位置检测装置、曝光装置及曝光方法.pdf

本发明提供一种位置检测装置，具备从相对于受检面倾斜的方向向受检面上投射光束的投射系统、接收由受检面反射的光束的受光系统，及基于利用受光系统的光束的受光结果，检测出关于与受检面交差的方向的受检面的位置的检测部。位置检测装置还包括：反射面，配置于在投射系统的光束的光路和在受光系统的光束的光路的至少其中之一，用以反射上述光束；及补偿部材，对因为上述光束在上述反射面被反射而上述光束中的偏光方向彼此相异的第一偏光成分和第二偏光成分之间发生的相对位置错移进行补偿的方式，配置在光束的光路上。

权利要求书
1.  一种位置检测装置，具备从相对于受检面倾斜的方向向上述受检面上投射光束的投射系统、接收由上述受检面反射的上述光束的受光系统，及基于利用上述受光系统的上述光束的受光结果，检测出关于与上述受检面交差的方向的上述受检面的位置的检测部，该位置检测装置的特征是，还包括：
反射面，配置于在上述投射系统的上述光束的光路和在上述受光系统的上述光束的光路的至少其中之一，用以反射上述光束；及
补偿部材，对因为上述光束在上述反射面被反射而上述光束中的偏光方向彼此相异的第一偏光成分和第二偏光成分之间发生的相对位置错移进行补偿的方式，配置在上述光束的光路上。

2.  根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材是以上述相对位置错移在上述受光系统内的规定面上进行补偿的方式而配置在上述光路。

3.  根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材是以使由上述反射面而发生上述相对位置错移的上述第一偏光成分和上述第二偏光成分入射到上述规定面的相同位置的方式，来配置在上述光路。

4.  根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材是以使由上述反射面而发生上述相对位置错移的上述第一偏光成分和上述第二偏光成分经由相同路径入射到上述规定面的方式，来配置在上述光路。

5.  根据权利要求3所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分相对地偏向的偏光元件。

6.  根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材包括具有双折射性的晶体材料形成的第一棱镜。

7.  根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材包括用以补偿上述光束的色偏的第二棱镜。

8.  根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统和上述受光系统的至少其中之一包括形成相对上述受检面光学上共轭的位置的光学系统，
上述偏光元件配置在上述光学系统的光瞳空间。

9.  根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；及
上述偏光元件包括配置在上述第一光学系统的光瞳空间的第一偏光元件。

10.  根据权利要求9所述的位置检测装置，其特征是，
上述受光系统还包括：使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像的第二光学系统；及
上述偏光元件还包括配置在上述第二光学系统的光瞳空间的第二偏光元件。

11.  根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；
上述受光系统包括第二光学系统，其使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像；及
上述偏光元件配置在上述第二光学系统的光瞳空间。

12.  根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分的光路相对地移动的偏光元件。

13.  根据权利要求12所述的位置检测装置，其特征是，
上述偏光元件是由具有双折射性的晶体材料形成。

14.  根据权利要求12所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统和上述受光系统的至少其中之一包括形成相对上述受检面光学上共轭的位置的光学系统，
上述偏光元件配置在上述光束的光路中上述光学系统的入射侧的光路或射出侧的光路。

15.  根据权利要求12所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；及
上述偏光元件包括第一偏光元件，其配置在上述光束的投射侧的光路中上述第一光学系统的入射侧的光路或射出侧的光路。

16.  根据权利要求15所述的位置检测装置，其特征是，
上述受光系统还包括：使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像的第二光学系统；及
上述偏光元件还包括配置在上述第二光学系统的光瞳空间的第二偏光元件。
上述偏光元件还包括第二偏光元件，其配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路或者射出侧的光路。

17.  根据权利要求12所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；
上述受光系统包括第二光学系统，其使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像；及
上述偏光元件配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路或者射出侧的光路。

18.  根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分的偏光方向相互变换的偏光元件，
上述偏光元件配置于在上述投射系统的上述光束的光路中上述反射面的射出侧的光路，以及在上述受光系统的上述光束的光路中上述反射面的入射侧的光路的至少其中之一。

19.  根据权利要求18所述的位置检测装置，其特征是，
上述偏光元件包括波阻片或旋光器。

20.  根据权利要求18所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统和上述受光系统的至少其中之一包括形成相对上述受检面光学上共轭的位置的光学系统，
上述反射面配置于在上述投射系统的上述光束的光路中上述光学系统的射出侧的光路，以及在上述受光系统的上述光束的光路中上述光学系统的入射侧的光路的至少其中之一。

21.  根据权利要求18所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；
上述反射面包括第一反射面，其配置于在上述投射系统的上述光束的光路中上述第一光学系统的射出侧的光路，
上述偏光元件包括第一偏光元件，其配置于在上述投射系统的上述光束的光路中上述第一反射面的射出侧的光路。

22.  根据权利要求21所述的位置检测装置，其特征是，
上述受光系统还包括：第二光学系统，使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像，
上述反射面还包括第二反射面，其配置于在上述受光系统的上述光束的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路，
上述偏光元件还包括第二偏光元件，其配置于在上述受光系统的上述光束的光路中上述第二反射面的入射侧的光路。

23.  根据权利要求18所述的位置检测装置，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；
上述受光系统包括第二光学系统，其使被上述受检面反射的上述光束入射，形成上述规定图案的第二像；
上述反射面配置于在上述受光系统的上述光束的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路，
上述偏光元件配置于在上述受光系统的上述光束的光路中上述反射面的入射侧的光路。

24.  根据权利要求1至23任一项所述的位置检测装置，其特征是，
具备包含上述反射面的棱镜部材，
上述反射面使上述光束在上述棱镜部材的内部进行反射。

25.  根据权利要求24所述的位置检测装置，其特征是，
上述反射面使上述光束全反射。

26.  根据权利要求10、11、16、17、22、23任一项所述的位置检测装置，其特征是，
上述检测部基于经过由上述第二光学系统形成的上述规定图案的第二像的上述光束的受光结果，检测上述第二像的横向偏移量，并基于上述横向偏移量，检测上述受检面的位置。

27.  根据权利要求26所述的位置检测装置，其特征是，
上述规定图案包含具有一定间距的图案，
上述检测部基于与上述一定间距的方向相关的上述横向偏移量，检测上述受检面的位置。

28.  一种位置检测方法，从相对于受检面倾斜的方向向上述受检面上投射光束、接收由上述受检面反射的上述光束，及基于上述光束的受光结果，检测出关于与上述受检面交差的方向的上述受检面的位置，该位置检测方法的特征是，包括：
通过配置在相对于上述受检面的上述光束的投射侧的光路和上述光束的反射侧的光路的至少其中之一的反射面，反射上述光束；及
因为上述光束在上述反射面被反射而上述光束中的偏光方向彼此相异的第一偏光成分和第二偏光成分之间发生的相对位置错移，通过配置在上述光束的光路的补偿部材进行补偿。

29.  根据权利要求28所述的位置检测方法，其特征是，
由上述受检面反射的上述光束，经由规定面而受光，
上述补偿部材是以上述相对位置错移在上述规定面进行补偿的方式而配置 在上述光路。

30.  根据权利要求29所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材是以使由上述反射面而发生上述相对位置错移发生的上述第一偏光成分和上述第二偏光成分入射到上述规定面的相同位置的方式，来配置在上述光路。

31.  根据权利要求29所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材是以使由上述反射面而发生上述相对位置错移的上述第一偏光成分和上述第二偏光成分经由相同路径入射到上述规定面的方式，来配置在上述光路。

