CN102722093B - 位置检测装置、曝光装置以及元件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面位置检测装置，可抑制棱镜构件的内面反射面所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面的面位置的检测所造成的影响，并且可高精度地检测被检面的面位置。投射***以及受光***之中的至少一者包括全反射棱镜构件(7；8)，该全反射棱镜构件(7；8)具有用以使入射光束全反射的内面反射面(7b、7c；8b、8c)。为了抑制在全反射棱镜构件的内面反射面所全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面(Wa)的面位置的检测所造成的影响，而设定形成全反射棱镜构件的光学材料的折射率与相对于全反射棱镜构件的内面反射面的入射光束的入射角满足规定关系。

Description

位置检测装置、曝光装置以及元件制造方法

本申请是国际申请号为PCT/JP2006/322595、中国申请号为200680042262.8的名称为“面位置检测装置、曝光装置以及元件制造方法”的专利申请的分案申请，原申请的国际申请日是2006年11月14日。

技术领域

本发明关于面位置检测装置、曝光装置以及元件的制造方法。本发明尤其是关于在用以制造半导体元件、液晶显示元件、摄像元件、薄膜磁头(thinfilmmagnetichead)等元件的微影(lithography)步骤中，用于将光掩模图案转印至感光性基板上的投影曝光装置中的感光性基板的面位置的检测。

背景技术

先前，作为适用于投影曝光装置的面位置检测装置，众所周知有由本申请人所提出的日本专利特开2001-296105号公报(专利文献1)中所揭示的倾斜入射型面位置检测装置。在上述倾斜入射型面位置检测装置中，为了理论上提高被检面的面位置的检测精度，必须使射向被检面的光束的入射角变大(接近90°)。此时，关于倾斜入射型面位置检测装置的投射光学***以及聚光光学***的构成以及配置，为了避免被检面的限制，而提出了在投射光学***的光路以及聚光光学***的光路中，分别配置具有互相平行的一对内面反射面的平行四边形棱镜(以下，称为“菱形棱镜”)，且使投射光学***以及聚光光学***远离被检面(参照专利文献1的图7)。

[专利文献1]

日本专利特开2001-296105号公报

然而，上述专利文献1的图7中所揭示的先前的面位置检测装置中，在投射侧菱形棱镜的互相平行的两个内面反射面所全反射的光束可能会产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移，且被检面上未形成清晰的图案像。同样地，自被检面反射后在受光侧菱形棱镜的互相平行的两个内面反射面所全反射的光束中亦可能会产生偏光成分从而引起相对性的位置偏移，且图案二次像变得更不清晰。

另一方面，众所周知有当对曝光装置中表面涂敷有光刻胶的晶圆(感光性基板)的面位置的检测适用先前的面位置检测装置时，相对于特定偏光成分的光的反射率根据光刻胶层的厚度而改变。其结果为，先前的面位置检测装置中，因为在菱形棱镜的内面反射面所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移、以及藉由感光性基板的光刻胶层的厚度而引起的反射率的变化，所以容易产生被检面的面位置的检测误差。

发明内容

本发明鉴于上述问题研究而成，且其目的在于提供一种面位置检测装置，可抑制在棱镜构件的内面反射面所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面的面位置的检测造成的影响，并且可高精度地检测被检面的面位置。另外，本发明的目的在于提供一种曝光装置，使用可高精度地检测被检面的面位置的面位置检测装置，可将光掩模的图案面与感光性基板的曝光面相对于投影光学***高精度地进行位置对准。

另外，本发明的目的在于提供可抑制在光学构件的全反射面所产生的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移的光学装置及测量装置等。另外，本发明的目的在于提供可调整在光学构件的全反射面所产生的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移的光学装置及调整方法等。

为了解决上述问题，本发明的第1形态提供一种位置检测装置，包括：接受导向被检面且由上述被检面所反射的光，且根据上述光的受光结果检测关于上述被检面的位置的资讯。上述位置检测装置包括：棱镜构件，配置在导向上述被检面的上述光的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中，且具有用以使上述光反射的反射面，且在使构成上述棱镜构件的光学材料的折射率、与对于上述反射面的上述光的入射角满足的关系使上述反射面所反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小在规定范围内的状态下，上述棱镜构件使上述光在上述棱镜构件的内部反射。

本发明的第2形态提供一种位置检测装置，其中上述棱镜构件的上述反射面使上述光全反射。

本发明的第3形态提供一种位置检测装置，其中上述棱镜构件的上述反射面包括一对反射面。

本发明的第4形态提供一种位置检测装置，更包括：光学***，配置在导向上述被检面的上述光的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中，且形成在相对于上述被检面的光学的共轭位置上，上述棱镜构件配置在上述光学***与与上述被检面之间的上述光路中。

本发明的第5形态提供一种位置检测装置，其中上述光学***至少在上述被检面侧构成远心。

本发明的第6形态提供一种位置检测装置，其中将上述光自倾斜方向导向上述被检面。

本发明的第7形态提供一种位置检测装置，其中关于上述被检面的位置的资讯包括关于沿着被检面的法线的位置的资讯。

本发明的第8形态提供一种位置检测方法，包括：接受导向被检面并由上述被检面所反射的光，且根据上述光的受光结果检测关于上述被检面的位置的资讯。上述位置检测方法的特征在于，包括：在导向上述被检面的上述光的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中配置棱镜构件，藉由上述棱镜构件的反射面使上述光在上述棱镜构件的内部反射，且构成上述棱镜构件的光学材料的折射率、与对于上述反射面的上述光的入射角满足的关系使上述反射面所反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小在规定范围内。

本发明的第9形态提供一种位置检测方法，其中藉由上述棱镜构件的上述反射面使上述光全反射。

本发明的第10形态提供一种位置检测方法，其中上述棱镜构件的上述反射面包括一对反射面，藉由上述一对反射面使上述光束依次反射。

本发明的第11形态提供一种位置检测方法，更包括：在导向上述被检面的上述光束的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中配置光学***，且上述光学***形成在相对于上述被检面的光学的共轭位置上，使上述光束在配置于上述光学***与上述被检面之间的上述光路中的上述棱镜构件的内部反射。

本发明的第12形态提供一种位置检测方法，其中上述光学***至少在上述被检面侧构成远心。

本发明的第13形态提供一种位置检测方法，其中将上述光束自倾斜方向导向上述被检面。

本发明的第14形态提供一种位置检测方法，其中关于上述被检面的位置的资讯包括关于沿着上述被检面的法线的位置的资讯。

本发明的第15形态提供一种曝光装置，将图案像曝光至基板上，且上述曝光装置包括：第1形态至第7形态中的任一种位置检测装置，用以检测关于上述基板的曝光面的位置的资讯；驱动装置，根据上述位置检测装置的检测结果使上述基板移动；以及投影光学***，将上述图案像投影至藉由上述驱动装置所移动的上述基板的上述曝光面。

本发明的第16形态提供一种曝光装置，其中关于上述曝光面的位置的资讯包括关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，上述驱动装置根据关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，进行沿着上述基板的上述法线的位置的移动以及上述基板的校平的至少一者。

本发明的第17形态提供一种曝光装置，其中上述驱动装置移动上述基板，使得上述曝光面收纳于上述投影光学***的焦点深度的范围内。

本发明的第18形态提供一种曝光方法，将图案像曝光至基板上，且上述曝光装置包括：根据第8形态至第14形态中的任一种位置检测方法，检测出关于上述基板的曝光面的位置的资讯；根据上述位置检测装置的检测结果使上述基板移动；以及将上述图案像投影至根据上述位置检测装置的检测结果所移动的上述基板的上述曝光面。

本发明的第19形态提供一种曝光方法，其中关于上述曝光面的位置的资讯包括关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，使上述基板移动包括根据关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，进行沿着上述基板的上述法线的位置的移动以及上述基板的校平的至少一者。

本发明的第20形态提供一种曝光方法，其中使上述基板移动包括使上述曝光面收纳于用于投影上述图案像的投影光学***的焦点深度的范围内。

本发明的第21形态提供一种元件的制造方法，用于制造具有电路图案的元件，包括：根据第18形态的曝光方法，将对应上述电路图案的图案像曝光至基板上；以及使上述图案像在所曝光的上述基板显影。

[发明的效果]

根据本发明的典型性的形态的面位置检测装置中，藉由设定形成全反射棱镜构件的光学材料的折射率、以及相对于其内面反射面的入射光束的入射角满足规定关系，由此在内面反射面所全反射的光束实际上不会产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移。其结果为，可在被检面上形成清晰的图案一次像，在受光面(或者其共轭面)上形成清晰的图案二次像，而且可高精度地检测被检面的面位置。

如此，本发明的面位置检测装置中，可抑制棱镜构件的内面反射面所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面的面位置的检测所造成的影响，并且可高精度地检测被检面的面位置。因此，若将本发明的面位置检测装置适用于曝光装置中相对于投影光学***的感光性基板的面位置的检测，则可高精度地检测感光性基板的面位置，而且可将光掩模的图案面与感光性基板的曝光面相对于投影光学***高精度地进行位置对准，因此可制造良好的元件。

