JPH01209721A

JPH01209721A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH01209721A
Application number: JP63033914A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tabata; 光雄田畑
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1988-02-18
Publication date: 1989-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、マスクまたはレチクルとウェハとの相対的位
置合せに、マスクまたはレチクルのパターンを、投影レ
ンズを介してウェハ上に転写する投影露光装置に関する
。

（従来の技術）近年、ＬＳＩ等の半導体素子回路パータンの微細化に伴
い、パターン転写手段として、高解像性能を有する光学
式投影露光装置が広く使用されている。　この光学式投
影露光装置は、１１５ないし１／１０倍の縮小露光方式
が一般的であり、その露光面積は１０　ｍ　’ないし１
５　ｍ　’であり、１辺が１２７．０ないし１５２．４
　ｔｍのウェハに順次露光位置を変えてマスクパターン
を転写する。このマスクパターンの転写は、１０ないし
２０回にわたり種々異なったパターンが前回転写された
ウェハ上に重ねて順次転写される。従って、この装置を
使用して転写を行う場合には、露光に先立ってマスクと
ウェハとを高精度で位置合わせをすることの必要性が生
じてくる。

このマスクとウェハのアライメントを行う方法としては
、マスク投影光学系と異なる他の光学系。

すなわち、オフアクシス（ＯＦＦ　　ａｘｉｓ）顕微鏡
を用い、ウェハ上に予め形成したマークを検出してウェ
ハの位置決めを行い、そのウェハを投影光学系の視野内
の所定の位置に高精度に移動させて予め位置決めされた
マスクとの位置合わせを行うオフアクシス方式と、ウェ
ハに予め形成された位置合わせマークを投影光学系を通
して検出し、マスクとウェハを直接位置合わせするＴ７
１　（ＴｈｒｏｕｇｈＴｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式が知られ
ている。

ところで、上記オフアクシス方式では、ウェハに形成さ
れた各チップの露光毎に位置合わせを行わず、露光処理
速度が速いという利点を有するが、位置合わせされたウ
ェハを転写位置まで所定距離だけ正確に移動させなけれ
ばならず、絶対測長系が必要である。しかし、絶対測長
系はウェハの移動に伴う誤差発生を防ぐことができず、
オフアクシス方式の位置合わせ精度には限界があった。

そこで、最近は、該位置合わせをより高精度に行う要望
が強くなり、ＴＴＬ方式のように投影光学系を通してマ
スク及びウェハの位置合わせ用マークを検出してマスク
とウェハを光学的に重ね合わせて位置合わせする方式が
多く採用されるようになっている。

ＴＴＬ方式の位置合わせ方法としては、■マスクとウェ
ハの位置合わせ用マークを光学的に重ね合わせ、その相
対的位置関係をビデオ信号に変換し、これを演算処理す
る方法、■ＣＣＤ　（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ　Ｄ
ｅｖｉｃａ）等のセンサーを使用して各々の位置を検出
して、これらの検出信号により位置合わせする方法、■
ウェハマークとマスクマークの像を微細スリットで走査
し、該微細スリットの透過光量から位置合わせを行う方
法、に）ウェハマークとマスクマークをレーザービーム
でスキャンし１両マークの縁部で発生する反射散乱光の
変化を検出して、両者の相対的位置関係を検出する方法
、■ウェハパターン、マスクパターンを光学式格子状に
形成し、これらの像を重ね合わせて両路子による回折光
の強度の変化から位置合わせを行う方法等が知られてい
る。

