(57)【要約】【課題】  投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であってもマスクと感光性基板との相対位置を正確に調整することができるアライメント方法を提供する。【解決手段】  第１面に配置されるマスクＲに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板Ｗ上に投影する際に、前記第１面に位置する第１のマークＲＭと前記第２面に位置する第２のマークＷＦＭとを用いて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント方法において、前記第２のマークの反射光量よりも反射光量が少ない前記第１のマークに対してアライメント光を供給するとともに、前記転写パターンの像を形成するための投影光学系ＰＬを介して前記第２のマークに対してアライメント光を供給するアライメント光供給工程と、前記第１のマークにて反射されるアライメント光と、前記第２のマークにて反射されるアライメント光とに基づいて、前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出する検出工程とを含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する際に、前記第１面に位置する第１のマークと前記第２面に位置する第２のマークとを用いて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント方法において、
前記第２のマークの反射光量よりも反射光量が少ない前記第１のマークに対してアライメント光を供給するとともに、前記転写パターンの像を形成するための投影光学系を介して前記第２のマークに対してアライメント光を供給するアライメント光供給工程と、
前記第１のマークにて反射されるアライメント光と、前記第２のマークにて反射されるアライメント光とに基づいて、前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出する検出工程と、
を含むことを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記投影光学系を透過する前記アライメント光の透過率をＴ、前記第１のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｒ、前記第２のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ  ＞  １
【請求項３】
前記第１のマークは、該第１のマークを構成する線状のパターンが該線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
前記第１及び第２のマークに対してアライメント光学系を介して前記アライメント光を供給し、前記第１及び第２のマークにて反射されたアライメント光を前記アライメント光学系にて受光し、
前記細い線幅パターンは、線幅をｄ、前記アライメント光学系の前記マスク側の開口数をＡ、前記アライメント光の波長をｗとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項３記載のアライメント方法。
ｄ  ＜  ｗ／（２Ａ）
【請求項５】
前記第１のマークはガラス地に低反射クロムを用いて形成され、前記第２のマークはクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のアライメント方法。
【請求項６】
前記第１のマークはガラス地にクロムを用いて形成され、前記第２のマークはクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のアライメント方法。
【請求項７】
第１面に配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する露光装置において、
前記マスク上の前記転写パターンの像を前記第２面上に形成する投影光学系と、
前記第１面上に位置する第１のマークと前記第２面上に位置する第２のマークとに対してアライメント光を供給し、前記第１のマーク及び前記第２のマークからの光に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント光学系と、
を備え、
前記第１のマークは、該第１のマークの反射光量が前記第２のマークの反射光量よりも少なくなるように構成されることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記投影光学系を透過する前記アライメント光の透過率をＴ、前記第１のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｒ、前記第２のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ  ＞  １
【請求項９】
前記第１のマークは、該第１のマークを構成する線状のパターンが該線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記細い線幅パターンは、線幅をｄ、前記アライメント光学系の前記マスク上の開口数をＡ、前記アライメント光の波長をｗとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
ｄ  ＜  ｗ／（２Ａ）
【請求項１１】
前記第１のマークはガラス地に低反射クロムを用いて形成され、前記第２のマークはクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第１のマークはガラス地にクロムを用いて形成され、前記第２のマークはクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置のアライメント方法を利用して前記マスクと前記感光性基板とをアライメントするアライメント工程と、
前記マスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
前記マスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アライメント光学系を用いたアライメント方法、マイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程には、マスク上に形成された原画となるパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に投影露光する露光装置（例えば、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置）が用いられている。ここで、重ね合わせ露光を行なうために、マスクと感光性基板との位置あわせ（アライメント）を行う必要があり、露光装置には、マスクと感光性基板との相対的な位置検出を行なうアライメント光学系が備えられている。アライメントの精度はパターンの微細化に伴い高い精度が要求されるようになっており、アライメント光学系によるマスクと感光性基板との相対的な位置検出も高い精度を合わせ持つ必要がある。
【０００３】
ここで、アライメント光学系としては、マスク上にマスクマークを設けると共に感光性基板上にウエハマークを設け、マスクマーク及びウエハマークを落射照明し、マスクマーク及びウエハマークからの反射光に基づいて形成されるマーク像によりマスクと感光性基板との相対的な位置検出を行なう落射式アライメント光学系が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、マスク上にマスクマークを設けると共にウエハステージ上にウエハフィデューシャルマークを設け、マスクマーク及びウエハフィデューシャルマークを落射照明し、マスクマーク及びウエハフィデューシャルマークからの反射光に基づいて形成されるマーク像によりマスクと感光性基板との相対的な位置検出を行なう落射式アライメント光学系も存在する（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６２４００号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、露光装置の投影光学系は、露光フィールド端である最大像高において、マスク（物体）側テレセントリック及び感光性基板（像）側テレセントリックとなるように、即ち、両側テレセントリックとなるように設計製造されている。しかしながら、露光フィールド全域において両側テレセントリックとなるような投影光学系を設計製造することは困難である。
