JP2535889B2

JP2535889B2 - 投影光学装置

Info

Publication number: JP2535889B2
Application number: JP62072698A
Authority: JP
Inventors: 昭一谷元
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPS63237521A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はLSI等の製造におけるリソグラフィー工程の
マイクロパターン転写に用いられる（投影光学）装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、最先端の微細化したLSIのパターン転写を量産
時に行なうには超高圧水銀ランプのｇ線スペクトル（波
長436nm）で投射する縮小投影型露光装置（ステッパ
ー）が最も広く用いられてきたが、今後さらに微細なパ
ターン転写を高いスループットで行なう装置としてXeC
l、KrF、ArF等のエキシマレーザを光源とするステッパ
ーが注目されている。エキシマレーザ光で結像する投影
レンズ系には月刊Semiconductor World 1986年８月号P6
9〜に開示されているように、エキシマレーザを自然発
振させた広いスペクトル幅（例えば0.4nm程度）の光に
対して色収差補正された広帯域レンズと、発振スペクト
ル幅が0.01nm程度以下のエキシマレーザ光に対応した狭
帯域レンズがある。広帯域レンズは石英とホタル石で構
成され、広いスペクトル幅のコヒーレンスの悪いエキシ
マレーザ光を用いることができるのでスペックルの出る
心配もなく、またレジストの非感光スペクトルの光に対
しても収差補正が可能なのでスルーザレンズアライメン
ト（TTL）のできる可能性が強いが、LSIの量産に需要の
多いウェハ上で直径22mm以上の転写領域を持ち、NA（開
口数）0.35以上のレンズを作るのは現状のレンズ製造技
術では困難である。

これに対して狭帯域レンズは全て石英で構成され、製
造技術も現状の最先端のものをもってすれば十分である
のに早期に実用化されるものと期待されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような狭帯域レンズでは直径22mm程度の領域で0.
5μｍ以下の分解能が得られたとしても、スルーザレン
ズアライメントを行なう良い技術がなかった。その１つ
の理由は狭帯域レンズでは露光焼付用のエキシマレーザ
光のスペクトルでしか色消しされておらず、非感光光で
アライメントしようとしても収差補正ができない為ウェ
ハ面のパターンを高分解に観測できないことであり、他
の理由は露光焼付用のエキシマレーザ光をアライメント
のための照明光に用いてアライメントの位置ずれ計測を
しようとしても、用いられるフォトレジストの吸収が大
きい場合がほとんどであり、レジストを通したウェハ面
の観察ができないことである。本発明はこのような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、焼付光に対して吸収
の激しいレジストを用いてもTTLアライメントを可能と
し、良好な露光位置合わせ精度が得られる投影光学装置
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記問題の解決の為に本発明では、投影レンズの瞳の
部分からアライメント用の非感光々（第２波長）を分岐
して投影レンズ外に射出する構成とし、焼付露光々（第
１波長）のみが通過する投影レンズの部分（例えば瞳か
らレチクル側）は、石英のみを用い、焼付露光々とアラ
イメント光が通過する投影レンズの部分（例えば瞳から
ウェハ側）は焼付露光々とアライメント用の別波長光に
対して収差補正されるように、例えば石英と螢石を用い
て光学系を構成し、投影レンズ外部のアライメント光専
用の光学系はアライメント光のみに対して収差補正する
ようにした。

〔作用〕

本発明においては焼付光のみの通過する部分は、例え
ば狭帯域レーザのスペクトル幅のみに対して収差補正す
ればよいので、レンズの製造が容易であり、瞳を分割し
て光分岐要素（反射手段）を設けても焼付光の結像性能
に対して悪影響を与えず、アライメント光に対しても収
差補正がなされ、アライメント光を非感光々とすること
で焼付光に対して吸収の激しいレジストを用いてもウェ
ハ上のアライメントマークを高い解像力で観察すること
ができる。

（実施例）第１図は本発明の第１の実施例による投影光学装置の
主な光学系の概略的な構成を示す斜視図であり、第２図
は本装置の全体構成を示す図である。

第１図において、回路パターン領域50とアライメント
用のマーク領域RMA、RMBとを有するレチクルＲは、レン
ズ群（前群）L₁とレンズ群（後群）L₂で構成される投影
レンズの光軸AXに対して位置決めして保持される。前群
L₁と後群L₂との間には瞳EPが空間中に位置し、瞳EPの中
心には瞳EPの径よりも小さな寸法で反射ミラーＭが適宜
の保持法により斜設される。レチクルＲの各パターンは
投影レンズにより感光基板としてのウェハＷ上に投影さ
れる。ウェハＷ上には予め複数のショット領域CPがマト
リックス状に形成されており、その１つのショット領域
にレチクルＲのパターン領域50の投影像50′が重ね合わ
せて転写される。ウェハＷ上の各ショット領域にはレチ
クルＲのマーク領域RMA、RMBの各投影位置に対応して予
めアライメント用のマーク領域WMA、WMBが形成されてい
る。

さて、投影レンズ内の反射ミラーＭを通り、光軸AXと
直交する光軸AX′に沿って、色フィルターFL、検出光学
系L₃、及びアライメント用の対物レンズ系40A、40Bが配
置される。そして検出光学系L₃、反射ミラーＭ、後群L₂
との合成系は、ウェハＷの表面と共役な像面IVを作り出
す。この像面IV内の位置APA、APBには、ウェハＷ上のマ
ーク領域WMA、WMBの像が、ショット領域のCPの像CP′を
挟んで結像される。さらに像面IVには、レチクルＲのパ
ターン領域50とマーク領域RMA、RMBのウェハＷ上、特に
感光層（レジスト）上に形成された投影像に関する光情
報も結像することになる。従って像面IVの位置APAに
は、レチクルＲのマーク領域RMAとウェハＷ上のマーク
領域WMAとの重ね合わせに関する像が形成され、それは
対物レンズ系40Aにより観察又は検出される。同様にレ
チクルＲのマーク領域RMBとウェハＷのマーク領域WMBと
の重ね合わせに関する像は、対物レンズ系40Bにより観
察、又は検出される。

以上、第１図に示した概略構成で、投影レンズの前群
L₁はエキシマレーザ光等の紫外域の露光光に対して吸収
の少ない石英で構成され、後群L₂、ミラーＭ、検出光学
系L₃を含む合成系は、露光光（エキシマレーザ光）とは
異なる特定波長成分の光（アライメント用の照明光）に
対して色収差が補正される。本実施例では、後群L₂に石
英以外にホタル石等が使われ、この後群L₂のみによって
色収差がある程度補正されるように構成される。また本
実施例ではアライメント用の照明光（別波長）は対物レ
ンズ系40A、40Bを介してウェハＷへ逆光される。しがっ
て本実施例ではウェハＷ上で生じたマーク領域WMA、WMB
とRMA、RMBとの重ね合わせ（アライメント）状態を、瞳
EPから取り出して観察することになる。

