(57)【要約】【課題】本発明は、開口数の高い結像光学系の空間像をも高精度に計測することのできる空間像計測方法、空間像計測装置、及び露光装置を提供する。【解決手段】本発明を例示する空間像計測装置の一態様は、結像光学系（１０）から射出する結像光束の光路へスリット板を挿入するスリット挿入手段（１４Ａ、１５）と、前記スリット板のスリットで前記結像光束の断面を走査する走査手段（１５）と、前記スリットを透過した前記結像光束の前記走査中における強度変化を検出する検出手段（１４Ｃ）と、前記スリットを透過する際の入射角度による前記結像光束の光量ロスムラを前記走査中に補償する補償手段（１３）とを備える。【選択図】    図１
2011155215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系から射出する結像光束の光路へスリット板を挿入するスリット挿入工程と、
前記スリット板のスリットで前記結像光束の断面を走査する走査工程と、
前記スリットを透過した前記結像光束の前記走査中における強度変化を検出する検出工程と、
前記スリットを透過する際の入射角度による前記結像光束の光量ロスムラを前記走査中に補償する補償工程と、
を含むことを特徴とする空間像計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の空間像計測方法において、
前記補償工程では、
前記光量ロスムラを相殺するための透過率分布を有した減光フィルタを、前記結像光学系の瞳面の近傍へ挿入する
ことを特徴とする空間像計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の空間像計測方法において、
前記減光フィルタの透過率分布は、
前記結像光学系の光軸の周りに２回対称な形状をしている
ことを特徴とする空間像計測方法。
【請求項４】
請求項２に記載の空間像計測方法において、
前記結像光学系の光軸を原点とし、前記スリットの短手方向をＸ軸方向とした円座標を前記瞳面上に想定し、その円座標の動径をｒとおき、その円座標のＸ軸に対する偏角をθとおくと、前記減光フィルタの透過率分布Ｔ（ｒ，θ）は、
Ｔ（ｒ，θ）＝ｆ（ｒ）＋ｇ（ｒ）・ｃｏｓ２θ
の式で表されることを特徴とする空間像計測方法。
【請求項５】
請求項４に記載の空間像計測方法において、
前記減光フィルタの透過率分布は、
鞍型に設定されている
ことを特徴とする空間像計測方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の空間像計測方法において、
前記スリットの短手方向の幅は、
前記結像光束の波長未満である
ことを特徴とする空間像測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の空間像計測方法において、
前記結像光学系の像側開口数は０．７以上である
ことを特徴する空間像計測方法。
【請求項８】
結像光学系から射出する結像光束の光路へスリット板を挿入するスリット挿入手段と、
前記スリット板のスリットで前記結像光束の断面を走査する走査手段と、
前記スリットを透過した前記結像光束の前記走査中における強度変化を検出する検出手段と、
前記スリットを透過する際の入射角度による前記結像光束の光量ロスムラを前記走査中に補償する補償手段と
を備えることを特徴とする空間像計測装置。
【請求項９】
マスクに形成されたパターンを結像光学系で基板へ転写する露光装置であって、
前記結像光学系の空間像を計測する請求項８に記載の空間像計測装置を備えた
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系の空間像を計測する空間像計測方法、空間像計測装置、及びそれを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
解像度の高い結像光学系による微細な空間像を計測する方法として、その空間像の形成面の近傍にスリット板を挿入し、スリットで空間像を走査しながらスリット透過光の強度変化を測定する方法がある（特許文献１）。この強度変化は、走査方向に亘る空間像の強度分布を表している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
但し、結像光学系の解像度が高い場合には、計測の分解能も高める必要がある。例えば、結像光学系の像側開口数が０．９の場合、レイリー規準による結像光学系の解像度は０．６８λ（λ：波長）なので、計測の分解能を規定するスリット幅は、例えばλ／４程度に狭められる必要がある。
