(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】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20240827BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 501
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022543848
(86)(22)【出願日】2020-08-18
(86)【国際出願番号】 JP2020031161
(87)【国際公開番号】W WO2022038683
(87)【国際公開日】2022-02-24
【審査請求日】2023-07-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 陽司
【審査官】今井 彰
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１２４８９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－５４２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０３１９０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／０９４７３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１２２０５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１７１８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ ７／２０－７／２４、９／００－９／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
配列面に配置された反射面を有する複数の空間光変調素子を有する空間光変調器を照明する露光照明光学系と、前記空間光変調器からの光を被露光基板に投影する投影光学系と、
第１検出光学系を有し、前記反射面からの光を検出する第１検出部と、
第２検出光学系を有し、前記反射面からの光を検出する検出部であって、前記第１検出部よりも検出視野が広い第２検出部と、
前記第１検出部と前記第２検出部と前記空間光変調器との位置関係を、前記空間光変調器が前記第１検出部と対向する第１位置関係と、前記空間光変調器が前記第２検出部と対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構と、
を備える、露光装置。
【請求項2】
請求項１に記載の露光装置において、前記位置変更機構は、前記位置関係を、前記第１位置関係、前記第２位置関係、及び前記空間光変調器が前記投影光学系に対向する第３位置関係のうちの一つにする、露光装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の露光装置において、前記第１検出部は、前記配列面の像を検出し、
前記第２検出部は、前記配列面の像を検出する、露光装置。
【請求項4】
請求項３に記載の露光装置において、前記第２検出部は、検出した前記像の光量である検出光量に基づいて、前記配列面の法線方向における前記空間光変調素子の前記反射面の位置情報、または前記空間光変調素子の前記反射面の前記配列面からの回転角度に関する位置情報を算出する演算部を備える、露光装置。
【請求項5】
請求項４に記載の露光装置において、前記第２検出部の前記演算部は、前記第１検出部による検出結果と、前記第２検出部によって検出された前記像の光量である前記検出光量とに基づいて、前記位置情報を算出する、露光装置。
【請求項6】
請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の露光装置において、前記露光照明光学系は、第１波長λ１の光で前記空間光変調器を照明し、
前記第１検出部は、前記第１波長λ１の１．５倍以上、かつ３．３倍以下の波長である第２波長λ２の光を用いて前記像の検出を行う、露光装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の露光装置において、前記第１検出光学系の前記空間光変調器側の開口数は、前記第２検出光学系の前記空間光変調器側の開口数よりも大きい、露光装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の露光装置において、前記第１検出部は、前記配列面の法線方向における前記反射面の位置情報を計測する位置計測部を有する、露光装置。
【請求項9】
請求項８に記載の露光装置において、前記位置計測部は、前記空間光変調素子の前記反射面で反射した光を参照光と干渉させる干渉顕微鏡ユニットを含む、露光装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の露光装置において、前記第２検出光学系の空間光変調器側の開口数ＮＡは、
複数の前記空間光変調素子の配置の周期をＰ、前記第２検出部が検出する光の波長をλ２とするとき、
λ２／（５×Ｐ） ＜ ＮＡ ＜ √２×λ２／（２×Ｐ）
を満足する、露光装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の露光装置において、前記第２検出光学系の前記空間光変調器側の検出視野の外径Ｄ[mm]と、前記第２検出光学系の空間光変調器側の開口数ＮＡとの積が、０．５以上である、露光装置。
【請求項12】
配列面に配置された反射面を有する複数の空間光変調素子を有する空間光変調器を照明することと、
前記空間光変調器からの光を被露光基板に投影することと、
第１検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、
前記第１検出部よりも検出視野が広い第２検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、
前記第１検出部と前記第２検出部と前記空間光変調器との位置関係を、前記空間光変調器が前記第１検出部と対向する第１位置関係にすることと、
前記位置関係を、前記空間光変調器が前記第２検出部と対向する第２位置関係にすることと、
を含む、露光方法。
【請求項13】
基板の表面上にレジストを形成すること、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光パターンを露光すること、
前記露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、
を含む、デバイス製造方法。
【請求項14】
基板の表面上にレジストを形成すること、
請求項１２に記載の露光方法を用いて露光パターンを露光すること、
前記露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、
を含む、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、本発明は、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
露光転写すべきパターンを形成する部材として、照射光の所定方向への反射率を可変とするデジタルミラーデバイス等の空間光変調器を用いる露光装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２８５９８８号明細書
【発明の概要】
【0004】
第１の態様によると、露光装置は、配列面に配置された反射面を有する複数の空間光変調素子を有する空間光変調器を照明する露光照明光学系と、前記空間光変調器からの光を被露光基板に投影する投影光学系と、第１検出光学系を有し、前記反射面からの光を検出する第１検出部と、第２検出光学系を有し、前記反射面からの光を検出する検出部であって、前記第１検出部よりも検出視野が広い第２検出部と、前記第１検出部と前記第２検出部と前記空間光変調器との位置関係を、前記空間光変調器が前記第１検出部と対向する第１位置関係と、前記空間光変調器が前記第２検出部と対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構と、を備える。
第２の態様によると、露光方法は、配列面に配置された反射面を有する複数の空間光変調素子を有する空間光変調器を照明することと、前記空間光変調器からの光を被露光基板に投影することと、第１検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、前記第１検出部よりも検出視野が広い第２検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、前記第１検出部と前記第２検出部と前記空間光変調器との位置関係を、前記空間光変調器が前記第１検出部と対向する第１位置関係にすることと、前記位置関係を、前記空間光変調器が前記第２検出部と対向する第２位置関係にすることと、を含む。
第３の態様によると、デバイス製造方法は、基板の表面上にレジストを形成すること、第１の態様または第５の態様の露光装置を用いて露光パターンを露光すること、前記露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、を含む。
第２の態様によると、露光方法は、配列面に配置された反射面を有する複数の空間光変調素子を有する空間光変調器を照明することと、前記空間光変調器からの光を被露光基板に投影することと、第１検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、前記第１検出部よりも検出視野が広い第２検出部を用いて前記反射面からの光を検出することと、前記第１検出部と前記第２検出部と前記空間光変調器との位置関係を、前記空間光変調器が前記第１検出部と対向する第１位置関係にすることと、前記位置関係を、前記空間光変調器が前記第２検出部と対向する第２位置関係にすることと、を含む。
第３の態様によると、デバイス製造方法は、基板の表面上にレジストを形成すること、第１の態様または第５の態様の露光装置を用いて露光パターンを露光すること、前記露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】第１実施形態の計測装置の構成を概略的に示す図。
【図2】空間光変調器の構成を概略的に示す図。
【図3】空間光変調素子に送信される指定位置と、空間光変調素子が実際に設定される実設定位置との関係の一例を示す図。
【図4】空間光変調器による正反射光の光量の変調の原理を概略的に説明する図。
【図5】空間光変調器による正反射光の光量と、空間光変調器内で交互に配置された２つの空間光変調素子群の間の反射面の高さの差との関係の一例を示す図。
【図6】別の構成の空間光変調器による正反射光の光量の変調の原理を概略的に説明する図。
【図7】第２実施形態の計測装置の構成を概略的に示す図。
【図8】第４実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図。
【図9】第５実施形態のデバイス製造方法を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【0006】
（第１実施形態の計測装置）
図１は、第１実施形態の計測装置１の構成を概略的に示す図である。第１実施形態の計測装置１は、空間光変調器２０の動作状態を計測するための装置であり、図１に一点鎖線で囲って示した検出部５を含んでいる。
図１は、第１実施形態の計測装置１の構成を概略的に示す図である。第１実施形態の計測装置１は、空間光変調器２０の動作状態を計測するための装置であり、図１に一点鎖線で囲って示した検出部５を含んでいる。
【0007】
