(57)【要約】  光学部材の変動に影響されずに被検面の面位置を高精度に検出する。被検面（Ｗａ）の近傍に設けられる参照面（９ａ）を有した参照部材（９）と、第１パターン面上の第１パターンからの測定光を被検面へ導いて第１パターンの中間像を投射し、第２パターン面上の第２パターンからの参照光を参照面に導いて第２パターンの中間像を投射する送光光学系（５〜８）と、被検面によって反射された測定光を第１観測面へ導いて第１パターンの観測像を形成し、参照面によって反射された参照光を第２観測面に導いて第２パターンの観測像を形成する受光光学系（１５〜１８）と、第１観測面における第１パターンの観測像の第１位置情報および第２観測面における第２パターンの観測像の第２位置情報を検出し、第１位置情報および第２位置情報に基づいて被検面の面位置を検出する検出部（１１〜１４；ＰＲ）とを備えている。
2009093594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面の近傍に設けられる参照面を有した参照部材と、
第１パターン面上の第１パターンからの測定光を前記被検面へ導いて該被検面に対して前記第１パターンの中間像を投射し、第２パターン面上の第２パターンからの参照光を前記参照面に導いて該参照面に前記第２パターンの中間像を投射する送光光学系と、
前記被検面によって反射された前記測定光を第１観測面へ導いて該第１観測面に前記第１パターンの観測像を形成し、前記参照面によって反射された前記参照光を第２観測面に導いて該第２観測面に前記第２パターンの観測像を形成する受光光学系と、
前記第１観測面における前記第１パターンの観測像の第１位置情報および前記第２観測面における前記第２パターンの観測像の第２位置情報を検出し、該第１位置情報および該第２位置情報に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする面位置検出装置。
【請求項２】
前記送光光学系は、前記第１パターン面と前記第２パターン面との相対位置を補正する面位置補正部材を有することを特徴とする請求項１に記載の面位置検出装置。
【請求項３】
前記面位置補正部材は、前記第１パターン面の面位置と前記第２パターン面の面位置とを一致させることを特徴とする請求項２に記載の面位置検出装置。
【請求項４】
前記受光光学系は、前記第１観測面と前記第２観測面との相対位置を補正する面位置補正部材を有することを特徴とする請求項１に記載の面位置検出装置。
【請求項５】
前記面位置補正部材は、前記第１観測面の面位置と前記第２観測面の面位置とを一致させることを特徴とする請求項４に記載の面位置検出装置。
【請求項６】
前記面位置補正部材は、前記送光光学系の光軸に対して入射面および射出面が垂直に設けられた光透過部材と、前記送光光学系の光軸に対して傾斜して配置された平行平板状光透過部材と、前記測定光と前記参照光との相対角度を変化させる光偏向部材との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の面位置検出装置。
【請求項７】
前記面位置補正部材は、前記受光光学系の光軸に対して入射面および射出面が垂直に設けられた光透過部材と、前記受光光学系の光軸に対して傾斜して配置された平行平板状光透過部材と、前記測定光と前記参照光との相対角度を変化させる光偏向部材との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の面位置検出装置。
【請求項８】
前記面位置補正部材は、前記測定光の光路と前記参照光の光路との少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項９】
前記第１パターン面を有する第１パターン部材と、前記第２パターン面を有する第２パターン部材とを一体に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１０】
前記第１パターン面と前記第２パターン面とを含む共通パターン面を有した送光パターン部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の面位置検出装置。
【請求項１１】
前記第１観測面を有する第１観測部材と、前記第２観測面を有する第２観測部材とを一体に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１２】
前記第１観測面と前記第２観測面とを含む共通観測面を有した観測部材を備えることを特徴とする請求項５に記載の面位置検出装置。
【請求項１３】
前記参照部材は、前記参照面を含む奇数個の反射面を有し、該奇数個の反射面の各法線は、所定面に平行に設けられることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１４】
前記参照部材は、前記奇数個の反射面を一体に有するプリズムであることを特徴とする請求項１３に記載の面位置検出装置。
【請求項１５】
前記プリズムは、前記参照光が入射する入射面と、該入射面を透過した前記参照光を反射させる前記参照面と、該参照面で反射した前記参照光が透過して射出する射出面とを有し、前記入射面および前記射出面の各法線は、前記所定面に平行に設けられることを特徴とする請求項１４に記載の面位置検出装置。
【請求項１６】
前記プリズムは、前記参照光が入射する入射面と、該入射面を透過した前記参照光を反射させる第１反射面と、該第１反射面で反射した前記参照光を反射させる前記参照面と、該参照面で反射した前記参照光を反射させる第２反射面と、該第２反射面で反射した前記参照光が透過して射出する射出面とを有し、前記入射面および前記射出面の各法線は、前記所定面に平行に設けられることを特徴とする請求項１４に記載の面位置検出装置。
【請求項１７】
前記第１パターンと前記第２パターンとを一括して照明する一括照明装置または前記第１パターンと前記第２パターンとを個別に照明する個別照明装置を備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の面位置検出装置。
【請求項１８】
感光性基板にパターンを転写する露光装置において、
請求項１乃至１７のいずれか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、前記パターンが設けられたパターン面または前記感光性基板の転写面の少なくとも一方の位置合わせをする位置合わせ手段と、を備え、
前記面位置検出装置は、前記パターン面の面位置と前記転写面の面位置との少なくとも一方を前記被検面の面位置として検出することを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の露光装置を用いて、前記パターンを前記感光性基板に転写する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記転写パターン層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【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、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に転写する露光装置においては、投影光学系の焦点深度が浅く、感光性基板の転写面（露光面）が平坦でない場合もある。このため、露光装置では、投影光学系の結像面に対する感光性基板の転写面の位置決め調整を正確に行う必要がある。【０００３】
