JPH08111361A

JPH08111361A - 面位置検出装置

Info

Publication number: JPH08111361A
Application number: JP6245359A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tanaka; 康明田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】大面積の２次元の撮像素子を用いることな
く、且つ高い分解能で被検面上の広い範囲で高さ分布を
検出する。【構成】格子板１２上の明暗のパターンを、送光光学
系９を介して縞パターンの像１６として、ウエハ３の表
面３ａに投影光学系２の光軸ＡＸに対して斜めに投影
し、その表面３ａからの反射光を受光光学系１７を介し
て１次元のアレイセンサ２２上に導き、アレイセンサ２
２上に縞パターンの像１６の一部の像を再結像する。受
光光学系１７内の振動ミラー１９を回動させて縞パター
ンの像１６中から選択された像を順次アレイセンサ２２
上に再結像させ、それぞれアレイセンサ２２上で再結像
される縞パターンの像の横ずれ量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマスク上の回路
パターンを投影光学系を介して感光基板上のショット領
域に投影する投影露光装置に設けられ、そのショット領
域内の投影光学系の光軸方向の位置の分布を計測するた
めの多点の焦点位置検出装置に適用して好適な面位置検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、又は液晶表示素子等を製造
するためのリソグラフィ工程で使用される投影露光装置
においては、マスクとしてのレチクル上の微細な回路パ
ターンを投影光学系を介して高い解像度でウエハ（又は
ガラスプレート等）上の各ショット領域に転写するた
め、ウエハの表面を投影光学系の結像面に対して焦点深
度の範囲内で合わせ込む必要がある。そのため、従来よ
り投影露光装置には、ウエハ上のショット領域の所定の
計測点での投影光学系の光軸方向の位置（焦点位置）を
検出する斜入射方式の焦点位置検出装置（以下、「オー
トフォーカスセンサ」という）、及びそのショット領域
に平行光束を照射して、反射光の集光位置からそのショ
ット領域の平均的な傾斜角を検出するレベリングセンサ
とが備えられていた。そして、検出された焦点位置、及
び傾斜角に基づいて、ウエハのショット領域の平均的な
面を結像面に合わせた後に、露光が行われていた。

【０００３】これに対して本出願人は、ウエハ上の露光
対象とするショット領域内の所定の検出領域に、投影光
学系の光軸に対して斜めに明暗の縞状パターンの像を投
影し、ウエハで反射された光束を受光して２次元アレイ
センサ、又は２次元ＣＣＤ等の２次元の撮像素子上にそ
の縞状パターンの像を再結像させる多点のオートフォー
カスセンサを提案している。この場合、その検出領域内
の各点の高さに応じて再結像される縞状パターンの像が
部分的に横ずれすることから、その２次元の撮像素子の
撮像信号を画像処理して縞状パターンの像の各部の横ず
れ量を求めることにより、その検出領域の平均的な面の
焦点位置、及び傾斜角を求めることができる。

【０００４】この場合、その検出領域内の複数の計測点
の近傍の焦点位置を検出したいときには、縞状パターン
の再結像面においてそれら計測点に対応する位置での縞
のずれ量を検出すればよい。更に別の使用方法として、
例えば各ショット領域内で部分的に特に微細なパターン
が露光される領域が存在するような場合には、その部分
的な領域を検出領域として縞状パターンの像を投影し、
再結像された縞状パターンの像を画像処理してその検出
領域の焦点位置等を求め、その検出領域を重点的に結像
面に合わせ込むことも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにウエハ上
の所定の検出領域に縞状パターンの像を投影する多点の
オートフォーカスセンサによれば、その検出領域全体で
の焦点位置の分布を一度に検出することができる。しか
しながら、その検出領域を例えばショット領域全体を覆
う程度に広くすると、再結像される縞状パターンの像が
収まる大きさの撮像面を有する撮像素子として容易に且
つ廉価に入手できるものが現状では殆どないという不都
合がある。この際に、検出領域から撮像面への倍率を小
さくすれば、撮像面は狭くすることができるが、その場
合でも撮像素子の各画素の大きさは変わらないため、再
結像される縞状パターンの像の横ずれ量の検出分解能が
粗くなり、焦点位置の検出分解能も粗くなるという不都
合がある。

