JP3128827B2 - 投影露光装置、並びに投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス - Google Patents

投影露光装置、並びに投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス

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JP3128827B2 JP02406801A JP40680190A JP3128827B2 JP 3128827 B2 JP3128827 B2 JP 3128827B2 JP 02406801 A JP02406801 A JP 02406801A JP 40680190 A JP40680190 A JP 40680190A JP 3128827 B2 JP3128827 B2 JP 3128827B2
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
工程で使用される投影露光装置に関し、特に位置合わせ
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リソグラフィ工程では微細パター
ンを高分解能で感光基板（レジスト層が形成された半導
体ウエハ）上に転写する装置として、ステップ・アンド
・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）が
多用されるようになっている。この種のステッパーで
は、半導体素子の高集積化に伴いウエハ上での解像線幅
がサブミクロン（０．５μｍ程度）に達しており、この
解像力に見合ったアライメント精度（通常、解像線幅の
１／５程度）で、レチクル（マスクと同義）のパターン
とウエハ上の１つのショット領域との位置合わせを行う
必要がある。
【０００３】一般にステッパーを始めとする投影型露光
装置では、レチクルパターンをウエハ上に高解像力で結
像するために、投影光学系は露光用の照明光（例えば、
波長２４８nmのＫｒＦエキシマレーザ光等）のみに対し
て、良好に色収差補正されているのが現状である。従っ
て、レチクルパターンの投影像とショット領域との重ね
合わせを行うためのアライメント系がＴＴＲ（スルー・
ザ・レチクル）またはＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方
式の場合、アライメントマーク照明用の光が露光光の波
長と同一、若しくは極めてそれに近い波長の照明光を用
いると、アライメント用照明光がレジスト層によりウエ
ハマークに達するまでに減衰を受けることと、マークか
らの反射光（正反射光、散乱光、回折光等）も減衰を受
けることによって、ウエハマークがアライメント系によ
って十分な光量で認識されず、その検出精度を低下させ
るといった問題が生じる。さらに、アライメントのため
にアライメント用照明光がウエハマークに照射される
と、その部分のレジスト層は当然に感光してしまい、現
像後に各種プロセスを通すと、ウエハ上の当該マークが
破壊されてしまう。そのため、次の層の重ね合わせ露光
の時のアライメントに使えないといった問題も生じてし
まう。
【０００４】そこで、例えば特開昭６０−１３０７４２
号公報や特開昭６３−２８３１２９号公報に示すよう
に、アライメント用照明光を射出する光源に、露光光の
波長と異なる波長の光源（波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅ
レーザ等）を用いて、ウエハ又はレチクル上に形成され
たアライメントマークを検出し、その光情報からウエハ
又はレチクルの位置を検出する方法が知られている。
【０００５】特開昭６０−１３０７４２号公報に示され
ている方式は、ウエハ又はレチクル上に形成されたマー
クをレーザビームの集光したスポット光（スリット状）
で相対走査し、マークエッジからの散乱，回折光を光電
検出して、光電信号波形の中心からマーク位置を検出す
る方式（以下「ＬＳＡ（レーザステップアライメント）
方式」と言う）である。又、特開昭６３−２８３１２９
号公報に示されている方式は、回折格子マークに対して
２方向からコヒーレントなレーザビーム（平行光束）を
同時に照射して１次元の干渉縞を作り、この干渉縞を使
って回折格子マークの位置を特定しようとするものであ
る。このような干渉縞を使ったアライメント方式には、
２方向から照射される２本のレーザビームに一定の周波
数差を与えるヘテロダイン法と、周波数差のないホモダ
イン法とがある。ホモダイン法では回折格子マークと平
行に静止した干渉縞が作られ、位置検出にあたっては回
折格子マーク（物体）をそのピッチ方向に微動させる必
要があり、格子マークの位置は干渉縞を基準として求め
られる。これに対してヘテロダイン法では２本のレーザ
ビームの周波数差（ビート周波数）のために、干渉縞が
その縞方向（ピッチ方向）に高速に流れることになり、
格子マークの位置は干渉縞を基準として求めることはで
きず、専ら干渉縞の高速移動に伴う時間的な要素（位相
差）を基準として求めることになる。
【０００６】例えばヘテロダイン法では、格子マークか
らの±１次回折光をビート周波数で強度変調させて検出
した光電信号（光ビート信号）と、基準格子を使って２
本の送光ビームから別途作成された参照用干渉光の光ビ
ート信号との位相差（±１８０°以内）を求め、格子ピ
ッチＰの±Ｐ／４以内の位置ずれを検出するものであ
る。
【０００７】以上のＬＳＡ方式や回折格子を使った方式
等のアライメント方式においては、アライメント光を送
光する光学系中（照明系中）において、ウエハと略共役
な位置に視野絞りを配置する必要がある。これは、ウエ
ハ上に形成されたアライメントマーク上の照明領域を制
限するものであり、特に転写領域の回路パターン、もし
くはその他のアライメント用のマークをアライメント光
の一部で照明することによる反射光が、ノイズ光として
検出器に入射することを防ぐ為である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の技術においては、投影光学系に対してアライ
メント光は軸外で入射し、さらに露光光とアライメント
光との波長の違いにより非点収差が生じる。仮に、視野
絞りを照明系内でウエハと略共役な面であって特に、投
影光学系のアライメント光に対するサジタル像面（投影
光学系の視野内のサジタル方向と垂直な方向に延びたエ
ッジを結像する位置）に配置したとする。すると非点収
差の為に視野絞りのウエハ上での像の形状は投影光学系
の視野内のメリジオナル方向（以下「Ｍ方向」とする）