附图说明

图1是概略性地表示包括本发明实施形态的面位置检测装置的曝光装置的构成的图。

图2是表示图1的投射光学***以及聚光光学***均为两侧远心的光路图。

图3是概略性地表示本实施形态的面位置检测装置中的一对五角棱镜之间的构成的图。

图4是表示被检面Wa上形成有光栅图案3a的一次像的状态的立体图。

图5是概略性地表示具有5个在X方向细长地延伸的矩形状开口部Sa1～Sa5的受光狭缝S的构成图。

图6是表示5个硅光二极管PD1～PD5以与受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5光学性地对应的方式，而设置于受光部14的受光面14a上的情况的图。

图7是概略性地表示在棱镜的内面反射面所全反射的光束产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移的情况的图。

图8是表示全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ(GHS)与AF面的测量值的关系的图。

图9是图8的部分放大图。

图10是表示向全反射面的入射角与藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的关系的图。

图11是表示棱镜的折射率与藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的关系的图。

图12是概略性地表示本实施形态的变形例的主要部分构成的图。

图13是对当全反射棱镜构件的折射率n为1.45时，相对位置偏移量Δ的绝对值为0.3μm或0.3μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图14是对当全反射棱镜构件的折射率n为1.5时，相对位置偏移量Δ的绝对值为0.3μm或0.3μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图15是对当全反射棱镜构件的折射率n为1.6时，相对位置偏移量Δ的绝对值为0.3μm或0.3μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图16是对当全反射棱镜构件的折射率n为1.7时，相对位置偏移量Δ的绝对值为0.3μm或0.3μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图17是表示将本发明适用于测量被检面的面形状的装置中的示例图。

图18是表示将本发明适用于测量被检面的位置的装置的示例图。

图19是说明使用四边形棱镜作为全反射棱镜构件，抑制在两个全反射面依次全反射的光中最终所产生的相对位置偏移量较小的想法的图。

图20是将图13的一部分放大的图，且是对相对位置偏移量Δ的绝对值为0.05μm或0.05μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图21是将图14的一部分放大的图，且是对相对位置偏移量Δ的绝对值为0.05μm或0.05μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图22是将图15的一部分放大的图，且是对相对位置偏移量Δ的绝对值为0.05μm或0.05μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图23是将图16的一部分放大的图，且是对相对位置偏移量Δ的绝对值为0.05μm或0.05μm以下的入射角θ的范围进行说明的图。

图24是获得作为微型元件的半导体元件时的方法的流程图。

图25是获得作为微型元件的液晶显示元件时的方法的流程图。

1、41：光源2：聚光透镜

3：偏向棱镜3a：光栅图案

4、5：投射光学***6、9：五角棱镜

6a、7a、8a、9a、31a、32a：第1透过面

6b、9b：第1反射面6c、9c：第2反射面

6d、7d、8d、9d、31c、32c：第2透过面

7、8：菱形棱镜7b、7c、8b、8c、71：内面反射面

10、11：聚光光学***12：振动镜

13：歪斜校正棱镜13a：射面

13b：出射面14、15：受光部

14a、15a：受光面14a、14b：中继光学***

16：镜片驱动部17：位置检测部

18：校正量计算部21：晶圆固持器

22：固持器保持机构22a、22b：支持点

23：固持器驱动部31、32、54：施密特棱镜

31b、32b、54a：全反射面42：送光光学***(投射光学***)

43、45：全反射光学构件44、55：被检面

46：受光光学***47、56：图像检测器

51、IL：照明***52：对物光学***

53：半镜面61：边形棱镜

61a：第1全反射面61b：第2全反射面

70：棱镜Da1～Da5：检测点(检测区域)

AX、AX1、AX2、AX3、AX4、AX5、AX6、AX21、AX31：光轴

L：光Lp：P偏光状态的光

Ls：S偏光状态的光P0：基准反射位置

PD1～PD5：硅光二极管PL：投影光学***

R：主光掩模RH：主光掩模固持器

S：受光狭缝Sa1～Sa5：开口部

SL1～SL5：狭缝像W：晶圆

Wa：晶圆W的表面、曝光面、被检面

n：折射率Δ：相对位置偏移量

Δp、Δs：位置偏移量θ、θ1、θ2：射角

φp、φs：相位变化

具体实施方式

根据随附图式说明本发明的实施形态。图1是概略性地表示包括本发明实施形态的面位置检测装置的曝光装置的构成的图。图2是表示图1的投射光学***以及聚光光学***均为两侧远心(telecentric)的光路图。图3是概略性地表示本实施形态的面位置检测装置中的一对五角棱镜(pentaprism)之间的构成的图。

图1以及图2中，为了使图式明了化，而省略了一对五角棱镜6与9之间的构成的图示。在图1中，与投影光学***PL的光轴AX平行地设定Z轴，在垂直于光轴AX的面内与图1的纸面平行地设定Y轴，与图1的纸面垂直地设定X轴。本实施形态中，将本发明的面位置检测装置适用于投影曝光装置中的感光性基板的面位置的检测。

图示的曝光装置包括照明***IL，利用自曝光用光源(未图示)所射出的照明光(曝光光)，来用以照亮作为形成有规定图案的光掩模的主光掩模(reticle)R。主光掩模R介隔主光掩模固持器(reticleholder)RH，与XY平面平行地保持于主光掩模平台(reticlestage)(未图示)上。主光掩模平台构成为藉由省略了图示的驱动***的作用，而可沿着主光掩模面(亦即XY平面)二维地移动，并且其位置座标藉由主光掩模干涉仪(interferometer)(未图示)测量而且位置得到控制。

来自形成于主光掩模R上的图案的光，经由投影光学***PL，在作为感光性基板的晶圆(wafer)W的表面(曝光面)Wa上形成主光掩模图案像。晶圆W载置于晶圆固持器21上，晶圆固持器21藉由固持器保持机构22而得到支持。固持器保持机构22根据固持器驱动部23的控制，且藉由可在上下方向(Z方向)移动的三个支持点22a～22c(图1中仅表示两个支持点22a以及22b)，而支持晶圆固持器21。

如此，固持器驱动部23分别控制固持器保持机构22的各支持点22a～22c的上下移动，藉此进行晶圆固持器21的校平(levelling)(水平校正)以及Z方向(聚焦(focusing)方向)移动，且进行晶圆W的校平以及Z方向移动。晶圆固持器21以及固持器保持机构22，进一步藉由晶圆平台(waferstage)(未图示)而得到支持。晶圆平台构成为藉由省略了图示的驱动***的作用而可沿着晶圆面(亦即XY平面)二维地移动，且可围绕Z轴旋转，并且其位置座标藉由晶圆干涉仪(未图示)而测量且位置得到控制。

此处，为了将设置于主光掩模R的图案面上的电路图案(circuitpattern)良好地转印至晶圆W的曝光面Wa的各曝光区域，当每次向各曝光区域曝光时，必须在以藉由投影光学***PL而形成的成像面为中心的焦点深度的范围内，将曝光面Wa的现在的曝光区域进行位置对准。因此，可在正确地检测出现在的曝光区域中的各点的面位置、亦即沿着投影光学***PL的光轴AX的面位置之后，进行晶圆固持器21的校平以及Z方向的移动，而且进行晶圆W的校平以及Z方向的移动，使得曝光面Wa收纳于投影光学***PL的焦点深度的范围内。

本实施形态的投影曝光装置包括面位置检测装置，用以检测曝光面Wa的现在的曝光区域中的各点的面位置。参照图1，本实施形态的面位置检测装置包括用以供给检测光的光源1。一般而言，作为被检面的晶圆W的表面Wa，由光刻胶等薄膜覆盖。因此，为了降低藉由该薄膜而引起的干涉的影响，较理想的是光源1为波长间隔(wavelengthinterval)较宽的白色光源(例如，供给波长间隔为600～900nm的照明光的卤素灯(halogenlamp)，或供给与此相同的频带较宽的照明光的氙气光源(xenonlightsource)等)。另外，作为光源1，也可使用供给对于光刻胶的感光性较弱的波长带(wavelengthband)的光的发光二极管(light-emittingdiode)。

来自光源1的发散光束(divergentpencilofrays)，经由聚光透镜2而转换为大致平行光束之后，入射至偏向棱镜(deviationprism)3。偏向棱镜3使来自聚光透镜2的大致平行光束，藉由折射作用而沿着-Z方向偏向。另外，在偏向棱镜3的射出侧形成有透过型光栅图案3a，在X方向延伸的细长的透过部与在X方向延伸的细长的遮光部以固定的间距(pitch)交替地设置。另外，代替透过型光栅图案，也可适用凹凸形状的反射型绕射光栅，或者也可适用交替地形成有反射部与无反射部的反射型光栅图案。

