JPH09293663A - 位置検出装置及び該装置を備えた露光装置 - Google Patents
位置検出装置及び該装置を備えた露光装置Info
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- JPH09293663A JPH09293663A JP8106651A JP10665196A JPH09293663A JP H09293663 A JPH09293663 A JP H09293663A JP 8106651 A JP8106651 A JP 8106651A JP 10665196 A JP10665196 A JP 10665196A JP H09293663 A JPH09293663 A JP H09293663A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱量の大きい光電検出器を使用した場合
に、その発熱の影響を軽減できる位置検出装置を提供す
る。 【解決手段】 露光本体部８内のレチクル及びウエハ上
に設けられた格子状のマークにアライメント光束を照射
する波長の異なるレーザダイオード１０Ａ〜１０Ｃと、
レチクルマーク及びウエハマークから戻される回折光を
受光するフォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ
〜５１Ｃとを設け、フォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０
Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃで光電変換した光ビート信号の位相
差を位相検出比較系４３で比較し、アライメントを行
う。フォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５
１Ｃ及びレーザダイオード１０Ａ〜１０Ｃと、露光本体
部８に内設されたアライメント光学系９との間で光ファ
イバ１１Ａ〜１１Ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃ
を介して光束を伝送する。
に、その発熱の影響を軽減できる位置検出装置を提供す
る。 【解決手段】 露光本体部８内のレチクル及びウエハ上
に設けられた格子状のマークにアライメント光束を照射
する波長の異なるレーザダイオード１０Ａ〜１０Ｃと、
レチクルマーク及びウエハマークから戻される回折光を
受光するフォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ
〜５１Ｃとを設け、フォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０
Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃで光電変換した光ビート信号の位相
差を位相検出比較系４３で比較し、アライメントを行
う。フォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５
１Ｃ及びレーザダイオード１０Ａ〜１０Ｃと、露光本体
部８に内設されたアライメント光学系９との間で光ファ
イバ１１Ａ〜１１Ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃ
を介して光束を伝送する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子、液
晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッ
ド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程でマスク
上のパターンを感光性基板上に露光する露光装置等のア
ライメントセンサに使用して好適な位置検出装置、及び
この装置を備えた露光装置に関するものである。
晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッ
ド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程でマスク
上のパターンを感光性基板上に露光する露光装置等のア
ライメントセンサに使用して好適な位置検出装置、及び
この装置を備えた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターン
を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）上に転写露光するために使用される露光装置と
して、従来はステップ・アンド・リピート方式でウエハ
上の各ショット領域にレチクルのパターンを転写露光す
る所謂ステッパーが多用されていた。最近ではレチクル
及びウエハを投影光学系に対して同期して走査しながら
露光を行うステップ・アンド・スキャン方式等の走査露
光型の露光装置も使用されつつある。このような露光装
置により、一般に半導体素子等を製造する際には、ウエ
ハ上に多層の回路パターンの積み重ねを行うため、ウエ
ハ上の各ショット領域とレチクルとのアライメントを高
精度に行う必要があり、様々な方式のアライメントセン
サが使用されている。
ソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターン
を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）上に転写露光するために使用される露光装置と
して、従来はステップ・アンド・リピート方式でウエハ
上の各ショット領域にレチクルのパターンを転写露光す
る所謂ステッパーが多用されていた。最近ではレチクル
及びウエハを投影光学系に対して同期して走査しながら
露光を行うステップ・アンド・スキャン方式等の走査露
光型の露光装置も使用されつつある。このような露光装
置により、一般に半導体素子等を製造する際には、ウエ
ハ上に多層の回路パターンの積み重ねを行うため、ウエ
ハ上の各ショット領域とレチクルとのアライメントを高
精度に行う必要があり、様々な方式のアライメントセン
サが使用されている。
【０００３】従来のアライメントセンサの中で所謂格子
アライメント法のアライメントセンサは、アライメント
光源にレーザ光源を用い、周期性を持った格子状のウエ
ハマークを使用するものである。格子アライメント法
は、アライメント光学系、検出系の構成、及びアライメ
ント光束の数等で次のように分けられる。第１の方式
は、ウエハマークの全面に対して１本のレーザビームを
入射させ、そのマークから発生する２本の回折光を基準
格子上に結像させ、ウエハマークと基準格子とを相対走
査し、基準格子からの透過光、又は反射光の光量変化に
基づいて位置を検出する方式である。
アライメント法のアライメントセンサは、アライメント
光源にレーザ光源を用い、周期性を持った格子状のウエ
ハマークを使用するものである。格子アライメント法
は、アライメント光学系、検出系の構成、及びアライメ
ント光束の数等で次のように分けられる。第１の方式
は、ウエハマークの全面に対して１本のレーザビームを
入射させ、そのマークから発生する２本の回折光を基準
格子上に結像させ、ウエハマークと基準格子とを相対走
査し、基準格子からの透過光、又は反射光の光量変化に
基づいて位置を検出する方式である。
【０００４】第２の方式は、ウエハマークの全面に対
し、特定の互いに異なる回折次数方向から２本のレーザ
ビームを入射させ、そのマークから同一方向に発生する
回折光よりなる干渉光の位相に基づいて位置を検出す
る、所謂ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment)方
式のアライメントである。このＬＩＡ方式は更に２つに
分類され、１つは、周波数差のない２本のレーザビーム
により形成される静止した干渉縞に対してウエハマーク
を移動させるホモダイン干渉型のアライメントセンサで
ある。他の１つは、２本のレーザビーム間に僅かな周波
数差を与え、ウエハマークから発生した２つの回折光成
分の干渉光（ビート光）を光電検出した信号と、２本の
レーザビーム間の周波数差と同じ周波数の基準信号との
位相差を計測し、それを格子状のウエハマークのピッチ
方向に関する所定の基準点からの位置ずれ量として検出
するヘテロダイン干渉型のアライメントセンサである。
し、特定の互いに異なる回折次数方向から２本のレーザ
ビームを入射させ、そのマークから同一方向に発生する
回折光よりなる干渉光の位相に基づいて位置を検出す
る、所謂ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment)方
式のアライメントである。このＬＩＡ方式は更に２つに
分類され、１つは、周波数差のない２本のレーザビーム
により形成される静止した干渉縞に対してウエハマーク
を移動させるホモダイン干渉型のアライメントセンサで
ある。他の１つは、２本のレーザビーム間に僅かな周波
数差を与え、ウエハマークから発生した２つの回折光成
分の干渉光（ビート光）を光電検出した信号と、２本の
レーザビーム間の周波数差と同じ周波数の基準信号との
位相差を計測し、それを格子状のウエハマークのピッチ
方向に関する所定の基準点からの位置ずれ量として検出
するヘテロダイン干渉型のアライメントセンサである。
【０００５】単色の光源を用いてこのような格子状マー
クによる回折光を信号として検出する場合、ウエハが多
層薄膜構造を形成するに従い格子状マークの形状が非対
称となったり、表面レジスト層の薄膜干渉等により、入
射したレーザビームの波長によっては、検出すべき回折
光が発生しない場合や、あるいは発生した回折光が非常
に微弱なため誤検出を行うことが起こりうる。このよう
な問題を解決し、より正確な位置検出を可能にするた
め、複数波長の多色光源を用いたヘテロダイン干渉型の
アライメントセンサも開発されている。
クによる回折光を信号として検出する場合、ウエハが多
層薄膜構造を形成するに従い格子状マークの形状が非対
称となったり、表面レジスト層の薄膜干渉等により、入
射したレーザビームの波長によっては、検出すべき回折
光が発生しない場合や、あるいは発生した回折光が非常
に微弱なため誤検出を行うことが起こりうる。このよう
な問題を解決し、より正確な位置検出を可能にするた
め、複数波長の多色光源を用いたヘテロダイン干渉型の
アライメントセンサも開発されている。
【０００６】複数波長の光束を用いたヘテロダイン干渉
型のアライメントセンサでは、ウエハマークへの入射光
として互いに異なる複数の波長のレーザビームを用い、
それぞれの波長からなる２本のレーザビームを僅かな周
波数差を与えた後に特定の次数方向からウエハマークに
入射させ、そこから発生する複数の波長成分からなる干
渉光を光電検出する。それぞれの波長成分の干渉光は、
一例として光電検出素子の受光面上で加算された形で光
電検出されるため、レジスト層での薄膜干渉の影響やウ
エハマーク断面形状の非対称性の影響による回折光のば
らつきの悪影響が軽減される。
型のアライメントセンサでは、ウエハマークへの入射光
として互いに異なる複数の波長のレーザビームを用い、
それぞれの波長からなる２本のレーザビームを僅かな周
波数差を与えた後に特定の次数方向からウエハマークに
入射させ、そこから発生する複数の波長成分からなる干
渉光を光電検出する。それぞれの波長成分の干渉光は、
一例として光電検出素子の受光面上で加算された形で光
電検出されるため、レジスト層での薄膜干渉の影響やウ
エハマーク断面形状の非対称性の影響による回折光のば
らつきの悪影響が軽減される。
【０００７】また、格子アライメント法と同様に回折光
を検出する方法として、１本のレーザビームをウエハ上
に集光してレーザスポットを形成させ、このレーザスポ
ットと点列状のウエハマークが形成されたウエハとをウ
エハステージを介して相対走査し、レーザスポットの下
をウエハマークが通過した際に発生する回折光の強度変
化に基づいてそのウエハマークの位置を検出するＬＳＡ
（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサも
知られている。
を検出する方法として、１本のレーザビームをウエハ上
に集光してレーザスポットを形成させ、このレーザスポ
ットと点列状のウエハマークが形成されたウエハとをウ
エハステージを介して相対走査し、レーザスポットの下
をウエハマークが通過した際に発生する回折光の強度変
化に基づいてそのウエハマークの位置を検出するＬＳＡ
（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサも
知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き、従来のア
ライメントセンサにおいて、ウエハマークからの検出光
の感度を上げる必要のあるときには、光電検出器として
フォトマルチプライヤが使用される。しかしながら、フ
ォトマルチプライヤは、その動作時において発熱するた
め、その周囲の温度変化、温度勾配を引き起こす原因と
なりうる。従来、アライメントセンサは、露光装置全体
