(57)【要約】【課題】振動が発生してもアライメントマークの位置を正確に測定することができ、露光用マスクと被露光体の間の位置ずれを正確に補正することを可能にする。【解決手段】露光用マスク４および被露光体２の各々に配されたアライメントマークを光学的に検出する撮像手段７と、前記撮像手段７による検出結果を基に前記露光用マスク４と前記被露光体２との位置合わせを行うアライメント手段３，５，６と、前記撮像手段７によるアライメントマーク検出のための照明光８を照射する光源とを備える露光装置において、前記光源８が、前記アライメントマークに対して瞬間的に照明光を照射するようにする。【選択図】        図１
2004186521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用マスクおよび被露光体の各々に配されたアライメントマークを光学的に検出する撮像手段と、
前記撮像手段による検出結果を基に前記露光用マスクと前記被露光体との位置合わせを行うアライメント手段と、
前記撮像手段によるアライメントマーク検出のための照明光を照射する光源とを備えるとともに、
前記光源は、前記アライメントマークに対して瞬間的に照明光を照射するものである
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
露光用マスクおよび被露光体の各々に配されたアライメントマークを光学的に撮像して、ある時点における前記露光用マスクと前記被露光体の位置ずれを検出する撮像手段と、
前記露光用マスクおよび前記被露光体の各々のセット位置を継続的に測長する測長手段と、
前記撮像手段による検出結果と前記測長手段による測長結果とから前記露光用マスクと前記被露光体との間の位置ずれ量を算出する演算手段と、
前記演算手段による算出結果を基に前記露光用マスクと前記被露光体との位置合わせを行うアライメント手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記アライメントマークに対して瞬間的に照明光を照射する光源を用いることで、当該照明光の照射時点における前記露光用マスクと前記被露光体の位置ずれを検出するものである
ことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程にて用いられる露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の製造プロセスにおいては、形成すべき集積回路パターンの微細化に伴い、これまでの一般的な紫外線を用いたフォトリソグラフィ法では光学系の解像度限界を超えてしまうため、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を用いて描画する微細加工技術が開発されている。微細加工技術としては、例えばＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；低加速電子線近接転写）技術が知られている。
【０００３】
このようなＬＥＥＰＬ技術をはじめとした微細加工技術では、例えば電子線（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ；ＥＢ）密着露光装置を用い、被露光体であるウエハの直上にＥＢ透過型露光用ステンシルマスクを重ねた状態でＥＢを照射して、露光パターンの形状に開けられた開口を通過したＥＢでウエハに対する近接露光を行い、これによりウエハ上への微細パターンの転写を行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ただし、近接露光時には、ウエハと露光用マスクとの位置を合わせるためのアライメントが必要となる。互いの位置がずれていると、ウエハ上の転写パターンにもずれが生じてしまうからである。通常、アライメントは、ウエハと露光用マスクとの各々に配されたアライメントマークの位置をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮像して、アライメントマークの位置ずれを光学的に測定することで行う（例えば、特許文献２参照）。このとき、ＣＣＤカメラは、露光用マスクに垂直に照射されるＥＢを避けるべく、斜め方向からアライメントマークの撮像を行う。また、同様の理由で、撮像時の照明光も斜め方向からの落射照明を用いる。さらに、その照明光には、ウエハ上のレジストを感光しないために、連続発光ランプによる長波長の光を用いる。そして、ＣＣＤカメラによるアライメントマークの測定結果に基づいて、例えばウエハまたは露光用マスクの位置を移動させてこれらの間の面内方向の位置ずれを補正したり、ウエハと露光用マスクの間に隙間を設けＥＢを偏向させて熱膨張等により発生する倍率ずれを補正する、といったウエハと露光用マスクの間の位置合わせを行うのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１５６４１号公報（第２頁、第５図）
