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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-26
(45)【発行日】2024-01-10
(54)【発明の名称】照明装置、計測装置、基板処理装置、および物品の製造方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/84 20060101AFI20231227BHJP
G03F 9/00 20060101ALI20231227BHJP
【ＦＩ】
G01N21/84 E
G03F9/00 A
【請求項の数】
23
(21)【出願番号】P 2021157908
(22)【出願日】2021-09-28
(65)【公開番号】P2023048534
(43)【公開日】2023-04-07
【審査請求日】2022-09-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】井阪 勇貴
【審査官】嶋田 行志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１９６９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５２８４４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４１３２９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０９５５９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／０２５２６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－０８９３０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－００４０５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５１１０００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／９５８
Ｇ０１Ｊ ３／００－Ｇ０１Ｊ ３／５２
Ｇ０１Ｂ １１／００－Ｇ０１Ｂ １１／３０
Ｇ０３Ｆ ７／００－Ｇ０３Ｆ ９／０２
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置であって、照射された光のスペクトルを変化させる波長可変部と、
前記光源からの光を前記波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記波長可変部の入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾斜角θだけ傾くように前記波長可変部が配置され、
前記光軸に沿って進んだ光線が前記入射面で反射して前記光学系の有効範囲の境界を通過する光線になるように前記入射面を傾けたときの前記平面に対する傾斜角をα、前記光学系の有効半径をｒ、前記光軸に沿った方向における前記光学系と前記波長可変部との距離をｄとし、
ｔａｎ（２α）＝ｒ／ｄ、及び
α≦θ≦６α
を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記波長可変部を前記光軸に垂直な軸の方向に移動させる移動部を有し、前記入射面が前記平面に対して前記軸回りの回転方向に傾くように前記波長可変部が配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記移動部は、前記光学系からの光の光束径が前記入射面において最も短くなる方向に前記波長可変部を移動させることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記波長可変部は、前記光学系からの前記光が集光する位置に配置される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項5】
照射された光のスペクトルを変化させる第２波長可変部と、前記波長可変部からの光を前記第２波長可変部に照射する第２光学系と、を有し、
前記第２光学系からの光が入射する前記第２波長可変部の第２入射面が前記第２光学系の第２光軸に垂直な第２平面に対して傾くように前記第２波長可変部が配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項6】
前記第２入射面が前記第２平面に対して傾斜角θ２だけ傾くように前記第２波長可変部が配置されており、前記第２光軸に沿って進んだ光線が前記第２入射面で反射して前記第２光学系の有効範囲の境界を通過する光線になるように前記第２入射面を傾けたときの前記第２平面に対する傾斜角をα２、前記第２光学系の有効半径をｒ２、前記第２光軸に沿った方向における前記第２光学系と前記第２波長可変部との距離をｄ２とすると、
ｔａｎ（２α２）＝ｒ２／ｄ２、及び
α２≦θ２≦６α２
を満たす、
ことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項7】
前記第２波長可変部を前記第２光軸に垂直な第２軸の方向に移動させる第２移動部を有し、前記第２入射面が前記第２平面に対して前記第２軸回りの回転方向に傾くように前記第２波長可変部が配置される、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項8】
前記第２移動部は、前記第２光学系からの光の光束径が前記第２入射面において最も短くなる方向に前記第２波長可変部を移動させることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項9】
前記第２波長可変部は、前記第２光学系からの前記光が集光する集光位置に配置される、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項10】
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置であって、照射された光のスペクトルを変化させる第１波長可変部と、
照射された光のスペクトルを変化させる第２波長可変部と、
前記光源からの光を前記第１波長可変部に照射し、前記第１波長可変部を介して前記光源からの光を前記第２波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記第１波長可変部の第１入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾斜角θ ３ だけ傾くように前記第１波長可変部が配置され、
前記光学系により第１波長可変部を介して照射された前記光が入射する前記第２波長可変部の第２入射面が前記平面に対して傾斜角θ ４ だけ傾くように前記第２波長可変部が配置され、
前記光軸に沿って進んだ光線が前記第１入射面で反射して前記光学系の有効範囲の境界を通過する光線になるように前記第１入射面を傾けたときの前記平面に対する傾斜角をα３、前記光学系の有効半径をｒ３、前記光軸に沿った方向における前記光学系と前記第１波長可変部との距離をｄ３とすると、
ｔａｎ（２α３）＝ｒ３／ｄ３、及び
α３≦θ３≦６α３
を満たし、
前記光学系の光軸に沿って進んだ光線が前記第２入射面で反射して前記光学系の有効範囲の境界を通過する光線になるように前記第２入射面を傾けたときの前記平面に対する傾斜角をα４、前記光軸に沿った方向における前記光学系と前記第２波長可変部との距離をｄ４とすると、
ｔａｎ（２α４）＝ｒ３／ｄ４、及び
α４≦θ４≦６α４
を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項11】
前記第１波長可変部を前記光学系の光軸に垂直な第１軸の方向に移動させる第１移動部を有し、前記第２波長可変部を前記光学系の光軸に垂直な、前記第１軸の方向とは異なる第２軸の方向に移動させる第２移動部を有し、
前記第１入射面が前記平面に対して前記第１軸回りの回転方向に傾くように前記第１波長可変部が配置される、
前記第２入射面が前記平面に対して前記第２軸回りの回転方向に傾くように前記第２波長可変部が配置される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項12】
前記第１移動部は、前記光学系からの光の光束径が前記第１入射面において最も短くなる方向に前記第１波長可変部を移動させ、前記第２移動部は、前記第１波長可変部からの光の光束径が前記第２入射面において最も短くなる方向に前記第２波長可変部を移動させ、
ことを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
【請求項13】
前記第１波長可変部は、前記光学系からの前記光が集光する第１集光位置に配置され、前記第２波長可変部は、前記第１波長可変部からの前記光が集光する第２集光位置に配置される、
ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項14】
前記第１波長可変部の前記第１入射面が傾けられることにより短波長側へ波長特性が変化した、前記第１波長可変部を透過した光が、前記第２波長可変部を透過することにより長波長側へ波長特性が変化するように前記第２波長可変部の前記第２入射面が傾けられる、
ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項15】
前記第１波長可変部の前記第１入射面が傾けられることにより前記第１波長可変部を透過した光において生じた光路長差を小さくするように前記第２波長可変部の前記第２入射面が傾けられる、
ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項16】
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置であって、
照射された光のスペクトルを変化させる第１波長可変部と、
前記光源からの光を前記第１波長可変部に照射する第１光学系と、
照射された光のスペクトルを変化させる第２波長可変部と、
前記第１波長可変部からの光を前記第２波長可変部に照射する第２光学系と、を有し、
前記第１光学系により照射された光が入射する前記第１波長可変部の第１入射面が前記第１光学系の第１光軸に垂直な第１平面に対して傾くように前記第１波長可変部が配置され、
前記第２光学系からの光が入射する前記第２波長可変部の第２入射面が前記第２光学系の第２光軸に垂直な第２平面に対して傾くように前記第２波長可変部が配置される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項17】
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置であって、
