JP2005203760A - 照明光学装置、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レイアウトに応じて引き回し距離が変化しても露光装置本体の入口において所望の大きさの断面を有する光束を得ることのできる平行送光系タイプの照明光学装置。
【解決手段】 所定面（７ａ）において所望の大きさの断面を有する平行光束を得るために、光軸（ＡＸ）に対して最大の角度で光源（１）から射出される光線を光軸に対してほぼ平行に変換する光線変換手段（２）を備えている。光線変換手段は、第１面内において最大の第１角度で光源から射出される光線を光軸に対してほぼ平行に変換するために第１角度に応じた有限焦点距離を有する第１変換光学系と、第１面と直交する第２面内において最大の第２角度で光源から射出される光線を光軸に対してほぼ平行に変換するために第２角度に応じた有限焦点距離を有する第２変換光学系とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関するものである。

この種の露光装置の本体は、全体的にかなり大きな装置であり、設置のための所要床面積は大きい。また、露光装置の光源として、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源が用いられるが、エキシマレーザ光源もかなり大きな装置である。したがって、特にエキシマレーザ光源を用いる露光装置では、光源装置を露光装置本体からある程度離間させて配置することが多い。

そこで、エキシマレーザ光源から供給される矩形状の平行光束を露光装置本体の入口（入射位置）まで導くための送光系としての照明光学装置が必要になる。ここで、この種の照明光学装置として、エキシマレーザ光源のレーザ射出面（出力部）と露光装置本体の入口とを光学的にほぼ共役に配置するリレー光学系を含む共役送光系と、エキシマレーザ光源のレーザ射出面と露光装置本体の入口とを光学的にほぼ共役に配置するリレー光学系を含むことなく平行光束のまま露光装置本体の入口まで導く平行送光系とがある。

図９は、共役送光系タイプの照明光学装置の不都合を説明する図である。ただし、図９では、説明の簡単のために、１つの等倍リレー光学系だけを含む最も単純な例を示している。図９に示す共役送光系タイプの照明光学装置では、エキシマレーザ光源のレーザ射出面１００と露光装置本体の入口１０１とが、１つの等倍リレー光学系１０２により光学的に共役に配置されている。

この場合、レーザ射出面１００と入口１０１との間の距離（以下、「引き回し距離」という）をＬとするとき、等倍リレー光学系１０２の前側レンズ群１０２ａおよび後側レンズ群１０２ｂはともにＬ／４の焦点距離を有する。そして、レーザ射出面１００は前側レンズ群１０２ａの前側焦点位置に配置され、入口１０１は後側レンズ群１０２ｂの後側焦点位置に配置され、前側レンズ群１０２ａの後側焦点位置と後側レンズ群１０２ｂの前側焦点位置とが一致するように配置される。

共役送光系タイプの照明光学装置では、レイアウトに応じて引き回し距離Ｌが変化した場合、前側レンズ群１０２ａおよび後側レンズ群１０２ｂの焦点距離を変化させること、ひいてはリレー光学系１０２の設計を変化させることが必要になる。また、引き回し距離Ｌが変化しない場合においても、たとえば障害物を避けるために前側レンズ群１０２ａまたは後側レンズ群１０２ｂの光軸に沿った位置を自由に変化させることができない。このように、共役送光系タイプの照明光学装置では、引き回し距離およびリレー光学系の配置に制限があり、レイアウトに応じて引き回し距離が変化したり途中に障害物があったりすると、リレー光学系の設計をその度に変更しなければならないという不都合があった。

一方、平行送光系タイプの照明光学装置では、共役送光系タイプとは異なり、レイアウトに応じて光学系の設計をその度に変更する必要は一般的にない。しかしながら、たとえばエキシマレーザ光源から供給される光束は僅かな発散角によって広がっていくため、引き回し距離が大きくなるほど露光装置本体の入口に達する光束の断面が大きくなってしまう。換言すれば、平行送光系タイプの照明光学装置では、レイアウトに応じて引き回し距離が変化すると、露光装置本体の入口に達する光束の断面サイズが変化するという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、レイアウトに応じて引き回し距離が変化しても、たとえば露光装置本体の入口において所望の大きさの断面を有する光束を得ることのできる平行送光系タイプの照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、レイアウトに応じて引き回し距離が変化しても露光装置本体の入口において所望の大きさの断面を有する光束を得ることのできる光束平行送光系タイプの照明光学装置を用いて、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
前記所定面において所望の大きさの断面を有するほぼ平行光束を得るために、前記照明光学装置の光軸に対して最大の角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するための光線変換手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

第１形態の好ましい態様によれば、前記光線変換手段は、前記光軸を含む第１面内において前記光軸に対して最大の第１角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するために前記第１角度に応じた有限焦点距離を有する第１変換光学系を備えている。この場合、前記光線変換手段は、前記光軸を含み且つ前記第１面とほぼ直交する第２面内において前記光軸に対して最大の第２角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するために前記第２角度に応じた有限焦点距離を有する第２変換光学系をさらに備えていることが好ましい。

