JP2003124104A - 位置検出装置、露光装置、および露光方法 - Google Patents
位置検出装置、露光装置、および露光方法Info
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- JP2003124104A JP2003124104A JP2001320588A JP2001320588A JP2003124104A JP 2003124104 A JP2003124104 A JP 2003124104A JP 2001320588 A JP2001320588 A JP 2001320588A JP 2001320588 A JP2001320588 A JP 2001320588A JP 2003124104 A JP2003124104 A JP 2003124104A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広帯域照明を用いているにもかかわらず、光
学系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けること
なく高精度な位置検出を行うことのできる位置検出装
置。 【解決手段】 マーク（ＷＭ）からの光を導く対物光学
系と、マークからの光を光電検出する光電検出器（１
５，１６）と、光電検出器の出力信号を信号処理する信
号処理系（１８）とを備えている。光電検出器は、第１
波長帯域においてマークからの光を光電検出する第１光
電検出器（１５ａ、１６ａ）と、第２波長帯域において
マークからの光を光電検出する第２光電検出器（１５
ｂ、１６ｂ）とを有する。信号処理系は、第１および第
２波長帯域の光に対する対物光学系の収差に基づいて、
第１光電検出器および第２光電検出器の出力信号を補正
する。
学系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けること
なく高精度な位置検出を行うことのできる位置検出装
置。 【解決手段】 マーク（ＷＭ）からの光を導く対物光学
系と、マークからの光を光電検出する光電検出器（１
５，１６）と、光電検出器の出力信号を信号処理する信
号処理系（１８）とを備えている。光電検出器は、第１
波長帯域においてマークからの光を光電検出する第１光
電検出器（１５ａ、１６ａ）と、第２波長帯域において
マークからの光を光電検出する第２光電検出器（１５
ｂ、１６ｂ）とを有する。信号処理系は、第１および第
２波長帯域の光に対する対物光学系の収差に基づいて、
第１光電検出器および第２光電検出器の出力信号を補正
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出装置、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
スを製造するリソグラフィ工程で用いる露光装置に搭載
される位置検出装置に関するものである。
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
スを製造するリソグラフィ工程で用いる露光装置に搭載
される位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子等のデバイスの製造
に際して、感光材料の塗布されたウェハ（またはガラス
プレート等の基板）上に複数層の回路パターンを重ねて
形成する。このため、回路パターンをウェハ上に露光す
るための露光装置には、マスクのパターンと既に回路パ
ターンの形成されているウェハの各露光領域との相対位
置合わせ（アライメント）を行うためのアライメント装
置が備えられている。近年、回路パターンの線幅の微細
化に伴い、高精度のアライメントが必要とされるように
なってきている。
に際して、感光材料の塗布されたウェハ（またはガラス
プレート等の基板）上に複数層の回路パターンを重ねて
形成する。このため、回路パターンをウェハ上に露光す
るための露光装置には、マスクのパターンと既に回路パ
ターンの形成されているウェハの各露光領域との相対位
置合わせ（アライメント）を行うためのアライメント装
置が備えられている。近年、回路パターンの線幅の微細
化に伴い、高精度のアライメントが必要とされるように
なってきている。
【０００３】従来、この種のアライメント装置として、
特開平４−６５６０３号公報、特開平４−２７３２４６
号公報等に開示されているように、オフ・アクシス方式
で且つ撮像方式のアライメント装置が知られている。こ
の撮像方式のアライメント装置の検出系は、ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment）系の位置検出装置とも呼ばれて
いる。ＦＩＡ系の位置検出装置では、ハロゲンランプ等
の光源から射出される波長帯域幅の広い光で、ウェハ上
のアライメントマーク（ウェハマーク）を照明する。そ
して、結像光学系を介してウェハマークの拡大像を撮像
素子上に形成し、得られた撮像信号を画像処理すること
によりウェハマークの位置検出を行う。
特開平４−６５６０３号公報、特開平４−２７３２４６
号公報等に開示されているように、オフ・アクシス方式
で且つ撮像方式のアライメント装置が知られている。こ
の撮像方式のアライメント装置の検出系は、ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment）系の位置検出装置とも呼ばれて
いる。ＦＩＡ系の位置検出装置では、ハロゲンランプ等
の光源から射出される波長帯域幅の広い光で、ウェハ上
のアライメントマーク（ウェハマーク）を照明する。そ
して、結像光学系を介してウェハマークの拡大像を撮像
素子上に形成し、得られた撮像信号を画像処理すること
によりウェハマークの位置検出を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＦＩＡ
系の位置検出装置では、広帯域照明を用いているので、
ウェハ上のフォトレジスト層での薄膜干渉の影響が低減
されるという利点がある。しかしながら、従来のＦＩＡ
系の位置検出装置に組み込まれている結像光学系では、
僅かながら色毎の収差が残存する。結像光学系に色毎の
収差が残存していると、撮像面上でのウェハマーク像の
コントラストが低下したり、ウェハマーク像に歪みが生
じたりして、マーク位置の検出誤差が発生する。
系の位置検出装置では、広帯域照明を用いているので、
ウェハ上のフォトレジスト層での薄膜干渉の影響が低減
されるという利点がある。しかしながら、従来のＦＩＡ
系の位置検出装置に組み込まれている結像光学系では、
僅かながら色毎の収差が残存する。結像光学系に色毎の
収差が残存していると、撮像面上でのウェハマーク像の
コントラストが低下したり、ウェハマーク像に歪みが生
じたりして、マーク位置の検出誤差が発生する。
【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、広帯域照明を用いているにもかかわらず、光
学系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けること
なく高精度な位置検出を行うことのできる位置検出装置
を提供することを目的とする。さらに、本発明の高精度
な位置検出装置を用いて、たとえば投影光学系に対して
マスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして良好な
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。
のであり、広帯域照明を用いているにもかかわらず、光
学系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けること
なく高精度な位置検出を行うことのできる位置検出装置
を提供することを目的とする。さらに、本発明の高精度
な位置検出装置を用いて、たとえば投影光学系に対して
マスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして良好な
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、位置検出すべき物体に設け
られたマークからの光を導く対物光学系と、前記マーク
からの光を光電検出する光電検出器と、該光電検出器の
出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた位置検出
装置において、前記光電検出器は、第１波長帯域におい
て前記マークからの光を光電検出するための第１光電検
出器と、第２波長帯域において前記マークからの光を光
電検出するための第２光電検出器とを有し、前記信号処
理系は、前記第１波長帯域の光および前記第２波長帯域
の光に対する前記対物光学系の収差に基づいて、前記第
１光電検出器の出力信号および前記第２光電検出器の出
力信号をそれぞれ補正することを特徴とする位置検出装
置を提供する。
に、本発明の第１発明では、位置検出すべき物体に設け
られたマークからの光を導く対物光学系と、前記マーク
からの光を光電検出する光電検出器と、該光電検出器の
出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた位置検出
装置において、前記光電検出器は、第１波長帯域におい
て前記マークからの光を光電検出するための第１光電検
出器と、第２波長帯域において前記マークからの光を光
電検出するための第２光電検出器とを有し、前記信号処
理系は、前記第１波長帯域の光および前記第２波長帯域
の光に対する前記対物光学系の収差に基づいて、前記第
１光電検出器の出力信号および前記第２光電検出器の出
力信号をそれぞれ補正することを特徴とする位置検出装
置を提供する。
【０００７】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１光電検出器および前記第２光電検出器は、前記第１波
長帯域の光および前記第２波長帯域の光に対する前記対
物光学系の軸上色収差に基づいてそれぞれ位置決めされ
ている。
１光電検出器および前記第２光電検出器は、前記第１波
長帯域の光および前記第２波長帯域の光に対する前記対
物光学系の軸上色収差に基づいてそれぞれ位置決めされ
ている。
【０００８】本発明の第２発明では、光源からの光に基
づいて位置検出すべき物体を照明する照明系と、照明さ
れた前記物体に設けられたマークからの光を導く対物光
学系と、前記マークからの光を光電検出する光電検出器
と、該光電検出器の出力信号を信号処理する信号処理系
とを備えた位置検出装置において、第１波長帯域の光だ
けを選択的に前記光電検出器へ導くための第１選択手段
と、第２波長帯域の光だけを選択的に前記光電検出器へ
導くための第２選択手段とを有し、前記信号処理系は、
前記第１波長帯域の光および前記第２波長帯域の光に対
する前記対物光学系の収差に基づいて、前記光電検出器
の出力信号を補正することを特徴とする位置検出装置を
提供する。
づいて位置検出すべき物体を照明する照明系と、照明さ
れた前記物体に設けられたマークからの光を導く対物光
