JPH01164031A - アライメント装置 - 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業上の利用分野］ この発明は、例えば投影露光装置のアライメン装置にか
かるものであり、特に露光光と異る波長の光をアライメ
ント光として用いる方式のアライメント装置の改良に関
するものである。

［従来の技術］ 露光装置のアライメント装置としては、アライメント用
の照明光として、露光光と同一の波長の光を用いる方式
と、異る波長の光を用いる方式がある。

これらのうち、露光光と異る波長の光を用いた従来のア
ライメント装置としては、例えば第２図に示すものがあ
る。

この図において、マスクないしレチクルＲに形成された
所定の回路パターンは、点線で示す露光光により、投影
レンズ１０を介してウェハステージ１２上のウェハＷに
投影されるようになフている。

かかる回路パターンの露光に当たっては、上述したレチ
クルＲとウェハＷとのアライメントを行う必要がある。

非露光波長であるアライメント光は、図に一点鎖線で示
すように、側方より図示しない光源からミラー１４に照
射され、ここで反射されてレチクルＲに入射するように
なっている。

また、レチクルＲを透過したアライメント光は、補正光
学系１６を透過して投影レンズ１０に入射し、これを透
過してウェハＷに入射するようになっている。更に、ウ
ェハＷによって反射されたアライメント光は、往路を戻
って図示しないディテクタに入射するようになっている
。

なお、補正光学系１６は、投影レンズ１０において生ず
るアライメント光又は結像光に対する色収差を補正する
ものである。

レチクルＲに形成されたアライメント用のマークおよび
ウェハＷに形成されたアライメント用のマークは、補正
光学系１６の作用によりアライメント光の照射のもとに
各々検出され、両者の位置関係がディテクタの出力信号
から求められて、レチクルＲとウェハＷとの位置ずれが
検出される。これに基いてウェハステージ１２を移動す
れば、レチクルＲとウェハＷとのアライメントを行うこ
とができる。

以上のようにしてアライメントを行って、レチクルＲと
ウェハＷとがアライメント位置にセットされた後、ミラ
ー１４および補正光学系１６が露光光光路中から待避さ
せられ、露光が行われる。

他方、露光光と同一の波長の光を用いる方式では、投影
レンズ１０においてアライメント光又は結像光に対する
色収差が生じないため、上述した補正光学系は必要では
ない。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のような従来技術のうち、まず露光波長と異る波長
の光を用いる方式では、露光を行う場合にアライメント
光学系の一部を待避させる構造となっている。

このため、その構成が非常に複雑となるとともに、待避
動作を繰り返すうちに光学素子間の配置にずれが生じ、
結果的にアライメント精度を低下させる恐れがある。ま
た、構成上、露光中にアライメントを行うことは不可能
である。

更に、マスク（ないしレチクル）を構成するガラス基板
表面のフラットネスが良好でない場合、マスクの自重に
よるたわみによってテーパが生じた場合には、ウェハ上
へのアライメント光（レチクルのマーク光像）の照射位
置にずれが生ずる場合がある。このような原因によって
もアライメント精度は低下することとなる。

次に、露光波長と同一の波長の光ないしそれに近い波長
の光を用いる方式では、ウェハＷ上のレジストの種類に
よっては、アライメントの精度が低下したり、アライメ
ントが不可能となったりする場合がある。