32.  根据权利要求30所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分相对地偏向的偏光元件。

33.  根据权利要求32所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材包括具有双折射性的晶体材料形成的棱镜。

34.  根据权利要求33所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
补偿上述光束的色偏。

35.  根据权利要求32所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的光路的光学系统，形成相对于上述受检面光学上共轭的位置，
上述偏光元件配置在上述光学系统的光瞳空间。

36.  根据权利要求32所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的投射侧的光路的规定图案和第一光学系统，在上述受检面上形成上述规定图案的第一像；及
上述偏光元件包括配置在上述第一光学系统的光瞳空间的第一偏光元件。

37.  根据权利要求36所述的位置检测方法，其特征是，
还包括：通过配置在上述光束的受光侧的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像；及
上述偏光元件还包括配置在上述第二光学系统的光瞳空间的第二偏光元件。

38.  根据权利要求32所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的投射侧的光路的规定图案和第一光学系统，在上述受检面上形成上述规定图案的第一像；及
通过配置在上述光束的受光侧的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像；
上述偏光元件配置在上述第二光学系统的光瞳空间。

39.  根据权利要求31所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分的光路相对地移动的偏光元件。

40.  根据权利要求39所述的位置检测方法，其特征是，
上述偏光元件是由具有双折射性的晶体材料形成。

41.  根据权利要求39所述的位置检测方法，其特征是，
通过配置在上述光束的光路的光学系统，形成相对于上述受检面光学上共轭的位置，
上述偏光元件配置在上述光束的光路中上述光学系统的入射侧的光路或射出侧的光路。

42.  根据权利要求30所述的位置检测方法，其特征是，
上述投射系统包括第一光学系统，其使通过规定图案的上述光束入射，形成上述规定图案的第一像；及
上述偏光元件配置再上述光束的投射侧的光路中上述第一光学系统的入射侧的光路或者射出侧的光路。

43.  根据权利要求42所述的位置检测方法，其特征是，
还包括：通过配置在上述光束的受光侧的光路的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像；及
上述偏光元件配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路或者射出侧的光路。

44.  根据权利要求39所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的投射侧的光路的规定图案和第一光学系统，形成上述规定图案的第一像；及
通过配置在上述光束的受光侧的光路的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像；
上述偏光元件配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路或者射出侧的光路。

45.  根据权利要求31所述的位置检测方法，其特征是，
上述补偿部材包括使上述第一偏光成分和上述第二偏光成分的偏光方向相互变换的偏光元件，
上述偏光元件配置在上述光束的投射侧的光路中上述反射面的射出侧的光路，以及在上述光束的受光侧的光路中上述反射面的入射侧的光路的至少其中之一。

46.  根据权利要求45所述的位置检测方法，其特征是，
上述偏光元件包括波阻片或旋光器。

47.  根据权利要求45所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的投射侧的光路的第一光学系统，形成相对上述受检面光学上共轭的位置；及
通过配置在上述光束的受光侧的光路的第二光学系统，形成相对上述受检面光学上共轭的位置，
上述反射面配置在上述光束的的投射侧的光路中上述第一光学系统的射出侧的光路，以及上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路的至少其中之一。

48.  根据权利要求45所述的位置检测方法，其特征是，
还包括：通过配置在上述光路的投射侧的光路的规定图案和第一光学系统，形成上述规定图案的第一像；
上述反射面包括第一反射面，其配置在上述光束的投射侧的光路中上述第一光学系统的射出侧的光路，
上述偏光元件包括第一偏光元件，其配置在上述光束的投射侧的光路中上述第一反射面的射出侧的光路。

49.  根据权利要求48所述的位置检测方法，其特征是，
还包括：通过配置在上述光束的受光侧的光路的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像，
上述反射面还包括第二反射面，其配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路，
上述偏光元件还包括第二偏光元件，其配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二反射面的入射侧的光路。

50.  根据权利要求45所述的位置检测方法，其特征是，还包括：
通过配置在上述光束的投射侧的光路的第一光学系统，形成上述规定图案的第一像；及
通过配置在上述光束的受光侧的光路的第二光学系统，形成上述规定图案的第二像，
上述反射面配置在上述光束的受光侧的光路中上述第二光学系统的入射侧的光路，
上述偏光元件配置在上述光束的受光侧的光路中上述反射面的入射侧的光路。

51.  根据权利要求28至50任一项所述的位置检测方法，其特征是，
具备包含上述反射面的棱镜部材，
上述光束是通过上述反射面在上述棱镜部材的内部进行反射。

52.  根据权利要求51所述的位置检测方法，其特征是，
上述光束是通过上述反射面而被全反射。

53.  根据权利要求37、38、43、44、49、50任一项所述的位置检测方法，其特征是，
基于经过由上述第二光学系统形成的上述规定图案的第二像的上述光束的受光结果，检测上述第二像的横向偏移量，并基于上述横向偏移量，检测上述受检面的位置。

54.  根据权利要求53所述的位置检测方法，其特征是，
上述规定图案包含具有一定间距的图案，
上述受检面的位置是基于与上述一定间距的方向相关的上述横向偏移量，而被检测。

55.  一种曝光装置，将经由图案的曝光光照射到衬底，并对上述衬底进行曝光，上述曝光装置的特征是，包括：
保持上述衬底的衬底夹具；
对保持在上述衬底夹具的衬底的表面的位置进行检测，如权利要求1至23任一项所述的位置检测装置；及
基于上述位置检测装置的检测结果，对保持上述衬底的上述衬底夹具进行驱动的驱动装置。

56.  根据权利要求55所述的曝光装置，其特征是，
具备投影上述图案的像的投影光学系统，
上述位置检测装置对关于沿着上述投影光学系统的光轴的方向的上述衬底的表面的位置进行检测，
上述驱动装置基于上述位置检测装置的检测结果，驱动上述衬底夹具，并使上述衬底夹具保持的上述衬底的位置以及倾斜的至少其中之一，相对于上述投影光学系统进行变化。

57.  根据权利要求56所述的曝光装置，其特征是，
上述驱动装置基于上述位置检测装置的检测结果，驱动上述衬底夹具，使上述衬底夹具保持的上述衬底的表面的至少一部分移动到上述投影光学系统的焦点深度的范围内。

58.  一种曝光方法，将经由图案的曝光光照射到衬底，并对上述衬底进行曝光，上述曝光方法的特征是，包括：
使用根据权利要求28至50任一项所述的位置检测方法，检测上述衬底的表面；及
基于上述衬底的表面的位置的检测结果，使上述衬底移动。

59.  根据权利要求58所述的曝光方法，其特征是，还包括：
通过投影光学系统，将上述图案的像投影到上述衬底的表面；
使用上述位置检测方法，对关于沿着上述投影光学系统的光轴的方向的上述衬底的表面的位置进行检测；
基于关于沿着上述光轴的方向的上述衬底的表面的位置的检测结果，使上述衬底的位置与倾斜的至少其中之一相对于上述投影光学系统改变。

60.  根据权利要求59所述的曝光方法，其特征是，还包括：
基于关于沿着上述光轴的方向的上述衬底的表面的位置的检测结果，使上述衬底的表面的至少一部分移动到上述投影光学系统的焦点深度的范围内。

61.  一种器件的制造方法，其特征是，包括：
使用根据权利要求55所述的曝光装置，对衬底进行曝光，将图案转印到上述衬底；及
对转印有上述图案的上述衬底进行显影。

62.  一种器件的制造方法，其特征是，包括：
使用根据权利要求58所述的曝光方法，对衬底进行曝光，将图案转印到上述衬底；及
对转印有上述图案的上述衬底进行显影。

