JPH0973045A

JPH0973045A - 物体の像観察方法及び該方法を用いた半導体露光装置

Info

Publication number: JPH0973045A
Application number: JP7255631A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ine; 秀樹稲
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】光学素子の姿勢に対する要求精度が厳しい位
置検出光学系において、姿勢の影響を軽減し、検出位置
のズレの発生を抑えることのできる物体の像観察方法、
及び該方法を用いた半導体露光装置を提供すること。【解決手段】レチクル上のパタ−ンを投影光学系を介
してウエハ−上に露光転写する半導体露光装置におい
て、該投影光学系のアライメントの波長での色収差を補
正する補正光学系を該投影光学系と一体で支持する配置
として被検物体のウエハ−の観察を行うこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物体の像を観察して
該物体の位置情報を検出するシステムに関するもので、
特に半導体ＩＣやＬＳＩを製造する半導体露光装置のよ
うに物体の位置を該物体の像を観察して高精度に検出
し、該検出情報に基づいて位置合わせを行って露光する
半導体露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進展は近年ますます速度を
増しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しい
ものがある。特にその中心をなす投影光学系を用いた半
導体露光装置による光加工技術は１M DRAMを境にサブミ
クロンの領域に踏み込んだ。

【０００３】解像力を向上させる手段として半導体露光
装置で過去行われてきたのは、波長を固定して投影光学
系のＮＡを大きくしていく手法や、露光波長をｇ線から
ｉ線、さらにはエキシマレ−ザ−の発振波長というよう
に、より短波長化していく手法である。また最近は実用
化レベルとなったハ−フト−ンタイプに代表される位相
シフトマスク技術や変形照明技術等の更なる微細化の手
段が提案され、光露光による光加工の限界を広げる試み
が行われている。

【０００４】この他の流れに露光領域の拡大がある。露
光領域を広げるための方法として、使用するレチクルの
大きさを５インチから６インチへと大型化することが行
われた。現状の６インチレチクルで描画できる最大範囲
はレチクル上でφ150 mm程度であり、投影光学系の縮小
倍率を 1/5とするとウエハ−上でφ30mm程度が最大露光
範囲となっている。

【０００５】近年では更に露光範囲を広げるために投影
光学系の縮小倍率を 1/4とし、投影光学系の結像領域の
一部分（例えばスリット状）を使用して複写機のように
走査露光を行う所謂『走査露光装置』の開発も行われて
いる。この場合、ウエハ−及びレチクルは投影光学系の
縮小倍率を考慮して 1:4の異なる比率でそれぞれ走査さ
れる。６インチレチクルを使用して描画できる最大範囲
をレチクル上φ150 mm程度とすれば、1:4 とすることで
ウエハ−上でφ37.5mm程度までの露光が可能となり、走
査によって更に露光範囲は拡大される。

【０００６】走査露光には投影光学系の大型化を避ける
ことができるという長所がある。また、ウエハ−走査時
に露光を行うスリット領域に対してのみオ−トフォ−カ
スすればよいので、ウエハ−平面度を特別に高精度化す
る必要はない。よって、現状のφ30 mm 程度を一括で露
光する装置に比較して良好なフォ−カスマ−ジンを取る
ことができる。

【０００７】一方、解像力向上に伴って、半導体投影露
光装置におけるウエハ−とレチクルを相対位置合わせす
るアライメントにも高精度化が必要とされている。従来
行われているアライメントでは、ウエハ−面に形成した
アライメントマ−クを投影レンズ等の光学系を介してＣ
ＣＤカメラ等の撮像素子上に結像投影し、該撮像素子か
ら得られた電気信号を画像処理してウエハ−の位置情報
を得ている。

