JPH06260389A - アライメント装置 - Google Patents
アライメント装置Info
- Publication number
- JPH06260389A JPH06260389A JP5044773A JP4477393A JPH06260389A JP H06260389 A JPH06260389 A JP H06260389A JP 5044773 A JP5044773 A JP 5044773A JP 4477393 A JP4477393 A JP 4477393A JP H06260389 A JPH06260389 A JP H06260389A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- alignment
- optical system
- chromatic aberration
- substrate
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アライメント光学系の構成を単純化すると共
に、投影光学系の設計及び製造上の負荷を重くしない。 【構成】 アライメント光学系１からのウエハ照明光Ｗ
Ｂ1 〜ＷＢ4 が、ダイクロイックミラー３、レチクル４
のレチクル窓３５等を経て投影光学系５に入射し、ウエ
ハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 はそれぞれ色収差制御板１０上
の軸上色収差制御素子により軸上色収差が補正された状
態で、ウエハ６上のウエハマーク３７に照射される。ウ
エハマーク３７からの検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及び
検出光ＷＢ 3(+2),ＷＢ4(-2) は、色収差が補正されるこ
となく投影光学系５及びレチクル４のレチクル窓３５を
経てアライメント光学系１に戻る。
に、投影光学系の設計及び製造上の負荷を重くしない。 【構成】 アライメント光学系１からのウエハ照明光Ｗ
Ｂ1 〜ＷＢ4 が、ダイクロイックミラー３、レチクル４
のレチクル窓３５等を経て投影光学系５に入射し、ウエ
ハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 はそれぞれ色収差制御板１０上
の軸上色収差制御素子により軸上色収差が補正された状
態で、ウエハ６上のウエハマーク３７に照射される。ウ
エハマーク３７からの検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及び
検出光ＷＢ 3(+2),ＷＢ4(-2) は、色収差が補正されるこ
となく投影光学系５及びレチクル４のレチクル窓３５を
経てアライメント光学系１に戻る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレチクル上に形
成されたパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写
する投影露光装置のアライメント（位置合わせ）装置に
関し、特に、パターンを転写するための露光光と異なる
波長のアライメント光により、レチクルとウエハとの相
対的な位置合わせを行うアライメント装置に関する。
成されたパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写
する投影露光装置のアライメント（位置合わせ）装置に
関し、特に、パターンを転写するための露光光と異なる
波長のアライメント光により、レチクルとウエハとの相
対的な位置合わせを行うアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をリソグ
ラフィ工程で製造する際に、露光光のもとでフォトマス
ク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパタ
ーンを投影光学系を介して感光材が塗布された基板（ウ
エハ、ガラスプレート等）上に転写する投影露光装置が
使用されている。半導体素子の製造を例に取ると、一般
に半導体素子は、ウエハ上に多数層の回路パターンを重
ねて形成されるため、半導体素子を高い歩留まりで製造
するためには、ウエハ上の前層の回路パターンとこれか
ら転写するレチクルのパターンとの重ね合わせ精度を所
定の許容範囲内に収める必要がある。そのため、投影露
光装置には、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ
するためのアライメント装置が備えられている。
ラフィ工程で製造する際に、露光光のもとでフォトマス
ク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパタ
ーンを投影光学系を介して感光材が塗布された基板（ウ
エハ、ガラスプレート等）上に転写する投影露光装置が
使用されている。半導体素子の製造を例に取ると、一般
に半導体素子は、ウエハ上に多数層の回路パターンを重
ねて形成されるため、半導体素子を高い歩留まりで製造
するためには、ウエハ上の前層の回路パターンとこれか
ら転写するレチクルのパターンとの重ね合わせ精度を所
定の許容範囲内に収める必要がある。そのため、投影露
光装置には、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ
するためのアライメント装置が備えられている。
【０００３】従来のアライメント装置の中では、投影光
学系を介してレチクルとウエハとの相対位置を直接合わ
せるＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式の装置が、原
理的に最も高い精度が実現できるものとして期待されて
いる。また、アライメント装置においては、ウエハ上に
塗布されたフォトレジストが感光しないように、アライ
メント光として、露光光の波長と異なる波長の光を用い
ることが要求される。しかしながら、アライメント光の
波長が露光光の波長と異なる場合には、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
の色収差を補正するようにしたアライメント装置が、特
開平３−３２２４号公報、特公平１−４０４９０号公報
等で提案されている。
学系を介してレチクルとウエハとの相対位置を直接合わ
せるＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式の装置が、原
理的に最も高い精度が実現できるものとして期待されて
いる。また、アライメント装置においては、ウエハ上に
塗布されたフォトレジストが感光しないように、アライ
メント光として、露光光の波長と異なる波長の光を用い
ることが要求される。しかしながら、アライメント光の
波長が露光光の波長と異なる場合には、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
の色収差を補正するようにしたアライメント装置が、特
開平３−３２２４号公報、特公平１−４０４９０号公報
等で提案されている。
【０００４】先ず、特開平３−３２２４号公報で開示さ
れたアライメント装置は、投影光学系の入射瞳の位置の
光軸中心に１枚の補正レンズを配置することにより、露
光光の波長とアライメント光の波長との間の色収差を補
正している。これにより、ウエハ上のアライメントマー
ク（ウエハマーク）からの±１次回折光を検出してアラ
イメントを行っている。
れたアライメント装置は、投影光学系の入射瞳の位置の
光軸中心に１枚の補正レンズを配置することにより、露
光光の波長とアライメント光の波長との間の色収差を補
正している。これにより、ウエハ上のアライメントマー
ク（ウエハマーク）からの±１次回折光を検出してアラ
イメントを行っている。
【０００５】また、特公平１−４０４９０号公報で開示
されたアライメント装置は、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、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（レチクル上のアライ
メントマーク）の像とウエハマークとを検出して、レチ
クルとウエハとのアライメントを行っている。
されたアライメント装置は、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、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（レチクル上のアライ
メントマーク）の像とウエハマークとを検出して、レチ
クルとウエハとのアライメントを行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く特開平３−
３２２４号公報で開示されたアライメント装置では、投
影光学系の入射瞳の中心に配置された色収差補正用の補
正レンズは、露光光に対して悪影響を及ぼさない程度に
小さく構成されている。しかしながら、アライメントイ
精度を向上させるためには、ウエハマークを構成する回
折格子のピッチをより微細にする必要がある。そこで、
ウエハマークを構成する回折格子のピッチを小さくする
と、投影光学系の入射瞳では、検出光としての±１次回
折光の間隔が広がるため、補正レンズを大きくしなけれ
ばならなくなる。その結果として、補正レンズが露光光
に対して及ぼす影響は無視できなくなり、より高精度な
アライメントを行う用途には対応できないという不都合
があった。
３２２４号公報で開示されたアライメント装置では、投
影光学系の入射瞳の中心に配置された色収差補正用の補
正レンズは、露光光に対して悪影響を及ぼさない程度に
小さく構成されている。しかしながら、アライメントイ
精度を向上させるためには、ウエハマークを構成する回
折格子のピッチをより微細にする必要がある。そこで、
ウエハマークを構成する回折格子のピッチを小さくする
と、投影光学系の入射瞳では、検出光としての±１次回
折光の間隔が広がるため、補正レンズを大きくしなけれ
ばならなくなる。その結果として、補正レンズが露光光
に対して及ぼす影響は無視できなくなり、より高精度な
アライメントを行う用途には対応できないという不都合
があった。
【０００７】更に、アライメントマークの段差やデュー
ティ比の条件によっては、±１次回折光の強度が著しく
弱くなることがあるが、この場合は高次の回折光を利用
することが有効である。しかしながら、高次の回折光を
利用する場合には、補正レンズの径が大きくなり、露光
光に対して及ぼす影響が無視できなくなるため、特開平
３−３２２４号公報で開示されたアライメント装置で
は、高次の回折光を利用することができなかった。
ティ比の条件によっては、±１次回折光の強度が著しく
弱くなることがあるが、この場合は高次の回折光を利用
することが有効である。しかしながら、高次の回折光を
利用する場合には、補正レンズの径が大きくなり、露光
光に対して及ぼす影響が無視できなくなるため、特開平
３−３２２４号公報で開示されたアライメント装置で
は、高次の回折光を利用することができなかった。
【０００８】また、上述の如く特公平１−４０４９０号
公報で開示されたアライメント装置では、レチクルと投
影レンズとの間の露光光路外あるいは露光光路内に補正
光学系を配置することによって、投影光学系の軸上色収
差を補正することが原理的に可能となっている。しかし
ながら、アライメント光の波長は露光光の波長より長い
ため、投影光学系を介してウエハマークの像を見ると、
投影光学系の横方向の色収差によって、レチクル上では
露光領域内にウエハマーク像が入り込んでしまうという
不都合が生じる。この不都合を避ける方法として、レチ
クルと投影光学系との間での露光光路外に傾角可変な平
行平面板を設け、投影光学系の横方向の色収差を補正し
てウエハマーク像を露光領域外へにシフトさせる方法が
考えられる。ところが、今度はこの平行平面板が露光光
の一部を遮光してしまうため、この方法では十分な対応
できない。
公報で開示されたアライメント装置では、レチクルと投
影レンズとの間の露光光路外あるいは露光光路内に補正
光学系を配置することによって、投影光学系の軸上色収
差を補正することが原理的に可能となっている。しかし
ながら、アライメント光の波長は露光光の波長より長い
ため、投影光学系を介してウエハマークの像を見ると、
投影光学系の横方向の色収差によって、レチクル上では
露光領域内にウエハマーク像が入り込んでしまうという
不都合が生じる。この不都合を避ける方法として、レチ
クルと投影光学系との間での露光光路外に傾角可変な平
行平面板を設け、投影光学系の横方向の色収差を補正し
てウエハマーク像を露光領域外へにシフトさせる方法が
考えられる。ところが、今度はこの平行平面板が露光光
の一部を遮光してしまうため、この方法では十分な対応
できない。
【０００９】かと言って、異なる２波長の光（露光光及
びアライメント光）に対して色収差（軸上色収差と横方
向色収差）の無い投影光学系を実現することは、設計上
及び製造上で共に非常に困難である。特に、エキシマレ
ーザ光源を露光光の光源に用いる露光装置では、投影光
学系の硝材が石英、蛍石等に限られているため、前記色
収差は水銀ランプの輝線（ｇ線、ｉ線等）を露光光とす
る露光装置に比べて、数十倍にも及ぶ。
びアライメント光）に対して色収差（軸上色収差と横方
向色収差）の無い投影光学系を実現することは、設計上
及び製造上で共に非常に困難である。特に、エキシマレ
ーザ光源を露光光の光源に用いる露光装置では、投影光
学系の硝材が石英、蛍石等に限られているため、前記色
収差は水銀ランプの輝線（ｇ線、ｉ線等）を露光光とす
る露光装置に比べて、数十倍にも及ぶ。
【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、簡単な構成で投
影光学系の軸上色収差及び／又は横方向の色収差を制御
できるようにすることにより、アライメント光学系の構
成を単純化すると共に、投影光学系の設計及び製造上の
負荷を与えない高性能なアライメント装置を提供するこ
とを目的とする。なお、本発明で言う横方向の色収差と
は、投影光学系を通過することによってガウス像面上で
結像する露光光と同じ波長の軸外光と、投影光学系を通
過することによって上記ガウス像面又はこれの前後で結
像する露光光とは別波長のアライメント光と、の双方の
主光線が上記ガウス像面上で交差する各交差位置間の位
置ずれにより定義されるものである。
影光学系の軸上色収差及び／又は横方向の色収差を制御
できるようにすることにより、アライメント光学系の構
成を単純化すると共に、投影光学系の設計及び製造上の
負荷を与えない高性能なアライメント装置を提供するこ
とを目的とする。なお、本発明で言う横方向の色収差と
は、投影光学系を通過することによってガウス像面上で
結像する露光光と同じ波長の軸外光と、投影光学系を通
過することによって上記ガウス像面又はこれの前後で結
像する露光光とは別波長のアライメント光と、の双方の
主光線が上記ガウス像面上で交差する各交差位置間の位
置ずれにより定義されるものである。
【００１１】また、投影光学系を通過することによって
ガウス像面上で結像する露光光と同じ波長の軸外光にお
ける主光線が上記ガウス像面で交差する交差位置から、
上記ガウス像面上での投影光学系の光軸位置までの距離
をδ1 、投影光学系を通過することによって、上記ガウ
ス像面又はこれの前後で結像する露光光とは別波長のア
ライメント光における主光線が上記ガウス像面で交差す
る交差位置から、上記ガウス像面上での投影光学系の光
軸位置までの距離をδ2 とするとき、横方向の色収差量
△Ｔは次式によって定義される。 △Ｔ＝｜δ2 −δ1 ｜ （１）
ガウス像面上で結像する露光光と同じ波長の軸外光にお
ける主光線が上記ガウス像面で交差する交差位置から、
上記ガウス像面上での投影光学系の光軸位置までの距離
をδ1 、投影光学系を通過することによって、上記ガウ
ス像面又はこれの前後で結像する露光光とは別波長のア
ライメント光における主光線が上記ガウス像面で交差す
る交差位置から、上記ガウス像面上での投影光学系の光
軸位置までの距離をδ2 とするとき、横方向の色収差量
△Ｔは次式によって定義される。 △Ｔ＝｜δ2 −δ1 ｜ （１）
【００１２】
【課題を解決するための手段】発明による第１のアライ
メント装置は、例えば図１〜図６に示すように、マスク
（４）上に形成されたパターンを、露光光のもとで投影
光学系（５）を介して２次元的に移動自在なステージ
（８，９）上の基板（６）上に投影露光する投影露光装
置に設けられ、マスク（４）と基板（６）との相対的な
位置ずれをその露光光とは異なる波長のアライメント光
で検出するアライメント装置において、マスク（４）上
に形成された格子状のアライメントマーク（３６）に対
し、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だ
け異なる可干渉な２光束（ＲＢ1 ，ＲＢ2 ）を、それぞ
れ異なる方向から照射する第１の光照射手段（１）と、
マスク（４）上に形成された格子状のアライメントマー
ク（３６）に対し、そのアライメント光として互いに周
波数がΔｆ1 と異なるΔｆ2 だけ異なる可干渉な２光束
（ＲＢ3 ，ＲＢ4 ）を、それぞれ異なる方向から照射す
る第２の光照射手段（１）と、基板（６）上に形成され
