面とが交差する位置は、前記第２反射面の前記基準面側である、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１１】
前記反射部材は複数のプリズム部材を備え、
前記第１反射面及び前記第２反射面は、前記複数のプリズム部材のうちの１つのプリズム部材の内面反射面である、請求項１０に記載の面位置検出装置。
【請求項１２】
前記複数のプリズム部材は、前記内面反射面を有する第１プリズム部材と、前記プリズム内部における検出光の光路に関して前記被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第１面を備える第２プリズム部材と、を備え、
前記第２反射面を有する前記第１プリズム部材の面は、前記第１面と前記第１反射面との間に位置する、請求項１１に記載の面位置検出装置。
【請求項１３】
前記第２反射面を前記基準面側に延長した第２延長面と、前記第１延長面とは、第２角度で交差する、請求項１から請求項１２のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１４】
前記第２反射面を前記基準面側に延長した第２延長面と、前記第１反射面を延長した第３延長面とは、前記第１反射面と前記第２反射面との間で交差する、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１５】
被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有し、
該反射部材は、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第１反射面と、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第２反射面と、を備え、
前記第１反射面を前記基準面側に延長した第１延長面と、前記第２反射面を前記基準面側に延長した第２延長面とが交差する位置は、前記第２反射面の前記基準面側であり、
前記第１反射面の法線が前記基準面と交差する位置と、前記第２反射面との間に前記第１反射面が位置する、面位置検出装置。
【請求項１６】
前記第２反射面の法線が前記基準面と交差する位置と、前記第１反射面との間に前記第２反射面が位置する、請求項１５に記載の面位置検出装置。
【請求項１７】
被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、複数の内面反射面を持つプリズムを有し、
該プリズムは、
該プリズム内部における検出光の光路に関して前記被検面に最も近い位置に配置された屈折面である第１面と、
前記複数の内面反射面のうちの１つの内面反射面を持つ第１反射面と、
前記複数の内面反射面のうちの１つの内面反射面を持つ第２反射面と、
前記検出光の光路に関して前記被検面に最も遠い位置に配置された屈折面である第２面と、を有し、
前記第２反射面は、前記検出光の光路に関して前記第１反射面と前記第２面との間に配置され、
前記第１面の前後の光路のうち前記プリズム外部の光路を進行する検出光に対する、前記第２面の前後の光路のうち前記プリズム外部の光路を進行する検出光の偏向角をψとするとき、
以下の条件を満足する、面位置検出装置。
４５°＜ψ＜８９°
【請求項１８】
前記プリズムにおいて、
前記第２反射面が、前記第１面と同一面上に配置されている、請求項１７に記載の面位置検出装置。
【請求項１９】
前記第１面の法線方向と、前記第１面を通過する前記プリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は、±５°以内である、請求項１７又は請求項１８に記載の面位置検出装置。
【請求項２０】
前記第１面の法線方向は、前記第１面を通過する前記プリズム外部における検出光の光軸方向である、請求項１９に記載の面位置検出装置。
【請求項２１】
前記第２面の法線方向と、前記第２面を通過する前記プリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は±５°以内である、請求項１７から請求項２０のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項２２】
前記第２面の法線方向は、前記第２面を通過する前記プリズム外部における検出光の光軸方向である、請求項２１に記載の面位置検出装置。
【請求項２３】
前記プリズムにおける前記第１面と前記第１反射面とがなす角度をβ［ｄｅｇ］とし、前記第２面と前記第２反射面とがなす角度をα［ｄｅｇ］としたときに、実質的に以下条件式を満足する、請求項１７から請求項２２のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
α＝２β
０°＜β＜４５°
【請求項２４】
前記第２面の前後の光路のうち前記第２反射面と反対側の光路を進行する検出光は、前記第１軸と平行に進行する、請求項１７から請求項２３のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項２５】
前記投光光学系および前記受光光学系のそれぞれは、物体の像を形成する結像光学系を有し、
前記反射部材は、前記投光光学系の結像光学系と前記受光光学系の結像光学系との間に配置される、請求項１から請求項２４のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項２６】
前記投光光学系の結像光学系と前記受光光学系の結像光学系とは、前記被検面側がテレセントリックな光学系である、請求項２５に記載の面位置検出装置。
【請求項２７】
前記投光光学系と前記受光光学系とを一対の投受光光学系として、
前記被検面上での前記被検出領域の位置が異なる複数対の該投受光光学系を有する、請求項１から請求項２６のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項２８】
所定のパターンを基板に露光する露光装置において、
前記基板の被露光面の面位置を、前記被検面の面位置として検出するための請求項１から請求項２７のうちいずれか１項に記載の面位置検出装置と、
前記面位置検出装置の検出結果に基づいて、前記基板の被露光面を前記基準面に対して位置合わせするための位置合わせ部とを備えている、露光装置。
【請求項２９】
前記所定のパターンを前記基板上に投影する投影光学系をさらに備え、
前記位置合わせ部は、前記投影光学系の像面に対して前記基板の前記被露光面を位置合わせする、請求項２８に記載の露光装置。
【請求項３０】
請求項２７又は請求項２８に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含む、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検面の面位置を検出する面位置検出装置、露光装置、及び、デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マスク上に形成された所定のマスクパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する半導体露光装置（以下、露光装置という。）が知られている。この露光装置では、投影光学系の焦点深度の範囲内に、感光性基板の被露光面（表面）を位置決めする必要がある。すなわち、投影光学系の像面（結像面）に対する感光性基板の表面の位置合わせを高精度に行う必要がある。
【０００３】
投影光学系の感光性基板表面の光軸方向（ここでは、高さ方向という。）における面位置を検出する装置として、例えば、斜入射型の面位置検出装置がある（例えば、特許文献１を参照。）。この斜入射型の面位置検出装置では、検出用の光源光束をペンタプリズムによって折り曲げることにより、被検面としての感光性基板表面に対して斜め方向から、面位置検出に用いるパターン（所定パターン）の一次像を投射している。そして、被検面で反射された光により形成される所定パターンの二次像の位置情報を検出し、この位置情報に基づいて感光性基板表面の面位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，８９７，４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検面の位置検出精度を向上させるためには、投光光学系から被検面に斜入射する光束の入射角を大きくすることが好ましい。具体的には、斜入射の入射角が９０°に近い方が、検出精度が高くなる。一方、入射光束の折り曲げにペンタプリズムを用いるには、ペンタプリズム自身の大きさを考慮してペンタプリズムを被検面から高さ方向に一定程度離間させる必要がある。
【０００６】