【０００８】ウエハ−像を検出する方法として、現在、
半導体投影露光装置で行われている方式は次の３つに分
類することができる。

【０００９】露光光TTL 方式 …露光光を用い、投影
光学系を通す方式 Off-Axis方式 …非露光光を用い、投影光学系を通
さない方式非露光光TTL 方式…非露光光を用い、投影光学系を通
す方式現在のｉ線ステッパ−はレジスト特性やベ−スラインの
安定性、装置の規模、価格などからの非露光光TTL 方
式を最適なアライメント方式として使用している。検出
系の構成については本出願人から特開平3-61802 号公報
等に開示された提案が行われており、また検出した像情
報から位置を検出する処理方式としては特開昭62-23250
4 号公報に開示されたパタ−ンマッチング検出法等が提
案されている。

【００１０】レチクルのパタ−ンをウエハ−に転写する
投影光学系は露光波長に対してのみ収差補正されてお
り、非露光光TTL 方式で用いるアライメント波長におけ
る投影光学系のウエハ−像には収差が存在する。このた
め、ウエハ−の位置情報を高精度で検出するには後続の
検出系で何らかの補正を行わなければならない。

【００１１】この収差の一つに軸上色収差がある。図８
は軸上色収差の発生を示したものである。投影光学系Ｐ
Ｌは露光波長λ_EXPOではレチクルＲとウエハ−Ｗを結像
関係に導くが、アライメント波長λ_A でのウエハ−Ｗの
像Ｉはレチクル面Ｒより軸上色収差ＣＡ分だけずれた位
置に形成される。このため、従来は図９に示すようにレ
チクルＲと投影光学系ＰＬの間にミラ−Ｍを配置して結
像光束を取り出して像Ｉ’を形成させ、その後にアライ
メント光学系ＡＳを配置している。

【００１２】ミラ−Ｍは露光範囲の制限とならない領域
まで投影光学系の光軸ＯＡＸより離され、且つＭにおけ
る反射面の有効径を小さくするためレチクル面に近い位
置で反射を行うよう構成される。ミラ−Ｍの配置にはで
きるだけ露光範囲を大きくという要請からの束縛条件が
存在し、実際には投影光学系ＰＬと反射ミラ−Ｍの支持
を一体にすることが困難である。このため、両者の振動
モ−ドが異なり、ベ−スラインが変動して位置合わせ精
度悪化の主要因となっている。露光範囲を制限すれば投
影光学系ＰＬと反射ミラ−Ｍの支持を一体とすることも
不可能ではないが、必要な露光範囲を確保するためには
投影光学系を大きくせざるをえない。このことは装置構
成を大型化し、コストアップの大きな原因となる。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら解像
性能の微細化に伴ってアライメントの高精度化が必要と
されると図９のミラ−Ｍの姿勢の安定性が問題となって
くる。ここでミラ−Ｍの姿勢精度をθとし、ミラ−Ｍと
ウエハ−像Ｉ’との距離をＬ、ウエハ−Ｗの結像倍率を
βとすると、ずれとなるΔはウエハ−上で Δ＝Ｌtan( 2θ) ／β (1) と表される。θをウエハ−のアライメントの間に発生す
る姿勢差とするとΔはアライメント精度の劣化に対応す
る。θの影響は、もしθの発生がウエハ−のアライメン
ト時間内といった短時間であればアライメントのばらつ
きとなり、長時間のゆっくりした変動であれば長期的な
ベ−スライン変動となる。姿勢精度の安定化のために熱
膨張の低い材質を使用したりする対策が行われている
が、一般には材質が高価で加工しにくいという問題を抱
えている。

【００１４】解像性能の向上で述べたように半導体投影
露光装置の露光波長はｇ線からｉ線( 366nm ) 、更にエ
キシマレ−ザ−発振波長（例えば 248nm )というように
短波長化する傾向にある。アライメント波長として He-
Neレ−ザ−の 633nmの発振波長を使用すると、露光波長
との差は大きくなり投影光学系で発生する色収差はます
ます増大する。このことを軸上色収差で言えば図９のＬ
が大きくなり、(1) 式よりずれ量Δが大きくなって、θ
の影響が増大することになる。

