JPH07307283A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

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JPH07307283A
JPH07307283A JP6124598A JP12459894A JPH07307283A JP H07307283 A JPH07307283 A JP H07307283A JP 6124598 A JP6124598 A JP 6124598A JP 12459894 A JP12459894 A JP 12459894A JP H07307283 A JPH07307283 A JP H07307283A
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mask
optical system
alignment
light
substrate
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Masahito Kumazawa
雅人 熊澤
Kinya Kato
欣也 加藤
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Abstract

PURPOSE:To provide a projection exposure device having high accuracy, facilitat ing spatial arrangement with a projection optical system and having an align ment detection system without the deterioration of the performance of the projection optical system. CONSTITUTION:A mask image is formed on a plate 32 through Dyson optical systems 24-31 by light from a mask 22 lightened by exposure light having a specified wavelength from an illumination optical system 21. Dichroic films, which reflect exposure light and through which alignment light is transmitted, are formed on the concave reflecting surfaces 26a, 30a of the Dyson optical systems. Alignment systems 40-44 for the mask and alignment systems 50-54 for the plate irradiate the mask and the plate with alignment light through the dichroic films respectively, and the positional information of the mask and the plate is detected by alignment light transmitted through the dichroic films respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に関し、特
に半導体や液晶表示パネル等の回路基板の製造に用いら
れる投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, and more particularly to a projection exposure apparatus used for manufacturing circuit boards such as semiconductors and liquid crystal display panels.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の投影露光装置として、た
とえば米国特許第4,425,037号明細書や特公平
5−28487号公報に開示の装置がある。上記米国特
許明細書に開示の装置では、投影光学系の凹面反射面に
アライメント用の光が通過する穴を設けている。一方、
特公平5−28487号公報に開示の装置では、アライ
メント検出系が投影光学系とは全く独立に設けられてお
り、投影光学系を利用しない構成になっている。
2. Description of the Related Art As a conventional projection exposure apparatus of this type, for example, there is an apparatus disclosed in U.S. Pat. No. 4,425,037 and Japanese Patent Publication No. 5-28487. In the apparatus disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. No. 5,849,863, the concave reflecting surface of the projection optical system is provided with a hole through which alignment light passes. on the other hand,
In the apparatus disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 5-28487, the alignment detection system is provided independently of the projection optical system, and the projection optical system is not used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
米国特許明細書に開示の従来の投影露光装置では、投影
光学系の凹面反射面にアライメント用の光が通過する穴
を設けている。この場合、露光性能に悪影響を与えない
ように凹面反射面に形成される穴のサイズを制限する必
要がある。したがって、アライメント用としては十分な
大きさの穴を形成すること、すなわちアライメント検出
系として十分大きな開口数を得ることが困難であり、マ
スク面(物体面)と基板面(像面)との高精度な位置合
わせ(アライメント)ができないという不都合があっ
た。さらに、上記凹面反射面が投影光学系の瞳面である
ため、瞳面である凹面反射面において露光光を遮蔽する
ことは投影光学系の実質的な開口数の低下を招き、装置
の解像力の悪化を伴うという不都合もあった。
As described above, in the conventional projection exposure apparatus disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. No. 5,837,963, the concave reflection surface of the projection optical system is provided with a hole through which alignment light passes. In this case, it is necessary to limit the size of the holes formed in the concave reflecting surface so as not to adversely affect the exposure performance. Therefore, it is difficult to form a hole having a sufficiently large size for alignment, that is, it is difficult to obtain a sufficiently large numerical aperture as an alignment detection system, and the heights of the mask surface (object surface) and the substrate surface (image surface) are high. There is a disadvantage that accurate alignment cannot be performed. Furthermore, since the concave reflecting surface is the pupil surface of the projection optical system, blocking the exposure light at the concave reflecting surface, which is the pupil surface, causes a substantial decrease in the numerical aperture of the projection optical system, which reduces the resolution of the apparatus. There was also the inconvenience of worsening.

【0004】一方、特公平5−28487号公報に開示
の従来の投影露光装置では、アライメント検出系が投影
光学系を利用しないため、露光領域内のパターンを利用
したアライメントを行うことが困難であるという不都合
があった。また、アライメント専用の光学系をマスクと
基板との間に介在させなくてはならないため、投影光学
系とアライメント検出系との並列配置が空間的に困難で
あるという不都合もあった。
On the other hand, in the conventional projection exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-28487, since the alignment detection system does not use the projection optical system, it is difficult to perform the alignment using the pattern in the exposure area. There was an inconvenience. In addition, since an optical system dedicated to alignment must be interposed between the mask and the substrate, it is spatially difficult to arrange the projection optical system and the alignment detection system in parallel.

【0005】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、投影光学系の性能悪化を伴うことなく、高精
度で、且つ投影光学系との空間的配置が容易なアライメ
ント検出系を有する投影露光装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an alignment detection system which is highly accurate and can be easily arranged spatially with the projection optical system without deteriorating the performance of the projection optical system. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus having the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、投影光学系に対してマスクおよ
び基板を相対的に移動させつつ、所定の波長の露光光に
よって前記マスク上に形成されたパターンを前記投影光
学系を介して前記基板上に投影露光する投影露光装置に
おいて、前記投影光学系は、前記露光光の入射側に凹面
を向けた凹面反射面と、該凹面反射面側に凸面を向けた
レンズ成分とを備えたダイソン型光学系であり、前記投
影光学系の凹面反射面には、少なくともアライメント光
の一部を透過させる機能を有する薄膜が設けられ、前記
投影光学系の凹面反射面を介して前記マスクおよび前記
基板にアライメント光を照射し、且つ前記凹面反射面を
介して前記アライメント光による前記マスクおよび前記
基板からの反射光を受光して、前記マスクおよび前記基
板の位置情報を検出するためのアライメント検出系を備
えていることを特徴とする投影露光装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, while the mask and the substrate are moved relative to the projection optical system, the exposure light of a predetermined wavelength is applied onto the mask. In a projection exposure apparatus that projects and exposes the formed pattern onto the substrate via the projection optical system, the projection optical system includes a concave reflecting surface having a concave surface facing the incident side of the exposure light, and the concave reflecting surface. A Dyson type optical system having a lens component having a convex surface directed to the side, wherein the concave reflection surface of the projection optical system is provided with a thin film having a function of transmitting at least a part of alignment light, The mask and the substrate are irradiated with alignment light through the concave reflection surface of the system, and the reflection light from the mask and the substrate is caused by the alignment light through the concave reflection surface. By receiving, to provide a projection exposure apparatus characterized by comprising an alignment detection system for detecting the positional information of the mask and the substrate.