学系と、前記マークからの光を光電検出する光電検出器
と、該光電検出器の出力信号を信号処理する信号処理系
とを備えた位置検出装置において、第１波長帯域の光だ
けを選択的に前記光電検出器へ導くための第１選択手段
と、第２波長帯域の光だけを選択的に前記光電検出器へ
導くための第２選択手段とを有し、前記信号処理系は、
前記第１波長帯域の光および前記第２波長帯域の光に対
する前記対物光学系の収差に基づいて、前記光電検出器
の出力信号を補正することを特徴とする位置検出装置を
提供する。
【０００９】第２発明の好ましい態様によれば、前記第
１選択手段および前記第２選択手段は、前記照明系の光
路中に選択的に配置される。
１選択手段および前記第２選択手段は、前記照明系の光
路中に選択的に配置される。
【００１０】本発明の第３発明では、位置検出すべき物
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部と、前記計測部で計測された前
記分光特性と前記対物光学系の軸上色収差とに基づい
て、前記マークと前記光電検出器との光学的な位置関係
を調整するための調整部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。
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部と、前記計測部で計測された前
記分光特性と前記対物光学系の軸上色収差とに基づい
て、前記マークと前記光電検出器との光学的な位置関係
を調整するための調整部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。
【００１１】本発明の第４発明では、位置検出すべき物
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部と、前記計測部で計測された前
記分光特性に基づいて、所定波長帯域の光に対する前記
対物光学系の収差を補正するための補正部とを備えてい
ることを特徴とする位置検出装置を提供する。
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部と、前記計測部で計測された前
記分光特性に基づいて、所定波長帯域の光に対する前記
対物光学系の収差を補正するための補正部とを備えてい
ることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【００１２】本発明の第５発明では、位置検出すべき物
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部を備え、前記信号処理系は、前
記計測部で計測された前記分光特性と前記対物光学系の
色収差とに基づいて、前記光電検出器の出力信号を補正
することを特徴とする位置検出装置を提供する。
体に設けられたマークからの光を導く対物光学系と、前
記マークからの光を光電検出する光電検出器と、該光電
検出器の出力信号を信号処理する信号処理系とを備えた
位置検出装置において、前記マークからの光の分光特性
を計測するための計測部を備え、前記信号処理系は、前
記計測部で計測された前記分光特性と前記対物光学系の
色収差とに基づいて、前記光電検出器の出力信号を補正
することを特徴とする位置検出装置を提供する。
【００１３】第１発明〜第５発明の好ましい態様によれ
ば、前記対物光学系は前記マークの像を形成するための
結像光学系を有し、前記光電検出器は前記マーク像を光
電検出する。
ば、前記対物光学系は前記マークの像を形成するための
結像光学系を有し、前記光電検出器は前記マーク像を光
電検出する。
【００１４】本発明の第６発明では、所定のパターンが
形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マス
クのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光
学系と、前記感光性基板の位置を検出するための第１発
明〜第５発明の位置検出装置とを備えていることを特徴
とする露光装置を提供する。
形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マス
クのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光
学系と、前記感光性基板の位置を検出するための第１発
明〜第５発明の位置検出装置とを備えていることを特徴
とする露光装置を提供する。
【００１５】本発明の第７発明では、所定のパターンが
形成されたマスクを照明し、照明された前記マスクのパ
ターン像を感光性基板上に露光する露光方法において、
第１発明〜第５発明の位置検出装置を用いて前記感光性
基板の位置を検出することを特徴とする露光方法を提供
する。
形成されたマスクを照明し、照明された前記マスクのパ
ターン像を感光性基板上に露光する露光方法において、
第１発明〜第５発明の位置検出装置を用いて前記感光性
基板の位置を検出することを特徴とする露光方法を提供
する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の位置検出装置の典型的な
態様によれば、位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、マークからの光を光電検
出する光電検出器と、この光電検出器の出力信号を信号
処理する信号処理系とを備えた基本構成を有する。そし
て、光電検出器は、第１波長帯域においてマークからの
光を光電検出するための第１光電検出器と、第２波長帯
域においてマークからの光を光電検出するための第２光
電検出器とを有する。
態様によれば、位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、マークからの光を光電検
出する光電検出器と、この光電検出器の出力信号を信号
処理する信号処理系とを備えた基本構成を有する。そし
て、光電検出器は、第１波長帯域においてマークからの
光を光電検出するための第１光電検出器と、第２波長帯
域においてマークからの光を光電検出するための第２光
電検出器とを有する。
【００１７】また、信号処理系は、第１波長帯域の光お
よび第２波長帯域の光に対する対物光学系の収差に基づ
いて、第１光電検出器の出力信号および第２光電検出器
の出力信号をそれぞれ補正する。換言すれば、波長帯域
毎にマークからの光を光電検出するための複数の光電検
出器が設けられ、各波長帯域の光に対する光学系の収差
に基づいて対応する各光電検出器の出力信号を補正す
る。なお、信号処理系は、各波長帯域の光に対する光学
系の収差の他に、マークのパターンに関する情報（たと
えばマークのピッチ、マークのデューティ比、マークの
段差、マークの膜条件など）に基づいて、対応する各光
電検出器の出力信号を補正することが好ましい。これ
は、マークのパターンの形状（ピッチ、デューティ比、
段差等）やマークの膜条件等によって、波長帯域ごとに
得られる波形が異なるためである。
よび第２波長帯域の光に対する対物光学系の収差に基づ
いて、第１光電検出器の出力信号および第２光電検出器
の出力信号をそれぞれ補正する。換言すれば、波長帯域
毎にマークからの光を光電検出するための複数の光電検
出器が設けられ、各波長帯域の光に対する光学系の収差
に基づいて対応する各光電検出器の出力信号を補正す
る。なお、信号処理系は、各波長帯域の光に対する光学
系の収差の他に、マークのパターンに関する情報（たと
えばマークのピッチ、マークのデューティ比、マークの
段差、マークの膜条件など）に基づいて、対応する各光
電検出器の出力信号を補正することが好ましい。これ
は、マークのパターンの形状（ピッチ、デューティ比、
段差等）やマークの膜条件等によって、波長帯域ごとに
得られる波形が異なるためである。
【００１８】したがって、本発明の位置検出装置では、
広帯域照明を用いているにもかかわらず、光学系に残存
する色毎の収差の影響を実質的に受けることなく高精度
な位置検出を行うことができる。また、本発明の位置検
出装置が搭載された露光装置および露光方法では、光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることの
ない高精度な位置検出装置を用いて感光性基板を高精度
に位置検出し、ひいてはマスクと感光性基板とを高精度
に位置合わせして、良好な投影露光を行うことができ
る。
広帯域照明を用いているにもかかわらず、光学系に残存
する色毎の収差の影響を実質的に受けることなく高精度
な位置検出を行うことができる。また、本発明の位置検
出装置が搭載された露光装置および露光方法では、光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることの
ない高精度な位置検出装置を用いて感光性基板を高精度
に位置検出し、ひいてはマスクと感光性基板とを高精度
に位置合わせして、良好な投影露光を行うことができ
る。
【００１９】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、本発明の各実施形態にかかる位置検
出装置を備えた露光装置の基本構成を概略的に示す図で
ある。各実施形態では、半導体素子を製造するための露
光装置において感光性基板の位置を検出するためのＦＩ
Ａ系の位置検出装置に本発明を適用している。なお、図
１では、露光装置の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に対し
て平行にＺ軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙
面に平行な方向にＸ軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において
図１の紙面に垂直な方向にＹ軸がそれぞれ設定されてい
る。
説明する。図１は、本発明の各実施形態にかかる位置検
出装置を備えた露光装置の基本構成を概略的に示す図で
ある。各実施形態では、半導体素子を製造するための露
光装置において感光性基板の位置を検出するためのＦＩ
Ａ系の位置検出装置に本発明を適用している。なお、図
１では、露光装置の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に対し
て平行にＺ軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙
面に平行な方向にＸ軸が、Ｚ軸に垂直な平面内において
図１の紙面に垂直な方向にＹ軸がそれぞれ設定されてい
る。
【００２０】図示の露光装置は、適当な露光光でマスク
（投影原版）としてのレチクルＲを照明するための露光
用照明系ＩＬを備えている。レチクルＲはレチクルステ
ージ３０上においてＸＹ平面とほぼ平行に支持されてお
り、そのパターン領域ＰＡには転写すべき回路パターン
が形成されている。レチクルＲを透過した光は、投影光
学系ＰＬを介して、感光性基板としてのウェハＷに達
し、ウェハＷ上にはレチクルＲのパターン像が形成され
る。
