(57)【要約】【課題】計測精度を維持してウエハライメントのスループット性を向上させた位置計測装置等を提供すること。【解決手段】サーチ計測用ＣＣＤカメラ２１及びＮＡ絞り２２を備え、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭの大まかな位置計測を行うサーチ計測系２３と、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６及びＮＡ絞り２７を備え、アライメントマークＡＭを高精度で計測する、ファイン計測系２８と、観察用ＣＣＤカメラ３０を備え、アライメントマークＡＭを含むウエハＷ表面の広い範囲を観察する、観察計測系３１を備える。ＮＡ絞り２２の絞りａ、ｂは、ＮＡ絞り２７の絞りａ、ｂと形状は同じであるが、開口数が異なっている。ＮＡ絞り２２の絞りａ，ｂとσ絞り６２の開口絞りＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの組合せを変えることにより、計測条件を種々変更することができ、サーチ計測エラーを確実に回避するようにしている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成された位置計測用パターンに計測用照明光を照射し、該位置計測用パターンから反射した反射光を受光して計測することにより、前記物体の位置を計測する位置計測装置であって、
前記位置計測用パターンから反射した反射光を対物光学系を介して第１受光素子で受光して、前記位置計測用パターンを第１の計測倍率で計測する第１計測系と、
前記位置計測用パターンから反射した反射光を前記対物光学系を介して前記第１受光素子とは異なる第２受光素子で受光して、前記位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも高倍率の第２の計測倍率で計測する第２計測系と、を有し、
前記第１計測系は、前記位置計測用パターンから反射した光を前記第１受光素子へ導く光路上に配置された第１結像光束開口絞りを備えており、
前記第２計測系は、前記位置計測用パターンから反射した光を前記第２受光素子へ導く光路上に配置された第２結像光束開口絞りを備えており、
前記第１、第２結像光束開口絞りの開口数は異なっていることを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置計測装置において、
前記計測用照明光を前記位置計測用パターンに導く照明光路上に配置され、且つ互いに異なる開口数又は形状に前記計測用照明光を規制するための複数の規制部を備えた照明光束開口絞りを更に有し、
前記第１計測系で前記計測を行う際には、前記複数の規制部のうち何れか１つの規制部を前記照明光路上に選択配置することを特徴とする位置計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置計測装置において、
前記位置計測用パターンから反射した反射光を、前記第１、第２受光素子とは独立した第３受光素子で受光して、前記位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも低倍率の第３の計測倍率で計測する第３計測系を更に有することを特徴とする位置計測装置。
【請求項４】
マスクパターンを照明して、該マスクパターンの像を被露光基板上に転写する露光装置であって、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測装置を有し、
前記被露光基板上に形成された位置計測用パターンを前記位置計測装置を用いて計測した結果に基づいて位置決めされた前記被露光基板上に、前記マスクパターンの像を転写することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
マスクパターンを照明して、該マスクパターンの像をステージ上に搭載された被露光基板上に転写する露光方法であって、
前記被露光基板上に形成された位置計測用パターンを、請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測装置を用いて計測し、
前記位置計測装置を用いて計測した結果に基づいて位置決めされた前記被露光基板上に、前記マスクパターンの像を転写することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測用パターンを撮像して該位置計測用パターンの位置を計測する際、計測精度を維持しつつスループット性を向上させた位置計測装置、この位置計測装置を備えた露光装置及びこの位置計測装置を使用する露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造のためのリソグラフィ工程においては、露光装置（ステッパ又はスキャナ）を使用し、被露光基板としてのウエハのショット領域上に各種マスクパターン（レチクルパターン）が繰り返し露光され、現像、エッチング、化学的処理等を行ないながら複雑な回路が形成されていく。
【０００３】
従来より、ステッパのウエハライメント系では、画像処理型の位置計測装置が用いられている。このような装置においては、例えば、明視野型の顕微鏡を用いてウエハ上に形成された位置計測用パターン（アライメントマーク）の像を撮像し、得られた計測信号を画像処理し位置計測用パターンの位置を検出（アライメント計測）している。例えば、ステッパのウエハアライメント系としては、ＦＩＡ(Field Image Alignment)センサが用いられている。
【０００４】
ＦＩＡセンサは、上述した露光処理において、レジストが塗布されたウエハ上の任意のショット領域に付随して形成された、アライメントマークをそれぞれ検出し、画像処理により各位置を求めると共に、統計処理によりウエハ全体の位置と回転量とを算出している。その結果を受け、ステッパは、ウエハステージを駆動してウエハを正確に位置決め（ウエハアライメント）しながらステッピング露光動作を行ない、レチクルパターンをウエハ上の所望の各ショット領域の位置に重ねて形成する。
【０００５】
きわめて細い線幅の露光パターンを露光するため、この重ね合せは、数ｎｍ（ナノメートル）の精度で行われる必要がある。よって、位置決め精度（アライメント精度）には更なる精度が必要とされている。
【０００６】
また、ステッパにおいては、半導体を効率良く大量生産するために、１時間に何枚のウエハを露光できるか（スループット）の性能が非常に重要である。よって、ＦＩＡにおいても、高いアライメント精度をもつことに加え、高速にアライメント計測ができることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したアライメント計測では、まずウエハ上のアライメントマークの大まかな位置（ウエハとアライメント計測系の計測視野との相対的な位置関係）を計測するサーチ計測を行い、次いでこのサーチ計測の計測結果に基づいてアライメントマークを高精度に計測するファイン計測を行っている。