已透过透过型光栅图案3a的光，入射至沿着与投影光学***的光轴AX平行的光轴AX1而配置的投射光学***(4、5)。投射光学***(4、5)由投射用聚光透镜4与投射用物镜(objectivelens)5而构成。经由投射光学***(4、5)的光束入射至五角棱镜6。五角棱镜6是其长度方向轴线沿着X方向而延伸的五角柱状的偏向棱镜，且具有第1透过面6a，用以使沿着光轴AX1所入射的光不折射而直接透过。亦即，第1透过面6a与光轴AX1垂直地设定。

透过第1透过面6a后沿着光轴AX1而在五角棱镜6的内部传播的光，在第1反射面6b反射之后，在第2反射面6c沿着光轴AX2再次反射。在第2反射面6c反射后沿着光轴AX2而在五角棱镜6的内部传播的光，不在第2透过面6d折射而直接透过。亦即，第2透过面6d与光轴AX2垂直地设定。此处，五角棱镜6由如石英玻璃(silicaglass)般的低热膨胀且低分散的光学材料而形成，且在第1反射面6b以及第2反射面6c上形成有由铝或银等而形成的反射膜。

如此，沿着光轴AX1向-Z方向所入射的光，藉由五角棱镜6而较大地偏向，且沿着光轴AX2而导向被检面Wa。此时，设定光轴AX2的方向，而且设定五角棱镜6的偏向角，使得向被检面Wa的入射角变得十分大。具体而言，如图3所示，沿着光轴AX2自五角棱镜6所射出的光束，入射至投射侧菱形棱镜7。

菱形棱镜7是具有平行四边形状(或者菱形状)的剖面的四角柱状的棱镜，且其长度方向轴线与五角棱镜6同样地沿着X方向而配置。菱形棱镜7中，透过与光轴AX2垂直的第1透过面7a的光，在互相平行的一对反射面7b以及7c依次反射之后，透过与第1透过面7a平行的第2透过面7d，沿着与光轴AX2平行的光轴AX21自菱形棱镜7射出。自菱形棱镜7沿着光轴AX21所射出的光束，入射至被检面Wa。

此处，在被检面Wa与投影光学***PL的成像面一致的状态下，投射光学***(4、5)以光栅图案3a的形成面(亦即偏向棱镜3的出射面)与被检面Wa共轭地配置的方式而构成。另外，光栅图案3a的形成面与被检面Wa以关于投射光学***(4、5)满足Scheimpflug条件的方式而构成。其结果为，来自光栅图案3a的光，经由投射光学***(4、5)，遍及被检面Wa上的整个图案像形成面而正确地成像。

另外，在图2中用虚线表示光路，由投射用聚光透镜4与投射用物镜5而构成的投射光学***(4、5)，是所谓两侧远心光学***。因此，光栅图案3a的形成面上的各点与被检面Wa上的各共轭点，遍及整个面分别为同倍率。如此，在被检面Wa上，如图4所示，遍及其整体正确地形成有光栅图案3a的一次像。

再次参照图1，沿着光轴AX31在被检面Wa所反射的光束，入射至受光侧菱形棱镜8，该光轴AX31与光轴AX21关于投影光学***PL的光轴AX对称。菱形棱镜8与菱形棱镜7同样地，是沿着X方向具有长度方向轴线且具有平行四边形状(或者菱形状)的剖面的四角柱状的棱镜。因此，菱形棱镜8中，透过与光轴AX31垂直的第1透过面8a的光，在互相平行的一对反射面8b以及8c依次反射之后，透过与第1透过面8a平行的第2透过面8d，沿着与光轴AX31平行的光轴AX3自菱形棱镜8射出。

沿着光轴AX3自菱形棱镜8所射出的光，经由具有与上述五角棱镜6相同的构成的五角棱镜9，入射至聚光光学***(10、11)。亦即，在被检面Wa所反射的光，沿着光轴AX3入射至五角棱镜9，该光轴AX3与光轴AX2是以投影光学***PL的光轴AX为中心互相对称。五角棱镜9中，透过与光轴AX3垂直的第1透过面9a的光，在第1反射面9b以及第2反射面9c依次反射之后，沿着在Z方向延伸的光轴AX4到达第2透过面9d。透过与光轴AX4垂直的第2透过面9d的光，沿着光轴AX4在+Z方向入射至聚光光学***(10、11)。

聚光光学***(10、11)，由受光用物镜10与受光用聚光透镜11而构成。并且，在受光用物镜10与受光用聚光透镜11之间的光路中，设置有作为扫描元件的振动镜(vibratingmirror)12。因此，沿着光轴AX4入射至受光用物镜10的光，经由振动镜12而偏向，并沿着光轴AX5到达受光用聚光透镜11。另外，本实施形态中，在聚光光学***(10、11)的大致光瞳面(pupilplane)的位置配置振动镜12，但并不限定于此，可在被检面Wa与下述歪斜校正棱镜13之间的光路中或者被检面Wa与偏向棱镜3之间的光路中，在任意位置配置振动镜12。

经由聚光光学***(10、11)的光，入射至具有与上述偏向棱镜3相同的构成的歪斜校正棱镜13。此处，在被检面Wa与投影光学***PL的成像面一致的状态下，聚光光学***(10、11)以与被检面Wa及歪斜校正棱镜13的入射面13a共轭地配置的方式而构成。如此，在歪斜校正棱镜13的入射面13a上，形成有光栅图案3a的二次像。

另外，在歪斜校正棱镜13的入射面13a上，设置有作为遮光元件的受光狭缝S。受光狭缝S，如图5所示，例如具有5个在X方向细长地延伸的矩形状的开口部Sa1～Sa5。经由聚光光学***(10、11)的来自被检面Wa的反射光，分别通过受光狭缝S的各开口部Sa1～Sa5，入射至歪斜校正棱镜13。

此处，受光狭缝S的开口部Sa的数量与被检面Wa上的检测点的数量对应。亦即，在表示被检面Wa上形成有光栅图案3a的一次像的状态的图4中，被检面Wa上的检测点(检测区域)Da1～Da5，与图5所示的受光狭缝S的5个开口部Sa1～Sa5光学性地对应。因此，在欲增加被检面Wa上的检测点的数量时，只要增加开口部Sa的数量即可，且即使增加检测点的数量也不会导致构成的复杂化。

另外，藉由投影光学***PL而形成的成像面与歪斜校正棱镜13的入射面13a以对于聚光光学***(10、11)满足Scheimpflug条件的方式而构成。因此，在被检面Wa与成像面一致的状态下，来自光栅图案3a的光经由聚光光学***(10、11)，遍及棱镜入射面13a上的整个图案像形成面而正确地再成像。

另外，在图2中用虚线表示光路，聚光光学***(10、11)由两侧远心光学***而构成。因此，被检面Wa上的各点与棱镜入射面13a上的各共轭点，遍及整个面分别为同倍率。如此，在歪斜校正棱镜13的入射面13a上，遍及其整体正确地形成有光栅图案3a的二次像。

然而，若在歪斜校正棱镜13的入射面13a的位置配置受光面，则相对于被检面Wa的光束的入射角θ较大，故而受光面中的光束的入射角也变大。此时，若在受光面上配置例如硅光二极管(siliconphotodiode)，则向硅光二极管的光束的入射角变大，故而担心硅光二极管中的表面反射变大，并且担心产生光束的遮蔽(shading)现象，而受光量明显降低。

本实施形态中，为了避免因受光面中的光束的入射角而引起的受光量的降低，如图1所示，在与关于聚光光学***(10、11)的被检面Wa的共轭面上，配置有作为偏向光学***的歪斜校正棱镜13的入射面13a。其结果为，经由聚光光学***(10、11)沿着光轴AX5而入射至歪斜校正棱镜13的入射面13a的光束，按照与歪斜校正棱镜13的顶角(入射面与出射面所形成的角)相同的折射角而偏向，并自出射面13b沿着光轴AX6而射出。此处，出射面13b与光轴AX6垂直地设定。

自歪斜校正棱镜13的出射面13b沿着光轴AX6所射出的光，入射至由一对透镜14a以及14b而构成的中继(relay)光学***(14a、14b)。经由中继光学***(14a、14b)的光，使在歪斜校正棱镜13的入射面13a上所形成的光栅图案3a的二次像及与受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5的共轭像，形成于受光部15的受光面15a上。在受光面15a上，如图6所示，5个硅光二极管PD1～PD5以与受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5光学性地对应的方式而设置。另外，代替硅光二极管，也可使用CCD(ChargeCoupledDevice，电荷藕合元件)(二维电荷藕合型摄像元件)或光电倍增器(photomultiplier)。

如此，在本实施形态中，使用了作为偏向光学***的歪斜校正棱镜13，因此所入射至受光面15a的光束的入射角变得十分小，且避免因受光面15a中的光束的入射角而引起的受光量的降低。另外，较理想的是中继光学***(14a、14b)如图2所示是两侧远心光学***。另外，较理想的是歪斜校正棱镜13的入射面13a与受光面15a以对于中继光学***(14a、14b)满足Scheimpflug条件的方式而构成。