の小型化を目的として、露光本体部の近傍に設置されて
いるため、これにより露光本体部、及び被露光体である
ウエハは熱膨張等の変形を受け、これがアライメント精
度、及び露光精度（重ね合わせ精度）の不良を招く恐れ
がある。更に、フォトマルチプライヤは大型で露光装置
の近くには配置し難かった。
ライメントセンサにおいて、ウエハマークからの検出光
の感度を上げる必要のあるときには、光電検出器として
フォトマルチプライヤが使用される。しかしながら、フ
ォトマルチプライヤは、その動作時において発熱するた
め、その周囲の温度変化、温度勾配を引き起こす原因と
なりうる。従来、アライメントセンサは、露光装置全体
の小型化を目的として、露光本体部の近傍に設置されて
いるため、これにより露光本体部、及び被露光体である
ウエハは熱膨張等の変形を受け、これがアライメント精
度、及び露光精度（重ね合わせ精度）の不良を招く恐れ
がある。更に、フォトマルチプライヤは大型で露光装置
の近くには配置し難かった。
【０００９】また、光電検出器として、フォトダイオー
ド等を使用する場合でも、それに設けるプリアンプ等が
発熱源となることがあった。また、光電検出器の発熱に
より、その近傍の空気に乱流が生じ、アライメント検出
光に外乱を生じさせるといった不都合もある。特にアラ
イメント光源を複数波長化した場合、用途によっては波
長別に異なる光電検出器を用いて検出光を受光すること
がある。この場合には、それに応じて光電検出器の数が
増えるため、発熱による露光の精度不良を招く可能性は
大きくなる。更に、光電検出器と同様にアライメント光
源も発熱源として悪影響を与える恐れがある。
ド等を使用する場合でも、それに設けるプリアンプ等が
発熱源となることがあった。また、光電検出器の発熱に
より、その近傍の空気に乱流が生じ、アライメント検出
光に外乱を生じさせるといった不都合もある。特にアラ
イメント光源を複数波長化した場合、用途によっては波
長別に異なる光電検出器を用いて検出光を受光すること
がある。この場合には、それに応じて光電検出器の数が
増えるため、発熱による露光の精度不良を招く可能性は
大きくなる。更に、光電検出器と同様にアライメント光
源も発熱源として悪影響を与える恐れがある。
【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、発熱量の大きい
光電検出器を使用した場合に、その発熱の影響を軽減で
きる位置検出装置を提供することを第１の目的とする。
更に、本発明は複数波長の位置検出用の光束を用いたと
きでも、光電検出器等の発熱の影響を軽減し、高精度に
位置検出できる位置検出装置を提供することを第２の目
的とする。
光電検出器を使用した場合に、その発熱の影響を軽減で
きる位置検出装置を提供することを第１の目的とする。
更に、本発明は複数波長の位置検出用の光束を用いたと
きでも、光電検出器等の発熱の影響を軽減し、高精度に
位置検出できる位置検出装置を提供することを第２の目
的とする。
【００１１】また、本発明はそのような位置検出装置を
備えた露光装置を提供することを第３の目的とする。
備えた露光装置を提供することを第３の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による位置検出装
置は、被検物（１，４）に形成された位置検出用マーク
（ＲＭ，ＷＭ）に位置検出用の光束（ＬＡ〜ＬＣ）を照
射する照射光学系（１７Ａ，１７Ｂ，１８ａ，１８ｂ，
２１，２６〜２８，３７，３８）と、その位置検出用マ
ーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光束（ＬＲ，ＬＷ）を
受光する光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１
Ｃ）とを備え、その光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１
Ａ〜５１Ｃ）による光電変換信号に基づいてその被検物
（１，４）の位置検出を行う位置検出装置において、そ
の位置検出用マーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光束
（ＬＲ，ＬＷ）をその光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５
１Ａ〜５１Ｃ）に導く光ガイド（４９Ａ〜４９Ｃ，５０
Ａ〜５０Ｃ）を設けたものである。
置は、被検物（１，４）に形成された位置検出用マーク
（ＲＭ，ＷＭ）に位置検出用の光束（ＬＡ〜ＬＣ）を照
射する照射光学系（１７Ａ，１７Ｂ，１８ａ，１８ｂ，
２１，２６〜２８，３７，３８）と、その位置検出用マ
ーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光束（ＬＲ，ＬＷ）を
受光する光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１
Ｃ）とを備え、その光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１
Ａ〜５１Ｃ）による光電変換信号に基づいてその被検物
（１，４）の位置検出を行う位置検出装置において、そ
の位置検出用マーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光束
（ＬＲ，ＬＷ）をその光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５
１Ａ〜５１Ｃ）に導く光ガイド（４９Ａ〜４９Ｃ，５０
Ａ〜５０Ｃ）を設けたものである。
【００１３】斯かる本発明によれば、光ガイド（４９Ａ
〜４９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）で位置検出用マーク（Ｒ
Ｍ，ＷＭ）から戻される光束（ＬＲ，ＬＷ）を伝送する
ことにより、発熱源となる光電検出器（５０Ａ〜５０
Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）から、被検物（１，４）及び、露
光本体部（８）を遠ざけることが可能となり、熱膨張等
の位置検出の精度に悪影響を与える因子を排除すること
ができる。
〜４９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）で位置検出用マーク（Ｒ
Ｍ，ＷＭ）から戻される光束（ＬＲ，ＬＷ）を伝送する
ことにより、発熱源となる光電検出器（５０Ａ〜５０
Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）から、被検物（１，４）及び、露
光本体部（８）を遠ざけることが可能となり、熱膨張等
の位置検出の精度に悪影響を与える因子を排除すること
ができる。
【００１４】更に、光束（ＬＲ，ＬＷ）は光ガイド（４
９Ａ〜４９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）により光電検出器（５
０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）に伝送されることで、
発熱源となる光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５
１Ｃ）の周囲の空気の乱流に影響されない光束（ＬＲ，
ＬＷ）を検出することができるため、位置検出の精度が
向上する。
９Ａ〜４９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）により光電検出器（５
０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）に伝送されることで、
発熱源となる光電検出器（５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５
１Ｃ）の周囲の空気の乱流に影響されない光束（ＬＲ，
ＬＷ）を検出することができるため、位置検出の精度が
向上する。
【００１５】この場合、一例として、その位置検出用の
光束（ＬＡ〜ＬＣ）は複数波長の光束よりなり、このと
きその位置検出用マーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光
束を波長別に異なる複数の光ガイド（４９Ａ〜４９Ｃ，
５０Ａ〜５０Ｃ）を介してその光電検出器（５０Ａ〜５
０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）に導くことが望ましい。これに
よって、それら複数波長の光束を直接それぞれ光電検出
器で受光する場合と比較して、光電検出器の発熱の影響
が軽減される。
光束（ＬＡ〜ＬＣ）は複数波長の光束よりなり、このと
きその位置検出用マーク（ＲＭ，ＷＭ）から戻される光
束を波長別に異なる複数の光ガイド（４９Ａ〜４９Ｃ，
５０Ａ〜５０Ｃ）を介してその光電検出器（５０Ａ〜５
０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ）に導くことが望ましい。これに
よって、それら複数波長の光束を直接それぞれ光電検出
器で受光する場合と比較して、光電検出器の発熱の影響
が軽減される。
【００１６】また、それら複数の光ガイド（４９Ａ〜４
９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）はそれぞれ伝播対象とする光束
の波長に対して伝播効率が最適化された光ファイバであ
ることが望ましい。これによって、複数波長の光束がそ
れぞれ最小の減衰率で伝送され、例えば各波長毎の位置
検出信号を等しいＳＮ比で正確に得ることができる。ま
た、その位置検出用マークが計測方向に所定ピッチで形
成された回折格子状マークである場合、その照射光学系
をその回折格子状マークに対して位置検出用の光束（Ｌ
Ａ〜ＬＣ）としての互いに可干渉な複数の光束（Ｌ
1(1)，Ｌ2(-1))を異なる方向から照射する光学系（１０
Ａ，１７Ａ，１８Ｂ，１８ａ，１８ｂ，２１，２６〜２
８，３７，３８）として、例えば図７に示すようにその
回折格子状マーク（ＷＭ）から第１の方向に平行に発生
する複数の回折光よりなる第１の干渉光（ＬＡＷ）を受
光する第１の光電検出器と、その回折格子状マークから
その第１の方向と異なる第２の方向に平行に発生する複
数の回折光よりなる第２の干渉光（ＬＤＷ）を受光する
第２の光電検出器と、その第１及び第２の干渉光（ＬＡ
Ｗ，ＬＤＷ）を独立に対応する光電検出器に導く２つの
光ガイドとが設けられることが望ましい。これによっ
て、異なる方向に発生する２つの干渉光を独立に検出で
きる。
９Ｃ，５０Ａ〜５０Ｃ）はそれぞれ伝播対象とする光束
の波長に対して伝播効率が最適化された光ファイバであ
ることが望ましい。これによって、複数波長の光束がそ
れぞれ最小の減衰率で伝送され、例えば各波長毎の位置
検出信号を等しいＳＮ比で正確に得ることができる。ま
た、その位置検出用マークが計測方向に所定ピッチで形
成された回折格子状マークである場合、その照射光学系
をその回折格子状マークに対して位置検出用の光束（Ｌ
Ａ〜ＬＣ）としての互いに可干渉な複数の光束（Ｌ
1(1)，Ｌ2(-1))を異なる方向から照射する光学系（１０
Ａ，１７Ａ，１８Ｂ，１８ａ，１８ｂ，２１，２６〜２
８，３７，３８）として、例えば図７に示すようにその
回折格子状マーク（ＷＭ）から第１の方向に平行に発生
する複数の回折光よりなる第１の干渉光（ＬＡＷ）を受
光する第１の光電検出器と、その回折格子状マークから
その第１の方向と異なる第２の方向に平行に発生する複
数の回折光よりなる第２の干渉光（ＬＤＷ）を受光する
第２の光電検出器と、その第１及び第２の干渉光（ＬＡ
Ｗ，ＬＤＷ）を独立に対応する光電検出器に導く２つの
光ガイドとが設けられることが望ましい。これによっ
て、異なる方向に発生する２つの干渉光を独立に検出で
きる。
【００１７】更に、その位置検出用の光束（ＬＡ〜Ｌ
Ｃ）が複数波長の光束よりなる場合、その複数波長の光
束を波長別に異なる複数の光ガイド（１１Ａ〜１１Ｃ）
を介してその照射光学系に導くことが望ましい。これに
より、位置検出用の光束の発熱の影響が軽減される。ま
た、本発明による露光装置は、本発明の位置検出装置を
備え、マスクパターン（１）を感光基板（４）上に転写
する露光装置であって、その感光基板（４）上の位置合
わせ用マーク（ＷＭ）をその被検物上の位置検出用マー
クとして、その位置合わせ用マーク（ＷＭ）をその位置
検出装置によって検出し、その検出結果に基づいてその
感光基板（４）の位置合わせを行うものである。本発明
によって、その位置検出装置の露光本体部に対する発熱
の影響が軽減される。
Ｃ）が複数波長の光束よりなる場合、その複数波長の光
束を波長別に異なる複数の光ガイド（１１Ａ〜１１Ｃ）
を介してその照射光学系に導くことが望ましい。これに
より、位置検出用の光束の発熱の影響が軽減される。ま
た、本発明による露光装置は、本発明の位置検出装置を
備え、マスクパターン（１）を感光基板（４）上に転写
する露光装置であって、その感光基板（４）上の位置合
わせ用マーク（ＷＭ）をその被検物上の位置検出用マー