上記ＴＴＬ方式の一例として■に記載のものについてさ
らに詳述する。　まず、特開昭５６−９４７４４号公報
に記載された位置合わせ方法は、第９図に示すように、
マスク基板１１０には、格子１１２．１１４を位相をず
らして配置し、　ウェハ１１６には、第１０図に示すよ
うに、　２次元格子１１８が設けられる。そして、位置
合わせ光学系は、第１１図に示すように、光源ランプ１
２０１反射鏡１２２．光学変調器１２４による照明系１
２８、同一光軸上に配置された集光レンズ１２６．マス
ク基板１１Ｏ９投影レンズ１３０及びウェハ１１６から
なる。マスク基板１１０とウェハ１１６は投影レンズ１
３０に関し共役に配置される。照明系１２８からの照明
光束はマスク基板１１０の格子１１２．１１４を交互に
照明し、格子１１２．１１４の像を投像レンズ１３０を
通して２次元格子１１８上に結像させる。投像レンズ１
３０はウェハ１１６側がテレセントリック光学系となる
片テレセントリック光学系である。

２次元格子１１８で反射回折された光束は投影レンズ１
３０の瞳Ｐ上に、第１２図に示すように、９個のスポッ
ト光Ｃ，Ｒ，次、　Ｃ，Ｒ１次、　Ｃｌ１Ｒ−１次、Ｃ
，Ｒ，次、Ｃ，Ｒ，次、　　Ｃ，Ｒ−、次、Ｃ−、Ｒ，
次、Ｃ−ＬＲ，次、Ｃ−１Ｒ−１次を形成する。　この
従来技術においてはＣ，Ｒ，次回折光の強度をオプトエ
レクトロニクス手段により検出して前記２つの格子のパ
ターンの相対位置を求めている。

この従来技術により得られる位置検出信号は、第１３図
に示されるように位置ずれゼロで出力がゼロとなるＳ字
曲線さなる。

（発明が解決しようとする課題）高精度の位置合せを行うためには、ＴＴＬ方式が優れて
いることは上述の通りであるが、実際の位置合せにおい
ては以下に示すようにデフォーカスの影響について留意
しなくてはならない。

パターンが転写されるウェハ上面の構造は第１４図に示
す如くなっている。つまり、ウェハ１１６上には段差構
造を持つ位置合せ用マーク５０が形成されその上部には
Ｓｉｎ、　、ポリＳＬ、　Ａ１等で代表される転写処理
後にエツチングされる層５１が形成され、さらにその上
部には転写現像処理によりパターンが刻まれる感光材で
あるレジスト層５２が形成されている１通常、このレジ
スト層上部にマスクパターンを焼きつけるため、露光光
５３はレジスト層上部５５で正しく焦点合わせされる（
ジャストフォーカス）よう調整される。一方１位置合わ
せに用いるマークはジャストフォーカス位置５５から（
Ｚ）だけずれた位置にあるため見かけ上位置合せ用５４
に対してはフォーカス位置が（Ｚ）だけずれることにな
る、この（Ｚ）の量はレジスト層５２やエツチング層の
厚さにより決まるが、通常は１．５〜２ｐ、多層レジス
ト等を用いると３〜４μｓになる。

一方投影露光装置の焦点深度は近年の転写パターンの微
細化に伴い厳しくなり特にサブミクロンパターンレベル
においては±１ａｍ以下が要求されている。したがって
上記フォーカスの差（ずれ）は無視できないものとなっ
ている。

位置合せを行う際の上記フォーカスずれの影響は次のよ
うに考えられる。第１５図ａに示すように位置合せ用照
明光が投影レンズ１３０の入射瞳中心１３５を通った場
合、投影レンズ１３０は片テレセントリックであり、ウ
ェハに対して垂直に入射するため、フォーカスずれ（Ｚ
）があっても、マスクマーク１４０とウェハマーク１４
１の相対位置がずれて検出されることはない、一方第１
５図すに示すように位置合せ用照明光が投影レンズ１３
０の入射瞳中心１３５を通らなかった場合、　ウェハに
対してθだけ傾いて入射するため、フォーカスずれ（Ｚ
）があるとマスクマーク１４０とウェハマーク１４１の
相対位置はＺ　ｔａｎθだけずれて検出される。