（投影原版）としてのレチクルＲを照明するための露光
用照明系ＩＬを備えている。レチクルＲはレチクルステ
ージ３０上においてＸＹ平面とほぼ平行に支持されてお
り、そのパターン領域ＰＡには転写すべき回路パターン
が形成されている。レチクルＲを透過した光は、投影光
学系ＰＬを介して、感光性基板としてのウェハＷに達
し、ウェハＷ上にはレチクルＲのパターン像が形成され
る。
【００２１】なお、ウェハＷは、ウェハホルダ３１を介
して、Ｚステージ３２上においてＸＹ平面とほぼ平行に
支持されている。Ｚステージ３２は、ステージ制御系３
４によって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に沿ってＺ方
向に駆動されるように構成されている。Ｚステージ３２
はさらに、ＸＹステージ３３上に支持されている。ＸＹ
ステージ３３は、同じくステージ制御系３４によって、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に対して垂直なＸＹ平面内
において二次元的に駆動されるように構成されている。
して、Ｚステージ３２上においてＸＹ平面とほぼ平行に
支持されている。Ｚステージ３２は、ステージ制御系３
４によって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に沿ってＺ方
向に駆動されるように構成されている。Ｚステージ３２
はさらに、ＸＹステージ３３上に支持されている。ＸＹ
ステージ３３は、同じくステージ制御系３４によって、
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ０に対して垂直なＸＹ平面内
において二次元的に駆動されるように構成されている。
【００２２】前述したように、露光装置では、投影露光
に先立って、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡとウェハ
Ｗ上の各露光領域とを光学的に位置合わせ（アライメン
ト）する必要がある。そこで、位置検出すべき物体であ
るウェハＷには、たとえば段差パターン（ライン・アン
ド・スペース・パターン）からなるウェハマーク（ウェ
ハライメントマーク）ＷＭが形成されている。ウェハマ
ークＷＭの位置を検出し、ひいてはウェハＷの位置を検
出するのに、本実施形態の位置検出装置が使用される。
に先立って、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡとウェハ
Ｗ上の各露光領域とを光学的に位置合わせ（アライメン
ト）する必要がある。そこで、位置検出すべき物体であ
るウェハＷには、たとえば段差パターン（ライン・アン
ド・スペース・パターン）からなるウェハマーク（ウェ
ハライメントマーク）ＷＭが形成されている。ウェハマ
ークＷＭの位置を検出し、ひいてはウェハＷの位置を検
出するのに、本実施形態の位置検出装置が使用される。
【００２３】具体的には、ウェハマークＷＭとして、Ｘ
方向に周期性を有する一次元マークとしてのＸ方向ウェ
ハマークＷＭＸ（不図示）と、Ｙ方向に周期性を有する
一次元マークとしてのＹ方向ウェハマークＷＭＹ（不図
示）とが、ウェハＷ上に形成されている。なお、本実施
形態では、ウェハマークＷＭとして、Ｘ方向およびＹ方
向にそれぞれ周期性を有する互いに独立した２つの一次
元マークを採用しているが、Ｘ方向およびＹ方向に周期
性を有する二次元マークを採用することもできる。
方向に周期性を有する一次元マークとしてのＸ方向ウェ
ハマークＷＭＸ（不図示）と、Ｙ方向に周期性を有する
一次元マークとしてのＹ方向ウェハマークＷＭＹ（不図
示）とが、ウェハＷ上に形成されている。なお、本実施
形態では、ウェハマークＷＭとして、Ｘ方向およびＹ方
向にそれぞれ周期性を有する互いに独立した２つの一次
元マークを採用しているが、Ｘ方向およびＹ方向に周期
性を有する二次元マークを採用することもできる。
【００２４】本実施形態にかかる位置検出装置は、波長
帯域幅の広い照明光（たとえば５３０ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）を供給するための光源１を備えている。光源１とし
て、ハロゲンランプのような光源を使用することができ
る。光源１から供給された照明光は、リレー光学系（不
図示）を介して、光ファイバーのようなライトガイド２
の入射端に入射する。ライトガイド２の内部を伝搬して
その射出端から射出された照明光は、たとえば円形状の
開口部（光透過部）を有する照明開口絞り３を介して制
限された後、コンデンサーレンズ４に入射する。
帯域幅の広い照明光（たとえば５３０ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）を供給するための光源１を備えている。光源１とし
て、ハロゲンランプのような光源を使用することができ
る。光源１から供給された照明光は、リレー光学系（不
図示）を介して、光ファイバーのようなライトガイド２
の入射端に入射する。ライトガイド２の内部を伝搬して
その射出端から射出された照明光は、たとえば円形状の
開口部（光透過部）を有する照明開口絞り３を介して制
限された後、コンデンサーレンズ４に入射する。
【００２５】コンデンサーレンズ４を介した照明光は、
照明すべき物体であるウェハＷの露光面と光学的に共役
に配置された照明視野絞り５を介して、照明リレーレン
ズ６に入射する。照明リレーレンズ６を介した照明光
は、ハーフプリズム７を透過した後、第１対物レンズ８
に入射する。第１対物レンズ８を介した照明光は、反射
プリズム９の反射面で図中下方に（−Ｚ方向に）反射さ
れた後、ウェハＷ上に形成されたウェハマークＷＭを照
明する。
照明すべき物体であるウェハＷの露光面と光学的に共役
に配置された照明視野絞り５を介して、照明リレーレン
ズ６に入射する。照明リレーレンズ６を介した照明光
は、ハーフプリズム７を透過した後、第１対物レンズ８
に入射する。第１対物レンズ８を介した照明光は、反射
プリズム９の反射面で図中下方に（−Ｚ方向に）反射さ
れた後、ウェハＷ上に形成されたウェハマークＷＭを照
明する。
【００２６】このように、光源１、ライトガイド２、照
明開口絞り３、コンデンサーレンズ４、照明視野絞り
５、照明リレーレンズ６、ハーフプリズム７、第１対物
レンズ８および反射プリズム９は、ウェハマークＷＭを
照明するための照明系を構成している。照明光に対する
ウェハマークＷＭからの反射光（回折光を含む）は、反
射プリズム９および第１対物レンズ８を介して、ハーフ
プリズム７に入射する。ハーフプリズム７で図中上方に
（＋Ｚ方向に）反射された光は、第２対物レンズ１０を
介して、指標板１１上にウェハマークＷＭの像を形成す
る。
明開口絞り３、コンデンサーレンズ４、照明視野絞り
５、照明リレーレンズ６、ハーフプリズム７、第１対物
レンズ８および反射プリズム９は、ウェハマークＷＭを
照明するための照明系を構成している。照明光に対する
ウェハマークＷＭからの反射光（回折光を含む）は、反
射プリズム９および第１対物レンズ８を介して、ハーフ
プリズム７に入射する。ハーフプリズム７で図中上方に
（＋Ｚ方向に）反射された光は、第２対物レンズ１０を
介して、指標板１１上にウェハマークＷＭの像を形成す
る。
【００２７】指標板１１を介した光は、リレーレンズ系
（１２，１３）を介して、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４
に入射する。そして、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４で反
射された光はＹ方向用ＣＣＤ１５に、ＸＹ分岐ハーフプ
リズム１４を透過した光はＸ方向用ＣＣＤ１６に入射す
る。なお、リレーレンズ系（１２，１３）の平行光路中
には、結像開口絞り１７が配置されている。
（１２，１３）を介して、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４
に入射する。そして、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４で反
射された光はＹ方向用ＣＣＤ１５に、ＸＹ分岐ハーフプ
リズム１４を透過した光はＸ方向用ＣＣＤ１６に入射す
る。なお、リレーレンズ系（１２，１３）の平行光路中
には、結像開口絞り１７が配置されている。
【００２８】このように、反射プリズム９、第１対物レ
ンズ８、ハーフプリズム７、第２対物レンズ１０、指標
板１１、リレーレンズ系（１２，１３）、結像開口絞り
１７およびハーフプリズム１４は、照明光に対するウェ
ハマークＷＭからの反射光に基づいてマーク像を形成す
るための結像光学系を構成している。また、Ｙ方向用Ｃ
ＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６は、結像光学系を介
して形成されたマーク像を光電検出するための光電検出
器を構成している。
ンズ８、ハーフプリズム７、第２対物レンズ１０、指標
板１１、リレーレンズ系（１２，１３）、結像開口絞り
１７およびハーフプリズム１４は、照明光に対するウェ
ハマークＷＭからの反射光に基づいてマーク像を形成す
るための結像光学系を構成している。また、Ｙ方向用Ｃ
ＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６は、結像光学系を介
して形成されたマーク像を光電検出するための光電検出
器を構成している。
【００２９】こうして、Ｙ方向用ＣＣＤ１５およびＸ方
向用ＣＣＤ１６の撮像面には、マーク像が指標板１１の
指標パターン像とともに形成される。Ｙ方向用ＣＣＤ１
５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号は、信号処
理系１８に供給される。さらに、信号処理系１８におい
て信号処理（波形処理）により得られたウェハマークＷ
Ｍの位置情報は、主制御系３５に供給される。主制御系
３５は、信号処理系１８からのウェハマークＷＭの位置
情報に基づいて、ステージ制御信号をステージ制御系３
４に出力する。
向用ＣＣＤ１６の撮像面には、マーク像が指標板１１の
指標パターン像とともに形成される。Ｙ方向用ＣＣＤ１
５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号は、信号処
理系１８に供給される。さらに、信号処理系１８におい
て信号処理（波形処理）により得られたウェハマークＷ
Ｍの位置情報は、主制御系３５に供給される。主制御系
３５は、信号処理系１８からのウェハマークＷＭの位置
情報に基づいて、ステージ制御信号をステージ制御系３
４に出力する。
【００３０】ステージ制御系３４は、ステージ制御信号
にしたがってＸＹステージ３３を適宜駆動し、ウェハＷ
のアライメントを行う。なお、主制御系３５には、たと
えばキーボードのような入力手段３６を介して、照明開
口絞り３に対する指令や結像開口絞り１７に対する指令
が供給される。主制御系３５は、これらの指令に基づ
き、駆動系１９を介して照明開口絞り３を駆動したり、
駆動系２０を介して結像開口絞り１７を駆動したりす