クとして、その位置合わせ用マーク（ＷＭ）をその位置
検出装置によって検出し、その検出結果に基づいてその
感光基板（４）の位置合わせを行うものである。本発明
によって、その位置検出装置の露光本体部に対する発熱
の影響が軽減される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１〜図６を参照して説明する。本例は、ＬＩＡ
方式のアライメントセンサを備えたステッパー型の投影
露光装置に本発明を適用したものである。更に、本発明
のアライメントセンサは複数波長化されている例であ
る。
につき図１〜図６を参照して説明する。本例は、ＬＩＡ
方式のアライメントセンサを備えたステッパー型の投影
露光装置に本発明を適用したものである。更に、本発明
のアライメントセンサは複数波長化されている例であ
る。
【００１９】図１は、本例の投影露光装置を示すブロッ
ク図であり、この図１において、アライメント光源とし
て、３個の互いに異なる波長λＡ，λＢ，λＣのレーザ
ビームを発生するレーザダイオードよりなる光源１０
Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを使用する。即ち、第１の光源１０
Ａは波長λＡのレーザビーム（以下、「光束ＬＡ」とい
う）を発生し、第２の光源１０Ｂは波長λＢのレーザビ
ーム（以下、「光束ＬＢ」という）を発生し、第３の光
源は波長λＣのレーザビーム（以下、「光束ＬＣ」とい
う）を発生する。一例として、波長λＡが６３５ｎｍ、
波長λＢが６９０ｎｍ、波長λＣが７８０ｎｍとして、
光束ＬＡ〜ＬＣはそれぞれ直線偏光とする。
ク図であり、この図１において、アライメント光源とし
て、３個の互いに異なる波長λＡ，λＢ，λＣのレーザ
ビームを発生するレーザダイオードよりなる光源１０
Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを使用する。即ち、第１の光源１０
Ａは波長λＡのレーザビーム（以下、「光束ＬＡ」とい
う）を発生し、第２の光源１０Ｂは波長λＢのレーザビ
ーム（以下、「光束ＬＢ」という）を発生し、第３の光
源は波長λＣのレーザビーム（以下、「光束ＬＣ」とい
う）を発生する。一例として、波長λＡが６３５ｎｍ、
波長λＢが６９０ｎｍ、波長λＣが７８０ｎｍとして、
光束ＬＡ〜ＬＣはそれぞれ直線偏光とする。
【００２０】また、本例では、波長λＡ，λＢ，λＣで
それぞれ伝播効率が最適化された偏波面保持特性を有す
る光ファイバ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを使用する。そし
て、第１〜第３の光源１０Ａ〜１０Ｃから射出されたア
ライメント光としての光束ＬＡ〜ＬＣを、それぞれ波長
λＡ〜λＣで伝播効率が最適化された光ファイバ１１Ａ
〜１１Ｃを介してアライメント光学系９に伝送する。
それぞれ伝播効率が最適化された偏波面保持特性を有す
る光ファイバ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを使用する。そし
て、第１〜第３の光源１０Ａ〜１０Ｃから射出されたア
ライメント光としての光束ＬＡ〜ＬＣを、それぞれ波長
λＡ〜λＣで伝播効率が最適化された光ファイバ１１Ａ
〜１１Ｃを介してアライメント光学系９に伝送する。
【００２１】図２は、本例の投影露光装置のアライメン
ト光学系９、及び露光本体部８の構成を示し、この図２
において、所定の回路パターンが形成され、そのパター
ン周辺部にアライメントに用いる回折格子状のレチクル
マークＲＭが形成されたレチクル１は、２次元的に移動
可能なレチクルステージ２上に保持されている。レチク
ル１は、投影光学系（投影対物レンズ）３に関してウエ
ハ４と共役となるように配置されている。以下、投影光
学系３の光軸に平行にｚ軸を取り、ｚ軸に垂直な面内
で、且つ図１の紙面に平行な方向にｘ軸、また、図１の
紙面に垂直な方向にｙ軸を取り説明を行う。
ト光学系９、及び露光本体部８の構成を示し、この図２
において、所定の回路パターンが形成され、そのパター
ン周辺部にアライメントに用いる回折格子状のレチクル
マークＲＭが形成されたレチクル１は、２次元的に移動
可能なレチクルステージ２上に保持されている。レチク
ル１は、投影光学系（投影対物レンズ）３に関してウエ
ハ４と共役となるように配置されている。以下、投影光
学系３の光軸に平行にｚ軸を取り、ｚ軸に垂直な面内
で、且つ図１の紙面に平行な方向にｘ軸、また、図１の
紙面に垂直な方向にｙ軸を取り説明を行う。
【００２２】そして、照明光学系４０からの露光光は、
レチクルの上方にｚ軸に対して４５゜の傾斜角で斜設さ
れたダイクロイックミラー６により下方へ反射され、レ
チクル１を均一な照度で照明する。その露光光のもと
で、レチクル１上のパターンは投影光学系３によりウエ
ハ４上の各ショット領域に転写される。なお、ウエハ４
上の各ショット領域には、レチクル１上に形成されたレ
チクルマークＲＭと同様のアライメントに用いる回折格
子状のウエハマークＷＭが形成されている。
レチクルの上方にｚ軸に対して４５゜の傾斜角で斜設さ
れたダイクロイックミラー６により下方へ反射され、レ
チクル１を均一な照度で照明する。その露光光のもと
で、レチクル１上のパターンは投影光学系３によりウエ
ハ４上の各ショット領域に転写される。なお、ウエハ４
上の各ショット領域には、レチクル１上に形成されたレ
チクルマークＲＭと同様のアライメントに用いる回折格
子状のウエハマークＷＭが形成されている。
【００２３】ウエハ４は、ステップ・アンド・リピート
方式でｘｙ方向に２次元移動するウエハステージ５上に
保持され、ウエハ４上の１つのショット領域でのレチク
ルパターンの転写が完了すると、ウエハ４は次のショッ
ト位置までステッピングされる。レチクルステージ２及
びウエハステージ５におけるｘ方向、ｙ方向及びｘｙ平
面上での回転（θ）方向の位置を独立に検出するための
不図示の干渉計が各ステージに設けられており、各方向
における各ステージの駆動は不図示の駆動モータにより
行われる。
方式でｘｙ方向に２次元移動するウエハステージ５上に
保持され、ウエハ４上の１つのショット領域でのレチク
ルパターンの転写が完了すると、ウエハ４は次のショッ
ト位置までステッピングされる。レチクルステージ２及
びウエハステージ５におけるｘ方向、ｙ方向及びｘｙ平
面上での回転（θ）方向の位置を独立に検出するための
不図示の干渉計が各ステージに設けられており、各方向
における各ステージの駆動は不図示の駆動モータにより
行われる。
【００２４】一方、レチクルマークＲＭ及びウエハマー
クＷＭの位置検出を行うためのアライメント光学系９
が、ダイクロイックミラー６の上方に設けられている。
以下、そのアライメント光学系９について、図２を参照
して説明する。アライメント光学系９において、光ファ
イバ１１Ａ，１１Ｂから導出された光束ＬＡ，ＬＢは、
それぞれレンズ１２Ａ，１２Ｂによりコリメートされた
後、反射面がｚ軸に対し４５゜の傾斜角で斜設されたダ
イクロイックミラー１３Ａに入射する。ダイクロイック
ミラー１３Ａは、波長λＡの光束を透過し、波長λＢの
光束を反射する波長選択特性を有しているため、光束Ｌ
Ａ，ＬＢはその偏波面を保持しつつ光軸を揃えられて、
ダイクロイックミラー１３Ｂに入射する。光ファイバ１
１Ｃから導出された光束ＬＣも、レンズ１３Ｃによりコ
リメートされた後、反射面がｚ軸に対して４５゜の傾斜
角で斜設されたダイクロイックミラー１３Ｂに入射す
る。ダイクロイックミラー１３Ｃは、波長λＡ，λＢの
光束を透過し、波長λＣの光束を反射する波長選択特性
を有しているため、光束ＬＡ〜ＬＣはその偏波面を保持
しつつ光軸を揃えられて混合光（以下「光束ＬＩ」とい
う）となり、第１の音響光学素子（以下「ＡＯＭ」とい
う）１７Ａにほぼ垂直に入射する。第１のＡＯＭ１７Ａ
の後に所定間隔ｓで第２のＡＯＭ１７Ｂが配置され、Ａ
ＯＭ１７Ａ及び１７Ｂは、それぞれ周波数ｆ1 及びｆ2
（ｆ1 ＞ｆ2 とする）の高周波信号ＳＦ1 及びＳＦ2 で
逆方向から駆動されており、所定の波長λＡ〜λＣの光
束ＬＡ〜ＬＣよりなる光束ＬＩはＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂ
によりラマン−ナス回折作用を受ける。以下では、回折
光の次数は高周波信号ＳＦ1 による進行波の進行方向を
基準にして考える。
クＷＭの位置検出を行うためのアライメント光学系９
が、ダイクロイックミラー６の上方に設けられている。
以下、そのアライメント光学系９について、図２を参照
して説明する。アライメント光学系９において、光ファ
イバ１１Ａ，１１Ｂから導出された光束ＬＡ，ＬＢは、
それぞれレンズ１２Ａ，１２Ｂによりコリメートされた
後、反射面がｚ軸に対し４５゜の傾斜角で斜設されたダ
イクロイックミラー１３Ａに入射する。ダイクロイック
ミラー１３Ａは、波長λＡの光束を透過し、波長λＢの
光束を反射する波長選択特性を有しているため、光束Ｌ
Ａ，ＬＢはその偏波面を保持しつつ光軸を揃えられて、
ダイクロイックミラー１３Ｂに入射する。光ファイバ１
１Ｃから導出された光束ＬＣも、レンズ１３Ｃによりコ
リメートされた後、反射面がｚ軸に対して４５゜の傾斜
角で斜設されたダイクロイックミラー１３Ｂに入射す
る。ダイクロイックミラー１３Ｃは、波長λＡ，λＢの
光束を透過し、波長λＣの光束を反射する波長選択特性
を有しているため、光束ＬＡ〜ＬＣはその偏波面を保持
しつつ光軸を揃えられて混合光（以下「光束ＬＩ」とい
う）となり、第１の音響光学素子（以下「ＡＯＭ」とい
う）１７Ａにほぼ垂直に入射する。第１のＡＯＭ１７Ａ
の後に所定間隔ｓで第２のＡＯＭ１７Ｂが配置され、Ａ
ＯＭ１７Ａ及び１７Ｂは、それぞれ周波数ｆ1 及びｆ2
（ｆ1 ＞ｆ2 とする）の高周波信号ＳＦ1 及びＳＦ2 で
逆方向から駆動されており、所定の波長λＡ〜λＣの光
束ＬＡ〜ＬＣよりなる光束ＬＩはＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂ
によりラマン−ナス回折作用を受ける。以下では、回折
光の次数は高周波信号ＳＦ1 による進行波の進行方向を
基準にして考える。
【００２５】ここで、光束ＬＩによる２つのＡＯＭ１７
Ａ，１７Ｂからの＋１次回折光の混合光（以下、「光束
Ｌ1(1)」という）は、それら２つのＡＯＭにより実質的
に（ｆ1 −ｆ2 ）／２の周波数変調を受ける。また、光
束ＬＩによる２つのＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂからの−１次
回折光の混合光（以下、「光束Ｌ2(-1）」という）は、
それら２つのＡＯＭ１７により実質的に（ｆ2 −ｆ1 ）
／２の周波数変調を受ける。
Ａ，１７Ｂからの＋１次回折光の混合光（以下、「光束
Ｌ1(1)」という）は、それら２つのＡＯＭにより実質的
に（ｆ1 −ｆ2 ）／２の周波数変調を受ける。また、光
束ＬＩによる２つのＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂからの−１次
回折光の混合光（以下、「光束Ｌ2(-1）」という）は、
それら２つのＡＯＭ１７により実質的に（ｆ2 −ｆ1 ）
／２の周波数変調を受ける。
【００２６】その後、光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1）は、
レンズ１８ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂ，２１を
介し、ミラー２２により光路を−ｚ方向に曲げられる。
なお、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとで構成されるリレ
ー光学系の間には、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とを抽出
するための空間フィルタ１９が設けられている。ＡＯＭ
１７Ａ，１７Ｂからは光束ＬＩの０次光及び高次回折光
も発生するが、これらは空間フィルタ１９により遮光さ
れ、光束ＬＩの±１次回折光Ｌ1(1)，Ｌ2(-1）のみが透
過する。また、レンズ１８ｂとレンズ２１との間に視野
絞り５７が配置されている。
レンズ１８ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂ，２１を
介し、ミラー２２により光路を−ｚ方向に曲げられる。
なお、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとで構成されるリレ
ー光学系の間には、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とを抽出
するための空間フィルタ１９が設けられている。ＡＯＭ
１７Ａ，１７Ｂからは光束ＬＩの０次光及び高次回折光
も発生するが、これらは空間フィルタ１９により遮光さ
れ、光束ＬＩの±１次回折光Ｌ1(1)，Ｌ2(-1）のみが透
過する。また、レンズ１８ｂとレンズ２１との間に視野
絞り５７が配置されている。
【００２７】ミラー２２により光路を−ｚ方向に曲げら