【０００８】
サーチ計測は、次に行われるファイン計測のためのアライメントマークの補正位置情報を提供する点で重要な計測であり、この計測がスムーズに行われないと次のファイン計測に影響を与えるおそれがある。例えば、計測対象としてのアライメントマークの種類、計測のために該アライメントマークを照明する照明条件などによっては、サーチ計測の際にアライメントマークを検出するのに手間がかかり、次のファイン計測に移行するまでに長時間を要することがあり、最悪の場合にはアライメントマークを検出することが出来ず、装置が計測途中で停止してしまうことがある。これは上述したスループット性を低下させる要因となる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、計測精度を維持してウエハライメントのスループット性を向上させた位置計測装置、この位置計測装置を備えた露光装置及びこの位置計測装置を使用する露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する、本発明の請求項１に記載の位置計測装置は、物体（ウエハ）上に形成された位置計測用パターン（アライメントマークＡＭ）に計測用照明光を照射し、該位置計測用パターンから反射した反射光を受光して計測することにより、前記物体の位置を計測する位置計測装置（ＦＩＡセンサ２０）であって、前記位置計測用パターンから反射した反射光を、対物光学系（第１対物レンズ６９〜７１）を介して第１受光素子（サーチ計測用ＣＣＤカメラ２１）で受光して、前記位置計測用パターンを第１の計測倍率（２０倍前後（例えば１９倍））で計測する第１計測系（サーチ計測系２３）と、前記位置計測用パターンから反射した反射光を、前記対物光学系（第１対物レンズ６９〜７１）を介して前記第１受光素子とは異なる第２受光素子（ファイン計測ＣＣＤカメラ２５，２６）で受光して、前記位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも高倍率の第２の計測倍率（４０倍前後（例えば３９倍））で計測する第２計測系（ファイン計測系２８）とを有し、前記第１計測系は、前記位置計測用パターンから反射した光を前記第１受光素子へ導く光路上に配置された第１結像光束開口絞り（図３（Ｂ）参照：ＮＡ絞り２２：開口数（ＮＡ）は例えばａ＝０．３、ｂ＝０．２４〜０．３）を備えており、前記第２計測系は、前記位置計測用パターンから反射した光を前記第２受光素子へ導く光路上に配置された第２結像光束開口絞り（図３（Ｂ）参照：ＮＡ絞り２７：開口数は例えばａ＝０．５、ｂ＝０．４〜０．５）を備えており、前記第１、第２結像光束開口絞りの開口数は異なっていることを特徴とする。
【００１１】
前記計測用照明光を前記位置計測用パターンに導く照明光路上に配置され、且つ互いに異なる開口数又は形状に前記計測用照明光を規制するための複数の規制部（σ開口絞り６２：図３（Ａ）参照：照明の開口数（ＮＡ）又はσ値は、例えばＡ＝０．４、Ｂ＝０．１２、Ｃ＝０．２４、Ｄ＝０．３〜０．４）を備えた照明光束開口絞り（σ絞り）を更に有し、前記第１計測系で前記計測を行う際には、前記複数の規制部のうち何れか１つの規制部を前記照明光路上に選択配置することが好ましい（請求項２）。
【００１２】
また、前記位置計測用パターンから反射した反射光を、前記第１、第２受光素子とは独立した第３受光素子（観察用ＣＣＤカメラ３０）で受光して、前記位置計測用パターンを前記第１の計測倍率よりも低倍率の第３の計測倍率（５倍前後（例えば４．８倍））で計測する第３計測系（観察計測系３１）を更に有することができる（請求項３）。
【００１３】
上記目的を達成する、本発明の請求項４に記載の露光装置は、マスクパターン（レチクルパターン：アライメントマーク）を照明して、該マスクパターンの像を被露光基板（ウエハ）上に転写する露光装置であって、請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測装置を有し、前記被露光基板上に形成された位置計測用パターンを前記位置計測装置を用いて計測した結果に基づいて位置決めされた前記被露光基板上に、前記マスクパターンの像を転写することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成する、本発明の請求項５に記載の露光方法は、マスクパターン（レチクルパターン：アライメントマーク）を照明して、該マスクパターンの像を被露光基板（ウエハ）上に転写する露光方法であって、前記被露光基板上に形成された位置計測用パターンを、請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測装置を用いて計測し、前記位置計測装置を用いて計測した結果に基づいて位置決めされた前記被露光基板上に、前記マスクパターンの像を転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の位置計測装置によれば、計測倍率の異なる第１計測系と第２計測系は、それぞれ第１受光素子、第２受光素子を備え、且つそれぞれ開口数の異なる第１結像光束開口絞り、第２結像光束開口絞りを備えており、それぞれ最適な計測条件で位置計測用パターンの計測がスムーズに行える。
【００１６】
請求項２に記載の位置計測装置によれば、照明光束開口絞りを更に有し、第１計測系で計測を行う際、複数の規制部のうち何れか１つの規制部を照明光路上に選択配置するようにしているので、位置計測用パターンの種類によって照明条件を変えて最適な照明条件を選択してから計測が行えるようになるので、位置計測用パターンの種類によっては有効な計測結果が得られず、最悪の場合に装置が停止するような事態を回避することが出来る。
【００１７】
請求項３に記載の位置計測装置によれば、第１、第２受光素子とは独立した第３受光素子で受光して、第１の計測倍率よりも低倍率の第３の計測倍率で位置計測用パターンを計測する第３計測系を更に有するので、先ずこの第３計測系で計測し、この計測結果に基づいて第１計測系で計測することができ、第１計測系で計測する際、有る程度計測範囲を絞ることができ、結果として位置計測用パターンの計測時間の短縮を図ることが出来る。
【００１８】