【0007】本発明の好ましい態様によれば、前記投影
光学系は、前記マスク上に形成されたパターンの中間像
を形成する第1のダイソン型部分光学系と、前記中間像
を前記基板上に再結像させる第2のダイソン型部分光学
系とを備えている。この場合、前記アライメント検出系
は、前記第1のダイソン型部分光学系の前記凹面反射面
を介して前記マスクにアライメント光を照射し、且つ前
記凹面反射面を介した前記マスクからの反射光を受光し
て前記マスクの位置情報を検出するためのマスク用アラ
イメント系と、前記第2のダイソン型部分光学系の前記
凹面反射面を介して前記基板にアライメント光を照射
し、且つ前記凹面反射面を介した前記基板からの反射光
を受光して前記基板の位置情報を検出するための基板用
アライメント系とを備えているのが好ましい。
According to a preferred aspect of the present invention, the projection optical system comprises a first Dyson type partial optical system for forming an intermediate image of a pattern formed on the mask, and the intermediate image on the substrate. And a second Dyson type partial optical system for re-imaging. In this case, the alignment detection system irradiates the mask with alignment light through the concave reflecting surface of the first Dyson type partial optical system, and reflects the reflected light from the mask through the concave reflecting surface. A mask alignment system for receiving light to detect position information of the mask, and irradiating the substrate with alignment light through the concave reflection surface of the second Dyson type partial optical system, and the concave reflection surface. It is preferable to provide a substrate alignment system for receiving the reflected light from the substrate via the and detecting the positional information of the substrate.

【0008】また、前記薄膜は、前記アライメント光を
透過し、且つ前記露光光を反射するダイクロイック膜、
あるいは前記アライメント光および前記露光光の双方を
半透過する半透過膜からなるのが好ましい。
The thin film is a dichroic film that transmits the alignment light and reflects the exposure light,
Alternatively, it is preferably composed of a semi-transmissive film that semi-transparents both the alignment light and the exposure light.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、投影光学系がダイソン型光学
系である場合にはその凹面反射面に、投影光学系がオフ
ナー型光学系である場合にはその凸面反射面に、少なく
ともアライメント光の一部を透過する薄膜が設けられて
いる。具体的には、上記薄膜は、露光光を反射し且つア
ライメント光を透過するダイクロイック膜、露光光およ
びアライメント光の双方を半透過するような半透過膜か
らなる。
According to the present invention, when the projection optical system is a Dyson type optical system, at least the alignment light is applied to its concave reflecting surface, and when the projection optical system is an Offner type optical system, to its convex reflecting surface. Is provided with a thin film that transmits a part of the. Specifically, the thin film includes a dichroic film that reflects exposure light and transmits alignment light, and a semi-transmissive film that semi-transmits both exposure light and alignment light.

【0010】したがって、アライメント動作において
は、凹面反射面または凸面反射面を介してアライメント
光を投影光学系に入射し、マスクおよび基板からの反射
光を受光することによってマスクおよび基板の位置情報
を検出する。一般に、投影光学系およびアライメント検
出系の解像力は、その光学系の開口数に比例する。本発
明の投影露光装置の場合、投影光学系の開口数およびア
ライメント検出系の開口数はともに、ダイクロイック膜
または半透過膜が形成された凹面反射面または凸面反射
面の有効径に比例することになる。すなわち、投影光学
系の解像度およびアライメント検出系の解像度は、上記
凹面反射面または上記凸面反射面の有効径が大きい程良
くなる。
Therefore, in the alignment operation, the alignment light is incident on the projection optical system via the concave reflection surface or the convex reflection surface, and the reflected light from the mask and the substrate is received to detect the position information of the mask and the substrate. To do. Generally, the resolving power of the projection optical system and the alignment detection system is proportional to the numerical aperture of the optical system. In the case of the projection exposure apparatus of the present invention, the numerical aperture of the projection optical system and the numerical aperture of the alignment detection system are both proportional to the effective diameter of the concave reflection surface or the convex reflection surface on which the dichroic film or the semi-transmissive film is formed. Become. That is, the resolution of the projection optical system and the resolution of the alignment detection system become better as the effective diameter of the concave reflecting surface or the convex reflecting surface becomes larger.

【0011】上述したように、本発明の構成では、アラ
イメント光として投影光学系の露光光と同じ径の光束を
通過させることができる。したがって、露光光とアライ
メント光(非露光光)との波長の差による影響を別にす
れば、投影光学系を利用するアライメント検出系として
は最大の解像力を得ることができる。その結果、アライ
メント検出系の位置分解能が高くなり、高精度のアライ
メントを行うことが可能になる。
As described above, in the configuration of the present invention, a light beam having the same diameter as the exposure light of the projection optical system can be passed as the alignment light. Therefore, apart from the influence of the wavelength difference between the exposure light and the alignment light (non-exposure light), the maximum resolution can be obtained for the alignment detection system using the projection optical system. As a result, the position resolution of the alignment detection system is improved, and highly accurate alignment can be performed.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例にかかる投影露光装
置の構成を示す図である。図1では、所定の回路パター
ンが形成されたマスク22とレジストが塗布された例え
ばガラス基板からなるプレート32とが走査される方向
をX軸とし、マスク22の平面内でX軸と直交する方向
をY軸とし、マスク22の法線方向をZ軸としている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the direction in which the mask 22 on which a predetermined circuit pattern is formed and the plate 32 made of, for example, a glass substrate coated with a resist are scanned is the X axis, and the direction orthogonal to the X axis in the plane of the mask 22. Is the Y axis, and the normal direction of the mask 22 is the Z axis.

【0013】図示の投影露光装置は、図中XY平面内の
マスク22を均一に照明するための照明光学系21を備
えている。マスク22の下方には、2つの部分光学系か
らなる投影光学系が配設されている。各部分光学系は、
それぞれ同じ構成を有する。投影光学系のさらに下方に
は、プレート32がXY平面とほぼ平行になるようにス
テージ33上に載置されている。ステージ33上には基
準パターン34が固定されており、基準パターン34は
プレート32と同じ高さ(Z方向位置)にある。
The projection exposure apparatus shown includes an illumination optical system 21 for uniformly illuminating a mask 22 in the XY plane in the figure. Below the mask 22, a projection optical system including two partial optical systems is arranged. Each partial optical system,
Each has the same configuration. Below the projection optical system, a plate 32 is mounted on a stage 33 so as to be substantially parallel to the XY plane. A reference pattern 34 is fixed on the stage 33, and the reference pattern 34 is at the same height as the plate 32 (position in the Z direction).

【0014】図1に示すように、投影光学系は、第1の
部分光学系(24〜27)と、視野絞り(不図示)と、
第2の部分光学系(28〜31)とから構成されてい
る。第1部分光学系(24〜27)および第2部分光学
系(28〜31)は、それぞれダイソン型の光学系であ
って、同じ構成を有する。
As shown in FIG. 1, the projection optical system includes a first partial optical system (24 to 27), a field stop (not shown), and
It is composed of the second partial optical system (28 to 31). The first partial optical system (24 to 27) and the second partial optical system (28 to 31) are Dyson type optical systems and have the same configuration.

