KR102488153B1 - 마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 및, 디바이스 제조 방법 - Google Patents

마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 및, 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

마크 검출 장치는, 물체(41)의 마크 영역에 형성된 마크 M을 검출하는 마크 검출 장치로서, 마크 영역으로 향해 계측 광을 사출하는 제 1 광학계(52a)와, 상기 제 1 광학계로부터 마크 영역으로의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 마크 영역에 조사하는 제 2 광학계(53a)와, 상기 제 2 광학계로부터 마크 영역으로의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 수광하는 수광기(55a)를 구비한다.

Description

마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 및, 디바이스 제조 방법
본 발명은, 물체에 형성된 마크의 위치를 검출하는 마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 및, 디바이스 제조 방법의 기술 분야에 관한 것이다.
디바이스 패턴을 기판에 전사하는 노광 장치는, 얼라인먼트 동작을 행하기 위해, 기판 상에 형성된 얼라인먼트 마크에 대하여 계측 광을 조사함으로써 얼라인먼트 마크의 위치를 검출한다. 얼라인먼트 동작은, 주로, 기판 상에 이미 형성이 끝난 디바이스 패턴과, 기판 상에 새롭게 전사하고자 하는 디바이스 패턴의 위치 맞춤을 행하기 위해 행하여진다. 그렇지만, 얼라인먼트 마크의 특성이나 계측 광의 특성에 따라서는, 얼라인먼트 마크의 위치를 적절히 검출할 수 없는 경우가 있다.
특허문헌 1 : 미국 특허 공개 제 2004/0033426호
마크 검출 장치의 제 1 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서, 상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와, 상기 제 1 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 2 계측 광을 편향시키고 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 제 2 광학계와, 상기 제 2 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 수광기를 구비한다.
마크 검출 장치의 제 2 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서, 상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와, 상기 제 1 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 1 계측 광의 조사에 의해 발생하는 회절 광을 포함하는 제 2 계측 광을 편향시키고 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 제 2 광학계와, 상기 제 2 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 회절 광을 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 수광기를 구비한다.
마크 검출 장치의 제 3 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서, 상기 마크 영역으로 향해, 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와, 상기 마크 영역을 거친 계측 광의 적어도 일부를 수광하는 수광기를 구비하고, 상기 수광기는, 상기 복수의 광 성분을 각각 검출하기 위한 복수의 수광면을 구비한다.
마크 검출 장치의 제 4 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서, 상기 마크 영역으로 향해 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와, 상기 마크 영역을 거친 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분의 진행 방향을 일치시켜 사출하는 제 2 광학계와, 상기 제 2 광학계로부터의 계측 광의 적어도 일부를 수광하는 수광기를 구비한다.
계측 장치의 제 1 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크의 위치를 계측하는 계측 장치로서, 상기 물체를 유지하는 스테이지와, 마크 검출 장치의 제 1, 제 2 또는 제 3 태양과, 상기 스테이지의 위치를 계측하는 스테이지 위치 계측계와, 상기 수광기의 수광 결과와 상기 스테이지 위치 계측계의 계측 결과를 이용하여, 상기 마크의 위치를 산출하는 연산 장치를 구비한다.
마크 검출 방법의 제 1 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 방법으로서, 상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 것과, 상기 마크 영역으로의 상기 제 1 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 2 계측 광을 편향시키고 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 것과, 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 것을 구비한다.
마크 검출 방법의 제 2 태양은, 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 방법으로서, 상기 마크 영역으로 향해 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하는 것과, 상기 마크 영역을 거친 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분의 진행 방향을 일치시켜 사출하는 것과, 상기 사출된 계측 광의 적어도 일부를 수광하는 것을 구비한다.
노광 장치의 제 1 태양은, 계측 장치의 제 1 태양의 계측 결과를 이용하여 물체를 노광한다.
노광 방법의 제 1 태양은, 계측 장치의 제 1 태양의 계측 결과를 이용하여 물체를 노광한다.
디바이스 제조 방법의 제 1 태양은, 노광 방법의 제 1 태양을 이용하여, 감광제가 도포된 상기 물체를 노광하고, 해당 물체에 소망하는 패턴을 전사하고, 노광된 상기 감광제를 현상하여, 상기 소망하는 패턴에 대응하는 노광 패턴층을 형성하고, 상기 노광 패턴층을 거쳐서 상기 물체를 가공한다.
도 1은 본 실시 형태의 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(c)는 각각, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 5는 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 6은 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 7은 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 8은 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 9는 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 10은 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 11은 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 12는 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 13은 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 14(a) 및 도 14(b)의 각각은 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 15(a) 및 도 15(b)의 각각은 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 16은 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 17은 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 18은 디바이스 제조 방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명이 이하에 설명하는 실시 형태로 한정되는 일은 없다.
(1) 노광 장치 EX의 구성
먼저, 도 1을 참조하면서, 본 실시 형태의 노광 장치 EX의 구성의 일례에 대하여 설명한다. 또, 이하의 설명에서는, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축으로 정의되는 XYZ 직교 좌표계를 이용하여, 노광 장치 EX를 구성하는 구성 요소의 위치 관계에 대하여 설명한다. 또, 이하의 설명에서는, 설명의 편의상, X축 방향 및 Y축 방향의 각각이 수평 방향(다시 말해, 수평면 내의 소정 방향)이고, Z축 방향이 연직 방향(다시 말해, 수평면에 직교하는 방향이고, 실질적으로는 상하 방향)인 것으로 한다. 또한, X축, Y축 및 Z축 주위의 회전 방향(바꾸어 말하면, 경사 방향)을, 각각, θX 방향, θY 방향 및 θZ 방향이라고 칭한다.
노광 장치 EX는, 물체를 노광한다. 이하에서는, 설명의 편의상, 물체는, 레지스트가 도포된 반도체 기판 등의 기판(41)인 것으로 한다. 이 경우, 노광 장치 EX는, 기판(41)을 노광함으로써, 기판(41)에 디바이스 패턴(예컨대, 반도체 소자 패턴)을 전사한다. 다시 말해, 노광 장치 EX는, 반도체 소자 등의 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치인 것으로 한다. 단, 후술하는 바와 같이, 노광 장치 EX는, 임의의 물체를 노광하는 또는 임의의 물체에 광을 조사하는 임의의 노광 장치이더라도 좋다.
기판(41)에 디바이스 패턴을 전사하기 위해, 노광 장치 EX는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지(1)와, 조명계(2)와, 투영 광학계(3)와, 기판 스테이지(4)와, 얼라인먼트계(5)와, 제어 장치(6)를 구비하고 있다.
마스크 스테이지(1)는, 기판(41)에 전사되는 디바이스 패턴이 형성된 마스크(11)를 유지한다. 마스크 스테이지(1)는, 마스크(11)를 유지한 상태로, 조명계(2)로부터 사출되는 노광 광 EL이 조사되는 조명 영역을 포함하는 평면(예컨대, XY 평면)을 따라 이동 가능하다. 예컨대, 마스크 스테이지(1)는, 모터를 포함하는 구동 시스템(12)의 동작에 의해 이동한다. 마스크 스테이지(1)는, 구동 시스템(12)의 동작에 의해, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향, 및, θX 방향, θY 방향 및 θZ 방향 중 적어도 하나를 따라 이동 가능하다. 마스크 스테이지(1)의 위치는, 위치 계측 장치(13)에 의해 적당히 계측된다. 위치 계측 장치(13)는, 예컨대, 레이저 간섭계 및 인코더 시스템 중 적어도 한쪽을 포함한다.
조명계(2)는, 노광 광 EL을 사출한다. 노광 광 EL은, 예컨대, 수은 램프로부터 사출되는 휘선(예컨대, g선, h선 또는 I선 등)이더라도 좋다. 노광 광 EL은, 예컨대, KrF 엑시머 레이저 광(파장 248㎚) 등의 원 자외광(DUV 광 : Deep Ultra Violet 광)이더라도 좋다. 노광 광 EL은, 예컨대, ArF 엑시머 레이저 광(파장 193㎚) 또는 F2 레이저 광(파장 157㎚) 등의 진공 자외광(VUV 광 : Vacuum Ultra Violet 광)이더라도 좋다. 노광 광 EL은, 예컨대, X선(파장 : 1㎚~40㎚ 정도)의 극단 자외광(EUV 광 : Extreme Ultra Violet 광)이더라도 좋다. 조명계(2)가 사출한 노광 광 EL은, 마스크(11)의 일부에 조사된다.
투영 광학계(3)는, 마스크(11)를 투과한 노광 광 EL(다시 말해, 마스크(11)에 형성된 디바이스 패턴의 상)을, 기판(41)에 투영한다.
기판 스테이지(4)는, 기판(41)을 유지한다. 기판 스테이지(4)는, 기판(41)을 유지한 상태로, 투영 광학계(3)에 의해 노광 광 EL이 투영되는 투영 영역을 포함하는 평면(예컨대, XY 평면)을 따라 이동 가능하다. 예컨대, 기판 스테이지(4)는, 모터를 포함하는 구동 시스템(42)의 동작에 의해 이동한다. 기판 스테이지(4)는, 구동 시스템(42)의 동작에 의해, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향, 및 θX 방향, θY 방향 및 θZ 방향 중 적어도 하나를 따라 이동 가능하다. 기판 스테이지(4)의 위치는, 위치 계측 장치(43)에 의해 적당히 계측된다. 위치 계측 장치(43)는, 예컨대, 레이저 간섭계 및 인코더 시스템 중 적어도 한쪽을 포함한다.
얼라인먼트계(5)는, 기판(41) 상의 마크 영역 MA에 형성된 얼라인먼트 마크 M을 검출한다. 구체적으로는, 얼라인먼트계(5)는, 얼라인먼트 마크 M(다시 말해, 마크 영역 MA 내의 소망 영역)에 대하여 계측 광 L1을 조사한다. 얼라인먼트계(5)는, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 출사 광 L2(다시 말해, 마크 영역 MA 내의 소망 영역으로부터의 출사 광 L2)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3을 검출한다. 얼라인먼트계(5)는, 간섭 광 L3의 검출 결과에 근거하여, 얼라인먼트 마크 M을 검출한다. 또, 얼라인먼트계(5)는, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 출사 광 L2(다시 말해, 간섭하고 있지 않은 출사 광 L2)를 검출하더라도 좋다. 이 경우, 얼라인먼트계(5)는, 출사 광 L2의 검출 결과에 근거하여, 얼라인먼트 마크 M을 검출하더라도 좋다.
얼라인먼트계(5)는, 투영 광학계(3)의 측면에 배치되어 있다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5)는, 투영 광학계(3)를 거치는 일 없이, 계측 광 L1을 얼라인먼트 마크 M에 조사한다. 또한, 얼라인먼트계(5)는, 투영 광학계(3)를 거치는 일 없이, 간섭 광 L3을 검출한다. 다시 말해, 얼라인먼트계(5)는, 오프 액시스 방식의 얼라인먼트계이다. 단, 얼라인먼트계(5)는, 투영 광학계(3)를 거쳐셔, 계측 광 L1을 얼라인먼트 마크 M에 조사하더라도 좋다. 얼라인먼트계(5)는, 투영 광학계(3)를 거쳐서, 간섭 광 L3을 검출하더라도 좋다.
노광 장치 EX는, 단일 얼라인먼트계(5)를 구비하고 있더라도 좋다. 혹은, 노광 장치 EX는, 복수의 얼라인먼트계(5)를 구비하고 있더라도 좋다. 이 경우, 복수의 얼라인먼트계(5) 중 하나의 얼라인먼트계(5)가 프라이머리 얼라인먼트계(5)로서 이용되고, 또한, 복수의 얼라인먼트계(5) 중 그 외의 얼라인먼트계(5)가 세컨더리 얼라인먼트계(5)로서 이용되더라도 좋다. 또한, 복수의 얼라인먼트계(5)는, 소망 방향(예컨대, X축 방향 또는 Y축 방향)을 따라 배열되어 있더라도 좋다. 복수의 얼라인먼트계(5)를 구비하는 노광 장치는, 예컨대 미국 특허 제 8,054,472호 공보에 개시되어 있다. 본 출원에서는, 이 미국 특허 제 8,054,472호 공보를 참조로서 원용한다.
얼라인먼트 마크 M은, 소망하는 피치 Λ로 형성된 격자 마크를 포함한다. 보다 구체적으로는, 얼라인먼트 마크 M은, 소망하는 피치 ΛY로 제 1 방향(예컨대, Y축 방향)으로 늘어서도록 형성된 격자 마크 MY와, 소망하는 피치 ΛX로 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향(예컨대, X축 방향)으로 늘어서도록 형성된 격자 마크 MX를 포함한다. 단, 얼라인먼트 마크 M은, 얼라인먼트계(5)가 검출 가능한 마크인 한은, 어떠한 마크이더라도 좋다.
기판(41) 상에는, 기판(41) 상의 각 샷 영역에 대응하는 하나 또는 복수의 마크 영역 MA가 배치되어 있다. 각 마크 영역 MA에는, 단일 격자 마크 MX가 형성되어 있더라도 좋고, 복수의 격자 마크 MX가 형성되어 있더라도 좋다. 각 마크 영역 MA에는, 단일 격자 마크 MY가 형성되어 있더라도 좋고, 복수의 격자 마크 MY가 형성되어 있더라도 좋다.
제어 장치(6)는, 노광 장치 EX 전체의 동작을 제어한다. 제어 장치(6)는, 노광 장치 EX가 구비하는 각 동작 블록을 동작시키기 위한 제어 커맨드를, 각 동작 블록에 대하여 출력한다. 각 동작 블록은, 제어 커맨드에 따라 동작한다. 예컨대, 제어 장치(6)는, 위치 계측 장치(13)가 계측한 마스크 스테이지(1)의 위치를 나타내는 마스크 위치 정보, 위치 계측 장치(43)가 계측한 기판 스테이지(4)의 위치를 나타내는 기판 위치 정보, 및, 얼라인먼트계(5)에 의한 얼라인먼트 마크 M의 검출 결과를 나타내는 마크 검출 정보를 취득한다. 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보 및 기판 위치 정보에 근거하여, 얼라인먼트 마크 M의 위치를 나타내는 마크 위치 정보를 취득한다. 제어 장치(6)는, 취득한 마크 위치 정보에 대하여 통계 처리(예컨대, EGA : Enhanced Global Alignment에 근거하는 통계 처리)를 실시함으로써, 기판(41) 상의 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량(예컨대, 위치 좌표의 설계치와 실측치의 어긋남에 상당하는 보정량)을 산출하는 얼라인먼트 동작을 행한다. 제어 장치(6)는, 산출한 보정량 및 취득한 마스크 위치 정보 및 기판 위치 정보에 근거하여, 기판(41) 상의 소망하는 샷 영역의 소망 위치에 소망하는 디바이스 패턴이 전사되도록, 마스크 스테이지(1) 및 기판 스테이지(4)의 이동을 제어한다.
(2) 얼라인먼트계(5)의 구성
계속하여, 얼라인먼트계(5)의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 얼라인먼트계(5)로서, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)로부터 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)의 각각을 채용 가능하다. 이 때문에, 이하, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)로부터 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)의 각각의 구성에 대하여 차례로 설명한다.
(2-1) 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)의 구성
도 2를 참조하면서, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)의 구성에 대하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트계(5a)는, 광원(51a)과, 하프 미러(52a)와, 반사 광학 소자(53a)와, 집광 렌즈(54a)와, 수광기(55a)를 구비하고 있다.
광원(51a)은, 계측 광 L1을 출사한다. 광원(51a)이 출사한 계측 광 L1은, 하프 미러(52a)를 거쳐서 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 따라서, 광원(51a)은, 얼라인먼트 마크 M을 향해(보다 구체적으로는, 하프 미러(52a)를 향해) 계측 광 L1을 출사한다. 계측 광 L1은, 예컨대, 가시광(구체적으로는, 가시광 영역의 레이저 광)이다. 계측 광 L1은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함한다. 또, 계측 광 L1로서, 가시광 대신에, 혹은 가시광에 더하여 근 적외광 또는 적외광을 이용하더라도 좋다. 또한, 계측 광으로서는 자외광이더라도 좋다.
계측 광 L1을 출사하기 위해, 광원(51a)은, 복수의 발광 소자(511a)와, 복수의 발광 소자(511a)로부터의 광을 합성하는 합파기(512a)를 구비하고 있다. 복수의 발광 소자(511a)의 각각은, LD(Laser Diode : 레이저 다이오드) 소자를 포함한다. 복수의 발광 소자(511a)는, 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 출사한다. 복수의 레이저 광은, 파장의 차이가 적어도 100㎚가 되는 적어도 2개의 레이저 광을 포함한다. 예컨대, 복수의 발광 소자(511a)는, 적색 레이저 광을 출사하는 발광 소자(511a)와, 녹색 레이저 광을 출사하는 발광 소자(511a)와, 청색 레이저 광을 출사하는 발광 소자(511a)를 구비하고 있더라도 좋다. 복수의 발광 소자(511a)가 출사한 복수의 레이저 광은, 합파기(512a)에 의해 합성된다. 그 결과, 합파기(512a)는, 복수의 레이저 광이 합성됨으로써 얻어지는 계측 광 L1을 출사한다.
하프 미러(52a)는, 광원(51a)이 출사한 계측 광 L1의 일부를, 기판(41)(다시 말해, 얼라인먼트 마크 M)을 향해 반사한다. 다시 말해, 하프 미러(52a)는, 계측 광 L1의 일부를 얼라인먼트 마크 M에 유도하는 광학 부재이다. 이 때문에, 하프 미러(52a)는, 광원(51a)으로부터 기판(41)에 이르는 계측 광 L1의 광로 상에서 광원(51a)과 기판(41)의 사이에 배치된다.
하프 미러(52a)가 반사한 계측 광 L1은, 반사 광학 소자(53a)의 개구(532a)를 통과한다. 이 때문에, 반사 광학 소자(53a)는, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 계측 광 L1의 광로 상에 개구(532a)가 위치하도록, 하프 미러(52a)와 기판(41)의 사이에 배치된다. 또, 광원(51a)과 반사 광학 소자(53a)의 사이에 계측 광 L1을 집광하는 집광 광학계를 마련하더라도 좋다. 이 집광 광학계는, 광원(51a)과 하프 미러(52a)의 사이에 배치되어 있더라도 좋다. 이 집광 광학계는, 기판(41)의 표면과 광학적으로 공역인 위치에 마련된 조리개를 구비하고 있더라도 좋다.
