JPH0210717A - アライメント装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば半導体製造装置等に使用される露光装
置に係るものであり、特に投影されるパターンが形成さ
れたマスクと、半導体ウェハなどの被投影基板との位置
合せを行なうアライメント装置の改良に関するものであ
る。

［従来の技術］ アライメント装置においては、レチクル（マスク）の交
換の際などにレチクルマークの位置、即ちアライメント
光学系の位置が変わると、投影レンズの球面収差により
、アライメント光学系と投影レンズとの相対的なテレセ
ントリック状態がレチクルマークの位置（投影レンズの
視野内の位置）に応じて変化してしまう。このため、ウ
ェハ（基板）面上のウェハマークからの検出光が、アラ
イメント光学系の検出部に正確に導かれず、空間フィル
タ等によりカットされてアライメント検出信号が歪んで
しまうという現象が生じる。

従来のアライメント装置においては、この検出不良を防
止するために、アライメント光学系の可動部の動作範囲
を検出信号が歪まない範囲に限定−シていた。

或は、バーピングガラス（平行平板ガラス）を用いテレ
セントリック状態を補正することも行なわれていた。

これは、ウェハマークからの検出光とその受光用の光電
変換素子（または空間フィルタ）との間の光路上にバー
ピングガラスを配置し、予め作成しであるテレセントリ
ックマツプの情報に基いて、バーピングガラスの検出光
に対する傾斜をアライメント位置に応じて調節し、所定
のテレセントリック状態に補正するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の如き従来の技術においては、アライメント光学系
の可動部の動作範囲を検出信号が歪まない範囲に制限す
ると、当然にアライメント光（またはウェハからの戻り
光）の投影レンズによる検出位置の移動範囲も制約を受
ける故、アライメント光（戻り光）を投影レンズの任意
の結像位置に結像させることはできない。従って、ウェ
ハ面上の任意の位置に載置されたウェハマークは検出で
きないという不都合がある。

一方、バーピングガラスを用いた手段は、予めテレセン
トリックマツプを作成するという緊雑な準備を要する。

しかも、テレセントリックマツプ作成時のテレセントリ
ック状態の計測誤差、或はアライメント光学系の可動部
の機械的再現性の経時的変化等により高精度のテレセン
トリック状態を保つことは困難であった。

また、バーピングガラスの調節は、このテレセントリッ
クマツプに与えられた情報に基いて行なわれるため、結
果的にはアライメント光学系の可動範囲はテレセントリ
ックマツプの対応範囲に限定されることになる。従って
、アライメント光（または戻り光）の任意の検出位置に
対応して、自動的に所定のテレセントリック状態に補正
することはできないという不都合もある。

本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑み
て成されたものであり、その目的とするところは、アラ
イメント光学系の一部（または全部）の可動部が、投影
レンズの視野内の任意の検出位置に移動したとしても、
アライメント光学系と投影レンズによって決るテレセン
トリック状態を高精度に、しかも自動的に補正し、アラ
イメント光の検出精度を安定に保ち得るアライメント装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明では、所定のパターンが形成されたマスクと、
該パターンの像を結像すべき基板との間に配置され、少
なくとも該基板側がテレセントリックに構成されている
投影光学系と：前記基板上に予め形成されたアライメン
ト用のマークを照射すべき照明光を発生する照明手段と
：前記投影光学系を介して前記照明光により前記マーク
を照明するアライメント光学系とを備え：該アライメン
ト光学系内の瞳位置、若しくは該■漬位置とほぼ共役な
位置で、前記マークからの戻り光を光電検出するアライ
メント装置において； 前記アライメント光学系内の前記戻り光が前記光電検出
位置に達する以前の光路上の瞳位置、若しくは該瞳位置
とほぼ共役な位置またはその近傍に、前記戻り光の光軸
に対して交叉して配置され、該戻り光の少なくとも一部
を透過させるとともに、該戻り光の光軸に対する傾斜を
制御可能な平行平板状の光学素子と；該光学素子を透過
した光の少なくとも一部を光電検出する光電検出手段と
；該光電検出手段からの検出出力信号がほぼ最大になる
ように前記光学素子の傾斜を可変制御する傾斜制御手段
とを備えたことにより上記目的を達成したものである。