れた光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とは、リレー光学系（２
６ａ，２６ｂ，２７）、ビームスプリッター２８、平行
平面板３７を通過する。この平行平面板３７は、投影光
学系３の瞳面共役位置、又はその近傍にアライメント光
学系の光軸に対して傾角可変に設けられ、テレセントリ
ック性を維持するための機能を有する。なお、平行平面
板３７の代わりに、厚みのある粗調整用の平行平面板
と、厚みのない微調整用の平行平面板とを組み合わせた
構成としても良い。
れた光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とは、リレー光学系（２
６ａ，２６ｂ，２７）、ビームスプリッター２８、平行
平面板３７を通過する。この平行平面板３７は、投影光
学系３の瞳面共役位置、又はその近傍にアライメント光
学系の光軸に対して傾角可変に設けられ、テレセントリ
ック性を維持するための機能を有する。なお、平行平面
板３７の代わりに、厚みのある粗調整用の平行平面板
と、厚みのない微調整用の平行平面板とを組み合わせた
構成としても良い。
【００２８】平行平面板３７を通過した光束Ｌ1(1)と光
束Ｌ2(-1）とは、対物レンズ３８、ダイクロイックミラ
ー６を介して、所定の交差角を持つ２方向からレチクル
１上の回折格子状のレチクルマークＲＭを照明する。な
お、投影光学系３がアライメント光に対して色収差補正
されていない場合には、対物レンズ３８は、特開昭６３
−２８３１２９号公報にて提案されている２焦点光学系
で構成することが望ましい。これにより、２焦点光学系
に入射する２光束は互いに直交する偏光光にそれぞれ分
割され、第１焦点へ向かう一方の偏光光同士がレチクル
１上で集光し、第２焦点へ向かう他方の偏光光同士がウ
エハ４上で集光する。
束Ｌ2(-1）とは、対物レンズ３８、ダイクロイックミラ
ー６を介して、所定の交差角を持つ２方向からレチクル
１上の回折格子状のレチクルマークＲＭを照明する。な
お、投影光学系３がアライメント光に対して色収差補正
されていない場合には、対物レンズ３８は、特開昭６３
−２８３１２９号公報にて提案されている２焦点光学系
で構成することが望ましい。これにより、２焦点光学系
に入射する２光束は互いに直交する偏光光にそれぞれ分
割され、第１焦点へ向かう一方の偏光光同士がレチクル
１上で集光し、第２焦点へ向かう他方の偏光光同士がウ
エハ４上で集光する。
【００２９】さて、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とは、レ
チクル１上のレチクルマークＲＭを照明するが、レチク
ル１には、図３（ａ）に示す如く、レチクルマークＲＭ
と並列にアライメント光の透過窓Ｐ0 が設けられてお
り、図３（ｂ）に示す如く、この透過窓Ｐ0 に対応する
ウエハ４上の位置に、回折格子マークＷＭが形成されて
いる。
チクル１上のレチクルマークＲＭを照明するが、レチク
ル１には、図３（ａ）に示す如く、レチクルマークＲＭ
と並列にアライメント光の透過窓Ｐ0 が設けられてお
り、図３（ｂ）に示す如く、この透過窓Ｐ0 に対応する
ウエハ４上の位置に、回折格子マークＷＭが形成されて
いる。
【００３０】光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とは、レチクル
マークＲＭ及び透過窓Ｐ0 を覆うように２方向から照明
し、これによりレチクルマークＲＭ上には、ピッチ方向
に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、このレチク
ルマークＲＭの法線方向（＋ｚ方向）には、光束Ｌ1(1)
の−１次回折光、及び光束Ｌ2(-1）の＋１次回折光がそ
れぞれ発生する。
マークＲＭ及び透過窓Ｐ0 を覆うように２方向から照明
し、これによりレチクルマークＲＭ上には、ピッチ方向
に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、このレチク
ルマークＲＭの法線方向（＋ｚ方向）には、光束Ｌ1(1)
の−１次回折光、及び光束Ｌ2(-1）の＋１次回折光がそ
れぞれ発生する。
【００３１】ここで、レチクルマークＲＭで発生した光
束Ｌ1(1)の−１次回折光、及び光束Ｌ2(-1）の＋１次回
折光の混合光を光束ＬＲとし、光束ＬＲ中の波長λＡの
成分、波長λＢの成分、及び波長λＣの成分をそれぞれ
光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲ、及び光束ＬＣＲとする。一
方、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とがレチクルマークＲＭ
を２方向から照明するときの交差角は、レチクルマーク
ＲＭのピッチをＰRM、波長λＡ，λＢ，λＣをλ0 、光
束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-1）のレチクルマークＲＭに対す
る入射角をθ RMとするとき、 sin θRM＝λ0 ／ＰRM （１） の関係を満足するように設定されている。この場合、入
射角θRMは波長に応じて変化する。
束Ｌ1(1)の−１次回折光、及び光束Ｌ2(-1）の＋１次回
折光の混合光を光束ＬＲとし、光束ＬＲ中の波長λＡの
成分、波長λＢの成分、及び波長λＣの成分をそれぞれ
光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲ、及び光束ＬＣＲとする。一
方、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とがレチクルマークＲＭ
を２方向から照明するときの交差角は、レチクルマーク
ＲＭのピッチをＰRM、波長λＡ，λＢ，λＣをλ0 、光
束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-1）のレチクルマークＲＭに対す
る入射角をθ RMとするとき、 sin θRM＝λ0 ／ＰRM （１） の関係を満足するように設定されている。この場合、入
射角θRMは波長に応じて変化する。
【００３２】これにより、レチクルマークＲＭから発生
する光束ＬＲは、＋ｚ方向に垂直に発生し、再びダイク
ロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平面板３７を
通過した後、ビームスプリッター２８で反射されて、レ
ンズ２９、ビームスプリッター３０を介して、視野絞り
３４に達する。この視野絞り３４は、レチクル１と共役
な位置に設けられており、具体的には、図４（ａ）の斜
線で示す如く、レチクル１のレチクルマークＲＭからの
回折光のみを通過させるように、レチクルマークＲＭの
位置に対応して開口部ＳRMが設けられている。
する光束ＬＲは、＋ｚ方向に垂直に発生し、再びダイク
ロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平面板３７を
通過した後、ビームスプリッター２８で反射されて、レ
ンズ２９、ビームスプリッター３０を介して、視野絞り
３４に達する。この視野絞り３４は、レチクル１と共役
な位置に設けられており、具体的には、図４（ａ）の斜
線で示す如く、レチクル１のレチクルマークＲＭからの
回折光のみを通過させるように、レチクルマークＲＭの
位置に対応して開口部ＳRMが設けられている。
【００３３】このため、視野絞り３４を通過したレチク
ルマークＲＭからの回折光は０次回折光を遮光する空間
フィルタ３５によりフィルタリングされて、光束ＬＲの
みがミラー４７Ｃに光路を曲げられて、順次ダイクロイ
ックミラー４７Ｂ及び４７Ａに入射する。ダイクロイッ
クミラー４７Ｂは、レチクル１のレチクルマークＲＭか
らの光束ＬＲ中の波長λＣの光束ＬＣＲのみを反射し、
残りの光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲを透過する波長選択特性
を有している。ダイクロイックミラー４７Ｂで反射され
た光束ＬＣＲは、レンズ４８Ｃによりコリメートされた
後、波長λＣに伝播効率が最適化された光ファイバ４９
Ｃに導入され、光ファイバ４９Ｃ内を伝送されて、図１
に示す光電検出器であるフォトマルチプライヤ５１Ｃに
達し、このフォトマルチプライヤ５１Ｃにてレチクル１
の位置情報を含んだ周波数（ｆ1−ｆ2 ）の光ビート信
号が光電検出される。フォトマルチプライヤ５１Ｃから
出力される信号は、周波数ｆ1 ／２程度以下の信号を通
過させる不図示のローパスフィルタ回路を介してレチク
ルビート信号ＳＲＣとして位相検出比較系４３に供給さ
れる。なお、一例として、周波数ｆ1 ，ｆ2 はそれぞれ
数１０ＭＨｚであり、周波数（ｆ1 −ｆ2 ）は数１０Ｋ
Ｈｚである。
ルマークＲＭからの回折光は０次回折光を遮光する空間
フィルタ３５によりフィルタリングされて、光束ＬＲの
みがミラー４７Ｃに光路を曲げられて、順次ダイクロイ
ックミラー４７Ｂ及び４７Ａに入射する。ダイクロイッ
クミラー４７Ｂは、レチクル１のレチクルマークＲＭか
らの光束ＬＲ中の波長λＣの光束ＬＣＲのみを反射し、
残りの光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲを透過する波長選択特性
を有している。ダイクロイックミラー４７Ｂで反射され
た光束ＬＣＲは、レンズ４８Ｃによりコリメートされた
後、波長λＣに伝播効率が最適化された光ファイバ４９
Ｃに導入され、光ファイバ４９Ｃ内を伝送されて、図１
に示す光電検出器であるフォトマルチプライヤ５１Ｃに
達し、このフォトマルチプライヤ５１Ｃにてレチクル１
の位置情報を含んだ周波数（ｆ1−ｆ2 ）の光ビート信
号が光電検出される。フォトマルチプライヤ５１Ｃから
出力される信号は、周波数ｆ1 ／２程度以下の信号を通
過させる不図示のローパスフィルタ回路を介してレチク
ルビート信号ＳＲＣとして位相検出比較系４３に供給さ
れる。なお、一例として、周波数ｆ1 ，ｆ2 はそれぞれ
数１０ＭＨｚであり、周波数（ｆ1 −ｆ2 ）は数１０Ｋ
Ｈｚである。
【００３４】一方、図２において、ダイクロイックミラ
ー４７Ｂを透過した光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲは、ダイク
ロイックミラー４７Ａに入射する。ダイクロイックミラ
ー４７Ａは、波長λＢの光束ＬＢＲを反射し、残りの波
長λＡの光束ＬＡＲを透過する波長選択特性を有してい
る。ダイクロイックミラー４７Ａにより反射された光束
ＬＢＲは、レンズ４８Ｂによりコリメートされた後、波
長λＢに伝播効率が最適化された光ファイバ４９Ｂに導
入され、図１のフォトマルチプライヤ５１Ｂに達し、光
束ＬＣＲと同様に処理されてレチクルビート信号ＳＲＢ
が得られる。ダイクロイックミラー４７Ａを透過した光
束ＬＡＲもレンズ４８Ａでコリメートされた後、波長λ
Ａに伝播効率が最適化された光ファイバ４９Ａに導入さ
れ、図１のフォトマルチプライヤ５１Ａに達し、上記光
束ＬＢＲ、光束ＬＣＲと同様に処理されてレチクルビー
ト信号ＳＲＡが得られる。
ー４７Ｂを透過した光束ＬＡＲ、光束ＬＢＲは、ダイク
ロイックミラー４７Ａに入射する。ダイクロイックミラ
ー４７Ａは、波長λＢの光束ＬＢＲを反射し、残りの波
長λＡの光束ＬＡＲを透過する波長選択特性を有してい
る。ダイクロイックミラー４７Ａにより反射された光束
ＬＢＲは、レンズ４８Ｂによりコリメートされた後、波
長λＢに伝播効率が最適化された光ファイバ４９Ｂに導
入され、図１のフォトマルチプライヤ５１Ｂに達し、光
束ＬＣＲと同様に処理されてレチクルビート信号ＳＲＢ
が得られる。ダイクロイックミラー４７Ａを透過した光
束ＬＡＲもレンズ４８Ａでコリメートされた後、波長λ
Ａに伝播効率が最適化された光ファイバ４９Ａに導入さ
れ、図１のフォトマルチプライヤ５１Ａに達し、上記光
束ＬＢＲ、光束ＬＣＲと同様に処理されてレチクルビー
ト信号ＳＲＡが得られる。
【００３５】次に、図２において、上記レチクル１の透
過窓Ｐ0 を通過した光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1）の一部
は、投影光学系３を介して、ウエハ４上の回折格子状の
ウエハマークＷＭを所定の交差角を持った２方向から照
明し、これによりウエハマークＷＭ上には、ピッチ方向
に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、このウエハ
マークＷＭの法線（＋ｚ軸）方向に、光束Ｌ1(1)の−１
次回折光、及び光束Ｌ 2(-1）の＋１次回折光がそれぞれ
発生する。
過窓Ｐ0 を通過した光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1）の一部
は、投影光学系３を介して、ウエハ４上の回折格子状の
ウエハマークＷＭを所定の交差角を持った２方向から照
明し、これによりウエハマークＷＭ上には、ピッチ方向
に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、このウエハ
マークＷＭの法線（＋ｚ軸）方向に、光束Ｌ1(1)の−１