개구(532a)를 통과한 계측 광 L1은, 기판(41)의 표면에 대하여 수직으로 입사한다. 이 때문에, 개구(532a)의 아래쪽에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 계측 광 L1은, 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 계측 광 L1이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 계측 광 L1의 조사에 기인하여 발생하는 출사 광 L2가 출사된다. 구체적으로는, 얼라인먼트 마크 M에 조사된 계측 광 L1은, 얼라인먼트 마크 M에 의해 반사된다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 계측 광 L1의 0차 반사 광 L2(0)가 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다. 또한, 얼라인먼트 마크 M에 조사된 계측 광 L1은, 얼라인먼트 마크 M에 의해 회절된다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 계측 광 L1의 +N차 회절 광 L2(+N) 및 계측 광 L1의 -N차 회절 광 L2(-N)가 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다(N은 1 이상의 정수). 또, 도 2에서는, 계측 광 L1의 +1차 회절 광 L2(+1) 및 계측 광 L1의 -1차 회절 광 L2(-1)만을 도시하고 있다. 설명을 간단하게 하기 위해, 이하에서는, 계측 광 L1의 ±1차 회절 광 L2(±1)에 대해서만 설명한다.
또, 얼라인먼트 마크 M으로의 계측 광 L1의 조사에 의해 발생하는 0차 반사 광 및 회절 광의 적어도 일부란, 0차 반사 광의 적어도 일부이더라도 좋고, 회절 광의 적어도 일부이더라도 좋고, 0차 반사 광의 적어도 일부 및 회절 광의 적어도 일부이더라도 좋다.
얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 +1차 회절 광 L2(+1)는, 반사 광학 소자(53a)의 반사면(531a)에 입사한다. 반사면(531a)은, 반사면(531a)에 입사한 +1차 회절 광 L2(+1)가 얼라인먼트 마크 M에 조사되도록, +1차 회절 광 L2(+1)를 반사한다. 특히, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터 반사면(531a)으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로가, 반사면(531a)으로부터 얼라인먼트 마크 M으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로와 평행하게 되도록(혹은, 일치하도록), +1차 회절 광 L2(+1)를 반사한다. 광로를 평행하게 하기 위해, 예컨대, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 +1차 회절 광 L2(+1)의 회절 각도(바꾸어 말하면, 출사 각도)가, 얼라인먼트 마크 M으로의 +1차 회절 광 L2(+1)의 입사 각도(바꾸어 말하면, 조사 각도)와 일치하도록, +1차 회절 광 L2(+1)를 반사하더라도 좋다. 또한, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터의(바꾸어 말하면, 마크 영역 MA의 특정 부분으로부터의) +1차 회절 광 L2(+1)가, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사되도록(다시 말해, 동일한 특정 부분에 조사되도록), +1차 회절 광 L2(+1)를 반사한다.
한편, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(-1)도 또한, 반사 광학 소자(53a)의 반사면(531a)에 입사한다. 반사면(531a)은, 반사면(531a)에 입사한 -1차 회절 광 L2(-1)가 얼라인먼트 마크 M에 조사되도록, -1차 회절 광 L2(-1)를 반사한다. 이때, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터 반사면(531a)으로 향하는 -1차 회절 광 L2(-1)의 광로가, 반사면(531a)으로부터 얼라인먼트 마크 M으로 향하는 -1차 회절 광 L2(-1)의 광로와 평행하게 되도록(혹은, 일치하도록), -1차 회절 광 L2(-1)를 반사한다. 광로를 평행하게 하기 위해, 예컨대, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 -1차 회절 광 L2(-1)의 회절 각도가, 얼라인먼트 마크 M으로의 -1차 회절 광 L2(-1)의 입사 각도와 일치하도록, -1차 회절 광 L2(-1)를 반사하더라도 좋다. 또한, 반사면(531a)은, 얼라인먼트 마크 M으로부터의(바꾸어 말하면, 마크 영역 MA의 특정 부분으로부터의) -1차 회절 광 L2(-1)가, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사되도록(다시 말해, 동일한 특정 부분에 조사되도록), -1차 회절 광 L2(-1)를 반사한다.
또, 동일한 특정 부분은, 얼라인먼트 마크 M 혹은 얼라인먼트 마크 M이 형성되어 있는 영역의 전부이더라도 일부이더라도 좋다.
반사면(531a)은, 오목한 형상의 구면 미러이다. 다시 말해, 반사면(531a)의 Z축을 포함하는 단면의 형상(바꾸어 말하면, 반사면(531a)의, 반사 광학 소자(53a)의 광축 AXa를 포함하는 단면의 형상)은, 원의 외주에 상당하는 형상이 된다. 단, 반사 광학 소자(53a)에 개구(532a)를 형성하고 또한 기판(41)과 반사 광학 소자(53a)의 접촉을 피하기 위해, 반사면(531a)의 단면의 형상은, 원의 일부(다시 말해, 원호)의 외주에 상당하는 형상이 된다. 또한, 반사면(531a)을 구성하는 구면 미러의 중심(다시 말해, 반사면(531a)의 단면의 형상을 구성하는 원의 중심) C는, 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치한다.
상술한 바와 같이 집광 광학계가 마련되어 있는 경우, 이 집광 광학계에 의한 계측 광 L1의 포커스 위치는, 반사면(531a)을 구성하는 구면 미러의 중심 C에 맞추어져 있다. 이 때문에, 광원(51a), 하프 미러(52a) 및 반사 광학 소자(53a)는, 계측 광 L1의 포커스 위치가 중심 C에 일치하도록 배치되어 있다. 또, 집광 광학계가 마련되어 있지 않은 경우, 계측 광 L1의 빔 웨이스트 위치가 중심 C에 일치하고 있더라도 좋다.
반사면(531a)이 구면 미러인 경우에 대하여 설명한다. 반사면(531a)은, 중심 C로부터 반사면(531a)으로 향하는 출사 광 L2의 광로가, 반사면(531a)으로부터 중심 C로 향하는 출사 광 L2의 광로와 평행하게 되도록, 출사 광 L2를 반사한다. 따라서, 구면 미러의 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있고 또한 중심 C에 얼라인먼트 마크 MA가 위치하는 경우에는, 반사면(531a)은, 반사면(531a)으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로가, 얼라인먼트 마크 M으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로와 일치하도록, +1차 회절 광 L2(+1)를 반사한다. 마찬가지로, 반사면(531a)은, 반사면(531a)으로 향하는 -1차 회절 광 L2(-1)의 광로가, 얼라인먼트 마크 M으로 향하는 -1차 회절 광 L2(-1)의 광로와 평행하게 되도록, -1차 회절 광 L2(-1)를 반사한다.
여기서, 상술한 바와 같이, 계측 광 L1은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하고 있다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 복수의 레이저 광의 각각의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 출사된다. 복수의 레이저 광에 각각 대응하는 복수의 +1차 회절 광 L2(+1)의 회절 각도는, 레이저 광의 파장에 따라 변동한다. 마찬가지로, 복수의 레이저 광에 각각 대응하는 복수의 -1차 회절 광 L2(-1)의 회절 각도는, 레이저 광의 파장에 따라 변동한다. 예컨대, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 파장 λ1을 갖는 레이저 광의 +1차 회절 광 L2(+1):λ1의 회절 각도 θ1(+1):λ1은, 파장 λ2(≠λ1)를 갖는 레이저 광의 +1차 회절 광 L2(+1):λ2의 회절 각도 θ1(+1):λ2와는 상이하다. 예컨대, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 파장 λ1을 갖는 레이저 광의 -1차 회절 광 L2(-1)의 회절 각도 θ1(-1):λ1은, 파장 λ2를 갖는 레이저 광의 -1차 회절 광 L2(-1)의 회절 각도 θ1(-1):λ2와는 상이하다. 그렇지만, 중심 C로부터 출사된 출사 광 L2는, 파장이 상이하더라도 반사면(531a)에 반사됨으로써 중심 C로 다시 돌아온다. 따라서, ±1차 회절 광 L2(±1)의 회절 각도가 파장에 따라 변동하는 경우에도, ±1차 회절 광 L2(±1)는 동일한 위치로 돌아온다. 예컨대, 얼라인먼트 마크 M으로부터 제 1 회절 각도로 출사된 ±1차 회절 광 L2(±1), 및, 얼라인먼트 마크 M으로부터 제 1 회절 각도와는 상이한 제 2 회절 각도로 출사된 ±1차 회절 광 L2(±1)의 모두는, 기판(41) 상의 동일한 위치(다시 말해, 중심 C)로 돌아온다. 이 때문에, 계측 광 L1이, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하는 경우에도, 복수의 레이저 광에 각각 대응하는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 반사면(531a)에 의해 반사되는 한은, 반사면(531a)이 반사한 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 반사면(531a)에 입사하는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)와 역방향으로 진행하여 기판(41) 상의 동일한 위치에 조사된다.
또, 얼라인먼트 마크 M으로부터 +1차 회절 광 L2(+1)가 출사되고 있는 동안에, 기판 스테이지(4)가 이동할(다시 말해, 기판(41)이 이동할) 가능성이 있다. 그렇지만, +1차 회절 광 L2(+1)의 전반 속도(=광속)에 대하여, 기판 스테이지(4)의 이동 속도는, 무시할 수 있을 정도로 작다. 이 때문에, 얼라인먼트 동작에 영향을 주지 않는다고 하는 관점으로부터 보면, 얼라인먼트 마크 M으로부터 +1차 회절 광 L2(+1)가 출사되고 있는 동안에 기판 스테이지(4)가 이동하는 경우에도, 반사면(531a)으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로는, 실질적으로는, 얼라인먼트 마크 M으로 향하는 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로와 평행하다(혹은, 일치한다)고 말할 수 있다. 다시 말해, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 +1차 회절 광 L2(+1)는, 실질적으로는, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사된다고 말할 수 있다. -1차 회절 광 L2(-1)에 대해서도 마찬가지이다. 따라서, 얼라인먼트 마크 M으로부터 ±1차 회절 광 L2(±1)가 출사되고 있는 동안에 기판 스테이지(4)가 이동하는 경우에도, 반사면(531a)이 반사한 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 기판(41) 상의 동일한 위치에 조사된다고 말할 수 있다.
반사면(531a)에 입사하는 ±1차 회절 광 L2(±1)와 정반대의 방향으로 진행하는 반사면(531a)으로부터의 ±1차 회절 광 L2(±1)는, 기판(41) 상의 동일한 위치로 되돌려져, 기판(41)(특히, 기판(41) 상의 얼라인먼트 마크 M)에 의해 반사 및 회절된다.
이하, 도 3(b) 및 도 3(c)를 참조하여, 얼라인먼트 마크 M에서 회절된 광의 설명을 행한다. 도 3(b)는 얼라인먼트 마크 M에서 회절된 파장 λ1, λ2를 갖는 레이저 광 중, +1차 회절 광 L2(+1):λ1 및 +1차 회절 광 L2(+1):λ2를 나타낸 도면이다. 여기서, +1차 회절 광 L2(+1):λ1의 회절 각도 θ1(+1):λ1은, sin(θ1(+1):λ1)=λ1/Λ이라고 하는 조건을 만족시킨다. 마찬가지로, +1차 회절 광 L2(+1):λ2의 회절 각도 θ1(+1):λ2는, sin(θ1(+1):λ2)=λ2/Λ라고 하는 조건을 만족시킨다. 도 3(c)는 얼라인먼트 마크 M으로부터의 +1차 회절 광 L2(+1):λ1 및 +1차 회절 광 L2(+1):λ2가 반사면(531a)에서 반사된 후의 상태를 나타낸 도면이다. 파장 λ1을 갖는 +1차 회절 광 L2(+1):λ1은, 광축 AXa에 대하여 각도 θ2(+1):λ1로 얼라인먼트 마크 M에 조사된 후, 얼라인먼트 마크 M에서 회절된다. 파장 λ2를 갖는 +1차 회절 광 L2(+1):λ2는, 광축 AXa에 대하여 각도 θ2(+1):λ2로 얼라인먼트 마크 M에 조사된 후, 얼라인먼트 마크 M에서 회절된다. 이때의 +1차 회절 광 L2(+1):λ1의 회절 각도 θ2(+1):λ1은, sin(θ2(+1):λ1)=λ1/Λ이라고 하는 조건을 만족시킨다. 또한, 이때의 +1차 회절 광 L2(+1):λ2의 회절 각도 θ2(+1):λ2는, sin(θ2(+1):λ2)=λ2/Λ라고 하는 조건을 만족시킨다. 다시 말해, 회절 각도 θ2(+1):λ1은 상술한 회절 각도 θ1(+1):λ1과 동일하고, 또한, 회절 각도 θ2(+1):λ2는 상술한 회절 각도 θ1(+1):λ2와 동일하다. 따라서, 레이저 광(계측 광 L1)의 파장이 상이하다고 하더라도, 얼라인먼트 마크 M에서 복수 회만큼 회절된 광의 진행 방향은 동일하거나, 혹은 평행하게 된다.
그 결과, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, ±1차 회절 광 L2(±1)가 동일한 방향을 향해 출사된다. 특히, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 얼라인먼트 마크 M(혹은, 마크 영역 MA)에서 복수 회(도 3(a)에 나타내는 예에서는 2회)만큼 회절된 광에 상당하는 ±1차 회절 광 L2(±1)가 동일한 방향을 향해 출사된다. 구체적으로는, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 계측 광 L1이 얼라인먼트 마크 M에 입사하여 오는 광로와 평행한 광로(혹은, 동일한 광로)를 통과하는 ±1차 회절 광 L2(±1)가 출사된다. 그 결과, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 실질적으로는, 반사면(531a)이 반사한 ±1차 회절 광 L2(±1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3이 출사된다. 특히, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 반사면(531a)에 의해 반사된 경우에는, 반사면(531a)이 반사한 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 동일한 방향을 향해 출사된다. 다시 말해, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)의 반사면(531a)에 의한 반사는, 실질적으로는, 반사면(531a)이 반사한 해당 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되는 방향을 일치시키는 동작의 적어도 일부에 상당한다. 그 결과, 간섭 광 L3은, 동일한 파장을 갖는 ±1차 회절 광 L2(±1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광을, 파장마다 복수 포함하는 광이 된다. 예컨대, 도 3(a)에 나타내는 예에서는, 파장 λ1의 ±1차 회절 광 L2(±1):λ1끼리가 간섭하여 간섭 광 L3:λ1이 되고, 파장 λ2의 ±1차 회절 광 L2(±1):λ2끼리가 간섭하여 간섭 광 L3:λ2가 된다. 간섭 광 L3은, 계측 광 L1이 얼라인먼트 마크 M에 입사하여 오는 광로와 평행한 광로(혹은, 동일한 광로)를 통과하도록, 얼라인먼트 마크 M으로부터 수직으로 출사된다. 그 결과, 간섭 광 L3은, 반사 광학 소자(53a)의 개구(532a)를 통과한다. 개구(532a)를 통과한 간섭 광 L3은, 하프 미러(52a)에 입사한다.
하프 미러(52a)는, 간섭 광 L3의 일부를, 수광기(55a)를 향해 투과시킨다. 다시 말해, 하프 미러(52a)는, 간섭 광 L3의 일부를 수광기(55a)에 유도하는 광학 부재이다. 이 때문에, 하프 미러(52a)는, 기판(41)으로부터 수광기(55a)에 이르는 간섭 광 L3의 광로 상에서 기판(41)과 수광기(55a)의 사이에 배치된다.
하프 미러(52a)를 투과한 간섭 광 L3은, 집광 렌즈(54a)에 의해 집광된다. 다시 말해, 집광 렌즈(54a)에 의해, 간섭 광 L3의 빔 지름은, 간섭 광 L3이 수광기(55)에 입사(보다 구체적으로는, 후술하는 분광기(551a)에 입사)할 수 있을 정도의 사이즈가 되도록 조정된다. 집광 렌즈(54a)에 의해 집광된 간섭 광 L3은, 수광기(55a)에 입사한다. 또, 집광 렌즈(54a)가 없더라도 간섭 광 L3이 수광기(55)에 입사(보다 구체적으로는, 후술하는 분광기(551a)에 입사)할 수 있을 정도의 사이즈인 경우에는, 집광 렌즈(54a)를 생략할 수 있다.
수광기(55a)는, 분광기(551a)와, 수광 소자(554a)를 구비하고 있다. 분광기(551a)는, 간섭 광 L3을 분광한다. 다시 말해, 분광기(551a)는, 간섭 광 L3을, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분으로 분리한다. 분광기(551a)는, 예컨대, 프리즘 및 회절 격자 중 적어도 한쪽을 포함하고 있더라도 좋다. 분광기(551a)가 분광한 간섭 광 L3은, 수광 소자(554a)의 수광면 중 제 1 수광면(555a)에 입사한다. 제 1 수광면(555a)은, 분광기(551a)가 분리한 복수의 광 성분을 각각 수광하기 위한 복수의 수광 영역(558a)으로 분할되어 있다. 구체적으로는, 분광기(551a)가 간섭 광 L3을 P(단, P는 1 이상의 정수)개의 광 성분으로 분할하는 경우에는, 제 1 수광면(555a)은, 수광 영역(558a#1), 수광 영역(558a#2), 수광 영역(558a#3), …, 수광 영역(558a#P-1) 및 수광 영역(558a#P)으로 분할되어 있다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 계측 광 L1이 포함하는(다시 말해, 간섭 광 L3도 또한 포함하는) 경우에도, 수광 소자(554a)는, 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(554a)의 수광 결과는, 마크 검출 정보로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
수광기(55a)는 또한, 분광기(552a)와, 분광기(553a)를 구비한다. 또한, 수광 소자(554a)의 수광면은, 제 2 수광면(556a) 및 제 3 수광면(557a)을 포함한다. 상술한 분광기(551a) 및 제 1 수광면(555a)은, 반사면(531a)을 구성하는 구면 미러의 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있는(다시 말해, 중심 C의 Z축 방향의 위치가 얼라인먼트 마크 M의 Z축 방향의 위치와 일치하고 있는) 경우에 기판(41)으로부터 수광기(55a)에 입사하는 광(다시 말해, 간섭 광 L3)을 검출하기 위한 광학 소자이다. 한편, 분광기(552a), 분광기(553a), 제 2 수광면(556a) 및 제 3 수광면(557a)은, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있지 않은(다시 말해, 중심 C의 Z축 방향의 위치가 얼라인먼트 마크 M의 Z축 방향의 위치와 일치하고 있지 않은) 경우에 기판(41)으로부터 수광기(55a)에 입사하는 광을 검출하기 위한 광학 소자이다.
