JPH1012530A - アライメント装置 - Google Patents
アライメント装置Info
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- JPH1012530A JPH1012530A JP16597896A JP16597896A JPH1012530A JP H1012530 A JPH1012530 A JP H1012530A JP 16597896 A JP16597896 A JP 16597896A JP 16597896 A JP16597896 A JP 16597896A JP H1012530 A JPH1012530 A JP H1012530A
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- Japan
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- light
- alignment
- beat signal
- mark
- wafer
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Classifications
-
- 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
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２波長の光を用いてヘテロダイン干渉方式で
アライメントを行う際に、２波長の干渉縞の縞ずれ量を
高精度に調整し、ウエハ上で縞ずれ調整を行っても、レ
チクルマークから得られるビート信号が影響を受けない
ようにする。 【解決手段】 レーザ光源１１，１２からの２色の照明
光によりレチクルマーク及びウエハマークを照明する。
レチクルマークからの回折光の内でレーザ光源１１の波
長成分を色フィルタ２９を介して光電検出素子３０に導
き、ウエハマークからの２色の回折光を光電検出素子３
１に導き、光電検出素子３０及び３１よりそれぞれビー
ト信号ＳR 及びＳW を得る。レーザ光源１２を消灯した
ときのビート信号ＳW の情報と、レーザ光源１１，１２
を共に点灯したときに得られるビート信号ＳW の情報と
より、仮想的にレーザ光源１１を消灯させたときのビー
ト信号ＳR,ＳW の位相差を求め、これに基づいて縞ずれ
量を調整する。
アライメントを行う際に、２波長の干渉縞の縞ずれ量を
高精度に調整し、ウエハ上で縞ずれ調整を行っても、レ
チクルマークから得られるビート信号が影響を受けない
ようにする。 【解決手段】 レーザ光源１１，１２からの２色の照明
光によりレチクルマーク及びウエハマークを照明する。
レチクルマークからの回折光の内でレーザ光源１１の波
長成分を色フィルタ２９を介して光電検出素子３０に導
き、ウエハマークからの２色の回折光を光電検出素子３
１に導き、光電検出素子３０及び３１よりそれぞれビー
ト信号ＳR 及びＳW を得る。レーザ光源１２を消灯した
ときのビート信号ＳW の情報と、レーザ光源１１，１２
を共に点灯したときに得られるビート信号ＳW の情報と
より、仮想的にレーザ光源１１を消灯させたときのビー
ト信号ＳR,ＳW の位相差を求め、これに基づいて縞ずれ
量を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ）、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、
マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して感
光基板上に転写する露光装置に備えられたアライメント
（位置合わせ）装置に関し、特に、感光基板に対して複
数波長のアライメント光を用いて、マスクと感光基板と
の相対的な位置合わせを行うヘテロダイン干渉方式のア
ライメント装置に適用して好適なものである。
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ）、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、
マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して感
光基板上に転写する露光装置に備えられたアライメント
（位置合わせ）装置に関し、特に、感光基板に対して複
数波長のアライメント光を用いて、マスクと感光基板と
の相対的な位置合わせを行うヘテロダイン干渉方式のア
ライメント装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等の製造に使用される投影露
光装置においては、ウエハ（又はガラスプレート等）上
に形成される多数層の回路パターン相互の重ね合わせ精
度を高く維持する必要があるため、特にウエハ上の２層
目以降にマスクとしてのレチクルのパターン像を露光す
る際に、レチクルとウエハとを高精度にアライメントす
ることが重要である。そのためには、レチクルとウエハ
との位置関係を高精度に検出するためのアライメント系
が必要である。現状で原理的に最も高い精度で実現でき
るアライメント系は、投影光学系を介してレチクルとウ
エハとの相対位置関係を検出するＴＴＲ（スルー・ザ・
レチクル）方式である。ところで、アライメント系で使
用される検出光（アライメント光）としては、ウエハに
塗布されたフォトレジストが感光しないよう、露光光の
波長とは異なる波長の光束を用いる必要がある。
光装置においては、ウエハ（又はガラスプレート等）上
に形成される多数層の回路パターン相互の重ね合わせ精
度を高く維持する必要があるため、特にウエハ上の２層
目以降にマスクとしてのレチクルのパターン像を露光す
る際に、レチクルとウエハとを高精度にアライメントす
ることが重要である。そのためには、レチクルとウエハ
との位置関係を高精度に検出するためのアライメント系
が必要である。現状で原理的に最も高い精度で実現でき
るアライメント系は、投影光学系を介してレチクルとウ
エハとの相対位置関係を検出するＴＴＲ（スルー・ザ・
レチクル）方式である。ところで、アライメント系で使
用される検出光（アライメント光）としては、ウエハに
塗布されたフォトレジストが感光しないよう、露光光の
波長とは異なる波長の光束を用いる必要がある。
【０００３】一方、露光光とは異なる波長のアライメン
ト光に対して、投影光学系で色収差が発生する問題があ
り、この色収差に対する対策が特開平３−３２２４号公
報（以下、「文献１」という」）及び特公平１−４０４
９０号公報（以下、「文献２」という）等で提案されて
いる。文献１で開示されている方法は、投影光学系の入
射瞳位置の光軸を中心に１枚の色収差補正レンズを配置
することにより、露光波長とアライメント波長との間の
色収差を補正し、これによりウエハマークからの±１次
回折光を検出してアライメントを行うものである。
ト光に対して、投影光学系で色収差が発生する問題があ
り、この色収差に対する対策が特開平３−３２２４号公
報（以下、「文献１」という」）及び特公平１−４０４
９０号公報（以下、「文献２」という）等で提案されて
いる。文献１で開示されている方法は、投影光学系の入
射瞳位置の光軸を中心に１枚の色収差補正レンズを配置
することにより、露光波長とアライメント波長との間の
色収差を補正し、これによりウエハマークからの±１次
回折光を検出してアライメントを行うものである。
【０００４】また、文献２で開示されている方法では、
レチクルと投影光学系との間の露光光路外あるいは露光
光路内に補正光学系を配置して、アライメント光が投影
光学系を介することによる色収差を補正している。そし
て投影光学系を介してウエハ上に形成されるレチクルマ
ーク像とウエハマークとを検出してアライメントを行っ
ている。
レチクルと投影光学系との間の露光光路外あるいは露光
光路内に補正光学系を配置して、アライメント光が投影
光学系を介することによる色収差を補正している。そし
て投影光学系を介してウエハ上に形成されるレチクルマ
ーク像とウエハマークとを検出してアライメントを行っ
ている。
【０００５】更に、アライメント光に対する色収差の補
正に関して、本出願人は、投影光学系の瞳面の近傍に位
相格子等の色収差制御部材を配することによりアライメ
ント光を偏向させて、レチクルとウエハとを高精度に位
置合わせするヘテロダイン干渉方式のアライメント装置
を提案している。また、色収差の問題とは別に、ウエハ
マークの位置検出を単色光で行うものとすると、フォト
レジストの厚さ、又はマークの段差等の条件によって戻
り光が弱くなって、そのマークの検出が困難になること
がある。そこで、本出願人は、アライメント光として複
数の波長（色）の光を使用すると共に、各波長の光束に
対してそれぞれ色収差制御用の位相格子を配すること
で、より高精度な位置合わせができる装置をも提案して
いる。
正に関して、本出願人は、投影光学系の瞳面の近傍に位
相格子等の色収差制御部材を配することによりアライメ
ント光を偏向させて、レチクルとウエハとを高精度に位
置合わせするヘテロダイン干渉方式のアライメント装置
を提案している。また、色収差の問題とは別に、ウエハ
マークの位置検出を単色光で行うものとすると、フォト
レジストの厚さ、又はマークの段差等の条件によって戻
り光が弱くなって、そのマークの検出が困難になること
がある。そこで、本出願人は、アライメント光として複
数の波長（色）の光を使用すると共に、各波長の光束に
対してそれぞれ色収差制御用の位相格子を配すること
で、より高精度な位置合わせができる装置をも提案して
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
の内で、アライメント光として複数波長の光束を使用
し、投影光学系の瞳面の近傍に対応するように位相格子
を配したアライメント装置によれば、投影光学系自身の
色収差と、投影光学系の瞳近傍に配した位相格子による
色収差とは互いに相殺するため、複数のアライメント光
の波長において、ほぼ色収差を無視できる条件を満たす
ことができる。
の内で、アライメント光として複数波長の光束を使用
し、投影光学系の瞳面の近傍に対応するように位相格子
を配したアライメント装置によれば、投影光学系自身の
色収差と、投影光学系の瞳近傍に配した位相格子による
色収差とは互いに相殺するため、複数のアライメント光
の波長において、ほぼ色収差を無視できる条件を満たす
ことができる。
【０００７】しかしながら、厳密には若干の色収差が残
るため、レチクル上とウエハ上とで同時に複数色の干渉
縞を厳密に一致させることができないという不都合があ
った。また、アライメント装置の観察系（顕微鏡）を露
光領域内で移動させると、投影光学系の特性上、複数波
長のアライメント光に対するウエハ上での縞ずれ量（干
渉縞のずれ量）が変化する。これに関して、多数層の回
路パターンが形成されるウエハ上の様々な層によって波
長に対する反射率の特性が異なるため、ある層において
は一方の波長をもつ光束を殆ど反射しなかったり、別の
層ではもう一方の波長をもつ光束を全く反射しないこと
がある。
るため、レチクル上とウエハ上とで同時に複数色の干渉
縞を厳密に一致させることができないという不都合があ
った。また、アライメント装置の観察系（顕微鏡）を露
光領域内で移動させると、投影光学系の特性上、複数波
長のアライメント光に対するウエハ上での縞ずれ量（干
渉縞のずれ量）が変化する。これに関して、多数層の回
路パターンが形成されるウエハ上の様々な層によって波
長に対する反射率の特性が異なるため、ある層において
は一方の波長をもつ光束を殆ど反射しなかったり、別の
層ではもう一方の波長をもつ光束を全く反射しないこと
がある。
【０００８】そのため、上述のように縞ずれ量が変化す
ると、例えば２つの波長で反射率の異なる層では、これ
ら異なった２つの波長の光束を均等に反射する層に比べ
て、縞ずれ量の分だけアライメント検出位置がずれると
いう不都合があった。この場合、異なった２つの波長の
光束によってウエハマークから得られるビート信号のコ
ントラストが最大になるように光学系を調整して、縞ず
れ量を小さくする方法（コントラスト法）もある。しか
し、縞ずれの影響による誤差を十分に無視できるよう調
整を行うには、縞ずれ量を数ｎｍから数十ｎｍの範囲内
に抑制する必要があり、コントラスト法では甚だ不十分
である。
ると、例えば２つの波長で反射率の異なる層では、これ
ら異なった２つの波長の光束を均等に反射する層に比べ
て、縞ずれ量の分だけアライメント検出位置がずれると
いう不都合があった。この場合、異なった２つの波長の
光束によってウエハマークから得られるビート信号のコ
ントラストが最大になるように光学系を調整して、縞ず
れ量を小さくする方法（コントラスト法）もある。しか
し、縞ずれの影響による誤差を十分に無視できるよう調
整を行うには、縞ずれ量を数ｎｍから数十ｎｍの範囲内
に抑制する必要があり、コントラスト法では甚だ不十分
である。
【０００９】また、仮に２つの波長の光束によるウエハ
上で生じる縞ずれ量を小さくする調整が行えたとして
も、その調整を行うと自動的にレチクル上での縞ずれが
発生するため、２つの波長の光束の光量比が１：１で、
縞ずれ量が半ピッチになると、レチクルマークから得ら
れるビート信号の振幅が殆ど０になってしまうという不
都合があった。
上で生じる縞ずれ量を小さくする調整が行えたとして
も、その調整を行うと自動的にレチクル上での縞ずれが
発生するため、２つの波長の光束の光量比が１：１で、