請求項４に記載の露光装置又は請求項５に記載の露光法によれば、請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置計測装置を使用するので、マスクパターンの重ね合わせ精度を確保することができ、また位置計測用パターンの有効な計測が出来ず、装置が停止してしまう事態を回避でき、スループット性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の位置計測装置、該位置計測装置を備えた露光装置及び該位置計測装置を使用する露光方法の実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の位置計測装置（ＦＩＡ（Field Image Alignment）センサを装備した露光装置の一実施形態を示す全体構成図、図２は図１の位置計測装置の詳細な実施形態を示す構成図、図３（Ａ）は図２に示す位置計測装置に装備された照明開口絞りとしてのσ絞りの説明図、同図（Ｂ）は同結像光束開口絞りとしてのＮＡ絞りの説明図、図４は図２に示す位置計測装置に装備された計測用の照明光の光源を示す構成図、図５は図２に示す位置計測装置に装備された指標板の機能を説明する説明図、図６（Ａ）は図２に示す位置計測装置に装備されたオートフォーカス系に配置されたσ絞りを示す拡大図、同（Ｂ）は同開口絞りを示す拡大図、同（Ｃ）は同マルチスリットを示す拡大図、図７は被露光基板としてのウエハ上に形成されたアライメントマークの一例を示す平面図である。
【００２１】
まず本実施形態の位置計測装置を装備した露光装置の全体構成及び動作について、図１を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態においては、露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲ上に形成されたマスクパターンとしての回路パターンを、ステップ・アンド・リピート方式により投影光学系ＰＬを介して物体または被露光基板としてのウエハＷの各ショット領域上に順次露光転写する縮小投影型の露光装置である。図１中、Ｘ軸及びＺ軸は紙面に並行に設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。
【００２３】
図１において、照明光学系１１から射出された露光光がほぼ均一な照度でマスクとしてのレチクルＲを照明する。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され、該レチクルステージＲＳは不図示のベース上の２次元平面（ＸＹ平面）内で移動及び微小回転できるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系１２が、駆動装置１３を介してレチクルステージＲＳの動作を制御する。
【００２４】
レチクルＲに形成された回路パターンの像は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に投影される。ウエハＷには、各ショット領域の周辺部には、図示しないがＸ軸方向の位置計測用とＹ軸方向の位置計測用（二次元計測用）のアライメントマーク（位置計測用パターン）が形成されている。
【００２５】
ウエハＷはウエハホルダー１４を介してウエハステージＷＳＴ上に載置されている。ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ１５、投影光学系ＰＬの光軸に平行な方向（Ｚ軸方向）にウエハＷを位置決めするＺステージ１６及びウエハＷを微小回転させる不図示のステージにより構成されている。
【００２６】
ウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ１７）上には移動鏡１７が固定され、この移動鏡１７と対向するようにレーザ干渉計１８が配置されている。なお、詳細に図示していないが、移動鏡１７は、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡により構成されている。また、レーザ干渉計１８は、Ｘ軸に沿って移動鏡１７にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１７にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計により構成されている。Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウエハステージＷＳＴのＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差によりウエハステージＷＳＴの回転角が計測される。
【００２７】
レーザ干渉計１８により計測されたＸ座標、Ｙ座標及び回転角の情報は主制御系１２に送られ、該主制御系１２は送られた座標をモニターしつつ駆動系１９を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作を制御する。図示していないが、レチクル側にもウエハ側と同様の干渉計システムが設けられている。
【００２８】
次に、本発明の特徴部分について説明する。
【００２９】
投影光学系ＰＬの側方には、ＦＩＡセンサ２０が配置されている。このＦＩＡセンサ２０は、ウエハＷの各ショット領域毎に配置されたアライメントマークＡＭ（図７参照）を計測し、その計測結果を主制御系１２に送り、該主制御系１２で演算処理を行い、駆動系１９を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作を制御し、ウエハＷの位置決め（アライメント）を行う。この位置決め後に、レチクルＲのパターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの各ショット領域に転写する、露光処理を行う。
【００３０】
ＦＩＡセンサ２０は、図２に示すように、第１受光素子であるサーチ計測用ＣＣＤカメラ２１及び第１結像光束開口絞りとしてのＮＡ絞り２２などを備え、第１の計測倍率（２０倍前後（例えば１９倍））で計測を行い、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭの大まかな位置計測を行う第１計測系としてのサーチ計測系２３と、第２受光素子であるファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６及び第２結像光束開口絞りとしてのＮＡ絞り２７などを備え、第１の計測倍率よりも高い計測倍率（４０倍前後（例えば３９倍））でアライメントマークＡＭを高精度で計測する第２計測系としてのファイン計測系２８と、第３受光素子である観察用ＣＣＤカメラ３０などを備え、アライメントマークＡＭを含むウエハＷ表面の広い範囲を観察する、第３計測系としての観察計測系３１と、これらサーチ計測系２３，ファイン計測系２８及び観察計測系３１のためにウエハＷ上のアライメントマークＡＭをブロードバンド光で照明する計測照明光学系３３とを具備する。さらに、ＦＩＡセンサ２０は、サーチ計測系２３，ファイン計測系２８及び観察計測系３１の結像位置を調整するためのオートフォーカス系３５を具備する。