【０００５】
しかしながらスリット幅が或る程度狭くなると、スリット板における光量ロスが無視できなくなり、計測精度が不足する虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、開口数の高い結像光学系の空間像をも高精度に計測することのできる空間像計測方法、空間像計測装置、及び露光装置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】
本発明を例示する空間像計測方法の一態様は、結像光学系から射出する結像光束の光路へスリット板を挿入するスリット挿入工程と、前記スリット板のスリットで前記結像光束の断面を走査する走査工程と、前記スリットを透過した前記結像光束の前記走査中における強度変化を検出する検出工程と、前記スリットを透過する際の入射角度による前記結像光束の光量ロスムラを前記走査中に補償する補償工程とを含む。
【０００８】
本発明を例示する空間像計測装置の一態様は、結像光学系から射出する結像光束の光路へスリット板を挿入するスリット挿入手段と、前記スリット板のスリットで前記結像光束の断面を走査する走査手段と、前記スリットを透過した前記結像光束の前記走査中における強度変化を検出する検出手段と、前記スリットを透過する際の入射角度による前記結像光束の光量ロスムラを前記走査中に補償する補償手段とを備える。
【０００９】
本発明を例示する露光装置の一態様は、マスクに形成されたパターンを結像光学系で基板へ転写する露光装置であって、前記結像光学系の空間像を計測する、空間像計測装置の一態様を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、開口数の高い結像光学系の空間像をも高精度に計測することのできる空間像計測方法、空間像計測装置、及び露光装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】空間像計測装置の構成図。
【図２】回折光がＹＺ平面と成す角度θＸを説明する図。
【図３】回折光がＸＺ平面と成す角度θＹを説明する図。
【図４】スリット板１４Ａを通過する結像光束の角度θＸ、θＹによる透過率ムラ（相対透過率）を示す図（スリット幅が０．２４λのとき。）。
【図５】減光フィルタ１３の瞳面内における透過率分布を示す図。
【図６】減光フィルタ１３の瞳面内における透過率分布を示す模式図。
【図７】スリット板１４Ａを通過する結像光束の角度θＸ、θＹによる透過率ムラ（相対透過率）を示す図（スリット幅が１λのとき。）。
【図８】露光装置１００の構成図。
【図９】空間像計測器１５９の使用時における露光装置１００を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として、空間像計測装置を説明する。
【００１３】
図１は、空間像計測装置の構成図である。図１に示すとおり空間像計測装置には、照明光学系１１と、テスト基板１２と、被検光学系である顕微鏡光学系１０と、減光フィルタ１３と、空間像計測器１４の設けられたステージ１５とが配置される。
【００１４】
顕微鏡光学系１０には、第２対物レンズ１０Ａと第１対物レンズ１０Ｂとが使用時と同じ位置関係で配置されており、第２対物レンズ１０Ａと第１対物レンズ１０Ｂとの間には、使用時と同様の開口絞り１０Ｃが配置されている。開口絞り１０Ｃの配置面は、顕微鏡光学系１０の瞳面である。なお、顕微鏡光学系１０は、縮小側がテレセントリックであり、正弦条件を満たすような結像光学系である。
【００１５】
テスト基板１２は、計測用パターン１２Ａが形成された透明基板である。テスト基板１２の配置先は、顕微鏡光学系１０の拡大側の所定面である。計測用パターン１２Ａは、孤立線パターン、ラインアンドスペースパターン、矩形パターンなどの既知のパターンである。以下、計測用パターン１２Ａをラインアンドスペースパターンと仮定する。
【００１６】
照明光学系１１は、テスト基板１２上のラインアンドスペースパターン１２Ａを、顕微鏡光学系１０に対向する側から均一の照度で照明する。なお、計測を様々な波長で行うため、照明光学系１１の光源波長は、可変であることが望ましいが、ここでは簡単のため、予め決められた波長λで計測が行われると仮定する。
【００１７】
なお、顕微鏡光学系１０の使用時には、照明光は顕微鏡光学系１０の縮小側から入射するので顕微鏡光学系１０の縮小側が物体側となり顕微鏡光学系１０の拡大側が像側となるが、計測時には、照明光は顕微鏡光学系１０の拡大側から入射するので顕微鏡光学系１０の拡大側が物体側となり顕微鏡光学系１０の縮小側が像側となる。