【0015】第1の部分光学系は、マスク22からの光
をX軸方向(図中右側)に偏向する直角プリズム24
と、このプリズム24で反射された光を収束させるため
の平凸レンズ25と、この平凸レンズ25を通過した光
を再び平凸レンズ25に反射する凹面反射面26aと、
平凸レンズ25を介して入射した光を図中下方に偏向す
る直角プリズム27とからなる。上述したように、第1
の部分光学系と第2の部分光学系とは全く同じ構成を有
する。したがって、第2の部分光学系の構成要素には第
1の部分光学系の構成要素と異なる符号が付されている
が、第2の部分光学系の構成について重複する説明を省
略する。
The first partial optical system is a rectangular prism 24 for deflecting the light from the mask 22 in the X-axis direction (right side in the figure).
A plano-convex lens 25 for converging the light reflected by the prism 24, and a concave reflecting surface 26a for reflecting the light passing through the plano-convex lens 25 back to the plano-convex lens 25,
It comprises a right-angle prism 27 which deflects the light incident through the plano-convex lens 25 downward in the drawing. As mentioned above, the first
The partial optical system and the second partial optical system have exactly the same configuration. Therefore, although the constituent elements of the second partial optical system are given different reference numerals from the constituent elements of the first partial optical system, redundant description of the configuration of the second partial optical system will be omitted.

【0016】こうして、マスク22を透過した照明光
は、プリズム24で図中右側に偏向され、平凸レンズ2
5に入射する。平凸レンズ25で収束された光は、凹面
反射面26aで図中左側に反射され、再び平凸レンズ2
5に入射する。平凸レンズ25を通過した光は、プリズ
ム27で図中下方に偏向され、第1の部分光学系と第2
の部分光学系との間にマスク22のパターンの一次像が
形成される。このように、第1の部分光学系(24〜2
7)によって形成された一次像は、X方向の横倍率が正
でY方向の横倍率が負のマスク22の等倍像である。な
お、一次像が形成される位置には視野絞り(不図示)が
配置されている。
In this way, the illumination light transmitted through the mask 22 is deflected to the right side in the figure by the prism 24, and the plano-convex lens 2
It is incident on 5. The light converged by the plano-convex lens 25 is reflected to the left side in the figure by the concave reflecting surface 26a, and the plano-convex lens 2 again.
It is incident on 5. The light that has passed through the plano-convex lens 25 is deflected downward in the figure by the prism 27, and the first partial optical system and the second partial optical system
A primary image of the pattern of the mask 22 is formed between the partial optical system and the partial optical system. Thus, the first partial optical system (24-2
The primary image formed by 7) is a unity-magnification image of the mask 22 having a positive lateral magnification in the X direction and a negative lateral magnification in the Y direction. A field stop (not shown) is arranged at the position where the primary image is formed.

【0017】視野絞りを介した一次像からの光は、第2
の部分光学系のプリズム28で図中右側に偏向され、平
凸レンズ29に入射する。平凸レンズ29で収束された
光は、凹面反射面30aで図中左側に反射され、再び平
凸レンズ29に入射する。平凸レンズ29を通過した光
は、プリズム31で図中下方に偏向され、プレート32
上にはマスク22のパターンの二次像が形成される。
The light from the primary image that has passed through the field stop is
It is deflected to the right side in the drawing by the prism 28 of the partial optical system, and enters the plano-convex lens 29. The light converged by the plano-convex lens 29 is reflected to the left side in the figure by the concave reflecting surface 30a and enters the plano-convex lens 29 again. The light that has passed through the plano-convex lens 29 is deflected downward in the drawing by the prism 31, and the plate 32
A secondary image of the pattern of the mask 22 is formed on it.

【0018】上述したように、第1の部分光学系と第2
の部分光学系とは全く同じ構成を有し、第2の部分光学
系はX方向の横倍率が正でY方向の横倍率が負の一次像
の等倍像を形成する。したがって、第1および第2の部
分光学系を介してプレート32上に形成される二次像
は、マスク22の等倍正立像(X方向およびY方向の横
倍率がともに正の像)となる。
As described above, the first partial optical system and the second partial optical system
The second partial optical system has the same configuration as that of the second partial optical system, and the second partial optical system forms a unity-magnification image of a primary image having a positive lateral magnification in the X direction and a negative lateral magnification in the Y direction. Therefore, the secondary image formed on the plate 32 via the first and second partial optical systems becomes an equal-size erect image of the mask 22 (an image in which the lateral magnification in both the X and Y directions is positive). .

【0019】一方、図1のアライメント検出系は、第1
の部分光学系を介してマスク22の位置情報を検知する
ためのマスク用アライメント系と、第2の部分光学系を
介してプレート32の位置情報を検知するための基板用
アライメント系と、ステージ33の下方に設けられたモ
ニター光学系35とを備えている。図中、マスク用アラ
イメント系と基板用アライメント系とにはそれぞれ異な
る参照符号を付しているが、2つのアライメント検出系
は全く同じ構成を有する。したがって、マスク用アライ
メント系についてその構成を説明し、基板用アライメン
ト系については重複する説明を省略する。
On the other hand, the alignment detection system of FIG.
Mask alignment system for detecting the positional information of the mask 22 through the partial optical system of FIG. 3, a substrate alignment system for detecting the positional information of the plate 32 through the second partial optical system, and the stage 33. And a monitor optical system 35 provided below. In the figure, the mask alignment system and the substrate alignment system have different reference numerals, but the two alignment detection systems have exactly the same configuration. Therefore, the configuration of the mask alignment system will be described, and the description of the substrate alignment system will be omitted.

【0020】マスク用アライメント系は、非露光光を発
する光源(不図示)を備えている。光源からのアライメ
ント光束45のうち一部の光束が半透過ミラー42を透
過し、凹レンズ(あるいは負屈折力レンズ群)41およ
び凸レンズ(あるいは正屈折力レンズ群)40で屈折さ
れ、正メニスカスレンズ26に入射する。正メニスカス
レンズ26の凹面反射面26aは、露光光を反射してア
ライメント光を透過させるようなダイクロイック膜に、
あるいは露光光およびアライメント光をともに半透過
(すなわち半反射)するような半透過膜に形成されてい
る。
The mask alignment system includes a light source (not shown) that emits non-exposure light. A part of the alignment light beam 45 from the light source passes through the semi-transmissive mirror 42, is refracted by the concave lens (or negative refractive power lens group) 41 and the convex lens (or positive refractive power lens group) 40, and the positive meniscus lens 26. Incident on. The concave reflecting surface 26a of the positive meniscus lens 26 is a dichroic film that reflects exposure light and transmits alignment light.
Alternatively, it is formed on a semi-transmissive film that semi-transmits (that is, semi-reflects) both the exposure light and the alignment light.

【0021】したがって、アライメント光は正メニスカ
スレンズ26を透過し、平凸レンズ25および直角プリ
ズム24を介してマスク22上のパターン23を照明す
る。パターン23で反射したアライメント光は、上記光
路を逆行し、半透過ミラー42で図中上方に反射され
る。半透過ミラー42で反射したアライメント光はレン
ズ43を介して撮像素子44上に結像する。こうして、
撮像素子44上に結像したパターン23の像位置によ
り、マスク22上のパターン23のXY平面内での位置
情報を検出することができる。このように、マスク用ア
ライメント系では、プレート側にアライメント光が導か
れることがないように、すなわちプリズム27ではなく
プリズム24にアライメント光が入射するように、アラ
イメント光45が図中左上がりに方向付けられている。
Therefore, the alignment light passes through the positive meniscus lens 26 and illuminates the pattern 23 on the mask 22 via the plano-convex lens 25 and the right-angle prism 24. The alignment light reflected by the pattern 23 travels backward in the optical path and is reflected upward by the semi-transmissive mirror 42 in the figure. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 42 forms an image on the image sensor 44 via the lens 43. Thus
The position information of the pattern 23 on the mask 22 in the XY plane can be detected from the image position of the pattern 23 formed on the image sensor 44. As described above, in the mask alignment system, the alignment light 45 is directed to the upper left in the drawing so that the alignment light is not guided to the plate side, that is, the alignment light is incident on the prism 24 instead of the prism 27. It is attached.

