(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の被検面の法線に対し斜め方向から検出光を投射する投射系と、該被検物による反射光を受光する受光系とを有し、前記受光系により得られたデータに基づいて前記被検面の位置を検出する検出装置であって、
前記反射光は、前記被検面で反射した表面反射光と、前記被検面を透過し前記被検物の裏面で反射した裏面反射光とを含み、
前記受光系は、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分とに分離する偏光分離部と、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分を検出する検出部と、を備え、
前記投射系または前記受光系は、前記検出部により得られる、前記裏面反射光の第１の偏光成分と、前記裏面反射光の第２の偏光成分と、が等しくなるように構成され、
前記検出部により得られた前記第１の偏光成分を示すデータと前記第２の偏光成分を示すデータとの差分データに基づいて前記位置を算出する演算部を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記投射系は、前記検出光の第１の偏光成分の前記裏面における反射率と第２の偏光成分の前記裏面における反射率とが等しくなるように前記被検面に対し前記検出光を投射することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記投射系または前記受光系は、前記裏面反射光の第１の偏光成分と、前記裏面反射光の第２の偏光成分と、が等しくなるように前記反射光の偏光状態を調整する偏光調整部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記投射系または前記受光系は、前記検出部が検出する前記表面反射光の第１の偏光成分の光強度を表す波形データの形状と、前記検出部が検出する前記表面反射光の第２の偏光成分の光強度を表す波形データの形状とが相似関係となるように構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
被検物の被検面の法線に対し斜め方向から検出光を投射する投射系と、該被検物による反射光を受光する受光系とを有し、前記受光系により得られたデータに基づいて前記被検面の位置を検出する検出装置であって、
前記反射光は、前記被検面で反射した表面反射光と、前記被検面を透過し前記被検物の裏面で反射した裏面反射光とを含み、
前記受光系は、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分とに分離する偏光分離部と、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分を検出する検出部と、を備え、
前記投射系または前記受光系は、
前記検出部が検出する前記裏面反射光の第１の偏光成分の光強度を表す波形データの形状と、前記検出部が検出する前記表面反射光の第２の偏光成分の光強度を表す波形データの形状とが相似関係となり、
前記検出部が検出する前記表面反射光の第１の偏光成分の光強度を表す波形データの形状と、前記検出部が検出する前記裏面反射光の第２の偏光成分の光強度を表す波形データの形状とが相似関係となるように構成され、
前記検出部により得られた前記第１の偏光成分を示すデータと前記第２の偏光成分を示すデータとの差分データに基づいて前記法線方向の位置を算出する演算部を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記裏面反射光の第１の偏光成分と前記表面反射光の第２の偏光成分とを打ち消す、または前記表面反射光の第１の偏光成分と前記裏面反射光の第２の偏光成分とを打ち消すようにして前記差分データを得ることを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記投射系は、前記検出光の第１の偏光成分の前記裏面における反射率と第２の偏光成分の前記表面における反射率とが等しくなり、前記検出光の第２の偏光成分の前記裏面における反射率と第１の偏光成分の前記表面における反射率とが等しくなるように前記被検面に対し前記検出光を投射することを特徴とする請求項５または６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記投射系または前記受光系は、前記検出部が検出する各偏光成分の光強度が前記相似関係となるように前記反射光の偏光状態を調整する偏光調整部を含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項９】
原版のパターンを基板上の露光領域に転写する露光装置であって、
被検面としての前記基板の面の位置を検出する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検出装置を含む
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された前記基板を現像する工程と、を含む