投影光学系の光軸方向に沿った感光性基板の面位置（転写面の面位置）を検出する面位置検出装置として、例えば斜入射型オートフォーカスセンサが知られている（特許文献１を参照）。この斜入射型オートフォーカスセンサでは、被検面としての感光性基板に対して斜め方向からスリットの像を投射し、被検面で反射された光により形成されるスリットの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の面位置を検出する。【０００４】
【特許文献１】特開平４−２１５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の斜入射型オートフォーカスセンサにおいては、斜入射型オートフォーカスセンサを構成する光学系内の光学部材の変動（位置変動、屈折率変動等）が発生した場合、投影光学系の光軸方向に沿った感光性基板の面位置を正確に検出することができないという問題があった。【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光学部材の変動に影響されずに被検面の面位置を高精度に検出することのできる面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の面位置検出装置では、被検面の近傍に設けられる参照面を有した参照部材と、第１パターン面上の第１パターンからの測定光を前記被検面へ導いて該被検面に対して前記第１パターンの中間像を投射し、第２パターン面上の第２パターンからの参照光を前記参照面に導いて該参照面に前記第２パターンの中間像を投射する送光光学系と、前記被検面によって反射された前記測定光を第１観測面へ導いて該第１観測面に前記第１パターンの観測像を形成し、前記参照面によって反射された前記参照光を第２観測面に導いて該第２観測面に前記第２パターンの観測像を形成する受光光学系と、前記第１観測面における前記第１パターンの観測像の第１位置情報および前記第２観測面における前記第２パターンの観測像の第２位置情報を検出し、該第１位置情報および該第２位置情報に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。【０００８】
本発明の露光装置では、感光性基板にパターンを転写する露光装置において、上記の本発明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、前記パターンが設けられたパターン面または前記感光性基板の転写面の少なくとも一方の位置合わせをする位置合わせ手段と、を備え、前記面位置検出装置は、前記パターン面の面位置と前記転写面の面位置との少なくとも一方を前記被検面の面位置として検出することを特徴とする。【０００９】
本発明のデバイス製造方法では、上記の本発明の露光装置を用いて、前記パターンを前記感光性基板に転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の面位置検出装置では、参照光が被検面の近傍に設けられた参照面と、測定光と共通の光学部材とを経て第２観測面まで導かれる。その結果、参照光は、測定光とは異なり被検面の移動に関する情報を含まないが、測定光と同様に光学部材の変動の影響に関する情報を含んでいる。したがって、例えば参照光の観測像の位置ずれ量に基づいて、光学部材の変動に起因する被検面の面位置の検出誤差を計測することができる。【００１１】
このため、本発明の面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法では、参照光による観測像の検出結果と測定光による観測像の検出結果とに基づいて、被検面の面位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる面位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】一対の送光プリズムの射出面に設けられた送光スリットを示す図である。
【図３】一対の落射プリズムの間の光路を示す図である。
【図４】一対の受光プリズムの入射面に設けられた受光スリットを示す図である。
【図５】送光プリズムから受光プリズムまでの光路を直線状に展開した構成を示す図である。
【図６】光検出器の検出面に設けられた複数の受光部を示す図である。
【図７】共通パターン面を有する送光パターン部材と共通観測面を有する観測部材とを備える変形例の構成を示す図である。
【図８】図７の変形例における送光プリズムから受光プリズムまでの光路を直線状に展開した構成を示す図である。
【図９】面位置補正部材として平行平面板を用いる例を示す図である。
【図１０】面位置補正部材として偏角プリズムを用いる例を示す図である。
【図１１】参照部材として３回反射型のプリズムを用いる例を示す図である。
【図１２】参照部材として１回反射型のプリズムを用いる例を示す図である。
【図１３】測定光用の送光スリットが形成された第１パターン面と参照光用の送光スリットが形成された第２パターン面とを個別に照明する例を示す図である。
【図１４】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１５】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１６】参照部材として３回反射型のプリズムを用いる別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  光源
２  コンデンサーレンズ
３，４  送光プリズム
５，７，１５，１７  対物レンズ
６  振動ミラー
８，１８  落射プリズム
１１  光検出器
１２  リレーレンズ
１３，１４  受光プリズム
ＰＲ  信号処理部
ＣＲ  制御部
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる面位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を設定している。本実施形態では、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の面位置検出装置を適用している。【００１５】
図示の露光装置は、露光用光源（不図示）から射出された照明光（露光光）で、所定のパターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲを照明する照明系ＩＬを備えている。レチクルＲは、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、ＸＹ平面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。【００１６】
レチクルＲを透過した露光光は、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（転写面）Ｗａ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に沿って保持されている。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レベリング（水平出し）、Ｚ方向（フォーカシング方向）移動、ＸＹ平面に沿った二次元的な移動、およびＺ軸廻りの回転が可能であり、その位置座標はウェハ干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。【００１７】