そうすると、斜入射の投光光学系において、ペンタプリズムを用いて入射光束を折り曲げる場合には、被検面から高さ方向に一定程度離間させた状態で配置したペンタプリズムからの光が被検面に斜入射できる程度に被検面とペンタプリズムとの間の光路長を設定する必要がある。このことは、受光光学系においても同様である。すなわち、被検面からの反射光（検出光）を斜めに受光する斜入射の受光光学系において、ペンタプリズムを用いて反射光束を折り曲げる場合には、被検面から高さ方向に一定程度離間させた状態で配置したペンタプリズムに被検面からの反射光が入射できる程度に被検面とペンタプリズムとの間の光路長を設定する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、プリズムによって光束を折り曲げて斜入射させる光学系において、被検面への入射角度を減少させずに、そのプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりもプリズム−被検面間の光路長を短縮することができる面位置検出装置、露光装置、及び、デバイス製造方法を提供することを例示的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、被検出領域で反射された検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する被検面の位置ずれを検出する。投光光学系及び受光光学系のうち少なくとも一方は、検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有している。反射部材は、反射部材の内部における検出光の光路に沿って最も被検出領域側に配置された第１反射面と、反射部材の内部における検出光の光路に沿って最も被検出領域から遠い側に配置された第２反射面と、を備えている。基準面の法線方向に延びる軸を第１軸とするとき、第１反射面を基準面側に延長した第１延長面は、被検出領域を通過する第１軸と第１角度で交差する。被検出領域上の所定の一点を通過する検出光の光路に関して、被検出領域と第１反射面との間を進行する検出光と第１軸とのなす角度よりも、第２反射面の前後の光路のうち第１反射面と反対側の光路を進行する検出光と第１軸とのなす角度の方が小さい。
【０００９】
上記面位置検出装置において、反射部材はプリズム部材を備え、第１反射面及び第２反射面は内面反射面であってもよい。
【００１０】
上記面位置検出装置において、プリズム部材は、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第１面と、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域から最も遠い位置に配置された屈折面である第２面とを備えてもよい。
【００１１】
上記面位置検出装置において、第１面の法線方向と、第１面の基準面側の光軸の方向とのなす角度は、±５°以内であってもよい。また、第１面の法線方向は、第１面の基準面側の光軸の方向であってもよい。
【００１２】
上記面位置検出装置において、第２面の法線方向と、第２面側の光軸の方向とのなす角度は±５°以内であってもよい。また、第２面の法線方向は、第２面側の光軸の方向であってもよい。
【００１３】
上記面位置検出装置において、第２反射面は、第１面と同一面上に配置されていてもよい。
【００１４】
上記面位置検出装置において、第１延長面と第２反射面を基準面側に延長した第２延長面とが交差する位置は、第２反射面の基準面側であってもよい。
【００１５】
上記面位置検出装置において、反射部材は複数のプリズム部材を備え、第１反射面及び第２反射面は、複数のプリズム部材のうちの１つのプリズム部材の内面反射面であってもよい。
【００１６】
上記面位置検出装置において、複数のプリズム部材は、内面反射面を有する第１プリズム部材と、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第１面を備える第２プリズム部材と、を備え、第２反射面を有する第１プリズム部材の面は、第１面と第１反射面との間に位置してもよい。
【００１７】
上記面位置検出装置において、第２反射面を基準面側に延長した第２延長面と、第１延長面とは、第２角度で交差してもよい。
【００１８】
上記面位置検出装置において、第２反射面を基準面側に延長した第２延長面と、第１反射面を延長した第３延長面とは、第１反射面と第２反射面との間で交差してもよい。
第２形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置である。前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有する。該反射部材は、前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第１反射面と、前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第２反射面と、を備える。そして、前記第１反射面を前記基準面側に延長した第１延長面と、前記第２反射面を前記基準面側に延長した第２延長面とが交差する位置は、前記第２反射面の前記基準面側であり、前記第１反射面の法線が前記基準面と交差する位置と、前記第２反射面との間に前記第１反射面が位置する。
【００１９】
第３形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、被検出領域で反射された検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する被検面の位置ずれを検出する。投光光学系及び受光光学系のうち少なくとも一方は、検出光の光路に配置されて、複数の内面反射面を持つプリズムを有している。プリズムは、プリズム内部における検出光の光路に関して被検面に最も近い位置に配置された屈折面である第１面と、複数の内面反射面のうちの１つの内面反射面を持つ第１反射面と、複数の内面反射面のうちの１つの内面反射面を持つ第２反射面と、検出光の光路に関して被検面に最も遠い位置に配置された屈折面である第２面と、を有している。第２反射面は、検出光の光路に関して第１反射面と第２面との間に配置されている。第１面の前後の光路のうちプリズム外部の光路を進行する検出光に対する、第２面の前後の光路のうちプリズム外部の光路を進行する検出光の偏向角をψとするとき、４５°＜ψ＜８９°の条件を満足する。
【００２０】
上記面位置検出装置のプリズムにおいて、第２反射面が、第１面と同一面上に配置されていてもよい。
【００２１】
上記面位置検出装置において、第１面の法線方向と、第１面を通過するプリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は、±５°以内であってもよい。また、第１面の法線方向は、第１面を通過するプリズム外部における検出光の光軸方向であってもよい。
【００２２】
上記面位置検出装置において、第２面の法線方向と、第２面を通過するプリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は±５°以内であってもよい。また、第２面の法線方向は、第２面を通過するプリズム外部における検出光の光軸方向であってもよい。
【００２３】
上記面位置検出装置のプリズムにおける第１面と第１反射面とがなす角度をβ［ｄｅｇ］とし、第第２反射面と第２面とがなす角度をα［ｄｅｇ］としたときに、実質的に、α＝２β，０°＜β＜４５°を満足してもよい。
【００２４】
上記面位置検出装置において、投光光学系と受光光学系とを一対の投受光光学系として、被検面上での被検出領域の位置が異なる複数対の投受光光学系を有してもよい。
【００２５】
第４形態にかかる露光装置は、所定のパターンを基板に露光する露光装置である。基板の被露光面の面位置を、被検面の面位置として検出するための上記の面位置検出装置と、面位置検出装置の検出結果に基づいて、基板の被露光面を基準面に対して位置合わせするための位置合わせ部とを備えている。
【００２６】
上記露光装置は、所定のパターンを基板上に投影する投影光学系をさらに備え、位置合わせ部は、投影光学系の像面に対して基板の被露光面を位置合わせするものであってもよい。
【００２７】
第５形態にかかるデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光することと、所定のパターンが転写された基板を現像し、所定のパターンに対応する形状のマスク層を基板の表面に形成することと、マスク層を介して基板の表面を加工することと、を含む。
【００２８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２９】
プリズムによって光束を折り曲げて斜入射させる光学系において、被検面への入射角度を減少させずに、そのプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりもプリズム−被検面間の光路長を短縮することができる。また、プリズムと被検面との間の光路長を増加させずに、光束を折り曲げるプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりも被検面への入射角度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１に係る面位置検出装置を備えた露光装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１の面位置検出装置のうちの１つの面位置検出装置の概略構成図である。
【図３】投光スリットプリズムの射出面に設けられた投光パターンの複数の投光スリットを概略的に示す図である。
【図４】受光スリットプリズムの入射面に設けられた受光パターンの複数の受光スリットを概略的に示す図である。
【図５】実施形態１に係る投光プリズムの概略構成図である。