说明书位置检测装置、曝光装置及曝光方法
本发明是申请号200680024570.8，发明名称为“面位置检测装置、曝光装置及曝光方法”的申请案的分案申请。
技术领域
本发明涉及位置检测装置、曝光装置及曝光方法。本发明特别涉及在用于制造半导体元件、液晶显示元件、摄像元件、薄膜磁头等器件的光刻工序中为了将掩模图案向感光性衬底上转印而使用的投影曝光装置中的感光性衬底的面位置的检测。
背景技术
以往，作为适于投影曝光装置的面位置检测装置，已知有本申请人的特开2001－296105号公报及与之对应的美国专利第6，897，462号公报（专利文献1）中公开的倾斜入射型的面位置检测装置。在此种倾斜入射型的面位置检测装置中，为了在原理上提高受检面的面位置的检测精度，需要增大光束向受检面的入射角（接近90°）。该情况下，为了避免受检面对倾斜入射型的面位置检测装置的投射光学系统及聚光光学系统的构成及配置的制约，已提出如下方案，即，在投射光学系统的光路及聚光光学系统的光路中，分别配置具有相互平行的一对内面反射面的棱镜，而使投射光学系统及聚光光学系统远离受检面（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，上述的专利文献1的图7中所公开的以往的面位置检测装置中，在投射侧菱形棱镜的相互平行的两个内面反射面上全反射的光束中产生由偏光成分造成的相对的位置错移，从而有可能无法在受检面上形成清晰的图案像。同样，在由受检面反射而在受光侧菱形棱镜的相互平行的两个内面反射面上全反射的光束中，也会产生由偏光成分造成的相对的位置错移，从而有可能使得图案二次像变得更加不清晰。
另一方面，已知在将以往的面位置检测装置适用于对在曝光装置中在表面涂布有抗蚀剂的晶片（感光性衬底）的面位置的检测的情况下，对于特定的偏光成分的光的反射率会依赖于抗蚀剂层的厚度而变化。其结果是，以往的面位置检测装置中，由在穿过了菱形棱镜的内面反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移；和感光性衬底的抗蚀剂层的厚度所致的反射率的变化，而容易产生受检面的面位置的检测误差。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种面位置检测装置，其可以在实质上不受在穿过了反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面的面位置。另外，本发明的目的在于，提供使用能够高精度地检测出受检面的面位置的面位置检测装置，而能够将掩模的图案面与感光性衬底的被曝光面相对投影光学系统高精度地对准的曝光装置及曝光方法以及器件制造方法。
为了解决上述问题，本发明的第一方式中，提供一种位置检测装置，具备从相对于受检面倾斜的方向向受检面上投射光束的投射系统、接收由受检面反射的光束的受光系统，及基于利用受光系统的光束的受光结果，检测出关于与受检面交差的方向的受检面的位置的检测部，该位置检测装置还包括：反射面，配置于在投射系统的光束的光路和在受光系统的光束的光路的至少其中之一，用以反射上述光束；及补偿部材，对因为上述光束在反射面被反射而光束中的偏光方向彼此相异的第一偏光成分和第二偏光成分之间发生的相对位置错移进行补偿的方式，配置在光束的光路上。
本发明的第二方式中，提供一种位置检测方法，从相对于受检面倾斜的方向向受检面上投射光束、接收由受检面反射的光束，及基于上述光束的受光结果，检测出关于与受检面交差的方向的受检面的位置，该位置检测方法包括：通过配置在相对于受检面的光束的投射侧的光路和光束的反射侧的光路的至少其中之一的反射面，反射上述光束；及因为上述光束在反射面被反射而上述光束中的偏光方向彼此相异的第一偏光成分和第二偏光成分之间发生的相对位置错移，通过配置在光束的光路的补偿部材进行补偿。
本发明的第三方式中，提供一种曝光装置，将经由图案的曝光光照射到衬底，并对衬底进行曝光，曝光装置包括：保持上述衬底的衬底夹具；对保持在上述衬底夹具的衬底的表面的位置进行检测，如第一方式的位置检测装置；及基于位置检测装置的检测结果，对保持衬底的衬底夹具进行驱动的驱动装置。
本发明的第四方式中，提供一种曝光方法，将经由图案的曝光光照射到衬底，并对衬底进行曝光，曝光方法包括：使用第二方式的位置检测方法，检测衬底的表面；及基于上述衬底的表面的位置的检测结果，使衬底移动。
本发明的第五方式中，提供一种器件的制造方法，包括：使用第三方式的曝光装置，对衬底进行曝光，将图案转印到衬底；及对转印有上述图案的衬底进行显影。
本发明的第六方式中，提供一种器件的制造方法，包括：使用第四方式的曝光方法，对衬底进行曝光，将图案转印到衬底；及对转印有图案的衬底进行显影。
在依照本发明的典型的方式的位置检测装置中，作为用于补偿穿过了投射系统及受光系统中的至少一个的反射面的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的位置错移补偿构件，具备配置于投射系统的光瞳空间或受光系统的光瞳空间并根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向以不同的角度倾斜的补偿元件；或配置于投射系统的物体空间或像空间、或者受光系统的物体空间或像空间并根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向以不同的距离平行移动的补偿元件。利用该补偿元件的作用，可以在实质上不受在穿过了反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面的面位置。
另外，在依照本发明的其他的典型的方式的位置检测装置中，具备用于减少穿过了投射系统中的反射面及受光系统中的反射面的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的影响的偏光消除元件（消偏振镜）。利用该偏光消除元件的作用，可以在实质上不受在穿过了反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面的面位置。
从而，当将本发明的位置检测装置适用于曝光装置中的感光性衬底相对于投影光学系统的面位置的检测中时，可以在实质上不受在穿过了反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面的面位置，进而可以将掩模的图案面与感光性衬底的被曝光面相对于投影光学系统高精度地对准，所以可以制造良好的器件。
附图说明
图1是概略性地表示具备本发明的实施方式涉及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的投射光学系统及聚光光学系统都是两侧远心的光路图。
图3是概略性地表示本实施方式的面位置检测装置中的一对五棱镜间的构成的图。
图4是表示在受检面Wa上形成有格子图案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方向上细长地延伸的矩形的开口部Sa1～Sa5的受光狭缝S的构成的图。
图6是表示将5个硅光电二极管PD1～PD5与受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5光学地对应地，设于受光部14的受光面14a上的样子的图。
图7是说明附设于本实施方式的面位置检测装置中的位置错移补偿构件的构成及作用的图。
图8是说明本实施方式的第一变形例的要部构成及作用的图。