【特許文献２】
特開２００１−８３０２２号公報（第３頁、第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような露光装置では、露光用マスクおよびウエハの各々をアライメント調整可能なステージ上にセットするが、その露光装置の設置条件等によっては、外乱の影響による振動がステージに伝わってしまい、露光用マスクまたはウエハが高周波で振動してしまうことがある。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の露光装置では、ウエハと露光用マスクの位置合わせにあたって、アライメントマークを連続発光ランプによる落斜照明で照射してＣＣＤカメラで撮像しているため、発生した振動の周波数がＣＣＤカメラのフレームレートと同程度か、またはそれよりも高い場合には、アライメントマークの位置を正確に撮像することができず、その撮像結果に測定誤差が生じてしまうことになる。
【０００８】
この点に対しては、ＣＣＤカメラの電子シャッター等で露光時間を露光用マスクおよびウエハの振動周期よりも短くすることが考えられる。ところが、アライメントマークへの照射光には斜め方向からの落射照明を用い、その落射照明による後方散乱をＣＣＤカメラで観察するようになっている。後方散乱の強度は小さいので、ＣＣＤカメラの露光時間を短くすると、露光量が減少する。したがって、アライメントマークの測定が困難になってしまう。
【０００９】
つまり、従来の露光装置では、露光用マスクまたはウエハに高周波の振動が発生すると、アライメントマークの位置を正確に測定することができず、ステージを移動させたりＥＢを偏向させたりしても、露光用マスクとウエハの間の位置ずれを正確に補正できないという問題が発生するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、振動が発生してもアライメントマークの位置を正確に測定することができ、露光用マスクと被露光体の間の位置ずれを正確に補正することを可能にする露光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】
本発明は、上記目的を達成するために案出された露光装置で、露光用マスクおよび被露光体の各々に配されたアライメントマークを光学的に検出する撮像手段と、前記撮像手段による検出結果を基に前記露光用マスクと前記被露光体との位置合わせを行うアライメント手段と、前記撮像手段によるアライメントマーク検出のための照明光を照射する光源とを備えるとともに、前記光源は、前記アライメントマークに対して瞬間的に照明光を照射するものであることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の露光装置によれば、光源が瞬間的に照明光を照射するので、撮像手段がアライメントマークを撮像する際の露光時間に拘わらず、その撮像手段では、光源が照明光を照射した瞬間にだけアライメントマークを検出することになる。したがって、例えば露光用マスクまたは被露光体に高周波の振動が発生した場合であっても、アライメントマークの検出結果がその振動の影響を受けることがなく、結果として露光量の減少を招くことなく、アライメントマークの位置を正確に検出できるようになる。
【００１３】
また、本発明に係る露光装置は、露光用マスクおよび被露光体の各々に配されたアライメントマークを光学的に撮像して、ある時点における前記露光用マスクと前記被露光体の位置ずれを検出する撮像手段と、前記露光用マスクおよび前記被露光体の各々のセット位置を継続的に測長する測長手段と、前記撮像手段による検出結果と前記測長手段による測長結果とから前記露光用マスクと前記被露光体との間の位置ずれ量を算出する演算手段と、前記演算手段による算出結果を基に前記露光用マスクと前記被露光体との位置合わせを行うアライメント手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成の露光装置によれば、撮像手段による検出結果と測長手段による測長結果とから演算手段が露光用マスクと被露光体との間の位置ずれ量を算出し、その算出結果を基にアライメント手段が露光用マスクと被露光体との位置合わせを行うので、例えばある時点における位置ずれを撮像手段が絶対値として正確に検出すれば、その後に露光用マスクまたは被露光体に高周波の振動が発生した場合であっても、撮像手段による撮像タイミングや露光時間に拘わらず、その振動による変位量が測長手段による測長結果によって明確化する。