例えば、下地にアルミなどが存在する場合には、これに
よる露光光の反射による露光不良の発生を防ぐため、露
光光が吸収されるようなレジストを用いることがある。

このような場合には、アライメント光がレジストによっ
て吸収されることとなり、アライメントマークを検出で
きる充分な光量の戻り光を検出できない、従って、アラ
イメントの精度が低下したり、場合によってはアライメ
ントが不可能となる。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、露
光波長と異る波長の光をアライメント用の照明光として
用いるにもかかわらず、精度のよい良好なアライメント
を行うができるアライメント装置を提供することを、そ
の目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、感光基板の感光波長と照明光の波長との相
違により生じる投影光学系の色収差量に対応した固有の
焦点距離を有するとともに、照明光の照射により空間中
に所定形状の光スポットを形成するレンズ特性を有する
特殊パターンをマスクに形成するとともに；該特殊パタ
ーンに対する照明光の入射角を連続的に変化させる走査
手段と；前記特殊パターンによる光スポットが感光基板
上に形成されたマークを走査したときに、該マ一りから
発生する検出光を受光する第１の光電検出手段と；前記
光スポットもしくはその共役像を受光し、前記走査手段
の作用によって変化する該光スポットもしくはその共役
像の位置を表わす信号を出力する第２０光電検出手段と
；前記光スポットの共役像を前記マスクの照明光入射側
および感光基板側で各々受光し、前記特殊パターンの垂
直照明状態および前記光スポットの共役像の垂直投影状
態に関する位置を表わす信号を出力する第３．第４の光
電検出手段と；これら第３およびｔＪ４の光電検出手段
の出力信号を、前記第２の光電検出手段の出力信号と対
応させて検出し、この検出結果から前記マスクと基板と
のアライメントオフセット量を計測するオフセット検出
手段と：前記第１光電検出手段の出力信号を、前記第２
光電検出手段の出力信号と対応させて検出し、この検出
結果と前記オフセット量とに基いて、前記マスクと感光
基板との相対的な位置情報を得る位置検出手段とを備え
たことを技術的要点とするものである。

［作用］ この発明によれば、マスクには、レンズ効果を有する固
有の焦点距離の特殊パターンが形成される。この特殊パ
ターンにコヒーレント又は準単色の照明光が入射すると
、投影光学系の色収差量に対応する空間位置に光スポッ
トが形成され、照明光に対する投影光学系の色収差が補
正される。

該照明光の特殊パターンに対する入射角は、走査手段に
よって連続的に変化する。この作用により、感光基板上
に形成されたマークをスポット光が走査し、第１の光電
検出手段に検出光が入射する。

他方、かかる走査によるマスク側のスポット光は、位置
検出用の第２の光電検出手段に入射する。

また、スポット光の共役像は、マスクの照明光入射側お
よび感光基板側で、第３および第４の光電検出手段によ
って各々受光され、前記特殊パターンの垂直照明状態お
よび前記光スポットの共役像の垂直投影状態に関する位
置を表わす信号が各々検出される。

これら第３および第４の光電検出手段の出力信号は、前
記第２の光電検出手段の出力信号と対応させて出力され
てオフセット検出手段に入力され、前記マスクと基板と
のアライメントオフセット量が計測される。

次に、前記第１光電検出手段の出力信号は、前記第２光
電検出手段の出力信号と対応させて検出されて前記オフ
セット量とともに位置検出手段に入力され、マスクと感
光基板との相対的な位置情報が得られる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、上述した従来技術と同様の部分に
は、同一の符号を用いることとする。

第１図には、この発明の一実施例の光学的構成部分が示
されている。この図において、レチクルＲの露光光入射
側には、ダイクロイックミラー２０が配置されており、
図の右方からは点線矢印で示すように、露光光ＬＡが入
射するようになつている。この露光光ＬＡは、ダイクロ
イックミラー２０によって反射された後レチクルＲを透
過し、投影レンズ２２に入射するようになフている。

そして露光光ＬＡは、この投影レンズ２２の作用により
て、ウェハステージ２４上にセットされたウェハＷに入
射し、レチクルＲの回路パターンが投影されるようにな
っている。上述したウェハステージ２４は、図示するＸ
％Ｙ、Ｚ方向にウェハＷを穆勤可能に構成されている。

次に、露光光ＬＡと異る波長のアライメント用の照明光
ＬＢは、振動ミラー２６に、図示しない光源から平行光
として一点鎖線矢印のように入射するようになりている
。振動ミラー２６によって反射された照明光ＬＢは、更
にハーフミラ−２８を透過し、レンズ系２９を介してハ
ーフミラ−３０に反射されてダイクロイックミラー２０
に入射するように構成されている。振動ミラー２６の照
明光ＬＢの振れ原点は、レンズ系２９の後側焦点位置に
定められる。

次に、かかるダイクロイックミラー２０を透過した照明
光ＬＢは、レチクルＲに入射し、このレチクルＲ１投影
レンズ２２を各々透過して−ウエハＷに入射するように
なっている。ここで、レチクルＲと振動ミラー２６とは
、互いに共役に定められている。

このウェハＷの表面で反射、散乱された光情報（以下、
ｒ検出光」という）ＬＣは、上述した照明光ＬＢの光路
を逆に戻って、再びダイクロイックミラー２０に入射す
るようになっている。

