(57)【要約】【課題】露光装置において、精度よく基板の焦点調整を行う。【解決手段】基板Ｗにパターン光を投影する露光装置１０において、投光部２２と、検出部２４とを備えた基板位置検出装置２０を設ける。検出部２４は、偏光素子２６、受光部２７、結像光学系２８を備え、偏光素子制御部２９が偏光素子２６の偏光を制御する。焦点調整のとき、偏光の切り替えによってｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光を受光部２７に順次入射させる。画像演算部５２では、ｓ偏光の光強度分布を示す画像データとｐ偏光の光強度分布を示す画像データとの差分を求め、ピークの現れる画素位置から基板位置を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト層を表面に形成した基板に斜め方向から光を投光する投光部と、
前記光の反射方向に配置され、前記光の反射光のｓ偏光成分の選択およびｐ偏光成分の選択が可能な偏光素子と、
前記偏光素子の選択によって前記偏光素子を通過した前記ｓ偏光成分と前記ｐ偏光成分とを受光する受光部とを備え、
前記ｓ偏光成分と前記ｐ偏光成分とに基づいて、基板の高さ位置が検出されることを特徴とする基板位置検出装置。
【請求項２】
前記基板に対する光の入射角度αが、５０°＜α＜８０°を満たすことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出装置。
【請求項３】
前記基板に対する光の入射角度αが、フォトレジスト表面でのブリュースター角度をＢとしたとき、Ｂ＜α＜８０°を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の基板位置検出装置。
【請求項４】
前記基板に対する光の入射角度αが、６５°＜α＜８０°を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板位置検出装置。
【請求項５】
前記受光部に入射する前記ｓ偏光成分の光強度分布と、前記受光部に入射する前記ｐ偏光成分の光強度分布との差に基づいて、基板の高さ位置を演算する画像演算部をさらに備えることを特徴とする請求項に１乃至４のいずれかに記載の基板位置検出装置。
【請求項６】
前記偏光素子が、前記反射光を前記受光部の受光面に結像させる結像光学系と前記受光部との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板位置検出装置。
【請求項７】
前記偏光素子が、液晶偏光変調器で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板位置検出装置。
【請求項８】
前記投光部が、レーザ光源であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の基板位置検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
フォトレジスト層を表面に形成した基板に斜め方向から光を投光し、
前記光の反射光を偏光素子に入射させてｓ偏光成分およびｐ偏光成分を選択し、
前記偏光素子の選択によって前記偏光素子を順次通過した前記ｓ偏光成分と前記ｐ偏光成分とを受光部に入射させ、
前記受光部が受光する前記ｓ偏光成分と前記ｐ偏光成分とに基づいて、基板の高さ位置を検出することを特徴とする基板位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関し、特に、基板位置検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置（ステッパーなど）、マスクレス露光装置などでは、光源から放射される光を照明光学系、投影光学系によって基板表面上に結像させ、パターンを形成する。これらの露光装置では、露光前に焦点検出、焦点調整が行われ、露光面を投影光学系の結像面に一致させる。三角測距原理を利用する焦点検出方式では、基板表面に対して光を斜め方向から照射し、ラインセンサなどの受光部が反射光を受光すると、その受光位置から基板位置を検出し、基準位置との差（ずれ）に基づいて基板高さ調整などを行い、焦点調整する。
【０００３】
