JPH11133621A

JPH11133621A - 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH11133621A
Application number: JP9312728A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Kanda; 恒雄神田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-21
Also published as: KR100319211B1; KR19990037479A; US6233042B1

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系の光学特性の変化を補正してレチ
クル面上のパターンをウエハ面上に高い解像力で容易に
露光転写することができる投影露光装置及びそれを用い
たデバイスの製造方法を得ること。【解決手段】第１物体面上のパターンを第２物体面上
に光学特性を変化させる補正機構を内蔵した投影光学系
で投影露光する投影露光装置であって、異なる位置に配
置した複数のマークのうちの第１マークの位置を該投影
光学系を介して検出し、第２マークの位置を該投影光学
系を介さないで検出して、双方のマークの相対的な位置
関係を検出する位置情報検出機構を備えた観察光学系
と、該位置情報検出機構で該双方のマークの相対的な位
置関係の検出を所定時間間隔又は連続的に行ったときの
位置情報Ｓａと、それ以前の位置情報Ｓｂと比較する比
較手段と、該比較手段からの信号に基づいて該補正機構
を動作させて該投影光学系の光学特性を変化させる駆動
手段とを有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法に関し、特に第１物体面
上のパターンを第２物体面上にステップアンドリピート
方式又はステップアンドスキャン方式を利用して投影露
光し、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ、液晶パネル等のサブミク
ロン又はクオーターミクロン以下の高集積度のデバイス
（半導体素子）を製造する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進展は近年ますます速度を
増しており、それに従って微細加工技術の進展も著しい
ものがある。特にその中心の半導体投影露光装置を用い
た光加工技術は１ＭＤＲＡＭを境にサブミクロンの領域
に及んでいる。

【０００３】解像力を向上させる手段として半導体投影
露光装置に対して過去行われてきたのは、波長を固定し
て投影光学系のＮＡを大きくする手法や、露光波長をｇ
線からｉ線、さらにはエキシマレーザの発振波長という
ようにより短波長化する手法である。また最近では位相
シフトマスクや変形照明等により、光露光による光加工
の限界を広げる試みが行われている。

【０００４】一方、解像力向上に伴って、半導体プロセ
スの制御がますますと厳しくなり、そのため例えば各工
程における線幅の変動許容量やトータルオーバーレイの
許容量等、いわゆるプロセスマージンが減少してきてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来より光源から放射
した光束で照明系を介して被照射面上のパターンを照明
し、該パターンを投影光学系により基板面上に投影し露
光する投影露光装置（ステッパー）ではスループット、
いわゆる単位時間当たりの半導体素子の生産量が高くな
るように設定されている。生産量を高めるためには、各
種シーケンスや駆動部の動作時間等を速くする必要があ
る。ショットの露光も例外ではなく、露光にかかる時間
を短くする必要があり、そのためには、ウエハー面にお
ける露光光の照度を上げ、レジストを速く感光させるこ
とが必須となっている。そのため、使用されるレチクル
の透過率にもよるが、照度があがると言うことは、単位
時間当たりの露光時における投影光学系に与えられるエ
ネルギーは増加する。ウエハーを処理する枚数は多くな
るため、投影光学系に与えられるエネルギーの総量は膨
大な量になる。このエネルギーの一部は、露光光が透過
する投影光学系内に使用されている硝材に吸収される。
吸収された露光光のエネルギーは蓄積され、それによっ
て投影光学系を構成するエレメントの熱変形等に伴い光
学特性が変化、いわゆる熱収差が発生する。特に、電子
回路パターンの微細化が進むにつれ、この問題の影響度
は大きくなってきている。

【０００６】これに対し、従来は、露光中、ある間隔で
投影光学系の光学特性を測定し、その光学特性の変化を
モニターしたり、ソフトで経時変化を予測したりして、
投影露光装置の一部を駆動し、補正をかけていた。

【０００７】しかし、ある間隔で投影光学系の光学特性
を測定した場合は、測定に時間をとられるため、その
分、スループットが低下する。

【０００８】また、ソフトによる予測の場合、マシン特
有の振る舞い等があるため、各装置毎にパラメーターを
入れる必要があり手間が煩雑になる。その他、何らかの
原因で、実際との間にズレが生じた場合、そのモニター
手段がないため補正できないという問題があった。

【０００９】本発明は投影露光装置の一部に適切に設定
した観察光学系を設け、該観察光学系によって異なる位
置に配置した複数のマークのうち、少なくとも１つのマ
ークを投影光学系を介して観察し、他のマークを投影光
学系を介さないで観察し、双方のマークの位置情報の変
化を検出することによって、投影光学系の光学特性の変
化をリヤルタイムで検出し、該検出結果に基づいて投影
光学系の光学特性を補正することによって、高精度な投
影露光ができるようにした投影露光装置及びそれを用い
たデバイスの製造方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置は
（１−１）第１物体面上のパターンを第２物体面上に光
学特性を変化させる補正機構を内蔵した投影光学系で投
影露光する投影露光装置であって、異なる位置に配置し
た複数のマークのうちの第１マークの位置を該投影光学
系を介して検出し、第２マークの位置を該投影光学系を
介さないで検出して、双方のマークの相対的な位置関係
を検出する位置情報検出機構を備えた観察光学系と、該
位置情報検出機構で該双方のマークの相対的な位置関係
の検出を所定時間間隔又は連続的に行ったときの位置情
報Ｓａと、それ以前の位置情報Ｓｂと比較する比較手段
と、該比較手段からの信号に基づいて該補正機構を動作
させて該投影光学系の光学特性を変化させる駆動手段と
を有していることを特徴としている。

【００１１】特に（１−１−１）前記比較手段は前記位
置情報Ｓａが前記位置情報Ｓｂに対して所定量以上変化
しているか否かを判断していること。

【００１２】（１−１−２）前記位置情報検出機構は前
記第１マークと第２マークを所定面上に結像させ、該所
定面上の双方の像位置情報を光電変換素子で検出して、
双方のマークの相対的な位置枠を検出していること。

【００１３】（１−１−３）前記第１マークは前記投影
光学系の光学特性によって所定面上における結像位置が
変移するレンズモニター用基準マークより成り、前記第
２マークは所定面上における結像位置が変移しない基準
マークより成っていること。

【００１４】（１−１−４）前記観察光学系は前記第１
マークの所定面上に形成される画像情報を検出して前記
投影光学系の結像面変化を検出していること。

【００１５】（１−１−５）前記観察光学系で求めた前
記投影光学系の結像面変化に基づいて前記第２物体を載
置しているステージを駆動させて、結像面変化を補正し
ていること等を特徴としている。