においてデフォーカス状態となる（投影光学系の視野内
のサジタル方向に延びたエッジがデフォーカス状態とな
る）。このために適当な照野が形成できず、ウエハ上の
アライメントマークの領域を越えた照明光が、他のアラ
イメントマークや回路パターンをも照明してしまう。又
投影光学系とウエハ間或いは投影光学系間の面間反射等
の影響により迷光が発生する。このため、所定のアライ
メントマーク以外からの光束が、アライメントセンサー
にノイズとして混入することとなる。例えば、ヘテロダ
イン法を使って、基準格子に対するウエハ上のアライメ
ントマークの位置ずれを検出する場合を考えてみる。
【０００９】図１２は投影光学系の視野ｉｆとウエハ上
のアライメントマークの位置関係を示す図である。複数
のアライメントマークＷＭ１〜ＷＭ４は投影光学系の視
野ｉｆ内であって、かつこれに内接する矩形のパターン
領域ＰＡの外側にパターン領域ＰＡに隣接して設けられ
ている。回折格子状のアライメントマークＷＭ１〜ＷＭ
４は、投影光学系の視野ｉｆ内のサジタル方向（以下
「Ｓ方向」とする）が計測方向となるように、ウエハ上
に設けられているものとする。つまり、２光束がＳ方向
から所定の角度でマークに入射するようにし、Ｓ方向と
垂直な方向に延びたエッジ（Ｍ方向のエッジ）を使って
計測を行うものである。従ってアライメントマークのエ
ッジはほぼＭ方向に延びているものとする。ここで、Ｍ
方向は投影光学系の視野ｉｆ内の光軸ＡＸを中心とした
放射方向であり、Ｓ方向はＭ方向に垂直な方向である。
図１０は、複数のアライメントマークの中の１つに着目
したもので、アライメントマークＷＭ１と照明領域ＳＡ
を示す図である。この場合矩形状の絞りを、ウエハと略
共役な位置にあるサジタル像面に配置し、Ｓ方向と垂直
な方向に延びたエッジをウエハＷ上に結像する。このエ
ッジをＥｄとして太線で示す。これに対して前述の如
く、非点収差の影響によりＭ方向と垂直な方向に延びた
エッジは、ウエハＷ上に結像せず、デフォーカス状態
（波線で示した状態）となり、アライメントマークＷＭ
１のみを照明する照明領域を明瞭に規定することができ
ない。従って、検出すべきアライメントマークＷＭ１以
外のマークや回路パターンＰから発生した干渉光が、次
式に示すようにノイズ光成分として検出すべき干渉光に
混入してしまい、位相のずれを生じてしまう。 ψ＝Ａcos(ωt+φ) + Σ Ncos(ωt+φN ) （１） (A: 振幅, ω：ビート周波数，φ: 位相，N:ノイズ成分
の振幅，φN : ノイズ成分の位相) この方式では、位相のずれはアライメントずれとして検
出され、その結果アライメントエラーとなってしまう。
【００１０】図１１にこの位相のずれの様子を示す。横
軸は、参照用干渉光のビート信号（基準信号）成分を表
している。又、マークＷＭ１からの干渉光のビート信号
のベクトル成分をＡｓ，ノイズ光のビート信号のベクト
ル成分をＮｓで表す。φA は参照用干渉光のビート信号
（基準信号）とマークＷＭ１からの干渉光のビート信号
との位相差を表し、φN は基準信号とノイズ光のビート
信号の位相差を表す。ベクトル成分ＡｓとＮｓとの合成
成分Ｔｓと基準信号成分との位相差がφs となる。従っ
て、アライメント情報としての位相差φs にはノイズ光
によるアライメント誤差を含むこととなり、アライメン
トエラーを引き起こす。
【００１１】又、ＬＳＡ方式では、迷光やアライメント
マーク以外によるノイズ光の影響によって光電信号に歪
みが生じるため、マーク位置を正確に検出できず、アラ
イメントずれを起こしてしまう。以上の如く、従来のよ
うに照明光学系中に単一の視野絞りを配置しただけでは
非点収差の為に、適切な照明領域を規定することができ
ず、又迷光の影響によりアライメントセンサーがウェハ
アライメントマーク以外からの位置情報を検出してしま
いアライメントエラーを起こしてしまうという問題点が
あった。
【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、アライメント光の照明領域を適当な範囲に限定し、
又迷光の影響を防止することによりアライメント精度を
向上させウェハ上に高い集積度で回路パターンを焼き付
けられるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】かかる問題点を解決するた
め請求項１に記載の発明においては、第１波長の光（エ
キシマレーザ光）のもとで、基板（Ｗ）上に所定のパタ
ーンを形成する投影光学系（ＰＬ）と、前記第１波長と
は異なる第２波長の光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）で前記基
板上のマーク（ＷＭ）を前記投影光学系を介して検出す
るマーク検出系（図３，４，５）とを備えた投影露光装
置において、前記マーク検出系は、前記基板と略共役な
位置であって前記投影光学系の前記第２波長の光の下で
形成される実質的なサジタル像面上に配置され、前記基
板上のマークを検出するための検出領域を規定する第１
視野絞り（１５ａ）と、前記基板と略共役な位置で且つ
前記サジタル像面とは異なる位置であって前記投影光学
系の前記第２波長の光の下で形成される実質的なメリジ
オナル像面上に配置され、前記基板上のマークを検出す
るための検出領域を規定する第２視野絞り（１５ｂ）と
を含むよう構成した。また本発明の別の態様によれば、
第１波長の光（エキシマレーザ光）のもとで、基板
（Ｗ）上に所定のパターンを投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して、前記基板上に前記所定のパターンを形成
する露光方法において、前記第１波長とは異なる第２波
長の光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）を前記基板上に形成され
たマーク（ＷＭ）に照射し、前記基板と略共役な位置で
あって前記投影光学系の前記第２波長の光の下で形成さ
れる実質的なサジタル像面上に配置された第１視野絞り
（１５ａ）と、前記基板と略共役な位置で且つ前記サジ
タル像面とは異なる位置であって前記投影光学系の前記
第２波長の光の下で形成される実質的なメリジオナル像
面上に配置された第２視野絞り（１５ｂ）と、前記投影
光学系とを介して、前記マークを検出することとした。
【００１４】
【作 用】本発明によれば、２つの絞りを設けたため、
ウエハ上でウエハアライメントマークのみを照明する適
当な照野を形成することが可能となる。又、投影光学系
とウエハ間或いは投影光学系の各エレメント面間の反射
による迷光を効果的に防止することが可能となる。従っ
て、ウエハマーク以外からの光がアライメントセンサー