図１および以下で参照する各図に矢印で示したＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向はそれぞれ直交する方向であるとともに、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれは各図において同一の方向を示している。以下では、各矢印の示す方向を、それぞれ＋Ｘ方向、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向の位置をＸ位置、Ｙ方向の位置をＹ位置、Ｚ方向の位置をＺ位置と呼ぶ。
【0008】
空間光変調器２０は、保持部２８により保持され、保持部２８はガイド部２９上を、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。従って、空間光変調器２０は、検出部５に対して、Ｘ方向およびＹ方向に相対的に移動可能に保持されている。保持部２８とガイド部２９とを合わせてまたは個々に、移動機構２７とも呼ぶ。
【0009】
図２は、計測装置１による計測の対象である空間光変調器２０の構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は空間光変調器２０を－Ｚ方向から見た図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡＡ切断線における空間光変調器２０のＸＺ断面を示している。
【0010】
空間光変調器２０の－Ｚ側の面には、それぞれの－Ｚ側の端部に反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２が配置されている。複数の空間光変調素子２２は、それぞれの反射面２２Ｒが、空間光変調器２０の－Ｚ側の端部の近傍の１つのＸＹ平面である配列面ＤＰと概ね一致するように配置されている。一例として、複数の空間光変調素子２２は、Ｘ方向、およびＹ方向に沿って配置されており、空間光変調素子２２のＸ方向の配置の周期はＰＸ、Ｙ方向の配置の周期はＰＹである。
【0011】
空間光変調素子２２のそれぞれは、弾性を有する不図示の保持部材を介して、空間光変調器２０の筐体２１に保持されている。筐体２１の、各空間光変調素子２２の＋Ｚ側に対向する部分には、対向電極２３がそれぞれ配置されている。変調制御部２４からそれぞれ対向電極２３に対して制御信号Ｓａとして所定の電圧が印加されると、各空間光変調素子２２はＺ方向に平行移動して、対向する対向電極２３に印加された制御信号Ｓａの電圧に応じたＺ位置に設定される。変調制御部２４は、外部から供給される制御信号Ｓ１に基づいて、各対向電極２３に制御信号Ｓａを送る。
【0012】
上述したように、配列面ＤＰはＸＹ平面の１つであるため、Ｚ方向は配列面ＤＰに対する法線方向である。
図２（ａ）に破線で示している第１領域Ａ１および第２領域Ａ２については、後述する。
図２（ａ）に破線で示している第１領域Ａ１および第２領域Ａ２については、後述する。
【0013】
図３は、制御信号Ｓ１および制御信号Ｓａにより指定された反射面２２ＲのＺ位置である指定位置（横軸）と、反射面２２Ｒが実際に設定されたＺ位置である実設定位置（縦軸）との関係である位置設定関係ＦＲの一例を示す図である。実設定位置は、配列面ＤＰからのＺ方向の相対位置であり、実設定位置が０[nm]であれば、反射面２２Ｒは配列面ＤＰと一致しているものとする。
【0014】
位置設定関係ＦＲは、空間光変調器２０を構成する各部材の製造誤差、熱膨張、および帯電等により、理想的な比例関係ＦＩからずれたものとなっている。１つの空間光変調器２０においても、配列面ＤＰ内での位置が異なる空間光変調素子２２においては、位置設定関係ＦＲが異なる場合がある。
【0015】
図１を参照して、計測装置１の検出部５の構成について説明する。検出部５は、検出光源１１、送光レンズ１２、照明開口絞り１３、分岐素子１４、対物レンズ１５、検出開口絞り１６、結像レンズ１７、撮像部１８、および制御部２５を含んでいる。
【0016】
このうち、送光レンズ１２、照明開口絞り１３、分岐素子１４、および対物レンズ１５は、空間光変調器２０を構成する空間光変調素子２２の配列面ＤＰに対して光を照射する照明系を構成している。
また、２点鎖線で囲った部分に含まれる対物レンズ１５、分岐素子１４、検出開口絞り１６、および結像レンズ１７は、配列面ＤＰの像を、固体撮像素子等の撮像部１８の撮像面１９に形成する検出光学系１０を構成している。
また、２点鎖線で囲った部分に含まれる対物レンズ１５、分岐素子１４、検出開口絞り１６、および結像レンズ１７は、配列面ＤＰの像を、固体撮像素子等の撮像部１８の撮像面１９に形成する検出光学系１０を構成している。
【0017】
検出光源１１から射出された照明光ＩＬａは、送光レンズ１２により略平行化され、照明開口絞り１３によりその径が制限されて、照明光ＩＬｂとなる。そして、照明光ＩＬｂは、ビームスプリッタ等の分岐素子１４に入射し、分岐素子１４の分岐面１４ｓで反射された後、対物レンズ１５により集光される。そして、照明開口絞り１３の開口径に応じた開口数（照明ＮＡ）を有する照明光束として、空間光変調器２０の配列面ＤＰに照射される。
【0018】
照明光ＩＬｂは、配列面ＤＰの近傍に配置されている複数の反射面２２Ｒ（図２参照）により反射され、その一部は検出光ＤＬａとなって対物レンズ１５に入射する。検出光ＤＬａは、その後、分岐素子１４に入射し、分岐素子１４の分岐面１４ｓを透過して、検出開口絞り１６によりその径が制限されて、検出光ＤＬｂとなる。
【0019】
検出光ＤＬｂは、結像レンズ１７により集光されて、撮像部１８の撮像面１９に入射し、撮像面１９に配列面ＤＰの像を形成する。配列面ＤＰの像は、撮像部１８により検出され、すなわち光電変換されて電気信号に変換され、像信号Ｓ２として制御部２５に送信される。
撮像部１８を構成する撮像画素により検出された配列面ＤＰの像の各部の光量を、以下では「検出光量」とも呼ぶ。
撮像部１８を構成する撮像画素により検出された配列面ＤＰの像の各部の光量を、以下では「検出光量」とも呼ぶ。
【0020】
検出光源１１は、一例として半導体レーザーであっても良く、発光波長域が比較的狭いＬＥＤであっても良い。送光レンズ１２、対物レンズ１５は、および結像レンズ１７は、図示した枚数（２枚）のレンズを含む構成に限られるものではなく、任意の枚数のレンズを含むものであっても良く、また、いずれも反射光学系を含むものであっても良い。分岐素子１４は、上述のビームスプリッタに限られるものではなく、平板ガラス等から成るハーフミラーであっても良い。
【0021】
制御部２５は、空間光変調器２０に制御信号Ｓ１を送り、計測に際して空間光変調器２０の各空間光変調素子２２がそれぞれ所定のＺ位置に設定されるように制御する。制御部２５は、像信号Ｓ２に基づいて空間光変調器２０の位置情報を算出する。従って、制御部２５を、演算部であるということもできる。
【0022】
以下、図４および図５を参照して、像信号Ｓ２に基づく空間光変調器２０の計測の原理について説明する。
図４は、空間光変調器２０による正反射光ＤＬａ０の光量の変調の原理を概略的に説明する図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２（ａ）に示した空間光変調器２０の、第１領域Ａ１に配置されている複数の空間光変調素子２２の動作状態のそれぞれの一例を、－Ｚ方向から見た図である。なお、第１領域Ａ１とは、空間光変調器２０の配列面ＤＰ上の任意の領域であって良い。また、第１領域Ａ１に含まれる空間光変調素子２２の数は、図２および図４に示した４×４個に限られるものではなく、他の任意の個数であっても良い。
図４は、空間光変調器２０による正反射光ＤＬａ０の光量の変調の原理を概略的に説明する図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２（ａ）に示した空間光変調器２０の、第１領域Ａ１に配置されている複数の空間光変調素子２２の動作状態のそれぞれの一例を、－Ｚ方向から見た図である。なお、第１領域Ａ１とは、空間光変調器２０の配列面ＤＰ上の任意の領域であって良い。また、第１領域Ａ１に含まれる空間光変調素子２２の数は、図２および図４に示した４×４個に限られるものではなく、他の任意の個数であっても良い。
【0023】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した動作状態の第１領域Ａ１の空間光変調素子２２と図１に示した対物レンズ１５とを＋Ｙ方向から見た断面図である。図４（ｃ）においては、図面の煩雑化を避けるために、空間光変調器２０に－Ｚ方向から照射される照明光ＩＬｂ（図１参照）の図示を省略している。
【0024】
図４（ａ）から図４（ｃ）においては、空間光変調素子２２のうち、反射面２２Ｒが配列面ＤＰに概ね一致して配置されている素子を第１群の空間光変調素子２２ａと呼ぶ。そして、空間光変調素子２２のうち、反射面２２Ｒが配列面ＤＰから＋Ｚ方向に離れて配置されている素子を第２群の空間光変調素子２２ｂと呼ぶ。
【0025】
第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒには２２Ｒａの符号を付し、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒには２２Ｒｂの符号を付している。また、第１群の空間光変調素子２２ａには左上から右下に延びる斜線を、第２群の空間光変調素子２２ｂには左下から右上に延びる斜線を、それぞれ付して区別している。
【0026】
第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａは、制御部２５からの制御信号Ｓ１および変調制御部２４からの制御信号Ｓａにより、指定位置が０（配列面ＤＰ上）となるように設定されている。他方の第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂは、制御部２５からの制御信号Ｓ１および変調制御部２４からの制御信号Ｓａにより、指定位置が配列面ＤＰから＋Ｚ方向に指定位置差Ｈ１ｄだけ離れた位置となるように設定されている。
【0027】
なお、第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａ、および第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂの実設定値は、それぞれの指定位置に近いが、上述したように、必ずしも一致しているわけではない。
第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａ、および第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂの実設定値のＺ位置の差を、位置差Ｈ１と呼ぶ。位置差Ｈ１についても、上述した指定位置差Ｈ１ｄとは必ずしも一致しているわけではない。
なお、図３（ｃ）においては、位置差Ｈ１と上述した指定位置差Ｈ１ｄとは、その長さの違いが図面のスケールに比べて僅かであるため、同じ部分の長さを表わすものとしている。
第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａ、および第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂの実設定値のＺ位置の差を、位置差Ｈ１と呼ぶ。位置差Ｈ１についても、上述した指定位置差Ｈ１ｄとは必ずしも一致しているわけではない。
なお、図３（ｃ）においては、位置差Ｈ１と上述した指定位置差Ｈ１ｄとは、その長さの違いが図面のスケールに比べて僅かであるため、同じ部分の長さを表わすものとしている。
【0028】
図４（ａ）から図４（ｃ）においては、制御部２５からの制御信号Ｓ１に基づいて、相互にＺ方向の配置の位置差Ｈ１を有する複数の第１群の空間光変調素子２２ａと複数の第２群の空間光変調素子２２ｂとが、交互に配置されている。ここで、「交互に配置」とは、ＸＹ面内で所定の方向に沿って配置される複数の空間光変調素子２２において、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとが、互い違いに配置されていることをいう。
【0029】
