JP2014232836A - 瞳透過率分布の計測方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検光学系の瞳透過率分布を比較的安価な計測機構を用いて効率的に計測する。【解決手段】投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測する方法であって、物体面Ｐ１を介して投影光学系ＰＯに照明光ＥＬを入射させ、投影光学系ＰＯの射出瞳と光学的に共役な受光面Ｐ３で第１の光強度分布を計測することと、投影光学系ＰＯに向けて照明光ＥＬを供給し、物体面Ｐ１に配置された楔型プリズム２６Ｘを用いて照明光ＥＬをＸ方向に角度δａで偏向させ、その偏光した照明光ＥＬを投影光学系ＰＯに入射させ、受光面Ｐ３で第２の光強度分布を計測することと、第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいて投影光学系ＰＯの瞳のＸ方向の透過率分布を求めることと、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、被検光学系の瞳透過率分布を計測する計測技術、この計測技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体デバイス又は液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィー工程中で使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置（投影露光装置）において、投影光学系を介して形成されるパターン像のコントラストの向上を図るためには、投影光学系の瞳透過率分布が目標とする範囲の分布であることが望ましい。そのためには、オンボディで必要に応じて投影光学系の瞳透過率分布を計測できることが望ましい。

そこで、従来、露光装置に搭載された投影光学系の瞳透過率分布を計測するために、照明光学系の照明瞳の位置に例えば複数の開口が形成された開口板を設置し、被検光学系の瞳と所定の関係にある面に回折格子を設置し、照明光学系の開口板を介して回折格子を照明し、開口毎に回折格子で生成された１対の回折光が被検光学系を通過した後の強度を個別に計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この計測方法では、その開口板に形成される開口の数を増やすことによって、被検光学系の瞳の多くの位置での相対的な透過率（透過率分布）を高精度に計測できる。

米国特許出願公開第２０１１／２０５５１４号明細書

従来の瞳透過率分布の計測方法は、照明光学系の照明瞳の位置に開口板を設置する必要があるため、開口板の設置及び取り外しに要する時間を含めてある程度の計測時間が必要である。また、従来の計測方法では、高精度の回折格子が必要であるため、計測機構の製造コストがある程度高くなっていた。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、被検光学系の瞳透過率分布を比較的安価な計測機構を用いて効率的に計測できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、被検光学系の瞳透過率分布を計測する計測方法であって、第１面を介してその被検光学系に照明光を入射させ、その被検光学系の射出瞳と光学的に共役な第２面で第１の光強度分布を計測することと、その被検光学系に向けて照明光を供給し、その第１面においてその供給された照明光を第１方向に偏向させることと、その第１方向に偏向した照明光をその被検光学系に入射させ、その第２面で第２の光強度分布を計測することと、その第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいてその被検光学系の瞳のその第１方向の透過率分布を求めることと、を含む計測方法が提供される。

第２の態様によれば、露光光でパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、第１の態様の計測方法を用いて被検光学系としてのその投影光学系の瞳透過率分布を計測することと、その瞳透過率分布の計測結果に応じてそのパターンの照明条件を変更することと、を含む露光方法が提供される。
第３の態様によれば、被検光学系の瞳透過率分布を計測する計測装置であって、第１面を介してその被検光学系を照明する照明系と、その照明系からの照明光の光路中であってその第１面上の位置である第１位置に退避可能な状態で配置されるとともに、入射する光を第１方向に偏向させる第１偏向部材と、その照明系からその第１面を介してその被検光学系に入射する照明光を受光して、その被検光学系の射出瞳と光学的に共役な第２面で光強度分布を計測する光強度分布計測部と、その第１偏向部材がその第１位置から退避している第１状態及びその第１位置に配置されている第２状態でそれぞれその光強度分布計測部によって計測される第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいて、その被検光学系の瞳のその第１方向の透過率分布を求める演算装置と、を備える計測装置が提供される。

第４の態様によれば、照明光学系からの露光光でパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、被検光学系としてのその投影光学系の瞳透過率分布を計測するための第３の態様の計測装置と、その計測装置の計測結果に応じてその照明光学系の照明条件を変更する制御装置と、を備える露光装置が提供される。
第５の態様によれば、本発明の態様の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、第１面で照明光を偏向しない状態と偏向する状態とで光強度分布を計測することによって、比較的安価な計測機構を用いて被検光学系の瞳透過率分布を効率的に計測できる。

第１の実施形態に係る計測装置を備えた露光装置を示す図である。 （Ａ）はレチクルステージに設置された計測用レチクルを示す平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）中のＸ軸の楔型プリズムを示す拡大断面図、（Ｃ）は図２（Ａ）中のＹ軸の楔型プリズムを示す拡大断面図である。 第１の光強度分布計測時の計測装置の配置を示す図である。 （Ａ）は図１中の光強度分布の計測部を示す拡大平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれその計測部の第１及び第２の検出用ピンホールを通る面に沿った拡大断面図、（Ｄ）は検出用ピンホールの変形例を示す拡大断面図、（Ｅ）はグレーマスクの一部を示す拡大平面図である。 第２の光強度分布計測時の計測装置の配置を示す図である。 第３の光強度分布計測時の計測装置の配置を示す図である。 （Ａ）は投影光学系の瞳の第１及び第２の光強度分布を示す図、（Ｂ）は投影光学系の瞳の第１及び第３の光強度分布を示す図、（Ｃ）は計測部の撮像素子の受光面の光強度分布を示す図である。 光強度分布の計測装置の別の構成例を示す図である。 計測方法及び露光方法の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における第２の光強度分布計測時の計測装置の配置を示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

本発明の第１の実施形態につき図１〜図９を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの全体構成を概略的に示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置である。図１において、露光装置ＥＸは投影光学系ＰＯ（投影ユニットＰＵ）を備えており、以下においては、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面（本実施形態ではほぼ水平面に平行な面）内でレチクルとウエハとが相対走査される方向（走査方向）に沿ってＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向（非走査方向）に沿ってＸ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＥＬを発生する光源（不図示）と、この光源からの照明光ＥＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲから射出された照明光ＥＬをウエハＷ（基板）に投射する投影光学系ＰＯを含む投影ユニットＰＵと、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測する計測装置１０と、装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御系１６等とを備えている。

照明光ＥＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波、又は水銀ランプの輝線（ｉ線等）なども使用できる。照明光学系ＩＬＳは、図３に点線で概略構成を示すように、また、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源３０から供給される所定方向の直線偏光又は非偏光等の露光用の照明光ＥＬを反射するミラーＭＲ１、その反射光を多数の傾斜角可変のミラー要素のアレイで反射する空間光変調器３２、そのミラー要素のアレイからの光を集光及び反射する集光光学系３３及びミラーＭＲ２、並びにその反射された光からその射出面に面光源（照明瞳）を形成するフライアイレンズ３４（オプティカルインテグレータ）を有する。フライアイレンズ３４の射出面が照明瞳面ＩＰＰである。

空間光変調器３２の各ミラー要素の傾斜角を制御することで、照明瞳面ＩＰＰの光強度分布を円形領域、複数極領域、又は輪帯状の領域等で光強度が大きくなる種々の照明条件に対応する分布に設定できる。必要に応じて照明瞳面ＩＰＰ又はこの近傍に、可変開口絞り３５が設置される。照明光学系ＩＬＳは、さらにその面光源からの照明光ＥＬで投影光学系ＰＯの物体面Ｐ１のＸ方向に細長いスリット状の照明領域ＩＡＲ（図１参照）を重畳して照明するコンデンサ光学系３６、及び照明領域ＩＡＲの形状を規定する可変視野絞り（不図示）等を有する。

図１において、ウエハＷの露光時に、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に真空吸着等により保持され、レチクルＲのパターン面（下面）には、回路パターンが形成されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示の複数のエアパッドを介してレチクルベース（不図示）のＸＹ平面に平行な上面に非接触で支持され、例えばリニアモータ等を含むステージ駆動系（不図示）によって、その上面内で微少駆動可能であると共に、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計７２によって、移動鏡７４（又は鏡面加工されたステージ端面）を介して例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計７２の計測値は、主制御系１６に送られる。主制御系１６は、その計測値に基づいて上記のステージ駆動系を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影ユニットＰＵは、鏡筒６０と、鏡筒６０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＯとを含む。投影光学系ＰＯは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率β（例えば１／４倍、１／５倍などの縮小倍率）を有し、レチクルＲのパターン面（レチクル面）のパターンの像をウエハＷの表面（ウエハ面）に形成する。照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬによってレチクル面の照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＥＬにより、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＯ）を介して照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲのパターンの像が、ウエハＷの一つのショット領域上の露光領域ＩＡ（照明領域ＩＡＲと光学的に共役な領域）に形成される。

