JP5206954B2 - 位置検出装置、位置検出方法、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置、位置検出方法、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するリソグラフィー工程で用いられる露光装置におけるマスクまたは感光性基板の位置検出に関する。

半導体素子等のデバイスの製造に際して、感光性基板（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、回路パターンを感光性基板上に露光するための露光装置では、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感光性基板の各露光領域とを相対的に位置合わせするために、マスクのパターン面に沿った二次元位置情報および感光性基板の露光面に沿った二次元位置情報を検出することが必要である。従来、マスクのパターン面または感光性基板の露光面の二次元位置情報を検出するために、例えば撮像方式の位置検出装置が提案されている。例えば、特許文献１では、マスクパターンと感光基板との位置合わせのために、オフ・アクシス方式のアライメントセンサとしてＣＣＤカメラよりなる撮像素子が用いられている。また、結像光束の一部は、光束半遮光板を介して撮像素子で受光している。

また、露光装置では、投影光学系を介してマスクの微細パターンの良像を感光性基板上に形成するために、投影光学系の光軸方向に沿ったマスクのパターン面のフォーカス位置情報および感光性基板の露光面のフォーカス位置情報を検出することが必要である。従来、マスクのパターン面または感光性基板の露光面のフォーカス位置情報を検出するために、例えば光電顕微鏡方式の位置検出装置が提案されている。

米国特許第５，７８３，８３３号公報

マスクのパターン面または感光性基板の露光面の二次元位置情報を検出する撮像方式の位置検出装置と、マスクのパターン面または感光性基板の露光面のフォーカス位置情報を検出する光電顕微鏡方式の位置検出装置とは全く異なる構成を有する。換言すれば、従来技術では、単体の位置検出装置により、マスクのパターン面または感光性基板の露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出することができなかった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な構成にしたがって、例えばマスクのパターン面または感光性基板の露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出することのできる位置検出装置および方法を提供することを目的とする。また、本発明は、マスクのパターン面または感光性基板の露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出する位置検出装置を用いて、マスクのパターン面および感光性基板の露光面を投影光学系に対して高精度に位置合わせすることのできる露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出装置であって、
検出光を供給する光源と、
前記物体に設けられた回折光発生部に前記検出光を集光させる集光光学系と、
前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折測定光および前記検出光を受けて参照面から発生する参照光を所定位置へ導く導光光学系と、
前記所定位置に配置されて前記回折測定光と前記参照光との干渉縞を検出する光検出器とを備え、
前記検出光を受けて前記回折光発生部の周囲から発生する不要光が前記光検出器に達するのを遮る遮光部材を備えている位置検出装置が提供される。

本発明の第２態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出装置であって、
検出光を供給する光源と、
前記物体に設けられた回折光発生部に前記検出光を照明する照明光学系と、
前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折光の球心の位置情報を検出する光検出器とを備えている位置検出装置が提供される。回折光の球心とは回折光発生部のほぼ中心をいう。回折光発生部がピンホールの場合には、回折光の球心はピンホールの中心に相当する。回折光の球心の位置情報とは、回折光の球心の位置ずれに関する情報を意味する。

本発明の第３態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出方法であって、
前記物体に設けられた回折光発生部に検出光を集光させ、
前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折測定光と前記検出光を受けて参照面から発生する参照光との干渉縞を検出し、
前記干渉縞に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求め、
前記検出光を受けて前記回折光発生部の周囲から発生する不要光を遮ることを含む位置検出方法が提供される。

本発明の第４態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出方法であって、
前記物体に設けられた回折光発生部に検出光を照明し、
前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折光の球心の位置情報を検出し、
前記回折光の球心の位置情報に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求めることを含む位置検出方法が提供される。

本発明の第５態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出装置であって、
光源からの光を、前記物体に向かう測定光と、参照光とに分離する光分離器と、
前記物体に設けられた回折光発生部に照射された前記測定光から発生した回折光と、前記参照光を干渉させる干渉光学系と、
前記回折光と前記参照光との干渉により生じた干渉縞を検出する光検出器とを備え、
前記回折光発生部がピンホールである位置検出装置が提供される。前記干渉光学系は、前記回折光と前記参照光を同一光路上に反射させるための第１反射鏡と第２反射鏡を有し得る。前記第２反射鏡を移動するための駆動素子が第２反射鏡に設けられてもよく、前記第１反射鏡が前記光分離器に設けられていてもよい。

本発明の第６態様に従えば、物体の位置を検出する位置検出方法であって、
光源からの光を、測定光と参照光とに分離することと、
前記測定光で前記物体に設けられたピンホールである回折光発生部を照射して回折光を発生させることと、
前記回折光と前記参照光とを干渉させることと、
回折光と参照光との干渉により生じた干渉縞を検出することにより物体の３次元的情報を得ることを含む位置検出方法が提供される。

本発明の第７態様に従えば、投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板へ露光する露光装置であって、
前記所定のパターン面または前記感光性基板の露光面の位置を、前記物体の位置として検出するための第１態様、第２態様または第５態様の位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出結果に基づいて、前記所定のパターン面または前記感光性基板の露光面を前記投影光学系に対して位置合わせするための位置合わせ装置とを備えている露光装置が提供される。