フォトリソグラフィで用いられる基板は、シリコンウェハなどの基材上に透過性のフォトレジスト層を形成している。そのため、焦点検出用の光を基板に対して斜め方向から入射させると、フォトレジスト表面の反射光だけでなく、フォトレジストを透過して基材で反射した光も、受光部に入射する。この光はノイズ成分となり、計測誤差が生じる。
【０００４】
これを解消するため、ビームスプリッタを利用する基板位置検出が知られている（特許文献１参照）。そこでは、ｓ偏光とｐ偏光両方を含む光を基板に向けて斜め方向から照射し、反射光をビームスプリッタによってｓ偏光とｐ偏光とに分離する。そして、別々のポジションセンサにｓ偏光、ｐ偏光を入射させる。ポジションセンサそれぞれの受光位置（光量ピークの画素位置）に基づき、レジスト表面の位置が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アドバンスドパッケージ基板（ＦＯ−ＰＬＰなど）などでは、半導体チップがモールドされて再配線層が形成された基材上にフォトレジスト層が形成されている。このような基板では、基材表面の凹凸が大きく、また、粗面化処理を行っている。そのため、基板位置検出用の光を投光すると、基材表面で乱反射し、複数のピークをもつ複雑、不規則な光強度分布特性をもつ反射光が受光部に入射する。
【０００７】
そのため、ビームスプリッタによってｐ偏光、ｓ偏光に分離しても、基材からの反射光成分を除去し、フォトレジストの反射光を抽出することが難しい。また、ｐ偏光、ｓ偏光の光を別々のフォトセンサに入射させる構成であるため、光学系の位置決め誤差などに起因して、フォトセンサ同士の各画素の対応位置関係にずれが生じ、基板位置検出に誤差が生じる恐れがある。
【０００８】
したがって、基板の種類に関わらず、基板位置を精度よく検出することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の基板位置検出装置は、マスクレス露光装置、投影露光装置（ステッパーなど）に適用可能であり、フォトレジスト層を表面に形成した基板に斜め方向から光を投光する投光部と、光の反射方向に配置され、光の反射光のｓ偏光成分の選択およびｐ偏光成分の選択が可能な偏光素子と、偏光素子の選択によって偏光素子を通過するｓ偏光成分とｐ偏光成分とを受光する受光部とを備える。
【００１０】
偏光素子が偏光成分を選択することによって、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とが同一の受光部に順番に入射する。そして、偏光素子の偏光切替に応じて受光部に入射するｓ偏光成分とｐ偏光成分とに基づいて、基板位置が検出される。例えば、受光部に入射するｓ偏光成分の光強度分布と、受光部に入射するｐ偏光成分の光強度分布との差に基づいて、基板位置を演算する画像演算部を設けることが可能である。
【００１１】
偏光素子は、ｓ偏光、ｐ偏光を選択的に透過させることが可能な素子あって、液晶偏光変調器など電気的な偏光切り替えを可能とする偏光素子によって構成することが可能である。例えば、ｓ偏光透過（ｐ偏光遮断）、ｐ偏光透過（ｓ偏光遮断）という偏光切り替えを行う偏光素子制御部を設けることが可能である。一方、複数の偏光フィルタを光路上に切り替えて機械的に偏光切り替えすることもできる。偏光素子は、例えば、反射光を受光部の受光面に結像させる結像光学系と、受光部との間に設けられる。投光部は、例えばレーザ光源によって構成することができる。
【００１２】
フォトレジストの屈折率、そのフォトレジストに対するｓ偏光成分とｐ偏光成分の反射率の差を考慮すると、基板に対する光の入射角度αは、５０°＜α＜８０°を満たすようにすればよい。より好ましくは、フォトレジスト表面でのブリュースター角度をＢとしたとき、基板に対する光の入射角度αは、Ｂ＜α＜８０°を満たすようにするのがよい。例えば、入射角度αを、ｓ偏光成分とｐ偏光成分の反射率の差が最大あるいは最大付近となる６５°＜α＜８０°にすればよい。
【００１３】
本発明の他の態様における基板位置検出方法は、フォトレジスト層を表面に形成した基板に斜め方向から光を投光し、光の反射光を偏光素子に入射させてｓ偏光成分およびｐ偏光成分を選択し、偏光素子の選択によって偏光素子を順次通過したｓ偏光成分とｐ偏光成分とを受光部に入射させ、受光部が受光するｓ偏光成分とｐ偏光成分とに基づいて、基板の高さ位置を検出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、露光装置において、精度よく基板の焦点調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態である露光装置のブロック図である。