【００３１】
まず、アライメントマークＡＭをブロードバンド光で照明する計測照明光学系３３について説明する。
【００３２】
計測照明光学系３３は、図４に示す光源部３６を備える。この光源部３６は、ハロゲンランプ３７を備え、このハロゲンランプ３７のからの照明光（例えば５３０ｎｍ〜８００ｎｍのブロードバンド光）を２方向（図４の左右方向）から取り込む。
【００３３】
一方（図４の左方向）から取り込んだ照明光は第１分岐部３８で分岐され、そのうちの一方の照明光はさらに第２分岐部３９で分岐されて、オートフォーカス系３５の送光系のライトガイド５６，５７に導かれる。
【００３４】
また、他方の照明光は第３分岐部４０でハロゲンランプ３７の他方（図４の右方向）からの照明光と合成され、ライトガイド４１に導かれる。このライトガイド４１の端面から射出した照明光はリレーレンズ４２，波長選択フィルタ４３，減光率を選択する減光フィルタ（ＮＤフィルタ）４４を通り、さらにダイクロイックミラー４５を透過する。なお、このダイクロイックミラー４５において、赤外ＬＥＤ４６から射出され、コリメートレンズ４７を通過した赤外光（例えば８７０ｎｍの赤外光）が合成される。合成された照明光はリレーレンズ４８を介してライトガイド５０又は５１に入射する。ライトガイド５０，５１の直前（上流側）には切り替え式のミラー５２が光路上に進退自在に配置されており、このミラー５２を光路から後退させてミラー５２を介さない場合はライトガイド５０からファイン・サーチ系照明用のライトガイド５３へ導かれ、またミラー５２を光路内に前進させてミラー５２を介す場合はライトガイド５１から低倍観察照明用のライトガイド５４へ入射する。
【００３５】
波長選択フィルタ４３、は光軸と直交する方向に移動することで選択波長を変更することができる。例えば、波長選択をせずにそのまま透過させるフィルタ部、５３０ｎｍ乃至６１０ｎｍの光を透過させるフィルタ部、６００ｎｍ乃至７１０ｎｍの光を透過させるフィルタ部及び７００ｎｍ乃至８００ｎｍの光を透過させるフィルタ部を備える。これら４つのフィルタ部のうちの何れか１つを光軸上に切換配置することで照明波長の選択が行える。減光フィルタ４４は、同じく光軸と直交する方向に移動することで減光率を変更することができる。
【００３６】
なお、光源部３６には、ハロゲンランプ３７と同一の構成のハロゲンランプ５８が装備されている。このハロゲンランプ５８は、投影光学系ＰＬの結像面とウエハ表面とのフォーカス状態を検出するためのオートフォーカス機構（フォーカス検出部で使用する検出光として）に使用される。すなわち、図１に示すように、ハロゲンランプ５８から照明光をウエハＷの表面に照射し、その反射光を受光素子であるＣＣＤカメラ６０で受光し、これを主制御系１２で演算処理し、投影光学系ＰＬの不図示の駆動系に制御信号を送り、該駆動系により投影光学系ＰＬ内のレンズを光軸上で移動させて結像位置の調整を行う。
【００３７】
ファイン・サーチ系照明用のライトガイド（光ファイバ）５３に導かれた照明光は、そのライトガイド５３の射出端から射出して照明光束開口絞りとしてのσ絞り６２を通過し、コンデンサーレンズ６３を介して照野絞り６４を照明する。照野絞り６４を通過した照明光はハーフプリズ６５で反射したあと、ハーフプリズム６６及びリレーレンズ６７を透過し、ハーフプリズム６８で反射し、第１対物レンズ６９〜７１及び指標板７２を透過してウエハＷを照明する。
【００３８】
σ絞り６２は、図３（Ａ）に示すように、絞りが無く、照明のＮＡ（開口数）がライトガイド５３の射出端の開口（例えば０．４）によって規制される開口絞りＡと、照明のＮＡがライトガイド５３の射出端の開口よりも小さい（例えば０．１２）開口絞りＢと、照明のＮＡが開口絞りＢのそれよりは大きく且つライトガイド５３の射出端の開口よりは小さい（例えば０．２４）開口絞りＣと、照明のＮＡが輪帯絞り（例えば内径が０．３で、外径が０．４の輪帯絞り）である開口絞りＤを備え、光軸と直交する方向に移動することによって開口絞りＡ乃至Ｄを選択して、絞りの形状又は開口サイズを適宜変更し、照明条件を変更することができる。
【００３９】
サーチ計測系２３によりサーチ計測を行うときには、開口絞りＡ乃至Ｄの何れかを選択して照明条件を変更する。このように開口絞りＡ乃至Ｄを選択するのは、サーチ計測をする際に像コントラストが低い場合などによって生じるサーチ計測エラーを回避し、最適な計測信号が得られる計測条件を設定するためである。また、アライメントマークＡＭの段差の高低によっても開口絞りＡ乃至Ｄが選択される。
【００４０】
ファイン計測系２８によりファイン計測を行うときには、基本的にσ絞り６２の中の開口絞りＡが選択されるが、開口絞りＢ、Ｃ、Ｄが選択される場合もあり得る。すなわち、開口絞りＡを選択した大σ照明が基本で、場合によっては開口絞りＢを選択した小σ照明、開口絞りＣを選択した中σ照明、開口絞りＤを選択した輪帯照明（暗視野照明）の何れかによってアライメントマークＡＭの照明が行われる。
【００４１】
サーチ計測やファイン計測では、照明光は同じ光路を通ってウエハＷ上のアライメントマークＡＭに導かれる。なお、サーチ計測とファイン計測では、σ絞り６２の開口絞りＡ乃至Ｄの選択が同じとなる場合もあり得る。
【００４２】
次に、低倍率の観察照明用のライトガイド５４に導かれた照明光について説明する。観察照明用のライトガイド５４に導かれた照明光は、そのライトガイド５４の射出端から射出されたあと、コンデンサーレンズ７４、ミラー７５を介して照野絞り７６を照明する。照野絞り７６を通過した照明光は、ファイン・サーチ系照明用のライトガイド５３に導かれた照明光と同様に、ハーフプリズ６５を透過したあと、ハーフプリズム６６、リレーレンズ６７を透過し、ハーフプリズム６８で反射し、第１対物レンズ６９〜７１及び指標板７２を透過してウエハＷを照明する。
【００４３】
次にアライメントマークＡＭを反射した反射光からアライメントマークＡＭの像の位置を計測する、サーチ計測系２３と、ファイン計測系２８と、観察計測系３１について説明する。
【００４４】
まず、アライメントマークＡＭを含んだウエハＷの表面を観察する、観察計測系３１について説明すると、ウエハＷで反射した光は照明光と同じ経路を逆にたどり、指標板７２、第１対物レンズ６９〜７１、ハーフプリズム６８、リレーレンズ６７を通り、ハーフプリズム６６で反射した後、ハーフプリズム７７で反射して視野絞り７９を照明する。視野絞り７９を通過した光はミラー８０で反射し、リレーレンズ８１、ＮＡ絞り８２、リレーレンズ８３、及び赤外カットフィルタ８４を透過して観察用ＣＣＤカメラ３０に入射する。観察用ＣＣＤカメラ３０ではウエハＷ表面からの反射光の像を光電変換して、この信号を主制御系１２に送り信号処理を施す。これによりウエハＷの表面の広い範囲での情報を得ることができる。