縞ずれ量が半ピッチになると、レチクルマークから得ら
れるビート信号の振幅が殆ど０になってしまうという不
都合があった。
【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、２つの波長のア
ライメント光に対する縞ずれを高精度に計測して、且つ
調整できると共に、ウエハ上での縞ずれ調整を行って
も、レチクルマークから得られるビート信号が影響を受
けないヘテロダイン干渉方式のアライメント装置を提供
することを目的とする。
ライメント光に対する縞ずれを高精度に計測して、且つ
調整できると共に、ウエハ上での縞ずれ調整を行って
も、レチクルマークから得られるビート信号が影響を受
けないヘテロダイン干渉方式のアライメント装置を提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によるアライメン
ト装置は、露光用の照明光のもとでマスク（４）上に形
成されたパターンを投影光学系（５）を介して感光基板
（６）上に投影する露光装置に設けられ、その感光基板
（６）上に形成された回折格子状マーク（４８Ａ）に基
づいてその感光基板（６）の位置合わせを行うアライメ
ント装置において、第１の波長（λ1 ）で所定の周波数
差を有する２光束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）を所定の参照格子（３
５Ａ）に照射すると共に、その投影光学系（５）を介し
てその回折格子状マーク（４８Ａ）に照射する第１の光
照射手段（１１，１３〜２６）と、その第１の波長と異
なる第２の波長（λ2 ）でその所定の周波数差と同じ周
波数差を有する２光束（Ｂ3 ，Ｂ4 ）を、その投影光学
系（５）を介して回折格子状マーク（４８Ａ）に照射す
る第２の光照射手段（１２，１３〜２６）と、その参照
格子（３５Ａ）での回折によって発生する１組以上のヘ
テロダインビーム（ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 ）を光電変換し
て参照ビート信号（ＳR ）を発生する第１の光電検出手
段（３０）と、その回折格子状マーク（４８Ａ）での回
折によって発生する１組以上のヘテロダインビーム（Ｗ
Ｂ1 +1 ，ＷＢ2 -1 ，ＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 - 1 ）を光電変換し
て被検ビート信号（ＳW ）を発生する第２の光電検出手
段（３１）と、を有する。
ト装置は、露光用の照明光のもとでマスク（４）上に形
成されたパターンを投影光学系（５）を介して感光基板
（６）上に投影する露光装置に設けられ、その感光基板
（６）上に形成された回折格子状マーク（４８Ａ）に基
づいてその感光基板（６）の位置合わせを行うアライメ
ント装置において、第１の波長（λ1 ）で所定の周波数
差を有する２光束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）を所定の参照格子（３
５Ａ）に照射すると共に、その投影光学系（５）を介し
てその回折格子状マーク（４８Ａ）に照射する第１の光
照射手段（１１，１３〜２６）と、その第１の波長と異
なる第２の波長（λ2 ）でその所定の周波数差と同じ周
波数差を有する２光束（Ｂ3 ，Ｂ4 ）を、その投影光学
系（５）を介して回折格子状マーク（４８Ａ）に照射す
る第２の光照射手段（１２，１３〜２６）と、その参照
格子（３５Ａ）での回折によって発生する１組以上のヘ
テロダインビーム（ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 ）を光電変換し
て参照ビート信号（ＳR ）を発生する第１の光電検出手
段（３０）と、その回折格子状マーク（４８Ａ）での回
折によって発生する１組以上のヘテロダインビーム（Ｗ
Ｂ1 +1 ，ＷＢ2 -1 ，ＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 - 1 ）を光電変換し
て被検ビート信号（ＳW ）を発生する第２の光電検出手
段（３１）と、を有する。
【００１２】更に、本発明は、その参照ビート信号（Ｓ
R ）とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差に基づい
てその参照格子（３５Ａ）とその回折格子状マーク（４
８Ａ）との相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ量検
出手段（７０）と、その感光基板（６）上の回折格子状
マーク（４８Ａ）上でのその第１の波長（λ1 ）の２光
束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の照射位置とその第２の波長（λ2 ）
の２光束（Ｂ3 ，Ｂ4）の照射位置との計測方向に対す
る相対位置を調整する相対位置調整手段（２５）と、そ
の第２の波長の光束（Ｂ3 ，Ｂ4 ）の光強度を小さくし
たときのその参照ビート信号（ＳR ）とその被検ビート
信号（ＳW ）との位相差Δφ1 及びその被検ビート信号
（ＳW ）の振幅Ａ1 と、第１及び第２の波長の光束の光
強度を共に大きくしたときのその参照ビート信号
（ＳR ）とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差Δφ
0 及びその被検ビート信号（ＳW ）の振幅Ａ0 とに基づ
いて、仮想的にその第１の波長の光束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の
光強度を小さくしたときのその参照ビート信号（ＳR ）
とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差Δφ2 を算出
する演算手段（６４ａ）と、この演算手段によって算出
された位相差Δφ2 とその位相差Δφ1 とが等しくなる
ように相対位置調整手段（２５）を駆動する制御手段
（６４）とを有するものである。
R ）とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差に基づい
てその参照格子（３５Ａ）とその回折格子状マーク（４
８Ａ）との相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ量検
出手段（７０）と、その感光基板（６）上の回折格子状
マーク（４８Ａ）上でのその第１の波長（λ1 ）の２光
束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の照射位置とその第２の波長（λ2 ）
の２光束（Ｂ3 ，Ｂ4）の照射位置との計測方向に対す
る相対位置を調整する相対位置調整手段（２５）と、そ
の第２の波長の光束（Ｂ3 ，Ｂ4 ）の光強度を小さくし
たときのその参照ビート信号（ＳR ）とその被検ビート
信号（ＳW ）との位相差Δφ1 及びその被検ビート信号
（ＳW ）の振幅Ａ1 と、第１及び第２の波長の光束の光
強度を共に大きくしたときのその参照ビート信号
（ＳR ）とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差Δφ
0 及びその被検ビート信号（ＳW ）の振幅Ａ0 とに基づ
いて、仮想的にその第１の波長の光束（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の
光強度を小さくしたときのその参照ビート信号（ＳR ）
とその被検ビート信号（ＳW ）との位相差Δφ2 を算出
する演算手段（６４ａ）と、この演算手段によって算出
された位相差Δφ2 とその位相差Δφ1 とが等しくなる
ように相対位置調整手段（２５）を駆動する制御手段
（６４）とを有するものである。
【００１３】斯かる本発明のアライメント装置によれ
ば、２つのアライメント光による縞ずれ量が高精度に調
整される。従って、感光基板（６）上の回折格子状マー
ク（４８Ａ）の位置は異なる２つの波長のアライメント
光で同時に計測されるため、感光基板（４）上におい
て、フォトレジスト等の感光材料の厚さ、生成物の膜
厚、膜質、膜段差等の諸条件で分光反射率が一様でなく
とも高精度な位置合わせが可能となる。
ば、２つのアライメント光による縞ずれ量が高精度に調
整される。従って、感光基板（６）上の回折格子状マー
ク（４８Ａ）の位置は異なる２つの波長のアライメント
光で同時に計測されるため、感光基板（４）上におい
て、フォトレジスト等の感光材料の厚さ、生成物の膜
厚、膜質、膜段差等の諸条件で分光反射率が一様でなく
とも高精度な位置合わせが可能となる。
【００１４】また、参照格子（３５Ａ）の位置検出は、
１つの波長のアライメント光でのみ行っているため、感
光基板（６）上で２つの波長のアライメント光の位置関
係を最適に補正したときにおいても、参照格子（３５
Ａ）のアライメント信号のコントラストの低下等の悪影
響はない。この場合、その演算手段（６４ａ）は、一例
として次の演算によってその位相差Δφ2 を求めること
が望ましい。
１つの波長のアライメント光でのみ行っているため、感
光基板（６）上で２つの波長のアライメント光の位置関
係を最適に補正したときにおいても、参照格子（３５
Ａ）のアライメント信号のコントラストの低下等の悪影
響はない。この場合、その演算手段（６４ａ）は、一例
として次の演算によってその位相差Δφ2 を求めること
が望ましい。
【００１５】 Δφ2 ＝（Δφ0 ＋Δφ1)／２ ＋arctan［{(Ａ0 ＋Ａ1)/(Ａ0 −Ａ1)｝tan{（Δφ0 −Δφ1)／２｝］ （１） また、参照格子（３５Ａ）として、マスク（４）上に形
成された回折格子を使用する場合に、それら第１及び第
２の光照射手段はそれぞれマスク（４）を介して感光基
板（６）上の回折格子状マーク（４８Ａ）に対してその
第１の波長の２光束及びその第２の波長の２光束を照射
することが望ましい。これによってＴＴＲ方式のアライ
メントが行われる。
成された回折格子を使用する場合に、それら第１及び第
２の光照射手段はそれぞれマスク（４）を介して感光基
板（６）上の回折格子状マーク（４８Ａ）に対してその
第１の波長の２光束及びその第２の波長の２光束を照射
することが望ましい。これによってＴＴＲ方式のアライ
メントが行われる。
【００１６】また、それら第１及び第２の波長がそれぞ
れその露光用の照明光の波長と異なる場合に、投影光学
系（５）中のマスク（４）に対するフーリエ変換面、又
は該フーリエ変換面の近傍面上で、それら第１及び第２
の波長の光束が通過する領域にそれぞれ第１及び第２の
波長の光束に対する投影光学系（５）の色収差をそれぞ
れ所定の値に制御する照射光制御素子（１０）を配置す
ることが望ましい。これによって、例えばアライメント
光のもとでもマスク（４）と感光基板（６）とが共役と
なり、検出用光学系が単純化される。
れその露光用の照明光の波長と異なる場合に、投影光学
系（５）中のマスク（４）に対するフーリエ変換面、又
は該フーリエ変換面の近傍面上で、それら第１及び第２
の波長の光束が通過する領域にそれぞれ第１及び第２の
波長の光束に対する投影光学系（５）の色収差をそれぞ
れ所定の値に制御する照射光制御素子（１０）を配置す
ることが望ましい。これによって、例えばアライメント
光のもとでもマスク（４）と感光基板（６）とが共役と
なり、検出用光学系が単純化される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるアライメント
装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明す
る。図１は、本例によるアライメント装置を備えた投影
露光装置を示す概略構成図であり、この図１において、
レチクル４はレチクルステージ９上に保持され、感光基
板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ６はウエ
ハステージ６１上に保持され、露光時には露光照明系６
７からの露光用の波長λ0 の照明光束がダイクロイック
ミラー３を介してレチクル４に照射され、その照明光の
もとでレチクル４のパターン像が投影光学系５を介し
て、ウエハ６の各ショット領域に露光される。レチクル
ステージ９、及びウエハステージ６１は、それぞれ投影
光学系５の光軸に垂直な平面上でレチクル４及びウエハ
６の位置決め（アライメント）を行う。レチクルステー
ジ９、及びウエハステージ６１の２次元座標はそれぞれ
レチクル４側の干渉計６２、及びウエハ６側の干渉計６
３により検出され、検出結果が中央制御系６４に供給さ
れ、中央制御系６４は、レチクルステージ制御系６５、
及びウエハステージ制御系６６を介して、それぞれレチ
クルステージ９、及びウエハステージ６１の動作を制御
する。中央制御系６４には、数値計算用の補助コンピュ
ータよりなる演算部６４ａが接続されている。
装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明す
る。図１は、本例によるアライメント装置を備えた投影
露光装置を示す概略構成図であり、この図１において、
レチクル４はレチクルステージ９上に保持され、感光基
板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ６はウエ
ハステージ６１上に保持され、露光時には露光照明系６
７からの露光用の波長λ0 の照明光束がダイクロイック
ミラー３を介してレチクル４に照射され、その照明光の
もとでレチクル４のパターン像が投影光学系５を介し
て、ウエハ６の各ショット領域に露光される。レチクル