る。また、主制御系３５は、収差補正指令に基づき、第
２対物レンズ１０やリレーレンズ１２を駆動する。
にしたがってＸＹステージ３３を適宜駆動し、ウェハＷ
のアライメントを行う。なお、主制御系３５には、たと
えばキーボードのような入力手段３６を介して、照明開
口絞り３に対する指令や結像開口絞り１７に対する指令
が供給される。主制御系３５は、これらの指令に基づ
き、駆動系１９を介して照明開口絞り３を駆動したり、
駆動系２０を介して結像開口絞り１７を駆動したりす
る。また、主制御系３５は、収差補正指令に基づき、第
２対物レンズ１０やリレーレンズ１２を駆動する。
【００３１】図２は、本発明の第１実施形態にかかる位
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。第１実
施形態では、図２に示すように、Ｙ方向用ＣＣＤ１５と
して、５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光を光電
検出するためのＹ方向用第１ＣＣＤ１５ａと、６２０ｎ
ｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光を光電検出するための
Ｙ方向用第２ＣＣＤ１５ｂと、７１０ｎｍ〜８００ｎｍ
の波長を有する光を光電検出するためのＹ方向用第３Ｃ
ＣＤ１５ｃとを備えている。
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。第１実
施形態では、図２に示すように、Ｙ方向用ＣＣＤ１５と
して、５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光を光電
検出するためのＹ方向用第１ＣＣＤ１５ａと、６２０ｎ
ｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光を光電検出するための
Ｙ方向用第２ＣＣＤ１５ｂと、７１０ｎｍ〜８００ｎｍ
の波長を有する光を光電検出するためのＹ方向用第３Ｃ
ＣＤ１５ｃとを備えている。
【００３２】同様に、Ｘ方向用ＣＣＤ１６として、５３
０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光を光電検出するた
めのＸ方向用第１ＣＣＤ１６ａと、６２０ｎｍ〜７１０
ｎｍの波長を有する光を光電検出するためのＸ方向用第
２ＣＣＤ１６ｂと、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有
する光を光電検出するためのＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃ
とを備えている。そして、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４
とＹ方向用第２ＣＣＤ１５ｂとの間の光路中にはダイク
ロイックミラー１５ｄおよび１５ｅが配置され、ＸＹ分
岐ハーフプリズム１４とＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂとの
間の光路中にはダイクロイックミラー１６ｄおよび１６
ｅが配置されている。
０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光を光電検出するた
めのＸ方向用第１ＣＣＤ１６ａと、６２０ｎｍ〜７１０
ｎｍの波長を有する光を光電検出するためのＸ方向用第
２ＣＣＤ１６ｂと、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有
する光を光電検出するためのＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃ
とを備えている。そして、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４
とＹ方向用第２ＣＣＤ１５ｂとの間の光路中にはダイク
ロイックミラー１５ｄおよび１５ｅが配置され、ＸＹ分
岐ハーフプリズム１４とＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂとの
間の光路中にはダイクロイックミラー１６ｄおよび１６
ｅが配置されている。
【００３３】第１実施形態では、ＸＹ分岐ハーフプリズ
ム１４で反射されたウェハマークＷＭからの光（５３０
ｎｍ〜８００ｎｍの波長光）が、ダイクロイックミラー
１５ｄに入射する。ダイクロイックミラー１５ｄは、７
１０ｎｍ以上の波長を有する光を反射し、７１０ｎｍよ
りも小さい波長を有する光を透過させる特性を有する。
したがって、ウェハマークＷＭからの光のうち、７１０
ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミ
ラー１５ｄで反射されてＹ方向用第３ＣＣＤ１５ｃに入
射し、５３０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイ
クロイックミラー１５ｄを透過してダイクロイックミラ
ー１５ｅに入射する。
ム１４で反射されたウェハマークＷＭからの光（５３０
ｎｍ〜８００ｎｍの波長光）が、ダイクロイックミラー
１５ｄに入射する。ダイクロイックミラー１５ｄは、７
１０ｎｍ以上の波長を有する光を反射し、７１０ｎｍよ
りも小さい波長を有する光を透過させる特性を有する。
したがって、ウェハマークＷＭからの光のうち、７１０
ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミ
ラー１５ｄで反射されてＹ方向用第３ＣＣＤ１５ｃに入
射し、５３０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイ
クロイックミラー１５ｄを透過してダイクロイックミラ
ー１５ｅに入射する。
【００３４】ダイクロイックミラー１５ｅは、６２０ｎ
ｍよりも小さい波長を有する光を反射し、６２０ｎｍ以
上の波長を有する光を透過させる特性を有する。したが
って、ウェハマークＷＭからの光のうち、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミラー１
５ｅで反射されてＹ方向用第１ＣＣＤ１５ａに入射し、
６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１５ｅを透過してＹ方向用第２ＣＣＤ１５ｂ
に入射する。各Ｙ方向用ＣＣＤ１５ａ〜１５ｃの出力信
号は、信号処理系１８に供給される。
ｍよりも小さい波長を有する光を反射し、６２０ｎｍ以
上の波長を有する光を透過させる特性を有する。したが
って、ウェハマークＷＭからの光のうち、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミラー１
５ｅで反射されてＹ方向用第１ＣＣＤ１５ａに入射し、
６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１５ｅを透過してＹ方向用第２ＣＣＤ１５ｂ
に入射する。各Ｙ方向用ＣＣＤ１５ａ〜１５ｃの出力信
号は、信号処理系１８に供給される。
【００３５】同様に、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４を透
過したウェハマークＷＭからの光が、ダイクロイックミ
ラー１６ｄに入射する。ダイクロイックミラー１６ｄ
は、７１０ｎｍ以上の波長を有する光を反射し、７１０
ｎｍよりも小さい波長を有する光を透過させる特性を有
する。したがって、ウェハマークＷＭからの光のうち、
７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１６ｄで反射されてＸ方向用第３ＣＣＤ１６
ｃに入射し、５３０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光
はダイクロイックミラー１６ｄを透過してダイクロイッ
クミラー１６ｅに入射する。
過したウェハマークＷＭからの光が、ダイクロイックミ
ラー１６ｄに入射する。ダイクロイックミラー１６ｄ
は、７１０ｎｍ以上の波長を有する光を反射し、７１０
ｎｍよりも小さい波長を有する光を透過させる特性を有
する。したがって、ウェハマークＷＭからの光のうち、
７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１６ｄで反射されてＸ方向用第３ＣＣＤ１６
ｃに入射し、５３０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光
はダイクロイックミラー１６ｄを透過してダイクロイッ
クミラー１６ｅに入射する。
【００３６】ダイクロイックミラー１６ｅは、６２０ｎ
ｍよりも小さい波長を有する光を反射し、６２０ｎｍ以
上の波長を有する光を透過させる特性を有する。したが
って、ウェハマークＷＭからの光のうち、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミラー１
６ｅで反射されてＸ方向用第１ＣＣＤ１６ａに入射し、
６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１６ｅを透過してＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂ
に入射する。各Ｘ方向用ＣＣＤ１６ａ〜１６ｃの出力信
号は、信号処理系１８に供給される。
ｍよりも小さい波長を有する光を反射し、６２０ｎｍ以
上の波長を有する光を透過させる特性を有する。したが
って、ウェハマークＷＭからの光のうち、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光はダイクロイックミラー１
６ｅで反射されてＸ方向用第１ＣＣＤ１６ａに入射し、
６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光はダイクロイ
ックミラー１６ｅを透過してＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂ
に入射する。各Ｘ方向用ＣＣＤ１６ａ〜１６ｃの出力信
号は、信号処理系１８に供給される。
【００３７】信号処理系１８では、５３０ｎｍ〜６２０
ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差とマー
クのパターンに関する情報（たとえばマークのピッチ、
マークのデューティ比、マークの段差、マークの膜条件
など）とに基づいて、Ｙ方向用第１ＣＣＤ１５ａおよび
Ｘ方向用第１ＣＣＤ１６ａからの出力信号を補正する。
また、６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光に対す
る結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報
（たとえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マ