尚、前群L₁と後群L₂から成る投影レンズは少なくとも
像側（ウェハＷ側）がテレセントリック系であればよ
く、後群L₂、ミラーＭ、検出光学系L₃から成る合成系は
両側（ウェハＷと像面IV）でテレセントリックとなるよ
うに構成される。

次に本実施例の詳細な構成を第２図を参照して説明す
る。尚、第２図においては説明の関係上、レチクルＲ上
のマーク位置に対応した対物レンズ系40A、40Bの配置関
係及びミラーＭの方向は第１図に示したものと異なる。
実際の装置化においては第１図に示すように２本の対物
レンズ系40A,40Bの各光軸を含む平面を水平にすること
が望ましい。

さて、ウェハＷに塗布されたレジスト層を感光させる
波長域の発振スペクトルを有するエキシマレーザ発振器
１の内部には、射出するレーザ光の波長幅（スペクトル
幅）を狭帯域にするためのエタロン等が設けられてい
る。発振されたレーザ光（スペクトル幅0.01nm以下）は
ビームスプリッタ３で一部反射され、ミラー2a、2bで折
り返された後、光量制御器４に入射する。光量制御器４
はシャッター、又は可変アテニュエータ等で構成され、
レーザ光の光量を連続、又は段階的に調整する。光量調
整されたレーザ光は、エクスパンダ又はシリンドリカル
ビームエクスパンダ等のビーム形状寸法変換器５、ミラ
ー６、７、８を通った後、照明強度の一様化を行なうフ
ライアイ・レンズ９、フィールドレンズ10、反射率が透
過率よりも小さなビームスプリッタ11を介して第１コン
デンサレンズ12に入射する。第１コンデンサレンズ12は
レチクルＲへの照明領域を可変とする開口形状・寸法可
変のブラインド13へ均一にレーザ光を入射させる。ブラ
インド13を通過したレーザ光は第１コンデンサレンズ1
4、ミラー15、及びメインコンデンサ16を介してレチク
ルＲを一様の照度で照明する。ブラインド13の開口像は
第１コンデンサレンズ14、メインコンデンサレンズ16に
よってレチクルＲ下面のパターン面（クロム層形成面）
に結像され、ブラインド13の形状を変えることにより、
レチクルＲのパターン面を選択的に照明することができ
る。

さて、ビームスプリッタ11は表面コートなしの石英平
板、又は反射防止コートを行なった石英平板等で構成さ
れ、その表面反射を利用して、レーザ光の一部をレンズ
系34を介してエネルギーモニター（光電素子等）35に導
びく。エネルギーモニター35はレンズ系34で集光された
一部のレーザ光の光量を検出して、ウェハＷに達するエ
ネルギー量をモニターするために使われる。またビーム
スプリッタ３は上述した露光用照明系へレーザ光を送る
とともに、レチクルＲのマーク領域RMA、RMBのみに部分
的にレーザ光を送るために設けられるが、通常の半透過
鏡以外に表面が鏡仕上げされた金属性メッシュ型のもの
でも同様に利用できる。さらにビームスプリッタ３は光
量損失のない点で前反射鏡に置き換えて、必要に応じて
光路に出し入れするようにしてもよい。ミラー６、７、
８はレーザ光の空間コヒーレンズが良く、スペックルが
発生する場合は、フライアイレンズ９に入射するレーザ
光（ビーム）の角度を、エキシマレーザ光のパルス発光
毎に変える走査ミラーと置換することもできる。この場
合１回のショット領域の露光にあたって複数のパルス発
光が必要であるが、ウェハＷ上におけるスペックルの影
響を小さくすることができる。

さて、レチクルＲのマーク領域RMA、RMBの上方には小
さな全反射ミラーMA、MBが斜設され、駆動部MAD、MBDに
より、レチクルＲのパターン領域50に対する露光照明の
妨害とならないように脱着駆動される。マーク領域RM
A、RMBに対する部分的なレーザ光の照射は、コンデンサ
ーレンズ21A、21Bと視野絞り20A、20Bを介して行なわれ
る。そのためビームスプリッタ３からのレーザ光はシャ
ッター31を介してビームスプリッタ32で1:1の割合で分
割され、一方はミラー33を介して視野絞り20Aをほぼ均
一に照明し、他方は不図示のミラーを介して視野絞り20
Bをほぼ均一に照明する。そしてコンデンサーレンズ
（対物レンズ）21A、21Bの働きでレチクルＲのパターン
面のマーク領域RMA、RMBの夫々には視野絞り20A、20Bの
開口像が投影される。また本実施例では投影レンズ（前
群L₁、後群L₂）を両側テレセントリックとするため、コ
ンデンサーレンズ21A、21Bの各光軸は投影レンズの瞳EP
の中心を通り主光線と一致するように定められる。

上記ミラーMA、MB、視野絞り20A、20B及びコンデンサ
ーレンズ21A、21Bによって、露光光（エキシマレーザ
光）を使ったアライメントのための照明系が構成され
る。これら照明系（ミラーMA、視野絞り20A、コンデン
サーレンズ21A）はレチクルＲ上のマーク領域RMAの位置
（すなわちパターン領域50のサイズ）に応じて一体に可
動に構成される。ミラーMB、視野絞り20B、コンデンサ
ーレンズ21Aから成る照明系も同様に構成される。

さて、レチクルＲは駆動部RDにより２次元的に可動な
レチクルステージRSに保持され、レチクルＲを装置に対
して位置決めするとき等は、不図示のレチクルアライメ
ントセンサーでレチクルＲ上のマークを検出してレチク
ルステージRSをｘ、ｙ方向に並進移動させるとともに、
xy平面内で回転移動させる。

ところで、エキシマレーザ光の波長のもとでレチクル
Ｒと共役に配置されたウェハＷは、真空吸着により平面
度を矯正して保持するウェハホルダーWHに載置され、こ
のホルダーWHはウェハステージWS上に取り付けられる。
ウェハステージWSは水平面（ｘ、ｙ平面）内で２次元的
に移動するXYステージと、その上に光軸FAXに沿って上
下動するＺステージとで構成され、そのＺステージの上
にはウェハホルダーWHを微小回転させるθステージが設
けられている。これらXYステージ、Ｚステージ、θステ
ージは不図示ではあるが駆動部SDにより適宜所定の動き
をするように各々独立に駆動される。第２図ではＸ、
Ｙ、Ｚ、θの独立した駆動機能を１つの駆動部SDに代表
して示してある。またＺステージはウェハＷを上下動さ
せて、投影レンズによるレチクルＲのパターン（又はマ
ーク）像をウェハＷのレジスト層に結像させるためのも
のであり、例えば公知のフォーカスセンサーAF₁、AF₂と
ともに働く。フォーカスセンサーAF₁、AF₂はウェハ表面
の位置がレチクルＲの投影像面からどれだけずれている
のかを光学式に計測するもので、ウェハＷ上の投影領域
内にレジスト層を感光させない波長成分の光を斜入射さ
せる方式のものである。