なお、この場合、前記光電検出手段が、前記光学素子と
一体的に設けられている構成としてもよい。

［作　用］ 本発明によれば、基板上のマークからの戻り光は、この
戻り光の光軸に対する傾斜を制御可能な平行平板状の光
学素子を介して光電検出手段に入射する。その際、傾斜
制御手段により、光電検出手段の検出光量が最大となる
ように平行平板状の光学素子の傾斜の制御が行なわれる
。

このため、戻り光を光電検出手段の受光部へ確実に導く
ことが可能となり、アライメント光学系の位置が６勤す
ることに起因する検出不良が防止される。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図には、本発明に係るアライメント装置の構成例が
示されている。

図において、レーザ光源１から射出するビームのスポッ
ト形状は一般に円形状であるが、このスポット形状は、
例えばシリンドリカル・エクスバンダー等のビーム整形
光学系２により長細いスリット状に整形される。このス
リット状に整形されたアライメント用の照明光（以下、
「アライメント光」という）ＬＢは、ビームスプリッタ
３を透過してリレーレンズｒ、で平行光となり振動ミラ
ー４に入射する。なお、この振動ミラー４の振れ原点は
後述の投影レンズ１３の瞳１３ａと共役な位置に配置さ
れている。

振動ミラー４によって反射されたアライメント光ＬＢは
、リレーレンズｒ２で収斂された後、発散光束となり第
２対物レンズ６に入射し、再び平行光となって反射ミラ
ー７に入射し、ここで反射して直角プリズム（トロンポ
ーン）８面に対して直角に入射する。直角プリズム８に
入射したアライメント光ＬＢは、直角プリズム８のａ　
ａ　−ａ　ｃ面と８　ａ　−８ｂ面とで二回反射されて
１８０°方向を変え、反射ミラー９に入射し、ここで反
射してテレセントリックな第１対物レンズ１０を透過す
る。第１対物レンズｌＯを透過したアライメント光ＬＢ
は、更に全反射ミラー１１で反射されてレチクルＲｅの
下面（パターン面）のレチクルマークＲＭに収斂される
。

なお、第１対物レンズ１０と全反射ミラー１１とを収め
た鏡筒ｃｙは、付属の鏡筒駆動系１２により矢印Ａ１方
向（２次元でもよい）へ移動可能であり、アライメント
光ＬＢの照射位置をレチクルＲａのレチクルマークＲＭ
の位置に合せるようになっている。この鏡筒の移動に伴
なう光路長の変化は、鏡筒Ｃｙの矢印Ａ、方向への穆動
距ｌｌＤに応じて、直角プリズム８を矢印Ａ２方向へ距
離Ｄ　／　２　移動させ、８　ａ　−８ｂ面〜８ａ−８
ｃ面間の光路長を修正することにより補正される。ここ
で、８　ａ　−８ｂ面〜８ａ−８ｃ面間の中点８ｄは、
後述の投影レンズ１３の［ｌｉ　１３　ａと共役位置に
設定されている。

レチクルマークＲＭに収斂されたアライメント光ＬＢは
レチクル面でスリット状ビーム分布となり、その後、両
側がテレセントリックに構成された投影レンズ１３に垂
直に入射し、その瞳１３ａを経て、ステージＳ上に載置
されたウェハＷ上に照射され、ウニへ面でスリット状ビ
ーム分布となる。なお、投影レンズ１３は必ずしも両側
テレセントリックである必要はなく、少なくともウェハ
Ｗ側がテレセントリックに構成されていればよい。

また、ステージＳは、少なくともアライメント光ＬＢの
照射面に沿って二次元的に移動可能となっており、それ
に載置されたウェハＷ上には、位置検出用のウェハマー
クＷＭがウェハＷ表面の凹凸として形成されている。