したがって、例えばアライメントマークの検出結果がその振動の影響を受けるのを回避することができ、結果としてアライメントマークの位置を正確に検出して適切な位置合わせを行うことができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る露光装置について説明する。ここでは、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程にて用いられるもので、ＬＥＥＰＬを結像方式に適用したＥＢ密着露光装置を例に挙げて説明する。ただし、以下に説明する実施形態は本発明を実現した一例に過ぎず、これに限定されるものでない。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る露光装置の第１の実施の形態における概略構成例を示す模式図である。図例のように、本実施形態で説明する露光装置は、真空チャンバー１内に、被露光体であるウエハ２がセットされるウエハステージ３と、露光用マスクであるＥＢ透過型露光用ステンシルマスク（以下、単に「マスク」という）４がセットされるマスクステージ５と、そのマスク４を重ねた状態のウエハ２に対してＥＢを照射するＥＢ光学系６とを備えている。そして、真空環境中にてマスク４の開口パターン（露光パターン）を通過したＥＢでウエハ２に対する近接露光を行い、これによりウエハ２上への微細パターンの転写を行うようになっている。
【００１７】
ただし、この近接露光時にはウエハ２とマスク４とのアライメントが必要となることから、露光装置では、真空チャンバー１、ウエハステージ３、マスクステージ５およびＥＢ光学系６に加えて、ＣＣＤカメラ７と、フラッシュＸｅランプ８と、レーザ測長機９と、アライメントコンピュータ１０と、ＥＢ偏角コントローラ１１とを備えている。
【００１８】
ＣＣＤカメラ７は、ウエハ２およびマスク４の各々に配されたアライメントマークを顕微鏡を介して光学的に撮像することで、そのアライメントマークの位置を検出するためのものである。すなわち、ＣＣＤカメラ７は、本発明における撮像手段として機能するものである。
【００１９】
フラッシュＸｅランプ８は、ＣＣＤカメラ７によるアライメントマーク撮像に必要となる照明光を照射するものである。ただし、フラッシュＸｅランプ８では、斜め方向からの落射照明による照射を行うとともに、詳細を後述するように瞬間的に照明光を照射するようになっている。すなわち、フラッシュＸｅランプ８は、本発明における光源として機能するものである。なお、フラッシュＸｅランプ８では、バンドパスフィルターによってレジストを感光しない長波長領域を選択して照明光として使用しているものとする。
【００２０】
レーザ測長機９は、ウエハ２およびマスク４の各々のセット位置を測長するものである。すなわち、レーザ測長機９は、本発明における測長手段として機能するものである。なお、ウエハ２およびマスク４のセット位置を測長は、公知のレーザ測長技術を用いて行えばよいが、高精度な測長が可能であれば、例えば静電容量による測長技術を用いても構わない。
【００２１】
アライメントコンピュータ１０は、コンピュータまたはこれに準ずる装置からなるもので、フラッシュＸｅランプ８に与えるトリガー信号によってその発光タイミング（ＣＣＤカメラ７による撮像タイミング）をコントロールするとともに、ＣＣＤカメラ７による撮像結果およびレーザ測長機９による測長結果を受け取って、ウエハ２とマスク４の間の位置ずれ量を算出し、その算出結果を位置ずれ測定値としてＥＢ偏角コントローラ１１並びに図示しないウエハステージ３およびマスクステージ５の駆動源に対して通知するものである。すなわち、アライメントコンピュータ１０は、本発明における演算手段として機能するものである。
【００２２】
ＥＢ偏角コントローラ１１は、アライメントコンピュータ１０から通知された位置ずれ測定値を基に、ＥＢ光学系６に対して振動補正信号を与え、これによりＥＢ光学系６が照射するＥＢの偏角のコントロールを行うものである。
【００２３】
このＥＢ偏角コントローラ１１による偏角コントロールに対応すべく、ＥＢ光学系６では、照射するＥＢを偏角させるＥＢ偏向機能を有しているものとする。さらには、ＥＢを偏角させることでウエハ２とマスク４の間の位置ずれを補正するために、ウエハ２とマスク４は数１０μｍ程度の間隔で置かれているものとする。また、これらウエハ２およびマスク４がセットされるウエハステージ３およびマスクステージ５も、それぞれのセット位置を移動させる機能を有しており、その駆動源にアライメントコンピュータ１０から通知される位置ずれ測定値を基に、ウエハ２とマスク４の間の相対的な位置ずれを補正し得るようになっている。つまり、ウエハステージ３、マスクステージ５およびＥＢ光学系６は、本発明におけるアライメント手段としての機能をも有している。
【００２４】
次に、以上のように構成された露光装置における処理動作例、特にここではウエハ２とマスク４の間の位置ずれを検出する際の処理動作例を中心に説明する。図２は、位置ずれ測定値の一具体例を示すタイムチャートである。
