WO2022054544A1 - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

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WO2022054544A1
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芳幸 榎本
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株式会社ブイ・テクノロジー
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Definitions

  • the present invention relates to a projection exposure apparatus and a projection exposure method, and more particularly to a projection exposure apparatus and a projection exposure method capable of highly accurate alignment even in a small-sized exposure region.
  • a projection exposure device is used in which a mask pattern is projected onto the substrate by a projection lens and the pattern is transferred to the substrate. There is.
  • the projection lens is designed so that the aberration is minimized with respect to the ultraviolet rays for exposure. Therefore, in the TTL (Through The Lens) alignment method in which the alignment mark of the mask is formed on the work through the projection lens at the time of alignment, it is desirable to use the exposure light as the alignment light.
  • TTL Three Dimensional Component
  • the exposure light is irradiated to the mask from the exposure light irradiation device, and the alignment mark of the mask is projected on the reflective member provided at a position away from the work fixing region on the work stage.
  • the alignment mark of is received and its relative position is detected. Then, the mask and the work are aligned by moving the work and / or the mask so that the positions of both alignment marks overlap.
  • the first illumination system that irradiates the reticle matching mark arranged on the reticle side with the illumination illumination light for exposure, and the wafer matching mark arranged on the wafer side have a wider wavelength width than the first illumination light.
  • a second illumination system that irradiates 2 illumination lights is provided, and images of the reticle matching mark and wafer matching mark formed on the light receiving surface are detected by a detection device arranged on the opposite side of the light receiving surface to detect the reticle matching mark.
  • a projection exposure apparatus that outputs a signal corresponding to the relative positional relationship between the wafer and the wafer matching mark is disclosed.
  • an alignment illumination unit capable of irradiating an alignment mark on the mask side of a mask with alignment light using exposure light, and an alignment light emitted from the alignment illumination unit and passed through a mask and a projection lens are incident. It is equipped with an alignment camera unit.
  • the alignment camera unit has an imaging optical system that forms a mask-side alignment mark image in a dummy work region that makes the optical positional relationship with respect to the mask in the incident alignment light equal to the target work at a position different from the target work. It is disclosed that an image pickup optical system having an equal optical positional relationship between a target work and a dummy work area with respect to an image pickup device is provided, and extremely high alignment accuracy is obtained.
  • the alignment device described in Patent Document 1 is aligned using the alignment mark of the mask stored in advance, if a disturbance such as a temperature change occurs while acquiring both alignment marks, an error due to the disturbance occurs. Cannot be taken into consideration, and there is a risk that alignment will not be performed with high accuracy.
  • the exposure apparatus disclosed in Patent Documents 2 and 3 the light receiving surface on which the alignment mark image of the mask is formed and the dummy work region extend on the exposed region of the work on the opposite side of the detection apparatus and the imaging apparatus. Since the alignment marks of the plurality of workpieces are close to each other, the plurality of light receiving surfaces and the dummy workpiece region may interfere with each other. In particular, in recent years, in printed wiring boards and the like, in order to further miniaturize, it is required to increase the number of divisions of the exposure area to expose with high resolution, and it is possible to perform alignment even in a small exposure area. It is desired.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus and a projection exposure method capable of highly accurate alignment even in a small-sized exposure region.
  • a projection exposure apparatus that irradiates a mask with exposure light, projects a pattern formed on the mask onto a work by a projection lens, and exposes the pattern to the work.
  • a light source for mask mark illumination capable of irradiating the alignment mark of the mask with the exposure light itself or a first alignment light having a wavelength substantially the same as the exposure light.
  • a work mark illumination light source capable of irradiating the alignment mark of the work with a second alignment light having a wavelength different from that of the exposure light.
  • the image pickup device that acquires the image of the alignment mark of the mask by the first alignment light and the alignment mark of the work, and the first one that is emitted from the light source for illuminating the mask mark and passes through the mask and the projection lens. It has a synthetic optical element that emits a synthetic light obtained by synthesizing the alignment light and the light from the alignment mark of the work toward the image pickup apparatus, and displays an image of the alignment mark of the mask and the alignment mark of the work.
  • An alignment unit having an image pickup optical system for causing an image pickup device to acquire an image, and Equipped with In the image pickup optical system, the optical path length of the first alignment light from the synthetic optical element to the image pickup device is longer than the optical path length of the light from the alignment mark of the work from the synthetic optical element to the image pickup device.
  • the optical path length changing optical system for branching and merging the first alignment light from the first alignment light synthesized by the synthetic optical element and the light from the alignment mark of the work is provided.
  • the image of the alignment mark of the mask acquired by the image pickup apparatus is imaged on the optical path of the optical path length changing optical system.
  • a projection exposure apparatus in which the optical positional relationship between the alignment mark of the work and the image of the alignment mark of the mask with respect to the image pickup apparatus is equal.
  • a projection exposure method is provided with the projection exposure apparatus according to (1).
  • the alignment units when alignment is performed using a plurality of alignment units, the alignment units do not interfere with each other even in a small exposure area, and the alignment is highly accurate. Is possible.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows typically the structure of the projection exposure apparatus which concerns on this invention. It is a schematic diagram which shows the state of alignment adjustment by the TTL method using the exposure light.
  • (A) is an enlarged view of the first dichroic prism
  • (b) is an enlarged view of the second dichroic prism.
  • (A) is a schematic diagram showing a state in which the first alignment light emitted from the light source for mask mark illumination and passing through the projection lens is incident on the image pickup apparatus via the image pickup optical system including the optical path length change optical system.
  • (B) is a schematic diagram showing a state in which the light from the alignment mark of the work illuminated by the work mark illumination light source is incident on the image pickup apparatus via the image pickup optical system.
  • (A) is a diagram showing the arrangement of alignment marks of four workpieces set at the four corners of a large exposure area together with an alignment unit, and (b) is a small size obtained by dividing the exposure area of (a) into four. It is a figure which shows the arrangement of the alignment mark of four workpieces set in the four corners of the exposure area together with an alignment unit. It is an enlarged view of the main part which shows the modification of the case where the exposure light is used as the light source for mask mark illumination. (A) is an enlarged view of a main part showing another modification when exposure light is used as a light source for mask mark illumination, and (b) is a top view showing a plurality of light-shielding plates.
  • the projection exposure apparatus 10 includes a light source unit 11, a bandpass filter 12, an integrator lens 13, a collimator lens 14, a plane mirror 15, a mask stage 16, a correction optical system 17, a projection lens 18, and a work stage. 19 is provided.
  • the light source unit 11 is configured by arranging a plurality of LED light sources in a two-dimensional array, for example, and emits light including ultraviolet rays, which is exposure light.
  • the bandpass filter 12 cuts light in a wavelength band other than ultraviolet rays (for example, i-rays).
  • the light transmitted through the bandpass filter 12 is incident on the integrator lens 13.
  • the integrator lens 13 is an optical system for canceling the illuminance unevenness of the incident light and illuminating the mask M with a uniform illuminance distribution.