【０００７】
ここで、落射式アライメント光学系により最適なアライメントを行なうためには、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置またはその近傍にマスクマークを配置する必要がある。しかしながら、露光光が落射式アライメント光学系により遮られないようにするために、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置にマスクマークを配置できない場合がある。従って、最大像高位置にマスクマークを配置できない場合には、マスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる。また、投影光学系のテレセントリシティが確保されている最大像高位置またはその近傍にマスクマークを配置できた場合においても、露光装置の製造誤差等によりマスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる場合がある。
【０００８】
このように、マスクマーク位置での投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態となる場合には、落射式レチクルアライメント系によりマスクマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係を正確に検出することが困難となる。図１８は、落射式レチクルアライメント系（図示せず）から射出されるアライメント光の光路を示す図である。図１８に示すように、落射式レチクルアライメント系においては、レチクル１００上に位置するレチクルマーク１０２により反射される反射光に基づく反射像及び投影光学系１０４を介してウエハステージ（図示せず）上に位置するウエハフィデューシャルマーク１０６により反射される反射光に基づく反射像に基づいてレチクルマーク１０２とウエハフィデューシャルマーク１０６との相対位置関係を検出する。
【０００９】
ここで、レチクルマーク１０２が位置する像高で投影光学系１０４のテレセントリシティが不満足な状態であった場合、図１９に示すように、レチクルマーク１０２により反射されるアライメント光は、矢印１０８の方向に進行する。一方、投影光学系１０４を介してウエハフィディーシャルマーク１０６により反射されるアライメント光は、矢印１１０の方向に進行する。従って、図１９に示す矢印１１２方向にレチクル１００を移動させた場合、レチクルマーク１０２からの反射像光強度分布は、図２０（ａ）のＡから図２０（ｂ）Ａ´の状態へ変化（図中左方向へ移動）し、ウエハフィデューシャルマーク１０６からの反射像光強度分布は、図２０（ａ）のＢから図２０（ｂ）Ｂ´の状態へ変化（図中右方向へ移動）する。即ち、レチクルマーク１０２からの反射像は、ウエハフィデューシャルマーク１０６からの反射像とは反対の方向へ横ずれする。
【００１０】
露光装置においては、レチクルがレチクルステージへ載置された後に、レチクルの厚みばらつき等に対応させるためにフォーカス調整が行なわれる。フォーカス合焦精度は、オートフォーカスレンズの追い込み精度や信号処理精度に限界があるため、一定の誤差を有している。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態でフォーカス調整を行なった場合、そのフォーカス調整の精度誤差によりレチクルマークの横方向の結像位置とウエハフィデューシャルマークの横方向の結像位置とが反対の方向へ横ずれするため、レチクルマークとウエハフィディーシャルマークとの相対位置関係を正確に検出することが困難となる。
【００１１】
この発明の課題は、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であってもマスクと感光性基板との相対位置を正確に調整することができるアライメント光学系を用いたアライメント方法、該アライメント光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載のアライメント方法は、第１面に配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する際に、前記第１面に位置する第１のマークと前記第２面に位置する第２のマークとを用いて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント方法において、前記第２のマークの反射光量よりも反射光量が少ない前記第１のマークに対してアライメント光を供給するとともに、前記転写パターンの像を形成するための投影光学系を介して前記第２のマークに対してアライメント光を供給するアライメント光供給工程と、前記第１のマークにて反射されるアライメント光と、前記第２のマークにて反射されるアライメント光とに基づいて、前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出する検出工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
この請求項１記載のアライメント方法によれば、第２のマークの反射に基づく反射光量よりも反射光量が少ない第１のマークを用いるため、投影光学系を介して第２のマークに到達し第２のマークにより反射されて再度投影光学系を介して第１のマークに至る第１のマークの影の反射に基づく反射光量が、第１のマークの反射に基づく反射光量より大きくなる。従って、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。第１のマークの影の像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置をデフォーカスさせた場合、第１のマークの像は第２のマークの像と同一の方向へ横ずれする。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００１４】
また、請求項２記載のアライメント方法は、前記投影光学系を透過する前記アライメント光の透過率をＴ、前記第１のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｒ、前記第２のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、
（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ  ＞  １
を満足することを特徴とする。
【００１５】
この請求項２記載のアライメント方法によれば、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒの値が１以下の場合には、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの反射像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致してしないため、フォーカス位置をデフォーカスさせた場合において、第１のマークの像が第２のマークの像と反対の方向へ横ずれする。一方、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒの値が１より大きい場合には、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００１６】