【０００６】また、実質的に検出領域を広くするため
に、ウエハのショット領域内に複数の検出領域を設定
し、各検出領域に対してそれぞれ縞状パターンの像を投
影する多点のオートフォーカスセンサを配置することも
考えられるが、これでは全体として光学系が複雑化する
と共に、光学系を配置できる余地は限られているため、
設定できる検出領域の個数に制限があるという不都合が
ある。更に、この方式では検出領域を容易に変更するこ
とができないため、ウエハに投影しようとする回路パタ
ーンに変化があった場合にそのパターンに適した検出領
域が得られないという不都合もある。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、大面積の２次元
の撮像素子を用いることなく、且つ高い分解能で被検面
上の広い範囲で高さ分布を検出できると共に、光学系を
複雑化させることなく、被検面上での高さの検出領域の
個数や配置を容易に変更できる面位置検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による面位置検出
装置は、被検面（３ａ）上の所定の検出領域内の高さ方
向の位置の分布を検出する装置において、その被検面上
のその所定の検出領域を含む計測領域に斜めに明暗の縞
状パターンの像（１６）を投影する送光光学系（９）
と、その被検面からの反射光を受光してその縞状パター
ンの像（２４）を再結像させる受光光学系（１７）と、
この受光光学系による再結像面に設置された複数の受光
画素よりなり、これら複数の受光画素の配列方向が前記
縞状パターンの像の配列方法に平行な１次元のアレイセ
ンサ（２２）と、受光光学系（１７）中に設置され、そ
の再結像される縞状パターンの像とその１次元のアレイ
センサとをその縞状パターンの像の長手方向に相対移動
させる選択手段（１９，２１）と、この選択手段を介し
てアレイセンサ（２２）と縞状パターンの像（２４）と
を相対移動させてアレイセンサ（２２）の検出信号を読
み出す制御手段（２５）と、を有するものである。

【０００９】この場合、アレイセンサ（２２）の受光面
の直前、又はアレイセンサ（２２）の受光面と光学的に
共役な面上に、アレイセンサ（２２）上に再結像される
縞状パターンの像（２４）の範囲を縞状パターンの像
（２４）の長手方向に制限する可変視野絞り（２３）を
配置することが望ましい。

【００１０】

【作用】斯かる本発明によれば、例えば図１において、
被検面（３ａ）上で高さ分布を検出したい検出領域が複
数個ある場合には、それらの検出領域を含む広い領域を
計測領域として、送光光学系（９）からその計測領域全
体に斜めに縞状パターンの像（１６）を投影する。この
縞状パターンの像（１６）の一部の像（２４Ｗ）が、選
択手段（１９，２１）、及び受光光学系（１７）を介し
て１次元のアレイセンサ（２２）上に像（２４）として
再結像される。この際に、送光光学系（９）の光軸を被
検面（３ａ）上に射影して得られる軸を、縞状パターン
の像（１６）の配列方向（Ｘ方向）に対して平行（又は
直交以外の角度で交差）になるようにしておく。これに
より、被検面（３ａ）の高さが変化すると、縞状パター
ンの再結像される像（２４）が配列方向（Ｒ方向）に変
位する。また、アレイセンサ（２２）上の縞状パターン
の像（２４）の配列方向は、アレイセンサ（２２）の受
光画素の配列方向と平行であるため、それら受光画素の
検出信号を処理すると、被検面（３ａ）上の部分的な像
（２４Ｗ）の投影位置での高さ分布が検出できる。