レチクルＲのパターン面上に設けられた回路パターンをウェハＷの転写面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光軸ＡＸ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ＷＳのレベリングおよびＺ方向の移動を、ひいてはウェハＷのレベリングおよびＺ方向の移動を行えば良い。【００１８】
そこで、本実施形態の露光装置は、露光領域の面位置を検出するための面位置検出装置を備えている。図１を参照すると、本実施形態の面位置検出装置は、その検出に用いる光を供給する光源１を備えている。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１は波長幅の広い白色光源（たとえば、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など）であることが望ましい。なお、光源１として、レジストに対する感光性の弱い波長帯の光を供給する発光ダイオードを用いることもできる。【００１９】
光源１からの光は、コンデンサーレンズ２を介して、測定光用の送光プリズム３および参照光用の送光プリズム４に入射する。送光プリズム３および４は、コンデンサーレンズ２からの光を、屈折作用により−Ｚ方向に向けて偏向させる。送光プリズム３の射出面（第１パターン面）３ａには、例えば図２に示すように、複数の測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２（第１パターン）を有する送光パターンが設けられている。送光プリズム４の射出面（第２パターン面）４ａには、例えば図２に示すように、複数の参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５（第２パターン）が設けられている。【００２０】
また、送光プリズム３の射出面３ａと送光プリズム４の射出面４ａとは互いに平行に設けられている。図２では、射出面３ａにおいて全体座標のＹ軸に平行な方向にｙ１軸を、ｙ１軸と直交する方向にｘ１軸を設定している。【００２１】
送光スリットＳ１〜Ｓ１５は、例えばｘ１方向およびｙ１方向と４５度をなす斜め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、送光スリットＳ１〜Ｓ１５以外の領域は遮光部である。測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２はｘ１方向に沿って所定のピッチで配列され、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５は測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２からｙ１方向に間隔を隔てて設けられ且つｘ１方向に沿って所定のピッチで配列されている。【００２２】
また、送光スリットＳ１３のｘ１座標は送光スリットＳ２とＳ３との中間位置のｘ１座標と一致し、送光スリットＳ１４のｘ１座標は送光スリットＳ６とＳ７との中間位置のｘ１座標と一致し、送光スリットＳ１５のｘ１座標は送光スリットＳ１０とＳ１１との中間位置のｘ１座標と一致している。【００２３】
光源１およびコンデンサーレンズ２は、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２と参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５とを一括して照明する一括照明装置を構成している。送光スリットＳ１〜Ｓ１２を通過した光は、測定光として、ウェハＷの面位置の検出に用いられる。送光スリットＳ１３〜Ｓ１５を通過した光は、参照光として、面位置検出装置の検出誤差の計測に用いられる。なお、送光スリットの形状、数、配列、形態などについて様々な変形例が可能であり、測定光を規定する第１パターンおよび参照光を規定する第２パターンについて様々な形態が可能である。【００２４】
送光スリットＳ１〜Ｓ１２を通過した測定光および送光スリットＳ１３〜Ｓ１５を通過した参照光は、第２対物レンズ５、走査手段としての振動ミラー６、および第１対物レンズ７を介して、落射プリズム８に入射する。第２対物レンズ５および第１対物レンズ７は、協働して送光スリットＳ１〜Ｓ１５の中間像を所定倍率で形成する。振動ミラー６は、第１対物レンズ７の前側焦点位置に配置され、図１中矢印で示すようにＹ軸廻りに回動可能に構成されている。落射プリズム８は、ＸＺ平面に沿って平行四辺形状の断面を有する柱状のプリズム部材である。【００２５】
図３において実線で示す測定光路に沿って落射プリズム８の入射面８ａに入射した測定光Ｌｍは、反射面８ｂおよび８ｃで順次反射されてＺ方向に平行移動された後、射出面８ｄから図中実線で示す測定光路（ＸＺ平面内の測定光路）に沿って、ウェハＷの表面すなわち被検面としての転写面Ｗａ上の検出領域Ａに斜め方向から入射する。この入射角は、例えば８０度以上９０度未満の大きな角度に設定される。一方、図中破線で示す参照光路に沿って落射プリズム８の入射面８ａに入射した参照光Ｌｒは、反射面８ｂおよび８ｃで順次反射されてＺ方向に平行移動された後、射出面８ｄから図中破線で示す参照光路（ＸＺ平面内の参照光路）に沿って、平面ミラー９の表面の反射面９ａに斜め方向から入射する。この入射角は、転写面Ｗａに対する測定光Ｌｍの入射角に等しく設定されている。なお、図３において、実線で示す測定光路と破線で示す参照光路とは、Ｚ方向だけでなくＹ方向にも平行に離間している。【００２６】
こうして、検出領域Ａには、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の中間像が投射される。すなわち、検出領域Ａには、送光スリットＳ１〜Ｓ１２に対応して、Ｘ方向およびＹ方向と４５度をなす斜め方向に細長く延びる１２個の測定光照射領域がＸ方向に沿って所定のピッチで形成される。各測定光照射領域の中心は、検出領域Ａにおける検出点に対応している。また、平面ミラー９の反射面９ａには、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の中間像が投射され、送光スリットＳ１３〜Ｓ１５に対応して、Ｘ方向およびＹ方向と４５度をなす斜め方向に細長く延びる３個の矩形状の参照光照射領域がＸ方向に沿って所定のピッチで形成される。【００２７】
このように、平面ミラー９は、転写面Ｗａの近傍に設けられた参照面としての反射面９ａを有する参照部材を構成している。また、第２対物レンズ５、振動ミラー６、第１対物レンズ７、および落射プリズム８は、射出面３ａ上の送光スリットＳ１〜Ｓ１２からの測定光を転写面Ｗａへ導いて送光スリットＳ１〜Ｓ１２の中間像を転写面Ｗａに投射し、射出面４ａ上の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５からの参照光を反射面９ａに導いて送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の中間像を反射面９ａに投射する送光光学系を構成している。ここで、射出面３ａは、送光光学系による転写面Ｗａの共役面もしくはその近傍の面に配置され、射出面４ａは、送光光学系による反射面９ａの共役面もしくはその近傍の面に配置されている。【００２８】
転写面Ｗａによって反射された測定光Ｌｍおよび反射面９ａによって反射された参照光Ｌｒは、落射プリズム１８に入射する。落射プリズム１８は、所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に関して落射プリズム８と対称な位置に配置され且つ対称的な構成を有する。具体的には、落射プリズム１８は、落射プリズム８を射出面８ｄについて反転した構成を有する。したがって、落射プリズム１８の入射面１８ａに入射した測定光Ｌｍおよび参照光Ｌｒは、反射面１８ｂおよび１８ｃで順次反射されてＺ方向に平行移動された後、射出面１８ｄから射出される。【００２９】