た格子状のアライメントマーク（３７）に対し、マスク
（４）及び投影光学系（５）を介して、そのアライメン
ト光として互いに周波数がΔｆ1 だけ異なる可干渉な２
光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）を、それぞれ異なる方向から照
射する第３の光照射手段（１）と、基板（６）上に形成
された格子状のアライメントマーク（３７）に対し、マ
スク（４）及び投影光学系（５）を介して、そのアライ
メント光として互いに周波数がΔｆ2 だけ異なる可干渉
な２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）を、それぞれ異なる方向か
ら照射する第４の光照射手段（１）とを有する。
メント装置は、例えば図１〜図６に示すように、マスク
（４）上に形成されたパターンを、露光光のもとで投影
光学系（５）を介して２次元的に移動自在なステージ
（８，９）上の基板（６）上に投影露光する投影露光装
置に設けられ、マスク（４）と基板（６）との相対的な
位置ずれをその露光光とは異なる波長のアライメント光
で検出するアライメント装置において、マスク（４）上
に形成された格子状のアライメントマーク（３６）に対
し、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だ
け異なる可干渉な２光束（ＲＢ1 ，ＲＢ2 ）を、それぞ
れ異なる方向から照射する第１の光照射手段（１）と、
マスク（４）上に形成された格子状のアライメントマー
ク（３６）に対し、そのアライメント光として互いに周
波数がΔｆ1 と異なるΔｆ2 だけ異なる可干渉な２光束
（ＲＢ3 ，ＲＢ4 ）を、それぞれ異なる方向から照射す
る第２の光照射手段（１）と、基板（６）上に形成され
た格子状のアライメントマーク（３７）に対し、マスク
（４）及び投影光学系（５）を介して、そのアライメン
ト光として互いに周波数がΔｆ1 だけ異なる可干渉な２
光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）を、それぞれ異なる方向から照
射する第３の光照射手段（１）と、基板（６）上に形成
された格子状のアライメントマーク（３７）に対し、マ
スク（４）及び投影光学系（５）を介して、そのアライ
メント光として互いに周波数がΔｆ2 だけ異なる可干渉
な２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）を、それぞれ異なる方向か
ら照射する第４の光照射手段（１）とを有する。
【００１３】更に本発明は、投影光学系（５）中の瞳面
又はこの近傍の面上で、その第３の光照射手段からの２
光束及びその第４の光照射手段からの２光束が通過する
領域に配置され、それぞれその第３の光照射手段からの
光束及びその第４の光照射手段からの光束に対する投影
光学系（５）の軸上色収差を所定の値に制御する照射光
制御手段（Ｇ１1A〜Ｇ１1D）と、それぞれマスク（４）
上のアライメントマーク（３６）により同一方向に回折
される２光束よりなる２組以上の光束（ＲＢ1(+1),ＲＢ
2(-1) とＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2))を検出する第１の検出手
段（１）と、それぞれ基板（６）上のアライメントマー
ク（３７）により同一方向に回折される２光束よりなる
２組以上の光束（ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) とＷＢ3(+2),Ｗ
Ｂ4(-2))を検出する第２の検出手段（１）と、その第１
の検出手段及びその第２の検出手段から得られる検出信
号の内の周波数Δｆ1 の成分同士の位相を比較する第１
の位相比較手段（５３）と、その第１の検出手段及びそ
の第２の検出手段から得られる検出信号の内の周波数Δ
ｆ2 の成分同士の位相を比較する第２の位相比較手段
（５４）と、これら２つの位相比較手段によってそれぞ
れ得られた位相差に基づいてマスク（４）と基板（６）
との相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段
（５７）とを有するものである。
又はこの近傍の面上で、その第３の光照射手段からの２
光束及びその第４の光照射手段からの２光束が通過する
領域に配置され、それぞれその第３の光照射手段からの
光束及びその第４の光照射手段からの光束に対する投影
光学系（５）の軸上色収差を所定の値に制御する照射光
制御手段（Ｇ１1A〜Ｇ１1D）と、それぞれマスク（４）
上のアライメントマーク（３６）により同一方向に回折
される２光束よりなる２組以上の光束（ＲＢ1(+1),ＲＢ
2(-1) とＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2))を検出する第１の検出手
段（１）と、それぞれ基板（６）上のアライメントマー
ク（３７）により同一方向に回折される２光束よりなる
２組以上の光束（ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) とＷＢ3(+2),Ｗ
Ｂ4(-2))を検出する第２の検出手段（１）と、その第１
の検出手段及びその第２の検出手段から得られる検出信
号の内の周波数Δｆ1 の成分同士の位相を比較する第１
の位相比較手段（５３）と、その第１の検出手段及びそ
の第２の検出手段から得られる検出信号の内の周波数Δ
ｆ2 の成分同士の位相を比較する第２の位相比較手段
（５４）と、これら２つの位相比較手段によってそれぞ
れ得られた位相差に基づいてマスク（４）と基板（６）
との相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段
（５７）とを有するものである。
【００１４】この場合、基板（６）上のアライメントマ
ーク（３７）上にその第３の光照射手段から照射される
２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）による計測方向と、基板
（６）上のアライメントマーク（３７）上にその第４の
光照射手段から照射される２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）に
よる計測方向とが直交していてもよい。また、本発明の
第２のアライメント装置は、例えば図１１〜図１４に示
すように、マスク（４）上に形成されたパターンを、露
光光のもとで投影光学系（５）を介して２次元的に移動
自在なステージ（８，９）上の基板（６）上に投影露光
する投影露光装置に設けられ、マスク（４）と基板
（６）との相対的な位置ずれをその露光光とは異なる波
長のアライメント光で検出するアライメント装置におい
て、マスク（４）上に形成された格子状のアライメント
マーク（４１）に対し、そのアライメント光として互い
に周波数がΔｆ1 だけ異なる可干渉な２光束（ＲＢ1 ，
ＲＢ2 ）を、それぞれ異なる方向から照射する第１の光
照射手段（１）と、マスク（４）上に形成された格子状
のアライメントマーク（４１）に対し、そのアライメン
ト光として互いに周波数がΔｆ1 と異なるΔｆ2 だけ異
なる可干渉な２光束（ＲＢ3 ，ＲＢ4 ）を、それぞれ異
なる方向から照射する第２の光照射手段（１）と、基板
（６）上に形成された格子状のアライメントマーク（３
７）に対し、マスク（４）及び投影光学系（５）を介し
て、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だ
け異なる可干渉な２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）を、それぞ
れ異なる方向から照射する第３の光照射手段（１）と、
基板（６）上に形成された格子状のアライメントマーク
（３７）に対し、マスク（６）及び投影光学系（５）を
介して、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ
2 だけ異なる可干渉な２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）を、そ
れぞれ異なる方向から照射する第４の光照射手段（１）
とを有する。
ーク（３７）上にその第３の光照射手段から照射される
２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）による計測方向と、基板
（６）上のアライメントマーク（３７）上にその第４の
光照射手段から照射される２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）に
よる計測方向とが直交していてもよい。また、本発明の
第２のアライメント装置は、例えば図１１〜図１４に示
すように、マスク（４）上に形成されたパターンを、露
光光のもとで投影光学系（５）を介して２次元的に移動
自在なステージ（８，９）上の基板（６）上に投影露光
する投影露光装置に設けられ、マスク（４）と基板
（６）との相対的な位置ずれをその露光光とは異なる波
長のアライメント光で検出するアライメント装置におい
て、マスク（４）上に形成された格子状のアライメント
マーク（４１）に対し、そのアライメント光として互い
に周波数がΔｆ1 だけ異なる可干渉な２光束（ＲＢ1 ，
ＲＢ2 ）を、それぞれ異なる方向から照射する第１の光
照射手段（１）と、マスク（４）上に形成された格子状
のアライメントマーク（４１）に対し、そのアライメン
ト光として互いに周波数がΔｆ1 と異なるΔｆ2 だけ異
なる可干渉な２光束（ＲＢ3 ，ＲＢ4 ）を、それぞれ異
なる方向から照射する第２の光照射手段（１）と、基板
（６）上に形成された格子状のアライメントマーク（３
７）に対し、マスク（４）及び投影光学系（５）を介し
て、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だ
け異なる可干渉な２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）を、それぞ
れ異なる方向から照射する第３の光照射手段（１）と、
基板（６）上に形成された格子状のアライメントマーク
（３７）に対し、マスク（６）及び投影光学系（５）を
介して、そのアライメント光として互いに周波数がΔｆ
2 だけ異なる可干渉な２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ4 ）を、そ
れぞれ異なる方向から照射する第４の光照射手段（１）
とを有する。
【００１５】更に本発明は、投影光学系（５）中の瞳面
又はこの近傍の面上で、その第３の光照射手段からの２
光束及びその第４の光照射手段からの２光束が通過する
領域に配置され、それぞれその第３の光照射手段からの
光束及びその第４の光照射手段からの光束に対する投影
光学系（５）の横方向の色収差を所定の値に制御する照
射光制御手段（Ｇ３1A〜Ｇ３1D）と、投影光学系（５）
中の瞳面又はこの近傍の面上で、それぞれ基板（６）上
のアライメントマーク（３７）から同一方向に回折され
る２光束よりなる２組以上の光束が通過する領域に配置
され、それぞれ基板（６）上のアライメントマーク（３
７）からの光束に対して所定量の横方向の色収差を発生
させる検出光制御手段（Ｇ３1E）と、それぞれマスク
（４）上のアライメントマーク（４１）により同一方向
に回折される２光束よりなる２組以上の光束（ＲＢ1(+
1),ＲＢ2(-1) とＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2))を検出する第１
の検出手段（１）と、それぞれ基板（６）上のアライメ
ントマーク（３７）により同一方向に回折される２光束
よりなる２組以上の光束（ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) とＷＢ
3(+2),ＷＢ4(-2))を検出する第２の検出手段（１）と、
その第１の検出手段及びその第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ1 の成分の位相を比較する
第１の位相比較手段と、その第１の検出手段及び前記第
２の検出手段から得られる検出信号の内の周波数Δｆ2
の成分の位相を比較する第２の位相比較手段と、これら
２つの位相比較手段により得られた位相差に基づいてマ
スク（４）と基板（６）との相対的な位置ずれ量を検出
する位置ずれ検出手段とを有するものである。
又はこの近傍の面上で、その第３の光照射手段からの２
光束及びその第４の光照射手段からの２光束が通過する
領域に配置され、それぞれその第３の光照射手段からの
光束及びその第４の光照射手段からの光束に対する投影
光学系（５）の横方向の色収差を所定の値に制御する照
射光制御手段（Ｇ３1A〜Ｇ３1D）と、投影光学系（５）
中の瞳面又はこの近傍の面上で、それぞれ基板（６）上
のアライメントマーク（３７）から同一方向に回折され
る２光束よりなる２組以上の光束が通過する領域に配置
され、それぞれ基板（６）上のアライメントマーク（３
７）からの光束に対して所定量の横方向の色収差を発生
させる検出光制御手段（Ｇ３1E）と、それぞれマスク
（４）上のアライメントマーク（４１）により同一方向
に回折される２光束よりなる２組以上の光束（ＲＢ1(+
1),ＲＢ2(-1) とＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2))を検出する第１
の検出手段（１）と、それぞれ基板（６）上のアライメ
ントマーク（３７）により同一方向に回折される２光束
よりなる２組以上の光束（ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) とＷＢ
3(+2),ＷＢ4(-2))を検出する第２の検出手段（１）と、
その第１の検出手段及びその第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ1 の成分の位相を比較する
第１の位相比較手段と、その第１の検出手段及び前記第
２の検出手段から得られる検出信号の内の周波数Δｆ2
の成分の位相を比較する第２の位相比較手段と、これら
２つの位相比較手段により得られた位相差に基づいてマ
スク（４）と基板（６）との相対的な位置ずれ量を検出
する位置ずれ検出手段とを有するものである。
【００１６】この場合、その照射光制御手段が、その第
３の光照射手段からの光束及びその第４の光照射手段か
らの光束に対する投影光学系（５）の軸上色収差をも所
定の値に制御し、その検出光制御手段が、基板（６）上
のアライメントマーク（３７）からの光束に対する投影
光学系（５）の軸上色収差もを所定の値に制御すること
が望ましい。
３の光照射手段からの光束及びその第４の光照射手段か
らの光束に対する投影光学系（５）の軸上色収差をも所
定の値に制御し、その検出光制御手段が、基板（６）上
のアライメントマーク（３７）からの光束に対する投影
光学系（５）の軸上色収差もを所定の値に制御すること
が望ましい。
【００１７】また、基板（６）上のアライメントマーク
（３７）上にその第３の光照射手段から照射される２光
束による計測方向と、基板（６）上のアライメントマー
ク（３７）上にその第４の光照射手段から照射される２
光束による計測方向とが直交しても良い。
（３７）上にその第３の光照射手段から照射される２光
束による計測方向と、基板（６）上のアライメントマー
ク（３７）上にその第４の光照射手段から照射される２
光束による計測方向とが直交しても良い。
【００１８】
【作用】斯かる本発明の第１のアライメント装置におい
て、１組のアライメント光としての２光束は、投影光学
系（５）の瞳面又はその近傍を通過する際、互いに空間
的に離れた位置を通過する。その間隔は、基板（６）の
アライメントマーク（３７）に照射される際に２光束の
成す角度θが大きくなるほど拡がる。一方、格子状のア
ライメントマーク（３７）によって発生する回折光の角
度は、格子ピッチＰに反比例するが、例えば２光束の±
１次回折光が同一方向に発生するためにそれら２光束が
なす角度θ1 の条件は、アライメント光の波長をλとす
れば、次のようになる。
て、１組のアライメント光としての２光束は、投影光学
系（５）の瞳面又はその近傍を通過する際、互いに空間
的に離れた位置を通過する。その間隔は、基板（６）の
アライメントマーク（３７）に照射される際に２光束の
成す角度θが大きくなるほど拡がる。一方、格子状のア
ライメントマーク（３７）によって発生する回折光の角
度は、格子ピッチＰに反比例するが、例えば２光束の±
１次回折光が同一方向に発生するためにそれら２光束が
なす角度θ1 の条件は、アライメント光の波長をλとす
れば、次のようになる。
【００１９】sin(θ1 ／２）＝λ／Ｐ （２） これに対し、アライメントマーク（３７）に照射される
２光束の±２次回折光が同一方向に発生するためにそれ
ら２光束がなす角度θ2 の条件は、次のようになる。 sin(θ2 ／２）＝２λ／Ｐ （３） 即ち、投影光学系（５）の瞳面の近傍を通過する際の２
光束の間隔は２倍に拡がってしまう。従って、仮にその
瞳面に補正レンズを入れる場合は、±１次回折光のみを
検出するときに比べてレンズ径が２倍必要となり、面積
比では４倍になってしまう。
２光束の±２次回折光が同一方向に発生するためにそれ