【図２】図１の投光部、検出部の構成を示した図である。
【図３】反射光を偏光させずにそのまま受光部へ入射させたときの光強度部分布を示した図である。
【図４】フォトレジストへの入射角度を変化させたときのｓ偏光、ｐ偏光の反射率のグラフを示した図である。
【図５】反射光（Ｌ２、Ｌ３）に対してｓ偏光を透過させ、ｐ偏光を遮断した場合に受光部２７に入射する光の強度分布を示した図である。
【図６】反射光（Ｌ２、Ｌ３）に対してｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を遮断した場合に受光部２７に入射する光の強度分布を示した図である。
【図７】図５の光強度分布（Ｇ１、Ｆ１）と図６の光強度分布（Ｇ２、Ｆ２）との差分をとったときの光強度分布を示した図である。
【図８】基板位置検出を含む焦点調整処理のフローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施形態である露光装置の概略的構成図である。
【００１８】
露光装置１０は、レチクル１６に形成されたマスクパターンを、ステップ＆リピート方式に従って基板（ワーク基板）Ｗに転写する露光装置であり、紫外線を放射する光源（放電ランプなど）１２、照明光学系１４、投影光学系１８を備えている。光源１２から放射された光は、照明光学系１４によって照明光量均一の平行光となり、レチクル１６に入射する。光源１２は、光源駆動部（図示せず）によって駆動される。
【００１９】
レチクル１６は、石英材などから構成されており、回路パターンなどのマスクパターンが形成されている。レチクル１６は、マスクパターンが投影光学系１８の光源側焦点位置となるように、レチクル用ステージ（図示せず）に搭載されている。レチクル１６のマスクパターンを透過した光は、投影光学系１８によって基板Ｗにパターン光として投影される。基板Ｗは、その露光面が投影光学系１８の像側焦点位置と一致するように、露光ステージ３０に搭載されている。
【００２０】
基板Ｗを搭載した露光ステージ３０には、互いに直交するＸ−Ｙ―Ｚの３軸座標系が規定されている。露光ステージ３０は、基板Ｗを焦点面に沿って移動させるようにＸ−Ｙ方向に移動可能であるとともに、焦点面（Ｘ−Ｙ方向）に垂直なＺ軸方向（投影光学系１８の光軸方向）へ移動可能であり、さらに、Ｘ−Ｙ座標平面上で回転可能である。露光ステージ３０の位置座標は、図示しないレーザ干渉計もしくはリニアエンコーダによって測定される。
【００２１】
制御部５０は、ステップ＆リピート方式に従い、基板Ｗに形成された各ショット領域にレチクル１６のマスクパターンを順次転写していく。すなわち、制御部５０は、ショット領域間隔に従って露光ステージ３０を間欠的に移動させ、マスクパターンの投影位置に露光対象となるショット領域が位置決めされると、光源１２を駆動してパターン光をショット領域に投影させる。
【００２２】
露光装置１０の投影光学系１８下方には、焦点調整時に基板Ｗの高さ方向（ｚ方向）の位置を検出する基板位置検出装置２０が設けられている。基板位置検出装置２０は、投光部２２、検出部２４を備え、検出部２４は、偏光素子２６、受光部２７、結像光学系２８を備える。画像演算部５２は、受光部２７から出力される信号に基づいて基板Ｗ表面の位置（基板位置）を演算する。ここで基板Ｗ表面の位置とは、基材表面に設けられたフォトレジスト層、カバーフィルム等のうち、もっとも表面にある面の位置を意味する。偏光素子制御部２９は、偏光素子２６の偏光を切り替え制御する。
【００２３】
図２は、図１の投光部２２、検出部２４の構成を示した図である。
【００２４】
投光部２２は、光を放射する光源を備え、ここではレーザ光源によって構成されている。例えば、赤色レーザ光を発光するレーザ光源が適用可能である。投光部２２は、レーザ光が基板Ｗに対して基板斜め方向から入射するように装着されている。入射角度αは、後述するように５０°〜８０°の範囲内に定められる。例えば、入射角度αを７５°に定めることができる。
【００２５】