そして、このダイクロイックミラー２０を透過し、ハー
フミラ−３０、レンズ系２９を介してハーフミラ−２８
で各々反射された検出光ＬＣは、集光レンズ３２により
て集光され、光電変換を行うディテクタ３４に入射する
ようになっている。このディテクタ３４は、投影レンズ
２２の瞳面と共役の位置となっている。

次に、上述したレチクルＲは、例えば第３図に示すよう
な構成となっている。この図において、レチクルＲの中
央部分には、ウェハＷ上に投影される回路パターンが形
成されており、かかるパターン領域ＲＰを除いた縁部に
は、第１図のＸ１Ｙ方向に各々対応してアライメント用
のレチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹが各々形成されている
。これらのレチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹの中心は、レ
チクルＲの中心ＲＱに対して、−点鎖線で示すように対
応している。

第４図には、レチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹのパターン
例が示されている。この図に示すように、パターン形状
はリニアフレネルパターンとなフており、その中心は、
レチクルＲの中心ＲＱに対応している。このため、マー
クＲＭＸ。

ＲＭＹに平行な照明光（レーザ光）ＬＢが入射すると、
−次元方向に集光したスリット状のビームが結像される
。これは、リニアフレネルパターンがシリンドリカルレ
ンズと同等に機能するからである。

従って、第３図の矢印ＦＡの如くレチクルマークＲＭＸ
、ＲＭＹに入射した照明光ＬＢは、フレネルパターンの
有するレンズ効果によって、第５図に示すように、レチ
クルＲの上下の固有焦点１位置に反射回折光と透過回折
光によるスポットＳυ、ＳＤを（ここにはスリット状に
ビームが結像する）各々形成することとなる。そして、
これらの各スポットＳＵ、ＳＤからは、照明光束が等測
的に広がって進行することとなる。上述したウェハＷ表
面には、投影レンズ２２によって共役に結像されたスポ
ットＳＵの像であるスポットＳＷＵが形成され、スポッ
トＳＵと共役の位・置となっている（第１図参照）。

次に、上述したハーフミラ−３０を透過したフレネルパ
ターンからの光は、集光レンズ３６によりて集光された
後、ハーフミラ−３８に入射し、これを透過した光は、
ハーフミラ−４０に入射するように構成されている。

これらのうち、ハーフミラ−３８，４０によって反射さ
れた光の光軸上には、上記スポットＳＵと共役の位置に
、グレーテング４２、スリット４４が各々配置されてお
り、これらの透過光が光電変換用のディテクタ４６．４
８に各々入力するように構成されている。

他方、ハーフミラ−４０を透過した光の光軸上には、上
記スポットＳＤと共役の位置に、スリット５０が配置さ
れており、この透過光が光電変換用のディテクタ５２に
入力するように構成されている。

次に、上述したウェハステージ２４上には、第１図に示
すような検出部５４が設けられている。この検出部５４
は、第６図（Ａ）に拡大して示すように、所定の段差を
以って形成されているスリット５６．５８を有しており
、これらを矢印ＦＢ％　ＦＣの如く通過した光は、光電
変換用のディテクタ６０．６２に各々入射し、光信号が
電気信号に変換されるようになフている。

これらのスリット５６．５８のうち、スリット５６は、
第５図のスポットＳＵと共役の位置、すなわちウェハＷ
の表面に形成されるスポットＳＷＵ　（第１図参照）の
位置に配置設定されている。また、スリット５８は、第
５図のスポットＳＤと共役の位置、すなわちスポットＳ
ＷＤ　（第１図参照）の位置となるように配置設定され
ている。

上述した振動ミラー２６の角度が連続的に変化すると、
レチクルマーク、ＲＭＸ、ＲＭＹに対する照明光ＬＢの
入射方向が連続的に変化するようになっている。すなわ
ち、振動ミラー２６が振動すると、照明光ＬＢの入射方
向が第３図または第５図の矢印ＦＤの如く連続的に変化
する。このため、上記スポットＳＵ％ＳＤの位置も互い
に逆方向に連続的に変化することとなる。

そして、このようにスポットＳＬＩ、ＳＤの位置が変化
すると、それらと共役の位置に形成されるスポット像の
位置も変化する。上述したスポットＳＷＵ、ＳＷＤは、
第６図（Ｂ）　、　（Ｃ）に各々示すように位置変化す
る。すなわち、スポットＳＷＵが矢印ＦＥの方向に移動
すると、スポットＳＷＤは矢印ＦＦの方向に移動する。

