(57)【要約】【課題】マスクとウエハとの粗い位置合わせを容易に行うことが可能な位置検出装置を提供する。【解決手段】第１ステージが、第１アライメントマークを有する第１部材を保持し、第２ステージが、第２アライメントマークを有する第２部材を保持する。第１ステージに保持された第１部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し観測光学系が配置されている。観測光学系に、第１及び第２アライメントマークからの散乱光が入射し、受光面に結像する。受光面の前に、光学フィルタが配置されている。光学フィルタは、第１の領域を有する。第１の領域が受光面の前に位置するとき、第１アライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率と、第２アライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率とが異なる。移動機構が、光学フィルタを移動させ、第１の領域を光の経路から退避させる。【選択図】  図１
2004319859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に第１のアライメントマークが形成された第１の部材を保持する第１のステージと、
第２の面に第２のアライメントマークが形成され、照明光の一部を透過させる第２の部材を、該第２の面を前記第１の面に近接させて該第２の部材を保持する第２のステージと、
前記第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークに前記照明光を照射する照明光学系と、
前記第１のステージに保持された第１の部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し、前記第１のステージに保持されている第１の部材の第１のアライメントマーク及び前記第２のステージに保持されている第２の部材の第２のアライメントマークからの散乱光が入射し、該第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークが結像する受光面を有する観測光学系と、
前記受光面の前に配置され、少なくとも第１の領域を有する第１の光学フィルタであって、該第１の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率と、前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率とが異なる第１の光学フィルタと、
前記第１の光学フィルタの第１の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第１の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第１の光学フィルタを移動させる移動機構と
を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記光学フィルタの第１の領域のうち、前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率が前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率よりも低い請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１の光学フィルタが、前記第１の領域の他に第２の領域を有し、該第２の領域が前記受光面の前に位置するとき、該受光面の全域に亘って透過率が一定であり、
前記移動機構が、前記第１の光学フィルタの第２の領域が前記受光面の前に位置するように前記第１の光学フィルタを移動させることができる請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第２の領域の透過率が、前記第１の領域のうち前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率と等しい請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
さらに、前記受光面の前に配置され、少なくとも第３の領域を有する第２の光学フィルタであって、該第３の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率と、前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率とが異なる第２の光学フィルタを有し、
前記移動機構が、前記第２の光学フィルタの第３の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第３の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第２の光学フィルタを移動させる請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
第１の面に第１のアライメントマークが形成された第１の部材を保持する第１のステージと、
第２の面に第２のアライメントマークが形成され、照明光の一部を透過させる第２の部材を、該第２の面を前記第１の面に近接させて該第２の部材を保持する第２のステージと、
前記第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークに前記照明光を照射する照明光学系と、
前記第１のステージに保持された第１の部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し、前記第１のステージに保持されている第１の部材の第１のアライメントマーク及び前記第２のステージに保持されている第２の部材の第２のアライメントマークからの散乱光が入射し、該第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークが結像する受光面を有する観測光学系と、
前記受光面の前に配置され、少なくとも第１の領域を有する第３の光学フィルタであって、該第１の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する第１のサブ領域の透過率、及び前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する第２のサブ領域の透過率のいずれよりも、該第１の領域内の、該第１のサブ領域及び第２のサブ領域以外の第３のサブ領域の透過率の方が低い第３の光学フィルタと、
前記第３の光学フィルタの第１の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第１の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第３の光学フィルタを移動させる移動機構と
を有する位置検出装置。
【請求項７】
前記第３の光学フィルタの前記第３のサブ領域が前記照明光の波長域の光を遮光する請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第１のサブ領域の透過率と前記第２のサブ領域の透過率とが等しい請求項６または７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記第２のサブ領域の透過率が、前記第１のサブ領域の透過率よりも低い請求項６または７に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記第３の光学フィルタが、前記第１の領域の他に第２の領域を有し、該第２の領域が前記受光面の前に位置するとき、該受光面の全域に亘って透過率が一定であり、