【００１８】
減光フィルタ１３は、ガラスなどの透明基板上にクロムなどの減光膜を施してなるフィルタである。減光フィルタ１３の配置先は、開口絞り１０Ｃの近傍（顕微鏡光学系１０の瞳面の近傍）である。
【００１９】
なお、減光フィルタ１３が挿入されるのは、顕微鏡光学系１０の計測時のみであって、顕微鏡光学系１０の使用時には減光フィルタ１３は離脱される。このため、減光フィルタ１３は、入射光束の波面形状に影響を及ぼさないような形状をしていることが望ましい。この減光フィルタ１３の透過率分布の詳細は、後述する。
【００２０】
ステージ１５は、顕微鏡光学系１０の縮小側に配置される。ステージ１５には、空間像計測器１４が設けられている。空間像計測器１４は、スリット板１４Ａと、集光レンズ１４Ｂと、光センサ１４Ｃとによって構成される。
【００２１】
空間像計測器１４は、ステージ１５上に形成された凹部に設けられており、スリット板１４Ａは、その凹部を塞ぐようにはめ込まれている。この凹部内に、集光レンズ１４Ｂと光センサ１４Ｃとが順に配置されている。
【００２２】
スリット板１４Ａは、透明基板上にクロムなどの減光膜を施してなるスリット板である。スリット板１４Ａのスリットの長手方向は、ラインアンドスペースパターン１２Ａのライン方向と平行である。以下、スリットの長手方向をＹ方向とし、顕微鏡光学系１０の光軸方向をＺ方向とし、Ｙ方向及びＺ方向に対して垂直な方向をＸ方向とする（図１に示した直交座標系を参照。）。
【００２３】
さて、照明光学系１１が、テスト基板１２のラインアンドスペースパターン１２Ａを照明すると、ラインアンドスペースパターン１２Ａでは各角度の回折光が発生する。それらの回折光は、拡大側から顕微鏡光学系１０の第２対物レンズ１０Ａへ入射すると、減光フィルタ１３の互いに異なる領域を通過する。なお、減光フィルタ１３の配置面は、顕微鏡光学系１０の瞳面の近傍なので、減光フィルタ１３の各領域に対する回折光の入射角度は、ほぼ０°である。
【００２４】
減光フィルタ１３を通過したそれらの回折光は、顕微鏡光学系１０の第１対物レンズ１０Ｂへ入射すると、第１対物レンズ１０Ｂの先端から射出し、ラインアンドスペースパターン１２Ａの空間像（ラインアンドスペース像）を形成する。以下、第１対物レンズ１０Ｂの先端から射出しラインアンドスペース像を形成する回折光を「結像光束」と称す。
【００２５】
なお、ラインアンドスペースパターン１２Ａと共役な面に結像光束が形成するラインアンドスペース像のコントラストは高く、共役な面から外れた面に結像光束が形成するラインアンドスペース像のコントラストは低くなるはずである。
【００２６】
第１対物レンズ１０Ｂの先端から射出した結像光束は、空間像計測器１４のスリット板１４Ａに入射し、スリット板１４Ａのスリットを透過する。スリットを透過した結像光束は、集光レンズ１４Ｂによって集光され、光センサ１４Ｃへ入射する。光センサ１４Ｃは、入射した結像光束の強度を示す信号を生成し、不図示の制御装置へ送出する。
【００２７】
ここで、ステージ１５をＺ方向に移動させると、空間像計測器１４もＺ方向に移動するので、結像光束に対するスリット板１４Ａの配置先（スリット配置面）の高さ、すなわち計測対象面の高さを、所望の高さに設定することができる。また、この状態でステージ１５をＸ方向に移動させると、空間像計測器１４もＸ方向に移動するので、スリット板１４Ａのスリットでラインアンドスペース像をＸ方向にかけて走査することができる。この走査期間中に光センサ１４Ｃが生成する信号の時間変化カーブは、スリット配置面におけるラインアンドスペース像のＸ方向の強度分布を表す。以下、ラインアンドスペース像のＸ方向の強度分布に着目し、そのＸ方向の強度分布を、単に「ラインアンドスペース像」と称す。
【００２８】
ここで、スリット板１４Ａを通過する結像光束の入射角度による光量ロスムラを説明する。ここでは、減光フィルタ１３に入射する各回折光の入射角度を０°とみなし、ラインアンドスペース像のサイズは十分に小さいものとみなす。また、ここでは、スリット板１４Ａの仕様を次のとおり仮定する。
【００２９】
・使用波長λ：１９３ｎｍ
・スリット板１４Ａに形成されたスリットのＸ方向の幅：０．２４λ＝４６ｎｍ
・スリット板１４Ａに形成されたスリットの壁面の角度：Ｚ軸と平行
・スリット板１４Ａに形成されたスリットの壁面の高さ：５８ｎｍ
・スリット板１４Ａの基板の屈折率：１．５
・スリット板１４Ａに入射する結像光束の偏光方向：Ｘ方向