  • An aperture diaphragm is arranged on the injection surface of the integrator lens 13.
  • the collimator lens 14 emits the light incident from the integrator lens 13 as parallel light. Then, the exposed light as parallel light is reflected by the plane mirror 15 and emitted toward the mask M held by the mask stage 16.
  • the exposure light that has passed through the mask M is incident on the correction optical system 17.
  • the mask stage 16 holds the mask M on which the pattern is formed so as to be movable in a direction orthogonal to the optical axis EL of the exposure light by a mask drive mechanism (not shown).
  • a mask drive mechanism not shown
  • four alignment mark MMs are formed around the pattern corresponding to the four alignment marks WM of the work W described later (see FIG. 2).
  • the correction optical system 17 deforms the pattern image of the mask M formed on the work W according to the distortion in the work W.
  • a plurality of glass plates are arranged in parallel in the optical axis direction, and each of them is arranged. The correction is made by appropriately bending or rotating the glass plate.
  • the correction optical system 17 may be fixedly provided between the mask stage 16 and the projection lens 18, fixed to the projection lens 18, or may be arranged between the projection lens 18 and the work stage 19. May be good.
  • the projection lens 18 appropriately scales the image of the pattern formed on the mask M and forms it on the surface of the work W. Further, since the projection lens 18 uses ultraviolet rays (i-rays) as the exposure light, the projection lens 18 is designed so that the aberration is the smallest with respect to the ultraviolet rays (i-rays). In this way, the exposure light transmitted through the mask M is incident on the projection lens 18, and the pattern image of the mask M is formed on the work W coated with the photosensitive material. As the exposure light, in addition to the i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), g-line (wavelength 436 nm), a combination of each line, or a wavelength in between can also be used.
  • i-line wavelength 365 nm
  • h-line wavelength 405 nm
  • g-line wavelength 436 nm
  • the work stage 19 that holds the work W can also be moved in a direction orthogonal to the optical axis EL of the exposure light by a work drive mechanism (not shown).
  • the work W has a plurality of exposure regions, and step exposure is performed in which a plurality of exposures are performed while moving the exposure regions.
  • the work W include a silicon wafer, a glass substrate, a printed wiring board, and the like.
  • the projection exposure apparatus 10 includes four mask mark illumination units 20 and four alignment units 30 corresponding to the respective mask mark illumination units 20.
  • the four mask mark illumination units 20 are individually provided corresponding to the four alignment mark MMs formed on the mask M (hereinafter, also simply referred to as mask mark MMs), and the four alignment units 30 are formed on the work W.
  • the four alignment marks WM (hereinafter, also simply referred to as work marks WM) are individually provided.
  • work marks WM are individually provided.
  • each mask mark lighting unit 20 and each alignment unit 30 have the same configuration, one mask mark lighting unit 20 and one alignment unit 30 will be described with reference to FIG. 2 in the following description. ..
  • the mask mark lighting unit 20 is arranged above the mask stage 16.
  • the mask mark illumination unit 20 includes a light source 21 for mask mark illumination such as an LED that emits a first alignment light (i-line) L1 that is ultraviolet rays having the same wavelength as the exposure light, a collimator lens 22, a reflection prism 23, and the like.
  • the collimator lens 22 emits the incident light as parallel light
  • the reflecting prism 23 converts the traveling direction of the ultraviolet rays made parallel by the collimator lens 22 into a direction orthogonal to the mask M.
  • a reflection mirror may be used instead of the reflection prism 23.
  • the mask mark illumination unit 20 may be arranged so that its optical axis is orthogonal to the mask M without using the reflection prism 23 or the reflection mirror.
  • the mask mark illumination unit 20 is provided so as to be able to move forward and backward with respect to the corresponding mask mark MM, and when performing alignment adjustment with the work W, the first alignment light L1 is directed toward the corresponding mask mark MM. Emit.
  • the first alignment light L1 that has passed through the mask M is incident on the correction optical system 17 and the projection lens 18.
  • An alignment unit 30 is provided between the projection lens 18 and the work W so as to be able to move forward and backward with respect to the optical path of the first alignment light L1 from the projection lens 18 toward the work W.
  • the alignment unit 30 includes an image pickup device 32, an image pickup optical system 40, and a work mark illumination light source 31.
  • the image pickup apparatus 32 has sensitivity to at least the wavelength band of ultraviolet rays (i-rays) which is the first alignment light L1 and the wavelength band of visible light, and is a mask of the mask M by the first alignment light L1.
  • the image MMI of the mark MM and the work mark WM of the work W can be acquired at the same time.
  • the image pickup device 32 may be an optical camera, but a device having an image pickup element such as a CCD or a CMOS sensor, and photoelectrically converting the light received by the image pickup device and outputting it as an electric signal is preferable.
  • the image pickup optical system 40 is for causing the image pickup device 32 to acquire the image MMI of the mask mark MM and the work mark WM as an image, and the half mirror 34 and the image pickup lens 35 are arranged in order from the image pickup device 32. It has a built-in imaging lens unit 33, an optical path length changing optical system 42, and a first dichroic prism 41 which is a synthetic optical element.
  • the first dichroic prism 41 captures a composite light that is a combination of the first alignment light L1 emitted from the mask mark illumination light source 21 and passing through the mask M and the projection lens 18 and the light from the work mark WM of the work W. It is an optical element for emitting light toward the device 32, and is arranged below the projection lens 18 at a position where the first alignment light L1 passes.
  • a pair of prisms 43, 44 is joined by tilting 45 ° with respect to the optical axis of the first alignment light L1 emitted from the projection lens 18. It has a structure joined by a surface 45.
  • the joint surface 45 constitutes a so-called half mirror surface.
  • the lower surface 46 orthogonal to the optical axis of the first alignment light L1 reflects the first alignment light L1 and transmits the second alignment light L2. Consists of a face.
  • the first alignment light L1 is branched and merged from the first alignment light L1 synthesized by the first dichroic prism 41 and the light from the work mark WM, and the first alignment light L1 is merged. It is an optical system that changes the optical path length of L1.
  • the optical path length changing optical system 42 is a horizontal plane including a second dichroic prism 48 arranged on the optical axis LA of the synthetic light emitted from the junction surface 45 of the first dichroic prism 41 and the optical axis LA of the synthetic light. It comprises an optical axis LA of synthetic light, i.e., a pair of reflective optics 49 arranged above and parallel to the optical axis LA, away from the second dichroic prism 48.
  • the second dichroic prism 48 is formed by joining a plurality of prisms 53, 54, 55 (three in the embodiment shown in the figure) with reference to FIG. 3 (b).
  • the two orthogonal joining surfaces 51 and 52 formed between the prisms 53, 54 and 55 are inclined by 45 ° with respect to the optical axis LA of the synthetic light emitted from the joining surface 45 of the first dichroic prism 41. Then, it constitutes a dichroic surface. That is, these joint surfaces 51 and 52 also reflect the first alignment light L1 and transmit the second alignment light L2.