ら２光束がなす角度θ2 の条件は、次のようになる。 sin(θ2 ／２）＝２λ／Ｐ （３） 即ち、投影光学系（５）の瞳面の近傍を通過する際の２
光束の間隔は２倍に拡がってしまう。従って、仮にその
瞳面に補正レンズを入れる場合は、±１次回折光のみを
検出するときに比べてレンズ径が２倍必要となり、面積
比では４倍になってしまう。
【００２０】これに対して本発明では、色収差制御手段
で色収差を制御するようにしているので、それぞれ２光
束からなるアライメント光の組（ＷＢ1 ，ＷＢ2 とＷＢ
3 ，ＷＢ4 ）の数に応じて色収差制御手段の数を増やす
だけで良い。従って、個々の色収差制御手段の面積は同
じでよいため、アライメント光の２組の場合には、色収
差制御手段の面積は２倍になるだけで済む。そして、第
１のマスク側の２光束（ＲＢ1 ，ＲＢ2 ）から検出され
るマスク（４）の位置と第１の基板側の２光束（ＷＢ
1 ，ＷＢ2 ）から検出される基板（６）の位置との差か
ら、マスク（４）と基板（６）との第１の位置ずれが求
められ、第２のマスク側の２光束（ＲＢ3，ＲＢ4 ）か
ら検出されるマスク（４）の位置と第２の基板側の２光
束（ＷＢ3，ＷＢ4 ）から検出される基板（６）の位置
との差から、マスク（４）と基板（６）との第２の位置
ずれが求められる。そして、位置ずれ検出手段で例えば
それら複数の位置ずれ量の加重平均等を求めることによ
り、基板（６）のアライメントマーク（３７）からの±
１次回折光が弱い場合でも、マスク（４）と基板（６）
との位置ずれが正確に求められる。
で色収差を制御するようにしているので、それぞれ２光
束からなるアライメント光の組（ＷＢ1 ，ＷＢ2 とＷＢ
3 ，ＷＢ4 ）の数に応じて色収差制御手段の数を増やす
だけで良い。従って、個々の色収差制御手段の面積は同
じでよいため、アライメント光の２組の場合には、色収
差制御手段の面積は２倍になるだけで済む。そして、第
１のマスク側の２光束（ＲＢ1 ，ＲＢ2 ）から検出され
るマスク（４）の位置と第１の基板側の２光束（ＷＢ
1 ，ＷＢ2 ）から検出される基板（６）の位置との差か
ら、マスク（４）と基板（６）との第１の位置ずれが求
められ、第２のマスク側の２光束（ＲＢ3，ＲＢ4 ）か
ら検出されるマスク（４）の位置と第２の基板側の２光
束（ＷＢ3，ＷＢ4 ）から検出される基板（６）の位置
との差から、マスク（４）と基板（６）との第２の位置
ずれが求められる。そして、位置ずれ検出手段で例えば
それら複数の位置ずれ量の加重平均等を求めることによ
り、基板（６）のアライメントマーク（３７）からの±
１次回折光が弱い場合でも、マスク（４）と基板（６）
との位置ずれが正確に求められる。
【００２１】また、第１の２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）に
よる基板（６）上の計測方向と、第２の２光束（ＷＢ
3 ，ＷＢ4 ）による基板（６）上の計測方向とが直交し
ている場合には、１つのアライメント装置で例えばＸ方
向及びＹ方向の位置ずれ量を同時に検出することができ
る。この場合、基板（６）側のアライメントマークに照
射されるアライメント光に対する投影光学系（５）の軸
上色収差を制御することができるので、マスク（４）側
のアライメントマークにアライメント光を照射する光照
射手段と、基板（６）側のアライメントマークにアライ
メント光を照射する光照射手段とをかなりの部分で共通
化できる。
よる基板（６）上の計測方向と、第２の２光束（ＷＢ
3 ，ＷＢ4 ）による基板（６）上の計測方向とが直交し
ている場合には、１つのアライメント装置で例えばＸ方
向及びＹ方向の位置ずれ量を同時に検出することができ
る。この場合、基板（６）側のアライメントマークに照
射されるアライメント光に対する投影光学系（５）の軸
上色収差を制御することができるので、マスク（４）側
のアライメントマークにアライメント光を照射する光照
射手段と、基板（６）側のアライメントマークにアライ
メント光を照射する光照射手段とをかなりの部分で共通
化できる。
【００２２】また、本発明の第２のアライメント装置に
よれば、基板（６）のアライメントマークに対する照明
光とこのアライメントマークからの検出光との両方に対
して、投影光学系（５）の横方向の色収差を制御する手
段が設けられている。従って、アライメント光がマスク
（４）を経由する点を露光領域外にすると共に、基板
（６）側のアライメントマークを露光領域内に設定する
ことができる。これにより、基板（６）側のアライメン
トマークに露光光が当たらないようにマスク（４）側に
遮光帯を設けることが可能となり、基板（６）上のレイ
ヤ毎のアライメントマークの打ち替え回数を低減するこ
とができる。また、その横方向の色収差制御量は自由に
調整できるため、投影光学系の設計の負担を軽くするこ
とができる。
よれば、基板（６）のアライメントマークに対する照明
光とこのアライメントマークからの検出光との両方に対
して、投影光学系（５）の横方向の色収差を制御する手
段が設けられている。従って、アライメント光がマスク
（４）を経由する点を露光領域外にすると共に、基板
（６）側のアライメントマークを露光領域内に設定する
ことができる。これにより、基板（６）側のアライメン
トマークに露光光が当たらないようにマスク（４）側に
遮光帯を設けることが可能となり、基板（６）上のレイ
ヤ毎のアライメントマークの打ち替え回数を低減するこ
とができる。また、その横方向の色収差制御量は自由に
調整できるため、投影光学系の設計の負担を軽くするこ
とができる。
【００２３】この場合、更に軸方向の色収差の制御機能
を持たせることにより、マスク（４）用のアライメント
光の光学系と基板（６）用のアライメント光の光学系と
をかなりの部分で共通化できる。また、この場合におい
ても、第１の２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）による基板
（６）上の計測方向と、第２の２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ
4 ）による基板（６）上の計測方向とが直交している場
合には、１つのアライメント装置で例えばＸ方向及びＹ
方向の位置ずれ量を同時に検出することができる。
を持たせることにより、マスク（４）用のアライメント
光の光学系と基板（６）用のアライメント光の光学系と
をかなりの部分で共通化できる。また、この場合におい
ても、第１の２光束（ＷＢ1 ，ＷＢ2 ）による基板
（６）上の計測方向と、第２の２光束（ＷＢ3 ，ＷＢ
4 ）による基板（６）上の計測方向とが直交している場
合には、１つのアライメント装置で例えばＸ方向及びＹ
方向の位置ずれ量を同時に検出することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の第１
実施例につき図１〜図８を参照して説明する。本実施例
は、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上
に露光する投影露光装置に備えられたＴＴＲ（スルー・
ザ・レチクル）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。また、本実施例は、ウエハ上のアライ
メントマーク（ウエハマーク）に照射されるアライメン
ト光に対する投影光学系の軸上色収差のみを制御する例
である。
実施例につき図１〜図８を参照して説明する。本実施例
は、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上
に露光する投影露光装置に備えられたＴＴＲ（スルー・
ザ・レチクル）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。また、本実施例は、ウエハ上のアライ
メントマーク（ウエハマーク）に照射されるアライメン
ト光に対する投影光学系の軸上色収差のみを制御する例
である。
【００２５】図１（ａ）は本実施例の投影露光装置の要
部を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）を右側面から見た状
態を示し、投影光学系５の光軸に垂直な面内で図１
（ａ）の紙面に平行にＹ軸を取り、図１（ｂ）の紙面に
平行にＸ軸を取る。図１（ａ）において、レチクル４上
にダイクロイックミラー３が４５°の傾斜角で斜設さ
れ、図示省略された照明光学系からの波長λ1 の露光光
がダイクロイックミラー３で反射されて、レチクル４上
に描かれた回路パターンを均一な照度で照明する。その
波長λ1 の露光光のもとで、レチクル４上の回路パター
ンの像が投影光学系５により１／５に縮小されてフォト
レジストが塗布されたウエハ６上に転写される。ウエハ
６は、投影光学系５の光軸ＡＸに平行なＺ方向に上下で
きるＺステージ７上に載置され、Ｚステージ７は、光軸
ＡＸに垂直なＸ方向に移動できるＸステージ８上に載置
され、Ｘステージ８は、光軸ＡＸに垂直で且つＸ方向に
垂直なＹ方向に移動できるＹステージ９上に載置されて
いる。
部を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）を右側面から見た状
態を示し、投影光学系５の光軸に垂直な面内で図１
（ａ）の紙面に平行にＹ軸を取り、図１（ｂ）の紙面に
平行にＸ軸を取る。図１（ａ）において、レチクル４上
にダイクロイックミラー３が４５°の傾斜角で斜設さ
れ、図示省略された照明光学系からの波長λ1 の露光光
がダイクロイックミラー３で反射されて、レチクル４上
に描かれた回路パターンを均一な照度で照明する。その
波長λ1 の露光光のもとで、レチクル４上の回路パター
ンの像が投影光学系５により１／５に縮小されてフォト
レジストが塗布されたウエハ６上に転写される。ウエハ
６は、投影光学系５の光軸ＡＸに平行なＺ方向に上下で
きるＺステージ７上に載置され、Ｚステージ７は、光軸
ＡＸに垂直なＸ方向に移動できるＸステージ８上に載置
され、Ｘステージ８は、光軸ＡＸに垂直で且つＸ方向に
垂直なＹ方向に移動できるＹステージ９上に載置されて
いる。
【００２６】図１（ａ）及び（ｂ）において、本実施例
のアライメント装置は、アライメント光学系１、対物レ
ンズ２及び投影光学系５の瞳面上に配置された色収差制
御板１０から構成されている。アライメント光学系１の
詳細な構成は、図２に示されている。なお、実際には、
ダイクロイックミラー３の上方には４軸分のアライメン
ト光学系が配置されているが、以下では或る１軸用のア
ライメント光学系１について説明する。
のアライメント装置は、アライメント光学系１、対物レ
ンズ２及び投影光学系５の瞳面上に配置された色収差制
御板１０から構成されている。アライメント光学系１の
詳細な構成は、図２に示されている。なお、実際には、
ダイクロイックミラー３の上方には４軸分のアライメン
ト光学系が配置されているが、以下では或る１軸用のア
ライメント光学系１について説明する。
【００２７】そのアライメント光学系１からは、それぞ
れ周波数差△ｆ1(＝５０ｋＨｚ）の２光束からなるレチ
クルアライメント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 （図１（ａ）中
で破線で示されている）及びウエハアライメント照明光
ＷＢ1 ，ＷＢ2 と、それぞれ周波数差△ｆ2(＝７５ｋＨ
ｚ）の２光束からなるレチクルアライメント照明光ＲＢ
3 ，ＲＢ4 （図１（ａ）中で破線で示されている）及び
ウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 とが射出され
る。また、それら４組の照明光の平均波長はそれぞれλ
2 であり、波長λ2 は露光光の波長λ1 とは異なってい
る。その内のレチクルアライメント照明光（レチクル照
明光）ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、対物レンズ２及びダイクロイ
ックミラー３を経てレチクル４上に集光される。
れ周波数差△ｆ1(＝５０ｋＨｚ）の２光束からなるレチ
クルアライメント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 （図１（ａ）中
で破線で示されている）及びウエハアライメント照明光
ＷＢ1 ，ＷＢ2 と、それぞれ周波数差△ｆ2(＝７５ｋＨ
ｚ）の２光束からなるレチクルアライメント照明光ＲＢ
3 ，ＲＢ4 （図１（ａ）中で破線で示されている）及び
ウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 とが射出され
る。また、それら４組の照明光の平均波長はそれぞれλ
2 であり、波長λ2 は露光光の波長λ1 とは異なってい
る。その内のレチクルアライメント照明光（レチクル照
明光）ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、対物レンズ２及びダイクロイ
ックミラー３を経てレチクル４上に集光される。
【００２８】図４はレチクル４上の回路パターン領域の
近傍を示し、この図４に示すように、レチクル４上の回
路パターン領域の近傍には、Ｘ方向に格子ピッチＰR の
回折格子よりなるレチクルマーク３６が形成され、この
レチクルマーク３６の近傍に光透過部よりなるレチクル
窓３５が形成されている。図１（ｂ）に戻り、レチクル
照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、レチクルマーク３６（レチク
ル窓３５の手前）上にそれぞれ入射角−θR ，θR で照
射される。このとき、レチクルマーク３６の格子ピッチ
ＰR は、次式を満足するため、照明光ＲＢ1 の＋１次回
折光ＲＢ1(+1)と照明光ＲＢ2 の−１次回折光ＲＢ2(-1)
とはそれぞれ計測方向（Ｘ方向）に関して真上に発生
してアライメント光学系１に戻る。
近傍を示し、この図４に示すように、レチクル４上の回
路パターン領域の近傍には、Ｘ方向に格子ピッチＰR の
回折格子よりなるレチクルマーク３６が形成され、この
レチクルマーク３６の近傍に光透過部よりなるレチクル
窓３５が形成されている。図１（ｂ）に戻り、レチクル
照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は、レチクルマーク３６（レチク
ル窓３５の手前）上にそれぞれ入射角−θR ，θR で照
射される。このとき、レチクルマーク３６の格子ピッチ
ＰR は、次式を満足するため、照明光ＲＢ1 の＋１次回
折光ＲＢ1(+1)と照明光ＲＢ2 の−１次回折光ＲＢ2(-1)
とはそれぞれ計測方向（Ｘ方向）に関して真上に発生
してアライメント光学系１に戻る。
【００２９】sin(θR ）＝λ2 ／ＰR （３） 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及びダイクロイックミラー３を経て、
レチクル４上のレチクルマーク３６にそれぞれ入射角−
２θR ，２θR で照射される。このとき、照明光ＲＢ3
の＋２次回折光ＲＢ3(+2) と照明光ＲＢ4 の−２次回折
光ＲＢ4(-2) とがそれぞれレチクルマーク３６から真上
に発生して、アライメント光学系１に戻る。
も、対物レンズ２及びダイクロイックミラー３を経て、
レチクル４上のレチクルマーク３６にそれぞれ入射角−
２θR ，２θR で照射される。このとき、照明光ＲＢ3
の＋２次回折光ＲＢ3(+2) と照明光ＲＢ4 の−２次回折
光ＲＢ4(-2) とがそれぞれレチクルマーク３６から真上
に発生して、アライメント光学系１に戻る。
【００３０】一方、ウエハアライメント照明光（ウエハ
照明光）ＷＢ1 ，ＷＢ2 は、図１（ａ）に示すように、
対物レンズ２及びダイクロイックミラー３を経て、レチ
クル４上のレチクル窓３５を通過した後、投影光学系５
中の色収差制御板１０に達する。図６は色収差制御板１
０を示し、この図４に示すように、透明基板よりなる色
収差制御板１０上において、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行
な直線Ｙ１に関して軸対称に、且つ光軸ＡＸを通りＸ軸
に平行な直線Ｘ１から所定間隔離れた位置に１対の軸上
色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bが形成されている。本実
施例では、これら軸上色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bに
よりウエハ６上の１個のウエハマークに照射される２つ
のウエハ照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 の軸上色収差が補正され
る。それら軸上色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bの外側に
も直線Ｙ１に関して軸対称に１対の回折格子状の軸上色
収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dが形成され、これら軸上色
収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dにより、ウエハ６上の１個
のウエハマークに照射される残りの２つのウエハ照明光
ＷＢ3 ，ＷＢ4 の軸上色収差が補正される。
照明光）ＷＢ1 ，ＷＢ2 は、図１（ａ）に示すように、
