JPH05275309A

JPH05275309A - アライメント装置

Info

Publication number: JPH05275309A
Application number: JP4098793A
Authority: JP
Inventors: Kensho Tokuda; 憲昭徳田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1993-10-22
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3095038B2

Abstract

(57)【要約】【目的】色収差及び倍率色収差を補正するための補正
光学素子により投影光学系の結像性能を劣化させない。【構成】投影光学系の瞳面の領域３において、照明２
次光源の直接像が形成される領域を２とすると、アライ
メント光に対する色収差及び倍率色収差補正用の補正光
学素子１をその領域２の外部に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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と、投
影光学系の結像性能を向上させることが最も重要な課題
となっている。

【０００３】前者のアライメント精度の向上のために
は、レチクル及び投影光学系を介してアライメントを行
う所謂ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式が、最も原
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。一方、後者の投影光学系の結像性能の向上のために
は、近時は、投影光学系の各投影レンズの性能向上のみ
ならず、レチクルの露光対象とするパターンの微細度等
に応じて、フライアイレンズ等の照明２次光源と投影光
学系との開口数の比である所謂σ値を最適化することが
提案されている。更に、光源からの光束を複数に分割し
た上で、同じく複数に分割したフライアイレンズ等に照
射することにより、照明２次光源を複数に分割すると共
に、それら複数の照明２次光源の形状や配置を変えるこ
とができる機構を有する投影露光装置が提案されてい
る。

【０００４】図１１は、そのように複数の照明２次光源
の形状や配置を変えることができる投影露光装置として
本出願人が特願平３−２３１５３１号で提案したものを
示し、この図１１において、４２ａは水銀灯等の光源で
ある。光源４２ａより放射される露光光は楕円鏡４２ｂ
で焦光され、折り曲げミラー４３及びインプットレンズ
４４によりほぼ平行光束となって、断面がＶ字型の凹部
を持つ第１の多面体プリズム４５に入射する。この第１
の多面体プリズム４５からＶ字状に射出される光束は、
断面がＶ字型の凸部を持つ第２の多面体プリズム４６に
より光軸から離れた領域を光軸に平行に通過する２個の
光束に変換される。

【０００５】第２の多面体プリズム４６から射出される
２個の光束は、光軸に対して軸対称に配置された２個の
第２フライアイレンズ４７ａ及び４７ｂに入射する。た
だし、第２フライアイレンズの個数は２個に限らず任意
であり、これら第２フライアイレンズの個数と多面体プ
リズム４５及び４６よりなる光分割光学系の光束の分割
数とは等しいことが望ましい。例えば第２フライアイレ
ンズの個数が４個であるときには、多面体プリズム４５
及び４６の代わりに、それぞれ４角錐型（ピラミッド
型）の凹部を有する第１の多面体プリズム及び４角錐型
の凸部を有する第２の多面体プリズムを使用するとよ
い。

【０００６】第２フライアイレンズ４７ａ及び４７ｂを
射出した光束はそれぞれガイド光学系４８ａ及び４８ｂ
を介して第１フライアイレンズ４９ａ及び４９ｂに入射
する。第１フライアイレンズと第２フライアイレンズと
は１対１で対応する。そして、第１フライアイレンズ４
９ａ及び４９ｂを射出した光束（露光光）は、可変開口
絞り５０の各開口部を通過した後に、コンデンサーレン
ズ５１、折り曲げミラー５２及び主コンデンサーレンズ
５３を介してレチクル６の下面側に形成されたパターン
を照明する。このパターンを透過した露光光及びこのパ
ターンで回折された露光光は、投影光学系２１の可変開
口絞り２８を経てウエハ９上に照射され、これによりウ
エハ９上にレチクル６のパターンが転写される。その可
変開口絞り２８は、投影光学系２１の瞳面、即ちレチク
ル６のパターン形成面に対するフーリエ変換面に配置さ
れている。

【０００７】図１１において、光源４２ａ〜インプット
レンズ４４までの光学系を光源２２、第１のプリズム体
４５〜可変開口絞り５０までの光学系を照明２次光源系
２３ｂ、コンデンサーレンズ５１〜主コンデンサーレン
ズ５３までの光学系をコンデンサーレンズ系２４とみな
すことができる。そして、レチクル６のパターンは、コ
ンデンサーレンズ系２４の光軸に対して主光線がそれぞ
れ対称に傾斜した２つの光束により照明されている。こ
のように主光線がコンデンサーレンズ系２４の光軸に対
して傾斜した光束で照明することにより、投影光学系２
１の所定の方向のパターンに対する解像度を向上できる
と共に、焦点深度を深くできることが分かっている。ま
た、レチクル６のパターンの線幅、パターンピッチ等に
応じて主光線の傾斜角等にはそれぞれ最適な値がある。

【０００８】そこで、レチクル６のパターンに対する露
光光の傾斜角を可変にするために、第１の多面体プリズ
ム４５と第２の多面体プリズム４６との間隔を変化させ
ると共に、第２フライアイレンズ４７ａ，４７ｂ及び第
１フライアイレンズ４９ａ，４９ｂの光軸からの間隔を
も変化させることができる駆動系５６が備えられてい
る。５４は装置全体の動作を制御するための主制御系を
示し、オペレータはキーボード５５等を介してレチクル
の線幅、パターンピッチ等の情報を主制御系５４に知ら
せる。これに応じて主制御系５４は、駆動系５６を動作
させて多面体プリズム４５及び４６の間隔を所定の値に
設定すると同時に、第２フライアイレンズ４７ａ，４７
ｂ及び第１フライアイレンズ４９ａ，４９ｂの光軸から
の間隔を所定の値に設定する。

【０００９】上述のような高分解能の露光が可能な装置
では、それにみあってアライメント精度も上げる必要が
あるが、その要求のためにはＴＴＲ方式のアライメント
が高精度である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
ることによりレチクルとウエハとのアライメントを行う
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。

【００１０】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色収差及
び倍率色収差が発生する問題がある。なお、本願で言う
倍率色収差とは横方向の色収差の事であり、これは、投
影光学系を通過することによってガウス像面上で結像す
る露光光と同じ波長の軸外光と、投影光学系を通過する
ことによって上記ガウス像面又はこれの前後で結像する
露光光とは別波長のアライメント光との双方の主光線
が、上記ガウス像面上で交差する際の各交差位置間のず
れを定義するものである。