ステージ９、及びウエハステージ６１は、それぞれ投影
光学系５の光軸に垂直な平面上でレチクル４及びウエハ
６の位置決め（アライメント）を行う。レチクルステー
ジ９、及びウエハステージ６１の２次元座標はそれぞれ
レチクル４側の干渉計６２、及びウエハ６側の干渉計６
３により検出され、検出結果が中央制御系６４に供給さ
れ、中央制御系６４は、レチクルステージ制御系６５、
及びウエハステージ制御系６６を介して、それぞれレチ
クルステージ９、及びウエハステージ６１の動作を制御
する。中央制御系６４には、数値計算用の補助コンピュ
ータよりなる演算部６４ａが接続されている。
【００１８】また、ウエハステージ６１上には基準マー
ク等が形成された基準マーク部材４１が固定され、レチ
クル４のアライメント時には、基準マーク部材４１が投
影光学系５の露光フィールド内に移動され、基準マーク
が底面側から露光用の照明光と同じ波長λ0 の光束で照
明される。その基準マークを通過した照明光は、投影光
学系５を介して、レチクル４の下面に設けられたレチク
ルアライメントマーク上に基準マーク像を形成し、レチ
クル４の上方のレチクルアライメント顕微鏡３９，４０
によりそれらレチクルアライメントマーク及び基準マー
クの像が撮像され、撮像信号が中央制御系６４に供給さ
れる。中央制御系６４では、供給された撮像信号を処理
して基準マークに対するレチクルアライメントマークの
位置ずれ量を求める。
ク等が形成された基準マーク部材４１が固定され、レチ
クル４のアライメント時には、基準マーク部材４１が投
影光学系５の露光フィールド内に移動され、基準マーク
が底面側から露光用の照明光と同じ波長λ0 の光束で照
明される。その基準マークを通過した照明光は、投影光
学系５を介して、レチクル４の下面に設けられたレチク
ルアライメントマーク上に基準マーク像を形成し、レチ
クル４の上方のレチクルアライメント顕微鏡３９，４０
によりそれらレチクルアライメントマーク及び基準マー
クの像が撮像され、撮像信号が中央制御系６４に供給さ
れる。中央制御系６４では、供給された撮像信号を処理
して基準マークに対するレチクルアライメントマークの
位置ずれ量を求める。
【００１９】更に、最終的なアライメントを行うため
に、ＴＴＲ方式で且つヘテロダイン干渉方式のアライメ
ント系が設けられている。このアライメント系は、レー
ザ制御系６９、アライメント送光系１ａ、ビームスプリ
ッター２６、対物レンズ２、アライメント受光系１ｂ、
及びアライメント信号処理系７０等より構成されてい
る。アライメントを行う際に、中央制御系６４はレーザ
制御系６９を介して、アライメント送光系１ａ中の２個
のレーザ光源により、露光波長λ0 と異なる波長λ 1 の
レーザビームと、波長λ1 に近い波長λ2 のレーザビー
ムとを発生する。アライメント送光系１ａ中のレーザ光
源から射出されたレーザビームは、所定の周波数変調を
経てアライメント照明光として、ビームスプリッター２
６、対物レンズ２、ダイクロイックミラー３を介して、
レチクル４上のレチクルマークに照射され、レチクル４
を透過した一部のアライメント照明光が基準マーク部材
４１上の基準マーク（又は、ウエハ６上のウエハマー
ク）に照射される。
に、ＴＴＲ方式で且つヘテロダイン干渉方式のアライメ
ント系が設けられている。このアライメント系は、レー
ザ制御系６９、アライメント送光系１ａ、ビームスプリ
ッター２６、対物レンズ２、アライメント受光系１ｂ、
及びアライメント信号処理系７０等より構成されてい
る。アライメントを行う際に、中央制御系６４はレーザ
制御系６９を介して、アライメント送光系１ａ中の２個
のレーザ光源により、露光波長λ0 と異なる波長λ 1 の
レーザビームと、波長λ1 に近い波長λ2 のレーザビー
ムとを発生する。アライメント送光系１ａ中のレーザ光
源から射出されたレーザビームは、所定の周波数変調を
経てアライメント照明光として、ビームスプリッター２
６、対物レンズ２、ダイクロイックミラー３を介して、
レチクル４上のレチクルマークに照射され、レチクル４
を透過した一部のアライメント照明光が基準マーク部材
４１上の基準マーク（又は、ウエハ６上のウエハマー
ク）に照射される。
【００２０】そして、基準マーク（又は、ウエハマー
ク）での回折により生じたヘテロダインビームと、レチ
クルマークでの回折により生じたヘテロダインビームと
が、ダイクロイックミラー３、対物レンズ２、ビームス
プリッター２６を介して、アライメント受光系１ｂに入
射し、アライメント受光系１ｂでは２つのビート信号が
生成される。これらのビート信号がアライメント信号処
理系７０に供給され、ここで２つのビート信号の位相差
が検出され、検出された位相差が中央制御系６４に供給
される。検出された位相差に基づいて、中央制御系６４
はアライメント時の目標位相差を求めるか、又は最終的
なアライメントを行う。また、本例のアライメント信号
処理系７０はそのビート信号の振幅を検出する機能も備
えている。
ク）での回折により生じたヘテロダインビームと、レチ
クルマークでの回折により生じたヘテロダインビームと
が、ダイクロイックミラー３、対物レンズ２、ビームス
プリッター２６を介して、アライメント受光系１ｂに入
射し、アライメント受光系１ｂでは２つのビート信号が
生成される。これらのビート信号がアライメント信号処
理系７０に供給され、ここで２つのビート信号の位相差
が検出され、検出された位相差が中央制御系６４に供給
される。検出された位相差に基づいて、中央制御系６４
はアライメント時の目標位相差を求めるか、又は最終的
なアライメントを行う。また、本例のアライメント信号
処理系７０はそのビート信号の振幅を検出する機能も備
えている。
【００２１】次に、本例のレチクルアライメント顕微
鏡、及びヘテロダイン方式のアライメント系につき詳細
に説明する。図２は、本例の投影露光装置のステージ系
及びアライメント光学系の概略構成図であり、図２にお
いて、投影光学系５の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ
軸に垂直な平面の直交座標系をＸ軸、及びＹ軸とする。
図２（ａ）はその投影露光装置をＹ方向に見た正面図で
あり、図２（ｂ）は図２（ａ）の側面図である。アライ
メント光学系１は、図１のアライメント送光系１ａ、ビ
ームスプリッター２６、及びアライメント受光系１ｂに
対応し、ウエハ６をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ位置決
めするＸステージ８Ｘ、及びＹステージ８Ｙが図１のウ
エハステージ６１に対応する。
鏡、及びヘテロダイン方式のアライメント系につき詳細
に説明する。図２は、本例の投影露光装置のステージ系
及びアライメント光学系の概略構成図であり、図２にお
いて、投影光学系５の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ
軸に垂直な平面の直交座標系をＸ軸、及びＹ軸とする。
図２（ａ）はその投影露光装置をＹ方向に見た正面図で
あり、図２（ｂ）は図２（ａ）の側面図である。アライ
メント光学系１は、図１のアライメント送光系１ａ、ビ
ームスプリッター２６、及びアライメント受光系１ｂに
対応し、ウエハ６をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ位置決
めするＸステージ８Ｘ、及びＹステージ８Ｙが図１のウ
エハステージ６１に対応する。
【００２２】また、図２ではＸステージ８Ｘ、及びＹス
テージ８Ｙとウエハ６との間に、ウエハ６を保持するウ
エハホルダ７が設けられている。実際には、Ｘステージ
８Ｘ上に、ウエハ６をＺ方向に位置決めするＺステージ
が載置され、このＺステージ上に基準マーク部材４１が
設けられている。本例のアライメント光学系１は、露光
波長λ0 と異なる平均波長λ1 で周波数差Δｆ（本例で
は５０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ1 ，
ＲＢ2 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2
と、波長λ1 に近い平均波長λ2で周波数差Δｆ（＝５
０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，ＲＢ
4、及びウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 とを
射出する。
テージ８Ｙとウエハ６との間に、ウエハ６を保持するウ
エハホルダ７が設けられている。実際には、Ｘステージ
８Ｘ上に、ウエハ６をＺ方向に位置決めするＺステージ
が載置され、このＺステージ上に基準マーク部材４１が
設けられている。本例のアライメント光学系１は、露光
波長λ0 と異なる平均波長λ1 で周波数差Δｆ（本例で
は５０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ1 ，
ＲＢ2 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2
と、波長λ1 に近い平均波長λ2で周波数差Δｆ（＝５
０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，ＲＢ
4、及びウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 とを
射出する。
【００２３】図２（ａ）に示すように、レチクルアライ
メント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、対物レンズ２によって
レチクル４上に集光し、レチクル４の下面の回折格子状
のレチクルマーク３５Ａにそれぞれ入射角−θR1，θR1
で入射する。図３は、本例のレチクル４のパターン配置
を示し、この図３において、レチクル４の中央部の転写
パターン領域３２の周囲に遮光帯３３が形成され、遮光
帯３３中のＸ方向に伸びた辺中にＹ方向にピッチＰR で
形成された回折格子よりなるＹ軸用のレチクルマーク３
６Ａ及び３６Ｂが形成され、Ｙ方向に伸びた辺中にＸ方
向にピッチＰR で形成された回折格子よりなるＸ軸用の
レチクルマーク３５Ａ及び３５Ｂが形成されている。レ
チクルマーク３５Ａ及び３５Ｂの内側にそれぞれウエハ
側に向かうアライメント照明光を通過させるための透過
性の窓部（以下、「レチクル窓」と呼ぶ）３７Ａ及び３
７Ｂが形成され、レチクルマーク３６Ａ及び３６Ｂの内
側にそれぞれウエハ６側に向かうアライメント照明光を
通過させるためのレチクル窓３８Ａ及び３８Ｂが形成さ
れている。更に、遮光帯３３をＸ方向に挟むように十字
型のレチクルアライメントマーク３４Ａ及び３４Ｂが形
成されている。
メント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、対物レンズ２によって
レチクル４上に集光し、レチクル４の下面の回折格子状
のレチクルマーク３５Ａにそれぞれ入射角−θR1，θR1
で入射する。図３は、本例のレチクル４のパターン配置
を示し、この図３において、レチクル４の中央部の転写
パターン領域３２の周囲に遮光帯３３が形成され、遮光
帯３３中のＸ方向に伸びた辺中にＹ方向にピッチＰR で
形成された回折格子よりなるＹ軸用のレチクルマーク３
６Ａ及び３６Ｂが形成され、Ｙ方向に伸びた辺中にＸ方
向にピッチＰR で形成された回折格子よりなるＸ軸用の
レチクルマーク３５Ａ及び３５Ｂが形成されている。レ
チクルマーク３５Ａ及び３５Ｂの内側にそれぞれウエハ
側に向かうアライメント照明光を通過させるための透過
性の窓部（以下、「レチクル窓」と呼ぶ）３７Ａ及び３
７Ｂが形成され、レチクルマーク３６Ａ及び３６Ｂの内
側にそれぞれウエハ６側に向かうアライメント照明光を
通過させるためのレチクル窓３８Ａ及び３８Ｂが形成さ
れている。更に、遮光帯３３をＸ方向に挟むように十字
型のレチクルアライメントマーク３４Ａ及び３４Ｂが形
成されている。
【００２４】図９は、図３中のレチクルマーク３５Ａ及
びレチクル窓３７Ａの拡大図であり、図９において、レ
チクルマーク３５Ａにレチクルアライメント照明光ＲＢ
1 ，ＲＢ2 ，ＲＢ3 ，ＲＢ4 よりなるアライメント照明
光５０が照射され、レチクル窓３７Ａをウエハアライメ
ント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなるア
ライメント照明光５１が通過している。
びレチクル窓３７Ａの拡大図であり、図９において、レ
チクルマーク３５Ａにレチクルアライメント照明光ＲＢ
1 ，ＲＢ2 ，ＲＢ3 ，ＲＢ4 よりなるアライメント照明
光５０が照射され、レチクル窓３７Ａをウエハアライメ
ント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなるア
ライメント照明光５１が通過している。
【００２５】図２に戻り、入射角−θR1，θR1とレチク
ルマーク３５Ａの格子ピッチＰR とは次に示す（２）式
の関係にあり、レチクルアライメント照明光ＲＢ1 の＋
１次回折光ＲＢ1 +1 とレチクルアライメント照明光ＲＢ
2 の−１次回折光ＲＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、
ヘテロダインビーム（レチクルアライメント検出光）と
して対物レンズ２を介してアライメント光学系１に戻
る。
ルマーク３５Ａの格子ピッチＰR とは次に示す（２）式
の関係にあり、レチクルアライメント照明光ＲＢ1 の＋