次回折光、及び光束Ｌ 2(-1）の＋１次回折光がそれぞれ
発生する。
【００３６】ここで、ウエハマークＷＭで発生した光束
Ｌ1(1)の−１次回折光、及び光束Ｌ 2(-1）の＋１次回折
光の混合光を光束ＬＷとし、光束ＬＷ中の波長λＡ、波
長λＢ、及び波長λＣの成分をそれぞれ光束ＬＡＷ、光
束ＬＢＷ、及び光束ＬＣＷとする。また、光束Ｌ1(1)と
光束Ｌ2(-1）とがウエハマークＷＭを２方向から照明す
るときの交差角は、ウエハマークＷＭのピッチをＰWM、
波長λＡ，λＢ，λＣをλ 0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ
2(-1）のウエハマークＷＭに対する入射角をθWMとする
とき、 sin θWM＝λ0 ／ＰWM （２） の関係を満足するように設定されている。この入射角θ
WMも波長に応じて変化する。
Ｌ1(1)の−１次回折光、及び光束Ｌ 2(-1）の＋１次回折
光の混合光を光束ＬＷとし、光束ＬＷ中の波長λＡ、波
長λＢ、及び波長λＣの成分をそれぞれ光束ＬＡＷ、光
束ＬＢＷ、及び光束ＬＣＷとする。また、光束Ｌ1(1)と
光束Ｌ2(-1）とがウエハマークＷＭを２方向から照明す
るときの交差角は、ウエハマークＷＭのピッチをＰWM、
波長λＡ，λＢ，λＣをλ 0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ
2(-1）のウエハマークＷＭに対する入射角をθWMとする
とき、 sin θWM＝λ0 ／ＰWM （２） の関係を満足するように設定されている。この入射角θ
WMも波長に応じて変化する。
【００３７】これにより、ウエハマークＷＭから発生す
る光束ＬＷは、再び投影光学系３、透過窓Ｐ0 、ダイク
ロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平面板３７を
通過した後、ビームスプリッター２８で反射されて、レ
ンズ２９、ビームスプリッター３０を介して、視野絞り
３１に達する。この視野絞り３１は、ウエハ４と共役な
位置に設けられており、具体的には、図４（ｂ）の斜線
で示す如く、ウエハ４上のウエハマークＷＭからの回折
光のみを通過させるように、ウエハマークＷＭの位置に
対応して開口部ＳWMが設けられている。
る光束ＬＷは、再び投影光学系３、透過窓Ｐ0 、ダイク
ロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平面板３７を
通過した後、ビームスプリッター２８で反射されて、レ
ンズ２９、ビームスプリッター３０を介して、視野絞り
３１に達する。この視野絞り３１は、ウエハ４と共役な
位置に設けられており、具体的には、図４（ｂ）の斜線
で示す如く、ウエハ４上のウエハマークＷＭからの回折
光のみを通過させるように、ウエハマークＷＭの位置に
対応して開口部ＳWMが設けられている。
【００３８】このため、視野絞り３１を通過したウエハ
マークＷＭからの回折光は０次回折光をカットする空間
フィルタ３２によりフィルタリングされて、光束ＬＷの
みが、順次ダイクロイックミラー４４Ｂ及び４４Ａに入
射する。ダイクロイックミラー４４Ｂは、ウエハ４のウ
エハマークＷＭからの光束ＬＷ中の波長λＣの光束ＬＣ
Ｗのみを反射し、残りの光束ＬＡＷ、光束ＬＢＷを透過
する波長選択特性を有している。ダイクロイックミラー
４７Ｂで反射された光束ＬＣＷは、レンズ４５Ｃにより
コリメートされた後、波長λＣに伝播効率が最適化され
た光ファイバ４６Ｃに導入され、光ファイバ４６Ｃ内を
伝送されて、図１のフォトマルチプライヤ５０Ｃに達
し、このフォトマルチプライヤ５０Ｃにてウエハ１の位
置情報を含んだ周波数（ｆ1 −ｆ2 ）の光ビート信号が
光電検出される。フォトマルチプライヤ５０Ｃから出力
される信号は、周波数ｆ1 ／２程度以下の信号を通過さ
せる不図示のローパスフィルタ回路を介してウエハビー
ト信号ＳＷＣとして位相検出比較系４３に供給される。
マークＷＭからの回折光は０次回折光をカットする空間
フィルタ３２によりフィルタリングされて、光束ＬＷの
みが、順次ダイクロイックミラー４４Ｂ及び４４Ａに入
射する。ダイクロイックミラー４４Ｂは、ウエハ４のウ
エハマークＷＭからの光束ＬＷ中の波長λＣの光束ＬＣ
Ｗのみを反射し、残りの光束ＬＡＷ、光束ＬＢＷを透過
する波長選択特性を有している。ダイクロイックミラー
４７Ｂで反射された光束ＬＣＷは、レンズ４５Ｃにより
コリメートされた後、波長λＣに伝播効率が最適化され
た光ファイバ４６Ｃに導入され、光ファイバ４６Ｃ内を
伝送されて、図１のフォトマルチプライヤ５０Ｃに達
し、このフォトマルチプライヤ５０Ｃにてウエハ１の位
置情報を含んだ周波数（ｆ1 −ｆ2 ）の光ビート信号が
光電検出される。フォトマルチプライヤ５０Ｃから出力
される信号は、周波数ｆ1 ／２程度以下の信号を通過さ
せる不図示のローパスフィルタ回路を介してウエハビー
ト信号ＳＷＣとして位相検出比較系４３に供給される。
【００３９】一方、図２において、ダイクロイックミラ
ー４４Ｂを透過した光束ＬＡＷ、光束ＬＢＷはダイクロ
イックミラー４７Ａに入射する。ダイクロイックミラー
４７Ａは、波長λＢの光束ＬＢＷを反射し、残りの波長
λＡの光束ＬＡＷを透過する波長選択特性を有してい
る。ダイクロイックミラー４４Ａにより反射された光束
ＬＢＲは、レンズ４５Ｂによりコリメートされた後、波
長λＢに伝播効率が最適化された光ファイバ４６Ｂに導
入され、図１のフォトマルチプライヤ５０Ｂに達し、光
束ＬＣＷと同様に処理されてウエハビート信号ＳＷＢが
得られる。そして、ダイクロイックミラー４４Ａを透過
した光束ＬＡＷもレンズ４５Ａでコリメートされた後、
波長λＡに伝播効率が最適化された光ファイバ４６Ａに
導入され、図１のフォトマルチプライヤ５０Ａに達し、
上記光束ＬＢＷ、光束ＬＣＷと同様に処理されてウエハ
ビート信号ＳＷＡが得られる。
ー４４Ｂを透過した光束ＬＡＷ、光束ＬＢＷはダイクロ
イックミラー４７Ａに入射する。ダイクロイックミラー
４７Ａは、波長λＢの光束ＬＢＷを反射し、残りの波長
λＡの光束ＬＡＷを透過する波長選択特性を有してい
る。ダイクロイックミラー４４Ａにより反射された光束
ＬＢＲは、レンズ４５Ｂによりコリメートされた後、波
長λＢに伝播効率が最適化された光ファイバ４６Ｂに導
入され、図１のフォトマルチプライヤ５０Ｂに達し、光
束ＬＣＷと同様に処理されてウエハビート信号ＳＷＢが
得られる。そして、ダイクロイックミラー４４Ａを透過
した光束ＬＡＷもレンズ４５Ａでコリメートされた後、
波長λＡに伝播効率が最適化された光ファイバ４６Ａに
導入され、図１のフォトマルチプライヤ５０Ａに達し、
上記光束ＬＢＷ、光束ＬＣＷと同様に処理されてウエハ
ビート信号ＳＷＡが得られる。
【００４０】ここで、図２の各空間フィルタ３２，３５
はアライメント光学系の瞳と略共役な位置、即ち投影光
学系３の瞳（射出瞳）と実質的に共役な位置に配置さ
れ、レチクル１、ウエハ４上に形成されたレチクルマー
クＲＭ，ＷＭからの０次回折光（正反射光）を遮断し、
光束ＬＲ，ＬＷ（レチクル１、ウエハ４の回折格子マー
クに対して垂直方向に発生する回折光）のみを通過させ
るように設定されている。
はアライメント光学系の瞳と略共役な位置、即ち投影光
学系３の瞳（射出瞳）と実質的に共役な位置に配置さ
れ、レチクル１、ウエハ４上に形成されたレチクルマー
クＲＭ，ＷＭからの０次回折光（正反射光）を遮断し、
光束ＬＲ，ＬＷ（レチクル１、ウエハ４の回折格子マー
クに対して垂直方向に発生する回折光）のみを通過させ
るように設定されている。
【００４１】また、アライメント受光系に用いた光ファ
イバ４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃは、各々の波長λ
Ａ〜λＣに対する伝播効率は最適化されていなければな
らないが、偏波面保持特性は任意でよい。さて、以上に
て説明したアライメント光学系の構成により、レチクル
１の位置検出系のフォトマルチプライヤ５１Ａ〜５１
Ｃ、ウエハ４の位置検出系のフォトマルチプライヤ５０
Ａ〜５０Ｃからそれぞれ不図示のローパスフィルタ回路
を介して得られる６つのビート信号ＳＲＡ〜ＳＲＣ，Ｓ
ＷＡ〜ＳＷＣは、共に同じ周波数Δｆ（＝（ｆ1 −ｆ
2 ))の正弦波状の光ビート信号を含んでおり、位相検出
比較系４３内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）にて６つの光電信号からそれぞれ周波数Δｆの正弦
波状の光ビート信号を精度良く抽出する。
イバ４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃは、各々の波長λ
Ａ〜λＣに対する伝播効率は最適化されていなければな
らないが、偏波面保持特性は任意でよい。さて、以上に
て説明したアライメント光学系の構成により、レチクル
１の位置検出系のフォトマルチプライヤ５１Ａ〜５１
Ｃ、ウエハ４の位置検出系のフォトマルチプライヤ５０
Ａ〜５０Ｃからそれぞれ不図示のローパスフィルタ回路
を介して得られる６つのビート信号ＳＲＡ〜ＳＲＣ，Ｓ
ＷＡ〜ＳＷＣは、共に同じ周波数Δｆ（＝（ｆ1 −ｆ
2 ))の正弦波状の光ビート信号を含んでおり、位相検出
比較系４３内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）にて６つの光電信号からそれぞれ周波数Δｆの正弦
波状の光ビート信号を精度良く抽出する。
【００４２】位置合わせされていない状態でレチクル
１、ウエハ４が任意の位置で停止しているとすると、光
ビート信号は一定の位相だけずれることになる。ここ
で、レチクル１及びウエハ４からの各光ビート信号の位
相差（±１８０゜以内）は、レチクル１及びウエハ４上
にそれぞれ形成された回折格子マークの格子ピッチの１
／２以内の相対位置ずれ量に一義的に対応している。
１、ウエハ４が任意の位置で停止しているとすると、光
ビート信号は一定の位相だけずれることになる。ここ
で、レチクル１及びウエハ４からの各光ビート信号の位
相差（±１８０゜以内）は、レチクル１及びウエハ４上
にそれぞれ形成された回折格子マークの格子ピッチの１
／２以内の相対位置ずれ量に一義的に対応している。
【００４３】このため、レチクル１とウエハ４とが格子
配列方向に対して相対移動すると、相対位置ずれ量がレ
チクルマークＲＭとウエハマークＷＭとの格子ピッチの
１／２以下の精度でプリアライメントされ、主制御系４
１は、サーボ系４２により位相差検出系４３で得られた
位相差が０又は所定の値となるようにレチクルステージ
２又はウエハステージ５をｘｙ方向に２次元移動させて
位置合わせを行う。これにより高精度で位置合わせが行
われる。
配列方向に対して相対移動すると、相対位置ずれ量がレ
チクルマークＲＭとウエハマークＷＭとの格子ピッチの
１／２以下の精度でプリアライメントされ、主制御系４
１は、サーボ系４２により位相差検出系４３で得られた
位相差が０又は所定の値となるようにレチクルステージ
２又はウエハステージ５をｘｙ方向に２次元移動させて
位置合わせを行う。これにより高精度で位置合わせが行
われる。
【００４４】ここで、位相差検出系４３では、ウエハビ
ート信号ＳＷＡとレチクルビート信号ＳＲＡとの位相差
Δφ1 、ウエハビート信号ＳＷＢとレチクルビート信号
ＳＲＢとの位相差Δφ2 、ウエハビート信号ＳＷＣとレ
チクルビート信号ＳＲＣとの位相差Δφ3 を検出する。
これらの位相差はそれぞれウエハマークＷＭのピッチＰ
WMに対して、次の関係式に従って、ウエハマークＷＭと
レチクルマークＲＭとの相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，
Δｘ3 を表す。
ート信号ＳＷＡとレチクルビート信号ＳＲＡとの位相差
Δφ1 、ウエハビート信号ＳＷＢとレチクルビート信号
ＳＲＢとの位相差Δφ2 、ウエハビート信号ＳＷＣとレ
チクルビート信号ＳＲＣとの位相差Δφ3 を検出する。
これらの位相差はそれぞれウエハマークＷＭのピッチＰ
WMに対して、次の関係式に従って、ウエハマークＷＭと
レチクルマークＲＭとの相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，
Δｘ3 を表す。
【００４５】 Δｘ1 ＝Δφ1 ×ＰWM／（４π） （３） Δｘ2 ＝Δφ2 ×ＰWM／（４π） （４） Δｘ3 ＝Δφ3 ×ＰWM／（４π） （５） 理想的には、波長λＡ，λＢ，λＣで計測を行った場合
において、相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，Δｘ3 は同じ
ものとなるはずであるが、半導体等の回路パターンは薄
膜の積層構造より形成されていくので、その製造プロセ
スや特定レイヤにおいて、ウエハマークＷＭが必ずしも
対称な格子形状を保っているとは限らない。そこで、例
えば、図２のウエハステージ４上に設けられた参照マー
クＦＭを予め位置決めしておき、ウエハマークＷＭの位
置検出と同様な計測を行い、参照マークＦＭとレチクル
マークＲＭとの位相差Δφ０1 ，Δφ０2 ，Δφ０3 を
求める、所謂ベースラインチェックを行う。次に、ウエ
ハマークＷＭを不図示のサーチアライメントセンサによ