図４（ａ）は、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとが、Ｘ方向およびＹ方向の２つの方向に沿って交互に配置、換言すれば市松格子状（チェッカーフラッグ模様状）に配置された動作状態を示している。
図４（ｂ）は、Ｘ方向に沿っては、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとが交互に配置され、Ｙ方向に沿っては第１群の空間光変調素子２２ａまたは第２群の空間光変調素子２２ｂのいずれか一方が連続して配置された動作状態を示している。
図４（ｂ）は、Ｘ方向に沿っては、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとが交互に配置され、Ｙ方向に沿っては第１群の空間光変調素子２２ａまたは第２群の空間光変調素子２２ｂのいずれか一方が連続して配置された動作状態を示している。
【0030】
各空間光変調素子２２の反射面２２Ｒに概ね－Ｚ方向から照明光ＩＬｂ（図１参照）が照射されると、それぞれの反射面２２Ｒａ、２２Ｒｂによる反射光には、各反射面２２ＲのＺ位置である実設定位置の差、すなわち位置差Ｈ１に応じた位相差が付加される。そして、この位相差と、反射面２２ＲのＸ方向の配置の周期ＰＸ、および反射面２２ＲのＹ方向の配置の周期ＰＹ（図１参照）に応じて、反射光は後述する正反射光と複数の回折光とに分離され、それぞれ異なる射出角度（回折角）を持って配列面ＤＰから射出される。
【0031】
上述したとおり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した動作状態の第１領域Ａ１の空間光変調素子２２からの反射光を示す図であるので、反射光は、正反射光ＤＬａ０と、Ｘ方向への＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍ等の回折光とに分離される。
正反射光ＤＬａ０は、配列面ＤＰに対して垂直な方向（－Ｚ方向）に射出される。＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍの回折角θについては、後述する。
正反射光ＤＬａ０は、配列面ＤＰに対して垂直な方向（－Ｚ方向）に射出される。＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍの回折角θについては、後述する。
【0032】
図４（ｄ）は、検出開口絞り１６における正反射光ＤＬａ０、＋１次回折光ＤＬａｐ、および－１次回折光ＤＬａｍ等の位置を示す図である。検出開口絞り１６には、その中心１６ｃを中心として、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２に相当する半径を有する開口部１６ｏが設けられており、開口部１６ｏよりも外側は、光を遮蔽する遮蔽部となっている。
図４（ｄ）に示した距離ＤＸ、ＤＹについては、後述する。
図４（ｄ）に示した距離ＤＸ、ＤＹについては、後述する。
【0033】
図４（ｄ）には、図４（ａ）に示した、Ｚ位置が異なる第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとが市松格子状に配置されている空間光変調素子２２から発生する回折光も、併せて示している。図４（ａ）に示した空間光変調素子２２からは、（Ｘ側次数，Ｙ側次数）がそれぞれ、（＋１次、＋１次）の回折光ＤＬａｐｐ、（＋１次、－１次）の回折光ＤＬａｐｍ、（－１次、＋１次）の回折光ＤＬａｍｐ、および（－１次、－１次）の回折光ＤＬａｍｍが発生する。また、正反射光ＤＬａ０も発生する。
【0034】
ただし、いずれの場合であっても、空間光変調器２０からの１次回折光（ＤＬａｐ、ＤＬａｍ、ＤＬａｐｐ、ＤＬａｐｍ、ＤＬａｍｐ、ＤＬａｍｍ）は、検出開口絞り１６により遮蔽されるため、撮像部１８に到達しない。
【0035】
一方、空間光変調器２０からの正反射光ＤＬａ０は、検出開口絞り１６の開口部１６ｏを通過し、結像レンズ１７を経て撮像部１８に至る。そして、撮像部１８の撮像面１９に配列面ＤＰの像を形成する。従って、配列面ＤＰ上の第１領域Ａ１等の各領域からの正反射光ＤＬａ０の光量が、撮像部１８に含まれる各撮像画素により、配列面ＤＰの各領域の像の光量である検出光量として検出される。
【0036】
配列面ＤＰに所定の波長の照明光が所定の光量（強度）で照射された際の正反射光ＤＬａ０の光量（強度）は、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとの実設定位置の差である位置差Ｈ１に応じて決まる。
【0037】
図５は、第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとの位置差Ｈ１（横軸）と空間光変調器２０による正反射光ＤＬａ０の強度（縦軸）との対応関係ＲＬ１、ＲＬ２を示す図である。
図５の、横軸のスケールは[nm]であり、縦軸のスケールは、位置差Ｈ１が０[nm]の場合の正反射光ＤＬａ０の強度（Intensity）が１となるように設定している。
図５の、横軸のスケールは[nm]であり、縦軸のスケールは、位置差Ｈ１が０[nm]の場合の正反射光ＤＬａ０の強度（Intensity）が１となるように設定している。
【0038】
実線で示した対応関係ＲＬ１は、一例として正反射光ＤＬａ０の波長が５４６[nm]である場合の対応関係を示し、破線で示した対応関係ＲＬ２は、他の一例として正反射光ＤＬａ０の波長が１９３[nm]である場合の対応関係を示している。
対応関係ＲＬ１は、正反射光ＤＬａ０の波長（５４６[nm]）をλとして、位置差Ｈ１に対して、概ね以下の式（１）で表される関係である。
ＲＬ１ ＝ ｛１＋ｃｏｓ（４π×Ｈ１／λ）｝／２ …（１）
対応関係ＲＬ２についても、対応関係ＲＬ１と同様である。
対応関係ＲＬ１は、正反射光ＤＬａ０の波長（５４６[nm]）をλとして、位置差Ｈ１に対して、概ね以下の式（１）で表される関係である。
ＲＬ１ ＝ ｛１＋ｃｏｓ（４π×Ｈ１／λ）｝／２ …（１）
対応関係ＲＬ２についても、対応関係ＲＬ１と同様である。
【0039】
正反射光ＤＬａ０の強度は、位置差Ｈ１が０[nm]から各波長の１／４までの範囲において、位置差Ｈ１の増加に伴って単調に減少する。従って、正反射光ＤＬａ０の強度、すなわち第１領域Ａ１等の領域の像の検出光量から、対応関係ＲＬ１（ＲＬ２）に基づいて、第１領域Ａ１等の領域内の第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとの位置差Ｈ１を算出することができる。
【0040】
制御部２５は、撮像部１８が検出した像信号Ｓ２と、上述した対応関係ＲＬ１（または対応関係ＲＬ２）とに基づいて、空間光変調器２０の第１領域Ａ１等の領域内の第１群の空間光変調素子２２ａと第２群の空間光変調素子２２ｂとの位置差Ｈ１を算出する。制御部２５は、対応関係ＲＬ１を記憶しておく固体メモリーまたは磁気メモリー等の記憶部２５Ｍを備えている。位置差Ｈ１は、上述したように空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの配列面ＤＰの法線方向（Ｚ方向）における位置情報に対応している。
【0041】
制御部２５を含む検出部５は、上述した指定位置差Ｈ１ｄの値を異ならせつつ、上述した計測を複数回行い、算出された複数個の位置差Ｈ１と指定位置差Ｈ１ｄとに基づいて、所望の位置差Ｈ１を設定するための、指定位置差Ｈ１ｄを算出しても良い。
【0042】
位置差Ｈ１を一層高精度に算出するために、制御部２５は、空間光変調器２０の第１領域Ａ１等の領域における、位置差Ｈ１が０[nm]の動作状態の像の光量である参照光量にも基づいて、検出光量から空間光変調素子２２の位置差Ｈ１を算出しても良い。
【0043】
この参照光量の検出に際しては、制御部２５は、空間光変調器２０に制御信号Ｓ１を送り、各空間光変調素子２２が同一のＺ位置に設定されるように制御する。そして、上述した検出光量の検出と同様に、撮像部１８の撮像面１９に形成された空間光変調器２０の配列面ＤＰの像の光量分布を、参照光量として検出する。
【0044】
制御部２５は、一例として、空間光変調器２０の第１領域Ａ１等の領域での検出光量を、上述した参照光量で除した値に基づいて、空間光変調素子２２の位置差Ｈ１を算出しても良い。これにより、照明系（１２～１５）または検出光学系１０の透過率ムラ等に起因する検出光量の検出誤差を補正することができる。
【0045】
位置差Ｈ１をさらに高精度に算出するには、対応関係ＲＬ１、ＲＬ２において、位置差Ｈ１の変化量に対して強度が大きく変化する領域を用いると良い。この領域は、一例として、強度の値が０．８以下であり、かつ０．２以上の領域に相当する。
【0046】
例えば、計測対象の空間光変調器２０に、波長１９３[nm]の正反射光ＤＬａ０の強度を０とすることが求められている場合、空間光変調器２０は、上述した位置差Ｈ１を、１９３/４＝４８．２５[nm]を概ね中心とする、４８±２[nm]程度の範囲に設定する必要があ
る。
る。
【0047】
このとき、計測装置１による空間光変調器２０の第１領域Ａ１の像の検出に際して、同じく波長１９３[nm]の光を用いると、図５に対応関係ＲＬ２として示したように、その位置差Ｈ１に対する正反射光ＤＬａ０の強度は概ね０となる。そして、位置差Ｈ１の４８ [nm]の近傍での変化に対して、正反射光ＤＬａ０の強度はほとんど変化しない。従って、
波長１９３[nm]の光は、４８ [nm]近傍の位置差Ｈ１の値を正確に計測するには適してい
ない。
波長１９３[nm]の光は、４８ [nm]近傍の位置差Ｈ１の値を正確に計測するには適してい
ない。
【0048】
一方、計測装置１による空間光変調器２０の第１領域Ａ１の像の検出に際して波長５４６[nm]の光を用いると、図５に対応関係ＲＬ２として示したように、４８[nm]の位置差Ｈ１における正反射光ＤＬａ０の強度は０．７程度となる。そして、位置差Ｈ１の４８[nm]の近傍での変化に対して、正反射光ＤＬａ０の強度も大きく変動する。
【0049】
従って、波長１９３[nm]の正反射光ＤＬａ０の強度を０とすることが求められている空間光変調器２０の動作を測定する場合、一例として、５４６[nm]の光を照明光ＩＬａ、ＩＬｂとして用いると良い。
【0050】
なお、より一般的には、波長λ１の正反射光ＤＬａ０の強度を０とすることが求められている空間光変調器２０の動作を測定する場合、波長λ１の１．５倍以上、かつ３．３倍以下の波長である波長λ２の光を照明光ＩＬａ、ＩＬｂとして用いると良い。この場合、波長λ１の正反射光ＤＬａ０の強度を０とする位置差Ｈ１において、波長λ２の光の正反射光ＤＬａ０の強度を０．２から０．８までの範囲とすることができ、位置差Ｈ１の値をより高精度に計測することができる。
【0051】
上述したように、位置差Ｈ１の高精度な計測のためには、空間光変調器２０からの１次回折光を検出器１８に入射させないと良い。そこで、以下では、再び図３（ａ）から図３（ｄ）を参照して、検出光学系１０の開口数ＮＡ２について説明する。
【0052】
図４（ｂ）に示した動作状態の第１領域Ａ１の空間光変調素子２２からは、上述したように、正反射光ＤＬａ０と、Ｘ方向への＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍ等の回折光とが生じる。＋１次回折光ＤＬａｐは、－Ｚ方向から回折角θだけ＋Ｘ方向に傾いた方向に射出される。ここで回折角θは、照明光ＩＬｂの波長をλとするとき、ｓｉｎ（θ）＝λ／（２×ＰＸ）の関係を満たす角度である。そして、－１次回折光ＤＬａｍは、－Ｚ方向から回折角θだけ－Ｘ方向に傾いた方向に射出される。
【0053】
なお、配列面ＤＰに照射された照明光ＩＬｂが上述したように所定の照明ＮＡを有するため、正反射光ＤＬａ０、＋１次回折光ＤＬａｐ、および－１次回折光ＤＬａｍについても、上述の各方向を中心として所定の角度範囲に広がった方向に射出される。
【0054】