対物レンズ２及びダイクロイックミラー３を経て、レチ
クル４上のレチクル窓３５を通過した後、投影光学系５
中の色収差制御板１０に達する。図６は色収差制御板１
０を示し、この図４に示すように、透明基板よりなる色
収差制御板１０上において、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行
な直線Ｙ１に関して軸対称に、且つ光軸ＡＸを通りＸ軸
に平行な直線Ｘ１から所定間隔離れた位置に１対の軸上
色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bが形成されている。本実
施例では、これら軸上色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bに
よりウエハ６上の１個のウエハマークに照射される２つ
のウエハ照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 の軸上色収差が補正され
る。それら軸上色収差制御素子Ｇ１1A，Ｇ１1Bの外側に
も直線Ｙ１に関して軸対称に１対の回折格子状の軸上色
収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dが形成され、これら軸上色
収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dにより、ウエハ６上の１個
のウエハマークに照射される残りの２つのウエハ照明光
ＷＢ3 ，ＷＢ4 の軸上色収差が補正される。
【００３１】また、本実施例では、投影光学系５の露光
フィールド内の異なる４箇所のウエハマークの位置を検
出できるように、色収差制御板１０上には、合計で１６
（＝４×４）個の軸上色収差制御素子が設けられてい
る。即ち、光軸ＡＸに関して軸上色収差制御素子Ｇ１1A
〜Ｇ１1Dと点対称な位置に、軸上色収差制御素子Ｇ１3A
〜Ｇ１3Dが設けられ、上記の８個の軸上色収差制御素子
を９０°回転した位置に軸上色収差制御素子Ｇ１2A〜Ｇ
１2D及びＧ１4A〜Ｇ１4Dが設けられている。即ち、光軸
ＡＸからの間隔が異なる位置に１対の回折格子状の軸上
色収差制御素子Ｇ１3B，Ｇ１3Aが形成され、直線Ｘ１に
関して軸対称に２対の軸上色収差制御素子Ｇ１2A，Ｇ１
2B及びＧ１4B，Ｇ１4Aが形成されている。これらの軸上
色収差制御素子（Ｇ１1A等）は凹凸パターンの位相格子
より構成されている。
フィールド内の異なる４箇所のウエハマークの位置を検
出できるように、色収差制御板１０上には、合計で１６
（＝４×４）個の軸上色収差制御素子が設けられてい
る。即ち、光軸ＡＸに関して軸上色収差制御素子Ｇ１1A
〜Ｇ１1Dと点対称な位置に、軸上色収差制御素子Ｇ１3A
〜Ｇ１3Dが設けられ、上記の８個の軸上色収差制御素子
を９０°回転した位置に軸上色収差制御素子Ｇ１2A〜Ｇ
１2D及びＧ１4A〜Ｇ１4Dが設けられている。即ち、光軸
ＡＸからの間隔が異なる位置に１対の回折格子状の軸上
色収差制御素子Ｇ１3B，Ｇ１3Aが形成され、直線Ｘ１に
関して軸対称に２対の軸上色収差制御素子Ｇ１2A，Ｇ１
2B及びＧ１4B，Ｇ１4Aが形成されている。これらの軸上
色収差制御素子（Ｇ１1A等）は凹凸パターンの位相格子
より構成されている。
【００３２】図１（ｂ）に戻り、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2
は、それぞれ色収差制御板１０上の軸上色収差制御素子
Ｇ１1B，Ｇ１1Aに入射し、光路がそれぞれ角度−θG1，
θG1だけ曲げられる。そして、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2
は、ウエハ６上のウエハマーク３７に対しそれぞれ入射
角−θW ，θW で照射される。図５はウエハ６上のウエ
ハマーク３７を示し、この図５に示すように、ウエハマ
ーク３７は計測方向であるＸ方向に格子ピッチＰW の回
折格子状である。そのウエハマーク３７の格子ピッチＰ
W は、次式を満足するため、図１（ｂ）に示すように、
照明光ＷＢ1 の＋１次回折光ＷＢ1(+1) と照明光ＷＢ2
の−１次回折光ＷＢ2(-1) とはそれぞれ計測方向（Ｘ方
向）に関して真上に発生して、アライメント検出光とな
る。
は、それぞれ色収差制御板１０上の軸上色収差制御素子
Ｇ１1B，Ｇ１1Aに入射し、光路がそれぞれ角度−θG1，
θG1だけ曲げられる。そして、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2
は、ウエハ６上のウエハマーク３７に対しそれぞれ入射
角−θW ，θW で照射される。図５はウエハ６上のウエ
ハマーク３７を示し、この図５に示すように、ウエハマ
ーク３７は計測方向であるＸ方向に格子ピッチＰW の回
折格子状である。そのウエハマーク３７の格子ピッチＰ
W は、次式を満足するため、図１（ｂ）に示すように、
照明光ＷＢ1 の＋１次回折光ＷＢ1(+1) と照明光ＷＢ2
の−１次回折光ＷＢ2(-1) とはそれぞれ計測方向（Ｘ方
向）に関して真上に発生して、アライメント検出光とな
る。
【００３３】sin(θW ）＝λ2 ／ＰW （４） 同様に、ウエハ照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はそれぞれ色収差
制御板１０上の軸上色収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dに入
射し、光路がそれぞれ角度−θG1，θG1だけ曲げられ
る。そして、ウエハ照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はウエハマー
ク３７に対しそれぞれ入射角−２θW ，２θW で照射さ
れる。そして、照明光ＷＢ3 の＋２次回折光ＷＢ3(+2)
と照明光ＷＢ4 の−２次回折光ＷＢ4(-2) とがそれぞれ
ウエハマーク３７から真上に発生して、アライメント検
出光となる。
制御板１０上の軸上色収差制御素子Ｇ１1C，Ｇ１1Dに入
射し、光路がそれぞれ角度−θG1，θG1だけ曲げられ
る。そして、ウエハ照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 はウエハマー
ク３７に対しそれぞれ入射角−２θW ，２θW で照射さ
れる。そして、照明光ＷＢ3 の＋２次回折光ＷＢ3(+2)
と照明光ＷＢ4 の−２次回折光ＷＢ4(-2) とがそれぞれ
ウエハマーク３７から真上に発生して、アライメント検
出光となる。
【００３４】また、ウエハマーク３６に対する照明光Ｗ
Ｂ1 〜ＷＢ4 は、図１（ａ）に示すように、非計測方向
であるＹ方向においてウエハ６の法線に対して角度θm
だけ傾いて入射するため、上記の２組のアライメント検
出光が色収差制御板１０を通過する位置は、それぞれ入
射時に通過した位置と異なり、軸上色収差制御素子Ｇ１
1A，Ｇ１1B，Ｇ１1C，Ｇ１1Dを通ることはない。その
後、各アライメント検出光はレチクル４上のレチクル窓
３５を経て再びアライメント光学系１へと戻る。
Ｂ1 〜ＷＢ4 は、図１（ａ）に示すように、非計測方向
であるＹ方向においてウエハ６の法線に対して角度θm
だけ傾いて入射するため、上記の２組のアライメント検
出光が色収差制御板１０を通過する位置は、それぞれ入
射時に通過した位置と異なり、軸上色収差制御素子Ｇ１
1A，Ｇ１1B，Ｇ１1C，Ｇ１1Dを通ることはない。その
後、各アライメント検出光はレチクル４上のレチクル窓
３５を経て再びアライメント光学系１へと戻る。
【００３５】次に、図２を参照して図１中のアライメン
ト光学系１について詳しく説明する。図２（ａ）はアラ
イメント光学系１を図１（ａ）と同じ方向から見た図、
図２（ｂ）はアライメント光学系１を図１（ｂ）と同じ
方向から見た図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の底面図であ
る。図２において、レーザ光源１１ａから射出されたレ
ーザビームは、ビームスプリッタプリズム１２ａによっ
て２光束に分割され、一方の光束は音響光学変調素子
（以下、「ＡＯＭ」という）１４ａに入射し、他方の光
束は反射プリズム１３ａで反射されてＡＯＭ１５ａに入
射する。
ト光学系１について詳しく説明する。図２（ａ）はアラ
イメント光学系１を図１（ａ）と同じ方向から見た図、
図２（ｂ）はアライメント光学系１を図１（ｂ）と同じ
方向から見た図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の底面図であ
る。図２において、レーザ光源１１ａから射出されたレ
ーザビームは、ビームスプリッタプリズム１２ａによっ
て２光束に分割され、一方の光束は音響光学変調素子
（以下、「ＡＯＭ」という）１４ａに入射し、他方の光
束は反射プリズム１３ａで反射されてＡＯＭ１５ａに入
射する。
【００３６】ＡＯＭ１４ａ及び１５ａはそれぞれ周波数
Ｆ1 及びＦ2 で駆動され、周波数Ｆ 1 及びＦ2 の周波数
差Δｆ1 が５０ｋＨｚである。ＡＯＭ１４ａ及び１５ａ
によって回折された各次数のレーザビームの内、それぞ
れ＋１次回折光のみがスリット１６ａ及び１７ｂによっ
て選び出され、これがアライメント照明光Ｂ1 及びＢ 2
になる。このとき、ＡＯＭ１４ａ及び１５ａに入射する
レーザビームの周波数をｆ0 とすれば、アライメント照
明光Ｂ1 及びＢ2 の周波数は、それぞれＡＯＭ１４及び
１５の駆動周波数Ｆ1 及びＦ2 分だけ高い周波数ｆ1 及
びｆ2 となる。即ち、次の関係式が成立する。
Ｆ1 及びＦ2 で駆動され、周波数Ｆ 1 及びＦ2 の周波数
差Δｆ1 が５０ｋＨｚである。ＡＯＭ１４ａ及び１５ａ
によって回折された各次数のレーザビームの内、それぞ
れ＋１次回折光のみがスリット１６ａ及び１７ｂによっ
て選び出され、これがアライメント照明光Ｂ1 及びＢ 2
になる。このとき、ＡＯＭ１４ａ及び１５ａに入射する
レーザビームの周波数をｆ0 とすれば、アライメント照
明光Ｂ1 及びＢ2 の周波数は、それぞれＡＯＭ１４及び
１５の駆動周波数Ｆ1 及びＦ2 分だけ高い周波数ｆ1 及
びｆ2 となる。即ち、次の関係式が成立する。
【００３７】 ｆ1 ＝ｆ0 ＋Ｆ1 （５） ｆ2 ＝ｆ0 ＋Ｆ2 （６） これら照明光の内の照明光Ｂ1 は、光路調整用の平行平
板ガラス１８ａ及び反射プリズム２０ａを経て合成プリ
ズム２１ａに入射し、他方の照明光Ｂ2 は光路調整用の
平行平板ガラス１９ａを経て合成プリズム２１ａに入射
する。合成プリズム２１ａから射出された互いに周波数
がΔｆ1 異なる２つの照明光（ヘテロダインビーム）Ｂ
1 及びＢ2 は、反射プリズム２２を介して合成プリズム
２３に向かう。
板ガラス１８ａ及び反射プリズム２０ａを経て合成プリ
ズム２１ａに入射し、他方の照明光Ｂ2 は光路調整用の
平行平板ガラス１９ａを経て合成プリズム２１ａに入射
する。合成プリズム２１ａから射出された互いに周波数
がΔｆ1 異なる２つの照明光（ヘテロダインビーム）Ｂ
1 及びＢ2 は、反射プリズム２２を介して合成プリズム
２３に向かう。
【００３８】また、レーザ光源１１ａ〜合成プリズム２
１ａよりなる第１のヘテロダインビーム生成系と対称
に、レーザ光源１１ｂ〜合成プリズム２１ｂよりなる第
２のヘテロダインビーム生成系が設けられている。この
第２のヘテロダインビーム生成系において、レーザ光源
１１ｂから射出されたレーザビームは、ビームスプリッ
タプリズム１２ｂによって２光束に分割され、一方の光
束は駆動周波数Ｆ3 のＡＯＭ１４ｂに入射し、他方の光
束は反射プリズム１３ｂで反射されて駆動周波数Ｆ4 の
ＡＯＭ１５ｂに入射する。周波数Ｆ3 及びＦ4 の周波数
差Δｆ2 が７５ｋＨｚである。ＡＯＭ１４ｂ及び１５ｂ
によって回折された各次数のレーザビームの内、それぞ
れ＋１次回折光のみがスリット１６ｂ及び１７ｂによっ
て選び出され、これが互いに周波数がΔｆ2 異なるアラ
イメント照明光Ｂ3 及びＢ4 になる。これらの照明光Ｂ
3 及びＢ4 は、合成プリズム２１ｂを介してほぼ平行に
合成プリズム２３に向かう。
１ａよりなる第１のヘテロダインビーム生成系と対称
に、レーザ光源１１ｂ〜合成プリズム２１ｂよりなる第
２のヘテロダインビーム生成系が設けられている。この
第２のヘテロダインビーム生成系において、レーザ光源
１１ｂから射出されたレーザビームは、ビームスプリッ
タプリズム１２ｂによって２光束に分割され、一方の光
束は駆動周波数Ｆ3 のＡＯＭ１４ｂに入射し、他方の光
束は反射プリズム１３ｂで反射されて駆動周波数Ｆ4 の
ＡＯＭ１５ｂに入射する。周波数Ｆ3 及びＦ4 の周波数
差Δｆ2 が７５ｋＨｚである。ＡＯＭ１４ｂ及び１５ｂ
によって回折された各次数のレーザビームの内、それぞ
れ＋１次回折光のみがスリット１６ｂ及び１７ｂによっ
て選び出され、これが互いに周波数がΔｆ2 異なるアラ
イメント照明光Ｂ3 及びＢ4 になる。これらの照明光Ｂ
3 及びＢ4 は、合成プリズム２１ｂを介してほぼ平行に
合成プリズム２３に向かう。
【００３９】そして、合成プリズム２３で光路がほぼ平
行に設定された照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は、レンズ２４により
レチクル及びウエハと共役位置にある視野スリット２５
上に集光される。視野スリット２４の後に、入射面がハ
ーフミラーとなるように薄膜が蒸着された平行平面板２
６が配置されている。そして、視野スリット２５の開口
部から射出された照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は、平行平面板２６
によって、レチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 （図２（ａ）
内で破線で示す）とウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ 4 とに分
割される。照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 及び照明光ＷＢ1 〜Ｗ
Ｂ4 は、レンズ２８及びビームスプリッター２９を通っ
てアライメント光学系１から射出される。
行に設定された照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は、レンズ２４により
レチクル及びウエハと共役位置にある視野スリット２５
上に集光される。視野スリット２４の後に、入射面がハ
ーフミラーとなるように薄膜が蒸着された平行平面板２
６が配置されている。そして、視野スリット２５の開口
部から射出された照明光Ｂ1 〜Ｂ4 は、平行平面板２６
によって、レチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 （図２（ａ）
内で破線で示す）とウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ 4 とに分
割される。照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 及び照明光ＷＢ1 〜Ｗ
Ｂ4 は、レンズ２８及びビームスプリッター２９を通っ
てアライメント光学系１から射出される。
【００４０】図１のレチクルマーク３６から戻されたア
ライメント光及びウエハマーク３７から戻されたアライ
メント光よりなるアライメント検出光は、図２（ｂ）に
示すように、アライメント光学系１のビームスプリッタ
ー２９に入射する。ビームスプリッター２９で反射され
たアライメント検出光は、レンズ３０によりレチクル及
びウエハと共役な位置にある検出光分離プリズム３１に
入射し、検出光分離プリズム３１において、レチクルマ
ークからのレチクル検出光とウエハマークからのウエハ
検出光とに分離される。この場合、図２（ｃ）に示すよ
うに、破線で示すレチクル検出光と実線で示すウエハ検
出光とは検出光分離プリズム３１上の異なる領域に入射
するため、検出光分離プリズム３１の反射面の一部を透
過部とすることで、両者を完全に分離することができ
る。
ライメント光及びウエハマーク３７から戻されたアライ
メント光よりなるアライメント検出光は、図２（ｂ）に
示すように、アライメント光学系１のビームスプリッタ
ー２９に入射する。ビームスプリッター２９で反射され
たアライメント検出光は、レンズ３０によりレチクル及
びウエハと共役な位置にある検出光分離プリズム３１に
入射し、検出光分離プリズム３１において、レチクルマ
ークからのレチクル検出光とウエハマークからのウエハ
検出光とに分離される。この場合、図２（ｃ）に示すよ
うに、破線で示すレチクル検出光と実線で示すウエハ検
出光とは検出光分離プリズム３１上の異なる領域に入射
するため、検出光分離プリズム３１の反射面の一部を透
過部とすることで、両者を完全に分離することができ
る。
【００４１】そして、レチクル検出光としての±１次回
折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1) 及び±２次回折光ＲＢ3(+2),
ＲＢ4(-2) は、検出光分離プリズム３１を透過した後、
光電検出素子３２によって光電変換され、レチクル信号
ＳＲが出力される。一方、ウエハ検出光としての±１次
回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及び±２次回折光ＷＢ3(+