  • the pair of reflective optical elements 49 is composed of a pair of prisms 58 and 59, and the first reflecting surface 56 arranged in parallel with the bonding surface 51 of the second dichroic prism 48 and the second dichroic prism 48 are bonded. It has a second reflecting surface 57 arranged in parallel with the surface 52, and the first reflecting surface 56 and the second reflecting surface 57 are orthogonal to each other. Then, the first alignment light L1 reflected by the one joint surface 51 of the second dichroic prism 48 is reflected by the first reflecting surface 56 and the second reflecting surface 57, and the second dichroic prism 48 It is incident on the joint surface 52. As a result, the optical path length of the first alignment light L1 is changed.
  • the pair of prisms 58 and 59 may be a pair of mirrors.
  • the workmark illumination light source 31 introduces a second alignment light L2 having a wavelength different from that of the exposure light such as visible light into the imaging lens unit 33, with respect to the optical axis of the second alignment light L2. It is reflected by the half mirror surface 34 inclined by 45 °, emitted coaxially with the optical axis LA of the synthetic light, and irradiates the work mark WM of the work W via the second dichroic prism 48 and the first dichroic prism 41. And illuminate. That is, the second alignment light L2 introduced from the imaging lens unit 33 constitutes a coaxial epi-illumination that is pseudo-arranged on the optical axis LA of the synthetic light.
  • the appearance of the work mark WM may differ depending on the type of photosensitive material applied to the work W. Therefore, an optical filter (not shown) capable of switching to light having a wavelength that is easier to see can be provided in the work mark illumination light source 31 according to the type of the photosensitive material.
  • the work mark illumination light source 31 and the reflective optical element 49 are drawn in a state of protruding upward in FIG. 2, but are actually arranged in the dotted line D in FIG.
  • the work mark illumination light source 31, the imaging lens unit 33, the second dichroic prism 48, and the reflective optical element 49 are arranged in a state of being rotated by 90 ° about the optical axis LA of the synthetic light. That is, the workmark illumination light source 31 and the reflection optical element 49 are arranged on a horizontal plane including the optical axis LA of the synthetic light, and specifically, when viewed from above, the workmark illumination light source 31 is imaged.
  • the alignment unit 30 can move forward and backward in the space between the projection lens 18 and the work W without interfering with the projection lens 18 and the work W.
  • the first alignment light L1 transmitted through the projection lens 18 is the lower surface 46 constituting the dichroic surface of the first dichroic prism 41. After being reflected by, it is further reflected by the joint surface 45 and incident on the second dichroic prism 48.
  • the first alignment light L1 incident on the second dichroic prism 48 is reflected by the junction surface 51 of the second dichroic prism 48, and further, the first reflecting surface 56 and the second reflecting surface 57 of the reflecting optical element 49. It is reflected by and incident on the joint surface 52 of the second dichroic prism 48.
  • the first alignment light L1 reflected by the joint surface 52 passes through the half mirror 34 and the imaging lens 35 in the imaging lens unit 33 and reaches the imaging device 32.
  • the light from the work mark WM illuminated by the second alignment light L2 is reflected by the joint surface 45 of the first dichroic prism 41 and then reflected by the second dichroic prism. It passes through the junction surfaces 51 and 52 of 48 and the half mirror 34 and the imaging lens 35 in the imaging lens unit 33 to reach the imaging device 32. Therefore, the light from the second dichroic prism 48 to the image pickup apparatus 32 merges with the first alignment light L1 and the light from the work mark WM, and becomes synthetic light again.
  • the optical path length changing optical system 42 (second dichroic prism 48 and reflective optical element 49) between the first dichroic prism 41 and the image pickup device 32, the first dichroic prism 41
  • the optical path length of the first alignment light L1 from the first dichroic prism 41 to the image pickup device 32 can be made longer than the optical path length of the light from the work mark WM from the first dichroic prism 41 to the image pickup device 32.
  • an image MMI of the mask mark MM is formed on the optical path of the optical path length changing optical system 42.
  • the image MMI of the mask mark MM becomes an aerial image on the optical path of the optical path length changing optical system 42, so that there is little risk of foreign matter adhering to the image, and the image MMI is accurately acquired by the image pickup apparatus 32.
  • the optical path length changing optical system 42 is shown in FIG. 4A from the image MMI of the mask mark MM formed on the optical path of the first alignment light L1 to the image pickup device 32 (strictly speaking, the image receiving surface of the image pickup device 32). ) And the optical path length L2L from the work mark WM to the image pickup device 32 shown in FIG. 4B are set to be the same length, and the work mark WM and the mask mark MM for the image pickup device 32 are set to have the same length.
  • the optical positional relationship with the image MMI to be equal, the image MMI of the mask mark MM and the work mark WM provided on the work W can be captured in the same visual field by the image pickup device 32.
  • the image MMI of the mask mark MM and the image pickup device have an optically coupled positional relationship
  • the work mark WM and the image pickup device. 32 is an optically conjugate positional relationship.
  • the relative positions of the mask M and the work W are moved as necessary, and the correction optical system 17 is used.
  • the position and shape of the image MMI of the mask mark MM are corrected so that the image MMI of the mask mark MM and the work mark WM match, and the mask M and the work W are aligned.
  • four work marks WM are provided, one at each of the four corners of the exposure area EA for each exposure area EA set in the work W.
  • the image pickup apparatus 32 In order for the image pickup apparatus 32 to simultaneously capture the four work mark WMs, it is necessary to position each of the four alignment units 30 on the work mark WM.
  • the distance between the work marks WM is also narrowed.
  • the alignment unit 30 does not have an optical system on the opposite side of the image pickup device 32 with respect to the first dichroic prism 41, so that there are a plurality of alignment units. 30 can be brought close to each other. Therefore, it becomes possible to easily cope with a small-sized exposure area EA, which greatly contributes to miniaturization and high-resolution exposure on a printed wiring board or the like.
  • the same ultraviolet rays (i-rays) as the exposure light pass through the projection lens 18 by the TTL method alignment. It can be aligned with high accuracy.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified, improved, and the like.
  • an example in which four mask alignment marks and four work alignment marks are provided has been described, but three mask alignment marks and three work alignment marks are provided for each of the mask and the work. Alignment with the work may be performed.
  • a first alignment light L1 which is light having substantially the same wavelength as the exposure light is used separately from the light source unit 11.
  • a light source to irradiate is provided.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the exposure light itself emitted from the light source unit 11 may be used as the first alignment light L1 to irradiate the alignment mark of the mask. That is, the light source unit 11 may be used as a light source for mask mark illumination.
  • one light-shielding plate 60 that can advance above the mask M at the time of alignment is also used as in the modified example shown in FIG. To.
  • the light-shielding plate 60 is formed with four hole portions 61 at positions corresponding to each alignment mark MM of the mask M (in FIG. 6, only two hole portions are formed). show).
  • the light-shielding plate 60 advances above the mask M to block the exposure light applied to the exposed area, and exposes the light-shielding plate 60 toward each alignment mark MM through the four holes 61. Irradiate with light. Further, when the exposure is performed after the alignment is completed, the light-shielding plate 60 is retracted from above the mask M.
