JPH0479128B2 - - Google Patents
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- JPH0479128B2 JPH0479128B2 JP59255588A JP25558884A JPH0479128B2 JP H0479128 B2 JPH0479128 B2 JP H0479128B2 JP 59255588 A JP59255588 A JP 59255588A JP 25558884 A JP25558884 A JP 25558884A JP H0479128 B2 JPH0479128 B2 JP H0479128B2
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- light
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
-
- G—PHYSICS
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、原版と担体とを高精度に位置合せし
て原版上のパターン像を担体上に投影し露光する
装置、例えばレチクルのパターン像複数個を屈折
光学系を介してウエハ上に順次縮小投影し露光す
るいわゆるステツパ装置等の投影露光装置に関す
る。 ［発明の背景］ この種の投影露光装置における位置合せ方法の
１つとしていわゆるTTL（スルー ザ レンズ）
方式が知られている。このTTL方式は、レチク
ル上に第４図ａに示すようなアライメントマーク
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を形成し、かつウエハ上
には同図ｂに示すようなアライメントマークＷ
１，Ｗ２を形成し、これらのマークＭとＷを同図
ｃに示すように露光用の投影レンズを介して重ね
合せてレチクルとウエハとの相対的な位置合せを
行なうものである。 この状態において、光走査機構を用いてレーザ
ビームでアライメントマークＭ，Ｗ上を走査線Ａ
に沿つて走査すると、レーザビームは各マーク
Ｍ，Ｗにより散乱され、受光部ではその散乱光に
基づいて第４図ｄに示すような各エレメントマー
クＭ１，Ｗ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｗ２，Ｍ４の位置に
相当する走査位置にパルス信号が得られる。この
パルス信号をコンパレータにより適当なスレツシ
ホールド電圧でスライスし、同図ｅに示すような
矩形波形のパルス列を求め、このパルス列の時間
的な間隔からアライメントマークＭ，Ｗ同士の位
置関係を算出して各マークＭ，Ｗの相対的な偏位
量を判定し、駆動系による位置合せ、すなわち整
合を行なうのである。従来、このレーザビーム
は、露光光の光軸とほぼ平行方向からレチクル上
に結像させて投影レンズに入射させていた。 ところで、投影レンズは、一般に露光光に対し
て最良の結像状態となるように調節されているた
め、露光光と異なる波長のレーザビームで走査し
た場合、色収差によつてウエハ上のレーザビーム
像がぼけてしまい、マークＷを走査した場合の散
乱光の検出信号のパルス幅が広がつて位置精度が
低下するという不都合があつた。例えば露光光と
して超高圧水銀灯のｇ線（436nｍ）を、そして
AA光として安定なHe−Neレーザ（633nｍ）を
用いるものとすれば、焦点位置は0.5〜0.6mmずれ
る。 上記問題点に対処する目的で、下記のように、
種々の提案がなされている。例えば、 いわゆる２波長補正を施してアライメント用
のレーザビーム（以下、AA光という）と露光
光との結像位置を一致させた投影レンズを用い
る アライメント時は、露光光とAA光とのそれ
ぞれに対する結像関係分だけウエハ、レチクル
または投影レンズの位置を補正する 露光光と同一または近似した波長のAA光を
用いる しかし、の場合、露光光の波長の近傍におけ
る波長対焦点距離の傾きが大きくなるため、超高
圧水銀灯のｇ線等のように、単波長でなく広がり
を持つた光で露光を行なうと、解像力が低下す
る。また、の場合、露光前に例えばウエハを
AA位置へのシフトすることと、露光位置へ戻す
ことの２動作が追加されるため、装置のスループ
ツトが低下する。さらに、の場合、誤つて露光
領域を走査するとその部分が露光されて半導体製
品としての特性上重大な影響を及ぼす他、解像度
を向上させるため最近多用されている多層レジス
トにおいてはウエハからの反射光量が極端に少な
いためアライメントが困難ないし不可能であり、
また、エキシマレーザ（例えば248nｍ）等のさ
らに短波長の露光光に対しては上記ｇ線に対する
He−Cdレーザ（436nｍ）のように同一または近
似波長の連続光を発生する適当な手段が見当らな
い等の不都合がある。 ［発明の目的］ 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、露光光と異なる波長の光ビーム
を用いて位置合わせマークを高速かつ高精度に検
出できるようにした投影露光装置を提供すること
にある。 ［目的を達成するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明の投影露
光装置は、原板（レチクル）のパターンを基板
（ウエハ）に転写する際に役立つ露光光に関して
前記原板上のマークと前記基板上のマークを光学
的に共役な関係とする投影レンズと、前記露光光
とは異なる波長の光ビームで前記原板上のマーク
を走査すると共に、前記光ビームで前記基板上の
マークを前記投影レンズを通して走査する走査手
段と、前記原板からの光を受光すると共に、前記
基板からの光を前記投影レンズを通して受光する
ことにより、前記原板と前記基板のそれぞれのマ
ークを光電検出する光電検出手段（光電変換器）
と、前記光電検出手段が前記原板上のマークを検
出する際は前記光ビームを前記原板上にフオーカ
スし、前記光電検出手段が前記基板上のマークを
検出する際は前記光ビームを前記基板上にフオー
カスするように前記投影レンズの光軸方向に沿つ
て前記光ビームのフオーカス位置をシフトするシ
フト手段を有し、前記走査手段は前記光ビームを
偏向するための偏向器（回転多面鏡）を有し、前
記シフト手段は前記光ビームの光路に沿つて前記
偏向器と前記光ビームを発生する光源との間に配
置される光学部材（集光レンズ、ビームスプリツ
タ等）を有することを特徴としている。 ［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 第１図は、本発明の一実施例に係る投影露光装
置の光学系の構成図を示す。同図において、１は
レチクル、２はウエハであつて、ウエハ２はウエ
ハステージ３上に載置されている。４は投影レン
ズで、内部に不図示の1/4波長板を備えている。 レチクル１とウエハ２上には、第４図ａ，ｂに
示すアライメントマークＭ，Ｗが描かれており、
これらは、投影レンズ４を介してマークＭをウエ
ハ２上に投影し、またはマークＷをレチクル１上
に逆投影したとき、第４図ｃに示すように互いに
重なり合う状態で配置されている。５はこの装置
全体の動作を所定のシーケンスに従つて制御する
制御部である。 １０はレーザ光源であり、所定の偏光例えば偏
光面が紙面に対して平行なＰ偏光を発生する。１
１は印加される電圧に応じて入射光の偏光面を回
転させる第１の電気光学的偏光面回転素子で、制