【００２５】
一般に、ウエハ２とマスク４の間の位置ずれは、並進・回転の機械振動成分と、熱膨張等による歪成分とに分けられる。このうち、熱膨張歪は緩やかな変化を示すが、主に外乱の影響により発生する機械振動成分については、例えば最大１ｋＨｚ程度といったように、非常に高周波であることが考えられる。そのため、既に説明したように、機械振動成分の周波数がＣＣＤカメラ７のフレームレートと同程度か、またはそれよりも高い場合には、アライメントマークの位置を正確に撮像できないおそれがある。そこで、本実施形態における露光装置では、フラッシュＸｅランプ８を光源とするＣＣＤカメラ７と、レーザ測長機９とを併用して、ウエハ２とマスク４の間の位置ずれを検出する。
【００２６】
詳しくは、レーザ測長機９では、その応答周波数が１ＭＨｚ以上のものが一般的であるため、機械振動成分の周波数が最大１ｋＨｚ程度であっても、その機械振動を正確に測定することができる。このことから、レーザ測長機９は、ウエハステージ３およびマスクステージ５の各々における変位、すなわちウエハ２およびマスク４の各々のセット位置の変位を、継続的に測長する。これにより、レーザ測長機９からは、例えば図２（ｃ）に示すようなウエハ２およびマスク４の間の相対的な変位量の測長結果が得られることになる。
【００２７】
ただし、レーザ測長機９からの測長結果のみでは、ウエハ２およびマスク４のセット位置の変位量、すなわちウエハ２とマスク４との間の相対的な位置ずれ量は分かるが、ウエハ２上のアライメントマークとマスク４上のアライメントマークとの位置が合致しているか否か、すなわちウエハ２とマスク４との間の絶対的な位置ずれ量に関しては、把握することができない。
【００２８】
このことから、露光装置では、ウエハ２とマスク４との間の絶対的な位置ずれ量を検出すべく、ＣＣＤカメラ７によるアライメントマークの位置の撮像を行う。このとき、ＣＣＤカメラ７は、電子シャッター等による露光時間の短縮化は行わず、また従来と同程度のフレームレートとするが、光源となるフラッシュＸｅランプ８が瞬間的に照明光を照射する。ここでいう「瞬間」とは、継続的ではない、非常に短い時間のことを意味する。具体的には、フラッシュＸｅランプ８の発光時間は、例えば１回の発光につき１μｓｅｃ以下である。そのために、ＣＣＤカメラ７では、この瞬間的なフラッシュＸｅランプ８の発光により、いわゆるフラッシュ撮影を行うことになる。
【００２９】
このようなフラッシュ撮影により、ＣＣＤカメラ７では、その露光時間に拘わらず、フラッシュＸｅランプ８が照明光を照射した瞬間にだけアライメントマークを検出する。したがって、例えばウエハ２またはマスク４に高周波の機械振動が発生した場合であっても、ＣＣＤカメラ７からは、その機械振動の影響を受けることがなく、しかも撮像時の露光量の減少を招くこともなく、ある時点、具体的にはアライメントコンピュータ１０からのトリガー信号に従いつつフラッシュＸｅランプ８が瞬間的に発光した時点におけるアライメントマークの検出結果が出力される。つまり、フラッシュ撮影によって、ＣＣＤカメラ７では、ある時点におけるウエハ２とマスク４の絶対的な位置ずれ量を正確に検出することができる。なお、熱膨張歪については、緩やかな変化なので、ＣＣＤカメラ７に後述する時間遅延等があっても、正確に検出することができる。
【００３０】
そして、レーザ測長機９による測長結果およびＣＣＤカメラ７による撮像結果は、いずれも、アライメントコンピュータ１０へ送られる。アライメントコンピュータ１０では、これらの結果を受け取って、ウエハ２とマスク４の間の位置ずれ量を算出する。このとき、ＣＣＤカメラ７による撮像結果からは、ある時点におけるウエハ２とマスク４の絶対的な位置ずれ量が分かる。また、レーザ測長機９による測長結果からは、当該ある時点以降におけるウエハ２とマスク４の相対的な位置ずれ量が分かる。したがって、アライメントコンピュータ１０では、これらを互いにリンクさせることで、ウエハ２とマスク４との間の正確な位置ずれ量を算出することができる。
【００３１】
具体的には、例えば図２（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ７のフレームレートの関係（具体的には、例えば信号電荷の転送に要する時間の関係）で、アライメントマークの撮像から位置ずれ量の検出結果の出力までに、３３ｍｓｅｃ程度の時間遅延が発生しても、アライメントコンピュータ１０では、そのＣＣＤカメラ７からの検出結果に加えて、レーザ測長機９による測長結果をも受け取り、これらを互いにリンクさせることによって、例えば図２（ｂ）に示すように、その時間遅延分を補正して、ＣＣＤカメラ７による検出結果を受け取った時点におけるウエハ２とマスク４との間の正確な位置ずれ量を算出することができる。なお、この算出の手法自体は、公知技術を用いて行えばよいため、ここではその説明を省略する。