상술한 바와 같이, 반사면(531a)을 구성하는 구면 미러의 중심 C가 기판(41)의 표면(다시 말해, 얼라인먼트 마크 M)과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있는 경우에는, 얼라인먼트 마크 M에서 회절된 ±1차 회절 광 L2(±1)가 동일한 방향을 향해 출사된다. 한편, 중심 C가 기판(41)의 표면에 위치하고 있지 않은 경우에는, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 +1차 회절 광 L2(+1)는, 반사면(531a)에 반사되었다고 하더라도, 얼라인먼트 마크 M 상의 동일한 위치로 다시 돌아오지 않는다.
도 4(b)를 참조하면, 계측 광 L1이 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MY)에 조사되는 영역 SPL1에 대하여, 반사면(531a)을 거친 +1차 회절 광 L2(+1)가 얼라인먼트 마크 M에 조사되는 영역 SPL2(+1)는, 얼라인먼트 마크 M의 계측 방향(Y 방향)에 관하여 상이한 위치가 된다.
이와 같이, +1차 회절 광 L2(+1)는, 반사면(531a)에 반사되었다고 하더라도, +1차 회절 광 L2(+1)가 출사된 얼라인먼트 마크 M이 형성되어 있는 영역과는 상이한 영역으로 돌아간다. 이 때문에, +1차 회절 광 L2(+1)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있는 경우에 간섭 광 L3이 전반하는 광로와는 상이한 광로를 통과하여, 수광기(55a)에 입사한다. 수광기(55a)에 입사한 +1차 회절 광 L2(+1)는, 분광기(552a)에 의해 분광된다. 또, 분광기(552a)의 구성은, 분광기(551a)의 구성과 동일하다. 분광기(552a)가 분광한 +1차 회절 광 L2(+1)는, 제 2 수광면(556a)에 입사한다. 제 2 수광면(556a)의 구성은, 제 1 수광면(555a)의 구성과 동일하다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 계측 광 L1이 포함하는(다시 말해, +1차 회절 광 L2(+1)도 또한 포함하는) 경우에도, 수광 소자(554a)는, 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(554a)의 수광 결과는, 마크 검출 정보로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
마찬가지로, 중심 C가 기판(41)의 표면에 위치하고 있지 않은 경우에는, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(-1)는, 반사면(531a)에 반사되었다고 하더라도, 얼라인먼트 마크 M 상의 동일한 위치로 다시 돌아오는 일은 없다. 도 4(b)를 참조하면, 계측 광 L1이 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 My)에 조사되는 영역 SPL1에 대하여, 반사면(531a)을 거친 -1차 회절 광 L2(-1)가 얼라인먼트 마크에 조사되는 영역 SPL2(-1)는, 얼라인먼트 마크 M의 계측 방향(Y 방향)에 관하여 상이한 위치가 된다. 여기서, 2개의 영역 SPL2(±1)는, 격자 마크 MY(Y 방향 계측 마크)의 범위를 넘지 않도록 위치하고 있더라도 좋다.
이와 같이, -1차 회절 광 L2(-1)는, 반사면(531a)에 반사되었다고 하더라도, -1차 회절 광 L2(-1)가 출사된 얼라인먼트 마크 M이 형성되어 있는 영역과는 상이한 영역으로 돌아간다. 이 때문에, -1차 회절 광 L2(-1)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있는 경우에 간섭 광 L3이 전반하는 광로와는 상이한 광로를 통과하여, 수광기(55a)에 입사한다. 특히, 반사면(531a)이 반사한 -1차 회절 광 L2(-1)가 조사되는 기판(41) 상의 위치(다시 말해, 영역 SPL2(-1))는, 반사면(531a)이 반사한 +1차 회절 광 L2(+1)가 조사되는 기판(41) 상의 위치(다시 말해, 영역 SPL2(+1))와는 상이하다. 이 때문에, 기판(41)으로부터 수광기(55a)로 향해 -1차 회절 광 L2(-1)가 전반하는 광로는, 기판(41)으로부터 수광기(55a)로 향해 +1차 회절 광 L2(+1)가 전반하는 광로와는 상이하다. 수광기(55a)에 입사한 -1차 회절 광 L2(-1)는, 분광기(553a)에 의해 분광된다. 또, 분광기(553a)의 구성은, 분광기(551a)의 구성과 동일하다. 분광기(553a)가 분광한 -1차 회절 광 L2(-1)는, 제 3 수광면(557a)에 입사한다. 제 3 수광면(557a)의 구성은, 제 1 수광면(555a)의 구성과 동일하다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 계측 광 L1이 포함하는(다시 말해, -1차 회절 광 L2(-1)도 또한 포함하는) 경우에도, 수광 소자(554a)는, 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(554a)의 수광 결과는, 마크 검출 정보로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
제어 장치(6)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있는 상황에서 취득한 마크 검출 정보(이후, "제 1 마크 검출 정보"로 칭한다) 및 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하고 있지 않은 상황에서 취득한 마크 검출 정보(이후, "제 2 마크 검출 정보"로 칭한다)에 근거하여, 제 1 마크 검출 정보를 변경(바꾸어 말하면, 보정, 수정 또는 조정)하기 위한 스캐터로메트리(scatterometry) 계측을 행한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 얼라인먼트 마크 M은, 격자 마크 MX 및 MY를 포함하고 있다. 여기서, 격자 마크 MX 및 MY의 형성 정밀도에 따라서는, 격자 마크 MX 및 MY를 구성하는 구조물(예컨대, 홈 또는 홈을 규정하는 벽 등)의 형상이 비대칭의 형상이 될(예컨대, 선대칭이 되지 않을) 가능성이 있다. 격자 마크 MX 및 MY를 구성하는 구조물의 형상이 비대칭의 형상이 되는 경우에는, 제 1 마크 검출 정보는, 격자 마크 MX 및 MY의 비대칭의 형상에 기인한 오차를 포함할 가능성이 있다. 그래서, 제어 장치(6)는, 제 1 마크 검출 정보의 정밀도를 높이기 위해(바꾸어 말하면, 오차의 영향을 작게 하기 위해 또는 배제하기 위해), 제 1 마크 검출 정보를 취득한 상황과는 상이한 상황에서 제 2 마크 검출 정보를 취득함으로써 격자 마크 MX 및 MY의 형상의 비대칭성을 검출한다. 이 때문에, 여기서 말하는 스캐터로메트리 계측은, 격자 마크 MX 및 MY의 형상의 비대칭성을 검출하는 것을 가리키고 있더라도 좋다. 또, 제 1 마크 검출 정보를 취득하기 위해, 제어 장치(6)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하도록, 스테이지 구동계(41)를 제어한다. 또한, 제 2 마크 검출 정보를 취득하기 위해, 제어 장치(6)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하지 않도록(구체적으로는, 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점으로부터 Z축 방향을 따라 시프트한 위치에 중심 C가 위치하도록), 스테이지 구동계(41)를 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)는, 얼라인먼트 마크 M의 검출 결과인 마크 검출 정보를 적절히 취득할 수 있다. 그 결과, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보에 근거하여 얼라인먼트 동작을 적절히 행할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치(6)는, 얼라인먼트 마크 M 중 격자 마크 MY에 계측 광 L1을 조사하도록 얼라인먼트계(5a)를 제어한다. 그 결과, 제어 장치(6)는, Y축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위해 이용되는 마크 검출 정보를 취득한다. 또한, 제어 장치(6)는, 얼라인먼트 마크 M 중 격자 마크 MX에 계측 광 L1을 조사하도록 얼라인먼트계(5a)를 제어한다. 그 결과, 제어 장치(6)는, X축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위해 이용되는 마크 검출 정보를 취득한다. 이 때문에, 제어 장치(6)는, XY 평면 상에서의 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위한 얼라인먼트 동작을 적절히 행할 수 있다. 또, 기판(41) 상에 복수의 얼라인먼트 마크 M이 존재하고, 이들 복수의 얼라인먼트 마크 M을 검출하는 경우, 반사면(531a)의 중심 C와 기판(41)의 표면을 일치시킨 상태에서 복수의 얼라인먼트 마크의 모두를 검출한 후에, Z축 방향에 있어서 반사면(531a)의 중심 C를 기판(41)의 표면으로부터 뗀 상태에서 복수의 얼라인먼트 마크의 모두를 검출하더라도 좋다. 혹은 Z축 방향에 있어서 반사면(531a)의 중심 C를 기판(41)의 표면으로부터 뗀 상태에서 복수의 얼라인먼트 마크의 모두를 검출한 후에, 반사면(531a)의 중심 C와 기판(41)의 표면을 일치시킨 상태에서 복수의 얼라인먼트 마크의 모두를 검출하더라도 좋다. 이들의 경우, 스테이지 구동계(41)에 의한 기판(41)의 Z축 방향으로의 이동 동작이 1회가 되기 때문에, 얼라인먼트 검출 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태에서는, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 계측 광 L1이 포함하는 경우에도, 복수의 파장에 각각 대응하는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 기판(41) 상의 동일한 위치로 다시 돌아온다. 다시 말해, 기판(41)으로부터의 회절 각도가 각각 상이한 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 기판(41) 상의 동일한 위치로 다시 돌아온다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5a)는, 복수의 파장에 각각 대응하는 복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3을 검출할 수 있다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하는 계측 광 L1을 이용하여 마크 검출 정보를 취득하는 경우에는, 단일 파장을 갖는 계측 광 L1을 이용하여 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 보다 정밀도가 높은 마크 검출 정보가 취득 가능하다. 혹은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 계측 광 L1을 순차적으로 조사함으로써 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
한편, ±1차 회절 광 L2(±1)의 회절 각도는, ±1차 회절 광 L2(±1)의 각각에 포함되는 광 성분의 파장뿐만 아니라, 얼라인먼트 마크 M에 포함되는 격자 마크 MY 및 MX의 피치 ΛY 및 ΛX에 의해서도 바뀐다. 다시 말해, 제 1 피치 ΛY1로 형성된 격자 마크 MY를 포함하는 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되는 +1차 회절 광 L2(+1)의 회절 각도는, 제 1 피치 ΛY1과는 상이한 제 2 피치 ΛY2로 형성된 격자 마크 MY를 포함하는 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되는 +1차 회절 광 L2(+1)의 회절 각도와는 상이하다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5a)는, 임의의 피치 ΛY 및 ΛX로 각각 형성된 격자 마크 MX 및 MY를 포함하는 얼라인먼트 마크 M에 대하여 계측 광 L1을 조사하더라도, 마크 검출 정보를 적절히 취득할 수 있다.
또한, 제 1 수광면(555a)이 복수의 수광 영역(558a)으로 분할되어 있기 때문에, 수광 소자(554a)는, 간섭 광 L3에 포함되는 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 동시에 검출할 수 있다. 이 때문에, 제 1 수광면(555a)이 단일 수광 영역(558a)을 구비하는 경우와 비교하여, 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
또, 제어 장치(6)는, 스테이지 구동계(41)를 제어하여, 반사면(531a)을 거친 얼라인먼트 마크 M으로부터의 ±1차 회절 광 L2(±1)끼리가 일부만 중복하도록, 기판(41)의 표면의 Z축 방향의 위치를 설정하더라도 좋다. 이 경우, ±1차 회절 광 L2(±1)가 중복하고 있는 부분이 간섭 광 L3이 되어 제 1 수광면(555a)에 입사하고, 중복하고 있지 않은 부분이 각각 제 2 수광면(556a) 및 제 3 수광면(557a)에 입사한다. 이것에 의해, 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간을 단축할 수 있다.
(2-2) 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)의 구성
계속하여, 도 5를 참조하면서, 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 하프 미러(52a) 대신에, 편광 빔 스플리터(52b)를 구비하고 있다고 하는 점에서 상이하다. 또한, 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 기판(41)과 반사면(531a)의 사이에 있어서의 +1차 회절 광 L2(+1)의 광로 상에 1/4 파장판(56b)을 구비하고 있다고 하는 점에서 상이하다. 또한, 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 기판(41)과 반사면(531a)의 사이에 있어서의 -1차 회절 광 L2(-1)의 광로 상에 1/4 파장판(57b)을 구비하고 있다고 하는 점에서 상이하다. 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)의 그 외의 구성은, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)의 그 외의 구성과 동일하더라도 좋다.
편광 빔 스플리터(52b)는, 광원(51a)이 출사한 계측 광 L1 중 제 1 편광(예컨대, s 편광)을, 기판(41)(다시 말해, 얼라인먼트 마크 M)을 향해 반사한다. 한편, 편광 빔 스플리터(52b)는, 광원(51a)이 출사한 계측 광 L1 중 제 2 편광(예컨대, p 편광)을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(52b)가 반사한 계측 광 L1은, 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 그 결과, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, +1차 회절 광 L2(+1) 및 -1차 회절 광 L2(-1)가 출사된다. 또, 광원(51a)은, 편광 빔 스플리터(52b)의 편광 분리면에 대하여 s 편광인 계측 광 L1을 출사하더라도 좋다.
얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 +1차 회절 광 L2(+1)는, 1/4 파장판(56b)을 통과한다. 그 결과, +1차 회절 광 L2(+1)는, 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환된다. 그 후, +1차 회절 광 L2(+1)는, 반사면(531a)에 의해 반사된다. 그 결과, +1차 회절 광 L2(+1)를 구성하는 원 편광의 회전 방향이 반전된다. 그 후, 반사면(531a)이 반사한 +1차 회절 광 L2(+1)는, 1/4 파장판(56b)을 재차 통과한다. 그 결과, +1차 회절 광 L2(+1)는, 원 편광으로부터 직선 편광으로 변환된다. 특히, 반사면(531a)에서의 반사에 기인하여 +1차 회절 광 L2(+1)를 구성하는 원 편광의 회전 방향이 반전되어 있기 때문에, 1/4 파장판(56b)을 재차 통과한 +1차 회절 광 L2(+1)는, 제 2 편광의 직선 편광(p 편광)이 된다.
마찬가지로, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(-1)는, 1/4 파장판(57b)을 통과하고, 반사면(531a)에 의해 반사되고, 1/4 파장판(57b)을 재차 통과한다. 그 결과, 1/4 파장판(57b)을 재차 통과한 -1차 회절 광 L2(-1)는, 제 2 편광의 직선 편광(p 편광)이 된다.
제 2 편광의 직선 편광인 ±1차 회절 광 L2(±1)는, 기판(41) 상의 동일한 위치로 돌아온다. 그 결과, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, ±1차 회절 광 L2(±1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3이 출사된다. 간섭 광 L3은, 개구(532a)를 통과한 후, 편광 빔 스플리터(52b)에 입사한다. 간섭 광 L3이 제 2 편광의 직선 편광(p 편광)이기 때문에, 편광 빔 스플리터(52b)는, 간섭 광 L3의 일부를, 수광기(55a)를 향해 통과시킨다. 그 결과, 수광기(55a)는, 간섭 광 L3을 검출할 수 있다.
이와 같은 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)가 향수할 수 있는 효과와 마찬가지의 효과를 적절히 향수할 수 있다. 또한, 제 2 실시 형태의 얼라인먼트계(5b)는, 하프 미러(52a) 대신에 편광 빔 스플리터(52b)를 구비하고 있다. 이 때문에, 하프 미러(52a)에서의 간섭 광 L3의 감쇠가 없기 때문에, 간섭 광 L3의 수광기(55a)에 의한 수광 효율이 향상된다. 또한, 계측 광 L1의 0차 반사 광 L2(0)가 제 1 편광의 직선 편광(s 편광)이기 때문에, 0차 반사 광 L2(0)는, 편광 빔 스플리터(52b)를 투과하지 않는다. 다시 말해, 0차 반사 광 L2(0)는, 수광기(55a)에 입사하지 않는다. 이 때문에, ±1차 회절 광 L2(±1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3이 0차 반사 광 L2(0)에 매몰되어 버리는 일이 없다. 따라서, 간섭 광 L3의 수광기(55a)에 의한 수광 효율이 향상된다.
(2-3) 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)의 구성
계속하여, 도 6 및 도 7을 참조하면서, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태로부터 제 2 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트계(5c)는, 4개의 광원(51a)(다시 말해, 광원(51a-1), 광원(51a-2), 광원(51a-3) 및 광원(51a-4))과, 하프 미러(52a)와, 대물 렌즈(53c)와, 반사 광학 소자(54c)와, 수광기(55c)를 구비하고 있다.
광원(51a-1)은, 계측 광 L1로서, 제 1 계측 광 L1(LY)을 출사한다. 광원(51a-2)은, 계측 광 L1로서, 제 2 계측 광 L1(RY)을 출사한다. 광원(51a-3)은, 계측 광 L1로서, 제 3 계측 광 L1(LX)을 출사한다. 광원(51a-4)은, 계측 광 L1로서, 제 4 계측 광 L1(RX)을 출사한다. 이들 광원(51a-1~51a-4)의 각각은, 제 1 실시 형태의 광원(51a)과 동일한 것을 이용하더라도 좋다. 또한, 제 1 실시 형태의 광원(51a)으로부터의 계측 광 L1을 광 파이버로 4분기한 것을 광원(51a-1~51a-4)으로부터의 계측 광 L1 대신에 이용하더라도 좋다. 또한, 광원(51a)로부터의 계측 광을 격자형의 회절 격자나 빔 스플리터를 이용하여 분기하더라도 좋다.
제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 각각은, 격자 마크 MY에 조사되는 계측 광 L1이다. 따라서, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)은, Y축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위해 조사되는 계측 광 L1이다. 또, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 광로는, 주로 도 6에 기재되어 있다.
제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 격자 마크 MX에 조사되는 계측 광 L1이다. 따라서, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)은, X축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위해 조사되는 계측 광 L1이다. 또, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로는, 주로 도 7에 기재되어 있다.
제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 하프 미러(52a)에 입사한다. 하프 미러(52a)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 일부를, 기판(41)(다시 말해, 얼라인먼트 마크 M)을 향해 반사한다. 하프 미러(52a)가 반사한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 대물 렌즈(53c)에 입사한다. 대물 렌즈(53c)는, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로 상에 위치한다.