図１を参照すると、落射プリズム１８から射出された測定光は、第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５を介して、測定光用の受光プリズム１３に入射する。落射プリズム１８から射出された参照光は、第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５を介して、参照光用の受光プリズム１４に入射する。第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５は、所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に関して、第１対物レンズ７、振動ミラー６、および第２対物レンズ５とそれぞれ対称な位置に配置され且つそれぞれ対称的な構成を有する。ただし、ミラー１６は、振動ミラー６とは異なり、固定的に設置されている。【００３０】
受光プリズム１３および１４は、所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に関して送光プリズム３および４とそれぞれ対称な位置に配置され且つそれぞれ対称的な構成を有する。【００３１】
ただし、受光プリズム１３の入射面１３ａ（送光プリズム３の射出面３ａに対応する面）には、図４に示すように、送光スリットＳ１〜Ｓ１２に対応した１２個の受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２が設けられている。また、受光プリズム１４の入射面１４ａ（送光プリズム４の射出面４ａに対応する面）には、図４に示すように、送光スリットＳ１３〜Ｓ１５に対応した３個の受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５が設けられている。図４では、受光プリズム１４の入射面１４ａと平行な受光プリズム１３の入射面１３ａにおいて全体座標のＹ軸に平行な方向にｙ２軸を、入射面１３ａにおいてｙ２軸と直交する方向にｘ２軸を設定している。【００３２】
受光スリットＳａ１〜Ｓａ１５はｘ２方向およびｙ２方向と４５度をなす斜め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Ｓａ１〜Ｓａ１５以外の領域は遮光部である。受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２はｘ２方向に沿って所定のピッチで配列され、受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５は受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２からｙ２方向に間隔を隔てて設けられ、且つｘ２方向に沿って所定のピッチで配列されている。【００３３】
受光プリズム１３の入射面１３ａには測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の観測像が形成され、受光プリズム１４の入射面１４ａには参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の観測像が形成される。すなわち、受光プリズム１３の入射面１３ａには、送光スリットＳ１〜Ｓ１２に対応して、ｘ２方向およびｙ２方向と４５度をなす斜め方向に細長く延びる１２個の矩形状の測定観測像がｘ２方向に沿って所定のピッチで形成される。また、受光プリズム１４の入射面１４ａには、送光スリットＳ１３〜Ｓ１５に対応して、ｘ２方向およびｙ２方向と４５度をなす斜め方向に細長く延びる３個の矩形状の参照観測像がｘ２方向に沿って所定のピッチで形成される。【００３４】
このように、落射プリズム１８、第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５は、転写面Ｗａによって反射された測定光を受光プリズム１３の入射面（第１観測面）１３ａへ導いて入射面１３ａに送光スリットＳ１〜Ｓ１２の測定観測像を形成し、反射面９ａによって反射された参照光を受光プリズム１４の入射面（第２観測面）１４ａへ導いて入射面１４ａに送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の参照観測像を形成する受光光学系を構成している。すなわち、この受光光学系と前述の送光光学系とにより、入射面１３ａは転写面Ｗａを介して射出面３ａの共役面もしくはその近傍の面に配置され、入射面１４ａは反射面９ａを介して射出面４ａの共役面もしくはその近傍の面に配置されている。【００３５】
図５は、送光プリズムから受光プリズムまでの光路を直線状に展開して光源から受光プリズムまでの構成を概略的に示す図である。図５では、光源１から受光プリズム１３，１４までの構成の理解を容易にするために、第２対物レンズ５、振動ミラー６、第１対物レンズ７、および落射プリズム８からなる送光光学系ＳＬを１つのレンズで簡略化し、落射プリズム１８、第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５からなる受光光学系ＪＬを１つのレンズで簡略化し、送光光学系ＳＬおよび受光光学系ＪＬの光路をそれぞれ直線状に展開している。【００３６】
図１を参照すると、受光プリズム１３に入射した測定光は、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２を通過し、所定の角度だけ偏向された後、受光プリズム１３から射出される。受光プリズム１４に入射した参照光は、受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５を通過し、所定の角度だけ偏向された後、受光プリズム１４から射出される。受光プリズム１３および１４から射出された測定光および参照光は、リレーレンズ１２を介して、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１５のそれぞれの内部に形成された送光スリットＳ１〜Ｓ１５の観測像の共役像を、光検出器１１の検出面１１ａ上に形成する。【００３７】
光検出器１１の検出面１１ａには、図６に示すように、１５個の受光部ＲＳ１〜ＲＳ１５が、１２個の測定光用の受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２および３個の参照光用の受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５に対応するように設けられている。受光部ＲＳ１〜ＲＳ１５は、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１５を通過した光をそれぞれ受光する。すなわち、１２個の受光部ＲＳ１〜ＲＳｌ２は送光スリットＳ１〜Ｓ１２に対応する１２個の受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２を通過した測定光を受光し、３個の受光部ＲＳ１３〜ＲＳ１５は送光スリットＳ１３〜Ｓ１５に対応する受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５を通過した参照光を受光する。【００３８】