等に入射することがなくなり、アライメントエラーを防
止することができ、高精度のアライメントが実現可能と
なる。特に、照明系内にウエハと略共役な位置になる投
影光学系のアライメント照明光に対するサジタル像面，
メリジオナル像面の夫々について２つの視野絞りを設け
ることで、アライメントエラーを防止することができ、
高精度のアライメントが実現可能となる。
【００１５】
【実 施 例】以下、図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳述する。図２は、本発明の第１の実施例による
ＴＴＲ方式のヘテロダインアライメント系を備えたステ
ッパーの概略的な構成を示す平面図である。このステッ
パーでは、半導体素子のチップサイズに応じたレチクル
マークの位置変更に対応して、アライメント系２４が駆
動制御系２３により矢印Ａの方向に移動可能に構成され
ている。
【００１６】図２において、ＫｒＦエキシマレーザ装置
等の照明光源１は、レジスト層を感光させる波長域の露
光用照明光ＩＬを発生し、露光光ＩＬはオプチカルイン
テグレータ（フライアイレンズ）を含む照明光学系２に
入射する。照明光学系２により光束の一様化、スペック
ルの低減化等が行われた露光光ＩＬは、ミラー３、メイ
ンコンデンサーレンズ４を介してダイクロイックミラー
５に至る。ダイクロイックミラー５はメインコンデンサ
ーレンズ４からの露光光ＩＬを垂直に下方に反射させ、
レチクルＲを均一な照度で照明する。ここで、ダイクロ
イックミラー５はレチクルＲの上方に４５°で斜設され
ている。
【００１７】レチクルＲには、パターン領域ＰＡを囲む
一定幅の遮光帯（クロム層）ＬＳＢの中に、パターン領
域ＰＡの各辺に対応して４つのアライメント用の透明窓
（ＲＷ1 ，ＲＷ3 のみ図示）が形成されている。さら
に、その外側（レチクル周辺側）には、レチクルＲの
Ｘ，Ｙ及び回転方向の位置決めを行うための３つのレチ
クルアライメントマーク（ＲＸ2 のみ図示）が形成され
ている。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に載置さ
れ、パターン領域ＰＡの中心点が光軸ＡＸと一致するよ
うに位置決めが行われる。
【００１８】さて、パターン領域ＰＡを通過した露光光
ＩＬは、両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに入射
し、投影光学系ＰＬはレチクルＲの回路パターンの投影
像を、表面にレジスト層が形成されたウエハＷ上の１つ
のショット領域に重ね合わせて投影（結像）する。ウエ
ハＷにはショット領域と一定の位置関係で近傍の位置
に、レチクルＲの透明窓に対応して４つの回折格子状の
ウエハマーク（ＷＭ１ のみ図示）が形成される。投影
光学系ＰＬは、露光光ＩＬの波長（ＫｒＦエキシマレー
ザ等）に関して良好に色収差補正され、その露光波長の
もとでレチクルＲとウエハＷとは互いに共役になるよう
に配置される。また、ウエハＷは駆動モータ８によりス
テップ・アンド・リピート方式で２次元移動するウエハ
ステージＷＳに載置され、ウエハＷ上の１つのショット
領域に対するレチクルＲの転写露光が終了すると、次の
ショット位置までステッピングされる。ウエハステージ
ＷＳの２次元的な位置は、干渉計９によって例えば０．
０１μｍ程度の分解能で検出され、ウエハステージＷＳ
の端部には干渉計９からのレーザビームを反射する移動
鏡９ｍが固定されている。干渉計９からの検出信号は主
制御系２８に送られる。 次に、図３，図４，図５を併
用して本実施例のＴＴＲ方式のアライメント系について
説明する。図３は、アライメント系の具体的な構成を示
す斜視図であって、図２中のミラー２１は省略してあ
る。図４は、アライメント系の一部をＳ方向についてと
らえた平面図であり、図５は、アライメント系の一部を
Ｍ方向についてとらえた平面図である。図３に示すよう
に、レーザ光源１０は露光光ＩＬの波長域と異なる波長
域のレーザビームＬＢを射出する光源であって、例えば
レジスト層に対してほとんど感度を持たない波長６３３
nmのレーザ光を射出するＨｅ−Ｎｅレーザ光源とする。
レーザ光源１０より射出されたレーザ光ＬＢは、１／２
波長板，偏光ビームスプリッター，ミラー，２つの音響
光学素子等からなる２光束周波数シフター１１に入射
し、ここで、周波数ｆ1 のビームＬＢ1 とｆ1 との周波
数差がΔｆとなる周波数ｆ2 （ｆ2 ＝ｆ1 −Δｆ）のビ
ームＬＢ2 となって射出される。これらのビームＬ
Ｂ1 ，ＬＢ2 は、所定間隔だけあけて主光線を平行にし
た直線偏光、例えばｐ偏光ビームとして射出される。
尚、ビームＬＢ1 ，ＬＢ2 の主光線はアライメント系の
光軸ＡＸａを挟んで対称に位置するようになる。
【００１９】さて、２本のｐ偏光ビームＬＢ1 （周波数
ｆ1 ）とＬＢ2 （同ｆ2 ）とは共に、１／２波長板（不
図示）の作用により偏光方向が約４５°回転させられ、
さらに２光束周波数シフター１１内のレンズ系（不図
示）により図４にも示すようにアライメント系の瞳面Ｅ
ｐ’（ビームウエスト位置で、投影光学系ＰＬの入射瞳
Ｅｐとほぼ共役な面）、若しくはその近傍で一度スポッ
ト状に集光した後、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１２に達する。ＰＢＳ１２において、ビームＬＢ 1 は周
波数ｆ1 のｐ偏光ビームＬＢ1pとｓ偏光ビームＬＢ1sと
に分割され、ビームＬＢ2 は周波数ｆ2 のｐ偏光ビーム
ＬＢ2pとｓ偏光ビームＬＢ2sとに分割される。ＰＢＳ１
２で反射される２本のｓ偏光ビームＬＢ1s（周波数
ｆ1 ）とＬＢ2s（同ｆ2 ）とは、瞳を像面に変換するレ
ンズ系（逆フーリエ変換レンズ）４３、ミラー４４、レ
ンズ系４３の後側焦点面に配置される参照用回折格子４
５、及び光電検出器４６で構成された参照信号作成部１
３（図２、図５）に入射する。２本のビームＬＢ1s、Ｌ
Ｂ2sは、レンズ系４３を介してミラー４４で反射され、
装置上でウエハＷと略共役な面に固定されている参照用
回折格子４５に対して異なる２方向から平行光束となっ
て所定の交差角で入射し結像（交差）する。光電検出器
４６は、２組の受光素子（若しくは２分割受光素子）を
有し、例えば参照用回折格子４５を通過したビームＬＢ
1sの０次光と、これと同軸に進むビームＬＢ 2sの＋１次
回折光（反時計回り方向を＋とする）との干渉光、及び
ビームＬＢ1sの−１次回折光（時計回り方向を−とす
る）と、これと同軸に進むビームＬＢ2sの０次光との干
渉光を、それぞれ独立に受光（光電変換）する。それら
２つの干渉光の強度に応じた正弦波状の光電信号は不図
示のアンプによって加算され、この結果得られる光電信