【００１５】一方、解像する線幅は短波長化に従って微
細化するためアライメント精度も比例して厳しくなり、
反射ミラ−の姿勢精度も更に高精度が必要とされる。姿
勢精度には温度との関係があるため、例えば姿勢と装置
の温度との間に再現性のある相関を取れれば、温度をモ
ニタ−してズレ量Δを求めソフト補正することができ
る。しかし温度の影響の誤差は装置毎に異なるので、補
正のためのデ−タテ−ブルを装置１台１台で作成する必
要があるといった煩雑さを要する。

【００１６】露光光と異なる波長でアライメントを行う
ことは検出系側の安定性だけでなく、レチクルパタ−ン
をウエハ−上に転写する投影光学系の安定性も要求す
る。投影光学系には該投影光学系の一部の光学系部が光
軸方向に移動して倍率を補正する機構が付けられてい
る。露光光がｉ線( 366nm ) でアライメント波長が He-
Neレ−ザ−発振波長( 633nm ) である場合、前記移動す
る光学系部が光軸方向だけでなく光軸と直交する平面内
で平行偏心あるいは傾きが発生すると、366nm と 633nm
の波長が異なる分だけプリズム効果の量が異なり、その
差分がベ−スライン変動となる。

【００１７】露光光がエキシマレ−ザ−の発振波長（例
えば 248nm )になると、アライメント光との波長差はま
すます大きくなり、前述のプリズム効果の差が大きくな
る。一方でアライメント精度は厳しくなるため、必要な
姿勢精度はますます厳しいものとなる。

【００１８】この場合は前記移動する光学系部の位置と
姿勢の再現性を利用して、例えば該位置をモニタ−する
ことによってズレ量Δを求め補正することが対策として
考えられる。位置と姿勢との相関は装置毎に異なるの
で、補正のためのデ−タテ−ブルは装置１台１台で作成
することが行われる。

【００１９】これらのソフト補正では装置の設置場所の
移動、あるいは空調条件の変化等、使用条件が変わった
場合に前述のテ−ブルの値が変化するため、再度デ−タ
を取り直す必要がある。このような制約条件は煩雑なだ
けでなく、装置を使用できない時間が長くなるため、ト
−タルのスル−プット低下の原因となる。

【００２０】反射ミラ−の姿勢変化によるベ−スライン
変動の敏感度を低減すため、図１０に示すように反射ミ
ラ−Ｍ’と凸レンズＣＶＬを一体とするユニットに構成
する方法も提案されている。該一体ユニットはユニット
の振動中心と反射ミラ−Ｍ’の反射点までの距離が前記
凸レンズＣＶＬの焦点距離と等しくなるように配置され
る。このような配置とすると反射ミラ−Ｍ’の傾きと凸
レンズＣＶＬの面頂点の平行偏心による光線の傾きが逆
方向となって像のずれを互いに打ち消しあうことにな
り、実際に装置に構成されて効果が確認されている。し
かしながらこの場合には、新たな束縛条件として振動中
心の位置を所定の位置にする必要が発生してしまう。

【００２１】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、露光波長が短波長化して前記ミラ−の姿勢に対する
要求精度が厳しくなっても、その影響を補正しズレを発
生させない、もしくはズレを軽減する構成を持つ物体の
像観察方法、及び該方法を用いた半導体露光装置を提供
するものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するため、投影光学系とアライメント波長のために特
別に設けた色収差補正レンズを一体的に支持することに
より、光学系の構成要素の姿勢に対する要求を軽減させ
ることを特徴としている。特に本発明は投影光学系の結
像領域の使用範囲をスリット状に限定して露光領域全体
を走査して露光する『走査型露光装置』に好適なもので
ある。

