JP3104813B2 - アライメント装置、投影露光装置、及び素子製造方法 - Google Patents
アライメント装置、投影露光装置、及び素子製造方法Info
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- JP3104813B2 JP3104813B2 JP04117024A JP11702492A JP3104813B2 JP 3104813 B2 JP3104813 B2 JP 3104813B2 JP 04117024 A JP04117024 A JP 04117024A JP 11702492 A JP11702492 A JP 11702492A JP 3104813 B2 JP3104813 B2 JP 3104813B2
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
- G03F7/70891—Temperature
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレチクル（マス
ク）上に形成されたパターンをウエハ上に転写する投影
光学系を備えた投影露光装置のアライメント系に適用し
て好適なアライメント装置に関し、特に、レチクルのパ
ターンをウエハ上に転写するための露光光とは異なる波
長帯のアライメント光を用いてレチクルとウエハとの相
対的な位置合わせを行うアライメント装置に関する。
ク）上に形成されたパターンをウエハ上に転写する投影
光学系を備えた投影露光装置のアライメント系に適用し
て好適なアライメント装置に関し、特に、レチクルのパ
ターンをウエハ上に転写するための露光光とは異なる波
長帯のアライメント光を用いてレチクルとウエハとの相
対的な位置合わせを行うアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ技術を用いて製造する際に、レチクルのパ
ターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露
光装置が使用されている。一般に、半導体素子等はウエ
ハ上に多数層の回路パターンを形成して製造されるた
め、既にパターンが形成されたウエハに新たなレチクル
のパターンを転写する工程では、今回転写するパターン
と既に形成されたパターンとの位置合わせ、即ちレチク
ルとウエハとのアライメントを正確に行う必要がある。
近時、転写するパターンの微細度が一層向上するにつれ
て、そのアライメントの精度をより向上することが重要
な課題となっている。
リソグラフィ技術を用いて製造する際に、レチクルのパ
ターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露
光装置が使用されている。一般に、半導体素子等はウエ
ハ上に多数層の回路パターンを形成して製造されるた
め、既にパターンが形成されたウエハに新たなレチクル
のパターンを転写する工程では、今回転写するパターン
と既に形成されたパターンとの位置合わせ、即ちレチク
ルとウエハとのアライメントを正確に行う必要がある。
近時、転写するパターンの微細度が一層向上するにつれ
て、そのアライメントの精度をより向上することが重要
な課題となっている。
【０００３】従来、アライメント精度に関しては、レチ
クル及び投影光学系を介してウエハ上のアライメントマ
ークを検出してレチクルとウエハとのアライメントを行
う所謂ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式が原理的に
高い精度を達成できるものとして期待されている。この
ように投影光学系を介してウエハ上のアライメントマー
クを検出する方式においては、露光光と異なる波長帯の
アライメント光を用いることにより、ウエハ上に塗布さ
れたレジストが感光しないような配慮がなされている。
クル及び投影光学系を介してウエハ上のアライメントマ
ークを検出してレチクルとウエハとのアライメントを行
う所謂ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式が原理的に
高い精度を達成できるものとして期待されている。この
ように投影光学系を介してウエハ上のアライメントマー
クを検出する方式においては、露光光と異なる波長帯の
アライメント光を用いることにより、ウエハ上に塗布さ
れたレジストが感光しないような配慮がなされている。
【０００４】しかしながら、露光光とは異なる波長帯の
アライメント光に基づいてアライメントを行う場合に
は、投影光学系によりアライメント光に対して軸上色収
差及び倍率色収差が発生する。このため従来は、予め露
光光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係とアライ
メント光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係との
相対的な差であるアライメントオフセットを計測してお
き、実際のアライメント時には、アライメント光により
求めたレチクルとウエハとの位置関係にそのアライメン
トオフセットの補正を行うようにしている。
アライメント光に基づいてアライメントを行う場合に
は、投影光学系によりアライメント光に対して軸上色収
差及び倍率色収差が発生する。このため従来は、予め露
光光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係とアライ
メント光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係との
相対的な差であるアライメントオフセットを計測してお
き、実際のアライメント時には、アライメント光により
求めたレチクルとウエハとの位置関係にそのアライメン
トオフセットの補正を行うようにしている。
【０００５】従来の投影露光装置においては、そのアラ
イメントオフセットの計測を行うのはレチクル交換時等
でその計測頻度は比較的少ないものであった。また、一
度アライメントオフセットの計測を行うと、次の計測ま
ではアライメントオフセットは一定であるものとして、
アライメントオフセットの補正が行われていた。
イメントオフセットの計測を行うのはレチクル交換時等
でその計測頻度は比較的少ないものであった。また、一
度アライメントオフセットの計測を行うと、次の計測ま
ではアライメントオフセットは一定であるものとして、
アライメントオフセットの補正が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の投影
露光装置においては、ウエハ上に多数層の回路パターン
を転写していく場合に、例えば２層目の転写の際に用い
たウエハ上のアライメントマークが露光光の照射及び現
像、エッチング処理等により消えて（破壊されて）しま
う場合があることを考慮して、例えば３層目の転写の際
にはアライメントマークを新たに別の位置に形成すると
いう「マークの打ち換え」が行われる場合がある。この
ようにマークの打ち換えが行われると、投影光学系の露
光エリア内でのウエハ上のアライメントマークの位置が
わずかに変化することになる。さらに、ウエハに転写す
べきレチクルパターンのサイズ変更によっても、ウエハ
のアライメントマークの位置が変化することになる。そ
こで、アライメント用の光学系もレチクルの上方で移動
できるように構成される。
露光装置においては、ウエハ上に多数層の回路パターン
を転写していく場合に、例えば２層目の転写の際に用い
たウエハ上のアライメントマークが露光光の照射及び現
像、エッチング処理等により消えて（破壊されて）しま
う場合があることを考慮して、例えば３層目の転写の際
にはアライメントマークを新たに別の位置に形成すると
いう「マークの打ち換え」が行われる場合がある。この
ようにマークの打ち換えが行われると、投影光学系の露
光エリア内でのウエハ上のアライメントマークの位置が
わずかに変化することになる。さらに、ウエハに転写す
べきレチクルパターンのサイズ変更によっても、ウエハ
のアライメントマークの位置が変化することになる。そ
こで、アライメント用の光学系もレチクルの上方で移動
できるように構成される。
【０００７】このようなマークの打ち換え等により投影
光学系の露光エリア内でのウエハ上のアライメントマー
クの位置が少しでも変化すると、アライメントオフセッ
トの量も変化する。これに関して、従来は投影光学系の
露光エリア内でアライメントマークの位置がわずかに変
化した程度ではアライメントオフセットの値の変更を行
うことがなかった。しかしながら、近時アライメント精
度に対する要求が一層高まるにつれて、投影光学系の露
光エリア内でのアライメントマークの位置が変化した場
合にも、アライメント精度を高く維持することが望まれ
ている。
光学系の露光エリア内でのウエハ上のアライメントマー
クの位置が少しでも変化すると、アライメントオフセッ
トの量も変化する。これに関して、従来は投影光学系の
露光エリア内でアライメントマークの位置がわずかに変
化した程度ではアライメントオフセットの値の変更を行