【００１６】本発明のデバイスの製造方法は（２−１）
構成要件（１−１）の投影露光装置を用いてレチクル面
上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影露光
した後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製
造していることを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。

【００１８】同図において、高圧水銀灯、エキシマレー
ザ等の光源を有する露光照明系５から出射した露光光に
よってレチクル２面上の電子回路パターンを照射してい
る。

【００１９】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクル２をセットするためのレチクル基準マーク（不
図示）が配置されている。

【００２０】レチクル２に描画された電子回路パターン
は投影レンズ（投影光学系）１を介し、ウエハ３上に転
写、露光される。その後、該ウエハを現像処理工程を介
してデバイスを製造している。ウエハ３はチャック（不
図示）上に載置されている。チャックは投影レンズ１の
光軸と直交する平面内及び光軸方向及び光軸を回転軸と
する方向に駆動可能なＸＹＺ−θステージ４に載置され
ており、ウエハ３をＸＹ方向及びフォーカス方向（光軸
方向）に駆動している。

【００２１】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【００２２】レチクル２と露光照明系５との間には、投
影光学系１を介して後述するマーク（第１マーク）を観
察する観察光学系の一部（１１、１２）が、図３に示す
ように４カ所配置されている。１１（１１ａ〜１１ｄ）
はレチクル２、及び投影光学系１を介してマーク２３
（２３ａ〜２３ｄ）観察するために光束を反射するミラ
ーであり、１２（１２ａ〜１２ｄ）は対物レンズを示し
ている。対物レンズ１２以降の光学系は図３では省略し
ている。図３に示すように、観察光学系はレチクル２上
に４個配置している。なお、本実施形態においては、観
察光学系が４つになっているが、これは複数個で有れば
いくつでも良い。また、図３においてＥＦは、投影光学
系１の露光可能領域、Ｐはレチクル２上に描画されてい
る電子回路パターンの領域を示している。観察光学系は
パターンの領域Ｐをウエハー３に露光する際の露光照明
光をけらない様、各光学部材を配置している。

【００２３】以下、図１の右側に記載している符番ａで
特定した１つの観察光学系を例にとり各部材１１ａ〜２
４ａについて説明する。

【００２４】露光照明系５から露光光の一部をライトガ
イド１７ａで導光し、その光束は、顕微鏡照明光学系
（照明光学系）１８ａに入射する。このとき、露光照明
系５内において、図１５に示すようにミラー１１３の位
置を矢印の如く切り替えて光源１１２からの光束がライ
トガイド１７、あるいはレチクル２側へ導光するように
している。また、切替ミラー１１３の構成が、配置上困
難な場合は、図１６に示すようにミラー部をハーフミラ
ー１１４にして光源１１２からの光束をファイバーとレ
チクルに導光するようにしても良い。

【００２５】ライトガイド１７ａから顕微鏡照明光学系
１８ａに入射した光は、照明光学系１８ａを透過後、ビ
ームスプリッター１４ａにて反射されリレーレンズ１３
ａに入射する。その後、光束は、対物レンズ１２ａを経
て、ミラー１１ａによりレチクル２側に反射している。

【００２６】反射された光束はレチクル２にある透過窓
３０ａを透過する。この透過窓３０ａは、図２に示すよ
うに観察光学系の位置に合わせてレチクル２上にもうけ
た４つの透過窓３０ａ〜３０ｄのうちの１つである。ま
た、その位置は、電子回路パターン領域Ｐ外になるよう
にして、回路パターンとの間に物理的な干渉が生じない
ようにして回路パターンにおける制限をなくしている。

【００２７】レチクル２の窓３０ａを透過した光束は、
投影光学系１を透過し、ミラー２２ａで反射し、レンズ
モニター用基準マーク２３ａを照明する。レンズモニタ
ー用基準マーク２３ａは、図４に示すような複数の線状
マークを所定のピッチで配列したパターンから成り例え
ばＣｒの様な反射部材で基板２３ａ１上に描画してい
る。

【００２８】レンズモニター用基準マーク２３ａで反射
した光は、ミラー２２ａで反射し、投影光学系１、レチ
クル２上の窓３０ａを透過し、観察光学系のミラー１１
ａに至る。

【００２９】ミラー１１ａで反射した光は、対物レンズ
１２ａ、リレーレンズ１３ａを透過後、ビームスプリッ
ター１４ａを透過する。その後、光束は、エレクターレ
ンズ１５ａを経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変換素子
上にレンズモニター用基準マーク２３ａの像２３ａ２を
結像する。

【００３０】一方、露光光と別波長の光を放射する光源
２１ａから出射した光は、顕微鏡基準マーク用の照明光
学系２０ａを透過後、顕微鏡基準マーク（第２マーク）
１９ａを透過照明する。顕微鏡基準マーク１９ａは、図
５に示すような２つのスリット状の透明パターンから成
り、例えばＣｒの様に遮光体で基板１９ａ１上に作成し
ている。なお、本実施形態においては、顕微鏡基準マー
ク１９ａの照明光を露光光と別波長としたが、同じ波長
でも良い。

【００３１】顕微鏡基準マーク１９ａを透過した光は、
ビームスプリッター１４で反射し、エレクター１５ａを
経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変換素子上に顕微鏡基
準マーク１９ａの像１９ａ２を結像する。

【００３２】上述したように、ＣＣＤカメラ１６ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マーク像２３ａ２と顕微鏡基準マーク像１９ａ２の２
つが結像する。すなわち、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変
換面は、レンズモニター用基準マーク２３ａと顕微鏡基
準マーク１９ａと共役な関係にある。

【００３３】図６に示すように、ＣＣＤカメラ１６ａの
光電変換面で電気信号に置き換えられた画像は、回線２
４ａを通じて処理装置１０に転送される。そこで、レン
ズモニター用基準マークは２３ａ、図６に示したような
ウインドウ４２で、また、顕微鏡基準マーク１９ａはウ
インドウ４１と４３でその位置を測定している。そし
て、お互いのマーク２３ａ、１９ａの位置から両者のズ
レ量を算出している。

【００３４】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
（本実施形態では４つ）の観察光学系において行ってい
る。そして求めたズレ量から、例えば投影光学系１の倍
率を算出している。この算出した値を処理装置１０内の
メモリーに算出した時間とともに保存しておく。そし
て、次回以降の測定・算出した数値との差分値を算出
し、処理装置１０内の比較手段で比較する。これは以下
の各実施形態において全て同じである。