2),ＷＢ4(-2) は、検出光分離プリズム３１で反射され
た後、レンズ３３を経て光電検出素子３４によってそれ
ぞれ光電変換され、ウエハ信号ＳＷが出力される。従っ
て、レチクル信号ＳＲは、±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ
2(-1) による周波数Δｆ1 のビート信号と、±２次回折
光ＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2) による周波数Δｆ 2 のビート信
号とが混合された信号であり、同様に、ウエハ信号ＳＷ
は、±１次回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) による周波数Δ
ｆ1 のビート信号と、±２次回折光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-
2) による周波数Δｆ2 のビート信号とが混合された信
号である。
折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1) 及び±２次回折光ＲＢ3(+2),
ＲＢ4(-2) は、検出光分離プリズム３１を透過した後、
光電検出素子３２によって光電変換され、レチクル信号
ＳＲが出力される。一方、ウエハ検出光としての±１次
回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及び±２次回折光ＷＢ3(+
2),ＷＢ4(-2) は、検出光分離プリズム３１で反射され
た後、レンズ３３を経て光電検出素子３４によってそれ
ぞれ光電変換され、ウエハ信号ＳＷが出力される。従っ
て、レチクル信号ＳＲは、±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ
2(-1) による周波数Δｆ1 のビート信号と、±２次回折
光ＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2) による周波数Δｆ 2 のビート信
号とが混合された信号であり、同様に、ウエハ信号ＳＷ
は、±１次回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) による周波数Δ
ｆ1 のビート信号と、±２次回折光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-
2) による周波数Δｆ2 のビート信号とが混合された信
号である。
【００４２】図３は本例の信号処理系の一例を示し、こ
の図３において、レチクル信号ＳＲをローパスフィルタ
回路（ＬＰＦ）５１及びハイパスフィルタ回路（ＨＰ
Ｆ）５２に供給する。本例では、周波数Δｆ1 と周波数
Δｆ2 との中間の周波数は６０ｋＨｚであるため、ロー
パスフィルタ回路５１及びハイパスフィルタ回路５２の
カットオフ周波数をそれぞれ６０ｋＨｚに設定する。こ
れにより、ローパスフィルタ回路５１で抽出した周波数
Δｆ1 のレチクル信号ＳR(±１）を位相差検出部５３の
一方の入力部に供給し、ハイパスフィルタ回路５２で抽
出した周波数Δｆ 2 のレチクル信号ＳR(±２）を位相差
検出部５４の一方の入力部に供給する。
の図３において、レチクル信号ＳＲをローパスフィルタ
回路（ＬＰＦ）５１及びハイパスフィルタ回路（ＨＰ
Ｆ）５２に供給する。本例では、周波数Δｆ1 と周波数
Δｆ2 との中間の周波数は６０ｋＨｚであるため、ロー
パスフィルタ回路５１及びハイパスフィルタ回路５２の
カットオフ周波数をそれぞれ６０ｋＨｚに設定する。こ
れにより、ローパスフィルタ回路５１で抽出した周波数
Δｆ1 のレチクル信号ＳR(±１）を位相差検出部５３の
一方の入力部に供給し、ハイパスフィルタ回路５２で抽
出した周波数Δｆ 2 のレチクル信号ＳR(±２）を位相差
検出部５４の一方の入力部に供給する。
【００４３】また、ウエハ信号ＳＷをカットオフ周波数
がそれぞれ６０ｋＨｚのローパスフィルタ回路（ＬＰ
Ｆ）５５及びハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ）５６に供
給する。そして、ローパスフィルタ回路５５で抽出した
周波数Δｆ1 のウエハ信号ＳW(±１）を位相差検出部５
３の他方の入力部に供給し、ハイパスフィルタ回路５６
で抽出した周波数Δｆ2 のウエハ信号ＳW(±２）を位相
差検出部５４の他方の入力部に供給する。これら位相差
検出部５３及び５４でそれぞれ検出された位相差を演算
部５７に供給する。演算部５７では、それら２つの位相
差に基づいて図１のレチクルマーク３６（レチクル４）
とウエハマーク３７（ウエハ６）との位置ずれ量を求め
る。
がそれぞれ６０ｋＨｚのローパスフィルタ回路（ＬＰ
Ｆ）５５及びハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ）５６に供
給する。そして、ローパスフィルタ回路５５で抽出した
周波数Δｆ1 のウエハ信号ＳW(±１）を位相差検出部５
３の他方の入力部に供給し、ハイパスフィルタ回路５６
で抽出した周波数Δｆ2 のウエハ信号ＳW(±２）を位相
差検出部５４の他方の入力部に供給する。これら位相差
検出部５３及び５４でそれぞれ検出された位相差を演算
部５７に供給する。演算部５７では、それら２つの位相
差に基づいて図１のレチクルマーク３６（レチクル４）
とウエハマーク３７（ウエハ６）との位置ずれ量を求め
る。
【００４４】図７及び図８は図３の信号処理系の中で得
られるレチクル信号及びウエハ信号を示す。図７に示さ
れているレチクル信号ＳR(±１）とウエハ信号ＳW(±
１）とは、それぞれ周波数差Δｆ1 の±１次回折光ＲＢ
1(+1),ＲＢ2(-1) 及び周波数差Δｆ2 の±１次回折光Ｗ
Ｂ1(+1),ＷＢ2(-1) の干渉によって生じる正弦波であ
る。これら２つの信号の位相差△φ1 を検出することに
より、次式からレチクル４とウエハ６との相対的な位置
ずれ△ｘ1 を検出することができる。
られるレチクル信号及びウエハ信号を示す。図７に示さ
れているレチクル信号ＳR(±１）とウエハ信号ＳW(±
１）とは、それぞれ周波数差Δｆ1 の±１次回折光ＲＢ
1(+1),ＲＢ2(-1) 及び周波数差Δｆ2 の±１次回折光Ｗ
Ｂ1(+1),ＷＢ2(-1) の干渉によって生じる正弦波であ
る。これら２つの信号の位相差△φ1 を検出することに
より、次式からレチクル４とウエハ６との相対的な位置
ずれ△ｘ1 を検出することができる。
【００４５】△ｘ1 ＝Ｐｗ・△φ1 ／ ４π （７） 同様に、図８に示されているレチクル信号ＳR(±２）及
びウエハ信号ＳW(±２）は、それぞれ周波数差Δｆ2 の
±２次回折光ＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2) 及び周波数差Δｆ2
の±２次回折光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) の干渉によって生
じる正弦波である。従って、これら２つの信号の位相差
△φ2 を検出することによっても、次式からレチクル４
とウエハ６との相対的な位置ずれ△ｘ2 を検出すること
ができる。
びウエハ信号ＳW(±２）は、それぞれ周波数差Δｆ2 の
±２次回折光ＲＢ3(+2),ＲＢ4(-2) 及び周波数差Δｆ2
の±２次回折光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) の干渉によって生
じる正弦波である。従って、これら２つの信号の位相差
△φ2 を検出することによっても、次式からレチクル４
とウエハ６との相対的な位置ずれ△ｘ2 を検出すること
ができる。
【００４６】△ｘ2 ＝Ｐｗ・△φ2 ／ ４π （８） （７）式及び（８）式でそれぞれ求められる位置ずれ△
ｘ1 及び△ｘ2 の使い分けの方法には種々の方法が考え
られる。一例として、例えばウエハ信号ＳW(±１）の信
号レベルとウエハ信号ＳW(±２）の信号レベルとの大小
に応じて、信号レベルの大きい方を使うことが考えられ
る。その他の方法として、予め代表的なサンプルウエハ
を用いて、ウエハ信号ＳW(±１）の平均振幅レベルＡ１
とウエハ信号ＳW(±２）の平均振幅レベルＡ２とを求め
ておき、実際のウエハ６に対してウエハ信号ＳW(±１）
の信号レベルの平均振幅レベルＡ１からの偏差σ１とウ
エハ信号ＳW(±２）の信号レベルの平均振幅レベルＡ２
からの偏差σ２とを求める。そして、偏差σ１の関数及
び偏差σ２の関数を用いて位置ずれ△ｘ1 及び△ｘ 2 の
重み付きの平均を取り、この平均をレチクル４とウエハ
６との相対的な位置ずれとすることが考えられる。ま
た、ウエハ信号ＳW(±１）とウエハ信号ＳW(±２）との
内で、対応する平均振幅レベルに近い方の信号のみを用
いても良い。
ｘ1 及び△ｘ2 の使い分けの方法には種々の方法が考え
られる。一例として、例えばウエハ信号ＳW(±１）の信
号レベルとウエハ信号ＳW(±２）の信号レベルとの大小
に応じて、信号レベルの大きい方を使うことが考えられ
る。その他の方法として、予め代表的なサンプルウエハ
を用いて、ウエハ信号ＳW(±１）の平均振幅レベルＡ１
とウエハ信号ＳW(±２）の平均振幅レベルＡ２とを求め
ておき、実際のウエハ６に対してウエハ信号ＳW(±１）
の信号レベルの平均振幅レベルＡ１からの偏差σ１とウ
エハ信号ＳW(±２）の信号レベルの平均振幅レベルＡ２
からの偏差σ２とを求める。そして、偏差σ１の関数及
び偏差σ２の関数を用いて位置ずれ△ｘ1 及び△ｘ 2 の
重み付きの平均を取り、この平均をレチクル４とウエハ
６との相対的な位置ずれとすることが考えられる。ま
た、ウエハ信号ＳW(±１）とウエハ信号ＳW(±２）との
内で、対応する平均振幅レベルに近い方の信号のみを用
いても良い。
【００４７】ところで、上述の実施例では、±１次回折
光によるビート周波数Δｆ1 と±２次回折光によるビー
ト周波数Δｆ2 とを異ならしめ、信号処理の段階でフー
リエ級数法により分けている。このフーリエ級数法にお
いては、周波数がΔｆ1 の成分と周波数がΔｆ2 の成分
とが混入している検出信号より、夫々周波数がΔＦ1の
信号及び周波数がΔｆ2 の信号を通過させるバンドパス
フィルタ（又はローパスフィルタ等）を用いて±１次回
折光による干渉光の信号と±２次回折光による干渉光の
信号とが分離されている。それ以外に、レーザ光源１１
ａ及び１１ｂの射出端にそれぞれシャッタを配置して、
これらシャッタを交互にオン及びオフすることにより、
ビート周波数Δｆ1 の成分とビート周波数Δｆ2 の成分
とを時分割的に検出してもよい。この場合には、原理的
にその周波数Δｆ1 とその周波数Δｆ2 とが等しくても
良いことは明きらかである。この場合、シャッタでオン
・オフする代わりに、レーザ光源１１ａ及び１１ｂとし
て半導体レーザ素子を用いることにより、レーザ光源自
体の発光をオン・オフしてもよい。また、ＡＯＭ１４
ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂをオン・オフしてもよい。
光によるビート周波数Δｆ1 と±２次回折光によるビー
ト周波数Δｆ2 とを異ならしめ、信号処理の段階でフー
リエ級数法により分けている。このフーリエ級数法にお
いては、周波数がΔｆ1 の成分と周波数がΔｆ2 の成分
とが混入している検出信号より、夫々周波数がΔＦ1の
信号及び周波数がΔｆ2 の信号を通過させるバンドパス
フィルタ（又はローパスフィルタ等）を用いて±１次回
折光による干渉光の信号と±２次回折光による干渉光の
信号とが分離されている。それ以外に、レーザ光源１１
ａ及び１１ｂの射出端にそれぞれシャッタを配置して、
これらシャッタを交互にオン及びオフすることにより、
ビート周波数Δｆ1 の成分とビート周波数Δｆ2 の成分
とを時分割的に検出してもよい。この場合には、原理的
にその周波数Δｆ1 とその周波数Δｆ2 とが等しくても
良いことは明きらかである。この場合、シャッタでオン
・オフする代わりに、レーザ光源１１ａ及び１１ｂとし
て半導体レーザ素子を用いることにより、レーザ光源自
体の発光をオン・オフしてもよい。また、ＡＯＭ１４
ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂをオン・オフしてもよい。
【００４８】次に、本発明の第２実施例につき図９及び
図１０を参照して説明する。この第２実施例は、ウエハ
マークに照射されるアライメント光に対する投影光学系
５の軸上色収差及び横方向の色収差を補正するのみなら
ず、ウエハマークから戻されるアライメント光に対する
軸上色収差及び横方向の色収差をも補正する例である。
この図９において、図１に対応する部分には同一符号を
付してその詳細説明を省略する。
図１０を参照して説明する。この第２実施例は、ウエハ
マークに照射されるアライメント光に対する投影光学系
５の軸上色収差及び横方向の色収差を補正するのみなら
ず、ウエハマークから戻されるアライメント光に対する
軸上色収差及び横方向の色収差をも補正する例である。
この図９において、図１に対応する部分には同一符号を
付してその詳細説明を省略する。
【００４９】図９（ａ）は本実施例の投影露光装置をＸ
方向から見た図、図９（ｂ）は図９（ａ）の右側面図で
ある。本実施例では、投影光学系５の瞳面上に色収差制
御板３８が配置されているが、この色収差制御板３８上
の色収差制御素子の配置及び役割が第１実施例の色収差
制御板１０と異なっている。図１０は、この第２実施例
の色収差制御板３８上の色収差制御素子の配置及び形状
を示し、この透明基板よりなる色収差制御板３８上にお
いて、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な直線Ｙ１に関して軸
対称に１対の回折格子状の軸上及び横方向色収差制御素
子Ｇ２1A，Ｇ２1Bが形成され、その外側にも直線Ｙ１に
関して軸対称に１対の回折格子状の軸上及び横方向色収
差制御素子Ｇ２1C，Ｇ２1Dが形成されている。本実施例
では、これら軸上及び横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ
２1Dによりウエハ６上の１個のウエハマークに照射され
る４つの光束の軸上色収差及び横方向の色収差が制御さ
れる。
方向から見た図、図９（ｂ）は図９（ａ）の右側面図で
ある。本実施例では、投影光学系５の瞳面上に色収差制
御板３８が配置されているが、この色収差制御板３８上
の色収差制御素子の配置及び役割が第１実施例の色収差
制御板１０と異なっている。図１０は、この第２実施例
の色収差制御板３８上の色収差制御素子の配置及び形状
を示し、この透明基板よりなる色収差制御板３８上にお
いて、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な直線Ｙ１に関して軸
対称に１対の回折格子状の軸上及び横方向色収差制御素
子Ｇ２1A，Ｇ２1Bが形成され、その外側にも直線Ｙ１に
関して軸対称に１対の回折格子状の軸上及び横方向色収
差制御素子Ｇ２1C，Ｇ２1Dが形成されている。本実施例
では、これら軸上及び横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ
２1Dによりウエハ６上の１個のウエハマークに照射され
る４つの光束の軸上色収差及び横方向の色収差が制御さ
れる。
【００５０】また、光軸ＡＸを通りＸ方向に平行な直線
Ｘ１に関して色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Dの中点と対
称な位置、即ち直線Ｙ１上に、ほぼ直線Ｙ１の方向に所
定ピッチの回折格子状の横方向色収差制御素子Ｇ２1Eが
形成されている。この横方向色収差制御素子Ｇ２1Eによ
り、ウエハマーク３７からのアライメント検出光に対す
る横方向の色収差の補正が行われる。本実施例でも、投
影光学系５の露光フィールド内の異なる４箇所のウエハ
マークの位置を検出できるように、色収差制御板３８上
には、合計で２０（＝５×４）個の色収差制御素子が設
けられている。即ち、色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Eを
光軸ＡＸを中心として９０°、１８０°及び２７０°回
転した位置にそれぞれ、色収差制御素子Ｇ２2A〜Ｇ
２2E、色収差制御素子Ｇ２3A〜Ｇ２3E及び色収差制御素
子Ｇ２4A〜Ｇ２4Eが設けられている。
Ｘ１に関して色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Dの中点と対
称な位置、即ち直線Ｙ１上に、ほぼ直線Ｙ１の方向に所
定ピッチの回折格子状の横方向色収差制御素子Ｇ２1Eが
形成されている。この横方向色収差制御素子Ｇ２1Eによ
り、ウエハマーク３７からのアライメント検出光に対す
る横方向の色収差の補正が行われる。本実施例でも、投
影光学系５の露光フィールド内の異なる４箇所のウエハ
マークの位置を検出できるように、色収差制御板３８上
には、合計で２０（＝５×４）個の色収差制御素子が設
けられている。即ち、色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Eを
光軸ＡＸを中心として９０°、１８０°及び２７０°回
転した位置にそれぞれ、色収差制御素子Ｇ２2A〜Ｇ
２2E、色収差制御素子Ｇ２3A〜Ｇ２3E及び色収差制御素