うことがなかった。しかしながら、近時アライメント精
度に対する要求が一層高まるにつれて、投影光学系の露
光エリア内でのアライメントマークの位置が変化した場
合にも、アライメント精度を高く維持することが望まれ
ている。
【０００８】また、従来の投影露光装置においては、周
囲の温度変化や大気圧変化等の環境変化により露光光に
対する投影光学系の結像性能が変化するのを防止するた
めに、投影光学系内部の所定のレンズ室の屈折率を調整
できるか、又は投影光学系を構成するレンズ群の所定の
間隔を調整できるように構成されている。そして、レン
ズコントローラと呼ばれる制御部によって、それら所定
のレンズ室の屈折率又は所定のレンズ群の間隔を変化さ
せることにより、露光光に対する投影光学系の結像特性
が所定の状態に維持される。
囲の温度変化や大気圧変化等の環境変化により露光光に
対する投影光学系の結像性能が変化するのを防止するた
めに、投影光学系内部の所定のレンズ室の屈折率を調整
できるか、又は投影光学系を構成するレンズ群の所定の
間隔を調整できるように構成されている。そして、レン
ズコントローラと呼ばれる制御部によって、それら所定
のレンズ室の屈折率又は所定のレンズ群の間隔を変化さ
せることにより、露光光に対する投影光学系の結像特性
が所定の状態に維持される。
【０００９】しかしながら、投影光学系を構成するレン
ズの硝材の分散特性が露光光とアライメント光とでは異
なるために、露光光に対する投影光学系の結像特性の補
正が完全に行われても、同時にアライメント光に対する
結像特性の補正を完全に行うことは困難である。そのた
め、投影光学系の所定のレンズ室の屈折率又は所定のレ
ンズ群の間隔等を変化させた場合には、投影光学系の露
光エリア内の同一の位置に存在するアライメントマーク
に関して、アライメント光による位置検出結果に誤差が
生ずるという不都合がある。
ズの硝材の分散特性が露光光とアライメント光とでは異
なるために、露光光に対する投影光学系の結像特性の補
正が完全に行われても、同時にアライメント光に対する
結像特性の補正を完全に行うことは困難である。そのた
め、投影光学系の所定のレンズ室の屈折率又は所定のレ
ンズ群の間隔等を変化させた場合には、投影光学系の露
光エリア内の同一の位置に存在するアライメントマーク
に関して、アライメント光による位置検出結果に誤差が
生ずるという不都合がある。
【００１０】また、露光光が投影光学系を通過する際
に、露光エネルギーの一部が投影光学系の内部に蓄積さ
れて温度勾配が生じ、その蓄積された露光エネルギーの
量に応じて投影された像の倍率等が時間的に変化するこ
とがある。この場合の結像特性の変化も上記のレンズコ
ントローラによる制御により補正されていた。しかしな
がら、この場合も、アライメント光に関しては完全な補
正を行うことは困難である。そのため、一度アライメン
トオフセットの計測を行った後に、露光が開始される
と、アライメントオフセットの実際の値がその計測値か
ら次第にはずれて、位置合わせ誤差が生ずるという不都
合がある。
に、露光エネルギーの一部が投影光学系の内部に蓄積さ
れて温度勾配が生じ、その蓄積された露光エネルギーの
量に応じて投影された像の倍率等が時間的に変化するこ
とがある。この場合の結像特性の変化も上記のレンズコ
ントローラによる制御により補正されていた。しかしな
がら、この場合も、アライメント光に関しては完全な補
正を行うことは困難である。そのため、一度アライメン
トオフセットの計測を行った後に、露光が開始される
と、アライメントオフセットの実際の値がその計測値か
ら次第にはずれて、位置合わせ誤差が生ずるという不都
合がある。
【００１１】本発明は斯かる点に鑑み、例えばマークの
打ち換え等により投影光学系の露光エリア内でのアライ
メントマークの位置が変化しても、アライメント精度が
低下することがないアライメント装置及び投影露光装置
を提供することを目的とする。本発明は、更に、周囲の
環境等が変化してもアライメント精度が低下することが
ないアライメント装置及び投影露光装置を提供すること
を目的とする。更に本発明は、その投影露光装置を用い
た素子製造方法を提供することをも目的とする。
打ち換え等により投影光学系の露光エリア内でのアライ
メントマークの位置が変化しても、アライメント精度が
低下することがないアライメント装置及び投影露光装置
を提供することを目的とする。本発明は、更に、周囲の
環境等が変化してもアライメント精度が低下することが
ないアライメント装置及び投影露光装置を提供すること
を目的とする。更に本発明は、その投影露光装置を用い
た素子製造方法を提供することをも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によるアライメン
ト装置は、例えば図１に示す如く、照明光源（１）から
の露光光ＩＬをマスク（３）上に照射する照明光学系と
このマスク（３）上に形成されたパターンをその露光光
のもとで感光基板（６）上に転写する投影光学系（４）
とを備えた投影露光装置に設けられ、その露光光とは異
なる波長帯のアライメント光ＡＬでそのマスク（３）に
形成されたアライメントマーク及びその感光基板に形成
されたアライメントマークを照明することにより、その
マスクとその感光基板との相対的な位置合わせを行うア
ライメント装置において、そのマスク（３）の上方に移
動自在に配置され、そのマスクのアライメントマークを
そのアライメント光ＡＬで照明すると共に、その感光基
板のアライメントマークをそのアライメント光でそのマ
スク及びその投影光学系を介して照明するアライメント
送光系（９〜１１）と、このアライメント送光系と連動
してそのマスクの上方に移動自在に配置され、そのマス
クのアライメントマークからのアライメント光を受光す
ると共に、その感光基板のアライメントマークからのア
ライメント光をその投影光学系及びそのマスクを介して
受光するアライメント受光系（９，１０，１８）とを有
する。
ト装置は、例えば図１に示す如く、照明光源（１）から
の露光光ＩＬをマスク（３）上に照射する照明光学系と
このマスク（３）上に形成されたパターンをその露光光
のもとで感光基板（６）上に転写する投影光学系（４）
とを備えた投影露光装置に設けられ、その露光光とは異
なる波長帯のアライメント光ＡＬでそのマスク（３）に
形成されたアライメントマーク及びその感光基板に形成
されたアライメントマークを照明することにより、その
マスクとその感光基板との相対的な位置合わせを行うア
ライメント装置において、そのマスク（３）の上方に移
動自在に配置され、そのマスクのアライメントマークを
そのアライメント光ＡＬで照明すると共に、その感光基
板のアライメントマークをそのアライメント光でそのマ
スク及びその投影光学系を介して照明するアライメント
送光系（９〜１１）と、このアライメント送光系と連動
してそのマスクの上方に移動自在に配置され、そのマス
クのアライメントマークからのアライメント光を受光す
ると共に、その感光基板のアライメントマークからのア
ライメント光をその投影光学系及びそのマスクを介して
受光するアライメント受光系（９，１０，１８）とを有
する。
【００１３】更に、本発明は、このアライメント受光系
からの受光信号に基づいてそのマスクとその感光基板と
の位置ずれ量を算出する位置算出手段（１７）と、その
投影光学系（４）に関する環境条件を測定する計測手段
（２１，２２）と、これら計測手段による計測結果に応
じてその位置算出手段（１７）により算出されたそのマ
スクとその感光基板との位置ずれ量に所定のオフセット
補正を行う位置補正手段（１２）とを有するものであ
る。この場合、その計測手段（２１，２２）は、その投
影光学系（４）を通過する露光エネルギー量を計測する
ものであることが望ましい。次に、本発明による第１の
投影露光装置は、照明光源（１）からの露光光をマスク
（３）上に照射する照明光学系と、このマスク上に形成
されたパターンをその露光光のもとで基板（６）上に転
写する投影光学系（４）と、その基板上のアライメント
マークからのアライメント光をその投影光学系を介して
検出してそのマスクとその基板との位置合わせを行うア
ライメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光装置
において、そのアライメント装置は、そのアライメント
光のその投影光学系内での光路の変化に応じてそのアラ
イメント光による位置検出結果の誤差を補正してそのマ
スクとその基板との位置合わせの補正を行うものであ
る。また、本発明による第２の投影露光装置は、照明光
源からの露光光をマスク上に照射する照明光学系と、こ
のマスク上に形成されたパターンをその露光光のもとで
基板上に転写する投影光学系と、その基板上のアライメ
ントマークからのアライメント光をその投影光学系を介
して検出してそのマスクとその基板との位置合わせを行
うアライメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光
装置において、その投影光学系に関する環境条件を計測
する計測手段（２１，２２）を更に備え、そのアライメ