【００１１】そして、倍率色収差量（横の色収差量）Δ
Ｔとは、投影光学系を通過することによってガウス像面
上で結像する露光光と同じ波長の軸外光における主光線
が上記ガウス像面で交差する交差位置から上記ガウス像
面上での投影光学系の光軸位置までの距離をδ１、投影
光学系を通過することによって上記ガウス像面又はこれ
の前後で結像する露光光とは別波長のアライメント光に
おける主光線が上記ガウス像面で交差する交差位置から
上記ガウス像面上での投影光学系の光軸位置までの距離
をδ２とするとき、ΔＴ＝｜δ２−δ１｜で定義される
ものである。

【００１２】本出願人は特願平３−１２９５６３号にお
いて、アライメント光に対する投影光学系による色収差
及び倍率色収差を補償したアライメント装置を提案して
いる。図９は、その特願平３−１２９５６３号において
開示されたアライメント装置を示し、この図９におい
て、レチクル６のパターン面とウエハ９の露光面とは露
光光の下で両側テレセントリックの投影光学系２１に対
して共役に配置されている。投影光学系２１は、例えば
エキシマレーザー光よりなる露光光に対して良好に色収
差が補正されているか、又は狭帯化された特定の波長で
のみ良好な収差特性をもつ。また、レチクル６上にはア
ライメント用の回折格子状のレチクルマークＲＭが形成
され、ウエハ９の上にもアライメント用の回折格子状の
ウエハマーク１０が形成されている。そのウエハ９は、
水平面内でＸ方向及びＹ方向に移動でき、水平面内で微
少回転できると共に、投影光学系２１の光軸に平行なＺ
方向に移動できる図示省略したウエハステージ上に吸着
されており、レチクル６の上方には図示省略した露光光
用の照明光学系が配置されている。

【００１３】図９のアライメント系において、３１は露
光光とは異なる波長帯のアライメント光を発生するアラ
イメント用の光源を示し、アライメント光としては例え
ば波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光が使用され
る。光源３１から射出された光束は半透過鏡３２により
第１の光束４ａと第２の光束４ｂとに分割され、第１の
光束４ａは第１の音響光学変調素子３４ａを経て半透過
鏡３５に向かい、第２の光束４ｂは折り曲げミラー３３
及び第２の音響光学変調素子３４ｂを経て半透過鏡３５
に向かう。音響光学変調素子３４ａ及び３４ｂはそれぞ
れ周波数ｆ１及びｆ２（ｆ２＝ｆ１−Δｆ）の高周波信
号で駆動され、音響光学変調素子３４ａ及び３４ｂをそ
れぞれ通過した光束（回折光）４ａ及び４ｂの周波数は
Δｆだけ異なっている。この場合、ｆ１≫Δｆ、ｆ２≫
Δｆであることが望ましく、Δｆの上限は後述のアライ
メント用の光電検出器４１ａ〜４１ｃの応答性によって
決まる。

【００１４】半透過鏡３５で反射された光束４ａ及び４
ｂは、集光レンズ３６によって図９の紙面に平行な方向
に所定ピッチで形成された参照用の基準の回折格子３７
上に集光される。相対的な周波数差がΔｆの２つの光束
４ａ及び４ｂにより、回折格子３７上には流れる干渉縞
が形成され、回折格子３７を通過した回折光が光電検出
器３８に入射する。光電検出器３８から出力される参照
信号は、回折格子３７上に形成された流れる干渉縞の明
暗変化の周期に応じた正弦波状の交流信号（光ビート信
号）となる。

【００１５】一方、半透過鏡３５を透過した２つの光束
４ａ及び４ｂは、アライメント用の対物レンズ３９及び
ミラー４０を経てレチクル６の露光領域外に設けられた
レチクルマークＲＭ上に集光される。このとき、レチク
ルマークＲＭ上には光束４ａ及び４ｂの周波数の差Δｆ
で流れるように変化する干渉縞が形成される。レチクル
マークＲＭは図９の紙面に平行な方向に所定ピッチで形
成された回折格子より形成され、そのレチクルマークＲ
Ｍに隣接した位置にアライメント光を透過させるための
レチクル窓ＲＷが形成されている。

【００１６】アライメント系の対物レンズ３９によって
レチクル６上に集光される光束４ａ及び４ｂは、レチク
ルマークＲＭのみならず、レチクル窓ＲＷをも同時にカ
バーするように所定の交差角でレチクル６を２方向から
照明する。そして、一方の光束４ａがレチクルマークＲ
Ｍを斜めに照射すると、他方の光束４ｂの光路を逆に辿
る方向（正反射方向）に０次光が反射され、光束４ａの
光路を逆に辿る方向に＋１次回折光が発生する。同様
に、他方の光束４ｂがレチクルマークＲＭを斜めに照射
すると、一方の光束４ａの光路を逆に辿る方向に０次光
が反射され、光束４ｂの光路を逆に辿る方向に−１次回
折光が発生する。

【００１７】この場合、レチクルマークに入射する光束
４ａ及び４ｂは図９の紙面に平行な面内に存在し、光束
４ａ及び４ｂのレチクルマークに対する入射角をθ_R 及
び−θ_R として、レチクルマークの図９の紙面に平行な
方向のピッチをＰ_R 、光束４ａ及び４ｂの波長をλとす
ると（ただし、厳密にはλから僅かにずれている）、ｓ
ｉｎ２θ_R ＝λ／Ｐ_R の関係を満足するように、入射角
及びピッチが設定されている。

【００１８】従って、レチクルマークＲＭからの一方の
光束４ａの＋１次光と他方の光束４ｂの０次光とは、互
いに平行にミラー４０及び対物レンズ３９を経て半透過
鏡３５に戻り、この半透過鏡３５で反射されて対物レン
ズ３９の瞳と共役な位置に配置された光電検出器４１ａ
に入射する。同様に、レチクルマークＲＭからの一方の
光束４ａの０次光と他方の光束４ｂの−１次光とは、互
いに平行にミラー４０及び対物レンズ３９を経て半透過
鏡３５に戻り、この半透過鏡３５で反射されて対物レン
ズ３９の瞳と共役な位置に配置された光電検出器４１ｂ
に入射する。これら光電検出器４１ａ及び４１ｂにおい
て、レチクルマークＲＭの位置に対応する光ビート信号
が検出される。