  • each of the holes 61 has one hole portion 61 corresponding to each alignment mark MM of the mask M, and advances above the mask M.
  • Four possible light-shielding plates 60A to 60D may be used together.
  • the light-shielding plates 60A to 60D can be moved by moving the positions of the light-shielding plates 60A to 60D according to the position of each alignment mark MM. It can be dealt with without change.
  • a light source for work mark lighting that can suppress the height direction dimension of the alignment unit as in the present embodiment, but if the height direction dimension is allowed, ring lighting or the like is used.
  • a light source for workmark illumination may be used.
  • a projection exposure apparatus that irradiates a mask with exposure light, projects a pattern formed on the mask onto a work by a projection lens, and exposes the pattern to the work.
  • a light source for mask mark illumination capable of irradiating the alignment mark of the mask with the first-stage exposure light itself or the first alignment light having substantially the same wavelength as the exposure light.
  • a work mark illumination light source capable of irradiating the alignment mark of the work with a second alignment light having a wavelength different from that of the exposure light.
  • the image pickup device that acquires the image of the alignment mark of the mask by the first alignment light and the alignment mark of the work, and the first one that is emitted from the light source for illuminating the mask mark and passes through the mask and the projection lens. It has a synthetic optical element that emits a synthetic light obtained by synthesizing the alignment light and the light from the alignment mark of the work toward the image pickup apparatus, and displays an image of the alignment mark of the mask and the alignment mark of the work.
  • An alignment unit having an image pickup optical system for causing an image pickup device to acquire an image, and Equipped with In the image pickup optical system, the optical path length of the first alignment light from the synthetic optical element to the image pickup device is longer than the optical path length of the light from the alignment mark of the work from the synthetic optical element to the image pickup device.
  • the optical path length changing optical system for branching and merging the first alignment light from the first alignment light synthesized by the synthetic optical element and the light from the alignment mark of the work is provided.
  • the image of the alignment mark of the mask acquired by the image pickup apparatus is imaged on the optical path of the optical path length changing optical system.
  • a projection exposure apparatus in which the optical positional relationship between the alignment mark of the work and the image of the alignment mark of the mask with respect to the image pickup apparatus is equal. According to this configuration, when alignment is performed using a plurality of alignment units, highly accurate alignment can be performed without the alignment units interfering with each other even in a small exposure region.
  • the synthetic optical element is a first dichroic having a pair of prisms having a joining surface inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the first alignment light emitted from the projection lens to form a half mirror surface. It ’s a prism, In the prism facing the work, the surface orthogonal to the optical axis of the first alignment light constitutes a dichroic surface that reflects the first alignment light and transmits the second alignment light.
  • the projection exposure apparatus according to 1). According to this configuration, it is possible to prevent the work from being irradiated with the first alignment light having substantially the same wavelength as the exposure light, and the first alignment light and the second alignment light are combined. It can be synthetic light.
  • the optical path length changing optical system is inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the synthetic light emitted from the synthetic optical element, reflects the first alignment light, and the second alignment light.
  • a second dichroic prism consisting of a plurality of prisms in which the two junction surfaces constituting the dichroic surface are orthogonal to each other.
  • the first alignment light which is provided at a position away from the optical axis of the synthetic light emitted from the synthetic optical element and is reflected by the junction surface of one of the second dichroic prisms, is the second alignment light.