【図６】ウェハ表面の平面図であって検査領域を示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図８】液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図９】実施形態２に係る投光プリズムの概略構成図である。
【図１０】Ａ：実施形態２に係る投光プリズムの具体例１の概略構成図である。Ｂ：実施形態２に係る投光プリズムの具体例２の概略構成図である。
【図１１】実施形態２に係る投光プリズムの具体例３の概略構成図である。
【図１２】実施形態３に係る投光プリズムの概略構成図である。
【図１３】実施形態４に係る面位置検出装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［実施形態１］
以下、実施形態１を添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る面位置検出装置を備えた露光装置ＥＸＰの概略構成図である。実施形態１では、露光装置ＥＸＰにおいて所定のパターン（マスクパターン）が投影露光される感光性基板の面位置の検出に、実施形態１に係る面位置検出装置を適用している。実施形態１においては、露光装置ＥＸＰは、並列的に配置された複数の面位置検出装置１〜５を有する。なお、図１では、理解を容易にするために、ウェハステージがローディング位置（ウェハＷを載置するためのウェハステージ位置）ＬＰに位置している場合、被露光位置ＥＰに位置している場合、アンローディング位置（被露光位置ＥＰでの面位置検出後にウェハステージが移動した位置）ＵＰに位置している場合を、ウェハステージを一点鎖線で表示することで併せて示してある。
【００３２】
図１において、投影光学系ＰＬの像面の法線方向（すなわち投影光学系の光軸の方向。以下、高さ方向とも言う。）にｚ軸を、投影光学系ＰＬの像面内（すなわち光軸に垂直な面内）においてｘ軸を、投影光学系ＰＬの像面内においてｘ軸に垂直にｙ軸を設定している。この直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は図示の面位置検出装置１〜５に対する局所座標系であり、ｚ座標は露光装置ＥＸＰに対する全体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺ座標と一致している。
【００３３】
すなわち、ｘｙ平面はＸＹ平面と一致し、ｘ座標はＸ座標に対応し、ｙ座標はＹ座標に対応している。具体的には、図１に示すように、＋ｘ方向は＋Ｘ方向と鋭角θをなし、＋ｙ方向は＋Ｙ方向と鋭角θをなしている。図１では、局所座標系のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標と、全体座標系のＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標とを示している。以下、説明の簡単のために、複数の面位置検出装置１〜５は互いに同じ構成を有するものとする。
【００３４】
図１に示す露光装置ＥＸＰは、露光用の光源（不図示）から射出された照明光（露光光）により、マスクパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する照明系ＩＬを備えている。マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。マスクステージＭＳは、駆動系ＭＤの作用により、ＸＹ平面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスクステージ位置計測部ＭＰによって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００３５】
マスクＭを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷの表面（被露光面、被検面）Ｗａ上にマスクＭのマスクパターンの像を形成する。ウェハＷは、ウェハステージＷＳＴに搭載されたウェハテーブルＷＴＢに設けられた不図示のウェハホルダにより、ウェハステージＷＳＴ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。ウェハステージＷＳＴは、制御部ＣＲからの指示に従って駆動系ＶＨの作用により動作し、投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って移動する。また、ウェハステージＷＳＴは、制御部ＣＲからの指示に従って駆動系ＶＤの作用により動作し、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角（ＸＹ平面に対するウェハＷの表面の傾き）を調整する。
【００３６】
ウェハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、及びＺ軸回りの回転方向の位置、ひいては感光性基板のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、及びＺ軸回りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する計測部ＷＰは、計測結果を制御部ＣＲに出力する。
【００３７】
計測部ＷＰは、ウェハテーブルＷＴＢ上に設けられて、ウェハテーブルＷＴＢの４辺のそれぞれに沿った所定ピッチの格子線を持つスケールＳＣＡと、当該スケールのＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）を含む）を計測するエンコーダシステム（ＥＮｈ１〜ＥＮｈ６）とを備えている。このエンコーダシステムは、スケールＳＣＡを用いてウェハステージＷＳＴ（ウェハテーブルＷＴＢ）のＸＹ軸方向の位置（ＸＹ位置）を計測する多眼エンコーダヘッドと、スケールＳＣＡのＺ軸方向の高さ位置（Ｚ位置）計測するＺセンサとを内蔵したユニットＥＮｈ１〜ＥＮｈ６を備えている。
【００３８】
ウェハステージＷＳＴは、制御部ＣＲからの指示に従って駆動系ＨＤの作用により動作し、ウェハＷのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、及びＺ軸回りの回転方向の位置を調整する。
【００３９】
マスクＭのパターン面上に設けられた回路パターン（所定のパターン、マスクパターン）をウェハＷの表面Ｗａ上の各露光領域に良好に転写するには、各露光領域への露光毎に、投影光学系ＰＬによる結像面を中心とした焦点深度の幅の範囲内に、現在の露光領域を位置合わせする必要がある。そのためには、現在の露光領域における各点のＺ方向に沿った位置、つまり現在の露光領域の面位置を正確に検出した後に、その検出結果に基づいて、ウェハステージＷＳＴのレベリング（ウェハＷの傾斜角の調整；水平出し）及びＺ方向の移動を、ひいてはウェハＷのレベリング及びＺ方向の移動を行う必要がある。そこで、図１の露光装置は、露光領域の高さ方向（Ｚ方向）の面位置を検出するための面位置検出装置１〜５を備えている。
【００４０】
図１の露光装置ＥＸＰにおける面位置検出装置１〜５では、ウェハＷを載置するウェハステージＷＳＴがウェハＷを載置する位置であるローディング位置ＬＰに設定される。このローディング位置ＬＰにおいてウェハテーブルＷＴＢ上にウェハＷが載置された後、ウェハステージＷＳＴは、移動面であるＸＹ平面に沿ってウェハＷが露光される被露光位置ＥＰへ移動する。面位置検出装置１〜５は、ウェハＷがローディング位置ＬＰから被露光位置ＥＰへ移動する間に、ウェハＷの表面Ｗａの高さ方向の面位置を検出する。
【００４１】
ここで、計測部ＷＰによるウェハテーブルＷＴＢのＸＹ位置、ひいてはウェハＷのＸＹ位置の計測結果と、面位置計測装置１〜５によるウェハＷの表面Ｗａの高さ方向の位置の検出結果とを用いて、ウェハＷの表面Ｗａ全体における高さ方向の面位置の分布を検出することができる。この面位置の分布データに基づき、フォーカスマッピングを行うことができる。
【００４２】
フォーカスマッピングについて簡単に説明する。制御部ＣＲは、計測部ＷＰを用いてウェハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を管理している。そして、ウェハＷがローディング位置ＬＰから被露光位置ＥＰへ向けて移動する際、面位置計測装置１〜５の測定ビーム、ひいては計測範囲がウェハＷに掛かり始めるまでの間に、面位置計測装置１〜５とＺセンサとを共に作動させる。
【００４３】
そして、面位置計測装置１〜５とＺセンサとが同時に作動している状態で、ウェハステージＷＳＴが＋Ｙ方向へ進行している間に、所定のサンプリング間隔で、Ｚセンサで計測されるウェハテーブルＷＴＢの表面のＺ軸方向に関する位置情報と、面位置計測装置１〜５で計測される複数の検出点におけるウェハＷの表面ＷａのＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サンプリング時のエンコーダヘッドによる計測値とを相互に対応付けて、不図示のメモリに逐次格納する。
【００４４】
面位置計測装置１〜５の計測ビームがウェハＷに掛からなくなると、制御部ＣＲは、上記のサンプリングを終了し、面位置計測装置１〜５の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだＺセンサによる計測結果を基準とする面位置データに換算する。
【００４５】