また、第１形態の好ましい態様によれば、前記第１変換光学系は、前記光源側から順に、前記第１面内に負の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第１面内に正の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有し、前記第２変換光学系は、前記光源側から順に、前記第２面内に負の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第２面内に正の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有する。また、前記光線変換手段は、前記光源の近傍に配置されていることが好ましい。

前記課題を解決するために、本発明の第２形態では、光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
前記所定面において所望の大きさの断面を有するほぼ平行光束を得るために、前記照明光学装置の光軸とほぼ平行に前記光源から射出される光線を前記所定面または前記所定面の近傍で前記光軸と交差するように変換するための光線変換手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

第２形態の好ましい態様によれば、前記光線変換手段は、前記光軸を含む第１面内において前記所定面または前記所定面の近傍に第１の後側焦点位置を有する第１変換光学系を備えている。この場合、前記光線変換手段は、前記光軸を含み且つ前記第１面とほぼ直交する第２面内において前記所定面または前記所定面の近傍に第２の後側焦点位置を有する第２変換光学系をさらに備えていることが好ましい。

また、第２形態の好ましい態様によれば、前記第１変換光学系は、前記光源側から順に、前記第１面内に負の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第１面内に正の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有し、前記第２変換光学系は、前記光源側から順に、前記第２面内に負の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第２面内に正の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有する。

また、第２形態の好ましい態様によれば、前記第１変換光学系の前記第１の後側焦点位置および前記第２変換光学系の前記第２の後側焦点位置の少なくとも一方の後側焦点位置は、前記光源から前記所定面までの距離に応じて調整可能である。

また、第１形態または第２形態の好ましい態様によれば、前記光線変換手段を介した前記光源からの光束に基づいて、前記光源からの前記光束の位置を検出するための位置検出系と、前記光線変換手段を介した前記光源からの前記光束に基づいて、前記光源からの前記光束の前記光軸に対する角度を検出するための角度検出系とをさらに備えている。この場合、前記位置検出系は、前記光源からの前記光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、該第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを有することが好ましい。

また、第１形態または第２形態の好ましい態様によれば、前記角度検出系は、前記光源からの前記光束を集光するための集光光学系と、該集光光学系を介して集光された光束を光電検出するための第２光電検出器と、該第２光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に拡散するように回折するための第２回折光学素子とを有する。また、前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第１反射部材と、前記第１反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第２反射部材と、前記位置検出系の出力および前記角度検出系の出力に基づいて前記第１反射部材および前記第２反射部材の回転を制御するための制御部とを備えていることが好ましい。

本発明の第３形態では、露光光を供給するための光源と、第１形態または第２形態の照明光学装置とを備え、該照明光学装置を介した光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第１形態または第２形態の照明光学装置を介した光源からの光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の第５形態では、所定の光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記ほぼ平行光束の位置を検出するための位置検出装置において、
前記所定の光路中から取り出した光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、
前記第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを備えていることを特徴とする位置検出装置を提供する。

本発明の第６形態では、所定の光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記ほぼ平行光束の光軸に対する角度を検出するための角度検出装置において、
前記光源からの前記光束を集光するための集光光学系と、
前記集光光学系を介して集光された光束を光電検出するための第２光電検出器と、
前記第２光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に拡散するように回折するための第２回折光学素子とを備えていることを特徴とする角度検出装置を提供する。

第６形態の好ましい態様によれば、前記光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記所定面に達するほぼ平行光束の位置を検出するための位置検出系をさらに備え、
前記位置検出系は、前記光路中から取り出した光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、該第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを有する。

本発明にかかる平行送光系タイプの照明光学装置では、光線変換手段が、光軸に対して最大の角度で光源から射出される光線を光軸に対してほぼ平行に変換する機能を有する。したがって、たとえば露光装置に適用した場合、レイアウトに応じて光源と露光装置本体の入口との間の引き回し距離が変化しても、露光装置本体の入口において所望の大きさの断面を有する光束を得ることができる。

また、本発明にかかる平行送光系タイプの照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、レイアウトに応じて引き回し距離が変化しても露光装置本体の入口において所望の大きさの断面を有する光束を得ることができるので、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図２は、図１の露光装置本体の内部構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源または１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。

光源１から−Ｙ方向に沿って射出された矩形状（Ｘ方向に沿った一辺およびＺ方向に沿った他辺を有する矩形状）の断面を有するほぼ平行光束は、光線変換光学系２を介して、ほぼ平行光束のまま第１振動ミラー３に入射する。なお、光線変換光学系２の内部構成および作用については後述する。第１振動ミラー３により＋Ｚ方向に偏向された光束は、第２振動ミラー４により−Ｘ方向に反射された後、固定ミラー５に入射する。固定ミラー５により＋Ｚ方向に偏向された光束は、ビームスプリッター６に入射する。