如上所述，在歪斜校正棱镜13的入射面13a上，设置有具有5个开口部Sa1～Sa5的受光狭缝S。因此，在入射面13a上所形成的光栅状图案3a的二次像，经由受光狭缝S而部分性地受到遮光。亦即，仅来自形成于受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5的区域的光栅状图案3a的二次像的光束，经由歪斜校正棱镜13以及中继光学***(14a、14b)，到达受光面15a。

如此，如图6所示，在配置于受光部15的受光面15a上的硅光二极管PD1～PD5上，分别形成有受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5的像、亦即狭缝像SL1～SL5。另外，狭缝像SL1～SL5以分别形成于硅光二极管PD1～PD5的矩形状的受光区域的内侧的方式而设定。

此处，若被检面Wa沿着投影光学***PL的光轴AX而在Z方向上下移动，则在歪斜校正棱镜13的入射面13a上所形成的光栅图案3a的二次像，与被检面Wa的上下移动对应而在图案的间距方向产生横向偏移。本实施形态中，例如根据如由本申请人所提出的日本专利特开平6-97045号公报中所揭示的光电显微镜的原理，来检测光栅图案3a的二次像的横向偏移量，并根据所检测出的横向偏移量来检测沿着投影光学***PL的光轴AX的被检面Wa的面位置。

另外，以下构件的动作与由本申请人所提出的日本专利特开2001-296105号公报中所揭示的装置相同，故而此处省略说明，即，镜片驱动部16，驱动振动镜12；位置检测部17，用以根据来自镜片驱动部16的交流信号而对来自硅光二极管PD1～PD5的检测信号进行同步检波；校正量计算部18，计算使被检面Wa收纳于投影光学***PL的焦点深度的范围内所必须的倾斜校正量以及Z方向校正量；以及固持器驱动部23，用以根据倾斜校正量以及Z方向校正量来驱动控制固持器保持机构22，且进行晶圆固持器21的校平以及Z方向移动。

另外，关于Scheimpflug条件、偏向棱镜3以及歪斜校正棱镜13的构成或作用、以及光电显微镜的原理的具体的应用等，在日本专利特开平6-97045号公报中有详细地揭示。并且，关于五角棱镜6以及9的构成或作用，在日本专利特开2001-296105号公报中有详细地揭示。另外，也可为省略该等五角棱镜6以及9的一者、或两者的构成。

本实施形态中，在投射光学***(4、5)与被检面Wa之间的光路中以及聚光光学***(10、11)与被检面Wa之间的光路中，分别设置五角棱镜6以及9，且藉由五角棱镜6以及9的作用使向被检面Wa的入射光束的光路以及来自被检面Wa的反射光束的光路较大地弯曲，并使投射光学***(4、5)以及聚光光学***(10、11)充分远离被检面Wa。其结果为，投射光学***(4、5)以及聚光光学***(10、11)的构成以及配置，实际上不会受到被检面Wa的限制。

另外，本实施形态中，在五角棱镜6与被检面Wa之间的光路中以及五角棱镜9与被检面Wa之间的光路中，分别附设菱形棱镜7以及8，因此向被检面Wa的入射光束的光路以及来自被检面Wa的反射光束的光路，藉由菱形棱镜7以及8的作用而分别平行移动。其结果为，可使一对五角棱镜6以及9远离被检面Wa，且一对五角棱镜6以及9以及其保持构件的构成以及配置，实际上不会受到被检面Wa的限制。

本实施形态的面位置检测装置中，包括投射侧棱镜构件亦即菱形棱镜7、以及受光侧棱镜构件亦即菱形棱镜8，上述投射侧棱镜构件7配置于投射***的光路中且具有用以使入射光束的光路平行移动的一对内面反射面(7b、7c)，上述受光侧棱镜构件8在受光***的光路中以与投射侧棱镜构件7对应的方式而配置，且具有用以使来自被检面Wa的入射光束的光路平行移动的一对内面反射面(8b、8c)。此时，如上所述，在投射侧的菱形棱镜7的互相平行的两个内面反射面(7b、7c)所全反射的光束产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移，且未在被检面Wa上形成清晰的图案像。另外，投射光学***(4、5)的被检面侧与聚光光学***(10、11)的被检面侧构成为远心的，故而入射至菱形棱镜(7、8)的全反射面(7b、7c、8b、8c)主光线全部为相同的入射角。

图7是概略性地表示在棱镜的内面反射面所全反射的光束(通过光轴上的主光线)产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移的情况的图。如图7所示，在棱镜70的内部传播且以大于规定值的入射角向内面反射面71所入射的光L，在内面反射面71全反射。此时，在内面反射面71所全反射的光束之中，在与图7的纸面垂直的方向具有偏光方向的S偏光状态的光Ls、以及在与图7的纸面平行的方向具有偏光方向的P偏光状态的光Lp，沿着隔开距离Δ的间隔的互相平行的两个光路而分别于棱镜70的内部传播。

此处，在棱镜70的内面反射面71所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ，称为古斯-亨琴相位平移(Goos-HaenchenShift)。如此，由于投射侧的菱形棱镜7的互相平行的两个内面反射面(7b、7c)的全反射，而到达被检面Wa的光束之中，在相对于被检面Wa的P偏光的光与S偏光的光之间产生相对性的位置偏移，而且P偏光的光在被检面Wa上所形成的图案像与S偏光的光在被检面Wa上所形成的图案像之间，产生相对性的位置偏移。

同样地，在自被检面Wa反射后在受光侧的菱形棱镜8的互相平行的两个内面反射面(8b、8c)所全反射的光束也产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移，且在歪斜校正棱镜13的入射面13a上所形成的图案二次像变得更不清晰。换而言之，由于受光侧的菱形棱镜8的内面反射面(8b、8c)的全反射的影响，而在P偏光的光在入射面13a上所形成的图案二次像与S偏光的光在入射面13a上所形成的图案二次像之间所产生的相对性的位置偏移增加(倍增)。

本实施形态的面位置检测装置，适用于半导体曝光制程过程中具有各种表面状态的晶圆W(例如构成晶圆W上的构造物的物质为多种，或者晶圆W上的构造本身(多层构造)为多种)的面位置检测。并且，一般而言，晶圆表面为涂敷有光刻胶的状态。在如此状况下，各种表面状态存在不均一时(例如在晶圆上所形成的层的厚度不均一，或者形成该层的材料的纯度等性质不均一时)，或光刻胶厚度存在不均一时，相对于特定偏光成分的光(例如P偏光的光、S偏光的光等)的反射率根据该等不均一而改变。

其结果为，本实施形态的面位置检测装置中，除非研究特别的对策，因为在菱形棱镜(7；8)的内面反射面(7b、7c；8b、8c)所全反射的光束所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移、以及由上述晶圆W的表面状态的不均一或光刻胶厚度的不均一而引起的特定偏光成分的反射率变化，而容易产生被检面Wa的面位置的检测误差。

近年来，伴随投影曝光图案的微细化，相对于晶圆面的平坦度的要求也变得严格，并且相对于面位置检测精度的要求也变得非常高。另外，使用有ArF准分子激光(excimerlaser)光源的曝光装置等中，存在表面的光刻胶的厚度也变薄的倾向，且由于上述各种表面状态或光刻胶厚度的不均而引起的面位置检测误差无法忽视的状况。

因此，本实施形态中，藉由设定形成作为全反射棱镜构件的菱形棱镜(7；8)的光学材料的折射率n、与相对于其内面反射面(7b、7c；8b、8c)的入射光束(沿着光轴前进的主光线)的入射角θ满足规定关系，而抑制菱形棱镜(7；8)的内面反射面(7b、7c；8b、8c)所全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面Wa的面位置的检测所造成的影响。以下，对形成菱形棱镜(7；8)的光学材料的折射率n与相对于内面反射面(7b、7c；8b、8c)的入射光束(沿着光轴上的主光线)的入射角θ应满足的关系进行说明的。

现在，在作为全反射面的各内面反射面(7b、7c、8b、8c)中，若将θ设为向反射面的主光线的入射角(0°≤θ≤90°)，将λ设为光的波长，将n设为玻璃等的光学材料的折射率，则P偏光与S偏光的成分中的相位变化φp、φs利用以下式(1)以及(2)来表示。

[数1]

$\tan \frac{{\mathrm{\φ}}_P}{2}=-\frac{n\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}{\cos \mathrm{\θ}}$ (P偏光)(1)

$\tan \frac{{\mathrm{\φ}}_S}{2}=-\frac{\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}{n\·\cos \mathrm{\θ}}$ (S偏光)(2)

此处，在P偏光成分的反射光中，相对于沿着反射面的方向的P偏光成分的基准反射位置P0的相对性的位置偏移量Δp(称为P偏光成分的古斯-亨琴相位平移(GHS)。)，使P偏光成分的相位变化为β＝n/λ·cosθ，且成为P偏光成分的相位变化φ对β的偏微分另外，在S偏光成分的反射光中，相对于沿着反射面的方向的S偏光成分的基准反射位置P0的相对性的位置偏移量Δs(称为S偏光成分的古斯-亨琴相位平移(GHS)。)，使S偏光成分的相位变化为β＝n/λ·cosθ，且成为S偏光成分的相位变化φ对β的偏微分

