JPS637627A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分針コ 本発明は、ＩＣおよびＬＳＩ等の半導体装置の製造工程
の内、ホトリソグラフィ工程において使用される露光装
置に関する。

具体例としては、投影光学系を用いてレチクル上のパタ
ーンを半導体基板（ウェハ）上に投影露光する装置であ
って、レチクル上のパターンと半導体基板上のパターン
との位置整合のためのアライメント光学系と、投影光学
系を含む装置全体とをマツチングさせた露光装置に関す
る。

［従来の技術］ 縮小レンズを用いた露光装置（いわゆるステッパ）にお
けるアライメントについてはこれまで数多くの提案がな
され、また製品上に適用されてきた。これらの提案およ
び製品への適用例の意図するところは、投影レンズを介
してレチクルのパターンとウェハ上のパターンとの相対
的な位置合せを行ない、しかる後に露光するプロセスに
関して、いかに■正確に、■確実に、■より早く、当該
プロセスを達成し得るかを追求したものである。さらに
、あと一つの条件を付加するとすれば、ユーザの使い勝
手に関して、■使い易さを上げることができる。

ところが、これらの条件を、満足しつるレベルですべて
達成するのは困難であり、これまでの提案や適用例にお
いてもいずれかの項目に対し欠点を持っているのが常で
ある。

この欠点は投影レンズを用いたステッパの宿命的な弱点
ともいえるが、その問題の所在を解析すると次のように
なる。つまり、 （イ）レチクルのパターンを投影レンズを介してウェハ
のパターン上に投影露光するに先たち、レチクルパター
ンの投影像とウェハパターンとの相対位置合わせを「よ
り正確に１行なうためには、投影レンズを通したアライ
メントが望ましい。つまりＴＴＬアライメントが望まし
い。

（ロ）レチクルもしくはウニへのマークの位置情報を持
った光が投影レンズを通過しても情報媒体として有効で
あるためには、そこで発生する収差の関係から、ごく狭
い波長幅を持った光であることか必然となる。

（ハ）アライメントマークは常識的には凹凸を持った段
差構造であるため、ここに波長幅の狭い光を当てた場合
、凹凸の上のエツジから反射する光と下のエツジから反
射する光が干渉を生じる。そのため、段差量とそこに塗
布されたレジストの屈折率の条件によっては、信号光が
低減しまたは消失することがある。従フて、どのような
プロセス条件に対してもｒ確実に１アライメントを実行
するためには、複数の別波長のアライメント光によりア
ライメントを行なう必要がある。

（ニ）露光波長と同一波長の光をアライメント光として
使用すれば、投影レンズによる色収差は発生せず付加的
な光学系無しでレチクルマークとウェハのマークとを同
時に２次元像として観察可能である。従って、アライメ
ント波長の一つとして露光波長を使用するのが妥当であ
る。

（ホ）他のアライメント光は露光波長と異なる波長にせ
ざるを得ない。このとき、露光波長と異なる波長の非露
光光がレンズを透過した場合に発生する色収差は、光学
理論上数種の収差に分析できる。しかし、これまでの提
案および適用例においては、釉上色収差しか補正してい
なかった。

このことは、サジタル方向（レンズ光軸に対して放射方
向）に向いたマークしか使用できず、そのためマークに
直交する方向成分しか検出できないことを意味し、例え
ばＸＹ方向をアライメントするためには２つの対物レン
ズを含む顕微鏡が必要となる。

（へ）投影レンズに対しアライメントマークの位置が制
限されることによる弊害は様々な形態で現れる。

（ｉ）例えば、レンズ光軸を原点とするＸＹ座標の軸上
にしかアライメントマークが存在し得ない場合において
、ウェハ側のアライメントマークを更新する必要が生じ
た場合には、投影レンズに対し実素子パターン部をシフ
トして設定するしかない。しかし、このときには実素子
パターン部のうちシフトにより投影レンズの有効画面を
外れる部分がでるため、実質上投影レンズの有効画面を
損なうことになる。

（ｉ　ｉ）また、上記のような事態を避けるためには、
レチクルとクエへの関係において、実素子パターン部が
重なり合う位置とアライメントマーりが重なり合う位置
を定量シフトする方法がある。しかし、この場合にはア
ライメント後、露光をかけるまでに一定量だけウェハま
たはレチクルを８勅することが必要であり、この８勤時
間によりｒ早さ」が損なわれ、移動精度によりｒ正確さ
ｊが損なわれる。