そして、ビームスプリッター６を透過した光束は露光装置本体７へ導かれ、ビームスプリッター６で＋Ｙ方向に反射された光束は位置角度モニター系８へ導かれる。なお、位置角度モニター系８の内部構成および作用については後述する。このように、光線変換光学系２、第１振動ミラー３、第２振動ミラー４、固定ミラー５、およびビームスプリッター６は、光源１から射出されたほぼ平行光束を露光装置本体７の入口７ａまで導くための平行送光系としての照明光学装置を構成している。

なお、第１振動ミラー３、第２振動ミラー４、および固定ミラー５に代えて、たとえば裏面反射鏡としての直角プリズムを用いることができる。また、ビームスプリッター６として、ミラー型のビームスプリッターまたはプリズム型のビームスプリッターを用いることができる。また、第１振動ミラー３および第２振動ミラー４は、露光装置本体７および位置角度モニター系８を制御する制御部９により姿勢制御されるように構成されている。

図２を参照すると、露光装置本体７の内部へ導かれた光束は、照明光学系７ｂを介して、マスクＭを照明する。照明光学系７ｂは、たとえば露光装置本体７の内部へ導かれるほぼ平行光束を、そのファーフィールドにおいてほぼ円形状、輪帯状または多極状断面を持つ発散光束に変換するための光束発散部材、露光光の照度分布を均一化するためのオプティカルインテグレータ、マスクＭ上の照明領域を規定するための可変視野絞り（マスクブラインド）、オプティカルインテグレータを介して形成された二次光源からの光を集光して可変視野絞りへ導くためのコンデンサレンズ系などにより構成されている。

マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。

図３は、図１の光線変換光学系の内部構成および作用を概略的に示す図である。図３を参照すると、光線変換光学系２は、光源側（図中左側）から順に、第１変換光学系２ａと第２変換光学系２ｂとを備えている。第１変換光学系２ａは、光源側から順に、ＸＹ平面内に負の屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ２ａａと、ＸＹ平面内に正の屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ２ａｂとにより構成されている。

第１変換光学系２ａは、図３（ａ）に示すように、光軸ＡＸを含むＸＹ平面内において光軸ＡＸに対して最大の角度θｘで光源１のレーザ射出面１ａから射出される光線を光軸ＡＸに対してほぼ平行に変換するために角度θｘに応じた第１有限焦点距離を有する。また、第１変換光学系２ａは、光源側から順に配置された負シリンドリカルレンズ２ａａと正シリンドリカルレンズ２ａｂとの作用により、入射光束の断面をＸＹ平面内に拡大して射出する機能を有する。

一方、第２変換光学系２ｂは、光源側から順に、ＹＺ平面内に負の屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ２ｂａと、ＹＺ平面内に正の屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ２ｂｂとにより構成されている。第２変換光学系２ｂは、図３（ｂ）に示すように、光軸ＡＸを含むＹＺ平面内において光軸ＡＸに対して最大の角度θｚで光源１のレーザ射出面１ａから射出される光線を光軸ＡＸに対してほぼ平行に変換するために角度θｚに応じた第２有限焦点距離を有する。

また、第２変換光学系２ｂは、光源側から順に配置された負シリンドリカルレンズ２ｂａと正シリンドリカルレンズ２ｂｂとの作用により、入射光束の断面をＹＺ平面内に拡大して射出する機能を有する。こうして、光源１から最大角度θｘおよびθｚで射出された光線が光線変換光学系２を介して光軸ＡＸに対してほぼ平行に変換されるので、光線変換光学系２の直後における光束の断面サイズと露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）に達する光束の断面サイズとはその間の距離にかかわらずほぼ一致することになる。

光線変換光学系２の具体的な設計に際しては、光源１から射出される光線の最大角度θｘおよびθｚ、光源１から射出される光束の断面サイズ、露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）における所望の光束断面サイズなどを考慮するが、光線変換光学系２と露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）との間の距離などを考慮することなく、第１変換光学系２ａの焦点距離および拡大倍率、並びに光線変換光学系２の焦点距離および拡大倍率が決定される。なお、光線変換光学系２には共役送光系におけるリレー光学系とは異なり維持すべき共役関係がないので、光線変換光学系２を光軸ＡＸに沿ってある程度移動させても、その光学的機能は実質的に変化することがない。