このようにして、予め換算データを取得しておくことで、例えば露光の際などには、制御部ＣＲは、ＺセンサでウェハテーブルＷＴＢ表面を計測して、ウェハテーブルＷＴＢのＺ位置と、Ｙ軸回りの回転（ローリング）量θｙと、Ｘ軸回りの回転（ピッチング）量θｘとを用いて所定の演算を行う。この演算から、ユニットＥＮｈ５，ＥＮｈ６内のＺセンサの検出点を結ぶ、投影光学系ＰＬの露光中心を通過する直線を求める。この直線と換算された面位置データとを用いることで、ウェハＷの表面Ｗａの面位置情報を実際に取得することなく、ウェハＷ上面の面位置制御（フォーカス・レベリング制御）が可能となる。
【００４６】
これにより、面位置計測装置１〜５を投影光学系ＰＬから離れた位置に配置した場合であっても、マスクＭのパターン面上に設けられた回路パターンをウェハＷの表面Ｗａ上の各露光領域に良好に転写することが可能である。
【００４７】
その後、上述のように、ウェハＷの表面Ｗａのフォーカス・レベリング制御を行いつつ、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に一括露光又は走査露光を行うことにより、ウェハＷの表面Ｗａの各露光領域にはマスクＭのマスクパターンが露光される。なお、走査露光を行う場合、例えばＹ方向を走査方向とすることができる。以下、図２を参照して、面位置検出装置の詳細な説明を行う。図２は、この露光装置ＥＸＰが有する複数の面位置検出装置１〜５のうちの１つの面位置検出装置１の概略構成図であり、図２では面位置検出装置に対する局所座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を採用している。
【００４８】
上述したように、面位置検出装置１〜５は、ウェハＷがローディング位置ＬＰから被露光位置ＥＰへ移動する間に、ウェハＷの表面Ｗａの面位置を検出する。しかしながら、基準となる面及び軸線を導入して実施形態１の構成及び作用の理解を容易にするために、図２においては、仮想的に投影光学系ＰＬを二点鎖線で示し、ウェハＷの表面Ｗａが仮想の投影光学系ＰＬの像面又はその近傍に位置しているものとする。そして、この投影光学系ＰＬの像面をＸＹ平面に沿った主面（基準面）とし、投影光学系ＰＬの光軸をＺ方向に延びる基準的な光軸（第１軸）ＡＸとして、実施形態１の説明を行う。
【００４９】
実施形態１の面位置検出装置１は、投光光学系１００と受光光学系２００とを有している。投光光学系１００においては、光源ＬＳからライトガイド１１を介して検出光が供給される。一般に、被検面であるウェハＷの表面は、レジスト等の薄膜で覆われている。したがって、この薄膜による干渉の影響を低減するために、光源ＬＳとして、波長幅の広い光（例えば、波長幅が６００〜９００ｎｍの照明光）を供給する光源（例えば、波長幅が６００〜９００ｎｍの照明光を供給するハロゲンランプや、これと同様の帯域の広い照明光を供給するキセノン光源、発光ダイオードなど）を用いることもできる。
【００５０】
ライトガイド１１を経た光は、コンデンサーレンズ等（不図示）を介して、投光スリットプリズム１３に入射する。投光スリットプリズム１３は、ライトガイド１１からの光を、屈折作用により後続の投光第２対物レンズ１４に向かって偏向させる。投光スリットプリズム１３の射出面１３ａには、例えば図３に示すような投光パターン（第１パターン）Ｐ１が配置されている。投光パターンＰ１は、複数の投光スリットＳｍを有している。図３中ｘ１，ｙ１方向は、基準面上でのｘ，ｙ方向に対応している。
【００５１】
投光スリットＳｍは、例えばｙ１方向に細長く延びる矩形状（スリット状）の光透過部であり、投光スリットＳｍ以外の領域は遮光部である。複数の投光スリットＳｍが、図３に示すように、ｙ１方向に３列構成とされている。
【００５２】
各列において、複数の投光スリットＳｍは、ｘ１方向に沿って所定のピッチでそれぞれ配列されている。また、各列における一群の投光スリットＳｍは、ｘ１方向に沿って互いに位置ずれしている。なお、投光スリットの形状、数、配列などについて様々な変形が可能である。
【００５３】
投光スリットＳｍを通過した光は、投光第２対物レンズ１４、絞り１５、及び、投光第１対物レンズ１６を介して、投光プリズム（反射部材）１７に入射する。投光第２対物レンズ１４と投光第１対物レンズ１６とは、ウェハＷの表面Ｗａに、複数の投光スリットＳｍの中間像を形成する。
【００５４】
より具体的には、ライトガイド１１からの光がコンデンサーレンズ等によって平行光とされて投光スリットＳｍへと至る。その後に投光第２対物レンズ１４によって収斂されて絞り１５の位置に集光する。絞り１５を通過した光（検出光）は、投光第１対物レンズ１６によって再び平行光とされて投光プリズム１７によって偏向され、被検面Ｗａへと至る。そして、被検面Ｗａ上の被検出領域Ｗａ１に投光スリットＳｍの投影像を形成するようになっている。ここにおいて、射出面１３ａと基準面とはシャインプルーフの関係となっている。
【００５５】
投光プリズム１７は、その偏向角が鋭角であり、投光光学系１００における投光第１対物レンズ１６の光軸ＰＸは、基準面ＳＰ（投影光学系ＰＬの像面（主面）を含む仮想平面であり、投影光学系ＰＬからのマスクパターン像が結像する面。図５参照。）から遠ざかるに従い光軸ＡＸから離れるように傾斜している。検出光は、投光プリズム１７から被検面Ｗａへと斜め方向に投射される。例えば、検出光の投射方向（光軸ＰＬに対する入射角度）は、８０°以上９０°未満の範囲で設定される。投光プリズム１７は、投光第１対物レンズ１６からの光（投影光）を入射して、数回内面反射した上で、被検面Ｗａ上の被検出領域Ｗａ１に向けて射出するが、詳細については後述する。
【００５６】
被検面Ｗａで反射された投光スリットＳｍの投影像（検出光、反射光とも言う）は、受光光学系２００によって受光される。反射光は、受光プリズム（反射部材）２７に入射し、偏向されて受光第１対物レンズ２６へと至る。受光第１対物レンズ２６を通過した反射光は、絞り２５を通過して受光第２対物レンズ２４へと入射し、その後に受光スリットプリズム２３の入射面２３ａに入射する。
【００５７】
より具体的には、被検面Ｗａで反射された反射光は、受光プリズム２７によって偏向されて受光第１対物レンズ２６によって収斂され、絞り２５の位置に集光する。その後、受光第２対物レンズ２４によって平行光とされて、受光スリットプリズム２３に入射する。受光スリットプリズム２３によって偏向された反射光は、リレーレンズ等（不図示）によって光センサ（検出素子）２１によって受光されるようになっている。ここにおいて、基準面と入射面２３ａとはシャインプルーフの関係となっている。
【００５８】
光センサ２１での検出結果は、図示しない信号処理部を介して制御部ＣＲへと送られるようになっている。制御部ＣＲは、光センサ２１での検出結果に応じて、駆動系ＶＤへと駆動信号を送出する。駆動系ＶＤによって駆動されたウェハステージＷＳＴの位置は、計測部ＷＰによって計測されるようになっている。なお、この制御部ＣＲ、駆動系ＶＤ、ウェハステージＷＳＴが位置合わせ部を構成する。位置合わせ部は、計測部ＷＰを含んでいてもよい。
【００５９】
受光プリズム２７は、その偏向角が鈍角であるので、受光光学系２００における受光第１対物レンズ２６の光軸ＲＸは、基準面ＳＰから遠ざかるに従い光軸ＡＸから離れるように傾斜している。反射光は、被検出領域Ｗａ１において斜め方向に反射され、受光プリズム２７に入射する。例えば、反射光の反射方向（光軸ＰＬに対する射出角度）は、８０°以上９０°未満の範囲で設定される。なお、被検面Ｗａは実質的に光軸ＰＬに直交する平面である。したがって、投光プリズム１７から被検出領域Ｗａ１への検出光の入射角度と被検面Ｗａから受光プリズム２７への反射光の射出角度とは実質的に等しい。受光プリズム２７は、被検出領域Ｗａ１からの光（反射光）を入射して、数回内面反射した上で、受光第１対物レンズ２６に向けて射出するが、詳細については後述する。
【００６０】
入射面２３ａには、図４に示すように、受光パターンＰ２が形成されている。図４中のｘ２，ｙ２方向は、基準面上でのｘ，ｙ方向に対応している。受光パターンＰ２は、複数の受光スリットＳｔを有している。受光スリットＳｔは、投光スリットＳｍと同様に、例えばｙ２方向に細長く延びる矩形状（スリット状）の光透過部であり、受光スリットＳｔ以外の領域は遮光部である。複数の受光スリットＳｔが、図４に示すように、ｙ２方向に３列構成とされている。
【００６１】
被検面Ｗａが基準面位置にあるときに、投光スリットＳｍの像が受光スリットＳｔ内に結像するように受光スリットＳｔが形成されている。投光光学系１００と受光光学系２００との投受光倍率に応じて、受光スリットＳｔと投光スリットＳｍとは相似関係であってもよい。例えば、本実施形態１においては、投光光学系１００と受光光学系２００とは、等倍率の関係にあり、受光スリットＳｔのサイズは投光スリットＳｍと同サイズとされている。
【００６２】
被検面Ｗａが基準面位置にある場合、投光スリットＳｍを通過した光のすべてが受光スリットＳｔ内を通過し、受光スリットプリズム２３を介して光センサ２１に検出されるようになっている。すなわち、被検面Ｗａが基準面位置にある場合、光センサ２１による検出光量が最大となる。
【００６３】
被検面Ｗａの面位置が、基準面位置からＺ方向にずれると、被検面Ｗａ上に形成される投光スリットＳｍの投影像位置がｘ方向にずれる。それにより、受光スリットプリズム２３の入射面２３ａ上に形成される投光スリットＳｍの像位置が、受光スリットＳｔの位置からｘ２方向にずれる。入射面２３ａ上で、投光スリットＳｍの像の一部がケラレてしまい、受光スリットＳｔを通過する光量が減少する。その結果、光センサ２１による検出光量も減少する。