図４（ｄ）は、上述したとおり、検出開口絞り１６における正反射光ＤＬａ０、＋１次回折光ＤＬａｐ、および－１次回折光ＤＬａｍ等の位置を示す図である。検出開口絞り１６は、対物レンズ１５の瞳面に配置されているので、図４（ｄ）におけるＸ方向およびＹ方向の位置は、空間光変調器２０から射出した光の射出角度の正弦（ｓｉｎ）に相当している。具体的には、中心１６ｃから検出開口絞り１６上の各点までの距離は、例えば、空間光変調器２０から射出して各点に達する光の射出角度の正弦に、対物レンズ１５の焦点距離を掛けた長さである。
【0055】
＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍの中心位置は、検出開口絞り１６において、中心１６ｃからそれぞれ＋Ｘ方向および－Ｘ方向に距離ＤＸだけ離れた位置となる。ここで距離ＤＸは、上述した回折角θの正弦であるｓｉｎ（θ）＝λ／（２×ＰＸ）に相当する距離である。
【0056】
従って、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数である開口部１６ｏの半径ＮＡ２が、λ／（２×ＰＸ）よりも小さいと、＋１次回折光ＤＬａｐおよび－１次回折光ＤＬａｍは、検出開口絞り１６により遮蔽され、撮像部１８に到達しない。
【0057】
図４（ｄ）に示した、上述した１次回折光（ＤＬａｐ、ＤＬａｍ、ＤＬａｐｐ、ＤＬａｐｍ、ＤＬａｍｐ、ＤＬａｍｍ）のそれぞれの中心位置は、検出開口絞り１６の中心１６ｃからそれぞれ、±Ｘ方向に距離ＤＸ、±Ｙ方向に距離ＤＹだけ離れた位置となる。ここで距離ＤＸは上述したとおりｓｉｎ（θ）＝λ／（２×ＰＸ）に相当する距離であり、距離ＤＹは反射面２２ＲのＹ方向の配置の周期ＰＹに対してｓｉｎ（θ）＝λ／（２×ＰＹ）に相当する距離である。
【0058】
従って、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数が、√［｛λ／（２×ＰＸ）｝２＋｛λ／（２×ＰＸ）｝２］よりも小さいと、回折光（ＤＬａｐｐ、ＤＬａｐｍ、ＤＬａｍｐ、ＤＬａｍｍ）は、検出開口絞り１６により遮蔽され、撮像部１８に到達できない。
【0059】
反射面２２ＲのＸ方向の配置の周期ＰＸとＹ方向の配置の周期ＰＹとの平均をＰとするとき、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数を、概ね、√２×λ／（２×Ｐ）より小さく設定小さく設定すると良い。これにより、上記と同様に、回折光（ＤＬａｐｐ、ＤＬａｐｍ、ＤＬａｍｐ、ＤＬａｍｍ）を、検出開口絞り１６により遮蔽することができる。反射面２２ＲのＸ方向の配置の周期ＰＸとＹ方向の配置の周期ＰＹは、等しくても良い。
【0060】
なお、上述したように照明光ＩＬｂが有する照明ＮＡにより、各回折光（ＤＬａｐ、ＤＬａｍ、ＤＬａｐｐ、ＤＬａｐｍ、ＤＬａｍｐ、ＤＬａｍｍ）も、照明光ＩＬｂの照明ＮＡの程度の角度範囲に広がっている。従って、開口部１６ｏの半径ＮＡ２である検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数（ＮＡ２）は、上述した各値からさらに照明ＮＡを引いた値よりも小さく設定しても良い。
【0061】
ところで、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２があまりに小さいと、検出光学系の解像が低下し、空間光変調器２０の配列面ＤＰの第１領域Ａ１の像と第１領域Ａ１以外の領域の像とを正確に分離して検出することが難しくなる。そこで、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２は、上述した照明光ＩＬｂの波長λ、および空間光変調素子２２の配置の周期Ｐに対して、λ／（５×Ｐ） で定まる値よりも大きな
値に設定すると良い。
値に設定すると良い。
【0062】
以上より、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２は、空間光変調素子２２の配置の周期をＰ、検出光学系１０が検出する光の波長をλとするとき、以下の式（２）の関係を満たすと良い。
λ／（５×Ｐ） ＜ ＮＡ ＜ √２×λ／（２×Ｐ） …（２）
λ／（５×Ｐ） ＜ ＮＡ ＜ √２×λ／（２×Ｐ） …（２）
【0063】
計測装置１が備える検出部５は、その視野が広いほど、一回の検出で計測可能な空間光変調素子２２の数が増えるため、計測時間の短縮が図れる。従って、検出部５の視野は広い程好ましい。ただし、空間光変調素子２２の動作状態の計測に必要な所定の解像度を保った上で、すなわち検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２を所定の値以上に保った上で、検出部５の視野を広げることは容易なことではない。
【0064】
そこで、第１実施形態の計測装置１においては、空間光変調器２０上での検出部５の視野、すなわち検出光学系１０の視野である検出視野の外径Ｄ[mm]と、検出光学系１０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２との積が、一例として０．５以上となるようにしている。
【0065】
ここで、検出視野とは、空間光変調器２０上において、その像が撮像部１８の撮像面１９により撮像される範囲であり、撮像面１９の範囲を検出光学系１０の結像倍率（横倍率）の絶対値だけ縮小（または拡大）した範囲に相当する。
また、検出視野の外径とは、検出視野の任意の一端から他端までの長さのうちの、最大の長さである。
また、検出視野の外径とは、検出視野の任意の一端から他端までの長さのうちの、最大の長さである。
【0066】
なお、検出部５の検出視野が、計測の対象である空間光変調器２０の空間光変調素子２２が配列された配列面ＤＰよりも狭い場合には、上述した移動機構２７を用いることにより、配列面ＤＰの全面についての計測を行っても良い。すなわち、移動機構２７により、空間光変調器２０と検出光学系１０との相対的な位置を移動させつつ、検出部５による複数回の計測を行なうことで、配列面ＤＰの全面に渡っての計測を行っても良い。
【0067】
以上の説明においては、計測装置１は、Ｚ方向に移動可能な複数の空間光変調素子２２を有する空間光変調器２０に対して計測を行うものとした。しかし、計測装置１の計測対象は、図６に示したように、それぞれが所定の角度範囲内で回転可能な複数の空間光変調素子２２を有する、角度変調型の空間光変調器２０ｒであっても良い。
【0068】
図６は、角度変調型の空間光変調器２０ｒの一部と、図１に示した対物レンズ１５とを＋Ｙ方向から見た断面図であり、上述した図４（ｃ）と同様の図である。従って、以下では、図１から図４の各図に示した符号も参照して説明を行う。なお、図６においても、図４（ｃ）と同様に、図面の煩雑化を避けるために、空間光変調器２０ｒに－Ｚ方向から照射される照明光ＩＬｂ（図１参照）の図示を省略している。
【0069】
空間光変調素子２２のそれぞれは、Ｙ方向を回転軸として所定の角度範囲で回転可能な、弾性を有する不図示の保持部材を介して、空間光変調器２０の筐体２１に保持されている。空間光変調器２０ｒの筐体２１のうち、各空間光変調素子２２の＋Ｚ側に対向する部分には、対向電極２３ａ、２３ｂがそれぞれ配置されている。不図示の変調制御部２４（図１参照）からそれぞれ対向電極２３ａ、２３ｂに対して所定の電圧が印加されると、各空間光変調素子２２は、対向する対向電極２３ａ、２３ｂに印加された電圧に応じて所定の角度だけ回転した角度位置に設定される。
【0070】
それぞれの空間光変調素子２２の－Ｚ側の面には、反射面２２Ｒが形成されている。
図６に示した動作状態においては、対向電極２３ａ、２３ｂへの電圧の印加により、複数の空間光変調素子２２のうちの一部の空間光変調素子２２ｃは、反射面２２Ｒｃが配列面ＤＰと平行に配置されている。一方、複数の空間光変調素子２２のうちの一部の空間光変調素子２２ｄは、反射面２２Ｒｄが配列面ＤＰからＹ方向を回転中心として角度φだけ回転して配置されている。
図６に示した動作状態においては、対向電極２３ａ、２３ｂへの電圧の印加により、複数の空間光変調素子２２のうちの一部の空間光変調素子２２ｃは、反射面２２Ｒｃが配列面ＤＰと平行に配置されている。一方、複数の空間光変調素子２２のうちの一部の空間光変調素子２２ｄは、反射面２２Ｒｄが配列面ＤＰからＹ方向を回転中心として角度φだけ回転して配置されている。
【0071】
空間光変調素子２２ｃに照射された照明光（図１参照）は、配列面ＤＰに平行な反射面２２Ｒｃにより概ね－Ｚ方向に反射され、反射光ＲＲとして対物レンズ１５に入射する。そして、検出開口絞り１６の開口部１６ｏを通過し、結像レンズ１７を経て撮像部１８（いずれも図１参照）に至り、撮像面１９上に空間光変調素子２２ｃの像を形成する。
【0072】
一方、角度φだけ回転した空間光変調素子２２ｄに照射された照明光は、反射面２２Ｒｃにより－Ｚ方向から－Ｘ方向に概ね角度２φだけ離れた方向に反射され、反射光ＲＯとして、反射光ＲＯとして対物レンズ１５に入射する。そして、検出開口絞り１６により、少なくとも一部が遮蔽される。
【0073】
なお、上述したように配列面ＤＰに照射された照明光ＩＬｂが所定の照明ＮＡを有するため、反射光ＲＲおよび反射光ＲＯについても、それぞれ上述した方向から所定の角度範囲に広がった方向に射出される。
このため、撮像部１８の撮像面１９において、配列面ＤＰに対して回転した反射面２２Ｒｄを有する空間光変調素子２２ｄに対応する部分の像の強度は、反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度に応じて低下する。
このため、撮像部１８の撮像面１９において、配列面ＤＰに対して回転した反射面２２Ｒｄを有する空間光変調素子２２ｄに対応する部分の像の強度は、反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度に応じて低下する。
【0074】
すなわち、配列面ＤＰの各領域の反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度φと、撮像部１８に含まれる各撮像画素により配列面ＤＰの各領域の像の光量として検出される検出光量との間には、所定の対応関係がある。
従って、計測装置１の制御部２５は、撮像面１９に形成され、撮像部１８により検出された像の検出光量に基づいて、反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度に関する位置情報を算出することもできる。
従って、計測装置１の制御部２５は、撮像面１９に形成され、撮像部１８により検出された像の検出光量に基づいて、反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度に関する位置情報を算出することもできる。
【0075】
なお、各空間光変調素子２２の回転軸は、上述したＹ方向と平行な軸に限らず、Ｚ軸と交差する任意の方向と平行な回転軸であっても良い。
また、計測に際して、計測を行う所定の領域内の空間光変調素子２２の反射面２２Ｒは、すべて同じ角度だけ配列面ＤＰから回転して配置されても良い。
また、計測に際して、計測を行う所定の領域内の空間光変調素子２２の反射面２２Ｒは、すべて同じ角度だけ配列面ＤＰから回転して配置されても良い。
【0076】
なお、上述した第１実施形態の計測装置においては、移動機構２７は、固定された検出部５に対して空間光変調器２０を移動させるものであるとしたが、移動機構２７は、固定された空間光変調器２０に対して、検出部５を移動させるものであっても良い。
すなわち、移動機構２７は、配列面ＤＰの面内方向において、空間光変調器２０に対する検出光学系１０を含む検出部５の相対的な位置を移動させる移動機構であれば良い。
すなわち、移動機構２７は、配列面ＤＰの面内方向において、空間光変調器２０に対する検出光学系１０を含む検出部５の相対的な位置を移動させる移動機構であれば良い。
【0077】
（第１実施形態の計測装置の効果）