図３に示すように、投影光学系ＰＯは物体面Ｐ１のパターンの像を像面Ｐ２（投影光学系ＰＯに関して物体面Ｐ１と光学的に共役な面）に形成する。また、投影光学系ＰＯの瞳ＡＳａが形成される瞳面ＰＬＰ（又は投影光学系ＰＯの入射瞳）は、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰと光学的に共役であり、物体面Ｐ１と瞳面ＰＬＰとは光学的にフーリエ変換の関係にある。瞳面ＰＬＰ又はその近傍に可変の開口絞りＡＳが設置されている。

図１において、ウエハＷは、例えばシリコン等からなる直径が２００ｍｍから４５０ｍｍ程度の円板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光剤）を所定の厚さ（例えば数１０〜２００ｎｍ程度）で塗布した基板を含む。
また、露光装置ＥＸは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＯを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子である先端レンズ６６を保持する鏡筒６０の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置の一部を構成するノズルユニット６２が設けられている。ノズルユニット６２は、露光用の液体Ｌｑ（例えば純水）を供給可能な供給口と、液体Ｌｑを回収可能な多孔部材（メッシュ）が配置された回収口とを有する。ノズルユニット６２の供給口は、供給流路及び供給管６４Ａを介して、液体Ｌｑを送出可能な液体供給装置（不図示）に接続されている。

液浸法によるウエハＷの露光時に、その液体供給装置から送出された液体Ｌｑは、図１の供給管６４Ａ及びノズルユニット６２の供給流路を流れた後、その供給口より照明光ＥＬの光路空間を含むウエハＷ上の液浸領域に供給される。また、液浸領域からノズルユニット６２の回収口を介して回収された液体Ｌｑは、回収流路及び回収管６４Ｂを介して液体回収装置（不図示）に回収される。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置は設けなくともよい。

また、ウエハステージＷＳＴは、不図示の複数のエアパッドを介して、ベース盤ＷＢのＸＹ面に平行な上面に非接触で支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、例えば平面モータ、又は直交する２組のリニアモータを含むステージ駆動系１７によってＸ方向及びＹ方向に駆動可能である。露光装置ＥＸは、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するためにレーザ干渉計よりなるウエハ干渉計７６及び／又はエンコーダシステム（不図示）を含む位置計測システムを備えている。

ウエハステージＷＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、その位置計測システムによって例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、その計測値は主制御系１６に送られる。主制御系１６は、その計測値に基づいてステージ駆動系１７を制御することで、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。

ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動されるステージ本体７０と、ステージ本体７０上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢと、ステージ本体７０内に設けられて、ステージ本体７０に対するウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＺ方向の位置、及びθｘ方向、θｙ方向のチルト角を相対的に微小駆動するＺ・レベリング機構とを備えている。ウエハテーブルＷＴＢの中央上部には、ウエハＷを真空吸着等によってほぼＸＹ平面に平行な吸着面上に保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。

ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハの表面とほぼ同一面となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（又は保護部材）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きい円形の開口が形成された高平面度の平板状のプレート体６８が設けられている。
また、ウエハステージＷＳＴのステージ本体７０の上部に、上面がプレート体６８の表面（投影光学系ＰＯの像面）とほぼ同じ高さになるように、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰ（又は射出瞳）と光学的に共役な面である受光面Ｐ３（図３参照）における光強度分布を計測する計測部８が装着されている。

さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うためのアライメント系（不図示）、及びウエハＷの表面のＺ位置の分布を計測するオートフォーカスセンサ（不図示）を有する。オートフォーカスセンサの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＺ・レベリング機構を駆動することで、露光中にウエハＷの表面を投影光学系ＰＯの像面に合焦できる。

ウエハＷの露光時に、基本的な動作として、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われた後、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向への移動（ステップ移動）によって、ウエハＷの露光対象のショット領域が投影光学系ＰＯの露光領域の手前に移動する。そして、主制御系１２の制御のもとで、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＯによる像でウエハＷの当該ショット領域を露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動して、投影光学系ＰＯに対してレチクルＲ及びウエハＷを例えば投影倍率を速度比としてＹ方向に走査することによって、当該ショット領域の全面にレチクルＲの転写用パターンの像が走査露光される。このようにステップ移動と走査露光とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの複数のショット領域に対して順次レチクルＲのパターンの像が露光される。

このような露光に際して投影光学系ＰＯを介して形成されるパターン像のコントラストの向上を図るためには、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布が目標範囲の分布（例えば平均値に対するばらつきが所定値以下となる均一な分布）であることが望ましい。このためには、必要に応じてオンボディで投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を高精度に計測する必要がある。図３において、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰのＸ方向、Ｙ方向の位置をｘ，ｙとして、照明光学系ＩＬＳから強度Ｉ１で投影光学系ＰＯに入射した光が、瞳面ＰＬＰの位置（ｘ，ｙ）を通過した後、投影光学系ＰＯから射出されるときの強度をＩ２とする。このとき、位置（ｘ，ｙ）における瞳透過率Ｔ（ｘ，ｙ）は、Ｉ２／Ｉ１で表される。そして、瞳面ＰＬＰにＸ方向及びＹ方向に所定間隔で格子状に設定した多くの位置（ｘ，ｙ）に関して瞳透過率を計測することで、瞳透過率分布が得られる。なお、実際に必要な瞳透過率分布は相対的な透過率分布であればよいため、計測対象は、例えば投影光学系ＰＯの光軸ＡＸ上での透過率を基準とした相対的な透過率分布でよい。

瞳透過率分布の計測に関して、単に照明光学系ＩＬＳから射出された照明光ＥＬを投影光学系ＰＯを介して所定の検出装置で検出し、この検出結果から透過率分布を求めると、得られた透過率分布には、照明光学系ＩＬＳ及びその検出装置の透過率分布が含まれてしまう。本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ及びそのような検出装置の透過率分布に影響されることなく、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布のみを高精度に計測するために計測装置１０を備えている。計測装置１０は、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲの代わりに載置可能な計測用レチクル２０と、計測用レチクル２０を照明する照明光学系ＩＬＳと、ウエハステージＷＳＴに装着されて投影光学系ＰＯの射出瞳と光学的に共役な面で光強度分布（以下、瞳強度分布という。）を計測する計測部８と、計測部８の計測値から投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を算出する演算装置１２とを備えている。照明光学系ＩＬＳは、露光用及び計測用で兼用されている。

まず、計測用レチクル２０は、例えば露光装置ＥＸに備えられているレチクルライブラリ（不図示）中に収容され、必要に応じてレチクルローダ系（不図示）によって取り出されてレチクルステージＲＳＴに載置される。計測用レチクル２０は、レチクルステージＲＳＴ上に載置されるレチクルＲとほぼ同じ大きさで同じ厚さの照明光ＥＬを透過するガラス基板２２と、ガラス基板２２の上面２２ｂにＹ方向（走査方向）にほぼ一定間隔で設けられた互いに同じ構成の複数（一例として３個）の楔ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとを有する。ガラス基板２２の下面２２ａには金属膜等の遮光膜２２ｃが形成され、楔ユニット２４Ａに対応して遮光膜２２ｃ中にＹ方向に沿って３個の微小な円形開口よりなる第１、第２、及び第３のピンホール２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが形成され、他の楔ユニット２４Ｂ，２４Ｃに対応する位置の遮光膜２２ｃにもそれぞれ３個のピンホール（図２（Ａ）参照）が形成されている。