上記振動ミラー４を付属の駆動系５により矢印Ａ３方向
に撮動させることによって、アライメント光ＬＢにより
ウェハマークＷＭを走査すると、ウェハマークＷＭから
は回折光、散乱光、正反射光等の戻り光（以下、「検出
光」という）ＬＣが発生する。

この検出光ＬＣは、上述したアライメント光ＬＢの往路
を逆に戻って、再びビームスプリッタ３に入射した後、
リレーレンズｒ３で平行光となり、バーピングガラス（
平行平板状の光学素子）１４に入射する。

このバーピングガラス（以下、「バーピング」という）
１４は、投影レンズ１３の瞳１３ａと共役な位置または
その近傍に配置されている。また、付属するバーピング
回転駆動系１５により、その中心＠１４ａ回りに回転可
能となっている。

つまり、検出光ＬＣの光軸に対して矢印Ａ４方向に傾斜
可能となっている。

なお、この場合、バーピング１４は必ずしも中心軸１４
ａに対して全回転可能とする必要はない。要は、投影レ
ンズ１３に対するテレセントリック状態を補正し得るよ
うに、検出光ＬＣの光軸に対して適宜量傾斜可能であれ
ばよい。また、このバーピング１４には、入射した検出
光ＬＣのうち所定の成分のみを通過させるスリットや空
間フィルター等が備えられているが、それらについては
後述する。

バーピング１４を通過した検出光ＬＣは、集光レンズ１
６によって集光され、ディテクタ１７に入射する。この
ディテクタ１７は入射した検出光ＬＣを光電変換し、電
気信号として光量変化を検出する。この電気信号、即ち
アライメント検出信号は、増幅器１８で増幅された後、
主制御装置１９のバーピング制御系１９ａとステージ制
御系１９ｂとの各々に人力される。

この主制御装置１９のバーピング制御系１９ａには、バ
ーピング回転駆動系１５と、この駆動系１５によるバー
ピングの回転をモニターするロータリーエンコーダー２
０とが各々接続されている。

バービン’ｊ　１ｆｉｌＪ御系１９　ａは、ロータリー
エンコーダー２０から出力されるパルス信号（アップダ
ウンパルス）によりバーピング１４の回転位置をモニタ
ーしながら、増幅器１８からのアライメント検出信号の
強度変化の最大値を求める。更に、その最大値に応じて
バーピング回転駆動系１５に対して制御指令信号を出力
し、バーピング１４の回転位置が、該強度変化の最大値
に対応した位置に一致するように制御する。

一方、主制御装置１９のステージ制御系１９ｂは、従来
から知られるアライメント装置のステージ制御系と同様
であり、上述の増幅器１８の他に、ステージＳの座標位
置を光の干渉を利用して計測する干渉計２１と、ステー
ジＳを駆動するステージ駆動系２２と、振動ミラー駆動
系５とが各々接続されている。

ステージ制御系１９ｂは、振動ミラー駆動系５から出力
される振動ミラー４の角度情報からウェハＷ上における
アライメント光ＬＢの位置を求めるとともに、増幅器１
８の出力によってウェハマークＷＭを検出し、これを利
用してレチクルＲｅとウェハＷとの位置ずれを求め、干
渉計２１から出力されるステージＳの座標位置情報を参
照しつつ、ステージ駆動系２２に対して駆動指令信号を
出力する。この出力に基いてステージＳの移動が行なわ
れ、上記位置ずれが補正される。即ち、レチクルマーク
ＲＭのウェハＷ面上における結像位置にウェハマークＷ
Ｍが移動させられる。

次に第２図ないし第８図を参照して上述のアライメント
装置の各構成要素について更に詳細に説明する。

先ず、第２図を参照してウェハマークＷＭについて述べ
る。

第２図（Ａ）には、上述のウェハマークＷＭの例が示と
して、回折光を得るための回折格子マークＤＭが示され
ている。このマークＤＭはウェハＷ上に凹凸形成された
点状（矩形）のパターンを一列に並べたものであり、そ
の列方向に対して平行なスリット状のビームスポットＳ
Ｐが、矢印方向に相対移動してそれを横切ると、マーク
ＤＭとビームスポットＳＰとが重なったときにマークＤ
Ｍの列方向に回折光が発生する。これは点状のパターン
のエツジが回折格子の作用を成すためである。例えばエ
ツジ２０１，２０２は（＋１゜＋２）、（−１，−２）
次の回折光の発生に寄与するエツジである。