子Ｇ２4A〜Ｇ２4Eが設けられている。
【００５１】図９（ａ）及び（ｂ）に戻り、本実施例で
ウエハ６上のウエハマーク３７に照射されるウエハアラ
イメント照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、レチクル４上のレチ
クル窓３４を経て投影光学系５に入射する。そして、照
明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、色収差制御板３８上の軸上及び
横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Dによって軸上色収
差のみでなく、横方向の色収差が制御された状態で、ウ
エハ６上のウエハマーク３７上に照射される。この際
に、図９（ａ）に示すように、ウエハマーク３７上に照
射される照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の位置が、第１実施例に
比べて△βだけ投影光学系５の光軸ＡＸの方向、即ちメ
リジオナル方向に近づいている。
ウエハ６上のウエハマーク３７に照射されるウエハアラ
イメント照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、レチクル４上のレチ
クル窓３４を経て投影光学系５に入射する。そして、照
明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、色収差制御板３８上の軸上及び
横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1Dによって軸上色収
差のみでなく、横方向の色収差が制御された状態で、ウ
エハ６上のウエハマーク３７上に照射される。この際
に、図９（ａ）に示すように、ウエハマーク３７上に照
射される照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の位置が、第１実施例に
比べて△βだけ投影光学系５の光軸ＡＸの方向、即ちメ
リジオナル方向に近づいている。
【００５２】そして、ウエハマーク３７からは第１実施
例と同様に、ウエハ検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及びウ
エハ検出光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) が発生する。これらウ
エハ検出光が再び色収差制御板３２に達する際、これら
ウエハ検出光はそれぞれ横方向色収差制御素子Ｇ２1Eに
よって、横方向の色収差が制御される。その結果、各ウ
エハ検出光は、入射時に通過したレチクル窓３５を経て
アライメント光学系１へ戻る。この他の構成及び動作は
第１実施例と同様であるため、その説明を省略する。
例と同様に、ウエハ検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及びウ
エハ検出光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) が発生する。これらウ
エハ検出光が再び色収差制御板３２に達する際、これら
ウエハ検出光はそれぞれ横方向色収差制御素子Ｇ２1Eに
よって、横方向の色収差が制御される。その結果、各ウ
エハ検出光は、入射時に通過したレチクル窓３５を経て
アライメント光学系１へ戻る。この他の構成及び動作は
第１実施例と同様であるため、その説明を省略する。
【００５３】この第２実施例によれば、ウエハマーク３
７に照射されるアライメント光の色収差及びウエハマー
ク３７からのアライメント光の色収差が制御されている
ので、アライメント光学系１から見ると、アライメント
光のもとでレチクルマーク３６とウエハマーク３７とは
共役であり、アライメント光学系１の構成が単純化され
る。また、ウエハ照明光及びウエハ検出光がレチクル４
上で通過する位置を露光領域より外側に配置できるた
め、ウエハ６上の露光領域に占めるウエハマーク領域の
面積を縮小することができる。更に、レチクル４に形成
されるレチクル窓３５の位置を都合の良い位置に設定で
きると共に、ウエハマーク３７の位置も例えば露光光の
照射が少ない位置等の所望の位置に設定できる。更に、
レチクル窓３５を小さくできる。
７に照射されるアライメント光の色収差及びウエハマー
ク３７からのアライメント光の色収差が制御されている
ので、アライメント光学系１から見ると、アライメント
光のもとでレチクルマーク３６とウエハマーク３７とは
共役であり、アライメント光学系１の構成が単純化され
る。また、ウエハ照明光及びウエハ検出光がレチクル４
上で通過する位置を露光領域より外側に配置できるた
め、ウエハ６上の露光領域に占めるウエハマーク領域の
面積を縮小することができる。更に、レチクル４に形成
されるレチクル窓３５の位置を都合の良い位置に設定で
きると共に、ウエハマーク３７の位置も例えば露光光の
照射が少ない位置等の所望の位置に設定できる。更に、
レチクル窓３５を小さくできる。
【００５４】次に、本発明の第３実施例につき図１１〜
図１４を参照して説明する。この第３実施例は、第２実
施例の色収差制御素子より軸上色収差の制御機能を取り
去ったものである。この図１１において図９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し、図１
２において図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１４を参照して説明する。この第３実施例は、第２実
施例の色収差制御素子より軸上色収差の制御機能を取り
去ったものである。この図１１において図９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し、図１
２において図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。
【００５５】図１１（ａ）は本実施例の投影露光装置を
Ｘ方向から見た図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の右側
面図である。本実施例では、投影光学系５の瞳面上に色
収差制御板３９が配置されているが、この色収差制御板
３９上の色収差制御素子の役割が第２実施例の色収差制
御板３８と異なっている。図１４は、この第３実施例の
色収差制御板３９上の色収差制御素子の配置及び形状を
示し、この透明基板よりなる色収差制御板３９上におい
て、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な直線Ｙ１に関して軸対
称に１対の回折格子状の横方向色収差制御素子Ｇ３1A，
Ｇ３1Bが形成され、その外側にも１対の回折格子状の横
方向色収差制御素子Ｇ３1C，Ｇ３1Dが形成されている。
本実施例では、これら横方向色収差制御素子Ｇ３1A〜Ｇ
３1Dによりウエハ６上の１個のウエハマークに照射され
る４つの光束の横方向の色収差が制御される。
Ｘ方向から見た図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の右側
面図である。本実施例では、投影光学系５の瞳面上に色
収差制御板３９が配置されているが、この色収差制御板
３９上の色収差制御素子の役割が第２実施例の色収差制
御板３８と異なっている。図１４は、この第３実施例の
色収差制御板３９上の色収差制御素子の配置及び形状を
示し、この透明基板よりなる色収差制御板３９上におい
て、光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な直線Ｙ１に関して軸対
称に１対の回折格子状の横方向色収差制御素子Ｇ３1A，
Ｇ３1Bが形成され、その外側にも１対の回折格子状の横
方向色収差制御素子Ｇ３1C，Ｇ３1Dが形成されている。
本実施例では、これら横方向色収差制御素子Ｇ３1A〜Ｇ
３1Dによりウエハ６上の１個のウエハマークに照射され
る４つの光束の横方向の色収差が制御される。
【００５６】また、光軸ＡＸを通りＸ方向に平行な直線
Ｘ１に関して色収差制御素子Ｇ３1A〜Ｇ３1Dの中点と対
称な位置に、ほぼ直線Ｙ１の方向に所定ピッチの回折格
子状の横方向色収差制御素子Ｇ３1Eが形成されている。
この横方向色収差制御素子Ｇ３1Eにより、ウエハマーク
３７からのアライメント検出光に対する色収差の補正が
行われる。本実施例でも、投影光学系５の露光フィール
ド内の異なる４箇所のウエハマークの位置を検出できる
ように、色収差制御板３９上には、合計で２０（＝５×
４）個の色収差制御素子が設けられている。即ち、色収
差制御素子Ｇ３ 1A〜Ｇ３1Eを光軸ＡＸを中心として９０
°、１８０°及び２７０°回転した位置にそれぞれ、色
収差制御素子Ｇ３2A〜Ｇ３2E、色収差制御素子Ｇ３3A〜
Ｇ３3E及び色収差制御素子Ｇ３4A〜Ｇ３4Eが設けられて
いる。
Ｘ１に関して色収差制御素子Ｇ３1A〜Ｇ３1Dの中点と対
称な位置に、ほぼ直線Ｙ１の方向に所定ピッチの回折格
子状の横方向色収差制御素子Ｇ３1Eが形成されている。
この横方向色収差制御素子Ｇ３1Eにより、ウエハマーク
３７からのアライメント検出光に対する色収差の補正が
行われる。本実施例でも、投影光学系５の露光フィール
ド内の異なる４箇所のウエハマークの位置を検出できる
ように、色収差制御板３９上には、合計で２０（＝５×
４）個の色収差制御素子が設けられている。即ち、色収
差制御素子Ｇ３ 1A〜Ｇ３1Eを光軸ＡＸを中心として９０
°、１８０°及び２７０°回転した位置にそれぞれ、色
収差制御素子Ｇ３2A〜Ｇ３2E、色収差制御素子Ｇ３3A〜
Ｇ３3E及び色収差制御素子Ｇ３4A〜Ｇ３4Eが設けられて
いる。
【００５７】図１１（ａ）及び（ｂ）に戻り、本実施例
でウエハ６上のウエハマーク３７に照射されるウエハ照
明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、レチクル４上のレチクル窓４０
を経て投影光学系５に入射する。そして、照明光ＷＢ1
〜ＷＢ4 は、色収差制御板３９上の横方向色収差制御素
子Ｇ３1A〜Ｇ３1Dによって、横方向の色収差のみが制御
された状態で、ウエハ６上のウエハマーク３７上に照射
される。
でウエハ６上のウエハマーク３７に照射されるウエハ照
明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 は、レチクル４上のレチクル窓４０
を経て投影光学系５に入射する。そして、照明光ＷＢ1
〜ＷＢ4 は、色収差制御板３９上の横方向色収差制御素
子Ｇ３1A〜Ｇ３1Dによって、横方向の色収差のみが制御
された状態で、ウエハ６上のウエハマーク３７上に照射
される。
【００５８】そして、ウエハマーク３７からは第２実施
例と同様に、ウエハ検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及びウ
エハ検出光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) が発生する。これらウ
エハ検出光が再び色収差制御板３９に達する際、これら
ウエハ検出光はそれぞれ横方向色収差制御素子Ｇ３1Eに
よって、横方向の色収差が制御される。その結果、各ウ
エハ検出光は、入射時に通過したレチクル窓４０を経て
アライメント光学系１へ戻る。この他の構成及び動作は
第１実施例と同様であるため、その説明を省略する。
例と同様に、ウエハ検出光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) 及びウ
エハ検出光ＷＢ3(+2),ＷＢ4(-2) が発生する。これらウ
エハ検出光が再び色収差制御板３９に達する際、これら
ウエハ検出光はそれぞれ横方向色収差制御素子Ｇ３1Eに
よって、横方向の色収差が制御される。その結果、各ウ
エハ検出光は、入射時に通過したレチクル窓４０を経て
アライメント光学系１へ戻る。この他の構成及び動作は
第１実施例と同様であるため、その説明を省略する。
【００５９】この際に、本実施例では、軸上色収差補正
を行わないため、図１１（ｂ）に示すように、ウエハマ
ーク３７を照明するためのウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4
は、レチクル４より軸上色収差△Ｌ分だけ上側に集光さ
れるよう構成されている。図１２はこの第３実施例のア
ライメント光学系１の構成を示し、図２（ａ）〜（ｃ）
に対応するそれら図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、
平行平面板２６で分離されたレチクル照明光ＲＢ1 〜Ｒ
Ｂ4 の光路上に光路差発生素子２７を設けている。その
他の構成は図２（ａ）〜（ｃ）と同様である。その光路
差発生素子２７により、図１１（ａ）及び（ｂ）におい
て、レチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4とウエハ照明光ＷＢ1
〜ＷＢ4 との交差位置を異ならせている。その他に、
両照明光の偏光状態を異ならせて、図１２のレンズ２８
を２重焦点レンズとする方法等も考えられる。
を行わないため、図１１（ｂ）に示すように、ウエハマ
ーク３７を照明するためのウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4
は、レチクル４より軸上色収差△Ｌ分だけ上側に集光さ
れるよう構成されている。図１２はこの第３実施例のア
ライメント光学系１の構成を示し、図２（ａ）〜（ｃ）
に対応するそれら図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、
平行平面板２６で分離されたレチクル照明光ＲＢ1 〜Ｒ
Ｂ4 の光路上に光路差発生素子２７を設けている。その
他の構成は図２（ａ）〜（ｃ）と同様である。その光路
差発生素子２７により、図１１（ａ）及び（ｂ）におい
て、レチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4とウエハ照明光ＷＢ1
〜ＷＢ4 との交差位置を異ならせている。その他に、
両照明光の偏光状態を異ならせて、図１２のレンズ２８
を２重焦点レンズとする方法等も考えられる。
【００６０】また、図１３は本例のレチクル４上のレチ
クルマーク４１及びレチクル窓４０を示す。本例ではウ
エハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の軸上色収差が補正されてい
ないので、図１３に示すように、その分だけレチクル窓
４０の幅を広くする必要がある。この第３実施例によれ
ば、ウエハマーク３７に照射されるアライメント光の横
方向の色収差及びウエハマーク３７からのアライメント
光の横方向の色収差が制御されているので、レチクル４
に形成されるレチクル窓４０の位置を都合の良い位置に
設定できると共に、ウエハマーク３７の位置も例えば露
光光の照射が少ない位置等の所望の位置に設定できる。
また、ウエハ照明光に対する投影光学系５の軸上色収差
を補正せず、横方向の色収差のみを制御しているため、
露光光とアライメント光との軸上色収差が大きくない場
合（例えば露光光として水銀ランプのｉ線を使用し、ア
ライメント光としてＮｅ−Ｎｅレーザビームを使用する
場合等）には、色収差制御素子の格子パターンを直交す
る２方向のみで構成でき、色収差制御板３９の製作が容
易である。
クルマーク４１及びレチクル窓４０を示す。本例ではウ
エハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の軸上色収差が補正されてい
ないので、図１３に示すように、その分だけレチクル窓
４０の幅を広くする必要がある。この第３実施例によれ
ば、ウエハマーク３７に照射されるアライメント光の横
方向の色収差及びウエハマーク３７からのアライメント
光の横方向の色収差が制御されているので、レチクル４
に形成されるレチクル窓４０の位置を都合の良い位置に
設定できると共に、ウエハマーク３７の位置も例えば露
光光の照射が少ない位置等の所望の位置に設定できる。
また、ウエハ照明光に対する投影光学系５の軸上色収差
を補正せず、横方向の色収差のみを制御しているため、
露光光とアライメント光との軸上色収差が大きくない場
合（例えば露光光として水銀ランプのｉ線を使用し、ア
ライメント光としてＮｅ−Ｎｅレーザビームを使用する
場合等）には、色収差制御素子の格子パターンを直交す
る２方向のみで構成でき、色収差制御板３９の製作が容
易である。
【００６１】なお、上述の第２実施例及び第３実施例で
は、横方向の色収差の制御は、例えば図９（ａ）に示す
ように、投影光学系５の光軸ＡＸに対して半径方向、即
ちメリジオナル方向に行っている。しかしながら、横方
向の色収差の制御は、メリジオナル方向のみでなく、任
意の方向に行うことができる。
は、横方向の色収差の制御は、例えば図９（ａ）に示す
ように、投影光学系５の光軸ＡＸに対して半径方向、即
ちメリジオナル方向に行っている。しかしながら、横方
向の色収差の制御は、メリジオナル方向のみでなく、任
意の方向に行うことができる。
【００６２】次に、本発明の第４実施例につき図１５〜
図１７を参照して説明する。本実施例では、上述の３つ
の実施例とは異なり、１つのアライメント光学系によ