したがって、通常この種の位置合せ光学系は、第１５図
ａに示すように位置合せ用照明光が投影レンズ１３０の
瞳通心１３５を通るように設計される。

しかし、実際の瞳位置は投影レンズ１３０の内部に存在
するため、　この入射照明光が瞳中心１３５を通るかど
うか判定することは難しく、厳密にこの調整を行うこと
はきわめて難しいとされていた。

このため、従来は試行錯誤を繰り返す程度としある程度
のデフォーカスに依存性によるアライメントの位置検出
誤差は許容していた。ところが前述した如く、サブミク
ロンパターンレベルのアライメントに対してはこの誤差
は無視できないために問題となってきた。

本発明はこの問題を解決するためのものであり、その目
的とするところはアライメントの際の位置合せ用照明光
が投影レンズ１３０の瞳中心１３５を通るように調整す
る方法を有する投影露光装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の第１は位置合せ用照明光学系を投影レンズに対
して相対的に移動可能とし、位置合せ用照明光を調整す
るための位置へ移動して、初期の位置合せ用照明ビーム
の入射角度の調整を行うというものであり、その位置に
おいては、照明ビーム光路が仮想的なレンズの瞳中心を
通るかどうかを判定可能な機構を設けておくことである
。また、本発明の第２は照明ビームの入射角度を微調可
能な調整機構を設けることである。

即ち本発明は、従来積み上げ式に取り付は固定されてい
た位置合せ用照明光学系全体を、投影レンズに対して移
動可能とし、位置合せ照明ビーム角度調整位置へ移動し
て照明ビームの入射角度の調整を行うものである。なお
、その調整位置には仮想的なレンズの瞳中心を示す部材
を設けるとともに照明ビームが仮想的な瞳中心を通るか
どうかを示す機構を設けである。また位置合せ用照明光
学系には照明ビームの入射角度を微調する機構を設けで
ある。したがって位置合せ照明ビーム角度調整位置にお
いては容易にかつ高精度に照明ビームの角度を調整する
ことができる。さらに、その調整終了後、照明光学系全
体を元の本来の位置へ戻し固定し、調整を終了する。た
だしその際に、照明光学系の本来の位置とビーム角度調
整位置との位置関係はあらかじめ出しておき、その再現
性を保証するようにしておく。

（作　用）上記方法によれば、位置合せ照明ビーム角度調整位置に
おいて、予め設けられである仮想的な瞳中心に対して位
置合せ照明ビームの入射角度および位置を容易に高精度
に調整できる。また調整後、照明光学系全体を本来の位
置に再現性よく位置決めするために、位置合せ照明ビー
ムは結果的に投影レンズの瞳中心を通ることになる。し
たがってこの照明光はウェハに入射する際には垂直に入
射し、上述したデフォーカスによるアライメントの位置
検出誤差を防ぐことができる。

（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
。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した縮小投影露光
装置を示す概略構成図である。縮小投影露光装置は、投
影光学系と、アライメント光学系と、制御部、アライメ
ント投光調整機構部とからなる。

まず、投影光学系は、投影パターンＰを設けた基板であ
るマスクＭと、投影レンズ２と、投影レンズ２の光軸０
□上に投影レンズ２に関しマスクＭと共役な位置に配置
された結像物体としてのウェハＷからなる投影系１及び
反射鏡６を設けた光源ランプ８と、反射鏡１０と、透過
光を光軸と直交する面内で平均化するインテグレータ１
２と、ダイクロイックミラ１４と、コンデンサレンズ１
６とからなるマスク照明系４で構成される。

投影光学系は、ウェハＷに対してテレセントリックな光
学系であり、またマスク照明系４の開口数ＮＡ’よりも
投影系１の開口数ＮＡを大きくとったいわゆるパーシャ
ルコヒーレンジ照明系とされ。

投影像の解像力を高めている。また、後述するように、
マスク照明光とアライメント照明光は異なる波長のもの
が選ばれるが、投影レンズ２はマスク照明光に関して種
々の収差を極力少なくする一方、アライメント照明光に
関しては色収差が相当量生ずるように構成されている。