대물 렌즈(53c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각이 기판(41)에 대하여 경사 입사하도록, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 굴절시킨다. 바꾸어 말하면, 대물 렌즈(53c)는, 대물 렌즈(53c)의 광축 AXc에 대하여 수렴하도록 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각을 굴절시킨다. 대물 렌즈(53c)를 통과한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)은, 각각, 반사 광학 소자(54c)의 개구(542c-1), 개구(542c-2), 개구(542c-3) 및 개구(542c-4)를 통과한다.
이 때문에, 반사 광학 소자(54c)는, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광로 상에 개구(542c-1)가 위치하고, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광로 상에 개구(542c-2)가 위치하고, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 제 3 계측 광 L1(LX)의 광로 상에 개구(542c-3)가 위치하고, 또한 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로 상에 개구(542c-4)가 위치하도록, 하프 미러(52a)와 기판(41)의 사이에 배치된다. 개구(542c-1)를 통과한 제 1 계측 광 L1(LY), 개구(542c-2)를 통과한 제 2 계측 광 L1(RY), 개구(542c-3)를 통과한 제 3 계측 광 L1(LX), 및 개구(542c-4)를 통과한 제 4 계측 광 L1(RX)은, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 다시 말해, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)은, 기판(41)에 대하여, 0도보다 크고 90도 미만의 입사 각도로 입사한다.
대물 렌즈(53c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)이 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사하고 또한 제 3 계측 광 L1(RY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사하도록(다시 말해, 조사되도록), 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 굴절시킨다. 이 때문에, 광원(51a-1~51a-4), 하프 미러(52a) 및 대물 렌즈(53c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)을 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사시키고 또한 제 3 계측 광 L1(RY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사시키는 것이 가능하도록 배치되어 있다. 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)의 조사 위치에 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MY)이 위치하는 경우에는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)의 각각은, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 제 3 계측 광 L1(LX)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 조사 위치에 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MX)이 위치하는 경우에는, 제 3 계측 광 L1(LX)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 또, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)이 입사하는 기판(41) 상의 위치가, 제 3 계측 광 L1(RY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 입사하는 기판(41) 상의 위치와 상이하더라도 좋다. 또, 대물 렌즈(53c)는, 집광 광학계라고 칭하더라도 좋다. 대물 렌즈(53c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)이 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사하고 또한 제 3 계측 광 L1(LX)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사하도록(다시 말해, 조사되도록), 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 편향시키더라도 좋다.
대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)(특히, 얼라인먼트 마크 M)으로 향하는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광축 AXc에 대한 각도(나아가서는, 얼라인먼트계(5c)의 광축에 대한 각도, 이하 동일)는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)(특히, 얼라인먼트 마크 M)으로 향하는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광축 AXc에 대한 각도와는 상이하다. 왜냐하면, 제 1 계측 광 L1(LY)의 광로 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 광로는, 광축 AXc를 사이에 두도록 설정되기 때문이다. 이 경우에도, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 동일하게 된다. 단, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 상이하더라도 좋다.
마찬가지로, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)(특히, 얼라인먼트 마크 M)으로 향하는 제 3 계측 광 L1(LX)의 광축 AXc에 대한 각도는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)(특히, 얼라인먼트 마크 M)으로 향하는 제 4 계측 광 L1(RX)의 광축 AXc에 대한 각도와는 상이하다. 왜냐하면, 제 3 계측 광 L1(LX)의 광로 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로는, 광축 AXc를 사이에 두도록 설정되기 때문이다. 이 경우에도, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 3 계측 광 L1(LX)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치 자체는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 4 계측 광 L1(RX)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 동일하게 된다. 단, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치는, 대물 렌즈(53c)를 통과하여 기판(41)으로 향하는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 상이하더라도 좋다.
또한, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도는, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도와는 상이하다. 이 경우에도, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치 자체는, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 동일하다. 단, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치 자체는, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 적어도 한쪽의 광축 AXc에 대한 각도의 절대치와 상이하더라도 좋다.
제 1 계측 광 L1(LY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 제 1 계측 광 L1(LY)의 0차 반사 광 L2(LY:0) 및 제 1 계측 광 L1(LY)의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)의 각각이, 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다. 제 2 계측 광 L1(RY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 제 2 계측 광 L1(RY)의 0차 반사 광 L2(RY:0) 및 제 2 계측 광 L1(RY)의 -1차 회절 광 L2(RY:-1)의 각각이, 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다. 제 3 계측 광 L1(LX)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 제 3 계측 광 L1(LX)의 0차 반사 광 L2(LX:0) 및 제 3 계측 광 L1(LX)의 -1차 회절 광 L2(LX:-1)의 각각이, 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다. 제 4 계측 광 L1(RX)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 제 4 계측 광 L1(RX)의 0차 반사 광 L2(RX:0) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 -1차 회절 광 L2(RX:-1)의 각각이, 출사 광 L2의 적어도 일부로서 출사된다.
얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(LY:-1)로부터 -1차 회절 광 L2(RX:-1)의 각각은, 반사 광학 소자(54c)의 반사면(541c)에 입사한다. 반사면(541c)은, 상술한 반사 광학 소자(53a)의 반사면(531a)의 특성과 동일한 특성을 갖는다. 따라서, 반사면(541c)은, 오목한 형상의 구면 미러이다. 반사면(541c)을 구성하는 구면 미러의 중심 C는, 기판(41)의 표면 상에 위치한다. 이 때문에, 반사면(541c)은, 중심 C로부터 출사되어 오는 출사 광 L2를, 중심 C를 향해 반사한다. 또, 중심 C는, 대물 렌즈(53c)의 광축 AXc 상에 존재한다. 이 때문에, 반사 광학 소자(54c)의 광축은, 대물 렌즈(53c)의 광축 AXc와 일치한다.
또한, 제 3 실시 형태에 있어서도, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 포커스 위치(바꾸어 말하면, 조사 위치 또는 입사 위치)는, 중심 C에 맞추어져 있다. 여기서, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 서로 교차하는 위치를 포커스 위치라고 칭하더라도 좋다. 또한, 대물 렌즈(53c)의 뒤쪽 초점 위치를 포커스 위치라고 칭하더라도 좋다. 이 때문에, 광원(51a-1~51a-4), 하프 미러(52a), 대물 렌즈(53c) 및 반사 광학 소자(54c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 포커스 위치가 중심 C에 일치하도록 배치되어 있다. 그 결과, 중심 C에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 얼라인먼트 마크 M(다시 말해, 중심 C)으로부터 출사된 출사 광 L2는, 반사면(541c)에 반사된 후에, 중심 C로 다시 돌아온다. 다시 말해, -1차 회절 광 L2(LY:-1)는, 광축 AXc로부터 발산되도록, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(LY:-1)는, 반사면(541c)에 반사된 후에, 중심 C로 다시 돌아온다. 이때, 반사면(541c)은, 광축 AXc로부터 발산되고 있던 -1차 회절 광 L2(LY:-1)를, 광축 AXc에 수렴하도록 반사한다. 그 외의 회절 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
제 3 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 계측 광 L1은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하고 있다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 복수의 레이저 광의 각각의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가, 각각 상이한 회절 각도로 출사된다. 그렇지만, 제 3 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)의 회절 각도가 파장에 따라 변동하는 경우에도, 복수의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가 반사면(541c)에 의해 반사되는 한은, 모든 -1차 회절 광 L2(-1)는 동일한 위치로 돌아온다. 그 외의 회절 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
얼라인먼트 마크 M에 조사된 -1차 회절 광 L2(LY:-1)는, 0차 반사 광 L2(RY:0)가 수광기(55c)로 향해 전반하는 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 수광기(55c)로 향한다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, -1차 회절 광 L2(LY:-1) 및 0차 반사 광 L2(RY:0)가 서로 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Ya)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Ya)은, 반사 광학 소자(54c)의 개구(542c-1), 대물 렌즈(53c) 및 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Ya)은, 수광기(55c)에 입사한다.
얼라인먼트 마크 M에 조사된 -1차 회절 광 L2(RY:-1)는, 0차 반사 광 L2(LY:0)가 수광기(55c)로 향해 전반하는 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 수광기(55c)로 향한다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, -1차 회절 광 L2(RY:-1) 및 0차 반사 광 L2(LY:0)가 서로 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Yb)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Yb)은, 반사 광학 소자(54c)의 개구(542c-2), 대물 렌즈(53c) 및 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Yb)은, 수광기(55c)에 입사한다.
얼라인먼트 마크 M에 조사된 -1차 회절 광 L2(LX:-1)는, 0차 반사 광 L2(RX:0)가 수광기(55c)로 향해 전반하는 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 수광기(55c)로 향한다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, -1차 회절 광 L2(LX:-1) 및 0차 반사 광 L2(RX:0)가 서로 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Xa)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Xa)은, 반사 광학 소자(54c)의 개구(542c-3), 대물 렌즈(53c) 및 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Xa)은, 수광기(55c)에 입사한다.
얼라인먼트 마크 M에 조사된 -1차 회절 광 L2(RX:-1)는, 0차 반사 광 L2(LX:0)가 수광기(55c)로 향해 전반하는 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 수광기(55c)로 향한다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, -1차 회절 광 L2(RX:-1) 및 0차 반사 광 L2(LX:0)가 서로 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Xb)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Xb)은, 반사 광학 소자(54c)의 개구(542c-4), 대물 렌즈(53c) 및 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Xb)은, 수광기(55c)에 입사한다.
이와 같이, 얼라인먼트 마크 M에 2회 조사된 후에(다시 말해, 마크 영역 MA에 있어서 복수 회(2회) 회절된 후에) 수광기(55c)로 향하는 -1차 회절 광 L2(LY:-1, RY:-1, LX:-1, RX:-1)가 각각 0차 반사 광 L2(RY:0, LY:0, RX:0, LX:0)와 동일한 광로를 통과하기 때문에, 환경이나 광학계의 변화(예컨대, 국소적인 온도 변화나, 광학 부품의 열팽창의 변화나, 광학 부품의 굴절률의 변화 등)가 발생하더라도, 그 영향을 최저한으로 할 수 있고, 나아가서는 계측 안정성, 계측 재현성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 얼라인먼트 마크 M에 2회 조사된 후에(다시 말해, 마크 영역 MA에 있어서 복수 회(2회) 회절된 후에) 수광기(55c)로 향하는 -1차 회절 광 L2(LY:-1, RY:-1, LX:-1, RX:-1)의 광로가 그 파장이 상이하더라도 동일한 광로가 되기 때문에, 환경이나 광학계의 변화, 예컨대 국소적인 온도 변화 등이 발생하더라도, 파장마다의 영향을 최저한으로 할 수 있고, 나아가서는 계측 안정성, 계측 재현성의 향상을 도모할 수 있다.
수광기(55c)는, 분광기(551c)와, 분광기(552c)와, 분광기(553c)와, 분광기(554c)와, 수광 소자(555c)와, 수광 소자(556c)와, 수광 소자(557c)와, 수광 소자(558c)를 구비하고 있다. 분광기(551c~554c)의 각각의 구성은, 상술한 분광기(551a)의 구성과 동일하다. 수광 소자(555c~558c)의 각각의 수광면의 구성은, 상술한 제 1 수광면(555a)의 구성과 마찬가지이다.
간섭 광 L3(Ya)은, 분광기(551c)에 입사한다. 분광기(551c)는, 간섭 광 L3(Ya)을 분광한다. 분광기(551c)가 분광한 간섭 광 L3(Ya)은, 수광 소자(555c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(555c)는, 간섭 광 L3(Ya)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(555c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Ya"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
간섭 광 L3(Yb)은, 분광기(552c)에 입사한다. 분광기(552c)는, 간섭 광 L3(Yb)을 분광한다. 분광기(552c)가 분광한 간섭 광 L3(Yb)은, 수광 소자(556c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(556c)는, 간섭 광 L3(Yb)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(556c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Yb"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
간섭 광 L3(Xa)은, 분광기(553c)에 입사한다. 분광기(553c)는, 간섭 광 L3(Xa)을 분광한다. 분광기(553c)가 분광한 간섭 광 L3(Xa)은, 수광 소자(557c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(557c)는, 간섭 광 L3(Xa)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(557c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Xa"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
간섭 광 L3(Xb)은, 분광기(554c)에 입사한다. 분광기(554c)는, 간섭 광 L3(Xb)을 분광한다. 분광기(554c)가 분광한 간섭 광 L3(Xb)은, 수광 소자(558c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(558c)는, 간섭 광 L3(Xb)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(558c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Xb"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
그 결과, 제어 장치(6)는, 얼라인먼트계(5c)로부터 출력되는 4개의 마크 검출 정보를 이용하여, 얼라인먼트 동작을 행할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb를 이용하여, Y축 방향을 따른 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MY)의 위치를 나타내는 마크 위치 정보(이하, 편의상, "마크 위치 정보#Y"로 칭한다)를 취득한다. 그 후, 제어 장치(6)는, 마크 위치 정보#Y를 이용하여, Y축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출한다. 마찬가지로, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb를 이용하여, X축 방향을 따른 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MX)의 위치를 나타내는 마크 위치 정보(이하, 편의상, "마크 위치 정보#X"로 칭한다)를 취득한다. 그 후, 제어 장치(6)는, 마크 위치 정보#X를 이용하여, X축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출한다.
또한, 제 3 실시 형태에서는, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb에 근거하여, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb 중 적어도 하나를 변경하기 위한 스캐터로메트리 계측을 행한다. 또한, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb에 근거하여, 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb 중 적어도 하나를 변경하기 위한 스캐터로메트리 계측을 행한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb 중 적어도 하나는, 격자 마크 MY의 비대칭의 형상에 기인한 오차를 포함할 가능성이 있다. 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb 중 적어도 하나는, 격자 마크 MX의 비대칭의 형상에 기인한 오차를 포함할 가능성이 있다. 그래서, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb 중 적어도 한쪽의 정밀도를 높이기 위해, 각각 상이한 간섭 광 L3으로부터 취득된 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb를 이용하여 스캐터로메트리 계측을 행하고, 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb를 변경(바꾸어 말하면, 보정, 수정 또는 조정)한다. 마찬가지로, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb 중 적어도 한쪽의 정밀도를 높이기 위해, 각각 상이한 간섭 광 L3으로부터 취득된 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb를 이용하여 스캐터로메트리 계측을 행하고, 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb를 변경(바꾸어 말하면, 보정, 수정 또는 조정)한다.
이와 같은 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)가 향수할 수 있는 효과와 마찬가지의 효과를 적절히 향수할 수 있다.
또한, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 1 계측 광 L1(LY) 및 제 2 계측 광 L1(RY)과, 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)을, 기판(41)에 대하여 동시에 조사할 수 있다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5c)는, Y축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위한 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb와, X축 방향을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위한 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb를 동시에 취득할 수 있다. 따라서, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)에서는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, XY 평면을 따른 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하기 위해 이용되는 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
또한, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 1 계측 광 L1(LY)과 제 2 계측 광 L1(RY)을, 기판(41)에 동시에 조사할 수 있다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5c)는, 격자 마크 MY의 비대칭의 형상에 기인한 오차를 작게 하는 것이 가능한 스캐터로메트리 계측 및 마크 검출 정보의 변경을 행하기 위해 이용되는 마크 검출 정보#Ya 및 #Yb를 동시에 취득할 수 있다. 마찬가지로, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 3 계측 광 L1(LX)과 제 4 계측 광 L1(RX)을, 기판(41)에 동시에 조사할 수 있다. 이 때문에, 얼라인먼트계(5c)는, 격자 마크 MX의 비대칭의 형상에 기인한 오차를 작게 하는 것이 가능한 스캐터로메트리 계측 및 마크 검출 정보의 변경을 행하기 위해 이용되는 마크 검출 정보#Xa 및 #Xb를 동시에 취득할 수 있다. 따라서, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)에서는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 스캐터로메트리 계측에 이용되는 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
또한, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 0차 반사 광 L2(RY:0)와 -1차 회절 광(LY:-1)의 간섭 광 L3(Ya)과, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 -1차 회절 광(RY:-1)의 간섭 광 L3(Yb)을 독립하여 수광할 수 있다. 제어 장치(6)는, 이들의 수광 결과를 이용하여, 얼라인먼트 마크 M의 위치 및 비대칭 정보(격자 마크 MX의 비대칭의 형상에 기인하는 오차에 대응하는 양)를 동시에 구할 수 있다. 이 때문에, 계측 중의 환경 변화(계측 광로의 온도 변동 등)나 광학계의 변화(광학 부재의 온도 변동 등)에 기인하는 영향을 저감할 수 있다.
또한, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)에서는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)의 각각이, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 이 때문에, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 격자 마크 MY의 피치 ΛY가 상대적으로 작은 경우에도, -1차 회절 광 L2(-1) 중 적어도 한쪽이 반사면(541c)에 입사하도록, 격자 마크 MY에 의해 계측 광 L1이 회절될 가능성이 상대적으로 높아진다. 따라서, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 격자 마크 MY의 피치 ΛY가 상대적으로 작은 경우에도 마크 검출 정보를 적절히 취득할 수 있다. 마찬가지로, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)에서는, 제 3 계측 광 L1(LX)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각이, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 이 때문에, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 격자 마크 MX의 피치 ΛX가 상대적으로 작은 경우에도, -1차 회절 광 L2(-1) 중 적어도 한쪽이 반사면(541c)에 입사하도록, 격자 마크 MX에 의해 계측 광 L1이 회절될 가능성이 높아진다. 따라서, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)는, 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)와 비교하여, 격자 마크 MX의 피치 ΛX가 상대적으로 작은 경우에도 마크 검출 정보를 적절히 취득할 수 있다.
또, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)에 있어서, 하프 미러(52a)를 편광 빔 스플리터로 바꾸더라도 좋다. 이 경우, 1/4 파장판을 편광 빔 스플리터와 대물 렌즈(53c)의 사이, 대물 렌즈(53c) 내, 대물 렌즈(53c)와 반사 광학 소자(54c)의 사이, 혹은 반사 광학 소자(54c)와 기판(41)의 사이에 배치하더라도 좋다.
(2-4) 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)의 구성
계속하여, 도 8 및 도 9를 참조하면서, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태로부터 제 3 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)는, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)와 비교하여, 대물 렌즈(53c) 대신에, 반사 미러(53d-1), 반사 미러(53d-2), 반사 미러(53d-3) 및 반사 미러(53d-4)를 구비하고 있다고 하는 점에서 상이하다. 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)의 그 외의 구성은, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)의 그 외의 구성과 동일하더라도 좋다.