１次回折光ＲＢ1 +1 とレチクルアライメント照明光ＲＢ
2 の−１次回折光ＲＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、
ヘテロダインビーム（レチクルアライメント検出光）と
して対物レンズ２を介してアライメント光学系１に戻
る。
【００２６】 sin （θR1）＝λ1 ／ＰR （２） 同様に、レチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，ＲＢ4 も
対物レンズ２によってレチクル４上に集光され、レチク
ル４上のレチクルマーク３５Ａに入射角−θR2，θR2で
照射される。このとき、レチクルアライメント照明光Ｒ
Ｂ3 の＋１次回折光ＲＢ3 +1 とレチクルアライメント照
明光ＲＢ4 の−１次回折光ＲＢ4 -1 とがそれぞれ真上に
発生し、対物レンズ２を介してアライメント光学系１に
戻る。
対物レンズ２によってレチクル４上に集光され、レチク
ル４上のレチクルマーク３５Ａに入射角−θR2，θR2で
照射される。このとき、レチクルアライメント照明光Ｒ
Ｂ3 の＋１次回折光ＲＢ3 +1 とレチクルアライメント照
明光ＲＢ4 の−１次回折光ＲＢ4 -1 とがそれぞれ真上に
発生し、対物レンズ２を介してアライメント光学系１に
戻る。
【００２７】一方、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，
ＷＢ2 はレチクル４上のレチクル窓３７Ａを通過し、投
影光学系５中の色収差制御板１０に達する。色収差制御
板１０の照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 が通過する部分には、そ
れぞれ回折格子状の軸上色収差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B
（図８参照）が形成されており、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ 2
はそれぞれ角度−θG1，θG1だけ曲げられて、回折格子
状のウエハマーク４８Ａに対しそれぞれ入射角−θW1，
θW1で照射される。
ＷＢ2 はレチクル４上のレチクル窓３７Ａを通過し、投
影光学系５中の色収差制御板１０に達する。色収差制御
板１０の照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 が通過する部分には、そ
れぞれ回折格子状の軸上色収差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B
（図８参照）が形成されており、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ 2
はそれぞれ角度−θG1，θG1だけ曲げられて、回折格子
状のウエハマーク４８Ａに対しそれぞれ入射角−θW1，
θW1で照射される。
【００２８】図４は、ウエハ６のショット配列の一部を
示し、この図４において、露光対象とするショット領域
４７をＸ方向に挟むようにＹ方向にピッチＰW で形成さ
れた回折格子よりなるＹ軸用のウエハマーク４９Ａ及び
４９Ｂが形成され、ショット領域４７をＹ方向に挟むよ
うにＸ方向にピッチＰW で形成された回折格子よりなる
Ｘ軸用のウエハマーク４８Ａ及び４８Ｂが形成されてい
る。他のショット領域にもそれぞれウエハマークが付設
されている。
示し、この図４において、露光対象とするショット領域
４７をＸ方向に挟むようにＹ方向にピッチＰW で形成さ
れた回折格子よりなるＹ軸用のウエハマーク４９Ａ及び
４９Ｂが形成され、ショット領域４７をＹ方向に挟むよ
うにＸ方向にピッチＰW で形成された回折格子よりなる
Ｘ軸用のウエハマーク４８Ａ及び４８Ｂが形成されてい
る。他のショット領域にもそれぞれウエハマークが付設
されている。
【００２９】図１０は、図４中のウエハマーク４８Ａの
拡大図であり、この図１０において、ウエハマーク４８
Ａに、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ
3 ，ＷＢ4 よりなるアライメント照明光５１が照射され
ている。図２（ａ）に戻り、入射角−θW1，θW1とウエ
ハマーク４８Ａの格子ピッチＰ W とは次に示す（３）式
の関係にあり、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 の＋１
次回折光ＷＢ1 +1 とウエハアライメント照明光ＷＢ2 の
−１次回折光ＷＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、これ
ら２つの回折光がヘテロダインビーム（ウエハアライメ
ント検出光）となる。
拡大図であり、この図１０において、ウエハマーク４８
Ａに、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ
3 ，ＷＢ4 よりなるアライメント照明光５１が照射され
ている。図２（ａ）に戻り、入射角−θW1，θW1とウエ
ハマーク４８Ａの格子ピッチＰ W とは次に示す（３）式
の関係にあり、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 の＋１
次回折光ＷＢ1 +1 とウエハアライメント照明光ＷＢ2 の
−１次回折光ＷＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、これ
ら２つの回折光がヘテロダインビーム（ウエハアライメ
ント検出光）となる。
【００３０】 sin （θW1）＝λ1 ／ＰW （３） 同様に、ウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はウ
エハアライメント照明束ＷＢ1 ，ＷＢ2 に波長が近いた
め、色収差制御板１０上で通過する位置は、それぞれほ
ぼ軸上色収差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B 上と見なせる。そ
のため、照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はそれぞれ角度−θG2，
θG2だけ曲げられて、ウエハマーク４８Ａに対しそれぞ
れ入射角−θW2，θW2で照射される。そして、照明光Ｗ
Ｂ3 の＋１次回折光ＷＢ3 +1 と照明光ＷＢ4 の−１次回
折光ＷＢ4 -1 とがそれぞれ真上に発生し、ヘテロダイン
ビームとなる。
エハアライメント照明束ＷＢ1 ，ＷＢ2 に波長が近いた
め、色収差制御板１０上で通過する位置は、それぞれほ
ぼ軸上色収差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B 上と見なせる。そ
のため、照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はそれぞれ角度−θG2，
θG2だけ曲げられて、ウエハマーク４８Ａに対しそれぞ
れ入射角−θW2，θW2で照射される。そして、照明光Ｗ
Ｂ3 の＋１次回折光ＷＢ3 +1 と照明光ＷＢ4 の−１次回
折光ＷＢ4 -1 とがそれぞれ真上に発生し、ヘテロダイン
ビームとなる。
【００３１】この場合、図２（ｂ）に示すように、色収
差制御板１０の偏向作用によりアライメント照明光は、
非計測方向（Ｙ方向）においてウエハ６に対して角度θ
m だけ傾いて入射するため、上記各ヘテロダインビーム
が色収差制御板１０上で通過する位置は入射時に通過し
た位置と異なる。ウエハマーク４８Ａからのヘテロダイ
ンビームは、色収差制御板１０上の軸上色収差制御素子
Ｇ１C （図８参照）を通ることによって横方向の色収差
が補正されて、レチクル窓３７Ａに向かう。その後、各
検出光はレチクル窓３７Ａ、及び対物レンズ２を介して
再びアライメント光学系１へと戻る。また、ウエハアラ
イメント照明光は、色収差制御板１０が配置されない場
合に比べ、ウエハ６の表面でＹ方向にΔβだけずれた位
置を照明する。
差制御板１０の偏向作用によりアライメント照明光は、
非計測方向（Ｙ方向）においてウエハ６に対して角度θ
m だけ傾いて入射するため、上記各ヘテロダインビーム
が色収差制御板１０上で通過する位置は入射時に通過し
た位置と異なる。ウエハマーク４８Ａからのヘテロダイ
ンビームは、色収差制御板１０上の軸上色収差制御素子
Ｇ１C （図８参照）を通ることによって横方向の色収差
が補正されて、レチクル窓３７Ａに向かう。その後、各
検出光はレチクル窓３７Ａ、及び対物レンズ２を介して
再びアライメント光学系１へと戻る。また、ウエハアラ
イメント照明光は、色収差制御板１０が配置されない場
合に比べ、ウエハ６の表面でＹ方向にΔβだけずれた位
置を照明する。
【００３２】図８は、本例による色収差制御板１０を示
した構成図であり、図８において、ガラス基板等よりな
る透過性の色収差制御板１０上には、１２個の軸上色収
差制御素子が配置されている。そして、３個の軸上色収
差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B ，Ｇ１C が図２のアライメン
ト光学系１のウエハアライメント照明光、及びヘテロダ
インビームの偏向用に使用されている。実際には、他に
３軸のアライメント光学系があるため、色収差制御板１
０上には全体で１２（＝３×４）個の軸上色収差制御素
子Ｇ１A ，Ｇ１B ，Ｇ１C 〜Ｇ４A ，Ｇ４B ，Ｇ４C が
形成されている。
した構成図であり、図８において、ガラス基板等よりな
る透過性の色収差制御板１０上には、１２個の軸上色収
差制御素子が配置されている。そして、３個の軸上色収
差制御素子Ｇ１A ，Ｇ１B ，Ｇ１C が図２のアライメン
ト光学系１のウエハアライメント照明光、及びヘテロダ
インビームの偏向用に使用されている。実際には、他に
３軸のアライメント光学系があるため、色収差制御板１
０上には全体で１２（＝３×４）個の軸上色収差制御素
子Ｇ１A ，Ｇ１B ，Ｇ１C 〜Ｇ４A ，Ｇ４B ，Ｇ４C が
形成されている。
【００３３】ここで、図６、及び図７を参照して、本例
のアライメント光学系１について詳しく説明する。図６
（ｂ）はアライメント光学系１を図２（ｂ）と同じ方向
から見た図、図６（ａ）はアライメント光学系１を図２
（ａ）と同じ方向から見た図、図６（ｃ）は図６（ａ）
の底面図であり、図７はアライメント光学系の前段部を
示す斜視図である。
のアライメント光学系１について詳しく説明する。図６
（ｂ）はアライメント光学系１を図２（ｂ）と同じ方向
から見た図、図６（ａ）はアライメント光学系１を図２
（ａ）と同じ方向から見た図、図６（ｃ）は図６（ａ）
の底面図であり、図７はアライメント光学系の前段部を
示す斜視図である。
【００３４】図６において、例えばレーザダイオードよ
りなる第１のレーザ光源１１から射出された波長λ1 の
レーザビームと、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光源よりなる
第２のレーザ光源１２から射出された波長λ2 のレーザ
ビームとは、ビーム合成プリズム１３によってアライメ
ント照明光Ｂに合成され、それぞれ周波数Ｆ1 で駆動さ
れている音響光学変調素子（以下、「ＡＯＭ」と呼ぶ）
１４に入射する。ＡＯＭの多くは＋１次回折光の強度を
高めるため、光束をブラッグ角で入射させるタイプ（所
謂ブラッグ型ＡＯＭ）であるが、ＡＯＭ１４は光束を垂
直に入射させてラマン・ナス回折による±１次回折光を
均等に得るもの、即ちラマン・ナス型ＡＯＭである。ア
ライメント照明光Ｂ内の２つのレーザビームは波長が若
干異なるため、ＡＯＭ１４によってそれぞれ若干異なる
角度に回折される。波長毎に異なる方向に回折されたア
ライメント照明光を図７の実線及び破線で示す。これら
＋１次、及び−１次に回折されたアライメント照明光
は、もとの周波数に対してそれぞれ＋Ｆ1 ，及び−Ｆ1
の周波数差を持っている。
りなる第１のレーザ光源１１から射出された波長λ1 の
レーザビームと、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光源よりなる
第２のレーザ光源１２から射出された波長λ2 のレーザ
ビームとは、ビーム合成プリズム１３によってアライメ
ント照明光Ｂに合成され、それぞれ周波数Ｆ1 で駆動さ
れている音響光学変調素子（以下、「ＡＯＭ」と呼ぶ）
１４に入射する。ＡＯＭの多くは＋１次回折光の強度を
高めるため、光束をブラッグ角で入射させるタイプ（所
謂ブラッグ型ＡＯＭ）であるが、ＡＯＭ１４は光束を垂
直に入射させてラマン・ナス回折による±１次回折光を
均等に得るもの、即ちラマン・ナス型ＡＯＭである。ア
ライメント照明光Ｂ内の２つのレーザビームは波長が若
干異なるため、ＡＯＭ１４によってそれぞれ若干異なる
角度に回折される。波長毎に異なる方向に回折されたア
ライメント照明光を図７の実線及び破線で示す。これら
＋１次、及び−１次に回折されたアライメント照明光
は、もとの周波数に対してそれぞれ＋Ｆ1 ，及び−Ｆ1
の周波数差を持っている。
【００３５】図７において、ＡＯＭ１４から射出された
レーザビームは、レンズ１５を介して、空間フィルタ１
６に入射し、空間フィルタ１６によって±１次に回折さ
れた光束のみがアライメント照明光として選択され、次
に、レンズ１７を介して、ＡＯＭ１４に対して４５°回
転して配置され、且つ周波数Ｆ2 で駆動されているＡＯ
Ｍ１８に交差するように入射する。ＡＯＭ１８はブラッ
グ型ＡＯＭであり、入射角はブラッグ角の１／sin ４５
°になるよう設定してある。従って、光軸の回りに４５