図２、図３に示すとおり、スリット板１４Ａに入射する結像光束には、様々な角度の回折光が含まれている。ここでは、図２に示すとおり、回折光がＹＺ平面と成す角度をθＸとおき、図３に示すとおり、回折光がＸＺ平面と成す角度をθＹとおく。
【００３０】
この場合、スリット板１４Ａを通過する結像光束の角度θＸによる透過率ムラ（相対透過率）は、図４に細線で示すとおりとなり、その結像光束の角度θＹによる透過率ムラ（相対透過率）は、図４に太線で示すとおりとなる。図４から明らかなとおり、スリットの幅が波長λよりも十分に狭い場合、結像光束の入射角度による光量ロスムラは、無視できない程度に大きくなる。
【００３１】
この場合、空間像計測器１４が計測するラインアンドスペースパターン像は、実際のラインアンドスペースパターン像と完全に同じになるとは限らない。
【００３２】
よって、この場合は、スリット板１４Ａを通過する結像光束の入射角度による光量ロスムラが相殺されるよう、減光フィルタ１３の瞳面内における透過率分布を予め設定しておく。
【００３３】
設定される透過率分布は、図５に示すとおりである。図５では、瞳上の各位置を、瞳中心からの距離（瞳周辺部の距離を１とした場合の距離）によって表している。図５において細線で示すのが、Ｘ方向の透過率分布であり、図５において太線で示すのが、Ｙ方向の透過率分布である。この透過率分布（図５）によると、上述した光量ロスムラ（図４）が相殺される。
【００３４】
この透過率分布を模式的に示すと、図６に示すような鞍型となる。すなわち、瞳中心の透過率を中程度とすると、瞳中心から＋Ｘ方向に離れた領域ほど透過率は低くなり、瞳中心から−Ｘ方向に離れた領域ほど透過率は低くなる。また、瞳中心から＋Ｙ方向に離れた領域ほど透過率は高くなり、瞳中心から−Ｙ方向に離れた領域ほど透過率は高くなる。
【００３５】
なお、本実施形態のスリット板１４Ａは、図４に示すとおり、θＸ方向の透過率ムラの傾向と、θＹ方向の透過率ムラの傾向とが反対の傾向になっていたため、減光フィルタ１３の瞳面内の透過率分布は図６のように鞍型となったが、θＸ方向の透過率ムラの傾向と、θＹ方向の透過率ムラの傾向とが類似していた場合には、減光フィルタ１３の瞳面内の透過率分布は椀型（又は椀型の反転形状）となる。
【００３６】
何れにせよ、顕微鏡光学系１０はＺ軸の周りに回転対称な形状をしており、スリットはＺ軸に垂直な直線に関して対称な形状をしているので、減光フィルタ１３の瞳面内の透過率布は、Ｚ軸の周りに２回対称な形状となる。このような透過率分布Ｔ（ｒ，θ）は、  例えば、Ｔ（ｒ，θ）＝ｆ（ｒ）＋ｇ（ｒ）・ｃｏｓ２θなどと表される。
【００３７】
但し、ｒは、瞳中心に原点を有した円座標の動径であり、θはその円座標の偏角（径がＸ軸と成す角度）である。この式の中でｆ（ｒ）は透過率分布Ｔ（ｒ，θ）に含まれる回転対称な成分であり、ｇ（ｒ）・ｃｏｓ２θは透過率分布Ｔ（ｒ，θ）に含まれる２回対称な成分である。
【００３８】
なお、透過率分布Ｔ（ｒ，θ）には、ｃｏｓ２θの成分だけでなく、ｃｏｓ４θ、ｃｏｓ６θ、…などの成分が含まれることもある。
【００３９】
以上、本実施形態の空間像計測装置は、スリット板１４Ａに入射する結像光束の入射角度による光量ロスムラを減光フィルタ１３で補償するので、空間像計測器１４が計測するラインアンドスペース像は、顕微鏡光学系１０の結像光束が実際に形成するラインアンドスペースパターン像を高精度に表す。
【００４０】
したがって、本実施形態の空間像計測装置は、スリット板１４Ａのスリット幅が狭い場合、すなわち顕微鏡光学系１０の縮小側開口数が大きい場合に、極めて有効である。
【００４１】
次に、比較例として、スリット板１４Ａの仕様が次の通りであった場合を考える。
【００４２】
・使用波長λ：１９３ｎｍ
・スリット板１４Ａに形成されたスリットのＸ方向の幅：１λ＝１９３ｎｍ
・スリット板１４Ａに形成されたスリットの内壁の角度：Ｚ軸と平行
・スリット板１４Ａに形成されたスリットの内壁の高さ：５８ｎｍ
・スリット板１４Ａの基板の屈折率：１．５
・スリット板１４Ａに入射する結像光束の偏光方向：Ｘ方向
この場合、スリット板１４Ａを通過する結像光束の角度θＸによる透過率ムラ（相対透過率）は、図７に細線で示すとおりとなり、その結像光束の角度θＹによる透過率ムラ（相対透過率）は、図７に太線で示すとおりとなる。図７から明らかなとおり、スリットの幅が波長λ程度である場合、結像光束の入射角度による光量ロスムラは、さほど大きくならない。
【００４３】