検出部２４は、赤色レーザ光の基板Ｗで反射した光を検出する。受光部２７は、ここではライン状に複数の画素（受光素子）を配列させたラインセンサで構成され、反射光が進行する方向に配置されている。例えば、ＣＣＤあるいはＣＯＭＳ型ラインセンサが配置可能である。結像光学系２８は、基板Ｗと受光部２７との間に配置されていて、レーザ反射光を受光部２７の受光面に結像させる。
【００２６】
偏光素子２６は、入射する光のｓ偏光成分（以下ｓ偏光という）の透過とｐ偏光成分（以下ｐ偏光という）の遮断、ｐ偏光の透過とｓ偏光の遮断いずれかを選択可能（切り替え可能）な偏光素子であり、ここでは液晶偏光変調器によって構成されている。ただし、偏光の異なる２枚の偏光フィルタを機械的に入れ替える構造、あるいは１枚の偏光フィルタを回転させる構造にすることも可能である。
【００２７】
フォトレジストＦＤを基材ＢＤの表面上に形成した基板Ｗは、ここではＦＯ−ＰＬＰ（Ｆａｎ−Ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）やＦＯ−ＷＬＰ（Ｆａｎ−Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）などのアドバンストパッケージ基板によって構成されている。アドバンスドパッケージ基板の基材には、樹脂材に半導体チップがモールドされ、複数の配線と絶縁層が形成されている。そのため、基材表面には凹凸が生じる。また、粗面化処理なども行われるため、表面が平滑でない。
【００２８】
基材ＢＤ上に層状に形成されたフォトレジストＦＤは、紫外線に感度を有し、基板Ｗに入射する赤色レーザ光に対して感度をもたない。ここでは、液体状レジスト、ドライフィルムレジスト等が使用可能であり、また、フォトレジスト表面にカバーフィルムを貼り付けてもよい。
【００２９】
フォトレジストＦＤでは、基板Ｗに入射するレーザ光（以下、入射光Ｌ１とする）の一部がその表面で反射する。フォトレジストＦＤを透過した残りのレーザ光は、基材ＢＤの表面で反射する。上述したように、基材ＢＤの表面が平滑でないため、基材ＢＤに入射したレーザ光は乱反射する。
【００３０】
したがって、フォトレジストＦＤの表面で反射した光（以下、反射光Ｌ２とする）と、基材ＢＤの表面で乱反射した光（以下、反射光Ｌ３）とがそのまま受光部２７に入射すると、その光強度分布は複雑な強度分布となる。
【００３１】
図３は、反射光Ｌ２、Ｌ３をそのまま受光部２７へ入射させたときの光強度部分布を示した図である。横軸は画素位置、縦軸は各画素位置での検出光量を示す。
【００３２】
受光部２７の受光ライン上に沿って検出される光強度分布（光量分布）は、複数の波長ピークが不規則に現れる複雑な強度分布となる。このような光強度分布から、フォトレジストＦＤの反射光Ｌ２に応じた光強度成分を抽出し、そのピークの画素位置から基板位置、すなわちフォトレジストＦＤの表面位置を検出する必要がある。
【００３３】
本実施形態では、偏光素子２６の遮断する偏光方向を切り替えること（偏光切替）によって、反射光Ｌ２、Ｌ３のｓ偏光、ｐ偏光を交互に受光部２７に入射させる。そして、ｓ偏光、ｐ偏光の光強度分布の差分をとることによって、フォトレジストＦＤの反射光Ｌ２のピーク画素位置を検出する。以下、これについて説明する。
【００３４】
図４は、フォトレジストへの入射角度を変化させたときのｓ偏光、ｐ偏光の反射率のグラフを示した図である。
【００３５】
フォトレジストＦＤに斜め方向から入射する光Ｌ１は、ｐ偏光とｓ偏光との間で反射率が相違し、その入射角度によってその差の大きさが異なることが知られている。フォトレジストＦＤの屈折率ｎを、１．５〜１．６とした場合、ｓ偏光、ｐ偏光の反射率は、ラインＰ１、Ｐ２によって表される。ｐ偏光の反射率がゼロとなるブリュースター角度Ｂが、ここでは６０°となっている。
【００３６】
入射角度５０°〜８０°の間では、ｓ偏光はｐ偏光に対して反射率が高い。したがって、受光部２７に入射する反射光Ｌ２は、ｓ偏光の成分が大きい。一方、基材ＢＤからの反射光Ｌ３は、上述したように乱反射となるため、反射光Ｌ３の中でｓ偏光、ｐ偏光の差はそれほどなく、同程度含まれる。
【００３７】
そこで、基材ＢＤの反射光Ｌ３をｓ偏光、ｐ偏光に分離して別々に取得し、これを差し引けば、反射光Ｌ３の成分の多くを除去することができる。一方、フォトレジストＦＤの反射光Ｌ２の多くはｓ偏光であってｐ偏光成分は少ないため、反射光Ｌ２をｓ偏光、ｐ偏光に分離して別々に取得し、これを差し引いても、反射光Ｌ２の成分が残る。この反射光Ｌ２の光強度分布のピーク画素位置を抽出することができれば、基板位置が求められる。