計測用レチクル２０をレチクルステージＲＳＴ上に載置した状態では、図２（Ａ）に示すように一例として、楔ユニット２４Ａが照明領域ＩＡＲのＸ方向（非走査方向）の中央の位置にあり、他の楔ユニット２４Ｂ，２４Ｃは照明領域ＩＡＲの中央に対して±Ｘ方向にずれた位置に配置されている。そして、楔ユニット２４Ａは、ガラス基板２２の上面でピンホール２８Ｂ及び２８Ｃに対向する位置にそれぞれ例えば光透過性の接着剤を介して固定されたＸ軸及びＹ軸の楔型プリズム２６Ｘ及び２６Ｙを有する。ガラス基板２２の上面でピンホール２８Ａに対向する位置は平坦部２６Ｆのままである。一例として、照明領域ＩＡＲの中央（投影光学系ＰＯの光軸ＡＸ上）の位置を第１の計測位置ＭＰ１とすると、図２（Ａ）の状態では、ピンホール２８Ｂが計測位置ＭＰ１に位置している。同様に、照明領域ＩＡＲ内の楔ユニット２４Ｂ，２４Ｃに対応するＸ方向の位置にも第２及び第３等の計測位置を設定できる。

楔型プリズム２６Ｘ，２６Ｙは、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に拡大して示すように、それぞれθｙ方向及びθｘ方向に左回り（又は右回りでもよい）に頂角がθａとなるように形成されている。また、楔型プリズム２６Ｘはガラス基板２２の上面２２ｂに固定されているが、図２（Ｂ）に点線の位置Ｂ１で示すように、ガラス基板２２の下面２２ａのピンホール２８Ｂの直下に固定してもよい。同様に、楔型プリズム２６Ｙもピンホール２８Ｃの直下（下面２２ａ）に固定してもよい。

次に、ウエハステージＷＳＴ中に装着された計測部８は、図４（Ｂ）に示すように、投影光学系ＰＯ側に配置されるＸＹ面に平行な照明光ＥＬを透過する平板状のガラス基板４１を有する。ガラス基板４１の上面には遮光膜４２が形成され、図４（Ａ）に示すように、遮光膜４２の中央付近に近接して３個の微小な円形開口よりなる第１、第２、第３の検出用ピンホール４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃが形成されている。検出用ピンホール４３Ａは単なる円形開口として使用されるが、他の検出用ピンホール４３Ｂ及び４３Ｃ上にはそれぞれ微小なＸ軸及びＹ軸の楔型プリズム４４Ｘ及び４４Ｙが例えば光透過性の接着剤を介して固定されている。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の検出用ピンホール４３Ａを通る面に沿った断面図であり、図４（Ｃ）は検出用ピンホール４３Ｂ（又は４３Ｃ）を通る面に沿った断面図である。図４（Ｂ）において、計測部８は、検出用ピンホール４３Ａ（又は４３Ｂ，４３Ｃ）を通過した照明光ＥＬを集光するレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３よりなる受光光学系４６と、受光光学系４６で集光された照明光ＥＬを受光する受光面Ｐ３を有するＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子４８と、ガラス基板４１、受光光学系４６、及び撮像素子４８を保持する筐体４０とを有する。検出用ピンホール４３Ａ〜４３Ｃは受光光学系４６の光軸ＡＸＤの近傍にある。計測部８のガラス基板４１の上面（遮光膜４２）を図３の投影光学系ＰＯの像面Ｐ２に合致させた状態で、受光光学系４６によって、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰ（又は射出瞳）に対して撮像素子４８の受光面Ｐ３は光学的に共役になる。

図４（Ｃ）に示すように、検出用ピンホール４３Ｂ，４３Ｃ上のＸ軸及びＹ軸の楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙは、それぞれθｙ方向及びθｘ方向に左回り（又は右回りでもよい）に頂角がθｂとなるように形成されている。計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｘ，２６Ｙの頂角θａと計測部８の楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙの頂角θｂとの関係については後述する。

なお、計測部８において、ガラス基板４１の検出用ピンホール４３Ｂ，４３Ｃを覆うように微小な楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙを固定する代わりに、図４（Ｄ）に示すように、ガラス基板４１の上面の遮光膜４２中の検出用ピンホール４３Ｂ（又は４３Ｃ）内のガラス基板４１に楔型プリズム４４Ｘ（又は４４Ｙ）の頂角と同じ傾斜角の傾斜面４１ａ（又は４１ｂ）を形成してもよい。検出用ピンホール４３Ｂ中に傾斜面４１ａを形成するためには、一例として、ガラス基板４１の上面の遮光膜４２にエッチング等で検出用ピンホール４３Ｂを形成した後、その検出用ピンホール４３Ｂ内にガラス材料を堆積する。その後、検出用ピンホール４３Ｂを覆うようにポジ型のフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを図４（Ｅ）に示すようにＸ方向に次第に透過率が低下するマスク（グレーマスク）５０を介して露光して現像することで、Ｘ方向に次第に厚くなるレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターン及びこの下層のガラス材料に光軸方向に沿って異方性エッチングを施すことで傾斜面４１ａを形成できる。
なお、ガラス材料を堆積させる代わりに、ガラス基板４１の上面の遮光膜４２にエッチング等で検出用ピンホール４３Ｂを形成した後、その検出用ピンホール４３Ｂ内を彫り込むようにエッチングして傾斜面４１ａを形成してもよい。

本実施形態では、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測する場合、まず第１段階として、図３に示すように、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動して、計測用レチクル２０の楔ユニット２４Ａの平坦部２６Ｆの下面２２ａのピンホール２８Ａを物体面Ｐ１の計測位置ＭＰ１に移動する。なお、計測位置ＭＰ１以外の例えば光軸ＡＸから離れた位置にある計測位置を使用してもよい。ウエハステージＷＳＴを駆動して、投影光学系ＰＯに関して計測位置ＭＰ１と光学的に共役な像面Ｐ２の計測位置ＭＰ２に計測部８のガラス基板４１の検出用ピンホール４３Ａを移動する。この状態で、照明光学系ＩＬＳによって照明光ＥＬで計測用レチクル２０を照明し、ピンホール２８Ａから射出される照明光ＥＬを投影光学系ＰＯ、計測部８の検出用ピンホール４３Ａ及び受光光学系４６を介して撮像素子４８の受光面Ｐ３で検出する。

ピンホール２８Ａから射出される照明光ＥＬは、図７（Ａ）に示すように、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰで開口絞りＡＳ内の光軸ＡＸを中心とする領域（以下、第１瞳領域という）５２を通過して、図７（Ｃ）に示すように、撮像素子４８の受光面Ｐ３の光軸ＡＸＤを中心とする領域５６に入射する。ピンホール２８Ａから射出される照明光ＥＬのうち、光軸ＡＸに平行に投影光学系ＰＯに入射して、瞳面ＰＬＰの中心（光軸ＡＸ）を通る光（主光線）を光線ＥＬ１と呼ぶものとする。光線ＥＬ１は、光軸ＡＸ及び光軸ＡＸＤに平行に計測部８の受光面Ｐ３の中心に入射する。撮像素子４８の領域５６内の第１の瞳強度分布に対応する撮像信号が演算装置１２に供給される。

次に、第２段階として、図５に示すように、計測用レチクル２０の楔ユニット２４ＡのＸ軸の楔型プリズム２６Ｘの下面のピンホール２８Ｂを物体面Ｐ１の計測位置ＭＰ１に移動する。これに対応して、像面Ｐ２の計測位置ＭＰ２に計測部８のガラス基板４１上のＸ軸の楔型プリズム４４Ｘで覆われた検出用ピンホール４３Ｂを移動する。なお、本実施形態では、一例として投影光学系ＰＯはＸ及びＹ方向に倒立像を形成するものとして、図５では楔型プリズム２６Ｘの頂角は左回りに角度θａであるとしている。

この状態で、照明光学系ＩＬＳによって照明光ＥＬで計測用レチクル２０を照明すると、楔型プリズム２６Ｘにおける光束の偏向（振れ）によって、計測用レチクル２０の物体面Ｐ１のピンホール２８Ｂから射出される照明光ＥＬは、図３のピンホール２８Ａから射出される点線で示す照明光ＥＬＰに対して、全体としてＸ方向（すなわち、Ｙ軸に平行な軸の回りであるθｙ方向）に左回りに角度δａだけ傾斜して投影光学系ＰＯに入射する。入射した照明光ＥＬは、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰで図７（Ａ）の第１瞳領域５２からＸ方向に幅Δｘだけ横ずれした第２瞳領域５２Ｘを通過して投影光学系ＰＯから射出された後、計測部８の楔型プリズム４４Ｘ及び検出用ピンホール４３Ｂ等を介して撮像素子４８で受光される。