またウェハＷの２次元的な位置、すなわちウェハステ
ージWSの座標位置はレーザ光波干渉式測長器（干渉計）
18により検出される。第２図では干渉計18が一次元方向
にしか示していないが、ｘ方向とｙ方向との夫々につい
て独立に干渉計が設けられる。

一方、先に説明したエネルギーモニター35からの出力
信号は露光量制御部36に入力する。この制御部36はレー
ザ光のパルス発光が行なわれる毎に、そのパルスの光量
を積算して予め設定された適正露光量が得られるよう
に、エキシマレーザ発振器１に対してトリガ信号を出力
するとともに光量制御器４に所定の制御信号を出力す
る。次に、本実施例の特徴的な部分であるアライメント
光学系について説明する。第１図にも示したように前群
L₁と後群L₂の間の瞳EPの位置には小ミラーＭが配置さ
れ、光軸AX′に沿って色フィルターFL、検出光学系L₃、
アライメント用対物レンズ系40A、40Bが設けられる。本
実施例では前群L₁と後群L₂による投影レンズの全系はエ
キシマレーザ光の波長スペクトルに対して良好に収差補
正される。この際、前群L₁は石英のみによってレンズ素
子が構成され、後群L₂は石英とホタル石とによってレン
ズ素子が構成される。そして後群L₂と検出光学系L₃によ
る合成系は、レジスト層に対して非感光の波長成分、例
えば水銀ランプの緑、黄、橙、赤色のスペクトル領域に
ある発光スペクトル（輝線）の少なくとも１つ、又はCW
（連続発振）レーザ光の発振スペクトルに対して収差が
補正される。もちろん完全に収差補正されることが望ま
しいが、露光用のレーザ光波長とアライメントに使う照
明光波長との組み合わせによっては、必らずしも完全に
補正されるとは限らない。この補正の程度はアライメン
トに支障のない程度で、ウェハＷ上のパターン（マー
ク）が像面IV上で十分解像できていればよい。

さて、色フィルターFLはウェハＷからの光情報のうち
露光用のレーザ光の波長成分をカットし、アライメント
用の光の波長域を通過させるものであり、紫外域の光に
よって検出光学系L₃や対物レンズ系40A、40B等のガラス
材料が変質することを防ぐ働きもある。このフィルター
FL自体が紫外域の光により変質する場合は、フィルター
FLのみを交換可能にしておけばよい。別波長のアライメ
ント用照射光は、光ファイバー43A、43Bによって所定の
光源から導びかれ、コンデンサーレンズ42A、42B、ビー
ムスプリッタ41A、42Bをそれぞれ介して対物レンズ系40
A、40Bに入射し、検出光学系L₃を通ってミラーＭに達
し、ここで瞳EPの中心部に相当する領域に照明光が通る
ように反射されて後群L₂に入射する。別波長の照明光は
ウェハＷ上のマーク領域WMA、WMBの夫々を含む局所領域
を照射する。そしてマーク領域WMA、WMBからの光情報
（反射光、又はレジスト層から発生する螢光等）は再び
後群L₂、小ミラーＭ、検出光学系L₃を介して像面IVに結
像する。これら像は対物レンズ系40A、40Bによりビーム
スプリッタ41A、41Bを介して撮像素子44A、44Bの各受光
面に再結像される。この撮像素子44A（44B）はウェハＷ
上のマーク領域WMA（WMB）に形成されるアライメントマ
ークの像を、光ファイバー43A（43B）からの照明光のも
とで検出するとともに、マーク領域WMA（WMB）の上に塗
布されたレジスト層から発生する螢光による像も検出す
ることができる。レジスト層からの螢光の発生は、本実
施例ではレチクルＲのマーク領域RMA、RMBをエキシマレ
ーザ光で照明して投影レンズによりレジスト層にマーク
像を投影したときに起きる。すなわち本実施例では、レ
ジスト層に投影露光されたレチクルＲのマークパターン
の螢光像と、レジスト層の下地に形成されているマーク
領域WMA、WMBとをミラーＭ、検出光学系L₃、対物レンズ
系40A、40B及び撮像素子44A、44B等から成るアライメン
ト光学系で検出することにより、レチクルＲのパターン
領域50とウェハＷ上の１つのショット領域CPとを位置合
わせするように構成した。

さて、このアライメント光学系は、レチクルＲ上のマ
ーク領域とウェハＷ上のマーク領域との位置が回路パタ
ーンのサイズや種類によって異なるため、像面IV上での
観察位置が変えられるようになっている。具体的には対
物レンズ系40A（40B）、ビームスプリッタ41A（41B）、
コンデンサーレンズ42A（42B）、光ファイバー43A（43
B）及び撮像素子44A（44B）が一体になって、像面IVに
平行な面内で２次元的に移動、固定できるようにする。

またレジスト層から発生する螢光のスペクトルのう
ち、アライメントの際の結像の使われるスペクトルは、
光ファイバー43A、43Bから射出される別波長照明光のス
ペクトルと一致させるようにした方が色収差補正の点か
らは望ましい。そのために、ミラーＭから撮像素子44
A、44Bまでの光路中に光学的なバンドパスフィルター等
を挿入する。光ファイバー43A、43Bの他端に位置する光
源は図示されてはいないが、必要に応じて光を断続でき
るような構成（シャッター等）になっている。そして撮
像素子44A、44Bとしてはフォトダイオードアレー、ITV
カメラ（撮像音、CCD）、又は走査スリットと光検知器
の組み合わせ等を用いることができる。尚、撮像素子は
２次元の他に１次元のものでも利用でき、この場合は撮
像光路を２つに分け、各光路に１次元の撮像素子を互い
に直交する方向（ｘ、ｙ）に伸びるように位置し、該２
方向について独立に一次元の像検出できるように構成す
る。撮像素子44A、44Bからの各画像信号は信号処理部45
に入力し、検出した像の位置情報に変換される。