【００６４】
被検面Ｗａの面位置のＺ方向における基準面位置からのずれ量が大きくなると、光センサ２１による検出光量の減少量も大きくなる。したがって、光センサ２１による検出光量に基づいて、被検面Ｗａの面位置、すなわち被検面Ｗａの基準面からのずれ量を検出することができる。
【００６５】
具体的には、例えば、光センサ２１による検出光量が最大となるように、駆動系ＶＤを駆動制御すれば、被検面Ｗａを基準面と一致させることができる。ここで、投影光学系ＰＬの被写界深度に応じて、光センサ２１による検出光量に一定のスレッショルドを設定し、最大光量を含む一定範囲の許容値を設定してもよい。
このように、本実施形態では、投光光学系１００が投光第１対物レンズ１６および投光第２対物レンズからなる両側テレセントリックな結像光学系を有しており、受光光学系２００が受光第１対物レンズ２６および受光第２対物レンズ２４からなる両側テレセントリックな結像光学系を有している。そして、投光プリズム１７および受光プリズム２７の双方は、投光光学系１００の結像光学系と受光光学系２００の結像光学系との間に配置されている。
【００６６】
図５は、この実施形態１に係る投光プリズム１７の概略構成図である。投光プリズム１７は、面位置検出装置１の投光光学系１００に用いられる。図５は、図２と同様にｙ方向に沿ってｘｚ平面を矢視しており、投光プリズム１７内の投影光（検出光）Ｒの光路を示している。
【００６７】
図５において、基準面ＳＰを二点鎖線で示し、被検出領域Ｗａ１を太い実線で示している。被検出領域Ｗａ１は、ウェハＷにおける面位置検出装置１による検出領域であり、投光パターンＰ１の中間像が形成されるエリアである。したがって、被検出領域Ｗａ１は、仮想的な投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの近傍に位置している。
【００６８】
基準面ＳＰは、投影光学系ＰＬの像面（主面）を含む仮想平面であり、投影光学系ＰＬからのマスクパターン像が結像する面である。基準面ＳＰの面位置は、被検面Ｗａが本来位置すべき面位置であって、被検面Ｗａの面位置の目標値である。理解容易のために、図５においては、被検面Ｗａが基準面ＳＰ上にあるものとして説明する。
【００６９】
投光プリズム１７は、第１反射面１７ａ、第２反射面１７ｂ、第１面１７ｃ、第２面１７ｄを有してｘｚ平面内において断面略四角形とされている。投光プリズム１７は、ｙ方向に同断面で延びる四角柱形状を呈している。もちろん、投光プリズム１７のｘｚ断面形状は、四角形に限られない。以下に説明する光学的機能を発揮する限りにおいては、五角形、六角形、その他、一部に曲面を有する種々の形状を考慮することができる。投光プリズム１７の各稜線の部分が面取り処理されていても、丸められた形状（Ｒ形状）とされていても構わない。なお、以降の説明においては、ｙ方向を考慮せず、ｘｚ断面内における説明とする。
【００７０】
図５を用いて、各部名称の定義について説明する。投光プリズム１７は、偶数面（本実施形態１では２つの面）の反射面を有している。第１反射面１７ａは、投光プリズム１７の内部における検出光Ｒの光路に沿って最も被検出領域Ｗａ１側に配置された反射面である。第２反射面１７ｂは、投光プリズム１７の内部における検出光Ｒの光路に沿って最も被検出領域Ｗａ１から遠い側に配置された反射面である。この実施形態１において、第１反射面１７ａ、第２反射面１７ｂとも内面反射面である。
【００７１】
第１面１７ｃは、投光プリズム１７内部における検出光Ｒの光路に関して被検出領域Ｗａ１に最も近い位置に配置された屈折面である。投光プリズム１７においては、第１面１７ｃは射出面であり、検出光Ｒが第１面１７ｃから被検出領域Ｗａ１に向けて射出する。第２面１７ｄは、投光プリズム１７内部における検出光Ｒの光路に関して被検出領域Ｗａ１から最も遠い位置に配置された屈折面である。投光プリズム１７においては、第２面１７ｄは入射面であり、検出光Ｒが第２面１７ｄから投光プリズム１７内部に入射する。
【００７２】
この実施形態１においては、第２反射面１７ｂと第１面１７ｃとが同一面上に配置されている。言い換えると、第２反射面１７ｂが第１面１７ｃと兼用されている。第２反射面１７ｂの近傍においては、例えば、内面反射率を向上させるために、投光プリズム１７に金属反射膜が形成されていてもよい。もちろん、第２反射面１７ｂにおける検出光Ｒの光路が、投光プリズム１７の屈折率、投光プリズム１７外部雰囲気の屈折率の関係において、全反射となる光路である場合には、金属反射膜の形成を不要としてもよい。同一面上であっても、第１面１７ｃ近傍においては、検出光Ｒの透過率を向上させる必要があるため、反射膜は形成しない。
【００７３】
光軸ＡＸは、投影光学系ＰＬの光軸であって、理論的には基準面ＳＰに直交している。実質的に、光軸ＡＸは第１軸である。第１延長面１７ｅは、第１反射面１７ａを基準面ＳＰ側に延長した面であり、図５中に二点鎖線で示している。第２延長面１７ｆは、第２反射面１７ｂを基準面ＳＰ側に延長した面であり、第１延長面１７ｅと同様に図５中に二点鎖線で示している。
【００７４】
第１延長面１７ｅは、基準面ＡＰ側すなわち投光プリズム１７よりも下方側で、光軸（第１軸）ＡＸと第１角度φ１で交差している。つまり、第１反射面１７ａは、下方側で光軸ＡＸに近づくように傾斜している。
【００７５】
角度δ１は、被検出領域Ｗａ１への検出光Ｒの入射角度である。言い換えれば、入射角度δ１は、被検出領域Ｗａ１と第１反射面１７ａとの間（実質的には、被検出領域Ｗａ１と第１面１７ｃとの間）を進行する検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度である。
【００７６】
角度δ２は、第２反射面１７ｂの前後の光路のうち、第１反射面１７ａと反対側の光路を進行する検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度で定義される。第２反射面１７ｂの、第１反射面１７ａと反対側とは、検出光Ｒの光路において、第２反射面１７ｂよりも被検出領域Ｗａ１から遠い側を意味することができ、図５においては、第２面１７ｄ側を意味することができる。つまり、角度δ２は、第２面１７ｄと第２反射面１７ｂとの間を進行する検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度である。
【００７７】
ここで、この面位置検出装置１における投光プリズム１７では、δ１＞δ２の関係とされている。すなわち、第２反射面１７ｂに向かう検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度δ２の方が、被検出領域Ｗａ１に向かう検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度δ１よりも小さくされている。したがって、投光プリズム１７は、基準面ＳＰを基準とすると、比較的急傾斜で入射する検出光Ｒを偏向して緩傾斜とし、被検出領域Ｗａ１へと導く。
【００７８】
第２反射面１７ｂに向かう検出光Ｒが、投光プリズム１７によって偏向されて、被検出領域Ｗａ１に向かう検出光Ｒとなる場合の第２偏向角をψａとすると、角度δ１，δ２及び第２偏向角ψａの間には、δ１＝δ２＋ψａの関係が成立する。第２偏向角ψａが正の値であるので、δ１＞δ２である。
【００７９】
第２角度βは、第１延長面１７ｅと第２延長面１７ｆとの交差角度である。この実施形態１においては、第１延長面１７ｅと第２延長面１７ｆとの交差位置Ｑは、第２反射面１７ｂの基準面ＳＰ側、すなわち、投光プリズム１７よりも基準面ＳＰ側である。また、第１延長面１７ｅと第２延長面１７ｆとの交差位置は、第１反射面１７ａと第２反射面１７ｂとの間に位置している。したがって、投光プリズム１７の第１反射面１７ａと第２反射面１７ｂとは、基準面ＳＰ側に向けてすぼまった形状を呈している。投光プリズム１７においては、０°＜β＜４５°に設定されている。
【００８０】
本実施形態１では、第１反射面１７ａと第２反射面１７ｂ（すなわち第１面１７ｃと同一面）とは、基準面ＳＰの近傍において基準面ＳＰに略平行にカットされ、投光プリズム１７は基準面ＳＰに略平行な底面１７ｇを有している。投光プリズム１７を基準面ＳＰからあまり離間させずに配置することができ、検出光Ｒの被検出領域Ｗａ１への入射角度δ１が大きい斜入射の場合でも、長い光路長を必要としない。
【００８１】
角度αは、第２面１７ｄと第２反射面とがなす角度である。後述するように、この実施形態１では、第２面１７ｄへの検出光Ｒの入射角度が０°、第１面１７ｃからの検出光Ｒの射出角度が０°とされているので、α＝２βの関係となっている。
また、本実施形態では、第１反射面１７ａの法線が基準面ＳＰと交差する位置と第２反射面１７ｂとの間に第１反射面１７ａが位置している。そして、第２反射面１７ｂの法線が基準面ＳＰと交差する位置と、第１反射面１７ａとの間に第２反射面１７ｂが位置している。
【００８２】
次に、検出光Ｒの光路の進行順に沿って、投光プリズム１７の配置について説明する。
【００８３】