（ト）−方、非露光波長をアライメント光として使用す
る場合、ウェハ側（像面側）の−点から出た光は釉上色
収差のため、通常、レチクルパターン面（物体面）より
遠くに結像する。もしこの光をレチクルを透過した位置
で捕捉しようとすれば、レチクルにはこの光束を通すた
めの大きな窓が必要となる。

このことを避けるためには、クエへの信号を持った光を
、レチクルとレンズの間で露光光束外へ取り出すことが
必要となる。しかし、この信号を取り出すためには、露
光光束中にミラーもしくはそれに相当する光学部材が必
要であり、もしこのミラーが固定されていれば、レンズ
の有効画面を損なうことになる。ｔた、もしこのミラー
を露光のたびに露光光束から退避するとすれば、このミ
ラーの位置再現性がアライメント精度を損なう。

（チ）上記の（ト）で述べたごとく取出された光を対物
レンズを含む顕Ｉ！鏡に取り込み、これを電気信号に変
換してアライメントを行なう方法がいくつか提案されて
いる。

一例として、顕微鏡の中に仮の基準を持ち、これとウェ
ハマークの相対位置合せをする例がある。この場合、木
質的な目的であるレチクルとウェハの位置合せにおいて
介在物が存在することになり、これが「正確さ」を損な
う要因になる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の第１の目的は、縮小投影型露光装置において、
先に述べたような種々の欠点および問題点を解決し、よ
り改良されたアライメント方法およびアライメント装置
を提供することにある。

本発明の第２の目的は、半導体デバイスの微細化、高集
積化、高速化という、より高度な要求に答えるべく、よ
り高精度で多機能化された露光装置を提供することであ
る。

上述したような、より高精度で多機能化された露光装置
を提供するに際して、考えられる状況と要求を以下に述
べる。

高速化、高集積化の傾向をダイナミックラム（ＤＲＡＭ
）を例にとってみると、現在、ＩＭビットＤＲＡＭが量
産に入りつつあり、これがほぼ１μｍデザインルールで
設計されている。この先、４ＭビットＤＲＡＭや１６Ｍ
ビットＤＲＡＭになれば、デザインルールとしては０．
７μｍから０．５μｍとなり、いわゆるサブミクロンプ
ロセス時代に入る。露光装置に対しては、第１に高い解
像力が要求され、このために露光波長は現在のｇ線から
ｉ線へ、さらにはエキシマレーザの３０８ｎｍや２４９
ｎｍへと短波長化が進むことになる。

露光光の単波長化は、解像力と焦点深度に対して有利に
働くが、投影レンズの設計においては解像力重視指向（
つまり高ＮＡ化）となるのは必然である。この結果、焦
点深度は実用解像力において±１μｍ前後のレベルとな
ろう。

フォーカス位置が温度や気圧で変化することば知られて
いるが、露光光の照射によってもまた変化する。このよ
うな状況で安定した解像精度を維持するにはＴＴＬフォ
ーカスが有効である。ＴＴＩ、のフォーカス信号を取り
込む方法は、ＡＡ（オートアライメント）信号の取り込
みと類似した考２、方になる。

さらに、深度問題を突きつめるとウニへ表面のそりが問
題となり、この場合には露光画面内３点のＴＴＬフォー
カスと、ウェハ側のチルト機構が会費となる。

一方、解像力の向上と同時に重ね合せ精度の向上が装置
に対して要求される。重ね合せ精度はデバイスのデザイ
ンルールの１／３〜１１５倍程度が必５精度といわれて
いる。重ね合せ精度は、装置側の要因としては、倍率、
デイスト−ジョンおよびアライメント精度に分離できる
。アライメントは像面平面に対し平行な方向であるＸＹ
θ方向においてレチクル投影像とウェハ上のパターンの
相対位置合せを行ない、これらを完全に重なり合せるこ
とを前提としているが、レチクル投影像とウェハパター
ンに相対的な倍率デイスト−ジョンが存在すれば、これ
はアライメントでは救済できない。

絶対格子に対してランダム成分、あるいは非線形成分と
してのデイスト−ジョンは、投影レンズの設計および製
作上の技量として絶対格子に近づける努力をするしかな
い。

一方、投影レンズ光軸からの距離に比例した伸縮成分と
しての倍率については気圧によって変化することは知ら
れているし、また温度、露光によっても変化する。また
、ウェハ側についても加熱プロセス等によりパターンの
伸縮が生じる。