さて、中央制御部46は装置全体を総括制御し、アライ
メントシーケンスや露光シーケンスも管理する。中央制
御部46は干渉計18からの座標情報信号処理部45からの位
置情報等の入力に基づいて、ウェハステージWSのXYステ
ージの移動（アライメントのための微動やステップアン
ドリピート露光時のステッピング）を指令するととも
に、フォーカスセンサーAF₁、AF₂からの位置ずれ情報の
入力に基づいてウェハステージWS内のＺステージの移動
を指令する。さらに中央制御部46は露光量制御部36に露
光開始指令や適正露光量情報等を送るとともに、露光量
制御部36からは露光状態の情報を受け取る。また中央制
御部46はレチクルＲのマーク領域のみを照明するエキシ
マレーザ光に対するシャッター31に開閉指令を出力する
とともに、レチクルＲのアライメント時には駆動部RDに
駆動指令を出力する。

第３図は、本実施例の装置に装着されるレチクルＲの
パターン位置を示す平面図である。第３図において矩形
のパターン領域50の中心には光軸AXが通るように設定さ
れ、この中心を原点としてxy座標軸を定めたとき、マー
ク領域RMA、RMBはパターン領域50の両脇のｘ軸上に設け
られる。マーク領域RMA内にはアライメント用のマークR
XA、RYAが設けられ、マークRXAはｙ方向に伸びた複数の
スリットをｘ方向に配列したもので、マークRYAはｘ方
向に伸びた複数のスリットをｙ方向に配列したものであ
る。マーク領域RMB内にも同様のマークRXB、RYBが設け
られる。これらマークRXA、RXBはｘ方向のアライメント
（又は位置ずれ）検出に使われ、マークRYA、RYBはｙ方
向のアライメント（又は位置ずれ）検出に使われる。

第４図は上記マークRXA、RXB、RYA、RYBのうちマーク
RXA、RXBを拡大した様子を示す平面図であり、本実施例
では５本のスリットパータンRX₁、RX₂、…RX₅で構成さ
れ、このスリットパターン部のみが光透過性になってい
る。スリットパターンRX₁、RX₂…RX₅の各々の幅と長さ
は第一に定められ、一定の間隔d_sで並んでいるものとす
る。

第５図はウェハＷ上にステップアンドリピート露光に
より形成されたショット領域CPとマーク領域WMA、WMBの
配列を示す平面図であり、各ショット領域CPの両脇のス
トリート（スクライブ）線上にマーク領域WMA、WMBが形
成される。これらショット領域CPとマーク領域WMA、WMB
とは例えば第１層の露光時に同時に転写されるものであ
る。各マーク領域WMAにはｘ方向の位置ずれを検出する
ためのマークWXAとｙ方向の位置ずれを検出するための
マークWYAとが形成され、マークWMAはｙ方向に伸びたス
リットパターンをｘ方向に複数本配列したものであり、
マークWYAはｘ方向に伸びたスリットパターンをｙ方向
に複数本配列したものである。各マーク領域WMBについ
ても同様のマークWXB、WYBが形成される。

第６図はウェハＷ上のマークWXA、WYA、WXB、WYBのう
ちマークWXA、WXBの形状を拡大して示す平面図である。
マークWXは４本のスリット状のパターンWX₁、WX₂、W
X₃、WX₄で構成され、各パターンWX₁〜WX₄はともに同一
の幅、長さに定められ、そのピッチも一定に定められ
る。このパターンWX₁〜WX₄の夫々のｘ方向の幅は、レチ
クルＲ上の寸法に換算したときマークRXのスリットパタ
ーンRX₁〜RX₅の間隔d_Sよりも小さくなるように設定さ
れ、かつパターンWX₁〜WX₄はレチクルＲとウェハＷとが
アライメントされたとき、スリットパターンRX₁〜RX₅の
各スリットの間の遮光部によって完全に遮へいされるよ
うに設計されている。またマークWYA、WYBの構成につい
ても全く同様である。尚、第６図の下はマークWXの断面
形状を表わし、ここでは凸状のスリットパターンWX₁〜X
W₄が形成されているものとする。

以上、本実施例の構成を説明したが、上記構成におい
て、アライメント時にはレチクルＲのマークRXA、RYA、
RXB、RYBのみがエキシマレーザ光で照明されるように、
シャッター31が開かれるとともに光量制御器４は露光用
のエキシマレーザ光を遮断する。そしてパターン領域50
のウェハＷへの露光時にはアライメントマークRXA、RY
A、RXB、RYBにエキシマレーザ光が照射されないように
シャッター31が閉じられるとともにブラインド13がマー
ク領域RMA、RMBを遮へいするように開口形状寸法が設定
される。またアライメント時の位置ずれの補正は、ウェ
ハステージWSの駆動部SD、又はレチクルステージRSの駆
動部RDにより行なわれる。この位置ずれ補正がｘ方向と
ｙ方向の平行移動だけでよい場合は、投影レンズが両側
テレセントリックであることを前提として、前群L₁中の
レチクルＲ側に位置するフィールドレンズをｘ、ｙ方向
に微動させるような構成にしても微動なアライメント動
作が可能となる。また回転方向のずれ補正についてはシ
ョット領域CPの両脇に付随した２つのマークWYA、WYBを
用いたそれぞれのｙ方向のずれ量の差により回転誤差量
を検出して、ウェハステージWS内のθステージの駆動、
又はレチクルステージRSの回転駆動を行なえばよい。ま
た投影レンズの瞳EPの中心にミラーＭがあるため、露光
時においてはこのミラーＭによって一部のエキシマレー
ザ光がけられることになり、投影レンズの解像力や像質
に影響を及ぼすことになる。しかしながら、瞳EP内にし
めるミラーＭの面積をある程度よりも小さくすると、実
用上はほとんど無視できるようになる。これは光学系の
OTF特性の設計シミュレーションによっても容易に確認
することができる。

次に、本実施例におけるアライメント（レチクルＲと
ウェハＷとのTTLアライメント）手法を第７図、第８
図、第９図を参照して説明する。

第７図はレジスト層で塗布されたウェハＷ上のマーク
WXに別波長のアライメント用照明光のみを照射したとき
に撮像素子44A、又は44Bで検出されるマークWXの像のｘ
方向の強度分布を示し、これはｘ方向の走査線SL（第６
図参照）に応じた画像信号の波形にも対応している。第
７図の波形60のように、ウェハＷ上のマークのスリット
パターンWX₁〜WX₄に対応する部分の強度が変化し、ボト
ム波形62、63、64、65のようになる。特にマークWX₁〜W
X₄の各々の段差エッジ部では散乱光が多く発生し、瞳EP
内のミラーＭに戻ってくる反射光量が極端に低下する。
そこで一定のスライスレベル61と波形60とを比較してボ
トム波形62、63、64、65との交点（XW1A、XW1B）を求
め、その交点の中点から各ボトム波形の中心座標値XW1
C、XW2C、XW3C、XW4Cを求める。この値がウェハＷ上の
マークWXの各スリットパターンの位置である。