【００３５】又、処理装置１０内には、上記差分値に対
し、投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学
特性の変動を補正できるかというテーブルを持ってい
る。そこで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量
を回線９を介し駆動回路（駆動手段）８に出力する。駆
動回路８はそれを受けて回線７を通じ補正機構６を所定
量駆動させ、投影光学系１の光学特性を補正している。

【００３６】補正機構６としては例えば投影光学系１を
構成する複数のレンズのうちの所定のレンズを光軸方向
に移動させたり、偏心させたりして光学特性を変化させ
ている。

【００３７】本実施形態において上記ズレ量の測定、及
び光学特性の補正は、投影露光装置の動作、状態に関係
なく実行できる。すなわち、実素子ウエハーを露光中で
も、露光に影響することなく、投影光学系１の光学特性
変化を常時モニター・及び補正することができ、これに
よって高いスループットを得ている。

【００３８】また、どの工程の時、どのウエハーのどの
ショットは、どういう補正状態で露光したなどと言う
「補正履歴」も残しておき、工程が進んでいくときにこ
の結果をフィードバックすれば、より高精度な露光がで
きる。

【００３９】さらに、本実施形態では、投影光学系１の
光学特性変化を露光光を使用してモニターするように述
べたが、光学特性変化を観察できるならば、露光波長以
外の波長を使用しても良い。その場合、投影光学系１に
より、軸上色収差が発生し、レチクル通過時の光束径が
露光光に比べ太くなることがある。その時は、レチクル
２の透過部の大きさを光束にあった大きさにする必要が
ある。

【００４０】また、モニター光の供給手段として、図１
５、図１６に示すような方式を本実施例で使用している
が、図１５のような切換ミラー１１３は、切換機構が必
要となるため装置が複雑化するし、露光中は光がモニタ
ー系に供給できないので投影光学系１の光学特性変化を
リアルタイムで見ることが出来なくなる。また、図１６
のようなハーフミラータイプは、露光時におけるウエハ
ー面照度が低下する。そこで、モニター光の光源を別光
源としても良く、これによれば露光照明光学系５からわ
ざわざ分岐する必要がなくなる。又、モニター光が非露
光光である場合は、別光源でも良いし、図１６のハーフ
ミラーをダイクロイックミラーにする事で、露光に使用
しない光をモニター光として使用することができる。こ
れによれば、ウエハー像面照度を落とすことなく常に投
影光学系１の光学特性変化をモニターすることが出来
る。

【００４１】尚、モニター光の波長の件、及びモニター
光の供給の件については、以降に述べる各実施形態につ
いても同じである。

【００４２】尚、本実施形態において、各部材１１ａ〜
２３ａは観察光学系及び位置情報検出機構の一要素を構
成している。

【００４３】図７は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。

【００４４】本実施形態は図１の実施形態１に比べて、
実施形態１がレンズモニター用基準マーク２３を落射照
明していたのに対し、本実施形態が透過照明にして、像
のコントラストを高くした点が異なっているだけであ
り、その他の構成は基本的に同じである。実施形態１と
同じ部材には同記号が付している。

【００４５】図７においてレチクル２上に描画された電
子回路パターンは、投影光学系１を介し、ウエハー３上
に露光照明系５から照射される露光光により、露光・転
写している。

【００４６】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクルをセットするためのレチクル基準マーク（不図
示）が配置されている。

【００４７】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【００４８】ウエハー３は、ＸＹＺθステージ４の上に
載置している。また、フィデューシャルマーク１００も
ＸＹＺθステージ４の上に載置している。

【００４９】レチクル２と露光照明系５の間には、投影
光学系１を介してマーク２３を観察する観察光学系が、
本実施形態１と同様に図３に示すのように配置してい
る。１１（１１ａ〜１１ｄ）はレチクル２、及び投影光
学系１を介して観察するために光束を反射するミラーで
あり、１２（１２ａ〜１２ｄ）は対物レンズを示してい
る。対物レンズ１２以降の光学系は図３では省略してい
る。図３に示すように、観察光学系はレチクル２上に４
個配置されている。なお、本実施形態においては、観察
光学系が４つになっているが、これは複数個で有ればい
くつでも良い。また、図３においてＥＦは、投影光学系
１の露光領域、Ｐはレチクル２上に描画されている電子
回路パターンの領域を示している。観察光学系はパター
ンの領域Ｐをウエハー３に露光する際の露光照明光をけ
らない様、各光学部材を配置している。

【００５０】以下、本実施形態１と同様に図７の右側に
記載している１つの観察光学系を例にとり説明する。

【００５１】露光照明系５から露光光の一部をライトガ
イド５１ａで導光し、その光束は、レンズモニター用基
準マーク照明光学系５０ａに入射する。入射した光は、
レンズモニター用基準マーク２３ａを透過照明する。レ
ンズモニター用基準マーク２３ａは、実施形態１に用い
た図４のパターンと白黒反転したパターンより成ってい
る。実施形態１では、図４のパターン部は遮光体（反射
部材）であったが、本実施形態においてはマーク部が透
過部であり、マーク部以外は遮光体で出来ている。

【００５２】レンズモニター用基準マーク２３ａを透過
後、光束はミラー２２ａにより、投影光学系１の方に反
射される。その後、投影光学系１を経てレチクル２を透
過する。このとき、光束はレチクル２にある透過窓３０
ａを透過する。この透過窓３０ａは、図２に示すように
観察光学系の位置に合わせてレチクル２上にもうけてい
る。また、その位置は、電子回路パターン領域外になる
ようしている。これにより回路パターンとの間に物理的
な干渉が生じないようにして回路パターンにおける制限
をなくしている。

【００５３】レチクル２の窓３０ａを透過した光束は、
観察光学系のミラー１１ａに至る。

【００５４】ミラー１１ａにより反射された光は、対物
レンズ１２ａ、リレーレンズ１３ａを透過後、ビームス
プリッター１４ａを透過する。その後、光束は、エレク
ターレンズ１５ａを経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変
換素子上にレンズモニター用基準マーク２３ａの像２３
ａ２を結像する。

【００５５】一方、露光光と別波長の光を放射する光源
２１ａから出射した光は、顕微鏡基準マーク用の照明光
学系２０ａを透過後、顕微鏡基準マーク１９ａを透過照
明する。顕微鏡基準マーク１９ａは、図５に示すような
２つのスリット状の透明パターンから成り、例えばＣｒ
の様に遮光体で基板１９ａ１上に作成している。なお、
本実施形態においては、顕微鏡基準マーク１９ａの照明
光を露光光と別波長としたが、同じ波長でも良い。