また、本実施形態において、図３（ｃ）に示すように、光源１のレーザ射出面１ａからの光束の大きさ（光軸直交面内における着目する方向に沿った大きさ）をＤ１、光源１からの光束のうちの最大発散角となる光線の光軸となす角度をθ１、光線変換光学系２の倍率をｍ、光源１からの光束のうちの最大発散角θ１を有する光線が光線変換光学系２によって偏向されたときの光輔となす角度をθ２、所定面における光束の大きさ（光軸直交面内における着目する方向に沿った大きさ、典型的には露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）での大きさ（整形したいビーム径））をＤ２、光線変換光学系２から露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）までの距離をＬとするとき、
Ｄ２＝ｍ・Ｄ１
θ２＝θ１／ｍ
Ｄ１・θ１＝Ｄ２・θ２
であり、
θ２・Ｌ＜Ｄ２
を満足すること、すなわち、
θ１＜ｍ²・Ｄ１／Ｌ
を満足することが好ましい。また、本実施形態において、光源１のレーザ射出面１ａからの光束の最大発散角（角度θｘおよびθｚのうちの大きい方）は２ｍｒａｄ以下であることが好ましい。

以上のように、本実施形態では、光源１の直後に配置された光線変換光学系２が、光軸ＡＸに対して最大の角度θｘおよびθｚで光源１のレーザ射出面１ａから射出される光線を光軸ＡＸに対してほぼ平行に変換する機能、および光源１から射出された光束の断面をＸＹ平面内およびＹＺ平面内に拡大して射出する機能を有する。その結果、本実施形態にかかる平行送光系タイプの照明光学装置（２〜６）では、レイアウトに応じて光源１のレーザ射出面１ａと露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）との間の引き回し距離が変化しても、露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）において所望の大きさの断面を有する光束を得ることができる。

こうして、本実施形態にかかる平行送光系タイプの照明光学装置が搭載された露光装置では、レイアウトに応じて引き回し距離が変化しても露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）において所望の大きさの断面を有する光束を得ることができるので、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことができる。また、本実施形態にかかる平行送光系タイプの照明光学装置（２〜６）では、レイアウトに応じて途中に障害物があっても、光線変換光学系２の光軸ＡＸに沿った位置を変更することにより、その光学的機能を実質的に損なうことなく障害物を回避することができる。なお、本実施形態において、光線変換光学系２に後続する光学部材の有効径を小さく抑えるには、できるだけ光源１の近傍に光線変換光学系２を配置することが望ましい。

また、上述の実施形態では、光軸ＡＸに対して最大の角度θｘおよびθｚで光源１のレーザ射出面１ａから射出される光線を光軸ＡＸに対してほぼ平行に変換したが、図４に示すように、光軸ＡＸに対して平行にレーザ射出面１ａから射出される光線Ｃ１を露光装置本体の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）で光軸ＡＸに交わるように光線Ｃ１’に変換しても良い。すなわち、光線変換手段２中の第１変換光学系２ａおよび第２変換光学系２ｂの後側焦点位置を露光装置本体の入口７ａに設定しても良い。ここで、光軸ＡＸに対して最大の角度θｘおよびθｚで光源１のレーザ射出面１ａから射出される光線Ｕ１およびＬ１は、光線変換手段２によってそれぞれ光線Ｕ１’およびＬ１’に変換されて、光線Ｕ１’と光線Ｌ１’とが所定面における光束の大きさＤ２を決定することになる。

このとき、光線変換光学系２から露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）までの距離Ｌに応じて、第１変換光学系２ａ中のシリンドリカルレンズ２ａａおよび２ａｂの光軸ＡＸに沿った間隔、および第２変換光学系２ｂ中のシリンドリカルレンズ２ｂａおよび２ｂｂの光軸ＡＸに沿った間隔を調整可能とすれば、露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）での光束断面の大きさを最小に維持することができ、光量ロスを少なくすることができる。

また、光源１と露光装置本体７の照明光学系７ｂ中の光束発散部材との間の光路中に、たとえば特開平５−２５１３１０号公報や特開平１１−１９５６００号公報に開示される露光量制御用の減光フィルターを配置する場合には、光源１のレーザ射出面１ａと光線変換手段２との間の光路中、第１変換光学系２ａと第２変換光学系２ｂとの間の光路中、光源変換手段２の射出側近傍の位置、露光装置本体の入口７ａ近傍の位置、または照明光学系７ｂ中の光束発散部材の入射側近傍の位置に配置することができる。

ところで、本実施形態では、露光装置本体７の入口７ａ（または照明光学系７ｂ中の光束発散部材上）に達する光束の中心位置と露光装置本体７の入口７ａの中心位置とがほぼ一致するとともに、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の中心軸線と照明光学装置の光軸ＡＸとがほぼ一致しなければならない。しかしながら、光源１から射出される光束の光軸ＡＸに対する角度が経時的に変動する場合がある。この場合、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の中心が露光装置本体７の入口７ａの中心から位置ずれし、且つ露光装置本体７の入口７ａに達する光束の中心軸線が光軸ＡＸに対して角度ずれすることになる。