また、請求項３記載のアライメント方法は、前記第１のマークが該第１のマークを構成する線状のパターンが該線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項３記載のアライメント方法によれば、第１のマークが第１のマークの線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されているため、細い線幅パターンにより反射された光は光の回折効果により反射回折光となり線状パターンの線幅の太さに基づく角度の方向へ進行するため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量は減少する。従って、第１のマークの反射に基づく反射光量が第１のマークの影の反射に基づく反射光量よりも小さくなるため、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００１８】
また、請求項４記載のアライメント方法は、前記第１及び第２のマークに対してアライメント光学系を介して前記アライメント光を供給し、前記第１及び第２のマークにて反射されたアライメント光を前記アライメント光学系にて受光し、細い線幅パターンは、線幅をｄ、前記アライメント光学系の前記マスク側の開口数をＡ、前記アライメント光の波長をｗとしたとき、
ｄ  ＜  ｗ／（２Ａ）
を満足することを特徴とする。
【００１９】
この請求項４記載のアライメント方法によれば、細い線幅パターンの線幅ｄがｗ／（２Ａ）以上の線幅の場合には、反射回折光の反射回折角度が小さいため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができない。一方、細い線幅パターンの線幅ｄがｗ／（２Ａ）より細い場合には、反射回折光の反射回折角度が十分に大きくなるため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができる。従って、第１のマークの反射に基づく反射光量が第１のマークの影の反射に基づく反射光量より小さくなるため、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００２０】
また、請求項５記載のアライメント方法は、前記第１のマークがガラス地に低反射クロムを用いて形成され、前記第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項５記載のアライメント方法によれば、第１のマークがガラス地に低反射クロム、第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されているため、第１のマークの反射に基づく反射光量を第１のマークの影の反射光量より小さくすることができる。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となった第１のマークの像の位置が第１のマーク位置として検出されるため、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００２２】
また、請求項６記載のアライメント方法は、前記第１のマークがガラス地にクロムを用いて形成され、前記第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする。
【００２３】
この請求項６記載のアライメント方法によれば、第１のマークがガラス地にクロム、第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されているため、第１のマークの影の反射に基づく反射光量を大きくすることができる。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が増加した第１のマークの像の位置が第１のマーク位置として検出されるため、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００２４】
また、請求項７記載の露光装置は、第１面に配置されるマスクに形成された転写パターンの像を、第２面に配置される感光性基板上に投影する露光装置において、前記マスク上の前記転写パターンの像を前記第２面上に形成する投影光学系と、前記第１面上に位置する第１のマークと前記第２面上に位置する第２のマークとに対してアライメント光を供給し、前記第１のマーク及び前記第２のマークからの光に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対位置関係を検出するアライメント光学系とを備え、前記第１のマークは、該第１のマークの反射光量が前記第２のマークの反射光量よりも少なくなるように構成されることを特徴とする。
【００２５】
この請求項７記載の露光装置によれば、第２のマークの反射に基づく反射光量よりも反射光量が少ない第１のマークを用いるため、投影光学系を介して第２のマークに到達し第２のマークにより反射されて再度投影光学系を介して第１のマークに至る第１のマークの影の反射に基づく反射光量が、第１のマークの反射に基づく反射光量より大きくなる。従って、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。第１のマークの影の像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じていた場合、第１のマークの像は第２のマークの像と同一の方向へ横ずれする。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００２６】
また、請求項８記載の露光装置は、前記投影光学系を透過する前記アライメント光の透過率をＴ、前記第１のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｒ、前記第２のマークの前記アライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、
（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ  ＞  １
の条件を満足することを特徴とする。
【００２７】
この請求項８記載の露光装置によれば、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒの値が１以下の場合には、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの反射像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致していないため、フォーカス位置をデフォーカスさせた場合において、第１のマークの像が第２のマークの像と反対の方向へ横ずれする。一方、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒの値が１より大きい場合には、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００２８】
また、請求項９記載の露光装置は、前記第１のマークが該第１のマークを構成する線状のパターンが該線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この請求項９記載の露光装置によれば、第１のマークが第１のマークの線状のパターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されているため、細い線幅パターンにより反射された光は光の回折効果により反射回折光となり線状パターンの線幅の太さに基づく角度の方向へ進行するため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量は減少する。従って、第１のマークの反射に基づく反射光量が第１のマークの影の反射に基づく反射光量よりも小さくなるため、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００３０】
また、請求項１０記載の露光装置は、前記細い線幅パターンが線幅をｄ、前記アライメント光学系の前記マスク上の開口数をＡ、前記アライメント光の波長をｗとしたとき、
ｄ  ＜  ｗ／（２Ａ）
の条件を満足することを特徴とする。
【００３１】