従って、０．１μｍあるいはそれ以下の重ね合せ精度が
要求される時代になれば、倍率をリアルタイムに検出し
補正するという機能が装置側に要求されてくるであろう
。

以上のような状況を考えるとぎ、サブミクロンプロセス
時代に対応しつる露光装置としては、単にアライメント
精度の向上のみならず、フォーカス、片ボケ、倍率につ
いてプロセス側、装置側両者の誤差要因を検出し、補正
しうる機能が要求される。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記のよう
な問題点を解決するため、本発明では、露光装置の投影
レンズとレチクル等の原板との間に、露光光は実質的に
反射し非焼付光である７ライメント光は実質的に透過す
る分光手段を配置することにより、アライメント光を外
部から露光光束中に投入し、また露光光束外に取り出す
ことを可能としている。そして、アライメント光が投影
レンズと分光手段を保持している平行平面硝子とを通る
ことによって生ずるアス・コマ収差を補正する手段を含
み、原板側のアライメントマークと感光基板側のアライ
メントマークを同時観察することができる第１の光学系
および第２の光学系をｍえている。これによりプロセス
条件の経時変化による基準の狂いを検出できる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）は、本発明の一実施例に係る露光装置にお
けるアライメント検出系、アライメント駆動系および倍
率補正駆動系の概念図を示す。また、第１図（ｂ）はレ
チクル部分の平面図、第１図（Ｃ）はステージ側基準プ
レート２６の平面図を示す。

第１図（ａ）において、レチクル１のパターンをウェハ
２の表面に投影露光すべく、投影レンズ３とグイクロイ
ックミラー（ダイクロミラー）４が配置されている。投
影レンズ３は、ウェハ２側がテレセントリックであり、
片テレセンドリンク系となっている。平行平板硝子５上
のダイクロミラー４は投影光軸に対して４５°傾けて設
定されており、投影光軸はダイクロミラー４部で９０”
折り曲げられた機構となっている。露光光はこのダイク
ロミラー４により９０°の方向に反射され、アライメン
トとオートフォーカス用の波長の光はダイクロミラー４
を透過するようになっている。

レチクル１はレチクル保持板６に吸着固定される。ウェ
ハ２は８動可能なステージ７の上に保持される。露光は
図中レチクル１の右側に位置する不図示の照明光学系で
レチクル１を照明することにより行なわれる。

アライメント検出系は、第１顕微鏡８および補助光学系
９の２つのブロックに分けることができる。図では理解
の容易化のため光学系を一平面上に展開して示している
。また、理解の容易化のため、座標系は投影光軸をＺ釉
とし、それに直交す６平面ニ対しｉ　ｉ　図（ｂ　）　
ニ示すごと＜ｘ！ｌｉ［ｌｌＹ！Ｉｉ［ｌｌを設定する
。

く第１顕微鏡の構成〉 第１顕微鏡８においては、２つのアライメント光を使用
している。第１の光源はＨｅＮｅレーザ（波長８３２．
８ｎｍ）　１０であり、第２の光源は不図示の露光照明
光学系から露光波長の光をライトガイド１１により導い
たものである。これら２種類の光は、ビームスプリッタ
１２でＨｅＮｅ光は透過し、露光波長の光は反射して照
明レンズ１３に至る。照明レンズ１３を透過した光は、
ビームスプリッタ１４および対物レンズ１５を透過して
ミラー１６で折り曲げられレチクル１のパターン面１７
を照射する。

逆に、レチクル１あるいはウェハ２で反射した光はミラ
ー１６および対物レンズ１５を経てビームスプリッタ１
４で折り曲げられ、イメージセンサ１８上に結像する。

ここで、対物レンズ１５は露光光とＨｅＮｅ光の２つの
波長に対して収差補正されていることは言うまでもない
。加えて、露光光の像高の変化による入射角度の変化を
カバーできる口径でもある。

第１顕微鏡８は、顕微鏡全体を移動することにより、第
１図（ｂ）に示すレチクルセットマークａ　１９．１９
’　、レチクル側アライメントマーク２０および露光可
能領域２１の大部分の領域について硯察可能となるよう
に構成されている。