送光スリットＳ１〜Ｓ１２の測定観測像は、転写面ＷａのＺ方向に沿った移動に伴ってｘ２方向に移動する。一方、送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の参照観測像は、測定観測像とは異なり転写面Ｗａを経ることがないため、転写面ＷａのＺ方向に沿った移動の影響は全く受けない。したがって、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２を通過する測定光の光量は転写面ＷａのＺ方向移動に応じて変化するが、受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５を通過する参照光の光量は転写面ＷａのＺ方向移動に依存することなく一定である。換言すれば、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２を通過した測定光は転写面ＷａのＺ方向移動に関する情報を含んでいるが、受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５を通過した参照光は転写面ＷａのＺ方向移動に関する情報を含んでいない。【００３９】
本実施形態の面位置検出装置では、転写面Ｗａが投影光学系ＰＬの結像面と合致している状態において、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の測定観測像が受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２の位置に形成され、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の観測像が受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５の位置に形成されるように構成されている。受光部ＲＳ１〜ＲＳ１５の検出信号は、振動ミラー６の振動に同期して変化し、信号処理部ＰＲに供給される。【００４０】
上述したように、転写面Ｗａが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿ってＺ方向に上下移動すると、受光プリズム１３の入射面１３ａに形成される測定観測像は、転写面Ｗａの上下移動に対応してピッチ方向（ｘ２方向）に位置ずれを起こす。信号処理部ＰＲでは、たとえば本出願人による特開平６−９７０４５号公報に開示された光電顕微鏡の原理により、測定観測像の位置ずれ量を検出し、検出した位置ずれ量に基づいて検出領域Ａ内の各検出点のＺ方向位置を算出する。【００４１】
ただし、前述したように、面位置検出装置を構成する光学部材の位置変動や屈折率変動等により、例えば、転写面Ｗａが投影光学系ＰＬの結像面に合致している（ベストフォーカス状態にある）にもかかわらず、受光プリズム１３の入射面１３ａに形成される各測定観測像の位置がそれぞれ対応する受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２の位置から位置ずれすることがある。この場合、各測定観測像の位置の受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２からの位置ずれ量に応じて、転写面Ｗａの面位置の検出誤差が発生していることになる。【００４２】
本実施形態の面位置検出装置では、送光スリットＳ１３〜Ｓ１５からの参照光が、転写面Ｗａの近傍に設けられた反射面９ａを経て受光プリズム１４の入射面１４ａまで導かれるので、測定光路と近接した参照光路に沿って、測定光と共通の光学部材を経て、参照観測像を形成することになる。したがって、参照光は、測定光とは異なり転写面ＷａのＺ方向移動に関する情報を含まないが、測定光と同様に測定光と共通の光学部材の変動の影響に関する情報を含んでいる。すなわち、ベストフォーカス状態で参照光が形成する各参照観測像の位置のそれぞれ対応する受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５からの位置ずれ量は、ベストフォーカス状態で測定光が形成する各測定観測像の位置のそれぞれ対応する受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２のからの位置ずれ量とほぼ等しい。したがって、本実施形態の面位置検出装置では、各参照観測像の位置のそれぞれ対応する受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５からの位置ずれ量に基づいて、転写面Ｗａの面位置の検出誤差を計測し、補正することができる。【００４３】
また、本実施形態の面位置検出装置では、入射面１３ａが転写面Ｗａを介して射出面３ａの共役面もしくはその近傍の面に配置されているため、入射面１３ａ上に各測定観測像が鮮鋭に形成され、入射面１４ａが反射面９ａを介して射出面４ａの共役面もしくはその近傍の面に配置されているため、入射面１４ａ上に各参照観測像が鮮鋭に形成される。このため、本実施形態の面位置検出装置では、転写面Ｗａがベストフォーカス状態もしくはこれに近い状態にある場合の転写面Ｗａの面位置の検出誤差を高精度に計測することができ、この計測結果をもとに転写面Ｗａの面位置の検出誤差を高精度に補正することができる。【００４４】
信号処理部ＰＲは、受光部ＲＳ１〜ＲＳ１２からの測定光に関する信号に基づいて、１２個の測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２に対応する１２個の検出点のＺ方向位置を検出する。また、信号処理部ＰＲは、例えば、受光部ＲＳ１３からの参照光に関する信号に基づいて、送光スリットＳ１〜Ｓ４に対応する４つの検出点のＺ方向位置の検出誤差を計測する。【００４５】
同様に、信号処理部ＰＲは、受光部ＲＳ１４および１５からの参照光に関する信号に基づいて、送光スリットＳ５〜Ｓ８に対応する４つの検出点のＺ方向位置の検出誤差、および送光スリットＳ９〜Ｓ１２に対応する４つの検出点のＺ方向位置の検出誤差をそれぞれ計測する。そして、信号処理部ＰＲは、各検出点の検出誤差の計測結果に基づいて、各検出点のＺ方向位置の検出結果を補正する。信号処理部ＰＲの補正検出結果は、制御部ＣＲに供給される。【００４６】
制御部ＣＲは、信号処理部ＰＲで得られた補正検出結果に基づいて、ウェハステージＷＳのＺ方向位置を所要量だけ調整し、転写面Ｗａ上の検出領域Ａを、ひいてはウェハＷの現在の露光領域を投影光学系ＰＬの結像面位置（ベストフォーカス位置）に位置合わせする。このように、受光プリズム１３および１４、リレーレンズ１２、光検出器１１、および信号処理部ＰＲは、受光プリズム１３の入射面１３ａにおける測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の観測像の位置情報を検出し、この位置情報に基づいて転写面Ｗａの面位置を検出するとともに、受光プリズム１４の入射面１４ａにおける参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の観測像の位置情報を検出し、この位置情報に基づいて転写面Ｗａの面位置の検出結果を補正する検出部を構成している。【００４７】
以上のように、本実施形態の面位置検出装置では、面位置検出装置を構成する光学部材の変動に起因する検出誤差を計測することで、その光学部材の変動に影響されずに転写面Ｗａの面位置を高精度に検出することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、ウェハＷの転写面Ｗａの面位置を高精度に検出することができ、ひいてはレチクルＲのパターン面に対応する投影光学系ＰＬの結像面に対して転写面Ｗａを高精度に位置合わせすることができる。【００４８】