  • a pair of reflective optics whose reflective surfaces are orthogonal to each other so that they are incident on the other junction surface of the dichroic prism.
  • the projection exposure apparatus according to (1) or (2). According to this configuration, the first alignment light can be separated from the synthetic light emitted from the synthetic optical element, and the optical path length of the first alignment light can be changed.
  • the alignment unit is provided so as to be movable horizontally between the projection lens and the work so that the alignment unit can move forward and backward.
  • the projection exposure apparatus according to (3) wherein the work mark illumination light source and the pair of reflection optical elements are arranged on a horizontal plane including an optical axis of the synthetic light emitted from the synthetic optical element. According to this configuration, the height dimension of the alignment unit can be suppressed, whereby the alignment unit can be moved in the space between the projection lens and the work without interfering with the projection lens or the work. Also, the alignment unit can be retracted during exposure transfer.
  • a projection exposure method provided with the projection exposure apparatus according to any one of (1) to (4).
  • a projection exposure method. According to this configuration, when alignment is performed using a plurality of alignment units, highly accurate alignment is possible without the alignment units interfering with each other even in a small exposure area, and the exposure area is divided. It is possible to realize high-resolution exposure with an increased number.

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Abstract

投影露光装置（１０）は、露光光又は露光光と同じ波長の第１のアライメント光（Ｌ１）をマスクマーク（ＭＭ）に照射可能なマスクマーク照明用光源（２１）、露光光と異なる波長の第２のアライメント光（Ｌ２）をワークマーク（ＷＭ）に照射可能なワークマーク照明用光源（３１）、撮像装置（３２）、及び撮像光学系（４０）を備える。撮像光学系（４０）は、第１のアライメント光（Ｌ１）とワークマーク（ＷＭ）からの光とを合成して撮像装置（３２）に向けて出射する第１のダイクロイックプリズム（４１）と、第１のアライメント光（Ｌ１）を分岐且つ合流させる光路長変更光学系（４２）と、を備え、撮像装置（３２）に対するワークマーク（ＷＭ）とマスクマーク（ＭＭ）の像（ＭＭＩ）との光学的な位置関係が等しい。これにより、小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法を提供できる。

Description

投影露光装置及び投影露光方法
　本発明は、投影露光装置及び投影露光方法に関し、特に、小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法に関する。
　フォトリソグラフィ技術を用いて、半導体ウエハや、プリント配線基板、液晶基板等を製造する際に、マスクのパターンを投影レンズによって基板に投影して該パターンを基板に転写する投影露光装置が使用されている。
　プリント配線基板等では、電子機器の高速化、多機能化、小型化に伴い、多層化、高密度化、微細化が求められている。このため、ワークにマスクのパターンを転写する場合、前に形成したパターンに対して次のパターンを正確にアライメントすることが重要である。また、投影露光装置では、投影レンズは、露光のための紫外線に対して収差が最も小さくなるように設計されている。したがって、アライメントに際して、マスクのアライメントマークを投影レンズを介してワークに形成するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）アライメント方式においては、アライメント光として露光光を用いることが望ましい。一方、紫外線は、ワークのレジストを感光させてしまうことから、投影レンズを通過したアライメント光をワークに照射せずにアライメントすることが検討されている。
　特許文献１に記載の位置合わせ装置では、露光光照射装置より露光光をマスクに照射して、ワークステージ上のワーク固定領域と離れた位置に設けられた反射部材にマスクのアライメントマークを投影し、投影像を受像してその相対位置を記憶する。ついで、露光光の照射を停止して、ワークが載置されたワークステージを、マスクのアライメントマークがワーク上に投影される位置に移動させ、非露光光をワークのアライメントマークに照射し、ワークのアライメントマークを受像して、その相対位置を検出する。そして、両アライメントマークの位置が重なるようにワークおよび／またはマスクを移動させることで、マスクとワークを位置合わせしている。
　特許文献２には、レチクル側に配置されるレチクル整合マークに露光用照明光を照射する第１照明系と、ウエハ側に配置されるウエハ整合マークに、第１照明光より波長幅が広い第２照明光を照射する第２照明系とを備え、受光面に結像させたレチクル整合マーク及びウエハ整合マークの像を、受光面とは反対側に配置した検出装置により検出してレチクル整合マークとウエハ整合マークの相対位置関係に応じた信号を出力するようにした投影露光装置が開示されている。
　特許文献３に記載の露光装置では、露光光を用いたアライメント光をマスクのマスク側アライメントマークに照射可能なアライメント照明ユニットと、アライメント照明ユニットから出射されマスクおよび投影レンズを経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニットと、を備える。アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光におけるマスクに対する光学的な位置関係を、対象ワークとは異なる位置で対象ワークと等しくするダミーワーク領域にマスク側アライメントマーク像を形成する結像光学系と、撮像装置に対する対象ワークとダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有し、極めて高いアライメントの精度を得ることが開示されている。
日本国特開平９－８２６１５号公報 日本国特開平１１－２５１２３３号公報 日本国特開２０１１－２５３８６４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の位置合わせ装置は、予め記憶させたマスクのアライメントマークを用いてアライメントが行われるため、両アライメントマークを取得する間に温度変化などの外乱が生じると、外乱による誤差を考慮することができず、高精度にアライメントが行われない虞がある。
　また、特許文献２，３に開示されている露光装置では、マスクのアライメントマーク像が結像する受光面及びダミーワーク領域が、検出装置や撮像装置と反対側で、ワークの露光領域上に延出して設けられているので、複数のワークのアライメントマークが近づいていると、複数の受光面及びダミーワーク領域が干渉する可能性がある。とくに、近年、プリント配線基板等においては、さらなる微細化のため、露光領域の分割数を増やして高解像度で露光することが求められており、小サイズの露光領域でもアライメントが可能であることが望まれている。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小サイズの露光領域であっても高精度なアライメントが可能な投影露光装置及び投影露光方法を提供することにある。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
　前記露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
　前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
