JPH07226357A

JPH07226357A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH07226357A
Application number: JP5334499A
Authority: JP
Inventors: Hideo Mizutani; 英夫水谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-22
Also published as: US5572288A

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度な位置検出のできるコンパクトな位置
検出装置を提供する。【構成】マスク(R) 上のマーク(RMa,RMb) を対物レン
ズ(42a,42b) を介して光学的に検出する位置検出装置
は、マスクと対物レンズとの間の光路中に配置された変
倍光学系(30)を有する。アライメント系(50a,50b) は、
縮小されたマスクの像(r) を対物レンズを介して検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，投影露光装置に好適な
位置検出装置に関する。

【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
体ウェハ）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、露光光の短波長化や高開
口数(N.A.)の投影レンズの開発が行われ、最近ではウェ
ハ上での解像線幅がサブ・ミクロン(0.5μｍ程度）に達
している。このような高解像パターンを転写するには、
その解像度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、マスクまたはレチクル（以下、レ
チクルと称す）のパターンとウェハ上の１つのショット
領域との位置合わせを行う必要がある。このようなステ
ッパーのアライメント方式としては、例えばレチクルの
回路パターン周辺に形成されたアライメントマークと、
ウェハ上のショット領域周辺に形成されたアライメント
マークとを同時に検出するＴＴＲ（Through The Reticl
e)方式が従来から知られている。

【０００３】ＴＴＲ方式のアライメント系は、レチクル
上のアライメントマーク（レチクルマーク）とウェハ上
のアライメントマーク（ウェハマーク）とを共に、光学
的に高精度に検出し、その相対位置ずれ量を求め、この
ずれ量が補正されるようにレチクルまたはウェハを微動
させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如きＴＴＲ方式
のアライメント系が採用される露光装置においては、ス
ループットを向上させるために、ショット領域の拡大化
がなされており、それに伴いレチクルサイズも拡大する
傾向にある。通常、ステッパーでは、レチクル上のパタ
ーンを投影光学系を介して縮小しウェハ上に投影してい
る。すなわち、ウェハ上のショット領域を拡大化を図る
ためには、レチクルサイズも投影光学系の縮小倍率の逆
数倍だけ拡大する。

【０００５】その結果、レチクル上のパターンを検出す
るアライメント光学系は、必然的に大型化する。このと
き、アライメント光学系の光路長が長くなるため、空気
揺らぎの影響を受けやすくなり、位置検出精度が劣化す
る問題点がある。また、位置検出装置は、通常、レチク
ルの上部に設けられるものであるため、アライメント光
学系が大型化すると、位置検出装置自体の重量の増加を
招き、露光装置が不安定となる問題点もある。さらに、
アライメント光学系の大型化により、コスト高を招く問
題点もある。

【０００６】そこで、本発明は、高精度な位置検出が可
能であり、コンパクトな位置検出装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明による位置検出装置は、例えば図１に示す
如く、マスク上のパターンを投影光学系を介して被露光
基板上に転写する露光装置に設けられ、マスク上の所定
のマークを対物レンズを介して光学的に検出する位置検
出装置であって、マスクと対物レンズとの間の光路中に
は、マスクの縮小像を形成するための変倍光学系が設け
られるように構成される。

【０００８】

【作用】上述の構成により、アライメント系の対物レン
ズ側から観察されるマスクの像は、縮小像となる。ここ
で、アライメント系の大きさは、観察するマスクの大き
さにほぼ比例し、アライメント系の面積は、変倍光学系
による縮小倍率の二乗に比例するため、アライメント系
の大幅な小型化を達成することが可能となる。