图9是说明本实施方式的第二变形例的要部构成及作用的图。
图10是说明本实施方式的第三变形例的要部构成及作用的图。
图11是获得作为微型器件的半导体器件之时的方法的流程图。
图12是获得作为微型器件的液晶显示元件之时的方法的流程图。
其中，
1光源，  2聚光透镜，  3偏转棱镜，  4、5投射光学系统，
6、9五棱镜，  7、8菱形棱镜，  10、11聚光光学系统，
12振动反射镜，  13仰拍修正棱镜，  14a、14b中继光学系统，
15受光部，  16反射镜驱动部，  17位置检测部，
18修正量计算部，  19诺马斯基（Nomarski）棱镜（第一补偿元件），
20光束移置器（beam displacer）（第二补偿元件），
21晶片夹具，  22夹具保持机构，  23夹具驱动部，
311/2波阻片（相位构件），  32、33偏光消除元件，
IL照明系统，  R母版，  RH母版夹具，
PL投影光学系统，  W晶片。
具体实施方式
基于附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是概略性地表示具备有 本发明的实施方式涉及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的投射光学系统及聚光光学系统都是两侧远心的光路图。图3是概略性地表示本实施方式的面位置检测装置中的一对五棱镜间的构成的图。
图1及图2中，为了将图面简明化，省略了一对五棱镜6与9之间的构成的图示。图1中，与投影光学系统PL的光轴AX平行地设定Z轴，在与光轴AX垂直的面内与图1的纸面平行地设定Y轴，与图1的纸面垂直地设定X轴。本实施方式中，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衬底的面位置的检测。
图示的曝光装置具备：用于利用从曝光用光源（未图示）中射出的照明光（曝光光）来照明形成有规定的图案的作为掩模的母版R的照明系统IL。母版R借助母版夹具RH与XY平面平行地被保持在母版载台（未图示）上。母版载台可以利用省略了图示的驱动系统的作用，而沿着母版面（即XY平面）二维地移动，其位置坐标由母版干涉仪（未图示）计测并且进行位置控制。
来自形成于母版R上的图案的光，经由投影光学系统PL，而在作为感光性衬底的晶片W的表面（被曝光面）Wa上形成母版图案像。晶片W放置于晶片夹具21上，晶片夹具21由夹具保持机构22支承。夹具保持机构22基于夹具驱动部23的控制，利用可以沿上下方向（Z方向）移动的3个支承点22a～22c（图1中仅表示了2个支承点22a及22b）来支承晶片夹具21。
这样，夹具驱动部23通过分别控制夹具保持机构22的各支承点22a～22c的上下移动，来进行晶片夹具21的调平（调成水平）及Z方向（聚焦方向）移动，进而进行晶片W的调平及Z方向移动。晶片夹具21及夹具保持机构22还由晶片载台（未图示）支承。晶片载台利用省略了图示的驱动系统的作用，可以沿着晶片面（即XY平面）二维地移动，并且可以绕着Z轴旋转，其位置坐标由晶片干涉仪（未图示）计测并且进行位置控制。
这里，为了将设于母版R的图案面上的电路图案良好地向晶片W的被曝光面Wa的各曝光区域转印，需要在对各曝光区域的每个曝光中，在以投影光学系统PL的成像面为中心的焦点深度的宽度内，将被曝光面Wa的现在的曝光区域对准。为此，只要如下操作即可，即，在正确地检测出现在的曝光区域中的各点的面位置，即沿着投影光学系统PL的光轴AX的面位置后，以将被曝光面Wa纳入投影光学系统PL的焦点深度的宽度的范围内的方式， 进行晶片夹具21的调平及Z方向的移动，进而进行晶片W的调平及Z方向的移动。
在此，本实施方式的投影曝光装置具备用于检测出被曝光面Wa的在现在的曝光区域中的各点的面位置的面位置检测装置。参照图1，本实施方式的面位置检测装置具备用于提供检测光的光源1。一般来说，作为受检面的晶片W的表面Wa由抗蚀剂等的薄膜覆盖。所以，为了减少该薄膜对干涉的影响，最好光源1是波长范围宽的白色光源（例如提供波长范围为600～900nm的照明光的卤素灯、或提供与之相同的频带宽的照明光的氙光源等）。而且，作为光源1，也可以使用提供对抗蚀剂的感光性弱的波长频带的光的发光二极管。
来自光源1的发散光束在经由聚光透镜2而变换为近似平行光束后，射入偏转棱镜3。偏转棱镜3将来自聚光透镜2的近似平行光束利用折射作用沿着－Z方向偏转。另外，在偏转棱镜3的射出侧，形成有将沿X方向延伸的细长的透射部和沿X方向延伸的细长的遮光部以一定的间距交互地设置的透射型格子图案3a。而且，也可以不适用透射型格子图案，而适用凹凸形状的反射型衍射格子，或者也可以适用交互地形成有反射部和非反射部的反射型格子图案。
透射了透射型格子图案3a的光，射入到沿着与投影光学系统的光轴AX平行的光轴AX1配置的投射光学系统（4、5）。投射光学系统（4、5）由投射用聚光透镜4和投射用物镜5构成。穿过了投射光学系统（4、5）的光束射入到五棱镜6。五棱镜6是其长度方向轴线沿着X方向延伸的五角柱状的偏转棱镜，且具有用于将沿着光轴AX1入射的光不加折射地原样透射的第一透射面6a。即，第一透射面6a被设定成相对光轴AX1垂直。
透射第一透射面6a而在五棱镜6的内部沿着光轴AX1传播的光，在由第一反射面6b反射后，由第二反射面6c沿着光轴AX2再次反射。由第二反射面6c反射而在五棱镜6的内部沿着光轴AX2传播的光，不被第二透射面6d折射地原样透射。即，第二透射面6d被设定成相对光轴AX2垂直。这里，五棱镜6由如石英玻璃之类的低热膨胀且低分散的光学材料形成，在第一反射面6b及第二反射面6c上形成有由铝或银等形成的反射膜。
这样，沿着光轴AX1向－Z方向入射的光，被五棱镜6大幅度地偏转，沿着光轴AX2导向受检面Wa。此时，以使朝向受检面Wa的入射角足够大 的方式，设定光轴AX2的方向，进而设定五棱镜6所致的偏转角。具体来说，如图3所示，沿着光轴AX2从五棱镜6中射出的光束射入到投射侧菱形棱镜7。
菱形棱镜7是具有菱形截面的四角柱状的棱镜，其长度方向轴线与五棱镜6相同地沿着X方向配置。菱形棱镜7中，透射了与光轴AX2垂直的第一透射面7a的光，在由相互平行的一对反射面7b及7c依次反射后，透射与第一透射面7a平行的第二透射面7d，沿着与光轴AX2平行的光轴AX21从菱形棱镜7中射出。从菱形棱镜7中沿着光轴AX21射出的光束射入到受检面Wa。
这里，在受检面Wa与投影光学系统PL的成像面吻合的状态下，投射光学系统（4、5）将格子图案3a的形成面（即偏转棱镜3的射出面）与受检面Wa共轭地配置。另外，格子图案3a的形成面与受检面Wa被以对投射光学系统（4、5）来说满足谢依母普夫庐格（Shcheimpflug）的条件的方式构成。其结果是，来自格子图案3a的光经由投射光学系统（4、5）遍布受检面Wa上的图案像形成面的整体地正确地成像。
另外，如图2中以虚线表示光路所示，由投射用聚光透镜4和投射用物镜5构成的投射光学系统（4、5）是所谓的两侧远心光学系统。从而，格子图案3a的形成面上的各点与受检面Wa上的各共轭点，在整个面上都分别是相同倍率。这样，在受检面Wa上，可以如图4所示，遍布其整体地正确地形成格子图案3a的一次像。
再次参照图1，沿着关于投影光学系统PL的光轴AX而与光轴AX21对称的光轴AX31由受检面Wa反射的光束，射入到受光侧菱形棱镜8。菱形棱镜8与菱形棱镜7相同，是沿着X方向具有长度方向轴线并且具有菱形截面的四角柱状的棱镜。从而，菱形棱镜8中，透射了与光轴AX31垂直的第一透射面8a的光，在由相互平行的一对反射面8b及8c依次反射后，透射与第一透射面8a平行的第二透射面8d，而沿着与光轴AX31平行的光轴AX3从菱形棱镜8中射出。
