JP2022047923A - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法を提供する。【解決手段】露光光自体、又は露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光Ｌ１をマスクマークＭＭに照射可能なマスクマーク照明用光源２１と、露光光と異なる波長の第２のアライメント光Ｌ２をワークマークＷＭに照射可能なワークマーク照明用光源３１、撮像装置３２、及び撮像光学系４０を有するアライメントユニット３０と、を備える。撮像光学系４０は、第１のアライメント光Ｌ１とワークマークＷＭからの光とを合成して撮像装置３２に向けて出射する第１のダイクロイックプリズム４１と、第１のアライメント光Ｌ１を分岐且つ合流させる光路長変更光学系４２と、を備え、撮像装置３２に対するワークマークＷＭとマスクマークＭＭの像ＭＭＩとの光学的な位置関係が等しい。【選択図】図２

Description

本発明は、投影露光装置及び投影露光方法に関し、特に、小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法に関する。
フォトリソグラフィ技術を用いて、半導体ウエハや、プリント配線基板、液晶基板等を製造する際に、マスクのパターンを投影レンズによって基板に投影して該パターンを基板に転写する投影露光装置が使用されている。
プリント配線基板等では、電子機器の高速化、多機能化、小型化に伴い、多層化、高密度化、微細化が求められている。このため、ワークにマスクのパターンを転写する場合、前に形成したパターンに対して次のパターンを正確にアライメントすることが重要である。また、投影露光装置では、投影レンズは、露光のための紫外線に対して収差が最も小さくなるように設計されている。したがって、アライメントに際して、マスクのアライメントマークを投影レンズを介してワークに形成するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）アライメント方式においては、アライメント光として露光光を用いることが望ましい。一方、紫外線は、ワークのレジストを感光させてしまうことから、投影レンズを通過したアライメント光をワークに照射せずにアライメントすることが検討されている。
特許文献１に記載の位置合わせ装置では、露光光照射装置より露光光をマスクに照射して、ワークステージ上のワーク固定領域と離れた位置に設けられた反射部材にマスクのアライメントマークを投影し、投影像を受像してその相対位置を記憶する。ついで、露光光の照射を停止して、ワークが載置されたワークステージを、マスクのアライメントマークがワーク上に投影される位置に移動させ、非露光光をワークのアライメントマークに照射し、ワークのアライメントマークを受像して、その相対位置を検出する。そして、両アライメントマークの位置が重なるようにワークおよび／またはマスクを移動させることで、マスクとワークを位置合わせしている。
特許文献２には、レチクル側に配置されるレチクル整合マークに露光用照明光を照射する第１照明系と、ウエハ側に配置されるウエハ整合マークに、第１照明光より波長幅が広い第２照明光を照射する第２照明系とを備え、受光面に結像させたレチクル整合マーク及びウエハ整合マークの像を、受光面とは反対側に配置した検出装置により検出してレチクル整合マークとウエハ整合マークの相対位置関係に応じた信号を出力するようにした投影露光装置が開示されている。
特許文献３に記載の露光装置では、露光光を用いたアライメント光をマスクのマスク側アライメントマークに照射可能なアライメント照明ユニットと、アライメント照明ユニットから出射されマスクおよび投影レンズを経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニットと、を備える。アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光におけるマスクに対する光学的な位置関係を、対象ワークとは異なる位置で対象ワークと等しくするダミーワーク領域にマスク側アライメントマーク像を形成する結像光学系と、撮像装置に対する対象ワークとダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有し、極めて高いアライメントの精度を得ることが開示されている。
特開平９－８２６１５号公報 特開平１１－２５１２３３号公報 特開２０１１－２５３８６４号公報
しかしながら、特許文献１に記載の位置合わせ装置は、予め記憶させたマスクのアライメントマークを用いてアライメントが行われるため、両アライメントマークを取得する間に温度変化などの外乱が生じると、外乱による誤差を考慮することができず、高精度にアライメントが行われない虞がある。