ークの段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方
向用第２ＣＣＤ１５ｂおよびＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂ
からの出力信号を補正する。さらに、７１０ｎｍ〜８０
０ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差とマ
ークのパターンに関する情報（たとえばマークのピッ
チ、マークのデューティ比、マークの段差、マークの膜
条件など）とに基づいて、Ｙ方向用第３ＣＣＤ１５ｃお
よびＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃからの出力信号を補正す
る。
ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差とマー
クのパターンに関する情報（たとえばマークのピッチ、
マークのデューティ比、マークの段差、マークの膜条件
など）とに基づいて、Ｙ方向用第１ＣＣＤ１５ａおよび
Ｘ方向用第１ＣＣＤ１６ａからの出力信号を補正する。
また、６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光に対す
る結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報
（たとえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マ
ークの段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方
向用第２ＣＣＤ１５ｂおよびＸ方向用第２ＣＣＤ１６ｂ
からの出力信号を補正する。さらに、７１０ｎｍ〜８０
０ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差とマ
ークのパターンに関する情報（たとえばマークのピッ
チ、マークのデューティ比、マークの段差、マークの膜
条件など）とに基づいて、Ｙ方向用第３ＣＣＤ１５ｃお
よびＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃからの出力信号を補正す
る。
【００３８】信号処理系１８では、Ｙ方向用各ＣＣＤ１
５ａ〜１５ｃからの補正出力信号を電気的に加算するこ
とにより、あるいは電気的に加算することなく個別に用
いることにより、ウェハマークＷＭのＹ方向位置を検出
する。また、Ｘ方向用各ＣＣＤ１６ａ〜１６ｃからの補
正出力信号を電気的に加算することにより、あるいは電
気的に加算することなく個別に用いることにより、ウェ
ハマークＷＭのＸ方向位置を検出する。
５ａ〜１５ｃからの補正出力信号を電気的に加算するこ
とにより、あるいは電気的に加算することなく個別に用
いることにより、ウェハマークＷＭのＹ方向位置を検出
する。また、Ｘ方向用各ＣＣＤ１６ａ〜１６ｃからの補
正出力信号を電気的に加算することにより、あるいは電
気的に加算することなく個別に用いることにより、ウェ
ハマークＷＭのＸ方向位置を検出する。
【００３９】ここで、結像光学系の収差として、たとえ
ば色毎の球面収差や、色毎のコマ収差や、色毎の光軸倒
れ（結像開口絞り１７の光軸に対する偏心などに起因し
て各ＣＣＤの撮像面に入射する結像光束の中心軸線が撮
像面の法線に対して傾くこと）などを考慮することがで
きる。なお、５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光
に対する結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方向用第
１ＣＣＤ１５ａの撮像面およびＸ方向用第１ＣＣＤ１６
ａの撮像面を位置決めすることが好ましい。
ば色毎の球面収差や、色毎のコマ収差や、色毎の光軸倒
れ（結像開口絞り１７の光軸に対する偏心などに起因し
て各ＣＣＤの撮像面に入射する結像光束の中心軸線が撮
像面の法線に対して傾くこと）などを考慮することがで
きる。なお、５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長を有する光
に対する結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方向用第
１ＣＣＤ１５ａの撮像面およびＸ方向用第１ＣＣＤ１６
ａの撮像面を位置決めすることが好ましい。
【００４０】また、６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有
する光に対する結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方
向用第２ＣＣＤ１５ｂの撮像面およびＸ方向用第２ＣＣ
Ｄ１６ｂの撮像面を位置決めすることが好ましい。さら
に、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方向用第３ＣＣＤ
１５ｃの撮像面およびＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃの撮像
面を位置決めすることが好ましい。
する光に対する結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方
向用第２ＣＣＤ１５ｂの撮像面およびＸ方向用第２ＣＣ
Ｄ１６ｂの撮像面を位置決めすることが好ましい。さら
に、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の軸上色収差に基づいてＹ方向用第３ＣＣＤ
１５ｃの撮像面およびＸ方向用第３ＣＣＤ１６ｃの撮像
面を位置決めすることが好ましい。
【００４１】以上のように、第１実施形態では、波長帯
域毎にウェハマークＷＭからの光を光電検出するための
複数の光電検出器（ＣＣＤ１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１
６ｃ）を設け、各波長帯域の光に対する結像光学系の収
差に基づいて対応する各光電検出器の出力信号を補正し
ている。したがって、第１実施形態の位置検出装置で
は、広帯域照明を用いているにもかかわらず、結像光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることな
く高精度な位置検出を行うことができる。さらに、第１
実施形態では、複数の波長帯域の光に対する結像光学系
の収差に加えて、マークのパターンに関する情報にも基
づいて、対応する各光電検出器の出力信号を補正してい
るため、さらに高精度な位置検出を行うことができる。
なお、第１実施形態において、３つの出力（ＣＣＤ１５
ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃ）のうちの１つのみの出
力、或いは２つのみの出力を位置検出に用いて、より様
々な条件に対応することも可能である。
域毎にウェハマークＷＭからの光を光電検出するための
複数の光電検出器（ＣＣＤ１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１
６ｃ）を設け、各波長帯域の光に対する結像光学系の収
差に基づいて対応する各光電検出器の出力信号を補正し
ている。したがって、第１実施形態の位置検出装置で
は、広帯域照明を用いているにもかかわらず、結像光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることな
く高精度な位置検出を行うことができる。さらに、第１
実施形態では、複数の波長帯域の光に対する結像光学系
の収差に加えて、マークのパターンに関する情報にも基
づいて、対応する各光電検出器の出力信号を補正してい
るため、さらに高精度な位置検出を行うことができる。
なお、第１実施形態において、３つの出力（ＣＣＤ１５
ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃ）のうちの１つのみの出
力、或いは２つのみの出力を位置検出に用いて、より様
々な条件に対応することも可能である。
【００４２】なお、第１実施形態では、Ｙ方向用光源検
出器およびＸ方向用光源検出器として、３つのＣＣＤ１
５ａ〜１５ｃおよび１６ａ〜１６ｃがそれぞれ設けられ
ているが、ＣＣＤの数および各波長帯域について、本発
明の範囲内において様々な変形例が可能である。
出器およびＸ方向用光源検出器として、３つのＣＣＤ１
５ａ〜１５ｃおよび１６ａ〜１６ｃがそれぞれ設けられ
ているが、ＣＣＤの数および各波長帯域について、本発
明の範囲内において様々な変形例が可能である。
【００４３】図３は、本発明の第２実施形態にかかる位
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。第１実
施形態では波長帯域毎に光電検出器を設けて広帯域の光
を空間的に分離しているが、第２実施形態では各波長帯
域の光を選択的に光電検出器へ導く選択手段を用いて広
帯域の光を時間的に分離している。図３（ａ）を参照す
ると、ライトガイド２の射出端から射出された光は、照
明開口絞り３を介して、波長フィルター部材２１に入射
する。波長フィルター部材２１は、図３（ｂ）に示すよ
うに、３つの波長フィルター２１ａ〜２１ｃを有する。
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。第１実
施形態では波長帯域毎に光電検出器を設けて広帯域の光
を空間的に分離しているが、第２実施形態では各波長帯
域の光を選択的に光電検出器へ導く選択手段を用いて広
帯域の光を時間的に分離している。図３（ａ）を参照す
ると、ライトガイド２の射出端から射出された光は、照
明開口絞り３を介して、波長フィルター部材２１に入射
する。波長フィルター部材２１は、図３（ｂ）に示すよ
うに、３つの波長フィルター２１ａ〜２１ｃを有する。
【００４４】ここで、第１波長フィルター２１ａは、波
長が５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの光だけを選択的に透過さ
せる特性を有する。また、第２波長フィルター２１ｂ
は、波長が６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光だけを選択的に
透過させる特性を有する。さらに、第３波長フィルター
１５ｃは、波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍの光だけを選
択的に透過させる特性を有する。なお、波長フィルター
部材２１は、主制御系３５（図３では不図示）からの指
令に基づいて作動する駆動系２２の作用により光軸と直
交する方向に沿って移動可能に構成されている。
長が５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの光だけを選択的に透過さ
せる特性を有する。また、第２波長フィルター２１ｂ
は、波長が６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光だけを選択的に