（１）第１実施形態の計測装置は、それぞれが反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を備える空間光変調器２０を計測する計測装置１において、複数の空間光変調素子２２の各反射面２２Ｒが配列される配列面ＤＰに光を照射する照明系（１２～１５）と、複数の反射面２２Ｒからの光に基づいて、配列面ＤＰの像を形成する検出光学系１０とを備えている。さらに、検出光学系１０が形成した配列面ＤＰの像を検出する撮像部１８と、撮像部１８が検出した像の光量である検出光量に基づいて、配列面ＤＰの法線方向（Ｚ方向）における空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの位置情報、または空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの配列面ＤＰからの回転角度に関する位置情報を算出する制御部２５と、を備えている。
この構成により、空間光変調器２０に含まれる空間光変調素子２２の動作状態を正確に計測することができる。
（１）第１実施形態の計測装置は、それぞれが反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を備える空間光変調器２０を計測する計測装置１において、複数の空間光変調素子２２の各反射面２２Ｒが配列される配列面ＤＰに光を照射する照明系（１２～１５）と、複数の反射面２２Ｒからの光に基づいて、配列面ＤＰの像を形成する検出光学系１０とを備えている。さらに、検出光学系１０が形成した配列面ＤＰの像を検出する撮像部１８と、撮像部１８が検出した像の光量である検出光量に基づいて、配列面ＤＰの法線方向（Ｚ方向）における空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの位置情報、または空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの配列面ＤＰからの回転角度に関する位置情報を算出する制御部２５と、を備えている。
この構成により、空間光変調器２０に含まれる空間光変調素子２２の動作状態を正確に計測することができる。
【0078】
（第２実施形態の計測装置）
以下、第２実施形態の計測装置１ａについて説明する。以下の説明においては、第２実施形態の計測装置１ａの構成のうち、上述した第１実施形態の計測装置１の構成と共通する部分には同一の符号を付して、適宜説明を省略する。以下の説明で参照する空間光変調器２０、空間光変調素子２２および反射面２２Ｒの構成についても、上記した図２、図４および図６を参照した説明のとおりである。
以下、第２実施形態の計測装置１ａについて説明する。以下の説明においては、第２実施形態の計測装置１ａの構成のうち、上述した第１実施形態の計測装置１の構成と共通する部分には同一の符号を付して、適宜説明を省略する。以下の説明で参照する空間光変調器２０、空間光変調素子２２および反射面２２Ｒの構成についても、上記した図２、図４および図６を参照した説明のとおりである。
【0079】
図７は、第２実施形態の計測装置１ａの構成を概略的に示す図である。第２実施形態の計測装置１ａは、上述した第１実施形態の計測装置１と同様に空間光変調器２０の動作状態を計測するための装置である。第２実施形態の計測装置１ａは、空間光変調器２０の反射面からの光に基づいて、空間光変調器２０の配列面ＤＰの像を検出する、第１検出部６と第２検出部５ａとを有している。第２検出部５ａは、第１検出部６の検出視野よりも広い検出視野を有している。
【0080】
第２実施形態の計測装置１ａは、上述した第１実施形態の計測装置１と同様に、移動機構２７を有している。空間光変調器２０は、移動機構２７を構成する保持部２８により保持され、保持部２８は、ガイド部２９に沿ってＸ方向に（または、さらにＹ方向に）移動可能である。第２実施形態における移動機構２７は、第１検出部６および第２検出部５ａと空間光変調器２０との位置関係を、空間光変調器２０が第１検出部６と対向する第１位置関係と、空間光変調器２０が第２検出部５ａと対向する第２位置関係との、いずれか一方に切り替える。従って、以下では、移動機構２７を位置変更機構２７とも呼ぶ。
【0081】
第１検出部６は、図７の一点鎖線で囲った領域内の、検出光源３１、送光レンズ３２、第１分岐素子３３、第２分岐素子３４、対物レンズ３５、結像レンズ３６、参照レンズ３９、参照反射面４０、可動支持部４１、撮像部３７、および第１制御部４２を含んでいる。
【0082】
第２検出部５ａは、一例として、上述した第１実施形態の計測装置１に含まれる検出部５（図１参照）と同様の構成を有している。このため、第２検出部５ａは、上述した検出部５の検出光学系１０および制御部２５と同様の、第２検出光学系１０ａおよび第２制御部２５ａを有している。なお、図７においては、第２検出部５ａを構成する部材については、第２検出光学系１０ａと第２制御部２５ａとを除いて、図示を省略している。
【0083】
上述した第１実施形態の計測装置１に含まれる制御部２５と同様に、第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、配列面ＤＰの像を検出した検出光量に基づいて、空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの位置情報を算出する。従って、第２制御部２５ａについても、演算部であるということができる。
【0084】
第１検出部６のうち、送光レンズ３２、第１分岐素子３３、第２分岐素子３４、および対物レンズ３５は、空間光変調器２０を構成する空間光変調素子２２の配列面ＤＰに対して光を照射する第１照明系を構成している。
また、２点鎖線で囲った部分に含まれる対物レンズ３５、第２分岐素子３４、第１分岐素子３３、および結像レンズ３６は、配列面ＤＰの像を固体撮像素子等の撮像部３７の撮像面３８に形成する第１検出光学系３０を構成している。
また、２点鎖線で囲った部分に含まれる対物レンズ３５、第２分岐素子３４、第１分岐素子３３、および結像レンズ３６は、配列面ＤＰの像を固体撮像素子等の撮像部３７の撮像面３８に形成する第１検出光学系３０を構成している。
【0085】
検出光源３１から射出された照明光は、照明光路ＰＩＬを通り、送光レンズ３２により略平行化され、第１分岐素子３３に入射し、第１分岐素子３３の分岐面３３ｓで反射された後、第２分岐素子３４に入射する。そして、照明光は、第２分岐素子３４の分岐面３４ｓにより、分岐面３４ｓを透過して検出光路ＰＤＴを通る光である検出光と、分岐面３４ｓで反射されて参照光路ＰＲＦを通る光である参照光とに振幅分割される。
【0086】
検出光路ＰＤＴを通る検出光は、対物レンズ３５により集光され、空間光変調器２０の配列面ＤＰに照射される。そして検出光は、配列面ＤＰで反射され、再び対物レンズ３５および検出光路ＰＤＴを通り、第２分岐素子３４に至る。
【0087】
参照光路ＰＲＦを通る参照光は、参照レンズ３９により集光され、参照反射面４０に照射される。そして参照光は、参照反射面４０で反射され、再び参照レンズ３９および参照光路ＰＲＦを通り、第２分岐素子３４に至る。
第２分岐素子３４の分岐面３４ｓを透過した検出光と、第２分岐素子３４の分岐面３４ｓで反射された参照光とは、１つの光に合成されて結像光路ＰＩＭを通り、結像レンズ３６により集光されて、撮像部３７の撮像面３８に入射する。
第２分岐素子３４の分岐面３４ｓを透過した検出光と、第２分岐素子３４の分岐面３４ｓで反射された参照光とは、１つの光に合成されて結像光路ＰＩＭを通り、結像レンズ３６により集光されて、撮像部３７の撮像面３８に入射する。
【0088】
すなわち、第１検出部６を構成する部材のうち、第２分岐素子３４、対物レンズ３５、結像レンズ３６、参照レンズ３９、参照反射面４０、および可動支持部４１等の部材は、いわゆる干渉顕微鏡ユニットを構成している。従って、検出光路ＰＤＴと参照光路ＰＲＦとの光路長差が、検出光源３１から発せられる照明光のコヒーレンス長以下である場合、撮像面３８には、配列面ＤＰの像と参照反射面４０の像とが振幅的に干渉して形成される像（干渉像）が形成される。配列面ＤＰと参照反射面４０との干渉像は、撮像部３７により検出され、すなわち光電変換されて電気信号に変換され、像信号Ｓ４として第１制御部４２に送信される。
【0089】
参照光路ＰＲＦの進行方向である±Ｘ方向に沿った参照反射面４０の位置（Ｘ位置）は、参照反射面４０を保持する可動支持部４１により可動である。参照反射面４０のＸ方向への移動に伴って参照光路ＰＲＦの光路長が変化するため、配列面ＤＰと参照反射面４０との干渉像の強度が変動する。制御信号Ｓ５を可動支持部４１に送り、参照反射面４０のＸ位置を変化させつつ、撮像部３７により検出された像信号Ｓ４を信号処理する。第１制御部４２は、制御信号Ｓ５を可動支持部４１に送り、参照反射面４０のＸ位置を変化させつつ、撮像部３７により検出された像信号Ｓ４を信号処理する。
【0090】
第１制御部４２は、配列面ＤＰに配置されている１つの空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの像と参照反射面４０の像との干渉像の強度の変化と、参照反射面４０のＸ位置とに基づいて、その反射面２２ＲのＺ位置を計測する。
上述した干渉顕微鏡ユニット（３４～３６、３９～４１）と第１制御部４２とは、空間光変調素子２２の反射面２２ＲのＺ方向の位置情報を計測する位置計測部として機能する。
上述した干渉顕微鏡ユニット（３４～３６、３９～４１）と第１制御部４２とは、空間光変調素子２２の反射面２２ＲのＺ方向の位置情報を計測する位置計測部として機能する。
【0091】
なお、位置計測部の構成は、上述した干渉顕微鏡ユニット（３４～３６、３９～４１）の構成に限られるわけではない。例えば、可動支持部４１により参照反射面４０をＸ方向に移動させる代わりに、第１検出部６の全体をＺ方向に移動させることにより、検出光路ＰＤＴの光路長を変化させても良い。あるいは、第１検出光学系３０内に配列面ＤＰに対する共役面を形成させ、その共役面にニプコウディスク（ニプコウフィルタ）を配置することで、第１検出光学系３０を位置計測部として機能させても良い。
【0092】
第１検出部６は、１つの空間光変調素子２２の反射面２２ＲのＺ位置を個別に計測するため、その分解能を高く設定しても良い。このために、第１検出光学系３０の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ１は、第２検出部５ａが有する第２検出光学系の空間光変調器２０側の開口数ＮＡ２よりも、大きく設定しても良い。
【0093】
検出光源３１は、一例としてＬＥＤであっても良い。また、上述したニプコウディスクを用いる構成であれば、検出光源３１は、レーザー光源であっても良い。送光レンズ３２、対物レンズ３５は、および結像レンズ３６は、図示した枚数（２枚）のレンズを含む構成に限られるものではなく、任意の枚数のレンズを含むものであっても良く、また、いずれも反射光学系を含むものであっても良い。第１分岐素子３３および第２分岐素子３４は、上述の第１実施形態の分岐素子１４と同様に、ビームスプリッタ、または平板ガラス等から成るハーフミラー等により構成される。
【0094】
計測に先立って、第１制御部４２は、空間光変調器２０に対し、計測対象となる空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの位置を、所定の指定位置に設定するための制御信号Ｓ３を送る。制御信号Ｓ３は、上述した第１実施形態の計測装置１において、検出部５の制御部２５から空間光変調器２０に送信される制御信号Ｓ１と同様の制御信号である。
【0095】
これにより、第１制御部４２を含む第１検出部６は、空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの上述した指定位置と、計測された反射面２２Ｒの位置、すなわち反射面２２Ｒが実際に設定された実設定位置との差を、検出結果として検出することができる。
【0096】
第１制御部４２を含む第１検出部６は、制御信号Ｓ３により、所定の反射面２２Ｒをそれぞれ異なる複数の指定位置に設定させて、それぞれにおける反射面２２Ｒの実設定位置を検出しても良い。これにより、第１制御部４２は、図３に示した位置設定関係ＦＲを、検出結果として検出しても良い。
【0097】