照射された光のスペクトルを変化させる第１波長可変部と、
照射された光のスペクトルを変化させる第２波長可変部と、
前記光源からの光を前記第１波長可変部に照射し、前記第１波長可変部を介して前記光源からの光を前記第２波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記第１波長可変部の第１入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾くように前記第１波長可変部が前記光学系からの前記光が集光する第１集光位置に配置され、
前記光学系により第１波長可変部を介して照射された前記光が入射する前記第２波長可変部の第２入射面が前記平面に対して傾くように前記第２波長可変部が前記第１波長可変部からの前記光が集光する第２集光位置に配置される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項18】
パターンの位置を計測する計測装置であって、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光により照明された前記パターンからの光を検出する検出部と、を有する、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項19】
パターンが形成された基板を処理する基板処理装置であって、請求項１８に記載の計測装置を有し、
前記計測装置により計測された前記パターンの位置に基づき位置合わせされた前記基板を処理する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項20】
請求項１９に記載の基板処理装置を用いて基板を処理する工程と、処理された前記基板から物品を製造する工程と、を有する
ことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項21】
パターンの位置を計測する計測装置であって、
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置と、
前記照明装置からの光により照明された前記パターンからの光を検出する検出部と、を有し、
前記照明装置は、
照射された光のスペクトルを変化させる波長可変部と、
前記光源からの光を前記波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記波長可変部の入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾くように前記波長可変部が配置される、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項22】
パターンが形成された基板を処理する基板処理装置であって、
パターンの位置を計測する計測装置を有し、
前記計測装置により計測された前記パターンの位置に基づき位置合わせされた前記基板を処理し、
前記計測装置は、
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置と、
前記照明装置からの光により照明された前記パターンからの光を検出する検出部と、を有し、
前記照明装置は、
照射された光のスペクトルを変化させる波長可変部と、
前記光源からの光を前記波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記波長可変部の入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾くように前記波長可変部が配置される、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項23】
パターンが形成された基板を処理する基板処理装置を用いて基板を処理する工程と、
処理された前記基板から物品を製造する工程と、を有し、
前記基板処理装置は、
パターンの位置を計測する計測装置を有し、
前記計測装置により計測された前記パターンの位置に基づき位置合わせされた前記基板を処理し、
前記計測装置は、
光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置と、
前記照明装置からの光により照明された前記パターンからの光を検出する検出部と、を有し、
前記照明装置は、
照射された光のスペクトルを変化させる波長可変部と、
前記光源からの光を前記波長可変部に照射する光学系と、を有し、
前記光学系により照射された光が入射する前記波長可変部の入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾くように前記波長可変部が配置される、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明装置、計測装置、基板処理装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス、ＭＥＭＳ、カラーフィルターまたはフラットパネルディスプレイなどの物品の製造において、基板上に形成されるパターンの微細化が進み、パターンの寸法精度の向上への要求が高まっている。
【0003】
そのため、基板に対する処理を行う基板処理装置において、パターンが形成される基板の位置の計測に高い精度が要求される。基板処理装置の例として、基板上にパターンを形成するために基板を露光する露光装置がある。露光装置においては、投影光学系を介して露光光を基板上の所定の位置に結像させて、基板を載せたステージを移動させることにより、基板上にパターンを形成する。また、パターンが形成される基板上の所定の位置と露光光との相対位置を合わせるために基板上のパターンを計測する精度や、基板上の異なる層（レイヤ）に形成されたパターン同士の相対位置を計測する精度が重要になる。
【0004】
基板上に形成されたパターン（以下、単にパターンとする。）の位置を計測する方法として、パターンを照明して、パターンで反射された光を検出する方法がある。また、パターンをより高精度に計測する方法として、パターンおよびパターンの周辺部の物理的特性や光学的特性に応じて、パターンを照明する光の波長を選択する方法がある。パターンを構成する材料の物性やパターンの形状は、基板が処理される工程に応じて変化する。そのため、基板が処理される工程に応じて選択された波長の光でパターンを照明することにより、パターンから反射された光の検出信号の強度が向上し、検出信号の誤差が低減して、パターンの位置計測の精度が改善する。
【0005】
特許文献１には、試料を撮像する撮像システムにおいて、試料に照射される光の波長を変化させながら、波長の変化に同期して試料を撮像することが記載されている。また、撮像システムに構成された光源装置は、フィルタを駆動することによりフィルタを透過して試料に照射される光の波長を変化させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第６５６８０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１において、光源から照射された光がフィルタの表面で反射するとその反射光が戻り、光源を照射する可能性がある。これにより、光源の温度が上昇するなどの原因で、光源の性能や耐久性が劣化するおそれがある。
【0008】
そこで本発明は、光源の性能や耐久性の劣化を抑制する照明装置、計測装置、基板処理装置、及び物品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決する本発明の一側面としての照明装置は、光源からの光のスペクトルを変化させて照明する照明装置であって、照射された光のスペクトルを変化させる波長可変部と、前記光源からの光を前記波長可変部に照射する光学系と、を有し、前記光学系により照射された光が入射する前記波長可変部の入射面が前記光学系の光軸に垂直な平面に対して傾斜角θだけ傾くように前記波長可変部が配置され、前記光軸に沿って進んだ光線が前記入射面で反射して前記光学系の有効範囲の境界を通過する光線になるように前記入射面を傾けたときの前記平面に対する傾斜角をα、前記光学系の有効半径をｒ、前記光軸に沿った方向における前記光学系と前記波長可変部との距離をｄとし、ｔａｎ（２α）＝ｒ／ｄ、及びα≦θ≦６αを満たす。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、光源の性能や耐久性の劣化を抑制する照明装置、計測装置、基板処理装置、及び物品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態に係る計測装置を示す図である。
【図2】第１実施形態の比較例に係る照明部を示す図である。
【図3】第１実施形態の比較例に係る照明装置に関する波長特性を示す図である。
【図4】第１実施形態に係る照明部の光路と変形例に係る照明部を示す図である。
【図5】第２実施形態に係る照明部を示す図である。
【図6】第２実施形態の第１変形例に係る照明部を示す図である。
【図7】第２実施形態の第２変形例に係る照明部を示す図である。
【図8】第２実施形態に係る照明部に関する波長特性を示す図である。
【図9】第２実施形態の第１変形例に係る照明部に関する波長特性を示す図である。
【図10】第２実施形態に係る照明部に関する波長特性を示す図である。
【図11】第２実施形態の第２変形例に係る照明部に関する波長特性を示す図である。
【図12】第３実施形態に係る照明部を示す図である。
【図13】第４実施形態に係る露光装置を示す図である。
【図14】第４実施形態に係る露光処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【0013】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る照明部（照明装置）を有する計測装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置を示す図である。また、以下では、後述の照明光学系３６２の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面に沿う方向で互いに垂直な２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。また、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向をそれぞれωＸ軸方向、ωＹ方向、ωＺ方向とする。
まず、第１実施形態に係る照明部（照明装置）を有する計測装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る計測装置を示す図である。また、以下では、後述の照明光学系３６２の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面に沿う方向で互いに垂直な２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。また、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向をそれぞれωＸ軸方向、ωＹ方向、ωＺ方向とする。