本発明の第８態様に従えば、第７態様の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の位置検出装置および方法では、例えばマスクのパターン面または感光性基板の露光面に設けられた回折光発生部に検出光を集光させ、回折光発生部から発生する回折測定光と参照面から発生する参照光との干渉縞を検出する。そして、検出した干渉縞を解析することにより得られた干渉縞のチルト成分に基づいてマスクのパターン面または感光性基板の露光面の二次元位置情報を検出し、干渉縞のフォーカス成分に基づいてマスクのパターン面または感光性基板の露光面のフォーカス位置情報を検出する。

その結果、本発明の位置検出装置および方法では、比較的簡素な構成にしたがって、例えばマスクのパターン面または感光性基板の露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出することができる。また、本発明の露光装置では、マスクのパターン面または感光性基板の露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出する位置検出装置を用いて、マスクのパターン面および感光性基板の露光面を投影光学系に対して高精度に位置合わせすることができ、ひいては電子デバイスを高精度に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構成を概略的に示す図である。図１では、Ｘ軸およびＹ軸がウェハＷの表面（露光面）と平行な面内において互いに直交するように設定され、Ｚ軸がウェハＷの表面の法線方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。

本実施形態の露光装置は、図１に示すように、たとえば露光光源であるＡｒＦエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明系１を備えている。照明系１は、光源から射出された露光光により、転写すべきパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する。照明系１は、例えばマスクＭの矩形状のパターン領域全体、あるいはパターン領域全体のうちＸ方向に沿って細長いスリット状の領域（例えば矩形状の領域）を照明する。

マスクＭを透過した光は、所定の縮小倍率を有する投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗの単位露光領域にマスクＭのパターン像を形成する。すなわち、マスクＭ上での照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷの単位露光領域において、マスクＭのパターン領域全体と相似な矩形状の領域、あるいはＸ方向に細長い矩形状の領域（静止露光領域）にマスクパターン像が形成される。

マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。マスクステージＭＳには、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸廻りの回転方向にマスクＭを微動させる機構（例えば、リニアモータ）が組み込まれている。マスクステージＭＳには移動鏡ＭＭが設けられ、この移動鏡ＭＭを用いるマスクレーザ干渉計ＭＩＦが、マスクステージＭＳ（ひいてはマスクＭ）のＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置をリアルタイムに計測する。

ウェハＷは、ウェハホルダ（不図示）を介して、Ｚステージ２上においてＸＹ平面と平行に保持されている。Ｚステージ２は、投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って移動するＸＹステージ３上に取り付けられ、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角（ＸＹ平面に対するウェハＷの表面の傾き）を調整する。Ｚステージ２には移動鏡ＷＭが設けられ、移動鏡ＷＭを用いるウェハレーザ干渉計ＷＩＦは、Ｚステージ２のＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸廻りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する。ＸＹステージ３は、ベース４上に載置され、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置を調整する。

マスクレーザ干渉計ＭＩＦの出力およびウェハレーザ干渉計ＷＩＦの出力は、主制御系５に供給される。主制御系５は、マスクレーザ干渉計ＭＩＦの計測結果に基づいて、マスクＭのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の制御を行う。即ち、主制御系５は、マスクステージＭＳに組み込まれている機構に制御信号を送信し、この機構が制御信号に基づいてマスクステージＭＳを微動させることにより、マスクＭのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。

主制御系５は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式により、ウェハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む（像面と一致させる）ために、ウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の制御を行う。即ち、主制御系５は、ウェハステージ駆動系６に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系６が制御信号に基づいてＺステージ２を駆動することにより、ウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。

主制御系５は、ウェハレーザ干渉計ＷＩＦの計測結果に基づいて、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の制御を行う。即ち、主制御系５は、ウェハステージ駆動系６に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系６が制御信号に基づいてＸＹステージ３を駆動することにより、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。

ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、マスクＭのパターン像を一括的に露光する。その後、主制御系５は、ウェハステージ駆動系６に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系６によりＸＹステージ３をＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。

ステップ・アンド・スキャン方式では、主制御系５は、マスクステージＭＳに組み込まれた機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系６に制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でマスクステージＭＳおよびＸＹステージ３を移動させつつ、マスクＭのパターン像をウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。その後、主制御系５は、ウェハステージ駆動系６に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系６によりＸＹステージ３をＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。

すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、ウェハステージ駆動系６およびウェハレーザ干渉計ＷＩＦなどを用いてマスクＭおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状（一般にはスリット状）の静止露光領域の短辺方向であるＹ方向に沿って、マスクステージＭＳとＸＹステージ３とを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。

本実施形態の露光装置は、マスクＭのパターン面の三次元的な位置情報（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置およびＺ方向位置）を検出するマスク位置検出装置１１と、ウェハＷの露光面の三次元的な位置情報（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置およびＺ方向位置）を検出するウェハ位置検出装置１２とを備えている。マスク位置検出装置１１は例えば照明系１に取り付けられ、ウェハ位置検出装置１２は例えば投影光学系ＰＬに取り付けられている。また、マスク位置検出装置１１とウェハ位置検出装置１２とは、互いに同じ基本構成を有し、互いに同じ作用を奏する。以下、マスク位置検出装置１１に着目して、本実施形態にかかる位置検出装置の構成および作用を説明する。