第２図（Ｂ）には、散乱光を得るためのウェハマークＷ
Ｍの例として、バーマークＢＭが示されている。このバ
ーマークＢＭは、スリット状の連続した細長いパターン
であり、第２図（Ａ）と同様なスポットＳＰの通過に伴
ない、マークＢ　Ｍ　Ｏ）幅方向の両縁のエツジ２０３
，２０４から散乱光を発生する。

これら回折格子マークＤＭによる回折光及びバーマーク
ＢＭによる散乱光のスポット形状は、投影レンズ１３の
瞳１３ａ面では第２図（Ｃ）に示される如きである。

第２図（Ｃ）において、レチクルＲｅ側から瞳面１３ａ
を経てウェハマークＷＭに入射したスポットＳＰに対し
て、正反射光り。は瞳面１３ａの中心位置に戻ってくる
。

ここでマークＤＭを用いた場合、±１．±２次の回折光
Ｄ±１．Ｄ±２は瞳面１３ａの中心位置から離れ、且つ
正反射光ｔ、ｏと平行な位置に戻ってくる。

しかし、マークＢＭを用いた場合、二つのエツジ２０３
，２０４による散乱光Ｓ、、Ｓ２は回折光Ｄ±ｌ、Ｄ±
２と直行する方向に戻ってくる。

これは、本発明のアライメント光ＬＢ学系ではスリット
状のスポットＳＰを用いるので、マークＤＭとマークＢ
Ｍとでは、その回折光Ｄｔｈ１Ｄ±、と散乱光Ｓ、、Ｓ
２とが瞳面１３ａ（または瞳共役面）では互いに直行す
る方向に別れるためである。

第３図には、バーピング１４の一例が示されている。図
において、回転中心軸１４ａをＸ軸、検出光ＬＣの入射
方向を２軸（紙面と垂直方向）とする、バーピング１４
には、その回転中心軸１４ａに沿って正反射光Ｌ０を透
過させるためのトラッキング用スリット１４ｂが設けら
れており、このスリット１４ｂの短手方向の幅は、スポ
ットＳＰの短手方向の幅とほぼ一致するように形成され
いる。

また、このスリット１４ｂの上下側には、検出光ＬＣの
＋１次、＋２次の回折光Ｄ＋ｌ＋　Ｄ　＋２のみを通過
させる空間フィルター（開口部）１４ｃと、−１次、−
２次の回折光Ｄ　−１ｎ　Ｄ−ｚのみを通過させるフィ
ルター（開口部）１４ｄとが設けられている。

なお、これら二つの空間フィルター１４ｃ、１４ｄのス
リット１４ｂに対する位置は、各々上記第２図（Ｃ）に
示された回折光（Ｄやｌ、　Ｄや２）。

（Ｄ−＋、Ｄ−２）の位置に対応していることは説明す
るまでもない。

この第３図に示すように構成されたバーピング１４を、
上述の第１図を参照して説明したように、回転中心軸１
４ａ回りに回転させることにより、検出光ＬＣの光軸（
紙面と垂直方向）に対して、図のｙ方向のテレセントリ
ック補正が行なわれる。

この第３図の矢印ＩＶ　−ＩＶに沿った側面図が第４図
及び第５図に示されている。これら第４図及び第５図は
、検出光ＬＣとバーピング１４の回転位置の関係を示す
ものである。

第４図は検出光ＬＣの正反射光Ｌ０の光軸のバーピング
１４に対する入射位置と、バーピング１４のトラッキン
グ用スリット１４ｂの位置とが一致しない状態を示して
いる。