【０００９】これにより、アライメント系の光路も短く
なるため、空気揺らぎの影響を受ける部分が少なくな
り、位置検出精度の向上に寄与する。特に、ＴＴＲ方式
のアライメント系においては、アライメント系が露光光
の熱により空気揺らぎの影響を受けやすいため、検出精
度の大幅な向上を達成できる。また、アライメント系の
小型化により、位置検出装置自体の占める大きさも小さ
くなるため、露光装置自体の安定性が増す利点がある。
ここで、ＴＴＲ方式のアライメント系では、アライメン
ト系自体が露光装置の上部に位置するため、特に効果的
である。

【００１０】なお、上述の構成において、投影光学系が
マスク側でテレセントリック（物側テレセントリック）
である場合には、変倍光学系は、アフォーカル光学系で
構成することが好ましい。また、投影光学系がマスク側
でテレセントリックでない場合（例えば像側テレセント
リックの場合）には、変倍光学系は、アライメント系側
がテレセントリックとなるように構成することが望まし
い。これにより、例えばウェハ上のマークの打ち変えや
レチクルサイズの変更に伴うアライメント系の移動の際
にも、アライメント系に入射する光束の光軸の傾きが変
動しない利点がある。この場合には、アライメント系内
に配置される補正用の光学素子を省くことができるた
め、アライメント系の構成の簡素化を図ることができ
る。

【００１１】また、別波長アライメント（露光光の波長
とは異なる波長のアライメント光を用いるアライメン
ト）の際には、アライメント光が投影光学系を通過する
ことにより、歪曲収差を発生する場合がある。このと
き、変倍光学系は、その歪曲収差を補正するような収差
特性を持たせることが望ましい。この構成によると、ア
ライメント系では、変倍光学系を介してアライメントを
行なうため、アライメント光における投影光学系の歪曲
収差の影響を除去できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例を
説明する。図１は、本発明による位置検出装置を投影露
光装置に適用した例を示す模式図である。図１におい
て、図示なき照明光学系は、例えばエキシマレーザ光
（249nm:KrF,193nm:ArF）やｇ線（436nm ）、ｉ線（365
nm ）等の露光光ＩＬを供給する。この露光光ＩＬは、
照明光学系のコンデンサレンズ１０を介して、露光光を
反射するダイクロイックミラーＤＭを介して、所定の回
路パターンが形成されたレチクルＲ上を均一に照明す
る。照明されたレチクルＲの像は、所定の縮小倍率（例
えば１／５倍）を持つ投影光学系ＰＬによって、縮小さ
れたレチクルＲの像を形成する。そして、レチクルＲの
像が形成される位置には、レジスト等の感光剤が塗布さ
れたウェハＷが設けられており、このウェハＷは、２次
元的に移動可能なウェハステージＷＳ上に載置されてい
る。

【００１３】ここで、レチクルＲ上には、所定ピッチの
回折格子であるレチクルマークＲＭａ，ＲＭｂが設けら
れており、また、ウェハＷ上には、所定ピッチの回折格
子であるウェハマークＷＭａ，ＷＭｂが設けられてい
る。さて、ウェハＷに対する２回目以降の露光の際に
は、１回目の露光により形成されたウェハマークＷＭ
ａ，ＷＭｂと、レチクルマークＲＭａ，ＲＭｂとの相対
的な位置ずれを検出して、この位置ずれが無い状態のも
とで、露光を行なう必要がある。

【００１４】本実施例では、アライメント系５０ａ，５
０ｂの対物レンズ４２ａ，４２ｂによって、ウェハマー
クＷＭａ，ＷＭｂとレチクルマークＲＭａ，ＲＭｂとを
観察することで、これらのウェハマークＷＭａ，ＷＭｂ
とレチクルマークＲＭａ，ＲＭｂとの相対的な位置ずれ
を検出している。なお、図１では、アライメント系５０
ａのみを図示しているが、実際には複数のアライメント
系が配置される。このアライメント系５０ａの構成とし
ては、例えば特開平5-160001号公報に開示される構成を
用いることができる。