【００２３】本発明の構成によれば前記ミラ−の姿勢変
化によるズレの発生を光学系の構成で補正できるため、
高価でかつ加工しにくい熱膨張係数の低い材質を使用し
なくても、微細化で必要とされる高精度なアライメント
の達成が可能となる。またハ−ド的に補正を行うため煩
雑なソフト補正も不要で、前述のト−タルなスル−プッ
ト低下の問題から免れることが可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した半導体投
影露光装置の実施形態１を示すものである。図中、従来
例と同一の構成要素には同じ記号が付されている。図１
でＲはレチクルで、該レチクル上のパタ−ンが投影光学
系ＰＬによって露光波長でウエハ−Ｗ上に結像される。
ミラ−Ｍを介して結合されているアライメント光学系が
ＡＳで、その詳細は図４に示されている。

【００２５】He-Ne レ−ザ−ＨＮＬから射出した 633nm
の光束はファイバ−Ｆにより検出光学系に導かれる。He
-Ne レ−ザ−ＨＮＬとファイバ−Ｆの間には回転拡散板
ＲＤＰが配置され、ウエハ−を照明した時のスペックル
の発生を防いでいる。ＳＭは切り換えミラ−で、ＳＭを
光路中に出し入れすることにより照明光を He-Neレ−ザ
−発振光としたり、ハロゲンランプＨＬの光としたりす
る選択ができる。

【００２６】ファイバ−Ｆからの光は照明と検出を兼ね
た光学系で構成される図４のアライメント光学系ＡＳに
導かれる。ファイバ−Ｆの射出端はＩＬＭ１、ＩＬＭ２
で構成される照明光学系ＩＬのレンズ系の焦点位置に配
置され、Ｆを射出した光束Ｌ１は照明光学系のレンズ系
の逆側の焦点位置でかつウエハ−と光学的に共役な位置
にある視野絞りＦＳをケ−ラ−照明する。視野絞りＦＳ
の形状がウエハ−の照明領域を限定する。照明光学系Ｉ
Ｌの中には別にアライメント検出系の瞳面を構成する開
口絞りＡＳ’が配置される。開口絞りＡＳ’の大きさが
アライメント検出系の照明のＮＡを決定する。

【００２７】視野絞りＦＳをケ−ラ−照明した光束Ｌ２
は偏光ビ−ムスプリッタＰＢＳを反射し、リレ−ＲＬ、
λ/4板ＰＳＰ、対物レンズＯＬを透過し、更に本発明の
特徴である投影光学系ＰＬと一体で支持された補正光学
系ＣＬから、投影光学系ＰＬを透過してウエハ−Ｗ上の
アライメントマ−クＡＭをケ−ラ−照明する。

【００２８】アライメントマ−クＡＭで反射した光束Ｌ
３は投影光学系ＰＬ、補正光学系ＣＬの順に行きに来た
光路を逆行し、対物レンズＯＬ、λ/4板ＰＳＰ、リレ−
ＲＬを透過して偏光ビ−ムスプリッタＰＢＳに到達す
る。光束はλ/4板ＰＳＰの効果で今度はＰＢＳを透過
し、エレクタ−ＥＬによりＣＣＤカメラＣＣに正立正像
でアライメントマ−クＡＭの像を結ぶ。ＣＣは結像され
た光学像を光電変換して電気信号とし、画像処理の電気
ハ−ド系へ信号が伝達される。

【００２９】本発明の特徴は補正光学系ＣＬである。Ｃ
Ｌの配置の可能性を示すため、ここでは図３に示すよう
に投影光学系ＰＬで走査なしに露光できる範囲をウエハ
−上でφ37.5の内接長方形の大きさである 37.2 x 4 mm
² とする。ウエハ−とレチクルをウエハ−換算で 50mm
の走査が可能であるとすると、露光範囲としては走査の
効果でウエハ−上 37.2 x 50 mm²の範囲が露光可能領域
となる。勿論この大きさは 4X であることを考えると
６”レチクルの範囲を超えており、使用するのは７”あ
るいは 37.2 x 50 mm²だと９”レチクルでの対応が必要
となる。