ント装置は、その計測手段の計測結果に基づきそのアラ
イメント光による位置検出結果の誤差を補正してそのマ
スクとその基板との位置合わせを行うものである。ま
た、本発明による第３の投影露光装置は、照明光源から
の露光光をマスク上に照射する照明光学系と、このマス
ク上に形成されたパターンをその露光光のも とで基板上
に転写する投影光学系と、その基板上のアライメントマ
ークからのアライメント光をその投影光学系を介して検
出してそのマスクとその基板との位置合わせを行うアラ
イメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光装置に
おいて、そのアライメント装置は、その露光光の入射に
よりその投影光学系に蓄積される露光エネルギーの量に
基づきそのアライメント光による位置検出結果の誤差を
補正して、そのマスクとその基板との位置合わせを行う
ものである。また、本発明による第４の投影露光装置
は、照明光源からの露光光をマスク上に照射する照明光
学系と、該マスク上に形成されたパターンをその露光光
のもとで基板上に転写する投影光学系とを備えた投影露
光装置において、その投影光学系の光軸にほぼ垂直な面
内における２次元的な位置情報が計測できるようにその
基板上に形成されたアライメントマークからの非露光波
長のアライメント光をその投影光学系を介して検出し、
そのマスクとその基板との位置合わせを行うアライメン
ト装置（１７，１９）と、その投影光学系の結像特性を
調整する調整手段（１４）とを有し、その投影光学系の
結像特性の調整に伴ってその非露光波長のアライメント
光による位置検出結果に生じる誤差に応じた補正を行
い、そのマスクとその基板との位置合わせを行うもので
ある。また、本発明による素子製造方法は、本発明の投
影露光装置を用いるものである。
からの受光信号に基づいてそのマスクとその感光基板と
の位置ずれ量を算出する位置算出手段（１７）と、その
投影光学系（４）に関する環境条件を測定する計測手段
（２１，２２）と、これら計測手段による計測結果に応
じてその位置算出手段（１７）により算出されたそのマ
スクとその感光基板との位置ずれ量に所定のオフセット
補正を行う位置補正手段（１２）とを有するものであ
る。この場合、その計測手段（２１，２２）は、その投
影光学系（４）を通過する露光エネルギー量を計測する
ものであることが望ましい。次に、本発明による第１の
投影露光装置は、照明光源（１）からの露光光をマスク
（３）上に照射する照明光学系と、このマスク上に形成
されたパターンをその露光光のもとで基板（６）上に転
写する投影光学系（４）と、その基板上のアライメント
マークからのアライメント光をその投影光学系を介して
検出してそのマスクとその基板との位置合わせを行うア
ライメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光装置
において、そのアライメント装置は、そのアライメント
光のその投影光学系内での光路の変化に応じてそのアラ
イメント光による位置検出結果の誤差を補正してそのマ
スクとその基板との位置合わせの補正を行うものであ
る。また、本発明による第２の投影露光装置は、照明光
源からの露光光をマスク上に照射する照明光学系と、こ
のマスク上に形成されたパターンをその露光光のもとで
基板上に転写する投影光学系と、その基板上のアライメ
ントマークからのアライメント光をその投影光学系を介
して検出してそのマスクとその基板との位置合わせを行
うアライメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光
装置において、その投影光学系に関する環境条件を計測
する計測手段（２１，２２）を更に備え、そのアライメ
ント装置は、その計測手段の計測結果に基づきそのアラ
イメント光による位置検出結果の誤差を補正してそのマ
スクとその基板との位置合わせを行うものである。ま
た、本発明による第３の投影露光装置は、照明光源から
の露光光をマスク上に照射する照明光学系と、このマス
ク上に形成されたパターンをその露光光のも とで基板上
に転写する投影光学系と、その基板上のアライメントマ
ークからのアライメント光をその投影光学系を介して検
出してそのマスクとその基板との位置合わせを行うアラ
イメント装置（１７，１９）とを備えた投影露光装置に
おいて、そのアライメント装置は、その露光光の入射に
よりその投影光学系に蓄積される露光エネルギーの量に
基づきそのアライメント光による位置検出結果の誤差を
補正して、そのマスクとその基板との位置合わせを行う
ものである。また、本発明による第４の投影露光装置
は、照明光源からの露光光をマスク上に照射する照明光
学系と、該マスク上に形成されたパターンをその露光光
のもとで基板上に転写する投影光学系とを備えた投影露
光装置において、その投影光学系の光軸にほぼ垂直な面
内における２次元的な位置情報が計測できるようにその
基板上に形成されたアライメントマークからの非露光波
長のアライメント光をその投影光学系を介して検出し、
そのマスクとその基板との位置合わせを行うアライメン
ト装置（１７，１９）と、その投影光学系の結像特性を
調整する調整手段（１４）とを有し、その投影光学系の
結像特性の調整に伴ってその非露光波長のアライメント
光による位置検出結果に生じる誤差に応じた補正を行
い、そのマスクとその基板との位置合わせを行うもので
ある。また、本発明による素子製造方法は、本発明の投
影露光装置を用いるものである。
【００１４】
【作用】斯かる本発明によれば、例えばマークの打ち換
えにより感光基板上のアライメントマークの位置が変更
された場合でも、アライメント送光系及びアライメント
受光系をマスク（３）の上方で移動させることによりそ
のアライメントマークを正確に検出することができる。
また、アライメントマークの投影光学系の露光エリア内
での位置が変更されると、露光光による位置関係とアラ
イメント光による位置関係との差であるアライメントオ
フセットの値も変化するが、本発明では位置補正手段
（１２）によりそのアライメントマークの位置に応じた
オフセット補正を行うことにより、常に正確に露光光Ｉ
Ｌのもとでのマスクと感光基板との位置関係を計測する
ことができる。すなわち、非露光光を用いたアライメン
ト系でも、アライメントマークの位置によらず常に精度
良くマスクと感光基板との位置合わせを行うことができ
る。
えにより感光基板上のアライメントマークの位置が変更
された場合でも、アライメント送光系及びアライメント
受光系をマスク（３）の上方で移動させることによりそ
のアライメントマークを正確に検出することができる。
また、アライメントマークの投影光学系の露光エリア内
での位置が変更されると、露光光による位置関係とアラ
イメント光による位置関係との差であるアライメントオ
フセットの値も変化するが、本発明では位置補正手段
（１２）によりそのアライメントマークの位置に応じた
オフセット補正を行うことにより、常に正確に露光光Ｉ
Ｌのもとでのマスクと感光基板との位置関係を計測する
ことができる。すなわち、非露光光を用いたアライメン
ト系でも、アライメントマークの位置によらず常に精度
良くマスクと感光基板との位置合わせを行うことができ
る。
【００１５】また、投影光学系の周囲の温度や大気圧等
が変化することにより投影光学系の結像特性が変化する
のを防止して結像性能を一定に保つために、例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、これによりアライメントオフセッ
トが変化するような場合にも、計測手段（２１，２２）
による計測結果に応じて位置補正手段（１２）がオフセ
ットの値を算出することにより、変化後のアライメント
オフセットを正確に求めることができる。
が変化することにより投影光学系の結像特性が変化する
のを防止して結像性能を一定に保つために、例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、これによりアライメントオフセッ
トが変化するような場合にも、計測手段（２１，２２）
による計測結果に応じて位置補正手段（１２）がオフセ
ットの値を算出することにより、変化後のアライメント
オフセットを正確に求めることができる。
【００１６】更に、その計測手段（２１，２２）が、そ
の投影光学系（４）を通過する露光エネルギー量を計測
するものである場合、その露光エネルギー量が多くなり
その投影光学系（４）の結像特性が大きく変化する虞が
あるときでも、結像性能を一定に保つために例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、露光エネルギー量に応じて位置補
正手段（１２）がアライメントマークの位置検出結果に
対するオフセットの値を算出することにより、露光光Ｉ
Ｌのもとでのマスクと感光基板との位置関係を正確に計
測することができる。
の投影光学系（４）を通過する露光エネルギー量を計測
するものである場合、その露光エネルギー量が多くなり
その投影光学系（４）の結像特性が大きく変化する虞が