各偏光成分的反射光的相对性的位置偏移量Δp、Δs，利用以下式(3)以及(4)来表示。

[数2]

${\mathrm{\Δ}}_P=\frac{\∂{\mathrm{\φ}}_P}{\∂\mathrm{\β}}=\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}\·\tan \mathrm{\θ}$ (P偏光)(3)

${\mathrm{\Δ}}_S=\frac{{\∂\mathrm{\φ}}_s}{\∂\mathrm{\β}}=\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}\·\tan \mathrm{\θ}/(n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}+{\sin }^2\mathrm{\θ}-1)$ (S偏光)(4)

若根据该等求反射光线中的P偏光成分的光与S偏光成分的光的垂直方向的相对性的相位偏移量的差Δ(古斯-亨琴相位平移(GHS))，则沿着反射面的方向的各偏光成分的反射光之间的相对性的相位偏移量GHS为Δp-Δs，故而以下式(5)的关系成立。

Δ＝cosθ×(Δp-Δs)(5)

因此，如以下式(6)所示，在P偏光与S偏光的光轴产生Δ的差。

[数3]

$\mathrm{\Δ}=\frac{\mathrm{\λ}\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}+{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}-1)\·\cos \mathrm{\θ}---\left(6\right)$

因此，棱镜(7；8)的内部的一次全反射(内面反射)中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ，可藉由上述式(6)而表示。因此，作为在全反射中不会产生藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移的条件，亦即，全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ(古斯-亨琴相位平移(GHS))为零的条件，满足以下式(7)。

[数4]

sin²θ(n²+1)＝2(7)

本实施形态中，藉由设定形成作为全反射棱镜构件的菱形棱镜(7；8)的光学材料的折射率n、与相对于其内面反射面(7b、7c；8b、8c)的入射光束的入射角θ大致满足式(7)所示的关系，而在菱形棱镜(7；8)的内面反射面(7b、7c；8b、8c)所全反射的光束实际上不会产生藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移。其结果为，在作为被检面的晶圆W的表面Wa上形成清晰的图案一次像，且在歪斜校正棱镜13的入射面13a上形成清晰的图案二次像，而且可高精度地检测被检面Wa的面位置。

因此，本实施形态的曝光装置中，使用可高精度地检测被检面的面位置的面位置检测装置，可高精度地检测晶圆(感光性基板)W的曝光面Wa的面位置，而且可使主光掩模(光掩模)R的图案面与晶圆W的曝光面Wa相对于投影光学***PL高精度地进行位置对准。

另外，当将本实施形态的面位置检测装置适用于曝光装置中的感光性基板的面位置的检测或光掩模的面位置的检测等时，使一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ的大小(绝对值)抑制在例如0.3μm以内，故而在实用方面较好。亦即，当满足如下条件式(8)时，关于感光性基板的面位置的检测或光掩模的面位置的检测等实用方面没有问题。其中，在式(8)中，光的波长λ的单位是μm。

[数5]

$\frac{\mathrm{\λ}\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}+{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}-1)\·\cos \mathrm{\θ}\≤0.3\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(8\right)$

此处，对全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ(古斯-亨琴相位平移(GHS))的大小为0.3μm或0.3μm以下实用性较好进行说明。作为焦点检测AF(面检测、焦点测量)所要求的精度，条件是相对于投影光学***PL的焦点深度较小，但是相对于最近的大NA的投影透镜(焦点深度：约300nm或300nm以下)，若考虑其他误差则现状是作为藉由光刻胶膜厚而引起的AF误差不容许宽度为50nm或50nm以上。图8是表示藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ为0.3μm时的、相对于光刻胶膜厚度的变化的AF测量值的变化的情况。可知宽度为250nm左右，AF测量值改变。

图9是放大了图8的一部分的区域的图。光刻胶膜厚藉由制膜机的性能，而在晶圆内或晶圆之间产生±10nm左右的偏差。因此，若在图9中根据图读取光刻胶膜厚为宽度改变20nm的情形，则可知AF测量值最多改变将近50nm。因此，可以理解的是预先使藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ为0.3μm或0.3μm以下较好。此外，为了实现高精度化且实现更稳定的检测，如以下式(9)所示，使藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ为0.2μm或0.2μm以下更加好。

[数6]

$\frac{\mathrm{\λ}\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}+{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}-1)\·\cos \mathrm{\θ}\≤0.2\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(9\right)$

此处，对全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ(古斯-亨琴相位平移(GHS))的大小为0.2μm或0.2μm以下实用性较好进行说明。另外，AF测量值的变化与藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ成比例，当藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ为0.2μm或0.2μm以下时，AF测量值的变化量为30nm左右。如果误差为30nm，则相对于最低必要量的50nm可富余20nm左右，且该量相当于AF光学***中产生藉由制造上的误差而引起色差(coloraberration)时的AF测量误差。因此，即使由于制造误差而产生藉由色差而引起的误差只要藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ为0.2μm或0.2μm以下，可实现总是高精度且稳定的测量。

以下，进一步根据具体的形态，对形成菱形棱镜(7；8)的光学材料的折射率n与相对于内面反射面(7b、7c；8b、8c)的入射光束的入射角θ应满足的关系进行研究。图10是表示向全反射面的入射角与藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的关系的图。在图10中，纵轴表示藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ(μm)，横轴表示向全反射面的入射角θ(度)。

当经全反射的S偏光状态的光Ls与P偏光状态的光Lp处于图7的位置关系时(S偏光状态的光Ls较P偏光状态的光Lp处于更内侧时)，相对位置偏移量Δ取正的值，当P偏光状态的光Lp较S偏光状态的光Ls处于更内侧时，相对位置偏移量Δ取负的值。该点在下述图11、图13～图16中也相同。

另外，图10表示所形成棱镜的光学材料(例如石英)的折射率n为1.45、且使用光(检测光)的中心波长λc为750nm时的入射角θ与相对位置偏移量Δ的关系。参照图10，在入射角θ为约43度时开始全反射，随着入射角θ变得大于全反射角而为正的值的相对位置偏移量Δ单调地减少。不久，入射角θ到达约53度则相对位置偏移量Δ大致为0，随着入射角θ自约53度变得更大而相对位置偏移量Δ变为负的值，且其大小单调地增大。

此时，若改变使用光的中心波长λc，则相对于相同入射角θ的相对位置偏移量Δ的值改变。然而，参照上述式(6)以及(7)可知，即使改变使用光的中心波长λc，相对位置偏移量Δ为0时的入射角θ的值实际上也不会改变。换而言之，相对位置偏移量Δ为0时的入射角θ的值，实际上不依赖于使用光的中心波长λc。

如此，本实施形态中，当菱形棱镜(7；8)藉由具有规定折射率n的光学材料而形成时，可决定相对于内面反射面(7b、7c；8b、8c)的入射光束的入射角θ，使得该内面反射面(7b、7c；8b、8c)所全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ大致为0，亦即使得相对位置偏移量Δ的绝对值为例如0.3μm或0.3μm以下，更好的是为0.2μm或0.2μm以下。另外，参照图10可知，相对于入射角θ的变动的相对位置偏移量Δ的变化的程度小，且菱形棱镜(7；8)的安装误差等对检测精度所造成的影响也小。

图11是表示棱镜的折射率与藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的关系的图。在图11中，纵轴表示藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ(μm)，横轴表示形成棱镜的光学材料的折射率n。图11表示向全反射面的入射角θ为45度、且使用光的中心波长λc为750nm时的折射率n与相对位置偏移量Δ的关系。参照图11，随着折射率n自1.45变大而为正的值的相对位置偏移量Δ单调地减少，折射率n到达约1.73则相对位置偏移量Δ大致为0。并且，随着折射率n自约1.73变得更大而相对位置偏移量Δ变为负的值，且其大小单调地增大。

此时，也改变使用光的中心波长λc，则相对于相同折射率n的相对位置偏移量Δ的值改变，但是相对位置偏移量Δ为0时的折射率n的值实际上不会改变。如此，本实施形态中，当菱形棱镜(7；8)以使相对于内面反射面(7b、7c；8b、8c)以规定入射角θ所入射的光全反射的方式而构成时，可决定形成菱形棱镜(7；8)的光学材料的折射率n，使得经全反射的光束的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ大致为0，亦即使得相对位置偏移量Δ的绝对值为例如0.2μm或0.2μm以下。

另外，图1～图3所示的上述实施形态中，在光路中配置四个全反射面(7b、7c；8b、8c)，且使来自投射光学***(4、5)的光经由五角棱镜6以及菱形棱镜7导向被检面Wa，并且使来自被检面Wa的光经由菱形棱镜8以及五角棱镜9导向聚光光学***(10、11)。然而，全反射面的数量以及配置并未限定，如图12所示，也可为例如在光路中配置有两个全反射面(31b；32b)的构成。

图12的变形例中，使来自投射光学***(4、5)的光，经由作为施密特棱镜(Schmittprism)的三角棱镜31导向被检面Wa，并且使来自被检面Wa的光，经由作为施密特棱镜的三角棱镜32导向聚光光学***(10、11)。另外，图12中，与图3对应，省略了投射用聚光透镜4以及受光用聚光透镜11的图示。