【００４５】
次に、サーチ計測系２３について説明すると、ウエハＷで反射した光は、観察計測系３１と同じ経路をたどり、ハーフプリズム６６で反射した後、ハーフプリズム７７に至るが、このハーフプリズム７７を透過して視野絞り８６を照明する。視野絞り８６を通過した光は、リレーレンズ８７、ＮＡ絞り２２、リレーレンズ８８及び赤外カットフィルタ８９を介してサーチ用ＣＣＤカメラ２１に入射する。サーチ用ＣＣＤカメラ２１ではアライメントマークＡＭの反射光の像を光電変換して、この信号を主制御系１２に送り、主制御系１２で信号処理を施してアライメントマークＡＭの位置を算出する。
【００４６】
ここで、ＮＡ絞り２２は、図３（Ｂ）に示すように、例えば開口数（ＮＡ）が０．３の絞り（通常開口絞り）ａと、０．２４〜０．３の絞りｂ（輪帯開口絞り）を備え、光軸と直交する方向に移動することによって形状を変更し、照明条件を変更することができる。このＮＡ絞り２２の絞りａ、ｂは、ファイン計測系内に設けられているＮＡ絞り２７の絞りａ（開口数０．５）、ｂ（開口数０．４〜０．５）と形状は同じであるが、開口数が異なっている。
【００４７】
ＮＡ絞り２２の絞りａ，ｂと上述したσ絞り６２の開口絞りＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの組合せを変えることにより、計測条件を種々変更することができる。例えば、Ａ／ａが選択配置される大σ計測、Ｂ／ａが選択配置される小σ計測、Ｃ／ａが選択配置される中σ計測（これらは明視野計測である）、Ｄ／ａが選択配置される暗視野計測、Ｃ／ｂが選択配置される輪帯暗視野計測と、がある。
【００４８】
小σ計測である、Ｂ／ａの場合、像のコントラストを上げることができ、計測信号のエッジがシャープになる。しかし、あまりシャープになり過ぎると、リンギングが生じて（信号波形のうねりが大きく）、どこのエッジを採取すべきかを判断するのが困難となり、画像信号処理が難しくなる。このような場合にあっては、中σ計測であるＣ／ａを選択する。これにより、信号波形のうねりを抑えるので、画像信号処理が容易になる。
【００４９】
サーチ計測では基本的に大σ計測であるＡ／ａを選択する。これは、サーチ計測後に行われるファイン計測では（上述の如く、ファイン計測では基本的にσ絞り６２は開口絞りＡが選択されているので）、σ絞り６２を切り換えなくてよいことから、アライメントマークＡＭの計測のスピードアップを図ることが出来、またσ絞り６２を変更（移動）せずにファイン計測に移行することができるので、計測精度にも悪影響を与えずに済むなどのメリットがあるからである。
【００５０】
暗視野計測であるＤ／ａは、暗視野の効果が大きく、暗いが低段差パターンのときに有効である。しかし、これで暗いときには輪帯暗視野計測であるＣ／ｂに切り換えると、パターンが見えることがある。
【００５１】
上述したように、本実施態様では、サーチ計測において、ＮＡ絞り２２の絞りａ，ｂとσ絞り６２の開口絞りＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの組合せを変えることにより、照明条件、計測条件を種々変更することにより、サーチ計測エラーを確実に回避するようにしており、どのようなタイプ（例えば段差パターンの高低など）のアライメントマークＡＭでもそれに合った最適な照明条件、計測条件で計測が行えるようにしてある。
【００５２】
次に、アライメントマークＡＭの位置を高精度で計測する、ファイン計測系２８について説明すると、このファイン計測では、上述した観察計測やサーチ計測と異なり、指標板７２を使用している。指標板７２は、図５に示すように、その上面（ウエハＷから離れた面）にアライメントマークＡＭの像の位置を計測する際の基準となる、ドットパターンが二次元配置された指標パターン７２ａが形成され、その下面（ウエハＷに接近した面）に赤外光のみを反射させてハロゲンランプ３７の白色照明光を透過させる赤外反射膜７２ｂが形成されている。指標板７２では、赤外反射膜７２ｂで繰り返し赤外光を反射させた後にこの赤外光で指標パターン７２ａを照明する。指標パターン７２ａで反射された赤外光は、ウエハＷから反射した白色光と共に第１対物レンズ６９〜７１に向けて射出する。指標パターン７２ａとしては従来と同様にガラス板上にクロム（Ｃｒ）膜でパターン形成したものを用いてもよいが、信号コントラストを向上させてより計測精度を向上させるためには、より反射率の高い素材で指標パターン７２ａを形成することが好ましい。このような素材としては、例えば白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などがある。
【００５３】
なお、観察用ＣＣＤカメラ３０やサーチ計測用ＣＣＤカメラ２１にもこの赤外光と白色光が導かれるので、上述した赤外カットフィルタ８４、８９により赤外光の部分を除去し、白色光のみが入射するようにしている。
【００５４】
赤外光と白色光は、第１対物レンズ６９〜７１からハーフプリズム６８を通過し、ミラー９０で反射した後、第２対物レンズ９１、第３対物レンズ９２及びハービング９３を透過し、ＮＡ絞り２７を照明する。このＮＡ絞り２７を通過した赤外光と白色光は、第４対物レンズ９４を透過し、ミラー９５を反射してダイクロイックミラー９６に入射する。このダイクロイックミラー９６は、波長選択ミラーで、赤外光を透過させる一方、白色光を反射させて、赤外光と白色光とを分離するものである。ダイクロイックミラー９６を反射した白色光は、分離されずに残存した赤外光を赤外カットフィルタ９７で除去した後、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５に入射し、またダイクロイックミラー９６を透過した赤外光は、ミラー９８で反射した後、分離されずに残存した白色光を白色カットフィルタ９９で除去してファイン計測用ＣＣＤカメラ２６に入射する。ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５ではアライメントマークＡＭの反射光の像を光電変換し、またファイン計測用ＣＣＤカメラ２６では指標パターン７２ａの反射光の像を光電変換して、これら信号を主制御系１２に送り、主制御系１２で信号処理を施して指標パターン７２ａを基準としたアライメントマークＡＭの位置を算出する。
【００５５】