沿着光轴AX3从菱形棱镜8中射出的光，经由具有与上述的五棱镜6相同的构成的五棱镜9，射入到聚光光学系统（10、11）。即，由受检面Wa反射的光，沿着关于投影光学系统PL的光轴AX与光轴AX2对称的光轴AX3，射入到五棱镜9。五棱镜9中，透射了与光轴AX3垂直的第一透射面9a的 光，在由第一反射面9b及第二反射面9c依次反射后，沿着沿Z方向延伸的光轴AX4到达第二透射面9d。透射了与光轴AX4垂直的第二透射面9d的光，沿着光轴AX4向+Z方向射入到聚光光学系统（10、11）。
聚光光学系统（10、11）由受光用物镜10和受光用聚光透镜11构成。此外，在受光用物镜10和受光用聚光透镜11之间的光路中，设有作为扫描机构的振动反射镜12。从而，沿着光轴AX4射入到受光用物镜10的光，经由振动反射镜12被偏转，沿着光轴AX5到达受光用聚光透镜11。而且，本实施方式中，虽然将振动反射镜12配置于聚光光学系统（10、11）的近似光瞳面的位置，然而并不限定于此，可以在受检面Wa与后述的仰拍修正棱镜13之间的光路中或受检面Wa与偏转棱镜3之间的光路中配置于任意的位置。
经由聚光光学系统（10、11）的光，射入到具有与上述的偏转棱镜3相同的构成的仰拍修正棱镜13。这里，在受检面Wa与投影光学系统PL的成像面吻合的状态下，聚光光学系统（10、11）将受检面Wa与仰拍修正棱镜13的入射面13a共轭地配置。这样，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成格子图案3a的二次像。
而且，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上，设有作为遮光机构的受光狭缝S。受光狭缝S如图5所示，例如具有5个在X方向上细长地延伸的矩形的开口部Sa1～Sa5。经由聚光光学系统（10、11）的来自受检面Wa的反射光，分别穿过受光狭缝S的各开口部Sa1～Sa5，射入到仰拍修正棱镜13。
这里，受光狭缝S的开口部Sa的个数，与受检面Wa上的检测点的个数对应。即，在表示在受检面Wa上形成有格子图案3a的一次像的状态的图4中，受检面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光学地对应。从而，在想要增加受检面Wa上的检测点的个数时，只要增加开口部Sa的个数即可，即使增加检测点的个数也不会有导致构成的复杂化的情况。
而且，投影光学系统PL所致的成像面与仰拍修正棱镜13的入射面13a被以对聚光光学系统（10、11）来说满足谢依母普夫庐格的条件的方式构成。从而，在受检面Wa与成像面吻合的状态下，来自格子图案3a的光，经由聚光光学系统（10、11），遍布棱镜入射面13a上的图案像形成面的整体地正确地再次成像。
另外，如图2中以虚线表示光路所示，聚光光学系统（10、11）由两侧 远心光学系统构成。从而，受检面Wa上的各点与棱镜入射面13a上的各共轭点，在整个面上分别是相同倍率的。这样，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上，可以遍布其整体地正确地形成格子图案3a的二次像。
然而，当在仰拍修正棱镜13的入射面13a的位置配置受光面时，由于光束向受检面Wa的入射角θ很大，因此光束在受光面上的入射角也会变大。该情况下，当在受光面上例如配置硅光电二极管时，由于光束向硅光电二极管的入射角变大，因此硅光电二极管的表面反射变大，并且产生光束的遮蔽，受光量有可能明显地降低。
在此，本实施方式中，为了避免由受光面上的光束的入射角引起的受光量的降低，如图1所示，在关于聚光光学系统（10、11）与受检面Wa的共轭面上配置有作为偏转光学系统的仰拍修正棱镜13的入射面13a。其结果是，经由聚光光学系统（10、11）沿着光轴AX5射入到仰拍修正棱镜13的入射面13a的光束，依照与仰拍修正棱镜13的顶角（入射面与射出面所成的夹角）相同的折射角而偏转，从射出面13b沿着光轴AX6射出。这里，射出面13b被设定成与光轴AX6垂直。
从仰拍修正棱镜13的射出面13b中沿着光轴AX6射出的光，射入到由一对透镜14a及14b构成的中继光学系统（14a、14b）。经由中继光学系统（14a、14b）的光，在受光部15的受光面15a上形成在仰拍修正棱镜13的入射面13a上所形成的格子图案3a的二次像和受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5的共轭像。在受光面15a上，如图6所示，与受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5光学地对应地设有5个硅光电二极管PD1～PD5。而且，也可以不使用硅光电二极管，而使用CCD（二维电荷耦合型摄像元件）或光电倍增管。
如此所述，本实施方式中，由于使用了作为偏转光学系统的仰拍修正棱镜13，因此射入到受光面15a的光束的入射角变得足够小，可以避免由受光面15a上的光束的入射角引起的受光量的降低。而且，中继光学系统（14a、14b）最好如图2所示，是两侧远心光学系统。另外，最好将仰拍修正棱镜13的入射面13a和受光面15a关于中继光学系统（14a、14b）满足谢依母普夫庐格的条件地构成。
如上所述，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上，设有具有5个开口部Sa1～Sa5的受光狭缝S。从而，形成于入射面13a上的格子状图案3a的二次像经由受光狭缝S被部分地遮挡。即，只有来自在受光狭缝S的开口部Sa1～ Sa5的区域中形成的格子状图案3a的二次像的光束，穿过仰拍修正棱镜13及中继光学系统（14a、14b）而到达受光面15a。
这样，如图6所示，在配置于受光部15的受光面15a上的硅光电二极管PD1～PD5上，分别形成受光狭缝S的开口部Sa1～Sa5的像即狭缝像SL1～SL5。而且，狭缝像SL1～SL5被设定为分别形成于硅光电二极管PD1～PD5的矩形的受光区域的内侧。
这里，当受检面Wa沿着投影光学系统PL的光轴AX在Z方向上下移动时，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成的格子图案3a的二次像会与受检面Wa的上下移动对应地在图案的间距方向引起横向错移。本实施方式中，例如利用本申请人的日本专利特开平6－97045号公报中所公开的光电显微镜的原理，检测出格子图案3a的二次像的横向错移量，基于所检测出的横向错移量来检测沿着投影光学系统PL的光轴AX的受检面Wa的面位置。
而且，由于驱动振动反射镜12的反射镜驱动部16、用于基于来自反射镜驱动部16的交流信号来同步检测出来自硅光电二极管PD1～PD5的检测信号的位置检测部17、计算为了将受检面Wa纳入到投影光学系统PL的焦点深度的范围内而所需的倾斜修正量及Z方向修正量的修正量计算部18、基于倾斜修正量及Z方向修正量来驱动控制夹具保持机构22以用于进行晶片夹具21的调平及Z方向移动的夹具驱动部23的动作，与本申请人的日本专利特开2001－296105号公报及与之对应的美国专利第6，897，462号公报中所公开的装置相同，因此在这里省略说明。