图12的变形例中，自投射光学***(4、5)沿着光轴AX1所射出的光入射至光施密特棱镜31。施密特棱镜31中，透过第1透过面31a的光在全反射面31b全反射之后，透过第2透过面31c，沿着光轴AX2自施密特棱镜31射出。自施密特棱镜31沿着光轴AX2所射出的光，入射至被检面Wa。

在被检面Wa所反射的光，沿着对投影光学***PL的光轴AX，与光轴AX2对称的光轴AX3，入射至施密特棱镜32。施密特棱镜32中，透过第1透过面32a的光在全反射面32b全反射之后，透过第2透过面32c，沿着光轴AX4自施密特棱镜32射出。沿着光轴AX4自施密特棱镜32所射出的光，入射至聚光光学***(10、11)。

在图12的变形例中，也藉由设定形成作为全反射棱镜构件的施密特棱镜(31；32)的光学材料的折射率n、与相对于其全反射面(31b；32b)的光的入射角θ大致满足式(7)所示的关系，可抑制施密特棱镜(31；32)的全反射面(31b；32b)所全反射的光产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面Wa的面位置的检测所造成的影响，并且可高精度地检测被检面Wa的面位置。

换而言之，为了抑制施密特棱镜(31；32)的全反射面(31b；32b)所全反射的光产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面Wa的面位置的检测所造成的影响，并且高精度地检测被检面Wa的面位置，可决定施密特棱镜(31；32)的折射率n以及相对于全反射面(31b；32b)的入射光的入射角θ，使得全反射面(31b；32b)所全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ大致为0，亦即使得一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值为例如0.3

μm或0.3μm以下，更好的是为0.2μm或0.2μm以下。

以下，参照图13～图16，就使全反射棱镜构件的折射率n改变时，一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值为0.3μm或0.3μm以下的入射角θ的范围进行说明。图13表示全反射棱镜构件的折射率n为1.45、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图13可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.3μm或0.3μm以下，且满足条件式(8)，可设定入射角θ的范围为约48度～90度。另外，相对位置偏移量Δ大致为0的入射角θ为约53度。

图14表示全反射棱镜构件的折射率n为1.5、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图14可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.3μm或0.3μm以下，且满足条件式(8)，可设定入射角θ的范围为约45度～90度。另外，相对位置偏移量Δ大致为0的入射角θ为约52度。

图15表示全反射棱镜构件的折射率n为1.6、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图15可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.3μm或0.3μm以下，且满足条件式(8)，可设定入射角θ的范围为约42度～90度。另外，相对位置偏移量Δ大致为0的入射角θ为约49度。

图16表示全反射棱镜构件的折射率n为1.7、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图16可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.3μm或0.3μm以下，且满足条件式(8)，可设定入射角θ的范围为约39度～90度。另外，相对位置偏移量Δ大致为0的入射角θ为约46度。

另外，上述实施形态中，对曝光装置包括单一的面位置检测装置的例进行了说明，但并不限定于此，也可因应需要在多组面位置检测装置中对检测视野进行分割。此时，也可根据第1面位置检测装置的检测视野与第2面位置检测装置的检测视野的共用的视野中的检测结果，进行各装置的校准(calibration)。

另外，上述实施形态中，将本发明适用于投影曝光装置的感光性基板的面位置的检测，但也可将本发明适用于投影曝光装置的光掩模的面位置的检测。另外，上述实施形态中，将本发明适用于投影曝光装置中的感光性基板的面位置的检测，但也可将本发明适用于一般的被检面的面位置的检测。

另外，上述实施形态中，将本发明适用于被检面的面位置(沿着被检面的法线的位置)的检测。然而，并不限定于此，例如可将本发明适用于测量光路中配置有具有全反射面的光学构件的测量装置，此外一般而言，可将本发明适用于光路中配置有具有全反射面的光学构件的光学装置。具体而言，可将本发明适用于如图17所示的测量被检面的面形状的装置，或如图18所示的测量被检面的位置(沿着面内方向的被检面的二维位置)的装置。

图17所示的测量装置中，来自光源41的测量光经由送光光学***(投射光学***)42，入射至例如菱形棱镜般的全反射光学构件(具有全反射面的光学构件)43。在全反射光学构件43的全反射面(未图示)所全反射的测量光，入射至被检面44。在被检面44所反射的测量光，入射至例如具有与全反射光学构件43相同构成的全反射光学构件45。在全反射光学构件45的全反射面(未图示)所全反射的测量光，经由受光光学***46，入射至例如CCD般的图像检测器47。

该装置中，若测量光所入射的被检面44的高度位置改变，则向图像检测器47的测量光的入射位置(像位置)改变。因此，一面使被检面44沿着面内方向二维地移动并使向被检面44的测量光的入射位置改变，或者一面藉由送光光学***42中的振动镜或多面镜(polygonmirror)的作用而使向被检面44的测量光的入射位置改变，一面测定向图像检测器47的测量光的入射位置，藉此被检面44的面形状(面内的每个位置的高度分布)得到测量。当在被检面44上存在薄膜时，或当被检面44存在偏光性时，若在全反射光学构件43、45的全反射中产生藉由偏光成分而引起的相对位置偏移，则无法高精度地测量被检面44的面形状。

为了抑制全反射光学构件43、45所全反射的光所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置对偏移被检面44的面形状的测量所造成的影响，并且高精度地测量被检面44的面形状，可决定全反射光学构件43、45的折射率n以及相对于全反射面的入射光的入射角θ，使得全反射光学构件43、45所全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ大致为0，亦即使得一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值为例如0.3μm或0.3μm以下，更好的是为0.2μm或0.2μm以下。

图18所示的测量装置中，来自照明***51的测量光在对物光学***52中的半镜面(halfmirror)53反射之后，自对物光学***52射出后入射至施密特棱镜(具有全反射面的光学构件)54。例如在三角棱镜般的施密特棱镜54的全反射面54a所全反射的测量光，照亮被检面55。设置于被检面55上的光掩模(未图示)所反射的测量光，再次入射至施密特棱镜54。在施密特棱镜54的全反射面54a所全反射的测量光，经由对物光学***52以及对物光学***52中的半镜面53，入射至例如CCD般的图像检测器56。

图18所示的测量装置中，根据图像检测器56的输出，被检面55上的光掩模的位置、以及被检面55的位置(沿着面内方向的被检面55的二维位置)得到测量。当被检面55存在偏光性时，若在施密特棱镜54的全反射中产生藉由偏光成分而引起的相对位置偏移，则无法高精度地测量被检面55的位置。

为了抑制施密特棱镜54所全反射的光所产生的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对被检面55的位置的测量所造成的影响，并且高精度地测量被检面55的位置，可决定施密特棱镜54的折射率n以及相对于全反射面54a的入射光的入射角θ，使得施密特棱镜54所全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移量Δ大致为0，亦即使得一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值为例如0.3μm或0.3μm以下，更好的是为0.2μm或0.2μm以下。

如此，若被检面具有影响偏光的薄膜或偏光特性，则在配置于光路(照射光路或检测光路等)中的内面反射面(全反射面)，产生古斯-亨琴相位平移(Goos-HaenchenShift)，故而为了使古斯-亨琴相位平移不产生，较理想的是适当地设定构成内面反射面(全反射面)的光学构件的折射率、及相对于内面反射面(全反射面)的入射角。

然而，图1～图3所示的上述实施形态中，使用具有互相平行的两个全反射面的平行四边形棱镜(菱形棱镜)作为全反射棱镜构件。并且，决定棱镜的折射率n以及相对于各全反射面的入射光的入射角θ，以抑制各全反射面中所产生的相对位置偏移量Δ较小。然而，并不限定于此，例如也可使用如图19所示的具有互相对向的两个全反射面(一般而言不是平行的两个全反射面)的四边形棱镜61作为全反射棱镜构件，并且决定棱镜的折射率n以及相对于两个全反射面的入射光的入射角θ1(0°≤θ1≤90°)以及θ2(0°≤θ2≤90°)，以抑制两个全反射面61a以及61b所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量，亦即于第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1与在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2的和Δ1+Δ2较小。

此时，在两个全反射面61a以及61b所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ12＝Δ1+Δ2，利用以下式(10)来表示。式(10)右边的第1项与在第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1对应，右边的第2项与在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2对应。

[数7]

${\mathrm{\Δ}}_{12}=\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_1$

$+\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_2---\left(10\right)$

此处，为了抑制藉由经全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对检测精度等所造成的影响，而将所谓使在一个全反射面所产生的相对位置偏移量抑制在0.3μm或0.3μm以下的上述实施形态的想法适用于式(10)所表示的相对位置偏移量Δ12，则作为用以抑制在两个全反射面61a以及61b所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ12较小的条件式，得到使上限值为0.3μm×2＝0.6μm、使下限值为-0.3μm×2＝-0.6μm的如下条件式(11)。

[数8]

$-0.6\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_1-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_1$