検出光Ｒは光軸ＡＸに対し角度δ２の角度で第２面１７ｄに入射する。第２面１７ｄへの検出光Ｒの入射角度、すなわち、第２面１７ｄの法線方向と第２面１７ｄ側の光軸の方向とのなす角度は０°に設定されている。しかしながら、この角度は、±５°程度の範囲内に設定されてもよい。ここで、第２面１７ｄ側の光軸の方向とは、第２面１７ｄに入射する検出光Ｒの光軸方向であって、投光プリズム１７外部（すなわち、第２面１７ｄに入射する前）における光軸方向を意味する。
【００８４】
第２面１７ｄへの入射角度が０°である場合は、第２面１７ｄにおける投光プリズム内外の検出光Ｒの進行方向は一致しており、共に０°である。この場合、第２面１７ｄへ入射する検出光Ｒの投光プリズム１７による第１偏向角（偏向角）ψは、第２反射面１７ｂに向かう（投光プリズム１７内部の）検出光Ｒに対する被検出領域Ｗａ１に向かう検出光Ｒの第２偏向角ψａと等しくなる。
【００８５】
第１偏向角ψは、第１面１７ｃを通過して投光プリズム１７外部に射出された検出光Ｒの進行方向に対する第２面１７ｄを通過する検出光Ｒの進行方向がなす角度として定義することができる。この第１偏向角ψは、４５°＜ψ＜８９°の範囲で設定される。なお、受光プリズム２７に関する第１偏向角は、第１面に入射する検出光の進行方向に対する、第２面から射出される検出光の進行方向がなす角度として定義してもよい。
【００８６】
第２面１７ｄから投光プリズム１７内部に進行した検出光Ｒは、第２反射面１７ｂにおいて反射する。第２反射面１７ｂには、金属反射膜が形成されていても良く、検出光Ｒは第２反射面１７ｂで略全反射する。第２反射面１７ｂで内面反射した検出光Ｒは第１反射面１７ａに向かい、第１反射面１７ａで再び反射する。すなわち、検出光Ｒの光路に関して、第２反射面１７ｂは、第１反射面１７ａと第２面１７ｄとの間に配置されている。
【００８７】
第１反射面１７ａには、第２反射面１７ｂと同様に、金属反射膜が形成されていても良く、検出光Ｒを略全反射する。第１反射面１７ａで内面反射された検出光Ｒは、第１面１７ｃへと向かう。その検出光Ｒは、第１面１７ｃを通過して投光プリズム１７外部へと進行し、被検出領域Ｗａ１へと向かう。
【００８８】
検出光Ｒの第１面１７ｃからの射出角度、すなわち、第１面１７ｃの法線方向と基準面ＳＰ側の光軸の方向とのなす角度は０°に設定されている。しかしながら、この角度は、±５°程度の範囲内に設定されてもよい。ここで、基準面ＳＰ側の光軸の方向とは、第１面１７ｃから射出する検出光Ｒの光軸方向であって、投光プリズム１７外部（すなわち、第１面１７ｃから射出した後）における光軸方向を意味する。
【００８９】
第１面１７ｃからの射出角度が０°である場合は、第１面１７ｃにおける投光プリズム内外の検出光Ｒの進行方向は一致しており、共に０°である。第１面１７ｃにおける投光プリズム１７外部の検出光Ｒは、斜入射で被検出領域Ｗａ１へと向かう。検出光Ｒは、被検出領域Ｗａ１において反射され、受光光学系２００における受光プリズム２７の第１面（受光プリズム２７においては入射面）から受光プリズム２７内部に入射する。
【００９０】
上述したように、この面位置検出装置１の投光光学系１００では、検出光Ｒの光路中に投光プリズム１７を配置している。それにより、基準面ＳＰに近づくに従い光軸ＡＸに近づくような傾斜で進行する検出光Ｒを第１偏向角ψで偏向して、プリズム１７通過に、プリズム１７通過前の検出光Ｒの傾斜よりも緩傾斜として被検出領域Ｗａ１へと斜入射させることができる。換言すると、プリズム１７通過前の検出光Ｒの基準面ＳＰに対する入射角よりもプリズム１７通過後の検出光Ｒの基準面ＳＰに対する入射角を大きくすることができる。投光プリズム１７の底面１７ｇを基準面ＳＰに近づけて配置することができるので、斜入射の角度δ１を大きく設定（すなわち、９０°に近い値に設定）しつつ、検出光Ｒの光路長を短縮することができる。
【００９１】
なお、面位置検出装置１の投光光学系１００における投光プリズム１７について上記の通り説明したが、受光光学系２００の受光プリズム２７も投光プリズム１７と同様の構成とすることができるので、受光プリズム２７についての説明は省略する。この場合、投光プリズム１７と受光プリズム２７、投光第１対物レンズ１６と受光第１対物レンズ２６、絞り１５と絞り２５、投光第２対物レンズ１４と受光第２対物レンズ２４の各々相互の構成と配置を同様とすることができる。この場合は、面位置検出装置１の投受光光学系は等倍系としてよい。
【００９２】
受光プリズム２７においては、第１面が検出光（反射光）Ｒの入射面であり、第２面が検出光Ｒの射出面である。第１面から受光プリズム２７内部に入射した検出光Ｒは、第１反射面で内面反射し、第２反射面で内面反射した後、第２面から受光第１対物レンズ２６に向けて射出する。
【００９３】
もちろん、図５に示すようなプリズムを投光プリズム１７のみに用い、受光プリズム２７としては他の偏向素子（異なる形態のプリズム又はミラー等）を用いることもできるし、このようなプリズムを受光プリズム２７のみに用い、投光プリズム１７としては他の偏向素子（異なる形態のプリズム又はミラー等）を用いることもできる。なお、上記のいずれの関係式においても、変数の角度単位は［ｄｅｇ］である。
【００９４】
本実施形態１に係る露光装置ＥＸＰは、５つの面位置検出装置１〜５を有している。上記で説明した投光光学系１００についての構成や作用は、他の面位置検出装置２〜５についても同様であるので、これらについての説明も省略する。
【００９５】
面位置検出装置１〜５のウェハＷ上での各々の被検出領域Ｗａ１〜Ｗａ５を図６に示す。図６は、ウェハＷ表面の平面図である。図６においては、図中の左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向として示している。
【００９６】
面位置検出装置１は、ウェハＷの被検面Ｗａ上の被検出領域Ｗａ１に投光パターンＰ１の中間像を投影する。したがって、面位置検出装置１は、被検出領域Ｗａ１における面位置が基準面ＳＰからずれているか否か、及びそのずれ量を検出することができる。ウェハＷ上での検査領域が被検出領域Ｗａ１のみでよい場合は露光装置ＥＸＰは１つの面位置検出装置１のみを有していればよい。
【００９７】
しかし、被検出領域Ｗａ１に対してウェハＷ表面全体の大きさが大きい等、ウェハＷ上での検査領域を広くしたい場合に、複数の面位置検出装置１〜５によって複数の被検出領域Ｗａ１〜Ｗａ５をウェハＷ上に設定する。図６に示すように、面位置検出装置１〜５のｘｙ座標を投影光学系ＰＬのＸＹ座標と角度θ分シフトさせ、面位置検出装置１〜５をＸ方向に沿って並べて配置する。ｘ方向に沿って延びる被検出領域Ｗａ１〜Ｗａ５がＸ方向に沿って配列され、全体として大きな検査領域ＴＡをウェハＷ上に設定することができる。
【００９８】
なお、本実施形態１に係る面位置検出装置は、レチクルＭのマスクパターンを投影露光する形態がウェハＷと投影パターンとの位置関係を変更させつつ露光を行うスキャニング・ステッパタイプの露光装置であっても、ウェハＷと投影パターンとの位置関係を静止した状態で露光を行うステップ・アンド・リピートタイプの静止型（一括露光型）露光装置であっても適用可能である。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置に適用することも可能である。
【００９９】
また、上記の面位置検出装置は、複数のウェハステージを備えたマルチステージ型の露光装置に適用することもできる。また、ウェハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置に上記実施形態１を適用することが可能である。
【０１００】
露光装置ＥＸＰが、液体（水）を介さずにウェハＷの露光を行うドライタイプの露光装置であってもよいし、投影光学系とウェハＷとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウェハＷを露光する露光装置であってもよい。
【０１０１】
露光装置ＥＸＰの投影光学系は等倍系に限られず、縮小系又は拡大系であってもよいし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系又は反射屈折系であってもよいし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでもよい。また、上述の実施形態１において、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。
【０１０２】
上述の実施形態１では、感光性基板としてのウェハＷの面位置の検出に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスクのパターン面の面位置の検出に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態１では、露光装置における感光性基板の面位置の検出に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、露光装置以外の各種装置における一般の被検面の面位置の検出に対して本発明を適用することもできる。
【０１０３】