御部５から電圧が印加されないときはレーザ光源
１０からのＰ偏光をそのまま出射し、一方、制御
部５から所定の電圧が印加されたときはレーザ光
源１０からのＰ偏光の偏光面を90°回転させて偏
光面が紙面に垂直なＳ偏光として出射する。すな
わち、この偏光面回転素子１１はある電圧（以
下、半波長電圧という）が印加された状態でのみ
λ／２板として機能する。この偏光面回転素子１
１としては、例えばモトローラ社から9065の製品
名でシヤツタ用として市販されている電気光学セ
ラミツクス（PLZT）で、両面にくし形電極を有
するものを使用することができる。PLZT9065の
半波長電圧は、規格値を基に算出すると556.8
〔ｖ〕である。 この第１の偏光面回転素子（以下、PLZTとい
う）１１から出射される偏光の進路に沿つて、Ｐ
偏光を透過しＳ偏光を反射することにより入射光
を２つの光路のいずれかに択一的に分岐する第１
の偏光ビームスプリツタ１２、第１の偏光ビーム
スプリツタ１２を透過したＰ偏光の光路を構成す
る反射ミラー１３および第１のシリンドリカルレ
ンズ１４、第１の偏光ビームスプリツタ１２で反
射されたＳ偏光の光路を構成する反射ミラー１５
および第２のシリンドリカルレンズ１６、Ｐ偏光
を透過しＳ偏光を反射することにより上記２つの
光路を経て入射するＰまたはＳ偏光を同一方向に
出射する第２の偏光ビームスプリツタ１７が配置
されている。ここで、上記第１のシリンドリカル
レンズ１４と第２のシリンドリカルレンズ１６と
は、その集光能力を持つ軸が紙面に対し45度傾く
とともに互いに直交している。 また、第２の偏光ビームスプリツタ１７から出
射されるスリツト状レーザビームＬの進路に沿つ
て、第１のPLZT１１および第１の偏光ビームス
プリツタ１２と同様に機能しその入射光を所定の
２つの光路のいずれかに択一的に分岐する第２の
PLZT１８および第３の偏光ビームスプリツタ１
９、偏光ビームスプリツタ１９を透過したスリツ
ト状Ｐ偏光の光路に介挿されたレチクル用集光レ
ンズ２０、偏光ビームスプリツタ１９で反射した
スリツト状Ｓ偏光の光路を構成する反射ミラー２
１、ウエハ用集光レンズ２２および反射ミラー２
３、上記第２の偏光ビームスプリツタ１７と同様
に機能しそれぞれ集光レンズ２０および２２を含
む２つの光路を経たスリツト状偏光を同一方向に
出射する第４の偏光ビームスプリツタ２４、その
偏光面回転能をPLZT１１および１８と同期して
制御されることにより入射光の偏光面を同一方向
に一致させて出射する第３のPLZT２５、結像レ
ンズ２６、ならびに回転多面鏡２７が配置されて
いる。ここで、レチクル用集光レンズ２０は、偏
光ビームスプリツタ１９により導光されたスリツ
ト状ビームＬをレチクル１上に結像させるための
ものであり、ウエハ用集光レンズ２２は、偏光ビ
ームスプリツタ１９により導光されたスリツト状
ビームＬをウエハ２上に結像させるためのもので
ある。 さらに、この回転多面鏡２７により偏向走査さ
れたレーザビームＬの光軸に沿つて、ｆ−θレン
ズ３１、フイールドレンズ３２、およびレーザビ
ームＬを直交方向に反射させて２つの方向に分け
かつ走査角に従つて順次に偏向するためのダハプ
リズム３３が構設されている。また、このプリズ
ム３３の両側には対称的に２系列の光学系が設け
られており、偏向されたレーザビームＬの進行順
に沿つて、レーザビームＬを偏向する反射ミラー
３４ａ，３４ｂ、ウエハ２からの反射光MWを第
１の光電検出光学系に導光するための偏光ビーム
スプリツタ３５ａ，３５ｂ、中間レンズ３６ａ，
３６ｂ、レチクル１からの直接反射光MDを第２
の光電検出光学系に導光するための反射率の低い
ハーフミラー３７ａ，３７ｂ、絞り３８ａ，３８
ｂ、対物レンズ３９ａ，３９ｂがそれぞれ配置さ
れている。 また、復路においてハーフミラー３７ａ，３７
ｂにより分離される反射光の光軸上には、対称的
にそれぞれ偏光ビームスプリツタ４５ａ，４５
ｂ、結像レンズ４６ａ，４６ｂ、中央部のみを遮
光部とした部分遮光板４７ａ，４７ｂ、コンデン
サレンズ４８ａ，４８ｂおよび光電変換器４９
ａ，４９ｂからなる第２の光電無検出系がそれぞ
れ配列され、さらに、偏光ビームスプリツタ３５
ａ，３５ｂにより分離される反射光の光軸上に
は、対称的にそれぞれ結像レンズ４０ａ，４０
ｂ、中央部のみを遮光部とした部分遮光板４１
ａ，４１ｂ、コンデンサレンズ４２ａ，４２ｂお
よび光電変換器４３ａ，４３ｂからなる第２の光
電無検出系がそれぞれ配列され、これらにより左
右対称の光電検出系が形成されている。 第１図における制御部５は、光電変換器４３
ａ，４３ｂ，４９ａ，４９ｂで得られた出力信号
を基に走査面上でレーザビームＬの傾きおよび結
像位置の制御を行なうもので、第２図に示すよう
に、波形整形回路５１、計数回路５２、時限回路
５３、演算回路５４、制御回路５５および駆動回
路５６を具備している。光電変換器４３ａ，４３
ｂ，４９ａ，４９ｂの出力は波形整形回路５１お
よび計数回路５２を経て制御回路５５に接続され
ている。制御回路５５には時限回路５３の出力も
接続されており、制御回路５５の出力は駆動回路
５６を経由してPLZT１１，１８および２５に接
続されている。また、演算回路５４には波形整形
回路５１で得られたパルス信号が出力され、演算
回路５４において整合状態が演算される。アライ
メント時、この制御部５は、PLZT１１，１８お
よび２５に印加する電圧を、検出すべきマークの
傾きおよびそのマークがレチクル１上のマークＭ
であるかまたはウエハ２上のマークＷであるかに
従つて下表のように制御する。表において、○は
半波長電圧を印加した状態、×は電圧を印加しな
い状態を示す。
て原版上のパターン像を担体上に投影し露光する
装置、例えばレチクルのパターン像複数個を屈折
光学系を介してウエハ上に順次縮小投影し露光す
るいわゆるステツパ装置等の投影露光装置に関す
る。 ［発明の背景］ この種の投影露光装置における位置合せ方法の
１つとしていわゆるTTL（スルー ザ レンズ）
方式が知られている。このTTL方式は、レチク
ル上に第４図ａに示すようなアライメントマーク
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を形成し、かつウエハ上
には同図ｂに示すようなアライメントマークＷ
１，Ｗ２を形成し、これらのマークＭとＷを同図
ｃに示すように露光用の投影レンズを介して重ね
合せてレチクルとウエハとの相対的な位置合せを
行なうものである。 この状態において、光走査機構を用いてレーザ
ビームでアライメントマークＭ，Ｗ上を走査線Ａ
に沿つて走査すると、レーザビームは各マーク
Ｍ，Ｗにより散乱され、受光部ではその散乱光に
基づいて第４図ｄに示すような各エレメントマー
クＭ１，Ｗ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｗ２，Ｍ４の位置に
相当する走査位置にパルス信号が得られる。この
パルス信号をコンパレータにより適当なスレツシ
ホールド電圧でスライスし、同図ｅに示すような
矩形波形のパルス列を求め、このパルス列の時間
的な間隔からアライメントマークＭ，Ｗ同士の位
置関係を算出して各マークＭ，Ｗの相対的な偏位
量を判定し、駆動系による位置合せ、すなわち整
合を行なうのである。従来、このレーザビーム
は、露光光の光軸とほぼ平行方向からレチクル上
に結像させて投影レンズに入射させていた。 ところで、投影レンズは、一般に露光光に対し