透過させる特性を有する。さらに、第３波長フィルター
１５ｃは、波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍの光だけを選
択的に透過させる特性を有する。なお、波長フィルター
部材２１は、主制御系３５（図３では不図示）からの指
令に基づいて作動する駆動系２２の作用により光軸と直
交する方向に沿って移動可能に構成されている。
【００４５】したがって、第１波長フィルター２１ａ、
第２波長フィルター２１ｂ、または第３波長フィルター
２１ｃが照明光路中に設定された状態では、波長が５３
０ｎｍ〜６２０ｎｍの照明光、波長が６２０ｎｍ〜７１
０ｎｍの照明光、または波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍ
の照明光だけが、波長フィルター部材２１を選択的にそ
れぞれ透過することになる。また、波長フィルター部材
２１が照明光路から完全に退避した状態では、照明光が
波長選択されることなくそのまま通過することになる。
このように、波長フィルター部材２１は、各波長帯域の
光を選択的にウェハＷの表面へ、ひいては光電検出器
（ＣＣＤ１５および１６）へ導く選択手段を構成してい
る。
第２波長フィルター２１ｂ、または第３波長フィルター
２１ｃが照明光路中に設定された状態では、波長が５３
０ｎｍ〜６２０ｎｍの照明光、波長が６２０ｎｍ〜７１
０ｎｍの照明光、または波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍ
の照明光だけが、波長フィルター部材２１を選択的にそ
れぞれ透過することになる。また、波長フィルター部材
２１が照明光路から完全に退避した状態では、照明光が
波長選択されることなくそのまま通過することになる。
このように、波長フィルター部材２１は、各波長帯域の
光を選択的にウェハＷの表面へ、ひいては光電検出器
（ＣＣＤ１５および１６）へ導く選択手段を構成してい
る。
【００４６】第２実施形態では、波長フィルター部材２
１の第１波長フィルター２１ａを照明光路中に設定した
場合、ウェハマークＷＭからの光として、波長が５３０
ｎｍ〜６２０ｎｍの光がＹ方向用ＣＣＤ１５およびＸ方
向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用ＣＣＤ１５および
Ｘ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信号処理系１８にそ
れぞれ供給される。信号処理系１８では、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差
とマークのパターンに関する情報（たとえばマークのピ
ッチ、マークのデューティ比、マークの段差、マークの
膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用ＣＣＤ１５および
Ｘ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号をそれぞれ補正す
る。
１の第１波長フィルター２１ａを照明光路中に設定した
場合、ウェハマークＷＭからの光として、波長が５３０
ｎｍ〜６２０ｎｍの光がＹ方向用ＣＣＤ１５およびＸ方
向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用ＣＣＤ１５および
Ｘ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信号処理系１８にそ
れぞれ供給される。信号処理系１８では、５３０ｎｍ〜
６２０ｎｍの波長を有する光に対する結像光学系の収差
とマークのパターンに関する情報（たとえばマークのピ
ッチ、マークのデューティ比、マークの段差、マークの
膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用ＣＣＤ１５および
Ｘ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号をそれぞれ補正す
る。
【００４７】また、第２波長フィルター２１ｂを照明光
路中に設定した場合、ウェハマークＷＭからの光とし
て、波長が６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光がＹ方向用ＣＣ
Ｄ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信
号処理系１８にそれぞれ供給される。信号処理系１８で
は、６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報（た
とえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マーク
の段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号を
それぞれ補正する。
路中に設定した場合、ウェハマークＷＭからの光とし
て、波長が６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光がＹ方向用ＣＣ
Ｄ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信
号処理系１８にそれぞれ供給される。信号処理系１８で
は、６２０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報（た
とえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マーク
の段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号を
それぞれ補正する。
【００４８】さらに、第３波長フィルター２１ｃを照明
光路中に設定した場合、ウェハマークＷＭからの光とし
て、波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍの光がＹ方向用ＣＣ
Ｄ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信
号処理系１８にそれぞれ供給される。信号処理系１８で
は、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報（た
とえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マーク
の段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号を
それぞれ補正する。ちなみに、波長フィルター部材２１
を照明光路から退避させた場合、ウェハマークＷＭから
の光として、波長が５３０ｎｍ〜８００ｎｍの光がＹ方
向用ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。
光路中に設定した場合、ウェハマークＷＭからの光とし
て、波長が７１０ｎｍ〜８００ｎｍの光がＹ方向用ＣＣ
Ｄ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号は、信
号処理系１８にそれぞれ供給される。信号処理系１８で
は、７１０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光に対する
結像光学系の収差とマークのパターンに関する情報（た
とえばマークのピッチ、マークのデューティ比、マーク
の段差、マークの膜条件など）とに基づいて、Ｙ方向用
ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６からの出力信号を
それぞれ補正する。ちなみに、波長フィルター部材２１
を照明光路から退避させた場合、ウェハマークＷＭから
の光として、波長が５３０ｎｍ〜８００ｎｍの光がＹ方
向用ＣＣＤ１５およびＸ方向用ＣＣＤ１６に入射する。
【００４９】こうして、信号処理系１８では、各波長帯
域の光（波長が５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの光、波長が６
２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光、および波長が７１０ｎｍ〜
８００ｎｍの光）に対するＹ方向用ＣＣＤ１５からの補
正出力信号を電気的に加算することにより、あるいは電
気的に加算することなく個別に用いることにより、ウェ
ハマークＷＭのＹ方向位置を検出する。同様に、各波長
帯域の光に対するＸ方向用ＣＣＤ１６からの補正出力信
号を電気的に加算することにより、あるいは電気的に加
算することなく個別に用いることにより、ウェハマーク
ＷＭのＸ方向位置を検出する。
域の光（波長が５３０ｎｍ〜６２０ｎｍの光、波長が６
２０ｎｍ〜７１０ｎｍの光、および波長が７１０ｎｍ〜
８００ｎｍの光）に対するＹ方向用ＣＣＤ１５からの補
正出力信号を電気的に加算することにより、あるいは電
気的に加算することなく個別に用いることにより、ウェ
ハマークＷＭのＹ方向位置を検出する。同様に、各波長
帯域の光に対するＸ方向用ＣＣＤ１６からの補正出力信
号を電気的に加算することにより、あるいは電気的に加
算することなく個別に用いることにより、ウェハマーク
ＷＭのＸ方向位置を検出する。
【００５０】さらに、第２実施形態では、複数の波長帯
域の光に対する結像光学系の収差に加えて、マークのパ
ターンに関する情報にも基づいて、光電検出器の対応す
る出力信号を補正しているため、さらに高精度な位置検
出を行うことができる。
域の光に対する結像光学系の収差に加えて、マークのパ
ターンに関する情報にも基づいて、光電検出器の対応す
る出力信号を補正しているため、さらに高精度な位置検
出を行うことができる。
【００５１】なお、第２実施形態では、ライトガイド２
とコンデンサーレンズ４との間の光路中に波長フィルタ
ー部材２１を選択的に挿入する構成を採用しているが、
これに限定されることなく、たとえば光源１とライトガ
イド２との間の光路中など照明系の他の適当な位置に選
択的に挿入する構成としても良い。また、波長フィルタ
ー部材２１の挿入位置は照明系の光路中に限定されるこ
となく、たとえば光電検出器としてのＣＣＤ１５および
１６の直前（すなわち結像光学系と光電検出器との間の
光路中）など結像光学系の他の適当な位置に選択的に挿
入する構成としても良い。
とコンデンサーレンズ４との間の光路中に波長フィルタ
ー部材２１を選択的に挿入する構成を採用しているが、
これに限定されることなく、たとえば光源１とライトガ
イド２との間の光路中など照明系の他の適当な位置に選
択的に挿入する構成としても良い。また、波長フィルタ
ー部材２１の挿入位置は照明系の光路中に限定されるこ
となく、たとえば光電検出器としてのＣＣＤ１５および
１６の直前（すなわち結像光学系と光電検出器との間の
光路中）など結像光学系の他の適当な位置に選択的に挿
入する構成としても良い。
【００５２】また、第２実施形態では、波長フィルター
部材２１が３つの波長フィルター２１ａを一体的に支持