【００１１】そこで、例えば振動ミラーよりなる選択手
段（１９，２１）を介して、その像（２４Ｗ）の位置を
縞状パターンの像（１６）の長手方向に走査すると、実
質的に被検面（３ａ）上に投影される縞状パターンの像
（１６）を再結像して得られる像の全体をアレイセンサ
（２２）の受光面で走査するのと等価になる。その選択
手段で選択する像（２４Ｗ）の位置が変化する毎に、ア
レイセンサ（２２）から検出信号を読み出して処理する
ことにより、縞状パターンの像（１６）が投影される計
測領域の全体での高さ分布が検出される。

【００１２】また、アレイセンサ（２２）の検出信号の
一部分だけを使って縞状パターンの像の位置を検出する
ことにより、被検面（３ａ）上で縞状パターンの像（１
６）の配列方向（Ｘ方向）の特定の検出領域だけの高さ
分布（又は１点の高さ）を検出することもできる。更
に、アレイセンサ（２２）の検出信号の内使用する部分
の幅を変更することによって検出領域の大きさを変える
こともでき、例えば図４に示すように、使用する部分を
複数（２７Ａ，２７Ｂ）に分けて設定することで検出領
域（２６Ａ，２６Ｂ）を複数にすることもできる。更
に、選択手段（１９，２１）で取り込む範囲を複数設定
すると共に、それぞれについてアレイセンサの検出信号
のどの部分を使用するかを設定することで、検出領域を
２次元的に複数設定することもできる。

【００１３】次に、可変視野絞り（２３）を設けた場合
には、例えば図２に示すように、可変視野絞り（２３）
の開口（２３ａ）でアレイセンサ（２２）上に再結像さ
れる縞状パターンの像（２４）を縞の長手方向に制限す
る。これにより、被検面（３ａ）上で、縞状パターンの
像（１６）の長手方向（Ｙ方向）での検出領域の幅の分
解能が可変となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による面位置検出装置の一実施
例につき図面を参照して説明する。本実施例は、投影露
光装置においてウエハの表面の焦点位置の分布を検出す
るための多点のオートフォーカスセンサ（焦点位置検出
装置）に本発明を適用したものである。

【００１５】図１は本実施例の投影露光装置の要部の概
略構成を示し、この図１において、レチクル１が不図示
の照明光学系からの露光用の照明光ＩＬで照明され、そ
の照明光ＩＬのもとでレチクル１の下面に形成された回
路パターンの像が、投影光学系２を介してフォトレジス
トが塗布されたウエハ３の表面３ａの各ショット領域に
投影される。ここで、投影光学系２の光軸ＡＸに平行に
Ｚ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行に
Ｘ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取る。

【００１６】ウエハ３はウエハホルダ４上に吸着保持さ
れ、ウエハホルダ４は３個のそれぞれＺ方向に伸縮自在
の支点６Ａ〜６Ｃを介してレベリングステージ５上に載
置され、レベリングステージ５はウエハステージ７上に
載置されている。それら支点６Ａ〜６Ｃの伸縮量を調整
することにより、ウエハホルダ４上のウエハ３の表面の
傾斜角を所望の状態に設定できると共に、支点６Ａ〜６
Ｃの伸縮量を並行に調整することにより、ウエハ３の表
面のＺ方向の位置（焦点位置）を所定の範囲内で調整で
きる。また、ウエハステージ７は、ウエハ３をＺ方向に
広い範囲内で位置決めするＺステージ、及びＸＹ平面内
でウエハ３の位置決めを行うＸＹステージ等から構成さ
れ、支点６Ａ〜６Ｃの伸縮量、及びウエハステージ７の
動作はステージ制御系８により制御される。