【００３２】
このようにしてウエハ２とマスク４との間の位置ずれ量を算出すると、アライメントコンピュータ１０は、その算出結果に基づく位置ずれの補正を、ＥＢ偏角コントローラ１１並びにウエハステージ３およびマスクステージ５の駆動源に対して指示する。これにより、ウエハステージ３、マスクステージ５およびＥＢ光学系６は、アライメントコンピュータ１０による位置ずれ量の算出結果を基にしたフィードバック制御により、ウエハ２とマスク４の間の相対的な位置ずれを補正し、これらの位置を合わせるためのアライメントを行う。この補正は、ＣＣＤカメラ７によるアライメントマークの撮像タイミング毎、すなわちアライメントコンピュータ１０からのトリガー信号がある度に行われる。
【００３３】
なお、位置ずれを補正は、ウエハステージ３またはマスクステージ５による位置移動と、ＥＢ光学系６によるＥＢ偏向との両方を用いて行うようにしても、あるいはいずれか一方のみを行うようにしても、いずれであっても構わない。また、これらによる位置ずれの補正の詳細については、従来と略同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る露光装置の第２の実施の形態について説明する。ただし、ここでは、上述した第１の実施の形態との相違点についてのみ説明を行うものとする。したがって、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図中において同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図３は、本発明に係る露光装置の第２の実施の形態における概略構成例を示す模式図である。ここで説明する露光装置は、上述した第１の実施の形態の場合とは異なり、ＣＣＤカメラ７によるアライメントマーク撮像に必要となる照明光を照射する光源が半導体レーザ装置からなる。詳しくは、図例のように、互いに波長の異なるレーザ光を出射する複数の半導体レーザ装置２１が一列に並べられ、これらが一つのレーザアレイ２２として構成されており、各半導体レーザ装置２１からのレーザ光が一本のマルチモードファイバー２３によって並列に結合されるようになっている。さらには、このようなレーザアレイ２２が２セット用意され、各々からのレーザ光が独立のマルチモードファイバー２３によってＣＣＤカメラ７に導かれるようになっている。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施の形態における露光装置の要部の構成例を示す模式図である。図例のように、２セットのマルチモードファイバー２３からの出射光は、それぞれがコンデンサーレンズ２４およびビームスプリッタ２５を経て、対物レンズ２６の瞳上に集光され、これによりウエハ２とマスク４とを照明することになる。
【００３７】
ところで、コヒーレントなレーザを光源にする場合には、アライメントマークにスペックルノイズが重畳することが考えられる。これを避けるために、半導体レーザ装置２１における射出端面には、例えばＡＲコート（反射防止膜）を形成し、コヒーレンスを低下させて使用することが望ましい。
【００３８】
ただし、コヒーレンスを低下させると、マスク４の膜厚によっては、そのマスク４における光透過率が小さくなってしまい、ウエハ２上のアライメントマークの像強度が不足して適切な撮像が行えないおそれがある。第１の実施の形態で説明したようなフラッシュＸｅランプ８であれば、発光スペクトルが広いので、厚さの異なるマスク４でも撮像できなくなることがないように、２００ｎｍ以上の広い波長領域の光を照射すればよい。しかしながら、半導体レーザ光については、コヒーレンスを低下させた場合における発光スペクトルの幅が４０ｎｍ程度であるため、マスク４の膜厚によっては透過率が小さくなってしまうことが考えられる。しかも、マスク４の透過率は、マスク材料の屈折率、マスク厚、光の波長、入射角によって変化する。
【００３９】
図５は、マスクの光透過率と半導体レーザ光の波長との関係の一具体例を示す説明図である。マスク４は、サブμｍ厚のＳｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等の薄膜からなるため、その表裏両面での反射光の干渉により透過率が大きく変化する。そして、その透過率は、マスク材料の屈折率、マスク厚、光の波長、入射角によって変化する。具体的には、厚さ０．５μｍのＳｉマスクについて入射角が０°と４０°の場合の透過率を計算すると、図５に示すような結果が得られる。
【００４０】
図６は、マスクの光透過率と半導体レーザ光の波長との関係の他の具体例を示す説明図である。２セットのマルチモードファイバー２３からの出射光はそれぞれが対物レンズ２６の瞳上に集光されるが、その瞳上の集光位置は、アライメントマークの位置ずれ測定方向の半径上の外周部付近である。このとき、瞳を均一に照明すると、マスク照明光は球面波になるので、マスク４への入射角の異なる波面の重ね合わせになる。したがって、マスク４への入射角によって透過率が異なることから、マスク４における光透過率は、入射角による変化が平均されて平行光束（図５）の場合よりもさらに低下し、例えばマスク法線に対するＣＣＤカメラ７の光軸の傾斜角が４０°で瞳を均一に照明した場合であれば、図６に示すようなマスク透過率となる。
【００４１】
これらのことから、本実施形態で説明する露光装置では、マスク４の膜厚によって十分な光透過率が得られなくなることを避けるべく、波長の異なるレーザ光を出射する複数の半導体レーザ装置２１を用意しており、マスク４の光透過率が最大となる波長の半導体レーザ光を選択して使用し得るようにしているのである。つまり、図５または図６に示した関係を基に、マスク４における光透過率が最大となる波長の半導体レーザ光を選択的に発光させ、これによりマスク４およびウエハ２を照明する。なお、半導体レーザ光の選択は、事前に入力されたマスク４に関する情報や、各半導体レーザ装置２１における光の波長およびその入射角に関する情報等を基に、各半導体レーザ装置２１の動作を制御する制御部（ただし不図示）が行うようにすればよい。
【００４２】
このように、複数の半導体レーザ装置２１を用意して透過率が最大の波長を選択できるようにすれば、波長領域が広いために波長による透過率変化を平均化したマスク４の透過率となるフラッシュＸｅランプ８の場合に比べて、より一層高いマスク４の光透過率が得られる。そのため、ＣＣＤカメラ７では、明るいアライメントマーク像が得られるので、結果としてアライメントの精度が向上することになる。
【００４３】
その上、半導体レーザ装置２１を光源として用いれば、マスク照明光が平行光束になるので、マスク透過率を高くできるようになる。また、レーザ光の集光位置をアライメントマークの位置ずれ測定方向の瞳の半径上に集光することによって、位置ずれ測定方向に垂直な方向の解像力は低下するが、位置ずれ測定方向に平行な方向、すなわち位置ずれ測定方向の解像力を高くできる。さらに、瞳の最外周部に集光することによって、アライメントマークによる回折の０次光と１次光の角度を最大にできるので、インコヒーレント結像の遮断周波数近くまで解像力を高くできるようにもなる。これらのことを実現可能にすべく、各半導体レーザ装置２１からのレーザ光を導く２セットのマルチモードファイバー２３は、光軸に対して対称な位置に置かれ、瞳上の光軸に対して対称な位置を照明するように配置されているものとする。
【００４４】
ところで、本実施形態で説明する露光装置では、上述したようにマスク４の光透過率が最大となる波長のレーザ光を選択し得るのみならず、各半導体レーザ装置２１がいずれもパルスレーザ光を出射する点に大きな特徴がある。すなわち、各半導体レーザ装置２１は、瞬間的にレーザ光を照射する照射時と、レーザ光を照射しない非照射時とを交互に繰り返すようになっている。レーザ光の照射時の出射時間は、例えば１回の出射につき１μｓｅｃ以下である。このようなパルスレーザ光の出射は、アライメントコンピュータ１０からのトリガー信号に同期しつつ、各半導体レーザ装置２１の制御部が動作制御を行うことによって実現可能であるが、その動作制御自体は公知技術を用いればよいため、ここではその説明を省略する。
【００４５】
このように、本実施形態で説明する露光装置では、各半導体レーザ装置２１がパルスレーザ光を出射する。そのために、ＣＣＤカメラ７では、この瞬間的なレーザ光の照射により、いわゆるフラッシュ撮影を行うことになる。このようなフラッシュ撮影により、ＣＣＤカメラ７では、その露光時間に拘わらず、各半導体レーザ装置２１がレーザ光を照射した瞬間にだけアライメントマークを検出する。したがって、ＣＣＤカメラ７では、ある時点におけるウエハ２とマスク４の絶対的な位置ずれ量を正確に検出することができる。
【００４６】
その後における処理動作、特にＣＣＤカメラ７による撮像結果とレーザ測長機９による測長結果とを基にしたウエハ２とマスク４との間の位置ずれ量の算出、その算出結果に応じた位置ずれ補正によるウエハ２とマスク４とのアライメント等については、上述した第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
【００４７】
なお、ここでは、２セットのマルチモードファイバー２３を使用した場合を例に挙げて説明したが、例えばシングルモードファイバーを使用し、グレーティングを用いて各半導体レーザ装置２１をシングルモードファイバーに結合し、レーザ光をＣＣＤカメラ７に導き照明しても構わない。
【００４８】