て最良の結像状態となるように調節されているた
め、露光光と異なる波長のレーザビームで走査し
た場合、色収差によつてウエハ上のレーザビーム
像がぼけてしまい、マークＷを走査した場合の散
乱光の検出信号のパルス幅が広がつて位置精度が
低下するという不都合があつた。例えば露光光と
して超高圧水銀灯のｇ線（436nｍ）を、そして
AA光として安定なHe−Neレーザ（633nｍ）を
用いるものとすれば、焦点位置は0.5〜0.6mmずれ
る。 上記問題点に対処する目的で、下記のように、
種々の提案がなされている。例えば、 いわゆる２波長補正を施してアライメント用
のレーザビーム（以下、AA光という）と露光
光との結像位置を一致させた投影レンズを用い
る アライメント時は、露光光とAA光とのそれ
ぞれに対する結像関係分だけウエハ、レチクル
または投影レンズの位置を補正する 露光光と同一または近似した波長のAA光を
用いる しかし、の場合、露光光の波長の近傍におけ
る波長対焦点距離の傾きが大きくなるため、超高
圧水銀灯のｇ線等のように、単波長でなく広がり
を持つた光で露光を行なうと、解像力が低下す
る。また、の場合、露光前に例えばウエハを
AA位置へのシフトすることと、露光位置へ戻す
ことの２動作が追加されるため、装置のスループ
ツトが低下する。さらに、の場合、誤つて露光
領域を走査するとその部分が露光されて半導体製
品としての特性上重大な影響を及ぼす他、解像度
を向上させるため最近多用されている多層レジス
トにおいてはウエハからの反射光量が極端に少な
いためアライメントが困難ないし不可能であり、
また、エキシマレーザ（例えば248nｍ）等のさ
らに短波長の露光光に対しては上記ｇ線に対する
He−Cdレーザ（436nｍ）のように同一または近
似波長の連続光を発生する適当な手段が見当らな
い等の不都合がある。 ［発明の目的］ 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、露光光と異なる波長の光ビーム
を用いて位置合わせマークを高速かつ高精度に検
出できるようにした投影露光装置を提供すること
にある。 ［目的を達成するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明の投影露
光装置は、原板（レチクル）のパターンを基板
（ウエハ）に転写する際に役立つ露光光に関して
前記原板上のマークと前記基板上のマークを光学
的に共役な関係とする投影レンズと、前記露光光
とは異なる波長の光ビームで前記原板上のマーク
を走査すると共に、前記光ビームで前記基板上の
マークを前記投影レンズを通して走査する走査手
段と、前記原板からの光を受光すると共に、前記
基板からの光を前記投影レンズを通して受光する
ことにより、前記原板と前記基板のそれぞれのマ
ークを光電検出する光電検出手段（光電変換器）
と、前記光電検出手段が前記原板上のマークを検
出する際は前記光ビームを前記原板上にフオーカ
スし、前記光電検出手段が前記基板上のマークを
検出する際は前記光ビームを前記基板上にフオー
カスするように前記投影レンズの光軸方向に沿つ
て前記光ビームのフオーカス位置をシフトするシ
フト手段を有し、前記走査手段は前記光ビームを
偏向するための偏向器（回転多面鏡）を有し、前
記シフト手段は前記光ビームの光路に沿つて前記
偏向器と前記光ビームを発生する光源との間に配
置される光学部材（集光レンズ、ビームスプリツ
タ等）を有することを特徴としている。 ［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 第１図は、本発明の一実施例に係る投影露光装
置の光学系の構成図を示す。同図において、１は
レチクル、２はウエハであつて、ウエハ２はウエ
ハステージ３上に載置されている。４は投影レン
ズで、内部に不図示の1/4波長板を備えている。 レチクル１とウエハ２上には、第４図ａ，ｂに
示すアライメントマークＭ，Ｗが描かれており、
これらは、投影レンズ４を介してマークＭをウエ
ハ２上に投影し、またはマークＷをレチクル１上
に逆投影したとき、第４図ｃに示すように互いに
重なり合う状態で配置されている。５はこの装置
全体の動作を所定のシーケンスに従つて制御する
制御部である。 １０はレーザ光源であり、所定の偏光例えば偏
光面が紙面に対して平行なＰ偏光を発生する。１
１は印加される電圧に応じて入射光の偏光面を回
転させる第１の電気光学的偏光面回転素子で、制
御部５から電圧が印加されないときはレーザ光源
１０からのＰ偏光をそのまま出射し、一方、制御
部５から所定の電圧が印加されたときはレーザ光
源１０からのＰ偏光の偏光面を90°回転させて偏
光面が紙面に垂直なＳ偏光として出射する。すな
わち、この偏光面回転素子１１はある電圧（以
下、半波長電圧という）が印加された状態でのみ
λ／２板として機能する。この偏光面回転素子１
１としては、例えばモトローラ社から9065の製品
名でシヤツタ用として市販されている電気光学セ
ラミツクス（PLZT）で、両面にくし形電極を有
するものを使用することができる。PLZT9065の
半波長電圧は、規格値を基に算出すると556.8
〔ｖ〕である。 この第１の偏光面回転素子（以下、PLZTとい
う）１１から出射される偏光の進路に沿つて、Ｐ
偏光を透過しＳ偏光を反射することにより入射光
を２つの光路のいずれかに択一的に分岐する第１
の偏光ビームスプリツタ１２、第１の偏光ビーム
スプリツタ１２を透過したＰ偏光の光路を構成す
る反射ミラー１３および第１のシリンドリカルレ
ンズ１４、第１の偏光ビームスプリツタ１２で反
射されたＳ偏光の光路を構成する反射ミラー１５
および第２のシリンドリカルレンズ１６、Ｐ偏光
を透過しＳ偏光を反射することにより上記２つの
光路を経て入射するＰまたはＳ偏光を同一方向に
出射する第２の偏光ビームスプリツタ１７が配置
されている。ここで、上記第１のシリンドリカル
レンズ１４と第２のシリンドリカルレンズ１６と
は、その集光能力を持つ軸が紙面に対し45度傾く
とともに互いに直交している。 また、第２の偏光ビームスプリツタ１７から出
射されるスリツト状レーザビームＬの進路に沿つ
て、第１のPLZT１１および第１の偏光ビームス
プリツタ１２と同様に機能しその入射光を所定の
２つの光路のいずれかに択一的に分岐する第２の
PLZT１８および第３の偏光ビームスプリツタ１
９、偏光ビームスプリツタ１９を透過したスリツ
ト状Ｐ偏光の光路に介挿されたレチクル用集光レ
ンズ２０、偏光ビームスプリツタ１９で反射した
スリツト状Ｓ偏光の光路を構成する反射ミラー２
１、ウエハ用集光レンズ２２および反射ミラー２
３、上記第２の偏光ビームスプリツタ１７と同様
に機能しそれぞれ集光レンズ２０および２２を含
む２つの光路を経たスリツト状偏光を同一方向に
出射する第４の偏光ビームスプリツタ２４、その
偏光面回転能をPLZT１１および１８と同期して
制御されることにより入射光の偏光面を同一方向
に一致させて出射する第３のPLZT２５、結像レ
ンズ２６、ならびに回転多面鏡２７が配置されて
いる。ここで、レチクル用集光レンズ２０は、偏
光ビームスプリツタ１９により導光されたスリツ
ト状ビームＬをレチクル１上に結像させるための
ものであり、ウエハ用集光レンズ２２は、偏光ビ
ームスプリツタ１９により導光されたスリツト状
ビームＬをウエハ２上に結像させるためのもので
ある。 さらに、この回転多面鏡２７により偏向走査さ