号ＳＲは、ビームＬＢ1s，ＬＢ2sの差周波数Δｆに比例
した周波数となり、光ビート信号となる。ここで、参照
用回折格子４５の格子ピッチは、ビームＬＢ1s，ＬＢ2s
によって作られる干渉縞のピッチと等しくなるように定
められている。
【００２０】一方、ＰＢＳ１２を通過した２本のｐ偏光
ビームＬＢ1p（周波数ｆ1 ）とＬＢ 2p（同ｆ2 ）とは、
図４に示す如くレンズ１４によって所定角度だけ傾いた
平行光束となり、レンズ１４の後側焦点面（ウエハとほ
ぼ共役な面）ＩＰ’に配置された２つの視野絞り１５
ａ，１５ｂ（詳細後述）の内ウエハＷのサジタル像面に
配置された絞り１５ａで一度交差した後、ビームスプリ
ッター（ＮＢＳ）１６を介してレンズ１７から射出され
る。これより、図４に示すようにビームＬＢ1p、ＬＢ2p
は、各主光線がアライメント系の光軸ＡＸａに対してほ
ぼ平行になり、且つ瞳面Ｅｐ''（ビームウエスト位置）
で光軸ＡＸａを挟んでほぼ点対称な２点にスポットとし
て集光する結像光束となる。さらにビームＬＢ1p、ＬＢ
2pは、ビームスプリッター（ＮＢＳ）１９、ミラー２１
及びテレセントリックな対物レンズ２２を介してダイク
ロイックミラー５に垂直方向から投射され、ウエハＷ上
での交差角２θW により一義的に定まる交差角２θR で
焦点面２５にて一度交差した後、レチクルＲのパターン
面では分離して透明窓ＲＷ1 を照射する。尚、焦点面２
５（対物レンズ２２の後側焦点面）は、アライメント用
照明光ＬＢの波長のもとでウエハ面とほぼ共役となり、
この焦点面２５とレチクルＲのパターン面との間隔が投
影光学系ＰＬの軸上色収差量ΔＬに対応している。
【００２１】ここで、図６にレチクルＲの遮光帯ＬＳＢ
の中に設けられた透明窓ＲＷ1 の具体的な構成の一例を
示す。透明窓ＲＷ1 は、矩形状の透明部ＲＳ1 とレチク
ルマーク領域ＭＡ1 、ＭＡ2 とで構成される。透明部Ｒ
Ｓ1 は、アライメント用のビームＬＢ1P、ＬＢ2Pを通過
させると共に、ビームＬＢ1P、ＬＢ2PのウエハマークＷ
Ｍ１での所定次数の回折光（干渉光ＢＴＬW ）を通過さ
せる（詳細後述）。マーク領域ＭＡ1 、ＭＡ2 は所定の
間隔ΔＤR だけ離れて設けられ、各領域内には回折格子
状のレチクルマークＲＭ1 、ＲＭ2 （デューティは１：
１）が共にピッチＰR で形成されている。
【００２２】ここで、レチクルマークＲＭ1 、ＲＭ2 の
間隔ΔＤR はΔＤR ＝２・ΔＬ・ｔａｎθR で定められ
る。さて、図３，図４，図５で、ビームＬＢ1p、ＬＢ2p
が照射されるレチクルマークＲＭ1 、ＲＭ2 の格子ピッ
チＰR は、焦点面２５でのビームＬＢ1p、ＬＢ2pの交差
角２θR に応じて、以下のように定められている。但
し、Ｍはこのアライメント光に対する投影光学系ＰＬの
投影倍率である。 ＰR ＝λ／２・sin θR ＝λ／２Ｍ・sin θW ＝ＰW ／２Ｍ （２） 従って、レチクルマークＲＭ1 から発生する１次回折
光ＲＬ1 （周波数ｆ1 ）とレチクルマークＲＭ2 から発
生する１次回折光ＲＬ2 （同ｆ2 ）とが、ビームＬ
Ｂ1p、ＬＢ2pの各主光線と全く同軸に、ダイクロイック
ミラー５、対物レンズ２２、ミラー２１、ＮＢＳ１９及
びレンズ１７を介してＮＢＳ１６のところまで戻り、こ
こで反射されてミラー４７、透過型の基準格子板４８
（回折格子）、空間フィルター４９及び光電検出器５０
で構成された第２計測信号作成部１８（図２、図５）に
入射する。基準格子板４８は、レンズ１７の後側焦点面
（ウエハ共役面）に配置されるので、１次回折光Ｒ
Ｌ1 、ＲＬ2 はミラー４７を介して基準格子板４８に異
なる２方向から平行光束となって所定の交差角で入射し
結像（交差）することになる。これより、基準格子板４
８上にはその周波数差Δｆに対応して格子ピッチ方向に
流れる１次元の干渉縞が作られることになる。
【００２３】ここで、本実施例では説明を簡単にするた
め、焦点面２５と基準格子板４８との間の倍率を等倍
（１倍）とし、基準格子板４８の格子ピッチＰGRをＰGR
＝２Ｐ R に設定しておくものとする。また、１次回折光
ＲＬ1 、ＲＬ2 による干渉縞の大きさ、位置に応じて基
準格子板４８をウエハ共役面内に配置しておけば良い。
この結果、１次回折光ＲＬ1 、ＲＬ2 が基準格子板４８
に入射すると、基準格子板４８からは±１次回折光が同
軸に発生し、この干渉光ＢＴＬR （平行光束）は空間フ
ィルター４９を介して光電検出器５０に受光される。基
準格子板４８からの０次光Ｌ0 ’は空間フィルター４９
によって遮光される。光電検出器５０からの干渉光ＢＴ
ＬR に対応した光電信号は、干渉縞の明暗変化の周期に
応じた正弦波状の交流信号（ビート周波数の光ビート信
号）ＳＤR となって位相検出系２７に出力される。
【００２４】一方、ビームＬＢ1p，ＬＢ2pはレチクルマ
ークＲＭ1 、ＲＭ2 を照射すると共にその一部は透明部
ＲＳ1 を通過して投影光学系ＰＬに軸外から入射し、入
射瞳Ｅｐにおいて瞳中心（光軸ＡＸ）に関してほぼ点対
称となるように一度スポット状に集光する。しかる後
に、ウエハマークＷＭ１のピッチ方向に関して光軸ＡＸ
を挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束となり、
ウエハマークＷＭ１上に異なる２方向から交差角２θW
で入射し結像する。尚、交差角２θW は、大きくても投
影光学系ＰＬの射出（ウエハ）側の開口数（Ｎ. Ａ.)の
２倍を越えることはない。 又、入射瞳Ｅｐにおいて光
軸ＡＸを挟んでほぼ点対称となるように形成されるビー
ムＬＢ1p，ＬＢ2pの各スポットを結ぶ直線の方向と、ウ
エハマークＷＭ１のピッチ方向とはほぼ一致している。
さて、ビームＬＢ1p、ＬＢ2pが交差角２θW でウエハマ
ークＷＭ１に入射すると、ビームＬＢ1p、ＬＢ2pが交差
している空間領域内で光軸ＡＸと垂直な任意の面内（ウ
エハ面）には、ウエハマークＷＭ１のピッチＰW に対し
て１／Ｎ倍（Ｎは自然数）のピッチＰf （本実施例では
Ｐf ＝ＰW ／２と定める）で、１次元の干渉縞が作られ
ることになる。この干渉縞は、ウエハマークＷＭ１のピ
ッチ方向（Ｘ方向）に、ビームＬＢ1p、ＬＢ 2pの差周波
数Δｆに対応して移動する（流れる）ことになりその速
度Ｖは、Ｖ＝Δｆ・Ｐf なる関係式で表される。また、
交差角２θW はアライメント用照明光ＬＢの波長をλと
すると、以下の（３）式を満足するように定められてい
る。 sin θW ＝λ／ＰW （３） ウエハマークＷＭ１からは±１次回折光が発生し、これ
ら回折光は同軸に合成されて入射瞳Ｅｐの中心を通るよ
うに光軸ＡＸの方向に沿って逆進する。この２つの回折
光は、同一偏光成分（ｐ偏光成分）なので互いに干渉