另外，对于谢依母普夫庐格的条件、偏转棱镜3及仰拍修正棱镜13的构成及作用、以及光电显微镜的原理的具体的应用等，详细地公开于美国专利第5，633，721号公报中。此外，对于五棱镜6及9的构成及作用，详细地公开于日本专利特开2001－296105号公报及与之对应的美国专利第6，897，462号公报中。而且，也可以是省略这些五棱镜6及9的一方、或双方的构成。这里，将美国专利第5，633，721号公报及美国专利第6，897，462号公报作为参照而引用。
本实施方式中，在投射光学系统（4、5）与受检面Wa之间的光路中及聚光光学系统（10、11）与受检面Wa之间的光路中分别设置五棱镜6及9，将朝向受检面Wa的入射光束的光路及来自受检面Wa的反射光束的光路利用五棱镜6及9的作用大幅度地折曲，而使投射光学系统（4、5）及聚光光 学系统（10、11）充分地远离受检面Wa。其结果是，不会有投射光学系统（4、5）及聚光光学系统（10、11）的构成及配置，实质上受到受检面Wa的制约的情况。
另外，本实施方式中，由于在五棱镜6与受检面Wa之间的光路中及五棱镜9与受检面Wa之间的光路中分别附设有菱形棱镜7及8，因此朝向受检面Wa的入射光束的光路及来自受检面Wa的反射光束的光路因菱形棱镜7及8的作用而分别平行移动。其结果是，可以使一对五棱镜6及9远离受检面Wa，从而不会有一对五棱镜6及9以及其保持构件的构成及配置实质上受到受检面Wa的制约的情况。
本实施方式的面位置检测装置中，具备：投射侧棱镜构件即菱形棱镜7，其配置于投射系统的光路中，并具有用于将入射光束的光路平行移动的一对内面反射面（7b、7c）；受光侧棱镜构件即菱形棱镜8，其在受光系统的光路中与投射侧棱镜构件7对应地被配置，并具有用于将来自受检面Wa的入射光束的光路平行移动的一对内面反射面（8b、8c）。该情况下，在投射侧的菱形棱镜7的相互平行的两个内面反射面（7b、7c）上全反射的光束中产生由偏光成分造成的相对的位置错移，从而在受检面Wa上无法形成清晰的图案像。
具体来说，到达受检面Wa的光束当中，在相对于受检面Wa的P偏光的光与S偏光的光之间产生相对的位置错移，进而在P偏光的光在受检面Wa上形成的图案像与S偏光的光在受检面Wa上形成的图案像之间产生相对的位置错移。同样地，在由受检面Wa反射而在受光侧的菱形棱镜8的相互平行的两个内面反射面（8b、8c）上全反射的光束中也产生由偏光成分造成的相对的位置错移，且在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成的图案二次像变得更加不清晰。
换言之，因受光侧的菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）上的全反射的影响，在P偏光的光在入射面13a上形成的图案二次像与S偏光的光在入射面13a上形成的图案二次像之间产生的相对的位置错移被助长（加倍）。
本实施方式的面位置检测装置适用于在半导体曝光过程途中具有各种表面状态的晶片W（例如构成晶片W上的构造物的物质为多种，或晶片W上的构造本身（多层构造）为多种）的面位置检测。此外，一般来说，晶片表面成为涂布有抗蚀剂的状态。此种状况下，在各种表面状态存在不均匀的情 况下（例如形成于晶片上的层的厚度不均匀、形成该层的材料的纯度等性质不均匀的情况），或在抗蚀剂厚度不均匀的情况下，对特定的偏光成分的光（例如P偏光的光、S偏光的光等）的反射率会随着这些不均匀而变化。
其结果是，本实施方式的面位置检测装置中，只要不采取特别的措施，则很容易因穿过了菱形棱镜（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移、和由上述晶片W的表面状态的不均匀或抗蚀剂厚度的不均匀引起的特定偏光成分的反射率变化，而产生受检面Wa的面位置的检测误差。
近年来，伴随着投影曝光图案的精细化，对于晶片面的平坦度的要求也逐渐严格，并且对于面位置检测精度的要求也变得非常高。另外，在使用了ArF准分子激光源的曝光装置等中，有表面的抗蚀剂的厚度变薄的倾向，因而处于无法忽视由上述各种表面状态或抗蚀剂厚度不均匀引起的面位置检测误差的状况。
在此，本实施方式中，附设有用于补偿穿过了投射侧棱镜构件（菱形棱镜）7的内面反射面（7b、7c）及受光侧棱镜构件（菱形棱镜）8的内面反射面（8b、8c）的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的位置错移补偿构件。
图7是说明附设于本实施方式的面位置检测装置中的位置错移补偿构件的构成及作用的图。其中，图7中，为了将说明简明化，将从受检面Wa到仰拍修正棱镜13的入射面13a为止的光路沿着直线状的光轴AX展开表示，并且省略了振动反射镜12的图示。这一点在与图7相关的图8中也相同。参照图7，本实施方式的面位置检测装置中，在受光用物镜10与受光用聚光透镜11之间的光路中，在聚光光学系统（10、11）的光瞳位置或其附近，配置有作为位置错移补偿构件的诺马斯基棱镜19。
诺马斯基棱镜19是具有根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向倾斜不同的角度的功能的光学元件（第一补偿元件）。具体来说，如图7所示，因菱形棱镜（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的影响，在P偏光的光与S偏光的光之间产生相对的位置错移，代表性的P偏光的光71a及S偏光的光72a在以相互不同的角度相对于光轴AX倾斜的状态下射入到诺马斯基棱镜19中的光轴AX上的几乎同一点。诺马斯基棱镜19基于根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向倾斜不同的角度的功能，来将相对于光轴AX倾斜入射的P偏光的光71a变换为基本上沿着光轴AX行进的 P偏光的射出光71b，并且将相对于光轴AX倾斜入射的S偏光的光71a变换为基本上沿着光轴AX行进的S偏光的射出光72b。
这样，可以利用诺马斯基棱镜19的作用来补偿由菱形棱镜（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的全反射引起而产生的P偏光的光与S偏光的光之间的相对的位置错移，且来自诺马斯基棱镜19的P偏光的射出光71b与S偏光的射出光72b基本上沿着相同的路径行进而到达仰拍修正棱镜13的入射面13a上的几乎同一点。其结果是，本实施方式的面位置检测装置中，利用作为位置错移补偿构件的诺马斯基棱镜19的作用，可以在实质上不受在穿过了棱镜构件（菱形棱镜）（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成清晰的图案二次像，进而可以高精度地检测受检面Wa的面位置。即，在未附设诺马斯基棱镜19的情况下，来自诺马斯基棱镜19的P偏光的射出光（图中以虚线表示）71c与S偏光的射出光（图中以虚线表示）72c将会沿着相互不同的路径行进，并到达仰拍修正棱镜13的入射面13a上的相互不同的位置，从而无法在仰拍修正棱镜13的入射面13a上得到清晰的图案二次像。
而且，上述的说明中，虽然作为具有根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向以不同的角度倾斜的功能的位置错移补偿构件而使用诺马斯基棱镜，然而并不限定于此，也可以不使用诺马斯基棱镜，而例如使用沃拉斯顿（Wollaston）棱镜。另外，在作为位置错移修正构件，使用诺马斯基棱镜或沃拉斯顿棱镜的情况下，也可以在诺马斯基棱镜或沃拉斯顿棱镜的附近配置直视棱镜来修正色偏。