第１検出部６は、空間光変調素子２２の指定位置の全範囲に渡って位置設定関係ＦＲを検出しても良く、空間光変調素子２２指定位置の一部の範囲についてのみ位置設定関係ＦＲを検出しても良い。
【0098】
第１検出部６の中の第１制御部４２は、位置設定関係ＦＲ等の検出結果を、情報信号Ｓ６として第２検出部５ａの中の第２制御部２５ａに送信しても良い。第２検出部５ａの中の第２制御部２５ａは、この位置設定関係ＦＲ等の検出結果も用いて、上述の位置差Ｈ１を算出しても良い。
【0099】
具体的には、上述した検出部５と同様の構成を有する第２検出部５ａにおいて、計測時に指定する空間光変調素子２２の反射面２２Ｒの指定位置として、第１検出部６から受信した位置設定関係ＦＲ等の検出結果に基づいて実設定位置に補正したものを使用しても良い。
【0100】
（第２実施形態の計測装置の効果）
（２）上述した第２実施形態の計測装置１ａは、配列面ＤＰに配置された反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を有する空間光変調器２０の反射面２２Ｒからの光を検出する第１検出部６と、反射面２２Ｒからの光を検出する検出部であって、第１検出部６よりも検出視野が広い第２検出部５ａとを備えている。そしてさらに、第１検出部６および第２検出部５ａと空間光変調器２０との位置関係を、空間光変調器２０が第１検出部６と対向する第１位置関係と、空間光変調器２０が第２検出部５ａと対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構２７を備えている。
この構成により、第１検出部６により、空間光変調素子２２の配列面ＤＰ内の比較的狭い範囲に配置される空間光変調素子２２を高精度に計測できるとともに、第２検出部５ａにより、比較的広い範囲に配置される多数の空間光変調素子２２を一括して高速に計測することができる。
（２）上述した第２実施形態の計測装置１ａは、配列面ＤＰに配置された反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を有する空間光変調器２０の反射面２２Ｒからの光を検出する第１検出部６と、反射面２２Ｒからの光を検出する検出部であって、第１検出部６よりも検出視野が広い第２検出部５ａとを備えている。そしてさらに、第１検出部６および第２検出部５ａと空間光変調器２０との位置関係を、空間光変調器２０が第１検出部６と対向する第１位置関係と、空間光変調器２０が第２検出部５ａと対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構２７を備えている。
この構成により、第１検出部６により、空間光変調素子２２の配列面ＤＰ内の比較的狭い範囲に配置される空間光変調素子２２を高精度に計測できるとともに、第２検出部５ａにより、比較的広い範囲に配置される多数の空間光変調素子２２を一括して高速に計測することができる。
【0101】
ところで、空間光変調器２０に製造誤差等があると、配列面ＤＰの所定の領域からの正反射光ＤＬａ０の強度と空間光変調素子２２の位置差Ｈ１と関係である、図５に示した対応関係ＲＬ１は、上述した式（１）で表される関係から外れる場合がある。この場合、第２検出部５ａによる空間光変調素子２２の位置差Ｈ１の計測値に、誤差が生じてしまう恐れがある。
【0102】
第２実施形態の計測装置１ａにおいては、上述したように第１検出部６により空間光変調素子２２の配列面ＤＰ内の所定の空間光変調素子２２の反射面２２ＲのＺ位置（実設定位置）を高精度に計測（検出）することができる。これにより、以下で説明するように、第１検出部６と第２検出部５ａを用いて、正反射光ＤＬａ０の強度と空間光変調素子２２の位置差Ｈ１との実際の対応関係ＲＬ１を正確に計測することができる。
【0103】
（第３実施形態の計測方法）
以下、第３実施形態の計測方法について説明する。第３実施形態の計測方法は、上述した第２実施形態の計測装置１ａを用いた計測方法である。なお、以下の説明は、第２実施形態の計測装置１ａについての説明も含むものである。
以下、第３実施形態の計測方法について説明する。第３実施形態の計測方法は、上述した第２実施形態の計測装置１ａを用いた計測方法である。なお、以下の説明は、第２実施形態の計測装置１ａについての説明も含むものである。
【0104】
上述した対応関係ＲＬ１の計測に際し、計測装置１ａは始めに、位置変更機構２７を用いて空間光変調器２０の配列面ＤＰの中の任意の領域である第１領域Ａ１（図２（ａ）参照）を、第１検出部６に対向して配置させる。
【0105】
この状態で、第１検出部６の第１制御部４２は、空間光変調器２０に制御信号Ｓ３を送り、第１領域Ａ１に配置されている空間光変調素子２２のＺ位置を、図４（ａ）または図４（ｂ）に示したように設定する。すなわち、第１領域Ａ１に交互に配置されている第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａと、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２ＲｂとのＺ位置を、所定の指定位置差Ｈ１ｄ（図２（ｃ）参照）だけ異ならせて設定する。
【0106】
第１検出部６は、この状態の第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａの少なくとも１つの実設定位置と、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂの少なくとも１つの実設定位置とを、それぞれ計測する。そして、第１制御部４２は、計測した２つの実設定位置の差である位置差Ｈ１を検出する。位置差Ｈ１は、反射面２２Ｒａと反射面２２ＲｂとのＺ方向の距離情報である。
【0107】
第１検出部６の第１制御部４２は、反射面２２Ｒａおよび反射面２２Ｒｂの指定位置と計測された実設定位置、または、反射面２２Ｒａと反射面２２Ｒｂとの指定位置差Ｈ１ｄと計測された位置差Ｈ１とを含む検出結果を、情報信号Ｓ６として第２検出部５ａの中の第２制御部２５ａに送信する。
【0108】
続いて、計測装置１ａは位置変更機構２７を用いて、空間光変調器２０の配列面ＤＰの中の第１領域Ａ１を、第２検出部５ａに対向して配置させる。図７に点線で示した空間光変調器２０ａは、空間光変調器２０が第２検出部５ａに対向して配置された動作状態を示しており、点線で示した保持部２８ａは、その際の保持部２８を表している。
【0109】
この状態で、第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、上記において第１検出部６の第１制御部４２が送信した制御信号Ｓ３と同様の制御信号Ｓ１を空間光変調器２０に送る。これにより、第１領域Ａ１に交互に配置されている第１群の空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａと、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂとは、第１検出部６と対向した際と同様に、所定の指定位置差Ｈ１ｄだけＺ方向に異なる位置に設定される。この際の反射面２２Ｒａと反射面２２Ｒｂとの位置差Ｈ１は、第１検出部６の第１制御部４２から情報信号Ｓ６として送信された、上述した検出結果により既知である。
【0110】
第２検出部５ａは、この状態における第１領域Ａ１からの正反射光ＤＬａ０の強度、すなわち撮像面１９（図１参照）に形成された第１領域Ａ１の像の検出光量を検出する。
そして、第２検出部５ａの第２制御部２５ａに設けられている算出部２５Ｃは、第１検出部６が検出した空間光変調素子２２の位置差Ｈ１と、第２検出部５ａが検出した正反射光ＤＬａ０の強度である検出光量とに基づいて、対応関係ＲＬ１を算出する。第２制御部２５ａは、算出した対応関係ＲＬ１を、記憶部２５Ｍａに記憶する。
そして、第２検出部５ａの第２制御部２５ａに設けられている算出部２５Ｃは、第１検出部６が検出した空間光変調素子２２の位置差Ｈ１と、第２検出部５ａが検出した正反射光ＤＬａ０の強度である検出光量とに基づいて、対応関係ＲＬ１を算出する。第２制御部２５ａは、算出した対応関係ＲＬ１を、記憶部２５Ｍａに記憶する。
【0111】
対応関係ＲＬ１を算出は、一例として、上述した式（１）を変形した式（３）のその補正係数αまたは補正係数βの値を最適化することにより、対応関係ＲＬ１を決定しても良い。
ＲＬ１ ＝ α＋β×｛１＋ｃｏｓ（４π×Ｈ１／λ）｝／２ …（３）
すなわち、位置差Ｈ１を用いて算出した式（３）または式（４）の左辺のＲＬ１の値が、検出した検出光量の値に一致するように、式（３）の補正係数α、または補正係数βを決定することで、検出結果に基づく対応関係を決定することができる。このとき、補正係数αが０以外の値のときには補正係数βを１とし、このとき、補正係数βが１以外の値のときには補正係数αを０としても良い。
ＲＬ１ ＝ α＋β×｛１＋ｃｏｓ（４π×Ｈ１／λ）｝／２ …（３）
すなわち、位置差Ｈ１を用いて算出した式（３）または式（４）の左辺のＲＬ１の値が、検出した検出光量の値に一致するように、式（３）の補正係数α、または補正係数βを決定することで、検出結果に基づく対応関係を決定することができる。このとき、補正係数αが０以外の値のときには補正係数βを１とし、このとき、補正係数βが１以外の値のときには補正係数αを０としても良い。
【0112】
なお、対応関係ＲＬ１は、複数組の位置差Ｈ１と基準光量との値に基づいて算出しても良い。すなわち、上記の計測を、反射面２２Ｒａと反射面２２Ｒｂとをそれぞれ異なる指定位置差Ｈ１ｄだけ異なるＺ位置に設定して複数回行い、得られた複数組の位置差Ｈ１と基準光量との値から、上記の式（３）の補正係数αおよび補正係数βを決定しても良い。補正係数αおよび補正係数βの決定に際しては、例えば最小二乗法のような最適化手法を用いても良い。
また、対応関係ＲＬ１を複数組の位置差Ｈ１と基準光量との値に基づいて算出する場合には、上記の式（３）を用いずに、冪級数和等の他の任意の関数を用いても良い。
また、対応関係ＲＬ１を複数組の位置差Ｈ１と基準光量との値に基づいて算出する場合には、上記の式（３）を用いずに、冪級数和等の他の任意の関数を用いても良い。
【0113】
以上により算出した対応関係ＲＬ１は、空間光変調器２０の配列面ＤＰの第１領域Ａ１以外の領域に配列されている空間光変調素子２２に対しても適用することができる。そして、この対応関係ＲＬ１を用いて、第１領域Ａ１以外の例えば図２（ａ）に示した第２領域Ａ２等の任意の領域に配置される空間光変調素子２２の位置差Ｈ１を計測することができる。
【0114】
このために、計測装置１ａは位置変更機構２７を用いて、空間光変調器２０の配列面ＤＰの中の第２領域Ａ２を、第２検出部５ａに対向して配置させる。
そして、第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、制御信号Ｓ１を空間光変調器２０に送り、第２領域Ａ２内の空間光変調素子２２のそれぞれを、上記と同様の配置で、Ｚ方向に指定位置差Ｈ１ｄだけ離れて配置させる。すなわち、第２領域Ａ２内の複数の空間光変調素子２２を、図４（ａ）または図４（ｂ）に示した第１領域Ａ１内での配置と同様に配置させる。
そして、第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、制御信号Ｓ１を空間光変調器２０に送り、第２領域Ａ２内の空間光変調素子２２のそれぞれを、上記と同様の配置で、Ｚ方向に指定位置差Ｈ１ｄだけ離れて配置させる。すなわち、第２領域Ａ２内の複数の空間光変調素子２２を、図４（ａ）または図４（ｂ）に示した第１領域Ａ１内での配置と同様に配置させる。
【0115】
第２領域Ａ２においては、図４（ａ）または図４（ｂ）に示した第１群の空間光変調素子２２ａに相当する空間光変調素子２２を第３群の空間光変調素子と呼ぶ。また、第２領域Ａ２において、第２群の空間光変調素子２２ｂに相当する空間光変調素子２２を第４群の空間光変調素子と呼ぶ。
【0116】
第３群の空間光変調素子の反射面２２Ｒは、第４群の空間光変調素子の反射面２２Ｒとは、Ｚ方向に指定位置差Ｈ１ｄだけ離れて配置される。