【0014】
図１（ａ）は、計測装置１００の構成を示す図である。計測装置１００は、例えば、基板７３に設けられたパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置を計測する計測装置である。また、計測装置１００は、例えば、基板７３上の異なる層のそれぞれに設けられたパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置を計測して、それぞれのパターン間の距離を計測する計測装置であってもよい。また、計測装置１００は、基板７３を保持する基板ステージＷＳと、計測部５０と、制御部１１００とを有する。
【0015】
ここで、基板７３は、計測装置１００によって位置合わせ誤差や重ね合わせ誤差が計測される対象物である。基板７３は、例えば、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスを製造するのに用いられる基板であって、具体的には、ウエハ、液晶基板、その他の被処理基板などを含む。
【0016】
基板ステージＷＳは、基板チャック（不図示）を介して基板７３を保持し、ステージ駆動部（不図示）により駆動可能に構成されている。ステージ駆動部は、リニアモータなどを含み、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、ωＸ軸方向、ωＹ方向、及びωＺ方向に、基板ステージＷＳを駆動することで、基板ステージＷＳに保持された基板７３を移動させることができる。また、基板ステージＷＳ上にはミラー８２が設けられている。また、このミラー８２に対向する位置にはレーザ干渉計８１が設けられている。レーザ干渉計８１は、Ｘ軸方向におけるミラー８２までの距離を計測することにより、Ｘ軸方向における基板ステージＷＳの位置を計測する。また、同様にＹ軸方向、Ｚ軸方向における基板ステージＷＳの位置を計測するためのレーザ干渉計（不図示）がそれぞれ設けられている。これらのレーザ干渉計により基板ステージＷＳの位置はリアルタイムで計測され、計測された結果は制御部１１００に出力されことにより、制御部１１００の制御下において基板ステージＷＳは所定の位置に駆動される。また、計測装置１００は、基板ステージＷＳに配置されたスケールと、当該スケールの位置を検出することにより基板ステージＷＳの位置を計測するエンコーダとを有してもよい。
【0017】
制御部１１００は、計測装置１００の各部を統括的に制御して、計測装置１００を動作させる。また、制御部１１００は、計測装置１００における計測処理や計測装置１００で得られた計測値の演算処理も実行する。制御部１１００は、コンピュータ（情報処理装置）で構成される。制御部１１００は、例えば、プログラムに従って制御のための演算などを行うＣＰＵなどのプロセッサを有する処理部、制御プログラムや固定的なデータを保持するＲＯＭ、処理部のワークエリア及び一時的なデータを保持するＲＡＭなどの記憶部を有する。また、制御部１１００は、ＲＯＭ、ＲＡＭよりも大容量のデータを保存することができる磁気記憶装置（ＨＤＤ）を記憶部として有してもよい。また、制御部１１００は、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカードといった外部メディアを装填してデータの読み込みや書き込みを行うドライブ装置を記憶部として有してもよい。本実施形態において、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、ドライブ装置のうち少なくとも１つを記憶部として、記憶部に制御プログラム、固定的なデータ、処理部のワークエリア、及び一時的なデータを保持するものとする。
【0018】
計測部５０は、基板７３に設けられているパターンを照明して、パターンからの光を検出して、基板７３に設けられたパターンを撮像する。図１（ｂ）は計測部５０の構成を示す図である。計測部５０は、照明部（照明装置）３０１からの光を用いて基板７３を照明する照明系と、パターン７２からの光を検出部７５に結像する（パターン７２の像を形成する）結像系（検出系）と、を有する。検出部７５は、パターン７２からの光を受光する受光部（不図示）を有し、受光部により受光された光の検出信号を取得する。また、検出部７５は、受光部によってパターン７２を撮像するための撮像領域を形成する撮像部として機能しうる。ここで、パターン７２は、基板７３における位置合わせ誤差や重ね合わせ誤差を計測するためのパターンであり、検出部７５により取得された検出信号に基づきパターン７２の位置が計測される。
【0019】
ここで、照明部３０１について説明する、図１（ｃ）は照明部３０１の構成を示す図である。照明部３０１は、光源３６１、照明光学系（光学系）３６２、波長可変部３４０、及び駆動部３４１を有する。
【0020】
光源３６１から照射された光は、照明光学系３６２を介して波長可変部３４０に導かれる。光源３６１には、例えば、レーザ光源やＬＥＤ、ハロゲンランプ等の光源を用いることができる。
【0021】
照明光学系３６２は、光源３６１から照射された光を波長可変部３４０に照射する。また、照明光学系３６２は、例えば、光が透過するレンズを含む、軸対称な透過光学系を用いることができる。また、照明光学系３６２は、例えば、凹面鏡、凸面鏡などのミラーを含む反射光学系、シリンドリカルレンズを含むシリンドリカル光学系などを用いることもできる。
【0022】
波長可変部３４０は、光が入射する位置や角度に応じて照射された光の波長と強度に関する関係（以下、スペクトルとする。）を変化させる波長可変素子を含む。また、スペクトルには、例えば、光の波長に対する光の強度の関係を示す情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、光の強度が最大、最小、又は所定の値となる光の波長の情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、光の強度が所定の範囲内の値となる光の波長帯域の情報が含まれうる。また、スペクトルには、例えば、スペクトルの波形の情報が含まれうる。波長可変部３４０は、透過型の波長可変素子を有するものとして説明するが、反射型の波長可変素子を有してもよい。
【0023】
波長可変部３４０は、照明光学系３６２の光軸上で照明光学系３６２の集光位置に配置されており、駆動部３４１（移動部）により照明光学系３６２の光軸に沿った方向（光軸方向）に垂直な方向（図１（ｃ）の例では、Ｘ軸方向）に駆動（移動）される。ここで、本実施形態での説明では、波長可変部３４０は、駆動部３４１によりＸ軸方向に駆動されるものとして説明するが、駆動部３４１の駆動軸の方向（駆動方向）はＸ軸方向に限られない。なお、波長可変部３４０に入射する光の光束径が方向によって異なる場合には、波長特性の観点から光の光束径が最も短くなる方向に波長可変部３４０を駆動することが望ましい。また、例えば、照明光学系３６２にシリンドリカル光学系が用いられている場合には、シリンドリカル光学系のパワー方向に波長可変部３４０を駆動することが望ましい。
【0024】
駆動部３４１は、リニアモータなどの駆動手段を有し、光軸に垂直な所定の方向に波長可変部３４０を駆動させることができる。また、波長可変部３４０の位置は、例えば、エンコーダや干渉計などで計測され、制御部１１００により波長可変部３４０は所定の位置に駆動されるように制御される。
【0025】
ここで、波長可変部３４０は、波長可変部３４０に光が入射する面（以下、波長可変部の入射面とする。）が、照明光学系３６２の光軸に垂直な平面に対して、所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。さらに、波長可変部３４０は、図１（ｃ）の例では、波長可変部３４０の入射面が、光軸に垂直なＸ軸回りの回転方向（ωＸ軸方向）に所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。つまり、波長可変部３４０は、駆動部３４１の駆動軸回りに所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。なお、波長可変部３４０の配置については後述する。
【0026】
照明部３０１は、波長可変部３４０の光軸に垂直な所定の方向の位置と波長可変部３４０を透過する光の波長の関係に基づき、駆動部３４１により波長可変部３４０を位置合わせすることにより、所望の波長の光により基板７３を照明することができる。ここで、光軸に垂直な所定の方向とは、照明光学系３６２の光軸に垂直な方向であり、例えば、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向である。ここで、位置と波長の関係については後述する。
【0027】
このように、駆動部３４１により波長可変部３４０の位置を変更することにより、波長可変部３４０を透過する光の波長を変化させることができる。波長可変部３４０として、例えば、透過波長可変フィルタを用いることができる。ここで、透過波長可変フィルタとは、例えば、光が入射する面に形成された多層積層膜を有するバンドパスフィルタであり、多層積層膜の膜厚が波長変化方向に沿って厚く形成される。これにより、光の干渉によって透過する光の波長が連続的に変化する。また、波長可変部３４０として、例えば、光を透過する部材に形成された回折格子により異なる波長の光に分離する透過型回折格子を用いることもできる。ここで、波長可変部３４０として、例えば、所定の波長の光よりも短い波長の光を透過させる短波長パスフィルタ（ローパスフィルタ、ショートパスフィルタ）を用いることができる。また、波長可変部３４０として、例えば、所定の波長の光よりも長い波長の光を透過させる長波長パスフィルタ（ハイパスフィルタ、ロングバスフィルタ）を用いることができる。
【0028】
ここで、図１（ｂ）の説明に戻る。照明部３０１から出射した光は、照明光学系（第１光学系）６３を介して、照明開口絞り６４に入射する。照明開口絞り６４において光の光束径は、照明部３０１における光の光束径よりも小さくなる。照明開口絞り６４を透過する光は、リレーレンズ６７を介して、ビームスプリッタ６８に入射する。ビームスプリッタ６８は、例えば、偏光ビームスプリッタであり、Ｙ軸方向に平行なＰ偏光の光を透過し、Ｘ軸方向に平行なＳ偏光の光を反射する。ビームスプリッタ６８を透過する光は、開口絞り６９を介して、λ／４板７０を透過して円偏光に変換され、対物光学系７１を介して、基板７３に設けられたパターン７２をケーラー照明する。
【0029】