く補助光学系の目的と構成〉 補助光学系９の目的は、第１顕微鏡８により投射されレ
チクル側アライメントマーク２０を透過したＨｅＮｅレ
ーザ光をウェハ２側のアライメントマーク部分Ｍに導き
、逆にＭで反射したＨｅＮｅ光を投影レンズ３を経てダ
イクロミラー４とダイクロミラー保持用の平行平面硝子
５を透過し、さらに補正光学系９を経て、レチクル側ア
ライメントマーク部２０のレチクルパターン面１７に結
像することである。このとき、投影レンズ３と平行平面
硝子５を透過することによって生ずるアス・コマの収差
補正はアス（非点収差）については補正光学系９内のア
ス補正光学系２２で、コマについては補正光学系９′で
像方向を修正して再び平行平面硝子５を透過させること
により収差をキャンセルしている。

以下、ウェハ上アライメントマーク部分Ｍから反射した
光を追跡しながら構成を説明する。アライメントマーク
部分Ｍから反射した光は投影レンズ３を経てダイクロミ
ラー４に至る。もしダイクロ膜の代わりにアライメント
光も反射するミラーを置いたとすると、この光は投影レ
ンズ３により発生する釉上色収差のためにレチクルパタ
ーン面１７を通りそこからＡの距離にあるＰ点に結像す
る。距１１ｉｆｆ　Ａの値は、例えばエキシマ用レンズ
に対してＨｅＮｅ光を通した場合数百ｍｍの値となり、
もしこのような形でレチクル１上でウェハ２の信号光を
取ろうとすればレチクルパターン部１７に大きな窓が必
要となるが、このような窓の存在は実際上許容できない
。

レチクル１と投影レンズ３の間でウェハ２の信号光を一
旦露光光束外に取り出す理由がここにある。さて、ダイ
クロミラー４と平行平面硝子５を透過した光は、ミラー
２３．２４を経て、ペンタプリズム２５により像方向を
修正され、アス補正光学系２２でアス収差を補正し、さ
らに像方向を反転させ再び平行平面硝子５を透過させる
ことによりコマ収差を除いた後、レチクル側アライメン
トマーク２０へ導かれる。

次に、これらの検出光学系を使った場合の機能について
、実際に装置を使うときの手順に沿って説明する。

◎〔レチクルセット−１］ 新たなレチクルが露光装置にセットされたとき、レチク
ルを装置の基準に合せてセットする必要がある。これに
は、まず第１顕微鏡８の対物しンズ１５等の光学部分を
功かして、レチクルセットマークａ　１９．１９’が観
察可能となる位置へり動する。レチクルセットマークａ
　１９．１９’　のレチクルパターン面１７に、ごく近
接して装置側に固定されたレチクル基準マーク（不図示
）があり、このレチクル基準マークとレチクルセットマ
ークａ　１９とのずれを第１顕＠鏡８で同時に観察し、
同様な操作をレチクルセットマークａ１９′　について
も行ない、レチクルセットマークａ　１９．１９’　　
とレチクル基準マークとの位置合せを行なう。このとき
用いる観察光は露光光でもＨｅＮｅ光でもどちらでも良
いし、また両方用いてもよい。

◎〔レチクルセット−２） レチクルセットはまたクエハステージ７に取付けられた
ステージ側基準プレート２６に対して行なうこともでき
る。この場合、まず基準プレート２６の中心が投影レン
ズ３の光軸上にくるようにステージ７を８動する。−方
、第１顕微鏡８はレチクルセットマークｂ　２７．２７
’　が観察可能な位置へ８勤する。基準プレート２６の
上には第１図（ｃ）に示すように２個のレチクル合せマ
ーク２８．２８’　が配置されており、この間隔ｌはレ
チクルセットマークｂ　２７．２７’　の間隔Ｓ１に対
し、Ｕ＝Ｓ、／レンズ縮小倍率、となるように設定され
ている。第１顕微鏡８の露光光照明および検出系を使う
ことによりレチクルセットマーク２７とレチクル合せマ
ーク２８およびマーク２７′　　とマーク２８′　の左
右のマークを観察しながら、レチクル１のＸＹθアライ
メントを行なうことができる。また、このとき２点の観
察によるランアウト値からレンズの倍率βを検出するこ
とができる。なお、倍率βの補正については後述する。