【００１９】次に、レチクルマークＲＭに隣接したレチ
クル窓ＲＷを所定の交差角（２θ_R）で２方向から照明
した光束４ａ及び４ｂは、レチクル窓ＲＷをそのまま通
過し、投影光学系２１に対して軸外から入射する。投影
光学系２１は露光光の波長に対して十分に色収差が小さ
くなるようにされているものの、露光光と異なる波長帯
のアライメント光に対しては大きな色収差が発生する。
そこで、投影光学系２１の瞳面には透明部材５が配置さ
れ、この透明部材５上に投影光学系２１の光軸の中心を
通る計測方向であるＸ方向に沿って、それぞれ互いに異
なるピッチを有する３個の偏向用の補正光学素子として
の位相型の回折格子１ａ〜１ｃが配置されている。そし
て、回折格子１ｃは、投影光学系２１の光軸上に、回折
格子１ａ及び１ｂは投影光学系２１の光軸に対して左右
対称にそれぞれ配置されている。また、各回折格子１ａ
〜１ｃは、回折格子１ｂ，１ｃ，１ａの順に回折格子の
ピッチが密となるようにＸ方向に沿って配列されてい
る。

【００２０】図９において、投影光学系２１に対して軸
外から入射して、投影光学系２１の瞳（入射瞳）に入射
した光束４ａ及び４ｂは、それぞれ回折格子１ｂ及び１
ａにより、各々の補正角θ１及びθ２だけ補正されるよ
うに偏向（回折）されて、ウエハ９上に形成されている
ウエハマーク１０を所定の交差角で２方向から照射す
る。ウエハマーク１０上にも２光束の差の周波数Δｆで
流れるように変化する干渉縞が形成される。ウエハマー
ク１０は、各ショット領域外のストリートライン上にお
いて、計測方向であるＸ方向に所定ピッチで形成された
回折格子より構成されている。

【００２１】このように光束４ａ及び４ｂがウエハマー
ク１０を所定の交差角で照射することにより、一方の光
束４ａの−１次光と他方の光束４ｂの＋１次光とが、ウ
エハ９の露光面に対し法線方向（投影光学系２１の光軸
と平行な方向）に発生する。この場合、ウエハマーク１
０のピッチをＰ_W 、アライメント光の波長をλ、光束４
ａ及び４ｂのウエハ上での交差角をθ_W とするとき、ｓ
ｉｎθ_W ＝λ／Ｐ_Wの関係を満足するようにピッチ及び
交差角が設定されている。

【００２２】ウエハマーク１０の法線方向に発生する光
束４ａの−１次光及び光束４ｂの−１次光は、互いに平
行にビート干渉光４ｃとして投影光学系２１の主光線の
光路を進行し、投影光学系２１の瞳の中心に設けられた
回折格子１ｃにより補正角θ３だけ偏向（回折）された
後、再びレチクル６のレチクル窓ＲＷ、ミラー４０、対
物レンズ３９及び半透過鏡３５を経て対物レンズ３９の
瞳と共役な位置に配置された光電検出器４１ｃに入射す
る。この光電検出器４１ｃでは、ウエハマーク１０の位
置に対応する光ビート信号が検出される。上述の光電検
出器４１ａ及び４１ｂから出力されるレチクルマークＲ
Ｍの位置情報を含む信号とその光電検出器４１ｃから出
力されるウエハマーク１０の位置情報を含む信号とよ
り、レチクル６とウエハ９との相対的な位置関係を正確
に検出することができる。

【００２３】この検出方式は所謂光ヘテロダイン方式と
呼ばれ、レチクル６とウエハ９との基準状態からの位置
ずれが、レチクルマークＲＭの１ピッチ以内且つウエハ
マーク１０の１／２ピッチ以内であれば、静止状態であ
っても高分解能で正確にその位置ずれ量を検出すること
ができる。従って、レチクル６のパターンをウエハ９の
レジストへ露光している間に、微小な位置ずれが生じな
いようにクローズド・ループ方式の位置サーボをかける
場合の位置信号として用いるのに好適である。この検出
方式では、レチクルマークＲＭからの光ビート信号の位
相とウエハマーク１０からの光ビート信号の位相とが所
定の値になるようにレチクル６又はウエハ９を移動させ
てアライメントを完了させた後、引続きそのアライメン
ト位置でレチクル６とウエハ９とが相対移動しないよう
にサーボ・ロックをかけることができる。

【００２４】このように図９のアライメント装置におい
ては、投影レンズ２１のほぼ瞳位置に設けられた透明部
材５上に配置された位相型の回折格子１ａ，１ｂ，１ｃ
によって、アライメントの為の照射光（光束４ａ，４
ｂ）と検出光（ビート干渉光４ｃ）とによって投影光学
系２１で発生する色収差及び倍率色収差に対応するよう
になっている。なお、位相型の回折格子１ａ〜１ｃの代
わりに、偏角プリズム等の補正光学素子を使用すること
ができる。

【００２５】これらの位相型の回折格子（位相格子）等
の補正光学素子においては、その特願平３−１２５９６
３号でも述べているように、露光光の波面に影響を与え
その結果投影光学系２１の結像性能に悪影響を及ぼすこ
とがないような工夫がなされている。例えば、位相格子
の場合には、位相格子のエッチングの深さを露光光の波
長の整数倍にするか、又は位相格子上に露光光を反射さ
せてアライメント光を透過させる波長選択機能を有する
薄膜を蒸着等により形成するなどの工夫がなされてい
る。

【００２６】また、従来の投影露光装置には、照明２次
光源の大きさ及び投影光学系の開口数を可変にできる機
構を有するものがある。図１０はそのような可変機構を
有する投影露光装置を示し、この図１０において、光源
２２から射出された露光光はフライアイレンズよりなる
照明２次光源系２３ａに入射し、この照明２次光源系２
３ａの射出側に面光源状の２次光源が形成される。ま
た、照明２次光源系２３ａの２次光源形成面に可変開口
絞り２７が配置され、この可変開口絞り２７の開口部を
照明２次光源とみなすことができ、可変開口絞り２７の
開口径を調整することにより、その照明２次光源の大き
さを調整することができる。その照明２次光源から射出
された露光光は、コンデンサーレンズ系２４により適度
に集光されてレチクル６のパターン領域を照明する。