【００３０】投影光学系のアライメント波長λ_A での色
収差を補正するのが補正光学系ＣＬである。補正光学系
ＣＬは図４ａ、図４ｂに示すように投影レンズＰＬに対
し一体化された形で、しかも投影光学系が露光光で持つ
スリット露光に対する有効径ＥＥＡの範囲外の斜線部領
域に取り付けられている。

【００３１】また補正光学系ＣＬは図１に示すように、
投影光学系ＰＬと一体で、レチクルに最も近い位置のＰ
Ｌの鏡筒の上に支持されている。従って投影光学系ＰＬ
全体が傾いた場合でも、補正光学系ＣＬが同じ量だけ傾
くため露光系とアライメント系が同じ動きをし、アライ
メントずれの発生を防止または軽減できる。

【００３２】投影光学系ＰＬと一体に支持された補正光
学系ＣＬはアライメント波長λ_A で発生する投影光学系
ＰＬで発生する色収差ＣＡをＣＡ’と小さくする役目を
持つ。簡単のため補正光学系ＣＬによって形成される像
Ｉ”の結像倍率が補正なしの場合と同じとすれば、(1)
式の示すとうり反射ミラ−Ｍの姿勢精度は約ＣＡ’／Ｃ
Ａの感度となる。図１では反射ミラ−Ｍを介してＬ’離
れた所にＩ”ができるので、Ｍの姿勢精度は図９に比べ
Ｌ’／Ｌ倍の敏感度に軽減される。

【００３３】補正光学系を投影光学系ＰＬと同心の光学
系ＣＬを付加する構成で行ったのが図４ａ、偏心光学系
ＣＬ１、ＣＬ２を付加する構成で行ったのが図４ｂであ
る。補正光学系ＣＬまたはＣＬ１、ＣＬ２は投影光学系
ＰＬと一体に支持され、アライメントの検出方向が矢印
で示した±45°方向であることが特徴となっている。補
正光学系は投影光学系の露光の時の有効径ＥＥＡの範囲
外で、投影光学系ＰＬのサジッタル方向の結像を利用し
て検出を行っている。

【００３４】同心系の構成は±45°のアライメント方向
に対して一つの補正光学系ＣＬを付加することで実現で
きる。但し、補正光学系ＣＬは露光光の有効系ＥＥＡの
外側に配置する必要があるため、図に示したように中央
部を削って、外側のみの構成とする必要がある。補正光
学系ＣＬの一部の矢印Ａ１で示した付近の部分を用いて
＋45度方向の検出を、矢印Ａ２で示した付近のＣＬの他
の部分を用いて−45度方向の位置検出が行われる。

【００３５】一方、偏心系では付加する補正光学系の中
央部を削る必要はなく、シリンドリカルレンズ等の球面
レンズ以外の素子を使用する自由度があるが、+45 °と
−45°双方のアライメント方向に対して２つの系で構成
することが必要となる。即ち＋45度方向の検出系ＣＬ１
は矢印Ａ１で示した方向に対して、−45度方向の検出系
ＣＬ２は矢印Ａ２で示した方向に対する位置検出を行
う。

【００３６】この時のウエハ−上のアライメントマ−ク
の構成を図５に示す。実素子露光領域ＩＰの外側に隣接
するスクライブラインの中にアライメントマ−クＡＭ１
〜４が配置され、図４ｂだとＡＭ１とＡＭ３を補正光学
系ＣＬ１で、ＡＭ２とＡＭ４を補正光学系ＣＬ２で検出
する。図４ａの構成だと補正光学系ＣＬの後に矢印の方
向Ａ１、Ａ２の各方向を検出する検出系が２つ必要であ
る。