り、レチクル４とウエハ６とのＸ方向の位置ずれのみな
らず、Ｙ方向の位置ずれをも検出するものである。その
ため、図９に示すようなＸ方向のアライメントを行うた
めのウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 及びレチクル照明光Ｒ
Ｂ1 〜ＲＢ4 に加えて、Ｙ方向のアライメントを行うた
めの不図示のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 及びレチクル
照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 が、図９の対物レンズ２に対応す
る対物レンズから射出される。それらＹ方向のアライメ
ントを行うための不図示のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8
及びレチクル照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 は、図９（ｂ）の紙
面に垂直な面内でそれぞれウエハマーク及びレチクルマ
ークに照射される。
図１７を参照して説明する。本実施例では、上述の３つ
の実施例とは異なり、１つのアライメント光学系によ
り、レチクル４とウエハ６とのＸ方向の位置ずれのみな
らず、Ｙ方向の位置ずれをも検出するものである。その
ため、図９に示すようなＸ方向のアライメントを行うた
めのウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 及びレチクル照明光Ｒ
Ｂ1 〜ＲＢ4 に加えて、Ｙ方向のアライメントを行うた
めの不図示のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 及びレチクル
照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 が、図９の対物レンズ２に対応す
る対物レンズから射出される。それらＹ方向のアライメ
ントを行うための不図示のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8
及びレチクル照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 は、図９（ｂ）の紙
面に垂直な面内でそれぞれウエハマーク及びレチクルマ
ークに照射される。
【００６３】図１５は、この第４実施例で投影光学系の
瞳面に配置される色収差制御板４２上の色収差制御素子
の配列及び形状を示し、この図１５において、Ｘ方向用
のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の軸上及び横方向の色収
差の補正を行うための色収差制御素子Ｇ４1A〜Ｇ４
1Dと、それらウエハ照明光によるウエハマークからの検
出光の横方向の色収差の補正を行うための色収差制御素
子Ｇ４1Eとが設けられている。これら色収差制御素子Ｇ
４1A〜Ｇ４1Eの形状及び配置は、第２実施例の図１０に
示す軸上及び横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1D及び
横方向色収差制御素子Ｇ２1Eと同じである。
瞳面に配置される色収差制御板４２上の色収差制御素子
の配列及び形状を示し、この図１５において、Ｘ方向用
のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 の軸上及び横方向の色収
差の補正を行うための色収差制御素子Ｇ４1A〜Ｇ４
1Dと、それらウエハ照明光によるウエハマークからの検
出光の横方向の色収差の補正を行うための色収差制御素
子Ｇ４1Eとが設けられている。これら色収差制御素子Ｇ
４1A〜Ｇ４1Eの形状及び配置は、第２実施例の図１０に
示す軸上及び横方向色収差制御素子Ｇ２1A〜Ｇ２1D及び
横方向色収差制御素子Ｇ２1Eと同じである。
【００６４】また、Ｙ方向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜Ｗ
Ｂ8 に関しては、ウエハ上でのビーム位置のずらし量
（図９（ａ）のΔβに相当する量）の方向が計測方向で
あるＹ方向と一致するため、軸上色収差を制御するため
に必要な制御素子と、横方向の色収差を制御するために
必要な制御素子の格子の方向が一致する。従って、Ｙ方
向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 の色収差の制御は、
色収差制御板４２上の光軸ＡＸを通りＹ方向に平行な直
線Ｙ１上に配列され、直線Ｙ１の方向に所定ピッチで形
成された回折格子状の照明光色収差制御素子Ｇ４2A〜Ｇ
４2Dによって行われる。また、ウエハ照明光ＷＢ5 〜Ｗ
Ｂ8 によってウエハマークから発生する検出光の色収差
の制御は、Ｘ方向用の色収差制御素子Ｇ４1Eにより兼用
することができる。
Ｂ8 に関しては、ウエハ上でのビーム位置のずらし量
（図９（ａ）のΔβに相当する量）の方向が計測方向で
あるＹ方向と一致するため、軸上色収差を制御するため
に必要な制御素子と、横方向の色収差を制御するために
必要な制御素子の格子の方向が一致する。従って、Ｙ方
向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 の色収差の制御は、
色収差制御板４２上の光軸ＡＸを通りＹ方向に平行な直
線Ｙ１上に配列され、直線Ｙ１の方向に所定ピッチで形
成された回折格子状の照明光色収差制御素子Ｇ４2A〜Ｇ
４2Dによって行われる。また、ウエハ照明光ＷＢ5 〜Ｗ
Ｂ8 によってウエハマークから発生する検出光の色収差
の制御は、Ｘ方向用の色収差制御素子Ｇ４1Eにより兼用
することができる。
【００６５】また、本実施例では、Ｘ方向及びＹ方向の
位置ずれを検出するためのアライメント光学系が２個配
置できるようになっている。そのため、図１５の色収差
制御板４２上には、色収差制御素子Ｇ４1A〜Ｇ４1E及び
照明光色収差制御素子Ｇ４2A〜Ｇ４2Dを９０°回転させ
た位置に、それぞれ色収差制御素子Ｇ４3A〜Ｇ４3E及び
照明光色収差制御素子Ｇ４4A〜Ｇ４4Dが設けられてい
る。従って、色収差制御板４２上には、合計で１８個の
色収差制御素子が設けられている。
位置ずれを検出するためのアライメント光学系が２個配
置できるようになっている。そのため、図１５の色収差
制御板４２上には、色収差制御素子Ｇ４1A〜Ｇ４1E及び
照明光色収差制御素子Ｇ４2A〜Ｇ４2Dを９０°回転させ
た位置に、それぞれ色収差制御素子Ｇ４3A〜Ｇ４3E及び
照明光色収差制御素子Ｇ４4A〜Ｇ４4Dが設けられてい
る。従って、色収差制御板４２上には、合計で１８個の
色収差制御素子が設けられている。
【００６６】図１６は、本例のレチクル上のレチクルマ
ーク４４及びレチクル窓４３を示し、この図１６に示す
ように、レチクルマーク４４はＸ方向にピッチＰR の格
子とＹ方向にピッチＰR の格子とを重ねた２次元格子で
形成されている。そして、レチクルマーク４４上には、
Ｘ方向用のレチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 とＹ方向用の
レチクル照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 とが照射され、レチクル
窓４３をＸ方向用のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 とＹ方
向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 とが通過している。
図１７は、本例のウエハ上のウエハマーク４５を示し、
この図１７に示すように、ウエハマーク４５はＸ方向に
ピッチＰW の格子とＹ方向にピッチＰWの格子とを重ね
た２次元格子で形成されている。そして、ウエハマーク
４５上には、Ｘ方向用のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 と
Ｙ方向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 とが照射されて
いる。
ーク４４及びレチクル窓４３を示し、この図１６に示す
ように、レチクルマーク４４はＸ方向にピッチＰR の格
子とＹ方向にピッチＰR の格子とを重ねた２次元格子で
形成されている。そして、レチクルマーク４４上には、
Ｘ方向用のレチクル照明光ＲＢ1 〜ＲＢ4 とＹ方向用の
レチクル照明光ＲＢ5 〜ＲＢ8 とが照射され、レチクル
窓４３をＸ方向用のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 とＹ方
向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 とが通過している。
図１７は、本例のウエハ上のウエハマーク４５を示し、
この図１７に示すように、ウエハマーク４５はＸ方向に
ピッチＰW の格子とＹ方向にピッチＰWの格子とを重ね
た２次元格子で形成されている。そして、ウエハマーク
４５上には、Ｘ方向用のウエハ照明光ＷＢ1 〜ＷＢ4 と
Ｙ方向用のウエハ照明光ＷＢ5 〜ＷＢ8 とが照射されて
いる。
【００６７】本例のアライメント光学系の受光系におい
ては、Ｘ方向用のウエハ検出光及びレチクル検出光とそ
れぞれＹ方向用のウエハ検出光及びレチクル検出光とを
弁別する必要がある。この場合、例えばＸ方向用のウエ
ハ検出光とＹ方向用のウエハ検出光とはウエハ上でも投
影光学系の瞳面上でも重なっているため、スリットのよ
うな素子では分離することができない。分離する方法と
しては、例えばＸ方向用の照明光とＹ方向用の照明光と
で偏光方向を異ならせる方法が考えられる。
ては、Ｘ方向用のウエハ検出光及びレチクル検出光とそ
れぞれＹ方向用のウエハ検出光及びレチクル検出光とを
弁別する必要がある。この場合、例えばＸ方向用のウエ
ハ検出光とＹ方向用のウエハ検出光とはウエハ上でも投
影光学系の瞳面上でも重なっているため、スリットのよ
うな素子では分離することができない。分離する方法と
しては、例えばＸ方向用の照明光とＹ方向用の照明光と
で偏光方向を異ならせる方法が考えられる。
【００６８】しかしながら、本実施例では、Ｘ方向用の
アライメント照明光の周波数差をΔｆ1 及びΔｆ2 と
し、Ｙ方向用のアライメント照明光の周波数差をそれら
とは異なるΔｆ3 及びΔｆ4 に設定する。そして、４つ
のビート周波数の検出光を１つの光電検出素子で受光
し、この光電変換素子からの出力信号を前記ハイパスフ
ィルタ回路、ローパスフィルタ回路及び２つのバンドパ
スフィルタ回路に供給することにより、４つの独立した
ウエハ信号を得ることができる。レチクル信号について
も同様である。
アライメント照明光の周波数差をΔｆ1 及びΔｆ2 と
し、Ｙ方向用のアライメント照明光の周波数差をそれら
とは異なるΔｆ3 及びΔｆ4 に設定する。そして、４つ
のビート周波数の検出光を１つの光電検出素子で受光
し、この光電変換素子からの出力信号を前記ハイパスフ
ィルタ回路、ローパスフィルタ回路及び２つのバンドパ
スフィルタ回路に供給することにより、４つの独立した
ウエハ信号を得ることができる。レチクル信号について
も同様である。
【００６９】このように本実施例によれば、１つの対物
レンズ（図９（ｂ）の対物レンズ２に対応するレンズ）
で２方向のアライメント検出ができる。従って、レチク
ル４とウエハ６との２次元的な位置ずれ量（Ｘ方向及び
Ｙ方向の位置ずれ量と、回転角のずれ量）だけを検出す
るのであれば、対物レンズ２本だけでも装置が成り立つ
のみならず、対物レンズを４本使用することにより、レ
チクル４とウエハ６上のチップとの倍率誤差等をも検出
することができ、よりアライメント精度が高精度化でき
る。
レンズ（図９（ｂ）の対物レンズ２に対応するレンズ）
で２方向のアライメント検出ができる。従って、レチク
ル４とウエハ６との２次元的な位置ずれ量（Ｘ方向及び
Ｙ方向の位置ずれ量と、回転角のずれ量）だけを検出す
るのであれば、対物レンズ２本だけでも装置が成り立つ
のみならず、対物レンズを４本使用することにより、レ
チクル４とウエハ６上のチップとの倍率誤差等をも検出
することができ、よりアライメント精度が高精度化でき
る。
【００７０】なお、例えば図９の実施例において、ウエ
ハマーク３７を２次元格子より形成し、図９（ｂ）のウ
エハ照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 をＹ方向、即ち図９（ｂ）の
紙面に垂直な面内でウエハマーク３７に照射することに
よっても、レチクル４とウエハ６とのＹ方向の位置ずれ
を検出することができる。また、上述の各実施例に共通
して、複数の周波数の信号が混合された信号からおのお
のの周波数の信号を抽出する方法として、原信号をそれ
ら複数の周波数の内の最高周波数の２倍以上の周波数で
デジタルサンプリングして、一旦メモリに蓄える方法を
使用しても良い。そのようにメモリに蓄えられた信号か
ら、フーリエ級数法により特定の周波数の信号のみを演
算処理で取り出すことができる。この場合、各ビート周
波数（例えばΔｆ1 ，Δｆ2 ）の比を簡単な整数比に設
定し、サンプリング時間を各信号の周期の公倍数に選ぶ
ことにより、各信号は完全に分離抽出できる。
ハマーク３７を２次元格子より形成し、図９（ｂ）のウ
エハ照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 をＹ方向、即ち図９（ｂ）の
紙面に垂直な面内でウエハマーク３７に照射することに
よっても、レチクル４とウエハ６とのＹ方向の位置ずれ
を検出することができる。また、上述の各実施例に共通
して、複数の周波数の信号が混合された信号からおのお
のの周波数の信号を抽出する方法として、原信号をそれ
ら複数の周波数の内の最高周波数の２倍以上の周波数で
デジタルサンプリングして、一旦メモリに蓄える方法を
使用しても良い。そのようにメモリに蓄えられた信号か
ら、フーリエ級数法により特定の周波数の信号のみを演
算処理で取り出すことができる。この場合、各ビート周
波数（例えばΔｆ1 ，Δｆ2 ）の比を簡単な整数比に設
定し、サンプリング時間を各信号の周期の公倍数に選ぶ
ことにより、各信号は完全に分離抽出できる。
【００７１】また、上述の実施例においては、例えば図
１において、ウエハ照明光ＷＢ1,ＷＢ2 とウエハ照明光
ＷＢ3,ＷＢ4 との平均波長は等しく設定されているが、
ウエハ照明光ＷＢ1,ＷＢ2 の平均波長とウエハ照明光Ｗ
Ｂ3,ＷＢ4 の平均波長とを異ならしめてもよい。このよ
うに平均波長を変えた場合には、ウエハ照明光ＷＢ1,Ｗ
Ｂ2 によるウエハマークからの検出光とウエハ照明光Ｗ
Ｂ3,ＷＢ4 によるウエハマークからの検出光とを例えば
波長弁別により分離してもよい。
１において、ウエハ照明光ＷＢ1,ＷＢ2 とウエハ照明光
ＷＢ3,ＷＢ4 との平均波長は等しく設定されているが、
ウエハ照明光ＷＢ1,ＷＢ2 の平均波長とウエハ照明光Ｗ
Ｂ3,ＷＢ4 の平均波長とを異ならしめてもよい。このよ
うに平均波長を変えた場合には、ウエハ照明光ＷＢ1,Ｗ
Ｂ2 によるウエハマークからの検出光とウエハ照明光Ｗ
Ｂ3,ＷＢ4 によるウエハマークからの検出光とを例えば
波長弁別により分離してもよい。
【００７２】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
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。
【００７３】
【発明の効果】本発明の第１のアライメント装置によれ
ば、基板上のアライメントマークに照射されるアライメ
ント光に対する投影光学系の軸上色収差のみを照射光制
御手段で制御しているので、そのアライメントマークの
格子ピッチが細かくなった場合でも、その照射光制御素
子の面積を変えることなく、その位置を変えるだけで対
応できる。従って、投影光学系の設計及び製造に対する
負担を軽くして、高性能なアライメント装置を実現する
ことができる。また、周波数Δｆ1 の成分と周波数Δｆ
2 の成分とが得られるので、プロセスにより基板の表面
状態が変化して、例えば周波数Δｆ1 の成分が小さくな
ったような場合でも、正確にアライメントを行うことが
できる。
ば、基板上のアライメントマークに照射されるアライメ
ント光に対する投影光学系の軸上色収差のみを照射光制
御手段で制御しているので、そのアライメントマークの
格子ピッチが細かくなった場合でも、その照射光制御素
子の面積を変えることなく、その位置を変えるだけで対
応できる。従って、投影光学系の設計及び製造に対する
負担を軽くして、高性能なアライメント装置を実現する
ことができる。また、周波数Δｆ1 の成分と周波数Δｆ
2 の成分とが得られるので、プロセスにより基板の表面
状態が変化して、例えば周波数Δｆ1 の成分が小さくな
ったような場合でも、正確にアライメントを行うことが
できる。
【００７４】また、基板上のアライメントマーク上に第
３の光照射手段から照射される２光束による計測方向
と、基板上のアライメントマーク上に第４の光照射手段
から照射される２光束による計測方向とが直交している
場合には、１つのアライメント装置でマスクと基板との
２次元的な位置ずれを検出することができる。また、本
発明の第２のアライメント装置によれば、アライメント