この場合、スリット板１４Ａを介して計測されるラインアンドスペースパターン像は、実際のラインアンドスペースパターン像とほぼ同じとみなせるので、減光フィルタ１３により光量ロスムラを相殺する必要性はあまり高くないと考えられる。
【００４４】
この図７を図４と比較すると明かなとおり、スリット板１４Ａの仕様が異なると、結像光束の入射角度による光量ロスムラの特性（角度θＸによる透過率ムラのカーブと、角度θＹによる透過率ムラのカーブとの組み合わせ）も異なる。但し、光量ロスムラの特性を様々な仕様のスリット板１４Ａについて求めたところ、スリットのＸ方向の幅が狭いほど光量ロスムラが大きくなることが判明した。
【００４５】
そして、減光フィルタ１３による光量ロスムラの相殺が有効となるのは、スリット幅が１λより狭い場合であることがわかった。因みに、スリット幅を１λより狭くする必要があるのは、顕微鏡光学系１０の像側開口数が０．７以上の場合である。よって、減光フィルタ１３による光量ロスムラの相殺が有効となるのは、像側開口数が０．７以上の結像光学系を計測対象とした場合である。
【００４６】
なお、本実施形態では、被検光学系を顕微鏡光学系としたが、カメラの撮影光学系、露光装置の投影光学系などの他の種類の結像光学系としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、強度分布の計測対象を空間像の一方向のみとしたが、互いに直交する２方向としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、計測対象面の高さ（スリット板１４のＺ方向の位置）を１通りとしたが、複数通りとしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、物体面における計測対象位置（ラインアンドスペースパターン１２Ａの配置先）を物体面の１箇所のみとしたが、物体面の複数箇所としてもよい。
【００５０】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態として、空間像計測器を搭載した露光装置を説明する。
【００５１】
図８は、露光装置１００の構成図である。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【００５２】
この露光装置１００には、光源及び照明光学系を含む照明系１１０と、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持してＸＹ平面内を自在に移動可能なウエハステージＷＳＴと、これらを制御する主制御装置１２０等が備えられる。このうち、ウエハステージＷＤＴに、投影光学系ＰＬの空間像を計測するための空間像計測器１５９が設けられている。
【００５３】
照明系１１０は、光源、照度均一化光学系（コリメータレンズ、フライアイレンズ等から成る）、リレーレンズ系、レチクルブラインド及びコンデンサレンズ系等を備える。 光源としては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を出力するエキシマレーザ光源が用いられる。
【００５４】
レチクルブラインドは、開口形状が固定の固定レチクルブラインドと開口形状が可変の可動レチクルブラインド１１２（図９参照）とを含む。固定レチクルブラインドには、レチクルＲ上の長方形スリット状の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。また、可動レチクルブラインド１１２（図９参照）には、走査露光時の走査方向（ここでは、図８における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）及び非走査方向（図８における紙面左右方向であるＸ軸方向）にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口が形成されている。 
【００５５】
照明系１１０によると、光源で発生した照明光（以下、「照明光ＩＬ」と呼ぶ）は、不図示のシャッターを通過した後、照度分布がほぼ均一な光束に変換される。その照明光ＩＬは、リレーレンズ系を介してレチクルブラインドに達する。このレチクルブラインドを通過した光束は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を通過して、回路パターン等が描かれたレチクルＲの照明領域（Ｘ軸方向に細長く伸びＹ軸方向の幅が所定幅の長方形スリット状の照明領域）ＩＡＲを、均一な照度で照明する。なお、可動レチクルブラインド１１２は、空間像計測時に照明領域を設定する際にも用いられる。 