【００１７】投影光学系２の側面に送光光学系９、受光
光学系１７、及び１次元のアレイセンサ２２等からなる
多点のオートフォーカスセンサの光学系が配置されてい
る。先ず、送光光学系９において、ハロゲンランプ、又
は発光ダイオード等の光源１０から射出された照明光
が、コンデンサーレンズ１１を介して格子板１２に照射
される。照明光としては、ウエハ３に塗布されたフォト
レジストに対する感光性の弱い波長帯の光が使用され
る。格子板１２は、ガラス板上に図１の紙面に平行な方
向に所定ピッチで明暗の縞パターン（ライン・アンド・
スペースパターン）を形成したものであり、格子板１２
を通過した照明光は、集光レンズ１３を介して光路折り
曲げ用のミラー１４上に集光されて反射された後、対物
レンズ１５を介してウエハ３の表面３ａに照射される。

【００１８】その対物レンズ１５の光軸は投影光学系２
の光軸ＡＸに対して所定の角度で交差していると共に、
格子板１２とウエハ３の表面３ａとは、集光レンズ１
３、ミラー１４及び対物レンズ１５よりなる合成光学系
に関してほぼアオリの結像関係を満たしている。このよ
うにアオリの結像関係が成立するためには、その合成光
学系の図１の紙面に平行なメリジオナル断面において、
その合成光学系の光軸から格子板１２の延長線と物側主
平面との交点までの距離と、その合成光学系の光軸から
表面３ａの延長線と像側主平面との交点までの距離とが
等しい条件（シャインプルーフの条件）が満たされれば
よい。これにより、ウエハ３の表面３ａには格子板１２
に形成された明暗の縞パターンの像１６が斜めに結像投
影される。

【００１９】本例では、その縞パターンの像１６の投影
領域を、ウエハ３の表面３ａでこれから露光されるショ
ット領域の全面に合致させる。また、縞パターンの像１
６の配列方向をＸ方向に平行にして、送光光学系９の対
物レンズ１５の光軸を表面３ａに射影して得られる軸を
Ｘ方向にほぼ平行に設定する。これにより、表面３ａが
Ｚ方向に変位すると、再結像される縞パターンの像が配
列方向に移動するため、表面３ａの変位に対する検出感
度が最大となる。更に、縞パターンの像１６のＸ方向へ
の配列ピッチを、検出領域であるショット領域のＸ方向
の幅に対して十分小さく設定し、そのショット領域に複
数本の縞が投影されるようにしている。

【００２０】但し、ウエハ３の表面３ａには凹凸、及び
Ｚ方向への変位があるため、更にその合成光学系を両側
テレセントリックとしている。これにより、表面３ａの
位置がＺ方向にずれても、表面３ａには縞パターンの像
１６がほぼ鮮明に結像投影される。次に、ウエハ３の表
面３ａで反射された照明光は、受光光学系１７に入射す
る。受光光学系１７において、その照明光は対物レンズ
１８により光路折り曲げ用の振動ミラー１９の表面に集
光されて反射された後、結像レンズ２０を介して１次元
のアレイセンサ２２の受光面に縞パターンの像１６の一
部の像を再結像する。対物レンズ１８、振動ミラー１
９、及び結像レンズ２０よりなる合成光学系に関して
も、ウエハ３の表面３ａとアレイセンサ２２の受光面と
はアオリの結像関係を満たし、且つその合成光学系も両
側テレセントリックであり、アレイセンサ２２の受光面
には縞パターンの像１６から選択された像が縞パターン
の像２４として鮮明に再結像される。

【００２１】この場合、アレイセンサ２２としては、１
次元ＣＣＤ、又は１次元のＭＯＳ型イメージセンサ等の
ラインセンサが使用できる。また、アレイセンサ２２の
受光画素の配列方向を、縞パターンの像２４の明暗のパ
ターンの配列方向とほぼ平行に、即ちその縞パターンの
像２４の各縞の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に
ほぼ垂直に設定する。アレイセンサ２２の一列の受光画
素から読み出される光電変換信号（以下、「検出信号」
という）は信号処理回路２５に供給される。