【００２７】また、レチクル６のパターンは投影光学系
２１を介してウエハ９の露光面に転写される。その投影
光学系２１のほぼ瞳面には可変開口絞り２８が配置され
ている。投影光学系２１の開口数に比例して可変開口絞
り２８の開口径は変化する。２６は結像条件を制御する
主制御系を示し、この主制御系２６は駆動系２９及び３
０を介してそれぞれ可変開口絞り２７及び２８の開口部
の形状を所定の状態に設定する。この場合、露光光の下
で照明２次光源系２３ａ側の可変開口絞り２７の配置面
と投影光学系２１側の瞳面（ほぼ可変開口絞り２８が配
置されている面と等しい）とは共役であり、投影光学系
２１の瞳面に可変開口絞り２７の開口部、即ち照明２次
光源の直接像が結像される。従って、可変開口絞り２７
の口径を変化させることにより、投影光学系２１の瞳面
における照明２次光源の直接像の大きさも変化する。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上述の本出願人の先願
に係る投影露光装置においては、例えば図９において投
影光学系２１の瞳面に設けられた透明部材（石英等）５
上の位相格子１ａ〜１ｃ等の補正光学素子が露光光の波
面を乱すことが少ないように以下のような工夫がなされ
ている。位相格子のエッチングの深さを露光光の波長
の整数倍にすることにより、位相格子が露光光には影響
を与えないようにする。位相格子等の上に、露光光を
反射させて、アライメント光を透過させる波長選択機能
を有する薄膜を蒸着等により形成する。

【００２９】しかしながら、前者のの方法において
は、エッチングの深さの制御精度には限界があり、また
一般にエッチングされた透明部材上の面は完全に平滑に
はできないので、多少は露光光の波面に影響を与えてし
まう不都合がある。この現象が投影光学系の結像性能に
与える影響は、レチクル上のパターンで回折されて強度
の落ちた光の成分よりも、強度の大きな照明光源の直接
像の光束が上述の不完全な位相格子等の補正光学素子を
通過した時により大きく働く。

【００３０】また後者のの方法においても、特に強度
の大きな照明光源の直接像がその露光光を反射する薄膜
が被着された補正光学素子に照射された場合、その反射
光が再び投影光学系中の投影レンズ面やレチクル等の面
で反射されウエハ面に達して所謂フレア等の原因となる
不都合がある。更に、結像に関与する光束の内の強度の
大きな成分が欠落することで、投影光学系の結像能力に
悪影響を及ぼす可能性があるなどの不都合がある。

【００３１】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系のア
ライメント光に対する色収差及び倍率色収差を補正する
ための補正光学素子を使用する場合に、これら補正光学
素子により投影光学系の結像性能が劣化しないようなア
ライメント装置を提供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のアラ
イメント装置は、例えば図１０に示す如く、照明光源
（２７）からの露光光をマスク（６）上に照射する照明
光学系（２４）とこのマスク（６）上に形成された所定
のパターンをその照明光学系からの露光光によって感光
基板（９）上に転写する投影光学系（２１）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
のアライメント光を用いてそのマスク（６）とその感光
基板（９）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、例えば図１及び図２に示すように、その
投影光学系（２１）の瞳面の近傍の面内に配置された透
明部材（５）と、この透明部材（５）上に配置されその
アライメント光に対してその投影光学系によって発生す
る色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を相殺する照射
用の補正光学素子（１ａ，１ｂ）及び検出用の補正光学
素子（１ｃ）とを有する。

【００３３】更に、そのアライメント装置は、そのアラ
イメント光をそのマスク（６）に形成されたアライメン
トマークの近傍を介してその投影光学系（２１）のその
照射用の補正光学素子（１ａ，１ｂ）に照射する照射手
段（１１）と、その照射用の補正光学素子（１ａ，１
ｂ）によりその感光基板（９）のアライメントマーク
（１０）に照射されこのアライメントマークで反射され
たアライメント光をその検出用の補正光学素子（１ｃ）
及びそのマスク（６）のアライメントマークの近傍を介
して受光すると共に、そのマスク（６）のアライメント
マークからのアライメント光をも受光する検出手段（１
１）とを有し、その照射用の補正光学素子（１ａ，１
ｂ）及び検出用の補正光学素子（１ｃ）をその透明部材
（５）上に形成されるその照明光源（２７）の直接像
（２）と重ならない領域に配置したものである。

【００３４】なお、この場合の直接像（２）とは通常は
マスク（６）の０次光による像を意味するが、マスク
（６）が所謂位相シフトレチクル等の場合には、直接像
（２）とはその位相シフトレチクル等からの最も強い光
である所定次数の回折光により形成される投影光学系の
瞳面での強度分布像を意味する。

【００３５】また、本発明の第２のアライメント装置
は、例えば図８に示すように、単一領域よりなる第１の
照明２次光源（２７）と互いに分離した複数の領域より
なる第２の照明２次光源（５０）とが切り換え可能な照
明２次光源からの露光光をマスク（６）上に照射する照
明光学系（２４）と、このマスク上に形成された所定の
パターンをその照明光学系からの露光光によって感光基
板（９）上に転写する投影光学系（２１）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
アライメント光を用いてそのマスク（６）とその感光基
板（９）との相対的な位置合わせを行うアライメント装
置であって、その投影光学系（２１）の瞳面の近傍の面
内に交換可能に配置される第１及び第２の透明部材（５
ａ，５ｂ）と、その第１の透明部材（５ａ）上にその第
１の照明光源（２７）の直接像と重ならない領域に配置
され、そのアライメント光に対してその投影光学系（２
１）によって発生する色収差（軸上色収差及び倍率色収
差）を相殺する第１の照射用の補正光学素子及び第１の
検出用の補正光学素子とを有する。

【００３６】また、その第２のアライメント装置は、例
えば図４及び図５に示すように、第２の透明部材（５
ｂ）上にその第２の照明光源（５０）の直接像（１３ａ
〜１３ｄ）と重ならない領域に配置され、そのアライメ
ント光に対してその投影光学系（２１）によって発生す
る色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を相殺する第２
の照射用の補正光学素子（１２ａ，１２ｂ）及び第２の
検出用の補正光学素子（１２ｃ）と、そのアライメント
光をそのマスク（６）に形成されたアライメントマーク
の近傍を介してその投影光学系のそれら第１又は第２の
照射用の補正光学素子に照射する照射手段（１１）と、
それら第１又は第２の照射用の補正光学素子によりその
感光基板のアライメントマーク（１０）に照射されこの
アライメントマークで反射されたアライメント光をそれ
ぞれそれら第１又は第２の検出用の補正光学素子及びそ
のマスクのアライメントマークの近傍を介して受光する
と共に、そのマスクのアライメントマークからのアライ
メント光をも受光する検出手段（１１）とを有し、第１
の照明２次光源（２７）と第２の照明２次光源（５０）
との切り替えに応じてそれぞれ第１の透明部材（５ａ）
又は第２の透明部材（５ｂ）をその投影光学系（２１）
の瞳の近傍に配置するようにしたものである。