なお、第２領域Ａ２内の空間光変調素子２２については、上述した第１検出部６による位置設定関係ＦＲの計測を行っていないため、第３群の空間光変調素子の反射面２２Ｒと第４群の空間光変調素子の反射面２２Ｒとの実際の位置差Ｈ１は正確には不明である。
なお、第２領域Ａ２内の空間光変調素子２２については、上述した第１検出部６による位置設定関係ＦＲの計測を行っていないため、第３群の空間光変調素子の反射面２２Ｒと第４群の空間光変調素子の反射面２２Ｒとの実際の位置差Ｈ１は正確には不明である。
【0117】
第２検出部５ａは、この状態における第２領域Ａ２からの正反射光ＤＬａ０の強度、すなわち撮像面１９（図１参照）に形成された第２領域Ａ２に相当する部分の像の検出光量を検出する。
第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、検出された検出光量と、上記で算出した対応関係ＲＬ１に基づいて、第３群の空間光変調素子の反射面２２Ｒと第４群の空間光変調素子の反射面２２ＲとのＺ方向の距離情報である位置差Ｈ１を計測する。
第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、検出された検出光量と、上記で算出した対応関係ＲＬ１に基づいて、第３群の空間光変調素子の反射面２２Ｒと第４群の空間光変調素子の反射面２２ＲとのＺ方向の距離情報である位置差Ｈ１を計測する。
【0118】
第２制御部２５ａを含む第２検出部５ａは、上述した指定位置差Ｈ１ｄの値を異ならせつつ上述した計測を複数回行っても良い。そして、計測および算出された複数個の位置差Ｈ１と指定位置差Ｈ１ｄとの関係に基づいて、所望の位置差Ｈ１を設定するための指定位置差Ｈ１ｄである所望の指定位置差を算出しても良い。
【0119】
上述したとおり、第２検出部５ａは、第１検出部６の検出視野よりも広い検出視野を有している。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２が第２検出部５ａの検出視野内に同時に存在する場合には、第２検出部５ａによる第１領域Ａ１の計測後に、位置変更機構２７を用いて空間光変調器２０を移動させることなく、第２領域Ａ２の計測を行うことができる。これにより、計測時間の短縮が図れる。また、広範な第２領域Ａ２を同時に一度に計測することにより、計測時間のさらなる短縮を図ることもできる。
【0120】
（第３実施形態の計測方法の効果）
（３）上述した第３実施形態の計測方法は、それぞれが反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を備える空間光変調器２０を用いる計測方法において、複数の空間光変調素子２２の各反射面２２Ｒが配列される配列面ＤＰの中の第１領域Ａ１において交互に配置されている第１群の前記空間光変調素子２２ａと第２群の前記空間光変調素子２２ｂに対し、第１群の前記空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａと、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂとを、配列面ＤＰの法線方向（Ｘ方向）における異なる位置に設定すること、第１検出部６により、第１群の反射面２２Ｒａのうちの少なくとも１つと、第２群の反射面２２Ｒｂのうちの少なくとも１つとの法線方向の距離情報を計測すること、を備えている。そして、撮像式の第２検出部５ａにより、第１領域Ａ１に相当する部分の像の光量である基準光量を計測すること、計測した距離情報と基準光量とに基づいて、第１群の反射面２２Ｒａと第２群の反射面２２Ｒｂとの法線方向の距離と、像の光量との対応関係ＲＬ１を算出することを備えている。さらに、配列面ＤＰの中の第１領域Ａ１とは異なる第２領域Ａ２に交互に配置されている第３群の空間光変調素子（２２ａ）の反射面２２Ｒと、第４群の空間光変調素子（２２ｂ）の反射面２２Ｒとを、配列面ＤＰの法線方向における異なる位置に設定すること、第２検出部５ｂにより、第２領域Ａ２に相当する部分の像の光量である検出光量を計測すること、検出光量と対応関係ＲＬ１とに基づいて、第２領域Ａ２における第３群の空間光変調素子（２２ａ）の反射面２２Ｒと、第４群の空間光変調素子（２２ｂ）の反射面２２Ｒとの、法線方向における距離情報を算出すること、を備えている。
第１検出部６を用いての対応関係ＲＬ１の計測には比較的長時間を要するが、この構成においては、配列面ＤＰ内の第１領域Ａ１について対応関係ＲＬ１を計測し、第２検出部５ａを用いての他の領域（第２領域Ａ２）の計測に際しては、この対応関係ＲＬ１を用いて計測を行うことができるため、計測時間を短縮することができる。
（３）上述した第３実施形態の計測方法は、それぞれが反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を備える空間光変調器２０を用いる計測方法において、複数の空間光変調素子２２の各反射面２２Ｒが配列される配列面ＤＰの中の第１領域Ａ１において交互に配置されている第１群の前記空間光変調素子２２ａと第２群の前記空間光変調素子２２ｂに対し、第１群の前記空間光変調素子２２ａの反射面２２Ｒａと、第２群の空間光変調素子２２ｂの反射面２２Ｒｂとを、配列面ＤＰの法線方向（Ｘ方向）における異なる位置に設定すること、第１検出部６により、第１群の反射面２２Ｒａのうちの少なくとも１つと、第２群の反射面２２Ｒｂのうちの少なくとも１つとの法線方向の距離情報を計測すること、を備えている。そして、撮像式の第２検出部５ａにより、第１領域Ａ１に相当する部分の像の光量である基準光量を計測すること、計測した距離情報と基準光量とに基づいて、第１群の反射面２２Ｒａと第２群の反射面２２Ｒｂとの法線方向の距離と、像の光量との対応関係ＲＬ１を算出することを備えている。さらに、配列面ＤＰの中の第１領域Ａ１とは異なる第２領域Ａ２に交互に配置されている第３群の空間光変調素子（２２ａ）の反射面２２Ｒと、第４群の空間光変調素子（２２ｂ）の反射面２２Ｒとを、配列面ＤＰの法線方向における異なる位置に設定すること、第２検出部５ｂにより、第２領域Ａ２に相当する部分の像の光量である検出光量を計測すること、検出光量と対応関係ＲＬ１とに基づいて、第２領域Ａ２における第３群の空間光変調素子（２２ａ）の反射面２２Ｒと、第４群の空間光変調素子（２２ｂ）の反射面２２Ｒとの、法線方向における距離情報を算出すること、を備えている。
第１検出部６を用いての対応関係ＲＬ１の計測には比較的長時間を要するが、この構成においては、配列面ＤＰ内の第１領域Ａ１について対応関係ＲＬ１を計測し、第２検出部５ａを用いての他の領域（第２領域Ａ２）の計測に際しては、この対応関係ＲＬ１を用いて計測を行うことができるため、計測時間を短縮することができる。
【0121】
（第４実施形態の露光装置）
図８は、第４実施形態の露光装置２の構成を概略的に示す図である。第４実施形態の露光装置２は、図８に破線で囲って示した上述した第２実施形態の計測装置１ａと、露光部５０とを備えている。第４実施形態の露光装置２が備える計測装置１ａは、第２実施形態の計測装置１ａについての上述した各構成および各特徴のいずれをも備えていても良い。
図８は、第４実施形態の露光装置２の構成を概略的に示す図である。第４実施形態の露光装置２は、図８に破線で囲って示した上述した第２実施形態の計測装置１ａと、露光部５０とを備えている。第４実施形態の露光装置２が備える計測装置１ａは、第２実施形態の計測装置１ａについての上述した各構成および各特徴のいずれをも備えていても良い。
【0122】
第４実施形態の露光装置２が備える露光部５０は、図２および図４等を参照して説明した空間光変調器２０により変調された光の明暗パターンを、表面に感光物質が形成されたシリコン基板またはガラス基板等の被露光基板５７上に投影する投影露光部である。
【0123】
第４実施形態の露光装置２が有する計測装置１ａは、上述したように第１検出部６と第２検出部５ａとを有している。そして、第２検出部の検出視野は、第１検出部６の検出視野よりも広い。第４実施形態の露光装置２においては、位置変更機構２７は空間光変調器２０を、第１検出部６と対向する第１位置と、第２検出部５ａと対向する第２位置と、露光部５０と対向する第３位置とのいずれか１つの位置に設定する。
【0124】
図８に点線で示した空間光変調器２０ｂは、第１位置に設定された空間光変調器２０を示しており、同じく点線で示した空間光変調器２０ａは、第２位置に設定された空間光変調器２０を示している。また、点線で示した保持部２８ｂ、２８ａは、それぞれ第２位置、および第１位置に設定された空間光変調器２０ｂ、２０ａを保持する際の、保持部２８の位置を表している。
【0125】
空間光変調器２０が第１位置において第１検出部６と対向する位置関係を第１位置関係ともいう。空間光変調器２０が第２位置において第２検出部５ｂと対向する位置関係を第２位置関係ともいう。また、空間光変調器２０が第３位置において露光部５０と対向する位置関係を第３位置関係ともいう。
【0126】
なお、位置変更機構２７は、空間光変調器２０を上述した第１位置と第２位置とのいずれか１つに設定するものであっても良い。この場合、空間光変調器２０を上述した第１位置または第２位置から、上述した第３位置に移動させる、別の移動機構をさらに有していても良い。
【0127】
第４実施形態の露光装置２が有する露光部５０は、送光レンズ５２、分岐素子５４、結像光学系５５、投影開口絞り５６、試料台５８、ステージ５９、および第３制御部６０等を備えている。
このうち、送光レンズ５２、および分岐素子１４は、露光光源５１から射出される露光用照明光を用いて、空間光変調器２０の配列面ＤＰを照明する露光照明光学系を構成している。分岐素子５４、結像光学系５５、投影開口絞り５６は、空間光変調器２０からの光を被露光基板５７に投影する投影光学系５３を構成している。
このうち、送光レンズ５２、および分岐素子１４は、露光光源５１から射出される露光用照明光を用いて、空間光変調器２０の配列面ＤＰを照明する露光照明光学系を構成している。分岐素子５４、結像光学系５５、投影開口絞り５６は、空間光変調器２０からの光を被露光基板５７に投影する投影光学系５３を構成している。
【0128】
露光光源５１から射出される露光用照明光は、送光レンズ５２により整形され、ビームスプリッタ等の分岐素子５４に入射し、分岐素子１４の分岐面５４ｓで反射されて空間光変調器２０の配列面ＤＰに照射される。そして、露光用照明光は、配列面ＤＰの近傍に配置されている複数の反射面２２Ｒ（図２参照）により反射されて、再度分岐素子５４に入射し、分岐素子１４の分岐面５４ｓを透過して、結像光学系５５に入射する。
【0129】
投影光学系５３の空間光変調器２０側の開口数は、結像光学系５５に含まれている投影開口絞り５６により規定される。投影光学系５３の空間光変調器２０側の開口数を所定の値に設定することにより、空間光変調器２０の配列面ＤＰに配置された空間光変調素子２２（図２、図４参照）から生じる上述した１次回折光等は、投影開口絞り５６により遮蔽される。
【0130】
従って、配列面ＤＰ内の所定の領域（第１領域Ａ１等）に配置された空間光変調素子２２に所定の変位を与えることにより、結像光学系５５を透過して被露光基板５７に照射される光の光量を局所的に低減させ、被露光基板５７に明暗パターンを投影することができる。第３制御部６０は、空間光変調器２０に上述した制御信号Ｓ１および制御信号Ｓ３と同様の制御信号Ｓ８を送り、配列面ＤＰ内の所定の空間光変調素子２２に所定の変位量の変位を与える。
【0131】
露光装置２において、被露光基板５７はステージ５９上に配置されている試料台５８上に載置される。被露光基板５７は試料台５８によりステージ５９上をＸ方向およびＹ方向に移動可能である。また、被露光基板５７は、試料台５８によりＺ方向にも微小距離だけ移動可能であり、さらにＸ方向およびＹ方向を回転軸として微小角度だけ回転（チルト）可能である。
【0132】
被露光基板５７のＸ方向およびＹ方向の位置は、試料台５８に設けられているスケール板６２の位置を介して位置計測部６１により計測され、計測信号Ｓｃとして第３制御部６０に伝達される。第３制御部６０は、計測信号Ｓｃに基づいて試料台５８に位置制御信号Ｓｄを送り、被露光基板５７が所定のＸ位置およびＹ位置に配置されるように制御する。