なお、第４図に示すように、ディテクター１７は、正反
射光Ｌ０を検出するトラッキング用ディテクター１７ａ
と、＋１次、＋２次の回折光Ｄ　＋１．　Ｄ　＋２を検
出するアライメント用ディテクター１７ｂと、−１次、
−２次の回折光り、−、、Ｄ、、、２を検出するアライ
メント用ディテクター１７ｃとからなり、これらディテ
クター１７ａ、１７ｂ。

１７ｃの出力、即ち検出光量は各々Ｓ　Ｏ＊　Ｓｄｌ。

Ｓｄ２である。

第５図は、バーピング１４を第４図に示した状態からデ
ィテクター１７側へ角度θ。たけ回転し、最適な回転位
置へ移動した状態を示す。この時、正反射光ｔ、ｏ、＋
を次、＋２次の回折光Ｄ・Ｉ＋Ｄ＋２、−１次、−２次
の回折光Ｄ−、、Ｄ−２の各光軸は、各々が入射ずべき
ディテクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して、その検
出光量が信号Ｓｏ　、　Ｓ、＋＋、　Ｓａ２として最大
となるように入射する。

第６図には、バーピング１４の回転位置に対するテレセ
ントラッキング用の検出光量信号Ｓ。の特性グラフが示
されている。このグラフに示されるように、検出光量信
号Ｓ。は、エンコーダー２０のパルス信号により得られ
るバーピング１４の回転位置が最適角θ。のとき最大値
となる。

なお、第４図ないし第６図においては、回折光を用いて
アライメントを行なう例について説明したが、正反射光
でアライメントを行なう構成としてもよい。この場合、
バーピング１４にはスリット１４ｂのみを設ければよく
、スリット１４ｂの形状を通貫に設定することにより、
スリット１４ｂと空間フィルターを兼用することも可能
である。

第７図には、主制御装置１９のバーピング制御系１９ａ
の回路ブロックの一例が示されている。

ロータリーエンコーダ２０から発生するバーピング１４
の軸１４ｃ回りの回転情報、即ち、一方向への回転（ｕ
ｐ）と逆方向への回転（ＤＯＷＮ）のパルス信号を可逆
カウンター（ＵＤＣ）７００でカウントし、このパルス
信号に同期して、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７
０１へのアドレスパルスを発生する。

一方、増幅器１８からの信号Ｓ。は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ
ＤＣ）７０２でアナログ信号から信号強度に対応したデ
ィジタル信号へ変換される。更に、ＡＤＣ７０２は、変
換したデータをＵＤＣ７００の前記アドレスパルスに同
期してＲＡＭ７０１へ書き込む。

即ち、バーピング１４の各回転位置に対応した信号Ｓ０
の波形が、ＲＡＭ７０１に記憶されることになる。また
、演算制御器７０３はＲＡＭ７０１に記憶された信号波
形の最大値を演算する。この最大値のメモリアドレスに
対応するバーピング１４の回転位置が、検出光ＬＣを取
りこむ最適回転位百である。更に、演算制御器７０３は
、演算された信号Ｓ。の最大値に基きバーピング駆動系
１５に対して制御指令を出力する。

以上説明したように本実施例によれば、ディテクター１
７の検出光量、即ちバーピング１４を通過した光量が最
大となるようにバーピング１４の回転位置の制御が行な
われる。従って、検出光ＬＣがディテクター１７へ確実
に導びかれ、検出光ＬＣの検出信号の歪が防止される。

以上、第１図ないし第７図を参照して本発明の実施例に
ついて説明したが、本発明は何ら上記実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例のバーピング１４
には、上述の他にも種々の変形例が考えられる。

例えば上記実施例では、−個のバーピング１４を用いて
一次元（ｙ方向）のテレセントリック補正を行なう場合
について示したが、第８図に示すように、二個のバーピ
ングを用いて二次元（Ｘ。