光に対する投影光学系の軸上色収差を補正せず、横方向
の色収差のみを制御しているため、アライメント光がマ
スク上で通過する位置を露光領域より外側に配置でき、
基板上で露光領域に対するアライメントマーク領域の面
積を小さくできる。そして、このアライメント装置を、
例えば露光光とアライメント光との軸上色収差が大きく
ない場合に適用すると、照射光制御手段及び検出光制御
手段の構成が単純であり、アライメント装置の製造が容
易である。
３の光照射手段から照射される２光束による計測方向
と、基板上のアライメントマーク上に第４の光照射手段
から照射される２光束による計測方向とが直交している
場合には、１つのアライメント装置でマスクと基板との
２次元的な位置ずれを検出することができる。また、本
発明の第２のアライメント装置によれば、アライメント
光に対する投影光学系の軸上色収差を補正せず、横方向
の色収差のみを制御しているため、アライメント光がマ
スク上で通過する位置を露光領域より外側に配置でき、
基板上で露光領域に対するアライメントマーク領域の面
積を小さくできる。そして、このアライメント装置を、
例えば露光光とアライメント光との軸上色収差が大きく
ない場合に適用すると、照射光制御手段及び検出光制御
手段の構成が単純であり、アライメント装置の製造が容
易である。
【００７５】また、周波数Δｆ1 の成分と周波数Δｆ2
の成分とが得られるので、プロセスにより基板の表面状
態が変化して、例えば周波数Δｆ1 の成分が小さくなっ
たような場合でも、正確にアライメントを行うことがで
きる。更に、照射光制御手段と検出光制御手段とが互い
に独立しているため、アライメントマークに照射される
アライメント光の色収差量とアライメントマークからの
検出光の色収差量とを別々に制御することが可能であ
る。例えば、マスクを通過する照明光と検出光との位置
を異ならしめ、照明光のマスクによる正反射光と検出光
とを空間的に分離することにより、両光が混入すること
を防ぐことができる。
の成分とが得られるので、プロセスにより基板の表面状
態が変化して、例えば周波数Δｆ1 の成分が小さくなっ
たような場合でも、正確にアライメントを行うことがで
きる。更に、照射光制御手段と検出光制御手段とが互い
に独立しているため、アライメントマークに照射される
アライメント光の色収差量とアライメントマークからの
検出光の色収差量とを別々に制御することが可能であ
る。例えば、マスクを通過する照明光と検出光との位置
を異ならしめ、照明光のマスクによる正反射光と検出光
とを空間的に分離することにより、両光が混入すること
を防ぐことができる。
【００７６】この際に、投影光学系の軸上色収差をも制
御するようにすると、アライメント光学系の構成が簡略
化される。そして、基板上のアライメントマーク上に第
３の光照射手段から照射される２光束による計測方向
と、基板上のアライメントマーク上に第４の光照射手段
から照射される２光束による計測方向とが直交している
場合には、１つのアライメント装置でマスクと基板との
２次元的な位置ずれを検出することができる。
御するようにすると、アライメント光学系の構成が簡略
化される。そして、基板上のアライメントマーク上に第
３の光照射手段から照射される２光束による計測方向
と、基板上のアライメントマーク上に第４の光照射手段
から照射される２光束による計測方向とが直交している
場合には、１つのアライメント装置でマスクと基板との
２次元的な位置ずれを検出することができる。
【図１】（ａ）は本発明によるアライメント装置の第１
実施例が適用された投影露光装置を示す概略構成図、
（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。
実施例が適用された投影露光装置を示す概略構成図、
（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。
【図２】（ａ）は図１中のアライメント光学系１を示す
構成図、（ｂ）は図２（ａ）の右側面図、（ｃ）は図３
（ｂ）の底面図である。
構成図、（ｂ）は図２（ａ）の右側面図、（ｃ）は図３
（ｂ）の底面図である。
【図３】図１のアライメント装置の信号処理系の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】第１実施例のレチクル上のレチクルマーク及び
レチクル窓を示す拡大平面図である。
レチクル窓を示す拡大平面図である。
【図５】第１実施例のウエハ上のウエハマークを示す拡
大平面図である。
大平面図である。
【図６】第１実施例の色収差制御板１０の色収差制御素
子の配列及び形状を示す平面図である。
子の配列及び形状を示す平面図である。
【図７】第１実施例で得られる一部のレチクル信号及び
一部のウエハ信号を示す波形図である。
一部のウエハ信号を示す波形図である。
【図８】第１実施例で得られる残りのレチクル信号及び
残りのウエハ信号を示す波形図である。
残りのウエハ信号を示す波形図である。
【図９】（ａ）は本発明の第２実施例が適用された投影
露光装置を示す概略構成図、（ｂ）は図９（ａ）の右側
面図である。
露光装置を示す概略構成図、（ｂ）は図９（ａ）の右側
面図である。
【図１０】第２実施例の色収差制御板３８の色収差制御
素子の配列及び形状を示す平面図である。
素子の配列及び形状を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第３実施例が適用された投
影露光装置を示す概略構成図、（ｂ）は図１１（ａ）の
右側面図である。
影露光装置を示す概略構成図、（ｂ）は図１１（ａ）の
右側面図である。
【図１２】（ａ）は図１１中のアライメント光学系１を
示す構成図、（ｂ）は図１２（ａ）の右側面図、（ｃ）
は図１２（ｂ）の底面図である。
示す構成図、（ｂ）は図１２（ａ）の右側面図、（ｃ）
は図１２（ｂ）の底面図である。
【図１３】第３実施例のレチクル上のレチクルマーク及
びレチクル窓を示す拡大平面図である。
びレチクル窓を示す拡大平面図である。
【図１４】第３実施例の色収差制御板３９の色収差制御
素子の配列及び形状を示す平面図である。
素子の配列及び形状を示す平面図である。
【図１５】本発明の第４実施例のアライメント装置で使
用される色収差制御板４２の色収差制御素子の配列及び
形状を示す平面図である。
用される色収差制御板４２の色収差制御素子の配列及び
形状を示す平面図である。
【図１６】第４実施例のレチクル上のレチクルマーク及
びレチクル窓を示す拡大平面図である。
びレチクル窓を示す拡大平面図である。
【図１７】第４実施例のウエハ上のウエハマークを示す
拡大平面図である。
拡大平面図である。
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 １０，３８，３９，４２ 色収差制御板 １１ａ，１１ｂ レーザ光源 １２ａ，１２ｂ ビームスプリッタプリズム １４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 音響光学変調素子
（ＡＯＭ） １６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ スリット ２５ 視野スリット ２６ 平行平面板 ２９ ビームスプリッタ ３１ 検出光分離プリズム ３５，４０，４３ レチクル窓（ウエハ照明光用の透過
窓） ３６，４１，４４ レチクルマーク ３７，４５ ウエハマーク ＲＢ1 〜ＲＢ4 レチクルアライメント照明光 ＷＢ1 〜ＷＢ4 ウエハアライメント照明光 Ｇ１1A〜Ｇ１1D，Ｇ２1A〜Ｇ２1E 色収差制御素子 Ｇ３1A〜Ｇ３1E，Ｇ４1A〜Ｇ４1E 色収差制御素子
（ＡＯＭ） １６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ スリット ２５ 視野スリット ２６ 平行平面板 ２９ ビームスプリッタ ３１ 検出光分離プリズム ３５，４０，４３ レチクル窓（ウエハ照明光用の透過
窓） ３６，４１，４４ レチクルマーク ３７，４５ ウエハマーク ＲＢ1 〜ＲＢ4 レチクルアライメント照明光 ＷＢ1 〜ＷＢ4 ウエハアライメント照明光 Ｇ１1A〜Ｇ１1D，Ｇ２1A〜Ｇ２1E 色収差制御素子 Ｇ３1A〜Ｇ３1E，Ｇ４1A〜Ｇ４1E 色収差制御素子
Claims (5)
- 【請求項１】 マスク上に形成されたパターンを、露光
光のもとで投影光学系を介して２次元的に移動自在なス
テージ上の基板上に投影露光する投影露光装置に設けら
れ、前記マスクと前記基板との相対的な位置ずれを前記
露光光とは異なる波長のアライメント光で検出するアラ
イメント装置において、 前記マスク上に形成された格子状のアライメントマーク
に対し、前記アライメント光として互いに周波数がΔｆ
1 だけ異なる可干渉な２光束を、それぞれ異なる方向か
ら照射する第１の光照射手段と、 前記マスク上に形成された格子状のアライメントマーク
に対し、前記アライメント光として互いに周波数がΔｆ
1 と異なるΔｆ2 だけ異なる可干渉な２光束を、それぞ
れ異なる方向から照射する第２の光照射手段と、 前記基板上に形成された格子状のアライメントマークに
対し、前記マスク及び前記投影光学系を介して、前記ア
ライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だけ異なる可
干渉な２光束を、それぞれ異なる方向から照射する第３
の光照射手段と、 前記基板上に形成された格子状のアライメントマークに
対し、前記マスク及び前記投影光学系を介して、前記ア
ライメント光として互いに周波数がΔｆ2 だけ異なる可
干渉な２光束を、それぞれ異なる方向から照射する第４
の光照射手段と、 前記投影光学系中の瞳面又はこの近傍の面上で、前記第
３の光照射手段からの２光束及び前記第４の光照射手段
からの２光束が通過する領域に配置され、それぞれ前記
第３の光照射手段からの光束及び前記第４の光照射手段
からの光束に対する前記投影光学系の軸上色収差を所定
の値に制御する照射光制御手段と、 それぞれ前記マスク上のアライメントマークにより同一
方向に回折される２光束よりなる２組以上の光束を検出
する第１の検出手段と、 それぞれ前記基板上のアライメントマークにより同一方
向に回折される２光束よりなる２組以上の光束を検出す
る第２の検出手段と、 前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ1 の成分同士の位相を比較
する第１の位相比較手段と、 前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ2 の成分同士の位相を比較
する第２の位相比較手段と、 該２つの位相比較手段によってそれぞれ得られた位相差
に基づいて前記マスクと前記基板との相対的な位置ずれ
量を検出する位置ずれ検出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】 前記基板上のアライメントマーク上に前
記第３の光照射手段から照射される２光束による計測方
向と、前記基板上のアライメントマーク上に前記第４の
光照射手段から照射される２光束による計測方向とが直
交していることを特徴とする請求項１記載のアライメン
ト装置。 - 【請求項３】 マスク上に形成されたパターンを、露光
光のもとで投影光学系を介して２次元的に移動自在なス
テージ上の基板上に投影露光する投影露光装置に設けら
れ、前記マスクと前記基板との相対的な位置ずれを前記
露光光とは異なる波長のアライメント光で検出するアラ
イメント装置において、 前記マスク上に形成された格子状のアライメントマーク
に対し、前記アライメント光として互いに周波数がΔｆ
1 だけ異なる可干渉な２光束を、それぞれ異なる方向か
ら照射する第１の光照射手段と、 前記マスク上に形成された格子状のアライメントマーク
に対し、前記アライメント光として互いに周波数がΔｆ
1 と異なるΔｆ2 だけ異なる可干渉な２光束を、それぞ
れ異なる方向から照射する第２の光照射手段と、 前記基板上に形成された格子状のアライメントマークに
対し、前記マスク及び前記投影光学系を介して、前記ア
ライメント光として互いに周波数がΔｆ1 だけ異なる可
干渉な２光束を、それぞれ異なる方向から照射する第３
の光照射手段と、 前記基板上に形成された格子状のアライメントマークに
対し、前記マスク及び前記投影光学系を介して、前記ア
ライメント光として互いに周波数がΔｆ2 だけ異なる可
干渉な２光束を、それぞれ異なる方向から照射する第４
の光照射手段と、 前記投影光学系中の瞳面又はこの近傍の面上で、前記第
３の光照射手段からの２光束及び前記第４の光照射手段
からの２光束が通過する領域に配置され、それぞれ前記
第３の光照射手段からの光束及び前記第４の光照射手段
からの光束に対する前記投影光学系の横方向の色収差を
所定の値に制御する照射光制御手段と、 前記投影光学系中の瞳面又はこの近傍の面上で、それぞ
れ前記基板上のアライメントマークから同一方向に回折
される２光束よりなる２組以上の光束が通過する領域に
配置され、それぞれ前記基板上のアライメントマークか
らの光束に対して所定量の横方向の色収差を発生させる
検出光制御手段と、 それぞれ前記マスク上のアライメントマークにより同一
方向に回折される２光束よりなる２組以上の光束を検出
する第１の検出手段と、 それぞれ前記基板上のアライメントマークにより同一方
向に回折される２光束よりなる２組以上の光束を検出す
る第２の検出手段と、 前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ1 の成分の位相を比較する
第１の位相比較手段と、 前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段から得られ
る検出信号の内の周波数Δｆ2 の成分の位相を比較する
第２の位相比較手段と、 該２つの位相比較手段により得られた位相差に基づいて
前記マスクと前記基板との相対的な位置ずれ量を検出す
る位置ずれ検出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４】 前記照射光制御手段が、前記第３の光照
射手段からの光束及び前記第４の光照射手段からの光束
に対する前記投影光学系の軸上色収差をも所定の値に制
御し、 前記検出光制御手段が、前記基板上のアライメントマー
クからの光束に対する前記投影光学系の軸上色収差もを
所定の値に制御することを特徴とする請求項３記載のア
ライメント装置。 - 【請求項５】 前記基板上のアライメントマーク上に前
記第３の光照射手段から照射される２光束による計測方
向と、前記基板上のアライメントマーク上に前記第４の
光照射手段から照射される２光束による計測方向とが直
交していることを特徴とする請求項３又は４記載のアラ
イメント装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044773A JPH06260389A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | アライメント装置 |
| US09/407,610 US6153886A (en) | 1993-02-19 | 1999-09-28 | Alignment apparatus in projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044773A JPH06260389A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | アライメント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260389A true JPH06260389A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12700737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5044773A Withdrawn JPH06260389A (ja) | 1993-02-19 | 1993-03-05 | アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260389A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285455B1 (en) | 1997-11-20 | 2001-09-04 | Nikon Corporation | Mark detection method, optical system and mark position detector |
| JP2009156862A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-07-16 | Asml Netherlands Bv | 位置測定システムおよびリソグラフィ装置 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP5044773A patent/JPH06260389A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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