(57)【要約】【課題】  被投影基板を的確に位置合わせをして被投影基板上にパターンを形成することができる簡素な構成な投影露光装置を提供する。【解決手段】  アライメント光を、載置手段に対して露光光照射手段と反対側から、投影レンズに向かってアライメント光を発するアライメント光照射手段であって、載置手段に設けられた第１基準マークと、パターン基板に設けられた第２基準マークと、にアライメント光を照射するアライメント光照射手段を有する投影露光装置を提供する。【選択図】      図１
2007042858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影すべきパターンが形成されたパターン基板に露光光を照射し、被投影基板に前記パターンを投影する露光光照射手段と、
前記露光光が前記パターン基板に照射されたときに、前記被投影基板に前記パターンを結像させる投影レンズと、
前記被投影基板が載置される載置手段の位置を調節する位置調節手段と、
を含む投影露光装置であって、
前記載置手段に対して前記露光光照射手段と反対側から、前記投影レンズに向かってアライメント光を発するアライメント光照射手段であって、前記載置手段に設けられた第１基準マークと、前記パターン基板に設けられた第２基準マークと、に前記アライメント光を照射するアライメント光照射手段と、
アライメント光が、前記第１基準マークに照射されたときに、前記投影レンズを介して得られる前記第１基準マークの像の位置と、前記アライメント光が、前記第２基準マークに照射されたときに、得られる前記第２基準マークの像の位置と、を検出する第１検出手段と、
前記第１基準マークの像の位置と前記第２基準マークの像の位置とが所定の関係を満たす位置に前記位置調節手段により前記載置手段を調節したときに、前記アライメント光が前記第１基準マークに照射されて得られる前記第１基準マークの像の位置と、前記アライメント光が前記被投影基板に設けられた第３基準マークに照射されて得られる前記第３基準マークの像の位置と、を検出する第２検出手段と、
を含むことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記アライメント光の波長が露光光の波長と同一である、
ことを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記アライメント光の波長が露光光の波長と異なり、
前記位置調節手段が、前記投影レンズにおいて前記露光光の波長と異なる前記アライメント光に対して発生する軸上色収差と倍率色収差とを補正する位置に前記載置手段を調節する、
ことを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記アライメント光が、
α１＞α２＋α３
α１：アライメント光照射手段から発せられたアライメント光の広がり角度
α２：露光光照射手段からパターン基板に照射され投影レンズを通過できる露光光の広がり角度
α３：投影レンズの光軸から離れた位置にある露光光照射手段からパターン基板に照射された露光光の主光線と、投影レンズの光軸の平行線との間の最大角度
を満たす、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記被投影基板の第３基準マークと前記載置手段の第１基準マークとの相対位置を測定可能な測定手段を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記第１検出手段と前記第２検出手段とが光学顕微鏡である、
ことを特徴とする請求項１乃至５記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記第３基準マークは、熱膨張係数の値が小さい材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光光を、投影すべきパターンが形成されたパターン基板に照射し、被投影基板にパターンを投影して露光するための投影露光装置に関する。特に、被投影基板等の位置決めの際に使用されるアライメント光を、被投影基板が載置される載置手段に対して露光光照射手段と反対位置から照射する投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置は、プリント配線基板や半導体デバイスを製造するため、露光光を照射し、パターン基板に形成されたパターンを被投影基板に投影して、被投影基板にパターンを形成するための装置である。パターンを被投影基板に投影するときには、パターン基板に形成されたパターンを被投影基板の所望する位置に的確に投影する必要があり、予めパターン基板と被投影基板との的確な位置合わせをしなければならない。
【０００３】
パターン基板と被投影基板との位置合わせは、基準位置マークを利用して行われる。例えば、パターン基板にパターンのほかに基準位置マークを予め形成し、被投影基板にも基準位置マークを形成し、パターンを被投影基板に投影する前に、これらの基準位置マーク同士が互いに重なるように被投影基板の位置を調節する。被投影基板の位置の調節は、顕微鏡等の光学的な計測手段を用いて基準位置マークを観察しながら行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許２６５８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の投影露光装置では、パターン基板上方に設けられた光源からアライメント光を照射し、パターン基板の基準位置マークと被投影基板の基準位置マークとの双方を、投影レンズを介して観察していた。投影レンズは、被投影基板に投影するパターン基板のパターンの像を所望の大きさに変更するためのものであり、紫外線等の露光光の波長に適合するように調節されている。
【０００５】
位置合わせは、パターン基板の基準位置マークと被投影基板の基準位置マークとを直接観察して行うのではなく、パターン基板の基準位置マークの像と、被投影基板の基準位置マークの像との２つの像を観察することによって行われていた。このため、光学系が複雑になるとともに、的確な位置合わせが困難になる場合があった。
【０００６】
また、上述した通り、投影レンズは、紫外線等の露光光の波長に適合するように調節されている。一方、基準位置マークを観察するときには、白色光等の可視光をアライメント光として使用していた。このため、パターン基板上方の光源から照射されたアライメント光である可視光により、投影レンズを介して基準位置マークを観察すると、アライメント光の波長が露光光の波長とは相違するため、顕微鏡で観察する基準位置マークの像の位置が逸れる場合がある。さらに、ビームスプリッタ等の光学素子を採用した場合、顕微鏡で検出可能な画像のコントラストが著しく低下することから、コントラストの低下を防止するために偏向板や波長板を採用し、さらに複雑な光学系とならざるを得なかった。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡素な構成でかつ簡易な手順で、パターン基板と被投影基板との位置合わせを的確に行うことができる投影露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る投影露光装置は、載置手段に対して露光光照射手段と反対側から、投影レンズに向かってアライメント光を発するアライメント光照射手段であって、載置手段に設けられた第１基準マークと、パターン基板に設けられた第２基準マークと、にアライメント光を照射するアライメント光照射手段と、アライメント光が、第１基準マークに照射されたときに、投影レンズを介して得られる第１基準マークの像の位置と、アライメント光が、第２基準マークに照射されたときに、得られる第２基準マークの像の位置と、を検出する第１検出手段と、第１基準マークの像の位置と第２基準マークの像の位置とが所定の関係を満たす位置に位置調節手段により載置手段を調節したときに、アライメント光が第１基準マークに照射されて得られる第１基準マークの像の位置と、アライメント光が被投影基板に設けられた第３基準マークに照射されて得られる第３基準マークの像の位置と、を検出する第２検出手段とを有する。