　前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
を備え、
　前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
　前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
　前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
（２）　（１）に記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
　前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
を備える、投影露光方法。
　本発明の投影露光装置及び投影露光方法によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となる。
本発明に係る投影露光装置の構成を模式的に示す説明図である。 露光光を用いたＴＴＬ方式でアライメント調整する状態を示す模式図である。 （ａ）は、第１のダイクロイックプリズムの拡大図であり、（ｂ）は、第２のダイクロイックプリズムの拡大図である。 （ａ）は、マスクマーク照明用光源から出射され、投影レンズを通過した第１のアライメント光が、光路長変更光学系を含む撮像光学系を介して撮像装置に入射する状態を示す模式図であり、（ｂ）は、ワークマーク照明用光源によって照明されるワークのアライメントマークからの光が、撮像光学系を介して撮像装置に入射する状態を示す模式図である。 （ａ）は、大きな露光領域の４隅に設定された４個のワークのアライメントマークの配置をアライメントユニットと共に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の露光領域を４分割した小サイズの露光領域の４隅に設定された４個のワークのアライメントマークの配置をアライメントユニットと共に示す図である。 マスクマーク照明用光源として、露光光を用いる場合の変形例を示す要部拡大図である。 （ａ）は、マスクマーク照明用光源として、露光光を用いる場合の他の変形例を示す要部拡大図であり、（ｂ）は、複数の遮光板を示す上面図である。
　以下、本発明に係る投影露光装置及び投影露光方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１に示すように、投影露光装置１０は、光源部１１、バンドパスフィルタ１２、インテグレータレンズ１３、コリメータレンズ１４、平面鏡１５、マスクステージ１６、補正光学系１７、投影レンズ１８、及び、ワークステージ１９を備える。
　光源部１１は、例えば、複数のＬＥＤ光源を二次元アレイ状に配列して構成され、露光光である紫外線を含む光を発光する。バンドパスフィルタ１２は、紫外線（例えば、ｉ線）以外の波長帯域の光をカットする。バンドパスフィルタ１２を透過した光は、インテグレータレンズ１３に入射される。インテグレータレンズ１３は、入射した光の照度ムラを打ち消し、マスクＭを均一な照度分布で照明するための光学系である。なお、インテグレータレンズ１３の射出面には、開口絞りが配置されている。コリメータレンズ１４は、インテグレータレンズ１３から入射した光を平行光として出射する。そして、平行光とされた露光光は、平面鏡１５で反射されて、マスクステージ１６に保持されたマスクＭに向けて出射される。マスクＭを通過した露光光は、補正光学系１７に入射される。
　マスクステージ１６は、パターンが形成されたマスクＭを、図示しないマスク駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能に保持する。なお、マスクＭには、パターンの周囲に、後述するワークＷの４つのアライメントマークＷＭに対応して、４つのアライメントマークＭＭが形成されている（図２参照）。
　補正光学系１７は、ワークＷにおける歪みなどに応じて、ワークＷ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させるものであり、例えば、光軸方向に複数枚のガラス板を並列し、各ガラス板を適宜湾曲させたり回転させたりすることで補正する。なお、補正光学系１７は、マスクステージ１６と投影レンズ１８との間の他、投影レンズ１８に固定して設けられてもよく、或いは、投影レンズ１８とワークステージ１９との間に配置されてもよい。
　投影レンズ１８は、マスクＭに形成されたパターンの像を適切に変倍してワークＷの表面に形成する。また、投影レンズ１８は、露光光として紫外線（ｉ線）を用いることから、紫外線（ｉ線）に対して収差が最も小さくなるように設計されている。このようにして、マスクＭを透過した露光光が投影レンズ１８に入射され、マスクＭのパターン像が感光材料が塗布されたワークＷ上に形成される。
　なお、露光光としては、ｉ線（波長３６５ｎｍ）以外にも、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、各線の組み合わせ、またはその間の波長も利用することができる。
　ワークＷを保持するワークステージ１９も、図示しないワーク駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能である。特に、本実施形態では、ワークＷは複数の露光領域を備えており、露光領域を移動させながら、複数回の露光を行うステップ露光が行われる。なお、ワークＷとしては、シリコンウエハやガラス基板やプリント配線基板等が挙げられる。
　次に、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する際、露光転写に先立って行われるマスクＭとワークＷとのアライメントについて図２を参照して説明する。
　投影露光装置１０は、４つのマスクマーク照明ユニット２０と、それぞれのマスクマーク照明ユニット２０に対応する４つのアライメントユニット３０とを備える。４つのマスクマーク照明ユニット２０は、マスクＭに形成された４つのアライメントマークＭＭ（以下、単にマスクマークＭＭとも言う）に個別に対応して設けられ、４つのアライメントユニット３０は、ワークＷに形成された４つのアライメントマークＷＭ（以下、単にワークマークＷＭとも言う）に個別に対応して設けられている。ここで、各マスクマーク照明ユニット２０及び各アライメントユニット３０は同一の構成を有するので、以下の説明では、１つのマスクマーク照明ユニット２０及び１つのアライメントユニット３０について、図２を参照して説明する。
　マスクマーク照明ユニット２０は、マスクステージ１６の上方に配置されている。マスクマーク照明ユニット２０は、露光光と同じ波長の紫外線である第１のアライメント光（ｉ線）Ｌ１を出射するＬＥＤなどのマスクマーク照明用光源２１と、コリメータレンズ２２と、反射プリズム２３と、を有する。コリメータレンズ２２は、入射した光を平行光として出射し、反射プリズム２３は、コリメータレンズ２２により平行光とされた紫外線の進行方向を、マスクＭに直交する方向に変換する。なお、反射プリズム２３に代えて、反射ミラーを用いることもできる。また、反射プリズム２３や反射ミラーを用いずにマスクマーク照明ユニット２０を、その光軸がマスクＭに対して直交するように配置してもよい。
　マスクマーク照明ユニット２０は、対応するマスクマークＭＭに対して進退可能に設けられており、ワークＷとのアライメント調整を行う際には、対応するマスクマークＭＭへ向けて第１のアライメント光Ｌ１を出射する。マスクＭを通過した第１のアライメント光Ｌ１は、補正光学系１７及び投影レンズ１８に入射される。
　投影レンズ１８とワークＷとの間には、アライメントユニット３０が、投影レンズ１８からワークＷに向かう第１のアライメント光Ｌ１の光路に対して進退自在に設けられている。アライメントユニット３０は、撮像装置３２と、撮像光学系４０と、ワークマーク照明用光源３１と、を備える。
　撮像装置３２は、少なくとも第１のアライメント光Ｌ１である紫外線（ｉ線）の波長帯域と、可視光の波長帯域と、に感度を有しており、第１のアライメント光Ｌ１によるマスクＭのマスクマークＭＭの像ＭＭＩと、ワークＷのワークマークＷＭとを同時に取得可能である。撮像装置３２は、光学カメラでもよいが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有して、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力する装置が好ましい。
　撮像光学系４０は、マスクマークＭＭの像ＭＭＩと、ワークマークＷＭとを、撮像装置３２に画像として取得させるためのものであり、撮像装置３２から近い順に、ハーフミラー３４と結像レンズ３５を内蔵する結像レンズユニット３３、光路長変更光学系４２、及び合成光学素子である第１のダイクロイックプリズム４１を有する。
　第１のダイクロイックプリズム４１は、マスクマーク照明用光源２１から出射されマスクＭ及び投影レンズ１８を経た第１のアライメント光Ｌ１と、ワークＷのワークマークＷＭからの光とを合成した合成光を撮像装置３２に向けて出射するための光学素子であり、投影レンズ１８の下方において、第１のアライメント光Ｌ１が通過する位置に配置される。
　第１のダイクロイックプリズム４１は、図３（ａ）も参照して、一対のプリズム４３，４４が、投影レンズ１８から出射される第１のアライメント光Ｌ１の光軸に対して４５°傾斜した接合面４５で接合された構成を有する。接合面４５は、所謂ハーフミラー面を構成する。また、接合面４５の下方に配置されたプリズム４４は、第１のアライメント光Ｌ１の光軸に直交する下面４６が第１のアライメント光Ｌ１を反射し、第２のアライメント光Ｌ２を透過させるダイクロイック面を構成する。このダイクロイック面によって、紫外線である第１のアライメント光Ｌ１を用いたアライメントの際、該紫外線がワークＷに照射されて感光材料が感光することを防止することができる。
　光路長変更光学系４２は、第１のダイクロイックプリズム４１によって合成された第１のアライメント光Ｌ１とワークマークＷＭからの光から、第１のアライメント光Ｌ１を分岐且つ合流させて第１のアライメント光Ｌ１の光路長を変更する光学系である。光路長変更光学系４２は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５から出射される合成光の光軸ＬＡ上に配置された第２のダイクロイックプリズム４８と、合成光の光軸ＬＡを含む水平面上に配置され、合成光の光軸ＬＡ、即ち、第２のダイクロイックプリズム４８から離れて、該光軸ＬＡと平行に並んで配置された一対の反射光学素子４９とを備える。