另外，更为简单的方法是，不使用上述棱镜，而使用由方解石、水晶、钒酸钇晶体、金红石晶体等双折射性的晶体材料形成，而在入射的正常光线与异常光线中产生角度偏移的楔形棱镜板。该情况下，例如将晶体光轴和楔形设定为产生角度偏移的方向。另外，也可以使用将此种楔形棱镜板与普通的光学玻璃所制成的楔形棱镜板贴合的材料。就其效果而言，与上述的使用诺马斯基棱镜的效果相同。
另外，上述的说明中，虽然在受光用物镜10与受光用聚光透镜11之间的光路中，在聚光光学系统（10、11）的光瞳位置或其附近配置有诺马斯基棱镜19，然而并不限定于此，一般来说可以在投射系统的光瞳空间或受光系统的光瞳空间中配置诺马斯基棱镜。而且，在配置于投射系统的光瞳空间中 的情况下，只要在投射用聚光透镜4与投射用物镜5之间的光路中配置于投射光学系统（4、5）的光瞳位置或其附近即可。另外，在作为位置错移补偿构件而使用沃拉斯顿棱镜的情况下，也是只要在投射系统的光瞳空间或受光系统的光瞳空间配置沃拉斯顿棱镜即可。其中，在为了提高现有装置的性能而后来加设诺马斯基棱镜或沃拉斯顿棱镜之类的位置错移补偿构件的情况下，与配置于投射系统的光瞳空间相比，配置于受光系统的光瞳空间中的做法更容易实现光学调整。
另外，上述的说明中，作为位置错移补偿构件，使用了具有根据入射光线的偏光方向而将射出光线的行进方向以不同的角度倾斜的功能的光学元件（诺马斯基棱镜、沃拉斯顿棱镜等）。但是，并不限定于此，也可以是如图8所示的变形例，即，作为位置错移补偿构件使用根据入射光线的偏光方向而将射出光线的行进方向以不同的距离平行移动的光学元件（第二补偿元件）。另外，还可以是如图9所示的变形例，即，作为位置错移补偿构件使用在投射侧棱镜构件（菱形棱镜）7与受光侧棱镜构件（菱形棱镜）8之间的光路中配置并用于改变入射光线的偏光方向的相位构件。
参照图8，作为第一变形例涉及的位置错移补偿构件的光束移置器20配置于受光用聚光透镜11与仰拍修正棱镜13之间的光路中。光束移置器20例如由方解石、水晶、钒酸钇（YVO4）晶体、金红石（TiO2）晶体等双折射性的晶体材料形成，且具有将入射的正常光线与异常光线相互平行地射出的功能。换言之，光束移置器20具有根据入射光线的偏光方向将射出光线的行进方向以不同的距离平行移动的功能。
具体来说，如图8所示，由于菱形棱镜（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）上的全反射的影响，在P偏光的光与S偏光的光之间产生相对的位置错移，代表性的P偏光的光73a及S偏光的光74a沿着与光轴AX大致平行的相互不同的路径射入到光束移置器20。光束移置器20基于根据入射光线的偏光方向而将射出光线的行进方向以不同的距离平行移动的功能，使入射的P偏光的光73a原样透射而变换为沿着与光轴AX大致平行的路径行进的P偏光的射出光73b，并且将入射的S偏光的光74a平行移动而变换为沿着与P偏光的射出光73b的行进路径大致相同的路径行进的S偏光的射出光74b。
这样，可以利用光束移置器20的作用来补偿由菱形棱镜（7、8）的内面反射面（7b、7c；8b、8c）上的全反射引起而产生的P偏光的光与S偏光的 光之间的相对的位置错移，且来自光束移置器20的P偏光的射出光73b与S偏光的射出光74b沿着大致相同的路径行进而到达仰拍修正棱镜13的入射面13a上的几乎同一点。其结果是，在图8的第一变形例中，也可以利用作为位置错移补偿构件的光束移置器20的作用，而在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成清晰的图案二次像，进而可以高精度地检测受检面Wa的面位置。即，在未附设光束移置器20的情况下，来自光束移置器20的P偏光的射出光73c和S偏光的射出光（图中以虚线表示）74c沿着相互不同的路径行进而到达仰拍修正棱镜13的入射面13a上的相互不同的位置，从而无法在仰拍修正棱镜13的入射面13a上获得清晰的图案二次像。
而且，上述的第一变形例中，在受光用聚光透镜11与仰拍修正棱镜13之间的光路中，即在受光系统的像空间中，配置有光束移置器20。但是并不限定于此，一般来说可以在偏转棱镜3与仰拍修正棱镜13之间的光路中，在投射系统的物体空间或像空间、或者受光系统的物体空间或像空间中，配置光束移置器。其中，在为了提高现有装置的性能，而后来加设光束移置器之类的位置错移补偿构件的情况下，配置于受光系统的像空间中的情况更容易进行光学调整。
参照图9，作为第二变形例涉及的位置错移补偿构件的1/2波阻片31，在一对棱镜构件（菱形棱镜）7与8之间的光路中被配置于靠近受光侧的菱形棱镜8的位置。1/2波阻片31是用于改变入射光线的偏光方向的相位构件，且具有将入射的P偏光的光变换为S偏光的光射出并且将入射的S偏光的光变换为P偏光的光射出的功能。
该情况下，穿过了投射侧的菱形棱镜7的内面反射面（7b、7c）的P偏光的光，利用1/2波阻片31的作用被变换为S偏光的光，且穿过受光侧的菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）。同样地，穿过了投射侧的菱形棱镜7的内面反射面（7b、7c）的S偏光的光，利用1/2波阻片31的作用被变换为P偏光的光，且穿过受光侧的菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）。即，第二变形例中，可以将因投射侧的菱形棱镜7的内面反射面（7b、7c）上的全反射而使P偏光的光所受到的影响，利用因受光侧的菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）上的全反射而使S偏光的光所受到的影响来抵消，且将因投射侧的菱形棱镜7的内面反射面（7b、7c）上的全反射而使S偏光的光所受到的影响，利用因受光侧的菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）上的全反射而使P偏光的光所受到的影响来抵消。其结果是，在图9的第二变形例中，也可以利用 作为位置错移补偿构件的1/2波阻片31的作用，在仰拍修正棱镜13的入射面13a上形成清晰的图案二次像，进而可以高精度地检测受检面Wa的面位置。
而且，上述的第二变形例中，作为在投射侧棱镜构件7与受光侧棱镜构件8之间的光路中配置而用于改变入射光线的偏光方向的相位构件，使用了1/2波阻片31。但是并不限定于此，也可以不使用1/2波阻片31，而使用法拉第旋光器（Faraday rotator）之类的相位构件。
另外，上述的第二变形例中，在一对棱镜构件（菱形棱镜）7与8之间的光路中与受光侧的菱形棱镜8靠近的位置，配置有作为相位构件的1/2波阻片31。但是并不限定于此，也可以在一对棱镜构件（菱形棱镜）7与8之间的光路中投射侧的适当的位置或受光侧的适当的位置，配置1/2波阻片之类的相位构件。
另外，上述的实施方式及变形例中，使用用于补偿穿过了投射侧棱镜构件7的内面反射面及受光侧棱镜构件8的内面反射面的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的位置错移补偿构件（19、20、31）。但是，并不限定于此，也可以是如图10所示的第三变形例，即使用用于将入射光线的偏光方向无序化的偏光消除元件。
图10的第三变形例中，与投射侧棱镜构件（菱形棱镜）7的射出侧靠近地配置投射侧偏光消除元件32，与受光侧棱镜构件（菱形棱镜）8的入射侧靠近地配置受光侧偏光消除元件33。这里，偏光消除元件32及33例如是由像水晶、氟化镁那样具有双折射性的晶体材料形成的偏向棱镜（楔形的棱镜），且具有将入射的P偏光的光及S偏光的光在实质上非偏光化的功能。