【０００９】
具体的には、本発明に係る投影露光装置は、
投影すべきパターンが形成されたパターン基板に露光光を照射し、被投影基板に前記パターンを投影する露光光照射手段と、
前記露光光が前記パターン基板に照射されたときに、前記被投影基板に前記パターンを結像させる投影レンズと、
前記被投影基板が載置される載置手段の位置を調節する位置調節手段と、
を含む投影露光装置であって、
前記載置手段に対して前記露光光照射手段と反対側から、前記投影レンズに向かってアライメント光を発するアライメント光照射手段であって、前記載置手段に設けられた第１基準マークと、前記パターン基板に設けられた第２基準マークと、に前記アライメント光を照射するアライメント光照射手段と、
アライメント光が、前記第１基準マークに照射されたときに、前記投影レンズを介して得られる前記第１基準マークの像の位置と、前記アライメント光が、前記第２基準マークに照射されたときに、得られる前記第２基準マークの像の位置と、を検出する第１検出手段と、
前記第１基準マークの像の位置と前記第２基準マークの像の位置とが所定の関係を満たす位置に前記位置調節手段により前記載置手段を調節したときに、前記アライメント光が前記第１基準マークに照射されて得られる前記第１基準マークの像の位置と、前記アライメント光が前記被投影基板に設けられた第３基準マークに照射されて得られる前記第３基準マークの像の位置と、を検出する第２検出手段と、
を含む。
【００１０】
上述した発明によれば、アライメント光を、前記載置手段に対して前記露光光照射手段と反対位置から、前記載置手段に設けられた第１基準マークに照射するとともに、前記パターン基板に設けられた第２基準マークに照射するアライメント光照射手段を有することから、アライメント光照射手段から第１検出手段までのアライメント光の光路長を短縮することができる。このため、光路の調整を容易に行うことができる。また、種々の光学素子を少なくして、第１基準マーク及び第２基準マークとを観察することができる。このため、光学素子の影響を少なくして、各々の基準マークの位置を的確に検出することができる。さらに、従来の装置では、載置手段に対して露光光照射手段と同じ側からパターン基板を介して投影レンズに向かってアライメント光をアライメント光照射手段から照射していたが、載置手段に対して露光光照射手段と反対側から投影レンズに向かってアライメント光をアライメント光照射手段から照射する構成としたことにより、他の光学素子を介することなく、アライメント光を第１基準マークと、パターン基板に設けられた第２基準マークと、に照射することが可能となり、アライメント光の検出手段へ到達する効率を良くすることができる。
【００１１】
また、アライメント光が、第１基準マークに照射されたときに、投影レンズを介して得られる第１基準マークの像の位置と、アライメント光が、第２基準マークに照射されたときに、得られる第２基準マークの像の位置とを検出する第１検出手段を有することから、アライメント光の検出手段へ到達する効率が良くなるため、第１検出手段により検出される第１基準マークの像と第２基準マークの像とを明確にすることができる。この結果、検第１検出手段の検出結果に基づく画像処理等により位置合わせをする場合、精度良く的確な位置合わせを行うことが可能となる。さらには、位置合わせの調節も容易となる。
【００１２】
さらに、第１基準マークの像の位置と第２基準マークの像の位置とが所定の関係を満たす位置に位置調節手段により前記載置手段を調節したときに、アライメント光が第１基準マークに照射されて得られる第１基準マークの像の位置と、アライメント光が被投影基板に設けられた第３基準マークに照射されて得られる第３基準マークの像の位置と、を検出する第２検出手段を有する構成とした。これにより、第１検出手段を利用してパターン基板と載置手段との位置合わせを行った後、第１基準マークと第３基準マークとの各々の位置を記憶することによって、載置手段上の被投影基板との位置合わせが可能となる。これらの位置を記憶するためには、画像処理装置を接続したＣＣＤカメラ等の撮像素子を第１検出手段及び第２検出手段に接続することが好ましい。この結果、ＣＣＤカメラ等により撮影された画像をデータ化し、データ化された画像データを用いて画像処理を行い、各基準マークの位置を算出し、記憶メモリに記憶することができる。
なお、「第１基準マークの像と第２基準マークの像とが所定の関係を満たす位置」とは、第１検出手段により検出できる第１基準マークと第２基準マークとの像が互いに重畳する関係を満たす位置以外に、これらの像の間の距離が所定の距離を有する位置も含む。
【００１３】
また、第２検出手段により、投影レンズ等を介さずに、第１基準マークと第３基準マークの像とが検出されることから、アライメント光の光路長を短縮でき、精度良く的確な位置合わせを行うことが可能となるだけでなく、位置合わせの調節も容易となる。
【００１４】
以上から、本発明に係る投影露光装置は、上述したアライメント光照射手段と、第１検出手段と、第２検出手段とを有することから、各検出手段でアライメント光が効率よく検出できるため、投影露光装置全体の構造の簡素化が可能となる。
【００１５】
そして、本発明に係る投影露光装置としては、アライメント光の波長が露光光の波長と同一であることが好ましい。
【００１６】
上述した発明によれば、アライメント光の波長が露光光の波長と同一であることから、露光光と同一波長のアライメント光により位置合わせを行った後、そのままの位置で、露光光を照射することで、パターン基板上のパターンを被投影基板上に投影し感光させることが可能となり、精度良く的確な位置合わせが可能となる。
ここで、アライメント光と露光光との波長が「同一」であるとは、両波長が同値である場合に限らず、パターン基板、載置手段及び被投影基板との位置合わせにおいて、投影レンズの特性に応じて、異なる波長のアライメント光により生じる収差が許容できる範囲内である場合も含む。一般に、露光光の波長が０．３６５μｍの場合、アライメント光の波長が０．３６５μｍ±０．１μｍ、好ましくは０．３６５μｍ±０．０５μｍの範囲にあるとき、波長が同一であるという。
【００１７】