第８図は、レチクルＲのマーク領域のマークRXにエキ
シマレーザ光を照射し、マークRX内のスリットパターン
RX₁〜RX₅の像を励起光としてレジスト層に投影露光した
ときに生じる螢光像のｘ方向の強度分布を示す波形図で
ある。この強度分布は撮像素子44A、44Bにて検出された
画像信号にも対応し、マークRXのスリットパターンRX₁
〜RX₅の夫々は、波形上のピーク67、68、69、70、71に
対応する。そこでその画像信号に基づいて所定のスライ
スレベル67と比較し、各ピークの中心点の座標値XR₁,XR
₂,XR₃,XR₄,XR₅を求める。

第９図はレジストＲのマークRXとウェハＷのマークWX
とが正確にアライメントされたときに、マークRXにエキ
シマレーザ光を照射して螢光像を形成した場合のウェハ
Ｗのｘ方向の断面を示す図である。ウェハＷの下地基板
79にはマークWXのスリットパターンWX₁,WX₂,WX₃,WX₄が
凸状に形成され、その上に第１のレジスト層80が形成さ
れ、さらにその上に第２のレジスト層81が形成される。
第９図に示したレジスト層は所謂多層レジスト構造と呼
ばれるものである。レチクルＲ上のマークRXのエキシマ
レーザ光による像がウェハ上に投影されると、この像は
第２レジスト層81上で明るいスリット状の螢光発生部LX
₁、LX₂、LX₃、LX₄、LX₅となる。この第９図のようにレ
チクルＲとウェハＷが理想的に重ね合わされた時に、レ
チクルＲのスリットパターンRX₁〜RX₅の間のスペース部
（遮光部）の中点にウェハＷのスリットパターンWX₁〜W
X₄の各々が位置するように設計されているものとする
と、ウェハＷのマークWXの撮像中心位置XWcとレチクル
ＲのマークRXの螢光像中心位置XRcはそれぞれ次の
（１）、（２）式によって算出される。

そして、螢光像を作るためにレチクルＲのマークにエ
キシマレーザ光を照射したときに、レチクルＲとウェハ
Ｗとに相対なずれがあると、そのずれ量ΔＸは（３）式
により求められる。

ΔＸ＝XWC−XRc ………（３）このずれ量ΔＸはレチクルＲとウェハＷに対して共通
の撮像素子44A、44Bにより検出されたものであり、螢光
発光部とマークWXとが同じウェハＷ上にあることから、
システム上のオフセットは全く含まれない。しかしなが
ら螢光の波長スペクトルとマークWXを検出するための別
波長の照明光スペクトルとのわずかなちがいによるディ
ストーション誤差、特に倍率色収差が含まれることがあ
る。本実施例ではこのディストレーション誤差を極力小
さくするように光学系の色収差を補正するため、実用上
はあまり問題にはならない。それはマーク領域RMAとRMB
及びマーク領域WMAとWMBがアライメント時に投影レンズ
の光軸AXに対して点対称に配置されることにもよる。ま
た瞳EPの径に対して小さな面積のミラーＭを介してウェ
ハ面を観察するため、後群L₂はウェハＷ側の最大のN.A.
（開口数）よりもかなり小さなN.A.に制限して使われる
ことになり、見かけ上の焦点深度が大きくなることにも
よる。

次に、本実施例による装置の全体的な動作について第
10図のフローチャート図を参照して説明する。このフロ
ーチャート図は主にアライメント露光の動作を表わし、
中央制御部46によって実行されるものである。尚、ウェ
ハＷ上には第５図に示したようにアライメントマークが
形成されているものとする。

まずステップ100でウェハＷをその外形を基準として
プリアライメントした後ウェハステージWS上にローディ
ングし、ステップ101でオフアキレス系のアライメント
センサー（不図示）を使用してウェハＷのグローバルア
ライメントを行ない、ステップ102ではウェハＷ内の最
初の露光位置（第１ショット位置）へウェハステージWS
を移動させるべく指示を出し、ステップ103ではウェハ
アライメント用の別波長の照明光（光ファイバー43から
の光）を点灯する。ステップ104ではウェハステップWS
用の干渉計18から出力される座標計測値に基いて所定の
露光位置（ショット位置）にウェハステージWSが来てい
るかどうかを一定の許容誤差をもって判定し、許容誤差
内に入っていなければステップ105で続けてウェハステ
ージWSの駆動を行なう。

ウェハステージWSが許容誤差内に入ると、ステップ10
6でウェハＷのアライメントマークの画像信号を信号処
理部45を介して撮像素子44A、44Bの出力から取り込み、
信号波形の特徴からマークWX、WYが検出されたかどうか
をステップ107で判定する。アライメントマークWX、WY
が見つからない場合は、ステップ108でウェハ内の最初
の露光ショット位置かどうか判定し、最初のショット位
置ならばステップ101に戻ってグローバルアライメント
からやり直す。そのウェハＷ上に第２ショット以降なら
ばステップ109において撮像素子44A、44Bの信号電送系
の増幅度又は、信号有無の判定レベル又はアライメント
光の照明強度等のアライメント条件を変えてステップ10
6に戻る。ステップ107でウェハアライメントマークが検
出されたことがわかればステップ110でレチクルアライ
メントマークRX、RYの照明用のミラーMA、MBの繰り返
し、シャッター31を開けて、TTR（スルーザレチクル）
照明系を設定する。そしてステップ111でウェハアライ
メントマークWX、WYの画像信号を再度、撮像素子44A、4
4Bより取り込んだ次の瞬間に、ステップ112でエキシマ
レーザ発振器１のトリガ（発光）と干渉計18からの座標
値のラッチを同時に行なう。そしてレチクルアライメン
トマークRX、RYのレジスト層上の螢光像（LX₁〜LX₅）に
対応した画像信号を撮像素子44A、44Bより取り込む。エ
キシマレーザの発光のパルス数は１発で十分な検出信号
が得られればよいが、十分でなければ続けて複数パルス
発光させる。ステップ113で信号処理部45の働きにより
各アライメントマーク間の位置ずれ量を式（１）、
（２）、（３）に基づいて計算して中央制御部46に出力
し、ステップ114でウェハＷ又はレチクルＲの実際に動
かすべき変位量に変換される。ステップ115では計算さ
れた変位量と先にラッチした座標値とに基き、ウェハＷ
又はレチクルＲを移動させる。ステップ116では中央制
御部46により指示された変位量だけ、ウェハＷ又はレチ
クルＲが移動したかどうかを、例えばウェハＷを動かす
場合には干渉計18の出力する座標計測値により判定す
る。この判定により許容誤差に入っていなければ再度フ
ァイバー43の照明光を点灯してステップ111へ戻ってア
ライメントマークの画像信号の取り込みを行なう。許容
誤差内ならばステップ117へ進み別波長の照明光が消灯
され、レチクルアライメントマーク照明用のミラーMA及
びMBが退避し、シャッター31が閉成されてTTR照明系が
退避する。そしてステップ118でエキシマレーザ発振器
１を発光させて、露光量制御部36の働きで、必要とされ
る露光エネルギーが、レクチルＲを通してウェハＷ上の
レジスト層に与えられる。ステップ119ではウェハＷ内
のショット領域のうちの最後のショットであったかどう
か判定し、最後のショットでなければ、ステップ120で
ウェハステージWSが次の露光位置へ進むよう指示（ステ
ッピング）を出してステップ103に戻り、最後のショッ
トであればステップ121でウェハＷをウェハステージWS
からアンロードする。ステップ122ではアンロードした
ウェハＷが連続して露光する一連のウェハの最後のウェ
ハであったかどうかを判定し、最後のウェハであれば露
光は終了し、そうでなければステップ100へ戻る。