図２は、図１のマスク位置検出装置の内部構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態のマスク位置検出装置１１は、主に、検出光（測定光）を供給する光源として、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光源２１と、検出光を測定光と参照光に分離するビームスプリッター（光分離器）２２と、測定光をピンホールＰＨに集光する集光レンズ２３と、参照光を反射する反射鏡２４と、検出器２６と、反射鏡２４から反射した参照光とピンホールから発生した回折光（測定光）を光検出器２６に導くリレーレンズ系２５と、信号処理系２７とを備えている。反射鏡２４には反射鏡２４をＸＹＺ方向に駆動するＰＺＴ素子のような駆動装置２４ａが設けられており、駆動装置２４ａはそれに接続された主制御系５により制御される。光源２１からの検出光は、図示を省略したコリメータレンズにより略平行光に変換された後、ビームスプリッター２２に入射する。なお、検出光として、露光装置の照明系１の照明光路から取り出された露光光を用いることもできる。ビームスプリッター２２に入射した検出光の一部（測定光）は、ビームスプリッター２２を透過し、集光レンズ２３を介して、マスクＭのパターン面に設けられたピンホールＰＨを含む微小領域（例えば円形状の領域）にスポット光を形成する。ビームスプリッター２２に入射した検出光の別の一部（参照光）は、ビームスプリッター２２内の反射面で反射されてＹＺ平面に平行な反射面を有する平面反射鏡２４に向かう。

ピンホールＰＨは、図３に示すように、マスクＭのパターン面ＰＰにおいて、光反射領域３１に囲まれた微小な光透過部（例えば円形状の領域）として形成されている。具体的に、ピンホールＰＨから発生する回折光が略球面波となるように、ピンホールＰＨの直径Ｄは、検出光の波長をλとし、マスクＭのパターン面ＰＰにスポット光を形成する光束の開口数（集光レンズ２３の開口数）をＮＡとするとき、λ／（２×ＮＡ）よりも小さく設定されている。図３に示すように、検出光Ｌ１を受けて、ピンホールＰＨから反射回折光Ｌ２が発生する。ピンホールＰＨからの回折光Ｌ２は、測定光として、集光レンズ２３を介してビームスプリッター２２へ戻り、ビームスプリッター２２内の反射面でリレー光学系２５に向けて反射される。

一方、ビームスプリッター２２で反射された前述の検出光の一部は、平面反射鏡２４の反射面（参照面）で反射され、参照光として、ビームスプリッター２２へ戻る。後述するように、平面反射鏡２４に設けられた駆動装置２４ａにより平面反射鏡２４は主に光軸方向（Ｘ方向）に微動される。なお、平面反射鏡２４に代えて、例えばコーナーキューブプリズムを用いることもできる。この場合も、反射面を微動するための駆動系を設けることが望ましい。ビームスプリッター２２で反射された測定光とビームスプリッター２２を透過した参照光とは、リレー光学系２５を介して、ＣＣＤのような光検出器（エリアセンサ）２６に入射する。ビームスプリッター２２内の反射面と平面反射鏡２４は干渉光学系を構成する。光検出器２６では、参照光と測定光との干渉により形成された干渉縞が検出される。光検出器２６が干渉縞を検出しているときは、主制御系５の制御の下で、平面反射鏡２４に設けられた駆動装置２４ａにより平面反射鏡２４が＋−Ｘ方向に移動されることで参照光の位相が変化する。

光検出器２６で検出された干渉縞の情報は、信号処理系２７に供給される。信号処理系２７では、光検出器２６の出力に基づいて、ピンホールＰＨの三次元的な位置情報、すなわちピンホールＰＨのＸ方向位置、Ｙ方向位置およびＺ方向位置を求める。具体的に、信号処理系２７では、干渉縞解析により得られた干渉縞のチルト成分に基づいて、ピンホールＰＨの二次元位置情報（Ｘ方向位置およびＹ方向位置）を、例えば検出光の波長λの１／１０００以下の高精度で検出する。また、干渉縞解析により得られた干渉縞のフォーカス成分に基づいて、ピンホールＰＨのフォーカス位置情報（Ｚ方向位置）を、例えば検出光の波長λの１／１０００以下の高精度で検出する。

ピンホールＰＨの二次元位置情報の検出原理を図８を用いて説明する。図８には、Ｘ方向及びＹ方向において所望の位置にマスクＭが位置付けられているときのピンホールＰＨが概念的に破線で示されている。この場合、ピンホールＰＨのＸ方向（及びＹ方向）における位置が、集光レンズ２３の光軸２３ａと一致している。このような所望位置に配置しているピンホールＰＨからは破線で表した球面波ＳＷ₀がその球心ＳＣ₀を中心として発生している。マスクＭがＸ方向において所望位置からΔＸずれると、ピンホールＰＨも同様に位置Ｘ₀（集光レンズ２３の光軸２３ａ）から位置Ｘ₁にずれる。位置Ｘ₁に位置するピンホールＰＨから発生する球面波ＳＷ₁を、図８中、実線で表し、その球心をＳＣ₁で表した。図８から分かるように、ピンホールＰＨがＸ方向にΔＸだけずれると球面波ＳＷ₁の球心ＳＣ₁もまたΔＸだけ集光レンズ２３の光軸２３ａからずれる。この結果、集光レンズ２３の中心から見れば、球面波ＳＷ₁は光軸２３ａの方向からではなく、光軸２３ａと傾斜した方向から進行してくるように見える。このようにして集光レンズ２３に入射した球面波ＳＷ₁は、集光レンズ２３を出射するときに、光軸２３ａに直交する面内で位相が揃う平面波になることができない。すなわち、集光レンズ２３を出射する測定光は光軸２３ａに直交しない波面を有する平面波あるいは球面波となる。この結果、リレー光学系２５の光軸を通る測定光ビームとリレー光学系２５の光軸から＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に離れた部分を通る測定光ビームとではＸ方向における位相が異なる。このような測定光が、平面反射鏡２４から反射した参照光と干渉すると、干渉位置が測定光のビーム内でＸ方向において異なる。それゆえ、光検出器２７面上では、測定光の照射により形成されるスポットの中心とＹ方向両側部とで明暗が異なるパターン、すなわち干渉縞が現れる。光検出器２７で検出される干渉縞パターンの一例を図１０に示す。図１０Ａは、マスクＭの位置ずれが無い場合の干渉縞パターンを示し、全面が明パターンである。図１０ＢはマスクＭのＸ方向の位置ずれが生じた場合の干渉縞パターンを示し、縦縞が観測される。いずれも後述するフリンジスキャン法において観測された静止画像を示す。