【００２２】また、受光光学系１７内の振動ミラー１９
は、図１の紙面に平行な軸を中心として回動自在に支持
され、駆動モータ２１によりその軸を介して振動ミラー
１９を回動させることができる。信号処理回路２５は、
駆動モータ２１を介して振動ミラー１９の所定の基準角
度からの回転角を順次変化させながら、それぞれアレイ
センサ２２から検出信号を取り込み、取り込まれた検出
信号を処理して縞パターンの像２４の例えば暗部の位置
（検出信号が極小となる位置）をそれぞれ求める。更
に、信号処理回路２５はその暗部の位置から、ウエハ３
の表面３ａの縞パターンの像１６の投影領域内の所定の
検出領域の平均的な面の焦点位置、及び傾斜角を算出す
る。また、投影光学系２の結像面のＺ方向の位置、及び
傾斜角は予め計測してあるため、信号処理回路２５は、
結像面に対するウエハ３上の検出領域の平均的な面の焦
点位置、及び傾斜角のずれ量を算出し、これらのずれ量
を減少させるようにステージ制御系８を介して支点６Ａ
〜６Ｃの伸縮量を調整する。これによりオートフォーカ
ス、及びオートレベリングが実行されて、露光が行われ
る。

【００２３】更に、受光光学系１７内において、アレイ
センサ２２の受光面の直前に可変視野絞り２３が配置さ
れている。この可変視野絞り２３は図１の紙面に垂直な
方向で、即ち、縞パターンの像２４の各縞の長手方向に
その像２４の範囲を制限するものである。次に、本実施
例における受光光学系１７中の振動ミラー１９の動作等
について詳述する。先ず、ウエハ３の表面３ａの所定の
ショット領域にレチクル１のパターンを投影しようとす
るとき、表面３ａのそのショット領域上には縞パターン
の像１６が投影される。このとき、アレイセンサ２２の
受光面上で再結像される縞パターンの像２４は、振動ミ
ラー１９の回転角に応じて、表面３ａ上の縞パターンの
像１６内で、その縞の長手方向（図１の紙面に垂直な方
向）に細長く、且つその縞の配列方向（Ｘ方向）でその
像１６の全体に跨る或る一部の像と共役関係になってい
る。

【００２４】図２は、ウエハの表面３ａ上の縞パターン
の像１６とアレイセンサ２２の受光面上に再結像される
縞パターンの像２４との関係を示し、この図２におい
て、縞パターンの像１６内でＹ方向に所定の幅を有し、
Ｘ方向で全体を覆う一部の像２４Ｗが、そのアレイセン
サ２２上の像２４と共役となっている。また、アレイセ
ンサ２２の受光画素の配列方向であるＲ方向が、ウエハ
の表面３ａでのＸ方向に対応しており、一部の像２４Ｗ
の投影領域がＺ方向に変位すると、アレイセンサ２２上
の像２４の明暗のパターンがＲ方向に位置ずれする。具
体的に、図３に示すように、縞パターンの像１６の投影
領域内の一部の領域２８が凸になると、その領域２８上
の縞パターンの像１６はＸ方向に横ずれする。その領域
２８が、図２において、一部の像２４Ｗの投影領域にか
かると、アレイセンサ２２上の縞パターンの像２４の内
で、その領域２８上の像と共役な部分がＲ方向に横ずれ
する。

【００２５】従って、アレイセンサ２２の検出信号を処
理して、例えば検出信号の極小値（暗部）を順次求める
ことにより、表面３ａの像２４Ｗの投影領域におけるＸ
方向での焦点位置の分布を検出できる。また、例えば予
め不図示の基準面が投影光学系２の結像面に合致すると
きの、アレイセンサ２２上での縞パターンの像の位置を
基準位置として求めておき、実際の縞パターンの像２４
の位置とその基準位置とのずれ量を求めることにより、
投影光学系２の結像面に対する表面３ａの像２４Ｗの投
影領域のＺ方向へのずれ量を、Ｒ方向への横ずれ量とし
て求めることもできる。