제 3 실시 형태에서는, 제 1 계측 광 L1(LY)을 기판(41)에 대하여 경사 입사시키기 위해, 대물 렌즈(53c)가 제 1 계측 광 L1(LY)을 굴절시키고 있다. 한편, 제 4 실시 형태에서는, 제 1 계측 광 L1(LY)을 기판(41)에 대하여 경사 입사시키기 위해, 반사 미러(53d-1)가 제 1 계측 광 L1(LY)을 반사하고 있다. 반사 미러(53d-1)가 반사한 제 1 계측 광 L1(LY)은, 개구(542c-1)를 통과한 후, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 또한, 반사 미러(53d-1)는, 기판(41)으로부터의 간섭 광 L3(Ya)이 수광기(55c)에 입사하도록, 간섭 광 L3(Ya)을 반사하고 있다.
제 2 계측 광 L1(RY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)에 대해서도 마찬가지이다. 다시 말해, 반사 미러(53d-2)는, 제 2 계측 광 L1(RY)이 기판(41)에 대하여 경사 입사하도록, 제 2 계측 광 L1(RY)을 반사한다. 반사 미러(53d-2)는, 기판(41)으로부터의 간섭 광 L3(Yb)이 수광기(55c)에 입사하도록, 간섭 광 L3(Yb)을 반사하고 있다. 반사 미러(53d-3)는, 제 3 계측 광 L1(LX)이 기판(41)에 대하여 경사 입사하도록, 제 3 계측 광 L1(LX)을 반사한다. 반사 미러(53d-3)는, 기판(41)으로부터의 간섭 광 L3(Xa)이 수광기(55c)에 입사하도록, 간섭 광 L3(Xa)을 반사하고 있다. 반사 미러(53d-4)는, 제 4 계측 광 L1(RX)이 기판(41)에 대하여 경사 입사하도록, 제 4 계측 광 L1(RX)을 반사한다. 반사 미러(53d-4)는, 기판(41)으로부터의 간섭 광 L3(Xb)이 수광기(55c)에 입사하도록, 간섭 광 L3(Xb)을 반사하고 있다.
이와 같은 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)는, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)가 향수할 수 있는 효과와 마찬가지의 효과를 적절히 향수할 수 있다. 또한, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)는, 대물 렌즈(53c)(다시 말해, 굴절 광학 소자)를 구비하고 있지 않기 때문에, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)와 비교하여, 색수차의 영향을 작게 하거나 또는 없앨 수 있다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 반사 미러(53d-1), 반사 미러(53d-2), 반사 미러(53d-3) 및 반사 미러(53d-4) 대신에, 반사형의 대물 광학계, 혹은 반사 굴절형의 대물 광학계를 적용하더라도 좋다. 이들 반사형 또는 반사 굴절형의 대물 광학계는 중심 차폐형이더라도 좋다. 예컨대 미국 특허 공개 제 2006/0158720호 공보, 미국 특허 공개 제 2012/0140353호 공보, 및 미국 특허 제 6,894,834호 공보에 개시된 광학계 등을 대물 광학계에 적용하더라도 좋다.
(2-5) 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)의 구성
계속하여, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태로부터 제 4 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)는, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)와 비교하여, 반사 미러(53d-1~53d-4) 대신에, 반사 광학 소자(53e)와, 반사 광학 소자(54e)를 구비하고 있다고 하는 점에서 상이하다. 반사 광학 소자(53e, 54e)는, 슈바르츠 실드형의 반사 광학 소자를 구성하고 있다고 말할 수 있다. 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)의 그 외의 구성은, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)의 그 외의 구성과 동일하더라도 좋다.
하프 미러(52a)가 반사한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 반사 광학 소자(54e)의 개구(542e)를 통과한다. 개구(542e)를 통과한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 반사 광학 소자(53e)의 반사면(531e)에 입사한다. 반사면(531e)은, 하프 미러(52a)에 대향한다. 반사면(531e)은, 하프 미러(52a) 쪽으로 볼록한 형상이다. 반사면(531e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각을 반사한다.
구체적으로는, 반사면(531e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)을, 반사면(541e)의 제 1 부분(541e-1)을 향해 반사하고, 제 2 계측 광 L1(RY)을, 반사면(541e)의 제 2 부분(541e-2)을 향해 반사하고, 제 3 계측 광 L1(LX)을, 반사면(541e)의 제 3 부분(541e-3)을 향해 반사하고, 또한 제 4 계측 광 L1(RX)을, 반사면(541e)의 제 4 부분(541e-4)을 향해 반사한다. 제 1 부분(541e-1)으로부터 제 4 부분(541e-4)은, 반사 광학 소자(53e)의 광축 AXe로부터 보아, 반사면(531e)보다 바깥쪽에 위치한다. 이 때문에, 반사면(531e)은, 광축 AXe에 대하여 발산되도록 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 각각 반사한다.
여기서, 제 2 부분(541e-2)은, Y축 방향을 따라 제 1 부분(541e-1)과의 사이에 광축 AXe를 둔다. 제 2 부분(541e-2)은, 광축 AXe를 기준으로 제 1 부분(541e-1)과 대칭의 위치에 존재한다. 제 4 부분(541e-4)은, X축 방향을 따라 제 3 부분(541e-3)과의 사이에 광축 AXe를 둔다. 제 4 부분(541e-4)은, 광축 AXe를 기준으로 제 3 부분(541e-3)과 대칭의 위치에 존재한다.
반사면(541e)은, 기판(41) 쪽을 향하고 있다. 반사면(541e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각을, 기판(41)을 향해 반사한다. 반사면(541e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각을, 광축 AXe에 대하여 수렴하도록 반사한다. 그 결과, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 반사면(541e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사하도록(다시 말해, 조사되도록), 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 반사한다. 구체적으로는, 반사면(541e)은, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 기판(41) 상에 설정되어 있는 후술하는 반사면(532e)의 중심 C에 입사하도록, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 반사한다. 이 때문에, 광원(51a-1~51a-4), 하프 미러(52a), 반사 광학 소자(53e) 및 반사 광학 소자(54e)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사시키는 것이 가능한 배치 위치에 배치되어 있다. 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 조사 위치에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사된다. 또, 반사면(541e)을 Z축 방향으로부터 본 형상은, 고리 형상이더라도 좋다. 즉, 제 1 부분(541e-1)으로부터 제 4 부분(541e-4)은 일체이더라도 좋다.
제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 0차 반사 광 L2(LY:0)로부터 0차 반사 광 L2(RX:0) 및 -1차 회절 광 L2(LY:-1)로부터 -1차 회절 광 L2(RX:-1)가 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(LY:-1)로부터 -1차 회절 광 L2(RX:-1)의 각각은, 반사 광학 소자(53e)의 반사면(532e)에 입사한다. 반사면(532e)은, 상술한 반사 광학 소자(53a)의 반사면(531a)의 특성과 동일한 특성을 갖는다. 반사면(532e)은, 오목한 형상의 구면 미러이다. 반사면(532e)을 구성하는 구면 미러의 중심 C는, 기판(41)의 표면과 광축 AXe의 교점에 위치한다. 이 때문에, 반사면(532e)은, 중심 C로부터 출사되어 오는 출사 광 L2를, 중심 C를 향해 반사한다.
또한, 제 5 실시 형태에 있어서도, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 포커스 위치(바꾸어 말하면, 조사 위치 또는 입사 위치)는, 중심 C에 맞추어져 있다. 여기서, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)이 서로 교차하는 위치를 포커스 위치라고 칭하더라도 좋다. 또한, 반사면(541e) 및 반사면(531e)으로 구성되는 광학계(대물 광학계)의 뒤쪽 초점 위치를 포커스 위치라고 칭하더라도 좋다. 이 때문에, 광원(51a-1~51a-4), 하프 미러(52a), 반사 광학 소자(53e) 및 반사 광학 소자(54e)는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 포커스 위치가 중심 C에 일치하도록 배치되어 있다. 그 결과, 중심 C에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 얼라인먼트 마크 M(다시 말해, 중심 C)으로부터 출사된 출사 광 L2는, 반사면(532e)에 반사된 후에, 중심 C로 다시 돌아온다. 다시 말해, -1차 회절 광 L2(LY:-1)는, 광축 AXe로부터 발산되도록, 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 -1차 회절 광 L2(LY:-1)는, 반사면(532e)에 반사된 후에, 중심 C로 다시 돌아온다. 이때, 반사면(532e)은, 광축 AXe로부터 발산되고 있던 -1차 회절 광 L2(LY:-1)를, 광축 AXe에 수렴하도록 반사한다. 그 외의 회절 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
제 5 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 계측 광 L1은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하고 있다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 복수의 레이저 광의 각각의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가, 각각 상이한 회절 각도로 출사된다. 그렇지만, 제 5 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)의 회절 각도가 파장에 따라 변동하는 경우에도, 복수의 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가 반사면(532e)에 의해 반사되는 한은, 모든 -1차 회절 광 L2(LY:-1)는 동일한 위치로 돌아온다. 그 외의 회절 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
반사면(532e)이 반사한 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 광축 AXe로부터 발산되도록, 간섭 광 L3(Ya)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Ya)은, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)으로 향해 전반하는 제 1 계측 광 L1(LY)의 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 하프 미러(52a)로 향한다. 다시 말해, 간섭 광 L3(Ya)은, 반사면(541e)의 제 1 부분(541e-1)에 의해 반사된다. 그 결과, 광축 AXe로부터 발산되고 있던 간섭 광 L3(Ya)은, 광축 Axe에 수렴하도록, 반사면(531e)으로 향해 전반한다. 그 후, 간섭 광 L3(Ya)은, 반사면(531e)에 의해 반사된다. 반사면(531e)에 의해 반사된 간섭 광 L3(Ya)은, 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Ya)은, 수광기(55c)에 입사한다.
반사면(532e)이 반사한 -1차 회절 광 L2(RY:-1)가 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 광축 AXe로부터 발산되도록, 간섭 광 L3(Yb)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Yb)은, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)으로 향해 전반하는 제 2 계측 광 L1(RY)의 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 하프 미러(52a)로 향한다. 다시 말해, 간섭 광 L3(Yb)은, 반사면(541e)의 제 2 부분(541e-2)에 의해 반사된다. 그 결과, 광축 AXe로부터 발산되고 있던 간섭 광 L3(Yb)은, 광축 Axe에 수렴하도록, 반사면(531e)으로 향해 전반한다. 그 후, 간섭 광 L3(Yb)은, 반사면(531e)에 의해 반사된다. 반사면(531e)에 의해 반사된 간섭 광 L3(Yb)은, 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Yb)은, 수광기(55c)에 입사한다.
반사면(532e)이 반사한 -1차 회절 광 L2(LX:-1)가 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 광축 AXe로부터 발산되도록, 간섭 광 L3(Xa)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Xa)은, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)으로 향해 전반하는 제 3 계측 광 L1(LX)의 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 하프 미러(52a)로 향한다. 다시 말해, 간섭 광 L3(Xa)은, 반사면(541e)의 제 3 부분(541e-3)에 의해 반사된다. 그 결과, 광축 AXe로부터 발산되고 있던 간섭 광 L3(Xa)은, 광축 Axe에 수렴하도록, 반사면(531e)으로 향해 전반한다. 그 후, 간섭 광 L3(Xa)은, 반사면(531e)에 의해 반사된다. 반사면(531e)에 의해 반사된 간섭 광 L3(Xa)은, 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Xa)은, 수광기(55c)에 입사한다.
반사면(532e)이 반사한 -1차 회절 광 L2(RX:-1)가 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 광축 AXe로부터 발산되도록, 간섭 광 L3(Xb)이 출사된다. 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사된 간섭 광 L3(Xb)은, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)으로 향해 전반하는 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로와 평행한(혹은, 동일한) 광로를 전반하여 하프 미러(52a)로 향한다. 다시 말해, 간섭 광 L3(Xb)은, 반사면(541e)의 제 4 부분(541e-4)에 의해 반사된다. 그 결과, 광축 AXe로부터 발산되고 있던 간섭 광 L3(Xb)은, 광축 Axe에 수렴하도록, 반사면(531e)으로 향해 전반한다. 그 후, 간섭 광 L3(Xb)은, 반사면(531e)에 의해 반사된다. 반사면(531e)에 의해 반사된 간섭 광 L3(Xb)은, 하프 미러(52a)를 통과한다. 그 결과, 간섭 광 L3(Xb)은, 수광기(55c)에 입사한다.
이와 같은 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)는, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)가 향수할 수 있는 효과와 마찬가지의 효과를 적절히 향수할 수 있다. 또한, 제 5 실시 형태의 얼라인먼트계(5e)는, 제 4 실시 형태의 얼라인먼트계(5d)와 비교하여, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각의 기판(41)으로의 입사 각도를 크게 할 수 있다. 다시 말해, 기판(41)에 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 사출하는 광학계의 개구 수를 크게 할 수 있다.
또, 제 5 실시 형태에 있어서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 반사 광학 소자(53e)(반사면(532e))는 복수의 개구(533e)를 구비하는 것이더라도 좋다. 이 경우, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 적어도 하나의 개구(533e)를 거쳐서 기판(41)에 조사된다. 간섭 광 L3(Ya)으로부터 간섭 광 L3(Xb)의 각각은, 적어도 하나의 개구(533e)를 거쳐서 반사 광학 소자(54e)에 입사한다.
또, 제 5 실시 형태에 있어서, 반사 광학 소자(54e) 및 반사면(531e) 대신에, 반사형의 대물 광학계, 혹은 반사 굴절형의 대물 광학계를 적용하더라도 좋다. 이들 반사형 또는 반사 굴절형의 대물 광학계는 중심 차폐형이더라도 좋다. 예컨대 미국 특허 공개 제 2006/0158720호 공보, 미국 특허 공개 제 2012/0140353호 공보, 및 미국 특허 제 6,894,834호 공보에 개시된 광학계 등을 대물 광학계에 적용하더라도 좋다.
(2-6) 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계(5f)의 구성
계속하여, 도 13으로부터 도 15(b)를 참조하면서, 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계(5f)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태로부터 제 5 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 13으로부터 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트계(5f)는, 4개의 광원(51a)(다시 말해, 광원(51a-1), 광원(51a-2), 광원(51a-3) 및 광원(51a-4))과, 편광 빔 스플리터(52f)와, 1/4 파장판(53f)과, 대물 렌즈(54f)와, 수광기(55c)와, 코너 큐브(56f)와, 4개의 하프 미러(57f)(다시 말해, 하프 미러(57f-1), 하프 미러(57f-2), 하프 미러(57f-3) 및 하프 미러(57f-4))를 구비하고 있다. 또, 이들 광원(51a-1~51a-4)의 각각은, 제 1 실시 형태의 광원(51a)과 동일한 것을 이용하더라도 좋다. 또한, 제 1 실시 형태의 광원(51a)으로부터의 계측 광을 광 파이버로 4분기한 것을 광원(51a-1~51a-4)으로부터의 계측 광 L1 대신에 이용하더라도 좋다.
광원(51a-1)이 출사한 제 1 계측 광 L1(LY)은, 하프 미러(57f-2)를 통과한 후에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 이 때문에, 하프 미러(57f-2)는, 광원(51a-1)과 편광 빔 스플리터(52f)의 사이에 있어서의 제 1 계측 광 L1(LY)의 광로 상에 위치한다. 광원(51a-2)이 출사한 제 2 계측 광 L1(RY)은, 하프 미러(57f-1)를 통과한 후에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 이 때문에, 하프 미러(57f-1)는, 광원(51a-2)과 편광 빔 스플리터(52f)의 사이에 있어서의 제 2 계측 광 L1(RY)의 광로 상에 위치한다. 광원(51a-3)이 출사한 제 3 계측 광 L1(LX)은, 하프 미러(57f-4)를 통과한 후에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 이 때문에, 하프 미러(57f-4)는, 광원(51a-3)과 편광 빔 스플리터(52f)의 사이에 있어서의 제 3 계측 광 L1(LX)의 광로 상에 위치한다. 광원(51a-4)이 출사한 제 4 계측 광 L1(RX)은, 하프 미러(57f-3)를 통과한 후에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 이 때문에, 하프 미러(57f-3)는, 광원(51a-4)과 편광 빔 스플리터(52f)의 사이에 있어서의 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로 상에 위치한다.
편광 빔 스플리터(52f)는, 광원(51a-1~51a-4)이 각각 출사한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각 중 제 1 편광(예컨대, s 편광)을, 1/4 파장판(53f)을 향해 반사한다. 한편, 편광 빔 스플리터(52f)는, 광원(51a-1~51a-4)이 각각 출사한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각 중 제 2 편광(예컨대, p 편광)을 투과시킨다. 또, 설명의 편의상, 도 13에서는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 상세한 광로가 생략되어 있다. 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 2 계측 광 L1(RY)의 상세한 광로는, 도 14에 기재되어 있다. 또한, 제 3 계측 광 L1(LX)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 상세한 광로는, 도 15에 기재되어 있다. 또, 각 광원(51a-1~51a-4)은, 각각, 편광 빔 스플리터(52f)의 편광 분리면에 대하여 s 편광인 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)을 출사하더라도 좋다.
편광 빔 스플리터(52f)가 반사한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 1/4 파장판(53f)을 통과한다. 1/4 파장판(53f)은, 편광 빔 스플리터(52f)로부터 기판(41)에 이르는 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로 상에서 편광 빔 스플리터(52f)와 대물 렌즈(54f)의 사이에 위치한다. 1/4 파장판(53f)을 통과한 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 대물 렌즈(54f)에 입사한다. 대물 렌즈(54f)는, 편광 빔 스플리터(52f)로부터 기판(41)에 이르는 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 광로 상에서 1/4 파장판(53f)과 기판(41)의 사이에 위치한다. 대물 렌즈(54f)는, 상술한 대물 렌즈(53c)와 마찬가지로, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각을 굴절시킨다. 그 결과, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 기판(41)에 대하여 경사 입사한다. 여기서, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 대물 렌즈(54f)의 광축에 대한 각도(나아가서는, 얼라인먼트계(5f)의 광축에 대한 각도)는 서로 상이하다. 이때, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 대물 렌즈(54f)의 광축에 대한 각도의 절대치는 서로 동일하더라도 좋고, 서로 상이하더라도 좋다. 또, 이 대물 렌즈(54f)는 편향 광학계라고 칭할 수 있다. 또한, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 기판(41) 상의 동일한 위치에 입사한다. 이 때문에, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 조사 위치에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 각각은, 동일한 얼라인먼트 마크 M에 조사된다.