ここで相当量とは、後述するように反射鏡５４が露光光
束を遮らず、ウェハＷの２次元グレーティングパターン
２０からの回折光を取り出せるように配置できる位の収
差量を意味する。光源ランプ８が発する光の波長は短波
長のものでｇ−線（４３６ｎ＋＋＋）、ｈ−線（４０５
ｎｍ）、ｉ−線（３６５ｎｍ）等が選ばれる。

ウェハＷは載置台１８に載置され、この載置台１８が後
述する制御装置によって光軸Ｏユ方向及びこれと直交す
る方向に移動させられて位置合わせが行われる。なお、
載置台１８の光軸方向の位置の制御は図示しない光てこ
方式等のフォーカス検出手段の出力によって行われる。

投影光学系は上記構成により均一に照明されたマスクＭ
の投影パターンＰの像をウェハＷ上に結像させてウェハ
Ｗを露光する。

アライメント光学系は、ウェハＷ上に形成された反射型
２次元グレーティングパターン２０を照明するアライメ
ント照明系３０と、２次元グレーティングパターン２０
による回折光の一部をマスクＭ上に形成された透過型１
次元グレーティングパターン２２上に導く導光系５０と
、１次元グレーティングパターン２２による回折光を受
光して光電変換するアライメント検出系７０とからなる
。

２次元グレーティングパターン２０は、第２図ａ。

ｂ、ｃに示すように、ウェハＷのマスクパターンＭＰの
周囲にアライメント方向に１／３ピッチ位相差をもつ１
組のマーク２０ａ、　２０ｂとしてウェハＷのダイシン
グライン２８上に形成される。また、１次元グレーティ
ングパターン２４は、第３図に示すように、アライメン
ト方向にスリットが並らべてマスクＭ上に形成され１両
パターン２０．２４とも投影レンズ２の投影倍率を考慮
すると等ピッチとなるように設けられる。

上記アライメント照明系３０は、第４図に拡大して示す
ように、レーザ光源３２、レーザ光源３２の光軸０２上
に順次配置されるリレーレンズ３４、光束シフト装置た
る音響光学偏向器３６、リレーレンズ３８゜４０、反射
鏡４２及びビーム角度調整機構９０を有する。

レーザ光源３２の発するアライメント光の波長は露光光
束となる光源８の発する光の波長よりも長いものが選ば
れる。斜上のダイクロイックミラ１４は、光源８からの
光を反射し、レーザ光源３０からの光を透過させるもの
である。従って、レーザ光源３２から発したアライメン
ト光は、リレーレンズ３４で音響光学偏向器３６に集斂
され、音響光学偏向器３６によりウェハＷ上のマーク２
０ａ又は２０ｂに交互に向かうように光束が偏向された
後、リレーレンズ３８で再びアライメント光軸０□に平
行な光束となり、反射鏡４２で反射され、投影レンズ２
の光軸０１に平行となってリレーレンズ４０に入射する
。リレーレンズ４０を射出したアライメント光は、ダイ
クロイックミラ１４を透過した後、コンデンサレンズ１
６を集斂させられてマスクＭに達する。

マスクＭには、投影パターン２６と１次元グレーティン
グパターン２２の間にアライメント光を透過させる透明
部４４が形成されている。そして、アライメント照明系
３０においては、透明部４４を透過したアライメント光
が投影レンズ２の入射瞳４６の中心を通過するように設
計され、理想的にはアライメント光がウェハＷ側にテレ
セントリックな投影レンズ２から平行な光束となってウ
ェハＷ上の２次元グレーティングパターン２０を照明す
る。