前記移動機構が、前記第３の光学フィルタの第２の領域が前記受光面の前に位置するように前記第３の光学フィルタを移動させることができる請求項６〜９のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記第２の領域の透過率が、前記第１のサブ領域の透過率と等しい請求項１０に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
第１の面に第１のアライメントマークが形成された第１の部材を保持する第１のステージと、
前記第１のアライメントマークに照明光を照射する照明光学系と、
前記第１のステージに保持された第１の部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し、前記第１のステージに保持されている第１の部材の第１のアライメントマークからの散乱光が入射し、該第１のアライメントマークが結像する受光面を有する観測光学系と、
前記受光面の前に配置され、少なくとも第１の領域を有する第４の光学フィルタであって、該第１の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する第１のサブ領域の透過率よりも、該第１の領域内の他の第２のサブ領域の透過率の方が低い第４の光学フィルタと、
前記第４の光学フィルタの第１の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第１の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第４の光学フィルタを移動させる移動機構と
を有する位置検出装置。
【請求項１３】
前記第２のサブ領域が、前記照明光の波長域の光を遮光する請求項１２に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
前記第４の光学フィルタが、前記第１の領域の他に第２の領域を有し、該第２の領域が前記受光面の前に位置するとき、該受光面の全域に亘って透過率が一定であり、
前記移動機構が、前記第４の光学フィルタの第２の領域が前記受光面の前に位置するように前記第４の光学フィルタを移動させることができる請求項１２または１３に記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記第４の光学フィルタの第２の領域の透過率が、前記第１のサブ領域の透過率と等しい請求項１４に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
第１の面に第１のアライメントマークが形成された第１の部材を保持する第１のステージと、
第２の面に第２のアライメントマークが形成され、照明光の一部を透過させる第２の部材を、該第２の面を前記第１の面に近接させて該第２の部材を保持する第２のステージと、
前記第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークに前記照明光を照射する照明光学系と、
前記第１のステージに保持された第１の部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し、前記第１のステージに保持されている第１の部材の第１のアライメントマーク及び前記第２のステージに保持されている第２の部材の第２のアライメントマークからの散乱光が入射し、該第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークが結像する受光面を有する観測光学系と、
前記受光面の前に配置され、少なくとも第１の領域を有する第５の光学フィルタであって、該第１の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する第１のサブ領域の透過率、及び前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する第２のサブ領域の透過率のいずれよりも、前記第２の部材の裏面で散乱され、前記第１の部材の表面で反射して前記観測光学系に入射する光の経路と交差する第３のサブ領域の透過率の方が低い第５の光学フィルタと、
前記第５の光学フィルタの第１の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第１の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第５の光学フィルタを移動させる移動機構と
を有する位置検出装置。
【請求項１７】
前記第３のサブ領域が、前記照明光の波長域の光を遮光する請求項１６に記載の位置検出装置。
【請求項１８】
前記第５の光学フィルタが、前記第１の領域の他に第２の領域を有し、該第２の領域が前記受光面の前に位置するとき、該受光面の全域に亘って透過率が一定であり、
前記移動機構が、前記第５の光学フィルタの第２の領域が前記受光面の前に位置するように前記第５の光学フィルタを移動させることができる請求項１６または１７に記載の位置検出装置。
【請求項１９】
第５の光学フィルタの第２の領域の透過率が、前記第１のサブ領域の透過率と等しい請求項１８に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出装置に関し、特にアライメントマークのエッジからの散乱光を斜方から検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０〜図１４を参照して、特許文献１に開示された従来の位置検出装置について説明する。
【０００３】
図１０に、従来の位置検出装置の概略図を示す。この位置検出装置はウエハ／マスク保持部１０、光学系２０、及び制御装置３０を含んで構成されている。
【０００４】
ウエハ／マスク保持部１０は、ウエハ保持台１５、マスク保持台１６、及び駆動機構１７から構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台１５の上面にウエハ１１を保持し、マスク保持台１６の下面にマスク１２を保持する。ウエハ１１とマスク１２とは、ウエハ１１の露光面とマスク１２のウエハ側の面（マスク面）との間に一定の間隙（プロキシミティギャップ）が形成されるように平行に配置される。ウエハ１１の露光面には、位置合わせ用のウエハマーク１３が形成され、マスク１２のマスク面には位置合わせ用のマスクマーク１４が形成されている。
【０００５】
マスクマーク１３及びウエハマーク１４は、入射光を散乱させるエッジ若しくは頂点を有する。これらのマークに光が入射すると、エッジ若しくは頂点に当たった入射光は散乱し、その他の領域に当たった入射光は正反射する。ここで、正反射とは、入射光のうちほとんどの成分が、同一の反射方向に反射するような態様の反射をいう。
【０００６】