また、本発明に係る投影露光装置として、アライメント光の波長が露光光の波長と異なり、位置調節手段が、投影レンズにおいて露光光の波長と異なるアライメント光に対して発生する軸上色収差と倍率色収差とを補正する位置に載置手段を調節することも好ましい。
【００１８】
上述した発明によれば、露光光の波長と異なるアライメント光によって、位置合わせを行うことが可能となる。特に、露光光の波長と異なるアライメント光の照射による被投影基板の感光は生じないことから、精度良く的確にかつ容易に位置合わせを行うことが可能となる。
上述した発明は、露光光の波長と異なるアライメント光を使用して位置合わせをすることから、このアライメント光の波長を予め計測し、波長の差により生じる軸上色収差と倍率色収差を計算し、計算結果に基づき載置手段の位置を調節することにより、露光光と波長の異なるアライメント光を用いた場合でも精度良く的確な位置合わせが可能となる。
【００１９】
そして、本発明に係る投影露光装置として、アライメント光が、関係式α１＞α２＋α３を満たすことが好ましい。ここで、α１はアライメント光照射手段から発せられたアライメント光の広がり角度を、α２は露光光照射手段からパターン基板に照射され投影レンズを通過できる露光光の広がり角度を、α３は投影レンズの光軸から離れた位置にある露光光照射手段からパターン基板に照射された露光光の主光線と、投影レンズの光軸の平行線との間の最大角度を示している。尚、主光線とは、投影レンズの絞りの中心を通る光線をいう。
【００２０】
テレセントリックな投影レンズを用いた場合でも、角度α３は投影レンズの光軸から離れた露光光照射手段の位置によって変化する。しかし、上述した発明によれば、上記関係式を満たすアライメント光を使用することによって、アライメント光照射手段から照射されたアライメント光を載置手段に照射し、投影レンズを介して第１検出手段により検出することが可能となる。従って、より明るいアライメント光を第１検出手段により検出することが可能となり、精度良く的確な位置合わせができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る投影露光装置としては、被投影基板の第３基準マークと載置手段の第１基準マークとの相対位置を測定可能な測定手段を有することが望ましい。
上述の発明によれば、被投影基板の第３基準マークと載置手段の第１基準マークとの相対位置を直接的に又は間接的に測定可能な測定手段を有することから、位置合わせされた第１基準マークに対して、光学顕微鏡等を利用し、第３基準マークの位置を微調整することなく、測定結果に基づく位置合わせが可能となる。この結果、位置調整手段により載置手段の位置合わせを自動化することが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明に係る投影露光装置としては、第１検出手段と第２検出手段とが光学顕微鏡であることが望ましい。
上述した発明によれば、検出結果である検出像の位置が、互いに重畳する位置にある関係や、検出像の位置から算出される距離が所定の距離を満たすような関係等にあることを視認することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明に係る投影露光装置としては、第３基準マークが、熱膨張係数の値が小さい材料で構成されていることが望ましい。
上述した発明によれば、第３基準マークが、熱膨張係数の値が小さい材料で構成されていることから、パターンを照射する際の温度の影響を小さくして的確な位置合わせができるため、被投影基板上に適切なパターンを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
上述した発明によれば、載置手段に対して露光光照射手段と反対側から投影レンズに向かってアライメント光を発し、載置手段に設けられた第１基準マークと、パターン基板に設けられた第２基準マークと、にアライメント光を照射するアライメント光照射手段を有することから、アライメント光の光路長が短縮化でき、種々の光学素子を少なくすることが可能となる。従って、アライメント光の検出手段へ到達する効率が良くなり、精度良く的確な位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、投影露光装置全体の構造の簡素化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜＜＜第１の実施の形態＞＞＞
＜＜構成＞＞
図１は、本発明の第１の実施の形態による投影露光装置１００を示す斜視図である。投影露光装置１００は、露光光を照射する露光光の光源１１０と、パターン基板１２０（以下、レチクル板と称する）と、レチクル支持台１３０と、投影レンズ１４０と、ワーク支持台１５０と、被投影基板１６０と、アライメント光を照射する光源１７０とからなる光学系と、レチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）と、ワーク顕微鏡１９０ａ（１９０ｂ）とからなる測定系と、から構成されている。尚、図１において、ワーク支持台１５０に被投影基板１６０が載置されているものを示したが、レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせをする際は、ワーク支持台１５０には被投影基板１６０を載置せずに行う。
【００２６】
＜光学系＞
［露光光用光源１１０］
投影露光装置１００の上部には、露光光用光源１００が、支持部材（図示せず）によって支持されて設けられている。露光光用光源１１０は、図１に示す＋Ｚ方向に向かって所定の波長の露光光、例えば、紫外線を発するように支持部材に設置されている。
【００２７】
［レチクル板１２０］
露光光用光源１１０から発せられた露光光の進行方向には、レチクル板１２０が設けられている。レチクル板は、プリント配線板や半導体デバイスのウエハを製造するときに、後述する被投影基板１００に導体パターンを形成するために用いられるフォトマスクである。ここで、導体パターンとは、プリント配線板で導電性材料によって形成される図形をいう。
【００２８】
図２は、レチクル板１２０の概略を示す平面図である。レチクル板１２０には、略中央にガラス基板からなるパターン形成部１２２が設けられ、ガラス基板上にはパターン１２６が設けられている。パターン１２６は、光源１１０から照射される露光光を遮断し得る材料、例えばクロムからなり、被投影基板１６０に形成すべきパターンと同様の形状を有する。尚、パターン１２６が形成されていない領域では、ガラス基板の透明な状態にされており、露光光用光源１１０から発せられた露光光及び後述するアライメント光用光源１７０から発せられたアライメント光が透過できる。
【００２９】
パターン形成部１２２を周回する周辺領域も、露光光を遮る材料によって形成されている。この周回領域には、２つの基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂが形成され、各基準マーク形成部には、パターン１２６の基準位置を示すためのプラス字形状の基準マーク１２８ａ及び１２８ｂが形成されている。基準マーク１２８ａ及び１２８ｂは、後述する検出手段であるレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂにより像として検出し得るようにアライメント光を反射する材料からなり、基準マーク１２８ａ及び１２８ｂ以外の基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂはガラス基板の透明な状態にされており、アライメント光用光源１７０から発せられたアライメント光が透過できる。