また、スポットＳＷＵが矢印ＦＧの方向に穆勤すると、
スポットＳＷＤは矢印ＦＨの方向に移動する。

このようなスリット４４．５０．５６．５８上における
スポットの位置は、グレーテング４２によって測定され
るようになっている。

第７図（Ａ）には、グレーテング４２のバダーン例が示
されており、矩形上のパターンを連続して配列した構成
となフている。入射光によるスポットパターンＰＧが、
振動ミラー２６の振動に伴って矢印ＦＩの方向に移動す
ると、同図（ロ）に示すように透過光の強度は正弦波又
は三角波状に変化し、この変化がディテクタ４６によっ
て検出される。この検出信号に対して、例えば分周等の
信号処理を行うと、同図（Ｃ）　に示すような位置パル
スを得ることができる。これをカウントすることによっ
て、スポット位置（走査位置）を計測することができる
。

次に、上述したウェハＷは、例えば第８図（Ａ）のよう
に、単位チップに対応する所定パターンの投影が行われ
る複数のショット領域Ｅを有しており、レチクルＲのパ
ターン領域ＲＰの回路パターンは、各ショット領域已に
縮小投影されるようになっている。

各ショット領域Ｅの縁部には、第１図のＸ、Ｙ方向に各
々対応して、同図（Ｂ）に示すようにアライメント用の
ウェハマークＥＭＸ、ＥＭＹが各々形成されている。こ
れらのウェハマークＥＭＸ、ＥＭＹの中心は、ショット
領域Ｅの中心ＥＱに対して、−点鎖線で示すように対応
している。

第９図には、ウェハマークＥＭＸ、ＥＭＹの例が示され
ており、ウェハＷ上に表面の凹凸として形成されている
。ウェハＷ上に矢印ＦＪの如く照射されるスリット状の
スポット光は、振動ミラー２６の振動によってウェハＷ
上を矢印ＦＫの方向に移動しウェハマークＥＭＸ％ＥＭ
Ｙを走査するようになる。なお、このスリット状のスポ
ット光の走査位置は、振動ミラー２６の角度に対応する
ものであるから、第７図に示したグレーテング４２によ
って検出されるスポット位置にも対応することとなる。

次に、第１０図を参照しながら、各ディテクタの信号処
理系について説明する。

第１０図において、ディテクタ３４．４８．５２．６０
．６２の出力側は、アンプ６４Ａ〜６４Ｅ、アナログ信
号をディジタル信号に変換するＡＤＣ６６Ａ〜６６Ｅを
各々介して、メモリ（ＲＡＭ）６８Ａ〜６８Ｅの入力側
に各々接続されている。

また、ＲＡＭ６８Ａ〜６８Ｅの出力側は、波形処理部７
０に接続されており、この波形処理部７０の処理出力側
は、第１図のウェハステージ２４の駆動制御部７２に接
続されている。この駆動制御部７２には、干渉計などに
よつてウェハステージ２４の座標位置を検出するための
位置検出器７４が接続されており、また、ウェハステー
ジ２４駆勅用の駆動モータ７６が接続されている。

他方、他のディテクタ４６は、アンプ７８？介して、パ
ルス化回路８０に接続されており、このパルス化回路８
０の出力側は、カウンタ８２の他に、上述したＡＤＣ６
６Ａ〜６６Ｅに各々接続されており、サンプリング用の
パルスが出力されるようになっている。また、カウンタ
８２のカウント出力は、上記ＲＡＭ６８Ａ〜６８Ｅにア
ドレスデータとして入力されるように接続されている。

、以上の各部のうち波形処理部７２は、ＲＡＭ６６．８
８．７０に各々格納された各ディテクタ３４．４８．５
２の各検出信号に基いて、レチクルＲとウェハＷとのず
れ量、すなわちアライメント誤差を算出するものである
。

次に、駆動制御部７０は、位置検出器７４によって求め
られているウェハステージ２４の位置を参照し、駆動そ
一夕７６を制御して、入力されるずれ量のステージ移動
を行うものである。

また、パルス化回路８０は、入力信号に対して第７図に
示したようなパルス化を行うものである。

次に、上記実施例の全体的動作について、上述した図面
の他に、第１１図、第１２図を参照しながら説明する。

まず、理解を容易にするために、照明光ＬＢがレチクル
Ｒに対して垂直に、すなわち露光光ＬＡと同様にレチク
ルＲに入射しており、レチクルＲにテーパが生じていな
い場合を仮定して説明する。