れたレーザビームＬの光軸に沿つて、ｆ−θレン
ズ３１、フイールドレンズ３２、およびレーザビ
ームＬを直交方向に反射させて２つの方向に分け
かつ走査角に従つて順次に偏向するためのダハプ
リズム３３が構設されている。また、このプリズ
ム３３の両側には対称的に２系列の光学系が設け
られており、偏向されたレーザビームＬの進行順
に沿つて、レーザビームＬを偏向する反射ミラー
３４ａ，３４ｂ、ウエハ２からの反射光MWを第
１の光電検出光学系に導光するための偏光ビーム
スプリツタ３５ａ，３５ｂ、中間レンズ３６ａ，
３６ｂ、レチクル１からの直接反射光MDを第２
の光電検出光学系に導光するための反射率の低い
ハーフミラー３７ａ，３７ｂ、絞り３８ａ，３８
ｂ、対物レンズ３９ａ，３９ｂがそれぞれ配置さ
れている。 また、復路においてハーフミラー３７ａ，３７
ｂにより分離される反射光の光軸上には、対称的
にそれぞれ偏光ビームスプリツタ４５ａ，４５
ｂ、結像レンズ４６ａ，４６ｂ、中央部のみを遮
光部とした部分遮光板４７ａ，４７ｂ、コンデン
サレンズ４８ａ，４８ｂおよび光電変換器４９
ａ，４９ｂからなる第２の光電無検出系がそれぞ
れ配列され、さらに、偏光ビームスプリツタ３５
ａ，３５ｂにより分離される反射光の光軸上に
は、対称的にそれぞれ結像レンズ４０ａ，４０
ｂ、中央部のみを遮光部とした部分遮光板４１
ａ，４１ｂ、コンデンサレンズ４２ａ，４２ｂお
よび光電変換器４３ａ，４３ｂからなる第２の光
電無検出系がそれぞれ配列され、これらにより左
右対称の光電検出系が形成されている。 第１図における制御部５は、光電変換器４３
ａ，４３ｂ，４９ａ，４９ｂで得られた出力信号
を基に走査面上でレーザビームＬの傾きおよび結
像位置の制御を行なうもので、第２図に示すよう
に、波形整形回路５１、計数回路５２、時限回路
５３、演算回路５４、制御回路５５および駆動回
路５６を具備している。光電変換器４３ａ，４３
ｂ，４９ａ，４９ｂの出力は波形整形回路５１お
よび計数回路５２を経て制御回路５５に接続され
ている。制御回路５５には時限回路５３の出力も
接続されており、制御回路５５の出力は駆動回路
５６を経由してPLZT１１，１８および２５に接
続されている。また、演算回路５４には波形整形
回路５１で得られたパルス信号が出力され、演算
回路５４において整合状態が演算される。アライ
メント時、この制御部５は、PLZT１１，１８お
よび２５に印加する電圧を、検出すべきマークの
傾きおよびそのマークがレチクル１上のマークＭ
であるかまたはウエハ２上のマークＷであるかに
従つて下表のように制御する。表において、○は
半波長電圧を印加した状態、×は電圧を印加しな
い状態を示す。
【表】
本発明の実施例は上述の構成を有するので、
PLZT１１に電圧が印加されていなければ、レー
ザ光源１０から出射したＰ編光L0は、PLZT１１
で偏光面を回転されることなくそのままＰ偏光と
して出射され、第１の偏光ビームスプリツタ１２
を透過し、反射ミラー１３で図上左向きに折り曲
げられ、第１のシリンドリカルレンズ１４により
アライメントマークＭ１，Ｗ１，Ｍ２の傾き角に
相当する傾きを有するスリツト状のレーザビーム
（Ｐ偏光）Ｌ１とされ、第２の偏光ビームスプリ
ツタ１７に入射してここを透過し、さらに第２の
PLZT１８に入射する。一方、PLZT１１に半波
長電圧が印加されていれば、レーザ光源１０から
出射したＰ偏光L0は、PLZT１１で偏光面を90°
回転されてＳ偏光となるため偏光ビームスプリツ
タ１２で反射され、さらに反射ミラー１５で図上
下向きに折り曲げられる。反射ミラー１５で反射
されたＳ偏光のレーザビームは、第２のシリンド
リカルレンズ１６により、ビームＬ１と互いに直
交する方向のすなわちアライメントマークＭ３，
Ｗ２，Ｍ４の傾き角に相当する傾きを有するスリ
ツト状のレーザビーム（Ｓ偏光）Ｌ２となり、第
２の偏光ビームスプリツタ１７に入射し、ここで
ビームＬ１と同一の光軸上を同一方向に反射さ
れ、第２のPLZT１８に入射する。 第２のPLZT１８および第３のPLZT２５にお
いてもそれぞれ制御部５からの印加電圧に応じて
入射光の偏光方向を制御する。そして、この
PLZT１８から出射されるスリツト状ビームＬ
（Ｌ１またはＬ２）は、Ｐ偏光であれば、第３の
偏光ビームスプリツタ１９を透過し、レチクル用
集光レンズ２０および第４の偏光ビームスプリツ
タ２４を通過し、PLZT２５および結像レンズ２
６を経て回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射す
る。一方、Ｓ偏光であれば、偏光ビームスプリツ
タ１９で図上下向きに反射され、反射ミラー２１
で図上左向きに折り曲げられてウエハ用集光レン
ズ２２を通り、さらに反射ミラー２３で図上上向
きに折り曲げられ、偏光ビームスプリツタ２４に
入射し、ここでＰ偏光と同一の光軸上を同一方向
に反射され、PLZT２５および結像レンズ２６を
経て回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射する。な
お、このPLZT１８からの出射光およびPLZT２
５への入射光がＳ偏光の場合は、制御部５から
PLZT２５へ半波長電圧が印加されており、この
PLZT２５へ入射してＳ偏光は、その偏光面を
90°回転されてＰ偏光とされる。従つて、回転多
面鏡２７への入射光は常にＰ偏光となる。 マークＭ１の検出時、レーザ光源１０から出射
されたＰ偏光L0は、PLZT１１への印加電圧が零
であるから、ここをＰ偏光のまま通過して第１の
シリンドリカルレンズ１４でスリツト状ビームＬ
１とされ、さらにPLZT１８への印加電圧も零で
あるから、ここでもＰ偏光のまま出射されてレチ
クル用集光レンズ２０を通り、さらに電圧を印加
されていないPLZT２５をＰ偏光のまま通過した
後、回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射する。 この回転多面鏡２７により偏向走査されたレー
ザビームＬすなわちＬ１は、レンズ３１，３２を
通過した後にプリズム３３の端面３３ａに入射
し、ここで左方向に偏向され、次いで反射ミラー
３４ａにより下方向に偏向され、さらに偏光ビー
ムスプリツタ３５ａ、中間レンズ３６ａ、ハーフ
ミラー３７ａ、絞り３８ａおよび対物レンズ３９
ａを介してレチクル１上の一点に結像し照射す
る。このレチクル１上を照射したスリツト状ビー
ムＬ１は、さらに投影レンズ４を介してウエハ２
上を照射するが、投影レンズ４の色収差のため、
ウエハ２上のビームＬ１像はぼけて拡散したもの
となつている。また、レチクル１上を照射にする
ビームはＰ偏光であるが、ウエハ２上を照射する
ビームは投影レンズ４内の1/4波長板を通過する
際、円偏光に変換されている。 レチクル１上に結像したこのビームＬ１は、第
３図ａに示すｌのように、アライメントマークＭ
１，Ｗ１，Ｍ２と平行なスリツト光としてレチク
ル１およびウエハ２の面上の第１のアライメント
マーク群を照射することになる。 この状態においてスリツト光ｌが走査線Ａに沿
つて右方向に走査されると、先ず、アライメント
マークＭ１に対応する位置で散乱が生じる。第３
図ｂに示す出力信号Ｓ１は、スリツト光ｌのマー
クＭ１における散乱反射光MDが、第１図の対物
レンズ３９ａおよび絞り３８ａの復路を戻り、ハ
ーフミラー３７ａで反射され、さらに偏光ビーム
スプリツタ４５ａ、結像レンズ４６ａ、部分遮光