この請求項１０記載の露光装置によれば、細い線幅パターンの線幅ｄがｗ／（２Ａ）以上の線幅の場合には、反射回折光の反射回折角度が小さいため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができない。一方、細い線幅パターンの線幅ｄがｗ／（２Ａ）より細い場合には、反射回折光の反射回折角度が十分に大きくなるため、検出される第１のマークの反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができる。従って、第１のマークの反射に基づく反射光量が第１のマークの影の反射に基づく反射光量より小さくなるため、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、第１のマークの影の像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの像と第２のマークの像が同一の方向へ横ずれする。従って、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００３２】
また、請求項１１記載の露光装置は、前記第１のマークがガラス地に低反射クロムを用いて形成され、前記第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする。
【００３３】
この請求項１１記載の露光装置によれば、第１のマークがガラス地に低反射クロム、第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されているため、第１のマークの反射に基づく反射光量を第１のマークの影の反射に基づく反射光量より小さくすることができる。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となった第１のマークの像の位置が第１のマーク位置として検出されるため、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００３４】
また、請求項１２記載の露光装置は、前記第１のマークがガラス地にクロムを用いて形成され、前記第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されることを特徴とする。
【００３５】
この請求項１２記載の露光装置によれば、第１のマークがガラス地にクロム、第２のマークがクロム地に低反射領域を用いて形成されているため、第１のマークの影の反射に基づく反射光量を大きくすることができる。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が増加した第１のマークの像の位置が第１のマーク位置として検出されるため、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係の検出を正確に行なうことができる。
【００３６】
また、請求項１３記載の露光方法は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置のアライメント方法を利用して前記マスクと前記感光性基板とをアライメントするアライメント工程と、前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３７】
この請求項１３記載の露光方法によれば、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができるアライメント方法を利用してアライメントを行なった後に露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
【００３８】
また、請求項１４記載の露光方法は、請求項７乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
この請求項１４記載の露光方法によれば、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係が正確に検出され、マスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
【発明の効果】
【００４０】
この発明のアライメント方法によれば、第２のマークの反射に基づく反射光量よりも反射光量が少ない第１のマークを用いるため、投影光学系を介して第２のマークに到達し第２のマークにより反射されて再度投影光学系を介して第１のマークに至る第１のマークの影の反射に基づく反射光量が、第１のマークの反射に基づく反射光量より大きくなる。従って、第１のマーク信号に寄与する光エッジ成分は、第１のマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。第１のマークの影の像のテレセントリシティの傾きは第２のマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置をデフォーカスさせた場合、第１のマークの像は第２のマークの像と同一の方向へ横ずれする。従って、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００４１】
また、この発明の露光装置によれば、第２のマークの反射に基づく反射光量よりも反射光量が少ない第１のマークを用いるため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、第１のマークと第２のマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００４２】
また、この発明の露光方法によれば、この発明のアライメント方法により第１のマークと第２のマークとの相対位置関係が正確に検出された露光装置またはこの発明の露光装置を用いて露光を行なうため、微細なパターンを良好に露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置ついて説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。この第１の実施の形態において、図１に示すように、レチクル（マスク）Ｒに形成された転写パターンの像を投影光学系ＰＬを介して感光性材料（レジスト）が塗布されたウエハ（感光性基板）Ｗ上に投影露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【００４４】
また、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００４５】
この第１の実施の形態にかかる露光装置は、光源を含み光源から射出される光束をレチクルＲに導く照明光学系ＩＬを備えている。光源から射出された光束は、照明光学系ＩＬを通過し、第１面に配置されるレチクルＲをほぼ均一に照明し、投影光学系ＰＬに入射し、レチクルＲのパターン像を第２面に配置されるウエハＷ上に投影露光する。なお、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に、ウエハＷはウエハステージＷＳＴ上にそれぞれ載置されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージＷＳＴ上に位置する移動鏡１を用いたレーザ干渉計２によって位置計測され、且つ制御されている。
【００４６】
また、この露光装置は、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭとウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭとの相対位置関係を検出する落射式レチクルアライメント系（アライメント光学系）ＲＡＬを備えている。落射式レチクルアライメント系ＲＡＬは、露光装置の製造段階において、レチクルＲの位置の初期設定を行なう際に使用される。
【００４７】
また、この露光装置は、ウエハＷ上に位置するウエハマーク（図示せず）とウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を検出するウエハアライメント系ＷＡＬを備えている。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの検出位置は、ウエハステージＷＳＴ上に位置する移動鏡１を用いたレーザ干渉計２によって位置計測され、且つ制御されている。
【００４８】