【0022】以上のように構成された第1実施例の投影
露光装置のアライメント動作について、図1を参照しな
がら説明する。まず、第1のステップとして、マスク2
2のパターン23を照明光学系21で照明し、モニター
光学系35でパターン23の像を観察する。次いで、ス
テージ33上の基準パターン34の像とマスク22のパ
ターン23の像とが一致するように、ステージ33をX
Y平面内で適宜移動させる。こうして、第1のステップ
により、ステージ33上の基準パターン34のXY平面
内での位置とマスク22のパターン23のXY平面内で
の位置とを一致させる。
The alignment operation of the projection exposure apparatus of the first embodiment constructed as above will be described with reference to FIG. First, as the first step, the mask 2
The second pattern 23 is illuminated by the illumination optical system 21, and the image of the pattern 23 is observed by the monitor optical system 35. Then, the stage 33 is moved so that the image of the reference pattern 34 on the stage 33 and the image of the pattern 23 of the mask 22 coincide with each other.
Move appropriately in the Y plane. Thus, by the first step, the position of the reference pattern 34 on the stage 33 in the XY plane and the position of the pattern 23 of the mask 22 in the XY plane are matched.

【0023】第2のステップでは、基準パターン34の
位置情報を基板用アライメント系で検出する。なお、第
2のステップの間ステージ33は不動である。上述した
ように、基板用アライメント系の図示なき光源を発した
アライメント光(非露光光)55は半透過ミラー52を
透過し、凹レンズ51および凸レンズ50で屈折され、
正メニスカスレンズ30に入射する。正メニスカスレン
ズ30を透過したアライメント光は、平凸レンズ29お
よび直角プリズム31を介してステージ33上の基準パ
ターン34を照明する。
In the second step, the positional information of the reference pattern 34 is detected by the substrate alignment system. The stage 33 is stationary during the second step. As described above, the alignment light (non-exposure light) 55 emitted from the light source (not shown) of the substrate alignment system passes through the semi-transmissive mirror 52 and is refracted by the concave lens 51 and the convex lens 50.
It is incident on the positive meniscus lens 30. The alignment light transmitted through the positive meniscus lens 30 illuminates the reference pattern 34 on the stage 33 via the plano-convex lens 29 and the rectangular prism 31.

【0024】基準パターン34で反射したアライメント
光は、上記光路を逆行し、半透過ミラー52で図中下方
に反射される。半透過ミラー52で反射したアライメン
ト光はレンズ53を介して撮像素子54上に結像する。
こうして、撮像素子54上に結像した基準パターン34
の像位置により、基準パターン34のXY平面内での位
置を検出し、検出した位置を記憶する。なお、第1のス
テップの動作により、ステージ33上の基準パターン3
4とマスク22のパターン23とのXY平面内における
位置が一致しているので、ステージ33上の基準パター
ン34のXY平面内での位置を検出して記憶すること
は、すなわちマスク22のパターン23のXY平面内で
の位置を検出して記憶することに他ならない。
The alignment light reflected by the reference pattern 34 goes backward in the optical path and is reflected by the semi-transmissive mirror 52 downward in the drawing. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 52 forms an image on the image sensor 54 via the lens 53.
In this way, the reference pattern 34 imaged on the image sensor 54 is formed.
The position of the reference pattern 34 in the XY plane is detected based on the image position of, and the detected position is stored. In addition, the reference pattern 3 on the stage 33 is generated by the operation of the first step.
4 and the pattern 23 of the mask 22 coincide with each other in the XY plane, it is necessary to detect and store the position of the reference pattern 34 on the stage 33 in the XY plane, that is, the pattern 23 of the mask 22. It is nothing but the detection and storage of the position in the XY plane.

【0025】第3のステップでは、マスク22上のパタ
ーン23の位置情報をマスク用アライメント系で検出す
る。上述したように、マスク用アライメント系の図示な
き光源を発したアライメント光(非露光光)45は半透
過ミラー42を透過し、凹レンズ41および凸レンズ4
0で屈折され、正メニスカスレンズ26に入射する。正
メニスカスレンズ26を透過したアライメント光は、平
凸レンズ25および直角プリズム24を介してマスク2
2のパターン23を照明する。
In the third step, the positional information of the pattern 23 on the mask 22 is detected by the mask alignment system. As described above, the alignment light (non-exposure light) 45 emitted from the light source (not shown) of the mask alignment system passes through the semi-transmissive mirror 42, and the concave lens 41 and the convex lens 4
It is refracted at 0 and enters the positive meniscus lens 26. The alignment light transmitted through the positive meniscus lens 26 passes through the plano-convex lens 25 and the right-angled prism 24 and then the mask 2
Illuminate the second pattern 23.

【0026】パターン23で反射したアライメント光
は、上記光路を逆行し、半透過ミラー42で図中上方に
反射される。半透過ミラー42で反射したアライメント
光はレンズ43を介して撮像素子44上に結像する。こ
うして、撮像素子44上に結像したパターン23の像位
置により、パターン23のXY平面内での位置を検出
し、検出した位置を記憶する。
The alignment light reflected by the pattern 23 travels backward in the optical path and is reflected upward by the semi-transmissive mirror 42 in the figure. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 42 forms an image on the image sensor 44 via the lens 43. Thus, the position of the pattern 23 in the XY plane is detected based on the image position of the pattern 23 formed on the image sensor 44, and the detected position is stored.

【0027】なお、プレート32の露光が一旦終了して
別のプレート32dと交換される場合、上記第2のステ
ップにおいて基板用アライメント系で記憶した位置にプ
レート32d上のパターンが合致するようにステージ3
3を移動させる。この位置はまた、マスク22のパター
ン23と同じ位置であるから、マスク22とプレート3
2dとの位置合わせが完了することになる。なお、マス
ク22の露光が一旦終了して別のマスク22dと交換さ
れる場合、再度上記第1のステップから第3のステップ
を実行してもよい。また、マスク22の露光が一旦終了
して別のマスク22dと交換される場合、上記第3のス
テップにおいてマスク用アライメント系で記憶した位置
にマスク22d上のパターンが合致するようにマスクス
テージ(不図示)を移動させて、マスク22dとプレー
ト32との位置合わせが完了することになる。
When the exposure of the plate 32 is once completed and replaced with another plate 32d, the stage is adjusted so that the pattern on the plate 32d matches the position stored in the substrate alignment system in the second step. Three
Move 3 Since this position is also the same as the pattern 23 of the mask 22, the mask 22 and the plate 3 are
The alignment with 2d will be completed. In addition, when the exposure of the mask 22 is once completed and replaced with another mask 22d, the first to third steps may be performed again. Further, when the exposure of the mask 22 is once completed and is exchanged with another mask 22d, the mask stage (non-alignment) is set so that the pattern on the mask 22d matches the position stored by the mask alignment system in the third step. (Shown) is moved to complete the alignment between the mask 22d and the plate 32.