【００１５】ここで、アライメント５０ａの要部を示す
図２を参照してアライメント系を説明する。なお、アラ
イメント系５０ａにおいての光路及びその動作について
は、特開平5-160001号公報に開示されているため、ここ
では簡単に説明する。図２において、光源５１は、露光
光ＩＬとは異なる波長のアライメント光を供給し、この
アライメント光は、ビームスプリッタ５２、ミラー５３
によって、所定の周波数差で駆動される２つの音響光学
素子（ＡＯＭ）５４，５５に入射する。これらの音響光
学素子５４，５５を介したアライメント光は、所定の周
波数差を持つ２本の送光ビームとして、ハーフミラー５
６を透過し、対物レンズ４２ａに入射する。

【００１６】次に、図１に戻って、対物レンズ４２ａか
らの２本の送光ビームは、露光光ＩＬを反射しかつアラ
イメント光を透過するダイクロイックミラーＤＭを通過
して、レチクルマークＲＭａに達する。ここで、レチク
ルマークＲＭａの近傍には、図示なき窓が設けられてお
り、２本の送光ビームは、レチクルマークＲＭａと窓と
を同時に照射する。

【００１７】レチクルマーク近傍の窓を透過した２本の
送光ビームは、投影光学系ＰＬに入射し、この投影光学
系ＰＬの瞳位置近傍に設けられた回折格子板２０を介し
て所定の角度だけ偏向された後、ウェハマークＷＭａ上
を所定の開き角で照射する。このとき、ウェハマークＷ
Ｍａ上では、所定の周波数で光強度が変動するビート光
が発生する。このビート光は、ウェハＷ面に対して垂直
に進行し、投影光学系ＰＬに再入射する。投影光学系Ｐ
Ｌに入射したビート光は、回折格子板２０により所定の
角度だけ偏向された後、レチクルＲ上の図示なき窓を通
過するように、投影光学系ＰＬから射出される。このビ
ート光は、ダイクロイックミラーＤＭ、対物レンズ４２
ａを介して再びアライメント系５０ａへ入射する。

【００１８】図２において、ウェハマークＷＭａにて発
生したビート光は、対物レンズ４２ａの光軸近傍を通過
した後、ハーフミラー５６にて反射され、例えばフォト
マルで構成された光電変換素子６２に達し、光ビート光
の周期に応じた正弦波状の交流信号に変換される。さ
て、図１に戻って、レチクルマークＲＭａに照射された
２本の送光ビームのうち、一方の送光ビームの＋１次回
折光成分は、他方の送光ビームの光路を逆進するように
回折され、他方の送光ビームの−１次回折光成分は、一
方の送光ビームの光路を逆進するように回折される。こ
こで、これらの±１次回折光成分と正反射光成分（０次
光成分）とは、再び、ダイクロイックミラーＤＭ、対物
レンズ４２ａを介して、アライメント系５０ａへ入射す
る。

【００１９】図２において、これらの０次及び±１次光
は、ハーフミラー５６にて反射され、光電変換素子６
０，６１に入射する。ここで、光電変換素子６０，６１
は、レチクルマークＲＭａからの０次及び±１次光を光
電変換し、正弦波状の交流信号を発生させる。また、２
つの音響光学素子５４，５５からの送光ビームのうち、
ハーフミラー５６にて反射される光は、レンズ５７によ
って、所定のピッチの回折格子５８上で交差し、送光ビ
ームの周波数差に応じた光ビートを発生させる。この光
ビートは、光電変換素子５９にて光電変換され、基準と
なる交流信号を生成する。

【００２０】ここで、光電変換素子５９にて生成される
交流信号（基準信号）と、光電変換素子６２にて生成さ
れる交流信号との位相差を検出すれば、ウェハマークＷ
Ｍａの位置を検出できる。また、上記基準信号と、光電
変換素子６０，６１にて生成される交流信号との位相差
を検出することで、レチクルマークＲＭａの位置を検出
することができる。