また、特許文献２，３に開示されている露光装置では、マスクのアライメントマーク像が結像する受光面及びダミーワーク領域が、検出装置や撮像装置と反対側で、ワークの露光領域上に延出して設けられているので、複数のワークのアライメントマークが近づいていると、複数の受光面及びダミーワーク領域が干渉する可能性がある。とくに、近年、プリント配線基板等においては、さらなる微細化のため、露光領域の分割数を増やして高解像度で露光することが求められており、小サイズの露光領域でもアライメントが可能であることが望まれている。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
前記露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
を備え、
前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
（２） （１）に記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
を備える、投影露光方法。
本発明の投影露光装置及び投影露光方法によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となる。
本発明に係る投影露光装置の構成を模式的に示す説明図である。 露光光を用いたＴＴＬ方式でアライメント調整する状態を示す模式図である。 （ａ）は、第１のダイクロイックプリズムの拡大図であり、（ｂ）は、第２のダイクロイックプリズムの拡大図である。 （ａ）は、マスクマーク照明用光源から出射され、投影レンズを通過した第１のアライメント光が、光路長変更光学系を含む撮像光学系を介して撮像装置に入射する状態を示す模式図であり、（ｂ）は、ワークマーク照明用光源によって照明されるワークのアライメントマークからの光が、撮像光学系を介して撮像装置に入射する状態を示す模式図である。 （ａ）は、大きな露光領域の４隅に設定された４個のワークのアライメントマークの配置をアライメントユニットと共に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の露光領域を４分割した小サイズの露光領域の４隅に設定された４個のワークのアライメントマークの配置をアライメントユニットと共に示す図である。 マスクマーク照明用光源として、露光光を用いる場合の変形例を示す要部拡大図である。 （ａ）は、マスクマーク照明用光源として、露光光を用いる場合の他の変形例を示す要部拡大図であり、（ｂ）は、複数の遮光板を示す上面図である。
以下、本発明に係る投影露光装置及び投影露光方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、投影露光装置１０は、光源部１１、バンドパスフィルタ１２、インテグレータレンズ１３、コリメータレンズ１４、平面鏡１５、マスクステージ１６、補正光学系１７、投影レンズ１８、及び、ワークステージ１９を備える。
光源部１１は、例えば、複数のＬＥＤ光源を二次元アレイ状に配列して構成され、露光光である紫外線を含む光を発光する。バンドパスフィルタ１２は、紫外線（例えば、ｉ線）以外の波長帯域の光をカットする。バンドパスフィルタ１２を透過した光は、インテグレータレンズ１３に入射される。インテグレータレンズ１３は、入射した光の照度ムラを打ち消し、マスクＭを均一な照度分布で照明するための光学系である。なお、インテグレータレンズ１３の射出面には、開口絞りが配置されている。コリメータレンズ１４は、インテグレータレンズ１３から入射した光を平行光として出射する。そして、平行光とされた露光光は、平面鏡１５で反射されて、マスクステージ１６に保持されたマスクＭに向けて出射される。マスクＭを通過した露光光は、補正光学系１７に入射される。
マスクステージ１６は、パターンが形成されたマスクＭを、図示しないマスク駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能に保持する。なお、マスクＭには、パターンの周囲に、後述するワークＷの４つのアライメントマークＷＭに対応して、４つのアライメントマークＭＭが形成されている（図２参照）。
補正光学系１７は、ワークＷにおける歪みなどに応じて、ワークＷ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させるものであり、例えば、光軸方向に複数枚のガラス板を並列し、各ガラス板を適宜湾曲させたり回転させたりすることで補正する。なお、補正光学系１７は、マスクステージ１６と投影レンズ１８との間の他、投影レンズ１８に固定して設けられてもよく、或いは、投影レンズ１８とワークステージ１９との間に配置されてもよい。