【0028】図2は、本発明の第2実施例にかかる投影
露光装置の構成を示す図である。第1実施例の投影露光
装置では投影光学系が2つのダイソン型部分光学系から
なっているが、第2実施例の投影露光装置では投影光学
系が1つのダイソン型光学系からなる点が基本的に相違
する。また、これに伴って第2実施例ではマスク用アラ
イメント系および基板用アライメント系の双方のアライ
メント光が同一ダイソン型光学系を介してそれぞれマス
クおよびプレートに導かれるが、それぞれの基本的な構
成および動作は第1実施例のアライメント検出系と同様
である。したがって、第1実施例との構成的な相違点に
着目して説明を行い、アライメント動作について重複す
る説明を省略する。
FIG. 2 is a view showing the arrangement of a projection exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the projection exposure apparatus of the first embodiment, the projection optical system is composed of two Dyson type partial optical systems, but in the projection exposure apparatus of the second embodiment, the projection optical system is basically composed of one Dyson type optical system. Differently. Along with this, in the second embodiment, the alignment lights of both the mask alignment system and the substrate alignment system are guided to the mask and the plate respectively via the same Dyson type optical system. The operation is similar to that of the alignment detection system of the first embodiment. Therefore, the description will be given focusing on the structural difference from the first embodiment, and the overlapping description of the alignment operation will be omitted.

【0029】図2の投影露光装置では、マスク71の下
方にダイソン型の光学系からなる投影光学系が配設さ
れ、投影光学系のさらに下方にプレート81がXY平面
とほぼ平行になるようにステージ(不図示)上に載置さ
れている。投影光学系は、マスク71からの光をX軸方
向(図中右側)に偏向する直角プリズム72aと、この
プリズム72aで反射された光を収束させるための平凸
レンズ73と、この平凸レンズ73を通過した光を再び
平凸レンズ73に反射する凹面反射面74aと、平凸レ
ンズ73を介して入射した光を図中下方に偏向する直角
プリズム72bとからなる。
In the projection exposure apparatus of FIG. 2, a projection optical system composed of a Dyson type optical system is arranged below the mask 71, and the plate 81 is arranged below the projection optical system so as to be substantially parallel to the XY plane. It is placed on a stage (not shown). The projection optical system includes a right-angle prism 72a that deflects the light from the mask 71 in the X-axis direction (right side in the drawing), a plano-convex lens 73 for converging the light reflected by the prism 72a, and the plano-convex lens 73. It is composed of a concave reflecting surface 74a that reflects the passing light again to the plano-convex lens 73, and a right-angle prism 72b that deflects the light incident through the plano-convex lens 73 downward in the figure.

【0030】こうして、マスク71を透過した照明光
は、プリズム72aで図中右側に偏向され、平凸レンズ
73に入射する。平凸レンズ73で収束された光は、凹
面反射面74aで図中左側に反射され、再び平凸レンズ
73に入射する。平凸レンズ73を通過した光は、プリ
ズム72bで図中下方に偏向され、プレート81上には
マスク71のパターン像が形成される。このように、プ
レート81上に形成されたマスク71のパターン像は、
X方向の横倍率が正でY方向の横倍率が負であるため、
等倍鏡像となる。
In this way, the illumination light transmitted through the mask 71 is deflected to the right side in the figure by the prism 72a and enters the plano-convex lens 73. The light converged by the plano-convex lens 73 is reflected to the left side in the figure by the concave reflecting surface 74a and enters the plano-convex lens 73 again. The light passing through the plano-convex lens 73 is deflected downward in the figure by the prism 72b, and a pattern image of the mask 71 is formed on the plate 81. In this way, the pattern image of the mask 71 formed on the plate 81 is
Since the lateral magnification in the X direction is positive and the lateral magnification in the Y direction is negative,
It becomes a 1: 1 mirror image.

【0031】一方、図2のアライメント検出系は、マス
ク71の位置情報を検知するためのマスク用アライメン
ト系と、プレート81の位置情報を検知するための基板
用アライメント系とを備えている。図中、マスク用アラ
イメント系と基板用アライメント系とにはそれぞれ異な
る参照符号を付しているが、2つのアライメント検出系
は基本的に同じ構成を有する。
On the other hand, the alignment detection system of FIG. 2 includes a mask alignment system for detecting the positional information of the mask 71 and a substrate alignment system for detecting the positional information of the plate 81. In the figure, the mask alignment system and the substrate alignment system have different reference numerals, but the two alignment detection systems basically have the same configuration.

【0032】図2の投影露光装置では、マスク用アライ
メント系は、非露光光を発する光源(不図示)を備えて
いる。光源からのアライメント光束80Mのうち一部の
光束が半透過ミラー77を透過し、凹レンズ76および
凸レンズ75で屈折され、正メニスカスレンズ74に入
射する。正メニスカスレンズ74の凹面反射面74a
は、露光光を反射してアライメント光を透過させるよう
なダイクロイック膜に、あるいは露光光およびアライメ
ント光をともに半透過(すなわち半反射)するような半
透過膜に形成されている。
In the projection exposure apparatus of FIG. 2, the mask alignment system includes a light source (not shown) that emits non-exposure light. A part of the alignment light flux 80M from the light source passes through the semi-transmissive mirror 77, is refracted by the concave lens 76 and the convex lens 75, and enters the positive meniscus lens 74. Concave reflective surface 74a of positive meniscus lens 74
Is formed on a dichroic film that reflects exposure light and transmits alignment light, or on a semi-transmissive film that semi-transmits (ie, semi-reflects) both exposure light and alignment light.

【0033】したがって、アライメント光は正メニスカ
スレンズ74を透過し、平凸レンズ73および直角プリ
ズム72aを介してマスク71上のパターンを照明す
る。パターンで反射したアライメント光は、上記光路を
逆行し、半透過ミラー77で図中上方に反射される。半
透過ミラー77で反射したアライメント光はレンズ78
を介して撮像素子79M上に結像する。こうして、撮像
素子79M上に結像したパターンの像位置により、マス
ク71上のパターンのXY平面内での位置情報を検出す
ることができる。
Therefore, the alignment light passes through the positive meniscus lens 74 and illuminates the pattern on the mask 71 via the plano-convex lens 73 and the right-angle prism 72a. The alignment light reflected by the pattern travels backward in the optical path and is reflected upward by the semi-transmissive mirror 77 in the figure. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 77 is reflected by the lens 78.
An image is formed on the image pickup element 79M via. In this way, the position information of the pattern on the mask 71 in the XY plane can be detected from the image position of the pattern formed on the image sensor 79M.