り、±ＰWM／４以内の精度で位置決めして、そのときの
位相差Δφ1 ，Δφ2 ，Δφ3 を求め、ベースラインチ
ェック時の値と比較することにより、ウエハマークＷＭ
の正確な位置が求められることになる。
において、相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，Δｘ3 は同じ
ものとなるはずであるが、半導体等の回路パターンは薄
膜の積層構造より形成されていくので、その製造プロセ
スや特定レイヤにおいて、ウエハマークＷＭが必ずしも
対称な格子形状を保っているとは限らない。そこで、例
えば、図２のウエハステージ４上に設けられた参照マー
クＦＭを予め位置決めしておき、ウエハマークＷＭの位
置検出と同様な計測を行い、参照マークＦＭとレチクル
マークＲＭとの位相差Δφ０1 ，Δφ０2 ，Δφ０3 を
求める、所謂ベースラインチェックを行う。次に、ウエ
ハマークＷＭを不図示のサーチアライメントセンサによ
り、±ＰWM／４以内の精度で位置決めして、そのときの
位相差Δφ1 ，Δφ2 ，Δφ3 を求め、ベースラインチ
ェック時の値と比較することにより、ウエハマークＷＭ
の正確な位置が求められることになる。
【００４６】その場合には、ウエハマークＷＭに対応す
るウエハビート信号ＳＷＡ〜ＳＷＣの振幅（正弦波であ
るビート信号の振幅）と参照マークＦＭを測定したとき
のウエハビート信号ＳＷＡ〜ＳＷＣの振幅との比の値を
それぞれｗ１，ｗ２，ｗ３としたときの重み付け平均に
より、次式より位相差Δφを算出する。
るウエハビート信号ＳＷＡ〜ＳＷＣの振幅（正弦波であ
るビート信号の振幅）と参照マークＦＭを測定したとき
のウエハビート信号ＳＷＡ〜ＳＷＣの振幅との比の値を
それぞれｗ１，ｗ２，ｗ３としたときの重み付け平均に
より、次式より位相差Δφを算出する。
【００４７】 Δφ＝｛ｗ１×（Δφ０1 −Δφ1 ）＋ｗ２×（Δφ０2 −Δφ2 ） ＋ｗ３×（Δφ０3 −Δφ3 ）｝／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３） （６） なお、ベースラインチェック時にウエハステージ４上に
設けられた参照マークＦＭの位置検出信号を使用する代
わりに、ＡＯＭ１７を駆動する駆動信号を基準信号とし
て利用することもできる。
設けられた参照マークＦＭの位置検出信号を使用する代
わりに、ＡＯＭ１７を駆動する駆動信号を基準信号とし
て利用することもできる。
【００４８】次に、本例において、互いに異なる周波数
の２光束を生成する部分についてより具体的な構成及び
原理を図５（ａ）を参照しながら説明する。図５（ａ）
に示す如く、光束ＬＡ、光束ＬＢ、光束ＬＣの混合光で
ある光束ＬＩが第１のＡＯＭ１７Ａに対して垂直に入射
すると、ＡＯＭ１７Ａのラマン−ナス回折作用により、
ＡＯＭ１７Ａから各波長毎に０次光ＬA 、＋１次回折光
Ｌ0(1)、−１次回折光Ｌ0(-1）、及び他の高次回折光が
発生し、これらの光束は第２のＡＯＭ１７Ｂに垂直に入
射する。このとき、ＡＯＭ１７Ａの法線方向に対する回
折光の回折角を２φ、ＡＯＭ１７Ａ内の進行波５５Ａの
波長をΛG 、その進行波の速度をｖ、光束ＬＩの波長を
λ（周波数ｆ0 ）、回折光の次数を１次とするとき、以
下の関係が成立する。
の２光束を生成する部分についてより具体的な構成及び
原理を図５（ａ）を参照しながら説明する。図５（ａ）
に示す如く、光束ＬＡ、光束ＬＢ、光束ＬＣの混合光で
ある光束ＬＩが第１のＡＯＭ１７Ａに対して垂直に入射
すると、ＡＯＭ１７Ａのラマン−ナス回折作用により、
ＡＯＭ１７Ａから各波長毎に０次光ＬA 、＋１次回折光
Ｌ0(1)、−１次回折光Ｌ0(-1）、及び他の高次回折光が
発生し、これらの光束は第２のＡＯＭ１７Ｂに垂直に入
射する。このとき、ＡＯＭ１７Ａの法線方向に対する回
折光の回折角を２φ、ＡＯＭ１７Ａ内の進行波５５Ａの
波長をΛG 、その進行波の速度をｖ、光束ＬＩの波長を
λ（周波数ｆ0 ）、回折光の次数を１次とするとき、以
下の関係が成立する。
【００４９】ΛG ＝ｖ／ｆ1 （７） sin ２φ＝λ／ΛG （８） そして、第１のＡＯＭ１７Ａからの０次光ＬA により、
第２のＡＯＭ１７Ｂのラマン−ナス回折作用により、Ａ
ＯＭ１７Ｂから各波長毎に０次光、＋１次回折光Ｌ
A(1)、−１次回折光ＬA(-1）、及び他の高次回折光が発
生する。そして、本例ではＡＯＭ１７Ａからの＋１次回
折光Ｌ0(1)でＡＯＭ１７Ｂをそのまま透過した光束と、
ＡＯＭ１７Ｂからの＋１次回折光ＬA(1)とを混合した光
束Ｌ1(1)が使用される。また、ＡＯＭ１７Ａからの−１
次回折光Ｌ0(-1）でＡＯＭ１７Ｂをそのまま透過した光
束と、ＡＯＭ１７Ｂからの−１次回折光ＬA(-1）とを混
合した光束Ｌ2(-1）が使用される。また、＋１次回折光
Ｌ0(1)は周波数（ｆ0 ＋ｆ1 ）に周波数変調され、＋１
次回折光ＬA(1)は周波数（ｆ0 −ｆ2 ）に周波数変調さ
れ、−１次回折光Ｌ0(-1）は周波数（ｆ0 −ｆ1 ）に周
波数変調され、−１次回折光ＬA(-1）は周波数（ｆ0 ＋
ｆ2 ）に周波数変調されている。そして、実質的に光束
Ｌ1(1)の変調周波数は（ｆ1 −ｆ2 ）／２、光束Ｌ2(-
1）の変調周波数は（ｆ2 −ｆ1 ）／２となっている。
第２のＡＯＭ１７Ｂのラマン−ナス回折作用により、Ａ
ＯＭ１７Ｂから各波長毎に０次光、＋１次回折光Ｌ
A(1)、−１次回折光ＬA(-1）、及び他の高次回折光が発
生する。そして、本例ではＡＯＭ１７Ａからの＋１次回
折光Ｌ0(1)でＡＯＭ１７Ｂをそのまま透過した光束と、
ＡＯＭ１７Ｂからの＋１次回折光ＬA(1)とを混合した光
束Ｌ1(1)が使用される。また、ＡＯＭ１７Ａからの−１
次回折光Ｌ0(-1）でＡＯＭ１７Ｂをそのまま透過した光
束と、ＡＯＭ１７Ｂからの−１次回折光ＬA(-1）とを混
合した光束Ｌ2(-1）が使用される。また、＋１次回折光
Ｌ0(1)は周波数（ｆ0 ＋ｆ1 ）に周波数変調され、＋１
次回折光ＬA(1)は周波数（ｆ0 −ｆ2 ）に周波数変調さ
れ、−１次回折光Ｌ0(-1）は周波数（ｆ0 −ｆ1 ）に周
波数変調され、−１次回折光ＬA(-1）は周波数（ｆ0 ＋
ｆ2 ）に周波数変調されている。そして、実質的に光束
Ｌ1(1)の変調周波数は（ｆ1 −ｆ2 ）／２、光束Ｌ2(-
1）の変調周波数は（ｆ2 −ｆ1 ）／２となっている。
【００５０】そして、本例ではＡＯＭ１７Ａの超音波作
用領域５６Ａの中心ＰとＡＯＭ１７Ｂの超音波作用領域
５６Ｂの中心Ｑとの空気長に換算した間隔ｓは、次の
（９）式又は（１０）式の条件を満たすように設定され
ている。 （ｍ-1/3）Λ2 ／λ＜ｓ＜（ｍ+1/3）Λ2 ／λ （９） （ｍ-1/3）ｖ2 ／（λｆ2)＜ｓ＜（ｍ+1/3）ｖ2 ／（λｆ2) （１０） （ｍ：整数）
用領域５６Ａの中心ＰとＡＯＭ１７Ｂの超音波作用領域
５６Ｂの中心Ｑとの空気長に換算した間隔ｓは、次の
（９）式又は（１０）式の条件を満たすように設定され
ている。 （ｍ-1/3）Λ2 ／λ＜ｓ＜（ｍ+1/3）Λ2 ／λ （９） （ｍ-1/3）ｖ2 ／（λｆ2)＜ｓ＜（ｍ+1/3）ｖ2 ／（λｆ2) （１０） （ｍ：整数）
【００５１】図５（ｂ）は、光束ＬＩが光束ＬＡ、光束
ＬＢ、光束ＬＣの混合光であるため、図５（ａ）の構成
を３色の光束に分解して示したものである。図５（ａ）
における光束Ｌ1(1)は、図５（ｂ）において、波長λＡ
の光束ＬＡ、波長λＢの光束ＬＢ、波長λＣの光束ＬＣ
がそれぞれ（ｆ1 −ｆ2 ）／２の周波数変調を受けた＋
１次回折光ＬＡ(1），ＬＢ(1），ＬＣ(1）となり、同様
に光束Ｌ2(-1）は、波長λＡの光束ＬＡ、波長λＢの光
束ＬＢ、波長λＣの光束ＬＣがそれぞれ（ｆ1−ｆ2 ）
／２の周波数変調を受けた−１次回折光ＬＡ(-1)，ＬＢ
(-1)，ＬＣ(-1)となる。そして、それ以外の光束は空間
フィルタ１９で遮光される。
ＬＢ、光束ＬＣの混合光であるため、図５（ａ）の構成
を３色の光束に分解して示したものである。図５（ａ）
における光束Ｌ1(1)は、図５（ｂ）において、波長λＡ
の光束ＬＡ、波長λＢの光束ＬＢ、波長λＣの光束ＬＣ
がそれぞれ（ｆ1 −ｆ2 ）／２の周波数変調を受けた＋
１次回折光ＬＡ(1），ＬＢ(1），ＬＣ(1）となり、同様
に光束Ｌ2(-1）は、波長λＡの光束ＬＡ、波長λＢの光
束ＬＢ、波長λＣの光束ＬＣがそれぞれ（ｆ1−ｆ2 ）
／２の周波数変調を受けた−１次回折光ＬＡ(-1)，ＬＢ
(-1)，ＬＣ(-1)となる。そして、それ以外の光束は空間
フィルタ１９で遮光される。
【００５２】図６は、ＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂにより変調
を受けた光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とが、回折格子より
なるウエハマークＷＭへ入射し±１次回折光が垂直上方
に発生する様子を示し、この図６において、＋１次回折
光ＬＡ(1），ＬＢ(1），ＬＣ(1）のそれぞれの−１次回
折光と、−１次回折光ＬＡ(-1)，ＬＢ(-1)，ＬＣ(-1)の
それぞれの＋１次回折光との混合光よりなる光束ＬＷが
発生している。そして、光束ＬＷは波長λＡの±１次回
折光よりなる光束ＬＡＷと、波長λＢの±１次回折光よ
りなる光束ＬＢＷと、波長λＣの±１次回折光よりなる
光束ＬＣＷとから構成されている。上記のレチクルマー
クＲＭと参照マークＦＭとに関しても、これと同様にそ
れぞれ３波長の干渉光が発生する。
を受けた光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1）とが、回折格子より
なるウエハマークＷＭへ入射し±１次回折光が垂直上方
に発生する様子を示し、この図６において、＋１次回折
光ＬＡ(1），ＬＢ(1），ＬＣ(1）のそれぞれの−１次回
折光と、−１次回折光ＬＡ(-1)，ＬＢ(-1)，ＬＣ(-1)の
それぞれの＋１次回折光との混合光よりなる光束ＬＷが
発生している。そして、光束ＬＷは波長λＡの±１次回
折光よりなる光束ＬＡＷと、波長λＢの±１次回折光よ
りなる光束ＬＢＷと、波長λＣの±１次回折光よりなる
光束ＬＣＷとから構成されている。上記のレチクルマー
クＲＭと参照マークＦＭとに関しても、これと同様にそ
れぞれ３波長の干渉光が発生する。
【００５３】さて、本例は、アライメントセンサに３色
光を用いたＬＩＡ方式のヘテロダイン干渉型を採用し、
極めて高精度なアライメントを可能にしたが、図１に示
す如く、アライメント装置の受光系において、光電検出
器として６個のフォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，
５１Ａ〜５１Ｃ、アライメント光源として３個のレーザ
ダイオードよりなる光源１０Ａ〜１０Ｃの設置が必要と
なる。これらは、共に発熱源となり、周囲の気温の上
昇、温度勾配をもたらす。通常、半導体素子等の製造に
使用される露光装置は、極めて厳格な温度管理がなされ
ている。これは、露光装置が投影光学系３等の光学ユニ
ットを数多く内設しているため、温度変化によりこれら
の光学ユニットが熱膨張し収差に影響を及ぼすことを防
止するためと、被露光体であるウエハ４の熱膨張により
回路パターンの重ね合わせ精度に影響を及ぼすことを防
止するためである。
光を用いたＬＩＡ方式のヘテロダイン干渉型を採用し、
極めて高精度なアライメントを可能にしたが、図１に示
す如く、アライメント装置の受光系において、光電検出
器として６個のフォトマルチプライヤ５０Ａ〜５０Ｃ，
５１Ａ〜５１Ｃ、アライメント光源として３個のレーザ
ダイオードよりなる光源１０Ａ〜１０Ｃの設置が必要と
なる。これらは、共に発熱源となり、周囲の気温の上
昇、温度勾配をもたらす。通常、半導体素子等の製造に
使用される露光装置は、極めて厳格な温度管理がなされ
ている。これは、露光装置が投影光学系３等の光学ユニ
ットを数多く内設しているため、温度変化によりこれら
の光学ユニットが熱膨張し収差に影響を及ぼすことを防
止するためと、被露光体であるウエハ４の熱膨張により
回路パターンの重ね合わせ精度に影響を及ぼすことを防
止するためである。
【００５４】本例では、アライメント検出光とアライメ
ント照明光とを光ファイバ１１Ａ〜１１Ｃ，４６Ａ〜４
６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃで本体から遠隔な場所から伝送す
ることにより、発熱源としてのフォトマルチプライヤ５
０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃと、光源１０Ａ〜１０Ｃ
との熱の影響が著しく低減している。また、送光系の光
ファイバ１１Ａ〜１１Ｃと、受光系の光ファイバ４６Ａ
〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃとは各々において伝播効率が
最適化された波長の光束のみを伝送するため、各波長の
光束をそれぞれ最大の効率で利用できる。更に、複数波
長の光束を１本の光ファイバで伝送したときに振動等に
より生じるノイズ、あるいは波長の伝播効率が異なった
ときに起こりうるアライメント誤差の発生の恐れが無く
なった。
ント照明光とを光ファイバ１１Ａ〜１１Ｃ，４６Ａ〜４