第３制御部６０は、露光光源５１に対して露光制御信号Ｓｂを送り、露光光源５１の発光タイミングおよび発光量を制御する。
第３制御部６０は、露光光源５１に対して露光制御信号Ｓｂを送り、露光光源５１の発光タイミングおよび発光量を制御する。
【0133】
露光部５０は、被露光基板５７および試料台５８を、投影光学系５３に対してＸＹ面内方向に相対的に走査しながら露光を行う走査型の露光装置であっても良い。あるいは、被露光基板５７および試料台５８を投影光学系５３に対して固定した状態で露光を行い、露光の終了後に、被露光基板５７および試料台５８を投影光学系５３に対して逐次移動させる、ステップアンドリピート型の露光装置であっても良い。
【0134】
露光光源５１から発せられる露光用照明光の波長は、一例として、４５０[nm]以下の波長である。さらに一例として、露光用照明光の波長は１９３[nm]であっても良い。露光光源５１は、露光部５０の内部に組み込まれていても良く、露光部５０の外部に配置されていても良い。露光用照明光は、露光光源５１から光ファイバ等の導光部材を用いて、露光部５０に導光されても良い。
【0135】
露光装置２においては、露光部５０による被露光基板５７への露光に先立って、計測装置１ａを用いて空間光変調器２０の動作状態を計測しても良い。空間光変調器２０の動作状態の計測は、例えば上述した第３の実施形態の計測方法のように計測すれば良い。なお、第２制御部２５ａを含む第２検出部５ａは、空間光変調器２０の動作状態の計測に際し、空間光変調器２０の配列面ＤＰの各領域について、上述した所望の指定位置差の算出を行う。
【0136】
すなわち、第２制御部２５ａを含む第２検出部５ａは、上述した指定位置差Ｈ１ｄの値を異ならせつつ上述した計測を複数回行なう。そして、計測および算出された複数個の位置差Ｈ１と指定位置差Ｈ１ｄとの関係に基づいて、所望の位置差Ｈ１を設定するための指定位置差Ｈ１ｄである所望の指定位置差を、空間光変調器２０の配列面ＤＰの各領域について算出する。ここで所望の位置差Ｈ１とは、例えば図２に示した空間光変調器２０からの正反射光ＤＬａ０の強度を最小とする、露光用照明光の波長の１／４の長さに相当する位置差である。
【0137】
第２検出部５ａにおける検出光の波長は、露光部５０の露光用照明光の波長の、１．５倍以上、かつ３．３倍以下の波長としても良い。すなわち、上述したように、露光用照明光（第１波長λ１）での露光に使用する空間光変調器２０に対して、第２検出部５ａの検出光学系１０ａは、露光用照明光の１．５倍以上、かつ３．３倍以下の波長である第２波長λ２の光を用いて、配列面ＤＰの像の検出を行っても良い。
【0138】
空間光変調器２０の配列面ＤＰの各領域について算出された所望の指定位置差は、情報信号Ｓ７として、第２検出部５ａの第２制御部２５ａから露光制御部６０に送信される。被露光基板５７への露光においては、露光制御部６０は、第２制御部２５ａから送信された配列面ＤＰの各領域についての所望の指定位置差に基づいて、各空間光変調素子２２が所望の位置差Ｈ１に配置されるように空間光変調器２０に制御信号Ｓ８を送る。
【0139】
なお、空間光変調器２０が角度変調型の空間光変調器２０ｒの場合（図６参照）には、第２検出部５ａの第２制御部２５ａは、配列面ＤＰの各領域における反射面２２Ｒｄの配列面ＤＰからの回転角度φとしての位置情報と、各領域の像の光量との対応関係を算出する。第２制御部２５ａは、情報信号Ｓ７として、この対応関係を露光制御部６０に送信する。この場合、露光制御部６０は、この対応関係に基づいて、空間光変調器２０の各空間光変調素子２２の角度位置を制御する制御信号Ｓ８を送る。
【0140】
（第４実施形態の露光装置の効果）
（４）第４実施形態の露光装置２は、配列面ＤＰに配置された反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を有する空間光変調器２０を照明する露光照明光学系（５２、５４）と、空間光変調器２０からの光を被露光基板５７に投影する投影光学系５３と、第１検出光学系３０を有し、反射面２２Ｒからの光を検出する第１検出部６と、第２検出光学系１０を有し、反射面２２Ｒからの光を検出する検出部であって、第１検出部６よりも検出視野が広い第２検出部５ａとを備えている。さらに、第１検出部６と第２検出部５ａと空間光変調器２０との位置関係を、空間光変調器２０が第１検出部６と対向する第１位置関係と、空間光変調器２０が第２検出部５ａと対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構と、を備えている。
この構成により、露光部５０による空間光変調器２０を用いた被露光基板５７への露光の合間に、第１検出部６と第２検出部５ａを用いて、短時間に高精度に空間光変調器２０の動作状態を計測することができる。そして、その計測結果を用いて、露光部５０による被露光基板５７への高精度な露光を行うことができる。また、空間光変調器２０の計測に要する時間が短時間で済むため、露光処理能力の高い、すなわち生産性の高い露光装置２を実現することができる。
（４）第４実施形態の露光装置２は、配列面ＤＰに配置された反射面２２Ｒを有する複数の空間光変調素子２２を有する空間光変調器２０を照明する露光照明光学系（５２、５４）と、空間光変調器２０からの光を被露光基板５７に投影する投影光学系５３と、第１検出光学系３０を有し、反射面２２Ｒからの光を検出する第１検出部６と、第２検出光学系１０を有し、反射面２２Ｒからの光を検出する検出部であって、第１検出部６よりも検出視野が広い第２検出部５ａとを備えている。さらに、第１検出部６と第２検出部５ａと空間光変調器２０との位置関係を、空間光変調器２０が第１検出部６と対向する第１位置関係と、空間光変調器２０が第２検出部５ａと対向する第２位置関係との一方にする位置変更機構と、を備えている。
この構成により、露光部５０による空間光変調器２０を用いた被露光基板５７への露光の合間に、第１検出部６と第２検出部５ａを用いて、短時間に高精度に空間光変調器２０の動作状態を計測することができる。そして、その計測結果を用いて、露光部５０による被露光基板５７への高精度な露光を行うことができる。また、空間光変調器２０の計測に要する時間が短時間で済むため、露光処理能力の高い、すなわち生産性の高い露光装置２を実現することができる。
【0141】
（露光装置の変形例）
上述した第４実施形態の露光装置２（図８参照）は、空間光変調器２０を用いて露光を行う露光部５０と、上述した第２実施形態の計測装置１ａとを備えるものとした。
これに対し変形例の露光装置は、第２実施形態の計測装置１ａに代えて、上述した第１実施形態の計測装置１を備えるものである。この場合、位置変更機構（または移動機構）２７は空間光変調器２０を、露光部５０と対向する位置と計測装置１に対向する位置との間で移動可能とさせる。
変形例の露光装置においても、上述した第４実施形態の露光装置と同様の効果を得ることができる。
上述した第４実施形態の露光装置２（図８参照）は、空間光変調器２０を用いて露光を行う露光部５０と、上述した第２実施形態の計測装置１ａとを備えるものとした。
これに対し変形例の露光装置は、第２実施形態の計測装置１ａに代えて、上述した第１実施形態の計測装置１を備えるものである。この場合、位置変更機構（または移動機構）２７は空間光変調器２０を、露光部５０と対向する位置と計測装置１に対向する位置との間で移動可能とさせる。
変形例の露光装置においても、上述した第４実施形態の露光装置と同様の効果を得ることができる。
【0142】
（第５実施形態のデバイス製造方法）
第５実施形態のデバイス製造方法においては、上述した第４実施形態の露光装置２または変形例の露光装置を用いて、半導体集積回路、プリント基板、ディスプレイ装置等のデバイスを製造する。
図９は、第５実施形態のデバイス製造方法の工程を概略的に示す図である。
第５実施形態のデバイス製造方法においては、上述した第４実施形態の露光装置２または変形例の露光装置を用いて、半導体集積回路、プリント基板、ディスプレイ装置等のデバイスを製造する。
図９は、第５実施形態のデバイス製造方法の工程を概略的に示す図である。
【0143】
ステップＳ１００において、デバイスの製造対象となる半導体基板、セラミック基板、ガラス基板等の基板の表面上に、誘電体、金属、または半導体から成る膜を形成する。次に、ステップＳ１０１において、ステップＳ１００で形成した膜の上に、フォトレジスト（レジスト）を形成する。表面上にレジストが形成された基板が、図８に示されている被露光基板５７である。
【0144】
そして、ステップＳ１０２において、上述の第４実施形態の露光装置２、または変形例の露光装置を用いて、基板（被露光基板５７）上のレジストに明暗パターンとしての露光パターンを露光する。そして、ステップＳ１０３において、露光パターンが露光されたレジストを現像し、レジストパターンを形成する。その後、ステップＳ１０４において、レジストパターンをマスクとして、基板ＷＦ上に形成されている膜または基板ＷＦの表面に対して、エッチングまたはイオン注入等の加工を行う。
ステップＳ１０３およびステップＳ１０４は、レジストに形成された露光パターンに基づいて、基板上に回路パターンを形成する工程である。
ステップＳ１０３およびステップＳ１０４は、レジストに形成された露光パターンに基づいて、基板上に回路パターンを形成する工程である。
【0145】
以上のステップＳ１００からステップＳ１０４により、基板ＷＦ上に、デバイスを構成する１層の回路パターンが形成される。
従って、ステップＳ１０４の終了後に、次工程に移行し、再びステップＳ１００からステップＳ１０４を繰り返して実行することにより、多数の層からなるデバイス（半導体集積回路、プリント基板、表示デバイス等）を製造することができる。
従って、ステップＳ１０４の終了後に、次工程に移行し、再びステップＳ１００からステップＳ１０４を繰り返して実行することにより、多数の層からなるデバイス（半導体集積回路、プリント基板、表示デバイス等）を製造することができる。
【0146】
（第５実施形態のデバイス製造方法の効果）
第５実施形態のデバイス製造方法は、基板（被露光基板５７）の表面上にレジストを形成すること、第４実施形態の露光装置２または変形例の露光装置を用いて露光パターンを形成すること、露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、を含んでいる。
これにより、高精度であって、かつ生産性の高い生産性の高い露光装置２等による基板への露光が可能となるため、高性能なデバイスを高い生産性で製造することができる。
第５実施形態のデバイス製造方法は、基板（被露光基板５７）の表面上にレジストを形成すること、第４実施形態の露光装置２または変形例の露光装置を用いて露光パターンを形成すること、露光パターンに基づいて、回路パターンを形成すること、を含んでいる。
これにより、高精度であって、かつ生産性の高い生産性の高い露光装置２等による基板への露光が可能となるため、高性能なデバイスを高い生産性で製造することができる。
【0147】
本発明は以上の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。本実施形態は、上記した態様の全て又は一部を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0148】
１，１ａ：計測装置、２：露光装置、５：検出部、６：第１検出部、５ａ：第２検出部、１０：検出光学系、１０ａ：第２検出光学系、１４：分岐素子、１５：対物レンズ、１６：検出開口絞り、１８：撮像部、１９：撮像面、２０：空間光変調器、ＤＰ：配列面、２２：空間光変調素子、２２Ｒ：反射面、２５：制御部（演算部）、２５Ｍ：記憶部、２５Ｃ：演算部、２７：位置変更機構（移動機構）、３０：第１検出光学系、４２：第１制御部、５０：露光部、５１：露光光源、５５：結像光学系、５９：ステージ、６０：露光制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】