このとき、楔型プリズム２６Ｘが無い場合に光軸ＡＸに平行に投影光学系ＰＯに入射する光線をＥＬ１とすると、楔型プリズム２６Ｘが有る場合に、その光線ＥＬ１はＸ方向に角度δａだけ傾斜して投影光学系ＰＯに入射し、瞳面ＰＬＰを通過した後、光軸ＡＸに対して右回りに角度δｂだけ傾斜して、計測部８の楔型プリズム４４Ｘに入射する。本実施形態では、楔型プリズム４４Ｘの頂角θｂは、その角度δｂで傾斜して入射する光線ＥＬ１をその角度δｂを相殺するように偏向させて、光軸ＡＸＤに平行に検出用ピンホール４３Ｂを通過させるように設定されている。この結果、全体として角度δｂだけ傾斜して計測部８に入射した照明光ＥＬは、楔型プリズム４４Ｘによって、全体として受光光学系４６の光軸ＡＸＤに平行になるように偏向されて撮像素子４８の受光面Ｐ３の図７（Ｃ）に示す領域５６（図３の検出用ピンホール４３Ａを通過した照明光の入射領域と同じ領域）に入射する。撮像素子４８の領域５６内の第２の瞳強度分布に対応する検出信号が演算装置１２に供給される。

ここで、計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｘの頂角θａと計測部８の楔型プリズム４４Ｘの頂角θｂとの関係につき説明する。まず、図５において、光軸ＡＸに対して傾斜して投影光学系ＰＯに入射する光線ＥＬ１の角度δａが楔型プリズム２６Ｘにおける偏向角（振れ角）である。従って、楔型プリズム２６Ｘの光学材料の屈折率をｎとして、頂角θａが小さいという近似のもとで、次式が成立する。

δａ＝（ｎ−１）θａ …（１Ａ）
また、投影光学系ＰＯに入射した光線ＥＬ１が、光軸ＡＸに対して角度δｂで傾斜して楔型プリズム４４Ｘに入射して光軸ＡＸＤに平行になるということは、楔型プリズム４４Ｘにおける偏向角（振れ角）が−δｂであることを意味している。従って、楔型プリズム４４Ｘの光学材料の屈折率をｎとして、頂角θｂが小さいという近似のもとで、次式が成立する。

−δｂ＝（ｎ−１）θｂ …（１Ｂ）
また、投影光学系ＰＯについては正弦条件が成立しているため、物体面Ｐ１から像面Ｐ２に対する投影倍率をβとすると、光線ＥＬ１が投影光学系ＰＯに入射するときの角度δａ及び投影光学系ＰＯから射出するときの角度δｂに関して次の関係が成立する。なお、図５では投影光学系ＰＯは倒立像を形成しているため、投影倍率βは負の値であり、角度δａ（左回りの値）を正の値とすると、角度δｂ（右回りの値）は負の値となる。

ｓｉｎδａ／ｓｉｎδｂ＝β …（２）
この式は、投影光学系ＰＯが縮小倍率である（βの絶対値が１より小さい）場合、光線ＥＬ１の入射時の傾斜角δａに対して射出時の傾斜角δｂは絶対値が大きいことを意味する。
また、角度δａ，δｂが小さいという条件のもとで、式（２）は次のように近似できる。

δａ／δｂ＝β …（２Ａ）
式（２Ａ）に式（１Ａ）、（１Ｂ）を代入すると、楔型プリズム２６Ｘ，４４Ｘの頂角θａ，θｂに関して次の近似式が得られる。
θａ／θｂ＝−β …（３Ａ）、すなわち θｂ＝−θａ／β …（３Ｂ）
投影光学系ＰＯが縮小倍率である場合、楔型プリズム２６Ｘ，４４Ｘの屈折率が同じであれば、式（３Ｂ）より楔型プリズム４４Ｘの頂角θｂ（絶対値）は楔型プリズム２６Ｘの頂角θａよりも大きくなる。

一例として、投影光学系ＰＯの投影倍率を１／４とすると、βは−１／４になるため、式（３Ｂ）より次の関係が近似的に成立する。
θｂ＝４・θａ …（３Ｃ）
また、図７（Ｃ）の撮像素子４８の１つの画素４８ａと共役な投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰ上の領域を図７（Ａ）の単位瞳領域４８ａＰとすると、上記の２回の計測時の瞳領域５２及び５２Ｘ間のＸ方向の位置ずれ量Δｘは、一例としてその単位瞳領域４８ａＰの幅程度である。また、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰより上流の光学系（不図示の前群光学系）の焦点距離をＦｆとすると、ずれ量Δｘは近似的にＦｆ・δａとなる。このため、このずれ量（Ｆｆ・δａ）が単位瞳領域４８ａＰの幅程度になるように楔型プリズム２６Ｘの頂角θａを設定すればよい。

なお、上記の関係式に代えて、以下の関係式を用いてもよい。
なお、以下の説明においては、図８に示すように、平行平板形状のガラス基板２２の下面に円形開口２８Ｄが形成されるように遮光膜２２ｄが形成され、円形開口２８Ｄ内を彫り込むようにエッチングして傾斜面が形成された計測用レチクル２０を用い、平行平板形状のガラス基板４１の上面に円形開口４３Ｄが形成されるように遮光膜４２が形成され、円形開口４３Ｄ内を彫り込むようにエッチングして傾斜面が形成されたものを用いる場合を前提とする。

ここで、楔型プリズムに相当する光学部材の屈折率、すなわちガラス基板２２の計測光波長での屈折率をｎ１とし、その射出側の媒質の計測光波長での屈折率をｎ２とし、楔型プリズムの頂角に相当する、傾斜面と光軸直交面とのなす角度をε、楔型プリズムに相当する部分を経て射出される計測光ＥＬ１の光軸ＡＸとなす角度をζとすると、スネルの法則から
ｎ１・ｓｉｎε＝ｎ２・ｓｉｎ（ε＋ζ） …（４Ａ）
が成立する。
角度εおよびζが十分に小さい場合、
ｎ１・ε＝ｎ２（ε＋ζ） …（４Ｂ）
という近似が成立するため、式（４Ａ）は近似的に次のようになる。
{（ｎ１−ｎ２）／ｎ２}・ε＝ζ …（４Ｃ）

同様に、楔型プリズムに相当する光学部材の屈折率、すなわちガラス基板４１の計測光波長での屈折率をｎ４とし、その入射側の媒質の計測光波長での屈折率をｎ３とし、楔型プリズムの頂角に相当する、傾斜面と光軸直交面とのなす角度をρ、投影光学系ＰＯを経て楔型プリズムに相当する部分に入射する計測光ＥＬ１の光軸ＡＸとなす角度をγとすると、スネルの法則から、
ｎ３・ｓｉｎ（γ＋ρ）＝ｎ４・ｓｉｎρ …（４Ｄ）
が成立する。
角度γ及びρが十分に小さい場合、
ｎ３（γ＋ρ）＝ｎ４・ρ …（４Ｅ）
という近似が成立する。

ここで、ｋを定数として、
γ＝ζ／（ｋ・ｎ３） …（４Ｆ）
とおくと、
ζ／ｋ＋ｎ３・ρ＝ｎ４・ρ …（４Ｇ）
となり、さらに変形して、
ｋ（ｎ４−ｎ３）・ρ＝ζ …（４Ｈ）
を得る。これより、
{（ｎ１−ｎ２）／ｎ２}・ε＝ｋ・（ｎ４−ｎ３）・ρ …（４Ｉ）
となる。

例えば、投影光学系ＰＯの像面側の液体を介して露光する液浸法を適用する場合、露光光（計測光）の波長での液体の屈折率ｎ３を１．４４とし、露光光（計測光）の波長での屈折率ｎ１及びｎ４を１．５６とし、定数ｋを０．２５とすると、式（４Ｉ）から次の関係式を得る。
−１７．２ε＝ρ
このとき、図８から明らかな通り、楔の頂角の方向は逆向きとなる。

次に、上記の第１及び第２の瞳強度分布から瞳透過率分布を求めるための演算装置１２における処理方法の一例を説明する。ここで、図３及び図５の状態で、計測部８の撮像素子４８の撮像信号から得られる受光面Ｐ３のＸ方向の位置ｘにおける光強度をそれぞれＩ（ｘ）、Ｉ’(ｘ）とする。なお、受光面Ｐ３の位置ｘに対応する投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰのＸ方向の位置もｘとする。このとき、照明光学系ＩＬＳから投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰの位置ｘに入射する照明光ＥＬの入射時の強度をＩ_IU（ｘ）、瞳面ＰＬＰの位置ｘにおける透過率（瞳透過率）をＴ_PL（ｘ）、受光面Ｐ３の位置ｘに入射する光に対する計測部８の透過率をＴ_MA（ｘ）とすると、次の関係が成立する。