ここで、照明光学系６３は、照明部３０１からの光に対して透過率が互いに異なる複数のＮＤフィルタを切替可能な光量調整部（不図示）を有してもよい。制御部１１００は、光量調整部を制御することで、基板７３を照明する光の強度を高精度に調整することができる。また、照明光学系には、照明光を引き回すためのファイバやオプティカルロッドを設けてもよいし、照明光を均一化するためのマイクロレンズアレイを設けてもよい。
【0030】
パターン７２からの光は、対物光学系７１を介して、λ／４板７０を透過して円偏光からＳ偏光に変換され、開口絞り６９に入射する。ここで、パターン７２からの光には、パターン７２で反射、回折、又は散乱される光が含まれる。また、パターン７２からの光の偏光状態は、パターン７２を照明する円偏光の光とは逆回りの円偏光となる。したがって、パターン７２を照明する光の偏光状態が右回りの円偏光であれば、パターン７２からの光の偏光状態は左回りの円偏光となる。開口絞り６９を透過した光は、ビームスプリッタ６８で反射され、結像光学系７４を介して、検出部７５に入射する。
【0031】
このように、計測部５０では、ビームスプリッタ６８によって、基板７３を照明する光の光路と基板７３からの光の光路とが分離され、パターン７２の像が検出部７５に形成される。そして、制御部１１００は、レーザ干渉計８１で得られる基板ステージＷＳの位置情報と、パターン７２の像を検出して得られる検出信号の波形とに基づいて、パターン７２を構成するパターン要素の位置やパターン７２の位置を取得する。
【0032】
ここで、計測部５０においては、ビームスプリッタ６８と検出部７５との間に複数のレンズを配置することによって、検出開口絞りを構成してもよい。また、照明開口絞り６４及び検出開口絞りのそれぞれに、照明系及び検出系のそれぞれに対して異なる開口数を設定可能な複数の開口絞りを設け、かかる複数の開口絞りを切替可能としてもよい。これにより、照明系の開口数と検出系の開口数との比を表す係数であるσ値を調整することができるようになる。
【0033】
図１（ｄ）は、波長可変部３４０を透過した光の波長と強度の関係を示す図である。波長可変部３４０を、Ｘ軸方向における複数の離散的な位置に配置した場合に、波長可変部３４０を透過した光の波長と強度の関係が示されている。波長可変部３４０の位置に応じて光が入射する位置が変化して、波長可変部３４０を透過する光の波長が変化する。ここで、計測部５０において波長可変部３４０に入射する光の絶対的な位置は変わらないため、駆動部３４１により波長可変部３４０を駆動させることにより、波長可変部３４０に対して入射する光の相対的な位置が変化する。このため、図１（ｃ）に示す照明部３０１において、駆動部３４１により波長可変部３４０はＸ軸方向に駆動され、入射する光に対して波長可変部３４０の位置が変化することにより、基板７３を照明する光の波長を調整することができる。
【0034】
ここで、図２及び図３を用いて、比較例に係る照明部９０１について説明する。図２は、比較例に係る照明部９０１を示す図である。照明部９０１は、光源９６１、照明光学系９６２、波長可変部９４０、及び駆動部９４１を有する。光源９６１、照明光学系９６２、波長可変部９４０、及び駆動部９４１は、図１（ｃ）における光源３６１、照明光学系３６２、波長可変部３４０、及び駆動部３４１にそれぞれ対応するものであるため、詳細な説明は省略する。また、図１（ｃ）の波長可変部３４０と異なる点として、波長可変部９４０の入射面が、照明光学系９６２の光軸に垂直な平面に対して平行になるように波長可変部９４０が配置されている。
【0035】
図３は、本実施形態の比較例に係る照明部に関する波長特性を示す図である。波長可変部９４０は光が入射するＸ軸方向の位置に応じて透過する光の波長が連続的に変化する。このため、照明光学系９６２によって波長可変部９４０に入射する光の光束径に応じて、透過する光の波長特性が変化する。図３（ａ）は、波長可変部９４０に入射する光９１０を含む領域が領域９１０ａ～９１０ｅに分割されていることを示している。また、図３（ｂ）、（ｃ）は、波長可変部９４０を透過する光の波長特性を示している。図３（ｂ）において、領域９１０ａ～９１０ｅに入射した光のそれぞれが波長可変部９４０を透過した場合の光の波長特性が９８０ａ～９８０ｅで示されている。波長可変部９４０の入射するＸ軸方向の位置に応じて中心波長が変化するため、領域９１０ａ～９１０ｅを透過する光の波長特性は９８０ａ～９８０ｅのように変化する。波長可変部９４０を透過する光全体の波長特性は、波長特性９８０ａ～９８０ｅの足し合わせになるため、図３（ｃ）に示された波長特性９８０のようになる。つまり、波長可変部９４０に入射する光９１０の光束径が、波長可変部９４０において波長特性が変化する方向（Ｘ軸方向）に大きくなるほど、波長可変部９４０を透過した光の波長の範囲が広くなる。このことは、所望の中心波長以外の波長の光が波長可変部９４０を透過した光により多く含まれることになり望ましくない。そのため、波長可変部９４０に入射する光の光束径がより小さくなる位置に、波長可変部９４０が配置されることが望ましい。つまり、波長可変部９４０に入射する光９１０が集光する位置の近傍に波長可変部９４０が配置されることが望ましく、さらに、波長可変部９４０に入射する光９１０が集光する位置に波長可変部９４０が配置されることがより望ましい。ここで、以下の説明では、波長可変部が入射する光の集光する位置に配置されるものとする場合、波長可変部が入射する光の集光する位置に配置される場合と、波長可変部が入射する光の集光する位置の近傍に配置される場合を含むものとする。
【0036】
しかし、波長可変部９４０を光９１０が集光する位置に配置すると、波長可変部９４０で反射した光が照明光学系９６２によって光源９６１で集光されうる。このことは、例えば、光源９６１の温度が上昇するなどして、光源９６１の性能や耐久性を劣化の原因になりうる。特に光源９６１が点光源を含む場合には顕著な影響が生じうる。
【0037】
ここで、図２（ｂ）を用いて、波長可変部９４０で反射した反射光の光路について説明する。光源９６１から照射された入射光９２１ａは照明光学系９６２を介して波長可変部９４０へ入射する。波長可変部９４０は照明光学系９６２の光軸に垂直な平面に対して平行になるように配置されているため、波長可変部９４０からの反射光９２１ｂは照明光学系９６２の光軸に対称な光路を進み、光源９６１に入射する。図２（ｂ）の例では、入射光９２１ａ、反射光９２１ｂについて図示しているが、他の光路を進む入射光に対する反射光も光源９６１に入射するため、波長可変部９４０で反射した光は照明光学系９６２を介して光源９６１で集光する。そのため、光源９６１の性能や耐久性が劣化しうる。
【0038】
そこで、本実施形態に係る照明部３０１において、波長可変部３４０は、照明光学系３６２の光軸方向に垂直な軸（図１（ｃ）の例では、Ｘ軸）回りの回転方向に所定の傾斜角だけ傾くように配置される。つまり、波長可変部３４０の入射面が、照明光学系３６２の光軸に垂直な平面に対して平行にならないように、波長可変部３４０が配置されている。これにより、波長可変部３４０からの反射光が光源３６１に入射することを低減でき、光源３６１の性能や耐久性が劣化することを抑制できる。
【0039】
図４は、本実施形態に係る照明部の光路と変形例に係る照明部を示す図である。図４（ａ）を用いて、本実施形態に係る波長可変部３４０で反射した反射光の光路について説明する。光源３６１から照射された入射光３２１ａは照明光学系３６２を介して波長可変部３４０へ入射する。波長可変部３４０の入射面は、照明光学系３６２の光軸に垂直な平面に対して、所定の傾斜角だけ傾けて配置されているため、波長可変部３４０からの反射光が照明光学系３６２を介して光源３６１に入射することを低減することができる。図４（ａ）の例は、反射光３２１ｂは照明光学系３６２の有効範囲の外に進み、光源３６１に戻らないことを示している。
【0040】
ここで、波長可変部３４０の入射面を照明光学系３６２の光軸に垂直な平面に対して傾ける傾斜角をθと定義する。また、傾斜角θは照明光学系３６２の光軸と、波長可変部３４０の入射面の垂線とがなす角度とすることができる。傾斜角θを大きくすれば、反射光が光源３６１に入射することを低減できる効果が得られるが、波長可変部３４０の波長特性に影響をおよぼすことがある。そのため、傾斜角θは、照明光学系３６２の有効半径ｒと、照明光学系３６２の光軸に沿った方向における照明光学系３６２と波長可変部３４０との距離ｄと、に応じて決めるとよい。光源３６１から照射され照明光学系３６２の光軸に沿って進んだ光線が波長可変部３４０の入射面で反射して照明光学系３６２の有効範囲の境界を通過する光線（マージナル光線）になるように波長可変部３４０の入射面を傾けたときの傾斜角をαとすると、傾斜角αは、以下の式（１）で表される。
ｔａｎ（２α）＝ｒ／ｄ ・・・（１）
ｔａｎ（２α）＝ｒ／ｄ ・・・（１）
【0041】
例えば、θ＞６αとすると光源３６１に入射する光の低減の効果は十分に得られるが、波長可変部３４０の波長特性への影響が生じる可能性がある。また、θ＜αとすると波長可変部３４０の波長特性への影響の低減の効果は十分に得られるが、光源３６１に入射する光の低減が抑制される可能性がある。そこで、光源３６１に入射する光の低減と波長可変部３４０の波長特性への影響の低減とを両立するために、α≦θ≦６αとすることが望ましく、さらに、２α≦θ≦４αとすることがより望ましい。
【0042】
また、波長可変部３４０の波長特性におよぼす影響は、波長可変部３４０の入射面を傾ける方向によって異なる場合がある。図４（ｂ）は、波長可変部３４０に入射する光３１０の光束を示す図である。図１（ｃ）に示すように、波長可変部３４０の入射面を、波長可変部３４０の駆動軸（Ｘ軸）回り（ωＸ軸方向）に傾けた場合、波長可変部３４０に入射する光３１０の光束径は、Ｙ軸方向に長くなるが、Ｘ軸方向には変わらない。また、波長可変部３４０を透過する光の波長は、波長可変部３４０の駆動方向であるＸ軸方向に変化する。よって、波長可変部３４０の入射面を波長可変部３４０の駆動軸回りに傾けた場合、波長可変部３４０の波長特性への影響は抑制される。
【0043】
ここで、変形例として、波長可変部の入射面を波長可変部の駆動軸に垂直な軸回り（ωＹ軸方向）に傾けた場合の実施形態について説明する。図４（ｃ）は、変形例に係る照明部８０１を示す図である。照明部８０１は、光源８６１、照明光学系８６２、波長可変部８４０、及び駆動部８４１を有する。波長可変部８４０の入射面は、照明光学系８６２の光軸に垂直であり、波長可変部８４０の駆動軸に垂直な軸（Ｙ軸）回りの回転方向（ωＹ軸方向）に所定の傾斜角だけ傾けて配置されている。その他の構成は、図１（ｃ）の照明部３０１と同様である。
【0044】
図４（ｄ）は、波長可変部８４０に入射する光８１０の光束を示す図である。図３（ｃ）に示すように、波長可変部８４０の入射面を、波長可変部８４０の駆動軸に垂直な軸（Ｙ軸）回り（ωＹ軸方向）に傾けた場合、波長可変部８４０に入射する光８１０の光束径は、Ｙ軸方向には変わらないが、Ｘ軸方向には長くなる。また、波長可変部８４０を透過する光の波長は、波長可変部８４０の駆動方向であるＸ軸方向に変化する。よって、波長可変部８４０の入射面を波長可変部８４０の駆動軸に垂直な軸回りに傾けた場合、波長可変部８４０の波長特性は、図４（ｂ）の場合と比較してより大きく変わる。つまり、波長可変部の波長特性におよぼす影響の観点から、波長可変部の入射面は、波長可変部の駆動軸回りに傾けることが望ましい。