°回転した面で見れば、アライメント照明光の入射角は
ブラッグ角である。この場合、ＡＯＭ１４で＋Ｆ1 の周
波数変調を受けたレーザビームはＡＯＭ１８で−１次回
折光が強く発生し、同時にＡＯＭ１８で−Ｆ2 の周波数
変調を受け、レーザ光源１１，１２から射出されるとき
に対して＋（Ｆ1 −Ｆ2 ）の周波数変調を受けたアライ
メント照明光Ｂ1 ，Ｂ3 になる。同様に、ＡＯＭ１４で
−Ｆ1 の周波数変調を受けたレーザビームはＡＯＭ１８
で＋１次回折光が強く発生し、同時にＡＯＭ１８で−Ｆ
2 の周波数変調を受け、レーザ光源１１，１２から射出
されるときに対して−（Ｆ1 −Ｆ2 ）の周波数変調を受
けたアライメント照明光Ｂ2 ，Ｂ4 になる。その結果、
アライメント照明光Ｂ1 ，Ｂ3 とアライメント照明光Ｂ
2 ，Ｂ4 との周波数差Δｆは２（Ｆ1 −Ｆ2 ）で表さ
れ、この例ではΔｆは５０ｋＨｚに設定されるものとす
る。ＡＯＭ１８を通過したアライメント光束は、レンズ
１９を経て空間フィルタ２０に入射し、空間フィルタ２
０で選択されたアライメント照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は後段へ
と導かれる。
レーザビームは、レンズ１５を介して、空間フィルタ１
６に入射し、空間フィルタ１６によって±１次に回折さ
れた光束のみがアライメント照明光として選択され、次
に、レンズ１７を介して、ＡＯＭ１４に対して４５°回
転して配置され、且つ周波数Ｆ2 で駆動されているＡＯ
Ｍ１８に交差するように入射する。ＡＯＭ１８はブラッ
グ型ＡＯＭであり、入射角はブラッグ角の１／sin ４５
°になるよう設定してある。従って、光軸の回りに４５
°回転した面で見れば、アライメント照明光の入射角は
ブラッグ角である。この場合、ＡＯＭ１４で＋Ｆ1 の周
波数変調を受けたレーザビームはＡＯＭ１８で−１次回
折光が強く発生し、同時にＡＯＭ１８で−Ｆ2 の周波数
変調を受け、レーザ光源１１，１２から射出されるとき
に対して＋（Ｆ1 −Ｆ2 ）の周波数変調を受けたアライ
メント照明光Ｂ1 ，Ｂ3 になる。同様に、ＡＯＭ１４で
−Ｆ1 の周波数変調を受けたレーザビームはＡＯＭ１８
で＋１次回折光が強く発生し、同時にＡＯＭ１８で−Ｆ
2 の周波数変調を受け、レーザ光源１１，１２から射出
されるときに対して−（Ｆ1 −Ｆ2 ）の周波数変調を受
けたアライメント照明光Ｂ2 ，Ｂ4 になる。その結果、
アライメント照明光Ｂ1 ，Ｂ3 とアライメント照明光Ｂ
2 ，Ｂ4 との周波数差Δｆは２（Ｆ1 −Ｆ2 ）で表さ
れ、この例ではΔｆは５０ｋＨｚに設定されるものとす
る。ＡＯＭ１８を通過したアライメント光束は、レンズ
１９を経て空間フィルタ２０に入射し、空間フィルタ２
０で選択されたアライメント照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は後段へ
と導かれる。
【００３６】図６に戻り、アライメント照明光Ｂ1 〜Ｂ
4 はレンズ２１によって視野絞り２２上に集光され、レ
チクル４又はウエハ６上でのビーム形状が決められた
後、レチクル・ウエハビーム分離プリズム２３によって
レチクルアライメント照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 、及びウエ
ハアライメント照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 に分けられる。そ
の後、アライメント照明光はレンズ２４を介して直視プ
リズム２５に到達する。直視プリズム２５は光軸を中心
に回転可能であり、モータ８０によって図１の中央制御
系６４からの指示により駆動される。直視プリズム２５
が回転すると波長λ1 ，λ2 の２色の照明光は相対角度
が変化し、波長λ1 のアライメント照明光ＲＢ1 ，ＷＢ
1 ，ＲＢ2 ，ＷＢ2 に対してそれぞれ波長λ2 のアライ
メント照明光ＲＢ3 ，ＷＢ3 ，ＲＢ4 ，ＷＢ4 が分離さ
れる。このように相対角度が変化したアライメント照明
光は、ビームスプリッタ２６を介して図２の対物レンズ
２に向かう。相対角度の変化により、波長λ1 ，λ2 の
２色のアライメント照明光のレチクル４及びウエハ６上
での照射位置の相対関係も変化する。
4 はレンズ２１によって視野絞り２２上に集光され、レ
チクル４又はウエハ６上でのビーム形状が決められた
後、レチクル・ウエハビーム分離プリズム２３によって
レチクルアライメント照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 、及びウエ
ハアライメント照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 に分けられる。そ
の後、アライメント照明光はレンズ２４を介して直視プ
リズム２５に到達する。直視プリズム２５は光軸を中心
に回転可能であり、モータ８０によって図１の中央制御
系６４からの指示により駆動される。直視プリズム２５
が回転すると波長λ1 ，λ2 の２色の照明光は相対角度
が変化し、波長λ1 のアライメント照明光ＲＢ1 ，ＷＢ
1 ，ＲＢ2 ，ＷＢ2 に対してそれぞれ波長λ2 のアライ
メント照明光ＲＢ3 ，ＷＢ3 ，ＲＢ4 ，ＷＢ4 が分離さ
れる。このように相対角度が変化したアライメント照明
光は、ビームスプリッタ２６を介して図２の対物レンズ
２に向かう。相対角度の変化により、波長λ1 ，λ2 の
２色のアライメント照明光のレチクル４及びウエハ６上
での照射位置の相対関係も変化する。
【００３７】一方、図２のレチクルマーク３７Ａ及びウ
エハマーク４８Ａからのヘテロダインビームは、図６の
アライメント光学系１に戻った後、ビームスプリッタ２
６により反射され、レンズ２７を介して、レチクル４、
及びウエハ６と共役な位置にある検出光分離プリズム２
８によって、レチクルマーク３７Ａによるヘテロダイン
ビームとウエハマーク４８Ａからのヘテロダインビーム
とに分離される。レチクルマークからの回折光ＲＢ
1 +1 ，ＲＢ2 -1 及びＲＢ3 +1 ，ＲＢ4 -1 よりなるヘテロ
ダインビームは検出光分離プリズム２８を透過し、波長
λ1 の光束のみを透過させる色フィルタ２９により回折
光ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 のみが選別され、光電検出素子３
０によって受光される。ウエハマークからの回折光ＷＢ
1 +1 ，ＷＢ2 - 1 及びＷＢ 3 +1，ＷＢ4 -1 よりなるヘテロ
ダインビームは、検出光分離プリズム２８で反射され
て、光電検出素子３１によって受光される。光電検出素
子３０からレチクルマーク３５Ａの位置に対応するレチ
クルビート信号ＳR が出力され、光電検出素子３１から
ウエハマーク４５Ａの位置に対応するウエハビート信号
Ｓ W が出力される。
エハマーク４８Ａからのヘテロダインビームは、図６の
アライメント光学系１に戻った後、ビームスプリッタ２
６により反射され、レンズ２７を介して、レチクル４、
及びウエハ６と共役な位置にある検出光分離プリズム２
８によって、レチクルマーク３７Ａによるヘテロダイン
ビームとウエハマーク４８Ａからのヘテロダインビーム
とに分離される。レチクルマークからの回折光ＲＢ
1 +1 ，ＲＢ2 -1 及びＲＢ3 +1 ，ＲＢ4 -1 よりなるヘテロ
ダインビームは検出光分離プリズム２８を透過し、波長
λ1 の光束のみを透過させる色フィルタ２９により回折
光ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 のみが選別され、光電検出素子３
０によって受光される。ウエハマークからの回折光ＷＢ
1 +1 ，ＷＢ2 - 1 及びＷＢ 3 +1，ＷＢ4 -1 よりなるヘテロ
ダインビームは、検出光分離プリズム２８で反射され
て、光電検出素子３１によって受光される。光電検出素
子３０からレチクルマーク３５Ａの位置に対応するレチ
クルビート信号ＳR が出力され、光電検出素子３１から
ウエハマーク４５Ａの位置に対応するウエハビート信号
Ｓ W が出力される。
【００３８】レチクルビート信号ＳR は回折光ＲＢ
1 +1 ，ＲＢ2 -1 による周波数Δｆの正弦波状のビート信
号であり、ウエハビート信号ＳW は回折光ＷＢ1 +1 ，Ｗ
Ｂ2 -1 、及びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 による周波数Δｆの正
弦波状のビート信号である。両者の位相差Δφ［ｒａ
ｄ］はレチクル４、及びウエハ６のＸ方向への相対移動
量により変化し、その相対移動量Δｘは以下の（４）、
及び（５）式に示す通りである。
1 +1 ，ＲＢ2 -1 による周波数Δｆの正弦波状のビート信
号であり、ウエハビート信号ＳW は回折光ＷＢ1 +1 ，Ｗ
Ｂ2 -1 、及びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 による周波数Δｆの正
弦波状のビート信号である。両者の位相差Δφ［ｒａ
ｄ］はレチクル４、及びウエハ６のＸ方向への相対移動
量により変化し、その相対移動量Δｘは以下の（４）、
及び（５）式に示す通りである。
【００３９】 Δｘ（レチクル上）＝ＰR ・Δφ／（４π） （４） Δｘ（ウエハ上） ＝ＰW ・Δφ／（４π） （５） また、Ｙ方向用のアライメント系により、Ｙ軸用のレチ
クルマーク及びウエハマークに対応するビート信号は、
Ｘ方向と同様に求められ、これらビート信号の位相差が
求められる。
クルマーク及びウエハマークに対応するビート信号は、
Ｘ方向と同様に求められ、これらビート信号の位相差が
求められる。
【００４０】なお、図２では、ウエハマークが投影光学
系５の下に位置決めされているが、アライメント光学系
１の調整（キャリブレーション）時には、基準マーク部
材４１を投影光学系５の下に移動し、基準マーク部材４
１上の格子マークをウエハアライメント照明光で照明す
る。図５は、基準マーク部材４１上の構成を説明するた
めの平面図を示し、この図５において、ガラス基板等か
らなる透過性の基準マーク部材４１の上面には、Ｘ方向
に所定間隔で枠型の基準マーク４４Ａ及び４４Ｂが形成
され、それら基準マークの間にＹ方向に所定ピッチで回
折格子状の基準回折格子マーク４６Ａ，４６Ｂが形成さ
れ、Ｘ方向に所定ピッチで回折格子状の基準回折格子マ
ーク４５Ａ，４５Ｂが形成されている。基準回折格子マ
ーク４５Ａ〜４６Ｂのピッチは、図４のウエハマーク４
８Ａ〜４９Ｂのピッチと等しい。
系５の下に位置決めされているが、アライメント光学系
１の調整（キャリブレーション）時には、基準マーク部
材４１を投影光学系５の下に移動し、基準マーク部材４
１上の格子マークをウエハアライメント照明光で照明す
る。図５は、基準マーク部材４１上の構成を説明するた
めの平面図を示し、この図５において、ガラス基板等か
らなる透過性の基準マーク部材４１の上面には、Ｘ方向
に所定間隔で枠型の基準マーク４４Ａ及び４４Ｂが形成
され、それら基準マークの間にＹ方向に所定ピッチで回
折格子状の基準回折格子マーク４６Ａ，４６Ｂが形成さ
れ、Ｘ方向に所定ピッチで回折格子状の基準回折格子マ
ーク４５Ａ，４５Ｂが形成されている。基準回折格子マ
ーク４５Ａ〜４６Ｂのピッチは、図４のウエハマーク４
８Ａ〜４９Ｂのピッチと等しい。
【００４１】前述の通り、レチクルアライメント時に
は、基準マーク部材４１が投影光学系５の露光フィール
ド内に移動され、基準マーク４４Ａ，４４Ｂが底面側か
ら露光光と同じ波長λ0 の光束で照明される。また、ア
ライメント光学系１のキャリブレーション時には、やは
り基準マーク部材４１が投影光学系５の露光フィールド
内に移動され、基準マーク部材４１上の格子マーク４５
Ａがウエハマークと同様にウエハアライメント照明光で
照明される。
は、基準マーク部材４１が投影光学系５の露光フィール
ド内に移動され、基準マーク４４Ａ，４４Ｂが底面側か
ら露光光と同じ波長λ0 の光束で照明される。また、ア
ライメント光学系１のキャリブレーション時には、やは
り基準マーク部材４１が投影光学系５の露光フィールド
内に移動され、基準マーク部材４１上の格子マーク４５
Ａがウエハマークと同様にウエハアライメント照明光で
照明される。
【００４２】以上のように、本例のアライメント装置に
使用されるアライメント光学系１では、薄膜干渉等の影
響を低減させるために、ウエハマークに対しては、２つ
の波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光を使用すると共
に、レチクルマーク側での縞ずれをなくすため、レチク
ルマーク用の光電検出素子３０の前に波長λ1 のアライ
メント照明光のみを透過させる色フィルタ２９を設け
て、波長λ2 のアライメント照明光を遮断し、波長λ1
のアライメント照明光のみによるレチクルビート信号Ｓ
R を出力させている。更に、回転自在な直視プリズム２
５を設けて２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光
のウエハ６上での照射位置の相対関係を変化させるよう
にしている。
使用されるアライメント光学系１では、薄膜干渉等の影
響を低減させるために、ウエハマークに対しては、２つ
の波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光を使用すると共
に、レチクルマーク側での縞ずれをなくすため、レチク
ルマーク用の光電検出素子３０の前に波長λ1 のアライ
メント照明光のみを透過させる色フィルタ２９を設け
て、波長λ2 のアライメント照明光を遮断し、波長λ1