【００５６】顕微鏡基準マーク１９ａを透過した光は、
ビームスプリッター１４ａでを反射し、エレクター１５
ａを経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変換素子上に顕微
鏡基準マーク１９ａの像１９ａ２を結像する。

【００５７】上述したように、ＣＣＤカメラ１６ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マーク像２３ａ２と顕微鏡基準マーク像１９ａ２の２
つが結像する。すなわち、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変
換面は、レンズモニター用の基準マーク２３ａと顕微鏡
基準マーク１９ａと共役な関係にある。

【００５８】本実施形態により、ＣＣＤカメラ１６ａの
光電変換面に結像するレンズモニター用基準マーク像２
３ａ２と顕微鏡基準マーク像１９ａ２は透過照明による
像のため、高いコントラスト像となる。

【００５９】図６に示すように、光電変換面で電気信号
に置き換えられた画像は、回線２４を通じて処理回路に
転送される。そこで、レンズモニター用基準マーク２３
ａは、図６に示したようなウインドウ４２で、また、顕
微鏡基準マーク１９ａはウインドウ４１と４３でその位
置を測定している。そして、お互いのマークの位置から
両者のズレ量を算出している。

【００６０】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
（本実施形態では４つ）の観察光学系において行ってい
る。そして求めたズレ量から、例えば投影光学系１の倍
率を算出している。この算出した値を処理装置１０内の
メモリーに算出した時間とともに保存しておく。そし
て、次回以降の測定・算出した数値との差分値を算出し
ている。

【００６１】又、処理装置１０内には、上記差分値に対
し、投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学
特性の変動を補正できるかというテーブルを持ってい
る。そこで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量
を回線９を介し駆動回路８に出力する。駆動回路８はそ
れを受けて回線７を通じ補正機構６を所定量駆動させ、
投影光学系１の光学特性を補正している。

【００６２】本実施形態において上記ズレ量の測定、及
び光学特性の補正は、投影露光装置の動作、状態に関係
なく実行できる。すなわち、実素子ウエハーを露光中で
も、露光に影響することなく、投影光学系１の光学特性
変化を常時モニター・及び補正することができ、これに
よって高いスループットを得ている。

【００６３】図８は本発明の実施形態３の要部概略図で
ある。

【００６４】本実施形態では実施形態１、２に比べて顕
微鏡用基準マーク１９とレンズモニター用基準マーク２
３を透過照明し、ＣＣＤカメラ６１の光電変換面に結像
する像のコントラストを高くしている点が異なっている
だけであり、その他の構成は同じである。本実施形態に
おいて図１、図７示した部材と同じ部材には同記号を付
している。

【００６５】図８においてレチクル２上に描画された電
子回路パターンは、投影光学系１を介し、ウエハー３上
に露光照明系５から照射される露光光により、露光・転
写している。

【００６６】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクルをセットするためのレチクル基準マーク（不図
示）が配置されている。

【００６７】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【００６８】ウエハー３は、ＸＹＺθステージ４の上に
載置している。また、フィデューシャルマーク１００も
ＸＹＺθステージ４の上に載置している。

【００６９】レチクル２と露光照明系５の間には、投影
光学系１を介してマーク２３を観察する観察光学系が、
本実施形態１、２と同様に図３のように配置している。
１１（１１ａ〜１１ｄ）はレチクル２方向に光束を反射
するミラーであり、１２（１２ａ〜１２ｄ）は対物レン
ズを示している。対物レンズ１２以降の光学系は図３で
は省略している。図３にあるように、観察光学系はレチ
クル２上に４個配置している。なお、本実施形態におい
ては、観察光学系が４つになっているが、これは複数個
で有ればいくつでも良い。また、図３においてＥＦは、
投影光学系１の露光領域、Ｐはレチクル２上に描画され
ている電子回路パターンの領域を示している。観察光学
系はパターンの領域Ｐをウエハー３に露光する際の露光
照明光をけらない様、各光学部材を配置している。

【００７０】以下、本実施形態１、２と同様に図８の右
側に記載している１つの観察光学系を例にとり説明す
る。

【００７１】露光照明系５からの光の一部をライトガイ
ド１７ａで導光し、その光束は、顕微鏡照明光学系１８
ａに入射する。入射した光は、ミラー６３ａで反射し、
顕微鏡用基準マーク１９ａを透過照明する。顕微鏡用基
準マーク１９ａは、実施形態１で用いた図５に示すパタ
ーンと白黒反転したパターンである。実施形態１では、
図５のパターン部は透過部であったが、本実施形態にお
いてはマーク部が遮光体で出来ている。

【００７２】顕微鏡用基準マーク１９ａを透過後、光束
はリレーレンズ１３ａ、対物レンズ１２ａを経て、ミラ
ー１１ａにより反射され、レチクル２を透過する。この
とき、光束はレチクル２にある透過窓３０ａを透過す
る。この透過窓３０ａは、図２に示すように観察光学系
の位置に合わせてレチクル２上にもうけている。また、
その位置は、電子回路パターン領域外になるようにし
て、回路パターンとの間に物理的な干渉が生じなく回路
パターンにおける制限がなくなるようにしている。

【００７３】レチクル２の窓３０ａを透過した光束は、
投影光学系１を経て、ミラー２２ａに至る。

【００７４】ミラー２２ａにより反射された光は、レン
ズモニター用基準マーク２３ａ上に顕微鏡用基準マーク
１９の像を結像する。このとき、顕微鏡基準マークパタ
ーンとレンズモニター用基準マークパターンがオーバー
ラップしないように各マークを配置している。

【００７５】レンズモニター用基準マーク２３ａは、実
施形態１における図４に示すマークと同一である。

【００７６】その後光束は、レンズモニター用基準マー
ク２３ａを透過後、レンズモニター用基準マーク観察光
学系６０ａを経て、ＣＣＤカメラ６１ａの光電変換素子
上にレンズモニター用基準マーク像と顕微鏡基準マーク
像を結像する。

【００７７】上述したように、ＣＣＤカメラ６１ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マーク６０ａと顕微鏡基準マーク１９ａの２つが結像
する。すなわち、ＣＣＤカメラ６１ａの光電変換面は、
レンズモニター用基準マーク２３ａと顕微鏡基準マーク
１９ａと共役な関係にある。

【００７８】本実施形態により、ＣＣＤカメラ６１ａの
光電変換面に結像するレンズモニター用基準マーク像と
顕微鏡基準マーク像は透過照明による像のため、高いコ
ントラスト像となる。