【0045】
また、波長可変部は、透過させる光の波長の範囲を広くするため、駆動方向に長い形状を有する。照明部８０１のように、波長可変部８４０の入射面をＹ軸回りに傾けた場合、Ｚ軸方向により多くのスペースが必要になり、傾ける傾斜角の大きさによっては照明光学系８６２と干渉する可能性がある。つまり、省スペースの観点からも、波長可変部の入射面は、波長可変部の駆動軸回りに傾けることが望ましい。
【0046】
なお、本実施形態において、波長可変部３４０は入射する光の集光する位置に配置されるものとして説明したが、波長可変部３４０は入射する光の集光する位置から離間した位置に配置してもよい。また、波長可変部３４０に入射する光は、波長可変部３４０の入射面に対して平行に入射する平行光としてもよい。
【0047】
また、本実施形態において、波長可変部３４０の波長可変素子は直線方向に変化する波長特性を有していたが、これに限られない。例えば、波長可変部３４０は円周方向に波長特性が変化する円盤状の波長可変素子を回転させる方法を用いてもよい。その場合、円周方向を駆動方向とみなすことができる。また、波長可変部３４０は光が入射する位置に応じて線形に変化する波長特性を有していてもよいし、非線形に変化する波長特性を有していてもよい。さらに、波長可変部３４０は、複数の波長可変部（波長可変素子）から構成されてもよい。
【0048】
以上、本実施形態に係る照明装置によれば、波長可変部が照明光学系の光軸に垂直な平面に対して傾いて配置されるので、波長可変部で反射された反射光が光源に入射することを抑制するので、光源の性能や耐久性の劣化を抑制することができる。
【0049】
＜第２実施形態＞
次に、本実施形態に係る照明装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図５は、本実施形態に係る照明部４０１を示す図である。照明部４０１は、第１実施形態に係る照明部３０１に相当しており、照明部３０１とは波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの２つの波長可変部が構成されている点で異なっている。
次に、本実施形態に係る照明装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図５は、本実施形態に係る照明部４０１を示す図である。照明部４０１は、第１実施形態に係る照明部３０１に相当しており、照明部３０１とは波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの２つの波長可変部が構成されている点で異なっている。
【0050】
図５（ａ）は、本実施形態に係る照明部４０１の構成を示している。光源４６１から照射された光は、照明光学系４６２ａ（光学系）を介して波長可変部４４０ａに導かれる。波長可変部４４０ａを透過した光は、照明光学系４６２ｂ（第２光学系）を介して波長可変部４４０ｂ（第２波長可変部）へ導かれる。また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂはそれぞれ、駆動部４４１ａ及び４４１ｂによって、照明光学系４６２ａ及び４６２ｂの光軸方向に垂直な方向（図５（ａ）の例では、Ｘ軸方向）に駆動（移動）される。ここで、駆動部４４１ａ及び４４１ｂの駆動方向は同じ方向（Ｘ軸方向）になっているが、これに限られない。例えば、駆動部４４１ａの駆動方向をＸ軸方向、駆動部４４１ｂの駆動方向をＹ軸方向としてもよい。つまり、駆動部４４１ａ及び４４１ｂの駆動方向を、照明光学系４６２ａ及び４６２ｂの光軸方向に垂直な方向でそれぞれ異なる方向としてもよい。
【0051】
波長可変部４４０ａとして長波長パスフィルタを用い、波長可変部４４０ｂとして短波長パスフィルタを用いることで、照明部４０１においては、任意の中心波長、任意の波長幅を持つ光を照明することが可能となる。また、波長可変部４４０ａとして、所定の波長の光よりも長い波長の光を透過させる長波長パスフィルタを用いることにより、照明光学系４６２ｂ及び波長可変部４４０ｂに入射する短波長光を低減することができる。特に、波長可変部４４０ａとして、１０～３８０ｎｍの範囲にある波長の光よりも長い波長の光を透過させる長波長パスフィルタを用いることにより、紫外光を低減することができる。これにより、照明光学系４６２ｂ及び波長可変部４４０ｂの性能や耐久性の劣化を抑制することができる。
【0052】
波長可変部４４０ａ及び４４０ｂは、それぞれ照明光学系４６２ａ及び４６２ｂの集光位置に配置されている。また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂは、それぞれ波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの入射面が、照明光学系４６２ａ及び４６２ｂの光軸に垂直な平面に対して、同じ方向に傾くように配置されている。また、図５の例では、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂのそれぞれは、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの入射面が光軸に垂直なＸ軸回りの回転方向（ωＸ軸方向）に所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。つまり、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂのそれぞれは、駆動部４４１ａ及び駆動部４４１ｂの駆動軸回りに所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。
【0053】
ここで、波長可変部４４０ａの入射面を照明光学系４６２ａの光軸に垂直な平面に対して傾ける傾斜角をθ１と定義する。また、波長可変部４４０ｂの入射面（第２入射面）を照明光学系４６２ｂの光軸（第２光軸）に垂直な平面（第２平面）に対して傾ける傾斜角をθ２と定義する。また、傾斜角θ１は照明光学系４６２ａの光軸と、波長可変部４４０ａの入射面の垂線とがなす角度とすることができる。また、傾斜角θ２は照明光学系４６２ｂの光軸と、波長可変部４４０ｂの入射面の垂線とがなす角度とすることができる。
【0054】
傾斜角θ１及びθ２を大きくすれば、反射光が光源４６１に入射することを低減できる効果が得られるが、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの波長特性に影響をおよぼすことがある。そのため、傾斜角θ１は、照明光学系４６２ａの有効半径ｒ１と、照明光学系４６２ａの光軸に沿った方向における照明光学系４６２ａと波長可変部４４０ａと距離ｄ１と、に応じて決めるとよい。また、傾斜角θ２は、照明光学系４６２ｂの有効半径ｒ２と、照明光学系４６２ｂの光軸（第２光軸）に沿った方向における照明光学系４６２ｂと波長可変部４４０ｂとの距離ｄ２（第２距離）に応じて決めるとよい。
【0055】
光源４６１から照射され照明光学系４６２ａの光軸に沿って進んだ光線が波長可変部４４０ａの入射面で反射して照明光学系４６２ａの有効範囲の境界を通過する光線になるように波長可変部４４０ａの入射面を傾けたときの傾斜角をα１とすると、傾斜角α１は、以下の式（２）で表される。
ｔａｎ（２α１）＝ｒ１／ｄ１ ・・・（２）
ｔａｎ（２α１）＝ｒ１／ｄ１ ・・・（２）
【0056】
例えば、θ１＞６α１とすると光源４６１に入射する光の低減の効果は十分に得られるが、波長可変部４４０ａの波長特性への影響が生じる可能性がある。また、θ１＜α１とすると波長可変部４４０ａの波長特性への影響の低減の効果は十分に得られるが、光源４６１に入射する光の低減が抑制される可能性がある。そこで、光源４６１に入射する光の低減と波長可変部４４０ａの波長特性への影響の低減とを両立するために、α１≦θ１≦６α１とすることが望ましく、さらに、２α１≦θ１≦４α１とすることがより望ましい。
【0057】
同様に、光源４６１から波長可変部４４０ａを介して照射され照明光学系４６２ｂの光軸に沿って進んだ光線が波長可変部４４０ｂの入射面で反射して照明光学系４６２ｂの有効範囲の境界を通過する光線になるように波長可変部４４０ｂの入射面を傾けたときの傾斜角をα２とすると、傾斜角α２は、以下の式（３）で表される。
ｔａｎ（２α２）＝ｒ２／ｄ２ ・・・（３）
ｔａｎ（２α２）＝ｒ２／ｄ２ ・・・（３）
【0058】
例えば、θ２＞６α２とすると光源４６１及び波長可変部４４０ａに入射する光の低減の効果は十分に得られるが、波長可変部４４０ｂの波長特性への影響が生じる可能性がある。また、θ２＜α２とすると波長可変部４４０ｂの波長特性への影響の低減の効果は十分に得られるが、光源４６１及び波長可変部４４０ａに入射する光の低減が抑制される可能性がある。そこで、光源４６１及び波長可変部４４０ａに入射する光の低減と波長可変部４４０ｂの波長特性への影響の低減とを両立するために、α２≦θ２≦６α２とすることが望ましく、さらに、２α２≦θ２≦４α２とすることがより望ましい。
【0059】
また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂは、それぞれの波長特性がＸ軸方向において同じになるように配置される。つまり、図５（ａ）において、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの波長特性が、＋Ｘ軸方向が長波長側、－Ｘ軸方向が短波長になるように、波長可変部４４０ａ及び波長可変部４４０ｂが配置されている。
【0060】
図５（ｂ）に示すように、光源４６１から照射される光のうち、異なる角度で照射され、照明光学系４６２ａによって波長可変部４４０ａに導かれる光をそれぞれ、光４２１ａ、４２２ａ、及び４２３ａとし、光４２１ａ、４２２ａ、及び４２３ａが波長可変部４４０ａを透過し、照明光学系４６２ｂを介して波長可変部４４０ｂに導かれた光をそれぞれ、光４２１ｂ、４２２ｂ、及び４２３ｂとする。また、図５（ｃ）に示すように、波長可変部４４０ａに導かれた光４１０ａのうち、波長可変部４４０ａの短波長側の位置に導かれる光を光４１１ａ、長波長側の位置に導光される光を光４１３ａ、その中間の波長特性を有する位置に導かれる光を光４１２ａとする。また、波長可変部４４０ｂに導かれた光４１０ｂのうち、波長可変部４４０ｂの長波長側の位置に導かれる光を光４１１ｂ、短波長側の位置に導光される光を光４１３ｂ、その中間の波長特性を有する位置に導かれる光を光４１２ｂとする。
【0061】