特に、本実施形態のような平行送光系タイプの照明光学装置の場合、共役送光系タイプとは異なり、光源１から射出される光束の光軸ＡＸに対する角度ずれに起因して露光装置本体７の入口７ａにおいて発生する光束の位置ずれ量は、光源１と露光装置本体７との間の引き回し距離に比例して大きくなる。そこで、本実施形態では、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の位置情報および角度情報を検出するための位置角度モニター系８を備えている。また、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の位置ずれおよび角度ずれを調整するための調整手段として、第１振動ミラー３および第２振動ミラー４を備えている。

図５は、図１の位置角度モニター系の内部構成を概略的に示す図である。また、図６は、図１の位置角度モニター系に用いられている各回折光学素子の作用を説明する図である。図５を参照すると、ビームスプリッター６で＋Ｙ方向に反射されて位置角度モニター系８の内部へ導かれたほぼ平行光束は、必要に応じて光路中に挿入された減光フィルター８０を介してビームスプリッター８１ａに入射する。

ビームスプリッター８１ａを透過した光束は、ビームスプリッター８１ｂに入射する。そして、ビームスプリッター８１ｂを透過した光束は、シリンドリカルレンズ系８２ａを介して、光電検出器としての一次元ＣＣＤ８３ａに達する。また、ビームスプリッター８１ｂで−Ｚ方向に反射された光束は、ビームスプリッター８１ｃで＋Ｙ方向に反射された後、シリンドリカルレンズ系８２ｂおよび回折光学素子８４ａを介して、一次元ＣＣＤ８３ｂに達する。

一方、ビームスプリッター８１ａで＋Ｘ方向に反射された光束は、ビームスプリッター８１ｄにより＋Ｙ方向に反射された後、ビームスプリッター８１ｅに入射する。そして、ビームスプリッター８１ｅを透過した光束は、回折光学素子８４ｂおよび集光光学系８５ａを介して、一次元ＣＣＤ８３ｃに達する。また、ビームスプリッター８１ｅで−Ｚ方向に反射された光束は、ビームスプリッター８１ｆで＋Ｙ方向に反射された後、回折光学素子８４ｃおよび集光光学系８５ｂを介して、一次元ＣＣＤ８３ｄに達する。

以下、位置角度モニター系８の作用の説明を簡単にするために、位置角度モニター系８の内部へ導かれたほぼ平行光束８６の断面サイズがＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に５ｍｍであるものと想定する。この場合、ビームスプリッター８１ｂを透過した光束８６ａの断面サイズもＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に５ｍｍであるが、シリンドリカルレンズ系８２ａの作用により光束８６ａの断面がＸ方向にだけ１／２倍に縮小され、Ｘ方向に沿った計測方向を有する一次元ＣＣＤ８３ａに達するほぼ平行光束８７ａの断面サイズはＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に２．５ｍｍとなる。

次に、ビームスプリッター８１ｃで反射された光束８６ｂの断面サイズもＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に５ｍｍであるが、シリンドリカルレンズ系８２ｂの作用により光束８６ｂの断面がＺ方向に１／（７．２）倍に縮小され且つＸ方向に１．８倍に拡大される。すなわち、シリンドリカルレンズ系８２ｂを介して回折光学素子８４ａに入射する光束の断面サイズは、Ｚ方向に２．５ｍｍでＸ方向に９ｍｍとなる。

さらに、図６（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ系８２ｂを介してＺ方向に２．５ｍｍでＸ方向に９ｍｍの断面サイズを有する光束８６ｂａは、たとえばＸ方向に等間隔ピッチの回折パターンを有する回折光学素子８４ａの作用により、一次元ＣＣＤ８３ｂの計測方向であるＺ方向と直交するＸ方向に回折され、ひいては断面サイズがＸ方向にだけ拡大される。具体的には、たとえば回折光学素子８４ａを介して発生した＋１次光（図中実線で示す）と−１次光（図中破線で示す）とにより、Ｚ方向に沿った計測方向を有する一次元ＣＣＤ８３ｂに達するほぼ平行光束８７ｂの断面サイズがＺ方向に２．５ｍｍでＸ方向に１８ｍｍとなる。

次に、ビームスプリッター８１ｅを透過した光束８６ｃの断面サイズもＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に５ｍｍであるが、図６（ｂ）に示すように、回折光学素子８４ｂおよび集光光学系８５ａの作用により、Ｘ方向に沿った計測方向を有する一次元ＣＣＤ８３ｃに達する光束８７ｃはＺ方向に細長く延びた線状になる。ここで、回折光学素子８４ｂが介在しない場合、一次元ＣＣＤ８３ｃの検出面が集光光学系８５ａの後側焦点位置に配置されているので、一次元ＣＣＤ８３ｃの検出面に非常に小さなスポット状の光束が形成されることになる。