のアライメント照明光のみによるレチクルビート信号Ｓ
R を出力させている。更に、回転自在な直視プリズム２
５を設けて２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光
のウエハ６上での照射位置の相対関係を変化させるよう
にしている。
【００４３】次に、本例におけるアライメントの動作に
つき、アライメント光学系１の調整からなるステップ
と、ウエハ６のアライメント及び露光からなるステップ
との２つのステップに分け、主に図１を参照して具体的
に説明する。なお、以下ではＸ方向への位置決め動作に
つき説明するが、Ｙ方向への位置決めも同様に行われ
る。
つき、アライメント光学系１の調整からなるステップ
と、ウエハ６のアライメント及び露光からなるステップ
との２つのステップに分け、主に図１を参照して具体的
に説明する。なお、以下ではＸ方向への位置決め動作に
つき説明するが、Ｙ方向への位置決めも同様に行われ
る。
【００４４】先ず、第１のステップであるアライメント
光学系１の調整について説明する。始めに、レチクル４
が、不図示のレチクルオートローダによってレチクルス
テージ９上に搬送される。ここで、先ずレチクル４に対
し、レチクルアライメントが行われる。レチクルアライ
メントは、波長λ0 の露光光を用いて、レチクル４上に
形成された図３に示されるレチクルアライメントマーク
３４Ａ，３４Ｂと、図５に示されるウエハステージ６１
上に搭載された基準マーク部材４１に形成された基準マ
ーク４４Ａ，４４Ｂとをレチクルアライメント顕微鏡３
９，４０により観察して行われる。レチクルアライメン
トが終了した時点で、アライメント送光系１ａから図５
の基準マーク部材４１上の基準回折格子マーク４５Ａに
対してウエハアライメント照明光が照射される。このと
き、レチクルＲ上のレチクルマーク３５Ａにはレチクル
アライメント照明光が照射される。
光学系１の調整について説明する。始めに、レチクル４
が、不図示のレチクルオートローダによってレチクルス
テージ９上に搬送される。ここで、先ずレチクル４に対
し、レチクルアライメントが行われる。レチクルアライ
メントは、波長λ0 の露光光を用いて、レチクル４上に
形成された図３に示されるレチクルアライメントマーク
３４Ａ，３４Ｂと、図５に示されるウエハステージ６１
上に搭載された基準マーク部材４１に形成された基準マ
ーク４４Ａ，４４Ｂとをレチクルアライメント顕微鏡３
９，４０により観察して行われる。レチクルアライメン
トが終了した時点で、アライメント送光系１ａから図５
の基準マーク部材４１上の基準回折格子マーク４５Ａに
対してウエハアライメント照明光が照射される。このと
き、レチクルＲ上のレチクルマーク３５Ａにはレチクル
アライメント照明光が照射される。
【００４５】その基準回折格子マーク４５Ａに照射され
たウエハアライメント照明光はその基準回折格子マーク
で回折され、その回折された光束がアライメント受光系
１ｂにより受光される。図６（ａ）の光電検出素子３１
からビート信号（以下、この信号も「ウエハビート信号
ＳW 」と呼ぶ）が出力される。このビート信号の振幅情
報はアライメント信号処理系７０を介して中央制御系６
４に供給され、中央制御系６４はそのウエハビート信号
ＳW の振幅が最大になるように、図６に示されるモータ
８０を介してアライメント送光系１ａ内の直視プリズム
２５の回転角を調整する。これで粗調が終了する。
たウエハアライメント照明光はその基準回折格子マーク
で回折され、その回折された光束がアライメント受光系
１ｂにより受光される。図６（ａ）の光電検出素子３１
からビート信号（以下、この信号も「ウエハビート信号
ＳW 」と呼ぶ）が出力される。このビート信号の振幅情
報はアライメント信号処理系７０を介して中央制御系６
４に供給され、中央制御系６４はそのウエハビート信号
ＳW の振幅が最大になるように、図６に示されるモータ
８０を介してアライメント送光系１ａ内の直視プリズム
２５の回転角を調整する。これで粗調が終了する。
【００４６】粗調工程が終了した後、微調工程に移る。
この微調工程を第１微調工程及び第２微調工程の２つの
工程に分けて説明する。先ず第１微調工程では、中央制
御系６４からの指示に基づき、レーザ制御系６９により
図６の波長λ2 のアライメント照明光のレーザ光源１２
が消灯される。この場合、レーザ光源１１からの波長λ
1 のアライメント照明光のみでレチクル４上のレチクル
マーク３５Ａと基準マーク部材４１上の基準回折格子マ
ーク４５Ａとの相対位置を検出していることになる。
この微調工程を第１微調工程及び第２微調工程の２つの
工程に分けて説明する。先ず第１微調工程では、中央制
御系６４からの指示に基づき、レーザ制御系６９により
図６の波長λ2 のアライメント照明光のレーザ光源１２
が消灯される。この場合、レーザ光源１１からの波長λ
1 のアライメント照明光のみでレチクル４上のレチクル
マーク３５Ａと基準マーク部材４１上の基準回折格子マ
ーク４５Ａとの相対位置を検出していることになる。
【００４７】図１１は、第１微調工程におけるアライメ
ント信号としてアライメント信号処理系７０に供給され
るレチクルマーク３５Ａに対応するレチクルビート信号
ＳRと、基準回折格子マーク４５Ａに対応するウエハビ
ート信号ＳW とを示し、横軸は時間ｔ、縦軸は両ビート
信号ＳR ，ＳW を表している。この場合、アライメント
信号処理系７０によりレチクルビート信号ＳR 、及びウ
エハビート信号ＳW の位相差Δφ1 とウエハビート信号
ＳW の振幅ＡW1とが求められる。この位相差Δφ1 は０
に近い方が好ましいが、必ずしも０である必要はなく、
ただ計測するだけでよい。
ント信号としてアライメント信号処理系７０に供給され
るレチクルマーク３５Ａに対応するレチクルビート信号
ＳRと、基準回折格子マーク４５Ａに対応するウエハビ
ート信号ＳW とを示し、横軸は時間ｔ、縦軸は両ビート
信号ＳR ，ＳW を表している。この場合、アライメント
信号処理系７０によりレチクルビート信号ＳR 、及びウ
エハビート信号ＳW の位相差Δφ1 とウエハビート信号
ＳW の振幅ＡW1とが求められる。この位相差Δφ1 は０
に近い方が好ましいが、必ずしも０である必要はなく、
ただ計測するだけでよい。
【００４８】次に、第２微調工程において、中央制御系
６４の指示に基づき、レーザ制御系６９により図６のレ
ーザ光源１２が点灯される。即ち、レーザ光源１１から
の波長λ1 のアライメント照明光と、第２のレーザ光源
１２からの波長λ2 のアライメント照明光とで、第１微
調工程と同様の検出を行う。図１２は、第２微調工程に
おけるアライメント信号としてアライメント信号処理系
７０に供給されるレチクルマーク３５Ａに対応するレチ
クルビート信号ＳRと、基準回折格子マーク４５Ａに対
応するウエハビート信号ＳW とを示し、横軸は時間ｔ、
縦軸は両ビート信号ＳR ，ＳW を表している。この場合
にも、アライメント信号処理系７０によって、レチクル
ビート信号ＳR 及びウエハビート信号ＳW の位相差Δφ
0 と、ウエハビート信号ＳW の振幅ＡW0とが求められ
る。なお、図１１と図１２とを比較して、２つの波長の
レーザ光により検出したウエハビート信号ＳW の振幅Ａ
W0の方が１つの波長のレーザ光により検出したウエハビ
ート信号ＳW の振幅ＡW1より、小さくなっているが、別
に特殊なことではない。２つの波長の縞ずれ量が大きけ
れば、２つの波長に対応する各ウエハビート信号は互い
にコントラストを低下させ合うことになるからである。
６４の指示に基づき、レーザ制御系６９により図６のレ
ーザ光源１２が点灯される。即ち、レーザ光源１１から
の波長λ1 のアライメント照明光と、第２のレーザ光源
１２からの波長λ2 のアライメント照明光とで、第１微
調工程と同様の検出を行う。図１２は、第２微調工程に
おけるアライメント信号としてアライメント信号処理系
７０に供給されるレチクルマーク３５Ａに対応するレチ
クルビート信号ＳRと、基準回折格子マーク４５Ａに対
応するウエハビート信号ＳW とを示し、横軸は時間ｔ、
縦軸は両ビート信号ＳR ，ＳW を表している。この場合
にも、アライメント信号処理系７０によって、レチクル
ビート信号ＳR 及びウエハビート信号ＳW の位相差Δφ
0 と、ウエハビート信号ＳW の振幅ＡW0とが求められ
る。なお、図１１と図１２とを比較して、２つの波長の
レーザ光により検出したウエハビート信号ＳW の振幅Ａ
W0の方が１つの波長のレーザ光により検出したウエハビ
ート信号ＳW の振幅ＡW1より、小さくなっているが、別
に特殊なことではない。２つの波長の縞ずれ量が大きけ
れば、２つの波長に対応する各ウエハビート信号は互い
にコントラストを低下させ合うことになるからである。
【００４９】その後、中央制御系６４はアライメント信
号処理系７０からアライメント結果Δφ1 ，ＡW1，Δφ
0 ，ＡW0を受け取って演算部６４ａに供給し、演算部６
４ａでは仮にレーザ光源１２のみを点灯したときの波長
λ2 のアライメント照明光だけでアライメントを行った
ときのレチクルビート信号R とウエハビート信号ＳWと
の間の位相差Δφ2 を下記の（６）式により求めて中央
演算系６４に供給する。但し、このとき、レチクルマー
ク３５Ａのみはレーザ光源１１からの照明光で照射され
ているものと仮定されている。ここで、位相差Δφ1 と
Δφ2 との差が波長λ1 ，λ2 の干渉縞の縞ずれに対応
する。その縞ずれ量は０が理想的であるが、仮に許容量
を越えていた場合は、中央演算系６４はアライメント送
光系１ａ内のモータ８０に対し直視プリズム２５をその
縞ずれ量に応じた角度だけ回転するように指示する。そ
して、再度同様な方法で位相差Δφ1 とΔφ2 との差が
計測され、その差が許容量以下になるまでその調整工程
が繰り返される。その許容量は必要とされるアライメン
ト精度によって異なるが、近年のＬＳＩの高密度集積化
に伴い、今後１０ｎｍ以下の許容量が要求されることに
なろう。
号処理系７０からアライメント結果Δφ1 ，ＡW1，Δφ
0 ，ＡW0を受け取って演算部６４ａに供給し、演算部６
４ａでは仮にレーザ光源１２のみを点灯したときの波長
λ2 のアライメント照明光だけでアライメントを行った
ときのレチクルビート信号R とウエハビート信号ＳWと
の間の位相差Δφ2 を下記の（６）式により求めて中央
演算系６４に供給する。但し、このとき、レチクルマー
ク３５Ａのみはレーザ光源１１からの照明光で照射され
ているものと仮定されている。ここで、位相差Δφ1 と
Δφ2 との差が波長λ1 ，λ2 の干渉縞の縞ずれに対応
する。その縞ずれ量は０が理想的であるが、仮に許容量
を越えていた場合は、中央演算系６４はアライメント送
光系１ａ内のモータ８０に対し直視プリズム２５をその
縞ずれ量に応じた角度だけ回転するように指示する。そ
して、再度同様な方法で位相差Δφ1 とΔφ2 との差が
計測され、その差が許容量以下になるまでその調整工程
が繰り返される。その許容量は必要とされるアライメン
ト精度によって異なるが、近年のＬＳＩの高密度集積化
に伴い、今後１０ｎｍ以下の許容量が要求されることに
なろう。
【００５０】 Δφ2 ＝（Δφ0 ＋Δφ1)／２ ＋arctan［{(ＡW0＋ＡW1）/(ＡW0−ＡW1)}tan{（Δφ0 −Δφ1)／２｝］ （６） 以上の方法により、基準マーク部材４１上における異な
った２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光による
干渉縞が精度良く補正される。即ち、上記調整により、
２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光の光ビート
信号の位相差が許容範囲内となり、最終アライメント時
にコントラストの良いウエハビート信号ＳW を得ること
ができる。ここで、中央制御系６４は再度２色のレーザ
光源１１，１２を点灯し、レチクルビート信号ＳR 及び
ウエハビート信号ＳW の間の位相差Δφ0 を計測して記
憶する。
った２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光による
干渉縞が精度良く補正される。即ち、上記調整により、
２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光の光ビート
信号の位相差が許容範囲内となり、最終アライメント時
にコントラストの良いウエハビート信号ＳW を得ること
ができる。ここで、中央制御系６４は再度２色のレーザ
光源１１，１２を点灯し、レチクルビート信号ＳR 及び
ウエハビート信号ＳW の間の位相差Δφ0 を計測して記
憶する。
【００５１】ここで、（６）式の導出過程につき説明す
る。先ず、レーザダイオードからの照明光により得られ
るレチクルビート信号ＳRを、ビート周波数に対応する
角周波数ω、振幅ＡR 、及び位相εを用いて次のように
表す。 ＳR ＝ＡR sin(ωｔ−ε） （Ｂ１） 同様に、レーザダイオードからの照明光のみで照射した
ときに得られるウエハビート信号ＳW1を、振幅ＡW1及び
位相βを用いて、次のように表す。
る。先ず、レーザダイオードからの照明光により得られ
るレチクルビート信号ＳRを、ビート周波数に対応する
角周波数ω、振幅ＡR 、及び位相εを用いて次のように
表す。 ＳR ＝ＡR sin(ωｔ−ε） （Ｂ１） 同様に、レーザダイオードからの照明光のみで照射した
ときに得られるウエハビート信号ＳW1を、振幅ＡW1及び
位相βを用いて、次のように表す。
【００５２】ＳW1＝ＡW1sin(ωｔ−β） （Ｂ２） また、仮想的にＨｅ−Ｎｅレーザ光源からの照明光のみ