Ｉ（ｘ）＝Ｉ_IU（ｘ）・Ｔ_PL（ｘ）・Ｔ_MA（ｘ） …（５Ａ）
Ｉ’(ｘ）＝Ｉ_IU（ｘ）・Ｔ_PL（ｘ＋Δｘ）・Ｔ_MA（ｘ） …（５Ｂ）
なお、図５の状態では、照明光ＥＬは投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰでΔｘだけずれた瞳領域を通過するため、式（５Ｂ）中の投影光学系ＰＯの瞳透過率はＴ_PL（ｘ＋Δｘ）となっている。これに対して、図５の状態で、照明光学系ＩＬＳから投影光学系ＰＯに入射して瞳面ＰＬＰでΔｘだけずれた領域を通過する照明光の入射時の強度は、図３の位置ずれがない状態で入射するときの強度と同じである。このため、式（５Ｂ）中の照明光学系ＩＬＳから投影光学系ＰＯに入射する照明光の強度はＩ_IU（ｘ）のままでよい。また、図７（Ｃ）に示すように、図３及び図５の状態で計測部８の受光面Ｐ３で照明光ＥＬは同じ領域５６に入射しているため、式（５Ｂ）中の計測部８の透過率Ｔ_MA（ｘ）は式（５Ａ）と同じである。

演算装置１２では、式（５Ｂ）の光強度Ｉ’(ｘ）（第２の瞳強度分布）を式（５Ａ）の光強度Ｉ（ｘ）（第１の瞳強度分布）で除算して以下の式（６）の関数ｆ（ｘ）を求める。この関数ｆ（ｘ）を位置ｘに関して１次近似すると式（７）が得られる。ただし、式（７）中の瞳透過率Ｔ_PL（ｘ＋Δｘ）については式（８）の近似を行っている。式（７）から以下の式（９）が得られる。

その式（９）の両辺の積分を取ると以下の式（１１）が得られ、式（１１）から以下の式（１２）が得られる。なお、Ｃは積分定数である。そして、式（１２）から式（１３）の投影光学系ＰＯの位置ｘの瞳透過率Ｔ_PL（ｘ）（Ｘ方向の瞳透過率分布）が得られる。

式（１３）は、式（６）の関数ｆ（ｘ）をＸ方向に積分した値（デジタル演算の場合には積算値）と位置ｘとの差分をＸ方向への位置ずれ量Δｘで除算して得られる値の指数関数が投影光学系ＰＯの瞳透過率に比例していることを意味している。なお、式（１３）中のＣ’ は積分定数であり、得られる瞳透過率分布は相対値である。

実際には、図７（Ａ）の投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰにおいて、Ｙ方向に単位瞳領域４８ａＰの幅の間隔で設定されるＸ方向に平行な複数の計測ライン５４Ｘに対応してそれぞれ式（１３）の瞳透過率分布が求められる。
次に、第３段階として、図６に示すように、計測用レチクル２０の楔ユニット２４ＡのＹ軸の楔型プリズム２６Ｙの下面のピンホール２８Ｃを物体面Ｐ１の計測位置ＭＰ１に移動する。これに対応して、像面Ｐ２の計測位置ＭＰ２に計測部８のガラス基板４１上のＹ軸の楔型プリズム４４Ｙで覆われた検出用ピンホール４３Ｃを移動する。この状態で、照明光学系ＩＬＳによって照明光ＥＬで計測用レチクル２０を照明すると、楔型プリズム２６Ｙにおける光束の偏向（振れ）によって、ピンホール２８Ｃから射出される照明光ＥＬは、図３のピンホール２８Ａから射出される点線で示す照明光ＥＬＰに対して、全体としてＹ方向（すなわち、Ｘ軸に平行な軸の回りであるθｘ方向）に左回りに角度δａだけ傾斜して投影光学系ＰＯに入射する。入射した照明光ＥＬは、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰで図７（Ｂ）の第１瞳領域５２からＹ方向に幅Δｙだけ横ずれした第３瞳領域５２Ｙを通過して投影光学系ＰＯから射出された後、計測部８の楔型プリズム４４Ｙ及び検出用ピンホール４３Ｃ等を介して撮像素子４８で受光される。

このとき、Ｙ軸の楔型プリズム２６Ｙ，４４Ｙの頂角θａ及びθｂはそれぞれ図５のＸ軸の楔型プリズム２６Ｘ，４４Ｘの頂角と同じであるため、投影光学系ＰＯを通過した照明光ＥＬは、全体として光軸ＡＸに対して右回りに角度δｂだけ傾斜して、計測部８の楔型プリズム４４Ｙに入射する。そして、楔型プリズム４４Ｙでその角度δｂを相殺するようにＹ方向に偏向された照明光ＥＬは、検出用ピンホール４３Ｃから全体として受光光学系４６の光軸ＡＸＤに平行になるように射出されて撮像素子４８の受光面Ｐ３の図７（Ｃ）に示す領域５６に入射する。撮像素子４８の領域５６内の第３の瞳強度分布に対応する検出信号が演算装置１２に供給される。

演算装置１２では、第１及び第３の瞳強度分布に対して上記の式（６）及び式（１３）と同様の演算を施すことによって、図７（Ｂ）の投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰにおいて、Ｘ方向に単位瞳領域４８ａＰの幅の間隔で設定されるＹ方向に平行な複数の計測ライン５４Ｙに対応してそれぞれＹ方向の瞳透過率分布を求めることができる。
なお、図５の第２の瞳強度分布の計測時に、計測部８の検出用ピンホール４３Ｂ上の楔型プリズム４４Ｘが無い場合には、計測部８の受光面Ｐ３に入射する照明光ＥＬの位置は全体としてＸ方向に−Δｘ（瞳面ＰＬＰ上の幅に換算した値）だけ変化するため、式（５Ｂ）の光強度Ｉ’(ｘ）の代わりに次の式（１４）の光強度Ｉ’’（ｘ）が計測される。この場合、図３の第１の瞳強度分布の計測で得られる光強度Ｉ（ｘ）は次の式（１５）（式（５Ａ）と同じ式）であるため、式（６）に対応する関数ｆ（ｘ）を計算するために、式（１４）を式（１５）で除算しても、得られる式（１６）の関数ｆ（ｘ）には計測部８の透過率分布が含まれる。

従って、楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙを使用しない場合には、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測部８の透過率分布と分離して計測することができない。
また、計測部８の透過率分布を予め求めておいてもよい。このためには、図３の状態で第１の瞳強度分布を計測した後、計測用レチクル２０のピンホール２８Ａはそのままにしておいて、計測位置ＭＰ２に、図４（Ｃ）の計測部８の楔型プリズム４４Ｘの下の検出用ピンホール４３Ｂを移動して、第２の瞳強度分布を計測する。図４（Ｃ）において、照明光ＥＬは検出用ピンホール４３Ｂから全体として角度δｂだけ傾斜して、受光光学系４６を介して楔型プリズム４４Ｘが無い場合の照明光ＥＬＡの光路に対してＸ方向に横ずれして撮像素子４８に入射する。

この場合、撮像素子４８に入射する照明光ＥＬの位置は全体としてＸ方向にΔｘ（瞳面ＰＬＰ上の幅に換算した値）だけ変化するため、式（５Ｂ）の光強度Ｉ’(ｘ）の代わりに次の式（１７）の光強度Ｉ'''（ｘ）で表される光強度分布が計測される。また、図３の第１の瞳強度分布の計測で得られる光強度Ｉ（ｘ）は次の式（１８）（式（５Ａ）と同じ式）である。このため、式（６）に対応する関数ｆ（ｘ）を計算するために、式（１７）を式（１８）で除算することによって、式（１９）で示すように投影光学系ＰＯの透過率Ｔ_PL（ｘ）から分離した形で計測部８の透過率Ｔ_MA（ｘ）のみの関数を求めることができる。従って、式（１９）の関数ｆ（ｘ）を用いて、上記の式（１３）と同様の次の式（２０）から計測部８のみのＸ方向の透過率分布を求めることができる。