投影レンズ１８は、マスクＭに形成されたパターンの像を適切に変倍してワークＷの表面に形成する。また、投影レンズ１８は、露光光として紫外線（ｉ線）を用いることから、紫外線（ｉ線）に対して収差が最も小さくなるように設計されている。このようにして、マスクＭを透過した露光光が投影レンズ１８に入射され、マスクＭのパターン像が感光材料が塗布されたワークＷ上に形成される。
なお、露光光としては、ｉ線（波長３６５ｎｍ）以外にも、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、各線の組み合わせ、またはその間の波長も利用することができる。
ワークＷを保持するワークステージ１９も、図示しないワーク駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能である。特に、本実施形態では、ワークＷは複数の露光領域を備えており、露光領域を移動させながら、複数回の露光を行うステップ露光が行われる。なお、ワークＷとしては、シリコンウエハやガラス基板やプリント配線基板等が挙げられる。
次に、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する際、露光転写に先立って行われるマスクＭとワークＷとのアライメントについて図２を参照して説明する。
投影露光装置１０は、４つのマスクマーク照明ユニット２０と、それぞれのマスクマーク照明ユニット２０に対応する４つのアライメントユニット３０とを備える。４つのマスクマーク照明ユニット２０は、マスクＭに形成された４つのアライメントマークＭＭ（以下、単にマスクマークＭＭとも言う）に個別に対応して設けられ、４つのアライメントユニット３０は、ワークＷに形成された４つのアライメントマークＷＭ（以下、単にワークマークＷＭとも言う）に個別に対応して設けられている。ここで、各マスクマーク照明ユニット２０及び各アライメントユニット３０は同一の構成を有するので、以下の説明では、１つのマスクマーク照明ユニット２０及び１つのアライメントユニット３０について、図２を参照して説明する。
マスクマーク照明ユニット２０は、マスクステージ１６の上方に配置されている。マスクマーク照明ユニット２０は、露光光と同じ波長の紫外線である第１のアライメント光（ｉ線）Ｌ１を出射するＬＥＤなどのマスクマーク照明用光源２１と、コリメータレンズ２２と、反射プリズム２３と、を有する。コリメータレンズ２２は、入射した光を平行光として出射し、反射プリズム２３は、コリメータレンズ２２により平行光とされた紫外線の進行方向を、マスクＭに直交する方向に変換する。なお、反射プリズム２３に代えて、反射ミラーを用いることもできる。また、反射プリズム２３や反射ミラーを用いずにマスクマーク照明ユニット２０を、その光軸がマスクＭに対して直交するように配置してもよい。
マスクマーク照明ユニット２０は、対応するマスクマークＭＭに対して進退可能に設けられており、ワークＷとのアライメント調整を行う際には、対応するマスクマークＭＭへ向けて第１のアライメント光Ｌ１を出射する。マスクＭを通過した第１のアライメント光Ｌ１は、補正光学系１７及び投影レンズ１８に入射される。
投影レンズ１８とワークＷとの間には、アライメントユニット３０が、投影レンズ１８からワークＷに向かう第１のアライメント光Ｌ１の光路に対して進退自在に設けられている。アライメントユニット３０は、撮像装置３２と、撮像光学系４０と、ワークマーク照明用光源３１と、を備える。
撮像装置３２は、少なくとも第１のアライメント光Ｌ１である紫外線（ｉ線）の波長帯域と、可視光の波長帯域と、に感度を有しており、第１のアライメント光Ｌ１によるマスクＭのマスクマークＭＭの像ＭＭＩと、ワークＷのワークマークＷＭとを同時に取得可能である。撮像装置３２は、光学カメラでもよいが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有して、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力する装置が好ましい。
撮像光学系４０は、マスクマークＭＭの像ＭＭＩと、ワークマークＷＭとを、撮像装置３２に画像として取得させるためのものであり、撮像装置３２から近い順に、ハーフミラー３４と結像レンズ３５を内蔵する結像レンズユニット３３、光路長変更光学系４２、及び合成光学素子である第１のダイクロイックプリズム４１を有する。
第１のダイクロイックプリズム４１は、マスクマーク照明用光源２１から出射されマスクＭ及び投影レンズ１８を経た第１のアライメント光Ｌ１と、ワークＷのワークマークＷＭからの光とを合成した合成光を撮像装置３２に向けて出射するための光学素子であり、投影レンズ１８の下方において、第１のアライメント光Ｌ１が通過する位置に配置される。