上述したように、照明光ＬＢは、露光光ＬＡと波長が異
る。投影レンズ２２は、露光光ＬＡに対して色収差が修
正されているので、非露光波長である照明光ＬＢに対し
ては、一定の色収差が生ずる。

従って、露光波長の光に対しては、第１１図（＾）に示
すように、レチクルＲの位置のスポットＳＡから出力さ
れた光が投影レンズ２２を介してウェハＷ上に結像する
。

しかし、非露光波長の光に対しては、例えば同図（Ｂ）
に示すように、レチクルＲのスポットＳＢから出力され
た光がウェハＷのΔ下方に結像することとなる。このΔ
が色収差量である。

このような場合に、ウェハＷ上で結像させるためには、
同図（Ｃ）に示すように、レチクルＲよりΔ′上方の位
置に形成したスポットＳＣから光を出力すればよい。

そこで、この実施例では、レチクルマークＲＭＸ、ＲＭ
Ｙとして、第４図に示したようなフレネルパターンを用
い、これによるレンズ効果によ・フて、第１１図（Ｃ）
に示すような効果を得ている。

すなわち、第５図のスポットＳＵの位置と、ウェハＷの
表面の位置、とが、投影レンズ２２に対して共役となる
ように構成されている。

なお、Δ（又はΔ′）の大きさは、第４図に示したフレ
ネルパターンを変更することにより調整することができ
る。また投影レンズのウェハＷ側での色収差量をΔとし
、投影レンズの縮小率を１７Ｍとしたとき、このΔを補
正するために必要なスポットＳＵのレチクルからのずれ
量Δ′は△’　ｗ　Ｍ　２・Δに定められる。

以上のようにして、照明光ＬＢに対する投影レンズ２２
の色収差の補正が行われ、照明光ＬＢは、ウェハＷ上で
スポットＳＷＵとして結像することとなる。

次に、レチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹに対して垂直に照
明光ＬＢが入射している場合には、露光光によフてレチ
クルＲの露光が行われているのと同様である。

すなわち、上述したようにレチクルマークＲＭＸ、ＲＭ
Ｙの中心がレチクルＲの中心ＲＱに対応しているので、
垂直照明の照明光ＬＢによってウェハＷ上に投影された
レチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹの像の中心は、レチクル
Ｒの中心ＲＱに対応することとなる。

他方、ショット領域ＥのウェハマークＥＭＸ。

ＥＭＹの中心も、ショット領域Ｅの中心ＥＱに対応して
いる。

従りて、この状態におけるウェハＷ上の照明光ＬＢに基
づくスリット状スポット光の結像位置と、ウェハマーク
ＥＭＸ％ＥＭＹの中心との差ＤＡ（第８図参照）が、両
者の位置ずれないレアライメント誤差となる。

よって、アライメントを行うためには、上述した垂直照
明の状態、具体的には、レチクルマークＲＭＸ、ＲＭＹ
に対して垂直に照明光ＬＢが入射している状態における
振動ミラー２６の角度ないし照明光ＬＢの照明位置を求
める必要がある。

この実施例では、ディテクタ４８．５２の出力に、よっ
て、かかる照明光ＬＢの垂直照明位置が求められるよう
になっている。以下、この垂直照明位置を求める動作に
ついて説明する。

まず、振動ミラー２６を適当な角度として、照明光ＬＢ
をレチクルＲのレチクルマークＲＭＸ。

ＲＭＹに照射する。

第５図に示したように、照明光ＬＢがリニアフレネルパ
ターン（マークＲＭＸ、ＲＭＹ）を照射することでチク
ルＲの上下にスポットＳＵ。

ＳＤを形成する。そして、これらのスポットＳＵ、ＳＤ
から発生した結像光が、各々スリット４４．５０の表面
にスリ状に結像し、さらにこれを透過してディテクタ４
８．５２に各々入射する。なお、グレーテング４２の表
面にもスポット光の像が結像し、ディテクタ４６にもそ
の像光線が入射する。