板４７ａおよびコンデンサレンズ４８ａを経由し
て光電変換器４９ａに入射することにより得られ
る。なお、この走査の際は、マークＭ１とＷ１と
が極めて近接したり、あるいは走査方向に対する
位置関係が逆転している場合であつても、上述の
ように、ウエハ２上に照射されるスリツト光ｌは
拡散したものとなつているため、マークＷ１にお
ける散乱反射光の検出信号Ｓ２′は、極めて低レ
ベルかるブロードであり、これをマークＭ１とし
て誤検出するおそれは極めて少ない。この傾向
は、投影レンズ４の色収差が大きい程、すなわち
露光光とAA光との波長差が大きい程顕著であ
る。さらに、ここでは、第１図の投影レンズ４内
の1/4波長板の作用により、ウエハ２上に照射さ
れるスリツト光ｌを円偏光に変化し、かつマーク
Ｗ１における散乱反射光を直線偏光（Ｓ偏光）に
変換して、偏光ビームスプリツタ４５ａで反射さ
せ、このマークＷ１の第２の光電検出系への浸入
を防止している。 この光電変換器４９ａの出力信号Ｓ１は、制御
部５の波形整形回路５１に入力し、ここで一定レ
ベルでカツトされたクロスポイント位置をパルス
幅として、第３図ｄに示すように矩形波状パルス
Ｐ１に整形される。このパルスＰ１による出力
は、計数回路５２および演算回路５４に送信さ
れ、計数回路５２ではこのパルス信号を制御回路
５５に送信する。制御回路５５はこのパルス信号
を受信すると、駆動回路５６に傾き・結像位置切
換信号を発してPLZT１８および２５に半波長電
圧を印加させる。これにより、PLZT１８は、偏
光ビームスプリツタ１７からのスリツト状ビーム
Ｌ１（Ｐ偏光）の偏光面を90°回転してＳ偏光と
して出射し、偏光ビームスプリツタ１９は、この
Ｓ偏光を反射することによりビームＬ１の光路を
切換え、反射ミラー２１を介してウエハ用集光レ
ンズ２２に出射する。従つて、今度は、スリツト
光ｌがウエハ２上に結像される。 この状態においてスリツト光ｌが走査線Ａに沿
つてさらに右方向に走査されると、次に、アライ
メントマークＷ１に対応する位置で散乱が生じ
る。第３図ｃに示す出力信号Ｓ２は、スリツト光
ｌのマークＷ１における散乱反射光MWが、第１
図の投影レンズ４、対物レンズ３９ａ、絞り３８
ａ、ハーフミラー３７ａおよび中間レンズ３６ａ
の復路を戻り、偏光ビームスプリツタ３５ａで反
射され、さらに結像レンズ４０ａ、部分遮光板４
１ａおよびコンデンサレンズ４２ａを経由して光
電変換器４３ａに入射することにより得られる。
なお、この場合、レチクル２上に照射されるスリ
ツト光ｌはぼけて拡散しているため、レチクル２
上のマークＭ１またはＭ２を誤つて走査してもレ
チクル２からの直接反射光MDによる検出信号Ｓ
１′またはＳ３′は、極めて低レベルかつブロード
であり、これをマークＷ１として誤検出するおそ
れが極めて少ない。さらに、この直接反射光MD
はＰ偏光であるため、偏光ビームスプリツタ３５
ａを透過して第１の光電検出系への侵入をほぼ完
全に防止することができる。 この光電変換器４３ａの出力信号Ｓ２は、制御
部５の波形整形回路５１で第３図ｄに示すように
矩形波状パルスＰ２に整形され、計数回路５２お
よび演算回路５４に送信される。計数回路５２で
はこのパルス信号を制御回路５５に送信され、制
御回路５５はこのパルス信号を受信すると、駆動
回路５６の傾き・結像位置切換信号を発して
PLZT１８および２５への印加電圧を零にする。
この状態は、上記マークＭ１を走査する際と同一
であり、これにより、スリツト光ｌがレチクル１
上に結像され、次のマークＭ２が走査され、検出
される。 上述において、スリツト光ｌは、アライメント
マークＭ１，Ｗ１，Ｍ２にほぼ重なることにより
検出するので、従来の単なるスポツト光よりもそ
の検出感度は高く検出精度は良好となる。また、
レチクル１またはウエハ２の平滑面で反射された
非散乱光は部分遮光板４１ａまたは４７ａの中央
部に結像し、ここで遮光され光電変換器４３ａに
到達することはない。 このマークＭ２を走査すると、制御部５におい
ては、制御回路５５が駆動回路５６に傾き・結像
位置切換信号を発してPLZT１１および１８に半
波長電圧を印加させる。これにより、PLZT１１
は、レーザ光源１０からのＰ偏光の偏光面を90°
回転してＳ偏光として出射し、偏光ビームスプリ
ツタ１２は、このＳ偏光を反射することによりレ
ーザビームの光路を切換え、反射ミラー１５を介
して第２のシリンドリカルレンズ１６に出射す
る。第２のシリンドリカルレンズ１６は、第１の
シリンドリカルレンズ１４に対して所定の角度で
配置されているので、レチクル１およびウエハ２
でのスリツト光の傾きは変り、レチクル１および
ウエハ２の面上では第３図ａのl′に示すようにア
ライメントマークＭ３，Ｗ２，Ｍ４と平行な傾き
方向に切換えられる。また、このときは、PLZT
１８にも半波長電圧が印加されているので、第２
のシリンドリカルレンズ１６を経たＳ偏光は、
PLZT１８でＰ偏光に変換され、レチクル用集光
レンズ２０に導光され、スリツト光l′はレチクル
１上に結像される。 また、PLZT１１に半波長電圧を印加した状態
（オン）のままPLZT１８をオフ、PLZT２５を
オンにすれば、レーザビームＬ２はウエハ用集光
レンズ２０に導光され、スリツト光l′はウエハ２
上に結像される。次はさらに、PLZT１１をオン
のまま、PLZT１８をオン、PLZT２５をオフに
してスリツト光l′をレチクル１上に結像させる。 このように傾き切換後のスリツト光l′の結像位
置を順次切換えながらアライメントマークＭ３，
Ｗ２，Ｍ４を走査することにより、光電変換器４
９ａおよび４３ａからは第３図ｂおよびｃに示す
出力信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が得られ、波形整形回
路５１により第３図ｃに示すパラスＰ４，Ｐ５，
Ｐ６が求められ、第１のアライメントマーク群の
検出が終了する。そして、演算回路５４において
先に検出したパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３とともに必
要に応じて演算処理される。 レーザビームＬがさらに偏向走査されて、プリ
ズム３３の側面３３ｂに達すると、今度はビーム
Ｌはプリズム３３により右側に偏向され、反射ミ
ラー３４ｂ、偏向ビームスプリツタ３５ｂ、中間
レンズ３６ｂ、ハーフミラー３７ｂ、絞り３８
ｂ、対物レンズ３９ｂを経てレチクル１およびウ
エハ２の面上の第２のアライメントマーク群を先
の説明と同様に検出することになる。 なお、アライメントマーク検出に先立つてマー
ク位置を模索する際は、１つのスリツト光例えば
前述のマークＭ１，Ｍ２を検出する際に用いたレ
チクル１上に結像するビームＬ１だけで走査すれ
ばよい。 ［実施例の変形例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されること
なく適宜変形して実施することができる。例え
ば、上述の実施例においては、走査光としてスリ
ツト状のビームを用いているが、従前のスポツト
状ビームを用いた場合にも本発明は有効である。
また、上述においては、露光光として超高圧水銀
灯のｇ線を、そしてAA光として安定なHe−Ne
レーザまたはHe−Cdレーザをというように比較
的近似した波長の露光光とAA光を用いる場合に
も対応し得るように、原版と担体との間に1/4波
長板を配置することにより走査光による原版から
の直接反射光と担体からの反射光とのさらなる分