【００２６】また、アレイセンサ２２上で再結像される
縞パターンの像２４は、Ｒ方向に複数本の縞の像を並べ
たものであるため、そのうちの特定の１本ないし数本に
ついて縞位置を求めるようにしてもよい。これにより、
その特定の縞と共役な縞が投影されているウエハの表面
３ａ上の領域についての焦点位置のずれ量を求めること
ができる。更に、アレイセンサ２２の検出信号の内、検
出に使用する部分を変更することによって、ウエハの表
面３ａでの検出領域を縞パターンの像１６の配列方向
（Ｘ方向）に変更できる。また、アレイセンサ２２の一
列の受光画素からいくつかの部分領域を抽出し、抽出さ
れたいくつかの部分領域についてそれぞれについて縞位
置を求めるようにすれば、抽出された各部分と表面３ａ
で共役な領域についてそれぞれ個別に焦点位置の分布
（又は焦点位置の結像面からのずれ量の分布、以下同
様）を求めることができる。

【００２７】図４は、図１におけるウエハの表面３ａ上
の縞パターンの像１６と、アレイセンサ２２上の縞パタ
ーンの像２４との関係を示し、この図４において、表面
３ａ上の縞パターンの像１６内の一部の像２４Ｗとアレ
イセンサ２２上の像２４とが、対物レンズ１８、振動ミ
ラー１９、及び結像レンズ２０に関して共役である。ま
た、像２４Ｗ内で縞の配列方向に沿って互いに異なる検
出領域２６Ａ及び２６Ｂが、それぞれアレイセンサ２２
上の縞パターンの像２２内の部分領域２７Ａ及び２７Ｂ
と共役となっている。従って、部分領域２７Ａ及び２７
Ｂ内でそれぞれ縞位置を検出することにより、ウエハの
表面３ａ上の検出領域２６Ａ及び２６Ｂでの焦点位置を
検出できることになる。

【００２８】次に、図２に戻り、振動ミラー１９の回転
角を変化させると、アレイセンサ２２上の縞パターンの
像２２とウエハの表面３ａ上で共役な像２４Ｗの位置
が、縞パターンの像１６上で縞の長手方向であるＹ方向
に変化する。この際にアレイセンサ２２の検出信号を処
理して求められる縞の横ずれ量は、縞パターンの像１６
内の或るＹ方向の位置でのスリット状の領域での焦点位
置の分布に対応する。そこで、振動ミラー１９の回転角
を変えて、縞パターンの像１６上でのその像２４ＷのＹ
方向の位置を所望の検出領域に設定することにより、Ｙ
方向での所望の検出領域における焦点位置の分布を検出
できる。

【００２９】この場合、一例として振動ミラー１９の回
転角の可変範囲を、ウエハの表面３ａ上の縞パターンの
像１６上でＹ方向の全体に亘って像２４Ｗが移動するよ
うな範囲とする。これにより、縞パターンの像１６が投
影される計測領域の全面で焦点位置の分布を検出でき
る。また、他の例として、振動ミラー１９の回転角を所
定間隔の複数の不連続な角度としてもよい。この方式で
は、縞パターンの像１６上でＹ方向に所定間隔で設定さ
れる複数の検出領域での焦点位置の分布が検出できる。

【００３０】更に、振動ミラー１９の回転角の設定範囲
と、図４に示すようなアレイセンサ２２上で縞パターン
の像２４内での検出範囲とを組み合わせることにより、
ウエハの表面３ａでの焦点位置の検出領域を２次元的に
任意の位置に設定できるようになる。また、例えば露光
されるレチクル１の種類等に応じて、その検出領域を変
化させることも容易である。

【００３１】また、本実施例においては、アレイセンサ
２２の直前に可変視野絞り２３が設けられているが、こ
れにより図２に示すように、縞パターンの像２４内で可
変視野絞り２３の幅Ｗの開口２３ａ内に収まる部分だけ
がアレイセンサ２２で受光される。従って、ウエハの表
面３ａにおける検出領域のＹ方向への分解能は、その表
面３ａでその開口２３ａと共役な領域のＹ方向の幅と等
しくなる。その開口２３ａの幅Ｗを狭くする程、検出領
域のＹ方向の分解能を細かくできる。その分解能は、露
光対象とするレチクル１のパターンの構成等に応じて設
定される。