かかる状態において、振動ミラー２６を振動させると、
第５図に示すように、矢印ＦＢ方向の照明光ＬＢの５ｆ
ＪｊＪに伴ッテ、スポ’／　トＳ　Ｕ　％　Ｓ　Ｄも。

移動し、更には、グレーテング４２、スリット４４．５
０上のスポットの位置も移動することとなる。

以上の動作において、照明光ＬＢがレチクルマーＩＲＭ
Ｘ、ＲＭＹに垂直に入射する状態では、ディテクタ４８
．５２に入射するスポット像の光量が最も大きくなり、
ディテクタ４８．５２の出力波形は、ディテクタ４６の
出力による計測位置に対して、第１２図の（Ａ）　、　
（Ｂ）に各々示すようになる。

これらの図において、ディテクタ４８のピーク位置ＲＡ
と、ディテクタ５２のピーク位置ＲＢとの平均位置（Ｒ
Ａ＋ＲＢ）／２を求めるようにすれば、これを上記照明
光の垂直照明位置とすることができる。以下、かかる垂
直照明位置をαで表わすこととする。

（ＲＡ＋ＲＢ）／２＝α・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１）以上の説明は、レチクルＲにテーバが生
じてぃない場合である。

次に、レチクルＲの自Ｉｉ等による表面テーバの発生に
よるウェハＷ上でのスポット位置の変化の測定について
説明する。

レチクルＲを構成するガラス基板表面のフラットネスが
良好でない場合あるいはその自重により、一定のテーバ
が存在する場合には、仮にレチクルＲに垂直に照明光Ｌ
Ｂが入射透過しても、これが投影レンズ２２を介して垂
直にウェハＷに入射せず、スリット状スポット光の照射
位置のずれが生ずる。従って、かかるずれ量を求め、ア
ライメント時に補正を行う必要がある。

以上のようなウェハＷ上におけるスリット状のスポット
光の位置の変化（特に長手方向と直交する計測方向の変
化）は、上述したレチクルＲに対する照明光しＢの垂直
入射位置を求める方法と同様である。

すなわち、ウェハステージ２４を移動させて検出部５．
４に投影レンズ２２によって結像されたスリット状スポ
ット光が入射するようにしたときの垂直入射状態では、
スリット状スポット光と各スリット５６．５８が平行に
一致するためスリット５６．５８を透過してディテクタ
６０．６２に入射する光量が最大となる。

そこで、振動ミラー２６を振動させたときのディテクタ
６０．６２の出力波形は、ディテクタ４６の出力による
計測位置に対して、第１２図の（Ｃ）　、（Ｄ）に各々
示すようになる。

これらの図において、ディテクタ６０のピーク位置ＲＣ
と、ディテクパ夕６２のピーク位置ＲＤとの平均位置（
ＲＣ＋ＲＤ）／２を求めるようにすれば、これを上記ス
リット状スポット光ＳＷＵ。

ＳＷＤの垂直照明位置とすることかできる。以下、かか
る垂直照明位置をβで表わすこととする。

（ＲＣ＋ＲＤ）／２−β・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（２）以上のようにして求めたαおよびβを考
慮してアライメントを行うようにすれば、第９図に示す
ずれ量ＤＡを良好に補正することができる。すなわち、 α−β＝γ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（３）を考慮して、レチク
ルＲに対するウェハＷのショット領域Ｅのアライメント
位置を決定するよう゛にする。

次に、上記装置の全体動作について説明する。

まず、検出部５４にスリット状スポット光ＳＷＵ、ＳＷ
Ｄが入射するようにウェハステージ、２４を移動して振
動ミラー２６の振動を行うと、レチクルＲのレチクルマ
ークＲＭＸ％ＲＭＹに入射する照明光ＬＢが第５図の如
く連続的に傾斜する。これによって、レチクルＲ上下に
形成されたスポットＳＵ％ＳＤの位置が変化し、グレー
テング４２、スリット４４．５０、および検出部５４上
におけるスポット位置が夫々変化することとなる。

これらスポット位置の変化は、ディテクタ４８．５２．
４６．６０．６２で各々検出され、アンプ６４Ｂ〜６４
Ｅ、７８に各々入力されて信号増幅、が行われる。

アンプ７８の出力は、パルス化回路８０に入力されて、
位置を示すパルスがカウンタ８２の他に、ＡＤＣ６６Ｂ
〜６６Ｅにサンプルパルスとして各々入力される。

ＡＤＣ６６Ｂ〜６８Ｅでは、入力されるサンプルパルス
のタイミングに同期して入力信号のディジタル化が行わ
れ、第１２図に示した信号波形が、ディジタル信号とし
て、ＲＡＭ６８Ｂ〜６８Ｈに各々格納される。このと籾
のアドレスは、カウンタ８２のカウント値によって指定
される。すなわち、カウンタ８２のカウント値が位置デ
ータであり、これに対応する波形データが該当するアド
レスに格納されることとなる。

