JPH0415924B2 - - Google Patents
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- JPH0415924B2 JPH0415924B2 JP58024202A JP2420283A JPH0415924B2 JP H0415924 B2 JPH0415924 B2 JP H0415924B2 JP 58024202 A JP58024202 A JP 58024202A JP 2420283 A JP2420283 A JP 2420283A JP H0415924 B2 JPH0415924 B2 JP H0415924B2
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- JP
- Japan
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- lens group
- positive lens
- reticle
- alignment
- light beam
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は投影型露光装置のアライメント光学
系、特に投影対物レンズにより相互に共役となる
べき２つの物体のためのアライメント光学系に関
する。
系、特に投影対物レンズにより相互に共役となる
べき２つの物体のためのアライメント光学系に関
する。
LSIやVLSI等の製造に用いられる縮小投影型
露光装置において、投影原版としてのレチクルと
ウエハとの位置関係を投影対物レンズを通して観
察又は検知するためのアライメント光学系が、本
願と同一出願人による特開昭57−142612号公報に
て提案されている。このアライメント光学系によ
れば、ウエハの露光領域に悪影響を及ぼすことな
しにウエハ上のアライメントマークとレチクル上
の基準マークとを正確に観察することができ、し
かも焼付サイズの変更すなわちレチクルサイズの
変更によりレチクル上の基準マークの位置が変化
した場合にも、一部の部材の移動によつてレチク
ルとウエハの位置合せを行なうことが可能であつ
た。しかしながら、レチクルサイズの変化に応じ
て一部の部材を移動した場合には、アライメント
光学系により同軸で供給される照明光がウエハ上
のアライメントマークを照明する状態も変化して
しまうため、常に一定の状態にてアライメントマ
ーク像を形成することができなかつた。このため
レチクルサイズが変化した場合にも安定した高精
度でアライメントを行うことが難しかつた。
露光装置において、投影原版としてのレチクルと
ウエハとの位置関係を投影対物レンズを通して観
察又は検知するためのアライメント光学系が、本
願と同一出願人による特開昭57−142612号公報に
て提案されている。このアライメント光学系によ
れば、ウエハの露光領域に悪影響を及ぼすことな
しにウエハ上のアライメントマークとレチクル上
の基準マークとを正確に観察することができ、し
かも焼付サイズの変更すなわちレチクルサイズの
変更によりレチクル上の基準マークの位置が変化
した場合にも、一部の部材の移動によつてレチク
ルとウエハの位置合せを行なうことが可能であつ
た。しかしながら、レチクルサイズの変化に応じ
て一部の部材を移動した場合には、アライメント
光学系により同軸で供給される照明光がウエハ上
のアライメントマークを照明する状態も変化して
しまうため、常に一定の状態にてアライメントマ
ーク像を形成することができなかつた。このため
レチクルサイズが変化した場合にも安定した高精
度でアライメントを行うことが難しかつた。
本発明の目的は、レチクルサイズが変化した場
合にも常に一定の高い精度でレチクルとウエハと
のアライメントを行うことのできるアライメント
光学系を提供することにある。
合にも常に一定の高い精度でレチクルとウエハと
のアライメントを行うことのできるアライメント
光学系を提供することにある。
本発明は、レチクル上のパターンをウエハ上に
投影するための投影対物レンズを介してレチクル
とウエハとの位置合せを行うための投影型露光装
置において、レチクル上の第１物点からの光束を
平行光束に変換する第１正レンズ群と、該第１正
レンズ群からの光束を所定の像面上に集光するた
めの第２正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前
記第２正レンズ群との間に配置された光学補正部
材とを有し、前記第１正レンズ群は前記第１物点
とは異なる第２物点からの光束を平行光束に変換
するために移動可能であり、前記光学補正部材は
前記第１正レンズ群の移動量に対して所定の関係
で前記第１正レンズ群と前記第２正レンズ群との
間の光路上を移動可能であり、前記第１正レンズ
群と前記光学補正部材との移動によつて、前記第
２物体の像を前記第１物体の像と同じく前記所定
像面上に形成するとともに、前記第１物体の像を
前記所定像面上に形成する時と前記第２物体の像
を前記所定像面上に形成する時とで前記第１正レ
ンズ群と前記第２正レンズ群及び前記光学補正部
材からなる光学系の入射瞳及び射出瞳の位置を一
定に維持し、該光学系を介して物体面へ照明光を
供給する照明手段を設けるとともに、該光学系の