あるときでも、結像性能を一定に保つために例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、露光エネルギー量に応じて位置補
正手段（１２）がアライメントマークの位置検出結果に
対するオフセットの値を算出することにより、露光光Ｉ
Ｌのもとでのマスクと感光基板との位置関係を正確に計
測することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本例はステップアンドリピート方式でウエ
ハ上にレチクルのパターンを転写する縮小投影型露光装
置（ステッパー）におけるＴＴＲ方式のアライメント系
に本発明を適用したものである。ＴＴＲ方式のアライメ
ント系を使用する場合で、且つ特に本例の図１のように
ダイクロイックミラー２を用いている場合には、ウエハ
に対する露光中にもアライメントを行うことができる。
て説明する。本例はステップアンドリピート方式でウエ
ハ上にレチクルのパターンを転写する縮小投影型露光装
置（ステッパー）におけるＴＴＲ方式のアライメント系
に本発明を適用したものである。ＴＴＲ方式のアライメ
ント系を使用する場合で、且つ特に本例の図１のように
ダイクロイックミラー２を用いている場合には、ウエハ
に対する露光中にもアライメントを行うことができる。
【００１８】図１は本実施例の露光装置の全体の構成を
示し、この図１において、１は露光光用の光源である。
光源１から射出された露光光（ｉ線、ＫｒＦエキシマレ
ーザ光等）ＩＬは、シャッター８の開口部を経て不図示
の照明光学系により適度に集光され、ダイクロイックミ
ラー２で反射された後、レチクル３の転写対象となるパ
ターンが形成されたパターン領域をほぼ均一な照度で照
明する。レチクル３のパターン領域を透過した露光光
を、縮小投影型の投影光学系４によりウエハ６上に集束
し、これによりレチクル３のパターンをウエハ６上に転
写する。このウエハ６をウエハステージ７上に保持し、
ウエハステージ７上のウエハ６の近傍にレチクル３のア
ライメント等を行うための基準マーク５を取り付ける。
また、ウエハステージ７は投影光学系４の光軸に垂直な
ＸＹ面内でウエハ６の位置決めを行うＸＹステージ、投
影光学系４の光軸に平行なＺ方向にウエハ６の位置決め
を行うＺステージ等より構成されている。
示し、この図１において、１は露光光用の光源である。
光源１から射出された露光光（ｉ線、ＫｒＦエキシマレ
ーザ光等）ＩＬは、シャッター８の開口部を経て不図示
の照明光学系により適度に集光され、ダイクロイックミ
ラー２で反射された後、レチクル３の転写対象となるパ
ターンが形成されたパターン領域をほぼ均一な照度で照
明する。レチクル３のパターン領域を透過した露光光
を、縮小投影型の投影光学系４によりウエハ６上に集束
し、これによりレチクル３のパターンをウエハ６上に転
写する。このウエハ６をウエハステージ７上に保持し、
ウエハステージ７上のウエハ６の近傍にレチクル３のア
ライメント等を行うための基準マーク５を取り付ける。
また、ウエハステージ７は投影光学系４の光軸に垂直な
ＸＹ面内でウエハ６の位置決めを行うＸＹステージ、投
影光学系４の光軸に平行なＺ方向にウエハ６の位置決め
を行うＺステージ等より構成されている。
【００１９】１１はアライメント用の光源を示し、光源
１１から射出されたアライメント光（露光光ＩＬと異な
る波長域の照明光であって、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光
等）ＡＬはビームスプリッター１０を透過して光路折り
曲げ用のミラー９で折り曲げられた後、ダイクロイック
ミラー２を透過してレチクル３のアライメントマークで
あるレチクルマークを照明する。レチクル３のレチクル
マークの近傍にはレチクル窓が形成され、このレチクル
窓を通過したアライメント光は、投影光学系４によりウ
エハ６のアライメントマークであるウエハマーク上に導
かれる。ウエハマークによる反射又は回折によりウエハ
マークから投影光学系４側に射出されたアライメント光
は、投影光学系４を経てレチクル３のレチクル窓に戻
る。このレチクル窓に戻されたアライメント光及びレチ
クル３のレチクルマークからのアライメント光は、平行
にダイクロイックミラー２及びミラー９を経てビームス
プリッター１０に入射し、このビームスプリッター１０
により反射されて受光器１８に入射する。受光器１８で
は、レチクルマークからのアライメント光及びウエハマ
ークからのアライメント光をそれぞれ光電変化してレチ
クル信号及びウエハ信号を生成し、これらレチクル信号
及びウエハ信号をそれぞれアライメント処理装置１７に
供給する。なお、この種のＴＴＲ方式のアライメント系
のより具体的で詳細な構成は、例えば特開平４−７８１
４号公報に開示されている。
１１から射出されたアライメント光（露光光ＩＬと異な
る波長域の照明光であって、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光
等）ＡＬはビームスプリッター１０を透過して光路折り
曲げ用のミラー９で折り曲げられた後、ダイクロイック
ミラー２を透過してレチクル３のアライメントマークで
あるレチクルマークを照明する。レチクル３のレチクル
マークの近傍にはレチクル窓が形成され、このレチクル
窓を通過したアライメント光は、投影光学系４によりウ
エハ６のアライメントマークであるウエハマーク上に導
かれる。ウエハマークによる反射又は回折によりウエハ
マークから投影光学系４側に射出されたアライメント光
は、投影光学系４を経てレチクル３のレチクル窓に戻
る。このレチクル窓に戻されたアライメント光及びレチ
クル３のレチクルマークからのアライメント光は、平行
にダイクロイックミラー２及びミラー９を経てビームス
プリッター１０に入射し、このビームスプリッター１０
により反射されて受光器１８に入射する。受光器１８で
は、レチクルマークからのアライメント光及びウエハマ
ークからのアライメント光をそれぞれ光電変化してレチ
クル信号及びウエハ信号を生成し、これらレチクル信号
及びウエハ信号をそれぞれアライメント処理装置１７に
供給する。なお、この種のＴＴＲ方式のアライメント系
のより具体的で詳細な構成は、例えば特開平４−７８１
４号公報に開示されている。
【００２０】アライメント用の光源１１、ビームスプリ
ッター１０、ミラー９及び受光器１８よりアライメント
光学系１９が構成され、このアライメント光学系１９は
ダイクロイックミラー２の上方でレチクル３に平行に任
意の位置に移動できるように構成されている。従って、
後述のように、マークの打ち換えにより、投影光学系４
の露光エリア内でウエハ６のウエハマークの位置が変化
しても、それに合わせてアライメント光学系１９の位置
を変えることができる。このアライメント光学系１９の
位置は後述の中央処理装置１２により制御される。
ッター１０、ミラー９及び受光器１８よりアライメント
光学系１９が構成され、このアライメント光学系１９は
ダイクロイックミラー２の上方でレチクル３に平行に任
意の位置に移動できるように構成されている。従って、
後述のように、マークの打ち換えにより、投影光学系４
の露光エリア内でウエハ６のウエハマークの位置が変化
しても、それに合わせてアライメント光学系１９の位置
を変えることができる。このアライメント光学系１９の
位置は後述の中央処理装置１２により制御される。
【００２１】１２は装置全体の動作を制御する中央処理
装置を示し、この中央処理装置１２はシャッター駆動回
路１３を介してシャッター８の開閉動作を制御する。シ
ャッター８の開口部の大きさにより内部を通過する露光
光ＩＬの単位時間当りの露光エネルギーが変化するの
で、中央処理装置１２は、そのシャッター８の開口部の
大きさ及び開状態の時間を制御することにより、ウエハ
６に指定された量のエネルギーの露光光を照射すること
ができる。また、中央処理装置１２は、ステージコント
ローラ１６を介してウエハステージ７の位置決めを行
う。この場合、ウエハステージ７の上面には不図示のミ
ラーが固定され、このミラーでステージコントローラ１
６に内蔵されたレーザー干渉計のレーザービームを反射
することにより、ウエハステージ７の投影光学系４の光
軸に垂直な面内での座標が常時計測されている。
装置を示し、この中央処理装置１２はシャッター駆動回
路１３を介してシャッター８の開閉動作を制御する。シ
ャッター８の開口部の大きさにより内部を通過する露光
光ＩＬの単位時間当りの露光エネルギーが変化するの
で、中央処理装置１２は、そのシャッター８の開口部の
大きさ及び開状態の時間を制御することにより、ウエハ
６に指定された量のエネルギーの露光光を照射すること
ができる。また、中央処理装置１２は、ステージコント
ローラ１６を介してウエハステージ７の位置決めを行
う。この場合、ウエハステージ７の上面には不図示のミ
ラーが固定され、このミラーでステージコントローラ１
６に内蔵されたレーザー干渉計のレーザービームを反射
することにより、ウエハステージ７の投影光学系４の光
軸に垂直な面内での座標が常時計測されている。