６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃで本体から遠隔な場所から伝送す
ることにより、発熱源としてのフォトマルチプライヤ５
０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃと、光源１０Ａ〜１０Ｃ
との熱の影響が著しく低減している。また、送光系の光
ファイバ１１Ａ〜１１Ｃと、受光系の光ファイバ４６Ａ
〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃとは各々において伝播効率が
最適化された波長の光束のみを伝送するため、各波長の
光束をそれぞれ最大の効率で利用できる。更に、複数波
長の光束を１本の光ファイバで伝送したときに振動等に
より生じるノイズ、あるいは波長の伝播効率が異なった
ときに起こりうるアライメント誤差の発生の恐れが無く
なった。
【００５５】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
７を参照して説明する。本例も、投影露光装置のＬＩＡ
方式のヘテロダイン干渉型のアライメントセンサに本発
明を適用したものである。第１の実施の形態ではヘテロ
ダイン干渉による±１次回折光を検出光として用いた
が、本例は、レチクルマークＲＭ、ウエハマークＷＭ、
及び参照マークＦＭにおいて、同時に発生する０次光及
び±２次光をも検出光として用いる。０次光と＋２次回
折光との干渉、及び０次光と−２次回折光との干渉によ
っても光ビート信号は発生するため、これらをも用い
て、第１の実施の形態と同様な位置検出を行うものであ
る。受光系の波長選択手段は、第１の実施の形態の原理
をそのまま用いてダイクロイックミラーを使用する。ま
た、各波長について、±１次回折光よりなる干渉光、０
次光と＋２次回折光との干渉光、及び０次光と−２次回
折光との干渉光を伝送する必要があるため、例えばウエ
ハマークＷＭ用の受光系のファイバが各波長につき３
本、合計で９本必要となる。
７を参照して説明する。本例も、投影露光装置のＬＩＡ
方式のヘテロダイン干渉型のアライメントセンサに本発
明を適用したものである。第１の実施の形態ではヘテロ
ダイン干渉による±１次回折光を検出光として用いた
が、本例は、レチクルマークＲＭ、ウエハマークＷＭ、
及び参照マークＦＭにおいて、同時に発生する０次光及
び±２次光をも検出光として用いる。０次光と＋２次回
折光との干渉、及び０次光と−２次回折光との干渉によ
っても光ビート信号は発生するため、これらをも用い
て、第１の実施の形態と同様な位置検出を行うものであ
る。受光系の波長選択手段は、第１の実施の形態の原理
をそのまま用いてダイクロイックミラーを使用する。ま
た、各波長について、±１次回折光よりなる干渉光、０
次光と＋２次回折光との干渉光、及び０次光と−２次回
折光との干渉光を伝送する必要があるため、例えばウエ
ハマークＷＭ用の受光系のファイバが各波長につき３
本、合計で９本必要となる。
【００５６】具体的に、図７は波長λＡの光束ＬＡ
(1），ＬＡ(-1)によるウエハマークＷＭからの回折光の
様子を示し、この図７において、光束ＬＡ(1）の−１次
回折光ＬＡ(1)-1 と光束ＬＡ(-1)の＋１次回折光ＬＡ(-
1)+1とからなる光束（干渉光）ＬＡＷが垂直上方に発生
している。そして、光束ＬＡ(1）の−２次回折光ＬＡ
(1)- 2 と光束ＬＡ(-1)の正反射光（０次光）ＬＡ(-1)0
とを合成した光束ＬＥＷが光束ＬＡ(1）の入射方向に発
生し、光束ＬＡ(1）の０次光ＬＡ(1)0と光束ＬＡ(-1)の
＋２次回折光ＬＡ(-1)+2とを合成した光束ＬＤＷが光束
ＬＡ(-1)の入射方向に発生している。それら３波長の光
束ＬＡＷ，ＬＤＷ，ＬＥＷがそれぞれ光ファイバを介し
て独立の光電検出器で受光される。他の波長λＢ，λＣ
の光束についても同様である。
(1），ＬＡ(-1)によるウエハマークＷＭからの回折光の
様子を示し、この図７において、光束ＬＡ(1）の−１次
回折光ＬＡ(1)-1 と光束ＬＡ(-1)の＋１次回折光ＬＡ(-
1)+1とからなる光束（干渉光）ＬＡＷが垂直上方に発生
している。そして、光束ＬＡ(1）の−２次回折光ＬＡ
(1)- 2 と光束ＬＡ(-1)の正反射光（０次光）ＬＡ(-1)0
とを合成した光束ＬＥＷが光束ＬＡ(1）の入射方向に発
生し、光束ＬＡ(1）の０次光ＬＡ(1)0と光束ＬＡ(-1)の
＋２次回折光ＬＡ(-1)+2とを合成した光束ＬＤＷが光束
ＬＡ(-1)の入射方向に発生している。それら３波長の光
束ＬＡＷ，ＬＤＷ，ＬＥＷがそれぞれ光ファイバを介し
て独立の光電検出器で受光される。他の波長λＢ，λＣ
の光束についても同様である。
【００５７】次に、これら３種類の内の例えば０次光と
±２次回折光との干渉光を用いてアライメントを行うも
のとする。この場合、波長λＡの光束ＬＡ(1）、光束Ｌ
Ａ(-1)のウエハマークＷＭによる０次光と＋２次回折光
との干渉光のウエハビート信号とレチクルビート信号Ｓ
ＲＡとの位相差Δφ(+2)1 、０次光と−２次回折光との
干渉光のウエハビート信号とレチクルビート信号ＳＲＡ
との位相差Δφ(-2)1を平均して、平均位相差Δφ２1
を求め、同様に残りの２つの波長λＢ，λＣの光束にお
いても、それぞれ平均位相差Δφ２2 及び平均位相差Δ
φ２3 を求める。次に、第１の実施の形態と同様に、ウ
エハマークＷＭの相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，Δｘ3
を次の関係式に従って求めることができる。
±２次回折光との干渉光を用いてアライメントを行うも
のとする。この場合、波長λＡの光束ＬＡ(1）、光束Ｌ
Ａ(-1)のウエハマークＷＭによる０次光と＋２次回折光
との干渉光のウエハビート信号とレチクルビート信号Ｓ
ＲＡとの位相差Δφ(+2)1 、０次光と−２次回折光との
干渉光のウエハビート信号とレチクルビート信号ＳＲＡ
との位相差Δφ(-2)1を平均して、平均位相差Δφ２1
を求め、同様に残りの２つの波長λＢ，λＣの光束にお
いても、それぞれ平均位相差Δφ２2 及び平均位相差Δ
φ２3 を求める。次に、第１の実施の形態と同様に、ウ
エハマークＷＭの相対移動距離Δｘ1 ，Δｘ2 ，Δｘ3
を次の関係式に従って求めることができる。
【００５８】 Δｘ1 ＝Δφ２1 ×ＰWM／（４π） （１１） Δｘ2 ＝Δφ２2 ×ＰWM／（４π） （１２） Δｘ3 ＝Δφ２3 ×ＰWM／（４π） （１３） この場合、±１次回折光により求めた位相差Δφ1 〜Δ
φ3 と、０次光及び±２次回折光により求めた位相差Δ
φ２1 〜Δφ２3 のどちらを用いて、最終的なアライメ
ント結果とするかは、光ビート信号の振幅（出力）によ
る重み付けでもよいし、振幅の大きな方を選んでもよい
し、実際に両方でそれぞれアライメントして露光を行
い、重ね合わせ誤差を測定し、その誤差の小さい方を使
用してもよい。
φ3 と、０次光及び±２次回折光により求めた位相差Δ
φ２1 〜Δφ２3 のどちらを用いて、最終的なアライメ
ント結果とするかは、光ビート信号の振幅（出力）によ
る重み付けでもよいし、振幅の大きな方を選んでもよい
し、実際に両方でそれぞれアライメントして露光を行
い、重ね合わせ誤差を測定し、その誤差の小さい方を使
用してもよい。
【００５９】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
８を参照して説明する。本例は、３波長の光束を同一の
光ファイバで伝送して、光電検出器の直前で３波長に分
離する例であり、この図８において、図１及び図２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は本例のアライメントセンサの受光系の要部を
示し、この図８において、図２のウエハマークＷＭから
の３波長の光束ＬＷが空間フィルタ３２を通過するまで
は第１の実施の形態と同様であるが、本例では空間フィ
ルタ３２の光路の先にレンズ４５Ｄが設置されており、
これにより光束ＬＷは集光されて波長λＡ，λＢ，λＣ
の光束を伝播できる光ファイバ４６に入射し、光束ＬＷ
を波長選択するダイクロイックミラー４４Ｂの直前まで
伝送される。光ファイバ４６から射出された光束ＬＷ
は、レンズ４５Ｅによりコリメートされた後、順次ダイ
クロイックミラー４４Ｂ，４４Ａに入射し、ダイクロイ
ックミラー４４Ｂで反射された波長λＣの光束ＬＣＷが
フォトマルチプライヤ５１Ｃに入射し、ダイクロイック
ミラー４４Ａで反射された波長λＢの光束ＬＢＷがフォ
トマルチプライヤ５１Ｂに入射し、ダイクロイックミラ
ー４４Ａを透過した波長λＡの光束ＬＡＷがフォトマル
チプライヤ５１Ａに入射する。そして、第１の実施の形
態と同様に位置検出が行われる。
８を参照して説明する。本例は、３波長の光束を同一の
光ファイバで伝送して、光電検出器の直前で３波長に分
離する例であり、この図８において、図１及び図２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は本例のアライメントセンサの受光系の要部を
示し、この図８において、図２のウエハマークＷＭから
の３波長の光束ＬＷが空間フィルタ３２を通過するまで
は第１の実施の形態と同様であるが、本例では空間フィ
ルタ３２の光路の先にレンズ４５Ｄが設置されており、
これにより光束ＬＷは集光されて波長λＡ，λＢ，λＣ
の光束を伝播できる光ファイバ４６に入射し、光束ＬＷ
を波長選択するダイクロイックミラー４４Ｂの直前まで
伝送される。光ファイバ４６から射出された光束ＬＷ
は、レンズ４５Ｅによりコリメートされた後、順次ダイ
クロイックミラー４４Ｂ，４４Ａに入射し、ダイクロイ
ックミラー４４Ｂで反射された波長λＣの光束ＬＣＷが
フォトマルチプライヤ５１Ｃに入射し、ダイクロイック
ミラー４４Ａで反射された波長λＢの光束ＬＢＷがフォ
トマルチプライヤ５１Ｂに入射し、ダイクロイックミラ
ー４４Ａを透過した波長λＡの光束ＬＡＷがフォトマル
チプライヤ５１Ａに入射する。そして、第１の実施の形
態と同様に位置検出が行われる。
【００６０】本例では、ダイクロイックミラー４４Ａ，
４４Ｂにより波長選択を行う直前まで光ファイバ４６に
より光束ＬＷを伝送するため、光ファイバが１本で済む
と共に、周囲の空気の乱流による光束ＬＷの外乱が極め
て少なく、安定なアライメントが行える。但し、この図
８の例を使用する際には、波長λＡ，λＢ，λＣにおい
てそれぞれ同等の伝播特性を有する光ファイバ４６が必
要であり、このような光ファイバが入手できないときに
は第１の実施の形態が望ましい。
４４Ｂにより波長選択を行う直前まで光ファイバ４６に
より光束ＬＷを伝送するため、光ファイバが１本で済む
と共に、周囲の空気の乱流による光束ＬＷの外乱が極め
て少なく、安定なアライメントが行える。但し、この図
８の例を使用する際には、波長λＡ，λＢ，λＣにおい
てそれぞれ同等の伝播特性を有する光ファイバ４６が必
要であり、このような光ファイバが入手できないときに
は第１の実施の形態が望ましい。
【００６１】なお、上述の第１〜３の実施の形態におい
て、アライメントセンサとしてＬＩＡ方式のヘテロダイ
ン干渉型を採用したが、本発明はホモダイン干渉型やＬ
ＳＡ方式のアライメントセンサ等への適用も可能であ
る。また、図１のアライメント光学系９を設けた露光本
体部８と、光源１０Ａ〜１０Ｃ及びフォトマルチプライ
ヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃとを互いに異なるチ
ャンバ内に設置し、別々に温度管理を行うようにしても
よい。これによって、アライメント精度の向上が期待で
きる。また、光電検出器としてはフォトマルチプライヤ
５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃの代わりにフォトダイ
オード等を使用してもよい。
て、アライメントセンサとしてＬＩＡ方式のヘテロダイ
ン干渉型を採用したが、本発明はホモダイン干渉型やＬ
ＳＡ方式のアライメントセンサ等への適用も可能であ
る。また、図１のアライメント光学系９を設けた露光本
体部８と、光源１０Ａ〜１０Ｃ及びフォトマルチプライ
ヤ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃとを互いに異なるチ
ャンバ内に設置し、別々に温度管理を行うようにしても
よい。これによって、アライメント精度の向上が期待で
きる。また、光電検出器としてはフォトマルチプライヤ
５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃの代わりにフォトダイ
オード等を使用してもよい。
【００６２】このように、本発明は上述の実施の形態に
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。
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】本発明によれば、位置検出用マークから
戻される光束を光電検出器に導く光ガイドを設けたこと
により、発熱源となる光電検出器から被検物を隔離で