ここで、本実施形態の変形例について説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る照明部７０１を示す図である。図６に示されるように、波長可変部７４０ａ及び７４０ｂは、ωＸ軸方向において逆の方向に傾けて配置されている。また、図５に示される照明部４０１と比較して、波長可変部７４０ａは波長可変部４４０ａとωＸ軸方向において同じ方向に傾けて配置されている。また、照明部４０１と比較して、波長可変部７４０ｂは波長可変部４４０ｂとωＸ軸方向において逆の方向に傾けて配置されている。
【0062】
また、図７は、本実施形態の第２変形例に係る照明部６０１を説明するための図である。図７に示されるように、波長可変部７４０ａ及び波長可変部７４０ｂは、波長可変部７４０ａ及び波長可変部７４０ｂの波長特性がＸ軸方向において逆になるように配置されている。つまり、波長可変部７４０ａは、波長特性が＋Ｘ軸方向が長波長側、－Ｘ軸方向が短波長になるように配置されている。一方、波長可変部７４０ｂは、波長特性が＋Ｘ軸方向が短波長側、－Ｘ軸方向が長波長になるように配置されている。また、図５に示される照明部４０１と比較して、波長可変部６４０ａは波長可変部４４０ａと波長特性がＸ軸方向において同じになるように配置されている。また、照明部４０１と比較して、波長可変部６４０ｂは波長可変部４４０ｂと波長特性がＸ軸方向において逆になるように配置されている。
【0063】
次に、図８及び図９を用いて、照明部４０１を用いた場合と照明部７０１を用いた場合の違いについて説明する。図８は、照明部４０１に関する波長特性を示す図である。図８（ａ）は波長可変部４４０ａを透過した光の波長特性、図８（ｂ）は波長可変部４４０ｂを透過した光の波長特性を示している。また、図８（ｃ）は、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂを透過した光の波長特性を示している。図８（ａ）において、波長特性４８１ａ、４８２ａ、及び４８３ａはそれぞれ、図５（ｂ）における光４２１ａ、４２２ａ、及び４２３ａが波長可変部４４０ａを透過したときの波長特性である。また、図８（ｂ）において、波長特性４８１ｂ、４８２ｂ、及び４８３ｂはそれぞれ、図５（ｂ）における光４２１ｂ、４２２ｂ、及び４２３ｂが波長可変部４４０ｂを透過したときの波長特性である。
【0064】
一般に、波長可変素子へ入射する光の角度が大きくなるほど、波長特性のグラフは短波長側に移動する。図５（ｂ）において光４２３ａは、光４２１ａより大きい角度で波長可変部４４０ａに入射するため、図８（ａ）において波長特性４８３ａのグラフは波長特性４８１ａのグラフよりも短波長側に移動することとなる。また、同様の理由で、図８（ｂ）において波長特性４８１ｂのグラフは波長特性４８３ｂのグラフよりも短波長側に移動する。図８（ｃ）において、波長特性４８１、４８２、及び４８３はそれぞれ、波長特性４８１ａ及び４８１ｂの積、波長特性４８２ａ及び４８２ｂの積、並びに波長特性４８３ａ及び４８３ｂの積である。また、照明部４０１により照明される光の波長特性は、波長特性４８１、４８２、及び４８３の和になるため、図８（ｄ）に示される波長特性４８０のようになる。
【0065】
また、図９は、照明部７０１に関する波長特性を示す図である。図９（ａ）は波長可変部７４０ａを透過した光の波長特性、図９（ｂ）は波長可変部７４０ｂを透過した光の波長特性を示している。また、図９（ｃ）は、波長可変部７４０ａ及び７４０ｂを透過した光の波長特性を示している。図９（ａ）において、波長特性７８１ａ、７８２ａ、及び７８３ａはそれぞれ、図６（ｂ）における光７２１ａ、７２２ａ、及び７２３ａが波長可変部７４０ａを透過したときの波長特性である。また、図９（ｂ）において、波長特性７８１ｂ、７８２ｂ、及び７８３ｂはそれぞれ、図６（ｂ）における光７２１ｂ、７２２ｂ、及び７２３ｂが波長可変部７４０ｂを透過したときの波長特性である。
【0066】
波長可変部７４０ｂは、波長可変部４４０ｂとは逆の方向に傾けて配置されるため、照明部７０１では、図９（ｂ）において波長特性７８３ｂのグラフが短波長側へ異動している。そのため、図９（ｃ）における波長特性７８１、７８２、及び７８３は、図８（ｃ）における波長特性４８１、４８２、及び４８３と異なる波長特性となる。波長特性７８１、７８２、及び７８３は波長幅が一定で中心波長が変化しているのに対し、波長特性４８１、４８２、及び４８３は中心波長が一定で波長幅が変化している。そのため、波長特性７８１、７８２、及び７８３は、波長特性４８１、４８２、及び４８３と比較して、中心付近の光量が少なくなる。その結果、照明部７０１により照明される光の波長特性は、図９（ｄ）に示される波長特性７８０のようになる。このことから、図８（ｄ）に示される波長特性４８０の方が図９（ｄ）で示される波長特性７８０よりも急峻な波長特性になることがわかる。よって、照明部４０１により照明される光は、照明部７０１より照明される光よりも、光の波長特性の点で有利である。
【0067】
また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂが傾いて配置されることにより、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂを透過する光の光路長は、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂの厚さと傾斜角に応じて変化する。照明部４０１において、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂは、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂが傾いて配置されることによって生じる光４２１ｂと光４２３ｂとの間の光路長差が小さくなる方向に傾いて配置されている。一方、照明部７０１において、波長可変部７４０ａ及び７４０ｂは、波長可変部７４０ａ及び７４０ｂが傾いて配置されることによって生じる光７２１ｂと光７２３ｂとの間の光路長差が大きくなる方向に傾いて配置されている。このことから、照明部４０１は、光７２１ｂと光７２３ｂとの間の光路長差と比較して、光４２１ｂと光４２３ｂとの間の光路長差を小さくすることができることがわかる。よって、照明部４０１により照明される光は、照明部７０１より照明される光よりも、光の品質の点で有利である。ただし、光４２１ｂと光４２３ｂとの間の光路長差が同じになるように波長可変部４４０ａ及び４４０ｂが配置されていることが望ましいが、これに限られない。波長可変部４４０ａ及び４４０ｂが異なる傾斜角で傾けて配置されてもよいし、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂがωＸ軸方向に異なる方向に傾けて配置されてもよい。
【0068】
次に、図１０及び図１１を用いて、照明部４０１を用いた場合と照明部６０１を用いた場合の違いについて説明する。図１０は、照明部４０１に関する波長特性を示す図である。図１０（ａ）は波長可変部４４０ａを透過した光の波長特性、図１０（ｂ）は波長可変部４４０ｂを透過した光の波長特性を示している。また、図１０（ｃ）は、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂを透過した光の波長特性を示している。図１０（ａ）において、波長特性４９１ａ、４９２ａ、及び４９３ａはそれぞれ、図５（ｃ）における光４１１ａ、４１２ａ、及び４１３ａが波長可変部４４０ａを透過したときの波長特性である。また、図１０（ｂ）において、波長特性４９１ｂ、４９２ｂ、及び４９３ｂはそれぞれ、図５（ｃ）における光４１１ｂ、４１２ｂ、及び４１３ｂが波長可変部４４０ｂを透過したときの波長特性である。図１０（ｃ）において、波長特性４９１、４９２、及び４９３はそれぞれ、波長特性４９１ａ及び４９１ｂの積、波長特性４９２ａ及び４９２ｂの積、並びに波長特性４９３ａ及び４９３ｂの積である。また、照明部４０１により照明される光の波長特性は、波長特性４９１、４９２、及び４９３の和になるため、図１０（ｄ）に示される波長特性４９０のようになる。
【0069】
また、図１１は、照明部６１０に関する波長特性を示す図である。図１１（ａ）は波長可変部６４０ａを透過した光の波長特性、図１１（ｂ）は波長可変部６４０ｂを透過した光の波長特性を示している。また、図１１（ｃ）は、波長可変部６４０ａ及び６４０ｂを透過した光の波長特性を示している。図１１（ａ）において、波長特性６８１ａ、６８２ａ及び６８３ａはそれぞれ、図７（ｂ）における光６２１ａ、６２２ａ、及び６２３ａが波長可変部６４０ａを透過したときの波長特性である。また、図１１（ｂ）において、波長特性６８１ｂ、６８２ｂ、及び６８３ｂはそれぞれ、図７（ｂ）における光６２１ｂ、６２２ｂ、及び６２３ｂが波長可変部６４０ｂを透過したときの波長特性である。
【0070】
波長可変部６４０ｂは、波長可変部４４０ｂと比較して、波長特性がＸ軸方向において逆になるように配置されるため、図１１（ｂ）において、波長特性６９３ｂが長波長側の特性を有し、波長特性６９１ｂが短波長側の特性を有する。そのため、図１１（ｃ）における波長特性６９１、６９２、及び６９３は、図１０（ｃ）における波長特性４９１、４９２、及び４９３と異なる波長特性となる。波長特性６９１、６９２、及び６９３は波長幅が一定で中心波長が変化しているのに対し、波長特性４９１、４９２、及び４９３は中心波長が一定で波長幅が変化している。そのため、波長特性６９１、６９２、及び６９３は、波長特性４９１、４９２、及び４９３と比較して、中心付近の光量が少なくなる。その結果、照明部６０１により照明される光の波長特性は、図１１（ｄ）に示される波長特性６９０のようになる。このことから、図１０（ｄ）に示される波長特性４９０の方が図１１（ｄ）で示される波長特性６９０よりも急峻な波長特性になることがわかる。よって、照明部４０１により照明される光は、照明部６０１により照明される光よりも、波長特性の点で有利である。
【0071】
また、図５（ｃ）において、光４１１ｂが波長可変部４４０ｂの長波長側の位置に、光４１３ｂが短波長側の位置に導かれるよう、波長可変部４４０ｂが配置されている形態について説明したが、これに限られない。例えば、光４１１ｂが波長可変部４４０ｂの短波長側の位置に、光４１３ｂが長波長側の位置に導かれるよう波長可変部４４０ｂが配置されていてもよい。また、照明光学系４６２ｂがオプティカルロッド、又はファイバを含み、光４１１ｂ、４１２ｂ、及び４１３ｂが混ぜ合わされた状態で波長可変部４４０ｂに導かれるようにしてもよい。
【0072】
また、波長可変部４４０ａとして長波長パスフィルタを用い、波長可変部４４０ｂとして短波長パスフィルタを用いる形態について説明したが、これに限られない。波長可変部４４０ａとして短波長パスフィルタを用い、波長可変部４４０ｂとして長波長パスフィルタを用いてもよい。また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂうちの少なくとも１つにバンドパスフィルタを用いてもよい。また、波長可変部４４０ａ及び４４０ｂのそれぞれは、複数の波長可変部（波長可変素子）から構成されてもよい。