◎〔露光光、オンアキシスアライメント）第１顕微鏡８
を露光光だけのアライメント系として使用する場合には
、補助光学系９なしのオンアキシス（ＯＮ　ＡＸＩＳ　
）顕Ｉ５ａ鏡として用いることができる。この場合、第
１顕微鏡８はレチクル１の実素子パターン領域の周辺の
スクライブ領域２９に配置されたレチクルセットマーク
ｂ　２７．２７’が各々観察可能な位置に８ｉ１１ｂ、
これによりレチクルセットマークｂ　２７．２７’　　
とウェハ側アライメントマーク（不図示）とを各々観察
し、ＸＹθ方向および倍率βに関しアライメントを行な
うことができる。この場合、露光時は第１顕微鏡８を露
光光束から退避することが必要になる。

◎（ＨｅＮｅ光アライメント検出系のオフセット補正〕 ＨｅＮｅアライメント系は、補助光学系９を使用するた
めに、光学系の読み取り値は真価に対してオフセット誤
差を持っており、これらのオフセットを読みとり補正を
かけなければならない。本実施例においては、第１顕微
鏡８の露光光アライメント検出系がシステムオフセット
を発生しないことを利用し、これを基準としてＨｅＮｅ
アライメント検出系のオフセット補正を行なう。この手
頃は以下のようなものである。

■　第１顕微鏡８をレチクルセットマークｂ２７、２７
’が観察可能な位置に移動し、露光光波長でのアライメ
ント系によりステージ側基準プレート２６のレチクル合
せマーク２８．２８’　をアライメントする。

■　第１顕微鏡８をレチクル側アライメントマーク２０
の側に８勅する。

■　レチクル側アライメントマーク２０とレチクルセッ
トマークｂ　２７との間隔が３２のとき、ステージ基準
プレート２６をＸ方向（第１図（Ｃ））に３２／レンズ
倍率だけステージ７を８勤させる。

■　第１顕微鏡８のＨｅＮｅアライメント系によりマー
ク２０と２８を観察し、ＨｅＮｅアライメント系のオフ
セット値を読む。

以上の作業により、オフセット読みとり（？１ワ正）を
完了する。

◎（Ｈｅ　Ｎ　ｅ光によるアライメントと制御系の説明
） 先に説明した光学系の作用により、ステージ７をある所
定の距離だけ移動することにより、第１顕微鏡８のイメ
ージセンサ１８にはウェハ側アライメントマークＭとレ
チクル側アライメントマーク２０の像が同時に投影結像
され、その）画像信号は制御回路３０に導かれ、以降の
画像処理および誤差演算を行なう。左右のマークから得
られた信号は、それぞれ２次元方向に分解されて、先述
のオフセット値も含んで演算処理され、ステージ７のＸ
Ｙθ方向の位置合せ制御のためアウトプットされる。

ＸＹθ方向の駆動量信号は、制御回路３０からステージ
７へ送られ、ステージ７を制御する。これら検出系と駆
動系はクローズトループで動作し、最終的に誤差量はト
レランス内に追い込まれる。

−方、倍率誤差量Δβは倍率補正光学系３１の方へ送ら
れる。補正については特願昭６０−１７４２０９号ｒ光
学倍率補正装置Ｊにおいて詳細説明がなされている。

以上のような動作により、ＸＹθβ方向のアライメント
が完了した後、ステージの移動のみで露光に入ることが
できる。対物ミラー１６は露光光束外にあるので退避す
る必要はない。

以上説明してきたアライメント系の利点を要約すると以
下のようになる。

■　多色のアライメント光の使用と種々のアライメント
モードにより、プロセスによる検出不良および精度不良
を補いプロセス条件の変化に対しても安定して高精度の
アライメントを達成できる。

■　非露光波長アライメントにおいても、露光波長アラ
イメントの存在により装置側で自動的にオフセット補正
ができる。また、ＨｅＮｅ光でのアライメントにおいて
は、レチクルマークとウェハマークの投影像を同時観察
できるので、経時変化による基準の狂いを容易に確認す
ることが可能である。

■　各アライメント波長に対して収差が完全に補正され
ているため、いずれのアライメントにおいても１眼で２
方向の検出が可能である。従って、ステージの送りでＸ
Ｙθ方向および倍率β方向の検出ができ、ステージによ
るＸＹθ駆動により完全な重ね合せを達成できる。