【００２１】図１及び図２においては、不図示ではある
が、これらの光電変換素子５９〜６２からの信号は、制
御部に伝達され、この制御部は、ウェハステージＷＳま
たは図示なきレチクルステージを駆動するような制御を
行なう。尚、上述の説明では、アライメント系５０ａの
みにつき説明したが、アライメント系５０ｂに関しては
同様の機能を有するためここでは説明しない。

【００２２】さて、本実施例においては、レチクルＲと
アライメント系の対物レンズ４２ａ，４２ｂとの間の光
路中に、変倍光学系３０を配置している。この変倍光学
系３０は、レチクル側から順に、正レンズ群３１と負レ
ンズ群３２とを有するように構成され、正レンズ群３１
と負レンズ群３２との間の光路中に、縮小されたレチク
ルＲの虚像ｒを形成する。

【００２３】なお、変倍光学系３０の全長を短くするた
めには、本実施例の如きガリレオ型の光学系が望まし
い。ここで、アライメント系５０ａ，５０ｂ側から観察
されるレチクルの像は、縮小像ｒとなる。アライメント
系５０ａ，５０ｂの大きさは、観察する縮小像ｒの大き
さに比例し、アライメント系５０ａ，５０ｂが占める面
積は、変倍光学系３０による縮小倍率の二乗に比例す
る。従って、アライメント系５０ａ，５０ｂの大幅な小
型化を達成することができる。例えば、投影光学系ＰＬ
の縮小倍率を１／５とし、ウェハＷ上のショット領域
（露光領域）を２０mm×２０mm（２０mm角）とすると、
レチクルＲの回路パターンは、１００mm×１００mm（１
００mm角）となる。ここで、変倍光学系３０の縮小倍率
を１／２とした場合には、アライメント系５０ａ，５０
ｂの大きさは約１／２となり、その面積は約１／４とな
る。これにより、アライメント系５０ａ，５０ｂの重量
を数分の一にまで軽減することが可能となり、露光装置
全体の安定性を増すことができる。

【００２４】特に、本実施例の如きダイクロイックミラ
ーＤＭを介してアライメントを行なう所謂ＴＴＲ方式の
アライメント系では、露光光ＩＬの発する熱により空気
揺らぎが生じやすいが、本実施例では、アライメント系
５０ａ，５０ｂを小型化することで、空気揺らぎの影響
を受ける部分の光路を短くできるため、空気揺らぎによ
る位置検出精度の悪化を大幅に低減できる。

【００２５】次に、図３を参照して、変倍光学系３０の
構成について説明する。なお、図３においては、説明を
簡単にするため、ダイクロイックミラーＤＭ及び光路折
曲げミラー４１は図示省略している。図３において、一
対の対物レンズ４２ａ，４２ｂの間隔をｙ、各アライメ
ント光のレチクルＲ上での開口数をＮＡ、変倍光学系３
０の縮小倍率をβ（０＜β＜１）とするとき、以下の式
（１）を満足することが望ましい。

【００２６】

【数１】ｙ＞２・ｘ・ＮＡ／β …（１）ここで、ｘ（ｘ＞０）は、負レンズ群３２と虚像ｒとの
距離であり、以下の式（２）で表される。

【００２７】

【数２】ｘ＝（β／（１＋（ｈ−ｆ₁）／Ｌ））・（ｆ₁＋βｈ−ｆ₁β） …（２）但し、ｈ：変倍光学系３０とレチクルＲとの距離、ｆ
₁：正レンズ群３１の焦点距離、Ｌ：レチクルＲと投
影光学系ＰＬの入射瞳Ｐまでの距離、である。

【００２８】また、上記式（２）を式（１）に代入する
と、以下の式（３）が得られる。

【００２９】

【数３】ｈ＜ (１−Ｋ) ^-1[(ｙ／(2β・ＮＡ))・ (１−ｆ₁／Ｌ) − (β^-1−１) ・ｆ₁] …（３）ただし、Ｋ＝ｙ／（２βＬ・ＮＡ）、である。な
お、上述の式（１）〜（３）は、変倍光学系３０がアラ
イメント光学系側でテレセントリックである状態を仮定
している。