【0073】
以上、本実施形態に係る照明装置によれば、波長可変部が照明光学系の光軸に垂直な平面に対して傾いて配置されるので、波長可変部で反射された反射光が光源に入射することを抑制するので、光源の性能や耐久性の劣化を抑制することができる。また、複数の波長可変部を構成することにより、光源だけでなく照明光学系や波長可変部の性能や耐久の劣化を抑制することができる。
【0074】
＜第３実施形態＞
次に、本実施形態に係る照明装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態、及び第２実施形態に従いうる。本実施形態に係る照明部５０１は、第１実施形態に係る照明部３０１、第２実施形態に係る照明部４０１に相当している。照明部５０１は、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの２つの波長可変部が構成されている点で照明部３０１とは異なっている。また、照明部５０１は、光源５６１と波長可変部５４０ａとの間に配置されている照明光学系５６２が、照明する光を異なる２つの位置で集光させる特性を有する点で照明部４０１とは異なっている。また、波長可変部５４０ａと波長可変部５４０ｂの間に照明光学系が配置されていない点で照明部４０１とは異なっている。
次に、本実施形態に係る照明装置について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態、及び第２実施形態に従いうる。本実施形態に係る照明部５０１は、第１実施形態に係る照明部３０１、第２実施形態に係る照明部４０１に相当している。照明部５０１は、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの２つの波長可変部が構成されている点で照明部３０１とは異なっている。また、照明部５０１は、光源５６１と波長可変部５４０ａとの間に配置されている照明光学系５６２が、照明する光を異なる２つの位置で集光させる特性を有する点で照明部４０１とは異なっている。また、波長可変部５４０ａと波長可変部５４０ｂの間に照明光学系が配置されていない点で照明部４０１とは異なっている。
【0075】
図１２は、本実施形態に係る照明部５０１を示す図である。照明部５０１は、光源５６１、照明光学系５６２、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂ、並びに駆動部５４１ａ及び５４１ｂを有する。
【0076】
光源５６１から照射された光は、照明光学系５６２（光学系）を介して波長可変部５４０ａ（第１波長可変部）に導かれる。また、波長可変部５４０ａから照射された光は、波長可変部５４０ｂ（第２波長可変部）に導かれる。照明光学系５６２は、例えば、シリンドリカルレンズを含むシリンドリカル光学系で構成され、照射する光を異なる２つの位置で集光させる特性を有している。図１２に示されるように、照明光学系５６２により照射された光は、第１集光位置においてＸＺ平面上の光が集光し、第２集光位置においてＹＺ平面上の光が集光する。つまり、照明光学系５６２により照射された光は、第１集光位置においてＹ軸方向に沿って光が集光し、第２集光位置においてＸ軸方向に沿って光が集光する。
【0077】
波長可変部５４０ａは第１集光位置に配置され、波長可変部５４０ｂは第２集光位置にそれぞれ配置されている。
【0078】
駆動部５４１ａ（第１移動部）及び駆動部５４１ｂ（第２移動部）のそれぞれは、波長可変部５４０ａ及び波長可変部５４０ｂを、照明光学系５６２の光軸方向に垂直であって、互いに異なる２つの方向に駆動する。駆動部５４１ａは波長可変部５４０ａをＸ軸方向（第１軸の方向）に駆動し、駆動部５４１ｂは波長可変部５４０ｂをＹ軸方向（第２軸の方向）に駆動する。つまり、第１集光位置及び第２集光位置のそれぞれで光が集光する方向に波長可変部５４０ａ及び波長可変部５４０ｂのそれぞれが駆動される。つまり、駆動部５４１ａは、照明光学系５６２からの光の光束径が波長可変部５４０ａの入射面において最も短くなる方向に波長可変部５４０ａを駆動させる。また、駆動部５４１ｂは、波長可変部５４０ａからの光の光束径が波長可変部５４０ｂの入射面において最も短くなる方向に波長可変部５４０ｂを駆動させる。これにより、波長可変部５４０ａ及び波長可変部５４０ｂを照射する光束の幅を、波長可変部５４０ａ及び波長可変部５４０ｂの波長が変化する方向に縮小することができ、波長特性の観点から有利となる。
【0079】
波長可変部５４０ａ及び５４０ｂは、それぞれ波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの入射面が、照明光学系５６２の光軸に垂直な平面に対して傾くように配置されている。また、図１２の例では、波長可変部５４０ａは、波長可変部５４０ａの入射面（第１入射面）が光軸に垂直なＸ軸回りの回転方向（ωＸ軸方向）に所定の傾斜角だけ傾くように配置され、波長可変部５４０ｂは、波長可変部５４０ｂの入射面（第２入射面）が光軸に垂直なＹ軸回りの回転方向（ωＹ軸方向）に所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。つまり、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂのそれぞれは、駆動部５４１ａ及び駆動部５４１ｂの駆動軸回りに所定の傾斜角だけ傾くように配置されている。
【0080】
ここで、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの入射面を傾ける傾斜角をそれぞれθ３及びθ４と定義する。また、傾斜角θ３及びθ４のそれぞれは照明光学系５６２の光軸と、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの入射面の垂線とがなす角度とすることができる。傾斜角θ３及びθ４を大きくすれば、反射光が光源５６１に入射することを低減できる効果が得られるが、波長可変部５４０ａ及び５４０ｂの波長特性に影響をおよぼすことがある。そのため、傾斜角θ３は、照明光学系５６２の有効半径ｒ３と、照明光学系５６２の光軸に沿った方向における照明光学系５６２と波長可変部５４０ａと距離ｄ３と、に応じて決めるとよい。また、傾斜角θ４は、照明光学系５６２の有効半径ｒ３と、照明光学系５６２の光軸に沿った方向における照明光学系５６２と波長可変部５４０ｂとの距離ｄ４と、に応じて決めるとよい。
【0081】
光源５６１から照射され照明光学系５６２の光軸に沿って進んだ光線が波長可変部５４０ａの入射面で反射して照明光学系５６２の有効範囲の境界を通過する光線になるように波長可変部５４０ａの入射面を傾けたときの傾斜角をα３とすると、傾斜角α３は、以下の式（４）で表される。
ｔａｎ（２α３）＝ｒ３／ｄ３ ・・・（４）
ｔａｎ（２α３）＝ｒ３／ｄ３ ・・・（４）
【0082】
例えば、θ３＞６α３とすると光源５６１に入射する光の低減の効果は十分に得られるが、波長可変部５４０ａの波長特性への影響が生じる可能性がある。また、θ３＜α３とすると波長可変部５４０ａの波長特性への影響の低減の効果は十分に得られるが、光源５６１に入射する光の低減が抑制される可能性がある。そこで、光源５６１に入射する光の低減と波長可変部５４０ａの波長特性への影響の低減とを両立するために、α３≦θ３≦６α３とすることが望ましく、さらに、２α３≦θ３≦４α３とすることがより望ましい。
【0083】
同様に、光源５６１から波長可変部５４０ａを介して照射され照明光学系５６２の光軸に沿って進んだ光線が波長可変部５４０ｂの入射面で反射して照明光学系５６２の有効範囲の境界を通過する光線になるように波長可変部５４０ｂの入射面を傾けたときの傾斜角をα４とすると、傾斜角α４は、以下の式（５）で表される。
ｔａｎ（２α４）＝ｒ３／ｄ４ ・・・（５）
ｔａｎ（２α４）＝ｒ３／ｄ４ ・・・（５）
【0084】
例えば、θ４＞６α４とすると光源５６１及び波長可変部５４０ａに入射する光の低減の効果は十分に得られるが、波長可変部５４０ｂの波長特性への影響が生じる可能性がある。また、θ４＜α４とすると波長可変部５４０ｂの波長特性への影響の低減の効果は十分に得られるが、光源５６１及び波長可変部５４０ａに入射する光の低減が抑制される可能性がある。そこで、光源５６１及び波長可変部５４０ａに入射する光の低減と波長可変部５４０ｂの波長特性への影響の低減とを両立するために、α４≦θ４≦６α４とすることが望ましく、さらに、２α４≦θ４≦３α４とすることがより望ましい。
【0085】
また、本実施形態では、照明光学系５６２は、シリンドリカルレンズを含むシリンドリカル光学系で構成されるものと説明したが、これに限られない。照明光学系５６２は、照射する光を異なる２つの位置で集光させる特性を有する光学系であれば、他の光学系で構成されてもよい。
【0086】
また、本実施形態では、波長可変部５４０ａは照明光学系５６２のＸＺ平面上の光が集光する第１集光位置に、波長可変部５４０ｂは照明光学系５６２のＹＺ平面上の光が集光する第２集光位置にそれぞれ配置したが、これに限定されない。波長可変部５４０ａ及び５４０ｂのそれぞれを、第１集光位置及び第２集光位置から離れた位置に配置してもよい。
【0087】
以上、本実施形態に係る照明装置によれば、波長可変部が照明光学系の光軸に垂直な平面に対して傾いて配置されるので、波長可変部で反射された反射光が光源に入射することを抑制するので、光源の性能や耐久性の劣化を抑制することができる。また、複数の波長可変部を構成することにより、光源だけでなく照明光学系や波長可変部の性能や耐久の劣化を抑制することができる。また、複数の波長可変部の間に照明光学系を配置する必要がないので、省スペースの観点から有利である。
【0088】
＜第４実施形態＞
本実施形態では、基板処理装置としての露光装置が計測装置（計測部）を有する形態について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至３実施形態に従いうる。図１３を参照して、本実施形態に係る露光装置を説明する。露光装置ＥＸＡは、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、基板７３にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置ＥＸＡは、レチクル（原版、マスク）３１を介して基板７３（ウエハ）を露光して、レチクル３１のパターンを基板７３に転写する露光処理（基板に対する処理）を行う。
本実施形態では、基板処理装置としての露光装置が計測装置（計測部）を有する形態について説明する。ここで言及しない事項は、第１乃至３実施形態に従いうる。図１３を参照して、本実施形態に係る露光装置を説明する。露光装置ＥＸＡは、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、基板７３にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置ＥＸＡは、レチクル（原版、マスク）３１を介して基板７３（ウエハ）を露光して、レチクル３１のパターンを基板７３に転写する露光処理（基板に対する処理）を行う。