第１のダイクロイックプリズム４１は、図３（ａ）も参照して、一対のプリズム４３，４４が、投影レンズ１８から出射される第１のアライメント光Ｌ１の光軸に対して４５°傾斜した接合面４５で接合された構成を有する。接合面４５は、所謂ハーフミラー面を構成する。また、接合面４５の下方に配置されたプリズム４４は、第１のアライメント光Ｌ１の光軸に直交する下面４６が第１のアライメント光Ｌ１を反射し、第２のアライメント光Ｌ２を透過させるダイクロイック面を構成する。このダイクロイック面によって、紫外線である第１のアライメント光Ｌ１を用いたアライメントの際、該紫外線がワークＷに照射されて感光材料が感光することを防止することができる。
光路長変更光学系４２は、第１のダイクロイックプリズム４１によって合成された第１のアライメント光Ｌ１とワークマークＷＭからの光から、第１のアライメント光Ｌ１を分岐且つ合流させて第１のアライメント光Ｌ１の光路長を変更する光学系である。光路長変更光学系４２は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５から出射される合成光の光軸ＬＡ上に配置された第２のダイクロイックプリズム４８と、合成光の光軸ＬＡを含む水平面上に配置され、合成光の光軸ＬＡ、即ち、第２のダイクロイックプリズム４８から離れて、該光軸ＬＡと平行に並んで配置された一対の反射光学素子４９とを備える。
第２のダイクロイックプリズム４８は、図３（ｂ）も参照して、複数（図に示す実施例では３個）のプリズム５３，５４，５５が接合されてなる。各プリズム５３，５４，５５間に形成される２つの直交する接合面５１，５２は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５から出射される合成光の光軸ＬＡに対してそれぞれ４５°傾斜し、ダイクロイック面を構成する。即ち、これら接合面５１，５２も、第１のアライメント光Ｌ１を反射し、第２のアライメント光Ｌ２を透過させる。
一対の反射光学素子４９は、一対のプリズム５８，５９から構成され、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１と平行に配置された第１の反射面５６と、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２と平行に配置された第２の反射面５７を有し、第１の反射面５６と第２の反射面５７とが互いに直交する。そして、第２のダイクロイックプリズム４８の一方の接合面５１で反射された第１のアライメント光Ｌ１が、第１の反射面５６及び第２の反射面５７で反射して第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２に入射する。これにより、第１のアライメント光Ｌ１の光路長が変更される。なお、一対のプリズム５８，５９は、一対のミラーであってもよい。
ワークマーク照明用光源３１は、例えば可視光などの露光光と異なる波長を有する第２のアライメント光Ｌ２を、結像レンズユニット３３内に導入し、第２のアライメント光Ｌ２の光軸に対して４５傾斜したハーフミラー面３４で反射させて、合成光の光軸ＬＡと同軸に出射して、第２のダイクロイックプリズム４８及び第１のダイクロイックプリズム４１を介してワークＷのワークマークＷＭに照射して照明する。即ち、結像レンズユニット３３から導入された第２のアライメント光Ｌ２は、合成光の光軸ＬＡ上に擬似的に配される同軸落射照明を構成している。
なお、ワークマークＷＭは、ワークＷに塗布される感光材料の種類により見え方が異なる場合がある。このため、感光材料の種類に合わせて、より見やすい波長の光に切り替え可能な図示しない光学フィルタをワークマーク照明用光源３１に設けることもできる。
また、光路の説明の都合上、ワークマーク照明用光源３１及び反射光学素子４９は、図２において上方に突出した状態で描かれているが、実際には、図２中、点線Ｄ内に配置される、ワークマーク照明用光源３１、結像レンズユニット３３、第２のダイクロイックプリズム４８及び反射光学素子４９は、合成光の光軸ＬＡを中心として９０°回転した状態で配置されている。即ち、ワークマーク照明用光源３１及び反射光学素子４９は、合成光の光軸ＬＡを含む水平面上に配置されており、具体的に、上方から見て、ワークマーク照明用光源３１は、結像レンズユニット３３の側面に取付けられており、反射光学素子４９は、第２のダイクロイックプリズム４８の側方に配置されている。これにより、投影レンズ１８とワークＷとの間の空間内で、アライメントユニット３０が投影レンズ１８やワークＷと干渉することなく進退可能となる。