なお、上述の実施形態では、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２（第１パターン）が設けられた送光プリズム（第１パターン部材）３と、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５（第２パターン）が設けられた送光プリズム（第２パターン部材）４とを別体で備えているが、送光プリズム３と４とを一体のプリズムとして備えることもできる。同様に、入射面（第１観測面）１３ａを有する受光プリズム（第１観測部材）１３と、入射面（第２観測面）１４ａを有する受光プリズム（第２観測部材）１４とを別体で備えているが、受光プリズム１３と１４とを一体に備えることもできる。送光プリズム３と４とを一体化したり、受光プリズム１３と１４とを一体化したりすることにより、送光スリットＳ１〜Ｓ１２と送光スリットＳ１３〜Ｓ１５との間の位置安定性および受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２と受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５との間の位置安定性を向上させることができ、ひいては転写面Ｗａの面位置の検出誤差をいっそう安定的に且つ高精度に計測し、補正することができる。【００４９】
送光プリズムの一体化をさらに進めて、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２と参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５とが設けられた共通パターン面を有する送光パターン部材を備えることもできる。同様に、受光プリズムの一体化をさらに進めて、測定観測像が形成される第１観測面と参照観測像が形成される第２観測面とを含む共通観測面を有する観測部材を備えることもできる。以下、図７を参照して、共通パターン面を有する送光パターン部材と共通観測面を有する観測部材とを備える変形例を説明する。図８は、図５と同様に、図７の変形例における送光プリズムから受光プリズムまでの光路を直線状に展開して光源から受光プリズムまでの構成を概略的に示す図である。【００５０】
図７の変形例は、図１の実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、図７の変形例では、一対の送光プリズム３，４に代えて共通送光プリズム２１を備え、一対の受光プリズム１３，１４に代えて共通受光プリズム２４を備えている点が図１の実施形態と基本的に相違している。図７および図８では、図１および図５における要素と同様の機能を果たす構成要素に図１および図５と同じ参照符号を付している。以下、図１の実施形態との相違点に着目して、図７の変形例の構成および作用を説明する。【００５１】
図７の変形例では、光源１からの光が、コンデンサーレンズ２を介して、共通送光プリズム２１に入射する。共通送光プリズム２１は、コンデンサーレンズ２からの光束を、屈折作用により−Ｚ方向に向けて偏向させる。共通送光プリズム２１の共通パターン面である射出面２１ａには、例えば図２に示すような１２個の測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２と３個の参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５とが同一平面内に設けられている。【００５２】
送光スリットＳ１〜Ｓ１２を通過した測定光は、平行平面板２２、第２対物レンズ５、振動ミラー６、第１対物レンズ７、および落射プリズム８を介して、転写面Ｗａに入射する。送光スリットＳ１３〜Ｓ１５を通過した参照光は、平行平面板２２を通過することなく、第２対物レンズ５、振動ミラー６、第１対物レンズ７、および落射プリズム８を介して、平面ミラー９の反射面９ａに入射する。【００５３】
転写面Ｗａによって反射された測定光は、落射プリズム１８、第１対物レンズ１７、ミラー１６、第２対物レンズ１５、平行平面板２３を介して、共通受光プリズム２４に入射する。平面ミラー９の反射面９ａによって反射された参照光は、落射プリズム１８、第１対物レンズ１７、ミラー１６、および第２対物レンズ１５を介して、平行平面板２３を通過することなく、共通受光プリズム２４に入射する。平行平面板２３は、所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に関して平行平面板２２と対称な位置に配置され且つ対称的な構成を有する。【００５４】
また、共通受光プリズム２４は、所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に関して共通送光プリズム２１と対称な位置に配置され且つ対称的な構成を有する。ただし、共通受光プリズム２４の入射面２４ａ（共通送光プリズム２１の射出面２１ａに対応する面）には、図４に示すような１２個の受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２と３個の受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５とが同一平面内に設けられている。こうして、共通受光プリズム２４の共通観測面である入射面２４ａには、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の観測像と参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の観測像とが形成される。【００５５】
共通受光プリズム２４に入射した測定光および参照光は、受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２およびＳａ１３〜Ｓａ１５をそれぞれ通過し、所定の角度だけ偏向された後、共通受光プリズム２４からそれぞれ射出される。共通受光プリズム２４から射出された測定光および参照光は、リレーレンズ１２を介して、送光スリットＳ１〜Ｓ１５の観測像と受光スリットＳａ１〜Ｓａ１５との共役像を、光検出器１１の検出面１１ａ上に形成する。【００５６】
図７の変形例では、送光側の測定光路中に配置された平行平面板２２が、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２が形成された第１パターン面（上記の射出面３ａに相当する面）と、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５が形成された第２パターン面（上記の射出面４ａに相当する面）との相対位置を補正して、この第１パターン面の面位置と第２パターン面の面位置とを一致させる送光側の面位置補正部材として機能している。すなわち、平行平面板２２は、第１パターン面から第２対物レンズ５までの測定光の光路の長さ（空気換算長）を、図１の実施形態における射出面３ａから第２対物レンズ５までの測定光の光路の長さに等しくしたまま、第１パターン面と第２パターン面との面位置を一致させている。【００５７】