【００３７】軸状色収差ＣＡが大きい場合は偏心系の方
が瞳の関係を決める上で自由度が大きい。例えばアライ
メント波長の光がレチクル側でテレセントリック（主光
線が光軸と平行）な場合、同軸系では補正光学系ＣＬの
焦点距離分主光線が曲げられてしまう。一方、偏心系で
は偏心量を変えることにより、主光線の曲げ量を変える
ことができる。例えば主光線を補正光学系ＣＬの光軸と
する偏心系とすれば、主光線は曲げられることなくレチ
クル側でテレセントリックのままとなる。

【００３８】図４に示すように本発明の補正光学系の付
加は走査露光の光学装置が好適である。これは走査露光
の露光装置では露光時の有効径がＥＥＡのようにスリッ
ト状なため、光軸を中心に円形の有効径を持つ投影光学
系ＰＬに未使用部分が存在し、補正光学系を付加しやす
いからである。勿論、走査露光でない露光装置でも投影
光学系の径を大きくすれば、露光用の有効領域の外に余
裕ができて補正光学系を付加できる。しかしながら投影
光学系の大型化は露光有効領域の拡大や装置の大型化、
高価格化など種々の評価基準と照らし合わせて決定しな
ければならない項目なので、アライメントの評価尺度だ
けで論じられない場合もある。

【００３９】投影光学系のサジッタル方向をアライメン
トの計測方向とすることは、アライメント光学系の構成
の重要項目である。サジッタルの結像はコマ収差が設計
値上ないというだけでなく、熱や気圧等の外乱に対して
もアライメントオフセットの変動の敏感度が小さいとい
うメリットがある。

【００４０】例えば熱を例に取ると熱はレンズ、鏡筒、
メカ的な支持部材等に変化を与える。この影響を単純に
膨張とすれば、投影光学系では光学倍率の変化として現
われると考えられる。このときＴＴＬ検出するウエハ−
上のアライメントマ−クの像の位置の変化はメリジオナ
ル方向の結像位置のみに発生し、サジッタル方向の結像
には現われない。即ちサジッタル方向で検出を行うと、
熱の影響を受けにくいことになる。

【００４１】振動についても多くのエレメントの平均を
考えれば投影光学系ＰＬの光軸を中心として変化すると
考えられる。よって、サジッタル方向の結像を利用して
の計測は、メリジオナル方向の結像を利用しての計測に
比較して誤差に対し遥かに鈍感で、安定した計測を可能
とする。

【００４２】これまでの実施形態では、ウエハ−のアラ
イメントという２次元の位置情報検出系に対し、投影光
学系ＰＬが周囲の影響に対して鈍感なサジッタル検出系
を二方向用意する構成を示した。例えば、図４ａ、図４
ｂはサジッタル検出の構成を±45°で構成している。し
かしながら検出方向は±45°という角度になんら限定さ
れるものではなく、２次元位置情報を検出できる他の組
み合わせ、例えば±30°でも、＋30°と−45°との組み
合わせであってもよい。

【００４３】また、システム的な制約によりサジッタル
方向の構成が困難な場合には疑似的に検出方向をサジッ
タル方向となるべく近づけるような構成とすることでも
よい。この例を本発明の実施形態２として図６を用いて
説明する。

【００４４】図６も走査露光の系で、投影光学系のＰＬ
の露光のための有効領域ＥＥＡがスリット状、即ち長方
形状である。レチクルに最も近い投影光学系ＰＬの最後
のレンズはレチクルＲからの NA 分の光束の広がりを考
慮しても、ほぼスリット状の有効領域を形成する。アラ
イメントのための補正光学系ＣＬは露光のための有効領
域ＥＥＡの外に配置する必要がある。図６ではｘ方向の
検出のための検出系ＳＸは投影光学系ＰＬのサジッタル
方向に容易に配置することができる。一方、ｙ方向検出
のための検出系ＳＹはスリット状の有効領域ＥＥＡの外
側で図中の右上に当たる位置に構成される。この位置で
のｙ方向の検出は厳密に言うと投影光学系ＰＬのサジッ
タル方向ではない。