このような構成を有する撮像光学系４０では、図４（ａ）に示すように、投影レンズ１８を透過した第１のアライメント光Ｌ１は、第１のダイクロイックプリズム４１のダイクロイック面を構成する下面４６で反射した後、さらに接合面４５で反射して第２のダイクロイックプリズム４８に入射する。第２のダイクロイックプリズム４８に入射した第１のアライメント光Ｌ１は、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１で反射し、さらに反射光学素子４９の第１の反射面５６及び第２の反射面５７で反射して第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２に入射する。接合面５２で反射した第１のアライメント光Ｌ１は、結像レンズユニット３３内のハーフミラー３４及び結像レンズ３５を通過して撮像装置３２に至る。
一方、図４（ｂ）に示すように、第２のアライメント光Ｌ２で照明されたワークマークＷＭからの光は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５で反射した後、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１、５２及び結像レンズユニット３３内のハーフミラー３４及び結像レンズ３５を通過して撮像装置３２に至る。したがって、第２のダイクロイックプリズム４８から撮像装置３２までの光は、第１のアライメント光Ｌ１とワークマークＷＭからの光とが合流して、再び合成光となる。
このように、第１のダイクロイックプリズム４１と撮像装置３２との間に、光路長変更光学系４２（第２のダイクロイックプリズム４８及び反射光学素子４９）を配置することで、第１のダイクロイックプリズム４１から撮像装置３２までの第１のアライメント光Ｌ１の光路長を、第１のダイクロイックプリズム４１から撮像装置３２までのワークマークＷＭからの光の光路長よりも長くできる。そして、光路長変更光学系４２の光路上において、マスクマークＭＭの像ＭＭＩが形成される。これにより、マスクマークＭＭの像ＭＭＩは、光路長変更光学系４２の光路上の空中像となるので、異物付着等の虞が生じ難く、撮像装置３２によって精度良く取得される。
光路長変更光学系４２は、図４（ａ）に示す、第１のアライメント光Ｌ１の光路上で結像するマスクマークＭＭの像ＭＭＩから撮像装置３２（厳密には、撮像装置３２の受像面）までの光路長Ｌ１Ｌと、図４（ｂ）に示す、ワークマークＷＭから撮像装置３２までの光路長Ｌ２Ｌが同じ長さとなるように設定され、撮像装置３２に対するワークマークＷＭとマスクマークＭＭの像ＭＭＩとの光学的な位置関係が等しく設定することで、撮像装置３２によりマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークＷ上に設けられたワークマークＷＭとを同一視野内に捉えることができる。
そして、撮像装置３２の視野内におけるマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークマークＷＭとの位置関係に基づいて、必要に応じてマスクＭとワークＷとの相対位置を移動すると共に、補正光学系１７によりマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークマークＷＭとが一致するようにマスクマークＭＭの像ＭＭＩの位置及び形状を補正して、マスクＭとワークＷとをアライメントする。
上記したアライメント作業は、１つの露光領域ＥＡを露光する毎に行われるので、アライメント動作と露光動作との間の外乱による影響を大幅に抑制することができ、マスクＭのパターンを高精度で露光転写することができる。
ワークマークＷＭは、図５に示すように、ワークＷに設定された露光領域ＥＡ毎に、露光領域ＥＡの４隅にそれぞれ１つずつ、合計４個設けられている。４個のワークマークＷＭを撮像装置３２で同時に捉えるためには、４台のアライメントユニット３０を、それぞれワークマークＷＭ上に位置させる必要がある。
特に、図５（ａ）に示す露光領域ＥＡ１を４分割した、図５（ｂ）に示す小サイズの露光領域ＥＡ２では、ワークマークＷＭ同士の間隔も狭くなる。このようなワークマークＷＭが近接配置された露光領域ＥＡ２においても、アライメントユニット３０は、第１のダイクロイックプリズム４１に対して撮像装置３２の反対側に光学系を有しないことから、複数のアライメントユニット３０同士を近接させることができる。従って、小サイズの露光領域ＥＡにも容易に対応可能となり、プリント配線基板等における微細化や高解像度での露光に大きく貢献する。