駆動機構１７は、ウエハ保持台１５及びマスク保持台１６を相対的に移動させることができる。図の左から右にＸ軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってＹ軸、露光面の法線方向にＺ軸をとると、ウエハ１１とマスク１２は相対的に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｚ軸の回りの回転方向（θｚ方向）、Ｘ軸及びＹ軸の回りの回転（あおり）方向（θｘ及びθｙ方向）に移動可能である。
【０００７】
光学系２０は、像検出装置２１、レンズ２２、ハーフミラー２３、光源２４、及び光学フィルタ２６を含んで構成される。光学系２０の光軸２５は、ＸＺ面に平行であり、かつ露光面に対して斜めになるように配置されている。なお、図１０では１枚のレンズのみを表しているが、複数のレンズで構成してもよく、必要に応じて適宜リレーレンズを配置してもよい。
【０００８】
光源２４から放射された照明光はハーフミラー２３で反射して光軸２５に沿った光線束とされ、レンズ２２を通して露光面に斜入射される。光源２４はレンズ２２の像側の焦点に配置されており、光源２４から放射された照明光はレンズ２２でコリメートされて平行光線束になる。なお、光源２４は、照明光の強度を調整することができる。
【０００９】
マスク１２は照明光の一部を透過させる。マスク１２を透過した照明光がウエハ１１に形成されたウエハマーク１３に入射する。
【００１０】
ウエハマーク１３及びマスクマーク１４のエッジ若しくは頂点で散乱された散乱光のうちレンズ２２に入射する光は、レンズ２２で収束され、光学フィルタ２６を通って像検出装置２１の受光面２１ａ上に結像する。このように、光学系２０による照明はテレセン照明とされ、照明光軸と観測光軸は同一光軸とされている。
【００１１】
像検出装置２１は、受光面２１ａ上に結像したウエハマーク１３及びマスクマーク１４からの散乱光による像を光電変換し画像信号を得る。画像信号は制御装置３０に入力される。
【００１２】
制御装置３０は、像検出装置２１から入力された画像信号を処理して、ウエハマーク１３とマスクマーク１４の相対位置を検出する。さらに、ウエハマーク１３とマスクマーク１４が所定の相対位置関係になるように、駆動機構１７に対して制御信号を送出する。駆動機構１７は、この制御信号に基づいてマスク保持台１６を移動させる。
【００１３】
図１１（Ａ）は、ウエハマーク１３及びマスクマーク１４の相対位置関係を示す平面図である。長方形パターンをＹ軸方向に３個、Ｘ軸方向に１４個、行列状に配列して各ウエハマーク１３Ａ及び１３Ｂが形成されている。同様の長方形パターンをＹ軸方向に３個、Ｘ軸方向に５個、行列状に配置して１つのマスクマーク１４が形成されている。位置合わせが完了した状態では、マスクマーク１４は、Ｙ軸方向に関してウエハマーク１３Ａと１３Ｂとのほぼ中央に配置される。
【００１４】
ウエハマーク１３Ａ、１３Ｂ、及びマスクマーク１４の各長方形パターンの長辺はＸ軸と平行にされ、短辺はＹ軸と平行にされている。各長方形パターンの長辺の長さは２μｍ、短辺の長さは１μｍであり、各マーク内における長方形パターンのＸ軸及びＹ軸方向の配列ピッチは４μｍである。ウエハマーク１３Ａと１３Ｂとの中心間距離は、５６μｍである。
【００１５】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の一点鎖線Ｂ２−Ｂ２における断面図を示す。ウエハマーク１３Ａ及び１３Ｂは、例えば露光面上に形成したＳｉＮ膜、ポリシリコン膜等をパターニングして形成される。ウエハ１５の表面上には感光性レジスト膜が形成されている。マスクマーク１４は、例えばＳｉＣ等からなるメンブレン１２のマスク面上に形成したＴａ４Ｂ膜をパターニングして形成される。
【００１６】
図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面図を示す。光軸２５に沿ってウエハマーク１３Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４に入射した照明光は、図２（Ｃ）の各長方形パターンの短辺側のエッジで散乱される。エッジ以外の領域に照射された光は正反射し、図１０のレンズ２２には入射しない。従って、像検出装置２１でエッジからの散乱光のみを検出することができる。
【００１７】
図１０の光学系２０の物空間において光軸２５に垂直な１つの平面上にある点からの散乱光が、像検出装置２１の受光面２１ａ上に同時に結像する。受光面２１ａに結像している物空間内の物点の集合した平面を「物面」と呼ぶこととする。
【００１８】
図１１（Ｃ）において、ウエハマーク１３Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４の各エッジのうち、物面２７上にあるエッジからの散乱光は受光面上に合焦するが、物面上にないエッジからの散乱光は合焦せず物面から遠ざかるに従ってピントがぼける。従って、各マークのエッジのうち物面に最も近い位置にあるエッジからの散乱光による像が最も鮮明になり、物面から離れた位置にあるエッジからの散乱光による像はぼける。
【００１９】
図１２は、エッジからの散乱光による受光面上の像をスケッチした図である。図１２のｕ軸が図１１（Ｃ）における物面２７とＸＺ面との交線方向に相当し、ｖ軸が図１１（Ｃ）におけるＹ軸に相当する。ウエハマーク１３Ａ及び１３Ｂからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂが、ｖ軸方向に離れて現れ、その間にマスクマーク１４からの散乱光による像４１が現れる。
【００２０】
各長方形パターンの前方のエッジと後方のエッジによる散乱光が観測されるため、１つの長方形パターンに対して２つの点状の像が現れる。各像において、図１１（Ｃ）の物面２７近傍のエッジからの散乱光による像がはっきりと現れ、それから遠くなるに従ってぼけた像となる。また、図１１（Ｃ）に示すように、観測光軸２５が露光面に対して傾いているため、ウエハマークからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂの最もピントの合っている位置とマスクマークからの散乱光による像４１の最もピントの合っている位置とは、ｕ軸方向に関して一致しない。
【００２１】
マスクマークからの散乱光による像４１が、ｖ軸方向に関してウエハマークからの散乱光による像４０Ａと４０Ｂとの中央に位置するように図１０のウエハ保持台１５とマスク保持台１６とを移動させることにより、Ｙ軸方向に関してウエハ１１とマスク１２との位置合わせを行うことができる。
【００２２】
図１０に示す位置検出装置では、ウエハマーク及びマスクマークを斜方から観測するため、光学系２０を露光範囲内に配置する必要がない。このため、露光時に光学系２０を露光範囲外に退避させる必要がない。また、位置合わせ完了後にウエハを露光する場合、露光中も常時位置検出が可能である。さらに、照明光軸と観察光軸を同軸にしているため、軸ずれがなく常に安定した像を得ることができる。
【００２３】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、図１０の光学フィルタ２６を取り外したときに、像検出装置２１により得られた画像信号を示す。横軸は図１２のｖ軸に対応し、縦軸は光強度を表す。なお、この画像信号は、図１２においてｖ軸方向に走査しながら、一走査毎にｕ軸方向に一定距離移動して得られた画像信号のうち、像４０Ａ及び４０Ｂの最もピントの合っている位置の走査と像４１の最もピントの合っている位置の走査によって得られた画像信号を合成したものである。
【００２４】