以上のように、上述した第１および第２の実施の形態で説明した露光装置によれば、ＣＣＤカメラ７の光源として、フラッシュＸｅランプ８またはパルスレーザ光を出射する半導体レーザ装置２１を用いている。そのために、光源が瞬間的に照明光を照射することとなり、ＣＣＤカメラ７がアライメントマークを撮像する際の露光時間に拘わらず、そのＣＣＤカメラ７では、光源が照明光を照射した瞬間にだけアライメントマークを検出することになる。したがって、例えばウエハ２またはマスク４に高周波の振動が発生した場合であっても、アライメントマークの検出結果がその振動の影響を受けることがなく、結果として露光量の減少を招くことなく、アライメントマークの位置、すなわちウエハ２とマスク４との間の位置ずれを正確に検出できるようになる。
【００４９】
さらに、第１および第２の実施の形態で説明した露光装置によれば、ＣＣＤカメラ７による検出結果とレーザ測長機９による測長結果とを互いにリンクさせ、これらからアライメントコンピュータ１０がウエハ２とマスク４との間の位置ずれ量を算出し、その算出結果を基にしたフィードバック制御によりウエハ２とマスク４の間の位置ずれを補正するようになっている。つまり、ある時点における位置ずれをＣＣＤカメラ７が絶対値として正確に検出するので、その後にウエハ２またはマスク４に高周波の振動が発生した場合であっても、ＣＣＤカメラ７による撮像タイミングや露光時間に拘わらず、その振動による変位量がレーザ測長機９による測長結果によって明確化する。したがって、例えばアライメントマークの検出結果がその振動の影響を受けるのを回避することができ、結果としてアライメントマークの位置を正確に検出して適切な位置合わせを行うことができるようになる。
【００５０】
また、第１および第２の実施の形態で説明した露光装置によれば、ウエハ２とマスク４の間の位置ずれの補正を、ウエハステージ３またはマスクステージ５による位置移動と、ＥＢ光学系６によるＥＢ偏向との、少なくとも一方を用いて行うが、特にＥＢ偏向による場合には、振動によるウエハ２とマスク４の位置ずれを高速に補正できる。ＥＢ偏向機能を用いて振動を補正するほうが、ウエハステージ３またはマスクステージ５を例えばピエゾアクチュエータによってサーボコントロールして制御するよりも、高速に機械振動を補正できるからである。しかも、サーボコントロールの場合にはウエハステージ３またはマスクステージ５に多くの自由度が必要であり、かつ、高精度に振動を制御するために高い剛性が必要なので、ウエハステージ３またはマスクステージ５が高価なものとなるが、ＥＢ偏向により振動を補正すれば、簡単で安価な構成で振動を補正できるようになる。
【００５１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る露光装置によれば、振動が発生してもアライメントマークの位置を正確に測定することができるので、露光用マスクと被露光体の間の位置ずれを正確に補正することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の第１の実施の形態における概略構成例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る露光装置による位置ずれ測定値の一具体例を示すタイムチャートであり、（ａ）はステージ振動の測定例を示す図、（ｂ）はアライメント信号の測定例を示す図、（ｃ）はレーザ測長の測定例を示す図である。
【図３】本発明に係る露光装置の第２の実施の形態における概略構成例を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における露光装置の要部の構成例を示す模式図である。
【図５】マスクの光透過率と半導体レーザ光の波長との関係の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は厚さ０．５μｍのＳｉマスクについて入射角が０°の場合を示す図、（ｂ）は厚さ０．５μｍのＳｉマスクについて入射角が４０°の場合を示す図である。
【図６】マスクの光透過率と半導体レーザ光の波長との関係の他の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…真空チャンバー、２…ウエハ、３…ウエハステージ、４…ＥＢ透過型露光用ステンシルマスク、５…マスクステージ、６…ＥＢ光学系、７…ＣＣＤカメラ、８…フラッシュＸｅランプ、９…レーザ測長機、１０…アライメントコンピュータ、１１…ＥＢ偏角コントローラ、２１…半導体レーザ装置、２２…レーザアレイ、２３…マルチモードファイバー、２４…コンデンサーレンズ、２５…ビームスプリッタ、２６…対物レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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