一方、受光側の測定光路中に配置された平行平面板２３は、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２の測定観測像が形成される第１観測面（上記の入射面１３ａに相当する面）と、参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５の参照観測像が形成される第２観測面（上記の入射面１４ａに相当する面）との相対位置を補正して、この第１観測面の面位置と第２観測面の面位置とを一致させる受光側の面位置補正部材として機能している。すなわち、平行平面板２３は、第２対物レンズ１５から第１観測面までの測定光の光路の長さ（空気換算長）を、図１の実施形態における第２対物レンズ１５から入射面１３ａまでの測定光の光路の長さに等しくしたまま、第１観測面と第２観測面との面位置を一致させている。【００５８】
このように、図７の変形例では、図１に示した実施形態に比べ、送光側の面位置補正部材としての平行平面板２２の作用により、第１パターン面の面位置を送光光学系の光軸方向に移動させて第２パターン面の面位置に一致させるとともに、受光側の面位置補正部材としての平行平面板２３の作用により、第１観測面の面位置を受光光学系の光軸方向に移動させて第２観測面の面位置に一致させている。その結果、送光スリットＳ１〜Ｓ１２（測定用パターン）と送光スリットＳ１３〜Ｓ１５（参照用パターン）との間の位置安定性および受光スリットＳａ１〜Ｓａ１２と受光スリットＳａ１３〜Ｓａ１５との間の位置安定性を向上させることができ、さらに各送光スリットおよび各受光スリットをそれぞれ共通の面上の所望の位置に高精度に設けることができるので、転写面Ｗａの面位置の検出誤差をいっそう安定的に且つ高精度に計測し、補正することができる。【００５９】
なお、図７の変形例では、第１パターン面の面位置と第２パターン面の面位置とを一致させ、第１観測面の面位置と第２観測面の面位置とを一致させているが、これらの面位置を一致させることに限定されることなく、図１に示した実施形態に比べ、第１パターン面の面位置を第２パターン面の面位置に近づけたり、第１観測面の面位置を第２観測面の面位置に近づけたりすることにより、図１に示した実施形態よりも転写面Ｗａの面位置の検出誤差を安定的に且つ高精度に計測し、補正することができる。【００６０】
また、図７の変形例では、面位置補正部材として測定光路中に配置された平行平面板２２，２３を用いているが、これに限定されることなく、面位置補正部材の具体的な構成、数、位置などについて様々な形態が可能である。一般には、面位置補正部材は、測定光の光路と参照光の光路との少なくとも一方に設けられ、送光光学系の光軸または受光光学系の光軸に対して入射面および射出面が垂直に設けられた光透過部材を含むことができる。【００６１】
また、面位置補正部材は、測定光の光路と参照光の光路との少なくとも一方に設けられ、送光光学系の光軸または受光光学系の光軸に対して傾斜して配置された平行平板状の光透過部材を含むことができる。一例として、図９に示すように、共通パターン面２１ａと送光光学系ＳＬとの間の参照光路中において送光光学系ＳＬの光軸に対して傾斜して配置された平行平面板２５を送光側の面位置補正部材とし、受光光学系ＪＬと入射面２４ａとの間の参照光路中において受光光学系ＪＬの光軸に対して傾斜して配置された平行平面板２６を受光側の面位置補正部材とすることができる。【００６２】
また、面位置補正部材は、測定光の光路と参照光の光路との少なくとも一方に設けられ、測定光と参照光との相対角度を変化させる光偏向部材を含むことができる。一例として、図１０に示すように、送光光学系ＳＬ中（例えば第２対物レンズ５と第１対物レンズ７との間）の参照光路に配置されて参照光を透過させて偏向させる偏角プリズム２７を送光側の面位置補正部材とし、受光光学系ＪＬ中（例えば第１対物レンズ１７と第２対物レンズ１５との間）の参照光路に配置されて参照光を透過させて偏向させる偏角プリズム２８を受光側の面位置補正部材とすることができる。さらに、上述した異なるタイプの複数の面位置補正部材を組み合わせても良く、送光光学系と受光光学系とで異なるタイプの面位置補正部材を用いても良い。【００６３】
なお、図１の実施形態および図７の変形例では、被検面としての転写面Ｗａの近傍に設けられた参照面を有する参照部材として平面ミラー９を用いているが、これに限定されることなく、参照部材の構成について様々な形態が可能である。例えば、参照部材として、図１１に示すような３回反射型のプリズム３１を用いることができる。この場合、落射プリズム８からプリズム３１の入射面３１ａに入射した参照光Ｌｒは、反射面３１ｂで反射された後、ＸＹ平面に平行な参照面としての反射面３１ｃに入射する。この反射面３１ｃに対する参照光の入射角は、図１の実施形態の反射面９ａに対する参照光の入射角より小さくされている。【００６４】
反射面３１ｃによって反射された参照光Ｌｒは、反射面３１ｄで反射された後、射出面３１ｅから落射プリズム１８に向かって射出される。なお、図１１では、参照面としての反射面３１ｃを上側にした姿勢でプリズム３１を位置決めしているが、上下に逆の姿勢、すなわち参照面としての反射面３１ｃを下側にした姿勢でプリズム３１を用いることもできる。３回反射型のプリズム３１は、３つの反射面３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを有し、入射面３１ａおよび射出面３１ｅの各法線はＸＺ平面に平行に設けられている。【００６５】
また、３回反射型のプリズム３１を用いる場合には、例えば図１６に示すように参照光Ｌｒを入射させることもできる。すなわち、落射プリズム８を射出した参照光Ｌｒを、落射プリズム８の射出面８ｄもしくはその近傍に設けられた偏角プリズム（楔型プリズム）５１によって偏向させて、プリズム３１の入射面３１ａに入射させることができる。そして、プリズム３１の射出面３１ｅから射出した参照光Ｌｒを、落射プリズム１８の入射面１８ａもしくはその近傍に設けられた偏角プリズム（楔型プリズム）５２を介して入射面１８ａに入射させることができる。【００６６】
これによって、測定光Ｌｍと平行に落射プリズム８に入射させた参照光Ｌｒを、偏角プリズム５１によって偏向させ、ＸＺ平面に沿って測定光Ｌｍに対して傾いた状態でプリズム３１に入射させることができる。また、ＸＺ平面に沿って測定光Ｌｍに対して傾いてプリズム３１から射出した参照光Ｌｒを、偏角プリズム５２によって偏向させて、測定光Ｌｍと平行に落射プリズム１８に入射させることができる。【００６７】
なお、図１６では、測定光Ｌｍと参照光Ｌｒとは、Ｙ方向から見て重なった状態で落射プリズム８に入射し、同様にＹ方向から見て重なった状態で落射プリズム１８から射出している。また、偏角プリズム５１，５２は、測定光Ｌｍおよび参照光Ｌｒのうち参照光Ｌｒのみ透過するように設けられている。【００６８】
また、参照部材として、図１２に示すような１回反射型のプリズム３２を用いることができる。この場合、落射プリズム８からプリズム３２の入射面３２ａに入射した参照光Ｌｒは、ＸＹ平面に平行な参照面としての反射面３２ｂに入射する。この反射面３２ｂに対する参照光の入射角は、図１の実施形態の反射面９ａに対する参照光の入射角より小さくされている。反射面３２ｂによって反射された参照光Ｌｒは、射出面３２ｃから落射プリズム１８に向かって射出される。１回反射型のプリズム３２は、１つの反射面３２ｂを有し、入射面３２ａおよび射出面３２ｃの各法線はＸＺ平面に平行に設けられている。ここで、３回反射型のプリズム３１または１回反射型のプリズム３２を用いる場合には、平面ミラー９を用いる場合に比して、測定光Ｌｍと参照光Ｌｒとの間に光路の長さ（空気換算長）の差が生じないように、プリズム３１，３２の形状や屈折率（ガラスの屈折率）の最適化をはかるとか、測定光Ｌｍおよび参照光Ｌｒの少なくとも一方の光路中にその光路の長さの差を補正する光学部材（例えば、平行平面板）を配置した構成を設けるとよい。なお、参照面としての反射面３１ｃ，３２ｂに対する参照光の入射角が反射面９ａに対する参照光の入射角より小さくされるため、複数の参照光用の送光スリットを用いる場合には、平面ミラー９を用いるよりも、Ｘ方向に沿って参照面の所要の長さを確保し易い。【００６９】