【００４５】ＳＹの構成について考えるため、ウエハ−
を走査せずに露光できる領域を 37.2 x 4 mm² とする
と、レチクル側の有効領域は投影光学系の結像倍率 4x
をかけて 148.8 x 16 mm² である。従ってレチクル上で
のスリットの有効領域ＥＥＡの角の座標値は ( 74.4, 8
)となる。簡単のためレチクル側での投影光学系の光束
の広がり角を無視すると、投影光学系ＰＬのレチクル側
に最も近いレンズにおける検出系ＳＹの位置は ( 70, 1
0 ) 程度の値に決めることができる。ｙ方向の検出を行
うことを考えると、ＳＹの位置は投影光学系ＰＬの厳密
なサジッタル方向からε＝tan^-1( 10/70 )だけずれてい
る。従って、ｙ方向の検出に対してはメリジオナル方向
の結像が sinεだけ寄与するが、殆どの結像は cosεで
効くサジッタル方向の結像で考えることができる。

【００４６】サジッタル方向の結像だけでないことは、
投影光学系ＰＬで発生するアライメント波長λ_A におけ
るコマ収差も補正光学系ＣＬで補正しなければならない
ことを示す。このため熱、振動等の影響はシステム的に
予め考慮しておく必要性がある。しかしながら、露光領
域を確保しながらサジッタル方向の検出系を２方向配置
するために投影光学系を大きくする代わりに、厳密なサ
ジッタル方向から少し外れてもメリジオナル成分を取り
入れる補正を行うことで、装置の大型化を防ぎ、コスト
の上昇を抑えられる効果は大きい。

【００４７】この考え方を更に進められる場合もある。
即ち、解像性能等の別の理由で熱や振動に対する性能を
別途保証する構成の場合である。この場合にはサジッタ
ル方向とメリジオナル方向のシステム的な差は出てこな
くなるため、メリジオナル方向も検出に利用することが
可能となる。例えばサジッタル方向の検出であったため
に必要であった二つの検出系、即ち所謂二眼にする必要
はなく、一眼でメリ方向とサジッタル方向を検出する構
成とすることができる。補正光学系が投影光学系ＰＬと
一体化されることは前例までと同様である。

【００４８】本発明の実施形態はこれまでレチクルＲを
観察しない Non-TTR方式について説明してきたが、本発
明は該方式に限定されるものではない。図７は本発明の
実施形態３で TTR方式への適用例である。補正光学系Ｃ
ＬＡは投影光学系ＰＬのアライメント波長λ_A での軸上
色収差をレチクル面近傍になるように補正している。Ｃ
ＬＡも前例までと同様に投影光学系ＰＬと一体に保持さ
れているため、アライメント波長での挙動が熱、振動等
について露光波長と同じになり、高精度で安定した検出
を行うことができる。レチクルＲを通過した後のアライ
メント光学系ＡＳ０の構成は図２に示した Non-TTR方式
のアライメント光学系ＡＳと同様である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は物体の像
を観察して該物体の位置情報を検出し、該検出情報に基
づいて位置合わせ・露光を行う半導体露光装置におい
て、該半導体露光装置の投影光学系のアライメント用の
波長での色収差を補正する補正光学系を該投影光学系と
一体で支持することにより、高精度で、熱や振動との外
乱に対して安定な位置検出を行うことを可能とした。本
発明は特に走査型の半導体露光装置のように、投影光学
系の露光用の有効部がレチクル近辺でスリット状にな
り、該投影光学系に未使用部を生じる系で有効である。
このような走査型の半導体露光装置では該投影光学系の
大きさを特別に大きくすることなしに前記未使用部に補
正光学系を容易に配置できるため、装置の大型化やコス
トアップを抑えた系を構成することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の半導体露光装置の構成
を示す図、