しかしながら、実際には、たとえばＺ方向にレンズ相当ピッチの回折パターンを有する回折光学素子８４ｂが介在しているので、光束８６ｃは一次元ＣＣＤ８３ｃの計測方向であるＸ方向と直交するＺ方向に拡散するように回折され、回折光学素子８４ｂから同じ角度で回折された光線は一次元ＣＣＤ８３ｃの検出面上の同じ位置に達する。その結果、集光光学系８５ａの集光作用に抗して、回折光学素子８４ｂのＺ方向に沿った拡散回折作用により、一次元ＣＣＤ８３ｃに達する集光光束８７ｃはＺ方向に細長く延びた線状になる。

最後に、ビームスプリッター８１ｆで反射された光束８６ｄの断面サイズもＺ方向に１８ｍｍでＸ方向に５ｍｍであるが、図６（ｃ）に示すように、回折光学素子８４ｃおよび集光光学系８５ｂの作用により、Ｚ方向に沿った計測方向を有する一次元ＣＣＤ８３ｄに達する光束８７ｄはＸ方向に細長く延びた線状になる。ここで、回折光学素子８４ｃが介在しない場合、一次元ＣＣＤ８３ｄの検出面が集光光学系８５ｂの後側焦点位置に配置されているので、一次元ＣＣＤ８３ｄの検出面に非常に小さなスポット状の光束が形成されることになる。

しかしながら、実際には、たとえばＸ方向にレンズ相当ピッチの回折パターンを有する回折光学素子８４ｃが介在しているので、光束８６ｄは一次元ＣＣＤ８３ｄの計測方向であるＺ方向と直交するＸ方向に拡散するように回折され、回折光学素子８４ｃから同じ角度で回折された光線は一次元ＣＣＤ８３ｄの検出面上の同じ位置に達する。その結果、集光光学系８５ｂの集光作用に抗して、回折光学素子８４ｃのＸ方向に沿った拡散回折作用により、一次元ＣＣＤ８３ｄに達する集光光束８７ｄはＸ方向に細長く延びた線状になる。

このように、シリンドリカルレンズ系８２ａと光電検出器としての一次元ＣＣＤ８３ａとを含む第１位置検出系では、一次元ＣＣＤ８３ａの計測方向であるＸ方向に沿った光束８７ａの中心位置情報に基づいて、ビームスプリッター６を透過して露光装置本体７の入口７ａに達するほぼ平行光束の中心の光軸ＡＸに対するＸ方向（一次元ＣＣＤ８３ｂの検出面におけるＸ方向に対応する）の位置情報を検出する。同様に、シリンドリカルレンズ系８２ｂと回折光学素子８４ａと一次元ＣＣＤ８３ｂとを含む第２位置検出系では、一次元ＣＣＤ８３ｂの計測方向であるＺ方向に沿った光束８７ｂの中心位置情報に基づいて、露光装置本体７の入口７ａに達するほぼ平行光束の中心の光軸ＡＸに対するＹ方向（一次元ＣＣＤ８３ｂの検出面におけるＺ方向に対応する）の位置情報を検出する。

一方、回折光学素子８４ｂと集光光学系８５ａと一次元ＣＣＤ８３ｃとを含む第１角度検出系では、一次元ＣＣＤ８３ｃの計測方向であるＸ方向に沿った光束８７ｃの中心位置情報に基づいて、露光装置本体７の入口７ａに達するほぼ平行光束の中心軸線の光軸ＡＸに対するＸ方向の角度情報を検出する。同様に、回折光学素子８４ｃと集光光学系８５ｂと一次元ＣＣＤ８３ｄとを含む第２角度検出系では、一次元ＣＣＤ８３ｄの計測方向であるＺ方向に沿った光束８７ｄの中心位置情報に基づいて、露光装置本体７の入口７ａに達するほぼ平行光束の中心軸線の光軸ＡＸに対するＹ方向の角度情報を検出する。

各検出系では、一次元ＣＣＤ８３ａ〜８３ｄの計測方向と直交する方向に細長く延びた光束８７ａ〜８７ｄをそれぞれ光電検出するので、一次元ＣＣＤ８３ａ〜８３ｄの計測方向に沿った検出ライン部と光束８７ａ〜８７ｄの一部とが交差する限り、所望の位置検出または角度検出が可能である。しかしながら、たとえば第２位置検出系において、光束８６ｂの中心の光軸ＡＸに対するＸ方向の位置ずれが大きい場合、一次元ＣＣＤ８３ｂの計測方向であるＺ方向に沿った検出ライン部から光束８７ｂがＸ方向に外れて交差しなくなり、所望の位置検出が不可能になる。

特に、回折光学素子８４ａを用いることなくシリンドリカルレンズ系８２ｂだけの作用により光束８６ｂのＸ方向断面サイズを拡大する従来構成では、光束８６ｂの光軸ＡＸに対するＸ方向の位置ずれも同様に増幅されるため、位置検出が不可能になり易い。これに対し、本実施形態では、シリンドリカルレンズ系８２ｂの作用だけに依存することなく、回折光学素子８４ａのＸ方向の回折作用により光束８６ｂのＸ方向断面サイズを拡大しているので、光束８６ｂの光軸ＡＸに対するＸ方向の位置ずれが増幅されにくく、安定した位置検出が可能である。