で照射したときに得られるウエハビート信号ＳW2を、振
幅ＡW2及び位相γを用いて、次のように表す。 ＳW2＝ＡW2sin(ωｔ−γ） （Ｂ３） 更に、レーザダイオード及びＨｅ−Ｎｅレーザ光源の両
方を点灯したときに得られるウエハビート信号ＳW を、
振幅ＡW0、及び位相αを用いて次のように表す。
で照射したときに得られるウエハビート信号ＳW2を、振
幅ＡW2及び位相γを用いて、次のように表す。 ＳW2＝ＡW2sin(ωｔ−γ） （Ｂ３） 更に、レーザダイオード及びＨｅ−Ｎｅレーザ光源の両
方を点灯したときに得られるウエハビート信号ＳW を、
振幅ＡW0、及び位相αを用いて次のように表す。
【００５３】ＳW ＝ＡW0sin(ωｔ−α） （Ｂ４） （Ｂ２）式〜（Ｂ４）式の間には次の関係がある。 ＡW2sin(ωｔ−γ）＝ＡW0sin(ωｔ−α）−ＡW1sin(ωｔ−β） （Ｂ５） そこで、この式より位相γを求めるため、次のような変
数Ｃ及びδを導入する。
数Ｃ及びδを導入する。
【００５４】 Ｃ＝ωｔ−（α＋β）／２，δ＝（α−β）／２ （Ｂ６） これらの変数を用いると、（Ｂ５）式の右辺は次のよう
になる。 ＡW0sin(Ｃ−δ）−ＡW1sin(Ｃ＋δ） （Ｂ７） この（Ｂ７）式を変形すると、次式が得られる。 ＡW0sin Ｃcos δ−ＡW0cos Ｃsin δ−ＡW1sin Ｃcos δ−ＡW1cos Ｃsin δ ＝（ＡW0−ＡW1）sin Ｃcos δ−（ＡW0＋ＡW1）cos Ｃsin δ （Ｂ８） ここで、次式を満たすような新たな変数Ｇ及びξを導入
する。
になる。 ＡW0sin(Ｃ−δ）−ＡW1sin(Ｃ＋δ） （Ｂ７） この（Ｂ７）式を変形すると、次式が得られる。 ＡW0sin Ｃcos δ−ＡW0cos Ｃsin δ−ＡW1sin Ｃcos δ−ＡW1cos Ｃsin δ ＝（ＡW0−ＡW1）sin Ｃcos δ−（ＡW0＋ＡW1）cos Ｃsin δ （Ｂ８） ここで、次式を満たすような新たな変数Ｇ及びξを導入
する。
【００５５】 （ＡW0−ＡW1）cos δ＝Ｇcos ξ （Ｂ９） （ＡW0＋ＡW1）sin δ＝Ｇsin ξ （Ｂ１０） これらの変数Ｇ及びξを用いると、（Ｂ８）式は次のよ
うになる。なお、（Ｂ８）式が（Ｂ５）式の左辺と等し
いことを利用している。 ＡW2sin(ωｔ−γ）＝Ｇsin Ｃcos ξ−Ｇcos Ｃsin ξ ＝Ｇsin(Ｃ−ξ） ＝Ｇsin{ωｔ−（α＋β）／２−ξ｝ （Ｂ１１） ここで、（Ｂ９）式及び（Ｂ１０）式より、変数ξは次
式を満たす。
うになる。なお、（Ｂ８）式が（Ｂ５）式の左辺と等し
いことを利用している。 ＡW2sin(ωｔ−γ）＝Ｇsin Ｃcos ξ−Ｇcos Ｃsin ξ ＝Ｇsin(Ｃ−ξ） ＝Ｇsin{ωｔ−（α＋β）／２−ξ｝ （Ｂ１１） ここで、（Ｂ９）式及び（Ｂ１０）式より、変数ξは次
式を満たす。
【００５６】 tan ξ＝（ＡW0＋ＡW1）sin δ／｛（ＡW0−ＡW1）cos δ｝ ＝｛（ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1）｝tan δ ＝｛（ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1）｝tan{（α−β）/2｝ （Ｂ１２） 従って、（Ｂ１１）式より振幅ＡW2、及び位相γは次の
ようになる。 ＡW2＝Ｇ （Ｂ１３） γ＝（α＋β）／２＋ξ ＝（α＋β）／２ ＋arctan［{(ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1)}tan{（α−β）/2}] （Ｂ１４） 次に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源を消したときに得られるレ
チクルビート信号ＳRとウエハビート信号ＳW1との位相
差Δφ1 は、次式で示すように位相βとεとの差分であ
り、そのときのウエハビート信号ＳW1の振幅ＡW1が計測
されている。
ようになる。 ＡW2＝Ｇ （Ｂ１３） γ＝（α＋β）／２＋ξ ＝（α＋β）／２ ＋arctan［{(ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1)}tan{（α−β）/2}] （Ｂ１４） 次に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源を消したときに得られるレ
チクルビート信号ＳRとウエハビート信号ＳW1との位相
差Δφ1 は、次式で示すように位相βとεとの差分であ
り、そのときのウエハビート信号ＳW1の振幅ＡW1が計測
されている。
【００５７】Δφ1 ＝β−ε （Ｂ１５） また、両方の光源を点灯したときに得られるレチクルビ
ート信号ＳR とウエハビート信号ＳW との位相差Δφ0
は、次式で示すように位相αとεとの差分であり、その
ときのウエハビート信号ＳW の振幅ＡW0が計測されてい
る。 Δφ0 ＝α−ε （Ｂ１６） ここで、求めるべき位相差は、仮想的にウエハ側のみで
レーザダイオードを消したときに得られるレチクルビー
ト信号ＳR とウエハビート信号ＳW2との位相差Δφ2 、
即ち次のように位相γと位相εとの差分であり、この差
分は（Ｂ１４）式〜（Ｂ１６）式より次のように（６）
式と合致する。
ート信号ＳR とウエハビート信号ＳW との位相差Δφ0
は、次式で示すように位相αとεとの差分であり、その
ときのウエハビート信号ＳW の振幅ＡW0が計測されてい
る。 Δφ0 ＝α−ε （Ｂ１６） ここで、求めるべき位相差は、仮想的にウエハ側のみで
レーザダイオードを消したときに得られるレチクルビー
ト信号ＳR とウエハビート信号ＳW2との位相差Δφ2 、
即ち次のように位相γと位相εとの差分であり、この差
分は（Ｂ１４）式〜（Ｂ１６）式より次のように（６）
式と合致する。
【００５８】 Δφ2 ＝γ−ε ＝（α−ε＋β−ε）／２ ＋arctan［{(ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1)}tan{（α−ε−β＋ε）/2}] ＝（Δφ0 ＋Δφ1)／２ ＋arctan［{(ＡW0＋ＡW1)/（ＡW0−ＡW1)}tan{（Δφ0-Δφ1)/2}] なお、この式は種々に変形が可能である。
【００５９】次に、第２のステップであるウエハ６のア
ライメント及び露光について説明する。図１において、
ウエハ６は不図示のウエハオートローダによってウエハ
ステージ６１上に搬送される。不図示のウエハプリアラ
イメント系の計測結果に基づいて、ウエハマーク４８
Ａ，４９ＡのピッチＰW の±１／４以下の精度でウエハ
６の図４に示すショット領域４７が投影光学系５の下の
露光位置に位置決めされる。位置決めされた後、アライ
メント送光系１ａよりアライメント照明光がレチクルマ
ーク３５Ａ及びウエハマーク４８Ａに照射され、レチク
ル４とウエハ６のショット領域４７との最終アライメン
ト（ファインアライメント）が行われる。
ライメント及び露光について説明する。図１において、
ウエハ６は不図示のウエハオートローダによってウエハ
ステージ６１上に搬送される。不図示のウエハプリアラ
イメント系の計測結果に基づいて、ウエハマーク４８
Ａ，４９ＡのピッチＰW の±１／４以下の精度でウエハ
６の図４に示すショット領域４７が投影光学系５の下の
露光位置に位置決めされる。位置決めされた後、アライ
メント送光系１ａよりアライメント照明光がレチクルマ
ーク３５Ａ及びウエハマーク４８Ａに照射され、レチク
ル４とウエハ６のショット領域４７との最終アライメン
ト（ファインアライメント）が行われる。
【００６０】この最終アライメントにおいて、レチクル
ビート信号ＳR とウエハビート信号ＳW との位相差が上
記の第１ステップの終わりに計測された位相差Δφ0 に
なるようにレチクルステージ９又はウエハステージ６１
が制御される。レチクル４とウエハ６のショット領域４
７との相対位置が合わされたことがアライメント信号処
理系７０を通して中央制御系６４に伝わると、露光照明
系６７より露光光が照射されレチクル４上のパターン像
がそのショット領域４７内に転写される。このようにし
て、順次ウエハ６上の各ショット領域が露光され、ウエ
ハ６のすべてのショット領域の露光が終了すると、ウエ
ハ６は次のウエハと交換されて再びウエハ６に対して行
われたと同様のアライメント及び露光が行われる。
ビート信号ＳR とウエハビート信号ＳW との位相差が上
記の第１ステップの終わりに計測された位相差Δφ0 に
なるようにレチクルステージ９又はウエハステージ６１
が制御される。レチクル４とウエハ６のショット領域４
７との相対位置が合わされたことがアライメント信号処
理系７０を通して中央制御系６４に伝わると、露光照明
系６７より露光光が照射されレチクル４上のパターン像
がそのショット領域４７内に転写される。このようにし
て、順次ウエハ６上の各ショット領域が露光され、ウエ
ハ６のすべてのショット領域の露光が終了すると、ウエ
ハ６は次のウエハと交換されて再びウエハ６に対して行
われたと同様のアライメント及び露光が行われる。
【００６１】以上のように、本例ではアライメント時に
レチクル４のレチクルマーク３５Ａは、波長λ1 のアラ
イメント照明光のみで照明されている。基本的にレチク
ルのレチクルマークは通常石英ガラスにクロム（Ｃｒ）
膜でパターニングされたものであり、ウエハマークに比
べ極めて理想的なマークが形成されているものと考えら
れ、特に２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光を
用いてアライメントする必要もない。本例の実施の形態
はこの点をうまく利用したもので、レチクルビート信号
ＳR が波長λ1 のアライメント照明光のみによるもので
あるために、図６の直視プリズム２５を回転しても常に
安定したレチクルビート信号ＳR が得られる。
レチクル４のレチクルマーク３５Ａは、波長λ1 のアラ
イメント照明光のみで照明されている。基本的にレチク
ルのレチクルマークは通常石英ガラスにクロム（Ｃｒ）
膜でパターニングされたものであり、ウエハマークに比
べ極めて理想的なマークが形成されているものと考えら
れ、特に２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光を
用いてアライメントする必要もない。本例の実施の形態
はこの点をうまく利用したもので、レチクルビート信号
ＳR が波長λ1 のアライメント照明光のみによるもので
あるために、図６の直視プリズム２５を回転しても常に
安定したレチクルビート信号ＳR が得られる。
【００６２】なお、上述の実施の形態では、第１のレー
ザ光源１１としてレーザダイオード、第２のレーザ光源
１２としてＨｅ−Ｎｅレーザ光源を使用しているので、
第２のレーザ光源１２を消灯する際には、シャッタで光
束を遮るようにしてもよい。また、アライメント用の照
明光として２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光
を用いたが、３つ以上の波長のアライメント照明光を用
いてもよい。
ザ光源１１としてレーザダイオード、第２のレーザ光源
１２としてＨｅ−Ｎｅレーザ光源を使用しているので、
第２のレーザ光源１２を消灯する際には、シャッタで光
束を遮るようにしてもよい。また、アライメント用の照
明光として２つの波長λ1 ，λ2 のアライメント照明光
を用いたが、３つ以上の波長のアライメント照明光を用
いてもよい。
【００６３】更に、干渉縞調整用に直視プリズム２５を
用いたが、回折格子等のグレーティングを用いても同様
の効果を得ることができる。また、上述の実施の形態
は、ＴＴＲ方式のヘテロダイン干渉方式のアライメント
装置に本発明を適用したものであるが、本発明はＴＴＬ
方式又はオフ・アクシス方式のヘテロダイン干渉方式の
アライメント装置にも適用できる。この場合、レチクル
マークの代わりに参照回折格子が使用される。更に、基
準としては、例えばＡＯＭを駆動するための電気信号を
使用してもよい。
用いたが、回折格子等のグレーティングを用いても同様
の効果を得ることができる。また、上述の実施の形態
は、ＴＴＲ方式のヘテロダイン干渉方式のアライメント
装置に本発明を適用したものであるが、本発明はＴＴＬ
方式又はオフ・アクシス方式のヘテロダイン干渉方式の
アライメント装置にも適用できる。この場合、レチクル
マークの代わりに参照回折格子が使用される。更に、基
準としては、例えばＡＯＭを駆動するための電気信号を
使用してもよい。
【００６４】なお、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
り得ることは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】本発明のアライメント装置によれば、第
２の波長の光束の光強度を小さくしたときの参照ビート
信号と被検ビート信号との位相差Δφ1 、及び被検ビー
ト信号の振幅Ａ1 と、第１及び第２の波長の光束の光強
度を共に大きくしたときのその参照ビート信号とその被
検ビート信号との位相差Δφ0 及びその被検ビート信号
の振幅Ａ0 とに基づいて、仮想的にその第１の波長の光
束の光強度を小さくしたときのその参照ビート信号とそ
の被検ビート信号との位相差Δφ2 を算出し、この位相
差Δφ2 と位相差Δφ1 とが等しくなるように相対位置
調整手段を駆動している。従って、感光基板の位置を異
なる２つの波長のアライメント光束で同時に計測する際
に、２つのアライメント光の縞ずれ量を高精度にほぼ０