【００７９】図６に示すように、光電変換面で電気信号
に置き換えられた画像は、回線６２ａを通じて処理装置
１０に転送される。そこで、レンズモニター用基準マー
ク２３ａは、図６に示したようなウインドウ４２で、ま
た、顕微鏡基準マーク１９ａはウインドウ４１と４３で
その位置が測定される。そして、お互いのマークの位置
から両者のズレ量を算出している。

【００８０】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
（本実施形態では４つ）の観察光学系において行ってい
る。そして求めたズレ量から、例えば投影光学系１の倍
率を算出している。この算出した値を処理装置１０内の
メモリーに算出した時間とともに保存しておく。そし
て、次回以降の測定・算出した数値との差分値を算出し
ている。

【００８１】処理装置１０内には、上記差分値に対し、
投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学特性
の変動を補正できるかというテーブルを持っている。そ
こで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量を回線
９を介し駆動回路８に出力する。駆動回路８はそれを受
けて回線７を通じ補正機構６を所定量駆動させ、投影光
学系１の光学特性を補正している。

【００８２】上記ズレ量の測定、及び光学特性の補正
は、投影露光装置の動作、状態に関係なく実行できる。
すなわち、実素子ウエハーを露光中でも、露光に影響す
ることなく、投影光学系１の光学特性変化を常時モニタ
ー・及び補正することでき、これによって高いスループ
ットを得ている。

【００８３】図９は本発明の本実施形態４の要部概略図
である。

【００８４】本実施形態では図８の実施形態３に比べて
顕微鏡用基準マーク１９を顕微鏡内に設けず、そのかわ
り、レチクル２上に基準マーク７０を設け、レンズモニ
ター用基準マーク２３とのマークのズレ量変化を検出
し、レンズ状態をモニターしている点が異なっているだ
けであり、その他の構成は同じである。特に本実施形態
では、直接レチクル２を通して倍率、ディストーション
の変化をモニターできるため、実施形態１〜３より補正
精度が良くなる。図９において、実施形態１〜３と同じ
部材には同記号を付している。

【００８５】図９においてレチクル２上に描画された電
子回路パターンは、投影光学系１を介し、ウエハー３上
に露光照明系５から照射される露光光により、露光・転
写している。

【００８６】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクルをセットするためのレチクル基準マーク（不図
示）が配置されている。

【００８７】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【００８８】ウエハー３は、ＸＹＺθステージ４の上に
載置している。また、フィデューシャルマーク１００も
ＸＹＺθステージ４の上に載置している。

【００８９】レチクル２と露光照明系５の間には、投影
光学系１を介してマークを観察する観察光学系が、実施
形態１と同様に図３のように配置している。１１（１１
ａ〜１１ｄ）はレチクル２方向に光束を反射するミラー
であり、１２（１２ａ〜１２ｄ）は対物レンズを示して
いる。対物レンズ１２以降の光学系は図３では省略して
いる。図３にあるように、観察光学系はレチクル２上に
４個配置している。なお、本実施形態においては、観察
光学系が４つになっているが、これは複数個で有ればい
くつでも良い。また、図３においてＥＦは、投影光学系
１の露光領域、Ｐはレチクル２上に描画されている電子
回路パターンの領域を示している。観察光学系はパター
ンの領域Ｐをウエハー３に露光する際の露光照明光をけ
らない様、各光学部材を配置している。

【００９０】以下、図９の右側に記載している１つの観
察光学系について説明する。

【００９１】露光照明系５からの光の一部をライトガイ
ド１７ａで導光し、その光束は、顕微鏡照明光学系１８
ａに入射する。入射した光は、ミラー６３ａで反射さ
れ、リレーレンズ１３ａ、対物レンズ１２ａを経て、ミ
ラー１１ａにより反射され、レチクル２上のマーク部７
０ａを照明する。

【００９２】レチクル２のパターン面には、図１０に示
すように、照明光の光路上に描画されているマーク７０
ａ〜ｄが配置されている。このマーク部７０は図４にあ
るようにマーク部分が遮光体になるように作成してい
る。また、マーク７０の位置は、電子回路パターン領域
外になるようにして、回路パターンとの間に物理的な干
渉が生じなく回路パターンにおける制限がなくなるよう
にしている。

【００９３】レチクル２上のマーク７０ａを透過した光
束は、投影光学系１を経て、ミラー２２ａに至る。

【００９４】ミラー２２ａにより反射された光は、レン
ズモニター用基準マーク２３ａ上にレチクル上のマーク
７０ａの像を結像する。このとき、顕微鏡基準マークパ
ターンとレンズモニター用基準マークパターンがオーバ
ーラップしないように各マークを配置している。

【００９５】レンズモニター用基準マーク２３ａは、実
施形態１における図４のマークと同一である。

【００９６】その後、光束は、レンズモニター用基準マ
ーク２３ａを透過後、レンズモニター用基準マーク観察
光学系６０ａを経て、ＣＣＤカメラ６１ａの光電変換素
子上にレンズモニター用基準マーク像と顕微鏡基準マー
ク像を結像する。

【００９７】上述したように、ＣＣＤカメラ６１ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マークとレチクル上のマークの２つが結像する。すな
わち、ＣＣＤカメラ６１ａの光電変換面は、レンズモニ
ター用基準マーク２３ａとレチクル上のマーク７０ａと
共役な関係にある。

【００９８】本実施形態により、ＣＣＤカメラ６１ａの
光電変換面に結像するレンズモニター用基準マーク像と
レチクル上のマーク像は透過照明による像のため、高い
コントラスト像となる。

【００９９】図６に示すように、光電変換面で電気信号
に置き換えられた画像は、回線６２ａを通じて処理装置
１０に転送される。そこで、レンズモニター用基準マー
ク２３ａは、図６に示したようなウインドウ４２で、ま
た、顕微鏡基準マーク７０ａはウインドウ４１と４３で
その位置が測定される。そして、お互いのマークの位置
から両者のズレ量を算出している。

【０１００】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
の観察光学系において行っている。そして求めたズレ量
から、例えば投影光学系１の倍率を算出している。この
算出した値を処理装置１０内のメモリーに算出した時間
とともに保存しておく。そして、次回以降の測定・算出
した数値との差分値を算出している。

【０１０１】処理装置１０内には、上記差分値に対し、
投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学特性
の変動を補正できるかというテーブルを持っている。そ
こで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量を回線
９を介し駆動回路８に出力する。駆動回路８はそれを受
けて回線７を通じ補正機構６を所定量駆動させ、投影光
学系１の光学特性を補正している。