ｙ方向）のテレセントリック補正を行なう構成としても
よい。

第８図において、ｙ方向補正用のバーピング１４の入射
面側には、第１図に示したと同様にリレーレンズｒ３が
配置されている。但し、これらＸ方向補正用バーピング
１４とリレーレンズｒ３との間には、Ｘ方向補正用バー
ピング８０が配設されている。このＸ方向補正用バーピ
ング８０は、その回転軸８０ａがＸ方向補正用バーピン
グ１４の回転軸１４ａと互いに直行するように配設され
ている点を除いては、その構成はＸ方向補正用バーピン
グ１４と同様である。これら二個のバーピング１４，８
０を備えることにより、検出光ＬＣに対して二次元のテ
レセントリック補正が可能となる。

また、上記第１図に示される実施例では、バーピング１
４とディテクター１７を個別に設けた場合を示したが、
第９図に示すようにバーピングとディテクターとを一体
に構成してもよい。

第９図において、バーピング９０の出射側に設けられた
正反射光用ディテクタ−９０ｂ２回折光用ディテクター
９０ｃ、９０ｄは、各々上記第３図に示したバーピング
１４の正反射光用スリット１４ｂ０回折光用空間フィル
ター１４ｃ、１４ｄに対応している。一方、散乱光用デ
ィテクター９０ｅ、９０ｆは、回折光用ディテクター９
０ｃ。

９０ｄと互いに直行する方向に配置されている。

これは、上記第２図（Ｃ）を参照して説明したように、
本発明のアライメント装置においては、検出光ＬＣの回
折光・散乱光が投影レンズ１３の瞳共役面では互いに直
行する方向に別れることになるためである。

この第９図の矢印ＩＶ−ＩＶに沿フた側面図が第１０図
に示されている。図において、上述の各ディテクター９
０　ｂ、　９０　ｃ、　　９０　ｄ、　　９０　ｅは、
第１０図に示すように、ディテクター用基板９１上に受
光面をバーピング９０側に向けて設けられている。これ
らバーピング９０とディテクター用基板９１とはホルダ
ー９２（第９図には示されていない）で固定されており
、各ディテクター９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅの出
力用リード端子９３は増幅器１８へ接続される。

このように構成されたバーピング９０は、ディテクター
９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅの出力に基いて上述し
たと同様の制御が行なわれ、回転軸９０ａ回りに回転さ
せることにより、検出光ＬＣの光軸に対する最適な回転
位置へ位置修正される。

更に、本発明はアライメント光学系の配置についても上
記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記第１図に示した実施例では、鏡筒Ｃｒをレ
チクルＲｅの上面側に配し、アライメント光ＬＢをレチ
クルＲｅの上面側からウェハＷ上に照射する構成を示し
たが、第ｉｔ図゛に示すように、レチクルＲｅの下面側
から照射する構成としてもよい、この例は、レチクルＲ
ｅを介さずに、直接にウェハマークＷＭを検出する例で
ある。

第１１図において、鏡筒Ｃ「はレチクルＲｅと投影レン
ズ１３との間に配置されている。その、他の装置構成に
ついては第１図に示したものと同様である。この第１１
図のような構成の場合にも、鏡筒Ｃｒを矢印方向に移動
させると、投影レンズ１３に対するテレセントリック状
態の変化が生じる。この変化は上記実施例で説明したと
同様に補正される。なお、アライメント光学系を二組用
い、鏡筒ｃｙを図のように左右に一対設け、各々投影レ
ンズ１３の中心軸１３ｃに対して対象な領域り、Ｒを走
査する構成としてもよい。

或は、第１２図ないし第１４図に示されるように、ダイ
クロイックミラーを配置して露光光とアライメント光と
を分離する構成としてもよい。

第１２図には投影レンズ１３上部のアライメント光学系
と露光系の構成例が示されている。第１２図において、
露光光ＬＡの入射方向を図のＺ方向、アライメント光Ｌ
ＢＨ，ＬＢＬの入射方向を図のｚｙ方向とすると、第１
３図は第１２図のＸ−ｙ平面図、第１４図は第１２図の
ｚ　−ｘ平面図に相当する。

第１２図ないし第１４図において、露光光学系のコンデ
ンサーレンズ１２０を透過した露光光ＬＡは、ダイクロ
イックミラー１２１を透過してレチクルＲｅを透過し、
更に投影レンズ１３に入射する。そして露光光ＬＡは、
投影レンズ１３の作用によって図示しないウェハＷに入
射し、レチクルＲｅの回路パターンが投影される。