また、第１角度検出系において、光束８６ｃの中心軸線の光軸ＡＸに対するＺ方向の角度ずれが大きい場合、一次元ＣＣＤ８３ｃの計測方向であるＸ方向に沿った検出ライン部から光束８７ｃがＺ方向に外れて交差しなくなり、所望の角度検出が不可能になる。特に、回折光学素子８４ｂを用いることなく集光光学系８５ａに付設した適当なシリンドリカルレンズ系の作用により光束８６ｃのＺ方向断面サイズを拡大する従来構成では、光束８６ｃの光軸ＡＸに対するＺ方向の角度ずれも同様に増幅されるため、所望の角度検出が不可能になり易い。これに対し、本実施形態では、集光光学系８５ａにシリンドリカルレンズ系を付設することなく、回折光学素子８４ｂのＺ方向の拡散回折作用だけにより光束８６ｃのＺ方向断面サイズを拡大しているので、光束８６ｃの光軸ＡＸに対するＺ方向の角度ずれが増幅されることなく、安定した角度検出が可能である。

また、第２角度検出系において、光束８６ｄの中心軸線の光軸ＡＸに対するＸ方向の角度ずれが大きい場合、一次元ＣＣＤ８３ｄの計測方向であるＺ方向に沿った検出ライン部から光束８７ｄがＸ方向に外れて交差しなくなり、所望の角度検出が不可能になる。特に、回折光学素子８４ｃを用いることなく集光光学系８５ｂに付設した適当なシリンドリカルレンズ系の作用により光束８６ｄのＸ方向断面サイズを拡大する従来構成では、光束８６ｄの光軸ＡＸに対するＸ方向の角度ずれも同様に増幅されるため、所望の角度検出が不可能になり易い。これに対し、本実施形態では、集光光学系８５ｂにシリンドリカルレンズ系を付設することなく、回折光学素子８４ｃのＸ方向の拡散回折作用だけにより光束８６ｄのＸ方向断面サイズを拡大しているので、光束８６ｄの光軸ＡＸに対するＸ方向の角度ずれが増幅されることなく、安定した角度検出が可能である。

ところで、第１位置検出系においても、光束８６ａの中心の光軸ＡＸに対するＺ方向の位置ずれが大きい場合、一次元ＣＣＤ８３ａの計測方向であるＸ方向に沿った検出ライン部から光束８７ａがＺ方向に外れて交差しなくなり、所望の位置検出が不可能になる。しかしながら、第１位置検出系では、シリンドリカルレンズ系８２ａが光束８６ａのＺ方向断面サイズを拡大していないので、光束８６ａの光軸ＡＸに対するＺ方向の位置ずれが増幅されることなく、たとえば回折光学素子８４ａのような機能を有する回折光学素子を用いなくても安定した位置検出が可能である。

本実施形態では、前述したように、一次元ＣＣＤ８３ａ〜８３ｄの各出力すなわち位置角度モニター系８の出力は、制御部９に供給される。制御部９は、位置角度モニター系８から供給された位置情報および角度情報に基づいて第１振動ミラー（第１反射部材）３および第２振動ミラー（第２反射部材）４の姿勢（所定の軸線廻りの回転）を制御し、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の中心位置と露光装置本体７の入口７ａの中心位置とがほぼ一致し且つ露光装置本体７の入口７ａに達する光束の中心軸線と光軸ＡＸとがほぼ一致するように調整する。

なお、上述の説明では、第１角度検出系および第２角度検出系において、集光光学系８５ａおよび８５ｂの光源側に回折光学素子８４ｂおよび８４ｃをそれぞれ配置している。しかしながら、これに限定されることなく、集光光学系８５ａおよび８５ｂと一次元ＣＣＤ８３ｃおよび８３ｄとの間の光路中に回折光学素子をそれぞれ配置しても同様の光学的効果を得ることができる。このとき、集光光学系８５ａおよび８５ｂと一次元ＣＣＤ８３ｃおよび８３ｄとの間の光路中に配置される回折光学素子は、回折光学素子８４ｂおよび８４ｃとは回折パターンのピッチが異なるものとなる。

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図７のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図８のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図８において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、平行光束を供給する他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、光源から供給される平行光束を露光装置本体の入口まで導く照明光学装置を例にとって本発明を説明したが、光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導くための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。

本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置本体の内部構成を概略的に示す図である。 図１の光線変換光学系の内部構成および作用を概略的に示す図である。 図１の光線変換光学系の内部構成および作用を概略的に示す図である。 図１の位置角度モニター系の内部構成を概略的に示す図である。 図１の位置角度モニター系に用いられている各回折光学素子の作用を説明する図である。 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。 共役送光系タイプの照明光学装置の不都合を説明する図である。