도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 계측 광 L1(LY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 0차 반사 광 L2(LY:0) 및 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가 출사된다.
얼라인먼트 마크 M으로부터의 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과한 후에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 계측 광 L1(LY)의 1/4 파장판(53f)의 통과, 계측 광 L1(LY)의 기판(41)에서의 반사, 및, 0차 반사 광 L2(LY:0)의 1/4 파장판(53f)의 통과에 기인하여, 제 2 편광의 직선 편광이 되어 있다. 이 때문에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 편광 빔 스플리터(52f)를 통과한다. 편광 빔 스플리터(52f)를 통과한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 편광 빔 스플리터(52f)로부터 보아 기판(41)의 반대쪽에 배치되어 있는 코너 큐브(56f)에 입사한다. 코너 큐브(56f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 코너 큐브(56f)가 구비하는 3개의 반사면에 의해 재귀 반사된다. 코너 큐브(56f)가 재귀 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하여, 기판(41)에 조사된다. 여기서, 코너 큐브(56f)가 재귀 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 진행 방향은, 코너 큐브(56f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 진행 방향과 역방향이다. 바꾸어 말하면, 코너 큐브(56f)가 재귀 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로와 코너 큐브(56f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로는 서로 평행하다. 이 코너 큐브(56f)는 재귀 광학계라고 칭할 수 있다. 또, 코너 큐브(56f) 대신에, 불완전 코너 큐브를 이용하더라도 좋다. 이 경우, 불완전 코너 큐브가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로와 불완전 코너 큐브에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로는 평행이 아니다. 이와 같은 불완전 코너 큐브는, 코너 큐브(56f)의 입사면 및 사출면 중 적어도 한쪽에 쐐기형 프리즘을 마련하는 것에 의해 실현할 수 있다.
제 6 실시 형태에서는, 대물 렌즈(54f)의 사출 쪽, 바꾸어 말하면 얼라인먼트계(5f)의 얼라인먼트 마크 M 쪽에 있어서, 제 1 계측 광 L1(LY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터의 반사 광의 광로(도 14(a)에 나타내는 예에서는, 기판(41)으로부터 코너 큐브(56f)로 향하는 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로)와, 해당 반사 광이 얼라인먼트 마크 M으로 재차 향할 때의 광로(도 14(a)에 나타내는 예에서는, 코너 큐브(56f)로부터 기판(41)으로 향하는 0차 반사 광 L2(LY:0)의 광로)가, 대물 렌즈(54f)의 광축에 대하여 대칭으로 되어 있다. 이것에 의해, 얼라인먼트 마크 M의 피치가 소정의 피치로부터 바뀐 경우에 있어서도 얼라인먼트 동작을 실현할 수 있다. 후술하는 제 2 계측 광 L1(RY), 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 반사 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
제 6 실시 형태에서는, 코너 큐브(56f)로부터의 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 코너 큐브(56f)로 향해 0차 반사 광 L2(LY:0)가 출사된 위치와 동일한 위치에 조사된다. 반대로 말하면, 코너 큐브(56f)가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)가, 해당 0차 반사 광 L2(LY:0)가 출사된 위치에 조사되도록, 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f), 대물 렌즈(54f) 및 코너 큐브(56f)가 배치되어 있다. 또, 코너 큐브(56f)로부터의 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 코너 큐브(56f)로 향해 0차 반사 광 L2(LY:0)가 출사된 위치와 상이한 위치에 조사되더라도 좋다. 예컨대 코너 큐브(56f)로부터의 0차 반사 광 L2(LY:0)가 조사되는 영역과 코너 큐브(56f)로 향해 0차 반사 광 L2(LY:0)가 출사된 영역이 일부 중복하고 있더라도 좋다.
코너 큐브(56f)가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)가, 해당 0차 반사 광 L2(LY:0)가 출사된 위치에 조사되는 경우에는, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 0차 반사 광 L2(LY:0)가 포함하고 있는 경우에도, 해당 복수의 광 성분이 기판(41) 상의 동일한 위치에 조사된다. 다시 말해, 0차 반사 광 L2(LY:0)에 포함되는 복수의 광 성분이 기판(41)으로부터 각각 상이한 출사 각도로 출사되는 경우에도, 해당 복수의 광 성분은, 코너 큐브(56f)를 거쳐서 기판(41) 상의 동일한 위치에 조사된다.
코너 큐브(56f)가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)가 기판(41)에 의해 재차 반사된 경우에는, 해당 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하여, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 0차 반사 광 L2(LY:0)의 1/4 파장판(53f)의 2회의 통과 및 0차 반사 광 L2(LY:0)의 기판(41)에서의 반사에 기인하여, 제 1 편광의 직선 편광이 되어 있다. 이 때문에, 편광 빔 스플리터(52f)에 입사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사된다. 편광 빔 스플리터(52f)가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 하프 미러(57f-1)에 의해 반사된다. 하프 미러(57f-1)가 반사한 0차 반사 광 L2(LY:0)는, 수광기(55c)(특히, 분광기(551c))에 입사한다.
한편, -1차 회절 광 L2(LY:-1)도 또한, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 회절되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-1)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(551c))에 입사한다. -1차 회절 광 L2(LY:-1)에 대해서도, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f)의 사출 쪽, 바꾸어 말하면 얼라인먼트계(5f)의 얼라인먼트 마크 M 쪽에 있어서, 제 1 계측 광 L1(LY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터의 회절 광의 광로(도 14(a)에 나타내는 예에서는, 기판(41)으로부터 코너 큐브(56f)로 향하는 -1차 반사 광 L2(LY:-1)의 광로)와, 해당 회절 광이 얼라인먼트 마크 M으로 재차 향할 때의 광로(도 14(a)에 나타내는 예에서는, 코너 큐브(56f)로부터 기판(41)으로 향하는 -1차 반사 광 L2(LY:-1)의 광로)가, 대물 렌즈(54f)의 광축에 대하여 대칭으로 되어 있다. 이것에 의해, 얼라인먼트 마크 M의 피치가 소정의 피치로부터 바뀐 경우에 있어서도 얼라인먼트 동작을 실현할 수 있다. 후술하는 제 2 계측 광 L1(RY), 제 3 계측 광 L1(LX) 및 제 4 계측 광 L1(RX)의 회절 광 L2에 대해서도 마찬가지이다.
여기서, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 제 1 계측 광 L1(LY)이 포함하고 있는 경우, -1차 회절 광 L2(LY:-1)의 회절 각도는 파장에 의존하여 상이하다. 그렇지만, 얼라인먼트 마크 M에서 회절된 후에 코너 큐브(56f)에서 재귀 반사된 -1차 회절 광(LY:-1)은, 대물 렌즈(54f)를 거쳐서는, 파장에 의존하여 상이한 입사 각도로 다시 얼라인먼트 마크 M에 입사한다. 그 후, 얼라인먼트 마크 M에 다시 입사한 -1차 회절 광(LY:-1)은, 얼라인먼트 마크 M에서 2번째의 회절을 받고, 그 후, 파장에 의존하지 않고 동일 진행 방향으로 진행한다. 따라서, 코너 큐브(56f)는, 대물 렌즈(54f)와 조합됨으로써, 상술한 반사 광학 소자(53a)(혹은, 반사 광학 소자(54c 또는 53e))와 동일한 기능을 가질 수 있다.
수광기(55c)(특히, 분광기(551c))에는, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 -1차 회절 광 L2(LY:-1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Yc)이 입사한다. 분광기(551c)는, 간섭 광 L3(Yc)을 분광한다. 분광기(551c)가 분광한 간섭 광 L3(Yc)은, 수광 소자(555c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(555c)는, 간섭 광 L3(Yc)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(555c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Yc"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 계측 광 L1(RY)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 0차 반사 광 L2(RY:0) 및 -1차 회절 광 L2(RY:-1)가 출사된다.
0차 반사 광 L2(RY:0)는, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 반사되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-2)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(552c))에 입사한다.
한편, -1차 회절 광 L2(RY:-1)도 또한, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 회절되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-2)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(552c))에 입사한다.
이 때문에, 수광기(55c)(특히, 분광기(552c))에는, 0차 반사 광 L2(RY:0)와 -1차 회절 광 L2(RY:-1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Yd)이 입사한다. 분광기(552c)는, 간섭 광 L3(Yd)을 분광한다. 분광기(552c)가 분광한 간섭 광 L3(Yd)은, 수광 소자(556c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(556c)는, 간섭 광 L3(Yd)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(556c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Yd"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 제 3 계측 광 L1(LX)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 0차 반사 광 L2(LX:0) 및 -1차 회절 광 L2(LX:-1)가 출사된다.
0차 반사 광 L2(LX:0)는, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 반사되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-3)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(553c))에 입사한다.
한편, -1차 회절 광 L2(LX:-1)도 또한, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 반사 또는 회절되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-3)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(553c))에 입사한다.
이 때문에, 수광기(55c)(특히, 분광기(553c))에는, 0차 반사 광 L2(LX:0)와 -1차 회절 광 L2(LX:-1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Xc)이 입사한다. 분광기(553c)는, 간섭 광 L3(Xc)을 분광한다. 분광기(553c)가 분광한 간섭 광 L3(Xc)은, 수광 소자(557c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(557c)는, 간섭 광 L3(Xc)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(557c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Xc"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 제 4 계측 광 L1(RX)이 조사된 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 0차 반사 광 L2(RX:0) 및 -1차 회절 광 L2(RX:-1)가 출사된다.
0차 반사 광 L2(RX:0)는, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 반사되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-4)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(554c))에 입사한다.
한편, -1차 회절 광 L2(RX:-1)도 또한, 0차 반사 광 L2(LY:0)와 마찬가지로, 대물 렌즈(54f), 1/4 파장판(53f) 및 편광 빔 스플리터(52f)를 통과하고, 그 후 코너 큐브(56f)에 의해 재귀 반사되고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f), 1/4 파장판(53f) 및 대물 렌즈(54f)를 통과하고, 그 후 기판(41)에 의해 반사 또는 회절되고, 그 후 대물 렌즈(54f) 및 1/4 파장판(53f)을 통과하고, 그 후 편광 빔 스플리터(52f)에 의해 반사되고, 그 후 하프 미러(57f-4)에 의해 반사되고, 그 후 수광기(55c)(특히, 분광기(554c))에 입사한다.
이 때문에, 수광기(55c)(특히, 분광기(554c))에는, 0차 반사 광 L2(RX:0)와 -1차 회절 광 L2(RX:-1)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3(Xd)이 입사한다. 분광기(554c)는, 간섭 광 L3(Xd)을 분광한다. 분광기(554c)가 분광한 간섭 광 L3(Xd)은, 수광 소자(558c)의 수광면에 입사한다. 이 때문에, 수광 소자(558c)는, 간섭 광 L3(Xd)에 포함되는 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(558c)의 수광 결과는, 마크 검출 정보(이하, 편의상, "마크 검출 정보#Xd"로 칭한다)로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
그 결과, 제어 장치(6)는, 얼라인먼트계(5f)로부터 출력되는 4개의 마크 검출 정보를 이용하여, 얼라인먼트 동작을 행할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Yc 및 #Yd를 이용하여, Y축 방향을 따른 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MY)의 위치를 나타내는 마크 위치 정보#Y를 취득할 수 있다. 마찬가지로, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Xc 및 #Xd를 이용하여, X축 방향을 따른 얼라인먼트 마크 M(격자 마크 MX)의 위치를 나타내는 마크 위치 정보#X를 취득한다. 또한 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Yc 및 #Yd에 근거하여, 마크 검출 정보#Yc 및 #Yd 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보#Xc 및 #Xd에 근거하여, 마크 검출 정보#Xc 및 #Xd 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.
제 6 실시 형태에 있어서, 제어 장치(6)는, 얼라인먼트계(5f)로부터 출력되는 4개의 마크 검출 정보를 이용하여, 마크 형상의 비대칭성을 계측할 수도 있다. 또, 이와 같은 마크 형상의 비대칭성을 계측할 때에는, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX)의 광축에 대한 각도가 서로 상이하더라도 좋다. 이 마크 형상의 비대칭성의 측정 결과를 이용하여, 얼라인먼트 마크 M의 위치를 나타내는 마크 위치 정보를 수정할 수 있다.
이와 같은 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계(5f)는, 제 3 실시 형태의 얼라인먼트계(5c)가 향수할 수 있는 효과와 마찬가지의 효과를 적절히 향수할 수 있다. 또한, 제 6 실시 형태에서는, 상술한 제 1 실시 형태로부터 제 5 실시 형태와 비교하여, 0차 반사 광 L2 및 -1차 회절 광 L2가 기판(41)과 코너 큐브(56f)의 사이를 왕복하기 때문에, 0차 반사 광 L2 및 -1차 회절 광 L2의 광로 길이 차이가 상대적으로 작아진다. 이 때문에, 제 6 실시 형태의 얼라인먼트계(5f)는, 계측 광 L1의 코히런트 길이가 상대적으로 짧은 경우에도, 얼라인먼트 동작을 적절히 행할 수 있다.
(2-7) 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)의 구성
계속하여, 도 16을 참조하면서, 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 제 1 실시 형태로부터 제 6 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
상술한 제 1 실시 형태의 얼라인먼트계(5a)는, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 ±1차 회절 광 L2(±1)를 기판(41) 상의 동일한 위치(동일한 얼라인먼트 마크 M)로 되돌리고 있다. 제 2 실시 형태로부터 제 6 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다. 한편, 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)는, 얼라인먼트 마크 M으로부터의 ±1차 회절 광 L2(±1)를 기판(41)으로 되돌리지 않는다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트계(5g)는, 광원(51a)과, 하프 미러(52a)와, 회절 격자(53g)와, 수광기(55g)를 구비하고 있다. 광원(51a)이 출사한 계측 광 L1은, 하프 미러(52a)에 의해 반사된다. 하프 미러(52a)가 반사한 계측 광 L1은, 회절 격자(53g)에 형성된 개구(531g)를 통과한다. 이 때문에, 회절 격자(53g)는, 하프 미러(52a)로부터 기판(41)에 이르는 계측 광 L1의 광로 상에 개구(531g)가 위치하도록, 하프 미러(52a)와 기판(41)의 사이에 배치된다. 개구(531g)를 통과한 계측 광 L1은, 기판(41)의 표면에 대하여 수직으로 입사한다. 이 때문에, 개구(531g)의 아래쪽에 얼라인먼트 마크 M이 위치하는 경우에는, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 계측 광 L1의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 출사된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 계측 광 L1은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 포함하고 있다. 이 때문에, 얼라인먼트 마크 M으로부터는, 복수의 레이저 광의 각각의 ±1차 회절 광 L2(±1)가 출사된다. 도 16은 파장이 λ3이 되는 레이저 광의 ±1차 회절 광 L2(±1:λ3) 및 파장이 λ4(≠λ3)가 되는 레이저 광의 ±1차 회절 광 L2(±1:λ4)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되는 예를 나타내고 있다. 도 16에 나타내는 예에서는, ±1차 회절 광 L2(±1:λ3)의 기판(41)으로부터의 회절 각도는, ±1차 회절 광 L2(±1:λ4)의 기판(41)으로부터의 회절 각도보다 크다.
복수의 ±1차 회절 광 L2(±1)는, 회절 격자(53g)에 입사한다. 회절 격자(53g)는, 소망하는 피치 ΛY로 제 1 방향(예컨대, Y축 방향)으로 늘어서도록 형성된 격자와, 소망하는 피치 ΛX로 제 2 방향(예컨대, X축 방향)으로 늘어서도록 형성된 격자를 구비하고 있다. 다시 말해, 회절 격자(53g)는, 격자 마크 MY의 피치 ΛY와 동일한 피치의 격자와, 격자 마크 MX의 피치 ΛX와 동일한 피치의 격자를 구비하고 있다.
회절 각도가 상대적으로 큰 ±1차 회절 광 L2(±1:λ3)의 회절 격자(53g)에서의 회절각은, 회절 각도가 상대적으로 작은 ±1차 회절 광 L2(±1:λ4)의 회절 격자(53g)에서의 회절각보다 커진다. 이 때문에, 회절 격자(53g)로부터는, +1차 회절 광 L2(+1:λ3)의 -1차 회절 광 L4(-1:λ3) 및 -1차 회절 광 L2(-1:λ3)의 +1차 회절 광 L4(+1:λ3)가 출사된다. 또한, 회절 격자(53g)로부터는, +1차 회절 광 L2(+1:λ4)의 -1차 회절 광 L4(-1:λ4) 및 -1차 회절 광 L2(-1:λ4)의 +1차 회절 광 L4(+1:λ4)가 출사된다.
±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)는, 서로 상이한 한편 서로 평행한 복수의 광로를 각각 전반하도록, 회절 격자(53g)로부터 출사된다. ±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)는, 하프 미러(52a)를 투과한다. 그 결과, ±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)는, 수광기(55g)에 입사한다.
수광기(55g)는, 수광 소자(554g)를 구비하고 있다. 수광 소자(554g)의 수광면의 구성은, 상술한 제 1 수광면(555a)의 구성과 마찬가지이다. 다시 말해, 수광 소자(554g)의 수광면은, 회절 격자(53g)로부터 수광기(55g)로 향해 전반하여 오는 복수의 회절 광 L4를 각각 수광하기 위한 복수의 수광 영역(555g)으로 분할되어 있다. 예컨대, 수광 소자(554g)의 수광면은, 적어도, +1차 회절 광 L4(+1:λ3)를 수광하기 위한 수광 영역(555g#1)과, +1차 회절 광 L4(+1:λ4)를 수광하기 위한 수광 영역(555g#2)과, -1차 회절 광 L4(-1:λ3)를 수광하기 위한 수광 영역(555g#3)과, -1차 회절 광 L4(-1:λ4)를 수광하기 위한 수광 영역(555g#4)으로 분할되어 있다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 계측 광 L1이 포함하는 경우에도, 수광 소자(554g)는, 복수의 광 성분을 동시에 수광할 수 있다. 수광 소자(554g)의 수광 결과는, 마크 검출 정보로서, 제어 장치(6)에 출력된다.