入射瞳と共役な位置に配置された矩形開口を設
け、該矩形開口の長手方向が前記第１正レンズ群
の移動方向の光学的に一致する方向としたもので
ある。アライメント光学系として基本的には本願
と同一出願人による特願昭57−34366号にて提案
した二重共役維持光学系を採用しており、この構
成において、さらに光源手段に矩形開口絞りを組
合せたものである。すなわち、レチクル上のパタ
ーンをウエハ上に投影するための投影対物レンズ
を介してレチクルとウエハとの位置合せを行うた
めの投影型露光装置のアライメント光学系におい
て、複数のレンズ群からなるアフオーカル系と該
アフオーカル系の両側に共軸配置された２つの正
レンズ群と、該アフオーカル系及び該２つの正レ
ンズ群を介して物体面へ照明光を供給するための
光源手段とを設け、該２つの正レンズ群のうちの
レチクル側正レンズ群と該アフオーカル系とを前
記光源手段に対して移動可能に構成すると共に、
前記光源手段に矩形開口を設け、該矩形開口の長
手方向が、前記レチクル側正レンズ群のレチクル
側焦点が該レチクル上で移動可能な方向に対応す
る構成としたものである。
投影するための投影対物レンズを介してレチクル
とウエハとの位置合せを行うための投影型露光装
置において、レチクル上の第１物点からの光束を
平行光束に変換する第１正レンズ群と、該第１正
レンズ群からの光束を所定の像面上に集光するた
めの第２正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前
記第２正レンズ群との間に配置された光学補正部
材とを有し、前記第１正レンズ群は前記第１物点
とは異なる第２物点からの光束を平行光束に変換
するために移動可能であり、前記光学補正部材は
前記第１正レンズ群の移動量に対して所定の関係
で前記第１正レンズ群と前記第２正レンズ群との
間の光路上を移動可能であり、前記第１正レンズ
群と前記光学補正部材との移動によつて、前記第
２物体の像を前記第１物体の像と同じく前記所定
像面上に形成するとともに、前記第１物体の像を
前記所定像面上に形成する時と前記第２物体の像
を前記所定像面上に形成する時とで前記第１正レ
ンズ群と前記第２正レンズ群及び前記光学補正部
材からなる光学系の入射瞳及び射出瞳の位置を一
定に維持し、該光学系を介して物体面へ照明光を
供給する照明手段を設けるとともに、該光学系の
入射瞳と共役な位置に配置された矩形開口を設
け、該矩形開口の長手方向が前記第１正レンズ群
の移動方向の光学的に一致する方向としたもので
ある。アライメント光学系として基本的には本願
と同一出願人による特願昭57−34366号にて提案
した二重共役維持光学系を採用しており、この構
成において、さらに光源手段に矩形開口絞りを組
合せたものである。すなわち、レチクル上のパタ
ーンをウエハ上に投影するための投影対物レンズ
を介してレチクルとウエハとの位置合せを行うた
めの投影型露光装置のアライメント光学系におい
て、複数のレンズ群からなるアフオーカル系と該
アフオーカル系の両側に共軸配置された２つの正
レンズ群と、該アフオーカル系及び該２つの正レ
ンズ群を介して物体面へ照明光を供給するための
光源手段とを設け、該２つの正レンズ群のうちの
レチクル側正レンズ群と該アフオーカル系とを前
記光源手段に対して移動可能に構成すると共に、
前記光源手段に矩形開口を設け、該矩形開口の長
手方向が、前記レチクル側正レンズ群のレチクル
側焦点が該レチクル上で移動可能な方向に対応す
る構成としたものである。
以下、図面に基づいて本発明を説明する。
第１図は本発明によるアライメント光学系の基
本構成図である。投影対物レンズL50に関してウ
エハＷとレチクルＲとが所定の倍率で共役位置に
配置されており、レチクルＲは図示なき主照明光
学系によつて均一に照明され、レチクルＲ上のパ
ターンがウエハＷ上に投影焼付される。投影対物
レンズL50は等価的に２つの正レンズ群L51とL52
及び両者の間に設けられた絞りS50とから成つて
いる。投影対物レンズL50は通常、ウエハＷ側で
テレセントリツク系になるよう設計されており、
このために絞りS50はウエハ側正レンズ群L51の焦
点上に配置されている。このような投影対物レン
ズL50を通して、ウエハＷとレチクルＲとの位置
の整合状態を観察或は測定するのが本発明による
アライメント光学系である。このアライメント光
学系は第１正レンズ群L10、負レンズL21と正レン
ズL22とからなるアフオーカル系L20、第２正レン
ズ群L40及び第３の正レンズ群L60及び矩形絞り７
０によつて形成された矩形開口７０ａからなつて
いる。ここで、矩形開口７０ａの長手方向は、投
影対物レンズL50の光軸Ａ×１を含む面内すなわ
ち光軸Ａ×１の子午面内にあり、またレチクルＲ
は第１正レンズ群L10の前側焦点位置に合致して
配置されている。また第２正レンズ群L40の像側
ではテレセントリツクである。そして、第３正レ
ンズ群L60は矩形開口７０からの光束を平行光束
として供給するためのものである。ウエハＷ上の
アライメントマークWm及びレチクルＲ上の基準
マークRmは所定の露光パターンの周縁部に設け
られているため、アライメント光学系の光軸Ａ×
２は投影対物レンズL50の光軸Ａ×１とは図示の
とおり、基準マークRmのレチクルＲ中心からの
距離だけずれて配置されている。第１図Ａではア
ライメント光学系の瞳についての共役関係を表わ
す光線を示しており、アライメント光学系のレチ
クルＲ側瞳位置が投影対物レンズL50の入射瞳位
置に合致している。すなわち、第３正レンズ群
L60、第２正レンズ群L12、アフオーカル系L20、
第１正レンズ群L10を通して、矩形開口７０ａ上
の光源Ｅの像E′が投影対物レンズL50の入射瞳位
置に形成され、投影対物レンズL50の絞りS50の位
置に光源像E″が形成され、いわゆるケーラー照
明がなされている。投影対物レンズL50とアライ
メント光学系とが偏心しているため、光源Ｅもア
ライメント光学系の光軸Ａ×２から偏心して配置
され、このため第２正レンズ群L40の像側では厳
密にはテレセントリツクではなく、光軸に対して
やや角度を有する平行光束系となつている。第１
図Ｂではアライメント光学系についての物体すな
わちレチクルＲ上の基準マークRmについての共
役関係を表わす光線を示しており、レチクルＲ上
の基準マークRmと第２正レンズ群L40の後側焦
点位置に形成される基準マークの像R′mとの結像
の様子が分る。第３正レンズ群L60の焦点が基準
マーク像R′mの位置に合致しており、第３正レン
ズ群L60の矩形絞り７０側は平行系になつている。
基準マークRmの位置には投影対物レンズL50に
よつてウエハＷ上のアライメントマークWmの像
が投影されており、基準マークの像R′mの位置に
はウエハＷ上のアライメントマークWmの二次像
も形成され、これらの像よりウエハＷとレチクル
Ｒとの位置整合の状態が観察及び測定される。
本構成図である。投影対物レンズL50に関してウ
エハＷとレチクルＲとが所定の倍率で共役位置に
配置されており、レチクルＲは図示なき主照明光
学系によつて均一に照明され、レチクルＲ上のパ
ターンがウエハＷ上に投影焼付される。投影対物
レンズL50は等価的に２つの正レンズ群L51とL52
及び両者の間に設けられた絞りS50とから成つて
いる。投影対物レンズL50は通常、ウエハＷ側で
テレセントリツク系になるよう設計されており、
このために絞りS50はウエハ側正レンズ群L51の焦
点上に配置されている。このような投影対物レン
ズL50を通して、ウエハＷとレチクルＲとの位置
の整合状態を観察或は測定するのが本発明による
アライメント光学系である。このアライメント光
学系は第１正レンズ群L10、負レンズL21と正レン
ズL22とからなるアフオーカル系L20、第２正レン
ズ群L40及び第３の正レンズ群L60及び矩形絞り７
０によつて形成された矩形開口７０ａからなつて
いる。ここで、矩形開口７０ａの長手方向は、投
影対物レンズL50の光軸Ａ×１を含む面内すなわ
ち光軸Ａ×１の子午面内にあり、またレチクルＲ
は第１正レンズ群L10の前側焦点位置に合致して
配置されている。また第２正レンズ群L40の像側
ではテレセントリツクである。そして、第３正レ
ンズ群L60は矩形開口７０からの光束を平行光束
として供給するためのものである。ウエハＷ上の
アライメントマークWm及びレチクルＲ上の基準
マークRmは所定の露光パターンの周縁部に設け
られているため、アライメント光学系の光軸Ａ×
２は投影対物レンズL50の光軸Ａ×１とは図示の
とおり、基準マークRmのレチクルＲ中心からの
距離だけずれて配置されている。第１図Ａではア
ライメント光学系の瞳についての共役関係を表わ
す光線を示しており、アライメント光学系のレチ
クルＲ側瞳位置が投影対物レンズL50の入射瞳位
置に合致している。すなわち、第３正レンズ群
L60、第２正レンズ群L12、アフオーカル系L20、
第１正レンズ群L10を通して、矩形開口７０ａ上
の光源Ｅの像E′が投影対物レンズL50の入射瞳位
置に形成され、投影対物レンズL50の絞りS50の位
置に光源像E″が形成され、いわゆるケーラー照
明がなされている。投影対物レンズL50とアライ
メント光学系とが偏心しているため、光源Ｅもア
ライメント光学系の光軸Ａ×２から偏心して配置
され、このため第２正レンズ群L40の像側では厳
密にはテレセントリツクではなく、光軸に対して
やや角度を有する平行光束系となつている。第１
図Ｂではアライメント光学系についての物体すな
わちレチクルＲ上の基準マークRmについての共
役関係を表わす光線を示しており、レチクルＲ上
の基準マークRmと第２正レンズ群L40の後側焦
点位置に形成される基準マークの像R′mとの結像
の様子が分る。第３正レンズ群L60の焦点が基準
マーク像R′mの位置に合致しており、第３正レン
ズ群L60の矩形絞り７０側は平行系になつている。
基準マークRmの位置には投影対物レンズL50に
よつてウエハＷ上のアライメントマークWmの像
が投影されており、基準マークの像R′mの位置に
はウエハＷ上のアライメントマークWmの二次像
も形成され、これらの像よりウエハＷとレチクル
Ｒとの位置整合の状態が観察及び測定される。
このアライメント光学系において、レチクル
Ｒ、投影対物レンズL50及びウエハＷがアライメ
ント光学系に対して相対的に移動する場合には、
第１正レンズ群L10を同量だけ移動して第１正レ
ンズ群L10の前側焦点をレチクルＲ上に合致させ
るとともに、アフオーカル系L20を連動させるこ
とによつて、レチクルの像R′mを一定位置に形成
できるとともに、レチクルＲから一定位置に瞳像
すなわち光源像E′を形成することができる。
Ｒ、投影対物レンズL50及びウエハＷがアライメ
ント光学系に対して相対的に移動する場合には、
第１正レンズ群L10を同量だけ移動して第１正レ
ンズ群L10の前側焦点をレチクルＲ上に合致させ
るとともに、アフオーカル系L20を連動させるこ
とによつて、レチクルの像R′mを一定位置に形成
できるとともに、レチクルＲから一定位置に瞳像
すなわち光源像E′を形成することができる。
ここで、アフオーカル系L20を形成する負レン
ズL31及び正レンズL22の焦点距離をそれぞれf2、
f3とし、第１正レンズ群L10の光軸方向での移動
量を△dt、アフオーカル系L20の光軸方向での移
動量を△d3とするとき、 △dt＝（１−f2／2／f2／3）△d3 ……(1) の関係を満足するように、第１正レンズ群L10と
アフオーカル系L20とが連動することについては、
先の特願昭57−34366号にて説明したとおりであ
る。アフオーカル系L20を２つの正レンズによつ
て構成する場合にも同様であることも先に述べた
とおりである。また、第１図中において、アライ
メント光の光軸（Ａ×２）に対して投影対物レン
ズL50の光軸（Ａ×１）の距離が変化する場合に
は、矩形開口７０ａの長手方向が投影対物レンズ
の光軸（Ａ×１）の子午面に一致するため、常に
一定の開口幅による照明状態が維持され得る。従
つて、上記のごとき構成によればレチクルＲ、ウ
エハＷ及び投影対物レンズの位置がアライメント
系に対して相対的に変化しても、常に一定位置に
てレチクルとウエハとの整合状態を観察及び測定
することができるとともに常にケーラー照明を維
持することが可能である。ここでレチクルＲ上の
基準マークRmの像R′m及びウエハＷ上のアライ
メントマークWmの像は、第１図Ｂで示される平
行光束中すなわち、第１正レンズ群L10とアフオ
ーカル系L20との間若しくはアフオーカル系L20と
第２正レンズ群L12との間に、又は第２正レンズ
群L12の像側に半透過鏡を挿入して取り出すこと
ができる。
ズL31及び正レンズL22の焦点距離をそれぞれf2、
f3とし、第１正レンズ群L10の光軸方向での移動
量を△dt、アフオーカル系L20の光軸方向での移
動量を△d3とするとき、 △dt＝（１−f2／2／f2／3）△d3 ……(1) の関係を満足するように、第１正レンズ群L10と
アフオーカル系L20とが連動することについては、
先の特願昭57−34366号にて説明したとおりであ
る。アフオーカル系L20を２つの正レンズによつ
て構成する場合にも同様であることも先に述べた
とおりである。また、第１図中において、アライ
メント光の光軸（Ａ×２）に対して投影対物レン
ズL50の光軸（Ａ×１）の距離が変化する場合に
は、矩形開口７０ａの長手方向が投影対物レンズ
の光軸（Ａ×１）の子午面に一致するため、常に
一定の開口幅による照明状態が維持され得る。従
つて、上記のごとき構成によればレチクルＲ、ウ
エハＷ及び投影対物レンズの位置がアライメント
系に対して相対的に変化しても、常に一定位置に
てレチクルとウエハとの整合状態を観察及び測定
することができるとともに常にケーラー照明を維
持することが可能である。ここでレチクルＲ上の
基準マークRmの像R′m及びウエハＷ上のアライ
メントマークWmの像は、第１図Ｂで示される平
行光束中すなわち、第１正レンズ群L10とアフオ
ーカル系L20との間若しくはアフオーカル系L20と
第２正レンズ群L12との間に、又は第２正レンズ
群L12の像側に半透過鏡を挿入して取り出すこと
ができる。
第２図及び第３図は本発明による投影型露光装
置用アライメント光学系の実施例の概略構成図で
あり、第２図Ａ及び第３図Ａは同一実施例におい
て、レチクルＲの大きさ（露光領域の大きさ）が
異なる場合を示しており、第２図Ｂ及び第３図Ｂ
は投影対物レンズの入射瞳について、また第２図
Ｃ及び第３図Ｃは、光源部の開口面についての説
明図である。図中、第１図と同一の機能を有する
部材には同一の符号をつけた。本実施例では、第
１正レンズ群L10と反射鏡M10とを対物レンズ鏡
筒１０により一体的に設け、対物レンズ鏡筒１０
をレチクルＲと平行に光軸にそつて移動可能に設
けている。そして、２つのレンズ群L21，L22とに
よつて構成されるアフオーカル系L20を一体的に
有するアフオーカル鏡筒２０は、対物レンズ鏡筒
１０と連動して光軸にそつて移動可能である。ウ
エハＷとレチクルＲとは投影対物レンズL50に関
して共役に配置されており、図示なき主照明装置
から供給される照明光５０によつて、レチクルＲ
上のパターンがウエハＷ上に投影される。ウエハ
Ｗ上のアライメントマークWmとレチクルＲ上の
基準マークRmとの像が、反射鏡M10、第１正レ
ンズ群L10、アフオーカル系L20、第２正レンズ群
L40及び半透過鏡M20を介して撮像管６の撮像面
６ａに形成される。一方、矩形開口７０ａ上の光
源からの光束は第３正レンズ群L60を介し、反射
鏡M30、半透過鏡M20で反射され、レチクルＲ及
びウエハＷに達し第２正レンズ群L40、アフオー
カル系L20、第１正レンズ群L10、反射鏡M10によ
り光源Ｅの像E″が投影対物レンズL50の絞りS50の
位置に投影され、ケーラー照明がなされる。
置用アライメント光学系の実施例の概略構成図で
あり、第２図Ａ及び第３図Ａは同一実施例におい
て、レチクルＲの大きさ（露光領域の大きさ）が
異なる場合を示しており、第２図Ｂ及び第３図Ｂ
は投影対物レンズの入射瞳について、また第２図
Ｃ及び第３図Ｃは、光源部の開口面についての説
明図である。図中、第１図と同一の機能を有する
部材には同一の符号をつけた。本実施例では、第
１正レンズ群L10と反射鏡M10とを対物レンズ鏡
筒１０により一体的に設け、対物レンズ鏡筒１０
をレチクルＲと平行に光軸にそつて移動可能に設
けている。そして、２つのレンズ群L21，L22とに
よつて構成されるアフオーカル系L20を一体的に
有するアフオーカル鏡筒２０は、対物レンズ鏡筒
１０と連動して光軸にそつて移動可能である。ウ
エハＷとレチクルＲとは投影対物レンズL50に関
して共役に配置されており、図示なき主照明装置
から供給される照明光５０によつて、レチクルＲ
上のパターンがウエハＷ上に投影される。ウエハ
Ｗ上のアライメントマークWmとレチクルＲ上の
基準マークRmとの像が、反射鏡M10、第１正レ
ンズ群L10、アフオーカル系L20、第２正レンズ群
L40及び半透過鏡M20を介して撮像管６の撮像面
６ａに形成される。一方、矩形開口７０ａ上の光
源からの光束は第３正レンズ群L60を介し、反射
鏡M30、半透過鏡M20で反射され、レチクルＲ及
びウエハＷに達し第２正レンズ群L40、アフオー
カル系L20、第１正レンズ群L10、反射鏡M10によ
り光源Ｅの像E″が投影対物レンズL50の絞りS50の
位置に投影され、ケーラー照明がなされる。
このような構成において、レチクルＲがより大
きな別のレチクルR′と交換され、アライメント
用基準マークRmの位置が変わつた場合には、第
３図Ａに示したごとく対物レンズ鏡筒１０を移動
して第１正レンズ群L10の前側焦点に基準マーク
Rmが位置するようにするとともに、アフオーカ
ル鏡筒２０を上記の(1)式を満たすように連動させ
ることによつて、他の部材を何ら移動させること
なく撮像管６の撮像面６ａ上に基準マークRmの
像R′m及びウエハＷ上のアライメントマークWm
の像を形成することができ、また、矩形開口７０
ａ上の光源Ｅの像E″を投影対物レンズL50の絞り
位置に形成することができ、ケーラー照明を完全
に維持することができる。
きな別のレチクルR′と交換され、アライメント
用基準マークRmの位置が変わつた場合には、第
３図Ａに示したごとく対物レンズ鏡筒１０を移動
して第１正レンズ群L10の前側焦点に基準マーク
Rmが位置するようにするとともに、アフオーカ
ル鏡筒２０を上記の(1)式を満たすように連動させ
ることによつて、他の部材を何ら移動させること
なく撮像管６の撮像面６ａ上に基準マークRmの
像R′m及びウエハＷ上のアライメントマークWm
の像を形成することができ、また、矩形開口７０
ａ上の光源Ｅの像E″を投影対物レンズL50の絞り
位置に形成することができ、ケーラー照明を完全
に維持することができる。
ここで、光源部に設けられたスリツト状の矩形
絞り７０によつて形成される矩形開口７０ａは、
その長手方向が第１正レンズ群L10の焦点位置の
移動方向、すなわちここではレチクルＲの半径方
向に対応するように配置されており、これによつ
て、矩形開口７０ａの像が、投影対物レンズL50
の入射瞳位置にてその長手方向が子午方向に一致
するように形成される。第２図Ｂ及び第３図Ｂは
それぞれ投影対物レンズL50の入射瞳面を示して
おり、入射瞳IEに重複して光源部の開口面の像
IF′と矩形開口部７０ａの像７０a′が形成されて
いる。
絞り７０によつて形成される矩形開口７０ａは、
その長手方向が第１正レンズ群L10の焦点位置の
移動方向、すなわちここではレチクルＲの半径方
向に対応するように配置されており、これによつ
て、矩形開口７０ａの像が、投影対物レンズL50
の入射瞳位置にてその長手方向が子午方向に一致
するように形成される。第２図Ｂ及び第３図Ｂは
それぞれ投影対物レンズL50の入射瞳面を示して
おり、入射瞳IEに重複して光源部の開口面の像
IF′と矩形開口部７０ａの像７０a′が形成されて
いる。
また、第２図Ｃ及び第３図Ｃはそれぞれ光源部
の開口面を示しており、開口面IFの中に矩形開口
部７０ａが存在し、これに重複して投影対物レン
ズL50の入射瞳の像IE′が形成される。各図におい
て照明光の存在する領域を斜線にて示した。
の開口面を示しており、開口面IFの中に矩形開口
部７０ａが存在し、これに重複して投影対物レン
ズL50の入射瞳の像IE′が形成される。各図におい
て照明光の存在する領域を斜線にて示した。
第２図の構成はレチクルＲが小さい場合であ
り、第３図の構成はレチクルR′が第２図のレチ
クルＲより大きい場合を示している。各図に示さ
れたごとく、レチクルサイズの変化に伴なつて、
アライメント系中の対物レンズ鏡筒１０及びアフ
オーカル鏡筒２０が移動すると、投影対物レンズ
L50の入射瞳面においては、入射瞳IEに対して光
源部の矩形開口像７０a′がその長手方向で移動
し、他方、光源部の開口面においては、投影対物
レンズL50の入射瞳像IE′が矩形開口７０ａ上を矩
形開口７０ａの長手方向に移動する。従つて、投
影対物レンズL50の入射瞳面においても、アライ
メント系の開口面においても、矩形開口７０ａ又
はその像７０a′と投影対物レンズの入射瞳IE又は
その像IE′とが、矩形開口７０ａの長手方向で相
対的に移動するのみであり、このため、投影対物
レンズL50を通してウエハＷ上のアライメントマ
ークWmを照明する状態にはほとんど変化が生じ
ない。なぜならば、第２図Ｂ及び第３図Ｂに示さ
れるごとく、入射瞳IEの直径φEと矩形開口像７０
a′の幅Ｄとの比、Ｄ／φEは常に一定に保たれてお
り、このことは矩形開口の幅方向におけるシグマ
値（投影対物レンズのN.A.に対する照明系のN.
A.の比：σ）が一定であることに等しいからで
ある。尚、矩形開口の長手方向については、シグ
マ値が常に１よりかなり大きく、アライメント光
学系の移動によつてもこの方向の照明状態はほと
んど変化しない。そして、このような構成におい
ては、矩形絞り７０により形成されるスリツト状
矩形開口７０ａの幅を変えることにより、この幅
方向でのシグマ値を変えることが可能である。
り、第３図の構成はレチクルR′が第２図のレチ
クルＲより大きい場合を示している。各図に示さ
れたごとく、レチクルサイズの変化に伴なつて、
アライメント系中の対物レンズ鏡筒１０及びアフ
オーカル鏡筒２０が移動すると、投影対物レンズ
L50の入射瞳面においては、入射瞳IEに対して光
源部の矩形開口像７０a′がその長手方向で移動
し、他方、光源部の開口面においては、投影対物
レンズL50の入射瞳像IE′が矩形開口７０ａ上を矩
形開口７０ａの長手方向に移動する。従つて、投
影対物レンズL50の入射瞳面においても、アライ
メント系の開口面においても、矩形開口７０ａ又
はその像７０a′と投影対物レンズの入射瞳IE又は
その像IE′とが、矩形開口７０ａの長手方向で相
対的に移動するのみであり、このため、投影対物
レンズL50を通してウエハＷ上のアライメントマ
ークWmを照明する状態にはほとんど変化が生じ
ない。なぜならば、第２図Ｂ及び第３図Ｂに示さ
れるごとく、入射瞳IEの直径φEと矩形開口像７０
a′の幅Ｄとの比、Ｄ／φEは常に一定に保たれてお
り、このことは矩形開口の幅方向におけるシグマ
値（投影対物レンズのN.A.に対する照明系のN.
A.の比：σ）が一定であることに等しいからで
ある。尚、矩形開口の長手方向については、シグ
マ値が常に１よりかなり大きく、アライメント光
学系の移動によつてもこの方向の照明状態はほと
んど変化しない。そして、このような構成におい
ては、矩形絞り７０により形成されるスリツト状
矩形開口７０ａの幅を変えることにより、この幅
方向でのシグマ値を変えることが可能である。
第４図は第２図Ａ及び第３図Ａに用いられる光
源部の概略構成を示す斜視図であり、光源７１か
らの光束は集光レンズ７２によりほぼ平行光束と
なり、第２の集光レンズにより矩形絞り７０上に
集光され、矩形絞り７０上に光源の拡大像が形成
される。尚、光源部の構成としては、第５図に示
すごとく、光源７１からの光束を集光レンズ７２
により集光した後、オプテイカルフアイバー束７
４により導く構成とし、オプテイカルフアイバー
７４の射出側部分７４ａを矩形状にし、その射出
端７０a′により実質的な矩形開口を形成する構成
とすることも可能である。
源部の概略構成を示す斜視図であり、光源７１か
らの光束は集光レンズ７２によりほぼ平行光束と
なり、第２の集光レンズにより矩形絞り７０上に
集光され、矩形絞り７０上に光源の拡大像が形成
される。尚、光源部の構成としては、第５図に示
すごとく、光源７１からの光束を集光レンズ７２
により集光した後、オプテイカルフアイバー束７
４により導く構成とし、オプテイカルフアイバー
７４の射出側部分７４ａを矩形状にし、その射出
端７０a′により実質的な矩形開口を形成する構成
とすることも可能である。
上記のごとき本発明によるアライメント光学系
の構成によれば、矩形開口の長手方向がレチクル
の半径方向、すなわち子午面に対応して設けられ
ており、半径方向に垂直なサジツタル方向でのシ
グマ値が一定に保たれているため、レチクル上に
設けられる基準マーク及びウエハ上のアライメン
トマークを半径方向の直線状に、すなわちそれぞ
れ子午方向の直線にそつて放射状に設けるなら
ば、これらの像を常に一定の解像力で形成するこ
とができる。第６図は半径方向の３つの基準マー
クRx，Ry，Rθが互いに直交する方向で設けられ
たレチクルの平面図であり、第７図は同じく半径
方向のアライメントマークWx，Wy，Wθが設け
られたウエハの平面図である。これらのレチクル
とウエハとの相対的位置合せは第８図の平面図に
示すごとく、レチクルＲ上の３つの基準マーク
Rx，Ry，Rθに対して、それぞれ光軸を直交して
設けられた３つのアライメント光学系により、達
成される。すなわち、上記３つの基準マークにつ
いて、投影対物レンズを介してウエハ上の各アラ
イメントマークとの位置合せを行なうことによつ
て、レチクルとウエハとを所定の関係に配置する
ことができる。そして、レチクルが有効領域の小
さなものに交換され、第８図中にて点線で示した
ごとくレチクル上の基準マークRx′，Ry′，Rθ′が
より中心に移動した場合には、３つのアライメン
ト系それぞれにおいて、前述したごとく、対物レ
ンズ鏡筒１０及びアフオーカル鏡筒２０がレチク
ルＲの半径方向に移動して、レチクルの交換前と
同一の照明状態が維持される。すなわち、それぞ
れのアライメント系において、矩形絞り７０によ
つて形成される矩形開口７０ａの長手方向（第８
図中では紙面に垂直な方向）がレチクルＲの半径
方向、すなわち投影対物レンズL50の子午面に一
致しているため、投影対物レンズL50のサジツタ
ル方向でのシグマ値が一定であり、半径方向の各
マークの像は常に一定の解像力で形成される。こ
のようにして、ｘ方向、ｙ方向及び回転に対して
レチクルとウエハとは完全に位置合せされる。
尚、アライメント系としてはｘ方向、ｙ方向及び
回転のために３つの系を設けたが、ｘ方向及びｙ
方向の一方にて回転量をも検出することとすれば
２つのアライメント系のみでも、ウエハとレチク
ルとの位置合せは可能である。
の構成によれば、矩形開口の長手方向がレチクル
の半径方向、すなわち子午面に対応して設けられ
ており、半径方向に垂直なサジツタル方向でのシ
グマ値が一定に保たれているため、レチクル上に
設けられる基準マーク及びウエハ上のアライメン
トマークを半径方向の直線状に、すなわちそれぞ
れ子午方向の直線にそつて放射状に設けるなら
ば、これらの像を常に一定の解像力で形成するこ
とができる。第６図は半径方向の３つの基準マー
クRx，Ry，Rθが互いに直交する方向で設けられ
たレチクルの平面図であり、第７図は同じく半径
方向のアライメントマークWx，Wy，Wθが設け
られたウエハの平面図である。これらのレチクル
とウエハとの相対的位置合せは第８図の平面図に
示すごとく、レチクルＲ上の３つの基準マーク
Rx，Ry，Rθに対して、それぞれ光軸を直交して
設けられた３つのアライメント光学系により、達
成される。すなわち、上記３つの基準マークにつ
いて、投影対物レンズを介してウエハ上の各アラ
イメントマークとの位置合せを行なうことによつ
て、レチクルとウエハとを所定の関係に配置する
ことができる。そして、レチクルが有効領域の小
さなものに交換され、第８図中にて点線で示した
ごとくレチクル上の基準マークRx′，Ry′，Rθ′が
より中心に移動した場合には、３つのアライメン
ト系それぞれにおいて、前述したごとく、対物レ
ンズ鏡筒１０及びアフオーカル鏡筒２０がレチク
ルＲの半径方向に移動して、レチクルの交換前と
同一の照明状態が維持される。すなわち、それぞ
れのアライメント系において、矩形絞り７０によ
つて形成される矩形開口７０ａの長手方向（第８
図中では紙面に垂直な方向）がレチクルＲの半径
方向、すなわち投影対物レンズL50の子午面に一
致しているため、投影対物レンズL50のサジツタ
ル方向でのシグマ値が一定であり、半径方向の各
マークの像は常に一定の解像力で形成される。こ
のようにして、ｘ方向、ｙ方向及び回転に対して
レチクルとウエハとは完全に位置合せされる。
尚、アライメント系としてはｘ方向、ｙ方向及び
回転のために３つの系を設けたが、ｘ方向及びｙ
方向の一方にて回転量をも検出することとすれば
２つのアライメント系のみでも、ウエハとレチク
ルとの位置合せは可能である。
以上のごとき構成のアライメント光学系によれ
ば、レチクルサイズが変わつた場合にも、一部の
部材を移動させるだけで、一定位置にてレチクル
の基準マークとウエハのアライメントマークとの
両者の像を形成できるとともに、常にケーラー照
明の状態を維持することができ、しかも矩形開口
絞りの幅方向でのシグマ値を一定に保つことが可
能である。従つて、例えばレチクル上の半径方向
の基準マークとウエハ上の半径方向のアライメン
トマークとの両者の像を常に一定の高い解像力で
形成することができ、常に高い精度の位置合せが
可能である。
ば、レチクルサイズが変わつた場合にも、一部の
部材を移動させるだけで、一定位置にてレチクル
の基準マークとウエハのアライメントマークとの
両者の像を形成できるとともに、常にケーラー照
明の状態を維持することができ、しかも矩形開口
絞りの幅方向でのシグマ値を一定に保つことが可
能である。従つて、例えばレチクル上の半径方向
の基準マークとウエハ上の半径方向のアライメン
トマークとの両者の像を常に一定の高い解像力で
形成することができ、常に高い精度の位置合せが
可能である。
第１図は本発明によるアライメント光学系の基
本構成図、第２図Ａ及び第３図Ａは本発明の実施
例の概略構成図であり、第２図Ｂ及び第３図Ｂは
投影対物レンズの入射瞳の説明図、第２図Ｃ及び
第３図Ｃは光源部の開口面の説明図、第４図及び
第５図は光源部の実施例を示す斜視図、第６図及
び第７図はそれぞれ実施例に用いたレチクル及び
ウエハの平面図、第８図は本発明によるアライメ
ント光学系を用いた投影型露光装置の概略平面図
である。 主要部分の符号の説明、Ｒ……レチクル、Ｗ…
…ウエハ、L50……投影対物レンズ、L10……第１
正レンズ群、L20……アフオーカル系、L40……第
２正レンズ群、７０……矩形開口絞り、７０ａ…
…矩形開口。
本構成図、第２図Ａ及び第３図Ａは本発明の実施
例の概略構成図であり、第２図Ｂ及び第３図Ｂは
投影対物レンズの入射瞳の説明図、第２図Ｃ及び
第３図Ｃは光源部の開口面の説明図、第４図及び
第５図は光源部の実施例を示す斜視図、第６図及
び第７図はそれぞれ実施例に用いたレチクル及び
ウエハの平面図、第８図は本発明によるアライメ
ント光学系を用いた投影型露光装置の概略平面図
である。 主要部分の符号の説明、Ｒ……レチクル、Ｗ…
…ウエハ、L50……投影対物レンズ、L10……第１
正レンズ群、L20……アフオーカル系、L40……第
２正レンズ群、７０……矩形開口絞り、７０ａ…
…矩形開口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レチクル上のパターンをウエハ上に投影する
ための投影対物レンズを介してレチクルとウエハ
との位置合せを行うための投影型露光装置におい
て、レチクル上の第１物点からの光束を平行光束
に変換する第１正レンズ群と、該第１正レンズ群
からの光束を所定の像面上に集光するための第２
正レンズ群と、前記第１正レンズ群と前記第２正
レンズ群との間に配置された光学補正部材とを有
し、前記第１正レンズ群は前記第１物点とは異な
る第２物点からの光束を平行光束に変換するため
に移動可能であり、前記光学補正部材は前記第１
正レンズ群の移動量に対して所定の関係で前記第
１正レンズ群と前記第２正レンズ群との間の光路
上を移動可能であり、前記第１正レンズ群と前記
光学補正部材との移動によつて、前記第２物体の
像を前記第１物体の像と同じく前記所定像面上に
形成するとともに、前記第１物体の像を前記所定
像面上に形成する時と前記第２物体の像を前記所
定像面上に形成する時とで前記第１正レンズ群と
前記第２正レンズ群及び前記光学補正部材からな
る光学系の入射瞳及び射出瞳の位置を一定に維持
し、該光学系を介して物体面へ照明光を供給する
照明手段を設けるとともに、該光学系の入射瞳と
共役な位置に配置された矩形開口を設け、該矩形
開口の長手方向が前記第１正レンズ群の移動方向
と光学的に一致する方向であることを特徴とする
投影型露光装置のアライメント光学系。 ２ 前記光学補正部材は前記第１正レンズ群から
の平行光束を前記第２正レンズ群へ向けて平行光
束として導くために一体的に移動可能に設けられ
た２つの光学要素を有していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の投影型露光装置のア
ライメント光学系。 ３ 前記光学補正部材の２つの光学要素は、互い
の焦点距離の差だけ隔てて配置されたレンズから
なるアフオーカル系であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の投影型露光装置のアライ
メント光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58024202A JPS59149317A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 投影型露光装置のアライメント光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58024202A JPS59149317A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 投影型露光装置のアライメント光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149317A JPS59149317A (ja) | 1984-08-27 |
| JPH0415924B2 true JPH0415924B2 (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=12131728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58024202A Granted JPS59149317A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 投影型露光装置のアライメント光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149317A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0536586A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-12 | Canon Inc | 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 |
| JP3165711B2 (ja) * | 1991-08-02 | 2001-05-14 | キヤノン株式会社 | 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 |
-
1983
- 1983-02-16 JP JP58024202A patent/JPS59149317A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59149317A (ja) | 1984-08-27 |
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