図１３（Ａ）は、ウエハマークがポリシリコンで形成されている場合、図１３（Ｂ）はＳｉＮで形成されている場合を示す。なお、マスクマークは、共に、Ｔａ４Ｂで形成されている。
【００２５】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、ほぼ中央にマスクマークに対応する３本のピークが現れ、その両側にウエハマークに対応する３本のピークが現れている。
【００２６】
以下、図１３（Ａ）または図１３（Ｂ）に示す波形から、マスクマークとウエハマークとの相対位置を検出する方法の一例を簡単に説明する。まず、マスクマークに対応するピーク波形をｖ軸方向にずらせながら２つのウエハマークの各々に対応するピーク波形との相関係数を計算する。最大の相関係数を与えるずらし量が、ウエハマークとマスクマークとの中心間距離に対応する。
【００２７】
マスクマークに対応するピーク波形とその両側のウエハマークの各々に対応するピーク波形との間隔が等しくなるように、ウエハとマスクとを移動することにより、図１０のＹ軸方向に関して位置合わせを行うことができる。
【００２８】
相関係数の計算精度を高めるためには、受光面に配置された光電変換素子を、その入出力特性が線型に近い領域で使用し、かつＳ／Ｎ比の高い画像信号を得ることが好ましい。このためには、マスクマークとウエハマークに対応するピークの高さを揃えておくことが好ましい。しかし、ウエハマークからの散乱光とマスクマークからの散乱光とは、図１１（Ｃ）のメンブレン１２の厚さ、ウエハマークとマスクマークとの材質の相違等により、通常異なる強度を有する。このため、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、マスクマークに対応するピークの高さとウエハマークに対応するピークの高さとは異なる。
【００２９】
特許文献１に開示された方法を用いることにより、マスクマークに対応するピークの高さとウエハマークに対応するピークの高さとの差を減少させることができる。図１４を参照して、特許文献１に開示された位置検出方法及び装置について説明する。
【００３０】
図１４（Ａ）は、図１０の位置検出装置の受光面２１ａ近傍の断面図を示す。光軸２５に垂直な受光面２１ａの直前に光学フィルタ２６が配置されている。受光面２１ａのうち領域２１ｂにウエハマーク１３からの散乱光による像が形成され、領域２１ｃにマスクマーク１４からの散乱光による像が形成される。なお、光学系によっては、結像位置が逆になる場合もある。
【００３１】
光学フィルタ２６の透過率は、領域２１ｂと２１ｃに対応する各々の領域２６ｂと２６ｃにおいて相互に異なる。図１４（Ｂ）は、光学フィルタ２６の正面図を示す。円形のガラス板の上半分及び下半分に、それぞれ相互に透過率の異なる領域２６ｂ及び２６ｃが画定されている。レンズ２２を透過したウエハマーク及びマスクマークからの散乱光の強度が異なる場合でも、光学フィルタ２６の２つの領域の透過率を適切に選択しておくことにより、受光面２１ａ上に結像する２つの散乱光の強度を近づけることができる。
【００３２】
受光面２１ａに入射するウエハマーク及びマスクマークからの散乱光の強度が近づくと、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す画像信号のマスクマーク及びウエハマークに対応するピークの高さがより近づく。このため、より高精度に位置検出を行うことが可能になる。
【００３３】
【特許文献１】
特開平１０−２４２０３６号公報
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハとマスクとの位置合わせを行う場合、まず、両者の粗い位置合わせが行われ、その後、高精度の位置合わせが行われる。粗い位置合わせを行う工程では、マスクマークの像が像検出装置２１の視野の所定の位置（例えば、図１４（Ａ）の領域２１ｃのほぼ中央）に現れるように、像検出装置２１とマスクとの相対位置を調整する。
【００３５】
その後、ウエハマークの像が像検出装置２１の視野の所定の位置に現れるようにウエハを移動させる。この粗い位置合わせの工程によって、図１２に示したように、ｖ軸方向に関して、２つのウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂの間にマスクマークの像４１が配置された状態になる。
【００３６】
ところが、粗い位置合わせを行う前に、マスクマークの像が図１４（Ａ）の領域２１ｂ内に現れている場合がある。粗い位置合わせの工程で、領域２１ｂ内の像を領域２１ｃ内の所定の場所まで移動させる。領域２１ｂ内の像の明るさは、領域２１ｃ内の像の明るさと異なる。このため、粗い位置合わせの前後におけるマスクマークの像の同一性を確認することが困難である。
【００３７】
また、マスクマークの像が、領域２１ｂと領域２１ｃとの境界線を跨いでいる場合には、その像の位置を検出することが困難である。同様に、粗い位置合わせを行う前に、ウエハマークの像が領域２１ｂと領域２１ｃとの境界線を跨いでいる場合に、ウエハマークの像の位置を検出することが困難である。
【００３８】
さらに、ウエハマークの像はマスクマークの像に比べて暗い。ウエハマークの像が領域２１ｃ内に現れている場合には、像が非常に暗くなり、位置検出が困難になる。
【００３９】
また、ウエハマークやマスクマークの近傍に、回路パターンが配置されている場合には、回路パターンからの散乱光が像検出装置２１に入射する。マスクを透過しウエハの表面で反射して、マスクの裏面に達した照明光が、マスクの裏面で散乱される。この散乱光が、ウエハの表面で反射し、像検出装置２１に入射する場合もある。このように、対象とするマークが配置された領域以外の領域で散乱された散乱光が像検出装置２１に入射すると、マスクマークやウエハマークのコントラストが低下し、その位置の検出精度が低下してしまう。
【００４０】
本発明の目的は、マスクとウエハとの粗い位置合わせを容易に行うことが可能な位置検出装置を提供することである。
【００４１】
本発明の他の目的は、対象とするマークが配置された領域以外の領域で散乱された散乱光が像検出装置に入射しても、検出精度の低下を招きにくい位置検出装置を提供することである。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、第１の面に第１のアライメントマークが形成された第１の部材を保持する第１のステージと、第２の面に第２のアライメントマークが形成され、照明光の一部を透過させる第２の部材を、該第２の面を前記第１の面に近接させて該第２の部材を保持する第２のステージと、前記第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークに前記照明光を照射する照明光学系と、前記第１のステージに保持された第１の部材の第１の面に対して斜めの光軸を有し、前記第１のステージに保持されている第１の部材の第１のアライメントマーク及び前記第２のステージに保持されている第２の部材の第２のアライメントマークからの散乱光が入射し、該第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークが結像する受光面を有する観測光学系と、前記受光面の前に配置され、少なくとも第１の領域を有する第１の光学フィルタであって、該第１の領域が前記受光面の前に位置するとき、前記第１のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率と、前記第２のアライメントマークの結像位置に対応する領域の透過率とが異なる第１の光学フィルタと、前記第１の光学フィルタの第１の領域が前記受光面の前に位置する状態と、該第１の領域が前記観測光学系の光の経路から退避された状態とのいずれかが選択されるように前記第１の光学フィルタを移動させる移動機構とを有する位置検出装置が提供される。