【００２２】１４はレンズコントローラ、１５は干渉計
波長補正部、２１は温度計、２２は大気圧計を示し、温
度計２１により計測されている投影光学系４の近傍の温
度及び大気圧計２２により計測されている投影光学系４
の近傍の大気圧の情報をレンズコントローラ１４及び干
渉計波長補正部１５に供給する。本例の投影光学系４
は、内部の所定のレンズ室の圧力が可変であり、そのレ
ンズ室の圧力を変化させて屈折率を変化させることによ
り、結像特性（倍率、諸収差の状態等）を変えることが
できるように構成されている。そして、中央処理装置１
２は、シャッター駆動回路１３を介して設定するシャッ
ター８の開口部の大きさ及び設定時間より投影光学系４
を通過する露光エネルギーの量を算出し、この露光エネ
ルギーの量をレンズコントローラ１４に知らせる。
波長補正部、２１は温度計、２２は大気圧計を示し、温
度計２１により計測されている投影光学系４の近傍の温
度及び大気圧計２２により計測されている投影光学系４
の近傍の大気圧の情報をレンズコントローラ１４及び干
渉計波長補正部１５に供給する。本例の投影光学系４
は、内部の所定のレンズ室の圧力が可変であり、そのレ
ンズ室の圧力を変化させて屈折率を変化させることによ
り、結像特性（倍率、諸収差の状態等）を変えることが
できるように構成されている。そして、中央処理装置１
２は、シャッター駆動回路１３を介して設定するシャッ
ター８の開口部の大きさ及び設定時間より投影光学系４
を通過する露光エネルギーの量を算出し、この露光エネ
ルギーの量をレンズコントローラ１４に知らせる。
【００２３】この露光エネルギーの量、温度計２１によ
る温度情報及び大気圧計２２による大気圧情報に応じ
て、レンズコントローラ１４は、投影光学系４の所定の
レンズ室の圧力を変化させる。これによりレチクル３の
パターンが投影光学系４を介してウエハ６上に常に同一
の結像特性で露光される。なお、投影光学系４の所定の
レンズ室の圧力を変える代わりに、投影光学系４を構成
するレンズ群の内の所定のレンズ群を移動させるように
構成してもよく、更に焦点位置に関しては、図示省略し
た焦点合わせ機構により求めた投影光学系４の焦点位置
に対して或るオフセットを加えた位置にウエハ６の露光
面を設定するようにしてもよい。それ以外に、レチクル
３を投影光学系４の光軸に沿って微動させるか、又はレ
チクル３を投影光学系４の光軸に垂直な面に対してわず
かに傾けることにより、投影光学系４の歪曲収差等を補
正するようにしてもよい。
る温度情報及び大気圧計２２による大気圧情報に応じ
て、レンズコントローラ１４は、投影光学系４の所定の
レンズ室の圧力を変化させる。これによりレチクル３の
パターンが投影光学系４を介してウエハ６上に常に同一
の結像特性で露光される。なお、投影光学系４の所定の
レンズ室の圧力を変える代わりに、投影光学系４を構成
するレンズ群の内の所定のレンズ群を移動させるように
構成してもよく、更に焦点位置に関しては、図示省略し
た焦点合わせ機構により求めた投影光学系４の焦点位置
に対して或るオフセットを加えた位置にウエハ６の露光
面を設定するようにしてもよい。それ以外に、レチクル
３を投影光学系４の光軸に沿って微動させるか、又はレ
チクル３を投影光学系４の光軸に垂直な面に対してわず
かに傾けることにより、投影光学系４の歪曲収差等を補
正するようにしてもよい。
【００２４】また、干渉計波長補正部１５は、温度計２
１の温度情報及び大気圧計２２の大気圧情報に基づい
て、レーザー干渉計のレーザービームの波長補正を行
い、この補正後の波長を中央処理装置１２を介してステ
ージコントローラ１６にフィードバックする。これによ
り、ステージコントローラ１６内部のレーザー干渉計は
正確にウエハステージ７の座標を計測することができ、
周囲の環境の変化によらずに、ウエハステージ７は常に
正確に目標位置に位置決めされる。
１の温度情報及び大気圧計２２の大気圧情報に基づい
て、レーザー干渉計のレーザービームの波長補正を行
い、この補正後の波長を中央処理装置１２を介してステ
ージコントローラ１６にフィードバックする。これによ
り、ステージコントローラ１６内部のレーザー干渉計は
正確にウエハステージ７の座標を計測することができ、
周囲の環境の変化によらずに、ウエハステージ７は常に
正確に目標位置に位置決めされる。
【００２５】次に、本実施例のアライメント動作の一例
につき説明する。本実施例では、レンズコントローラ１
４は露光光ＩＬのもとで投影光学系４の結像特性が周囲
の環境条件の変化等によらずに常に同一になるように制
御を行うが、アライメント光ＡＬに関しては投影光学系
４の結像特性の変化が補正しきれない。即ち、レンズコ
ントローラ１４により投影光学系４の結像特性を制御し
ても、アライメント光ＡＬに対しては制御誤差（制御残
差）が残り、露光光ＩＬのもとでのレチクル３とウエハ
６との位置関係と、アライメント光ＡＬのもとでのレチ
クル３とウエハ６との位置関係との差であるアライメン
トオフセットが変化する。
につき説明する。本実施例では、レンズコントローラ１
４は露光光ＩＬのもとで投影光学系４の結像特性が周囲
の環境条件の変化等によらずに常に同一になるように制
御を行うが、アライメント光ＡＬに関しては投影光学系
４の結像特性の変化が補正しきれない。即ち、レンズコ
ントローラ１４により投影光学系４の結像特性を制御し
ても、アライメント光ＡＬに対しては制御誤差（制御残
差）が残り、露光光ＩＬのもとでのレチクル３とウエハ
６との位置関係と、アライメント光ＡＬのもとでのレチ
クル３とウエハ６との位置関係との差であるアライメン
トオフセットが変化する。
【００２６】これに関して詳細に説明する。図１の露光
装置は、露光中にもアライメントが可能な構成となって
おり、露光中にもレチクル３とウエハ６との相対関係が
露光量の変化を含む環境条件の変化に応じて刻々と変化
する。図１においては、露光光ＩＬ及びアライメント光
ＡＬが共に基準マーク５上に照射されているが、露光光
ＩＬとアライメント光ＡＬとはレチクル３を通過する段
階ではＸ方向にΔｘだけ離れている。このΔｘは倍率色
収差と呼ばれる収差であり、投影光学系４を通して基準
マーク５を見るときの露光光ＩＬとアライメント光ＡＬ
との倍率方向の光路の位置の差を示している。この倍率
色収差Δｘの値が、露光量を含む環境条件の変化に応じ
て時間的に変化する。
装置は、露光中にもアライメントが可能な構成となって
おり、露光中にもレチクル３とウエハ６との相対関係が
露光量の変化を含む環境条件の変化に応じて刻々と変化
する。図１においては、露光光ＩＬ及びアライメント光
ＡＬが共に基準マーク５上に照射されているが、露光光
ＩＬとアライメント光ＡＬとはレチクル３を通過する段
階ではＸ方向にΔｘだけ離れている。このΔｘは倍率色
収差と呼ばれる収差であり、投影光学系４を通して基準
マーク５を見るときの露光光ＩＬとアライメント光ＡＬ
との倍率方向の光路の位置の差を示している。この倍率
色収差Δｘの値が、露光量を含む環境条件の変化に応じ
て時間的に変化する。
【００２７】その倍率色収差Δｘの変化量は、シャッタ
ー駆動回路１３及びレンズコントローラ１４からの情報
に基づき、中央処理装置１２が求めることができる。ま
た、その基準マーク５を投影光学系４の露光エリア内で
２次元的に移動して各計測点で倍率色収差Δｘの変化量
を計測することにより、投影光学系４の露光エリア内で
の位置に応じた倍率色収差Δｘの変化量を求めることが
できる。中央処理装置１２は、アライメント処理装置１
７からのレチクル３とウエハ６との相対位置に関する情
報にその倍率色収差Δｘの変化量を加算し、この加算後
の位置情報を位置補正量としてステージコントローラ１
６に供給する。これにより、常に露光光ＩＬのもとで正
確な位置にウエハ６を位置決めすることができる。
ー駆動回路１３及びレンズコントローラ１４からの情報
に基づき、中央処理装置１２が求めることができる。ま
た、その基準マーク５を投影光学系４の露光エリア内で
２次元的に移動して各計測点で倍率色収差Δｘの変化量
を計測することにより、投影光学系４の露光エリア内で
の位置に応じた倍率色収差Δｘの変化量を求めることが
できる。中央処理装置１２は、アライメント処理装置１
７からのレチクル３とウエハ６との相対位置に関する情
報にその倍率色収差Δｘの変化量を加算し、この加算後
の位置情報を位置補正量としてステージコントローラ１
６に供給する。これにより、常に露光光ＩＬのもとで正
確な位置にウエハ６を位置決めすることができる。
【００２８】図２及び図３は、それぞれ図１のアライメ
ント光ＡＬの投影光学系４の露光エリア４Ｉ内での照射
位置を投影光学系４及びレチクル３を通して観察した状
態を示す。これら図２及び図３において、実線で示すス
リット状のアライメント光のビーム（例えば図２のアラ
イメント光のビームＸ1 ，Ｘ2 ）はレンズコントローラ
１４が投影光学系４の結像特性の制御を行う前の状態、
破線で示すスリット（例えば図２のスリットＸＡ1 ，Ｘ
Ａ2 ）はレンズコントローラ１４が投影光学系４の露光
光に対する結像特性が同一になるように制御を行った後
の状態を示す。