이와 같은 제 7 실시 형태의 얼라인먼트계(5g)는, 얼라인먼트 마크 M의 검출 결과인 마크 검출 정보를 적절히 취득할 수 있다. 그 결과, 제어 장치(6)는, 마크 검출 정보에 근거하여 얼라인먼트 동작을 적절히 행할 수 있다.
또한, 제 7 실시 형태에서는, 회절 격자(53g)는, 격자 마크 MY의 피치 ΛY와 동일한 피치의 격자와, 격자 마크 MX의 피치 ΛX와 동일한 피치의 격자를 구비하고 있다. 이 때문에, 회절 격자(53g)로부터는, 서로 상이한 한편 서로 평행한 복수의 광로를 각각 전반하는 ±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)가 출사된다. 이 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 계측 광 L1이 포함하는 경우에도, 수광기(55g)는, 복수의 파장에 각각 대응하는 복수의 ±1차 회절 광 L4(±1)를 수광할 수 있다. 이 때문에, 단일 파장을 갖는 계측 광 L1을 이용하여 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 보다 정밀도가 높은 마크 검출 정보가 취득 가능하다. 혹은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 계측 광 L1을 순차적으로 조사함으로써 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
또, 회절 격자(53g)와 기판(41)의 사이의 광로에 1/4 파장판을 배치하더라도 좋다. 이 경우에는, 계측 광 L1 및 ±1차 회절 광 L2가 1/4 파장판을 통과한다. 이 경우, 하프 미러(52a)를 편광 빔 스플리터로 하더라도 좋고, 편광 빔 스플리터의 편광 분리면에서 반사되는 계측 광 L1을 편광 분리면에 대한 s 편광으로 하더라도 좋다.
또한, 제 7 실시 형태에 있어서, 도 17에 나타내는 바와 같이, 계측 광 L1을 기판(41)에 대하여 경사 입사시키더라도 좋다. 또, 도 17에 있어서, 앞의 실시 형태에서 설명이 끝난 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트계(5h)는, 제 3 실시 형태와 마찬가지의 광원(51a-1~51a-4)을 구비하고 있다. 광원(51a-1)으로부터의 계측 광 L1(LY)은, 하프 미러(52a)에서 반사된 후, 회절 격자(53g)에서 회절되어 기판(41) 상의 얼라인먼트 마크 M에 도달한다. 또한, 광원(51a-2)으로부터의 계측 광 L1(RY)은, 하프 미러(52a)에서 반사된 후, 회절 격자(53g)에서 회절되어 기판(41) 상의 얼라인먼트 마크 M에 도달한다. 또, 도 17에서는 도시하지 않지만, 광원(51a-3)으로부터의 계측 광 L1(LX) 및 광원(51a-4)으로부터의 계측 광 L1(RX)도 회절 격자(53g)에서 회절되어 기판(41) 상의 얼라인먼트 마크 M에 도달한다.
기판(41) 상에서 반사된 계측 광 및 기판(41) 상의 얼라인먼트 마크 M에서 회절된 계측 광은, 모두 회절 격자(53g)에서 회절되고, 하프 미러(52a)를 거쳐서 수광기(55c)에 입사한다.
여기서, 회절 격자(53g)가 얼라인먼트 마크 M의 피치와 동일한 피치이기 때문에, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광을 계측 광 L1이 포함하는 경우에도, 수광기(55c)는, 복수의 파장에 각각 대응하는 복수의 ±1차 회절 광을 수광할 수 있다. 이 때문에, 단일 파장을 갖는 계측 광 L1을 이용하여 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 보다 정밀도가 높은 마크 검출 정보가 취득 가능하다. 혹은, 각각이 상이한 파장을 갖는 복수의 계측 광 L1을 순차적으로 조사함으로써 마크 검출 정보를 취득하는 경우와 비교하여, 마크 검출 정보를 취득하기 위해 요하는 시간이 짧아진다.
또, 상술한 노광 장치 EX의 구성(예컨대, 노광 장치 EX를 구성하는 각 부재(혹은, 각 장치)의 형상이나, 배치 위치나, 사이즈나, 기능 등)은 어디까지나 일례이다. 따라서, 노광 장치 EX의 구성의 적어도 일부가 적당히 개편되더라도 좋다. 이하, 개편예의 일부에 대하여 설명한다.
계측 광 L1은, 가시광이 아니더라도 좋다. 계측 광 L1은, 레이저 광이 아니더라도 좋다. 계측 광 L1은, 임의의 광이더라도 좋다. 발광 소자(511a)는, LD 소자를 포함하고 있지 않더라도 좋다. 발광 소자(511a)는, LED(Light Emitting Diode) 소자를 포함하고 있더라도 좋다. 또한, 발광 소자(511a)는, 광대역 광을 발생시키는 백색 광원이더라도 좋다. 또한, 발광 소자(511a)는, 이와 같은 백색 광원과 밴드 패스 필터나 노치 필터를 조합한 것이더라도 좋다.
또한, 복수의 발광 소자(511a)가 각각 출사하는 복수의 레이저 광(혹은, 임의의 광)의 파장의 차이는, 적어도 100㎚가 아니더라도 좋다. 예컨대 파장의 차이가 적어도 50㎚이더라도 좋다.
계측 광 L1은, 단일 파장을 갖는 광이더라도 좋다. 이 경우, 광원(51a)은, 합파기(512a)를 구비하고 있지 않더라도 좋다. 또한, 광원(51a)은, 단일 발광 소자(511a)를 구비하고 있더라도 좋다. 혹은, 광원(51a)이 복수의 발광 소자(511a)를 구비하고 있는 경우에는, 복수의 발광 소자(511a)는, 서로 동시에 레이저 광을 출사하지 않도록, 차례로 레이저 광을 출사하더라도 좋다.
하프 미러(52a)는, 진폭 분할형의 빔 스플리터(예컨대, 편광 무의존 빔 스플리터나 펠리클 빔 스플리터 등)이더라도 좋다. 또한, 진폭 분할형의 빔 스플리터의 분할비는 1:1이 아니더라도 좋다. 또한, 빔 스플리터의 형상은, 큐브 형상이더라도 판 형상이더라도 좋다.
분광기(551a)는, 다이크로익 미러이더라도 좋다. 예컨대 복수의 다이크로익 미러를 이용하여 광로를 파장마다 분기하고, 분기된 광로의 각각에 수광 소자(554a)를 마련하더라도 좋다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 있어서, ±1차 회절 광 L2(±1)에 더하여 또는 그 대신에, ±K(단, K는 2 이상의 정수)차 회절 광 L2(±K)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되더라도 좋다. ±K차 회절 광 L2(±K)가 반사면(531a)에 도달 가능한 방향을 향해 출사되는 경우에는, 반사면(531a)은, ±K차 회절 광 L2(±K)를 반사하더라도 좋다. 그 결과, 수광기(55a)는, ±1차 회절 광 L2(±1) 및 ±K차 회절 광 L2(±K)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3을 검출하더라도 좋다. 혹은, ±K차 회절 광 L2(±K)가 반사면(531a)에 도달 가능한 방향을 향해 출사되는 한편, ±1차 회절 광 L2(±1)가 반사면(531a)에 도달 가능한 방향을 향해 출사되지 않더라도 좋다. 그 결과, 수광기(55a)는, ±K차 회절 광 L2(±K)가 간섭함으로써 얻어지는 간섭 광 L3을 검출하더라도 좋다. 제 3 실시 형태로부터 제 6 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다. 다시 말해, 제 3 실시 형태로부터 제 6 실시 형태에 있어서도, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX) 중 적어도 하나의 ±K차 회절 광 L2(±K)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되더라도 좋다. 또한, 제 1 계측 광 L1(LY)로부터 제 4 계측 광 L1(RX) 중 적어도 하나의 +1차 회절 광 L2(+1)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되더라도 좋다.
제 7 실시 형태에 있어서, ±1차 회절 광 L2(±1)에 더하여 또는 그 대신에, ±K차 회절 광 L2(±K)가 얼라인먼트 마크 M으로부터 출사되더라도 좋다. 또한, 회절 격자(53g)로부터는, +1차 회절 광 L2(+1)의 -K차 회절 광 L4(-K)가 출사되더라도 좋다. 회절 격자(53g)로부터는, -1차 회절 광 L2(-1)의 +K차 회절 광 L4(+K)가 출사되더라도 좋다. 회절 격자(53g)로부터는, +K차 회절 광 L2(+K)의 -1차 회절 광 L4(-1)가 출사되더라도 좋다. 회절 격자(53g)로부터는, +K차 회절 광 L2(+K)의 -K'(단, K'는, 2 이상의 정수)차 회절 광 L4(-K')가 출사되더라도 좋다. 회절 격자(53g)로부터는, -K차 회절 광 L2(-K)의 +1차 회절 광 L4(+1)가 출사되더라도 좋다. 회절 격자(53g)로부터는, -K차 회절 광 L2(-K)의 +K'차 회절 광 L4(+K')가 출사되더라도 좋다.
제 7 실시 형태에 있어서, 회절 격자(53g)는, 격자 마크 MY의 피치 ΛY와는 상이한 피치의 격자를 구비하고 있더라도 좋다. 회절 격자(53g)는, 격자 마크 MX의 피치 ΛX와는 상이한 피치의 격자를 구비하고 있다. 이 경우, 회절 격자(53g)로부터는, 서로 상이한 한편 서로 평행으로는 되지 않는 복수의 광로를 각각 전반하는 ±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)가 출사되지만, 수광기(55g)가 ±1차 회절 광 L4(±1:λ3) 및 ±1차 회절 광 L4(±1:λ4)를 수광할 수 있는 한은, 얼라인먼트계(5g)가 마크 검출 정보를 취득할 수 있는 것에는 변함없다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 있어서, 제어 장치(6)는, 스캐터로메트리 계측을 행하지 않더라도 좋다. 이 경우, 제어 장치(6)는, 제 2 마크 검출 정보를 취득하지 않더라도 좋다. 다시 말해, 제어 장치(6)는, 중심 C가 기판(41)의 표면과 광축 AXa의 교점에 위치하지 않는 상태를 실현하도록 스테이지 구동계(41)를 제어하지 않더라도 좋다. 제 3 실시 형태에 있어서도, 제어 장치(6)는, 스캐터로메트리 계측을 행하지 않더라도 좋다. 이 경우, 얼라인먼트계(5c)는, 분광기(551c, 552c)의 어느 한쪽 및 수광 소자(555c, 556c)의 어느 한쪽을 구비하고 있지 않더라도 좋다. 또한, 얼라인먼트계(5c)는, 분광기(553c, 554c)의 어느 한쪽 및 수광 소자(557c, 558c)의 어느 한쪽을 구비하고 있지 않더라도 좋다. 제 4 실시 형태로부터 제 6 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
제 3 및 제 4 실시 형태에 있어서, 개구(542c-1~542c-4)의 적어도 일부가 일체화되어 있더라도 좋다. 제 3 실시 형태에 있어서, 대물 렌즈(53c)는, 기판(41)과 반사 광학 소자(54c)의 사이에 배치되어 있더라도 좋다. 제 4 실시 형태에 있어서, 반사 미러(53d-1)로부터 반사 미러(53d-4) 중 적어도 하나는, 기판(41)과 반사 광학 소자(54c)의 사이에 배치되어 있더라도 좋다.
제 5 실시 형태에 있어서, 얼라인먼트계(5e)는, 반사면(531e, 532e)의 양쪽을 구비하는 반사 광학 소자(53e)에 더하여 또는 그 대신에, 반사면(531e)을 구비하는 반사 광학 소자와, 반사면(532e)을 구비하는 반사 광학 소자를 별개로 구비하고 있더라도 좋다.
제 6 실시 형태에 있어서, 얼라인먼트계(5f)는, 코너 큐브(56f) 대신에, 임의의 레트로리플렉터를 구비하고 있더라도 좋다. 얼라인먼트계(5f)는, 코너 큐브(56f) 대신에, 2개의 반사면을 갖는 광학 소자(예컨대, 직각 프리즘)를 구비하고 있더라도 좋다. 이 경우, 얼라인먼트계(5f)는, 마크 검출 정보#Yc 및 #Yd를 취득하기 위한 0차 반사 광 L2 및 -1차 반사 광 L2를 반사하기 위한 광학 소자와, 마크 검출 정보#Xc 및 #Xd를 취득하기 위한 0차 반사 광 L2 및 -1차 반사 광 L2를 반사하기 위한 광학 소자를 구비하고 있더라도 좋다.
노광 장치 EX는, 얼라인먼트계(5)를 구비하고 있지 않더라도 좋다. 이 경우, 얼라인먼트계(5)를 구비하는 계측 장치가, 노광 장치 EX와는 별개로 준비되더라도 좋다. 계측 장치가 얼라인먼트 동작을 행한 기판(41)(다시 말해, 마크 검출 정보가 취득된 기판(41))은, 반송 장치를 이용하여 노광 장치 EX에 반송되더라도 좋다. 노광 장치 EX는, 계측 장치가 취득한 마크 검출 정보를 이용하여, 복수의 샷 영역의 위치 좌표의 보정량을 산출하고, 그 후, 기판(41)을 노광하더라도 좋다. 혹은, 얼라인먼트계(5)를 구비하는 계측 장치가 존재하는 경우에도, 노광 장치 EX는, 얼라인먼트계(5)를 구비하고 있더라도 좋다. 이 경우, 노광 장치 EX는, 계측 장치가 행한 얼라인먼트 동작의 결과를 이용하여, 얼라인먼트 동작을 더 행하더라도 좋다. 또, 이와 같은 노광 장치와 해당 노광 장치와는 별개의 얼라인먼트계를 구비한 노광 시스템은, 미국 특허 제 4,861,162호에 개시되어 있다.
얼라인먼트계(5)를 구비하는 계측 장치가 노광 장치 EX와는 별개로 준비되는 경우에는, 계측 장치는, 상술한 스캐터로메트리 계측을 행하지 않더라도 좋다. 이 경우, 노광 장치 EX는, 계측 장치가 취득한 마크 검출 정보를 이용하여, 스캐터로메트리 계측을 행하더라도 좋다. 또한, 이 경우에 있어서, 노광 장치 EX는, 상술한 스캐터로메트리 계측을 행하지 않더라도 좋다. 이 경우, 노광 장치 EX는, 계측 장치가 취득한 마크 검출 정보를 이용하여, 얼라인먼트 동작을 행하더라도 좋다.
상술한 설명에서는, 노광 장치 EX는, 소정 파장의 광으로 반도체 기판 등의 기판(41)을 노광한다. 그렇지만, 노광 장치 EX는, 전자 빔을 이용하여 기판(41)을 노광하는 것이더라도 좋다.
상술한 설명에서는, 노광 장치 EX는, 반도체 기판 등의 기판(41)을 노광한다. 그렇지만, 노광 장치 EX는, 유리판, 세라믹 기판, 필름 부재, 또는, 마스크 블랭크 등의 임의의 물체를 노광하더라도 좋다. 노광 장치 EX는, 액정 표시 소자 또는 디스플레이를 제조하기 위한 노광 장치이더라도 좋다. 노광 장치 EX는, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(예컨대, CCD), 마이크로 머신, MEMS, DNA 칩 및 마스크(11)(혹은, 레티클) 중 적어도 하나를 제조하기 위한 노광 장치이더라도 좋다. 노광 장치 EX는, 물체에 노광 광 EL을 조사함으로써 물체에 발생하는 광 트랩력을 이용하여 물체를 보충하는 광 핀셋 장치이더라도 좋다.
반도체 디바이스 등의 디바이스는, 도 18에 나타내는 각 스텝을 거쳐 제조되더라도 좋다. 디바이스를 제조하기 위한 스텝은, 디바이스의 기능 및 성능 설계를 행하는 스텝 S201, 기능 및 성능 설계에 근거한 마스크(11)를 제조하는 스텝 S202, 디바이스의 기재인 기판(41)을 제조하는 스텝 S203, 마스크(11)의 디바이스 패턴으로부터의 노광 광 EL로 기판(41)을 노광하고 또한 노광된 기판(41)을 현상하는 스텝 S204, 디바이스 조립 처리(다이싱 처리, 본딩 처리, 패키지 처리 등의 가공 처리)를 포함하는 스텝 S205 및 검사 스텝 S206을 포함하고 있더라도 좋다.