　第２のダイクロイックプリズム４８は、図３（ｂ）も参照して、複数（図に示す実施例では３個）のプリズム５３，５４，５５が接合されてなる。各プリズム５３，５４，５５間に形成される２つの直交する接合面５１，５２は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５から出射される合成光の光軸ＬＡに対してそれぞれ４５°傾斜し、ダイクロイック面を構成する。即ち、これら接合面５１，５２も、第１のアライメント光Ｌ１を反射し、第２のアライメント光Ｌ２を透過させる。
　一対の反射光学素子４９は、一対のプリズム５８，５９から構成され、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１と平行に配置された第１の反射面５６と、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２と平行に配置された第２の反射面５７を有し、第１の反射面５６と第２の反射面５７とが互いに直交する。そして、第２のダイクロイックプリズム４８の一方の接合面５１で反射された第１のアライメント光Ｌ１が、第１の反射面５６及び第２の反射面５７で反射して第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２に入射する。これにより、第１のアライメント光Ｌ１の光路長が変更される。なお、一対のプリズム５８，５９は、一対のミラーであってもよい。
　ワークマーク照明用光源３１は、例えば可視光などの露光光と異なる波長を有する第２のアライメント光Ｌ２を、結像レンズユニット３３内に導入し、第２のアライメント光Ｌ２の光軸に対して４５°傾斜したハーフミラー面３４で反射させて、合成光の光軸ＬＡと同軸に出射して、第２のダイクロイックプリズム４８及び第１のダイクロイックプリズム４１を介してワークＷのワークマークＷＭに照射して照明する。即ち、結像レンズユニット３３から導入された第２のアライメント光Ｌ２は、合成光の光軸ＬＡ上に擬似的に配される同軸落射照明を構成している。
　なお、ワークマークＷＭは、ワークＷに塗布される感光材料の種類により見え方が異なる場合がある。このため、感光材料の種類に合わせて、より見やすい波長の光に切り替え可能な図示しない光学フィルタをワークマーク照明用光源３１に設けることもできる。
　また、光路の説明の都合上、ワークマーク照明用光源３１及び反射光学素子４９は、図２において上方に突出した状態で描かれているが、実際には、図２中、点線Ｄ内に配置される、ワークマーク照明用光源３１、結像レンズユニット３３、第２のダイクロイックプリズム４８及び反射光学素子４９は、合成光の光軸ＬＡを中心として９０°回転した状態で配置されている。即ち、ワークマーク照明用光源３１及び反射光学素子４９は、合成光の光軸ＬＡを含む水平面上に配置されており、具体的に、上方から見て、ワークマーク照明用光源３１は、結像レンズユニット３３の側面に取付けられており、反射光学素子４９は、第２のダイクロイックプリズム４８の側方に配置されている。これにより、投影レンズ１８とワークＷとの間の空間内で、アライメントユニット３０が投影レンズ１８やワークＷと干渉することなく進退可能となる。
　このような構成を有する撮像光学系４０では、図４（ａ）に示すように、投影レンズ１８を透過した第１のアライメント光Ｌ１は、第１のダイクロイックプリズム４１のダイクロイック面を構成する下面４６で反射した後、さらに接合面４５で反射して第２のダイクロイックプリズム４８に入射する。第２のダイクロイックプリズム４８に入射した第１のアライメント光Ｌ１は、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１で反射し、さらに反射光学素子４９の第１の反射面５６及び第２の反射面５７で反射して第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５２に入射する。接合面５２で反射した第１のアライメント光Ｌ１は、結像レンズユニット３３内のハーフミラー３４及び結像レンズ３５を通過して撮像装置３２に至る。
　一方、図４（ｂ）に示すように、第２のアライメント光Ｌ２で照明されたワークマークＷＭからの光は、第１のダイクロイックプリズム４１の接合面４５で反射した後、第２のダイクロイックプリズム４８の接合面５１、５２及び結像レンズユニット３３内のハーフミラー３４及び結像レンズ３５を通過して撮像装置３２に至る。したがって、第２のダイクロイックプリズム４８から撮像装置３２までの光は、第１のアライメント光Ｌ１とワークマークＷＭからの光とが合流して、再び合成光となる。
　このように、第１のダイクロイックプリズム４１と撮像装置３２との間に、光路長変更光学系４２（第２のダイクロイックプリズム４８及び反射光学素子４９）を配置することで、第１のダイクロイックプリズム４１から撮像装置３２までの第１のアライメント光Ｌ１の光路長を、第１のダイクロイックプリズム４１から撮像装置３２までのワークマークＷＭからの光の光路長よりも長くできる。そして、光路長変更光学系４２の光路上において、マスクマークＭＭの像ＭＭＩが形成される。これにより、マスクマークＭＭの像ＭＭＩは、光路長変更光学系４２の光路上の空中像となるので、異物付着等の虞が生じ難く、撮像装置３２によって精度良く取得される。
　光路長変更光学系４２は、図４（ａ）に示す、第１のアライメント光Ｌ１の光路上で結像するマスクマークＭＭの像ＭＭＩから撮像装置３２（厳密には、撮像装置３２の受像面）までの光路長Ｌ１Ｌと、図４（ｂ）に示す、ワークマークＷＭから撮像装置３２までの光路長Ｌ２Ｌが同じ長さとなるように設定され、撮像装置３２に対するワークマークＷＭとマスクマークＭＭの像ＭＭＩとの光学的な位置関係が等しく設定されることで、撮像装置３２によりマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークＷ上に設けられたワークマークＷＭとを同一視野内に捉えることができる。すなわち、第１のアライメント光Ｌ１の光路において、マスクマークＭＭの像ＭＭＩと撮像装置とは、光学的に共役な位置関係であり、第２のアライメント光Ｌ２の光路において、ワークマークＷＭと撮像装置３２とは、光学的な共役な位置関係である。
　そして、撮像装置３２の視野内におけるマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークマークＷＭとの位置関係に基づいて、必要に応じてマスクＭとワークＷとの相対位置を移動すると共に、補正光学系１７によりマスクマークＭＭの像ＭＭＩとワークマークＷＭとが一致するようにマスクマークＭＭの像ＭＭＩの位置及び形状を補正して、マスクＭとワークＷとをアライメントする。
　上記したアライメント作業は、１つの露光領域ＥＡを露光する毎に行われるので、アライメント動作と露光動作との間の外乱による影響を大幅に抑制することができ、マスクＭのパターンを高精度で露光転写することができる。
　ワークマークＷＭは、図５に示すように、ワークＷに設定された露光領域ＥＡ毎に、露光領域ＥＡの４隅にそれぞれ１つずつ、合計４個設けられている。４個のワークマークＷＭを撮像装置３２で同時に捉えるためには、４台のアライメントユニット３０を、それぞれワークマークＷＭ上に位置させる必要がある。
　特に、図５（ａ）に示す露光領域ＥＡ１を４分割した、図５（ｂ）に示す小サイズの露光領域ＥＡ２では、ワークマークＷＭ同士の間隔も狭くなる。このようなワークマークＷＭが近接配置された露光領域ＥＡ２においても、アライメントユニット３０は、第１のダイクロイックプリズム４１に対して撮像装置３２の反対側に光学系を有しないことから、複数のアライメントユニット３０同士を近接させることができる。従って、小サイズの露光領域ＥＡにも容易に対応可能となり、プリント配線基板等における微細化や高解像度での露光に大きく貢献する。
　以上述べたように、本実施形態の投影露光装置１０では、小サイズの露光領域ＥＡに対しても、露光光と同じ紫外線（ｉ線）が投影レンズ１８を透過するＴＴＬ方式のアライメントにより、極めて高精度でアライメントすることができる。
　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
　例えば、上記の実施形態では、マスクのアライメントマーク及びワークのアライメントマークがそれぞれ４個ずつ設けられた例について説明したが、マスクのアライメントマーク及びワークのアライメントマークをそれぞれ３個ずつ設けて、マスクとワークとのアライメントを行うようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、アライメントの際にマスクのアライメントマークを照射するマスクマーク照明用光源として、光源部１１と別に、露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光Ｌ１を照射する光源を設けている。しかしながら、本発明は、これに限らず、例えば、光源部１１から照射される露光光自体を第１のアライメント光Ｌ１として、マスクのアライメントマークに照射してもよい。即ち、光源部１１がマスクマーク照明用光源として用いられてもよい。
　露光光をマスクＭのアライメントマークＭＭに照射する場合には、図６に示す変形例のように、アライメントを行う際にマスクＭの上方に進出可能な１枚の遮光板６０が併せて使用される。例えば、観察箇所が４箇所あるとすると、遮光板６０には、マスクＭの各アライメントマークＭＭに対応する位置に４箇所の穴部６１が形成される（図６では、２箇所の穴部のみ示す）。遮光板６０は、アライメントを行う際に、マスクＭの上方に進出して、露光領域に照射される露光光を遮光しつつ、４箇所の穴部６１を介して各アライメントマークＭＭに向けて露光光を照射する。また、アライメント終了後、露光を行う際には、遮光板６０は、マスクＭの上方から退避する。