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、露光装置および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程において、投影光学系を介して基板上の露光領域に原版のパターンを転写する露光装置が使用されている。パターンを正確に転写するためには、投影光学系の光軸方向における、基板の表面（露光領域）の高さを正確に検出する必要がある。そのため、露光装置は、基板表面の高さを検出する検出系（検出装置）を備えている。
【０００３】
検出系は、検出光を基板表面に投射する投射系と基板からの反射光を受光する受光系を含む。検出光を透過する透過性基板（ガラス等）を基板として用いる場合、基板表面からの反射光と基板裏面からの反射光とが重なり合ってしまい、検出精度が悪くなりうる。この問題は、近年の基板の軽薄化の要請に伴い顕著になっている。特許文献１は、上記２つの反射光の中から表面からの反射光を特定する方法を開示している。特許文献２は、基板直下に基板と同屈折率を有する流体を配置することにより、受光系が裏面からの反射光を受光しないようにする装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７３８２８
【特許文献２】特開２０１０−２７１６０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記各特許文献に記載の方法や装置は、透過性基板の厚みによっては、上記２つの反射光を区別することが困難になりうる。
【０００６】
本発明は、例えば、基板表面の高さの検出に有利な検出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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被検物の被検面の法線に対し斜め方向から検出光を投射する投射系と、該被検物による反射光を受光する受光系とを有し、受光系により得られたデータに基づいて被検面の位置を検出する検出装置であって、反射光は、被検面で反射した表面反射光と、被検面を透過し被検物の裏面で反射した裏面反射光とを含み、受光系は、反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分とに分離する偏光分離部と、第１の偏光成分および第２の偏光成分を検出する検出部と、を備え、投射系または受光系は、検出部により得られる、裏面反射光の第１の偏光成分と、裏面反射光の第２の偏光成分と、が等しくなるように構成され、検出部により得られた第１の偏光成分を示すデータと第２の偏光成分を示すデータとの差分データに基づいて位置を算出する演算部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、基板表面の高さの検出に有利な検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る検出装置を含む露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】基板の表面で反射された光の経路と基板の裏面で反射された光の経路を示す概略図である。
【図３】位置センサが裏面反射光の影響を受けない場合を説明する概略図である。
【図４】図３の場合に位置センサが出力する光強度分布を示す図である。
【図５】位置センサが裏面反射光の影響を受ける場合を説明する概略図である。
【図６】図５の場合に位置センサが出力する光強度分布を示す図である。
【図７】検出光が基板に入射する角度と、ｐ偏光およびｓ偏光の反射率との関係を示す図である。
【図８】入射角７８度の場合に位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図９】入射角７８度の場合に位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図１０】演算部が２つの出力信号を差分処理した結果を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る検出装置の構成を示す概略図である。
【図１２】位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図１３】位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図１４】演算部が２つの出力信号を差分処理した結果を示す図である。
【図１５】偏光状態を調整した後の位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図１６】偏光状態を調整した後の位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図１７】偏光調整後に演算部が２つの出力信号を差分処理した結果を示す図である。
【図１８】検出光が基板に入射する角度と、ｐ偏光およびｓ偏光の反射率との関係を示す図である。