反射鏡４２は、投影レンズ光軸０２から透明部４４まで
の距離の異なるマスクＭに対してもアライメント照明が
できるようにするため、第１図に図示する矢印４３で示
すように、投影レンズ光軸０１と平行なアライメント光
軸上の位置でレーザ光源３２の方向へ移動可能に構成す
るとともに、アライメント光の波長に関し、反射鏡４２
より基板側の光学要素であるリレーレンズ４０及びコン
デンサレンズ１６が球面収差を有しないように構成する
。これによって光軸Ｏ１から透明部４４までの距離がマ
スクＭの交換によって変化しても、矢印４３で示す方向
、すなわち光軸Ｏ□に対し直角方向に反射＠４２を単に
移動させるだけで（アライメント光は光軸０１に平行に
移動する）、アライメント光を光軸０□からの距離の変
ったマスクＭの透明部を透過させ、かつ投影レンズ２の
入射瞳４６の中心に向かわせることができる。従って、
相変らずアライメント光はウェハＷ上のグレーティング
パターン２０を平行光で照明することができる。

導光系５０は、第５図に示すように、アライメント光に
よって照明された２次元グレーティングパターン２０で
反射回折された反射回折光５２ａ、　５２ｂ。

５２ｃを投影レンズ２で収斂した後、反射鏡５４で投影
レンズ光軸０１から離れる方向へ反射させ、これを再び
反射鏡５６で反射させ１次元グレーティングパターン２
２へ導くものである。

２次元グレーティングパターン２０で反射回折されたア
ライメント光は、±１次のものを考えると、投影レンズ
２の瞳Ｐ上で、第６図に示すように、（０，Ｏ）次の回
折光（０，０）を対称中心としてこれを含めて９個の（
１，１）、（１，Ｏ）、（１，−１）、　　（０，１）
、　　（０，Ｏ）、　　（０，−１）。

（−１，１）、（−１，Ｏ）、（−１，−１）次の回折
光が現われる。ところで、第５図に示す回折光５２ａは
（−１，１）、　　（−１，−０）、　　（−１，−１
）　　次の３つの回折光に相当し１回折光５２ｂは（０
，１）、（０，０）、（０，−１）次の３つの回折光に
相当し、　回折光５３ｃは（１，１）、（１，Ｏ）、（
１゜−１）次の３つの回折光に相当する。なお回折光５
２ｂはアライメント光と同じ経路を逆進する。

前述したように、投影レンズ２はアライメント光に関し
て相当量の正の色収差を有しているので、投影レンズ２
についてウェハＷと共役となるのは、マスクＭより距離
悲だけ前方の共役面Ｎ′である。

従って、回折光５２ａ、　５３ｂ、　５３ｃは、共役面
Ｈ′上の共役点Ｑに向って収斂していく。

一方、マスクＭの投影パターンｚ６を露光する際に投影
パターン２６の外縁付近にある透明部４４を通過する露
光光束は線５８ａ、　５８ｂで囲まれた光束である。投
影レンズ２がアライメント光に関して色収差を有するた
め、第４図に示すように、回折光５２ｃはマスクＭの付
近では光軸０□に対し透明部４４を通過する露光光束５
８の外側を通過する０回折光５２ｃが露光光束５８から
離れるマスクＭの付近の回折光５２ｃの光路上に、マス
クＭと平行に反射鏡５４を配置すれば、露光光束５８を
遮ることなく回折光５８を取り出すことができる。さら
に、反射鏡５４が投影パターン２６の外縁付近にあり、
透明部４４を通過する露光光束を遮らない位置に配置さ
れているから１反射鏡５４はこれより光軸側にある投影
バタ、−ン２６上からの露光光束についてもこれを一切
遮らない。

また、反射鏡５６は反射鏡５４から光軸Ｏ４の方向に距
離Ｑ／２だけ離してマスクＭと平行に配置され。

反射鏡５４で反射された回折光５２ｃをマスクＭ上に配
置された１次元グレーティングパターン２２へ向かわせ
る。反射ｔａ５４と反射鏡５６との距離ｇ／２は、アラ
イメント光に関する投影レンズ２の色収差量Ｑの半分に
相当しているため１反射鏡５４．５６で反射される回折
光５２ｃにおいてウェハＷとマスクＭとは投影レンズ２
に関して光学的に共役となる。