【００４３】
第１の領域が光の経路から退避されると、受光面内の明るさを一様にすることができる。第１の領域を受光面の前に配置することにより、第１のアライメントマークの像と第２のアライメントマークの像との明るさを調節することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）に、第１の実施例による位置検出装置の概略図を示す。第１の実施例による位置検出装置の基本構成は、図１０に示した従来の位置検出装置の基本構成と同様である。図１（Ａ）の位置検出装置の各構成部分には、図１０に示した従来の位置検出装置の対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。ここでは、従来の位置検出装置の構成と同様の構成については説明を省略し、相違点に着目して説明する。
【００４５】
図１０に示した光学フィルタ２６の代わりに、光学フィルタ５０が配置されている。
【００４６】
図１（Ｂ）及び（Ｃ）に、光学フィルタ５０の正面図を示す。光学フィルタ５０は、第１の領域５１Ａと第２の領域５１Ｂとに区分されている。第１の領域５１Ａは、さらに、第１のサブ領域５１Ａ１と第２のサブ領域５１Ａ２とに区分されている。第１のサブ領域５１Ａ１は、薄い金属膜、例えばインコネル（スペシャルメタル社の登録商標）等が蒸着されており、ニュートラルデンシティ（ＮＤ）フィルタとして作用する。その透過率は例えば３０％である（減衰率は７０％）。第２のサブ領域５１Ａ２及び第２の領域５１Ｂは透明であり、その透過率はほぼ１００％である。
【００４７】
図１（Ａ）に示した移動機構５１が、光学フィルタ５０を、光軸に対して交差する方向（例えば垂直な方向）に移動可能に支持する。光学フィルタ５０を移動させることにより、第１の領域５１Ａが受光面２１ａの直前に位置する状態、及び第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に位置する状態のいずれかが選択される。第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に位置する状態のときは、第１の領域５１Ａは、光の経路の脇に退避される。
【００４８】
第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に位置するとき、図１（Ｂ）に示したように、光の経路５５が第２の領域５１Ｂと交差する。第１の領域５１Ａが受光面２１ａの直前に位置するとき、図１（Ｃ）に示したように、光の経路５５が第１の領域５１Ａと交差する。
【００４９】
図１（Ｄ）に、粗い位置合わせが完了した状態におけるマスクマークの像４１、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂの受光面２１ａ上の配置を示す。この配置は、図１２に示されている配置と同様である。
【００５０】
光学フィルタ５０の第１の領域５１Ａが受光面２１ａの直前に配置されている時、光軸に平行な視線で見ると、光学フィルタ５０の第１のサブ領域５１Ａ１内にマスクマークの像４１が現れ、第２のサブ領域５１Ａ２内に２つのウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂが現れる。
【００５１】
光学フィルタ５０は、受光面２１ａの直前に配置されているため、マスクマークの像４１を形成する散乱光は第１のサブ領域５１Ａ１を通過し、弱められる。ウエハマーク４０Ａ及び４０Ｂを形成する散乱光は第２のサブ領域５１Ａ２を通過するため、殆ど弱められない。このため、マスクマークの像４１の明るさをウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂの明るさに近づけることができる。
【００５２】
次に、図１に示した第１の実施例による位置検出装置を用いてマスクとウエハとの位置合わせを行う方法について説明する。
【００５３】
まず、図１０に示したウエハ保持台１５にウエハ１１を載置し、マスク保持台１６にマスク１２を保持する。図１（Ｂ）に示したように、光学フィルタ５０の第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に位置するように光学フィルタ５０を設置する。
【００５４】
像検出装置２１でマスクマークの像を検出する。図１（Ｄ）に示したように、マスクマークの像が、ｕ軸方向に関して視野の下半分の領域、ｖ軸方向に関してほぼ中央に位置するように、像検出装置２１またはマスク１２を移動させる。
【００５５】
次に、ウエハマークの像を検出する。図１（Ｄ）に示したように、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂが、ｕ軸方向に関して視野の上半分の領域、ｖ軸方向に関してマスクマークの像４１の両側に位置するように、ウエハ１１を移動させる。ここまでの工程で、粗い位置合わせが完了する。
【００５６】
図１（Ｃ）に示したように、光学フィルタ５０の第１の領域５１Ａが受光面２１ａの直前に位置するように、光学フィルタ５０を移動させる。これにより、マスクマークの像４１の明るさが、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂの明るさに近づく。
【００５７】
粗い位置合わせが完了した状態の画像から、図１３に示したような画像波形を得る。この画像波形に基づいて相関演算を行うことにより、マスクマークの像４１とウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂとのｖ軸方向のずれ量を求める。求められたずれ量に基づいてウエハ１１を移動させることにより、マスク１２とウエハ１１との位置合わせが完了する。
【００５８】
上記第１の実施例では、粗い位置あわせを行うときに、光学フィルタ５０の第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に位置するため、視野内の明るさが均一な状態で、マスクマークの像やウエハマークの像を検出することができる。また、高精度の位置合わせを行うときには、光学フィルタ５０の第１の領域５１Ａが受光面２１ａの直前に位置するため、マスクマークの像４１とウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂとの像の明るさを近づけることができる。これにより、位置検出精度を高めることができる。
【００５９】
上記第１の実施例では、光学フィルタ５０の第１のサブ領域５１Ａ１の透過率を３０％、第２のサブ領域５１Ａ２の透過率を１００％としたが、その他の透過率としてもよい。マスクマークの像とウエハマークの像との明るさの差から、第１のサブ領域５１Ａ１及び第２のサブ領域５１Ａ２の透過率を、両者が相互に異なるように、適切に設定することが好ましい。
【００６０】