以上のシーケンスの中でステップ103ではウェハアラ
イメント用の別波長の照明光を点灯状態にしているが、
フォトダイオードアレー等の蓄積型の撮像素子を用い、
かつアライメント用の別波長照明光のスペクトルでレジ
ストに対する感光効果が非常に弱ければ、別波長照明光
をはじめから点灯し続けていてもよい。具体的にはステ
ップ111でウェハ上のマークWX、WYの画像信号を取り込
んだ時にエキシマレーザ発振器１を発光させて、即座に
画像信号の取り込みを行なうようにすれば、ウェハＷと
レチクルＲの機械的な相対変位が生ずる前に、マークW
X、WYと螢光像との両方の画像信号をほぼ同時に取り込
むことがてきる。

また以上の第１の実施例の中で第１図、第２図の対物
レンズ40A、40Bから撮像素子44A、44Bに至る部分はアラ
イメントマークの検出、計測に用いるものとしたが、回
路パターンをエキシマレーザ光によって転写中であって
も、瞳EPの中心には小ミラーＭが配置されたままなので
転写されているパターンの螢光像を観測するのに使用す
ることもできる。このためウェハＷ上の下地のパターン
と螢光像との相対位置ずれすなわち実際の重ね合わせ状
態を観測するのに用いることもできる。

また、第４図にレチクルアライメントマークRXの例を
示したが、このようなマークによると第９図に示すよう
にウェハＷ上に投影されるマークRXのスリットパターン
の像をウェハＷ上のアライメントマークWXのスリットパ
ターン部分と重ならないようにできる。このため異なる
レイヤー（焼き付け層）に対するレチクルアライメント
マークRX中のスリットパターンの幅を、後で焼き付ける
レイヤーのレチクル程太くしていけばウェハＷ上のマー
クWXをレイヤー毎に移し替える必要がないのでよい。

また第１図、第２図におけるミラーＭは瞳中心にあっ
て小さいものとしたが、ウェハ上の像の観測に対しては
解像度の高い光学系が望まれる為、ミラーＭの外径を大
きくし、中心部の投影レンズNAにして例えば0.35に相当
する瞳上の部分はエキシマレーザ光の投影結像の為に穴
を開けて中空とし、その周辺部の例えばNA0.35〜0.45に
相当する瞳上の部分をウェハＷ上の像観測に用いるもの
としてもよい。このためミラーＭは瞳EPの位置に斜設し
た輪帯状の反射面をもつとともに、投影レンズのウェハ
側のNAはもともとNA0.45程度が必要となる。また上記シ
ーケンス中のステップ112において、エキシマレーザ光
でレチクルマークRX、RYの像をレジスト層に転写したと
き、レジスト像からの螢光はごく短時間に消えてしま
う。このため、撮像素子44A、44Bによる螢光像の取り込
みは早いタイミングで行なわれる。また別波長の照明光
スペクトルと螢光のスペクトルとが近いか一致している
と、螢光像を検出するときウェハＷ上のマークWX、WYの
像も重畳して検出されることになるが、螢光像は自ら発
光するものであり、マークWX、WYの像はレジスト層の下
地からの反射で作られるものであることから、撮像した
とき両者にはコントラストができる。

尚、そのコントラストが弱い場合は、螢光像検出時に
別波長照明光を消灯しておけばよい。

また上記シーケンス中には焦点合わせの説明が省かれ
ているが、ウェハＷと投影レンズ後群L₂との間隔はギャ
ップセンサーでも均一され、ギャップが一定になるよう
に制御されている。

（第２の実施例）第２の実施例においては第11図に示すように前群L₁の
瞳EP側から見て凹面になっているレンズL₁₀の片側の凹
面M₁₀上に、エキシマレーザ光に対しては反射防止（高
透過率）となるが、アライメント用の別波長の光に対し
ては部分的反射を行なうような波長選択性の薄膜が形成
される。そしてウェハＷ上のパターン（又はマーク）を
アライメント光（別波長照明光）で観測する際に結像す
る光は、後群L₂を上向きに進み、瞳EP全面のうちミラー
Ｍの外側を通り、凹面M₁₀により下向きにミラーＭに向
けて反射収束され、ミラーＭで反射して、検出光学系L₃
に入って結像面IV上にウェハ上のパターン（マーク）像
を結ぶようになっている、従って、別波長照明光、又は
レジスト層からの螢光のスペクトルに対する収差補正
は、前群L₁中の凹面M₁₀以下のレンズ部分L₁₁と、検出光
学系L₃を用いてでき、かつ、ウェハＷ上のパターン（マ
ーク、螢光像）観測特に利用される投影レンズのNAは、
エキシマレーザ光でパターン投影露光する時のNAと同じ
となって、第１の実施例に対して高解像の観察ができ、
従って高精度のアライメント（マーク検出）ができると
いう特徴がある。また別波長照明光や蛍光のスペクトル
に対する収差補正を前群L₁の一部のレンズ（L₁₀、L₁₁）
を使用して行なうことができ、場合によっては、前群L₁
のうちの凹面M₁₀以下の部分（例えばL₁₀、L₁₁）に石英
以外の光学材料、例えば螢石を用いて収差を良好に補正
することができる。

第２の実施例においてもアライメントマークの形状や
配置、装置の動作シーケンスは第１の実施例と同じであ
るので説明を省略する。尚、第２の実施例において、フ
ァイバー43A、43Bから射出した別波長照明光もミラーＭ
を介して凹面M₁₀で下向きに反射されてウェハＷに達す
る。