以上述べたように、本実施形態の投影露光装置１０では、小サイズの露光領域ＥＡに対しても、露光光と同じ紫外線（ｉ線）が投影レンズ１８を透過するＴＴＬ方式のアライメントにより、極めて高精度でアライメントすることができる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記の実施形態では、マスクのアライメントマーク及びワークのアライメントマークがそれぞれ４個ずつ設けられた例について説明したが、マスクのアライメントマーク及びワークのアライメントマークをそれぞれ３個ずつ設けて、マスクとワークとのアライメントを行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、アライメントの際にマスクのアライメントマークを照射するマスクマーク照明用光源として、光源部１１と別に、露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光Ｌ１を照射する光源を設けている。しかしながら、本発明は、これに限らず、例えば、光源部１１から照射される露光光自体を第１のアライメント光Ｌ１として、マスクのアライメントマークに照射してもよい。即ち、光源部１１がマスクマーク照明用光源として用いられてもよい。
露光光をマスクＭのアライメントマークＭＭに照射する場合には、図６に示す変形例のように、アライメントを行う際にマスクＭの上方に進出可能な１枚の遮光板６０が併せて使用される。例えば、観察箇所が４箇所あるとすると、遮光板６０には、マスクＭの各アライメントマークＭＭに対応する位置に４箇所の穴部６１が形成される（図６では、２箇所の穴部のみ示す）。遮光板６０は、アライメントを行う際に、マスクＭの上方に進出して、露光領域に照射される露光光を遮光しつつ、４箇所の穴部６１を介して各アライメントマークＭＭに向けて露光光を照射する。また、アライメント終了後、露光を行う際には、遮光板６０は、マスクＭの上方から退避する。
また、図７に示す他の変形例のように、観察箇所が４箇所あるとすると、マスクＭの各アライメントマークＭＭに対応する１箇所の穴部６１をそれぞれ有し、マスクＭの上方に進出可能な４枚の遮光板６０Ａ～６０Ｄが併せて使用されてもよい。これにより、マスクＭに応じて各アライメントマークＭＭの位置が変化する場合にも、各アライメントマークＭＭの位置に合わせて各遮光板６０Ａ～６０Ｄの位置を移動させることで、遮光板６０Ａ～６０Ｄを変えることなく対応することができる。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
前期露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
を備え、
前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
この構成によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となる。
（２） 前記合成光学素子は、前記投影レンズから出射される前記第１のアライメント光の光軸に対して４５°傾斜した接合面がハーフミラー面を構成する一対のプリズムを有する第１のダイクロイックプリズムであり、
前記ワークと対向する前記プリズムにおいて、前記第１のアライメント光の光軸に直交する面は、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する、（１）に記載の投影露光装置。
この構成によれば、露光光と実質的に同じ波長を有する第１のアライメント光がワークに照射されるのを防止でき、また、第１のアライメント光と第２のアライメント光とを合成して合成光とすることができる。
（３） 前記光路長変更光学系は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸に対してそれぞれ４５°傾斜し、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する２つの接合面が直交する、複数のプリズムからなる第２のダイクロイックプリズムと、
前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸から離れた位置にそれぞれ設けられ、前記第２のダイクロイックプリズムの一方の前記接合面で反射された前記第１のアライメント光を前記第２のダイクロイックプリズムの他方の前記接合面に入射させるように、互いの反射面が直交する一対の反射光学素子と、
を備える、（１）又は（２）に記載の投影露光装置。
この構成によれば、合成光学素子から出射される合成光から第１のアライメント光を分離して、第１のアライメント光の光路長を変更できる。
（４） 前記アライメントユニットは、前記投影レンズと前記ワークとの間で、進退可能なように、水平に移動自在に設けられており、
前記ワークマーク照明用光源、及び前記一対の反射光学素子は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸を含む水平面上に配置される、（３）に記載の投影露光装置。