次に、ピンホールＰＨのフォーカス位置情報の検出原理を図９を用いて説明する。図９には、Ｘ方向及びＹ方向において所望の位置にマスクＭが位置付けられているときのピンホールＰＨが概念的に破線で示されている。この場合、ピンホールＰＨのＸ方向及びＹ方向における位置が、集光レンズ２３の光軸２３ａ上であり且つピンホールＰＨのＺ方向の位置Ｚ₀が集光レンズ２３の所望の集光位置と一致している（ジャストフォーカス位置）。このような所望位置に配置しているピンホールＰＨからは破線で表した球面波ＳＷ₀がその球心ＳＣ₀を中心として発生している。この場合、球面波ＳＷ₀が集光レンズ２３を出射すると平面波となり、この平面波と参照光の位相が光軸に垂直な面内のいずれの位置でも一致するためにその平面波と参照光は互いに干渉する。この結果、図１０Ａに示すような明パターンが観察される。

マスクＭがＺ方向において所望位置から−Ｚ方向にΔＺずれると、ピンホールＰＨも同様に位置Ｚ₀から位置Ｚ₁にずれる。位置Ｚ₁に位置するピンホールＰＨから発生する球面波ＳＷ₂を、図９中、実線で表し、その球心をＳＣ₂で表した。図９から分かるように、ピンホールＰＨがＺ方向にΔＺだけずれると球面波ＳＷ₁の球心もまたΔＺだけ集光レンズ２３の光軸２３ａ方向にずれる。このため、球面波ＳＷ₂は球面波ＳＷ₀と異なる位相で集光レンズ２３に入射する。すなわち、球面波ＳＷ₂が集光レンズ２３を出射するときに平面波となるが、この平面波は光軸２３ａを通るビームとビーム外周部とでは面内全ての位相が揃う平面波になることができず、この平面波と参照光の位相が光軸に垂直な面内の位置で一致しない。この結果、リレー光学系２５の光軸を通る測定光ビームとリレー光学系２５の光軸から離れた部分（外周部）を通る測定光ビームとではＸ方向における位相が異なる。それゆえ、光検出器２７面上では、測定光の照射により形成されるスポットの中心と外周部とで明暗が異なるパターン、すなわち干渉縞が現れる。光検出器２７で検出される干渉縞パターンを図１０Ｃに示す。図１０Ｃもまたフリンジスキャン法において観測された静止画像を示す。

信号処理系２７による干渉縞解析の一例としてフリンジスキャン法を以下に簡単に説明する。この方法では、光検出器２６で検出する干渉縞情報は、参照光の位相変化と同期して得られる。参照光の位相は、主制御系５により平面反射鏡２４の駆動装置（例えば圧電素子）２４ａを駆動させて平面反射鏡２４を光軸方向に移動することにより変化させる。例えば、図１２に示すような平面反射鏡２４の駆動時間（ｔ）に対する駆動量（ｄ）を表す駆動波形に従って駆動装置２４ａを駆動させる。平面反射鏡２４を光軸方向に検出光波長λの１／４ずつ光軸方向に移動させた時に光検出器２６で検出される干渉縞パターンの変化を図１３の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。平面反射鏡２４を光軸方向に検出光波長λの１／４ずつ光軸方向に移動させた時点で、光検出器２６を構成するＣＣＤの全画素データを取得する。光検出器２６で検出された干渉縞は信号処理系２７に供給される。駆動量が０、λ／４、λ／２、３λ／４における、ある画素の出力をＩ₁、Ｉ₂、Ｉ₃、Ｉ₄とすると、その画素に入射する光の初期位相は、信号処理系６で次の式を用いて求められる。

Φ₀＝tan^-1（Ｉ₂−Ｉ₄）／（Ｉ₁−Ｉ₃）

こうして計算された初期位相、集光レンズ２３のＮＡ及び検出光波長λからピンホールのＸ／Ｙシフト量及びフォーカス量（Ｚ方向のシフト量）が画素毎に検出光波長λの１／１０００以下の高精度で求められる。なお、フリンジスキャン法に代えて、反射鏡を光軸方向に移動させずに反射鏡を傾けるシアリング法（Shearing method）を用いて干渉縞を観察及び解析してもよい。