【図１９】入射角７０度の場合に位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２０】入射角７０度の場合に位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２１】入射角８６度の場合に位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２２】入射角８６度の場合に位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２３】入射角８０度の場合に位置センサが出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２４】入射角８０度の場合に位置センサが出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。
【図２５】演算部が２つの信号を差分処理する前の光強度分布を示す図である。
【図２６】ｐ偏光の信号を＋ｔ方向にずらしながら差分処理した結果を示す図である。
【図２７】ｐ偏光の信号を−ｔ方向にずらしながら差分処理した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る検出装置を含む露光装置の概略図である。露光装置は、照明光学系３と、投影光学系４と、基板ステージ７とを備える。照明光学系３は、露光装置本体２に対して不図示のアライメント機構により位置合わせされた原版１を照明する。原版１は、例えば、露光されるべき微細なパターン（例えば回路パターン）が描画されたガラス製の原版である。基板ステージ７は、基板５を保持する基板保持部６を備え、投影光学系４の光軸（Ｚ軸）に垂直なＸＹ平面上を移動する。基板５は、例えば、ガラス基板である。原版１のパターンは、投影光学系４を介して基板５上の露光領域に転写される。基板ステージ７は、ＸＹ方向だけでなく、Ｚ方向にも可動で、基板５と原版１の合焦のための駆動系ともなる。また、基板ステ−ジ７上には、ミラー８が載置され、レ−ザ干渉計９を用いてＸ方向の駆動が制御されている。Ｙ方向についても不図示であるが同様の構成がとられており、ＸＹ平面内での精密な駆動制御がなされている。
【００１２】
検出装置は、投射系２２と受光系２３とを備える。投射系２２は、光源１０と、計測スリット１１と、偏光調整部１２と、投光レンズ１３とを含む。受光系２３は、受光レンズ１４と、偏光ビームスプリッタ（偏光分離部）１５と、位置センサ（検出部）１６および１７と、演算部１８とを含む。光源１０は、５００〜１２００ｎｍ程度の波長の光で、自然偏光または円偏光など、ｐ偏光とｓ偏光成分を持った光を発する。光源１０から出射された検出光１９は不図示の集光レンズ、計測スリット１１、偏光調整部１２、投光レンズ１３を介して基板（被検物）５の法線に対してθの入射角で導光される。検出光１９は、基板５の表面（被検面）で反射し、受光光２０として、受光レンズ１４を介して偏光ビ−ムスプリッタ−１５に入射し、ｐ偏光とｓ偏光に分離される。ｐ偏光の光は次いで位置センサ１６、ｓ偏光の光は位置センサ１７へそれぞれ導光される。２つの位置センサ１６、１７の位置関係は予め基準物体の計測等公知の方法で補正されており、両者からの信号出力（データ）は演算部１８へ送られて演算処理が行われる。なお、図１では、演算部１８は受光系２３内に配置しているが、受光系２３の外に配置してあってもよい。
【００１３】
図２は、図１の検出装置が受光する、基板５の表面（被検面）で反射された光の経路と基板の裏面で反射された光の経路を示す概略図である。受光光（表面反射光）２０は、基板５の表面で反射した光であり、受光光（裏面反射光）２１は、基板５の裏面で反射した光である。これら２つの光が受光系２３に導光される。表面反射光２０は、偏光ビ−ムスプリッタ−１５でｐ偏光とｓ偏光とに分離され、ｐ偏光の光は位置センサ１６上の点Ａｐの位置に、ｓ偏光の光は位置センサ１７上の点Ａｓの位置に入射する。投影光学系４の焦点位置（基板５の法線方向の表面位置）は、点Ａｐおよび点Ａｓに基づいて決定される。
【００１４】
しかしながら、基板５の厚みや入射角により、位置センサ１６および１７は、裏面反射光２１の影響を受けて点Ａｐおよび点Ａｓを正しく計測することが困難になりうる。図２で示すように、裏面反射光２１は、表面反射光２０と同様に偏光ビ−ムスプリッタ−１５でｐ偏光とｓ偏光とに分離され、ｐ偏光の光は位置センサ１６上の点Ｂｐの位置に、ｓ偏光の光は位置センサ１７上の点Ｂｓの位置に入射する。
【００１５】
図３は、位置センサ１６および１７が裏面反射光２１の影響を受けない場合を説明する概略図である。図３で示すような基板５の厚みおよび入射角θの場合、点Ａｐ（点Ａｓ）と点Ｂｐ（点Ｂｓ）とは、互いに距離ｄだけ離れた位置関係となる。位置センサ１６および１７の出力は、計測スリット１１により形成された光強度分布に対応する。ここでは、説明の簡単のため、計測スリット１１に設けられたスリットは１本としている。図４は、図３の場合に位置センサ１６または１７が出力する光強度分布を示す図である。横軸は位置センサ１６または１７の受光面における位置、縦軸は受光する光の強度である。図４で示すように、表面反射光２０のｐ偏光（ｓ偏光）の位置センサ１６（１７）の受光面における光強度分布の強度ピークは、点Ａｐ（Ａｓ）である。裏面反射光２１についても同様である。図３の基板５の厚みおよび入射角θの場合は、表面反射光２０と裏面反射光２１とによる光強度分布は重ならず、位置センサ１６および１７は、点Ａｐおよび点Ａｓを裏面反射光２１の影響を受けずに検出することができる。