離を図つているが、例えば露光光としてエキシマ
レーザ、AA光としてHe−Neレーザを用いる場
合のように、露光光とAA光との波長が大幅に異
なる場合は、結像位置の切換のみで上記分離は充
分に行ない得る。従つて、この場合、1/4波長板
および偏光ビームスプリツタ４５ａ，４５ｂを省
略し、さらには偏光ビームスプリツタ３５ａ，３
５ｂをハーフミラーで置き換えることができる。
さらに、上述においては、電気的偏光面回転素子
と偏光ビームスブリツタとの組み合せによりレー
ザビームを所望の光路に切換えるようにしている
が、この光路切換は音響光学素子（AO素子）に
より行なうようにしてもよい。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、屈折投影
光学系を挟んで配置された原板および担体上の位
置合せマークを露光光と異なる波長の光ビームで
走査し検出するに際し、走査光を検出すべき位置
合せマークが形成されている側にのみ結像させる
ようにしているため、走査光をより絞り込むこと
が可能となり、位置合せマークの検出精度を向上
させることができる。また、投影光学系の色収差
をむしろ積極的に利用することにより、特に原版
上のマークの直接反射光と担体を介しての反射光
との干渉を防止することができ、この面において
も検出精度の向上を図ることができる。
PLZT１１に電圧が印加されていなければ、レー
ザ光源１０から出射したＰ編光L0は、PLZT１１
で偏光面を回転されることなくそのままＰ偏光と
して出射され、第１の偏光ビームスプリツタ１２
を透過し、反射ミラー１３で図上左向きに折り曲
げられ、第１のシリンドリカルレンズ１４により
アライメントマークＭ１，Ｗ１，Ｍ２の傾き角に
相当する傾きを有するスリツト状のレーザビーム
（Ｐ偏光）Ｌ１とされ、第２の偏光ビームスプリ
ツタ１７に入射してここを透過し、さらに第２の
PLZT１８に入射する。一方、PLZT１１に半波
長電圧が印加されていれば、レーザ光源１０から
出射したＰ偏光L0は、PLZT１１で偏光面を90°
回転されてＳ偏光となるため偏光ビームスプリツ
タ１２で反射され、さらに反射ミラー１５で図上
下向きに折り曲げられる。反射ミラー１５で反射
されたＳ偏光のレーザビームは、第２のシリンド
リカルレンズ１６により、ビームＬ１と互いに直
交する方向のすなわちアライメントマークＭ３，
Ｗ２，Ｍ４の傾き角に相当する傾きを有するスリ
ツト状のレーザビーム（Ｓ偏光）Ｌ２となり、第
２の偏光ビームスプリツタ１７に入射し、ここで
ビームＬ１と同一の光軸上を同一方向に反射さ
れ、第２のPLZT１８に入射する。 第２のPLZT１８および第３のPLZT２５にお
いてもそれぞれ制御部５からの印加電圧に応じて
入射光の偏光方向を制御する。そして、この
PLZT１８から出射されるスリツト状ビームＬ
（Ｌ１またはＬ２）は、Ｐ偏光であれば、第３の
偏光ビームスプリツタ１９を透過し、レチクル用
集光レンズ２０および第４の偏光ビームスプリツ
タ２４を通過し、PLZT２５および結像レンズ２
６を経て回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射す
る。一方、Ｓ偏光であれば、偏光ビームスプリツ
タ１９で図上下向きに反射され、反射ミラー２１
で図上左向きに折り曲げられてウエハ用集光レン
ズ２２を通り、さらに反射ミラー２３で図上上向
きに折り曲げられ、偏光ビームスプリツタ２４に
入射し、ここでＰ偏光と同一の光軸上を同一方向
に反射され、PLZT２５および結像レンズ２６を
経て回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射する。な
お、このPLZT１８からの出射光およびPLZT２
５への入射光がＳ偏光の場合は、制御部５から
PLZT２５へ半波長電圧が印加されており、この
PLZT２５へ入射してＳ偏光は、その偏光面を
90°回転されてＰ偏光とされる。従つて、回転多
面鏡２７への入射光は常にＰ偏光となる。 マークＭ１の検出時、レーザ光源１０から出射
されたＰ偏光L0は、PLZT１１への印加電圧が零
であるから、ここをＰ偏光のまま通過して第１の
シリンドリカルレンズ１４でスリツト状ビームＬ
１とされ、さらにPLZT１８への印加電圧も零で
あるから、ここでもＰ偏光のまま出射されてレチ
クル用集光レンズ２０を通り、さらに電圧を印加
されていないPLZT２５をＰ偏光のまま通過した
後、回転多面鏡２７の振れ原点Ｂに入射する。 この回転多面鏡２７により偏向走査されたレー
ザビームＬすなわちＬ１は、レンズ３１，３２を
通過した後にプリズム３３の端面３３ａに入射
し、ここで左方向に偏向され、次いで反射ミラー
３４ａにより下方向に偏向され、さらに偏光ビー
ムスプリツタ３５ａ、中間レンズ３６ａ、ハーフ
ミラー３７ａ、絞り３８ａおよび対物レンズ３９
ａを介してレチクル１上の一点に結像し照射す
る。このレチクル１上を照射したスリツト状ビー
ムＬ１は、さらに投影レンズ４を介してウエハ２
上を照射するが、投影レンズ４の色収差のため、
ウエハ２上のビームＬ１像はぼけて拡散したもの
となつている。また、レチクル１上を照射にする
ビームはＰ偏光であるが、ウエハ２上を照射する
ビームは投影レンズ４内の1/4波長板を通過する
際、円偏光に変換されている。 レチクル１上に結像したこのビームＬ１は、第
３図ａに示すｌのように、アライメントマークＭ
１，Ｗ１，Ｍ２と平行なスリツト光としてレチク
ル１およびウエハ２の面上の第１のアライメント
マーク群を照射することになる。 この状態においてスリツト光ｌが走査線Ａに沿
つて右方向に走査されると、先ず、アライメント
マークＭ１に対応する位置で散乱が生じる。第３
図ｂに示す出力信号Ｓ１は、スリツト光ｌのマー
クＭ１における散乱反射光MDが、第１図の対物
レンズ３９ａおよび絞り３８ａの復路を戻り、ハ
ーフミラー３７ａで反射され、さらに偏光ビーム
スプリツタ４５ａ、結像レンズ４６ａ、部分遮光
板４７ａおよびコンデンサレンズ４８ａを経由し
て光電変換器４９ａに入射することにより得られ
る。なお、この走査の際は、マークＭ１とＷ１と
が極めて近接したり、あるいは走査方向に対する
位置関係が逆転している場合であつても、上述の
ように、ウエハ２上に照射されるスリツト光ｌは
拡散したものとなつているため、マークＷ１にお
ける散乱反射光の検出信号Ｓ２′は、極めて低レ
ベルかるブロードであり、これをマークＭ１とし
て誤検出するおそれは極めて少ない。この傾向
は、投影レンズ４の色収差が大きい程、すなわち
露光光とAA光との波長差が大きい程顕著であ
る。さらに、ここでは、第１図の投影レンズ４内
の1/4波長板の作用により、ウエハ２上に照射さ
れるスリツト光ｌを円偏光に変化し、かつマーク
Ｗ１における散乱反射光を直線偏光（Ｓ偏光）に
変換して、偏光ビームスプリツタ４５ａで反射さ
せ、このマークＷ１の第２の光電検出系への浸入
を防止している。 この光電変換器４９ａの出力信号Ｓ１は、制御
部５の波形整形回路５１に入力し、ここで一定レ
ベルでカツトされたクロスポイント位置をパルス
幅として、第３図ｄに示すように矩形波状パルス
Ｐ１に整形される。このパルスＰ１による出力
は、計数回路５２および演算回路５４に送信さ
れ、計数回路５２ではこのパルス信号を制御回路
５５に送信する。制御回路５５はこのパルス信号
を受信すると、駆動回路５６に傾き・結像位置切
換信号を発してPLZT１８および２５に半波長電