次に、上述の実施形態１に係る露光装置ＥＸＰを用いたデバイス製造方法について説明する。図７は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。続いて、上述の露光装置ＥＸＰを用い、マスク（レチクル）Ｍに形成された第２パターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまり第２パターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【０１０４】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の露光装置ＥＸＰによって転写された第２パターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチング及び金属膜等の成膜のうち少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の露光装置ＥＸＰは、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板として第２パターンの転写を行う。
【０１０５】
図８は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図８に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）及びモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の露光装置ＥＸＰを用いて回路パターン及び電極パターン等の所定のマスクパターン（第２パターン）を形成する。このパターン形成工程には、上述の露光装置ＥＸＰを用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、第２パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【０１０６】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって第２パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路及びバックライト等の各種部品を取り付ける。
【０１０７】
本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１０８】
［実施形態２］
図９は、実施形態２に係る投光プリズム２１７の概略構成図である。図９は、図５と同様にｙ方向に沿ってｘｚ平面を矢視しており、投光プリズム２１７内の検出光Ｒの光路を示している。なお、投光プリズム２１７において、投光プリズム１７と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０９】
投光プリズム２１７においては、第２反射面２１７ｂと第１面２１７ｃとが同一面内に配置されていない。図９に示すように、第２反射面２１７ｂと第１面２１７ｃとは、頂角Ｋにおいて接合される隣接面であり、各々異なる傾斜を有する面である。
【０１１０】
第１面２１７ｃの法線方向は、第１面２１７ｃにおける基準面ＳＰ側（投光プリズム２１７の外部側）の検出光Ｒの進行方向に対して±５°以内とされている。なお、第１面２１７ｃの法線方向を、第１面２１７ｃにおける基準面ＳＰ側の検出光Ｒの進行方向に対して０°としてもよい。第２反射面２１７ｂを第１面２１７ｃと異なる傾斜角度に設定しているので、投光第１対物レンズ１６からの検出光Ｒの進行方向ＰＸ（投光第１対物レンズ１６の光軸ＰＸ）を、基準面ＳＰに対して略垂直として投光プリズム２１７に入射させることができる。投光プリズム２１７の第２面２１７ｄへの検出光Ｒの入射角度は、±５°以内に設定されればよい。また、０°に設定されていてもよい。したがって、第２面２１７ｄは、基準面ＳＰに対して略平行とされる。
【０１１１】
この投光プリズム２１７においても第１延長面２１７ｅは、光軸ＡＸと第１角度φ１で交差している。被検出領域Ｗａ１への検出光Ｒの入射角度δ１よりも、第２面２１７ｄと第２反射面２１７ｂとの間を進行する検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度δ２の方が小さく、δ１＞δ２とされている。なお、実施形態２においては、角度δ２≒０°、言い換えると、第２面２１７ｄの前後の光路のうち第２反射面２１７ｂと反対側の光路を進行する検出光は、第１軸と平行に進行している。
【０１１２】
第２延長面２１７ｆと第１延長面２１７ｅとは、第１反射面２１７ａと第２反射面２１７ｂとの間で第２角度βで交差している。この交差位置Ｑは、第２反射面２１７ｂの基準面ＳＰ側である。投光プリズム２１７による検出光Ｒの第１偏向角ψ（すなわち、第１面２１７ｃを通過する投光プリズム２１７外部における検出光Ｒに対する第２面２１７ｄを通過する投光プリズム２１７外部における検出光Ｒがなす角度。）は、上記実施形態１の場合と同様に、４５°＜ψ＜８９°の範囲で設定されればよい。第２面２１７ｄへの入射角度が０°である場合は、第２面２１７ｄにおける投光プリズム内外の検出光Ｒの進行方向は一致しており、共に０°である。この場合、本実施形態２においても、第１偏向角ψと第２偏向角ψａとは等しくなる。
【０１１３】
実施形態２の投光プリズムを構成する具体例として、例えば、図１０Ａ、図１０Ｂに示すものが考えられる。図１０Ａは、実施形態２に係る投光プリズム２１７の具体例１の概略構成図である。図１０Ｂは、実施形態２に係る投光プリズム２１７の具体例２の概略構成図である。
【０１１４】
図１０Ａに示す具体例１は、第１反射面２１７ａ、第２反射面２１７ｂ、第２面２１７ｄを有する四角形状のプリズム部材２１８と、第１面２１７ｃを有する三角形状のプリズム部材２１９とを接合して構成されている。複雑な形状の投光プリズム２１７を、比較的単純な形状のプリズム部材２１８とプリズム部材２１９とを接合することにより構成している。第１反射面２１７ａと第２反射面２１７ｂは、１つのプリズム部材２１８の内面反射面である。したがって、プリズム部材２１８とプリズム部材２１９との相対位置が多少変化しても、検出光Ｒの光路への影響が少ない。
【０１１５】
プリズム部材２１８の第２反射面２１７ｂよりも下方（基準面ＳＰ側）が接合面２１８ａとされている。その接合面２１８ａにプリズム部材２１９が接着剤２２０により接合される。第１反射面２１７ａで反射された検出光Ｒは、接合面２１８ａによる影響を殆ど受けることなく、そのままプリズム部材２１９側へと進行し、第１面２１７ｃより射出して被検出領域Ｗａ１へと向かうようになっている。この場合において、接着剤２２０の屈折率とプリズム部材２１８，２１９の構成材料の屈折率とは、略同程度の屈折率であることが好ましい。
【０１１６】
図１０Ｂは、第２反射面２１７ｂを接合面２１８ａ内に配置した構成例である。第２面２１７ｄから投光プリズム２１７内部に入射した検出光Ｒが第２反射面２１７ｂとしての接合面２１８ａで内面反射し、その後第１反射面２１７ａで内面反射し、接合面２１８ａを通過して第１面２１７ｃから被検出領域Ｗａ１に向けて射出するようになっている。
【０１１７】
この具体例２では、第２反射面２１７ｂとしての接合面２１８ａに金属反射膜を形成しない。プリズム部材２１８とプリズム部材２１９とを接合する接着剤２２０として、プリズム部材２１８の構成材料の屈折率よりも屈折率が小さいものを用いている。接着剤２２０の屈折率がプリズム部材２１８の構成材料の屈折率よりも小さいので、第２反射面２１７ｂにおいて検出光Ｒが内面反射する際の臨界角θｃを小さくすることができる。第２面２１７ｄからの検出光Ｒが接合面２１８ａに入射するときの入射角度を臨界角θｃ以上とすることにより、この検出光Ｒを接合面２１８ａで全反射することができる。第１反射面２１７ａからの検出光Ｒが接合面２１８ａに入射するときの入射角度をなるべく０°に近い角度（例えば、±５°以内）とすることで、この検出光Ｒの殆どを接合面２１８ａで反射されることなく通過させることができる。
【０１１８】
このように、具体例２においては、接合面２１８ａ内に第２反射面２１７ｂを配置しているので、プリズム部材２１８のサイズを小さくすることができる。ひいては、投光プリズム２１７全体のサイズを小さくすることができ、省スペースに寄与することができる。
【０１１９】
図１１は、実施形態２に係る投光プリズム２１７の具体例３の概略構成図である。図１１においては、第２反射面２１７ｂ、第２面２１７ｄを有する略三角形状のプリズム部材２２１と第１反射面２１７ａ、第１面２１７ｃを有する略四角形状のプリズム部材２２２とが接合面２１８ａにおいて接合されることにより投光プリズム２１７が構成されている。
【０１２０】
具体例３の構成では、第２反射面２１７ｂで反射され第１反射面２１７ａへと向かう検出光Ｒの光路に対して、接合面２１８ａが略直交するように配置されている。したがって、接合面２１８ａによる検出光Ｒへの影響を小さく抑えることができる。この具体例３の構成では、投光プリズム２１７の設計段階で、第２反射面２１７ｂや第１面２１７ｃの角度に影響を与えることなく、第２反射面２１７ｂと第１面２１７ｃとの接合部である頂角Ｋの位置を上下に調整し易い。そのため、検出光Ｒの光路に応じて、接合面２１８ａの傾斜角度を容易に調整することができるというメリットがある。
【０１２１】
［実施形態３］
図１２は、実施形態３に係る投光プリズム３１７の概略構成図である。図１２は、図５と同様にｙ方向に沿ってｘｚ平面を矢視しており、投光プリズム３１７内の検出光Ｒの光路を示している。なお、投光プリズム３１７において、投光プリズム１７と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