【００３７】

【作用】斯かる本発明の第１のアライメント装置によれ
ば、アライメント光に対して投影光学系（２１）によっ
て発生する色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を相殺
する補正光学素子（１ａ〜１ｃ）は、透明部材（５）上
で照明光源（２７）の直接像と重ならない領域に配置さ
れている。その照明光源（２７）の直接像は露光光の最
も強度が大きい領域であるため、露光光の最も強度が大
きい領域は補正光学素子（１ａ〜１ｃ）を通過しない。
従って、投影光学系（２１）の結像性能はほとんど劣化
することがない。

【００３８】また、本発明の第２のアライメント装置に
よれば、単一領域よりなる第１の照明２次光源（２７）
と互いに分離した複数の領域よりなる第２の照明２次光
源（５０）とが切り換えて使用される。これに関して、
照射用及び検出用の補正光学素子が１種類で固定されて
いる場合には、例えば第１の照明２次光源（２７）の直
接像には重ならないが、第２の照明２次光源（５０）の
直接像に重なるか、又は逆の場合が発生する。このた
め、本発明では第１の透明部材（５ａ）に第１の照明２
次光源（２７）用の補正光学素子を配置し、第２の透明
部材（５ｂ）に第２の照明２次光源（５０）用の補正光
学素子を配置し、第１の透明部材（５ａ）と第２の透明
部材（５ｂ）とを切り換えて使用している。これによ
り、第１の照明２次光源（２７）と互いに分離した複数
の２次光源（５０）とが切り換えて使用されても、常に
露光光の最も強い領域である照明２次光源の直接像と補
正光学素子とが重なることがない。従って、投影光学系
（２１）の結像特性はほとんど劣化することがない。

【００３９】

【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の第１
実施例につき図１及び図２を参照して説明する。本実施
例は、図１０の投影露光装置において、可変開口絞り２
７の代わりに開口径が固定された開口絞りが使用されて
いる場合、即ち単一領域よりなる照明２次光源が使用さ
れている場合に、本発明を適用したものである。

【００４０】図１は本実施例の投影光学系の瞳面に配置
された透明部材上に形成される位相型の回折格子等の補
正光学素子の配置を示し、この図１において、実線の円
周に囲まれた領域３が投影光学系の瞳面内で、且つ開口
絞りにより制限されている領域である。即ち、投影光学
系の開口数をＮＡｐとすると、開口数単位でその領域３
の直径はその開口数ＮＡｐに等しい。また、その透明部
材は、その領域３より少し大きな円形の平行平面板等よ
り構成されている。

【００４１】領域３の内部で２点鎖線で囲まれ斜線が施
された領域２が、照明２次光源の直接像（フーリエ変換
像）が形成される領域である。照明光学系、即ち図１０
のコンデンサーレンズ系２４の射出側の開口数をＮＡ
ｉ、投影光学系の縮小倍率をαとすると、開口数単位で
その領域２の直径はα・ＮＡｉに等しい。また、補正光
学素子１は１２個の補正光学素子をまとめて示し、本例
ではそれら１２個の補正光学素子１を照明２次光源の直
接像が形成される領域２の外側に配置する。これら１２
個の補正光学素子１は、領域２に外接する正方形よりも
僅かに大きい正方形の各辺に沿って３個ずつ配列されて
いる。また、これら１２個の補正光学素子１は、その正
方形の１辺の中央の補正光学素子とその対辺の両側の補
正光学素子との３個ずつにグループ分けされており、同
じ図形で示された３個の補正光学素子がそれぞれ同一の
グループに属する。例えば黒丸で示された３個の補正光
学素子１ａ〜１ｃは同一のグループに属している。

【００４２】図２を参照して本実施例におけるアライメ
ント時の構成例につき説明する。図２において、図１０
に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省
略する。図２に示すように、投影光学系２１の瞳面には
１２個の補正光学素子が形成された透明部材５が配置さ
れており、投影光学系２１により露光光の下でレチクル
６の矩形の露光エリア７の内部のパターンの像がウエハ
９のレジストに転写される。そのレチクル６の露光エリ
ア７を囲む４辺の各辺に隣接してそれぞれ図３（ｃ）に
示すように、回折格子よりなるレチクルマーク８ｂ及び
窓部８ａよりなるアライメントマーク８が形成されてい
る。

【００４３】図２に戻り、露光エリア７を囲む各辺に隣
接するアライメントマークに対してそれぞれ１個（合計
で４個）のアライメント用顕微鏡１１が用意されてい
る。そのレチクル６の露光エリア７を囲む４辺の内の１
辺に隣接する領域Ｃ２のアライメントマークを用いた場
合のアライメント動作の一例を説明する。その領域Ｃ２
のアライメントマークに対しては、透明部材５上の黒丸
で示す３個の補正光学素子１ａ〜１ｃが使用される。そ
して、アライメント用顕微鏡１１からレチクル６上の領
域Ｃ２のアライメントマークに対して２本のアライメン
ト光の光束４ａ及び４ｂが所定の交差角で照射される。
２本の光束４ａ及び４ｂの周波数は互いに異なってい
る。

【００４４】この場合、領域Ｃ２のアライメントマーク
の窓部を透過した光束４ａ及び４ｂは、それぞれ投影光
学系２１の内部の透明部材５上の補正光学素子１ａ及び
１ｂに入射して収差補正が行われる。即ち、補正光学素
子１ａ及び１ｂでそれぞれ偏向（回折）された光束４ａ
及び４ｂは、ウエハ９の所定のショット領域の近傍の回
折格子状のウエハマーク１０に照射される。そして、そ
のウエハマーク１０からの２本の回折光よりなるビート
干渉光４ｃが、透明部材５上の補正光学素子１ｃに入射
し、この補正光学素子１ｃにより収差補正が行われたビ
ート干渉光４ｃがレチクル６の領域Ｃ２の窓部を透過し
てアライメント用顕微鏡１１に入射する。従って、２個
の補正光学素子１ａ及び１ｂは照射用の補正光学素子、
１個の補正光学素子１ｃは検出用の補正光学素子とみな
すことができる。ヘテロダイン方式の詳細な検出方法
は、図９のアライメント装置について説明した方法と同
様であるため、説明を省略する。