また、この露光装置に備えられている制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬにより検出されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を示す検出信号を受信する。また、制御装置３は、ウエハアライメント系ＷＡＬにより検出されたウエハマークとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を示す検出信号を受信する。また、制御装置３は、レーザ干渉計２によるウエハＷの位置の計測信号を受信する。また、制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬによる検出信号、ウエハアライメント系ＷＡＬによる検出信号、レーザ干渉計２による計測信号に基づいて、ウエハステージＷＳＴの駆動を行ない、レチクルＲとウエハＷとの相対位置の調整を行なう。
【００４９】
図２は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬの構成を示す図である。露光装置の光源からの光束の一部は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬに照明光（アライメント光）を供給するファイバ４の入射端に入射する。従って、ファイバ４により落射式レチクルアライメント系ＲＡＬに対して露光光と同一の波長を有する照明光が供給される。
【００５０】
図２に示すように、ファイバ４の射出端から射出した光は、コンデンサレンズ５に入射する。コンデンサレンズ５を介したアライメント光は、集光された後、リレーレンズ６に入射する。リレーレンズ６を介して平行光となったアライメント光は、ミラー８により図２の紙面下方向に反射され、ハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０を透過したアライメント光は、第１対物レンズ１２に入射する。第１対物レンズ１２で集光されたアライメント光は、挿脱可能に構成されている落射ミラー１４，１６により順次反射される。ここで、落射ミラー１４，１６は、落射ミラー１４，１６を一体として図２の紙面右方向に移動させることにより退避させることができる。なお、この実施の形態においては、２枚の落射ミラー１４，１６を用いているが、落射ミラーは１枚または３枚以上により構成されていてもよい。
【００５１】
落射ミラー１４，１６により順次反射された光は、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭを照明する。ここで、レチクルマークＲＭは、線状パターンでない部分にガラス地を用い、線状パターン部分に低反射クロムを用いて形成されている。
【００５２】
レチクルマークＲＭの透過部分を透過した光は、投影光学系ＰＬを通過し、ウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭを照明する。ここで、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭは、線状パターンでない部分にクロム地を、線状パターン部分にガラス（低反射領域）を用いて形成されている。即ち、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの反射光量は、レチクルマークＲＭの反射光量よりも多くなるように構成されている。
【００５３】
また、レチクルマークＲＭ及びウエハフィデューシャルマークＷＦＭの線状パターンは、投影光学系ＰＬを透過したアライメント光の透過率をＴ、レチクルマークＲＭのアライメント光に対する反射率をＲｒ、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭのアライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ＞１の条件を満足するように構成されている。
【００５４】
アライメント光に対するウエハフィデューシャルマークＷＦＭ及びレチクルマークＲＭからの反射光は、落射ミラー１６，１４、第１対物レンズ１２を介して、ハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０により反射された光は、第２対物レンズ２２に入射し、第２対物レンズ２２により光が集光される集光点の近傍に配置された平行平面板２４に入射する。ここで、平行平面板２４は、視野位置等を調整する光学部材として用いられる。平行平面板２４を介した光は、レンズ作用を有するフォーカス調整部品２６、第３対物レンズ２８を介して、ハーフミラー３０に入射する。ハーフミラー３０を透過した光は、第４対物レンズ３２を介して、センサ（撮像素子）３４に入射する。一方、ハーフミラー３０により反射された光は、ハーフミラー３６に入射する。ハーフミラー３６により反射された光は、第４対物レンズ３８を介して、センサ（撮像素子）４０に入射する。一方、ハーフミラー３６を透過した光は、ミラー４２により反射され、第４対物レンズ４４を介して、センサ（撮像素子）４６に入射する。
【００５５】
ここで、各センサ３４，４０，４６は、最適なアライメントを行なうための光学条件（倍率、開口数等）に設定されており、筐体４８に格納されている。また、各センサ３４，４０，４６の動作により発生する熱を取り除くため、筐体４８内の排気または冷却板等を用いて除熱を行なう。この除熱により、筐体４８または筐体の周辺に配置されている光学部材の温度上昇を抑えることができ、光学部材の熱膨張や屈折率の変化によるアライメント精度の低下を防止することができる。また、各センサ３４，４０，４６が筐体４８内の１箇所に配置されているため、除熱を効率良く行なうことができる。
【００５６】
センサ３４は、センサ３４の撮像面で結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭのＸ軸方向における位置を検出する。また、センサ４０は、センサ４０の撮像面で結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭのＹ軸方向における位置を検出する。また、センサ４６は、センサ４６の撮像面で結像されたレチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭの２次元位置を検出する。各センサ３４，４０，４６は、各検出結果を制御装置３に出力する。制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬ（各センサ３４，４０，４６）から出力された検出信号、ウエハアライメント系ＷＡＬから出力された検出信号、レーザ干渉計２から出力された検出信号に基づいて、レチクルＲ及びウエハＷの相対位置の調整を行なう。
【００５７】
この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、レチクルマークＲＭが線状パターンでない部分にガラス地、線状パターン部分に低反射クロムを用いて形成され、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭが線状パターンでない部分にクロム地、線状パターン部分にガラスを用いて形成されている。従って、レチクルマークＲＭの反射に基づく反射光量を、投影光学系ＰＬを介してウエハフィデューシャルマークＷＦＭに到達しウエハフィデューシャルマークＷＦＭにより反射されて再度投影光学系ＰＬを介してレチクルマークＲＭに至るレチクルマークＲＭの影の反射に基づく反射光量より小さくすることができる。
【００５８】
即ち、図３に示すように、例えばレチクルマークＲＭ１とウエハフィデューシャルマークＷＦＭ１とがガラス地５０にクロム５２を用いて形成されている場合には、レチクルマークＲＭ１の反射に基づく反射光量は、図４のａ１の状態となる。また、レチクルマークＲＭ１の影の反射に基づく反射光量は、図４のｂ１の状態となる。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭ１の反射に基づく反射光量は、図４のｃ１の状態となる。この場合においては、レチクルマークＲＭ１の反射に基づく反射光量がレチクルマークＲＭ１の影の反射に基づく反射光量よりも大きくなるため、レチクルマークＲＭ１のレチクルマーク信号に寄与する光エッジ成分は、レチクルマークＲＭ１の反射像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、レチクルマークＲＭ１の像のテレセントリシティの傾きはウエハフィデューシャルマークＷＦＭ１の像のテレセントリシティの傾きと一致していないため、投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつ露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合、レチクルマークＲＭ１の像とウエハフィデューシャルマークＷＦＭ１の像の結像位置が反対方向に横ずれする。従って、レチクルマークＲＭ１とウエハフィデューシャルマークＷＦＭ１との相対位置関係を正確に検出することが困難となる。