$+\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_2\≤0.6\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(11\right)$

作为具体的数值例，当四边形棱镜61由折射率n＝1.45的石英形成，向第1全反射面61a的入射角θ1为47度，向第2全反射面61b的入射角θ2为70度时，在第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1为+0.48μm，在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2为-0.21μm。亦即，在第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1与在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2互相抵消，在两个全反射面61a以及61b所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ12为+0.27μm，且小于等于0.3μm。

另外，作为其他数值例，当四边形棱镜61藉由折射率n＝1.45的石英而形成，向第1全反射面61a的入射角θ1为50度，向第2全反射面61b的入射角θ2为60度时，在第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1为+0.155μm，在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2为-0.136μm。亦即，在第1全反射面61a所产生的相对位置偏移量Δ1与在第2全反射面61b所产生的相对位置偏移量Δ2互相抵消，在两个全反射面61a以及61b所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ12为+0.019μm，且小于等于0.05μm。

另外，参照图19的说明中，使用具有两个全反射面的四边形棱镜61作为全反射棱镜构件，但当一般使用的具有两个或两个以上的全反射面的多边形棱镜时也可同样地考虑。亦即，为了抑制在一个多边形棱镜(一般而言光学构件)的多个(N个：N为2或2以上的整数)的全反射面所依次全反射之后的光中最终所产生的相对位置偏移量较小，可决定棱镜的折射率n以及相对于第a个全反射面(内面反射面)的入射光的入射角θa(0°≤θa≤90°；a＝1～N)。此时，在N个全反射面所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ1N，利用以下式(12)来表示。

[数9]

${\mathrm{\Δ}}_{1N}=\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_a---\left(12\right)$

此处，为了抑制经全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对检测精度等所造成的影响，而将所谓使在一个全反射面所产生的相对位置偏移量抑制在0.3μm或0.3μm以下的上述实施形态的想法适用于式(12)所表示的相对位置偏移量Δ1N，则作为用以抑制N个全反射面所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ1N较小的条件式，得到使上限值为0.3μm×N＝0.3Nμm、使下限值为-0.3μm×N＝-0.3Nμm的如下条件式(13)。

[数10]

$-0.3N\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_a\≤0.3N\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(13\right)$

此外，并不限定于一个光学构件，在多个光学构件中，为了抑制多个(N个：N为2或2以上的整数)全反射面所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量较小，可决定形成第a个全反射面(内面反射面)的光学构件的折射率na以及相对于第a个全反射面的入射光的入射角θa(0°≤θa≤90°；a＝1～N)。此时，在多个光学构件中在N个全反射面所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ1N，利用以下式(14)来表示。

[数11]

${\mathrm{\Δ}}_{1N}=\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_a---\left(14\right)$

此处，为了抑制经全反射的光的藉由偏光成分而引起的相对性的位置偏移对检测精度等所造成的影响，而将使一个全反射面所产生的相对位置偏移量抑制在0.3μm或0.3μm以下的上述实施形态的想法适用于式(14)所表示的相对位置偏移量Δ1N，则作为用以抑制在N个全反射面所依次全反射之后的光最终所产生的相对位置偏移量Δ1N较小的条件式，得到使上限值为0.3μm×N＝0.3Nμm、使下限值为-0.3μm×N＝-0.3Nμm的如下条件式(15)。

[数12]

$-0.3N\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_a\≤0.3N\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(15\right)$

另外，上述条件式(8)以及(9)中未设定下限值，但较好的是将条件式(8)的下限值设定为「-0.3μm或-0.3μm以上」，将条件式(9)的下限值设定为「-0.2μm或-0.2μm以上」。若低于条件式(8)的下限值，则变为入射角度较大的斜入射的构成，且棱镜等光学构件变得复杂且大型，并且进一步导致装置整体的复杂化或大型化，故而较不理想。另一方面，若低于条件式(9)的下限值，则在斜入射的构成中入射角度更趋于变大，且导致棱镜等光学构件更趋于复杂化与大型化，并且进一步导致装置整体的复杂化或大型化，故而较不理想。

另外，条件式(8)中将上限值设定为「+0.3μm或+0.3μm以下」，但为了实现光学构件或装置的简单化(simplification)或精简(compact)化，并且进一步实现高精度且稳定的检测，较好的是将条件式(8)的上限值设定为「+0.05μm或+0.05μm以下」，将条件式(8)的下限值设定为「-0.05μm或-0.05μm以上」。亦即，为了实现光学构件或装置的简单化或精简化，并且进一步实现高精度且稳定的检测，较好的是满足如下条件式(16)。

[数13]

$-0.05\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\frac{\mathrm{\λ}\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2\mathrm{\θ}+{\sin }^2\mathrm{\θ}-1}-1)\·\cos \mathrm{\θ}\≤0.05\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(16\right)$

以下，参照与图13～图16对应的图20～图23，对当使全反射棱镜构件的折射率n改变时，一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值为0.05μm或0.05μm以下的入射角θ的范围进行说明。图20是表示将图13的一部分放大的图，且表示当全反射棱镜构件的折射率n为1.45、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图20可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.05μm或0.05μm以下，且满足条件式(16)，可设定入射角θ的范围为约52度～55度。

图21是表示将图14的一部分放大的图，且表示当全反射棱镜构件的折射率n为1.5、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图21可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.05μm或0.05μm以下，且满足条件式(16)，可设定入射角θ的范围为约49.5度～56度。

图22是表示将图15的一部分放大的图，且表示当全反射棱镜构件的折射率n为1.6、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图22可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.05μm或0.05μm以下，且满足条件式(16)，可设定入射角θ的范围为约46.5度～53度。

图23是表示将图16的一部分放大的图，且表示当全反射棱镜构件的折射率n为1.7、且光的中心波长λc为750nm时的藉由一次全反射而引起的相对位置偏移量Δ与入射角θ的关系。参照图23可知，为了将一次全反射中所产生的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量Δ的绝对值抑制在0.05μm或0.05μm以下，且满足条件式(16)，可设定入射角θ的范围为约43.5度～50度。

同样地，若将在一个光学构件中在多个全反射面所依次全反射时的条件式(13)的上限值设为0.05μm×N＝0.05Nμm，将下限值设为-0.05μm×N＝-0.05Nμm，则作为用以实现光学构件或装置的简单化或精简化，并且进一步实现高精度且稳定的检测的条件式，得到较条件式(13)更好的条件式(17)。

[数14]

$-0.05N\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{n^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·\cos {\mathrm{\θ}}_a\≤0.05N\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(17\right)$

同样地，若将在多个光学构件中在多个全反射面所依次全反射时的条件式(15)的上限值设为0.05μm×N＝0.05Nμm，将下限值设为-0.05μm×N＝-0.05Nμm，则作为用以实现光学构件或装置的简单化或精简化，并且进一步实现高精度且稳定的检测的条件式，得到较条件式(15)更好的条件式(18)。

[数15]

$-0.05N\left(\mathrm{\μm}\right)\≤\underset{a=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}\tan {\mathrm{\θ}}_a}{\mathrm{\π}\sqrt{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}}(\frac{1}{{n_a}^2{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_a-1}-1)\·{\cos \mathrm{\θ}}_a\≤0.05N\left(\mathrm{\μm}\right)---\left(18\right)$

另外，本发明中，藉由适当地设定入射角以及形成各全反射面的折射率，而抑制了在多个全反射面所产生的GHS，但也可藉由使具有全反射面的光学构件的一个或一个以上(具有全反射面的光学构件的一个或一个以上)为可利用调整装置来调整入射角的构成，并且使各全反射面的入射角改变，来调整古斯-亨琴相位平移(GHS)量，并且控制古斯-亨琴相位平移(GHS)量。此处，可以使光学构件可手动(manual)地或者自动地调整的方式而构成调整装置，但较好的是以使光学构件可自动调整的方式而构成调整装置。此时，可利用检测装置来检测经由各全反射面的光，并且根据来自检测装置的输出资讯(检测信号、驱动信号等)，而使包括马达等的调整装置驱动，使得可自动设定适当的古斯-亨琴相位平移(GHS)量。

例如，在图12所示的实施的形态中，在透镜10的检测器侧(透镜10的上方)配置光分割构件(半镜面等)，并且在利用该光分割构件而被分支的光路中，配置检测古斯-亨琴相位平移(GHS)量的检测装置(检测器等)。并且，根据来自该检测装置(检测器等)的输出，而配置使各施密特棱镜(31、32)分别独立地倾斜的驱动装置(调整装置)，经由该驱动装置(调整装置)，而分别独立地调整入射至各施密特棱镜(31、32)的各全反射面(31b、32b)的光的入射角度，藉此可适当地设定装置整体的GHS量。

上述实施形态的曝光装置中，藉由照明装置而照亮主光掩模(光掩模)(照明步骤)，并使用投影光学***将形成于光掩模上的转印用的图案曝光至感光性基板上(曝光步骤)，藉此可制造微型元件(microdevice)(半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、及薄膜磁头等)。以下，参照图24的流程图对如下一例进行说明，即，使用本实施形态的曝光装置在作为感光性基板的晶圆等上形成规定电路图案，藉此获得作为微型元件的半导体元件时的方法的一例。