该情况下，由于利用一对偏光消除元件32及33的作用，在朝向晶片W入射前及从晶片W射出后将光的偏光方向无序化，因此可以良好地抑制由涂布于晶片W上的抗蚀剂层造成的P偏光或S偏光的反射率变动的影响。其结果是，第三变形例中，也可以在实质上不受在穿过了棱镜构件（菱形棱镜）7、8的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面Wa的面位置。
另外，本实施方式中，也可以是在投射侧菱形棱镜7及受光侧菱形棱镜8的内面反射面（7b、7c；8b、8c）的外侧面上，形成例如由铝等制成的金属涂层之类的反射膜的构成。利用该构成，可以避免菱形棱镜7、8的全反射 现象，进而可以在实质上抑制在穿过了菱形棱镜7、8的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移的发生。
另外，本实施方式中，也可以是与投射侧菱形棱镜7相邻地配置投射侧第二菱形棱镜，与受光侧菱形棱镜8相邻地配置受光侧第二菱形棱镜的构成。利用该构成，可以将投射侧菱形棱镜7的内面反射面（7b、7c）的全反射所致的影响，利用投射侧第二菱形棱镜的内面反射面的全反射所致的影响来抵消，且将受光侧菱形棱镜8的内面反射面（8b、8c）的全反射所致的影响，利用受光侧第二菱形棱镜的内面反射面的全反射所致的影响来抵消，进而可以在实质上抑制在穿过了菱形棱镜7、8的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移的发生。
另外，本实施方式中，也可以是在投射系统的光路中或受光系统的光路中，配置用于仅使入射光束中的特定的偏光成分选择性地穿过的起偏镜的构成。该情况下，由于涂布于晶片W上的抗蚀剂层对S偏光的反射率比P偏光更高，因此优选为关于受检面Wa具有仅使S偏光的光选择性地穿过的特性的起偏镜。该构成中，由于仅接收特定的偏光成分的光，因此可以不受在穿过了棱镜构件的内面反射面的光束中产生的偏光成分所致的相对的位置错移等的影响，高精度地检测出受检面的面位置。其中，配置起偏镜的构成从光量损失的观点考虑是不实用的。
另外，上述的实施方式中，虽然对因具有内面反射面的菱形棱镜（7、8）的全反射的影响而产生的P偏光的光与S偏光的光之间的相对的位置错移进行了说明，但是因表面反射面的反射也会有产生P偏光的光与S偏光的光之间的相对的位置错移的情况。上述的实施方式中，也可以采用补偿因此种表面反射面的反射而产生的P偏光的光与S偏光的光之间的相对的位置错移的变形例。
另外，上述的实施方式中，虽然对曝光装置具备单一的面位置检测装置的例子进行了说明，但是并不限定于此，也可以根据需要用多组的面位置检测装置来将检测视野分割。该情况下，也可以基于第一面位置检测装置的检测视野与第二面位置检测装置的检测视野的公共的视野中的检测结果，来进行各装置的校正。
另外，上述的实施方式中，虽然将本发明适用于投影曝光装置的感光性衬底的面位置的检测，但是也可以将本发明适用于投影曝光装置的掩模的面 位置的检测。另外，上述的实施方式中，虽然将本发明适用于投影曝光装置中的感光性衬底的面位置的检测，但是也可以将本发明适用于一般的受检面的面位置的检测。
上述的实施方式涉及的面位置检测装置及曝光装置，可以通过将包括本申请权利请求范围中所举出的各构成要素的各种子系统，以确保规定的机械精度、电气精度、光学精度的方式组装而制造成。为了确保这些各种精度，可以在该组装的前后，进行针对各种光学系统的用于达到光学精度的调整、针对各种机械系统的用于达到机械精度的调整、针对各种电气系统的用于达到电气精度的调整。从各种子系统到曝光装置的组装工序包括各种子系统相互的机械连接、电路的配线连接、气压回路的配管连接等。在该从各种子系统到曝光装置的组装工序之前，当然也可以有各子系统各自的组装工序。各种子系统到曝光装置的组装工序结束后，可以进行综合调整，确保作为曝光装置整体的各种精度。而且，曝光装置的制造最好在控制了温度及清洁度的无尘室中进行。
例如上述的实施方式涉及的面位置检测装置的制造方法具备：准备配置于投射系统中的第一反射面（7b、7c）的工序；准备配置于受光系统中的第二反射面（8b、8c）的工序；补偿穿过了上述投射系统的第一反射面及上述受光系统的第二反射面的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的工序。
另外，上述的实施方式涉及的面位置检测装置的调整方法具备：准备与入射光束的偏光成分对应地生成不同的特性的射出光束的偏光构件（19、20、31、33）的工序；使用该偏光构件，来补偿穿过了上述投射系统的第一反射面及上述受光系统的第二反射面的光束的偏光成分所致的相对的位置错移的工序。
上述的实施方式的曝光装置中，通过利用照明装置将母版（掩模）照明（照明工序），使用投影光学系统将形成于掩模上的转印用的图案向感光性衬底曝光（曝光工序），就可以制造微型器件（半导体元件、摄像元件、液晶显示元件、薄膜磁头等）。以下，参照图11的流程图，对通过使用本实施方式的曝光装置在作为感光性衬底的晶片等上形成规定的电路图案，来获得作为微型器件的半导体器件之时的方法的一个例子进行说明。
首先，在图11的步骤301中，在一批晶片上蒸镀金属膜。在其后的步骤302中，在这一批晶片上的金属膜上涂布光刻胶。其后，在步骤303中，使 用本实施方式的曝光装置，将掩模上的图案像经由其投影光学系统，向这一批晶片上的各拍摄区域依次曝光转印。其后，在步骤304中，在进行了这一批晶片上的光刻胶的显影后，在步骤305中，通过在这一批晶片上将光刻胶图案作为掩模进行蚀刻，可以在各晶片上的各拍摄区域形成与掩模上的图案对应的电路图案。
其后，通过进行更上一层的电路图案的形成等，可以制造半导体元件等器件。根据上述的半导体器件制造方法，可以以良好的生产率获得具有极为微细的电路图案的半导体器件。而且，在步骤301～步骤305中，虽然在晶片上蒸镀金属，在该金属膜上涂布光刻胶，此后进行曝光、显影、蚀刻各工序，然而当然也可以在这些工序之前，在晶片上形成硅的氧化膜后，在该硅的氧化膜上涂布光刻胶，此后进行曝光、显影、蚀刻等各工序。
另外，本实施方式的曝光装置中，也可以通过在平板（玻璃衬底）上形成规定的图案（电路图案、电极图案等），获得作为微型器件的液晶显示元件。下面，参照图12的流程图，对此时的方法的一个例子进行说明。图12中，在图案形成工序401中，执行使用本实施方式的曝光装置而将掩模的图案向感光性衬底（涂布有光刻胶的玻璃衬底等）转印曝光的所谓光刻工序。利用该光刻工序，在感光性衬底上形成包含多个电极等的规定图案。其后，通过使曝光了的衬底经过显影工序、蚀刻工序、光刻胶剥离工序等各工序，在衬底上形成规定的图案，转移至下面的滤色片形成工序402。
然后，在滤色片形成工序402中，形成将与R（Red）、G（Green）、B（Blue）对应的3个点的组以矩阵状地排列多个；或将R、G、B的3条条纹的滤色片的组沿水平扫描线方向排列多个的滤色片。此后，在滤色片形成工序402之后，执行单元组装工序403。单元组装工序403中，使用图案形成工序401中得到的具有规定图案的衬底及滤色片形成工序402中得到的滤色片等来组装液晶面板（液晶单元）。
单元组装工序403中，例如向图案形成工序401中得到的具有规定图案的衬底与滤色片形成工序402中得到的滤色片之间注入液晶，制造液晶面板（液晶单元）。其后，在模块组装工序404中，安装进行组装好的液晶面板（液晶单元）的显示动作的电路、背光灯等各部件而作为液晶显示元件完成。根据上述的液晶显示元件的制造方法，可以以良好的生产率获得具有极为微细的电路图案的液晶显示元件。