一方、アライメント光学系は、Ｌ、Ｒの二組が配置され
ている。これら二組のアライメント光学系り、Ｒは、と
もに第１図に示した実施例のようにバーピングを制御す
ることによりテレセントリック状態を補正可能な系であ
る。そのうち、一方のアライメント光学系りは、レチク
ルＲｅの左半分の領域り内の任意の位置を検出するため
の系であり、他方のアライメント光学系Ｒは、同様に右
半分の領域Ｒ内の任意の位置を検出するための系である
。この両者は、その配置方向が異なるのみであるから、
以下、アライメント光学系りについて説明することとし
、アライメント光学系Ｒについては対応する要素に符号
Ｒを付すことにする。

露光光ＬＡの波長よりも長い波長（ウェハＷ上の感光剤
が感光しない程度の波長）のアライメント光Ｌ　ＢＬ　
、Ｌ　ＢＲは、図示しない光源から平行光としてミラー
１２２Ｌ、１２２Ｒに入射し、ここで反射してミラー１
２３Ｌ、１２３Ｒで再び反射され、第１対物レンズ１２
４Ｌ、１２４Ｒに入射する。

なお、この第１対物レンズ１２４Ｌ、１２４Ｒと上述の
図示しない系の第２対物レンズとの間の光学系は、前記
平行光を得る目的で平行系を成している。これは、バー
ピングに対する検出光を平行光とするためである。

第１対物レンズ１２４Ｌ、１２４Ｒを透過したアライメ
ント光ＬＢＬ、ＬＢＨは、ミラー（プリズム）１２５Ｌ
、１２５Ｒで反射されてダイクロイックミラー１２１に
入射する。ダイクロイックミラー１２１は、入射したア
ライメント光ＬＢＲ，ＬＢＬを反射させてレチクルＲｅ
上の回路パターンに入射させる。この回路パターンに入
射したアライメント光ＬＢＨ、ＬＢＬは、ここで収斂さ
れた後、投影レンズ１３を透過して図示しないウェハＷ
に入射する。

以上のアライメント光学系り、Ｒにおいて、ミラー１２
３Ｌ、１２３Ｒと、第１対物レンズ１２４Ｌ、１２４Ｒ
と、プリズム１２５Ｌ、１２５Ｒとは、鏡筒１２７Ｌ、
１２７Ｒに収納されており、図のＺ方向へ一体的に可動
な構成となっている。また、鏡筒１２７Ｌ、１２７Ｒ内
では、第１対物レンズ１２４Ｌ、１２４Ｒと、プリズム
１２５Ｌ、１２５Ｒとを一体的に支持する支持体１２８
Ｌ、１２８Ｒが、図のＸ方向へ可動な構成となっている
。なお、図においては、アライメント光学系りの可動部
分、即ち鏡筒１２７Ｌ及び支持体１２８Ｌを点線で囲ん
で示しであるが、アライメント光学系りにおいては、そ
の凹線は省略する。

このように構成されたアライメント光学系り。

Ｒの可動部分を移動させることにより、ダイクロイック
ミラー１２１のＺ　−Ｘ面に対してアライメント光ＬＢ
Ｌ、ＬＢＲを二次元的に走査できる。

それ故、ダイクロイックミラー１２１で反射されたアラ
イメント光ＬＢＬ、ＬＢ、は、レチクルＲｅ上の任意の
部分に位置する局所領域（マーク領域）を−次元、また
は二次元的に走査することができる。

この場合、アライメント光学系り、Ｒは、上述の通りバ
ービンの回転位置を制御する系を備えているため、アラ
イメント光学系り、Ｈの移動に伴なう投影レンズ１３と
のテレセントリック状態の変化は、自動的に補正できる
。従って、この例のようにアライメント光学系り、Ｒに
二次元的な広い可動範囲を設定しても、検出不良は生じ
ない。