符号の説明

１ 光源
１ａ 光源のレーザ射出面
２ 光線変換光学系
２ａ 第１変換光学系
２ｂ 第２変換光学系
２ａａ，２ａｂ，２ｂａ，２ｂｂ シリンドリカルレンズ
３，４ 振動ミラー
５ 固定ミラー
６ ビームスプリッター
７ 露光装置本体
７ａ 露光装置本体の入口
７ｂ 照明光学系
８ 位置角度モニター系
９ 制御部
８２ シリンドリカル光学系
８３ 一次元ＣＣＤ（光電検出器）
８４ 回折光学素子
８５ 集光光学系
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (19)

1. 光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
   前記所定面において所望の大きさの断面を有するほぼ平行光束を得るために、前記照明光学装置の光軸に対して最大の角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するための光線変換手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
2. 前記光線変換手段は、前記光軸を含む第１面内において前記光軸に対して最大の第１角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するために前記第１角度に応じた有限焦点距離を有する第１変換光学系を備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
3. 前記光線変換手段は、前記光軸を含み且つ前記第１面とほぼ直交する第２面内において前記光軸に対して最大の第２角度で前記光源から射出される光線を前記光軸に対してほぼ平行に変換するために前記第２角度に応じた有限焦点距離を有する第２変換光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
4. 前記第１変換光学系は、前記光源側から順に、前記第１面内に負の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第１面内に正の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有し、
   前記第２変換光学系は、前記光源側から順に、前記第２面内に負の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第２面内に正の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有することを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
5. 前記光線変換手段は、前記光源の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
6. 光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
   前記所定面において所望の大きさの断面を有するほぼ平行光束を得るために、前記照明光学装置の光軸とほぼ平行に前記光源から射出される光線を前記所定面または前記所定面の近傍で前記光軸と交差するように変換するための光線変換手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
7. 前記光線変換手段は、前記光軸を含む第１面内において前記所定面または前記所定面の近傍に第１の後側焦点位置を有する第１変換光学系を備えていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
8. 前記光線変換手段は、前記光軸を含み且つ前記第１面とほぼ直交する第２面内において前記所定面または前記所定面の近傍に第２の後側焦点位置を有する第２変換光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
9. 前記第１変換光学系は、前記光源側から順に、前記第１面内に負の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第１面内に正の屈折力を有し且つ前記第２面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有し、
   前記第２変換光学系は、前記光源側から順に、前記第２面内に負の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズと、前記第２面内に正の屈折力を有し且つ前記第１面内に無屈折力のシリンドリカルレンズとを有することを特徴とする請求項８に記載の照明光学装置。
10. 前記第１変換光学系の前記第１の後側焦点位置および前記第２変換光学系の前記第２の後側焦点位置の少なくとも一方の後側焦点位置は、前記光源から前記所定面までの距離に応じて調整可能であることを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学装置。
11. 前記光線変換手段を介した前記光源からの光束に基づいて、前記光源からの前記光束の位置を検出するための位置検出系と、
    前記光線変換手段を介した前記光源からの前記光束に基づいて、前記光源からの前記光束の前記光軸に対する角度を検出するための角度検出系とをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
12. 前記位置検出系は、前記光源からの前記光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、該第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを有することを特徴とする請求項１１に記載の照明光学装置。
13. 前記角度検出系は、前記光源からの前記光束を集光するための集光光学系と、該集光光学系を介して集光された光束を光電検出するための第２光電検出器と、該第２光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に拡散するように回折するための第２回折光学素子とを有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の照明光学装置。
14. 前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第１反射部材と、
    前記第１反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第２反射部材と、
    前記位置検出系の出力および前記角度検出系の出力に基づいて前記第１反射部材および前記第２反射部材の回転を制御するための制御部とを備えていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
15. 露光光を供給するための光源と、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置とを備え、該照明光学装置を介した光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
16. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置を介した光源からの光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
17. 所定の光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記ほぼ平行光束の位置を検出するための位置検出装置において、
    前記所定の光路中から取り出した光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、
    前記第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを備えていることを特徴とする位置検出装置。
18. 所定の光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記ほぼ平行光束の光軸に対する角度を検出するための角度検出装置において、
    前記光源からの前記光束を集光するための集光光学系と、
    前記集光光学系を介して集光された光束を光電検出するための第２光電検出器と、
    前記第２光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に拡散するように回折するための第２回折光学素子とを備えていることを特徴とする角度検出装置。
19. 前記光路中から取り出したほぼ平行光束に基づいて、前記所定面に達するほぼ平行光束の位置を検出するための位置検出系をさらに備え、
    前記位置検出系は、前記光路中から取り出した光束をほぼ平行光束状態で光電検出するための第１光電検出器と、該第１光電検出器の検出面において計測方向と交差する方向に細長い光束を得るために入射光束を前記交差方向に回折するための第１回折光学素子とを有することを特徴とする請求項１８に記載の角度検出装置。

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