き、被検物の熱膨張等による位置検出精度の低下を防止
し、高精度な位置検出が可能となる利点がある。この場
合、位置検出用マークから戻される光束が、光ガイド中
で導かれるため、更に伝送途中での空気の乱流による外
乱等の影響を排除できるという利点もある。
戻される光束を光電検出器に導く光ガイドを設けたこと
により、発熱源となる光電検出器から被検物を隔離で
き、被検物の熱膨張等による位置検出精度の低下を防止
し、高精度な位置検出が可能となる利点がある。この場
合、位置検出用マークから戻される光束が、光ガイド中
で導かれるため、更に伝送途中での空気の乱流による外
乱等の影響を排除できるという利点もある。
【００６４】また、位置検出用の光束が複数波長の光束
よりなり、位置検出用マークから戻される光束を波長別
に異なる複数の光ガイドを介して光電検出器に導く場合
には、各波長の光束をそれぞれ有効に利用できると共
に、波長別に異なる光電検出器を使用しても発熱の影響
が少ない利点がある。また、複数の光ガイドがそれぞれ
伝播対象とする光束の波長に対して伝播効率が最適化さ
れた光ファイバである場合には、各波長毎の位置検出用
の光束が伝送の過程で減衰されず、各波長毎の位置検出
をそれぞれ高精度に行うことができ、結果として位置検
出精度が向上する利点がある。
よりなり、位置検出用マークから戻される光束を波長別
に異なる複数の光ガイドを介して光電検出器に導く場合
には、各波長の光束をそれぞれ有効に利用できると共
に、波長別に異なる光電検出器を使用しても発熱の影響
が少ない利点がある。また、複数の光ガイドがそれぞれ
伝播対象とする光束の波長に対して伝播効率が最適化さ
れた光ファイバである場合には、各波長毎の位置検出用
の光束が伝送の過程で減衰されず、各波長毎の位置検出
をそれぞれ高精度に行うことができ、結果として位置検
出精度が向上する利点がある。
【００６５】また、位置検出用マークが計測方向に所定
ピッチで形成された回折格子状マークであり、照射光学
系が回折格子状マークに対して位置検出用の光束として
の互いに可干渉な複数の光束を異なる方向から照射し、
回折格子状マークから第１の方向に平行に発生する複数
の回折光よりなる第１の干渉光を受光する第１の光電検
出器と、回折格子状マークから第１の方向と異なる第２
の方向に平行に発生する複数の回折光よりなる第２の干
渉光を受光する第２の光電検出器と、第１及び第２の干
渉光を独立に対応する光電検出器に導く２つの光ガイド
とを設けた場合には、複数の位置検出用の干渉光を回折
次数別に光ファイバで伝送し光電検出するＬＩＡ方式の
位置検出が可能となる利点がある。
ピッチで形成された回折格子状マークであり、照射光学
系が回折格子状マークに対して位置検出用の光束として
の互いに可干渉な複数の光束を異なる方向から照射し、
回折格子状マークから第１の方向に平行に発生する複数
の回折光よりなる第１の干渉光を受光する第１の光電検
出器と、回折格子状マークから第１の方向と異なる第２
の方向に平行に発生する複数の回折光よりなる第２の干
渉光を受光する第２の光電検出器と、第１及び第２の干
渉光を独立に対応する光電検出器に導く２つの光ガイド
とを設けた場合には、複数の位置検出用の干渉光を回折
次数別に光ファイバで伝送し光電検出するＬＩＡ方式の
位置検出が可能となる利点がある。
【００６６】また、位置検出用の光束が複数波長の光束
よりなり、この複数波長の光束を波長別に異なる複数の
光ガイドを介して照射光学系に導く場合には、発熱源と
なる光源を照明光学系から隔離して配置でき、被検物等
の熱膨張等が更に小さくなり、より高精度な位置検出が
可能となる利点がある。また、本発明の露光装置によれ
ば、位置検出系の発熱の影響が露光本体部や感光基板等
に及ばないため、高精度な位置合わせ精度が得られる
よりなり、この複数波長の光束を波長別に異なる複数の
光ガイドを介して照射光学系に導く場合には、発熱源と
なる光源を照明光学系から隔離して配置でき、被検物等
の熱膨張等が更に小さくなり、より高精度な位置検出が
可能となる利点がある。また、本発明の露光装置によれ
ば、位置検出系の発熱の影響が露光本体部や感光基板等
に及ばないため、高精度な位置合わせ精度が得られる
【図１】本発明による位置検出装置を備えた露光装置の
第１の実施の形態を示すブロック図である。
第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のアライメント光学系９及び露光本体部８
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）は図２のレチクル１上のレチクルマーク
ＷＭを示す拡大平面図、（ｂ）はウエハ４上のウエハマ
ークＷＭを示す拡大平面図である。
ＷＭを示す拡大平面図、（ｂ）はウエハ４上のウエハマ
ークＷＭを示す拡大平面図である。
【図４】（ａ）は図２の視野絞り３４を示す拡大平面
図、（ｂ）は視野絞り３１を示す拡大平面図である。
図、（ｂ）は視野絞り３１を示す拡大平面図である。
【図５】（ａ）は図２のＡＯＭ１７Ａ，１７Ｂの２光束
生成（互いに異なる周波数の２光束の生成）の原理の説
明に供する概念図、（ｂ）は図５（ａ）を複数波長化し
た状態を示す概念図である。
生成（互いに異なる周波数の２光束の生成）の原理の説
明に供する概念図、（ｂ）は図５（ａ）を複数波長化し
た状態を示す概念図である。
【図６】図２のウエハ４上に設けられたウエハマークＷ
Ｍでの回折光発生の状態を示す概念図である。
Ｍでの回折光発生の状態を示す概念図である。
【図７】本発明による位置検出装置の第２の実施の形態
の検出原理の説明図である。
の検出原理の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の受光系の要部を示
す構成図である。
す構成図である。
１ レチクル ３ 投影光学系 ４ ウエハ ＲＭ レチクルマーク ＷＭ ウエハマーク ＦＭ 参照マーク ８ 露光本体部 ９ アライメント光学系 １０Ａ〜１０Ｃ 光源 １１Ａ〜１１Ｃ 光ファイバ １３Ａ，１３Ｂ ダイクロイックミラー １７Ａ，１７Ｂ ＡＯＭ（音響光学素子） ３０ ビームスプリッタ ３１，３４ 視野絞り ４３ 位相検出比較系 ４４Ａ，４４Ｂ，４７Ａ，４７Ｂ ダイクロイックミラ
ー ４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃ 光ファイバ ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ フォトマルチプライ
ヤ
ー ４６Ａ〜４６Ｃ，４９Ａ〜４９Ｃ 光ファイバ ５０Ａ〜５０Ｃ，５１Ａ〜５１Ｃ フォトマルチプライ
ヤ
Claims (6)
- 【請求項１】 被検物に形成された位置検出用マークに
位置検出用の光束を照射する照射光学系と、前記位置検
出用マークから戻される光束を受光する光電検出器とを
備え、該光電検出器による光電変換信号に基づいて前記
被検物の位置検出を行う位置検出装置において、 前記位置検出用マークから戻される光束を前記光電検出
器に導く光ガイドを設けたことを特徴とする位置検出装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の位置検出装置であって、 前記位置検出用の光束は複数波長の光束よりなり、 前記位置検出用マークから戻される光束を波長別に異な
る複数の光ガイドを介して前記光電検出器に導くことを
特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の位置検出装置であって、 前記複数の光ガイドはそれぞれ伝播対象とする光束の波
長に対して伝播効率が最適化された光ファイバであるこ
とを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項４】 請求項１、２、又は３記載の位置検出装
置であって、 前記位置検出用マークは計測方向に所定ピッチで形成さ
れた回折格子状マークであり、 前記照射光学系は前記回折格子状マークに対して前記位
置検出用の光束としての互いに可干渉な複数の光束を異
なる方向から照射する光学系であり、 前記回折格子状マークから第１の方向に平行に発生する
複数の回折光よりなる第１の干渉光を受光する第１の光
電検出器と、 前記回折格子状マークから前記第１の方向と異なる第２
の方向に平行に発生する複数の回折光よりなる第２の干
渉光を受光する第２の光電検出器と、 前記第１及び第２の干渉光を独立に対応する光電検出器
に導く２つの光ガイドと、が設けられたことを特徴とす
る位置検出装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一項記載の位置検
出装置であって、 前記位置検出用の光束は複数波長の光束よりなり、 該複数波長の光束を波長別に異なる複数の光ガイドを介
して前記照射光学系に導くことを特徴とする位置検出装
置。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れか一項記載の位置検
出装置を備え、マスクパターンを感光基板上に転写する
露光装置であって、 前記感光基板上の位置合わせ用マークを前記被検物上の
位置検出用マークとして、前記位置合わせ用マークを前
記位置検出装置によって検出し、該検出結果に基づいて
前記感光基板の位置合わせを行うことを特徴とする露光
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8106651A JPH09293663A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 位置検出装置及び該装置を備えた露光装置 |
| US09/853,631 US20010026357A1 (en) | 1996-04-26 | 2001-05-14 | Position transducer and exposure apparatus with same |
| US09/901,885 US6535272B2 (en) | 1996-04-26 | 2001-07-09 | Position transducer and exposure apparatus with same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8106651A JPH09293663A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 位置検出装置及び該装置を備えた露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09293663A true JPH09293663A (ja) | 1997-11-11 |
| JPH09293663A5 JPH09293663A5 (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=14439025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8106651A Pending JPH09293663A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 位置検出装置及び該装置を備えた露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09293663A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294600A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 逐次アライメント装置および逐次アライメント方法 |
| JP2012060131A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | アライメント測定システム、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置においてのアライメントを決定する方法 |
| JP2013131607A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Canon Inc | 位置検出装置、インプリント装置およびデバイス製造方法 |
| WO2017209132A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社ニコン | マーク検出装置及びマーク検出方法、計測装置、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP8106651A patent/JPH09293663A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294600A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 逐次アライメント装置および逐次アライメント方法 |
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