次に、波形処理部７０では、ＲＡＭ６８Ｂ〜８８Ｈに格
納された波形データが各々読み出され、まず、上述した
照明光ＬＢ及びスリット状スポット光ＳＷＵ、ＳＷＤの
垂直照明位置α、βおよびオフセット量γが各々演算さ
れる。

他方、ウェハステージ２４を移動してウェハマークＥＭ
Ｘ、ＥＭＹにスリット状スポット光ＳＷＵが入射するよ
うにしくこのときクエへ面でスポット光ＳＷＤの光束は
大きくデフォーカスしている）、以上のような振動ミラ
ー２６の振動が行われると、ウェハＷのウェハマークＥ
ＭＸ。

ＥＭＹからの検出光がディテクタ３４に入射する。この
ディテクタ３４の出力波形は、例えば第１２図の（Ｅ）
に示すようになる。この波形のピーク位置をＲＥとする
と、 （ＲＡ＋ＲＢ）／２＋γ−ＲＥ・・・・・・・・・・・
・（４）が、レチクルＲとウェハＷのショット領域Ｅと
の位置ずれ量を表わすこととなる。

以上のようにして、レチクルＲとウェハＷのショット領
域Ｅとの位置ずれ量ＤＡが、波形処理部７０で演算され
る。

この位置ずれ量は、駆動制御部７２に入力される。駆動
制御部７２では、かかる入力に基いて、位置検出器７４
によってモニターされているウェハステージ２４の座標
位置を考慮しながら、駆動モータ７６に対する駆動指令
が行われ、上記位置ずれ３ｉＤＡの修正が行われてアラ
イメントが終了することとなる。

次に、レチクルＲの回路パターンの露光が行われるが、
露光光ＬＡは、ダイクロイックミラー２０を介してレチ
クルＲに入射するため、第２図の従来技術のような光学
素子の待避を行う必要はない。

以上説明したように、この実施例によれば、露光光ＬＡ
を反射し、照明光ＬＢを透過するダイクロイックミラー
を配置して露光光とアライメント用の照明光とを分離し
ているので、露光中においてもアライメントを続行する
ことができる。

また、投影光学系に対するアライメント用照明光の色収
差を補正するため、フレネルパターンをレチクルＲ上に
配置したので、補正用光学素子等が不要となり、その構
成が容易となる。

更に、非露光波長の光でアライメントが行われるため、
露光光を吸収するような特殊レジスト等が使用される場
合でも何ら不都合なく良好にアライメントを行うことが
できるという効果がある。

また、レチクルＲの上下に形成されるスポットの検出、
ウェハＷからの検出光の検出に当たっては、かかるスポ
ットを利用して、走査位置検出用のサンプリングパルス
を発生させることとしたので、装置の機械的ないし光学
的変動による測定への影響が低減され、精度の高いアラ
イメントを行うことができる。

なお、この発明は何ら上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば上記実施例において、を辰勤ミラー２６の
振動による照明光ＬＢの走査に変えて、ウェハステージ
２４の移動による走査を行うようにしてもよい、具体的
には、レチクルＲに照明光ＬＢが垂直に入射するように
調整した状態で、かかる照明スポット下をウェハマーク
が移動するようにする。

このようなステージ移動による方法は、振動ミラーによ
る方法と比較して、振動ミラーとその駆動部分を必要と
しない点で有利であるが、ステージ移動を行うために、
露光中はアライメントを行うことができない点で不利で
ある。

また、アライメント用のスポット光の走査位置を、第１
３図に示す手段で測定するようにしてもよい。この例は
、第１図の実施例において、グレーテング４２上におけ
る照明光ＬＢとフレネルパターンで作られたスポットの
径が大きく、良好に位置パルスを得ることができない場
合に有効である。

第１３図において、振動ミラー１００は、表裏に鏡面を
有しており、図の上方から入射する照明光ＬＢは図の右
方に反射され、図の左方から入射する走査位置検出用の
検出光は図の下方に反射され、集光レンズ１０２を介し
て、グレーテング１０４に入力するように構成されてい
る。振動ミラー１００の振動に伴って、グレーテング１
０４上の検出光スポットも移動し、良好に走査位置検出
用のパルス信号を得ることができる。