し、光ビート（干渉光）ＢＴＬW となって、投影光学系
ＰＬ、レチクルＲの透明窓ＲＷ1 、ダイクロイックミラ
ー５、対物レンズ２２、ミラー２１を介してＮＢＳ１９
のところまで戻り、ここで反射されてアフォーカル拡大
リレー系５１、５２、空間フィルター５３、ミラー５
４、集光レンズ５５、及び光電検出器５６で構成された
第１計測信号作成部２０（図２、図５）に入射する。
【００２５】第１計測信号作成部２０において、ウエハ
マークＷＭ１からの干渉光ＢＴＬW はアフォーカル拡大
リレー系５１、５２を通り、入射瞳Ｅｐとほぼ共役に配
置される空間フィルター５３に達する。ここでビームＬ
Ｂ1p、ＬＢ2pの主光線と全く同軸に戻る反射光のうちの
０次光Ｌ0 、及びレチクルマークＲＭ1 、ＲＭ2 からの
１次回折光ＲＬ1 、ＲＬ2 （図３、図４）がカットされ
て、干渉光ＢＴＬW のみが抽出される。さらに、干渉光
ＢＴＬW はミラー５４、集光レンズ５５を介して光電検
出器５６に受光される。光電検出器５６は干渉光ＢＴＬ
W に対応した光電信号を作り、この光電信号は干渉縞の
明暗変化の周期に応じた正弦波状の交流信号、即ち周波
数差Δｆのビート周波数をもつ光ビート信号ＳＤW とな
って位相検出系２７に出力される。
【００２６】ここでは、ウエハマークＷＭ１と透明窓Ｒ
Ｗ1 を検出するアライメント系のみ示したが、実際には
ショット周辺に設けられたウエハマークＷＭ１等の各々
に対応して４組のアライメント系が配置され、さらにレ
チクルアライメントマークＲＸ2 等の各々に対応して３
組のレチクルアライメント系が配置されている。さて、
図２に示すように位相検出系２７は、参照信号作成部１
３で作られた参照信号としての光ビート信号ＳＲと、第
１計測信号作成部２０、第２計測信号作成部１８で作ら
れた光ビート信号ＳＤW 、ＳＤR の夫々との位相差を検
出し、２つの光ビート信号ＳＤW 、ＳＤR 間の相対位相
差を求め、この位相差情報を主制御系２８へ出力する。
主制御系２８は、位相検出系２７の位相差情報に基づい
て透明窓ＲＷ1 とウエハマークＷＭ１との相対位置ずれ
を、格子ピッチＰW の±Ｐ W ／４の範囲内で高精度に算
出し、さらに干渉計９、駆動モータ８及び位相検出系２
７を統括的に制御し、レチクルＲのパターン領域ＰＡの
投影像とショット領域とを正確に一致させる。
【００２７】次に、ウエハ共役面ＩＰ’に配置される視
野絞り１５について説明する。視野絞り１５は、ウエハ
上でのアライメント用照明光の形状（照明領域ＳＡ）を
任意に設定するものである。絞り１５は、投影光学系Ｐ
Ｌに対するウエハのサジタル像面に配置される絞り１５
ａと投影光学系ＰＬに対するウエハのメリジオナル像面
に配置される絞り１５ｂとで構成されている。これら２
つの絞りを照明系の光軸ＡＸａ方向に非点隔差に相当す
る分だけ離して、かつ、互いに直交するように配置す
る。これによって夫々の絞りの像をウエハＷ上に形成
し、照明領域ＳＡを規定する。これら２つの絞りは、露
光光の波長と異なるアライメント光が投影光学系ＰＬに
軸外から入射することにより生じる投影光学系の非点収
差による弊害を防止するものである。
【００２８】図１はこの２つの絞りとこれにより規定さ
れる照明領域（照野）ＳＡを示すものである。絞り１５
ａは遮光部と光透過部とからなり、斜線部は遮光部を表
している。絞り１５ａはＳ方向に延びたエッジＥ１，Ｅ
２とＭ方向に延びたエッジＥ３，Ｅ４を有しており、Ｍ
方向に延びたエッジ（Ｓ方向を規定するエッジ）Ｅ３，
Ｅ４の像をウェハ上に結像する。絞り１５ｂは遮光部と
光透過部とからなり、斜線部は遮光部を表している。絞
り１５ｂはＳ方向に延びたエッジＥ５，Ｅ６とＭ方向に
延びたエッジＥ７，Ｅ８を有しており、Ｓ方向に延びた
エッジ（Ｍ方向を規定するエッジ）Ｅ５，Ｅ６の像をウ
ェハ上に結像する。絞り１５ａ，１５ｂは、エッジＥ
３，Ｅ４、Ｅ５，Ｅ６の像が結像されるようにウエハＷ
と略共役な位置に照明系の光軸ＡＸａ方向に非点隔差分
だけ離して配置される。その結果この２つの絞り１５
ａ，１５ｂによってウエハアライメントマークＷＭ１の
みを照明する照明領域ＳＡが規定される。このためマー
クＷＭ１以外からのノイズ光は発生せず光電検出器５６
で検出される信号にはノイズ光が混入することはない。
尚、絞り１５ａ，１５ｂの大きさ，形状はマークＷＭ１
に応じて規定されるものであり、少なくとも絞り１５ａ
のＭ方向に延びたエッジＥ３，Ｅ４、絞り１５ｂのＳ方
向に延びたエッジＥ５，Ｅ６を照明系の光軸ＡＸａと垂
直な平面内で駆動可能な可変絞りとしても構わない。
【００２９】次に、絞りの光学的配置について説明す
る。図４の光束ＬＢ1とＬＢ2 はサジタル像面に配置さ
れた絞り１５ａで交差したあと焦点面２５（対物レンズ
２２の後側焦点面）及びウエハＷ面上で再び交差する。
これは、Ｍ方向に延びたエッジＥ３，Ｅ４を有する絞り
１５ａとウエハＷとが結像関係であることを表してい
る。尚、焦点面２５はアライメント用照明光ＬＢの波長
のもとでウエハ面とほぼ共役となり、この焦点面２５と
レチクルＲのパターン面との間隔が投影光学系ＰＬの軸
上色収差量ΔＬに対応している。ΔＺは投影光学系ＰＬ
のアライメント光に対する非点隔差を表す。ここではア
ライメント光はレジストに対して感度をほとんど持たな
いＨｅ−Ｎｅレーザ光であるとしたが、これに限るもの
ではない。レジストに対して感度を持つ光をアライメン
ト光として使用する場合でも、露光光との波長の違いに
より非点収差が生じるならば同様に構成された２つの絞
り１５ａ，１５ｂを使うことは有効である。
【００３０】図５の実線で示した光束はメリジオナル像
面に配置されたＳ方向に延びたエッジＥ５，Ｅ６を有す
る絞り１５ｂで照明領域の大きさを規定された後、ウエ
ハＷに入射する様子を示している。点線は絞り１５ｂと
ウエハＷの結像関係を示している。ここで、一般的にア
ライメント光の波長は、露光光に対して長い波長を持つ
ことにより、アライメント用光源側がＳ像面となり、ウ
エハ側がＭ像面となる。
【００３１】又、絞り１５ａの短手方向のエッジＥ１，
Ｅ２の長さｄＳは、ウエハアライメントマークＷＭ１の
みを照明する仮想的な照明領域の計測方向（長手方向，
Ｓ方向）の長さを投影倍率ＭS （絞り１５ａをウエハＷ
上に結像する投影倍率）で割ることによって求まる。同
様に絞り１５ｂの短手方向のエッジＥ７，Ｅ８の長さｄ
Ｍは、ウエハアライメントマークＷＭ１のみを照明する
仮想的な照明領域の非計測方向（短手方向，Ｍ方向）の
長さを投影倍率ＭM（絞り１５ｂをウエハＷ上に結像す
る投影倍率）で割ることによって求まる。
【００３２】更に、２本のビームＬＢ1P，ＬＢ2Pが絞り
１５ｂを通過する時の間隔ΔＤｓは、絞り１５ａで交差