【００３８】
図５は、反射光（Ｌ２、Ｌ３）に対してｓ偏光を透過させ、ｐ偏光を遮断した場合に受光部２７に入射する光の強度分布を示した図である。
【００３９】
図５では、フォトレジストＦＤの反射光Ｌ２による光強度分布をＧ１、基材ＢＤの反射光Ｌ３による光強度分布をＦ１で表している。説明のため、光強度分布Ｇ１、Ｆ１をそれぞれ異なる波形で描いているが、実際の光強度分布では、図４からも明らかなように、フォトレジストＦＤ、基材ＢＤそれぞれの光強度分布（スペクトル分布）の曲線が分離して表れるものではない。
【００４０】
乱反射しないフォトレジストＦＤによる光強度分布Ｇ１は、ピーク波長に対して対称的な分布になる。一方、乱反射する基材ＢＤの光強度分布Ｆ１は、複数のピークをもつ複雑な強度分布となる。
【００４１】
図６は、反射光（Ｌ２、Ｌ３）に対してｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を遮断した場合に受光部２７に入射する光の強度分布を示した図である。
【００４２】
フォトレジストＦＤからの反射光Ｌ２の多くがｓ偏光成分であるため、光強度分布Ｇ２は、図５に示す光強度分布Ｇ１と比べてピークが十分に小さい光強度分布となる。一方、基材ＢＤからの反射光Ｌ３の光強度分布Ｆ２は、図５の光強度分布Ｆ１と比べ、その分布特性（各画素位置での光強度）およびピークの大きさがさほど変わらない。
【００４３】
図７は、図５の光強度分布（Ｇ１、Ｆ１）と図６の光強度分布（Ｇ２、Ｆ２）との差分をとったときの光強度分布を示した図である。ここでは、フォトレジストＦＤの光強度分布をＧ３、基材ＢＤの光強度分布をＦ３で示している。
【００４４】
図７に示すように、基材ＢＤの光強度分布Ｆ３は、差分によっていずれのピークも小さい光強度分布となる。一方、フォトレジストＦＤの光強度分布Ｇ３は、それと比較して大きなピークをもつ光強度分布となる。ノイズ成分となる基材ＢＤの反射光Ｌ３が取り除かれ、フォトレジストＦＤの反射光Ｌ２のピーク画素位置ＰＴを検出することで、フォトレジストＦＤの表面位置、すなわち基板位置を検出することができる。
【００４５】
ｓ偏光の画像データとｐ偏光の画像データとの差分によってフォトレジストＦＤの反射光Ｌ２の光強度分布を抽出するためには、まず、フォトレジストＦＤで反射するｓ偏光の光強度を、フォトレジストＦＤで反射するｐ偏光よりも十分大きくする必要がある。それとともに、フォトレジストＦＤを透過して基材ＢＤで反射するｓ偏光と、フォトレジストＦＤを透過して基材ＢＤで反射するｐ偏光との差ができる限り小さくなるようにする必要がある。
【００４６】
ここで、図４を再度参照すると、ｓ偏光の反射率を表す曲線Ｐ１は、入射角度αが大きくなるにつれて反射率が増加し、入射角度５０°を超えるあたりから指数関数的に急激に増加する。一方、ｐ偏光の反射率を表す曲線Ｐ２は、反射率ゼロのブリュースター角度６０°に向けて漸近し、ブリュースター角度６０°を超えると、反射率は大きく増加していく。
【００４７】
入射角度が５０°よりも小さいと、ｓ偏光、ｐ偏光の反射率の差が小さい。この場合、基板ＢＤからの反射光Ｌ３においてｓ偏光、ｐ偏光の差が大きくないことから、差分をとることによって、ノイズ成分となる基板ＢＤからの反射光Ｌ３のいくつかのピークはいずれも小さくなる。しかしながら、ｓ偏光の反射率も１５パーセント以下と小さいため、フォトレジストＦＤの光強度分布Ｇ３（図７参照）のピークも十分大きなものにならない。
【００４８】
逆に、入射角度８０°を超えると、ｐ偏光の反射率の増加率がｓ偏光の反射率の増加率を上回り、ｓ偏光、ｐ偏光の反射率の差が縮まっていく。これは、フォトレジストＦＤからの反射光Ｌ２のｓ偏光、ｐ偏光の光強度の差が小さくなることを意味し、画像データの差分をとると、フォトレジストＦＤの光強度分布Ｇ３のピークが抽出困難なほど小さくなる。
【００４９】
このようなことから、入射角度αは、ｓ偏光の反射率とｐ偏光の反射率との差が比較的大きい５０°＜α＜８０°の範囲に定められる。ブリュースター角度Ｂ＝６０°を超えると反射率の差が大きくなることから、６０°＜α＜８０°の範囲に定めるのが良い。
【００５０】
特に、ｓ偏光の反射率がおよそ３０％〜６０％の範囲にある場合、フォトレジストＦＤで反射するｓ偏光の光強度が十分大きくなる一方、基材ＢＤで反射するｓ偏光、ｐ偏光の光強度の差がそれほど大きくならないことから、入射角度αを６５°＜α＜８０°に定めるのがよい。