【００４５】このとき、図２に示すように、投影光学系
２１のサジタル方向（矢視Ａ２の方向）にレチクル６と
ウエハ９との位置関係の計測が行われるものとする。そ
して、アライメント用の光束４ａ及び４ｂは、図３
（ａ）に示すように、投影光学系２１のメリジオナル方
向に角度θｒ₁ で傾けられている。その角度θｒ₁ は、
図１に示すように、開口数単位で表示した投影光学系２
１の瞳面（フーリエ面）での座標（中心との距離で「瞳
座標」と呼ばれる。）ｄと、投影光学系２１の縮小倍率
αとによって、次式で与えられる。 θｒ₁ ＝ｓｉｎ^-1（ｄ／α）（１）

【００４６】また、図３（ｂ）に示すように、アライメ
ント用の光束４ａ及び４ｂは、投影光学系２１のサジタ
ル方向に角度θｒ₂ で互いに逆方向に傾斜してレチクル
６のアライメントマークに入射している。そのサジタル
方向の傾き角θｒ₂ は、ウエハ９上のウエハマーク１０
の格子ピッチｐ及びアライメント光の波長λを用いて、
次式で与えられる。 θｒ₂ ×α＝ｓｉｎ^-1（λ／ｐ）（２）

【００４７】そして、図１に示すように、開口数単位で
表した入射光用の２個の補正光学素子１ａ及び１ｂの瞳
面上での距離をｄ′とすると、次の関係がある。ｄ′／２＝ｓｉｎ（θｒ₂ ×α）（３）即ち、レチクル６に入射するアライメント光を非計測方
向であるメリジオナル方向に角度θｒ₁ だけ傾けること
により、投影光学系２１内の瞳面に置かれた補正光学素
子の位置を、その角度θｒ₁ の正弦（ｓｉｎ）に比例し
て中心から離れた場所に移すことができる。

【００４８】従って、その補正光学素子１の位置が領域
２の照明２次光源の直接像と重ならないようにするため
には、照明２次光源のコンデンサーレンズ系２４の開口
数ＮＡｉに対して、次式が成立するようにアライメント
系を構成すればよい。ＮＡｉ／α＜ｓｉｎθｒ₁ （４）ただし、実際には、補正光学素子１の大きさも考慮する
必要がある。

【００４９】次に、本発明の第２実施例につき図４〜図
６を参照して説明する。本実施例は、図１１に示すよう
に、照明２次光源が複数に分割されている投影露光装置
に本発明を適用したものである。ただし、図１１の場合
には照明２次光源は２つに分割されているが、本例では
照明２次光源は４個に分割されているものとする。ま
た、図４〜図６において、図１〜図３に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００５０】図４は、この第２実施例の投影光学系の瞳
面に配置された透明部材上に形成される補正光学素子の
配置を示し、この図４において、領域３が投影光学系の
瞳面内で、且つ開口絞りにより制限されている領域であ
る。領域３の内部において、２点鎖線で囲まれて斜線が
施されそれぞれ独立した矩形の４個の領域１３ａ〜１３
ｄが、照明２次光源の直接像（フーリエ変換像）が形成
される領域である。本例では光軸の周囲の領域には照明
２次光源の直接像は形成されていない。また、１２は１
２個の補正光学素子をまとめて示し、それら１２個の補
正光学素子１２を照明２次光源の直接像が形成される４
個の領域１３ａ〜１３ｄの外側の領域に配置する。

【００５１】本実施例において、これら１２個の補正光
学素子１２は、領域１３ａ〜１３ｄに囲まれた領域内
で、直交する２辺に沿って軸対称に配列されている。ま
た、これら１２個の補正光学素子１２は、その直交する
２辺の交点付近の１個の補正光学素子とその２辺の内の
１辺の両側の２個の補正光学素子との３個ずつにグルー
プ分けされており、同じ図形で示された３個の補正光学
素子がそれぞれ同一のグループに属する。例えば黒丸で
示された３個の補正光学素子１２ａ〜１２ｃは同一のグ
ループに属している。

【００５２】図５を参照して本実施例におけるアライメ
ント時の構成例につき説明する。図５に示すように、投
影光学系２１の瞳面には１２個の補正光学素子が形成さ
れた透明部材５が配置されている。また、レチクル６の
露光エリア７を囲む４辺の各辺に隣接してそれぞれ図６
（ｃ）に示すように、回折格子よりなるレチクルマーク
８ｂ及び窓部８ａよりなるアライメントマーク８が形成
されている。

【００５３】図５において、露光エリア７を囲む各辺に
隣接するアライメントマークに対してそれぞれ１個（合
計で４個）のアライメント用顕微鏡１１が用意されてい
る。そのレチクル６の露光エリア７を囲む４辺の内の１
辺に隣接する領域Ｃ５のアライメントマークを用いた場
合のアライメント動作の一例を説明する。その領域Ｃ５
のアライメントマークに対しては、透明部材５上の黒丸
で示す３個の補正光学素子１２ａ〜１２ｃが使用され
る。そして、アライメント用顕微鏡１１からレチクル６
上の領域Ｃ５のアライメントマークに対して２本のアラ
イメント用の光束４ａ及び４ｂが所定の交差角で照射さ
れる。２本の光束４ａ及び４ｂの周波数は互いに異なっ
ている。

【００５４】この場合、領域Ｃ５のアライメントマーク
の窓部を透過した光束４ａ及び４ｂは、それぞれ投影光
学系２１の内部の透明部材５上の補正光学素子１２ａ及
び１２ｂに入射して収差補正が行われる。即ち、補正光
学素子１２ａ及び１２ｂでそれぞれ偏向（回折）された
光束４ａ及び４ｂは、ウエハ９の所定のショット領域の
近傍の回折格子状のウエハマーク１０に照射される。そ
して、そのウエハマーク１０からの２本の回折光よりな
るビート干渉光４ｃが、透明部材５上の中央部の補正光
学素子１２ｃに入射し、この補正光学素子１２ｃにより
収差補正（角度偏向）が行われたビート干渉光４ｃがレ
チクル６の領域Ｃ５の窓部を透過してアライメント用顕
微鏡１１に入射する。従って、２個の補正光学素子１２
ａ及び１２ｂは照射用の補正光学素子、１個の補正光学
素子１２ｃは検出用の補正光学素子とみなすことができ
る。