一般に、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂが、マスクマークの像４１よりも暗い。このため、マスクマークの像４１に対応する第１のサブ領域５１Ａ１の透過率を、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂに対応する第２のサブ領域５１Ａ２の透過率よりも低くすればよい。また、第２の領域５１Ｂの透過率は、第２の領域５１Ｂが受光面２１ａの直前に配置されているときに、受光面２１ａの全域に亘って一定になるようにすることが好ましい。このとき、第２の領域５１Ｂの透過率と、第２のサブ領域５１Ａ２の透過率とが等しくなるようにすることが好ましい。
【００６１】
また、第１のサブ領域５１Ａ１と第２のサブ領域５１Ａ２との境界を、受光面２１ａ上において明確にするために、光学フィルタ５０と受光面２１ａとの間隔を狭くすることが好ましい。例えば、この間隔を１５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００６２】
上記実施例では、Ｘ線露光に用いられるメンブレンタイプのマスクを用いた場合を例にとって位置合わせ方法を説明したが、ステンシルタイプのマスクを用いても、上記実施例による方法と同様の位置合わせを行うことができる。
【００６３】
図２に、ステンシルタイプのマスク１２の断面図を示す。シリコン等からなる支持基板１２Ｓの表面上にシリコン（Ｓｉ）等からなるメンブレン１２Ｍが形成されている。支持基板１２Ｓの一部は除去され、メンブレン１２Ｍのみが残されている。メンブレン１２Ｍに開口を設けることによりマスクマーク１４が形成される。このステンシルタイプのマスクは、例えば、低加速電子ビーム等倍近接露光に用いることができる。
【００６４】
次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、第２の実施例による位置検出装置について説明する。
【００６５】
図３（Ａ）に、第２の実施例による位置検出装置の概略図を示す。第２の実施例による位置検出装置の基本構成は、図１（Ａ）に示した第１の実施例の位置検出装置の基本構成と同様である。図３（Ａ）の位置検出装置の各構成部分には、図１（Ａ）に示した位置検出装置の対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。ここでは、第１の実施例の位置検出装置との相違点に着目して説明する。
【００６６】
受光面２１ａの直前に２枚の光学フィルタ６０及び６１が配置されている。移動機構５１が、２枚の光学フィルタ６０及び６１を移動可能に支持する。光学フィルタ６０及び６１の各々は、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示した光学フィルタ５０と同様の構造を有する。
【００６７】
図３（Ｂ）に示すように、光学フィルタ６０は、第１の領域６２Ａと第２の領域６２Ｂとに区分されている。第１の領域６２Ａは、さらに、透過率の低い第１のサブ領域６２Ａ１と透過率の高い第２のサブ領域６２Ａ２に区分されている。光学フィルタ６１は、第１の領域６３Ａと第２の領域６３Ｂとに区分されている。第１の領域６３Ａは、さらに、透過率の低い第１のサブ領域６３Ａ１と透過率の高い第２のサブ領域６３Ａ２に区分されている。
【００６８】
光学フィルタ６０の第２のサブ領域６２Ａ２及び第２の領域６２Ｂの透過率はほぼ１００％であり、光学フィルタ６１の第２のサブ領域６３Ａ２及び第２の領域６３Ｂの透過率もほぼ１００％である。光学フィルタ６０の第１のサブ領域６２Ａ１および光学フィルタ６１の第１のサブ領域６３Ａ１の透過率は、例えば３０％である。
【００６９】
粗い位置合わせを行うときには、光学フィルタ６０の第２の領域６２Ｂ及び光学フィルタ６１の第２の領域６３Ｂが、光の経路と交差するように、光学フィルタ６０及び６１を配置する。これにより、受光面２１ａの全領域において、透過率を均一にすることができる。
【００７０】
図３（Ｂ）に示すように、光学フィルタ６０の第２の領域６２Ｂ及び光学フィルタ６１の第１の領域６３Ａが、光の経路５５と交差するように、２枚の光学フィルタ６０及び６１を配置すると、マスクマークからの散乱光を３０％まで減衰させることができる（減衰量は７０％）。
【００７１】
図３（Ｃ）に示すように、光学フィルタ６０の第１の領域６２Ａ及び光学フィルタ６１の第１の領域６３Ａが、光の経路５５と交差するように、２枚の光学フィルタ６０及び６１を配置すると、マスクマークからの散乱光を９％まで減衰させることができる（減衰量は９１％）。
【００７２】
このように、マスクマークからの散乱光の減衰量を、０％、７０％及び９１％から選択することができる。これにより、マスクマークの像の明るさを、より細かく調節することができる。ウエハの表面状態等によりウエハマークの像の明るさが変化する。マスクマークの像の明るさを調節することにより、マスクマークの像とウエハマークの像との明るさを、より近づけることができる。
【００７３】
なお、第１のサブ領域６２Ａ１及び６３Ａ１の透過率は、３０％である必要はない。マスクマークの像とウエハマークの像との明るさの差の実情に応じて、適宜適当な透過率とすることが好ましい。
【００７４】
次に、図４及び図５を参照して、第３の実施例による位置検出装置について説明する。装置の基本構成は、図１（Ａ）に示した第１の実施例による位置検出装置と同様である。第３の実施例では、図１（Ａ）の光学フィルタ５０の代わりに、構成の異なる他の光学フィルタ７０が配置されている。
【００７５】
図４（Ａ）に、第３の実施例による位置検出装置に用いられている光学フィルタ７０の正面図を示す。光学フィルタ７０は、第１の領域７１Ａ及び第２の領域７１Ｂに区分されている。第２の領域７１Ｂの透過率はほぼ１００％である。
【００７６】
第１の領域７１Ａ内のほとんどの領域には、遮光膜が形成されている。図１２に示した粗い位置合わせが完了した状態におけるマスクマークの像４１に対応する位置に開口が形成されて、透過領域７２Ｍが設けられ、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂに対応する位置に開口が形成されて、透過領域７２Ｗが設けられている。透過領域７２Ｍ及び７２Ｗの透過率はほぼ１００％であり、遮光膜が形成されている領域の透過率はほぼ０％である。
【００７７】
図４（Ｂ）に示すように、第２の領域７１Ｂが光の経路５５と交差するように、光学フィルタ７０を配置し、粗い位置合わせを行う。その後、図４（Ａ）に示すように、第１の領域７１Ａが光の経路５５と交差するように、光学フィルタ７０を配置し、高精度の位置合わせを行う。
【００７８】
マスクマークやウエハマークがウエハのスクライブライン上に配置される場合には、これらのマークの近傍に、他のパターンが形成されていない。ところが、マスクマークやウエハマークが回路パターン領域内に配置される場合には、これらのマークの近傍に回路パターンが形成されている。これらの回路パターンからの散乱光が像検出装置２１の受光面２１ａに入射すると、マスクマークやウエハマークの像の近傍に回路パターンの像が現れる。このため、マスクマークやウエハマークの像の検出が困難になる。
【００７９】
第３の実施例では、高精度の位置合わせを行う時に、マスクマーク及びウエハマークの像が現れる位置以外の領域が遮光されているため、回路パターンの像が現れない。このため、マスクマークやウエハマークの像を容易に検出することができる。
【００８０】