【００１６】
図５は、位置センサ１６および１７が裏面反射光２１の影響を受ける場合を説明する概略図である。図５で示す基板５は図３の基板５よりも薄く（例えば、３０μｍ）、入射角θは図３と同じである。この場合、距離ｄは、図３の場合に比べて狭くなる。図６は、図５の場合に位置センサ１６または１７が出力する光強度分布を示す図である。図６で示すように、図５の基板５の厚みおよび入射角θの場合は、表面反射光２０と裏面反射光２１とによる光強度分布が重なってしまう。したがって、位置センサ１６および１７は、裏面反射光２１の影響を受け、点Ａｐおよび点Ａｓを正しく計測することが困難になりうる。
【００１７】
図７は、検出光１９が基板５に入射する角度と、ｐ偏光およびｓ偏光の反射率との関係を示す図である。表面反射光２０のｐ偏光は白抜きの丸、ｓ偏光は黒丸で示し、裏面反射光２１のｐ偏光は白抜きの三角、ｓ偏光は黒三角で示す。図７によると、入射角７８度付近にて、裏面反射光２１のｐ偏光の反射率およびｓ偏光の反射率は等しくなり、表面反射光２０のｓ偏光の反射率がｐ偏光の反射率の２倍以上になることが分かる。
【００１８】
図８は、入射角７８度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布（波形データ）を示す図である。位置センサ１７が出力する信号ｃ１は、表面反射光２０のｓ偏光を示す信号ａ１および裏面反射光２１のｓ偏光を示す信号ｂ１を合成した信号である。図９は、入射角７８度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１６が出力する信号ｃ１´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ１´および裏面反射光２１のｐ偏光を示す信号ｂ１´を合成した信号である。
【００１９】
位置センサ１６および１７で検出される裏面反射光２１の反射率が等しくなることは、光源１０から出射した光が偏光ビ−ムスプリッタ−１５まで同一経路上を通過することからも、各偏光信号ｂ１とｂ１´が等しいことを意味する。図１０は、演算部１８が位置センサ１７の出力信号ｃ１と位置センサ１６の出力信号ｃ１´とを差分処理した結果を示す図である。信号ｂ１と信号ｂ１´とが等しいため、差分処理で残った信号（差分データ）ｃ１−ｃ１´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ１とｓ偏光を示す信号ａ１´との差分ａ１−ａ１´を意味する。
【００２０】
信号ａ１と信号ａ１´とは、お互いに反射率差に依る相似関係にあるため、差分処理によって各信号と、その差分信号の重心位置は変わらない。したがって、差分信号（ａ１−ａ１´）の重心位置を求めることが基板５の表面位置を求めることと等価となる。（但し、ａ１−ａ１´≠０であることが前提となる。）
【００２１】
以上のように、本実施形態の検出装置（検出方法）は基板５の厚さによらず基板５の表面位置を精度よく検出することができ、本実施形態によれば、基板表面の高さの検出に有利な検出方法を提供することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る検出方法について説明する。上記の第１実施形態は、裏面反射光２１の各偏光信号が等しくなるように入射角度を設定できることが前提となる。これに対して、本実施形態では、入射角度の設定に自由度がない場合や、部品（材質）、組立、調整等の誤差が生じて裏面反射光２１の各偏光信号を等しくすることができない場合に対応できる点を特徴とする。
【００２３】
例えば、入射角度を図７におけるθ１とした場合を考える。この場合、裏面反射光２１のｐ偏光の反射率およびｓ偏光の反射率は等しくならず、このままの状態で差分処理を行っても、基板５の表面位置を精度よく求めることができない。
【００２４】
そこで、本実施形態では、図２の投射系２２の偏光調整部１２または図１１に示す検出装置が備える受光系２３の偏光調整部１２によって、位置センサ１６および１７が出力するｐ偏光およびｓ偏光の信号が等しくなるように光の偏光状態を調整する。偏光調整部１２は、偏光板、λ板、異方性光学結晶などの光学部材などで、調整機構を備えたものでよい。受光系２３に配置する場合は、ＮＤフィルタなどの光量調整用光学部材が望ましい。
【００２５】