【００５６】
レチクルステージＲＳＴ上には、例えば真空吸着（又は静電吸着）によりレチクルＲが固定されている。レチクルステージＲＳＴは、後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、不図示のレチクルベース上のＹ軸方向に向けて予め指定された走査速度で移動可能である。 
【００５７】
レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１３からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されており、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置は、レチクル干渉計１１３によって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。
【００５８】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図８における下方に配置され、その光軸ＡＸをＺ軸方向に向けている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、光軸ＡＸ方向に沿って配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系である。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４である。また、投影光学系ＰＬには、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍に減光フィルタ２３を挿入するための機構が設けられている。この減光フィルタ２３は、空間像計測時に挿入される。
【００５９】
照明光ＩＬがレチクルＲ上のスリット状照明領域ＩＡＲを照明すると、投影光学系ＰＬは、ウエハＷのうち照明領域ＩＡＲと共役な露光領域ＩＡに、照明領域ＩＡＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）を形成する。
【００６０】
ウエハステージＷＳＴは、ステージベース１１６上面に沿って、ＸＹ２次元面内（θｚ回転を含む）で自在に駆動される。なお、ウエハステージＷＳＴは、Ｚ、θｘ、θｙの３自由度方向にも微少駆動が可能である。ウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダ１２５には、ウエハＷが保持されている。 
【００６１】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置は、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１３１と、ウエハステージＷＳＴに形成された移動鏡１２７とによって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。 
【００６２】
ウエハステージＷＳＴには、空間像計測器１５９が設けられている。図９に示すとおり、空間像計測器１５９には、スリット板１９０と、リレー光学系を構成するレンズ１８４、１８６と、光路折り曲げミラー１８８と、及び光センサ１２４とが順に配置されている。
【００６３】
ウエハステージＷＳＴにおける空間像計測器１５９の形成先は、ウエハステージＷＳＴ上の一端における突設部１５８ａである。突設部１５８ａの表面には開口が設けられており、空間像計測器１５９のスリット板１９０は、その開口を塞ぐように嵌め込まれている。スリット板１９０の表面には、部分遮光膜１８３が設けられており、これによってスリット１２２が形成されている。なお、空間像計測器１５９のレンズ１８４、１８６、光路折り曲げミラー１８８、光センサ１２４の配置先は、ウエハステージＷＳＴの内部である。 
【００６４】
スリット板１９０の基板１８２の素材は、ＫｒＦエキシマレーザ光、あるいはＡｒＦエキシマレーザ光に対して透過性の良いガラス（合成石英、ホタル石など）である。また、光センサ１２４は、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子、例えばフォトマルチプライヤである。光センサ１２４が受光量に応じて生成する光電変換信号（光量信号）Ｐは、主制御装置１２０へ送出される。なお、ここでは光センサ１２４の配置先をウエハステージＷＳＴの内部としたが、ウエハステージＷＳＴの外部であってもよい。