また、図１の実施形態および図７の変形例では、光源１およびコンデンサーレンズ２からなる照明装置により、測定光用の送光スリットＳ１〜Ｓ１２と参照光用の送光スリットＳ１３〜Ｓ１５とを一括的に照明している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１３に示すように、一対の照明装置４１，４２を用いて、測定光用の送光スリットが形成された第１パターン面４３、および参照光用の送光スリットが形成された第２パターン面４４を個別に照明することもできる。この場合、例えば、測定光用の送光スリットと参照光用の送光スリットとを異なる波長の照明光で照明することができ、測定光および参照光のそれぞれについて最適な波長を適宜選択することができる。【００７０】
また、図１の実施形態および図７の変形例では、複数の送光スリットからなる測定光用の送光パターンを用いて複数の検出点の位置を検出しているが、これに限定されることなく、１つの送光スリットからなる測定用送光パターンを用いて１つの検出点の位置を検出することもできる。また、図１の実施形態および図７の変形例では、測定光用の送光スリットよりも参照光用の送光スリットのスリット数が少ないこととしたが、測定光用と参照光用とのスリット数を同数としても良く、あるいは測定光用に比して参照光用のスリット数を多くしても良い。【００７１】
また、上述の実施形態では、送光光学系と受光光学系とが所定のＹＺ平面（例えば、光軸ＡＸを含むＹＺ平面）に対して対称的な構成を有するものとしたが、対称的な構成に限定されるものではなく、非対称的な構成とすることもできる。【００７２】
また、上述の実施形態では、光電顕微鏡の原理（振動ミラーを用いる計測原理）に基づいて被検面の面位置を検出しているが、これに限定されることなく、例えば画像処理を用いる検出系によって測定観測像および参照観測像の各位置情報を検出し、検出した各位置情報に基づいて被検面の位置を算出することもできる。【００７３】
また、上述の実施形態では、露光装置が単一の面位置検出装置を備えている例を説明しているが、これに限定されることなく、必要に応じて複数組の面位置検出装置で検出視野を分割することもできる。この場合、第１の面位置検出装置の検出視野と第２の面位置検出装置の検出視野との共通の視野における検出結果に基づいて、各面位置検出装置のキャリブレーションを行うこともできる。【００７４】
また、上述の実施形態では、露光装置の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、露光装置の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。また、上述の実施形態では、投影光学系を用いた露光装置に対して本発明を適用しているが、例えばプロキシミティ露光装置等、投影光学系を用いない露光装置に対しても適用することができる。【００７５】
なお、上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。【００７６】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許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。【００７７】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１４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１４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）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスクとしてのレチクルＲに形成されたパターンをウェハ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）。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加工用のマスクとし、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）。【００７８】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写された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（転写パターン層）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または金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、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パターンの転写を行う。【００７９】
図１５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１５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）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。【００８０】
ステップＳ５０のパターン形成工程では、感光性基板としてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置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感光性基板の現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層（転写パターン層）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。【００８１】
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。【００８２】
ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定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およびバックライト等の各種部品を取り付ける。【００８３】
また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶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、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や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及び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。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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