投光プリズム３１７は、大略平行四辺形を呈している。この実施形態３においては、投光第１対物レンズ１６の光軸ＰＸは、基準面ＳＰから離れるに従い光軸ＡＸに近づくように傾斜している。投光第１対物レンズ１６からの検出光Ｒは、第２面３１７ｄから投光プリズム３１７内部に入射し、第２反射面３１７ｂで内面反射し、第１反射面３１７ａで内面反射し、第１面３１７ｃから射出して被検出領域Ｗａ１へと向かうようになっている。
【０１２３】
第２面３１７ｄへの検出光Ｒの入射角度は±５°以内であってもよく、０°であってもよい。第１面３１７ｃからの検出光Ｒの射出角度は±５°以内であってもよく、０°であってもよい。
【０１２４】
この投光プリズム３１７においても第１延長面３１７ｅは、光軸ＡＸと第１角度φ１で交差している。被検出領域Ｗａ１への検出光Ｒの入射角度δ１よりも、第２面３１７ｄと第２反射面３１７ｂとの間を進行する検出光Ｒと光軸ＡＸとがなす角度δ２の方が小さく、δ１＞δ２とされている。なお、実施形態３においては、光軸ＰＸが基準面ＳＰから離れるに従い光軸ＡＸに近づくように傾斜しているので、角度δ２は負の値で概念される。
【０１２５】
この投光プリズム３１７においては、第１反射面３１７ａを延長した第３延長面３１７ｈと第１延長面３１７ｅとは、第１反射面３１７ａと第２反射面３１７ｂとの間で第２角度βで交差している。この交差位置Ｑは、第２反射面３１７ｂの基準面ＳＰ側である。投光プリズム３１７による検出光Ｒの第１偏向角ψ（すなわち、第１面３１７ｃを通過する投光プリズム３１７外部における検出光Ｒに対する第２面３１７ｄを通過する投光プリズム３１７外部における検出光Ｒがなす角度。）は、上記実施形態１の場合と同様に、４５°＜ψ＜８９°の範囲で設定される。第２面３１７ｄへの入射角度が０°である場合は、第２面３１７ｄにおける投光プリズム内外の検出光Ｒの光軸方向は一致しており、共に０°である。この場合、本実施形態３においても、第１偏向角ψと第２偏向角ψａとは等しくなる。
【０１２６】
［実施形態４］
図１３は、実施形態４に係る面位置検出装置１の概略構成図である。面位置検出装置１は、投光光学系１００と受光光学系２００とを一対の投受光光学系として有している。上記実施形態１では、投光プリズム１７と受光プリズム２７とに同じ構成のプリズムを使用した例について説明した（図２参照）。しかしながら、投光光学系１００、受光光学系２００の配置スペースに応じて、各々に異なるプリズムを用いてもよい。
【０１２７】
図１３に示す実施形態４においては、投光光学系１００に実施形態３にて説明した投光プリズム３１７を用い、受光光学系２００に実施形態１にて説明した受光プリズム２７を用いている。投光プリズム３１７を用いることにより、基準面ＳＰから遠ざかるに従い光軸ＡＸに近づくように傾斜する光軸ＰＸを設定することができる。受光プリズム２７を用いることにより、基準面ＳＰから遠ざかるに従い光軸ＡＸから離れるように傾斜する光軸ＲＸを設定することができる。
【０１２８】
このように構成することで、投光光学系１００の光軸ＰＸと受光光学系２００の光軸ＲＸとを、光軸ＡＸに対して非対称に配置することができる。露光装置ＥＸＰにおいて、配置スペースの観点から投光光学系１００と受光光学系２００とを対称配置とすることができない場合に、各々異なる投光プリズムと受光プリズムとを用いることでスペースを有効活用することができる。
【０１２９】
なお、投光プリズムと受光プリズムとに上記いずれの実施形態に係るプリズムを組み合わせて用いるかは、配置スペースの事情に応じて決定することができる。同一の実施形態に係るプリズムを投光プリズムと受光プリズムの両方に用いる場合であっても、プリズムを構成する各面の傾斜角度が異なる２種のものを各々に用いてもよい。
【０１３０】
なお、上記いずれの実施形態においても、投光プリズムと同様の構成を受光プリズムに適用することが可能であることは、言うまでもない。
【０１３１】
なお、図７及び図８を用いて説明した製造方法は、実施形態１に係る露光装置ＥＸＰのみに限定されず、上述の実施形態２〜４に係る面位置検出装置を備えた露光装置にも適用できる。
また、本実施形態にかかる面位置検出装置は、例えば米国特許公開第２００９／０２０８８７５号、第２００９／０３２３０３６号、第２０１０／００６２３５１号、第２０１０／０２４５８２９号、第２０１１／００７１７８４号、第２０１２／０００８１５０号や、米国特許第７，９８２，８８４号、第８，１１１，４０６号、第８，２２３，３４５号、そして、国際公開第２０１２／１７７６６３号などに開示される面位置検出装置と組み合わせて使用することもできる。
また、上記の面位置検出装置は、例えば米国特許公開第２０１１／００９６３１５号などに開示される液浸型露光装置の面位置検出装置にも適用することができる。
さらに、上記の面位置検出装置は、例えば米国特許公開第２００９／０１１６０３９号や米国特許第８，１４９，３８２号などに開示される反射面起因の誤差を低減した面位置検出装置と組み合わせて使用することもできる。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等の基板が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、この基板の面位置を面位置検出システムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
また、上述の実施形態にかかる面位置検出装置および露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【０１３２】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
面位置検出装置：１〜５                  投光光学系：１００
ライトガイド：１１                      投光スリットプリズム：１３
射出面：１３ａ                          投光第２対物レンズ：１４
絞り：１５                              投光第１対物レンズ：１６
投光プリズム（反射部材）：１７，２１７，３１７
第１反射面：１７ａ，２１７ａ，３１７ａ  第２反射面：１７ｂ，２１７ｂ，３１７ｂ
第１面：１７ｃ，２１７ｃ，３１７ｃ      第２面：１７ｄ，２１７ｄ，３１７ｄ
第１延長面：１７ｅ，２１７ｅ，３１７ｅ  第２延長面：１７ｆ，２１７ｆ，３１７ｆ
底面：１７ｇ                            第３延長面：３１７ｈ
受光光学系：２００                      光センサ（検出素子）：２１
受光スリットプリズム：２３              入射面：２３ａ
受光第２対物レンズ：２４                絞り：２５
受光第１対物レンズ：２６                受光プリズム（反射部材）：２７
プリズム部材：２１８，２１９，２２１，２２２
接合面：２１８ａ                        接着剤：２２０
光軸（第１軸）：ＡＸ                    光軸：ＰＸ，ＲＸ
制御部：ＣＲ                            被露光位置：ＥＰ
露光装置：ＥＸＰ                        駆動系：ＨＤ
照明系：ＩＬ                            ユニット：ＥＮｈ１〜ＥＮｈ６
頂角：Ｋ                                ローディング位置：ＬＰ
光源：ＬＳ                              マスク（レチクル）：Ｍ
駆動系：ＭＤ                            マスクステージ位置計測部：ＭＰ
マスクステージ：ＭＳ                    投光パターン（第１パターン）：Ｐ１
受光パターン：Ｐ２                      投影光学系：ＰＬ
交差位置：Ｑ                            検出光（投影光、反射光）：Ｒ
スケール：ＳＣＡ                        投光スリット：Ｓｍ
受光スリット：Ｓｔ                      基準面：ＳＰ
検査領域：ＴＡ                          アンローディング位置：ＵＰ
駆動系：ＶＤ                            ウェハ：Ｗ
表面（被露光面、被検面）：Ｗａ          被検出領域：Ｗａ１〜Ｗａ５
計測部：ＷＰ                            ウェハステージ：ＷＳＴ
ウェハテーブル：ＷＴＢ                  鋭角：θ
臨界角：θｃ                            Ｘ軸回りの回転量：θｘ
Ｙ軸回りの回転量：θｙ                  Ｚ軸回りの回転方向：θｚ
第１角度：φ１                          入射角度：δ１
第１偏向角（偏向角）：ψ                第２偏向角：ψａ
角度：α          第２角度：β
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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