また、露光光ＬＡはダイクロイックミラー１２１を介し
てレチクルＲｅに入射し、アライメント光学系り、Ｒは
、機械的な配置上は露光領域外に配置されているため、
露光時にアライメント光学系り、Ｒを退避させる必要も
ない。

更に、露光光ＬＡとアライメント光ＬＢＬ、Ｌａｎとを
異なる波長としているため、露光中においてもアライメ
ントを続行することができる。この場合、ウェハマーク
ＷＭの検出情報に基いてステージＳの位置をサーボロッ
クすることも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基板上のアライ
メントマークからの戻り光の光電変換手段による検出光
量に応じて、平行平板状の光学素子の戻り光に対する傾
斜を制御する手段を設けたことにより、投影光学系に起
因したテレセントリック状態を自動的に補正することが
可能であり、戻り光を適切に充電変換手段へ導くことが
できる。それ故、戻り光の一部がカットされることによ
る４３号歪みを防止できる。

従って、投影視野内の任意の位置でのアライメントマー
クの検出が可能となるという効果がある。

更に、従来必要とされていたテレセントリックマツプや
精密な位置合わせも不要となり、作業性が向上するとい
う効果もある。

４、図面の１１！ｉ、、ｌＩＬな説明 第１図は本発明の一実施例に係るアライメント装置を示
す構成図、第２図（Ａ）、（Ｂ）はウエハマークの一例
を示す説明図、第２図（Ｃ）はウェハマークの形状と得
られる検出光の対応関係を示す説明図、第３図は本発明
の一実施例に係るバーピングの正面図、第４図及び第５
図は前図のＩＶ−ＩＶ　４９矢視説明図、第６図は前図
のバーピングの回転位置に対する検出信号の特性を示す
線図、第７図は本発明の一実施例に係る主制御装置のバ
ーピング制御系のブロック図、第８図はバーピングの組
合せ例を示す斜視図、第９図は他のバーピングの構成例
を示す正面図、第１０図は前図のＩＶ　−ＩＶ線矢視側
面図、第１１図は他のアライメント光学系の構成例を示
す部分構成図、第１２図ないし第１４図は更に他のアラ
イメント光学系の構成例を示す部分構成図である。

［主要部分の符号の説明］ １３・・・投影レンズ、１３ａ・・・投影レンズの瞳、
１４・・・バーピング、１５・・・バーピング駆動系、
１７・・・ディテクター　１９・・・主制御装置、１９
ａ・・・バーピング制御系、 ＬＢ・・・アライメント光、ＬＣ・・・検出光、Ｒｅ・
・・レチクル、 ＲＭ・・・レチクルマーク、 Ｗ・・・ウェハ、 ＷＭ・・・ウェハマーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定のパターンが形成されたマスクと、該パターン
   の像を結像すべき基板との間に配置され、少なくとも該
   基板側がテレセントリックに構成されている投影光学系
   と、 前記基板上に予め形成されたアライメント用のマークを
   照射すべき照明光を発生する照明手段と、 前記投影光学系を介して前記照明光により前記マークを
   照明するアライメント光学系とを備え、該アライメント
   光学系内の瞳位置、若しくは該瞳位置とほぼ共役な位置
   で、前記マークからの戻り光を光電検出するアライメン
   ト装置において、前記アライメント光学系内の前記戻り
   光が前記光電検出位置に達する以前の光路上の瞳位置、
   若しくは該瞳位置とほぼ共役な位置またはその近傍に、
   前記戻り光の光軸に対して交叉して配置され、該戻り光
   の少なくとも一部を透過させるとともに、該戻り光の光
   軸に対する傾斜を制御可能な平行平板状の光学素子と、 該光学素子を透過した光の少なくとも一部を光電検出す
   る光電検出手段と、 該光電検出手段からの検出出力信号がほぼ最大になるよ
   うに前記光学素子の傾斜を可変制御する傾斜制御手段と
   を備えたことを特徴とするアライメント装置。 ２、前記光電検出手段が、前記光学素子と一体的に設け
   られていることを特徴とする請求項１記載のアライメン
   ト装置。