【００３０】これらの式（１）と式（２）、または式
（３）が満足されない場合には、変倍光学系３０にて形
成される虚像ｒの位置がレチクルＲ側に近づくことによ
り、ある程度のＮ．Ａ．を持った光束が一対の対物レン
ズ４２ａ，４２ｂにそれぞれ入射するときに、互いに重
なってしまう。言い換えると、変倍光学系３０とレチク
ルＲとの距離ｈがある程度短くないと、虚像ｒの位置が
レチクルＲ側に近づき光束が重なってしまうことにな
る。この場合には、一対の対物レンズ４２ａ，４２ｂ
（または光路折曲げミラー４１ａ，４１ｂ）の大きさが
大きくなり、アライメント系５０ａ，５０ｂの観察位置
の移動に制約が生じるため好ましくない。

【００３１】また、変倍光学系３０がアライメント系側
でテレセントリックであるという条件から、負レンズ群
３２の焦点距離ｆ₂及び正レンズ群３１と負レンズ群３
２との主平面間隔ｄは、以下の式（４）、式（５）の関
係を満足する。

【００３２】

【数４】ｆ₂＝ −βｆ₁／（１＋（（ｈ−ｆ₁）／Ｌ）） …（４）

【００３３】

【数５】ｄ＝ｆ₁（１−β＋ｈ／Ｌ）／（１＋（（ｈ−ｆ₁）／Ｌ）） …（５）また、投影光学系ＰＬが両側テレセントリック光学系
（ウェハＷ側及びレチクルＲ側でテレセントリック）で
ある場合には、上記のレチクルＲと投影光学系ＰＬの入
射瞳Ｐまでの距離Ｌを無限大とすれば良いので、変倍光
学系３０は、以下の式（６）〜（８）を満足することが
望ましい。

【００３４】

【数６】ｈ＜（ｙ／（２β・ＮＡ））−（（β^-1−１）・ｆ₁） …（６）

【００３５】

【数７】ｆ₂＝ −β・ｆ₁ …（７）

【００３６】

【数８】ｄ＝ｆ₁（１−β） …（８）上述の式（１）〜（８）が満足される場合には、アライ
メント系５０ａ，５０ｂの対物レンズ４２ａ，４２ｂに
おいて、光束が重ならず、レチクルＲまたはウェハＷ上
の複数のマークの観察が可能となる。ここで、対物レン
ズ４２ａ，４２ｂの大きさを小さくするためには、レチ
クルＲの虚像ｒの位置を負レンズ群３２に近づけること
が好ましい。

【００３７】なお、上述の式（１）〜（８）の説明にお
いては、アライメント系の対物レンズ４２ａ，４２ｂを
一対としてあるが、上記式（１）〜（８）は、一対の対
物レンズの場合のみに適用できるものではなく、２組以
上の対物レンズがある場合にも適用できる。さらに、上
記式（１）〜（８）は、変倍光学系３０と対物レンズ４
２ａ，４２ｂとの間に光路折曲げミラー４１ａ，４１ｂ
が配置されている場合にも適用できる。

【００３８】また、上述の実施例では、変倍光学系３０
をガリレオ型光学系としたが、この変倍光学系３０とし
てはケプラー型光学系で構成しても良い。以下、図４を
参照して変倍光学系３０がケプラー型光学系であるとき
の構成について説明する。なお、図４においては、説明
を簡単にするために、図１に示す実施例と同様の機能を
有する部材には、同一の符号を付してある。