マスク位置検出装置１１で検出されたピンホールＰＨの三次元的な位置情報、ひいてはマスクＭのパターン面の三次元的な位置情報は、主制御系５に供給される。実際には、マスク位置検出装置１１は、マスクＭのパターン面に設けられた複数（例えば３つ）のピンホールＰＨの三次元的な位置を独立に検出する。
このように３つ以上のピンホールＰＨの三次元的な位置を検出することにより、それらの位置情報からマスク面のＸ及びＹ軸周りの回転情報を得ることができる。主制御系５は、マスク位置検出装置１１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳを駆動することにより、投影光学系ＰＬに対するマスクＭのパターン面のＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置合わせを行う。また、主制御系５は、必要に応じて、マスク位置検出装置１１の検出結果に基づいて、マスクステージＭＳを駆動することにより、投影光学系ＰＬに対するマスクＭのパターン面のＺ方向およびレベリングの位置合わせを行う。

なお、マスク位置検出装置１１では、図３に示すように、検出光Ｌ１を受けてピンホールＰＨの周囲の光反射領域３１から発生する正反射光Ｌ３が光検出器２６に達して、参照光と測定光との干渉縞の形成に影響を及ぼし、ひいては位置検出の精度に影響を及ぼすことが考えられる。この場合、ピンホールＰＨの周囲の光反射領域３１から発生する不要光Ｌ３が光検出器２６に達するのを遮るために、図４（ａ）に示すように、例えば集光レンズ２３とマスクＭとの間の光路中に遮光板（遮光部材）２８を付設することが好ましい。

遮光板２８は、図４（ｂ）に示すように、例えば矩形状の形態を有し、マスクＭのパターン面に達してスポット光３２を形成する検出光Ｌ１の約半分を遮るように配置される。この場合、ピンホールＰＨから発生する回折測定光Ｌ２の一部が遮光板２８により遮られるが、ピンホールＰＨの周囲の光反射領域３１から発生する不要光（正反射光）Ｌ３を遮光板２８により遮ることができる。その結果、検出光Ｌ１を受けてピンホールＰＨの周囲から発生する不要光Ｌ３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。

なお、遮光板２８は、光検出器２６の検出面と光学的に共役な位置に配置されることが好ましい。この配置により、検出光Ｌ１を受けて遮光板２８のエッジ２８ａで発生する回折光が光検出器２６において参照光と測定光との干渉縞の形成に影響を及ぼし、ひいては位置検出の精度に影響を及ぼすことを回避することができる。遮光板２８と、光検出器２６の検出面とを光学的に共役な位置に配置すれば、遮光板２８のエッジ２８ａで発生する回折光が光検出器２６の検出面上において再び集光するので、回折光によるボケが生じないからである。

また、ピンホールＰＨから発生する回折光の球心は厳密にはピンホールＰＨの位置だけでは決まらず、検出光の集光位置にわずかに影響を受ける。例えば、図４（ａ）に示すようにマスクＭのパターン面に入射する検出光Ｌ１の約半分を遮光板２８により遮る構成では、マスクＭのパターン面への入射光束の重心軸線が図中左側（−Ｘ方向）へ傾くので、検出光がデフォーカスしていると、検出光がピンホールＰＨに対してＸ方向へずれる。その結果、マスク位置検出装置１１では、ピンホールＰＨの中心位置からΔＨ（検出光のＸ方向のずれに比例した量）だけ図中左側（−Ｘ方向）に移動した位置を、ピンホールＰＨの中心位置として誤検出することになる。この誤検出を避けるには、図４（ｂ）に示すように、マスクＭのパターン面に達してスポット光３２を形成する検出光Ｌ１の図中右半分を遮る第１位置（図中実線で示す位置）と、検出光Ｌ１の図中左半分を遮る第２位置（図中破線で示す位置）との間で遮光板２８の位置を切り換え、例えば第１位置での検出結果と第２位置での検出結果との平均値に基づいてピンホールＰＨの中心位置を検出すれば良い。

なお、上述のマスク位置検出装置１１では、一方向に沿って位置を切り換え可能な矩形状の遮光板２８を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ピンホールＰＨの周囲の光反射領域３１から発生する不要光Ｌ３が光検出器２６に達するのを遮るための遮光部材について様々な形態が考えられる。例えば、図５に示すように、３つの三角形状の遮光領域２８ｂの頂点を一致させ、この頂点の一致した位置２８ｃに関してほぼ回転対称に３つの遮光領域２８ｂを配置することにより遮光部材２８’を構成することもできる。遮光部材２８’は、例えば光透過性の基板に遮光性の領域２８ｂを形成することにより実現される。

遮光部材２８’を用いる場合、３つの三角形状の遮光領域２８ｂが中心位置２８ｃに関してほぼ回転対称に配置されているので、遮光部材２８’を移動させて位置を切り換えなくても、マスクＭのパターン面に入射する検出光Ｌ１の一部を遮ることに起因するピンホールＰＨの中心位置の誤検出を小さく抑えることができる。なお、中心位置２８ｃを通りＺ軸に平行な軸線廻りに遮光部材２８’を高速回転させつつ位置検出を行うことにより、ピンホールＰＨの中心位置の誤検出をさらに小さく抑え、ひいてはさらに高精度な位置検出を行うことができる。遮光部材２８’を用いる場合においても、遮光領域２８ｂのエッジで発生する回折光が干渉縞の形成に影響を及ぼすことを回避するために、光検出器２６の検出面と光学的に共役な位置に遮光部材２８’を配置することが好ましい。