【００３２】一方、可変視野絞り２３の開口２３ａの幅
をアレイセンサ２２の受光面の幅以上に設定すると、検
出領域のＹ方向への分解能はアレイセンサ２２の受光画
素の幅によって規定される。なお、上述実施例では、可
変視野絞り２３がアレイセンサ２２の直前に設けられて
いるが、受光光学系１７内にアレイセンサ２２の受光面
と共役な面を形成し、この共役な面に可変視野絞り２３
を配置してもよい。

【００３３】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、縞状パターンの像と１
次元のアレイセンサとを相対移動させることにより、計
測領域の全面の高さ分布（投影露光装置の場合の焦点位
置の分布）を検出できるため、大面積の２次元の撮像素
子を使用する必要がないと共に、アレイセンサの分解能
により縞状パターンの像の横ずれ量の分解能が決まるた
め、高い分解能で高さを検出できる利点がある。特に、
１次元のアレイセンサであれば、容易に受光画素数を多
くできるため、容易に高さの検出分解能を高めることが
できる。

【００３５】また、選択手段で選択する領域と、アレイ
センサ上で検出信号を利用する受光画素の領域とを組合
せることにより、２次元の計測領域内での検出領域を任
意の状態に変更できるため、検出領域が増えても光学系
が複雑化することがなく、且つ検出領域の数に制約を受
けることがない。次に、アレイセンサの受光面、又はこ
の受光面と共役な面に可変視野絞りを設けた場合には、
その可変視野絞りの開口部の幅を調整することにより、
被検面上で縞状パターンの像の長手方向での高さの検出
領域の分解能を調整できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による面位置検出装置の一実施例が適用
された投影露光装置の要部を示す概略構成図である。

【図２】実施例における振動ミラー１９の動作の説明に
供する図である。

【図３】ウエハの表面に凹凸がある場合の、縞パターン
の像１６の変化の一例を示す平面図である。

【図４】アレイセンサ２２上の複数の領域とウエハの表
面３ａにおける縞パターンの像１６上の複数の検出領域
との関係を示す図である。

【符号の説明】

１レチクル２投影光学系３ウエハ５レベリングステージ７ウエハステージ９送光光学系１６縞パターンの像１７受光光学系１９振動ミラー２１駆動モータ２２アレイセンサ２３可変視野絞り２４再結像された縞パターンの像２５信号処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検面上の所定の検出領域内の高さ方向
の位置の分布を検出する装置において、前記被検面上の前記所定の検出領域を含む計測領域に斜
めに明暗の縞状パターンの像を投影する送光光学系と、前記被検面からの反射光を受光して前記縞状パターンの
像を再結像させる受光光学系と、前記受光光学系による再結像面に設置された複数の受光
画素よりなり、該複数の受光画素の配列方向が前記縞状
パターンの像の配列方法に平行な１次元のアレイセンサ
と、前記受光光学系中に設置され、前記再結像される縞状パ
ターンの像と前記１次元のアレイセンサとを前記縞状パ
ターンの像の長手方向に相対移動させる選択手段と、該選択手段を介して前記アレイセンサと前記縞状パター
ンの像とを相対移動させて前記アレイセンサの検出信号
を読み出す制御手段と、を有することを特徴とする面位
置検出装置。
【請求項２】前記アレイセンサの受光面の直前、又は
前記アレイセンサの受光面と光学的に共役な面上に、前
記アレイセンサ上に再結像される前記縞状パターンの像
の範囲を前記縞状パターンの像の長手方向に制限する可
変視野絞りを配置したことを特徴とする請求項１記載の
面位置検出装置。