ＮＡ絞り２７は、上述したように、サーチ計測系２３のＮＡ絞り２２と同じ形状であるが、絞りａの開口数が０．５で、絞りｂの開口数が０．４〜０．５となっていて、（図３（Ｂ）参照）、ＮＡ絞り２２と開口数が異なっている。
【００５６】
なお、ハービング９３は、「ケラレ」を調整することができるタイプで、電動駆動機構が搭載されている。すなわち、ハービング９３は、光軸に対して傾け可能（光軸と直交する方向の回転軸を中心として回転可能）な平行平板であって、傾けることでＮＡ絞り２７に向かう（或いはＮＡ絞り２７からの）光束を光軸と直交する方向に移動させる機構を有している。これにより、光束ケラレ（結像開口絞りが光軸に対して偏心すること）を小さくするような調整を行うことが可能である（特開２００２−２１３９１６号公報中の段落０１０９，図１６の平行平板１１３ａ参照）。
【００５７】
次に、サーチ計測系２３，ファイン計測系２８及び観察計測系３１の結像位置を調整するためのアライメントオートフォーカス系３５について説明する。
【００５８】
先ず、送光系について説明すると、ライトガイド５６，５７の端面から射出された照明光は、それぞれσ絞り１００Ａ、１００Ｂ（図６（Ａ）参照）、コンデンサレンズ１０１Ａ、１０１Ｂ、マルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂ（図６（Ｃ）参照）、送光レンズ１０３Ａ、１０３Ｂを透過した後、開口絞り１０４Ａ、１０４Ｂの一方のスリット（図６（Ｂ）の右側にあるスリット）を介してハーフプリズム１０５に入射し、開口絞り１０４Ａからの光はハーフプリズム１０５を通過し、開口絞り１０４Ｂからの光はハーフプリズム１０５で反射される。これら光は、開口絞り位置の瞳空間で合成され、スリット合成レンズ１０７を透過してウエハＷと光学的にほぼ共役位置にある視野合成ミラー１０８で反射する。このウエハ共役位置で２つのマルチスリット像は、完全に重なった状態となり、ウエハＷ上に投影される。このとき、図８のアライメントオートフォーカス系３５の原理説明図に示すように所定のウエハ投影傾き角ＴでウエハＷ上に投影される。
【００５９】
次に、受光系について説明すると、所定のウエハ投影傾き角ＴでウエハＷに投影され光のうち、図８の右側から入射した光は左側から反射し、また左側から入射した光は右側から反射して同じ光路をたどって視野合成ミラー１０８に戻り、さらに開口絞り１０４Ａ、１０４Ｂの他方のスリット（図６（Ｂ）の左側にあるスリット）を通過し、円筒レンズ、受光レンズ１１０Ａ、１１０Ｂ、ミラー及び円筒レンズ１１１などを介してラインセンサ１１２上にマルチスリット像を形成する。ラインセンサ１１２には、開口絞り１０４Ａを通過したマルチスリット像と開口絞り１０４Ｂを通過したマルチスリット像とが入射されており、これらマルチスリット像のラインセンサ１１２上での結像位置間の間隔によりデフォーカス量（フォーカス状態）を計測している。すなわち、ラインセンサ１１２では入力した像分布をそれぞれ光電変換して主制御系１２に送り、主制御系１２ではこれら画像信号を演算処理して、マルチスリット像の結像位置間の間隔を求め、この間隔からデフォーカス量を演算する。主制御系１２は、Ｚステージ１６をデフォーカス量が零になる位置に駆動させる。これにより、上述した観察計測、サーチ計測及びファイン計測が合焦した状態で行われることになる。
【００６０】
また、上述したマルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂ（図６（Ｃ）参照）を用いる場合にあっては、光学系の像面傾斜が必要十分に良好でないとスリットの投影像が倒れてしまい、結果として、左右のマルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂの間隔値Ｄ０がスリット毎にばらつきを持つことになる。また、光学系に波面収差があると、左右スリット像が歪んで異なる像強度分布となるとか（像非対称）、フォーカＺとスリット像位置ズレ量との関係の直線性が崩れるといった影響がある。このため、本実施形態では、像面湾曲のＰＶ(Peak
to Valley)値をウエハＷ上で０．５μ以内、好ましくは０．１μ以内にして、また波面収差をＰＶ値で０．２λ（λ＝６３３ｎｍ）以下にしている。
【００６１】
また、アライメントオートフォーカス系３５では以下に説明する各種調整を行っている。
【００６２】
図８はアライメントオートフォーカス系３５における各種調整を示している。図８の左側に示す送光系では、ライトガイドの前後調整（又はコンデンサレンズの前後調整）、位置ハービング（平行平板）のチルト調整、送光レンズの送光ピント調整、色消し偏角プリズムの色分散調整、テレセンハービングのチルト調整、スリット合成レンズのピント調整などの調整を行い、また同図の右側に示す受光系では、色消し偏角プリズムの受光色分散調整、センサ位置ハービングの調整などの調整を行っている。
【００６３】
また、アライメントオートフォーカス系３５では、テレセン調整（左右スリットのウエハ投影角度Ｔ調整）、スリット位置出し調整、面内テレセン調整（各スリットのテレセンズレ調整）、同焦点（マルチスリット像がウエハ面と共役でかつセンサと共役）調整、スリット回転（各スリット像がセンサ上で相対的に回転している）調整、センサ回転調整、スリット像落射位置（ウエハ上の左右スリット像位置）調整などの各種調整をさらに実施している。
【００６４】
これら調整の具体的な手法について説明する。アライメントオートフォーカス計測では、左右のマルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂのスリット像のベストフォーカス位置でのラインセンサ上の間隔Ｄ０（画素単位）とレートＲ０（センサ１画素あたりのフォーカス移動量）を用いながら行う。現在の間隔値がＤだとすると、現在のデフォーカス量ＤＦは、ＤＦ＝Ｒ０×（Ｄ−Ｄ０）で表される。よって間隔Ｄ０とレートＲ０を光学調整にて常に合わせた状態で作業を行う。
【００６５】
ベストフォーカス位置設定では、ＦＭ（図２参照）のパターンのない反射面（非パターン形成面）をＦＩＡセンサ２０のベストフォーカス位置に設置し、マルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂの位置を、ファインマーク（図６（Ｃ）の中央に位置する幅の狭い５本のスリットを参照：大きくデフォーカスすると、投影像の形が崩れる）毎に求め、またラフマーク（図６（Ｃ）の左右に位置する２本の幅の広いスリットを参照：大きくデフォーカスしても投影像の形はあまり崩れない）毎に求める。また、アライメントオートフォーカス計測に必要なスリット間隔Ｄ０を求める。この際、ラインセンサ１１２上のスリット像の位置がずれている場合は、受光系にあるセンサ位置ハービング（平行平板）で調整する。