【０１０２】上記ズレ量の測定、及び光学特性の補正
は、投影露光装置の動作、状態に関係なく実行できる。
すなわち、実素子ウエハーを露光中でも、露光に影響す
ることなく、投影光学系１の光学特性変化を常時モニタ
ー・及び補正することができ、これによって高いスルー
プットを得ている。

【０１０３】図１１は本発明の実施形態５の要部概略図
である。

【０１０４】本実施形態では図７の実施形態２に比べて
顕微鏡をレチクル２と投影光学系１の間に構成している
点が異なっているだけであり、その他の構成は同じであ
る。本実施形態ではモニター光がレチクル２を透過しな
いため、レチクル２にモニター光透過用の窓を作る必要
が無くなる。さらに、レチクル２を透過しないことで、
物像間距離の制限が無くなるため設計自由度が増すとい
う利点がある。

【０１０５】図１１において、実施形態１〜４と同じ部
材には同記号を付している。

【０１０６】図１１のレチクル２上に描画された電子回
路パターンは、投影光学系１を介し、ウエハー３上に露
光照明系５から照射される露光光により、露光・転写し
ている。

【０１０７】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクルをセットするためのレチクル基準マーク（不図
示）が配置されている。

【０１０８】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【０１０９】ウエハー３は、ＸＹＺθステージ４の上に
載置している。また、フィデューシャルマーク１００も
ＸＹＺθステージ４の上に載置している。

【０１１０】レチクル２と投影光学系１の間には、投影
光学系１を介してマークを観察する観察光学系が、に配
置されている。本実施形態においても、実施形態１〜４
のごとく、複数個の顕微鏡（不図示）を備えている。

【０１１１】以下、図１１の右側に記載している１つの
観察光学系について説明する。

【０１１２】露光照明系５からの光の一部をライトガイ
ド５１ａで導光し、その光束は、レンズモニター用基準
マーク照明光学系５０ａに入射する。入射した光は、レ
ンズモニター用基準マーク２３ａを透過照明する。レン
ズモニター用基準マーク２３ａは、実施形態１に用いた
図４のパターンと白黒反転したパターンである。実施形
態１では、図４のパターン部は遮光体（反射部材）であ
ったが、本実施形態においてはマーク部が透過部であ
り、マーク部以外は遮光体で出来ている。

【０１１３】レンズモニター用基準マーク２３ａを透過
後、光束はミラー２２ａにより、投影光学系１の方に反
射される。その後、投影光学系１を経て、観察光学系の
ミラー１１ａに至る。

【０１１４】ミラー１１ａにより反射された光は、対物
レンズ１２ａ、リレーレンズ１３ａを透過後、ビームス
プリッター１４ａを透過する。その後、光束は、エレク
ターレンズ１５ａを経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変
換素子上にレンズモニター用基準マーク像を結像する。

【０１１５】一方、モニター光と別波長の光源２１ａか
ら出射した光は、顕微鏡基準マーク照明光学系２０ａを
透過後、顕微鏡基準マーク１９ａを透過照明する。顕微
鏡基準マーク１９ａは、図５に示すように例えばＣｒの
様に遮光体で基板上に作成している。なお、本実施形態
においては、顕微鏡基準マーク１９ａの照明光をモニタ
ー光と別波長としたが、ビームスプリッター１４ａの特
性によっては同じ波長でも良い。

【０１１６】顕微鏡基準マーク１９ａを透過した光は、
ビームスプリッター１４ａで反射し、エレクター１５ａ
を経て、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変換素子上に顕微鏡
基準マーク像を結像する。

【０１１７】上述したように、ＣＣＤカメラ１６ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マーク２３ａと顕微鏡基準マーク１９ａの２つが結像
する。すなわち、ＣＣＤカメラ１６ａの光電変換面は、
レンズモニター用基準マーク２３ａと顕微鏡基準マーク
１９ａと共役な関係にある。

【０１１８】本実施形態により、ＣＣＤカメラ１６ａの
光電変換面に結像するレンズモニター用基準マーク像と
顕微鏡基準マーク像は透過照明による像のため、高いコ
ントラスト像となる。

【０１１９】図６に示すように、光電変換面で電気信号
に置き換えられた画像は、回線２４を通じて処理装置１
０に転送される。そこで、レンズモニター用基準マーク
２３ａは、図６に示したようなウインドウ４２で、ま
た、顕微鏡基準マーク１９ａはウインドウ４１と４３で
その位置が測定される。そして、お互いのマークの位置
から両者のズレ量を算出している。

【０１２０】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
の観察光学系において行っている。そして求めたズレ量
から、例えば投影光学系１の倍率を算出している。この
算出した値を処理装置１０内のメモリーに算出した時間
とともに保存しておく。そして、次回以降の測定・算出
した数値との差分値を算出している。

【０１２１】処理装置１０内には、上記差分値に対し、
投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学特性
の変動を補正できるかというテーブルを持っている。そ
こで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量を回線
９を介し駆動回路８に出力する。駆動回路８はそれを受
けて回線７を通じ補正機構６を所定量駆動させ、投影光
学系１の光学特性を補正している。

【０１２２】上記ズレ量の測定、及び光学特性の補正
は、投影露光装置の動作、状態に関係なく実行できる。
すなわち、実素子ウエハーを露光中でも、露光に影響す
ることなく、投影光学系１の光学特性変化を常時モニタ
ー・及び補正することができ、これによって高いスルー
プットを得ている。

【０１２３】図１２は本発明の実施形態６の要部概略図
である。本実施形態では図１の実施形態１に比べて投影
光学系１のレチクル２側から照射し、レンズモニター用
の基準マーク２３で反射され、その反射光を検出するの
に対し、照明光をレンズモニター基準マーク２３側から
入射し、かつ、顕微鏡基準マークにを相当する基準マー
ク１９で反射した光を投影レンズ１の下側に配置してい
る顕微鏡で検出すること、さらに、投影レンズ１の上側
では、色収差補正光学系８４をレチクル２と投影光学系
１との間に配置している点が異なっており、その他の構
成は同じである。図１２において、実施形態１〜５と同
じ部材には同記号を付している。

【０１２４】図１２のレチクル２上に描画された電子回
路パターンは、投影光学系１を介し、ウエハー３上に露
光照明系５から照射される露光光により、露光・転写し
ている。

【０１２５】レチクル２は、レチクルステージ（不図
示）に載置されている。レチクルステージには本体上に
レチクルをセットするためのレチクル基準マーク（不図
示）が配置されている。