【図２】実施形態１のアライメント検出系の詳細を示
す図、

【図３】走査露光方式の投影光学系のレチクル付近で
の有効径を示す図、

【図４】投影光学系に補助光学系を配置した実施形態
ａは同軸、ｂは偏心系の場合、

【図５】実施形態１でのアライメントマ−クの配置
例、

【図６】本発明の実施形態２の半導体露光装置の構成
を示す図、

【図７】本発明の実施形態３の半導体露光装置の構成
を示す図、

【図８】露光波長と異なるアライメント波長で観察し
た場合の色収差の発生を示す図、

【図９】現行の半導体露光装置のTTL off-axis検出系
の構成図。

【図１０】従来の半導体露光装置の検出系で振動に対
する敏感度を落とした系の構成図。

【符号の説明】

Ｒレチクル、ＰＬ投影光学
系、Ｗウエハ−、Ｉウエハ
−像、ＣＡ軸上色収差、Ｍミラ
−、ＡＳアライメント光学系、ＣＣＣＣＤ
カメラ、Ｆファイバ−、ＣＶＬ凸
レンズ、ＨＮＬ HeNeレ−ザ、ＨＬハ
ロゲンランプ、ＲＤＰ回転拡散板Ａ
Ｓ’ 開口絞りＳＭ切り換えミラ−、ＩＬＭ照明系、Ｉ
ＬＭ１、ＩＬＭ２照明系を構成するレンズ系、ＦＳ
視野絞り、ＰＢＳ偏光ビ−ムスプ
リッタ、ＲＬリレ−レンズ、ＰＳＰ λ
/4板、ＯＬ対物レンズ、ＥＬエレ
クタ−、ＣＬ、ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬＡ補正光学
系、ＥＥＡ投影光学系のレチクル付近での露光光の有
効径、Ａ１＋45°の検出方向、Ａ２ −45
°の検出方向、ＳＸｘ方向の検出系、ＳＹ
ｙ方向の検出系、ＡＳ０アライメント光学系。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レチクル上のパタ−ンを投影光学系を介
してウエハ−上に露光転写する半導体露光装置におい
て、該投影光学系のアライメントの波長での色収差を補
正する補正光学系を該投影光学系と一体で支持すること
を特徴とする半導体露光装置。
【請求項２】前記補正光学系が前記レチクルと該投影
光学系の間に配置されていることを特徴とする請求項１
の半導体露光装置。
【請求項３】前記補正光学系が該投影光学系の複数個
のサジッタル方向の結像を用いることを特徴とする請求
項１の半導体露光装置。
【請求項４】前記補正光学系が該投影光学系と同軸で
構成されていることを特徴とする請求項３の半導体露光
装置。
【請求項５】前記同軸の補正光学系は光軸上の部分が
削られており、光軸外の部分にのみ存在することを特徴
とする請求項４の半導体露光装置。
【請求項６】前記補正光学系が該投影光学系と偏心し
て複数個設けられていることを特徴とする請求項３の半
導体露光装置。
【請求項７】前記補正光学系が主としてサジッタル結
像を行う方向の結像を利用することを特徴とする請求項
１の半導体露光装置。
【請求項８】前記補正光学系を用いて１箇所を検出
し、該箇所でサジッタル方向とメリジオナル方向の結像
を利用することを特徴とする請求項１の半導体露光装
置。
【請求項９】該半導体露光装置が走査型の露光装置で
あることを特徴とする請求項１の半導体露光装置。
【請求項１０】投影光学系を介して物体の像を観察し
て該物体の位置情報を検出し、該検出情報に基づいて位
置合わせを行う物体の位置観察方法において、該投影光
学系の観察波長での色収差を補正する補正光学系を該投
影光学系と一体で支持する配置として観察を行うことを
特徴とする物体の位置観察方法。
【請求項１１】前記補正光学系が該投影光学系の複数
個のサジッタル方向の結像を用いることを特徴とする請
求項１０の物体の位置観察方法。