【００６６】
また、レート（１ピクセル当たりの傾き）が所望の値になるように光軸傾き調整が行われる。これは、パターン無領域をＦＩＡセンサ２０のベストフォーカス位置に設置し、フォーカスＺを振ってスリット像間隔を求め、レート（センサ画素１ピクセルあたりのフォーカスズレ量）を計測・設定する。ファインスリットのレート、ラフスリットのレート、マルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂ中のファインスリット部分の各レート、ラフスリット部分の各レートを表示する。
【００６７】
左右のマルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂで傾き量が合っていないと、スリット像のシフト量が変わるので、レート値を正しい値に調整する。これには、左マルチスリットであるマルチスリット１０２Ａと右マルチスリットであるマルチスリット１０２Ｂのウエハ投射光軸の傾き量Ｔを調整すればよい。具体的には、マルチスリット１０２Ａ、マルチスリット１０２Ｂの各送光系にあるテレセン（ウエハ投影光軸の傾き）調整用の平行平板（ハービングガラス）を傾けることにより調整される。これにより、正しいレート値に正確にあわせこむことが出来る。
【００６８】
また、ベストフォーカス位置での左右のマルチスリット１０２Ａ、１０２Ｂのピント調整を行う。これは、送光レンズ１０３Ａ、１０３Ｂとスリット合成レンズ１０７のピントを調整する。すなわち、図９（Ａ）のピントと位置調整手法の説明図に示すように、送光スリットにＦＭ上のアライメントオートフォーカス調整マークの強度パターンである、調整用明暗パターンを重ねて調整を行う。送光スリットにＦＭ上の調整用明暗パターンを重ねると、同図（Ｂ）に示す信号波形が得られる。この図９（Ｂ）は信号のエッジ位置とエッジ傾斜を計測する手法を説明する説明図で、信号波形からエッジの位置と傾斜を計測して行う。ＩＥＬ、ＩＥＲが調整用明暗パターンの左右の内エッジの位置を表し、ＯＥＬ，ＯＥＲが送光スリットの左右の外エッジの位置を表しており、これらから送光スリットのエッジ位置と調整用明暗パターンのエッジ位置が求められる。また、ΔＩＥＬ、ΔＩＥＲが調整用明暗パターンの左右の内エッジの傾斜を表し、ΔＯＥＬ，ΔＯＥＲが送光スリットの左右の外エッジの傾斜を表しており、これらから送光スリットのエッジの傾斜と調整用明暗パターンのエッジの傾斜が求められる。
【００６９】
デフォーカスＺをＦＩＡセンサ２０のベスフォーカス位置を基準にピッチで振って得られた画像データを逐次処理して、送光スリットのエッジスロープ（角度）最大Ｚ位置と、下地パターンのエッジスロープ最大Ｚ位置を求める（それぞれ、送光スリットのピント位置、受光系のピント位置とする）。下地パターンと送光スリットの重なりを維持させるために、下地パターンはＺと共に計測方向オフセットを持たせて振る（上述したレートの約１／２の値）デフォーカスＺを振る際には、下地パターンである調整用明暗パターンは送光スリットと重なったまま行う。また、ピントの調整は、アライメントオートフォーカス調整マークのピント調整をスリット合成レンズ１０７、又は各受光系の受光レンズ１１０Ａ、１１０Ｂで行う。各マルチスリット像のピント調整は各送光系にある送光レンズ１０３Ａ、１０３Ｂにて行う。
【００７０】
また、マルチスリット像のウエハＷ上での落射位置の計測を行い、ウエハＷ上で正確に重なり合うように調整する。これは、図９で示す送光スリットに、下地パターンである調整用明暗パターンを重ね、マルチスリットＡ、Ｂと下地パターンの位置を画像処理によりセンサ基準で計測して行う。マルチスリットＡ、Ｂの落射位置が、下地マークに対してＦＩＡセンサ２０のベストフォーカス位置で同じとなる様に調整する。調整手段としては、図８に示す送光系の平行平板である位置ハービングを傾けることで行う。
【００７１】
また、ウエハＷ上に塗布されるフォトレジストの厚みなどにより波長帯域により色ずれが生じるので、色ずれ調整を行う。アライメントオートフォーカス系３５では、ＦＩＡセンサ２０と同様広い波長域（５３０〜８００ｎｍ）の光を用いているので、中心波長域では色ずれがないものの、長波域と短波域でそれぞれ色ずれが生じる。このため、照明光学系のコンデンサレンズ付近に長波側のみ透過する色フィルタと短波側のみ透過する色フィルタをそれぞれ挿入して、長波と短波での調整誤差をあわせる。
【００７２】
長波域のときにウエハＷ上のスリット像落射位置計測を計測し、短波域のときにウエハＷ上のスリット像落射位置相対関係を計測し、各マルチスリットのウエハ投影像の色ずれがない様に、各送光系内に設置された色消し偏角プリズム（図８参照）を光軸中心に回転さて調整する。色消し偏角プリズムとは、２枚のガラス材料の偏角プリズムを接合したもので、波長域の中心波長ではほぼ射出フレ角が０であり、長波域と短波域の光に対しては、それぞれ正方向、負方向にフレ角が発生する光学素子である。このような調整により、投影スリット像の色ずれをなくすことが出来る。
【００７３】
さらに、ＦＩＡセンサ２０のベストフォーカス位置で、照明光を長波域と短波域にした状態で、基準となるスリット間隔Ｄ０の色によるズレを計測する。このズレは、受光系に設置された色消し偏角プリズム（図８参照）を光軸中心に回転させることにより必要十分に小さくする。
【００７４】
上述したＦＩＡセンサ２０においては、各種大きさのアライメントマークを計測するため、光軸近傍の透過波面収差がよい上に、周辺でも十分に良好な透過波面収差にしている。これは、特にコマ収差が大きいと、マークの線幅、反射率、ピッチ、段差量等が変わった際に、計測結果に横ズレが発生するという影響があるが、計測領域内でコマ収差が均一でないと、マークの大きさやパターンが変わったときに同横ズレ現象が発生するからである。例えば、ファイン計測系２８のウエハＷからファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６に至る光路上の対物レンズ６９〜７１，９１，９２，９４などの波面収差をファイン計測領域内全般に亘って小さくしている。これによりアライメント精度を向上させることができる。
【００７５】
次に、ＦＩＡセンサ２０の関連事項について説明する。ＦＩＡセンサ２０の光学系にディストーションが残存していると、アライメントマークＡＭの計測位置がずれた際に、計測結果に横ズレが発生する。このため、本実施態様では、光学系におけるディストーションはもちろんのこと、さらに研磨面の微小なうねりにより発生する微小な像ひずみに関しても抑えた光学系にしてある。
【００７６】
また、本実施態様では、ＦＩＡセンサ２０は、５３０〜８００ｎｍという広い波長域全域で軸上色収差、倍率色収差が十分に小さく、他の収差も良好にしてある