図５（Ａ）に、光学フィルタ７０の第２の領域７１Ｂが、光の経路と交差している状態の画像の一例を示す。画面の下半分の中央部にマスクマークの像が現れ、上半分に２つのウエハマークの像が現れている。これらのマーク以外の領域に、回路パターンの像が現れている。なお、図５（Ａ）では、回路パターンの像を模式的に示しているが、実際には、ピントがぼけた像になる。
【００８１】
図５（Ｂ）に、光学フィルタ７０の第１の領域７１Ａが、光の経路と交差している状態の画像の一例を示す。マスクマーク及びウエハマークのみが現れ、回路パターンの像が現れていない。このため、容易にマスクマーク及びウエハマークの像を検出し、高精度の位置合わせを行うことができる。
【００８２】
上記第３の実施例では、マスクマークの像４１に対応する透過領域７２Ｍの透過率と、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂに対応する透過領域７２Ｗの透過率とを共に１００％とした。透過領域７２Ｍの透過率を透過領域７２Ｗの透過率より低くしてもよい。これにより、マスクマークの像４１の明るさを、ウエハマークの像４０Ａ及び４０Ｂの明るさに近づけることができる。また、第２の領域７１Ｂの透過率と、透過領域７２Ｗの透過率とを等しくすることが好ましい。例えば、両者の透過率を１００％とすることが好ましい。
【００８３】
次に、図６及び図７を参照して、第４の実施例による位置検出装置について説明する。装置の基本構成は、図１（Ａ）に示した第１の実施例による位置検出装置と同様である。第４の実施例では、図１（Ａ）の光学フィルタ５０の代わりに、構成の異なる他の光学フィルタ８０が配置されている。
【００８４】
図６（Ａ）に、第４の実施例による位置検出装置に用いられている光学フィルタ８０の正面図を示す。光学フィルタ８０は、第１の領域８１Ａ及び第２の領域８１Ｂに区分されている。第２の領域８１Ｂの透過率はほぼ１００％である。第１の領域８１Ａ内の一部に遮光膜８２が形成されている。遮光膜８２が形成されていない領域の透過率はほとんど１００％である。
【００８５】
図１（Ａ）を参照しながら、遮光膜８２の作用について説明する。光源２４から放射された照明光は、光軸２５に沿って伝搬し、マスク１２に入射する。照明光の一部はマスク１２を透過し、ウエハ１１の表面で反射して、マスク１２の裏面に入射する。マスク１２の裏面で散乱された光が、ウエハ１１の表面で反射し、マスク１２を透過して受光面２１ａまで到達する場合がある。
【００８６】
この散乱光によって、図１（Ｂ）に示したマスクマークの像４１を、ｕ軸方向に平行に、ウエハマーク４０Ａ及び４０Ｂ側へ移動させた領域が明るくなる。遮光膜８２は、この明るくなる領域に対応する位置に配置されている。
【００８７】
図６（Ａ）に示したように、光学フィルタ８０の第１の領域８１Ａが光の経路５５と交差する状態のとき、遮光膜８２が、上述のマスク１２の裏面で散乱され、光学系２０に入射した光を遮光する。このため、マスクマークやウエハマークの像のコントラストの低下を防止することができる。
【００８８】
粗い位置合わせを行うときには、図６（Ｂ）に示すように、第２の領域８１Ｂが光の経路５５と交差するように、光学フィルタ８０を配置すればよい。粗い位置合わせが完了すると、図６（Ａ）に示すように、第１の領域８１Ａが光の経路５５と交差するように光学フィルタ８０を配置すればよい。
【００８９】
図７（Ａ）に、光学フィルタ８０の第２の領域８１Ｂが、光の経路と交差している状態の画像の一例を示す。画面の下半分の中央部にマスクマークの像が現れ、上半分に２つのウエハマークの像が現れている。マスクマークの像の上側に、やや明るい領域が現れている。この領域に、マスクの裏面で散乱された散乱光が入射している。
【００９０】
図７（Ｂ）に、光学フィルタ８０の第１の領域８１Ａが、光の経路と交差している状態の画像の一例を示す。マスクマークの像の上側の領域が遮光され、暗くなっていることがわかる。このため、マスクマーク及びウエハマークのコントラストの低下が防止される。
【００９１】
第４の実施例では、遮光膜８２が形成された領域の透過率が０％になるが、必ずしも０％にする必要は無い。遮光膜８２の配置された領域の透過率を、他の領域（特に、マスクマークの像及びウエハマークの像が形成される位置に対応する領域）の透過率よりも低くすることにより、コントラストの低下を抑制する効果が得られる。
【００９２】
また、第２の領域８１Ｂの透過率は１００％である。第１の領域８１Ａのうち、ウエハマークの像が現れる位置に対応する領域の透過率を１００％とし、第２の領域８１Ｂの透過率と等しくすることが好ましい。これにより、一般に、マスクマークの像に比べて暗いウエハマークの像がより暗くなることを防止できる。
【００９３】
次に、図８及び図９を参照して、第５の実施例について説明する。上記第１〜第４の実施例では、位置合わせすべきマスクマークとウエハマークとの像を同時に観察して両者の位置ずれを検出した。第５の実施例では、参照用のマークを介してマスクとウエハとの位置合わせが行われる。
【００９４】
図８（Ａ）に、第５の実施例による位置合わせ装置の概略図を示す。マスクステージ１１１に、電子線またはＸ線を透過させる露光用開口Ｅが設けられている。マスクステージ１１１の露光用開口Ｅを含む面上に、露光パターンを有するマスクＭが保持される。マスクＭは、露光領域内にマスクマークＭＭを有する。マスクステージ１１１は、さらにウエハアライメントセンサＷＳを保持する。
【００９５】
ウエハステージ１１２が、粗動ステージ１１３及び微動ステージ１１４を含んで構成される。粗動ステージ１１３の上に、重量のあるマスクアライメントセンサＭＳが配置されている。微動ステージ１１４の上に、露光用レジスト層を形成したウエハＷが配置されるとともに、小型、軽量の参照マスクＲが配置される。ウエハＷはウエハマークＷＭを有し、参照マスクＲは、光透過性のマーク支持部に参照マークＲＭを有する。
【００９６】
マスクＭとウエハＷとは、数十μｍ以下の間隔を隔てて対向配置される。マスクアライメントセンサＭＳは、参照マスクＲの参照マークＲＭと、マスクＭ上のマスクマークＭＭとを同時に検出する機能を有する。ウエハアライメントセンサＷＳは、ウエハステージ１２上に配置されたウエハＷのウエハマークＷＭを検出するとともに、参照マスクＲのマーク支持部に形成された参照マークＲＭを検出する機能を有する。マスクアライメントセンサＭＳ及びウエハアライメントセンサＷＭは、上記第１〜第４の実施例による位置検出装置のいずれかと同様の構成を有する。
【００９７】
図８（Ｂ）及び（Ｃ）に、参照マスクＲの底面図及び断面図を示す。例えばシリコンで形成された支持部１１５の上に、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜等で形成された光透過性メンブレン１１６（参照マスクメンブレン、マーク支持部）が形成されている。参照マスクメンブレン１１６の所定領域に、開口１１７が形成され、参照マークＲＭａを構成している。
【００９８】
参照マスクの支持部１１５の寸法ｘ１２は、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍであり、支持部１１５の開口の寸法ｘ１１は、例えば３ｍｍ×３ｍｍである。参照マスクメンブレン１１６に開口１１７を形成したことにより、参照マスクメンブレン１１６を介してマスクマーク検出用の検出光を透過させることができるとともに、開口１１７を光学的に検出し、参照マークＲＭａの位置を検出することができる。
【００９９】