する交差角２θS と非点隔差ΔＺに基づいて決まり、Δ
Ｄｓ＝２・ΔＺ・ｔａｎθS で求まる。又、絞り１５ａ
と１５ｂの長手方向のエッジの長さは無限大にすること
が望ましいが、現実化は難しい。そこで、ある程度に長
く延びたエッジとし、絞り１５ａの長手方向のエッジＥ
３，Ｅ４の長さｄＳ１は少なくともビーム径よりも長く
するのがよい。この長さがビーム径よりも短いと絞り１
５ａの短手方向のエッジから回折光が発生して、絞り１
５ｂ上での照度分布を不均一にし、ウエハＷ上での照度
分布に悪影響を及ぼすためである。一方、絞り１５ｂの
長手方向のエッジＥ５，Ｅ６の長さｄＭ１は、前述の絞
り１５ｂを通過する間隔ΔＤｓだけ離れた２本のビーム
を遮らないような大きさにする必要があり、望ましく
は、投影光学系を通過する光束を遮ることのない程度に
長く、ｄＭ１＝ｄＳ＋２・ＮＡ・ΔＺ／ＭS 以上にする
とよい。
【００３３】以上、照明系中にＳ，Ｍ両方向の視野絞り
を設けることにより、ウエハＷ上でのアライメント検出
光の照明領域ＳＡが、ウェハアライメントマークＷＭ１
に限定されるのでウェハアライメントマーク以外のマー
クや回路パターンからのノイズ光の影響を受けず、高精
度に位置ずれを検出することができる。次に本実施例の
変形例について説明する。
【００３４】前述の実施例では絞り１５の配置は、第
１，第２計測信号作成部よりもレーザ光源１０に近い位
置であったが、第１，第２計測信号作成部よりもウエハ
Ｗに近い位置、例えばウエハ共役位置２５に配置するも
のである。これによりウエハＷから戻ってきた検出光は
絞り１５ａ，１５ｂを通過するため迷光等の影響を受け
にくくなる。ここで、迷光には〔１〕投影光学系ＰＬと
レチクルＲとの間での迷光〔２〕投影光学系ＰＬのレン
ズエレメント間の反射による迷光〔３〕投影光学系ＰＬ
とウエハＷとの間での迷光が存在する。上記のように配
置した絞り１５ａ，１５ｂは〔２〕，〔３〕のような迷
光を有効に防止するものである。
【００３５】この場合、収差のために干渉光が照明系の
光軸ＡＸａからずれてしまい、干渉光がウエハＷのメリ
ジオナル像面に配置された絞り１５ｂのエッジでさえぎ
られてしまう恐れがある。そこで、前述の一実施例では
絞り１５ａ，１５ｂの形状はともに矩形としていたのに
対して、この場合はウエハＷのメリジオナル像面に置か
れた絞り１５ｂを図７のように中央部がふくらんだ形状
の絞り１５ｂとすればよい。これにより干渉光ＢＴＬW
が照明系の光軸ＡＸａからずれた場合でも、絞り１５ｂ
に遮られずにすむ。点線で示した干渉光ＢＴＬW は、照
明系の光軸ＡＸａを通る場合を示しており、実線で示し
た干渉光ＢＴＬW は照明系の光軸ＡＸａからずれた場合
を示している。絞り１５ｂのＳ方向に延びた直線状エッ
ジ部分が光束ＬＢ1P，ＬＢ2Pを制限し、ウエハＷ上にＭ
方向に延びたエッジの像を形成する。従って、絞り１５
ａと合わせてこのような直線状エッジを有しつつ、中央
部が膨らんだ形状の絞り１５ｂを設けることにより、ウ
エハからの干渉光ＢＴＬW が遮られることなく、かつ、
所定の照明領域を規定することが可能となる。
【００３６】又この場合、絞り１５ａの長手方向のエッ
ジＥ３，Ｅ４の長さｄＳ１は、ビーム径よりも大きくな
っており、更に投影光学系ＰＬの瞳面Ｅｐを通過する光
束を遮ることのない程度にすることが望ましい。つま
り、絞り１５ａの長手方向のエッジの長さｄＳ１は、ビ
ーム径より長く、かつ、ｄＭ＋２・ＮＡ・ΔＺ／ＭM 以
上であることが望ましい（ＮＡは投影光学系ＰＬのレチ
クル側開口数）。尚、絞り１５ａ，１５ｂの短手方向の
エッジの長さｄＳ，ｄＭ及び絞り１５ｂの長手方向の長
さｄＭ１は、前述の一実施例の場合と同様の条件である
ものとする。 さらに、別の変形例を説明する。
【００３７】ウエハアライメントマークＷＭ１の計測方
向の視野を定める視野絞り１５ａのＳ方向に延びたエッ
ジＥ１，Ｅ２を照明系の光軸ＡＸａと垂直な面内で少し
傾けることにより、視野絞り１５ａ及び１５ｂによって
形成されるウエハＷ上の照野ＳＡの形状を菱形若しくは
台形形状とするものである。これにより視野絞り１５ａ
のＳ方向に延びたエッジＥ１，Ｅ２による回折光が光電
検出器に入射するのを防止してアライメントエラーが起
こらないようにしている。
【００３８】以上では、各々の絞りは所定の直線上エッ
ジを有し、互いに直交している。これに対して変形例と
して図８に示すように絞りのエッジを駆動部１００ａ，
１００ｂを含む駆動制御系１００により照明系の光軸Ａ
Ｘａと垂直な平面内で回転又は移動可能とし、さらに照
明系の光軸ＡＸａ方向に絞り１５ａ，１５ｂを移動可能
とするものである。その一例として、図２で示したよう
に、レチクルパターン領域ＰＡの大きさの変更等に応じ
て変化するレチクルマークの位置に対応してアライメン
ト系２４が駆動制御系２３により移動可能となってい
る。この移動にともない、アライメント光が投影光学系
ＰＬに入射する像高位置が変わるため、色収差ΔＬ及び
非点隔差ΔＺ、更にアライメント光の投影倍率Ｍが変わ
ってくる。この場合に、まず変化した非点隔差ΔＺに対
応するためには、駆動制御系１００により絞り１５を照
明系の光軸ＡＸａに垂直な面内で回転，移動あるいは光
軸ＡＸａ方向に移動可能とし、さらに、エッジの大きさ
を可変として非点収差の変化に応じた適切な配置とする
ようにすればよい。その方法の一例を説明する。アライ
メント光の投影光学系ＰＬに対する入射位置と絞り１５
の配置（絞り１５ａ，１５ｂの間隔等），エッジの大き
さ等の関係は予めテーブル値として主制御系２８に記憶
させておく。駆動制御系２３からの駆動量情報を主制御
系２８に入力する。主制御系２８は駆動制御系２３から
の情報に基づきアライメント光の入射位置を求める。こ
の求めた入射位置とテーブル値から絞り１５の適切な配
置条件を求める。そして、その条件を満たすように主制
御系２８は駆動制御系１００を制御する。
【００３９】上記と同様な制御方法により変化した色収
差ΔＬ，非点隔差ΔＺに対応して照明系とレチクルの光
路長を補正したり、交差角２θR を補正したりする。以
上、ＷＭ１についてのみ述べてきたがＷＭ２〜ＷＭ４に
ついてもＷＭ１と同様に考えることができる。尚、ここ
ではウエハ上の回折格子状パターンに２本の光束を入射
させることによって得られた干渉光を使ったアライメン
ト方式としているが、これに限るものではなく、ウエハ
上の回折格子状パターンに１本の光束を垂直に入射させ
て得られる±１次回折光を干渉させる方式においても、
本実施例の絞りを適用可能である。又、干渉光を使った
アライメント方式はヘテロダイン方式，ホモダイン方式
のどちらであっても本実施例の絞りを適用可能である。
【００４０】次に、本発明にかかる第２の実施例につい