本実施態様において、ウエハＷ上のテレセン（光軸の垂直からの乖離量）が大きいと、ウエハＷがデフォーカスした際に、計測結果に横ズレが発生するので、計測領域内の軸外点含め、すべての点でテレセンが良好にすることが好ましい。
【００７７】
また、本実施態様では、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６において、カメラ回転補正を行っている。これは、例えば計測領域内の上半分、下半分にアライメントマークＡＭがくるようにウエハステージＷＳＴを設置し、計測結果の横ズレ量とアライメントマークＡＭの上下ズレ量からファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６の回転を割り出し、修正する。
【００７８】
また、本実施態様では、図１０に示すように、上部ユニットカバー１２０，下部ユニットカバー１２１によりファイン計測系２８の光路全体を覆い、密封することにより、光学系において空気揺らぎの影響を抑制している。
【００７９】
上部ユニットカバー１２０内に熱源となる、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６など（赤外ＬＥＤ４６（図４参照）なども含まれる）を配置して密封することにより、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６から発生した熱がウエハＷの周辺に伝わらないようにしている。また、上部ユニットカバー１２０内には、冷媒を封入したヒートシンクポンプ１２２が配置されていて、ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６などから発生する熱により上部ユニットカバー１２０内の温度が上昇しないように温度調整を行っている。また、図示していないが、上部ユニットカバー１２０内において、第４対物レンズ９４，ミラー９５，ファイン計測用ＣＣＤカメラ２５，２６などを一体化することにより振動による計測誤差を抑える構造となっている。
【００８０】
また、本実施態様では、図１１に示すように、ＦＭ自体に段差パターンなどの検査用パターン１２５を形成しておき、原器ウエハとのオフセット管理を行うようにしている。
【００８１】
従来、位相（段差）パターンなどの所定のパターンが設けられた検査用ウエハを用いて位置検出装置（ＦＩＡセンサ）の光学系の特性（典型的には球面収差やコマ収差などの収差、光束ケラレ（結像開口絞りが光軸に対して非対称に偏心して光束が遮られること）など）を計測しているが（例えば特開２００２−２１３９１６号公報）、本実施態様では、図１１に示すように、ウエハステージＷＳＴに設けられたＦＭ（基準板）に位置検出装置であるＦＩＡセンサ２０の光学特性を計測するための位相（段差）パターンなどを有する検査用パターン１２５を設けている。これにより、位置検出装置の光学系の特性を測定するたびに検査用ウエハをウエハステージＷＳＴ上に載せたり、或いはウエハステージＷＳＴから降ろしたりする必要がなくなる。ここで、特定の検査基板を基準の検査用基板として、当該基準の検査用基板を用いた位置検出装置の光学系の計測結果と、ウエハステージＷＳＴ上のＦＭ（基準板）上の検査用パターン（段差パターンなど）を用いた位置検出装置の光学系の計測結果との差違をオフセット値として予め求めておくことが好ましい。ウエハステージＷＳＴ上のＦＭ（基準板）上の検査パターンを用いた位置検出装置の光学系の計測結果を上記オフセット値で補正することにより、高精度な計測が行える。
【００８２】
本実施態様において、σ絞り６２、ＮＡ絞り２２，２７などの切り換え機構の切り換え時間を可及的に短くすることにより、スループット性への影響を出来るだけ少なくすることが望ましい。
【００８３】
また、照明光学系３３において、２次光源の輝度分布を均一化する為、送光系のファイバ端面を６角形にしてもよい。
【００８４】
本発明は、上記実施態様で説明したものに限定されず、本発明の範囲内において種々変更することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の位置計測装置（ＦＩＡ（Field Image Alignment）センサを装備した露光装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の位置計測装置の詳細な実施形態を示す構成図である。
【図３】（Ａ）は図２に示す位置計測装置に装備された照明開口絞りとしてのσ絞りの説明図である。（Ｂ）は同結像光束開口絞りとしてのＮＡ絞りの説明図である。
【図４】図２に示す位置計測装置に装備された計測用の照明光の光源を示す構成図である。
【図５】図２に示す位置計測装置に装備された指標板の機能を説明する説明図である。
【図６】（Ａ）は図２に示す位置計測装置に装備されたオートフォーカス系に配置されたσ絞りを示す拡大図である。（Ｂ）は同開口絞りを示す拡大図である。Ｃ）は同マルチスリットを示す拡大図である。
【図７】被露光基板としてのウエハ上に形成されたアライメントマークの一例を示す平面図である。
【図８】アライメントオートフォーカス系３５における各種調整の説明図である。
【図９】（Ａ）はピントと位置調整手法の説明図である。（Ｂ）は信号のエッジ位置とエッジ傾斜を計測する手法を説明する説明図である。
【図１０】ファイン計測系２８の光路部分の構成図である。
【図１１】ＦＭ自体に段差パターンなどの検査用パターン１２５を形成する実施態様の説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０        露光装置
１５        ＸＹステージ
１６        Ｚステージ
２０        ＦＩＡセンサ（位置計測装置）
２１        サーチ計測用ＣＣＤカメラ（第１受光素子）
２２        ＮＡ絞り（第１結像光束開口絞り）
２３        サーチ計測系（第１計測系）
２５，２６  ファイン計測用ＣＣＤカメラ（第２受光素子）
２７        ＮＡ絞り（第２結像光束開口絞り）
２８        ファイン計測系（第２計測系）
３０        観察用ＣＣＤカメラ
３１        観察計測系（第３計測系）
３５        アライメントオートフォーカス系
６２        σ絞り（照明光束開口絞り）
６９〜７１  第１対物レンズ
Ｒ        レチクル
Ｗ        ウエハ
【図１】
2006078283.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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