【０１２６】投影光学系１内には、投影光学系１の光学
特性を変化させる補正機構６を内蔵している。この補正
機構６は、通信回線７を通し、駆動回路８からの命令で
作動している。更に駆動回路８は、回線９を通し処理装
置１０から補正機構６を駆動する量の指示を受けてい
る。

【０１２７】ウエハー３は、ＸＹＺθステージ４の上に
載置している。また、フィデューシャルマーク１００も
ＸＹＺθステージ４の上に載置している。

【０１２８】レチクル２と投影光学系１の間には、投影
光学系１を介してマークを観察する色収差補正光学系８
４が、複数個（不図示）配置されている。

【０１２９】以下、図１２の右側に記載している１つの
観察光学系について説明する。

【０１３０】露光照明系５からの光の一部をライトガイ
ド５１ａで導光し、その光束は、顕微鏡照明光学系８０
ａに入射する。入射した光は、ビームスプリッター８１
ａを透過し、リレーレンズ８２ａ、対物レンズ８３ａを
経て、レンズモニター用基準マーク２３ａを透過照明す
る。レンズモニター用基準マーク２３ａは、実施形態１
に用いた図４のようなパターンである。図４のパターン
部は遮光体（反射部材）であり、マーク部以外は透明で
ある。

【０１３１】レンズモニター用基準マーク２３ａを透過
後、光束はミラー２２ａにより、投影光学系１の方に反
射される。その後、投影光学系１を経て、ミラー１１ａ
に至る。

【０１３２】ミラー１１ａにより反射された光は、色収
差補正光学系８４ａを透過後、基準マーク１９ａ上にレ
ンズモニター用基準マーク像を結像する。基準マーク１
９ａは、図５に示すようにマーク部以外が例えばＣｒの
様に遮光体で基板上に作成している。

【０１３３】基準マーク１９ａで反射した光は、色収差
補正光学系８４ａを透過し、ミラー１１ａで反射され、
投影光学系１を経て、ミラー２２ａで反射された後、対
物レンズ８３ａ、リレーレンズ８２ａを経てビームスプ
リッター８１ａで反射される。その後、光束は、エレク
ターレンズ８５ａを経て、ＣＣＤカメラ８６ａの光電変
換素子上にレンズモニター用基準マーク像と基準マーク
像を結像する。

【０１３４】上述したように、ＣＣＤカメラ８６ａの光
電変換面には、図６に示すように、レンズモニター用基
準マークと顕微鏡基準マークの２つが結像する。すなわ
ち、ＣＣＤカメラ８６ａの光電変換面は、レンズモニタ
ー用基準マーク２３ａと基準マーク１９ａと共役な関係
にある。

【０１３５】図６に示すように、光電変換面で電気信号
に置き換えられた画像は、回線８７ａを通じて処理装置
１０に転送される。そこで、レンズモニター用基準マー
ク２３ａは、図６に示したようなウインドウ４２で、ま
た、顕微鏡基準マーク１９ａはウインドウ４１と４３で
その位置が測定される。そして、お互いのマークの位置
から両者のズレ量を算出している。

【０１３６】この測定・及び計算を少なくとも二つ以上
の観察光学系において行っている。そして求めたズレ量
から、例えば投影光学系１の倍率を算出している。この
算出した値を処理装置１０内のメモリーに算出した時間
とともに保存しておく。そして、次回以降の測定・算出
した数値との差分値を算出している。

【０１３７】処理装置１０内には、上記差分値に対し、
投影光学系１内の補正機構６をどう駆動すれば光学特性
の変動を補正できるかというテーブルを持っている。そ
こで、上記差分値に合わせて補正機構６の駆動量を回線
９を介し駆動回路８に出力する。駆動回路８はそれを受
けて回線７を通じ補正機構６を所定量駆動させ、投影光
学系１の光学特性を補正している。

【０１３８】上記ズレ量の測定、及び光学特性の補正
は、投影露光装置の動作、状態に関係なく実行できる。
すなわち、実素子ウエハーを露光中でも、露光に影響す
ることなく、投影光学系１の光学特性変化を常時モニタ
ー・及び補正することができ、これにより高いスループ
ットを得ている。

【０１３９】図１３は本発明の実施形態７の要部概略図
である。本実施形態は図１の実施形態１に比べて投影レ
ンズ１の下に、透明な平行平面板９０を配置し、そのウ
エハー側の表面にレンズモニター用基準マーク９１を配
置したことが異なっており、その他の構成は同じであ
る。このようにして、投影レンズ１の下側に細かい光学
系を構成することがないため装置全体を簡素化してい
る。また、投影光学系１の下側の透明な平行平板９０
は、それ自体を傾けて投影光学系１の偏芯コマの調整を
している。

【０１４０】図１４は本発明の実施形態８の要部概略図
である。本実施形態は図１３の実施形態７に比べて投影
レンズ１の下の透明な平行平面板９５の端を図に示すよ
うにミラー９６にしている点が異なっているだけで、そ
の他の構成は同じである。ミラー９６で反射された光
は、レンズモニター用基準マーク２３の方に、偏向され
る。レンズモニター用基準マーク２３で反射した光束
は、元来た光路を戻り、ＣＣＤカメラ１６に至る。その
ウエハー３側表面にレンズモニター用基準マーク９１を
配置している。このようにして、投影レンズ１の下側に
細かい光学系を構成することがないため装置全体を簡素
化している。また、投影光学系１の下側の透明な平行平
板９５は、それ自体を傾けて投影光学系１の偏芯コマの
調整をしている。

【０１４１】次に本発明の実施形態９について説明す
る。

【０１４２】本実施形態は実施形態１〜８と比較し、今
までの実施形態で位置ずれ検出に使用していた観察光学
系を用いて、投影レンズのベストピント面の変化をモニ
ターし、補正することが異なっており、その他の構成は
同じである。

【０１４３】本実施形態は実施形態１〜８のどの実施形
態においても成立しうるが、ここでは、実施形態１に使
用した図１を基に本実施形態を説明する。

【０１４４】投影光学系のベストピント面変化は、以下
の方法で定期的、例えば、位置ずれ計測の合間にチェッ
クする。

【０１４５】ＣＣＤカメラ１６の光電変換面に結像し
た、レンズモニター用基準マーク２３と顕微鏡基準マー
ク１９のうち、投影レンズ１を介して結像している像、
すなわち、レンズモニター用基準マーク２３の画像のコ
ントラスト（画像情報）を位置ずれ計測で画像を取り込
んだ時に同時に計算しておく。コントラスト値が所定量
変化した時、リレーレンズ１３をフォーカス方向に数ポ
ジション送り込み、各位置で画像を取り込む。その取り
込んだ画像のコントラストを各々計算しておき、フォー
カスと位置とコントラストの関係から、ベストピント位
置を算出する。このとき、観察光学系のＮＡと投影レン
ズのＮＡに差があるため、オフセットが生じる場合は、
それを補正するテーブルを予め作成しておき、それに基
づいて、ベストピント面を算出している。算出したベス
トピントの変動量が予め設定してある所定の量を超えた
場合、ＸＹＺステージ４の原点位置を補正領分変化させ
ることにより、投影レンズ１のベストピント位置を自動
的に補正している。