同様に、図３の計測位置ＭＰ２に、図４（Ｃ）の計測部８の楔型プリズム４４Ｙの下の検出用ピンホール４３Ｃを移動して、第３の瞳強度分布を計測することで、式（２０）と同様の式から計測部８のみのＹ方向の透過率分布を求めることができる。このように計測部８の透過率分布が求められたときには、上記の式（１６）中のＴ_MA（ｘ−Δｘ）／Ｔ_MA（ｘ）は既知の係数となる。この場合、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布の計測時には、計測部８では楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙで覆われていない検出用ピンホール４３Ａのみを使用することも可能である。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、計測装置１０を用いる投影光学系ＰＯの瞳透過率分布の計測動作を含む露光動作の一例につき図９のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系１６によって制御される。
まず、図９のステップ１０２において、レチクルローダ系（不図示）により図１のレチクルステージＲＳＴに計測用レチクル２０をロードし、ガラス基板２２に形成されたアライメントマーク（不図示）を用いて計測用レチクル２０のアライメントを行う。また、一例として、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰにおける二次光源は最大の円形（σ値がほぼ１の円形）として、投影光学系ＰＯの開口絞りＡＳの開口径は最大にしておく。そして、レチクルステージＲＳＴを駆動して、図３に示すように、計測用レチクル２０のピンホール２８Ａを計測位置ＭＰ１に移動し（ステップ１０４）、ウエハステージＷＳＴを駆動して計測部８の検出用ピンホール４３Ａを対応する計測位置ＭＰ２に移動し（ステップ１０６）、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬを物体面Ｐ１のピンホール２８Ａを介して投影光学系ＰＯに供給し、投影光学系ＰＯを通過した照明光ＥＬを計測部８の検出用ピンホール４３Ａを介して撮像素子４８の受光面Ｐ３で検出し、第１の瞳強度分布を計測する（ステップ１０８）。

その後、図５に示すように、計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｘの下のピンホール２８Ｂを計測位置ＭＰ１に移動し（ステップ１１０）、計測部８の楔型プリズム４４Ｘの下の検出用ピンホール４３Ｂを対応する計測位置ＭＰ２に移動し（ステップ１１２）、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬを物体面Ｐ１上の楔型プリズム２６ＸでＸ方向に偏向させてピンホール２８Ｂを介して投影光学系ＰＯに供給し、投影光学系ＰＯを通過した照明光ＥＬを計測部８の像面Ｐ２上の楔型プリズム４４Ｘで相殺するように偏向させて検出用ピンホール４３Ｂを介して撮像素子４８で検出し、第２の瞳強度分布を計測する（ステップ１１４）。さらに、図６に示すように、計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｙの下のピンホール２８Ｃを計測位置ＭＰ１に移動し（ステップ１１６）、計測部８の楔型プリズム４４Ｙの下の検出用ピンホール４３Ｃを対応する計測位置ＭＰ２に移動し（ステップ１１８）、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬを物体面Ｐ１の楔型プリズム２６ＹでＹ方向に偏向させてピンホール２８Ｃを介して投影光学系ＰＯに供給し、投影光学系ＰＯを通過した照明光ＥＬを計測部８の楔型プリズム４４Ｙで相殺するように偏向させて検出用ピンホール４３Ｃを介して撮像素子４８で検出し、第３の瞳強度分布を計測する（ステップ１２０）。

そして、演算装置１２において、得られた第２の瞳強度分布を第１の瞳強度分布で除算して式（６）の関数ｆ（ｘ）を求め、関数ｆ（ｘ）の計測方向（Ｘ方向）への積分（実際には積算される）を行い（ステップ１２２）、その関数ｆ（ｘ）の積分値（積算値）を含む式（１３）の演算を行って、投影光学系ＰＯのＸ方向の瞳透過率分を求める（ステップ１２４）。さらに、得られた第３の瞳強度分布を第１の瞳強度分布で除算して式（６）に対応するＹ方向の位置ｙの関数ｆ（ｙ）を求め、関数ｆ（ｙ）の計測方向（Ｙ方向）への積分（積算）を行い（ステップ１２６）、その関数ｆ（ｙ）の積分値（積算値）を含む式（１３）に対応する演算を行って、投影光学系ＰＯのＹ方向の瞳透過率分を求める（ステップ１２８）。

さらに、ステップ１２８では、得られたＸ方向及びＹ方向の瞳透過率分布を合成して投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰの全面での瞳透過率分布を求める。一例として、瞳面ＰＬＰの中心（光軸ＡＸ上）の透過率をある基準値Ｔａｘと仮定し、この基準値Ｔａｘから例えば図７（Ｂ）の瞳面ＰＬＰの中心を通るＹ方向の計測ライン５４Ｙａ上の瞳透過率分布の相対値を求める。さらに、この計測ライン５４Ｙａ上の瞳透過率分布の相対値から図７（Ａ）の複数のＸ方向の計測ライン５４Ｘ上の瞳透過率分布の相対値を求めることで、瞳面ＰＬＰ内の全面の瞳透過率分布を光軸ＡＸ上の基準値Ｔａｘに対する相対値として求めることができる。

なお、同様に基準値Ｔａｘを用いて光軸ＡＸを通るＸ方向の計測ライン５４Ｘに沿って瞳透過率分布の相対値を求め、この相対値を基準として図７（Ｂ）の複数のＹ方向の計測ライン５４Ｙ上の瞳透過率分布の相対値を求めてもよい。さらに、複数のＸ方向の計測ライン５４Ｘ上の瞳透過率分布の相対値と、複数のＹ方向の計測ライン５４Ｙ上の瞳透過率分布の相対値との平均値を、瞳面ＰＬＰの瞳透過率分布としてもよい。その他に、一例として、照明光学系ＩＬＳから投影光学系ＰＯに例えばσ値（コヒーレンスファクタ）の小さい光束を供給し、この供給時の光強度と射出時の光強度とを計測することで、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰの中心（光軸ＡＸ上）の透過率の絶対値を求めてもよい。この透過率の絶対値をその光軸ＡＸ上の透過率の基準値Ｔａｘとして用いることで、瞳面ＰＬＰ内の全面の瞳透過率の絶対値の分布を求めることができる。演算装置１２では、求めた投影光学系ＰＯの瞳透過率分布の情報を主制御系１６に供給する。

この場合、例えば求められた瞳透過率分布の平均値からのばらつきが好ましい値よりも大きいような場合には、主制御系１６は一例として照明光学系ＩＬＳの空間光変調器３２の制御部（不図示）を介して照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布（照明条件）を補正する（ステップ１３０）。例えば投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰの中央の透過率が周辺の透過率よりもわずかに高いような場合には、一例として、空間光変調器３２を用いて、照明瞳面ＩＰＰの中央の光強度を周辺の光強度よりもわずかに低くしてもよい。これによって、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰを通過する照明光ＥＬの光強度がより均一になり、レチクルＲのパターンの像をより高いコントラストで露光できるようになる。

そして、レチクルステージＲＳＴの計測用レチクル２０を実際の露光用のレチクルＲに交換し（ステップ１３２）、照明光学系ＩＬＳの照明条件をレチクルＲに合わせて設定した後、露光装置ＥＸにおいてレチクルＲのパターンの像を所定ロットのウエハに露光する（ステップ１３４）。このステップ１０２〜１３０の動作は例えば定期的に行うようにしてもよいが、必要に応じて随時行うようにしてもよい。

この動作によれば、計測用レチクル２０及び計測部８を用いてオンボディで、照明光学系ＩＬＳ及び計測部８の透過率分布に影響されることなく、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を高精度に計測できる。さらに、瞳面ＰＬＰを通過する照明光ＥＬの瞳強度分布と、瞳面ＰＬＰでＸ方向又はＹ方向に位置ずれした領域を通過する照明光ＥＬの瞳強度分布とを計測することは、光強度分布の面計測を行うことを意味する。このような面計測によれば、点計測に比べて計測効率が高いとともに、ＳＮ比が高くなるため、きわめて高い計測精度が得られる。

さらに、必要に応じて対応する照明条件の補正を行うことができるため、常にレチクルＲのパターンの像を高いコントラストで高精度にウエハに露光できる。さらに、照明光学系ＩＬＳの開口絞り３５の交換等を行う必要がなく、レチクルステージＲＳＴに計測用レチクル２０を載置するのみで、極めて効率的に高速に投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測できる。また、計測装置１０の計測用レチクル２０は楔型プリズム２６Ｘ，２６Ｙ等を有するのみで、高精度な回折格子のような高価な部材を使用する必要なないため、計測装置１０を安価に製造できる。