【0089】
ここで、レチクル３１は、回路パターンなどの所定のパターンが形成されたレチクル、原版、またはマスクであり、例えば、石英から構成される。レチクル３１は、後述の照明光学系９１により照明された光を透過する。また、基板７３は、レチクル３１のパターンが転写される被処理体であって、例えば、シリコンウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板、その他の被処理基板である。また、基板７３は、フォトレジストが塗布された状態で露光されることにより、パターンが転写される。
【0090】
また、ここでは、露光装置ＥＸＡとしてレチクル３１と基板７３とを走査方向に互いに同期して移動させつつレチクル３１に形成されたパターンを基板７３に露光する走査型露光装置（スキャナ）を使用する場合を例にして説明する。なお、本実施形態はレチクル３１を固定しレチクルパターンを基板７３に露光するタイプの露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【0091】
露光装置ＥＸＡは、光源部９０、照明光学系９１、レチクルステージＲＳ、投影光学系３２、基板ステージＷＳ、計測部５０、及び制御部１１００を有する。
【0092】
光源部９０は、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、及びＡｒＦエキシマレーザのうち少なくとも１つの光源を含む。また、波長が数ｎｍ～百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）の光源を含んでもよい。
【0093】
照明光学系９１は、光源部９０から射出される光を露光に最適な所定の形状を有するスリット光に成形し、レチクルステージＲＳに保持されたレチクル３１に照射して、レチクル３１上の所定の照明領域を照明する。照明光学系９１は、レチクル３１上の所定の照明領域を均一な照度分布の光で照明する。照明光学系９１は、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞りなどを含み、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順に配置することで構成される。
【0094】
レチクルステージＲＳは、レチクル３１を保持して移動する。レチクルステージＲＳは、例えば、投影光学系３２の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能及びθＺ方向に回転可能である。レチクルステージＲＳはリニアモ－タ等の駆動装置（不図示）により駆動され、駆動装置はＸ、Ｙ、θＺの３軸方向に駆動可能であり、後述の制御部１１００により制御される。なお、駆動装置は、３軸方向に駆動可能としたが、１軸方向から６軸方向のいずれかで駆動可能としてもよい。
【0095】
投影光学系３２は、レチクル３１を透過した光を基板ステージＷＳに保持された基板７３に照射して、レチクル３１に形成されたパターンの像を所定の投影倍率βで基板７３に投影する。このように、基板７３は投影光学系３２から照射される光により露光され、基板７３上にパターンが形成される。また、投影光学系３２は複数の光学素子で構成されており、所定の投影倍率βは例えば１／４、または１／５である。
【0096】
基板ステージＷＳについては、第１実施形態と共通の構成については説明を省略する。基板ステージＷＳには、基準マークを備えた基準プレート３９が設置されている。基準プレート３９の表面の高さは、基板ステージＷＳに保持された基板７３の表面と同じ高さになるように定められ、計測部５０は基準プレート３９の基準マークの位置も計測する。
【0097】
制御部１１００は、計測装置１００を含む露光装置ＥＸＡの各部を統括的に制御する。制御部１１００の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【0098】
計測部５０は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、本実施形態では、第１実施形態の照明部を有する計測装置が用いられる形態について説明するが、第２及び３実施形態のいずれかに記載の照明部を有する計測装置が用いられてもよい。
【0099】
【0100】
Ｓ１０１において、制御部１１００は、露光装置ＥＸＡに基板７３を搬入させる。Ｓ１０２において、制御部１１００は、形状計測装置（不図示）に、基板７３の表面（高さ）を検出して基板７３の全域の表面形状を計測する。
【0101】
Ｓ１０３において、制御部１１００は、キャリブレーションを行う。具体的には、基準プレート３９に設けられた基準マークの位置に基づいて、計測部５０の光軸上に基準マークが位置するように、制御部１１００は、基板ステージＷＳを駆動させる。次に、制御部１１００は、計測部５０の光軸に対する基準マークの位置ずれを計測し、かかる位置ずれに基づいて、基板ステージＷＳの座標系の原点が計測部５０の光軸と一致するように、基板ステージＷＳの座標系を再設定する。次に、計測部５０の光軸と投影光学系３２の光軸との位置関係に基づいて、基準マークが露光光の光軸上に位置するように、制御部１１００は、基板ステージＷＳを駆動させる。そして、制御部１１００は、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）計測系（不図示）に、投影光学系３２を介して、露光光の光軸に対する基準マークの位置ずれを計測させる。Ｓ１０４において、制御部１１００は、Ｓ１０３におけるキャリブレーションの結果に基づいて、計測部５０の光軸と投影光学系３２の光軸とのベースラインを決定する。
【0102】
ここで、Ｓ１０３において基準マークの位置ずれを計測するために、パターンの計測処理が行われる。制御部１１００は、計測部５０により基準マークに含まれるパターンを計測する。パターンの計測処理、例えば、所定の計測回数ごとや露光処理が行われる基板７３の所定の枚数ごとなどに行われてもよい。
【0103】
Ｓ１０５において、制御部１１００は、計測部５０に基板７３に設けられたパターン７２の位置を計測させる。Ｓ１０６において、制御部１１００は、グローバルアライメントを行う。具体的には、Ｓ１０５における計測結果に基づいて、制御部１１００は、基板７３のショット領域の配列に関して、シフト、マグニフィケーション（倍率）、ローテーション（回転）を算出し、ショット領域の配列の規則性を求める。そして、ショット領域の配列の規則性及びベースラインから補正係数を求め、かかる補正係数に基づいて、レチクル３１（露光光）に対して基板７３を位置合わせ（アライメント）する。
【0104】
ここで、Ｓ１０５においてパターン７２の位置を計測するために、パターンの計測処理が行われる。制御部１１００は、計測部５０によりパターン７２を計測する。パターンの計測処理は、例えば、所定の計測回数ごとや露光処理が行われる基板７３の所定の枚数ごとなどに行われてもよい。
【0105】
Ｓ１０７において、制御部１１００は、レチクル３１と基板７３とを走査方向（Ｙ方向）に走査させるようにレチクルステージＲＳと基板ステージＷＳとを制御しながら、基板７３を露光する。この際、形状計測装置によって計測した基板７３の表面形状に基づいて、制御部１１００は、Ｚ方向及び傾き（チルト）方向に基板ステージＷＳを駆動させて、基板７３の表面を投影光学系３２の結像面に逐次合わせ込む。
【0106】
Ｓ１０８において、制御部１１００は、基板７３の露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了したかどうか（即ち、露光すべきショット領域のうち、未露光のショット領域が存在していないかどうか）を判定する。露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了していないと判定された場合には、制御部１１００は処理をＳ１０７に移行させる。つまり、露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了するまで、Ｓ１０７及びＳ１０８が繰り返される。一方、露光すべきショット領域の全てに対する露光が完了したと判定された場合には、制御部１１００は処理をＳ１０９に移行させる。Ｓ１０９において、制御部１１００は、露光装置ＥＸＡから基板７３を搬出させる。
【0107】
＜物品の製造方法＞
物品として、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）、カラーフィルター、又はハードディスク等の製造方法について説明する。かかる製造方法は、リソグラフィ装置（例えば、露光装置、インプリント装置、描画装置等）を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。該処理ステップは、該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
物品として、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）、カラーフィルター、又はハードディスク等の製造方法について説明する。かかる製造方法は、リソグラフィ装置（例えば、露光装置、インプリント装置、描画装置等）を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。該処理ステップは、該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【0108】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【0109】
また、基板処理装置の一例として、露光装置について説明したが、これらに限定されるものではない。基板処理装置の一例として、凹凸パターンを有するモールド（型、テンプレート）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であっても良い。また、基板処理装置の一例として、凹凸パターンがない平面部を有するモールド（平面テンプレート）を用いて基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置であってもよい。また、基板処理装置の一例として、荷電粒子光学系を介して荷電粒子線（電子線やイオンビームなど）で基板に描画を行って、基板にパターン形成を行う描画装置などの装置であっても良い。
【0110】
また、第１実施形態乃至第４実施形態は、単独で実施するだけでなく、第１実施形態乃至第４実施形態のいずれかの組合せで実施することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】