また、上述のマスク位置検出装置１１では、検出光を受けて回折測定光を発生する回折光発生部として、マスクＭのパターン面ＰＰにおいて光反射領域３１に囲まれた微小な光透過部からなるピンホールＰＨを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えばマスクＭのパターン面ＰＰにおいて光透過領域に囲まれた微小な光反射部からなるポイントリフレクター（ピンミラー）を、回折光発生部として用いることもできる。さらに、例えばマスクＭのパターン面ＰＰにおいて、図１１Ａに示すように、周囲の領域からマスクＭの外側へ突出した反射面（頂部）を有する凸部ＰＲ、または図１１Ｂに示すように、周囲の領域からマスクＭの内側へ窪んだ反射面（底面）を有する凹部ＲＥを、回折光発生部として用いることもできる。また、例えばマスクＭのパターン面ＰＰにおいて周囲の領域と反射率が異なる反射率相違部（高反射部または低反射部）を、回折光発生部として用いることもできる。

同様に、本実施形態のウェハ位置検出装置１２においても、光検出器２６の出力に基づいて、ウェハＷの表面（露光面）に形成された複数（例えば３つ）の回折光発生部（例えばピンホール、ポイントリフレクター、凸状段差部、凹状段差部、反射率相違部など）の三次元的な位置情報（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置およびＺ方向位置）を検出する。具体的に、信号処理系２７では、干渉縞解析により得られた干渉縞のチルト成分に基づいて、ウェハＷの露光面に設けられた回折光発生部の二次元位置情報（Ｘ方向位置およびＹ方向位置）を、例えば検出光の波長λの１／１０００以下の高精度で検出する。

また、干渉縞解析により得られた干渉縞のフォーカス成分に基づいて、ウェハＷの露光面に設けられた回折光発生部のフォーカス位置情報（Ｚ方向位置）を、例えば検出光の波長λの１／１０００以下の高精度で検出する。主制御系５は、ウェハ位置検出装置１２の検出結果に基づいて、Ｚステージ２を駆動することにより、投影光学系ＰＬに対するウェハＷの露光面のＺ方向およびレベリングの位置合わせを行う。また、主制御系５は、ウェハ位置検出装置１２の検出結果に基づいて、ＸＹステージ３を駆動することにより、投影光学系ＰＬに対するウェハＷの露光面のＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置合わせを行う。

また、上述のマスク位置検出装置１１では、参照光と測定光との干渉により形成された干渉縞を検出する検出器として、ＣＣＤのような光検出器（エリアセンサ）２６を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば透過スクリーンまたは反射スクリーンを、検出器として用いることもできる。透過スクリーンまたは反射スクリーンを用いる場合、スクリーンに写し出された干渉縞を観察して回折光発生部の三次元的な位置情報（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置およびＺ方向位置）を検出することができる。

また、上述のマスク位置検出装置１１では、光検出器２６で干渉縞の情報を検出している。しかしながら、これに限定されることなく、回折光発生部から発生する回折光の球心位置に関する情報（回折光の球心の位置情報）を、光検出器２６で検出すればよい。すなわち、回折光の強度分布の偏りを検出し、例えばジャストアライメント位置の場合の強度分布と比較することにより、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ（横ずれ）量やＺ方向（ジャストフォーカス位置からの光軸方向）のずれ量から球心位置を検出することができる。より具体的には、以下のようにして回折光の球心位置情報を検出できる。マスクステージＭＳによってマスクＭが（第一）基準位置に位置づけられている場合には、図１に示すようにその位置においてホール（もしくはピンミラー）から回折光Ｌ２が発生している。ここで、前述のように、マスク位置検出装置１１により回折光Ｌ２と参照光による干渉縞が計測される。この計測された干渉縞は、マスクステージＭＳによってマスクＭが（第一）基準位置に位置づけられているときに観測される干渉縞であり、マスクＭの位置はマスクレーザ干渉計ＭＩＦにて計測されている。マスクＭの位置が（第一）基準位置からずれた場合に、前述のようにして干渉縞が観測される。この干渉縞には球心のずれ量についての情報が含まれている。すなわち、この干渉縞から前述のようにして求められたチルト量（Ｘ／Ｙチルト量からＸ／Ｙのシフト量を算出）及びデフォーカス量（Ｚ）により、球心の位置ずれ量を知ることができる。球心の位置は、干渉縞から求められた球心の位置ずれ量を、マスクＭが（第一）基準位置に位置づけられたときのマスクステージＭＳの位置座標に加えることで得られる。なお、計算の過程で、前記シフト量やフォーカス量は計測波長・ピンホールの大きさ・深さ及びピンホールに照射する集光レンズのＮＡによる補正係数を乗算される。

以上のように、本実施形態のマスク位置検出装置１１では、比較的簡素な構成にしたがって、マスクＭのパターン面の三次元的な位置情報を高精度で検出することができる。また、本実施形態のウェハ位置検出装置１２においても、比較的簡素な構成にしたがって、ウェハＷの露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、マスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面の三次元的な位置情報を高精度で検出する位置検出装置１１，１２を用いて、マスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面を投影光学系ＰＬに対して高精度に位置合わせすることができ、ひいては良好な露光を行うことができる。