【００５１】
図８は、基板位置検出を含む焦点調整処理のフローを示した図である。焦点調整処理は、パターン露光前に１枚の基板、あるいはショットエリアごとに行われる。
【００５２】
投光部２２を動作させて、レーザ光を基板Ｗに照射させる（Ｓ１０１）。このとき、偏光素子２６を切り替え制御することで、ｓ偏光を透過させてｐ偏光を遮断した後、ｐ偏光を透過させてｓ偏光を遮断する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。受光部２７では、ｓ偏光透過、ｐ偏光透過の反射光が順次入射し、光強度分布に応じた画素信号が画像データとして順次出力される。画像データは、図１に図示していないメモリなどに一時的に記憶される。なお、ｐ偏光、ｓ偏光の順で反射光を透過させてもよい。
【００５３】
画像演算部５２では、画像データの差分処理を行う（Ｓ１０４）。そして、その差分画像データの中で光強度がピークとなる画素位置を抽出する（Ｓ１０５）。基準となる（焦点の合う）基板位置に相当する画素位置はあらかじめ定められており、その基準となる画素位置と検出された画素位置との差（ずれ）に応じて焦点調整を行う（Ｓ１０６）。
【００５４】
このように本実施形態によれば、基板Ｗにパターン光を投影する露光装置１０において、投光部２２と、検出部２４とを備えた基板位置検出装置２０が設けられている。検出部２４は、偏光素子２６、受光部２７、結像光学系２８を備え、偏光素子２６は偏光素子制御部２９によって制御される。焦点調整のとき、偏光素子２６を切り替えることによって、ｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光が受光部２７へ順番に入射する。画像演算部５２では、ｓ偏光の光強度分布を示す画像データとｐ偏光の光強度分布を示す画像データとの差分が求められ、ピークの現れる画素位置から基板位置が検出される。
【００５５】
偏光素子２６を利用してｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光を受光部２７へ時系列的に入射させることにより、フォトレジストＦＤからの反射光Ｌ２とともに、乱反射する基材ＢＤからの反射光Ｌ３の光強度分布が現れる光を、そのまま検出することができる。また、単一の受光部２７で構成することにより、ピーク波長の画素位置と基板位置とを一義的に対応付けることに問題がなく、精度よく基板位置を検出することができる。
【００５６】
本実施形態では、偏光素子２６が、電圧（電気）によって偏光切替制御するため、ｓ偏光、ｐ偏光をほとんど時間差なく受光部２７に入射させることができ、基板位置検出を速やかに行うことが可能となる。一方で、偏光素子２６は、結像光学系２８と受光部２７との間に設けられている。これによって、偏光素子２６、受光部２７、結像光学系２８を装備した検出部２４をコンパクトな一体的デバイスとして構成することが可能となる。それとともに、結像光学系２８を通った反射光だけを偏光素子２６によって偏光するため、基板Ｗ表面付近に強く現れる乱反射光成分の影響が抑えられた反射光に基づいて光強度分布を得ることが可能となる。
【００５７】
なお、基板位置検出装置を複数設け、基板の複数の位置を検出するようにしてもよい。投光部２２に関しては、ＬＥＤなどレーザ以外の光源を用いてもよい。偏光素子２６に関しては、結像光学系２８よりも基板側に配置してもよい。基板位置検出装置２０は、ステッパーなどの投影露光装置だけでなく、マスクレス露光装置など他の露光装置にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  露光装置
２０  基板位置検出装置
２２  投光部
２４  検出部
２６  偏光素子（液晶偏光変調器）
２７  受光部
２８  結像光学系
２９  偏光素子制御部
５２  画像演算部
Ｗ  基板
ＦＤ  フォトレジスト
ＢＤ  基材
【図１】
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【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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