【０１４６】この測定・及び計算は、一つのスコープの
計測値だけで行い、フォーカス補正を行っても良いが、
二つ以上の観察光学系において行ったほうが平均化効果
により精度向上が望める。

【０１４７】これによって、本実施形態では、投影レン
ズ１の収差の変化だけでなく、フォーカス変動も検出・
補正して、高精度な露光性能を得ている。

【０１４８】次に上記説明した投影露光装置を利用した
デバイスの製造方法の実施例を説明する。

【０１４９】図１７は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。

【０１５０】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。

【０１５１】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【０１５２】次のステップ５（組立）は後行程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。

【０１５３】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【０１５４】図１８は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。

【０１５５】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【０１５６】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【０１５７】

【発明の効果】本発明によれば以上のように投影露光装
置の一部に適切に設定した観察光学系を設け、該観察光
学系によって異なる位置に配置した複数のマークのう
ち、少なくとも１つのマークを投影光学系を介して観察
し、他のマークを投影光学系を介さないで観察し、双方
のマークの位置情報の変化を検出することによって、投
影光学系の光学特性の変化をリヤルタイムで検出し、該
検出結果に基づいて投影光学系の光学特性を補正するこ
とによって、高精度な投影露光ができるようにした投影
露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成す
ることができる。

【０１５８】この他本発明によれば、投影露光装置がど
んなシーケンスにあろうと常に投影レンズの状態をモニ
ターすることが出来、それに基づきリアルタイムで投影
光学系の光学性能を変化・補正することができ、高精度
な露光性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明の実施形態１のレチクルにおける窓の配
置詳細図

【図３】本発明の実施形態１の位置合わせ顕微鏡配置図

【図４】本発明の実施形態１のレンズモニター用基準マ
ーク詳細図

【図５】本発明の実施形態１の顕微鏡基準マーク詳細図

【図６】本発明の実施形態１の測定ウインドウ配置図

【図７】本発明の実施形態２の要部概略図

【図８】本発明の実施形態３の要部概略図

【図９】本発明の実施形態４の要部概略図

【図１０】本発明の実施形態４のレチクル上のマーク配
置詳細図

【図１１】本発明の実施形態５の要部概略図

【図１２】本発明の実施形態６の要部概略図

【図１３】本発明の実施形態７の要部概略図

【図１４】本発明の実施形態８の要部概略図

【図１５】本発明の実施形態１の露光照明系からモニタ
ー光を供給する分岐部を示す図

【図１６】本発明の実施形態１の露光照明系からモニタ
ー光を供給する分岐部を示す図

【図１７】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図１８】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【符号の説明】

１投影光学系２レチクル３ウエハー４ＸＹＺθステージ５露光照明光学系６補正光学系７回線８レンズ駆動制御回路９回線１０処理装置１１ミラー１２対物レンズ１３リレーレンズ１４ビームスプリッター１５エレクターレンズ１６ＣＣＤカメラ１７ライトガイド１８顕微鏡照明光学系１９顕微鏡基準マーク２０顕微鏡基準マーク照明光学系２１顕微鏡基準マーク照明光源２２ミラー２３レンズモニター用基準マーク２４回線３０レチクルの窓４１〜４３測定ウインドウ５０レンズモニター用基準マーク照明系５１ライトガイド６０レンズモニター用基準マーク観察光学系６１ＣＣＤカメラ６２回線６３ミラー７０レチクル上のレンズモニター用マーク８０顕微鏡照明系８１ビームスプリッター８２リレーレンズ８３対物レンズ８４レンズモニター基準マーク観察光学系８５エレクターレンズ８６ＣＣＤカメラ８７回線９０シート硝子９１レンズモニター用基準マーク９５シート硝子１００フィデューシャルマーク１１１楕円ミラー１１２水銀ランプ１１３切替ミラー１１４ダイクロイックプリズムまたはハーフプリ
ズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体面上のパターンを第２物体面上
に光学特性を変化させる補正機構を内蔵した投影光学系
で投影露光する投影露光装置であって、異なる位置に配
置した複数のマークのうちの第１マークの位置を該投影
光学系を介して検出し、第２マークの位置を該投影光学
系を介さないで検出して、双方のマークの相対的な位置
関係を検出する位置情報検出機構を備えた観察光学系
と、該位置情報検出機構で該双方のマークの相対的な位
置関係の検出を所定時間間隔又は連続的に行ったときの
位置情報Ｓａと、それ以前の位置情報Ｓｂと比較する比
較手段と、該比較手段からの信号に基づいて該補正機構
を動作させて該投影光学系の光学特性を変化させる駆動
手段とを有していることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】前記比較手段は前記位置情報Ｓａが前記
位置情報Ｓｂに対して所定量以上変化しているか否かを
判断していることを特徴とする請求項１の投影露光装
置。
【請求項３】前記位置情報検出機構は前記第１マーク
と第２マークを所定面上に結像させ、該所定面上の双方
の像位置情報を光電変換素子で検出して、双方のマーク
の相対的な位置枠を検出していることを特徴とする請求
項１の投影露光装置。
【請求項４】前記第１マークは前記投影光学系の光学
特性によって所定面上における結像位置が変移するレン
ズモニター用基準マークより成り、前記第２マークは所
定面上における結像位置が変移しない基準マークより成
っていることを特徴とする請求項１の投影露光装置。
【請求項５】前記観察光学系は前記第１マークの所定
面上に形成される画像情報を検出して前記投影光学系の
結像面変化を検出していることを特徴とする請求項１の
投影露光装置。
【請求項６】前記観察光学系で求めた前記投影光学系
の結像面変化に基づいて前記第２物体を載置しているス
テージを駆動させて、結像面変化を補正していることを
特徴とする請求項５の投影露光装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項記載の投影
露光装置を用いてレチクル面上のパターンを投影光学系
によりウエハ面上に投影露光した後、該ウエハを現像処
理工程を介してデバイスを製造していることを特徴とす
るデバイスの製造方法。