図８（Ｄ）及び（Ｅ）に、他の構成の参照マスクＲの底面図及び断面図を示す。シリコンで形成された支持部１１５の上に参照マスクメンブレン１１６が形成され、その上にＸ線吸収体のパターン（あるいは不透明性のパターン）１１８が形成されている。パターン１１８は、参照マークＲＭｂを構成する。
【０１００】
図８（Ｃ）及び（Ｅ）の参照マークＲＭａ及びＲＭｂのエッジが、入射する照明光を散乱させる。散乱光の光学像を形成することにより、参照マークＲＭａ及びＲＭｂを検出することができる。
【０１０１】
図８（Ａ）に示した参照マークＲＭは、マスクアライメントセンサＭＳでウエハステージ１１２側（図８（Ａ）では下方）から検出できるとともに、ウエハアライメントセンサＷＳでマスクステージ１１１側（図８（Ａ）では上方）から検出することができる。マスクマークＭＭは、マスクアライメントセンサＭＳにより、参照マスクＲの光透過性のマーク支持部（マスクメンブレン）を介して、すなわち、マーク支持部を透過する検出光を観測することにより下方から検出することができる。ウエハマークＷＭは、ウエハアライメントセンサＷＳにより、上方から検出することができる。
【０１０２】
次に、図９（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、マスクＭとウエハＷとの位置合わせを行う方法について説明する。
【０１０３】
図９（Ａ）に示すように、マスクアライメントセンサＭＳにより、参照マスクＲの参照マークＲＭと、マスクＭのマスクマークＭＭとの位置合わせを行う。このときの基準点Ｘ０に対するマスクマークＭＭ及び参照マークＲＭの位置をＡ１とする。
【０１０４】
マスクマークＭＭの近傍に回路パターンが形成されている場合には、マスクアライメントセンサＭＳを、第３の実施例による位置検出装置の構成とすることにより、回路パターンからの散乱光の影響を受けることなく、位置合わせを行うことができる。
【０１０５】
図９（Ｂ）に示すように、ウエハステージを移動し、ウエハアライメントセンサＷＳにより、参照マスクＲの参照マークＲＭを検出する。このときの基準点Ｘ０に対する参照マークＲＭ（ウエハアライメントセンサＷＳ）の位置をＢ１とする。
【０１０６】
図９（Ｃ）に示すように、粗動ステージ１１３を移動し、ウエハアライメントセンサＷＳによりウエハマークＷＭを検出する。このときの基準点Ｘ０に対する参照マークＲＭの位置をＣ１とする。
【０１０７】
ウエハマークＷＭの近傍に回路パターンが形成されている場合には、ウエハアライメントセンサＷＳを、第３の実施例による位置検出装置の構成とすることにより、回路パターンからの散乱光の影響を受けることなく、位置検出を行うことができる。なお、この場合には、マスクマークの像を検出する必要がないため、図４（Ａ）に示したマスクマークの像に対応する透過領域７２Ｍを遮光膜で遮光した光学フィルタを用いてもよい。
【０１０８】
図９（Ｄ）に、これらの結果に基づき、ウエハＷとマスクＭとの位置合わせを行う原理を示す。ウエハアライメントセンサＷＳに、参照マークＲＭが検出されている時、参照マークＲＭとマスクマークＭＭとの位置の差はＢ１−Ａ１である。参照マークＲＭとウエハマークＷＭとの位置の差は、Ｃ１−Ｂ１である。従って、ウエハマークＷＭとマスクマークＭＭとの位置の差Ｘ１は、Ｘ１＝（Ｂ１−Ａ１）−（Ｃ１−Ｂ１）となる。
【０１０９】
ウエハＷをＸ１だけ移動させることにより、ウエハＷとマスクＭとの位置合わせが完了する。
【０１１０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受光面の前に配置する光学フィルタを移動可能にしたことにより、粗い位置合わせ、及び粗い位置合わせが完了した後の高精度の位置合わせの両方を、好ましい条件で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第１の実施例による位置検出装置の概略図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は光学フィルタの正面図であり、（Ｄ）は受光面上の画像を示す正面図である。
【図２】ステンシルタイプのマスクの断面図である。
【図３】（Ａ）は第２の実施例による位置検出装置の概略図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は光学フィルタの正面図である。
【図４】第３の実施例による位置検出装置に用いられる光学フィルタの正面図である。
【図５】第３の実施例による位置検出装置の受光面上に現れる像を示す図である。
【図６】第４の実施例による位置検出装置に用いられる光学フィルタの正面図である。
【図７】第４の実施例による位置検出装置の受光面上に現れる像を示す図である。
【図８】（Ａ）は第５の実施例による位置検出装置の概略図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ参照マスクの底面図及び断面図であり、（Ｄ）及び（Ｅ）は、それぞれ他の参照マスクの底面図及び断面図である。
【図９】第５の実施例による位置検出装置を用いて位置合わせを行う工程を説明するための装置の概略図である。
【図１０】従来の位置検出装置の概略図である。
【図１１】（Ａ）はウエハマークとマスクマークの平面図であり、（Ｂ）は一点鎖線Ｂ２−Ｂ２における断面図であり、（Ｃ）は一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面図である。
【図１２】マスクマークとウエハマークとの像を示す図である。
【図１３】マスクマークとウエハマークとの像の画像信号を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は受光面及び光学フィルタの断面図であり、（Ｂ）は光学フィルタの正面図である。
【符号の説明】
１０  ウエハ／マスク保持部
１１  ウエハ
１２  マスク
１３  ウエハマーク
１４  マスクマーク
１５  ウエハ保持台
１６  マスク保持台
１７  駆動機構
２０  光学系
２１  像検出装置
２１ａ  受光面
２２  レンズ
２３  ハーフミラー
２４  光源
２５  光軸
２６、５０、６０、６１、７０、８０  光学フィルタ
３０  制御装置
４０Ａ、４０Ｂ  ウエハマークの像
４１  マスクマークの像
５１  移動機構
５５  光の経路
７２  透過領域
１１１  マスクステージ
１１２  ウエハステージ
１１３  粗動ステージ
１１４  微動ステージ
１１５  支持部
１１６  参照マスクメンブレン
１１７  開口
１１８  Ｘ線吸収体のパターン
【図１】
2004319859.tif 000003
【図２】
2004319859.tif 000004
【図３】
2004319859.tif 000005
【図４】
2004319859.tif 000006
【図５】
2004319859.tif 000007
【図６】
2004319859.tif 000008
【図７】
2004319859.tif 000009
【図８】
2004319859.tif 000010
【図９】
2004319859.tif 000011
【図１０】
2004319859.tif 000012
【図１１】
2004319859.tif 000013
【図１２】
2004319859.tif 000014
【図１３】
2004319859.tif 000015
【図１４】
2004319859.tif 000016