【００５５】このとき、図５に示すように、投影光学系
２１のサジタル方向（矢視Ａ５の方向）にレチクル６と
ウエハ９との位置関係の計測が行われるものとする。そ
して、アライメント用の光束４ａ及び４ｂは、図６
（ａ）に示すように、投影光学系２１のメリジオナル方
向には垂直に入射している。また、図６（ｂ）に示すよ
うに、アライメント用の光束４ａ及び４ｂは、投影光学
系２１のサジタル方向に角度θｒ₂ で互いに逆方向に傾
斜してレチクル６のアライメントマークに入射してい
る。そのサジタル方向の傾き角θｒ₂ に対するアライメ
ント光の波長λ、ウエハ９上のウエハマーク１０の格子
ピッチｐ及び開口数単位で表した入射光用の２個の補正
光学素子の瞳面上での距離ｄ′等の量との関係は、第１
実施例の場合と同じである。

【００５６】即ち、図４に示すように、照明２次光源の
直接像が分割された領域１３ａ〜１３ｄのようなもので
ある場合には、アライメント光をメリジオナル方向には
傾けずに垂直に入射するようにアライメント系を構成し
ておけば、補正光学素子１２を投影光学系２１の瞳面上
でその中心近くに集めることができる。これにより、照
明２次光源の直接像（フーリエ像）とそれら補正光学素
子１２とが重ならないように配置することが可能にな
る。

【００５７】次に、本発明の第３実施例につき図７を参
照して説明する。本実施例は、図１０に示すように、照
明光学系において可変開口絞り２７が使用されている場
合に本発明を適用したものである。図７は、この第３実
施例の投影光学系の瞳面に配置された透明部材上に形成
される補正光学素子の配置を示し、この図７において、
領域３が投影光学系の瞳面内で、且つ投影光学系側の開
口絞りにより制限されている領域（瞳）である。領域３
の内部において、２点鎖線で囲まれて斜線が施された領
域２が、照明２次光源の直接像（フーリエ像）が形成さ
れる領域である。ただし、図１の実施例とは異なり、本
例においてはその領域２は半径方向に可変である。照明
２次光源の開口数の可変範囲は、図７ではフーリエ像の
外周の境界を表す２点鎖線が動く範囲として矢印で示し
てある。

【００５８】また、１５は１２個の補正光学素子を全体
として示し、その領域２の最大の範囲の近傍にそれら補
正光学素子１５が配置されている。補正光学素子の役割
及びアライメント系の構成方法等は、第１実施例と同様
である。この場合補正光学素子１５は、できる限り瞳座
標の大きな場所、即ち中心から離れた外側に配置してお
くことが望ましい。これによって照明２次光源の開口数
を変化させたときに、そのフーリエ像と補正光学素子と
が重なる場合が少なくなるからである。

【００５９】実際には、補正光学素子の瞳座標を無制限
に大きくすることはできない。そのように瞳座標を無制
限に大きくすると、以下のような不都合が生じるからで
ある。補正光学素子の瞳座標を大きくすることは、ア
ライメント光のメリジオナル方向の傾き角度の増大、従
ってアライメント用の顕微鏡の対物レンズの大口径化を
招き、４個のアライメント用の顕微鏡同士が接触して配
置できなくなる。アライメント光のメリジオナル方向
の角度があまりに大きくなると、レチクルにゴミの付着
防止などの目的で貼り付けられることがあるペリクルの
枠でアライメント光がケラれる。

【００６０】しかしながら、補正光学素子１５を可能な
限り外側に配置しておけば、照明２次光源の開口数の可
変範囲の中で補正光学素子１５がその直接像と重なるこ
とがあっても、その場合には照明２次光源の大きさ（開
口数、瞳面では面積）も大きくなっている。故に、補正
光学素子１５と領域２の照明２次光源の直接像との重な
りをその面積の比でみれば、その重なった部分の面積比
は照明２次光源の開口数が小さいときよりも小さくなっ
ており、このことによって補正光学素子１５が投影光学
系の結像性能に与える影響は無視できる程度にまで小さ
くすることが可能となる。

【００６１】次に、本発明による第４実施例につき図８
を参照して説明する。本実施例は、単一領域よりなる照
明２次光源と複数の分割された照明２次光源とを切り換
えて使用することができる投影露光装置に本発明を適用
したものである。図８は本例の投影露光装置を示し、こ
の図８において、光源２２から照明２次光源系２３ａ又
は２３ｂに露光光が供給される。これら照明２次光源系
２３ａ及び２３ｂはそれぞれ図１０のフライアイレンズ
２３ａ及び図１１の照明２次光源系２３ｂと同様に構成
され、２つの照明２次光源系２３ａ及び２３ｂは駆動系
２５により例えばターレット方式で切り換えられる。ま
た、照明２次光源系２３ａ及び２３ｂの射出側には可変
開口絞り５０及び２７が配置され、これら可変開口絞り
５０及び２７の開口部が照明２次光源となる。

【００６２】そして、照明２次光源系２３ａ又は２３ｂ
の照明２次光源からの露光光が、コンデンサーレンズ系
２４により適度に集光されてレチクル６を照明し、レチ
クル６のパターンが投影光学系２１を介してウエハ９上
に転写される。また、投影光学系２１の瞳面には、駆動
系１６により多数の透明部材５ａ，５ｂ，‥‥，５ｘの
内の任意の１つの透明部材を配置することができるよう
に構成されている。この場合、第１の透明部材５ａには
図１の例と同じ配置で１２個の補正光学素子１が配置さ
れ、第２の透明部材５ｂには図４の例と同じ配置で１２
個の補正光学素子１２が配置され、他の透明部材にはそ
れぞれ異なる配置で補正光学素子が配置されている。

【００６３】そして、単一の照明２次光源を生成する照
明２次光源系２３ａが光源２２とコンデンサーレンズ系
２４との間に配置された場合には、主制御系２６は、駆
動系１６を介して図１の配列の第１の透明部材５ａを投
影光学系２１の瞳面に配置し、複数の領域に分割された
照明２次光源を生成する照明２次光源系２３ｂが光源２
２とコンデンサーレンズ系２４との間に配置された場合
には、主制御系２６は、駆動系１６を介して図４の配列
の第２の透明部材５ｂを投影光学系２１の瞳面に配置す
る。この機構により、照明２次光源がどちらのタイプの
ものになってもアライメント装置は投影光学系２１にと
って最適の補正光学素子の配置を保つことができる。

【００６４】なお、上述実施例では、レチクル６として
通常のレチクルが使用されているので、照明２次光源の
直接像とはそのレチクル６をそのまま透過した０次光の
露光光による照明２次光源の像である。しかしながら、
レチクル６として例えば位相シフトレチクルを使用した
場合には、照明２次光源の直接像とは、位相シフトレチ
クルから１次回折光として射出された露光光による照明
２次光源の像である。これ以外にも、レチクルとして０
次光以外に強い回折光が射出されるタイプのものが使用
されている場合には、照明２次光源の直接像とはその強
い回折光による照明２次光源の像を意味する。