アライメント検出系７０は反射鏡７２、リレーレンズ７
４及び光電変換素子７６からなり、光電変換素子７６は
リレーレンズ７４に関し投影レンズ２の瞳Ｐと略共役と
なるように配置されている。従って、反射＃１５６から
１次元グレーティングパターン２２に向けられる回折光
５２ｃは１次元グレーティングパターン２２で透過回折
された後、少なくともそのＯ次回折光が反射鏡７２及び
リレーレンズ７４を介して光電変換素子７６に入射する
。

光電変換素子７６は、入射光を電気信号に変換し後述す
る制御系８０に出力する。なお、理論解析によれば、マ
スクＭとウェハＷとが適正作動距離に保たれるときに光
電変換素子７６に入射する０次回折光の強度■。は、Ｌ、＝ＡＸ（（）＋（６）・ｃｏｓ（）＋４（”−Ｌｃ
ｏｓ”（））　−・■で示される。

ここでＡニゲレーティングパターンの回折効率で決まる
定数Ｐ：ウェハＷ上のグレーティングパターンのアライメン
ト方向のピッチｄ：マスクＭとウェハＷとの相対位置ずれ（投影レンズ
２の光軸０１に直交する方向）制御系８０は、第７図に示すように、発振器８２、アン
プ８４、同期検波部８６及びアンプ８８から構成される
。発振器８２の出力は音響光学偏向器３６及び同期検波
部８６へ出力され、この出力を受けとった音響光学偏向
器３６は同期検波部８６の出力に応じてアライメント照
明光をウェハ上のマーク２０ａとマーク２０ｂに交互に
向わせる。音響光学偏向器３６のこの作動によって、光
電検出素子７６からはマーク２０ａで回折された信号Ｖ
＾と、マーク２０ｂで回折された信号Ｖａの２種類の信
号が発振器８２の出力に同期した信号として出力される
。これを相対位置ずれｄとの関係において検討すると、
第８図（ａ）のように波形ＶＡと波形ＶＢとなる。　こ
こで、第８図（ａ）。

（ｂ）で示すグラフの横軸はアライメントずれ量を示し
、縦軸は受光素子７６の出力を示し、ｄｏは適正アライ
メント位置を示す。またεＰｃはマーク２０ａとマーク
２０ｂとの位相差に相当し、　Ｐｃはマーク２０ａの１
ピツチに相当する。

同期検波部８６は、発振器８２からの信号に基づいてア
ンプ８４を介して入力する光電検出素子７６の信号を同
期検波する。同期検波部８６の出力ΔＶｕは相対位置ず
れ量ｄに対して、第８図（ｂ）に示すように、Ｓ字状曲
線２００となり、特に位置ずれ量ゼロを示すグラフを横
切る直線となるため、非常に高精度な位置合わせを可能
する信号となる。この信号はアンプ８８を介して載置台
１８に送られこの信号を受けとった載置台１８はこの入
力信号に基づいてマスクＭとウェハＷとの位置合わせを
行う。

次に本発明の特徴であるアライメント投光調整機構につ
いて説明する。第１図において照明部４は回転軸０４を
中心として回転可能な構造となっており、光軸０１に対
して光軸が一致する位置Ｐ０１と光軸０３に対して光軸
が一致する位置ＰＯ１との２つの位置に位置決めが可能
である。通常の露光の際にはＰＯｏの位置に位置決めさ
れるが、装置の立上げ時又は何らかのトラブルで光軸調
整を必要とする時等はＰＯ３に位置決めされ光軸の調整
が行われる。ＰＯ３の位置においては光軸調整用マスク
治具６０、光抽出治具６１が予め設けられている。光軸
調整用マスク治具６０はマスクＭと光学的に同等の特性
を示し得るもので、透過部４４′が形成されている。光
軸出し治具６１は微小開口部６２とその下部に備えられ
る光量検出器とからなる。光軸０３に対する透過部４４
′と微小開口部６２とはそれぞれ光軸Ｏ工に対する透過
部４４と瞳４６の中心部とに対応する位置に正確に固定
されている。この場合の最初の位置決めは投影レンズ等
の障害物が存在しないので比較的容易に達成できる。