て図９を参照して説明する。第１の実施例と同じ作用、
機能の部材には同一の符号を付してある。第１の実施例
では干渉光を使ったアライメント方式を使用する系にお
いて、２つの絞りを設ける場合について説明したが、こ
れに限るものではなく、例えば投影光学系ＰＬを介して
アライメントを行う系におけるＬＳＡ方式についても同
様に適用可能である。この場合、Ｍ方向から見た光束の
様子は前述図４のように２光束ではない。しかし、２光
束を１つの光束と考えれば同様に絞り１５ａとウエハＷ
との結像関係を表すことができる。この様子を図９
（ａ），図９（ｂ）を参照して説明する。図９（ａ）は
ＬＳＡ方式のアライメント系の一部をＳ方向でとらえた
平面図、図９（ｂ）はＬＳＡ方式のアライメント系の一
部をＭ方向でとらえた平面図である。図９（ａ）におい
て、アライメント用レーザ光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）１
０から射出されたレーザ光はビームスプリッター１０
２，レンズ系１０１を介して絞り１５ａが設けられたサ
ジタル像面に集光した後投影光学系ＰＬを通ってウエハ
Ｗ上に集光する。ここで絞り１５ａとウエハＷはアライ
メント光に関して投影光学系ＰＬを介して共役関係にな
っている。ただし、ビームウェストの位置においたこの
絞り１５ａの役割は、照野ＳＡのＳ方向の範囲を規定す
るものではなく、投影光学系ＰＬ等からの迷光を防止す
るものである。一方、アライメント系をＭ方向でとらえ
たウエハＷと絞り１５ｂとの結像関係は図５と同様にし
て表すことができる。この様子を図９（ｂ）を使って簡
単に説明する。レーザ光源１０から射出された光束は、
ビームスプリッタ１０２を介し、レンズ系１０１でスリ
ット状のスポット光にされた後、メリジオナル像面に配
置された絞り１５ｂによって規定され、後投影光学系Ｐ
Ｌを通ってウエハＷ上に集光する。ここで絞り１５ｂと
ウエハＷはアライメント光に関して投影光学系ＰＬを介
して共役関係になっている様子を点線で示してある。こ
の絞り１５ｂは、照野ＳＡのＭ方向の範囲を規定でき
る。光束がウエハＷ上のアライメントマークを照射する
ことによってマークからは回折光が発生し、この回折光
は投影光学系ＰＬを逆進してビームスプリッタ１０２で
光電検出系１０３に入射する。このようにＬＳＡ方式に
おいては、２つの絞りを使って一方で照明領域を規定
し、もう一方で迷光を防止する。
【００４１】又、スリット状のビームスポット光の代わ
りに矩形状のエッジを結像して作ったスリット光を使っ
てＬＳＡ方式と同様にアライメントマークからの散乱、
回折光を検出する系では絞り１５ａと１５ｂの２つの絞
りは照野を規定するのに有効に作用する。更に、ビジコ
ン，ＣＣＤ等のカメラを使ってマークの画像を検出する
アライメント方式における照明系においても、本実施例
のような２つの絞りをマークへの照明光路中に配置する
ことができ、ノイズ光やレンズ間の面間反射の影響を防
いで高精度にマーク位置を検出することが可能となる。
【００４２】以上のように、本発明にかかる２つの絞り
は種々のアライメントセンサーに適用可能であり、又投
影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のマークを照明し、マ
ークを検出する方式であればレチクルを介しても介さな
くともよい。又前述の２つの絞りは、ガラス板の片面に
クロム層等で絞り１５ａの遮光部を形成し、反対側の面
にクロム層等で絞り１５ｂの遮光部を形成した一体型で
構成されたものであっても構わない。この場合の絞り１
５ａと１５ｂとの間のガラスの厚さは屈折率を考慮しつ
つ非点隔差に相当するものとすればよい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、投影光学
系のアライメント光に対する収差がある場合でもアライ
メント光はアライメントマークのみを照明することがで
きるため他のマークや回路パターンの影響を受けること
なく高精度にマーク位置を計測することを実現できる。
又迷光による影響を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による絞り１５ａ，絞り
１５ｂの形状とこれにより規定される照明領域を表す図
である。
【図２】本発明の第１の実施例によるＴＴＲ方式のアラ
イメント系を備えたステッパーの概略的な構成を示す平
面図である。
【図３】図２中のアライメント系の具体的な構成を示す
斜視図である。
【図４】図２のアライメント系の一部をサジタル方向で
とらえた平面図である。
【図５】図２のアライメント系の一部をメリジオナル方
向でとらえた平面図である。
【図６】図６は図２の透明窓を示す図である。
【図７】図７は図１の絞り１５ｂの形状の変形例を示す
図である。
【図８】図８は絞り１５ａ，１５ｂの変形例を示す図で
ある。
【図９】（ａ）はＬＳＡ系でのサジタル像面に配置され
た絞り１５ａの結像関係を示す図である。（ｂ）はＬＳ
Ａ系でのメリジオナル像面に配置された絞り１５ｂの結
像関係を示す図である。
【図１０】従来の絞りによるアライメント照明領域を示
す図である。
【図１１】ノイズによる位相ずれを概念的に示す図であ
る。
【図１２】投影光学系の視野とアライメントマークの位
置関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 露光用光源 １０ アライメント用光源 １５ａ サジタル像面に配置される視野絞り １５ｂ メリジオナル像面に配置される視野絞り ２７ 位相検出系 ２８ 主制御系 ４８ 基準格子板 ２３、１００ 駆動制御系 ＬＢ アライメント用照明光 ＩＬ 露光用照明光 Ｒ レチクル ＲＭ1 、ＲＭ2 レチクルマーク ＰＬ 投影光学系 Ｅｐ 入射瞳 ＡＸ 投影光学系の光軸 ＡＸａ 照明系の光軸 Ｗ ウエハ ＳＡ 照明領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−90512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−281422（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10104（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１波長の光を用いて、マスク上に形成
    された所定パターンの像を基板上に投影する投影光学系
    と、 前記第１波長とは異なる第２波長の光を用いて、前記基
    板上のマークを前記投影光学系を介して検出するマーク