する構成を採用しているが、これに限定されることな
く、３つの波長フィルター２１ａを個別に挿入する構成
としても良い。また、第２実施形態では、３つの波長帯
域を用いたが、この３つの波長帯域のうちの１つの波長
帯域、または２つの波長帯域を選択することも可能であ
る。このように、波長フィルターの数および各選択波長
域について、本発明の範囲内において様々な変形例が可
能である。
部材２１が３つの波長フィルター２１ａを一体的に支持
する構成を採用しているが、これに限定されることな
く、３つの波長フィルター２１ａを個別に挿入する構成
としても良い。また、第２実施形態では、３つの波長帯
域を用いたが、この３つの波長帯域のうちの１つの波長
帯域、または２つの波長帯域を選択することも可能であ
る。このように、波長フィルターの数および各選択波長
域について、本発明の範囲内において様々な変形例が可
能である。
【００５３】図４は、本発明の第３実施形態にかかる位
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。図４を
参照すると、第３実施形態では、ＸＹ分岐ハーフプリズ
ム１４とＹ方向用ＣＣＤ１５との間の光路中に配置され
たハーフミラー２４と、このハーフミラー２４で反射さ
れた光が入射する分光器２５とが付設されている。した
がって、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４で反射されたウェ
ハマークＷＭからの光はハーフミラー２４に入射し、ハ
ーフミラー２４で反射された光は分光器２５へ導かれ、
ハーフミラー２４を透過した光はＹ方向用ＣＣＤ１５へ
導かれる。分光器２５の出力信号は、信号処理系１８に
供給される。
置検出装置の要部構成を概略的に示す図である。図４を
参照すると、第３実施形態では、ＸＹ分岐ハーフプリズ
ム１４とＹ方向用ＣＣＤ１５との間の光路中に配置され
たハーフミラー２４と、このハーフミラー２４で反射さ
れた光が入射する分光器２５とが付設されている。した
がって、ＸＹ分岐ハーフプリズム１４で反射されたウェ
ハマークＷＭからの光はハーフミラー２４に入射し、ハ
ーフミラー２４で反射された光は分光器２５へ導かれ、
ハーフミラー２４を透過した光はＹ方向用ＣＣＤ１５へ
導かれる。分光器２５の出力信号は、信号処理系１８に
供給される。
【００５４】第３実施形態では、光源１から供給された
広帯域照明光（５３０ｎｍ〜８００ｎｍの波長）でウェ
ハマークＷＭを照明しているが、照明されたウェハマー
クＷＭからの光の波長はウェハマークＷＭの特性（分光
特性）に依存して変化することがある。そこで、第３実
施形態では、信号処理系１８が分光器２５の出力に基づ
いてウェハマークＷＭからの光の分光特性を計測する。
そして、信号処理系１８で計測された分光特性と結像光
学系の軸上色収差とに基づいて、ウェハマークＷＭとＹ
方向用ＣＣＤ１５の撮像面およびＸ方向用ＣＣＤ１６の
撮像面との光学的な位置関係を調整する。
広帯域照明光（５３０ｎｍ〜８００ｎｍの波長）でウェ
ハマークＷＭを照明しているが、照明されたウェハマー
クＷＭからの光の波長はウェハマークＷＭの特性（分光
特性）に依存して変化することがある。そこで、第３実
施形態では、信号処理系１８が分光器２５の出力に基づ
いてウェハマークＷＭからの光の分光特性を計測する。
そして、信号処理系１８で計測された分光特性と結像光
学系の軸上色収差とに基づいて、ウェハマークＷＭとＹ
方向用ＣＣＤ１５の撮像面およびＸ方向用ＣＣＤ１６の
撮像面との光学的な位置関係を調整する。
【００５５】具体的には、ウェハマークＷＭからの光が
特定の波長帯域の光を実質的に含む場合、この特定の波
長帯域の光に対する結像光学系の軸上色収差に基づい
て、ウェハマークＷＭとＹ方向用ＣＣＤ１５の撮像面お
よびＸ方向用ＣＣＤ１６の撮像面とが光学的に共役にな
るように、Ｚステージ３２を駆動してウェハマークＷＭ
の位置を調整する。あるいは、Ｙ方向用ＣＣＤ１５およ
びＸ方向用ＣＣＤ１６の位置を調整したり、結像光学系
中の少なくとも１つのレンズ成分の位置を光軸方向に調
整したりすることにより、光学的な共役関係を設定する
こともできる。
特定の波長帯域の光を実質的に含む場合、この特定の波
長帯域の光に対する結像光学系の軸上色収差に基づい
て、ウェハマークＷＭとＹ方向用ＣＣＤ１５の撮像面お
よびＸ方向用ＣＣＤ１６の撮像面とが光学的に共役にな
るように、Ｚステージ３２を駆動してウェハマークＷＭ
の位置を調整する。あるいは、Ｙ方向用ＣＣＤ１５およ
びＸ方向用ＣＣＤ１６の位置を調整したり、結像光学系
中の少なくとも１つのレンズ成分の位置を光軸方向に調
整したりすることにより、光学的な共役関係を設定する
こともできる。
【００５６】以上のように、第３実施形態では、ウェハ
マークＷＭからの光の分光特性と結像光学系の軸上色収
差とに応じて、ウェハマークＷＭとＹ方向用ＣＣＤ１５
の撮像面およびＸ方向用ＣＣＤ１６の撮像面とが光学的
に共役になるように調整している。したがって、第３実
施形態においても、広帯域照明を用いているにもかかわ
らず、結像光学系に残存する色毎の収差の影響を実質的
に受けることなく高精度な位置検出を行うことができ
る。
マークＷＭからの光の分光特性と結像光学系の軸上色収
差とに応じて、ウェハマークＷＭとＹ方向用ＣＣＤ１５
の撮像面およびＸ方向用ＣＣＤ１６の撮像面とが光学的
に共役になるように調整している。したがって、第３実
施形態においても、広帯域照明を用いているにもかかわ
らず、結像光学系に残存する色毎の収差の影響を実質的
に受けることなく高精度な位置検出を行うことができ
る。
【００５７】また、第３実施形態の第１変形例では、第
３実施形態と同様に、信号処理系１８が分光器２５の出
力に基づいてウェハマークＷＭからの光の分光特性を計
測する。そして、信号処理系１８で計測された分光特性
に基づいて、所定波長帯域の光に対する結像光学系の収
差を補正する。換言すれば、ウェハマークＷＭからの光
が特定の波長帯域の光を実質的に含む場合、この特定の
波長帯域の光に対する結像光学系の収差を補正する。具
体的には、たとえば第２対物レンズ１０またはリレーレ
ンズ１２を光軸に垂直な方向に移動させることによっ
て、結像光学系のコマ収差を補正する。
３実施形態と同様に、信号処理系１８が分光器２５の出
力に基づいてウェハマークＷＭからの光の分光特性を計
測する。そして、信号処理系１８で計測された分光特性
に基づいて、所定波長帯域の光に対する結像光学系の収
差を補正する。換言すれば、ウェハマークＷＭからの光
が特定の波長帯域の光を実質的に含む場合、この特定の
波長帯域の光に対する結像光学系の収差を補正する。具
体的には、たとえば第２対物レンズ１０またはリレーレ
ンズ１２を光軸に垂直な方向に移動させることによっ
て、結像光学系のコマ収差を補正する。
【００５８】以上のように、第３実施形態の第１変形例
では、ウェハマークＷＭからの光の分光特性に応じて、
所定波長帯域の光に対する結像光学系の収差を補正す
る。したがって、第３実施形態の第１変形例において
も、広帯域照明を用いているにもかかわらず、結像光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることな
く高精度な位置検出を行うことができる。
では、ウェハマークＷＭからの光の分光特性に応じて、
所定波長帯域の光に対する結像光学系の収差を補正す
る。したがって、第３実施形態の第１変形例において
も、広帯域照明を用いているにもかかわらず、結像光学
系に残存する色毎の収差の影響を実質的に受けることな
く高精度な位置検出を行うことができる。
【００５９】さらに、第３実施形態の第２変形例では、
第３実施形態と同様に、信号処理系１８が分光器２５の
出力に基づいてウェハマークＷＭからの光の分光特性を
計測する。そして、信号処理系１８で計測された分光特
性と結像光学系の色収差とマークのパターンに関する情
報（たとえばマークのピッチ、マークのデューティ比、
マークの段差、マークの膜条件など）とに基づいて、光
電検出器の出力信号を補正する。具体的には、ウェハマ
ークＷＭからの光が特定の波長帯域の光を実質的に含む
場合、この特定の波長帯域の光に対する結像光学系の収
差の影響を実質的に受けないように、Ｙ方向用ＣＣＤ１
５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号を補正する。
第３実施形態と同様に、信号処理系１８が分光器２５の
出力に基づいてウェハマークＷＭからの光の分光特性を
計測する。そして、信号処理系１８で計測された分光特
性と結像光学系の色収差とマークのパターンに関する情
報（たとえばマークのピッチ、マークのデューティ比、
マークの段差、マークの膜条件など）とに基づいて、光
電検出器の出力信号を補正する。具体的には、ウェハマ
ークＷＭからの光が特定の波長帯域の光を実質的に含む
場合、この特定の波長帯域の光に対する結像光学系の収
差の影響を実質的に受けないように、Ｙ方向用ＣＣＤ１
５およびＸ方向用ＣＣＤ１６の出力信号を補正する。
【００６０】さらに、第３実施形態の第２変形例では、
ウェハマークＷＭからの分光特性と結像光学系の色収差
とに加えて、マークのパターンに関する情報にも基づい
て、光電検出器の出力信号を補正しているため、さらに
高精度な位置検出を行うことができる。
ウェハマークＷＭからの分光特性と結像光学系の色収差
とに加えて、マークのパターンに関する情報にも基づい
て、光電検出器の出力信号を補正しているため、さらに
高精度な位置検出を行うことができる。
【００６１】なお、第３実施形態およびその変形例で
は、Ｙ方向用ＣＣＤ１５に向かう光の一部を分光器２５
で検出しているが、これに限定されることなく、Ｘ方向
用ＣＣＤ１６に向かう光の一部を分光器で検出したり、
Ｙ方向用ＣＣＤ１５に向かう光の一部およびＸ方向用Ｃ
ＣＤ１６に向かう光の一部をそれぞれ別の分光器で検出
したりすることもできる。
は、Ｙ方向用ＣＣＤ１５に向かう光の一部を分光器２５
で検出しているが、これに限定されることなく、Ｘ方向
用ＣＣＤ１６に向かう光の一部を分光器で検出したり、
Ｙ方向用ＣＣＤ１５に向かう光の一部およびＸ方向用Ｃ
ＣＤ１６に向かう光の一部をそれぞれ別の分光器で検出
したりすることもできる。
【００６２】なお、上述の各実施形態では、ウェハマー
クを落射照明しているが、これに限定されることなく、
ウェハマークを透過照明する位置検出装置に本発明を適
用することもできる。また、上述の各実施形態では、Ｘ
方向マーク検出とＹ方向マーク検出とにそれぞれ別のＣ
ＣＤを用いているが、１つのＣＣＤでＸ方向マーク検出
とＹ方向マーク検出との双方を行ってもよい。
クを落射照明しているが、これに限定されることなく、
ウェハマークを透過照明する位置検出装置に本発明を適
用することもできる。また、上述の各実施形態では、Ｘ
方向マーク検出とＹ方向マーク検出とにそれぞれ別のＣ
ＣＤを用いているが、１つのＣＣＤでＸ方向マーク検出
とＹ方向マーク検出との双方を行ってもよい。
【００６３】また、上述の各実施形態では、ウェハマー
クからの光に基づいてその像を形成する結像光学系を備
えた位置検出装置に対して本発明を適用しているが、こ