■　実素子パターン内にアライメントマークがあっても
容易にアライメントが可能である。

次に、フォーカス検出および駆動について説明する。

第２図は、先述のアライメント検出系とは別に設けられ
たＴＴＬフォーカス検出系と駆動系の概念図を示す。第
２図（ａ）は側面図、（ｂ）はレチクル部分の平面図で
ある。

露光光束中に設けられた平行平板硝子５とダイクロミラ
ー４の存在によりＴＴＬフォーカスの信号光を取り出す
ことが可能になる。ウェハ２の露光部分の表面と像面と
の傾斜成分を検出するためにフォーカス検出光学系１０
０は３組配置されているが、同図では簡略化のため一組
だけ図示している。その配置は、第２図（ｂ）に示すよ
うにレチクル側の位置に対応づけると、露光可能領域２
１の外周部に沿って等分にａ、ｂ、ｃの位置に蓋かれて
いる。ここではａ部だけの検出系および信号処理系につ
いてだけ述べる。

ＨｅＮｅレーザ１０１から射出された波長６３３ｎｍの
光は、照明レンズ１０２を透過してハーフプリズム１０
３により反射して以下、反射板１０７、平行平板硝子５
、ダイクロミラー４、投影レンズ３および倍率補正光学
系３１を経てウェハ２の表面に集光する。ウェハ２の表
面で反射した光は逆のルートをたどり、ハーフプリズム
１０３を透過して多段ハーフミラ−１０４に至る。多段
ハーフミラ−１０４は入射光を３つの光軸Ｒ，Ｊ、Ｆに
分割し、それぞれの光量を等分に振り分けるように働く
。多段ハーフミラ−１０４の後にはＲ，Ｊ、Ｆそれぞれ
の光軸を中心とするピンホール窓を持ったピンホール板
１０５が置かれ、その後に各ピンホールに対して、光電
変換素子１０６が配置される。ピンホール板１０５はレ
ンズ像面から出た光が、光軸Ｊのピンホール（Ｊ）位置
において結像するように設定され、これにより光軸Ｒで
はピンホール（Ｒ）の後で結像し、光軸Ｆではピンホー
ル（Ｆ）の前で結像する関係になる。

このような構成により、光電変換素子１０６　（Ｒ）と
１０６　（Ｆ）の出力比較により像面に対するウニ八表
面のずれ方向を判定でき、また光電変換素子１０６（Ｒ
）と１０６（Ｆ）のバランスもしくは１０６（Ｊ）の最
大出力により像面とウニ八表面の合致を知ることができ
る。光電変換素子１０６で光電変換された信号は、制御
回路＋０８に人力し、第２図（ｂ）のａ、ｂ。

０点と対応する点でステージ７のチルト補正が行なわれ
る。

これら−連の動作は、投影レンズを通したＴＴＬフォー
カスとしてクローズトループで実行されるから気圧およ
び外気温度による像面８動はもちろん、レンズの露光光
吸収等によって生じる急速なピント変化に対しても十分
追従することかでケ、常に安定したフォーカスを維持す
ることができる。

また、３点検出とチルト機構の採用により、ウニ八表面
を像面に一致させことができるため、露光画面全体にわ
たって均一で良好な解像性能を得ることが可能となった
。

さらに、第１マスク露光やグローバルアライメント露光
等、ステージ７とレーザ干渉測長器１３０をたよりに繰
返し露光する場合、各ショットチルトは通常配列誤差を
生じるという問題点があるが、第２図（ａ）のステージ
構成で示すようにチルトステージ上に参照面ミラー１３
１を設定することでこの問題を回避することができる。

第１図（ａ）および第２図（ａ）のアライメント光学系
とフォーカス光学系は両者について干渉なく、合体して
配置可能である。

なお、前記実施例においてはエキシマレーザに対応する
投影レンズを想定して説明したが、ｉ線（波長１９５ｎ
ｍ　）を露光光とする軸上色収差の少ない投影レンズに
対しても補正光学系９のペンタプリズムをリレーレンズ
に置き換えて像の反転を行なってもアライメント系は成
立しフォーカス検出系もまた同様に構成することができ
る。ただし、光路長補正が必要である。