    検出系とを備えた投影露光装置において、 前記マーク検出系は、前記基板と略共役な位置であって 前記投影光学系の前記
    第２波長の光の下で形成される実質的なサジタル像面上
    に配置され、前記基板上のマークを検出するための検出
    領域を規定する第１視野絞りと、前記基板と略共役な位置で且つ前記サジタル像面とは異
    なる位置であって 前記投影光学系の前記第２波長の光の
    下で形成される実質的なメリジオナル像面上に配置さ
    れ、前記基板上のマークを検出するための検出領域を規
    定する第２視野絞りと、を含むことを特徴とする投影露
    光装置。
  2. 【請求項２】 前記第１視野絞りと前記第２視野絞りと
    は、前記第２波長の光によって照明される前記基板上の
    照明領域を規定することを特徴とする請求項１に記載の
    投影露光装置。
  3. 【請求項３】 前記第１視野絞りは、前記投影光学系の
    視野内のメリジオナル方向に延びたエッジを有し、前記
    第２視野絞りは前記投影光学系の視野内のサジタル方向
    に延びたエッジを有することを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載の投影露光装置。
  4. 【請求項４】 前記第１視野絞りのエッジと前記第２視
    野絞りのエッジとを共に、前記投影光学系を介して前記
    基板上に結像することを特徴とする請求項３に記載の投
    影露光装置。
  5. 【請求項５】 前記マーク検出系は、前記第２波長の光
    で前記基板上を照明するための照明系を含み、 前記第１視野絞りと前記第２視野絞りとを、前記照明系
    の光軸方向に所定量だけ離して配置したことを特徴とす
    る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の投影露
    光装置。
  6. 【請求項６】 前記所定量とは、前記第２の波長の光に
    よって生じる前記投影光学系の収差に基づく量であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
  7. 【請求項７】 前記所定量とは、前記第２波長の光によ
    って生じる前記投影光学系の非点収差に基づく量である
    ことを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
  8. 【請求項８】 前記マークは回折格子であり、 前記回折格子からの回折光を前記第１の視野絞りと前記
    第２視野絞りとを介して検出することを特徴とする請求
    項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の投影露光装
    置。
  9. 【請求項９】 前記第１視野絞りと前記第２視野絞りと
    の少なくとも一方の位置を調整する駆動機構を有するこ
    とを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に
    記載の投影露光装置。
  10. 【請求項１０】 第１波長の光を用いて、マスク上に形
    成された所定パターンの像を投影光学系を介して基板上
    に投影する投影露光方法において、 前記第１波長とは異なる第２波長の光を前記基板上に形
    成されたマークに照射し、前記基板と略共役な位置であって 前記投影光学系の前記
    第２波長の光の下で形成される実質的なサジタル像面上
    に配置された第１視野絞りと、前記基板と略共役な位置
    で且つ前記サジタル像面とは異なる位置であって前記投
    影光学系の前記第２波長の光の下で形成される実質的な
    メリジオナル像面上に配置された第２視野絞りと、前記
    投影光学系とを介して、前記マークを検出することを特
    徴とする投影露光方法。
  11. 【請求項１１】 前記第１視野絞りと第２視野絞りと
    は、前記基板上に形成されたマークの検出領域を規定す
    ることを特徴とする請求項１０に記載の投影露光方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１視野絞りと前記第２視野絞り
    とは、前記第２波長の光によって照明される前記基板上
    の照明領域を規定することを特徴とする請求項１１に記
    載の投影露光方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１視野絞りは、前記投影光学系
    の視野内のメリジオナル方向に延びたエッジを有し、 前記第２視野絞りは、前記投影光学系の視野内のサジタ
    ル方向に延びたエッジを有することを特徴とする請求項
    １０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の投影露光方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記第１視野絞りと前記第２視野絞り
    とを、前記第２波長の光の光路に関して所定量だけ離し
    て設けたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３の
    いずれか１項に記載の投影露光方法。
  15. 【請求項１５】 前記所定量は、前記第２波長の光によ
    って生じる前記投影光学系の非点収差に基づくことを特
    徴とする請求項１４に記載の投影露光方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１視野絞りと前記第２視野絞り
    との少なくとも一方の位置、または前記第１視野絞りと
    前記第２視野絞りとの少なくとも一方の開口部の大きさ
    を調整することを特徴とする請求項１０乃至請求項１５
    のいずれか１項に記載の投影露光方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１０乃至請求項１６のいずれか
    １項に記載の投影露光方法を用いた前記マークの検出結
    果に基づいて、マスク上に形成された前記所定のパター
    ンと前記基板との相対的な位置合わせを行う工程と、 前記第１波長の光のもとで、前記所定パターンを前記投
    影光学系を介して、前記位置合わせされた前記基板上に
    投影する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造
    方法。
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