【００３９】図４において、変倍光学系３０は、レチク
ルＲ側から順に、正レンズ群３３と正レンズ群３４とを
有する。ここで、正レンズ群３３により、正レンズ群３
３と正レンズ群３４との間の光路中には、投影光学系Ｐ
Ｌの瞳の像ｐが形成される。この瞳の像ｐからの光は、
正レンズ群３４を介して、変倍光学系３０と対物レンズ
４２ａ，４２ｂとの間に、縮小されたレチクルＲの実像
ｒを形成する。この構成によっても、前述の実施例と同
様に、アライメント系５０ａ，５０ｂ（不図示）は、レ
チクルＲの縮小像ｒを観察することになるため、アライ
メント系５０ａ，５０ｂの小型化を図ることができる。
なお、図４に示す例においては、図１の実施例に比べて
変倍光学系３０の全長が長くなるが、投影光学系ＰＬの
瞳の像ｐが形成されるため、この瞳の像ｐの位置に迷光
防止のための絞りを配置することが可能となる。また、
一対の正レンズ群３３，３４の間の光路中にビームスプ
リッタ等の光路分割部材を配置することも可能であり、
例えばレチクルのアライメントをチェックする検出系を
光路分割部材の反射方向側に設けることができる。ま
た、図４の例においては、レチクルＲの像ｒと対物レン
ズ４２ａ，４２ｂとの間隔が短い場合でも一対の対物レ
ンズ４２ａ，４２ｂへ入射する光束同士が互いに重なり
合う恐れが少なくなる利点がある。

【００４０】ところで、アライメント系５０ａ，５０ｂ
およびその対物レンズ４２ａ，４２ｂは、ウェハＷ上の
ウェハマークＷＭの打ち変え、またはレチクルＲのサイ
ズ変更に伴って、投影光学系ＰＬの光軸を法線とする平
面内で移動可能な構成とされる場合が多い。このときに
は、変倍光学系３０は、アライメント系５０ａ，５０ｂ
側（対物レンズ４２ａ，４２ｂ側）がテレセントリック
で構成されることが好ましい。

【００４１】ここで、変倍光学系３０がアライメント系
側テレセントリックでない場合には、アライメント系５
０ａ，５０ｂの移動に伴い、対物レンズ４２ａ，４２ｂ
へ入射する光束の角度が変化することになる。このと
き、対物レンズ４２ａ，４２ｂは、光束に角度変化があ
った場合にもその光束を受光するために有効径を大きく
する必要が生じ、アライメント系５０ａ，５０ｂ内に光
束の角度変化を補正するための補正光学素子（例えば揺
動可能な平行平面板）を設ける必要が生じる。

【００４２】変倍光学系３０がアライメント系側テレセ
ントリックである場合には、対物レンズ４２ａ，４２ｂ
の小口径化を図ることができると共に、アライメント系
５０ａ，５０ｂの構成を簡略化することができる利点が
ある。なお、投影光学系ＰＬが両側テレセントリック光
学系である場合には、変倍光学系は、アフォーカル系で
構成すれば良い。

【００４３】また、図１に示す実施例のように、アライ
メント光の波長が露光光ＩＬの波長と異なる場合には、
投影光学系ＰＬにより、レチクルＲ上に形成されるウェ
ハＷの像にディストーション（歪曲収差）が生じること
がある。その場合においても、上記ディストーションを
打ち消すように変倍光学系３０を設計すれば、アライメ
ント系５０ａ，５０ｂにおいては、ディストーションの
ないウェハ像の観察が可能となる。

【００４４】上述の実施例においては、変倍光学系３０
は、ダイクロイックミラーＤＭと対物レンズ４２ａ，４
２ｂとの間の光路中に配置されていたが、変倍光学系３
０の配置はそれに限られるものではない。例えば図５に
示すように、変倍光学系３０をダイクロイックミラーＤ
ＭとレチクルＲとの間の光路中に配置することも可能で
ある。このときには、露光光ＩＬを照明する図示なき照
明光学系は、ダイクロイックミラーＤＭで反射され、変
倍光学系３０を介してレチクルＲを照明することにな
る。従って、照明光学系は、変倍光学系３０を含めて光
学設計されることが望ましい。また、このとき、アライ
メント系５０ａ，５０ｂのみならず、照明光学系の大き
さを小さくすることも可能となる。