本発明に従ってウェハＷの露光面の三次元的な位置情報を検出する場合には、ウエハ面上に区画される各ショットエリアに設けられるアライメントマークやショットエリア外に設けられるマークを前述のようなピンミラーや凹または凸パターンで形成することができる。そのようなマークは、例えば、前述の実施形態で記載したようなピンホールＰＨが形成されたマスクのパターンを、感光性材料が塗布されたウエハＷに露光し、現像することで、マスクのピンホールパターンをウエハＷに転写することができる。ウエハＷ上のアライメントマークは、通常、オフ・アクシス方式のアライメント系やＴＴＬ方式のアライメント顕微鏡を用いて検出されるが、本発明では前述のように図２に示したような位置検出系を用いて、Ｘ及びＹ方向の２次元位置情報のみならず、フォーカス情報に相当するＺ方向の位置も同時に検出することができる。露光装置の主制御系５は、こうして得られたウエハＷの各ショットエリアの位置情報並びに、ウェハ位置検出装置１２とそれが設けられた投影光学系ＰＬとの距離（ベースライン）情報を用いて、ウエハレーザ干渉計ＷＩＦの座標系においてウエハステージ駆動系６を制御して、各ショットエリアをマスクＭのパターンに対してＸ、Ｙ及びＺ方向において短時間に位置合わせすることができる。

なお、上述の実施形態では、マスク位置検出装置１１を照明系１に取り付け、ウェハ位置検出装置１２を投影光学系ＰＬに取り付けている。しかしながら、これに限定されることなく、マスク位置検出装置１１およびウェハ位置検出装置１２の双方を投影光学系ＰＬに取り付けることもできる。また、マスク位置検出装置１１を照明系１から離れて配置したり、ウェハ位置検出装置１２を投影光学系ＰＬから離れて配置したりすることもできる。

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクＭのパターン面の三次元的な位置情報を検出するマスク位置検出装置１１、およびウェハＷの露光面の三次元的な位置情報を検出するウェハ位置検出装置１２に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、例えばウェハステージ（２，３）とは別に設けられたキャリブレーションステージにおいて、露光前のウェハの平面度を測定する際に本発明の位置検出装置を用いることもできる。この場合、ウェハの表面に形成された複数（例えば３つ）の回折光発生部の三次元的な位置情報を検出し、検出した位置情報に基づいてウェハの平面度を測定する。さらに一般的に、マスクやウェハ以外の他の適当な物体の三次元的な位置情報の検出に対して、本発明の位置検出装置を適用することができる。例えば、本発明の位置検出装置は、露光装置ののみならず、顕微鏡において試料の位置合わせや、カメラのフォーカス機構にも使用可能である。

上記実施形態では、ピンホールＰＨの周囲の部材からの反射光を遮るために遮光板２８（２８’）を用いたが、本発明では、遮光板は必ずしも必要ではない。特に、ピンホールＰＨの周囲の反射率が低い場合や、ピンミラーや反射率が周囲よりも高い反射面を有する凸部または凹部を用いる場合には、遮光板は不要となる。また、信号処理系２７は位置検出器そのものが備えている必要はなく、例えば、露光装置の制御系が信号処理を行ってもよく、一検出が行われる現場で利用可能なコンピュータを利用することもできる。また、上記実施形態では反射鏡を駆動させる駆動装置２４ａを用いて反射鏡２４の光軸方向の位置を移動させたが、駆動装置２４ａを用いずに、光源の周波数を変調してもよい。

上記実施形態では、図１に示したような構造の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず種々のタイプの露光装置に適用し得る。例えば、米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などを採用することができる。また、露光装置ＥＸとして、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどを採用することができる。また、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、及び米国特許６，５９０，６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号等に開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置を採用することもできる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。また、基板と投影光学系との間に液浸空間を形成して液浸空間に供給された液体を介してマスクのパターンを露光する液浸型露光装置も本発明を適用することができる。液浸露光装置においては、マスク及びウエハ位置検出は液体を介さずに行うことができる。

露光装置の用途としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

なお、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いてマスクステージ、基板ステージ、及び計測ステージの各位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。また、上述の各実施形態では、露光光であるＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許７，０２３，６１０号に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。

上述の実施形態の露光装置では、投影光学系を用いてマスク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、電子デバイス（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、本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、電子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６のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図６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、本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。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、本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、電子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７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７において、パターン形成工程４０１では、本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されたり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高いスループットで製造することができる。

本発明の位置検出装置によれば、比較的簡素な構造であるにもかかわらず、対象物の三次元的な位置情報を高精度で検出することができる。本発明の露光装置は本発明の位置検出装置を用いているので、アライメント系及びフォーカス系がシンプルな構造でありながらも、マスクのパターン面を感光性基板の露光面に対して高精度に位置合わせすることができる。このため、本発明のデバイス製造方法では、高精度な電子デバイスを製造することができる。それゆえ、本発明は、半導体産業を含む精密機器産業の国際的な発展に著しく貢献するであろう。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１のマスク位置検出装置の内部構成を概略的に示す図である。 マスクのパターン面において光反射領域に囲まれた微小な光透過部としてピンホールが形成されている様子を示す図である。 （ａ）は集光レンズとマスクとの間の光路中に遮光部材が付設されている様子を、（ｂ）はマスクのパターン面に達してスポット光を形成する検出光の約半分を遮るように遮光部材が配置されている様子を示す図である。 図４とは別の形態を有する遮光部材の構成を概略的に示す図である。 電子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。 電子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。 ピンホールの二次元位置情報の検出原理を説明する概念図である。 ピンホールのフォーカス位置情報の検出原理を説明する概念図である。 図１０Ａは、マスクＭの位置ずれが無い場合の干渉縞パターンを示し、図１０ＢはマスクＭのＸ方向の位置ずれが生じた場合の干渉縞パターンを示し、図１０ＣはマスクＭのＺ方向の位置ずれが生じた場合の干渉縞パターンを示す概念図である。 図１１Ａは、ピンホールに代わる反射面を有する凸部を示し、図１１Ｂはピンホールに代わる反射面を有する凹部を示す。 図１２は、反射鏡の駆動装置による反射鏡駆動量と光検出器を構成するＣＣＤの画素に干渉縞（干渉光）を取込むタイミングを示すグラフである。 図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、反射鏡の駆動位置変化に伴う光検出器で検出される干渉縞のパターンの変化を示す図である。