상술한 각 실시 형태의 요건은, 적당히 조합할 수 있다. 상술한 각 실시 형태의 요건 중 일부가 이용되지 않더라도 좋다. 상술한 각 실시 형태의 요건은, 적당히 다른 실시 형태의 요건과 치환할 수 있다. 또한, 법령으로 허용되는 한에 있어서, 상술한 각 실시 형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개 공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
또한, 본 발명은, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 이해할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적당히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치 및 계측 방법, 노광 장치 및 노광 방법, 및 디바이스 제조 장치도 또한 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
EX : 노광 장치
1 : 마스크 스테이지
11 : 마스크
3 : 투영 광학계
4 : 기판 스테이지
41 : 기판
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h : 얼라인먼트계
51a, 51a-1, 51a-2, 51a-3, 51a-4 : 광원
52a : 하프 미러
52b, 52f : 편광 빔 스플리터
53a, 53e, 54c, 54e : 반사 광학 소자
531a, 531e, 532e, 541c, 541e : 반사면
53c, 54f : 대물 렌즈
53d-1, 53d-2, 53d-3, 53d-4 : 반사 미러
53g : 회절 격자
55a : 수광기
56b, 57b, 53f : 1/4 파장판
56f : 코너 큐브
M : 얼라인먼트 마크

Claims (64)

  1. 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서,
    상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와,
    상기 제 1 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 1 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 2 계측 광을, 복수의 반사면으로 재귀 반사시켜 상기 제 2 계측 광의 광로와 평행한 광로를 전파하는 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 제 2 광학계와,
    상기 제 2 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 수광기
    를 구비하는 마크 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 마크 영역으로부터의 제 2 계측 광과, 상기 마크 영역에 조사하는 제 3 계측 광을 평행하게 하는 마크 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 마크 영역 중 적어도 일부의 영역으로부터의 제 2 계측 광을 편향시켜 상기 제 3 계측 광으로서 상기 적어도 일부의 영역에 조사하는 마크 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 상기 반사면의 광축을 포함하는 단면의 형상은, 원의 적어도 일부의 외주에 상당하는 형상이고,
    상기 마크 영역은, 상기 원의 중심에 배치되는
    마크 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 상기 반사면은, 서로 직교하는 적어도 2개의 평면 반사면인 마크 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 마크 영역을 거친 상기 제 4 계측 광을 통과시키는 개구를 갖는 마크 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계는, 상기 제 1 계측 광을 상기 마크 영역에 유도함과 아울러, 상기 제 4 계측 광을 상기 수광기에 유도하는 제 1 광학 부재를 포함하는 마크 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는, 상기 제 1 계측 광을 반사 또는 투과시켜 상기 마크 영역에 유도함과 아울러, 상기 제 4 계측 광을 반사 또는 투과시켜 상기 수광기에 유도하는 마크 검출 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 계측 광의 광로와, 상기 제 3 계측 광의 광로는, 상기 제 2 광학계의 광축에 관하여 대칭인 마크 검출 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 2 계측 광을 편향시키는 편향 광학계와, 상기 편향 광학계를 거친 상기 제 2 계측 광을 재귀시키는 재귀 광학계를 구비하는 마크 검출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 재귀 광학계에 입사하는 상기 제 2 계측 광의 광로와 상기 재귀 광학계로부터 사출되는 상기 제 2 계측 광의 광로는 평행한 마크 검출 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계는, 상기 제 1 계측 광이 상기 마크 영역에 대하여 입사하고, 상기 마크 영역이 형성된 상기 물체의 표면에 대하여 상기 제 1 계측 광이 수직이 아닌 소정의 각도로 경사 입사하도록, 상기 제 1 계측 광을 상기 마크 영역에 유도하는 제 2 광학 부재를 구비하는 마크 검출 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 상기 제 1 계측 광이 경사 입사하도록 상기 제 1 계측 광을 굴절시켜 상기 마크 영역에 유도하는 제 1 광학 소자를 포함하는 마크 검출 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 상기 제 1 계측 광이 경사 입사하도록 상기 제 1 계측 광을 반사하여 상기 마크 영역에 유도하는 제 2 광학 소자를 포함하는 마크 검출 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 상기 제 1 계측 광을 발산시키고, 그 후, 발산시킨 상기 제 1 계측 광을 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 수렴시켜 상기 마크 영역에 경사 입사시키는 마크 검출 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 발산하도록 상기 제 1 계측 광을 반사하는 제 3 광학 소자와, 상기 제 3 광학 소자가 반사한 상기 제 1 계측 광을 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 수렴시키도록 반사하여 상기 마크 영역에 경사 입사시키는 제 4 광학 소자를 포함하는 마크 검출 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 소자는, 상기 제 2 광학계가 구비하는 광학 소자의 적어도 일부와 일체화되어 있는 마크 검출 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 또한, 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 발산하는 상기 마크 영역으로부터의 상기 제 4 계측 광을, 상기 광축에 대하여 수렴시키는 마크 검출 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 상기 제 1 광학계의 광축에 대하여 발산하는 상기 마크 영역으로부터의 상기 제 4 계측 광을 상기 광축에 대하여 수렴시키도록 반사하는 제 5 광학 소자와, 상기 제 5 광학 소자가 반사한 상기 제 4 계측 광을 반사하는 제 6 광학 소자를 포함하는 마크 검출 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 6 광학 소자는, 상기 제 2 광학계가 구비하는 광학 소자의 적어도 일부와 일체화되어 있는 마크 검출 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 광은, 제 5 계측 광과 제 6 계측 광을 포함하고,
    상기 마크 영역으로 향하는 상기 제 5 계측 광과 상기 제 6 계측 광의, 상기 제 1 광학계의 광축에 대한 각도는 서로 상이한
    마크 검출 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 5 계측 광의 각도의 절대치와, 상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 6 계측 광의 각도의 절대치는 동일한 마크 검출 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 5 계측 광의 각도의 절대치와, 상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 6 계측 광의 각도의 절대치는 서로 상이한 마크 검출 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 계측 광은, 상기 제 1 광학계가 사출하는 상기 제 1 계측 광의 반사 광 및 회절 광 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제 1 계측 광의 회절 광은, 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는
    마크 검출 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 제 4 계측 광의 간섭 광을 수광하는 마크 검출 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 간섭 광은, 상기 제 1 계측 광의 N1(단, N1은 제로 이외의 정수)차 회절 광과 -N1차 회절 광의 간섭 광을 포함하는 마크 검출 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 간섭 광은, 상기 제 1 계측 광의 반사 광과 N2(단, N2는 제로 이외의 정수)차 회절 광의 간섭 광을 포함하는 마크 검출 장치.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 마크 영역에서 복수 회 회절된 광과, 상기 마크 영역에서의 0차 광의 간섭 광을 수광하는 마크 검출 장치.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 마크 영역을 거친 복수의 상기 제 4 계측 광을 수광하는 마크 검출 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 마크 영역을 거친 상기 복수의 제 4 계측 광의 수광 결과를 이용하여, 상기 수광 결과를 보정하는 마크 검출 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 광은, 제 5 계측 광 및 제 6 계측 광을 포함하고,
    상기 수광기는, 상기 제 5 계측 광의 반사 광과 상기 제 6 계측 광의 회절 광의 간섭 광, 및, 상기 제 6 계측 광의 반사 광과 상기 제 5 계측 광의 회절 광의 간섭 광을 수광하는
    마크 검출 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 광은, 제 5 계측 광 및 제 6 계측 광을 포함하고,
    상기 수광기는, 상기 제 5 계측 광의 반사 광과 상기 제 5 계측 광의 회절 광의 간섭 광, 및, 상기 제 6 계측 광의 반사 광과 상기 제 6 계측 광의 회절 광의 간섭 광을 수광하는
    마크 검출 장치.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 복수의 회절 광에 의한 간섭 광을 수광하는 제 1 수광면과, 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 복수의 회절 광을 각각 수광하는 제 2 및 제 3 수광면을 구비하는 마크 검출 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 물체를 유지하는 스테이지를 더 구비하고,
    상기 스테이지는, 상기 제 1 광학계가 사출하는 계측 광의 포커스의 상태를, 상기 마크 영역에 포커스가 맞추어져 있는 상태와 상기 마크 영역에 포커스가 맞추어져 있지 않은 상태의 사이에서 전환하도록, 상기 제 2 광학계의 광축을 따라 이동 가능한
    마크 검출 장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계는, 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 상기 제 1 계측 광을 사출하는 마크 검출 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 4 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분의 진행 방향을 일치시키는 마크 검출 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 3 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분을, 상기 마크 영역의 동일한 위치에 조사하는 마크 검출 장치.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 2 계측 광 중 상기 마크 영역으로부터 제 1 각도로 출사되는 제 1 파장의 광 성분과, 상기 마크 영역으로부터 상기 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도로 출사되는 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분을 편향시켜, 상기 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역의 동일한 위치에 조사하는 마크 검출 장치.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 2 계측 광 중 상기 마크 영역으로부터 제 1 각도로 출사되는 제 1 파장의 광 성분과, 상기 제 1 파장의 광 성분과 동일한 위치로부터 상기 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도로 출사되는 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분을 편향시켜, 상기 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역의 동일한 위치에 조사하는 마크 검출 장치.
  41. 제 36 항에 있어서,
    상기 복수의 광 성분은, 제 1 및 제 2 파장의 광 성분을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 파장의 차이는 적어도 100㎚인
    마크 검출 장치.
  42. 제 36 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 복수의 광 성분을 각각 검출하기 위한 복수의 수광면을 구비하는 마크 검출 장치.
  43. 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 장치로서,
    상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 제 1 광학계와,
    상기 제 1 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 1 계측 광의 조사에 의해 발생하는 회절 광을 포함하는 제 2 계측 광을, 복수의 반사면으로 재귀 반사시켜 상기 제 2 계측 광의 광로와 평행한 광로를 전파하는 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 제 2 광학계와,
    상기 제 2 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 회절 광을 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 수광기
    를 구비하는 마크 검출 장치.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 2 계측 광의 광로와, 상기 제 3 계측 광의 광로는, 상기 제 2 광학계의 광축에 관하여 대칭인 마크 검출 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 2 계측 광을 편향시키는 편향 광학계와, 상기 편향 광학계를 거친 상기 제 2 계측 광을 재귀시키는 재귀 광학계를 구비하는 마크 검출 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 재귀 광학계에 입사하는 상기 제 2 계측 광의 광로와 상기 재귀 광학계로부터 사출되는 상기 제 2 계측 광의 광로는 평행한 마크 검출 장치.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 광은, 제 5 계측 광과 제 6 계측 광을 포함하고,
    상기 마크 영역으로 향하는 상기 제 5 계측 광과 상기 제 6 계측 광의, 상기 제 1 광학계의 광축에 대한 각도는 서로 상이한
    마크 검출 장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 5 계측 광의 각도의 절대치와, 상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 6 계측 광의 각도의 절대치는 동일한 마크 검출 장치.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 5 계측 광의 각도의 절대치와, 상기 제 1 광학계의 상기 광축에 대한 상기 제 6 계측 광의 각도의 절대치는 서로 상이한 마크 검출 장치.
  50. 제 43 항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 마크 영역에서 복수 회 회절된 광과, 상기 마크 영역에서의 0차 광의 간섭 광을 수광하는 마크 검출 장치.
  51. 제 1 항 또는 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계는 상기 마크 영역으로 향해, 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하고,
    상기 수광기는, 상기 복수의 광 성분을 각각 검출하기 위한 복수의 수광면을 구비하는
    마크 검출 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 마크 영역을 거친 계측 광을, 파장에 따라 분광하는 분광기를 더 구비하고,
    상기 수광기는, 상기 분광기가 분광한 상기 계측 광을 검출하는
    마크 검출 장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 마크 영역으로부터의 복수의 계측 광을 수광하는 복수의 상기 수광기와, 상기 복수의 수광기에 각각 대응하는 복수의 상기 분광기를 구비하는 마크 검출 장치.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 마크 영역으로부터의 복수의 계측 광은, 제 1 방향을 따른 상기 마크의 위치 및 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향을 따른 상기 마크의 위치를 계측하기 위해 이용되는 마크 검출 장치.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 복수의 계측 광은, 상기 제 1 방향을 따른 상기 마크의 위치를 계측하기 위해 이용하는 제 7 계측 광과, 상기 제 2 방향을 따른 상기 마크의 위치를 계측하기 위해 이용하는 제 8 계측 광을 포함하고,
    상기 복수의 분광기는, 상기 제 7 계측 광이 조사된 상기 마크 영역으로부터 발생하는 제 9 계측 광을, 파장에 따라 분광하는 제 1 분광기와, 상기 제 8 계측 광이 조사된 상기 마크 영역으로부터 발생하는 제 10 계측 광을, 파장에 따라 분광하는 제 2 분광기를 포함하고,
    상기 복수의 수광기는, 상기 제 1 분광기가 분광한 상기 제 9 계측 광을 수광하는 제 1 수광기와, 상기 제 2 분광기가 분광한 상기 제 10 계측 광을 수광하는 제 2 수광기를 포함하는
    마크 검출 장치.
  56. 제 1 항 또는 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계는 상기 마크 영역으로 향해 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하고,
    상기 제 2 광학계는 상기 마크 영역을 거친 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분의 진행 방향을 일치시켜 사출하며,
    상기 수광기는 상기 제 2 광학계로부터의 계측 광의 적어도 일부를 수광하는
    마크 검출 장치.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 1 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 상기 마크 영역에 조사하는 마크 검출 장치.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 2 광학계로부터 상기 마크 영역으로의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 상기 수광기에 유도하는 마크 검출 장치.
  59. 물체의 마크 영역에 형성된 마크의 위치를 계측하는 계측 장치로서,
    상기 물체를 유지하는 스테이지와,
    청구항 1 또는 청구항 43에 기재된 마크 검출 장치와,
    상기 스테이지의 위치를 계측하는 스테이지 위치 계측계와,
    상기 수광기의 수광 결과와 상기 스테이지 위치 계측계의 계측 결과를 이용하여, 상기 마크의 위치를 산출하는 연산 장치
    를 구비하는 계측 장치.
  60. 물체의 마크 영역에 형성된 마크를 검출하는 마크 검출 방법으로서,
    상기 마크 영역으로 향해 제 1 계측 광을 사출하는 것과,
    상기 마크 영역으로의 상기 제 1 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 2 계측 광을, 복수의 반사면으로 재귀 반사시켜 상기 제 2 계측 광의 광로와 평행한 광로를 전파하는 제 3 계측 광으로서 상기 마크 영역에 조사하는 것과,
    상기 마크 영역으로의 상기 제 3 계측 광의 조사에 의해 발생하는 0차 광 및 회절 광의 적어도 일부를 포함하는 제 4 계측 광을 수광하는 것
    을 구비하는 마크 검출 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 광을 사출하는 것은, 상기 마크 영역으로 향해 각각 상이한 파장을 갖는 복수의 광 성분을 포함하는 계측 광을 사출하는 것을 포함하고,
    상기 수광하는 것은,
    상기 마크 영역을 거친 계측 광 중 제 1 파장의 광 성분과 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광 성분의 진행 방향을 일치시켜 사출하는 것과,
    상기 사출된 계측 광의 적어도 일부를 수광하는 것을 포함하는
    마크 검출 방법.
  62. 삭제
  63. 삭제
  64. 삭제
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KR1020187037787A KR102488153B1 (ko) 2016-05-31 2017-05-30 마크 검출 장치 및 마크 검출 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 및, 디바이스 제조 방법

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3811154A4 (en) * 2018-08-28 2022-04-06 Kla-Tencor Corporation OVERLAY MEASUREMENT WITH OFF-AXIAL ILLUMINATION USING DUAL DIFFRACTION ORDER IMAGING
JP7143526B2 (ja) * 2018-12-20 2022-09-28 エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． 並列アライメントマークを同時に獲得するための装置及びその方法
CN111664788B (zh) * 2019-03-06 2022-08-09 东莞中科蓝海智能视觉科技有限公司 基于智能视觉的洗衣机内筒孔位检测方法
WO2020207794A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-15 Asml Holding N.V. Sensor apparatus and method for lithographic measurements
CN110341978B (zh) * 2019-05-31 2021-06-08 北京航天飞腾装备技术有限责任公司 一种自动挂弹车对准方法和系统
US11041711B2 (en) * 2019-08-01 2021-06-22 Yu-Yen Wang Optical measurement system
JP2021193429A (ja) * 2020-06-08 2021-12-23 株式会社ブイ・テクノロジー 露光用の光源装置、照明装置、露光装置、及び露光方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2612042B2 (ja) 1988-07-09 1997-05-21 株式会社日立製作所 光露光装置のアライメント装置
JP3126546B2 (ja) * 1992-04-27 2001-01-22 キヤノン株式会社 検査装置と検査方法、並びにこれを用いたシステム
US5486919A (en) 1992-04-27 1996-01-23 Canon Kabushiki Kaisha Inspection method and apparatus for inspecting a particle, if any, on a substrate having a pattern
JPH09152309A (ja) * 1995-11-29 1997-06-10 Nikon Corp 位置検出装置および位置検出方法
US20010026357A1 (en) 1996-04-26 2001-10-04 Nikon Corporation Position transducer and exposure apparatus with same
JPH09293663A (ja) 1996-04-26 1997-11-11 Nikon Corp 位置検出装置及び該装置を備えた露光装置
US6020964A (en) 1997-12-02 2000-02-01 Asm Lithography B.V. Interferometer system and lithograph apparatus including an interferometer system
DE10139177A1 (de) 2001-08-16 2003-02-27 Zeiss Carl Objektiv mit Pupillenobskuration
DE60319462T2 (de) 2002-06-11 2009-03-12 Asml Netherlands B.V. Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung eines Artikels
KR100483426B1 (ko) 2002-10-14 2005-04-20 주식회사 아세아프로텍 진공청소장치용 세정구
US7646533B2 (en) 2003-02-21 2010-01-12 Kla-Tencor Technologies Corporation Small ultra-high NA catadioptric objective
US7589822B2 (en) * 2004-02-02 2009-09-15 Nikon Corporation Stage drive method and stage unit, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5195417B2 (ja) 2006-02-21 2013-05-08 株式会社ニコン パターン形成装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法
CN101165597B (zh) * 2007-10-11 2010-04-14 上海微电子装备有限公司 对准系统及使用该系统的光刻装置
NL2006743A (en) * 2010-06-09 2011-12-12 Asml Netherlands Bv Position sensor and lithographic apparatus.
EP2400345B1 (en) * 2010-06-22 2016-05-11 ASML Holding N.V. Catadioptric illumination system for metrology
US8820948B2 (en) 2010-12-02 2014-09-02 Nikon Corporation Compound parabolic collectors for projection lens metrology
US9025161B2 (en) * 2011-11-09 2015-05-05 Zygo Corporation Double pass interferometric encoder system
EP2776790B1 (en) * 2011-11-09 2016-09-14 Zygo Corporation Compact encoder head for interferometric encoder system
JP6222480B2 (ja) * 2012-04-26 2017-11-01 株式会社ニコン 光学系、エンコーダ装置、露光装置、及びデバイス製造方法
JP6066627B2 (ja) * 2012-08-23 2017-01-25 キヤノン株式会社 位置検出装置、およびそれを用いたリソグラフィー装置並びにデバイスの製造方法
CN103777476B (zh) * 2012-10-19 2016-01-27 上海微电子装备有限公司 一种离轴对准系统及对准方法
TWI617903B (zh) * 2012-10-26 2018-03-11 瑪波微影Ｉｐ公司 用於在微影系統中測定基板的位置的系統，以及用於此系統中的基板
CN105143986B (zh) * 2013-03-20 2017-04-26 Asml荷兰有限公司 用于测量微结构的非对称性的方法和设备、位置测量方法、位置测量设备、光刻设备和器件制造方法
CN104062852B (zh) * 2013-03-21 2016-09-28 上海微电子装备有限公司 零光程差自参考干涉对准系统
CN104345571B (zh) * 2013-07-24 2016-08-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 对准标记的成像和测量装置、光刻装置
NL2014403A (en) * 2014-04-28 2015-11-02 Asml Netherlands Bv Estimating deformation of a patterning device and/or a change in its position.
KR102235615B1 (ko) * 2014-07-29 2021-04-02 삼성전자주식회사 노광 공정 계측용 기판 타겟 및 노광 공정 계측 방법과 이를 이용한 집적회로 소자의 제조 방법
WO2016192865A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Asml Netherlands B.V. Alignment system
US10078269B2 (en) 2015-10-02 2018-09-18 Nikon Corporation Array of encoders for alignment measurement

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