　また、図７に示す他の変形例のように、観察箇所が４箇所あるとすると、マスクＭの各アライメントマークＭＭに対応する１箇所の穴部６１をそれぞれ有し、マスクＭの上方に進出可能な４枚の遮光板６０Ａ～６０Ｄが併せて使用されてもよい。これにより、マスクＭに応じて各アライメントマークＭＭの位置が変化する場合にも、各アライメントマークＭＭの位置に合わせて各遮光板６０Ａ～６０Ｄの位置を移動させることで、遮光板６０Ａ～６０Ｄを変えることなく対応することができる。
　また、本発明は、本実施形態のようなアライメントユニットの高さ方向寸法を抑制できるワークマーク照明用光源を用いることが好ましいが、高さ方向寸法が許容される場合には、リング照明など他のワークマーク照明用光源が使用されてもよい。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
　前期露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
　前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
　前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
を備え、
　前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
　前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
　前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
　この構成によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となる。
（２）　前記合成光学素子は、前記投影レンズから出射される前記第１のアライメント光の光軸に対して４５°傾斜した接合面がハーフミラー面を構成する一対のプリズムを有する第１のダイクロイックプリズムであり、
　前記ワークと対向する前記プリズムにおいて、前記第１のアライメント光の光軸に直交する面は、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する、（１）に記載の投影露光装置。
　この構成によれば、露光光と実質的に同じ波長を有する第１のアライメント光がワークに照射されるのを防止でき、また、第１のアライメント光と第２のアライメント光とを合成して合成光とすることができる。
（３）　前記光路長変更光学系は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸に対してそれぞれ４５°傾斜し、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する２つの接合面が直交する、複数のプリズムからなる第２のダイクロイックプリズムと、
　前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸から離れた位置にそれぞれ設けられ、前記第２のダイクロイックプリズムの一方の前記接合面で反射された前記第１のアライメント光を前記第２のダイクロイックプリズムの他方の前記接合面に入射させるように、互いの反射面が直交する一対の反射光学素子と、
を備える、（１）又は（２）に記載の投影露光装置。
　この構成によれば、合成光学素子から出射される合成光から第１のアライメント光を分離して、第１のアライメント光の光路長を変更できる。
（４）　前記アライメントユニットは、前記投影レンズと前記ワークとの間で、進退可能なように、水平に移動自在に設けられており、
　前記ワークマーク照明用光源、及び前記一対の反射光学素子は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸を含む水平面上に配置される、（３）に記載の投影露光装置。
　この構成によれば、アライメントユニットの高さ方向寸法を抑えることができ、これにより、アライメントユニットを投影レンズとワークとの間の空間内で、投影レンズやワークと干渉することなく移動させることができ、また、露光転写の際に、アライメントユニットを退避させることができる。
（５）　（１）～（４）のいずれかに記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
　前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
を備える、投影露光方法。
　この構成によれば、複数のアライメントユニットを用いてアライメントを行う際に、小サイズの露光領域であっても、アライメントユニット同士が干渉することなく、高精度なアライメントが可能となり、露光領域の分割数を増やした高解像度での露光が実現可能となる。
　なお、本出願は、２０２０年９月１４日出願の日本特許出願（特願２０２０－１５３９７５）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１０　 　投影露光装置
１８　 　投影レンズ
２１　 　マスクマーク照明用光源
３０　 　アライメントユニット
３１　 　ワークマーク照明用光源
３２　 　撮像装置
４０　 　撮像光学系
４１　 　第１のダイクロイックプリズム（合成光学素子）
４２　 　光路長変更光学系
４３，４４　　　プリズム
４５　 　接合面（ハーフミラー面）
４６　 　下面（ダイクロイック面）
４８　 　第２のダイクロイックプリズム
４９　 　反射光学素子
５１，５２　　　接合面（ダイクロイック面）
５３，５４，５５　　 　プリズム
５６　 　第１の反射面（反射面）
５７　 　第２の反射面（反射面）
６０、６０Ａ～６０Ｄ 　遮光板
Ｌ１　 　第１のアライメント光
Ｌ２　 　第２のアライメント光
ＬＡ　 　合成光の光軸
Ｍ　　 　マスク
ＭＭ　 　マスクマーク（マスクのアライメントマーク）
ＭＭＩ 　マスクのアライメントマークの像
Ｗ　　 　ワーク
ＷＭ　 　ワークマーク（ワークのアライメントマーク）

Claims (5)

  1. 　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する投影露光装置であって、
    　前記露光光自体、又は前記露光光と実質的に同じ波長の光である第１のアライメント光を前記マスクのアライメントマークに照射可能なマスクマーク照明用光源と、
    　前記露光光と異なる波長の第２のアライメント光を前記ワークのアライメントマークに照射可能なワークマーク照明用光源と、
    　前記第１のアライメント光による前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとを取得する撮像装置と、前記マスクマーク照明用光源から出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経た前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光とを合成した合成光を前記撮像装置に向けて出射する合成光学素子を有し、前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークを、前記撮像装置に画像として取得させるための撮像光学系と、を有するアライメントユニットと、
    を備え、
    　前記撮像光学系は、前記合成光学素子から前記撮像装置までの第１のアライメント光の光路長が前記合成光学素子から前記撮像装置までの前記ワークのアライメントマークからの光の光路長よりも長くなるように、前記合成光学素子によって合成された前記第１のアライメント光と前記ワークのアライメントマークからの光から、前記第１のアライメント光を分岐且つ合流させる光路長変更光学系を有し、
    　前記撮像装置によって取得される前記マスクのアライメントマークの像は、前記光路長変更光学系の光路上で結像され、
    　前記撮像装置に対する前記ワークのアライメントマークと前記マスクのアライメントマークの像との光学的な位置関係が等しい、投影露光装置。
  2. 　前記合成光学素子は、前記投影レンズから出射される前記第１のアライメント光の光軸に対して４５°傾斜した接合面がハーフミラー面を構成する一対のプリズムを有する第１のダイクロイックプリズムであり、
    　前記ワークと対向する前記プリズムにおいて、前記第１のアライメント光の光軸に直交する面は、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する、請求項１に記載の投影露光装置。
  3. 　前記光路長変更光学系は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸に対してそれぞれ４５°傾斜し、前記第１のアライメント光を反射し、前記第２のアライメント光を透過させるダイクロイック面を構成する２つの接合面が直交する、複数のプリズムからなる第２のダイクロイックプリズムと、
    　前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸から離れた位置にそれぞれ設けられ、前記第２のダイクロイックプリズムの一方の前記接合面で反射された前記第１のアライメント光を前記第２のダイクロイックプリズムの他方の前記接合面に入射させるように、互いの反射面が直交する一対の反射光学素子と、
    を備える、請求項１又は２に記載の投影露光装置。
  4. 　前記アライメントユニットは、前記投影レンズと前記ワークとの間で、進退可能なように、水平に移動自在に設けられており、
    　前記ワークマーク照明用光源、及び前記一対の反射光学素子は、前記合成光学素子から出射される前記合成光の光軸を含む水平面上に配置される、請求項３に記載の投影露光装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の投影露光装置を備えた投影露光方法であって、
    　前記撮像装置によって取得された前記マスクのアライメントマークの像と、前記ワークのアライメントマークとに基づいて、前記マスクと前記ワークとをアライメントする工程と、
    　マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、投影レンズにより、ワークに投影して、該ワークに前記パターンを露光する工程と、
    を備える、投影露光方法。
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