【0034】一方、基板用アライメント系は、非露光光
を発する光源(不図示)を備えている。光源からのアラ
イメント光束80Sのうち一部の光束が半透過ミラー7
7を透過し、凹レンズ76および凸レンズ75で屈折さ
れ、正メニスカスレンズ74に入射する。アライメント
光は正メニスカスレンズ74を透過し、平凸レンズ73
および直角プリズム72bを介して基準パターン(不図
示)を照明する。基準パターンで反射したアライメント
光は、上記光路を逆行し、半透過ミラー77で図中上方
に反射される。半透過ミラー77で反射したアライメン
ト光はレンズ78を介して撮像素子79S上に結像す
る。こうして、撮像素子79S上に結像した基準パター
ンの像位置により、基準パターンのXY平面内での位置
情報を検出することができる。
On the other hand, the substrate alignment system includes a light source (not shown) which emits non-exposure light. Part of the alignment light flux 80S from the light source is a semi-transmissive mirror 7.
The light passes through 7, is refracted by the concave lens 76 and the convex lens 75, and enters the positive meniscus lens 74. The alignment light passes through the positive meniscus lens 74, and the plano-convex lens 73
And a reference pattern (not shown) is illuminated through the right-angle prism 72b. The alignment light reflected by the reference pattern travels backward in the optical path and is reflected upward by the semi-transmissive mirror 77 in the figure. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 77 forms an image on the image sensor 79S via the lens 78. In this way, the position information of the reference pattern in the XY plane can be detected from the image position of the reference pattern formed on the image sensor 79S.

【0035】このように、マスク用アライメント系で
は、マスク側にアライメント光が導かれるように、すな
わちプリズム72aにアライメント光が入射するよう
に、アライメント光80Mが図中左上がりに方向付けら
れている。一方、基板用アライメント系では、プレート
側にアライメント光が導かれるように、すなわちプリズ
ム72bにアライメント光が入射するように、アライメ
ント光80Sが図中左下がりに方向付けられている。な
お、アライメント動作については第1実施例と同じであ
り、重複する説明を省略する。
As described above, in the mask alignment system, the alignment light 80M is directed to the upper left in the figure so that the alignment light is guided to the mask side, that is, the alignment light is incident on the prism 72a. . On the other hand, in the substrate alignment system, the alignment light 80S is directed to the lower left in the drawing so that the alignment light is guided to the plate side, that is, the alignment light is incident on the prism 72b. The alignment operation is the same as that of the first embodiment, and the redundant description will be omitted.

【0036】図3は、本発明の第3実施例にかかる投影
露光装置の構成を示す図である。第1実施例および第2
実施例の投影露光装置では投影光学系がダイソン型光学
系からなっているが、第3実施例にかかる投影露光装置
では投影光学系がオフナー型光学系からなる点が基本的
に相違する。なお、投影光学系がオフナー型であること
に伴い、アライメント検出系の構成も第1実施例および
第2実施例におけるアライメント検出系とは異なる構成
を有する。しかしながら、基本的なアライメント動作は
同様である。
FIG. 3 is a view showing the arrangement of a projection exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention. First embodiment and second
In the projection exposure apparatus of the example, the projection optical system is a Dyson type optical system, but the projection exposure system according to the third example is basically different in that the projection optical system is an Offner type optical system. Since the projection optical system is of the Offner type, the configuration of the alignment detection system also differs from that of the alignment detection systems of the first and second embodiments. However, the basic alignment operation is similar.

【0037】図3の投影露光装置では、マスク90の下
方にオフナー型の光学系からなる投影光学系が配設さ
れ、投影光学系のさらに下方にプレート94がXY平面
とほぼ平行になるようにステージ(不図示)上に載置さ
れている。投影光学系は、マスク90からの光をX軸方
向(図中右側)に偏向する反射鏡91aと、この反射鏡
91aで反射された光を図中左側に反射するための凹面
反射鏡92と、この凹面反射鏡92で反射された光を再
び凹面反射鏡92に向かって反射するための凸面反射面
93aと、凹面反射鏡92で図中左側に再び反射された
光を図中下方に偏向する反射鏡91bとからなる。
In the projection exposure apparatus of FIG. 3, a projection optical system consisting of an Offner type optical system is arranged below the mask 90, and the plate 94 is arranged below the projection optical system so as to be substantially parallel to the XY plane. It is placed on a stage (not shown). The projection optical system includes a reflecting mirror 91a for deflecting the light from the mask 90 in the X-axis direction (right side in the drawing), and a concave reflecting mirror 92 for reflecting the light reflected by the reflecting mirror 91a to the left side in the drawing. , The convex reflecting surface 93a for reflecting the light reflected by the concave reflecting mirror 92 toward the concave reflecting mirror 92 again, and the light reflected again on the left side in the drawing by the concave reflecting mirror 92 is deflected downward in the drawing. And a reflecting mirror 91b.

【0038】こうして、マスク90を透過した照明光
は、反射鏡91aで図中右側に偏向され、凹面反射鏡9
2に入射する。凹面反射鏡92で反射された光は、凸面
反射面93aで図中右側に反射され、再び凹面反射鏡9
2に入射する。凹面反射鏡92で再び反射された光は、
反射鏡91bで図中下方に偏向され、プレート94上に
はマスク90のパターン像が形成される。このように、
プレート94上に形成されたマスク90のパターン像
は、X方向の横倍率が正で、Y方向の横倍率が負の等倍
鏡像となる。
Thus, the illumination light transmitted through the mask 90 is deflected to the right side in the figure by the reflecting mirror 91a, and the concave reflecting mirror 9
Incident on 2. The light reflected by the concave reflecting mirror 92 is reflected by the convex reflecting surface 93a to the right side in the figure, and is again reflected by the concave reflecting mirror 9a.
Incident on 2. The light reflected again by the concave reflecting mirror 92 is
The pattern image of the mask 90 is formed on the plate 94 by being deflected downward in the drawing by the reflecting mirror 91b. in this way,
The pattern image of the mask 90 formed on the plate 94 is an equal-magnification image in which the lateral magnification in the X direction is positive and the lateral magnification in the Y direction is negative.

【0039】一方、図3のアライメント検出系は、マス
ク90の位置情報を検知するためのマスク用アライメン
ト系と、プレート94の位置情報を検知するための基板
用アライメント系とを備えている。図中、マスク用アラ
イメント系と基板用アライメント系とにはそれぞれ異な
る参照符号を付しているが、2つのアライメント検出系
は基本的に同じ構成を有する。したがって、マスク用ア
ライメント系の構成についてのみ説明を行い、基板用ア
ライメント系の構成については説明を省略する。
On the other hand, the alignment detection system shown in FIG. 3 includes a mask alignment system for detecting the positional information of the mask 90 and a substrate alignment system for detecting the positional information of the plate 94. In the figure, the mask alignment system and the substrate alignment system have different reference numerals, but the two alignment detection systems basically have the same configuration. Therefore, only the configuration of the mask alignment system will be described, and description of the configuration of the substrate alignment system will be omitted.

【0040】マスク用アライメント系は、非露光光を発
する光源102Mを備えている。光源102Mからのア
ライメント光は、反射鏡101Mによって図中上方に反
射され、半透過ミラー99Mを透過する。半透過ミラー
99Mを透過したアライメント光は、拡大光学系98M
を介して直角プリズム97で図中右側に偏向され、視野
絞り96を照明する。この視野絞り96は、介在する光
学系によってマスク90およびプレート94と共役にな
っている。
The mask alignment system includes a light source 102M which emits non-exposure light. The alignment light from the light source 102M is reflected upward in the drawing by the reflecting mirror 101M and passes through the semi-transmissive mirror 99M. The alignment light transmitted through the semi-transmissive mirror 99M is magnified optical system 98M.
The light is deflected to the right side in the drawing by the right-angled prism 97 via the illuminating light and illuminates the field stop 96. The field stop 96 is conjugated with the mask 90 and the plate 94 by an intervening optical system.