本実施例では、ミラーＭ以外に凹面M₁₀に形成された
波長選択性の薄膜も、本発明の反射手段に相当し、後群
L₂、前群L₁のレンズ部（L₁₀、L₁₁）反射面M₁₀、ミラー
Ｍ及び検出光学系L₃との合成系において、別波長照明光
や螢光の各スペクトルに対する収差補正がなされる。

（第３の実施例）第１、第２の実施例においては、レチクルアライメン
トマークの投影像はウェハＷの上にあるレジスト層で生
じる螢光像に変換して観測するものとしたが、第３の実
施例においてはエキシマレーザ光によるアライメントマ
ーク像がレジスト層に作用して生じるアブレーション
（薄減り）の像又は撮像を検出することにより行なうも
のである。光学系及び制御系は第１又は第２の実施例の
ものを共通に使用できる。しかしアライメントと露光の
シーケンスの一部が異なるので、その部分について説明
する。本実施例においては特にフローチャートを図示し
ないが、第１の実施例におけるフローチャート（第10
図）中のステップ111、112、113が異なり、ステップ116
が省略される。ステップ110までとステップ117以降は第
10図と同じであるから説明を省略する。ステップ110に
おいてレチクルアライメントマーク照明用のミラーMA、
MBが出て、シャッター31が開き、TTR照明系の設定が終
わると、ステップ111においてエキシマレーザ発振器１
を発光させてレチクルアライメントマークRX、RYのみを
照明してウェハＷ上のレジスト層にマークRX、RYのアブ
レーション像又は潜像を形成する。アブレーション像と
して形成する場合は、レチクルＲ上のマークRX、RYの転
写時のエキシマレーザ光の１パルス当りの露光エネルギ
ーを大きくした方が、レジストの膜減りが大きくなって
レジスト上に残るレチクルアライメントマーク像（レチ
クル層表面が段差となってエッジが形成される）を観測
し易くなる。ステップ112においてはウェハＷ上のアラ
イメントマークWX、WYと、レチクルアライメントマーク
RX、RYのアブレーション又は潜像の光情報に対応した画
像信号を撮像素子44A、44Bにより取り込む。ステップ11
3においては信号処理部45の働きにより各アライメント
マーク間の位置ずれ量を計算して中央制御部46に出力
し、ステップ114でウェハＷ又はレチクルＲの実際に動
かすべき変位量に変換される。ステップ115では計算さ
れた変位量に基き、ウェハＷ又はレチクルＲを移動させ
る。ステップ117ではレチクルアライメントマーク照明
用のミラーMA及びMBが引込み、シャッター31が閉じられ
てTTR照明系の待避が行なわれ、アライメント用の別波
長照明光が消灯される。

第３の実施例においては、レジスト上に一度レチクル
アライメントマークの像を焼付けてアブレーション像又
は潜像としてしまうと、同一位置に再びレチクルアライ
メントマークの像を形成できないので、アライメントが
終了した位置でアライメント精度の最終確認を行なえな
い。しかし、レチクル上にパターンとして残るので、ゆ
っくりとした撮像、例えばメカニカルなスリット走査に
よる画像信号の取り込みができ、また全方位に向けて放
射される螢光を用いる第１、第２の実施例と異なり照明
のし方を工夫すればレチクルアライメントマーク像の計
測もコントラストを強調して行なうこともできる。また
本実施例において、最終的なアライメント動作をウェハ
ステージWSを用いて行なうものとすれば、ステップ112
においてエキシマレーザ光を発光させる時のウェハＷの
アライメントマーク又はレチクルアライメントマーク像
の計測位置を記録し、ステップ115でウェハＷを移動さ
せる時は、ウェハアライメントマーク又はレチクルアラ
イメントマーク像を撮像素子44A、44Bによって位置計測
し続け、補正すべき位置ずれ量だけウェハＷが移動した
かどうかを計測し、判定できる。これに対し、第１又は
第２の実施例においては、エキシマレーザ光発光時のウ
ェハアライメントマーク位置を記憶し、その後のウェハ
アライメントマーク位置の移動を計測すればウェハＷの
実際の移動量が計測できる。このようにウェハＷ上のア
ライメントマーク位置を画像信号に基づいて直接計測し
た方が、レーザ干渉計18を用いるよりも、空気の屈折率
揺らぎの影響を受けにくく、アライメント精度は良くな
る。

（第４の実施例）さて、第４の実施例においては第12図に示すようにウ
ェハ上のマーク観測において、暗視野照明可能としたも
ので、基本的には第11図の光学系をベースにして、別波
長照明系200を付加したものである。アライメント光照
明用ファイバー201A、201Bからは第１〜第３の実施例と
同様、レジストに対してある程度の透過性を持ったスペ
クトルの光（非感光性が望ましい）が射出され、コンデ
ンサーレンズ202A、202Bにより、ウェハＷ上のアライメ
ントマーク位置に対応する部分を照明する。レンズ系L₄
を介して両面が反射面とされたミラーＭに向かった照明
光はミラーＭの下面で反射されて後群L₂に向かい、ウェ
ハＷ上のアライメントマーク領域を照明する。この照明
系200はウェハアライメントマーク又はレチクルアライ
メントマークの位置が変わると、それに合わせて照明場
所が変えられるように、ウェハＷと共役な像面IIに沿っ
てコンデンサーレンズ202A、202Bが移動する構成となっ
ている。このように瞳EPのミラーＭの下面の反射を用い
るので、ウェハへ向う、照明光とウェハからの結像光と
は瞳上の場所が分離され、照明系200を用いて撮像素子4
4A、44Bで得られた像は暗視野像となってマークエッジ
部が強調され、アライメントマーク位置の計測が容易に
なるという特徴がある。尚、本実施例では照明部分を可
動とし、２ケ所を選択的に照明したが、照明の光強度が
十分とれ、フレアの問題が生じない場合には、ウェハＷ
のアライメントマークが存在し得る領域全体を照明して
もよい。その場合は照明部分をアライメントマーク位置
に応じて移動させる必要がなくなるという利点が生じ
る。

以上の実施例のうち第２、第４の実施例によれば、ウ
ェハＷ上で発生する螢光を効率よく、しかも結像光学系
の（後群L₂、検出光学系L₃等）光軸（主光線）に対して
対称な受光角で受光できるので、ウェハＷのアライメン
トマークとレチクルＲの像の合致度を直接測定するよう
な場合、例えばProceeding of SPIE Vol.565の６ページ
から13ページに開示されたような螢光検出に用いると良
い精度が期待できる。

また以上の全ての実施例において、アライメントマー
ク観測位置は投影レンズの視野内の２つの部分のみとし
て説明したがそれ以上の部分に対して観測するような構
成も可能である。