特に、エキシマ投影レンズの場合には、レンズとして使
用できるガラス材料が２種類に制御されるためレンズ設
計上色消しが困難となること、また露光波長とアライメ
ント波長の差が大きくなることを考えると当然軸上色収
差が大きくなる。このとき従来方式である箪３図や第４
図に示すような構成では、それぞれ取出しミラー２００
あるいは色収差補正レンズ２０１として大きなものが必
要になり、露光可能領域がそのケラレ（図中ハツチング
部）のために許容できない程狭められてしまう。従って
、エキシマ露光装置においては、本発明のような露光光
束全体をカバーするミラー方式が必然になってくる。

特に、第１図の光学系をアライメント系として使用する
にはウェハ側にマークがあることが前提になるから、第
１マスクの露光の場合には、第２図のような専用フォー
カス系は必須である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれは、レチクルとウェハ
の重ね合せと露光に関するすへての方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、
　θ２．θ８．θ、および倍率）に対する検出系と補正
（駆動）系を持ち、かつ処理速度においてすぐれた露光
装置を実現することができる。

また、本発明による露光装置は、プロセスの変化に対応
でき、ウェハとその上に作りこまれたパターンの誤差、
さらに装置自体が発生する経時変化をも含んで自己補正
でき、常に安定した性能を発揮できる安定性、冗長性の
ある装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る露光装置のアライメ
ント検出系と駆動系の全体図、第２図は、本発明の一実
施例に係る露光装置のフォーカス検出系と駆動系の全体
図、 第３．４図は、従来技術の説明図である。 １ニレチクル、 ２：ウェハ、 ３：投影レンズ、 ４：ダイクロミラー、 ８：第１顕微鏡、 ９：補正光学系、 ３１、倍率補正光学系、 １０吐オートフオーカス検出系、 ３０．１０８：制御回路。 ミラー 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原板と感光基板とを位置合せした後、該原板上に描
   かれたパターンを投影レンズにより該感光基板上に投影
   する露光装置であって、 上記投影レンズと上記原板との間に露光光束全体を被う
   ごとく配置され、露光光束は反射して感光基板に導き、
   外部から投入された露光波長と異なる波長のアライメン
   ト光は透過して露光光束中に導入しかつ該導入光を露光
   光束中から取り出す分光手段と、 該分光手段に対しアライメント光を投入し、感光基板上
   の所定位置で反射し投影レンズを透過しさらに該分光手
   段により露光光束外に取り出したアライメント光を上記
   原板の所定の位置に結像すべく配置され、上記アライメ
   ント光が上記投影レンズと上記分光手段を保持している
   平行平面硝子を通ることによって生ずるアス・コマ収差
   を補正する手段を含む第１の光学系と、 上記原板に対して投影レンズとは反対側に位置し、上記
   結像と原板上のパターンとを同時に観察可能に配置され
   た第２の光学系と を備えることを特徴とする露光装置。 ２、前記アス・コマ収差の補正手段が、アス収差につい
   ては光軸に対して傾斜して置かれた平行平面硝子よりな
   るアス収差補正光学系により、またコマ収差については
   前記アライメント光を露光光束中から取り出した際の像
   を光軸に対して反転させ再び前記分光手段を保持する平
   行平面硝子を透過させることにより、それぞれ補正を行
   なう特許請求の範囲第１項記載の露光装置。 ３、前記反転が、ペンタプリズムまたはリレーレンズに
   より行なわれる特許請求の範囲第１または２項記載の露
   光装置。 ４、前記分光手段が、ダイクロイックミラーのミラー膜
   である特許請求の範囲第１、２または３項記載の露光装
   置。 ５、前記第２の光学系が、露光波長と前記アライメント
   光の非露光波長との２つの波長に対して収差補正されて
   いる特許請求の範囲第１、２、３または４項記載の露光
   装置。 ６、前記第２の光学系が前記感光基板上の投影像を受光
   する撮像素子を有し、該撮像素子から得られる電気信号
   により投影レンズによる像面と感光基板表面の合致を検
   出可能とする特許請求の範囲第１、２、３、４または５
   項記載の露光装置。 ７、前記第２の光学系が、光電変換素子と、該光電変換
   素子から得られた信号を処理する制御回路と、投影レン
   ズのフィールドレンズを光軸方向に移動する手段と、該
   移動手段に駆動信号を与える駆動回路とを含み、これら
   により投影倍率を可変とする特許請求の範囲第１、２、
   ３、４、５または６項記載の露光装置。