符号の説明

１ 照明系
２ Ｚステージ
３ ＸＹステージ
５ 主制御系
６ ウェハステージ駆動系
１１ マスク位置検出装置
１２ ウェハ位置検出装置
２１ 光源
２３ 集光レンズ
２６ 光検出器（エリアセンサ）
２７ 信号処理系
２８，２８’ 遮光板、遮光部材
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＭＩＦ マスクレーザ干渉計
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＩＦ ウェハレーザ干渉計
ＰＨ ピンホール（回折光発生部）

Claims (20)

1. 物体の位置を検出する位置検出装置であって、
   検出光を供給する光源と、
   前記物体に設けられた回折光発生部に前記検出光を集光させる集光光学系と、
   前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折測定光および前記検出光を受けて参照面から発生する参照光を所定位置へ導く導光光学系と、
   前記所定位置に配置されて前記回折測定光と前記参照光との干渉縞を検出する光検出器とを備え、
   前記検出光を受けて前記回折光発生部の周囲から発生する不要光が前記光検出器に達するのを遮る遮光部材を備えている位置検出装置。
2. 前記光検出器の出力に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求める処理系を備えている請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記回折光発生部は、光反射領域に囲まれた光透過部、または光透過領域に囲まれた光反射部を有する請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 前記回折光発生部は、周囲の領域から前記物体の外側へ突出した凸状段差部、または周囲の領域から前記物体の内側へ窪んだ凹状段差部を有する請求項１または２に記載の位置検出装置。
5. 前記回折光発生部は、周囲の領域と反射率が異なる反射率相違部を有する請求項１または２に記載の位置検出装置。
6. 前記遮光部材は、前記光検出器と光学的に共役な位置に配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
7. 前記参照面が反射面であり、該反射面に該反射面を移動させる駆動系が設けられている請求項１に記載の位置検出装置。
8. 物体の位置を検出する位置検出装置であって、
   検出光を供給する光源と、
   前記物体に設けられた回折光発生部に前記検出光を照明する照明光学系と、
   前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折光の球心の位置情報を検出する光検出器とを備えている位置検出装置。
9. 前記光検出器の出力に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求める処理系を備えている請求項８に記載の位置検出装置。
10. 物体の位置を検出する位置検出方法であって、
    前記物体に設けられた回折光発生部に検出光を集光させ、
    前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折測定光と前記検出光を受けて参照面から発生する参照光との干渉縞を検出し、
    前記干渉縞に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求め、
    前記検出光を受けて前記回折光発生部の周囲から発生する不要光を遮ることを含む位置検出方法。
11. 前記参照光の位相を変化させながら前記干渉縞を検出する請求項１０に記載の位置検出方法。
12. 物体の位置を検出する位置検出方法であって、前記物体に設けられた回折光発生部に検出光を照明し、
    前記検出光を受けて前記回折光発生部から発生する回折光の球心の位置情報を検出し、
    前記回折光の球心の位置情報に基づいて前記回折光発生部の三次元的な位置情報を求めることを含む位置検出方法。
13. 物体の位置を検出する位置検出装置であって、
    光源からの光を、前記物体に向かう測定光と、参照光とに分離する光分離器と、
    前記物体に設けられた回折光発生部に照射された前記測定光から発生した回折光と、前記参照光を干渉させる干渉光学系と、
    前記回折光と前記参照光との干渉により生じた干渉縞を検出する光検出器とを備え、
    前記回折光発生部がピンホールである位置検出装置。
14. 前記干渉光学系が、前記回折光と前記参照光を同一光路上に反射させるための第１反射鏡と第２反射鏡を有する請求項１３に記載の位置検出装置。
15. 前記第２反射鏡を移動するための駆動素子が第２反射鏡に設けられている請求項１４に記載の位置検出装置。
16. 前記第１反射鏡が前記光分離器に設けられている請求項１４または１５に記載の位置検出装置。
17. 物体の位置を検出する位置検出方法であって、
    光源からの光を、測定光と参照光とに分離することと、
    前記測定光で前記物体に設けられたピンホールである回折光発生部を照射して回折光を発生させることと、
    前記回折光と前記参照光とを干渉させることと、
    回折光と参照光との干渉により生じた干渉縞を検出することにより物体の３次元的情報を得ることを含む位置検出方法。
18. 前記参照光の位相を変化させながら前記干渉縞を検出する請求項１７に記載の位置検出方法。
19. 投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板へ露光する露光装置であって、
    前記所定のパターン面または前記感光性基板の露光面の位置を、前記物体の位置として検出するための請求項１〜９並びに１３〜１６のいずれか一項に記載の位置検出装置と、
    前記位置検出装置の検出結果に基づいて、前記所定のパターン面または前記感光性基板の露光面を前記投影光学系に対して位置合わせするための位置合わせ装置とを備えている露光装置。
20. 請求項１９に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むデバイス製造方法。

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