取上の構成による光軸の調整は次のように行われる。ま
ず光軸調整の必要性を生じた場合に照明部４を通常の露
光位置ＰＯ□から光軸調整位置ＰＯ□へ移動させ、位置
決め部材６５により光軸０３に対して正確に位置決めさ
れる。次にアライメント照明系３０によりアライメント
光が投光され透過部４４′を通過させ光軸取出し治具６
１を照明する。このとき、投射される光の入射角度が正
確に設計値通りであれば、光は光軸取出し治具６１の中
心を通るため光量検出器で得られる光量は最大となる。

そこで。

光量検出器で得られる光量をモニタしながら、アライメ
ント照明系３０のミラ４２の角度をビーム角度調整機構
９０を用いて調整すれば、入射角度を正確に調整するこ
とが可能となる。この光軸調整が終了した後、照明部４
は通常の露光位置ＰＯ０に正確に位置決めされる。その
結果、アライメント照明系３０からの光は設計値通り、
レンズ隨４６の中心を通る。理想的にアライメント光が
ウェハＷ側にテレセントリックな投影レンズ２がら平行
な光束となってウェハＷ上のマーク２０を垂直に照明す
る。

従って前述したデフォーカスによるアライメントの位置
検出誤差を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によればＴＴＬアライメント
照明光を正確に投影レンズの瞳中心に入射するように調
整することができる。したがってアライメント照明光は
、ウェハ面に対して垂直に入射し、露光フォーカス位置
とアライメントフォーカス位置のず九等により生じるデ
フォーカス依存性に起因するアライメントの位置検出誤
差を防ぐことができる。また１本発明による光軸調整は
比較的短時間に、かつ、再現性よくできるため、装置の
初期の立ち上げ調整のみならず、種々の環境の変化に伴
なうアライメント入射光軸の経時的な変化に対しても対
応することが可能である。したがって、常にアライメン
ト系の検出精度を高く維持することができ、半導体製造
装置としての効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縮小投影露光装置の構成を説
明する図、第２図は２次元グレーティングパターンを有
するウェハの平面図で、同図すは同図ａにおいてＢで示
す範囲を拡大して示す平面図、同図Ｃは同図ａにおいて
Ｃで示す範囲の拡大平面図、第３図ａは１次元グレーテ
ィングパターンを有するマスクの平面図であり、同図す
は同図ａにおいてＢで示した範囲の拡大図、第４図は第
１図の３０で示す部分の拡大構成図、第５図は第１図に
示す装置を光学的に説明する図、第６図は本実施例にお
ける２次元回折パターンを説明する図、第７図は第１図
に示す装置の制御ブロック図、第８図は受光素子の出力
から適正アライメント位置を検出する原理を説明する図
、第９図は１次元グレーティング回折格子の平面図、第
１Ｏ図は１次元グレーティング回折格子の平面図、第１
１図は従来の光学位置合わせ装置の構成を説明する図、
第１２図は２次元回折パターンを説明する図、第１３図
は従来の技術により得られる位置検出信号の出力特性図
、第１４図はパターンが転写されるウェハ上面の構造を
示す断面図、第１５図は位置合せ用照明光が投影レンズ
の瞳中心を通った場合と通らない場合の光線およびデフ
ォーカスによる位置検出誤差との相関の原理を説明する
ための図である。Ｗ・・・ウェハＭ・・・マスク１　・・投影系２・・・投影レンズ８　・・・光源ランプ１４・・・ダイクロイックミラ１８・・・載置台２２・・・　１次元グレーティングパターン２６・・・