ント光ＡＬの投影光学系４の露光エリア４Ｉ内での照射
位置を投影光学系４及びレチクル３を通して観察した状
態を示す。これら図２及び図３において、実線で示すス
リット状のアライメント光のビーム（例えば図２のアラ
イメント光のビームＸ1 ，Ｘ2 ）はレンズコントローラ
１４が投影光学系４の結像特性の制御を行う前の状態、
破線で示すスリット（例えば図２のスリットＸＡ1 ，Ｘ
Ａ2 ）はレンズコントローラ１４が投影光学系４の露光
光に対する結像特性が同一になるように制御を行った後
の状態を示す。
【００２９】その内の、図２において、Ｘ1 及びＸ2 は
それぞれＸ方向のスリット状のアライメント光のビーム
（アライメントビーム）、Ｙ1 及びＹ2 はそれぞれＹ方
向のスリット状のアライメントビームを示し、これら４
本のアライメントビームがレチクル３の中心（従って、
露光エリア４Ｉの中心）から放射状に配置されている。
そして、レンズコントローラ１４が、投影光学系４に対
して露光光に関する結像特性が一定になるように制御を
行った結果、スリット状のアライメントビームの位置が
それぞれ破線で示す位置ＸＡ1 ，ＸＡ2 及びＹＡ1 及び
ＹＡ2 に移動したとする。図２では分かり易く表現する
ために、例えばアライメントビームＸ1と位置ＸＡ1 と
（同様にアライメントビームＸ2 と位置ＸＡ2 と）はＸ
方向にもずれているように見えるが、これらは非計測方
向であるＹ方向にだけずれている。同じく、アライメン
トビームＹ1 と位置ＹＡ1 と（同様にアライメントビー
ムＹ2 と位置ＹＡ2 と）は非計測方向であるＸ方向にだ
けずれている。このように、各アライメントビームが非
計測方向に移動するだけの場合には、アライメントに対
する影響はない。
それぞれＸ方向のスリット状のアライメント光のビーム
（アライメントビーム）、Ｙ1 及びＹ2 はそれぞれＹ方
向のスリット状のアライメントビームを示し、これら４
本のアライメントビームがレチクル３の中心（従って、
露光エリア４Ｉの中心）から放射状に配置されている。
そして、レンズコントローラ１４が、投影光学系４に対
して露光光に関する結像特性が一定になるように制御を
行った結果、スリット状のアライメントビームの位置が
それぞれ破線で示す位置ＸＡ1 ，ＸＡ2 及びＹＡ1 及び
ＹＡ2 に移動したとする。図２では分かり易く表現する
ために、例えばアライメントビームＸ1と位置ＸＡ1 と
（同様にアライメントビームＸ2 と位置ＸＡ2 と）はＸ
方向にもずれているように見えるが、これらは非計測方
向であるＹ方向にだけずれている。同じく、アライメン
トビームＹ1 と位置ＹＡ1 と（同様にアライメントビー
ムＹ2 と位置ＹＡ2 と）は非計測方向であるＸ方向にだ
けずれている。このように、各アライメントビームが非
計測方向に移動するだけの場合には、アライメントに対
する影響はない。
【００３０】次に、図３は、ウエハ６上のアライメント
マークの位置がマークの打ち変え等により変化した場合
の一例を示し、図３において、ＸＢ1 及びＸＢ2 はそれ
ぞれＸ方向のスリット状のアライメントビーム、ＹＢ1
及びＹＢ2 はそれぞれＹ方向のスリット状のアライメン
トビームを示す。投影光学系４を通して各アライメント
ビームがウエハ６上に照射されると、その照射位置はそ
れぞれのビームが通過する投影光学系４の光路での倍率
色収差によって変わる。ウエハステージ７上の基準マー
ク５により露光光ＩＬとアライメント光ＡＬとの間の倍
率色収差の計測を行い、この計測結果によりレチクル３
のパターンの投影位置に対するアライメントビームによ
るウエハ６の位置検出結果のオフセット量を算出するこ
とにより、そのアライメントビームのウエハ６上での照
射位置を求めることができる。
マークの位置がマークの打ち変え等により変化した場合
の一例を示し、図３において、ＸＢ1 及びＸＢ2 はそれ
ぞれＸ方向のスリット状のアライメントビーム、ＹＢ1
及びＹＢ2 はそれぞれＹ方向のスリット状のアライメン
トビームを示す。投影光学系４を通して各アライメント
ビームがウエハ６上に照射されると、その照射位置はそ
れぞれのビームが通過する投影光学系４の光路での倍率
色収差によって変わる。ウエハステージ７上の基準マー
ク５により露光光ＩＬとアライメント光ＡＬとの間の倍
率色収差の計測を行い、この計測結果によりレチクル３
のパターンの投影位置に対するアライメントビームによ
るウエハ６の位置検出結果のオフセット量を算出するこ
とにより、そのアライメントビームのウエハ６上での照
射位置を求めることができる。
【００３１】その後、露光動作に入ると、投影光学系４
の結像特性は露光量を含む環境条件の変化に応じて変化
し、レンズコントローラ１４は露光光ＩＬのもとでの倍
率や歪曲収差等の結像特性が一定となるように投影光学
系４の制御を行う。それに応じて各アライメントビーム
の露光エリア４Ｉ内での位置はそれぞれ位置ＸＣ1 ，Ｘ
Ｃ2 及びＹＣ1 ，ＹＣ2 に変化する。図３の例では、Ｘ
方向用のアライメントビームＸＢ1 及びＸＢ2 の計測方
向であるＸ方向への位置ずれ量はそれぞれΔＸ1 及びΔ
Ｘ2 であり、Ｙ方向用のアライメントビームＹＢ1 及び
ＹＢ2 の計測方向であるＹ方向への位置ずれ量はそれぞ
れΔＹ1 及びΔＹ2 である。
の結像特性は露光量を含む環境条件の変化に応じて変化
し、レンズコントローラ１４は露光光ＩＬのもとでの倍
率や歪曲収差等の結像特性が一定となるように投影光学
系４の制御を行う。それに応じて各アライメントビーム
の露光エリア４Ｉ内での位置はそれぞれ位置ＸＣ1 ，Ｘ
Ｃ2 及びＹＣ1 ，ＹＣ2 に変化する。図３の例では、Ｘ
方向用のアライメントビームＸＢ1 及びＸＢ2 の計測方
向であるＸ方向への位置ずれ量はそれぞれΔＸ1 及びΔ
Ｘ2 であり、Ｙ方向用のアライメントビームＹＢ1 及び
ＹＢ2 の計測方向であるＹ方向への位置ずれ量はそれぞ
れΔＹ1 及びΔＹ2 である。
【００３２】これら位置ずれ量を図１の中央処理装置１
２が演算により求め、ウエハステージ７の目標座標値に
その位置ずれ量をオフセット補正して得られた座標値を
ステージコントローラ１６に供給することにより、露光
光ＩＬのもとで正確な位置決めを行うことができる。こ
のように、周囲の温度変動、大気圧変動及び露光量に応
じてレンズコントローラ１４が投影光学系４の結像特性
を補正するのみならず、アライメントビームにより得ら
れた位置関係を露光光用に補正することにより、更に高
精度にレチクル３とウエハ６との露光光ＩＬのもとでの
アライメントを行うことができる。
２が演算により求め、ウエハステージ７の目標座標値に
その位置ずれ量をオフセット補正して得られた座標値を
ステージコントローラ１６に供給することにより、露光
光ＩＬのもとで正確な位置決めを行うことができる。こ
のように、周囲の温度変動、大気圧変動及び露光量に応
じてレンズコントローラ１４が投影光学系４の結像特性
を補正するのみならず、アライメントビームにより得ら
れた位置関係を露光光用に補正することにより、更に高
精度にレチクル３とウエハ６との露光光ＩＬのもとでの
アライメントを行うことができる。
【００３３】上述の実施例では、中央処理装置１２の演
算によりアライメントオフセットの補正量を決定してい
る。その他に、基準マーク５等を用いて随時アライメン
トビームの位置を計測し、その実測値に基づいてアライ
メント動作を行うようにしてもよい。また、上述の実施
例では、倍率色収差について補正を行うことを説明して
いるが、色収差には投影光学系４の光軸方向に対するず
れ量に対応する軸上色収差も存在する。この軸上色収差
についても、同様に中央処理装置１２の演算により補正
量を求めることによって対処することができる。
算によりアライメントオフセットの補正量を決定してい
る。その他に、基準マーク５等を用いて随時アライメン
トビームの位置を計測し、その実測値に基づいてアライ
メント動作を行うようにしてもよい。また、上述の実施
例では、倍率色収差について補正を行うことを説明して
いるが、色収差には投影光学系４の光軸方向に対するず
れ量に対応する軸上色収差も存在する。この軸上色収差
についても、同様に中央処理装置１２の演算により補正
量を求めることによって対処することができる。
【００３４】なお、ＴＴＲ方式のアライメント系におい
ては、ウエハ６の各ショット領域の周囲の４個のアライ
メントマーク（ウエハマーク）の位置により、レチクル
３とウエハ６との相対位置及び相対回転角だけではな
く、相対倍率をも計測することができる。例えば、図４
に示すように、レチクル３上でのレチクルマークをＡＲ
１〜ＡＲ４とすると、これらレチクルマークＡＲ１〜Ａ
Ｒ４に対して露光光のもとで共役な位置にそれぞれウエ
ハ６上のウエハマークが形成されているものとする。し
かしながら、これらウエハ６上のウエハマークのアライ
メント光のもとでレチクル３上で共役な像は例えばそれ
ぞれ破線で示す位置ＡＷ１〜ＡＷ４に形成される。即
ち、アライメント光で観察した場合、ウエハ６上のウエ
ハマークはレチクル３上の位置ＡＷ１，ＡＷ２，ＡＷ３
及びＡＷ４に見える。
ては、ウエハ６の各ショット領域の周囲の４個のアライ