れに限定されることなく、一般的にウェハマークからの
光を導く対物光学系を備えた位置検出装置に対しても本
発明を適用することもできる。
クからの光に基づいてその像を形成する結像光学系を備
えた位置検出装置に対して本発明を適用しているが、こ
れに限定されることなく、一般的にウェハマークからの
光を導く対物光学系を備えた位置検出装置に対しても本
発明を適用することもできる。
【００６４】さらに、上述の各実施形態では、露光装置
における感光性基板の位置検出を行っているが、これに
限定されることなく、位置検出すべき一般的な物体に形
成された物体マークの位置検出、たとえば特開平６−５
８７３０号公報、特開平７−７１９１８号公報、特開平
１０−１２２８１４号公報、特開平１０−１２２８２０
号公報、および特開２０００−２５８１１９号公報など
に開示される重ね合わせ精度測定装置やパターン間寸法
測定装置に本発明を適用することもできる。
における感光性基板の位置検出を行っているが、これに
限定されることなく、位置検出すべき一般的な物体に形
成された物体マークの位置検出、たとえば特開平６−５
８７３０号公報、特開平７−７１９１８号公報、特開平
１０−１２２８１４号公報、特開平１０−１２２８２０
号公報、および特開２０００−２５８１１９号公報など
に開示される重ね合わせ精度測定装置やパターン間寸法
測定装置に本発明を適用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置検出
装置では、波長帯域毎にマークからの光を光電検出する
ための複数の光電検出器が設けられ、各波長帯域の光に
対する光学系の収差に基づいて対応する各光電検出器の
出力信号を補正するので、広帯域照明を用いているにも
かかわらず、光学系に残存する色毎の収差の影響を実質
的に受けることなく高精度な位置検出を行うことができ
る。
装置では、波長帯域毎にマークからの光を光電検出する
ための複数の光電検出器が設けられ、各波長帯域の光に
対する光学系の収差に基づいて対応する各光電検出器の
出力信号を補正するので、広帯域照明を用いているにも
かかわらず、光学系に残存する色毎の収差の影響を実質
的に受けることなく高精度な位置検出を行うことができ
る。
【００６６】また、本発明の位置検出装置が搭載された
露光装置および露光方法では、光学系に残存する色毎の
収差の影響を実質的に受けることのない高精度な位置検
出装置を用いて感光性基板を高精度に位置検出し、ひい
てはマスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして、
良好な投影露光を行うことができる。
露光装置および露光方法では、光学系に残存する色毎の
収差の影響を実質的に受けることのない高精度な位置検
出装置を用いて感光性基板を高精度に位置検出し、ひい
てはマスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして、
良好な投影露光を行うことができる。
【図１】本発明の各実施形態にかかる位置検出装置を備
えた露光装置の基本構成を概略的に示す図である。
えた露光装置の基本構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる位置検出装置の
要部構成を概略的に示す図である。
要部構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる位置検出装置の
要部構成を概略的に示す図である。
要部構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる位置検出装置の
要部構成を概略的に示す図である。
要部構成を概略的に示す図である。
１ ハロゲンランプ
２ ライトガイド
３ 照明開口絞り
５ 照明視野絞り
７ ハーフプリズム
８ 第１対物レンズ
９ 反射プリズム
１０ 第２対物レンズ
１１ 指標板
１４ ＸＹ分岐ハーフプリズム
１５，１６ ＣＣＤ
１７ 結像開口絞り
１８ 信号処理系
２１ 波長フィルター部材
２５ 分光器
３０ レチクルステージ
３１ ウェハホルダ
３２ Ｚステージ
３３ ＸＹステージ
３４ ステージ制御系
３５ 主制御系
３６ キーボード
ＩＬ 露光用照明系
Ｒ レチクル
ＰＡ パターン領域
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＭ ウェハマーク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA14 AA20 BB02
BB28 CC20 DD03 DD09 EE08
FF01 FF04 GG02 GG24 HH04
HH13 HH17 JJ03 JJ05 JJ09
JJ26 LL02 LL04 LL12 LL20
LL30 LL46 MM03 PP12 QQ03
QQ25 UU02
5F046 BA03 ED02 FA03 FA06 FA07
FA10 FA17 FB08 FB10 FB13
FC04 FC05
Claims (10)
- 【請求項１】 位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、前記マークからの光を光
電検出する光電検出器と、該光電検出器の出力信号を信
号処理する信号処理系とを備えた位置検出装置におい
て、 前記光電検出器は、第１波長帯域において前記マークか
らの光を光電検出するための第１光電検出器と、第２波
長帯域において前記マークからの光を光電検出するため
の第２光電検出器とを有し、 前記信号処理系は、前記第１波長帯域の光および前記第
２波長帯域の光に対する前記対物光学系の収差に基づい
て、前記第１光電検出器の出力信号および前記第２光電
検出器の出力信号をそれぞれ補正することを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項２】 前記第１光電検出器および前記第２光電
検出器は、前記第１波長帯域の光および前記第２波長帯
域の光に対する前記対物光学系の軸上色収差に基づいて
それぞれ位置決めされていることを特徴とする請求項１
に記載の位置検出装置。 - 【請求項３】 光源からの光に基づいて位置検出すべき
物体を照明する照明系と、照明された前記物体に設けら
れたマークからの光を導く対物光学系と、前記マークか
らの光を光電検出する光電検出器と、該光電検出器の出
力信号を信号処理する信号処理系とを備えた位置検出装
置において、 第１波長帯域の光だけを選択的に前記光電検出器へ導く
ための第１選択手段と、第２波長帯域の光だけを選択的
に前記光電検出器へ導くための第２選択手段とを有し、 前記信号処理系は、前記第１波長帯域の光および前記第
２波長帯域の光に対する前記対物光学系の収差に基づい
て、前記光電検出器の出力信号を補正することを特徴と
する位置検出装置。 - 【請求項４】 前記第１選択手段および前記第２選択手
段は、前記照明系の光路中に選択的に配置されることを
特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、前記マークからの光を光
電検出する光電検出器と、該光電検出器の出力信号を信
号処理する信号処理系とを備えた位置検出装置におい
て、 前記マークからの光の分光特性を計測するための計測部
と、 前記計測部で計測された前記分光特性と前記対物光学系
の軸上色収差とに基づいて、前記マークと前記光電検出
器との光学的な位置関係を調整するための調整部とを備
えていることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項６】 位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、前記マークからの光を光
電検出する光電検出器と、該光電検出器の出力信号を信
号処理する信号処理系とを備えた位置検出装置におい
て、 前記マークからの光の分光特性を計測するための計測部
と、 前記計測部で計測された前記分光特性に基づいて、所定
波長帯域の光に対する前記対物光学系の収差を補正する
ための補正部とを備えていることを特徴とする位置検出
装置。 - 【請求項７】 位置検出すべき物体に設けられたマーク
からの光を導く対物光学系と、前記マークからの光を光
電検出する光電検出器と、該光電検出器の出力信号を信
号処理する信号処理系とを備えた位置検出装置におい
て、 前記マークからの光の分光特性を計測するための計測部
を備え、 前記信号処理系は、前記計測部で計測された前記分光特
性と前記対物光学系の色収差とに基づいて、前記光電検
出器の出力信号を補正することを特徴とする位置検出装
置。 - 【請求項８】 前記対物光学系は前記マークの像を形成
するための結像光学系を有し、前記光電検出器は前記マ
ーク像を光電検出することを特徴とする請求項１乃至７
のいずれか１項に記載の位置検出装置。 - 【請求項９】 所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光
性基板上に形成するための投影光学系と、前記感光性基
板の位置を検出するための請求項１乃至８のいずれか１
項に記載の位置検出装置とを備えていることを特徴とす
る露光装置。 - 【請求項１０】 所定のパターンが形成されたマスクを
照明し、照明された前記マスクのパターン像を感光性基
板上に露光する露光方法において、 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置検出装置を
用いて前記感光性基板の位置を検出することを特徴とす
る露光方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001320588A JP2003124104A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 位置検出装置、露光装置、および露光方法 |
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| JP2001320588A JP2003124104A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 位置検出装置、露光装置、および露光方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124104A true JP2003124104A (ja) | 2003-04-25 |
| JP2003124104A5 JP2003124104A5 (ja) | 2005-08-04 |
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| JP2001320588A Pending JP2003124104A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 位置検出装置、露光装置、および露光方法 |
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