その他、一定の時間間隔で走査位置検出用のサンプルパ
ルスを発生させるようにしてもよい。

また、レチクルマークとしては、フレネルパターンの他
、レンズ効果を奏するものであればどのようなものでも
よい。

更に、上記実施例では、オフセット量を検出するために
、レチクルＲの上下に形成されたアライメント光のスポ
ットＳＵ、ＳＤの移動状態を検出しているが、基本的に
は、スポットＳＵ、ＳＤのいずれか一方の移動を検出す
ればよい。

［発明、の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、マスクにレン
ズ効果を有するパターンを形成し、これによって露光波
長と異る波長の光をアライメント用の照明光として用い
た場合に投影光学系に生ずる色収差を補正するとともに
、アライメント用照明光又は特殊パターンによって作ら
れたスポットを走査してマスクと感光基板との相対的な
位置情報を得ることとしたので、格別な補正光学系を必
要とせず、精度のよい良好なアライメントを行うことが
できるという効果がある。更に露光中にもアライメント
を続けることができるといった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１５図は、この発明の光学的構成部分を示す構成図、
第２図は従来の装置例を示す構成図、第３図はレチクル
の例とアライメント光の入射の様子を示す斜視図、第４
図はレチクルマークのパターン例を示す平面図、第５図
は振動ミラーの振動によるアライメント光の振動を示す
説明図、第６図は検出部の構成とアライメント光の入射
状態を示す斜視図、第７図はパルスによる位置検出の動
作を示す線図、第８図はウェハの一例を示す斜視図、第
９図はウェハマークの一例を示す部分斜視図、第１０図
は上記実施例の電気的構成部分を示すブロツック図、第
１１図は投影レンズの色収差補正の説明図、第１２図は
アライメント時の作用を示す線図、第１３図は他の位置
検出手段を示す説明図である。 ２０・・・ダイクロイックミラー、２２・・・投ｉレン
ズ、２４・・・ウェハステージ、２６・・・振動ミラー
、３４．４６，４８．５２，６０．６２・・・ディテク
タ、４２・・・グレーテング、４４，５０，５８゜５８
・・・スリット、７０・・・波形ＩＡ理部、７２・・・
駆動制御部、ＬＡ・・・露光光、ＬＢ・・・アライメン
ト光、ＬＣ・・・検出光、Ｒ・・・レチクル、ＲＭＸ、
ＲＭＹ・・・レチクルマーク、ＳＵ、ＳＤ・・・スポッ
ト、Ｗ・・・ウェハ、ＥＭＸ、ＥＭＹ…ウェハマーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　マスクと感光基板とを、感光基板における感光波長と
   異なる波長の照明光により、投影光学系を介してアライ
   メントする装置において、 前記感光波長と前記照明光の波長との相違により生じる
   前記投影光学系の色収差量に対応した固有の焦点距離を
   有するとともに、前記照明光の照射により空間中に所定
   形状の光スポットを形成するレンズ特性を有する特殊パ
   ターンを、前記マスクに形成するとともに、 該マスクの特殊パターンに対する照明光の入射角を連続
   的に変化させる走査手段と、 前記特殊パターンによる光スポットが前記感光基板上に
   形成されたマークを走査したときに、該マークから発生
   する検出光を受光する第１の光電検出手段と、 前記光スポットもしくはその共役像を受光し、前記走査
   手段の作用によって変化する該光スポットもしくはその
   共役像の走査位置を表わす信号を出力する第２の光電検
   出手段と、 前記光スポットの共役像を前記マスクの照明光入射側で
   受光し、前記特殊パターンに照明光が垂直照明された場
   合の前記光スポットの共役像の位置を表わす信号を出力
   する第３の光電検出手段と、 前記光スポットの共役像を前記感光基板側で受光し、該
   光スポットの共役像の垂直投影位置を表わす信号を出力
   する第４の光電検出手段と、前記第３および第４の光電
   検出手段の出力信号を、前記第２の光電検出手段の出力
   信号と対応させて検出し、この検出結果から前記マスク
   と基板とのアライメントオフセット量を計測するオフセ
   ット検出手段と、 前記第１光電検出手段の出力信号を、前記 第２光電検出手段の出力信号と対応させて検出し、この
   検出結果と前記オフセット量とに基いて、前記マスクと
   感光基板との相対的な位置情報を得る位置検出手段とを
   備えたことを特徴とするアライメント装置。