メントマーク（ウエハマーク）の位置により、レチクル
３とウエハ６との相対位置及び相対回転角だけではな
く、相対倍率をも計測することができる。例えば、図４
に示すように、レチクル３上でのレチクルマークをＡＲ
１〜ＡＲ４とすると、これらレチクルマークＡＲ１〜Ａ
Ｒ４に対して露光光のもとで共役な位置にそれぞれウエ
ハ６上のウエハマークが形成されているものとする。し
かしながら、これらウエハ６上のウエハマークのアライ
メント光のもとでレチクル３上で共役な像は例えばそれ
ぞれ破線で示す位置ＡＷ１〜ＡＷ４に形成される。即
ち、アライメント光で観察した場合、ウエハ６上のウエ
ハマークはレチクル３上の位置ＡＷ１，ＡＷ２，ＡＷ３
及びＡＷ４に見える。
【００３５】この場合、レチクルマークＡＲ１〜ＡＲ４
及びウエハマークはそれぞれ図４の紙面に平行な２次元
平面内での座標が計測できるように、例えば十字形に形
成しておく。これにより倍率の変動はそれぞれ対向する
アライメントマークの間隔より求めることができる。即
ち、図４において、ウエハマークのアライメント光によ
り観察される位置ＡＷ１と位置ＡＷ３との間隔と、レチ
クルマークＡＲ１とレチクルマークＡＲ３との間隔との
比を所定周期で計測することにより、一方向の投影光学
系４の倍率の変動が検出できる。同様に、ウエハマーク
のアライメント光により観察される位置ＡＷ２と位置Ａ
Ｗ４との間隔と、レチクルマークＡＲ２とレチクルマー
クＡＲ４との間隔との比を所定周期で計測することによ
り、他の方向の投影光学系４の倍率の変動が検出でき
る。
及びウエハマークはそれぞれ図４の紙面に平行な２次元
平面内での座標が計測できるように、例えば十字形に形
成しておく。これにより倍率の変動はそれぞれ対向する
アライメントマークの間隔より求めることができる。即
ち、図４において、ウエハマークのアライメント光によ
り観察される位置ＡＷ１と位置ＡＷ３との間隔と、レチ
クルマークＡＲ１とレチクルマークＡＲ３との間隔との
比を所定周期で計測することにより、一方向の投影光学
系４の倍率の変動が検出できる。同様に、ウエハマーク
のアライメント光により観察される位置ＡＷ２と位置Ａ
Ｗ４との間隔と、レチクルマークＡＲ２とレチクルマー
クＡＲ４との間隔との比を所定周期で計測することによ
り、他の方向の投影光学系４の倍率の変動が検出でき
る。
【００３６】しかしながら、これはアライメント光で見
た場合の倍率の変動であるため、周囲の温度、大気圧及
び露光量から露光光で見た場合の倍率の変動に対する補
正値を求め、この補正値をアライメント光で見た場合の
倍率の変動に加算して露光光で見た場合の倍率の変動を
算出する。そして、レンズコントローラ１４により投影
光学系４の倍率を元の値に戻すことにより、良好な重ね
合わせを行うことができる。更に、図１の基準マーク５
を用いてウエハ６用のアライメントビームの位置を、例
えばウエハ交換毎又は１回の露光毎等の割合で計測する
ことにより、倍率の変動を検出するようにしてもよい。
た場合の倍率の変動であるため、周囲の温度、大気圧及
び露光量から露光光で見た場合の倍率の変動に対する補
正値を求め、この補正値をアライメント光で見た場合の
倍率の変動に加算して露光光で見た場合の倍率の変動を
算出する。そして、レンズコントローラ１４により投影
光学系４の倍率を元の値に戻すことにより、良好な重ね
合わせを行うことができる。更に、図１の基準マーク５
を用いてウエハ６用のアライメントビームの位置を、例
えばウエハ交換毎又は１回の露光毎等の割合で計測する
ことにより、倍率の変動を検出するようにしてもよい。
【００３７】なお、図１の露光装置は、受光器１８とし
て例えば２次元のＣＣＤカメラ等を用いてアライメント
マークの位置を計測するものであるが、アライメントマ
ークの検出方式は任意である。例えば、スリット状のア
ライメントビームをアライメントマーク上で走査する方
式又は特開平２−２７２３０５号公報に開示されている
ような干渉縞を用いた方式でも良い。また、上述実施例
では投影光学系４として複数枚のレンズエレメントから
なる投影光学系を想定しているが、ミラープロジェクシ
ョン方式や反射系と屈折系とを組み合わせた方式の投影
光学系を用いてその所定のレンズ室の圧力を調整する
か、又は所定の光学素子を移動させるような場合にも本
発明を適用することができる。
て例えば２次元のＣＣＤカメラ等を用いてアライメント
マークの位置を計測するものであるが、アライメントマ
ークの検出方式は任意である。例えば、スリット状のア
ライメントビームをアライメントマーク上で走査する方
式又は特開平２−２７２３０５号公報に開示されている
ような干渉縞を用いた方式でも良い。また、上述実施例
では投影光学系４として複数枚のレンズエレメントから
なる投影光学系を想定しているが、ミラープロジェクシ
ョン方式や反射系と屈折系とを組み合わせた方式の投影
光学系を用いてその所定のレンズ室の圧力を調整する
か、又は所定の光学素子を移動させるような場合にも本
発明を適用することができる。
【００３８】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、アライメント送光系及
びアライメント受光系は連動してマスクの上方で移動さ
せることができるか、又は所定のアライメント装置が用
いられているので、マークの打ち換え等により感光基板
（基板）側のアライメントマークの位置が変わってもそ
のアライメントマークを正確に検出することができる。
そして、例えば位置補正手段がそのアライメントマーク
に対する位置検出結果のオフセット補正を行うことによ
り、アライメントマークの位置が変化してもアライメン
ト精度が低下することがない利点がある。
びアライメント受光系は連動してマスクの上方で移動さ
せることができるか、又は所定のアライメント装置が用
いられているので、マークの打ち換え等により感光基板
（基板）側のアライメントマークの位置が変わってもそ
のアライメントマークを正確に検出することができる。
そして、例えば位置補正手段がそのアライメントマーク
に対する位置検出結果のオフセット補正を行うことによ
り、アライメントマークの位置が変化してもアライメン
ト精度が低下することがない利点がある。
【００４０】更に、投影光学系に関する環境条件を測定
する場合には、この測定される環境条件に応じてアライ
メントマークに対する位置検出結果に適当なオフセット
を加算して露光光に対する位置関係を求めることができ
るので、周囲の温度等の環境条件が変化しても、アライ
メント精度が低下しない利点がある。また、例えば測定
手段が投影光学系を通過する露光エネルギーを計測する
場合には、露光エネルギーの変化に応じてオフセットを
新たに算出することにより、露光エネルギーの量が変化
してもアライメント精度が低下しない利点がある。
する場合には、この測定される環境条件に応じてアライ
メントマークに対する位置検出結果に適当なオフセット
を加算して露光光に対する位置関係を求めることができ
るので、周囲の温度等の環境条件が変化しても、アライ
メント精度が低下しない利点がある。また、例えば測定
手段が投影光学系を通過する露光エネルギーを計測する
場合には、露光エネルギーの変化に応じてオフセットを
新たに算出することにより、露光エネルギーの量が変化
してもアライメント精度が低下しない利点がある。
【図１】本発明によるアライメント装置の一実施例が適
用された露光装置を示す全体構成図である。
用された露光装置を示す全体構成図である。
【図２】アライメント光で観察した場合のアライメント
マークの位置の一例を示す平面図である。
マークの位置の一例を示す平面図である。
【図３】アライメント光で観察した場合のアライメント
マークの位置の他の例を示す平面図である。
マークの位置の他の例を示す平面図である。
【図４】倍率の変動を検出するためのアライメントマー
クの一例を示す平面図である。
クの一例を示す平面図である。
１ 露光光の光源 ２ ダイクロイックミラー ３ レチクル ４ 投影光学系 ５ 基準マーク ６ ウエハ ８ シャッター １０ ビームスプリッター １１ アライメント用の光源 １２ 中央処理装置 １３ シャッター駆動回路 １４ レンズコントローラ １５ 干渉計波長補正部 １６ ステージコントローラ １７ アライメント処理装置 １８ 受光器 １９ アライメント光学系 ２１ 温度計 ２２ 大気圧計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−45512（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−228130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−133523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48819（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−121296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32613（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00