【００４５】さらには、図６に示す如く、変倍光学系３
０の一部と照明光学系の一部とを共用することも可能で
ある。図６においては、アライメント系は、正レンズ群
３１、ダイクロイックミラーＤＭ及び負レンズ群３２を
順に介した光により、レチクルマークまたはウェハマー
クを検出する。また、図示なき照明光学系は、ダイクロ
イックミラーＤＭ及び正レンズ群３１を介した光によ
り、レチクルＲを照明する。この構成によると、露光装
置の簡略化を図ることができる利点がある。

【００４６】なお、上述の各実施例では、所定の周波数
差を持つビームによりアライメントを行なう所謂ＬＩＡ
（Laser interferometic Alignment）について説明した
が、本発明は、例えばレーザビームとマーク（レチクル
マークまたはウェハマーク）とを走査してマークにて発
生する回折光を受光する所謂ＬＳＡ（Laser Step Align
ment）や、マークを画像検出するアライメント系にも適
用できる。

【００４７】また、上述の実施例において、変倍光学系
３０を構成するレンズ群３１〜３４は、各々１枚のみ図
示しているが、これらのレンズ群は、それぞれ１枚以上
で構成されても良いことは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置検出
装置の大幅な小型軽量化が可能となり、装置の安定性の
向上とコストダウンを図ることができる。また、装置自
身の小型化により、アライメント系の光路長を短縮で
き、空気揺らぎの影響を受け難くなるため位置検出精度
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の構成を模式的に示す図で
ある。

【図２】アライメント系の要部の構成を模式的に示す図
である。

【図３】変倍光学系の配置に関する条件を説明するため
の図である。

【図４】変倍光学系の変形例を示す図である。

【図５】変倍光学系の変形例を示す図である。

【図６】変倍光学系の変形例を示す図である。

【符号の説明】

３０ … 変倍光学系、３１ … 正レンズ群、３２ … 負レンズ群、４２ａ，４２ｂ … 対物レンズ、５０ａ，５０ｂ … アライメント系、ＰＬ … 投影光学系、Ｒ … レチクル、Ｗ … ウェハ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 27/53 Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上のパターンを投影光学系を介して
被露光基板上に転写する露光装置に設けられ、前記マス
ク上の所定のマークを対物レンズを介して光学的に検出
する位置検出装置において、前記マスクと前記対物レンズとの間の光路中には、前記
マスクの縮小像を形成するための変倍光学系が設けられ
ることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】前記変倍光学系は、前記マスク側から順
に、正レンズ群と負レンズ群とを有するガリレオ型光学
系であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装
置。
【請求項３】前記変倍光学系は、以下の条件を満足する
ように構成されることを特徴とする請求項２に記載の位
置検出装置。ｈ＜ (１−Ｋ) ^-1[(ｙ／(2β・ＮＡ))・ (１−ｆ₁／
Ｌ) − (β^-1−１) ・ｆ₁] Ｋ＝ｙ／（２βＬ・ＮＡ）ｆ₂＝ −βｆ₁／（１＋（（ｈ−ｆ₁）／Ｌ））ｄ＝ｆ₁（１−β＋ｈ／Ｌ）／（１＋（（ｈ−
ｆ₁）／Ｌ））但し、ｈ：前記マスクと前記正レンズ群との距離、ＮＡ：前記マスク上における前記対物レンズの開口数、 β ：前記変倍光学系の縮小倍率（０＜β＜１）、ｆ₁：前記正レンズ群の焦点距離、ｆ₂：前記負レンズ群の焦点距離、Ｌ：前記マスクと前記投影光学系の瞳との距離、ｄ：前記正レンズ群と前記負レンズ群との主平面間
隔、である。