圧を印加させる。これにより、PLZT１８は、偏
光ビームスプリツタ１７からのスリツト状ビーム
Ｌ１（Ｐ偏光）の偏光面を90°回転してＳ偏光と
して出射し、偏光ビームスプリツタ１９は、この
Ｓ偏光を反射することによりビームＬ１の光路を
切換え、反射ミラー２１を介してウエハ用集光レ
ンズ２２に出射する。従つて、今度は、スリツト
光ｌがウエハ２上に結像される。 この状態においてスリツト光ｌが走査線Ａに沿
つてさらに右方向に走査されると、次に、アライ
メントマークＷ１に対応する位置で散乱が生じ
る。第３図ｃに示す出力信号Ｓ２は、スリツト光
ｌのマークＷ１における散乱反射光MWが、第１
図の投影レンズ４、対物レンズ３９ａ、絞り３８
ａ、ハーフミラー３７ａおよび中間レンズ３６ａ
の復路を戻り、偏光ビームスプリツタ３５ａで反
射され、さらに結像レンズ４０ａ、部分遮光板４
１ａおよびコンデンサレンズ４２ａを経由して光
電変換器４３ａに入射することにより得られる。
なお、この場合、レチクル２上に照射されるスリ
ツト光ｌはぼけて拡散しているため、レチクル２
上のマークＭ１またはＭ２を誤つて走査してもレ
チクル２からの直接反射光MDによる検出信号Ｓ
１′またはＳ３′は、極めて低レベルかつブロード
であり、これをマークＷ１として誤検出するおそ
れが極めて少ない。さらに、この直接反射光MD
はＰ偏光であるため、偏光ビームスプリツタ３５
ａを透過して第１の光電検出系への侵入をほぼ完
全に防止することができる。 この光電変換器４３ａの出力信号Ｓ２は、制御
部５の波形整形回路５１で第３図ｄに示すように
矩形波状パルスＰ２に整形され、計数回路５２お
よび演算回路５４に送信される。計数回路５２で
はこのパルス信号を制御回路５５に送信され、制
御回路５５はこのパルス信号を受信すると、駆動
回路５６の傾き・結像位置切換信号を発して
PLZT１８および２５への印加電圧を零にする。
この状態は、上記マークＭ１を走査する際と同一
であり、これにより、スリツト光ｌがレチクル１
上に結像され、次のマークＭ２が走査され、検出
される。 上述において、スリツト光ｌは、アライメント
マークＭ１，Ｗ１，Ｍ２にほぼ重なることにより
検出するので、従来の単なるスポツト光よりもそ
の検出感度は高く検出精度は良好となる。また、
レチクル１またはウエハ２の平滑面で反射された
非散乱光は部分遮光板４１ａまたは４７ａの中央
部に結像し、ここで遮光され光電変換器４３ａに
到達することはない。 このマークＭ２を走査すると、制御部５におい
ては、制御回路５５が駆動回路５６に傾き・結像
位置切換信号を発してPLZT１１および１８に半
波長電圧を印加させる。これにより、PLZT１１
は、レーザ光源１０からのＰ偏光の偏光面を90°
回転してＳ偏光として出射し、偏光ビームスプリ
ツタ１２は、このＳ偏光を反射することによりレ
ーザビームの光路を切換え、反射ミラー１５を介
して第２のシリンドリカルレンズ１６に出射す
る。第２のシリンドリカルレンズ１６は、第１の
シリンドリカルレンズ１４に対して所定の角度で
配置されているので、レチクル１およびウエハ２
でのスリツト光の傾きは変り、レチクル１および
ウエハ２の面上では第３図ａのl′に示すようにア
ライメントマークＭ３，Ｗ２，Ｍ４と平行な傾き
方向に切換えられる。また、このときは、PLZT
１８にも半波長電圧が印加されているので、第２
のシリンドリカルレンズ１６を経たＳ偏光は、
PLZT１８でＰ偏光に変換され、レチクル用集光
レンズ２０に導光され、スリツト光l′はレチクル
１上に結像される。 また、PLZT１１に半波長電圧を印加した状態
（オン）のままPLZT１８をオフ、PLZT２５を
オンにすれば、レーザビームＬ２はウエハ用集光
レンズ２０に導光され、スリツト光l′はウエハ２
上に結像される。次はさらに、PLZT１１をオン
のまま、PLZT１８をオン、PLZT２５をオフに
してスリツト光l′をレチクル１上に結像させる。 このように傾き切換後のスリツト光l′の結像位
置を順次切換えながらアライメントマークＭ３，
Ｗ２，Ｍ４を走査することにより、光電変換器４
９ａおよび４３ａからは第３図ｂおよびｃに示す
出力信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が得られ、波形整形回
路５１により第３図ｃに示すパラスＰ４，Ｐ５，
Ｐ６が求められ、第１のアライメントマーク群の
検出が終了する。そして、演算回路５４において
先に検出したパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３とともに必
要に応じて演算処理される。 レーザビームＬがさらに偏向走査されて、プリ
ズム３３の側面３３ｂに達すると、今度はビーム
Ｌはプリズム３３により右側に偏向され、反射ミ
ラー３４ｂ、偏向ビームスプリツタ３５ｂ、中間
レンズ３６ｂ、ハーフミラー３７ｂ、絞り３８
ｂ、対物レンズ３９ｂを経てレチクル１およびウ
エハ２の面上の第２のアライメントマーク群を先
の説明と同様に検出することになる。 なお、アライメントマーク検出に先立つてマー
ク位置を模索する際は、１つのスリツト光例えば
前述のマークＭ１，Ｍ２を検出する際に用いたレ
チクル１上に結像するビームＬ１だけで走査すれ
ばよい。 ［実施例の変形例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されること
なく適宜変形して実施することができる。例え
ば、上述の実施例においては、走査光としてスリ
ツト状のビームを用いているが、従前のスポツト
状ビームを用いた場合にも本発明は有効である。
また、上述においては、露光光として超高圧水銀
灯のｇ線を、そしてAA光として安定なHe−Ne
レーザまたはHe−Cdレーザをというように比較
的近似した波長の露光光とAA光を用いる場合に
も対応し得るように、原版と担体との間に1/4波
長板を配置することにより走査光による原版から
の直接反射光と担体からの反射光とのさらなる分
離を図つているが、例えば露光光としてエキシマ
レーザ、AA光としてHe−Neレーザを用いる場
合のように、露光光とAA光との波長が大幅に異
なる場合は、結像位置の切換のみで上記分離は充
分に行ない得る。従つて、この場合、1/4波長板
および偏光ビームスプリツタ４５ａ，４５ｂを省
略し、さらには偏光ビームスプリツタ３５ａ，３
５ｂをハーフミラーで置き換えることができる。
さらに、上述においては、電気的偏光面回転素子
と偏光ビームスブリツタとの組み合せによりレー
ザビームを所望の光路に切換えるようにしている
が、この光路切換は音響光学素子（AO素子）に
より行なうようにしてもよい。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、屈折投影
光学系を挟んで配置された原板および担体上の位
置合せマークを露光光と異なる波長の光ビームで
走査し検出するに際し、走査光を検出すべき位置
合せマークが形成されている側にのみ結像させる
ようにしているため、走査光をより絞り込むこと
が可能となり、位置合せマークの検出精度を向上
させることができる。また、投影光学系の色収差
をむしろ積極的に利用することにより、特に原版
上のマークの直接反射光と担体を介しての反射光
との干渉を防止することができ、この面において
も検出精度の向上を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例に係る位置合せ信号