上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＯ（被検光学系）の瞳透過率分布を計測する計測装置１０を備えている。そして、計測装置１０は物体面Ｐ１（第１面）を介して投影光学系ＰＯを照明する照明光学系ＩＬＳと、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬの光路中であって物体面Ｐ１上の位置である計測位置ＭＰ１（第１位置）に退避可能な状態で配置されるとともに、入射する光をＸ方向に角度δａで偏向させるＸ軸の楔型プリズム２６Ｘ（第１偏向部材）と、照明光学系ＩＬＳから物体面Ｐ１を介して投影光学系ＰＯに入射する照明光ＥＬを受光して、投影光学系ＰＯの射出瞳（又は瞳面ＰＬＰ）と光学的に共役な受光面Ｐ３（第２面）で光強度分布を計測する計測部８と、演算装置１２と、を備えている。そして、演算装置１２は、楔型プリズム２６Ｘが計測位置ＭＰ１から退避している第１状態及び計測位置ＭＰ１に配置されている第２状態でそれぞれ計測部８によって計測される第１及び第２の瞳強度分布（光強度分布）の計測値に基づいて、投影光学系ＰＯの瞳のＸ方向の透過率分布を求める。

また、計測装置１０を用いて影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測する方法は、照明光学系ＩＬＳから物体面Ｐ１を介して投影光学系ＰＯに照明光ＥＬを入射させ、投影光学系ＰＯの射出瞳と光学的に共役な受光面Ｐ３で第１の瞳強度分布を計測するステップ１０４〜１０８と、照明光学系ＩＬＳから投影光学系ＰＯに向けて照明光ＥＬを供給し、物体面Ｐ１に配置されたＸ軸の楔型プリズム２６Ｘを用いてその供給された照明光ＥＬをＸ方向（第１方向）に（Ｙ軸に平行な軸の回りに）角度δａで偏向させて、そのＸ方向に偏光した照明光ＥＬを投影光学系ＰＯに入射させ、受光面Ｐ３で第２の瞳強度分布を計測するステップ１１０〜１１４と、第１及び第２の瞳強度分布の計測値に基づいて投影光学系ＰＯの瞳のＸ方向の透過率分布を求めるステップ１２２，１２４と、を有する。

本実施形態によれば、物体面Ｐ１で照明光を偏向しない状態と偏向する状態とで計測部８によって瞳強度分布（光強度分布）を計測することによって、照明光学系ＩＬＳ及び計測部８の透過率分布に影響されることなく、かつ比較的安価な計測装置１０（計測機構）を用いて投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を効率的に計測できる。
また、露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＥＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置であって、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測するための計測装置１０と、計測装置１０の計測結果に応じて照明光学系ＩＬＳの照明条件（照明瞳面ＩＰＰの光強度分布）を変更する主制御系１６（制御装置）（ステップ１３０）と、を備えている。

この露光装置ＥＸ、又は露光装置ＥＸによる露光方法によれば、必要に応じて、照明光学系ＩＬＳの照明条件を補正することで、投影光学系ＰＯの瞳面ＰＬＰを通過する照明光の光強度分布をより均一にさせて、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＯによる像をより高いコントラストでウエハに露光できる。
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＯのＸ方向及びＹ方向の瞳透過率分布を求めているが、例えば投影光学系ＰＯのＸ方向のみの瞳透過率分布を求めるのみでもよい。

次に、第２の実施形態につき図１０を参照して説明する。本実施形態の露光装置の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるが、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測するための計測装置の構成が一部異なっている。以下、図１０において、図５に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１０は、本実施形態の計測装置１０Ａを備えた露光装置ＥＸＡにおいて、投影光学系ＰＯのＸ方向の瞳透過率分布を計測している状態を示す。図１０において、計測装置１０Ａは、レチクルステージＲＳＴに載置可能な計測用レチクル２０と、ウエハステージＷＳＴに装着された計測部８Ａと、ウエハステージＷＳＴに対して計測部８ＡをＸ方向に傾斜させるＸ軸の駆動部５６Ｘと、計測部８ＡをＹ方向に傾斜させるＹ軸の駆動部５６Ｙ（不図示）とを備えている。そして、計測部８Ａは、検出用ピンホール４３Ａが形成されたガラス基板４１と、受光光学系４６と、撮像素子４８と、これらの部材を固定する筐体４０とを有する。駆動部５６Ｘ（５６Ｙ）で計測部８ＡをＸ方向（Ｙ方向）に傾斜させることで、受光光学系４６の光軸ＡＸＤ及び撮像素子４８の受光面Ｐ３も同じ角度でＸ方向（Ｙ方向）に傾斜する。また、計測部８Ａのガラス基板４１には検出用ピンホール４３Ａが形成されているのみで、楔型プリズム４４Ｘ，４４Ｙは設けられていない。これ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態で投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を計測する場合、第１の瞳強度分布を求める動作は第１の実施形態の図３及びステップ１０４〜１０８の動作と同じである。そして、本実施形態で第２の瞳強度分布を求めるときに、図１０に示すように、物体面Ｐ１の計測位置に計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｘの下のピンホール２８Ｂを移動し、対応する像面Ｐ２の計測位置に計測部８Ａの検出用ピンホール４３Ａを移動する。さらに、投影光学系ＰＯから全体として角度δｂだけ傾斜して射出される照明光ＥＬ（中心の光線をＥＬ１とする）の傾斜角を相殺するように、すなわちその角度δｂだけ、駆動部５６Ｘを介して計測部８ＡをＸ方向に傾斜させて、撮像素子４８で第２の瞳強度分布を計測する。この際に、撮像素子４８の受光面Ｐ３では、図７（Ｃ）に示すように、第１の瞳強度分布を計測するときと同じ領域５６に照明光ＥＬが入射する。従って、得られた第１及び第２の瞳強度分布を第１の実施形態と同じように演算処理することによって、照明光学系ＩＬＳ及び計測部８Ａの透過率分布の影響がない状態で、投影光学系ＰＯのみのＸ方向の瞳透過率分布を効率的に計測できる。

同様に、第３の瞳強度分布を求めるときには、物体面Ｐ１の計測位置に計測用レチクル２０の楔型プリズム２６Ｙの下のピンホール２８Ｃを移動し（図６参照）、対応する像面Ｐ２の計測位置には計測部８Ａの検出用ピンホール４３Ａを設置したままにしておく。そして、投影光学系ＰＯから全体として角度δｂだけＹ方向に傾斜して射出される照明光ＥＬの傾斜角を相殺するように、すなわちその角度δｂだけ、駆動部（不図示）を介して計測部８ＡをＹ方向に傾斜させて、撮像素子４８で第３の瞳強度分布を計測する。そして、得られた第１及び第３の瞳強度分布を第１の実施形態と同じように演算処理することによって、投影光学系ＰＯのみのＹ方向の瞳透過率分布を効率的に計測できる。

このように本実施形態によれば、計測部８Ａの構成も簡素化した上で、投影光学系ＰＯの瞳透過率分布を効率的に、かつ高精度に計測できる。
なお、上述の実施形態では、楔型プリズムを平行平板形状のガラス基板の上に設けたが、受光光学系４６のうち最も入射側に配置されるレンズＬ１を入射側に平面を向けた平凸形状として、その平凸レンズＬ１の平面に楔型プリズムを設けてもよい。また、受光光学系４６のうち最も入射側に配置されるレンズＬ１を入射側に平面を向けた平凸形状とし、平凸レンズＬ１と、楔型プリズムが設けられた平行平板形状のガラス基板とを接合する構成であってもよい。
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図１１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡ又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハＷ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。

このデバイス製造方法によれば、露光装置又は露光方法において短い計測時間でレチクルのパターンの像を高いコントラストでウエハに露光できるようになるため、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
なお、上記の実施形態の瞳透過率分布の計測方法及び装置は、ステッパー型の露光装置等にも適用できる。

また、本実施形態のデバイス製造方法では、特に半導体デバイスの製造方法について説明したが、本実施形態のデバイス製造方法は、半導体材料を使用したデバイスの他、例えば液晶パネルや磁気ディスクなどの半導体材料以外の材料を使用したデバイスの製造にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レクチルステージ、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、８，８Ａ…光強度分布の計測部、１０，１０Ａ…瞳透過率分布の計測装置、１２…演算装置、２０…計測用レチクル、２６Ｘ，２６Ｙ…物体面側の楔型プリズム、２８Ａ〜２８Ｃ…ピンホール、４３Ａ〜４３Ｃ…検出用ピンホール、４４Ｘ，４４Ｙ…像面側の楔型プリズム、４８…撮像素子

Claims (23)

1. 被検光学系の瞳透過率分布を計測する計測方法であって、
   第１面を介して前記被検光学系に照明光を入射させ、前記被検光学系の射出瞳と光学的に共役な第２面で第１の光強度分布を計測することと、
   前記被検光学系に向けて照明光を供給し、前記第１面において前記供給された照明光を第１方向に偏向させることと、
   前記第１方向に偏向した照明光を前記被検光学系に入射させ、前記第２面で第２の光強度分布を計測することと、
   前記第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいて前記被検光学系の瞳の前記第１方向の透過率分布を求めることと、
   を含む計測方法。
2. 前記第２面で前記第２の光強度分布を計測するときに、前記被検光学系から射出される照明光を、前記被検光学系に関して前記第１面と光学的に共役な第３面で前記第１方向への偏向を相殺するように偏向して前記第２面で検出する請求項１に記載の計測方法。
3. 前記被検光学系の投影倍率は縮小倍率であり、
   前記第３面での照明光の偏向角は前記第１面での偏向角よりも大きい請求項２に記載の計測方法。
4. 前記第１面において前記供給された照明光を前記第１方向に偏向させるために、前記第１面に配置された第１偏向部材を使用し、
   前記第３面において前記被検光学系から射出された照明光を前記第１方向への偏向を相殺するように偏向させるために、前記第３面に配置された第２偏向部材を使用する請求項２又は３に記載の計測方法。
5. 前記被検光学系に向けて照明光を供給し、前記第１面において前記供給された照明光を前記第１方向に交差する第２方向に偏向させることと、
   前記第２方向に偏向した照明光を前記被検光学系に入射させ、前記第２面で第３の光強度分布を計測することと、
   前記第１及び第３の光強度分布の計測値に基づいて前記被検光学系の瞳の前記第２方向の透過率分布を求めることと、
   を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測方法。
6. 前記第１面において前記供給された照明光を前記第２方向に偏向させるために、前記第１面に配置された第３偏向部材を使用する請求項５に記載の計測方法。
7. 前記第２面で前記第１の光強度分布を計測するときに、前記第２面を前記被検光学系の光軸に対して直交させて前記照明光を受光するとともに、
   前記第２面で前記第２の光強度分布を計測するときに、前記第１面で前記第１方向に偏向した照明光の偏向を相殺するように前記第２面を前記被検光学系の光軸に直交する面に対して傾斜させて前記照明光を受光する請求項１に記載の計測方法。
8. 前記被検光学系の投影倍率は縮小倍率であり、
   前記第２面で前記第２の光強度分布を計測するときの前記第２面の傾斜角は、前記第１面での照明光の偏向角よりも大きい請求項７に記載の計測方法。
9. 前記第２面で前記第１の光強度分布を計測するときに、前記被検光学系の前記射出瞳と前記第２面とを光学系に共役にする集光光学系を介して前記照明光を受光するとともに、
   前記第２面で前記第２の光強度分布を計測するときに、前記第１面で前記第１方向に偏向した照明光の偏向を相殺するように前記集光光学系の光軸を傾斜させて前記照明光を受光する請求項１に記載の計測方法。
10. 前記第２面で前記第１の光強度分布を計測するときに、前記第２面を前記被検光学系の光軸に対して直交させて前記照明光を受光するとともに、
    前記第２面で前記第３の光強度分布を計測するときに、前記第２方向に偏向した照明光の偏向を相殺するように前記第２面を前記被検光学系の光軸に直交する面に対して傾斜させて前記照明光を受光する請求項５又は６に記載の計測方法。
11. 前記第２面で前記第１の光強度分布を計測するときに、前記被検光学系の射出瞳と前記第２面とを光学的に共役にする集光光学系を介して前記照明光を受光するとともに、
    前記第２面で前記第３の光強度分布を計測するときに、前記第２方向に偏向した照明光の偏向を相殺するように前記集光光学系の光軸を傾斜させて前記照明光を受光する請求項５又は６に記載の計測方法。
12. 前記第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいて前記被検光学系の瞳の前記第１方向の透過率分布を求めることは、
    前記第２の光強度分布の計測値を前記第１の光強度分布の計測値で除算することと、
    前記除算して得られた値を前記第１方向に積分することと、を含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載の計測方法。
13. 前記第１面は前記被検光学系の入射瞳と光学的にフーリエ変換の関係にある請求項１〜１２のいずれか一項に記載の計測方法。
14. 露光光でパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の計測方法を用いて被検光学系としての前記投影光学系の瞳透過率分布を計測することと、
    前記瞳透過率分布の計測結果に応じて前記パターンの照明条件を変更することと、
    を含む露光方法。
15. 被検光学系の瞳透過率分布を計測する計測装置であって、
    第１面を介して前記被検光学系を照明する照明系と、
    前記照明系からの照明光の光路中であって前記第１面上の位置である第１位置に退避可能な状態で配置されるとともに、入射する光を第１方向に偏向させる第１偏向部材と、
    前記照明系から前記第１面を介して前記被検光学系に入射する照明光を受光して、前記被検光学系の射出瞳と光学的に共役な第２面で光強度分布を計測する光強度分布計測部と、
    前記第１偏向部材が前記第１位置から退避している第１状態及び前記第１位置に配置されている第２状態でそれぞれ前記光強度分布計測部によって計測される第１及び第２の光強度分布の計測値に基づいて、前記被検光学系の瞳の前記第１方向の透過率分布を求める演算装置と、
    を備える計測装置。
16. 前記被検光学系に関して前記第１面と光学的に共役な第３面上の位置であって前記第１位置と光学的に共役な第２位置に退避可能な状態で配置されるとともに、前記第１偏向部材による光の偏向を相殺するように入射する光を偏向させる第２偏向部材を備え、
    前記光強度分布計測部によって前記第２の光強度分布を計測するときに、前記光強度分布計測部は、前記第１偏向部材、前記被検光学系、及び前記第２偏向部材を介した光を受光する請求項１５に記載の計測装置。
17. 前記第１面上の前記第１位置に退避可能な状態で配置されるとともに、入射する光を前記第１方向に交差する第２方向に偏向させる第３偏向部材を備え、
    前記演算装置は、前記第１の光強度分布の計測値、及び前記第３偏向部材が前記第１位置に配置されている第３状態で前記光強度分布計測部によって計測される第３の光強度分布の計測値に基づいて、前記被検光学系の瞳の前記第２方向の透過率分布を求める請求項１５又は１６に記載の計測装置。
18. 前記被検光学系の前記射出瞳と前記第２面とを光学的に共役にする集光光学系と、
    前記集光光学系及び前記光強度分布計測部を一体として傾斜可能な駆動部と、を備え、
    前記光強度分布計測部によって前記第２の光強度分布を計測するときに、前記駆動部によって前記第１偏向部材による照明光の前記第１方向の偏向を相殺するように前記集光光学系の光軸を傾斜させる請求項１５に記載の計測装置。
19. 前記被検光学系の前記射出瞳と前記第２面とを光学的に共役にする集光光学系と、
    前記集光学系及び前記光強度分布計測部を一体として傾斜可能な駆動部と、を備え、
    前記光強度分布計測部によって前記第３の光強度分布を計測するときに、前記駆動部によって前記第３偏向部材による照明光の前記第２方向の偏向を相殺するように前記集光光学系の光軸を傾斜させる請求項１７に記載の計測装置。
20. 前記演算装置は、前記第２の光強度分布の計測値を前記第１の光強度分布の計測値で除算し、前記除算して得られた値を前記第１方向に積分する請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の計測装置。
21. 照明光学系からの露光光でパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    被検光学系としての前記投影光学系の瞳透過率分布を計測するための請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に応じて前記照明光学系の照明条件を変更する制御装置と、
    を備える露光装置。
22. 請求項１４に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
23. 請求項２１に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。

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