【００６５】なお、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こ
とは勿論である。

【００６６】

【発明の効果】本発明の第１のアライメント装置によれ
ば、照明光源の直接像が投影光学系のほぼ瞳面上に配置
された補正光学素子と重ならないようにすることができ
る。従って、強度の大きな照明光源からの直接像が補正
光学素子を通過して波面が歪められた状態で感光基板面
に到達したり、又は補正光学素子上に露光光を反射する
薄膜が付されているときにはそこで照明光源からの直接
像が反射されてフレアの原因になったりすることがなく
なり、投影光学系の結像性能が劣化することがない利点
がある。また、特に、補正光学素子上に光学薄膜が付け
られている場合には、そこに強い照明光源の直接像を照
射しないことにより、露光光の集光点ができることによ
る光学薄膜又は補正光学素子の損傷を防止することがで
きる。

【００６７】また、第２のアライメント装置によれば、
単一領域よりなる第１の照明２次光源と複数に分割され
た第２の照明２次光源とを切り換えて使用する場合で
も、照明２次光源の直接像が投影光学系のほぼ瞳面上に
配置された補正光学素子と重ならないようにすることが
できる。従って、投影光学系の結像性能が劣化すること
がない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例において、単一の照明２次
光源を有する投影露光装置に適したアライメント光用の
補正光学素子の投影光学系の瞳面内での配置を示す模式
図である。

【図２】図１の補正光学素子の配置に対応するアライメ
ント系の構成例を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は図２の矢視Ａ２方向から見た光路図、
（ｂ）は図２の矢視Ｂ２方向から見た光路図、（ｃ）は
図２の領域Ｃ２を拡大して示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例において、分割型の照明２
次光源を有する投影露光装置に適したアライメント光用
の補正光学素子の投影光学系の瞳面内での配置を示す模
式図である。

【図５】図４の補正光学素子の配置に対応するアライメ
ント系の構成例を示す斜視図である。

【図６】（ａ）は図５の矢視Ａ５方向から見た光路図、
（ｂ）は図５の矢視Ｂ５方向から見た光路図、（ｃ）は
図５の領域Ｃ５を拡大して示す斜視図である。

【図７】本発明の第３実施例において、単一領域ではあ
るが開口数が可変である照明２次光源を有する投影露光
装置に適したアライメント光用の補正光学素子の投影光
学系の瞳面内での配置を示す模式図である。

【図８】本発明の第４実施例の、単一領域の照明２次光
源と分割領域の照明２次光源との２種類の照明２次光源
を切り換えられると共に、それに適したアライメント系
を有する投影露光装置を示す構成図である。

【図９】投影光学系の瞳面内に設けられた補正光学素子
によりアライメント用の照射光及び検出光に対する投影
光学系の色収差を補償するように構成されたアライメン
ト装置を示す構成図である。

【図１０】照明２次光源及び投影光学系の開口数可変機
構を有する投影露光装置を示す構成図である。

【図１１】分割された照明２次光源を有する投影露光装
置を示す構成図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ位相格子等の補正光学素子２投影光学系の瞳面における照明２次光源の直接像
（フーリエ像）３投影光学系の瞳面の領域４ａ，４ｂアライメント用の光束４ｃビート干渉光５，５ａ，５ｂ〜５ｘ平行平面板等の透明部材６レチクル８レチクルのアライメントマーク８ａレチクルマーク８ｂ窓部９ウエハ１０ウエハマーク１１アライメント用の顕微鏡２１投影光学系２２露光光の光源２３ａ，２３ｂ照明２次光源系２４コンデンサーレンズ系

Claims

【特許請求の範囲】

【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所定のパター
ンを前記照明光学系からの露光光によって感光基板上に
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を用
いて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、前記投影光学系の瞳面の近傍の面内に配置された透明部
材と、該透明部材上に配置され前記アライメント光に対して前
記投影光学系によって発生する色収差を相殺する照射用
の補正光学素子及び検出用の補正光学素子と、前記アラ
イメント光を前記マスクに形成されたアライメントマー
クの近傍を介して前記投影光学系の前記照射用の補正光
学素子に照射する照射手段と、前記照射用の補正光学素子により前記感光基板のアライ
メントマークに照射され該アライメントマークで反射さ
れたアライメント光を前記検出用の補正光学素子及び前
記マスクのアライメントマークの近傍を介して受光する
と共に、前記マスクのアライメントマークからのアライ
メント光をも受光する検出手段とを有し、前記照射用の補正光学素子及び検出用の補正光学素子を
前記透明部材上に形成される前記照明光源の直接像と重
ならない領域に配置した事を特徴とするアライメント装
置。
【請求項２】単一領域よりなる第１の照明２次光源と
互いに分離した複数の領域よりなる第２の照明２次光源
とが切り換え可能な照明２次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所
定のパターンを前記照明光学系からの露光光によって感
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
ト光を用いて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であって、前記投影光学系の瞳面の近傍の面内に交換可能に配置さ
れる第１及び第２の透明部材と、前記第１の透明部材上に前記第１の照明光源の直接像と
重ならない領域に配置され、前記アライメント光に対し
て前記投影光学系によって発生する色収差を相殺する第
１の照射用の補正光学素子及び第１の検出用の補正光学
素子と、前記第２の透明部材上に前記第２の照明光源の直接像と
重ならない領域に配置され、前記アライメント光に対し
て前記投影光学系によって発生する色収差を相殺する第
２の照射用の補正光学素子及び第２の検出用の補正光学
素子と、前記アライメント光を前記マスクに形成されたアライメ
ントマークの近傍を介して前記投影光学系の前記第１又
は第２の照射用の補正光学素子に照射する照射手段と、前記第１又は第２の照射用の補正光学素子により前記感
光基板のアライメントマークに照射され該アライメント
マークで反射されたアライメント光をそれぞれ前記第１
又は第２の検出用の補正光学素子及び前記マスクのアラ
イメントマークの近傍を介して受光すると共に、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も受
光する検出手段とを有し、前記第１の照明２次光源と第２の照明２次光源との切り
替えに応じてそれぞれ前記第１の透明部材又は第２の透
明部材を前記投影光学系の瞳の近傍に配置する事を特徴
とするアライメント装置。