【0041】視野絞り96を通過した光は、リレーレン
ズ系95を介して凸レンズ93に入射する。凸レンズ9
3の凸面反射面93aは、露光光を反射してアライメン
ト光を透過させるようなダイクロイック膜に、あるいは
露光光およびアライメント光をともに半透過(すなわち
半反射)するような半透過膜に形成されている。
The light passing through the field stop 96 enters the convex lens 93 via the relay lens system 95. Convex lens 9
The convex reflecting surface 93a of No. 3 is formed on a dichroic film that reflects exposure light and transmits alignment light, or on a semi-transmissive film that semi-transmits (ie, semi-reflects) both exposure light and alignment light. There is.

【0042】したがって、アライメント光は凸レンズ9
3を透過し、凹面反射鏡92および反射鏡91aを介し
てマスク90上のパターンを照明する。パターンで反射
したアライメント光105Mは、上記光路を逆行し、視
野絞り96の位置で一旦結像する。その後、直角プリズ
ム97および拡大光学系98Mを介して半透過ミラー9
9Mで図中左側に反射される。半透過ミラー99Mで反
射したアライメント光はレンズ(不図示)を介して撮像
素子100M上に拡大結像する。こうして、撮像素子1
00M上に結像したパターンの像位置により、マスク9
0上のパターンのXY平面内での位置情報を検出するこ
とができる。なお、アライメント動作については第1実
施例と同じであり、重複する説明を省略する。
Therefore, the alignment light is reflected by the convex lens 9
Then, the pattern on the mask 90 is illuminated through the concave reflecting mirror 92 and the reflecting mirror 91a. The alignment light 105M reflected by the pattern travels backward in the optical path and forms an image once at the position of the field stop 96. After that, the semi-transmissive mirror 9 is passed through the right-angle prism 97 and the magnifying optical system 98M.
It is reflected to the left side in the figure at 9M. The alignment light reflected by the semi-transmissive mirror 99M is magnified and imaged on the image sensor 100M via a lens (not shown). Thus, the image sensor 1
Depending on the image position of the pattern imaged on 00M, the mask 9
It is possible to detect the position information of the pattern on 0 in the XY plane. The alignment operation is the same as that of the first embodiment, and the redundant description will be omitted.

【0043】一般に、投影光学系およびアライメント検
出系の解像度は、その光学系の開口数に反比例する。た
とえば、第1実施例の第2の部分光学系について見る
と、その瞳面が凹面反射面30aとなっているので、第
2の部分光学系の開口数は凹面反射面30aの有効径φ
30dに比例することになる。すなわち、投影光学系の
解像度は凹面反射面30aの有効径φ30dが大きい程
良くなる。同様に、基板用アライメント系の解像度も、
凹面反射面30aの有効径φ30dが大きい程良くな
る。
Generally, the resolution of the projection optical system and the alignment detection system is inversely proportional to the numerical aperture of the optical system. For example, looking at the second partial optical system of the first example, since the pupil surface thereof is the concave reflecting surface 30a, the numerical aperture of the second partial optical system is the effective diameter φ of the concave reflecting surface 30a.
It will be proportional to 30d. That is, the resolution of the projection optical system improves as the effective diameter φ30d of the concave reflecting surface 30a increases. Similarly, the resolution of the substrate alignment system
The larger the effective diameter φ30d of the concave reflecting surface 30a, the better.

【0044】上述の各実施例では、投影光学系がダイソ
ン型であるときには凹面反射面を、投影光学系がオフナ
ー型であるときには凸面反射面を、露光光は反射してア
ライメント光(非露光光)は透過するようなダイクロイ
ック膜に、あるいは露光光およびアライメント光(非露
光光)をともに半反射するような半透過膜に形成してい
る。したがって、アライメント検出系として、投影光学
系と同じ径(φ26d、φ30d、φ74d、φ93
d)の光束を通過させることができるので、露光光とア
ライメント光(非露光光)との波長の差による影響を別
にすれば、投影光学系を利用するアライメント検出系と
しては最大の解像力を得ることができる。その結果、ア
ライメント検出系の位置分解能が高くなり、高精度のア
ライメントを行うことが可能になる。
In each of the above-described embodiments, when the projection optical system is the Dyson type, the concave reflecting surface is reflected, and when the projection optical system is the Offner type, the convex reflecting surface is reflected to expose the alignment light (non-exposure light). ) Is formed on a dichroic film that transmits or a semi-transmissive film that semi-reflects both exposure light and alignment light (non-exposure light). Therefore, the same diameter (φ26d, φ30d, φ74d, φ93) as the projection optical system is used as the alignment detection system.
Since the light flux of d) can be passed through, the maximum resolving power can be obtained as an alignment detection system using a projection optical system, except for the influence of the wavelength difference between the exposure light and the alignment light (non-exposure light). be able to. As a result, the position resolution of the alignment detection system is improved, and highly accurate alignment can be performed.

【0045】また、上述の各実施例では、アライメント
検出系が投影光学系の一部を利用しているので、アライ
メント検出系の空間配置が容易であるばかりでなく、露
光領域内のパターンを利用したアライメントができるの
で精度上有利である。なお、上述の第1実施例および第
2実施例では、マスクおよびプレートからのアライメン
ト反射光束を凸レンズ(40、50、75)と凹レンズ
(41、51、76)とによって収束させる構成を採用
している。これは、マスク用アライメント系および基板
用アライメント系において、マスクおよびプレートから
撮像素子までの光学系の倍率は20倍程度以上が望まし
いので、マスクおよびプレートから撮像素子までのアラ
イメント検出系の長さを短くするためである。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, since the alignment detection system uses a part of the projection optical system, not only the spatial arrangement of the alignment detection system is easy, but also the pattern in the exposure area is used. This is advantageous in terms of accuracy because accurate alignment can be performed. The first and second embodiments described above employ a configuration in which the alignment reflected light beams from the mask and plate are converged by the convex lenses (40, 50, 75) and the concave lenses (41, 51, 76). There is. This is because, in the mask alignment system and the substrate alignment system, the magnification of the optical system from the mask and plate to the image pickup device is preferably about 20 times or more, so that the length of the alignment detection system from the mask and plate to the image pickup device is increased. This is to shorten it.