に調整できる利点がある。また、参照格子（マスク上の
マーク）は１色で検出しているため、縞ずれ量を調整し
てもその参照格子から得られる信号は影響を受けない。
２の波長の光束の光強度を小さくしたときの参照ビート
信号と被検ビート信号との位相差Δφ1 、及び被検ビー
ト信号の振幅Ａ1 と、第１及び第２の波長の光束の光強
度を共に大きくしたときのその参照ビート信号とその被
検ビート信号との位相差Δφ0 及びその被検ビート信号
の振幅Ａ0 とに基づいて、仮想的にその第１の波長の光
束の光強度を小さくしたときのその参照ビート信号とそ
の被検ビート信号との位相差Δφ2 を算出し、この位相
差Δφ2 と位相差Δφ1 とが等しくなるように相対位置
調整手段を駆動している。従って、感光基板の位置を異
なる２つの波長のアライメント光束で同時に計測する際
に、２つのアライメント光の縞ずれ量を高精度にほぼ０
に調整できる利点がある。また、参照格子（マスク上の
マーク）は１色で検出しているため、縞ずれ量を調整し
てもその参照格子から得られる信号は影響を受けない。
【００６６】また、演算手段が、（１）式の演算式によ
って位相差Δφ2 を求める場合には、１回の計測で高精
度に縞ずれ量が求められ、縞ずれ調整を短時間に行うこ
とができる。また、参照格子としてそのマスク上の回折
格子状マークを使用し、２つの光照射手段はそれぞれマ
スクを介して感光基板上の回折格子状マークに光束を照
射する場合には、ＴＴＲ方式で高精度に直接マスクと感
光基板との位置ずれ量が検出できるという利点がある。
って位相差Δφ2 を求める場合には、１回の計測で高精
度に縞ずれ量が求められ、縞ずれ調整を短時間に行うこ
とができる。また、参照格子としてそのマスク上の回折
格子状マークを使用し、２つの光照射手段はそれぞれマ
スクを介して感光基板上の回折格子状マークに光束を照
射する場合には、ＴＴＲ方式で高精度に直接マスクと感
光基板との位置ずれ量が検出できるという利点がある。
【００６７】また、第１及び第２の波長が露光用の照明
光の波長と異なる際に、その投影光学系中のマスクに対
するフーリエ変換面、又は該フーリエ変換面の近傍面上
で、それら第１、及び第２の波長の光束が通過する領域
にそれぞれそれら第１、及び第２の波長の光束に対する
その投影光学系の色収差をそれぞれ所定の値に制御する
照射光制御素子を配置する場合には、アライメント光束
に関してそのマスクとその基板とを容易に共役にできる
ため、マスク用及び基板用の検出光学系を共通にして簡
単な光学系でＴＴＲ方式でアライメントができるという
利点がある。
光の波長と異なる際に、その投影光学系中のマスクに対
するフーリエ変換面、又は該フーリエ変換面の近傍面上
で、それら第１、及び第２の波長の光束が通過する領域
にそれぞれそれら第１、及び第２の波長の光束に対する
その投影光学系の色収差をそれぞれ所定の値に制御する
照射光制御素子を配置する場合には、アライメント光束
に関してそのマスクとその基板とを容易に共役にできる
ため、マスク用及び基板用の検出光学系を共通にして簡
単な光学系でＴＴＲ方式でアライメントができるという
利点がある。
【図１】本発明によるアライメント装置の実施の形態を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１のアライメント装置の主にステー
ジ系及びアライメント光学系を示す正面図、（ｂ）は図
２（ａ）の側面図である。
ジ系及びアライメント光学系を示す正面図、（ｂ）は図
２（ａ）の側面図である。
【図３】図２のレチクル４のパターン配置を示す平面図
である。
である。
【図４】図２のウエハ６のショット領域及びウエハマー
クを示す拡大平面図である。
クを示す拡大平面図である。
【図５】図２の基準マーク部材４１上のマーク配置を示
す拡大平面図である。
す拡大平面図である。
【図６】（ａ）は図２のアライメント光学系１の構成を
示す正面図、（ｂ）は図６（ａ）の側面図、（ｃ）は図
６（ａ）の底面図である。
示す正面図、（ｂ）は図６（ａ）の側面図、（ｃ）は図
６（ａ）の底面図である。
【図７】図６のＡＯＭ１４から空間フィルタ２０までの
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
【図８】図２中の色収差制御板１０上の色収差制御素子
の配置を示す平面図である。
の配置を示す平面図である。
【図９】図３のレチクルマーク３５Ａ及びレチクル窓３
７Ａを示す拡大平面図である。
７Ａを示す拡大平面図である。
【図１０】図４のウエハマーク４８Ａを示す拡大平面図
である。
である。
【図１１】本発明によるアライメント装置の実施の形態
のヘテロダイン干渉方式のアライメント系で得られる２
つのビート信号の第１の波長のアライメント光束のみで
照明したときの位相関係を示す波形図である。
のヘテロダイン干渉方式のアライメント系で得られる２
つのビート信号の第１の波長のアライメント光束のみで
照明したときの位相関係を示す波形図である。
【図１２】本発明によるアライメント装置の実施の形態
のヘテロダイン干渉方式のアライメント系で得られる２
つのビート信号の第１、及び第２の波長のアライメント
光束で照明したときの位相関係を示す波形図である。
のヘテロダイン干渉方式のアライメント系で得られる２
つのビート信号の第１、及び第２の波長のアライメント
光束で照明したときの位相関係を示す波形図である。
１ アライメント光学系 ２ 対物レンズ ３ ダイクロイックミラー ４ レチクル ５ 投影光学系 ６ ウエハ ７ ウエハホルダ ８Ｘ Ｘステージ ８Ｙ Ｙステージ ９ レチクルステージ １０ 色収差制御板 １１，１２ レーザ光源 １４，１８ 音響光学変調素子（ＡＯＭ） ２２ 視野絞り ２３ レチクル・ウエハビーム分離プリズム ２５ 直視プリズム ２６ ビームスプリッタ ２９ 色フィルタ ３０，３１ 光電検出素子 ３４Ａ，３４Ｂ レチクルアライメントマーク ３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ レチクルマーク ３９，４０ レチクルアライメント顕微鏡 ４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ ウエハマーク ４１ 基準マーク部材 ４４Ａ，４４Ｂ 基準マーク ４５Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ 基準回折格子マーク ６４ 中央制御系 ６４ａ 演算部
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｂ ５２５Ｍ
Claims (4)
- 【請求項１】 露光用の照明光のもとでマスク上に形成
されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に投影
する露光装置に設けられ、前記感光基板上に形成された
回折格子状マークに基づいて前記感光基板の位置合わせ
を行うアライメント装置において、 第１の波長で所定の周波数差を有する２光束を所定の参
照格子に照射すると共に、前記投影光学系を介して前記
回折格子状マークに照射する第１の光照射手段と、 前記第１の波長と異なる第２の波長で前記所定の周波数
差と同じ周波数差を有する２光束を、前記投影光学系を
介して前記回折格子状マークに照射する第２の光照射手
段と、 前記参照格子での回折によって発生する１組以上のヘテ
ロダインビームを光電変換して参照ビート信号を発生す
る第１の光電検出手段と、 前記回折格子状マークでの回折によって発生する１組以
上のヘテロダインビームを光電変換して被検ビート信号
を発生する第２の光電検出手段と、 前記参照ビート信号と前記被検ビート信号との位相差に
基づいて前記参照格子と前記回折格子状マークとの相対
的な位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、 前記感光基板上の回折格子状マーク上での前記第１の波
長の２光束の照射位置と前記第２の波長の２光束の照射
位置との計測方向に対する相対位置を調整する相対位置
調整手段と、 前記第２の波長の光束の光強度を小さくしたときの前記
参照ビート信号と前記被検ビート信号との位相差Δφ1
及び前記被検ビート信号の振幅Ａ1 と、前記第１及び第
２の波長の光束の光強度を共に大きくしたときの前記参
照ビート信号と前記被検ビート信号との位相差Δφ0 及
び前記被検ビート信号の振幅Ａ0 とに基づいて、仮想的
に前記第１の波長の光束の光強度を小さくしたときの前
記参照ビート信号と前記被検ビート信号との位相差Δφ
2 を算出する演算手段と、 該演算手段によって算出された位相差Δφ2 と前記位相
差Δφ1 とが等しくなるように前記相対位置調整手段を
駆動する制御手段と、を有することを特徴とするアライ
メント装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のアライメント装置であっ
て、 前記演算手段は次の演算によって前記位相差Δφ2 を求
めることを特徴とするアライメント装置。 Δφ2 ＝（Δφ0 ＋Δφ1)／２＋arctan［{(Ａ0 ＋Ａ1)
/(Ａ0 −Ａ1)｝tan{（Δφ0 −Δφ1)／２｝］ - 【請求項３】 請求項１又は２記載のアライメント装置
であって、 前記参照格子は前記マスク上に形成された回折格子状マ
ークであり、 前記第１及び第２の光照射手段はそれぞれ前記マスクを
介して前記感光基板上の回折格子状マークに対して前記
第１の波長の２光束及び前記第２の波長の２光束を照射
することを特徴とするアライメント装置。 - 【請求項４】 請求項１、２、又は３記載のアライメン
ト装置であって、 前記第１及び第２の波長はそれぞれ前記露光用の照明光
の波長と異なり、 前記投影光学系の前記マスクのパターン面に対するフー
リエ変換面の近傍に前記第１及び第２の波長の光束に対
する前記投影光学系の色収差を制御する照射光制御素子
が配置されたことを特徴とするアライメント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16597896A JPH1012530A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | アライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16597896A JPH1012530A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | アライメント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012530A true JPH1012530A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15822617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16597896A Withdrawn JPH1012530A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012530A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6814832B2 (en) | 2001-07-24 | 2004-11-09 | Seiko Epson Corporation | Method for transferring element, method for producing element, integrated circuit, circuit board, electro-optical device, IC card, and electronic appliance |
| US6887650B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-05-03 | Seiko Epson Corporation | Transfer method, method of manufacturing thin film devices, method of manufacturing integrated circuits, circuit board and manufacturing method thereof, electro-optical apparatus and manufacturing method thereof, ic card, and electronic appliance |
| US7253087B2 (en) | 2003-05-23 | 2007-08-07 | Seiko Epson Corporation | Method of producing thin-film device, electro-optical device, and electronic apparatus |
| JP2011181944A (ja) * | 2006-04-18 | 2011-09-15 | Canon Inc | インプリント方法およびインプリント装置 |
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1996
- 1996-06-26 JP JP16597896A patent/JPH1012530A/ja not_active Withdrawn
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