例えば、アライメント用の結像光学系（合成系）にお
いて収差の補正が完全に補正できないような場合、露光
領域の周辺の少なくとも３ケ所以上の点でサジタル方向
（光軸AXに対して放射方向）にアライメントマークの位
置ずれを検出するような構成にする必要がある。

また本発明の各実施例においては、投影レンズの後群
L₂とミラーＭ（又は反射凹面M₁₀）と検出光学系L₃とに
よる合成系において、別波長の光に対して収差補正され
るとしたが、後群L₂のみに対して色収差補正するように
しても、結果的には上記合成系において収差補正されて
いるのと実質的に同一のことである。さらに各実施例に
示した検出光学系L₃（像面IVを作りだすこと）は必ずし
も必要ではなく、対物レンズ系40A、40Bが瞳EPのミラー
Ｍを直接観察する瞳像抽出式のアライメント系の場合で
も、本発明を同様に適用できる。この場合は対物レンズ
系40A、40Bが本発明の検出光学系に相当し、投影レンズ
の後群L₂のみに関して別波長の光に対しても収差補正が
行なわれる。このような瞳像抽出式の場合は、マーク、
又は螢光発光部を像として検出することはできないた
め、照明光をスポットにして走査するための走査手段等
が必要となる。

さらに本発明においては、アライメント用の別波長照
明光としてCWレーザ等の単色光だけでなく、ハロゲンラ
ンプ、水銀ランプ等のスペクトル幅の広い光も用いるこ
とができるので、反射率が高くかつ粒子性のあるアルミ
ニウム層で覆われたウェハＷに対してアライメントマー
ク検出する場合、レジスト膜厚変化による干渉や粒子性
によるスペックルの影響を防止でき、従って精度のよい
アライメントマーク検出を行なうことができるという利
点もある。

また本発明によれば撮像素子としてアライメント用に
用いるものは紫外光用のものは必要でなく、可視用のも
のでよいので安価で感度が良く、経時変化や紫外光によ
る感度変動がない撮像素子（光電素子）を用いることが
でき、後群L₂以外のアライメント光学系は可視域でも構
成できるので、レンズ材料が多くの種類から選択できて
光学設計も容易で、光学系の調整も行ない易いという利
点がある。

尚、本発明は、紫外域のエキシマレーザ光を用いた投
影結像式のアライメント装置に対して最も効果を発揮す
るが、その他のスペクトル領域を用いた結像光学系を組
み込んだアライメント装置又は投影光学装置に対しても
適用すれば良好なアライメント精度を得ることができ有
用である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、パターン転写用の投影
光学系の結像性能を下げることなく、エキシマ等の第１
波長の光に関して吸収の激しいレジスト層を透過するス
ペクトルの第２波長の光に対して収差補正された光学系
を用いてアライメントずれをスルーザレンズで高精度に
計測できるので高いアライメント精度が達成されるとい
う効果がある。本発明はレチクルパターンの転写にあた
ってスペクトル幅を狭帯域化したエキシマレーザ光（第
１波長光）について収差補正された投影光学を用いたス
ルーザレンズアライメントを可能としただけでなく、広
帯域で自然発振するエキシマレーザ光に対して色消し
（収差補正）された投影光学系を用いて、他のアライメ
ント用スペクトル光（第２波長光）についても色消しさ
れた光学系（合成系又は後群L₂）を設けるため高精度な
アライメント手段として適用できる。

また本発明のアライメントマーク観測系を用いて、回
路パターンの露光中にもウェハアライメントマーク位置
を計測することができ、露光中にウェハＷが移動しない
かどうかのチェックできるだけでなく、ウェハアライメ
ントマークの位置信号をウェハステージWSやレチクルス
テージRSの駆動系のサーボ系にフィードバックしてウェ
ハＷの位置（レチクルＲの投影像とウェハＷとの相対的
位置）の安定化にも使用できるので、ウェハステージWS
の移動によるアライメント精度劣化や解像力低下も防ぐ
ことができて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による投影光学装置の主
要な光学系の配置を示す斜視図、第２図は第１実施例に
よる投影光学装置の全体の構成を示す図、第３図はレチ
クル上のパターン、マークの配置を示す平面図、第４図
はレチクル上のマークの拡大平面図、第５図はウェハ上
のショット領域とマークとの配置を示す平面図、第６図
はウェハ上のマークの拡大平面図、第７図はウェハ上の
マークを光電検出したときの波形図、第８図はレジスト
から生じるレチクルマーク転写像に対応した螢光像を光
電検出したときの波形図、第９図はアライメント時にお
けるウェハ上のレジストの様子を示すウェハ断面図、第
10図は第１実施例の装置による動作シーケンスを示すフ
ローチャート図、第11図は本発明の第２の実施例による
投影光学装置の光学配置を示す図、第12図は本発明の第
４の実施例による投影光学装置を示す図である。（主要部分の符号の説明）Ｒ……レチクルＷ……ウェハ L₁……投影レンズの前群 L₂……投影レンズの後群 EP……瞳Ｍ……ミラー L₃……検出光学系 IV……像面１……エキシマレーザ発振器 43A、43B、201A、201B……別波長の照明光用のファイバ
ー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の第１パターンを有する第１基板を投
影用の第１照明光で照射し、前記第１パターンの像を投
影光学系を介して第２基板に投影するとともに、前記第
１基板と第２基板との位置合わせのために、前記第１照
明光と異なる波長成分の第２照明光で前記第２基板を照
射する装置において、前記投影光学系のほぼ瞳位置に配置されて、前記第２照
明光の照射により前記第２基板に形成された第２パター
ンから発生して前記投影光学系に入射してきた光情報を
取り出す反射手段と；該取り出された光情報を入射して
前記第２パターンを検出する検出光学系とを有し、前記投影光学系のうちで前記反射手段から前記第２基板
側に位置する光学系は前記第２照明光の波長成分に対し
て収差がほぼ補正されていることを特徴とする投影光学
装置。
【請求項２】前記投影光学装置は、前記第２基板の表面
に形成された感光層に対して透過性を有する光を前記第
２照明光として射出するアライメント用照明系を有し、
該第２照明光は前記検出光学系と前記反射手段とを介し
て前記第２基板に照射されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の装置。
【請求項３】前記投影光学装置は、前記第２基板に前記
第１パターンの像を投影するために、前記感光層を感光
させ得る波長成分の光を前記第１照明光として前記第１
基板へ射出する投影用照明系を有し、前記感光層に投影
された前記第１パターンの潜像、アブレーション像、も
しくは前記第１パターンの像に対応した螢光像、リン光
像を検出するとともに、該感光層の下地に形成された前
記第２パターンの像を検出することを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の装置。