【００５９】
一方、この第１の実施の形態にかかるレチクルマークＲＭは、図５に示すように、線状パターンでない部分にガラス地（図示せず）、線状パターン部分に低反射クロム５４を用いて形成されており、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭは、線状パターンでない部分にクロム地５６、線状パターン部分にガラス５８を用いて形成されている。従って、レチクルマークＲＭの反射に基づく反射光量は、図６のａ２の状態となる。また、投影光学系ＰＬを介してウエハフィデューシャルマークＷＦＭに到達しウエハフィデューシャルマークＷＦＭにより反射されて再度投影光学系ＰＬを介してレチクルマークＲＭに至るレチクルマークＲＭの影の反射に基づく反射光量は、図６のｂ２の状態となる。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの反射に基づく反射光量は、図６のｃ２の状態となる。
【００６０】
この場合においては、レチクルマークＲＭの影の反射に基づく反射光量がレチクルマークＲＭの反射に基づく反射光量よりも大きくなるため、レチクルマークＲＭのレチクルマーク信号に寄与する光エッジ成分は、レチクルマークＲＭの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。また、投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態である場合、レチクルマークＲＭの像のテレセントリシティの傾きはウエハフィデューシャルマークＷＦＭの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、図５に示すように、レチクルマークＲＭの反射光６０と異なり、レチクルマークＲＭの影のウエハフィデューシャルマークＷＦＭにおける反射光６２は、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの反射光６４と進行方向が一致する。
【００６１】
即ち、投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつ露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、レチクルマークＲＭの像とウエハフィデューシャルマークＷＦＭの像の結像位置が同一方向に横ずれするため、レチクルマークＲＭとウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００６２】
次に、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。なお、この第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成である。また、この第２の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系は、第１の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系ＲＡＬと同一の構成であるが、レチクルマークＲＭ２とウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係の検出を行なう。なお、この第２の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系の説明においては、第１の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系ＲＡＬの構成と同一の構成には第１の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行なう。
【００６３】
図２に示すように、露光装置の光源からの光束の一部は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬを構成するファイバ４の入射端に入射する。このファイバ４は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬに対して露光光と同一の波長を有する照明光（アライメント光）を供給する。ファイバ４の射出端から射出した光は、コンデンサレンズ５、リレーレンズ６を介して、ミラー８により反射され、ハーフミラー１０、第１対物レンズ１２を介して、落射ミラー１４，１６により順次反射される。
【００６４】
落射ミラー１４，１６により順次反射された光は、レチクルＲ上に位置するレチクルマーク（第１のマーク）ＲＭ２を照明する。ここで、レチクルマークＲＭ２は、図７に示すように、線状パターンでない部分にガラス地７０を用い、線状パターン７２部分にクロムを用いて形成されている。また、レチクルマークＲＭ２は、クロムによる線状パターン７２の線幅よりも細い線幅パターン７４により形成されており、その細い線幅をｄ１、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬのレチクルＲ側の開口数をＡ、アライメント光の波長をｗとしたとき、ｄ１＜ｗ／（２Ａ）の条件を満足するように構成されている。
【００６５】
レチクルマークＲＭ２の透過部分を透過した光は、投影光学系ＰＬを通過し、ウエハステージＷＳＴ上に位置するウエハフィデューシャルマーク（第２のマーク）ＷＦＭを照明する。ここで、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭは、線状パターンでない部分にクロム地を、線状パターン部分にガラス（低反射領域）を用いて形成されている。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの反射に基づく反射光量は、レチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量よりも多くなるように構成されている。
【００６６】
また、レチクルマークＲＭ２及びウエハフィデューシャルマークＷＦＭの線状パターンは、投影光学系ＰＬを透過したアライメント光の透過率をＴ、レチクルマークＲＭ２のアライメント光に対する反射率をＲｒ、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭのアライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ＞１の条件を満足するように構成されている。
【００６７】
アライメント光に対するウエハフィデューシャルマークＷＦＭ及びレチクルマークＲＭ２からの反射光は、落射ミラー１６，１４、第１対物レンズ１２、ハーフミラー１０、第２対物レンズ２２、視野位置等を調整する平行平面板２４、レンズ作用を有するフォーカス調整部品２６、第３対物レンズ２８を介して、ハーフミラー３０に入射する。ハーフミラー３０を透過した光は、第４対物レンズ３２を介して、センサ３４に入射する。一方、ハーフミラー３０により反射された光は、ハーフミラー３６により反射され、第４対物レンズ３８を介して、センサ４０に入射する。一方、ハーフミラー３６を透過した光は、ミラー４２により反射され、第４対物レンズ４４を介して、センサ４６に入射する。
【００６８】
各センサ３４，４０，４６は、各検出結果を制御装置３に出力する。制御装置３は、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬ（各センサ３４，４０，４６）から出力された検出信号、ウエハアライメント系ＷＡＬから出力された検出信号、レーザ干渉計２から出力された検出信号に基づいて、レチクルＲ及びウエハＷの相対位置の調整を行なう。