【００３０】
尚、図１に示したレチクル板１２０においては、パターン形成部１２２と２つの基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂとを図中に示すために、パターン形成部１２２と２つの基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂとがレチクル板１２０の上面に形成されている図を示したが、これらのパターン形成部１２２と２つの基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂとは、後述するレチクル支持台１３０の直上に位置付けるため、レチクル板１２０の下面に形成される。
【００３１】
［レチクル支持台１３０］
レチクル支持台１３０上には、レチクル板１２０が着脱自在に載置される。レチクル板１２０のパターン形成部１２２と２つの基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂとが位置する箇所には、貫通孔（図示せず）が形成されている。上述した光源１１０から発せられた露光光は、パターン形成部１２２を通過し、この貫通孔を介して、投影レンズ１４０に入射することができる。また、後述するアライメント光も、投影レンズ１４０を通過し、この貫通孔を介して、レチクル板１２０の基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂに入射することができる。
【００３２】
［投影レンズ１４０］
上述したレチクル支持台１３０の下方には、投影レンズ１４０が設けられている。投影レンズ１４０は、レチクル板１２０に形成されたパターン１２６の像の大きさを投影レンズ１４０によって変え、パターン１２６の像を投影基板１６０に投影し、所望の大きさの導体パターンを形成することができる。
【００３３】
尚、図１では図示していないが、後述する図１１に示す通り、投影レンズ内部には絞り１４４があり、入射光の光束の断面の大きさが所望の大きさになるように変換できる。ここで、投影レンズ１４０の光軸１４２から離れた光源から投影レンズ１４０に発せられ、絞り１４４の中央を通り像面に至る光線を主光線１４６という。光線による照射エリア内の各ポイントにおける主光線１４６の光軸１４２に対する角度ずれ（平行度）はテレセン度と呼ばれる。テレセン度が０度の場合の投影レンズを「テレセントリックレンズ」と称し、それ以外の場合を「非テレセントリックレンズ」と称し、これらは区別される。従って、投影レンズ１４０がテレセントリックレンズの場合、光軸１４２と主光線１４６とは平行となる。
【００３４】
［ワーク支持台１５０］
ワーク支持台１５０は、投影レンズ１４０の下方に設けられている。ワーク支持台１５０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動でき、各々の方向に駆動するためのモータ（図示せず）が接続されている。これらのモータには、制御装置（図示せず）が接続されており、制御装置は、ワーク支持台１５０を所定の位置に移動させる駆動信号をモータに発する。そして、ワーク支持台１５０の端辺には、後述する２つの基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂが形成されている。
【００３５】
［被投影基板１６０］
被投影基板１６０は、導体パターンが形成される基板であり、ガラスエポキシ基板等からなり、ワーク支持台１５０に着脱自在に載置される。被投影基板１６０には、パターン被形成部１６２が略中央部に形成され、後述する２つの基準マーク形成部１６４ａ及び１６４ｂが被投影基板１６０の端辺に形成されている。
【００３６】
図３は、ワーク支持台１５０に被投影基板１６０を載置した状態を示す平面図である。光源１１０により露光光を照射し、パターン１２６を被投影基板１６０に形成するときは、ワーク支持台１５０に被投影基板１６０が載置される。また、後述するアライメント光用光源１７０によりアライメント光をワーク支持台１５０に照射し、レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせをするときは、ワーク支持台１５０には被投影基板１６０を載置せずに行う。
【００３７】
ワーク支持台１５０の１つの端辺の近傍には、２つの基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂが形成され、各基準マーク形成部には、ワーク支持台の位置合わせを行うための基準位置を示すためのプラス字形状の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂが形成されている。基準マーク１５４ａ及び１５４ｂは、像として検出し得るようにアライメント光を反射する材料からなり、基準マーク１５４ａ及び１５４ｂ以外の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂはガラス基板の透明な状態にされており、アライメント光用光源１７０から発せられたアライメント光が透過できる。
【００３８】
また、被投影基板１６０の１つ端辺の近傍には、２つの基準マーク形成部１６４ａ及び１６４ｂが形成され、各基準マーク形成部には、被投影基板１６０とワーク支持台１５０との位置合わせを行うための基準位置を示すためのプラス字形状の基準マーク１６６ａ及び１６６ｂが形成されている。基準マーク１６６ａ及び１６６ｂは、像として検出し得るようになされている。
【００３９】
さらに、被投影基板１６０の位置合わせを行った後、光源１１０から照射された露光光が、レチクル板１２０と投影レンズ１４０とを介して、被投影基板１６０に照射されたときには、レチクル板１２０に形成されていたパターン１２６が被投影基板１６０に投影される。パターン被形成部１６２において、レチクル板１２０に形成されていたパターン１２６によって影となった箇所は露光されず、パターンによる影とならなかった箇所は露光される。
【００４０】
［アライメント光用光源１７０］
アライメント光用光源１７０は、ワーク支持台１５０の位置を調節することにより、レチクル板１２０と被投影基板１６０との位置合わせを行うために用いられるアライメント光を発する光源である。アライメント光用光源１７０は、ワーク支持台５０の下方に位置する。アライメント光の光路長を短縮化し、種々の光学素子を少なくし、アライメント光の検出手段へ到達する効率を良くするためは、ワーク支持台１５０に対して露光光用光源１１０と反対側から投影レンズ１４０に向かって、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ（１５２ｂ）に、他の光学素子を介さず、直接、アライメント光をアライメント光用光源１７０から照射することが好ましい。
【００４１】
アライメント光用光源１７０としては、アライメント光を均一に照射するため、ＬＥＤ光源１７２と、集光レンズ１７４と、スリガラス１７６とからなるものがある（図４（ａ））。ＬＥＤ光源１７２から発せられたアライメント光は、集光レンズ１７４により集光された後、スリガラス１７６を通過することにより、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ（１５２ｂ）に均一にアライメント光の照射を行う。
【００４２】
また、スリガラス１７６に代えてロッドレンズ１７８とからなるものもある（図４（ｂ））。ＬＥＤ光源１７２から発せられたアライメント光は、集光レンズ１７４により集光された後、ロッドレンズ１７８を通過することにより均一性の高いアライメント光にされ、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ（１５２ｂ）に均一にアライメント光の照射を行う。
【００４３】
＜検出系＞
［レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂ］
レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂは、レチクル支持台１３０の近傍に設けられ、２つのレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂの各々の前方には、ミラー１８２ａ及び１８２ｂが設けられている。これらのレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂと、ミラー１８２ａ及び１８２ｂとは、同一のレチクル顕微鏡支持台（図示せず）に固定されている。このレチクル顕微鏡支持台は、図中の矢印で示す如く、Ｘ方向に往復移動できるようになされている。レチクル顕微鏡支持台が移動したときには、レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂと、ミラー１８２ａ及び１８２ｂとの相対的な位置関係を保ちつつ、レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂと、ミラー１８２ａ及び１８２ｂとが一体となって移動することができる。
【００４４】
レチクル顕微鏡支持台が、Ｘ方向の負の方向に移動したときには、ミラー１８２ａは基準マーク形成部１２４ａの上方に位置するように、ミラー１８２ｂは基準マーク形成部１２４ｂの上方に位置するように、レチクル顕微鏡支持台を位置付けることができる。以下、この位置をレチクル顕微鏡支持台の前進位置と称する。
【００４５】
また、レチクル顕微鏡支持台が、Ｘ方向の正の方向に移動したときには、ミラー１８２ａとミラー１８２ｂとがレチクル支持台１３０からＸ方向に離隔した位置に位置するように、レチクル顕微鏡支持台を位置付けることができる。以下、この位置をレチクル顕微鏡支持台の退避位置と称する。
【００４６】
［ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂ］
上述したワーク支持台１５０の近傍には、２つのワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂが設けられ、２つのワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂの各々の前方には、ミラー１９２ａ及び１９２ｂが設けられている。これらのワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂと、ミラー１９２ａ及び１９２ｂとは、同一のワーク顕微鏡支持台（図示せず）に固定されている。このワーク顕微鏡支持台は、図中の矢印で示す如く、Ｘ方向に往復移動できるようになされている。ワーク顕微鏡支持台が移動したときには、ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂと、ミラー１９２ａ及び１９２ｂとの相対的な位置関係を保ちつつ、ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂと、ミラー１９２ａ及び１９２ｂとが一体となって移動することができる。
【００４７】
ワーク顕微鏡支持台が、Ｘ方向の正の方向に移動したときには、ミラー１９２ａは基準マーク形成部１５２ａの上方に位置するように、ミラー１９２ｂは基準マーク形成部１５２ｂの上方に位置するように、ワーク顕微鏡支持台を位置付けることができる。以下、この位置をワーク顕微鏡支持台の前進位置と称する。
【００４８】
また、ワーク顕微鏡支持台が、Ｘ方向の負の方向に移動したときには、ミラー１９２ａとミラー１９２ｂとがワーク支持台１５０からＸ方向に離隔した位置に位置するように、ワーク顕微鏡支持台を位置付けることができる。以下、この位置をワーク顕微鏡支持台の退避位置と称する。
【００４９】
尚、レチクル顕微鏡支持台の前進位置とワーク顕微鏡支持台の前進位置とは、予め位置合わせしておくものとする。これにより、各位置を記憶することによって、レチクル板１２０と、ワーク支持台１５０と、ワーク支持台１５０上の被投影基板１６０との位置合わせが可能となる。
【００５０】
各位置を記憶するためには、画像処理装置を接続したＣＣＤカメラ等の撮像素子をレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）及びワーク顕微鏡１９０ａ（１９０ｂ）に接続することが好ましい。ＣＣＤカメラ等により撮影された画像をデータ化し、データ化された画像データを用いて画像処理を行い、各基準マークの位置を算出し、記憶メモリに記憶することができる。従って、撮影されたレチクル板１２０の基準マーク１２８ａ及び１２８ｂ、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂ、そして被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ及び１６６ｂの像から、各基準マークの像の位置を検出することができる。
【００５１】
＜＜位置合わせ、露光の手順＞＞
以下に、図５〜図８を用いて、第１の実施の形態による投影露光装置１００を用いて、位置合わせ及び露光を行う手順を説明する。図５はレチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせを行っている投影露光装置１００を示した図であり、図６はレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂに接続された撮像素子によって撮像された像を示す図である。図７は、ワーク支持台１５０と被投影基板１６０との位置合わせを行っている投影露光装置１００を示した図であり、図８はワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂに接続された撮像素子によって撮像された像を示す図である。また、レチクル板１２０に形成されているパターン形成部１２２と、２つの基準マーク１２８ａ及び１２８ｂとは、破線の長方形として示した。尚、本実施の形態においては、所定の露光光と同一波長のアライメント光を用いて位置合わせを行う。
【００５２】
＜第１ステップ＞
最初に、図５に示すように、レチクル板１２０をレチクル支持台１５０に載置した上で、レチクル顕微鏡支持台を前進位置に移動させる。
【００５３】
そして、ワーク支持台１５０の下方に位置づけられたアライメント光用光源１７０から、アライメント光を、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂに照射する。アライメント光のうちの一部は基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂに形成されている基準マーク１５４ａ及び１５４ｂによって反射され、その他のアライメント光は、基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂを透過する。透過したアライメント光は、投影レンズ１４０と、レチクル板１２０の基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂと、ミラー１８２ａ及び１８２ｂとを介して、レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂに入射する。レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂの撮像素子により、レチクル板１２０の基準マーク１２４ａ及び１２４ｂの像と、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像とを検出し、撮像した像を画像データとして記憶する（図６（ａ））。尚、図６（ａ）の左図はレチクル顕微鏡１８０ａで撮像したものであり、右図はレチクル顕微鏡１８０ｂで撮像したものであり、後述の図６（ｂ）も同様である。
【００５４】
＜第２ステップ＞
次いで、ワーク支持台１５０を制御装置により移動させ、レチクル板１２０の基準マーク１２４ａ及び１２４ｂの像に対して、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像が重畳するように位置調節する（図６（ｂ））。
【００５５】
尚、第１の実施の形態においては、ワーク支持台１５０を制御装置により移動し位置合わせを行ったが、ワーク支持台１５０の制御装置に替えて、レチクル支持台１３０に制御装置を設け位置合わせを行うことも可能である。この場合、レチクル支持台１３０に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動でき、各々の方向に駆動するためのモータ（図示せず）を接続し、これらのモータに接続する制御装置を設ける。
【００５６】
＜第３ステップ＞
次いで、レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせを行った後、ワーク支持台１５０と、ワーク支持台１５０に載置される被投影基板１６０との位置合わせを行うため、図７（ａ）のように、レチクル顕微鏡支持台を退避位置に移動させ、ワーク顕微鏡支持台を前進位置に移動させる。
【００５７】
そして、ワーク支持台１５０の下方に設けられたアライメント光用光源１７０から、アライメント光を、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂに照射する。アライメント光のうちの一部は基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂに形成されている基準マーク１５４ａ及び１５４ｂによって反射される。その他のアライメント光は、基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂを透過する。透過したアライメント光は、ミラー１９２ａ及び１９２ｂとを介して、ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂに入射する。ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂにより、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像を検出し、撮像した像を画像データとして記憶する（図８（ａ））。尚、図８（ａ）の左図はワーク顕微鏡１９０ａで撮像したものであり、右図はワーク顕微鏡１９０ｂで撮像したものであり、後述の図８（ｂ）及び図８（ｃ）も同様である。
【００５８】
＜第４ステップ＞
次いで、図７（ｂ）に示す通り、ワーク支持台１５０に被投影基板１６０を載置した後、ワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂにより、被投影基板１６０に形成されている基準マーク１６６ａ及び１６６ｂの像を検出する（図８（ｂ））。尚、ステップ３において記憶されたワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像を点線で示した。
そして、記憶されたワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像に対して、被投影基板１６０に形成されている基準マーク１６６ａ及び１６６ｂの像が重畳する位置にワーク支持台１５０を移動する（図８（ｃ））。尚、ワーク支持台１５０の移動は、ワーク支持台１５０を駆動するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向又はθ方向のモータを制御することにより行われる。
【００５９】
＜ステップ５＞
ステップ１からステップ４により、ワーク支持台１５０の下方に設けられたアライメント光用光源１７０から照射されたアライメント光を用いて位置合わせを行った後、露光光用光源１１０から露光光を照射し、レチクル板１２０と投影レンズ１４０とを介して、ワーク支持台１５０に載置された被投影基板１６０に露光光が照射されることにより、レチクル板１２０に形成されていたパターン１２６が被投影基板１６０に投影される。
【００６０】
＜＜第１の実施の形態の概要＞＞
レチクル顕微鏡支持台の前進位置とワーク顕微鏡支持台の前進位置とは、予め位置合わせされている。したがって、レチクル板１２０の基準マーク１２８ａ及び１２８ｂの像に対して、ワーク支持台１５０に設けられている基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像の位置合わせを行い、位置合わせを行った基準マーク１５４ａ及び１５４ｂを、被投影基板１６０に設けられている基準マーク１６６ａ及び１６６ｂの基準位置として記憶する。
【００６１】
これにより、ワーク支持台１５０に載置された被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ及び１６６ｂの位置を、レチクル板１２０の基準マーク１２８ａ及び１２８ｂの位置に位置合わせすることができ、被投影基板１６０とレチクル板１２０との位置合わせをすることができる。
【００６２】
従って、第１の実施の形態に示した構成及び手順により、アライメント光を、ワーク支持台１５０に対して露光光用光源１１０と反対位置から照射することから、光源１７０からレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂへの光路長を短縮することができる。このため、光路の調整を容易に行うことができる。また、光学素子の影響を少なくして、各々の基準マークの位置を的確に検出することができる。さらに、他の光学素子を介することなく、レチクル板１２０の基準マーク１２８ａ及び１２８ｂと、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂと、にアライメント光を照射する構成としたことにより、アライメント光がレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂへ到達する効率が良くなる。従って、他の光学素子の影響を受けず、各々の基準マークの位置を的確に検出することができ、精度良く的確な位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００６３】
さらに、ビームスプリッタ等の光学要素を採用することは必要なくなる結果、顕微鏡で検出可能な画像のコントラストが著しく低下することもなくなるため、コントラストの低下を防止するための偏向板や波長板も不要であり、投影露光装置全体の構造の簡素化が可能となる。
【００６４】
尚、上述した基準マーク１２８ａ及び１２８ｂ、１５４ａ及び１５４ｂ、並びに１６６ａ及び１６６ｂは、熱膨張係数が小さい材料からなるものが好ましい。このような材料を選択することにより、パターンを照射する際の温度の影響を小さくすることができ、被投影基板１６０において適切なパターンを形成することができる。
【００６５】
＜＜＜第２の実施の形態＞＞＞
上述の第１の実施の形態においては、各基準マークを重畳する関係になるように位置合わせを行ったが、画像処理装置を接続したＣＣＤカメラ等の撮像素子をレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）及びワーク顕微鏡１９０ａ（１９０ｂ）に接続することにより、ＣＣＤカメラ等により撮影された画像をデータ化し、データ化された画像データを用いて画像処理を行い、各基準マークの位置を算出し、記憶メモリに記憶することができる。従って、干渉計等を利用し、記憶した位置に基づき位置合わせをすることも可能である。
【００６６】
図９は、本発明の第２の実施の形態による投影露光装置２００を示した図である。第２の実施の形態による投影露光装置２００が、第１の実施の形態による投影露光装置１００と異なる構成は、干渉計２１０を設けていることである。図９では、その他の第１の実施の形態による投影露光装置１００と共通する構成要素には、同一の符号を付した。
【００６７】
第２の実施の形態による投影露光装置２００では、レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせを行った後、顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂによって検出され、記憶されたワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂの像の位置に対して、被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ及び１６６ｂを位置合わせするのではなく、干渉計を用いて位置合わせを行う。
【００６８】
具体的には、レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせを行った後、ワーク支持台１５０の所定の位置と被投影基板１６０の所定の位置とを干渉計により測定し、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ及び１５４ｂに対する被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ及び１６６ｂとの相対的位置Ａを干渉計２１０により測定し、測定結果に基づき位置合わせを行う。
【００６９】
従って、第２の実施の形態による投影露光装置２００を用いた位置合わせをした場合、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）に対する被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ（１６６ｂ）の相対的位置Ａに基づく位置合わせを自動化することにより、光学顕微鏡を利用した微調整等を必要とせず、簡易に、精度良く的確な位置合わせが可能となる。
【００７０】
＜＜＜第３の実施の形態＞＞＞
図５においては、アライメント光用光源１７０からワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂに照射されたアライメント光が、屈折することなく、投影レンズ１４０と、レチクル板１２０の基準マーク形成部１２４ａ及び１２４ｂと、ミラー１８２ａ及び１８２ｂとを介して、レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂに入射する実施形態を示している。ここで、図１０は、光源１７０から発せされたアライメント光が、ワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂにおいて屈折した後、投影レンズ１４０に入射し、レチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂにおいて検出されるまでのアライメント光の光路を示した図である。
【００７１】
図１０に示す通り、屈折する場合においても、テレセントリックな投影レンズを使用することにより、本発明の投影露光装置３００を適用して、精度良く的確な位置合わせを容易にかつ迅速に行うことができる。
【００７２】
また、アライメント光は、図１１に示すように、広がり角度を有する。アライメント光用光源１７０から発せられたアライメント光の広がり角度（α１）に関して、α１＞α２＋α３の関係式を満たす場合、より明るいアライメント光をレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）により検出することが可能となるため、位置合わせが的確に行える。
【００７３】
ここで、α１はアライメント光用光源１７０から照射されたアライメント光の広がり角度を、α２は露光光用光源１１０から照射され投影レンズ１４０内の絞り１４４を通過できる露光光の広がり角度を、α３は投影レンズ１４０の光軸１４２から離れた露光光用光源１１０から照射された露光光の主光線１４６と、投影レンズ１４０の光軸の平行線との間の最大角度を表す。
【００７４】
テレセントリックな投影レンズを用いた場合でも、角度α３は投影レンズ１４０の光軸１４２から離れた露光光用光源１１０の位置によって変化する。しかし、上記関係式を満たすアライメント光を使用することによって、アライメント光用光源１７０から照射されたアライメント光をワーク支持台１５０の基準マーク部１６２ａ（１６２ｂ）に照射し、投影レンズ１４０の絞り１４４を通過しレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）により検出することが可能となる。従って、より明るいアライメント光をレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）により検出することが可能となることから、精度良く的確な位置合わせが可能となる。
【００７５】
＜＜＜第４の実施の形態＞＞＞
上述の実施の形態においては、露光光と同一波長のアライメント光を用いたが、露光光の波長と異なるアライメント光を用いて位置合わせを行うことも可能である。図１２は、露光光と異なる波長のアライメント光を用いた場合の投影露光装置４００を示した図である。図１２では、第１の実施の形態による投影露光装置１００と共通する構成要素に、同一の符号を付した。
【００７６】
露光光と異なる波長のアライメント光を用いた場合、露光光とアライメント光との波長差による倍率色収差と軸上色収差とが生じる。ここで、図１２において、Ｂは異なる波長による倍率色収差によるＸ、Ｙ方向の位置ずれを、Ｃは異なる波長による軸上色収差によるＺ方向の位置ずれを示す。Ｄは、露光光の波長と同じアライメント光を、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）に照射してレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）で撮像したときに、基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）の像がレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）で合焦するワーク支持台１５０の位置を、Ｅは露光光の波長と異なるアライメント光を、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）に照射してレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）で撮像したときに、基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）の像がレチクル顕微鏡１８０ａ（１８０ｂ）で合焦するワーク支持台１５０の位置を示す。
【００７７】
従って、アライメント光を照射し位置合わせを行う前に、アライメント光の波長を計測し、波長差により生じる倍率色収差と軸上色収差とを計算し、計算結果に基づき載置手段の位置を調節することにより、露光光と波長の異なるアライメント光を用いた場合でも精度良く的確な位置合わせが可能となる。
【００７８】
さらに、露光光の波長と異なるアライメント光の照射による被投影基板の感光は生じないことから、精度良く的確にかつ容易に位置合わせを行うことが可能となる。
【００７９】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、アライメント光を、ワーク支持台１５０に対して露光光用光源１１０と反対位置から照射する構成としたことから、光源１７０からレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂへの光路長を短縮することができる。このため、光路の調整を容易に行うことができる。また、種々の光学素子を少なくして、レチクル板１２０の基準マーク１２８ａ（１２８ｂ）と、ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）とを観察することができるとともに、アライメント光がレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂへ到達する効率が良くなる。以上から、精度良く的確な位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、投影露光装置全体の構造の簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による投影露光装置１００を示す斜視図である。
【図２】レチクル板１２０の概略を示す平面図である。
【図３】ワーク支持台１５０に被投影基板１６０を載置した状態を示す平面図である。
【図４】アライメント光の光源１７０を示す図である。
【図５】レチクル板１２０とワーク支持台１５０との位置合わせを行っている投影露光装置１００を示した図である。
【図６】２つのレチクル顕微鏡１８０ａ及び１８０ｂに接続された撮像素子によって撮像された像を示す図である。
【図７ａ】ワーク支持台１５０と被投影基板１６０との位置合わせを行っている投影露光装置１００を示した図である。
【図７ｂ】ワーク支持台１５０と被投影基板１６０との位置合わせを行っている投影露光装置１００を示した図である。
【図８】２つのワーク顕微鏡１９０ａ及び１９０ｂに接続された撮像素子によって撮像された像を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による投影露光装置２００を示した図である。
【図１０】アライメント光がワーク支持台１５０の基準マーク形成部１５２ａ及び１５２ｂにおいて屈折した場合のアライメント光の光路を示した図である。
【図１１】広がり角度を有するアライメント光に関する関係式を説明するための投影露光装置３００の概略を示す側面図である。
【図１２】露光光と異なる波長のアライメント光を用いた場合の投影露光装置４００を示した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００，２００，３００，４００  投影露光装置
１１０  露光光用光源
１２０  レチクル板（パターン基板）
１２８ａ、１２８ｂ  レチクル板１２０の基準マーク（第２基準マーク）
１３０  レチクル支持台
１４０  投影レンズ
１４２  光軸
１４４  絞り
１５０  ワーク支持台（載置手段）
１５４ａ、１５４ｂ  ワーク支持台１５０の基準マーク（第１基準マーク）
１６０  被投影基板（被投影基板）
１６６  被投影基板１６０の基準マーク（第３基準マーク）
１７０  アライメント光用光源
１８０ａ、１８０ｂ  レチクル顕微鏡（第１検出手段）
１９０ａ、１９０ｂ  ワーク顕微鏡（第２検出手段）
Ａ  ワーク支持台１５０の基準マーク１５４ａ（１５４ｂ）に対する被投影基板１６０の基準マーク１６６ａ（１６６ｂ）の相対的位置
Ｂ  異なる波長による倍率色収差による位置ずれ
Ｃ  異なる波長による軸上色収差による位置ずれ
Ｄ  露光光の波長に対して合焦するワーク支持台の位置
Ｅ  露光光の波長と異なる波長の光に対して合焦するワーク支持台の位置
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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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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