この構成によれば、アライメントユニットの高さ方向寸法を抑えることができ、これにより、アライメントユニットを投影レンズとワークとの間の空間内で、投影レンズやワークと干渉することなく移動させることができ、また、露光転写の際に、アライメントユニットを退避させることができる。
（５） （１）～（４）のいずれかに記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
を備える、投影露光方法。
この構成によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となり、露光領域の分割数を増やした高解像度での露光が実現可能となる。
１０ 投影露光装置
１８ 投影レンズ
２１ マスクマーク照明用光源
３０ アライメントユニット
３１ ワークマーク照明用光源
３２ 撮像装置
４０ 撮像光学系
４１ 第１のダイクロイックプリズム（合成光学素子）
４２ 光路長変更光学系
４３，４４ プリズム
４５ 接合面（ハーフミラー面）
４６ 下面（ダイクロイック面）
４８ 第２のダイクロイックプリズム
４９ 反射光学素子
５１，５２ 接合面（ダイクロイック面）
５３，５４，５５ プリズム
５６ 第１の反射面（反射面）
５７ 第２の反射面（反射面）
６０、６０Ａ～６０Ｄ 遮光板
Ｌ１ 第１のアライメント光
Ｌ２ 第２のアライメント光
ＬＡ 合成光の光軸
Ｍ マスク
ＭＭ マスクマーク（マスクのアライメントマーク）
ＭＭＩ マスクのアライメントマークの像
Ｗ ワーク
ＷＭ ワークマーク（ワークのアライメントマーク）

Claims (5)

  1. マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
    前記露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
    前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
    前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
    を備え、
    前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
    前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
    前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
  2. 前記合成光学素子は、前記投影レンズから出射される前記第１のアライメント光の光軸に対して４５°傾斜した接合面がハーフミラー面を構成する一対のプリズムを有する第１のダイクロイックプリズムであり、
    前記ワークと対向する前記プリズムにおいて、前記第１のアライメント光の光軸に直交する面は、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する、請求項１に記載の投影露光装置。
  3. 前記光路長変更光学系は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸に対してそれぞれ４５°傾斜し、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する２つの接合面が直交する、複数のプリズムからなる第２のダイクロイックプリズムと、
    前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸から離れた位置にそれぞれ設けられ、前記第２のダイクロイックプリズムの一方の前記接合面で反射された前記第１のアライメント光を前記第２のダイクロイックプリズムの他方の前記接合面に入射させるように、互いの反射面が直交する一対の反射光学素子と、
    を備える、請求項１又は２に記載の投影露光装置。
  4. 前記アライメントユニットは、前記投影レンズと前記ワークとの間で、進退可能なように、水平に移動自在に設けられており、
    前記ワークマーク照明用光源、及び前記一対の反射光学素子は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸を含む水平面上に配置される、請求項３に記載の投影露光装置。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
    前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
    マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
    を備える、投影露光方法。
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