【００６９】
この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、レチクルマークＲＭ２の線状パターンでない部分がガラス地、線状パターン部分がクロムによる線状パターンの線幅よりも細い線幅パターンにより形成されており、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの線状パターンでない部分がクロム地、線状パターン部分がガラスを用いて形成されているため、レチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量をレチクルマークＲＭ２の影の反射に基づく反射光量より小さくすることができる。
【００７０】
即ち、図８に示すように、例えばレチクルマークがガラス地７６にクロム７８を用いて形成されている場合には、レチクルマークの反射に基づく反射光量は、図９の状態となる。一方、この実施の形態にかかるレチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量は、図１０の状態となる。即ち、細い線幅パターンにより反射された光は光の回折効果により反射回折光となり線状パターンの線幅の太さに基づく角度の方向へ進行するため、センサ３４，４０，４６により検出されるレチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量は減少する。
【００７１】
また、レチクルマークＲＭ２は、クロムによる線状パターン７２の線幅よりも細い線幅パターン７４の線幅をｄ１、落射式レチクルアライメント系ＲＡＬのレチクルＲ側の開口数をＡ、アライメント光の波長をｗとしたとき、ｄ１＜ｗ／（２Ａ）の条件を満足するように構成されているため、レチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量を小さくすることができる。即ち、例えば、図１１に示すように、レチクルマークがガラス地８０にクロムによる線状パターン８２の線幅よりも細い線幅ｄ２（≧ｗ／（２Ａ））を有する線幅パターン８４により形成されている場合、レチクルマークの反射に基づく反射光量は、図１２の状態となる。線幅がｗ／（２Ａ）以上の場合においては、反射回折光の反射回折角度が小さいため、レチクルマークの反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができない。
【００７２】
一方、この実施の形態にかかるレチクルマークＲＭ２の線状パターン７２を構成する線幅パターン７４の線幅ｄ１はｗ／（２Ａ）より細いため、反射回折光の反射回折角度が十分に大きくなるため、レチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量を十分に小さくすることができる。なお、反射回折光の反射回折角度は、より細い線幅により形成される線状パターンを用いるとより大きくなり、レチクルマークの反射に基づく反射光量をより小さくすることができる。従って、レチクルマークＲＭ２の影の反射に基づく反射光量がレチクルマークＲＭ２の反射に基づく反射光量よりも大きくなるため、レチクルマークＲＭ２のレチクルマーク信号に寄与する光エッジ成分は、レチクルマークＲＭ２の影の像が形成する光エッジ成分が支配的となる。
【００７３】
投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態である場合、レチクルマークＲＭ２の反射光と異なり、レチクルマークＲＭ２の影のウエハフィデューシャルマークにおける反射光は、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭの反射光と進行方向が一致する。即ち、レチクルマークＲＭ２の像のテレセントリシティの傾きはウエハフィデューシャルマークＷＦＭのテレセントリシティの傾きと一致するため、投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつ露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、レチクルマークＲＭ２の像とウエハフィデューシャルマークＷＦＭの像の結像位置が同一方向に横ずれする。従って、レチクルマークＲＭ２とウエハフィデューシャルマークＷＦＭとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００７４】
図１３は、上述の各実施の形態にかかる露光装置において、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係を検出するアライメント方法を示すフローチャートである。
【００７５】
まず、レチクルマークに対してアライメント光を供給するとともに、投影光学系ＰＬを介してウエハフィデューシャルマークに対してアライメント光を供給する（ステップＳ１０）。ここで、第１または第２の実施の形態にかかるレチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークを用いるため、ウエハフィデューシャルマークの反射光量はレチクルマークの反射に基づく反射光量よりも多くなる。
【００７６】
次に、レチクルマークにより反射されるアライメント光と、ウエハフィデューシャルマークにより反射されるアライメント光とに基づいて、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係を検出する（ステップＳ１１）。即ち、第１または第２の実施の形態にかかるレチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークを用いるため、レチクルマークの影の反射に基づく反射光量がレチクルマークの反射に基づく反射光量よりも大きくなる。従って、レチクルマーク信号に寄与する光エッジ成分は、レチクルマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。
【００７７】
ここで、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態の場合、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、レチクルマークの反射光と異なり、レチクルマークの影のウエハフィデューシャルマークにおける反射光は、ウエハフィデューシャルマークの反射光と進行方向が一致する。即ち、レチクルマークの像のテレセントリシティの傾きはウエハフィデューシャルマークの像のテレセントリシティの傾きと一致しているため、レチクルマークの像とウエハフィデューシャルマークの像との結像位置が同一の方向へ横ずれする。従って、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークとの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００７８】
また、上述の各実施の形態によれば、レチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークの線状パターンは、投影光学系ＰＬを透過したアライメント光の透過率をＴ、レチクルマークのアライメント光に対する反射率をＲｒ、ウエハフィデューシャルマークのアライメント光に対する反射率をＲｗとしたとき、（Ｒｗ×Ｔ２）／Ｒｒ＞１の条件を満足するように構成されている。従って、レチクルマーク信号に寄与する光エッジ成分は、レチクルマークの影の像により形成される光エッジ成分が支配的となる。この場合、レチクルマークの像のテレセントリシティの傾きはウエハフィデューシャルマークの像のテレセントリシティの傾きと一致するため、投影光学系の両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつフォーカス位置調整に誤差が生じた場合においても、レチクルマークとウエハフィデューシャルマークの相対位置関係を正確に検出することができる。
【００７９】