検出装置の光学系構成図、第２図は第１図の装置
の制御系のブロツク回路図、第３図は作動状態の
説明図、第４図は従来のアライメントマークの検
出方法の説明図である。 １：レチクル、２：ウエハ、４：投影レンズ、
５：制御部、１０：レーザ光源、１１，１８，２
５：偏光面回転素子、１２，１７，１９，２４：
偏光ビームスプリツタ、１４，１６：シリンドリ
カルレンズ、２０：レチクル用集光レンズ、２
２：ウエハ用集光レンズ、２７：回転多面鏡、４
３ａ，４３ｂ，４９ａ，４９ｂ：光電変換器。
検出装置の光学系構成図、第２図は第１図の装置
の制御系のブロツク回路図、第３図は作動状態の
説明図、第４図は従来のアライメントマークの検
出方法の説明図である。 １：レチクル、２：ウエハ、４：投影レンズ、
５：制御部、１０：レーザ光源、１１，１８，２
５：偏光面回転素子、１２，１７，１９，２４：
偏光ビームスプリツタ、１４，１６：シリンドリ
カルレンズ、２０：レチクル用集光レンズ、２
２：ウエハ用集光レンズ、２７：回転多面鏡、４
３ａ，４３ｂ，４９ａ，４９ｂ：光電変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原板のパターンを基板に転写する際に役立つ
露光光に関して前記原板状のマークと前記基板上
のマークを光学的に共役な関係とする投影レンズ
と、前記露光光とは異なる波長の光ビームで前記
原板上のマークを走査すると共に、前記光ビーム
で前記基板上のマークを前記投影レンズを通して
走査する走査手段と、前記原板からの光を受光す
ると共に、前記基板からの光を前記投影レンズを
通して受光することにより、前記原板と前記基板
のそれぞれのマークを光電検出する光電検出手段
と、前記光電検出手段が前記原板上のマークを検
出する際は前記光ビームを前記原板上にフオーカ
スし、前記光電検出手段が前記基板上のマークを
検出する際は前記光ビームを前記基板上にフオー
カスするように前記投影レンズの光軸方向に沿つ
て前記光ビームのフオーカス位置をシフトするシ
フト手段を有し、前記走査手段は前記光ビームを
偏向するための偏向器を有し、前記シフト手段は
前記光ビームの光路に沿つて前記偏向器と前記光
ビームを発生する光源との間に配置される光学部
材を有することを特徴とする投影露光装置。 ２ 前記シフト手段は前記光ビームの１回の走査
の間に前記光ビームのフオーカス位置を前記原板
と前記基板のそれぞれに選択的にシフトすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投影露
光装置。 ３ 前記検出手段は前記原板上のマークで非正反
射された光を光電検出する第１光電検出器と、前
記基板上のマークで非正反射された光を光電検出
する第２光電検出器を有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59255588A JPS61134021A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 投影露光装置 |
| US07/319,820 US4937459A (en) | 1984-11-16 | 1989-03-06 | Alignment signal detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59255588A JPS61134021A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134021A JPS61134021A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH0479128B2 true JPH0479128B2 (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=17280805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59255588A Granted JPS61134021A (ja) | 1984-11-16 | 1984-12-05 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134021A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8958526B2 (en) | 2005-12-16 | 2015-02-17 | Rapiscan Systems, Inc. | Data collection, processing and storage systems for X-ray tomographic images |
| US9001973B2 (en) | 2003-04-25 | 2015-04-07 | Rapiscan Systems, Inc. | X-ray sources |
| US9223052B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-12-29 | Rapiscan Systems, Inc. | Scanning systems |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4880310A (en) * | 1986-07-28 | 1989-11-14 | Nikon Corporation | Optical device for alignment in a projection exposure apparatus |
| JP2707541B2 (ja) * | 1986-10-24 | 1998-01-28 | 株式会社ニコン | 感光基板のアライメント方法 |
| CN105612460B (zh) * | 2013-10-09 | 2019-06-21 | Asml荷兰有限公司 | 独立于偏振的干涉仪 |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP59255588A patent/JPS61134021A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9001973B2 (en) | 2003-04-25 | 2015-04-07 | Rapiscan Systems, Inc. | X-ray sources |
| US8958526B2 (en) | 2005-12-16 | 2015-02-17 | Rapiscan Systems, Inc. | Data collection, processing and storage systems for X-ray tomographic images |
| US9223052B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-12-29 | Rapiscan Systems, Inc. | Scanning systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61134021A (ja) | 1986-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |