JPH07297101A

JPH07297101A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH07297101A
Application number: JP6084476A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Umagome; 伸貴馬込; Yasuaki Tanaka; 康明田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】投影光学系を介して所定のマークの観察又は
投影を行う場合に、瞳フィルタが挿入されているときで
も正確にそのマークの検出又は投影を行う。【構成】光ファイバ２３を介して導いた照明光ＩＬ２
により、コーンプリズム２４を介して遮光板２５の輪帯
状開口を集中的に照明し、その輪帯状開口を通過した照
明光により、集光レンズ２６を介して基準マーク板２１
上のＩＳＳマーク２２を照明する。遮光板２５により、
ＩＳＳマーク２２を透過した０次光が投影光学系３内の
瞳フィルタ４の遮光部の外側を透過してレチクル１のア
ライメントマーク８Ｂを照明し、レチクル１を透過した
照明光が十分な光量で光電変換素子２９に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用される投影露光装置に関し、特に投影光学系を介
してレチクルアライメント、又は投影光学系の結像特性
の計測等を行う機能を備えた投影露光装置に適用して好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等を製造す
るためのフォトリソグラフィ工程で、フォトマスク又は
レチクル（以下、一例として「レチクル」を使用する）
のパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジスト
が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に露光
する投影露光装置が使用されている。斯かる投影露光装
置では、露光に先だってウエハが載置されたウエハステ
ージに対するレチクルの位置合わせ（レチクルアライメ
ント）を正確に行うために、レチクル上に形成されたア
ライメントマークとウエハステージ上に形成された基準
マークとを投影光学系を介して同時に観察するアライメ
ント系が使用されている。

【０００３】図１１（ａ）に示す４個の直線パターンか
らなる基準マークＦＭ１は、レチクルアライメントを行
う場合に使用されるウエハステージ上の基準マークの一
例であり、図１１（ｂ）に示す十字型のアライメントマ
ークＲＭ１が、それに対応するレチクル上のマークの一
例である。基準マークＦＭ１は、互いに直交するＸ方向
及びＹ方向の位置の基準として使用される。この場合、
例えばレチクル上から２次元撮像素子により投影光学系
を介して基準マークを観察すると、レチクル上の観察視
野内では図１２（ａ）に示すようにアライメントマーク
ＲＭ１と基準マーク像ＦＭ１Ｐとが重なって観察され
る。そこで、例えばその図１２（ａ）上のＸ軸に平行な
走査線ＳＬに対応する撮像素子上の走査線に沿って撮像
信号を読み出すと、図１２（ｂ）に示す信号が得られ、
この信号から基準マーク像ＦＭ１Ｐに対するアライメン
トマークＲＭ１のＸ方向の位置ずれ量が求められる。同
様に、Ｙ方向への位置ずれ量も求められる。このように
して求められたアライメントマークＲＭ１の位置ずれ量
を所定の値に追い込むことにより、レチクルアライメン
トが行われる。

【０００４】また、投影露光装置においては、レチクル
の２次元的な位置のみならず、ウエハステージ上の座標
系に対するレチクルの回転（レチクルローテーション）
を所定の許容範囲内に収める必要があるため、以下のよ
うに所謂ステージ発光型のＩＳＳ（Imaging Slit Sense
r)系によりレチクルローテーションの計測が行われてい
た。この場合、ウエハステージ側には図１３（ａ）に示
すように、Ｙ方向に沿ってスリット状の開口パターンよ
りなＩＳＳマークＦＭ２が形成され、レチクル上にはそ
れに対応して図１３（ｂ）に示すように直線パターン状
のアライメントマークＲＭ２が形成されている。

【０００５】このとき、ＩＳＳマークＦＭ２を底面側か
ら照明した状態で、ウエハステージをＸ方向に走査する
と、レチクル上では図１４（ａ）に示すように、明るい
ＩＳＳマーク像ＦＭ２ＰがＸ方向にアライメントマーク
ＲＭ２を横切るように移動する。そこで、レチクルを透
過した光束を受光して光電変換すると、図１４（ｂ）に
示すように、ウエハステージのＸ方向の位置に応じて変
化する信号が得られ、その信号が最小になるときの位置
からアライメントマークＲＭ２の位置が計測される。更
に、例えばレチクル上でＹ方向に離れて形成された第２
のアライメントマークのＸ方向の位置を求めると、２つ
のアライメントマークの位置の差分からウエハステージ
上のＹ軸に対するレチクルの回転角が計測される。

【０００６】同様に、ウエハステージ側の基準マークと
して、図１５（ａ）に示すようなＸ軸に沿ってスリット
状の開口パターンからなるＩＳＳマークＦＭ３を使用す
ることにより、ウエハステージ上のＸ軸に対するレチク
ルローテーションが計測され、図１５（ｂ）に示すよう
に、基準マークとして十字型の開口パターンよりなるＩ
ＳＳマークＦＭ４を使用すると、Ｘ軸及びＹ軸に対する
レチクルローテーションが計測される。

【０００７】また、一般にフォトリソグラフィ工程で
は、ウエハ上の異なる層への露光が異なる投影露光装置
を用いて行われることがあるため、それら異なる層間の
重ね合わせ誤差を許容範囲内に収めるためには、各投影
露光装置に備えられた投影光学系のディストーションを
それぞれ所定の許容範囲内に収める必要がある。そのた
め従来は、例えば特開昭５９−９４０３２号公報で開示
されているように、テストレチクル上の評価用マークを
実際に投影光学系を介してウエハ上に投影し、投影され
たマーク像に対してウエハステージ側の受光スリットを
走査して、そのマーク像の位置を計測することにより、
投影光学系のディストーションを計測していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
投影露光装置においては、種々のマークの位置検出又は
投影が投影光学系を介して行われていた。これに関し
て、最近投影光学系の瞳面（フーリエ変換面）付近に所
定の透過率分布特性及び位相分布特性を有する光学フィ
ルタ板（以下、「瞳フィルタ」という）を設置すること
により、所定のパターンを露光する際の投影光学系の結
像性能を向上させる試みがなされている。例えばコンタ
クトホールパターンのような孤立的パターンを露光する
際の解像度、及び焦点深度を改善するためには、一例と
して特開平４−１７９９５８号公報に開示されているよ
うに、投影光学系の瞳面付近に光軸付近の円形領域を遮
光する遮光型の瞳フィルタを設置すると良いことが分か
っている。

【０００９】図１６（ａ）は、遮光型の瞳フィルタの作
用の原理説明図であり、この図１６（ａ）において、レ
チクル１上の微細なコンタクトホールパターン２の像が
投影光学系３を介してウエハ５上に露光される。この際
に、投影光学系３の瞳面ＦＰ上に光軸を中心として半径
ｒの円形の遮光部を有する瞳フィルタ４が配置されてい
る。瞳フィルタ４は、例えばガラス基板上に円形に遮光
膜を形成したものであり、図１６（ａ）ではその遮光部
だけを示している。投影光学系３の瞳の半径をａとする
と、半径ｒは例えば０．８ａである。この場合、レチク
ル１に露光光ＩＬが照射されると、コンタクトホールパ
ターン２から射出される回折光の投影光学系３の瞳面Ｆ
Ｐでの強度分布は、分布曲線６で示すように瞳の外部の
領域でも比較的大きな値を有する分布となる。そのた
め、単にその瞳全体を通過する光を用いてコンタクトホ
ールパターン２の像を結像させると、得られる像の解像
度は悪くなる。

【００１０】それに対して、その瞳面ＦＰに瞳フィルタ
４を設置すると、アポダイゼーション効果により、ウエ
ハ５上に得られる像の強度分布をＸ方向に拡大した図は
１６（ｂ）の曲線７のようになり、像のピークから最初
の零点までの間隔が短くなる。即ち、解像度が向上し、
このとき同時に焦点深度の増大効果も得られる。このよ
うに、投影光学系３の瞳面ＦＰ上に遮光型の瞳フィルタ
４を設置すると、コンタクトホールパターンに対する投
影光学系３の結像特性を向上させることができる。しか
しながら、このように瞳フィルタ４が挿入された投影光
学系３を介して図１１（ａ）に示す基準マークＦＭ１を
検出して、レチクルアライメントを行うものとすると、
基準マークＦＭ１からの光の多くが瞳フィルタ４の遮光
部に遮られて光量が低下し、結果としてレチクルアライ
メントを高精度に行うことができないという不都合があ
った。同様に、図１３（ａ）に示すＩＳＳマークＦＭ２
からの光を、瞳フィルタ４が挿入された投影光学系３を
介してレチクル側に導こうとしても、そのＩＳＳマーク
ＦＭ２からの光の多くが瞳フィルタ４の遮光部に遮られ
てしまい、レチクルローテーションが高精度に計測でき
ないという不都合があった。

【００１１】同様に、瞳フィルタ４が設置された投影光
学系３のディストーション特性を計測するために、テス
トレチクルの評価用マークをその投影光学系３を介して
投影しようとしても、その評価用マークの結像光束の多
くが瞳フィルタ４の遮光部により遮られてその評価用マ
ークの良好な像が得られないという不都合があった。本
発明は斯かる点に鑑み、瞳フィルタが挿入された投影光
学系を介して所定のマークの検出又は投影を行う場合
に、そのマークの検出又は投影を正確に行うことができ
る投影露光装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図１に示すように、マスク（１）のパター
ンを感光基板（５）上に所定の結像特性で投影する投影
光学系（３）と、この投影光学系の物体面側、又は像面
側に配置される基準マーク（２２）をその投影光学系を
介して検出するマーク検出系とを備えた投影露光装置に
おいて、投影光学系（３）の結像光路中に形成されるフ
ーリエ変換面（ＦＰ）、又はその近傍面に配置され、そ
の結像特性を改善するために結像光束の透過特性が部分
的に異なる光学補正板（４）を有し、そのマーク検出系
は、基準マーク（２２）から発生して投影光学系（３）
に入射する光の内少なくとも０次光が光学補正板（４）
上のその透過特性が同一である特定領域を通るように、
基準マーク（２２）に照明光を照射する照明系（２３〜
２６）と、光学補正板（４）上の特定領域を通過する照
明光を受光する光電検出器（２９）と、を有するもので
ある。

【００１３】この場合、その光学補正板（４）の一例
は、中心の円形領域とその外側の輪帯領域とで透過特性
を異ならしめ、その０次光がその円形領域、又はその輪
帯領域を通るものである。この場合に適した照明系の一
例は、例えば図４（ｂ）に示すように、０次光がその輪
帯領域を通るように、基準マーク（２２ａ）に対してそ
の照明光を傾けて照射するものである。

【００１４】更に、その照明系の他の例は、基準マーク
（２２）と所定面（２５）とをフーリエ変換の関係にす
る変換光学系（２６）を有し、所定面（２５）を通過す
る照明光を輪帯領域、又は変換光学系（２６）の光軸か
ら偏心した少なくとも１つの局所領域に規定するもので
ある。また、例えば図８に示すように、マスク（４２）
を照明する照明光学系（１０〜１２，４７）が、そのマ
ーク検出系の照明系を兼用するようにしてもよい。

【００１５】

【作用】斯かる本発明の投影露光装置によれば、例えば
図１に示すように、光学補正板（４）が投影光学系
（３）の光軸を中心とする所定範囲の領域を遮光する遮
光型の瞳フィルタである場合には、マーク検出系の照明
系（２３〜２６）では、基準マーク（２２）を通過する
０次光が瞳フィルタの遮光部の外側の輪帯領域（透過領
域）を通過するように、照明光で基準マーク（２２）を
照明する。これにより、基準マーク（２２）から発生し
た光が、投影光学系（３）を経ても十分な光量で光電検
出器（２９）に受光され、基準マーク（２２）が正確に
検出できる。

【００１６】なお、光学補正板（４）が例えば透過率が
大きい円形領域と、その周囲の透過率が小さい輪帯領域
とを有する場合には、マーク検出系の照明系（２３〜２
６）では、基準マーク（２２）を通過する０次光がその
透過率の大きい円形領域を通過するように基準マーク
（２２）を照明する。これにより、基準マーク（２２）
から発生した光が、投影光学系（３）を経ても十分な光
量で光電検出器（２９）に受光される。逆に、周囲の輪
帯領域の透過率が小さい場合には、基準マーク（２２）
を通過する０次光がその透過率の大きい輪帯領域を通過
するように基準マーク（２２）を照明することにより、
基準マーク（２２）が正確に検出できる。

【００１７】また、マーク検出系の照明系からの照明光
による基準マーク（２２）からの０次光が、例えば投影
光学系（３）のフーリエ変換面上で輪帯状の領域を通過
するようにするには、大別して２通りの手法がある。先
ず、図４（ｂ）に示すように、基準マーク（２２ａ）に
対して照明光を傾けて照射する場合には、照明効率が高
い。一方、輪帯状の開口を有する遮光板（２５）を一度
照明し、この遮光板（２５）を透過した光を変換光学系
（２６）を介して基準マーク（２２）に照射する場合に
は、その輪帯状の領域の全体を活用でき、結像特性が向
上する。

【００１８】また、例えば図８に示すように、検出対象
又は投影対象とする基準マーク（Ｍ _ij）がマスク（４
２）側にある場合等には、マスク（４２）を照明する照
明光学系（１０〜１２，４７）が、そのマーク検出系の
照明系を兼用できることがある。これにより、全体の光
学系が簡略化される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の第１実施
例につき図１〜図３を参照して説明する。本実施例は、
レチクルアライメントを行うため、ＩＳＳ（Imaging Sl
itSenser)方式で投影光学系を介してレチクルの位置又
は回転角を検出する場合に本発明を適用したものであ
る。

【００２０】図１は、本実施例の投影露光装置を示し、
この図１において、レチクル１はコンタクトホールパタ
ーン用の原版であり、レチクル１のパターン領域には所
定の配列でコンタクトホールパターンの原画パターンが
形成され、そのパターン領域のＸ方向の近傍に２つのア
ライメントマーク８Ａ及び８Ｂが形成されている。アラ
イメントマーク８Ａ及び８Ｂは、図２に示すようにガラ
ス基板部（透過部）中に形成された十字型の遮光パター
ンである。

【００２１】レチクル１のパターンを露光する際には、
不図示の露光用の光源からの露光光ＩＬ１（水銀ランプ
のｉ線、又はエキシマレーザ光等）が、フライアイレン
ズ１０に入射し、フライアイレンズ１０の射出面に形成
された多数の２次光源からの露光光が、ミラー１１及び
コンデンサーレンズ１２を介してレチクル１のパターン
領域を照明する。その露光光のもとで、レチクル１のパ
ターン領域内のパターンの投影光学系３を介した像が、
ウエハステージ１３上に保持されたウエハ５の各ショッ
ト領域に露光される。

【００２２】投影光学系３のレチクル１のパターン形成
面に対するフーリエ変換面（瞳面）ＦＰ上に、投影光学
系３の光軸ＡＸを中心として所定半径の円形領域の光を
遮光する遮光型の瞳フィルタ４が配置されている。瞳フ
ィルタ４は、ガラス基板上に光軸ＡＸを中心としてその
所定半径の遮光部を形成したものであるが、図１ではそ
の遮光部のみを表している。瞳フィルタ４により、コン
タクトホールパターンの像が高い解像度で、且つ深い焦
点深度でウエハ５上に投影露光される。また、不図示で
あるが、その瞳面ＦＰ上には開口絞りが配置され、この
開口絞りによりその瞳面ＦＰを通過する結像光束の外半
径が規定されている。

【００２３】ここで、投影光学系３の光軸ＡＸに平行に
Ｚ軸を取り、Ｚ軸に垂直な２次元平面の直交座標系をＸ
軸及びＹ軸とすると、ウエハステージ１３は、Ｚ軸に垂
直なＸＹ平面内でウエハ５の位置決めを行うＸＹステー
ジ、及びＺ軸方向のウエハ５の位置を調整するＺステー
ジ等から構成されている。また、ウエハステージ１３の
端部に移動鏡１４が固定され、この移動鏡１４及び外部
に設置されたレーザ干渉計１５により、ウエハステージ
１３のＸ座標及びＹ座標が常時計測され、計測された座
標が主制御系１６及び演算部１７に供給される。主制御
系１６は、計測された座標に基づいてウエハステージ駆
動部１８を介して、ウエハステージ１３の移動座標を制
御する。

【００２４】また、投影光学系３の側方に、光軸ＡＸに
対して斜めに投影光学系３の露光フィールド内の所定の
計測点にスリットパターン像を投影する投射光学系１９
と、その計測点からの反射光を受光してそのスリットパ
ターン像を再結像し、この再結像された位置の基準位置
からのずれ量に応じたフォーカス信号を生成して主制御
系１６に供給する受光系２０とからなるオートフォーカ
スセンサが設けられている。この場合、その計測点が投
影光学系３の結像面（ベストフォーカス面）に合致して
いる状態で、そのフォーカス信号が０になるようにキャ
リブレーションが行われており、そのフォーカス信号の
値から例えばウエハ５の露光面のベストフォーカス面か
らの位置ずれ量（デフォーカス量）を検出できる。

【００２５】更に、ウエハステージ１３上のウエハ５の
近傍にガラス基板よりなる基準マーク板２１が固定さ
れ、この基準マーク板２１の表面に、ＩＳＳマーク２２
が形成されている。レチクルアライメント時にはオート
フォーカスセンサを用いて、基準マーク板２１の表面
は、投影光学系３の結像面と同じ高さに設定される。Ｉ
ＳＳマーク２２は、図３に示すように、遮光膜中に形成
されたＹ方向に長いＸ軸スリットマーク２２ａ、及びＸ
方向に長いＹ軸スリットマーク２２ｂよりなる十字型の
開口パターンであり、基準マーク２２の大きさは、アラ
イメントマーク８Ａ又は８Ｂの投影光学系３による投影
像の大きさと同程度である。

【００２６】図１において、本実施例では、基準マーク
板２１の底面側からＩＳＳマーク２２及びアライメント
マーク８Ｂ（又は８Ａ）を照明するためのステージ発光
型の照明系が設けられている。この照明系を用いてレチ
クルの位置又は回転角の検出を行う際には、光ファイバ
２３を介して露光用の光源（不図示）から露光光ＩＬ１
と同じ波長の照明光ＩＬ２が導かれる。光ファイバ２３
から射出された照明光ＩＬ２は、コーンプリズム２４に
よりほぼ輪帯状に分布する光束となって遮光板２５に入
射する。

【００２７】図３は、図１中のステージ発光型の照明系
を示し、この図３において、遮光板２５には、この照明
系の光軸（図１の投影光学系３の光軸ＡＸに平行な軸）
を中心とした輪帯状開口２５ａが形成されている。輪帯
状開口２５ａから射出された照明光ＩＬ３が、集光レン
ズ２６を介して基準マーク板２１上のＩＳＳマーク２２
の底部に照射される。この際に、コーンプリズム２４の
作用により光ファイバ２３から射出された照明光は、効
率的に遮光板２５の輪帯状開口２５ａを照明し、且つ輪
帯状開口２５ａの形成面と、ＩＳＳマーク２２の形成面
とは集光レンズ２６に関してフーリエ変換の関係にあ
る。従って、ＩＳＳマーク２２から射出される０次光の
分布は、その照明系の光軸を中心として円錐状に傾斜し
ている。

【００２８】更に、図１に戻り、ＩＳＳマーク２２が投
影光学系３の像面に合致しているときに、ＩＳＳマーク
２２の形成面と、投影光学系３の瞳面ＦＰとはフーリエ
変換の関係にあり、従って、瞳面ＦＰ（瞳フィルタ４の
配置面）と遮光板２５の配置面とは共役である。そこ
で、本実施例では遮光板２５の輪帯状開口２５ａの内半
径を、瞳フィルタ４の遮光部の遮光板２５上での共役像
の半径と等しく設定し、輪帯状開口２５ａの外半径を瞳
面ＦＰ上の開口絞り（不図示）の半径と等しく設定す
る。言い換えると、輪帯状開口２５ａの投影光学系３の
瞳面ＦＰでの共役像は、その瞳面ＦＰ上で結像光束が通
過できる領域（即ち、瞳フィルタ４の透過部）と重なっ
ている。従って、ＩＳＳマーク２２をそのまま通過する
照明光（０次光）は、全て投影光学系３の瞳面ＦＰ上で
瞳フィルタ４の遮光部と開口絞りとの間の領域を通過し
て、レチクル１側に向かう。

【００２９】図１において、ＩＳＳマーク２２をそのま
ま通過した０次光、及びＩＳＳマーク２２から発生した
回折光の多くは、投影光学系３の瞳面ＦＰ上で瞳フィル
タ４の遮光部の外部の領域を通過した後、投影光学系３
によりレチクル１のパターン形成面にＩＳＳマーク２２
の像を結像する。そのようにＩＳＳマーク２２から発生
してレチクル１を透過した照明光は、光路折り曲げ用の
ミラー２７により反射された後、集光レンズ２８を介し
て光電変換素子２９の受光面に集光される。光電変換素
子２９において受光された光を光電変換して得られた検
出信号が演算部１７に供給される。演算部１７では、供
給された検出信号が最小値を取るときのウエハステージ
１３のＸ座標又はＹ座標から、例えばＩＳＳマーク２２
の像がアライメントマーク８Ｂと合致するときのＸ座標
又はＹ座標を求めて主制御系１６に供給する（詳細後
述）。

【００３０】次に、本実施例でレチクルアライメントを
行う場合の動作の一例につき説明する。図１において、
先ず露光光ＩＬ１を遮断した状態で、レチクル１をレチ
クルホルダ９上で大まかに位置決めして固定する。その
後、光ファイバ２３から照明光ＩＬ２を射出させた状態
で、ウエハステージ１３を動作させて基準マーク板２１
上のＩＳＳマーク２２を、レチクル１のアライメントマ
ーク８Ｂと共役な位置に対して＋Ｘ方向の側に移動させ
る。ＩＳＳマーク２２を透過した照明光（０次光、及び
回折光等）は、投影光学系３内で瞳フィルタ４の遮光部
の周囲を通ってレチクル１のアライメントマーク８Ｂの
＋Ｘ方向側にＩＳＳマーク２２の像を結ぶ。

【００３１】この状態でウエハステージ１３を−Ｘ方向
（第１の計測方向）に走査して、ＩＳＳマーク２２から
発生して投影光学系３及びレチクル１を経た照明光を光
電変換素子２９で受光し、演算部１７でその検出信号を
モニタする。ウエハステージ１３の走査によって、ＩＳ
Ｓマーク２２のＸ軸スリットマーク２２ａ（図３参照）
がアライメントマーク８ＢのＹ方向に長い遮光部と合致
したときには、Ｘ軸スリットマーク２２ａがアライメン
トマーク８Ｂによって遮光された状態となるため、光電
変換素子２９により受光される光量は小さくなる。演算
部１７では、このときのウエハステージ１３のＸ座標
を、アライメントマーク８ＢのＸ座標として保持して主
制御系１６に供給する。

【００３２】同様に、ウエハステージ１３をＹ方向に走
査することにより、ＩＳＳマーク２２のＹ軸スリットマ
ーク２２ｂがアライメントマーク８ＢのＸ方向に長い遮
光部と合致したときのウエハステージ１３のＹ座標が得
られる。また、図１のレチクル１のアライメントマーク
８Ａの上方にも受光系（不図示）が配置され、この受光
系を用いて、ＩＳＳマーク２２の像がアライメントマー
ク８Ａと合致するときのウエハステージ１３のＸ座標及
びＹ座標が計測される。これら２点の座標からレチクル
１の回転角も計測される。このようにして計測されたア
ライメントマーク８Ａ及び８Ｂの座標を所定の基準座標
に追い込むことにより、レチクル１のアライメントが行
われる。

【００３３】この場合、本実施例では、ＩＳＳマーク２
２を通った０次光は、ステージ発光型の照明系の光軸に
対し所定の角度で交差している。ステージ発光型の照明
系の光軸と投影光学系３の光軸ＡＸとは平行であるた
め、ＩＳＳマーク２２からの０次光は投影光学系３の光
軸ＡＸに対しても所定の角度で交差することになる。そ
の所定の角度とは、この投影光学系３で投影しようとす
る大きさのコンタクトホールパターンに適した瞳フィル
タ４の遮光部に対応する回折角とほぼ等しい。即ち、Ｉ
ＳＳマーク２２からの０次光は投影光学系３の瞳面ＦＰ
において、瞳フィルタ４の遮光部の周辺部（瞳フィルタ
４の透過部）を通り、その瞳フィルタ４の遮光部によっ
ては遮光されない。これにより、ＩＳＳマーク２２から
の光の内で光量の大きい０次光が投影光学系３内を通過
するので、レチクル１のパターン形成面上に結像される
ＩＳＳマーク２２の像は十分明るいものとなる。従っ
て、ＩＳＳマーク２２から発生した後、投影光学系３及
びレチクル１を通過した光を光電変換素子２９で受光す
る際に、ＩＳＳマーク２２がレチクル１上のアライメン
トマーク８Ｂにより遮光されたときと遮光されないとき
との光量変化が大きくなり、高いＳＮ比で且つ高精度
に、ＩＳＳマーク２２がアライメントマーク８Ｂと合致
するときの座標を計測できる。

【００３４】また、本実施例では光ファイバ２３から射
出される照明光ＩＬ２が、軸対称のコーンプリズム２４
を介して集中的に遮光板２５内の輪帯状開口２５ａ内に
照射されている。従って、光ファイバ２３で導かれた照
明光ＩＬ２の利用効率が高いという利点もある。なお、
第１実施例において、遮光板２５中の輪帯状開口２５ａ
の大きさは、投影光学系３の瞳面ＦＰ上で瞳フィルタ４
の遮光部の周囲の透過領域と共役な領域と同じ大きさで
あるが、その輪帯状開口２５ａの内半径をその瞳フィル
タ４の遮光部の共役像の半径より或る程度狭くしてもよ
く、又は或る程度広くしてもよい。更に、その輪帯状開
口２５ａの外半径をその瞳面ＦＰ上の開口絞りの共役像
の半径より或る程度広くしてもよく、又は或る程度狭く
してもよい。この場合、輪帯状開口２５ａの大きさを、
投影光学系３の瞳面ＦＰ上で瞳フィルタ４の周囲の透過
部と共役な領域より広くすることにより、ＩＳＳマーク
２２から射出されたより高次の回折光がその瞳フィルタ
４の遮光部の周囲の領域を通過するようになり、ＩＳＳ
マーク２２の像の解像度が高まる。

【００３５】また、第１実施例では、遮光板２５により
照明光を傾斜させているが、例えば光ファイバ２３の射
出端を輪帯状にして、この射出端を集光レンズ２６の前
側焦点面に配置してもよい。これにより、コーンプリズ
ム２４及び遮光板２５を省くことができ、構成が簡略化
される。なお、上述実施例ではＩＳＳマークは十字型の
２次元マークであるが、図４（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うにスリット状開口よりなる１次元マークを使用しても
よい。この場合、ステージ発光型の照明系の構成もそれ
に応じて変更している。

【００３６】先ず、図４（ａ）の変形例では、基準マー
ク板２１上にＹ方向に長いＸ軸スリットマーク２２ａが
形成されている。そして、基準マーク板２１の下方に順
に、集光レンズ２６、遮光板３１、２分割のコーンプリ
ズム３０、及び光ファイバ２３が配置されている。遮光
板３１上にはこの照明系の光軸に関してＸ方向に対称に
２つの開口３１ａ及び３１ｂが形成されている。この例
でも、Ｘ軸スリットマーク２２ａの形成面は集光レンズ
２６に関して遮光板３１の開口形成面とフーリエ変換の
関係にある。また、図４（ａ）の照明系を図１の基準マ
ーク板２１の照明系の代わりに配置したときに、２つの
開口３１ａ及び３１ｂは、投影光学系３の瞳面ＦＰ上で
瞳フィルタ４の遮光部の外部で且つ開口絞り（不図示）
の内部の透過領域と遮光板３１上で共役な領域中に位置
する。

【００３７】そして、光ファイバ２３から射出された照
明光は、２分割のコーンプリズム３０により２方向に分
割されて、遮光板３１の開口３１ａ及び３１ｂを集中的
に照明し、開口３１ａ及び３１ｂをそれぞれ通過した照
明光ＩＬ４及びＩＬ５が、集光レンズ２６を介してＸ軸
スリットマーク２２ａ上に交差するように照射される。
このＸ軸スリットマーク２２ａから射出される０次光及
び所定の回折光が、図１の投影光学系３内で瞳フィルタ
４の遮光部の外側の領域を通過してレチクル１に達し、
更にレチクル１を透過した光が光電変換素子２９により
受光される。そして、ウエハステージ１３をＸ方向に走
査することにより、Ｘ軸スリットマーク２２ａとアライ
メントマーク８Ｂとが合致したときのＸ座標が検出され
る。

【００３８】この場合でも、開口３１ａ及び３１ｂから
の光は、ステージ発光型の照明系の光軸に対して所定の
角度でＸ軸スリットマーク２２ａを照明する。従って、
Ｘ軸スリットマーク２２ａを通過した光の０次光は、投
影光学系３の瞳面ＦＰの瞳フィルタ４の遮光部によって
遮光されることなく、十分な光量をもってレチクル１の
パターン形成面上にそのマーク２２ａの像を結像する。
従って、レチクルの位置又は回転角計測を精度良く行う
ことができる。

【００３９】次に、図４（ｂ）の変形例でも、基準マー
ク板２１上にＸ軸スリットマーク２２ａが形成されてい
る。そして、基準マーク板２１の下方に斜めに、集光レ
ンズ３３、及び光ファイバ２３が配置され、光ファイバ
２３の射出面とＸ軸スリットマーク２２ａとが集光レン
ズ３３に関してほぼフーリエ変換の関係にある。即ち、
基準マーク板２１の法線（投影光学系３の光軸ＡＸに平
行な軸）に対して、光ファイバ２３及び集光レンズ３３
よりなる照明系の光軸が所定の角度だけＸ方向に（ＸＺ
平面内で）傾斜している。この場合の所定の角度とは、
Ｘ軸スリットマーク２２ａからの０次光と、Ｘ軸スリッ
トマーク２２ａからの＋１次光又は−１次光の何れか一
方とが、図１の投影光学系３の光軸ＡＸに対しほぼ対称
に入射し、且つそれら２つの光が投影光学系３の瞳面Ｆ
Ｐで瞳フィルタ４の透過部を通るように定められてい
る。

【００４０】この例では、光ファイバ２３から射出され
た照明光は、集光レンズ３３を介して照明光ＩＬ６とし
てＸ軸スリットマーク２２ａ上に斜めに照射される。こ
のＸ軸スリットマーク２２ａから射出される０次光及び
＋１回折光又は−１次回折光の一方が、図１の投影光学
系３内で瞳フィルタ４の透過部を通過してレチクル１に
達し、更にレチクル１を透過した光が光電変換素子２９
により受光される。そして、ウエハステージ１３をＸ方
向に走査することにより、Ｘ軸スリットマーク２２ａと
アライメントマーク８Ｂとが合致したときのＸ座標が検
出される。この場合でも、Ｘ軸スリットマーク２２ａか
ら射出される０次光及び＋１回折光又は−１次回折光の
一方が、投影光学系３の瞳面ＦＰの瞳フィルタ４の遮光
部によって遮光されることなく、十分な光量をもってレ
チクル１のパターン形成面上にそのマーク２２ａの像を
結像する。従って、レチクルの位置又は回転角計測を精
度良く行うことができる。

【００４１】次に、本発明の第２実施例につき図５〜図
７を参照して説明する。本実施例は、ＩＳＳ系を用い
て、投影光学系の像面位置（ベストフォーカス位置）を
計測する場合に本発明を適用したものであり、図５にお
いて図１及び図４に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。また、本実施例は、特開平１
−２６２６２４号公報に開示されている合焦装置に本発
明を適用したものでもある。

【００４２】図５は、本実施例の投影露光装置を示し、
この図５において、レチクルホルダ９上に保持されたレ
チクル３４のパターン領域（コンタクトホールパターン
の原画パターンが形成された領域）の外側の遮光膜内
に、Ｙ方向に長い直線状の開口パターンからなるアライ
メントマーク３５が形成されている。また、ウエハステ
ージ１３上の基準マーク板２１上にＸ軸スリットマーク
２２ａが形成されている。

【００４３】このＸ軸スリットマーク２２ａの底部に
は、図４（ａ）と同様の照明系が配置されているが、こ
の図５では遮光板３１上に偏光板３６Ａ及び３６Ｂが配
置されている点が異なっている。この場合、光ファイバ
２３から射出された偏光状態がランダムの照明光ＩＬ２
は、２分割のコーンプリズム３０を経て集中的に遮光板
３１中の２つの開口３１ａ及び３１ｂ（図６参照）を照
明する。それら開口３１ａ及び３１ｂを覆うように、図
６に示すように、互いに偏光方向が直交する偏光板３６
Ａ及び３６Ｂが配置されている。本実施例では後述のよ
うに偏光ビームスプリッター３８を使用するが、偏光板
３６Ａを通過した照明光の直線偏光の状態は偏光ビーム
スプリッター３８に対してＳ偏光であり、偏光板３６Ｂ
を通過した照明光の直線偏光の状態は偏光ビームスプリ
ッター３８に対してＰ偏光である。

【００４４】図５に戻り、偏光板３６Ａを通過した照明
光ＩＬ４、及び偏光板３６Ｂを通過した照明光ＩＬ５
は、集光レンズ２６を介してＸ軸スリットマーク２２ａ
上に交差するように集光され、Ｘ軸スリットマーク２２
ａから射出された照明光ＩＬ４及びＩＬ５の０次光及び
所定の回折光が、投影光学系３の瞳フィルタ４の遮光部
の外部を通過してレチクル３４上にＸ軸スリットマーク
２２ａの共役像を結ぶ。Ｘ軸スリットマーク２２ａから
射出された後、投影光学系３及びレチクル３４を経た照
明光は、コンデンサーレンズ１２、ミラー１１を経てビ
ームスプリッター３７に達し、ビームスプリッター３７
で反射された照明光が、偏光ビームスプリッター３８に
入射する。そして、Ｓ偏光の照明光ＩＬ４は偏光ビーム
スプリッター３８により反射されて第１の光電変換素子
３９Ａの受光面に入射し、Ｐ偏光の照明光ＩＬ５は偏光
ビームスプリッター３８を透過して第２の光電変換素子
３９Ｂの受光面に入射する。

【００４５】光電変換素子３９Ａ及び３９Ｂの検出信号
は演算部１７Ａに供給される。演算部１７Ａにはレーザ
干渉計１５により計測されたウエハステージ１３のＸ座
標及びＹ座標も供給され、演算部１７Ａは、供給された
検出信号及び座標に基づいて投影光学系３のベストフォ
ーカス位置を求め、このベストフォーカス位置の情報を
主制御系１６に供給する。

【００４６】次に、本実施例で投影光学系３のベストフ
ォーカス位置を求める際の動作の一例につき説明する。
このような動作は、例えば投射光学系１９と、受光系２
０とよりなるオートフォーカスセンサのキャリブレーシ
ョンを行う場合に実行される。先ず、ウエハステージ１
３内のＺステージの現在のＺ座標をＺ₁として、Ｚステ
ージの高さを固定した状態で、ウエハステージ１３を駆
動して、レチクル３４上のアライメントマーク３５の共
役像が投影される領域の＋Ｘ方向にずれた位置に基準マ
ーク板２１上のＸ軸スリットマーク２２ａを設定する。
その後、光ファイバ２３から照明光ＩＬ２を照射させた
状態で、ウエハステージ１３を駆動してＸ軸スリットマ
ーク２２ａを−Ｘ方向に走査し、光電変換素子３９Ａ及
び３９Ｂの検出信号をモニタする。

【００４７】この場合、遮光板３１の一方の開口３１ａ
を通過した後、Ｘ軸スリットマーク２２ａから射出され
るＳ偏光の照明光（０次光及び回折光を含む）ＩＬ４に
よるＸ軸スリットマーク２２ａの共役像が、アライメン
トマーク３５と合致すると、光電変換素子３９Ａの検出
信号が最小になることから、そのときのＸ座標Ｘ_S1を記
憶する。これと並行して、遮光板３１の他方の開口３１
ｂを通過した後、Ｘ軸スリットマーク２２ａから射出さ
れるＰ偏光の照明光（０次光及び回折光を含む）ＩＬ５
によるＸ軸スリットマーク２２ａの共役像が、アライメ
ントマーク３５と合致すると、光電変換素子３９Ｂの検
出信号が最小になることから、そのときのＸ座標Ｘ_P1を
記憶する。

【００４８】そのＸ軸スリットマーク２２ａから射出さ
れるＳ偏光の照明光ＩＬ４の中心の光束は、基準マーク
板２１の法線に対して所定角度（これを角度θ₁とす
る）で交差し、Ｘ軸スリットマーク２２ａから射出され
るＰ偏光の照明光ＩＬ５の中心の光束は、基準マーク板
２１の法線に対して角度−θ₁で交差する。従って、Ｚ
座標Ｚ₁がベストフォーカス位置Ｚ₀からΔＺ₁だけず
れているものとすると、計測されるＸ座標Ｘ_S1及びＸ_P1
は、図７に示すように、本来の位置Ｘ₀からそれぞれΔ
Ｚ₁・tan θ₁及び−ΔＺ₁・tan θ₁だけずれたものとな
る。

【００４９】次に、ウエハステージ１３内のＺステージ
のＺ座標をＺ₂に移動させて、同様にウエハステージ１
３をＸ方向に走査し、光電変換素子３９Ａ及び３９Ｂの
検出信号をモニタすることにより、照明光ＩＬ４による
Ｘ軸スリットマーク２２ａの共役像が、アライメントマ
ーク３５と合致するときのＸ座標Ｘ_S2、及び照明光ＩＬ
５によるＸ軸スリットマーク２２ａの共役像が、アライ
メントマーク３５と合致するときのＸ座標Ｘ_P2を求め
る。Ｚ座標Ｚ₂が、例えばベストフォーカス位置Ｚ₀に
関してＺ座標Ｚ₁と反対側にあるものとすると、Ｘ座標
Ｘ_S2、及びＸ座標Ｘ_P2は、図７のようになる。

【００５０】そこで、図７において、（Ｚ座標，Ｘ座
標）の中で（Ｚ₁，Ｘ_S1）及び（Ｚ₂，Ｘ_S2）を通る直
線４０と、（Ｚ₁，Ｘ_P1）及び（Ｚ₂，Ｘ_P2）を通る直
線４１との交点のＺ座標Ｚ₀が、投影光学系３のベスト
フォーカス位置となる。このようなベストフォーカス位
置の求め方が、特開平１−２６２６２４号公報に開示さ
れている。

【００５１】この場合、本実施例では、遮光板３１上に
開口３１ａ及び３１ｂを設け、開口３１ａ及び３１ｂを
通過した光束によるＸ軸スリットマーク２２ａからの０
次光が、投影光学系３の瞳面ＦＰ上で瞳フィルタ４の遮
光部の外側の領域を通過するようにしている。従って、
瞳フィルタ４が設置されている状態でも、Ｘ軸スリット
マーク２２ａの明るい共役像（デフォーカスされている
状態も含む）がレチクル３４上に形成され、瞳フィルタ
４が設置された投影光学系３のベストフォーカス位置を
高精度に計測できる。

【００５２】次に、本発明の第３実施例につき図８〜図
１０を参照して説明する。本実施例は、投影光学系のデ
ィストーション計測を行う場合に本発明を適用したもの
であり、この図８において図１に対応する部分には同一
符号を付してその詳細説明を省略する。図８は本実施例
の投影露光装置を示し、この図８において、レチクルホ
ルダ９上に評価用マークＭ_ij（ｉ＝１，２，…；ｊ＝
１，２，…）が規則的に形成されたテストレチクル４２
が保持されている。評価用マークＭ_ijの一部の拡大図を
図１０（ａ）に示すが、この図１０（ａ）に示すよう
に、評価用マークＭ_ijはＸ方向及びＹ方向に所定ピッチ
で配列され、且つ各評価用マークＭ_ijは、遮光膜中に形
成された十字型の開口パターンである。

【００５３】図８に戻り、ウエハステージ１３上の基準
マーク板４３上には開口パターン４４ａ及び４４ｂ（図
１０（ｂ）参照）が形成されている。図１０（ｂ）に拡
大図で示すように、開口パターン４４ａはＹ方向に長い
スリット状の開口パターン、開口パターン４４ｂはＸ方
向に長いスリット状の開口パターンである。そして、テ
ストレチクル４２上の評価用マークＭ_ijのウエハステー
ジ１３上への投影像の輪郭の幅が、開口パターン４４ａ
及び４４ｂの幅とほぼ等しく設定されている。

【００５４】図８において、基準マーク板４３の底部に
順に、集光レンズ４５及び光電変換素子４６が配置さ
れ、基準マーク板４３上の開口パターンを通過した光が
集光レンズ４５により光電変換素子４６の受光面に集光
される。光電変換素子４６から出力される検出信号が演
算部１７Ｂに供給される。演算部１７Ｂには、レーザ干
渉計１５により計測されたウエハステージ１３のＸ座標
及びＹ座標も供給され、演算部１７Ｂでは、供給された
情報に基づいて投影光学系３のディストーションを求め
る。

【００５５】また、フライアイレンズ１０の射出面に駆
動モータ４８により回転自在にターレット板４７が配置
されている。このターレット板４７の配置面は、テスト
レチクル４２のパターン形成面に対してフーリエ変換の
関係にあり、ターレット板４７の配置面は、投影光学系
３の瞳面（瞳フィルタ４の配置面）と共役である。

【００５６】図９は、そのターレット板４７のパターン
を示し、この図９において、ターレット板４７にはほぼ
等角度間隔で、輪帯状開口４９ａを有する照明系開口絞
り４９、通常の円形開口５０ａを有する照明系開口絞り
５０、輪帯部の幅が輪帯状開口４９ａより狭い輪帯状開
口を有する照明系開口絞り５１、直径が円形開口５０ａ
より小さい円形開口を有する照明系開口絞り５２、４個
の円形開口を有する所謂変形光源法用の照明系開口絞り
５３、及び２個の円形開口を有する照明系開口絞り５４
が形成されている。この場合、照明系開口絞り４９の輪
帯状開口４９ａは、図８の投影光学系３の瞳面上の瞳フ
ィルタ４の透過部のターレット板４７上での共役像と同
じ大きさに設定されている。

【００５７】本実施例において、投影光学系３のディス
トーションを計測する際には、図８においてフライアイ
レンズ８の射出面に照明系開口絞り４９を設定し、照明
系開口絞り４９の輪帯状開口を通過した露光光ＩＬ７に
よりテストレチクル４２の全面を照明する。これにより
テストレチクル４２上の全部の評価用マークＭ_ijの像が
ウエハステージ１３側に投影される。この状態で、ウエ
ハステージ１３を駆動して基準マーク板４３をＸ方向及
びＹ方向に走査すると、開口パターン４４ａが評価用マ
ークＭ_ijのＸ軸マーク部（Ｙ方向に長いスリット部）の
像と合致したとき、及び開口パターン４４ｂが評価用マ
ークＭ_ijのＹ軸マーク部の像と合致したときにそれぞれ
光電変換素子４６の受光量がピークになることから、演
算部１７Ｂでは、評価用マークＭ_ijの像のＸ座標及びＹ
座標を求めることができる。このように求められた座標
を、投影光学系３にディストーションがない場合の設計
上の座標と比較することにより、投影光学系３のディス
トーションが計測できる。

【００５８】この際に、本実施例では、テストレチクル
４２を照明するために露光用のレチクルを照明するため
の照明光学系が兼用されているため、光学系の構成が簡
略である。また、テストレチクル４２は、輪帯状開口を
有する照明系開口絞り４９を介して照明されているた
め、テストレチクル４２上の評価用マークＭ_ijからの０
次光及び所定の回折光は投影光学系３の瞳面上で瞳フィ
ルタ４の遮光部の外部の領域（透過部）を通過して基準
マーク板４３側に達する。従って、光電変換素子４６で
は光量の大きな０次光を受光できるため、各評価用マー
クＭ_ijの像の座標を正確に計測でき、瞳フィルタ４が装
着された投影光学系３のディストーションを正確に計測
できる。

【００５９】なお、上述の各実施例では、ＩＳＳマーク
２２、アライメントマーク８Ｂ、評価用マークＭ_ij、開
口パターン４４ａ等が使用されているが、これらのマー
ク又はパターンの明暗（又は透過／非透過）を反転させ
たマーク又はパターンを使用してもよいことは言うまで
もない。更に、上述の各実施例の用途の他に、ウエハス
テージ１３上の基準マーク板（例えば２１）上に形成さ
れたマークを使用することにより、種々のＴＴＬ（スル
ー・ザ・レンズ）方式のアライメント系の検出中心と、
実際の露光位置との差（ベースライン）を求めるベース
ライン計測も行われる。この場合にも、そのマークを照
明するための照明光を投影光学系３の光軸に対して傾斜
させることにより、投影光学系の瞳面付近に瞳フィルタ
が配置されていても高精度にベースライン計測が行われ
る。

【００６０】次に、コンタクトホールパターンのような
微細な孤立的パターンの結像特性を改善するための瞳フ
ィルタとしては、上述のような遮光型の瞳フィルタのみ
ならず、特願平４−２６３５２１号、特願平４−２７１
７２３号で提案されているように投影光学系の瞳面付近
において、例えば中心部の透過光と周辺部の透過光との
間の可干渉性を低減させた所謂ＳＦＩＮＣＳ方式の瞳フ
ィルタ、及び１９９１年春季応用物理学会の予稿集２９
ａ−ＺＣ−８，９で発表された、例えば投影光学系の瞳
面の中心部の透過光と周辺部の透過光との位相を反転さ
せる所謂ＳｕｐｅｒＦＬＥＸＳ方式の瞳フィルタ等が
ある。このような瞳フィルタが投影光学系の瞳面付近に
設置された場合にも、投影光学系を介してマークの観察
を行うか、または投影光学系を介して計測用のマークを
投影する際には、その瞳フィルタにより良好な結像が妨
げられる恐れがある。

【００６１】そこで、このような場合にも、観察対象又
は投影対象のマークを照明するための照明光の傾斜角を
調整して、そのマークからの０次光がその投影光学系の
瞳面付近の瞳フィルタ内の透過率が大きく、且つ位相分
布もほぼ一定の領域を通過できるようにすることによ
り、そのマークの観察又は投影が良好に行われる。更
に、ライン・アンド・スペースパターン等の比較的密集
した周期的パターンの露光を行う場合に解像度及び焦点
深度を向上させる瞳フィルタとして、１９９１年秋季応
用物理学会の予稿集１２ａ−ＺＦ−７、及び１９９２年
春季応用物理学会の予稿集３０ｐ−ＮＡ−５等におい
て、光軸を中心とする円形領域とその周辺の輪帯状の領
域とで透過率を変えた瞳フィルタも提案されている。こ
のような瞳フィルタの中で例えば中心部の透過率を周辺
の透過率より小さくしたタイプのフィルタを使用する場
合には、投影光学系を介してマークの観察を行うか、ま
たは投影光学系を介して計測用のマークを露光する際に
は、その瞳フィルタにより良好な結像が妨げられる恐れ
がある。

【００６２】そこで、このような場合にも、観察対象又
は投影対象のマークを照明するための照明光の傾斜角を
調整し、そのマークからの０次光がその投影光学系の瞳
面付近の瞳フィルタ内の透過率が大きい領域を通過でき
るようにすることにより、そのマークの観察又は投影が
良好に行われる。このように本発明は上述実施例に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を
取り得る。

【００６３】

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、マーク
検出系の照明系により、基準マークから発生した０次光
が、投影光学系の瞳面付近の光学補正板上の透過特性が
同一である特定領域を通過するようにその基準マークを
照明している。従って、光学補正板（瞳フィルタ等）が
設けられた投影光学系を介して、その基準マークからの
光を十分に受光でき、その基準マークを正確に検出（観
察）できる利点がある。

【００６４】また、その光学補正板が、中心の円形領域
とその外側の輪帯領域とで透過特性が異なるものである
ときに、その照明系から照射された後、その基準マーク
を通過した０次光がその円形領域、又はその輪帯領域を
通るようにすることにより、その基準マークを正確に検
出できる。この場合、その照明系が、その０次光がその
輪帯領域を通るように、その基準マークに対して照明光
を傾けて照射するものであると、照明効率が高い利点が
ある。

【００６５】一方、その照明系が、その基準マークと所
定面とをフーリエ変換の関係にする変換光学系を有し、
その所定面を通過する照明光を輪帯領域、又はその変換
光学系の光軸から偏心した少なくとも１つの局所領域に
規定する場合には、その所定面での照明光の通過領域を
調整することにより、容易にその基準マークを通過した
０次光の通過領域を所望の領域に設定できる。

【００６６】更に、マスクを照明する照明光学系が、そ
のマーク検出系の照明系を兼用する場合には、全体の光
学系が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の第１実施例を示す
一部を切り欠いた構成図である。

【図２】図１のレチクル１上のアライメントマーク８Ａ
及び８Ｂを示す平面図である。

【図３】図１のステージ発光型の照明系の構成を示す拡
大斜視図である。

【図４】（ａ）は図３のステージ発光型の照明系の第１
の変形例を示す斜視図、（ｂ）はその図３のステージ発
光型の照明系の第２の変形例を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例の投影露光装置を示す一部
を切り欠いた構成図である。

【図６】図５の遮光板３１及び偏光板３６Ａ，３６Ｂの
位置関係を示す拡大平面図である。

【図７】図５の投影露光装置において投影光学系３のベ
ストフォーカス位置を計測する場合の説明図である。

【図８】本発明の第３実施例の投影露光装置を示す一部
を切り欠いた構成図である。

【図９】図８のターレット板４７上に形成された照明系
開口絞り４９〜５４の形状を示す拡大図である。

【図１０】（ａ）は図８の評価用マークの一部を示す拡
大平面図、（ｂ）は図８の基準マーク板４３上に形成さ
れた開口パターンを示す拡大平面図である。

【図１１】従来のレチクルアライメントで使用される基
準マーク及びアライメントマークを示す拡大平面図であ
る。

【図１２】図１１のマークを使用した場合の位置検出の
原理説明図である。

【図１３】従来のレチクルローテーション計測で使用さ
れるステージ発光型のＩＳＳマーク及び対応するアライ
メントマークを示す拡大平面図である。

【図１４】図１３のマークを使用した場合の位置検出の
原理説明図である。

【図１５】従来のＩＳＳマークの他の例を示す拡大平面
図である。

【図１６】（ａ）は従来の瞳フィルタを挿入した投影光
学系による結像状態を示す説明図、（ｂ）はその投影光
学系による投影像の強度分布を示す拡大図である。

【符号の説明】

１，３４レチクル３投影光学系４瞳フィルタ５ウエハ８Ａ，８Ｂアライメントマーク９レチクルホルダ１３ウエハステージ１５レーザ干渉計１６主制御系１７，１７Ａ，１７Ｂ演算部２２ＩＳＳマーク２３光ファイバ２４軸対称のコーンプリズム２５，３１遮光板２６，３３集光レンズ２９，３９Ａ，３９Ｂ光電変換素子３０２分割のコーンプリズム３５アライメントマークＭ_ij 評価用マーク４２テストレチクル４４ａ，４４ｂ開口パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターンを感光基板上に所定の
結像特性で投影する投影光学系と、該投影光学系の物体
面側、又は像面側に配置される基準マークを前記投影光
学系を介して検出するマーク検出系とを備えた投影露光
装置において、前記投影光学系の結像光路中に形成されるフーリエ変換
面、又はその近傍面に配置され、前記結像特性を改善す
るために結像光束の透過特性が部分的に異なる光学補正
板を有し；前記マーク検出系は、前記基準マークから発
生して前記投影光学系に入射する光の内少なくとも０次
光が前記光学補正板上の前記透過特性が同一である特定
領域を通るように、前記基準マークに照明光を照射する
照明系と、前記光学補正板上の特定領域を通過する前記
照明光を受光する光電検出器と、を有することを特徴と
する投影露光装置。
【請求項２】前記光学補正板は、中心の円形領域とそ
の外側の輪帯領域とで前記透過特性を異ならせ、前記０
次光が前記円形領域、又は前記輪帯領域を通ることを特
徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】前記照明系は、前記０次光が前記輪帯領
域を通るように、前記基準マークに対して前記照明光を
傾けて照射することを特徴とする請求項２に記載の投影
露光装置。
【請求項４】前記照明系は、前記基準マークと所定面
とをフーリエ変換の関係にする変換光学系と、前記所定
面を通過する前記照明光を輪帯領域、又は前記変換光学
系の光軸から偏心した少なくとも１つの局所領域に規定
する光学部材を有することを特徴とする請求項３に記載
の投影露光装置。
【請求項５】前記マスクを照明する照明光学系が、前
記マーク検出系の照明系を兼用するようにしたことを特
徴とする請求項１、２又は３に記載の投影露光装置。