光の偏光状態の調整は、表面反射光２０の各偏光信号の反射率に十分な差があり、かつ相似関係を保つように行われる。また、調整に先立ち、入射角度θ１における表面反射光２０および裏面反射光２１の各偏光の反射率を記録、または位置センサ１６および１７で実測しておく。以上の調整により、第１実施形態と同じ差分処理を行い、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図１２は、入射角度をθ１に設定した場合に、位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１７が出力する信号ｃ２は、表面反射光２０のｓ偏光を示す信号ａ２および裏面反射光２１のｓ偏光を示す信号ｂ２を合成した信号である。図１３は、同じ場合に、位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１６が出力する信号ｃ２´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ２´および裏面反射光２１のｐ偏光を示す信号ｂ２´を合成した信号である。
【００２７】
図１４は、演算部１８が位置センサ１７の出力信号ｃ２と位置センサ１６の出力信号ｃ２´とを差分処理した結果を示す図である。信号ｂ２と信号ｂ２´とが異なるため、差分処理信号（ｃ２−ｃ２´）は、表面反射光の偏光差分信号（ａ２−ａ２´）と、裏面反射光の偏光差分信号（ｂ２−ｂ２´）が混在した信号となる。したがって、基板５の表面位置を精度よく求めることができない。
【００２８】
偏光調整部１２は、上述したように前もって記録しておいた反射率に基づき、裏面反射光２１の偏光信号ｂ２およびｂ２´が等しくなり、かつ、表面反射光２０の偏光信号ａ２およびａ２´が相似形状になるように各反射光の偏光状態を調整する。図１５は、偏光状態を調整した後の位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。図１６は、偏光状態を調整した後の位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。図１５で示すように、図１２示した各信号をα倍、また、図１６で示すように、図１３で示した各信号をβ倍することで調整を行う。調整後の各信号は、ｇ＝αａ２、ｈ＝αｂ２、ｉ＝αｃ２、ｇ´＝βａ２´、ｈ´＝βｂ２´、ｉ´＝βｃ２´となる。
【００２９】
図１７は、偏光調整後に演算部１８が位置センサ１７の出力信号ｉと位置センサ１６の出力信号ｉ´とを差分処理した結果を示す図である。偏光調整により、裏面反射光２１の偏光信号は、ｈ＝ｈ´、すなわち、αｂ２＝βｂ２´となっている。また、ｉ−ｉ´＝αｃ２−βｃ２´＝αａ２−βａ２´≠０となっている。したがって、差分処理で残った信号ｉ−ｉ´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ２とｓ偏光を示す信号ａ２´との差分ａ２−ａ２´を意味する。
【００３０】
信号ａ２と信号ａ２´とは、お互いに反射率差に依る相似関係にあるため、差分処理によって各信号と、その差分信号の重心位置は変わらない。したがって、差分信号（ａ２−ａ２´）の重心位置を求めることが基板５の表面位置を求めることと等価となる。以上のように、本実施形態の検出方法も、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る検出方法について説明する。第１実施形態では、裏面反射光２１のｐ偏光およびｓ偏光を等しい条件に設定することを特徴としていた。本実施形態では、裏面反射光２１のｐ偏光と表面反射光２０のｓ偏光が等しく、裏面反射光２１のｓ偏光と表面反射光２０のｐ偏光が等しい条件に設定することで基板５の表面位置を精度よく検出できることを特徴とする。
【００３２】
図１８は、検出光１９が基板５に入射する角度と、ｐ偏光およびｓ偏光の反射率との関係を示す図である。表面反射光２０のｐ偏光は白抜きの丸、ｓ偏光は黒丸で示し、裏面反射光２１のｐ偏光は白抜きの三角、ｓ偏光は黒三角で示す。図１８によると、入射角８０度付近にて、裏面反射光２１のｐ偏光の反射率および表面反射光２０のｓ偏光の反射率が等しくなり、裏面反射光２１のｓ偏光の反射率および表面反射光２０のｐ偏光の反射率が等しくなることが分かる。
【００３３】
図１９は、入射角７０度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１７が出力する信号ｃ３は、表面反射光２０のｓ偏光を示す信号ａ３および裏面反射光２１のｓ偏光を示す信号ｂ３を合成した信号である。図２０は、入射角７０度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１６が出力する信号ｃ３´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ３´および裏面反射光２１のｐ偏光を示す信号ｂ３´を合成した信号である。なお、これら図における波形は、各位置センサで検出する信号のうち、出力が大きいほうのピークで規格化している。つまり、ｂ３＝ｂ３´となっている。図１９の信号ｃ３および図２０の信号ｃ３´は互いに対称関係をもつ信号となっていない。
【００３４】
図２１は、入射角８６度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１７が出力する信号ｃ４は、表面反射光２０のｓ偏光を示す信号ａ４および裏面反射光２１のｓ偏光を示す信号ｂ４を合成した信号である。図２２は、入射角８６度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１６が出力する信号ｃ４´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ４´および裏面反射光２１のｐ偏光を示す信号ｂ４´を合成した信号である。なお、これら図における波形は、各位置センサで検出する信号のうち、出力が大きいほうのピークで規格化している。つまり、ａ４＝ａ４´となっている。図２１の信号ｃ４および図２２の信号ｃ４´は互いに対称関係をもつ信号となっていない。