【００６５】
投影光学系ＰＬの側面には、図８に示すとおり、ウエハＷ上のアライメントマーク（位置合わせマーク）を検出するオフアクシス・アライメント顕微鏡ＡＬＧ１が設けられる。アライメント顕微鏡ＡＬＧ１は、例えば画像処理方式のＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系のアライメントセンサである。このアライメント顕微鏡ＡＬＧ１は、図９に示されるように、アライメント用光源１３２、ハーフミラー１３４、第１対物レンズ１３６、第２対物レンズ１３８、撮像素子（ＣＣＤ）１４０等を含む。 
【００６６】
更に、露光装置１００には、図８に示されるように、斜入射光式の多点焦点位置検出系（フォーカスセンサ）が設けられている。フォーカスセンサは、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホールまたはスリットの像を形成するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射光学系１６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系１６０ｂとから成る。
【００６７】
以上の露光装置１００では、投影光学系ＰＬの結像特性が所望の状態に調整されている必要がある。結像光学系ＰＬの結像特性を所望の状態に調整するに当たっては、結像光学系ＰＬの空間像を正確に計測する必要がある。
【００６８】
その計測に当たっては、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍に減光フィルタ２３が挿入される。減光フィルタ２３の瞳面内における透過率分布は、空間像計測器１５９のスリット１２２（図９参照）に対する結像光束の入射角度による光量ロスムラを相殺するような形状に設定されている。
【００６９】
レチクルＲとしては、計測用パターンが形成された計測用のレチクル、あるいは、デバイスの製造に用いられるデバイスレチクルに計測用パターンを形成したものが用いられてもよい。あるいは、これらのレチクルの代わりに、レチクルステージＲＳＴにレチクルと同材質のガラス素材から成る固定のマーク板（レチクルフィデューシャルマーク板とも呼ばれる）を設け、このマーク板に計測用パターンを形成したものが用いられても良い。 
【００７０】
計測用パターンは、例えば、図９に示すように、Ｘ軸方向にかけて周期性を有したラインアンドスペースパターンＰＭである。また、空間像計測器１５９のスリット板９０の配置方向は、スリット１２２の長手方向がＹ軸方向に向くように設定される。 
【００７１】
空間像の計測に当たり、主制御装置１２０は、不図示のブラインド駆動装置を介して、可動レチクルブラインド１１２を駆動し、レチクルＲの照明光ＩＬの照明領域を計測用パターンＰＭ部分のみに制限する（図９参照）。この状態で、照明光ＩＬがレチクルＲに照射されると、図９に示されるように、計測用パターンＰＭによって回折、散乱した光（照明光ＩＬ）は、投影光学系ＰＬにより屈折され、投影光学系ＰＬの像面に計測用パターンＰＭの空間像を形成する。
【００７２】
このとき、ウエハステージＷＳＴの位置は、空間像計測器１５９のスリット１２２の＋Ｘ側（又は−Ｘ側）の端に空間像が位置するよう設定されている。その状態から、主制御装置１２０は、ウエハステージ駆動系を介してウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動し、スリット１２２で空間像をＸ軸方向に走査する。
【００７３】
走査中、スリット１２２を通過した光（照明光ＩＬ）は、空間像計測器１５９の光センサ１２４へ入射し、電気信号に変換され、主制御装置１２０へと送出される。
【００７４】
主制御装置１２０は、走査中に光センサ１２４から送出された信号の時間変化カーブを空間像のＸ軸方向の強度分布として記憶する。これによって、空間像の計測は終了である。計測が終了すると、減光フィルタ２３は、投影光学系ＰＬの光路から外される。
【符号の説明】
【００７５】
１１…照明光学系、１２…テスト基板、１０…顕微鏡光学系、１３、２３…減光フィルタ、１４…空間像計測器、１５…ステージ
【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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