Claims (11)
- 【請求項１】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と、該マスク上に形成されたパターンを
前記露光光のもとで感光基板上に転写する投影光学系と
を備えた投影露光装置に設けられ、前記露光光とは異な
る波長帯のアライメント光で前記マスクに形成されたア
ライメントマーク及び前記感光基板に形成されたアライ
メントマークを照明することにより、前記マスクと前記
感光基板との相対的な位置合わせを行うアライメント装
置において、 前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記マスクの
アライメントマークを前記アライメント光で照明すると
共に、前記感光基板のアライメントマークを前記アライ
メント光で前記マスク及び前記投影光学系を介して照明
するアライメント送光系と、 該アライメント送光系と連動して前記マスクの上方に移
動自在に配置され、前記マスクのアライメントマークか
らのアライメント光を受光すると共に、前記感光基板の
アライメントマークからのアライメント光を前記投影光
学系及び前記マスクを介して受光するアライメント受光
系と、 該アライメント受光系からの受光信号に基づいて前記マ
スクと前記感光基板との位置ずれ量を算出する位置算出
手段と、 前記投影光学系に関する環境条件を測定する計測手段
と、 該計測手段による計測結果に応じて前記位置算出手段に
より算出された前記マスクと前記感光基板との位置ずれ
量に所定のオフセット補正を行う位置補正手段とを有す
ることを特徴とするアライメント装置。 - 【請求項２】 前記計測手段は、前記投影光学系を通過
する露光エネルギー量を計測するものであることを特徴
とする請求項１に記載のアライメント装置。 - 【請求項３】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と、該マスク上に形成されたパターンを
前記露光光のもとで基板上に転写する投影光学系と、前
記基板上のアライメントマークからのアライメント光を
前記投影光学系を介して検出して前記マスクと前記基板
との位置合わせを行うアライメント装置とを備えた投影
露光装置において、 前記アライメント装置は、前記アライメント光の前記投
影光学系内での光路の変化に応じて前記アライメント光
による位置検出結果の誤差を補正して前記マスクと前記
基板との位置合わせの補正を行うことを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項４】 前記アライメント光の光路の変化は、前
記基板上のアライメントマークを別の場所に変更したと
きに生じることを特徴とする請求項３に記載の投影露光
装置。 - 【請求項５】 前記アライメント光の光路の変化は、前
記マスクのパターンサイズの変更によって生じることを
特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と、該マスク上に形成されたパターンを
前記露光光のもとで基板上に転写する投影光学系と、前
記基板上のアライメントマークからのアライメント光を
前記投影光学系を介して検出して前記マスクと前記基板
との位置合わせを行うアライメント装置とを備えた投影
露光装置において、 前記投影光学系に関する環境条件を計測する計測手段を
更に備え、 前記アライメント装置は、前記計測手段の計測結果に基
づき前記アライメント光による位置検出結果の誤差を補
正して前記マスクと前記基板との位置合わせを行うこと
を特徴とする投影露光装置。 - 【請求項７】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と、該マスク上に形成されたパターンを
前記露光光のもとで基板上に転写する投影光学系と、前
記基板上のアライメントマークからのアライメント光を
前記投影光学系を介して検出して前記マスクと前記基板
との位置合わせを行うアライメント装置とを備えた投影
露光装置において、 前記アライメント装置は、前記露光光の入射により前記
投影光学系に蓄積される露光エネルギーの量に基づき前
記アライメント光による位置検出結果の誤差を補正し
て、前記マスクと前記基板との位置合わせを行うことを
特徴とする投影露光装置。 - 【請求項８】 前記補正は、前記アライメント光が前記
投影光学系を通過したときの収差の変化に応じて行なわ
れることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に
記載の投影露光装置。 - 【請求項９】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と、該マスク上に形成されたパターンを
前記露光光のもとで基板上に転写する投影光学系とを備
えた投影露光装置において、 前記投影光学系の光軸にほぼ垂直な面内における２次元
的な位置情報が計測できるように前記基板上に形成され
たアライメントマークからの非露光波長のアライメント
光を前記投影光学系を介して検出し、前記マスクと前記
基板との位置合わせを行うアライメント装置と、 前記投影光学系の結像特性を調整する調整手段とを有
し、 前記投影光学系の結像特性の調整に伴って前記非露光波
長のアライメント光による位置検出結果に生じる誤差に
応じた補正を行い、前記マスクと前記基板との位置合わ
せを行うことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記２次元的な位置情報が計測できる
ように前記基板上に形成されたアライメントマークは十
字型に形成されることを特徴とする請求項９に記載の投
影露光装置。 - 【請求項１１】 請求項３から１０のいずれか一項に記
載の投影露光装置を用いる素子製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04117024A JP3104813B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | アライメント装置、投影露光装置、及び素子製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04117024A JP3104813B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | アライメント装置、投影露光装置、及び素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291111A JPH05291111A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3104813B2 true JP3104813B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=14701559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04117024A Expired - Fee Related JP3104813B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | アライメント装置、投影露光装置、及び素子製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3104813B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010023314A (ko) * | 1997-08-26 | 2001-03-26 | 오노 시게오 | 노광 장치, 노광 방법, 투영 광학계의 압력 조정 방법 및노광 장치의 조립 방법 |
| JP5875335B2 (ja) * | 2011-11-15 | 2016-03-02 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置および露光装置 |
| DE102012205096B3 (de) | 2012-03-29 | 2013-08-29 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem Manipulator |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP04117024A patent/JP3104813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05291111A (ja) | 1993-11-05 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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