なお、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、レチクルマークの線状パターンでない部分をガラス地、線状パターン部分を低反射クロム、または線状パターンでない部分をガラス地、線状パターン部分を細い線幅パターンにより形成されたクロムにより形成されているものを使用したが、これらに代えてレチクルマークＲＭ３、即ち、線状パターンでない部分をガラス地、線状パターン部分をクロムにより形成されているレチクルマークＲＭ３を使用してもよい。この場合においては、図１４に示すように、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３は、線状パターンでない部分にクロム地８６、線状パターン部分に低反射領域であるガラス８８を用いて形成される。
【００８０】
従って、レチクルマークＲＭ３の反射に基づく反射光量は、図１５のａ３の状態となる。また、投影光学系ＰＬを介してウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３に到達しウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３により反射されて再度投影光学系ＰＬを介してレチクルマークＲＭ３に至るレチクルマークＲＭ３の影の反射に基づく反射光量は、図１５のｂ３の状態となる。また、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３の反射に基づく反射光量は、図１５のｃ３の状態となる。この場合においては、レチクルマークＲＭ３の反射に基づく反射光量を小さくすることができないが、ウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３の反射に基づく反射光量を増大させることによりレチクルマークＲＭ３の影の反射に基づく反射光量を大きくすることができる。
【００８１】
従って、投影光学系ＰＬの両側テレセントリシティが不満足な状態であり、かつ露光装置のフォーカス合焦精度に誤差がある場合においても、レチクルマークＲＭ３のレチクルマーク信号にレチクルマークＲＭ３の影の像により形成される光エッジ成分が大きく寄与するため、レチクルマークＲＭ３とウエハフィデューシャルマークＷＦＭ３との相対位置関係を正確に検出することができる。
【００８２】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１６のフローチャートを参照して説明する。
【００８３】
先ず、図１６のステップ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【００８４】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、アライメント系によりマスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光を行なっているため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００８５】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１７において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程４０２へ移行する。
【００８６】
次に、カラーフィルタ形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００８７】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、アライメント系によりマスクと感光性基板との相対位置の調整が正確に行なわれた露光装置を用いて露光しているため、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系の構成を示す図である。
【図３】レチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークの構成（従来）を説明するための図である。
【図４】従来の落射式レチクルアライメント系により検出される図３に示すレチクルマーク、レチクルマークの影及び図３に示すウエハフィデューシャルマークの反射に基づく反射光量を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかるレチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークの構成並びに第１の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系によるアライメント光の光路を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系により検出されるレチクルマーク、レチクルマークの影、ウエハフィデューシャルマークの反射に基づく反射光量を示す図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態にかかるレチクルマークの構成を示す図である。
【図８】レチクルマークの構成（従来）を説明するための図である。
【図９】落射式レチクルアライメント系によるアライメント光を照射したときの図８に示すレチクルマークの反射に基づく反射光量を示すグラフである。
【図１０】落射式レチクルアライメント系によるアライメント光を照射したときの第２の実施の形態にかかるレチクルマークの反射に基づく反射光量を示すグラフである。
【図１１】第２の実施の形態にかかるレチクルマークの線状パターンを形成する線幅パターンの線幅の条件を説明するための図である。
【図１２】レチクルマークの線状パターンを形成する線幅パターンの線幅が条件を満たしていない場合における落射式レチクルアライメント系によるアライメント光を照射したときのレチクルマークの反射に基づく反射光量を示すグラフである。
【図１３】実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系を用いたアライメント方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】実施の形態にかかるレチクルマーク及びウエハフィデューシャルマークの構成並びに実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系によるアライメント光の光路を説明するための図である。
【図１５】実施の形態にかかる落射式レチクルアライメント系により検出されるレチクルマーク、レチクルマークの影、ウエハフィデューシャルマークの反射に基づく反射光量を示す図である。
【図１６】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図１７】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【図１８】落射式レチクルアライメント系からのアライメント光が露光光と平行でない場合を説明するための図である。
【図１９】落射式レチクルアライメント系によるアライメント光の光路について説明するための図である。
【図２０】落射式レチクルアライメント系により検出されるレチクルマークとウエハフィデューシャルマークの像光強度を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＲＭ…レチクルマーク、ＲＡＬ…落射式レチクルアライメント系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＦＭ…ウエハフィデューシャルマーク、ＷＡＬ…ウエハアライメント系、１…移動鏡、２…レーザ干渉計、３…制御装置、４…ファイバ、５…コンデンサレンズ、６…リレーレンズ、８，４２…ミラー、１０，３０，３６…ハーフミラー、１２…第１対物レンズ、１４，１６…落射ミラー、２２…第２対物レンズ、２４…平行平面板、２６…フォーカス調整レンズ、２８…第３対物レンズ、３４，４０，４６…センサ、４８…筐体。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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