【0046】[0046]

【効果】以上説明したように、本発明の投影露光装置で
は、アライメント光として投影光学系の露光光と同じ径
の光束を通過させることができる。したがって、投影光
学系を利用するアライメント検出系としては最大の解像
力を得ることができる。その結果、投影光学系の性能悪
化を伴うことなく、マスクとプレート基板とのアライメ
ントを高精度に行うことができる。
As described above, in the projection exposure apparatus of the present invention, a light beam having the same diameter as the exposure light of the projection optical system can be passed as alignment light. Therefore, it is possible to obtain the maximum resolving power as the alignment detection system using the projection optical system. As a result, the alignment between the mask and the plate substrate can be performed with high accuracy without deteriorating the performance of the projection optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 照明光学系 22 マスク 24、27 プリズム 25、29 平凸レンズ 26a、30a 凹面反射面 28、31 プリズム 32 プレート 33 ステージ 34 基準パターン 35 モニター光学系 40、50 凸レンズ 41、51 凹レンズ 42、52 半透過ミラー 44、54 撮像素子 45、55 アライメント光束 21 Illumination optical system 22 Mask 24, 27 Prism 25, 29 Plano-convex lens 26a, 30a Concave reflective surface 28, 31 Prism 32 Plate 33 Stage 34 Reference pattern 35 Monitor optical system 40, 50 Convex lens 41, 51 Concave lens 42, 52 Semi-transmissive mirror 44, 54 Image sensor 45, 55 Alignment light flux

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03F 9/00 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G03F 9/00 H

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 投影光学系に対してマスクおよび基板を
相対的に移動させつつ、所定の波長の露光光によって前
記マスク上に形成されたパターンを前記投影光学系を介
して前記基板上に投影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系は、前記露光光の入射側に凹面を向けた
凹面反射面と、該凹面反射面側に凸面を向けたレンズ成
分とを備えたダイソン型光学系であり、 前記投影光学系の凹面反射面には、少なくともアライメ
ント光の一部を透過させる機能を有する薄膜が設けら
れ、 前記投影光学系の凹面反射面を介して前記マスクおよび
前記基板にアライメント光を照射し、且つ前記凹面反射
面を介して前記アライメント光による前記マスクおよび
前記基板からの反射光を受光して、前記マスクおよび前
記基板の位置情報を検出するためのアライメント検出系
を備えていることを特徴とする投影露光装置。
1. A pattern formed on the mask by exposure light having a predetermined wavelength is projected onto the substrate through the projection optical system while moving the mask and the substrate relative to the projection optical system. In the projection exposure apparatus for exposing, the projection optical system is a Dyson type optical system including a concave reflection surface having a concave surface facing the incident side of the exposure light and a lens component having a convex surface facing the concave reflection surface side. The concave reflection surface of the projection optical system is provided with a thin film having a function of transmitting at least a part of alignment light, and the alignment light is applied to the mask and the substrate through the concave reflection surface of the projection optical system. The position information of the mask and the substrate is detected by irradiating and receiving the reflected light from the mask and the substrate by the alignment light through the concave reflecting surface. A projection exposure apparatus having an alignment detection system for
【請求項2】 前記投影光学系は、前記マスク上に形成
されたパターンの中間像を形成する第1のダイソン型部
分光学系と、前記中間像を前記基板上に再結像させる第
2のダイソン型部分光学系とを備えていることを特徴と
する請求項1に記載の投影露光装置。
2. The projection optical system comprises a first Dyson type partial optical system for forming an intermediate image of a pattern formed on the mask, and a second Dyson type partial optical system for re-imaging the intermediate image on the substrate. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a Dyson type partial optical system.
【請求項3】 前記アライメント検出系は、前記第1の
ダイソン型部分光学系の前記凹面反射面を介して前記マ
スクにアライメント光を照射し、且つ前記凹面反射面を
介した前記マスクからの反射光を受光して前記マスクの
位置情報を検出するためのマスク用アライメント系と、
前記第2のダイソン型部分光学系の前記凹面反射面を介
して前記基板にアライメント光を照射し、且つ前記凹面
反射面を介した前記基板からの反射光を受光して前記基
板の位置情報を検出するための基板用アライメント系と
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の投影露
光装置。
3. The alignment detection system irradiates the mask with alignment light via the concave reflecting surface of the first Dyson type partial optical system, and reflects from the mask via the concave reflecting surface. A mask alignment system for receiving light and detecting position information of the mask,
Position information of the substrate is obtained by irradiating the substrate with alignment light through the concave reflecting surface of the second Dyson type partial optical system and receiving reflected light from the substrate through the concave reflecting surface. The projection exposure apparatus according to claim 2, further comprising: a substrate alignment system for detecting.
【請求項4】 投影光学系に対してマスクおよび基板を
相対的に移動させつつ、所定の波長の露光光によって前
記マスク上に形成されたパターンを前記投影光学系を介
して前記基板上に投影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系は、少なくとも1つの凹面反射面と、少
なくとも1つの凸面反射面とを備えたオフナー型光学系
光学系であり、 前記投影光学系の前記凸面反射面には、少なくとも露光
光の一部を透過させる機能を有する薄膜が設けられ、 前記投影光学系の前記凸面反射面を介して前記マスクお
よび前記基板にアライメント光を照射し、且つ前記アラ
イメント光による前記マスクおよび前記基板からの反射
光を受光して、前記マスクおよび前記基板の位置情報を
検出するためのアライメント検出系を備えていることを
特徴とする投影露光装置。
4. A pattern formed on the mask by exposure light having a predetermined wavelength is projected onto the substrate through the projection optical system while moving the mask and the substrate relative to the projection optical system. In the projection exposure apparatus for exposing, the projection optical system is an Offner type optical system optical system including at least one concave reflecting surface and at least one convex reflecting surface, and the projection optical system is provided on the convex reflecting surface of the projection optical system. Is provided with a thin film having a function of transmitting at least a part of exposure light, irradiating the mask and the substrate with alignment light through the convex reflecting surface of the projection optical system, and the mask with the alignment light. And an alignment detection system for receiving the reflected light from the substrate and detecting positional information of the mask and the substrate. Projection exposure apparatus.
【請求項5】 前記アライメント検出系は、前記投影光
学系の前記凸面反射面を介して前記マスクにアライメン
ト光を照射し、且つ前記凸面反射面を介して前記アライ
メント光による前記マスクからの反射光を受光して前記
マスクの位置情報を検出するためのマスク用アライメン
ト系と、前記凸面反射面を介して前記基板にアライメン
ト光を照射し、且つ前記凸面反射面を介して前記アライ
メント光による前記基板からの反射光を受光して前記基
板の位置情報を検出するための基板用アライメント系と
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の投影露
光装置。
5. The alignment detection system irradiates the mask with alignment light via the convex reflecting surface of the projection optical system, and reflects light from the mask by the alignment light via the convex reflecting surface. An alignment system for a mask for receiving and receiving position information of the mask, and irradiating the substrate with alignment light through the convex reflection surface, and the substrate with the alignment light through the convex reflection surface The projection exposure apparatus according to claim 4, further comprising: a substrate alignment system for receiving reflected light from the substrate and detecting positional information of the substrate.
【請求項6】 前記薄膜は、前記アライメント光を透過
し、且つ前記露光光を反射するダイクロイック膜からな
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記
載の投影露光装置。
6. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the thin film is a dichroic film that transmits the alignment light and reflects the exposure light.
【請求項7】 前記薄膜は、前記アライメント光および
前記露光光の双方を半透過する半透過膜からなることを
特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投影
露光装置。
7. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the thin film is a semi-transmissive film that semi-transparents both the alignment light and the exposure light.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008006265A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-17 Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. Large working distance unit-magnification projection optical system
JP2017045074A (en) * 2011-12-20 2017-03-02 株式会社ニコン Substrate processing apparatus, device manufacturing system, and device manufacturing method

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