投影パターン３０・・・アライメント照明系３６・・・音響光学偏向器４４、４４’　・・・透明部７０・・・アライメント検出部８０・・・制御系６０・・・光軸調整用マスク治具６１・・・光軸取出し治具６２・・・微小開口部９０・・・ビーム角度調整機構代理人　弁理士　　　井　上　−男７４：　−ルーしシ又”　　　　　７６：ｌ電Ａ：換業
子第　　１　　図（Ｃ）第　　２　図７η 第　　３　図５ｏ：’Ｑ）丸糸　　　　　２０−２次元ヅし一ティン
グＩずクーン５２ａ、　５２６．５２Ｃ：　尽Ｈｅｍ光
　　５６：反射光５Ｂ：＊老ン坪３　　　　　２２：　
ｌ）欠）（グＬ−ティ）ヅノ（クーンＮ：　　透明姉　
　　　　　　７０：　Ｙフィメ〉ト千七山不７２：　反
り夫　　　　　　？４１−　リし一レンズ７６：　七−
１塵県葦′千第　　６　図＃Ｉ却玉第７図Ｏｄ。２（Ｘ）　：　Ｓ字萩田球第　　８　図１１０：マス７基破　　　　　　　　　／／６　；ウニ
八１１２、　　／Ｉｌｔ　：　　ポ卜”ｒ　　　　　　
　　　　１１８：２〉疋元本ξ子第　　９　図　　　　
　　　　　　第　１０　囚第１１図　　　　第１２！ｉ
！！１第１３図１１６：ウニへ　　　　　５２；　Ｌジ又ト層Ｓ／：（
Ｓ之ｏ２．　　叡ソＳＬ、Ａ）・・・）層５０：付Ｘ春
を粗マー７　５５ニレジスト脅り部第１４図第　１５　図　（そり１ン第１５図（そ／１２）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結像側がテレセントリックである投影レンズを用
いて基板にもうけられた投影パターンを露光光束により
結像物体上に投影する投影光学系と、前記基板と前記結
像物体が前記投影レンズの光軸の方向およびこれに直交
する方向に相対的に変位するように前記基板と前記結像
物体少なくとも一方を移動させる物体移動部と、前記結
像物体、および基板の夫々に設けられたマークパターン
と、前記基板と前記結像物体との相対変位を検出するた
めのアライメント光を前記投影レンズにその瞳中心に収
斂するように入射させ、前記結像物体に設けたマークパ
ターンを照明するアライメント照明光学系と、前記アラ
イメント照明光学系で照明された前記マークパターンか
らの反射光を前記基板上に設けられたマークパターンに
導き、前記基板上のマークパターンを経て得られる光を
受光するアライメント検出光学系と、前記受光部の出力
に応じて前記物体移動部を制御して、前記基板と前記結
像物体とを所定位置関係に位置決めする制御部と、前記
アライメント照明光学系を前記基板に平行な面内方向に
移動させ、前記投影光学系の光軸と投影レンズ外に設け
られる調整用光軸との少なくとも二つの光軸に位置決め
可能な夫々の位置に前記アライメント照明光学系を位置
決めするアライメント照明光学系移動調整機構部と、前
記アライメント光の光路を前記調整用光軸に対して正確
に位置決めするための光軸調整部を具備した投影露光装
置。
（２）光軸調整部が窓部を有する２個の部材を備え、夫
々前記投影光学系の光軸における基板と投影レンズの瞳
とに対応した位置に配設され、前記窓部を通過するアラ
イメント光の光量を測定する手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載の投影露光装置。
（３）光軸調整部がアライメント照明光学系にあってア
ライメント光の入射光軸の角度および位置を調整する手
段からなることを特徴とする請求項１または２記載の投
影露光装置。