首先，在图24的步骤301中，在一个批次的晶圆上蒸镀金属膜。在如下步骤302中，在该一个批次的晶圆上的金属膜上涂敷光刻胶。其后，在步骤303中，使用本实施形态的曝光装置，使光掩模上的图案的像经由该投影光学***，而依次曝光转印至该一个批次的晶圆上的各拍摄(shot)区域。其后，在步骤304中，进行了该一个批次的晶圆上的光刻胶的显影之后，在步骤305中，在该一个批次的晶圆上使光刻胶图案作为光掩模而进行蚀刻，藉此与光掩模上的图案对应的电路图案形成于各晶圆上的各拍摄区域。

其后，藉由形成更上层的电路图案等，而制造半导体元件等元件。根据上述半导体元件的制造方法，可高产量(throughput)地获得具有极微细的电路图案的半导体元件。另外，步骤301～步骤305中，在晶圆上蒸镀金属，在该金属膜上涂敷光刻胶，然后进行曝光、显影、蚀刻的各步骤，但也可在该等步骤之前，在晶圆上形成硅的氧化膜之后，在该硅的氧化膜上涂敷光刻胶，然后进行曝光、显影、蚀刻等的各步骤。

另外，本实施形态的曝光装置中，也可藉由在平板(玻璃基板)上形成规定图案(电路图案、电极图案等)，而获得作为微型元件的液晶显示元件。以下，参照图25的流程图，对此时的方法的一例进行说明。在图25中，图案形成步骤401中，执行所谓光微影步骤，即，使用本实施形态的曝光装置而将光掩模的图案转印曝光至感光性基板(涂敷有光刻胶的玻璃基板等)上。藉由该光微影步骤，而在感光性基板上形成包括多数电极等的规定图案。其后，经曝光的基板经过显影步骤、蚀刻步骤、光刻胶剥离步骤等各步骤，藉此在基板上形成规定图案，并过渡至如下彩色滤光片(colorfilter)形成步骤402。

其次，彩色滤光片形成步骤402中，利用以下方式形成彩色滤光片，即，使与R(Red)、G(Green)、B(Blue)对应的三个点的组矩阵(matrix)状地排列为多个，或者将R、G、B的三根条状(stripe)的滤光片的组排列于多个水平扫描线方向。然后，在彩色滤光片形成步骤402之后，执行单元组装步骤403。单元组装步骤403中，使用具有在图案形成步骤401中所得到的规定图案的基板、以及在彩色滤光片形成步骤402中所得到的彩色滤光片等，来组装液晶面板(液晶单元)。

单元组装步骤403中，例如，在具有在图案形成步骤401中所得到的规定图案的基板与彩色滤光片形成步骤402中所得到的彩色滤光片之间注入液晶，从而制造液晶面板(液晶单元)。其后，在模块组装步骤404中，安装使组装后的液晶面板(液晶单元)进行显示动作的电性电路、背光等各零件作为液晶显示元件，从而结束组装。根据上述液晶显示元件的制造方法，可高产量地获得具有极微细的电路图案的液晶显示元件。

Claims (23)

1.一种位置检测装置，包括：投射***，将光投射于被检面；以及受光***，接受由上述被检面所反射的上述光；且根据上述受光***的输出检测关于上述被检面的位置的资讯，

上述位置检测装置的特征在于，包括：

棱镜构件，配置上述投射***以及上述受光***之中的至少一者的光路中，且具有用以使上述光全反射的第1全反射面和第2全反射面，且

构成上述棱镜构件的光学材料的折射率、与对于上述第1全反射面和第2全反射面的上述光的入射角是设定成使上述第1全反射面所全反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小、与上述第2全反射面所全反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小至少一部份互相抵消。

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于其中：

上述棱镜构件的上述第1全反射面和第2全反射面是相互平行的一对反射面。

3.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于更包括：

光学***，配置在上述投射***以及上述受光***之中的至少一者中，且形成在相对于上述被检面的光学的共轭位置上，

上述棱镜构件，配置在上述投射***所配置的上述光学***的射出侧的光路以及上述受光***所配置的上述光学***的入射侧的光路之中的至少一者。

4.如权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于其中上述光学***至少在上述被检面侧构成远心。

5.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于其中：

上述光学材料的折射率、对于上述第1全反射面的上述光的入射角与对于上述第2全反射面的上述光的入射角满足的关系使上述第1全反射面所发生的上述光的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量与上述第2全反射面所发生的上述光的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的值是设定成正负互异。

6.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于其中：

上述光学材料为石英，

对于上述第1全反射面的上述光的入射角大于等于47度且小于等于50度，

对于上述第2全反射面的上述光的入射角大于等于60度且小于等于70度。

7.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于其中将上述光自倾斜方向导向上述被检面。

8.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于其中关于上述被检面的位置的资讯包括关于沿着被检面的法线的位置的资讯。

9.一种位置检测方法，包括：将光投射于被检面并以受光***接受由上述被检面所反射的光，且根据上述受光***的输出检测关于上述被检面的位置的资讯，

上述位置检测方法的特征在于，包括：

在投射于上述被检面的上述光的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中配置棱镜构件，所述棱镜构件具有第1全反射面与第2全反射面，藉由上述棱镜构件的所具有的第1全反射面与第2全反射面使上述光在上述棱镜构件的内部全反射，且

构成上述棱镜构件的光学材料的折射率、与对于上述第1全反射面与第2全反射面的上述光的入射角是设定成使上述第1全反射面所全反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小、与上述第2全反射面所全反射的上述光的藉由偏光成分而引起的相对的位置偏移量的大小至少一部份互相抵消。

10.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于其中：

上述棱镜构件的上述第1全反射面和第2全反射面是相互平行的一对反射面，

藉由上述一对反射面使上述光依次反射。

11.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于更包括：

在投射于上述被检面的上述光的光路中与由上述被检面所反射的上述光的光路中的至少一者的光路中配置光学***，且上述光学***形成在相对于上述被检面的光学的共轭位置上，

使上述光在配置于在上述投射的上述光的光路中所配置的上述光学***的射出侧的光路以及在上述被检面所反射的上述光的光路中所配置的上述光学***的入射侧的光路之中的至少一者的光路中的上述棱镜构件的内部反射。

12.如权利要求11所述的位置检测方法，其特征在于其中上述光学***至少在上述被检面侧构成远心。

13.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于其中：

上述光学材料的折射率、对于上述第1全反射面的上述光的入射角与对于上述第2全反射面的上述光的入射角满足的关系使上述第1全反射面所发生的上述光的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量与上述第2全反射面所发生的上述光的藉由偏光成分而引起的相对位置偏移量的值是设定成正负互异。

14.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于其中：

上述光学材料为石英，

对于上述第1全反射面的上述光的入射角大于等于47度且小于等于50度，

对于上述第2全反射面的上述光的入射角大于等于60度且小于等于70度。

15.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于其中将上述光自倾斜方向导向上述被检面。

16.如权利要求9所述的位置检测方法，其特征在于其中关于上述被检面的位置的资讯包括关于沿着上述被检面的法线的位置的资讯。

17.一种曝光装置，将图案像曝光至基板上，且上述曝光装置的特征在于包括：

如权利要求1至8中任一项所述的位置检测装置，用以检测关于上述基板的曝光面的位置的资讯；

驱动装置，根据上述位置检测装置的检测结果使上述基板移动；以及

投影光学***，将上述图案像投影至藉由上述驱动装置所移动的上述基板的上述曝光面。

18.如权利要求17所述的曝光装置，其特征在于其中关于上述曝光面的位置的资讯包括关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，

上述驱动装置根据关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，进行沿着上述基板的上述法线的位置的移动以及上述基板的校平的至少一者。

19.如权利要求18所述的曝光装置，其特征在于其中上述驱动装置移动上述基板，使得上述曝光面收纳于上述投影光学***的焦点深度的范围内。

20.一种曝光方法，将图案像曝光至基板上，且上述曝光装置的特征在于包括：

根据如权利要求9至16中任一项所述的位置检测方法，检测出关于上述基板的曝光面的位置的资讯；

根据上述位置检测装置的检测结果使上述基板移动；以及

将上述图案像投影至根据上述位置检测装置的检测结果所移动的上述基板的上述曝光面。

21.如权利要求20所述的曝光方法，其特征在于其中关于上述曝光面的位置的资讯包括关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，

使上述基板移动包括根据关于沿着上述曝光面的法线的位置的资讯，进行沿着上述基板的上述法线的位置的移动以及上述基板的校平的至少一者。

22.如权利要求21所述的曝光方法，其特征在于其中使上述基板移动包括使上述曝光面收纳于用于投影上述图案像的投影光学***的焦点深度的范围内。

23.一种元件的制造方法，用于制造具有电路图案的元件，其特征在于包括：

根据如权利要求20所述的曝光方法，将对应上述电路图案的图案像曝光至基板上；以及

使上述图案像在所曝光的上述基板显影。