【００３５】
図２３は、入射角８０度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１７が出力するｓ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１７が出力する信号ｃ５は、表面反射光２０のｓ偏光を示す信号ａ５および裏面反射光２１のｓ偏光を示す信号ｂ５を合成した信号である。図２４は、入射角８０度、基板５の厚みを図６のように薄くした場合に、位置センサ１６が出力するｐ偏光の光強度分布を示す図である。位置センサ１６が出力する信号ｃ５´は、表面反射光２０のｐ偏光を示す信号ａ５´および裏面反射光２１のｐ偏光を示す信号ｂ５´を合成した信号である。なお、これら図における波形は、各位置センサで検出する信号のうち、出力が大きいほうのピークで規格化している。つまり、ａ５＝ｂ５´となっている。この図によると、ａ５＝ｂ５´、ｂ５＝ａ５´となるためｃ５、ｃ５´の信号は互いに対称関係を持つ信号となる。
【００３６】
以上のように入射角度θによって、位置センサ１６および１７で検出された信号形状が互いに対称関係をもつように設定できることを示した。なお、これら信号形状は、基板５と基板保持部６との境界面での反射率によっても変わりうる。また、反射率は、偏光状態によっても変わりうる。したがって、事前に基板５と支持部材６との境界面での各偏光での反射率を把握した上で入射角度θを設定する必要がある。上記の説明では、境界面での反射率を各偏光で１００％と想定している。境界面で各偏光共通に反射率を変える、または偏光毎に反射率を変えて設定する場合、位置センサ１６および１７で検出された信号形状が互いに対称関係をもつ入射角度θは、θ＝６０〜８０°の範囲となる。
【００３７】
図２５は、位置センサ１６および１７で検出された信号（ａ５、ｂ５、ａ５´およびｂ５´）を演算部１８で差分処理する前の信号を示す図である。ｓ偏光を実線、ｐ偏光を点線で示している。また、Ｐ１およびＰ２は、予め取得しておいた、各偏光に対応した出力ピークである。差分信号の算出は、ｐ偏光の信号を＋ｔ方向または−ｔ方向にｓ偏光の信号に対してずらし、ｓ偏光の信号からｐ偏光の信号を引くことで行われる。
【００３８】
図２６は、ｐ偏光の信号を＋ｔ方向にずらしながら、ｓ偏光の信号からｐ偏光の信号を差分処理した結果を示す図である。差分処理後の信号の振幅ＰがＰ１に等しくなるときの極大の位置ｔ１が位置センサ１７において表面反射光２０が入射する位置Ａｓとなり、そのときのずらし量をΔｔとするとｔ１＋Δｔが位置センサ１７において裏面反射光２１が入射する位置Ｂｓとなる。ここで、差分処理後の信号の振幅ＰがＰ１に等しくなるときとは、裏面反射光２１のｓ偏光と表面反射光２０のｐ偏光とが打ち消しあうときである。
【００３９】
図２７は、ｐ偏光の信号を−ｔ方向にずらしながら、ｓ偏光の信号からｐ偏光の信号を差分処理した結果を示す図である。差分処理後の信号の振幅ＰがＰ２に等しくなるときの極大の位置ｔ２が位置センサ１６において裏表面反射光２１が入射する位置Ｂｐとなり、そのときのずらし量を−Δｔとするとｔ２−Δｔが位置センサ１６において表面反射光２０が入射する位置Ａｐとなる。ここで、差分処理後の信号の振幅ＰがＰ２に等しくなるときとは、裏面反射光２１のｐ偏光と表面反射光２０のｓ偏光とが打ち消しあうときである。
【００４０】
以上のように、本実施形態の検出方法によれば、一つの位置センサで検出された信号を別の位置センサで検出された信号に対して少なくとも１方向ずらして差分処理を行い、差分信号の極大位置とずらし量から、基板５の表面位置を検出することができる。ただし、差分信号の振幅がＰ＝Ｐ１となるとき、ずらし方向（＋ｔ）と逆方向の位置に極大位置ｔ１があり、Ｐ＝Ｐ２となるときずらし方向（−ｔ）と逆方向の位置に極大位置ｔ２があるような特徴を持つものとする。また、差分処理はＰ偏光信号（点線）からＳ偏光信号（実線）を引く処理であってもよい。
【００４１】
なお、部品（材質）、組立、調整等の誤差が生じて、図１８のような反射率特性を示さない場合でも、第２実施形態のように偏光状態を調整することで本実施形態の差分処理を行うことができる。
【００４２】
（物品の製造方法）
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０        光源
１２        偏光調整部
１５        偏光分離部
１６、１７  位置センサ（検出部）
２２        投射系
２３        受光系
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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